KR19990069019A

KR19990069019A - Cooling device and fan motor using same

Info

Publication number: KR19990069019A
Application number: KR1019980003003A
Authority: KR
Inventors: 이인호
Original assignee: 이형도; 삼성전기 주식회사
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-09-06

Abstract

본 발명은 발열부에서 열이 발생되는 동안 전류가 생성되도록 하고 이때 발생되는 전류를 이용하여 팬모터가 구동되도록 함으로써, 자가발전에 의해 팬모터가 구동됨으로 소비전력이 감소되고 또한 발열부가 냉각되면 팬모터의 구동이 정지되고 발열부에서 열이 발생되면 팬모터가 구동됨으로 발열부의 온도가 일정하게 유지되어 에너지 효율이 향상되는 냉각장치 및 이를 이용한 팬모터에 관한 것으로서, 특히 흡열소자와 발열소자의 사이에 반도체층이 구비되고 열이 상기 흡열소자를 거쳐 발열소자로 통과되는 동안 상기 반도체층에서 전류가 생성되는 열전모듈; 상기 열전모듈이 장착되며 작동되는 동안 열이 방생되고 이 열이 상기 흡열소자로 흡수되는 발열부; 그리고 상기 열전모듈에서 발생되는 전류에 의해 작동되어 상기 발열부 쪽으로 바람을 송풍하는 냉각수단이 구비된다.According to the present invention, a current is generated while heat is generated in the heat generating unit, and the fan motor is driven by using the generated current. Accordingly, the power consumption is reduced by driving the fan motor by self-generation, and the fan is cooled when the heat generating unit is cooled. When the driving of the motor is stopped and the heat is generated in the heat generating unit, the fan motor is driven to maintain a constant temperature of the heat generating unit to improve the energy efficiency, and a fan motor using the same, particularly between the heat absorbing element and the heat generating element A thermoelectric module provided with a semiconductor layer and generating current in the semiconductor layer while heat is passed through the heat absorbing element to the heating element; A heat generation unit in which heat is generated while the thermoelectric module is mounted and operated, and the heat is absorbed by the heat absorbing element; And it is provided by the cooling means for operating the air generated by the thermoelectric module to blow the wind toward the heat generating portion.

Description

Cooling device and fan motor using same

본 발명은 냉각장치 및 이를 이용한 팬모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열이 발생되는 곳에 열전모듈(thermal module)을 설치하여 자가발전에 의해 냉풍이 발생되도록 함으로써, 발열부가 냉각되어 적정온도가 유지되도록하고 또한 소비전력이 감소되는 냉각장치 및 이를 이용한 팬모터에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling apparatus and a fan motor using the same, and more particularly, by installing a thermoelectric module in a place where heat is generated to generate cold air by self-generation, the heat generating part is cooled to maintain an appropriate temperature. The present invention relates to a cooling device and a fan motor using the same, which reduce power consumption.

일반적으로 발열부를 냉각하기 위해 팬모터가 사용된다. 이러한 팬모터는 도 1에 도시된 바와 같이 흡입구(1a)와 토출구(1b)를 갖는 케이스(1)의 내부에 스테이터를 구성하는 코일(2)이 방사상으로 다수개 구비되며 케이스(1)의 내부 중앙에 축(4)을 지지하는 베어링부(3)가 마련된다. 또한 베어링부(3)에 끼워지는 축(4)의 선단에는 케이스(1)의 내부에 놓이는 로터(5)가 마련된다. 로터(5)는 저면에 코일(2)과 대응되는 마그네트(6)가 구비되며 외주면에는 냉풍을 발생시키는 날개(7)가 형성된다.In general, a fan motor is used to cool the heat generating unit. As shown in FIG. 1, the fan motor is radially provided with a plurality of coils 2 constituting the stator in the case 1 having the suction port 1a and the discharge port 1b. The bearing part 3 which supports the shaft 4 is provided in the center. In addition, a rotor 5 placed inside the case 1 is provided at the front end of the shaft 4 fitted to the bearing portion 3. The rotor 5 is provided with a magnet 6 corresponding to the coil 2 at the bottom thereof, and wings 7 for generating cold air are formed at the outer circumferential surface thereof.

