KR20120079816A - 고정자 코어 통기 장치 - Google Patents

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KR20120079816A
KR20120079816A KR1020120000993A KR20120000993A KR20120079816A KR 20120079816 A KR20120079816 A KR 20120079816A KR 1020120000993 A KR1020120000993 A KR 1020120000993A KR 20120000993 A KR20120000993 A KR 20120000993A KR 20120079816 A KR20120079816 A KR 20120079816A
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피터 앤소니 딜로렌조
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

고정자 권선이 연장되는 복수의 슬롯을 갖는 고정자 코어을 통기하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 고정자 코어의 단부에 배치하기 위한 제 1 통기층을 구비한다. 제 1 통기층은 원주방향으로 이격되는 한 세트의 내측 슬롯과 한 세트의 외측 슬롯을 포함하며, 상기 한 세트의 내측 슬롯은 복수의 슬롯에 대응하고, 상기 한 세트의 내측 슬롯을 통해 고정자 권선이 연장되며, 상기 한 세트의 외측 슬롯은 상기 한 세트의 내측 슬롯으로부터 반경 방향으로 이격된다. 제 2 통기층은 제 1 통기층과 고정자 코어의 고정자 코어 플랜지 사이에 위치한다. 제 2 통기층은 고정자 권선 사이에서 상기 한 세트의 외측 슬롯까지 유동 경로를 제공하는 한 세트의 통기 슬롯을 구비한다.

Description

고정자 코어 통기 장치{APPARATUS FOR VENTILATING STATOR CORE}
본 명세서는 일반적으로 다이나모일렉트릭 기계(dynamoelectric machine)에 관한 것이고, 특히, 고정자 코어(stator core) 및 관련 고정자와 다이나모일렉트릭 기계를 통기하기 위한 장치에 관한 것이다.
다이나모일렉트릭 기계는 통상적으로 냉각을 필요로하는 고정자를 포함한다. 한가지 냉각 방법은 고정자 권선을 지나가는 에어의 대류를 이용한다. 고정자 권선을 지나가는 에어 유동을 위한 반경 방향 경로를 제공하기 위해, 외측 공간 블록(outside space block)이 고정자 코어 플랜지와 함께 사용되고, 이러한 고정자 코어 플랜지는 고정자 코어 적층체를 함께 클램핑하는 데 사용되는 고정자 코어의 단부이다. 다수의 외측 공간 블록들이 고정자 코어 플랜지에 용접되어 유동 경로를 제공한다.
본 개시 내용의 제 1 형태는 다이나모일렉트릭 기계를 제공하며, 상기 다이나모일렉트릭 기계는, 회전자와, 상기 회전자에 전자기적으로 연결되는 고정자를 포함하고, 상기 고정자는, 복수의 고정자 코어 적층체와, 제 1 통기층, 제 2 통기층과, 고정자 코어 플랜지를 구비하며, 상기 복수의 고정자 코어 적층체는 고정자 권선이 연장되는 복수의 슬롯을 구비하고, 상기 제 1 통기층은 상기 복수의 고정자 코어 적층체의 단부 적층체에 인접하여 위치하며, 한 세트의 내측 슬롯과 한 세트의 외측 슬롯을 구비하고, 상기 한 세트의 내측 슬롯은, 고정자 코어 적층체의 복수의 슬롯에 대응하며, 상기 한 세트의 내측 슬롯을 통해 고정자 권선이 연장되고, 상기 한 세트의 외측 슬롯은 상기 한 세트의 내측 슬롯으로부터 반경 방향으로 이격되며, 상기 제 2 통기층은 상기 제 1 통기층에 인접하여 위치하고, 상기 고정자 권선 사이에서 상기 한 세트의 외측 슬롯까지 유동 경로를 제공하는 한 세트의 슬롯을 구비하며, 상기 고정자 코어 플랜지는 상기 제 2 통기층에 인접하여 위치한다.
본 개시 내용의 제 2 형태는 다이나모일렉트릭 기계용 고정자를 제공하며, 상기 고정자는, 고정자 권선이 연장되는 복수의 슬롯을 구비하는 복수의 고정자 코어 적층체를 구비하는 고정자 코어와, 상기 복수의 고정자 코어 적층체의 단부 적층체에 인접하여 위치하고, 주변 에지 주위로 한 세트의 외측 슬롯을 구비하는 제 1 통기층과, 상기 제 1 통기층에 인접하여 위치하고, 한 세트의 통기 슬롯을 구비하여, 상기 고정자 권선 사이에서 상기 한 세트의 외측 슬롯까지 유동 경로를 제공하는 제 2 통기층과, 상기 제 2 통기층에 인접하여 위치하는 고정자 코어 플랜지를 포함한다.
