KR20210090062A

KR20210090062A - 고압 전동기용 프레임 핀

Info

Publication number: KR20210090062A
Application number: KR1020200003406A
Authority: KR
Inventors: 이현우; 백승호; 최원호
Original assignee: 효성중공업 주식회사
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2021-07-19
Also published as: KR102309981B1

Abstract

본 발명은 고압 전동기용 프레임 핀에 관한 것으로서, 고압 전동기 프레임과; 상기 고압 전동기 프레임의 외부에 구비된 핀; 및 상기 핀의 외측 단부에 구비된 에어 플로우 가이드가 포함됨을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 고압 전동기 프레임 핀에 에어 플로우 가이드를 구비하여 채널에 유입된 공기의 유속이 프레임 핀 끝단까지 유지되도록 함으로써, 핀 통과 유량을 증대시켜 냉각 성능을 향상시키고 전동기의 최대 출력을 상승시킬 수 있다.

Description

고압 전동기용 프레임 핀{FRAME PIN FOR HIGH VOLTAGE MOTOR}

본 발명은 고압 전동기용 프레임 핀에 관한 것으로 특히, 고압 전동기 프레임에 에어 플로우 가이드를 갖는 핀이 구비되도록 하여 유입된 공기의 흐름 또는 유속이 프레임 핀 끝단까지 유지되도록 함으로써, 냉각 성능을 향상시켜 전동기의 최대 출력을 상승시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 전동기는 전기 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 것으로 샤프트, 샤프트에 의하여 지지되어 회전하는 회전자, 회전자와 대향되게 위치하여 고정된 고정자, 고정자를 압입하여 보호 지지하는 프레임으로 구성되어 있다.

전원이 인가됨과 동시에 프레임에 체결 고정된 고정자에 대향되도록 위치된 회전자가 고정자에서 발생되는 자력에 의해 고정자 내측에서 샤프트에 지지된 상태로 고속 회전하여 회전력과 진동이 발생하게 된다. 이때, 회전력에 의한 진동은 프레임이 하부에 구비된 지지다리 즉, 지지구조에 의하여 완화될 수 있게 된다.

전동기는 내부에서 고속 회전이 반복됨에 따라 고열이 발생하게 되고, 고열을 방치할 경우 출력 저하로 이어지게 되므로 냉각이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 고압 전동기의 과열을 방지하기 위한 방안으로 발열원인 회전자 코아와 고정자 코아를 냉각시키기 위해 전동기 샤프트에 내/외부팬을 설치하여 회전시 발생되는 압력차 인하여 공기 유동이 발생되도록 되어 있다.

고압 전동기는 전동기의 프레임 중앙에 부하측 베어링과 반부하측 베어링에 의하여 샤프트가 삽입되며, 샤프트의 외측에 로터 바와 고정자 코일이 고정되어 있다.

프레임 내부에 통풍구를 갖는 고정자 코아와 회전자 코아가 설치되며, 외부에 열교환 하우징이 구비되어 있고, 프레임 내부의 상단에 고압 전동기의 냉각에 필요한 풍량을 발생시키기 위한 내부팬이 구비된다.

도5는 종래 기술에 따른 프레임 핀을 갖는 고압 전동기 프레임을 도시한 정면도이다.

도시된 바와 같이, 고압 전동기(400)는 표면을 냉각시키기 위한 방안으로 중공형태를 갖는 프레임(410)의 외주연부에 냉각핀(420)이 방사형태를 갖도록 형성되어 구동중에 발생되는 열이 프레임(410)으로 전도되고, 전도된 열이 다시 핀(420)으로 전도되는 과정 중 미도시한 팬에 의하여 공급되는 외기가 냉각핀(420) 사이로 제공되는 채널(430)을 통해 흐르는 과정에서 열교환이 이루어짐으로써, 프레임(410)이 냉각되어 출력이 낮아지는 것을 방지할 수 있게 된다.

프레임(410)의 하부에는 전체적인 무게가 안정되게 지지될 수 있는 가운데 진동을 저감 내지는 완화시킬 수 있는 지지부(440)가 구비되어 있다.

그러나 이와 같은 종래의 고압 전동기 프레임에서는 공기가 핀(420) 사이로 제공되는 채널(430)을 통해 흐르는 과정에서 열교환에 의한 냉각이 이루어지나, 개방된 구조로 인해 채널(430)로 유입된 공기가 외부로 빠져나가 유동 후반의 냉각 효과가 떨어지는 문제점이 있었다.

