KR20150037589A

KR20150037589A - 원심 임펠러 및 원심 송풍기

Info

Publication number: KR20150037589A
Application number: KR20140129085A
Authority: KR
Inventors: 추안 지앙 구오; 추안 후이 팡; 펭 주에; 펭 리우; 지 쳉 판; 강 판; 용 퀴앙 송
Original assignee: 존슨 일렉트릭 에스.에이.
Priority date: 2013-09-29
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2015-04-08
Also published as: JP2015068347A; CN104514750A; JP6603448B2; DE102014113792A1; US20150093267A1

Abstract

원심 임펠러는 커버, 상기 커버와 대향하는 베이스 및 복수개의 블레이드를 포함한다. 상기 커버는 주입구를 갖는다. 상기 복수개의 블레이드는 상기 주입구를 둘러싸며 상기 커버와 상기 베이스 사이에 배치되어 상기 커버와 상기 베이스를 연결한다. 상기 임펠러의 중심에 인접한 블레이드의 단부의 주입구 에지가 상기 주입구와 소통하는 캐비티를 한정한다. 상기 캐비티의 체적은 상기 커버로부터 상기 베이스로 향하는 방향을 따라 점차 감소한다.

Description

원심 임펠러 및 원심 송풍기{CENTRIFUGAL IMPELLER AND CENTRIFUGAL BLOWER}

본 발명은 송풍기에 관한 것이며, 특히 원심 송풍기 및 원심 송풍기에 특히 적합한 원심 임펠러에 관한 것이다.

원심 송풍기는 모터 및 원심 임펠러를 포함한다. 원심 임펠러는 커버, 베이스 및 커버와 베이스 사이에 배치되며 커버와 베이스를 연결하는 복수개의 블레이드를 포함한다. 커버는 기류 진입을 위한 주입구를 갖는다. 임펠러의 중심에 인접한 블레이드의 단부는 커버의 주입구와 마주하는 캐비티를 한정한다.

원심 임펠러는 모터에 의해 구동된다. 임펠러의 중심에 저압 구역이 형성된다. 송풍기 외부의 공기가 임펠러의 주입구를 통해 캐비티로 진입하고, 다음으로 블레이드에 의해 형성된 흐름 통로로 흘러가서, 결국 임펠러로부터 방출된다.

종래 디자인의 단점 중 하나는 송풍기의 효율이 낮다는 점이다.

따라서, 그 일 측면에서, 본 발명은 전기 모터 및 상기 모터에 의해 구동되는 원심 임펠러를 포함하는 원심 송풍기를 제공하며, 상기 원심 임펠러는: 커버, 상기 커버에 대향하는 베이스 및 복수개의 블레이드를 포함하며, 상기 커버는 주입구를 가지며, 상기 복수개의 블레이드는 상기 주입구를 둘러싸며 상기 커버와 상기 베이스 사이에서 배치되어 상기 커버와 상기 베이스를 연결하며, 상기 임펠러의 중심에 인접한 블레이드의 단부의 주입구 에지가 상기 주입구와 소통하는 캐비티를 한정하며, 상기 캐비티의 체적은 상기 커버로부터 상기 베이스로 향하는 방향으로 점차 감소한다.

바람직하게는, 각각의 주입구 에지는 상기 베이스와 55° 내지 75° 범위의 각도(γ)를 형성한다. 이상적으로는, 각도(γ)는 62° 내지 70° 범위 내에 있다. 보다 바람직하게는, 각도(γ)는 65° 내지 68° 범위 내에 있다.

바람직하게는, 각각의 블레이드는 상이한 반경을 갖는 제1 및 제2 아크 세그먼트를 가지며, 상기 제1 아크 세그먼트는 상기 블레이드의 방사상 내측부에 위치되며, 상기 제2 아크 세그먼트는 상기 블레이드의 방사상 외측부에 위치된다.

바람직하게는, 상기 제2 아크 세그먼트의 반경은 상기 제1 아크 세그먼트의 반경 보다 더 크다.

