KR20200103455A

KR20200103455A - 회전전기기계

Info

Publication number: KR20200103455A
Application number: KR1020190021982A
Authority: KR
Inventors: 박동혁; 김재민; 김미정; 윤진호; 민병욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-09-02

Abstract

본 발명은 회전전기기계에 관한 것으로서, 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 스테이터는, 복수의 슬롯을 구비한 스테이터코어; 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일;을 구비하며, 상기 스테이터코일은, 전원의 서로 다른 상에 각각 연결되는 복수의 상별권선부를 구비하고, 상기 상별권선부는, 상기 스테이터코어의 단부로부터 축방향을 따라 각각 돌출되는 코일엔드부를 각각 구비하되, 상기 상별권선부의 각 코일엔드부는 서로 다른 돌출높이를 가지게 각각 형성된다. 이에 의해, 스테이터코일의 코일엔드부의 냉각을 촉진할 수 있다.

Description

회전전기기계{ROTATING ELECTRIC MACHINE}

본 발명은, 회전전기기계에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 회전전기기계는, 스테이터 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 구비되는 로터를 구비하여 구성된다. 상기 회전전기기계는, 발전기, 전동기 또는 발전기겸 전동기를 포함한다.

상기 스테이터는, 복수의 슬롯이 형성되는 스테이터코어 및 상기 복수의 슬롯에 권선되는 스테이터코일을 구비한다.

상기 스테이터코일은 단면이 원형인 소위 환동선을 사용하거나, 단면이 직사각형인 소위 각동선을 사용하여 구성된다.

상기 환동선을 사용하여 상기 스테이터코일을 구성할 경우, 상기 스테이터코어의 슬롯의 단면적에 대한 도체(코일)의 단면적이 상대적으로 작아지고, 상기 각동선을 사용하여 상기 스테이터코일을 구성할 경우, 상기 슬롯의 단면적에 대한 상기 도체(코일)의 단면적이 상대적으로 증대될 수 있다.

한편, 이러한 회전전기기계는 운전 시 상기 스테이터 및 로터의 발열작용으로 온도가 상승될 수 있고, 과도한 온도상승을 억제할 수 있도록 냉각수단이 구비된다.

상기 회전전기기계의 냉각수단으로는, 공기를 강제 송풍하여 냉각시키는 공냉식 냉각수단, 냉각수를 이용하여 냉각시키는 수냉식 냉각수단 및 오일(oil)을 이용하여 냉각시키는 오일식 냉각수단이 이용된다.

한편, 상기 오일식 냉각수단을 구비한 회전전기기계에 있어서는, 스테이터코일이 주로 각동선으로 구성되어 있어, 출력밀도 향상을 위해 고속화할 경우, 고주파수 전원 인가에 기인한 표피효과(skin effect) 및/또는 근접효과(proximity effect)에 의해 운전효율이 저해될 수 있다고 하는 문제점이 있다.

KR

1020150089469

A

따라서, 본 발명은, 스테이터코일의 코일엔드부의 냉각을 촉진할 수 있는 회전전기기계를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 고주파 전원 인가 시 손실 발생을 억제할 수 있는 회전전기기계를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 스테이터코일의 코일엔드부의 코일 사이로 오일이 용이하게 스며들 수 있는 회전전기기계를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 스테이터는, 복수의 슬롯을 구비한 스테이터코어; 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일;을 구비하며, 상기 스테이터코일은, 전원의 서로 다른 상에 각각 연결되는 복수의 상별권선부를 구비하고,상기 상별권선부는, 상기 스테이터코어의 단부로부터 축방향을 따라 각각 돌출되는 코일엔드부를 각각 구비하되, 상기 상별권선부의 각 코일엔드부는 서로 다른 돌출높이를 가지게 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상별권선부는, U상권선부, V상권선부 및 W상권선부를 구비하고, 상기 U상권선부, V상권선부 및 W상권선부의 각 코일엔드부는, 상기 스테이터코어의 축방향을 따라 제1단부에서 제1높이, 제2높이 및 제3높이를 각각 구비하게 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 U상권선부, V상권선부 및 W상권선부의 각 코일엔드부는, 상기 스테이터코어의 축방향을 따라 상기 제1단부와 대향된 제2단부에서 제3높이, 제2높이 및 제1높이를 각각 구비하게 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 U상권선부, V상권선부 및 W상권선부는, 서로 병렬로 연결되는 복수의 부분권선부를 각각 구비하게 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 부분권선부의 각 코일엔드부는 상기 스테이터코어의 축방향을 따라 서로 다른 돌출높이를 각각 구비하게 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테이터코일은 원형 단면의 환동선을 상기 스테이터코어의 슬롯의 내부를 미리 설정된 회수로 경유하여 권회되게 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회전전기기계는, 상기 스테이터 및 로터를 내부에 수용하는 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 수용되는 오일;을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회전전기기계는, 상기 오일을 상기 하우징의 외부를 경유하여 순환시키는 오일순환유닛;을 더 포함하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 오일순환유닛은 상기 스테이터코일에 오일을 분사하는 오일분사부를 구비하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 오일분사부는 상기 상별권선부의 각 코일엔드부를 향해 오일을 분사하는 오일분사공을 구비하여 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스테이터코일의 각 상별권선부의 코일엔드부가 축방향을 따라 스테이터코어로부터 서로 다른 돌출높이를 각각 구비하게 구성함으로써, 코일엔드부의 냉각을 촉진할 수 있다.

