KR20240047795A - 팬 모터 - Google Patents

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KR20240047795A
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dissipation fin
fan motor
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김성기
김병직
황은지
황지수
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엘지전자 주식회사
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Abstract

팬 모터가 개시된다. 팬 모터는 임펠러, 회전축, 복수의 베어링, 방열핀을 포함한다. 상기 임펠러는 상기 회전축에 장착된다. 상기 복수의 베어링은 상기 회전축을 지지한다. 상기 방열핀은 상기 회전축에 장착되고, 상기 회전축을 중심으로 회전하는 회전날개를 구비한다. 이에 의하면, 상기 방열핀은 대류를 이용하여 상기 베어링을 냉각할 수 있다.

Description

팬 모터{FAN MOTOR}
본 발명은 팬 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대류 또는 전도를 이용하여 베어링을 냉각할 수 있는 팬 모터에 관한 것이다.
전동기는 청소기나 헤어 드라이기 등의 가전기기에 설치될 수 있다.
청소기나 헤더 드라이기 등은 전동기를 동력원으로 사용하여 회전력을 발생시킬 수 있다.
예를 들면, 전동기는 팬(FAN)과 체결될 수 있다. 팬은 전동기로부터 동력을 전달받아 회전됨으로 기류를 생성할 수 있다.
핸디스틱 청소기나 헤어 드라이기는 사용자가 직접 손으로 들어 올린 상태로 작동된다.
사용자의 휴대성 및 편의성을 높이기 위해, 청소기나 헤어 드라이기 등을 소형화 및 경량화할 필요가 있다.
청소기 팬모터의 경량화를 위해서는 하우징의 소재로 금속 소재 대신에 플라스틱 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 플라스틱 소재의 경우 열전달계수(열전도도)가 기존 금속 소재 대비 1/10에서 1/35 수준까지 낮아져서, 베어링을 감싸는 플라스틱 소재의 하우징은 베어링의 열발산을 방해한다.
이로 인해, 플라스틱 소재의 베어링 하우징은 금속 소재의 베어링 하우징 대비 베어링의 온도가 25℃ 이상 상승하여 베어링의 수명이 단축되고, 팬모터의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
선행특허문헌 KR 10-2016-0003745 A(2016.01.11.; 이하, “특허문헌 1”이라고 함)에는 압축기가 개시된다. 압축기는 로터 조립체, 스테이터 조립체 및 히트싱크 조립체를 포함한다.
로터 조립체는 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트에 베어링 조립체 및 로터 코어가 고정된다.
히트싱크 조립체는 베어링 조립체 및 스테이터 조립체에 고정된다. 히트싱크 조립체는 반경방향 외측으로 연장되는 복수의 레그를 구비하는 히트싱크를 포함한다. 상기 스테이터 조립체는 상기 복수의 레그에 고정된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 복수의 레그는 모터하우징의 내부에 흐르는 공기와의 접촉면적을 확장시켜 상기 베어링 조립체에서 발생하는 열을 방출할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1에 따르면 복수의 레그는 상기 스테이터 조립체에 고정되어, 복수의 레그를 통해 베어링에서 발생하는 열을 공기중으로 방출하는데 한계가 있다.
선행특허문헌 US 2022/0094237 A1(2022.3.24.; 이하, 특허문헌 2)은 베어링의 방열 구조를 갖는 전기모터를 개시한다.
베어링 하우징은 베어링을 수용한다. 캔은 베어링의 열을 방출하는 히트싱크 역할을 하도록 베어링의 외륜에 접하여 방열면적을 넓힘으로 상기 베어링을 냉각한다.
이러한 구성에 의하면, 모터 운전 시 발생하는 볼베어링의 열은 캔과 볼베어링 하우징을 통해 모터 케이싱 및 케이싱 커버의 외부로 방출된다.
그러나, 특허문헌 2에 따르면, 상기 캔은 모터 케이싱과 케이싱 커버에 의해 완전히 둘러싸여 있고, 상기 모터 케이싱 및 베어링 하우징에 고정되어 있어서, 베어링의 열을 효율적으로 방출하는데 한계가 있다.
또한, 상기 캔은 베어링의 방열면적을 넓힐 수 있지만, 팬모터의 무게가 증가하고, 구조가 복잡하여 제조비용을 상승시키는 문제점이 있다.
선행특허문헌 KR 10-1464705 B1(2014.11.18.; 이하, 특허문헌 3)에는 베어링 에어 냉각 구조를 가지는 블로어 모터를 개시한다.
상기 블로어 모터는 회전축을 지지하는 베어링부와, 상기 베어링부를 수용하는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징의 내부에 형성되는 복수의 내부 유로관과, 상기 베어링 하우징의 외주면과 하우징의 외부를 연통되게 연결하는 외부 유로관과, 하우징의 내부로 냉각 공기를 주입하는 냉각팬을 포함한다.
이러한 구성에 의하면, 상기 내부 유로관은 상기 베어링부에서 발생하는 열을 하우징의 내부로 이동시키며 하우징에 형성된 배출구를 통해 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 상기 외부 유로관은 베어링부의 열을 하우징의 외부로 방출할 수 있다.
그러나, 특허문헌 3에 따르면, 상기 내부 유로관, 상기 배출구, 상기 외부 유로관 및 상기 냉각팬은 베어링 하우징, 하우징 등의 구조를 복잡하다.
또한, 상기 베어링의 방열을 위한 구성요소들은 팬 모터의 크기 및 무게를 증가시켜서, 청소기 팬 모터와 같은 소형 모터에 적용하기 어려우며, 유로 형성을 위한 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 팬 모터를 제공하는데 있다.
첫번째 목적은, 플라스틱 베어링 하우징을 사용 가능하면서도 베어링을 냉각할 수 있는 구조의 팬 모터를 제공하는데 있다.
두번째 목적은 베어링의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 구조의 팬 모터를 제공하는데 있다.
세번째 목적은 베어링의 방열 면적을 크게 확장시키면서도 구조가 간단한 팬 모터를 제공하는데 있다.
네번째 목적은 소형화 및 경량화에 크게 기여할 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있는 팬 모터를 제공하는데 있다.
다섯 번째 목적은 조립이 용이한 구조의 팬 모터를 제공하는데 있다.
본 발명자는 집중 연구한 결과, 본 발명의 과제 및 상술한 첫번째 내지 다섯번째 목적은 다음과 같은 본 발명의 실시예에 의해 달성될 수 있다.
(1) 상술한 첫번째 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 팬 모터는 임펠러가 장착되는 회전축; 상기 회전축에 연결되는 로터와 상기 로터를 감싸는 스테이터를 구비하고, 상기 회전축을 구동하는 전동부; 상기 회전축을 지지하는 복수의 베어링; 상기 베어링의 축방향 일측면과 마주보게 배치되고, 상기 회전축에 장착되는 방열핀을 포함하고, 상기 방열핀은, 상기 베어링으로 공기를 송풍하도록 상기 회전축을 중심으로 회전하는 회전날개를 구비하는 방열핀을 포함할 수 있다. 이에 의하면, 상기 방열핀은 상기 회전날개의 회전을 통해 대류를 형성하여 베어링을 냉각할 수 있다.
(2) 상술한 두번째 및 세번째 목적을 달성하기 위해, 상기 (1)에 있어서, 상기 방열핀은, 상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축에 결합되는 링부; 및 상기 링부의 외주면을 따라 구비되는 복수의 상기 회전날개를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 상기 링부는 상기 회전축과 상기 복수의 회전날개를 연결하며, 상기 복수의 회전날개가 상기 회전축과 연동하여 회전할 수 있다.
(3) 상기 (1)에 있어서, 상기 방열핀은, 상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축에 결합되는 링부; 상기 링부의 축방향 일단부에서 반경방향으로 돌출되게 형성되는 연결부; 및 상기 연결부의 외주면을 따라 이격되게 배치되는 복수의 상기 회전날개를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 상기 연결부는 상기 링부와 상기 복수의 회전날개를 연결하며, 상기 복수의 회전날개가 상기 회전축과 연동하여 회전할 수 있다.
(4) 상기 (1)에 있어서, 상기 회전날개는 축방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 이에 의하면, 상기 방열핀의 주변의 공기가 회전날개의 회전에 의해 일방향으로 상기 베어링을 향해 이동할 수 있다.
(5) 상기 (1)에 있어서, 상기 회전날개는 상기 회전축의 반경방향 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다. 이에 의하면, 상기 회전날개는 상기 회전축의 주변의 공기를 회전시킬 수 있다.
(6) 상기 (1)에 있어서, 상기 회전날개는 상기 회전축의 원주방향 및 축방향을 따라 기설정된 곡률을 갖는 곡면 형태로 형성될 수 있다. 이에 의하면, 상기 회전날개의 곡면을 따라 통과하는 공기의 유동저항을 최소화할 수 있다.
(7) 상술한 다섯 번째 목적을 달성하기 위해, 상기 (1)에 있어서, 상기 방열핀은 상기 베어링의 축방향 일측면에 접촉되게 배치될 수 있다. 이에 의하면, 상기 방열핀은 상기 베어링이 축방향으로 이동하는 것을 제한하여 상기 베어링의 위치를 결정할 수 있다.
(8) 상기 (2) 또는 상기 (3)에 있어서, 상기 링부는 상기 베어링의 축방향 일측면에 접촉되게 배치될 수 있다. 이에 의하면, 상기 링부는 상기 베어링이 축방향으로 이동하는 것을 제한하여 상기 베어링의 위치를 결정할 수 있다.
(9) 상술한 두번째 목적을 달성하기 위해, 상기 (1)에 있어서, 상기 방열핀은 금속 재질로 형성될 수 있다. 이에 의하면, 금속 소재의 상기 방열핀은 열전달계수가 플라스틱 소재에 비해 훨씬 높아서 팬 모터의 경량화를 위해 플라스틱 하우징을 사용하여도 상기 베어링의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
(10) 상기 (1)에 있어서, 상기 베어링을 감싸는 베어링 하우징을 포함하고, 상기 베어링 하우징은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 이에 의하면, 팬 모터를 경량화할 수 있다.
(11) 상술한 첫번째 내지 세번째 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 팬 모터는, 임펠러가 장착되는 회전축; 상기 회전축에 연결되는 로터와 상기 로터를 감싸는 스테이터를 구비하고, 상기 회전축을 구동하는 전동부; 상기 회전축을 지지하는 베어링; 상기 베어링의 축방향 일측면과 마주보게 배치되고, 상기 회전축에 장착되는 방열핀을 포함하고, 상기 방열핀은, 상기 회전축을 중심으로 회전하는 굴곡판을 구비할 수 있다. 이에 의하면, 상기 방열핀은 대류 및 전도를 이용하여 상기 베어링을 냉각할 수 있다.
(12) 상술한 세번째 목적을 달성하기 위해, 상기 (11)에 있어서, 상기 방열핀은, 상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축에 결합되는 링부; 및 상기 링부의 외주면에서 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 원주방향을 따라 연장되는 상기 굴곡판을 포함할 수 있다. 이에 의하면, 상기 링부는 상기 굴곡판과 상기 회전축을 연동시키며, 상기 굴곡판을 회전 가능하게 지지할 수 있다.
(13) 상술한 세번째 및 네번째 목적을 달성하기 위해, 상기 (12)에 있어서, 상기 굴곡판은 굴곡의 방향이 서로 반대인 볼록부와 오목부를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 상기 굴곡판은 구조가 단순하면서 방열면적을 효과적으로 확장시킬 수 있다.
(14) 상기 (13)에 있어서, 상기 볼록부와 상기 오목부는 상기 굴곡판의 원주방향을 따라 교대로 배치될 수 있다. 이에 의하면, 상기 볼록부와 상기 오목부는 상기 굴곡판의 주변 공기의 회전유동을 유도할 수 있다.
(15) 상기 (13)에 있어서, 상기 링부는 상기 굴곡판의 축방향 일측면에서 축방향으로 돌출되고, 상기 볼록부는 상기 링부의 돌출방향으로 볼록하게 형성되고, 상기 오목부는 상기 링부의 돌출방향과 반대로 오목하게 형성될 수 있다.
