KR101464705B1 - 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터는, 양단이 개구된 원통형으로 내주면을 따라 스테이터(111)가 형성되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 양단에 형성되는 케이싱부(120)와, 상기 케이싱부(120)를 관통하여 상기 하우징(110) 내부에 위치하되, 중심부에 로터(131)가 결합되는 회전축(130)과, 상기 회전축(130)의 양단에 형성되는 베어링부(140)와, 상기 케이싱부(120)의 중앙에 형성되어 상기 베어링부(140)를 수용하되, 상기 베어링부(140)에서 발생하는 열을 상기 하우징(110) 내부로 이동시키는 하나 이상의 내부 유로관(151)이 형성되는 베어링 하우징(150)을 포함한다.
이에 따라, 블로어 모터에서 회전축을 지지하는 베어링이 과열되는 경우 하우징 내외부로 열을 배출시킴에 따라 모터의 성능 저하를 막을 수 있다.

Description

베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터{BLOWER MOTOR HAVING BEARING AIR COOLING STRUCTURE}
본 발명은 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 과열된 베어링을 냉각시킬 수 있는 베어링 하우징에 관한 기술이 개시된다.
블로어(blower)는 날개차 또는 로터의 회전 운동에 의해 기체를 압송하여 압력비를 기 설정된 범위 내의 토출 압력을 가지는 송풍기를 말한다. 블로어는 기체에 압력을 가해 덕트와 관으로 송출한다. 구체적으로, 블로어는 모터 앞단에 형성된 사이드 채널 내의 임펠러를 회전시켜 내부의 통로에서 흡입구를 통해 흡입된 기체가 임펠러의 회전운동에 의한 와류운동을 연속적으로 반복하여 압축된 후 배출구를 통해 배출되도록 한다.
블로어를 장시간 사용해야 하는 경우, 모터에 과열이 발생하여 고장 등의 원인이 된다. 블로어 모터의 과열이 발생하는 원인 중 하나는 회전축을 지지하는 베어링의 마찰열의 발생이다. 따라서, 베어링을 냉각하여 모터가 과열되는 것을 막고자 하는 기술의 필요성이 있었다.
종래의 기술 중 대한민국 등록특허 제1128177호(2013. 03. 23 공고)는 "연료전지 시스템용 블로워"에 관한 것으로, 연료전지 시스템의 전기화학적 반응에 의해 생성된 고온의 기체와 공간적으로 분리된 상대적으로 저온의 기체를 사용하여 블로워의 구동부를 냉각할 수 있는 연료전지 시스템용 블로워를 개시하고 있다.
그러나, 상기 종래의 기술의 경우 송풍에 사용되는 고온 기체의 유로와 냉각에 사용되는 저온 기체의 유로를 분리하여 송풍되는 기체가 냉각을 위한 기체와 혼합되는 것을 방지하여 보다 온도가 낮은 기체를 직접 냉각에 사용하나, 블로워 모터 내부에서 베어링의 마찰열에 의해 과열을 방지하는 기술을 개시하고 있지는 않다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는, 블로어 모터에서 회전축을 지지하는 베어링이 과열되는 경우 하우징 내외부로 열을 배출시킬 수 있는 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터를 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터는, 양단이 개구된 원통형으로 내주면을 따라 스테이터(111)가 형성되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 양단에 형성되는 케이싱부(120)와, 상기 케이싱부(120)를 관통하여 상기 하우징(110) 내부에 위치하되, 중심부에 로터(131)가 결합되는 회전축(130)과, 상기 회전축(130)의 양단에 형성되는 베어링부(140)와, 상기 케이싱부(120)의 중앙에 형성되어 상기 베어링부(140)를 수용하되, 상기 베어링부(140)에서 발생하는 열을 상기 하우징(110) 내부로 이동시키는 하나 이상의 내부 유로관(151)이 형성되는 베어링 하우징(150)을 포함한다.
