KR20050019410A - High cooling efficiency generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉각성능이 향상된 발전기에 관한 것으로, 발전기 고정자의 적층물을 연결하는 덕트피스의 길이연장 및 설치각도 변화를 통해 고정자 반경방향 통풍로의 구조를 변경하여 발전기의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 발전기에 관한 것이다. The present invention relates to a generator with improved cooling performance, which can improve the cooling performance of the generator by changing the structure of the stator radial ventilation path through the extension of the length and installation angle of the duct piece connecting the stack of the generator stator. It is about a generator.
일반적으로 발전기는 고정자 안에 같은 동심원상에 존재하는 회전자가 회전하여 전기를 얻는 것으로, 회전자와 고정자 각각에는 축방향으로 많은 권선이 감겨져 있는데 이 권선에 통전함으로써, 권선 도체가 발열하도록 되어 있다. 이때 권선을 감싸고 있는 절연재는 권선의 발열에 의한 온도상승에 견딜 수 있도록 내열성이 높은 재료를 사용하고 있으나, 대략 100℃ 남짓이 내열온도의 한계이다. 그러므로, 발전기의 안정적인 운전과 내구성을 향상시키기 위해서는 효과적인 냉각방식을 이용하여 권선의 온도상승을 막음으로써 절연재의 파손을 미연에 방지해야 한다. In general, a generator generates electricity by rotating a rotor existing in the same concentric circle in the stator. Each winding of the rotor and the stator is wound in an axial direction. At this time, the insulating material surrounding the winding is made of a material having high heat resistance to withstand the temperature rise due to the heating of the winding, but the heat resistance temperature is limited to about 100 ℃. Therefore, in order to improve the stable operation and durability of the generator, it is necessary to prevent the breakdown of the insulation material by preventing the temperature rise of the winding by using an effective cooling method.
이와 같은 권선의 온도상승을 방지하기 위하여 통풍냉각에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 일본특허공개 평 9-285052 호 공보에 기재된 방법은 반경 방향류 냉각방식이라 불리는 구조로, 권선 슬롯 바닥부에 권선 단부로부터의 통풍유로가 되는 서브 슬롯을 형성하고, 권선에는 턴 사이의 전기절연을 확보하면서 다수의 반경 방향으로 유로를 형성하도록 되어 있다. 또한 웨지에도 이 유로와 회전자 외경 측과 연통하도록 구멍이 형성되어 있으며, 이러한 구조를 통해 냉각 공기를 서브 슬롯으로부터 회전자 권선에 형성한 냉각 유로에 흘릴 수 있어 회전자 권선을 강제 냉각하여 권선온도를 일정온도 이하로 억제하도록 되어 있다. In order to prevent the temperature rise of such windings, a lot of research has been conducted on the ventilation cooling. In particular, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-285052 has a structure called a radial flow cooling method, which forms a subslot in the bottom of the winding slot, which serves as a ventilation flow path from the winding end, and in the winding, the electric power between turns. The flow paths are formed in a plurality of radial directions while ensuring insulation. Wedges are also formed in the wedge so as to communicate with the flow path and the outer diameter side of the rotor. Through this structure, cooling air can flow from the subslot into the cooling flow path formed in the rotor winding, forcing the cooling of the rotor winding to force the winding temperature. Is controlled to be below a certain temperature.
또한, 대한민국 특허공개 특1999-023802 호 공보에 기재된 방법은 회전자를 통해 축방향으로 흐르는 냉각매체가 가열된 상태로 공기 틈새로 유입되고, 이 공기틈새로부터 고정자의 유출로를 통해 반경방향으로 외향하고, 냉각공기 복귀를 통해 고정자 외측의 주 팬에 복귀하도록 구성되어 있다. 또한, 대한민국 특허공개 특 2001-0030083 호는 회전자의 권선 슬롯 및 서브 슬롯과, 도체와 절연재를 교대로 적층한 회전자 권선과, 웨지와, 서브슬롯과 전방 웨지의 관통구멍을 연통하는 반경 방향 통풍 유로로 이루어지는 터빈 발전기에 있어서, 상기 반경 방향 통풍로 내면에 돌기를 형성하고, 그 돌기 높이를 회전축 방향 위치에서 변화시키도록 되어 있으며, 대한민국 특허공개 특 2001-0031756 호는 브래킷 본체에 다수의 배기공을 형성하는 배기공 리브와, 이 배기공의 내측에 위치하고 다수의 흡기공을 형성하는 다수의 흡기공 밸브가 설치된 브래킷이 한쌍 대향에서 구성된 케이스를 갖고 적어도 한쪽의 브래킷의 배기공 리브를 회전축으로부터 방사선에 의해 회전자의 회전방향측에 20∼50°경사해서 구성하고, 또 배기공 리브의 경사방향의 법선면에서 리브두께가 배기공 폭의 50% 이하로 구성되도록 되어 있다. In addition, the method described in Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-023802 is introduced into the air gap with the cooling medium flowing in the axial direction through the rotor heated, and outwardly radially through the outflow path of the stator from the air gap. And returning to the main fan outside the stator through the cooling air return. In addition, Korean Patent Laid-Open No. 2001-0030083 discloses a radial direction in which a winding slot and a sub slot of a rotor, a rotor winding in which a conductor and an insulating material are alternately laminated, and a through hole of a wedge, a sub slot, and a front wedge are communicated. In a turbine generator comprising a ventilation flow path, a protrusion is formed on an inner surface of the radial ventilation path, and the height of the protrusion is changed at a position in a rotational axis direction, and Korean Patent Laid-Open No. 2001-0031756 discloses a plurality of exhausts in a bracket body. An exhaust hole rib forming a ball and a bracket provided with a plurality of intake hole valves disposed inside the exhaust hole and forming a plurality of intake holes are formed in a pair of opposing pairs, and the exhaust hole ribs of at least one bracket are removed from the rotary shaft. 20 to 50 degrees are inclined to the rotation direction side of a rotor by radiation, and it is made from the normal line of the inclined direction of the exhaust hole rib. The rib thickness is configured to be 50% or less of the exhaust hole width.
