KR102030783B1 - 냉각 팬 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 냉각팬은 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 로터와, 상기 팬 하우징에 고정되고 로터와 일정 간극을 두고 배치되며, 복수로 적층되고 코일이 감겨지는 스테이터 코어를 구비하는 스테이터와, 상기 로터와 연결되는 임펠러와, 스테이터의 하측에 설치되어 냉각팬을 제어하는 PCB와, 상기 스테이터 코어에 설치되고 PCB의 그라운드 패턴과 전기적으로 연결되어 그라운드 면적을 확장하는 접지부를 구비하여 정전기에 의한 회로부품의 손상을 방지하고 EMI 차폐성능을 향상시킨다.

Description

냉각 팬{A COOLING FAN}
본 발명은 전자기기, 자동차 또는 엘이디 조명 등의 과열을 방지하기 위한 냉각팬에 관한 것이다.
현재 사용되는 전자기기, 엘이디 조명 또는 자동차에 장착되는 각종 부품의 과열을 방지하기 위해 주로 냉각팬이 사용되고 있다.
냉각팬은 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 회전축에 고정되는 로터와, 팬 하우징에 고정되고 로터와 일정 간극을 두고 배치되는 스테이터와, 로터에 고정되어 로터와 같이 회전되는 임펠러를 포함한다.
냉각팬과 같은 전자기장을 이용하는 기기는 구동시 전자기장에 의한 전자파가 발생되고, 전자파는 모터 자체의 구동출력을 저하시킬 수 있고 냉각팬이 장착되는 시스템의 전자장비의 기능을 저하시킬 수 있다.
특히, 차량용으로 사용되는 냉각팬의 경우에는 냉각팬에서 발생되는 전자파가 차량 내부에 구비된 다양한 전자장비에 치명적인 악영향을 끼치게 되어 심지어는 차량의 이상 급발진, 차량의 내부에 구비된 계기판의 이상 화면출력, 차량 내부 마이컴의 이상 제어동작 등 민감한 전자장비의 기능을 저하시킬 수 있다.
이러한 문제를 해결하고자 등록특허공보 10-1547495(2015년 08월 20일)에 개시된 모터장치에는 모터를 제어하기 위해 컨트롤러가 구비되고, 콘트롤러에는 전자파를 차단하기 위한 필터부가 설치된다.
이와 같은 종래의 모터는 전자파 차단을 위해 별도의 필터부가 구비되므로 구조가 복잡하고 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
등록특허공보 10-1547495(2015년 08월 20일)
본 발명의 목적은 금속재질의 스테이터 코어와 PCB의 그라운드를 직접 전기적으로 연결하여 그라운드 면적을 확장함으로써, 정전기에 의한 회로부품의 손상을 방지하고, EMI 차단 성능을 향상시킬 수 있는 냉각팬을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 팬 하우징에 고정되고 로터와 일정 간극을 두고 배치되고 복수로 적층되는 스테이터 코어와, 스테이터 코어의 외면에 장착되는 보빈과, 보빈에 권선되고 전원이 인가되는 코일을 포함하는 스테이터와, 스테이터의 하측에 설치되어 냉각팬을 제어하는 PCB와, 스테이터 코어에 설치되고 PCB의 그라운드와 전기적으로 연결되어 그라운드 면적을 확장하는 접지부를 포함한다.
접지부는 스테이터 코어에 연결홀부가 형성되고, 연결홀부에 접속핀이 삽입되어 스테이터 코어와 PCB 사이를 전기적으로 연결한다.
PCB에는 코일의 스타트 선이 연결되는 스타트 선 연결부와, 코일의 앤드 선이 연결되는 앤드 선 연결부와, 접속핀이 연결되는 접속핀 연결부가 각각 형성되고, 접속핀 연결부는 PCB에 형성되어 그라운드 역할을 할 수 있는 패턴에 접속될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 복수로 적층되는 스테이터 코어에 연결홀부를 형성하고, 연결홀부에 접속핀을 삽입하고 접속핀을 PCB의 그라운드 패턴에 전기적으로 연결하여 그라운드 면적을 확장함으로써, 정전기에 의한 회로부품의 손상을 방지하고, EMI 차단 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어에 보빈이 결합된 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터가 PCB에 결합된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터가 PCB에 결합된 배면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 냉각팬은 전면에 공기가 토출되는 공기 토출구(12)가 형성되고, 배면에 공기가 유입되는 공기 유입구(14)가 형성되는 팬 하우징(10)과, 팬 하우징(10)에 회전 가능하게 지지되는 회전축(20)과, 회전축(20)에 고정되는 로터(30)와, 팬 하우징(10)에 고정되고 로터(30)와 일정 간극을 두고 배치되는 스테이터(40)와, 로터(30)에 연결되어 같이 회전되는 임펠러(50)를 포함한다.
