KR20180037077A - 에어 무버 회로부 및 유연 부재 - Google Patents

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KR20180037077A
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루리 왕
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젠썸 오토모티브 시스템스 (차이나) 리미티드
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Abstract

(a) (i) 자석 및 (ii) 그 단부 상에 리세스를 포함하는 샤프트를 포함하는 로터; (b) 로터 내에서 적어도 부분적으로 연장되는 스테이터; 및 (c) 유연 부재;를 포함하고, 유연 부재는 리세스 내로 연장되며 유연 부재는 유연 부재가 샤프트가 이동하는 것을 허용하도록 유연한 블로워.

Description

에어 무버 회로부 및 유연 부재 {AIR MOVER CIRCUITRY AND COMPLIANT MEMBER}
본 교시들은 에어 무버의 효율을 향상시키는 개선된 회로부 설계를 갖는 에어 무버와 작동 상태 및 오프 상태 모두에서 에어 무버의 소음, 진동 그리고 거칠음(harshness)을 감소시키는 유연 부재에 관한 것이다.
에어 무버들은 로터(rotor) 및 스테이터(stator)를 포함한다. 일반적으로, 로터의 샤프트는 스테이터를 통해 연장되고 로터는 스테이터 주위를 회전한다. 샤프트는 그 베이스에 강성의 리테이너 링(retainer ring)이 샤프트를 스테이터 내에 유지하도록 강성의 리테이너 링, C 클램프, 또는 기타 등을 수용하는 그루브(groove)를 포함한다. 강성의 리테이너 링의 강성은 샤프트를 제 위치에 축 방향으로 실질적으로 유지하지만, 그러나, 강성의 리테이너 링, 샤프트, 및/또는 시스템의 다른 구성요소들의 공차 제약들 때문에, 샤프트는 축 방향으로 이동하고 하우징과 같은 하나 이상의 다른 에어 무버의 구성요소들과 접촉하여 소음 및/또는 진동을 유발할 수 있다. 또한, 작동 중 시스템의 자연적인 진동이 샤프트를 통해 로터로 또는 반대로 전달될 수 있어 소음이 발생된다. 샤프트의 축 방향 운동 및/또는 진동의 전달에 의해 야기되는 진동, 소음, 거칠음 또는 이들의 조합은 탑승자, 사용자, 또는 둘 다에게 들리거나 및/또는 느껴질 수 있다. 이러한 진동, 소음 또는 둘 다는 사용자에게 바람직하지 않을 수 있으며 고객 불만, 보증 청구, 또는 둘 다를 발생시킬 수 있다. 리테이너 링들의 에는 미국 특허 제4,773,828호; 제6,509,704호; 제7,659,648호 및 미국 특허 출원 공보 제2012/0114512에 개시되어 있으며, 그 내용들은 모든 목적들을 위해 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
에어 무버들은 에어 무버를 제어하기 위한 회로부를 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함한다. 통상적으로, 회로부는 인쇄 회로 기판 여기저기에 분포되어 회로부가 에어 무버의 하나 이상의 동작들을 제어하고, 인쇄 회로 기판 여기저기에 회로부가 분포하는 것은 에어 무버의 최적 동작 미만을 야기할 수 있고 및/또는 변경 중에 에어 무버의 성능을 저하시킬 수 있다. 작동 중에 인쇄 회로 기판의 회로부는 방사선(예를 들어, 전자파들)을 방출하고 방출된 방사선은 인접한 부품들의 작동을 방해하거나, 블로워(blower)의 성능에 영향을 미칠 수 있거나, 또는 둘 다 일수 있다. 팬(Fan)들의 회로부의 예로 미국 특허 제4,773,828호; 제6,509,704호; 제7,659,648호 및 미국 특허 출원 공보 제2012/0114512호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 모든 목적들을 위해 그 전체가 본 명세서에 참조로 명확하게 포함된다.
에어 무버들은 임펠러 및/또는 컵에 연결된 샤프트를 포함한다. 임펠러 및/또는 컵은 사용 중에 임펠러를 회전시키는 자석들을 수납한다. 에어 무버의 제조 중에 샤프트 및 임펠러 및/또는 컵은 통상적으로 함께 연결된다. 예를 들어, 컵과 샤프트는 서로에 대해 위치될 수 있고 임펠러를 형성하고 샤프트와 컵을 연결하는 오버몰드(overmold)가 적용될 수 있다. 그러나, 샤프트와 컵이 정확하게 정렬되지 않으면 임펠러가 진동하거나, 흔들리거나, 둘 다 일 수 있다. 컵을 샤프트에 직접 연결하려는 시도도 이루어졌다. 샤프트 및 컵 및/또는 임펠러의 연결들의 예들은 미극 특허 제5,093,547호와 독일 특허 제DE3519536호에서 찾을 수 있으며 이들 모두는 모든 목적들을 위해 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
필요한 것은 샤프트의 축 방향 운동을 감쇄시키는 유연 부재를 포함하는 에어 무버이다. 필요한 것은 로터의 이동과 관련된 소음, 진동 및 거칠음을 방지 및/또는 제거하는 샤프트에 연결된 유연 부재이다. 필요한 것은 에어 무버의 성능을 향상시키는 개선된 회로부 구성이다. 에어 무버에 의해 발생되는 전자파들과 같은 방사선을 감소시키는 회로부 구성을 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 명세서의 교시들은 놀랍게도 이런 문제들 중 하나 이상을 (a) (i) 자석 및 (ii) 그 단부 상에 리세스를 포함하는 샤프트를 포함하는 로터; (b) 로터 내에서 적어도 부분적으로 연장되는 스테이터; 및 (c) 유연 부재;를 포함하고, 유연 부재는 리세스 내로 연장되며 유연 부재는 유연 부재가 샤프트가 이동하는 것을 허용하도록 유연한 블로워를 제공하는 것에 의해 해결한다.
본 명세서의 교시들의 또 다른 가능한 실시 예는 (a) 로터, (b) 스테이터, (c) (i) 하나 이상의 전기적 공급 및 (ii) 복수의 회로부를 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함하고, 복수의 회로부 중 실질적으로 모두는 하나 이상의 전기적 피드들을 포함하는 인쇄 회로 기판의 영역인 블로워를 포함한다.