그러나 상기와 같은 종래의 기술은 회전자와 고정자의 외관을 상당부분 변경하거나 냉각효율을 높이기 위하여 통풍로를 복잡하게 형성하므로 복잡해진 통풍로로 인한 추가적인 유동 저항 상승이 있었으며 별도로 추가하여 장착하여야 하므로 원가가 상승되는 등 여러가지 문제점이 있었다.However, in the conventional technology as described above, since the ventilation path is complicated to change the appearance of the rotor and the stator substantially, or to increase the cooling efficiency, there is an additional flow resistance increase due to the complicated ventilation path. There were various problems such as rising.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 고정자 적층물을 연결하는 덕트피스의 길이 및 각도의 개선에 의해 최적의 냉각통풍 분포를 형성하여, 추가적인 노동력 및 자본의 투입없이 냉각성능을 극대화할 수 있는 냉각성능이 향상된 발전기를 제공하는 것이다.The present invention has been made in consideration of the above problems, the object of which is to form an optimal cooling ventilation distribution by improving the length and angle of the duct piece connecting the stator stack, cooling performance without additional labor and capital input It is to provide a generator with improved cooling performance to maximize the.
본 발명은 회전자와, 회전자를 동심으로 에워싸고 또한 회전자로부터 틈새를 유지하며 설치되는 고정자와, 상기 고정자 적층물들을 연결시켜 주는 덕트피스와, 상기 회전자와 동일축에 의해 지지되어 회전하는 내부 팬을 포함하고, 내부 팬에 의해 발전기 내부로 흡입되는 냉각공기는 고정자와 케이스 사이의 공간, 회전자와 고정자 사이의 틈새 및 회전자의 축방향 통풍로 세 방향으로 나뉘어 흐르게 되고, 고정자의 적층물 사이에 형성된 고정자 반경방향 통풍로로 냉각공기가 통과하여 코어와 권선을 냉각시키도록 구성된 발전기에 있어서, 상기 고정자의 통풍로에 설치되어 있는 덕트피스의 끝단을 틈새 방향으로 연장하거나, 덕트 피스의 설치각도를 회전자의 중심을 기준으로 회전시켜 냉각공기의 흐름을 변경함으로써, 냉각성능을 향상시킨 발전기를 제공함에 있다. The present invention is a rotor, a stator that is enclosed in the rotor concentrically and maintains a gap from the rotor, and a duct piece connecting the stator stacks, and is supported by the same axis of the rotor and rotates Cooling air sucked into the generator by the inner fan is divided into three directions in the space between the stator and the case, the gap between the rotor and the stator, and the axial ventilation path of the rotor. A generator configured to pass cooling air through a stator radial air passage formed between the stacks to cool the core and the windings, wherein the end of the duct piece installed in the air passage of the stator extends in the gap direction, or the duct piece To improve the cooling performance by changing the flow of cooling air by rotating the installation angle of the rotor around the center of the rotor In providing a flag.