바람직하게는, 디퓨저 및 상기 디퓨저에 장착된 케이싱을 더 포함하며, 상기 디퓨저는 상기 모터에 장착되고 상기 모터와 상기 임펠러 사이에 배치되며, 상기 임펠러는 상기 디퓨저와 상기 케이싱에 의해 한정되는 챔버내에 수용되며, 상기 케이싱은 상기 임펠러의 주입구와 마주하는 개구를 갖는다.

바람직하게는, 상기 디퓨저는 복수개의 가이드 홀 및 각각이 외측 단부로부터 내측 단부로 연장하는 복수개의 부드럽게 곡선화된 디퓨징 통로를 가지며, 상기 임펠러에 의해 생성되는 기류는 상기 임펠러에 인접한 상기 디퓨저의 일 측으로부터 상기 모터에 인접한 상기 디퓨저의 다른 측으로 상기 가이드 홀을 통해 흐르며, 상기 디퓨징 통로의 외측 단부는 대응하는 가이드 홀과 소통하며, 상기 디퓨징 통로의 내측 단부는 서로 소통한다.

바람직하게는, 상기 디퓨저는 상기 디퓨징 통로를 형성하는 복수개의 통로 벽을 가지며, 상기 디퓨저의 중심에 인접한 상기 통로 벽 중 적어도 하나의 일 단부는 인접한 디퓨징 통로에서의 기류를 상기 디퓨저를 상기 모터에 연결하는 실장부의 두 측면으로 가이드하기 위한 가이드부를 갖는다.

바람직하게는, 상기 모터의 방사상 섹션내의 상기 가이드부의 이미지는 빗방울 형상이다.

바람직하게는, 상기 디퓨저의 중심에 인접한 두개의 통로 벽의 단부는 서로에 대해 직경 방향으로 대향하는 2개의 유선형 가이드부를 가진다.

바람직하게는, 상기 모터는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어의 티쓰를 감는 고정자 권선을 포함하는 고정자를 가지며, 상기 두개의 가이드부는 상기 디퓨징 통로 내의 기류를 상기 고정자 권선으로 가이드하도록 상기 고정자 권선 사이의 갭에 각각 위치한다.

바람직하게는, 상기 디퓨저는 단부 벽 및 상기 단부 벽으로부터 상기 모터로 연장하는 측벽을 가지며, 상기 통로 벽 및 상기 디퓨징 통로는 상기 단부 벽 및 상기 측벽에 의해 한정되는 공간 내부에 형성되며, 상기 고정자 권선의 축방향 단부는 상기 공간으로 연장하고 상기 가이드부의 두 측면에 위치된다.

바람직하게는, 상기 측벽은 복수개의 경사진 가이드 슬로프를 가지며, 상기 가이드 홀은 상기 가이드 슬로프의 단부에 위치된다.

바람직하게는, 상기 가이드부의 각각은 상기 디퓨저를 상기 모터에 고정시키기 위한 파스너를 수용하기 위한 실장 홀을 갖는다.

본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조로 단지 예로써 설명될 것이다. 도면에서, 하나 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조, 소자 또는 부분은 이들이 나타나는 도면에서 동일한 참조 번호로 표기된다. 도면에 도시된 구성 요소의 체적 및 특징은 일반적으로 편의상 표시의 명확성을 위하여 선택되고 반드시 스케일에 맞게 도시될 필요는 없다. 도면은 이하와 같다.
도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 송풍기를 도시한다.
도 2는 케이싱이 제거된 도 1의 송풍기를 도시한다.
도 3은 도 1의 송풍기의 일부인 원심 임펠러를 도시한다.
도 4는 도 3의 임펠러의 일부의 부분도이다.
도 5는 커버가 제거된 도 3의 임펠러의 도면이다.
도 6은 커버가 제거된 도 3의 임펠러의 평면도이다.
도 7은 도 1의 송풍기의 일부인 디퓨저의 임펠러 측의 도면이다.
도 8은 도 7의 디퓨저의 모터측의 도면이다.
도 9는 도 7의 디퓨저의 모터측의 평면도이다.
도 10은 디퓨저 및 중첩된 모터 부분의 평면도이다.
도 11은 다른 각도에서 본 도 1의 송풍기를 도시한다.

