KR102425457B1

KR102425457B1 - 팬 모터

Info

Publication number: KR102425457B1
Application number: KR1020200014997A
Authority: KR
Inventors: 최중근; 이정호; 양기엽; 조성호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2022-07-25
Also published as: KR20200044737A

Abstract

내부에 모터부(20)가 수용되고, 측부에는 상기 모터부(20)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 통로가 되는 제1 냉각 유로 입구(1131)가 마련된 모터 설치부(111); 상기 모터부(20)의 상부에 위치하며, 모터부(20)로부터 회전력을 받아 회전하는 임펠러(31); 상기 임펠러(31)를 덮으며 상기 모터 설치부(111)의 상부에 배치되고, 상부 중앙부에 공기흡입구(341)가 마련된 임펠러 커버(34); 상기 모터 설치부(111)의 내측 공간과 외측 공간 중 외측 공간 쪽으로 개방되어, 상기 공기흡입부(341)를 통해 흡입되고 상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기가 모터 설치부(111)의 외측 공간으로 토출되도록 하는 공기 토출구(116); 및 상기 모터 설치부(111)의 상부에 마련되되 상기 모터 설치부(111)의 내측 공간이 상기 임펠러(31)와 공기 토출구(116) 사이의 공간과 연통되도록 하는 냉각 유로 출구(43)를 포함하는 팬 모터를 제공한다. 상기 공기 토출구(116)에서 토출된 공기의 적어도 일부는 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 통해 상기 모터 설치부(111)의 내부로 유입되고, 상기 모터 설치부(111)는 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 통해 내부로 유입된 공기의 유동 방향을 모터부(20) 쪽으로 전환하는 가이드형상(135)을 구비한다.
.

Description

팬 모터{A Fan Motor}

본 발명은 모터와 팬이 일체로 설치된 팬 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 팬 모터의 출력을 더욱 높이고 모터의 냉각을 원활히 하면서도 소형 경랑화 할 수 있는 팬 모터 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 일반적이었으나, 경량의 팬 모터는 그만큼 출력이 낮아 청소기의 흡입 능력이 떨어지는 문제가 있었다.

따라서 팬 모터의 출력을 높이면서도 팬 모터를 소형 경량화 하려는 시도가 계속되고 있다. 이처럼 팬 모터를 소형으로 제작하면서도 출력을 높이기 위해서는 팬 모터의 고속 회전이 필수적인데, 고속 회전은 소음과 진동, 그리고 발열 문제를 야기한다.

팬 모터의 진동은 모터부의 회전축 정렬 문제에서 주로 야기되며, 고속 회전하는 회전축을 지지하기 위해서는 강성이 높은 금속 재질의 프레임 구조가 요구된다. 그러나 이러한 프레임 구조는 팬 모터의 무게를 증가시키는 요인이 된다. 또한 금속 재질의 프레임에는, 제조나 가공의 어려움 등을 이유로, 공기의 유동을 안내하는 유선형의 형상을 가지는 구조를 적용하기 어렵다.

따라서 회전하는 부품을 지지하는 구조에 대해서는 강성이 큰 금속 재질의 부품을 적용하면서도, 금속 재질의 부품이 배치되는 곳에는 공기 유동의 유로가 형성되지 않도록 팬 모터의 공기 유로를 설정하는 방안이 요구된다.

한편 소형화된 모터하우징 내에서 고속으로 모터부가 회전하게 되면, 좁은 공간에서 그만큼 많은 열이 발생하므로, 이에 대한 효율적인 냉각이 필요하다. 그렇다고 팬 모터 출력의 일부를 모터의 방열에 사용하게 되면, 이는 다시 청소기의 흡입력에 사용되는 모터의 출력을 감소시킨다는 문제가 있다. 또한 팬 모터의 회전에 의해 발생하는 기류가 직접 모터를 냉각하도록 유로를 구성하게 되면 팬 모터의 배기 측 유동 저항이 높아져 팬 모터의 흡입력이 필연적으로 떨어지게 된다는 문제가 있다. 이와 같이 팬 모터의 흡입력이 떨어지면 그만큼 다시 모터부의 크기가 커져야 하고, 이는 제품의 소형 경량화에 역행하는 설계가 된다.

따라서 모터부의 출력의 일부를 모터의 냉각에 직접 사용하지 않고, 팬 모터의 공기 유동 저항을 최소화하여 모터부의 출력이 최대한 팬 모터의 공기 흡입을 위해 사용되도록 하고, 고속으로 회전하여 모터부에 발생하는 열을 충분히 냉각할 수 있으면서도, 소형화와 경량화가 가능한 팬 모터 구조가 요구된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 팬 모터의 소형화 및 경량화와 팬 모터의 흡입력을 모두 확보할 수 있는 팬 모터 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 회전하는 부품을 지지하는 구조에 대해서는 강성이 큰 금속 재질의 부품을 적용하면서도, 금속 재질의 부품이 배치되는 곳에는 공기 유동의 유로가 형성되지 않도록 팬 모터의 공기 유로를 설정하여 경량화가 가능하고 제조가 용이한 팬 모터 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 팬 모터를 고속 회전시켜 팬 모터의 흡입력을 확보하되 임펠러의 후단에서 발생할 수 있는 공기 유동 손실을 최소화할 수 있도록 공기 유동 경로의 길이를 최소화하고, 이에 따라 팬 모터의 소형화 및 경량화가 가능한 팬 모터 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 팬 모터의 모터부에서 발생하는 열을 냉각하기 위한 공기 유동을 발생시킴에 있어서 모터의 출력 내지 팬의 흡입력 저하를 최소화하면서도, 모터부를 냉각할 수 있는 공기를 원활히 공급할 수 있는 모터부 냉각 유로 구조를 가져, 팬 모터의 소형화 및 경량화가 가능한 팬 모터 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 팬 모터의 소형화 및 경량화와 함께 제조를 간단하게 할 수 있는 팬 모터 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 내부에 모터부(20)가 수용되고, 측부 또는 하부 중 적어도 어느 한 곳에는 상기 모터부(20)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 통로가 되는 냉각 유로 입구(113)가 마련된 모터 설치부(111); 상기 모터부(20)의 상부에 위치하며, 모터부(20)로부터 회전력을 받아 회전하는 임펠러(31); 상기 임펠러(31)를 덮으며 상기 모터 설치부(111)의 상부에 배치되고, 상부 중앙부에 공기흡입구(341)가 마련된 임펠러 커버(34); 상기 모터 설치부(111)의 내측 공간과 외측 공간 중 외측 공간 쪽으로 개방되어, 상기 공기흡입부(341)를 통해 흡입되고 상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기가 모터 설치부(111)의 외측 공간으로 토출되도록 하는 공기 토출구(116); 및 상기 모터 설치부(111)의 상부에 마련되되 상기 모터 설치부(111)의 내측 공간이 상기 임펠러(31)와 공기 토출구(116) 사이의 공간과 연통되도록 하는 냉각 유로 출구(43)를 포함하고, 상기 모터부(20)를 냉각시키기 위한 공기는 상기 냉각 유로 입구(113)를 통해 상기 모터 설치부(111)의 외측 공간에서 상기 모터 설치부(111)의 내측 공간으로 유입되고, 상기 모터 설치부(111)의 내측으로 유입된 공기는 상기 모터부(20)를 냉각한 후 상기 냉각 유로 출구(43)를 통해 상기 모터 설치부(111)의 내측 공간에 비해 상대적으로 압력이 낮은 상기 임펠러(31)와 공기 토출구(116) 사이의 공간으로 배출되는 팬 모터를 제공한다.

상기 임펠러(31)와 모터 바디부(10) 사이에는 디퓨져(40)가 더 배치되고, 상기 임펠러 커버(34)는 상기 임펠러(31)와 함께 상기 디퓨져(40)를 덮는다.

상기 임펠러(31)는 사류형 팬을 구비하고, 상기 디퓨져(40)는 임펠러의 중심에서 멀어질수록 하향 경사진 사면을 구비하는 사류형 디퓨져를 포함한다.

상기 디퓨져(40)의 하단부는 상기 모터 설치부(111)의 상단부와 직접 또는 간접적으로 밀착된다.

상기 디퓨져(40)는 디퓨져 바디(41) 및 상기 디퓨져 바디(41)의 외면에 구비된 베인(42)을 포함하고, 상기 디퓨져 바디(41)의 외면은 상기 임펠러 커버(34)의 내면과 협동하여 상기 임펠러(31)에서 가압된 공기를 유동시키는 유동 통로를 이룬다.

상기 냉각 유로 출구(43)는 상기 베인(42)보다 상기 임펠러(31)와 더 가까운 위치에서 상기 디퓨져 바디(41)에 마련된다.

상기 디퓨져 바디(41)는 상기 임펠러(31)와 인접한 위치에 배치되며 임펠러에서 멀어질수록 하향 경사진 형태의 사면부(411)와, 상기 사면부(411)의 외측 가장자리에서 하향 연장되는 형태의 원통부(412)를 구비하고, 상기 냉각 유로 출구(43)는 상기 사면부(411)에 마련되며, 상기 베인(42)은 상기 원통부(412)에 마련된다.

