KR20150000248U

KR20150000248U - 축류 팬을 위한 냉각장치

Info

Publication number: KR20150000248U
Application number: KR2020140005130U
Authority: KR
Inventors: 아리 바르티아이넨; 페카 칸니넨
Original assignee: 에이비비 테크놀로지 아게
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2015-01-19
Also published as: BR202014016348U2; KR200479994Y1; EP2824332A1; CN204103666U; BR202014016348U8

Abstract

축류 팬을 위한 냉각장치는 하나의 축 방향(X-X)을 갖는 덕트(10)를 포함한다. 전기모터(20)가 그 덕트(10) 내에 배치되고 그리고 케이스(28)에 의해 둘러싸인다. 전기모터(20)는 케이스(28)의 제1단부(28A)로부터 돌출되는 제1단부(21A)를 갖는 샤프트(21)를 포함한다. 제1팬(30)은 샤프트(21)의 제1단부(21A)에 연결된다. 하우징(50)은 제1팬(30)이 그 하우징(50) 바깥쪽에 존재하도록 케이스(28)를 둘러싸고 있다. 케이스(28)와 하우징(50) 사이에는 환기 통로(55)가 형성된다. 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트(61, 62)가 하우징(50)의 제2단부(52)에 배치되고 그리고 덕트(10)의 외부로부터 하우징(50)의 내부로 연장된다. 적어도 하나의 냉각용 배출구(70, 71A, 72A)가 제1팬(30)을 대면하는 하우징(50)의 제1단부(51)에 배치된다.

Description

축류 팬을 위한 냉각장치{COOLING ARRANGEMENT FOR AN AXIAL FAN}

본 고안은 청구범위 제1항 및 제7항의 전제부에 따른 축류 팬(axial fan)을 위한 냉각장치에 관한 것이다.

축류 팬은 환기용 덕트에 사용되는 것으로서 한 지점에서 또 다른 지점으로 그 환기용 덕트를 통해 공기를 통과시키기 위한 것이다. 축류 팬의 전기 구동 모터는 그 환기 덕트 내부에 배치된다.

환기용 덕트에서 통과하는 공기가 고온인 응용분야에서는 레이디얼 팬(radial fan)이 종종 사용된다. 그 팬은 환기용 덕트 내부에 배치되며, 그 팬을 구동하는 전기모터는 환기용 덕트 외부에 배치된다. 전기모터의 샤프트는 환기용 덕트의 측면을 통해 통과하고 팬은 환기용 덕트 내의 샤프트 상에 장착된다. 따라서 전기모터는 외부 공기에 위치하고, 이것은 전기모터가 외부 공기에 의해 직접 냉각될 수 있다는 것을 의미한다. 환기용 덕트를 통과하는 고온의 공기는 전기모터를 가열하지 않을 것이다. 따라서 표준형 전기모터가 레이디얼 팬에 있어 구동 모터로서 이용될 수 있다. 표준형 전기모터는 최대 섭씨 40도 정도의 주위 온도에 적합하게 설계된다.

그러나, 레이디얼 팬을 사용하는 것이 불가능한 다수의 응용분야들이 존재한다. 그 이유 중의 하나는, 예를 들면, 환기용 덕트 외부에서의 모터를 위한 공간의 결여일 것이다. 레이디얼 팬들은 또한 그것이 축류 팬보다는 더 비싸다는 사실 때문에 회피된다.

하나의 해결책은 축류 팬에 있어서 과도한 크기(over-dimensioned)의 전기모터를 사용하는 것이다. 축류 팬을 구동하기 위해서는 그러한 과도한 크기의 전기모터의 힘의 일부만이 필요할 것이다. 따라서, 전기모터는 전기모터가 공칭 부하에서 작동하고 있는 상황에 비교하여 더 적은 열의 소비를 할 것이다. 이것은 전기모터의 온도를 허용가능한 수준 아래로 유지하는 데에 도움이 될 것이다.

전기모터의 샤프트가 수직 방향으로 되어 있는 축류 팬에 있어서의 또 하나의 문제는 베어링의 마모에 관련한 것이다. 수직형 샤프트를 갖는 전기모터에서의 베어링들은 샤프트가 수평 방향으로 배치되어 있는 상황에 비교하여 더 마모가 되기 쉽다. 이에 따라서, 수직 방향의 샤프트를 갖는 전기모터에는 그 전기모터의 작동 온도를 허용가능한 수준으로 유지하는 적절한 냉각기능이 제공된다는 것은 특히 중요하다.

또 하나의 해결책은 축류 팬에서 특수한 전기모터를 사용하는 것이다. 그러한 특수한 전기모터는 그것이 더 높은 온도에서 동작 가능하도록 하는 성능을 갖는다. 이러한 전기모터는 베어링들이 더 고온의 온도에 견딜 수 있게 하는 특별한 윤활 물질과 절연 물질들을 사용한다. 이러한 특수형 전기모터는 표준형 전기모터에 비교하여 훨씬 더 가격이 비싸게 된다. 이러한 특수형 전기모터는 섭씨 약 70 내지 80도의 주위 온도에서 동작하는 성능을 가질 수 있다.

따라서, 열 소모를 일으키는 장치로부터 고온의 공기를 안내하는 환기용 덕트 내에 배치된 축류 팬에서 표준형 전기모터를 사용할 수 있도록 할 필요성이 존재한다.