도 1 및 도 2를 참조로, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 원심 송풍기(20)는 전기 모터, 모터의 회전자의 샤프트에 실장된 원심 임펠러(23), 모터에 실장되고 모터와 임펠러(23) 사이에 배치된 디퓨저(31), 및 디퓨저(31)에 실장된 케이싱(21)을 포함한다. 임펠러(23)는 디퓨저(31)와 케이싱(21)에 의해 한정되는 챔버(22)내에 수용된다. 케이싱(21)은 임펠러(23)의 주입구와 마주하는 개구(19)를 갖는다.

실시예에서, 모터는 유니버셜 모터이다. 모터의 고정자는 고정자 코어(41), 고정자 코어(41)의 티쓰를 감는 고정자 권선(44), 고정자 코어(41)에 실장된 단부 캡(43), 단부 캡(43)에 실장된 브러시 어셈블리(45)를 포함한다. 이 실시예에서, 디퓨저(31)는 모터의 다른 단부 캡으로서 기능한다. 디퓨저(31) 및 단부 캡(43)은 고정자 코어(41)의 축방향 단부에 실장된다. 디퓨저(31)는 고정자 코어(41)에 대해 지탱하는 두개의 돌출된 실장부(38)를 갖는다. 모터의 회전자는 샤프트, 샤프트에 고정된 정류자(51), 회전자 코어 및 회전자 권선(도시 없음)을 포함한다. 샤프트는 베어링을 통해 단부 캡(43) 및 디퓨저(31)에 실장되어, 회전자는 고정자에 대해 회전할 수 있다.

디퓨저(31)의 직경은 임펠러(23)의 것보다 약간 더 크다. 임펠러(23)의 배출구에 인접한 복수개의 가이드 홀(34a)이 디퓨저(31)의 외측 주변부에 형성된다. 임펠러(23)의 배출구로부터 나오는 기류는 디퓨저(31)의 임펠러측으로부터 디퓨저(31)의 가이드 홀(34a)의 모터측으로 흘러간다.

도 3 및 도 4를 참조로, 임펠러(23)는 커버(25), 커버(25)에 대향하는 베이스(24), 및 복수개의 블레이드(26)를 포함한다. 커버(25)는 그 중심에 형성되고 케이싱(21)의 개구(19)와 마주하는 주입구(27)를 갖는다. 주입구를 둘러싸는 복수개의 블레이드(26)는 커버(25)와 베이스(24) 사이에 배치되어 연결한다. 임펠러(23)의 중심에 인접한 블레이드(26)의 단부는 임펠러(23)의 주입구와 소통하는 캐비티(28)를 형성한다. 임펠러의 중심에 인접한 각각의 블레이드(26)의 내측 단부의 주입구 에지(26e)는 임펠러(23)의 베이스(24)에 대해 경사진다. 그러므로, 캐비티의 체적은 커버(25)로부터 베이스(24)로의 방향을 따라 점차 감소한다. 이러한 구성에 의해, 임펠러(23)가 회전하는 경우, 공기는 캐비티로 흘러들어가고, 다음으로 블레이드(26)에 의해 형성된 흐름 통로로 흘러 들어간다. 캐비티내의 공기의 량은 베이스를 향하는 방향을 따라 점차 감소한다. 캐비티 내의 공기의 양의 변화가 캐비티(24) 내의 체적의 변화와 일치하므로, 공기 흐름은 더욱 안정되고 균일하다.

각각의 블레이드(26)의 주입구 에지(26e)는 베이스(24)의 법선(L1)과 각도(θ)를 형성하며, 베이스(24)의 단부면과 각도(γ)를 형성한다. 도면에서 라인(L2)은 베이스(24) 상의 주입구 에지(26e)의 이미징 방향을 나타낸다. 베이스의 법선(L1)이 라인(L2)과 수직이므로, 각도(θ)과 각도(γ)의 합은 90°이다. 실험은 각도(γ)가 55° 내지 75° 범위내에 있고 이에 따라 각도(θ)가 35°내지 15°의 범위에 있는 경우 임펠러(23)가 우수한 성능 및 높은 효율을 갖는다는 것을 보여준다.

