KR102586717B1

KR102586717B1 - 냉각팬

Info

Publication number: KR102586717B1
Application number: KR1020210141926A
Authority: KR
Inventors: 김병수
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-10-10
Also published as: EP4234948A4; US11920601B2; KR20220055429A; US20230366406A1; EP4234948A1; KR20220055430A; CN116324182A; WO2022092723A1; KR102621672B1

Abstract

본 발명은 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)의 방수 구조를 갖는 냉각팬에 관한 것이다.
본 발명에 따른 냉각팬은 전면에 공기가 토출되는 공기 토출구가 형성되고, 배면에 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되는 팬 하우징; 하부가 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축; 상기 회전축의 상부에 고정되는 로터; 상기 로터와 일정 간극을 두고 로터의 내측에 배치되는 스테이터; 상기 로터의 외주에 연결되어 함께 회전되는 임펠러; 상기 스테이터의 하측에 배치되어 스테이터에 전원을 연결하고 냉각팬 제어를 위한 모터구동회로의 각종 회로부품이 실장되는 인쇄회로기판(PCB); 및 상기 팬 하우징의 배면에 복수의 브리지를 통하여 연결되어 있으며, 중앙에 상기 PCB를 수용하기 위한 PCB 수용함;을 포함하며, 상기 스테이터의 코일과 PCB 사이를 전기적으로 연결하는 핀 터미널은 상단에서 납땜을 하여 연결 고정하고, 핀 터미널의 하단을 방수용 고무 패드와 PCB 수용함을 통하여 PCB 수용함 내부에 위치한 PCB에 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각팬{Cooling Fan}

본 발명은 냉각팬에 관한 것으로, 특히 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)의 방수 구조를 갖는 냉각팬에 관한 것이다.

컴퓨터 등의 전자기기, 엘이디 조명 또는 자동차에 장착된 전장 부품에는 마이크로프로세서 등의 각종 전자 부품의 과열을 방지하기 위해 주로 냉각팬이 사용되고 있다.

한국 공개특허공보 제10-2019-0066898호(특허문헌 1)에 개시된 냉각팬은 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 회전축에 고정되는 로터와, 팬 하우징에 고정되고 로터와 일정 간극을 두고 배치되는 스테이터와, 로터에 고정되어 로터와 같이 회전되는 임펠러와, 스테이터 하부에 설치되어 냉각팬을 제어하는 모터구동회로가 실장된 PCB를 포함한다.

특허문헌 1의 냉각팬은 모터구동회로가 실장된 PCB가 외부에 노출된 상태로 하우징에 조립되어 있다. 따라서, 이러한 냉각팬은 전자기기의 케이스 내부에 내장되어 사용되는 경우에는 방수 문제가 발생하지 않는다.

그러나, 냉각팬이 비, 바람, 눈 등의 외부 환경에 노출된 상태로 사용되는 경우, 특히 장마나 폭설시에 냉각팬의 모터구동회로는 방수에 취약할 수 있다.

또한, 일반 모터는 핀 터미널(Pin terminal)을 보빈에 압입하고 스테이터 코어에 권선한 코일을 핀 터미널의 하단에 말은 후, 모터구동회로가 실장된 PCB의 삽입구멍에 핀 터미널의 하단을 삽입하고 PCB 하부면을 딥핑(dipping)하여 고정시킴에 의해 핀 터미널의 하단을 PCB에 고정시킨다.

이와 같이 핀 터미널의 하단에 코일이 말아진 상태로 PCB의 큰 사이즈의 삽입구멍에 핀 터미널의 하단을 삽입하는 구조는 PCB 면 방수를 하기에 부족한 구조이다.

한편, 종래의 냉각팬은 임펠러 상측의 공기 배출구에 어떤 보호망도 구비되어 있지 않다. 따라서, 사용자의 부주의시에 사고가 발생할 수 있고, 이물질이 공기 배출구로 침투하여 임펠러에 충돌할 수도 있다.

일반적으로 냉각팬은 마이크로프로세서(CPU)와 같은 중요한 부품의 방열에 사용될 수 있으며, 냉각팬의 고장 발생은 전자회로나 제어 시스템을 제어하는 데 가장 중요한 요소인 마이크로프로세서의 정상동작을 저해하거나 고장 발생 요인이 될 수 있다.

