KR102396910B1 - 팬 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고속으로 회전하는 팬 모터의 회전축을 지지하는 볼 베어링의 설치 구조에 관한 것이다.
본 발명의 베어링 설치 구조는, 볼 베어링을 회전축의 제1방향으로 가압하는 웨이브 와셔(탄성체)에, 반경 방향으로 연장되는 플랜지부(256)를 형성하고, 상기 플랜지부(256)가 원주 방향으로 구속되어 회전하지 않도록 하며, 웨이브 와셔와 볼 베어링의 외륜을 고정함으로써, 웨이브 와셔와 베어링의 외륜이 회전축을 따라 돌지 않고 확실히 고정된 상태를 유지하는 베어링 설치 구조를 제공한다. 웨이브 와셔와 볼 베어링을 베어링 지지부에 설치할 때, 상기 웨이브 와셔의 플랜지부의 축방향 위치를 조절할 수 있고, 이에 따라 볼 베어링에 가해지는 예압력을 조절하는 것이 가능하다.

Description

팬 모터{A Fan Motor}

본 발명은 초고속으로 회전하는 팬 모터의 회전축을 지지하는 볼 베어링의 예압 설치 구조에 관한 것이다.

팬 모터는 회전력을 제공하는 모터와, 상기 모터에 의해 회전하여 기류를 발생시키는 팬을 일체로 구성한 제품이다. 팬 모터는 기류가 필요한 가전제품에 널리 사용된다. 이러한 가전제품의 대표적인 예는 청소기이다.

팬 모터가 설치된 본체와 흡입구가 설치된 흡입 덕트가 별도로 구비되어 있던 종래의 청소기와 달리, 핸디 타입의 청소기는 팬 모터가 흡입 덕트 쪽에 일체로 설치되어 있기 때문에, 팬 모터의 무게가 무거울 경우 사용자의 편의성이 반감된다.

이러한 점으로 인해 핸디 타입의 청소기에는 경량의 팬 모터가 설치되는 것이 일반적이었다. 그러나, 경량의 팬 모터는 그만큼 출력이 낮아 청소기의 흡입 능력이 떨어지는 문제가 있었다.

따라서 팬 모터를 소형 경량화 하면서도 모터의 출력을 높이려는 시도가 계속되고 있다. 이처럼 팬 모터를 소형으로 제작하면서도 출력을 높이기 위해서는 팬 모터의 고속 회전이 필수적인데, 고속 회전은 소음과 진동, 그리고 발열 문제를 야기한다. 또한 고속 회전하는 회전축을 지지할 수 있는 베어링의 설계가 반드시 필요하다.

볼 베어링은 하우징에 지지되는 외륜과, 하우징을 관통하는 회전축에 고정되는 내륜, 그리고 상기 외륜과 내륜 사이에 개재되는 복수 개의 볼을 포함한다. 통상 내륜은 회전축의 외주면에 끼워 맞춰져서 회전축과 함께 회전하고, 외륜은 하우징의 내주면에 고정되어 있다. 그리고 이러한 내륜과 외륜의 상대적인 회전 변위에 대해 볼이 구름 동작하여 마찰력을 최소화하게 된다.

볼 베어링의 공진 주파수는 상당히 높은 편이기 때문에, 저속 내지 중속으로 회전하는 샤프트에 설치한 볼 베어링은 공진 문제가 발생하지 아니하였고, 소음과 진동에서 상대적으로 자유로웠다. 하지만, 팬 모터를 소형화하면서 회전축을 초고속으로 회전시키게 되면, 볼 베어링에서 진동 모드에 의해 소음과 진동이 크게 발생한다는 문제가 있다.

또한 소형 팬 모터의 출력을 높이기 위해 회전축의 회전 속도를 더욱 더 빠르게 설정함에 따라, 하우징에 고정되어 있어야 할 외륜이 내륜의 회전에 큰 영향을 받아 함께 회전하는 현상이 발생하였다. 베어링의 외륜이 함께 회전하게 되면, 베어링이 변형되거나 손상 또는 파손될 우려가 있고, 이는 베어링의 신뢰도를 크게 떨어뜨린다. 이에 종래에는 외륜이 함께 회전하는 것을 방지하기 위해 외륜을 베어링 하우징에 접착하기도 하였다.

그러나 고속으로 회전하며 발생하는 열에 의해 회전축이 길이방향으로 팽창함에 따라 베어링의 외륜이 베어링 하우징을 따라 회전축의 길이 방향과 나란한 방향으로 어느 정도 움직일 수 있어야 하는데, 외륜을 베어링 하우징에 접착해 버리면, 이러한 베어링의 길이방향 이동을 제한하게 되는데, 이는 베어링 손상의 원인이 된다. 또한 두 베어링 모두에 접착제가 균일하게 도포되지 아니하면 베어링의 축 정렬이 틀어져 베어링의 수명이 단축되는 문제가 있다.

이에 볼 베어링에 예압을 가함으로써 진동과 소음을 저감하는 것과 더불어, 베어링의 외륜이 회전축을 따라 회전하지 않도록 고정하는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다. 또한 초고속으로 회전하는 회전축을 지지하는 볼 베어링의 예압력의 크기와 균형 역시 매우 정밀하게 조절되어야 한다.

예압을 가하기 위해 주로 사용되는 웨이브 와셔는 볼 베어링의 외륜을 축방향으로 가압한다. US 9,509,191 B2(특허문헌 1)에는 링 형태의 와셔에 복수 개의 손톱(claw) 부위를 두고, 손톱 부위가 볼 베어링을 예압하여 볼 베어링의 회전을 방지하고자 하는 구조가 개시되어 있다. 그러나 이러한 형태의 예압 구조는, 손톱 부위에만 예압력이 집중되어 구조적 안정성을 신뢰하기 어렵고, 예압력을 조절하기 어렵다.

US 7,800,265 B1(특허문헌 2)에는 웨이브 와셔 하부에 일반 와셔 형태의 스페이서를 더 적층하여 예압력을 조절하는 구조가 예시되어 있다. 그러나 이와 같은 구조에 따르면, 예압력을 변화시키기 위해 스페이서를 교체하거나 복수 개 적층해야 하며, 이는 스페이서 추가로 인한 무게 증가, 조립 공수 증가의 문제가 있다.

US 2012-0045158 A1(특허문헌 3)에는 와셔(91)의 외주면에 스프링부(912)를 형성하고, 스프링부의 탄성력으로 베어링의 외륜을 가압하여 예압을 가하는 구조가 개시되어 있다(도 11 참조). 압력 와셔(91)는 환 형의 평판형 링부(911)와, 링부(911)의 외측 가장자리에서 상방 또는 하방으로 원주 방향을 따라 교호적으로 벤딩된 복수 개의 스프링부(912)를 포함한다. 스프링부(912)는 비스듬히 외향 연장되는 경사부(9120)와, 상기 경사부(9120)의 단부에서 외향 연장된 평탄부(9121)를 포함한다. 링부(911)의 중앙으로는 회전축이 관통하고, 상방으로 절곡된 스프링부(912)의 평탄부와 하방으로 절곡된 스프링부(912)의 평탄부는 베어링을 예압한다. 상기 스프링부(912)의 탄성력은 상기 스프링부의 네크 부위의 원주 방향 폭에 의해 결정된다.

그러나 이러한 예압 구조도, 예압력을 조절하기 위해서는 와셔 자체를 교체해야 하므로, 예압의 정밀한 조절이 어렵고, 예압력에 따라 서로 다른 와셔를 제작해야 한다는 번거로움이 있다.