바람직하게는, 각도(γ)는 62°내지 70°의 범위 내에 있고, 이에 따라 각도(θ)는 28°내지 20°의 범위 내에 있다.

보다 바람직하게는, 각도(γ)는 65°내지 68°의 범위 내에 있고, 이에 따라 각도(θ)는 25°내지 22°의 범위 내에 있다.

도 5 및 도 6을 참조로, 각각의 블레이드(26)는 상이한 반경을 갖는 제1 아크 세그먼트(26a) 및 제2 아크 세그먼트(26b)을 포함한다. 제1 아크 세그먼트(26a)는 임펠러(23)의 중심에 인접한 블레이드(26)의 방사상 내측 단부에 위치되며, 제2 아크 세그먼트(26b)는 임펠러(23)의 중심으로부터 멀어지는 블레이드(26)의 방사상 외측 단부에 위치된다. 단일 아크 세그먼트를 갖는 전통적 블레이드와 비교하면, 본 발명의 블레이드(26)는 우수한 성능 및 높은 효율을 갖는다.

실시예에서, 제2 아크 세그먼트(26b)의 반경(R2)은 제1 아크 세그먼트(26a)의 반경(R1) 보다 크다.

도 7 및 도 8을 참조로, 디퓨저(16)는 단부 벽(32) 및 단부 벽(32)으로부터 모터 쪽으로 연장하는 환형 측벽(29)을 갖는다. 단부 벽(32) 및 측벽(29)은 모터와 마주하는 중공 공간(30)을 형성한다. 모터의 회전자의 샤프트를 지지하기 위한 베어링이 단부 벽(32)의 중심에서 리세스내에 실장된다. 측벽(29)은 모터와 마주하는 클림핑 리세스(35)를 갖는다. 조립 동안, 케이싱(21)의 부분은 리세스(35)에 클림프된다(도 1 참조). 측벽은 단부 벽(32)의 단부면으로부터 모터쪽으로 경사지는 복수개의 가이드 슬로프(33) 및 가이드 슬로프(33)의 단부에 있는 가이드 홀(34)을 더 갖는다. 도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 디퓨저(31)의 단부 벽(32)은 임펠러(23)의 베이스(24)에 인접하다. 가이드 슬로프(33) 및 가이드 홀(34a)은 임펠러(23)의 배출구에 인접하다. 임펠러(23)의 배출구로부터 흘러나온 공기는 가이드 슬로프(33)의 가이드 하에 가이드 홀(34a)로 흘러간다.

도 8 및 도 9를 참조로, 외측 단부 및 내측 단부를 갖는 복수개의 부드럽게 곡선화된 디퓨징 통로(34)가 디퓨저(31)의 중공 공간 내에 형성된다. 디퓨징 통로(34)의 외측 단부는 대응하는 가이드 홀(34a)과 소통되고, 디퓨징 통로(34)의 내측 단부는 서로 소통된다. 그러므로, 임펠러(23)로부터의 기류는 디퓨저(31)의 임펠러측으로부터 가이드 홀(34a)을 통해 디퓨저(31)의 모터측으로 흘러가도록 하는 것이 가능하고, 다음으로 디퓨징 통로(34)를 통해 디퓨저(31)의 중심으로 흘러들어가고, 모터를 축방향으로 통과하여 모터를 냉각시킨다.

디퓨저(31)는 디퓨징 통로(34)를 형성하기 위하여 모터에 인접한 측에 복수개의 통로 벽(36)을 갖는다. 임펠러의 중심에 인접한 통로 벽(36)의 단부는 서로로부터 이격되고 디퓨저(31)의 중심에서의 공간을 한정한다. 통로 벽(36) 중 적어도 하나의 단부는 인접하는 디퓨징 통로(34)에서의 기류를 가이드부(38a)의 두 측면으로 가이드하기 위한 유선형 가이드부(38a)를 갖는다. 바람직하게는, 모터의 가이드부(38a)의 방사상 단면의 이미지는 빗방울 형상이다.

