KR100858290B1 - 공랭식 전동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각효율을 향상시키는 배플판을 구비한 공랭식 전동장치를 제공한다. 상기 공랭식 전동장치는 엔드코어를 구비하며 중심축을 기준으로 다수개로 적층되는 코어들과, 코어들의 사이 공간에 마련되며 냉각공기가 유입되는 통풍덕트와, 통풍덕트의 내부에 설치되어 냉각공기의 냉각면적을 증가시키는 배플판을 포함한다. 배플판은 중앙에 중심축이 끼워지는 통공이 형성된 링 형상의 판몸체와, 판몸체의 통공의 주위로 일정 간격으로 형성된 슬롯부들과, 판몸체의 양면에 돌출 형성되며 그 끝단이 엔드코어와 일체로 이루어지는 돌기부들을 구비한다.

코어, 배플, 통풍

Description

공랭식 전동장치{AIR-COOLED MOTOR}

도 1a는 종래의 발전기의 통풍덕트의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 1b는 도 1a에 도시된 배플판의 일부를 보여주는 정면도이다.

도 2a는 본 발명의 공랭식 전동장치를 개략적으로 보여주는 일부단면도이다.

도 2b는 도 2a에 도시된 배플판의 일부를 보여주는 정면도이다.

도 3은 본 발명에 따르는 배플판을 보여주는 일부사시도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

200 : 코어

210 : 엔드코어

250 : 통풍덕트

300 : 배플판

310 : 판몸체

311 : 돌기부

본 발명은 공랭식 전동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기저항을 줄이고 냉각효율을 향상시킬 수 있는 배플판 및 이를 갖는 공랭식 전동장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동장치는 전동기 또는 발전기를 말한다. 예컨대, 발전기는 고정자 안에 같은 동심원상에 존재하는 회전자가 회전하여 전기를 얻는 장치를 말한다.

발전기는 회전자와 고정자 각각에 축방향으로 많은 권선이 감겨져 있고, 상기 권선에 통전을 시킴으로써, 권선 도체가 발열되도록 된다.

이때, 상기 권선을 감싸고 있는 절연재는 권선의 발열에 의한 온도상승에 견딜 수 있도록 내열성이 높은 재료를 사용하고 있으나, 대략 100℃ 남짓이 내열온도의 한계이다. 그러므로, 발전기의 안정적인 운전과 내구성을 향상시키기 위해서는 효과적인 냉각방식을 이용하여 권선의 온도상승을 막음으로써 절연재의 파손을 미연에 방지해야 한다.

종래의 발전기를 개략적으로 설명하도록 한다.

종래의 발전기에 있어서, 회전자는 고정자내에 축에 의해 회전지지되고, 회전자에는 동일 자극을 구성하는 복수의 회전자 권선을 자극 주위에 동심으로 배치하여 슬롯 안에 고정하며, 원심력에 의해 권선이 파손되지 않도록 회전자 단부 즉, 회전자와 고정자 사이의 공기틈새와 맞닿아 있는 슬롯 개구부를 웨지로 견고하게 지지하도록 되어 있다.

그리고, 회전자와 동일 축에 의해 지지되어 회전하는 내부 팬에 의해 발전기 내부로 흡입되는 냉각공기는 고정자와 케이스 사이의 공간, 회전자와 고정자 사이의 틈새, 그리고 회전자의 축방향 통풍로의 세방향으로 나누어 흐르게 되며, 축방향 통풍로로 진입한 냉각공기는 다수의 회전자의 반경방향 통풍로로 분기되어 회전자와 고정자 사이의 틈새를 지나 회전자의 반경방향 통풍로에 대응하는 고정자의 반경방향 통풍로로 들어간다.

이렇게 회전자와 고정자를 통과하는 동안 각각의 코어와 권선을 냉각시키면서 온도가 상승된 공기는 다시 고정자와 케이스 사이의 공간에 흐르는 공기와 합류되어 권선이 턴 되는 부분인 권선의 팬 쪽 끝부분을 냉각하고 발전기 외부로 배출되도록 구성되어 있다.

도 1a는 종래의 발전기의 통풍덕트의 구성을 보여주는 단면도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 배플판의 일부를 보여주는 정면도이다.

