KR200292195Y1 - Cooling structure of stator core for generator - Google Patents

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Abstract

본 고안은 고정자 코어의 외경을 따라 다 수개의 돌출부를 형성하여 냉각공기가 접촉되는 고정자 코어의 전체 표면적을 증대시킴으로써 발전기의 온도를 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 한 발전기 고정자 코어의 냉각구조에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling structure of a generator stator core that forms a plurality of protrusions along the outer diameter of the stator core to increase the overall surface area of the stator core to which the cooling air contacts, thereby efficiently cooling the temperature of the generator.

본 고안에 따른 발전기 고정자 코어의 냉각구조는 고정자 코일이 권선되도록 내주에 형성된 다 수개의 요크부와, 발전과정에서 발생된 열을 방출하기 위해 외경을 따라 프레임 측으로 일정한 간격을 두고 돌출된 다 수개의 돌출부, 및 상기 다 수개의 요크부 및 돌출부를 포함하는 여러 겹의 얇은 판이 접합되어 형성된 코어몸체가 구비된다.The cooling structure of the generator stator core according to the present invention is a plurality of yoke parts formed in the inner circumference so that the stator coils are wound, and a plurality of yokes protruded at regular intervals to the frame side along the outer diameter to release heat generated in the power generation process. A protrusion and a core body formed by joining a plurality of layers of thin plates including the plurality of yokes and protrusions are provided.

Description

발전기 고정자 코어의 냉각구조{Cooling structure of stator core for generator}Cooling structure of stator core for generator

본 고안은 발전기 고정자 코어의 냉각구조(Stator core)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전기의 발열원인 고정자 코어의 냉각공기 접촉면적을 증대시킴으로써 발전기 냉각효율을 극대화 할 수 있도록 한 발전기 고정자 코어의 냉각구조에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling structure (stator core) of the generator stator core. More specifically, the cooling structure of the generator stator core to maximize the cooling efficiency of the generator by increasing the contact area of the cooling air of the stator core, which is the heat generating source of the generator. It is about.

일반적으로 발전기는 계자코일에 의해 자속이 발생된 회전자를 엔진의 동력으로 회전시키면서 코일에 교류를 유기시키는 장치로써, 프레임의 내부에 원통형으로 고정 설치된 고정자(Stator)와, 상기 고정자의 중심에서 회전되면서 교류를 유기시키기 위한 회전자(Rotor)를 포함하는 구조를 갖는다.In general, a generator is a device that induces alternating current in a coil while rotating a rotor in which magnetic flux is generated by a field coil with the power of an engine. The generator is fixed in a cylindrical shape inside a frame, and rotates at the center of the stator. While having a structure including a rotor (Rotor) for inducing alternating current.

도 1은 일반적인 발전기의 전체 구조 및 구성 부품을 도시한 단면구조도이고, 도 2는 종래의 발전기 고정자 코어를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional structural view showing the overall structure and components of a general generator, Figure 2 is a cross-sectional view showing a conventional generator stator core.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 발전기(G)의 프레임(1) 중앙에 반부하측 베어링(12) 및 부하측 브라켓트(10)와 반부하측 브라켓트(11)로 고정된 샤프트(2)가 삽입되고, 상기 샤프트(2)에는 회전자 코일(6)이 권선된 회전자 코어(4)가 고정된다.1 and 2, a shaft 2 fixed with a half-load bearing 12, a load-side bracket 10, and a half-load bracket 11 is inserted in the center of the frame 1 of the generator G. The rotor core 4 is wound around the shaft 2 to which the rotor coil 6 is wound.

상기 회전자 코어(4)의 외부에는 고정자 코어(3)가 둘러 싸여져 상기 프레임(1)에 결합되는데, 상기 회전자 코어(4)가 회전되면서 유기되는 교류를 고정자 코어(3)에 연결된 정류기(도시되지 않음)를 통해 정류하여 각종의 전기기기에 공급한다.A stator core 3 is enclosed outside the rotor core 4 and coupled to the frame 1, and a rectifier connected to the stator core 3 conducts alternating current generated while the rotor core 4 is rotated. (Not shown) to supply to various electrical equipment.

