KR102048541B1 - 회전자의 터미널 구조 및 이를 포함하는 발전기 - Google Patents

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KR102048541B1
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Abstract

본 발명은 회전자의 터미널 구조 및 이를 포함하는 발전기에 관한 것으로, 발전기의 회전자에 배치되는 터미널 단자 연결부와 상기 터미널 단자 연결부에 배치되고, 상기 회전자의 권선코일에 전류를 공급하는 터미널 단자와 상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레와 상기 터미널 단자의 외측 둘레 사이에 배치되는 절연부싱 및 상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레와 상기 터미널 단자의 외측 둘레 및 상기 절연부싱에 접촉 배치되고, 수소가스의 누설을 방지하도록 제공되는 실링조립체를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 회전자 권선코일에 전류를 공급하는 터미널 단자 연결부에서, 회전자의 축방향에 수평하게 배치되는 실링 구조를 통해, 수소가스와 같은 냉각용 가스의 누설을 방지하는 효과가 있다.

Description

회전자의 터미널 구조 및 이를 포함하는 발전기{TERMINAL STRUCTURE OF ROTOR AND GENERATOR HAVING THE SAME}
본 발명은 회전자의 터미널 구조 및 이를 포함하는 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전자 권선코일에 전류를 공급하는 터미널 단자 연결부에서, 회전자의 축방향에 수평하게 배치되는 실링 구조를 통해, 수소가스와 같은 냉각용 가스의 누설을 방지하는 회전자의 터미널 구조 및 이를 포함하는 발전기에 관한 것이다.
발전기는 기본적으로 케이싱의 내주면에 배치되는 고정자와 고정자의 내측에 배치되고, 양단부는 회전을 원활하게 하는 저널-스러스트 베어링에 의해 지지되는 회전자를 포함하여 구성된다.
발전기의 사용에 있어서, 발전기의 주요부품을 냉각시켜 주는 것은 사용수명 연장 및 동력효율 향상이 기여하게 한다. 발전기의 냉각에서는 주로 냉매 순환을 통한 방식이 많이 사용되며 일 예로 수소가스를 이용한 수소 냉각형 발전기가 있다.
특히 고정자와의 유도 기전을 이용한 상호작용으로 회전하는 회전자는 가열이 많이 발생되는데, 이를 냉각시키기 위해 회전자의 내부로 냉각유로를 형성하여 수소가스와 같은 냉매를 흐르게 한다.
도 1 및 도 2a, 도 2b는 종래 회전자(4)의 터미널 단자 연결부의 개략 단면을 나타내고 있다. 터미널 단자(90)는 회전자(4)의 터미널 단자 연결부에 나사체결되며 회전자(4)의 내부에 배치된 전극리드(7)에 접지된다. 터미널 단자(90)는 양극 또는 음극인 전극리드(7)로부터 전류가 흘러 스트랩(6)을 통해 연결된 회전자의 권선코일(5)로 전류를 공급한다.
여기서 터미널 단자 연결부의 냉각을 위해 수소가스 영역(Y)가 형성된다. 터미널 단자(90)를 통해 수소가스가 누설되는 방지하도록, 절연부싱(94)에 실링(95a,95b)를 배치하고, 터미널 단지 연결부와 터미널 단자(90)사이에 끼워 넣는다. 절연부싱(94)가 빠지지 않도록, 너트(93)를 나사체결하여 고정한다.
그런데, 종래 터미널 단자 연결 구조는 도 2a, 도 2b을 참고하면, 터미널 단자 연결부의 내면과 터미널 단자(90)사이에 수직한 방향을 배치되어 있다.
발전기의 제작/조립시 터미널 단자 연결부에 수직방향으로 배치되는 실링 구조는 터미널 단자를 끼우는 과정에서 회전자(4)의 내면 또는 터미널 단자(90)의 외면과의 마찰로 인해 일부가 형상이 일그러지거나 편심 배치되고 또는 마모, 손상등이 발생될 수 있다. 이는 실링(95a,95b)의 수명저하 또는 수소가스의 누설 원인으로 작용할 수 있다.
특히 실링(95a,95b)에 미세한 틈이 발생하여 수소가스는 도 2a 및 도 2b의 화살표와 같이 틈을 통해 외부로 유출되는 경우가 발생할 수 있다. 수소가스는 발화성이 강하므로 불꽃에 닿는 경우 큰 사고를 유발할 수 있다.
국내특허 공개번호:10-2016-0087343
본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회전자 권선코일에 전류를 공급하는 터미널 단자 연결부에서, 회전자의 축방향에 수평하게 배치되는 실링 구조를 통해, 수소가스와 같은 냉각용 가스의 누설을 방지하는 회전자의 터미널 구조 및 이를 포함하는 발전기를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 회전자의 터미널 구조 및 이를 포함하는 발전기에 관한 것으로, 발전기의 회전자바디에 배치되는 터미널 단자 연결부;와 상기 터미널 단자 연결부에 배치되어 상기 회전자바디의 중심부에 배치된 전극리드와 상기 회전자바디의 외측 둘레에 배치된 권선코일을 연결하며, 상기 전극리드에서 상기 권선코일로 전류가 흐르도록 제공되는 터미널 단자;와 상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레와 상기 터미널 단자의 외측 둘레 사이에 배치되는 절연부싱; 및 상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레, 상기 터미널 단자의 외측 둘레 및 상기 절연부싱간에 접촉 배치되고, 수소가스의 누설을 방지하도록 제공되는 실링조립체;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 터미널 단자 연결부의 내측에는 상기 회전자바디의 축방향으로 신장된 제1 돌출부를 포함하고, 상기 실링조립체는 상기 제1 돌출부에 배치되는 제1 실링을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 실링은 상기 제1 돌출부상에서 상기 회전자바디의 축방향에 수평하게 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 터미널 단자의 외측에는 상기 회전자바디의 축방향으로 신장된 제2 돌출부를 포함하고, 상기 실링조립체는 상기 제2 돌출부에 배치되는 제2 실링을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 실링은 상기 제2 돌출부상에서 상기 회전자바디의 축방향에 수평하게 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1,2 실링은 상기 회전자바디의 축방향을 기준으로 동일평면상에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 절연부싱은, 상기 회전자바디의 축방향을 따라 상기 제1,2 돌출부까지 신장되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 바디부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 바디부의 내면은 상기 제1,2 실링에 접촉되며, 수소가스의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 절연부싱은, 상기 터미널 단자와 상기 회전자바디가 접촉되는 것을 차단하도록, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부가 서로 마주보는 방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 제1 신장부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 절연부싱은, 상기 터미널 단자의 결합위치를 지지하도록, 상기 터미널 단자 연결부의 외측방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 제2 신장부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 실링조립체는, 상기 바디부의 내주면과 상기 터미널 단자의 외주면 사이에 배치되는 제3 실링;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 실링조립체는, 상기 바디부의 외주면과 상기 터미널 단자 연결부의 내주면 사이에 배치되는 제4 실링;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 실링조립체는, 상기 제1 신장부의 내주면과 상기 터미널 단자의 외주면 사이에 배치되는 제5 실링;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 실링조립체는, 상기 제2 신장부의 내주면과 상기 터미널 단자의 외주면 사이에 배치되는 제6 실링;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 절연부싱을 고정하도록, 상기 터미널 단자 연결부의 내부에서 상기 절연부싱에 인접하여 이동가능하게 배치되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 고정너트;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 터미널 단자 연결부의 내면 일부에는 수나사산이 형성되고, 상기 고정너트의 외면에는 암나사산이 형성되며, 나사체결방식으로 상기 절연부싱의 위치를 고정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 실링조립체는, 상기 바디부와 상기 고정너트 사이에 배치되는 제7 실링;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 회전자바디의 내부에 배치된 전극리드와 연결되게 상기 터미널 단자 연결부에 배치되고, 상기 터미널 단자에 접촉되도록 제공되는 커넥션바;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 회전자바디의 내면과 상기 커넥션바의 외면이 절연되도록, 상기 회전자바디의 내면과 상기 커넥션바의 외면 사이에 배치되는 보어부싱;를 더 포함할 수 있다.