: 한국 공개특허공보 제10-2019-0066898호

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 팬 하우징에 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)가 조립되는 PCB 수용함을 설치하여 스테이터의 코일단과 인쇄회로기판(PCB)을 구조적으로 분리시킨 방수 구조를 갖는 냉각팬을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 보호망의 결합링을 팬 하우징의 결합구멍에 압입결합시키면서 방진결합구를 결합링과 결합구멍을 통하여 체결시킴에 의해 팬 하우징에 대한 보호망 조립이 쉽게 이루어질 수 있는 냉각팬을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬은 전면에 공기가 토출되는 공기 토출구가 형성되고, 배면에 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되는 팬 하우징; 하부가 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축; 상기 회전축의 상부에 고정되는 로터; 상기 로터와 일정 간극을 두고 로터의 내측에 배치되는 스테이터; 상기 로터의 외주에 연결되어 함께 회전되는 임펠러; 상기 스테이터의 하측에 배치되어 스테이터에 전원을 연결하고 냉각팬 제어를 위한 모터구동회로의 각종 회로부품이 실장되는 인쇄회로기판(PCB); 및 상기 팬 하우징의 배면에 복수의 브리지를 통하여 연결되어 있으며, 중앙에 상기 PCB를 수용하기 위한 PCB 수용함;을 포함하며, 상기 스테이터의 코일과 PCB 사이를 전기적으로 연결하는 핀 터미널은 상단에서 납땜을 하여 연결 고정하고, 핀 터미널의 하단을 방수용 고무 패드와 PCB 수용함을 통하여 PCB 수용함 내부에 위치한 PCB에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 PCB 수용함의 하측에는 방수용 몰딩재가 몰딩되며, 상기 PCB 수용함의 하부에 커버가 조립될 수 있다.

또한, 상기 PCB 수용함은 상기 스테이터가 상부에 안착되는 원판부; 상기 원판부의 외주부로부터 하측으로 연장되어 내부에 원형 수용홈을 형성하는 원형벽; 및 상기 원형벽과 팬 하우징 사이에 연결된 복수의 브리지;를 포함하며, 상기 복수의 브리지 중 하나는 PCB에 연결된 출력 터미널을 수용하기 위해 수용홈 구조를 갖는 판형상 브리지를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 냉각팬은 외주부에 스테이터가 고정되고 내주부에 회전축을 회전 가능하게 지지하는 상부 및 하부 베어링이 설치되는 베어링 하우징; 상기 베어링 하우징의 하단부와 접촉되는 면적을 증가시키기 위해 PCB 수용함의 원판부 중앙에 형성된 관통구멍으로부터 베어링 하우징의 하단부를 따라 하측으로 연장 형성된 제1연장부; 및 상기 PCB 수용함의 저면에 결합되는 커버의 중앙에 형성된 관통구멍으로부터 베어링 하우징의 하단부를 따라 상측으로 연장 형성된 제2연장부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 PCB 수용함의 판형상 브리지에는 바닥에 출력 터미널의 하니스를 수용하기 위한 복수의 가이드가 돌출되어 있고, 상기 PCB 수용함에 조립되는 커버는 PCB 수용함과 판형상 브리지에 스냅 결합이 이루어질 수 있다.

더욱이, 상기 냉각팬은 하나의 코일을 구비하는 단상 모터(Single Phase)로 구성되며, 상기 스테이터의 코일과 상기 PCB 수용함에 조립된 PCB와의 연결은 하나의 코일의 스타트(start) 단자, 엔드(end) 단자 및 그라운드 단자를 각각 연결하도록 3개의 핀 터미널이 사용될 수 있다.

상기 핀 터미널은 상기 스테이터의 상부 및 하부 인슐레이터를 관통하여 압입 조립된 상태로 핀 터미널의 상단부에 상기 스테이터의 코일이 납땜 고정되고, 상기 핀 터미널의 하단부는 PCB 수용함의 원판부를 통과한 후 PCB 수용함에 배치된 PCB에 납땜 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 냉각팬은 상기 임펠러 상측의 공기 배출구를 통하여 이물질이 침투하는 것을 차단하도록 상측에 복수의 구멍이 형성된 보호망을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 보호망은 복수의 구멍을 형성하는 최외곽 동심원부의 측면으로부터 하측방향으로 연장되어 있으며 각각 링형상으로 이루어진 4개의 결합링을 더 포함하며, 상기 팬 하우징은 상기 로터, 스테이터, 임펠러 및 PCB 수용함을 수용하는 원통부와 상기 복수의 결합링에 대응하여 원통부의 외주에 정사각형을 형성하도록 연장된 4개의 연장부를 포함하며, 상기 정사각형의 4모서리에는 4개의 결합링이 결합되는 4개의 결합구멍이 형성될 수 있다.

상기 결합링은 외주부가 하단으로 갈수록 외경이 작아지는 단차 구조를 가지고 있고, 상기 결합구멍은 결합링의 외주부 단차 구조에 대응하도록 상부에서 하부로 갈수록 내경이 작아지는 단차 구조를 가지며, 상기 결합링은 결합구멍의 상부에 압입결합될 수 있다.