또한, 상기 베어링 하우징(150)은, 중앙에 상기 회전축(130)이 관통하는 관통공(153)이 형성되되, 상기 베어링 하우징(150)의 상단 내주면에는 상기 회전축(130)을 동압에 의해 실링하기 위한 하나 이상의 실링홈(154)이 형성되며, 상기 베어링 하우징(150)의 중단 내주면에는 상기 베어링부(140)에서 발생하는 열을 수집하여 상기 내부 유로관(151)으로 전달하는 제1 집열홈(155)과, 상기 제1 집열홈(155)의 하부에는 상기 베어링부(140)의 이탈을 방지하는 스토퍼(156)와, 상기 스토퍼(156)의 하부에는 베어링부(140)에서 발생하는 열을 수집하는 제2 집열홈(157)이 형성되며, 상기 베어링 하우징(150)의 하단 내부에는 상기 베어링부(140)를 수용하기 위한 베어링 수용홈(158)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 베어링 하우징(150)은 외주면을 따라 내측으로 외주홈(152)이 형성되며, 상기 케이싱부(120) 내부에 삽입되어, 일단이 상기 외주홈(152)과 연결되고 타단이 상기 케이싱부(120)의 외측으로 향하도록 형성되어 상기 외주홈(152)으로부터 이동하는 열을 외부로 배출하는 하나 이상의 외부 유로관(160)을 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 블로어 모터에서 회전축을 지지하는 베어링이 과열되는 경우 하우징 내외부로 열을 배출시킴에 따라 모터의 성능 저하를 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터의 구성도,
도 2a 및 도 2b는 도 1에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터 중 베어링 하우징의 상세 구성도,
도 3은 도 1에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터에 냉각팬을 추가한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터(100)는 하우징(110), 케이싱부(120), 회전축(130), 베어링부(140) 및 베어링 하우징(150)을 포함한다.
하우징(110)은 금속재로 양단이 개구된 원통형으로 형성된다. 또한, 하우징(110) 내부는 비어 있으며, 내주면을 따라 내주면을 따라 스테이터(111)가 형성된다. 이 경우, 스테이터(111)는 원통형으로 형성되며, 내부의 빈 영역에 후술하는 회전축(130) 및 로터(131)가 위치하게 된다. 또한, 하우징(110)의 일측에는 배출구(113)가 형성되어 하우징(110) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있다. 이 경우, 배출구(113)는 후술하는 케이싱부(120)의 일측 방향에 등간격으로 복수개로 형성될 수 있다. 또한, 배출구(113)에는 보호망(도시하지 않음)이 형성되어 외부의 이물질이 하우징(110) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
케이싱부(120)는 금속재 또는 합성수지재로 하우징(110)의 양단에 각각 형성되어 하우징(110) 내부를 보호한다. 케이싱부(120)는 중앙에 천공된 영역에 후술하는 베어링 하우징(150)이 안착된다. 케이싱부(120)는 하우징(110)의 양단에 서로 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 케이싱부(120)는 하우징(110)과 볼트-너트 결합으로 연결될 수 있다. 또한, 케이싱부(120) 중 어느 하나는 평면에 복수의 천공(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.
회전축(130)은 금속재로 긴 원통형 막대로 형성된다. 회전축(130)은 케이싱부(120)를 관통하여 하우징(110) 내부에 위치한다. 회전축(130)의 중심부에는 외주면을 따라 로터(131)가 결합된다. 로터(131)는 전술한 스테이터(111)와 자기장을 발생시킨다. 회전축(130)의 양단에는 후술하는 베어링부(140)가 형성된다. 회전축(130)의 일단에는 블로어 임펠러(도시하지 않음)가 연결될 수 있다.
베어링부(140)는 금속재의 원형 고리로 형성되어 회전축(130)의 양단에 각각 결합된다. 베어링부(140)는 회전축과 접촉하여 회전축을 일정한 위치에 고정시키고, 회전축에 걸리는 하중을 지지하면서 회전축을 회전시키는 역할을 한다. 예를 들어, 베어링부(140)는 미끄럼베어링(sliding bearing) 또는 구름베어링(rolling bearing) 타입의 베어링을 이용할 수 있다.