즉, 공기가 냉각핀(420)에 접촉되는 시간이 적음에 따라 유동 초기에는 냉각 효과를 얻을 수 있으나, 유동 후반에는 냉각 효과가 낮아져 고압 전동기의 출력이 급격히 낮아지는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2013-0021254호(2013.03.05)

본 발명은 고압 전동기 프레임 핀에 에어 플로우 가이드를 구비하여 채널에 유입된 공기의 유속이 프레임 핀 끝단까지 유지되도록 함으로써, 핀 통과 유량을 증대시켜 냉각 성능을 향상시키고 전동기의 최대 출력을 상승시킬 수 있는 고압 전동기용 프레임 핀을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 고압 전동기 프레임과; 상기 고압 전동기 프레임의 외부에 구비된 핀; 및 상기 핀의 외측 단부에 구비된 에어 플로우 가이드가 포함됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 핀은 고압 전동기 프레임과 동일한 축방향을 가지며, 일측에서 타측을 향하여 평행하게 구비된 핀 블레이드가 상기 고압 전동기 프레임의 중심에서 방사형태로 배열됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 핀 블레이드는 고압 전동기 프레임에 일체로 맞대어지게 구비된 핀 블레이드 루트부와; 상기 핀 블레이드 루트부에서 외측을 향하여 소정 길이로 연장된 핀 블레이드 몸체부; 및 상기 핀 블레이드 몸체부에서 외측을 향하여 소정 길이로 더 연장된 핀 블레이드 헤드부가 일체로 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 핀 블레이드 루트부, 핀 블레이드 몸체부 및 핀 블레이드 헤드부는 상기 핀 블레이드 루트부에서 핀 블레이드 헤드부를 향하여 단면적이 점진적으로 줄어드는 형태를 갖도록 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 플로우 가이드는 핀의 돌출 방향에 대하여 직각인 양측방향으로 소정 길이를 갖는 에어 플로우 가이드편으로 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 플로우 가이드편은 이웃한 다른 에어 플로우 가이드 편과 일정 간격이 유지되도록 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 플로우 가이드편은 핀의 길이 방향에 대하여 1/2이 덮혀지도록 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 플로우 가이드는 핀의 돌출 방향에 대하여 직각인 방향으로 다수개의 핀을 덮을 수 있는 에어 플로우 가이드 커버가 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어 플로우 가이드 커버는 양측의 가장자리 내측에 핀 헤드 삽입홈부가 형성되어 핀 블레이드 헤드부가 삽입된 상태로 고정됨을 특징으로 한다.

그리고, 상기 핀 헤드 삽입홈부는 양측에 소정 길이를 갖도록 구비된 삽입 가이드편에 의하여 제공됨을 특징으로 한다.

본 발명은 고압 전동기 프레임의 핀 단부에 에어 플로우 가이드가 구비되도록 함으로써, 채널에 유입된 공기의 유속이 프레임 핀 끝단까지 유지되도록 하여 핀 통과 유량을 증대시킬 수 있다.

또한, 이와 같이 핀 통과 유량을 증대시킴으로써 냉각 성능을 향상시키고 전동기의 최대 출력을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 핀의 단부에 에어 플로우 가이드가 일체로 구비될 경우, 전체적으로 충분한 강성이 유지될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 핀의 단부에 에어 플로우 가이드가 착탈식으로 구비될 경우, 기존에 사용되고 있는 고압 전동기 프레임에 편리하게 결합시켜 구조적으로 큰 변화를 가하지 않고도 충분한 냉각효과를 얻을 수 있어 최대출력을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 고압 전동기에 있어 프레임 핀을 갖는 고압 전동기 프레임을 도시한 사시도.
도2는 본 발명에 따른 고압 전동기에 있어 고압 전동기 프레임에 구비된 프레임 핀을 요부 확대 도시한 단면도.
도3은 본 발명에 따른 고압 전동기에 있어 고압 전동기 프레임에 구비된 다른 실시예의 프레임 핀을 요부 확대 도시한 단면도.
도4는 본 발명에 따른 고압 전동기에 있어 기존 대비 핀 통과 유량의 변화를 표시한 예시도.
도5는 종래 기술에 따른 프레임 핀을 갖는 고압 전동기 프레임을 도시한 정면도.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 고압 전동기에 있어 프레임 핀을 갖는 고압 전동기 프레임을 도시한 사시도이고, 도2는 본 발명에 따른 고압 전동기에 있어 고압 전동기 프레임에 구비된 프레임 핀을 요부 확대 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 고압 전동기용 프레임 핀(200)은 채널에 유입된 공기의 유속이 프레임 핀 끝단까지 유지되도록 함으로써, 핀 통과 유량을 증대시켜 냉각 성능을 향상시키고 전동기의 최대 출력을 상승시킬 수 있도록 한 것으로서, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 고압 전동기 프레임(100), 핀(200) 및 에어 플로우 가이드(300)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 고압 전동기 프레임(100)은 미도시한 고정자 및 회전자가 안정되게 구비되도록 하는 가운데 구동 중 발생되는 열이 외부로 신속하게 방열될 수 있도록 한 것으로 도시된 바와 같이, 내부가 비어 있는 중공형태를 갖도록 형성되어 있다.