이 경우, 상기 4개의 결합링은 각각 링의 일측이 절개된 제1슬릿을 구비하고, 상기 4개의 연장부는 양 단부가 상호 연결되지 않고 결합구멍의 외측에 간격을 두고 종결되어 형성된 제2슬릿을 구비하며, 중앙부에 관통구멍이 형성되어 있고 양단부에 플랜지가 형성된 구조를 가지는 방진결합구가 상기 제1 및 제2 슬릿을 통하여 결합링과 결합구멍에 결합되며, 상기 방진결합구는 냉각팬 구동시에 임펠러의 회전에 따라 발생된 진동을 냉각팬이 장착되는 본체로 전달되는 것을 차단할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 냉각팬은 팬 하우징; 모터구동회로를 형성하는 각종 회로부품이 실장되는 인쇄회로기판(PCB); 상기 팬 하우징의 배면에 복수의 브리지를 통하여 연결되어 있으며, 중앙에 상기 인쇄회로기판(PCB)을 수용하기 위한 PCB 수용함; 상기 모터구동회로에 의해 제어되는 단상(Single Phase) 모터 방식으로 로터와 스테이터를 구비하는 팬모터; 상기 로터의 외주에 일체로 형성된 임펠러; 각각 상기 스테이터의 코일이 상단부에 연결되고, 하단부가 PCB 수용함을 통하여 PCB 수용함 내부에 위치한 PCB에 연결되는 복수의 핀 터미널; 및 상기 PCB 수용함이 상부에 위치 설정되고 상기 복수의 핀 터미널의 하단부가 PCB 수용함으로 진입하기 전에 통과하는 방수용 고무 패드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 스테이터의 코일과 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB) 사이에 핀 터미널을 통한 누수를 차단하도록 인쇄회로기판(PCB)의 방수 구조를 갖는 냉각팬을 제공할 수 있다.

우선, 본 발명에서는 팬 하우징에 PCB가 조립되는 PCB 수용함을 설치하여 스테이터의 코일단과 PCB를 분리시킨 실링 구조를 채용하고 있다.

또한, 코일은 핀 터미널(Pin terminal)의 상단에서 납땜을 하여 연결 고정하고, 핀 터미널의 하단을 방수용 고무 패드와 PCB 수용함을 통하여 PCB 수용함 내부에 위치한 PCB에 조립하고 터미널 납땜 후 실링을 위한 에폭시 몰딩을 실시하여 완벽한 방수 구조를 제공할 수 있다.

이 경우, 만약 코일 일단을 핀 터미널(Pin terminal)의 하단에 말은 후 핀 터미널 하단을 PCB 삽입구멍에 삽입하여 납땜을 하면, 납땜면이 항상 일정하지 않아 PCB 면에서 에폭시를 도포할 때 방수용 고무 패드로 누수가 발생할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에서는 핀 터미널의 상단에 코일을 납땜하여 고정하며, 핀 터미널의 하단을 PCB에 조립할 때 핀 터미널의 하단이 방수용 고무 패드를 통과하면서 1차 실링이 이루어진 상태로 하단부가 PCB 수용함 내부에 위치한 PCB에 조립된다. 그 결과, 터미널 납땜 후 에폭시 몰딩시에 방수용 고무 패드로 누수가 발생할지라도 스테이터의 코일에는 영향을 미치지 않는다.

또한, 본 발명에서는 보호망의 결합링을 팬 하우징의 결합구멍에 압입결합시키면서 방진결합구를 결합링과 결합구멍을 통하여 체결시킴에 의해 팬 하우징에 대한 보호망 조립이 쉽게 이루어질 수 있다. 그 결과, 냉각팬을 사용하는 고객사에서 별도로 보호망을 팬 하우징에 조립하는 공정을 삭제할 수 있다.

보호망이 있는 일반 모터는 보호망을 별도로 판매하기나, 보호망을 냉각팬에 볼트를 이용하여 조립하며, 소형 팬 모터에서는 고객사 체결용 홀 위치 잡기가 어려운 문제가 있다. 본 발명에서는 보호망의 결합링을 팬 하우징의 결합홈에 압입결합시키면서 방진결합구를 사용하여 체결시키면 고객사 바디에 체결할 수 있는 방진결합구의 결합홀을 이용하여 조립하는 구조로 공간 활용이 용이하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉각팬의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 냉각팬의 저면도이다.
도 4는 도 2에서 A-A선 단면도이다.
도 5는 도 2에서 B-B선 단면도이다.
도 6은 도 2에서 C-C선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬을 나타내는 부분 분해사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬을 나타내는 완전 분해사시도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬의 PCB 조립 공정도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 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.