(16) 상술한 다섯 번째 목적을 달성하기 위해, 상기 (12)에 있어서, 상기 링부는 상기 베어링의 축방향 일측면에 접촉되게 배치될 수 있다. 이에 의하면, 상기 링부는 상기 베어링의 위치를 결정하여, 베어링의 조립이 용이하다.
(17) 상기 (11)에 있어서, 상기 방열핀은 금속 재질로 형성될 수 있다. 이에 의하면, 플라스틱 소재의 하우징을 사용하여도 상기 베어링의 냉각성능이 향상된다.
(18) 상술한 네번째 목적을 달성하기 위해, 상기 (11)에 있어서, 상기 굴곡판은 축방향으로 관통되게 형성되는 복수의 유동홀을 구비할 수 있다. 이에 의하면, 상기 유동홀은 공기의 통과를 허용하여 상기 베어링으로 상기 공기를 이동시킬 수 있다.
(19) 상술한 첫번째 내지 다섯 번째 목적을 달성하기 위해, 상기 (1) 또는 상기 (11)에 있어서, 상기 베어링은 상기 로터를 사이에 두고 상기 회전축의 양측을 지지하는 복수의 베어링을 구비하고, 상기 방열핀은, 상기 복수의 베어링 중 상기 임펠러와 인접하는 제1베어링의 축방향 일측에 배치되는 제1방열핀; 및 상기 복수의 베어링 중 상기 임펠러와 반대방향으로 이격되는 제2베어링의 축방향 일측에 배치되는 제2방열핀을 포함할 수 있다. 이에 의하면, 상기 제1베어링과 상기 제2베어링은 상기 회전축을 양측에서 안정적으로 지지할 수 있다. 팬 모터의 고속 회전 시 상기 제1방열핀은 상기 제1베어링을, 상기 제2방열핀은 상기 제2베어링을 냉각할 수 있다.
(20) 상기 (19)에 있어서, 상기 스테이터를 감싸고, 상기 스테이터의 중심을 지나는 상기 회전축을 수용하는 케이싱을 포함하고, 상기 케이싱은, 상기 임펠러가 수용되는 제1하우징; 상기 임펠러에 의해 흡입되는 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 제1하우징의 하류측에 결합되는 제2하우징; 상기 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 임펠러의 하류측에 배치되는 베인 허브; 상기 베인 허브의 외주면에서 상기 제1하우징 또는 상기 제2하우징의 내주면을 향해 돌출되게 연장 형성되는 복수의 베인; 및 상기 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 베인 허브의 하류측에 결합되고, 상기 스테이터가 내측에 안착되는 제3하우징을 포함하고, 상기 제1방열핀은 상기 베인 허브의 내측에 수용되게 배치되고, 상기 제2방열핀은 상기 제3하우징의 내측에 수용되게 배치될 수 있다. 이에 의하면, 상기 복수의 베인은 상기 임펠러에 의해 흡입되는 공기의 회전유동을 축방향 유동으로 전환할 수 있다. 상기 제1방열핀은 상기 베인 허브에 수용되는 공기를 대류시킬 수 있다.
(21) (19)에 있어서, 상기 제1방열핀은 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 제1베어링의 하류 측면에 접촉되게 배치되고, 상기 제2방열핀은 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 제2베어링의 상류 측면에 접촉되게 배치될 수 있다. 이에 의하면, 상기 제1방열핀과 상기 제2방열핀은 서로 반대방향으로 배치되어 각각 상기 제1베어링과 상기 제2베어링으로 공기를 송풍할 수 있다.
(22) 상기 (20)에 있어서, 상기 베인 허브는, 상기 베인 허브의 축방향 일단부에서 반경방향으로 연장되어, 상기 임펠러와 상기 제1베어링 사이에 배치되는 덮개부; 상기 덮개부의 내측에서 축방향으로 돌출되어, 상기 제1베어링을 감싸는 제1베어링 하우징; 및 상기 덮개부의 내측에서 반경방향으로 돌출되어, 상기 제1베어링의 상류측면과 접촉되게 형성되는 축방향이동제한부를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 상기 임펠러의 회전시 공기의 유동방향과 반대방향으로 추력이 상기 회전축에 발생한다. 상기 축방향이동제한부는 상기 제1베어링이 추력에 의해 축방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있다. 상기 제1베어링에 접촉되는 축방향이동제한부는 본원 명세서의 상세한 설명에서 제1축방향이동제한부로 명명될 수 있다.
(23) 제20항에 있어서, 상기 제3하우징은, 상기 제2베어링을 감싸도록 축방향으로 연장되는 제2베어링 하우징; 및 상기 제2베어링 하우징의 외주면에서 상기 제3하우징의 내주면을 향해 반경방향으로 연장되어, 상기 제2베어링 하우징과 상기 제3하우징을 연결하는 브리지를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 브리지는 제2베어링 하우징을 안정적으로 지지할 수 있다.
(24) 상기 (19)에 있어서, 상기 회전축은, 상기 제1베어링을 지지하는 제1베어링지지부; 및 상기 제2베어링을 지지하는 제2베어링지지부를 포함하고, 상기 제1베어링지지부의 직경은 상기 제2베어링지지부의 직경보다 더 크게 형성될 수 있다. 이에 의하면, 상기 회전축은 추력에 잘 견딜 수 있도록 상기 임펠러에 인접하는 상기 회전축의 일부분인 상기 제1베어링지지부의 직경을 두껍게 보강할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.
첫째, 방열핀은 링부와 복수의 회전날개를 포함한다. 방열핀은 열전달계수가 높은 금속재질로 형성된다. 링부는 베어링의 축방향 일측면과 접촉 가능하게 회전축에 장착된다. 복수의 회전날개는 링부 또는 연결부의 외주면을 따라 원주방향으로 구비된다. 복수의 회전날개는 링부를 중심으로 회전축과 함께 회전한다. 복수의 회전날개는 공기의 회전유동을 형성한다. 베어링 하우징 등의 케이싱은 플라스틱 재질을 사용하여 베어링에서 상당히 큰 열이 발생하여도, 복수의 회전날개는 대류를 이용하여 베어링으로 송풍함으로, 베어링을 효과적으로 냉각할 수 있다. 링부는 전도를 이용하여 공기 중으로 베어링의 열을 전달할 수 있다. 링부는 베어링이 축방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있다.
둘째, 방열핀은 원통 형상으로 형성되며 회전축을 감싸는 링부와, 원판 형태로 형성되며 상기 링부의 축방향 일단부에서 반경방향으로 돌출되게 연장되는 연결부와, 상기 연결부의 외주면에서 반경방향으로 돌출되며 축방향에 대하여 경사지게 형성되는 복수의 회전날개를 포함한다.
방열핀은 공기와의 접촉면적을 확장하여, 베어링의 방열면적을 증가시키며 베어링의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 플라스틱 하우징을 사용하는 고속 팬 모터의 베어링 발열 문제를 해소할 수 있다.
셋째, 방열핀은 구조가 간단하면서도 베어링의 방열면적을 크게 확장시킬 수 있다.
넷째, 링부는 직경에 비해 길이가 짧게 형성된다. 복수의 회전날개는 연결부의 축방향 일측면과 타측면에서 상하방향으로 돌출된다. 원주방향으로 인접한 복수의 회전날개가 축방향으로 미중첩되게 배치된다. 이러한 구성에 의하면, 회전날개의 반경방향 돌출 길이와 원주방향 길이가 짧게 형성되어, 팬 모터의 소형화 및 경량화에 크게 기여할 수 있다.
다섯 번째, 팬 모터의 조립 순서는 다음과 같다. 임펠러가 회전축에 조립된 후 베인 허브와 제1
여섯 번째, 방열핀은 굴곡판을 구비할 수 있다. 굴곡판은 원주방향을 따라 교대로 연속해서 배치되는 볼록부와 오목부를 포함한다. 방열판의 주변 공기는 굴곡판을 기준으로 축방향을 따라 양방향으로 흡입될 수 있다.
굴곡판의 상면과 하면은 양측 모두가 원주방향을 따라 굴곡의 변화가 있다. 이에 따라, 굴곡판이 회전축과 함께 회전할 때 굴곡판의 상면과 하면에서 각각 공기의 유동이 발생한다.
굴곡판의 상면과 하면에 형성된 볼록부와 오목부가 회전하면, 굴곡판의 상면에 접하는 공기가 볼록부와 오목부에 의해 회전한다. 굴곡판의 상면에 접하는 공기의 유속이 빨라진다.
이에 의하면, 굴곡판의 상면과 하면에 접하는 공기의 압력이 낮아진다. 굴곡판의 상면 및 하면에 인접하는 주변 공기의 압력이 상대적으로 높으므로, 상기 주변 공기는 굴곡판의 상면 및 하면으로 이동한다.
또한, 굴곡판으로 이동한 공기는 원심력에 의해 굴곡판의 반경방향 내측에서 외측방향으로 이동한다.
따라서, 굴곡판의 주변 공기의 유동방향은 서로 반대방향으로 굴곡판의 볼록부와 오목부를 향해 이동한다. 즉, 굴곡판의 회전으로 굴곡판 주변의 공기는 굴곡판의 상면과 하면에서 양방향성을 갖고 대향류(반대방향의 유동)를 형성한다.
베어링에서 발생하는 열은 링부의 전도를 통해 굴곡판으로 전달된다. 굴곡판은 볼록부와 오목부의 곡면의 변화를 통해 공기와의 접촉면적을 확장시킬 수 있다.
굴곡판은 회전축과 함께 회전하고, 주변 공기의 대류를 형성하여, 베어링의 방열 성능을 극대화시킬 수 있다.
일곱 번째, 굴곡판에 복수의 유동홀이 구비될 수 있다. 복수의 유동홀은 굴곡판에 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 복수의 유동홀은 원주방향으로 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 유동홀은 반경방향으로 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 유동홀은 굴곡판의 회전 시 굴곡판의 상면 또는 하면 사이에 공기의 유동을 허용할 수 있다.
굴곡판의 상면과 하면 사이에 공기의 압력차이가 발생할 수 있다. 복수의 유동홀은 굴곡판 주변의 공기를 베어링으로 이동시킬 수 있다.
복수의 유동홀은 굴곡판 주변의 공기가 굴곡판을 관통하여 베어링으로 이동하는 것을 허용함으로써, 베어링의 냉각 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 팬 모터의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 팬 모터가 분해된 모습을 보여주는 분해도이다.
도 3은 도 1에서 III-III를 따라 취한 팬 모터의 단면도이다.
도 4은 도 3에서 방열핀이 회전축에 장착된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 5는 도 4에서 방열핀의 구조를 상세히 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 5에서 방열핀을 위에서 바라본 모습을 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 6에서 방열핀을 반경방향으로 바라본 모습을 보여주는 측면도이다.
도 8은 도 6에서 VIII-VIII를 따라 취한 방열핀의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열핀을 장착한 팬 모터의 단면도이다.
도 10은 도 9의 방열핀을 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 10에서 방열핀을 위에서 바라본 모습을 보여주는 평면도이다.
도 12는 도 11에서 방열핀을 반경방향으로 바라본 모습을 보여주는 측면도이다.
도 13은 도 11에서 XIII-XIII를 따라 취한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열핀을 위에서 바라본 모습을 보여주는 평면도이다.
도 15는 도 14에서 XV-XV를 따라 취한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 팬 모터를 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.
1. 용어의 정의
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 설명에서 사용되는 “팬 모터”는 전기 모터 등의 동력을 이용하여 팬을 회전시킴으로 공기를 흡입하거나 송풍하는 장치를 의미하는 개념으로 이해될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 “전도”는 정지상태에 있는 고체 물체가 위치의 변화 없이 단순히 온도차에 의해서만 열이 전달되는 현상을 의미한다. 두 물체 사이에 일어나는 열전도의 양은 두 물체의 온도차와 접촉된 단면적에 비례하고, 거리에 반비례한다.