본 교시들의 하나의 가능한 실시 예는 (a) (i) 자석 및 (ii) 샤프트를 포함하는 로터; (b) 로터 내에서 적어도 부분적으로 연장되는 스테이터;를 포함하고, 자석 및 스테이터는 영구적으로 함께 연결되는 블로워를 포함한다.
본 교시들은 놀랍게도 이러한 문제들 중 하나 이상을 샤프트의 축 방향 운동을 감쇄시키는 유연 부재를 포함하는 에어 무버를 제공함으로써 해결한다. 본 교시들은 로터의 운동과 관련된 소음, 진동, 및 거칠음을 방지 및/또는 제거하는 샤프트에 연결된 유연 부재를 제공한다. 본 교시들은 에어 무버의 성능을 향상시키는 개선된 회로부 구성을 제공한다. 본 교시들은 에어 무버에 의해 발생되는 전자파들과 같은 방사선을 감소시키는 회로부 구성을 제공한다.
도 1은 샤프트에 연결된 컵의 평면도를 도시한다;
도 2는 에어 무버의 일 실시 예의 단면도를 도시한다;
도 3은 유연 부재의 일 실시 예의 확대도를 도시한다;
도 4는 인쇄 회로 기판의 상면도를 도시한다;
도 5는 인쇄 회로 기판의 저면도를 도시한다; 그리고
도 6은 트레이스 길이(trace lengths)의 평면도를 도시한다.
본 명세서에 제공된 설명들 및 도시들은 당업자가 본 발명, 그 원리들, 및 그 실제적인 적용을 이해하도록 의도된다. 이러한 당업자는 특정 용도의 요건들에 가장 적합할 수 있게 본 발명을 다양한 형태로 구성하고 적용할 수 있다. 따라서, 전술한 본 발명의 특정 실시 예는 본 교시들을 포괄하거나 제한하려는 것은 아니다. 본 교시들의 범위는, 그러므로, 위의 설명을 참조하는 것이 아니라 그 대신 첨부된 청구범위를 참조하여 그러한 청구범위가 부여되는 균등물의 전체 범위에 따라 결정되어야 한다. 특허 출원들 및 공보들을 포함한 모든 기사들 및 참고 문헌들은 모든 목적들을 위해 참조로 포함된다. 다음의 청구범위로부터 얻어질 다른 조합들도 또한 가능하며, 이들은 또한 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 교시들은 임의의 팬, 블로워, 에어 무버, 공기를 이동시키는 유사한 장치, 또는 이들의 조합과 함께 사용될 수 있다. 본 명세서에 논의된 바와 같이 팬, 블로워, 및 에어 무버는 상호 교환 가능하게 사용되고 ‘팬’이라는 용어의 사용은 블로워, 에어 무버, 또는 공기와 같은 유체, 또는 이들의 조합을 이동시키는 다른 장치를 포함하도록 의도된다. 팬은 열을 제공하고, 열을 제거하고, 냉각을 제공하거나, 또는 이들을 조합을 제공하기 위해 공기를 제1위치로부터 제2위치로 이동시키는 기능을 할 수 있다. 팬은 부품 내에서 공기를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 팬은 냉각 캐비닛 또는 장비, 전기 부품, 또는 둘 다를 포함하는 하우징으로 공기를 이동시킬 수 있다. 팬은 차량 내에 위치할 수 있다. 바람직하게, 팬은 차량 시트에 연결될 수 있다. 팬은 시트의 번(bun)에 부착되거나, 번 아래 위치하거나, 또는 둘 다일 수 있고, 시트의 등받이에 있거나, 또는 둘 다일 수 있다. 팬이 차량 시트 내에 위치하도록 팬은 차량 시트의 쿠션 내로 연장될 수 있다. 팬은 사용 중에 (예를 들어, 삽입, 시트 쿠션, 시트 프레임, 또는 이들의 조합으로부터) 서스펜션될 수 있다. 바람직하게, 팬은 차량 배터리에 연결될 수 있다. 팬은 차량 시트를 통해 유체를 이동시키기 위해 차량 내에 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게, 팬은 로우 프로파일 팬(low profile fan)일 수 있다.
본 교시들은 하우징, 임펠러, 모터, 및 제어기구(예를 들어, 회로부)를 포함하는 팬(즉, 블로워)를 제공하는 것을 전제로 한다. 하우징은 공기가 이동되도록 압력차를 생성하기 위해 팬의 구성요소들을 부분적으로 및/또는 완전히 둘러싸거나, 회로부를 보호하거나, 또는 이들을 조합하는 기능을 할 수 있다. 하우징은 팬의 모든 기능 구성요소를 둘러쌀 수 있다. 하우징은 팬을 채널들, 공기 공급원, 열전 장치, 또는 이들의 조합에 연결할 수 있다. 하우징은 팬이 장치 및/또는 시스템 내에 유지되도록 팬을 하나 이상의 장치에 연결할 수 있다. 예를 들어, 팬이 시트를 통해 공기를 이동시킬 수 있도록 팬은 하우징에 의해 시트에 연결될 수 있다. 스테이터가 로터를 지지하도록 스테이터는 하우징에 연결될 수 있다.
로터는 공기를 회전시키고 이동하게 하는 기능을 할 수 있다. 로터는 축에 대해 회전할 수 있다. 로터가 낮은 마찰 회전을 갖도록 로터는 하나 이상의 베어링들 내 위치할 수 있거나 및/또는 하나 이상의 베어링들을 포함할 수 있다. 로터는 공기를 이동시키도록 기능하는 임펠러를 포함할 수 있다. 임펠러는 공기를 밀거나, 당기거나, 또는 둘 다 일 수 있다. 임펠러가 공기를 이동시키도록 임펠러는 임의의 재질로 만들어질 수 있다. 바람직하게, 임펠러는 플라스틱 또는 경량 재료로 만들어진다. 임펠러는 성형 재료, 사출 성형 재료, 또는 둘 다로 만들어질 수 있다. 임펠러는 금속으로 만들어질 수 있다. 임펠러가 탑승자, 사용자, 관심 장소, 또는 이들의 조합을 가열 및/또는 냉각시키기 위한 충분한 양의 공기를 이동시키도록 임펠러는 충분히 클 수 있다. 로터가 부품 및 바람직하게는 차량 부품 내에 끼워질 수 있도록 임펠러는 충분히 작을 수 있다. 바람직하게, 임펠러는 사출 성형 및/또는 오버 몰딩에 의해 형성될 수 있다. 임펠러는 컵, 샤프트, 또는 로터의 양쪽 둘레에 성형될 수 있다.