상기 공기 토출구(116)는 상기 임펠러 커버(34)의 하부 가장자리 부근과 상기 모터 설치부(111)의 상부 가장자리 부근 사이에 배치된다.

상기 모터 설치부(111)의 상부에는 상기 모터 설치부(111)로부터 외향 연장되는 연결 아암(114)이 마련되고, 상기 임펠러 커버(34)는 상기 연결 아암(114)을 통해 상기 모터 설치부(111)로부터 이격 고정된다.

상기 연결 아암(114)의 선단부에는 상기 임펠러 커버(34)와 고정되는 바디 결합부(115)가 마련된다.

상기 임펠러 커버(34)의 하부 가장자리에는 링 형상의 커버 결합부(342)가 구비되고, 상기 바디 결합부(115)는 상기 커버 결합부(342)와 대응하는 링 형상을 포함한다.

또한 본 발명은, 내부에 모터부(20)가 수용되는 모터 설치부(111)를 포함하는 모터 바디부(10); 상기 모터 바디부(10)의 상부에 배치되는 디퓨져(40); 상기 디퓨져(40)의 상부에 배치되고 상기 모터부(20)에 의해 회전하는 임펠러(31); 및 상기 임펠러(31)와 디퓨져(40)를 덮으며 상기 모터 바디부(10)의 상부에 설치되는 임펠러 커버(34);를 포함하고, 상기 디퓨져(40)의 외면과 상기 임펠러 커버(34)의 내면은, 서로 협동하여 상기 임펠러(31)에서 가압된 공기를 유동시키는 유동 통로를 이루며, 상기 디퓨져(40)에는, 상기 임펠러에 의해 상기 유동 통로에 발생하는 공기 유동에 의해 상기 유동 통로의 압력이 상기 모터 설치부(111) 내부보다 낮아짐에 따라, 상기 모터 설치부(111) 내부의 공기를 상기 유동 통로 쪽으로 배출시키는 통로가 되는 냉각 유로 출구(43)가 마련된 팬 모터를 제공한다.

상기 모터 설치부의 측부 또는 하부 중 적어도 어느 한 곳에는 상기 모터부(20)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 통로가 되는 냉각 유로 입구(113)가 마련된다.

상기 유동 통로를 유동하는 공기는 모터 설치부(111)의 외측 공간으로 개방된 공기 토출구(116)를 통해 토출된다.

상기 임펠러 커버(34)의 하단부는 상기 모터 설치부(111)의 상부와 반경 방향으로 더 외측으로 이격된 위치에 배치되고, 이들 사이의 이격된 공간이 공기 토출구(116)를 이룬다.

상기 디퓨져(40)는 디퓨져 바디(41) 및 상기 디퓨져 바디(41)의 외면에 구비된 베인(42)을 포함하고, 상기 냉각 유로 출구(43)는 상기 베인(42)보다 상기 임펠러(31)와 더 가까운 위치에서 상기 디퓨져 바디(41)에 마련된다.

또한 본 발명은, 하부 또는 측부에 냉각유로입구(113)가 마련된 모터설치부(111)를 구비하는 모터바디부(10); 상기 모터설치부(111)에 수용되는 모터부(20); 상기 모터부(20)의 상부에 위치하며, 모터부(20)로부터 회전력을 받아 회전하는 임펠러(31); 상기 임펠러(31)와 모터바디부(10) 사이에 배치되며 상기 모터바디부(10)와 밀착 설치되어, 상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기를 모터설치부 외부 공간으로 안내하는 디퓨져(40); 및 상기 임펠러(31)와 디퓨져(40)를 덮으며 상기 모터바디부(10)의 상부에 고정되되, 상부 중앙부에 공기흡입구(341)가 마련된 임펠러커버(34);를 포함하고, 상기 디퓨져(40)에는 상기 냉각유로입구(113)를 통해 모터설치부(111) 내로 유입된 공기가 상기 디퓨져(40) 상부의 공간으로 배출되는 통로인 냉각유로출구(43)가 마련된 팬 모터를 제공한다.

상기 모터바디부(10)는 상기 모터설치부(111)의 상부에서 상기 모터설치부(111)에 고정되며 상기 모터부(20)의 샤프트(23)를 지지하는 베어링(24)을 수용하는 베어링 하우징(17)을 더 구비하고, 상기 디퓨져(40)는 상기 베어링 하우징(17) 상부에서 상기 베어링 하우징(17)에 안착된다.

상기 임펠러 커버(34)의 하부 가장자리 부근과 상기 모터 설치부(111)의 상부 가장자리 부근에, 상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기가 토출되는 공기 토출구(116)가 마련된다.

상기 모터 설치부(111)의 상단부 부근에서 상기 모터 설치부(111)보다 반경 방향으로 이격된 위치에 바디 결합부(115)가 마련되고, 상기 임펠러 커버(34)의 하부 가장자리는 상기 바디 결합부(115)와 결합하며, 상기 공기 토출구(116)는 상기 모터 설치부(111)의 외주면과 바디 결합부(115) 사이의 공간을 포함한다.

또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 내부에 모터부(20)가 수용되는 모터설치부(111)와, 상기 모터설치부(111)의 상단 부근에서 상기 모터설치부(111)보다 외측에 이격된 위치에 마련된 바디결합부(115)와, 상기 모터설치부(111)의 상부와 상기 바디결합부(115)를 연결하는 연결아암(114)을 포함하는 모터하우징(11); 상기 모터하우징(11)의 상부에 배치되어 상기 모터부(20)에 의해 회전하는 임펠러(31); 및 상부에 공기흡입구(341)가 마련되고, 하부 가장자리에 커버결합부(342)가 마련되며, 상기 임펠러(31)를 덮으며 상기 커버결합부(342)가 상기 모터하우징(11)의 바디결합부(115)와 고정되는 임펠러커버(34);를 포함하는 팬 모터를 제공한다.

상기 모터하우징(11)의 모터설치부(111)와 바디결합부(115)가 서로 이격되어 규정되는 개방 부위가 상기 팬 모터의 공기토출구(116)를 이룬다.

상기 임펠러커버(34)의 하단부는 상기 모터설치부(111)의 상부와 반경 방향으로 외측으로 이격된 위치에 배치되고, 이들 사이의 이격된 공간이 공기토출구(116)를 이룬다.

상기 공기토출구(116)는 상기 모터설치부(111)의 내측 공간과 외측 공간 중 외측 공간 쪽으로 개방된 형태이다.

상기 커버결합부(342)는 상기 임펠러커버(34)의 하부 가장자리에 마련된 원통 형상을 포함하고, 상기 바디결합부(115)는 상기 커버결합부(342)와 대응하는 원통 형상을 포함하며, 상기 커버결합부(342)가 상기 바디결합부(115)의 외면에 형합된다.

상기 모터설치부(111)의 측부 또는 하부 중 적어도 어느 한 곳에는 상기 모터부(20)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 통로가 되는 냉각유로입구(113)가 마련된다.

상기 모터설치부(111)의 상부에는, 상기 모터부를 냉각한 공기가 상기 모터설치부(111)로부터 배출되는 통로가 되는 냉각유로출구(43)가 마련된다.

상기 모터바디부(10)는, 상기 임펠러(31)의 하부에 배치되고 상기 모터설치부(111)의 상부에 고정되는 베어링하우징(17)을 더 구비하고, 상기 베어링하우징(17)의 중앙부에는 상기 모터부(20)의 샤프트(23)를 지지하는 베어링지지부(174)가 마련되고, 상기 베어링지지부(174)와 모터설치부(111)는 상호 이격되어 고정되며, 상기 베어링지지부(174)와 모터설치부(111) 사이에 이격된 공간이 상기 모터부를 냉각한 공기가 상기 모터설치부(111)로부터 배출되는 통로의 일부를 구성한다.

상기 베어링하우징(17)의 가장자리에는 상기 모터설치부(111)의 상부와 마운팅되는 고정부(171)가 마련되며, 상기 고정부(171)와 베어링지지부(174)는 내향아암(173)에 의해 서로 연결된다.

상기 베어링하우징(17)은 상기 모터설치부(111)의 연결아암(114)이 마련된 위치와 대응하는 위치에서 외향 연장되는 외향아암(172)을 구비하고, 상기 연결아암(114)과 외향아암(172)이 상호 체결된다.

또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 내부에 모터부(20)가 수용되는 모터설치부(111)를 포함하는 모터하우징(11); 상기 모터하우징(11)의 상부에 고정되는 베어링하우징(17); 상기 베어링하우징(17)의 상부에 고정되고, 하단부가 상기 베어링하우징(17) 또는 상기 모터설치부(111)에 밀착되는 디퓨져(40); 상기 디퓨져(40)의 상부에 배치되고 상기 모터부(20)에 의해 회전하는 임펠러(31); 및 상기 임펠러(31)와 디퓨져(40)를 덮으며 상기 모터하우징(11)의 상부에 설치되는 임펠러커버(34);를 포함하는 팬 모터를 제공한다.

상기 베어링하우징(17)의 중앙부에는 상기 모터부(20)의 샤프트(23)를 지지하는 베어링지지부(174)가 마련되고, 상기 디퓨져(40)의 중앙부는 상기 베어링하우징(17)의 베어링지지부(174) 부근에 결합된다.