US 9,509,191 B2 US 7,800,265 B2 US 2012-0045158 A1

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 초고속으로 회전하는 회전축을 지지하는 볼 베어링에 예압을 확실히 가하면서, 볼 베어링의 외륜의 회전을 확실히 방지할 수 있는 베어링 설치 구조와, 이를 적용한 팬 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 볼 베어링에 가해지는 예압을 간단하고도 정밀하게 조절할 수 있는 베어링 설치 구조와, 이를 적용한 팬 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 볼 베어링과 예압 적용 구조를 용이하게 설치할 수 있는 베어링 설치 구조와, 이를 적용한 팬 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 볼 베어링을 회전축의 제1방향으로 가압하는 웨이브 와셔(탄성체)에, 반경 방향으로 연장되는 플랜지부(256)를 형성하고, 상기 플랜지부(256)가 원주 방향으로 구속되어 회전하지 않도록 하며, 웨이브 와셔와 볼 베어링의 외륜을 고정함으로써, 웨이브 와셔와 베어링의 외륜이 회전축을 따라 돌지 않고 확실히 고정된 상태를 유지하는 베어링 설치 구조를 제공한다.

또한 본 발명은, 상기 웨이브 와셔의 표면에 폴리머 코팅층을 형성하여, 웨이브 와셔와 접하는 부분의 마찰력을 크게 높임으로써, 볼 베어링의 외륜의 축 방향 이동은 허용하되 회전은 제한하는 베어링 설치 구조를 제공한다.

상기 웨이브 와셔와 플랜지부 사이에는, 축방향으로 연장되는 연장부(255)를 마련하고, 연장부(255)가 볼 베어링의 외륜의 측면과 접하도록 하며, 웨이브 와셔는 볼 베어링의 제1단부에, 플랜지부는 볼 베어링의 제2단부에 위치한다. 이에 따라 웨이브 와셔에 볼 베어링을 먼저 설치한 상태에서 웨이브 와셔와 볼 베어링을 베어링 지지부에 함께 설치할 수 있어, 웨이브 와셔와 볼 베어링의 설치가 간편하다.

이와 같은 구조는 또한, 볼 베어링의 외륜과 웨이브 와셔를 고정함에 있어서, 웨이브 와셔의 산 부분과 볼 베어링의 외륜의 제1단부가 상호 고정되도록 하고(하거나), 웨이브 와셔의 연장부가 볼 베어링의 외륜의 측면과 상호 고정되도록 할 수 있어 웨이브 와셔와 볼 베어링의 고정이 용이하다.

상기 웨이브 와셔와 베어링의 외륜은 접착 고정될 수 있다.

웨이브 와셔와 볼 베어링을 베어링 지지부에 설치할 때, 상기 웨이브 와셔의 플랜지부의 축방향 위치를 조절할 수 있고, 이에 따라 볼 베어링에 가해지는 예압력을 조절하는 것이 가능하다.

예압을 조절하기 위해 플랜지부의 축방향 위치를 조정하는 기구는, 나사 형태의 예압조절부(271)일 수 있으며, 이로써 예압 조절을 간단하고도 정밀하게 할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 베어링 설치 구조는, 모터부(20)에 의해 회전하는 샤프트(23); 상기 샤프트(23)의 회전을 지지하는 베어링(24); 내부에 상기 모터부(20)가 수용되는 모터 설치부(111)와, 상기 베어링(24)을 지지하며 수용하는 베어링 지지부(112, 174)를 구비하는 모터바디부(10); 및 상기 베어링 지지부(112)에 설치되어 상기 베어링을 상기 샤프트의 축방향의 제1방향으로 가압하여 예압을 부여하는 탄성체(25);를 포함한다.

여기서 상기 탄성체(25)는, 상기 제1방향과 대향하는 상기 베어링의 축방향의 제2방향 쪽에 위치하는 제2단부에서 상기 베어링을 축방향의 제1방향으로 가압하되, 상기 탄성체(25)의 반경방향 단부에는, 축방향의 제1방향으로 연장되며 상기 베어링의 측면에 고정되는 연장부(255)가 구비되고, 상기 연장부(255)는, 상기 베어링(24)과 베어링 지지부(112) 사이에 개재되며, 상기 연장부(255)의 단부에는, 반경방향으로 연장된 플랜지부(256)가 마련된다.

상기 베어링(24)은, 상기 베어링 지지부에 대해 축방향으로 슬라이딩 가능하게 고정될 수 있는데, 상기 베어링은 상기 탄성체(25)와 상기 연장부(255)에 의해 규정되는 공간에 안착된 상태로 베어링 지지부에 설치될 수 있으므로, 설치가 간편하다.

상기 플랜지부는 상기 베어링이 안착된 탄성체를 파지할 수 있게 해주며, 상기 탄성체와 베어링을 베어링 지지부에 설치한 후에는, 상기 플랜지부가 원주 방향으로 간섭되어 회전이 방지됨으로써, 베어링이 회전축을 따라 함께 회전하는 것을 방지할 수 있다.

상기 탄성체(25)는 상기 베어링(24)의 제2단부와 접하는 산(251)과, 상기 베어링 지지부에 접하는 골(252)과, 상기 산과 골을 연결하는 연결부(253)를 구비하는 웨이브 와셔(25)를 포함하고, 상기 연장부(255)는 상기 웨이브 와셔(25)의 반경방향 단부에 연결된 형태이어서, 웨이브 와셔에 베어링을 수용할 수 있는 구조이다.

상기 연장부는, 상기 웨이브 와셔(25)의 산(251) 부분에 연결될 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 웨이브 와셔와 베어링을 고정함에 있어서 상기 산 부분와 베어링을 접착하거나 상기 연장부와 베어링을 접착할 수 있다. 또한 예압력을 조절할 때 연장부가 웨이브 와셔의 산 부분을 잡아당기는 구조를 가지므로, 복수 개의 연장부의 개별적인 예압 조절량이 베어링에 직접적으로 전달된다.

상기 연장부는, 상기 웨이브 와셔(25)의 골(252) 부분에 연결될 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 상기 웨이브 와셔의 산(251) 부분을 상기 베어링의 제2단부에 접착 고정할 수 있다. 또한 예압력을 조절할 때 연장부가 웨이브 와셔의 골 부분을 잡아당기는 구조를 가지므로, 복수 개의 연장부의 예압 조절이 연결부(253)를 거쳐 탄성적으로 베어링에 전달될 수 있고, 이에 따라 예압의 균형(balance)을 맞추기가 매우 용이하다.

상기 베어링 지지부(112)에는 상기 샤프트의 축방향과 나란한 방향으로 위치 조절이 가능한 제2걸림부(27)가 마련되고, 상기 제2걸림부(27)는 상기 플랜지부에 마련된 제1걸림부(257)와 축방향 및 그리고 원주 방향으로 간섭되도록 할 수 있다.

이에 따르면 제1걸림부와 제2걸림부에 의해 베어링의 외륜과 웨이브 와셔의 헛돔 현상이 확실히 방지될 수 있을 뿐만 아니라, 베어링 지지부에 마련된 제2걸림부(27)의 위치 조절을 통해 베어링에 작용하는 예압을 조절할 수 있다.

상기 베어링 지지부(112)에는, 상기 플랜지부의 제1걸림부(257)의 축방향 위치를 조절하는 예압조절부(271)가 마련되고, 이는 나사산 구조일 수 있다.

이에 따르면, 베어링 지지부의 예압조절부를 미세하게 조절하는 것이 가능하여, 베어링에 가해지는 예압을 미세하게 조절할 수 있다.

적어도 상기 웨이브 와셔(25)가 베어링과 접하는 표면과, 베어링 지지부가 접하는 표면에는 폴리머가 코팅되어 마찰력을 크게 높일 수 있다. 코팅 부위는 웨이브 와셔가 다른 부품과 접하는 부위를 포함할 수 있으며, 전체적으로 코팅될 수도 있다.

