KR20220053344A - 팬모터 - Google Patents

팬모터 Download PDF

Info

Publication number
KR20220053344A
KR20220053344A KR1020200137694A KR20200137694A KR20220053344A KR 20220053344 A KR20220053344 A KR 20220053344A KR 1020200137694 A KR1020200137694 A KR 1020200137694A KR 20200137694 A KR20200137694 A KR 20200137694A KR 20220053344 A KR20220053344 A KR 20220053344A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bearing
housing
impeller
fan motor
air
Prior art date
Application number
KR1020200137694A
Other languages
English (en)
Inventor
김성기
김병직
황은지
황지수
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020200137694A priority Critical patent/KR20220053344A/ko
Priority to TW109144327A priority patent/TWI769618B/zh
Priority to AU2020289847A priority patent/AU2020289847B2/en
Priority to EP21165047.8A priority patent/EP3988798B1/en
Priority to US17/217,580 priority patent/US11976666B2/en
Publication of KR20220053344A publication Critical patent/KR20220053344A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/263Rotors specially for elastic fluids mounting fan or blower rotors on shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F04D25/082Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation the unit having provision for cooling the motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/053Shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30Vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/325Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/403Casings; Connections of working fluid especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806Cooling the drive system
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/161Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00Working fluids
    • F05D2210/10Kind or type
    • F05D2210/12Kind or type gaseous, i.e. compressible

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

본 발명은, 하우징; 상기 하우징의 내측 중심을 가로 질러 회전 가능하게 설치되는 회전축; 상기 회전축의 일 측에 회전 가능하게 설치되는 임펠러; 상기 임펠러와 축방향으로 서로 이격되게 상기 회전축에 설치되는 로터와, 상기 하우징의 내부에서 상기 로터와 공극을 두고 상기 로터를 감싸도록 설치되는 스테이터; 상기 회전축의 일 단에 설치되는 제1 베어링과, 상기 회전축의 다른 일 단에 설치되어 상기 회전축이 회전 가능하도록 지지하는 제2 베어링; 및 상기 제1 베어링을 수용하여 지지하고, 상기 하우징의 일 측에 고정 설치되는 제1 베어링 하우징을 포함하는 팬모터에 관한 것이다.

Description

팬모터{FAN MOTOR}
본 발명은 팬의 고속 회전이 가능한 팬모터에 관한 것이다.
모터는 전기 에너지를 이용하여 회전력을 발생시키는 장치를 의미한다. 일반적으로 모터는, 하우징과, 하우징의 내부에 배치되는 스테이터와, 스테이터의 내측에 배치되어 스테이터에서 발생되는 자계에 의해 회전되도록 이루어지는 로터, 로터에 결합되어 로터와 함께 회전하는 회전축을 구성으로 포함한다.
모터의 회전축의 일측에는 임펠러(impeller)와 같은 팬(fan)이 결합되어 기류(air current)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
모터는 청소기나 헤어 드라이기 등의 가전기기에 설치될 수 있으며, 모터는 팬(FAN)과 체결되고, 팬은 전동기로부터 동력을 전달받아 회전됨으로 기류를 생성할 수 있게 된다.
일반적으로, 청소기나 헤어 드라이기는 사용자가 직접 손으로 쥔 상태로 작동하게 되므로, 사용자의 휴대성 및 편의성을 높이기 위해 소형화 및 경량화할 필요가 있다. 또한, 청소기나 헤어 드라이기는 고속 회전이 필수적으로 요구되므로, 모터의 고속 회전에 따른 냉각과 베어링의 신뢰성 확보가 필요하다.
종래에는 일본공개특허공보 2007-506053A(이하, 특허문헌 1이라고 한다.)에서는, 임펠러의 회전에 의해 유입된 공기가 모터를 향해 유입되므로, 모터 냉각에 불리하여 고속 회전시 모터 성능 확보가 어려운 문제점을 가진다.
또한, 종래에는 일본공개특허공보 2020-141557A (이하, 특허문헌 2라고 한다.)에서, 유입된 공기가 모터를 냉각한 후, 임펠러에 의해 유동하는 구조에 대해 개시하고 있으나, 모터와 임펠러의 사이에 베어링이 위치하여 임펠러를 외팔보의 형태로 하나의 베어링이 지지하는 구조를 가지므로 고속 회전에 따라 안정적인 지지가 어려우며, 베어링에 하중이 집중되어 베어링의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 임펠러와 베어링 하우징 사이에서 발생하는 공기의 유동이 저해되는 것을 방지하면서도 팬모터의 유로의 소형화 및 경량화와 함께, 고속 회전에 따른 베어링의 안정성을 확보할 수 있는 팬모터의 구조에 대한 연구가 필요하다.
본 발명의 일 목적은, 10만 rpm 이상의 고속 회전시, 공기의 유동을 간섭하는 현상을 방지하며, 소형화 및 경량화가 가능한 팬모터의 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 회전축의 양 단에서 설치되는 각 베어링이 베어링 하우징에 의해 안정적으로 지지되어, 신뢰성을 확보할 수 있는 팬모터의 구조를 제안하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 고속 회전에 따라 유입된 공기의 이동 경로를 변화시켜 외부로부터 유입된 공기가 스테이터 및 로터와 접촉하면서 보다 효율적인 냉각이 이루어질 수 있는 팬모터의 구조를 제안하기 위한 것이다.
상기한 바와 같은 과제 해결을 위한 팬모터는, 베인과 베어링 하우징 역할을 일체로 하는 제1 베어링 하우징을 포함하여, 베어링 지지구조의 구현이 가능한 베어링 하우징으로서의 역할 수행이 가능할 뿐만 아니라, 복수개의 플레이트를 통해, 공기의 유동을 가이드하게 되어 베어링을 지지하는 베어링 하우징이 별도로 설치될 때에 비해, 공기의 유동 손실이 줄일 수 있게 된다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 팬모터는, 하우징, 상기 하우징의 내측 중심을 가로 질러 회전 가능하게 설치되는 회전축, 상기 회전축의 일 측에 회전 가능하게 설치되는 임펠러, 상기 임펠러와 축방향으로 서로 이격되게 상기 회전축에 설치되는 로터와, 상기 하우징의 내부에서 상기 로터와 공극을 두고 상기 로터를 감싸도록 설치되는 스테이터, 상기 회전축의 일 단에 설치되는 제1 베어링과, 상기 회전축의 다른 일 단에 설치되어 상기 회전축이 회전 가능하도록 지지하는 제2 베어링, 상기 제1 베어링을 수용하여 지지하고, 상기 하우징의 내측에 고정 설치되며, 상기 하우징으로 유입된 공기의 유동을 가이드하는 제1 베어링 하우징을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 팬모터는, 임펠러의 구동에 의해 유입되는 공기는 상기 스테이터 및 상기 로터와 접촉하면서 상기 제1 베어링 하우징으로 이동함으로써, 임펠러의 구동에 의해 유입되는 공기가 모터를 우선적으로 냉각시킬 수 있어, 효과적인 냉각 성능 확보가 가능하게 된다.