한편, 상기 고정자 코어(3)는 얇은 판이 여러 겹으로 접합되어 고정자 코일(5)을 권선할 수 있도록 구성되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 원통형 몸체의내측에는 고정자 코일(5)을 권선하도록 다 수개의 요크부(3a)가 형성된다.On the other hand, the stator core 3 is configured so that a thin plate can be bonded in multiple layers to wind the stator coil 5, as shown in Figure 2 to the winding of the stator coil 5 in the inner side of the cylindrical body Several yoke portions 3a are formed.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 일반적인 발전기(G)는 발열원인 고정자 코어(3) 및 고정자 코일(5)을 냉각시키기 위해 냉각공기 입구커버(17)를 통해 차가운 외부공기를 발전기 내부로 끌어들인 후 내부의 코어 및 코일을 냉각시키고, 팬(13)을 거쳐 냉각공기 출구커버(18)를 통해 발전기 외부로 배출시킴으로써 발전기(G)를 냉각시킨다.The general generator (G) having the structure as described above draws cold outside air into the generator through the cooling air inlet cover (17) to cool the stator core (3) and the stator coil (5), which is a heating source, inside The core and the coil of the cooler, and by cooling the generator (G) by discharging to the outside through the cooling air outlet cover 18 through the fan (13).

그러나, 종래의 고정자 코어는 도 2에 도시된 바와 같이 냉각공기와 접촉되는 고정자 코어의 외경이 원형구조로, 냉각공기와 접촉되는 표면적(a1)은 π×D×L(D:고정자 코어 폭, L:고정자 코어 길이)임으로 냉각공기와 접촉되는 전체 표면적이 비교적 작아 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있다.However, in the conventional stator core, as shown in FIG. 2, the outer diameter of the stator core in contact with the cooling air is circular, and the surface area a1 in contact with the cooling air is π × D × L (D: stator core width, L: stator core length), so that the total surface area in contact with the cooling air is relatively small, which lowers the cooling efficiency.

이에, 본 고안의 목적은 고정자 코어의 외경을 따라 다 수개의 돌출부를 형성하여 냉각공기가 접촉되는 고정자 코어의 전체 표면적을 증대시킴으로써 발전기의 온도를 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 한 발전기 고정자 코어의 냉각구조를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to create a plurality of protrusions along the outer diameter of the stator core to increase the total surface area of the stator core in contact with the cooling air to cool the generator temperature efficiently cooling the generator stator core To provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 발전기 고정자 코어의 냉각구조는 고정자 코일이 권선되도록 내주에 형성된 다 수개의 요크부와, 발전과정에서 발생된 열을 방출하기 위해 외경을 따라 프레임 측으로 일정한 간격을 두고 돌출된 다 수개의 돌출부, 및 상기 다 수개의 요크부 및 돌출부를 포함하는 여러 겹의 얇은 판이 접합되어 형성된 코어몸체가 구비된다.In order to achieve the above object, the cooling structure of the generator stator core according to the present invention has a plurality of yoke portions formed in the inner circumference such that the stator coil is wound, and is fixed to the frame side along the outer diameter to release heat generated in the power generation process. A core body is formed by joining a plurality of protrusions spaced apart from each other and a plurality of layers of thin plates including the plurality of yokes and protrusions.

도 1은 일반적인 발전기의 전체 구조 및 구성 부품을 도시한 단면구조도.1 is a cross-sectional view showing the overall structure and components of a typical generator.

도 2는 종래의 발전기 고정자 코어를 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a conventional generator stator core.

도 3은 본 고안에 따른 발전기 고정자 코어의 냉각구조를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing a cooling structure of the generator stator core according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 프레임 2 : 샤프트1: frame 2: shaft

3 : 고정자 코어 4 : 회전자 코어3: stator core 4: rotor core

5 : 고정자 코일 6 : 회전자 코일5: stator coil 6: rotor coil

10 : 부하측 브라켓트 11 : 반부하측 부라켓트10: Load side bracket 11: Half load side bracket

12 : 반부하측 베어링 13 : 팬12: half load side bearing 13: fan

17 : 냉각공기 입구커버 18 : 냉각공기 출구커버17: cooling air inlet cover 18: cooling air outlet cover

30 : 코어몸체 31 : 요크부30: core body 31: yoke part

32 : 돌출부32: protrusion

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 고안에 따른 발전기 고정자 코어의 냉각구조를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a cooling structure of the generator stator core according to the present invention.

도 1 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 고안에 따른 발전기(Generator)(G)는 프레임(1)의 내부 중앙에 반부하측 베어링(12) 및 부하측 브라켓트(10)와 반부하측 브라켓트(11)에 의해 지지 고정된 샤프트(2)가 삽입 설치된다.Referring to FIGS. 1 and 3, the generator G according to the present invention has a half load side bearing 12, a load side bracket 10, and a half load side bracket 11 at the inner center of the frame 1. The shaft 2 supported and fixed by this is inserted.

