WO2019093799A1 - 소리 발생 및 날개 피치 가변이 가능한 팬 - Google Patents

소리 발생 및 날개 피치 가변이 가능한 팬 Download PDF

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WO2019093799A1
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amplitude
fan
coil
hub
blade
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정창욱
김광욱
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엘지전자 주식회사
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    • G—PHYSICS
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    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to a fan, and more particularly to a fan structure capable of sound reproduction and having a variable blade pitch.
  • the fan is a rotating body that causes the flow of air. As the fan rotates, the surface of the blade pressurizes the air, resulting in airflow.
  • the fan rotating at a constant speed minimizes the noise by optimally designing the shape of the blade of the fan.
  • the rotation speed of the fan is to be variable, the blade shape optimization design of the fan is not effective.
  • the conventional active noise canceling apparatus generally comprises a combination of a noise measurement microphone, a point of interest microphone, an anti-noise speaker, and an adaptive filter.
  • the noise measuring microphone senses an acoustic signal transmitted from a fan in a state where it is disposed at a noise source, that is, in the vicinity of the fan, converts the acoustic signal into an electrical reference signal, and outputs the converted reference signal as an adaptive filter It plays the role of input.
  • the point of interest microphone is arranged at a point of interest, that is, at a limit position for controlling noise, and after sensing the sound signal transmitted from the pen, the interest microphone converts the sound signal into an electrical error signal, And performs an input operation using an adaptive filter.
  • the adaptive filter controls the inverse noise loudspeaker in consideration of the reference signal and the error signal input from the noise measurement microphone, the interest microphone, and the like.
  • the inverse noise speaker According to the control of the adaptive filter, the inverse noise speaker generates a series of inverse noises having a phase difference of about 180 degrees with the noise of the fan, thereby inducing the noise output from the fan to be reduced below a certain level .
  • the acoustic emission path from the inverse noise loudspeaker to the interest microphone is very significant. This is because the overall inverse noise loudspeaker control process of the adaptive filter is greatly influenced by how precisely modeling the acoustic emission path from the inverse loudspeaker to the point of interest microphone is modeled.
  • the inverse noise loudspeaker and the interest microphone constituting such a conventional active noise canceling device are generally arranged in a state of being exposed in an open space without any limitation, there are various types of acoustic emission paths It is inevitable that the variables of As a result, the acoustic emission path between the inverse noise loudspeaker and the point of interest microphone becomes complicated and, as a result, the adaptive filter fails to precisely model the acoustic emission path between the inverse loudspeaker and the point of interest microphone.
  • the adaptive filter fails to accurately advance the overall inverse loudspeaker control process and, ultimately, does not reduce fan noise.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a fan which can generate noise directly by generating vibration on a blade And an object of the present invention is to provide a fan structure capable of adjusting the angle of attack of the blades correspondingly and having a function of a speaker itself and a control method thereof.
  • an electronic device including a rotating shaft, a hub disposed on the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft, and a hub extending in the radial direction from the hub,
  • a fan comprising a blade (40) that rotates together with the hub (30) to generate a fluid flow, the fan comprising: a hub extending radially from the hub (30)
  • a pivot shaft (51) coupled to the blade (40) and pivotable with the blade (40); And a pivot driving part for pivotally driving the pivot shaft (51).
  • the pivot shaft 51 can be fixed to the hub 30 via a bearing 21 or a bushing.
  • the pivot driving part includes: a pivotally coupled part (52) provided at a hub-side end of the pivot shaft (51); And an amplitude interlocking portion 80 provided in the hub 30 and performing amplitude movement in a direction parallel to the longitudinal direction of the rotary shaft 20.
  • the pivot interlocking part 52 may include a plate 521 provided perpendicularly to the pivot shaft 51 and a guide groove 522 provided on the plate 521.
  • the amplitude-coupled unit 80 includes: an amplitude direction extension member 81 fixed to the amplitude drive unit 70 and extending in the amplitude direction from the amplitude drive unit 70; A radially extending member (82) extending radially from the amplitude direction extending member; And a protrusion (83) extending outward from an outer end of the radially extending member to engage with the pivotally coupled portion (52).
  • the amplitude interlocking part 80 includes a first interlocking part 83 and the pivoting interlocking part 52 includes a second interlocking part 83 slidably engaged with the first interlocking part 83 522).
  • the amplitude coupling portion 80 is driven by an amplitude driving portion 70 and the amplitude driving portion 70 includes a coil 60 through which a current flows and a magnetic circuit assembly 70 for generating a magnetic field across the coil 60 70).
  • the magnetic circuit assembly (70) includes a coil (60) wound around the axis concentric with the rotation axis, and the magnetic circuit assembly (70) includes a magnetic body disposed inside the coil and outside the coil .
  • the magnetic body may include a magnet and / or a ferromagnetic body.
  • the coil 60 may be installed at the fixed end F and the magnetic circuit assembly 70 may be installed at the rotary end R.
  • the magnetic circuit assembly 70 and the hub 30 may be connected directly or indirectly with a damper 77 or a spring.
  • the damper is an annular plate having a wave-like shape in a radial direction.
  • the inner edge of the damper is connected directly or indirectly to the magnetic circuit assembly 70, and the outer edge of the damper is directly or indirectly connected to the hub 30 have.
  • a control method of the fan wherein a DC power source is applied to the coil to move the amplitude interlocking part (80) in a first direction of the fan shaft so that the blade (40) is pivoted in the third direction
  • the fan control method of the present invention is provided.
  • a control method of the fan wherein an AC power source is applied to the coil to amplitude-vibrate the amplitude-linked section (80) in a first direction of the fan shaft and in a second direction opposite thereto, Is pivotally oscillated in a third direction and in a fourth direction opposite to the third direction.
  • the blade 40 By applying an AC power supply to the coil with an AC power source to amplitude-swing the amplitude-coupled unit 80 in a first direction of the fan axis and in a second direction opposite to the direction of the fan axis, the blade 40 is rotated in the third direction Sound in the fourth direction which is the direction of the pivot.
  • the present invention can operate the fan by applying power to the coil and rotating the rotation shaft (20) of the fan.
  • the fan structure of the present invention it is possible to remove the active noise by inducing the vibration of the blades themselves and to generate sound in the blades themselves, so that the fan can be used for various purposes.
  • the present invention it is possible to continuously adjust the angle of attack of the blades even when the fan rotates, so that the optimum blade angle of attack can be set according to the rotational speed of the fan, so that the fan efficiency and noise can be minimized.
  • the fan can be rotated to adjust the angle of attack of the blade to a predetermined position, and at the same time active noise cancellation or sound can be generated.
  • FIG. 1 is a side view of a fan according to the present invention.
  • Fig. 2 is a side view showing a state in which the cover of the hub of the fan of Fig. 1 is removed.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the fan of Figure 2;
  • FIG. 4 is a view showing a state where the angle of attack of the blade of the fan according to the present invention is changed.
  • Fig. 5 is a view showing a state in which the angle of attack of the blades of the fan of Fig. 2 is larger.