이하의 설명에서 사용되는 “대류”란 공기나 물 등과 같이 유체를 통해 열이 전달되는 현상을 의미한다.
이하의 설명에서 사용되는 “추력”이란 임펠러가 공기 등의 유체를 축방향으로 흡입할 때 상기 유체는 상기 축방향과 반대방향으로 같은 힘을 임펠러에 작용하며, 임펠러 또는 임펠러가 장착되는 회전축에 작용하는 힘을 의미한다.
이하의 설명에서 사용되는 “축방향”은 회전축의 길이방향을 의미한다.
이하의 설명에서 사용되는 “반경방향”은 원이나 원통의 중심으로부터 원둘레(원주)의 한 점에 이르는 선분의 길이방향을 의미한다.
이하의 설명에서 사용되는 “원주방향”은 원둘레의 방향을 의미한다.
이하의 설명에서 사용되는 "상측", "하측", "우측", "좌측", "전방 측" 및 "후방 측"이라는 용어는 도 1에 도시된 좌표계를 통해 이해될 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 “축방향”은 상하방향과 대응되는 개념으로 이해될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 “반경방향”은 좌우방향 또는 전후방향과 대응되는 개념으로 이해될 수 있다.
2. 본 발명의 일실시예에 따른 팬 모터의 구성의 설명
도 1은 본 발명에 따른 팬 모터의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 팬 모터가 분해된 모습을 보여주는 분해도이다.
도 3은 도 1에서 III-III를 따라 취한 팬 모터의 단면도이다.
도 4은 도 3에서 방열핀(140)이 회전축(117)에 장착된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 5는 도 4에서 방열핀(140)의 구조를 상세히 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 5에서 방열핀(140)을 위에서 바라본 모습을 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 6에서 방열핀(140)을 반경방향으로 바라본 모습을 보여주는 측면도이다.
도 8은 도 6에서 VIII-VIII를 따라 취한 방열핀(140)의 단면도이다.
본 발명의 팬 모터는 핸디 스틱 청소기 등의 가전 제품에 적용될 수 있다.
팬 모터는 크게 케이싱, 임펠러(108), 전동부로 구성될 수 있다.
케이싱은 팬 모터의 외관을 형성한다. 케이싱은 제1하우징(100a), 제2하우징(100b) 및 제3하우징(100c)을 포함한다. 케이싱은 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 케이싱은 하우징으로 명명될 수 있다.
제1하우징(100a)은 내부에 임펠러(108) 및 베인(109)의 일부를 수용하도록 수용공간을 구비한다. 제2하우징(100b)은 베인(109)의 다른 일부를 수용하도록 수용공간을 구비한다.
제1하우징(100a)과 제2하우징(100b)은 2개로 분리 가능하게 형성되며 서로 결합될 수 있으나, 한 개의 하우징 형태로 일체로 형성될 수도 있다.
제1하우징(100a) 및 제2하우징(100b)은 팬 모터의 외부와 내부를 구분하는 경계를 형성할 수 있다. 임펠러(108)에 의해 생성된 공기의 이동 통로는 제1하우징(100a)과 임펠러(108) 사이, 그리고 제1하우징(100a) 및 제2하우징(100b)과 후술할 베인 허브(110) 사이에 형성될 수 있다.
제1하우징(100a)은 원추 형태로 형성된다. 제1하우징(100a)은 원통의 길이방향을 따라 직경이 다르게 형성될 수 있다.
제1하우징(100a)의 세부 구성을 살펴보면, 제1하우징(100a)은 흡입구(101), 곡면부(102), 보강부(103), 제1플랜지부(104)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1하우징(100a)의 세부 구성은 공기의 흐름방향을 기준으로 제1하우징(100a)의 상류측에서 하류측 순서로 구분될 수 있다.
흡입구(101)는 제1하우징(100a)의 상류측 단부에 위치한다. 흡입구(101)는 원통형으로 형성된다. 흡입구(101)는 제1하우징(100a)의 다른 세부 구성에 비해 상대적으로 직경이 작고, 길이가 짧다. 흡입구(101)는 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 임펠러(108)의 일단부는 흡입구(101)의 내측에 수용될 수 있다.
이를 통해, 임펠러(108)에 의해 생성되는 공기는 흡입구(101)를 통해 흡입된다.
흡입구(101)의 내측에 아치부와 축방향 연장부가 구비될 수 있다. 아치부는 흡입되는 공기의 유로저항을 최소화하기 위해 원호 형태로 형성될 수 있다. 축방향 연장부는 공기의 흐름방향을 기준으로 아치부의 하류측에 축방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다.
곡면부(102)는 흡입구(101)의 하류측에 구비된다. 곡면부(102)는 제1하우징(100a)의 상류측에서 하류측으로 갈수록 직경이 점차적으로 커지도록 회전축(117)에 대하여 경사지게 형성된다. 곡면부(102)의 경사정도는 길이방향으로 다르게 형성될 수 있다.
보강부(103)는 흡입구(101)와 곡면부(102)가 연결되는 부분에 형성될 수 있다. 보강부(103)는 흡입구(101)와 곡면부(102)의 직경 차이가 가장 큰 부위에서 하우징의 두께를 두껍게 함으로 강성을 보강할 수 있다.
보강부(103)는 공기의 흐름방향을 기준으로 흡입구(101)의 하류측 단부에서 반경방향 외측으로 확장되고, 보강부(103)의 외주부에서 축방향으로 연장되게 형성될 수 있다.
제1플랜지부(104)는 곡면부(102)의 하단에서 반경방향 외측으로 연장되게 형성된다. 제1플랜지부(104)는 곡면부(102)의 하단에서 원주방향을 따라 연장되게 형성된다.
복수의 제1체결홀은 제1플랜지부(104)에 축방향으로 관통되게 형성된다. 복수의 제1체결홀은 제1플랜지부(104)에 원주방향으로 이격되게 형성된다.
제2하우징(100b)은 원통 형태로 형성된다. 제2하우징(100b)은 공기의 흐름방향을 기준으로 제1하우징(100a)의 하류측 단부에 배치된다. 제2하우징(100b)의 직경은 제1하우징(100a)의 하류측 단부 직경과 대응되게 형성된다.
제2플랜지부(105)는 제2하우징(100b)의 상단에서 반경방향 외측으로 연장되게 형성된다. 제2플랜지부(105)는 제2하우징(100b)의 상단에서 원주방향을 따라 연장되게 형성된다.
복수의 제2체결홀은 제2플랜지부(105)에 축방향으로 관통되게 형성된다. 복수의 제2체결홀은 제2플랜지부(105)에 원주방향으로 이격되게 형성된다.
제1체결홀과 제2체결홀은 축방향으로 중첩되게 배치된다. 스크류 등과 같은 체결부재는 복수 개로 구비되고, 제1체결홀과 제2체결홀을 관통하여 제1플랜지부(104)와 제2플랜지부(105)에 체결됨으로, 제1하우징(100a)과 제2하우징(100b)을 체결할 수 있다.
회전축(117)은 케이싱의 중심부에 구비된다. 회전축(117)은 케이싱의 중심을 지나는 축방향을 따라 연장되게 형성된다.
회전축(117)의 일단부는 제1하우징(100a)과 제2하우징(100b)의 내부에 수용된다. 회전축(117)의 일단부에 임펠러(108)가 회전 가능하게 장착된다.
임펠러(108)는 허브(1081)와 복수의 블레이드(1082)를 포함한다.
허브(1081)는 축방향을 따라 직경이 커지도록 경사지게 형성된다. 허브(1081)는 공기의 이동방향을 기준으로 허브(1081)의 상류측 단부에서 하류측 단부로 갈수록 직경이 점차적으로 증가한다.
회전축(117)의 일단부에 임펠러지지부(117a)가 형성된다. 임펠러지지부(117a)는 허브(1081)의 중심부에 수용될 수 있다. 허브(1081)의 중심부에 축결합홈이 형성된다. 축결합홈의 직경은 임펠러지지부(117a)의 직경과 대응되게 형성된다. 회전축(117)지지부는 축결합홈에 삽입 결합될 수 있다.
허브(1081)의 상단에 축체결공이 형성될 수 있다. 축체결공의 직경은 임펠러지지부(117a) 및 축결합홈의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 스크류 등의 체결부재는 축체결공을 관통하여 회전축(117)과 체결되어, 임펠러(108)와 회전축(117)이 축방향으로 이탈되지 않도록 체결할 수 있다.
복수의 블레이드(1082) 각각은 허브(1081)의 축방향을 따라 나선형으로 연장되게 형성될 수 있다. 블레이드(1082)는 허브(1081)의 경사면에서 축방향에 대하여 기설정된 각도로 돌출되게 형성될 수 있다.
복수의 블레이드(1082)는 허브(1081)의 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 이격되게 배치된다.
제1하우징(100a)과 허브(1081)의 경사면 사이에 공기의 유로가 형성된다. 복수의 블레이드(1082)는 허브(1081)의 경사면에서 제1하우징(100a)의 곡면부(102)를 향해 돌출되게 형성된다.
복수의 블레이드(1082)는 제1하우징(100a)의 내주면과 기설정된 간격을 두고 회전 가능하게 허브(1081)의 경사면에 구비된다.
이에 의하면, 임펠러(108)는 회전축(117)과 함께 회전할 수 있다. 허브(1081)와 함께 고속으로 회전하는 복수의 블레이드(1082)는 제1하우징(100a)의 내부공간에서 공기를 유동시킴으로 외부의 공기를 흡입할 수 있다.
베인(109)은 베인 허브(110)의 외주면에 구비된다.
베인 허브(110)는 원통 형태로 형성될 수 있다. 베인 허브(110)의 축방향 일단에 덮개부(111)가 형성될 수 있다. 덮개부(111)는 베인 허브(110)의 상단을 덮도록 반경방향으로 연장된다.
덮개부(111)의 중심부에 축관통홀이 축방향으로 관통되게 형성된다. 축관통홀은 회전축(117)의 직경보다 더 크게 형성된다.
회전축(117)은 임펠러지지부(117a), 제1베어링지지부(117b), 자석지지부(117c) 및 제2베어링지지부(117d)를 포함할 수 있다. 임펠러지지부(117a), 제1베어링지지부(117b), 자석지지부(117c) 및 제2베어링지지부(117d)는 공기의 흐름방향을 기준으로 축방향을 따라 상류측에서 하류측을 향해 순서대로 배치된다.
임펠러지지부(117a)는 임펠러(108)와 결합되어 임펠러(108)를 지지한다. 제1베어링지지부(117b)는 제1베어링(118a)과 결합되어, 제1베어링(118a)을 지지한다. 자석지지부(117c)는 영구자석(120)과 결합되어 영구자석(120)을 지지한다. 제2베어링지지부(117d)는 제2베어링(118b)과 결합되어, 제2베어링(118b)을 지지한다.
제1베어링지지부(117b)의 직경은 임펠러지지부(117a), 자석지지부(117c) 및 제2베어링지지부(117d)의 직경보다 더 크게 형성될 수 있다. 제1베어링지지부(117b)는 임펠러(108)의 회전 시 발생하는 추력에 잘 견딜 수 있도록 회전축(117)의 일부의 직경을 두껍게 하여 강성을 보강할 수 있다.
덮개부(111)의 중심부에 제1축방향이동제한부(112)가 구비될 수 있다. 제1축방향이동제한부(112)는 덮개부(111)의 축관통홀의 축방향 일측면을 감싼다. 제1축방향이동제한부(112)는 덮개부(111)의 중심부에서 반경방향 내측으로 돌출되게 연장되어, 제1베어링(118a)의 축방향 일측면을 덮도록 형성된다.
이에 의하면, 제1축방향이동제한부(112)는 제1베어링(118a)이 추력에 의해 축방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있다.
덮개부(111)의 두께는 베인 허브(110)의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다. 덮개부(111)는 추력에 잘 견딜 수 있도록 제1축방향이동제한부(112)의 두께를 두껍게 하여 강성을 보강할 수 있다.