컵은 실질적으로 스테이터를 둘러싸거나, 하나 이상의 자석들을 수용하거나, 샤프트에 연결하거나, 또는 이들의 조합으로 기능할 수 있다. 임펠러가 균형을 이루거나, 임펠러가 샤프트에 대해 위치하거나, 또는 둘 다일 수 있도록 컵은 임펠러와 연결을 형성할 수 있다. 컵은 샤프트에 고정되어 연결될 수 있다. 컵은 샤프트에 영구적으로 연결될 수 있다. 자석들이 임펠러에 직접 연결되지 않거나, 자석들이 임펠러를 스테이터 주위에서 회전하게 하거나, 또는 둘 다일 수 있도록 컵은 하나 이상의 자석들에 고정되어 연결될 수 있다. 컵은 적어도 부분적으로는 임펠러로 몰딩되거나, 임펠러에 압입되거나, 또는 둘 다 일 수 있다.
하나 이상의 자석들은 팬의 작동 중에 로터를 이동시키도록 기능할 수 있다. 하나 이상의 자석들은 와인딩들(windings)이 작동될 때 스테이터 주위를 회전할 수 있다. 로터가 회전하거나, 공기가 이동되거나, 또는 둘 다가 이루어지도록 로터는 충분한 양의 자석들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 자석들은 컵의 위치, 컵에 대한 자석들의 연결, 또는 둘 다에 의해 스테이터에 대해 위치할 수 있다.
컵의 위치는 샤프트와의 연결에 의해 결정될 수 있다. 로터가 이동 가능하도록 샤프트는 스테이터와 이동 가능한 연결을 형성하도록 기능할 수 있다. 샤프트의 단부가 베어링을 넘어 연장되고 베어링의 표면이 생성되도록 샤프트는 베어링에 압입될 수 있다. 베어링 표면은 로터가 회전할 때 하우징의 일부분과 접촉하는 샤프트의 단부에 있을 수 있다. 로터가 제1방향을 향해 축 방향으로 이동하지 않고 유연 부재가 로터가 제2방향으로 연장되는 것을 방지할 수 있도록 베어링 표면은 로터를 지지하기 위해 하우징과 접촉하는 저 마찰 표면(low friction surface)일 수 있다. 샤프트는 샤프트와 컵 사이에 연결이 형성되도록 임펠러 안으로 성형될 수 있다. 샤프트는 연결이 형성되도록 컵, 임펠러, 또는 둘 다에 압입될 수 있다. 바람직하게, 샤프트는 연결이 형성되도록 컵에 용접된다. 샤프트와 컵은 고정된 연결이 형성되도록 임의의 용접 방법에 의해 서로 용접될 수 있다. 컵과 샤프트는 레이저 용접, 초음파 용접, 마찰 용접, 아크 용접, 티그 용접, 고상(solid state) 용접, 또는 이들의 조합에 의해 함께 용접될 수 있다. 연결이 완료될 때 컵이 컵에 대해 균형을 이루도록 샤프트와 컵은 임의의 방법에 의해 용접될 수 있다. 용접에는 연결을 형성하기 위해 추가적인 재료를 첨가할 수 있다. 용접에는 연결을 형성하기 위한 추가적인 재료가 없을 수 있다. 샤프트는 컵에 압입되고 그런 다음 용접부가 형성될 수 있다. 용접부는 컵의 바깥에만 있거나 또는 컵의 안쪽에만 있을 수 있다. 용접부는 샤프트의 바깥 외주 주위의 연속 용접부일 수 있다. 용접부는 샤프트 주위에 간혈적으로 위치할 수 있다. 샤프트, 컵, 또는 둘 다는 컵과 샤프트 사이의 연결을 형성하는 것을 보조하는 테이퍼부를 포함하지 않을 수 있다. 컵은 샤프트에 실질적으로 수직한 방향으로 연장될 수 있고 컵과 샤프트가 테이퍼부를 사용하지 않고 실질적으로 수직으로 유지되도록 연결이 형성될 수 있다. 샤프트, 컵, 또는 둘 다는 서로에 대해, 임펠러에 대해, 임펠러 금형(mold)에 대해, 용접 구조물에 대해, 또는 이들의 조합에 대해 컵과 샤프트를 정렬시킬 수 있는 하나 이상의 위치설정 특징부(positioning features)를 포함할 수 있다.
위치설정 특징부는 컵과 샤프트, 컵과 임펠러, 금형 내의 컵, 조립체 내의 컵, 용접기 내의 컵, 팬 내의 컵과 샤프트, 또는 이들의 조합을 정렬시키도록 기능할 수 있다. 위치설정 특징부는 컵의 필수적인 부분일 수 있다; 컵에 첨가될 수 있다; 금형, 용접기, 조립체, 제조 장비, 조립 장비, 또는 이들의 조합의 특징에 상보적일 수 있다; 컵과 샤프트 조립체의 일부일 수 있다; 또는 이들의 조합일 수 있다. 위치설정 특징부는 금형의 특징과 정렬되는 컵 내의 하나 이상의 홀들일 수 있다. 바람직하게, 위치설정 특징부가 조립체의 한 위치에 맞춰 정렬시키거나, 컵이 하나의 구성에서 금형 내에만 배치되거나, 또는 둘 다일 수 있도록 위치설정 특징부는 관통 홀 및/또는 컵의 유일한 돌출부이다. 컵이 금형 내에 정렬되도록 위치설정 특징부는 금형의 유사한 고유 특징에 대응하는 컵의 고유한 특징일 수 있다. 로터가 스테이터에 연결될 때 로터가 균형을 이루거나, 로터가 스테이터 주위를 회전하거나, 로터가 스테이터와 접촉하지 않거나, 또는 이들의 조합이 되도록 위치설정 특징부는 컵, 샤프트, 임펠러, 또는 이들의 조합을 함께 정렬할 수 있다.