  • Angle adjusting portion 51 Pivot axis
  • step 52 pivot interlocking part
  • step portion 82 radially extending member
  • the fan may be connected to the drive shaft 10 via the coupler 12 and the drive shaft 10 rotated by the drive unit 10, A rotating shaft 20 receiving rotation force from the driving shaft 11; a bearing 21 fixed to the fixed end F to support the rotation of the rotating shaft 20; A rotating hub 30, and a plurality of blades 40 extending radially from the hub 30.
  • the driving unit 10 may be a motor installed at the fixed end F.
  • the drive shaft 10, the coupler 12, the rotary shaft 20, the hub 30, and the blade 40 in the rotary stage R rotate when the motor provides the rotary force.
  • the blades 40 rotate with the hub 30 and generate fluid flow.
  • a plurality of the blades 40 are equally spaced radially with respect to the hub 30.
  • the blade 40 is not pivotally fixed to the hub 30 but is pivotally fixed. To this end, the blade 40 is provided with a pivot shaft 51.
  • the pivot shaft 51 may be configured to be embedded and fixed within the blade 40.
  • a hollow shaft receiving portion 41 for receiving the pivot shaft 51 is provided at the center of the inner end of the blade 40 and the pivot shaft 51 is received and fixed in the shaft receiving portion 41 .
  • Various fastening structures for restricting relative rotation between the pivot shaft 51 and the shaft receiving portion 41 can be applied.
  • a fastening structure for restricting relative rotation such as a key and a keyway structure, a D-cut structure of the shaft, and a pin or a screw connection orthogonal to the pivot shaft can be applied. Therefore, when the pivot shaft 51 is pivoted, the blade 40 is also pivoted together.
  • the pivot shaft (51) is rotatably supported by the hub (30).
  • the hub 30 includes a body 31 firmly fixed to the rotary shaft 20 and a cover 32 covering the upper portion of the body 31.
  • the pivot shaft 51 can be supported by a bearing 53 or a bushing.
  • the bearing 53 is fixed to the pivot support portion 35 of the hub 30, that is, the bearing housing.
  • the pivot support part 35 receives and supports the bearing 53 in a state where the body 31 of the hub 30 and the cover 32 are engaged. That is, one half of the bearing 53 is engaged with a bearing housing provided on the body 31, and the other half of the bearing 53 is engaged with a bearing housing provided on the cover 32.
  • the pivot shaft 51 extends from the blade 40 toward the center of the hub 30 and penetrates the hole 351 of the bearing housing 35 of the hub 30. Since the inner surface of the blade 40 surrounding and enclosing the pivot shaft 51 has a larger cross-section than the pivot shaft 51, the inner surface of the blade 40 is pivotally supported by the pivot shaft 51 ) Interferes with the through hole. The blade 40 is prevented from moving toward the inside of the hub 30.
  • the inner end of the pivot shaft 51 is disposed in the inner space of the hub 30, i.e., the space defined by the body 31 and the cover 32.
  • a pivotally coupled portion 52 including a plane shape perpendicular to the pivot shaft 51 is provided.
  • the pivot interlocking part (52) has a larger cross sectional area than the pivot axis (51). Therefore, the pivot interlocking part 52 interferes with the through hole 352 of the pivot shaft 51 provided in the bearing housing. Accordingly, even if the hub 30 rotates and centrifugal force acts, the pivot shaft 51 does not come out of the hub.
  • the blade 40 is pivotally secured to the hub 30 together with the pivot shaft 51 while movement is constrained in the radial direction of the hub.
  • the blade 40 of the embodiment can be pivoted in a state in which the angle of attack c is gently laid as shown in Fig. 4 (a), and when the angle of attack c is steeply linear Lt; / RTI >
  • the plate 521 constitutes a pivotally coupled portion 52.
  • a plurality of blades (40) are arranged radially in the fan. Since the blade 40 is a part causing the wind, it is preferable that the shape of all the blades 40 and the angle of attack of the blades 40 coincide with each other. Accordingly, it is preferable that the plurality of blades 40 operate in synchronism with each other.
  • the blade 40 rotates together with the hub 30 at the rotation end R. Therefore, it is preferable that a pivot drive structure of the blade is installed in the hub 30 in order to pivot the blade 40.
  • the voice coil and the magnetic circuit assembly of the speaker are used to pivot the blade.
  • the coil of the present invention is located on the fixed end side, the connection for power supply is simpler.
  • a coil (60) is installed on the hub (30).
  • the coil 60 is installed at the fixed end (F). Therefore, the coil 60 remains fixed regardless of whether the hub 30 is rotated or not.
  • the coil 60 is wound on the outer circumferential surface of a cylindrical bobbin 61. Accordingly, the coil 60 is wound around the axis concentric with the rotation axis.
  • the coil 60 may be supplied with a direct current, an alternating current, or a current obtained by mixing direct current and alternating current.
  • the coil 60 Since the coil 60 is located at the fixed end, wiring and power supply are easy. Although the coil 60 is wound around the bobbin in the present invention, the coil 60 may be self-bonded. That is, the winding manner and shape of the coil 60 can be variously modified.
  • the periphery of the cover 32 of the hub 30 supports the bearing 53 and covers the body 31.
  • the upper portion of the cover 32 is forward, that is, As shown in Fig.
  • the hub (30) is provided with a magnetic circuit assembly (70) adjacent to the coil (60).
  • the magnetic circuit assembly 70 includes a holder 73 that supports the overall rigidity of the magnetic circuit assembly.
  • the holder 73 may be a ferromagnetic material for constituting a magnetic circuit.
  • the holder 73 may include a disk-like flat portion 731 and a yoke 732 extending upward in a cylindrical shape at an edge thereof.
  • a magnet constituting a magnetic circuit may be provided in the holder 73, or a magnet and a ferromagnetic substance may be provided.
  • a hybrid type structure in which two magnets are installed is exemplified.
  • the first magnet 71 in the shape of a cylinder can be fixed to the center of the holder 73 at a position where it is inserted into the inner space of the coil 60.
  • the ring-shaped second magnet 72 may be fixed to the yoke 732 provided at the edge of the holder 73 at a position surrounding the outer circumference of the coil 60.
  • a magnetic force line is formed between the first magnet 71 and the second magnet 72, and the magnetic force line passes through the coil 60.
  • the first magnet 71 and the second magnet 72 form a magnetic circuit through a holder 73 which is a ferromagnetic body.
  • the magnetic circuit assembly 70 moves in a direction (amplitude direction) parallel to the axial direction of the rotating shaft 20, and the moving direction of the magnetic circuit assembly 70 is the direction .
  • a line of magnetic force between the ferromagnetic plate and the yoke passes through the coil.
  • the magnetic circuit assembly 70 includes a hub 30 and a cover 32.
  • the hub 30 includes a cover 30 and a cover 30, Respectively.
  • the holder 73 of the magnetic circuit assembly is fixed to the hub 30 via a damper 77 or a spring.
  • the damper 77 may be an annular elastic plate having a wave shape in the radial direction.
  • the outer peripheral surface of the damper 77 is connected to the hub 30 in such a manner as to be fixed to the inner peripheral surface of the cover 32 and the inner peripheral surface of the damper 77 is connected to the inner peripheral surface of the magnetic circuit assembly 70, (70) in a manner fixed to the magnetic circuit assembly (80).
  • the magnetic circuit assembly 70 is allowed to move in the amplitude direction, but it must not be interfered with the coil 60 in its radial direction.
  • the damper 77 allows the movement of the magnetic circuit assembly 70 in the amplitude direction, but precisely regulates its position in the radial direction. If no current is applied to the coil, the restoring force of the damper 77 causes the magnetic circuit assembly 70 to return to the basic position.
  • the outer circumferential surface of the magnetic circuit assembly 70 has a slight gap with the inner circumferential surface of the cover 32 of the hub 30 so as not to interfere with each other.
  • the gap portion is covered with a ring-shaped edge 75 made of an elastic material such as TPU (Thermal Polyurethane), rubber or the like. 3, an inner edge of the edge 75 is fixedly attached to the magnetic circuit assembly 70, and an outer edge thereof is fixedly attached to the cover 32 (see FIG. 1). Between the outer edge and the inner edge of the edge 75, an upwardly convex elastic deformation portion is provided to reinforce the elasticity of the edge.
  • TPU Thermal Polyurethane
  • a bolt portion 733 extending downward is provided at a central portion of the holder 73 of the magnetic circuit assembly 70 and an amplitude interlocking portion 80 is connected to the bolt portion.
  • the amplitude interlocking portion 80 includes an amplitude direction extension member 81 whose one end is connected to the bolt portion 733 and which extends in the amplitude direction, Direction extending member 82 and a first interlocking engagement portion 83 provided on the outer periphery of the radially extending member 82.
  • the upper portion of the amplitude direction extension member 81 may include a nut portion 811 having an inner periphery threaded portion and the lower portion may include a bolt portion 812 having an outer periphery threaded portion.
  • the radially extending member 82 is provided at its center with a nut hole 821 formed with a thread on the inner circumferential surface thereof.
  • the nut portion 811 on the upper portion of the amplitude direction extension member 81 is fastened and fixed to the bolt portion 733 extending to the lower portion of the holder 73 of the magnetic circuit assembly 70.
  • a nut hole 821 provided at the center of the radially extending member 82 is fastened and fixed to the bolt 812 at the lower portion of the amplitude direction extending member 81.
  • the fastening depth of the radially extending member 82 is restricted by the step portion 813 provided on the upper portion of the bolt portion formed in the lower portion of the amplitude direction extending member 81.
  • the outer edge portion of the radially extending member 82 may be thicker than the radially extending member 82 of the flat plate shape.
  • a projection 83 On its outer circumferential surface, a projection 83 extending outward in the radial direction is provided.
  • the protrusion 83 may have a circular cross section.
  • the magnetic circuit assembly 70 When power is applied to the coil 60, the magnetic circuit assembly 70 is moved in the amplitude direction by the electromagnetic interaction due to the direction of the current. Thus, the coil 60 and the magnetic circuit assembly 70 become an amplitude driver that provides movement in the amplitude direction.
  • the amplitude-linked portion 80 that is, the amplitude direction extension member 81, the radially extending member 82, and the protrusion 83 are moved together in the amplitude direction . Further, when the magnetic circuit assembly 70 moves in the amplitude direction, the damper 77 and the edge 75 are elastically deformed.
  • the projection 83 is interlocked with the plate 521 of the pivot shaft described above.
  • the pivotally coupled portion 52 of the pivot shaft includes a plate 521 including a surface perpendicular to the pivot shaft 51 at the inner end of the pivot shaft and a guide groove 522 formed on the inner surface of the plate 521 do.
  • the guide groove 522 may be formed in a straight line passing through the center of the plate 521 or the pivot shaft 51.
  • the protrusion 83 is inserted into the guide groove 522 at a position eccentric from the center O of the plate 521 or the pivot shaft 51.
  • the pivot shaft 51 is provided with the guide groove 522 and the amplitude interlocking portion 80 is provided with the protrusion 83.
  • the present invention can be modified into various other forms as long as it is an interlocking structure that can convert the amplitude direction motion of the magnetic circuit assembly into the rotational motion of the pivot shaft 51.
  • a plurality of projections 83 provided on the outer periphery of the radially extending member 82 are all interlocked with a plurality of pivotally coupled portions 52 provided on the pivot shaft 51.
  • the movement of one of the magnetic circuit assemblies 70 is interlocked with the pivoting motion of all the blades.
  • FIG. 5 shows a state in which the magnetic circuit assembly 70 is lifted further than the state shown in FIG. 2 so that the angle of attack of the blade 40 is further raised.
  • the coil has a circular cross section and the magnetic circuit assembly also has a circular cross section and is adjacent to the coil so that the coil and the magnetic circuit assembly do not interfere with the rotation of the rotation stage R, They are displaced in the amplitude direction and do not interfere with each other even when the rotation end R is rotated.
  • the magnetic circuit assembly 70 When electric current is applied to the coil 60, the magnetic circuit assembly 70 is moved in the amplitude direction, that is, in the direction parallel to the axial direction of the rotary shaft by interaction with the magnetic force lines of the magnetic circuit assembly 70. Then, the pivot shaft 51 interlocked with the magnetic circuit assembly 70 through the amplitude interlocking portion 80 and the pivot interlocking portion 52 is rotated, whereby the angle of attack of the blade 40 is rotated.
  • the angle of attack of the blade 40 can be controlled according to the direction and intensity of the DC power. This will change the flow characteristics of the fan. If you change the angle of attack of the fan like this, it is easy to deal with the load.
  • the blade 40 When the AC power is applied to the coil 60, the blade 40 vibrates in the pivot direction according to the magnitude and the frequency of the AC power. The vibration of the blade 40 generates sound.
  • the size of the AC power source is increased, the size of the sound, that is, the output of the speaker is increased.
  • the frequency of the AC power source is increased, a louder sound is output.
  • the fan can be used only for the function of the fan, the speaker only, And the speaker can be used in both functions, the application of the product is very scalable. It is also possible to use the speaker function while adjusting the fan angle of the fan. And speaker function can be used for active noise cancellation.

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Abstract

본 발명은 소리 재생이 가능하고 날개 피치가 가변하는 팬 구조와 그 제어방법에 관한 것으로, 상기 팬은: 허브(30)로부터 반경 방향으로 연장되고, 상기 허브(30)에 회전 가능하게 지지되며, 블레이드(40)에 결합되어 상기 블레이드(40)와 함께 피봇하는 피봇축(51); 및 상기 피봇축(51)을 피봇 구동하는 피봇 구동부;를 포함한다. 상기 피봇 구동부는 보이스 코일과 자기회로 조립체로 구성할 수 있으며, 상기 코일에 공급되는 전원의 종류와 진폭, 주파수 등을 조절하여, 팬이 회전하는 동안에도 블레이드의 받음각을 조절하고, 소리를 재생하는 것이 가능하다.