베어링 하우징(150)은 금속재의 원통형으로 형성된다. 베어링 하우징(150)은 케이싱부(120)의 중앙에 각각 결합되어 베어링부(140)를 수용한다. 베어링 하우징(150)은 내부에 하나 이상의 내부 유로관(151)이 형성되어 베어링부(140)에서 발생하는 열을 하우징(110) 내부로 이동시켜 베어링부(140)를 냉각한다.
이하, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 베어링 하우징(150)에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터 중 베어링 하우징의 상세 구성도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 베어링 하우징(150)은 케이싱부(120)의 중앙의 천공된 영역에 결합되며, 내부에는 회전축(130) 및 베어링부(140)가 위치한다. 베어링 하우징(150)은 중앙에 회전축(130)이 관통하는 관통공(153)이 형성된다. 이 경우, 관통공(153)의 폭은 길이 방향으로 서로 달라질 수 있다.
구체적으로, 베어링 하우징(150)의 상단 내측면에는 회전축(130)을 동압에 의해 실링하기 위한 실링홈(154)이 형성된다. 즉, 베어링 하우징(150)의 중앙에는 관통공(153)에 의해 천공되고, 천공된 영역의 내주면 상에 하나 이상의 실링홈(154)이 형성될 수 있다.
한편, 베어링 하우징(150)의 중단 내주면에는 베어링부(140)에서 발생하는 열을 수집하는 제1 집열홈(155)이 형성된다. 제1 집열홈(155)은 베어링부(140)에 의해 발생되는 열을 집열하는 영역이다. 제1 집열홈(155)은 실링홈(154)보다 내측으로 깊이 형성된다. 이 경우, 제1 집열홈(155)은 내부 유로관(151)과 연결되어 하우징(110) 내부로 열을 배출시킬 수 있다. 내부 유로관(151)은 베어링 하우징(150)의 측면 내부에 회전축(130)과 평행하게 형성되며, 일단이 제1 집열홈(155)과 연결되고 타단이 하우징(110) 내부로 향하도록 형성된다.
또한, 베어링 하우징(150)의 중단 내주면에는 스토퍼(156)가 형성된다. 스토퍼(156)는 베어링 하우징(150)의 내측면에 단면이 'ㄱ'자로 절곡되어 형성된다. 스토퍼(156)는 베어링부(140)가 이탈하는 것을 방지하는 역할을 한다. 스토퍼(156)는 제1 집열홈(155)의 하부측에 형성된다.
또한, 베어링 하우징(150)의 중단 내주면에는 제2 집열홈(157)이 형성된다. 제2 집열홈(157)은 스토퍼(156)의 하부측으로 형성되는 것으로, 베어링부(140)에서 발생하는 열을 집열하는 영역이다. 제2 집열홈(157)에 집열된 열은 스토퍼(156) 영역을 지나 제1 집열홈(155)으로 이동하게 되어 내부 유로관(151)을 통해 하우징(110) 내부로 배출된다.
한편, 베어링 하우징(150)의 하단 내부에는 베어링부(140)를 수용하기 위한 베어링 수용홈(158)이 형성된다. 베어링 수용홈(158)은 베어링이 수용될 수 있는 폭을 가지는 것이 바람직하다.