이때, 제1 베어링 하우징은, 원통형으로 이루어지는 외측 몸체와, 원통형으로 이루어지고, 상기 외측 몸체의 내측에 위치되는 내측 몸체, 내측 몸체의 외측면과 상기 외측 몸체의 내측면을 연결하도록 연장 형성되는 복수개의 플레이트를 포함할 수 있다. 이를 통해, 하우징에 고정된 상태로 제1 베어링의 안정적 지지가 가능하게 되며, 임펠러에 의해 유입된 공기의 이동을 가이드하는 것이 가능하게 된다.
또한, 각 플레이트는, 상기 임펠러를 지나는 공기가 외부로 이동하도록 유동을 가이드할 수 있으며, 복수개의 플레이트는, 유입된 공기가 상기 임펠러를 향해 이동하도록 일정한 각도로 경사지게 방사상으로 배치될 수 있다. 이를 통해, 임펠러에 의해 유입되는 공기가 하우징의 외부로 원활히 이동하는 것이 가능하게 된다.
또한, 다른 실시예로서, 각 플레이트는, 상기 내측 몸체의 외측면을 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 팬모터는, 내측 몸체의 상부면에는 일정한 면적으로 편평한 형상으로 이루어지는 베인안착부가 형성되어, 안착된 베인이 안정적으로 지지될 수 있게 된다.
또한, 내측 몸체의 하부면에는, 상기 제1 베어링이 안착되도록 하방향으로 돌출되는 베어링 지지부가 형성됨으로써, 베어링 지지부에 형성된 공간에 제1 베어링이 안착이 이루어질 수 있게 된다. 이를 통해, 베어링의 안정적 지지가 가능한 베어링 하우징의 역할 수행이 이루어지게 된다.
구체적으로, 베어링 지지부는 원형의 링 형상으로 이루어져 하방향으로 돌출 형성되고 내부의 수용공간에 상기 제1 베어링이 위치될 수 있다.
일 실시예에 따른 팬모터는, 하우징의 하부에 결합되고, 상기 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 스테이터의 상류측에 배치되며, 제2 베어링을 수용하도록 중심부가 함몰되도록 베어링 수용부가 형성되는 제2 베어링 하우징을 포함할 수 있다. 또한, 제2 베어링 하우징에는, 상기 베어링 수용부에 인접한 위치에 공기의 흡입이 이루어지도록 복수개의 공기유입홀이 형성될 수 있다. 복수개의 공기유입홀을 통해, 외부로부터 제2 베어링 하우징을 지나 공기의 유입이 가능하게 된다.
또한, 제2 베어링 하우징에는, 외곽에 일정한 높이의 원통형의 형상으로 이루어지는 아우터 링부와, 베어링 수용부와 상기 아우터 링부 사이를 연결하도록 연장 형성되는 연결부를 포함할 수 있다.
이때, 각 공기유입홀은, 상기 연결부를 관통하도록 이루어지고, 상기 아우터 링부와 상기 연결부 사이에 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 팬모터는, 제1 베어링 하우징과 상하 배치되어 상기 제1 베어링 하우징으로부터 이동하는 공기의 유동을 가이드하는 베인을 포함할 수 있다.
이때, 베인에는, 원통형의 베인허브의 외측면을 따라 복수개의 베인 블레이드가 형성되고, 베인블레이드는 상기 베어링 하우징에 형성되는 복수개의 플레이트와 대응하는 형상으로 배치되는 것도 가능하다.
또한, 임펠러에는, 원통형의 허브의 외주면을 따라 돌출되는 복수개의 블레이드가 형성되어 공기의 유동을 형성할 수 있게 된다.
일 실시예에 따른 팬모터는, 상기 제1 베어링은 오링으로 이루어지며, 상기 제2 베어링은, 볼베어링으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1, 2 베어링은 오링으로 이루어지거나, 제1, 2 베어링은 볼베어링으로 이루어지는 것도 가능하다. 또한, 제1 베어링은 볼베어링으로 제2 베어링은 오링으로 이루어지는 것도 가능하다.
일 실시예에 따른 팬모터는, 상기 임펠러, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 회전축의 양단에 각각 설치되는 제1 베어링과 상기 제2 베어링 사이에 위치될 수 있으며, 이를 통해, 임펠러에 의해 유입되는 공기가 모터를 우선 냉각시키면서도, 제1, 2 베어링 사이가 상대적으로 길어진 경우라도 보다 안정적인 지지가 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따른 팬모터는, 제1 베어링 하우징이 상기 임펠러에 의해 생성된 공기의 흐름을 기준으로 상기 임펠러의 하류 측에 설치되어 제1, 2 베어링 사이의 거리가 종래 발명에 비해 길어지는 경우라도 안정적인 지지지가 가능하게 된다.
즉, 팬모터는 제1 베어링 ?? 임펠러 ?? 로터 및 스테이터 ?? 제2 베어링의 순서로 회전축에 설치되는 구조를 가지게 되며, 특히 제1 베어링과 제2 베어링의 사이에 임펠러, 로터 및 스테이터가 설치되게 되므로, 효과적으로 회전축의 양단 지지가 가능하여 고속 회전하는 팬모터에 있어서 안정적인 구조를 구현할 수 있게 된다.
일 실시예에 따른 팬모터는, 하우징으로 유입되는 공기는 상기 제1 베어링, 상기 로터 및 스테이터를 지난 후, 상기 임펠러 및 제1 베어링 하우징을 지나 외부로 배출됨으로써, 로터 및 스테이터를 상대적으로 낮은 온도의 공기에 의해, 냉각시키는 것이 가능하게 된다.
상기와 같은 구조를 갖는 팬모터는, 임펠러와 인접하게 베어링 하우징이 설치되고, 베어링 하우징에 형성되는 복수개의 플레이트에 의해, 공기 유로의 변동이 최소화되어 유로 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 임펠러에 의해 유입되는 공기는, 제1 베어링 하우징에 형성된 복수개의 플레이트에 의해 공기의 이동 경로의 변형이 최소화되면서 그 이동이 이루어지게 되므로, 유로에 의한 공기의 유동 간섭이 없어 팬 효율이 줄어드는 것이 방지될 수 있게 될 것이다.
또한, 회전축의 양 단에 설치되는 베어링은, 각각 베어링 하우징과 서브 베어링 하우징에 수용되는 구조를 가지므로, 10만 rpm 이상의 고속 회전을 하더라도 보다 안정적인 지지가 가능하므로, 베어링의 수명이 연장될 수 있게 된다.
구체적으로, 제1 베어링은 제1 베어링 하우징에, 제2 베어링은 제2 베어링 하우징에 의해 각각 지지되므로, 회전축의 양단을 지지하는 제1 베어링과 제2 베어링 사이의 거리를 모터 설계에 따라 서로 멀리 배치하더라도 모터의 고속 회전시 안정적인 지지가 이루어질 수 있게 될 것이다.
또한, 팬모터는 10만 rpm 이상의 고속 회전에 의하더라도, 임펠러의 회전에 의해 유입된 공기가 가장 먼저 스테이터 및 로터와 접촉하게 되므로, 보다 효율적인 냉각이 이루어질 수 있게 된다.
