KR100381189B1 - 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축류팬 및 로터 시스템의 고유 진동수를 낮추어 로터의 토크리플 주파수와 축류팬 및 로터 시스템의 토셔널 고유진동수가 공히 일치하는 공진 발생을 방지함으로써 냉장고의 소음을 줄일 수 있는 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치를 제공하기 위한 것이다.

이러한 냉기 순환용 송풍장치는 허브와, 상기 허브의 둘레방향으로 일정 간격으로 형성되는 다수개의 블래이드로 이루어지는 축류팬과; 상기 축류팬에 회전력을 부여하도록 회전 설치되는 로터 및 고정 설치되는 스테이터로 이루어지는 팬모터와; 상기 허브와 로터 사이에 연결되도록 설치되어 팬모터의 회전력을 축류팬으로 전달하는 회전축과; 상기 회전축과 허브 사이에 설치되어 회전시 상기 로터의 토크리플 주파수보다 축류팬의 비틀림 고유진동수를 낮추어주는 저강성 재질의 제1완충부재와; 상기 로터와 회전축 사이에 설치되어 회전시 상기 로터의 토크리플 주파수보다 로터의 비틀림 고유진동수를 낮추어주는 저강성 재질의 제2완충부재를 포함하여 이루어진다.

Description

냉장고의 냉기 순환용 송풍장치 { Fanning apparatus for cool air cycle of refrigerator }

본 발명은 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로터 및 축류팬 시스템의 고유진동 주파수를 운전대역 이하로 낮추어 냉장고의 소음을 저감할 수 있는 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 냉장고가 도시된 구성도이고, 도 2는 일반적인 냉장고가 도시된 정면도이다.

이러한 냉장고는 상하 방향으로 길게 형성된 냉동실(50)과, 상기 냉동실(50)과 같이 상하 방향으로 길게 형성되어 상기 냉동실(50)의 측면에 결합된 냉장실(54)로 구분된다.

여기서, 상기 냉동실(50)의 후측에는 냉매와의 열교환을 통해 냉기를 제공하는 증발기(58)가 설치되고, 상기 증발기(58)의 상측에는 증발기(58)로부터 제공된 냉기를 흡입하여 상기 냉동실(50)과 냉장실(54)로 공급하는 냉기순환용 송풍장치 (60)가 설치되어 있다.

도 5는 종래 기술에 따른 냉기 순환용 송풍장치의 단면도이다.

종래의 송풍장치는 허브(102)와, 상기 허브(102)의 외주면에 일정간격으로 설치되는 복수개의 블래이드(104)로 이루어지는 축류팬(106)과, 상기 축류팬의 허브(102)에 회전축(110)으로 연결되어 축류팬(106)에 구동력을 부여하는 팬모터(108)로 이루어진다.

여기에서, 팬모터(108)는 BLDC 모터가 주로 사용되며, 회전축(110) 상에 고정되는 로터(112)와, 이 로터(112)의 외주면에 설치되어 전원이 인가되는스테이터(116)와, 로터(112) 및 스테이터(116)가 내장되는 모터 케이스(118)로 구성된다.

상기 회전축(110)은 그 일측이 로터(112)에 스플라인 결합되어 로터(112) 회전시 같이 회전하고, 모터 케이스(118)의 양측에 각각 회전 가능하게 베어링(120)에 의해 지지되며, 모터 케이스(118)에서 돌출되는 타측은 허브(102)에 끼움 고정된다.

이와 같이 이루어지는 종래의 송풍장치는 BLDC 모터로 전류의 왜곡성분으로 인하여 토크리플이 발생되는 데, 이 토크리플 주파수와 축류팬 및 로터 시스템의 토셔널 고유 진동수와 일치할 경우 공진을 발생시켜 냉장고 소음의 원인이 된다.

