KR20000006187A - 마이크로팬 - Google Patents

마이크로팬 Download PDF

Info

Publication number
KR20000006187A
KR20000006187A KR1019990022229A KR19990022229A KR20000006187A KR 20000006187 A KR20000006187 A KR 20000006187A KR 1019990022229 A KR1019990022229 A KR 1019990022229A KR 19990022229 A KR19990022229 A KR 19990022229A KR 20000006187 A KR20000006187 A KR 20000006187A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
blade
hub
line
called
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
KR1019990022229A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100315520B1 (ko
Inventor
박왕식
전창근
Original Assignee
이형도
삼성전기 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이형도, 삼성전기 주식회사 filed Critical 이형도
Priority to KR1019990022229A priority Critical patent/KR100315520B1/ko
Publication of KR20000006187A publication Critical patent/KR20000006187A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100315520B1 publication Critical patent/KR100315520B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/666—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by means of rotor construction or layout, e.g. unequal distribution of blades or vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38—Blades
    • F04D29/384—Blades characterised by form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/667—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by influencing the flow pattern, e.g. suppression of turbulence

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

본 발명은 단면이 에어 포일 형상이면서 이에 헬리컬 비틀림을 적용하여 최적의 풍량과 풍압이 발생되게 하므로서 회전효율의 상승과 소비전력 및 회전소음이 저감될 수 있도록 하는 마이크로 팬에 관한 것으로서, 마이크로 팬의 허브에 방사상으로 구비되는 복수개의 블레이드를 단면이 항공기의 날개 설계에 주로 적용되는 NACA4계열의 익형을 채용하면서 블레이드의 허브측 단부와 덕트측 팁단부간 스팬에 헬리컬 비틀림을 적용하여 서징 현상의 방지와 소음 저감 및 성능이 보다 향상되도록 하는 것이다.