본 발명에 따른 냉각팬은 팬 하우징 일측의 공기 유입구로부터 외부 공기가 유입된 후 축방향을 따라 타측의 공기 배출구로 배출되는 축류형 팬으로서, 컴퓨터 등의 전자기기, 엘이디 조명 또는 자동차에 장착된 전장 부품 중 마이크로프로세서 등의 각종 전자 부품의 과열을 방지하기 위해 사용될 수 있다.

이 경우, 냉각팬은 전자기기의 케이스 내부에 내장되어 사용되거나, 비, 바람, 눈 등의 외부 환경에 노출된 상태로 사용될 수 있으며, 특히 장마나 폭설시에 냉각팬의 팬 하우징 내부에 내장된 모터구동회로는 방수에 취약할 수 있다. 본 발명의 냉각팬은 이러한 환경하에서도 모터구동회로의 방수 문제를 구조적으로 해결할 수 있다.

첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬을 나타내는 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 냉각팬의 평면도, 도 3은 도 1에 도시된 냉각팬의 저면도, 도 4는 도 2에서 A-A선 단면도, 도 5는 도 2에서 B-B선 단면도, 도 6은 도 2에서 C-C선 단면도이다.

또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬을 나타내는 부분 분해사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬을 나타내는 완전 분해사시도이다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬(100)은 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 전면에 공기가 배출되는 공기 배출구(14b)가 형성되고, 배면에 공기가 유입되는 공기 유입구(14a)가 형성되는 원통 형상의 팬 하우징(10)과, 하부가 팬 하우징(10)에 회전 가능하게 지지되는 회전축(60)과, 회전축(60)의 상부에 고정되는 로터(30)와, 후술하는 PCB 수용함(15) 상부에 안착되고 로터(30)와 일정 간극을 두고 배치되는 스테이터(40)와, 상기 로터(30)의 외주부에 일체로 형성되어 로터(30)와 함께 회전되는 임펠러(20)와, 상기 스테이터(40)의 하측에 배치되어 스테이터(40)에 모터구동신호를 공급하도록 냉각팬 제어를 위한 모터구동회로의 각종 회로부품이 실장되는 PCB(50)를 포함한다.

팬 하우징(10)은 원통부(11)의 배면에 공기 유입구(13a)를 갖도록 원반 형태의 PCB 수용함(15)과 원통부(11) 사이에 복수의 브리지(16,16a)를 통하여 연결되고, 전면에는 공기 배출구(14b)를 가지며 공기 배출구(14b)의 전면에 사용자의 보호와 이물질의 유입을 배제하도록 복수의 소구멍(73)이 형성된 보호망(70)이 결합되어 있다.

상기 팬 하우징(10)은 원통부(11)의 전면과 배면이 공기가 통과하도록 개방되고, 배면 중앙에는 모터구동회로의 각종 회로부품이 실장되는 PCB(50)를 수용하기 위한 PCB 수용함(15)이 복수의 브리지(16,16a)를 통하여 연결되어 있다.

상기 PCB 수용함(15)은 스테이터(40)가 상부에 안착되는 원판부(15a)와, 상기 원판부(15a)의 외주부로부터 연장되어 내부에 원형 수용홈을 형성하는 원형벽(15b) 및 상기 원형벽(15b)과 팬 하우징(10) 사이에 연결된 복수의 브리지(16,16a)를 포함한다.

이 경우, 상기 복수의 브리지(16,16a) 중 하나는 PCB(50)에 연결된 출력 터미널(51)을 수용하면서 스테이터(40)와 로터(30)의 무게를 지탱할 수 있는 강도를 갖는 수용홈 구조의 판형상 브리지(16a)를 포함하고 있다.

상기 PCB 수용함(15)에는 스테이터(40)로부터 연장된 3개의 핀 터미널(Pin terminal)(52)의 하단부가 PCB 수용함(15)의 원판부(15a)를 통과한 후 PCB 수용함(15)에 배치된 PCB(50)에 납땜을 하여 고정된 후, PCB 수용함(15)에 대한 에폭시 몰딩이 실시되어 PCB(50)에 대한 실링이 이루어진다.

그 후, 상기 PCB 수용함(15)의 하부에 커버(55)가 조립된다. 상기 PCB 수용함(15)의 판형상 브리지(16a)에는 바닥에 출력 터미널(51)의 하니스를 수용하기 위한 복수의 가이드(15e)가 돌출되어 있고, 이에 조립되는 커버(55)는 PCB 수용함(15)와 판형상 브리지(16a)에 스냅 결합방식으로 고정이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 PCB 수용함(15)의 중앙에는 회전축(60)을 회전 가능하게 지지함과 아울러 스테이터(40)가 고정되는 베어링 하우징(61)의 하단부가 조립된다. 이때, 상기 PCB 수용함(15)의 원판부(15a) 중앙에 형성된 관통구멍에는 베어링 하우징(61)의 하단부와 접촉되는 면적을 증가시키기 위해 베어링 하우징(61)의 하단부를 따라 제1연장부(15d)가 형성되어 있고, PCB 수용함(15)의 저면에 결합되는 커버(55)의 중앙에 형성된 관통구멍에는 베어링 하우징(61)의 하단부와 접촉되는 면적을 증가시키기 위해 제2연장부(55a)가 형성되어 있다. 그 결과, 상기 베어링 하우징(61)의 하단부는 제1연장부(15d) 및 제2연장부(55a)와 넓은 면적으로 접촉하면서 지지됨에 따라 안정된 지지가 이루어질 수 있다.