또한, 스테이터코일은 원형 단면의 환동선으로 슬롯을 경유하여 미리 설정된 회수로 권회되게 구성함으로써, 스테이터코일의 단면적을 줄일 수 있어 고주파 전원 인가시 표피효과에 기인한 손실 발생을 억제할 수 있다.

또한, 스테이터코일의 각 코일엔드부가 서로 다른 돌출높이를 구비하게 구성함으로써, 각 코일엔드부의 코일 사이로 오일이 용이하게 스며들 수 있어 각 코일엔드부의 냉각이 촉진될 수 있다.

또한, 스테이터코일의 U상권선부, V상권선부 및 W상권선부는 스테이터코어의 축방향을 따라 제1단부에서 제1높이, 제2높이 및 제3높이를 구비하고, 상기 제1단부와 대향되는 제2단부에서 제3높이, 제2높이 및 제1높이를 각각 구비하게 구성됨으로써, 각 상별권선부의 저항이 동일한 수준으로 유지되어 로터의 회전이 원활하게 될 수 있다.

또한, 스테이터코일의 U상권선부, V상권선부 및 W상권선부는 서로 병렬로 연결되는 복수의 부분권선부를 구비하되, 상기 복수의 부분권선부는 상기 스테이터코어의 단부로부터 서로 다른 돌출높이를 각각 구비하게 구성됨으로써, 각 코일엔드부의 냉각이 더욱 촉진될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전전기기계의 단면도,
도 2는 도 1의 스테이터의 확대도,
도 3은 도 1의 스테이터코일의 권선방법을 설명하기 위한 부분평면도,
도 4는 도 1의 스테이터코일의 권선방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 4의 요부확대도,
도 6은 도 1의 회전전기기계의 제어블록도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전전기기계의 스테이터코일의 권선방법을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7의 요부확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전전기기계의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 회전전기기계는, 스테이터(150) 및 로터(250)를 구비한다.

상기 스테이터(150)의 외측에는 하우징(110)이 구비된다. 상기 하우징(110)은 내부에 상기 스테이터(150) 및 로터(250)를 수용하는 수용공간이 형성된다. 상기 하우징(110)은, 예를 들면, 내부에 수용공간이 형성되는 통형상부(120) 및 상기 통형상부(120)의 개구를 개폐하는 브래킷(125)을 구비하여 구성된다.

상기 통형상부(120)는, 예를 들면, 원통형상으로 구현된다. 상기 통형상부(120)는 일 측 또는 양 측이 개방되게 구성된다. 상기 통형상부(120)의 내면은 상기 스테이터(150)의 외면 형상에 대응되는 단면 형상을 구비하게 구성된다. 본 실시예에서, 상기 스테이터(150)의 외면은 원형으로 형성되고, 상기 통형상부(120)가 원통형상을 구비한 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 스테이터(150)는, 복수의 슬롯(166)이 형성된 스테이터코어(160) 및 상기 스테이터코어(160)에 권선되는 스테이터코일(210)을 구비한다. 상기 스테이터코어(160)는, 예를 들면, 상기 복수의 슬롯(166)이 관통 형성된 전기강판(165)을 절연 적층하여 형성된다. 상기 스테이터코어(160)의 내부에는 상기 로터(250)가 회전가능하게 수용될 수 있게 로터수용공(169)이 구비된다. 상기 로터수용공(169)의 내부에는 상기 로터(250)가 공극(air gap)(180)을 두고 회전가능하게 수용된다.

