KR20130021612A - 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 전동기의 냉각시스템에 관한 것으로, 특히 본 발명에 따른 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기는 프레임 중앙에 삽입되고 부하측 베어링과 반부하측 베어링 및 부하측 브라켓트와 반부하측 브라켓트로 고정된 샤프트와, 상기 샤프트와 프레임 사이에 고정되어 전기적 입력을 받아 전자력에 의해 기계적, 출력을 발생시키는 내부에 통풍구가 형성된 회전자 코아 및 고정자 코아, 상기 프레임의 외측에 설치되고 고온의 프레임 내부공기의 열교환이 이루어지는 쿨러하우징, 상기 샤프트와 분리되어 배치되며 외부 추가모터를 이용해 냉각팬을 회전시키는 리모트 쿨링 모듈을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 대형 전동기의 샤프트(축)에 설치된 냉각팬을 분리하여 별도의 추가모터를 이용하여 냉각팬을 구동할 수 있도록 함으로써, 팬의 회전수와 팬의 직경을 감소시키지 않고도 냉각팬에 의한 소음을 현저하게 경감할 수 있는 효과가 있다.

Description

리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기{large size induction motor with ventilation and cooling fan}

본 발명은 대형 전동기의 냉각효율 및 소음을 절감할 수 있는 냉각시스템에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 대형 유도전동기(induction motor)(M)는 수직형 프레임(1)의 내부 중앙에 부하측 베어링(8)과 반부하측 베어링(7) 및 부하측 브라켓트(10)와 반부하측 브라켓트(9)에 의해 지지 고정된 샤프트(6)가 삽입 설치된다. 상기 샤프트(6)의 외측에는 로터 바(4)와 고정자 코일(5)이 고정되고, 상기 샤프트(6)와 프레임(1) 사이에는 전기적 입력을 받아 전자력에 의해 기계적 출력을 발생하는 고정자 코아(2) 및 회전자 코아(3)가 고정된다. 이때, 상기 고정자 코아(2) 및 회전자 코아(3) 내부에는 공기 통풍구(air hole)가 다수개 형성된다.

상기 고정자 코아(2) 또는 회전자 코아(3)의 한쪽에 전원이 입력되면 샤프트(6) 둘레에 고정된 회전자 코아(3)가 유도 전자력에 의해 회전됨으로써 유도전동기(M)의 기계적 출력이 발생된다. 상기 프레임(1)의 외측에는 고정자 코아(2) 및 회전자 코아(3)의 구동에 의해 온도가 상승되는 프레임(1) 내부공기가 유입되어 순환됨으로써 내부공기와의 열교환을 수행하여 유입된 공기를 냉각시키는 쿨러하우징(11)이 설치된다. 상기 프레임(1) 내부의 회전자 코아(3)와 반부하측 브라켓트(9) 사이에는 내부팬(12)을 설치하여 회전에 의해 압력차를 발생시켜 공기유동을 일으킴으로써 온도가 상승된 프레임(1) 내부공기를 상기 쿨러하우징(11)으로 배출시킨다.

특히, 이 경우 도시된 것과 같이, 대형 전동기는 내부의 온도가 높기 때문에 외부에 냉각팬(30)을 별도로 장착하고 있다. 이와 같은 냉각팬은 대형 전동기의 축(4)과 직결로 연결되어 있기 때문에 비교적 높은 회전수(2극 전동기의 경우 3600rpm)로 회전하게 된다. 그러나 회전수가 높아짐에 따라 냉각팬에 의한 소음이 증가하는 문제가 발생한다. 전동기의 소음원 중 냉각팬에 의한 소음이 가장 큰 비중을 차지하므로, 이를 줄이기 위한 방안을 도출하는 것이 필요하다.

냉각팬 소음을 줄이기 위해서는 기본적으로 팬의 회전수를 감소시키거나, 팬의 직경을 감소시키는 2가지 방법이 있다. 그 중에서도 팬의 회전수를 감소시키는 방안을 적용하는 것이 팬의 직경 감소보다는 효과가 크다고 알려져 있다. 그러나, 현재 상태에서 냉각팬은 전동기 축과 직결로 연결되어 있기 때문에 회전수를 변경하는 것이 불가하다. 또한 팬의 직경을 감소시키면, 냉각팬의 가장 중요한 기능인 냉각 성능이 저하되기 때문에 적용이 불가하다. 따라서 기존에 적용하던 방법으로는 보다 근본적인 소음 저감이 어려운 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대형 전동기의 샤프트(축)에 설치된 냉각팬을 분리하여 별도의 추가모터를 이용하여 냉각팬을 구동할 수 있도록 함으로써, 팬의 회전수와 팬의 직경을 감소시키지 않고도 냉각팬에 의한 소음을 현저하게 경감할 수 있는 대형전동기를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 프레임; 상기 프레임 중앙에 삽입되고 부하측 베어링과 반부하측 베어링 및 부하측 브라켓트와 반부하측 브라켓트로 고정된 샤프트; 상기 샤프트와 프레임 사이에 고정되어 전기적 입력을 받아 전자력에 의해 기계적 출력을 발생시키는 내부에 통풍구가 형성된 회전자 코아 및 고정자 코아; 상기 프레임의 외측에 설치되고 고온의 프레임 내부공기의 열교환이 이루어지는 쿨러하우징; 상기 샤프트와 분리되어 배치되며 외부 추가모터를 이용해 냉각팬을 회전시키는 리모트 쿨링 모듈;을 포함하여 구성되는 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 리모트쿨링모듈은, 상기 냉각팬의 구동으로 외부 공기를 상기 프레임내부 및 쿨러하우징으로 유입하는 에어유입관;과 상기 쿨러하우징 내부를 순환한 공기가 외부로 배출되는 에어배출관;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 대형전동기의 상기 에어유입관은, 상기 반부하측 브라켓 및 반부하측 베어링의 측면에 배치되며, 상기 냉각팬 및 상기 외부 추가모터는 상기 에어유입관 내부에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 대형전동기의 상기 에어베출관은, 상기 에어하우징의 일측에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전자 코아의 외측에는 전동기 냉각에 필요한 풍량을 발생하는 에어덕트가 더 구비될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 대형 전동기는 상기 회전자 코아(5)와 반부하측 브라켓트(10) 사이에 설치되어 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 내부공기를 상기 쿨러하우징으로 배출하는 내부팬을 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 대형 전동기의 샤프트(축)에 설치된 냉각팬을 분리하여 별도의 추가모터를 이용하여 냉각팬을 구동할 수 있도록 함으로써, 팬의 회전수와 팬의 직경을 감소시키지 않고도 냉각팬에 의한 소음을 현저하게 경감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 냉각팬의 회전수를 전동기의 샤프트의 회전수 보다 작게 구현하여 소음 수준은 낮게 하고, 냉각팬의 직경은 증가하여 필요한 냉각 성능을 확보할 수 있도록 제어할 수 있는 사용상의 편의성을 증진할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 대형 전동기의 냉각구조에 관한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 대형 전동기의 냉각구조에 관한 구성도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 2는 본 발명에 따른 냉각시스템의 구조를 구비한 대형 전동기의 구성도를 도시한 것이다.

도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 냉각시스템을 구비한 대형전동기는 프레임(1)과 상기 프레임(1) 중앙에 삽입되고 부하측 베어링(7)과 반부하측 베어링(8) 및 부하측 브라켓트(9)와 반부하측 브라켓트(10)로 고정된 샤프트를 구비한다.

또한, 상기 샤프트(4)와 프레임(1) 사이에 고정되어 전기적 입력을 받아 전자력에 의해 기계적 출력을 발생시키는 내부에 통풍구가 형성된 회전자 코아(5) 및 고정자 코아(2)를 구비하며, 상기 프레임(1)의 외측에 설치되고 고온의 프레임 내부공기의 열교환이 이루어지는 쿨러하우징(11)을 포함하여 구성된다.

특히, 본 발명은 상기 샤프트(4)와 분리되어 배치되며 외부 추가모터(110)를 이용해 냉각팬(120)을 회전시키는 리모트 쿨링 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 종래의 대형 전동기의 쿨링시스템이 샤프트(4)와 직접 결합하는 냉각팬의 구동으로 인해 발생하는 소음의 문제와 냉각효율의 저하 문제를 개선하기 위하여, 상기 사프트(4)와 분리되어 구동할 수 있는 별도의 리모트 쿨링 모듈, 즉 축가 분리되는 냉각팬(120)과 상기 냉각팬을 구동시키는 추가 외부모터(110)를 구비하여 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 대형 전동기의 경우, 전동기 축과 냉각팬을 직결로 연결하는 방식 대신에, 전동기 축과는 별도로, 냉각팬을 회전시키는 전용 모터를 추가로 장착하여, 회전수를 전동기의 회전수와 별도로 가변적으로 조정할 수 있도록 한다. 즉, 냉각팬의 회전수를 전동기의 회전수에 비해 작게 하여 소음 수준은 낮추는 대신, 냉각팬의 직경을 증가시킴으로써 필요한 냉각 성능은 확보하는 방법을 적용하도록 한다.

아울러, 본 발명은 상기 회전자 코아(5)와 반부하측 브라켓트(10) 사이에 설치되어 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 내부공기를 상기 쿨러하우징으로 배출하는 내부팬(13)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 내부팬(13)의 공기 유동은 도시된 구조에서 상기 냉각팬(30)의 구동으로 외부 공기를 상기 프레임(1) 내부 및 쿨러하우징(11)으로 유입하는 에어유입관(31)과 상기 쿨러하우징 내부를 순환한 공기가 외부로 배출되는 에어배출관(40)과 연동하여 효율적인 냉각을 구현할 수 있도록 한다.

또한, 상기 에어유입관(31)은, 상기 반부하측 브라켓(10) 및 반부하측 베어링(8)의 측면에 배치되며, 상기 냉각팬(120) 및 상기 외부 추가모터(110)는 상기 에어유입관 내부에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 에어베출관(40)은, 상기 에어하우징(11)의 일측에 배치되는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명은 상기 회전자 코아의 외측에는 전동기 냉각에 필요한 풍량을 발생하는 에어덕트(12)가 더 구비될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 프레임
2: 고정자코아
3: 고정자코일
4: 샤프트
5: 회전자코아
6: 로터바
7: 부하측베어링
8: 반부하측베어링
9: 부하측 브라켓
10: 반부하측 브라켓
11: 쿨러하우징
12: 에어덕트
13: 내부팬
110: 외부 추가모터
120: 냉각팬

Claims (6)

1. 프레임;
   상기 프레임 중앙에 삽입되고 부하측 베어링과 반부하측 베어링 및 부하측 브라켓트와 반부하측 브라켓트로 고정된 샤프트;
   상기 샤프트와 프레임 사이에 고정되어 전기적 입력을 받아 전자력에 의해 기계적 출력을 발생시키는 내부에 통풍구가 형성된 회전자 코아 및 고정자 코아;
   상기 프레임의 외측에 설치되고 고온의 프레임 내부공기의 열교환이 이루어지는 쿨러하우징;
   상기 샤프트와 분리되어 배치되며 외부 추가모터를 이용해 냉각팬을 회전시키는 리모트 쿨링 모듈;
   을 포함하여 구성되는 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 리모트쿨링모듈은,
   상기 냉각팬의 구동으로 외부 공기를 상기 프레임내부 및 쿨러하우징으로 유입하는 에어유입관;과
   상기 쿨러하우징 내부를 순환한 공기가 외부로 배출되는 에어배출관;을 더 포함하는 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 에어유입관은,
   상기 반부하측 브라켓 및 반부하측 베어링의 측면에 배치되며,
   상기 냉각팬 및 상기 외부 추가모터는 상기 에어유입관 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 에어베출관은,
   상기 에어하우징의 일측에 배치되는 것을 특징으로 하는 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 회전자 코아의 외측에는 전동기 냉각에 필요한 풍량을 발생하는 에어덕트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 회전자 코아(5)와 반부하측 브라켓트(10) 사이에 설치되어 회전에 의해 공기유동을 발생시켜 내부공기를 상기 쿨러하우징으로 배출하는 내부팬을 더 포함하는 리모트 쿨링 시스템을 적용한 대형 전동기.

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