도 1 은 본 발명을 적용할 수 있는 통풍로 구조를 구비한 발전기의 개략도를, 도 2 는 본 발명을 적용할 수 있는 발전기의 고정자 개략도를 도시한 것으로, 발전기의 회전자(2)는 고정자(1)내에 축(4)에 의해 회전지지되고, 회전자(2)에는 동일 자극을 구성하는 복수의 회전자 권선(7)을 자극 주위에 동심으로 배치하여 슬롯 안에 고정하며, 원심력에 의해 권선이 파손되지 않도록 회전자 단부 즉, 회전자와 고정자 사이의 공기틈새(10)와 맞닿아 있는 슬롯 개구부를 웨지로 견고하게 지지하도록 되어 있다. 이러한 사항은 그 슬롯의 형태가 조금 달라지기는 하지만 고정자의 경우에도 동일하게 적용된다. 회전자(2)와 동일 축에 의해 지지되어 회전하는 내부 팬(3)에 의해 발전기 내부로 흡입되는 냉각공기(8)는 고정자(1)와 케이스(5) 사이의 공간, 회전자와 고정자 사이의 틈새(10), 그리고 회전자의 축방향 통풍로(11)의 세방향으로 나누어 흐르게 되며, 축방향 통풍로(11)로 진입한 냉각공기는 다수의 회전자의 반경방향 통풍로(12)로 분기되어 회전자와 고정자 사이의 틈새(10)를 지나 회전자의 반경방향 통풍로(12)에 대응하는 고정자 반경방향 통풍로(9)로 들어간다. 이렇게 회전자(2)와 고정자(1)를 통과하는 동안 각각의 코어와 권선을 냉각시키면서 온도가 상승된 공기는 다시 고정자(1)와 케이스(5) 사이의 공간에 흐르는 공기와 합류되어 권선이 턴 되는 부분인 권선의 팬 쪽 끝부분을 냉각하고 발전기 외부로 배출되도록 구성되어 있다. 1 is a schematic diagram of a generator having a ventilation path structure to which the present invention can be applied, and FIG. 2 is a schematic diagram of a stator of a generator to which the present invention can be applied. The rotor 2 of the generator is a stator ( 1) It is rotated and supported by the shaft 4 in the rotor 2, and a plurality of rotor windings 7 constituting the same magnetic pole are arranged concentrically around the magnetic pole and fixed in the slot. In order not to be damaged, the wedge is firmly supported by the end of the rotor, that is, the slot opening contacting the air gap 10 between the rotor and the stator. The same applies to the stator, although the shape of the slots is slightly different. The cooling air 8 sucked into the generator by the internal fan 3 which is supported by the same shaft as the rotor 2 and rotates is a space between the stator 1 and the case 5, between the rotor and the stator. The gap 10 of the, and flows divided into three directions of the axial ventilation path 11 of the rotor, the cooling air entering the axial ventilation path 11, the radial ventilation path 12 of the plurality of rotors Branch into the stator radial ventilation path 9 corresponding to the rotor's radial ventilation path 12 past the gap 10 between the rotor and the stator. The air whose temperature rises while cooling the cores and the windings while passing through the rotor 2 and the stator 1 again joins the air flowing in the space between the stator 1 and the case 5 so that the windings It is configured to cool the fan end of the winding that is turned and discharge it to the outside of the generator.
도 3 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 회전자(2)와, 회전자(2)를 동심으로 에워싸고 또한 회전자(2)로부터 공기틈새(10)를 유지하며 설치되는 고정자(1)와, 상기 고정자 적층물들을 연결시켜 주는 덕트피스(13)와, 상기 회전자(2)와 동일축에 의해 지지되어 회전하는 내부 팬(3)을 포함하고, 내부 팬(3)에 의해 발전기 내부로 흡입되는 냉각공기는 고정자(1)와 케이스(5) 사이의 공간, 회전자(2)와 고정자(1) 사이의 틈새(10) 및 회전자(2)의 축방향 통풍로(11) 세 방향으로 나뉘어 흐르게 되고, 고정자의 권선과 권선사이에 형성된 고정자 반경방향 통풍로(9)로 냉각공기가 통과하여 코어와 권선(6)을 냉각시키도록 구성된 발전기에 있어서, 상기 고정자의 통풍로(9)에 설치되어 있는 덕트피스(13)의 끝단을 틈새(10) 방향으로 연장하여 형성하도록 되어 있다. Figure 3 shows an exemplary view showing a configuration according to the present invention, the present invention encloses the rotor (2), the rotor (2) concentrically and also to close the air gap (10) from the rotor (2) And a stator (1) which is installed and maintained, a duct piece (13) connecting the stator stacks, and an inner fan (3) supported and rotated by the same axis as the rotor (2), and Cooling air sucked into the generator by the fan (3) is the space between the stator (1) and the case (5), the clearance between the rotor (2) and the stator (10) and the rotor (2) In the generator which flows divided into three directions in the axial ventilation path (11), cooling air passes through the stator radial ventilation path (9) formed between the winding and the winding of the stator to cool the core and the winding (6) , Extending the end of the duct piece (13) installed in the ventilation path (9) of the stator in the direction of the gap (10) It is adapted to.
즉, 회전자의 축방향 통풍로(11)와 회전자와 고정자의 틈새(10)를 지나 고정자 반경방향 통풍로(9)로 유입된 냉각공기는 권선(6) 사이로 유입된다. 이때, 상기 고정자 통풍로(9) 중간부분(권선과 이에 인접하는 또다른 권선까지 거리의 중간부분)에는 축 중심을 향하도록 고정자 적층물을 연결시켜 주는 덕트 피스(13)가 설치되어 있으며, 고정자 반경방향 통풍로(9)로 유입된 냉각공기는 덕트피스에 의해 흐름이 나누어지게 된다. That is, the cooling air introduced into the stator radial ventilation path 9 through the axial ventilation path 11 of the rotor and the gap 10 of the rotor and the stator is introduced between the windings 6. At this time, the middle part of the stator ventilation path 9 (the middle part of the distance to the winding and another winding adjacent thereto) is provided with a duct piece (13) connecting the stator stack toward the center of the shaft. The cooling air introduced into the radial ventilation path 9 is divided by the duct piece.