베인 허브(110)의 직경은 허브(1081)의 최대 직경보다 더 크게 형성될 수 있다. 베인 허브(110)의 길이는 베인 허브(110)의 직경에 비해 더 짧게 형성될 수 있다.
베인 허브(110)의 상단부에 라운드부(114)가 기설정된 곡률을 갖도록 곡면 형태로 형성될 수 있다. 라운드부(114)의 곡률은 제1하우징(100a)의 곡면부(102)의 곡률과 동일 내지 유사하게 형성될 수 있다. 라운드부(114)의 상단 직경은 임펠러(108)의 허브(1081) 하단의 직경과 대응되게 형성될 수 있다.
이에 의하면, 임펠러(108)의 허브(1081)와 라운드부(114)는 공기의 유선(streamline)을 형성하여, 유동저항을 최소화할 수 있다.
베인 허브(110)는 제1하우징(100a)과 제2하우징(100b)의 내측에 배치된다. 베인 허브(110)의 일부는 제1하우징(100a)의 내측에 수용되고, 베인 허브(110)의 다른 일부는 제2하우징(100b)의 내측에 수용될 수 있다.
베인 허브(110)의 외주면은 제1하우징(100a)과 제2하우징(100b)의 내주면에 일정한 간격을 두고 이격되게 배치된다.
베인(109)은 복수 개로 베인 허브(110)에 구비될 수 있다. 복수의 베인(109)은 제1 및 제2하우징(100b)과 베인 허브(110) 사이에 배치된다. 복수의 베인(109)은 베인 허브(110)와 일체로 형성되거나 제2하우징(100b)과 일체로 형성될 수 있다. 또는 복수의 베인(109)은 베인 허브(110) 및 제2하우징(100b)과 일체로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 복수의 베인(109)이 베인 허브(110) 및 제2하우징(100b)과 일체로 형성된 모습을 보여준다. 베인(109), 베인 허브(110) 및 제2하우징(100b)은 사출 성형에 의해 일체로 형성될 수 있다.
복수의 베인(109)은 베인 허브(110)의 외주면을 따라 기설정된 곡률을 갖고 곡면 형태로 경사지게 형성될 수 있다. 복수의 베인(109)은 베인 허브(110)의 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출되게 형성된다. 복수의 베인(109)은 제2하우징(100b)의 내주면에서 베인 허브(110)의 외주면으로 돌출되게 형성될 수 있다.
복수의 베인(109)은 베인 허브(110)의 외주면을 따라 원주방향으로 이격되게 배치된다.
베인(109)의 휨(경사) 방향은 블레이드(1082)의 휨(경사)방향과 반대방향으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 공기의 흐름방향을 기준으로 블레이드(1082)는 시계방향으로 경사지게 형성되고, 베인(109)은 반시계방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
베인(109)은 공기의 유동방향을 방사방향에서 축방향으로 전환하도록 이루어진다. 이를 통해, 임펠러(108)에 의해 생성된 공기는 베인(109)에 의해 가이드되어 축방향으로 흐를 수 있다.
베인 허브(110)의 외주면에서 반경방향으로 돌출되는 복수의 베인(109)의 외측 직경은 제1하우징(100a)의 제1플랜지부(104)의 내측 직경과 대응되게 형성될 수 있다. 이에 의하면, 복수의 베인(109)의 외측단은 제1하우징(100a)의 제1플랜지부(104)의 내주면에 압입 결합될 수 있다.
또한, 베인 허브(110)는 복수의 베인(109)을 통해 제2하우징(100b)에 연결되어 고정된다.
덮개부(111)의 중심부의 내측에 제1베어링 하우징(113)이 구비된다. 제1베어링 하우징(113)은 덮개부(111)의 축방향 내측면에서 축방향으로 돌출되게 형성된다. 제1베어링 하우징(113)은 원통형으로 형성된다.
제1베어링 하우징(113)의 내측에 후술할 제1베어링(118a)을 수용하도록 수용공간이 형성된다. 제1베어링 하우징(113)은 제1베어링(118a)을 감싸도록 이루어진다.
제1베어링 하우징(113)과 제1축방향이동제한부(112)는 덮개부(111)의 중심부에서 서로 수직하게 배치될 수 있다.
회전축(117)은 케이싱의 내측에 회전 가능하게 구비된다.
베어링(118)은 회전축(117)을 회전 가능하게 지지하도록 이루어진다. 베어링(118)은 복수 개로 구비될 수 있다.
베어링(118)은 제1베어링(118a)과 제2베어링(118b)으로 구성될 수 있다.
제1베어링(118a)과 제2베어링(118b)은 후술할 전동부를 사이에 두고 회전축(117)의 양측에 이격되게 배치된다.
회전축(117)의 일측에 제1베어링지지부(117b)가 구비된다. 회전축(117)의 타측에 제2베어링지지부(117d)가 구비된다.
제1베어링(118a)은 제1베어링지지부(117b)에 장착되어 지지된다. 제2베어링(118b)은 제2베어링지지부(117d)에 장착되어 지지된다.
회전축(117)의 일단부에 임펠러지지부(117a)가 형성된다. 제1베어링지지부(117b)의 직경은 임펠러지지부(117a)의 직경에 비해 기설정된 크기만큼 크게 형성될 수 있다. 이에 의하면, 임펠러지지부(117a)와 제1베어링지지부(117b) 사이의 제1단턱(1171)은 임펠러(108)가 회전축(117)의 임펠러지지부(117a)에서 제1베어링지지부(117b)를 향해 축방향을 따라 이동하는 것을 제한할 수 있다. 또한, 임펠러(108)의 허브(1081) 하단과 덮개부(111)는 축방향으로 간격을 두고 이격될 수 있다.
회전축(117)에 자석지지부(117c)가 구비된다. 제1베어링지지부(117b)와 제2베어링지지부(117d) 사이에 자석지지부(117c)가 배치된다. 자석지지부(117c)는 제1베어링지지부(117b)에서 제2베어링지지부(117d)를 향해 축방향을 따라 연장되게 형성된다.
자석지지부(117c)의 직경은 제1베어링지지부(117b)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
제1베어링지지부(117b)와 자석지지부(117c) 사이에 형성된 제2단턱(1172)은 영구자석(120)이 제1베어링지지부(117b)를 향해 축방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있다.
이하의 베어링(118)에 관한 설명은 별도로 구분하지 않는 한 제1베어링(118a) 및 제2베어링(118b)에 각각 적용될 수 있다. 다만, 제1베어링지지부(117b)의 직경이 제2베어링지지부(117d)의 직경보다 더 커짐에 따라, 제1베어링(118a)의 직경도 제2베어링(118b)의 직경보다 더 크게 형성될 수 있다.
베어링(118)은 볼 베어링(118)으로 구현될 수 있다. 볼 베어링(118)은 회전축(117)의 레이디얼 하중을 지지하도록 이루어진다. 베어링(118)은 외륜, 내륜, 복수의 볼 및 복수의 커버로 구성될 수 있다.
외륜은 원통형으로 형성된다. 베어링 하우징은 외륜을 감싸도록 이루어질 수 있다. 내륜은 원통형으로 형성된다. 내륜은 외륜의 내측에 구비되어 베어링(118) 지지부를 감싸도록 이루어진다.
복수의 볼은 외륜과 내륜 사이에 배치된다. 복수의 볼은 외륜과 내륜의 원주방향으로 기설정된 간격을 두고 이격되게 배치된다.
복수의 볼은 외륜과 내륜 사이에서 구름 접촉된다. 내륜은 볼에 의해 외륜에 대하여 상대 회전운동을 한다. 내륜은 회전축(117)과 함께 회전한다.
복수의 커버는 외륜과 내륜의 축방향 양측을 각각 덮도록 결합된다.
다만, 베어링(118)은 볼베어링에 한정되지 않는다.
이에 의하면, 복수의 베어링(118)은 회전축(117)의 양측을 안정적으로 회전 가능하게 지지할 수 있다.
베어링 하우징(113, 128)은 원통형으로 형성된다. 베어링 하우징(113, 128)의 내측에 베어링(118)을 수용하는 수용공간이 형성된다. 베어링 하우징(113, 128)은 제1베어링(118a)하우징과 제2베어링 하우징(128)을 포함한다.
제1베어링 하우징(113)은 제1베어링(118a)을 수용하며 둘러싸도록 이루어진다. 제2베어링 하우징(128)은 제2베어링(118b)을 수용하며 둘러싸도록 이루어진다.
베인 허브(110)는 공기의 이동방향을 기준으로 임펠러(108)의 하류측에 배치된다.
베인 허브(110)는 후술할 전동부의 일부를 수용하기 위한 수용공간을 구비한다.
베인 허브(110)에 복수의 개구부(116)가 구비된다. 복수의 개구부(116)는 베인 허브(110)에 반경방향으로 관통되게 형성된다. 복수의 개구부(116)는 베인 허브(110)의 원주방향으로 이격되게 배치된다. 본 실시예에서는 개구부(116)는 코일(123)의 개수에 대응되게 3개 형성될 수 있다. 개구부(116)는 등간격으로 120도 간격을 두고 형성될 수 있다.
이에 의하면, 개구부(116)는 베인 허브(110)의 내측과 외측을 연통되게 연결할 수 있다. 베인 허브(110)의 내측 수용공간에 공기의 유로가 형성될 수 있다. 베인(109)을 통과한 공기는 개구부(116)를 통해 베인 허브(110)의 내측으로 유입될 수 있다.
베인 허브(110)의 일측은 덮개부(111)에 의해 막혀 있고, 베인 허브(110)의 타측은 덮개부(111)의 반대방향을 향해 축방향으로 개방되게 형성될 수 있다. 전동부의 일부는 베인 허브(110)의 타측을 통해 베인 허브(110)의 내측에 수용될 수 있다.
베인 허브(110)의 타측에 고정링(115)이 구비된다. 고정링(115)은 후술할 스테이터 코어(122)의 외주면을 둘러싸도록 이루어진다.
전동부는 전기에너지를 공급받아 회전축(117)을 회전시키며, 회전축(117)의 일단부에 장착된 임펠러(108)를 회전시키도록 이루어진다.
이를 위해, 전동부는 로터(119) 및 스테이터(121)를 포함한다.
로터(119)는 영구자석(120)을 포함한다.
영구자석(120)은 원통형으로 형성된다. 영구자석(120)의 중심부에는 축관통공이 형성된다. 축관통공은 영구자석(120)의 축방향을 따라 관통되게 형성된다.
영구자석(120)은 회전축(117)의 자석지지부(117c)에 장착된다. 영구자석(120)의 내측 직경은 자석지지부(117c)의 직경과 대응되게 형성되고, 영구자석(120)의 외측 직경은 제1베어링지지부(117b)보다 더 크게 형성된다.
로터(119)는 제1베어링(118a)과 제2베어링(118b) 사이에 배치될 수 있다.
영구자석(120)은 회전축(117)에 장착되거나, 로터 코어(미도시)에 장착될 수 있다. 본 실시예에서 영구자석(120)은 회전축(117)에 장착된 모습을 보여준다.
스테이터(121)는 스테이터 코어(122) 및 코일(123)을 포함한다.
스테이터 코어(122)는 두께가 얇은 전기강판을 축방향으로 적층 결합하여 구성될 수 있다. 스테이터 코어(122)는 원통형으로 형성된다. 스테이터 코어(122)의 중심부에는 로터(119)관통공이 형성된다. 로터(119)관통공은 스테이터 코어(122)의 축방향을 따라 관통되게 형성된다.
로터(119)관통공은 영구자석(120)의 직경보다 약간 크게 형성된다. 영구자석(120)은 스테이터 코어(122)의 내주면과 기설정된 간격(에어갭)을 유지할 수 있다.
스테이터 코어(122)는 백요크, 복수의 슬롯 및 복수의 티스를 포함한다.
백요크는 원통형으로 형성된다.
