KR20180070124A

KR20180070124A - 소음이 감소되는 차량용 냉각팬

Info

Publication number: KR20180070124A
Application number: KR1020160172420A
Authority: KR
Inventors: 박창민; 박민주
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-26

Abstract

본 발명은 블레이드를 통과한 공기의 유동에 의한 소음을 감소시키는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬에 관한 것이다.
본 발명ㅇ에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬은, 구동모터(11)와, 상기 구동모터(11)에 의해 회전하는 블레이드(12)와, 상기 블레이드(12)를 둘러싸는 슈라우드(13)와, 상기 슈라우드(13)로부터 상기 구동모터(11)를 향해 연장되어 상기 구동모터(11)를 지지하는 메인 스테이터(15)를 포함하여, 차량에 설치된 열교환기에 장착되는 차량용 냉각팬에 있어서, 상기 메인 스테이터(15)는 둘레를 따라 등각격으로 형성되고, 상기 메인 스테이터(15) 사이에 상기 블레이드(12)에 의해 발생한 공기의 유동을 분리하기 위하여 상기 슈라우드(13)로부터 상기 구동모터(11)를 향하여 정해진 길이도 돌출되게 형성되는 보조 스테이터(16)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

소음이 감소되는 차량용 냉각팬{COOLING FAN OF VEHICLE REDUCING NOISE}

본 발명은 블레이드를 통과한 공기의 유동에 의한 소음을 감소시키는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬에 관한 것이다.

차량에는 차량을 구성하는 각종 구성요소의 작동에 의해 발생된 열을 방열하기 위한 각종 열교환기가 설치되고, 상기 열교환기에서 열교환 성능을 촉진시키기 위해 냉각팬이 설치된다.

예컨대, 상기 차량의 엔진으로 발생된 열을 방열시키기 위해, 차량의 전방에는 라디에이터가 설치되고, 상기 라디에이터의 방열성능을 높이기 위해 상기 라디에이터에는 냉각팬이 설치된다.

도 1에는 냉각팬의 일례가 도시되어 있는데, 상기 냉각팬은 구동모터(111)와, 상기 구동모터(111)에 의해 회전하는 블레이드(112)와, 상기 냉각팬을 통과하는 공기를 가이드하는 슈라우드(113)와, 상기 슈라우드(113)로부터 상기 구동모터(111)를 향하여 연장되어 상기 구동모터(111)를 지지하는 스테이터(115)를 포함한다.

상기 냉각팬이 구동하면, 상기 블레이드(112)를 통과한 공기는 상기 스테이터(115)와 반복적으로 작용하여 BPF 소음(Blade Passing Frequency)을 유발한다.

상기 슈라우드(113)의 가장 내측에 강성을 높이고 변형을 방지하기 위해 형성되는 밴드(114)와 상기 슈라우드(113) 사이에는 간극이 존재하고, 상기 블레이드(112)의 회전으로 인한 압력차로 유동이 역류하면서, 상기 소음이 발생한다.

이를 방지하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 밴드(114)와 상기 슈라우드(113) 사이에 돌기(113a)를 형성하여, 유동이 상기 밴드(114)와 상기 슈라우드(113) 사이에서 원을 그리면서 순환하지 못하도록 하였다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 슈라우드(113)의 내측면에 유동을 방해하는 톱니부(113b)를 형성하기도 하였다. 아울러, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 블레이드(112)의 간격을 비등각으로 형성하는 방법도 있었다.