상기 핀(200)은 고압 전동기 프레임(100)의 외부에 구비된 것으로 고압 전동기 프레임(100)과 동일한 축방향을 가지며, 일측에서 타측을 향하여 평행하게 구비된 핀 블레이드(210)가 상기 고압 전동기 프레임(100)의 중심에서 방사형태로 배열되도록 구비되어 있다.

상기 핀 블레이드(210)는 고압 전동기 프레임(100)에 일체로 맞대어지는 핀 블레이드 루트부(211)가 구비되어 있고, 상기 핀 블레이드 루트부(211)에 핀 블레이드 몸체부(212)가 외측을 향하여 소정 길이로 연장된 형태를 갖도록 구비되어 있다. 여기서, 상기 핀 블레이드 몸체부(212)에는 핀 블레이드 헤드부(213)가 외측을 향하여 소정 길이로 더 연장된 일체의 형태를 갖도록 구비됨으로써, 열교환율을 높일 수 있게 구비되어 있다.

이때, 상기 핀 블레이드 루트부(211), 핀 블레이드 몸체부(212) 및 핀 블레이드 헤드부(213)는 상기 핀 블레이드 루트부(211)에서 핀 블레이드 헤드부(213)를 향하여 단면적이 점진적으로 줄어드는 형태 즉, 테이퍼의 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 에어 플로우 가이드(300)는 핀(200)의 외측 단부에 구비된 것으로서, 핀(200)의 돌출 방향에 대하여 직각인 양측방향으로 소정 길이를 갖는 에어 플로우 가이드편(310)으로 구비됨으로써, 핀(200)의 핀 블레이드 헤드부(213)가 막힌 형태로 이루어져 공기가 핀 블레이드 헤드부(213)의 외측으로 빠져 나가는 것을 방지할 수 있도록 구비되어 있다.

즉, 핀 블레이드(210) 사이로 제공되는 채널형 공간부에 일정 시간 동안 공기가 머무를 수 있도록 하는 가운데 공기의 일부가 핀 블레이드 루트부(211) 및 고압 전동기 프레임(100)의 표면까지 닿을 수 있도록 구비되어, 그 만큼의 열 교환율을 높여 냉각효율이 더 높아질 수 있게 된다.

이를 위해, 상기 에어 플로우 가이드편(310)은 이웃한 다른 에어 플로우 가이드 편(310)과 일정 간격(DT)이 유지되도록 형성됨으로써 더 한층 냉각효율을 높일 수 있도록 구비되어 있다.

한편, 이러한 에어 플로우 가이드(300)는 핀(200)의 길이 방향에 대해 소정의 비율로 형성될 수 있으며, 해당 비율에 따라 핀 통과 유량이 변화될 수 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

도3은 본 발명에 따른 고압 전동기에 있어 고압 전동기 프레임에 구비된 다른 실시예의 프레임 핀을 요부 확대 도시한 단면도이다.

본 발명의 상기 실시예에서는 상기 에어 플로우 가이드(300)가 핀(200)의 외측 단부에 일체형으로 구비되도록 하였으나, 이러한 형태 이외에 도3에 도시된 바와 같이, 탈착이 가능한 형태를 갖도록 하는 것도 가능하다.

이를 위해, 상기 에어 플로우 가이드(300)는 핀(200)의 돌출 방향에 대하여 직각인 방향으로 다수개의 핀(200)을 덮을 수 있는 에어 플로우 가이드 커버(330)가 구비되어 있다.

이러한 에어 플로우 가이드 커버(330)는 양측의 가장자리 내측에 핀 헤드 삽입홈부(331)가 형성되어 핀 블레이드 헤드부(213)가 삽입된 상태로 고정되도록 할 수 있다.

또한,상기 핀 헤드 삽입홈부(331)는 양측에 소정 길이를 갖도록 구비된 삽입 가이드편(332)에 의하여 제공되도록 할 수도 있다. 이때, 상기 삽입 가이드편(332)의 내측면에 각각 위치결정돌부(332-1)가 마주보도록 구비되고, 상기 위치결정돌부(332-1)가 끼워지는 위치결정홈부(213-1)가 핀 블레이드 헤드부(213)에 구비됨으로써, 상기 삽입 가이드편(332)의 가운데 부분을 핀 블레이드 헤드부(213)에 위치되도록 한 후 손가락으로 누르는 것으로 결합되도록 할 수 있다.

