KR20230097476A - 발전기 및 전동기용 웨지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상, 하부웨지블록의 접촉면적을 넓어 권선을 가압하는 압력을 장기간 유지시킬 수 있고, 진동 등에 따른 상, 하부웨지블록 간의 틀어짐을 방지할 수 있는 발전기 및 전동기용 웨지에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 발전기 및 전동기용 웨지는, 고정자의 권선부 외측을 커버하도록 설치되는 소정 길이의 상부웨지블록; 및 상기 권선부와 상기 상부웨지블록 사이에 압입되어 상기 권선부에 가압력이 인가되도록 하는 소정 길이의 하부웨지블록을 포함하고, 상기 상부웨지블록과 상기 하부웨지블록은, 서로 접촉되는 면의 길이 방향으로 소정 각도의 경사면이 형성되어, 상기 상부웨지블록에 상기 하부웨지블록이 압입되는 정도에 따라 상기 권선부에 인가되는 가압력이 조절되도록 구성되며, 서로 접촉되는 면의 폭 방향 단면 모양이 "∧"자 형상이 되도록 양단 부분에서 가운데 부분을 향하여 소정 각도로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

발전기 및 전동기용 웨지{Wedges for Generators and Motors}

본 발명은 발전기 및 전동기용 웨지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전기 및 전동기의 고정자 권선이 발전기 및 전동기의 운전 중, 권선에 흐르는 전류에 의해 권선 상호간에 힘이 작용하여 움직임이 발생하지 않도록 소정 압력으로 가압하여 고정하는 발전기 및 전동기용 웨지에 관한 것이다.

일반적으로 발전기 및 모터 등의 고정자에는 고정자 권선에 흐르는 전류에 의한 진동을 억제하기 위한 웨지가 설치되는데, 이러한 웨지는 상, 하부웨지로 구성된 다음, 상부웨지가 발전기 및 모터 등의 권선부의 상부에 삽입되고, 그런 다음 상부웨지의 하부에서 하부웨지를 압입하여 권선부를 고정자 몸체에 고정하도록 구성된다.

그러나 종래의 웨지는 발전기 및 모터가 장기간 운전됨에 따라 반복적인 진동에 의해 상, 하부웨지간의 마찰력이 약해져 고정 압력이 약해지게 되고, 이 때문에 권선부가 고정자의 몸체에 강건하게 밀착 고정되지 못하게 되면서 진동 등에 의한 마멸과, 이로 인한 권선부의 절연파괴 및 방전 현상이 발생하여 설비의 수명이 단축되게 되는 등의 문제가 발생하게 된다.

따라서 상기와 같은 목적의 종래 기술로는 등록특허공보 제1373821호의 고정자(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.

상기 특허문헌에 개시된 고정자는, 내부에 공간이 형성되는 몸체부와, 상기 몸체부에 형성되는 공간에 수용되는 권선부 및 상기 권선부가 상기 몸체부에 구비되는 공간 밖으로 이탈되지 않도록 고정하는 웨지부재를 포함하여 구성되며, 상기 웨지부재는, 상기 권선부를 누르는 압력을 증가시켜 상기 권선부가 상기 몸체부에 밀착되는 밀착력을 증가시키도록, 하부면의 면적을 증가시키기 위해 하부면의 중앙이 내측으로 함몰된 곡선 형태의 경사면을 갖는 상부웨지와 상기 상부웨지의 경사면과 접하는 상부면을 구비하는 하부웨지를 구비하는 것으로 이루어진다.

그러나 상기 특허문헌에 개시된 고정자는 소정 지름을 가지는 곡선 형태의 경사면이 형성되어 상, 하부웨지가 서로 접촉하게 되고, 이 때문에 발전기 및 전동기가 운전되는 동안 발생하는 진동 등에 의해 상, 하부웨지가 곡선의 경사면을 따라 상대 회전되어 위치가 틀어질 수 있으며, 그 결과 권선부를 가압하는 힘이 하부웨지를 통해 균일하게 전달되지 못하게 되면서 권선이 부분적으로 유동될 수 있는 문제가 있다.

따라서 상, 하부웨지의 접촉면을 넓혀 권선을 가압하는 압력이 장기간 유지될 수 있도록 함과 동시에 진동 등에도 상, 하부웨지가 상대 회전을 하지 않도록 구조가 개선된 발전기 및 전동기용 웨지의 개발이 요구된다.