PCB(50)는 PCB 수용함(15) 내부에 배치되고 중앙이 개구되어 베어링 하우징(61)의 외면에 삽입되는 원판 형태로 형성되고 PCB(50)의 일측에는 냉각팬(100)이 사용되는 본체와 전기적 연결을 위한 출력 터미널(51)이 연결되어 있다.

상기 PCB(50)에는 냉각팬을 제어하는 모터구동회로의 각종 회로부품이 실장되고, 스테이터(40)의 코일(43)은 3개의 핀 터미널(52)을 통하여 모터구동회로에 전기적으로 연결되며, 또한 로터(30)의 회전위치신호를 발생하는 홀센서(도시되지 않음)가 장착되어 있다.

상기 스테이터(40)는 후술하는 바와 같이 3개의 핀 터미널(Pin terminal)(52)이 상부/하부 인슐레이터(42a,42b)를 관통하여 압입 조립된 상태로 핀 터미널(52)의 하단부가 PCB 수용함(15)의 원판부(15a)를 통과한 후 PCB 수용함(15)에 배치된 PCB(50)에 납땜 고정되면서 스테이터(40)와 PCB 수용함(15) 사이에 안정된 물리적인 지지가 이루어질 수 있다.

상기 베어링 하우징(61)은 금속재로 이루어지며 팬 하우징(10)의 중앙에 원통 형태로 형성되고, 그 외면에는 인서트를 통하여 스테이터(40)가 고정되어 있다. 또한, 상기 베어링 하우징(61)의 내면 상부 및 하부에는 상부 및 하부 베어링(62a,62b)이 설치되어 있고, 회전축(60)이 상부 및 하부 베어링(62a,62b)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

스테이터(40)는 베어링 하우징(61)의 외주면에 내주부가 고정되는 스테이터 코어(41)와, 스테이터 코어(41)의 상부와 하부에서 결합되어 코어를 둘러싸는 상부/하부 인슐레이터(42a,42b)와, 상부/하부 인슐레이터(42a,42b)에 권선되고 모터구동신호가 인가되는 코일(43)을 포함한다.

상기 스테이터 코어(41)는 환형 요크의 외측에 복수의 티스가 연장 형성되어 있다.

로터(30)는 스테이터(40)의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되고 원통 형태로 형성되며 N극 및 S극이 교대로 배치되는 마그넷(31)과, 상기 마그넷(31)의 외주면에 배치되는 백요크(32)와, 상기 마그넷(31)과 백요크(32)가 고정되고 임펠러(20)가 일체로 형성되는 로터 지지체(33)를 포함한다.

로터 지지체(33)는 중앙에 회전축(60)이 연결되고 원판 형태로 형성되는 원판부(33a)와, 원판부(33a)의 가장자리에서 수직으로 연장되고 그 내면에 마그넷(31)과 백요크(32)가 고정되고, 그 외면에 임펠러(20)가 형성되는 원통부(33b)를 포함한다.

임펠러(20)는 로터 지지체(33)와 일체로 형성되며, 로터 지지체(33)의 원통부(33b)에 방사상으로 형성된 복수의 블레이드(22)를 포함한다. 즉, 마그넷(31), 백요크(32) 및 회전축(60)을 금형에 배치한 상태에서 인서트 사출을 실시하여 임펠러(20)의 블레이드(22)와 로터 지지체(33)가 일체로 형성되고, 로터 지지체(33)에 회전축(60), 마그넷(31) 및 백요크(32)가 인서트 몰딩에 의해 고정된다.

본 발명에서는 상기한 스테이터(40)의 코일(43)과 PCB 수용함(15)에 배치되는 PCB(50)와의 연결을 위해 3개의 핀 터미널(52)이 사용된다. 즉, 본 발명은 소형 모터에 적합한 단상(Single Phase) 모터 방식으로 팬모터(80)가 구성되므로, 하나의 코일(43)이 스테이터 코어(42)에 권선된다. 이에 따라 스테이터(40)의 코일(43)과 PCB(50)와의 연결에는 하나의 코일(43)의 스타트(start) 단자, 엔드(end) 단자 및 그라운드 단자를 포함하도록 3개의 핀 터미널(52)이 사용된다.

