KR101372521B1

KR101372521B1 - 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치

Info

Publication number: KR101372521B1
Application number: KR1020130126748A
Authority: KR
Inventors: 김상길
Original assignee: 동양기전 주식회사
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-03-11
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: US20150108858A1; CN104578591A

Abstract

본 발명에 따른 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치는, 내부에 전자 소자를 포함하는 고정자; 상기 고정자의 상부에 고정되며 상기 고정자의 상측으로 돌출 배치된 중심축; 및 상기 중심축에 회전 가능하게 결합 됨으로써 상기 고정자에 대해 회전 가능하게 설치된 회전자;를 포함하는 팬 모터 장치로서, 상기 회전자의 내측면에는 회전시에 상기 고정자 측으로 바람을 발생하는 방열팬부가 구비되며, 상기 고정자의 표면에는 상기 방열팬부에서 발생하는 바람과 상기 회전자 내부의 공기 간 열교환 면적을 증가시키는 동시에 상기 고정자의 외 측으로부터 상기 중심축을 향해 공기를 유도하여 상기 회전자의 하부로 공기가 유입되도록 안내하는 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

방열 성능이 향상된 팬 모터 장치{Fan motor apparatus improved heat-radiation performance}

본 발명은 팬 모터 장치에 관한 것이다.

일반적으로 팬 모터 장치는 일반적으로 자동차의 라디에이터, 냉동 냉장 기기, 에어컨 등의 냉매나 열이 발생하는 구성부품을 냉각하기 위해 설치된다.

팬 모터 장치의 일반적인 구조는 회전 구동력을 발생시키는 모터부와 그 모터부에 결합되어 송풍 작용을 수행하는 송풍팬을 포함하여 구성된다.

이와 같은 팬 모터 장치의 일 예가 공개실용신안공보 제2008-0000346호에 개시되어 있다.

일반적으로 팬 모터 장치를 구성하는 모터부는 회전자와 고정자로 구성되는데 상기 고정자의 내부에는 모터에 전류를 공급하고 그 모터를 제어하는 제어 장치로서 전자 회로가 배치된다. 상기 제어 장치를 구성하는 전자 회로는 다수의 전자 소자를 인쇄회로기판에 실장 하는 형태로 제조하게 된다.

그리고, 팬 모터 장치가 가동됨에 따라 상기 인쇄회로기판에 실장 된 전자 소자에서는 열이 발생하게 된다. 따라서, 상기 전자 소자에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각하기 위해서 상기 회전자 프레임의 표면에는 외부 공기와 열교환 면적을 가능한 크게 함으로써 원활한 열 교환이 이루어지도록 다수의 방열핀 구조가 구비된다.

이와 같은 방열핀 구조의 일반적인 형태가 도 1에 도시되어 있다. 그런데 종래의 방열핀(1) 구조는 열교환 면적을 증가하도록 할 뿐 외부 공기가 모터 내부로 직접 유입되기 어려운 구조로 되어 있어서 냉각 작용이 최적으로 일어나지 않은 문제점이 있었다. 특히, 최근에는 브러시리스 모터가 팬 모터 장치에 채용됨에 따라 회전자 내부에도 전자 소자가 배치되는 경우에는 고정자와 회전자 내부에 배치된 전자 소자의 냉각이 필요하게 되었으며, 모터부의 냉각성능을 개선할 필요가 증가하고 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 모터 내부에 배치된 전자 소자에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각할 수 있도록 모터부의 방열핀 구조를 개선함으로써, 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치는, 내부에 전자 소자를 포함하는 고정자;

상기 고정자의 상부에 고정되며 상기 고정자의 상측으로 돌출 배치된 중심축; 및

상기 중심축에 회전 가능하게 결합 됨으로써 상기 고정자에 대해 회전 가능하게 설치된 회전자;를 포함하는 팬 모터 장치로서,

상기 회전자의 내측면에는 회전시에 상기 고정자 측으로 바람을 발생하는 방열팬부가 구비되며,

상기 고정자의 표면에는 상기 방열팬부에서 발생하는 바람과 상기 회전자 내부의 공기 간 열교환 면적을 증가시키는 동시에 상기 고정자의 외 측으로부터 상기 중심축을 향해 공기를 유도하여 상기 회전자의 하부로 공기가 유입되도록 안내하는 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드가 구비된 점에 특징이 있다.

상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드는 상기 중심축을 중심으로 상기 고정자의 둘레를 따라 복수 형성된 것이 바람직하다.

상기 냉각팬 겸용 공기 유동 가이드는 상기 고정자의 외측 모서리로부터 상기 고정자의 중심 방향으로 갈수록 점점 더 좁은 단면을 가지도록 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치는, 회전자에 구비된 방열팬부에 의해 발생한 바람이 고정자에 구비된 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드에 의해 고정자 내부의 공기와 접촉 면적을 넓게 하는 동시에 상기 고정자 외 측으로부터 공기를 유도하여 상기 회전자 하부를 통해 상기 회전자로 공급되도록 함으로써 회전자와 고정자를 동시에 냉각하므로 모터 내부에 배치된 전자 소자에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 냉각핀 구조의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 팬 모터 장치의 개략적 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 팬 모터 장치를 구성하는 고정자의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 팬 모터 장치의 개략적 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 팬 모터 장치를 구성하는 고정자의 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치(10, 이하 "팬 모터 장치"라 함)는 고정자(20)와, 중심축(30)과, 회전자(40)를 포함한다.

상고 고정자(20)는 회전하지 않는 부위다. 상기 고정자(20)는 내부에 전자 소자를 포함한다. 상기 전자 소자는 인쇄회로기판(25)에 실장 된 상태로 상기 고정자(20) 내부에 설치될 수 있다. 상기 전자 소자는 작동 중에 열이 발생하게 되며, 상기 전자 소자가 과열될 경우에는 상기 팬 모터 장치(10)의 성능이 떨어지거나 장치가 작동하지 않을 수 있다.

상기 고정자(20)의 상부 표면에는 다수의 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)가 형성되어 있다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 고정자(20) 내부에 설치된 전자 소자에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각하기 위해 마련된 것이다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)의 구조에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.

상기 중심축(30)은 상기 고정자(20)의 상부에 고정된다. 상기 중심축(30)은 상기 고정자(20)의 상측으로 돌출 배치된다. 상기 중심축(30)은 후술하는 회전자(40)의 회전 중심이 된다. 상기 중심축(30)의 횡단면은 원형이다.

상기 회전자(40)는 상기 중심축(30)에 회전 가능하게 결합 된다. 상기 회전자(40)는 영구자석을 포함한다. 따라서, 상기 회전자(40)는 상기 고정자(20)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 더 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이 상기 회전자(40)는 베어링(42)을 매개로 상기 중심축(30)에 회전 가능하게 결합 된다. 상기 회전자(40)가 상기 고정자(20)와 전자기적인 상호 작용에 의해 회전하는 원리는 종래의 모터와 동일하므로 전기적인 부분에 대해서는 상세한 서술은 생략하기로 한다.

상기 회전자(40)의 내측에는 방열팬부(45)가 구비된다. 상기 방열팬부(45)는 상기 회전자(40)가 회전시에 상기 고정자(20) 측으로 공기를 유동시켜 바람을 발생하는 작용을 한다. 더 구체적으로 상기 방열팬부(45)는 상기 회전자(40)의 외곽을 구성하는 프레임의 내주면으로부터 내측으로 돌출된 팬 형태의 구조물이다. 상기 방열팬부(45)는 상기 회전자(40) 프레임의 내주면을 따라 서로 이격 되도록 복수 형성되어 있다. 또한, 상기 회전자(40)의 프레임은 하방이 개방되어 있는 구조로 형성된다. 따라서, 상기 회전자(40)가 회전하는 과정에서 상기 방열팬부(45)는 상기 회전자(40)의 하측으로 공기를 유동시켜 바람을 발생하게 하는 작용을 한다. 한편, 상기 회전자(40)의 상부에는 송풍팬(100)이 체결용 부시(110)를 매개로 결합 될 수 있다. 상기 송풍팬(100)은 상기 팬 모터 장치(10)에 의해 회전 구동력을 전달 받아 예컨대 차량의 라디에이터와 같은 구성품을 냉각하게 된다. 본 발명의 초점은 상기 송풍팬(100)의 작용 효과가 아니라 상기 팬 모터 장치(10)를 구성하는 고정자(20)와 회전자(40) 내부에 설치된 구성요소에서 발생하는 열을 효과적으로 방열하기 위한 것이므로 상기 송풍팬(100)에 대한 상술한 서술은 생략하기로 한다.

이제, 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)의 구조에 대해 상세하게 서술하기로 한다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)의 구조는 도 2를 참조하여 용이하게 이해될 수 있다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 복수 구비된다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 고정자(20)의 둘레를 따라 배치된다. 더 구체적으로 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 중심축(30)을 중심으로 상기 고정자(20)의 둘레를 따라 복수 형성된다. 각각의 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 고정자(20)의 상부 표면에 길게 형성된 홈부 형태로 구비된다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 고정자(20)의 외측 모서리 쪽으로부터 상기 고정자(20)의 상부 표면을 따라 상기 고정자(20)에 설치된 중심축(30)을 향해 길게 배치된 홈부이다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 고정자(20) 외부와 내부 간 열교환 면적이 넓어지도록 요철 구조의 단면을 가진다. 더 구체적으로 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 고정자(20)의 외곽 모서리 쪽으로 개방된 홈부이다. 또한, 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상방이 개방된 홈부이기도 하다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 고정자(20)의 외측 모서리로부터 상기 고정자(20)의 중심 방향으로 갈수록 점점 더 좁은 단면을 가지도록 형성된 것이 바람직하다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 중심축(30)에 가까운 내측벽은 상기 고정자(20) 외부로부터 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)를 따라 유도된 공기가 상기 회전자(40)의 하부를 통해 상기 회전자(40) 내부로 유입되도록 하는 작용을 한다.

상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 방열팬부(45)에서 발생하는 바람과 상기 회전자(40) 내부의 공기 간 열교환 면적을 증가시키는 작용을 한다. 이와 동시에 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)는 상기 고정자(20)의 외 측으로부터 상기 중심축(30)을 향해 공기를 유도하여 상기 회전자(40)의 하부로 공기가 유입되도록 안내하는 작용을 한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 상기 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치(10)에 구비된 상기 방열팬부(45)와 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)가 고정자(20)와 회전자(40)를 냉각하는 본원 발명의 작용 효과를 상세하게 서술한다.

상기 팬 모터 장치(10)가 작동함에 따라 상기 중심축(30)을 중심으로 상기 회전자(40)가 회전한다. 상기 회전자(40)가 회전함에 따라 상기 회전자(40)에 구비된 상기 방열팬부(45)가 회전된다. 상기 방열팬부(45)는 상기 회전자(40) 하방으로 공기를 유동시켜 바람을 발생하게 한다. 상기 방열팬부(45)에 의해 발생된 바람은 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)에 도달하게 된다. 바람은 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)에 진입하여 도 4에 도시된 바와 같이 홈부를 따라 상기 고정자(20)의 중심 쪽으로 이동하면서 상기 고정자(20) 내부의 가열된 공기와 열교환을 하게 된다. 따라서, 상기 고정자(20) 내부에 설치된 전자 소자에서 발생하는 열이 효과적으로 냉각된다. 이와 동시에 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)를 지난 공기는 상기 회전자(40)의 하부를 통해 상기 회전자(40)자 내부로 진입한다. 상기 회전자(40) 내부로 진입한 공기는 상기 회전자(40)를 따라 돌면서 상기 회전자(40)의 상측으로 배출되면서 상기 회전자(40) 내부에 배치된 구성 요소에서 발생하는 열을 방열하는 작용을 한다. 상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드(22)에는 상기 방열팬부(45)에 의해 상기 고정자(20) 외 측으로부터 계속하여 외부 공기가 유압 되므로 상기 팬 모터 장치(10)가 작동하고 있는 동안에는 계속하여 상기 고정자(20)와 상기 회전자(40)를 동시에 효과적으로 냉각하는 작용 효과가 구현된다.

이와 같이 본 발명에 따른 팬 모터 장치는, 회전자에 구비된 방열팬부에 의해 발생한 바람이 고정자에 구비된 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드에 의해 고정자 내부의 공기와 접촉 면적을 넓게 하는 동시에 상기 고정자 외 측으로부터 공기를 유도하여 상기 회전자 하부를 통해 상기 회전자로 공급되도록 함으로써 회전자와 고정자를 동시에 냉각하므로 모터 내부에 배치된 전자 소자에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

10 : 팬 모터 장치
20 : 고정자
22 : 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드
25 : 인쇄회로기판
30 : 중심축
40 : 회전자
42 : 베어링
45 : 방열팬부

Claims

내부에 전자 소자를 포함하는 고정자;
상기 고정자의 상부에 고정되며 상기 고정자의 상측으로 돌출 배치된 중심축; 및
상기 중심축에 회전 가능하게 결합 됨으로써 상기 고정자에 대해 회전 가능하게 설치된 회전자;를 포함하는 팬 모터 장치로서,
상기 회전자의 내측면에는 회전시에 상기 고정자 측으로 바람을 발생하는 방열팬부가 구비되며,
상기 고정자의 표면에는 상기 방열팬부에서 발생하는 바람과 상기 회전자 내부의 공기 간 열교환 면적을 증가시키는 동시에 상기 고정자의 외 측으로부터 상기 중심축을 향해 공기를 유도하여 상기 회전자의 하부로 공기가 유입되도록 안내하는 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드가 구비된 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각핀 겸용 공기 유동 가이드는 상기 중심축을 중심으로 상기 고정자의 둘레를 따라 복수 형성된 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 냉각팬 겸용 공기 유동 가이드는 상기 고정자의 외측 모서리로부터 상기 고정자의 중심 방향으로 갈수록 점점 더 좁은 단면을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 팬 모터 장치.