이에 따라, 웨이브 와셔(25)가 설치되지 않은 쪽의 베어링과 베어링 지지부 사이에는 접착제를 사용하여 베어링의 외륜을 고정하되, 웨이브 와셔(25)가 설치된 쪽의 베어링과 베어링 지지부 사이에는 접착제를 사용하지 아니할 수 있다.

상기 베어링 설치 구조는 특히, 회전축의 양단 지지구조, 즉 모터부를 사이에 두고 양단에 베어링이 설치되는 팬 모터 구조에 적용하기에 특히 유리하다.

구체적으로, 상기 베어링 지지부(112, 174)는 상기 모터부(20)의 제1단부와 제2단부에 마련되고, 상기 탄성체(25)는 상기 모터부(20)의 제2단부에 마련된 베어링 지지부(112)에 설치되며, 상기 샤프트(23)의 제1단부에 임펠러(31)가 설치되어 상기 샤프트(23)와 함께 회전하며, 상기 제1단부에 마련된 베어링 지지부(174)는 상기 로터(22)와 임펠러(31) 사이에 마련되도록 할 수 있다.

본 발명의 팬 모터 구조에 따르면, 베어링의 외륜이 베어링 지지부에 고정되지 않고 베어링의 예압 수단인 탄성체에 고정되고, 상기 탄성체가 원주 방향으로 고정되는 구조를 통해, 베어링의 외륜의 원주 방향 회전이 확실히 제한된다. 따라서 베어링이 베어링 지지부에 직접 고정되지 않도록 하면서도, 베어링의 외륜이 샤프트와 함께 회전하며 발생할 수 있는 볼 베어링의 손상을 확실히 방지할 수 있다.

또한 이에 따라 접착제로 베어링의 외륜을 베어링 지지부에 직접 고정하는 본딩 구조를 삭제할 수 있어, 베어링의 외륜이 베어링 지지부에서 샤프트의 축 방향으로 상대적인 이동이 가능하도록 고정될 수 있다. 따라서, 탄성체에 의한 예압은 베어링 외륜에 확실히 전달될 수 있다.

또한 이에 따라 베어링의 외륜이 베어링 지지부에서 샤프트의 축 방향으로 상대적인 이동이 가능하므로, 고속 회전하는 샤프트의 발열 요인으로 인해 샤프트가 축방향으로 신축할 때, 베어링의 외륜이 이에 따라 베어링 지지부 내에서 축방향으로 함께 순응하여 이동하므로, 베어링의 볼에 응력이 가해지는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명은, 베어링과 웨이브 와셔를 먼저 조립한 상태에서 이를 베어링 지지부에 설치할 수 있는 구조이므로, 베어링과 관련 예압 구조의 설치가 매우 용이하다.

또한 본 발명은, 부품의 추가나 교환 없이, 설치된 웨이브 와셔의 플랜지부의 축방향 위치 조절을 통해 베어링에 대한 예압을 조절할 수 있기 때문에, 예압 조절이 매우 용이하다.

아울러 상기 예압은 나사산 구조를 구비하는 예압조절부에 의해 이루어지므로, 베어링의 외륜에 대한 예압 조절을 편리하고 미세하게 할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 베어링 설치 구조가 적용된 팬 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 베어링 설치 구조에 적용된 웨이브 와셔의 제1실시예의 평면도와 측면도이다.
도 3은 도 2의 웨이브 와셔의 사시도이다.
도 4는 웨이브 와셔에 베어링이 안착된 상태에서 도 2의 I-I 및 II-II 단면을 각각 나타낸 측면 단면도이다.
도 5는 도 1의 팬 모터가 조립된 상태의 측면 단면도이다.
도 6은 도 5의 베어링 설치 구조 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 1의 팬 모터가 조립된 상태의 다른 실시예의 측면 단면도이다.
도 8은 도 7의 베어링 설치 구조 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 웨이브 와셔의 제3실시예의 측면도이다.
도 10은 도 9의 웨이브 와셔를 적용한 팬 모터의 측면도이다.
도 11은 종래의 베어링 예압용 와셔를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 이하 기술할 실시예들 중 어느 한 실시예의 구조나 구성은 통상의 기술자가 필요에 따라 다른 실시예의 구조나 구성에 적용하거나 치환할 수도 있으며, 구성을 삭제하거나, 다른 구성을 부가하는 것 역시 가능함은 자명하다.

[팬 모터의 구조]

도 1과 도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 일 실시 예로서 팬 모터는, 모터부(20), 상기 모터부가 수용 설치되며 팬 모터의 전체적인 골격을 이루는 모터 바디부(10), 상기 팬 모터의 모터 바디부(10) 상부에 설치되어 공기의 유동을 발생시키는 유동 발생부(30), 상기 유동 발생부(30)에서 발생한 공기 유동을 분산시키는 디퓨져(40)를 포함한다.

모터부(20)는 환 형의 스테이터(21), 상기 스테이터(21)의 중심을 관통하는 샤프트(23), 및 상기 샤프트(23)에 축설되며 상기 스테이터(21)에 의해 회전력을 발생시키는 로터(22)를 포함한다. 본 발명에 있어서, 상기 모터부(20)는 BLDC 모터(brushless direct current motor)인 것이 예시된다. 본 발명에서는 BLDC 모터로서 스테이터(21)가 로터(22)의 외측에 배치된 구조를 예시하고 있으나, 본 발명이 로터(22)의 안쪽에 스테이터(21)가 배치된 구조의 모터를 배제하는 것은 아니다.

상기 샤프트(23)는 베어링(24)에 의해 회전 지지된다. 본 발명의 실시 예에서는 로터(22)를 사이에 두고 샤프트(23)의 양단에 베어링(24)이 설치된 양단 지지 구조를 예시하고 있으나, 샤프트(23)의 일측, 가령 로터(22)의 상부에 이점 지지하는 지지 구조 역시 적용 가능하다. 다만 본 발명의 베어링 설치 구조는, 양단 지지 구조에 더 적합할 수 있으며, 그 중 샤프트의 하부(임펠러가 설치된 단부와 대향하는 단부)의 베어링 설치 구조에 적용하기에 더 적합할 수 있다.

상기 샤프트(23)는 로터가 설치된 부분의 직경이 더 크고, 베어링이 설치된 양단부의 직경이 더 작은 단차부(231)를 가지는 형태일 수 있다.

샤프트(23)의 하부에 설치된 베어링(24)은 하부의 단차부(231)에 의해 마련된 소직경부에 설치되고, 후술할 모터 하우징(11)에 고정되어 지지될 수 있다. 샤프트(23)의 상부에 설치된 베어링(24)은 상부의 단차부(231)에 의해 마련된 소직경부에 설치되고, 후술할 베어링 하우징(17)에 의해 지지될 수 있다.

로터(22)는 상기 두 단차부(231) 사이에 마련된 샤프트(23)의 대직경부에 설치된다.

참고로, 샤프트(23)의 단차부는 반드시 직경을 달리 하여 구현할 수 있는 것은 아니며, 샤프트의 외주면에 C 링 또는 O 링을 고정하는 형태로도 구현 가능하다.

<모터 바디부>

모터 바디부(10)는, 상기 모터부(20)를 수용하고 후술할 임펠러 커버(34)를 고정하는 바디 결합부(115)를 포함하는 모터 하우징(11)과, 상기 모터 하우징(11)의 상부에 고정되어 상기 모터부(20)의 상부에 설치된 베어링(24)을 지지하는 베어링 하우징(17)을 포함한다.