즉, 냉장고 냉동실 및 기계실의 경우 송풍장치 장착공간 및 구조가 한정되어 있기 때문에 축류팬과 로터 그리고 회전축의 재질 및 크기가 어느 정도 정해져 있고, 따라서 축류팬 및 로터 시스템의 토셔널 고유 진동수는 약 250∼500Hz 대역 안에 있게 되는데, 이때 로터는 그 구조상 극수가 4, 6, 8, 12극인 경우가 대부분인데 500rpm∼1500rpm으로 구동시 토크리플 주파수는 4극인 경우 100Hz∼300Hz이고, 12극인 경우에는 400Hz∼1200Hz로서, 로터의 극수에 따른 토크리플 주파수와 축류팬 및 로터 시스템의 토셔널 고유진동수가 공히 일치하는 특정 운전대역에서 공진을 유발하여 소음이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 축류팬 및 로터 시스템의 비틀림 고유진동수를 로터의 토크리플 주파수보다 낮추어 로터의 토크리플 주파수와 축류팬 및 로터 시스템의 비틀림 고유진동수가 공히 일치하는 공진 발생을 방지함으로써 냉장고의 소음을 줄일 수 있는 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 냉장고가 도시된 구성도이고,

도 2는 일반적인 냉장고의 내부 구조 및 냉기 유로가 도시된 정면도이고,

도 3은 종래 기술에 따른 냉기 순환용 송풍장치의 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 냉기 순환용 송풍장치의 단면도이고,

도 5는 도 4 A-A 선의 단면도이고,

도 6은 도 4 B-B 선의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 허브 6 : 축류팬

8 : 로터 10 : 스테이터

12 : 팬모터 14 : 회전축

16 : 제1완충부재 18 : 제2완충부재

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치는 허브와, 상기 허브의 둘레방향으로 일정 간격으로 형성되는 다수개의 블래이드로 이루어지는 축류팬과; 상기 축류팬에 회전력을 부여하도록 회전 설치되는 로터 및 고정 설치되는 스테이터로 이루어지는 팬모터와; 상기 허브와 로터 사이에 연결되도록 설치되어 팬모터의 회전력을 축류팬으로 전달하는 회전축과; 상기 회전축과 허브 사이에 설치되어 회전시 상기 로터의 토크리플 주파수보다 축류팬의 비틀림 고유진동수를 낮추어주는 저강성 재질의 제1완충부재와; 상기 로터와 회전축 사이에 설치되어 회전시 상기 로터의 토크리플 주파수보다 로터의 비틀림 고유진동수를 낮추어주는 저강성 재질의 제2완충부재를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 냉기 순환용 송풍장치의 단면도이다.

본 발명의 냉기 순환용 송풍장치는 허브(2)와 이 허브(2)의 둘레방향으로 일정 간격으로 형성되는 다수개의 블래이드(4)로 이루어지는 축류팬(6)과, 상기 축류팬(6)에 회전력을 부여하도록 회전되는 로터(8)와 고정되는 스테이터(10)로 이루어지는 팬모터(12)와, 상기 허브(2)와 로터(8) 사이에 연결되어 팬모터(12)의 회전력을 축류팬(6)으로 전달하는 회전축(14)과, 상기 회전축(14)과 허브(2) 사이에 설치되어 회전시 축류팬(6)의 고유진동 주파수를 낮추는 제1진동 저감수단과, 상기 로터(8)의 고유진동 주파수를 낮추는 제2진동 저감수단으로 구성된다.

상기 회전축(14)은 대개의 경우 강성체로 형성되며, 모터 케이스(22)의 양측에 각각 로터 지지부(24)에 의해 회전 가능하게 지지된다.상기 제1진동 저감수단은 도 5에 도시된 바와 같이, 허브(2)의 내주면과 회전축(14)의 외주면 사이에 끼움 결합되는 강성이 낮은 연성재질의 제1완충부재(16)로 이루어지고, 상기 제1완충부재(16)가 상기 회전축(14)과 허브(2) 사이에 설치될 수 있도록 상기 회전축(14)의 외주면에는 부싱(28)이 끼움되고, 상기 허브(2)의 내주면에는 둘레 방향으로 다수개의 걸림핀(30)이 돌출되도록 형성되며, 상기 제1완충부재(16)는 상기 걸림핀(30)이 관통되도록 상기 부싱(28)의 외주면과 상기 허브(30)의 내주면 사이에 압입 설치된다.

상기 제2진동 저감수단은 도 6에 도시된 바와 같이, 로터(8)의 내주면과 회전축(14)의 외주면 사이에 끼움 결합되는 강성이 낮은 연성재질의 제2완충부재(18)로 이루어지고, 상기 제2완충부재(18)는 상기 회전축(14)과 로터(8) 사이에 설치될 수 있도록 외주면에 둘레 방향으로 다수개의 걸림돌기가 형성되는 일정 강도를 갖는 연결부재(34)가 상기 회전축(14)의 외주면에 끼움되고, 상기 제2완충부재(18)는 상기 걸림돌기가 관통되도록 상기 연결부재(34)의 외주면과 로터(8)의 내주면 사이에 압입 설치된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 냉장고의 냉기 순환용 축류팬의 작용을 다음에서 설명한다.