본 발명인 발전기는 케이싱;과 상기 케이싱의 내면을 따라 배치되고 권선코일을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자의 내측에 배치되고, 상기 회전자의 터미널 구조를 포함하는 회전자바디와 상기 회전자바디의 외면에 형성된 권선코일을 포함하는 회전자;를 포함할 수 있다.
종래에는 제작 및 조립과정에서 실링 구조가 터미널 단자 연결부에 수직하게 배치되어 있어, 실링이 배치된 부품을 끼우는 과정에서 실링의 편심 배치, 마모, 손상 등이 발생하였으나, 본 발명은 회전자의 축방향에 수평하게 실링 구조가 형성됨으로서, 부품의 일면으로 실링을 눌러 밀폐하는 것이므로, 제작/조립과정에서 실링의 편심 배치, 마모, 손상 등을 방지할 수 있다.
또한 회전자의 축방향에 수평하게 배치되는 실링뿐만 아니라, 터미널 단자 연결부에 수직하게 배치되는 실링을 병용하여 수소가스의 누설을 방지하는 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래 터미널 단자의 장착구조를 나타낸 도면.
도 2a는 도 1의 X 부분에 대한 확대도.
도 2b는 도 2a의 Z-Z 부분에 대한 단면도.
도 3은 본 발명인 회전자의 터미널 구조에 대한 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명인 회전자의 터미널 구조에 대한 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명인 회전자의 터미널 구조에 대한 제3 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명인 회전자의 터미널 구조에 대한 제4 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명인 회전자의 터미널 구조가 적용된 발전기를 나타낸 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 회전자의 터미널 구조 및 이를 포함하는 발전기의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
[제1 실시예]
도 3은 본 발명인 회전자(4)의 터미널 구조(10)에 대한 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 7를 참고하면, 본 발명인 회전자(4)의 터미널 구조(10)의 제1 실시예에서는 터미널 단자 연결부(20), 터미널 단자(30), 절연부싱(40), 실링조립체(50), 고정너트(60), 커넥션바(70) 및 보어부싱(80)을 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 터미널 단자 연결부(20)는 발전기(1)의 회전자바디(4a)에 배치될 수 있다. 구체적으로는 회전자바디(4a)의 축방향 일측 단부에 배치될 수 있으며, 회전자바디(4a)의 중심부에 배치되는 전극리드(7)와 상기 터미널 단자(30)가 연결되도록, 상기 터미널 단자(30)의 수용공간일 수 있다.
그리고 상기 터미널 단자(30)는 상기 터미널 단자 연결부(20)에 배치되어 상기 회전자바디(4a)의 내부 중심측에 배치된 전극리드(7)와 상기 회전자바디(4a)의 외측 둘레에 배치된 권선코일(5)을 연결하며, 상기 전극리드(7)에서 상기 권선코일(5)로 전류가 흐르도록 제공될 수 있다. 상기 터미널 단자(30)는 전도체일 수 있으며, 전반적인 형상이 원통 형상인 전류 공급 단자 조립체일 수 있다.
도 3를 참고하면, 상기 터미널 단자(30)의 일측부는 상기 회전자(4)의 권선코일(5)과 스트랩(6)으로 연결될 수 있다. 그리고 상기 터미널 단자(30)의 타측부는 상기 회전자(4)의 전극리드(7)에 커넥션바(70)에 의해 접지되어 연결될 수 있다.
상기 커넥션바(70)는 상기 전극리드(7)와 연결되고 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측에 배치되고, 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 결합할 때, 상기 터미널 단자(30)의 내측 단부에 접촉되는 부품일 수 있다.
상기 전극리드(7)로 인가되는 전류는 상기 커넥션바(70)를 통해 상기 터미널 단자(30)의 타측부로 흐르고, 상기 터미널 단자(30)의 일측부에 상기 스트랩(6)으로 연결된 상기 권선코일(5)로 흐르게 된다.
다음 상기 절연부싱(40)은 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레와 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연부싱(40)은 상기 터미널 단자(30)를 통과하며 흐르는 전류가 상기 터미널 단자 연결부(20)로 누설되는 것을 방지하기 위한 절연 기능을 수행한다. 이는 상기 터미널 단자 연결부(20)가 회전자바디(4a)의 일부이므로, 회전자바디(4a)로 전류가 누설되는 것을 방지하는 것이다.
그리고 상기 고정너트(60)는 상기 절연부싱(40)을 고정하도록, 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내부에서 상기 절연부싱(40)에 인접하여 이동가능하게 배치되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
이때 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내면 일부에는 수나사산(25)이 형성되고, 상기 고정너트(60)의 외면에는 암나사산(61)이 형성되며, 상기 수나사산(25)과 상기 암나사산(61)간의 나사체결방식으로 상기 절연부싱(40)의 위치를 고정하게 된다.
다음 상기 보어부싱(80)은 상기 회전자바디(4a)의 내면과 상기 커넥션바(70)의 외면이 절연되도록, 절연재질로 구현되며 상기 회전자바디(4a)의 내면과 상기 커넥션바(70)의 외면 사이에 배치될 수 있다.
다음 상기 실링조립체(50)는 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 상기 절연부싱(40)간에 접촉 배치되고, 수소가스의 누설을 방지하도록 제공될 수 있다.
발전기(1)의 가동 중 회전자(4)에는 전자기적 가동에 의해 발열이 생기게 된다. 발전기(1)의 동력효율 감소를 방지하고 부품의 수명을 연장하기 위해서는 회전자(4)를 가동 중에도 냉각해 주어야 한다.
특히 수소 냉각 방식을 적용하는 발전기(1)의 경우, 냉매로 수소가스를 사용한다. 그런데 수소가스는 발화성이 높으므로, 수소가스를 이용한 회전자(4) 냉각 구조에서는 수소가스의 누설을 방지하는 실링 구조가 필수적으로 요구된다.
도 3를 참고하면, 수소가스영역(A)이 게시된다. 본 발명의 실시예에서는 수소가스영역(A)이 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 절연부싱(40)이 형성하는 공간에 마련된다. 수소가스가 외부로 누설되지 않도록 하기 위해서는 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 절연부싱(40)간의 접촉면에 실링조립체(50)가 구성되어야 한다.
이를 위해 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측에는 상기 회전자바디(4a)의 축방향으로 신장된 제1 돌출부(21)가 형성될 수 있다. 그리고 상기 터미널 단자(30)의 외측에는 상기 회전자바디(4a)의 축방향으로 신장된 제2 돌출부(31)가 형성될 수 있다. 상기 제1,2 돌출부(21,31)은 서로 마주보는 방향으로 돌출되고, 동일평면상에 형성될 수 있다.
그리고 상기 실링조립체(50)는 상기 제1 돌출부(21)에 배치되는 제1 실링(51)을 포함할 수 있다. 상기 제1 돌출부(21)상에는 홈이 형성되고, 상기 홈의 내부에 제1 실링(51)이 안착된다.
또한 상기 실링조립체(50)는 상기 제2 돌출부(31)에 배치되는 제2 실링(53)을 포함할 수 있다. 상기 제2 돌출부(31)상에는 홈이 형성되고, 상기 홈의 내부에 제2 실링(53)이 안착된다.