팬 하우징(10)은 전면과 배면이 공기가 통과하도록 개방되고, 중앙에는 회전축(20)이 회전 가능하게 지지함과 아울러 스테이터(40)가 고정되는 지지부(60)가 형성된다.
스테이터(40)는 지지부(60)의 외주면에 고정되는 스테이터 코어(42)와, 스테이터 코어(42)의 외면에 장착되는 보빈(44)과, 보빈(44)에 권선되고 전원이 인가되는 코일(46)을 포함한다. (도 6 참조)
스테이터(40)의 하측에는 PCB(70)가 장착되고, PCB(70)에는 냉각팬 제어에 필요한 각종 회로부품 및 로터(30)의 회전수를 측정하는 홀 센서가 장착되고, 스테이터(40)의 코일(46)이 전기적으로 연결됨과 아울러 외부 전원연결을 위한 케이블이 연결된다.
로터(30)는 스테이터(40)의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되고 원통 형태로 형성되는 마그넷(32)과, 마그넷(32)의 외주면에 배치되는 백요크(34)와, 마그넷(32)과 백요크(34)가 고정되고 임펠러(50)가 연결되는 로터 지지체(36)를 포함한다.
로터 지지체(36)는 중앙에 회전축(20)이 연결되고 원판 형태로 형성되는 원판부(72)와, 원판부(72)의 가장자리에서 수직으로 연장되고 그 내면에 마그넷(32)과 백요크(34)가 고정되고, 그 외면에 임펠러(50)가 형성되는 원통부(74)를 포함한다.
임펠러(50)는 로터 지지체(36)의 외주면에 로터 지지체(36)와 일체로 형성된다. 즉, 마그넷(32), 백요크(34) 및 회전축(20)을 금형에 배치한 상태에서 인서트 사출을 실시하여 임펠러(50)와 로터 지지체(36)가 형성되고, 로터 지지체(36)에 회전축(20), 마그넷(32) 및 백요크(34)가 고정된다.
팬 하우징(10)의 모서리에는 냉각팬이 장착되는 장착용 브라켓에 고정하기 위한 체결홀부(64)가 형성된다. 체결홀부(64)는 팬 하우징(10)의 모서리에 관통되게 형성되어 장착용 브라켓에 볼트 체결, 본딩, 끼움 방식 등에 의해 고정될 수 있다.
지지부(60)는 팬 하우징(10)의 중앙에 원통 형태로 형성되고, 그 내면에는 회전축(20)이 회전 가능하게 삽입되고, 그 외면에는 스테이터(40)가 고정된다.
회전축(20)은 지지부(60)의 내면에 슬리브 베어링(66)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 지지부(60)의 바닥면에는 회전축(20)의 하단이 회전 가능하게 접촉되는 부싱(68)이 장착된다.
이와 같은 냉각팬은 전자기장을 이용하여 구동력이 발생되기 때문에 전자기장에 의한 전자파가 발생되어 모터의 구동출력을 저하시킬 수 있고 냉각팬이 장착되는 시스템의 전자장비의 기능을 저하시킬 수 있고, 정전기가 발생되어 회로부품에 손상이 발생될 우려가 있다.
본 발명에서는 금속 재질의 스테이터 코어(42)와 PCB(70)의 그라운드를 직접 전기적으로 연결하여 그라운드 면적을 확장함으로써, EMI 차폐 및 정전기 개선 성능을 향상시킨다.
스테이터 코어(42)는 도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수로 적층되어 형성되고, 지지부(60)의 외면에 삽입되도록 원형 링 형태로 형성되는 내면부(80)와, 내면부(80)의 외면에서 원주방향으로 일정 간격으로 형성되어 코일(46)이 감겨지는 코일 감김부(82)와, 코일 감김부(82)의 끝부분에서 호 형태로 형성되어 마그넷(32)과 마주보게 배치되는 외면부(84)와, 스테이터 코어(42)와 PCB(70)의 그라운드를 직접 연결하여 그라운드 면적을 확장하는 접지부를 포함한다.
접지부는 스테이터 코어(42)에 일체로 형성되는 연결홀부(90)와, 연결홀부(90)에 삽입되고 스테이터 코어(42)와 전기적으로 연결되고 PCB(70)의 그라운드에 접속되는 접속핀(92)을 포함한다.
연결홀부(90)는 스테이터 코어(42)의 내면부(80) 외측에 돌출되게 형성되며, 상기 연결홀부(90)에 접속핀(92)이 삽입됨으로써 스테이터 코어(42)는 접속핀(92)을 통해 PCB(70)의 그라운드 패턴과 전기적으로 연결된다. 이러한 연결홀부(90)는 스테이터 코어(42)의 코일 감김부(82)에 감겨지는 코일(46)과 간섭되지 않도록 두 코일 감김부(82)의 사이에 형성된다.
접속핀(92)은 금속 도체로 형성되어 연결홀부(90)에 삽입되면 복수의 스테이터 코어와 전부 전기적으로 연결된다. 그리고, 접속핀(92)의 하단은 PCB(70)에 숄더링되어 PCB(70)의 그라운드 패턴과 전기적으로 연결된다.
즉, 스테이터 코어(42)는 복수로 적층되어 형성되는데, 스테이터 코어(42)에 연결홀부(90)를 형성하고 연결홀부(90)에 접속핀(92)을 삽입하면 모든 스테이터 코어(42)와 접속핀(92)이 전기적으로 연결되고, 접속핀(92)을 PCB(70)의 그라운드에 연결하면 모든 스테이터 코어(42)와 PCB(70)의 그라운드가 전기적으로 연결되어 그라운드 면적이 크게 확장된다.
이러한 접속핀(92)은 도 5에 도시된 바와 같이, 복수로 적층된 스테이터 코어(42)의 외면에 수지재질의 보빈(44)을 형성한 후 스테이터 코어(42)에 형성된 연결홀부(90)에 삽입된다.
그리고, PCB(70)에는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 코일(46)의 스타트 선이 연결되는 스타트 선 연결부(94)와, 코일의 앤드 선이 연결되는 앤드 선 연결부(96)와, 접속핀(92)이 연결되는 접속핀 연결부(98)가 각각 형성된다. 각각의 연결부(94,96,98)는 숄더링에 의해 연결되는 것이 바람직하다.
PCB(70)와 스테이터(40)의 조립공정을 살펴보면, 스테이터 코어(42) 제조시 연결홀부(90)를 일체로 제작하고, 스테이터 코어(42)를 복수로 적층한 후 스테이터 코어(42)의 외면에 보빈(44)을 형성한다. 그리고 연결홀부(90)에 접속핀(92)을 삽입하여 스테이터 코어(42)와 접속핀(92)을 전기적으로 연결한다.
그리고 코일(46)의 스타트 선 및 앤드 선을 PCB에 숄더링하여 코일과 PCB를 전기적으로 연결하고, 접속핀을 PCB의 그라운드에 숄더링하면 조립이 완료된다.
이와 같이, 연결홀부(90)는 스테이터 성형시 일체로 성형되고, 접속핀(92)은 코일을 PCB에 숄더링할 때 같이 숄더링하면 되므로 조립공정이 단순하다. 그리고 복수의 스테이터 코어(42)와 PCB(70)의 그라운드를 전기적으로 연결함으로써, 그라운드 면적을 확장하여 정전기에 의한 피해를 최소화하고, EMI 차폐 성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10: 팬 하우징 12: 공기 토출구
14: 공기 유입구 20: 회전축
30: 로터 40: 스테이터
50: 임펠러 60: 지지부
66: 슬리브 베어링 80: 내면부
82: 코일 감김부 84: 외면부
90: 연결홀부 92: 접속핀
94: 스타트 선 연결부 96: 앤드 선 연결부
98: 접속핀 연결부


Claims (8)

  1. 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축;
    상기 회전축에 고정되는 로터;
    상기 팬 하우징에 고정되고 로터와 일정 간극을 두고 배치되며, 복수로 적층되고 코일이 감겨지는 스테이터 코어를 구비하는 스테이터;
    상기 로터와 연결되는 임펠러;
    상기 스테이터의 하측에 설치되어 냉각팬을 제어하는 PCB; 및
    상기 스테이터 코어에 설치되고 PCB의 그라운드 패턴과 전기적으로 연결되어 그라운드 면적을 확장하는 접지부를 포함하며,
    상기 접지부는 상기 스테이터 코어에 형성되는 연결홀부; 및
    상기 연결홀부에 삽입되고 상기 PCB의 그라운드 패턴과 전기적으로 연결되는 접속핀;을 포함하는 냉각팬으로서,
    상기 스테이터 코어는 팬 하우징에 고정되는 내면부; 상기 내면부의 외면에서 원주방향으로 일정 간격으로 형성되어 코일이 감겨지는 코일 감김부; 및 상기 코일 감김부의 끝부분에서 형성되어 마그넷과 마주보게 배치되는 외면부;를 포함하고,
    상기 연결홀부는 상기 코일 감김부에 감겨지는 코일과 간섭되지 않도록 상기 스테이터 코어의 내면부에 형성되는 냉각팬.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접속핀은 상기 복수로 적층된 스테이터 코어에 보빈을 형성한 후 연결홀부에 삽입되는 냉각팬.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 PCB에는 코일의 스타트 선이 연결되는 스타트 선 연결부와,
    상기 코일의 앤드 선이 연결되는 앤드 선 연결부와,
    상기 접속핀이 연결되는 접속핀 연결부가 각각 형성되는 냉각팬.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접속핀 연결부는 PCB에 형성된 그라운드 패턴에 접속되는 냉각팬.
  8. 삭제
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