상기 로터(250)는, 회전축(251) 및 중앙에 상기 회전축(251)이 삽입 결합되는 로터코어(260)를 구비한다. 상기 로터코어(260)는, 예를 들면, 원형의 전기강판(262)을 절연 적층하여 형성된다. 상기 로터(250)는, 예를 들면, 상기 로터코어(260)에 구비되는 복수의 도체바(267)를 구비하여 소위 유도 전동기로 구성될 수 있다. 상기 로터코어(260)에는 축방향을 따라 복수의 슬롯(265)이 관통 형성된다.상기 복수의 슬롯(265)의 내부에는 도체바(267)가 각각 삽입된다. 상기 로터코어(260)의 양 단부에는 상기 도체바(267)를 통전 가능하게 연결하는 단락환(268)이 각각 구비된다. 본 실시예에서, 상기 로터(250)가 상기 복수의 도체바(267)를 구비하여 유도 전동기로 구성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 상기 로터코어(260)의 원주방향을 따라 서로 다른 자극이 교호적으로 배치되는 복수의 영구자석을 구비하여 동기기(발전기 또는 전동기)로 구성될 수도 있다.

상기 회전축(251)은 양 측이 회전 가능하게 지지될 수 있다. 상기 회전축(251)의 양 측에는 베어링(255)이 구비될 수 있다. 상기 베어링(255)은 상기 하우징(110)에 구비된 베어링결합부(127)에 각각 결합될 수 있다.

상기 하우징(110)의 내부에는 오일(280)이 구비될 수 있다. 상기 오일(280)은 미리 설정된 높이(수위)를 구비하게 상기 하우징(110)의 내부에 충전될 수 있다. 상기 오일(280)은, 예를 들면, 상기 하우징(110)의 내부 저부의 오일(280)이 상기 스테이터(150) 및 로터(250)와 각각 접촉 가능한 높이로 충전될 수 있다.

본 실시예의 회전전기기계는 상기 오일(280)을 상기 하우징(110)의 외부를 경유하여 순환시키는 오일순환유닛(290)을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 오일순환유닛(290)은, 예를 들면, 상기 하우징(110)의 외부를 경유하여 오일(280)이 순환되게 형성되는 오일순환유로(292)를 구비한다. 상기 오일순환유닛(290)은 상기 오일순환유로(292)에 구비되어 상기 오일(280)을 순환시키는 오일펌프(300)를 구비한다. 상기 오일순환유로(292)는, 예를 들면, 일 측은 상기 하우징(110)의 하부영역에 연결되고 타 측은 상기 하우징(110)의 상부영역에 연결되게 구성될 수 있다.

상기 오일순환유닛(290)은, 상기 오일(280)을 열교환시키는 오일열교환기(295)를 구비하여 구성된다. 상기 오일열교환기(295)의 일 측에는, 예를 들면, 상기 오일열교환기(295)를 향해 송풍하는 송풍팬(296)이 구비될 수 있다. 상기 오일순환유닛(290)은 상기 스테이터코일(210)에 오일(280)을 분사하는 오일분사부(310)를 구비한다. 상기 오일분사부(310)는, 예를 들면, 상기 하우징(110)과 상기 스테이터코어(160)의 경계영역에 마련될 수 있다. 상기 오일분사부(310)는, 예를 들면 도면상 상기 하우징(110)의 상단부와 상기 스테이터코어(160)의 상단부 사이에 구비될 수 있다.

상기 오일분사부(310)는, 내부에 오일유로가 형성되는 관 형상의 바디(312); 및 상기 바디(312)를 관통하여 형성되는 오일분사공(315)을 구비한다. 상기 오일분사부(310)의 바디(312)는 상기 스테이터코어(160)에 비해 긴 길이를 구비한다. 상기 오일분사공(315)은 상기 스테이터(150)의 축방향 길이보다 긴 영역에 걸쳐 오일을 분사할 수 있게 형성될 수 있다. 상기 바디(312)에는 상기 스테이터코어(160) 및 스테이터코일(210)을 향해 오일(280)을 각각 분사하는 오일분사공(315)이 각각 구비된다. 상기 오일분사부(310)는 상기 스테이터코일(210)의 코일엔드부(225)를 향해 오일(280)을 분사하는 오일분사공(315)을 구비한다.

상기 스테이터코어(160)의 원주면에는, 도면에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 예를 들면, 상기 오일분사부(310)로부터 분사된 오일(280)이 상기 스테이터코어(160)의 원주면을 따라 이동될 수 있게 오일이동경로가 형성될 수 있다. 상기 오일이동경로는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(160)의 외주에 함몰되는 오일그루브로 구현될 수 있다. 상기 오일그루브는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(160)의 축방향을 따라 상기 오일분사부(310)에 대응되게 함몰되게 형성될 수 있다. 상기 오일그루브는 상기 스테이터코어(160)의 반경방향을 따라 함몰되고 둘레방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다.