구체적으로, 임펠러에 의해 유입되는 공기는, 제2 베어링을 지나 스테이터 및 로터와 접촉하게 되므로, 종래의 임펠러와 접촉된 후 유입된 공기에 의해 모터의 냉각이 이루어지는 구조에 비해, 모터가 상대적으로 낮은 온도의 공기와 접촉하게 되므로 냉각 성능이 보다 향상될 수 있게 될 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 팬모터의 종 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 팬모터의 분해사시도이다.
도 3은, 팬모터의 외관을 나타내는 개념도이다.
도 4는, 도 3의 팬모터에서 하우징이 제거되었을 때의 모습을 나타내는 개념도이다.
도 5의 (a)는 베어링 하우징의 전면부 모습을 나타내는 사시도이고, 도 5의 (b)는 베어링 하우징의 후면부 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6의 (a)는 베어링 하우징을 횡방향으로 절개한 단면도이고, 도 6의 (b)는 베어링 하우징을 종 방향으로 절개한 단면도이다.
도 7은, 팬모터의 내부에서 이동하는 공기의 유로를 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명에 관련된 팬모터에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일ㅇ유사한 구성에 대해서는 동일ㅇ유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 서로 다른 실시예라도 구조적, 기능적으로 모순이 되지 않는 한 어느 하나의 실시예에 적용되는 구조는 다른 하나의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 팬모터(100)의 종단면도를 나타내고, 도 2는, 팬모터(100)의 분해사시도이다. 또한, 도 3은, 팬모터의 외관을 나타내는 개념도이며, 도 4는, 도 3의 팬모터에서 하우징이 제거되었을 때의 모습을 나타내는 개념도이다.
본 발명에 따른 팬모터(100)는 하우징(110), 회전축(120), 임펠러(130), 로터(141) 및 스테이터(142), 베인(150), 제1 베어링(161)과 제2 베어링(162), 제1 베어링 하우징(170) 및 제2 베어링 하우징(180)을 포함하여 구성된다.
하우징(110)은 팬모터(100)의 외관을 형성하는 것으로, 원형의 단면을 가지도록 구성될 수 있다.
하우징(110)은 내부에 수용공간을 구비할 수 있으며, 길이방향(도면 상의 상하방향 또는 축방향)을 따라 공기의 유동을 형성하는 역할을 한다.
하우징(110)의 하단부로부터 흡입되는 공기는 하우징(110)의 내부에서 단면적이 좁아지는 병목부(bottle neck portion)를 지나면서 공기의 유속이 빨라져 흡입속도를 증가될 수 있게 된다.
하우징(110)은, 상부하우징(111)과 하부하우징(112)으로 이루어질 수 있으며, 상부하우징(111)으로부터 유입된 공기는 하부하우징(112)을 통해 배출될 수 있게 된다.
상부하우징(111)에는 로터(141)와 스테이터(142) 및 제2 베어링 하우징(180)이 수용될 수 있다.
하부하우징(112)에는, 유입된 내측의 공기를 외부로 토출하기 위해 토출구가 형성된다. 하부하우징(112)의 내부에는 베인(150)과 베어링하우징(170)이 설치된다. 또한, 상부하우징(111)과 하부하우징(112)의 경계부에는 임펠러(130)가 설치될 수 있다.
회전축(120)은 하우징(110)의 중심을 축방향으로 가로지르는 방향으로 회전 가능하도록 설치될 수 있다.
임펠러(130)는 외부 공기를 흡입하도록 구성되는 것으로, 중심부에 위치되는 허브(131)에 복수개의 블레이드(132)가 형성된 구조를 가진다.
임펠러의 허브(131)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 크도록 이루어지는 원뿔 형태로 이루어질 수 있다.
복수의 블레이드(132)는 허브(131)의 외주면에 나선형으로 돌출되게 형성될 수 있다. 복수의 블레이드(132)는 허브(131)의 원주방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 블레이드(132)는 허브(131)의 상단에서 하단으로 갈수록 서로 간격이 더 넓어지게 형성될 수 있다.
복수의 블레이드(132)와 하우징(110)의 내측면은 일정한 간격을 두고 서로 이격되게 배치되어 공기의 이동 통로를 형성하게 된다.
회전축(120)의 일단부에는 임펠러 결합부(121)가 형성될 수 있다. 임펠러(130)는 회전축(120)의 일단부에 결합되어 회전축(120)과 함께 회전하도록 구성될 수 있다. 임펠러(130)가 회전함에 따라 외부 공기는 하우징(110)의 내부로 유입될 수 있게 된다.
회전축(120)의 일 단에는 제1 베어링(161)이 장착되기 위한 제1 베어링 장착부(123)가 형성될 수 있다. 제1 베어링(161)은 회전축(120)의 제1 베어링 장착부(123)를 회전 가능하게 지지하도록 이루어질 수 있다.
제2 베어링 장착부(124)에는 제2베어링(162)이 결합될 수 있다. 이때, 제2베어링(162)은 볼 베어링으로 구현될 수 있다. 제2베어링(162)은 회전축(120)의 제2 베어링 장착부(124)를 회전 가능하게 지지하도록 구성된다.
제1 베어링 장착부(123)와 제2 베어링 장착부(124)의 사이에는 로터(141)의 외주면을 감싸도록 영구자석(143)이 장착될 수 있다.
제1 베어링 장착부(123)와 제2 베어링 장착부(124)는 영구자석(143)을 사이에 두고 회전축(120)의 상부와 하부에 각각 배치될 수 있다.
제1 베어링(161)은, 회전축(120)의 일 단부에서 회전축(120)의 일 측을 회전 가능하게 지지하는 역할을 한다.
또한, 제2 베어링(162)은, 로터(141)를 사이에 두고 제1 베어링(161)의 반대편인 회전축(120)의 타단부에 결합되어 회전축(120)의 타측을 회전 가능하게 지지하는 역할을 한다.
제1베어링(161)의 외주면에는 제1오링 홀더(161a)가 제1 베어링(161)의 외주면을 둘러싸도록 장착될 수 있다. 제1오링 홀더(161a)는 원통형으로 이루어질 수 있다.
제1오링 홀더(161a)는 제1베어링(161)의 외경과 동일 내지 유사한 직경을 가지도록 이루어질 수 있다. 제1베어링(161)은 제1오링 홀더(161a)의 내주면에 압입되어 결합되는 것도 가능하다.
또한, 제1 오링 홀더(161a)의 내부에는 오링이 수용되게 설치되고 고속 회전에 따른 진동 전달 방지와 자동 조심의 효과를 얻을 수 있다.
오링은 탄성력이 있는 재질로 이루어질 수 있다. 복수개의 오링은 제1 오링 홀더(161a)의 내부에 축방향을 따라 복수개 배치될 수 있으며, 제1 베어링(161)으로 전달되는 진동과 충격을 감쇠하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제1 오링 홀더(161a)의 내측에 오링이 복수개 설치됨으로써 댐핑효과와 함께 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
오링은, 제1 오링 홀더(161a)로부터 적어도 일부가 돌출되도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 오링의 전체 부피의 약 40(%)가 제1 오링 홀더(161a)의 외측으로부터 돌출되고, 오링의 전체 부피의 약 60(%)가 제1 오링 홀더(161a)의 내부에 수용되도록 설치될 수 있다.
