KR100593456B1 - 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부 풍량의 증대효과 및 냉각효율을 최적화할 수 있도록 한 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기에 관한 것이다.

본 발명은 샤프트의 반부하측 베어링 상단에 외부팬 및 팬커버를 설치하고 팬커버를 쿨러하우징 상단에 연결하여 쿨러하우징의 냉각파이프로 외부공기가 유입되도록 함으로써 쿨러하우징 내부에서의 열교환이 원활하게 이루어져 냉각효율이 향상될 수 있도록 하고, 내부팬 둘레에 에어가이드를 쿨러하우징 입구를 거쳐 그 내부까지 연장 설치함으로써 쿨러하우징 입구 및 출구에서 발생되던 소용돌이로 인한 공기흐름의 정체현상을 방지하여 내부팬의 풍량 손실을 최소화한 것이다.

유도전동기, 쿨러하우징, 내부팬, 외부팬, 에어가이드, 대향류

Description

최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기{large size induction motor with ventilation and cooling circuit}

도 1은 본 발명에 따른 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기의 전체구조를 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 대형 유도전동기의 통풍 및 냉각회로를 도시한 구조도.

도 3은 종래의 대형 유도전동기의 통풍 및 냉각회로를 도시한 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 프레임 2 : 고정자 코아

3 : 회전자 코아 6 : 샤프트

7 : 반부하측 베어링 8 : 부하측 베어링

9 : 반부하측 브라켓트 10 : 부하측 브라켓트

11 : 쿨러하우징 12 : 내부팬

13 : 에어가이드 14 : 외부팬

15 : 팬커버

본 발명은 대형 유도전동기(induction motor)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수직형 유도전동기의 샤프트 상단부에 쿨러하우징의 냉각파이프로 외부공기가 유입되도록 외부팬 및 팬커버를 설치하고, 내부팬 둘레에 에어가이드를 쿨러하우징 입구를 걸쳐 내부까지 연장 설치함으로써 내부 풍량의 증대효과 및 냉각효율을 최적화할 수 있도록 한 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 대형 유도전동기의 통풍 및 냉각회로는 발열원인 회전자 코아와 고정자 코아를 냉각시키기 위해 전동기 프레임 내부에 내부팬을 설치하여 회전시 발생되는 압력차로 공기유동이 발생되도록 하는 구조이다.

도 3은 종래의 대형 유도전동기의 통풍 및 냉각회로를 도시한 구조도로서, 유도전동기(M)의 프레임(31) 중앙에 부하측 베어링(38)과 반부하측 베어링(37) 및 부하측 브라켓트(40)와 반부하측 브라켓트(39)로 고정된 샤프트(36)가 삽입되고, 상기 샤프트(36)의 외측에 로터 바(34)와 고정자 코일(35)이 고정된다. 상기 프레임(31) 내부에는 통풍구가 형성된 고정자 코아(32)와 회전자 코아(33)가 설치되고, 상기 프레임(31)의 외측에 쿨러하우징(41)이 설치되며 상기 프레임(31) 내부의 상단에는 유도전동기(M)의 냉각에 필요한 풍량을 발생시키기 위한 내부팬(42)과 원판(disk)형 내부 에어가이드(43)가 설치된다.

상술한 바와 같은 종래의 대형 유도전동기(M)는 고정자 코아(32) 및 회전자 코아(33)가 작동함에 따라 온도가 상승된 프레임(31) 내부의 공기가 내부팬(42)의 회전에 의해 내부 에어가이드(43)를 통과하여 쿨러하우징(41) 내부로 유입된다. 쿨러하우징(41)으로 유입된 더운 공기는 쿨러하우징(41)을 통과하는 동안 열교환이 이루어져 냉각된 후 다시 프레임(31) 내부로 유입되고, 프레임(31) 내부로 유입된 냉각된 공기는 고정자 코아(32) 및 회전자 코아(33)의 통풍구를 통과하여 순환함으로써 유도전동기(M)를 냉각시킨다.

이러한 대형 유도전동기는 그 크기가 대형으로 갈수록 온도상승으로 인하여 발생하는 문제점이 커져 냉각시스템의 효율적인 설계 및 구성이 중요시 되고 있으나, 종래의 대형 유도전동기는 구조적으로 발열원인 회전자 코아 및 고정자 코아의 냉각효율이 낮아 성능에 비해 크기가 크고 무거운 단점이 있다.

또한, 압력차에 의한 프레임 내부공기의 유동이 원활하게 이루어지지 못하고 쿨러하우징 입구 및 출구에서 발생되는 소용돌이로 인한 정체현상에 의해 내부팬의 풍량손실이 큰 문제점이 있다.

이에, 본 발명의 목적은 샤프트 상단부에 외부팬 및 팬커버를 설치하고 팬커버를 쿨러하우징 상단에 연결하여 쿨러하우징의 냉각파이프로 외부공기가 유입되도록 함으로써 쿨러하우징 내부에서의 열교환이 원활하게 이루어져 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 한 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 내부팬 둘레에 에어가이드를 쿨러하우징 입구를 거쳐 내부까지 연장 설치함으로써 쿨러하우징 입구 및 출구에서 발생되는 소용돌이로 인 한 공기흐름의 정체현상을 방지할 수 있도록 한 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기는 프레임과, 상기 프레임 중앙에 삽입되고 부하측 베어링과 반부하측 베어링 및 부하측 브라켓트와 반부하측 브라켓트로 고정된 샤프트와, 상기 샤프트와 프레임 사이에 고정되어 전기적 입력을 받아 전자력에 의해 기계적 출력을 발생시키는 내부에 통풍구가 형성된 회전자 코아 및 고정자 코아와, 상기 프레임의 외측에 설치되고 고온의 프레임 내부공기의 열교환이 이루어지는 쿨러하우징과, 상기 회전자 코아와 반부하측 브라켓트 사이에 설치되어 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 내부공기를 상기 쿨러하우징으로 배출하는 내부팬과, 상기 내부팬 둘레에 설치되어 내부팬으로부터 상기 쿨러하우징 입구를 거쳐 그 내부까지 연장 설치되는 에어가이드와, 상기 샤프트의 반부하측 베어링 상단에 설치되고 상기 쿨러하우징 상단부와 연결된 팬커버, 및 상기 팬커버 내부에 설치되고 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 외부공기를 쿨러하우징 하부로부터 상부로 유입시키는 외부팬이 구비된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기의 전체구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 대형 유도전동기의 통풍 및 냉각회로를 도시한 구조도이다.

이들 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 대형 유도전동기(induction motor)(M)는 수직형 프레임(1)의 내부 중앙에 부하측 베어링(8)과 반부하측 베어링(7) 및 부하측 브라켓트(10)와 반부하측 브라켓트(9)에 의해 지지 고정된 샤프트(6)가 삽입 설치된다.

상기 샤프트(6)의 외측에는 로터 바(4)와 고정자 코일(5)이 고정되고, 상기 샤프트(6)와 프레임(1) 사이에는 전기적 입력을 받아 전자력에 의해 기계적 출력을 발생하는 고정자 코아(2) 및 회전자 코아(3)가 고정된다. 이때, 상기 고정자 코아(2) 및 회전자 코아(3) 내부에는 공기 통풍구(air hole)가 다 수개 형성된다.

상기 고정자 코아(2) 또는 회전자 코아(3)의 한쪽에 전원이 입력되면 샤프트(6) 둘레에 고정된 회전자 코아(3)가 유도 전자력에 의해 회전됨으로써 유도전동기(M)의 기계적 출력이 발생된다.

상기 프레임(1)의 외측에는 고정자 코아(2) 및 회전자 코아(3)의 구동에 의해 온도가 상승되는 프레임(1) 내부공기가 유입되어 순환됨으로써 내부공기와의 열교환을 수행하여 유입된 공기를 냉각시키는 쿨러하우징(11)이 설치된다.

상기 프레임(1) 내부의 회전자 코아(3)와 반부하측 브라켓트(9) 사이에는 내부팬(12)을 설치하여 회전에 의해 압력차를 발생시켜 공기유동을 일으킴으로써 온도가 상승된 프레임(1) 내부공기를 상기 쿨러하우징(11)으로 배출시킨다.

상기 내부팬(12) 둘레에는 팬의 회전에 의해 발생된 공기유동을 상기 쿨러하우징(11) 내부로 유입시켜 내부팬(12)의 팬효율을 최적화하기 위한 에어가이드(13)가 설치된다. 이때, 상기 에어가이드(13)는 내부팬(12)으로부터 상기 쿨러하우징(11) 입구를 거쳐 그 내부까지 연장 설치됨으로써 내부공기의 유동을 원활하게 유지시키고, 상기 쿨러하우징(11) 입구 및 출구에서 발생되는 소용돌이로 인한 공기유동의 정체현상을 방지한다.

상기 샤프트(6)의 반부하측 베어링(7) 상부에는 상기 쿨러하우징(11) 상단부와 연결됨으로 그 내부에 설치된 외부팬(14)의 회전에 의해 쿨러하우징(11)의 냉각파이프 내부로 유입된 외부공기의 배출통로가 되는 팬커버(15)가 설치된다.

상기 팬커버(15)는 상단부 내부에 설치된 외부팬(14)을 보호하고, 상기 쿨러하우징(11)의 냉각파이프로 유입된 외부공기의 유동을 원활하게 유지시킨다.

상기 외부팬(14)은 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 유도전동기(M)의 외부공기를 쿨러하우징(11)의 냉각파이프 하부로부터 상부로 유입시킴으로써 대향류(Counter-flow)를 형성한다.

상기 외부팬(14)의 회전에 의해 쿨러하우징(11) 하부로 유입된 차가운 외부공기는, 상기 쿨러하우징(11)으로 유입된 고온의 내부공기와 열교환됨으로써 그 온도가 상승된 쿨러하우징(11)을 냉각시킨 후 상기 팬커버(15)를 통과하여 유도전동기(M) 상부로 배출된다.

또한, 상기 부하측 베어링(8)과 반부하측 베어링(7)은 샤프트(6)의 회전이 원활할 수 있도록 설치되며, 상기 부하측 브라켓트(10)와 반부하측 브라켓트(9)는 프레임(1)의 양측에 장착되어 고정자 코아(2)를 보호함과 동시에 부하측 베어링(8)과 반부하측 베어링(7)을 지지하고 프레임(1)의 내부공간을 밀폐시켜 내부유동 공간을 형성한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기의 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참조하여 설명하면, 내부팬(12)의 회전에 의해 발생되는 공기유동이 고정자 코아(2) 및 회전자 코아(3)에 형성된 공기 통풍구를 통과하면서 유도전동기(M)의 작동에 의해 발생된 내부열을 빼앗아 쿨러하우징(11) 내부로 유입된다.

이때, 상기 쿨러하우징(11)에 유입된 내부공기는 내부팬(12) 둘레에 설치되고 쿨러하우징(11) 입구를 거쳐 내부까지 연장설치된 에어가이드(13)에 의해 정체없이 쿨러하우징(11) 내부로 유입되어 순환된다.

이 과정에서 고온의 내부공기는 쿨러하우징(11) 내에서 열교환됨으로써 냉각된 후 쿨러하우징(11) 출구를 통해 프레임(1) 내부로 재유입된다.

상기 유입된 내부공기와의 열교환에 의해 온도가 상승된 쿨러하우징(11)은 외부팬(14)의 회전에 의해 발생되는 공기유동에 의해 쿨러하우징(11)의 냉각파이프 하부로 유입되는 대향류와 열교환됨으로써 효과적으로 냉각된다.

상기 쿨러하우징(11)을 통과한 외부공기는 온도가 상승된 후 쿨러하우징(11) 상단부에 연결된 팬커버(15)를 경과하여 유도전동기(M) 외부로 배출된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기에 대한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 외부팬의 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 쿨러하우징의 냉각파이프로 차가운 대향류의 외부공기가 유입되도록 함으로써 쿨러하우징 내에서의 냉각효율을 향상시켜 성능은 우수하면서도 소음발생 및 공해발생을 최소화시켜 작업환경을 개선하는 효과가 있다.

둘째, 에어가이드를 쿨러하우징 입구를 거쳐 내부까지 연장 설치하여 쿨러하우징 입구 및 출구에서 발생되던 소용돌이로 인한 공기흐름의 정체현상을 방지함으로써 내부팬의 풍량 손실을 최소화시켜 내부풍량을 증대시키는 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 프레임;

   상기 프레임 중앙에 삽입되고 부하측 베어링과 반부하측 베어링 및 부하측 브라켓트와 반부하측 브라켓트로 고정된 샤프트;

   상기 샤프트와 프레임 사이에 고정되어 전기적 입력을 받아 전자력에 의해 기계적 출력을 발생시키는 내부에 통풍구가 형성된 회전자 코아 및 고정자 코아;

   상기 프레임의 외측에 설치되고 고온의 프레임 내부공기의 열교환이 이루어지는 쿨러하우징;

   상기 회전자 코아와 반부하측 브라켓트 사이에 설치되어 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 내부공기를 상기 쿨러하우징으로 배출하는 내부팬;

   상기 내부팬 둘레에 설치되어 내부팬으로부터 상기 쿨러하우징 입구를 거쳐 그 내부까지 연장 설치되는 에어가이드;

   상기 샤프트의 반부하측 베어링 상단에 설치되고 상기 쿨러하우징 상단부와 연결된 팬커버; 및

   상기 팬커버 내부에 설치되고 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 외부공기를 쿨러하우징 하부로부터 상부로 유입시키는 외부팬이 구비됨을 특징으로 하는 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 외부팬은,

   상기 팬커버의 상단부 내부에 설치됨을 특징으로 하는 최적 통풍 및 냉각회로를 가진 대형 유도전동기.

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