Description

소리 발생 및 날개 피치 가변이 가능한 팬
본 발명은 팬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소리 재생이 가능하고 날개 피치가 가변하는 팬 구조에 관한 것이다.
팬은 공기의 유동을 일으키는 회전체이다. 팬이 회전할 때 블레이드의 표면이 공기를 가압함으로 인해 공기 유동이 일어난다.
팬이 설치된 환경에 사람이 함께 거주하는 경우, 팬의 회전에 수반되는 소음은 사람의 거주 환경을 저해시키는 요인이 된다. 따라서 팬에서 발생하는 소음을 줄이기 위한 노력이 요구된다.
정속으로 회전하는 팬은 팬의 블레이드 형상을 최적화 설계하여 그 소음을 최소화시키는 것이 어느 정도 가능하다. 그러나 팬의 회전속도가 가변 되어야 하는 경우, 팬의 블레이드 형상 최적화 설계는 유효하지 않다.
한편, 팬의 소음을 줄이기 위해 능동 소음 제거(active noise cancellation) 방안이 연구되고 있다.
종래의 능동 소음 제거 장치는 통상, 소음 측정용 마이크로폰, 관심점 마이크로폰, 역소음(Anti-noise) 스피커, 적응필터(Adaptive filter) 등의 조합으로 이루어진다.
소음 측정용 마이크로폰은 소음원, 즉, 팬의 인접부에 배치된 상태에서, 팬으로부터 전달되는 음향신호를 센싱한 후, 이 음향신호를 전기적인 참조신호로 변환하고, 변환된 참조신호를 적응필터로 입력하는 역할을 수행한다.
관심점 마이크로폰은 관심점, 즉, 소음을 제어하기 위한 제한 위치에 배치된 상태에서, 펜으로부터 전달되는 음향신호를 센싱한 후, 이 음향신호를 전기적인 오차신호로 변환하고, 변환된 오차신호를 적응필터로 입력하는 역할을 수행한다.
적응필터는 소음 측정용 마이크로폰, 관심점 마이크로폰 등으로부터 입력되는 참조신호, 오차신호 등을 고려하여, 역소음 스피커를 제어하게 된다.
역소음 스피커는 이 적응필터의 제어에 따라, 팬의 소음과 크기는 같지만 180도 정도의 위상차를 갖는 일련의 역소음을 발생시킴으로써, 팬으로부터 출력되는 소음이 일정 수준 이하로 감소될 수 있도록 유도한다.
이러한 구조를 갖는 종래의 능동소음제거 장치에서, 특히, 역소음 스피커로부터 관심점 마이크로폰에 이르는 음향방출 경로는 매우 큰 의미를 갖는다. 이는 역소음 스피커로부터 관심점 마이크로폰에 이르는 음향방출경로가 얼마만큼 정밀하게 모델링(Modelling) 되는가에 따라, 적응필터의 전체적인 역소음 스피커 제어과정이 지대한 영향을 받기 때문이다.
그러나, 이와 같은 종래의 능동소음제거 장치를 구성하는 역소음 스피커 및 관심점 마이크로폰은 통상, 별다른 제한 없이 오픈된 공간에 노출된 상태로 배치되는 것이 일반적이기 때문에, 둘 사이의 음향방출경로에는 다양한 종류의 변수가 작용할 수밖에 없게 된다. 이에 따라, 역소음 스피커 및 관심점 마이크로폰 사이의 음향방출경로는 복잡해질 수밖에 없게 되며, 결국, 적응필터는 역소음 스피커 및 관심점 마이크로폰 사이의 음향방출경로를 정밀하게 모델링하지 못하게 된다.
모델링이 정밀하지 않으면, 적응필터는 전체적인 역소음 스피커 제어과정을 정확하게 진행시키지 못하게 되며, 결국, 팬의 소음을 줄이지 못한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소음의 원인이 되는 팬의 블레이드(날개)에 직접 진동을 발생시켜 소음 발생을 최소화할 수 있고, 팬의 효율을 높이기 위해 팬의 회전속도에 대응하여 블레이드의 받음각을 조절할 수 있으며, 팬 자체적으로 스피커의 기능을 가질 수 있는 팬 구조와 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 회전축(20), 상기 회전축(20)에 설치되어 상기 회전축(20)과 함께 회전하는 허브(30), 및 상기 허브(30)로부터 반경 방향으로 연장되어 상기 허브(30)와 함께 회전하여 유체 유동을 발생시키는 블레이드(40)를 포함하는 팬에 있어서, 상기 팬은: 상기 허브(30)로부터 반경 방향으로 연장되고, 상기 허브(30)에 회전 가능하게 지지되며, 상기 블레이드(40)에 결합되어 상기 블레이드(40)와 함께 피봇하는 피봇축(51); 및 상기 피봇축(51)을 피봇 구동하는 피봇 구동부;를 포함하는 팬을 제공한다.
상기 피봇축(51)은 베어링(21) 또는 부싱을 통해 상기 허브(30)에 고정될 수 있다.
상기 피봇 구동부는: 상기 피봇축(51)의 허브 쪽 단부에 마련된 피봇연동부(52); 및 상기 허브(30)에 마련되고, 상기 회전축(20)의 길이 방향과 나란한 방향으로 진폭 운동하는 진폭연동부(80);를 포함할 수 있다.
상기 피봇연동부(52)는, 상기 피봇축(51)에 수직하게 마련된 플레이트(521)와, 상기 플레이트(521)에 마련된 가이드홈(522)을 포함할 수 있다.
상기 진폭연동부(80)는: 진폭구동부(70)와 고정되고, 상기 진폭구동부(70)부터 진폭방향으로 연장되는 진폭방향 연장부재(81); 상기 진폭방향 연장부재로부터 반경방향으로 연장되는 반경방향 연장부재(82); 및 상기 반경방향 연장부재의 외측 단부에서 외향 연장되어 상기 피봇연동부(52)에 맞물리는 돌기(83);를 포함할 수 있다.
상기 진폭연동부(80)는 제1연동결합부(83)를 포함하고, 상기 피봇연동부(52)는, 상기 제1연동결합부(83)와 슬라이드 가능하도록 맞물리는 제2연동결합부(522)를 구비할 수 있다.
상기 진폭연동부(80)는 진폭구동부(70)에 의해 구동되고, 상기 진폭구동부(70)는, 전류가 흐르는 코일(60)과, 상기 코일(60)을 가로지르는 자기장을 일으키는 자기회로 조립체(70)를 포함할 수 있다.
상기 코일(60)은 상기 회전축과 동심의 축 주위를 둘러싸는 형태로 감겨 있고, 상기 자기회로 조립체(70)는 상기 코일을 사이에 두고 상기 코일의 안쪽과 상기 코일의 바깥쪽에 각각 위치하는 자성체를 포함할 수 있다.
상기 자성체는 자석 및/또는 강자성체를 포함할 수 있다.
