KR910004538B1 - 팬모우터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

팬모우터

제 1 도는 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 팬모우터의 단면도.

제 2 도는 본 발명의 제2의 실시예에 있어서의 팬모우터의 단면도.

제 3 도는 제 2 도의 A-A 사시도.

제 4 도는 제 2 도의 B-B 사시도.

제 5 도는 제 4 도의 부분상세도.

제 6 도는 포일베어링의 다른 구성예를 도시한 도면.

제 7 도는 종래의 팬모우터의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1,21 : 팬모우터 2,22 : 케이싱

3,4 : 베어링부 5,26 : 팬(Fan)

6,27 : 디퓨저(diffuser) 7,28 : 브러시레스모우터

8,31 : 회전자축 9,29 : 회전자

10,30 : 고정자 11,20 : 흡기구

12 : 고정볼트 13,14a,14b,33a,33b : 스파이럴홈

15,39 : 위치검출판 23 : 베어링부재

24 : 탄성지지편 25 : 베어링통체

33 : 베어링(동압에어베어링) 34 : 에어구멍

35 : 탄성베어링(포일베어링) 36 : 포일

37 : 고정키이 38 : 도브레일홈

본 발명은 고속회전에 적합한 팬모우터에 관한 것이다.

종래의 전기소제기에 있어서는, 팬을 일단부에 고정한 회전자축의 양단부를 보올베어링으로 회전자재하게 지지한 팬모우터가 사용되고 있었다.

제 7 도에 의거해서, 종래의 팬모우터(40)의 구체적 구성예를 설명하면, (41)은 고정자, (42)는 회전, (43)은 브러시, (44)는 정류자이며, 회전자(42)와 정류자(44)가 회전자축(45)의 일단부에 팬(46)이 고정되어 있다. 회전자축(45)는, 팬(46)과 회전자(42)의 사이를 제1의 보올베어링(47)로, 타단부를 제2의 보올베어링(48)으로 회전자재하고 지지되어 있다. (49)는 팬(46)의 흡기구, (50)은 디퓨저이다. 다음에 동작을 설명하면, 브러시(43)으로부터 정류자(44)를 통해서 회전자(42)에 통전함으로서 회전자(42)를 고속회전시키고, 회전자축(45)를 개재해서 그 일단부에 고정된 팬(46)을 회전시켜서 흡기구(49)로부터 에어를 흡입하고, 디퓨저(50)을 거쳐서 배기하고 있다.

그런데, 현상의 전기소제기에 있어서, 통상팬(46)은 2∼3만 r.p.m으로 회전되고 있으나, 소형화를 도모하기 위하여 5∼6만 r.p.m까지 회전속도를 상승시킬려고 했을 경우, 브러시(43)과 정류자(44)의 접촉부 및 회전자축(45)를 지지하는 보올베어링(47),(48)에서 발생하는 소음이나 진동이 커지는 동시에, 그들 수명이 짧아지고, 또 토오크손실도 커져서 효율도 나빠지는 문제가 있었다.

한편, 브러시(43)과 정류자(44)의 접촉에 의해 발생하는 상기 문제는 브러시레스모우터의 채용에 의해서 해소할 수 있게 되었으나, 보올베어링에 의한 소음, 진동의 발생 및 베어링수명의 단축화, 토오크 손실의 악화는, 아직 문제로서 남아있었다.

그리하여, 본 발명의 주된 목적은 고속회전에서도 저소음, 장수명, 고효율을 달성할 수 있고, 소형화가 가능한 팬모우터를 제공하는 데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 축심정밀도가 낮아도 고속회전이 가능한 팬모우터를 제공하는 데 있다.

이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 팬모우터는 팬을 고정한 회전자축을, 팬의 회전에 의해 발생하는 드러스트힘에 대항하느 드러스트힘 발생하는 드러스트에어베어링과, 레이디얼베어링에 의해서 회전자재하게 지지한 것으로 구성된다. 또, 본 발명의 팬모우터는, 팬이 고정된 회전자축의 단부를 탄성지지한 것이다.

