KR20150047741A - 방열장치 및 이를 포함하는 휴대용 디지털기기 - Google Patents

Abstract

방열장치 및 이를 포함하는 휴대용 디지털기기가 개시된다. 본 발명에 따른 방열장치 및 이를 포함하는 휴대용 디지털기기는 부피를 줄여 소형의 휴대가 가능한 디지털기기에도 적용할 수 있고, 방열장치의 구동에 따른 공기의 흐름을 원활히 하여 방열 성능을 높일 수 있으며, 회전자의 출력 향상과 함께 제어 정밀성을 높여 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

방열장치 및 이를 포함하는 휴대용 디지털기기{apparatus for cooling and portable digital device including the same}

본 발명은 방열장치 및 이를 포함하는 휴대용 디지털기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부피를 줄임으로써 소형 휴대용 전자기기에 적용 가능하고, 공기의 흐름을 원활히 하여 방열 성능을 높일 수 있으며, 상대적으로 높은 출력과 함께 제어 정밀성을 높여 신뢰성을 확보할 수 있는 방열장치 및 이를 포함하는 휴대용 디지털기기에 관한 것이다.

최근에 널리 활용되는 스마트 폰, 테블릿 피씨, 노트북 등의 휴대용 디지털 기기들은 고용량의 동영상과 많은 하드웨어 리소스를 필요로 하는 소프트웨어 등을 장시간 구동하게 되므로 발열로 인해 구동 성능이 떨어지거나 내구성이 약화됨으로써 사용자 사용을 제한하는 문제가 있다.

전술한 발열문제를 해결하기 위하여 기존의 데스크 탑 형태의 컴퓨터는 공냉식 또는 수냉식 등 다양한 방열수단을 적용하였는데, 기존의 방열수단들은 부피가 큰 데스크 탑 형태 컴퓨터 등에 적합했지만, 휴대용 디지털기기에는 부피 등의 문제로 적용이 제한되는 문제가 있다.

또한, Thermal spread sheet 등의 방열수단들도 이용되고 있으나, 이는 가열된 기류를 외부로 배출하는 것이 아니라 단순히 열전도에 의한 방열수단으로서 근본적인 문제 해결 수단이 될 수 없다.

따라서, 부피를 줄임으로써 소형 통해 휴대용 전자기기에 적용 가능한 방열장치의 필요성이 대두 되고 있다.

본 발명의 실시 예들은 방열장치의 부피를 줄여 소형의 휴대가 가능한 디지털기기에도 적용하고자 한다.

또한, 방열장치의 구동에 따른 공기의 흐름을 원활히 하여 방열 성능을 높이고자 한다.

또한, 회전자의 출력 향상과 함께 제어 정밀성을 높여 신뢰성을 확보하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 브라켓에 고정된 기판 일면에 실장 되는 코일을 구비하는 고정자와, 복수의 날개가 형성된 임펠러와, 상기 임펠러 하부에 상기 코일에 대향 하도록 배치된 마그넷을 구비하는 회전자 및, 상기 브라켓에 고정 설치되며 상기 고정자와 회전자를 관통하여 상기 회전자를 회전 가능하게 지지하는 샤프트를 포함하는 방열장치가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 방열장치는 상기 브라켓과 결합하여 상기 회전자와 고정자를 내부에 수용하는 공간을 형성하며, 일면에 공기를 흡입하는 흡입구와 상기 흡입구가 형성된 면에 인접한 일면에 배출구가 형성된 커버를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 흡입구는 상기 임펠러의 축 방향으로 형성되고, 상기 배출구는 상기 임펠러의 반경 방향으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 방열장치는 상기 커버 내부에 구비되며, 기류 흐름이 원활하게 이루어지도록 상기 배출구측으로 단면이 넓어지는 와류관을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 방열장치는 상기 회전자 측에 구비되어 상기 샤프트를 중심으로 한 회전자의 회전을 가이드 하는 베어링을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 방열장치는 상기 고정자에 구비되며, 상기 회전자가 일정한 위치에서 정지할 수 있도록 자성체로 이루어진 정지요크를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 방열장치는 상기 임펠러와 상기 마그넷 사이에 구비되며, 상기 마그넷의 자계 형성을 돕는 자성체 재질로 이루어진 회전자요크를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 브라켓에 고정된 기판 일면에 실장되는 코일을 구비하는 고정자와, 복수의 날개를 갖는 임펠러를 구비하며, 상기 브라켓에 고정 설치된 샤프트에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전자 및, 상기 회전자와 상기 고정자를 내부에 수용하며, 상기 임펠러의 축방향으로 형성된 흡입구와 상기 임펠러의 반경 방향으로 형성된 배출구를 구비하는 커버를 포함하는 방열장치가 제공될 수 있다.