상기 코일(60)은 고정단(F)에 설치되고 상기 자기회로 조립체(70)는 회전단(R)에 설치될 수 있다.
상기 자기회로 조립체(70)와 허브(30)는 댐퍼(77) 또는 스프링으로 직/간접적으로 연결될 수 있다.
상기 댐퍼는 반경 방향으로 웨이브 형상을 구비하는 환 형의 판재로서, 그 내측 가장자리는 자기회로 조립체(70)와 직/간접적으로 연결되고, 그 외측 가장자리는 허브(30)에 직/간접적으로 연결될 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 팬의 제어 방법으로서, 상기 코일에 직류 전원을 인가하여 상기 진폭연동부(80)를 팬 축의 제1방향으로 이동시켜 상기 블레이드(40)가 제3방향으로 피봇된 상태를 유지시키는 팬 제어 방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 상기 팬의 제어 방법으로서, 상기 코일에 교류 전원을 인가하여 상기 진폭연동부(80)를 팬 축의 제1방향과 그 반대방향인 제2방향으로 진폭 진동시킴으로써, 상기 블레이드(40)가 제3방향과 그 반대방향인 제4방향으로 피봇 진동시킴으로써 소리를 발생시킬 수 있다.
상기 코일에 직류 전원과 함께 교류 전원을 인가하여 상기 진폭연동부(80)를 팬 축의 제1방향과 그 반대방향인 제2방향으로 진폭 진동시킴으로써, 상기 블레이드(40)가 제3방향과 그 반대방향인 제4방향으로 피봇 진동시킴으로써 소리를 발생시킬 수 있다.
또한 본 발명은 상기 코일에 전원을 인가함과 함께 상기 팬의 회전축(20)을 회전시켜 팬을 작동시킬 수 있다.
본 발명의 팬 구조에 따르면 블레이드 자체의 진동을 유도하여 능동 소음 제거가 가능하고, 블레이드 자체에서 음향을 발생시킬 수 있어, 다양한 용도로 활용이 가능하다.
또한 본 발명에 따르면, 팬 회전하는 상황에서도 지속적으로 블레이드의 받음각을 조절할 수 있어, 팬의 회전속도에 따라 최적의 블레이드 받음각을 설정할 수 있으므로, 팬의 효율을 높이고 소음을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 팬이 회전하면서 블레이드의 받음각을 소정의 위치로 조정할 수 있고, 이와 동시에 능동 소음 소거를 하거나 음향을 발생시킬 수도 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 팬의 측면도이다.
도 2는 도 1의 팬의 허브의 커버를 제거한 상태를 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 2의 팬의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 팬의 블레이드의 받음각이 변경된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 팬의 블레이드의 받음각이 더 커진 상태를 나타낸 도면이다.
<부호의 설명>
10: 구동부(모터) 11: 구동축
12: 커플러
20: 회전축 21: 베어링
30: 허브 31: 바디
32: 커버 35: 피봇지지부(베어링하우징)
351: 관통용 홀 352: 관통홀
40: 블레이드 41: 축수용부
50: 각도조절부 51: 피봇축
511: 단턱 52: 피봇연동부
521: 원판(플레이트) 522: 가이드홈(제2연동결합부)
53: 베어링
60: 코일(진폭구동부) 61: 보빈
70: 자기회로 조립체(진폭구동부) 71: 제1자석
72: 제2자석 73: 홀더
731: 평탄부 732: 요크
733: 볼트부 75: 엣지
77: 댐퍼
80: 진폭연동부 81: 진폭방향연장부재
811: 너트부 812: 볼트부
813: 단턱부 82: 반경방향연장부재
821: 너트홀 83: 돌기(제1연동결합부)
F: 고정단
R: 회전단
O: 피봇중심
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
또한 본 발명에서 상하 좌우 등의 방향은 상대적인 개념으로서 이해되어야 할 것이다.
[팬의 구조]
본 발명의 일 실시예로서 팬은, 고정단(F)에 설치된 구동부(10), 상기 구동부(10)에 의해 회전하는 구동축(11), 상기 구동축(11)과 커플러(12)를 통해 연결되어 상기 구동축(11)으로부터 회전력을 전달받는 회전축(20), 고정단(F)에 고정되어 상기 회전축(20)의 회전을 지지하는 베어링(21), 상기 회전축(20)에 축설되어 상기 축과 함께 회전하는 허브(30), 및 상기 허브(30)로부터 방사상으로 연장되는 복수 개의 블레이드(40)를 포함한다.
상기 구동부(10)는 고정단(F)에 설치되는 모터일 수 있다. 모터가 회전력을 제공하면, 회전단(R)에 있는 상기 구동축(10), 커플러(12), 회전축(20), 허브(30) 및 블레이드(40)는 회전한다. 블레이드(40)는 허브(30)와 함께 회전하며 유체 유동을 발생시킨다.
[블레이드의 피봇 지지 구조]
상기 블레이드(40)는 허브(30)에 대해 방사상으로 등간격 복수 개 구비된다. 상기 블레이드(40)는 허브(30)에 일체형으로 고정되지 않고 피봇 가능하게 고정된다. 이를 위해 상기 블레이드(40)에는 피봇축(51)이 설치된다.
피봇축(51)은 블레이드(40)의 내부에 매립되어 고정되는 형태일 수 있다. 블레이드(40)의 내측 단부의 중앙부에는 상기 피봇축(51)을 수용할 수 중공의 축수용부(41)가 마련되고, 피봇축(51)은 상기 축수용부(41)에 수용되어 고정된다. 피봇축(51)과 축수용부(41) 간에는 상대적인 회전이 제한되도록 하는 다양한 체결 구조를 적용할 수 있다. 가령 키와 키홈 구조, 축의 D컷 구조, 피봇축과 직교하는 핀이나 나사 결합 등 상대적인 회전을 제한하는 체결 구조를 적용할 수 있다. 따라서 피봇축(51)이 피봇되면 상기 블레이드(40) 역시 함께 피봇된다.
상기 피봇축(51)은 허브(30)에 회전 가능하게 지지된다. 상기 허브(30)는 상기 회전축(20)에 견고하게 고정되는 바디(31)와, 상기 바디(31)의 상부를 덮는 커버(32)를 포함한다. 상기 피봇축(51)은 베어링(53) 또는 부싱에 의해 지지될 수 있다. 상기 베어링(53)은 상기 허브(30)에 마련된 피봇지지부(35), 즉 베어링하우징에 끼워져 고정된다.
상기 피봇지지부(35)는 허브(30)의 바디(31)와 커버(32)가 결합된 상태에서 상기 베어링(53)을 수용하고 지지한다. 즉 상기 베어링(53)의 반은 상기 바디(31)에 마련된 베어링하우징에 형합되고, 상기 베어링(53)의 나머지 반은 상기 커버(32)에 마련된 베어링하우징에 형합된다.