상기 구성에 의해, 본 발명은 고속회전에서도, 저소음, 고효율화를 달성할 수 있다. 또, 회전자축의 단부를 탄성지지함으로서, 축심정밀도가 낮아도 고소회전이 가능해진다.

[실시예 1]

이하, 본 발명의 제1의 실시예를 제 1 도를 참조하면서 설명한다.

(1)은 도시하지 않는 전기소제기 본체에 설치된 팬모우터로서, 앞단부의 흡기구(11)의 앞부분에는 집진필터(도시생략)가 배치되고, 또 흡인호오스(도시생략)를 거쳐서 흡인구(도시생략)에 연통하고 있다.

(2)는 케이싱으로서, 프론트케이싱(2a)와 리어케이싱(2b)로 분할되어 있다. 프론트케이싱(2a) 의 앞단부 축심위치에는 앞단부쪽이 폐색된 유저원통형상의 제1의 베어링부(3)이 형성되는 동시에, 그 주위에 흡기구(11)이 형성되고, 리어케이싱(2b)의 후단부축심위치에는 원통형상의 제2의 베어링부(4)가 형성되어 있다.

프론트케이싱(2a)내에는, 팬(5)와 디퓨저(6)이 배설되고, 후부케이싱(2b) 내에는 브러시레스모우터(7)이 배설되어 있다.

(8)은, 일단부가 제1의 베어링부(3)에서, 후단부가 제2의 베어링부(4)에서 회전자재하게 지지된 회전자축이다. 이 회전자축(8)의 앞부분에는 팬(5)가 고정되고, 후부에는 브러시레스모우터(7)의 회전자(9)가 고정되어 있다. 이 회전자(9)의 외주에는 적당한 간격을 형성하여 고정자(10)이 외감되고, 고정볼트(12)에 의해서, 리어케이싱(2b)에 고정되어 있다. 디퓨저(6)은, 팬(5)의 배면부에 위치해서 프론트케이싱(2a)에 감착되어 있다. 이 디퓨저(6)의 외주와 프론트케이싱(2a)의 내주면과의 사이에 좁은 통로가 형성되고, 다수의 안내핀(6a)이 형성되어 있다. (6b)는 디퓨저(6)에 형성된 리브이다.

제1의 베어링부(3)의 내부에 감입되어 있는 회전자축(8)의 일단부의 외주에는, 복수줄의 스파이럴홈(13)이 형성되어 있다. 이 스파이럴홈(13)은 회전자축(8)의 회전에 의해서 제1의 베어링부(3)과 회전자축(8) 사이의 윤활에어를 제1의 베어링부(3)의 내저면(3a)을 향해서 압송하도록 형성되고, 팬(5)에 의해서 발생하는 드러스트힘에 대항하느 드러스트힘을 발생하는 에어베어링을 구성하고 있다. 또, 회전자축(8)의 일단면(8a)에는, 제1의 베어링부(3)의 내저면(3a)의 축심위치에 점접촉시키도록 회전자축(8)을 부세하기 위하여, 회전자(9)와 고정자(10)은 축심방향으로 약간 편심되어 있다. 제2의 베어링부(4)의 내부에 감입되어 있는 회전자축(8)의 타단부의 외주에는 각각 복수줄의 홈으로 이루어진 1쌍의 스파이럴홈(14a),(14b)가 형성되어 있다. 이들 스파이럴홈(14a),(14b)는, 소위 헤링보운형상으로 형성되고, 회전자축(8)의 회전에 의해서 제2의 베어링부(4)와 회전자축(8) 사이의 윤활에어를 이들 스파이럴홈(14a),(14b) 사이의 중간부에 압송하도록 형성되어 레이디얼에어베어링을 구성하고 있다.

(15)는 브러시레스모우터(7)의 회전위치를 검출하여 통전제어하기 위한 위치 검출판이다.

다음에, 동작을 설명한다.