위와 같이, 베어링부(140)가 베어링 수용홈(158)에 수용되어 과열되는 경우, 과열된 공기가 제1 집열홈(155)에 모이게 되고, 집열된 공기가 제1 집열홈(155)과 연결된 내부 유로관(151)을 통해 하우징(110) 내부로 배출되게 된다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터(100)는 외부 유로관(160)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 베어링 하우징(150)은 외주면을 따라 기 설정된 폭과 깊이의 외주홈(152)이 형성된다. 외부 유로관(160)은 케이싱부(120) 내부에 삽입되어, 일단이 외주홈(152)과 연결되고 타단이 케이싱부(120)의 외측으로 향하도록 형성된다. 이에 따라, 베어링 하우징(150)에서 발생한 열이 외주홈(152)을 따라 이동하다가 외부 유로관(160)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 3은 도 1에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터에 냉각팬을 추가한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 도 1에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터의 경우, 베어링부(140)에서 발생한 열이 외부 유로관(160)을 통해 외부로 배출되는 제1 외부 배출 경로(①)와, 베어링 하우징(150) 내 내부 유로관(151)을 통해 하우징(110) 내부로 배출되는 내부 배출 경로(②) 및, 하우징(110)의 일측에 형성된 배출구(113)을 통해 하우징(110) 내부의 공기가 외부로 배출되는 제2 외부 배출 경로(③)를 가진다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터(100)는 냉각팬(170)을 더 포함할 수 있다. 냉각팬(170)은 케이싱부(120)의 외측에 형성되어, 회전축(130)의 일단과 연결된다. 이 경우, 냉각팬(170)과 마주하는 케이싱부(120)에는 일 부분이 천공되어 하우징(110) 내부로 냉각 공기가 주입될 수 있다. 이 경우, 냉각팬(170)은 냉각팬 하우징(180)에 의해 보호될 수 있다.
또한, 냉각팬(170)이 동작함에 따라 케이싱부를 통해 하우징(110) 내부로 공기가 주입되고, 하우징(110) 내부의 공기가 하우징(110)에 형성된 배출구(113)를 통해 외부로 배출됨으로써 내부의 온도를 낮출 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터는 회전축을 지지하는 베어링이 과열되는 경우 하우징 내외부로 열을 배출시킴에 따라 모터의 성능 저하를 막을 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.
100 : 블로어 모터 110 : 하우징
111 : 스테이터 113 : 배출구
120 : 케이싱부 130 : 회전축
131 : 로터 140 : 베어링
150 : 베어링 하우징 151 : 내부 유로관
152 : 외주홈 153 : 관통공
154 : 실링홈 155 : 제1 집열홈
156 : 스토퍼 157 : 제2 집열홈
158 : 베어링 수용홈 160 : 외부 유로관
170 : 냉각팬 180 : 냉각팬 하우징

Claims (3)

  1. 양단이 개구된 원통형으로 내주면을 따라 스테이터(111)가 형성되는 하우징(110);
    상기 하우징(110)의 양단에 형성되는 케이싱부(120);
    상기 케이싱부(120)를 관통하여 상기 하우징(110) 내부에 위치하되, 중심부에 로터(131)가 결합되는 회전축(130);
    상기 회전축(130)의 양단에 형성되는 베어링부(140); 및
    상기 케이싱부(120)의 중앙에 형성되어 상기 베어링부(140)를 수용하되, 상기 베어링부(140)에서 발생하는 열을 상기 하우징(110) 내부로 이동시키는 하나 이상의 내부 유로관(151)이 형성되는 베어링 하우징(150)을 포함하는 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 하우징(150)은,
    중앙에 상기 회전축(130)이 관통하는 관통공(153)이 형성되되, 상기 베어링 하우징(150)의 상단 내주면에는 상기 회전축(130)을 동압에 의해 실링하기 위한 하나 이상의 실링홈(154)이 형성되며, 상기 베어링 하우징(150)의 중단 내주면에는 상기 베어링부(140)에서 발생하는 열을 수집하여 상기 내부 유로관(151)으로 전달하는 제1 집열홈(155)과, 상기 제1 집열홈(155)의 하부에는 상기 베어링부(140)의 이탈을 방지하는 스토퍼(156)와, 상기 스토퍼(156)의 하부에는 베어링부(140)에서 발생하는 열을 수집하는 제2 집열홈(157)이 형성되며, 상기 베어링 하우징(150)의 하단 내부에는 상기 베어링부(140)를 수용하기 위한 베어링 수용홈(158)이 형성되는 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 하우징(150)은,
    외주면을 따라 내측으로 외주홈(152)이 형성되며,
    상기 케이싱부(120) 내부에 삽입되어, 일단이 상기 외주홈(152)과 연결되고 타단이 상기 케이싱부(120)의 외측으로 향하도록 형성되어 상기 외주홈(152)으로부터 이동하는 열을 외부로 배출하는 하나 이상의 외부 유로관(160)을 더 포함하는 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터.
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