KR101152589B1 - 고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자 - Google Patents

고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자 Download PDF

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Abstract

고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자가 개시된다.
개시되는 고정자 유닛은 본 발명의 일 측면에 따른 고정자 유닛은 고정자의 외곽을 이루는 고정자 유닛 몸체; 상기 고정자 유닛 몸체에서 상기 고정자의 내측 방향으로 연장되는 연결부; 및 상기 연결부와 상기 고정자 유닛 몸체에 의해 형성되고, 코일이 놓이는 코일 수용 홀;을 포함하고, 복수 개가 서로 연결되어 발전기와 모터에 적용되는 상기 고정자를 구성하며, 상기 연결부는 상기 고정자 유닛 몸체에서 상기 고정자의 내측 방향으로 갈수록 좁아지는 형태로 이루어져서, 복수 개의 상기 고정자 유닛이 서로 연결되면, 복수 개의 상기 고정자 유닛의 각 코일 수용 홀은 상기 고정자의 중심부를 향해 수렴되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
개시되는 고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자에 의하면, 고정자의 외곽을 이루는 고정자 유닛 몸체와, 고정자 유닛 몸체에서 고정자의 내측 방향으로 연장되는 연결부와, 연결부와 고정자 유닛 몸체에 의해 형성되고, 코일이 놓이는 코일 수용 홀을 포함하는 복수 개의 고정자 유닛이 서로 연결되고, 복수 개의 고정자 유닛의 각 코일 수용 홀에 코일이 각각 배치됨으로써, 발전기와 모터용 고정자가 형성될 수 있다. 따라서, 코일과 코일을 설치하기 위한 철 구조물이 결합되는 코일 수용 홀의 바닥이 정확한 평면을 이룰 수 있어서, 코일과 철 구조물의 정확하고 간편한 고정이 가능하고, 고정자 유닛을 고정자 프레임에 끼워서 결합시킬 수 있어서, 고정자의 제조가 용이해지고, 고정자의 대형화가 가능해질 수 있는 장점이 있다.

Description

고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자{Stator unit, and stator for generator and motor comprising the stator unit }
본 발명은 고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자에 관한 것이다.
발전기는 일반적으로 전자기 유도 현상을 이용하여 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 일반적으로 전자기 유도 현상을 이용한다. 모터는 전기에너지의 역변환을 수행하는 것으로, 모터와 발전기의 구조는 많이 흡사하다.
이러한 발전기와 모터는 고정자와, 그 고정자에 대해 상대적인 회전을 하는 회전자로 구성된다. 고정자에 코일이 설치되는 경우, 회전자에 자석이 설치되는 구조를 이룬다.
종래에는, 발전기와 모터용 고정자 제조를 위하여, 고정자를 하나의 몸체로 성형하는 경우가 있었는데, 이러한 방식에 의하면, 가공이 용이하지 아니하고, 발전기와 모터의 대형화가 용이하지 아니할 수 있다.
또한, 제조하고자 하는 고정자의 단면 형상으로 형성된 얇은 플레이트를 복수 장 적층시키는 방식으로 고정자가 제조되기도 하였는데, 이러한 방식에 의하면, 그러한 복수 장의 플레이트를 적층시키는 과정에서, 작업 오차로 인해 적층이 정확하게 이루어지기 힘들고, 그러한 부정확한 적층이 발생된 경우, 코일을 설치하기 위한 구조물이 결합되는 홀 등의 표면이 울퉁불퉁해져서 그러한 구조물의 설치가 제대로 이루어지지 못할 수 있고, 발전기와 모터용 고정자의 대형화가 곤란할 수 있다.
본 발명은 코일을 설치하기 위한 구조물이 결합되는 홀 등이 정확하게 형성될 수 있고, 대형화가 용이할 수 있는 구조를 가진 고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 고정자 유닛은 고정자의 외곽을 이루는 고정자 유닛 몸체; 상기 고정자 유닛 몸체에서 상기 고정자의 내측 방향으로 연장되는 연결부; 및 상기 연결부와 상기 고정자 유닛 몸체에 의해 형성되고, 코일이 놓이는 코일 수용 홀;을 포함하고,
복수 개가 서로 연결되어 발전기와 모터에 적용되는 상기 고정자를 구성하며,
상기 연결부는 상기 고정자 유닛 몸체에서 상기 고정자의 내측 방향으로 갈수록 좁아지는 형태로 이루어져서, 복수 개의 상기 고정자 유닛이 서로 연결되면, 복수 개의 상기 고정자 유닛의 각 코일 수용 홀은 상기 고정자의 중심부를 향해 수렴되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명의 일 측면에 따른 고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자에 의하면, 고정자의 외곽을 이루는 고정자 유닛 몸체와, 고정자 유닛 몸체에서 고정자의 내측 방향으로 연장되는 연결부와, 연결부와 고정자 유닛 몸체에 의해 형성되고, 코일이 놓이는 코일 수용 홀을 포함하는 복수 개의 고정자 유닛이 서로 연결되고, 복수 개의 고정자 유닛의 각 코일 수용 홀에 코일이 각각 배치됨으로써, 발전기와 모터용 고정자가 형성될 수 있다. 따라서, 코일과 코일을 설치하기 위한 철 구조물이 결합되는 코일 수용 홀의 바닥이 정확한 평면을 이룰 수 있어서, 코일과 철 구조물의 정확하고 간편한 고정이 가능하고, 고정자 유닛을 고정자 프레임에 끼워서 결합시킬 수 있어서, 고정자의 제조가 용이해지고, 고정자의 대형화가 가능해질 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 유닛과 상기 고정자 유닛에 결합되는 철 고정물을 보이는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 유닛을 보이는 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 유닛에 철 고정물과 코일이 배치된 모습을 보이는 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 고정자 유닛이 고정자를 구성하도록 결합된 모습을 보이는 정면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자에 회전자가 맞물린 모습을 보이는 정면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 유닛과 상기 고정자 유닛에 결합되는 철 고정물을 보이는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 유닛을 보이는 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 유닛에 철 고정물과 코일이 배치된 모습을 보이는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 고정자 유닛이 고정자를 구성하도록 결합된 모습을 보이는 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자에 회전자가 맞물린 모습을 보이는 정면도이다.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 고정자 유닛(100)은 고정자 유닛 몸체(110)와, 연결부(111, 112)와, 코일 수용 홀(117)을 포함하고, 복수 개가 서로 연결되어 발전기와 모터에 적용되는 고정자를 구성하는 것이다.
도면 번호 170은 다발 형태로 감긴 코일이고, 도면 번호 190은 회전자로서, 회전축(191)과, 상기 회전축(191)을 중심으로 회전되는 회전자 몸체(192)와, 상기 회전자 몸체(192)의 표면에 복수 개 설치되는 자석(193)으로 구성된다.
상기 고정자 유닛 몸체(110)는 상기 고정자의 외곽을 이루게 되는 부분으로, 폭보다 길이가 긴 형태의 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 연결부(111, 112)는 상기 고정자 유닛 몸체(110)에서 상기 고정자의 내측 방향으로 연장되는 것이다. 본 실시예에서는, 상기 연결부(111, 112)가 한 쌍으로 제시되나, 이는 예시적인 것이고, 단수 개 또는 세 개 이상으로 구성될 수도 있다.
본 실시예에서, 상기 연결부(111, 112)는 한 쌍으로 구성되고, 한 쌍의 상기 연결부(111, 112)는 각각 상기 고정자 유닛 몸체(110)의 폭 방향으로 그 양 측부에서 상기 고정자의 내측 방향에 해당되는 방향으로 연장된다.
상기 코일 수용 홀(117)은 상기 연결부(111, 112)와 상기 고정자 유닛 몸체(110)에 의해 형성되는 공간으로, 상기 코일(170)이 놓이는 것이다. 상기 코일 수용 홀(117)에서 상기 연결부(111, 112)와 상기 고정자 유닛 몸체(110) 외의 다른 면, 즉 상기 고정자의 내측 방향의 면은 개방되어, 내부에 놓인 상기 코일(170)이 상기 회전자(190)의 상기 자석(193)과 대면되도록 한다.
상기 연결부(111, 112)는 상기 고정자 유닛 몸체(110)에서 상기 고정자의 내측 방향으로 갈수록 좁아지는 형태로 이루어진다. 예를 들어, 상기 연결부(111, 112)는 꼭지점이 상기 고정자의 내측 방향으로 형성된 삼각형의 단면을 이룰 수 있다.
상기와 같이 형성된 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)이 서로 연결되면, 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)의 각 코일 수용 홀(117)은 상기 고정자의 중심부를 향해 수렴되도록 형성된다. 이러한 각 코일 수용 홀(117)에 상기 코일(170)이 각각 배치되면, 상기 코일(170)이 상기 자석(193)의 외주면을 따라 연속적으로 배치된 형상이 되어, 상기 회전자(190)의 회전이 원활하게 이루어질 수 있다.
상기 코일 수용 홀(117)에 수용되는 상기 코일(170)의 양이 감소되지 아니하도록, 상기 한 쌍의 연결부(111, 112)에서 상기 코일 수용 홀(117) 쪽의 각 내벽은 서로 평행하게 대면되는 형태로 형성되고, 상기 한 쌍의 연결부(111, 112)의 각 외벽은 상기 고정자의 내측 방향으로 가면서 상기 각 내벽과 만나도록 경사진 형태로 이루어질 수 있다.
상기 코일 수용 홀(117)의 하부에는 상기 한 쌍의 연결부(111, 112) 내측으로 각각 함몰된 한 쌍의 철 고정물 수용 홈(118)이 형성된다. 상기 철 고정물 수용 홈(118)은 상기 코일 수용 홀(117)의 길이 방향으로 따라 길게 형성된다.
도면 번호 150은 철 고정물(150)로서, 소정 면적으로 넓게 형성된 플레이트 형상의 철 고정물 베이스(151)와, 상기 철 고정물 베이스(151)의 대략 중앙부에서 수직 방향으로 연장된 코일 권취부(152)로 구성된다. 상기 철 고정물(150)은 철 재질로 이루어질 수 있다. 상기 철 고정물(150)은 상기 고정자 유닛(100)의 길이와 동일하거가 그보다 약간 짧은 길이로 길게 형성될 수 있다. 상기 코일 권취부(152)에는 상기 코일(170)이 복수 번 감기어 다발 형태를 이룰 수 있다.
상기 철 고정물 수용 홈(118)에는 상기 철 고정물 베이스(151)의 양 측단이 걸린다. 상기 철 고정물(150)이 상기 코일 수용 홀(117)의 정면에서 슬라이딩되면서 삽입되면, 상기 철 고정물 수용 홈(118)에 상기 철 고정물 베이스(151)의 양 측단이 걸릴 수 있다. 그러면, 상기 철 고정물(150)이 견고하게 상기 고정자 유닛(100)에 고정될 수 있다.
상기 고정자 유닛 몸체(110)와, 상기 한 쌍의 연결부(111, 112)로 구성된 상기 고정자 유닛(100)은 알루미늄 등의 비철 금속으로 이루어질 수 있다. 그러면, 방열이 원활하게 이루어질 수 있고, 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)이 서로 결합된 상태에서 서로 이웃하는 고정자 유닛(100)의 각 연결부(111, 112)는 상기 각 코일 수용 홀(117)에 수용된 상기 코일(170) 간의 전자기적 간섭 현상을 억제하게 되고, 그에 따라 상기 회전자(190)의 회전이 원활하게 이루어질 수 있게 되므로, 상기 고정자 유닛(100)이 적용되는 발전기와 모터의 작동 효율이 향상될 수 있다.
상기 한 쌍의 연결부(111, 112)의 외벽에는 서로 맞물려 결합될 수 있는 결합 돌기(115)와 결합 홈(114)이 각각 형성된다. 예를 들어, 상기 한 쌍의 연결부(111, 112) 중 하나의 연결부(111)의 외벽에는 상기 결합 홈(114)이 형성되고, 상기 한 쌍의 연결부(111, 112) 중 다른 하나의 연결부(112)의 외벽에는 상기 결합 돌기(115)가 형성된다.
상기와 같이 구성되면, 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)이 서로 결합될 때, 서로 이웃하는 고정자 유닛(100) 중 하나의 결합 돌기(115)가 다른 하나의 결합 홈(114)에 체결되고, 그에 따라 서로 이웃하는 고정자 유닛(100)이 서로 견고하고 간편하게 결합될 수 있고, 정확한 결합이 가능해질 수 있다.
여기서, 상기 한 쌍의 연결부(111, 112)에 상기 결합 돌기(115)와 상기 결합 홈(114)이 형성되는 것으로 제시되나, 이는 예시적인 것이고, 상기 결합 돌기(115)와 상기 결합 홈(114)은 상기 고정자 유닛 몸체(110)에 형성될 수도 있고, 상기 연결부(111, 112)와 상기 고정자 유닛 몸체(110)에 모두 형성될 수도 있다.
도면 번호 116은 상기 결합 돌기(115)의 길이 방향을 따라 길게 형성되는 실링 홈으로서, 상기 실링 홈(116)에는 고무 재질 등의 실링 부재(160)가 삽입된다. 그러면, 이웃하는 고정자 유닛(100)에서 서로 결합되는 결합 돌기(115)와 결합 홈(114) 사이가 상기 실링 부재(160)에 의해 밀폐될 수 있다.
여기서, 상기 실링 홈(116)이 상기 결합 돌기(115)에 형성되는 것으로 제시되나, 이는 예시적인 것이고, 상기 결합 홈(114)에 형성될 수도 있다.
한편, 상기 고정자 유닛 몸체(110)에는 상기 고정자 유닛(100)의 냉각 유체, 예를 들어 냉각수가 유동될 수 있는 냉각 관(113)이 형성된다. 상기 냉각 관(113)은 상기 고정자 유닛 몸체(110)의 길이 방향을 따라 관통된 형상으로 이루어질 수 있고, 상기 고정자 유닛 몸체(110)에 복수 개 형성될 수 있다. 상기 냉각 관(113)에 외부에서 냉각 유체가 공급되어 유동됨으로써, 상기 고정자 유닛(100) 내부가 냉각될 수 있다.
도면 번호 119는 상기 고정자 유닛 몸체(110)에 형성되는 볼트 체결 홀이다. 이러한 볼트 체결 홀(119)은 상기 고정자 유닛 몸체(110)에 복수 개 형성될 수 있다.
도면 번호 180은 고정자 프레임으로서, 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)이 서로 맞물린 상태에서 내부에 결합될 수 있는 것이다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)이 12개가 서로 맞물려 하나의 단일체를 이루게 되는 경우, 이러한 12개의 고정자 유닛(100)의 결합체가 삽입될 수 있도록 내부에 홀이 형성된 상기 고정자 프레임(180)에 상기 12개의 고정자 유닛(10)의 결합체가 삽입된다. 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)이 서로 맞물린 상태로 상기 고정자 프레임(180) 내부에 결합되면, 상기 고정자 유닛(100)이 서로 맞물린 결합체 상태를 견고하게 유지할 수 있고, 그에 따라 복수 개의 고정자 유닛(100)이 고정자로서 기능할 수 있게 된다.
상기 고정자 프레임(180)은 알루미늄 등 비철 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 고정자 프레임(180)은 복수 개로 구성되어, 상기 고정자 유닛(100)의 결합체의 길이 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 고정자 프레임(180)에는 상기 볼트 체결 홀(119)에 대응되는 볼트 관통 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 그러면, 외부에서 볼트가 상기 볼트 관통 홀을 관통한 다음 상기 볼트 체결 홀(119)에 체결될 수 있고, 그에 따라 상기 고정자 프레임(180)과 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)의 결합체가 견고하게 결합될 수 있다.
상기와 같이, 상기 고정자의 외곽을 이루는 상기 고정자 유닛 몸체(110)와, 상기 고정자 유닛 몸체(110)에서 상기 고정자의 내측 방향으로 연장되는 상기 연결부(111, 112)와, 상기 연결부(111, 112)와 상기 고정자 유닛 몸체(110)에 의해 형성되고, 상기 코일(170)이 놓이는 상기 코일 수용 홀(117)을 포함하는 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)이 서로 연결되고, 복수 개의 상기 고정자 유닛(100)의 각 코일 수용 홀(117)에 상기 코일(170)이 각각 배치됨으로써, 본 실시예에 따른 발전기와 모터용 고정자가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 코일(170)과 상기 코일(170)을 설치하기 위한 철 구조물(150)이 결합되는 코일 수용 홀(117)의 바닥이 정확한 평면을 이룰 수 있어서, 상기 코일(170)과 상기 철 구조물(150)의 정확하고 간편한 고정이 가능하고, 상기 고정자 유닛(100)을 상기 고정자 프레임(180)에 끼워서 결합시킬 수 있어서, 상기 고정자의 제조가 용이해지고, 상기 고정자의 대형화가 가능해질 수 있다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 고정자 유닛 및 그 고정자 유닛을 포함하는 발전기와 모터용 고정자에 의하면, 코일을 설치하기 위한 구조물이 결합되는 홀 등이 정확하게 형성될 수 있고, 대형화가 용이할 수 있으므로, 그 산업상 이용 가능성이 높다고 하겠다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 고정자의 외곽을 이루는 고정자 유닛 몸체;
    상기 고정자 유닛 몸체에서 상기 고정자의 내측 방향으로 연장되는 연결부; 및
    상기 연결부와 상기 고정자 유닛 몸체에 의해 형성되고, 코일이 놓이는 코일 수용 홀;을 포함하고,
    복수 개가 서로 연결되어 발전기와 모터에 적용되는 상기 고정자를 구성하며,
    상기 연결부는 상기 고정자 유닛 몸체에서 상기 고정자의 내측 방향으로 갈수록 좁아지는 형태로 이루어져서, 복수 개의 상기 고정자 유닛이 서로 연결되면, 복수 개의 상기 고정자 유닛의 각 코일 수용 홀은 상기 고정자의 중심부를 향해 수렴되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결부는 한 쌍으로 구성되어, 한 쌍의 상기 연결부가 상기 고정자 유닛 몸체의 양 측부에서 연장되는 것을 특징으로 하는 고정자 유닛.
  4. 고정자의 외곽을 이루는 고정자 유닛 몸체;
    상기 고정자 유닛 몸체에서 상기 고정자의 내측 방향으로 연장되는 연결부; 및
    상기 연결부와 상기 고정자 유닛 몸체에 의해 형성되고, 코일이 놓이는 코일 수용 홀;을 포함하고,
    복수 개가 서로 연결되어 발전기와 모터에 적용되는 상기 고정자를 구성하며,
    상기 고정자 유닛의 일 측부에서 상기 연결부와 상기 고정자 유닛 몸체 중 적어도 하나에 결합 돌기가 형성되고,
    복수 개의 상기 고정자 유닛 중 서로 이웃하는 고정자 유닛이 서로 결합될 수 있도록, 상기 고정자 유닛의 타 측부에서 상기 연결부와 상기 고정자 유닛 몸체 중 적어도 하나에는 상기 결합 돌기와 결합될 수 있는 결합 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자 유닛.
  5. 고정자의 외곽을 이루는 고정자 유닛 몸체;
    상기 고정자 유닛 몸체에서 상기 고정자의 내측 방향으로 연장되는 연결부; 및
    상기 연결부와 상기 고정자 유닛 몸체에 의해 형성되고, 코일이 놓이는 코일 수용 홀;을 포함하고,
    복수 개가 서로 연결되어 발전기와 모터에 적용되는 상기 고정자를 구성하며,
    상기 고정자 유닛 몸체에는 상기 고정자 유닛의 냉각 유체가 유동하는 냉각 관;이 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자 유닛.
  6. 삭제
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