복수의 티스는 백요크에서 회전축(117)을 향해 반경방향으로 돌출되게 형성된다. 복수의 티스의 내측 단부에 원주방향으로 폴슈가 돌출되게 형성될 수 있다.
복수의 슬롯은 스테이터 코어(122)의 축방향을 따라 관통되게 형성된다. 복수의 티스와 복수의 슬롯은 스테이터 코어(122)의 원주방향을 따라 서로 교대로 이격되게 배치된다. 본 실시예에서는 티스와 슬롯은 각각 3개씩 구비된 모습을 보여준다.
복수의 티스와 복수의 슬롯은 각각 원주방향으로 120도씩 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 코일(123)은 복수의 슬롯을 통해 스테이터 코어(122)에 각각 권선된다. 본 실시예에서 코일(123)은 3개로 구비된 모습을 보여준다. 3개의 코일(123)에 3상 교류전류가 인가될 수 있다.
코일(123)과 스테이터 코어(122) 사이의 전기적인 절연을 위해 인슐레이터(124)가 구비된다. 인슐레이터(124)는 부도체로 이루어질 수 있다.
인슐레이터(124)는 코일(123)과 스테이터 코어(122) 사이에 배치되어, 코일(123)과 스테이터 코어(122) 사이에 전류가 흐르는 것을 차단할 수 있다.
복수의 코일(123)과 복수의 인슐레이터(124)는 각각 스테이터 코어(122)의 원주방향을 따라 120도 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다.
스테이터(121)는 외부의 3상 교류전원이 코일(123)에 공급되도록 복수의 터미널(125)이 구비된다. 본 실시예에서 복수의 터미널(125)은 3개로 구비되고, 각 상 별로 한 개씩 형성될 수 있다.
터미널(125)은 외부의 3상 교류전원과 코일(123)을 전기적으로 연결하도록 이루어진다.
제3하우징(100c)은 베인 허브(110)의 하류측에 배치된다. 제3하우징(100c)은 베인 허브(110)의 하단에 결합될 수 있다. 제3하우징(100c)은 원통형으로 형성될 수 있다.
제3하우징(100c)은 전동부의 다른 일부를 수용하도록 수용공간을 구비한다. 제3하우징(100c)은 스테이터 코어(122)를 감싸도록 이루어진다.
제3하우징(100c)의 내주면에 스테이터(121) 안착부(106)가 구비될 수 있다. 스테이터(121) 안착부(106)는 제3하우징(100c)의 내주면에서 반경방향으로 돌출되게 형성된다. 스테이터(121) 안착부(106)는 제3하우징(100c)의 내주면을 따라 원주방향으로 연장되게 형성될 수 있다.
스테이터 코어(122)는 스테이터(121) 안착부(106)에 안착되며 고정될 수 있다.
제3하우징(100c)의 외주면에 복수의 터미널 고정부(107)가 구비될 수 있다. 터미널(125)은 3상의 각 코일(123) 별로 한 개씩 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 3개의 터미널 고정부(107)가 구비될 수 있다. 복수의 터미널 고정부(107)는 제3하우징(100c)의 외주면을 따라 원주방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
터미널 고정부(107)는 터미널(125)의 양측면을 감싸도록 이루어진다. 터미널 고정부(107)는 제3하우징(100c)의 외주면에서 반경방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.
터미널 고정부(107)는 제3하우징(100c)의 외주면에서 축방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 터미널 고정부(107)의 내측에 터미널(125)이 고정되도록 고정홈이 형성될 수 있다. 터미널(125)은 터미널 고정부(107)의 고정홈에 끼움 결합될 수 있다.
터미널(125)의 상단부 양측에 걸림돌기(1251)가 형성되어, 터미널(125)이 터미널 고정부(107)의 상측에서 하측으로 삽입 결합될 때 터미널 고정부(107)의 상단에 걸림돌기(1251)가 걸려서 고정될 수 있다.
또한, 터미널 고정부(107)는 터미널(125)의 반경방향 외측면의 일부를 감쌈으로, 터미널(125)이 터미널 고정부(107)에서 반경방향 외측으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
터미널(125)은 제3하우징(100c)의 하단에 구비된 터미널 고정부(107)에서 축방향으로 돌출되게 연장될 수 있다.
각 상별 코일(123)의 단부에 리드선 홀더(127)가 형성된다. 리드선 홀더(127)는 터미널(125)에 전기적으로 연결되도록 연장되게 형성된다.
제3하우징(100c)의 외주면에 복수의 리드선 홀더(127) 홀더가 구비될 수 있다. 리드선 홀더(127) 홀더는 “T”형태로 형성될 수 있다. 리드선 홀더(127) 홀더는 수직부(1271)와 수평부(1272)로 구성될 수 있다.
수평부(1272)는 제3하우징(100c)의 외주면에서 반경방향 외측으로 수평하게 연장된다. 수평부(1272)의 내측은 제3하우징(100c)에 연결되고, 수평부(1272)의 외측은 수직부(1271)의 중심부에 연결될 수 있다.
수직부(1271)는 제3하우징(100c)의 외주면에서 이격되며 수직방향으로 연장되게 형성된다. 리드선 홀더(127)는 수직부(1271)와 제3하우징(100c) 사이에 형성된 리드선 홀더(127) 고정홈에 끼움 결합될 수 있다.
제3하우징(100c)의 내측에 제2베어링 하우징(128)이 구비될 수 있다. 제2베어링 하우징(128)은 제2베어링(118b)을 감싸도록 원통형으로 형성된다.
제2베어링 하우징(128)의 내측에 제2베어링(118b)을 수용할 수 있는 수용공간이 구비된다. 제2베어링(118b)은 제2베어링 하우징(128)의 내측에 수용되어 결합될 수 있다.
제2베어링 하우징(128)의 내주면에 제2축방향이동제한부(129)가 구비된다. 제2축방향이동제한부(129)는 제2베어링 하우징(128)의 내주면에서 반경방향 내측으로 돌출되게 형성된다. 제2축방향이동제한부(129)는 제2베어링 하우징(128)의 내주면에서 원주방향을 따라 연장될 수 있다.
이에 의하면, 제2축방향이동제한부(129)는 제2베어링(118b)이 제2베어링 하우징(128)에서 축방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있다.
제2베어링 하우징(128)은 제3하우징(100c)의 내주면에서 반경방향 내측으로 이격되게 배치될 수 있다. 제3하우징(100c)의 내주면과 제2베어링 하우징(128)의 외주면 사이에 복수의 브리지(130)가 구비된다.
복수의 브리지(130)는 제3하우징(100c)의 내주면과 제2베어링 하우징(128)의 외주면 사이에 반경방향으로 연장되어, 제3하우징(100c)과 제2베어링 하우징(128)을 연결한다.
복수의 브리지(130)는 원주방향으로 이격되게 배치된다. 원주방향으로 서로 인접하는 복수의 브리지(130) 사이에 배출구(131)가 형성될 수 있다. 복수의 브리지(130)와 복수의 배출구(131)는 원주방향으로 교대로 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 브리지(130)는 복수의 티스와 축방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.
복수의 코일(123)은 원주방향으로 이격되게 배치된다. 원주방향으로 인접하는 복수의 코일(123) 사이에 공기의 유로가 형성될 수 있다.
복수의 배출구(131)는 복수의 코일(123) 사이에 형성되는 공기의 유로와 축방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬 모터의 작용 및 효과를 설명하기로 한다.
팬 모터의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
리드선 홀더(127)를 통해 스테이터(121)의 코일(123)에 전류가 인가되면, 코일(123) 주변에 자기장이 발생한다. 스테이터(121)의 코일(123)과 로터(119)의 영구자석(120)은 전자기적인 상호 작용을 하여, 로터(119)는 스테이터(121)에 대하여 회전축(117)을 중심으로 회전한다. 회전축(117)은 로터(119)와 함께 회전하며, 임펠러(108)에 회전력을 전달한다. 임펠러(108)는 회전축(117)을 통해 전달된 회전력에 의해 회전한다.
임펠러(108)는 공기를 회전시키며 흡입구(101)를 통해 외부 공기를 제1하우징(100a)의 내부로 흡입한다. 흡입된 공기는 베인(109)을 통과한다. 베인(109)은 공기의 회전 유동을 축방향으로 전환시킨다.
베인(109)을 통과한 공기의 유동은 베인 허브(110)를 기준으로 베인 허브(110)의 외측을 지나는 외측 유동과 베인 허브(110)의 내측을 지는 내측 유동으로 나뉠 수 있다.
예를 들면, 베인(109)을 통과한 공기의 일부는 외측 유동으로 베인 허브(110)의 외주면을 따라 축방향으로 이동할 수 있다.
베인(109)을 통과한 공기의 다른 일부는 개구부(116)를 통해 베인 허브(110)의 내측으로 이동하고, 전동부의 코일(123) 사이의 유로를 경유하며 배출구(131)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
복수의 베어링(118)은 회전축(117)을 회전 가능하게 지지한다.
제1베어링(118a)과 제2베어링(118b)은 상대적으로 무거운 중량의 로터(119)를 사이에 두고 회전축(117)의 양측을 안정적으로 지지할 수 있다.
청소기 팬 모터의 경량화를 위해 케이싱 등의 소재를 금속 대신 플라스틱 소재로 변경할 수 있다. 여기서, 플라스틱 소재로 변경 가능한 부품으로, 케이싱의 제1하우징(100a) 내지 제3하우징(100c)뿐 아니라, 임펠러(108), 베인 허브(110), 베어링 하우징(113, 128), 축방향이동제한부 등을 포함할 수 있다.
그러나, 플라스틱 소재의 경우 금속 소재 대비 열전달계수가 낮아져, 베어링(118) 등의 온도가 상승한다. 이로 인해, 베어링(118)의 수명이 단축되고, 팬 모터의 신뢰성을 악화시킬 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 방열핀(140)이 제공될 수 있다. 방열핀(140)은 베어링(118)의 냉각을 위해 열전달계수가 높은 금속 재질로 형성될 수 있다. 방열핀(140)은 베어링(118)의 일측에 접촉 가능하게 배치될 수 있다.
이에 의하면, 방열핀(140)은 베어링(118)의 열을 공기 중으로 방출할 수 있다.
방열핀(140)은 베어링(118)의 일측에 구비된다. 방열핀(140)은 회전축(117)에 장착된다. 방열핀(140)은 제1베어링(118a) 또는 제2베어링(118b)의 일측에 구비되거나, 제1베어링(118a) 및 제2베어링(118b) 각각의 일측에 구비될 수 있다.
본 실시예에서 방열핀(140)은 제1베어링(118a) 및 제2베어링(118b)의 일측에 각각 구비된 모습을 보여준다. 방열핀(140)은 제1방열핀(140a)과 제2방열핀(140b)으로 구성될 수 있다.
제1방열핀(140a)은 제1베어링(118a)의 일측에 구비될 수 있다. 제2방열핀(140b)은 제2베어링(118b)의 일측에 구비될 수 있다. 제1방열핀(140a)과 제2방열핀(140b)은 로터(119)를 사이에 두고 회전축(117)의 양측에 축방향으로 서로 마주보게 배치될 수 있다.
이하에서 방열핀(140)에 대한 상세한 설명은 별도로 구분하지 않는 한 제1방열핀(140a) 및 제2방열핀(140b)에 동일하게 적용될 수 있다.
방열핀(140)은 링부(141)와 회전날개(143)를 포함한다. 회전날개(143)는 복수 개로 구비될 수 있다. 방열핀(140)은 복수의 회전날개(143)를 연결하는 연결부(142)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서 방열핀(140)은 링부(141), 연결부(142) 및 복수의 회전날개(143)를 포함하여 구성된 모습을 보여준다.
연결부(142)는 선택적으로 적용될 수 있다. 링부(141)와 복수의 회전날개(143) 사이에 연결부(142)가 구비되지 않을 경우에 링부(141)가 복수의 회전날개(143)를 연결할 수 있다.
