KR20190066898A

KR20190066898A - 냉각 팬

Info

Publication number: KR20190066898A
Application number: KR1020170166772A
Authority: KR
Inventors: 김병수
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-06-14
Also published as: CN111148902A; EP3722614A1; EP3722614A4; WO2019112245A1; US20200291949A1; US11268527B2; KR102001004B1

Abstract

본 발명의 냉각팬은 팬 하우징과, 상기 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 팬 하우징에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되는 마그넷이 구비되고 임펠러가 연결되는 로터와, 상기 스테이터의 하측에 설치되어 냉각팬을 제어하는 회로부품과 로터의 회전수를 감지하는 홀 센서가 장착되는 PCB를 포함하고, 상기 마그넷은 홀 센서의 센싱력을 증대시킬 수 있도록 홀 센서에 인접한 하부의 면적이 크게 형성되어 제조공정을 단축하고 홀 센서의 센싱 성능을 향상시킨다.

Description

냉각 팬{A COOLING FAN}

본 발명은 전자기기, 자동차 또는 엘이디 조명 등의 과열을 방지하기 위한 냉각팬에 관한 것이다.

현재 사용되는 전자기기, 엘이디 조명 또는 자동차에 장착되는 각종 부품의 과열을 방지하기 위해 주로 냉각팬이 사용되고 있다.

냉각팬은 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 회전축에 고정되는 로터와, 팬 하우징에 고정되고 로터와 일정 간극을 두고 배치되는 스테이터와, 로터에 고정되어 로터와 같이 회전되는 임펠러와, 스테이터 하부에 설치되어 냉각팬을 제어하는 PCB를 포함한다.

이러한 냉각팬에는 로터의 회전수를 측정하는 홀 센서가 장착되고, 홀 센서는 마그넷에서 발생되는 자기장을 감지하여 로터의 회전수를 측정하는 것으로, 마그넷과 최대한 가까운 위치에 배치된다.

모터의 홀 센서는 등록특허공보 10-1482939(2015년 01월 06일)에 개시된 바와 같이, 홀 센서기판에 장착되고, 홀 센서기판은 스테이터가 고정되는 인슐레이터의 일측에 설치되어 모터의 메인기판과 케이블에 의해 전기적으로 연결된다.

이러한 홀 센서는 모터를 제어하는 메인 기판과 별도로 마그넷의 가까운 위치에 설치되고 메인기판과 연결되는 구조이기 때문에 구성이 복잡하고, 제조비용이 증가하는 문제가 있다.

또한, 홀 센서가 메인 기판에 설치될 경우에도 홀 센서가 마그넷과 가까운 위치에 설치될 수 있도록 메인 기판의 상면 즉, 마그넷과 마주보는 위치에 홀 센서가 장착되고, 메인기판의 배면에 각종 회로부품이 실장된다.

이 경우 메인 기판의 배면에 회로부품을 실장하는 공정과 메인기판의 상면에 홀센서를 장착하는 공정 두 번의 공정으로 진행되기 때문에 제조공정이 늘어나고 비용이 증가하는 문제가 있다.

등록특허공보 10-1482939(2015년 01월 06일)

본 발명의 목적은 마그넷의 홀 센서에 전달되는 자기장의 세기를 증대하여 홀 센서의 센싱력을 향상시킬 수 있는 냉각팬을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 PCB의 일면에 회로부품과 홀 센서가 같이 실장되도록 하여 제조공정을 단축하고 비용을 절감할 수 있는 냉각팬을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 팬 하우징과, 상기 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 팬 하우징에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되는 마그넷이 구비되고 임펠러가 연결되는 로터와, 상기 스테이터의 하측에 설치되고 회로부품과 홀 센서가 장착되는 PCB를 포함하고, 마그넷은 홀 센서에 인접한 하부의 면적을 크게 형성하여 홀 센서의 센싱력을 증대시킨다.

PCB는 한 번의 부품 장착공정에 의해 한 면에 회로부품과 홀 센서가 장착될 수 있다.

마그넷은 그 하부에 두께를 확장하여 자기장의 세기를 증대하는 확장부가 형성될 수 있다. 확장부의 돌출되는 폭은 백요크의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.

마그넷은 하측방향으로 향하는 자기장의 세기를 증대시키는 돌출부가 하측방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 마그넷의 하부 면적을 크게 형성하여 홀 센서에 가까운 하부에서 발생되는 자기장의 세기를 증가시키고 홀 센서의 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 홀 센서가 감지할 수 있는 자기장의 세기를 증가하여 PCB의 배면에 회로부품과 홀 센서가 같이 실장할 수 있고, 이에 따라 한 번의 부품 장착 공정에 의해 제조할 수 있어 제조공정을 단축하고 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬의 일부 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마그넷이 구비된 냉각팬의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마그넷이 구비된 냉각팬의 일부 확대도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 냉각팬은 전면에 공기가 토출되는 공기 토출구(12)가 형성되고, 배면에 공기가 유입되는 공기 유입구(14)가 형성되는 팬 하우징(10)과, 팬 하우징(10)에 회전 가능하게 지지되는 회전축(20)과, 회전축(20)에 고정되는 로터(30)와, 팬 하우징(10)에 고정되고 로터(30)와 일정 간극을 두고 배치되는 스테이터(40)와, 로터(30)에 연결되어 같이 회전되는 임펠러(50)와, 로터(30) 및 스테이터(40)의 하측에 배치되어 스테이터(40)에 전원을 연결하고 냉각팬 제어를 위한 각종 회로부품이 실장되는 PCB(70)를 포함한다.

팬 하우징(10)은 전면과 배면이 공기가 통과하도록 개방되고, 중앙에는 회전축(60)이 회전 가능하게 지지함과 아울러 스테이터(40)가 고정되는 지지부(60)가 형성된다.

팬 하우징(10)의 모서리에는 냉각팬이 장착되는 장착용 브라켓에 고정하기 위한 체결홀부(64)가 형성된다.

지지부(60)는 팬 하우징(10)의 중앙에 원통 형태로 형성되고, 그 내면에는 회전축(20)이 회전 가능하게 삽입되고, 그 외면에는 스테이터(40)가 고정된다.

회전축(20)은 지지부(60)의 내면에 베어링(66,68)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 베어링(66,68)은 회전축의 상부를 회전 가능하게 지지하는 제1볼 베어링(66)과, 회전축(20)의 하부를 회전 가능하게 지지하는 제2볼 베어링(68)을 포함한다.

스테이터(40)는 지지부(60)의 외주면에 고정되는 스테이터 코어(42)와, 스테이터 코어(42)의 외면에 장착되는 보빈(44)과, 보빈(44)에 권선되고 전원이 인가되는 코일(46)을 포함한다.

로터(30)는 스테이터(40)의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되고 원통 형태로 형성되는 마그넷(32)과, 마그넷(32)의 외주면에 배치되는 백요크(34)와, 마그넷(32)과 백요크(34)가 고정되고 임펠러(50)가 연결되는 로터 지지체(36)를 포함한다.

로터 지지체(36)는 중앙에 회전축(20)이 연결되고 원판 형태로 형성되는 원판부(72)와, 원판부(72)의 가장자리에서 수직으로 연장되고 그 내면에 마그넷(32)과 백요크(34)가 고정되고, 그 외면에 임펠러(50)가 형성되는 원통부(74)를 포함한다.

임펠러(50)는 로터 지지체(36)의 외주면에 로터 지지체(36)와 일체로 형성된다. 즉, 마그넷(32), 백요크(34) 및 회전축(20)을 금형에 배치한 상태에서 인서트 사출을 실시하여 임펠러(50)와 로터 지지체(36)가 형성되고, 로터 지지체(36)에 회전축(20), 마그넷(32) 및 백요크(34)가 고정된다.

PCB(70)는 스테이터(40)의 하측에 배치되고 중앙이 개구되어 지지부(20)의 외면에 삽입되는 원판 형태로 형성되고 팬 하우징(10)에 고정된다.

PCB(70)에는 송풍팬을 제어하는 각종 회로부품이 실장되고, 스테이터(40)의 코일(46)이 전기적으로 연결되며, 로터(30)의 회전수를 측정하는 홀 센서(72)가 장착된다.

기존의 PCB의 경우 회로부품은 스테이터(40) 또는 로터(30)와의 간섭을 피하기 위해 PCB(70)의 배면에 장착되고, 홀 센서는 센싱력 증대를 위해 마그넷과 가깝게 위치되도록 PCB의 상면에 장착된다. 즉, 홀 센서는 마그넷의 자기장을 감지하여 로터의 회전수를 측정하는 것으로, 마그넷과 가깝게 위치될수록 자기장을 감지하기 용이하여 마그넷과 가까운 위치인 PCB의 상면에 장착되거나 홀 센서가 장착된 별도의 PCB를 마그넷의 가까운 위치에 장착한다.

PCB에 회로부품을 실장할 때 SMD(Surface Mount Device)가 사용되는데, 회로부품은 PCB의 배면에 장착하고, 홀 센서는 PCB의 상면에 장착할 경우 회로부품을 장착하는 공정과 홀 센서를 장착하는 공정 두 번의 공정을 수행해야되기 때문에 제조시간 및 비용이 증가된다.

본 발명에서는 PCB(70)의 배면에 회로부품과 홀 센서(72)를 같이 장착하여 한 번의 공정에서 PCB(70)의 제조가 가능하고, 마그넷(32)의 하측 면적을 확장하여 PCB(70)의 배면에 장착된 홀 센서(72)가 충분히 센싱할 수 있도록 자기장의 세기를 증대시킨다.

마그넷(32)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 원통 형태로 형성되고, 하부 외면에 외측방향으로 돌출되어 마그넷(32)의 하부 면적을 확장하여 마그넷(32)의 하측방향으로 향하는 자기장의 세기를 증대시키는 확장부(38)가 형성된다.

마그넷(32)은 플라스틱 마그넷으로 형성된다. 즉, 마그넷(32)의 하측이 외측방향으로 돌출되는 확장부(38)를 형성해야 되는데, 플라스틱 마그넷을 사용하면 금형에서 확장부(38)를 마그넷(32)과 일체로 성형할 수 있어 제조비용을 줄일 수 있다.

마그넷(32)의 확장부(38)는 마그넷(32)의 외측방향으로 돌출되어 마그넷(32)의 다른 부분의 두께보다 두껍게 형성되어 자기장의 세기를 증가시킨다.

그리고 확장부(38)는 백요크(34)의 두께와 동일한 두께로 형성되어 외측방향으로 돌출되는 부분이 없도록 하는 것이 바람직하다. 확장부(38)의 외면에는 백요크(34)를 제거하여 확장부(38)의 외측방향으로 자기장의 누설되도록 하여 확장부(38)의 하측방향으로 향하는 자기장의 세기를 증가시켜 홀 센서(72)의 센싱력을 증대시킨다.

다른 실시예에 따른 냉각팬은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 위의 일 실시예에서 설명한 냉각팬과 동일한 구조이고, 마그넷(90)이 일 실시예에 따른 마그넷(32)과 다른 구조를 갖는다.

다른 실시예에 따른 마그넷(90)은 하측방향으로 돌출되게 형성되어 하측방향으로 향하는 자기장의 세기를 증대시키는 돌출부(94)가 형성된다.

즉, 마그넷(90)의 하부가 하측방향으로 돌출되도록 하여 마그넷(90)의 면적을 증가시키고, 마그넷(90)의 면적 증가만큼 마그넷(90)의 하측방향으로 향하는 자기장의 세기를 증가시켜 PCB(70)의 배면에 장착되는 홀 센서(72)가 마그넷(90)의 자기장을 센싱할 수 있도록 한다.

다른 실시예에 따른 마그넷(90)은 ND 마그넷으로 형성되는 것이 바람직하다. ND 마그넷은 네오디뮴 철 붕소 등을 소결하여 제조되는 것으로, 마그넷(90)을 소결할 때 돌출부(94)가 마그넷(90)과 일체로 성형된다.

돌출부(94)의 두께는 마그넷(90)의 다른 부분의 두께에 비해 얇게 형성된다. 즉, 돌출부(90)의 내면에는 하측방향으로 갈수록 두께가 얇아지도록 하는 경사면(96)이 형성되어 두께가 마그넷(90)의 다른 부분에 비해 얇게 형성된다.

마그넷(90)의 상단과 스테이터 코어(42)의 상단 사이의 간격(D1)이 마그넷(90)의 하단과 스테이터 코어(42)의 하단 사이의 간격(D2)에 비해 크게 형성된다. 이는 마그넷(90)의 상부에서 스테이터(40)에 작용하는 자기장의 세기가 마그넷(90)의 하부에서 스테이터(40)에 작용하는 자기장의 세기보다 커지도록 하여 로터(30)의 회전시 로터(30)가 상측방향으로 이동되는 것을 억제하여 로터(30)가 이탈되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이때, 마그넷(90)의 하부에 돌출부(94)가 돌출되면 마그넷(90)의 길이가 상부에 비해 하부가 커지게 되고 마그넷(90)의 하부에서 스테이터(40)에 작용하는 자기장의 세기가 마그넷(90)의 상부에 비해 커지게 되어 로터(30)가 이탈될 우려가 있다. 본 발명에서는 로터(30)의 이탈은 방지하면서 마그넷(90)의 하부 면적은 확장할 수 있도록 돌출부(94)의 내면에 돌출부(94)의 두께가 작아지는 경사면(96)을 형성한다. 즉, 돌출부(94)에서 발생되는 자기장 세기가 스테이터 영향을 미치는 내측방향으로 약하고, 홀 센서가 감지할 수 있는 하측방향으로 강해지도록 한다.