상기 피봇축(51)은 상기 블레이드(40)로부터 허브(30)의 중심 쪽으로 연장되며 상기 허브(30)의 베어링하우징(35)의 홀(351)을 관통한다. 상기 피봇축(51)을 매립하며 둘러싸고 있는 블레이드(40)의 내측면은 피봇축(51)보다 더 큰 단면을 가지므로, 상기 블레이드(40)의 내측면은 상기 베어링하우징에 마련된 피봇축(51) 관통용 홀과 간섭된다. 이에 따라 블레이드(40)가 허브(30) 내부를 향해 이동하는 것이 방지된다.
상기 피봇축(51)의 내측 단부는 상기 허브(30)의 내부 공간, 즉 상기 바디(31)와 커버(32)에 의해 규정되는 공간 내에 배치된다. 상기 피봇축(51)의 내측 단부에는 상기 피봇축(51)과 수직을 이루는 평면 형태를 포함하는 피봇연동부(52)가 마련된다. 상기 피봇연동부(52)는 상기 피봇축(51)보다 단면적이 크다. 따라서 상기 피봇연동부(52)는, 상기 베어링하우징에 마련된 상기 피봇축(51)의 관통홀(352)과 간섭된다. 이에 따라 상기 허브(30)가 회전하여 원심력이 작용하더라도, 상기 피봇축(51)은 허브로부터 빠지지 않는다.
상기 블레이드(40)는, 허브의 반경 방향으로는 움직임이 구속되면서, 피봇축(51)과 함께 피봇 가능하게 허브(30)에 고정된다. 즉 실시예의 블레이드(40)는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 받음각(c)이 완만히 누운 상태로 피봇될 수도 있고, (b)에 도시된 바와 같이 받음각(c)이 가파르게 선 상태로 피봇될 수도 있다.
후술하겠지만, 상기 플레이트(521)는, 피봇연동부(52)를 구성한다.
[블레이드의 피봇 구동 구조]
상기 팬에는 복수 개의 블레이드(40)가 방사상으로 배치되어 있다. 상기 블레이드(40)는 바람을 일으키는 부분이 되므로, 모든 블레이드(40)의 형상은 물론 그 받음각이 일치하도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 복수 개의 블레이드(40)는 상호 동조하여 작동하는 것이 바람직하다.
한편, 블레이드(40)는 회전단(R)에 있는 허브(30)와 함께 회전한다. 따라서 블레이드(40)를 피봇시키기 위해서는 허브(30) 내에 블레이드의 피봇 구동 구조가 설치되는 것이 바람직하다.
이에 본 발명의 일 실시예에서는 스피커의 보이스 코일과 자기회로 조립체를 적용하여 상기 블레이드를 피봇 시키고자 한다. 다만 스피커와 달리, 본 발명의 코일은 고정단 쪽에 위치하므로 전원 공급을 위한 결선이 더욱 간편하다.
상기 허브(30)의 상부에는 코일(60)이 설치된다. 상기 코일(60)은 고정단(F)에 설치된다. 따라서 코일(60)은 허브(30)의 회전 여부와 관계 없이 고정된 상태를 유지한다.
상기 코일(60)은 원통형의 보빈(61)의 외주면에 감겨져 있다. 이에 따라 상기 코일(60)은 상기 회전축과 동심의 축 주위를 둘러싸는 형태로 감기게 된다. 상기 코일(60)에는 직류, 교류 또는 직류와 교류가 혼합된 전류가 공급될 수 있다.
상기 코일(60)은 고정단에 위치하므로 배선과 전원 공급이 용이하다. 본 발명에서는 코일(60)이 보빈에 감긴 형태를 예시하였으나, 셀프 본딩되어도 무방하다. 즉 코일(60)의 권취 방식이나 형태는 다양한 변형이 가능하다.
도 1을 참조하면, 상기 허브(30)의 커버(32)의 둘레는 상기 베어링(53)을 지지하며 상기 바디(31)를 덮고, 커버(32)의 상부는 전방, 즉 상기 코일(60)이 설치된 쪽을 향해 개방되어 있다.
상기 허브(30)에는, 상기 코일(60)과 인접하는 자기회로 조립체(70)가 설치된다. 상기 자기회로 조립체(70)는 자기회로 조립체의 전체적인 강성을 지지하는 홀더(73)를 포함한다. 상기 홀더(73)는, 자기회로를 구성하기 위해, 강자성체일 수 있다. 상기 홀더(73)는 원반 형상의 평탄부(731)와, 그 가장자리에서 원통 형태로 상향 연장되는 요크(732)를 포함할 수 있다.
상기 홀더(73)에는 자기회로를 구성하는 자석이 설치되거나, 자석과 강자성체가 설치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 2개의 자석이 설치되는 혼합형의 구조가 예시된다. 원기둥 형태의 제1자석(71)은 코일(60)의 안쪽 공간으로 삽입되는 위치에서 상기 홀더(73)의 중심부에 고정될 수 있다. 링 형태의 제2자석(72)은 코일(60)의 외주를 둘러싸는 위치에서 상기 홀더(73)의 가장자리에 마련된 요크(732)에 고정될 수 있다. 상기 제1자석(71)과 제2자석(72) 사이에는 자기력선이 형성되며, 상기 자기력선은 코일(60)을 지나게 된다. 또한 제1자석(71)과 제2자석(72)은 강자성체인 홀더(73)를 통해 자기회로를 이루게 된다.
따라서 코일(60)에 전류가 흐르면, 상기 자기회로 조립체(70)는 회전축(20)의 축방향과 나란한 방향(진폭방향)으로 이동하게 되며, 자기회로 조립체(70)의 이동 방향은 전류의 방향에 의해 결정된다.
본 발명에 따르면 2개의 자석을 사용하여 코일의 안쪽과 바깥쪽을 둘러싸는 구조로 자기회로 조립체를 구성하는 것을 예시하였으나, 이와 다른 자기회로 구성을 적용하여도 무방하다.
가령, 홀더(73)의 중앙부 상에 상하 방향으로 자기력선을 일으키는 원기둥 형태의 자석을 설치하고, 상기 자석의 상부에 원형의 강자성체 플레이트를 부착한 구조는 코일(60)의 안쪽으로 삽입되고, 상기 홀더(73)의 가장자리에서 상향 연장된 파이프 형태의 요크(732)는 상기 코일(60)의 바깥쪽을 에워싸는 형태로 외삽하는 내자형의 구조를 적용하는 것도 가능하다. 이러한 구조는 상기 강자성체 플레이트와 요크 사이의 자기력선이 코일을 통과한다.
또한 자석이 코일의 바깥쪽에 위치하는 외자형의 구조를 적용하는 것도 가능함은 물론이다.
도 3에는 내부 구조를 도시하기 위해 허브(30)의 커버(32)를 생략한 상태를 도시하였지만, 도 3과 함께 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 자기회로 조립체(70)는 허브(30)에 설치된다. 구체적으로, 상기 자기회로 조립체의 홀더(73)는 댐퍼(77) 또는 스프링을 통해 상기 허브(30)에 고정된다.
실시예에 따르면, 상기 댐퍼(77)는 반경 방향으로 웨이브 형상을 구비하는 환 형의 탄성 판재일 수 있다. 상기 댐퍼(77)의 외주면은 커버(32)의 내주면에 고정되는 형태로 상기 허브(30)에 연결되고, 댐퍼(77)의 내주면은 상기 자기회로 조립체(70)의 하부로 연장된 진폭연동부(80)에 고정되는 형태로 상기 자기회로 조립체(70)에 연결된다. 상기 자기회로 조립체(70)는 진폭 방향으로는 운동이 자유롭게 이루어지되, 반경 방향으로는 그 위치가 정확히 유지되어야 코일(60)과 간섭되지 않는다. 상기 댐퍼(77)는 상기 자기회로 조립체(70)의 진폭 방향으로의 운동은 허용하되, 반경 방향으로는 그 위치를 정확히 규제한다. 코일에 아무런 전류가 가해지지 않으면, 상기 댐퍼(77)의 복원력에 의해 상기 자기회로 조립체(70)는 기본 위치로 복귀하게 된다.
상기 자기회로 조립체(70)의 외주면은 상기 허브(30)의 커버(32)의 내주면과 약간의 갭을 가짐으로써 상호 간섭되지 않도록 한다. 그리고 이러한 갭 부분은, 가령 TPU(Thermal PolyUrethane), 고무 등과 같은 탄성 재질로 제작된 환 형의 엣지(75)로 덮인다. 도 3을 참조하면, 엣지(75)의 내측 가장자리는 자기회로 조립체(70)에 부착 고정되고, 외측 가장자리는 커버(32; 도 1 참조)에 부착 고정된다. 엣지(75)의 외측 가장자리와 내측 가장자리 사이에는 위로 볼록한 탄성변형부가 마련되어 엣지의 탄성을 보강한다.
상기 자기회로 조립체(70)의 홀더(73)의 중앙부에는 하향 연장되는 볼트부(733)가 마련되고, 상기 볼트부에는 진폭연동부(80)가 연결된다.
상기 진폭연동부(80)는, 일측 단부가 상기 볼트부(733)와 체결되며 진폭 방향으로 연장되는 진폭방향 연장부재(81)와, 상기 진폭방향 연장부재(81)의 타측 단부에 고정되는 반경방향 연장부재(82)와, 반경방향 연장부재(82)의 외주에 마련된 제1연동결합부(83)를 포함한다.
상기 진폭방향 연장부재(81)의 상부는 내주에 나사산이 형성된 너트부(811)를 포함할 수 있고, 하부는 외주에 나사산이 형성된 볼트부(812)를 포함할 수 있다. 반경방향 연장부재(82)의 중앙부에는 내주면에 나사산이 형성된 너트홀(821)이 구비된다.
상기 진폭방향 연장부재(81)의 상부의 너트부(811)는 상기 자기회로 조립체(70)의 홀더(73) 하부로 연장된 볼트부(733)와 체결되어 고정된다. 상기 반경방향 연장부재(82)의 중앙부에 마련된 너트홀(821)은 상기 진폭방향 연장부재(81)의 하부의 볼트부(812)에 체결되어 고정된다. 이때 상기 반경방향 연장부재(82)의 체결 깊이는, 상기 진폭방향 연장부재(81)의 하부에 형성된 볼트 부의 상부에 마련된 단턱부(813)에 의해 규제된다.
상기 반경방향 연장부재(82)의 외측 가장자리 부위는, 평판 형태의 반경방향 연장부재(82)에 비해 두께가 두껍게 보강된 형태일 수 있다. 그리고 그 외주면에는 반경 방향으로 외향 연장된 돌기(83)가 마련된다. 상기 돌기(83)는 원형의 단면을 가질 수 있다.
상기 코일(60)에 전원이 가해지면, 전류의 방향에 따라 상기 자기회로 조립체(70)는 전자기적 상호작용에 의해 힘을 받아 진폭 방향으로 이동한다. 따라서 코일(60)과 자기회로 조립체(70)는, 진폭 방향으로 움직임을 제공하는 진폭 구동부가 된다.
상기 자기회로 조립체(70)가 진폭 방향으로 이동하면, 이에 따라 상기 진폭연동부(80), 즉 진폭방향 연장부재(81), 반경방향 연장부재(82) 및 돌기(83)는 함께 진폭 방향으로 이동하게 된다. 또한 자기회로 조립체(70)가 진폭 방향으로 이동하면, 상기 댐퍼(77)와 엣지(75)는 탄성 변형된다.
상기 돌기(83)는 앞서 설명한 피봇축의 플레이트(521)와 연동 결합된다. 피봇축의 피봇연동부(52)는, 피봇축의 내측 단부에서 피봇축(51)에 수직하게 마련된 면을 포함하는 플레이트(521)와, 상기 플레이트(521)의 내면에 형성된 가이드홈(522)을 포함한다.
도 4를 참조하면, 상기 가이드홈(522)은 상기 플레이트(521) 또는 피봇축(51)의 중심을 지나는 직선 형태로 마련될 수 있다. 그리고 상기 돌기(83)는 상기 플레이트(521) 또는 피봇축(51)의 중심(O)에서 편심된 위치에서 상기 가이드홈(522)에 끼워진다.
본 발명의 실시예에서는 피봇축(51)에 가이드홈(522)이 구비되고, 진폭연동부(80)에 돌기(83)가 구비된 구조를 예시하고 있으나, 가이드홈과 돌기의 위치가 서로 치환된 구조를 적용할 수 있음은 물론이다. 또한 자기회로 조립체의 진폭 방향 운동을 피봇축(51)의 회전 운동으로 변환할 수 있는 연동 구조라면, 다양한 다른 형태로의 변형이 가능함은 물론이다.
상기 반경방향 연장부재(82)의 외주에 마련된 복수 개의 돌기(83)는, 상기 피봇축(51)에 마련된 복수 개의 피봇연동부(52)와 모두 연동한다. 따라서 자기회로 조립체(70) 하나의 움직임이, 모든 블레이드의 피봇 운동으로 연동된다.
코일(60)에 일방향으로 전류가 공급되어, 도 4의 (a)에 화살표로 표시한 방향으로 돌기(83)가 상승하면, 플레이트(521)는 중심(O)에 대해 시계방향으로 회전한다. 그러면 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 블레이드(40)가 세워져서 받음각이 커지게 된다.
반면 코일(60)에 타방향으로 전류가 공급되어, 도 4의 (b)에 화살표로 표시한 방향으로 돌기(83)가 하강하면, 플레이트(521)는 중심(O)에 대해 반시계방향으로 회전한다. 그러면 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 블레이드(40)가 눕혀져서 받음각이 작아지게 된다.
참고로 도 5에는 도 2의 상태보다 자기회로 조립체(70)가 더 들어올려져서, 블레이드(40)의 받음각이 더 세워진 상태가 도시되어 있다.