도 2는 도 1의 스테이터의 확대도이고, 도 3은 도 1의 스테이터코일의 권선방법을 설명하기 위한 부분평면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터코어(160)의 내부에는 상기 로터수용공(169)이 관통 형성된다. 상기 로터수용공(169)의 둘레에는 상기 복수의 슬롯(166)이 축방향을 따라 관통 형성된다. 상기 복수의 슬롯(166)의 사이에는 티스(168)가 각각 형성된다.

상기 스테이터코일(210)은 전원의 각 상(phases)에 연결되는 복수의 상별권선부(220)를 구비한다. 상기 스테이터코일(210)은, 예를 들면, 원형 단면의 환동선(環銅線)(212)을 상기 스테이터코어(160)의 슬롯(166)의 내부를 미리 설정된 회수로 경유하여 권회되게 하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 환동선(212)은 통상의 각동선(角銅線)에 비해 단면적이 작은 크기로 구성된다. 이에 의해, 상기 스테이터코일(210)에 고주파수의 전원이 인가되어도 코일(환동선)의 직경이 상대적으로(각동선에 비해) 작기 때문에 표피효과(SKIN EFFECT)에 기인한 손실발생이 억제될 수 있다.

상기 상별권선부(220)는 상기 스테이터코어(160)의 축방향을 따라 각각 돌출되는 코일엔드부(225)를 각각 구비하여 구성된다. 상기 상별권선부(220)의 각 코일엔드부(225)는 서로 다른 돌출높이(H)를 구비하게 구성된다. 이에 의해, 상기 상별권선부(220)의 각 코일엔드부(225)가 서로 이격되어 배치되므로 각 코일엔드부(225)의 냉각이 촉진될 수 있다. 또한, 상기 상별권선부(220)의 각 코일엔드부(225)의 코일(환동선(212)) 사이로 오일(280)이 용이하게 스며들 수 있다. 또한, 상기 상별권선부(220)의 각 코일엔드부(225)는 서로 다른 돌출높이(H)를 구비하게 분산(分散)되어 도체의 밀집시 발생되는 근접효과(proximity effect)에 기인한 손실발생이 억제될 수 있다.

상기 전원은 3상 교류 전원으로 구현될 수 있다. 상기 복수의 상별권선부(220)는, 예를 들면, U상권선부(220U), V상권선부(220V) 및 W상권선부(220W)를 구비할 수 있다. 상기 복수의 상별권선부(220)는, 예를 들면, 서로 병렬로 연결되는 부분권선부를 각각 구비하여 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 U상권선부(220U)는 서로 병렬로 연결되는 제1U상권선부(221U) 및 제2U상권선부(222U)를 구비하고, 상기 V상권선부(220V)는 서로 병렬로 연결되는 제1V상권선부(221V) 및 제2V상권선부(222V)를 구비하여 구성된다. 그리고, 상기 W상권선부(220W)는 서로 병렬로 연결되는 제1W상권선부(221W) 및 제2W상권선부(222W)를 구비하여 구성된다. 상기 각 상별권선부(220)의 부분권선부는, 예를 들면, 1슬롯피치간격을 두고 각각 형성될 수 있다.

보다 구체적으로 예를 들어 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1U상권선부(221U)의 일 측은 제1슬롯을 경유하고 타 측은 제6슬롯을 경유하여 미리 설정된 회수(턴수(turn over))로 권회되어 구성된다. 상기 제2U상권선부(222U)는 일 측이 상기 제1U상권선부(221U)와 1슬롯피치간격 이격된 제2슬롯을 경유하고 타 측은 제7슬롯을 경유하여 미리 설정된 회수로 권회되어 구성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제1V상권선부(221V)의 일 측은, 예를 들면, 제3슬롯을 경유하고 타 측은 제8슬롯을 경유하여 미리 설정된 회수로 권회되어 구성되고, 상기 제2V상권선부(222V)는 일 측은 제4슬롯을 경유하고 타 측은 제9슬롯을 경유하게 권회되어 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1W상권선부(221W)는, 예를 들면, 일 측은 제5슬롯을 경유하고 타 측은 제10슬롯을 경유하여 권회되어 구성되고, 제2W상권선부(222W)는 일 측은 제6슬롯을 경유하고 타 측은 제11슬롯을 경유하여 권회되게 구성될 수 있다.