스테이터는 로터를 하우징에 연결하거나, 로터를 회전시키거나, 또는 둘 다를 기능할 수 있다. 스테이터는 실질적으로 그 축에 대해 로터를 회전시킬 수 있다. 스테이터는 로터의 자석들을 통해 로터를 이동시키는 하나 이상의 와인딩들을 가질 수 있다. 하나 이상의 와인딩들은 전원이 인가될 때 공기가 이동되도록 로터와 임펠러를 이동시키는 전기장을 생성할 수 있다. 로터는 스테이터에 압입될 수 있다. 로터의 샤프트는 베어링들에 연결될 수 있고 그리고 나서 베어링들과 샤프트는 스테이터에 배치될 수 있다. 로터는 유연 부재를 통해 베어링들, 스테이터, 또는 둘 다 내에 유지될 수 있다.
유연 부재는 로터, 샤프트, 임펠러, 또는 이들의 조합의 축(즉, 축 방향 이동)을 따라 이동하도록 허용하는 기능을 할 수 있다. 로터와 하우징의 사이의 접촉을 감소 및/또는 제거하기 위해; 로터가 하우징과 접촉하는 힘을 감소시키기 위해; 또는 이들의 조합을 위해 유연 부재는 로터, 임펠러, 또는 이들의 조합의 축 방향 이동을 늦추는 기능을 할 수 있다. 유연 부재가 로터의 축 방향 이동을 제한하도록 유연 부재는 유연 부재는 로터에 연결될 수 있다. 바람직하게, 유연 부재는 샤프트의 베이스(즉, 임펠러와 마주하는 샤프트의 단부)에 연결된다. 보다 바람직하게, 유연 부재는 샤프트의 베이스 내 리세스(recess)에 연결된다. 유연 부재는 샤프트의 베어링 표면 위에 위치한 샤프트의 그루브(groove) 내로 연장될 수 있다. 유연 부재는 원형이고 샤프트는 유연 부재의 홀을 통해 연장될 수 있거나, ‘U’자형, ‘C’자형, 또는 이들의 조합일 수 있다. 유연 부재는 유연성일 수 있거나, 강성이면서 하나 이상의 유연성 층들을 포함할 수 있거나, 또는 둘 다 일 수 있다. 유연 부재는 하나 이상의 유연부들, 적어도 하나의 유연부, 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 유연성 부재 전체는 유연할 수 있다. 유연 부재는 약 20A 또는 그 이상, 약 40A 또는 그 이상, 약 70A 또는 그 이상, 또는 심지어 80A 또는 그 이상의 쇼어 경도(Shore hardness)를 가질 수 있다(ASTM D2240에 따라 측정됨). 유연 부재는 약 20A에서 약 100A까지의 쇼어 경도를 가질 수 있다(ASTM D2240에 의해 측정됨). 유연 부재는 약 100D 이하, 약 80D 이하, 또는 약 70D 이하의 쇼어 경도를 가질 수 있다(ASTM D2240에 의해 측정됨). 유연 부재는 점성의 탄성 부재일 수 있다. 유연 부재는 열가소성, 열경화성, 가황성(vulcanized), 또는 이들의 조합일 수 있다. 유연 부재는 부분적으로 만들어질 수 있고, 전체적으로 만들어질 수 있고, 및/또는 엘라스토머(elastomer) 재료, 엘라스토머, 플라스틱, 고무, 팽창된 흑연, 팽창된 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetraflouroethylene, PTFE), 질석(vermiculite), 탄소 섬유, 천연 폴리이소프렌(natural polyisoprene), 합성 폴리이소프렌, 폴리부타디엔(polybutadiene), 클로로프렌(chloroprene), 부틸(butyle) 고무, 할로겐화(halogenated) 고무, 스티렌-부타디엔(styrene-butadiene) 고무, 니트릴(nitrile) 고무, 할로겐화 니트릴 고무, 에틸렌 프로필렌(ethylene propylene) 고무, 에피클로로히드린(epichlorohydrin) 고무, 폴리아크릴(polyacrylic) 고무, 실리콘(silicone) 고무, 플루오로실리콘(fluorosilicone) 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate), 과불화탄성체(perfluoroelastomers), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 유연 부재는 섬유 강화 재료일 수 있다. 유연 부재는 섬유 강화 엘라스토머일 수 있다. 바람직하게, 샤프트가 팬의 하우징을 향해 축 방향으로 이동함에 따라 유연 부재가 구부러지고, 이동에 저항하도록 유연 부재는 유연하다. 로터와 하우징(예를 들어, 임펠러의 상부와 하우징의 내부) 사이에서 접촉이 방지되도록 유연 부재는 구부러질 수 있다.