이처럼 구성된 종래의 팬모터는 브러시레스모터가 주로 사용되며 외부에서 입력되는 2.5V 이상의 전원에 의해 작동된다. 즉 전원이 코일(2)에 인가되면 마그네트(6)와의 상호작용에 의해 자기력이 발생되고 이때 로터(5)가 일방향으로 회전된다. 또한 로터(5)가 회전되는 동안 날개(7)에 의해 형성되는 바람이 케이스(1)에 형성된 흡입구(1a)와 토출구(1b)를 거쳐 발열부 쪽으로 송풍되며 발열부가 원하는 온도대로 냉각된다.In the conventional fan motor configured as described above, a brushless motor is mainly used and is operated by a power supply of 2.5V or more input from the outside. That is, when power is applied to the coil 2, magnetic force is generated by interaction with the magnet 6, and the rotor 5 is rotated in one direction at this time. In addition, while the rotor 5 is rotated, the wind formed by the blades 7 is blown toward the heat generating portion through the inlet 1a and the discharge port 1b formed in the case 1, and the heat generating portion is cooled to a desired temperature.

그러나 종래의 냉각장치에 사용되는 팬모터는 코일(2)과 마그네트(6)와의 상호작용으로 형성되는 자기력을 이용하기 위해 코일(2) 쪽으로 외부전원이 공급되어야 하는 단점이 있다. 외부전원이 차단되면 팬모터가 동작되지 않으므로 발열부가 과열되어 손상될 우려가 있으며 또한 외부전원을 사용함으로 소비전력이 증가되는 등의 단점이 있다. 또한 팬모터는 발열부와 관계없이 일정한 풍향을 지속적으로 발생시키기 때문에 발열부가 불필요하게 과냉되어 에너지효율이 저하되는 등의 단점이 있다.However, the fan motor used in the conventional cooling apparatus has a disadvantage in that an external power source must be supplied toward the coil 2 in order to use a magnetic force formed by the interaction between the coil 2 and the magnet 6. If the external power is cut off, the fan motor does not operate, so the heat generation unit may be overheated and damaged. In addition, power consumption may be increased by using an external power source. In addition, since the fan motor generates a constant wind direction regardless of the heat generating portion, there is a disadvantage that the heat generating portion is supercooled unnecessarily and energy efficiency is lowered.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 발열부에서 열이 발생되는 동안 전류가 생성되도록 하고 이때 발생되는 전류를 이용하여 팬모터가 구동되도록 함으로써, 자가발전에 의해 팬모터가 구동됨으로 소비전력이 감소되고 또한 발열부가 냉각되면 팬모터의 구동이 정지되고 발열부에서 열이 발생되면 팬모터가 구동됨으로 발열부의 온도가 일정하게 유지되어 에너지 효율이 향상되는 냉각장치 및 이를 이용한 팬모터를 제공함에 있다.The present invention has been developed in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to generate a current while the heat is generated in the heat generating unit and by using the current generated by the fan motor to drive the fan by self-power generation Cooling device that improves energy efficiency because the power consumption is reduced by driving the motor and the fan motor is stopped when the heat generating part is cooled and the fan motor is driven when the heat is generated at the heat generating part so that the temperature of the heat generating part is kept constant. In providing a used fan motor.

도 1은 종래 팬모터의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional fan motor,

도 2는 본 발명 냉각장치의 개념도,2 is a conceptual view of the present invention cooling apparatus,

도 3은 본 발명 냉각장치가 적용된 팬모터의 분리 사시도,3 is an exploded perspective view of a fan motor to which the present invention cooling apparatus is applied;

도 4는 본 발명 냉각장치가 적용된 팬모터의 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view of the fan motor to which the present invention cooling device is applied.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 케이스 11 : 흡입구10 case 11 inlet