상기 베어링하우징(17)의 가장자리에는 상기 모터설치부(111)의 상부와 결합되는 고정부(171)가 마련되며, 상기 고정부(171)와 베어링지지부(174)는 내향아암(173)에 의해 서로 연결됨으로써 상기 베어링지지부(174)와 고정부(171)가 상호 이격된다.

상기 베어링하우징(17)은 금속 재질을 포함하고, 상기 디퓨져(40)는 합성수지 재질을 포함한다.

상기 디퓨져(40)는 디퓨져바디(41) 및 상기 디퓨져바디(41)의 외면에 구비된 베인(42)을 포함하고, 상기 디퓨져바디(41)에서 상기 베인(42)보다 상기 임펠러(31)와 더 가까운 위치에는 디퓨져바디(41) 하부 공간의 공기를 디퓨져바디(41) 상부 공간으로 유동시키는 냉각유로출구(43)가 마련된다.

상기 베어링하우징(17)에는 상기 모터설치부(111)보다 더 외측으로 연장되는 외향아암(172)이 마련되고, 상기 모터하우징(11)은 상기 모터설치부(111)의 상단 부근에서 외향 연장된 연결아암(114)을 포함하며, 상기 연결아암(114)과 외향아암(172)이 상호 체결된다.

상기 연결아암(114)의 단부에는 상기 임펠러커버(34)를 고정하는 바디결합부(115)가 마련된다.

상기 임펠러커버(34)의 하부 가장자리가 상기 바디결합부(115)에 결합된다.

또한 본 발명은, 내부에 모터부(20)가 수용되고, 측부에는 상기 모터부(20)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 통로가 되는 제1 냉각 유로 입구(1131)가 마련된 모터 설치부(111); 상기 모터부(20)의 상부에 위치하며, 모터부(20)로부터 회전력을 받아 회전하는 임펠러(31); 상기 임펠러(31)를 덮으며 상기 모터 설치부(111)의 상부에 배치되고, 상부 중앙부에 공기흡입구(341)가 마련된 임펠러 커버(34); 상기 모터 설치부(111)의 내측 공간과 외측 공간 중 외측 공간 쪽으로 개방되어, 상기 공기흡입부(341)를 통해 흡입되고 상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기가 모터 설치부(111)의 외측 공간으로 토출되도록 하는 공기 토출구(116); 및 상기 모터 설치부(111)의 상부에 마련되되 상기 모터 설치부(111)의 내측 공간이 상기 임펠러(31)와 공기 토출구(116) 사이의 공간과 연통되도록 하는 냉각 유로 출구(43)를 포함하는 팬 모터를 제공한다.

상기 공기 토출구(116)에서 토출된 공기의 적어도 일부는 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 통해 상기 모터 설치부(111)의 내부로 유입되고, 상기 모터 설치부(111)는 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 통해 내부로 유입된 공기의 유동 방향을 모터부(20) 쪽으로 전환하는 가이드형상(135)을 구비할 수 있다.

상기 냉각 유로 출구(43)는 상기 모터 설치부(111)를 규정하는 측벽부재(131)보다 반경방향 외측에 마련되고, 상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기는 상기 냉각 유로 출구(43)를 통해 하향 토출되며, 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)는 상기 냉각 유로 출구(43)의 하부에 배치될 수 있다.

상기 모터 설치부(111)의 하부에는 상기 측벽부재(131)보다 큰 반경을 가지는 베이스부재(133)가 구비되고, 상기 가이드형상(135)은, 상기 베이스부재(133)가 상기 냉각 유로 출구(43)와 마주하는 부위에서 반경방향 외측으로 갈수록 상향하는 제1가이드형상(1351)을 포함할 수 있다.

상기 가이드형상(135)은, 상기 제1가이드형상(1351) 보다 반경 방향 내측에 마련되고, 반경방향 내측으로 갈수록 상향하는 제2가이드형상(1352)을 더 포함할 수 있다.

상기 제2가이드형상(1352)보다 반경방향 내측에는, 상기 제2가이드형상(1352)의 반경방향 내측 단부와 인접하도록 제2 냉각 유로 입구(1132)가 마련될 수 있다.

상기 제2냉각 유로 입구(1132) 하부의 공기는, 상기 제2 냉각 유로 입구(1132)를 통해 모터 설치부(111) 내부로 유입되어 상기 제2가이드형상(1352)에 의해 상부로 유동하는 공기와 함께 상부로 유동할 수 있다.

상기 모터 설치부(111)는: 반경 방향 내측에 모터부(20)를 수용 고정하는 측벽부재(131); 상기 측벽부재(131)에서 하향 연장되는 복수 개의 연장아암부재(132); 상기 복수 개의 연장 아암 부재(132) 사이에 마련된 제1 냉각 유로 입구(1131); 및 상기 연장아암부재(132)의 하부에 연결되는 베이스부재(133);를 포함할 수 있다.

상기 연장 아암 부재(132)는 측벽부재(131)로부터 베이스부재(133)까지 반경방향 외측으로 하향 연장되는 부분을 포함할 수 있다.

상기 가이드형상(135)은 상기 베이스부재(133)에 마련될 수 있다.

상기 냉각 유로 출구(43)는 상기 측벽부재(131)의 반경방향 외측에 마련되고, 상기 냉각 유로 출구(43)에서 토출된 공기의 적어도 일부는 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 향해 유동할 수 있다.

상기 모터 설치부(111)의 중앙 하부에는 베어링 지지부(112)가 구비되고, 상기 베어링 지지부(112)와 베이스부재(133)는 연결부재(134)에 의해 연결될 수 있다.

이웃하는 상기 연결부재(134) 사이에 제2 냉각 유로 입구(1132)가 마련될 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 팬 모터; 및 상기 팬 모터를 수용하는 하우징(60);을 포함하는 진공 청소기를 더 제공한다.

상기 하우징(60)은 상기 가이드형상(135)이 연장되는 확장 가이드형상(69)을 구비하고, 상기 팬 모터가 상기 하우징(60)에 수용된 상태에서 상기 가이드형상(135)과 상기 확장 가이드형상(69)이 연결될 수 있다.

상기 확장 가이드형상(69)은 팬 모터의 회전축으로부터 반경방향 외측으로 갈수록 상향하는 프로파일을 구비할 수 있다.

상기 하우징(60)은, 상기 팬 모터의 임펠러 커버(34)를 위치 규제하며 고정하는 상부하우징(61)과, 상기 팬 모터의 모터 설치부(111)의 하단부를 위치 규제하며 고정하는 하부하우징(67)을 포함하고, 상기 확장 가이드형상(69)은 상기 하부하우징(67)에 마련될 수 있다.

상기 하우징(60)에서, 팬 모터의 축방향으로 상기 공기 토출구(116)와 가이드형상(135) 사이이면서, 팬 모터의 반경방향으로 상기 가이드형상(135)보다 더 외측에는, 상기 공기 토출구(116)에서 토출된 공기의 적어도 일부가 배출되는 공기 배출구(65)가 마련될 수 있다.

상기 공기 배출구(65)는 반경방향으로 외향하는 방향으로 개방된 형태일 수 있다.

본 발명의 팬 모터 구조에 따르면, 임펠러에서 발생시킨 공기 유동의 하류 및 출구 쪽 저항을 최소화함으로써 팬 모터의 출력, 흡입력 및 흡입 효율이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.

또한 흡입 공기의 토출구를 임펠러와 가깝게 배치하여 공기 유동을 위한 유로를 형성하기 위해 필요한 부품의 개수나 크기를 최소화할 수 있어 제품의 소형화와 경량화가 가능하다.

본 발명은, 또한, 모터의 냉각을 위한 공기 유동을 발생시키기 위해 모터의 출력을 직접 사용하지 않고, 팬 모터에 의해 발생하는 공기 유동을, 유동 저항이 큰 모터 설치부 쪽이 아닌 대기 쪽으로 방출하도록 함으로써 출력 저하를 최소화할 수 있다.

이와 더불어, 상대적으로 압력이 높은 대기압 상태의 공기가 상대적으로 압력이 낮은 팬 모터의 공기 유로 쪽으로 유입되는 과정에서 모터를 거치도록 하여 모터의 냉각을 실시함으로써, 별도의 부품을 추가하거나 모터의 출력을 사용하지 않고도 모터의 냉각이 가능하다.

아울러, 팬 모터에 의해 방출되는 공기 유동의 운동에너지 중 일부를 팬 모터 내부의 모터부 냉각을 위한 공기 유입 유도에 사용함으로써, 모터의 원활한 냉각이 가능하다. 그리고, 냉각 공기의 유입을 유도하는 과정에서 외부의 공기가 함께 유입되는 것이 유도될 수 있어, 냉각이 더욱 원활하게 이루어지게 할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 팬 모터에 있어서 고속 회전하는 모터부를 지지하고 전체적인 형태를 지지하는 부품은 강성이 높은 금속 재질로 제작하고, 공기의 유로를 안내하는 부품은 합성수지로 제작함으로써, 고속 회전하는 팬 모터에 대한 강성을 충분히 확보하면서도, 경량화가 가능하고, 공기 유로를 구성하는 부품의 성형이 용이하여 제작이 간단하다.