모우터(7)의 고정자(10)에 통전을 하면, 회전자(9), 회전자축(8) 및 팬(5)가 회전을 개시함과 동시에, 회전자(9)와 고정자(10)의 축심방향의 편심에 의해 회전자축(8)이 앞쪽으로 부세되고, 그 일단면(8a)가 제1의 베어링부(3)의 내저면(3a)에 당접하여 위치 결정된다. 그후 회전속도가 상승하면, 제1의 베어링부(3)에서는, 스파이럴홈(13)의 펌핑작용에 의해서 윤활에어가 제1의 베어링부(3)의 내저부를 향해서 압송되어서 그 압력이 상승하고, 제1의 베어링부(3)의 내주면과 회전자축(8)의 일단면(8a)에 작용하는 압력에 의해서 회전자축(8)에 대해서 후방으로 향하는 드러스트힘이 작용한다. 이 드러스트힘에 의해서, 팬(5)의 회전수에 따라서 회전자축(8)에 작용하는 앞쪽으로 드러스트힘이 지지된다.

또, 제2의 베어링부(4)에서는, 스파이럴홈(14a),(14b)의 펌핑작용에 의해서 윤활에어가 이들 스파이럴홈(14a),(14b) 사이에 압송되고, 그 압력이 상승하고, 제2의 베어링부(4)의 내주면과회전자축(8)의 외주면과의 사이에서 윤활에어의 쐐기작용으로 레이디얼방향의 베어링작용을 발생한다. 이리하여, 회전자축(8)의 양단부를 에어베어링에 의해서 비접촉으로 회전자재하게 지지하고 있기 때문에, 5∼6만 r.p.m의 회전속도로 고속회전시켜도 소음이나 진동을 발생하지 않고, 장수명이고, 또한 토오크 손실도 적어서 된다.

또한, 팬(5)의 회전에 의해서 흡기구(11)로부터 흡입된 에어는, 팬(5)에 의해서 원심력을 받아서 그 외주를 향해서 압송되고, 디퓨저(6)의 외주의 좁은 통로를 안내핀(6a)에 의해서 안내되어서 통과한후 배면부에서 확산하여, 고정자(10)의 외주의 공간을 거쳐서 리어케이싱(2b)의 후면으로부터 배출된다.

또한, 본 실시예에서는, 에어베어링으로서, 베어링부에 스파이럴홈을 가진 것을 예시하였으나 예를 들면 회전자축에 별도로 압력발생수단을 형성하여, 그 압력을 도입하도록 한 정압에어베어링을 배설하는 등, 다른 에어베어링을 사용할 수도 있다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 회전자축을 에어베어링에 의해서 회전자재하게 지지하고 있으므로, 고속회전시켜도 베어링부에서 큰 소음이나 진동을 발생하지 않고, 베어링 수명도 길게 할 수 있고, 또 윤활유체로서 점성이 적은 에어를 사용하고 있으므로 고속회전에서의 토오크 손실이 적어, 고효율화를 도모할 수 있다. 또, 팬의 회전에 의해서 발생하는 드러스트부하는 드러스트 에어베어링에 의해서 지지할 수 있다.

또, 회전자축의 일단부와 유저원통형상의 제1의 베어링부로 이루어지고 또한 스파이럴홈을 가진 제1의 에어베어링과, 회전자축의 타단부와 원통형상의 제2의 베어링부로 이루어지고 또한 1쌍 또는 복수쌍의 스파이럴홈을 가진 제2의 에어베어링의 2개의 에어베어링을 사용함으로서, 외부로부터 에어공급 등을 받지 않고 간단한 구성으로 회전자를 회전자재하게 지지하는 동시에 드러스트힘을 지지할 수 있다.

또, 이와 같은 고속회전의 팬모우터를 전기소제기에 장착함으로서, 그 소형화와 저 소음화 및 고효율화를 도모할 수 있다.

[실시예 2]

다음에, 본 발명의 제2의 실시예에 있어서의 팬모우터에 대해서 제 2 도∼제 5 도에 대해서 설명한다.