링부(141)는 회전축(117)을 감싼다. 링부(141)는 원통형태로 형성될 수 있다. 링부(141)의 내측에 회전축(117)이 관통 가능하게 축결합홀이 형성된다. 축결합홀의 직경은 회전축(117)의 직경과 대응되게 형성된다. 링부(141)는 회전축(117)에 압입 결합될 수 있다.
링부(141)는 베어링(118)의 축방향 일측면에 접촉 가능하게 배치된다. 링부(141)는 베어링(118)의 축방향 일측면과 접촉될 수 있다. 특히, 링부(141)는 베어링(118)의 내륜과 접촉될 수 있다.
이에 의하면, 링부(141)는 전도를 통해 베어링(118)에서 발생하는 열을 공기 중으로 전달할 수 있다. 링부(141)는 공기와의 접촉면적을 확장시켜 베어링(118)의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
다만, 링부(141)는 반드시 베어링(118)과 접촉 가능하게 위치해야 하는 것을 아니며, 베어링(118)의 축방향 일측면으로부터 이격되게 배치될 수도 있다. 이 경우, 방열핀(140)은 링부(141)의 전도를 통해 베어링(118)의 열을 전달받지 못하나, 후술할 회전날개(143)의 대류를 이용하여 베어링(118)의 열을 공기중으로 전달할 수 있다.
링부(141)는 전도를 이용하여 후술할 회전날개(143)로 베어링(118)의 열을 전달할 수 있다.
링부(141)의 내측 직경은 회전축(117)의 직경과 대응되게 형성될 수 있다. 여기서, 대응된다라고 함은 비교대상이 서로 동일하다는 의미를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 이에 의해, 링부(141)의 내주면은 회전축(117)에 억지끼움으로 압입 결합될 수 있다.
링부(141)의 외측 직경은 베어링(118)의 내측 직경보다 더 크게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 링부(141)는 베어링(118)의 축방향 일측면에 접촉되며 회전축(117)에 압입 결합됨에 따라, 베어링(118)이 축방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있다.
링부(141)의 내측 직경은 링부(141)의 길이에 비해 더 크게 형성될 수 있다. 이에 의하면, 링부(141)의 길이를 최소화하여 방열핀(140)의 크기를 줄임으로, 구조의 단순화 및 팬 모터의 경량화에 기여할 수 있다.
제1방열핀(140a)은 제1베어링지지부(117b)에 장착될 수 있다. 제2방열핀(140b)은 제2베어링지지부(117d)에 장착될 수 있다. 제1방열핀(140a)의 링부(141)는 제1베어링지지부(117b)를 감싸고, 제2방열핀(140b)의 링부(141)는 제2베어링지지부(117d)를 감쌀 수 있다.
제1베어링지지부(117b)의 직경이 제1베어링지지부(117b)의 직경보다 더 클 경우에, 제1방열핀(140a)의 링부(141)의 직경은 제2방열핀(140b)의 링부(141)의 직경에 비해 더 크게 형성될 수 있다.
연결부(142)는 링부(141)의 축방향 일단에서 반경방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 연결부(142)는 링부(141)의 원주방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다. 연결부(142)는 링부(141)와 복수의 회전날개(143) 사이에 구비된다. 연결부(142)는 복수의 회전 날개를 연결하도록 이루어진다.
연결부(142)는 일정한 두께를 갖는 원판 형태로 형성될 수 있다. 연결부(142)의 축방향 일측과 타측은 각각 평면 형태로 형성된다. 연결부(142)의 외주면은 원형의 곡면으로 형성된다.
회전날개(143)는 공기를 베어링(118)으로 흡입하도록 구성된다. 회전날개(143)는 링부(141) 및 연결부(142)를 통해 회전축(117)과 연결되어, 회전축(117)과 함께 회전하도록 이루어진다. 이에 의하면, 회전날개(143)는 대류를 이용하여 베어링(118)의 열을 공기로 전달함으로, 베어링(118)을 냉각할 수 있다.
회전날개(143)는 연결부(142)의 외주면에 구비될 수 있다. 회전날개(143)는 연결부(142)의 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다.
회전날개(143)는 연결부(142)의 외주면에서 기설정된 곡률을 갖고 곡면 형태로 형성될 수 있다.
회전날개(143)는 축방향에 대하여 경사지게 형성될 수 있다. 회전날개(143)는 연결부(142)의 평면에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
회전날개(143)의 경사각은 축방향으로 갈수록 다를 수 있다. 예를 들면, 회전날개(143)의 경사각은 연결부(142)의 상면에서 링부(141)로 갈수록 더욱 증가할 수 있다.
여기서, 연결부(142)의 하면은 베어링(118)의 축방향 일측면과 마주보게 배치되는 면을 의미한다. 연결부(142)의 상면은 링부(141)를 기준으로 베어링(118)과 반대방향으로 향하는 면을 의미한다.
회전날개(143)는 두께가 일정한 곡면판 형태로 형성될 수 있다. 회전날개(143)의 높이는 연결부(142)의 두께보다 더 크게 형성될 수 있다.
회전날개(143)의 상단부는 연결부(142)의 상단에서 상방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 회전날개(143)의 하단부는 연결부(142)의 하단에서 하방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.
다만, 회전날개(143)의 하단은 링부(141)의 하단으로부터 축방향으로 기설정된 높이로 이격되게 배치된다.
복수의 회전날개(143) 각각의 하단의 높이는 링부(141)의 하단으로부터 축방향으로 동일한 높이로 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 회전날개(143)는 연결부(142)의 외주면을 따라 원주방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
회전날개(143)의 원주방향 길이는 원주방향으로 인접한 두 회전날개(143)의 원주방향 이격거리보다 더 길게 형성될 수 있다.
원주방향으로 인접한 두 회전날개(143)는 축방향으로 미중첩되게 배치될 수 있다. 이에 의하면, 회전날개(143)의 구조가 단순하여, 제조비용을 절감할 수 있다.
만약, 원주방향으로 인접한 두 회전날개(143)가 축방향으로 중첩되게 배치될 경우에 방열핀(140)의 성형 및 가공 시 구조가 복잡하여 제조비용이 상승할 수 있다.
원주방향으로 인접하는 두 회전날개(143) 사이의 원주방향 이격거리는 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 다르게 형성될 수 있다.
예를 들면, 회전날개(143)의 원주방향 일측면은 반경방향으로 연장되고, 회전날개(143)의 원주방향 타측면은 반경방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 연장될 수 있다.
원주방향으로 인접한 두 회전날개(143) 중 하나의 회전날개(143)의 일측면과 다른 하나의 회전날개(143)의 타측면 사이의 원주방향 거리는 연결부(142)의 외주면에서 반경방향 외측으로 갈수록 점차적으로 넓어지게 형성될 수 있다.
원주방향으로 인접한 두 회전날개(143) 중 하나의 일측면과 다른 하나의 타측면은 연결부(142)의 외주면에서 원주방향으로 인접하게 배치될 수 있다.
원주방향으로 인접한 두 회전날개(143) 중 하나의 일측면과 다른 하나의 타측면 사이에서 반경방향 외측단의 이격거리가 반경방향 내측단의 이격거리보다 더 크다.
이러한 구성에 의하면, 회전날개(143)의 가공 및 성형이 용이하다.
회전날개(143)는 다른 실시예로 연결부(142)에 구비하지 않고 링부(141)의 외주면에 직접 구비될 수 있다.
만약, 복수의 회전날개(143)가 링부(141)의 외주면에 구비될 경우에, 연결부(142)가 생략될 수 있어서 구조가 단순화될 수 있는 장점을 갖는다. 반면에, 회전날개(143)의 지지력을 확보하기 위해 링부(141)의 길이가 증가하고, 공기의 회전유동을 유도하기 위해 회전날개(143)의 반경방향 돌출 길이가 증가하여, 방열핀(140)의 무게가 무거워지는 단점이 있다.
복수의 회전날개(143)가 연결부(142)의 외주면에 구비될 경우에, 회전날개(143)의 지지력을 확보하기 위해 링부(141)의 길이를 더 연장할 필요가 없다. 또한, 공기의 회전유동을 유도하기 위해 회전날개(143)의 반경방향 돌출 길이를 최소화할 수 있다.
이하, 방열핀(140)의 작용 및 효과를 설명하기로 한다.
제1방열핀(140a)의 제1링부(141a)는 제1베어링(118a)의 축방향 일측면과 접촉되게 배치된다. 여기서, 제1베어링(118a)의 축방향 일측면은 임펠러(108)와 반대방향으로 향하는 면을 의미한다. 도 4를 참조하면, 제1베어링(118a)의 축방향 일측면은 제1베어링(118a)의 하면을 의미한다.
제1방열핀(140a)의 제1연결부(142a)는 제1링부(141a)의 하단에서 반경방향 외측으로 돌출되게 형성된다.
제1방열핀(140a)의 제1회전날개(143a)는 복수 개로 구비된다. 복수의 제1회전날개(143a)는 제1연결부(142a)의 외주면을 따라 원주방향으로 이격되게 배치된다. 복수의 제1회전날개(143a)는 제1연결부(142a)의 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출되게 형성된다. 제1회전날개(143a)는 축방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 배치된다.
도 4를 참조하면, 임펠러(108)의 블레이드(1082)는 축방향에 대하여 허브(1081)의 오른쪽 상측에서 왼쪽 하측으로 경사지게 형성된다.
복수의 제1회전날개(143a) 각각은 축방향에 대하여 링부(141)의 왼쪽 상측에서 오른쪽 하측으로 경사지게 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 임펠러(108)에 의해 흡입되는 공기는 임펠러(108)의 상측에서 하측을 향해 제1축방향으로 유동한다.
제1방열핀(140a)의 제1회전날개(143a)의 회전에 의해 흡입되는 공기는 제1방열핀(140a)의 하측에서 상측을 향해 제1축방향과 반대인 제2축방향으로 유동한다.
제1회전날개(143a)는 제1방열핀(140a)의 상측에 위치하는 제1베어링(118a)으로 공기를 송풍함에 따라, 대류를 이용하여 제1베어링(118a)의 열을 효율적으로 냉각할 수 있다.
제1방열핀(140a)의 회전날개(143)에 의해 유도되는 공기의 유동방향은 임펠러(108)의 블레이드(1082)에 의해 유도되는 공기의 유동방향과 반대이다.
제1회전날개(143a)는 임펠러(108)에 의해 흡입되는 공기의 유동방향과 반대방향으로 공기를 유동시킴으로, 임펠러(108)에 의해 발생하는 추력을 상쇄시킬 수 있다.
제1베어링(118a)과 제1방열핀(140a)은 베인 허브(110)의 덮개부(111)와 전동부의 상면 사이에 배치된다. 베인 허브(110)의 덮개부(111)는 제1베어링(118a)과 제1방열핀(140a)을 덮는다.
이로 인해, 임펠러(108)에 의해 흡입되는 공기가 제1베어링(118a)과 제1방열핀(140a)을 우회하여 베인 허브(110)의 외측으로 이동한다.
이에 따라, 제1회전날개(143a)는 임펠러(108)에 의해 흡입되는 공기의 유동방향과 반대여도 임펠러(108)의 공기 유동에 대한 영향을 받지 않고 베인 허브(110)의 내부의 공기를 용이하게 베어링(118)으로 송풍할 수 있다.
한편, 제2방열핀(140b)의 제2링부(141b)는 제2베어링(118b)의 축방향 타측면과 접촉되게 배치된다. 여기서, 도 4를 참조하면, 제2베어링(118b)의 축방향 타측면은 전동부의 축방향 일측면으로 향하는 면을 의미한다. 제2베어링(118b)의 축방향 타측면은 제2베어링(118b)의 상면을 의미한다. 전동부의 축방향 일측면은 전동부의 하면을 의미한다.
제2방열핀(140b)의 제2연결부(142b)는 제2링부(141b)의 상단에서 반경방향 외측으로 돌출되게 형성된다.
