KR100656270B1 - Induction generator advanced heat conduction of stator core - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고정자 철심의 외경측에 요철모양의 냉각핀을 형성하여 열전도도를 향상시킴으로써 발전기의 크기를 최적화하고 냉각효율을 극대화한 열전도도가 향상된 고정자 철심을 가진 유도발전기에 관한 것이다.The present invention relates to an induction generator having a stator iron core with improved heat conductivity by optimizing the size of the generator and maximizing the cooling efficiency by forming a concave-convex cooling fin on the outer diameter side of the stator iron core to improve thermal conductivity.
본 발명에 따른 열전도도가 향상된 고정자 철심을 가진 유도발전기는, 요크를 기준하여 내경측으로는 고정자 코일이 삽입되는 슬롯이 형성되고, 외경측으로 상기 고정자 코일에서 발생되는 발열량을 외부로 열전도시키는 프레임을 대신하는 요철모양의 냉각핀이 형성된 고정자 철심과; 상기 고정자 철심의 내부에서 샤프트와 함께 회전되고, 상기 샤프트를 중심으로 내부공기가 유동되도록 에어홀이 다 수개 형성된 회전자 철심과; 상기 회전자 철심의 에어홀을 통하여 로터바의 회전에 의해 발생된 내부공기가 유동되도록 설치된 회전자 에어가이드와; 상기 고정자 철심을 외부충격 및 이물질로부터 보호할 수 있도록 고정자 철심의 외경에 설치된 외함과; 상기 샤프트의 반부하측 베어링 상단에 설치되고 상기 외함의 반부하측과 연결된 외부팬 커버와; 상기 외부팬 커버 내부에 설치되고 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 외부공기가 상기 고정자 철심의 냉각핀 사이로 유동되도록 설치된 외부팬이 구비된다.Induction generator having a stator iron core with improved thermal conductivity according to the present invention, the slot is inserted into the stator coil in the inner diameter side of the yoke, and instead of the frame for thermally conducting the heat generated from the stator coil to the outer diameter side to the outside A stator iron core having an uneven cooling fin formed therein; A rotor iron core which is rotated together with the shaft in the stator iron core and has a plurality of air holes so that internal air flows around the shaft; A rotor air guide installed to flow internal air generated by the rotation of the rotor bar through the air hole of the rotor iron core; An enclosure installed at an outer diameter of the stator iron core to protect the stator iron core from external impact and foreign matter; An outer fan cover installed at an upper end of the half load side bearing of the shaft and connected to the half load side of the enclosure; The outer fan is installed inside the outer fan cover and is provided with an outer fan installed so that external air flows between cooling fins of the stator iron core by generating air flow by rotation.
유도발전기, 유도전동기, 고정자 철심, 냉각핀, 에어홀, 회전자 에어가이드Induction Generator, Induction Motor, Stator Iron, Cooling Fin, Air Hole, Rotor Air Guide
Description
도 1은 본 발명에 따른 유도발전기의 전체구조를 도시한 단면구조도.1 is a cross-sectional view showing the overall structure of the induction generator according to the present invention.
도 2는 도 1의 절단선 A-A에 의해 절단된 유도발전기의 절단면도.2 is a cross-sectional view of the induction generator cut by the cutting line A-A of FIG.
도 3은 도 1의 고정자 철심의 낱장 구조를 도시한 구조도.3 is a structural diagram showing a sheet structure of the stator iron core of FIG.
도 4는 도 1의 고정자 철심을 보호하는 외함의 단면도.4 is a cross-sectional view of the enclosure protecting the stator iron core of FIG.
도 5는 종래의 유도발전기의 전체구조를 도시한 단면구조도.Figure 5 is a cross-sectional structural view showing the overall structure of a conventional induction generator.
도 6은 도 5의 절단선 B-B에 의해 절단된 유도발전기의 절단면도.6 is a cross-sectional view of the induction generator cut by the cutting line B-B of FIG.
도 7은 도 5의 고정자 철심의 낱장 구조를 도시한 구조도.7 is a structural diagram showing a sheet structure of the stator iron core of FIG.
도 8은 도 5의 고정자 철심이 지지되는 프레임의 단면도.8 is a cross-sectional view of a frame on which the stator iron core of FIG. 5 is supported.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11 : 고정자 철심 12 : 고정자 코일11: stator iron core 12: stator coil
13 : 회전자 철심 14 : 로터바13: iron core 14: rotor bar
15 : 회전자 에어가이드 16 : 반부하측 엔드쉴드15: Rotor Air Guide 16: Half Load Side End Shield
17 : 부하측 엔드쉴드 18 : 반부하측 베어링17: Load side end shield 18: Half load side bearing
19 : 부하측 베어링 20 : 외함19: load side bearing 20: enclosure
21 : 외부팬 22 : 외부팬 커버 21: outer fan 22: outer fan cover
23 : 샤프트 31 : 냉각핀23: shaft 31: cooling fin
32 : 슬롯 41 : 에어홀32: slot 41: air hole
본 발명은 유도발전기(Induction Generator)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고정자 철심을 통한 열전도도를 향상시켜 냉각효율을 최적화할 수 있도록 한 열전도도가 향상된 고정자 철심을 가진 유도발전기에 관한 것이다.The present invention relates to an induction generator, and more particularly, to an induction generator having a stator core with improved thermal conductivity to improve thermal conductivity through a stator core to optimize cooling efficiency.