본 고안의 목적은 축류 팬(axial fan)을 위한 개량된 냉각장치를 달성함에 있다.

본 고안에 따른 축류 팬을 위한 냉각장치는 청구범위 제1항 및 제7항의 특징부에 기재된 것을 특징으로 한다.

상기 축류 팬을 위한 냉각장치는:

하나의 축 방향을 갖는 실린더형의 덕트로서, 제1단부, 반대편의 제2단부, 및 상기 덕트의 제1단부와 제2단부 사이에서 상기 축 방향으로 연장되는 외주부를 포함하는 상기 실린더형 덕트,

상기 덕트의 축 방향으로 연장되는 회전 가능한 샤프트를 포함하고 그리고 제1단부, 반대편의 제2단부, 상기 샤프트 상의 로터(rotor), 및 상기 로터를 에워싸는 스테이터(stator)를 구비하는, 상기 덕트 내부에 배치된 전기모터,

상기 전기모터의 스테이터를 둘러싸는 상기 덕트 내부의 케이스로서, 상기 덕트의 제1단부를 향해 대면하는 제1단부, 반대편의 제2단부, 및 상기 케이스의 상기 제1단부와 제2단부 사이에서 상기 축 방향으로 연장되는 외주부를 포함하는 상기 케이스,

상기 케이스의 제1단부로부터 돌출하는 샤프트의 제1단부에 연결되어, 상기 제2단부로부터 상기 덕트의 제1단부 쪽으로 덕트 내에서 공기가 흐르도록 해주는, 상기 덕트 내부의 적어도 하나의 제1팬을 포함한다.

제1항에 따른 제1 실시예의 장치는:

덕트의 제1단부를 대면하는 제1단부, 반대편의 제2단부, 및 하우징의 제1단부와 제2단부 사이의 축 방향으로 연장되는 외주부를 포함하는 덕트 내부의 하우징을 더 포함하되, 상기 케이스의 적어도 제2단부 및 외주부는 케이스의 외주부와 하우징의 외주부 사이에서의 공간에 환기 채널이 형성되도록 상기 하우징에 의해 둘러싸이고, 상기 적어도 하나의 제1팬은 상기 하우징 바깥에 유지되고, 상기 케이스는 상기 하우징에서 지지되도록 구성되고,

상기 덕트의 외주부의 외부로부터 상기 하우징의 내부로 연장되는 하우징의 제2단부에서 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트와, 그리고

상기 하우징의 제1단부에서 적어도 하나의 냉각용 공기 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

제7항에 따른 제2실시예 있어서의 장치는:

덕트의 제1단부에 대면하는 제1단부, 반대편의 제2단부, 및 하우징의 제1단부와 제2단부 사이에서 축 방향으로 연장되는 외주부를 포함하는 상기 덕트 내의 하우징을 더 포함하되, 상기 케이스는 케이스의 외주부와 하우징의 외주부 사이에서의 공간에 환기 채널이 형성되도록 상기 하우징에 의해 완전히 둘러싸이고, 상기 적어도 하나의 제1팬은 상기 하우징 바깥에 유지되고, 상기 케이스는 상기 하우징에서 지지되도록 구성되고,

상기 하우징의 일 단부에 배치되고, 상기 덕트의 외주의 외부로부터 상기 하우징의 내부로 연장되는 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트,

상기 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트에 관하여 상기 하우징의 반대편 단부에 배치된 적어도 하나의 냉각용 공기 배출 덕트, 및

상기 케이스의 제2단부와 상기 하우징의 제2단부 사이의 공간에서 케이스의 제2단부로부터 돌출하는 샤프트의 반대편 제2단부에서 하우징 내에 배열되는 제2팬을 더 포함하되, 그것으로 상기 제2팬은 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트로부터 하우징의 내부로, 그리고 환기 채널을 따라서 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 배출 덕트로 그리고 또한 덕트의 외부로, 냉각용 공기가 흐르도록 배열되는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 고안에 따른 장치의 축류 팬에서 표준형 전기모터가 사용될 수가 있다. 전기모터의 주변 온도는 외부 냉각용 공기로써 전기모터를 냉각하는 것 덕분에 최대 섭씨 40도 정도로 유지되는 것이 가능하다.

본 고안에 따른 장치는 예를 들면, 디젤 발전소와 관련하여 사용될 수가 있다. 디젤 엔진에 의해 구동되는 발전기에 의해 생성되는 폐열을 제거할 필요가 있다. 디젤 발전소는 가능한 한 조밀하게 건설되며, 따라서 공기 덕트 외부에 팬 모터를 위한 여분의 공간이 없을 수도 있다. 팬을 구동하는 전기모터는 따라서 환기용 공기 덕트 내에 배치되어야만 한다. 변속장치를 사용하지 않고 전기모터의 샤프트에 직접 팬을 배치하는 것이 바람직하다. 만일 모터가 공기 덕트 외부에 배치된다면, 덕트 내부의 팬은, 예컨대, 벨트를 통해 구동될 수 있을 것이다. 이러한 해결책은 전기모터의 고정장치에 대한 진동문제를 쉽게 야기할 것이다.