도 4는 도 1의 스테이터코일의 권선방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 요부확대도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터코일(210)의 각 상별권선부(220)는 상기 환동선(212)을 미리 설정된 2개의 슬롯(166)을 경유하여 미리 설정된 회수로 권회되게 하여 구성된다. 상기 각 상별권선부(220)의 일 측에는 전원이 입력되는 전원입력부(227)가 연결된다. 상기 전원입력부(227)는, 상기 U상권선부(220U)에 전원을 공급하는 U상전원입력부(227U), 상기 V상권선부(220V)에 전원을 공급하는 V상전원입력부(227V) 및 상기 W상권선부(220W)에 전원을 공급하는 W상전원입력부(227W)를 구비한다. 상기 U상전원입력부(227U)는 서로 병렬로 연결되는 제1U상전원입력부(227U1) 및 제2U상전원입력부(227U2)를 구비하고, 상기 V상전원입력부(227V)는 서로 병렬로 연결되는 제1V상전원입력부(227V1) 및 제2V상전원입력부(227V2)를 구비한다. 그리고, 상기 W상전원입력부(227W)는 서로 병렬로 연결되는 제1W상전원입력부(227U1) 및 제2W상전원입력부(227W2)를 구비한다. 한편, 상기 각 상별권선부(220)의 타 측은 도면에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나 중성선에 의해 서로 통전 가능하게 연결된다.

본 실시예의 스테이터코일(210)은 상기 스테이터코어(160)의 단부로부터 축방향을 따라 서로 다른 돌출높이(H)를 각각 구비하게 구성된 코일엔드부(225)를 각각 구비하여 구성된다. 상기 각 상별권선부(220)의 코일엔드부(225)의 서로 다른 돌출높이(H)는, 높이순으로 제1높이(H1), 제2높이(H2) 및 제3높이(H3)를 구비한다.

보다 구체적으로, 상기 U상권선부의 코일엔드부(225)는 상기 스테이터코어(160)의 축방향을 따라 제1단부에서 제1높이(H1)를 구비하게 구성된다. 상기 제1U상권선부(221U) 및 상기 제2U상권선부(222U)의 각 코일엔드부(225)는 상기 제1단부에서 각각 제1높이(H1)를 구비한다.

상기 V상권선부(220V)의 코일엔드부(225)는 상기 스테이터코어(160)의 축방향을 따라 제1단부에서 제2높이(H2)를 구비하게 구성된다. 상기 제1V상권선부(221V) 및 상기 제2V상권선부(222V)의 각 코일엔드부(225)는 상기 제1단부에서 각각 제2높이(H2)를 구비한다.

상기 W상권선부(220W)의 코일엔드부(225)는 상기 스테이터코어(160)의 축방향을 따라 제1단부에서 제3높이(H3)를 구비하게 구성된다. 상기 제1W상권선부(221W) 및 상기 제2W상권선부(222W)의 각 코일엔드부(225)는 상기 제1단부에서 각각 제3높이(H3)를 구비한다.

여기서, 상기 제1높이(H1)는 가장 돌출된 높이를 의미하고, 상기 제2높이(H2)는 상기 제1높이(H1)에 비해 미리 설정된 높이차를 가지는 상대적으로 낮은 높이를 의미한다. 그리고, 상기 제3높이(H3)는 상기 제2높이(H2)에 비해 미리 설정된 높이차를 가지는 상대적으로 낮은 높이를 의미한다. 보다 구체적으로 예를 들면, 상기 제2높이(H2)는 65mm 내외(63 내지 67mm)이고, 상기 제1높이(H1) 및 제3높이(H3)는 상기 제2높이(H2)에 비해 3 내지 7mm 높이차를 두고 각각 형성될 수 있다. 상기 제2높이(H2)가 65mm인 경우를 예를 들면, 상기 제1높이(H1)는, 68 내지 72mm로 설정되고, 상기 제3높이(H3)는 58 내지 62mm로 설정될 수 있다.

상기 각 상별권선부(220)는 상기 스테이터코어(160)의 축방향을 따라 상기 제1단부와 대향되는 제2단부에서 서로 다른 돌출높이(H)를 각각 구비하는 코일엔드부(225)를 각각 구비하여 구성된다.

상기 스테이터코일(210)의 각 상별권선부(220)는 서로 동일한 상저항(상별 저항값)을 유지하게 구성된다. 상기 스테이터코일(210)의 각 상별권선부(220)는 서로 동일한 코일 길이(전체길이)를 가지게 구성된다.

상기 U상권선부, V상권선부(220V) 및 W상권선부(220W)의 각 코일엔드부(225)는, 상기 스테이터코어(160)의 축방향을 따라 상기 제1단부와 대향된 제2단부에서 제3높이(H3), 제2높이(H2) 및 제1높이(H1)를 각각 구비하게 구성된다. 이에 의해, 상기 U상권선부, V상권선부(220V) 및 W상권선부(220W)의 각 코일의 전체 길이가 동일하게 되어 동일한 상저항을 유지할 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 상기 U상권선부의 코일엔드부(225)는 상기 스테이터코어(160)의 제2단부에서 제3높이(H3)를 구비하게 구성된다. 상기 제1U상권선부(221U) 및 상기 제2U상권선부(222U)의 각 코일엔드부(225)는 상기 제2단부에서 각각 제3높이(H3)를 구비하게 구성된다.