상기한 스테이터(40)는 PCB 수용함(15)의 상부에 배치되며, 스테이터(40)와 PCB 수용함(15) 사이에는 방수용 고무 패드(53)가 삽입되어 있다. 이에 따라 스테이터(40)로부터 연장된 3개의 핀 터미널(52)은 방수용 고무 패드(53)를 통과한 후, PCB 수용함(15)의 핀삽입구멍을 통과하여 PCB 수용함(15)의 내부로 연장되어 PCB(50)와의 연결된다. 이 경우, 3개의 핀 터미널(52)과 방수용 고무 패드(53) 사이에는 방수용 고무 패드(53)의 탄성에 의해 핀 터미널(52)과 밀착되므로 실링상태를 유지할 수 있다.

따라서, 방수용 고무 패드(53)는 PCB 수용함(15)을 에폭시 몰딩할 때 스테이터(40)로부터 연장된 3개의 핀 터미널(52)이 PCB 수용함(15)의 핀삽입구멍을 통과하여 PCB 수용함(15)의 내부로 연장되어 있을 지라도 핀삽입구멍을 통한 에폭시 누수를 차단할 수 있다.

이하에 도 9a 내지 도 9c를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬의 PCB 조립 공정을 설명한다.

우선, 스테이터(40)는 스테이터 코어(42)의 상부와 하부에 상부/하부 인슐레이터(42a,42b)를 조립하고 상부/하부 인슐레이터(42a,42b)의 외주에 코일(43)을 권선하여 스테이터를 완성한다.

그 후, 3개의 핀 터미널(Pin terminal)(52)은 상부/하부 인슐레이터(42a,42b)를 관통하여 압입 조립된 후, 코일(43)의 스타트(start) 단자, 엔드(end) 단자 및 그라운드 단자 중 하나의 코일 단부는 핀 터미널(Pin terminal)(52)의 상단에서 납땜을 하여 고정한다.

이어서, 도 9a와 같이 조립된 스테이터(40)를 PCB 수용함(15)의 원판부(15a) 상부에 조립함에 의해 핀 터미널(52)의 하단을 방수용 고무 패드(53)를 통과하여 PCB 수용함(15)의 상부를 통과한 후, PCB 수용함(15) 내부를 향하도록 조립한다

이 경우, PCB 수용함(15)의 수용홈 바닥 외측에는 복수개의 스페이서(15c)가 돌출되어 PCB(50)를 수용홈에 조립할 때, PCB(50)와 수용홈 바닥 사이에 공간이 확보될 수 있다.

그 후, 도 9b와 같이, PCB 수용함(15)을 반전시킨 상태에서 PCB(50)를 조립하여 핀 터미널(52)의 하단이 PCB(50)의 핀 삽입구멍을 통과하여 상부로 돌출되면, 도 9c와 같이 돌출된 핀 터미널(Pin terminal)(52)과 PCB(50)의 인쇄회로패턴 사이를 솔더링에 의해 전기적, 물리적으로 고정시킨다.

상기한 터미널 납땜 후 PCB 수용함(15)에 에폭시 몰딩을 실시하여 PCB(50)에 대한 완벽한 방수 구조를 완성한다. 그 후, PCB 수용함(15)의 하측에 커버(55)를 조립하면, 코일(43)과 PCB(50) 사이의 연결과 조립이 완성된다.

이 경우, 코일(43)의 일단을 핀 터미널(Pin terminal)(52)의 하단에 말은 후 PCB 삽입구멍에 삽입하여 납땜을 하면, 납땜면이 항상 일정하지 않아 PCB 면에서 에폭시를 도포할 때 방수용 고무 패드로 누수가 발생할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에서는 핀 터미널(Pin terminal)(52)의 상단에 코일(43)을 납땜하여 고정하며, 핀 터미널(52)의 하단을 PCB(50)에 조립할 때 핀 터미널(52)의 하단이 방수용 고무 패드(53)를 통과하면서 1차 실링이 이루어진 상태로 하단부가 PCB 수용함(15)의 격벽 내부에 위치한 PCB(50)에 조립된다. 그 결과, 핀 터미널(52)의 납땜 후 에폭시 몰딩시에 방수용 고무 패드(53)로 누수가 발생할지라도 스테이터(40)의 코일(43)에는 영향을 미치지 않는다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 하우징(10)에 PCB(50)가 조립되는 PCB 수용함(15)을 설치하여 스테이터(40)의 코일단과 PCB(50)를 분리시킨 실링 구조를 채용하고 있다.

또한, 본 발명의 냉각팬(100)은 임펠러(20) 상측에 이물질이 공기 배출구로 침투하는 것을 안전하게 부분적으로 차단하도록 상측에 복수의 소구멍(73)이 형성된 보호망(70)이 설치되어 있다.