상기 모터 하우징(11)은, 상기 모터부(20)가 내장되고 상부가 개방된 원통 형태의 모터 설치부(111)와, 상기 모터 설치부(111)의 상단부에서 반경 방향으로 방사상으로 외향 연장되는 연결 아암(114)과, 상기 연결 아암(114)의 단부에 마련되며, 상기 모터 설치부(111)의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 환형의 바디 결합부(115)를 포함한다.

모터 설치부(111)의 바닥의 중앙부에는 상기 모터부(20) 하부의 베어링(24)을 고정 지지하는 베어링 지지부(112)가 구비된다. 베어링 지지부(112)는 상부가 개방된 원통 형태이며, 샤프트(23) 하부의 베어링(24)은 상기 베어링 지지부(112)의 개방된 상부를 통해 상기 베어링 지지부(112)에 삽입되어 지지된다.

베어링 지지부(112)에 설치된 베어링(24)의 내륜(243)의 내주면은 상기 샤프트(23)의 소직경부의 외주면과 접하여 고정되고, 내륜(243)의 상부면은 상기 샤프트의 단차부(231)에 접하여 고정된다.

베어링 지지부(112)에 설치된 베어링(24)의 외륜(244)의 외주면은 상기 베어링 지지부(112)의 내주면과 접하며 고정된다.

상기 내륜(243)과 외륜(241) 사이에는 복수 개의 구름부재, 즉 볼(242)이 개재되어 내륜과 외륜 간의 상대적인 회전을 구름 지지한다.

상기 베어링(24)의 저면과 상기 베어링 지지부(112)의 바닥면 사이에는 탄성체인 웨이브 와셔(25)가 압축 개재되어, 상기 베어링(24)의 외륜(241)을 상방으로 가세한다.

하부에 마련된 베어링(24)의 외륜(241)이 상방 가세되면, 그 힘은 볼(242)을 통해 내륜(243)에 전달되고, 내륜(243)이 샤프트 하부의 단차부(231)를 밀어 올려 샤프트(23)를 상방으로 예압하게 된다. 후술하겠지만, 샤프트(23)가 상방으로 가세되면, 샤프트 상부에 마련된 베어링(24)의 내륜(243)이 샤프트 상부의 단차부에 의해 밀어 올려지며 상방으로 가세되고, 이러한 힘은 볼(242)을 통해 상부 베어링(24)의 외륜(241)을 상방으로 가세한다.

따라서 하부에 마련된 베어링(24)의 외륜(241)을 상방 가세하는 것으로, 상부와 하부에 마련된 베어링(24)이 모두 예압된다. 이러한 예압 구조는 볼 베어링의 공진 주파수를 크게 올려주기 때문에, 샤프트가 초고속 회전하더라도 볼 베어링에 소음과 진동이 발생하는 것을 방지해 준다.

상기 모터 설치부(111)의 측벽은 대략적으로 원통형의 형상을 구비하며, 상기 측벽의 내면에는 스테이터(21)가 고정된다.

그리고 상기 모터 설치부(111)의 측벽의 상단부에는 상기 측벽으로부터 반경 방향으로 외향 연장되는 형태의 연결 아암(114)과, 상기 연결 아암(114)의 반경 방향의 외측 단부에 구비되는 바디 결합부(115)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 120도 간격으로 3개의 연결 아암(114)이 마련된 구조가 예시된다.

상기 바디 결합부(115)는 상기 모터 설치부(111)보다 큰 직경을 가지는 원통 또는 플랜지 구조의 링 형상으로 이루어진다. 바디 결합부(115)는 후술할 임펠러 커버(34)의 하단부 둘레와 형합되며 고정된다.

<베어링 하우징>

상기 모터 하우징(11)에 모터부(20)가 수용 설치된 상태에서, 상기 모터 하우징(11)의 상부에는 베어링 하우징(17)이 설치된다. 베어링 하우징(17)은 상기 모터부(20)의 상부에 마련된 베어링(24)을 지지하는 구조를 제공한다. 즉 로터(22)를 사이에 두고, 샤프트(23)의 하단부는 모터 하우징(11)에 의해 지지되고, 샤프트(23)의 상단부는 베어링 하우징(17)에 의해 지지된다.

상기 모터 하우징(11)과 베어링 하우징(17)은 고속으로 회전하는 로터(22)와 샤프트(23)를 지지해야 하므로, 강성이 높은 금속 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 모터 하우징(11)과 베어링 하우징(17)은 고속으로 회전하는 모터부의 회전축을 정확히 정렬하고 확실히 지지하기 위한 구조를 구비한다. 따라서 모터 하우징(11)과 베어링 하우징(17)은 상호 위치가 정교하게 규제되며 체결되는 구조를 구비한다.

베어링 하우징(17)의 중앙부에는 상기 샤프트(23)의 상단부에 설치된 베어링(24)을 지지하는 베어링 지지부(174)를 구비한다. 베어링 지지부(174)는 중공의 원통 형상으로서, 하부가 개방되고, 상부 중앙부에는 샤프트가 관통하는 홀이 마련된다. 베어링(24)은 상기 베어링 지지부(174)의 하부로부터 그 내부에 삽입된다.

베어링 지지부(174)에 설치된 베어링(24)의 내륜(243)의 내주면은 상기 샤프트(23)의 소직경부의 외주면과 접하여 고정되고, 내륜(243)의 저면은 상기 샤프트의 단차부(231)에 의해 지지된다.

베어링 지지부(174)에 설치된 베어링(24)의 외륜(244)의 외주면과 상부면은 상기 베어링 지지부(174)의 내주면과 천장면과 접하며 고정된다.

상기 내륜(243)과 외륜(241) 사이에는 복수 개의 구름부재, 즉 볼(242)이 개재되어 내륜과 외륜 간의 상대적인 회전을 구름 지지한다.

앞서 설명한 바 있듯이, 웨이브 와셔(25)에 의해 샤프트(23)는 상방으로 예압되므로, 상기 내륜(243)이 샤프트 상부의 단차부에 의해 밀어 올려지며 상방으로 가세되고, 이러한 힘은 볼(242)을 통해 상부 베어링(24)의 외륜(241)을 상방으로 가세한다. 이러한 예압의 전달을 위해, 상기 베어링 지지부(174)의 천장면은 상기 베어링(24)의 내륜 상부면이 상방으로 이동하는 것을 간섭하지 않는 구조를 가진다.

베어링 지지부(174)의 외측 둘레에는 방사상으로 복수 개의 내향 아암(173)이 구비된다. 본 발명에 따르면 3개의 내향 아암이 120도 간격으로 등간격 배치된 형태가 예시된다. 내향 아암(173)은 베어링 지지부(174)로부터 외향 연장된다.

반경 방향으로 내향 아암(173)의 안쪽과 베어링 지지부(174)의 연결 부위에는 내향 아암보다 두툼한 직육면체 형태의 체결부(175)가 마련된다. 상기 체결부(175)는 후술할 디퓨져(40)의 중앙부가 안착 고정되는 부위이며, 여기에는 디퓨져와의 고정을 위한 나사 체결공이 마련된다.

반경 방향으로 내향 아암(173)의 바깥쪽에는 모터 설치부(111)의 측벽 상단에 고정되는 환형의 고정부(171)가 마련된다. 고정부(171)의 하부는 상기 모터 설치부(111)의 상부와 형합된다. 구체적으로, 고정부(171)의 하부에는 단턱 형상이 마련되고, 이러한 단턱 부위가 모터 설치부(111)의 상면 및 상부 내경면과 형합된다. 이러한 형합구조는 모터 하우징(11)에 대한 베어링 하우징(17) 축방향 위치와 반경방향 위치를 정확히 규제한다.