제2 베어링(162)은 볼 베어링으로 이루어질 수 있다. 볼 베어링은 외륜, 내륜 및 복수의 볼로 구성될 수 있다. 외륜은 제2오링 홀더(162a)의 내주면에 고정되게 설치되고, 내륜은 제2 베어링 장착부(124)의 외주면에 결합된다. 복수의 볼은 외륜과 내륜 사이에 개재되어, 외륜에 대하여 내륜의 상대 회전운동을 지지하도록 이루어진다.
제1 오링 홀더(161a)와 제2 오링홀더(162a)의 재질은 각각 폴리머로 이루어질 수 있을 것이다.
제1 베어링 하우징(170)은 원통형으로 이루어지는 것으로, 제1 베어링(161)을 수용하여 지지할 수 있다. 제1 베어링 하우징(170)은, 임펠러(130)와 서로 인접하게 위치되어 하우징(110)의 내측에 고정 설치될 수 있다.
추가로, 본 명세서의 도면에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 제1 베어링(161)과 제2 베어링(162)은 각각 오링으로 이루어지는 것도 가능하며, 제1 베어링(161)과 제2 베어링(162)은 각각 볼베어링으로 구성되는 것도 가능할 것이다. 또한, 제1 베어링(161)은 볼베어링으로, 제2 베어링(162)은 오링으로 이루어지는 것도 가능할 것이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 제1 베어링 하우징(170)은, 원통형의 외측 몸체(171b)와, 외측 몸체(171b)의 내부에 위치되는 내측 몸체(171a)를 포함할 수 있다. 외측 몸체(171b)와 내측 몸체(171a)는 일정한 간격만큼 서로 이격되게 위치되고, 외측 몸체(171b)와 내측 몸체(171a)의 사이에는 이들을 연결하는 복수개의 플레이트(174)가 형성될 수 있다.
내측 몸체(171a)와 외측 몸체(171b)의 사이에 형성된 간극과 플레이트(174)를 통해, 공기의 유동이 이루어질 수 있게 된다.
이때, 서로 마주보도록 위치하는 내측 몸체(171a)와 외측 몸체(171b)는 일정한 경사를 가지도록 이루어지고, 경사면을 따라 공기의 유동이 보다 원활히 이루어질 수 있게 될 것이다.
제1 베어링 하우징(170)은, 원통형의 외측 몸체(171b)와, 외측 몸체(171b) 의 내부에 위치되는 내측 몸체(171a)를 포함할 수 있다. 외측 몸체(171b)와 내측 몸체(171a)는 일정한 간격만큼 서로 이격되게 위치되고, 외측 몸체(171b)와 내측 몸체(171a)의 사이에는 이들을 연결하는 복수개의 플레이트(174)가 형성될 수 있다.
제1 베어링 하우징(170)을 이루는 외측 몸체(171b)와 내측 몸체(171a)에 의해, 베어링의 안정적인 지지가 이루어질 수 있게 된다.
구체적으로, 내측 몸체(171a)에는 하방향으로 돌출되는 베어링지지부(173)가 형성되며 베어링지지부(173)에는 제1 베어링(161)이 안착되므로 안정적인 지지구조의 구현이 가능하게 된다. 이때, 내측 몸체(171a)는 복수개의 플레이트(174)에 의해 외측 몸체(171b)와 결합되고, 외측 몸체(171b)의 상부에는 베인(150)이 나사 체결에 의해 결합되므로, 제1 베어링(161)의 보다 안정적인 지지가 가능하게 되므로, 회전축(120)이 고속으로 회전하는 것이 가능하게 될 것이다.
종래의 발명의 경우, 베어링 하우징이 별도로 설치되고, 공기의 유동을 가이드하는 역할 수행이 어려워 공기의 유로 손실이 발생할 가능성이 높았다.
이에 본 실시예의 경우, 제1 베어링 하우징(170)에 복수개의 플레이트(174)가 설치됨으로써 공기의 유로 손실이 줄어들 수 있게 된다. 구체적으로, 복수개의 플레이트(174)는 하부하우징(112)의 내측면을 따라 돌출되고 공기의 이동을 안내하는 기존의 베인 역할을 수행이 가능하게 된다. 이러한 플레이트(174) 구조를 통해, 임펠러(170)의 축방향 길이 축소하는 것도 고려할 수 있게 되므로, 보다 컴팩트한 팬모터의 구조를 구현하는 것도 가능할 것이다.
즉, 본 실시예에 의한 발명은, 제1 베어링 하우징(170)은 내측 몸체(171a)와 외측 몸체(171b)에 의한, 베어링 지지구조의 구현이 가능한 베어링 하우징으로서의 역할 수행이 가능할 뿐만 아니라, 복수개의 플레이트(174)를 통해, 공기의 유동을 가이드하게 됨으로써 베어링을 지지하는 베어링 하우징이 별도로 설치될 때에 비해, 공기의 유동 손실이 줄어들 수 있게 된다.
스테이터(142)는 제2 베어링 하우징(180)의 상부에 위치되는 것으로, 상부하우징(111)의 내측에 수용되게 장착될 수 있다.
스테이터(142)는 스테이터 코어(142a)와 스테이터 코일(142b)을 포함한다.
스테이터 코어(142a)는 백 요크(142e)와 복수의 티스(142d)로 구성될 수 있다.
백 요크(142e)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 티스(142d) 각각은 백 요크(142e)의 내측면에서 백 요크(142e)의 중심을 향해 돌출되게 형성된다.
복수의 티스(142d)는 백 요크(142e)와 분리 가능하게 형성될 수 있다. 본 실시예에서 복수의 티스(142d)는 3개로 형성될 수 있다.
복수의 티스(142d) 각각의 일측 단부에 결합돌기가 돌출되게 형성될 수 있다.
결합돌기는 백 요크(142e)의 내측에 형성된 결합홈을 따라 축방향으로 슬라이드 가능하게 결합될 수 있다.
복수의 티스(142d) 각각의 타측 단부에 폴슈가 원주방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 복수의 티스(142d)는 백 요크(142e)의 원주방향으로 이격되게 배치된다.
스테이터 코일(142b)은 3상 코일로 구성될 수 있다. 복수의 스테이터 코일(142b)은 각 상별로 티스(142d)에 각각 집중권 형태로 권선될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 모터의 출력을 향상시킬 뿐만 아니라 모터의 소형화 및 경량화에 기여할 수 있다.
스테이터 코어(142a)와 스테이터 코일(142b) 사이를 절연시키는 인슐레이터(142c)가 스테이터 코어(142a)와 스테이터 코일(142b) 사이에 개재될 수 있다. 인슐레이터(142c)는 티스(142d)의 일부를 감싸거나, 백 요크(142e)의 일부를 감싸도록 형성될 수 있다. 인슐레이터(142c)는 플라스틱 등과 같은 절연재질로 형성된다.