Description

마이크로 팬{A micro-fan}
본 발명은 단면이 에어포일 형상이면서 허브측 블레이드 단부와 덕트측 블레이드의 팁단부간을 소정의 각도로 비틀리게 하여 헬리컬 비틀림을 적용하므로서 블레이드의 회전시 최적의 풍량과 풍압이 발생되게 하므로서 회전효율의 상승과 소비전력 및 회전소음이 저감될 수 있도록 하는 마이크로 팬에 관한 것이다.
마이크로 팬은 노트북이나 퍼스털 컴퓨터와 같은 제한된 공간내에서 마이크로 프로세서 또는 VGA 카드등과 같은 구동시 열을 발생하게 되는 구동장치에서의 구동열을 냉각하기 위한 목적으로 주로 사용되는 것으로서, 현재는 대개 소형의 단회전식 축류 팬(axial flow fan)을 사용하는 것이 일반적이다.
이러한 마이크로 팬은 현재 직접 마이크로 프로세서에 체결하는 경우와 노트북등에서 단독으로 내부 구조물에 부착되는 경우로서 적용되고 있고, 특히 퍼스널 컴퓨터 자체는 크기가 점차 소형화되는데 반해 각 구동장치들의 CPU는 대용량화 및 고속화되는 추세이므로 부하 용량이 급속히 증가되어 자체적으로 대단히 높은 열이 발생되고 있다.
이러한 CPU에서의 구동 열은 자칫 방치시키다가는 과열에 의한 구동불능 상태를 초래하기도 하고, 주요부품의 손상을 야기시키는 심각한 기기 고장의 원인이 되기도 한다.
따라서 예전에는 그렇게 심각하게 여겨지지 않던 CPU의 냉각이 최근에는 결코 간과할 수 없는 매우 중요한 과제로서 대두되고 있는데 반해 현재 적용되고 있는 CPU 냉각팬은 그에 충분히 대응할 수가 없는 기술적 한계에 도달해 있다.
한편 마이크로 팬에 의한 냉각은 대개 팬의 풍량을 증가시키는 방법을 먼저 생각할 수가 있는데 이러한 팬의 풍량은 블레이드의 크기, 형상, 운전 회전수등의다양한 변수에 의해서 결정되며, 특히 일정한 공간내에 사용되므로 공간의 제약, 전력소비 및 소음발생에 대한 문제 또한 각별히 고려하지 않을 수 없다.
따라서 팬을 설계하는데 있어서, 유동 공기의 박리(separation)에 의한 에너지 손실 방지, 소음 감소, 날개의 입구와 출구 사이에서의 손실을 최소화하면서 정압 상승(static pressure rise)을 최대로 하는 등의 고성능을 발휘할 수 있는 조건을 만족하는 것이 필요로 된다.
특히 대부분의 팬 소음은 회전수, 날개의 팁 간극, 날개 수, 시위 길이(chord length), 캠버(chamber) 그리고 날개의 스윕(sweep)등이 변수로 작용하고 있음이 이미 다양한 실험을 통해 밝혀진바 있다.
도 1은 현재 일반적으로 사용되고 있는 마이크로 팬의 구조를 도시한 평면도로서, 부호 1은 모터 축에 고정되어 회전하는 허브이고, 부호 2는 허브(1)의 외주면에 일체로 형성되는 블레이드이며, 부호 3은 허브(1)와 블레이드(2)를 외부에서 감싸면서 블레이드(2)와의 미세하게 이격되는 공간을 통해 외부로부터 공기를 유도하게 되는 덕트이다.
허브(1)는 팬 모터의 회전부재이며, 내부에는 마그네트가 부착되어 전원이 공급될 때 고정부재인 스테이터 코일과의 상호 작용으로 전자기력에 의해서 회전하게 되는 모터의 회전부재이다.
블레이드(2)는 허브(1)의 외주면에 방사상으로 다수개가 일체로 구비되어 허브(1)와 함께 회전하면서 찬공기를 외부로부터 유입하여 마이크로 프로세서에 공급하는 작용을 한다.
그리고 덕트(3)는 블레이드(2)의 외측에 구비되어 사실상 블레이드(2)의 외측을 감싸면서 블레이드(2)에 의해 흡입되는 공기를 마이크로 프로세서로 유도하는 가이드의 역할을 수행한다.
도 2는 종전의 마이크로 팬에서 허브(1)에 구비되는 블레이드(2)를 정면에서 확대해서 본 구조를 도시한 것으로서, 통상적인 마이크로 팬에서의 블레이드(2)는 단면이 상향 만곡지는 원호형상이며, 일측이 허브(1)에 결합되면서 타측으로 하향 경사지는 구조가 대부분이다.
한편 블레이드(2)의 바깥측 외주면과 미세한 간격으로 이격되면서 블레이드(2)의 외측을 감싸는 형상으로 구비되는 덕트(3)는 저부가 모터의 고정부재와 일체로 연결되면서 마이크로 프로세서와는 스크류와 같은 별도의 고정수단을 이용하여 체결된다.
특히 블레이드(2)의 외주면과 덕트(3)의 내주면간으로 미세하게 이격시켜 형성되는 가이드 홀(3a)은 블레이드(2)에 의해서 유입되는 찬공기를 마이크로 프로세서로 원할하게 유도되도록 하는 가이드역할을 하게 된다.
따라서 모터에 전원이 공급되어 허브(1)가 회전하기 시작하면 허브(1)에 일체로 구비된 다수개의 블레이드(2)들이 회전하면서 블레이드(2)의 면간 압력차에 의해 외부에서 공기가 흡입되어 마이크로 프로세서에 공급된다.
이러한 공기 유입은 블레이드(2)의 상향 만곡지는 면형상에 의해서 허브(1)와 함께 회전시 블레이드(2)의 면을 기준으로 외부보다는 내부의 압력이 급격하게 낮아지게 되므로 공기가 압력이 낮은 곳으로 이동하게 되는 원리에 의해서 이루어지게 되는 것이다.