본 개시 내용의 제 3 형태는 고정자 권선이 연장되는 복수의 슬롯을 갖는 고정자 코어을 통기하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는, 제 1 통기층 및 제 2 통기층을 포함하고, 상기 제 1 통기층은 상기 고정자 코어의 단부에 위치하며, 상기 제 1 통기층은 원주방향으로 이격되는 한 세트의 내측 슬롯과 한 세트의 외측 슬롯을 포함하고, 상기 한 세트의 내측 슬롯은 복수의 슬롯에 대응하며, 상기 한 세트의 내측 슬롯을 통해 고정자 권선이 연장되고, 상기 한 세트의 외측 슬롯은 상기 한 세트의 내측 슬롯으로부터 반경 방향으로 이격되며, 상기 제 2 통기층은 제 1 통기층과 고정자 코어의 고정자 코어 플랜지 사이에 위치하고, 고정자 권선 사이에서 상기 한 세트의 외측 슬롯까지 유동 경로를 제공하도록 한 세트의 통기 슬롯을 구비한다.
본 개시 내용의 설명되는 형태들은 여기서 설명되는 문제점 및/또는 논의되지 않은 다른 문제점들을 해결하도록 구성된다.
본 개시 내용의 이러한 특징 및 그외 다른 특징은 본 개시 내용의 다양한 실시예를 묘사하는 첨부 도면과 연계하여 본 개시 내용의 다양한 형태에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 장치(고정자 권선 없음), 고정자, 및 다이나모일렉트릭 기계의 부분 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 회전자없는, 도 1의 장치의 사시도.
도 3은 장치의 제 1 통기층을 노출시킨 상태에서의 장치의 사시도.
도 4는 장치의 제 2 통기층을 노출시킨 상태에서의 장치의 사시도.
본 개시 내용의 도면들은 축적대로 그려지지 않았다. 도면은 본 개시 내용의 전형적인 특징만을 묘사하고자 하며, 따라서, 본 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 도면에서, 같은 도면 부호는 도면들 사이에서 같은 요소를 나타낸다.
도면을 참조하면, 특히 도 1 및 도 2에서, 고정자 권선(106)(도 2)이 연장되는 복수의 슬롯(104)을 갖는 고정자 코어(120)을 통기하기 위한 장치(100)의 실시예들이 설명될 것이다. 다른 구조물 중에서도 고정자 코어(102)을 포함하는 고정자(108)와, 고정자 코어(102)을 포함하는 다이나모일렉트릭 기계(110)가 또한 제공된다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)를 이용하는 다이나모일렉트릭 기계(110)의 개략도가 도시된다. 다이나모일렉트릭 기계(110)는 회전자(112)와, 회전자에 전자기적으로 연결되는 고정자(108)를 포함한다. 회전자(112) 및 고정자(108)는 제너레이터, 모터, 등과 같이, 임의의 형태의 다이나모일렉트릭 기계를 구성할 수 있다. 회전자(112)는 다이나모일렉트릭 기계(110)의 비-고정 구성요소일 수 있고, 고정자(108)는 기계(110)의 고정 구성요소일 수 있다. 고정자(108) 및 회전자(112)는 전자기적으로 연결될 수 있고, 작동 중, 예를 들어, 당 분야에 잘 알려진 바와 같이 전기를 발생시키거나 부하에 동력을 공급하기 위해, 사용될 수 있다. 다이나모일렉트릭 기계(110)는 종래의 다이나모일렉트릭 기계처럼 작동할 수 있다. 고정자(108)는 복수의 고정자 코어 (자기식) 적층체(120)를 포함하며, 이러한 적층체(120)들이 함께 적층되어 고정자 코어(102)를 형성한다. 복수의 고정자 코어 적층체(120)는 고정자 권선(106)(도 2)이 연장되는 복수의 슬롯(104)(도 2)을 포함한다.