본 발명은 상기 덕트피스(13)의 길이를 연장하거나, 설치각도를 변경하여 고정자 반경방향 통풍로(9)로 유입된 냉각공기의 흐름을 변경하는 것으로, 도 3 에 도시된 바와 같이, 덕트 피스(13)가 위치할 수 있는 최대 길이인 고정자 바깥 동심원상에서 안쪽 동심원까지의 길이를 Ｌ0 , 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이를 Ｌ이라 하면, 본 발명에서의 최적 덕트피스 길이는 Ｌ/Ｌ0 가 0.8∼0.98 사이의 값을 구비하는 범위내에서 존재한다. The present invention is to change the flow of the cooling air introduced into the stator radial ventilation path 9 by extending the length of the duct piece 13, or by changing the installation angle, as shown in Figure 3, the duct piece If L0 is the length from the stator outer concentric circle to the inner concentric circle which is the maximum length where (13) can be located, and L is the length from the stator outer concentric circle to the end of the duct piece, L / L0 Is within the range having a value between 0.8 and 0.98.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
실시예 1Example 1
고정자의 바깥 동심원 직경 620 ㎜, 고정자의 안쪽 동심원 직경을 380 ㎜, 회전자와 고정자 사이의 틈새가 3 ㎜ 인 발전기에 있어서, 고정자의 통풍로 중앙 즉, 고정자의 권선과 권선 사이의 공간 중앙에 위치하도록 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이가 110 ㎜가 되게 덕트피스를 설치하고, 회전자의 회전속도를 3600 rpm 으로 하여, 고정자 반경방향 통풍로에서의 속도흐름을 관찰하였다.In a generator whose outer concentric diameter of the stator is 620 mm, the inner concentric diameter of the stator is 380 mm and the clearance between the rotor and the stator is 3 mm, it is located in the center of the ventilation path of the stator, i.e. in the center of the space between the stator's windings and the windings. The duct piece was installed so that the length from the outer concentric circle of the stator to the end of the duct piece was 110 mm, and the speed flow in the stator radial ventilation path was observed with the rotational speed of the rotor at 3600 rpm.
이때, 냉각공기의 속도흐름은 회전자의 회전에 의해 회전의 원주방향으로 냉각공기 흐름의 치우침 현상이 발생하게 되며, 이로 인해 덕트피스를 중심으로 일측 방향으로 흐름이 치우치게 된다. 즉, 이와 같이 일방향으로 공기흐름이 치우치게 될 경우, 권선의 일측면에만 냉각공기가 접촉되게 되며, 또다른 일측면에는 냉각공기의 접촉량이 적어 냉각효율이 저하되게 된다. 이와 같은 냉각 공기의 속도흐름은 도 4 에 도시된 바와 같다. At this time, the velocity flow of the cooling air is a phenomenon that the bias of the cooling air flow occurs in the circumferential direction of the rotation by the rotation of the rotor, thereby causing a flow in one direction around the duct piece. That is, when the air flow is biased in one direction as described above, the cooling air is in contact with only one side of the winding, and the other side is less in contact with the cooling air, thereby decreasing the cooling efficiency. The velocity flow of such cooling air is as shown in FIG.
실시예 2Example 2
고정자의 바깥 동심원 직경 620 ㎜, 고정자의 안쪽 동심원 직경을 380 ㎜, 회전자와 고정자 사이의 틈새가 3 ㎜ 인 발전기에 있어서, 고정자의 통풍로 중앙 즉, 고정자의 권선과 권선 사이의 공간 중앙에 위치하도록 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이가 112.5 ㎜가 되게 덕트피스를 설치하고, 회전자의 회전속도를 3600 rpm 으로 하여, 고정자 반경방향 통풍로에서의 속도흐름을 관찰하였다.In a generator whose outer concentric diameter of the stator is 620 mm, the inner concentric diameter of the stator is 380 mm and the clearance between the rotor and the stator is 3 mm, it is located in the center of the ventilation path of the stator, i.e. in the center of the space between the stator's windings and the windings. The duct piece was installed so that the length from the outer concentric circle of the stator to the end of the duct piece was 112.5 mm, and the velocity flow in the stator radial ventilation path was observed with the rotation speed of the rotor at 3600 rpm.