도 1a 및 1b를 참조하면, 상기와 같이 다수개의 고정자 코어 또는 회전자 코어들(200)은 서로 일정 간격을 이루어 적층되는 구조를 갖는다. 상기 코어들(200)의 사이에는 통풍덕트(250)가 형성된다.

상기 통풍덕트(250)의 내부에는 배플판(100)이 형성된다. 상기 배플판(100)에는 그 중앙축을 기준으로 방사형상으로 다수개의 슬롯들(slot)이 형성된다. 이에 더하여, 상기 배플판(100)의 외면에는 상기 코어들(200)을 서로 고정시킬 수 있는 일자형상의 핀들이 마련될 수도 있다.

따라서, 외부로부터 유입된 냉각공기는 상기 코어들(200)의 사이공간인 통풍덕트(250)로 유입되고, 상기 유입된 냉각공기는 상기 코어들(200)에서 발생된 열을 냉각시키어 코어(200)의 외부로 유동시키어 상기 코어(200)를 냉각시킨다.

이때, 상기 통풍덕트(250)로 유입된 공기는 상기 열을 코어(200)의 외부로 용이하게 방출할 수는 있지만, 상기 일자형상의 핀으로 인하여 통풍덕트(250)내의 공기저항이 커지게 하는 문제점이 있다. 따라서, 코어(200)를 냉각시키는데에는 그 한계가 있다.

이에 더하여, 일자형상의 핀들이 상기 코어(200)를 지지하고 있기 때문에 외부 충격에도 취약한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1목적은 코어들의 사이에 형성되는 통풍덕트의 내부에서 공기저항을 용이하게 줄여 통풍유량의 손실을 최소화할 수 있는 공랭식 전동장치를 제공함에 있다.

본 발명의 제 2목적은 통풍덕트의 내부로 유입되는 냉각공기의 냉각면적을 넓게 형성하도록 하여 코어에 대한 냉각효율을 용이하게 증가시킬 수 있는 공랭식 전동장치를 제공함에 있다.

본 발명의 제 3목적은 코어들의 사이에 형성되는 통풍덕트의 내부에서 상기 코어들의 엔드코어를 서로 양측으로 지지함과 아울러 일체형으로 제작함으로써, 외부의 충격에 쉽게 파손되지 않을 수 있는 공랭식 전동장치를 제공함에 있다.

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본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 냉각효율을 향상시키는 공랭식 전동장치를 제공한다.

상기 공랭식 전동장치는 엔드코어를 구비하며 중심축을 기준으로 다수개로 적층되는 코어들과, 상기 코어들의 사이 공간에 마련되며 냉각공기가 유입되는 통풍덕트와, 상기 통풍덕트의 내부에 설치되어 냉각공기의 냉각면적을 증가시키는 배플판을 포함한다. 배플판은 중앙에 상기 중심축이 끼워지는 통공이 형성된 링 형상의 판몸체와, 상기 판몸체의 통공의 주위로 일정 간격으로 형성된 슬롯부들과, 상기 판몸체의 양면에 돌출 형성되며 그 끝단이 상기 엔드코어와 일체로 이루어지는 돌기부들을 구비한다.

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그리고, 상기 돌기부들은 스터드 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 돌기부들은 그 길이가 서로 동일하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 돌기부들은 서로 균일한 간격을 이루도록 상기 판몸체의 양면에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 돌기부들은 상기 판몸체의 양면에 서로 불균일한 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 판몸체의 일면에 마련된 돌기부들과, 상기 판몸체의 타면에 마련된 돌기부들은 서로 그 위치가 대칭을 이루는 것이 바람직하다.

이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 냉각효율을 향상시키는 공랭식 전동장치를 설명하도록 한다.

그리고, 본 발명의 공랭식 전동장치는 배플판을 구비하고 있기 때문에, 상기 배플판의 구성을 상기 공랭식 전동장치의 구성과 함께 설명하도록 한다.

도 2a는 본 발명의 냉각효율을 향상시키는 배플판을 갖는 공랭식 전동장치를 개략적으로 보여주는 일부단면도이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 배플판의 일부를 보여주는 정면도이다. 도 3은 본 발명에 따르는 배플판을 보여주는 일부사시도이다.

도 2a를 참조로 하면, 본 발명의 공랭식 전동장치는 중심축을 기준으로 다수개로 적층되는 코어들을 구비한다. 도 2a에 도시되지는 않았지만, 상기 코어들은 고정자 코어일 수도 있고 회전자 코어일 수도 있다.

상기 코어들(200)은 그들의 사이에 공간에 통풍덕트(250)를 구비한다. 상기 통풍덕트(250)에는 외부로부터 유입되는 냉각공기가 유입된다.

상기 통풍덕트들 각각(250)의 내부에는 배플판(300)이 설치된다. 본 발명에 따르는 배플판(300)은 상기 코어들(200)과 일체로 이루어진다. 그리고, 상기 배플판(300)은 상기 유입된 냉각공기들의 냉각유효면적을 증가시키는 역할을 수행한다.

상기 배플판(300)의 구성을 도 2a 내지 도 3을 참조로 하여 좀 더 상세하게 설명하도록 한다.

상기 배플판(300)은 중앙에 상기 중심축이 끼워지는 통공이 형성된 링 형상의 판몸체(310)로 이루어진다. 상기 판몸체(310)에는 상기 통공의 주위로 일정 간격으로 형성된 슬롯부들(slot)이 형성된다. 그리고, 상기 판몸체(310)의 양면에는 상기 판몸체(310)의 외측부를 향하여 돌출형성된 돌기부들(311)이 마련된다.

여기서, 상기 돌기부들(311)은 다수개의 돌기물들이다. 상기 돌기부들(311)은 스터드형상으로 이루어진다.

또한, 상기 돌기부들(311)은 그 길이가 서로 동일하도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 돌기부들(311)의 돌출형성된 길이는 서로 동일할 수 있다. 이에 더하여, 상기 돌기부들(311)의 부피는 서로 동일할 수 있다. 따라서, 상기 냉각공기와의 냉각유효면적이 서로 동일할 수 있다.

특히, 상기 돌기부들(311)은 서로 균일한 간격을 이루도록 상기 판몸체(310)의 양면에 형성될 수 있다. 상기 양면에 형성된 돌기부들(311)의 끝단부는 상기 코어(200)의 엔드코어(210)와 일체로 체결되어 이루어질 수 있다.

한편, 상기 돌기부들(311)은 상기 판몸체(310)의 양면에 서로 불균일한 간격으로 형성되고, 상기 불균일한 간격으로 형성된 돌기부들(311)의 끝단부는 상기 코어(200)의 엔드코어(210)와 일체로 체결되어 이루어질 수도 있다.

또한, 상기 판몸체(310)의 일면에 마련된 돌기부들(311)과, 상기 판몸체(310)의 타면에 마련된 돌기부들(311)은 서로 그 위치가 대칭을 이룰 수 있다.

다음은, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각효율을 향상시키는 배플판 및 이를 갖는 공랭식 전동장치의 작용 및 효과를 도 2a 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.

도 2a를 참조하면, 통풍 덕트(250)에 마주하는 코어들(200)의 양측의 엔드코어(210)의 일면에 배플판(300)의 판몸체(310)에 형성된 돌기부(311)를 일체로 체결 한다. 따라서, 전동기 코어(200) 적층시 통풍덕트(250)를 이루는 부분에 상기 배플판(300)의 설치 및 구성을 적용하여 적층한다.

따라서, 상기와 같은 전동기 코어(200) 적층시에 돌기부들(311)을 일체화한 엔드코어(210)를 적용하여 통풍 덕트(250) 통로를 형성함으로써 종래의 도 1에서 설명한 방식과 비교하여 열 방산 능력이 향상될 수 있다.

즉, 코어들(200)의 사이에서는 열이 발생된다. 이때, 외부로부터 냉각공기가 유입된다. 상기 냉각공기는 상기 열의 온도보다 낮다. 이와 같이 유입된 냉각공기는 통풍덕트(250)로 유입된다.

상기 통풍덕트(250)에 유입된 냉각공기는 판몸체(310)의 양측면에 설치된 스터드 형상의 돌기부들(311)에 접촉된다. 따라서, 상기 돌기부들(311)과 상기 냉각공기와의 접촉면적이 증가하게 되면 결국에 냉각유효면적이 증가되는 것이다.

따라서, 코어들(200)로부터 발생된 열은 용이하게 냉각될 수 있다.

한편, 상기 돌기부들(311)은 상기 판몸체(310)의 양측면에 설치되고, 상기 돌기부들(311)은 서로 동일 길이로 형성되고, 그 끝단부가 상기 코어(200)의 엔드코어(210)의 일면에 일체로 체결되어 이루어지기 때문에, 상기 코어(200)의 동작시에 외부로부터 일정 이상의 외력이 가해지더라도 그 외력으로 인한 충격은 용이하게 흡수될 수 있다.

따라서, 본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이 전동기 및 발전기와 같은 대형 공랭식 전동장치의 내부에 통풍 덕트(250)를 설치하는데 있어서, 상기 통풍 덕트(250)의 내부에 스터드 형상의 돌기부들(311)이 마련된 배플판(300)을 배치하고, 상기 배플판(300)을 엔드코어(210)와 일체화함으로써 통풍 및 방열을 효과적으로 할 수 있다. 따라서, 상기 전동장치의 온도 상승을 억제해 주는 역할을 함으로써 전동장치의 성능 및 특히 장치의 수명을 늘릴 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 코어들의 사이에 형성되는 통풍덕트의 내부에서 공기저항을 용이하게 줄여 통풍유량의 손실을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명은 통풍덕트의 내부로 유입되는 냉각공기의 냉각면적을 넓게 형성하도록 하여 코어에 대한 냉각효율을 용이하게 증가시킬 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명은 코어들의 사이에 형성되는 통풍덕트의 내부에서 상기 코어들의 엔드코어를 서로 양측으로 지지함과 아울러 일체형으로 제작함으로써, 외부의 충격에 쉽게 파손되지 않을 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 엔드코어를 구비하며 중심축을 기준으로 다수개로 적층되는 코어들;

   상기 코어들의 사이 공간에 마련되며 냉각공기가 유입되는 통풍덕트; 및

   상기 통풍덕트의 내부에 설치되어 상기 냉각공기의 냉각면적을 증가시키는 배플판을 포함하며,

   상기 배플판은,

   중앙에 상기 중심축이 끼워지는 통공이 형성된 링 형상의 판몸체와, 상기 판몸체의 통공의 주위로 일정 간격으로 형성된 슬롯부들과, 상기 판몸체의 양면에 돌출 형성되며 그 끝단이 상기 엔드코어와 일체로 이루어지는 돌기부들을 구비하는 공랭식 전동장치.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,

    상기 돌기부들은 스터드 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공랭식 전동장치.
11. 제8항에 있어서,

    상기 돌기부들은 그 길이가 서로 동일하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공랭식 전동장치.
12. 제8항에 있어서,

    상기 돌기부들은 서로 균일한 간격을 이루도록 상기 판몸체의 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 공랭식 전동장치.
13. 제8항에 있어서,

    상기 돌기부들은 상기 판몸체의 양면에 서로 불균일한 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공랭식 전동장치.
14. 제8항에 있어서,

    상기 판몸체의 일면에 마련된 돌기부들과, 상기 판몸체의 타면에 마련된 돌기부들은 서로 그 위치가 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 공랭식 전동장치.
15. 엔드코어를 구비하며 중심축을 기준으로 다수개로 적층되는 코어들과, 상기 코어들의 사이 공간에 마련되어 냉각공기가 유입되는 통풍덕트와, 상기 통풍덕트의 내부에 설치되는 배플판을 포함하며,

    상기 배플판은 중앙에 상기 중심축이 끼워지는 통공이 형성된 링 형상의 판몸체와, 상기 판몸체의 통공의 주위로 일정 간격으로 형성된 슬롯부들과, 상기 판몸체의 양면에 돌출 형성되며 그 끝단이 상기 엔드코어와 일체로 이루어지는 돌기부들을 구비하고,

    상기 돌기부들은 스터드 형상으로 이루어지고, 서로 균일한 간격을 이루도록 상기 판몸체의 양면에 형성되며,

    상기 판몸체의 일면에 마련된 돌기부들과 상기 판몸체의 타면에 마련된 돌기부들은 서로 그 위치가 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 공랭식 전동장치.

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