KR101792446B1 - 회전자 허브 조립체 및 전기 팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 팬용, 특히 자동차의 라디에이터 팬용 회전자 허브 조립체로서, 작동 중에 회전하고 허브컵의 내부에 공기 배출 안내부를 갖는 허브컵을 포함하고, 이 공기 배출 안내부는 냉각 공기를 안내하고 가속하는 이러한 방식으로 배열되고 성형되고, 피드백 컵이 허브컵 내부에 배열되고, 이 피드백 컵은 공기 배출 안내부와 함께 팬의 압력측으로부터 저압측으로 냉각 기류를 위한 연속적인 공기 출구를 형성하는 공기 통과 개구를 갖는 회전자 허브 조립체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 회전자 조립체를 갖는 전기 팬에 관한 것이다.

Description

회전자 허브 조립체 및 전기 팬{ROTOR HUB ASSEMBLY, ELECTRIC FAN}

본 발명은 전기 팬(electric fan)용 회전자 허브 조립체(rotor hub assembly) 및 전기 팬에 관한 것이다.

통기식 회전자 허브가 작동 중에 전기 모터의 구성요소를 냉각하기 위해 전기 팬에 사용된다. 특히, 자동차 라디에이터용 팬에서, 전기 모터의 냉각이 불가피하다. 팬은, 도전체의 증가된 온도에서, 그 저항 및 따라서 이후에 열로 변환되는 전력 손실이 또한 증가되고, 이는 전기 모터의 전기 구성요소 및 부품(달리 말하면, 제어 전자 기기, 전원 스위치 및 권선)의 파괴를 초래할 수 있고 따라서 전기 모터 고장을 초래할 수 있기 때문에, 매우 변동되는 온도에서 높은 작동 신뢰성을 가져야 한다.

유럽 특허 EP 1 623 122 B1호는 이러한 자동차 팬의 통기식 회전자 허브를 개시하고 있다. 이 경우에, 팬 휠의 허브는 원심 팬 블레이드로서 작용하는 리브(rib)를 그 내부에 포함한다. 전기 모터를 통한 기류가 따라서 제공되고, 팬의 압력측(pressure side)으로부터 흡인되고, 리브의 형상에 의해 허브 내부에서 역전되고, 압력측으로 재차 송출된다. 허브는 저압측(underpressure side)을 향해 배향된 그 편평한 측에서, 허브의 외부 부분이 리브를 거쳐서만 허브의 내부 부분에 연결되는 이러한 방식으로 특정 반경부에서 리브의 영역에 제공된 슬릿을 더 포함한다. 이 구성은 회전자 허브의 비틀림 진동 거동에 영향을 미치는 역할을 한다. 슬릿에 의한 기류에 대한 영향은 개시되지 않았다.

이 배경기술을 배경으로, 본 발명의 목적은 개량된 회전자 장치를 특정하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 회전자 장치에 의해 그리고/또는 청구항 14의 특징을 갖는 냉각 팬에 의해 성취된다.

이에 따라, 이하의 것이 제공된다.

- 전기 팬용, 특히 자동차의 냉각 팬용 회전자 허브 장치로서, 작동 중에 회전하고 냉각 공기를 안내하고 가속시키도록 하는 방식으로 구성 및 성형된 공기 배출 안내부를 그 내부에 포함하는 허브컵을 포함하는 회전자 허브 장치에 있어서, 피드백 컵이 허브컵 내부에 배열되고, 공기 배출 안내부와 함께 팬의 압력측으로부터 저압측으로 냉각 기류를 위한 공기 출구를 형성하는 공기 통과 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.

- 특히 자동차용 냉각팬과 같은 전기 팬으로서, 압력측 및 저압측을 갖는 전기 모터를 포함하고, 팬은 본 발명에 따른 회전자 허브 장치를 포함하고, 저압측으로부터 압력측으로 공기를 전달하도록 형성 및 구성되는 전기 팬.

본 발명의 개념은 한편으로는 압력측으로부터 저압측으로 압력 구배에 의해, 다른 한편으로는 회전형 공기 배출 안내부에 의해 전달되는 냉각 기류를 제공하는 것이다. 이 목적을 위해, 팬의 저압측에서, 공기 통과 개구가 피드백 컵에 마련되고 공기 배출 안내부가 허브컵 내에 마련되는데, 이들은 함께 압력측으로부터 저압측으로 냉각 기류를 안내한다. 또한, 적어도 회전형 허브컵 상의 공기 배출 안내부는 이들이 부가적으로 냉각 기류를 전달하도록 하는 방식으로 성형된다.

유리하게는, 냉각 공기가 그 결과로서 전기 모터를 통해 유동하고, 특히 냉각 기류가 회전자 요소로서 설치될 때 전기 모터의 자석을 보유하는 피드백 컵의 부분을 통해 그리고 부분 위로 유동한다. 이 방식으로, 제어 전자 기기, 전원 스위치, 모터의 권선 및 모터 자체와 같은 피드백 컵 내에 존재하는 전기 부품이 실제로 냉각 기류에 의해 냉각된다.