제2방열핀(140b)의 제2회전날개(143b)는 복수 개로 구비된다. 복수의 제2회전날개(143b)는 제2연결부(142b)의 외주면을 따라 원주방향으로 이격되게 배치된다. 복수의 제2회전날개(143b)는 제2연결부(142b)의 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출되게 형성된다. 제2회전날개(143b)는 축방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 배치된다.
도 4를 참조하면, 복수의 제2회전날개(143b) 각각은 축방향에 대하여 링부(141)의 오른쪽 상측에서 왼쪽 하측으로 경사지게 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 제2방열핀(140b)의 제2회전날개(143b)의 회전에 의해 흡입되는 공기는 제2방열핀(140b)의 상측에서 하측을 향해 제1축방향으로 유동한다.
제2회전날개(143b)는 제2방열핀(140b)의 하측에 위치하는 제2베어링(118b)으로 공기를 송풍함에 따라, 대류를 이용하여 제2베어링(118b)의 열을 효율적으로 냉각할 수 있다.
제2회전날개(143b)에 의해 유도되는 공기의 유동방향은 임펠러(108)의 블레이드(1082)에 의해 유도되는 공기의 유동방향과 같다.
이러한 구성에 의하면, 임펠러(108)에 의해 흡입되는 공기는 베인(109)을 경유하여 개구부(116)를 통해 베인 허브(110)의 내측으로 유입될 수 있다. 베인 허브(110)의 내부 유동에서 전동부, 즉 원주방향으로 인접하는 복수의 코일(123) 사이의 공간을 통과한 공기는 제2회전날개(143b)에 의해 흡입되어, 제2베어링(118b)으로 흐른다.
제2회전날개(143b)에 의해 흡입되는 공기의 유동방향은 임펠러(108)에 의해 흡입되는 공기의 유동방향과 동일한 방향이어서, 전동부를 통과한 공기가 제2회전날개(143b)로 이동하기가 용이하다.
또한, 제2회전날개(143b)의 공기 흡입력은 베인 허브(110)의 내부 공기의 유속을 증가시켜 팬 모터의 작동 시 전체 유속 및 유량을 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 방열핀(140)은 링부(141)와 복수의 회전날개(143)를 포함한다. 방열핀(140)은 열전달계수가 높은 금속재질로 형성된다. 링부(141)는 베어링(118)의 축방향 일측면과 접촉 가능하게 회전축(117)에 장착된다. 복수의 회전날개(143)는 링부(141) 또는 연결부(142)의 외주면을 따라 원주방향으로 구비된다. 복수의 회전날개(143)는 링부(141)를 중심으로 회전축(117)과 함께 회전한다. 복수의 회전날개(143)는 공기의 회전유동을 형성한다. 베어링 하우징(113, 128) 등의 케이싱은 플라스틱 재질을 사용하여 베어링(118)에서 상당히 큰 열이 발생하여도, 복수의 회전날개(143)는 대류를 이용하여 베어링(118)으로 송풍함으로, 베어링(118)을 효과적으로 냉각할 수 있다. 링부(141)는 전도를 이용하여 공기 중으로 베어링(118)의 열을 전달할 수 있다. 링부(141)는 베어링(118)이 축방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있다.
뿐만 아니라, 방열핀(140)은 공기와의 접촉면적을 확장하여, 베어링(118)의 방열면적을 증가시키며 베어링(118)의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 플라스틱 하우징을 사용하는 고속 팬 모터의 베어링(118) 발열 문제를 해소할 수 있다.
또한, 방열핀(140)은 원통 형상으로 형성되며 회전축(117)을 감싸는 링부(141)와, 원판 형태로 형성되며 상기 링부(141)의 축방향 일단부에서 반경방향으로 돌출되게 연장되는 연결부(142)와, 상기 연결부(142)의 외주면에서 반경방향으로 돌출되며 축방향에 대하여 경사지게 형성되는 복수의 회전날개(143)를 포함한다. 이러한 구성의 방열핀(140)은 구조가 간단하면서도 방열면적을 크게 확장시킬 수 있다.
아울러, 링부(141)는 직경에 비해 길이가 짧게 형성된다. 복수의 회전날개(143)는 연결부(142)의 축방향 일측면과 타측면에서 상하방향으로 돌출된다. 원주방향으로 인접한 복수의 회전날개(143)가 축방향으로 미중첩되게 배치된다. 이러한 구성에 의하면, 회전날개(143)의 반경방향 돌출 길이와 원주방향 길이가 짧게 형성되어, 팬 모터의 소형화 및 경량화에 크게 기여할 수 있다.
한편, 팬 모터의 조립 순서는 다음과 같다. 임펠러(108)가 회전축(117)에 조립된 후 베인 허브(110)와 제1베어링(118a)이 회전축(117)의 제1베어링지지부(117b)에 조립된다. 그 다음, 제1방열핀(140a)은 제1베어링(118a)의 위치를 고정한다. 이어서, 전동부의 스테이터(121)는 베인 허브(110)의 내측에 고정되고, 로터(119)의 영구자석(120)은 회전축(117)의 자석지지부(117c)에 고정된다. 계속해서, 제2베어링(118b)은 제2하우징(100b)의 제2베어링 하우징(128)에 조립된다. 이 후, 제2방열핀(140b)이 제2베어링지지부(117d)에 압입 결합된 다음, 제2베어링(118b)의 축방향 상면이 제2방열핀(140b)의 제2링부(141b)에 접촉되게 회전축(117)에 조립된다.
방열핀(140)의 링부(141)는 베어링(118)의 축방향 일측면에 접촉되도록 회전축(117)에 압입 결합된다. 방열핀(140)은 베어링(118)이 축방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있다. 상술한 팬 모터의 조립 시 방열핀(140)은 베어링(118)의 축방향 위치를 고정함으로써, 조립이 용이하다.
3. 본 발명의 다른 실시예에 따른 팬 모터의 구성의 설명
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열핀(240)을 장착한 팬 모터의 단면도이다.
도 10은 도 9의 방열핀(240)을 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 10에서 방열핀(240)을 위에서 바라본 모습을 보여주는 평면도이다.
도 12는 도 11에서 방열핀(240)을 반경방향으로 바라본 모습을 보여주는 측면도이다.
도 13은 도 11에서 XIII-XIII를 따라 취한 단면도이다.
본 실시예는 방열핀(240)의 형상 및 구조가 상술한 도 1 내지 도 8의 실시예와 다르다.
이하에서 설명되는 방열핀(240)은 제1방열핀(240a) 및 제2방열핀(240b)의 구성에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 방열핀(240)은 링부(241)와 굴곡판(242)을 구비한다.
링부(241)는 상술한 도 1 내지 도 8의 실시예에 따른 링부(241)와 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명은 생략하고, 차이점 위주로 설명하기로 한다.
굴곡판(242)은 링부(241)의 축방향 일단에서 반경방향으로 돌출되게 형성된다. 굴곡판(242)은 위에서 봤을 때 원형으로 형성될 수 있다. 굴곡판(242)의 직경은 링부(241)의 직경보다 더 크게 형성된다.
굴곡판(242)의 중심부에 축결합홀이 형성된다. 굴곡판(242)의 축결합홀의 직경은 링부(241)의 축결합홀의 직경과 동일하게 형성될 수 있다.
굴곡판(242)은 웨이브 형태(wave shape)로 형성될 수 있다. 굴곡판(242)은 볼록부(243)와 오목부(244)를 포함한다. 볼록부(243)와 오목부(244)는 기설정된 곡률을 가지며 곡면 형태로 형성된다.
도 9를 참조하면, 볼록부(243)는 상방향으로 볼록하게 형성된다. 오목부(244)는 하방향으로 오목하게 형성된다. 볼록부(243)와 오목부(244)는 원주방향을 따라 연속해서 교대로 배치될 수 있다.
볼록부(243)와 오목부(244)는 각각 복수 개로 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 볼록부(243)와 오목부(244)는 각각 4개씩 형성될 수 있다. 다만, 볼록부(243)와 오목부(244)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
복수의 볼록부(243)와 복수의 오목부(244)는 원주방향을 따라 교대로 배치될 수 있다. 복수의 볼록부(243)와 복수의 오목부(244)는 서로 등간격으로 이격되게 배치될 수 있다.
볼록부(243)와 오목부(244)는 상대적인 개념일 수 있다. 볼록부(243)와 오목부(244)는 굴곡의 방향이 바뀔 뿐이다.
예를 들면, 굴곡판(242)의 상면에서의 볼록부(243)는 굴곡판(242)의 상면에서 상측으로 볼록하게 형성되고, 굴곡판(242)의 상면에서의 오목부(244)는 굴곡판(242)의 상면에서 하측으로 오목하게 형성될 수 있다.
굴곡판(242)의 하면에서의 볼록부(243)는 굴곡판(242)의 하면에서 하측으로 볼록하게 형성되고, 굴곡판(242)의 하면에서의 오목부(244)는 굴곡판(242)의 하면에서 상측으로 오목하게 형성될 수 있다.
굴곡판(242)의 상면은 링부(241)와 접하는 면으로 정의할 수 있다. 굴곡판(242)의 하면은 링부(241)의 돌출방향과 반대방향으로 향하는 면으로 정의할 수 있다.
본 실시예에서 볼록부(243)는 굴곡판(242)의 상면에서 링부(241)를 향해 상방향으로 볼록하게 형성된 모습을 보여준다. 오목부(244)는 굴곡판(242)의 상면에서 링부(241)의 돌출방향과 반대방향을 향해 하방향으로 오목하게 형성된 모습을 보여준다.
방열핀(240)은 제1방열핀(240a)과 제2방열핀(240b)으로 구성될 수 있다. 제1방열핀(240a)은 제1베어링(118a)의 하측에 구비된다. 제1방열핀(240a)은 전도 및 대류를 이용하여 제1베어링(118a)의 열을 냉각하도록 이루어진다.
제2방열핀(240b)은 제2베어링(118b)의 상측에 구비된다. 제2방열핀(240b)은 제2베어링(118b)의 열을 냉각하도록 이루어진다.
제1방열핀(240a)의 제1링부(241a)는 제1베어링(118a)의 하측면에 접촉 가능하게 배치된다. 제1링부(241a)는 제1베어링(118a)의 하측면에서 축방향으로 이격되게 배치될 수도 있다. 다만, 제1링부(241a)가 제1베어링(118a)에 접촉되면, 제1베어링(118a)에 발생된 열을 전도를 통해 공기중으로 방출할 수 있어서 베어링(118)의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
제1방열핀(240a)의 제1굴곡판(242a)은 제1베어링(118a)의 하측면과 축방향으로 이격되게 배치된다.
제2방열핀(240b)의 제2링부(241b)는 제2베어링(118b)의 상측면에 접촉 가능하게 배치된다. 제2링부(241b)는 제2베어링(118b)의 상측면에서 축방향으로 이격되게 배치될 수도 있다. 다만, 제2링부(241b)가 제2베어링(118b)에 접촉되면, 제2베어링(118b)에 발생된 열을 전도를 통해 공기중으로 방출할 수 있어서 베어링(118)의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
제2방열핀(240b)의 제2굴곡판(242b)은 제1베어링(118a)의 상측면과 축방향으로 이격되게 배치된다.
이하, 본 실시예에 따른 방열핀(240)의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 방열핀(240)은 굴곡판(242)을 기준으로 양방향으로 공기를 흡입할 수 있다.
굴곡판(242)의 상면은 원주방향을 따라 교대로 연속해서 배치되는 볼록부(243)의 상면과 오목부(244)의 상면으로 구성될 수 있다.
굴곡판(242)의 하면은 원주방향을 따라 교대로 연속해서 배치되는 볼록부(243)의 하면과 오목부(244)의 하면으로 구성될 수 있다.
굴곡판(242)의 상면과 하면은 양측 모두가 원주방향을 따라 굴곡의 변화가 있다.
이에 따라, 굴곡판(242)이 회전축(117)과 함께 회전할 때 굴곡판(242)의 상면과 하면에서 각각 공기의 유동이 발생한다.