하지만 현재 사용되는 대부분의 마이크로 팬은 단순히 외부로부터 바람을 흡입시키기 위한 목적으로만 제작되기 때문에 블레이드(2)의 형상설계가 매우 단순하다. 즉 일반적인 팬의 풍량은 블레이드의 크기와 형상 그리고 운전 회전수등에 의해서 결정되나 현재 마이크로 팬에 적용되고 있는 블레이드(2)의 단면 형상은 도 2에 도시한 바와같이 직선인 하부면의 양단을 소정의 반경인 원호(circular arc)형상으로 연결한 매우 단순한 형상으로 이루어지고, 허브에 대해서 기울어지는 블레이드(2)의 각도는 허브측 단부와 덕트측 팁단부가 동일하며, 하부면의 길이에 대한 하부면과 두께 중심선간 높이차가 가장 큰 길이의 비인 캠버비는 비교적 큰 10% 정도이고, 허브측 단부와 덕트측 팁단부에서의 코드 라인 길이 또한 동일하게 형성되도록 하고 있다.
이와같은 형상의 블레이드(2)를 허브와 일체로 결합시켜 구동시켰을 때 마이크로 팬에 의해서 발생되는 풍량의 변화에 따른 풍압의 변화를 블레이드의 다양한 회전수 즉 8500rpm과 9500rpm과 10500rpm에 따라서 살펴보면 하기의 표1 과 같은 성능 특성을 나타내게 된다.
풍량(cmm) 풍압(mmAq) 풍량(cmm) 풍압(mmAq)
8500rpm 9500rpm 10500rpm 8500rpm 9500rpm 10500rpm
0 1.4306 1.6943 2.2725 0.017 0.3564 0.4684 0.655
0.001 1.3435 1.6129 2.1748 0.018 0.3357 0.4476 0.6426
0.002 1.2357 1.497 2.0445 0.019 0.3191 0.4228 0.6343
0.003 1.1444 1.385 1.9223 0.02 0.2734 0.4103 0.6135
0.004 1.0449 1.2813 1.8042 0.021 0.2361 0.3688 0.5845
0.005 0.9495 1.1818 1.6984 0.022 0.178 0.3315 0.5638
0.006 0.85 1.0822 1.5592 0.023 0.1241 0.2776 0.5264
0.007 0.7712 0.9785 1.4472 0.024 0.0661 0.2237 0.4974
0.008 0.6675 0.8831 1.3186 0.025 0 0.178 0.4476
0.009 0.5804 0.7919 1.2067 0.026 0.1075 0.3896
0.01 0.5057 0.7048 1.0864 0.027 0.0536 0.3232
0.011 0.4435 0.6094 0.991 0.028 0 0.2651
0.012 0.4145 0.5555 0.8707 0.029 0.1863
0.013 0.4103 0.5223 0.7919 0.03 0.1158
0.014 0.4062 0.5099 0.7421 0.031 0.0412
0.015 0.3979 0.4933 0.6882 0.032 0
0.016 0.3813 0.485 0.6758 0.033
한편 도 3은 표1과 같이 출력되는 수치를 이용하여 그래프로서 나타낸 것이다.
상기한 표와 도면에 의한 특성 변화를 통해서 마이크로 팬은 풍량이 작을수록 풍압은 커지고 풍량이 많아질수록 풍압은 점차 감소하게 됨을 알 수가 있다.
또한 이러한 풍압의 특성 변화는 블레이드의 회전수에 따라서도 다르게 나타나게 됨 또한 알 수가 있다.
한편 이같은 작용에서와 같이 풍량의 증가에 따라 풍압이 작아지게 될 때 풍압 저하가 급격히 이루어지다 완만해지게 되는 지점에서 공기 유동이 불안정해지면서 서징(surging)현상이 초래되며, 그에 따라 팬 구동 효율이 저감되는 문제가 발생된다.
이는 풍압의 급격한 변화시 성능을 저해하게 되는 실속(stall)이 발생하므로서 생기게 되는 것으로, 이는 허브비가 커지게 되면 송풍 성능의 특성은 최고 압력이 상승하고 운전 영역의 경사가 급해지며, 실속의 깊이가 깊어지는 원리에 기인한다.
따라서 종전의 마이크로 팬에 의해서는 필요로 하는 정도의 냉각 효율을 발휘하지 못하는 한계가 있어 기기의 과열을 초래하게 되고, 이를 해결하기 위해서는 마이크로 팬의 회전력을 보다 증대시키기 위한 보다 큰 부하용량이 필요로 되는 단점이 있다.
또한 구조적으로 블레이드의 외측 주연부인 팁(tip)에서 와류발생으로 인한 유동 공기의 박리가 일어나게 되고, 이 박리가 주변 유동장을 교란시켜 전체적인 성능 저하 및 소음 증가의 원인을 제공하기도 한다.
한편 최근 개발되고 있는 고용량 및 고속의 마이크로 프로세서는 더욱 빠른 처리속도를 제공하게 되므로 종전과 같은 블레이드에 의해서는 적절한 냉각이 도저히 불가능하므로 그에 대응할 수 있는 팬 블레이드가 조속히 필요로 되는 것이 현재의 실정이다.
본 발명은 단면을 에어포일형상으로 채택하면서 허브측 단부에서 덕트측 단부로 일정 각도 비틀리는 형상이 되도록 하여 풍압과 풍량을 극대화시킬 수 있도록 하는데 주된 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 팬의 회전 효율을 상승시키므로서 소음이 대폭적으로 저감될 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 회전 부하를 감소시키므로서 소비전력을 줄일 수 있도록 하는 것이다.
도 1 은 일반적인 마이크로 팬의 평면도,
도 2 는 도 1에서의 일부 측면 확대도,
도 3 은 도 2의 블레이드를 적용한 마이크로 팬의 성능 특성을 나타낸 그래프,
도 4 는 본 발명에 따른 마이크로 팬의 사시도,
도 5 는 도 4의 정면도,