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

도 1은 제1실시예에 따른 팬 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 팬 모터에서 임펠러 커버를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 제1실시예에 따른 팬 모터의 측면 단면도이다.
도 4는 제2실시예에 따른 팬 모터와 하우징의 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 팬 모터의 사시도이다.
도 6은 제2실시예의 팬 모터가 진공 청소기의 하우징에 설치된 상태를 나타낸 측면 단면도이다.
도 7은 도 6의 팬 모터와 하우징의 일부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 8은 제2실시예의 팬 모터의 유동을 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.

[팬 모터의 구조]

도 1 내지 도 3에 도시된 제1실시예로서 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>

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(241)에 의해 회전 지지된다. 본 발명의 실시 예에서는 로터(22)를 사이에 두고 샤프트(23)의 양단에 베어링(241)이 설치된 양단 지지 구조를 예시하고 있으나, 샤프트(23)의 일측, 가령 로터(22)의 상부에 이점 지지하는 지지 구조 역시 적용 가능하다. 샤프트(23)의 하부에 설치된 베어링(241)은 후술할 모터 하우징(11)에 고정되어 지지될 수 있으며, 샤프트(23)의 상부에 설치된 베어링(241)은 후술할 베어링 하우징(17)에 의해 지지될 수 있다.

<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(241)을 지지하는 베어링 하우징(17)을 포함한다.

후술하겠지만, 상기 모터 하우징(11)과 베어링 하우징(17)을 포함하는 모터 바디부(10)는, 강성이 높은 금속 재질로 제작하여서, 모터부(20)의 샤프트를 견고하게 지지하고, 고속으로 유동하는 공기를 안내하는 임펠러 커버를 견고하게 지지할 수 있도록 한다.,

<모터 하우징>

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)는 원통의 측면을 규정하는 측벽부재(131)와, 상기 측벽부재(131)의 하단부에 설치되어 모터 설치부(111)의 바닥을 규정하는 베이스부재(133)를 포함한다. 모터 설치부(111)의 바닥, 즉 베이스부재(133)의 중앙부에는 상기 모터부(20) 하부의 베어링(241)을 고정 지지하는 제1 베어링 지지부(112)가 구비된다. 제1 베어링 지지부(112)는 상부가 개방된 원통 형태이며, 샤프트(23) 하부의 베어링(241)은 상기 제1 베어링 지지부(112)의 개방된 상부를 통해 상기 제1 베어링 지지부(112)에 삽입되어 지지된다.

상기 모터 설치부(111)의 바닥, 즉 배이스부재(133)에서 상기 제1 베어링 지지부(112)의 주변에는 모터부(20)의 냉각을 위한 공기가 유입되는 냉각 유로 입구(113)가 마련된다. 상기 냉각 유로 입구(113)는 모터 설치부(111)의 바닥뿐만 아니라, 모터 설치부(111)의 측벽부재(131)의 하부에도 마련될 수 있다. 상기 측벽부재(131)에 구비된 제1 냉각 유로 입구(1131)와 상기 베이스부재(133)에 구비된 제2 냉각 유로 입구(1132)는 팬 모터 외부의 공기가 상기 모터 설치부(111) 내부로 유입되는 통로가 된다.

상기 제2 냉각 유로 입구(1132)는 냉각 공기의 유동 여건에 따라, 팬 모터 외부의 공기가 모터 설치부(111) 내부로 유입되기도 하며, 이와 달리 모터 설치부(111) 내부의 공기가 팬 모터 외부로 유출되기도 한다. 즉 제2 냉각 유로 입구(1132)는 그 명칭이 '입구'로 명명되지만, 팬 모터의 임펠러(31)에 의해 발생하는 공기 유동이 냉각 유로 출구(43)를 통해 배출된 후 어떻게 제어되느냐에 따라 공기의 유동 방향이 달라질 수 있다,

제2 냉각 유로 입구(1132)는 도시된 바와 같이 베이스부재(133)에 방사상으로 배치되고, 제1 냉각 유로 입구(1131) 역시 측벽부재(131)의 둘레 방향을 따라 등 간격 복수 개 배치된다. 이에 따라, 이웃하는 제2 냉각 유로 입구(1132) 사이에는 방사상으로 연장되는 연결부재(134)가 구비되며, 이웃하는 제1 냉각 유로 입구(1131) 사이에는 상하 방향으로 연장되는 연장아암부재(132)가 마련된다. 이들은 제1 베어링 지지부(112)의 강성과 전체적인 모터설치부(111)의 강성을 유지할 수 있는 형태라면 다양한 배치와 형태가 적용 가능하다.

모터 설치부(111)의 측벽부재(131)가, 상기 모터 설치부(111)에 내장되는 스테이터(21)를 지지하는 점을 감안하여, 상기 측벽부재에 마련된 제1 냉각 유로 입구(1131)는 스테이터(21)의 지지 부위보다 하부에 마련되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 팬 모터에 적용되는 공기 유동 및 모터부 냉각 유동 경로와 관련하여 후술하겠지만, 본 발명의 팬 모터의 공기 토출구(116)가 모터 설치부(111)의 상부에 위치하는 점에서, 모터 설치부(111)의 측벽부재(131)에 마련되는 제1 냉각 유로 입구(1131)는 상기 공기 토출구(116)와 다소 거리가 확보된 위치에 마련되어 최대한 대기압과 가까운 공간과 연통하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 냉각 유로 입구(113)는 모터 설치부(111) 내부로 모터부(20)의 냉각을 위한 공기가 유입되는 통로의 기능을 하면서, 팬 모터의 경량화를 도모한다는 점에 주목해야 할 것이다.

상기 모터 설치부(111)의 측벽부재(131)는 대략적으로 원통형의 형상을 구비하며, 상기 측벽의 내면에는 스테이터(21)가 고정된다.

그리고 상기 모터 설치부(111)의 측벽부재(131)의 상단부에는 상기 측벽부재(131)로부터 반경 방향으로 외향 연장되는 형태의 연결 아암(114)과, 상기 연결 아암(114)의 반경 방향의 외측 단부에 구비되는 바디 결합부(115)를 포함한다. 상기 모터 설치부(111)의 측벽부재(131)의 상단부와, 상기 바디 결합부(115)의 내면에 의해 규정되는 공간은 후술할 임펠러(31)에 의해 발생하는 공기 유동이 배출되는 공기 토출구(116)가 된다.

본 발명에 따르면, 공기 토출구(116)는 모터 하우징(11)의 상부 가장자리에 마련되고, 상기 공기 토출구(116)를 통해 배출된 공기는 모터 설치부(111) 내부가 아닌, 외부 공간으로 즉시 방출되므로, 더 이상의 유동 저항으로 작용하지 않게 된다.

상기 모터 설치부(111)의 상단부는 후술할 베어링 하우징(17)이 안착되는 면을 제공하고, 상기 연결 아암(114)은 후술할 베어링 하우징의 외향 아암(172)이 고정되는 결합부위를 제공한다. 또한 상기 연결 아암(114)에는 외향 아암(172)과 나사 체결이 가능하도록 나사 체결공이 마련된다.

상기 공기 토출구(116)의 유동 단면적을 확보함과 함께, 상기 베어링 하우징과의 결합력을 확보하기 위해, 상기 연결 아암(114)의 개수와 두께는 적절히 선정될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 점을 감안하여, 120도 간격으로 3개의 연결 아암(114)이 마련된 구조가 예시된다.

상기 바디 결합부(115)는 상기 모터 설치부(111)보다 큰 직경을 가지는 링 형상으로 이루어진다. 이러한 바디 결합부(115)의 형상의 일 실시 예로서, 바디 결합부(115)는 도시된 바와 같이 높이가 낮은 원통 형상일 수 있다. 또한 도시하지는 아니하였으나, 다른 일 실시 예로서, 바디 결합부(115)는 평평한 플랜지와 유사한 구조로 이루어질 수도 있다. 다만 도시된 바와 같이 높이가 낮은 원통 형상으로 바디 결합부(115)를 형성하면, 전체적인 팬 모터의 직경을 더 줄일 수 있다는 점에서 소형화에 더 유리하다.

바디 결합부(115)는 후술할 임펠러 커버(34)의 하단부 둘레와 형합 되며 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(241)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(241)을 지지하는 제2 베어링 지지부(174)를 구비한다. 제2 베어링 지지부(174)는 중공의 원통 형상으로서, 하부가 개방되고, 상부 중앙부에는 샤프트가 관통하는 홀이 마련된다. 베어링(241)은 상기 제2 베어링 지지부(174)의 하부로부터 그 내부에 삽입된다.

제2 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 제2 베어링 지지부(174)로부터 외향 연장된다.

반경 방향으로 내향 아암(173)의 안쪽과 제2 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.

후술하겠지만, 상기 베어링 하우징(17)의 상부에는 임펠러에 의해 흡입된 공기가 유동하는 유동 경로가 위치한다. 따라서 베어링 하우징(17)의 상부에는 이러한 공기의 유동을 안내하는 형상부가 필요하다. 본 발명에 따르면, 팬 모터의 경량화와 공기 유동에 필요한 유선형의 형상을 성형하기에 간편한 합성수지 재질의 디퓨져(40)를 베어링 하우징(17)과 별개의 부품으로 구성한다.