상기 V상권선부(220V)의 코일엔드부(225)는 상기 스테이터코어(160)의 제2단부에서 제2높이(H2)를 구비하게 구성된다. 상기 제1V상권선부(221V) 및 상기 제2V상권선부(222V)의 각 코일엔드부(225)는 상기 제2단부에서 각각 제2높이(H2)를 구비하게 구성된다.

상기 W상권선부(220W)의 코일엔드부(225)는 상기 스테이터코어(160)의 제2단부에서 제1높이(H1)를 구비하게 구성된다. 상기 제1W상권선부(221W) 및 상기 제2W상권선부(222W)의 각 코일엔드부(225)는 상기 제2단부에서 각각 제1높이(H1)를 구비하게 구성된다. 본 실시예에서, 상기 U상권선부, 상기 V상권선부(220V) 및 상기 W상권선부(220W)의 각 코일엔드부(225)는 제1단부에서 제1높이(H1), 제2높이(H2) 및 제3높이(H3) 순서로 각각 구성된 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 각 상별권선부(220)의 코일엔드부(225)는 상기 제1단부에서 다른 돌출높이(H) 순서(제1높이(H1), 제3높이(H3) 및 제2높이(H2) 순서 또는 제2높이(H2), 제3높이(H3) 및 제1높이(H1) 순서 등)를 구비하게 구성될 수도 있다.

도 6은 도 1의 회전전기기계의 제어블록도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 회전전기기계는 제어프로그램을 구비하여 마이크로프로세서로 구현되는 제어부(350)를 구비하여 구성된다. 상기 제어부(350)는 상기 스테이터(150) 또는 상기 오일(280)의 온도를 감지하여 상기 오일(280)의 순환속도를 제어할 수 있게 구성된다. 상기 제어부(350)에는 상기 스테이터(150) 또는 상기 오일(280)의 온도를 감지하는 온도감지부(360)가 통신 가능하게 연결된다. 상기 온도감지부(360)는, 예를 들면, 상기 스테이터(150)(예를 들면, 스테이터코일(210))의 온도를 감지하는 스테이터온도감지부(361)를 구비할 수 있다. 상기 온도감지부(360)는 상기 오일(280)의 온도를 감지하는 오일온도감지부(362)를 구비할 수 있다.

상기 제어부(350)에는 상기 오일(280)의 순환속도를 조절할 수 오일펌프(300)가 제어가능하게 연결된다. 상기 제어부(350)는 오일(280)의 온도를 감지하여 상기 오일(280)의 냉각속도를 제어할 수 있게 구성된다. 상기 제어부(350)는 오일(280)의 온도 감지 결과에 기초하여 상기 송풍팬(296)의 회전속도를 제어하게 구성될 수 있다. 상기 제어부(350)에는 상기 송풍팬(296)이 제어가능하게 연결될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 운전이 개시되어 상기 스테이터코일(210)에 전원이 인가되면 상기 스테이터코일(210)에는 회전자계가 형성되고, 상기 로터(250)는 전자유도에 의해 상기 도체바(267)에 기전력이 유기되어 상기 회전축(251)을 중심으로 회전된다.

운전이 개시되면 상기 스테이터(150) 및 로터(250)는 발열작용으로 온도가 상승된다. 상기 제어부(350)는 상기 온도감지부(360)를 통해 온도를 감지하고, 상기 온도감지부(360)의 감지결과에 기초하여 상기 오일(280)의 순환속도를 제어할 수 있다. 상기 제어부(350)는 상기 온도감지부(360)의 감지결과에 기초하여 상기 오일(280)의 냉각속도를 제어할 수 있다.

한편, 상기 오일펌프(300)가 회전되면 상기 하우징(110)의 내부의 오일(280)이 상기 하우징(110)의 외부로 인출되어 순환될 수 있다. 상기 하우징(110)의 외부로 인출된 오일(280)은 상기 오일열교환기(295)를 경유하면서 열교환되어 냉각될 수 있다. 상기 오일순환유로(292)를 따라 이동된 오일(280)은 상기 하우징(110)의 내부로 유입되어 오일분사부(310)로 이동될 수 있다. 상기 오일분사부(310)로 이동된 오일(280)은 상기 오일분사공(315)을 통해 상기 스테이터코어(160) 및 상기 스테이터코일(210)로 각각 분사될 수 있다.