이때 상기 절연부싱(40)이 상기 제1,2 실링(51,53)를 누르며 배치됨에 따라 수소가스영역(A)의 수소가스가 누설되는 것을 방지하게 된다. 제작자는 고정너트(60)를 돌려 상기 절연부싱(40)이 상기 제1,2 실링(51,53)에 단단하게 밀착되도록 한다.
여기서 상기 제1,2 실링(51,53)은 상기 회전자바디(4a)의 축방향에 수평하게 배치된다. 그리고 상기 회전자바디(4a)의 축방향을 기준으로 동일평면상에 배치될 수 있다.
종래기술의 문제점(도 1,2a,2b 참조)으로 언급한 바와 같이, 종래 터미널단자 연결부(20)에 배치된 실링 구조는 터미널단자 연결부(20)에 수직 방향으로 배치하는 구조여서, 발전기(1)의 제작/조립시 터미널단자를 끼우는 과정에서 고무, 실리콘 등의 연성 재질인 실링의 특성상 형상이 일그러지거나 또는 마모, 손상 등이 발생하여 틈을 통해 수소가스가 누설되는 현상이 발생될 수 있었다.
그에 비해 본 발명의 실링 구조는 상기 회전자바디(4a)의 축방향에 수평하게 배치됨에 따라 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 끼우는 과정에서 실링의 형상이 일그러지거나 또는 마모 손상이 발생되는 문제는 발생되지 않는다. 이는 안정적인 수소가스의 누설을 방지하는 효과를 발휘한다.
한편, 상기 절연부싱(40)은 바디부(41), 제1 신장부(43) 및 제2 신장부(45)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 바디부(41)는 상기 회전자바디(4a)의 축방향을 따라 상기 제1,2 돌출부까지 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 바디부(41)의 내면과 상기 제1,2 실링(51,53)이 밀착되며 수소가스영역(A)를 밀폐하여 수소가스의 누설을 차단하게 된다.
상기 제1 신장부(43)는 상기 터미널 단자(30)와 상기 회전자바디(4a)가 접촉되는 것을 차단하도록, 상기 제1 돌출부(21)와 상기 제2 돌출부(31)가 서로 마주보는 방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 신장부(43)는 상기 터미널 단자(30)를 통해 흐르는 전류가 상기 회전자바디(4a)로 누설되는 것을 차단하기 위함이다. 기본적으로 상기 제1 돌출부(21)와 상기 제2 돌출부(31)는 일정 간격으로 이격되어 있으나, 발전기(1)의 작동 중 진동이나 외부 충격에 의해 상기 터미널 단자(30)의 결합위치가 이격되더라도, 상기 제2 돌출부(31)가 상기 제1 돌출부(21) 방향으로 이동하면서 접촉될 수 있는 가능성을 미연에 차단하는 것이다.
그리고 상기 제2 신장부(45)는 상기 터미널 단자 연결부(20)의 외측방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2 신장부(45)는 상기 터미널 단자(30)의 결합위치를 지지해 주는 기능을 수행할 수 있다. 발전기(1)의 작동 중 진동이나 외부 충격에 의해 상기 터미널 단자(30)의 결합위치가 변경될 수 있는데, 이때 상기 제2 신장부(45)가 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 감싸고 있어, 상기 터미널 단자(30)의 변경되는 간격을 최대한 완화해 줄 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 상기와 같이, 상기 회전자바디(4a)의 축방향을 따라 배치되는 제1,2 실링(51,53)는 종래 실링 구조에 비해 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 결합시 일그러짐이나 마모, 손상 등이 발생하지 않아, 종래보다 향상된 실링 효과를 도출할 수 있다.
또한 상기 절연부싱(40)의 제1 신장부(43)가 제공되어 종래 기술에 비해 상기 터미널 단자(30)와 상기 회전자바디(4a)간의 절연효과를 향상시킬 수 있으며, 제2 신장부(45)가 제공되어 진동이 외부 충격이 있더라도 상기 터미널 단자(30)의 결합위치를 안정적으로 고정해주는 효과를 기대할 수 있다.
[제2 실시예]
도 4는 본 발명인 회전자(4)의 터미널 구조(10)에 대한 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 7를 참고하면, 본 발명인 회전자(4)의 터미널 구조(10)의 제2 실시예에서는 터미널 단자 연결부(20), 터미널 단자(30), 절연부싱(40), 실링조립체(50), 고정너트(60), 커넥션바(70) 및 보어부싱(80)을 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 터미널 단자 연결부(20)는 발전기(1)의 회전자바디(4a)에 배치될 수 있다. 구체적으로는 회전자바디(4a)의 축방향 일측 단부에 배치될 수 있으며, 회전자바디(4a)의 중심부에 배치되는 전극리드(7)와 상기 터미널 단자(30)가 연결되도록, 상기 터미널 단자(30)의 수용공간일 수 있다.
그리고 상기 터미널 단자(30)는 상기 터미널 단자 연결부(20)에 배치되어 상기 회전자바디(4a)의 내부 중심측에 배치된 전극리드(7)와 상기 회전자바디(4a)의 외측 둘레에 배치된 권선코일(5)을 연결하며, 상기 전극리드(7)에서 상기 권선코일(5)로 전류가 흐르도록 제공될 수 있다. 상기 터미널 단자(30)는 전도체일 수 있으며, 전반적인 형상이 원통 형상인 전류 공급 단자 조립체일 수 있다.
도 4를 참고하면, 상기 터미널 단자(30)의 일측부는 상기 회전자(4)의 권선코일(5)과 스트랩(6)으로 연결될 수 있다. 그리고 상기 터미널 단자(30)의 타측부는 상기 회전자(4)의 전극리드(7)에 커넥션바(70)에 의해 접지되어 연결될 수 있다.
상기 커넥션바(70)는 상기 전극리드(7)와 연결되고 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측에 배치되고, 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 결합할 때, 상기 터미널 단자(30)의 내측 단부에 접촉되는 부품일 수 있다.
상기 전극리드(7)로 인가되는 전류는 상기 커넥션바(70)를 통해 상기 터미널 단자(30)의 타측부로 흐르고, 상기 터미널 단자(30)의 일측부에 상기 스트랩(6)으로 연결된 상기 권선코일(5)로 흐르게 된다.
다음 상기 절연부싱(40)은 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레와 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연부싱(40)은 상기 터미널 단자(30)를 통과하며 흐르는 전류가 상기 터미널 단자 연결부(20)로 누설되는 것을 방지하기 위한 절연 기능을 수행한다. 이는 상기 터미널 단자 연결부(20)가 회전자바디(4a)의 일부이므로, 회전자바디(4a)로 전류가 누설되는 것을 방지하는 것이다.
그리고 상기 고정너트(60)는 상기 절연부싱(40)을 고정하도록, 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내부에서 상기 절연부싱(40)에 인접하여 이동가능하게 배치되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
이때 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내면 일부에는 수나사산(25)이 형성되고, 상기 고정너트(60)의 외면에는 암나사산(61)이 형성되며, 상기 수나사산(25)과 상기 암나사산(61)간의 나사체결방식으로 상기 절연부싱(40)의 위치를 고정하게 된다.
다음 상기 보어부싱(80)은 상기 회전자바디(4a)의 내면과 상기 커넥션바(70)의 외면이 절연되도록, 절연재질로 구현되며 상기 회전자바디(4a)의 내면과 상기 커넥션바(70)의 외면 사이에 배치될 수 있다.
다음 상기 실링조립체(50)는 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 상기 절연부싱(40)간에 접촉 배치되고, 수소가스의 누설을 방지하도록 제공될 수 있다.
