KR20110012234A - 자동차의 교류발전기용 냉각팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 교류발전기용 냉각팬에 관한 것으로서, 교류발전기의 로터축이 관통하는 관통공(12)이 중앙에 형성된 본체(10)와, 이 본체(10)의 일측면에 직립 돌출되어 있는 복수의 블레이드(20)가 마련된 냉각팬에 있어서, 상기 블레이드(20)는 일단부가 본체(10)의 내측에 위치되고 그 타단부가 시계 방향을 따라 경사져 본체(10)의 테두리로 연장되는 벽면 형상으로, 그 전체 형상이 곡면을 이루되 그 중앙부가 본체(10)의 외측 방향을 향해 볼록하게 된 것을 특징으로 한다. 따라서, 블레이드의 형상을 곡선벽 구조로 형성하고 이에 따라 블레이드 간의 통로 역시 곡선 통로 구조가 되게 하여 본체의 방사상으로 토출되는 공기가 곡면을 따라 부드럽게 토출되도록 함으로써, 냉각팬의 고속 회전에 따른 이음 발생을 최소화시킬 수 있도록 하는 등의 효과를 얻는다.

자동차의 교류발전기용 냉각팬, 블레이드, 입구각, 출구각, 코드길이

Description

자동차의 교류발전기용 냉각팬{Cooling fan for alternator of vehicles}

본 발명은 자동차의 교류발전기용 냉각팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블레이드의 형상을 곡선벽 구조로 형성하고 이에 따라 블레이드 간의 통로 역시 곡선 통로 구조가 되게 하여 본체의 방사상으로 토출되는 공기가 곡면을 따라 부드럽게 토출되도록 함으로써, 냉각팬의 고속 회전에 따른 이음 발생을 최소화시킬 수 있도록 하는 자동차의 교류발전기용 냉각팬에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 전원은 시동을 걸거나 각종 전장부품에서 소모하는 과다한 전력을 필요로 하는 경우를 제외하고는 대부분 자동차 엔진의 풀리와 V-벨트를 통해 연동하는 자동차용 교류발전기, 즉 알터네이터에서 생산되는 전력에 의존하게 된다.

그리고, 상기 교류발전기에서 생성된 전력 중 소모되지 않은 여분의 전력은 배터리에 충전된다.

예전에는 정류자로 직류를 직접 만드는 제너레이터 타입을 많이 적용하였으나, 현재는 반도체가 발달하면서 교류를 생성한 후 다이오드를 이용하여 직류로 변환시키는 교류발전기를 대부분 사용하고 있다.

이러한 교류발전기는 자동차 엔진의 크랭크 축과 V-벨트를 매개로 하여 연결되는데, 크랭크 축의 풀리와 교류발전기 풀리의 직경비에 의해 이 교류발전기는 엔진 회전수보다 약 2 ∼ 3배의 고속으로 회전된다.

엔진의 회전수와 대비하여, 상기 교류발전기는 최대 18,000rpm 까지의 고속으로 회전되기 때문에 고속 회전에 충분히 견딜 수 있는 강성을 가져야 한다.

그리고, 저속 회전에서도 배터리의 충전이 가능하도록 저속 출력 전압이 안정적이어야 하고, 협소한 엔진룸의 공간에도 장착 및 정비가 용이하도록 소형 및 경량으로 제작되는 것이 바람직하다.

한편, 이러한 교류발전기의 구조를 개략적으로 살펴보면, 외형을 이루는 하우징과, 이 하우징 내에 배치되는 로터 및 스테이터와, 이 하우징 내의 후방에 배치되는 정류장치 및 로터의 로터축에 고정 설치되어 이 정류장치를 냉각시키는 냉각팬 등을 포함하고 있다.

그리고, 상기 종래 기술의 냉각팬(5)에 대한 구조를 살펴보면, 도 1에서 나타낸 것과 같이, 로터축이 관통하는 관통공(5a)이 중앙에 형성된 원판형의 본체(5b와, 이 본체(5b)의 일측면에 수직하게 돌출 형성된 복수의 블레이드(5c)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 복수의 블레이드(5c)는 본체(5b)의 일측면에 일체형으로 형성되며, 이들 각각의 블레이드(5c)는 원판형 본체(5b)의 중심방향, 즉 상기 관통공(5a)의 중심을 지나는 반경방향에 대하여 일정한 각도를 가지도록 약간 눕혀져 있으므로, 중심을 향하여 들어온 공기는 원심력에 의하여 상기 블레이드(5c)를 따 라 외측으로 빠져나가게 되면서 정류장치로 토출되어 이 정류장치를 냉각시키는 기능을 수행하게 되는 것이다.