로터(141)는 영구자석(143)을 포함하도록 구성될 수 있다.
영구자석(143)은 로터지지부(122)의 외주면에 장착될 수 있다. 영구자석(143)은 스테이터 코어(142a)의 내경보다 그 직경이 작도록 이루어져 스테이터 코어(142a)의 내측에 위치될 수 있을 것이다.
여기서, 스테이터 코어(142a)의 내경은 복수의 폴슈의 내측단을 원주방향으로 지나는 원주의 직경을 의미한다.
영구자석(143)은 스테이터 코어(142a)의 폴슈와 반경방향 내측으로 에어갭을 두고 회전축(120)에 회전 가능하게 장착될 수 있다.
영구자석(143)의 축방향 이동을 제한하기 위해, 로터지지부(122)의 하부측에 엔드캡(end cap)이 설치될 수 있다. 엔드캡(미도시)은 영구자석(143)과 동일한 직경을 가지도록 원통형으로 이루어질 수 있다.
영구자석(143)의 일 측은 로터지지부(122)보다 직경이 큰 부위에 접촉되어, 축방향의 상측을 향해 이동하는 것이 제한될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 영구자석(143)의 타측은 엔드캡(미도시)에 의해 축방향을 따라 하부로의 이동이 제한될 수 있게 될 것이다.
예를 들어, 도 2에서 보는 바와 같이, 회전축(120)의 중심부를 기준으로 상부에는 임펠러 결합부(121)가 형성되고, 하부에는 로터지지부(122)가 형성될 수 있다. 이때, 회전축(120)의 중심부는 임펠러 결합부(121)와 로터지지부(122)보다 직경이 더 크도록 이루어져 단차가 형성될 수 있다. 즉, 로터지지부(122)의 영구자석(143)은, 외측에 끼워지도록 설치되고, 회전축(120)에 형성되는 단차에 의해 회전축(120)의 축방향의 상측으로 이동하는 것이 제한되게 된다.
3상의 교류 전류가 복수의 스테이터 코일(142b)에 각각 인가될 때, 영구자석(143)은 스테이터 코일(142b)의 주위에 발생하는 자기장과 전자기적 상호 작용을 하여 회전력을 형성할 수 있게 된다.
이러한 구성에 의해, 로터(141)와 스테이터(142)의 전자기적 상호 작용에 의해 회전축(120)이 회전할 수 있다.
베인(150)은, 제1 베어링 하우징(170)의 하류측에 배치되어 제1 베어링 하우징(170)으로부터 이동하는 공기의 유동을 가이드하는 역할을 한다.
베인(150)에는, 원통형의 베인허브(151)의 외측면을 따라 복수개의 베인 블레이드(152)가 형성될 수 있다.
베인허브(151)는, 베인안착부(172)와 접촉하도록 위치된 후, 베인고정홀(172a)에 나사 체결되어 고정될 수 있게 된다.
베인블레이드(152)는, 나선 방향을 따라 돌출 형성될 수 있으며, 복수의 베인블레이드(152)는 베인 허브(151)의 원주방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.
베인블레이드(152)는 제1 베어링 하우징(170)에 형성되는 복수개의 플레이트(174)와 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 베인블레이드(152)의 단부와 제1 베어링 하우징(170)에 형성되는 플레이트(174)의 단부가 연장 형성되는 방향은 서로 동일하게 이루어질 수 있다. 또한, 베인허브(151)외 외주면에는 각 베인블레이드(152)가 상하 방향을 따라 경사지게 형성되고, 제1 베어링 하우징(170)에 형성되는 복수개의 플레이트(174)는 상하 경사지게 배치될 수 있다. 이때, 각 베인블레이드(152)의 하부 단부와 각 플레이트(174)의 상부 단부 사이의 거리가 최소가 되므로, 베인블레이드(152)를 따라 이동하는 공기는 각 베인블레이드(152)를 향해 보다 원활하게 이동할 수 있게 될 것이다.
베인 허브(151)와 베인블레이드(152)는 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 일체로 이루어질 수 있다.
제2 베어링 하우징(180)은 스테이터(142)의 하부에 배치된다.
제2 베어링 하우징(180)은 내측 중심부에는 제2 베어링 수용부(180b)가 형성되어 제2 베어링(162)을 수용할 수 있게 된다. 제2 베어링 수용부(180b)는 제2 베어링 하우징(180)의 중심부에 함몰되는 형상으로 이루어질 수 있으며, 제2 베어링 수용부(180b)에 제2 베어링이 수용될 수 있게 된다. 이때, 제2베어링(162)은 볼 베어링으로 이루어질 수 있다.
제2 베어링 수용부(180b)의 상단에 제2축방향 이동제한부(173)가 반경방향 내측으로 연장될 수 있다.
제2 베어링 하우징(180)의 제2 베어링 수용부(180b)의 주위에는 복수개의 공기유입홀(180a)가 형성되어 외부로부터 공기가 유입될 수 있게 된다. 각 공기유입홀(180a)는 제2 베어링 하우징(180)을 관통하도록 이루어져 외부로부터 공기가 유입될 수 있게 된다.
제2 베어링 하우징(180)의 외곽에는 일정한 높이의 아우터 링부(180d)가 형성될 수 있으며, 아우터 링부(180d)의 높이는 아우터 링부(180d)의 직경에 비해 상대적으로 작게 이루어질 수 있다.
제2 베어링 하우징(180)의 아우터 링부(180d)의 내면과 제2 베어링 수용부(180b)의 사이에는 반경 방향으로 연장되도록 연결부(180c)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 연결부(180c)가 아우터 링부(180d)의 원주방향으로 등간격으로 이격되게 배치되고, 연결부(180d)가 3개의 발 형상으로 이루어져, 아우터 링부(180d)와 연결부(180c)의 사이에 3개의 공기유입홀(180a)이 형성될 수 있게 될 것이다.
도 5의 (a)는 베어링 하우징의 전면부 모습을 나타내는 사시도이고, 도 5의 (b)는 베어링 하우징의 후면부 모습을 나타내는 사시도이다. 또한, 도 6의 (a)는 베어링 하우징을 횡방향으로 절개한 단면도이고, 도 6의 (b)는 베어링 하우징을 종 방향으로 절개한 단면도이다.
또한, 도 7은, 팬모터의 내부에서 이동하는 공기의 유로를 도시한 개념도이다.
제1 베어링 하우징(170)은 원통형으로 이루어지는 것으로, 임펠러(130)와 서로 인접하게 위치되어 하우징(110)의 내측에 고정 설치될 수 있으며, 제1 베어링(161)을 수용하여 지지하는 역할을 한다.
제1 베어링 하우징(170)은, 원통형의 외측 몸체(171b)와, 외측 몸체(171b)의 내부에 위치되는 내측 몸체(171a)를 포함할 수 있으며, 상기 외측 몸체(171b)와 내측 몸체(171a)를 연결하는 플레이트(174)를 포함하도록 이루어질 수 있다.
제1 베어링 하우징(170)은, 임펠러(130)에 의해 생성되는 공기의 흐름 방향을 기준으로 임펠러(130)의 하류측에 배치될 수 있다. 여기서, 하류측이란 공기의 흐름을 기준으로 뒤쪽을 의미한다.