발전기(1)의 가동 중 회전자(4)에는 전자기적 가동에 의해 발열이 생기게 된다. 발전기(1)의 동력효율 감소를 방지하고 부품의 수명을 연장하기 위해서는 회전자(4)를 가동 중에도 냉각해 주어야 한다.
특히 수소 냉각 방식을 적용하는 발전기(1)의 경우, 냉매로 수소가스를 사용한다. 그런데 수소가스는 발화성이 높으므로, 수소가스를 이용한 회전자(4) 냉각 구조에서는 수소가스의 누설을 방지하는 실링 구조가 필수적으로 요구된다.
도 4를 참고하면, 수소가스영역(A)이 게시된다. 본 발명의 실시예에서는 수소가스영역(A)이 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 절연부싱(40)이 형성하는 공간에 마련된다. 수소가스가 외부로 누설되지 않도록 하기 위해서는 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 절연부싱(40)간의 접촉면에 실링조립체(50)가 구성되어야 한다.
이를 위해 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측에는 상기 회전자바디(4a)의 축방향으로 신장된 제1 돌출부(21)가 형성될 수 있다. 그리고 상기 터미널 단자(30)의 외측에는 상기 회전자바디(4a)의 축방향으로 신장된 제2 돌출부(31)가 형성될 수 있다. 상기 제1,2 돌출부(21,31)은 서로 마주보는 방향으로 돌출되고, 동일평면상에 형성될 수 있다.
그리고 상기 실링조립체(50)는 상기 제1 돌출부(21)에 배치되는 제1 실링(51)을 포함할 수 있다. 상기 제1 돌출부(21)상에는 홈이 형성되고, 상기 홈의 내부에 제1 실링(51)이 안착된다.
또한 상기 실링조립체(50)는 상기 제2 돌출부(31)에 배치되는 제2 실링(53)을 포함할 수 있다. 상기 제2 돌출부(31)상에는 홈이 형성되고, 상기 홈의 내부에 제2 실링(53)이 안착된다.
이때 상기 절연부싱(40)이 상기 제1,2 실링(51,53)를 누르며 배치됨에 따라 수소가스영역(A)의 수소가스가 누설되는 것을 방지하게 된다. 제작자는 고정너트(60)를 돌려 상기 절연부싱(40)이 상기 제1,2 실링(51,53)에 단단하게 밀착되도록 한다.
여기서 상기 제1,2 실링(51,53)은 상기 회전자바디(4a)의 축방향에 수평하게 배치된다. 그리고 상기 회전자바디(4a)의 축방향을 기준으로 동일평면상에 배치될 수 있다.
종래기술의 문제점(도 1,2a,2b 참조)으로 언급한 바와 같이, 종래 터미널단자 연결부(20)에 배치된 실링 구조는 터미널단자 연결부(20)에 수직 방향으로 배치하는 구조여서, 발전기(1)의 제작/조립시 터미널단자를 끼우는 과정에서 고무, 실리콘 등의 연성 재질인 실링의 특성상 형상이 일그러지거나 또는 마모, 손상 등이 발생하여 틈을 통해 수소가스가 누설되는 현상이 발생될 수 있었다.
그에 비해 본 발명의 실링 구조는 상기 회전자바디(4a)의 축방향에 수평하게 배치됨에 따라 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 끼우는 과정에서 실링의 형상이 일그러지거나 또는 마모 손상이 발생되는 문제는 발생되지 않는다. 이는 안정적인 수소가스의 누설을 방지하는 효과를 발휘한다.
한편, 상기 절연부싱(40)은 바디부(41), 제1 신장부(43) 및 제2 신장부(45)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 바디부(41)는 상기 회전자바디(4a)의 축방향을 따라 상기 제1,2 돌출부까지 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 바디부(41)의 내면과 상기 제1,2 실링(51,53)이 밀착되며 수소가스영역(A)를 밀폐하여 수소가스의 누설을 차단하게 된다.
상기 제1 신장부(43)는 상기 터미널 단자(30)와 상기 회전자바디(4a)가 접촉되는 것을 차단하도록, 상기 제1 돌출부(21)와 상기 제2 돌출부(31)가 서로 마주보는 방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 신장부(43)는 상기 터미널 단자(30)를 통해 흐르는 전류가 상기 회전자바디(4a)로 누설되는 것을 차단하기 위함이다. 기본적으로 상기 제1 돌출부(21)와 상기 제2 돌출부(31)는 일정 간격으로 이격되어 있으나, 발전기(1)의 작동 중 진동이나 외부 충격에 의해 상기 터미널 단자(30)의 결합위치가 이격되더라도, 상기 제2 돌출부(31)가 상기 제1 돌출부(21) 방향으로 이동하면서 접촉될 수 있는 가능성을 미연에 차단하는 것이다.
그리고 상기 제2 신장부(45)는 상기 터미널 단자 연결부(20)의 외측방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2 신장부(45)는 상기 터미널 단자(30)의 결합위치를 지지해 주는 기능을 수행할 수 있다. 발전기(1)의 작동 중 진동이나 외부 충격에 의해 상기 터미널 단자(30)의 결합위치가 변경될 수 있는데, 이때 상기 제2 신장부(45)가 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 감싸고 있어, 상기 터미널 단자(30)의 변경되는 간격을 최대한 완화해 줄 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 상기 바디부(41)의 내주면에는 홈이 형성되고, 상기 홈 내부에는 제3 실링(54a)이 배치될 수 있다.
그리고 상기 바디부(41)의 외주면에도 홈이 형성되고, 상기 홈 내부에는 제4 실링(54b)이 배치될 수 있다.
상기 제3 실링(54a)은 상기 바디부(41)의 내주면과 상기 터미널 단자(30)의 외주면 사이에 배치되는 것이고, 상기 제4 실링(54b)은 상기 바디부(41)의 외주면과 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내주면 사이에 배치되는 것이다.
상기 제3,4 실링(54a,54b)은 수소가스의 누설을 2차적으로 차단하는 효과를 발휘한다.
즉 만약 어떤 경우로 인해 상기 제1,2 실링(51,53)이 손상되어 수소가스가 누설되더라도, 상기 제3,4 실링(54a,54b)에서 2차적으로 차단막 기능을 수행하므로, 수소가스의 누설을 보다 안정적으로 차단할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에서는 상기와 같이, 상기 제1,2 실링(51,53) 및 제3,4 실링(54a,54b)을 배치하여 수소가스의 누설을 단계적으로 차단할 수 있어 종래보다 향상된 실링 효과를 도출할 수 있다. 또한 상기 제1,2 실링(51,53)은 종래 실링 구조에 비해 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 결합시 일그러짐이나 마모, 손상 등이 발생하지 않아, 그 자체로 향상된 실링력을 도출할 수 있다.
그리고 상기 절연부싱(40)의 제1 신장부(43)가 제공되어 종래 기술에 비해 상기 터미널 단자(30)와 상기 회전자바디(4a)간의 절연효과를 향상시킬 수 있으며, 제2 신장부(45)가 제공되어 진동이 외부 충격이 있더라도 상기 터미널 단자(30)의 결합위치를 안정적으로 고정해주는 효과를 기대할 수 있다.
[제3 실시예]
도 5는 본 발명인 회전자(4)의 터미널 구조(10)에 대한 제3 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 7를 참고하면, 본 발명인 회전자(4)의 터미널 구조(10)의 제3 실시예에서는 터미널 단자 연결부(20), 터미널 단자(30), 절연부싱(40), 실링조립체(50), 고정너트(60), 커넥션바(70) 및 보어부싱(80)을 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 터미널 단자 연결부(20)는 발전기(1)의 회전자바디(4a)에 배치될 수 있다. 구체적으로는 회전자바디(4a)의 축방향 일측 단부에 배치될 수 있으며, 회전자바디(4a)의 중심부에 배치되는 전극리드(7)와 상기 터미널 단자(30)가 연결되도록, 상기 터미널 단자(30)의 수용공간일 수 있다.