상기와 같이, 상기 BPF 소음이 감소되도록 다양한 방식의 기술이 적용되었으나, 이것만으로는 상기 BPF 소음을 효과적으로 감소시키지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '소음저감구조를 가지는 쉬라우드'에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 10-2003-0070945 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, BPF 소음이 감소되도록 블레이드를 통과한 공기가 유동되면서 그 흐름이 연쇄적으로 분리되도록 한 소음이 감소되는 차량용 냉각팬을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬은, 구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하는 블레이드와, 상기 블레이드를 둘러싸는 슈라우드와, 상기 슈라우드로부터 상기 구동모터를 향해 연장되어 상기 구동모터를 지지하는 메인 스테이터를 포함하여, 차량에 설치된 열교환기에 장착되는 차량용 냉각팬에 있어서, 상기 메인 스테이터는 둘레를 따라 등각격으로 형성되고, 상기 메인 스테이터 사이에 상기 블레이드에 의해 발생한 공기의 유동을 분리하기 위하여 상기 슈라우드로부터 상기 구동모터를 향하여 정해진 길이도 돌출되게 형성되는 보조 스테이터가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 스테이터는 상기 메인 스테이터의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 스테이터의 선단은 상기 메인 스테이터에서 분리된 공기 흐름선 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 스테이터는 서로 인접한 2개의 메인 스테이터와 동일한 간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 스테이터는 상기 메인 스테이터와 동수(同數)로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 메인 스테이터와 상기 보조 스테이터 사이에는 상기 보조 스테이터에 의해 분리된 공기의 흐름에 의한 압력이 해소되도록 상기 슈라우드의 안쪽 둘레를 따라 상기 슈라우드와 간격을 두고 형성되는 밴드를 관통하는 압력 해소홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 압력 해소홀은 상기 보조 스테이터에서 분리된 공기 흐름선 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 압력 해소홀은 상기 메인 스테이터와 상기 보조 스테이터를 합한 개수만큼 형성되는 것을 특징으로 한다.

서로 인접한 2개의 압력 해소홀 사이의 중심에는 상기 메인 스테이터 또는 상기 보조 스테이터 중 어느 하나가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 메인 스테이터, 상기 보조 스테이터 및 상기 압력 해소홀은 상기 블레이드의 축방향에 대하여 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 소음이 감소되는 차량용 냉각팬에 따르면, 블레이드를 통과한 공기는 메인 스테이터와 보조 스테이터 및 압력해소홀을 차례로 통과하면서 공기의 흐름을 분리시켜, 상기 냉각팬에서 발생하는 BPF 소음이 감소되도록 한다.

도 1은 종래기술에 따른 냉각팬을 도시한 정면도.
도 2는 종래기술에 따른 냉각팬에서 슈라우드와 밴드 사이에 돌기가 형성된 예를 도시한 확대 사시도.
도 3은 종래기술에 따른 냉각팬에서 슈라우드와 밴드 사이에 톱니부가 형성된 예를 도시한 확대 사시도.
도 4는 종래기술에 따른 냉각팬에서 블레이드가 비등각으로 형성된 예를 도시한 확대 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬을 도시한 정면도.
도 6은 도 5의 A부분의 확대단면도로서, 본 발명에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬에서 보조 스테이터와 압력해소홀을 도시한 확대도.
도 7은 도 5의 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 본 발명에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬에서 메인스테이터, 보조 스테이터 및 압력해소홀이 냉각팬의 둘레방향에 따른 배치관계를 도시한 도면.
도 8은 도 7의 Ⅱ - Ⅱ선에 따라 본 발명에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬에서 메인스테이터, 보조 스테이터 및 압력해소홀이 냉각팬의 길이방향에 따른 배치관계를 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬은, 구동모터(11)와, 상기 구동모터(11)에 의해 회전하는 블레이드(12)와, 상기 블레이드(12)를 둘러싸는 슈라우드(13)와, 상기 슈라우드(13)로부터 상기 구동모터(11)를 향해 연장되어 상기 구동모터(11)를 지지하는 메인 스테이터(15)를 포함하여, 차량에 설치된 열교환기에 장착되는 차량용 냉각팬에서, 상기 메인 스테이터(15)는 둘레를 따라 등각격으로 형성되고, 상기 메인 스테이터(15) 사이에 상기 블레이드(12)에 의해 발생한 공기의 유동을 분리하기 위하여 상기 슈라우드(13)로부터 상기 구동모터(11)를 향하여 정해진 길이도 돌출되게 형성되는 보조 스테이터(16)가 형성된다.