또한 전술한 방열장치를 포함하는 휴대용 디지털기기가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 방열장치의 부피를 줄여 소형의 휴대가 가능한 디지털기기에도 적용할 수 있다.

또한, 방열장치의 구동에 따른 공기의 흐름을 원활히 하여 방열 성능을 높일 수 있다.

또한, 회전자의 출력 향상과 함께 제어 정밀성을 높여 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 분해사시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 평면도 및 A-A 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 회전자의 평면도 및 B-B 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 고정자의 평면도 및 C-C 단면도
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열장치의 단면도
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치가 적용된 휴대용 디지털기기의 구성도

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 평면도 및 A-A 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 회전자의 평면도 및 B-B 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치의 고정자의 평면도 및 C-C 단면도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열장치의 단면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치가 적용된 휴대용 디지털기기의 구성도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치(100)는 크게 브라켓(161)에 고정된 기판(132) 일면에 실장되는 코일(131)을 구비하는 고정자(130)와, 복수의 날개가 형성된 임펠러(111) 및 상기 임펠러(111) 하부에 상기 코일(131)에 대향하도록 배치된 마그넷(112)을 구비하는 회전자(110)와, 상기 브라켓(161)에 고정 설치되며 상기 고정자(130)와 회전자(110)를 관통하여 상기 회전자(110)를 회전 가능하게 지지하는 샤프트(122)를 포함하여 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 고정자(130)는 브라켓(161)과, 상기 브라켓(161) 상면에 위치되는 기판(132)과, 상기 기판(132) 상에 전기적으로 연결되도록 실장되는 코일(131), 상기 브라켓(161)과 기판 사이에 위치되는 정지요크(162)를 포함해서 구성될 수 있다.

상기 브라켓(161)은 방열장치(100)의 베이스를 이루며, 후술할 커버(150)와 결합하여 내부에 소정의 공간을 형성한다. 상기 커버(150)와 브라켓(161)은 금속 재질로 형성되거나 또는 금속과 인서트 사출된 사출물로 구성될 수 있다.

상기 기판(132)은 통상의 인쇄회로 기판(PCB, printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로 기판(FPCB, flexible printed circuit board) 등이 사용될 수 있으며, 그 상면에는 상기 회전자(110)의 위치를 센싱하기 위한 홀센서(134)와 상기 코일(131)을 제어하기 위한 구동 드라이브(133)가 장착될 수 있다.

상기 정지요크(162)는 자성체로 이루어져 상기 회전자(110)를 일정한 위치에 정지시킴으로써 정지 후 방열장치(100)의 재구동 시 회전자(110)를 정위치에서 시동할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

상기 정지요크(162)를 포함하지 않을 경우 상기 브라켓(161)은 자성재질로 이루어질 수 있으며, 상기와 같이 정지요크(162)를 포함할 경우에는 상기 브라켓(161)은 비자성 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 정지요크(162)는 상기 브라켓(161)과 인서트 사출에 의해 일체로 형성되는 것도 가능하다.

상기 회전자(110)는 상기 고정자(130) 상부에 상기 코일(131)에 대면하게 배치된 마그넷(112)과, 복수의 날개들로 구성된 임펠러(111)를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 마그넷(112)은 N극과 S극이 다극 착자된 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 코일(131)에 대응하는 자기력을 생성함으로써 상기 회전자(110)의 구동력을 제공한다.