이때, 냉각공기의 흐름은 실시예 1 과 대비할 경우, 일측방향으로의 치우침 현상이 감소되었으나, 중간에 설치된 덕트피스를 중심으로 관찰할 경우, 여전히 일측방향으로 치우쳐 있음을 알 수 있다. 이와 같은 냉각 공기의 속도흐름은 도 5 에 도시된 바와 같다. At this time, the flow of cooling air is reduced in one direction when compared with Example 1, but when observed around the duct piece installed in the middle, it can be seen that still one side. The velocity flow of such cooling air is as shown in FIG.
실시예 3Example 3
고정자의 바깥 동심원 직경 620 ㎜, 고정자의 안쪽 동심원 직경을 380 ㎜, 회전자와 고정자 사이의 틈새가 3 ㎜ 인 발전기에 있어서, 고정자의 통풍로 중앙 즉, 고정자의 권선과 권선 사이의 공간 중앙에 위치하도록 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이가 115 ㎜가 되게 덕트피스를 설치하고, 회전자의 회전속도를 3600 rpm 으로 하여, 고정자 반경방향 통풍로에서의 속도흐름을 관찰하였다.In a generator whose outer concentric diameter of the stator is 620 mm, the inner concentric diameter of the stator is 380 mm and the clearance between the rotor and the stator is 3 mm, it is located in the center of the ventilation path of the stator, i.e. in the center of the space between the stator's windings and the windings. The duct piece was installed so that the length of the duct piece from the outer concentric circle of the stator to the end of the duct piece was 115 mm, and the velocity flow in the stator radial ventilation path was observed with the rotational speed of the rotor at 3600 rpm.
이때, 냉각공기의 흐름은 일측방향으로 치우침 현상이 있으나, 실시예 1 및 실시예 2 와 대비할 경우, 일측방향으로의 치우침 현상이 현저히 감소되었으나, 중간에 설치된 덕트피스를 중심으로 관찰할 경우, 여전히 일측방향으로 치우쳐 있음을 알 수 있다. 이와 같은 냉각 공기의 속도흐름은 도 6 에 도시된 바와 같다. At this time, the flow of the cooling air has a phenomenon of deviating in one direction, but compared with Examples 1 and 2, the unidirectional deviation is significantly reduced, but still observed in the middle of the ductpiece installed in the middle It can be seen that it is biased in one direction. The velocity flow of such cooling air is as shown in FIG.
실시예 4Example 4
고정자의 바깥 동심원 직경 620 ㎜, 고정자의 안쪽 동심원 직경을 380 ㎜, 회전자와 고정자 사이의 틈새가 3 ㎜ 인 발전기에 있어서, 고정자의 통풍로 중앙 즉, 고정자의 권선과 권선 사이의 공간 중앙에 위치하도록 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단이 권선과 동일한 지점(반경 방향)까지 이르도록 즉, 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이를 약 116.5 ㎜가 되게 덕트피스를 설치하고, 회전자의 회전속도를 3600 rpm 으로 하여, 고정자 반경방향 통풍로에서의 속도흐름을 관찰하였다.In a generator whose outer concentric diameter of the stator is 620 mm, the inner concentric diameter of the stator is 380 mm and the clearance between the rotor and the stator is 3 mm, it is located in the center of the ventilation path of the stator, i.e. in the center of the space between the stator's windings and the windings. The duct piece is installed so that the end of the duct piece extends from the stator outer concentric circle to the same point as the winding (radial direction), that is, the length from the stator outer concentric circle to the end of the duct piece is approximately 116.5 mm, and the rotational speed of the rotor At 3600 rpm, the velocity flow in the stator radial air passage was observed.
이때, 냉각공기의 흐름은 덕트피스를 중심으로 양측방향으로 흐르는 냉각공기의 흐름이 거의 동일함을 알 수 있다. 이와 같은 냉각 공기의 속도흐름은 도 7 에 도시된 바와 같다. At this time, the flow of cooling air can be seen that the flow of cooling air flowing in both directions about the duct piece is almost the same. The velocity flow of such cooling air is as shown in FIG.
실시예 5Example 5
고정자의 바깥 동심원 직경 620 ㎜, 고정자의 안쪽 동심원 직경을 380 ㎜, 회전자와 고정자 사이의 틈새가 3 ㎜ 인 발전기에 있어서, 고정자의 통풍로 중앙 즉, 고정자의 권선과 권선 사이의 공간 중앙에 위치하도록 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단이 슬롯과 동일한 지점까지 이르도록 즉, 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이가 117 ㎜가 되게 덕트피스를 설치하고, 회전자의 회전속도를 3600 rpm 으로 하여, 고정자 반경방향 통풍로에서의 속도흐름을 관찰하였다.In a generator whose outer concentric diameter of the stator is 620 mm, the inner concentric diameter of the stator is 380 mm and the clearance between the rotor and the stator is 3 mm, it is located in the center of the ventilation path of the stator, i.e. in the center of the space between the stator's windings and the windings. The duct piece is installed so that the end of the duct piece from the stator outer concentric circle to the same point as the slot, that is, the length from the stator outer concentric circle to the end of the duct piece is 117 mm, and the rotation speed of the rotor is 3600 rpm, Velocity flow in the stator radial air passage was observed.