또한 상기 고정부(171)의 외주면(outer circumferential surface)에는 반경 방향으로 외향 연장되는 형태의 외향 아암(172)이 마련된다. 그리고 상기 외향 아암(172)에도 나사 체결공이 마련된다. 상기 외향 아암(172)과 거기에 마련된 나사 체결공의 배치는, 앞서 설명한 모터 하우징(11)의 연결 아암(114) 및 거기에 마련된 나사 체결공의 배치와 매치된다.

따라서 외향 아암(172)과 연결 아암(114)을 정렬시키며 상기 고정부(171)를 상기 모터 설치부(111)의 상단에 형합한 상태에서, 상기 외향 아암(172)과 연결 아암(114)을 나사 체결하면, 모터 하우징(11)과 베어링 하우징(17)은 상호 정밀하게 정렬된 상태에서 견고하게 고정된다.

상기 베어링 하우징(17)은 충분한 강성을 확보하기 위해 금속 재질로 제작될 수 있다. 아울러, 상기 베어링 하우징(17)의 베어링 지지부(174)와 고정부(171)는 내향 아암(173)을 통해 상호 이격된 상태로 배치된다.

<디퓨져>

상기 베어링 하우징(17)의 상부에는, 디퓨져(40)가 설치된다. 디퓨져(40)는 전체적인 디퓨져의 외관을 규정하는 디퓨져 바디(41)와, 상기 디퓨져 바디(41)의 외면에 마련된 베인(42)을 포함한다.

디퓨져 바디(41)는 중앙부에 홀(45)이 마련되고 평평한 형상을 가지는 평탄부(413)와, 상기 평탄부(413)의 외측 가장자리에서 반경방향으로 바깥쪽으로 갈수록 하향하는 경사면 형태의 사면부(411)과, 상기 사면부(411)의 외측 가장자리에서 원통 형태로 하향 연장되는 원통부(412)를 포함한다.

상기 평탄부(413)의 상부에는 후술할 임펠러(31)가 배치되고, 상기 평탄부(413)의 하부면은 앞서 설명한 체결부(175)에 얹어진다. 평탄부(413)의 홀은 베어링 지지부(174)의 외주면에 형합되는 형상으로 이루어지고, 상기 홀(45) 주변의 평탄부(413)에는 상기 체결부(175)의 나사 체결공과 대응하는 위치에 나사 체결공이 마련된다. 일 실시 예에서, 상기 홀(45)의 형상은 상기 원통형의 베어링 지지부(174)의 직경과 대응하는 직경을 가지는 원형일 수 있다. 이에 따라 상기 홀의 내주면은 베어링 지지부(174)의 외주면과 형합된다. 이 상태에서, 평탄부와 체결부는 나사 체결공을 통해 나사로 상호 고정된다.

상기 평탄부(413)의 외측 가장자리에는 사면부(411)가 마련된다. 사면부의 경사각은 후술할 임펠러(31)의 경사각과 대응할 수 있다. 즉 본 발명에 있어서, 임펠러(31)는 사류형 임펠러이며, 디퓨져 역시 사류형일 수 있다.

원통부(412)의 외경은 모터 설치부(111)의 측벽의 외경과 대응한다. 그리고 원통부(412)의 하단부는 상기 모터 설치부(111)의 상단부와 직접 또는 간접적으로 밀착된다. 본 발명의 실시 예에서는 베어링 하우징(17)의 고정부(171)가 모터 설치부(111)와 원통부(412) 사이에 개재된 상태로 원통부(412)의 하단부와 모터 설치부(111)의 상단부가 서로 밀착된 구조가 예시된다.

상기 베어링 하우징(17)의 고정부(171) 상부에는 단턱 구조가 마련된다. 그리고 상기 디퓨져(40)의 원통부(412)의 하단부에는 상기 단턱 구조와 대응하는 형태의 단턱 구조가 마련된다.

상기 디퓨져(40)의 하단부에는 베인(42)이 마련된다. 베인(42)은 임펠러(31)에 의해 가압 유동되는 공기의 유동 방향을 공기 토출구(116) 방향으로 가이드한다. 본 발명에 따르면 공기 토출구(116)가 모터 하우징(11)의 상부에 마련되며, 베인(42)은 상기 공기 토출구(116)보다 상부에서 디퓨져(40)에 마련된다.

본 발명에 따르면, 고속으로 회전하는 모터부를 지지할 수 있는 강성을 확보하기 위해, 상기 베어링 하우징(17)은 금속 재질로 제작할 수 있다. 이에 반해, 디퓨져(40)는 내구성이 요구되지 않고, 형상이 복잡한 베인(42)의 가공도 용이하게 하기 위해, 합성수지 재질로 제작할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 공기 토출구(116)가 모터 하우징(11)의 상부에 배치되므로, 베인을 모터 하우징(11)보다 상부에 배치할 수 있다. 따라서 베인(42)을 금속 재질의 모터 하우징(11)이 아닌, 합성수지 재질의 디퓨져(40)에 형성하는 것이 가능하다.

상기 디퓨져는 상하방향으로 보았을 때 후술할 임펠러(31)의 하부, 그리고 상기 베어링 하우징(17)의 상부에 배치되며, 반경방향으로 보았을 때 임펠러(31)보다 더 외측, 그리고 상기 바디 결합부(115)보다 내측 배치된다.

한편 상기 디퓨져(40)의 사면부(411)에는 그 둘레를 따라 복수 개의 냉각 유로 출구(43)가 마련된다. 상기 냉각 유로 출구(43)는 베인(42)보다 임펠러(31)에 더 가까운 위치에 마련된다. 또한 상기 냉각 유로 출구(43)는 임펠러(31)의 공기 토출 측에 가깝게 배치되어 있다.

<임펠러>

임펠러(31)는 디퓨져(40)의 상부에 설치된다. 임펠러(31)의 중심에는 상하방향으로 샤프트(23)가 삽입되는 축설공(312)이 마련된다. 상기 축설공(312)은 임펠러(31)의 전체적인 강성을 지지하는 허브 또는 임펠러 바디(311)에 형성되어 있어서, 샤프트(23)의 회전력은 상기 임펠러(31)에 잘 전달된다.

상기 임펠러 바디(311)는 회전의 중심에서 반경방향으로 점점 멀어질수록 하향 경사지는 사면을 가진다. 즉 본 발명에 따른 임펠러(31)는 사류형 임펠러일 수 있다. 상기 임펠러 바디(311)의 상부에는 공기를 가압하는 블레이드(311)가 방사상으로 복수 개 마련된다.

임펠러(31)의 흡입 효율을 높이기 위해서는, 블레이드(311)의 상단부가 후술할 임펠러 커버(34)의 내면과 거의 밀착되도록 하는 것이 바람직하다.

<임펠러 커버>

임펠러 커버(34)는 상기 모터 바디부(10)의 상부를 덮는 형태이다. 임펠러 커버(34)의 상부 중앙부에는 팬 모터 내부로 흡입되는 통로인 공기흡입구(341)가 마련된다.

상기 임펠러 커버(34)는 팬 모터의 중심축에서 멀어질수록 상기 공기흡입구(341)로부터 하향 경사진 형태를 포함하고, 임펠러 커버(34)의 하단부에는 커버 결합부(342)가 마련된다.

커버 결합부(342)는 모터 바디부(10)의 바디 결합부(115)와 형합하는 구조이다. 커버 결합부(342)의 단턱 형상 내부에 상기 바디 결합부(115)가 끼워진다.

[흡입공기의 유로]

상술한 구조를 가지는 팬 모터는 임펠러 커버(34)의 상부 중앙부에 마련된 공기흡입구(341)를 통해 공기를 흡입하여, 임펠러 커버(34)의 하단부와 모터 설치부(111) 사이에 마련된 공간, 즉 모터 하우징(11)의 상부 둘레에 마련된 공기 토출구(116)를 통해 공기를 토출한다.