보호망(70)은 복수의 동심원부(70a-70c) 중 최외곽에 위치한 동심원부(70a)의 측면으로부터 복수개 예를 들어, 4개의 결합링(71)이 하측방향으로 연장되어 있으며, 외주부가 하단으로 갈수록 외경이 작아지는 단차 구조를 가지고 있다. 각각의 결합링(71)은 링의 일측이 절개되어 슬릿(71a)이 형성된 형상으로 이루어져 있고, 상기 결합링(71)의 슬릿(71a)을 통하여 방진결합구(75)가 결합될 수 있다.

상기 결합링(71)의 내측에 결합되는 방진결합구(75)는 양단부에 플랜지가 형성된 구조를 가지며, 하단부가 결합링(71)으로부터 돌출되어 연장되어 있으며, 중앙부에 관통구멍(76)이 형성되어 있다.

상기 팬 하우징(10)은 원통부(11)의 외주에 정사각형을 형성하도록 4개의 연장부(12)가 형성되어 있으며, 정사각형의 4모서리에는 보호망(70)과 결합에 필요한 복수개, 예를 들어, 4개의 결합구멍(13)이 형성되어 있다.

상기 결합구멍(13)은 결합링(71)의 외주부 단차 구조에 대응하도록 상부에서 하부로 갈수록 내경이 작아지는 단차 구조를 가지고 있으며, 상기 4개의 연장부(12)는 양 단부가 상호 연결되지 않고 결합구멍(13)의 외측에 간격을 두고 종결되어 방진결합구(75)가 삽입 결합되는 슬릿(12a)이 형성되어 있다.

상기 보호망(70)은 복수의 동심원부(70a-70c)와 상기 복수의 동심원부(70a-70c)와 직교하도록 방사방향으로 배치된 복수의 방사방향 연결부(72a,72b)를 포함하며, 복수의 동심원부(70a-70c)와 방사방향 연결부(72a,72b)에 의해 형성되는 복수의 소구멍(73)을 갖는다.

상기 팬 하우징(10)에 대한 보호망(70)의 조립은 보호망(70)의 결합링(71)을 팬 하우징(10)의 결합구멍(13)에 압입결합시킨 후, 방진결합구(75)를 결합구멍(13)의 슬릿(12a)과 결합링(71)의 슬릿(71a)을 통하여 압입결합시키면 별도의 스크류 작업없이 조립이 쉽게 이루어질 수 있다.

상기 방진결합구(75)는 러버(rubber) 재질로 형성되어 있으며, 관통구멍(76)에 고정나사 등을 사용하여 냉각팬(100)이 장착되는 본체에 고정시킬지라도 냉각팬(100) 구동시에 임펠러(20)의 회전에 따라 발생된 진동을 냉각팬(100)이 장착되는 본체로 전달되는 것을 차단하는 역할을 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 보호망(70)을 하우징(10)에 조립할 때, 보호망(70)의 결합링(71)을 팬 하우징(10)의 결합구멍(13)에 압입결합한 후, 방진결합구(75)를 결합구멍(13)의 슬릿(12a)과 결합링(71)의 슬릿(71a)을 통하여 압입결합될 수 있는 것이므로, 그 결과 냉각팬(100)을 사용하는 고객사에서 별도로 보호망(70)을 하우징(10)에 조립하는 공정을 삭제할 수 있다.

보호망이 있는 일반 모터는 보호망을 별도로 판매하기나, 보호망을 냉각팬에 볼트를 이용하여 조립하며, 소형 팬 모터에서는 고객사 체결용 홀 위치 잡기가 어려운 문제가 있다.

본 발명에서는 보호망(70)의 결합링(71)을 팬 하우징(10)의 결합구멍(13)에 압입결합시킨 후 방진결합구(75)를 사용하여 체결시키면 고객사 바디에 체결할 수 있는 홀을 이용하여 조립하는 구조로 공간 활용이 용이하다.

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.

본 발명은 팬 하우징에 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)이 조립되는 PCB 수용함을 설치하여 코일단과 PCB를 분리시킴에 의해 완전 방수 구조를 갖는 냉각팬에 적용될 수 있다.