도 8 내지 도 11을 참조로, 이 실시예에서, 두개의 가이드부(38a)는 디퓨저(31)의 두개의 실장부(38)에 배치된다. 두개의 실장부(38)는 각각 디퓨저(31)의 중심에 인접한 두개의 통로 벽(36)의 단부에 배치된다. 두개의 가이드부(38)는 디퓨저(31)의 중심 주위로 서로 대향된다. 가이드부(38a)의 축방향 단부면은 모터의 고정자 코어(41)를 속박하기 위한 실장 리세스(39)를 갖는다. 모터의 고정자는 고정자 코어(41) 및 고정자 코어(41)의 티쓰 둘레를 감는 두개의 고정자 권선을 포함한다. 두개의 고정자 권선의 축방향 단부는 디퓨저(31)의 캐비티로 연장하고, 가이드부(38a)의 두 측에 둘레 방향으로 위치된다. 두개의 가이드부(38a)는 디퓨징 통로(34)내의 기류를 고정자 권선(44)에 가이드하기 위하여 두개의 고정자 권선(44) 사이에서 둘레에 배치된다. 따라서 기류는 고정자 권선(44)을 더 잘 냉각하도록 두개의 가이드부(38a)를 연결하는 가상선의 양측에 집중된다. 가이드부(38a)는 기류의 저항을 감소할 수 있는 빗방울 형상이다.

또한, 두개의 가이드부(38a)는 디퓨저를 모터에 실장하기 위한 실장 홀(37)을 갖는다. 실시예에서, 실장 홀(37)은 실장 리세스(39)내에 위치된다. 조립 동안, 디퓨저(31), 고정자 코어(41) 및 단부 캡(43)를 함께 고정하기 위하여 단부 캡(43)과 연결하도록 볼트 또는 스크류(60)는 실장 리세스(39)의 실장 홀과 고정자 코어(41)를 통과한다.

본 출원의 상세한 설명 및 청구 범위에서, 동사인 "포함하다(comprise)", "포함하다(include)", "함유", 및 "가지다"와 그 변형은 포괄적 개념으로 이용되어, 상술한 항목들의 존재를 규명하는 것이나, 추가 항목 또는 특징들의 존재를 배제하려는 의도는 아니다.

본 발명이 하나 이상의 양호한 실시예를 참조로 설명되었지만, 당업자라면 첨부된 청구 범위에서 한정된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 개조가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위를 참조하여 결정될 것이다.