상기 오일분사공(315)을 통해 분사된 오일(280) 중 일부는 상기 스테이터코어(160)의 오일그루브를 따라 이동하면서 상기 스테이터코어(160) 및 스테이터코일(210)을 냉각한다. 상기 오일분사공(315)을 통해 분사된 오일(280) 중 다른 일부는 상기 스테이터코일(210)의 코일엔드부(225)로 분사된다.

상기 스테이터코일(210)의 각 코일엔드부(225)는 각각 서로 다른 돌출높이(H)(제1높이(H1) 내지 제3높이(H3))를 구비하므로 공기 및/또는 오일(280)과 열교환 면적이 증대되어 각 코일엔드부(225)의 냉각이 현저하게 촉진될 수 있다.

또한, 각 코일엔드부(225)는 서로 다른 돌출높이(H)(제1높이(H1) 내지 제3높이(H3))를 구비하게 분산배치됨으로써, 각 코일엔드부(225)의 코일 사이로 오일(280)이 용이하게 스며들게 되어 냉각이 더욱 촉진될 수 있다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시에에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전전기기계의 스테이터코일의 권선방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 요부확대도이다. 전술한 바와 같이, 본 실시예의 회전전기기계는, 스테이터(150); 및 상기 스테이터(150)에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터(250);를 포함하고, 상기 스테이터(150)는, 복수의 슬롯을 구비한 스테이터코어(160); 및 상기 스테이터코어(160)에 권선되는 스테이터코일(210);을 구비하며, 상기 스테이터코일(210)은, 전원의 서로 다른 상에 각각 연결되는 복수의 상별권선부(220)를 구비하고,상기 상별권선부(220)는, 상기 스테이터코어(160)의 단부로부터 축방향을 따라 각각 돌출되는 코일엔드부(225)를 각각 구비하되, 상기 상별권선부(220)의 각 코일엔드부(225)는 서로 다른 돌출높이(H)를 가지게 각각 형성된다.

상기 스테이터코일(210)의 각 상별권선부(220)는, U상권선부, V상권선부(220V) 및 W상권선부(220W)를 구비한다.

상기 U상권선부, V상권선부(220V) 및 W상권선부(220W)는 서로 병렬로 연결되는 복수의 부분권선부를 각각 구비한다. 상기 U상권선부는, 서로 병렬로 연결되는 제1U상권선부(221U) 및 제2U상권선부(222U)를 구비한다. 상기 V상권선부(220V)는, 서로 병렬로 연결되는 제1V상권선부(221V) 및 제2V상권선부(222V)를 구비한다. 상기 W상권선부(220W)는, 서로 병렬로 연결되는 제1W상권선부(221W) 및 제2W상권선부(222W)를 구비한다.

한편, 상기 상별권선부(220)의 복수의 부분권선부의 각 코일엔드부(225)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터코어(160)의 축방향을 따라 서로 다른 돌출높이(H)를 각각 구비하게 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 각 상별권선부(220) 중 어느 하나(예를 들면, 제1U상권선부(221U), 제1V상권선부(221V) 및 제1W상권선부(221W))는 전술한 바와 같이, 상기 스테이터코어(160)의 축방향을 따라 제1단부에서, 제1높이(H1), 제2높이(H2) 및 제3높이(H3)를 구비하게 구성되고, 상기 제2단부에서 제3높이(H3), 제2높이(H2) 및 제1높이(H1)를 각각 구비하게 구성된다. 상기 각 상별권선부(220) 중 다른 하나(예를 들면, 제2U상권선부(222U), 제2V상권선부(222V) 및 제2W상권선부(222W))는 상기 제1단부에서 상기 제1높이(H1), 제2높이(H2) 및 제3높이(H3)에 대해 각각 미리 설정된 높이차를 두고 각각 형성되는 제4높이(H4), 제5높이(H5) 및 제6높이(H6)를 구비하게 구성된다. 상기 각 상별권선부(220) 중 다른 하나(제2U상권선부(222U), 제2V상권선부(222V) 및 제2W상권선부(222W))는 상기 제2단부에서 상기 제6높이(H6), 제5높이(H5) 및 제4높이(H4)를 각각 구비하게 구성된다.