12 : 토출구 13 : 모터12 discharge port 13 motor

14 : 축 15 : 베어링14: shaft 15: bearing

16 : 로터 16a : 마그네트16: rotor 16a: magnet

16b : 브러시 17 : 팬16b: Brush 17: Pan

18 : 열전모듈 19 : 와이어18: thermoelectric module 19: wire

20 : 흡열소자 21 : 발열소자20: heat absorbing element 21: heat generating element

22 : 반도체층 23 : 발열부22 semiconductor layer 23 heat generating portion

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 흡열소자와 발열소자의 사이에 반도체층이 구비되고 열이 상기 흡열소자를 거쳐 발열소자로 통과되는 동안 상기 반도체층에서 전류가 생성되는 열전모듈; 상기 열전모듈이 장착되며 작동되는 동안 열이 방생되고 이 열이 상기 흡열소자로 흡수되는 발열부; 그리고 상기 열전모듈에서 발생되는 전류에 의해 작동되어 상기 발열부 쪽으로 바람을 송풍하는 냉각수단이 구비된 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a thermoelectric module provided with a semiconductor layer between a heat absorbing element and a heat generating element and generating current in the semiconductor layer while heat is passed through the heat absorbing element to the heat generating element; A heat generation unit in which heat is generated while the thermoelectric module is mounted and operated, and the heat is absorbed by the heat absorbing element; And it is characterized in that the cooling means is operated by the current generated in the thermoelectric module to blow wind toward the heat generating portion.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 냉각장치의 개념도 이다. 본 발명의 열전모듈(18)은 톰슨(thomson)효과 또는 시백(seaback)효과를 이용한 것으로, 두 개의 금속층으로 구성된 흡열소자(20)와 발열소자(20)의 사이에 P형과 N형으로 구성된 반도체층(22)이 구비된다. 열전모듈(18)은 흡열소자(20)에서 열을 흡수한 다음 발열소자(21)를 거처 열을 방출하는 동안 반도체층(22)에서 전류가 생성된다. 전류를 생성하기 위해 흡열소자(20)의 저면에는 동작되는 동안 열을 발생시키는 발열부(23)가 위치된다. 발열부(23)는 예컨데 IC 등의 직접회로소자 또는 CPU등의 연산장치에 해당된다. 특히 연산장치의 경우 컴퓨터의 메인보드에 장착되는 주요 부품으로 작동되는 동안 열이 많이 발생됨으로 냉각팬을 장착시켜 이를 냉각시킬 필요가 있다.2 is a conceptual diagram of the present invention cooling apparatus. The thermoelectric module 18 of the present invention uses a thomson effect or a seaback effect, and is composed of a P type and an N type between the heat absorbing element 20 and the heat generating element 20 composed of two metal layers. The semiconductor layer 22 is provided. The thermoelectric module 18 absorbs heat from the heat absorbing element 20 and generates current in the semiconductor layer 22 while dissipating heat through the heat generating element 21. On the bottom of the heat absorbing element 20 to generate a current, a heat generating portion 23 is generated which generates heat during operation. The heat generating unit 23 corresponds to, for example, an integrated circuit device such as an IC or a computing device such as a CPU. In particular, the computing device generates a lot of heat during operation as a main component mounted on the computer's main board, so it is necessary to cool it by installing a cooling fan.

또한 반도체층(22)은 별도의 와이어(19)가 연결되어 있으며 와이어(19)는 냉각수단의 일종인 팬을 갖는 모터(13)와 연결된다. 따라서 발열부(23)가 동작되는 동안 반도체층(22)에서 전류가 생성되며 이때 생성되는 전류에 의해 냉각수단으로 구성된 모터(13)가 작동되고 발열부(23) 쪽으로 바람이 송풍된다.In addition, a separate wire 19 is connected to the semiconductor layer 22, and the wire 19 is connected to a motor 13 having a fan, which is a kind of cooling means. Therefore, a current is generated in the semiconductor layer 22 while the heat generating unit 23 is operated. At this time, the motor 13 configured as a cooling means is operated by the generated current, and wind is blown toward the heat generating unit 23.