하우징(110)의 하부로부터 유입된 공기는, 임펠러(130)의 구동에 의해 스테이터(141)와 로터(142)를 지나, 제1 베어링 하우징(170)을 향해 이동할 수 있게 된다.
제1 베어링 하우징(170)은, 원통형의 형상으로 이루어지는 내측 몸체(171a)와, 내측 몸체(171a)의 외주면을 따라 복수개의 플레이트(174)가 형성되도록 이루어질 수 있다.
또한, 내측 몸체(171a)의 외측에는 외측 몸체(171b)가 형성되고, 내측 몸체(171a)와 외측 몸체(171b)의 사이에는 복수개의 플레이트(174)가 형성되어, 내측 몸체(171a)와 외측 몸체(171b)를 연결하도록 이루어질 수 있다.
내측 몸체(171a)는 원통형으로 이루어지는 제1 베어링 하우징(170)의 내측에 위치되는 것으로 상부에는 베인(150)이 위치되고, 하부에는 임펠러(130)가 배치되는 구조를 가진다.
구체적으로, 내측 몸체(171a)의 상부면에는 베인안착부(172)가 형성되어, 베인(150)의 저면을 접촉하여 지지할 수 있게 된다. 베인안착부(172)는 반경 방향으로 일정한 면적을 가지도록 이루어질 수 있으며, 내측 몸체(171a)와 외측 몸체(171b)의 사이에 위치되는 플레이트(174)와 일부 중첩되도록 배치될 수 있다.
베인(150)의 저면은 내측 몸체(171a)에 형성되는 베인고정홀(172a)에 나사체결로 고정될 수 있을 것이다.
또한, 내측 몸체(171a)의 하부면에는, 제1 베어링(161)이 안착되도록 하방향으로 돌출되는 베어링지지부(173)가 형성될 수 있다.
베어링 지지부(173)는 제1 베어링 하우징(170)의 저면 중심부에서 돌출 형성될 수 있다. 베어링 지지부(173)는 임펠러(130)를 향해 개방되도록 이루어지고 축방향을 따라 관통되도록 이루어질 수 있다.
베어링지지부(173)는 원형의 링 형상으로 하방향으로 돌출 형성되고, 베어링지지부(173)의 내부에 형성되는 수용공간에는 제1 베어링(161)이 위치되어 회전축(120)의 회전을 형성할 수 있게 된다.
구체적으로, 베어링 지지부(173)은 원통형의 형상으로 이루어질 수 있으며, 베어링 지지부(173)에 제1 베어링(161)이 수용될 수 있게 된다. 베어링 지지부(173)에 의해, 제1 베어링(161)은 축 방향 및 반경 방향으로의 움직임이 제한될 수 있게 될 것이다. 제1 베어링(161)은 베어링 지지부(173)에 수용된 상태에서 로터(141)를 향해 축방향으로 이동하는 것이 제한되게 된다.
또한, 임펠러(130)는 베어링 지지부(173)를 덮도록, 제1 베어링 하우징(170)과 축방향으로 서로 중첩되게 배치될 수 있다.
또한, 제1 베어링 하우징(170)은, 내측 몸체(171a)의 외측면으로부터 외측 몸체(171b)를 향해 연장 형성되는 복수개의 플레이트(174)를 포함할 수 있다.
복수개의 플레이트(174)는 얇은 판의 형상으로 이루어져, 임펠러(130)에 의해 흡입되는 공기가 상기 임펠러(130)를 향해 이동할 수 있도록 한다. 복수개의 플레이트(174)는 내측몸체(171a)의 외측면을 따라 방사상으로 배치될 수 있게 된다.
또한, 각 플레이트(174)는, 내측몸체(171a)의 외측면을 따라 일정한 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 이러한 복수개의 플레이트(174)를 통해, 공기의 유동 저항은 최소화될 수 있으며, 베인(150)을 향해 공기를 보다 원활히 전달할 수 있게 된다.
베인(150)은, 제1 베어링 하우징(170)의 하류측에 배치되는 것으로 제1 베어링 하우징(170)으로부터 이동하는 공기의 유동을 가이드하는 역할을 한다.
추가로, 본 실시예에 의한 발명은, 제1 베어링 하우징(170)은 내측 몸체(171a)와 외측 몸체(171b)에 의한, 베어링 지지구조의 구현이 가능한 베어링 하우징으로서의 역할 수행이 가능할 뿐만 아니라, 복수개의 플레이트(174)를 통해, 공기의 유동을 가이드하게 됨으로써 베어링을 지지하는 베어링 하우징이 별도로 설치될 때에 비해, 공기의 유동 손실이 줄어들 수 있다.
회전축(120)의 회전에 따라 임펠러(130)가 회전하게 되면, 제2 베어링 하우징(180)에 형성된 공기유입구(180a)로부터 공기가 유입되게 된다. 유입된 공기는 하우징(110)의 내부를 따라 베인(150)을 향해 이동하게 된다.
구체적으로, 제2 베어링 하우징(180)으로 공기가 유입되면서 인접한 위치에 배치되는 제2 베어링(162)을 냉각시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 제2 베어링 하우징(180)으로부터 유입된 낮은 온도의 공기는 스테이터(142)와 로터(141)의 구동으로 인해 발생하는 열을 직접 냉각시킬 수 있게 된다.
이를 통해, 종래의 임펠러(130)를 지나 이동하는 공기에 의해 스테이터(142) 및 로터(141)의 냉각이 이루어지는 것에 비해 냉각 효율이 향상될 수 있는 장점이 있다.
즉, 본 실시예의 경우, 외부에서 들어온 공기가 로터(141)와 스테이터(142)를 먼저 냉각시킬 수 있으며, 종래의 모터는 임펠러(130)가 상부에 위치하여 온도가 상승된 공기가 로터와 스테이터를 냉각하게 되므로, 본 발명의 구조에서는 온도가 상승하기 전의 외기가 로터(141)와 스테이터(142)를 우선적으로 냉각시킬 수 있어, 냉각 효율이 향상될 수 있게 된다.
하우징(110)의 내부로 유입된 공기는 스테이터(142) 및 로터(141)를 지나 임펠러(130)의 복수의 블레이드(132)와 하우징(110)의 내측면 사이를 지나, 제1 베어링 하우징(170)의 내측몸체(171a)와 외측몸체(171b)의 사이에 형성된 복수개의 플레이트(174)를 따라 상부를 향해 이동할 수 있게 된다. 상부를 향해 이동하는 공기는 베인(150)과 하우징(110) 사이의 공간을 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.
즉, 도 7에서 보는 바와 같이, 임펠러(130)의 구동에 의해 화살표와 같이 공기의 이동 경로가 형성되게 된다.