그리고 상기 터미널 단자(30)는 상기 터미널 단자 연결부(20)에 배치되어 상기 회전자바디(4a)의 내부 중심측에 배치된 전극리드(7)와 상기 회전자바디(4a)의 외측 둘레에 배치된 권선코일(5)을 연결하며, 상기 전극리드(7)에서 상기 권선코일(5)로 전류가 흐르도록 제공될 수 있다. 상기 터미널 단자(30)는 전도체일 수 있으며, 전반적인 형상이 원통 형상인 전류 공급 단자 조립체일 수 있다.
도 5를 참고하면, 상기 터미널 단자(30)의 일측부는 상기 회전자(4)의 권선코일(5)과 스트랩(6)으로 연결될 수 있다. 그리고 상기 터미널 단자(30)의 타측부는 상기 회전자(4)의 전극리드(7)에 커넥션바(70)에 의해 접지되어 연결될 수 있다.
상기 커넥션바(70)는 상기 전극리드(7)와 연결되고 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측에 배치되고, 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 결합할 때, 상기 터미널 단자(30)의 내측 단부에 접촉되는 부품일 수 있다.
상기 전극리드(7)로 인가되는 전류는 상기 커넥션바(70)를 통해 상기 터미널 단자(30)의 타측부로 흐르고, 상기 터미널 단자(30)의 일측부에 상기 스트랩(6)으로 연결된 상기 권선코일(5)로 흐르게 된다.
다음 상기 절연부싱(40)은 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레와 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연부싱(40)은 상기 터미널 단자(30)를 통과하며 흐르는 전류가 상기 터미널 단자 연결부(20)로 누설되는 것을 방지하기 위한 절연 기능을 수행한다. 이는 상기 터미널 단자 연결부(20)가 회전자바디(4a)의 일부이므로, 회전자바디(4a)로 전류가 누설되는 것을 방지하는 것이다.
그리고 상기 고정너트(60)는 상기 절연부싱(40)을 고정하도록, 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내부에서 상기 절연부싱(40)에 인접하여 이동가능하게 배치되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
이때 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내면 일부에는 수나사산(25)이 형성되고, 상기 고정너트(60)의 외면에는 암나사산(61)이 형성되며, 상기 수나사산(25)과 상기 암나사산(61)간의 나사체결방식으로 상기 절연부싱(40)의 위치를 고정하게 된다.
다음 상기 보어부싱(80)은 상기 회전자바디(4a)의 내면과 상기 커넥션바(70)의 외면이 절연되도록, 절연재질로 구현되며 상기 회전자바디(4a)의 내면과 상기 커넥션바(70)의 외면 사이에 배치될 수 있다.
다음 상기 실링조립체(50)는 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 상기 절연부싱(40)간에 접촉 배치되고, 수소가스의 누설을 방지하도록 제공될 수 있다.
발전기(1)의 가동 중 회전자(4)에는 전자기적 가동에 의해 발열이 생기게 된다. 발전기(1)의 동력효율 감소를 방지하고 부품의 수명을 연장하기 위해서는 회전자(4)를 가동 중에도 냉각해 주어야 한다.
특히 수소 냉각 방식을 적용하는 발전기(1)의 경우, 냉매로 수소가스를 사용한다. 그런데 수소가스는 발화성이 높으므로, 수소가스를 이용한 회전자(4) 냉각 구조에서는 수소가스의 누설을 방지하는 실링 구조가 필수적으로 요구된다.
도 5를 참고하면, 수소가스영역(A)이 게시된다. 본 발명의 실시예에서는 수소가스영역(A)이 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 절연부싱(40)이 형성하는 공간에 마련된다. 수소가스가 외부로 누설되지 않도록 하기 위해서는 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 절연부싱(40)간의 접촉면에 실링조립체(50)가 구성되어야 한다.
이를 위해 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측에는 상기 회전자바디(4a)의 축방향으로 신장된 제1 돌출부(21)가 형성될 수 있다. 그리고 상기 터미널 단자(30)의 외측에는 상기 회전자바디(4a)의 축방향으로 신장된 제2 돌출부(31)가 형성될 수 있다. 상기 제1,2 돌출부(21,31)은 서로 마주보는 방향으로 돌출되고, 동일평면상에 형성될 수 있다.
그리고 상기 실링조립체(50)는 상기 제1 돌출부(21)에 배치되는 제1 실링(51)을 포함할 수 있다. 상기 제1 돌출부(21)상에는 홈이 형성되고, 상기 홈의 내부에 제1 실링(51)이 안착된다.
또한 상기 실링조립체(50)는 상기 제2 돌출부(31)에 배치되는 제2 실링(53)을 포함할 수 있다. 상기 제2 돌출부(31)상에는 홈이 형성되고, 상기 홈의 내부에 제2 실링(53)이 안착된다.
이때 상기 절연부싱(40)이 상기 제1,2 실링(51,53)를 누르며 배치됨에 따라 수소가스영역(A)의 수소가스가 누설되는 것을 방지하게 된다. 제작자는 고정너트(60)를 돌려 상기 절연부싱(40)이 상기 제1,2 실링(51,53)에 단단하게 밀착되도록 한다.
여기서 상기 제1,2 실링(51,53)은 상기 회전자바디(4a)의 축방향에 수평하게 배치된다. 그리고 상기 회전자바디(4a)의 축방향을 기준으로 동일평면상에 배치될 수 있다.
종래기술의 문제점(도 1,2a,2b 참조)으로 언급한 바와 같이, 종래 터미널단자 연결부(20)에 배치된 실링 구조는 터미널단자 연결부(20)에 수직 방향으로 배치하는 구조여서, 발전기(1)의 제작/조립시 터미널단자를 끼우는 과정에서 고무, 실리콘 등의 연성 재질인 실링의 특성상 형상이 일그러지거나 또는 마모, 손상 등이 발생하여 틈을 통해 수소가스가 누설되는 현상이 발생될 수 있었다.
그에 비해 본 발명의 실링 구조는 상기 회전자바디(4a)의 축방향에 수평하게 배치됨에 따라 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 끼우는 과정에서 실링의 형상이 일그러지거나 또는 마모 손상이 발생되는 문제는 발생되지 않는다. 이는 안정적인 수소가스의 누설을 방지하는 효과를 발휘한다.
한편, 상기 절연부싱(40)은 바디부(41), 제1 신장부(43) 및 제2 신장부(45)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 바디부(41)는 상기 회전자바디(4a)의 축방향을 따라 상기 제1,2 돌출부까지 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 바디부(41)의 내면과 상기 제1,2 실링(51,53)이 밀착되며 수소가스영역(A)를 밀폐하여 수소가스의 누설을 차단하게 된다.
상기 제1 신장부(43)는 상기 터미널 단자(30)와 상기 회전자바디(4a)가 접촉되는 것을 차단하도록, 상기 제1 돌출부(21)와 상기 제2 돌출부(31)가 서로 마주보는 방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 신장부(43)는 상기 터미널 단자(30)를 통해 흐르는 전류가 상기 회전자바디(4a)로 누설되는 것을 차단하기 위함이다. 기본적으로 상기 제1 돌출부(21)와 상기 제2 돌출부(31)는 일정 간격으로 이격되어 있으나, 발전기(1)의 작동 중 진동이나 외부 충격에 의해 상기 터미널 단자(30)의 결합위치가 이격되더라도, 상기 제2 돌출부(31)가 상기 제1 돌출부(21) 방향으로 이동하면서 접촉될 수 있는 가능성을 미연에 차단하는 것이다.