상기 내향 아암(173)은 제2 베어링 지지부(174)의 위치를 정확히, 그리고 견고하게 규제하며 고속으로 회전하는 모터부의 샤프트를 지지하면서도, 경량화를 위해 아암의 형태로 적용된다. 또한 후술하겠지만, 내향 아암(173)에 의해 확보되는 공간은 모터부의 냉각을 위한 공기가 지나갈 수 있는 통로가 된다.

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 단턱 형상은 모터 설치부(111)의 내경면 쪽으로 형성되도록 함으로써, 모터 설치부의 외경면 쪽에 위치하는 공기 토출구(116)의 단면적을 더욱 확보할 수 있도록 하였다.

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 제2 베어링 지지부(174)와 고정부(171)는 내향 아암(173)을 통해 상호 이격된 상태로 배치된다. 이러한 형태는 베어링 하우징(17)의 경량화에 기여한다. 아울러, 후술하겠지만, 제2 베어링 지지부(174)와 고정부(171)가 이격 됨으로 인해 형성되는 공간은, 상기 냉각 유로 입구(113)를 통해 모터 설치부(111) 내부로 유입되어 모터부(20)를 냉각한 공기가 모터 설치부(111) 상부로 빠져나갈 수 있는 경로를 제공한다.

<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 제2 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 제2 베어링 지지부(174)의 직경과 대응하는 직경을 가지는 원형일 수 있다. 이에 따라 상기 홀의 내주면은 제2 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.

후술할 임펠러(31)에서 가압 토출되는 공기는 디퓨져 바디(41)의 외면을 따라 이동하여 공기 토출구(116)를 통해 외부로 배출된다. 즉 디퓨져 바디(41)는 후술할 임펠러 커버(34)와 함께 임펠러(31)에서 가압된 공기를 상기 공기 토출구(116) 쪽으로 안내한다.

상기 임펠러에 의해 발생하는 공기 유동이 모터 설치부(111) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해, 상기 디퓨져(40)와 모터 바디부(10)는 밀착되는 것이 바람직하다. 이러한 밀착 구조로서, 홀(45)과 제2 베어링 지지부(174)가 형합 구조를 가지고, 원통부(412)의 하단부와 고정부(171)의 상부가 단턱의 형합 구조를 가지며, 고정부(171)의 하부와 모터 설치부(111)의 상부가 단턱의 형합 구조를 가짐은 앞서 설명한 바와 같다.

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, 상술한 베어링 하우징(17)은 금속 재질로 제작할 수 있고, 디퓨져(40)는 합성수지 재질로 제작할 수 있다. 고속으로 회전하는 모터부를 지지할 수 있는 강성을 확보하기 위해, 상기 베어링 하우징(17)은 금속 재질로 제작할 수 있다. 이에 반해, 임펠러에 의해 가압된 공기의 유동을 안내하는 기능을 하므로 높은 강성이 요구되지 않고, 형상이 복잡한 베인(42)의 가공도 용이하게 하기 위해, 상기 디퓨져(40)는 합성수지 재질로 제작할 수 있다.

만약 베어링 하우징(17)과 디퓨져(40)는 하나의 부품으로 제작한다면, 모터부에 대한 지지 강성을 확보하기 위해 그 재질은 금속을 선택할 가능성이 높다. 그런데 금속 재질로 베어링 하우징과 디퓨져를 일체로 제작한다면, 베인(42)의 가공 방식이 다소 제한적일 수 있다. 또한 이는 팬 모터의 경량화 관점에서도 아쉬움이 남을 수 있다.

이에 반해 본 발명에서와 같이 베어링 하우징(17)과 디퓨져(40)를 별도의 부품으로 각각 제작하되, 각 부품에 요구되는 조건에 맞게 재질을 서로 다르게 하면, 부품의 가공도 용이하고, 제품을 보다 경량화하는 것이 가능하다.

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. 이러한 구조는 제조의 간편함은 물론, 전체적인 제품의 소형화와 경량화에 일조하게 된다.

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 배치된다고 할 수 있다.

한편 상기 디퓨져(40)의 사면부(411)에는 그 둘레를 따라 복수 개의 냉각 유로 출구(43)가 마련된다. 냉각 유로 출구(43)는 상기 디퓨져 바디(41)의 상부 공간과 디퓨져 바디(41)의 하부 공간을 연통하는 통로의 형태를 이룬다.

디퓨져 바디(41)의 하부 공간은 디퓨져 바디(41)의 저면과 모터 설치부(111)에 의해 규정되는 모터 수용 공간이다. 상기 모터 설치부(111)의 바닥과 측벽 하부에는 냉각 유로 입구(113)가 마련되어 있으며, 냉각 유로 입구(113)는 대기압 분위기의 공간 쪽으로 개방되어 있다.

반면 디퓨져 바디(41)의 상부 공간은 임펠러(31)에서 가압된 공기가 빠르게 유동하는 공간이므로, 상기 모터 설치부(111)의 내부 공간보다 상대적으로 압력이 낮다. 이러한 압력의 차이로 인해, 상기 모터 설치부(111) 내부의 공기는 상기 냉각 유로 출구(43)를 통해 디퓨져 바디(41)의 상부 공간으로 유동하고, 다시 상기 모터 설치부(111)의 내부 공간은 상기 냉각 유로 입구(113)에서 유입되는 공기로 채워진다.

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 있어서, 냉각 유로 출구(43)의 상부와 하부의 압력 차이가 더욱 높아지도록 함으로써 냉각유로를 통해 모터부(20)를 냉각하기 위한 공기가 원활한 유동이 이루어지도록 한다.

<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.

임펠러 커버(34)는 팬 모터의 부품들 중 모터부(20)를 직접적으로 지지하지 않는 부품이므로, 경량의 합성 수지 재잘로 제작 가능하다. 다만 그 하단부는 금속 재질의 모터 하우징(11)에 의해 고정 지지되므로, 그 설치 위치는 견고하게 유지된다.

[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.

상기 흡입공기는 임펠러(34)에 의해 가압되어 유동한다. 임펠러(34)의 출력 측에서 공기는, 임펠러 커버(34)의 내면과 디퓨져(40)의 외면에 의해 규정되는 공기 유동 경로를 지나 공기 토출구(116)에 이른다.

상기 임펠러(34), 디퓨져(40), 임펠러 커버(34)는 흡입 공기의 유동 저항 손실을 최소화하기 위해 사류형으로 구성된다. 또한 디퓨져 바디(41), 고정부(171), 및 모터 설치부(111)의 측벽 외면은 서로 매끈하게 연결되어 공기 유동 손실이 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 마찬가지로 임펠러 커버(34)의 하단부 내측면과 바디 결합부(115)의 내측면 역시 매끈하게 연결되어 공기 유동 손실의 발생을 최소화한다.

디퓨져(40)의 사면부(411)를 거치며 팽창되어 감속되는 공기의 유동은 베인(42)에 의해 방향 전환이 이루어지고, 공기 토출구(116)의 단면에 대해 더욱 하향하며 토출된다.

본 발명에 따르면 공기 토출구(116)가 모터 하우징(11) 상부에 마련되어 있기 때문에, 흡입공기 유로의 경로를 줄일 수 있고, 이는 유동 손실의 저감으로 이어진다. 그리고 흡입공기의 유로의 경로를 줄임으로써, 흡입공기의 유동을 안내하기 위한 형상을 가지는 부품의 개수나 부품의 크기를 줄일 수 있으므로, 제품의 경량화에 일조한다. 또한 모터 하우징(11)의 직경을 줄일 수 있으므로, 다시 말해 모터 하우징(11)의 상단부를 제외한 나머지 부분은 모터 설치부(111)의 직경이 팬 모터의 직경이 되므로, 팬 모터를 더 소형화하는 것이 가능하다.

아울러, 베인(42)이 경량의 합성수지 재질로 제작되는 디퓨져(40)에 마련되므로, 제조가 간편하고 팬 모터의 경량화가 가능하다.

[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.

모터부에 감겨져 있는 코일은 에나멜 피복이 코팅되어 있는 것이 보통이며, 모터부의 냉각이 잘 이루어지지 않아 에나멜 피복이 녹아 벗겨지면, 모터가 고장 난다. 또한 모터부가 고온으로 올라가면, 자계에도 영향을 미쳐 출력 저하를 일으킨다. 따라서 모터부를 적절히 냉각하는 것은 모터 설계에서 필수적인 요소라 할 수 있다.

모터부(20)의 냉각을 위해, 가령 샤프트(23)의 하단부에 냉각공기의 유동을 만들기 위한 별도의 냉각팬을 설치한다면, 이는 팬 모터의 다시 출력 손실로 이어지게 된다. 즉 출력을 높이기 위해 팬 모터의 회전속도를 높임으로써 모터부에 발생하는 열을 냉각하기 위해, 다시 팬 모터의 출력 일부를 냉각 공기 유동을 일으키는데 사용하는 방식은, 팬 모터의 출력을 높이기 위한 취지에 부합하지 않는다. 아울러 냉각을 위한 별도의 팬을 설치하는 것은 팬 모터의 소형화 관점에서 다소 불리할 수 있다.