이때, 본 발명은 임펠러(130)의 블레이드(132)에 의해 이동하는 공기가 제1 베어링 하우징(170)에 형성된 복수개의 플레이트(174)에 의해 공기의 이동 경로의 변경없이 그 이동을 형성하게 되므로, 유로에 의한 공기의 유동 간섭을 최소화하여 팬 효율이 저감되는 것을 방지할 수 있게 된다.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 회전축(120)이 10만 rpm 이상의 고속 회전을 하게 될 경우에도 회전축(120)의 양 단을 지지하는 제1 베어링(161)과 제2 베어링(162)에 의해 지지될 수 있는 구조를 가진다. 구체적으로 제1 및 제2 베어링(161, 162)은 각각 제1 베어링 하우징(170)과 제2 베어링 하우징(180)에 의해 안정적인 지지가 가능하므로, 베어링에 충격이 인가되는 것이 제한되므로 그 수명이 단축되는 것이 방지될 수 있다. 이에, 고속 회전 팬모터의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
예를 들어, 제1 베어링(161)은 제1 베어링 하우징(170)에 제2 베어링(162)은 제2 베어링 하우징(180)에 의해 각각 지지되므로, 회전축(120)의 양단을 지지하는 제1 베어링(161)과 제2 베어링(162) 사이의 거리를 모터 설계에 따라 서로 멀리 배치하더라도 모터의 고속 회전시 보다 안정적인 지지가 가능하게 될 것이다.
또한, 로터(142)로부터의 제1 베어링(161)과 제2 베어링(162)까지의 이격 거리가 서로 다르며, 제1 베어링(161)과 인접하게 임펠러(130)가 배치되어, 임펠러(130) 구동에 따른 충격이 발생하더라도 보다 안정적으로 충격 흡수가 가능하므로, 고속 회전에 따른 안정적인 자세 유지가 이루어질 수 있게 될 것이다.
종래에는, 임펠러의 회전에 의해 유입된 공기가 임펠러와 접촉하면서 모터를 향해 유입되어 모터 냉각에 불리하여 고속 회전시 모터 성능 확보가 어려워 임펠러와 모터 사이에 베어링이 설치되는 구조를 통해, 모터의 냉각 성능을 확보하고자 하였다.
이러한 종래 발명의 경우, 임펠러와 모터 사이에 베어링이 위치되며, 구체적으로 임펠러의 일 측에 베어링이 위치됨으로써, 임펠러를 외팔보의 형태로 하나의 베어링이 지지하는 구조를 가지게 되므로 임펠러의 고속 회전에 따라 안정성이 문제될 수 있게 된다.
이를 위해, 회전축의 회전을 지지하기 위한 베어링이 회전축의 양단에 설치되는 것을 고려할 수 있으나, 이 경우, 베어링 양 단 사이의 거리가 멀어지게 되므로, 고속 회전에 따른 안정성이 낮아지는 문제점이 있게 된다.
이에 반해, 본 실시예에 따른 발명은, 제1 베어링(161) ?? 임펠러(130) ?? 로터(141) 및 스테이터(142) ?? 제2 베어링(162)의 순서로 회전축(120)에 설치되며, 특히 제1 베어링(161)과 제2 베어링(161)의 사이에 임펠러(130), 로터(141) 및 스테이터(142)가 설치되는 구조를 가져 보다 효과적으로 회전축(120)의 양단에서 지지될 수 있어, 고속 회전하는 팬모터(100)에 있어서 보다 안정적인 구조를 구현하는 것이 가능하게 될 것이다.
즉, 본 실시예에 따른 발명은, 제1 베어링(161)은 제1 베어링 하우징(170)에, 제2 베어링(162)은 제2 베어링 하우징(172)에 의해 각각 지지되는 구조를 통해, 모터의 냉각 성능 확보와 함께 제1 베어링(171)과 제2 베어링(172) 사이의 거리를 모터 설계에 따라 멀리 배치하는 경우라도, 모터의 고속 회전시 안정적인 지지가 가능하게 될 것이다.
또한, 제1 베어링(161)은, 제1베어링(161)의 외주면을 둘러싸도록 외주면에는 제1 오링 홀더(161a)가 제1 베어링(161)의 외주면을 둘러싸도록 장착되고, 제1 오링 홀더(161a)의 내부에는 오링이 수용됨으로써 고속 회전에 따른 진동 전달 방지와 자동 조심의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 복수개의 오링이 제1 오링 홀더(161a)의 내부에 축방향을 따라 복수개 배치되어, 제1 베어링(161)으로 전달되는 진동과 충격이 흡수될 수 있게 된다.
이때, 제2 베어링(162)은 외륜, 내륜 및 복수의 볼로 구성되는 볼 베어링으로 이루어지는 것도 가능하며, 제1 베어링(161)과 같이, 오링 홀더의 내부에 오링이 설치되는 구조를 가지는 것도 가능할 것이다.
또한, 본 발명은 임펠러(130)의 고속 회전에 따라 유입되는 공기는, 스테이터(142)와 로터(141)와 접촉하여 모터 구동에 따라 스테이터(142)와 로터(141)에서 발생한 열을 냉각시킬 수 있게 되므로, 고속 회전에 따라 발생하는 열을 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
즉, 본 발명은, 종래와 다르게 유입된 공기의 이동 경로를 변화시킴으로써 외부로부터 유입된 공기가 스테이터(142) 및 로터(141)와 우선 접촉됨으로써 공기로 모터의 냉각효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 제1 베어링 하우징(170)에 의한 베어링 지지구조 및 제1 베어링 하우징(170)에 형성된 복수개의 플레이트(174)에 의해 공기의 유로저항을 최소화하면서 공기의 유동을 형성할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 팬모터를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내측 중심을 가로 질러 회전 가능하게 설치되는 회전축;
    상기 회전축의 일 측에 회전 가능하게 설치되는 임펠러;
    상기 임펠러와 축방향으로 서로 이격되게 상기 회전축에 설치되는 로터와, 상기 하우징의 내부에서 상기 로터와 공극을 두고 상기 로터를 감싸도록 설치되는 스테이터;
    상기 회전축의 일 단에 설치되는 제1 베어링과, 상기 회전축의 다른 일 단에 설치되어 상기 회전축이 회전 가능하도록 지지하는 제2 베어링; 및
    상기 제1 베어링을 수용하여 지지하고, 상기 하우징의 내측에 고정 설치되며, 상기 하우징으로 유입된 공기의 유동을 가이드하는 제1 베어링 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러의 구동에 의해 유입되는 공기는 상기 스테이터 및 상기 로터와 접촉하면서 상기 제1 베어링 하우징으로 이동하는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베어링 하우징은,
    원통형으로 이루어지는 외측 몸체;
    원통형으로 이루어지고, 상기 외측 몸체의 내측에 위치되는 내측 몸체; 및
    상기 내측 몸체의 외측면과 상기 외측 몸체의 내측면을 연결하도록 연장 형성되는 복수개의 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각 플레이트는, 상기 임펠러를 지나는 공기가 외부로 이동하도록 유동을 가이드하는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수개의 플레이트는, 유입된 공기가 상기 임펠러를 향해 이동하도록 일정한 각도로 경사지게 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 각 플레이트는, 상기 내측 몸체의 외측면을 따라 일정한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 내측 몸체의 상부면에는 일정한 면적으로 편평한 형상으로 이루어지는 베인안착부가 형성되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내측 몸체의 하부면에는, 상기 제1 베어링이 안착되도록 하방향으로 돌출되는 베어링 지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베어링 지지부는, 원형의 링 형상으로 이루어져 하방향으로 돌출 형성되고 내부의 수용공간에 상기 제1 베어링이 위치되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 하부에 결합되고, 상기 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 스테이터의 상류측에 배치되며,
    상기 제2 베어링을 수용하도록 중심부가 함몰되도록 베어링 수용부가 형성되는 제2 베어링 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 베어링 하우징에는, 상기 베어링 수용부에 인접한 위치에 공기의 흡입이 이루어지도록 복수개의 공기유입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 베어링 하우징은,
    외곽에 일정한 높이의 원통형의 형상으로 이루어지는 아우터 링부; 및
    상기 베어링 수용부와 상기 아우터 링부 사이를 연결하도록 연장 형성되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 각 공기유입홀은, 상기 연결부를 관통하도록 이루어지고, 상기 아우터 링부와 상기 연결부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베어링 하우징과 상하 배치되어 상기 제1 베어링 하우징으로부터 이동하는 공기의 유동을 가이드하는 베인을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 베인에는, 원통형의 베인허브의 외측면을 따라 복수개의 베인 블레이드가 형성되고,
    상기 각 베인블레이드는 상기 베어링 하우징에 형성되는 복수개의 플레이트와 대응하는 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러에는, 원통형의 허브의 외주면을 따라 돌출되는 복수개의 블레이드가 형성되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베어링은 오링으로 이루어지며,
    상기 제2 베어링은, 볼베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 회전축의 양단에 각각 설치되는 제1 베어링과 상기 제2 베어링 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베어링 하우징은, 상기 임펠러에 의해 생성된 공기의 흐름을 기준으로 상기 임펠러의 하류 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 하우징으로 유입되는 공기는 상기 제1 베어링, 상기 로터 및 스테이터를 지난 후, 상기 임펠러 및 제1 베어링 하우징을 지나 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 팬모터.