상기 샤프트(2)의 외측에는 회전자 코일(6) 및 고정자 코일(5)이 고정되고, 상기 샤프트(2)와 프레임(1) 사이에는 기계적 입력을 받아 전자력에 의해 전기적 출력을 발생하는 고정자 코어(3) 및 회전자 코어(4)가 고정된다.A rotor coil 6 and a stator coil 5 are fixed to the outside of the shaft 2, and a stator core receives a mechanical input between the shaft 2 and the frame 1 to generate an electrical output by an electromagnetic force. 3 and the rotor core 4 are fixed.

상기 회전자 코어(4)는 샤프트(2)의 외측 둘레에 고정되어 엔진의 동력을 받아 샤프트(2)와 함께 회전함으로써 회전자 코일(6)에 교류를 유기시켜 발전기(G)의 출력을 얻는다.The rotor core 4 is fixed to the outer circumference of the shaft 2 to rotate with the shaft 2 under the power of the engine to induce alternating current in the rotor coil 6 to obtain the output of the generator G. .

상기 회전자 코어(4)의 외측으로 고정자 코일(5)을 권취하여 전류를 유기하는 고정자 코어(3)는 여러 겹의 얇은 판이 접합되어 코어몸체(30)를 이룬다.The stator core 3, which winds the stator coils 5 to the outside of the rotor core 4 and induces current, forms a core body 30 by joining multiple layers of thin plates.

상기 고정자 코어(3)는 도 3에 도시된 바와 같이 고정자 코일(5)이 권선되도록 내주에 다 수개의 요크부(31)가 일정한 간격으로 형성된다.In the stator core 3, as shown in FIG. 3, a plurality of yoke portions 31 are formed at regular intervals on the inner circumference such that the stator coil 5 is wound.

또한, 상기 고정자 코어(3)는 외주연에 발전기(G)의 발전과정에서 발생하는 열의 방출을 위한 다 수개의 돌출부(32)가 외경을 따라 상기 프레임(1) 측으로 일정한 간격을 두고 돌출된다.In addition, the stator core 3 has a plurality of protrusions 32 for releasing heat generated in the power generation process of the generator G on the outer periphery and protrude at regular intervals toward the frame 1 along the outer diameter.

이때, 상기 고정자 코어(3)의 돌출부(32)는 고정자 코어(3)에 흐르는 자속의 흐름에 방해가 되지 않는 범위 내의 높이(t)를 갖는 톱니바퀴형으로 돌출 형성된다.At this time, the protruding portion 32 of the stator core 3 is formed to protrude in a gear shape having a height t within a range that does not interfere with the flow of magnetic flux flowing through the stator core 3.

상기와 같은 구조를 갖는 발전기(G)는 발전과정에서 발생된 열을 방출하기 위해 냉각공기 입구커버(17)를 통해 차가운 외부공기를 발전기 내부로 끌어들인 후 내부의 회전자 코어(4) 및 고정자 코어(3)와, 회전자 코일(6) 및 고정자 코일(5)과의 열교환을 통해 이들을 냉각시키고, 팬(13)을 거쳐 냉각공기 출구커버(18)를 통해 발전기(G) 외부로 뜨거워진 공기를 배출시킨다.The generator G having the structure as described above draws cool external air into the generator through the cooling air inlet cover 17 to release heat generated in the power generation process, and then rotates the rotor core 4 and the stator. The cores 3 and the rotor coils 6 and the stator coils 5 are cooled by heat exchange, and the fan 13 is heated to the outside of the generator G through the cooling air outlet cover 18. Vent the air.

따라서, 상기 고정자 코어(3)는 냉각공기 입구커버(17)를 통해 발전기 내부로 유입된 냉각공기가 고정자 코어(3)와 접촉하는 전체 표면적(a2)이 상기 고정자 코어(3)의 외경을 따라 돌출 형성된 톱니바퀴형 돌출부(32)에 의해 종래의 발전기의 표면적(a1) 보다 증가면적(d) 만큼 증대된다.Accordingly, the stator core 3 has a total surface area a2 of cooling air introduced into the generator through the cooling air inlet cover 17 and the stator core 3 along the outer diameter of the stator core 3. The protruding toothed protrusions 32 increase by an increased area d than the surface area a1 of the conventional generator.