본 실시예에 있어서, 실시예 1과 다른 주된 점은, 회전자축의 단부를 탄성지지한 점이다.

제 2 도에 있어서, (21)은, 도시하지 않는 전기 소제기 본체에 설치된 팬모우터로서 앞단부의 흡기구(20)의 앞쪽에는 전기소제기 본체의 집진필터(도시 생략)가 설치되고, 또 흡인호오스(도시 생략)를 거쳐서 흡인구에 연통되고 있다.

(22)는 케이싱으로서, 프론트케이싱(22a)와 리어케이싱(22b)로 분할되어 있다. 프론트케이싱(22a)의 앞단부축심위치에는 앞단부쪽이 폐색된 유저원통형상의 베어링부재(23)이 배설되고 또한 이 베어링부재(23)으로부터 방사형상으로 뻗어나온 탄성지지편(24)에 의해서 축심상의 점을 중심으로 해서 목흔들기 가능하게 탄성 지지되어 있다. 이들 탄성지지편(24) 간의 공간에 의해서 흡기구(20)이 형성되어 있다. 리어케이싱(22b)의 후단부축심위치에는 원통형상의 베어링통체(25)가 배설되어 있다.

프론트케이싱(22a) 내에는, 팬(26)과 디퓨저(27)가 배설되고, 리어케이싱(22b) 내에는 브러시레스모우터(28)가 배설되어 있다.

브러시레스모우터(28)은, 회전자(29)와 그 외주에 적당한 간격을 형성해서 외감된 고정자(30)로 이루어지고, 회전자(29)는 회전자축(31)의 후부에 일체적으로 고정되고, 고정자(30)은 고정볼트(32)에 의해서 리어케이싱(22b)에 고정되어 있다.

팬(26)은 회전축(31)의 앞부분에 고정되고, 디퓨저(27)은 팬(26)의 배면부에 위치해서 프론트케이싱(22a)에 감착되어 있다. 이디퓨저(27)의 외주와 프론트케이싱(22a)의 내주면과의 사이에 좁은 통로가 형성되고, 다수의 안내핀(27a)가 착설되어 있다. (27b)는 디퓨저(27)에 형성된 리브이다.

회전자축(31)의 앞단부는, 베어링부재(23)의 내부에 적당한 간격을 형성해서 감입되어 있으며, 그 외주에는, 각각 복수줄의 홈으로 이루어진 1쌍의 스파이럴홈(33a),(33b)가 소위 헤링보운형상으로 형성되어 있다. 베어링부재(23)에는 이들 스파이럴홈(33a),(33b)의 경계부에 외부의 에어를 공급하는 에어구멍(34)가 형성되고, 또한 그 외부에의 개구부에 먼지를 제거하는 필터(34a)가 착설되어 있다. 앞부분의 스파이럴홈(33a)는, 회전자축(31)의 회전에 의해서 베어링부재(23)과 회전자축(31) 사이의 윤활에어를 베어링부재(23)의 내저면(23a)을 향해서 압송하도록 형성되고, 팬(26)에 의해서 발생하는 드러스트힘에 대항하느 드러스트힘을 발생하는 동압에어 베어링(33)을 구성하고 있다. 후부의 스파이럴홈(33b)는 에어를 베어링부재(23)의 개구단쪽으로 내보냄으로서 먼지가 베어링면 사이에 침입하는 것을 방지하고 있다. 또, 회전자축(31)의 일단면(31a)은, 베어링부재(23)의 내저면(23a)의 축심위치에 점접촉하도록 구면에 형성되고, 또한 브러시레스모우터(28)에의 통전직후의 회전초기에, 양자를 점접촉시키도록 회전자축(31)을 부세하기 위하여, 회전자와 고정자가 축심방향으로 약간 편심되어 있다.