상기 코일은 원형의 단면을 가지고, 상기 자기회로 조립체도 원형의 단면을 가지며 상기 코일과 인접하여 있으므로, 회전단(R)이 회전하더라도 상기 코일과 자기회로 조립체는 간섭하지 아니하고, 상기 자기회로 조립체가 진폭 방향으로 변위하며 상기 회전단(R)이 회전하더라도, 이들은 서로 간섭하지 않는다.
한편 상기 코일(60)에 교류 전원이 인가되면, 상기 자기회로 조립체는 진폭 방향으로 진동하게 되고, 이에 따라 상기 블레이드(40)도 진동 피봇하게 된다.
[블레이드의 피봇 제어 방법]
이하 상술한 팬과 블레이드의 제어 방법에 대해 설명한다.
모터(10)로 구동축(11)을 돌리면 모터 축에 연결된 회전축(20)과 허브(30)가 블레이드와 함께 회전하면서 풍량을 발생시키는 팬 기능을 하게 된다.
코일(60)에 전원을 인가하여 전류가 흐르면, 자기회로 조립체(70)의 자기력선과의 상호작용에 의해 자기회로 조립체(70)가 진폭방향, 즉 회전축의 축방향과 나란한 방향으로 이동하게 된다. 그러면 상기 자기회로 조립체(70)와 진폭연동부(80) 및 피봇연동부(52)를 통해 연동하는 피봇축(51)의 회전하게 되고, 이에 따라 상기 블레이드(40)의 받음각이 회전하게 된다.
상기 코일(60)에 어느 일 방향으로 직류 전원을 인가하면, 직류 전원의 방향과 세기에 따라 상기 블레이드(40)의 받음각을 제어하는 것이 가능하다. 그러면 팬의 유동 특성이 변하게 된다. 이처럼 팬의 받음각을 변경하면 부하 대응이 용이하다.
한편 더 이상 전원을 인가하지 않으면, 댐퍼(77)의 복원력에 의해 블레이드(40)의 받음각이 기본 위치로 복귀한다.
상기 코일(60)에 교류 전원을 인가하면, 교류 전원의 크기와 진동수에 따라, 상기 블레이드(40)는 피봇 방향으로 진동하게 된다. 이러한 블레이드(40)의 진동은 소리를 발생시킨다. 교류 전원의 크기가 커지면 소리의 크기, 즉 스피커의 출력이 커지게 되며, 교류전원의 진동수가 커지면, 그만큼 고음의 소리가 출력된다. 이처럼 교류 전원을 인가하면, 팬의 블레이드가 스피커의 기능을 갖게 된다.
상기 코일(60)에 큰 직류 전원을 인가하고, 이에 부가하여 작은 교류 전원을 인가하면, 큰 직류 전원에 의해 상기 블레이드(40)의 받음각이 변경 결정되며, 변경된 상기 받음각을 기준으로 상기 교류 전원에 의해 피봇 진동하여, 스피커의 기능도 함께 발휘할 수 있다.
상기 모터(10)의 전원 구동, 상기 코일(60)에 제공되는 직류 전원과 교류 전원은 모두 독립적으로 제어되는 것이므로, 상기 팬은 팬의 기능만으로 사용하거나, 스피커의 기능만으로 사용하거나, 팬의 기능과 스피커의 기능을 모두 사용할 수 있는바, 제품의 응용 확장성이 매우 높다. 또한 팬의 받음각을 조절하면서도 스피커 기능을 사용하는 것이 가능하다. 그리고 스피커 기능은 능동 소음 제거를 위해 사용하는 것이 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (10)

  1. 회전축(20), 상기 회전축(20)에 설치되어 상기 회전축(20)과 함께 회전하는 허브(30), 및 상기 허브(30)로부터 반경 방향으로 연장되어 상기 허브(30)와 함께 회전하여 유체 유동을 발생시키는 블레이드(40)를 포함하는 팬에 있어서,
    상기 팬은:
    상기 허브(30)로부터 반경 방향으로 연장되고, 상기 허브(30)에 회전 가능하게 지지되며, 상기 블레이드(40)에 결합되어 상기 블레이드(40)와 함께 피봇하는 피봇축(51); 및
    상기 피봇축(51)을 피봇 구동하는 피봇 구동부;를 포함하는 팬.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피봇 구동부는:
    상기 피봇축(51)의 허브 쪽 단부에 마련된 피봇연동부(52); 및
    상기 허브(30)에 마련되고, 상기 회전축(20)의 길이 방향과 나란한 방향으로 진폭 운동하는 진폭연동부(80);를 포함하는 팬.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 피봇연동부(52)는, 상기 피봇축(51)에 수직하게 마련된 플레이트(521)와, 상기 플레이트(521)에 마련된 가이드홈(522)을 포함하는 팬.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 진폭연동부(80)는:
    진폭구동부와 고정되고, 상기 진폭구동부부터 진폭방향으로 연장되는 진폭방향 연장부재(81);
    상기 진폭방향 연장부재로부터 반경방향으로 연장되는 반경방향 연장부재(82); 및
    상기 반경방향 연장부재의 외측 단부에서 외향 연장되어 상기 피봇연동부(52)에 맞물리는 돌기(83);를 포함하는 팬.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 진폭연동부(80)는 제1연동결합부(83)를 포함하고,
    상기 피봇연동부(52)는, 상기 제1연동결합부(83)와 슬라이드 가능하도록 맞물리는 제2연동결합부(522)를 구비하는 팬.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 진폭연동부(80)는 진폭구동부에 의해 구동되고,
    상기 진폭구동부는, 전류가 흐르는 코일(60)과, 상기 코일(60)을 가로지르는 자기장을 일으키는 자기회로 조립체(70)를 포함하는 팬.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 코일(60)은 상기 회전축과 동심의 축 주위를 둘러싸는 형태로 감겨 있고,
    상기 자기회로 조립체(70)는 상기 코일을 사이에 두고 상기 코일의 안쪽과 상기 코일의 바깥쪽에 각각 위치하는 자성체를 포함하는 팬.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 코일(60)은 고정단(F)에 설치되고 상기 자기회로 조립체(70)는 회전단(R)에 설치되는 팬.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 자기회로 조립체(70)와 허브(30)는 댐퍼(77) 또는 스프링으로 연결된 팬.
  10. 청구항 6의 팬을 제어하는 방법으로서,
    상기 코일에 직류 전원을 인가하여 상기 진폭연동부(80)를 팬 축의 제1방향으로 이동시켜 상기 블레이드(40)가 제3방향으로 피봇된 상태를 유지시키는 직류 전원 인가 단계;
    상기 코일에 교류 전원을 인가하여 상기 진폭연동부(80)를 팬 축의 제1방향과 그 반대방향인 제2방향으로 진폭 진동시킴으로써, 상기 블레이드(40)가 제3방향과 그 반대방향인 제4방향으로 피봇 진동시킴으로써 소리를 발생시키는 교류 전원 인가 단계; 및
    상기 팬의 회전축(20)을 회전시켜 팬을 작동시키는 팬 회전 단계;
    중 적어도 어느 하나의 단계를 동시에 수행하는 팬 제어 방법.
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