구동모터(11)는 전원이 인가되면, 회전력을 발생시킨다.

블레이드(12)는 상기 구동모터(11)에 의해 회전하면서, 공기를 유동시킨다. 상기 블레이드(12)는 등간격으로 형성될 수 있다.

슈라우드(13)는 상기 블레이드(12)를 둘러싸, 공기의 흐름을 가이드한다.

밴드(14)는 상기 슈라우드(13)의 안쪽 둘레를 따라 상기 블레이드(12)와 간격을 두고 형성된다. 상기 밴드(14)는 상기 블레이드(12)의 축방향을 따라 정해진 길이로 형성된다. 상기 밴드(14)는 강성을 높이면서, 변형을 방지하며, 상기 블레이드(12)에서 발생한 바람이 옆으로 새는 것을 방지하는 역할도 한다.

메인 스테이터(15)는 상기 구동모터(11)를 지지하기 위하여, 상기 슈라우드(13) 또는 상기 밴드(14)로부터 중심을 향하여 형성된다. 상기 메인 스테이터(15)는 내측 단부가 상기 구동모터(11)를 지지함으로써, 상기 냉각팬의 내부에 상기 구동모터(11)가 설치되도록 한다.

상기 메인 스테이터(15)는 상기 구동모터(11)를 지지하는 역할도 수행하지만, 상기 블레이드(12)에서 발생한 공기의 유동을 분리하는 기능도 수행한다. 상기 블레이드(12)의 회전에 의해 발생한 공기의 흐름을 분리하여, 상기 블레이드(12)를 통과하는 공기의 주파수에 의한 BPF(Blade Passing Frequency) 소음을 줄이는 역할도 한다. 즉, 상기 블레이드(12)의 회전에 의해 발생한 바람은 그 후방에 위치한 상기 메인 스테이터(15)에 의해 흐름이 분리되면서, 상기 BPF 소음을 줄인다.

상기 메인 스테이터(15)는 상기 냉각팬의 둘레를 따라 복수로 형성되고, 바람직하게는 등간격으로 형성된다.

한편, 본 발명에서는 상기 메인 스테이터(15)에서 분리된 공기의 흐름을 다시 분리하거나 분리된 공기의 흐름에 의한 압력을 해소할 수 있는 수단이 추가적으로 마련된다.

이를 위하여, 보조 스테이터(16)와 압력 해소홀(17)이 추가적으로 형성된다.

보조 스테이터(16)는 상기 블레이드(12)의 둘레방향을 따라서는 상기 메인 스테이터(15)의 사이에 형성된다. 또한, 상기 보조 스테이터(16)는 상기 블레이드(12)의 축방향으로는 상기 메인 스테이터(16)보다 후방에 위치한다. 즉, 상기 블레이드(12)에서 생성된 바람은 상기 메인 스테이터(15)를 통과한 후, 상기 보조 스테이터(16)를 통과한다.

상기 보조 스테이터(16)는 상기 메인 스테이터(15)에서 분리된 공기의 흐름을 2차로 분리하는 역할을 한다.

상기 보조 스테이터(16)는 상기 슈라우드(13) 또는 상기 밴드(14)로부터 상기 구동모터(11)를 향하여 정해진 길이로 형성된다. 상기 보조 스테이터(16)의 그 길이가 상기 메인 스테이터(15) 보다 짧게 형성된다. 다만, 상기 메인 스테이터(15)는구동모터(11)를 지지하기 위하여, 중심까지 연장되도록 형성되고 있으나, 상기 블레이드(12)에서 둘레부분에서 대부분 생성되고, 중심부분에서는 미약하므로, 상기 보조 스테이터(16)는 상기 구동모터(11)를 지지하는 상기 메인 스테이터(15)처럼 중심까지 연장되지 않아도 된다.

