KR20170043425A - 스테이터, 모터 및 풍력 발전기 세트 - Google Patents

스테이터, 모터 및 풍력 발전기 세트 Download PDF

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KR20170043425A
KR20170043425A KR1020160012264A KR20160012264A KR20170043425A KR 20170043425 A KR20170043425 A KR 20170043425A KR 1020160012264 A KR1020160012264 A KR 1020160012264A KR 20160012264 A KR20160012264 A KR 20160012264A KR 20170043425 A KR20170043425 A KR 20170043425A
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리얜후이
리우청치앤
루오지우양
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베이징 골드윈드 싸이언스 앤 크리에이션 윈드파워 이큅먼트 코.,엘티디.
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Abstract

본 발명은 스테이터, 모터 및 풍력 발전기 세트를 제공한다. 상기 스테이터는 제1 지지부재와 제2 지지부재를 구비하는 스테이터 프레임을 포함하고, 상기 스테이터는 제1 단부가 상기 제1 지지부재와 연결되고, 제2 단부가 상기 제2 지지부재와 연결되며, 스테이터의 강도가 변화되도록 상기 제1 지지부재와 상기 제2 지지부재에 조절 가능한 힘을 인가하기 위한 적어도 하나의 강도 조절 장치를 더 포함한다. 강도 조절 장치를 통하여 테이터의 축 방향의 고유 주파수를 조절할 수 있기에, 축 방향에서의 공진 현상의 발생을 방지할 수 있다. 본 발명의 모터는 발전기 또는 전동기에 적용된다.

Description

스테이터, 모터 및 풍력 발전기 세트{STATOR, MOTOR AND WINDPOWER GENERATOR}
본 발명은 풍력 발전 기술 분야에 관한 것이고, 특히는 스테이터, 모터 및 풍력 발전기 세트에 관한 것이다.
풍력 발전기는 풍력 에너지를 전기 에너지로 전환시켜 출력하는 전력 기기이다. 도1에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기는 스테이터(도면에 미표시), 고정축(1), 로터(20)(rotor)와 회전축(9)을 포함한다. 풍력 발전기의 스테이터는 스테이터 프레임(10)(stator frame)과 코어 권선(6)(core winding)을 포함한다. 스테이터 프레임(10)은 프레임 본체(2), 프레임 본체(2)에 설치되는 제1 지지부재(3)와 프레임 본체(2)에 설치되는 제2 지지부재(5)를 포함한다. 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)는 서로 대향되게 이격 설치되고, 고정축(1)에 각각 연결된다. 고정축(1)의 축선과 스테이터 중앙선은 서로 겹친다. 회전축(9)의 제1 단부는 로터(20)와 연결되고, 회전축(9)의 제2 단부과 고정축(1)은 회동 연결된다.
풍력 발전기가 풍력 발전을 진행할 시의 작업 과정은 하기와 같다. 풍력의 추동하에서, 임펠러(impeller)가 로터를 연동시켜 회동하고, 로터는 스테이터에 대하여 회동함으로써 발전기가 전기 에너지를 생산한다. 로터(20)가 스테이터에 대하여 회동할 경우, 로터(20)는 스테이터를 여기(excitation)시키고, 여기 주파수는 로터(20)의 회전 속도의 변화에 따라 하나의 범위값 내에서 변화한다. 풍력 발전 시스템에서, 스테이터에 인가되는 여기의 주파수 변화가 그 고유 주파수(characteristic frequency)에 가까운 수준까지 변화될 경우, 스테이터의 진폭은 현저히 증가되어, 공진 현상이 발생되고, 강렬한 공진은 풍력 발전기 세트의 작동 성능을 인하시키며, 심지어 풍력 발전기 세트의 구조에 대한 파괴를 초래할 수 있다.
공진 현상의 발생을 감소시키기 위하여, 기존의 방법은 하기와 같다. 풍력 발전기의 임펠러의 회전 속도를 제어함으로써, 여기 주파수의 수치를 조절하고, 변화되는 여기 수치가 발전기의 고유 주파수에 접근할 경우, 임펠러의 회전 속도를 조절하여, 여기 주파수가 고유 주파수를 신속하게 초과할 수 있도록 한다. 또는 풍력 발전기의 내부 기구에 대하여 강화 처리를 진행하여, 그 강도를 강화하고, 풍력 발전기의 고유 주파수를 여기 주파수 변화 범위값 이상까지 증가시켜, 공진 현상의 발생을 방지한다.
그러나, 풍력 발전기의 회전 속도를 조절하는 방법은 발전량을 감소시키고, 풍력 발전기의 내부에 대하여 강화 처리하는 방법은 풍력 발전기의 무게를 대폭 증가하여, 풍력 발전기 헤드의 무게 부하의 무게 요구를 만족시킬 수 없다.
본 발명은 스테이터, 모터 및 풍력 발전기 세트를 제공하고, 주요한 목적은, 스테이터의 축 방향의 고유 주파수를 조절하여 공진 현상의 발생을 방지하도록 모터와 풍력 발전기 세트의 스테이터의 축 방향의 고유 주파수를 조절 가능하게 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는, 제1 지지부재와 제2 지지부재를 구비하는 스테이터 프레임을 포함하고, 제1 단부가 상기 제1 지지부재와 서로 연결되고, 제2 단부가 상기 제2 지지부재와 서로 연결되며, 스테이터의 강도가 변화되도록 상기 제1 지지부재와 상기 제2 지지부재에 조절 가능한 힘을 인가하기 위한 적어도 하나의 강도 조절 장치를 더 포함하는 스테이터를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는 상술한 바와 같은 모터를 포함하는 풍력 발전기 세트를 더 제공한다.