회전자축(31)의 타단부는, 베어링통체(25)의 내주에 형성된 탄성베어링(35) 내에 감입되어 있다. 이 탄성베어링(35)는, 탄성이 풍부한 축지지가 가능한 것이라면, 그 형식에는 상관없으며, 제 2 도의 실시예에서는 포일베어링(Foil Bearing)(machin design 1979년, 6월호 참조)을 갖춘 예를 도시하고 있다. 이 탄성베어링(35)는, 제 4 도에 도시한 바와 같이, 금속포일이나 플라스틱 필름 등의 변형저항이 작은 박막형상의 포일(36)에 의해서 베어링면(35a)이 형성되고, 이 베어링면(35a)의 외주와 베어링통제(25)의 내주면과의 사이에 포일(36)을 파도형상으로 성형한 완충부(35b)가 형성되어 있다. (37)은 포일(36)을 고정하는 고정키이며, 제 5 도에 도시한 바와 같이, 베어링통체(25)의 내주에 형성된 도브테일홈(38) 내에 박아 넣어져 있다. (39)는, 브러시레스모우터(28)의 회전 위치를 검출하여 통전제어하기 위한 위치검출판이다.

다음에 동작을 설명한다.

브러시레스모우터(28)의 고정자(30)에 통전하면, 회전자(29), 회전자축(31)이 회전을 개심함과 동시에, 회전자(29)와 고정자(30)의 축심방향의 편심에 의해 회전자축(31)이 앞쪽으로 부세되고, 그 일단면(31a)가 베어링부재(23)의 내저면(23a)에 당접하여 위치결정된다.

그후, 회전속도가 상승하면, 동압에어베어링(33)에서는, 스파이럴홈(33a)의 펌핑작용으로 윤활에어가 베어링부재(23)의 내저면을 향해서 압송되어서 그 압력이 상승하고, 베어링부재(23)의 내주면과 회전자축(31)의 외주면과의 사이에서 윤활에어의 쐐기효과에 의해 레이디얼 하중이 지지된다. 또, 동시에 회전자축(31)의 일단면(31a)에 작용하는 압력에 의해서 회전자축(31)에 대해서 후방으로 향하는 드러스트힘이 발생하고, 이 드러스트힘에 의해서 팬(26)의 회전에 따라서 회전자축(31)에 작용하는 앞쪽으로 향하는 드러스트힘이 지지된다.

또, 회전자축(31)의 후단부는 팬(26)으로부터 이간되어 있으므로, 큰 레이디얼 하중이 작용하는 일은 없으며, 이 회전자축(31)의 후단부가 포일베어링(35)에 의해서 지지되고 있다. 포일베어링(35)은 고속회전하는 회전자축(31)을 안정적으로 지지하고, 또 동압에어베어링(33)과의 축심오차를 이 포일베어링(35)에 의해서 흡수한다.

또, 베어링부재(23)가 탄성지지편(24)에 의해서 목흔들기 가능하게 탄성적으로 지지되고 있으므로, 회전자축(31)의 경사에 대해서도 베어링부재(23)가 용이하게 추종한다. 따라서, 회전자축(31)은 축심정밀도가 나빠도 안정적으로 지지된다.

이리하여, 회전자축(31)의 양단부가 동압에어베어링(33)과 포일베어링(35)에 의해서 비접촉이고 또한 조심상태로 지지되기 때문에 5∼6만 r.p.m 의 회전속도로 고속회전시켜도 소음이나 진동을 발생하지 않고, 장수명이고 또한 토오크손실도 적어서 된다.

팬(26)의 회전에 의해서 흡기구(20)으로부터 흡입된 에어는, 팬(26)에 의해서 원심력을 받아서 그 외주를 향해서 압송되고, 디퓨저(27)의 외주의 좁은 통로를 안내팬(27a)을 따라서 통과한 후, 배면부에서 확산하여, 고정자(30)의 외주공간을 통과해서 리어케이싱(22b)의 후면으로부터 배출된다.