돌출부(94)의 내면은 경사면(96) 형태 이외에 단차진 형태 등 두께를 얇게 할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 돌출부(94)의 외면에는 백요크(92)가 없이 노출되어 돌출부(92)의 외측방향으로 자기장의 누설되도록 하여 홀 센서의 센싱 성능을 향상시킨다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10: 팬 하우징 12: 공기 토출구
14: 공기 유입구 20: 회전축
30: 로터 32: 마그넷
34: 백요크 40: 스테이터
50: 임펠러 60: 지지부
70: PCB 72: 홀 센서
36: 확장부

Claims

팬 하우징;
상기 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축;
상기 팬 하우징에 고정되는 스테이터;
상기 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되는 마그넷이 구비되고 임펠러가 연결되는 로터;
상기 스테이터의 하측에 설치되어 냉각팬을 제어하는 회로부품과 로터의 회전수를 감지하는 홀 센서가 장착되는 PCB를 포함하고,
상기 마그넷은 홀 센서의 센싱력을 증대시킬 수 있도록 홀 센서에 인접한 하부의 면적이 크게 형성되는 냉각팬.
제1항에 있어서,
상기 PCB는 한 면에 회로부품과 홀 센서가 같이 장착되어, 한 번의 부품 장착공정에 의해 제조되는 냉각팬.
제1항에 있어서,
상기 마그넷은 그 하부에 두께가 확장되어 하측방향으로 향하는 자기장의 세기를 증대하는 확장부가 형성되는 냉각팬.
제3항에 있어서,
상기 마그넷은 원통 형태로 형성되고, 상기 확장부는 마그넷의 하부 외면에 원주방향으로 돌출되게 형성되는 냉각팬.
제3항에 있어서,
상기 마그넷은 플라스틱 마그넷인 냉각팬.
제3항에 있어서,
상기 마그넷은 금형에 의해 확장부와 일체로 성형되는 냉각팬.
제3항에 있어서,
상기 확장부는 상기 백요크의 두께와 동일한 폭으로 돌출되는 냉각팬.
제3항에 있어서,
상기 확장부의 외면에는 백요크가 제거되어 확장부에서 발생되는 자기장이 마그넷의 외측방향으로 누설되도록 하는 냉각팬.
제1항에 있어서,
상기 마그넷은 하측방향으로 돌출되게 형성되어 하측방향으로 향하는 자기장의 세기를 증대시키는 돌출부가 형성되는 냉각팬.
제9항에 있어서,
상기 마그넷은 ND 마그넷인 냉각팬.
제9항에 있어서,
상기 돌출부는 소결 공정에서 마그넷과 일체로 형성되는 냉각팬.
제9항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 마그넷의 두께 비해 얇게 형성되는 냉각팬.
제9항에 있어서,
상기 돌출부는 마그넷의 두께 비해 얇게 형성되도록 그 내면에 하측방향으로 갈수록 두께가 얇아지는 경사면이 형성되는 냉각팬.
제9항에 있어서,
상기 돌출부의 외면은 백요크가 없이 노출되어 마그넷의 외측방향으로 자기장의 누설되는 냉각팬.
팬 하우징;
상기 팬 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축;
상기 팬 하우징에 고정되는 스테이터;
상기 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되는 마그넷이 구비되고, 임펠러가 연결되는 로터; 및
상기 스테이터의 하측에 설치되고 냉각팬을 제어하는 회로부품과 로터의 회전수를 감지하는 홀 센서가 배면에 같이 장착되는 PCB를 포함하고,
상기 마그넷은 홀 센서의 센싱력을 증대시킬 수 있도록 홀 센서에 인접한 하부에 마그넷의 다른 부위에 비해 두께가 두껍게 형성되는 확장부가 형성디는 냉각팬.