장치(100)는 제 1 통기층(130) 및 제 2 통기층(132)을 포함한다. 제 1 통기층(130)은 복수의 고정자 코어 적층체(120)의 단부 적층체(134)에 인접하여 위치하고, 제 2 통기층(132)은 제 1 통기층(130)에 인접하여 위치한다. 고정자 코어 플랜지(140)(도 1 및 도 2만)는 전형적인 방식으로 고정자 코어 적층체(120)를 함께 연결하기 위해 제 2 통기층(132)에 인접하여 위치한다. 여기서 상세하게 설명되는 바와 같이, 장치(100)는 고정자 권선(106) 사이에(도 2만), 그리고 고정자 코어 플랜지(140) 아래에, 도시되는 바와 같이, 유동 경로(142)(도 1, 도 2 및 도 4)를 제공한다.
도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 제 1 통기층(130)은, 고정자 코어 적층체(120)의 복수의 슬롯(104)에 대응하는, 그리고, 고정자 권선(106)(도 2만)이 연장되는, 한 세트의 내측 슬롯(150)을 포함한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 제 1 통기층(130)은 한 세트의 내측 슬롯(150)으로부터 반경 방향으로 이격되는 한 세트의 외측 슬롯(152)을 또한 포함한다. 여기서 사용되는 "내측" 및 "외측"은 회전자(112)(도 1)에 대한 슬롯(150, 152)의 상대적 위치를 표시한다. 도 4에 최적으로 도시되는 바와 같이, 제 2 통기층(132)은 고정자 권선(106) 사이에서 한 세트의 외측 슬롯(152)까지 유동 경로(142)의 일부분을 제공하는 한 세트의 통기 슬롯(160)을 포함한다. 특히, 일 실시예에서, 제 2 통기층(132)은 그 반경 방향 내향 부분 상에서 한 세트의 원주방향으로 이격되는 통기 부재(164)를 갖는 호형부(arcuate section)(162)를 포함할 수 있다. 호형부(162)는 고정자 코어(102) 주위로 서로 인접하여 배치되어 환형 부재를 형성할 수 있다. 인접한 통기 부재(164)는 그 사이에 통기 슬롯(160)을 포함하여, 각각의 슬롯(160)이 대응하는 고정자 권선(106)(도 2)과 반경 방향으로 정렬되고 외측 슬롯(152)과 유체 연통하게 된다. 각각의 통기 부재(164)는 인접한 고정자 권선(106)(도 2)으로부터 이격되어 고정자 권선(106) 사이에서 한 세트의 외측 슬롯(152)까지 유동 경로(142)를 제공하게 된다. 고정자 권선(106)과 통기 부재(164) 사이의 유동 경로(142)는 통기 부재(164)가 슬롯(150, 104)의 코너로부터 어떻게 이격되어, 통기 부재(164)와 고정자 권선(106) 사이에서 외측 슬롯(152)까지 공간을 제공하게 되는 지에 관해 도 1 및 도 2에서 가장 잘 관찰된다. 일 실시예에서, 각각의 통기 부재(164)는 설명되는 바와 같이 유동 경로(142)의 일부분을 제공하기 위해 각각의 고정자 권선(106)(도 2)에 인접한 경사 단부(168)를 포함할 수 있다. 그러나, 통기 부재(164) 상의 다른 형상도 가능할 수 있다. 더욱이, 각 층(130, 132)이 다른 형상을 취하면서도, 여기서 설명되는 바와 같은 유동 경로(142)를 여전히 제공할 수 있다.
각각의 통기층(130, 132)은, 특정 다이나모일렉트릭 기계(110) 내부의 환경적 조건을 견딜 수 있는 임의의 적절한 물질(예를 들어, 철)로 제조된, 제 1 통기층(130)에 대해 도 2에 도시되는 바와 같은 적층체(170)와 같은 복수의 적층체를 포함할 수 있다. 그러나, 각각의 통기층에 대해 층상화된 구조가 반드시 필요하지는 않다. 각각의 층(130, 132)은 단일 환형 링으로 형성될 수 있고, 또는, 도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 호형부로 세그먼트화되어, 고정자 코어 조립체의 단순화된 조립을 가능하게 할 수 있다. 층(130, 132)은 현재 알려진 임의의 기술, 또는 나중에 개발될 기술(예를 들어, 시트 물질로부터의 레이저 절삭 또는 펀칭)을 이용하여 형성될 수 있다.
여기서 설명되는 바와 같이, 장치(100)는 다른 구조 중에 고정자 권선(106)을 냉각하기 위한 유동 경로(142)를 제공한다. 유동 경로(142)는 고정자 코어 적층체(120)에 대해 부분적으로 축방향으로 그리고 반경 방향으로 연장된다. 좀더 구체적으로, 유동 경로(142)는 고정자(108)와 회전자(112) 사이로부터 시작되어, 고정자 권선(106)(도 2) 사이에서 그리고, 고정자 권선(106)과 통기 부재(164) 사이에서 반경 방향 외향으로, 제 1 통기층(130)의 외측 슬롯(152) 내로 통과한다. 도 1 및 도 4에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 유동 경로(142)가 외측 슬롯(152)에 진입함에 따라, 유동 경로(142)는 약간 고정자 코어 적층체(120)의 단부 적층체(134)를 향해 축방향으로 통과한다. 그 후 유동 경로(142)는 제 2 통기층(132)과, 제 1 통기층(130)의 외측 슬롯(152)들의 에지와, 단부 적층체(134) 사이에서 반경 방향 외향으로 통과한다. 유동 경로(142)가 상술한 부분들을 통과하기 때문에, 통과 시에 유동 경로(142)는 고정자 코어 플랜지(140)를 또한 냉각시킨다. 결과적으로, 장치(100)는 다수의 외측 공간 블록에 대한 필요성을 제거함으로써 고정자 코어 플랜지 아래에 유동 경로를 제공하는 것에 대한 저렴한 대안을 제공한다. 각 층(130, 132) 및 이들의 슬롯(150, 152, 160)은 특정 다이나모일렉트릭 기계(110)에 대해 요구되는 대로 유동 경로(142)를 구성하기 위한, 그리고 고정자 코어 플랜지(140)를 지나가는 유동 양을 제어할 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있다(즉, 유동 경로(142)의 위치 및 크기가 상술한 바와 다를 수 있다). 장치(100)는 또한 고정자(108) 비용을 절감할 수 있고 각각의 고정자 구축을 위한 사이클 시간을 단축할 수 있다. 예를 들어, 이러한 배열로 고정자 코어 플랜지(140) 상에 용접이 없으며, 이는 고정자 코어(108)의 구축을 위한 사이클 시간을 단축시킬 수 있다.
여기서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 용도인 것이고, 본 개시 내용을 제한하고자 하는 것이 아니다. 여기서 사용되는 단수 형태, "일", "하나의", 및 "그"는 달리 명확히 언급하지 않을 경우 복수 형태도 포함하는 것으로 간주된다. "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는 본 명세서에서 사용될 때, 설명되는 특징부, 정수, 단계, 작동, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징부, 정수, 단계, 작동, 요소, 구성요소, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다.
아래 청구항에서 모든 수단 또는 단계 더하기 기능 요소의 대응하는 구조체, 물질, 작용, 및 등가물은 구체적으로 청구되는 바와 같이, 다른 청구 요소들과 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조체, 물질, 또는 작용을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 본 개시 내용의 설명은 묘사 및 설명의 용도로 제시된 것이며, 개시되는 형태의 개시 내용을 제한하고자 하는 것이 아니다. 개시 내용의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 많은 변형예 및 변화가 당 업자에게 명백할 것이다. 실시에는 본 개시내용 및 실제 애플리케이션의 원리를 가장 잘 설명하기 위해, 그리고, 당 업자가 고려되는 특정 용도에 부합하는 다양한 변형예와 함께 다양한 실시예의 개시 내용을 이해할 수 있도록 하기 위해, 선택되고 설명되었다.