그리고 상기 제2 신장부(45)는 상기 터미널 단자 연결부(20)의 외측방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2 신장부(45)는 상기 터미널 단자(30)의 결합위치를 지지해 주는 기능을 수행할 수 있다. 발전기(1)의 작동 중 진동이나 외부 충격에 의해 상기 터미널 단자(30)의 결합위치가 변경될 수 있는데, 이때 상기 제2 신장부(45)가 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 감싸고 있어, 상기 터미널 단자(30)의 변경되는 간격을 최대한 완화해 줄 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에서는 상기 제1 신장부(43)의 내주면에는 홈이 형성되고, 상기 홈 내부에는 제5 실링(55a)이 배치될 수 있다.
그리고 상기 제2 신장부(45)의 내주면에도 홈이 형성되고, 상기 홈 내부에는 제6 실링(55b)이 배치될 수 있다.
상기 제5 실링(55a)은 상기 제1 신장부(43)의 내주면과 상기 터미널 단자(30)의 외주면 사이에 배치되는 것이고, 상기 제6 실링(55b)은 상기 제2 신장부(45)의 내주면과 상기 터미널 단자(30)의 외주면 사이에 배치되는 것이다.
상기 제5,6 실링(55a,55b)은 수소가스의 누설을 2차적으로 차단하는 효과를 발휘한다.
즉 만약 어떤 경우로 인해 상기 제1,2 실링(51,53)이 손상되어 수소가스가 누설되더라도, 상기 제5,6 실링(55a,55b)에서 2차적으로 차단막 기능을 수행하므로, 수소가스의 누설을 보다 안정적으로 차단할 수 있다.
더 나아가 본 발명은 상기 제1,2,5,6 실링(51,53,55a,55b)뿐만 아니라, 상기 제3,4 실링(54a,54b)도 함께 적용하여 실링 효과를 보다 극대화할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에서는 상기와 같이, 상기 제1,2 실링(51,53) 및 제5,6 실링(55a,55b)을 배치하여 수소가스의 누설을 단계적으로 차단할 수 있어 종래보다 향상된 실링 효과를 도출할 수 있다. 또한 상기 제1,2 실링(51,53)은 종래 실링 구조에 비해 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 결합시 일그러짐이나 마모, 손상 등이 발생하지 않아, 그 자체로 향상된 실링력을 도출할 수 있다.
그리고 상기 절연부싱(40)의 제1 신장부(43)가 제공되어 종래 기술에 비해 상기 터미널 단자(30)와 상기 회전자바디(4a)간의 절연효과를 향상시킬 수 있으며, 제2 신장부(45)가 제공되어 진동이 외부 충격이 있더라도 상기 터미널 단자(30)의 결합위치를 안정적으로 고정해주는 효과를 기대할 수 있다.
[제4 실시예]
도 6은 본 발명인 회전자(4)의 터미널 구조(10)에 대한 제4 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7를 참고하면, 본 발명인 회전자(4)의 터미널 구조(10)의 제4 실시예에서는 터미널 단자 연결부(20), 터미널 단자(30), 절연부싱(40), 실링조립체(50), 고정너트(60), 커넥션바(70) 및 보어부싱(80)을 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 터미널 단자 연결부(20)는 발전기(1)의 회전자바디(4a)에 배치될 수 있다. 구체적으로는 회전자바디(4a)의 축방향 일측 단부에 배치될 수 있으며, 회전자바디(4a)의 중심부에 배치되는 전극리드(7)와 상기 터미널 단자(30)가 연결되도록, 상기 터미널 단자(30)의 수용공간일 수 있다.
그리고 상기 터미널 단자(30)는 상기 터미널 단자 연결부(20)에 배치되어 상기 회전자바디(4a)의 내부 중심측에 배치된 전극리드(7)와 상기 회전자바디(4a)의 외측 둘레에 배치된 권선코일(5)을 연결하며, 상기 전극리드(7)에서 상기 권선코일(5)로 전류가 흐르도록 제공될 수 있다. 상기 터미널 단자(30)는 전도체일 수 있으며, 전반적인 형상이 원통 형상인 전류 공급 단자 조립체일 수 있다.
도 6를 참고하면, 상기 터미널 단자(30)의 일측부는 상기 회전자(4)의 권선코일(5)과 스트랩(6)으로 연결될 수 있다. 그리고 상기 터미널 단자(30)의 타측부는 상기 회전자(4)의 전극리드(7)에 커넥션바(70)에 의해 접지되어 연결될 수 있다.
상기 커넥션바(70)는 상기 전극리드(7)와 연결되고 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측에 배치되고, 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 결합할 때, 상기 터미널 단자(30)의 내측 단부에 접촉되는 부품일 수 있다.
상기 전극리드(7)로 인가되는 전류는 상기 커넥션바(70)를 통해 상기 터미널 단자(30)의 타측부로 흐르고, 상기 터미널 단자(30)의 일측부에 상기 스트랩(6)으로 연결된 상기 권선코일(5)로 흐르게 된다.
다음 상기 절연부싱(40)은 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레와 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연부싱(40)은 상기 터미널 단자(30)를 통과하며 흐르는 전류가 상기 터미널 단자 연결부(20)로 누설되는 것을 방지하기 위한 절연 기능을 수행한다. 이는 상기 터미널 단자 연결부(20)가 회전자바디(4a)의 일부이므로, 회전자바디(4a)로 전류가 누설되는 것을 방지하는 것이다.
그리고 상기 고정너트(60)는 상기 절연부싱(40)을 고정하도록, 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내부에서 상기 절연부싱(40)에 인접하여 이동가능하게 배치되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
이때 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내면 일부에는 수나사산(25)이 형성되고, 상기 고정너트(60)의 외면에는 암나사산(61)이 형성되며, 상기 수나사산(25)과 상기 암나사산(61)간의 나사체결방식으로 상기 절연부싱(40)의 위치를 고정하게 된다.
다음 상기 보어부싱(80)은 상기 회전자바디(4a)의 내면과 상기 커넥션바(70)의 외면이 절연되도록, 절연재질로 구현되며 상기 회전자바디(4a)의 내면과 상기 커넥션바(70)의 외면 사이에 배치될 수 있다.
다음 상기 실링조립체(50)는 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 상기 절연부싱(40)간에 접촉 배치되고, 수소가스의 누설을 방지하도록 제공될 수 있다.
발전기(1)의 가동 중 회전자(4)에는 전자기적 가동에 의해 발열이 생기게 된다. 발전기(1)의 동력효율 감소를 방지하고 부품의 수명을 연장하기 위해서는 회전자(4)를 가동 중에도 냉각해 주어야 한다.
특히 수소 냉각 방식을 적용하는 발전기(1)의 경우, 냉매로 수소가스를 사용한다. 그런데 수소가스는 발화성이 높으므로, 수소가스를 이용한 회전자(4) 냉각 구조에서는 수소가스의 누설을 방지하는 실링 구조가 필수적으로 요구된다.
도 6를 참고하면, 수소가스영역(A)이 게시된다. 본 발명의 실시예에서는 수소가스영역(A)이 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 절연부싱(40)이 형성하는 공간에 마련된다. 수소가스가 외부로 누설되지 않도록 하기 위해서는 터미널 단자 연결부(20)의 내측 둘레, 터미널 단자(30)의 외측 둘레 및 절연부싱(40)간의 접촉면에 실링조립체(50)가 구성되어야 한다.
이를 위해 상기 터미널 단자 연결부(20)의 내측에는 상기 회전자바디(4a)의 축방향으로 신장된 제1 돌출부(21)가 형성될 수 있다. 그리고 상기 터미널 단자(30)의 외측에는 상기 회전자바디(4a)의 축방향으로 신장된 제2 돌출부(31)가 형성될 수 있다. 상기 제1,2 돌출부(21,31)은 서로 마주보는 방향으로 돌출되고, 동일평면상에 형성될 수 있다.
