KR101223072B1 - 냉각 시스템을 구비한 전기 기계 - Google Patents

냉각 시스템을 구비한 전기 기계 Download PDF

Info

Publication number
KR101223072B1
KR101223072B1 KR1020097023740A KR20097023740A KR101223072B1 KR 101223072 B1 KR101223072 B1 KR 101223072B1 KR 1020097023740 A KR1020097023740 A KR 1020097023740A KR 20097023740 A KR20097023740 A KR 20097023740A KR 101223072 B1 KR101223072 B1 KR 101223072B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling gas
holes
stator core
rotor
cooling
Prior art date
Application number
KR1020097023740A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100021412A (ko
Inventor
주하 사리
찰스 비. 포웰
아서 루나넨
에르키 란토
Original Assignee
가드너 덴버 도이칠란트 게엠베하
선다인 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가드너 덴버 도이칠란트 게엠베하, 선다인 코포레이션 filed Critical 가드너 덴버 도이칠란트 게엠베하
Publication of KR20100021412A publication Critical patent/KR20100021412A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101223072B1 publication Critical patent/KR101223072B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium

Abstract

전기 기계는 고정자 권선을 포함하는 고정자, 고정자를 수용하는 하우징, 회전자 및 대체로 원통형 구조를 갖는 에어 갭을 포함한다. 둘레방향으로 분포된 복수의 반경방향 제 1 냉각 가스 덕트들은 고정자 코어 내에 제공된다. 냉각 가스의 제트들은 충돌 냉각을 얻기 위하여 고정자 코어로부터 상대적으로 먼 단부 권선의 영역들로 지향된다. 냉각 가스의 유동들은 고정자 코어의 각각의 전방면과 단부 권선의 충돌 냉각된 영역들 사이에 있는 단부 권선의 부분들로 지향된다.