본 발명의 실시예에서 제공한 기술적 해결수단에서, 강도 조절 장치는 제1 지지부재와 제2 지지부재에 조절 가능한 힘을 인가할 수 있으므로, 강도 조절 장치가 제1 지지부재와 제2 지지부재에 인가하는 힘이 변화될 경우, 제1 지지부재와 제2 지지부재의 축 방향의 강도도 따라서 변화가 발생하여, 전체 스테이터 프레임과 스테이터의 축 방향의 강도가 모두 따라서 변화가 발생한다. 스테이터의 축 방향의 강도는 스테이터의 축 방향의 고유 주파수와 연관되므로, 스테이터의 축 방향의 강도가 변화될 경우, 스테이터의 축 방향의 고유 주파수도 따라서 변화되어, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 고유 주파수는 강도 조절 장치를 통하여 조절될 수 있기에, 상기 스테이터로 구성된 모터의 축 방향의 고유 주파수도 강도 조절 장치를 통하여 조절될 수 있으므로써, 축 방향의 공진을 방지하고, 모터의 사용 수명을 연장시킨다. 상응하게, 축 방향의 공진을 방지하고, 풍력 발전기 세트의 사용 수명이 연장되도록, 상기 모터를 응용한 풍력 발전기 세트의 축 방향의 고유 주파수도 강도 조절 장치를 통하여 조절될 수 있다.
도1은 선행기술에서 제공한 풍력 발전기의 단면 구조의 모식도이다.
도2는 본 발명의 실시예1에서 제공한 스테이터와 고정축이 연결되는 단면 구조의 모식도이다.
도3은 도2 중의 A부분의 확대 구조 모식도이다.
도4는 본 발명의 실시예2에서 제공한 스테이터와 고정축이 연결되는 단면 구조의 모식도이다.
도5는 본 발명의 실시예3에서 제공한 스테이터와 고정축이 연결되는 단면 구조의 모식도이다.
도6은 도5 중의 B부분의 확대 구조 모식도이다.
도7은 본 발명의 실시예4에서 제공한 스테이터와 고정축이 연결되는 단면 구조의 모식도이다.
도8은 본 발명의 실시예4에서 제공한 다른 유형의 스테이터와 고정축이 연결되는 단면 구조의 모식도이다.
도9는 본 발명의 실시예5에서 제공한 실시예1 중의 스테이터를 응용한 모터의 단면 구조의 모식도이다.
도10은 본 발명의 실시예5에서 제공한 실시예3 중의 스테이터를 응용한 모터의 단면 구조의 모식도이다.
도11은 본 발명의 실시예5에서 제공한 실시예4 중의 스테이터를 응용한 모터의 단면 구조의 모식도이다.
본 발명의 예정한 발명 목적을 달성하기 위하여 이용한 기술수단 및 효과를 더욱 상세하게 설명하기 위하여, 이하 도면 및 바람직한 실시예를 결부하여, 본 발명에 따라 출원한 구체적인 실시형태, 구조, 특징 및 그 효과를 상세하게 설명한다. 이 밖에, 하나 또는 다수개의 실시예 중의 특정 특징, 구조 또는 특점은 임의의 적합한 형식으로 조합될 수 있다.
실시예1
도2와 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 제공한 스테이터는 스테이터 프레임, 코어 권선(6)과 적어도 하나의 강도 조절 장치(4)를 포함한다. 스테이터 프레임은 프레임 본체(2), 프레임 본체(2)에 설치되는 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)를 포함한다. 제1 지지부재(3)는 외부 고정축이 장착되는 제1 장착홀(도면에 미 표시)를 구비한다. 제2 지지부재(5)는 외부 고정축이 안착되는 제2 장착홀(도면에 미 표시)을 구비한다. 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)는 대향되게 이격 설치되고, 여기서 “대향”은 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5) 양자가 서로 마주하게 설치됨을 지칭한다. 제1 장착홀과 제2 장착홀 양자의 중앙선과 스테이터 중앙선은 서로 겹친다. 코어 권선(6)은 프레임 본체(2)의 외주면에 설치되며 스테이터 중앙선을 둘러싼다. 강도 조절 장치(4)의 제1 단부와 제1 지지부재(3)는 서로 연결되고, 강도 조절 장치(4)의 제2 단부와 제2 지지부재(5)는 서로 연결된다. 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)의 강도가 변화되도록, 강도 조절 장치(4)는 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 조절 가능한 힘을 각각 인가할 수 있기에, 스테이터의 강도가 변화된다.
상기 실시예에서 제공한 기술적 해결수단에서, 강도 조절 장치(4)는 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 조절 가능한 힘을 각각 인가할 수 있기에, 강도 조절 장치(4)가 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 인가한 힘이 변화될 경우, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)의 축 방향의 강도도 따라서 변화가 발생하여, 전체 스테이터 프레임과 스테이터의 축 방향의 강도가 모두 따라서 변화가 발생한다. 스테이터의 축 방향의 강도와 스테이터의 축 방향의 고유 주파수와 연관되므로, 스테이터의 축 방향의 강도가 변화될 경우, 스테이터의 축 방향의 고유 주파수도 따라서 변화되므로, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 고유 주파수가 강도 조절 장치(4)를 통하여 조절될 수 있기에, 상기 스테이터로 구성된 모터의 축 방향의 고유 주파수도 강도 조절 장치(4)를 통하여 조절될 수 있음으로써, 축 방향의 공진을 방지하고, 모터의 사용 수명을 연장시킨다.
더 설명하자면, 본 발명의 실시예를 구체적으로 실시할 경우, 상기의 강도 조절 장치(4)의 제1 단부와 제2 단부가 위치한 직선은 스테이터 중앙선과 평행될 수 있기에, 상기 조절 가능한 힘의 방향이 스테이터 중앙선과 평행되게 하여 스테이터의 축 방향의 강도를 조절할 수 있다. 스테이터 중앙선과 평행되는 방안을 이용하면, 조절 가능한 힘은 강도를 더욱 효과적으로 조절할 수 있다. 물론, 하나의 대체용 실시예에서, 강도 조절 장치(4)가 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 힘을 인가하는 방향은 스테이터 중앙선의 방향과 평행되지 않을 수도 있고, 대략적인 평행을 유지하면 되고, 이와 같은 방식도 스테이터의 축 방향의 강도를 조절하는 목적을 달성할 수 있다.
여기서 설명해야 할 것은, 상기 강도 조절 장치(4)의 제1 단부와 제2 단부 양자의 연결 대상은 교환될 수 있고, 구체적으로, 강도 조절 장치(4)의 제1 단부와 스테이터 프레임의 제2 지지부재(5)가 연결되고, 강도 조절 장치(4)의 제2 단부와 스테이터 프레임의 제1 지지부재(3)가 연결되는 것일 수 있다. 여기서, 구체적으로 사용자의 실제 수요에 따라 설치할 수 있다.
전술한 강도 조절 장치(4)의 기능을 실현하기 위하여, 도3에 도시된 바와 같이, 전술한 강도 조절 장치(4)는 제1 스터드 볼트(411)와 제1 조절 너트(412)를 포함한다. 제1 스터드 볼트(411)는 서로 대향되는 제1 단부(4111)와 제2 단부(4112)를 포함한다. 제1 스터드 볼트(411)의 양단은 각각 상기 강도 조절 장치(4)의 제1 단부와 제2 단부로 사용된다. 제1 스터드 볼트(411)의 제1 단부(4111)와 제1 지지부재(3)는 서로 연결된다. 제1 스터드 볼트(411)의 제2 단부(4112)는 제2 지지부재(5)를 관통한다. 제1 조절 너트(412)는 제1 스터드 볼트(411)의 제2 단부(4112)에 나사체결되고, 제1 조절 너트(412)는 제2 지지부재(5)의 내측 또는 외측과 같은 일측에 설치된다. 제1 조절 너트(412)를 편리하게 조이기 위하여, 바람직하게는, 도3에 도시된 바와 같이, 제1 조절 너트(412)를 제2 지지부재(5)의 외측에 설치할 수 있다. 본 구현예에서, 제1 스터드 볼트(411)의 제1 단부(4111)와 제1 지지부재(3)가 서로 연결됨으로써, 제1 조절 너트(412)를 조일 경우, 제1 스터드 볼트(411)의 제1 단부(4111)는 제1 지지부재(3)에 힘을 인가하고, 상응하게, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)를 가깝게 당기도록, 제1 조절 너트(412)는 제2 지지부재(5)에도 힘을 인가하여, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 인가되는 힘이 증가되어, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 강도도 증가되어, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 고유 주파수를 향상시킨다. 반면, 제1 조절 너트(412)를 역방향으로 조일 경우, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 인가되는 힘이 감소되어, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 강도가 감소되어, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 고유 주파수가 감소된다. 본 실시예에서, 제1 조절 너트(412)를 조이는 것을 통해 본 발명의 스테이터의 고유 주파수를 조절할 수 있기에, 조작이 비교적 편리하다.
여기서 설명해야 할 것은, 전술한 제1 지지부재(3)의 일측(예를 들어 내측 또는 외측)과 제2 지지부재(5)의 일측(예를 들어 내측 또는 외측)에 제1 조절 너트(412)를 모두 설치할 수 있기에, 두개의 상기 제1 조절 너트(412)를 상대적으로 결합되게 조일 경우, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)의 강도를 조절하는 목적을 달성할 수도 있다. 또는 단지 제1 지지부재(3)의 일측(내측 또는 외측)에만 제1 조절 너트(412)를 설치할 수도 있다. 여기서, 구체적인 구조는 제2 지지부재(5)의 일측에 제1 조절 너트(412)를 설치하는 상기 구조 형식을 이용할 수 있으므로, 여기서 더이상 설명하지 않는다.
제1 스터드 볼트(411)의 제1 단부(4111)와 제1 지지부재(3)가 서로 연결되는 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 실시예는 다음과 같은 실시방식을 더 제공할 수도 있다. 하나의 구현예에서, 제1 스터드 볼트(411)의 제1 단부(4111)는 제1 지지부재(3)와 용접될 수 있기에, 제1 스터드 볼트(411)와 제1 지지부재(3)는 일체로 형성될수 있고, 상기 연결 방식은 연결 안정성이 양호한 동시에 풀림 방지의 기술적 효과를 구비한다. 다른 하나의 구현예에서, 도3에 도시된 바와 같이, 제1 스터드 볼트(411)의 제1 단부(4111)는 제1 지지부재(3)를 관통할 수 있고, 제1 스터드 볼트(411)의 제1 단부(4111)에는 제1 로크 너트(Lock nut)(413)가 나사체결된다. 제1 로크 너트(413)는 제1 지지부재(3)의 외측 또는 내측과 같은 일측에 설치된다. 제1 로크 너트(413)를 편리하게 조이기 위하여, 바람직하게는, 제1 로크 너트(413)를 제1 지지부재(3)의 외측에 설치할 수 있다. 본 실시예에서, 설치된 제1 로크 너트(413)를 통하여, 제1 스터드 볼트(411)가 제1 지지부재(3)에 대하여 상대적으로 회동되는 것을 효과적으로 방지할 수 있기에, 사용자가 제1 조절 너트(412)를 조이는데 편리하다. 제1 로크 너트(413)는 두개일 수 있으며 제1 지지부재(3)의 양측에 각각 설치될 수 있고, 두개의 너트를 통하여 제1 스터드 볼트(411)를 더 견고하게 고정시킬 수 있다.
제1 스터드 볼트(411)가 제1 지지부재(3)에 대하여 회동되지 않게 하기 위하여, 상기의 제1 로크 너트(413)는 나사산 파괴에 의한 로킹(예를 들어 천공), 나사 고정 접착제에 의한 로킹(예를 들어 록타이트(Loctite)263), 더블 너트에 의한 로킹(탑 너트 체결)과 같은 다양한 방식으로 로킹될 수 있고, 그 구체적인 로킹 방식은 선행기술에서 흔히 사용하는 기술로서, 수요에 따라 선행기술에서 선택할 수 있으므로, 여기서 더이상 설명하지 않는다.
본 발명의 실시예를 구체적으로 실시할 경우, 전술한 프레임 본체(2), 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)는 일체 성형 구조일 수 있기에, 스테이터 프레임의 구조가 더욱 견고하고 강도가 높게 한다.
본 발명의 실시예를 구체적으로 실시할 경우, 전술한 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)는 모두 링 플레이트(ring plate)일 수 있기에, 가공이 편리하며 강도가 우수한 기술적 효과를 구비한다. 제1 지지부재(3)의 이너 링(inner ring)에는 전술한 제1 장착홀이 형성된다. 제2 지지부재(5)의 이너 링에는 전술한 제2 장착홀이 형성된다.
본 발명의 실시예를 구체적으로 실시할 경우, 도2에 도시된 바와 같이, 전술한 강도 조절 장치(4)의 개수는 다수개일 수 있고, 다수개의 상기 강도 조절 장치(4)는 스테이터 중앙선을 둘러싸고 원형으로 균일하게 분포된다. 본 실시예에서, 강도 조절 장치(4)의 개수는 다수개로서, 강도 조절 장치(4)가 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 인가하는 힘은 더 큰 조절 범위를 구비하여, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 고유 주파수는 더 큰 범위 내에서 조절될 수 있다. 또한 강도 조절 장치(4)는 스테이터 중앙선을 둘러싸고 원형으로 균일하게 분포되기에, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 인가되는 힘은 더욱 균일하게 되어, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)의 일부분이 지나치게 큰 힘을 받아 응력이 집중되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
물론, 하나의 대체용 실시예에서, 전술한 다수개의 강도 조절 장치(4)는 스테이터 중앙선을 둘러싸지 않고 원형으로 균일하게 분포되지 않을 수도 있고, 구체적으로, 다수개의 상기 강도 조절 장치(4)도 균일하게 분포되지 않을 수 있으며, 그 구체적인 분포 방식은 실제 수요 및 모터 구조의 자체 특징에 따라 설정할 수 있다.
실시예2
본 발명의 실시예2의 구조와 실시예1 중의 구조는 기본상 동일하고, 주요한 구별점은 본 실시예2 중의 강도 조절 장치와 실시예1 중의 강도 조절 장치 양자의 구조가 상이한 것이다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 실시예2 중의 강도 조절 장치는 와이어 로프(wire rope)(422)와 제2 조절 너트(424)를 포함한다. 와이어 로프(422)의 양단에는 제1 나사부재(421)와 제2 나사부재(423)가 각각 고정 연결되고, 제1 나사부재(421)는 상기 강도 조절 장치(4)의 제1 단부로 사용되며, 제2 나사부재(423)는 상기 강도 조절 장치(4)의 제2 단부로 사용된다. 제1 지지부재(3)의 외측에는 제2 조절 너트(424)가 설치될 수 있거나, 또는 제2 지지부재(5)의 외측에는 제2 조절 너트(424)가 설치될 수 있거나, 또는 제1 지지부재(3)의 외측과 제2 지지부재(5)의 외측에는 제2 조절 너트(424)가 동시에 설치될 수 있다. 제2 조절 너트(424)는 제1 나사부재(421) 또는 제2 나사부재(423)와 서로 결합될 수 있고, 제2 조절 너트(424)의 스크류 인(screw in) 또는 스크류 아웃(screw out)을 통하여, 제1 나사부재(421)와 제2 나사부재(423)가 제1 지지부재와 제2 지지부재에 조절 가능한 힘을 인가할 수 있다. 실시예2에서, 와이어 로프(422)가 유연성을 구비하기에, 굴곡될 수 있고 쉽게 파단되지 않는다.
실시예3
본 발명의 실시예3의 구조와 실시예1 중의 구조는 기본상 동일하고, 주요한 구별점은 본 실시예3 중의 강도 조절 장치와 실시예1 중의 강도 조절 장치 양자의 구조가 상이한 것이다.
도5와 도6에 도시된 바와 같이, 본 실시예3 중의 강도 조절 장치(4)는 턴버클(turn buckle)부재(431), 제2 스터드 볼트(432)와 제3 스터드 볼트(433)를 포함한다. 제2 스터드 볼트(432)는 서로 대향하는 제1 단부(4321)와 제2 단부(4322)를 포함한다. 제3 스터드 볼트(433)는 서로 대향하는 제1 단부(4331)와 제2 단부(4332)를 구비한다. 턴버클부재(431)는 제2 지지부재(5)와 제1 지지부재(3) 사이에 설치된다. 턴버클부재(431)는 양단을 관통하는 관통홀(도면에 미 표시)을 구비하고, 관통홀의 제1 단부(도면에 미 표시)에는 좌회선 암나사가 구비되며, 관통홀의 제2 단부(도면에 미 표시)에는 우회선 암나사가 구비된다. 제2 스터드 볼트(432)는 좌회선 암나사와 서로 결합되는 수나사를 구비한다. 제2 스터드 볼트(432)의 제1 단부(4321)는 제1 지지부재(3)와 연결되고, 제2 스터드 볼트(432)의 제1 단부는 강도 조절 장치(4)의 제1 단부로 사용된다. 제2 스터드 볼트(432)의 제2 단부(4322)는 관통홀의 제1 단부와 나사체결된다. 제3 스터드 볼트(433)는 우회선 암나사와 서로 결합되는 수나사를 구비하고, 제3 스터드 볼트(433)의 제1 단부(4331)는 제2 지지부재(5)와 서로 연결되며, 제3 스터드 볼트(433)의 제1 단부(4331)는 강도 조절 장치(4)의 제2 단부로 사용된다. 제3 스터드 볼트(433)의 제2 단부(4332)는 관통홀의 제2 단부와 나사체결된다. 관통홀의 양단의 나사산 방향이 상반되므로, 한 방향으로 턴버클부재(431)를 회동시킬 경우, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 인가되는 힘을 증가시키도록, 턴버클부재(431)는 제2 스터드 볼트(432)와 제3 스터드 볼트(433)를 통하여 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)를 동시에 당길 수 있기에, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 강도가 증가되어, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 고유 주파수를 증가시키고, 반대로, 반대 방향으로 턴버클부재(431)를 회동시킬 경우, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 인가되는 힘을 감소시키도록, 턴버클부재(431)는 제2 스터드 볼트(432)와 제3 스터드 볼트(433)를 통하여 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)를 동시에 풀어, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 강도가 감소되어, 본 발명의 스테이터의 축 방향의 고유 주파수를 감소시킨다. 그러나, 역방향으로 턴버클부재(431)를 일정한 수준까지 조일 경우, 제2 스터드 볼트(432)와 제3 스터드 볼트(433)는 또한 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 대하여 추력을 발생하여 스테이터의 축 방향의 강도를 증가시킬 수 있다. 여기서, 본 실시예3 중의 강도 조절 장치(4)는 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 대하여 인장력 또는 추력을 제공하고, 상기 강도 조절 장치(4)를 적용하는 모터의 축 방향의 강도의 증가량은 인장력 또는 추력의 증가에 따라 증가한다. 본 실시예에서, 턴버클부재(431)를 회동시켜 본 발명의 스테이터의 축 방향의 고유 주파수를 조절할 수 있으므로, 조절이 비교적 편리하다.
제2 스터드 볼트(432)의 제1 단부(4321)와 제1 지지부재(3)가 연결되는 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 실시예는 하기와 같은 실시 방식을 더 제공할 수 있다. 하나의 구현예에서, 제2 스터드 볼트(432)의 제1 단부(4321)는 제1 지지부재(3)와 용접될 수 있기에, 제2 스터드 볼트(432)는 제1 지지부재(3)와 일체로 형성되고, 상기 연결 방식은 연결 안정성이 양호한 동시에 풀림 방지의 기술적 효과를 구비한다. 다른 하나의 구현예에서, 도6에 도시된 바와 같이, 제2 스터드 볼트(432)의 제1 단부(4321)는 제1 지지부재(3)를 관통할 수 있고, 제2 스터드 볼트(432)의 제1 단부(4321)에는 제2 로크 너트(434)가 나사체결된다. 제2 로크 너트(434)는 제1 지지부재(3)의 내측 또는 외측과 같은 일측에 설치된다. 제2 로크 너트(434)를 편리하게 조이기 위하여, 바람직하게는, 제2 로크 너트(434)를 제1 지지부재(3)의 외측에 설치할 수 있다. 본 실시예에서, 설치된 제2 로크 너트(434)를 통하여, 제2 스터드 볼트(432)가 제1 지지부재(3)에 대하여 상대적으로 회동하는 것을 효과적으로 방지할 수 있기에, 사용자가 턴버클부재(431)를 회동시키는데 편리하다.
제2 스터드 볼트(432)가 제1 지지부재(3)에 대하여 회동하지 않게 하기 위하여, 상기의 제2 로크 너트(434)는 나사산 파괴에 의한 로킹(예를 들어 천공), 나사 고정 접착제에 의한 로킹(예를 들어 록타이트(Loctite)263), 더블 너트에 의한 로킹(탑 너트 체결)과 같은 다양한 방식으로 로킹될 수 있다. 그 구체적인 로킹 방식은 선행기술에서 흔히 사용하는 기술로서, 수요에 따라 선행기술에서 선택할 수 있다.
상기 내용의 설명으로부터, 제3 스터드 볼트(433)의 제1 단부(4331)와 제2 지지부재(5)가 서로 연결되는 목적을 실현하기 위하여, 제2 스터드 볼트(432)의 제1 단부(4321)와 제1 지지부재(3)가 서로 연결되는 구조 형식을 이용할 수 있고, 예를 들어 제3 스터드 볼트(433)의 제1 단부(4331)와 제2 지지부재(5)가 용접되거나, 또는 도6에 도시된 바와 같이, 제3 스터드 볼트(433)의 제1 단부(4331)가 제2 지지부재(5)를 관통하고, 제3 스터드 볼트(433)의 제1 단부(4331)에는 제3 로크 너트(435)가 나사체결되며, 제3 로크 너트(435)는 제2 지지부재(5)의 내측 또는 외측에 설치된다. 여기서, 구체적인 구현과 작업원리는 상기 실시예 중의 상응한 내용을 참조할 수 있으므로, 여기서 더이상 설명하지 않는다.
실시예4
본 발명의 실시예4의 스테이터 구조와 실시예1 중의 구조는 기본상 동일하고, 주요한 차이점은 본 실시예4 중의 강도 조절 장치와 실시예1 중의 강도 조절 장치 양자의 구조가 상이한 것이다.
도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예4의 스테이터의 강도 조절 장치(4)는 구동 실린더(driving cylinder)를 포함한다. 상기 구동 실린더는 실린더 블록(441)과 상기 실린더 블록(441)에 대하여 신축 가능한 구동 로드(442)를 포함한다. 구동 로드(442)는 강도 조절 장치(4)의 제1 단부로 사용되어 제1 지지부재(3)와 연결될 수 있고, 실린더 블록(441)은 강도 조절 장치(4)의 제2 단부로 사용되어 제2 지지부재(5)와 연결될 수 있다. 상기 구동 실린더는 공압 실린더 또는 유압 실린더일 수 있다. 본 실시예에서, 구동 실린더는 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)에 대하여 인장력 또는 추력을 제공하고, 모터의 축 방향의 강도의 증가량은 인장력 또는 추력의 증가에 따라 증가된다. 여기서, 본 실시예 중의 구동 실린더를 통하여, 전기적으로 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)의 강도를 조절할 수 있기에, 너트를 인력으로 조이는 불편함을 제거하고, 조작이 비교적 편리하다.
여기서 설명해야 할 것은, 상기 구동 실린더의 실린더 블록(441)과 구동 로드(442)의 연결 대상은 교환할 수 있고, 다시 말하면, 구동 실린더의 실린더 블록(441)은 제1 지지부재(3)와 연결될 수 있고, 구동 실린더의 구동 로드(442)는 제2 지지부재(5)와 연결될 수 있으며, 이로써, 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)의 강도를 조절하는 목적을 달성할 수 있다.
설명해야 할 것은, 다수개의 강도 조절 장치(4)를 설치할 경우, 다수개의 상기 강도 조절 장치(4)는 통일된 유형의 구조의 강도 조절 장치일 수 있고, 상이한 유형의 강도 조절 장치일 수도 있으며, 예를 들어, 도8에 도시된 바와 같이, 전술한 강도 조절 장치(4)는 회동형 강도 조절 장치, 유압형 강도 조절 장치와 공압형 강도 조절 장치 중의 적어도 두가지를 포함할 수 있다. 회동형 조절 장치는 실시예1, 실시예2와 실시예3 중의 상응한 구조에 대응될 수 있고, 유압형 강도 조절 장치와 공압형 강도 조절 장치는 실시예4 중의 상응한 구조에 대응될 수 있다. 여기서, 구체적인 구현과 작업 원리는 상기 실시예 중의 상응한 내용을 참조할 수 있으므로, 여기서 더이상 설명하지 않는다.
실시예5
도9 내지 도11에 도시된 바와 같이, 이들은 본 발명에서 제출한 모터의 다수개의 실시예의 모식도이다. 상기의 모터는 스테이터, 로터, 고정축(1)과 회전축(9)을 포함한다. 여기서, 스테이터는 스테이터 프레임, 코어 권선과 적어도 하나의 강도 조절 장치를 포함한다. 스테이터 프레임은 프레임 본체, 프레임 본체에 설치되는 제1 지지부재와 제2 지지부재를 포함하고, 제1 지지부재는 외부 고정축이 장착되는 제1 장착홀을 구비하며, 제2 지지부재는 외부 고정축이 장착되는 제2 장착홀을 구비하고, 제1 지지부재와 제2 지지부재는 서로 대향되게 이격 설치되며, 제1 장착홀과 제2 장착홀 양자의 중앙선은 서로 겹치고, 코어 권선은 프레임 본체의 외주면에 설치되며, 중앙선을 둘러싸고 설치되고, 강도 조절 장치의 일단은 제1 지지부재와 연결되고, 강도 조절 장치의 다른 일단은 제2 지지부재와 연결되는 것은, 제1 지지부재와 제2 지지부재의 강도가 변화되도록 중앙선과 평행되는 방향을 따라 제1 지지부재와 제2 지지부재에 각각 조절 가능한 힘을 인가하기 위한 것이다.
여기서 설명해야 할 것은, 본 실시예5에서 언급된 스테이터는 상기 실시예1 내지 상기 실시예4에서 언급된 스테이터 구조를 사용할 수 있고, 구체적인 구현과 작업 원리는 상기 실시예1 내지 상기 실시예4 중의 관련 내용을 참조할 수 있으므로, 여기서 더이상 설명하지 않는다.
상기 실시예에서 제공한 모터에서, 도9 내지 도11에 도시된 바와 같이, 고정축(1)은 스테이터의 제1 장착홀과 제2 장착홀이 위치한 곳에 설치되고, 고정축(1)은 스테이터의 제1 지지부재(3) 및 제2 지지부재(5)와 각각 연결되며, 고정축(1)의 축선은 상기 제1 장착홀과 상기 제2 장착홀의 중앙선과 겹친다. 로터는 로터 프레임(8)과, 로터 프레임(8)에 설치되는 로터 자극(7)(magnetic pole)을 포함한다. 로터 자극(7)은 코어 권선(6)과 서로 결합되며 코어 권선(6)의 외주를 둘러싸고 설치된다. 로터 프레임(8)을 지지하도록, 회전축(9)은 로터 프레임(8)과 연결된다. 회전축(9)은 고정축(1)과 회동 연결된다.
상기의 로터 프레임(8)은 외부 디스크(disk)일 수 있고, 회전축(9)은 지지부재를 통하여 외부 디스크의 내면과 연결된다. 고정축(1)은 양단이 관통된 샤프트 홀(shaft hole)을 구비하고, 회전축(9)은 상기 샤프트 홀 내에 씌움 설치되며, 회전축(9)과 샤프트 홀의 내면 사이에는 베어링(도면에 미 표시)이 씌움 설치된다. 전술한 로터 자극(7)은 외부 디스크의 내면에 설치되며, 외부 디스크를 둘러싸는 축선은 원형으로 균일하게 분포된다.
상기 실시예에서, 제1 지지부재(3)는 플랜지(flange)를 통하여 볼트로 고정축(1)과 연결될 수 있고, 동일하게, 제2 지지부재(5)도 플랜지를 통하여 볼트로 고정축(1)과 연결될 수 있다.
여기서 설명해야 할 것은, 상기의 코어 권선(6)과 로터 자극(7)의 구체적인 구조는 선행기술에서 흔히 사용하는 기술로서, 수요에 따라 선행기술에서 선택할 수 있으므로, 여기서 더이상 설명하지 않는다.
상기 실시예에서 제공한 모터에서, 스테이터의 축 방향의 고유 주파수는 강도 조절 장치(4)를 통하여 조절될 수 있기에, 상기 스테이터로 구성된 모터의 축 방향의 고유 주파수도 강도 조절 장치(4)를 통하여 조절될 수 있기에, 축 방향의 공진의 발생을 방지하고 모터의 사용 수명을 연장시킨다.
본 발명의 실시예에서 제공한 모터는 발전기(예를 들어 풍력 발전기) 또는 전동기일 수 있고, 본 기술분야의 통상의 기술자는, 발전기 또는 전동기는 단지 구현예로서, 본 실시예의 기술적 해결수단을 한정하기 위한 것이 아니며, 기타 유형의 모터에도 모두 적용되는 것으로 이해해야 된다.
실시예6
본 발명의 실시예6에서 풍력 발전기 세트를 더 제공하고, 상기 실시예5 중의 모터를 이용하는 구조를 포함하며, 구체적으로 상기 실시예5 중의 관련 설명을 참조할 수 있으므로, 여기서 더이상 설명하지 않는다.
본 풍력 발전기 세트의 실시예에서, 모터의 축 방향의 고유 주파수는 강도 조절 장치(4)를 통하여 조절될 수 있기에, 상기 모터로 구성된 풍력 발전기 세트의 축 방향의 고유 주파수도 강도 조절 장치(4)를 통하여 조절될 수 있기에, 축 방향의 공진의 발생을 방지하고, 풍력 발전기 세트의 사용 수명을 연장시킨다.
본 발명의 스테이터, 모터 및 풍력 발전기 세트는 설치된 강도 조절 장치(4)를 통하여 모터 스테이터의 축 방향의 강도를 조절하여, 모터 스테이터의 축 방향의 고유 주파수를 규정된 구간 내에서 조절할 수 있으므로, 상기 스테이터를 적용한 모터와 풍력 발전기 세트의 축 방향의 고유 주파수도 강도 조절 장치(4)를 통하여 조절될 수 있기에, 축 방향의 공진 현상의 발생을 방지하고, 모터와 풍력 발전기 세트의 사용 수명을 연장시킨다.
상기 내용은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일뿐, 본 발명을 임의의 형식으로 한정하기 위한 것이 아니고, 본 발명의 기술적에 근거하여 이상의 실시예에 대하여 실질적으로 진행되는 모든 보정, 균등한 대체, 개선은 모두 본 발명의 과제의 해결수단의 범위 내에 속한다.
1: 고정축 2: 프레임 본체
3: 제1 지지부재 4: 강도 조절 장치
5: 제2 지지부재 6: 코어 권선
7: 로터 자극 8: 로터 프레임
9: 회전축 10: 스테이터 프레임
20: 로터 411: 제1 스터드 볼트
4111: 제1 스터드 볼트의 제1 단부
4112: 제1 스터드 볼트의 제2 단부
412: 제1 조절 너트 413: 제1 로크 너트
421: 제1 나사부재 422: 와이어 로프
423: 제2 나사부재 424: 제2 조절 너트
431: 턴버클부재 432: 제2 스터드 볼트
4321: 제2 스터드 볼트의 제1 단부
4322: 제2 스터드 볼트의 제2 단부
433: 제3 스터드 볼트 4331: 제3 스터드 볼트의 제1 단부
4332: 제3 스터드 볼트의 제2 단부
434: 제2 로크 너트 435: 제3 로크 너트
441: 실린더 블록 442: 구동 로드

Claims (12)

  1. 제1 지지부재(3)와 제2 지지부재(5)를 구비하는 스테이터 프레임(stator frame)을 포함하는 스테이터에 있어서,
    제1 단부가 상기 제1 지지부재(3)와 연결되고, 제2 단부가 상기 제2 지지부재(5)와 연결되며, 스테이터의 강도가 변화되도록 상기 제1 지지부재(3)와 상기 제2 지지부재(5)에 조절 가능한 힘을 인가하기 위한 적어도 하나의 강도(剛度) 조절 장치(4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강도 조절 장치(4)는,
    양단이 상기의 제1 단부와 제2 단부인 제1 스터드 볼트(Stud bolt)(411); 및
    상기 제1 지지부재(3) 및/또는 상기 제2 지지부재(5)의 내측 또는 외측에 위치하고, 상기 제1 스터드 볼트(411)와 서로 결합되며, 상기 제1 스터드 볼트(411)와의 스크류 인(screw in) 또는 스크류 아웃(screw out)을 통하여, 상기 제1 스터드 볼트(411)가 상기 제1 지지부재(3)와 상기 제2 지지부재(5)에 조절 가능한 힘을 인가하도록 하는 제1 조절 너트(412)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 단부와 상기 제1 지지부재(3)는 용접되거나, 또는
    상기 제1 지지부재(3)의 내측 또는 외측에 설치되는 제1 로크 너트(Lock nut)(413)에 나사체결되는 상기 제1 단부가 상기 제1 지지부재(3)를 관통하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 강도 조절 장치(4)는,
    양단에는 상기의 제1 단부로 사용되는 제1 나사부재(421)와 상기의 제2 단부로 사용되는 제2 나사부재(423)가 각각 고정 연결되는 와이어 로프(wire rope)(422); 및
    상기 제1 지지부재(3) 및/또는 상기 제2 지지부재(5)의 외측에 위치하고, 상기 제1 나사부재(421) 또는 상기 제2 나사부재(423)와 서로 결합되며, 상기 제1 나사부재(421) 또는 상기 제2 나사부재(423)와의 스크류 인 또는 스크류 아웃을 통하여, 상기 제1 나사부재(421)와 상기 제2 나사부재(423)가 상기 제1 지지부재(3)와 상기 제2 지지부재(5)에 조절 가능한 인장력을 인가하도록 하는 제2 조절 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 하는 스테이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 강도 조절 장치(4)는,
    상기 제2 지지부재(5)와 상기 제1 지지부재(3) 사이에 설치되고, 양단을 관통하는 관통홀을 구비하고, 상기 관통홀의 양단에는 좌회선 암나사(left-handed internal thread)와 우회선 암나사(right handed internal thread)가 각각 구비되는 턴버클(turn buckle)부재(431);
    상기 좌회선 암나사와 체결되고, 상기의 제1 단부로 사용되는 제2 스터드 볼트(432); 및
    상기 우회선 암나사와 체결되고, 상기의 제2 단부로 사용되는 제3 스터드 볼트(433)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 단부와 상기 제1 지지부재(3)는 용접되거나, 또는
    상기 제1 지지부재(3)의 내측 또는 외측에 설치되는 제2 로크 너트(434)가 나사체결되는 상기 제1 단부가 상기 제1 지지부재(3)를 관통하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 강도 조절 장치(4)는,
    실린더 블록(441)과, 상기 실린더 블록(441)에 대하여 신축할 수 있는 구동 로드(442)를 구비하는 구동 실린더(driving cylinder)를 포함하고,
    상기 구동 로드(442)는 상기의 제1 단부로 사용되고, 상기 실린더 블록(441)은 상기의 제2 단부로 사용되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조절 가능한 힘의 방향이 상기 스테이터의 중앙선과 평행되도록, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부가 위치한 직선은 스테이터의 중앙선과 평행되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기의 강도 조절 장치(4)의 개수는 다수개이고, 스테이터의 중앙선을 둘러싸고 원형으로 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 따른 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모터는 발전기 또는 전동기인 것을 특징으로 하는 모터.
  12. 제10항에 따른 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기 세트.
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