그러나, 위와 같은 종래 기술의 자동차의 교류발전기용 냉각팬은 블레이드의 형상이 직선벽 형상으로 되어 있고 이에 따라 이들 각각의 블레이드 사이의 통로 역시 직선 통로 형상으로 되어 있기 때문에, 이는 냉각팬의 고속 회전시 원심력에 의해 중심의 공기가 방사 방향으로 퍼져 나갈 때 직선벽 구조의 블레이드에 부딪혀 굴절되면서 이음(異音)을 발생시키게 되며 이러한 이음이 차량의 실내까지 전달되어 탑승자에서 불쾌감을 유발시키기 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 블레이드의 형상을 곡선벽 구조로 형성하고 이에 따라 블레이드 간의 통로 역시 곡선 통로 구조가 되게 하여 본체의 방사상으로 토출되는 공기가 곡면을 따라 부드럽게 토출되도록 함으로써, 냉각팬의 기본 냉각 성능을 유지하면서 고속 회전에 따른 이음 발생을 최소화시킬 수 있도록 하는 자동차의 교류발전기용 냉각팬을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 자동차의 교류발전기용 냉각팬은 교류발전기의 로터축이 관통하는 관통공이 중앙에 형성된 본체와, 이 본체의 일측면에 직립 돌출되어 있는 복수의 블레이드가 마련된 냉각팬에 있어서, 상기 블레이드는 일단부가 본체의 내측에 위치되고 그 타단부가 시계 방향을 따라 경사져 본체의 테두리로 연장되는 벽면 형상으로, 그 전체 형상이 곡면을 이루되 그 중앙 부가 본체(10)의 외측 방향을 향해 볼록하게 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬에 있어서, 상기 각각의 블레이드는 이들의 입구측 단부를 연결하여 된 가상원주 상의 접선과 18 ∼ 24°의 입구각을 가지며, 출구측 단부를 연결하는 본체의 외경 상의 접선과 20 ∼ 30°의 출구각을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬에 있어서, 상기 각각의 블레이드의 코드 길이는 상기 원판형 본체 외경이 90 ~ 110mm인 경우 29.6 ~ 31.6mm의 길이를 갖는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬은 블레이드의 형상을 곡선벽 구조로 형성하고 이에 따라 블레이드 간의 통로 역시 곡선 통로 구조가 되게 하여 본체의 방사상으로 토출되는 공기가 곡면을 따라 부드럽게 토출되도록 함으로써, 냉각팬의 고속 회전에 따른 이음 발생을 최소화시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬은 교류발전기(미도시)의 로터축(미도시)이 관통하는 관통공(12)이 중앙에 형성된 본체(10)와, 이 본체(10)의 일측면에 직립 돌출되어 있는 복수의 블레이드(20)가 마련되되, 이 블레이드(20)는 일단부가 본체(10)의 내측에 위치되고 그 타단부가 시계 방향을 따라 경사져 본체(10)의 테두리로 연장되는 벽면 형상으로, 그 전체 형상이 곡면을 이루는 곡면 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 블레이드(20)의 곡면 구조는 그 중앙부가 본체(10)의 외측 방향을 향해 볼록한 곡면 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 블레이드(20)의 입구각(A1)은 이 블레이드(20)로 공기가 유입되는 원판형 본체(10)의 중심측에 위치되어 있는 일단부와 상기 복수의 블레이드(20)들의 입구측 단부를 연결하여 된 가상원주(C) 상에서의 접선(T1)이 이루는 각도를 의미하며, 본 발명에서의 입구각(A1)은 18 ∼ 24°의 범위를 가진다.

그리고, 상기 블레이드(20)의 출구각(A2)은 이 블레이드(20)로부터 공기가 배출되는 원판형 본체(10)의 테두리로 연장된 타단부와 이 복수의 블레이드(20)들의 출구측 단부를 연결한, 즉 본체(10)의 외경(테두리)(D) 상에서의 접선(T2)이 이루는 각도를 의미하며, 본 발명에서의 출구각(A2)은 20 ∼ 30°의 범위를 가진다.