Claims

전기 모터 및 상기 모터에 의해 구동되는 원심 임펠러(23)를 포함하는 원심 송풍기로서, 상기 원심 임펠러는: 커버(25), 상기 커버와 대향하는 베이스(24) 및 복수개의 블레이드(26)를 포함하며, 상기 커버는 주입구(27)를 가지며, 상기 복수개의 블레이드(26)는 상기 주입구(27)를 둘러싸며 상기 커버(25)와 상기 베이스(24) 사이에서 배치되어 상기 커버(25)와 상기 베이스(24)를 연결하며, 상기 임펠러의 중심에 인접한 블레이드의 단부의 주입구 에지(26e)가 상기 주입구와 소통하는 캐비티(28)를 한정하며,
상기 캐비티(28)의 체적은 상기 커버(25)로부터 상기 베이스(24)로 향하는 방향으로 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 송풍기.
청구항 1에 있어서, 각각의 주입구 에지(26e)는 상기 베이스(24)와 55° 내지 75° 범위의 각도(γ)를 형성하는, 송풍기.
청구항 1에 있어서, 각각의 주입구 에지(26e)는 상기 베이스(24)와 62° 내지 70° 범위의 각도(γ)를 형성하는, 송풍기.
청구항 1에 있어서, 각각의 주입구 에지(26e)는 상기 베이스(24)와 65° 내지 68° 범위의 각도(γ)를 형성하는, 송풍기.
청구항 1에 있어서, 각각의 블레이드(26)는 상이한 반경을 갖는 제1 및 제2 아크 세그먼트(26a, 26b)를 포함하며, 상기 제1 아크 세그먼트(26a)는 상기 블레이드(26)의 방사상 내측부에 위치되며, 상기 제2 아크 세그먼트(26b)는 상기 블레이드(26)의 방사상 외측부에 위치되는, 송풍기.
청구항 5에 있어서, 상기 제2 아크 세그먼트(26b)의 반경은 상기 제1 아크 세그먼트(26a)의 반경 보다 더 큰, 송풍기.
청구항 1에 있어서, 디퓨저(31) 및 상기 디퓨저에 장착된 케이싱(21)을 더 포함하며, 상기 디퓨저는 상기 모터에 장착되고 상기 모터와 상기 임펠러(23) 사이에 배치되며, 상기 임펠러는 상기 디퓨저(31)와 상기 케이싱(21)에 의해 한정되는 챔버(22)내에 수용되며, 상기 케이싱은 상기 임펠러의 주입구(27)와 마주하는 개구(19)를 갖는, 송풍기.
청구항 7에 있어서, 상기 디퓨저(31)는 복수개의 가이드 홀(34a) 및 각각이 외측 단부로부터 내측 단부로 연장하는 복수개의 부드럽게 곡선화된 디퓨징 통로(34)를 가지며, 상기 임펠러(23)에 의해 생성되는 기류는 상기 임펠러에 인접한 상기 디퓨저의 일 측으로부터 상기 모터에 인접한 상기 디퓨저의 다른 측으로 상기 가이드 홀(34a)을 통해 흐르며, 상기 디퓨징 통로(34)의 외측 단부는 대응하는 가이드 홀과 소통하며, 상기 디퓨징 통로의 내측 단부는 서로 소통하는, 송풍기.
청구항 8에 있어서, 상기 디퓨저(31)는 상기 디퓨징 통로(34)를 형성하는 복수개의 통로 벽(36)을 가지며, 상기 디퓨저의 중심에 인접한 상기 통로 벽 중 적어도 하나의 일 단부는 인접한 디퓨징 통로에서의 기류를 상기 디퓨저를 상기 모터에 연결하는 실장부(38)의 두 측면으로 가이드하기 위한 가이드부(38a)를 갖는, 송풍기.
청구항 9에 있어서, 상기 모터의 방사상 섹션내의 상기 가이드부(38a)의 이미지는 빗방울 형상인, 송풍기.
청구항 9에 있어서, 상기 디퓨저(31)의 중심에 인접한 두개의 통로 벽(36)의 단부는 서로에 대해 직경 방향으로 대향하는 2개의 유선형 가이드부(38a)를 가지는, 송풍기.
청구항 11에 있어서, 상기 모터는 고정자 코어(41) 및 상기 고정자 코어의 티쓰를 감는 고정자 권선(44)을 포함하는 고정자를 가지며, 상기 두개의 가이드부(38a)는 상기 디퓨징 통로(34)내의 기류를 상기 고정자 권선으로 가이드하도록 상기 고정자 권선 사이의 갭에 각각 위치한, 송풍기.
청구항 12에 있어서, 상기 디퓨저(31)는 단부 벽(32) 및 상기 단부 벽으로부터 상기 모터로 연장하는 측벽(29)을 가지며, 상기 통로 벽(36) 및 상기 디퓨징 통로(34)는 상기 단부 벽(31) 및 상기 측벽(29)에 의해 한정되는 공간 내부에 형성되며, 상기 고정자 권선의 축방향 단부는 상기 공간으로 연장하고 상기 가이드부(38a)의 두 측면에 위치되는, 송풍기.
청구항 13에 있어서, 상기 측벽(29)은 복수개의 경사진 가이드 슬로프(33)를 가지며, 상기 가이드 홀(34a)은 상기 가이드 슬로프의 단부에 위치되는, 송풍기.
청구항 11에 있어서, 상기 가이드부(38a)의 각각은 상기 디퓨저(31)를 상기 모터에 고정시키기 위한 파스너를 수용하기 위한 실장 홀(37)을 갖는, 송풍기.