KR20030086263A - 공기 임펠러와 이를 위한 하우징 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임과, 가스의 축방향 유동을 만들어내기 위한 블레이드(42)를 구비한 블레이드로 된 휠(4), 이 블레이드로 된 휠을 회전시키는 교류모터(5)를 구비하되, 이 교류모터는 고정된 고정자(52~54)와 회전하는 회전자 및 교류모터를 제어하는 주파수 변환기나 인버터를 포함하여 이루어지고, 상기 교류모터의 회전자는 블레이드로 된 휠(4)과 일체로 되며, 휠의 바깥쪽 림에 위치되고, 상기 고정자가 상기 회전자와 블레이드로 된 휠의 회전을 일으키도록 상기 고정자는 회전자의 바깥쪽으로 공기 임펠러의 프레임에 위치되는데, 상기 주파수 변환기(6)나 인버터는 단일한 주파수 변환기나 인버터로 제어되는 공기 임펠러 구조를 형성하도록 상기 고정자나 이의 일부와 일체로 된다.

Description

공기 임펠러와 이를 위한 하우징{Air impeller and a housing for such an impeller}

각각 다른 용도를 위한 다양한 축류 임펠러가 다년간 알려져 왔다. 종래의 축류 임펠러는 분리된 전동기를 구비하고, 이 전동기는 동력전달장치를 매개로 공기 임펠러의 블레이드로 된 휠에 연결되어 이를 회전시킨다. 동력전달은 예컨대, 벨트구동이나 축-클러치-축 전달을 통해서 실행된다. 사용된 상기 모터는 교류모터이거나 직류모터이다. 교류모터는 구조가 간단하여서 많은 경우에 있어서 공기 임펠러의 구동모터로서의 용도를 위해 다른 모터보다 더 적합하다. 또한, 교류모터의 회전속도는 주파수 변환기에 의해서 단계적으로 그리고 정확하게 제어될 수 있어서, 이러한 모터의 구동은 우수한 성능과 간단한 구조를 가진다. 더불어, 주파수 변환기가 사인곡선의 출력전압을 발생하기 때문에, 상기 모터의 구동은 상대적으로 교란이 없고 조용하다.

종래의 기술에서, 축류 임펠러는 전동기의 회전자가 블레이드로 된 휠과 결합되고, 이러한 경우에 공기 임펠러와 모터는 같은 프레임과 하우징을 가져서, 공기 임펠러와 모터를 위한 분리된 베어링과 축을 제공할 필요성이 없어진다. 미국특허 제 5,474,426호에는 상기와 같은 형태의 공기 임펠러가 소개되어 있는 바, 이 특허에는 전동기의 고정자가 블레이드로 된 휠과 이 휠의 바깥쪽 림(rim)에 위치된 회전자를 구동시키다. 상기 모터는 고정자와 일체로 된 영구자석에 의해서 자화(磁化)되는 동기전동기일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 모터는 비교적 작은 공기 간극을 사용하여 실행될 수 있어서, 모터의 성능을 향상시킨다. 또한, 회전자가 블레이드로 된 휠의 바깥쪽 림에 위치되기 때문에, 만약 전동기가 베어링 근처에 설치되었다면 발생할 수 있는 전동기에 의해 발생된 열에 의해서 블레이드로 된 휠의 베어링은 불필요하게 가열되지 않는다. 회전자와 고정자를 바깥쪽 림에 위치시키는 것은 베어링 전류(bearing current)에 의해서 발생되는 베어링의 빠른 소모를 방지한다. 그러므로, 상기 베어링은 전위(potential)가 없다.

종래기술의 축류 임펠러의 단점은 복잡한 구조와, 큰 크기 및, 이로 인해 특히 축방향으로 큰 공간이 필요하다는 것이다. 특별하게 이것은 공기 임펠러와 이의 모터구동의 주파수 변환기가 서로 분리된 구성부라는 사실에 기인한다. 종래의 축류 임펠러의 다른 문제점은 비교적 나쁜 신뢰성과 설치의 어려움이다. 왜냐하면,예컨대 특별한 공기 임펠러에 주파수 변환기를 설치하는 것과 이를 연결하는 것은 많은 시간이 소요되고 비교적 어려운 과정이기 때문이다. 많은 경우에 있어서, 설치작업은 협소한 공간에서 실행되어야만 하기 때문에, 분리된 여분의 구성부를 설치하는 것을 필요로 하는 상기 작업은 설치비용 뿐만 아니라 설치 시간을 매우 증가시킨다.

본 발명은 청구항 1항의 전제부에서 정의한 것과 같은 공기 임펠러에 관한 것으로, 이 임펠러는 축방향 가스유동을 발생시키기 위한 블레이드로 된 휠과, 이 블레이드로 된 휠을 회전시키기 위해 고정된 고정자와 회전하는 회전자를 가지는 교류모터 및, 이 교류모터를 제어하기 위한 주파수 변환기나 인버터를 포함하여 이루어진다. 본 발명은 또한 축류 임펠러를 위한 하우징에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 축류 임펠러와 이의 하우징의 한쪽 절반을 나타내는 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 축류 임펠러의 분해사시도이다.