도 6 은 본 발명에 따른 블레이드의 단면도,
도 7 은 본 발명에 따른 블레이드의 상세 구조도,
도 8 은 본 발명에 따른 블레이드의 평면도,
도 9 는 본 발명에 따른 마이크로 팬에 의한 성능 특성 변화 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 허브 20 : 블레이드
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 축에 대하여 회전가능하게 구비되는 허브와,
상기 허브의 외주면에 방사상으로 형성되는 복수개의 블레이드,
상기 블레이드는;
단면이 항력에 비해 큰 양력을 발생하는 에어포일형상이며, 이 단면의 소경의 반경으로 라운딩되는 일측단부를 리딩 에지라 하고, 타측단부를 트레일링 에지라 하며, 리딩 에지와 트레일링 에지를 연결하는 직선을 코드 라인이라 하고, 리딩 에지와 트레일링 에지간 두께 중심선을 민라인이라 하며, 리딩 에지로부터 그은 수평선에 대한 코드 라인의 경사각을 블레이드 각도라 할 때,
블레이드의 허브측에 접하는 단부의 각도는 약 24°~ 34°이고, 덕트측의 팁단부의 블레이드 각도는 약 18°~ 28°이며, 허브측 단부로부터 덕트측의 팁단부간 블레이드 각도 차인 스팬의 비틀림각은 2°~ 12°인 헬리컬 비틀림을 갖는 구성으로 이루어지도록 하는 것이 특징이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 팬을 설계하는데 있어서 고성능을 발휘할 수 있도록 하기 위해 고려하여야 할 중요한 변수들로는 회전 속도, 블레이드의 각도, 블레이드의 수, 블레이드의 형상등이 있으며, 이중 블레이드의 입구와 출구 사이의 손실을 최소화하고, 정압 상승(static pressure rise)을 최대로 하기 위해서 가장 고려되어야 할 부분이 블레이드의 형상이다.
블레이드의 설계에 적용되는 형상은 대개 영국계의 C계열(Circular Arc)과 미국계의 NACA계열(National Advisory Committee for Aeronautics)이 대부분이며, 이때 공기의 박리(saparation)로 인한 에너지 손실을 방지하기 위해서 블레이드의 각도를 결정하게 된다.
본 발명은 최적의 블레이드 형상을 위해 현재 가장 많이 적용되고 있는 NACA계열의 익형(airfoil shape)을 응용하면서 이러한 익형의 블레이드에 비틀림각을 적용하여 익형의 캠버와 두께등의 요소를 변화시키므로서 최적의 블레이드가 구현되도록 하는 것이다.
특히 본 발명은 NACA계열 중에서도 저속 영역에서 주로 사용되는 NACA 4계열을 채택하고, 블레이드의 최적의 두께, 시위 길이등을 적용하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 팬의 사시도를 도시한 것이며, 도 5는 도 4의 마이크로 팬을 측면에서 본 구조를 도시한 것이다.
따라서 본 발명은 모터의 허브(10) 외주면에 방사상으로 복수개의 블레이드(20)가 일체로 형성되게 하면서 이때의 블레이드(20)는 단면이 항공기 날개의 설계시 사용하는 NACA4계열의 익형이며, 블레이드면은 소정의 각도로 비틀리게 한 형상이 특징이다.
도 6은 도 5에 도시된 마이크로 팬에서 블레이드의 단면 구조를 도시한 것으로서, 본 발명에서 블레이드의 단면은 에어포일 형상이며, 이러한 블레이드는 민 라인과 두께 분포(thickness distribution)를 조화시키는 방법에 의해서 생성된다.
도면에서 블레이드의 단면 중 소정의 반경으로 라운딩시킨 일측 끝단부를 리딩 에지(leading edge)라 하고, 그와 대응되는 타측 끝단부는 트레일링 에지(trailing edge)라 한다.
이러한 리딩 에지와 트레일링 에지간을 연결하는 직선은 코드 라인(chord line)라 하며, 리딩 에지와 트레일링 에지간 블레이드의 두께 중심선을 민라인이라한다.
이때 민 라인은 다음과 같이 y좌표가 최대값인 위치를 기준으로 두 개의 포물선으로 이루어지게 되며, 이때의 포물선 방정식은 다음과 같이 정의된다.
그리고 민 라인에 대해서 블레이드의 두께분포는
한편 이러한 두께분포에 의한 블레이드의 상부면(upper surface, OU)과 하부면(lower surface, OL)은 다음의 식에 의해서 구할 수가 있다.
상부면(OU)은,,
하부면(OL)은,,
이때의이다.
그리고 NACA4계열에서의 블레이드는 일측의 끝단부인 리딩 에지가 소정의 반경으로 라운딩되는 형상인바 이때의 반경은 x/c=0.005지점에서의 기울기로 코드 라인 끝점에서 직선을 그은 반경인 { r}_{ t} =1.1019 { t}^{2 } 인 원이다.
한편 상기의 도면에서,
c : 코드 라인 길이
m : 코드 성분에서 민라인의 최대 종좌표
p : m의 코드 라인으로부터의 위치
{r}_{t} : 두께비 t에 대응하는 리딩 에지 반경
t : 코드 성분에서 단면의 최대 두께
x : 코드 라인의 표면 횡좌표점
{ x}_{L } : 날개부의 하부면 횡좌표점
{ x}_{U} : 날개부의 상부면 횡좌표점
{ x}_{c} : 민 라인의 횡좌표점
{ y}_{L } : 날개부의 하부면 종좌표점
{ y}_{U } : 날개부 상부면 종좌표점
