KR102058917B1 - 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폭발 위험성이 높은 산업분야에 사용되는 내압 방폭형 전동기을 구조를 개선하여 일측에서의 폭발시 폭발 압력이 타측으로 분산되어 폭발 압력이 상승하는 것을 막는 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내압 방폭형 전동기는 외통과, 상기 외통 내의 중심에 위치하여 중심축을 중심으로 회전하는 회전자와, 상기 회전자를 감싸며 상기 외통에 고정된 고정자를 갖는 구조로서, 상기 회전자는 상기 중심축을 중심으로 방사형으로 회전자를 관통하는 다수개의 통공이 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 통공은 부하측의 지름(D1)이 반부하측의 지름(D2)보다 큰 제1 통공과, 반부하측의 지름(D2)이 부하측의 지름(D1)보다 큰 제2 통공이 서로 교대로 위치한다.

Description

내압 방폭형 전동기의 회전자 구조{Rotor of explosion-proof type motor}

본 발명은 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폭발 위험성이 높은 산업분야에 사용되는 내압 방폭형 전동기의 구조를 개선하여 일측에서의 폭발시 폭발 압력이 타측으로 분산되어 폭발 압력이 상승하는 것을 막는 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조에 관한 것이다.

내압 방폭형 전동기는 전동기 내부에서 폭발이 발생해도 압력에 견디고 화염이 누출되지 않도록 특수 설계된 산업용 전동기로서, 석유, 화학, 가스 및 조선산업 등 폭발 위험성이 높은 산업분야에 사용되는 특수기기이다.

이러한 내압 방폭형 전동기는 폭발 시험을 통해 전동기 외함의 구조적 강성을 검증하고, 인화 시험을 통해 내압 방폭형 전동기 내부의 폭발로 인한 화염이 내압 방폭형 전동기 외부로 전파되는 것을 방지하여 내압 방폭형 전동기 외부의 2차적 폭발을 방지한다.

다시말해, 내압 방폭형 구조는 내부의 폭발 압력 크기에 따라서 프레임의 두께 및 강도의 기준이 상이하며, 압력의 크기가 작을수록 설계 및 비용적인 측면에서 장점을 가질 수 있다. 특히, 전동기와 같이 구성품에 의해 내부의 구조에 격벽과 유사한 형태의 구조를 가지는 경우에는 압력 중첩 현상에 의한 급격한 압력 상승이 발생할 수 있다.

도 1을 참조하여, 압력 중첩 현상을 설명하기로 한다. 도 1을 참조하면, 압력중첩현상이란 primary chamber에서 폭발이 일어났을 경우, connecting tube에 의해 폭발 압력이 원활하게 통과하지 못하면, 폭발 압력이 중첩 및 가열되어 Secondary chamber에서의 폭발 압력이 Primary chamber의 폭발 압력에 비해 급격하게 상승하는 현상을 말한다. 이럴 경우, secondary chamber에서 2차 폭발이 발생하게 된다.

내압 방폭형 전동기에서는 공극(고정자와 회전자 사이의 간극)이 connecting tube와 같은 역할을 하면서 높은 폭발 압력 결과를 초래하며, 이러한 결과에 의해 전동기 프레임의 두께 및 강도를 강화해야 되기 때문에 제작 원가가 증가하게 된다.

따라서, 내압 방폭형 전동기에서는 높은 폭발 압력을 방지하기 위한 다양한 기술이 연구되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1512945호 (2015.04.10.)

본 발명의 목적은 일측에서의 폭발시 폭발 압력이 타측으로 원할히 분산되도록 하여 폭발 압력이 상승하는 것을 막는 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 내압 방폭형 전동기는 외통과, 상기 외통 내의 중심에 위치하여 중심축을 중심으로 회전하는 회전자와, 상기 회전자를 감싸며 상기 외통에 고정된 고정자를 갖는 구조로서, 상기 회전자는 상기 중심축을 중심으로 방사형으로 회전자를 관통하는 다수개의 통공이 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 통공은 부하측의 지름(D1)이 반부하측의 지름(D2)보다 큰 제1 통공과, 반부하측의 지름(D2)이 부하측의 지름(D1)보다 큰 제2 통공이 서로 교대로 위치한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 통공은 상기 고정자와 상기 회전자 사이의 간극보다 5~8배 이상 큰 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 통공의 양쪽 끝단 중 지름이 큰 끝단에는 체크밸브가 형성되어, 지름이 큰 끝단에서 지름이 작은 끝단으로 폭발압력이 전달되지 못하도록 구성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 체크밸브는 상기 회전자에 고정되어 중심축역할을 하는 힌지; 상기 힌지에 회전가능하게 고정되어 힌지를 중심으로 회전하는 회전막대; 및 상기 회전막대에 고정되어 상기 회전막대가 회전함에 따라 상기 통공을 막거나 개방하는 차단판을 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 힌지에는 스프링이 형성되어, 상기 회전막대를 탄성지지하여, 전동기 내에서 폭발이 있어나 통공을 통해서 폭발압력이 전달할 경우에는 상기 회전막대가 회전하여 통공을 개방하고 평상시에는 스프링의 탄성력으로 통공을 막고 있다.