[냉각공기의 유로]

상기 팬 모터는 초고속 회전을 할 수 있다. 팬 모터의 출력을 높이기 위해 가령 팬 모터를 11만 rpm 정도까지 회전시킬 경우, 모터부(20)의 발열량은 더욱 많아진다.

이에 본 발명은, 압력 차에 의하여 자연스럽게 공기의 유동이 발생하도록 하고, 이러한 공기의 유동이 모터부(20)가 설치된 공간을 유동하도록 한다.

흡입 공기의 유로에 있어서, 디퓨져(40)의 사면부(411)에 형성된 냉각 유로 출구(43)는 흡입 공기의 유동 경로가 되는 공간과 모터부(20)가 설치된 공간을 연통시킨다. 상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기는 디퓨져(40)의 상부 공간에서 매우 빠른 유속을 가지게 되고, 이에 따라 모터부(20)가 설치된 공간보다 디퓨져(40)의 상부 공간의 압력이 낮아지게 된다(베르누이 원리). 따라서 대략 대기압 상태의 모터 하우징(11) 외부로부터 냉각 유로 입구(113), 모터부(20) 설치 공간, 베어링 하우징(17)의 베어링 지지부(174)와 고정부(171) 사이의 공간, 그리고 냉각 유로 출구(43)에 이르는 공기의 흐름이 생성된다.

[베어링의 설치 구조]

상기 샤프트(23)가 11만 rpm 정도로 회전하게 되면, 샤프트(23)에는 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 열은 샤프트(23)를 길이 방향으로 열 팽창시키며, 이에 따라 샤프트(23)에 설치된 베어링(24) 역시 샤프트의 길이방향으로 이동하게 된다. 물론 샤프트의 열팽창에 따른 베어링(24)의 변위는 마이크로미터 단위일 수 있지만, 소형의 정밀 부품에서 이는 제품의 신뢰도에 큰 영향을 미칠 수 있다. 또한 샤프트(23)가 위와 같이 초고속으로 회전하면, 저속에서는 잘 고정되어 있던 베어링의 외륜이 샤프트와 함께 회전하는 현상이 발생한다.

본 발명에 따르면 베어링(24)의 내륜(243)은 샤프트(23)에 열 박음 또는 접착 등의 방식으로 고정되며, 외륜(241)은 베어링 지지부에 끼워 맞춤된다. 실시예에 따르면 하부의 베어링 지지부(112)에 설치된 외륜(241)은, 상기 샤프트(23)의 열팽창에 대비하여 샤프트의 축 방향과 나란한 방향으로 이동이 가능하여야 하고, 상기 샤프트(23)가 고속으로 회전하더라도 이에 따라 돌지 않아야 한다.

이에 본 발명에서는 상기 탄성체, 즉 웨이브 와셔(25)와 베어링(24)의 외륜이 서로 고정되고, 웨이브 와셔(25)와 베어링 지지부(112)가 서로 고정되는 구조를 제공한다. 여기서 탄성체와 외륜의 고정, 그리고 탄성체와 베어링 지지부의 고정은 원주방향, 즉 회전방향으로의 고정을 의미한다.

<제1실시예>

도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 베어링의 예압 구조의 제1실시예를 설명한다.

도 2와 도 3을 참조하면, 웨이브 와셔(25)는 대략 납작한 환 형의 와셔로서, 원주 방향을 따라 상하로 굴곡이 이루어진 형태이다. 제1실시예에 따르면 웨이브 와셔(25)는 120도 간격으로 3개의 산(251)이 마련되고, 상기 3개의 산 사이에 3개의 골(252)이 마련되며, 상기 산과 골은 만곡한 연결부(253)에 의해 서로 연결된다. 다만 탄성체로 사용되는 웨이브 와셔의 형태가 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 단턱이 있는 형태, 내주면과 외주면 사이에 높이 차가 있는 형태의 웨이브 와셔 등 다양한 다른 탄성체도 사용 가능하다.

제1실시예에 따르면, 상기 웨이브 와셔(25)의 산(251) 부분의 외주에는 상향 연장되는 연장부(255)가 형성된다. 연장부(255)의 내주면의 프로파일은 베어링(24)의 외륜(241)의 외주면과 대응할 수 있다. 연장부(255)는 웨이브 와셔(25)가 그 두께 방향으로 탄성 변형하더라도 그 형상이 거의 변하지 않는 부분, 가령 산(251)이나 골(252) 부분에 마련됨으로써, 웨이브 와셔(25) 자체의 탄성력에 별다른 영향을 주지 않도록 하는 것이 바람직하다. 제1실시예에 따르면, 산의 형성 간격과 그 개수에 대응하도록, 연장부(255) 역시 120도 간격으로 3개 마련된다.

웨이브 와셔(25)의 연장부(255)의 상단부에는, 반경 방향으로 외측으로 연장되는 형태의 플랜지부(256)가 마련된다. 플랜지부(256) 역시 120도 간격으로 3개 마련된다. 원주 방향으로 보았을 때, 플랜지부(256)는 부분적으로 마련된 형태이다. 즉 각 플랜지부(256)는 서로 떨어져 있는 구조라 할 수 있다.

상기 플랜지부(256)에는 각각 제1걸림부(257)가 마련된다. 제1걸림부(257)는 플랜지부에 마련된 홀 형태일 수 있다. 제1걸림부(257)는 후술할 베어링 지지부(112)의 제2걸림부(27)와 원주 방향, 즉 회전 방향으로 상호 간섭된다.

연장부(255)와 플랜지부(256)를 포함하는 상기 웨이브 와셔(25)는 판금(sheet metal)을 벤딩 가공하여 제작할 수 있다.

상기 웨이브 와셔의 환 형의 와셔 부분과 상기 연장부(255)에 의해 규정되는 안 쪽 공간에는 베어링(24)이 안착될 수 있다. 도 4는 아직 베어링(24)을 베어링 지지부(112)에 설치하지 아니한 상태에서, 웨이브 와셔에 베어링을 설치한 상태를, 도 2의 I-I 단면으로 표현한 도면(a 참조)과, 도 2의 II - II 단면으로 표현한 도면(b 참조)이다.

베어링의 외륜(241)의 저면(제1단부)은 웨이브 와셔의 산(251) 부분과 접하고, 외륜(241)의 외주면은 웨이브 와셔의 연장부(255)의 내주면과 접한다. 이에 따라, 상기 베어링(24)은 웨이브 와셔 내부에 안착 지지될 수 있다. 물론 웨이브 와셔는 샤프트(23)와 함께 회전하는 상기 베어링의 내륜(243)과는 접하지 않아야 한다.

상기 베어링이 웨이브 와셔에 안착된 상태에서, 상기 연장부(255)의 상단부는 상기 베어링의 상단부보다 더 상부로 연장된다. 그리고 플랜지부(256) 역시 베어링보다 더 높은 위치에 마련된다.

도 5와 도 6에는 탄성체와 베어링을 베어링 지지부(112)에 설치한 상태가 도시되어 있다. 웨이브 와셔(25)의 산(251) 부분은 베어링의 외륜(241)의 저면을 상방으로 가압하고, 골(252) 부분은 베어링 지지부(112)의 바닥면에 의해 지지된다.

그리고 웨이브 와셔의 연장부(255)는 상기 베어링의 외륜과 베어링 지지부의 측벽 사이에 개재되고, 연장부의 상단부는 베어링보다 상부로 노출된다. 그리고 연장부(255)의 단부에서 반경 방향으로 연장되는 플랜지부(256)에 마련된 홀 형상의 제1걸림부(257)는, 베어링 지지부(112)의 측벽에 마련된 제2걸림부(27)에 외삽된다.