{ y}_{c} : 민 라인의 종좌표점
{ y}_{t} : 대칭부의 표면 종좌표점
상기와 같은 익형의 블레이드는 허브(10)측 단부로부터 덕트측의 팁단부로 소정의 길이로서 연장되며, 이때의 허브측 단부와 덕트측의 팁단부간 스팬(span)은
()
을 만족하는 헬리컬 비틀림을 갖도록 하는 것이 본 발명의 가장 두드러진 특징이다.
이때
: 유동속도(freestream velocity),
R : 스팬방향으로의 위치(spanwise position),
D : 팬 직경(=2 { R}_{tip } , fan diameter)
Q : 유량(volumetric flow rate, ㎥/min)
{ R}_{tip } : 로터 팁 반경(rotor tip radius, ㎜)
이다.
다시말해서 본 발명은 블레이드의 단면형상을 항공기 날개에서 주로 적용하는 NACA4계열의 익형을 사용하면서 허브측 단부로부터 덕트측 팁단부로 연장되는 스팬을 소정의 각도로서 비틀리게 하여 블레이드의 면적과 최대 두께 및 블레이드의 각도를 최적의 조건으로 형성되도록 하는 것이다.
이에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로 팬의 일부를 확대한 측면도로서, 부호 10은모터의 허브이다.
이때 블레이드(20)의 단면은 전술한 바와같은 NACA4계열의 블레이드형상 즉 에어포일 형상이다.
즉 에어포일 형상인 블레이드(20)의 두께 중심선인 민 라인은 코드 라인에 대해서 가장 높이차가 큰 지점을 기준으로 2개의 포물선 방정식, 즉
에 의해서 형성되며, 이때 민 라인(TM)(HM)과 코드 라인(TC)(HC)은 도면에서와 같이 덕트측 팁단부와 허브측 팁단부에 각각 형성된다.
한편 민 라인을 기준으로 하는 블레이드(20)의 두께분포는 허브측 단부에서 덕트측 단부와 일정하며, 이러한 두께분포는 다음의 관계식에 의해 정의된다.
민 라인과 두께분포에 의해서 블레이드(20)의 상부면과 하부면은 다음의 관계식에 의해서 좌표값을 구할 수가 있다.
,
,
또한 블레이드(20)의 일단부인 리딩 에지는 x/c=0.005지점에서의 기울기로코드 라인 끝점에서 직선을 그은 반경인 { r}_{ t} =1.1019 { t}^{2 } 인 원형으로 라운딩되도록 한다.
그리고 코드 라인의 길이에 대한 코드 라인과 민 라인간 최대 높이차의 비율()인 캠버비를 갖는다.
한편 상기와 같은 익형의 단면을 갖는 블레이드(20)는 허브측에서 덕트측으로 소정의 길이로 연장되는 스팬을 갖게 되며, 이러한 스팬은 관계식
()
을 만족하는 헬리컬 비틀림을 갖도록 한다.
이러한 헬리컬 비틀림을 위해서 본 실시예에서는 Fig.7에 도시한 바와같이 블레이드(20)의 허브(10)측 단부와 덕트측의 팁단부의 형성각도가 각각 다르게 형성되도록 한다.
이러한 헬리컬 비틀림은 블레이드 각도인 블레이드의 허브(10)측 단부와 덕트측 팁단부의 셋팅각도 즉 각 단부의 리딩 에지로부터 그은 수평선에 대해 코드 라인의 경사각으로서 결정되는바 이때 허브(10)측 단부에서의 리딩 에지로부터 허브(10)의 수평선에 대해서 코드 라인(HC)의 기울어진 각도인 블레이드 각도는 약 24°~ 34°의 각도를 가지도록 하며, 덕트측으로 구비되는 팁단부의 블레이드 각도는 약 18°~ 28°의 각도를 가지도록 한다.
그리고 전기한 블레이드 각도를 갖는 블레이드 각 단면에서의 코드 라인의길이에 대한 코드 라인과 민 라인간 최대 높이차의 비율()인 캠버비는 4~16%가 되도록 하는 것이 가장 바람직하다.
또한 블레이드의 허브(10)측 단부와 덕트측의 팁단부간 블레이드 각도차는 2°~ 12°가 되도록 하는 것이 가장 좋다.
이와같은 구성으로 형성되는 블레이드의 가장 바람직한 형상은 캠버비를 8%로 하고, 블레이드(20)의 각도를 허브(10)측 단부가 28.79°이고, 팁단부는 22.57°이며, 허브(10)측에서 팁단부로의 비틀림각이 6.22°가 되도록 하는 것이다.
그리고 도 8에서와 같이 블레이드(20)의 리딩 에지와 트레일링 에지간 길이인 코드 길이는 허브(10)측 단부보다는 팁단부측의 길이가 더 크게 형성되도록 하는 것이 팁단부에서의 흡입 공기의 유동성을 최대로 증대시킬 수가 있다.
도 8에서 RD는 덕트 반경(㎜)이고, Rhub는 로터 허브 반경(㎜)이며, Rtip은 로터 팁 반경(㎜)인바, 블레이드(20)의 팁단부와 덕트와의 간극은 좁을수록 좋으나 제작상의 어려움이 있으므로 약 0.5㎜로 유지되게 하는 것이 가장 바람직하다.
본 실시예에 따른 마이크로 팬의 다양한 회전수 변화에 따른 특성 변화를 나타내면 다음의 표 2와 같다.
풍량(cmm) 풍압(mmAq) 풍량(cmm) 풍압(mmAq)
8500rpm 9500rpm 10500rpm 8500rpm 9500rpm 10500rpm
0 1.8775 2.358 2.928 0.018 0.5057 0.7255 1.0407
0.001 1.7757 2.248 2.8058 0.019 0.4642 0.6799 0.9785
0.002 1.6699 2.1218 2.6756 0.02 0.4311 0.6426 0.9246
0.003 1.5675 1.9875 2.529 0.021 0.3854 0.6053 0.8707