그리고 상기 실링조립체(50)는 상기 제1 돌출부(21)에 배치되는 제1 실링(51)을 포함할 수 있다. 상기 제1 돌출부(21)상에는 홈이 형성되고, 상기 홈의 내부에 제1 실링(51)이 안착된다.
또한 상기 실링조립체(50)는 상기 제2 돌출부(31)에 배치되는 제2 실링(53)을 포함할 수 있다. 상기 제2 돌출부(31)상에는 홈이 형성되고, 상기 홈의 내부에 제2 실링(53)이 안착된다.
이때 상기 절연부싱(40)이 상기 제1,2 실링(51,53)를 누르며 배치됨에 따라 수소가스영역(A)의 수소가스가 누설되는 것을 방지하게 된다. 제작자는 고정너트(60)를 돌려 상기 절연부싱(40)이 상기 제1,2 실링(51,53)에 단단하게 밀착되도록 한다.
여기서 상기 제1,2 실링(51,53)은 상기 회전자바디(4a)의 축방향에 수평하게 배치된다. 그리고 상기 회전자바디(4a)의 축방향을 기준으로 동일평면상에 배치될 수 있다.
종래기술의 문제점(도 1,2a,2b 참조)으로 언급한 바와 같이, 종래 터미널단자 연결부(20)에 배치된 실링 구조는 터미널단자 연결부(20)에 수직 방향으로 배치하는 구조여서, 발전기(1)의 제작/조립시 터미널단자를 끼우는 과정에서 고무, 실리콘 등의 연성 재질인 실링의 특성상 형상이 일그러지거나 또는 마모, 손상 등이 발생하여 틈을 통해 수소가스가 누설되는 현상이 발생될 수 있었다.
그에 비해 본 발명의 실링 구조는 상기 회전자바디(4a)의 축방향에 수평하게 배치됨에 따라 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 끼우는 과정에서 실링의 형상이 일그러지거나 또는 마모 손상이 발생되는 문제는 발생되지 않는다. 이는 안정적인 수소가스의 누설을 방지하는 효과를 발휘한다.
한편, 상기 절연부싱(40)은 바디부(41), 제1 신장부(43) 및 제2 신장부(45)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 바디부(41)는 상기 회전자바디(4a)의 축방향을 따라 상기 제1,2 돌출부까지 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 바디부(41)의 내면과 상기 제1,2 실링(51,53)이 밀착되며 수소가스영역(A)를 밀폐하여 수소가스의 누설을 차단하게 된다.
상기 제1 신장부(43)는 상기 터미널 단자(30)와 상기 회전자바디(4a)가 접촉되는 것을 차단하도록, 상기 제1 돌출부(21)와 상기 제2 돌출부(31)가 서로 마주보는 방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 신장부(43)는 상기 터미널 단자(30)를 통해 흐르는 전류가 상기 회전자바디(4a)로 누설되는 것을 차단하기 위함이다. 기본적으로 상기 제1 돌출부(21)와 상기 제2 돌출부(31)는 일정 간격으로 이격되어 있으나, 발전기(1)의 작동 중 진동이나 외부 충격에 의해 상기 터미널 단자(30)의 결합위치가 이격되더라도, 상기 제2 돌출부(31)가 상기 제1 돌출부(21) 방향으로 이동하면서 접촉될 수 있는 가능성을 미연에 차단하는 것이다.
그리고 상기 제2 신장부(45)는 상기 터미널 단자 연결부(20)의 외측방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2 신장부(45)는 상기 터미널 단자(30)의 결합위치를 지지해 주는 기능을 수행할 수 있다. 발전기(1)의 작동 중 진동이나 외부 충격에 의해 상기 터미널 단자(30)의 결합위치가 변경될 수 있는데, 이때 상기 제2 신장부(45)가 상기 터미널 단자(30)의 외측 둘레를 감싸고 있어, 상기 터미널 단자(30)의 변경되는 간격을 최대한 완화해 줄 수 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에서는 상기 바디부(41)의 외측면에 홈이 형성되고, 상기 홈 내부에는 제7 실링(56)이 배치될 수 있다. 상기 제7 실링(56)은 상기 바디부(41)와 상기 고정너트(60) 사이에 배치되는 것다.
상기 제7 실링(56)(56)은 상기 바디부(41)와 상기 고정너트(60) 사이의 틈을 통해 수소가스의 누설을 차단하는 기능을 수행한다.
즉 만약 어떤 경우로 인해 상기 제1,2 실링(51,53)이 손상되어 수소가스가 누설되더라도, 상기 제7 실링(56)(56)에서 2차적으로 차단막 기능을 수행하므로, 수소가스의 누설을 보다 안정적으로 차단할 수 있다.
더 나아가 본 발명은 상기 제1,2,7 실링(51,53,56)뿐만 아니라, 상기 제3,4,5,6 실링(54a,54b,55a,55b)도 함께 적용하여 실링 효과를 보다 극대화할 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에서는 상기와 같이, 상기 제1,2 실링(51,53) 및 제7 실링(56)(56)을 배치하여 수소가스의 누설을 단계적으로 차단할 수 있어 종래보다 향상된 실링 효과를 도출할 수 있다. 또한 상기 제1,2 실링(51,53)은 종래 실링 구조에 비해 상기 터미널 단자(30)를 상기 터미널 단자 연결부(20)에 결합시 일그러짐이나 마모, 손상 등이 발생하지 않아, 그 자체로 향상된 실링력을 도출할 수 있다.
그리고 상기 절연부싱(40)의 제1 신장부(43)가 제공되어 종래 기술에 비해 상기 터미널 단자(30)와 상기 회전자바디(4a)간의 절연효과를 향상시킬 수 있으며, 제2 신장부(45)가 제공되어 진동이 외부 충격이 있더라도 상기 터미널 단자(30)의 결합위치를 안정적으로 고정해주는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 도 7에는 본 발명인 회전자(4)의 터미널 구조(10)가 적용된 발전기(1)의 개략 부분 단면도가 게시된다.
도 7를 참고하면, 본 발명인 발전기(1)는 케이싱(2), 고정자(3) 및 회전자(4)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 케이싱(2)의 내면을 따라 상기 고정자(3)가 배치되며, 상기 고정자(3)는 권선코일을 포함한다. 그리고 상기 회전자(4)는 상기 고정자(3)의 내측에 배치되고, 상기 터미널 구조(10)를 포함하는 회전자바디(4a)와 상기 회전자바디(4a)의 외면에 형성되는 권선코일(5)을 포함한다.
상기 회전자(4)의 내부 중앙측에는 전극리드(7)가 배치되는데, 상기 전극리드(7)는 양극리드(8)와 음극리드(9)로 구성될 수 있으며, 각각 상기 커넥션바(70)에 의해 상기 터미널 단자(30)에 접지되고, 상기 터미널 단자(30)는 스크랩에 의해 상기 회전자(4)의 권선코일(5)에 연결될 수 있다.