이때, 상기 보조 스테이터(16)의 선단은 상기 메인 스테이터(15)에서 분리된 공기의 흐름선상에 위치하도록 한다(도 7 참조).

상기 보조 스테이터(16)는 서로 인접한 2개의 메인 스테이터(15)의 중간에 위치하고, 서로 같은 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 보조 스테이터(16)는 상기 메인 스테이터(15)와 동수(同數)로 형성된다.

압력 해소홀(17)은 상기 메인 스테이터(15)와 상기 보조 스테이터(16) 사이에서 상기 밴드(14)를 관통하도록 형성된다.

상기 압력 해소홀(17)은 상기 밴드(14)에 둘레를 따라 상기 밴드(14)를 관통하도록 복수로 형성된다. 또한, 상기 압력 해소홀(17)은 상기 블레이드(12)의 축방향으로는 상기 보조 스테이터(16)의 후방에 위치한다. 따라서, 상기 블레이드(12)에서 발생한 바람은 상기 메인 스테이터(15)에서 1차로 흐름이 분리되고, 상기 보조 스테이터(16)에서 2차로 흐름이 분리된 후, 상기 압력 해소홀(17)에 도달한다.

즉, 상기 압력 해소홀(17)은 상기 보조 스테이터(16)에서 2차로 분리된 공기의 흐름에 의한 압력이 해소하는 역할을 한다.

상기 압력 해소홀(17)의 위치는 상기 냉각팬의 둘레방향을 따라서는 상기 보조 스테이터(16)에 의해 분리된 공기의 흐름선상에 위치하고, 이를 통하여 상기 보조 스테이터(16)에서 분리된 공기의 흐름이 모이지 않고, 상기 압력 해소홀(17)을 통하여 배출됨으로써, 소음이 감소되도록 한다.

상기 압력 해소홀(17)은 상기 메인 스테이터(15)와 상기 보조 스테이터(16)의 사이에 형성되므로, 상기 메인 스테이터(15)와 상기 보조 스테이터(16)의 개수를 합한 개수만큼 형성된다.

이때, 서로 인접한 2의 압력 해소홀(17) 사이의 중심에는 상기 메인 스테이터(15)가 형성되거나 또는 상기 보조 스테이터(16)가 형성된다.

상기 메인 스테이터(15), 상기 보조 스테이터 및 상기 압력 해소홀(17)은 상기 블레이드(12)의 둘레방향을 따라서는 '메인 스테이터(15) - 압력 해소홀(17) - 보조 스테이터(16) - 압력 해소홀'의 순서로 형성되고(도 7 참조), 상기 블레이드(12)의 축방향을 따라서는 '메인 스테이터(15) -보조 스테이터(16) - 압력 해소홀'의 순서로 형성된다(도 7 및 도 8 참조).

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬은, 상기 구동모터(11)에 전원이 인가되어 상기 블레이드(12)가 회전하여 발생되는 공기의 흐름을 분리하고, 별도의 통로를 통하여 배출되도록 함으로써, 소음을 감소시킨다.

상기 블레이드(12)에서 발생한 공기의 흐름은 상기 메인 스테이터(15)에 의해 1차로 분리된 후, 상기 보조 스테이터(16)의 선단에 의해 2차로 분리된다. 또한, 상기 보조 스테이터(16)에 의해 2차로 분리된 공기의 흐름은 상기 압력 해소홀(17)로 유동하여, 상기 압력 해소홀(17)을 통하여 배출되므로, 상기 보조 스테이터(16)에서 분리된 공기의 흐름에 집중되어 압력이 상승하는 현상을 방지하므로, 추가적으로 소음을 감소시킨다.