본 실시예에서, 상기 제4높이(H4), 제5높이(H5) 및 제6높이(H6)가 상기 제1높이(H1), 제2높이(H2) 및 제3높이(H3)에 대해 각각 작게 형성된 경우를 예시하고 있으나, 크게 형성될 수도 있다. 본 실시예에서, 상기 제4높이(H4)는, 예를 들면, 상기 제1높이(H1) 및 제2높이(H2)의 중간값으로 형성될 수 있다. 상기 제5높이(H5)는, 예를 들면, 상기 제2높이(H2) 및 제3높이(H3)의 중간값으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제6높이(H6)는, 예를 들면, 상기 제5높이(H5)와 상기 제3높이(H3)의 높이차에 대응되게 상기 제3높이(H3)의 하측에 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1높이(H1), 제2높이(H2) 및 제3높이(H3)는 각각 5mm의 높이차를 두고 형성되는 경우, 상기 제4높이(H4), 제5높이(H5) 및 제6높이(H6)는 상기 제1높이(H1), 제2높이(H2) 및 제3높이(H3)의 하측에 중간값(2.5mm)에 대응되는 높이로 각각 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 운전이 개시되어 상기 스테이터코일(210)에 전원이 인가되면 상기 로터(250)는 상기 회전축(251)을 중심으로 회전된다.

운전이 개시되면 상기 제어부(350)는 상기 온도감지부(360)를 통해 온도를 감지하고, 상기 온도감지부(360)의 감지결과에 기초하여 상기 오일(280)의 순환속도를 제어할 수 있다. 상기 제어부(350)는 상기 온도감지부(360)의 감지결과에 기초하여 상기 오일(280)의 냉각속도를 제어할 수 있다.

한편, 상기 오일펌프(300)가 회전되면 상기 하우징(110)의 내부의 오일(280)이 상기 하우징(110)의 외부로 인출되고, 상기 오일순환유로(292)를 따라 이동된다. 상기 오일순환유로(292)를 따라 이동된 오일(280)은 상기 하우징(110)의 내부로 유입되어 상기 오일분사부(310)의 오일분사공(315)을 통해 상기 스테이터코어(160) 및 상기 스테이터코일(210)로 각각 분사될 수 있다.

상기 스테이터코일(210)의 각 코일엔드부(225)는 각각 서로 다른 돌출높이(H)(제1높이(H1) 내지 제6높이(H6))를 구비하므로, 공기 및/또는 오일(280)과 열교환 면적이 증대되어 각 코일엔드부(225)의 냉각이 현저하게 촉진될 수 있다.

또한, 각 코일엔드부(225)는 서로 다른 돌출높이(H)(제1높이(H1) 내지 제6높이(H6))를 구비하게 분산배치됨으로써, 각 코일엔드부(225)의 코일 사이로 오일(280)이 용이하게 스며들게 되어 냉각이 더욱 촉진될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.

또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

Claims

스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고,
상기 스테이터는, 복수의 슬롯을 구비한 스테이터코어; 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일;을 구비하며,
상기 스테이터코일은, 전원의 서로 다른 상에 각각 연결되는 복수의 상별권선부를 구비하고,
상기 상별권선부는, 상기 스테이터코어의 단부로부터 축방향을 따라 각각 돌출되는 코일엔드부를 각각 구비하되, 상기 상별권선부의 각 코일엔드부는 서로 다른 돌출높이를 가지게 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계.
제1항에 있어서,
상기 상별권선부는, U상권선부, V상권선부 및 W상권선부를 구비하고,
상기 U상권선부, V상권선부 및 W상권선부의 각 코일엔드부는, 상기 스테이터코어의 축방향을 따라 제1단부에서 제1높이, 제2높이 및 제3높이를 각각 구비하게 구성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계.
제2항에 있어서,
상기 U상권선부, V상권선부 및 W상권선부의 각 코일엔드부는, 상기 스테이터코어의 축방향을 따라 상기 제1단부와 대향된 제2단부에서 제3높이, 제2높이 및 제1높이를 각각 구비하게 구성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계.
제2항에 있어서,
상기 U상권선부, V상권선부 및 W상권선부는, 서로 병렬로 연결되는 복수의 부분권선부를 각각 구비하게 구성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계.
제4항에 있어서,
상기 복수의 부분권선부의 각 코일엔드부는 상기 스테이터코어의 축방향을 따라 서로 다른 돌출높이를 각각 구비하게 구성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이터코일은 원형 단면의 환동선을 상기 스테이터코어의 슬롯의 내부를 미리 설정된 회수로 경유하여 권회되게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계.
제6항에 있어서,
상기 스테이터 및 로터를 내부에 수용하는 하우징; 및
상기 하우징의 내부에 수용되는 오일;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전전기기계.
제7항에 있어서,
상기 오일을 상기 하우징의 외부를 경유하여 순환시키는 오일순환유닛;을 더 포함하는 회전전기기계.
제8항에 있어서,
상기 오일순환유닛은 상기 스테이터코일에 오일을 분사하는 오일분사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전전기기계.
제9항에 있어서,
상기 오일분사부는 상기 상별권선부의 각 코일엔드부를 향해 오일을 분사하는 오일분사공을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전전기기계.