한편 종래와 같이 흡입공기가 모터부(20)가 설치된 공간인 모터 설치부(111) 내부 공간을 통과하도록 하여 모터부(20)를 냉각시키는 냉각 구조는, 임펠러(31)보다 공기 유동의 하류 측 유동 손실 및 저항이 매우 크게 되므로, 팬 모터의 출력 저하를 일으킨다.

이에 본 발명은, 압력 차에 의하여 자연스럽게 공기의 유동이 발생하도록 하고, 이러한 공기의 유동이 모터부(20)가 설치된 공간을 유동하도록 함으로써, 모터부의 냉각을 위해 발생하는 출력의 저하를 최소화한다.

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. 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.

이와 같은 방식으로 생성되는 공기의 흐름은 팬 모터의 회전속도가 높아질수록 함께 증가된다.

물론 위와 같이 모터부의 냉각을 위한 공기의 흐름을 유도하는 경우에도 팬 모터의 출력은 저하된다. 그러나 강제 유동 방식, 또는 흡입공기가 모터부(20) 설치공간을 통과하도록 하는 방식에 비해, 팬 모터의 효율이 저하되는 정도를 최소화할 수 있다. 또한 팬 모터의 효율의 저하는 최소화하면서도, 모터부의 냉각을 원활하게 할 수 있다.

모터부(20)를 냉각하기 위한 공기가 유입되도록 하는 냉각 유로 입구(113)를 형성하는 것은, 모터 하우징(11)의 경량화도 함께 이루게 된다. 아울러 냉각 공기 유동을 발생시키기 위한 별도의 팬이 설치될 필요가 없다는 점에서, 본 발명의 구조는 팬 모터의 경량화 및 소형화에 더욱 유리하다. 또한 임펠러에서 발생시키는 공기 유동에 대한 손실을 최소화하므로, 모터부를 소형으로 유지할 수 있어 팬 모터의 경량화와 소형화에도 유리하다.

이하 도 4 내지 도 6을 참조하여, 제1실시예의 변형예인 제2실시예에 대해 설명한다. 제2실시예를 설명함에 있어서 제1실시예와 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다. 제1실시예와 제2실시예의 각 구성은 서로 치환하거나, 변경, 부가, 삭제가 가능함이 자명하다.

<모터 하우징>

제2 실시예의 모터 하우징(11)은, 모터부(20)가 내장되고 상부가 개방된 중공의 통 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)와 바디 결합부(115) 사이의 링 형상으로 개방된 부위는 팬 모터의 공기 토출구(116)를 규정한다.

모터 설치부(111)는 원통의 측면을 규정하는 측벽부재(131)와, 상기 측벽부재(131)의 하단부에 설치되어 모터 설치부(111)의 바닥을 규정하는 베이스부재(133)를 포함한다. 제2실시예의 모터 설치부(111)는 측벽부재(131)의 직경보다 베이스부재(133)의 직경이 더 큰 구조가 예시된다. 즉 측벽부재(131)의 상부는 원통 형태이며, 측벽부재(131)의 하부의 연장아암부재(132)는 하방으로 갈수록 직경이 확장되는 형태일 수 있다. 상기 측벽부재(131)와 연장아암부재(132)와 베이스부재(133)는 전체적으로 삼각플라스크와 유사한 형태일 수 있다.

다만 모터 설치부(111)의 원통형 상부와 직경이 확장되는 하부의 제1경계가, 측벽부재(131)와 연장아암부재(132)의 제2경계와 일치하는 것은 아니다. 즉 제2경계가 제1경계보다 더 높게 위치할 수도 있고, 제2경계가 제1경계보다 더 낮게 위치할 수도 있다. 즉 제2실시예로 개시한 바와 같이 상기 연장아암부재(132)은 원통형 구간과 직경 확장 구간을 모두 구비할 수 있다. 또한 제2실시예와 달리, 상기 측벽부재(131)가 원통형 구간과 직경 확장 구간을 모두 구비할 수도 있다. 이는 후술할 제1 냉각 유로 입구(1131)의 면적 및 배치와 관련될 수 있다.

베이스부재(133)의 중앙부에는 제1 베어링 지지부(112)가 구비된다. 상기 배이스부재(133)에서 상기 제1 베어링 지지부(112)의 주변에는 모터부(20)의 냉각을 위한 공기가 유입되는 제2냉각 유로 입구(1132)가 마련된다. 모터 설치부(111)의 측벽부재(131)의 하부에는 제1 냉각 유로 입구(1131)가 마련된다. 제1 냉각 유로 입구(1131)는 모터 설치부(111)의 직경이 확장되는 구간에 마련될 수 있다. 그리고 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)는, 제2실시예에 개시한 바와 같이 상기 직경 확장 구간은 물론, 이와 인접하는 원통형 구간까지 연장될 수 있다.

원통형의 측벽부재(131)와 바디 결합부(115) 사이의 공간으로 규정되는 상기 공기 토출구(116)의 하부에서, 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)의 적어도 일부는 상기 공기 토출구(116)를 비스듬히 마주본다. 공기 토출구(116)에서 토출되는 공기는 하방으로 강하게 유동하는바, 토출 공기 중 적어도 일부는 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 통해 모터 설치부(111) 내부 공간으로 직접적으로 유입될 수 있다.

상기 연장 아암부재(132)는 상방으로는 측벽부재(131)와 연결되고, 하방으로는 베이스부재(133)와 연결된다. 회전축(23 참조)을 기준으로, 베이스부재(133)의 직경은 측벽부재(131)보다 크다. 따라서 베이스부재(133)의 반경방향 외측 가장자리는, 공기 토출구(116)를 통해 하방으로 내려오는 공기와 직접 대면할 수 있다.

상기 연장아암부재(132)의 하단부는 상기 베이스부재(133)의 반경방향 외측 가장자리에 연결될 수 있다. 따라서 공기 토출구(116)에서 토출된 공기는, 연장아암부재(132) 및 그 사이의 개방부위로 규정되는 제1 냉각 유로 입구(1131)를 지난 뒤 베이스부재(133)에 도달할 수 있다.

상기 베이스부재(133)의 직경은 바디 결합부(115)의 직경보다 크거나, 작을 수 있다. 제2실시예에서는 베이스부재(133)의 직경이 바디 결합부(115)의 직경보다 작은 구조가 예시된다.

상기 베이스부재(133)에는, 상기 공기 토출구(116)를 통해 하방으로 유동하는 공기를, 모터 설치부(111) 내에 설치된 모터부(20) 쪽으로 방향 전환시키는 가이드형상(135)이 구비될 수 있다. 상기 가이드형상(135)은, 하방으로 내려오는 공기의 유동 방향을 반경 방향의 내측 방향으로 전환하는 제1가이드형상(1351)과, 다시 반경 방향의 내측 방향으로 유동하는 공기의 유동 방향을 상방으로 전환하는 제2가이드형상(1352)을 포함할 수 있다.

상기 제1가이드형상(1351)은, 측벽부재(131)의 원통형 구간의 직경보다 더 큰 베이스부재(133)의 영역(a; 도 5 참조)에 마련될 수 있다. 상기 제1가이드형상(1351)은 반경방향 외측으로 갈수록 점점 상향하는 경사면을 포함할 수 있다. 상기 경사면은 단면을 보았을 때 아래로 볼록한 유선형 프로파일일 수 있다.

상기 제2가이드형상(1352)은, 측벽부재(131)의 원통형 구간의 직경보다 더 작은 베이스부재(133)의 영역(b; 도 5 참조)에 마련될 수 있다. 상기 제2가이드형상(1352)은 반경방향 외측으로 갈수록 점점 상향하는 경사면을 포함할 수 있다. 상기 경사면은 단면을 보았을 때 아래로 볼록한 유선형 프로파일일 수 있다.

반경 방향으로 상기 제1가이드형상(1351)과 제2가이드형상(1352) 사이에는, 제1가이드형상(1351)에 의해 방향이 전환된 공기의 유동이 층류가 되도록 유도하는 구간이 마련될 수 있다. 이러한 구간은 평평한 면을 포함할 수 있다.

공기 토출구(116)에서 하향 토출된 공기의 적어도 일부는 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 통해 모터 설치부(111) 내부로 유입되어 상기 제1가이드형상(1351)에 의해 반경 방향 내측으로 유동 방향이 전환되고, 다시 제2가이드형상(1352)에 의해 상방으로 유동 방향이 전환된다. 이에 따라 모터부(20)는 냉각될 수 있다.

상기 연장아암부재(132)의 하단부는 상기 베이스부재(133)의 반경방향 외측 가장자리에 연결되므로, 공기 토출구(116)에서 토출된 공기는 먼저 연장아암부재(132)를 지난 후 제1가이드형상(1351)에 도달할 수 있다. 연장아암부재(132)를 거치며 일부 난류(turbulence)가 된 공기 유동은 가이드형상(135)을 거치며 유동이 안정화 될 수 있다.