KR1020200137694A 2020-10-22 2020-10-22 팬모터 KR20220053344A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200137694A KR20220053344A (ko) 2020-10-22 2020-10-22 팬모터
TW109144327A TWI769618B (zh) 2020-10-22 2020-12-15 風扇馬達
AU2020289847A AU2020289847B2 (en) 2020-10-22 2020-12-18 Fan motor
EP21165047.8A EP3988798B1 (en) 2020-10-22 2021-03-25 Fan motor
US17/217,580 US11976666B2 (en) 2020-10-22 2021-03-30 Fan motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200137694A KR20220053344A (ko) 2020-10-22 2020-10-22 팬모터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220053344A true KR20220053344A (ko) 2022-04-29

Family

ID=75252317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200137694A KR20220053344A (ko) 2020-10-22 2020-10-22 팬모터

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11976666B2 (ko)
EP (1) EP3988798B1 (ko)
KR (1) KR20220053344A (ko)
AU (1) AU2020289847B2 (ko)
TW (1) TWI769618B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024041665A1 (zh) * 2022-08-22 2024-02-29 深圳市飞象工业科技有限公司 一种风机模组的旋转供电结构

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49149907U (ko) * 1973-04-24 1974-12-25
IT1307675B1 (it) * 1999-02-08 2001-11-14 Ametek Italia S R L Gruppo motoaspiratore a struttura perfezionata
GB2406146B (en) 2003-09-19 2006-12-06 Dyson Ltd A bearing assembly
CN102141610A (zh) 2010-12-23 2011-08-03 哈尔滨工业大学 基于距离-多普勒谱的电离层杂波区域识别方法
JP2012255412A (ja) * 2011-06-10 2012-12-27 Panasonic Corp 電動送風機およびそれを用いた電気掃除機
CN103066753B (zh) * 2012-12-19 2015-10-28 浙江亚特电器有限公司 一种链锯用无刷电机
KR102274393B1 (ko) * 2014-08-11 2021-07-08 삼성전자주식회사 진공청소기
KR101684166B1 (ko) * 2015-09-03 2016-12-07 엘지전자 주식회사 흡입 유닛
JP2018105269A (ja) * 2016-12-28 2018-07-05 日本電産株式会社 送風装置及びそれを備えた掃除機
KR101881247B1 (ko) * 2017-01-16 2018-08-17 엘지전자 주식회사 팬 모터
JP6685464B2 (ja) * 2017-03-07 2020-04-22 三菱電機株式会社 車両用主電動機
US11085454B2 (en) * 2017-03-16 2021-08-10 Lg Electronics Inc. Fan motor having a motor mount defining a cooling flow path inlet and a diffuser body defining a cooling flow path outlet with the cooling flow path in fluid communication with the inner space of the motor mount
GB2563612B (en) * 2017-06-20 2020-09-23 Dyson Technology Ltd An electric motor
GB2563614B (en) * 2017-06-20 2020-06-17 Dyson Technology Ltd Brushless motor
KR102077572B1 (ko) * 2018-04-06 2020-02-14 엘지전자 주식회사 팬어셈블리
GB2573813A (en) * 2018-05-18 2019-11-20 Dyson Technology Ltd A Compressor
US10865741B2 (en) * 2018-07-30 2020-12-15 Lg Electronics Inc. Engine drive apparatus
JP7265377B2 (ja) * 2019-03-04 2023-04-26 東芝ライフスタイル株式会社 電動送風機及び電気掃除機
KR102141610B1 (ko) * 2019-04-19 2020-08-06 엘지전자 주식회사 팬 모터
CN211398054U (zh) * 2020-01-06 2020-09-01 广东威灵电机制造有限公司 扩压装置、风机及吸尘器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024041665A1 (zh) * 2022-08-22 2024-02-29 深圳市飞象工业科技有限公司 一种风机模组的旋转供电结构

Also Published As

Publication number Publication date
TWI769618B (zh) 2022-07-01
EP3988798A1 (en) 2022-04-27
US20220128062A1 (en) 2022-04-28
AU2020289847A1 (en) 2022-05-12
EP3988798B1 (en) 2023-06-21
AU2020289847B2 (en) 2022-11-24
TW202217149A (zh) 2022-05-01
US11976666B2 (en) 2024-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI779645B (zh) 風扇馬達
CN111478501A (zh) 高速电机及电吹风
KR102277265B1 (ko) 모터 어셈블리
KR20220053344A (ko) 팬모터
KR20210142444A (ko) 팬모터
US20230188005A1 (en) Motor assembly
KR20210136671A (ko) 모터 어셈블리
KR102391686B1 (ko) 스테이터
CN217522681U (zh) 一种电机
EP4145679A1 (en) Motor assembly
JP6961038B1 (ja) 遠心ファンおよび回転電機
KR20220083387A (ko) 팬모터
KR20230169889A (ko) 모터
KR102684391B1 (ko) 팬-모터 조립체
KR20210136672A (ko) 모터 어셈블리
KR20240047795A (ko) 팬 모터
JP2020137178A (ja) 回転電気機械
KR20230130428A (ko) 팬-모터 조립체