발전기로부터 제거될 폐열의 온도는 섭씨 80 내지 100도의 범위에 존재할 수도 있다. 디젤 발전소에서 발전기로부터 제거될 고온의 공기의 양은 초당 약 10 입방미터일 수 있다. 축류 팬에 있어 팬을 구동하는 전기모터의 전력은 약 10kW 정도일 수 있다. 이것은 팬을 구동하는 전기모터로부터 생성된 폐열이 약 1kW일 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 냉각용 공기가 약 1kW의 열 에너지(heat power)를 전기모터로부터 벗어나게 이송해야 한다는 것을 의미한다. 덕트의 직경은 0.5 내지 1.5 미터의 범위에 있을 수 있다.

상기 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트의 전체 단면적은 하우징에서 덕트의 자유 단면적과 동일한 크기이어야만 한다. 전체 냉각용 공기 회로는 대략 동일한 단면적을 당연히 가져야만 한다.

본 고안의 축류 팬을 위한 냉각장치는 전기기계에서 발생하는 고온의 공기를 효과적으로 제거하도록 구성되어, 환기용 덕트를 통해 한 지점에서 다른 지점으로 공기를 효율적으로 통과시키는 효과가 있다.

아래에서 본 고안은 첨부한 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들에 의하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 고안에 따른 축류 팬을 위한 냉각장치의 제1 실시예의 수직 단면도이다.
도 2는 축류 팬에서 전기모터의 수직 단면도이다.
도 3은 본 고안에 따른 축류 팬을 위한 냉각장치의 제2 실시예의 수직 단면도이다.
도 4는 전기기계에 의해 발생되는 고온의 공기를 제거하기 위해 사용되는 축류 팬을 위한 냉각장치의 수직 단면도이다.

도 1은 본 고안에 따른 축류 팬을 위한 냉각장치의 제1 실시예의 수직 단면도이다. 그리고 도 2는 축류 팬에서 전기모터의 수직 단면도이다.

냉각장치는 덕트(10), 전기모터(20), 제1 팬(30) 및 하우징(50)을 포함한다.

덕트(10)는 축 방향(X-X) 및 그 축 방향(X-X)에 수직인 방향(R)을 갖는 실린더 형태를 갖는다. 덕트(10)는 제1단부(11), 반대편의 제2단부(12), 및 덕트(10)의 제1단부(11)와 제2단부(12) 사이에서 상기 축 방향(X-X)으로 연장되는 외주 면(13)을 구비한다. 덕트(10)에는 각각의 축 방향(X-X)의 단부(11, 12)에서 플랜지(15, 16)가 제공되고, 다른 덕트들 또는 환기장치에 그 덕트(10)를 연결하는 것을 가능하게 한다.

전기모터(20)는 제1단부(21A) 및 반대편의 제2단부(21B)를 갖는 샤프트(21)를 포함한다. 샤프트(21)는 덕트(10)의 축 방향으로 연장되는 중심 축(X-X)을 더 구비한다. 샤프트(21)는 양 단부들에서 베어링들(25, 26)로써 회전 가능하게 지지 된다. 로터(22)는 샤프트(21)의 중심부에 제공된다. 로터(22)는 샤프트(21)에 부착되어 그 샤프트(21)와 함께 회전한다. 스테이터(23)는 로터(22)를 에워싼다. 로터(22)와 스테이터(23) 사이에는 간극(G)이 존재한다. 전기모터(20)는 그 전기모터(20)의 부품들을 에워싸는 케이스(28)를 더 구비한다. 케이스(28)는 실린터 형태를 가지며, 그리고 제1단부(28A), 반대편의 제2단부(28B), 및 케이스(28)의 제1단부(28A)와 제2단부(28B) 사이에서 축 방향 (X-X)으로 연장되는 외주부(28C)를 포함한다. 전기모터(20)에는 또한 그 전기모터(20)를 통해 냉각용 공기를 불어넣는 내부 팬(27)이 제공될 수도 있다. 이것은 전기모터(20)에는 냉각용 공기가 그 전기모터(20)를 통과할 수 있도록 하기 위해 축 방향(X-X)의 양 단부들(28A, 28B)에 공기 통로들이 제공된다는 것을 의미한다. 그러나, 내부 팬(27)은 본 고안의 장치에서 반드시 필요한 것은 아니다. 따라서 내부 팬(27)은 생략될 수 있고, 전기모터(20)는 축 방향(X-X)의 양 단부들(28A, 28B)에서 폐쇄될 수 있다. 전기모터(20)는 또한 그 전기모터(20)를 외부 지지 구조물에 부착하기 위한 스탠드(29)를 포함할 수 있다.

제1 팬(30)은 전기모터(20)의 샤프트(21)의 제1단부(21A)에 연결된다. 전기모터(20)의 샤프트(21)의 제1단부(21A)는 전기모터(20)의 케이스(28)의 제1단부(28A)로부터 돌출된다. 제1팬(30)은 전기모터(20)에 의한 제1팬(30)의 회전이 공기(L1)가 덕트(10) 내로 유입하는 것을 가능하게 하도록 하는 형태를 갖는 블레이드들(31)을 포함하고 있다. 제1팬(30)은 따라서 프로펠러를 형성한다. 제1팬(30)의 블레이드들(31)은 덕트(10)의 제2단부(12)로부터 덕트(10)의 제1단부를 향하는 방향으로 공기(L1)를 불어넣는다. 따라서, 덕트(10)의 제1단부(11)는 하류 쪽의 단부이고 덕트(10)의 제2단부(12)는 상류 쪽 단부이다.

하우징(50)은 적어도 전기모터(20)의 케이스(28)의 외주(28C) 및 제2단부(28B)를 둘러싼다. 전기모터(20), 제1팬(30) 및 하우징(50)은 모두 덕트(10) 내에 위치한다. 하우징(50)은 제1단부(51), 제2단부(52) 및 그 하우징(50)의 제1단부(51)로부터 제2단부(52) 쪽으로의 축 방향(X-X)으로 연장되는 외주부(53)를 갖는다. 하우징(50)의 제2단부(52)와 외주부(53)는 폐쇄된 면을 형성한다. 하우징(50)의 제2단부(52)는 적어도 부분적으로 개방형이다. 하우징(50)의 제1단부(51)는 덕트(10)의 제1단부(11)를 향해 대면하고 있다. 하우징(50)의 제2단부(52)는 덕트(10)의 제2단부(12)를 향해 대면하고 있다. 따라서, 하우징(50)의 제2단부(52)는 하류 측 단부이고, 하우징(50)의 제1단부(51)는 상류 측 단부이다. 하우징(50)의 제1단부(51)는 대체로 전기모터(20)의 케이스(28)의 제1단부(28A)와 동일한 방사상 평면에 배치된다. 하우징(50)의 제1단부(51)에는 냉각용 공기 배출구(70)가 존재한다. 냉각용 공기 배출구(70)는 하우징(50)의 제1단부(51)에서의 하우징(50)의 외주부(53)와 전기모터(20)의 케이스(28)의 외주부(28C) 사이에 형성된다. 전기모터(20)의 케이스(28)의 외주부(28C) 및 하우징(50)의 제1단부(51)와 제2단부(52) 사이의 하우징(50)의 외주부(53) 사이에는 환기 통로(55)가 형성된다. 환기 통로(55) 내에서 제1팬(30)에 의해 야기되는 흡입작용은 하우징(50)의 제1단부(51)가 케이스(28)의 제1단부(28A)와 대략 같은 축 방향(X-X) 위치에 있을 때 가장 효과적이다. 냉각용 공기 배출구(70)는 방사상 평면에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 장치는 덕트(10)의 외주(13)의 외부로부터 하우징(50)의 내부로 방사상으로 통과하는 두 개의 냉각용 공기 흡입 덕트들(61, 62)을 더 포함한다. 냉각용 공기 흡입구 덕트들(61, 62)은 덕트(10)의 외부에 흡입구(61A, 62A)를 그리고 하우징(50)의 내부에는 배출구(61B, 62B)를 구비한다. 냉각용 공기 흡입 덕트들(61, 62)은 하우징(50)의 제2 상류 측 단부(52)에 배치된다.

제1팬(30)은 덕트(10)를 통해 폐열을 발생하는 장치부터, 더 나아가서 폐열을 발생하는 장치가 배치되어 있는 공간으로부터 덕트(10)에 연결된 환기 덕트들까지 고온의 공기(L1)를 환기하기 위하여 사용될 수 있다. 고온의 공기(L1)는 하우징(50)의 외측 면들을 따라서, 즉 제2단부(52)를 따라서 그리고 하우징(50)의 외주부(53)를 따라서 덕트(10) 안을 통과한다. 고온의 공기(L1)는 전기모터(10)의 케이스(28)와는 일체 접촉하지 않게 되고, 따라서 전기모터(20)를 가열하지 않을 것이다.

제1팬(30)은 또한 하우징(50)의 제1단부(51)에서의 냉각용 공기 배출구(70)에서 저압(underpressure)을 야기하도록 배열된다. 상기 냉각용 공기 배출구(70)에서의 저압은, 덕트(10)의 외부로부터 냉각용 공기 덕트들(61, 62)을 통해 하우징(50)의 제2단부(52)에서의 하우징(50)의 내부로, 그리고 더한층 하우징(50) 내부의 환기 채널(55)을 따라서 하우징(50)의 제1단부(51)에서의 냉각용 공기 배출구(70)로 냉각용 공기(L10)가 흐르는 것을 가능하게 한다. 따라서 냉각용 공기(L10)는 환기 덕트(10)의 외주부(13)의 외부에 배치된 흡입구들(61A, 62A)로부터 냉각용 공기 흡입구 덕트들(61, 62) 안으로 그리고 또한 배출구들(61B, 62B)로부터 하우징(50)의 내부로 흡입된다. 냉각용 공기 배출구(70)로부터 나오는 냉각용 공기(L10)는 고온의 공기 흐름(L1)과 혼합될 것이며 또한 열을 발생하는 장치가 놓인 공간 바깥으로 덕트(10)를 따라서 고온의 공기 흐름(L1)과 함께 더한층 통과할 것이다. 따라서 전기모터(20)는 하우징(50)에 있는 환기 통로(55)를 따라서 그리고 전기모터(20)의 케이스(28)의 외측 면을 따라서 통과하는 냉각용 공기(L10)로써 냉각될 것이다. 따라서 냉각용 공기(L10)는 덕트(10)를 에워싸는 공간으로부터 덕트(10)의 외부로부터 취입된다. 냉각용 공기(L10)는 덕트(10)를 에워싸는 공간으로부터 직접적으로 취입될 수도 있고, 또는 냉각용 공기(L10)는, 더 먼 공간으로부터 덕트(10)를 에워싸는 공간까지 예컨대 덕트에 의해 안내될 수도 있다.

이러한 제1 실시예는 덕트(10)의 외부로부터 하우징(50)의 내부로 통하는 두 개의 냉각용 공기 덕트들(61, 62)을 포함한다. 본 고안은 반드시 두 개의 냉각용 공기 덕트들(61, 62)의 이용에만 한정되지는 않는다. 본 고안은 적어도 하나의 냉각용 공기 덕트(61, 62)가 필요하다. 사용되는 냉각용 공기 흡입 덕트들(61, 62)의 수는, 예를 들면, 덕트(10) 내에서 하우징(50)을 지지하기 위하여 냉각용 공기 흡입 덕트들(61, 62)이 또한 사용되는지 여부에 따라서 결정된다.

이러한 제1 실시예에 있어서 하우징(50)은 적당한 수의 냉각용 공기 흡입 덕트들(61, 62)을 통해서만 덕트(10)에서 지지될 것이다. 냉각용 공기 흡입 덕트들(61, 62)은 따라서 이중의 기능을 가질 것이다. 적어도 세 개의 냉각용 공기 흡입 덕트들(61, 62)이 그러한 경우에 필요할 것이다. 반면에 하우징(50)은 덕트(10)의 내면과 하우징(50)의 외면 사이에서 연장되는 개별적인 지지날개(support vane)(81, 82)들에 의해 지지될 수 있을 것이다. 이 경우, 단지 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트(61, 62)가 사용될 수 있다.

전기모터(20)는 당연히 하우징(50)에서 지지 되어야 할 것이다. 전기모터(20)는 볼트에 의해 고정될 수 있는데, 예를 들면, 하우징(50) 내의 지지 구조물(56)에 전기모터(20)의 직각을 이루는 스탠드(normal stand)(29)를 통해 고정될 수가 있다. 전기모터(20)는 또한 전기모터(20)의 케이스(28)의 외면과 하우징(50)의 내면 사이에서 연장되는 방사상의 지지 날개들(도면에는 미도시)로써 지지될 수도 있다.

도 1에서의 실시예에 있어서는 하나의 전기모터(20), 하나의 샤프트(21) 및 하나의 제1팬(30)이 존재한다. 제1팬(30)은 본 실시예에서 이중의 기능을 갖는다. 제1팬(30)은 고온의 공기(L1)가 덕트(10)의 제2단부(12)로부터 제1단부(11) 쪽으로 덕트(10) 내에서 흐르는 것을 가능케 한다. 제1팬은 부가적으로 냉각용 공기(L10)가 냉각용 공기 흡입 덕트들(61, 62)로부터 환기 통로(55)를 따라서 그리고 더 나아가서 환기 통로(55)로부터 냉각용 공기(L10) 배출구(70)를 통해 흐르도록 한다.

도 3은 본 고안에 따른 축류 팬을 위한 냉각장치의 제2 실시예의 수직 단면도이다.

이러한 제2 실시예는 제1팬(30)에 추가하여 전기모터(20)의 반대편 단부에서 전기모터(20)의 샤프트(21)의 반대편 제2단부(21B)에 연결된 제2팬(40)을 포함한다. 이 실시예는 오직 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트(61)를 포함한다. 제2팬(40)은 제2(보조)팬(40)의 회전이 전기모터(20)의 케이스(28)를 에워싸는 하우징(50)의 내부를 통해 흐르는 공기를 생성하도록 하는 형태를 갖는 블레이드들(41)을 포함한다. 하우징(50)은 제1단부(51), 제2단부(52) 및 하우징(50)의 제1단부(51)로부터 제2단부(52)로의 축 방향(X-X)으로 연장되는 외주부(53)를 갖는다. 하우징의 외주부(53), 제1단부(51) 및 제2단부(52)는 폐쇄된 면들을 형성한다. 하우징(50)은 덕트(10) 내에서 흐르는 고온의 공기(L1)가 하우징(50) 안으로 전혀 침투할 수 없도록 전기모터(20)의 케이스를 완전히 에워싼다. 제2팬(40)은 하우징(50)의 제2단부(52)와 전기모터(20)의 케이스(28)의 제2단부(28B) 사이에서 하우징(50) 내에 위치한다.

상기 단일의 냉각용 공기 흡입 덕트(61)는 환기 덕트(10)의 외주부(13)의 외부로부터 환기 덕트(10)의 중심부로 방사상으로, 그리고 더한층 하우징(50)의 제2단부(52) 쪽으로 축 방향으로 통과한다. 냉각용 공기 흡입 덕트(61)는 덕트(10)의 외부에 흡입구(61A)를 그리고 하우징(50)의 내부에 배출구(61B)를 구비한다. 배출구(61B)는 하우징(50)의 제2단부(52)의 중간에 배치된다.

상기 장치는 또한 하우징(50)의 내부로부터 덕트(10)의 외부로 방사상(R)으로 통과하는 두 개의 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)을 더 포함한다. 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)은 하우징(50)의 외주 면(53)에 흡입구(71A, 72A)를 그리고 덕트(10)의 외부에 배출구(71B, 72B)를 구비한다. 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)은 하우징(50)의 제1단부(51)에 배치된다.

제1팬(30)은 폐열 발생 장치로부터 덕트(10)를 통해 그리고 더한층 덕트(10)에 연결된 다른 덕트들을 통해서 폐열 발생 장치가 위치한 공간 바깥의 공간으로 고온의 공기(L1)를 통풍시킨다. 고온의 공기(L1)는 덕트(10)의 제2단부(12)로부터 덕트(10)의 제1단부(11) 쪽으로 하우징(50)의 외부 면들을 따라서, 즉 하우징(50)의 제2단부(52)와 외주 면(53)을 따라서 덕트(10) 내부를 통과한다.