이때, 냉각공기의 흐름은 덕트피스를 중심으로 양측방향으로 흐르는 냉각공기의 흐름이 거의 대칭을 이루도록 동일함을 알 수 있다. 이와 같은 냉각 공기의 속도흐름은 도 8 에 도시된 바와 같다. In this case, it can be seen that the flow of cooling air is the same so that the flow of cooling air flowing in both directions about the duct piece is almost symmetrical. The velocity flow of such cooling air is as shown in FIG.
실시예 6Example 6
고정자의 바깥 동심원 직경 620 ㎜, 고정자의 안쪽 동심원 직경을 380 ㎜, 회전자와 고정자 사이의 틈새가 3 ㎜ 인 발전기에 있어서, 고정자의 통풍로 중앙 즉, 고정자의 권선과 권선 사이의 공간 중앙에 위치하도록 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이가 슬롯을 지나 틈새(10)에 근접하도록 즉, 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이를 117.5 ㎜가 되게 덕트피스를 설치하고, 회전자의 회전속도를 3600 rpm 으로 하여, 고정자 반경방향 통풍로에서의 속도흐름을 관찰하였다.In a generator whose outer concentric diameter of the stator is 620 mm, the inner concentric diameter of the stator is 380 mm and the clearance between the rotor and the stator is 3 mm, it is located in the center of the ventilation path of the stator, i.e. in the center of the space between the stator's windings and the windings. Install the duct piece so that the length from the outer concentric circle of the stator to the end of the duct piece is close to the gap 10 through the slot, that is, the length from the outer concentric circle of the stator to the end of the duct piece is 117.5 mm, and the rotational speed of the rotor At 3600 rpm, the velocity flow in the stator radial air passage was observed.
이때, 냉각공기의 흐름량은 덕트피스를 기준으로 양측방향이 거의 동일하게 흐름을 알 수 있으며, 이와 같은 냉각 공기의 속도흐름은 도 9 에 도시된 바와 같다. At this time, the flow amount of the cooling air can be seen that the flow in both directions on the basis of the duct piece is almost the same, the velocity flow of such cooling air is as shown in FIG.
실시예 7Example 7
고정자의 바깥 동심원 직경 620 ㎜, 고정자의 안쪽 동심원 직경을 380 ㎜, 회전자와 고정자 사이의 틈새가 3 ㎜ 인 발전기에 있어서, 고정자의 통풍로 중앙 즉, 고정자의 권선과 권선 사이의 공간 중앙에 위치하도록 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이가 틈새(10)에 접촉되도록 즉, 고정자 바깥 동심원상에서 덕트피스 끝단까지의 길이를 110 ㎜가 되게 덕트피스를 설치하고, 회전자의 회전속도를 3600 rpm 으로 하여, 고정자 반경방향 통풍로에서의 속도흐름을 관찰하였다.In a generator whose outer concentric diameter of the stator is 620 mm, the inner concentric diameter of the stator is 380 mm and the clearance between the rotor and the stator is 3 mm, it is located in the center of the ventilation path of the stator, i.e. in the center of the space between the stator's windings and the windings. Install the duct piece so that the length from the stator outer concentric circle to the end of the duct piece is in contact with the gap 10, that is, the length from the stator outer concentric circle to the end of the duct piece is 110 mm, and the rotation speed of the rotor is 3600 rpm. As a result, the velocity flow in the stator radial ventilation path was observed.
이때, 냉각공기의 흐름량은 덕트피스를 중심으로 일측방향으로 치우치게 되며, 실시예 1 과 반대되는 방향으로 냉각공기의 치우치는 현상이 발생된다. 이와 같은 냉각 공기의 속도흐름은 도 10 에 도시된 바와 같다. At this time, the flow rate of the cooling air is biased in one direction with respect to the duct piece, the bias of the cooling air occurs in the direction opposite to Example 1. The velocity flow of such cooling air is as shown in FIG.
상기 실시예 1 내지 7 에서와 같이, 덕트피스의 연장길이가 6.5∼7.0 ㎜ 일때, 덕트피스를 중심으로 흐름량이 대칭되고, 연장길이가 10 ㎜ 로 틈새까지 연장되면, 최초상태의 덕트피스(연장하기 전의 덕트피스) 상태에서의 흐름과 반대되는 흐름패턴이 발생하게 됨을 알 수 있다. As in Examples 1 to 7, when the extension length of the duct piece is 6.5 to 7.0 mm, when the flow amount is symmetric about the duct piece and the extension length is extended to the gap by 10 mm, the duct piece in the initial state (extension) It can be seen that a flow pattern opposite to the flow in the duct piece) state occurs below.