도 3은 본 발명 냉각장치를 이용한 팬모터의 분리 사시도 이고 도 4는 단면도 이다. 본 발명의 팬모터는 상부가 개방된 중공상의 원통형 케이스(10)가 구비되며 케이스(10)의 일측면에는 바람이 흡입될수 있는 흡입구(11)가 마련된다. 그리고 케이스(10)의 내부 중앙에 모터(13)가 구비되며 모터(13) 주위의 케이스(10) 저면에는 토출구(12)가 형성된다. 모터(13)는 상측에 회전되는 축(14)과 결합된 팬(17)이 구비되며 팬(17)의 외주면은 케이스(10)의 내주면과 근접되도록 형성되어 밴츄리관의 효과에 의해 일정한 풍향이 형성되도록 구성된다.Figure 3 is an exploded perspective view of the fan motor using the present invention the cooling device and Figure 4 is a cross-sectional view. The fan motor of the present invention is provided with a hollow cylindrical case 10 having an open top, and an inlet 11 through which wind can be sucked is provided on one side of the case 10. In addition, a motor 13 is provided at an inner center of the case 10, and a discharge port 12 is formed at a bottom surface of the case 10 around the motor 13. The motor 13 is provided with a fan 17 coupled to the shaft 14 is rotated on the upper side and the outer circumferential surface of the fan 17 is formed to be close to the inner circumferential surface of the case 10 is a constant wind direction by the effect of the venturi tube It is configured to be formed.

모터(13)는 내부 중앙에 축(14)이 베어링(15)에 의해 회전지지된 상태로 구비되며 축(14)의 외주면에는 코일이 설치된 로터(16)가 구비된다. 그리고 로터(16)의 외주연에는 이와 근접된 상태로 떨어진 마그네트(16a)가 구비되며 로터(16) 하단의 축(14)에는 브러시(16b)가 구비된다. 또한 케이스(10)의 저면 중앙에는 열전모듈(18)이 설치되며 열전모듈(18)에서 인출된 와이어(19)의 선단이 브러시(16b)와 연결된다.The motor 13 is provided in a state in which the shaft 14 is rotated and supported by the bearing 15 at an inner center thereof, and a rotor 16 provided with a coil is provided on the outer circumferential surface of the shaft 14. And the outer peripheral edge of the rotor 16 is provided with a magnet (16a) in close proximity to it, and the shaft (14) at the bottom of the rotor 16 is provided with a brush (16b). In addition, a thermoelectric module 18 is installed at the center of the bottom surface of the case 10, and a tip of the wire 19 drawn from the thermoelectric module 18 is connected to the brush 16b.

이처럼 구성된 본 발명의 냉각장치는 열전모듈(18)을 갖는 팬모터가 발열부(23)에 설치되는 것으로서, 발열부(23)의 작동중에 발생되는 열에 의해 열전모듈(18)에서 전류가 생성된다. 이처럼 생성되는 전류에 의해 팬모터가 회전되면 발열부(23)가 바람에 의해 냉각되어 과열되지 않는다. 그리고 팬모터는 별도의 외부전류 없이 동작됨으로 소비전력이 감소된다.In the cooling apparatus of the present invention configured as described above, a fan motor having a thermoelectric module 18 is installed in the heat generating unit 23, and a current is generated in the thermoelectric module 18 by heat generated during operation of the heat generating unit 23. . When the fan motor is rotated by the generated current as described above, the heat generator 23 is cooled by the wind and does not overheat. And fan motor operates without any external current, so power consumption is reduced.

본 발명의 팬모터는 케이스(10)의 내부에 브러시 형태의 모터(13)가 내장되며 모터(13)의 하부에는 열전모듈(18)이 구비된다. 따라서 열전모듈(18)이 발열부(23)의 직 상부에 설치되면 열에 의해 전류가 모터(13) 쪽으로 인가되고 모터(13)의 작동으로 팬(17)이 회전되어 발열부(23)가 냉각된다. 또한 발열부(23)가 작동되는 동안 일정온도 이상으로 상승되지 않으면 열전모듈(18)에서 전류가 생성되지 않도록 구성할 경우 발열부(23)의 온도가 일정하게 유지될수 있다.The fan motor of the present invention has a brush-shaped motor 13 inside the case 10 and a thermoelectric module 18 is provided below the motor 13. Therefore, when the thermoelectric module 18 is installed directly above the heat generating unit 23, current is applied to the motor 13 by heat, and the fan 17 is rotated by the operation of the motor 13 to cool the heat generating unit 23. do. In addition, when the heating unit 23 does not rise above a predetermined temperature during operation, the temperature of the heating unit 23 may be kept constant when the current is not generated in the thermoelectric module 18.