본 발명에 따른 내압 방폭형 전동기는 전동기 내부에서 폭발이 일어난 경우에 회전자에 통공이 형성되어 있음으로 통공을 통해서 폭발압력이 전달함으로 폭발 압력의 중첩 현상을 방지하여 전동기의 안전성을 높일 수 있다.

또한, 이러한 폭발압력의 중첩 현상을 방지함으로써, 전동기의 외형을 두껍게 형성할 필요가 없음으로 보다 생산성이 높은 전동기를 생산할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 압력 중첩 현상을 설명하기 위한 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 내압 방폭형 전동기의 회전자의 측면도 및 사시개략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조에 설치되는 체크밸브를 나타내는 개략도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조를 나타내는 개략도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 내압 방폭형 전동기의 회전자의 측면도 및 사시개략도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 내압 방폭형 전동기(100)는 일반적인 전동기와 같이 하우징 역할을 하는 외통(10)과, 상기 외통 내의 중심에 위치하여 중심축을 중심으로 회전하는 회전자(20)와, 상기 회전자를 감싸며 상기 외통에 고정된 고정자(40)를 갖는다.

본 발명에서 내압 방폭형 전동기의 회전자는 상기 중심축(22)을 중심으로 방사형으로 회전자를 관통하는 다수개의 통공(24)이 일정간격으로 형성된다. 즉, 부하측에서 반부하측으로 회전자(20)를 관통하여 통공(24)이 형성된다.

전동기 내부의 부하측 또는 반부하측에서 폭발이 일어났을 때, 압력 중첩 현상을 완화시키기 위해서 폭발 압력 저감용으로 통공을 전동기 회전자에 형성하는 것이다. 통공(24)의 크기는 고정자와 회전자 사이의 간극의 크기보다 바람직하게는 5~8배 이상 크게 형성된다. 통상, 내압 방폭형 전동기의 고정자와 회전자 사이의 간극은 2mm 정도임으로, 통공의 크기는 지름 약 10mm 내지 16mm 정도가 바람직하다. 통공의 크기가 너무 작으면(10mm 미만) 폭발 압력 저감용으로 효과가 없을 것이며, 너무 크면(16mm 초과) 회전자로서의 역할을 방해할 수 있음으로, 지름 약 10mm 내지 16mm 정도가 바람직하다.

통공(24)은 일측은 지름이 작고 반대편으로 갈수록 지름이 커지는 테이퍼진 형상을 지닌다. 이는 전동기 내에서 폭발이 일어났을 때 작은 지름에서 큰 지름으로 확산하면서 압력이 저감되도록 하기 위해서이다.

전동기 내부의 폭발은 부하측 또는 반부하측에서 일어날 수 있음으로, 상기 통공은 부하측의 지름(D1)이 반부하측의 지름(D2)보다 큰 제1 통공과, 반부하측의 지름(D2)이 부하측의 지름(D1)보다 큰 제2 통공이 서로 교대로 위치하는 구조를 지닌다. 즉, 부하측에서 폭발이 일어나면 부하측의 작은 지름에서 반부하측의 큰 지름으로 폭발 가스가 확산하여 압력이 저감되도록 부하측의 지름(D1)이 반부하측의 지름(D2)보다 작은 제2 통공(24b)을 통해서 폭발 가스가 확산되며, 반대로, 반부하측에서 폭발이 일어나면 반부하측의 작은 지름에서 부하측의 큰 지름으로 폭발 가스가 확산하여 압력이 저감되도록 반부하측의 지름(D2)이 부하측의 지름(D1)보다 작은 제1 통공을 통해서 폭발 가스가 확산된다.

통공(24)은 중심축을 기준으로 방사상(divergent)으로 일정간격 형성되는 데, 보다 바람직하게는 하측의 지름(D1)이 반부하측의 지름(D2)보다 큰 제1 통공과, 부하측의 지름(D1)이 반부하측의 지름(D2)보다 작은 제2 통공이 서로 교대로 위치하도록 형성되는 것이다. 이처럼, 방사상으로 형성하는 이유는 폭발압력이 균일하게 반대편으로 전달되어 폭발 압력이 어느 한 부분이 집중되는 것을 방지하기 위해서이다.