제2걸림부(27)는 돌기 형상일 수 있으며, 상기 제1걸림부(257)가 상기 제2걸림부(27)와 결합됨에 따라, 제1걸림부(257)의 원주 방향, 즉 회전 방향 이동이 제한된다.

아울러 제2걸림부(27)는 상기 플랜지부(256)의 축방향 위치를 함께 규제한다. 제2걸림부(27)의 외주면에는 수 나사산 형태의 예압조절부(271)가 마련되어 있다. 상기 예압조절부(271)는 베어링 지지부(112)의 측벽에 나사산 결합되어 있다. 따라서 상기 예압조절부(271)를 회전시키면 제2걸림부(27)의 높낮이가 조절된다. 제2걸림부(27)의 높이가 높아지면, 그만큼 플랜지부(256)와 연결된 연장부(255)가 함께 높아지는 방향으로 힘을 받고, 이에 따라 웨이브 와셔(25)의 산(251) 부분이 베어링(24)의 외륜(241) 저면을 상부로 밀어 올리게 된다. 즉 예압조절부(271)의 높낮이 조절에 따라 그와 연결된 산(251) 부분에 대응하는 베어링의 외륜 위치에 가해지는 예압이 결정된다. 그리고 상기 예압조절부(271)의 높이 조절에 따른 플랜지부(255)의 높이 조절 작동은 직접적으로 베어링에 전달된다.

한편 상기 베어링의 외륜과 상기 웨이브 와셔의 산 부분 사이, 및/또는 상기 베어링의 외륜과 상기 웨이브 와셔의 연장부(255) 사이에는 접착이 이루어질 수 있다.

따라서 상기 제2걸림부(27)에 의해 회전이 방지되는 웨이브 와셔에 접착 고정되어 있는 베어링의 외륜 역시 회전이 방지된다.

<제2실시예>

도 7과 도 8에는 본 발명에 따른 베어링 설치 구조의 제2실시예가 도시되어 있다. 제2실시예는 제1실시예와 대비하여, 연장부(255)가 웨이브 와셔(25)의 골(252) 부분에 연결되어 있는 점에 차이가 있다. 그리고 이에 따라 상기 웨이브 와셔와 베어링을 상호 고정하기 위한 접착 부위는 웨이브 와셔(25)의 산(251) 부분과 베어링 외륜의 저면 사이가 된다.

아울러 제2실시예에 따르면, 제2걸림부(27)와 예압조절부(271) 구조가 제1실시예와 차이가 있다. 제2실시예의 제2걸림부(27)는 베어링 지지부(112)에 대해 회전 가능하게 지지되어 있으며, 제2걸림부(27)를 회전시키더라도 베어링 지지부(112)에 대한 제2걸림부의 높이는 변화하지 않는다.

제2걸림부(27)의 외주면에는 나사산 형태의 예압조절부(271)가 형성되어 있다. 그리고 상기 나사산은 상기 플랜지부(256)의 제1걸림부(257)와 나사산 결합되어 있다. 따라서 제2걸림부(27)를 회전시키면, 그 회전방향에 따라 상기 제1걸림부(257)가 예압조절부(271)를 타고 승강하여 플랜지부(256)의 높이가 조절되고, 이에 따라 상기 웨이브 와셔(25)의 골(252) 부분의 높이가 결정된다.

따라서 상기 플랜지부(256)의 높이가 높아질수록, 상기 베어링의 외륜에 가해지는 예압은 커지게 된다. 상기 플랜지부(256)가 높이 조절되는 변위는 상기 베어링 와셔의 골 부분에 그대로 반영된다. 따라서 베어링에 가해지는 예압은, 상기 골의 높이가 올라감에 따라, 웨이브 와셔의 탄성력으로서 상기 베어링에 가해진다. 하나의 골의 높이가 올라감에 따라 그 변위는 상기 골과 인접하는 두 개의 산에 영향을 미친다. 따라서 제2실시예에 의하면, 베어링에 가해지는 예압은 밸런스가 어느 정도 맞춰지며 상기 베어링에 가해지게 된다.

본 발명에서는 웨이브 와셔와 베어링의 고정 구조에 대해 접착 방식을 예시하였으나, 이들의 고정 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.

<제3실시예>

도 9와 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 베어링의 예압 구조의 제3실시예를 설명한다. 제3실시예에서는 웨이브 와셔와 베어링이 접착으로 고정되지 않고, 웨이브 와셔와 베어링 간의 마찰계수를 크게 높여 마찰력에 의해 베어링과 웨이브 와셔 간의 헛 돔을 방지하는 방안을 개시한다. 베어링 외륜의 헛돔 문제는 주로 고속 회전 시 발생하는데, 고속 회전 시에는 샤프트가 열 팽창하므로 베어링 외륜과 웨이브 와셔의 접촉 부위의 압력은 높아지게 된다. 따라서 웨이브 와셔와 베어링 간의 마찰계수가 충분히 높다면, 이들 간의 마찰력만으로도 베어링의 헛돔을 방지하는 것이 가능하다.

웨이브 와셔(25)는 도 9에 도시된 바와 같이 3개의 산(251)과 골(252), 그리고 이들을 연결하는 연결부(253)가 부드러운 곡면으로 연결된 형태이다. 제3실시예에 따르면, 상기 웨이브 와셔(25)에는 폴리머가 코팅된 폴리머 코팅층(26)을 구비한다. 폴리머 코팅층은 웨이브 와셔의 상부면과 하부면 모두에 적용된다. 폴리머 코팅층은 웨이브 와셔(25)의 상부면과 하부면 뿐만 아니라 측면까지 함께 도포될 수도 있다. 코팅은 딥핑(dipping), 적층, 스프레이 등 다양한 방식으로 할 수 있다.

물론 폴리머를 코팅하는 취지 상, 상기 폴리머는 웨이브 와셔(25)가 다른 부품과 접하는 부위, 즉 마찰력의 증가가 필요한 부위에 코팅되는 것으로 족하다. 가령 폴리머는 웨이브 와셔(25)의 산(251)의 상부면(베어링의 외륜과 접하는 부분)과 골(252)의 하부면(베어링 지지부와 접하는 부분)에만 코팅될 수도 있다.

도 10을 참조하면, 로터(22)가 축설된 샤프트(23)의 양 측에는 베어링(24)이 축설된다. 그리고 상기 베어링(24)은 각각 로터(22)의 상부와 하부에 각각 마련된 베어링지지부(174, 112)에 안착 고정된다.

두 베어링 중 어느 한 베어링, 실시예 3에 따르면 임펠러(31)에 가까이 위치한 베어링(24)의 외륜(241)과 베어링 지지부(174) 사이에는 접착제(50)가 도포된다. 즉 상부의 베어링(24)은 접착제에 의해 헛돔이 방지된다. 상부의 베어링(24)의 외륜(241)의 상부면과 외주면은 각각 베어링 지지부(174)의 천정면과 내주면에 접하여 고정된다. 따라서 상부의 베어링(24)은 샤프트(23)가 그 길이방향으로 열 팽창된다 하더라도 길이방향(즉, 상부)으로 움직이는 것이 방지된다.

반면 두 베어링 중 나머지 한 베어링, 실시예 3에 따르면 임펠러(31)에서 더 멀리 있는 하부의 베어링(24)의 외륜(241)과 베어링 지지부(112) 사이에는 접착제가 도포되지 않는다. 상기 하부의 베어링(24)의 외륜(241)의 외주면은 상기 베어링 지지부(112)의 내주면과 마주하며 지지된다. 상기 하부의 베어링(24)의 외륜(241)의 하부면과 베어링 지지부(112)의 바닥면 사이에는 도시된 바와 같이 폴리머 코팅층(26)을 구비한 웨이브 와셔(25)가 개재된다.