Description

냉각 시스템을 구비한 전기 기계{ELECTRIC MACHINE WITH AIR COOLING SYSTEM}
본 발명은 대체로 원통형 구조를 갖는, 권선을 구비한 고정자, 회전자 및 에어 갭을 포함하는 전기 기계의 냉각에 관한 것이다.
전기 기계들은, 기계의 손실들(losses)에 의하여 발생되는 열을 제거하고 기계 내의 온도가 기계의 여러 부품에 대해 설정된 최대 설계 온도를 초과하지 않도록 하기 위하여 냉각이 필요하다. 상기 손실들은 기본적으로 고정자 코어의 철 손실, 권선의 구리 손실, 회전자에서의 손실들, 에어 갭에서의 마찰 손실, 및 베어링 손실들이다. 권선의 최대 설계 온도가 초과되는 경우, 권선 와이어들의 전기적 절연의 실패 위험이 존재한다.
빠른 회전 속도를 위해 설계된 전기 기계들은, 손실들이 보다 작은 기계 볼륨에서 발생되기 때문에, 예를 들어, 5000 min-1보다 느린 통상적인 회전 속도에 대해 설계된 전기 기계들보다 더 정교한(sophisticated) 냉각 시스템이 필요하다.
기계로부터 손실들에 의해 발생되는 열의 양을 높은 효율성으로 제거하는 것은, 열의 제거가 전력을 필요로하며 따라서 전기 기계의 전체적인 효율성을 저감시키는 인자이기 때문에, 중요한 과업이다. 고도로 정교한 냉각은 전기 기계의 높은 전체적 효율성에 가치있는 기여를 한다.
본 발명은 전기 기계를 제공하며,
상기 전기 기계는,
(a) 고정자 - 고정자 코어, 및 고정자 코어의 공간들 내에 수용되는 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분인 단부 권선을 포함하는 고정자 권선을 포함하며, 상기 단부 권선은 제 1 전방면 및 상기 고정자 코어의 대향되는 제 2 전방면의 전방에서 축선방향으로 배치됨 -;
(b) 상기 고정자를 수용하는 하우징;
(c) 회전가능하게 지지되는 회전자;
(d) 대체로 원통형 구조를 갖는 에어 갭;
(e) 상기 고정자 코어의 제 1 전방면과 제 2 전방면 사이인 곳들에 위치되며 각각의 외측 유입부와 상기 에어 갭 사이에서 대체로 반경방향으로 연장되는, 둘레방향으로 배치된 복수의 제 1 냉각 가스 덕트를 포함하고;
(f) 상기 하우징은 복수의 제 1 홀 - 충돌 냉각(impingement cooling)을 위해 상기 단부 권선에 대해 냉각 가스의 제트를 지향시키기 위하여, 상기 고정자 코어 제 1 전방면의 전방에서 상기 단부 권선을 향하여 지향됨 - 을 포함하고;
(g) 상기 하우징은 복수의 제 2 홀 - 충돌 냉각을 위해 상기 단부 권선에 대해 냉각 가스의 제트들을 지향시키기 위하여, 상기 고정자 코어 제 2 전방면의 전방에서 상기 단부 권선을 향하여 지향됨 - 을 포함하고;
(h) 상기 하우징은 복수의 제 3 홀 - 상기 단부 권선을 통하고 상기 단부 권선 뒤의 상기 회전자의 일 부분을 향하도록, 냉각 가스의 유동을 지향시키기 위하여 상기 고정자 코어의 제 1 전방면의 전방에서 상기 단부 권선을 향하여 지향됨 - 을 포함하고;
(i) 상기 하우징은 복수의 제 4 홀 - 상기 단부 권선을 통하고 상기 단부 권선 뒤의 상기 회전자의 일 부분을 향하도록, 냉각 가스의 유동을 지향시키기 위하여 상기 고정자 코어의 제 2 전방면의 전방에서 상기 단부 권선을 향하여 지향됨 - 을 포함하며;
상기 전기 기계는,
(k) 다음 중 적어도 하나, 즉
(k1) 상기 전기 기계를 통한 냉각 가스의 유동을 제공할 수 있고, 상기 제 1 냉각 가스 덕트들, 상기 제 1 홀들, 상기 제 2 홀들, 상기 제 3 홀들, 및 상기 제 4 홀들과 냉각 가스 유동 연결(cooling gas flow connection)되어 있는 블로잉 팬(blowing fan); 또는
(k2) 상기 전기 기계를 통한 냉각 가스의 유동을 제공할 수 있고, 상기 에어 갭, 상기 제 1 홀들, 상기 제 2 홀들, 상기 제 3 홀들, 및 상기 제 4 홀들로부터 배출되는 냉각 가스를 수용하는 전기 기계 내의 공간들과 냉각 가스 유동 연결되어 있는 흡입 팬(sucking fan)을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항 제 2 항 내지 제 24 항에 나타나 있다.
본 발명은 터보컴프레서 및 터보제너레이터를 더 제공하며, 이들 각각은 본 발명에 따른 전기 기계를 포함한다.
본 발명에 의하여 제공되는 유리한 효과들에는 다음과 같은 것들이 포함된다:
단선 권부에 대해 특히 강력한 냉각이 제공된다. 단부 권선의 축선방향 외측 단부 부분들은 냉각 가스의 충돌 냉각 제트들(impingement cooling jets)에 의하여 냉각되는 한편, 단부 권선의 축선방향 내측 부분들은 냉각 가스의 보다 느린 유동들(slower flows)에 의하여 냉각된다. 이는 열 소스들의 분포 및 단부 권선의 기하학적 구조에 대한 최적의 적응방식이다.
본 발명에 의하여 제공되는 냉각의 설계는 종래의 냉각 설계들과 비교하여 상대적으로 적은 전력 수요를 갖는다.
본 발명에 의하여 제공되는 냉각의 설계는 5000 min-1보다 느린 회전 속도로 작동하는 많은 종래의 전기 기계들과 비교하여 빠른 회전 속도로 작동하는 전기 기들에 특히 적합하다.
바람직한 실시예에서, 냉각 시스템은 고정자 코어의 외측 둘레에 대한 액체 냉각을 포함하며, 액체 냉각 채널들이 가스 냉각 유동 경로들과 간섭하지 않는 방식으로 이러한 액체 냉각과 본 명세서에 기술된 냉각을 조합한다.
본 발명의 전기 기계는, 그것의 매우 정교한 냉각 시스템에도 불구하고 상당한 복잡성 또는 높은 제조 비용을 나타내지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예들 및 본 발명의 바람직한 특징들은 이후 도면을 참조하여 설명된다. 도면은 종단면도이며 다소 개략적인 형태로 기본적으로 터보컴프레서의 상부 이분체만을 도시하고 있다.
도면에 도시된 터보컴프레서(2)는 하우징(4), 상기 하우징(4) 내에 수용되는 고정자(6), 상기 중공(hollow) 스테이터(6)를 통해 연장되는 회전자(8), 상기 회전자(8)의 베어링들(10 및 12), 및 상기 회전자(8)에 장착되는 2 개의 컴프레서 휠들(14 및 16)을 포함한다.
회전자(8)는, 예를 들어 솔리드 스틸 회전자 또는 얇은 구리 슬리브를 지닌 솔리드 스틸 몸체를 갖는 회전자이다. 도면은 2 개의 반경방향 활성 자기 베어링들(active radial magnetic bearing; 10)과, 일 축선방향 측에 축선방향 활성 자기 베어링(12)을 나타내고 있다. 대안적으로, 2 개의 축선방향 활성 자기 베어링들이 제공될 수도 있다. "활성 자기 베어링"은 고정 베어링(stationary bearing)(10 또는 12)에 대한 회전자(8)의 위치가 연속적으로 감지되고 베어링의 자기력이 연속적으로 변화되어 회전자(8)를 베어링과 관련한 위치설정의 사전설정된 범위 내에서 유지시키는 베어링을 의미한다.
고정자(6)는 링-형상의 아이언 시트들의 스택으로 이루어진 고정자 코어(18), 및 구리 와이어들로 형성된 고정자 권선(20)을 포함한다. 제 1 권선 부분은 고정자 코어(18)의 슬롯-형상 공간들 내에 수용되며, 제 2 권선 부분은 단부 권선(22)의 형태로 되어 있다. 단부 권선(22)은 고정자 코어(18) 좌측 제 1 전방면(24) 전방의 제 1 부분 및 고정자 코어(18) 우측 전방면(26) 전방의 제 2 부분을 포함한다. 전체 고정자(6)는 회전자(8)의 회전 축선에 대해 수직하게 연장되는 중간 평면(28)에 대해 대체로 대칭이다. 대략적으로 고정자 코어의 축선방향 중간에는, 대체로 반경방향으로 연장되는, 둘레방향으로 분포된 복수의 제 1 냉각 가스 덕트(21)가 존재한다.
고정자(6)는 하우징(4) 내에 장착된다. 하우징(4)의 중심부는 고정자 코어(8)를 둘러싸며 실질적으로 축선방향으로 연장되는 둘레방향으로 분포된 복수의 제 2 냉각 가스 덕트(32)를 포함한다. 하우징(4)은 고정자 코어(18)의 제 1 전방면(24) 및 제 2 전방면(24)을 넘어 계속되며, 고정자(6) 양 측의 단부 권선(22)을 둘러싸는 실질적으로 원통형의 하우징 벽들(34)을 형성한다. 각각의 벽 부분(34)은 둘레방향으로 분포된 제 1 홀들(36) 또는 제 2 홀들(38) 각각의 열(row)(모터의 각 축선방향 측의 일 열) 및 둘레방향으로 분포된 제 3 홀들(40) 또는 제 4 홀들(42) 각각의 열(모터의 각 축선방향 측의 일 열)을 포함한다. 제 1 및 제 2 홀들(36, 38)은 예를 들어 5 mm의 상대적으로 작은 직경을 갖는 반면, 제 3 및 제 4 홀들(40, 42)은 예를 들어 15 mm의 보다 큰 직경을 갖는다.
오른쪽 측에서 하우징(4)은, 제 2 냉각 가스 덕트들(32)이 단부 권선의 우측 부분이 갖는 것과 대략 같은 축선방향 길이로 계속되는 반경방향 두께를 갖는, 제 2 전방면(26)을 넘어 계속된다. 왼쪽 측에는 내경에서 벽 부분(34)이 경계를 이루며, 유입부(46) 및 제 2 냉각 가스 덕트(32)의 좌측 단부들과 냉각 가스 유동 연결을 이루는 냉각 가스 링 채널(44)이 존재한다.
원한다면, 냉각 가스 링 채널은 제 2 냉각 가스 덕트들(32)의 우측 단부 부분에 제공될 수도 있다.
하우징(4)은 왼쪽 측까지 계속되어 축선방향 베어링(12) 및 반경 베어링들(10) 중 하나에 장착된다. 오른쪽 측에서, 하우징(4)은 계속되어 2 개의 반경방향 베어링(10) 중 나머지 하나의 베어링에 장착된다. 왼쪽 측에는, 링 채널(44) 에 대한 유입부들 및 반경방향 베어링(10)의 왼쪽 측 공간에 대한 유출부들을 갖는 둘레방향으로 분포된 복수의 제 3 냉각 가스 덕트(48)가 존재한다. 오른쪽 측에는 유사한 복수의 제 3 냉각 가스 덕트들(48)이 존재하지만, 이들 덕트는 제 2 냉각 가스 덕트들(32) 각각에 대해 개방되고 오른쪽 반경방향 베어링(10)의 오른쪽 측 공간으로 연장되는 유입부들을 갖는다.
개략적으로 도시된 블로잉 팬(50)은 링 채널(44)과 냉각 가스 유동 연결되어 있다.
냉각 가스의 유동은 다음과 같이 이루어진다:
블로잉 팬(50)에 의하여 가압되는 냉각 가스는 링 채널(44) 내로 유동하고, 그로부터 제 1 유동으로 제 2 냉각 가스 덕트들(32) 내로 유동하고, 그로부터 제 2 유동으로 제 1 냉각 가스 덕트들(21) 내로 유동하며, 제 3 유동으로서 제 2 및 제 4 홀(38, 42)로 유동한다. 한편, 제 4 유동으로서 제 1 및 제 3 홀들(36, 40)을 통해 링 채널(44)로부터의 직접적인 유동이 존재한다. 제 2 유동은 제 1 냉각 가 스 덕트들(21)을 나와 나누어져 에어 갭(52)을 통해 좌측과 우측으로 유동한다.
제 1 및 제 2 홀들(36, 38)에 의하여, 단부 권선(22)의 다른 부분(remainder)보다 전방면들(24, 26)로부터 더 떨어져 있는 단부 권선(22)의 영역들로 지향되는, 냉각 가스의 제트들이 형성된다. 냉각 가스의 제트들은 상기 영역들에서 단부 권선(22)에 부딪히고 부딪힘에 의해 매우 작은 양들의 가스로 나누어진다. 이는 단부 권선(22)의 상기 영역들의 매우 강력한 냉각을 가져온다.
냉각 가스는 제 3 및 제 4 홀들(40, 42)을 통해 보다 작은 유속으로 유동한다. 그들은 앞 문장에서 기술된 단부 권선(22)의 보다 먼 영역들보다 전방면들(24, 26)에 가까운 단부 권선(22)의 영역들을 통해 유동한다. 상기의 보다 느린 유동들은 고정자 코어(18) 내의 슬롯들로부터 나오는 와이어 번들들 간의 갭들을 통과할 수 있고, 단부 권선(22) 뒤에 있는 회전자(8) 둘레의 영역들 모두를 냉각시킬 수 있으며, 실질적으로 회전자(8)의 냉각에 기여할 수 있다.
반경방향 베어링들(10)로 지향되는 냉각 가스의 유동들은, 모터의 축선방향 중심을 향하는 소정 방향으로 베어링들(10)을 지난다. 왼쪽 측의 경우에, 이 유동은 또한 축선방향 베어링(10)을 냉각시킨다.
고정자 코어(18), 에어 갭(22), 및 단부 권선(22)을 냉각시킨 냉각 가스는 하나는 왼쪽 측 그리고 하나는 오른쪽 측의 2 개의 흐름으로 하우징(4)을 떠난다. 하우징(4)은 적합한, 실질적으로 반경방향으로 연장되는 채널들 및 2 개의 주변 링 채널들(56)을 가져서, 배출 유동들(54)이 가능하도록 한다. 베어링들(10, 12)을 냉각시킨 냉각 가스는 상기 배출 유동들(54)과 합쳐진다.
고정자 코어(18)를 장착시키는 하우징의 상기 부분에는 그 둘레부에 둘레방향 홈(56)이 제공되며 그 주위에 재킷 슬리브(58)가 제공된다. 이러한 방식으로, 냉각 액체 재킷이 형성되며, 물과 같은 냉각 액체가 홈(56)을 통해 순환된다. 도면은, 링 채널(44)이 제 2 냉각 가스 덕트들(32)의 유입 개구부들 전방의 왼쪽 측에 배치됨을 예시하고 있다. 이러한 방식으로, 링 채널(44)은 냉각 액체 재킷을 통한 냉각 가스 용의 반경방향 통로들이 필요하지 않도록 냉각 액체 재킷(56, 58) 가까이에 축선방향으로 자리한다. 냉각 액체 재킷이 없는 본 발명의 실시예들도 가능하며, 이 경우에는 실질적으로 중간 평면(28)의 위치에 링 채널(44)을 배치시켜 가스 냉각 시스템의 대칭 설계를 얻는 것이 더욱 편리할 수 있다. 강조할 것은 일 그룹의 제 1 냉각 가스 덕트들(21)을, 그룹 각각이 둘레방향으로 분포된 복수의 덕트들(21)을 포함하는 복수의 그룹으로 대체하는 것이 가능하다는 것이다. 상기 그룹들은 서로 간에 축선방향 간격들을 갖는다.
도면은 제 1 컴프레서 휠(14)이 회전자(8)의 좌측 단부 부분에 장착되며 제 2 컴프레서 휠(16)이 회전자(8)의 우측 단부 부분에 장착된다는 것을 나타내고 있다. 압축될 공기 또는 여타 가스는 먼저 제 1 컴프레서 휠(14)을 지난 다음, 중간 냉각기를 통과하며, 그 후 제 2 컴프레서 휠(16)을 지난다. 제 1 컴프레서 휠(14)은 제 1 컴프레서 하우징(도면에는 이 중 일부만 도시됨)으로 둘러싸이고, 제 2 컴프레서 휠(16)은 제 2 컴프레서 하우징(도면에는 이 중 일부만 도시됨)으로 둘러싸인다.
컴프레서 휠들(14, 16)을 반경방향 터빈 휠들로 대체할 경우, 전력을 위한 터보제너레이터가 제공된다. 강조할 것은 본 발명의 전기 모터가 어떠한 임의의 기구를 구동하는데에도 사용될 수 있으며 컴프레서 구동에 있어 어떠한 제한도 받지 않는다는 것이다. 이는, 여하한의 임의 구동 기구에 의하여 구동될 수 있는 본 발명의 전류 제너레이터에 대해서도 그러하다.
블로잉 팬(50)을 배출 유동들(54)을 흡입하는 흡입 팬으로 대체할 경우, 본 발명의 대안실시예가 제공된다. 새 냉각 가스가, 예를 들어 링 채널(들)(44)에 의하여 기계 내로 흡입된다.
단지 비 제한적인 예시로서, 테스트된 실시예들에 대한 다음의 데이터: 즉, 도면에 개략적으로 도시된 것과 같은 설계; 300 kW의 모터 전력; 60,000 min-1의 회전 속도; 블로잉 팬에 의해 주변 압력보다 2.5 내지 3 kPa 높게 발생된 압력의 상승; 20 내지 25 m3/min의 냉각 가스의 총 유량; 2 내지 2.5 kW의 전력 소비; 대략 80/20의 비로, 단부 권선(22)과 제 1 냉각 가스 덕트들(21) 사이에서 나누어지는 유동; 모터를 지난 냉각 가스의 대략 50℃의 평균 온도 상승; 40℃의 주변 공기 온도; 대략 160℃의 모터(단부 권선 내에 있음) 내 최대 온도; 대략 0.2 kg/s의 냉각 재킷(56, 58) 내의 물의 유량이 주어졌다.
가장 바람직한 냉각 가스는 공기이다. 모터에는 주파수 변환기가 구비될 수 있다. 팬은 주파수 변환기가 구비된 전기 모터에 의하여 구동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전기 기계는 적어도 20,000 min-1의 설계상 최대 회전 속도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 설계상 최대 회전 속도는 적어도 40,000 min-1일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 설계상 회전자 팁 속도(design rotor tip speed)는 적어도 200 m/s일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전기 기계는 적어도 140 kW의 설계상 공칭 전력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 설계상 공칭 전력은 적어도 200 kW일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전기 기계는 자체 공칭 전력의 8 %보다 적은 설계상 손실들(design losses)을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 팬은 전기 기계의 공칭 전력의 1.5 %보다 적은 설계상 전력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 고정자 권선은 180 ℃의 설계상 최대 허용 온도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전기 기계는 냉각 가스 총 유동의 적어도 60 %는 제 1 홀들 및 제 2 홀들을 통과하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 냉각 가스는 공기일 수 있다.

Claims (30)

  1. 전기 기계에 있어서,
    상기 전기 기계는,
    (a) 고정자 - 고정자 코어, 및 상기 고정자 코어의 공간들 내에 수용되는 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분인 단부 권선을 포함하는 고정자 권선을 포함하며, 상기 단부 권선은 상기 고정자 코어의 제 1 전방면 및 대향되는 제 2 전방면의 전방에 축선방향으로 배치됨 -;
    (b) 상기 고정자를 수용하는 하우징;
    (c) 회전가능하게 지지되는 회전자;
    (d) 원통형 구조를 갖는 에어 갭;
    (e) 상기 고정자 코어의 제 1 전방면과 제 2 전방면 사이인 곳들에 위치되며 각각의 외측 유입부와 상기 에어 갭 사이에서 반경방향으로 연장되는, 둘레방향으로 배치된 복수의 제 1 냉각 가스 덕트를 포함하고;
    (f) 상기 하우징은 복수의 제 1 홀 - 충돌 냉각(impingement cooling)을 위해 상기 단부 권선에 대해 냉각 가스의 제트를 지향시키기 위하여, 상기 고정자 코어 제 1 전방면의 전방에서 상기 단부 권선을 향하여 지향됨 - 을 포함하고;
    (g) 상기 하우징은 복수의 제 2 홀 - 충돌 냉각을 위해 상기 단부 권선에 대해 냉각 가스의 제트들을 지향시키기 위하여, 상기 고정자 코어 제 2 전방면의 전방에서 상기 단부 권선을 향하여 지향됨 - 을 포함하고;
    (h) 상기 하우징은 복수의 제 3 홀 - 상기 단부 권선을 통하고 상기 단부 권선 뒤의 상기 회전자의 일 부분을 향하도록, 냉각 가스의 유동을 지향시키기 위하여 상기 고정자 코어의 제 1 전방면의 전방에서 상기 단부 권선을 향하여 지향됨 - 을 포함하고;
    (i) 상기 하우징은 복수의 제 4 홀 - 상기 단부 권선을 통하고 상기 단부 권선 뒤의 상기 회전자의 일 부분을 향하도록, 냉각 가스의 유동을 지향시키기 위하여 상기 고정자 코어의 제 2 전방면의 전방에서 상기 단부 권선을 향하여 지향됨 - 을 포함하며;
    (j) 상기 제 1 홀들 및 제 2홀들은 상기 제 3홀들 및 제 4홀들보다 작은 지름을 가지며,
    상기 전기 기계는,
    (k) 다음 중 적어도 하나, 즉
    (k1) 블로잉 팬(blowing fan) - 상기 전기 기계를 통한 냉각 가스의 유동을 제공할 수 있고, 상기 제 1 냉각 가스 덕트들, 상기 제 1 홀들, 상기 제 2 홀들, 상기 제 3 홀들, 및 상기 제 4 홀들과 냉각 가스 유동 연결(cooling gas flow connection)되어 있음 -; 또는
    (k2) 흡입 팬(sucking fan) - 상기 전기 기계를 통한 냉각 가스의 유동을 제공할 수 있고, 상기 에어 갭, 상기 제 1 홀들, 상기 제 2 홀들, 상기 제 3 홀들, 및 상기 제 4 홀들로부터 배출되는 냉각 가스를 수용하도록 되어 있는 상기 전기 기계 내의 공간들과 냉각 가스 유동 연결되어 있음 - 을 포함하는 전기 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 제 1 홀들은 둘레방향으로 분포되고 상기 고정자 코어 제 1 전방면으로부터 간격을 가지고 배치되고,
    - 상기 제 2 홀들은 둘레방향으로 분포되고 상기 고정자 코어 제 2 전방면으로부터 간격을 가지고 배치되고,
    - 상기 제 3 홀들은 둘레방향으로 분포되고 상기 제 1 홀들보다 상기 고정자 코어의 제 1 전방면으로부터 더 짧은 간격을 가지고 배치되며, 또는
    - 상기 제 4 홀들은 둘레방향으로 분포되고 상기 제 2 홀들보다 상기 고정자 코어의 제 2 전방면으로부터 더 짧은 간격을 가지고 배치되는 전기 기계.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    모든 상기 제 1 냉각 가스 덕트들은 상기 회전자의 회전축선에 대해 수직하게 연장되는 공통의 평면 내에 배치되는 전기 기계.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각 가스 덕트들의 적어도 2 개의 그룹이 존재하고, 상기 그룹들 각각에 있어 상기 제 1 냉각 가스 덕트들은 상기 회전자의 회전축선에 대해 수직하게 연장되는 공통의 평면 내에 배치되는 전기 기계.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정자 권선 및 상기 제 1 내지 제 4 홀들은, 상기 회전자의 회전축선에 대해 수직하게 연장되는 중간 평면에 대하여, 대칭인 설계로 이루어지는 전기 기계.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    둘레방향으로 분포되는 복수의 제 2 냉각 가스 덕트들 - 축선방향으로 연장됨 - 을 포함하며, 상기 제 1 반경 방향 냉각 가스 덕트들의 외측 유입부들은 각각의 제 2 냉각 가스 덕트들 내로 개방되는 전기 기계.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각 가스 덕트들의 외측 유입부들 또는 제 2 냉각 가스 덕트들과 냉각 가스 유동 연결되어 있는 냉각 가스 링 채널을 포함하는 전기 기계.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각 가스 링 채널은 상기 고정자 코어의 제 1 전방면 또는 제 2 전방면에 배치되는 전기 기계.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 팬은 상기 회전자의 회전 축선에 대해 수직하게 연장되는 상기 고정자 코어의 중간 평면으로부터 오프셋되어 배치되는 전기 기계.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정자 코어는 냉각 액체 재킷을 포함하는 전기 기계.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 자기 축선방향 베어링 및 2 개의 자기 반경방향 베어링을 포함하는 전기 기계.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 팬과 냉각 가스 유동 연결되어 상기 자기 베어링들로 냉각 가스를 공급하도록 되어 있는, 둘레방향으로 분포된 복수의 제 3 냉각 가스 덕트를 포함하는 전기 기계.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 기계는 무-권선(winding-less) 회전자를 갖는 비동기 전기 모터 또는 비동기 전류 제너레이터인 전기 기계.
  14. 터보컴프레서 유닛에 있어서,
    모터로써의 제 1 항 또는 제 2 항의 전기 기계 및 상기 모터의 회전자에 장착되는 적어도 하나의 컴프레서 휠을 포함하는 터보컴프레서 유닛.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 회전자의 제 1 단부 부분에 장착되는 제 1 반경방향 컴프레서 휠 및 상기 회전자의 대향되는(opposite) 제 2 단부 부분에 장착되는 제 2 반경방향 컴프레서 휠을 포함하는 터보컴프레서 유닛.
  16. 제 15 항에 있어서,
    압축될 공기가 먼저 상기 제 1 컴프레서 휠을 지나간 다음, 냉각되고, 그 후 상기 제 2 컴프레서 휠을 지나도록 설계되는 터보컴프레서 유닛.
  17. 터보 제너레이터 유닛에 있어서,
    전류 제너레이터로써의 제 1 항 또는 제 2 항의 전기 기계 및 상기 전류 제너레이터의 회전자에 장착되는 적어도 하나의 터빈 휠을 포함하는 터보제너레이터 유닛.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 회전자의 제 1 단부 부분에 장착되는 제 1 반경방향 터빈 휠 및 상기 회전자의 대향되는 제 2 단부 부분에 장착되는 제 2 반경방향 터빈 휠을 포함하는 터보제너레이터 유닛.
  19. 제 18 항에 있어서,
    가스의 유동은 먼저 상기 제 1 터빈 휠을 지나가고, 그 후 상기 제 2 터빈 휠을 지나가도록 설계되는 터보제너레이터 유닛.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
KR1020097023740A 2007-05-14 2007-05-14 냉각 시스템을 구비한 전기 기계 KR101223072B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2007/004296 WO2008138379A1 (en) 2007-05-14 2007-05-14 Electric machine with air cooling system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100021412A KR20100021412A (ko) 2010-02-24
KR101223072B1 true KR101223072B1 (ko) 2013-01-17

Family

ID=38292948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097023740A KR101223072B1 (ko) 2007-05-14 2007-05-14 냉각 시스템을 구비한 전기 기계

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8597001B2 (ko)
EP (1) EP2158661B1 (ko)
JP (1) JP4961533B2 (ko)
KR (1) KR101223072B1 (ko)
CN (1) CN101711451B (ko)
AU (1) AU2007353247B2 (ko)
CA (1) CA2686229C (ko)
ES (1) ES2652064T3 (ko)
MX (1) MX2009012229A (ko)
PL (1) PL2158661T3 (ko)
WO (1) WO2008138379A1 (ko)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008057472B4 (de) * 2008-11-14 2011-07-14 Atlas Copco Energas GmbH, 50999 Mehrstufiger Radial-Turboverdichter
BE1019030A5 (nl) 2009-08-03 2012-01-10 Atlas Copco Airpower Nv Turbocompressorsysteem.
JP5498773B2 (ja) * 2009-12-24 2014-05-21 株式会社日本自動車部品総合研究所 回転電機
US7977845B1 (en) * 2010-01-11 2011-07-12 Heitmann Arnold M Induction motor
US10724544B2 (en) 2011-02-07 2020-07-28 Vortech Engineering, Inc. Centrifugal compressor
US20120207585A1 (en) * 2011-02-07 2012-08-16 Robert Anderson Centrifugal Compressor
US9531236B2 (en) * 2011-06-02 2016-12-27 Calnetix Technologies, Llc Arrangement of axial and radial electromagnetic actuators
US9041260B2 (en) * 2011-07-08 2015-05-26 Remy Technologies, Llc Cooling system and method for an electronic machine
GB2507153B (en) 2012-08-24 2020-08-26 Borgwarner Inc Cooling stator windings of an electric machine
CN102983680A (zh) * 2012-11-28 2013-03-20 沈阳工业大学 一种风水混合冷却高速永磁电机
CN102983679A (zh) * 2012-11-28 2013-03-20 沈阳工业大学 一种压缩机用槽内自冷却高速永磁电机系统
US9755482B2 (en) * 2013-03-12 2017-09-05 Regal Beloit America, Inc. Electric machine with liquid cooling and method of assembling
US9683601B2 (en) 2013-03-14 2017-06-20 Calnetix Technologies, Llc Generating radial electromagnetic forces
CN103590998A (zh) * 2013-11-22 2014-02-19 北京机械设备研究所 一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵
CN103746514A (zh) * 2013-12-19 2014-04-23 重庆赛力盟电机有限责任公司 高速电机强风冷却结构
US9991759B2 (en) 2014-03-06 2018-06-05 Honeywell International Inc. Multi-directional air cooling of a motor using radially mounted fan and axial/circumferential cooling fins
EP2930827B1 (de) * 2014-04-10 2016-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit Strömungskühlung
US10253649B2 (en) * 2014-12-31 2019-04-09 Ingersoll-Rand Company Rotor construction for high speed motors
US20180160872A1 (en) * 2015-05-29 2018-06-14 Nidec Corporation Blower and vacuum cleaner
CN105429340A (zh) * 2015-12-14 2016-03-23 重庆市科诚电机制造有限公司 一种耐腐蚀防爆除尘的电机
US11365742B2 (en) 2015-12-21 2022-06-21 Hamilton Sundstrand Corporation Thermal enhancement of cabin air compressor motor cooling
JP6747878B2 (ja) * 2016-06-07 2020-08-26 株式会社Ihi 回転機械
JP6560655B2 (ja) * 2016-11-07 2019-08-14 シナノケンシ株式会社 送風機
JP6690885B2 (ja) * 2017-02-27 2020-04-28 東芝三菱電機産業システム株式会社 制御装置
US10788111B2 (en) * 2017-12-12 2020-09-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Torque converter cover for supplying cooling to a hybrid electric motor
CN109038921B (zh) * 2018-08-14 2020-03-27 浙江钜丰冲压科技有限公司 一种内置喷气的高效散热型永磁电机
CN110635622B (zh) * 2018-08-31 2020-11-13 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组、电磁装置及铁心的换热装置
US11258322B2 (en) * 2018-12-20 2022-02-22 Teco-Westinghouse Motor Company High speed induction machine
CN109713831B (zh) * 2019-03-18 2020-08-11 扬州市华胜机电制造有限公司 一种高效散热的电动机
CN111271304B (zh) * 2020-02-27 2021-10-08 海德韦尔(太仓)能源科技有限公司 一种双冷却系统的离心式空气压缩机
DE102020129525A1 (de) 2020-11-10 2022-05-12 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Abgasturbolader
CN113328538A (zh) * 2021-05-14 2021-08-31 珠海格力电器股份有限公司 定子组件及磁悬浮电机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6185035A (ja) 1984-09-29 1986-04-30 Toshiba Corp 回転電機
JPH08140310A (ja) * 1994-11-11 1996-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 開放型誘導電動機
JP2007104783A (ja) 2005-10-03 2007-04-19 Denso Corp 車両用回転電機

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB772973A (en) 1954-12-30 1957-04-17 Parvex Improvements in or relating to the ventilation of rotary electric machines
US3110827A (en) * 1960-08-12 1963-11-12 Westinghouse Electric Corp Dynamoelectric machine
CH397844A (de) 1962-01-08 1965-08-31 Siemens Ag Elektrische Maschine
US3675056A (en) * 1971-01-04 1972-07-04 Gen Electric Hermetically sealed dynamoelectric machine
FR2336550A1 (fr) * 1975-12-24 1977-07-22 Europ Propulsion Montage d'arbre long, notamment pour turbomachine
JPS5763478A (en) * 1980-10-03 1982-04-16 Hitachi Ltd Exchanging machine for control rod drive mechanism
JPH0731220B2 (ja) * 1990-06-22 1995-04-10 財団法人電力中央研究所 活線絶縁劣化診断装置
US5652469A (en) * 1994-06-16 1997-07-29 General Electric Company Reverse flow ventilation system with stator core center discharge duct and/or end region cooling system
US5633543A (en) * 1994-12-12 1997-05-27 General Electric Co. Pressure equalizer and method for reverse flow ventilated armature in power generator
JP3289698B2 (ja) * 1998-11-25 2002-06-10 株式会社日立製作所 回転電機
US6232682B1 (en) * 1999-11-10 2001-05-15 General Electric Co. Gas cooled solid conductor series loop cap assembly
US6639334B2 (en) * 2001-11-30 2003-10-28 Ballard Power Systems Corporation Jet impingement cooling of electric motor end-windings
US6882068B2 (en) * 2002-10-08 2005-04-19 General Electric Company Forced air stator ventilation system and stator ventilation method for superconducting synchronous machine
US6997686B2 (en) * 2002-12-19 2006-02-14 R & D Dynamics Corporation Motor driven two-stage centrifugal air-conditioning compressor
US7647762B2 (en) * 2005-08-25 2010-01-19 Lennox Industries Inc. Combined apparatus for fluid heating and electrical power generation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6185035A (ja) 1984-09-29 1986-04-30 Toshiba Corp 回転電機
JPH08140310A (ja) * 1994-11-11 1996-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 開放型誘導電動機
JP2007104783A (ja) 2005-10-03 2007-04-19 Denso Corp 車両用回転電機

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010527227A (ja) 2010-08-05
MX2009012229A (es) 2009-12-01
CA2686229A1 (en) 2008-11-20
AU2007353247B2 (en) 2011-06-02
US8597001B2 (en) 2013-12-03
CA2686229C (en) 2015-07-07
PL2158661T3 (pl) 2018-05-30
EP2158661B1 (en) 2017-09-13
EP2158661A1 (en) 2010-03-03
US20100215526A1 (en) 2010-08-26
JP4961533B2 (ja) 2012-06-27
KR20100021412A (ko) 2010-02-24
AU2007353247A1 (en) 2008-11-20
WO2008138379A1 (en) 2008-11-20
CN101711451B (zh) 2012-11-07
CN101711451A (zh) 2010-05-19
ES2652064T3 (es) 2018-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101223072B1 (ko) 냉각 시스템을 구비한 전기 기계
US8487490B2 (en) Electric rotating machine
US8283817B2 (en) Electric machine having a twin axial fan
EP2135344B1 (en) Cooling an electrical machine
US8395288B2 (en) Electric machine with centrifugal impeller
US6943469B2 (en) Supplemented zonal ventilation system for electric generator
CN1836359B (zh) 带有转子冷却装置的电机和相应的冷却方法
EP3016248B1 (en) Cooling system for electric rotor machine
EP2573906B1 (en) Electrical machine with reduced windage loss
US20040146411A1 (en) Rotary machine cooling system
US8987952B2 (en) Electric machine including a multi-channel fan
RU2410818C1 (ru) Электрическая машина с системой воздушного охлаждения
JP2003523157A (ja) 同心コイルロータを備えた機械のための直接ガス冷却式縦流／横流コイル端通気方式
KR20000047862A (ko) 축류팬을 구비한 기체-냉각식 전기 기계
CN100431242C (zh) 电机转子通风装置
JP3832434B2 (ja) 回転電機
US6914355B2 (en) Common radial plane motor cooling
EP3070816B1 (en) Method and assembly for cooling an electric machine
US20220247273A1 (en) Electric machine
JP2003088022A (ja) 回転電機，回転子，回転電機の製造方法及び回転電機の運転方法
CN110556973B (zh) 用于冷却电机的系统
JP2024049900A (ja) 回転電機
JPH0951655A (ja) タービン発電機の回転子コイルエンド冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151224

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161229

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171228

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191226

Year of fee payment: 8