본 발명의 목적은 종래기술의 단점을 제거하면서, 모든 공기 임펠러의 구조부가 하나의 유니트에 일체로 되고, 주파수 변환기가 구비된 새로운 형태의 일체형 임펠러를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 임펠러의 모든 구성부가 같은 하우징내에 위치되는 축류 임펠러를 위한 새로운 형태의 하우징 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 축류 임펠러와 이의 하우징의 특징은 아래의 청구항에서 설명된다.

본 발명에 의해 제공되는 주요 장점은 분리된 구성부가 필요 없는 소형의 구조가 달성된다는 것이고, 이것은 본 발명의 축류 임펠러가 빠르고 간단한 방법으로 설치될 수 있다는 것을 뜻한다. 또한, 본 발명의 축류 임펠러는 매우 짧은 축방향길이를 가지고, 단일한 하우징 구조는 상기 임펠러가 잘 보호되어, 다른 국제특허분류등급과 일치되는 임펠러 구조를 제조하는 것이 비교적 쉽다는 것이다.

이하, 본 발명은 첨부도면을 참조로 하여 실시예에 의해서 상세하게 설명될것이다.

도 1과 도 2는, 예컨대 공기조화 시스템에서 사용되도록 설계되고, 축방향의 공기유동을 발생시키는 본 발명에 따른 축류 임펠러를 나타내는 도면이다. 이 축류 임펠러는 예컨대 나사로 함께 조여지는 전면커버(1)와 후면커버(2)의 2부분으로 구성되는 플라스틱 하우징을 가지며, 상기 하우징은 또한 임펠러의 프레임으로서의 역할도 한다. 전면과 후면커버(1, 2)에는 축저널(3)이 끼워지고, 플라스틱 임펠러 휠(4)이 상기 축저널에 장착된다. 상기 임펠러 휠(4)은 이의 주위에 내부원통부(43)와 외부원통환형상부(44) 사이에 축과 그 주위로 설치된 블레이드(42)를 위한 구멍(41)이 있다.

상기 임펠러 휠(4)은 동기모터(5)와 이를 제어하고 3상교류 네트워크나 중간수준직류 네트워크에 연결된 주파수 변환기(6)나 인버터를 포함하여 이루어진 전동기 구동에 의해서 회전되고, 상기 주파수 변환기나 인버터는 제어된 주파수 변화로 사인곡선의 출력전압을 발생시킨다.

본 발명의 축류 임펠러에서 모터의 고정자는 임펠러 휠(4)의 바깥쪽 림의 주위에 있는 하우징에 장착되고, 상기 회전자는 임펠러 휠과 일체로 되며 외부환형상부(44)의 외주에 고정되는 영구자석(51)으로 이루어진다. 또, 고정자는 임펠러 휠(4)의 주위에 같은 거리로 대칭적으로 위치되는 4개의 분할부로 구성되고, 각 분할부는 고정자 프레임(52)과, 상기 고정자 분할부의 만곡된 안쪽 림에서 구멍(53)에 감겨진 고정자 권선(54)을 포함하여 이루어진다. 각 고정자 분할부는 임펠러 휠(4)의 주위에 약 45°로 분할부를 형성한다.

상기 영구자석(51)은 원통형상부(44)의 주위에 장착된 만곡된 영구자석의 일부분이다. 림위에 있는 쇠링이 공기유동으로부터 자석입자가 임펠러 휠의 안쪽 림에 부착되는 것을 방지한다. 그러므로, 상기 만곡된 영구자석(51)은 이와 상기 고정자 사이에 플라스틱이나 다른 물질로 절연할 필요없이 바로 블레이드로 된 휠(4)에 위치될 수 있다. 상기 자석(51)의 곡률은 블레이드로 된 휠(4)의 바깥쪽 림의 곡률에 의해서 결정된다. 상기 자석이 상기 고정자에 가깝게 위치되고 어떠한 절연 플라스틱 물질이 공기 간극에 사용되지 않기 때문에, 더 작은 질량의 자석으로 같은 동력을 발생시킬 수 있다. 이것은 재료비용을 절약할 수 있고, 블레이드로 된 휠의 회전에 의해서 발생되는 선회력을 감소시키며, 안정성에 대한 요구가 감소된다.

또한, 상기 고정자 분할부(52)는 임펠러 하우징의 수직단부와 수평단부에 평행한 외측 단부를 가지고, 상기 고정자에 필요한 공간을 최소화하기 위해서 상기 회전자(4)의 바깥쪽 림에 접하는 평면의 외부로 약간 뻗는다. 또, 상기 고정자 분할부(52)는 장착구멍이 형성될 수 있어서 상기 고정자 분할부가 하우징 내에 구비된 장착핀에 고정되도록 한다.

더욱이, 상기 하우징부는 제 2하우징부와의 부착을 위해서 장착핀(21)이 구비되어 있고, 이 하우징부는 상기 고정자의 아래에 주파수 변환기(6)를 위한 공간(23)이 있으며, 이 공간은 길이방향축(A)에 의해서 결정되는 축방향에 수직한 평면에 위치되되, 2개의 고정자 분할부로부터 칸막이(22)에 의해서 분리된다. 그러므로, 전체 축류 임펠러는 같은 하우징부에 일체로 되어, 모든 구성부분이 축방향에 수직한 평면에 위치되기 때문에 매우 얇다. 또한, 상기 하우징부는 장착기초부로의 기능도 하여서, 이 위에 고정된 많은 구성부분이 전술된 것과 같이 장착되고 조여진다. 이는 상기 고정자와 베어링 및 주파수 변환기나 인버터를 위한 고정부재를 가진다. 또한, 상기 장착기초부는 모터의 공간으로부터 주파수 변환기나 인버터의 하우징까지 모터 컨덕터(conductor)를 위한 유도부재로 기능한다.

당해업자에게 본 발명의 다른 실시예가 전술된 예에 한정되지 않는다는 것이 명백하나, 이 실시예들은 다음의 청구항의 범주내에서 변경될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 축류 임펠러는 가이드가 구비될 수 있고, 이 가이드를 통해 임펠러로부터 얻어진 공기 유동의 방향이 요구되는 대로 변경된다.

Claims (9)

1. 프레임과, 가스의 축방향 유동을 만들어내기 위한 블레이드(42)를 구비한 블레이드로 된 휠(4), 상기 블레이드로 된 휠을 회전시키는 교류모터(5)를 구비하되,

   이 교류모터는 고정된 고정자(52~54)와 회전하는 회전자 및 교류모터를 제어하는 주파수 변환기나 인버터를 포함하여 이루어지고, 상기 교류모터의 회전자는 블레이드로 된 휠(4)과 일체로 이루어지며, 휠의 바깥쪽 림에 위치되고, 상기 고정자가 회전자와 블레이드로 된 휠의 회전을 일으키도록 상기 고정자는 회전자의 바깥쪽으로 공기 임펠러의 프레임에 위치되는 공기 임펠러에 있어서,

   상기 주파수 변환기(6)나 인버터는 고정자나 이의 일부와 일체로 되어, 단일한 주파수 변환기나 인버터로 제어되는 공기 임펠러 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기 임펠러.
2. 제 1항에 있어서, 상기 주파수 변환기(6)나 인버터는 예컨대 고정자나 고정자의 부분 아래에서 축방향(A)에 수직한 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기 임펠러.
3. 제 1항에 있어서, 상기 고정자는 4개의 분할부로 나뉘며, 이 분할부는 회전자의 바깥에 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 임펠러.
4. 제 3항에 있어서, 상기 고정자의 프레임(52)은 공기 임펠러의 바깥쪽 단부에 평행한 곧은 바깥쪽 단부를 포함하여 이루어지고, 블레이드로 된 휠의 바깥쪽 림에 접하여 형성되는 평면의 바깥쪽으로 약간 뻗는 것을 특징으로 하는 공기 임펠러.
5. 제 1항에 있어서, 상기 모터는 영구자석을 구비한 동기모터이고, 상기 영구자석(51)은 블레이드로 된 휠의 주위에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기 임펠러.
6. 제 5항에 있어서, 상기 영구자석(51)은 만곡된 모양인 것을 특징으로 하는 공기 임펠러.
7. 프레임과, 가스의 축방향 유동을 만들어내기 위한 블레이드(42)를 구비한 블레이드로 된 휠(4), 상기 블레이드로 된 휠을 회전시키는 교류모터(5)를 구비하되,

   이 교류모터는 고정된 고정자(52~54)와 회전하는 회전자 및 교류모터를 제어하는 주파수 변환기나 인버터를 포함하여 이루어지고, 전동기의 회전자는 블레이드로 된 횔(4)과 일체로 이루어지며, 휠의 주위에 위치되고, 상기 고정자가 회전자와 블레이드로 된 휠의 회전을 일으키도록 상기 고정자는 회전자의 바깥쪽으로 공기 임펠러의 프레임에 위치되는 공기 임펠러용 하우징에 있어서,

   상기 하우징은 공기 임펠러의 프레임을 형성하며, 블레이드로 된 휠의 축(3)을 수용하고, 단일한 자급식 주파수 변환기나 인버터로 제어되는 공기 임펠러 구조를 형성하기 위해 상기 주파수 변환기(6)나 인버터가 상기 고정자나 이의 일부와 일체로 되도록 주파수 변환기나 인버터를 위한 공간(23)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 임펠러용 하우징.
8. 제 7항에 있어서, 상기 하우징은 서로 부착되는 전면커버와 후면커버(1, 2)의 2개의 절반부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 임펠러용 하우징.
9. 제 7항에 있어서, 상기 하우징은 상기 고정자와 베어링 및 주파수 변환기나 인버터를 위한 고정부재를 가지는 장착기초부를 형성하고, 이 장착기초부는 모터의 공간으로부터 주파수 변환기나 인버터의 하우징까지 모터 컨덕터를 위한 유도부재로 기능하는 것을 특징으로 하는 공기 임펠러용 하우징.