굴곡판(242)의 상면에 형성된 볼록부(243)와 오목부(244)가 회전하면, 굴곡판(242)의 상면에 접하는 공기가 볼록부(243)와 오목부(244)에 의해 회전한다. 굴곡판(242)의 상면에 접하는 공기의 유속이 빨라진다.
이에 의하면, 굴곡판(242)의 상면에 접하는 공기의 압력이 낮아진다. 굴곡판(242)의 상면에 인접하는 주변 공기의 압력이 상대적으로 높으므로, 상기 주변 공기는 굴곡판(242)의 상면으로 이동한다.
또한, 굴곡판(242)으로 이동한 공기는 원심력에 의해 굴곡판(242)의 상면의 반경방향 내측에서 외측방향으로 이동한다.
이러한 현상은 굴곡판(242)의 하면에서도 마찬가지다.
따라서, 굴곡판(242)의 상면과 하면에서 주변 공기의 유동방향은 서로 반대방향으로 굴곡판(242)의 볼록부(243)와 오목부(244)를 향해 이동한다. 즉, 굴곡판(242)의 회전으로 굴곡판(242) 주변의 공기는 굴곡판(242)의 상면과 하면에서 양방향성을 갖고 대향류(반대방향의 유동)를 형성한다.
베어링(118)에서 발생하는 열은 링부(241)의 전도를 통해 굴곡판(242)으로 전달된다. 굴곡판(242)은 볼록부(243)와 오목부(244)의 곡면의 변화를 통해 공기와의 접촉면적을 확장시킬 수 있다.
굴곡판(242)은 회전축(117)과 함께 회전하고, 주변 공기의 대류를 형성하여, 베어링(118)의 방열 성능을 극대화시킬 수 있다.
기타 구성 및 작용은 상술한 도 1 내지 도 8의 실시예와 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명을 생략하기로 한다.
4. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 팬 모터의 구성의 설명
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열핀(240)을 위에서 바라본 모습을 보여주는 평면도이다.
도 15는 도 14에서 XV-XV를 따라 취한 단면도이다.
본 실시예는 굴곡판(242)에 유동홀(245)이 추가로 형성된다는 점에서 상술한 도 9 내지 도 13의 실시예와 다르다.
유동홀(245)은 복수 개로 구비될 수 있다. 복수의 유동홀(245)은 굴곡판(242)에 축방향으로 관통되게 형성될 수 있다.
복수의 유동홀(245)은 원주방향으로 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 유동홀(245)은 반경방향으로 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다.
복수의 유동홀(245)은 볼록부(243)의 최고지점 또는 오목부(244)의 최저지점에 형성될 수 있다. 복수의 유동홀(245)은 링부(241)의 하단을 기준으로 축방향을 따라 동일한 높이에 위치할 수 있다.
다만, 유동홀(245)의 위치는 상술한 볼록부(243)의 최고지점 또는 오목부(244)의 최저지점에 한정되지 않고, 공기가 유동홀(245)을 통해 굴곡판(242)을 관통할 수 있으면 되며 그 위치에 구애되지 않는다.
이러한 구성에 의하면, 유동홀(245)은 굴곡판(242)의 회전 시 굴곡판(242)의 상면 또는 하면 사이에 공기의 유동을 허용할 수 있다.
굴곡판(242)의 상면과 하면 사이에 공기의 압력차이가 발생할 수 있다. 복수의 유동홀(245)은 굴곡판(242) 주변의 공기를 베어링(118)으로 이동시킬 수 있다.
복수의 유동홀(245)은 굴곡판(242) 주변의 공기가 굴곡판(242)을 관통하여 베어링(118)으로 이동하는 것을 허용함으로써, 베어링(118)의 냉각 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
기타 구성은 상술한 도 1 내지 도 13의 실시예와 동일 내지 유사하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
100a : 제1하우징 101 : 흡입구
102 : 곡면부 103 : 보강부
104 : 제1플랜지부 100b: 제2하우징
105 : 제2플랜지부 100c : 제3하우징
106 : 스테이터 안착부 107 : 터미널 고정부
108 : 임펠러 1081 : 허브
1082 : 블레이드 109 : 베인
110 : 베인 허브 111 : 덮개부
112 : 제1축방향이동제한부 113 : 제1베어링 하우징
114 : 라운드부 115 : 고정링
116 : 개구부 117 : 회전축
117a : 임펠러지지부 117b: 제1베어링지지부
1171 : 제1단턱 117c : 자석지지부
1172 : 제2단턱 117d : 제2베어링지지부
118 : 베어링 118a : 제1베어링
118b : 제2베어링 119 : 로터
120 : 영구자석 121 : 스테이터
122 : 스테이터 코어 123 : 코일
124 : 인슐레이터 125 : 터미널
1251 : 걸림돌기 126 : 리드선
127 : 리드선 홀더 1271 : 수직부
1272 : 수평부 128 : 제2베어링 하우징
129 : 제2축방향이동제한부 130 : 브리지
131 : 배출구 140 : 방열핀
140a : 제1방열핀 140b : 제2방열핀
141 : 링부 141a : 제1링부
141b : 제2링부 142 : 연결부
142a : 제1연결부 142b : 제2연결부
143 : 회전날개 143a : 제1회전날개
143b : 제2회전날개 240 : 방열핀
240a : 제1방열핀 240b : 제2방열핀
241 : 링부 241a : 제1링부
241b : 제2링부 242 : 굴곡판
242a : 제1굴곡판 242b : 제2굴곡판
243 : 볼록부 244 : 오목부
245 : 유동홀

Claims (24)

  1. 임펠러가 장착되는 회전축;
    상기 회전축에 연결되는 로터와 상기 로터를 감싸는 스테이터를 구비하고, 상기 회전축을 구동하는 전동부;
    상기 회전축을 지지하는 베어링; 및
    상기 베어링의 축방향 일측면과 마주보게 배치되고, 상기 회전축에 장착되는 방열핀을 포함하고,
    상기 방열핀은,
    상기 베어링으로 공기를 송풍하도록 상기 회전축을 중심으로 회전하는 회전날개를 구비하는 팬 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열핀은,
    상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축에 결합되는 링부; 및
    상기 링부의 외주면을 따라 구비되는 복수의 상기 회전날개를 포함하는 팬 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열핀은,
    상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축에 결합되는 링부;
    상기 링부의 축방향 일단부에서 반경방향으로 돌출되게 형성되는 연결부; 및
    상기 연결부의 외주면을 따라 이격되게 배치되는 복수의 상기 회전날개를 포함하는 팬 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전날개는 축방향에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 배치되는 팬 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전날개는 상기 회전축의 반경방향 외측으로 돌출되게 형성되는 팬 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전날개는 상기 회전축의 원주방향 및 축방향을 따라 기설정된 곡률을 갖는 곡면 형태로 형성되는 팬 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방열핀은 상기 베어링의 축방향 일측면에 접촉되게 배치되는 팬 모터.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 링부는 상기 베어링의 축방향 일측면에 접촉되게 배치되는 팬 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방열핀은 금속 재질로 형성되는 팬 모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베어링을 감싸는 베어링 하우징을 포함하고,
    상기 베어링 하우징은 플라스틱 재질로 형성되는 팬 모터.
  11. 임펠러가 장착되는 회전축;
    상기 회전축에 연결되는 로터와 상기 로터를 감싸는 스테이터를 구비하고, 상기 회전축을 구동하는 전동부;
    상기 회전축을 지지하는 베어링; 및
    상기 베어링의 축방향 일측면과 마주보게 배치되고, 상기 회전축에 장착되는 방열핀을 포함하고,
    상기 방열핀은,
    상기 회전축을 중심으로 회전하는 굴곡판을 구비하는 팬 모터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방열핀은,
    상기 회전축을 감싸며, 상기 회전축에 결합되는 링부; 및
    상기 링부의 외주면에서 반경방향으로 돌출되게 형성되고, 원주방향을 따라 연장되는 상기 굴곡판을 포함하는 팬 모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 굴곡판은 굴곡의 방향이 서로 반대인 볼록부와 오목부를 포함하는 팬 모터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 볼록부와 상기 오목부는 상기 굴곡판의 원주방향을 따라 교대로 배치되는 팬 모터.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 링부는 상기 굴곡판의 축방향 일측면에서 축방향으로 돌출되고,
    상기 볼록부는 상기 링부의 돌출방향으로 볼록하게 형성되고,
    상기 오목부는 상기 링부의 돌출방향과 반대로 오목하게 형성되는 팬 모터.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 링부는 상기 베어링의 축방향 일측면에 접촉되게 배치되는 팬 모터.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 방열핀은 금속 재질로 형성되는 팬 모터.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 굴곡판은 축방향으로 관통되게 형성되는 복수의 유동홀을 구비하는 팬 모터.
  19. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 베어링은 상기 로터를 사이에 두고 상기 회전축의 양측을 지지하는 복수의 베어링을 구비하고,
    상기 방열핀은,
    상기 복수의 베어링 중 상기 임펠러와 인접하는 제1베어링의 축방향 일측에 배치되는 제1방열핀; 및
    상기 복수의 베어링 중 상기 임펠러와 반대방향으로 이격되는 제2베어링의 축방향 일측에 배치되는 제2방열핀을 포함하는 팬 모터.
  20. 제19항에 있어서, 상기 스테이터를 감싸고, 상기 스테이터의 중심을 지나는 상기 회전축을 수용하는 케이싱을 포함하고,
    상기 케이싱은,
    상기 임펠러가 수용되는 제1하우징;
    상기 임펠러에 의해 흡입되는 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 제1하우징의 하류측에 결합되는 제2하우징;
    상기 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 임펠러의 하류측에 배치되는 베인 허브;
    상기 베인 허브의 외주면에서 상기 제1하우징 또는 상기 제2하우징의 내주면을 향해 돌출되게 연장 형성되는 복수의 베인; 및
    상기 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 베인 허브의 하류측에 결합되고, 상기 스테이터가 내측에 안착되는 제3하우징을 포함하고,
    상기 제1방열핀은 상기 베인 허브의 내측에 수용되게 배치되고,
    상기 제2방열핀은 상기 제3하우징의 내측에 수용되게 배치되는 팬 모터.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제1방열핀은 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 제1베어링의 하류 측면에 접촉되게 배치되고,
    상기 제2방열핀은 공기의 흐름방향을 기준으로 상기 제2베어링의 상류 측면에 접촉되게 배치되는 팬 모터.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 베인 허브는,
    상기 베인 허브의 축방향 일단부에서 반경방향으로 연장되어, 상기 임펠러와 상기 제1베어링 사이에 배치되는 덮개부;
    상기 덮개부의 내측에서 축방향으로 돌출되어, 상기 제1베어링을 감싸는 제1베어링 하우징; 및
    상기 덮개부의 내측에서 반경방향으로 돌출되어, 상기 제1베어링의 상류측면과 접촉되게 형성되는 축방향이동제한부를 포함하는 팬 모터.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 제3하우징은,
    상기 제2베어링을 감싸도록 축방향으로 연장되는 제2베어링 하우징; 및
    상기 제2베어링 하우징의 외주면에서 상기 제3하우징의 내주면을 향해 반경방향으로 연장되어, 상기 제2베어링 하우징과 상기 제3하우징을 연결하는 브리지를 포함하는 팬 모터.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 회전축은,
    상기 제1베어링을 지지하는 제1베어링지지부; 및
    상기 제2베어링을 지지하는 제2베어링지지부를 포함하고,
    상기 제1베어링지지부의 직경은 상기 제2베어링지지부의 직경보다 더 크게 형성되는 팬 모터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3252020A (en) * 1963-12-23 1966-05-17 Skill Corp Cooling means for bearing assemblies
CA2047576C (en) * 1991-04-03 2002-09-10 Robert Alan Colwell Draft inducer blower motor mounting and cooling construction
KR101278302B1 (ko) * 2012-07-25 2013-06-25 한국항공우주연구원 냉각수단이 구비된 고온 및 극저온 환경 모사용 블로워
GB2525543B (en) 2013-05-03 2016-01-06 Dyson Technology Ltd Compressor
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