상기 샤프트(122)는 상기 브라켓(161)에 고정 설치되며 상기 고정자(130)를 관통하여 상부로 연장된다. 그리고, 상기 임펠러(111)와 마그넷(112)으로 구성된 회전자(110) 역시 샤프트(122)가 중앙부를 관통하도록 구성되는데 이때, 상기 샤프트(122)와 상기 회전자(110) 사이에는 베어링(121)이 구비되어 상기 회전자(110)가 샤프트(122)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 여기서, 상기 샤프트(122)와 베어링(121)은 축계(120)를 이룬다.

즉, 상기 베어링(121)은 상기 회전자(110) 측에 구비되어 상기 샤프트(122)를 중심으로 한 회전자(110)의 회전을 가이드 한다. 본 실시 예에 따른 회전자(110)는 상기 베어링(121)의 축계 회전을 하므로, 제한된 부피가 요구되는 소형화된 디지털 기기에 적용이 용이하다.

상기 회전자(110)를 중심으로 샤프트(122) 상부와 하부에는 각각 상부와셔(102)와 하부와셔(103)가 구비되어 상기 회전자(110)의 유격 또는 흔들림 발생을 최소화시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열장치(100)는 상기 브라켓(161)과 결합하여 상기 회전자(110)와 고정자(130)를 내부에 수용하는 공간을 형성하며, 일면에 공기를 흡입하는 흡입구(151)와 상기 흡입구(151)가 형성된 면에 인접한 일면에 배출구(152)가 형성된 커버(150)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 흡입구(151)는 상기 임펠러(111)에 대면하는 일면에 형성되어 외부 기류가 흡입구(151)를 통해 인입되며, 상기 배출구(152)는 상기 흡입구(151)에 인접한 일면에 형성되어 인입된 기류가 외부로 배출될 수 있다.

이때, 상기 흡입구(151)는 상기 임펠러(111)의 축 방향으로 형성되고, 상기 배출구(152)는 상기 임펠러(111)의 반경 방향으로 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이 상기 커버(150)는 상기 브라켓(161)과 결합하여 내부에 소정 공간을 형성하며, 상기 고정자(130)와 회전자(110)가 그 공간상에 수용된다. 그리고, 상기 커버(150) 내부에는 기류 흐름이 원활하게 이루어지도록 상기 배출구(152) 측으로 단면이 넓어지는 와류관(155)이 구비될 수 있다.

상기 와류관(155)은 상기 임펠러(111)의 날개가 기울어진 방향 또는 회전하는 방향을 따라서 배출구(152) 측으로 그 단면적이 넓어지도록 형성됨으로써 내부에 인입된 기류를 방열장치(100)의 외부로 원활하게 배출할 수 있다.

즉, 상기 커버(150)는 BLDC(brushless DC) 모터를 구성하는 상기 회전자(110)와 고정자(130)를 실장하며 동축을 기준으로 수직 방향 서로 교차하는 흡입구(151)와 배출구(152)가 형성됨으로써, 상기 회전자(110)의 회전에 의해 흡입구(151)를 통해 외부 기류를 내부로 유입시키고 내부로 유입된 기류를 상기 배출구(152)를 통해 원활하게 배출할 수 있다.

또한, BLDC 모터를 채택하여 방열장치(100)의 소형화가 가능하면서 방열 효율을 높임으로써, 소형화된 휴대용 디지털기기에 적용 가능한 장점이 있다.

여기서, 상기 커버(150)는 배출구(152)가 형성된 측벽과 상기 흡입구(151)가 형성된 전면부가 각각 별도로 제작되어 조립 등에 의해 결합되는 구조로도 적용 가능하다.

한편, 상기 커버(150)는 흡입구(151)가 형성된 상부면에 상기 샤프트(122)의 끝단을 지지하기 위한 지지부(153)가 형성되고, 상기 지지부(153)는 커버(150)로부터 연장된 암(154)에 의해 흡입구(151) 상의 중앙부에 위치될 수 있다.

상기 지지부(153)와 상기 샤프트(122)의 사이에는 댐퍼(101)가 부착되어 상기 샤프트(122)를 지지하고, 상기 샤프트(122)에 전달되는 충격을 완화시키는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 방열장치(200)는 임펠러(211)와 마그넷(212) 사이에 구비되며, 상기 마그넷(212)의 자계 형성을 돕는 자성체 재질로 이루어진 회전자요크(213)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 회전자요크(213)는 상기 임펠러(211)와 인서트 사출에 의해 일체로 형성될 수도 있는데, 상기 회전자요크(213)는 상기 마그넷(212)과 코일(231) 간 자로를 형성하여 자력 강화에 기여하고, 방열장치(200)의 외부로 자속이 누설되는 것을 억제할 수 있다.

그 외에 다른 구성은 도 1 내지 도 5에 도시된 방열장치(100)의 구성과 동일하므로, 그 설명을 생략하기로 한다.

한편, 지금까지 설명한 본 발명에 따른 방열장치(100)가 적용된 휴대용 디지털기기(1000)의 구성도가 도 7에 도시되어 있다. 본 발명의 방열장치(100)가 적용되는 휴대용 디지털기기(1000)는 스마트 폰, 테블릿 피씨, 노트북 등 다양한 휴대용 장비가 포함될 수 있다.

이러한 휴대용 디지털기기(1000)는 메인 CPU나 그래픽처리를 위한 칩 등 발열체(1010)를 포함하는데, 소형의 휴대용 디지털기기(1000)에도 본 발명에 따른 방열장치(100)를 적용하여 발열체(1010)에서 발생하는 열을 외부로 방출하여 휴대용 디지털기기(1000)의 안정적인 구동을 담보할 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시 예들에 따른 방열장치는 부피를 줄여 소형의 휴대가 가능한 디지털기기에도 적용할 수 있고, 방열장치의 구동에 따른 공기의 흐름을 원활히 하여 방열 성능을 높일 수 있으며, 회전자의 출력 향상과 함께 제어 정밀성을 높여 신뢰성을 확보할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

100 : 방열장치 110 : 회전자
111 : 임펠러 112 : 마그넷
120 : 축계 121 : 베어링
122 : 샤프트 130 : 고정자
131 : 코일 132 : 기판
150 : 커버 161 : 브라켓
162 : 정지요크 213 : 회전자요크
1000 : 휴대용 디지털기기

Claims (9)

1. 브라켓에 고정된 기판 일면에 실장되는 코일을 구비하는 고정자;
   복수의 날개가 형성된 임펠러와, 상기 임펠러 하부에 상기 코일에 대향하도록 배치된 마그넷을 구비하는 회전자; 및
   상기 브라켓에 고정 설치되며 상기 고정자와 회전자를 관통하여 상기 회전자를 회전 가능하게 지지하는 샤프트;를 포함하는 방열장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 브라켓과 결합하여 상기 회전자와 고정자를 내부에 수용하는 공간을 형성하며, 일면에 공기를 흡입하는 흡입구와 상기 흡입구가 형성된 면에 인접한 일면에 배출구가 형성된 커버를 더 포함하는 방열장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 흡입구는 상기 임펠러의 축 방향으로 형성되고, 상기 배출구는 상기 임펠러의 반경 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 커버 내부에 구비되며, 기류 흐름이 원활하게 이루어지도록 상기 배출구측으로 단면이 넓어지는 와류관을 더 포함하는 방열장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 회전자 측에 구비되어 상기 샤프트를 중심으로 한 회전자의 회전을 가이드 하는 베어링을 더 포함하는 방열장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 고정자에 구비되며, 상기 회전자가 일정한 위치에서 정지할 수 있도록 자성체로 이루어진 정지요크를 더 포함하는 방열장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 임펠러와 상기 마그넷 사이에 구비되며, 상기 마그넷의 자계 형성을 돕는 자성체 재질로 이루어진 회전자요크를 더 포함하는 방열장치.
   
8. 브라켓에 고정된 기판 일면에 실장되는 코일을 구비하는 고정자;
   복수의 날개를 갖는 임펠러를 구비하며, 상기 브라켓에 고정 설치된 샤프트에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전자; 및
   상기 회전자와 상기 고정자를 내부에 수용하며, 상기 임펠러의 축방향으로 형성된 흡입구와 상기 임펠러의 반경 방향으로 형성된 배출구를 구비하는 커버;를 포함하는 방열장치.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 의한 방열장치를 포함하는 휴대용 디지털기기.
   

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