이상의 사항은 회전자의 터미널 구조 및 이를 포함하는 발전기의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
1:발전기
2:케이싱
3:고정자
4:회전자
4a:회전자바디
5;회전자의 권선 코일
6:스트랩
7:전극리드
8:양극리드
9;음극리드
10:회전자의 터미널 구조
20:터미널 단자 연결부
21:제1 돌출부
25:수나사산
30:터미널 단자
31:제2 돌출부
40:절연부싱
41:바디부
43:제1 신장부
45:제2 신장부
50:실링조립체
51;제1 실링
53:제2 실링
54a:제3 실링
54b:제4 실링
55a:제5 실링
55b:제6 실링
56:제7 실링
60:고정너트
61:암나사산
70:커넥션바
80:보어부싱
A:수소가스영역

Claims (20)

  1. 발전기의 회전자바디에 배치되는 터미널 단자 연결부;
    상기 터미널 단자 연결부에 배치되어 상기 회전자바디의 중심부에 배치된 전극리드와 상기 회전자바디의 외측 둘레에 배치된 권선코일을 연결하며, 상기 전극리드에서 상기 권선코일로 전류가 흐르도록 제공되는 터미널 단자;
    상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레와 상기 터미널 단자의 외측 둘레 사이에 배치되는 절연부싱; 및
    상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레, 상기 터미널 단자의 외측 둘레 및 상기 절연부싱간에 접촉 배치되고, 수소가스의 누설을 방지하도록 제공되는 실링조립체;를 포함하되,
    상기 터미널 단자 연결부의 내측에는 상기 회전자바디의 축방향으로 신장된 제1 돌출부를 포함하고, 상기 터미널 단자의 외측에는 상기 회전자바디의 축방향으로 신장된 제2 돌출부를 포함하며,
    상기 절연부싱은,
    상기 회전자바디의 축방향을 따라 상기 제1,2 돌출부까지 신장되며, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성되는바디부;
    상기 터미널 단자와 상기 회전자바디가 접촉되는 것을 차단하도록, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부가 서로 마주보는 방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 제1 신장부; 및
    상기 터미널 단자의 결합위치를 지지하도록, 상기 터미널 단자 연결부의 외측방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 제2 신장부;를 포함하되,
    상기 실링조립체는
    상기 제1 돌출부와 상기 바디부 사이에 배치되는 제1 실링;
    상기 제2 돌출부와 상기 바디부 사이에 배치되는 제2 실링;
    상기 바디부의 내주면과 상기 터미널 단자의 외주면 사이에 배치되는 제3 실링; 및
    상기 바디부의 외주면과 상기 터미널 단자 연결부의 내주면 사이에 배치되는 제4 실링;을 포함하는 회전자의 터미널 구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 실링은 상기 제1 돌출부상에서 상기 회전자바디의 축방향에 수평하게 배치되는 회전자의 터미널 구조.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 실링은 상기 제2 돌출부상에서 상기 회전자바디의 축방향에 수평하게 배치되는 회전자의 터미널 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1,2 실링은 상기 회전자바디의 축방향을 기준으로 동일평면상에 배치되는 회전자의 터미널 구조.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 발전기의 회전자바디에 배치되는 터미널 단자 연결부;
    상기 터미널 단자 연결부에 배치되어 상기 회전자바디의 중심부에 배치된 전극리드와 상기 회전자바디의 외측 둘레에 배치된 권선코일을 연결하며, 상기 전극리드에서 상기 권선코일로 전류가 흐르도록 제공되는 터미널 단자;
    상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레와 상기 터미널 단자의 외측 둘레 사이에 배치되는 절연부싱; 및
    상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레, 상기 터미널 단자의 외측 둘레 및 상기 절연부싱간에 접촉 배치되고, 수소가스의 누설을 방지하도록 제공되는 실링조립체;를 포함하되,
    상기 터미널 단자 연결부의 내측에는 상기 회전자바디의 축방향으로 신장된 제1 돌출부를 포함하고, 상기 터미널 단자의 외측에는 상기 회전자바디의 축방향으로 신장된 제2 돌출부를 포함하며,
    상기 절연부싱은,
    상기 회전자바디의 축방향을 따라 상기 제1,2 돌출부까지 신장되며, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성되는 바디부;
    상기 터미널 단자와 상기 회전자바디가 접촉되는 것을 차단하도록, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부가 서로 마주보는 방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 제1 신장부; 및
    상기 터미널 단자의 결합위치를 지지하도록, 상기 터미널 단자 연결부의 외측방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 제2 신장부;를 포함하되,
    상기 실링조립체는
    상기 제1 돌출부와 상기 바디부 사이에 배치되는 제1 실링;
    상기 제2 돌출부와 상기 바디부 사이에 배치되는 제2 실링;
    상기 제1 신장부의 내주면과 상기 터미널 단자의 외주면 사이에 배치되는 제5 실링; 및
    상기 제2 신장부의 내주면과 상기 터미널 단자의 외주면 사이에 배치되는 제6 실링;을 포함하는 회전자의 터미널 구조.
  14. 삭제
  15. 발전기의 회전자바디에 배치되는 터미널 단자 연결부;
    상기 터미널 단자 연결부에 배치되어 상기 회전자바디의 중심부에 배치된 전극리드와 상기 회전자바디의 외측 둘레에 배치된 권선코일을 연결하며, 상기 전극리드에서 상기 권선코일로 전류가 흐르도록 제공되는 터미널 단자;
    상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레와 상기 터미널 단자의 외측 둘레 사이에 배치되는 절연부싱;
    상기 터미널 단자 연결부의 내측 둘레, 상기 터미널 단자의 외측 둘레 및 상기 절연부싱간에 접촉 배치되고, 수소가스의 누설을 방지하도록 제공되는 실링조립체; 및
    상기 절연부싱을 고정하도록, 상기 터미널 단자 연결부의 내부에서 상기 절연부싱에 인접하여 이동가능하게 배치되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 고정너트;를 포함하되,
    상기 터미널 단자 연결부의 내측에는 상기 회전자바디의 축방향으로 신장된 제1 돌출부를 포함하고, 상기 터미널 단자의 외측에는 상기 회전자바디의 축방향으로 신장된 제2 돌출부를 포함하며,
    상기 절연부싱은,
    상기 회전자바디의 축방향을 따라 상기 제1,2 돌출부까지 신장되며, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성되는 바디부;
    상기 터미널 단자와 상기 회전자바디가 접촉되는 것을 차단하도록, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 돌출부가 서로 마주보는 방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 제1 신장부; 및
    상기 터미널 단자의 결합위치를 지지하도록, 상기 터미널 단자 연결부의 외측방향으로 신장되고, 상기 터미널 단자의 외측 둘레를 따라 링 형상으로 형성된 제2 신장부;를 포함하되,
    상기 실링조립체는
    상기 제1 돌출부와 상기 바디부 사이에 배치되는 제1 실링;
    상기 제2 돌출부와 상기 바디부 사이에 배치되는 제2 실링; 및
    상기 바디부와 상기 고정너트 사이에 배치되는 제7 실링;을 포함하는 회전자의 터미널 구조.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 터미널 단자 연결부의 내면 일부에는 수나사산이 형성되고, 상기 고정너트의 외면에는 암나사산이 형성되며, 나사체결방식으로 상기 절연부싱의 위치를 고정하는 회전자의 터미널 구조.
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 회전자바디의 내부에 배치된 전극리드와 연결되게 상기 터미널 단자 연결부에 배치되고, 상기 터미널 단자에 접촉되도록 제공되는 커넥션바;를 더 포함하는 회전자의 터미널 구조.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 회전자바디의 내면과 상기 커넥션바의 외면이 절연되도록, 상기 회전자바디의 내면과 상기 커넥션바의 외면 사이에 배치되는 보어부싱;를 더 포함하는 회전자의 터미널 구조.
  20. 케이싱;
    상기 케이싱의 내면을 따라 배치되고 권선코일을 포함하는 고정자; 및
    상기 고정자의 내측에 배치되고, 제1항, 제13항 또는 제15항 중 어느 하나의 터미널 구조를 포함하는 회전자바디와 상기 회전자바디의 외면에 형성된 권선코일을 포함하는 회전자;
    를 포함하는 발전기.
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