또한, 본 실시예의 포일베어링(35)에서는, 단일포일(36)에 의해서, 전체둘레에 걸쳐서 연속된 베어링면(35a)와 완충부(35b)를 형성한 것을 예시하였으나, 제 6 도에 도시한 바와 같이, 베어링면(35a)와 완충부(35b)를 둘레방향으로 복수로 분할하고, 각각을 포일분할편(36a)에 의해서 형성해도 된다.

또, 엘러스토머베어링(rlastomer bearing) 등의 다른 형식의 탄성베어링으로도 대체할 수 있다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 실시예 1에서 얻게 되는 효과에 추가해서, 베어링부사이의 축심 정밀도가 나빠도 그 편심을 탄성베어링에 의해서 흡수할 수 있어, 조립, 가공정밀도를 엄격하게 하지 않아도 된다. 따라서, 고속회전가능한 회전장치를 용이하게 양산할 수 있다.

또, 에어베어링에 대해서 목흔들기 가능한 지지방법을 취함으로서 회전축의 경사도 흡수할 수있다.

또, 에어베어링을, 유저원통평상의 베어링부재와 그 내저면을 향해서 에어를 압송하는 스파이럴홈에 의해서 구성함으로서 드러스트하중도 지지할 수 있어, 팬모우터등의 드러스트힘을 발생하는 고속회전장치에도 적용할 수 있는등, 지대한 효과를 발휘한다.

본 발명의 팬모우터에 의하면 회전자축을 에어베어링에 의해서 회전자재하게 지지하고 있으므로, 고속회전시켜도 베어링부에서 큰 소음이나 진동을 발생하지 않고, 베어링수명도 길게 할 수 있고, 또 윤활유체로서 점성이 작은 에어를 사용하고 있으므로 고속회전에서의 토오크 손실이 적어, 고효율화를 도모할 수 있다.

또, 본 발명의 팬모우터에 의하면, 베어링부 사이의 축심정밀도가 나빠도 그 편심을 탄성베어링에 의해서 흡수할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (6)

1. 팬을 고정한 회전자축을, 팬의 회전에 의해 발생하는 드러스트힘에 대항하는 드러스트힘을 발생하는 드러스트 에어베어링과, 레이디얼 에어베어링에 의해서 회전자재하게 지지한 것을 특징으로 하는 팬모우터.
2. 제 1 항에 있어서, 팬을 고정한 회전자측의 일단부를 유저원통형상의 제1의 베어링부에 감합시키는 동시에 서로 대향하는 원통면의 한쪽에 회전자축의 회전에 의해서 에어를 내저면을 향해서 압송하는 스파이럴홈을 형성하고, 회전자축의 타단부를 원통형사의 제2의 베어링부에 감합시키는 동시에 서로 대향하는 원통면의 한쪽에 회전자축의 회전에 의해 그들의 중간부를 향해서 에어를 압송하는 1쌍 또는 복수쌍의 스파이럴홈을 형성한 것을 특징으로 하는 팬모우터.
3. 팬이 고정된 회전자축의 일단부를 에어베어링에 의해서 지지하는 동시에, 타단부를 탄성베어링에 의해서 지지한 것을 특징으로 하는 팬모우터.
4. 제 3 항에 있어서, 에어베어링이 그 축심상의 1점을 대략중심으로 해서 목흔들기 가능하도록 탄성에 풍부한 지지가 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 팬모우터.
5. 제 3 항에 있어서, 에어베어링이, 회전자축의 일단부가 감합하는 유저원통형상의 베어링부재와, 회전자축과 베어링부재의 서로 대향하는 원통면의 한쪽에 형성되어서 회전자축의 회전에 의해 에어를 베어링부재의 내저면을 향해서 압송하는 스파이럴홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 팬모우터.
6. 팬이 고정된 회전자축의 일단부를 에어베어링에 의해서 타단부를 탄성베어링에 의해서 지지하는 동시에, 상기 에어베어링은, 그 축심상의 1점을 대략으로 해서 목흔들기 가능하돌고 탄성에 풍부한 지지가 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 팬모우터.

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