상기 제2가이드형상(1352)의 반경방향 내측에는, 제2냉각 유로 입구(1132)가 상기 제2가이드형상(1352)의 반경방향 내측 가장자리와 인접하여 마련된다. 제2냉각 유로 입구(1132)들 사이에는 베이스부재(133)의 제1 베어링지지부(112)와 가이드형상(135) 부위를 연결하는 연결부재(134)가 마련된다. 상기 연결부재(134)가 배치된 부분에는 제2가이드형상(1352)이 구비되지 않을 수 있다.

일 예로서, 제2가이드형상(1352)은, 베이스부재(133)를 "ㄷ" 형태로 커팅하고, 커팅된 "ㄷ"자 부위가 상방으로 들어올려진 형상으로 프레스 성형됨으로써 제공될 수 있다. 상기 커팅된 부위가 들어올려짐으로써 형성되는 개방 부위는 상기 제2 냉각 유로 입구(1132)를 구성할 수 있다.

회전축을 기준으로 한 상기 연결부재(134)의 방위각은, 상기 연장아암부재(132)의 방위각과 일치할 수 있다. 즉 연결부재(134)와 연장아암부재(132)는 회전축을 기준으로 동일한 각도 위치에서 정렬된 형태일 수 있다. 따라서 회전축을 기준으로 제2가이드형상(1352)이 형성된 방위각도 범위에서는, 공기 유동을 방해하는 구조가 없게 된다.

상기 모터 설치부(111)의 상단부에는 베어링 하우징(17)이 안착 고정될 수 있다.

<디퓨져>

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)를 포함한다. 상기 평탄부(413)의 상부에는 임펠러(31)가 배치된다. 상기 홀(45)은 베어링 하우징(17)에 외삽된다.

상기 평탄부(413)의 외측 가장자리에는 사면부(411)가 마련된다. 사면부의 경사각은 후술할 임펠러(31)의 경사각과 대응할 수 있다. 즉 제2실시예에 있어서, 임펠러(31)는 사류형 임펠러이며, 디퓨져 역시 사류형일 수 있다.

베인(42)은 사면부(411)의 상면에 마련될 수 있다. 베인(42)은 임펠러(31)에 의해 원주의 접선방향으로 가압 유동되는 공기의 방향을 전환시킬 수 있다. 상기 베인(42)은 임펠러에서 가압된 공기가 상기 베인(42)을 거치며 원주 방향으로의 운동 성분을 줄이고 반경 방향으로의 운동 성분을 늘리도록 방향 전환할 수 있다. 그리고 베인(42)을 거친 유동 공기는 임펠러 커버(34)의 경사면(343)과 원통면(344)의 경계에서 하방으로 방향이 전환된다.

사면부(411)의 반경방향 외측 가장자리는 모터 설치부(111)의 상단부와 이격 배치될 수 있다. 그리고 이와 같이 이격된 공간은 냉각 유로 출구(43)를 구성할 수 있다. 제2실시예에 따르면, 냉각 유로 출구(43)가 디퓨져(40)와 베인(42)보다 공기 유동의 하류에 위치한다. 아울러 상기 냉각 유로 출구(43)는 팬 모터의 둘레 방향을 따라 하나의 큰 링 형상을 이룰 수 있다.

상기 디퓨져는 상하방향으로 보았을 때 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 배치될 수 있다.

디퓨져 바디(41)의 하부 공간은 디퓨져 바디(41)의 저면과 모터 설치부(111)에 의해 규정되는 모터 수용 공간이다. 상기 모터 설치부(111)의 베이스부재(133)와 측벽부재(131)의 하부에는 냉각 유로 입구(113)가 마련되어 있으며, 냉각 유로 입구(113)는 대기압 분위기의 공간 쪽으로 개방될 수 있다.

반면 디퓨져 바디(41)와 임펠러 커버(34) 사이의 공간은 임펠러(31)에서 가압된 공기가 빠르게 유동하는 공간이므로, 상기 모터 설치부(111)의 내부 공간보다 상대적으로 압력이 낮다. 이러한 압력의 차이로 인해, 상기 모터 설치부(111) 내부의 공기는 상기 냉각 유로 출구(43)를 통해 모터 설치부(111) 외부로 유동하고, 다시 상기 모터 설치부(111)의 내부 공간은 상기 냉각 유로 입구(113)에서 유입되는 공기로 채워진다.

[흡입공기의 유로]

제2실시예의 팬 모터는, 제1실시예와 마찬가지로, 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.

디퓨져(40)의 사면부(411)를 거치며 팽창되어 감속되는 공기의 유동은 베인(42)에 의해 반경 방향 성분을 더 가지도록 방향 전환이 이루어지고, 다시 임펠러 커버(34)에 의해 하향 성분을 더 가지도록 방향 전환이 한번 더 이루어진 후, 공기 토출구(116)의 단면에 대해 더욱 하향하며 토출된다.

[냉각공기의 유로]

제2실시예의 팬 모터는, 압력 차에 의하여 자연스럽게 공기의 유동이 발생하도록 하고, 이러한 공기의 유동이 모터부(20)가 설치된 공간을 유동하도록 함으로써, 모터부의 냉각을 위해 발생하는 출력의 저하를 최소화하되, 위와 같은 공기의 유동을 더욱 유도하기 위하여, 상기 가이드형상(135)을 더 구비할 수 있다.

가이드형상(135)은 공기 토출구(116)를 통해 토출된 공기의 운동 에너지의 일부를 이용하여 냉각 공기의 환류(냉각 유로 입구 → 모터 설치부 내부의 하부공간 → 모터부 냉각 → 모터 설치부 내부의 상부공간 → 냉각 유로 출구 → 공기 토출구 → 냉각 유로 입구)를 더욱 활성화시킬 수 있다.

흡입 공기의 유로에 있어서, 디퓨져(40)와 모터 설치부(111) 사이에 형성된 냉각 유로 출구(43)는 흡입 공기의 유동 경로가 되는 공간과 모터부(20)가 설치된 공간을 연통시킨다. 상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기에 의해, 모터부(20)가 설치된 공간보다 디퓨져(40)와 임펠러 커버(37) 사이의 공간의 압력이 낮아지게 된다. 따라서 냉각 유로 출구(43) 부근에는, 모터설치부(111) 내부에서 모터설치부(111) 외부로 공기가 이동하게 된다.

한편 공기 토출구에서 하향 토출된 공기의 일부는, 베이스부재(133)의 가이드형상(135)에 의해 모터 설치부(111) 내부공간의 하부 외측 가장자리에서 중심축 쪽으로 방향 전환된 후 유동하고, 모터 설치부(111) 내부공간의 하부 중심 부근에서 다시 상부로 유동하는 공기의 흐름을 일으킨다.

상기 모터 설치부(111)의 내부공간의 하부 중심부근에서 상부로 유동하는 공기의 흐름은, 베이스부재(133) 하부 공간의 공기가 제2냉각 유로 입구(1132)를 통해 베이스부재(133) 상부로 유동하는 공기 흐름을 유도할 수 있다. 따라서 상기 환류의 흐름에는 임펠러에 의해 가압된 공기뿐만 아니라, 제2냉각 유로 입구(1132) 외부의 공기도 함께 유입될 수 있다.

물론 위와 같이 모터부의 냉각을 위한 공기의 흐름을 유도하는 경우에도 팬 모터의 출력은 약간 저하될 수도 있다. 그러나 강제 유동 방식, 또는 흡입공기가 모터부(20) 설치공간을 통과하도록 하는 방식에 비해, 팬 모터의 효율이 저하되는 정도를 최소화할 수 있다. 또한 팬 모터의 효율의 저하는 최소화하면서도, 모터부의 냉각을 원활하게 할 수 있다.

[진공청소기의 하우징]

일 예로서, 상기 팬 모터는 진공청소기에 설치될 수 있다. 특히 경량 소형화 되었으면서도 초고속 회전하여 흡입력을 높인 팬 모터의 특성 상, 핸드 헬드(hand held) 청소기에 사용되기에 적합할 수 있다.

상기 팬 모터는 청소기의 하우징(60)에 설치될 수 있다. 상기 하우징(60)은 팬 모터의 공기 흡입구(341) 쪽에서 임펠러 커버(34)를 감싸며 덮는 상부하우징(61)과, 팬 모터의 냉각유로입구(113) 쪽에서 베이스부재(133)를 감싸며 덮는 하부하우징(67)을 포함한다. 상부하우징(61)과 하부하우징(67)은 팬 모터의 외측 둘레에서 상호 체결된다.

상부하우징(61)의 상부에는 필터 등을 거친 공기가 흡입되는 공기 흡입구(63)가 구비된다. 상기 공기 흡입구(63)는 팬 모터의 공기 흡입구(341)와 서로 마주하며 매칭되어 배치된다.

상부하우징(61)의 하부 둘레에는 공기 배출구(65)가 구비된다. 상기 공기 배출구(65)는 반경 방향으로 상기 팬 모터의 공기 토출구(116)와 마주하여 배치된다.

하부하우징(67)은 상기 팬 모터의 베이스부재(133)의 둘레를 감싸며 베이스부재(133)의 반경방향 외측 가장자리와 접하여 팬 모터를 고정한다. 상기 하우하우징(67)이 베이스부재(133)의 외주면과 접하는 부위에는, 상기 베이스부재(133)의 제1가이드형상(1351)이 반경방향 외측으로 더 연장된 형태를 가지는 확장 가이드형상(69)이 마련된다. 상기 확장 가이드형상(69)은 가이드형상(135)이 연결된 형태로서, 팬 모터의 회전축으로부터 반경방향 외측으로 갈수록 상향하는 프로파일을 구비한다. 그리고 상기 확장 가이드형상(69)은 상방으로, 상기 팬 모터의 공기 토출구(116)를 마주보게 된다.

팬 모터가 회전하면, 진공청소기의 노즐을 통해 유입된 공기는 필터를 거쳐 집진하고, 필터를 통과한 공기는 상기 상부하우징(61)의 공기 흡입구(63)와 임펠러 커버(34)의 공기 흡입구(341)를 거쳐 팬 모터에 흡입된다.

팬 모터에 흡입된 공기는 임펠러(31)에 의해 가압되어 사류형 디퓨져(40)와 임펠러 커버(34)에 의해 유동이 안내되며, 공기 토출구(116)를 통해 모터 설치부(111)의 외측 공간으로 토출된다.

모터 설치부(111)의 반경 방향 외측 공간으로 토출된 공기의 일부는, 상기 하우징(60)의 공기 배출구(65)를 통해 하우징의 측방으로 대기 중에 배출된다. 그리고 일부 공기는 하방으로 유동하여 상기 확장 가이드형상(69)과 제1가이드형상(1351)에 의해 모터 설치부(111)의 내부공간 하부로 유입이 안내된다.

실시예에 따르면, 팬 모터의 베이스부재(133)와 하우징(60)에 걸쳐 가이드형상(135, 69)이 구비된 구조가 예시된다. 그러나 경우에 따라서는 베이스부재(133) 쪽에만 가이드형상(135)이 구비될 수도 있고, 하우징(60) 쪽에만 가이드형상(69)이 구비될 수도 있음은 물론이다.

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: 모터 하우징
111: 모터 설치부
112: 베어링 지지부
113: 냉각 유로 입구
1131: 제1냉각 유로 입구
1132: 제2냉각 유로 입구
114: 연결 아암
115: 바디 결합부
116: 공기 토출구
131: 측벽부재
132: 연장아암부재
133: 베이스부재
134: 연결부재
135: 가이드형상
1351: 제1가이드형상
1332: 제2가이드형상
17: 베어링 하우징
171: 고정부
172: 외향 아암
173: 내향 아암
174: 베어링 지지부
175: 체결부
20: 모터부
21: 스테이터
22: 로터
23: 샤프트
24: 베어링
241: 베어링
30: 유동 발생부
31: 임펠러
311: 임펠러 바디(허브)
312: 축설공
313: 블레이드
34: 임펠러 커버
341: 공기 흡입구
342: 커버 결합부
40: 디퓨져
41: 디퓨져 바디
411: 사면부
412: 원통부
413: 평탄부
42: 베인
43: 냉각 유로 출구
45: 홀
60: 하우징
61: 상부하우징
63: 공기 흡입구
65: 공기 배출구
67: 하부하우징
69: 확장 가이드형상

Claims

내부에 모터부(20)가 수용되는 모터 설치부(111);
상기 모터부(20)의 상부에 위치하며, 모터부(20)로부터 회전력을 받아 회전하는 임펠러(31);
상기 임펠러(31)를 덮으며 상기 모터 설치부(111)의 상부에 배치된 임펠러 커버(34);
상기 임펠러 커버(34)의 상부 중앙부에 마련된 공기흡입구(341);
상기 임펠러 커버(34)의 하단부에 마련되고, 상기 모터 설치부(111)의 외측 공간 쪽으로 개방된 공기 토출구(116);
상기 모터 설치부(111)에서 상기 모터부(20)보다 하부에 마련되고, 상기 모터부(20)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 통로가 되는 제1 냉각 유로 입구(1131);
상기 모터 설치부(111)에 구비되어 공기의 유동 방향을 전환하는 가이드형상(135);
적어도 일부분이 상기 모터 설치부(111)의 상부에서 상기 모터부(20)보다 상부에 마련되되, 상기 모터 설치부(111)의 내측 공간이 상기 임펠러(31)와 공기 토출구(116) 사이의 공간과 연통되도록 하는 냉각 유로 출구(43);를 포함하고,
상기 공기흡입구(341)를 통해 흡입되고 상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기는 상기 공기 토출구(116)를 통해 모터 설치부(111)의 외측 공간으로 토출되고,
상기 공기 토출구(116)에서 토출된 공기의 적어도 일부는 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 통해 상기 모터 설치부(111)의 내부로 유입되고,
상기 가이드형상(135)은 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 통해 내부로 유입된 공기의 유동 방향을 모터부(20) 쪽으로 전환하는, 팬 모터.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 유로 출구(43)는 상기 모터 설치부(111)를 규정하는 측벽부재(131)보다 반경방향 외측에 마련되고,
상기 임펠러(31)에 의해 가압된 공기는 상기 냉각 유로 출구(43)를 통해 하향 토출되며,
상기 제1 냉각 유로 입구(1131)는 상기 냉각 유로 출구(43)의 하부에 배치되는 팬 모터.
청구항 2에 있어서,
상기 모터 설치부(111)의 하부에는 상기 측벽부재(131)보다 큰 반경을 가지는 베이스부재(133)가 구비되고,
상기 가이드형상(135)은, 상기 베이스부재(133)가 상기 냉각 유로 출구(43)와 마주하는 부위에서 반경방향 외측으로 갈수록 상향하는 제1가이드형상(1351)을 포함하는 팬 모터.
청구항 3에 있어서,
상기 가이드형상(135)은, 상기 제1가이드형상(1351) 보다 반경 방향 내측에 마련되고, 반경방향 내측으로 갈수록 상향하는 제2가이드형상(1352)을 더 포함하는 팬 모터.
청구항 4에 있어서,
상기 제2가이드형상(1352)보다 반경방향 내측에는, 상기 제2가이드형상(1352)의 반경방향 내측 단부와 인접하도록 제2 냉각 유로 입구(1132)가 마련되는 팬 모터.
청구항 1에 있어서,
상기 모터 설치부(111)는:
반경 방향 내측에 모터부(20)를 수용 고정하는 측벽부재(131);
상기 측벽부재(131)에서 하향 연장되는 복수 개의 연장아암부재(132);
상기 복수 개의 연장 아암 부재(132) 사이에 마련된 제1 냉각 유로 입구(1131); 및
상기 연장아암부재(132)의 하부에 연결되는 베이스부재(133);를 포함하고,
상기 가이드형상(135)은 상기 베이스부재(133)에 마련되는 팬 모터.
청구항 6에 있어서,
상기 냉각 유로 출구(43)는 상기 측벽부재(131)의 반경방향 외측에 마련되고,
상기 냉각 유로 출구(43)에서 토출된 공기의 적어도 일부는 상기 제1 냉각 유로 입구(1131)를 향해 유동하는 팬 모터.
청구항 7에 있어서,
상기 모터 설치부(111)의 중앙 하부에는 베어링 지지부(112)가 구비되고,
상기 베어링 지지부(112)와 베이스부재(133)는 연결부재(134)에 의해 연결되는 팬 모터.
청구항 8에 있어서,
이웃하는 상기 연결부재(134) 사이에 제2 냉각 유로 입구(1132)가 마련되는 팬 모터.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 팬 모터; 및
상기 팬 모터를 수용하는 하우징(60);을 포함하는 진공 청소기.
청구항 10에 있어서,
상기 하우징(60)은 상기 가이드형상(135)이 연장되는 확장 가이드형상(69)을 구비하고, 상기 팬 모터가 상기 하우징(60)에 수용된 상태에서 상기 가이드형상(135)과 상기 확장 가이드형상(69)이 연결되는 진공 청소기.
청구항 11에 있어서,
상기 확장 가이드형상(69)은 팬 모터의 회전축으로부터 반경방향 외측으로 갈수록 상향하는 프로파일을 구비하는 진공 청소기.
청구항 11에 있어서,
상기 하우징(60)은, 상기 팬 모터의 임펠러 커버(34)를 위치 규제하며 고정하는 상부하우징(61)과, 상기 팬 모터의 모터 설치부(111)의 하단부를 위치 규제하며 고정하는 하부하우징(67)을 포함하고,
상기 확장 가이드형상(69)은 상기 하부하우징(67)에 마련되는 진공 청소기.
청구항 10에 있어서,
상기 하우징(60)에서, 팬 모터의 축방향으로 상기 공기 토출구(116)와 가이드형상(135) 사이이면서, 팬 모터의 반경방향으로 상기 가이드형상(135)보다 더 외측에는, 상기 공기 토출구(116)에서 토출된 공기의 적어도 일부가 배출되는 공기 배출구(65)가 마련되는 진공 청소기.
청구항 14에 있어서,
상기 공기 배출구(65)는 반경방향으로 외향하는 방향으로 개방된 진공 청소기.