0.004 1.4555 1.8857 2.4068 0.022 0.3357 0.5555 0.8209
0.005 1.356 1.7757 2.2725 0.023 0.2776 0.5099 0.7836
0.006 1.2564 1.6577 2.1544 0.024 0.2278 0.4599 0.738
0.007 1.1693 1.5053 2.0241 0.025 0.1656 0.3979 0.6882
0.008 1.0739 1.4182 1.9142 0.026 0.0992 0.3398 0.6343
0.009 0.991 1.3145 1.8002 0.027 0.0246 0.2776 0.5762
0.01 0.9288 1.2274 1.6943 0.028 0.2071 0.4601
0.011 0.8541 1.1444 1.6007 0.029 0.1241 0.3979
0.012 0.7877 1.0822 1.5177 0.030 0.495 0.3191
0.013 0.7172 1.0325 1.4265 0.031 0.0038 0.2444
0.014 0.6592 0.9288 1.356 0.032 0.1615
0.015 0.6053 0.8707 1.2647 0.033 0.0785
0.016 0.5638 0.8251 1.1859 0.034 0.008
0.017 0.5347 0.7794 1.1071 0.035
도 9는 상기 표에 따른 특성 변화를 그래프로서 나타낸 것으로서, 이를 통해 풍량의 변화에 대해서 풍압의 변화폭이 종전의 마이크로 팬에 비해 대단히 완만해지게 되는 것을 쉽게 알 수가 있다.
한편 본 발명에 따른 마이크로 팬은 다음의 절대 좌표값에 의해서 형성되게 할 수도 있다.
즉 축에 대하여 회전가능하게 구비되는 허브의 외주면으로 방사상으로 복수개의 블레이드(20)가 형성되도록 하되, 상기 블레이드는 허브측의 상부면 좌표가
X Y Z
0.000000 0.000000 8.700000
-0.138667 0.848028 8.658570
0.004639 1.625992 8.546704
0.264198 2.327542 8.382873
0.619004 2.944328 8.186631
1.029781 3.473029 7.976720
1.480217 3.941332 7.756023
1.96664 4.353728 7.532268
2.486875 4.715405 7.311290
3.039662 5.031621 7.097379
3.624660 5.307311 6.893652
이고, 덕트측 상부면 좌표는
X Y Z
0.000000 0.000000 11.350000
-0.214333 1.023977 11.303720
-0.126138 1.997808 11.172790
0.099048 2.894330 10.974760
0.440899 3.699310 10.730220
0.856263 4.404663 10.460470
1.321298 5.036864 10.171160
1.832326 5.599416 9.872642
2.387100 6.097404 9.573096
2.984470 6.536602 9.278758
3.624168 6.922854 8.994254
이며, 허브측 하부면 좌표는
X Y Z
0.000000 0.000000 8.700000
0.396161 0.737933 8.668648
0.644208 1.437582 8.580405
0.909862 2.082332 8.447124
1.214126 2.670698 8.279938
1.559095 3.222821 8.081054
1.923898 3.728567 7.860521
2.312183 4.187325 7.626029
2.726197 4.600498 7.384133
3.167128 4.970913 7.140029
3.635339 5.302281 6.897522
이고, 덕트측 하부면 좌표는
X Y Z
0.000000 0.000000 11.350000
0.329121 0.968701 11.308590
0.530347 1.872718 11.194440
0.769176 2.709496 11.021850
1.066046 3.477411 10.804170
1.415488 4.196884 10.545550
1.792875 4.856730 10.258400
2.201882 5.456312 9.952446
2.644758 5.997341 9.636100
3.122651 6.483214 9.316138
3.635830 6.918398 8.997682
으로 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.
이와같은 좌표값을 따라 블레이드(20)를 형성시키게 되면 단면이 에어포일 형상이면서 허브(10)측 단부로부터 덕트측의 팁단부로의 블레이드 각도가 소정의 비틀림각만큼 헬리컬 비틀림을 갖게 되는 형상이 된다.
이상에서 살펴본 바와같이 본 발명은 종전에 비해 유량 및 정압 상승이 증가되면서 팁 간극의 축소로 팁 와류에 의한 항력이나 마찰의 영향이 감소되어 블레이드면을 통해 보다 효율적인 공기 유동을 촉진시킬 수가 있게 된다.
또한 블레이드에 헬리컬 비틀림을 적용하므로서 서징으로 인한 압력 감소를 방지하게 되고, 저항의 감소로 소음이 저감되도록 하는 효과가 기대된다.