웨이브 와셔(25)의 산(251) 부분의 상면은 베어링(24)의 외륜(241)의 저면과 접하고, 웨이브 와셔(25)의 골(252) 부분의 하면은 베어링 지지부(112)의 바닥면과 접한다. 그리고 웨이브 와셔(25)는 압축된 상태로 개재되어 상기 하부의 베어링(24)을 상방으로 가세하여 예압한다. 웨이브 와셔(25)에 의해 가압되는 베어링은 베어링 하우징에 접착 고정되지 아니하므로 베어링 하우징에 대해 축방향으로 이동하는 것이 허용된다.

금속 재질의 웨이브 와셔(25)와 베어링의 외륜(241)이 직접 접촉하는 것과 대비하여, 웨이브 와셔(25)의 폴리머 코팅층(26)이 베어링의 외륜(241)과 접하는 경우, 이들 간의 마찰계수는 약 10배 더 높아진다. 이는 웨이브 와셔(25)와 베어링지지부(112) 간에도 마찬가지이다. 따라서 폴리머 코팅층(26)이 코팅된 웨이브 와셔(25)는 그 하부의 베어링지지부(112)와도 강한 마찰력을 가지게 되고 그 상부의 베어링 외륜(241)과도 강한 마찰력을 가지게 된다. 따라서 샤프트가 고속으로 회전하더라도, 베어링의 외륜이 따라 도는 현상을 방지할 수 있다.

샤프트가 고속으로 회전할수록, 샤프트의 축 정렬이 틀어짐으로 인해 발생하는 진동이 줄어드는 방향으로 샤프트가 정렬되려고 하는 힘이 발생한다.

그러나 상부와 하부의 두 베어링이 모두 접착된 경우에는 위와 같이 축이 정렬되려는 힘이 발생하여도 두 베어링이 모두 접착제에 의해 반경 방향으로 이동하는 것이 제한되므로, 축 정렬이 틀어진 것이 바로잡아지지 않는다.

반면, 실시예 3에 의하면 상부의 베어링에만 접착제가 도포되어 있기 때문에, 비록 상부에 도포된 접착제가 균일하게 도포되지 않더라도, 하부에는 접착제가 도포되어 있지 않아 하부의 베어링이 반경 방향으로 미세한 움직임이 일어나는 것이 접착제에 의해 제한되지 않으므로, 축 정렬이 틀어지는 현상이 완화될 수 있다.

즉 웨이브 와셔에 폴리머를 도포함으로써, 베어링의 외륜과 웨이브 와셔를 접착하지 않더라도, 웨이브 와셔와 베어링의 외륜 간의 마찰력에 의해 베어링의 외륜이 헛도는 현상은 충분히 방지할 수 있다.

실시예 3에서는 설명의 편의를 위해 실시예 1과 2의 연장부(255)와 플랜지부(256)에 대한 도시와 설명을 생략하였으나, 실시예 3에서 개시한 폴리머 코팅층(26)은 웨이브 와셔가 연장부(255)와 플랜지부(256)를 구비하는 위 실시예 1과 2에 추가적으로 적용할 수 있음은 자명하다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10: 모터 바디부
11: 모터하우징
111: 모터설치부
112: 베어링지지부
113: 냉각유로입구
114: 연결아암
115: 바디결합부
116: 공기토출구
117: 걸림단
17: 베어링하우징
171: 고정부
172: 외향아암
173: 내향아암
174: 베어링지지부
175: 체결부
20: 모터부
21: 스테이터
22: 로터
23: 샤프트
231: 단차부
24: 베어링
241: 외륜
242: 볼
243: 내륜
244: 걸림단
25: 웨이브와셔
251: 산
252: 골
253: 연결부
255: 연장부
256: 플랜지부
257: 제1걸림부
26: 폴리머 코팅층
27: 제2걸림부
271: 예압조절부
30: 유동발생부
31: 임펠러
311: 임펠러바디(허브)
312: 축설공
34: 임펠러커버
341: 공기 흡입구
342: 커버결합부
40: 디퓨져
41: 디퓨져바디
411: 사면부
412: 원통부
413: 평탄부
42: 베인
43: 냉각유로출구
45: 홀
50: 접착제

Claims (15)

1. 모터부(20)에 의해 회전하는 샤프트(23);
   상기 샤프트(23)의 회전을 지지하는 베어링(24);
   상기 모터부(20)가 수용되는 모터 설치부(111)와, 상기 베어링(24)을 지지하며 수용하는 베어링 지지부(112, 174)를 구비하는 모터바디부(10); 및
   상기 베어링 지지부(112)에 설치되어 상기 베어링을 상기 샤프트의 축방향의 제1방향으로 가압하여 예압을 부여하는 탄성체(25);를 포함하고,
   상기 탄성체(25)는, 상기 베어링(24)의 단부와 접하는 산(251)과,
   상기 베어링 지지부(112)에 접하는 골(252)과,
   상기 산(251) 또는 골(252)에서 상기 제1방향으로 연장되어 상기 베어링(24)의 측면과 접하는 연장부(255) 및
   상기 연장부(255)의 단부에서, 상기 탄성체(25)의 반경방향으로 연장되고, 제1걸림부(257)가 마련된 플랜지부(256)를 포함하고,
   상기 베어링 지지부(112)에는 상기 제1방향과 나란한 방향으로 위치조절이 가능한 제2 걸림부(27)가 형성되고,
   상기 제2걸림부(27)는, 상기 제1걸림부(257)와 축방향 또는 원주 방향으로 간섭되는 베어링 설치구조.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 베어링(24)은, 상기 베어링 지지부에 대해 축방향으로 슬라이딩 가능하게 고정되는 베어링 설치 구조.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성체(25)는 상기 산(251)과 골(252)을 연결하는 연결부(253)를 포함하고,
   상기 연장부(255)는 상기 탄성체(25)의 반경방향 단부에 연결된 것인 베어링 설치 구조.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 연장부는, 상기 탄성체(25)의 산(251) 부분에 연결된 베어링 설치 구조.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 연장부와 상기 베어링의 측면은 접착 고정되는 베어링 설치 구조.
   
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 연장부는, 상기 탄성체(25)의 골(252) 부분에 연결된 베어링 설치 구조.
   
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 탄성체의 산(251) 부분은 상기 베어링의 제2단부에 접착 고정되는 베어링 설치 구조.
   
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 베어링 지지부(112)에는, 상기 플랜지부의 제1걸림부(257)의 축방향 위치를 조절하는 예압조절부(271)가 마련된 베어링 설치 구조.
   
10. 청구항 3에 있어서,
    적어도 상기 탄성체(25)가 상기 베어링과 접하는 표면, 그리고 상기 탄성체가 상기 베어링 지지부와 접하는 표면에는 폴리머가 코팅된 베어링 설치 구조.
    
11. 삭제
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 베어링 지지부(174)에 설치된 베어링(24)과 상기 베어링 지지부(174)는 접착 고정되고, 상기 베어링 지지부(112)에 설치된 베어링(24)은 상기 베어링 지지부(112)와 접착 고정되지 아니한 베어링 설치 구조.
    
13. 삭제
14. 청구항 1 내지 청구항 7, 청구항 9, 10, 및 청구항 12 중에서 어느 한 항의 베어링 설치 구조가 적용된 팬 모터.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 베어링 지지부(112, 174)는 상기 모터부(20)의 제1단부와 제2단부에 마련되고, 상기 탄성체(25)는 상기 모터부(20)의 제2단부에 마련된 베어링 지지부(112)에 설치되며,
    상기 샤프트(23)의 제1단부에 임펠러(31)가 설치되어 상기 샤프트(23)와 함께 회전하며,
    상기 제1단부에 마련된 베어링 지지부(174)는 로터(22)와 임펠러(31) 사이에 마련되는 팬 모터.
    

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