로터가 감속되고 로터와 하우징의 임의의 접촉이 감소되거나, 힘이 감소되거나, 또는 유연 부재를 포함하지 않는 샤프트에 비해 둘 다 감소될 수 있도록 유연 부재는 구부러질 수 있다. 유연 부재가 로터가 하우징을 따라 이동하거나, 하우징과 접촉하거나, 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 소음, 진동, 거칠음, 또는 이들의 조합을 방지 및/또는 실질적으로 감소시키도록, 유연 부재는 운동 에너지를 흡수하는 기능을 할 수 있다. 팬과 하우징 사이의 충격을 감소시키기 위해 팬 하우징 쪽으로 축 방향 이동이 실질적으로 제한되거나, 느려지거나, 감소되거나, 또는 이들의 조합이 되도록 유연 부재는 팬의 축 방향 이동을 제한한다. 예를 들어, 만약 로터가 초기에 5 m/s²의 가속도로 이동하고 유연 부재가 구부러지면 로터가 감속되어 접점에서의 가속도가 약 0.5 m/s² 이하가 될 수 있다. 유연 부재에 의한 샤프트의 감속은 샤프트가 또 다른 블로워 구성요소에 접근함에 따라 지수적(exponential)일 수 있다. 로터의 감속은 로터와 하우징 사이의 충격에 의해 생성된 소리를 감소시킬 수 있으므로 충격이 충분히 조용하여 탑승자, 사용자, 또는 둘 다 소리를 들을 수 없다. 생성된 소리는 약 62 데시벨 이하, 약 60 데시벨 이하, 약 58 데시벨 이하, 약 56 데시벨 이하, 약 54 데시벨 이하일 수 있다. 로터의 감속은 로터와 하우징의 진동, 충격, 또는 둘 다를 감소시켜서 충격이 탑승자, 사용자, 또는 둘 다에 의해 감지되지 않도록 할 수 있다. 유연 부재는 로터가 회전할 때, 로터가 정지해 있을 때 그리고 팬이 이동될 때, 또는 둘 다일 때 로터의 자연적인 진동들을 감소시킬 수 있다. 로터는 약 3 mm 이하, 약 2 mm 이하, 약 1 mm 이하, 또는 심지어 약 0.5 mm 이하의 거리만큼 이동하도록 유연 부재에 의해 제한될 수 있다. 유연 부재는 스페이서(spacer)에 근접하여 위치할 수 있다.
하나 이상의 스페이서들은 유연 부재와 스테이터의 일부, 베어링, 또는 둘 모두 사이에 위치할 수 있다. 하나 이상의 스페이서는 유연 부재와 팬의 다른 구성요소, 바람직하게는 팬의 정적 부재(static member) 사이에 위치할 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 스페이서들은 베어링과 유연 부재 사이에 끼워지고 스페이서는 유연 부재가 베어링들과 접촉하는 것을 방지한다. 스페이서는 유연 부재와 베어링 사이의 갭을 제거하여 베어링과 스페이서가 샤프트의 측 방향 이동을 방지하도록 돕는다. 스페이서는 샤프트, 로터, 또는 둘 다의 축 방향 이동을 제한하는 기능을 할 수 있다. 스페이서는 유연 부재, 금속, 고무, 엘라스토머, 또는 이들의 조합과 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 스페이서는 강성일 수 있다. 스페이서는 제어 기기가 켜졌을 때 로터의 회전 운동을 가능하게 하면서 로터의 축 방향 이동을 제한하는데 도움을 줄 수 있다.
제어 기기는 회로부(예를 들어, 마이크로프로세서, 서미스터, 센서들(즉, 역 기전력 센서들(Back Electromotive Force Sensors, BEMF), 홀 센서, 또는 둘 다), 또는 이들의 조합)을 갖는 하나 이상의 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다. 회로부는 다이오드들, 발광 다이오드들, 역 극성 다이오드들, 제너(zener) 다이오드들, 저항기들, 양의 온도 계수 저항기들, 음의 온도 계수 저항기들, 고저항 저항기, 저저항 저항기, 캐패시터들, 서미스터, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 인쇄 회로 기판은 팬을 제어하기 위해 그 위에 배치된 복수의 회로부를 포함할 수 있다.
하나 이상의 인쇄 회로 기판은 회로부에 전력을 공급하여 회로부가 팬을 제어하도록 기능할 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 인쇄 회로 기판은 하나의 주(primary) 인쇄 회로 기판이다. 인쇄 회로 기판은 표면 실장(surface mounting)을 사용하여 회로부에 연결될 수 있다. 인쇄 회로 기판은 하나 이상의 트레이스 및 바람직하게는 전기적 피드들로부터 회로부의 부분들 사이, 또는 둘 다로부터 연장되는 복수의 트레이스를 포함할 수 있도록 하여 전력이 회로부의 다양한 부분들에 공급되도록 한다. 복수의 트레이스는 전기적 피드들로부터 회로부, 회로부의 사이, 또는 둘 다에서 전력, 신호들, 또는 둘 다를 전달할 수 있다. 인쇄 회로 기판에 부착된 회로부의 구성 및/또는 위치는 인쇄 회로 기판 상에 인쇄된 트레이스들의 길이를 최소화 할 수 있다. 인쇄 회로 기판은 임펠러의 풋 프린트(foot print) 내에 완전히 들어갈 수 있다. 바람직하게, 인쇄 회로 기판은 임펠러의 중심부(즉, 블레이드가 연결되는 임펠러의 일부)내에 완전히 들어간다. 인쇄 회로 기판은 대칭일 수 있다. 인쇄 회로 기판은 비대칭일 수 있다. 인쇄 회로 기판은 하나 이상의 관통 홀들을 포함할 수 있다. 바람직하게, 인쇄 회로 기판은 단일 관통 홀을 포함한다. 보다 바람직하게, 트레이스들은 관통 홀을 둘러싸거나, 관통 홀을 돌거나, 관통 홀의 제1측으로부터 관통 홀의 제2측으로 돌거나, 또는 이들의 조합을 돌지 않는다. 관통 홀은 인쇄 회로 기판 상에 대칭적으로 위치할 수 있다. 바람직하게, 관통 홀은 인쇄 회로 기판 상에 비대칭으로 위치한다. 따라서, 예를 들어, 관통 홀은 인쇄 회로 기판을 한 쪽이 짧은 쪽이고, 한 쪽이 긴 쪽이도록 분할할 수 있다.
긴 쪽과 짧은 쪽은 관통 홀의 중심을 관통하는 평면에 의해 분리될 수 있다. 인쇄 회로 기판은 길쭉한 형상일 수 있다. 인쇄 회로 기판은 타원형일 수 있다. 인쇄 회로 기판은 평면은 인쇄 회로 기판의 모서리들(edges)에 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 바람직하게, 평면은 제2치수를 따르는 인쇄 회로 기판의 모서리들 사이에서 연장된다. 제2치수(예를 들어, 폭)는 제1치수(예를 들어, 길이)에 실질적으로 수직일 수 있다. 평면은 인쇄 회로 기판의 길이가 짧은 쪽과 긴 쪽으로 분할되는 방식으로 관통 홀을 양분할 수 있다.