팬모터의 작동상태를 설명하면 다음과 같다. 발열부(23)의 작동으로 열이 발생되면 열전모듈(18)의 흡열소자(20)에서 이 열을 흡수하게 되며 이후 반도체층(22)과 발열소자(21)을 거쳐 외부로 방열된다. 또한 열이 방열되는 과정에서 반도체층(22)에서 전류가 생성되며 이 전류는 와이어(19)를 타고 브러시(16b) 쪽으로 인가된다. 따라서 로터(16)의 코일과 마그네트(16a)와의 상호작용에 의해 축(14)이 회전되고 이와 연결된 팬(17)이 함께 회전되면서 바람이 형성된다. 바람은 흡입구(11)와 토출구(12)를 거쳐 발열부(23) 쪽으로 송풍되며 발열부(23)는 일정한 온도로 냉각된다.The operational state of the fan motor is as follows. When heat is generated by the operation of the heat generating unit 23, the heat absorbing element 20 of the thermoelectric module 18 absorbs this heat, and is then radiated to the outside via the semiconductor layer 22 and the heat generating element 21. In addition, a current is generated in the semiconductor layer 22 during heat dissipation, and the current is applied to the brush 16b by the wire 19. Therefore, the shaft 14 is rotated by the interaction between the coil of the rotor 16 and the magnet 16a, and the fan 17 connected thereto is rotated together to form wind. The wind is blown toward the heat generating unit 23 through the suction port 11 and the discharge port 12, and the heat generating unit 23 is cooled to a constant temperature.

또한 로터(16)에 형성된 코일과 와이어(19) 등을 초전도체로 구성하여 저항이 감소되도록 하면 낮은 전류(전압)에서 모터의 구동이 가능하게 된다. 그리고 본 발명의 모터는 브러시(16b)를 사용하기 때문에 소비전력이 0.5V 이하가 됨으로 저전압으로 구동가능하게 구성된다.In addition, when the coil and the wire 19 formed on the rotor 16, etc. are made of a superconductor to reduce the resistance, the motor can be driven at a low current (voltage). In addition, since the motor of the present invention uses the brush 16b, the power consumption is 0.5V or less, so that the motor can be driven at a low voltage.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 팬모터를 구성하는 케이스의 저면에 열전모듈이 설치되어 열전모듈에서 발생되는 전류에 의해 팬이 회전되도록 구성됨으로 별도의 전류가 불필요하게된다. 또한 열전모듈에서 발생되는 전류가 약할 경우 외부전류를 보충할수 있으므로 소비전력이 감소되는 등의 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the thermoelectric module is installed on the bottom surface of the case constituting the fan motor, so that the fan is rotated by the current generated from the thermoelectric module. In addition, when the current generated by the thermoelectric module is weak, the external current can be replenished, thereby reducing the power consumption.

Claims

A thermoelectric module provided between the heat absorbing element and the heat generating element, wherein a current is generated in the semiconductor layer while heat is passed through the heat absorbing element to the heat generating element;

A heat generation unit in which heat is generated while the thermoelectric module is mounted and operated, and the heat is absorbed by the heat absorbing element;

And a cooling means operated by the current generated by the thermoelectric module to blow wind toward the heat generating unit.

A cylindrical case having an upper opening and a suction opening at one side thereof and a discharge opening formed at a bottom thereof;

A shaft which is installed in the center of the case so as not to interfere with the discharge port and is rotated and supported by a bearing therein; A motor having a brush formed;

A fan which is formed at an upper end of the shaft of the motor and blows wind from the suction port toward the discharge port while being rotated;

And a thermoelectric module provided on a bottom surface of the case and in contact with a heat generating portion generating heat, generating a current while absorbing the heat, supplying it to the brush, and operating the motor.

Fan motor, wherein the current is generated by the heat generated by the heat generating portion by the configuration, the motor is rotated and the heat generating portion is cooled by the rotation of the fan.

The fan motor of claim 2, wherein the thermoelectric module is provided with a semiconductor layer between the heat absorbing element and the heat generating element, and a current is generated in the semiconductor layer while heat passes through the heat generating element through the heat absorbing element.

The fan motor of claim 3, wherein a wire is connected between the semiconductor layer of the thermoelectric module and the brush of the motor so that a current generated in the semiconductor layer is supplied to the brush.