이를 통해, 상기 위치결정돌부(332-1)가 위치결정홈부(213-1)에 끼워진 록킹된 상태가 유지되어 역방향으로 분리되거나 길이방향으로 유동이 발생되는 것을 더 방지할 수 있게 된다.

도4는 본 발명에 따른 고압 전동기에 있어 기존 대비 핀 통과 유량의 변화를 표시한 예시도이다.

즉, 도4 는 이러한 고압 전동기 프레임(100)의 핀(200) 단부에 에어 플로우 가이드(300)가 구비되고, 상기 에어 플로우 가이드(300)가 핀(200)의 길이 방향에 대해 형성되는 비율에 따라 핀 통과 유량의 변화를 살펴본 것이다.

도4 에서와 같이, 기존 대비 핀 통과 유량의 변화는, 상기 에어 플로우 가이드(300)가 핀(200)의 길이 방향에 대해 형성되는 비율이 1/3 덮음에서는 3.6%, 1/2 덮음에서는 5.5%, 그리고 완전 덮음에서는 4.1% 를 나타내어, 상기 에어 플로우 가이드(300)가 핀(200)의 길이 방향에 대해 형성되는 비율이 1/2 덮음으로 하였을 때 핀 통과 유량의 변화가 최대임을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고압 전동기 프레임 핀에 에어 플로우 가이드를 구비하여 채널에 유입된 공기의 유속이 프레임 핀 끝단까지 유지되도록 함으로써, 핀 통과 유량을 증대시켜 냉각 성능을 향상시키고 전동기의 최대 출력을 상승시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면의 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 상기의 실시예와 도면에 의해 한정되지 않고 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 고압 전동기 프레임 200: 핀
210: 핀 블레이드 211: 핀 블레이드 루트부
212: 핀 블레이드 몸체부 213: 핀 블레이드 헤드부
300: 에어 플로우 가이드 310: 에어 플로우 가이드편

Claims

고압 전동기 프레임과;
상기 고압 전동기 프레임의 외부에 구비된 핀; 및
상기 핀의 외측 단부에 구비된 에어 플로우 가이드가 포함됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.
제1항에 있어서,
상기 핀은
고압 전동기 프레임과 동일한 축방향을 가지며, 일측에서 타측을 향하여 평행하게 구비된 핀 블레이드가 상기 고압 전동기 프레임의 중심에서 방사형태로 배열됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.
제2항에 있어서,
상기 핀 블레이드는
고압 전동기 프레임에 일체로 맞대어지게 구비된 핀 블레이드 루트부와;
상기 핀 블레이드 루트부에서 외측을 향하여 소정 길이로 연장된 핀 블레이드 몸체부; 및
상기 핀 블레이드 몸체부에서 외측을 향하여 소정 길이로 더 연장된 핀 블레이드 헤드부가 일체로 구비됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.
제3항에 있어서,
상기 핀 블레이드 루트부, 핀 블레이드 몸체부 및 핀 블레이드 헤드부는 상기 핀 블레이드 루트부에서 핀 블레이드 헤드부를 향하여 단면적이 점진적으로 줄어드는 형태를 갖도록 구비됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.
제1항에 있어서,
상기 에어 플로우 가이드는
핀의 돌출 방향에 대하여 직각인 양측방향으로 소정 길이를 갖는 에어 플로우 가이드편으로 구비됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.
제5항에 있어서,
상기 에어 플로우 가이드편은
이웃한 다른 에어 플로우 가이드 편과 일정 간격이 유지되도록 구비됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.
제5항에 있어서,
상기 에어 플로우 가이드편은
핀의 길이 방향에 대하여 1/2이 덮혀지도록 형성됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.
제1항에 있어서,
상기 에어 플로우 가이드는
핀의 돌출 방향에 대하여 직각인 방향으로 다수개의 핀을 덮을 수 있는 에어 플로우 가이드 커버가 구비됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.
제8항에 있어서,
상기 에어 플로우 가이드 커버는
양측의 가장자리 내측에 핀 헤드 삽입홈부가 형성되어 핀 블레이드 헤드부가 삽입된 상태로 고정됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.
제9항에 있어서,
상기 핀 헤드 삽입홈부는
양측에 소정 길이를 갖도록 구비된 삽입 가이드편에 의하여 제공됨을 특징으로 하는 고압 전동기용 프레임 핀.