일반적으로 유도발전기는 프레임의 내부에 원통형으로 고정 설치된 고정자(Stator)와, 상기 고정자의 중심에서 회전되면서 교류를 유기시키기 위한 회전자(Rotor)를 포함하는 구조를 갖는다.In general, the induction generator has a structure including a stator (Stator) is fixed to the inside of the frame and a rotor (Rotor) to induce the alternating current while rotating in the center of the stator.
도 5는 종래의 유도발전기의 전체구조를 도시한 단면구조도이고, 도 6은 도 5의 절단선 B-B에 의해 절단된 유도발전기의 절단면도이다. 또한, 도 7은 도 5의 고정자 철심의 낱장 구조를 도시한 구조도이고, 도 8은 도 5의 고정자 철심이 지지된 프레임의 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the entire structure of a conventional induction generator, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the induction generator cut by the cutting line B-B of FIG. 5. 7 is a structural diagram showing a sheet structure of the stator iron core of FIG. 5, and FIG. 8 is a sectional view of a frame on which the stator iron core of FIG. 5 is supported.
이들 도면을 참조하여 설명하면, 종래의 유도발전기는 크게 회전체와 고정체로 구성되는데, 회전체는 회전자 철심(102)과, 그 회전의 축을 이루는 샤프트(108)와, 내부 공기를 유동하는 내부팬(110) 및 고정자 철심(101)을 냉각시키기 위한 외부팬(109)으로 구성된다. 한편, 고정체는 회전체가 회전을 할 수 있도록 지지해주는 부하측 베어링(106)과 부하측 엔드쉴드(104), 및 반부하측 베어링(105)과 반부 하측 엔드쉴드(107)로 구성되며, 자기력을 발생시키는 고정자 철심(101)으로 구성된다.Referring to these drawings, the conventional induction generator is largely composed of a rotor and a stationary body, the rotor is a rotor core (102), the
상기 종래의 고정자 철심(101)은 도 7에 도시된 바와 같이 원형의 얇은 규소강판에 고정자 코일을 삽입할 수 있도록 슬롯(101a)이 형성되며, 종래의 프레임(103)은 도 8에 도시된 바와 같이 고정자 철심(101)이 삽입될 수 있도록 고정자 철심(101)의 외경으로 프레임(103)의 내경이 가공된다.The
이러한 유도발전기는 고정자 철심(101)에서 발생되는 발열량을 프레임(103)으로 전달하고, 프레임(103)으로 전달된 발열량은 프레임(103)의 외피 및 냉각핀을 통해 대기로 열을 전도하는 구조를 갖는다. 또한, 종래의 유도전동기(Induction motor)도 상술된 종래의 유도발전기와 동일한 구조를 갖는다.The induction generator transfers the heat generated from the
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 유도발전기 및 유도전동기 구조는 고정자 철심과 프레임 사이의 공기층이 형성됨으로써 열전도도가 낮아지는 문제점이 있다.However, the conventional induction generator and induction motor structure as described above has a problem in that the thermal conductivity is lowered by forming an air layer between the stator core and the frame.
이에, 본 발명의 목적은 발열원인 고정자 철심과 프레임을 일체형으로 구성하여 고정자 철심과 프레임 사이의 공기층이 존재하지 않도록 함으로써 열전도도를 향상시킬 수 있도록 한 열전도도가 향상된 고정자 철심을 가진 유도발전기를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an induction generator having a stator iron core with improved thermal conductivity to improve the thermal conductivity by configuring the stator iron core and the frame as a heat source so that there is no air layer between the stator core and the frame. It is.
본 발명의 다른 목적은 회전자 철심에 에어홀을 설치하고, 내부 에어가이드를 설치함으로써 내부 공기의 원활한 유동이 이루어질 수 있도록 한 열전도도가 향상된 고정자 철심을 가진 유도발전기를 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide an induction generator having a stator iron core with improved thermal conductivity such that an air hole is installed in the rotor iron core and an internal air guide is installed so that smooth flow of internal air can be achieved.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열전도도가 향상된 고정자 철심을 가진 유도발전기는, 요크(Yoke)를 기준하여 내경측으로는 고정자 코일이 삽입되는 슬롯이 형성되고, 외경측으로 상기 고정자 코일에서 발생되는 발열량을 외부로 열전도시키는 프레임을 대신하는 요철모양의 냉각핀(fin)이 형성된 고정자 철심과; 상기 고정자 철심의 내부에서 샤프트와 함께 회전되고, 상기 샤프트를 중심으로 내부공기가 유동되도록 에어홀이 다 수개 형성된 회전자 철심과; 상기 회전자 철심의 에어홀을 통하여 로터바의 회전에 의해 발생된 내부공기가 유동되도록 설치된 회전자 에어가이드와; 상기 고정자 철심을 외부충격 및 이물질로부터 보호할 수 있도록 고정자 철심의 외경에 설치된 외함과; 상기 샤프트의 반부하측 베어링 상단에 설치되고 상기 외함의 반부하측과 연결된 외부팬 커버와; 상기 외부팬 커버 내부에 설치되고 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 외부공기가 상기 고정자 철심의 냉각핀 사이로 유동되도록 설치된 외부팬이 구비된다.In order to achieve the above object, an induction generator having a stator iron core having improved thermal conductivity according to the present invention has a slot into which a stator coil is inserted into an inner diameter side of a yoke, and an outer diameter side of the stator coil. A stator iron core having a concave-convex cooling fin formed in place of a frame for thermally conducting heat generated to the outside; A rotor iron core which is rotated together with the shaft in the stator iron core and has a plurality of air holes so that internal air flows around the shaft; A rotor air guide installed to flow internal air generated by the rotation of the rotor bar through the air hole of the rotor iron core; An enclosure installed at an outer diameter of the stator iron core to protect the stator iron core from external impact and foreign matter; An outer fan cover installed at an upper end of the half load side bearing of the shaft and connected to the half load side of the enclosure; The outer fan is installed inside the outer fan cover and is provided with an outer fan installed so that external air flows between cooling fins of the stator iron core by generating air flow by rotation.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 유도발전기의 전체구조를 도시한 단면구조도이고, 도 2는 도 1의 절단선 A-A에 의해 절단된 유도발전기의 절단면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 고정자 철심의 낱장 구조를 도시한 구조도이고, 도 4는 도 1의 고정자 철심을 보호하는 외함의 단면도이다.1 is a cross-sectional structural view showing the overall structure of the induction generator according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the induction generator cut by the cutting line A-A of FIG. 3 is a structural diagram showing a sheet structure of the stator iron core of FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view of an enclosure protecting the stator iron core of FIG. 1.
이들 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 유도발전기(Induction Generator)(M)는 크게 회전체와 고정체로 구성되는데, 회전체는 회전자 철심(13) 과, 그 회전의 축을 이루는 샤프트(23) 및 고정자 철심(11)을 냉각시키기 위한 외부팬(21)으로 구성된다. 한편, 고정체는 회전체가 회전을 할 수 있도록 지지해주는 부하측 베어링(19)과 부하측 엔드쉴드(17), 및 반부하측 베어링(18)과 반부하측 엔드쉴드(16)로 구성되며, 자기력을 발생시키는 고정자 철심(11)으로 구성된다.Referring to these drawings, the induction generator (M) according to the present invention is largely composed of a rotor and a stationary body, the rotor is a
상기 부하측 베어링(19) 및 반부하측 베어링(18)은 회전체의 축을 이루는 샤프트(23)가 원활하게 회전될 수 있도록 설치되며, 상기 부하측 엔드쉴드(17) 및 반부하측 엔드쉴드(16)는 내부의 고정자 코일(12)과 내부를 외부와 격리하고 밀폐시키기 위해 설치된다.The load side bearing 19 and the half load side bearing 18 are installed to smoothly rotate the
상기 고정자 철심(11)은 도 3에 도시된 바와 같이 요크(Yoke)를 기준하여 내경측으로는 고정자 코일(12)이 삽입되는 슬롯(32)이 형성되고, 외경측으로 상기 고정자 코일(12)에서 발생되는 발열량을 외부로 효과적으로 열전도시키는 종래의 유도발전기의 프레임을 대신하는 요철모양의 냉각핀(fin)(31)이 형성된다. 이때, 상기 고정자 철심(11)은 내경측으로는 슬롯(32)이, 외경측으로는 요철모양의 냉각핀(31)이 다 수개씩 형성된 모양을 갖는 얇은 규소강판이 적층되어 이루어진다.As shown in FIG. 3, the
상기 고정자 철심(11)은 내경측에 설치된 슬롯(32)과 외경측에 설치된 냉각핀(31)이 동일한 각도 및 동일한 수량으로 설치되는데, 이때, 외함(20)의 설치를 위해 일부 외경측의 냉각핀(31)이 제거된다. 본 발명의 실시예에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 모두 4군데의 냉각핀(31)을 일부 제거하였으나, 그 갯수 및 위치에는 한정됨이 없다.
The
상기 외경측으로 냉각핀(31)이 형성된 고정자 철심(11)의 외경에는 외부충격 및 이물질로부터 고정자 철심(11)을 보호할 수 있도록 도 4에 도시된 바와 같은 외함(20)이 설치된다.The outer diameter of the
상기 고정자 철심(11)의 내부에는 회전자 철심(13)이 설치되는데, 상기 회전자 철심(13)은 회전축을 이루는 샤프트(23)와 함께 고정자 철심(11) 내부에서 회전한다. 그리고, 상기 회전자 철심(13)에는 샤프트(23)를 중심으로 로터바(14)의 회전에 의해 발생된 내부공기가 유동되도록 에어홀(41)이 다 수개 형성된다.The
상기 회전자 철심(13)의 양쪽 에어홀(41) 끝단부로는 에어홀(41)을 통하여 로터바(14)의 회전에 의해 발생된 내부공기가 유동되도록 회전자 에어가이드(15)가 설치된다.
상기 샤프트(23)의 반부하측 베어링(18) 상단에는 내부에 설치된 외부팬(21)을 보호할 수 있도록 외부팬 커버(22)가 외함(20)의 반부하측과 연결되어 설치된다.The
상기 외부팬 커버(22)의 내부에는 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 외부공기가 고정자 철심(11)의 냉각핀(31) 사이로 유동되도록 외부팬(21)이 설치된다.The
상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 유도발전기(M)는 외부팬(21)의 회전에 의해 발생된 압력차이로 공기유동이 발생되고, 공기유동이 발생되면 유도발전기(M) 외부의 공기가 외부팬 커버(22) 내부로 유입된다. 이렇게 외부팬 커버(22) 내부로 유입된 외부공기는 고정자 철심(11)의 외경측에 형성된 요철모양의 냉각핀(31) 사이를 통과하면서 유도발전기(M)의 구동에 의해 발생된 고정자 철심(11)의 열을 직 접적으로 냉각시킨다.Induction generator (M) having the configuration as described above is the air flow is generated by the pressure difference generated by the rotation of the
한편, 로터바(14)의 회전에 의해 발생된 내부공기는 회전자 철심(13)의 양쪽 에어홀(41) 끝단부에 구비된 회전자 에어가이드(15)를 따라 회전자 철심(13)에 형성된 에어홀(41)을 통과하여 유동되면서 회전자 철심(13)의 열을 냉각시킨다.On the other hand, the internal air generated by the rotation of the
따라서, 본 발명에 따른 유도발전기(M)는 종래의 프레임을 대신하여 발열원인 고정자 철심(11)에 요철모양의 냉각핀(31)을 구비함으로써 종래의 고정자 철심(11)과 프레임 사이의 공기층의 형성에 의해 열전도도가 낮아지는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 회전자 철심(13)에 에어홀(41) 및 회전자 에어가이드(15)를 설치함으로써 로터바(14)의 회전에 의해 발생된 내부 공기가 원활하게 유동될 수 있도록 한다.Therefore, the induction generator (M) according to the present invention is provided with a
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 열전도도가 향상된 고정자 철심을 가진 유도발전기에 대한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 상기에서는 유도발전기에 한정시켜 설명하였으나 유도발전기와 동일한 구조를 가진 유도전동기에도 적용이 가능하다. 또한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment of the induction generator having a stator iron core with improved thermal conductivity according to the present invention, but the above description is limited to the induction generator, but is applicable to an induction motor having the same structure as the induction generator Do. In addition, anyone of ordinary skill in the art to which the present invention belongs will have a technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 열전도도가 향상된 고정자 철심을 가진 유도발전기는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the induction generator having a stator iron core with improved thermal conductivity has the following effects.
첫째, 프레임을 사용하지 않아 프레임과 고정자 철심 사이의 공기층에 의한 열저항 증가요소를 제거함으로써 고정자 철심을 통한 열전도도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.First, there is an effect that can improve the thermal conductivity through the stator core by eliminating the heat resistance increase factor by the air layer between the frame and the stator core without using the frame.
둘째, 회전자 철심에 에어홀을 형성하여 내부공기가 회전자 철심의 에어홀을 통해 유동되도록 함으로써 내부공기의 정체 현상에 의한 부분 과열을 방지할 수 있는 효과가 있다.Second, by forming an air hole in the rotor iron core so that the internal air flows through the air hole of the rotor iron core, there is an effect that can prevent partial overheating due to stagnation of the internal air.
셋째, 프레임이 없는 구조이므로 제품의 유지보수가 용이하며, 제품의 부피를 최적화할 수 있는 잇점이 있다.Third, because the frameless structure is easy to maintain the product, there is an advantage that can optimize the volume of the product.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |