KR20180008586A - 전기기기용 로터 및 그 로터를 포함하는 전기기기 - Google Patents

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Abstract

외부(21a)와, 로터 코어(2a)의 회전 축에 상기 외부(21a)보다 더 가까이 위치한 내부(22a)를 갖는 로터 코어(2a)를 포함하는, 전기기기용 로터를 개시한다. 상기 외부(21a)는 다수의 스포크들(6a)을 통해 상기 내부(22a)에 연결되고, 상기 로터 코어(2a)는 수축 끼워맞춤(shrink fit)에 의해 로터 샤프트에 연결되도록 구성된다. 스포크들(6a)의 각각은 로터 코어(2a)의 방사 방향에 대해 소정의 스포크 각(αa)으로 연장되는 적어도 하나의 스큐 부분(61a)을 포함하되, 상기 스포크 각(αa)은 30°보다 더 크다.

Description

전기기기용 로터 및 그 로터를 포함하는 전기기기
본 발명은 전기기기용 로터(rotor: 회전자)에 관한 것이다.
종래의 유도 기기(induction machine)용 로터는 외부 및 내부를 갖는 로터 코어(rotor core)를 포함하되, 상기 내부는 상기 외부보다 로터 코어의 회전 축에 더 가까이 배치되어 있고, 상기 외부는 방사 방향으로 그 각각이 연장되어 있는 다수의 스포크들(spokes)을 통해 내부에 연결되어 있다. 상기 스포크들은 각각의 인접한 두 개의 스포크들 사이에 축 방향의 냉각 채널이 존재하도록 원주 방향으로 서로 이격 되어 있다. 상기한 공지의 로터는 수축 끼워맞춤(shrink fit)에 의해 로터 코어에 연결되는 로터 샤프트를 더 포함한다.
상기 로터와 연관되는 단점들 중의 하나는 로터 코어와 로터 샤프트 사이의 수축 끼워맞춤이 그 로터가 사용 중 가열될 때 대체로 느슨해 진다는 점이다. 유도 기기 로터의 외면은 영구자석 기기의 로터의 외면보다 동작 조건에서 더욱 가열된다. 디자인에 따라서는, 유도 기기의 로터 코어와 로터 샤프트 간의 수축 끼워맞춤은 로터가 냉각 상태인 상황과 비교하여 동작 온도에서 단지 토크의 30%만을 전달 가능할 수도 있다. 수축 끼워맞춤의 견고성을 증가시키는 것은 로터 샤프트의 굴곡을 겪을 가능성이 있다. 따라서, 로터 코어와 로터 샤프트 사이에서 실질적인 수축 끼워맞춤을 제공하는 것은 간단치 않다.
본 발명의 목적은 전술한 단점들을 경감하도록 하는 로터를 포함하는 전기기기용 로터 및 전기기기를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 목적들은 후술하는 로터와 전기기기에 의해 달성된다.
본 발명은 로터 코어의 외부 및 내부 사이의 방사 방향의 힘의 전달이 감소하도록 로터 코어의 외부 및 내부를 연결하는 스포크(spoke)들을 재구성한다는 개념에 근거하고 있다. 상기한 재설계된 스포크 각각은 비-방사 방향으로 연장되는 스큐(skew) 부분을 포함하는 유연한 스포크이다. 상기 스포크들의 스큐 부분들은 로터 코어의 기하학적 형태를 더욱 유연하게 만들고, 이로써 로터 코어의 외부와 내부 사이에서의 방사 방향으로의 힘의 전달을 감소시킨다. 상기 스큐 부분들은 로터의 표면이 로터의 내부 부분들보다 더 가열될 때 각각의 스포크를 변형하도록 만든다.
일 실시예에 따르면, 로터 코어와 로터 샤프트 사이의 수축 끼워맞춤의 토크 전달 능력은 로터 코어의 외부에서의 냉각 기능이 향상되도록 로터 코어의 외부에 다수의 소형 냉각 채널들을 제공함으로써 더욱 향상된다. 상기한 다수의 소형 냉각 채널들은 더 적은 수의 대형 냉각 채널들과 비교하여 냉각 채널들의 전체 냉각 면적을 증가시킨다. 이것은 로터 코어의 내부와 외부 간의 온도차를 감소시킴으로써 동작 조건하에서 로터 코어와 로터 샤프트 사이의 수축 끼워맞춤의 견고성을 향상시킨다. 또한, 로터 코어의 외부에 다수의 소형 냉각 채널들을 제공함으로써 로터 코어의 회전 대칭성을 향상시킴과 아울러, 냉각 채널들이 로터 봉(rotor bar)들에 가까이 위치할 경우에도 자속(magnetic flux)의 대칭적인 분포를 가능하게 한다.
본 발명의 이점은 로터 코어와 로터 샤프트 사이의 수축 끼워맞춤에서의 접촉 압력이 방사상의 스포크들을 구비하는 종래기술의 디자인의 경우보다 로터 코어의 외면의 가열에 의해 덜 영향을 받는다는 점이다. 본 발명에 따른 로터에 있어, 로터 코어의 내부에서 로터 코어의 외부에 의해 인가되는 방사상으로 외부로 지향되는 힘은 동작 조건에서 공지의 로터에서의 그것보다 더 작다. 따라서, 상기한 수축 끼워맞춤은 방사상의 스포크들을 구비한 공지의 로터의 수축 끼워맞춤의 경우보다 동작 조건에서 더 양호한 토크 전달 능력을 유지한다. 이것은 동작 조건에서 수축 끼워맞춤이 풀릴 염려가 없이 덜 견고한(less tight) 수축 끼워맞춤이 제작 가능하다는 것을 의미한다.
이하, 본 발명은 첨부한 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들에 의하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 로터 코어의 축 방향에서 보는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 코어를 도시한다.
도 2는 도 1의 로터 코어의 일부의 확대도면을 도시한다.
도 3 내지 9는 본 발명의 선택적인 다른 실시예들에 따른 로터 코어를 도시한다.
도 10은 축 방향으로 적층 된 다수의 로터 시트(rotor sheet)들을 포함하는 로터 코어를 도시한다.
도 11은 도 10의 로터 코어와, 수축 끼워맞춤에 의해 로터 코어에 연결된 로터 샤프트를 포함하는 로터를 도시한다.
도 12는 각각의 스포크가 2개의 외측 가지 부분들을 통해 로터 코어의 외부에, 그리고 내측 가지를 통해 로터 코어의 내부에 연결되는 구성의 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 코어를 도시한다.
도 1은 외부(21a)와, 로터 코어(2a)의 회전 축에 상기 외부(21a)보다 더 가까이 위치한 내부(22a)를 갖는 로터 코어(2a)를 도시하고 있다. 외부(21a)는 다수의 스포크들(6a)을 통해 내부(22a)에 연결된다. 외부(21a)는 다수의 냉각 채널들(4a)을 포함하되, 그 냉각 채널 각각은 축 방향으로 로터 코어(2a)를 통해 연장되며, 공기와 같은 냉각 매체의 흐름에 맞게 구성된다. 내부(22a)는 수축 끼워맞춤(shrink fit)에 의해 로터 샤프트에 로터 코어(2a)를 연결하기 위한 로터 샤프트를 수용하도록 구성되는 중심 개구(25a)를 포함한다.
수축 끼워맞춤(shrink fitting)은 억지 끼워맞춤(interference fit)이 조립 후에 상대적인 크기 변화에 의해 달성되는 공지의 기법이다. 로터 코어와 로터 샤프트 간의 수축 끼워맞춤은 조립 전에 로터 코어를 가열하여 그것을 조립 후에 주변 온도로 다시 돌아가도록 함으로써 달성될 수도 있다. 이러한 수축 끼워맞춤은 열 팽창을 활용하는 것이다.
스포크들(6a)의 각각은 로터 코어(2a)의 방사 방향에 대해 소정의 스포크 각(αa)으로 연장되는 스큐 부분(61a)을 포함한다. 스포크 각(αa)은 스포크(6a)의 중심선에 대해 측정된다. 상기 스포크 각(αa)은 그 스포크 각이 측정되는 위치에 따라서 변하되, 대략 80°이다. 스포크 각(αa)은 스포크(6a)의 내측 단부에서 그의 최대값을 갖는다. 스포크(6a)의 내측 단부는 로터 코어(2a)의 내부(22a)에 근접하게 위치하는 단부이다. 스포크(6a)의 외측 단부는 로터 코어(2a)의 외부(21a)에 근접하게 위치하는 단부이다.
스큐 부분의 길이는 해당하는 스포크의 유연성에 영향을 미친다. 도 1에서 스큐 부분(61a)의 길이는 로터 코어(2a)의 직경에 대략 0.07배이다. 대안적인 실시예들에 있어, 스큐 부분의 길이는 로터 코어 직경의 0.04 내지 0.15배의 범위에 존재한다. 어떤 실시예들에서는, 상기 스포크는 그 스포크의 유연한 부분의 전체 길이가 둘 이상의 스큐 부분들의 길이의 합이 되도록 둘 이상의 스큐 부분을 포함한다. 그러한 실시예의 일례는 도 6에 묘사되어 있다.
로터 코어(2a)를 포함하는 전기기기의 동작 중, 로터 코어(2a)의 외부(21a)는 가열되어 팽창한다. 그러나 로터 코어(2a)의 내부(22a)에는 단지 약간의 외부로 향하는 힘만이 다수의 스포크들(6a)을 통해서 인가된다. 스포크들(6a)의 형태로 인하여, 이것들은 로터 코어(2a)의 외부(21a)와 로터 코어의 내부(22a) 사이에서 양호한 토크 전달 능력을 보유하는 반면, 방사 방향으로는 단지 약간의 힘만을 전달한다. 스포크들(6a)은 로터 코어(2a)의 외부(21a)와 로터 코어의 내부(22a) 사이에서 방사 방향으로 매우 유연한 연결을 제공한다. 유연한 스포크들(6a)로 인하여 로터 코어(2a)의 외부(21a)의 열 팽창은 로터 코어(2a)와 로터 샤프트 사이의 수축 끼워맞춤의 토크 전달 능력에는 단지 약간의 영향만 미친다.
스포크의 폭은, 로터 코어의 외부의 열 팽창이 로터 코어와 로터 샤프트 사이의 수축 끼워맞춤의 토크 전달 능력에 대해 과도하게 영향을 끼치지 않도록, 원하는 유연성을 갖도록 선택된다. 스포크들의 수는 다수의 스포크들이 로터 코어의 외부와 로터 코어의 내부 사이에서 토크를 충분히 전달할 수 있도록 선택된다.
다수의 냉각 채널들은 로터 코어(2a)의 회전 축으로부터 제1거리에 제1그룹(41a)의 냉각 채널들을, 로터 코어(2a)의 회전 축으로부터 제2거리에 제2그룹(42a)의 냉각 채널들을, 그리고 로터 코어(2a)의 회전 축으로부터 제3거리에 제3그룹(43a)의 냉각 채널들을 포함하고 있다. 각 그룹의 냉각 채널들은 나머지의 냉각 채널 그룹들과는 로터 코어(2a)의 회전 축으로부터 다른 거리에 위치한다. 상기 제1그룹(41a)의 냉각 채널들은 가장 외곽의 그룹이고, 상기 제3그룹(43a)의 냉각 채널들은 가장 내측의 그룹이며, 그리고 상기 제2그룹(42a)의 냉각 채널들은 상기 제1그룹(41a)과 제3그룹(43a) 사이에서 방사 방향으로 배치된다.
상기 다수의 냉각 채널들(4a) 각각의 단면은 대체로 원형이고, 상기 다수의 냉각 채널들(4a) 각각의 직경은 로터 코어(2a)의 직경의 0.03배 미만이다. 대안적인 실시예들에 있어서, 상기 다수의 냉각 채널들 각각의 직경은 로터 코어의 직경의 0.06배 또는 그보다 작다. 더욱이, 다른 선택적인 실시예들에 있어, 냉각 채널들의 단면은 다각형 또는 타원형과 같은, 원형이 아닌 형상을 가질 수도 있다. 또한, 어떤 실시예들에서는, 독립적인 냉각 채널들이 생략되고, 로터 코어의 냉각이 스포크들 사이의 간격을 통한 냉각 매체의 흐름에 의해서 구현될 수도 있다. 독립적인 냉각 채널들을 포함하는 실시예들에 있어, 냉각 채널들의 수 및 냉각 채널 그룹들의 수는 변할 수도 있다. 또한, 어느 한 그룹의 냉각 채널들은 또 다른 그룹의 냉각 채널들과는 다른 크기의 냉각 채널들을 가질 수도 있다.
도 2는 로터 코어(2a)의 일부의 확대된 도면을 도시한다. 도 2에는 로터 코어(2a)의 외부(21a)와 내부(22a) 사이의 온도차에 의해 유도되는 힘들의 방향을 묘사하는 화살표들(5a1 내지 5a3)이 나타나 있다. 도 2는 스큐 부분(61a)에 존재하는 힘이 그 스큐 부분(61a)에 평행한 방향으로 연장되는 것을 보여주고 있다. 상기한 힘은 거의 접선 방향이며, 따라서 이것은 외부(21a)를 내부(22a)에 대해 다소 회전하도록 만든다.
로터 코어(2a)는 그 주변에 다수의 로터 슬롯들(23a)을 포함한다. 각각의 로터 슬롯(23a)은 해당하는 로터 봉(rotor bar)(미도시)을 수용하도록 구성된다.
도 3 내지 9는 본 발명의 선택적인 실시예들에 따른 로터 코어들을 도시한다. 도 3 내지 9에서의 참조 기호들은, 참조기호들이 그 참조 기호의 처음에 어떤 공통적인 숫자를 갖는 상태로 어떤 특정한 특징이 그 도면들에 나타나도록, 도 1의 그것들과 상응하게 표현되어 있다. 각각의 참조 기호는 또한 연관되는 실시예를 식별하는 문자를 더 포함하고 있다. 도 1의 참조기호들은 문자 "a"를 포함하고, 도 3 내지 9의 참조 기호들은 각각 문자 "b" 내지 "h"를 포함한다.
도 3 내지 9에서 각각의 로터 코어의 외면은 매끈한 원형 표면으로서 묘사되어 있다. 그렇지만, 도 3 내지 9의 각각의 로터 코어의 디자인은 도 1 및 2에 묘사된 것들과 유사한 로터 슬롯들에 제공될 수도 있다. 더욱이, 도 1 내지 9의 모든 로터 코어 디자인들은 유도기기들에서뿐만 아니라 많은 종류의 전기기기에서 사용될 수 있다. 로터 코어의 외면은 연관된 기계 종류의 요건에 따라서 형상이 이루어지는 반면, 로터 코어의 내부와 스포크의 디자인은 동일하게 유지될 수도 있다.
도 1 내지 9는 스포크의 형태와 크기가 상이한 실시예들에서는 변할 수 있으며, 스포크 각(α)도 또한 변화한다는 것을 보여준다. 일반적 경우, 스포크 각(α)은 30°를 초과한다.
스포크는 직선형 또는 곡선형 요소일 수 있다. 또한, 스포크는 직선형 및 곡선형 부분들 모두를 갖는 것도 가능하다. 도 1의 실시예에서, 각각의 스큐 부분(61a)은 선형으로 연장된다. 도 7의 실시예에서는, 전체 스포크(6f)가 선형으로 연장된다. 도 6의 실시예에서는 각각의 스포크(6e)는 로터 코어(2e)의 외부(21e)와 내부(22e)를 연결하는 넓은 U-자형의 형태를 갖는 곡선으로 이루어진(curvilinear) 부재이다. 따라서, 스큐 부분들(61e1, 61e2)도 곡선으로 이루어진 부재들이고, 스포크 각들(αe1, αe2)은 스큐 부분들에 걸쳐 내내 일정하지는 않다.
일반적 경우, 로터 코어의 내부와 외부를 연결하는 스포크들 각각은 로터 코어의 방사 방향에 대해 스포크 각으로 연장되는 적어도 하나의 스큐 부분을 포함하고 있다. 도 5의 실시예에서, 각각의 스포크(6d)는 로터 코어(2d)의 내부(22d) 근처에 2개의 가지 부분들(6d1, 6d2)을 갖는다. 상기 가지 부분들(6d1, 6d2)은 로터 코어(2d)의 방사 방향에 관하여 서로 대칭의 형상이다. 상기 가지 부분(6d1)은 로터 코어(2d)의 방사 방향에 대해 소정의 스포크 각(αd1)으로 연장되는 스큐 부분(61d1)을 포함하되, 상기 스포크 각(αd1)은 가지 부분(6d1)의 측면으로 외부에서 약 90°이다. 여기서, 상기 측면으로 외부는 스포크(6d)의 방사 방향의 중심선으로부터 가장 멀리 위치한 가지 부분(6d1)의 일부분이다. 상기 가지 부분들의 대칭성 때문에, 가지 부분(6d2)은 로터 코어(2d)의 방사 방향에 대해 소정의 스포크 각(αd2)으로 연장되는 스큐 부분(61d2)을 포함하되, 상기 스포크 각(αd2)은 가지 부분(6d2)의 측면으로 외부에서 약 90°이다.
도 5에서, 상기 가지 부분들(6d1, 6d2)은 스포크(6d)와 로터 코어(2d)의 내부(22d) 사이에 하나의 공동(7d)을 형성한다. 상기 공동(7d)은 로터 코어(2d)의 방사 방향에 대하여 대칭이다. 공동(7d)의 방사상의 치수(radial dimension)는 그 공동(7d)의 대칭 축에서 최대치를 가지며, 그리고 공동(7d)의 방사상의 치수는 상기 대칭 축으로부터 바깥쪽으로는 감소한다. 여기서, 방사상의 치수란 로터 코어의 방사 방향에 평행한 치수를 지칭한다.
상기 공동(7d)은 로터 코어(2d)의 내부(22d)와 스포크(6d) 사이의 유연성을 제공한다. 상기 공동(7d)은 로터 코어(2d)의 내부(22d)와 외부(21d) 사이에서 방사상의 힘에 응답하여 그의 크기와 형상을 변화하도록 맞춰진다. 따라서, 스포크(6d)도 로터 코어(2d)의 내부(22d)와 외부(21d) 사이에서 방사상의 힘에 응답하여 그의 형상을 변화하도록 맞춰진다. 이것은 스포크(6d)를 방사 방향으로 힘을 전달하는 능력이 약한 유연성 부재로 만들게 된다. 따라서, 로터 코어(2d)의 내부(22d)와 외부(21d) 사이에서의 온도차는 로터 코어(2d)의 중심 개구(25d)의 크기에 본질적으로 영향을 미치지 않는다.
도 8의 로터 코어(2g)는 각각의 제1유형의 스포크(6g1)가 로터 코어(2g)의 방사 방향에 대해 소정의 스포크 각(αg1)으로 연장되고, 각각의 제2유형의 스포크(6g2)가 로터 코어(2g)의 방사 방향에 대해 소정의 스포크 각(αg2)으로 연장되도록 2개의 종류의 스포크들을 갖는다. 상기 스포크 각들(αg1 및 αg2)은 제1유형의 스포크(6g1) 및 제2유형의 스포크(6g2)가 로터 코어(2g)의 방사 방향에 대하여 서로 대칭형이 되도록 동일한 절대 값이지만 반대인 부호를 갖는다.
도 9는 다수의 스포크들(6h1, 6h2)을 통해 외부(21h)가 내부(22h)에 연결되어 있는 것인 로터 코어(2h)를 도시한다. 각각의 스포크(6h1)는 외부 스큐 부분(61h11) 및 내부 스큐 부분(61h12)을 포함한다. 상기 외부 스큐 부분(61h11)은 로터 코어(2h)의 외부(21h)에 근접하게 위치하고, 상기 내부 스큐 부분(61h12)은 로터 코어(2h)의 내부(22h)에 근접하게 위치한다.
상기 외부 스큐 부분(61h11)은 로터 코어(2h)의 방사 방향에 대해 소정의 스포크 각(αh11)으로 연장되며, 그 스포크 각(αh11)은 약 60°이다. 상기 내부 스큐 부분(61h12)은 로터 코어(2h)의 방사 방향에 대해 소정의 스포크 각(αh12)으로 연장되며, 그 스포크 각(αh11)은 약 90°이다. 상기 스포크 각들(αh11 및 αh12)은 반대 부호를 갖는다.
상기 스포크들(6h1, 6h2)은 로터 코어(2h)의 방사 방향에 대해 서로 대칭형이다. 각각의 스포크(6h1)는 외부 스큐 부분(61h11)과 내부 스큐 부분(61h12) 사이에 위치한 그의 중간 부분을 통해서 인접한 스포크(6h2)에 연결된다. 또한, 각각의 스포크(6h1)는 로터 코어(2h)의 외부(21h)에 근접하게 위치한 그의 외부를 통해서 인접한 스포크(6h2)에 연결된다.
로터 코어(2h)의 내부(22h)와 상기 연결된 내부 스큐 부분(61h12, 61h22) 사이에는 공동(7h)이 존재한다. 상기 공동(7h)은 로터 코어(2h)의 방사 방향에 대해 대칭형이다. 상기 공동(7h)은 본질적으로 접선(tangential) 방향으로 연장된다. 여기서, 접선 방향이란 로터 코어의 접선 방향을 지칭한다. 공동(7h)의 방사상의 치수는 공동(7h)을 통해 내내 대체로 일정하다. 상기 공동(7h)은 로터 코어(2h)의 내부(22h)와 외부(21h) 사이의 방사상의 힘에 대해 응답하여 그의 크기와 형상이 변하도록 구성된다.
도 12는 외부(21j) 및, 상기 외부(21j)보다 로터 코어(2j)의 회전 축에 더 가까이 위치한 내부(22j)를 갖는 로터 코어(2j)를 도시하고 있다. 상기 외부(21j)는 로터 코어(2j)의 외부(21j)와 로터 코어(2j)의 내부(22j) 사이에서 방사 방향으로 매우 유연한 연결을 제공하는 다수의 스포크들(6j)을 통해 상기 내부(22j)에 연결되어 있다. 유연한 스포크들(6j) 때문에 로터 코어(2j)의 외부(21j)의 열 팽창은 로터 코어(2j)와 로터 샤프트 사이의 수축 끼워맞춤의 토크 전달 능력에 거의 영향을 미치지 않는다. 내부(22j)는 로터 코어(2j)를 수축 끼워맞춤에 의해 로터 샤프트에 연결하기 위한 로터 샤프트를 수용하도록 구성된 중심 개구(25j)를 포함한다.
각각의 스포크(6j)는 참조 기호 (66j, 67j)로 표시된 2개의 외측 가지 부분들을 통해 로터 코어(2j)의 외부(21j)에 연결되고, 또한 내측 가지 부분(68j)을 통해서는 로터 코어(2j)의 내부(22j)에 연결된다. 상기 외측 가지 부분들(66j, 67j)은 로터 코어(2j)의 원주상의 방향으로 서로 일정 거리에 위치한다. 각각의 스포크(6j)는 상기한 2개의 외측 가지 부분들(66j, 67j)에 그리고 내측 가지 부분(68j)에 연결된 스큐 부분(61j)을 포함한다. 상기 스포크(6j)는 내측 가지 부분(68j)의 중심선에 대해 대칭이다. 상기 스큐 부분(61j)의 스포크 각은 90°이다.
상기 외측 가지 부분들(66j, 67j) 각각은 대체로 방사 방향으로 연장된다. 또한, 스포크(6j)의 내측 가지 부분(68j)도 대체로 방사 방향으로 연장된다. 스큐 부분(61j)은 대체로 접선 방향으로 연장된다. 상기 스큐 부분(61j)은 하나의 곡선형 부분인데, 그것의 중심선은 상기 스큐 부분(61j)에 걸쳐서 내내 대체로 접선 방향으로 연장된다. 선택적인 일 실시예에 있어, 스포크의 스큐 부분은 2개의 외측 가지 부분들 사이에서 선형으로 연장되며, 그 스큐 부분의 중심선은 스포크의 내측 부분에서 접선형이다.
상기 스큐 부분(61j)은 로터 코어(2j)의 외부(21j)보다 로터 코어(2j)의 내부(22j)에 더 가까이 배치되어 있다. 이것은 스포크(6j)의 외측 가지 부분들(66j, 67j)이 스포크(6j)의 내측 가지 부분(68j)보다 더 길다는 것을 의미한다. 게다가, 로터 코어(2j)의 외부(21j)와 스큐 부분(61j) 사이의 거리는 로터 코어(2j)의 내부(22j)와 스큐 부분(61j) 사이의 거리보다 더 크다.
상기 스큐 부분(61j), 2개의 외측 가지 부분들(66j, 67j), 및 로터 코어(2j)의 외부(21j)는 축 방향으로 로터 코어(2j)를 통해 연장되어 냉각 매체의 흐름을 위해 구성되는 외측 중간 냉각 채널(46j)을 형성한다. 상기 외측 중간 냉각 채널(46j)은 로터 코어(2j)의 원주 방향에서 볼 때 스포크(6j)의 외측 가지 부분들(66j, 67j) 사이에 배치되어 있다. 인접 스포크들(6j)은, 로터 코어(2j)의 내부(22j) 및 외부(21j)와 함께, 축 방향으로 로터 코어(2j)를 통해 연장되어 냉각 매체의 흐름을 위해 구성되는 내측 중간 냉각 채널(47j)을 형성한다.
로터 코어(2j)는 그 로터 코어(2j)의 외부(21j)에 위치한 냉각 채널들을 포함하지는 않는다. 하지만, 로터 코어(2j)의 외부(21j)에 냉각 채널들을 삽입함으로써 로터 코어(2j)를 변형하는 것은 가능하다. 일 실시예에 있어, 로터 코어에는 로터 코어의 내부 및 외부 사이에 도 12의 스포크들 및 상기 로터 코어의 외부에 배치된 도 1의 다수의 냉각 채널들이 제공된다.
도 12에 있어, 로터 코어(2j)의 외면은 매끄러운 원형의 표면으로서 묘사되어 있다. 그렇지만, 도 12의 로터 코어에는 도 1 및 2에 표시된 것들과 유사한 로터 슬롯들이 제공될 수 있다. 도 12의 로터 코어의 디자인은 많은 종류의 전기기기들에서 이용될 수 있다. 로터 코어의 외면은 관련된 기계 유형의 요건에 따라서 그 형상이 이루어지는 반면, 로터 코어의 내부와 스포크들의 디자인은 동일하게 유지될 수도 있다.
도 1 내지 9 및 12의 로터 코어들 각각은 선박의 전방위 추진기(azimuth thruster)의 전기기기에 활용될 수도 있다. 일 실시예에 있어, 본 발명에 따른 로터를 포함하는 전기기기의 공칭 출력(nominal power)은 100kW 이상이다.
일 실시예에 있어, 본 발명에 따른 로터 코어는 축 방향으로 적층 된 다수의 로터 시트(rotor sheet)들을 포함한다. 도 1 내지 9 및 12의 로터 코어들 중의 어떤 것은 그러한 로터 코어로서 구성될 수도 있다.
축 방향으로 적층 된 다수의 로터 시트들을 포함하는 로터 코어의 기본적인 구조는 도 10에 묘사되어 있다. 도 11은 도 10의 로터 코어(2i)와, 수축 끼워맞춤에 의해 로터 코어(2i)에 연결된 로터 샤프트(3i)를 포함하는 로터를 도시한다. 상기 로터 코어(2i)는 축 방향으로 적층 된 로터 시트들(RS1, RS2, RS3, RS4, RS5 및 RS6)을 포함한다. 상기 로터 시트들(RS1 - RS6) 각각은 금속판으로부터 펀칭(punching) 공정에 의해 제조된다. 상기 로터 시트들(RS1 - RS6) 각각은 나머지 로터 시트들과 동일하다.
본 발명의 개념은 여러 가지 방식으로 구현 가능하다는 것은 당해 기술분야의 전문가에게 자명할 것이다. 본 발명 및 그 실시예들은 전술한 예들에만 한정되는 것은 아니며 본 청구범위의 영역 내에서 변형 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 외부(21a)와, 로터 코어(2a)의 회전 축에 상기 외부(21a)보다 더 가까이 위치한 내부(22a)를 갖는 로터 코어(2a)를 포함하는 로터로서, 상기 외부(21a)는 다수의 스포크들(6a)을 통해 상기 내부(22a)에 연결되고, 상기 로터 코어(2a)는 수축 끼워맞춤(shrink fit)에 의해 로터 샤프트에 연결되도록 구성되는 전기기기용 로터에 있어서,
    스포크들(6a)의 각각은 로터 코어(2a)의 방사 방향에 대해 소정의 스포크 각(αa)으로 연장되는 적어도 하나의 스큐 부분(61a)을 포함하되, 상기 스포크 각(αa)은 30°보다 더 큰 것을 특징으로 하는 로터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로터는 로터 코어의 외부(21a)에 위치한 다수의 냉각 채널들(4a)을 포함하되, 상기 다수의 냉각 채널들(4a) 각각은 축 방향으로 상기 로터 코어(2a)를 통해 연장되며, 냉각 매체의 흐름을 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다수의 냉각 채널들(4a)은 로터 코어(2a)의 회전 축으로부터 제1거리에 제1그룹(41a)의 냉각 채널들 및 로터 코어(2a)의 회전 축으로부터 제2거리에 제2그룹(42a)의 냉각 채널들을 포함하며, 그리고 상기 다수의 냉각 채널들(4a)의 각각의 직경은 상기 로터 코어(2a)의 직경의 0.06배 또는 그보다 더 작은 것을 특징으로 하는 로터.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터는 유도기기용 로터인 것을 특징으로 하는 로터.
  5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 코어(2i)는 축 방향으로 적층 된 다수의 로터 시트들(RS1, RS2, RS3, RS4, RS5 및 RS6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로터는 수축 끼워맞춤(shrink fit)에 의해 로터 코어(2i)에 연결되는 로터 샤프트(3i)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스포크들(6j) 각각은 2개의 외측 가지 부분들(66j, 67j)을 통해 로터 코어(2j)의 외부(21j)에 연결되고, 내측 가지 부분(68j)을 통해서는 로터 코어(2j)의 내부(22j)에 연결되는 것을 특징으로 하는 로터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스포크들(6j) 각각은 상기 2개의 외측 가지 부분들(66j, 67j)과 내측 가지 부분(68j)에 연결된 스큐 부분(61j)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스큐 부분(61j)은 본질적으로 접선 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 로터.
  10. 제7항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,
    각각의 외측 가지 부분(66j, 67j) 및 내측 가지 부분(68j)은 본질적으로 방사 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 로터.
  11. 제8항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스큐 부분(61j)은 로터 코어(2j)의 외부(21j)보다 로터 코어(2j)의 내부(22j)에 더 가까이 배치되는 것을 특징으로 하는 로터.
  12. 제8항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 스큐 부분(61j), 2개의 외측 가지 부분들(66j, 67j), 및 로터 코어(2j)의 외부(21j)는 축 방향으로 로터 코어(2j)를 통해 연장되어 냉각 매체의 흐름을 위해 구성되는 외측 중간 냉각 채널(46j)을 형성하는 것을 특징으로 하는 로터.
  13. 제8항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    인접 스포크들(6j)은, 로터 코어(2j)의 내부(22j) 및 외부(21j)와 함께, 축 방향으로 로터 코어(2j)를 통해 연장되어 냉각 매체의 흐름을 위해 구성되는 내측 중간 냉각 채널(47j)을 형성하는 것을 특징으로 하는 로터.
  14. 상기 전기기기의 로터는 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 따른 로터인 것을 특징으로 하는 로터 및 스테이터를 포함하는 전기기기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전기기기의 공칭 출력은 100kW 이상인 것을 특징으로 하는 전기기기.
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