도 11 은 본 발명 실시예에 따른 덕트피스의 길이와 압력손실의 관계를 보인 예시도를, 도 12 는 본 발명 실시예에 따른 덕트피스의 길이와 온도변화의 관계를 보인 예시도를 도시한 것으로, 회전자 끝단에서 덕트 피스의 길이를 축 중심을 향한 반경 방향으로 연장시키면, 어느 지점부터는 한쪽으로 치우쳐져 고정자 반경방향 통풍로에 유입되는 냉각공기 흐름에 배플로 작용해 흐름을 분기시키게 되며, 적정 지점에서 최적의 흐름 분배가 일어나게 된다. 이때, 통풍로를 통한 추가적인 압력강하는 거의 없거나 조금 증가하는 정도이나 권선온도는 제일 낮아지게 된다. 그러나, 이 최적 길이를 지나서 회전자와 고정자의 공기틈새가지 연장하게 되면, 통풍로를 통한 압력강하가 급격하게 올라가게 되고, 권선온도도 더 상승하게 된다. 즉, 상기 실시예에서와 같이 덕트피스의 연장길이가 6.5∼7.5 ㎜ 일때, 압력손실이 급격하게 증가하지 않고, 권선의 온도가 저하됨을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명은 권선에 1000㎾/㎥ 히트소스(Heat source)를 가정할 경우, 실시예 5 의 경우와 같이 덕트 피스가 7㎜ 연장되면 약 4.5℃의 냉각효과가 있다. 11 is an exemplary view showing the relationship between the length of the duct piece and the pressure loss according to the embodiment of the present invention, Figure 12 is an illustration showing the relationship between the length and temperature change of the duct piece according to the embodiment of the present invention At the end of the rotor, if the length of the duct piece extends in the radial direction toward the center of the shaft, it is biased to one side from one point and acts as a baffle on the cooling air flow flowing into the stator radial air passage, branching the flow. Optimum flow distribution occurs at the point. At this time, the additional pressure drop through the ventilation passage little or little increase, but the winding temperature is the lowest. However, if the air gap between the rotor and stator extends beyond this optimum length, the pressure drop through the air passage increases sharply, and the winding temperature further increases. That is, as in the above embodiment, when the extension length of the duct piece is 6.5 to 7.5 mm, it can be seen that the pressure loss does not increase rapidly and the temperature of the winding is lowered. In the present invention as described above, assuming that a 1000 kW / m 3 heat source (Heat source) in the winding, when the duct piece is extended by 7 mm as in the case of Example 5 has a cooling effect of about 4.5 ℃.
도 13 은 본 발명에 따른 덕트피스 회전각도와 온도변화의 관계를 도시한 것으로, 본 발명은 덕트 피스의 설치각도를 변경하여 냉각효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 고정자 반경방향 통풍로(9)에는 권선과 덕트피스 사이의 거리, 덕트피스와 또다른 권선 사이의 거리가 동일하도록 덕트피스(13)가 설치되어 있으며, 이때의 덕트피스 위치를 0°로 할 경우, 회전자의 중심에서 일측방향으로 α 만큼 이동하여 덕트피스를 설치할 경우, 일정각도 범위내에서는 덕트피스의 길이변화와 같이 권선의 온도가 저하되는 효과가 있으며, 일정각도 α를 벗어날 경우, 냉각효율이 저하되게 된다. 이때 상기 α는 덕트피스의 회전자 회전방향에 따라 ±5°의 범위내에서 이동하는 것이 바람직하며, 도 13 에 도시된 바와 같이, 회전자의 회전방향에 따라 최적의 각도가 서로 대칭되는 위치에 위치하고 있음을 알 수 있다. Figure 13 illustrates the relationship between the duct piece rotation angle and the temperature change according to the present invention, the present invention can improve the cooling efficiency by changing the installation angle of the duct piece. That is, the duct piece 13 is installed in the stator radial ventilation path 9 such that the distance between the winding and the duct piece and the distance between the duct piece and another winding are equal, and the position of the duct piece is 0 °. In this case, when the duct piece is installed by moving in one direction from the center of the rotor, the temperature of the winding decreases as the length of the duct piece decreases within a certain angle range. Cooling efficiency is lowered. At this time, the α is preferably moved within the range of ± 5 ° according to the rotation direction of the rotor of the duct piece, as shown in Figure 13, in the position where the optimum angles are symmetrical with each other according to the rotation direction of the rotor You can see that it is located.
이와 같이 고정자 반경방향 통풍로의 중앙에 설치되는 덕트피스의 설치위치를 일측 권선방향으로 이동시켜 덕트피스에 의해 나누어지는 고정자 반경방향 통풍로의 면적을 서로 다르게 함으로써, 냉각효율을 향상시킬 수 있다. (이와 같이 덕트피스를 중심으로 양측의 면적이 서로 다를 경우, 냉각공기의 유통량에 차이가 발생되므로, 흐름이 일측으로 치우치지 않게 된다. ) In this way, by moving the installation position of the duct piece installed in the center of the stator radial ventilation path in one winding direction to different the area of the stator radial ventilation path divided by the duct piece, it is possible to improve the cooling efficiency. (In this way, if the area on both sides of the duct piece is different from each other, a difference occurs in the flow rate of the cooling air, so that the flow is not biased to one side.)