100 : 장치 102 : 고정자 코어
104 : 슬롯 106 : 고정자 권선
108 : 고정자 110 : 다이나모일렉트릭 기계
112 : 회전자 120 : 적층체
130 : 제 1 통기층 132 : 제 2 통기층
134 : 단부 적층체 140 : 고정자 코어 플랜지
142 : 유동 경로 150 : 내측 슬롯
152 : 외측 슬롯 160 : 통기 슬롯
162 : 호형부 164 : 통기 부재
168 : 경사 단부 170 : 적층체

Claims (10)

  1. 다이나모일렉트릭 기계(110)에 있어서,
    회전자(112)와,
    상기 회전자(112)에 전자기적으로 연결되는 고정자(108)를 포함하고,
    상기 고정자(108)는 복수의 고정자 코어 적층체(120)와, 제 1 통기층(130)과, 제 2 통기층(132)과, 고정자 코어 플랜지(140)를 구비하며,
    상기 복수의 고정자 코어 적층체(120)는 고정자 권선(106)이 연장되는 복수의 슬롯(104)을 구비하고,
    상기 제 1 통기층(130)은 상기 복수의 고정자 코어 적층체(120)의 단부 적층체(134)에 인접하여 위치하며, 한 세트의 내측 슬롯(150)과 한 세트의 외측 슬롯(152)을 구비하고, 상기 한 세트의 내측 슬롯(150)은 고정자 코어 적층체(120)의 복수의 슬롯(104)에 대응하며, 상기 한 세트의 내측 슬롯(150)을 통해 상기 고정자 권선(106)이 연장되고, 상기 한 세트의 외측 슬롯(152)은 상기 한 세트의 내측 슬롯(150)으로부터 반경 방향으로 이격되며,
    상기 제 2 통기층(132)은 상기 제 1 통기층(130)에 인접하여 위치하고, 상기 고정자 권선(106) 사이에서 상기 한 세트의 외측 슬롯(152)까지 유동 경로(142)를 제공하는 한 세트의 슬롯(160)을 구비하며,
    상기 고정자 코어 플랜지(140)는 상기 제 2 통기층(132)에 인접하여 위치하는
    다이나모일렉트릭 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 통기층(130)은 복수의 적층체(170)를 포함하는
    다이나모일렉트릭 기계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 통기층(132)은 복수의 적층체를 포함하는
    다이나모일렉트릭 기계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 통기층(132)은 반경방향 내측부 상에 한 세트의 원주방향으로 이격된 통기 부재(164)를 갖는 호형부(arcuate section)(162)를 구비하고, 인접한 통기 부재(164)는 이들 사이에 통기 슬롯(160)을 구비하며, 상기 통기 슬롯(160)은 대응하는 고정자 권선(106)과 반경 방향으로 정렬되고 상기 한 세트의 외측 슬롯(152)과 유체 연통되는
    다이나모일렉트릭 기계.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각각의 통기 부재(164)는 인접한 고정자 권선(106)으로부터 이격되어, 상기 고정자 권선(106) 사이에서 상기 한 세트의 외측 슬롯(152)까지 상기 유동 경로(142)를 제공하는
    다이나모일렉트릭 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각각의 통기 부재(164)는 각각의 고정자 권선(106)에 인접한 경사 단부(168)를 구비하는
    다이나모일렉트릭 기계.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 경로(142)는 상기 복수의 고정자 코어 적층체(120)에 대해 부분적으로 축방향으로 그리고 반경 방향으로 연장되는
    다이나모일렉트릭 기계.
  8. 다이나모일렉트릭 기계(110)용 고정자(108)에 있어서,
    고정자 권선(106)이 연장되는 복수의 슬롯(104)을 구비하는 복수의 고정자 코어 적층체(120)를 구비하는 고정자 코어(102)와,
    상기 복수의 고정자 코어 적층체(120)의 단부 적층체(134)에 인접하여 위치하고, 주변 에지 주위로 한 세트의 외측 슬롯(152)을 구비하는 제 1 통기층(130)과,
    상기 제 1 통기층(130)에 인접하여 위치하고, 한 세트의 통기 슬롯(160)을 구비하여, 상기 고정자 권선(106) 사이에서 상기 한 세트의 외측 슬롯(152)까지 유동 경로(142)를 제공하는 제 2 통기층(132)과,
    상기 제 2 통기층(132)에 인접하여 위치하는 고정자 코어 플랜지(140)를 포함하는
    다이나모일렉트릭 기계용 고정자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 통기층(130) 및 제 2 통기층(132) 각각은 복수의 적층체를 포함하는
    다이나모일렉트릭 기계용 고정자.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 통기층(132)은 반경 방향 내측부 상에 한 세트의 원주방향으로 이격된 통기 부재(164)를 갖는 호형부(162)를 구비하고, 인접한 통기 부재(164)는 이들 사이에 통기 슬롯(160)을 구비하며, 상기 통기 슬롯(160)은 대응하는 고정자 권선(106)과 반경 방향으로 정렬되고 상기 한 세트의 외측 슬롯(152)과 유체 연통하는
    다이나모일렉트릭 기계용 고정자.
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