도 7을 보면, 상기 블레이드(12)의 작동으로 바람이 발생하면(도 7에서 점선으로 된 화살표), 바람은 먼저 상기 메인 스테이터(15)의 전단(블레이드를 바라보고 있는 단부)에 의해 흐름이 분리되고, 상기 메인 스테이터(15)에서 분리된 바람은 상기 메인 스테이터(15)의 후방에 위치한 상기 보조 스테이터(16)의 전단(블레이드를 바라보고 있는 단부)에 도달한다. 상기 보조 스테이터(16)의 전단에서는 다시 흐름이 분리되고, 흐름이 분리된 바람은 2차로 상기 압력 해소홀(17)로 유입된다.

따라서, 상기 블레이드(12)에서 발생한 바람은 상기 블레이드(12)의 축방향으로 이동하면서, 상기 메인 스테이터(15)의 전단에서 1차로 분리되고, 상기 보조 스테이터(16)의 전단에서 2차로 분리된 후, 상기 압력 해소홀(17)로 유입됨으로써, 상기 BPF 소음을 저감시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 소음이 감소되는 차량용 냉각팬은, 상기 메인 스테이터(15)와 상기 보조 스테이터(16)에 의해 2단으로 공기의 흐름을 분리하고, 상기 압력 해소홀(17)에 의해 압력이 집중되는 것을 방지하기 때문에 소음이 감소된다.

11 : 구동모터
12 : 블레이드
13 : 슈라우드
14 : 밴드
15 : 메인 스테이터
16 : 보조 스테이터
17 : 압력 해소홀
111 : 구동모터
112 : 블레이드
113 : 슈라우드
113a : 돌기
113b : 톱니부
114 : 밴드
115 : 스테이터

Claims

구동모터와, 상기 구동모터에 의해 회전하는 블레이드와, 상기 블레이드를 둘러싸는 슈라우드와, 상기 슈라우드로부터 상기 구동모터를 향해 연장되어 상기 구동모터를 지지하는 메인 스테이터를 포함하여, 차량에 설치된 열교환기에 장착되는 차량용 냉각팬에 있어서,
상기 메인 스테이터는 둘레를 따라 등각격으로 형성되고,
상기 메인 스테이터 사이에 상기 블레이드에 의해 발생한 공기의 유동을 분리하기 위하여 상기 슈라우드로부터 상기 구동모터를 향하여 정해진 길이도 돌출되게 형성되는 보조 스테이터가 형성되는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.
제1항에 있어서,
상기 보조 스테이터는 상기 메인 스테이터의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.
제2항에 있어서,
상기 보조 스테이터의 선단은 상기 메인 스테이터에서 분리된 공기 흐름선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.
제2항에 있어서,
상기 보조 스테이터는 서로 인접한 2개의 메인 스테이터와 동일한 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.
제1항에 있어서,
상기 보조 스테이터는 상기 메인 스테이터와 동수(同數)로 형성되는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.
제1항에 있어서,
상기 메인 스테이터와 상기 보조 스테이터 사이에는 상기 보조 스테이터에 의해 분리된 공기의 흐름에 의한 압력이 해소되도록 상기 슈라우드의 안쪽 둘레를 따라 상기 슈라우드와 간격을 두고 형성되는 밴드를 관통하는 압력 해소홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.
제6항에 있어서,
상기 압력 해소홀은 상기 보조 스테이터에서 분리된 공기 흐름선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.
제6항에 있어서,
상기 압력 해소홀은 상기 메인 스테이터와 상기 보조 스테이터를 합한 개수만큼 형성되는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.
제8항에 있어서,
서로 인접한 2개의 압력 해소홀 사이의 중심에는 상기 메인 스테이터 또는 상기 보조 스테이터 중 어느 하나가 형성되는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.
제6항에 있어서,
상기 메인 스테이터, 상기 보조 스테이터 및 상기 압력 해소홀은 상기 블레이드의 축방향에 대하여 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소음이 감소되는 차량용 냉각팬.