여기에서, 로터 및 축류팬의 토탈 고유진동 주파수는 아래의 수식과 같다.

f[Hz]= [K(J1+J2)/J1×J2]^0.5

이와 같이, 로터 및 축류팬의 고유진동 주파수(f)는 축류팬의 직경(J1)과 로터의 직경(J2)에 반비례하고, 로터와 축류팬 및 그 연결부의 강성(K)에 비례한다.

즉, 로터와 축류팬의 직경이 크면 클수록 로터와 축류팬의 고유진동 주파수(f)는 작아지지만, 냉장고의 냉동실 및 기계실용의 경우 장착공간 및 구조가 한정되어 있기 때문에 로터와 축류팬의 직경을 크게 하기는 불가능하다.

그러한 관계로 상기 수식에서 고유진동 주파수(f)를 낮추기 위해서는 강성(K)을 작게 하는 것이 유일하다.

여기에서, 로터와 축류팬 및 연결부의 토탈 강성은 아래의 수식과 같다.

1/K=[1/Kf+1/Kr1+1/Ks+1/Km+1/Kr2]

즉, 전체 강성(K)은 축류팬의 강성(Kf)과, 회전축의 강성(Ks)과, 로터의 강성(Km)과, 상기 제1완충부재의 강성(Kr1)과, 제2완충부재의 강성(Kr2)의 강성의 합과 비례한다.

이와 같이, 제1완충부재의 강성과 제2완충부재의 강성을 현저하게 낮게 할 수 있으므로 전체 강성을 낮게 할 수 있기 때문에 결과적으로 토탈 고유진동 주파수를 작게 하여 팬 모터의 운전대역 내에서 발생하는 토크리플 주파수와 상기의 고유진동 주파수 사이의 공진을 방지하여 소음을 저감시킨다.

결과적으로, 축류팬 및 로터 시스템의 토셔널 고유 진동수는 약 상기 제1완충부재 및 제2완충부재에 의해 100∼200Hz 대역 안에 있게 되고, 로터는 그 구조상 극수가 4, 6, 8, 12극인 경우가 대부분인데 500rpm∼1500rpm으로 구동시 토크리플 주파수는 4극인 경우 100Hz∼300Hz이고, 12극인 경우에는 400Hz∼1200Hz로서, 로터의 극수에 따른 토크리플 주파수와 축류팬 및 로터 시스템의 토셔널 고유진동수가 공히 일치하는 부분이 존재하기 않기 때문에 공진이 발생되지 않는다.

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치는 회전축과 허브 사이에 저강성 재질의 제1완충부재가 설치되고, 로터와 회전축 사이에 저강성 재질의 제2완충부재가 설치되어 축류팬 및 로터 시스템의 고유진동수를 낮추어 로터의 토크리플 주파수와 축류팬 및 로터 시스템의 비틀림 고유진동수가 공히 일치하는 것을 방지함으로써 냉장고의 소음을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 허브와, 상기 허브의 둘레방향으로 일정 간격으로 형성되는 다수개의 블래이드로 이루어지는 축류팬과; 상기 축류팬에 회전력을 부여하도록 회전 설치되는 로터 및 고정 설치되는 스테이터로 이루어지는 팬모터와; 상기 허브와 로터 사이에 연결되도록 설치되어 팬모터의 회전력을 축류팬으로 전달하는 회전축과; 상기 회전축과 허브 사이에 설치되어 회전시 상기 로터의 토크리플 주파수보다 축류팬의 비틀림 고유진동수를 낮추어주는 저강성 재질의 제1완충부재와; 상기 로터와 회전축 사이에 설치되어 회전시 상기 로터의 토크리플 주파수보다 로터의 비틀림 고유진동수를 낮추어주는 저강성 재질의 제2완충부재를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1완충부재는 내주면에 다수개의 걸림핀이 돌출된 허브와 상기 회전축에 고정되는 부싱의 외주면 사이에 압입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2완충부재는 상기 회전축에 고정되어 외주면에 다수개의 걸림돌기가 형성되어 일정 강도를 갖는 연결부재와 상기 로터의 내주면 사이에 압입되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 순환용 송풍장치.