Claims (6)

  1. 축에 대하여 회전가능하게 구비되는 허브와,
    상기 허브의 외주면에 방사상으로 형성되는 복수개의 블레이드,
    상기 블레이드는;
    단면이 항력에 비해 큰 양력을 발생하는 에어포일형상이며, 이 단면의 소경의 반경으로 라운딩되는 일측단부를 리딩 에지라 하고, 타측단부를 트레일링 에지라 하며, 리딩 에지와 트레일링 에지를 연결하는 직선을 코드 라인이라 하고, 리딩 에지와 트레일링 에지간 두께 중심선을 민라인이라 하며, 리딩 에지로부터 그은 수평선에 대한 코드 라인의 경사각을 블레이드 각도라 할 때,
    상기 블레이드의 허브측에 접하는 단부의 각도는 약 24°~ 34°이고, 덕트측의 팁단부의 블레이드 각도는 약 18°~ 28°이며, 허브측 단부와 덕트측의 팁단부간 블레이드의 각도 차인 스팬의 비틀림각은 2°~ 12°인 헬리컬 비틀림을 갖는 마이크로 팬.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블레이드는
    허브측 단부의 코드 길이보다 팁단부측 코드 길이를 길게 형성되도록 한 마이크로 팬.
  3. 축에 대하여 회전가능하게 구비되는 허브와,
    상기 허브의 외주면에 방사상으로 형성되는 복수개의 블레이드,
    상기 블레이드는;
    단면이 항력에 비해 큰 양력을 발생하는 에어포일형상이며, 이 단면의 소경의 반경으로 라운딩되는 일측단부를 리딩 에지라 하고, 타측단부를 트레일링 에지라 하며, 리딩 에지와 트레일링 에지를 연결하는 직선을 코드 라인이라 하고, 리딩 에지와 트레일링 에지간 두께 중심선을 민라인이라 하며, 리딩 에지로부터 그은 수평선에 대한 코드 라인의 경사각을 블레이드 각도라 할 때,
    상기 블레이드의 단면에서 코드 라인의 길이에 대한 코드 라인과 민 라인간 최대 높이차의 비율()인 캠버비는 4~16%이며, 허브측에 접하는 단부의 블레이드 각도는 약 24°~ 34°이고, 덕트측의 팁단부의 블레이드 각도는 약 18°~ 28°이며, 블레이드 각도 차인 허브측 단부로부터 덕트측의 팁단부간 스팬의 비틀림각은 2°~ 12°인 헬리컬 비틀림을 갖는 마이크로 팬.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 블레이드는
    허브측 단부의 코드 길이보다 팁단부측 코드 길이를 길게 형성되도록 한 마이크로 팬.
  5. 축에 대하여 회전가능하게 구비되는 허브와,
    상기 허브의 외주면에 방사상으로 형성되는 복수개의 블레이드,
    상기 블레이드는;
    단면이 항력에 비해 큰 양력을 발생하는 에어포일형상이며, 이 단면의 소경의 반경으로 라운딩되는 일측단부를 리딩 에지라 하고, 타측단부를 트레일링 에지라 하며, 리딩 에지와 트레일링 에지를 연결하는 직선을 코드 라인이라 하고, 리딩 에지와 트레일링 에지간 두께 중심선을 민라인이라 하며, 리딩 에지로부터 그은 수평선에 대한 코드 라인의 경사각을 블레이드 각도라 할 때,
    코드 라인의 길이에 대한 코드 라인과 민 라인간 최대 높이차의 비율()인 캠버비는 8%이며, 허브측에 접하는 단부의 블레이드 각도는 약 28.790°이고, 덕트측의 팁단부의 블레이드 각도는 약 22.57°이며, 블레이드 각도 차인 허브측 단부로부터 덕트측의 팁단부간 스팬의 비틀림각은 6.22°인 헬리컬 비틀림을 갖는 마이크로 팬.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 블레이드는
    허브측 단부의 코드 길이보다 팁단부측 코드 길이를 길게 형성되도록 한 마이크로 팬.
KR1019990022229A 1998-06-29 1999-06-15 마이크로 팬 Expired - Fee Related KR100315520B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990022229A KR100315520B1 (ko) 1998-06-29 1999-06-15 마이크로 팬

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980024807 1998-06-29
KR19980024807 1998-06-29
KR1019990022229A KR100315520B1 (ko) 1998-06-29 1999-06-15 마이크로 팬

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000006187A true KR20000006187A (ko) 2000-01-25
KR100315520B1 KR100315520B1 (ko) 2001-11-30

Family

ID=26633831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990022229A Expired - Fee Related KR100315520B1 (ko) 1998-06-29 1999-06-15 마이크로 팬

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100315520B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100429998B1 (ko) * 2001-10-25 2004-05-03 엘지전자 주식회사 터보팬
KR100429997B1 (ko) * 2001-10-25 2004-05-03 엘지전자 주식회사 터보팬
KR20230065001A (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 엘지전자 주식회사 송풍 장치
KR200497415Y1 (ko) * 2023-04-28 2023-11-03 이철형 원심 임펠러용 익형 깃

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100429998B1 (ko) * 2001-10-25 2004-05-03 엘지전자 주식회사 터보팬
KR100429997B1 (ko) * 2001-10-25 2004-05-03 엘지전자 주식회사 터보팬
KR20230065001A (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 엘지전자 주식회사 송풍 장치
KR200497415Y1 (ko) * 2023-04-28 2023-11-03 이철형 원심 임펠러용 익형 깃

Also Published As

Publication number Publication date
KR100315520B1 (ko) 2001-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6517315B2 (en) Enhanced performance fan with the use of winglets
JP3483447B2 (ja) 送風装置
EP1616102B1 (en) High performance axial fan
US6206641B1 (en) Micro fan
KR20030015201A (ko) 고성능 프로펠러
CN108980107B (zh) 一种仿生风扇风叶
WO2021063050A1 (zh) 风扇及轴流叶轮
CN109667790B (zh) 一种高速离心压气机仿生前缘叶片
JP3677214B2 (ja) 軸流ファン
CN209539646U (zh) 一种高速离心压气机仿生前缘叶片及叶轮
KR100315520B1 (ko) 마이크로 팬
CN209687797U (zh) 一种风叶及轴流风机
CN111963478B (zh) 一种用于离心风机的叶片、离心风机及吸油烟机
KR100405207B1 (ko) 마이크로 팬
JP2018112196A (ja) プロペラファン
KR101852572B1 (ko) 축류팬
CN115823016A (zh) 轴流风叶及风扇
JPH03267506A (ja) 軸流タービンの静翼
CN206668618U (zh) 一种风叶、风扇及双风叶风扇
KR100437019B1 (ko) 고추력 축류팬
CN217176973U (zh) 静叶、叶轮组件及风机
WO2024159649A1 (zh) 一种风叶及风机
CN223152366U (zh) 轴流风轮、轴流风机和送风设备
CN220354113U (zh) 一种离心风机的叶轮用的叶片、叶轮及多翼离心风机
CN211573863U (zh) 一种轴流风叶、换气装置以及空调

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 19990615

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20010814

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20011112

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20011113

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee