KR101921004B1 - 로터 및 이를 포함하는 발전기 - Google Patents

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김성하
황계하
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두산중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 로터 및 이를 포함하는 발전기에 관한 것으로서, 회전 가능하게 구비되는 로터 샤프트; 상기 로터 샤프트에 권선되는 로터 코일; 상기 로터 샤프트의 단부에서 상기 로터 코일을 감싸는 로터 코일 보호 링; 및 상기 로터 코일 보호 링을 기준으로 상기 로터 코일의 반대측에서 상기 로터 샤프트에 결합되고, 냉각 유체를 상기 로터 코일 측으로 송풍하는 팬;을 포함하고, 상기 로터 코일 보호 링과 상기 로터 샤프트는 서로 이격되어, 상기 팬으로부터 송풍되는 냉각 유체가 상기 로터 코일 보호 링과 상기 로터 샤프트 사이 이격 공간(S)을 통해 상기 로터 코일 측으로 유동 가능하고, 상기 로터 코일 보호 링은 상기 팬으로부터 송풍되는 냉각 유체의 적어도 일부를 상기 이격 공간(S)으로 안내하도록 형성될 수 있다. 이에 의하여, 냉각 유체의 압력 손실을 감소시키고, 로터 코일 측으로 유동되는 냉각 유체의 유량을 증가시키며, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

로터 및 이를 포함하는 발전기{ROTOR AND GENETATOR COMPRISING THE SAME}
본 발명은, 로터 및 이를 포함하는 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 냉각 유체로 로터를 냉각할 수 있도록 한 로터 및 이를 포함하는 발전기에 관한 것이다.
일반적으로, 발전기는 전자 유도작용을 이용하여 기계적인 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 도체가 자기장 내에서 회전 운동을 할 때에 전력을 일으키는 원리를 이용한 장치이다.
이러한 발전기는 발전 과정에서 발열되고, 통상적으로 수소가스와 물과 같은 냉각 유체를 이용하여 온도 상승으로 인한 열화를 방지하기 하도록 형성된다.
도 1은 일반적인 발전기를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 종래의 발전기에서 로터를 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2의 로터 일부를 절개하여 도시한 단면도이다.
첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 발전기는 고정 설치되는 스테이터(200) 및 상기 스테이터(200)에 수용되며 회전 가능하게 설치되는 로터(300)를 포함한다.
그리고, 상기 로터(300)는 회전 가능하게 구비되는 로터 샤프트(310), 상기 로터 샤프트(310)에 권선되는 로터 코일(320), 상기 로터 샤프트(310)의 단부에서 상기 로터 코일(320)을 감싸는 로터 코일 보호 링(330) 및 상기 로터 코일 보호 링(330)을 기준으로 상기 로터 코일(320)의 반대측에서 상기 로터 샤프트(310)에 결합되고 냉각 유체를 상기 로터 코일(320) 측으로 송풍하는 팬(340)을 포함한다.
이러한 구성에 따른 종래의 로터(300) 및 이를 포함하는 발전기는, 상기 로터(300)와 상기 스테이터(200) 사이 상호 작용으로 상기 로터(300)의 회전력을 전기 에너지로 변환하고, 이 과정에서 상기 로터(300)와 함께 회전되는 팬(340)이 냉각 유체를 송풍하고, 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체가 상기 로터 코일 보호 링(330)과 상기 로터 샤프트(310) 사이 이격 공간(S)을 통해 상기 로터 코일(320) 측으로 유동되어 상기 로터 코일(320)을 냉각시킨다.
그러나, 이러한 종래의 로터(300) 및 이를 포함하는 발전기에 있어서는, 상기 로터 코일 보호 링(330)이 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체의 흐름을 방해하여, 냉각 유체의 압력 손실이 증가되고, 상기 로터 코일 보호 링(330)과 상기 로터 샤프트(310) 사이 이격 공간을 통해 상기 로터 코일(320) 측으로 유동되는 냉각 유체의 유량이 감소되며, 냉각 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 10-1757051호 대한민국 공개특허공보 10-2017-0027538호
따라서, 본 발명은, 냉각 유체의 압력 손실을 감소시키고, 로터 코일 측으로 유동되는 냉각 유체의 유량을 증가시키며, 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 로터 및 이를 포함하는 발전기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 회전 가능하게 구비되는 로터 샤프트; 상기 로터 샤프트에 권선되는 로터 코일; 상기 로터 샤프트의 단부에서 상기 로터 코일을 감싸는 로터 코일 보호 링; 및 상기 로터 코일 보호 링을 기준으로 상기 로터 코일의 반대측에서 상기 로터 샤프트에 결합되고, 냉각 유체를 상기 로터 코일 측으로 송풍하는 팬;을 포함하고, 상기 로터 코일 보호 링과 상기 로터 샤프트는 서로 이격되어, 상기 팬으로부터 송풍되는 냉각 유체가 상기 로터 코일 보호 링과 상기 로터 샤프트 사이 이격 공간(S)을 통해 상기 로터 코일 측으로 유동 가능하고, 상기 로터 코일 보호 링은 상기 팬으로부터 송풍되는 냉각 유체의 적어도 일부를 상기 이격 공간(S)으로 안내하도록 형성되는 로터를 제공한다.
상기 로터 코일 보호 링은, 상기 로터 샤프트의 외주면에 대향되는 로터 코일 보호 링 내주면; 상기 로터 코일 보호 링 내주면의 배면을 이루는 로터 코일 보호 링 외주면; 및 상기 로터 코일 보호 링 내주면으로부터 상기 로터 코일 보호 링 외주면까지 연장되고, 상기 팬에 대향되는 로터 코일 보호 링 선단면;을 포함하고, 상기 로터 코일 보호 링 선단면은 상기 팬으로부터 송풍되는 냉각 유체의 유동 방향을 상기 이격 공간(S) 측으로 전향시키는 제1 전향면을 포함할 수 있다.
상기 로터 코일 보호 링 선단면은 그 로터 코일 보호 링 선단면 전체가 상기 제1 전향면으로 형성될 수 있다.
상기 팬은 냉각 유체를 상기 로터 샤프트의 축 방향으로 송풍하도록 형성되고, 상기 제1 전향면은 상기 로터 샤프트의 축 방향과 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제1 전향면은 상기 로터 샤프트의 축 방향 상 상기 팬까지 거리가 증가될수록 상기 로터 샤프트의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트까지 거리가 감소되게 형성될 수 있다.
상기 제1 전향면은 상기 로터 샤프트의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트까지 거리의 감소율이 일정하게 형성될 수 있다.
상기 제1 전향면은 상기 로터 샤프트의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트까지 거리의 감소율이 감소되게 형성될 수 있다.
상기 로터 코일 보호 링 선단면은 상기 팬으로부터 송풍되는 냉각 유체의 유동 방향을 상기 로터 코일 보호 링 외주면 측으로 전향시키는 제2 전향면을 더 포함할 수 있다.
상기 팬은 냉각 유체를 상기 로터 샤프트의 축 방향으로 송풍하도록 형성되고, 상기 제2 전향면은 상기 로터 샤프트의 축 방향과 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제2 전향면은 상기 로터 샤프트의 축 방향 상 상기 팬까지 거리가 증가될수록 상기 로터 샤프트의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트까지 거리가 증가되게 형성될 수 있다.
상기 제2 전향면은 상기 로터 샤프트의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트까지 거리의 증가율이 일정하게 형성될 수 있다.
상기 제2 전향면은 상기 로터 샤프트의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트까지 거리의 증가율이 감소되게 형성될 수 있다.
상기 로터 코일 보호 링은, 상기 로터 코일을 기준으로 상기 로터 샤프트의 반대측에 위치되는 리테이닝 링; 및 상기 리테이닝 링으로부터 상기 로터 샤프트 측으로 돌출되어 상기 로터 코일과 상기 팬 사이에 위치되는 센터링 링;을 포함하고, 상기 제1 전향면과 상기 제2 전향면은 상기 리테이닝 링의 팬 대향면과 상기 센터링 링의 팬 대향면으로 형성될 수 있다.
상기 로터 코일 보호 링은, 상기 로터 코일을 기준으로 상기 로터 샤프트의 반대측에 위치되는 리테이닝 링; 상기 리테이닝 링으로부터 상기 로터 샤프트 측으로 돌출되어 상기 로터 코일과 상기 팬 사이에 위치되는 센터링 링; 및 상기 리테이닝 링과 상기 센터링 링 중 적어도 하나에 체결되어, 상기 리테이닝 링과 상기 팬 사이 및 상기 센터링 링과 상기 팬 사이에 개재되는 가이드 부재;를 포함하고, 상기 제1 전향면과 상기 제2 전향면은 상기 가이드 부재의 팬 대향면으로 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 고정 설치되는 스테이터; 및 상기 스테이터에 수용되며 회전 가능하게 설치되는 상기 로터;를 포함하는 발전기를 제공한다.
본 발명에 의한 로터 및 이를 포함하는 발전기는, 회전 가능하게 구비되는 로터 샤프트; 상기 로터 샤프트에 권선되는 로터 코일; 상기 로터 샤프트의 단부에서 상기 로터 코일을 감싸는 로터 코일 보호 링; 및 상기 로터 코일 보호 링을 기준으로 상기 로터 코일의 반대측에서 상기 로터 샤프트에 결합되고, 냉각 유체를 상기 로터 코일 측으로 송풍하는 팬;을 포함하고, 상기 로터 코일 보호 링과 상기 로터 샤프트는 서로 이격되어, 상기 팬으로부터 송풍되는 냉각 유체가 상기 로터 코일 보호 링과 상기 로터 샤프트 사이 이격 공간(S)을 통해 상기 로터 코일 측으로 유동 가능하고, 상기 로터 코일 보호 링은 상기 팬으로부터 송풍되는 냉각 유체의 적어도 일부를 상기 이격 공간(S)으로 안내하도록 형성될 수 있다. 이에 의하여, 상기 로터 코일 보호 링이 상기 팬으로부터 송풍되는 냉각 유체의 흐름을 방해하는 것을 방지하여, 냉각 유체의 압력 손실을 감소시키고, 상기 이격 공간(S)을 통해 상기 로터 코일 측으로 유동되는 냉각 유체의 유량을 증가시키며, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 발전기를 도시한 분해 사시도,
도 2는 도 1의 발전기에 적용되는 종래의 로터를 도시한 평면도,
도 3은 도 2의 로터 일부를 절개하여 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기에서 로터를 도시한 단면도,
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전기에서 로터를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명에 의한 로터 및 이를 포함하는 발전기에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 발전기를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기에서 로터를 도시한 단면도이다.
첨부된 도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기는, 하우징(100), 상기 하우징(100)의 내부에 고정 설치되는 스테이터(200), 상기 스테이터(200)에 수용되며 회전 가능하게 설치되는 로터(300) 및 상기 로터(300)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(400)을 포함할 수 있다.
상기 하우징(100)은, 상기 스테이터(200)를 지지하는 프레임(110) 및 상기 프레임(110)을 복개하는 커버(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하우징(100)은, 상기 하우징(100)의 내부에 냉각 유체(예를 들어, 수소가스, 물)가 충진되고, 냉각 유체가 상기 하우징(100)의 내부로부터 상기 하우징(100)의 외부로 누설되는 것을 방지하며, 이물질이 상기 하우징(100)의 외부로부터 상기 하우징(100)의 내부로 유입되는 것을 방지하도록, 밀폐구조로 형성될 수 있다.
상기 스테이터(200)는, 자속로를 제공하는 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 스테이터 코일을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 스테이터(200)는, 그 스테이터(200)를 냉각시키기 위해 냉각 유체가 통과하는 스테이터 냉매 유로를 더 포함할 수 있다.
상기 로터(300)는, 회전 가능하게 구비되는 로터 샤프트(310), 상기 로터 샤프트(310)에 권선되는 로터 코일(320), 상기 로터 샤프트(310)의 단부에서 상기 로터 코일(320)을 감싸는 로터 코일 보호 링(330) 및 상기 로터 코일 보호 링(330)을 기준으로 상기 로터 코일(320)의 반대측에서 상기 로터 샤프트(310)에 결합되고 냉각 유체를 상기 로터 코일(320) 측으로 송풍하는 팬(340)을 포함할 수 있다.
상기 로터 샤프트(310)는 일 방향으로 연장 형성되고, 상기 베어링(400)에 지지되는 베어링 지지부(311), 상기 팬(340)이 설치되는 팬 설치부(312), 상기 로터 코일 보호 링(330)이 위치되는 링 위치부(313) 및 상기 로터 코일(320)이 지지되는 로터 보디(314)를 포함할 수 있고, 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향을 따라 상기 베어링 지지부(311), 상기 팬 설치부(312), 상기 링 위치부(313) 및 상기 로터 보디(314)가 순차적으로 배열될 수 있다.
이 중, 상기 로터 보디(314)는, 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 원심 측으로 돌출 형성되는 투쓰(tooth)(315) 및 그 투쓰(315)에 의해 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 구심 측으로 음각지게 형성되는 슬롯(316)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 투쓰(315)는 상기 로터 샤프트(310)의 외주면으로부터 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향으로 돌출되고 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
그리고, 상기 투쓰(315)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 투쓰(315)는 상기 로터 샤프트(310)의 원주 방향을 따라 방사형으로 배열될 수 있다.
이에 따라, 복수의 상기 투쓰(315) 사이마다 상기 슬롯(316)이 형성되고, 각 슬롯(316)은 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
이러한 복수의 상기 투쓰(315)와 복수의 상기 슬롯(316)은 상기 로터 코일(320)을 지지하면서 냉각 유체가 통과하는 냉매 유로를 형성할 수 있다.
즉, 상기 로터 코일(320)은 후술할 직선부(322)를 포함하는데, 그 직선부(322)가 각 슬롯(316)의 상부(로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 원심 측에 위치되는 부위)에 삽입되어 인접한 두 투쓰(315)에 의해 지지될 수 있다.
그리고, 상기 직선부(322)가 상기 슬롯(316)의 상부에만 삽입되므로, 각 슬롯(316)의 하부(로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 구심 측에 위치되는 부위)는 공간으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 슬롯(316)의 하부 공간을 통상적으로 서브 슬롯(316b)이라 하고, 상기 서브 슬롯(316b)은 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체가 그 서브 슬롯(316b)으로 유입되도록 상기 팬(340) 측으로 개구되게 형성될 수 있다.
상기 로터 코일(320)은 상기 로터 샤프트(310)를 자화시키기 위해 전류가 흐르는 경로로서, 복수의 컨덕터(conductor)가 다단으로 적층되어 형성되고, 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향으로 연장되며 상기 슬롯(316)의 상부에 삽입되는 직선부(322) 및 상기 링 위치부(313)에서 상기 직선부(322)로부터 상기 로터 샤프트(310)의 원주 방향으로 연장되며 상기 로터 코일 보호 링(330)에 의해 복개되는 곡선부(324)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 직선부(322)에는 상기 스테이터(200)와 상기 로터(300) 사이 간극과 상기 서브 슬롯(316b)을 연통시키는 덕트(322a)를 포함하고, 상기 덕트(322a)는 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향으로 상기 직선부(322)를 관통하여 형성될 수 있다. 그리고, 상기 덕트(322a)는 복수로 형성되고, 복수의 상기 덕트(322a)는 상기 서브 슬롯(316b)의 연장 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 로터 코일 보호 링(330)은 원심력에 의해 상기 로터 코일(320)이 상기 로터 샤프트(310)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 링 위치부(313)에서 상기 로터 코일(320)의 곡선부(324)를 복개하도록 형성되는 것으로서, 상기 로터 코일(320)의 곡선부(324)를 기준으로 상기 로터 샤프트(310)의 반대측에 위치되는 리테이닝 링(retaining ring)(330A) 및 상기 리테이닝 링(330A)으로부터 상기 로터 샤프트(310) 측으로 돌출되어 상기 로터 코일(320)의 곡선부(324)와 상기 팬(340) 사이에 위치되는 센터링 링(centering ring)(330B)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 로터 코일 보호 링(330)은, 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체가 상기 서브 슬롯(316b)으로 유동 가능하도록, 상기 로터 샤프트(310)와 이격되게 형성될 수 있다.
상기 팬(340)은 냉각 유체를 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향으로 송풍하도록 형성될 수 있다.
이러한 구성에 따른 로터(300) 및 이를 포함하는 발전기는, 상기 로터 코일(320)에 전류가 흐르는 상태로 상기 로터(300)가 회전되고, 상기 로터(300)와 상기 스테이터(200) 사이 상호 작용에 의해 상기 스테이터 코일에 전류가 발생될 수 있다. 즉, 상기 로터(300)의 회전력이 전기 에너지로 변환될 수 있다.
이 과정에서 예를 들어 상기 로터 코일(320)과 같은 부위가 발열되고, 상기 로터(300)와 함께 회전되는 상기 팬(340)이 냉각 유체를 송풍하여 냉각시킴으로써, 발열에 의한 열화가 방지될 수 있다.
구체적으로, 상기 팬(340)에 의해 송풍되는 냉각 유체가 상기 로터 코일 보호 링(330)과 상기 로터 샤프트(310) 사이 이격 공간(S)을 통과하고, 상기 이격 공간(S)을 통과한 냉각 유체는 상기 서브 슬롯(316b)으로 유입되고, 상기 서브 슬롯(316b)으로 유입된 냉각 유체는 상기 덕트(322a)를 통과하며 상기 스테이터(200)와 상기 로터(300) 사이 간극으로 토출됨으로써, 상기 로터 코일(320)이 냉각될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 로터(300) 및 이를 포함하는 발전기는, 냉각 성능 및 발전 효율을 향상시키도록, 상기 로터 코일 보호 링(330)이 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체를 상기 로터 코일 보호 링(330)과 상기 로터 샤프트(310) 사이 이격 공간(S)으로 안내하도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 로터 코일 보호 링(330)은, 상기 로터 샤프트(310)의 외주면에 대향되는 로터 코일 보호 링 내주면(332), 상기 로터 코일 보호 링 내주면(332)의 배면을 이루는 로터 코일 보호 링 외주면(334) 및 상기 로터 코일 보호 링 내주면(332)으로부터 상기 로터 코일 보호 링 외주면(334)까지 연장되고 상기 팬(340)에 대향되는 로터 코일 보호 링 선단면(336)을 포함하고, 상기 로터 코일 보호 링 선단면(336)은 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체의 유동 방향을 상기 이격 공간(S) 측으로 전향시키는 제1 전향면(336a)을 포함할 수 있다.
여기서, 본 실시예의 경우, 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체 중 상기 이격 공간(S)으로 안내되는 냉각 유체의 유량을 극대화시키기 위해, 상기 로터 코일 보호 링 선단면(336)은 그 로터 코일 보호 링 선단면(336) 전체가 상기 제1 전향면(336a)으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 로터 코일 보호 링 선단면(336)은 그 로터 코일 보호 링 선단면(336)의 일부만 상기 제1 전향면(336a)으로 형성될 수도 있으나, 이에 대해서는 후술한다.
상기 제1 전향면(336a)은 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향과 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 전향면(336a)은 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향 상 상기 팬(340)까지 거리(D11)가 증가될수록 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D12)가 감소되게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 따라, 상기 팬(340)으로부터 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향을 따라 상기 로터 코일 보호 링 선단면(336)으로 입사되는 냉각 유체의 상당량은 상기 제1 전향면(336a)에 의해 비스듬히 전향되어 상기 이격 공간(S)으로 유도될 수 있다.
이에 의하여, 상기 로터 코일 보호 링(330)이 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체의 흐름을 방해하는 것이 방지되어, 냉각 유체의 압력 손실이 감소되고, 상기 이격 공간(S)을 통해 상기 서브 슬롯(316b)으로 유동되는 냉각 유체의 유량이 증가됨으로써, 냉각 성능이 향상될 수 있다.
그리고, 상기 팬(340)으로부터 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향을 따라 상기 로터 코일 보호 링 선단면(336)으로 입사되는 냉각 유체가 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향에 수직된 방향으로 전향되지 않을 수 있다. 이에 따라, 냉각 유체와 상기 로터 코일 보호 링(330) 사이 충격량이 감소될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 로터 코일 보호 링 선단면(336) 전체가 상기 제1 전향면(336a)으로 형성되나, 도 5 내지 도 7 중 어느 한 도면에 도시된 바와 같이, 상기 로터 코일 보호 링 선단면(336) 중 일부만 상기 제1 전향면(336a)으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 로터 코일 보호 링(330)은, 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체의 유동 방향을 상기 로터 코일 보호 링 외주면(334) 측으로 전향시키는 제2 전향면(336b)을 더 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 제2 전향면(336b)은, 냉각 유체와 상기 로터 코일 보호 링(330) 사이 충격량이 감소되도록, 상기 제1 전향면(336a)과 유사하게, 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향과 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 전향면(336b)은 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향 상 상기 팬(340)까지 거리(D21)가 증가될수록 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D22)가 증가되게 형성될 수 있다.
이 경우, 냉각 유체가 상기 로터 코일 보호 링(330)을 관류할 때 그 로터 코일 보호 링(330)으로부터 박리되는 것이 더욱 억제되어, 압력 손실이 더욱 감소될 수 있다.
다만, 이 경우, 상기 이격 공간(S) 측으로 유도되는 냉각 유체의 유량이 감소되어 냉각 효과가 감소될 수 있다.
또한, 상기 제2 전향면(336b)에 의해 상기 로터 코일 보호 링 외주면(334) 측으로 전향된 냉각 유체가 상기 덕트(322a)로부터 상기 스테이터(200)와 상기 로터(300) 사이 간극으로 토출되는 냉각 유체의 토출을 방해하여 냉각 효과가 감소될 수 있다.
하지만, 도 5 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전향면(336a)과 상기 제2 전향면(336b) 사이 경계 부위가 상기 로터 코일 보호 링 내주면(332)보다 상기 로터 코일 보호 링 외주면(334)에 인접하게 형성될 경우, 냉각 유체의 박리는 억제하면서, 냉각 효과 감소는 최소화할 수 있다.
한편, 본 실시예 및 도 5에 도시된 실시예의 경우 상기 제1 전향면(336a)은 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D12)의 감소율(△D12/△D11)이 일정하게 형성되나, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1 전향면(336a)은 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D12)의 감소율(△D12/△D11)이 감소되게 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 전향면(336a)이 유선형으로 형성됨에 따라 냉각 유체가 상기 제1 전향면(336a)으로부터 박리되는 것이 더욱더 억제될 수 있다.
이와 유사하게, 도 5에 도시된 실시예의 경우 상기 제2 전향면(336b)은 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D22)의 증가율(△D22/△D21)이 일정하게 형성되나, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제2 전향면(336b)은 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D22)의 증가율(△D22/△D21)이 감소되게 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 제2 전향면(336b)이 유선형으로 형성됨에 따라 냉각 유체가 상기 제2 전향면(336b)으로부터 박리되는 것이 더욱더 억제될 수 있다.
한편, 본 실시예 및 도 5에 도시된 실시예의 경우 상기 제1 전향면(336a)과 상기 제2 전향면(336b)이 상기 리테이닝 링(330A)의 팬(340) 대향면과 상기 센터링 링(330B)의 팬(340) 대향면으로 형성된다. 즉, 상기 리테이닝 링(330A)과 상기 센터링 링(330B)의 형상으로 상기 제1 전향면(336a)과 상기 제2 전향면(336b)을 형성한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 로터 코일 보호 링(330)은 상기 리테이닝 링(330A)과 상기 센터링 링(330B) 중 적어도 하나에 체결되는 가이드 부재(330C)를 더 포함하고, 상기 가이드 부재(330C)는 상기 리테이닝 링(330A)과 상기 팬(340) 사이 및 상기 센터링 링(330B)과 상기 팬(340) 사이에 개재되며, 상기 제1 전향면(336a)과 상기 제2 전향면(336b)은 상기 가이드 부재(330C)의 팬(340) 대향면으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 가이드 부재(330C)의 형상으로 상기 제1 전향면(336a)과 상기 제2 전향면(336b)을 형성할 수 있다.
200: 스테이터 300: 로터
310: 로터 샤프트 320: 로터 코일
330: 로터 코일 보호 링 330A: 링
330B: 링 330C: 가이드 부재
332: 로터 코일 보호 링 내주면 334: 로터 코일 보호 링 외주면
336: 로터 코일 보호 링 선단면 336a: 제1 전향면
336b: 제2 전향면 340: 팬

Claims (15)

  1. 회전 가능하게 구비되는 로터 샤프트(310);
    상기 로터 샤프트(310)에 권선되는 로터 코일(320);
    상기 로터 샤프트(310)의 단부에서 상기 로터 코일(320)을 감싸는 로터 코일 보호 링(330); 및
    상기 로터 코일 보호 링(330)을 기준으로 상기 로터 코일(320)의 반대측에서 상기 로터 샤프트(310)에 결합되고, 냉각 유체를 상기 로터 코일(320) 측으로 송풍하는 팬(340);을 포함하고,
    상기 로터 코일 보호 링(330)과 상기 로터 샤프트(310)는 서로 이격되어, 상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체가 상기 로터 코일 보호 링(330)과 상기 로터 샤프트(310) 사이 이격 공간(S)을 통해 상기 로터 코일(320) 측으로 유동 가능하고,
    상기 로터 코일 보호 링(330)은,
    상기 로터 샤프트(310)의 외주면에 대향되는 로터 코일 보호 링 내주면(332);
    상기 로터 코일 보호 링 내주면(332)의 배면을 이루는 로터 코일 보호 링 외주면(334); 및
    상기 로터 코일 보호 링 내주면(332)으로부터 상기 로터 코일 보호 링 외주면(334)까지 연장되고, 상기 팬(340)에 대향되는 로터 코일 보호 링 선단면(336);을 포함하고,
    상기 로터 코일 보호 링 선단면(336)은,
    상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체의 유동 방향을 상기 이격 공간(S) 측으로 전향시키는 제1 전향면(336a); 및
    상기 팬(340)으로부터 송풍되는 냉각 유체의 유동 방향을 상기 로터 코일 보호 링 외주면(334) 측으로 전향시키는 제2 전향면(336b);을 포함하는 로터(300).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 팬(340)은 냉각 유체를 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향으로 송풍하도록 형성되고,
    상기 제1 전향면(336a)은 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향과 경사지게 형성되는 로터(300).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전향면(336a)은 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향 상 상기 팬(340)까지 거리(D11)가 증가될수록 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D12)가 감소되게 형성되는 로터(300).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전향면(336a)은 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D12)의 감소율(△D12/△D11)이 일정하게 형성되는 로터(300).
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전향면(336a)은 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D12)의 감소율(△D12/△D11)이 감소되게 형성되는 로터(300).
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 팬(340)은 냉각 유체를 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향으로 송풍하도록 형성되고,
    상기 제2 전향면(336b)은 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향과 경사지게 형성되는 로터(300).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 전향면(336b)은 상기 로터 샤프트(310)의 축 방향 상 상기 팬(340)까지 거리(D21)가 증가될수록 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D22)가 증가되게 형성되는 로터(300).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 전향면(336b)은 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D22)의 증가율(△D22/△D21)이 일정하게 형성되는 로터(300).
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 전향면(336b)은 상기 로터 샤프트(310)의 반경 방향 상 상기 로터 샤프트(310)까지 거리(D22)의 증가율(△D22/△D21)이 감소되게 형성되는 로터(300).
  13. 제1항에 있어서,
    상기 로터 코일 보호 링(330)은,
    상기 로터 코일(320)을 기준으로 상기 로터 샤프트(310)의 반대측에 위치되는 리테이닝 링(330A); 및
    상기 리테이닝 링(330A)으로부터 상기 로터 샤프트(310) 측으로 돌출되어 상기 로터 코일(320)과 상기 팬(340) 사이에 위치되는 센터링 링(330B);을 포함하고,
    상기 제1 전향면(336a)과 상기 제2 전향면(336b)은 상기 리테이닝 링(330A)의 팬(340) 대향면과 상기 센터링 링(330B)의 팬(340) 대향면으로 형성되는 로터(300).
  14. 제1항에 있어서,
    상기 로터 코일 보호 링(330)은,
    상기 로터 코일(320)을 기준으로 상기 로터 샤프트(310)의 반대측에 위치되는 리테이닝 링(330A);
    상기 리테이닝 링(330A)으로부터 상기 로터 샤프트(310) 측으로 돌출되어 상기 로터 코일(320)과 상기 팬(340) 사이에 위치되는 센터링 링(330B); 및
    상기 리테이닝 링(330A)과 상기 센터링 링(330B) 중 적어도 하나에 체결되어, 상기 리테이닝 링(330A)과 상기 팬(340) 사이 및 상기 센터링 링(330B)과 상기 팬(340) 사이에 개재되는 가이드 부재(330C);를 포함하고,
    상기 제1 전향면(336a)과 상기 제2 전향면(336b)은 상기 가이드 부재(330C)의 팬(340) 대향면으로 형성되는 로터(300).
  15. 고정 설치되는 스테이터(200); 및
    상기 스테이터(200)에 수용되며 회전 가능하게 설치되는 로터(300);를 포함하고,
    상기 로터(300)는 제1항, 제4항 내지 제7항, 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 로터(300)로 형성되는 발전기.
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