인쇄 회로 기판의 긴 쪽은 전기적 피드로 끝나거나, 실질적으로 모든 회로부와 바람직하게는 모든 회로부를 수용하거나, 또는 둘 다로 기능할 수 있다. 긴 쪽은 실질적으로 모든 및/또는 모든 회로부가 긴 쪽 상에 위치하는 충분한 영역을 가질 수 있다. 긴 쪽은 전기적 피드들, 홀 효과 센서들, 와인딩들 종단점들(windings termination points), 모터 드라이버, 마이크로프로세서, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직하게, 긴 쪽은 전기적 피드들을 포함하고 마이크로프로세서는 전기적 피드들에 가장 가까운 회로부의 부분이다. 마이크로프로세서가 손상되지 않도록 보호하기 위해 마이크로프로세서와 전기적 피드들 사이에 하나 이상의 다이오드들, 커패시터들, 또는 둘 다가 위치할 수 있다. 긴 쪽은 복수의 홀 효과 센서들 및 각각의 복수의 와인딩 종단점들이 전기적 피드들로부터 등간격으로 이격되도록 중심 위치에서 전기적 피드들을 포함할 수 있다. 다른 말로 하면, 전기적 피드들에서 홀 효과 센서들까지의 거리는 전기 피드들에서 와인딩 종단점들까지의 거리와 같다. 예를 들어, 만약 제1홀 효과 센서의 트레이스 길이가 전기적 피드들에서 5 mm인 경우 제1와인딩 종단점은 전기적 피드들로부터 5 mm의 트레이스 길이를 가진다. 회로부는 회로 구성요소들의 주파수에 기초하여 인쇄 회로 기판의 긴 쪽 상에 배치될 수 있다. 바람직하게, 고주파 회로부는 저주파 회로부보다 전기적 피드들에 더 가깝게 위치한다. 고주파 회로부는 8 MHz 이상의 주파수를 가지거나, 마이크로프로세서이거나, 또는 둘 다이다. 인쇄 회로 기판의 긴 쪽상의 회로부 구성은 팬에 의해 생성된 방사선(예를 들어, 전자기 방사선)을 최소화하거나, 제거하거나, 상쇄하거나, 또는 이들의 조합일 수 있다.
회로부, 트레이스들, 또는 둘 다에 의해 생성된 전자기 간섭이 최소화되거나, 감소되거나, 또는 상쇄되도록 회로부, 트레이스 길이, 또는 둘 다는 인쇄 회로 기판에서 선택되거나 및/또는 구성될 수 있다. 트레이스 길이가 최소화되고 상응하는 전자기 간섭이 최소화되도록 회로부는 인쇄 회로 기판에 배치될 수 있다. 트레이스 길이는 짧은 쪽으로 확장되지 않고, 관통 홀 주위로 연장되지 않거나, 또는 둘 다에 의해 최소화 될 수 있다. 트레이스 길이는 시스템, 트레이스들, 하나 이상의 회로부의 구성요소들, 또는 이들의 조합의 테스트된 전자기 간섭에 따라 달라질 수 있다. 트레이스 길이는 측정된 내성, 테스트된 내성, 또는 둘 다에 따라 달라질 수 있다. 최대 트레이스 길이 및/또는 구성은 다음의 공식을 사용하여 계산될 수 있다. 주파수=빛의 속도/길이, 여기서 빛의 속도는 299,792,458 m/s의 일정한 속도이고, 파장은 특정 주파수(예를 들어, 300 MHz 신호의 파장은 약 0.1 m)의 한 주기의 거리이다. 주파수는 약 80 dBμv 이하, 바람직하게는 약 60 dBμv, 또는 보다 바람직하게는 약 50 dBμv의 전자기 방사선을 야기할 수 있다. 본 명세서에서 논의된 공식을 사용하여 생성될 때 최대 트레이스 길이는 약 80 dBμv 이하, 바람직하게는 약 60 dBμv, 또는 보다 바람직하게는 약 50 dBμv의 전자기 방사선을 야기할 수 있다.
짧은 쪽은 인쇄 회로 기판을 팬 내에 유지하는 것을 돕기 위한 기능을 할 수 있다. 짧은 쪽은 회로부, 트레이스들, 또는 둘 다가 실질적으로 없을 수 있다(예를 들어, 40 퍼센트 이하, 바람직하게는 30 퍼센트 이하, 또는 보다 바람직하게는 20 퍼센트 이하, 또는 가장 바람직하게는 10 퍼센트 이하의 회로부 및/또는 트레이스는 짧은 쪽에 위치한다). 인쇄 회로 기판은 다음 회로부의 부분들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
팬은 하나 이상의 역 극성 보호 다이오드들(reverse polarity protection diodes)을 포함할 수 있다. 역 극성 보호 다이오드는 뒤쪽으로 연결될 경우 팬, 마이크로프로세서, 또는 둘 다를 보호할 수 있다. 팬은 하나 이상의 제너 다이오드들을 포함한다. 제너 다이오드는 인가되는 전압 전위가 마이크로프로세서의 동작 전압과 양립하도록 설치될 수 있다. 제너 다이오드는 팬, 마이크로프로세서, 또는 둘 다 작동하는 것과 호환되는 전압으로 전압을 낮출 수 있다.
팬은 하나 이상의 음의 온도 계수(negative temperature coefficient, NTC) 저항기들을 포함할 수 있다. 음의 계수 저항기들은 온도가 증가함에 따라 저항이 감소하여 주변 온도(즉, 온도가 감소함에 따라 저항이 증가)에 반응하여 팬 제어가 조절된다.
서미스터는 온도를 측정하는 기능을 할 수 있다. 서미스터는 주변 온도를 측정하는 서미스터일 수 있다. 서미스터가 팬 주변의 주변 온도를 측정하도록 서미스터는 팬 안 또는 팬 위의 임의의 위치에 위치할 수 있다. 서미스터는 마이크로프로세서에 온도 신호를 제공할 수 있다. 서미스터의 일 실시 예는 본 명세서에서 논의된 바와 같이 음의 온도 계수 저항기일 수 있다. 마이크로프로세서는 서미스터로부터의 온도 신호에 따라 팬을 켜거나 끌 수 있다. 마이크로프로세서는 서미스터로부터 신호를 수신할 수 있다. 서미스터로부터의 신호는 블로워를 제어하기 위해 마이크로프로세서가 사용하는 대응 온도로 마이크로프로세서의 의해 변환될 수 있는 전기적 신호일 수 있다. 마이크로프로세서는 신호를 대응 온도로 변환하기 위해 룩 업 테이블(look up table)을 사용할 수 있다. 마이크로프로세서는 주변 온도가 팬을 켜고 끌 수 있을 정도로 높거나 낮은지를 결정하기 위해 룩 업 테이블을 사용할 수 있다.
도 1은 자석(12)을 도시한다. 자석(12)은 블로워(도시되지 않음)의 컵 내에 자석(12)을 위치시키는 위치설정 특징부(14)를 포함한다. 자석(12)은 샤프트(16)와의 용접된 연결부(28)를 더 포함한다.
도 2는 블로워(2)의 단면도를 도시한다. 블로워(2)는 스테이터(20) 주위로 연장되는 로터(6)를 수용하는 하우징(4)를 포함한다. 로터(6)는 공기를 이동시키기 위한 임펠러(8)를 포함하고, 임펠러(8)는 자석(12)과 연통되고 고정적으로 연결되는 컵(10)을 포함한다. 자석(12)은 샤프트(16)와 용접된 연결부(28)를 가지므로 샤프트(16)와 자석(12)은 함께 이동한다. 스테이터(20)는 샤프트(16)를 둘러싸는 와인딩들(24)을 포함하여 통전될 때 와인딩들(24)이 자석(12)과 함께 전자기장을 생성함으로써 로터(6)를 회전시킨다. 스테이터(20)는 샤프트(16)를 스테이터(20)에 연결시키는 유연 부재(26)를 더 포함한다. 스테이터(20)와 로터(6)의 일부는 인쇄 회로 기판(60)을 통해 연장된다.
도 3은 샤프트(16)와 유연 부재(26)의 확대도를 도시한다. 샤프트(16)는 유연 부재(26)와 샤프트(16)가 연결되도록 유연 부재(26)가 연장되는 그루브(34)를 포함한다. 스페이서(32)는 유연 부재(26)의 위와 베어링(36)의 아래에 위치한다. 샤프트(16)가 축 방향(100)으로 이동 가능하고 및/또는 샤프트(16)의 축 방향(100)에 따라 유연 부재(26)가 샤프트(16)의 이동을 느리게 하도록 유연 부재(26)는 유연하다. 샤프트(16)가 낮은 마찰 회전을 갖도록 샤프트(16)는 한 포인트까지 연장되고 하우징의 일부분과 함께 베어링 표면(30)을 형성한다. 자석들(12)은 샤프트(16) 주위에 위치하고, 와인딩들(24)은 자석들(12)과 샤프트(16) 사이에 위치하여 작동 중에 자석들은 와인딩들(24)에 의해 회전된다.
도 4는 인쇄 회로 기판(60)의 평면도를 도시한다. 인쇄 회로 기판(60)은 중심에서 벗어난 관통 홀(62)을 포함한다. 관통 홀(62)은 로터 및/또는 스테이터(도시되지 않음)의 일부를 수용하도록 구성된다. 관통 홀(62)은 인쇄 회로 기판(60)의 측면 치수(lateral dimension)를 따라 관통 홀(62)을 이등분하는 평면(64)을 더 포함한다. 평면(64)은 인쇄 회로 기판(60)의 짧은 쪽(70)과 긴 쪽(72)을 분리한다. 인쇄 회로 기판(60)의 짧은 쪽(70)은 전기적 공급들(68)이 없으며 실질적으로 회로부(66)가 없다. 긴 쪽(72)은 실질적으로 모든 회로부(66)를 포함하고 전기적 피드들(68)을 포함한다. 인쇄 회로 기판(60)상의 회로부(66) 일부는 복수의 홀 효과 센서들(80), 복수의 와인딩 종단점들(82), 및 모터 드라이버(84)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 모터 드라이버(84)는 홀 효과 센서들(80)과 와인딩 종단점들(82) 사이의 대략 중간에 위치하여 홀 효과 센서들(80)과 모터 드라이버(84) 사이의 트레이스들(86)과 와인딩들 종단점들(82)과 모터 드라이버(84) 사이의 트레이스들(86)은 대략 동일한 길이이다.
도 5는 인쇄 회로 기판(60)의 폭을 따라 관통 홀(62)을 이등분하는 평면(64)에 의해 분리되는 짧은 쪽(70)과 긴 쪽(72)을 갖는 인쇄 회로 기판(60)의 저면도를 도시한다. 긴 쪽(72)은 회로부(66)와 전기적 피드들(68)을 포함하고 짧은 쪽은 실질적으로 회로부와 전기적 피드들이 없다. 마이크로프로세서(88)는 전기적 피드들(68)에 가장 가까운 구성 요소이다.
도 6은 인쇄 회로 기판(60)의 평면도를 도시한다. 인쇄 회로 기판은 일 단부 상에 트레이스들(68)과 회로부를 통해 전력을 공급하는 3개의 전기적 피드들(68)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 모터 드라이버(84)는 제1측상의 일련의 홀 효과 센서들(80)과 제2측상의 일련의 와인딩 종단점들(84)에 연결된다. 모터 드라이버(84)로부터 제1홀 효과 센서(80)까지 연장되는 트레이스는 길이 A를 가지고, 모터 드라이버(84)로부터 제1와인딩 종단점(82)까지 연장되는 트레이스는 길이 A'을 가지며, 여기서 길이 A와 길이 A'은 동일하다. 제1홀 효과 센서로부터 제2홀 효과 센서까지의 트레이스 길이는 길이 B를 가지고, 제1와인딩 종단점에서 제2와인딩 종단점까지의 트레이스 길이는 길이 B'를 가지며, 여기서 길이 B와 길이 B'은 동일하다. 제2홀 효과 센서로부터 제3홀 효과 센서까지의 트레이스 길이는 길이 C를 갖고 제2와인딩 종단점으로부터 제3와인딩 종단점까지의 트레이스 길이는 길이 C'을 가지며, 길이 C와 길이 C'은 동일하다.
본 명세서에 인용된 임의의 수치 값은 임의의 더 낮은 값과 임의의 더 높은 값 사이에 적어도 2 단위의 분리가 있는 한 하나의 단위의 증분으로 낮은 값에서 높은 값까지의 모든 값을 포함한다. 예를 들어, 만약 구성요소의 양 또는 온도, 압력, 시간, 기타 등과 같은, 프로세스 변수의 값이, 예를 들어, 1 내지 90, 바람직하게는 20 내지 80, 보다 바람직하게는 30 내지 70으로 설명되어 있다면, 본 명세서에서는 15 내지 85, 22 내지 68, 43 내지 51, 30 내지 32와 같은 값들이 명백히 열거되어 있는 것으로 의도된다. 1보다 작은 값의 경우, 한 단위는 적절하게 0.0001, 0.001, 0.01 또는 0.1로 간주된다. 이들은 단지 의도된 것의 예시들일 뿐이며 열거된 가장 낮은 값과 가장 높은 값 사이의 가능한 수치들의 조합들이 본 출원에서 유사한 방식으로 명시적으로 언급된 것으로 간주되어야 한다.
특허 출원들 및 공보들을 포함한 모든 기사들과 참고들의 공개들은 모든 목적들을 위해 참조로 포함된다. 조합을 기술하기 위해 “본질적으로 이루어진(consisting essentially of)”이라는 용어는 식별된 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들, 및 조합의 기본 및 신규 특성들에 실질적으로 영향을 주지 않는 다른 요소들 성분들, 구성요소들 또는 단계들을 포함하는 조합을 설명하기 위해 사용된다. 본 명세서에 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들의 조합을 설명하기 위해 “포함하여 구성되는(comprising)” 또는 “포함하는(including)”이라는 용어의 사용은 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들로 본질적으로 이루어진 실시 예들을 또한 고려한다. 본 명세서에서 “할 수 있다(may)”라는 용어를 사용함으로써, 포함“될 수 있는” 임의의 설명된 속성들은 선택적이라는 것으로 의도된다.
복수의 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들은 단일의 통합된 요소, 성분, 구성요소 또는 단계에 의해 제공될 수 있다. 대안적으로, 단일의 통합된 요소, 성분, 구성요소 또는 단계는 별개의 복수의 요소, 성분, 구성요소 또는 단계로 분할될 수 있다. 하나의 요소, 성분, 구성요소 또는 단계를 설명하기 위한 “하나(a)” 또는 “일(one)”의 개시는 추가적인 요소들, 성분들, 구성요소들 또는 단계들을 배제하려는 것으로 의도되지 않는다.
2 : 블로워
4 : 하우징
6 : 로터
8 : 임펠러
10 : 컵
12 : 자석
14 : 위치선정 특징부
16 : 샤프트
20 : 스테이터
24 : 와인딩들
26 : 유연 부재
28 : 용접된 연결부
30 : 베어링 표면
32 : 스페이서
34 : 그루브
36 : 베어링
40 : 샤프트 중점의 평면
42 : 중력의 중심
60 : 인쇄 회로 기판
62 : 관통 홀
64 : 관통 홀의 중심 평면
66 : 회로부
68 : 전기적 피드들
70 : 짧은 쪽
72 : 긴 쪽
80 : 홀 효과 센서들
82 : 와인딩들 종단점들
84 : 모터 드라이버
86 : 트레이스들
88 : 마이크로프로세서
100 : 축 방향 이동

Claims (7)

  1. a. (i) 자석 및 (ii) 단부 상에 리세스를 포함하는 샤프트,를 포함하는 로터;
    b. 상기 로터 내에서 적어도 부분적으로 연장되는 스테이터; 및
    c. 적어도 부분적으로 엘라스토머 재료로 만들어지거나 엘라스토머를 포함하거나 또는 둘 모두인 유연 부재;를 포함하고,
    상기 유연 부재는 상기 리세스 내로 연장되며, 상기 유연 부재는 유연하여 상기 샤프트가 이동하는 것을 허용하거나 상기 샤프트와 더불어 적어도 부분적으로 이동하거나 또는 둘 모두인, 블로워.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유연 부재는 ASTM D2240에 따라 측정할 때 20A 내지 100A의 쇼어 경도를 갖는, 블로워.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유연 부재는 상기 샤프트를 상기 샤프트의 축을 따라 축방향으로 이동하도록 허용하는, 블로워.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유연 부재는 상기 샤프트로부터 임펠러, 스테이터, 블로워 하우징 또는 이들의 조합으로 진동, 소음, 거칠음 또는 이들의 조합이 전해지는 것이 방지되게끔 상기 샤프트가 이동하도록 허용하는, 블로워.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유연 부재는, 상기 샤프트 상기 유연 부재 또는 둘 모두와, 인접한 블로워 부품 사이의 힘이 감소 내지 제거되도록 상기 샤프트를 축 방향 가속을 감소 내지 제거하는, 블로워.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유연 부재 상기 샤프트 또는 둘 모두와의 접촉에 의해 야기되는 소음이 사용자에게 들리지 않거나 제거되거나 또는 둘 모두이도록, 상기 상기 샤프트 상기 유연 부재 또는 둘 모두가 인접한 블로워 부품으로 접근함에 따른 상기 샤프트 상기 유연 부재 또는 둘 모두의 상기 샤프트 축 방향 감속은 지수적인, 블로워.
  7. 제1항 내지 제6항에 있어서,
    상기 블로워는 베어링 및 스페이서를 포함하고, 상기 스페이서는 상기 유연 부재 위 베어링 아래에 위치되는, 블로워.
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