제2팬(40)은 냉각용 공기 흡입 덕트(61)의 흡입구(61A)로부터 냉각용 공기 흡입 덕트(61) 안으로, 그리고 나아가 배출구(61B)로부터 하우징(50)의 내부로 냉각용 공기(L10)가 흘러들어가도록 배열된다. 그런 다음, 냉각용 공기(L10)는 하우징(50)의 제2단부(52)로부터 하우징(50)의 제1단부(51)로 환기 통로(55)를 통해 흐를 것이다. 냉각용 공기(L10)는 하우징(50)의 제1단부(51)로부터 냉각용 공기 배출 덕트(71, 72)의 흡입구들(71A, 72A)로 더 흐른다. 냉각용 공기(L10)는 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)을 따라서 그리고 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)의 배출구들(71B, 72B)로부터 덕트(10)의 외부로 더 통과하게 된다.

이러한 제2 실시예에 있어서, 하우징(50)은 적절한 수의 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)을 통해서만 덕트(10)에서 지지될 것이다. 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)은 따라서 이중의 기능을 가질 것이다. 그러한 경우, 적어도 세 개의 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)이 필요할 것이다. 냉각용 공기 흡입 덕트(61)는 또한 하우징(50)을 위한 부가적인 지지물을 형성할 수도 있다. 다른 한편, 하우징(50)은 하우징(50)의 외주면(53)과 덕트(10)의 외주면(13) 사이에서 연장되는 개별적인 지지 날개들(81, 82)에 의해 지지될 수도 있을 것이다.

이러한 제2 실시예에 있어서, 선택적으로는, 제2팬(40)은 냉각용 공기(L10)가 반대 방향으로, 즉 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)로부터 냉각용 공기 흡입 덕트(61) 쪽으로 흐르도록 배열될 수도 있다. 이것은 하우징(50)이 전기모터(20)의 케이스(28)를 완전히 둘러싸고 그리고 개별적인 제2팬(40)이 냉각용 공기(L10)를 전달하기 위해 사용된다는 사실 때문이다.

도 3의 실시예에서는 하나의 전기모터(20), 하나의 샤프트(21), 제1팬(30) 및 제2팬(40)이 존재한다. 제1팬(30)은 고온의 공기(L1)가 제2단부(12)로부터 덕트(10)의 제1단부 쪽으로 덕트(10) 내에서 흐르도록 한다. 제2팬(40)은 냉각용 공기 흡입 덕트(61)로부터 환기 통로(55)를 따라서 그리고 더 나아가 환기 통로(55)로부터 나와 냉각용 공기(L10) 배출 덕트(71, 72)를 통해 냉각용 공기(L10)가 흐르도록 해준다. 두 개의 상이한 공기의 흐름들(L1, L10)은 전기모터(20)의 하나의 단일한 샤프트(21) 상에 배치된 두 개의 팬들(30, 40)에 의해 발생된다.

도 4는 전기 기계장치에 의해 발생되는 고온의 공기를 제거하기 위해 사용되는 축류 팬을 위한 냉각장치의 수직 단면도를 나타낸다.

전기 기계장치(100)에는 그 전기 기계장치(100)를 둘러싸고 하나의 폐쇄된 공간을 형성하는 하우징(200)이 제공된다. 전기 기계장치(100)는 회전 가능한 샤프트(130) 상에 장착된 로터(110)를 포함한다. 샤프트(130)는 베어링들(141, 142) 상에서 양 단부들이 지지 된다. 샤프트(130)는 중심 축(A-A)을 갖는다. 전기 기계장치(100)는 또한 로터(110)를 에워싸는 스테이터(120)를 더 포함한다. 전기 기계장치(100)는 발전기 또는 모터일 수 있다. 로터(110)에는 축 방향(A-A)의 공기 통로들(111)과 방사상의 공기 통로들(112)이 제공된다. 축 방향의 공기 통로들(111)은 방사상의 공기 통로들(112) 안으로 개방된다. 스테이터(120)에는 방사상의 공기 통로들(121)이 제공된다.

하우징(200)의 양 단부 면들에는 하우징(200)의 외부로부터 하우징(200) 내부로 전기 기계장치(100)의 양 단부들을 향해서 냉각용 공기(L1)가 통과하도록 해주는 공기 통로들(P11, P12)이 제공된다. 냉각용 공기(L1)는 또한 로터(110)의 양 단부들로부터 축 방향의 공기 통로들(111) 안으로, 그리고 나아가 축 방향 공기 통로들(111)로부터 방사상 공기 통로들(112)로 안내될 수 있다. 그런 다음, 공기는 로터(110)의 방사상 공기 통로들(112)로부터 로터(110)와 스테이터(120) 사이의 간격(G)을 통해서 스테이터(120)에 있는 방사상 공기 통로들(121)까지 통과할 것이다.

전기 기계장치(100)에서 로터(110)와 스테이터(120)를 통과할 때 가열되었던 공기(L1)는 스테이터(120)에서의 방사상 공기 통로들(121)로부터 하우징(200)의 천장에 있는 공기 통로들(P11)을 통해서 전기 기계장치(100)의 스테이터(120) 위의 하우징(200)의 상부에 있는 공기실(plenum)(210)으로, 그리고 더 나아가 덕트(10) 쪽으로 통과하고, 이것은 제2플랜지(12)를 통해 공기실(210)로 연결된다. 따라서, 고온의 공기(L1)는 축류 팬(30)으로써 덕트(10)를 통해 그리고 나아가 외부 덕트(300)를 통해 통풍이 이루어질 것이며, 이것은 제1플랜지(11)를 통해서 덕트(10)에 연결된다. 외부 덕트(300)는 전기 기계장치(100)가 있는 공간 바깥의 공간으로 또는 외부 공기에 안내될 수 있다.

실린더 덕트(10)의 단면은 원형인 것이 바람직하다. 케이스(50)의 형태는 전기모터(20)가 실질적으로 실린더 형인 경우에는 실질적으로 실린더 형인 것이 바람직하다. 냉각용 공기 흡입 덕트들(61, 62) 및 냉각용 공기 배출 덕트들(71, 72)의 단면은 실질적으로 원형인 것이 바람직하다. 케이스(50)에 있어서 냉각용 공기 배출 통로(70)는 바람직하게는 전기모터(20) 주위에서 원형의 링을 형성한다.

도면들에서 덕트(10)는 수직 방향으로 연장되는 것으로 제시되어 있다. 그러나 덕트(10)는 수평 방향 또는 경사진 방향으로 연장될 수도 있다. 전기모터(20)의 축(X-X)은 언제나 덕트(10)의 축 방향(X-X)으로 연장된다.

전기 기계장치(100)는 바람직하게는 디젤 발전소에서의 발전기이다.

본 고안 및 그의 실시예들은 전술한 예들에만 한정되지 않으며, 청구항들의 범위 내에서 변할 수 있다.

Claims

하나의 축 방향(X-X)을 갖는 덕트(10)로서, 제1단부(11), 반대편의 제2단부(12), 및 상기 덕트(10)의 제1단부(11)와 제2단부(12) 사이에서 상기 축 방향(X-X)으로 연장되는 외주부(13)를 포함하는 상기 덕트(10),
상기 덕트(10)의 축 방향(X-X)으로 연장되는 회전 가능한 샤프트(21)를 포함하고 그리고 제1단부(21A), 반대편의 제2단부(21B), 상기 샤프트(21) 상의 로터(22), 및 상기 로터(22)를 둘러싸는 스테이터(23)를 구비하는, 상기 덕트(10) 내부에 배치된 전기모터(20),
상기 전기모터(20)의 스테이터(23)를 둘러싸는 상기 덕트(10) 내부의 케이스(28)로서, 상기 덕트(10)의 제1단부(11)를 향해 대면하는 제1단부(28A), 반대편의 제2단부(28B) 및 상기 케이스(28)의 상기 제1단부(28A)와 제2단부(28B) 사이에서 상기 축 방향(X-X)으로 연장되는 외주부(28C)를 포함하는 상기 케이스(28), 및
상기 케이스(28)의 제1단부(28A)로부터 돌출하는 샤프트의 제1단부(21A)에 연결되고, 상기 제2단부(12)로부터 상기 덕트(10)의 제1단부(11)로의 방향으로 덕트(10) 내에서 공기(L1)가 흐르도록 해주는, 상기 덕트(10) 내부의 적어도 하나의 제1팬(30)을 포함하는, 축류 팬을 위한 냉각장치에 있어서,
상기 냉각장치는,
덕트(10)의 제1단부(11)를 향해 대면하는 제1단부(51), 반대편의 제2단부(52), 및 하우징(50)의 제1단부(51)와 제2단부(52) 사이에서 축 방향(X-X)으로 연장되는 외주부(53)를 포함하는 상기 덕트(10) 내의 하우징(50)을 더 포함하되, 상기 케이스(28)의 적어도 제2단부(28B) 및 외주부(28C)는 상기 케이스(28)의 외주부(28C)와 상기 하우징(50)의 외주부(53) 사이의 공간에 환기 통로(55)가 형성되도록 상기 하우징(50)에 의해 둘러싸이고, 상기 적어도 하나의 제1팬(30)은 상기 하우징(50) 바깥에 유지되고, 상기 케이스(28)는 상기 하우징(50)에서 지지(29, 56)되도록 구성되고,
상기 덕트(10)의 외주부(13)의 외부로부터 상기 하우징(50)의 내부로 연장되는 하우징(50)의 제2단부(52)에 있는 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트(61, 62)를 더 포함하고, 그리고
상기 하우징(50)의 제1단부(51)에서의 적어도 하나의 냉각용 공기 배출구(70, 71A, 72A)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 축류 팬을 위한 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징(50)의 제1단부(51)는 상기 케이스(28)의 제1단부(28A)와 동일한 축 방향(X-X) 위치에 배치되고,
상기 적어도 하나의 냉각용 공기 배출구(70)는 케이스(28)의 외주부(28C)와 하우징(50)의 외주부(53) 사이의 공간에 있는 하우징(50)의 제1단부(51)에 형성됨으로써,
상기 적어도 하나의 제1팬(30)은, 냉각용 공기(L10)가 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트(61, 62)로부터 상기 하우징(50)의 제2단부(52)에서의 상기 하우징(50)의 내부로, 그리고 나아가 환기 통로(55)를 따라서 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 배출구(70)로, 그리고 더 나아가 상기 냉각용 공기 배출구(70)로부터 환기 덕트(10)의 내부로 흐르도록, 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 배출구(70)에서 저압(underpressure)을 발생하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 케이스(28)는 상기 하우징(50)에 의해 완전히 둘러싸이고,
상기 적어도 하나의 냉각용 공기 배출구(71A, 71B)는 하우징(50)의 내부로부터 덕트(10)의 내부를 가로질러 그리고 덕트(10)의 외주부(13)를 통해 덕트(10)의 외부로 통과하는 적어도 하나의 냉각용 공기 배출 덕트(71, 72)에 연결되고,
제2팬(40)이 케이스(28)의 제2단부(28B)와 하우징(50)의 제2단부 사이의 공간에서 케이스(28)의 제2단부(28B)로부터 돌출하는 샤프트(21)의 반대편 제2단부(21B)에서 하우징(50) 내에 배열되며, 그에 의해 상기 제2팬(40)은 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트(61, 62)로부터 하우징(50)의 내부로, 그리고 나아가 환기 통로(55)를 따라서 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 배출구(71A, 71B)로, 그리고 더 나아가 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 배출 덕트(71, 72)를 따라서 덕트(10)의 외부로, 냉각용 공기(L10)가 흐르게 하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 전기모터(20)의 케이스(28)의 형태는 실질적으로 실린더형인 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 하우징(50)의 형태는 실질적으로 실린더형인 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 덕트(10)는 덕트(10)의 양 단부들(11, 12)에서 고정 플랜지들(15, 16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
하나의 축 방향(X-X)을 갖는 덕트(10)로서, 제1단부(11), 반대편의 제2단부(12), 및 상기 덕트(10)의 제1단부(11)와 제2단부(12) 사이에서 상기 축 방향(X-X)으로 연장되는 외주부(13)를 포함하는 상기 덕트(10),
상기 덕트(10)의 축 방향(X-X)으로 연장되는 회전 가능한 샤프트(21)를 포함하고 그리고 제1단부(21A), 반대편의 제2단부(21B), 상기 샤프트(21) 상의 로터(22), 및 상기 로터(22)를 둘러싸는 스테이터(23)를 구비하는, 상기 덕트(10) 내부에 배치된 전기모터(20),
상기 전기모터(20)의 스테이터(23)를 둘러싸는 상기 덕트(10) 내부의 케이스(28)로서, 상기 덕트(10)의 제1단부(11)를 향해 대면하는 제1단부(28A), 반대편의 제2단부(28B) 및 상기 케이스(28)의 상기 제1단부(28A)와 제2단부(28B) 사이에서 상기 축 방향(X-X)으로 연장되는 외주부(28C)를 포함하는 상기 케이스(28), 및
상기 케이스(28)의 제1단부(28A)로부터 돌출된 샤프트(21)의 제1단부(21A)에 연결되고, 상기 제2단부(12)로부터 상기 덕트(10)의 제1단부(11)로의 방향으로 덕트(10) 내에서 공기(L1)가 흐르도록 해주는, 상기 덕트(10) 내부의 적어도 하나의 제1팬(30)을 포함하는, 축류 팬을 위한 냉각장치에 있어서,
상기 냉각장치는,
덕트(10)의 제1단부(11)를 향해 대면하는 제1단부(51), 반대편의 제2단부(52), 및 하우징(50)의 제1단부(51)와 제2단부(52) 사이의 축 방향(X-X)으로 연장되는 외주부(53)를 포함하는 상기 덕트(10) 내의 하우징(50)을 더 포함하되, 상기 케이스(28)는 케이스(28)의 외주부(28C)와 하우징(50)의 외주부(53) 사이의 공간에 환기 통로(55)가 형성되도록 상기 하우징(50)에 의해 완전히 둘러싸이고, 상기 적어도 하나의 제1팬(30)은 상기 하우징(50) 바깥에 유지되고, 상기 케이스(28)는 상기 하우징(50)에서 지지(29, 56)되도록 구성되고,
상기 하우징(50)의 일 단부(51, 52)에 배치되고, 상기 덕트(10)의 외주부(13)의 외부로부터 상기 하우징(50)의 내부로 연장되는 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트(61, 62),
상기 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트(61, 62)에 관련하여 상기 하우징(50)의 반대편 단부(51, 52)에 배치된 적어도 하나의 냉각용 공기 배출 덕트(71, 72), 및
상기 케이스(28)의 제2단부(28B)와 하우징(50)의 제2단부 사이의 공간에서 케이스(28)의 제2단부(28B)로부터 돌출하는 샤프트(21)의 반대편의 제2단부(21B)에서 하우징(50) 내에 배열되는 제2팬(40)을 더 포함하되, 상기 제2팬(40)은 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 흡입 덕트(61, 62)로부터 하우징(50)의 내부로, 그리고 나아가 환기 통로(55)를 따라서 상기 적어도 하나의 냉각용 공기 배출 덕트(71, 72)로, 그리고 더 나아가 덕트(10)의 외부로, 냉각용 공기(L10)가 흐르게 하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제7항에 있어서, 상기 전기모터(20)의 케이스(28)의 형태는 실질적으로 실린더형인 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 하우징(50)의 형태는 실질적으로 실린더형인 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제7항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 덕트(10)는 덕트(10)의 양 단부들(11, 12)에서 고정 플랜지들(15, 16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.