이때, 본 고안의 고정자 코어(3)의 외부공기와의 접촉하는 표면적 a2 = a1 + d 이고, 증가면적 d = t ×2n ×L(t:돌출부 높이, n:돌출부 갯수, L:고정자 코어 길이)이 된다.At this time, the surface area a2 = a1 + d in contact with the external air of the stator core 3 of the present invention, the increase area d = t × 2n × L (t: protrusion height, n: number of protrusions, L: stator core length )

그리고, 상술한 바와 같은 고정자 코어(3)의 구조를 갖는 발전기(G)의 온도상승은 다음의 [식 1]과 같이 고정자 코어(3)의 전체 표면적(a2)에 반비례하게 나타난다.In addition, the temperature rise of the generator G having the structure of the stator core 3 as described above is inversely proportional to the total surface area a2 of the stator core 3 as shown in Equation 1 below.

온도상승≒열방산계수≒(1/고정자 코어 표면적)×K (K는 상수) ---- [식 1]Temperature rise ≒ heat dissipation coefficient ≒ (1 / stator core surface area) × K (K is a constant) ---- [Equation 1]

따라서, 본 고안의 발전기 고정자 코어(3)의 냉각구조는 고정자 코어의 구조를 그 단면이 톱니바퀴형이 되도록 돌출부(32)를 형성하여 냉각표면적을 극대화함으로써 발전기(G)의 온도를 효율적으로 냉각시켜 성능은 우수하면서 크기 및 무게를 최소화시킬 수 있다.Therefore, the cooling structure of the generator stator core 3 of the present invention forms the protrusion 32 so that the cross section of the structure of the stator core has a toothed shape to maximize the cooling surface area, thereby efficiently cooling the temperature of the generator G. This allows for excellent performance while minimizing size and weight.

본 고안에서는 발전기 고정자 코어의 돌출부(32)를 도 3에 도시된 바와 같이 냉각공기 접촉표면적이 최대가 되도록 일정 높이를 갖는 톱니바퀴형 돌출부(32)로 예로 들었으나, 이는 발전기 고정자 코어의 냉각구조에 대한 하나의 실시예에 불과한 것으로서 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 그 모양의 다양한 변경 실시가 가능하고, 그 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.In the present invention, the protrusion 32 of the generator stator core is exemplified as a toothed protrusion 32 having a predetermined height such that the cooling air contact surface area is maximized as shown in FIG. 3, but this is a cooling structure of the generator stator core. As just one embodiment of the present invention, any person having ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs may perform various modifications of the shape, and the technical spirit of the present invention to the extent.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 발전기 고정자 코어의 냉각구조는 고정자 코어의 외경을 따라 다 수개의 돌출부를 형성하여 냉각공기가 접촉하는 고정자 코어의 전체 표면적을 극대화 함으로써 발전기의 냉각효율을 향상시켜 성능은 우수하면서 크기 및 무게를 최소화 할 수 있는 장점이 있고, 이로 인하여 발전기 설치공간의 최소화 및 발전기 분해 조립시 필요한 장비의 소형화로 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, the cooling structure of the generator stator core according to the present invention forms a plurality of protrusions along the outer diameter of the stator core to maximize the total surface area of the stator core in contact with the cooling air to improve the cooling efficiency of the generator The performance has the advantage of minimizing the size and weight, thereby reducing the cost by minimizing the installation space of the generator and miniaturization of the equipment required for disassembling and assembling the generator.

Claims (2)

고정자 코일이 권선되도록 내주에 형성된 다 수개의 요크부;A plurality of yoke portions formed in the inner circumference so that the stator coils are wound; 발전과정에서 발생된 열을 방출하기 위해 외경을 따라 프레임 측으로 일정한 간격을 두고 돌출된 다 수개의 돌출부; 및A plurality of protrusions projecting at regular intervals along the outer diameter toward the frame to release heat generated during the power generation process; And 상기 다 수개의 요크부 및 돌출부를 포함하는 여러 겹의 얇은 판이 접합되어 형성된 코어몸체가 구비됨을 특징으로 하는 발전기 고정자 코어의 냉각구조.Cooling structure of the generator stator core, characterized in that the core body is formed by joining a plurality of layers of thin plates including the plurality of yoke and the protrusion. 청구항 1에 있어서, 상기 돌출부는,The method according to claim 1, The protrusions, 고정자 코어에 흐르는 자속의 흐름에 방해가 되지 않는 범위 내의 높이(t)를 갖는 톱니바퀴형으로 형성됨을 특징으로 하는 발전기 고정자 코어의 냉각구조.Cooling structure of the generator stator core, characterized in that it is formed in a cog wheel shape having a height (t) in the range that does not interfere with the flow of magnetic flux flowing through the stator core.
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