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기록의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims record.
이와 같이 본 발명은 덕트 피스의 길이를 연장하거나 덕트피스의 설치각도를 변경하여 냉각효율을 향상시키도록 되어 있어, 설치구조가 간단하고 편리하며, 추가적인 원가상승, 압력강하, 그리고 소음의 증가 없이 발전기의 고정자 권선 온도를 낮출 수 있는 등 많은 효과가 있다. Thus, the present invention is to extend the length of the duct piece or to change the installation angle of the duct piece to improve the cooling efficiency, the installation structure is simple and convenient, the generator without additional cost increase, pressure drop, and noise increase There are many effects such as lowering the stator winding temperature.
도 1 은 본 발명을 적용할 수 있는 통풍로 구조를 구비한 발전기의 개략도1 is a schematic diagram of a generator having a ventilation path structure to which the present invention can be applied.
도 2 는 본 발명을 적용할 수 있는 발전기의 고정자 개략도2 is a schematic diagram of a stator of a generator to which the present invention can be applied.
도 3 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도3 is an exemplary view showing a configuration according to the present invention
도 4 는 본 발명에 따른 실시예 1 의 속도분포를 보인 예시도Figure 4 is an exemplary view showing a speed distribution of Example 1 according to the present invention
도 5 는 본 발명에 따른 실시예 2 의 속도분포를 보인 예시도5 is an exemplary view showing a speed distribution of Example 2 according to the present invention;
도 6 은 본 발명에 따른 실시예 3 의 속도분포를 보인 예시도6 is an exemplary view showing a speed distribution of Example 3 according to the present invention;
도 7 은 본 발명에 따른 실시예 4 의 속도분포를 보인 예시도7 is an exemplary view showing a speed distribution of Example 4 according to the present invention;
도 8 은 본 발명에 따른 실시예 5 의 속도분포를 보인 예시도8 is an exemplary view showing a speed distribution of Example 5 according to the present invention
도 9 는 본 발명에 따른 실시예 6 의 속도분포를 보인 예시도9 is an exemplary view showing a speed distribution of Example 6 according to the present invention;
도 10 은 본 발명에 따른 실시예 7 의 속도분포를 보인 예시도10 is an exemplary view showing a speed distribution of Example 7 according to the present invention;
도 11 은 본 발명 실시예에 따른 덕트피스의 길이와 압력손실의 관계를 보인 예시도11 is an exemplary view showing the relationship between the length of the duct piece and the pressure loss according to the embodiment of the present invention
도 12 는 본 발명 실시예에 따른 덕트피스의 길이와 온도변화의 관계를 보인 예시도12 is an exemplary view showing the relationship between the length of the duct piece and the temperature change according to the embodiment of the present invention
도 13 은 본 발명에 따른 덕트피스 회전각도와 온도변화의 관계를 보인 예시도Figure 13 is an exemplary view showing the relationship between the duct piece rotation angle and temperature change according to the present invention
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
(1) : 고정자 (2) : 회전자(1): stator (2): rotor
(3) : 내부 팬 (4) : 축(3): inner fan (4): shaft
(5) : 케이스 (6) : 고정자 권선(5): case (6): stator winding
(7) : 회전자 권선 (8) : 냉각공기(7): rotor winding (8): cooling air
(9) : 고정자 반경방향 통풍로 (10) : 공기 틈새(9): Stator radial ventilation path (10): Air gap
(11) : 회전자 축방향 통풍로 (12) : 회전자 반경방향 통풍로(11): rotor axial ventilation path (12): rotor radial ventilation path
(13) : 덕트 피스(Duct piece) (14) : 절연재(Insulator)(13): Duct piece (14): Insulator
(15) : 웨지(Wedge)(15): Wedge
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030057163A KR20050019410A (en) | 2003-08-19 | 2003-08-19 | High cooling efficiency generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030057163A KR20050019410A (en) | 2003-08-19 | 2003-08-19 | High cooling efficiency generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050019410A true KR20050019410A (en) | 2005-03-03 |
Family
ID=37228661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030057163A KR20050019410A (en) | 2003-08-19 | 2003-08-19 | High cooling efficiency generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20050019410A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103746480A (en) * | 2014-01-02 | 2014-04-23 | 山东华力电机集团股份有限公司 | Radial ventilation device of motor stator |
| KR20160084710A (en) | 2015-01-06 | 2016-07-14 | 두산중공업 주식회사 | Generator stator |
-
2003
- 2003-08-19 KR KR1020030057163A patent/KR20050019410A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103746480A (en) * | 2014-01-02 | 2014-04-23 | 山东华力电机集团股份有限公司 | Radial ventilation device of motor stator |
| KR20160084710A (en) | 2015-01-06 | 2016-07-14 | 두산중공업 주식회사 | Generator stator |
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