상기 통공(24)의 양쪽 끝단 중 지름이 큰 끝단에는 체크밸브(30)가 설치된다. 체크밸브(30)는 큰 지름에서 작은 지름쪽으로 폭발압력이 이동하는 것을 막기 위해서이다. 즉, 부하측의 지름(D1)이 반부하측의 지름(D2)보다 큰 제1 통공(24a)에는 양쪽 끝단 중 부하측의 끝단에 설치되며, 반대로 부하측의 지름(D1)이 반부하측의 지름(D2)보다 작은 제2 통공(24b)에는 양쪽 끝단 중 반부하측의 끝단에 설치된다.

체크밸브(30)는 전동기의 일측(부하측 또는 반부하측)에서 폭발이 일어나는 경우에 지름이 작은 쪽에서 큰 쪽으로 형성된 통공을 통해서 폭발압력이 전달되어 전동기의 안정성을 도모하나, 반대의 경우 즉, 지름이 큰쪽에서 작은 쪽으로는 폭발압력이 전달되지 않도록 하기 위해서이다.

다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명의 내압 방폭형 전동기 회전자의 통공의 일측에 설치되는 체크밸브에 대해서 설명하기로 한다.

통공의 끝단 중 지름이 큰 끝단에 설치되는 체크밸브(30)는 힌지(36), 회전막대(34), 차단판(32)을 포함한다.

힌지(36)는 상기 회전자에 고정되어 중심축 역할을 하는 부분이다. 즉, 힌지를 통해서 힌지에 결합된 회전막대(34)가 회전하게 된다.

회전막대(34)는 힌지에 회전가능하도록 고정되어 힌지를 중심으로 회전하는 부분이며, 차단판(32)은 상기 회전막대에 고정되어 상기 회전막대가 회전함에 따라 상기 통공을 차단하거나 개방하는 부분이다.

바람직하게는 도시되지는 않았으나, 상기 힌지에는 스프링이 형성되어, 상기 회전막대를 탄성지지하게 된다. 이에 따라 전동기 내에서 폭발이 있어나 통공을 통해서 폭발압력이 전달할 경우에는 상기 회전막대가 회전하여 통공을 개방하고 평상시에는 스프링의 탄성력으로 통공을 막고 있게 된다.

체결편(33)은 차단판의 일측에 설치되어 차단판과 회전막대가 체결하도록 하는 부분이다. 즉, 도시된 바와 같이 회전막대에 삽입용 구멍을 형성하고, 상기 삽입용 구멍에 체결편을 삽입한 후에 체결편의 끝단에 와셔와 너트를 체결함으로써, 차단판과 회전막대를 체결하게 된다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

100: 내압 방폭형 전동기
10: 외통
20: 회전자
22: 회전축
24: 통공
24a: 제1 통공
24b: 제2 통공
30: 체크밸브
32: 차단판
33: 체결편
34: 회전막대
36: 힌지
40: 고정자

Claims (6)

1. 외통과, 상기 외통 내의 중심에 위치하여 중심축을 중심으로 회전하는 회전자와, 상기 회전자를 감싸며 상기 외통에 고정된 고정자를 갖는 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조에 있어서,
   상기 회전자는 상기 중심축을 중심으로 방사형으로 회전자를 관통하는 다수개의 통공이 일정간격으로 형성되되,
   상기 통공은 부하측의 지름(D1)이 반부하측의 지름(D2)보다 큰 제1 통공과,
   반부하측의 지름(D2)이 부하측의 지름(D1)보다 큰 제2 통공이 서로 교대로 위치하는 것을 특징으로 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 통공은 상기 고정자와 상기 회전자 사이의 간극보다 5~8배 이상 큰 것을 특징으로 하는 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 통공의 양쪽 끝단 중 지름이 큰 끝단에는 체크밸브가 형성되어,
   지름이 큰 끝단에서 지름이 작은 끝단으로 폭발압력이 전달되지 못하도록 구성된 것을 특징으로 하는 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 체크밸브는
   상기 회전자에 고정되어 중심축역할을 하는 힌지;
   상기 힌지에 회전가능하게 고정되어 힌지를 중심으로 회전하는 회전막대; 및
   상기 회전막대에 고정되어 상기 회전막대가 회전함에 따라 상기 통공을 막거나 개방하는 차단판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조.
6. 제5항에 있어서,
   상기 힌지에는 스프링이 형성되어, 상기 회전막대를 탄성지지하여,
   전동기 내에서 폭발이 있어나 통공을 통해서 폭발압력이 전달할 경우에는 상기 회전막대가 회전하여 통공을 개방하고 평상시에는 스프링의 탄성력으로 통공을 막고 있는 것을 특징으로 하는 내압 방폭형 전동기의 회전자 구조.
   
   

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