10: 팬 하우징 11: 원통부
12: 연장부 12a,71a: 슬릿
13: 결합구멍 14a: 공기 유입구
14b: 공기 배출구 15: PCB 수용함
16,16a: 브리지 20: 임펠러
22: 블레이드 30: 로터
31: 백요크 32: 마그넷
33: 로터 지지체 33a: 원판부
33b: 원통부 40: 스테이터
41: 스테이터 코어 42a,42b: 인슐레이터
43: 코일 50: PCB
51: 컨넥터핀 52: 핀 터미널
53: 방수용 고무 패드 55: 커버
60: 회전축 61: 베어링 하우징
62a,62b: 베어링 70: 보호망
70a-70c: 동심원부 71: 결합링
73: 소구멍 75: 방진결합구
76: 관통구멍 80: 팬모터
100: 냉각팬

Claims

전면에 공기가 토출되는 공기 토출구가 형성되고, 배면에 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되는 팬 하우징;
하부가 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축;
상기 회전축의 상부에 고정되는 로터;
상기 로터와 일정 간극을 두고 로터의 내측에 배치되는 스테이터;
상기 로터의 외주에 연결되어 함께 회전되는 임펠러; 및
상기 임펠러 상측의 공기 배출구를 통하여 이물질이 침투하는 것을 차단하도록 상측에 복수의 구멍이 형성된 보호망;을 포함하고,
상기 보호망은 복수의 구멍을 형성하는 최외곽 동심원부의 측면으로부터 하측방향으로 연장되어 있으며 각각 링형상으로 이루어진 복수의 결합링을 구비하고, 상기 팬 하우징은 상기 복수의 결합링에 대응하는 복수의 결합구멍을 구비하며,
상기 복수의 결합링 각각은 외주부가 하단으로 갈수록 외경이 작아지는 단차 구조를 가지며, 상기 복수의 결합구멍 각각은 상기 각 결합링의 상기 단차 구조에 대응하도록 상부에서 하부로 갈수록 내경이 작아지는 단차 구조를 가지며, 상기 각 결합링은 상기 각 결합구멍의 상부에 압입결합되는 냉각팬.
제1항에 있어서,
상기 스테이터의 하측에 배치되어 스테이터에 전원을 연결하고 냉각팬 제어를 위한 모터구동회로의 각종 회로부품이 실장되는 인쇄회로기판(PCB); 및
상기 팬 하우징의 배면에 복수의 브리지를 통하여 연결되어 있으며, 중앙에 상기 PCB를 수용하기 위한 PCB 수용함;을 더 포함하며,
상기 스테이터의 코일과 PCB 사이를 전기적으로 연결하는 핀 터미널은 상단에서 납땜을 하여 연결 고정하고, 핀 터미널의 하단을 방수용 고무 패드와 PCB 수용함을 통하여 PCB 수용함 내부에 위치한 PCB에 연결되는 냉각팬.
제2항에 있어서,
상기 PCB 수용함은
상기 스테이터가 상부에 안착되는 원판부;
상기 원판부의 외주부로부터 하측으로 연장되어 내부에 원형 수용홈을 형성하는 원형벽; 및
상기 원형벽과 팬 하우징 사이에 연결된 복수의 브리지;를 포함하며,
상기 복수의 브리지 중 하나는 PCB에 연결된 출력 터미널을 수용하기 위해 수용홈 구조를 갖는 판형상 브리지를 포함하는 냉각팬.
제3항에 있어서,
외주부에 스테이터가 고정되고 내주부에 회전축을 회전 가능하게 지지하는 상부 및 하부 베어링이 설치되는 베어링 하우징;
상기 베어링 하우징의 하단부와 접촉되는 면적을 증가시키기 위해 PCB 수용함의 원판부 중앙에 형성된 관통구멍으로부터 베어링 하우징의 하단부를 따라 하측으로 연장 형성된 제1연장부; 및
상기 PCB 수용함의 저면에 결합되는 커버의 중앙에 형성된 관통구멍으로부터 베어링 하우징의 하단부를 따라 상측으로 연장 형성된 제2연장부;를 더 포함하는 냉각팬.
제3항에 있어서,
상기 PCB 수용함의 판형상 브리지에는 바닥에 출력 터미널의 하니스를 수용하기 위한 복수의 가이드가 돌출되어 있고, 상기 PCB 수용함에 조립되는 커버는 PCB 수용함과 판형상 브리지에 스냅 결합이 이루어지는 냉각팬.
제2항에 있어서,
상기 냉각팬은 하나의 코일을 구비하는 단상 모터(Single Phase)로 구성되며,
상기 스테이터의 코일과 상기 PCB 수용함에 조립된 PCB와의 연결은 하나의 코일의 스타트(start) 단자, 엔드(end) 단자 및 그라운드 단자를 각각 연결하도록 3개의 핀 터미널이 사용되는 냉각팬.
제6항에 있어서,
상기 핀 터미널은 상기 스테이터의 상부 및 하부 인슐레이터를 관통하여 압입 조립된 상태로 핀 터미널의 상단부에 상기 스테이터의 코일이 납땜 고정되고,
상기 핀 터미널의 하단부는 PCB 수용함의 원판부를 통과한 후 PCB 수용함에 배치된 PCB에 납땜 고정되는 냉각팬.
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