그리고, 상기 블레이드(20)의 코드길이(CL)는 블레이드(20)의 전체 길이를 말하는 것으로서, 블레이드(20)의 입구측 단부로부터 그 출구측 단부까지의 직선길이를 의미하며, 본 발명에서의 블레이드(20)의 코드길이(CL)는 상기 원판형 본체(10) 외경의 33 ∼ 56%의 길이로 되어 있다.

예를 들어, 상기 본체(10)의 외경이 90 ∼ 110mm 인 경우, 상기 블레이드(20)의 코드길이(CL)는 대략 29.6 ∼ 31.6mm의 범위를 갖는다.

그리고, 상기 복수의 블레이드(20)의 갯수(N)는 13 ∼ 16개 정도인 것이 바 람직하고, 상기 복수의 블레이드(20)는 서로 등 간격을 이루면서 균등하게 배치되어 있다.

한편, 도 5는 종래기술의 냉각팬과 본 발명에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬의 냉각 성능을 비교한 표로서, 두 개의 샘플 교류발전기에 냉각팬만을 교체하고 동일한 외부온도와 출력전압 하에서의 전류량을 비교한 결과, 본 발명의 냉각팬은 종래의 냉각팬과 비교할 때 그 출력 전류량이 동일한 수준을 유지하고 있으며, 따라서 본 발명의 냉각팬 역시 종래의 냉각팬과 동등한 수준의 냉각성능을 유지하고 있음을 확인할 수 있다.

그리고, 도 6은 종래기술의 냉각팬과 본 발명에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬의 소음을 비교한 그래프로서, 저속영역에서의 소음성능에는 큰 차이가 없으나, 고속영역에서는 본 발명의 냉각팬이 훨씬 우수한 소음억제 능력을 가지고 있음을 확인할 수 있다.

특히, 자동차 엔진의 주요 운전회전수에 대응되는 발전기 회전수 영역인 5,000 ~ 12,000rpm 영역에서 본 발명의 냉각팬은 종래보다 약 3 ∼ 5dB 정도의 낮은 소음 범위를 보여주고 있다.

위와 같은 결과에 따라, 본 발명에 따른 자동차용 교류발전기의 냉각팬은 종래의 경우와 동등한 수준의 냉각성능을 유지하면서도 소음성능이 크게 향상되었음을 알 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 상기의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 이러한 실시예를 종래의 공지 기술과 단순히 조합 적용한 실시예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 용이하게 변형하여 이용할 수 있는 기술들은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬을 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬을 나타낸 개략 평면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬 중 블레이드의 코드길이를 나타낸 요부 개략도이다.

도 5는 종래기술과 본 발명에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬의 냉각성능을 비교한 표이다.

도 6은 종래기술과 본 발명에 따른 자동차의 교류발전기용 냉각팬의 소음을 비교한 그래프이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

5 : 냉각팬 5a : 관통공

5b : 본체 5c : 블레이드

10 : 본체 12 : 관통공

20 : 블레이드 A1 : 입구각

A2 : 출구각 C : 가상원주

CL : 코드길이 D : 외경

T1, T2 : 접선

Claims (3)

1. 교류발전기의 로터축이 관통하는 관통공(12)이 중앙에 형성된 본체(10)와, 이 본체(10)의 일측면에 직립 돌출되어 있는 복수의 블레이드(20)가 마련된 냉각팬에 있어서,

   상기 블레이드(20)는 일단부가 본체(10)의 내측에 위치되고 그 타단부가 시계 방향을 따라 경사져 본체(10)의 테두리로 연장되는 벽면 형상으로, 그 전체 형상이 곡면을 이루되 그 중앙부가 본체(10)의 외측 방향을 향해 볼록하게 된 것을 특징으로 하는 자동차의 교류발전기용 냉각팬.
2. 제1항에 있어서,

   상기 각각의 블레이드(20)는 이들의 입구측 단부를 연결하여 된 가상원주(C) 상의 접선(T1)과 18 ∼ 24°의 입구각(A1)을 가지며, 출구측 단부를 연결하는 본체(10)의 외경(D) 상의 접선(T2)과 20 ∼ 30°의 출구각(A2)을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 교류발전기용 냉각팬.
3. 제1항에 있어서,

   상기 각각의 블레이드(20)의 코드길이(CL)는 상기 원판형 본체(10) 외경(D)이 90 ~ 110mm인 경우 29.6 ~ 31.6mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차의 교류발전기용 냉각팬.

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