또한, 냉각 공기 질량 유동은 2개의 효과, 즉 압력 구배 및 공기 배출 안내부의 블레이드 효과를 활용함으로써 증가되어, 냉각 기류를 가속한다. 전체로서, 이는 따라서 특히 피드백 컵으로부터 냉각 공기로의 등의, 증가된 대류 열전달을 야기하고, 이는 증가된 냉각 성능을 야기한다.

유리한 실시예 및 개량예가 추가의 종속 청구항으로부터 그리고 도면을 참조하여 상세한 설명으로부터 유도될 수도 있다.

바람직한 실시예에서, 공기 통과 개구 및 공기 배출 안내부는 냉각 공기의 적어도 일부가 반경방향으로 방출되도록 하는 방식으로 형성된다. 특히, 이 경우에 공기 통과 개구 및 공기 배출 안내부의 오프셋이 존재한다. 바람직하게는, 공기 배출 안내부는 이 경우에 냉각 공기를 반경방향으로 가속하기 위해 구성되고 제공된 윤곽을 갖는다. 따라서, 압력측과 저압측 사이의 압력 구배에 의해 유도되는 축방향 가속에 추가하여, 냉각 기류의 반경방향 가속이 성취된다. 기류는 따라서 적어도 반경방향 성분을 획득한다. 이는 냉각 공기가 또한 전기 모터의, 특히 피드백 컵의 에지 영역을 통해 또는 에지 영역 위로 유동하기 때문에 유리하다. 따라서, 냉각 공기가 효과적으로 유동하는 표면적 및 냉각 성능이 전체로서 대류 열전달에 의해 증가된다.

유리한 실시예에서, 공기 배출 안내부는 임펠러의 방식으로 형성된다. 이 경우에, 형상은 그 중심에 도입하는 유체를 반경방향으로 가속시키도록 형성된 임펠러에 대응한다. 따라서, 공기 배출 안내부는 유동 역학의 견지에서 최적화된 형상을 갖는다.

다른 유리한 실시예에서, 공기 배출 안내부는 허브컵의 기부와 피드백 컵 사이로 연장하는 리브를 포함한다. 바람직하게는, 이들 리브는 허브컵과 일체로 형성된다. 따라서, 허브컵과 피드백 컵 사이의 간극(gap)은 반경방향에서 냉각 기류를 안내하고 가속하기 위해 유리하게 사용된다. 피드백 컵 및 허브컵은 바람직하게는 이 경우에 임펠러를 함께 형성한다.

바람직한 실시예에서, 리브는 반경방향으로 연장하고, 선택적으로 또는 추가적으로 반경방향 및 둘레방향으로 원호 형상으로 연장된다. 따라서, 유동의 견지에서 최적화된 임펠러형 구성이 유리하게 제공되고 냉각 공기의 원하는 공기 질량 유동에 따라 구성될 수 있다.

유리한 실시예에서, 피드백 컵은 금속 재료, 특히 강으로 제조된다. 이는 바람직하게는 딥드로잉 가공 부분이다. 선택적으로 또는 추가적으로, 허브컵은 비금속 재료로, 특히 플라스틱 재료로 제조된다. 이는 바람직하게는 사출 성형된 부분이다. 이들 구성에 의해, 최적화된 재료 할당이 전체로서 제공된다. 피드백 컵의 경우에, 기계적으로 고강도 및 부가적으로 열전도성의 재료가 제공된다. 이 재료는 특히 전자기식으로 최적화되도록 형성되고, 강도의 견지에서 따라서 피드백 컵을 형성하기 위해 유리하다. 허브컵과 관련하여, 주성형 프로세스에서 매우 자유롭게 미리 구성될 수 있는 재료가 사용된다. 따라서, 허브컵의 제조 프로세스 중에, 특히 사출 성형 중에, 리브는 어려움 없이 동시에 미리 성형될 수 있다. 전체로서, 해당 재료의 강도는 따라서 요구에 따라 활용되고 사용된다.

바람직한 실시예에서, 피드백 컵은 허브컵에 대해 사전결정된 위치에서 허브컵에 대해 공동 회전을 위해 결합된다. 따라서, 공기 출구는 이들이 서로 중첩하도록 공기 통과 개구와 공기 배출 안내부를 배열함으로써 연속되도록 유리하고 간단한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 이 목적을 위해 허브컵이 피드백 컵에 부착될 때 대응 중첩부가 설정되는 이러한 방식으로 배열되는 부착점이 공동 회전을 위한 결합을 위해 제공될 수도 있다.

일 실시예에서, 피드백 컵은 허브컵을 향해 배향된 둘레방향 견부(肩部)를 갖는 기부를 포함하고, 공기 통과 개구는 견부의 영역에 배열되고, 선택적으로 또는 부가적으로 견부로부터 반경방향 외측으로 연장한다. 피드백 컵의 기부 내의 견부의 결과로서, 리브가 연장하는 간극이 유리한 간단한 방식으로 허브컵과 피드백 컵 사이에 생성된다. 또한, 공기 통과 개구는 견부의 영역에 배열되고 그리고/또는 견부로부터 반경방향 외측으로 연장하기 때문에, 피드백 컵은 유리하게는 공기 출구의 구성에 포함된다. 기부는 피드백 컵의 컵 형상부의 기부에 대응하고, 반경방향 평면에서 연장하는 면으로서 형성된다.

바람직한 실시예에서, 공기 배출 안내부는 각각 실질적으로 반경방향으로 배향된 공기 출구를 형성한다. 실질적으로 반경방향이라는 것은, 공기 출구의 둘레방향에서 부가의 축방향 기울기 및/또는 부가의 기울기가 또한 제공될 수도 있지만, 반경방향에서 기류를 방해하지 않는다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 배출되는 냉각 공기의 편향의 생략의 결과로서, 공기 출구의 유동 저항이 감소된다. 이는 냉각의 효용성 및 효율을 증가시킨다.

일 실시예에서, 공기 출구는 허브컵의 기부의 오목부 내에 내장되도록 형성된다. 공기 출구는 허브컵의 기부의 오목부 내에 카운트싱킹(countersinking)식으로 형성될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 이 경우에 공기 출구는 이 경우에 허브컵의 둘레방향 벽 내의 유극(clearance)에 형성된다. 냉각 기류는 따라서 축방향으로 반전될 필요 없이, 반경방향으로 외측으로 안내된다. 냉각 기류는 따라서 반경방향으로 유출할 수 있다. 특히 유리하게는, 냉각 기류는 따라서 또한 팬의 주 기류 내로 재차 유입될 수 있는데, 이 주 기류는 간단한 방식으로 저압측으로부터 압력측으로 축방향으로 주 기류에 수직으로 연장한다. 유리하게는, 이는 팬의 주 기류를 방해하지 않는다. 또한, 냉각 공기가 배출됨에 따른 유출 저항이 감소된다.

유리한 실시예에서, 공기 출구는 출구를 향해 공기 배출 안내부의 블레이드면을 연속시키는 리세스를 포함한다. 공기 배출 안내부의 또는 특히 리브의 블레이드면은 따라서 유리하게 확장되어, 더 많은 공기 질량 유동을 전달하는 것을 가능하게 한다. 선택적으로 또는 추가적으로, 공기 출구에 대해 회전방향에서 둘레방향으로 배향된 축방향 상승부(elevation)와, 공기 출구에 대해 회전방향과 반대되는 둘레방향으로 배향된 축방향 오목부를 갖는 공기 출구가 형성된다. 따라서, 반경방향에서의 냉각 공기 유출은, 상승부에 의해, 회전형 허브컵의 전방에서 저압측을 따라 유동하는 공기에 대항하여 차폐되는데, 유동 역학의 견지에서 이는 배출하는 냉각 기류를 방해로부터 유리하게 보호한다. 또한, 오목부는 증가된 출구 단면을 갖는 냉각 공기 유출을 제공하는데, 이는 또한 유동 역학의 견지에서 유리하고 특히 부가적으로 유출 저항을 감소시킨다.

일 실시예에서, 피드백 컵은 복수의 상이한 유형 및 크기의 캐비티를 포함한다. 바람직하게는, 일정한 개방각으로 반경방향으로 확장하는 슬롯이 이 경우에 제공된다. 이들 슬롯은 바람직하게는 회전축에 근접하여 피드백 컵의 중심에 위치된다. 더욱이, 선택적으로 또는 추가적으로, 스포크(spoke)를 형성하는 유극이 제공되고, 유극은 바람직하게는 공기 통과 개구를 동시에 형성한다. 따라서, 피드백 컵의 중량이 감소되고, 게다가 더 양호한 공기 통과 유동이 달성된다. 또한, 캐비티의 결과로서, 피드백 컵이 속하는 회전자의 강성은 목표된 방식으로 영향을 받을 수 있어, 팬의 음향 상태를 향상시키는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 이 목적을 위해, 특히 둘레 상에 균등하게 분배되고 전자기식으로 그리고 힘의 견지에서 비임계적인 점에 배열되는 최대 수의 캐비티가 제공된다.

다른 실시예에서, 캐비티가 축방향 공기 통과 개구로서 피드백 컵의 기부에 형성된다. 또한, 캐비티가 허브컵의 기부의 중심에 마련되고, 축방향 공기 배출 안내부로서 형성된다. 이와 함께, 축방향 공기 통과 개구 및 축방향 공기 배출 안내부는 축방향으로 냉각 공기를 방출하기 위한 연속적인 축방향 공기 출구를 형성한다. 따라서, 냉각 공기의 반경방향 방출에 추가하여, 다른 축방향 냉각 공기 출구가 또한 제공된다. 냉각 공기는 따라서 동시에 축방향 및 반경방향으로 방출될 수 있고, 이는 유리하게는 냉각 공기의 공기 질량 유동을 증가시킨다.

전기 팬의 바람직한 실시예에서, 입구 개구가 압력측에 마련된다. 이 입구 개구는 바람직하게는 둘레방향 입구 슬릿 또는 환형 슬릿으로서 형성되고, 압력측으로부터 저압측으로 냉각 기류를 위한 입구로서 제공된다. 따라서, 입구 개구는 출구에 대향하여 팬의 측면에 위치된다. 바람직하게는, 입구 개구 또는 공기 슬릿이 허브컵 및 피드백 컵 후방에 또는 그 후방면과 전기 모터의 기부 홀더 사이에 위치된다. 바람직하게는 전자 기기 및 전원 스위치를 구비하는 기부 홀더는 바람직하게는 알루미늄으로 제조되고 따라서 알루미늄 커버로서 형성된다. 바람직하게는, 기부 홀더는 그 외부에 기부 홀더로부터 돌출하는 복수의 핀을 포함하는 사출 성형된 요소이다. 이 수단은 냉각체로서 작용하는 기부 홀더의 표면적을 증가시켜, 전자 기기 및 전원 스위치를 냉각하기 위한 냉각 성능이 부가적으로 증가될 수 있게 한다.

상기 실시예 및 개량예는 임의의 적합한 방식으로 서로 조합될 수 있다. 본 발명의 다른 가능한 실시예, 개량예 및 구현예는 또한 실시예와 관련하여 상기에 또는 이하에 설명되는 본 발명의 특징의 명시적으로 언급되지 않은 조합을 포함한다. 특히, 당 기술 분야의 숙련자는 또한 개량 또는 추가로서 본 발명의 각각의 기본 형태에 개별의 양태를 추가할 것이다.

이하, 본 발명이 도면의 개략도에 설명된 실시예를 참조하여 더 상세하게 설명된다.
도 1은 본 출원인에 알려진 피드백 컵을 도시하고 있다.
도 2는 허브컵이 아직 조립되어 있지 않은, 본 발명에 따른 회전자 허브 장치 또는 전기 팬의 사시도이다.
도 3a는 조립 시의 도 2에 따른 팬의 부분 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시되어 있는 단면 평면을 따른 도 3a의 팬의 단면도이다.
도 4a는 제1 실시예에서의 허브컵의 정면 사시도이다.
도 4b는 허브컵의 후면 사시도이다.
도 5a는 피드백 컵의 정면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시되어 있는 단면 평면을 따른 도 5에 따른 피드백 컵의 단면도이다.
도 6은 도 4a 및 도 4b의 컵의 도 4b에 따른 후면도의 부분도이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 허브컵의 후면 사시도의 부분도이다.
도 8a는 제3 실시예에 따른 허브컵의 정면 사시도의 부분도이다.
도 8b는 도 8a에 도시되어 있는 단면 평면에서의 도 8a에 따른 허브컵을 포함하는 팬의 단면도이다.
도 9a는 제4 실시예에 따른 허브컵을 갖는 팬의 부분도의 정면 사시도이다.
도 9b는 도 9a에 도시되어 있는 단면 평면에서의 도 9a의 팬의 단면도이다.

첨부 도면은 본 발명의 실시예의 추가의 이해를 제공하도록 의도된 것이다. 이들 도면은 실시예를 도시하고 있고, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리 및 개념을 설명하는 역할을 한다. 다른 실시예 및 다수의 언급된 장점은 도면을 참조함으로써 알 수 있다. 도면의 요소는 반드시 서로에 대해 실제 축적대로 도시되어 있는 것은 아니다.

도면에서, 동일한, 기능적으로 동등한 그리고 동등하게 작동하는 요소, 특징 및 구성요소는 달리 언급되지 않으면, 각각의 경우에 동일한 도면 부호를 갖는다.

도 1은 팬의 압력측과 저압측 사이의 압력 구배를 활용함으로써 전기 모터 내에서 냉각 기류를 생성하는, 냉각 팬(30)의 본 출원인에게 내부적으로 알려져 있는 피드백 컵(4)을 도시하고 있다. 저압측은, 공기가 압력 구배의 결과로서 특정 정도로 흡인되기 때문에, 일반적으로 또한 흡입측이라 칭한다. 이 목적을 위해, 전기 모터를 통한 사전결정된 단락 기류(short-circuit airflow)가 가능해진다. 개구(21)가 피드백 컵의 기부(17)의 중앙 영역에 마련된다. 이들 개구는 단락 기류를 위한 8개의 슬롯 개구로서, 중심에, 달리 말하면 회전축에 근접하여 형성된다. 나사산 형성된 구멍 및 슬롯 개구(21)를 포함하는 3개의 부착점(18) 이외에, 기부(17)는 실질적으로 폐쇄면을 갖는다. 연계된 허브컵(도시 생략)에서, 대응 개구가 단락 기류를 해제하기 위해 중심에 제공될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 전기 팬(30) 또는 회전자 허브 장치(1)를 도시하고 있다. 전기 팬(30)은 무엇보다도 피드백 컵(4)을 포함하는 전기 모터(31)를 포함한다. 공기 통과 개구(5)가 피드백 컵(4) 내에 제공된다. 도시되어 있는 구성의 전기 모터는, 피드백 컵, 특히 영구 자석(도시 생략)이 고정되어 있는 회전축(34) 둘레로 회전하는 회전자 또는 전기자로서 이 유형의 피드백 컵(4)을 포함한다. 전자석이 자체로 고정된 방식으로 고정자 상에 제공된다. 이는 바람직하게는 외부 회전자 모터이다.

전기 모터(31)는, 팬(30)을 자동차의 팬 케이스에 구조적으로 부착하기 위해 제공된, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄을 함유하는 합금으로 제조된 기부 홀더(33)를 더 포함한다. 바람직하게는 전자 기기 및 전원 스위치를 지탱하는 기부 홀더(33)는 바람직하게는 사출 성형된 알루미늄 커버로서 형성된다. 기부 홀더(33)는 그 외부에, 기부 홀더(33)로부터 돌출하는 복수의 리브형 핀(37)을 포함한다. 이들 핀(37)은 기부 홀더(33)의 표면을 증가시키는 역할을 하는데, 이는 냉각 성능을 증가시키기 위해 냉각체로서 작용한다.

기부 홀더(33)와 피드백 컵(4) 사이에는, 냉각 공기를 유입하기 위한 입구 슬릿(32)이 마련된다. 피드백 컵 및 허브컵의 각각 상에 제공된 3개의 부착점(18)을 사용하여, 허브컵(2)은 피드백 컵에 축방향으로 부착된다. 예를 들어, 이 경우에 3개의 고정점이 제공되고, 그 각각에는 고정 수단(도시 생략)이 부착될 수 있다.

허브컵(2)은 조립 시에 공기 통과 개구(5)와 함께 공기 출구(6)를 형성하는 공기 배출 안내부(3)를 포함한다. 전기 모터(31)를 냉각하기 위해, 냉각 공기가 입구 슬릿(32)을 통해 전기 모터 내로 유동하고, 그 내부에 제공된 피드백 컵(4) 또는 전자 기기, 전원 스위치, 권선 및 전기 모터를 통해 유동하고, 냉각 공기는 전기 모터(31) 또는 회전자 허브 장치(1)로부터 공기 출구(6)를 통해 재배출된다. 이러한 것은 도 3b에 더 상세히 도시되어 있다.

도 3a는 조립 시에 도 2에 따른 팬(30)의 정면 사시도의 부분도이다. 팬(30)의 허브의 상반부가 여기에 도시되어 있다. 두꺼운 화살표 및 두꺼운 쇄선은 이 경우에 도 3b의 단면의 섹션 평면을 도시하고 있다.

도 3b는 도 3a에 도시되어 있는 섹션 평면에서의 도 3a에 따른 팬(30)의 단면도이다. 팬(30)은 저압측(19) 및 압력측(20)을 갖는다. 팬(30)은 작동 중에 저압측(19)으로부터 압력측(20)으로 공기를 전달하도록 구성되고 제공된다. 이는 압력측(20)과 저압측(19) 사이의 압력 구배를 야기하는데, 이 압력 구배는 본 발명에 따라 압력측(20)으로부터 저압측(19)으로 단락 기류의 형태의 냉각 기류를 가속화하도록 활용된다. 도시되어 있는 실시예에서, 허브컵(2)과 팬(30)의 전기 모터(31)를 통한 기류는 파형 화살표(35, 36)를 사용하여 나타낸다. 압력측(20)으로부터, 냉각 기류가 입구 슬릿(32)에서 전기 모터(31) 및 회전자 허브 장치(1)에 진입한다. 제1 냉각 기류(35)는 (실질적으로) 축방향(A)으로 연장하고 장치의 중심에 위치된 축방향 공기 출구(6')를 통해 회전자 허브 장치를 나온다. 제2 냉각 기류(36)는 피드백 컵(4)을 통해 피드백 컵(4)과 허브컵(2) 사이의 간극 내로 축방향(A)으로 (실질적으로) 공기 통과 개구(5)를 통과한다. 허브컵(2)의 기부(9)와 피드백 컵(4) 사이로 연장하는 이 간극에는, 허브컵(2)의 기부(9)에 일체로 형성되어 있는 리브(8)가 위치되어 있다. 리브(8)는 회전자 장치(1)의 회전의 결과로서 작동 중에 반경방향(R)으로 회전축(34) 주위로 냉각 공기를 전달하는 임펠러 윤곽을 포함한다. 리브(8)는 따라서 공기 배출 안내부(3)의 부분이다. 냉각 공기(36)는 따라서 허브컵(2)의 기부(9) 내의 오목부(10) 및 피드백 컵(4)의 에지까지 연장하는 공기 통과 개구(5)에 의해 형성된 공기 출구(6)의 방향으로 (실질적으로) 반경방향으로 유동한다.

도시되어 있는 실시예에서, 냉각 공기는 따라서 또한 압력 구배의 결과로서 발생하는 축방향 관통 유동에 추가하여, 반경방향(R)으로 전달된다. 또한, 반경방향으로 전달된 냉각 공기는 실질적으로 반경방향으로, 달리 말하면 축방향 및 반경방향으로 구성되고, 반경방향 성분이 바람직하게는 주가 된다.

도 4a는 도 2에 도시되어 있는 실시예에 따른 허브컵(2)을 도시하고 있다. 도 4b는 도 4a에 따른 허브컵(2)의 후면 사시도이다. 허브컵(2)은 기부(9) 및 그 위에 일체로 형성된 리브(8)를 포함한다. 또한, 리브(8)가 속하는, 반경방향으로 배향된 공기 배출 안내부(3)는 허브컵의 둘레방향 벽(12)과 기부(9) 사이의 전이부에 근접하여 형성된다. 본 실시예에서, 이 경우에 역시 임펠러 윤곽을 갖는 리브(8)가 이에 따라 반경방향으로 연장한다. 또한, 회전축(34)에 근접한 기부(9)의 중앙 영역에서, 축방향 공기 배출 안내부(3')를 형성하는 캐비티(25)가 제공된다.

도 5a는 도 2에 도시되어 있는 실시예에 따른 피드백 컵(4)의 정면도이다. 이는 회전축(34)에 근접한 중심에서, 일정한 개방각을 갖고 반경방향으로 확장하는 슬롯을 포함한다. 더 큰 슬롯(21) 및 더 작은 슬롯(22)이 이 경우에 제공된다. 큰 슬롯(21)은 공기 통과 개구(5')를 형성한다. 또한, 피드백 컵(4)의 외부 영역에 스포크(24)를 형성하는 유극들이 제공된다. 이들 유극(23)은 동시에 반경방향 공기 통과 개구(5)를 형성한다.

도 5b는 섹션 평면이 도 5a에 두꺼운 쇄선에 따라 피드백 컵의 중심을 통해 연장하는, 도 5a에 따른 피드백 컵(4)의 단면도이다. 이 도면은 견부(7)가 제공되어 있는 피드백 컵(4)의 기부(17)를 도시하고 있다. 견부(7)는 기부(17)의 외부 영역으로부터 기부(17)의 중앙 영역을 분리하는데, 슬롯(21, 22)이 중앙 영역에 제공되어 있고, 유극(23) 또는 공기 통과 개구(5)가 외부 영역에 제공되어 있다. 또는, 반경방향(R)이 도시되어 있는데, 여기서 공기 통과 개구(5)가 피드백 컵의 중심으로부터 냉각 공기가 배출하는 것을 가능하게 한다. 회전자 허브 장치가 조립될 때, 허브컵(2)의 공기 배출 안내부(3)는 피드백 컵(4)의 공기 통과 개구(5)와 함께 축방향으로 오프셋되도록 배열되고, 슬롯(21)은 캐비티(25)와 축방향으로 동일 높이에 있도록 배열된다. 따라서, 공기 출구(6, 6')는 각각의 경우에 반경방향 및 축방향으로 제공된다.

도 6은 도 4b의 허브컵의 부분도이다. 반경방향(R) 및 둘레방향(U)이 도시되어 있는데, 이들은 각각 허브컵(2)의 회전축에 관련된다. 도시되어 있는 도면은 주로 도 7에서 측면을 따라 도시되어 있는 실시예와 직접 비교를 위한 역할을 한다.

도 7은 후면의 부분 사시도의 도 6과 유사하게 도시되어 있는 도면으로 제2 실시예에 따른 허브컵(2)을 도시하고 있다. 도 6과는 대조적으로, 본 실시예에서, 공기 배출 안내부(3)는 상이한 형상을 갖는다. 이들 공기 배출 안내부는 U형 곡선의 형상에서 반경방향(R) 및 둘레방향의 모두에서 임펠러의 방식으로 허브컵(2)의 내부 영역에서 연장하는 내부 리브(8)를 포함한다. 내부 리브 뿐만 아니라, 허브컵(2)의 외부 원형 링형 영역에 위치되고 실질적으로 반경방향 외향으로 연장되는 외부 리브(8')가 또한 제공된다. 조립 시에, 피드백 컵(4)과 함께, 컵 허브(2)의 리브(8, 8')는 작동 중에 반경방향(R)으로 냉각 공기를 가속하는 이들 공기 배출 안내부(3)의 영역에 임펠러를 형성한다.

도 8a는 허브컵의 제3 실시예의 부분 사시도이다. 단지 공기 출구(6)의 공기 배출 안내부(3)의 영역만이 도시되어 있다. 도시되어 있는 실시예에서, 공기 배출 안내부(3)는 허브컵(2)의 둘레방향 벽(12)까지 연장되어 있는 리세스(13)를 포함한다.

도 8b는 도 8a에 따른 이 유형의 허브컵(2)을 포함하는 팬(30)을 통한 단면도이다. 도 3b에 도시되어 있는 팬(30)과는 대조적으로, 이 경우에, 공기 출구(6)는 리세스(13)의 영역에, 리세스(13)에 의해 형성되어 있고 부가적으로 반경방향(R)으로 냉각 공기를 가속하는데 사용되거나 활용될 수 있는 부가의 블레이드면을 포함한다. 또한, 냉각 기류를 위한 반경방향 경로는, 리세스(13)가 허브컵의 둘레방향 벽(12)까지 연장하기 때문에, 완전히 장애물이 없다. 따라서, 반경방향(R)에서 두꺼운 화살표에 의해 지시되어 있는 바와 같이, 냉각 기류는 에지를 지나 또는 허브컵(2)의 둘레방향 벽(12)을 지나 리세스(13)를 따라 반경방향으로, 반경방향(R)으로 유출할 수 있다.

도 9a는 제4 실시예에 따른 허브컵(2)을 갖는 팬(30)의 부분 정면 사시도이다. 재차, 단지 공기 출구(6)의 공기 배출 안내부(3)의 영역만이 도시되어 있다. 팬(30)은 공기 출구(6)의 영역에서 그 둘레 상에, 공기 출구(6)에 대해 회전방향(14)으로 배향되고 축방향(A)으로 연장하는 상승부(15)를 포함한다. 또한, 축방향 오목부(16)가 공기 출구(6)에 추가하여 제공되고, 공기 출구(6)에 대해 회전방향(14)에 대해 둘레방향으로 대향하여 배향된다.

도 9b는 두꺼운 쇄선을 사용하여 도 9a에 도시되어 있는 섹션 평면에서의 도 9a에 따른 팬(30)의 단면도이다. 이 단면도는 허브컵(2) 상의 오목부를 도시하고 있다. 이 오목부는 1/4 타원체의 음각 형상의 형태를 갖고, 허브컵(2)의 기부(9)에 형성된다. 또한, 상승부(15)는 점선으로 도시되어 있다. 점선은 단지 도시되어 있는 단면도에서는 실제로 가시화되어 있지 않은 상승부(15)를 표현하고 있다. 상기 상승부는 그럼에도 불구하고 더 양호한 이해 및 더 간단한 도시를 위해 여기에 점선으로 도시되어 있다. 상승부(15)는 마찬가지로 1/4 타원체의 형상을 갖는데, 1/4 타원체의 평면형 면은 작동 중에 부압측(19)에 대한 기류 또는 파괴적인 효과로부터 공기 출구(6)의 에지를 차폐한다. 대안적으로, 상승부는 상승부(15)가 실제로 공기 출구(6)의 면 위에 캡을 형성하도록 중공형 1/4 타원체의 형상을 또한 가질 수도 있다.

이는 냉각 기류가 방해받지 않고 유출하는 것을 가능하게 한다. 또한, 공기 출구(6)의 둘레측 상의 오목부(16)는 둘레방향(U)에서 확대된 유출 단면을 제공하는 데, 이는 유동의 견지에서 바람직하고 공기 출구(6)에서 유출 저항을 감소시킬 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시예를 통해 지금까지 완전히 설명되었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 방식으로 수정될 수 있다.

1: 회전자 허브 장치 2: 허브컵
3, 3': 공기 배출 안내부 4: 피드백 컵
5: 공기 통과 개구 6, 6': 공기 출구
7: 견부 8, 8': 리브
9: 허브컵의 기부 10: 오목부
11: 허브컵의 둘레방향 벽 내의 유극 12: 둘레방향 벽
13: 리세스 14: 회전방향
15: 상승부 16: 오목부
17: 피드백 컵의 기부 18: 부착점
19: 저압측 20: 압력측
21: 캐비티(피드백 컵 내의 슬롯) 22: 캐비티(피드백 컵 내의 슬롯)
23: 캐비티(피드백 컵 내의 유극) 24: 스포크
25: 허브컵 내의 캐비티 30: 팬
31: 전기 모터 32: 입구 개구(입구 슬릿)
33: 기부 홀더 34: 회전축
35: 냉각 기류 36: 냉각 기류
37: 기부 홀더 상의 핀 R: 반경방향
U: 둘레방향

Claims (20)

1. 전기 팬(30)용 회전자 허브 장치(1)로서, 작동 중에 회전하고 냉각 공기를 안내하고 가속시키도록 하는 방식으로 구성 및 성형된 공기 배출 안내부(3)를 그 내부에 포함하는 허브컵(2)을 포함하는 회전자 허브 장치에 있어서,
   피드백 컵(4)이 상기 허브컵(2) 내부에 배열되고, 상기 공기 배출 안내부(3; 3')와 함께 팬(30)의 압력측(pressure side)(20)으로부터 저압측(underpressure side)(19)으로 냉각 기류를 위한 연속적인 공기 출구(6; 6')를 형성하는 공기 통과 개구(5, 5')를 포함하며,
   상기 공기 배출 안내부(3)는 임펠러의 방식으로 형성되고, 허브컵의 기부(9)와 피드백 컵 사이로 연장하는 리브(8)를 포함하며,
   상기 리브(8)는 반경방향(R), 및 반경방향(R)과 둘레방향(U)으로의 원호 형상 중 적어도 하나로 연장하는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 공기 통과 개구(5) 및 공기 배출 안내부(3)는 냉각 공기의 적어도 일부가 반경방향(R)으로 방출되도록 하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피드백 컵(4)은 금속 재료로 제조되거나, 또는 상기 허브컵(2)은 비금속 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피드백 컵(4)은 허브컵(2)에 대해 사전결정된 위치에서 공동 회전을 위해 허브컵(2)에 결합되는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피드백 컵(4)은 허브컵(2)을 향해 배향된 둘레방향 견부(肩部)(7)를 갖는 기부(17)를 포함하고, 상기 공기 통과 개구(5)는 견부(7)의 영역에 배열되거나, 또는 견부(7)로부터 반경방향 외측으로 연장하는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공기 배출 안내부(3)는 각각 허브컵 내에 반경방향으로 배향된 공기 출구(6)를 형성하는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 공기 출구(6)는 허브컵(2)의 기부(9)의 오목부(10) 내에 카운트싱킹(countersinking)식으로 형성되거나, 또는 허브컵(2)의 둘레방향 벽(12) 내의 유극(11)에 형성되는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 공기 출구(6)는 외부를 향해 공기 배출 안내부(3)의 블레이드면을 연속시키거나, 또는 공기 출구(6)에 대해 회전방향(14)으로 둘레방향으로 배향된 축방향 상승부(15)를 갖도록 형성되는 리세스(13)와, 상기 공기 출구(6)에 대해 회전방향(14)과 반대되는 둘레방향으로 배향된 축방향 오목부(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피드백 컵(4)은 복수의 상이한 유형 및 크기의 캐비티(21, 22, 23) 또는 상기 공기 통과 개구(5)를 형성하는 스포크(24)를 형성하기 위한 유극을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 캐비티(21, 22)는 축방향 공기 통과 개구(5')로서 상기 피드백 컵(4)의 기부(17)의 중심에 형성되고, 캐비티(25)가 허브컵(2)의 기부(9)의 중심에 마련되고 축방향 공기 배출 안내부(3')로서 형성되고, 상기 축방향 공기 통과 개구(5')와 함께, 축방향(A)으로 냉각 공기를 방출하기 위한 연속적인 축방향 공기 출구(6')를 형성하는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
11. 전기 팬(30)으로서, 압력측(20) 및 저압측(19)을 갖는 전기 모터(31)를 포함하고, 상기 팬(30)은 제1항 또는 제2항에 따른 회전자 허브 장치(1)를 포함하고, 상기 저압측(19)으로부터 상기 압력측(20)으로 공기를 전달하도록 형성 및 구성되는 것인 전기 팬.
12. 제11항에 있어서, 입구 개구(32)가 압력측(20)으로부터 저압측(19)으로의 냉각 기류를 위해 압력측(20)에 마련되는 것을 특징으로 하는 전기 팬.
13. 제6항에 있어서, 상기 공기 출구(6)는 허브컵(2)의 기부(9)의 오목부(10) 내에 카운트싱킹식으로 형성되고, 허브컵(2)의 둘레방향 벽(12) 내의 유극(11)에 형성되는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
14. 제6항에 있어서, 상기 공기 출구(6)는 외부를 향해 공기 배출 안내부(3)의 블레이드면을 연속시키고, 공기 출구(6)에 대해 회전방향(14)으로 둘레방향으로 배향된 축방향 상승부(15)를 갖도록 형성되는 리세스(13)와, 상기 공기 출구(6)에 대해 회전방향(14)과 반대되는 둘레방향으로 배향된 축방향 오목부(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 회전자 허브 장치는 자동차의 냉각팬용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 회전자 허브 장치.
16. 제11항에 있어서, 상기 전기 팬은 자동차의 냉각팬인 것을 특징으로 하는 전기 팬.
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

Images