KR 10-1373821 B1 (2014. 03. 04.) KR 20-1998-0027427 U (1998. 08. 05.) KR 10-1976307 B1 (2019. 04. 30.) KR 10-1637676 B1 (2016. 07. 01.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 발전기 및 전동기용 웨지가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상, 하부웨지블록의 접촉면적을 넓혀 권선을 가압하는 압력을 장기간 유지시킬 수 있고, 진동 등에 따른 상, 하부웨지블록 간의 틀어짐을 방지할 수 있는 발전기 및 전동기용 웨지를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 발전기 및 전동기용 웨지는, 고정자의 권선부 외측을 커버하도록 설치되는 소정 길이의 상부웨지블록; 및 상기 권선부와 상기 상부웨지블록 사이에 압입되어 상기 권선부에 가압력이 인가되도록 하는 소정 길이의 하부웨지블록을 포함하고, 상기 상부웨지블록과 상기 하부웨지블록은, 서로 접촉되는 면의 길이 방향으로 소정 각도의 경사면이 형성되어, 상기 상부웨지블록에 상기 하부웨지블록이 압입되는 정도에 따라 상기 권선부에 인가되는 가압력이 조절되도록 구성되며, 서로 접촉되는 면의 폭 방향 단면 모양이 "∧"자 형상이 되도록 양단 부분에서 가운데 부분을 향하여 소정 각도로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 상부웨지블록이 소정 폭과 길이를 가지는 상면부; 일단이 상기 상면부의 둘레에 연결되고, 타단이 소정 각도로 하향 경사지게 형성되는 측면부; 일단이 상기 측면부의 하단에 연결되는 저면부; 및 상기 저면부의 가운데 부분에 위치되어 길이 방향으로 소정 깊이를 가지도록 형성되는 삽입홈부를 포함하고, 상기 삽입홈부는, 양단 부분이 가운데 부분을 향하여 소정 각도로 상향 경사지게 형성되는 한 쌍의 경사면 접촉부; 및 상기 한 쌍의 경사면 접촉부가 서로 맞닿는 위치에 소정 지름을 가지도록 형성되는 호 형상의 곡면 접촉부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 하부웨지블록이 소정 폭과 길이를 가지는 저면부; 일단이 상기 저면부의 둘레에 연결되고, 타단이 수직으로 소정 길이를 가지도록 형성되는 측면부; 및 상기 측면부를 연결하면서 상기 삽입홈부에 소정 깊이 삽입되는 홈삽입부를 포함하고, 상기 홈삽입부는, 양단 부분이 가운데 부분을 향하여 소정 각도로 상향 경사지게 형성되는 한 쌍의 경사면 접촉부; 및 상기 한 쌍의 경사면 접촉부가 서로 맞닿는 위치에 소정 지름을 가지도록 형성되는 호 형상의 곡면 접촉부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 경사면 접촉부의 중간 부분에 소정 지름을 가지는 호 형상의 곡면 접촉부가 더 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 상부웨지블록과 상기 하부웨지블록이 서로 접촉되는 면에 미세 엠보싱이 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상, 하부웨지블록의 폭 방향으로 형성되는 경사면 접촉부와, 상기 경사면 접촉부에 형성되는 곡면 접촉부를 통해 접촉 면적이 넓어지게 되고, 이에 의해 상, 하부웨지블록에서 발생하는 마찰력이 증대되어 권선을 가압하는 압력이 쉽게 해제되지 않는 장점이 있다.

또한, 삽입홈부와 홈삽입부가 서로 대응되는 "∧" 단면 모양으로 형성되므로 발전기와 전동기의 운전 중에 발생하는 진동에 의해 상, 하부웨지블록이 상대 회전되는 것이 구조적으로 방지되고, 그 결과 권선을 가압하는 압력을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발전기 및 전동기용 웨지의 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1의 분리 사시도.
도 3(a, b)은 본 발명에 따른 상부웨지블록의 예를 보인 도면.
도 4(a, b)는 본 발명에 따른 하부웨지블록의 예를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 상, 하부웨지블록이 조립된 상태를 보인 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 발전기 및 전동기용 웨지가 고정자에 설치되어 사용되는 예를 보인 도면.
도 7(a, b)은 본 발명에 따른 상, 하부웨지블록의 다른 실시예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 상, 하부웨지블록의 접촉면적을 넓혀 권선을 가압하는 압력을 장기간 유지시킬 수 있고, 진동 등에 따른 상, 하부웨지블록 간의 틀어짐을 방지할 수 있는 발전기 및 전동기용 웨지를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위한 본 발명의 웨지(1)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상부웨지블록(10)과 하부웨지블록(20)을 포함한다.

상부웨지블록(10)은 발전기 및 전동기의 고정자 권선부(2)의 외측을 커버하도록 삽입 설치되어 고정자에 고정되는 구성이다.

이러한 상부웨지블록(10)은 도 3(a, b)에 도시된 바와 같이 소정 폭과 길이를 가지는 상면부(11)와, 일단이 상기 상면부(11)의 둘레에 연결되고, 타단이 30~50ㅀ의 각도(A1)로 하향 경사지게 형성되는 측면부(12)와, 일단이 상기 측면부(12)의 하단에 연결되는 저면부(13) 및 상기 저면부(13)의 가운데 부분에 위치되어 길이 방향으로 소정 깊이를 가지도록 형성되는 삽입홈부(14)를 포함한다.

이때 양측 측면부(12)의 타단이 서로 대향된 방향으로 하향 경사지게 형성되어 상부웨지블록(10)의 상면 폭에 비해 저면 폭이 상대적으로 넓게 형성되고, 이를 통해 고정자 권선부(2)의 외측을 커버하도록 삽입되고 나면, 측면부(12)에 의해 구조적으로 상부웨지블록(10)이 고정자의 외측으로 이탈되지 않게 된다.

또한, 삽입홈부(14)는 양단 부분이 가운데 부분을 향하여 10~30ㅀ의 각도(A2)로 상향 경사지게 형성되어 폭 방향 단면 모양이 "∧"자 형상이 되는 한 쌍의 경사면 접촉부(14A)를 포함하여 구성될 수 있고, 이를 통해 삽입홈부(14)가 단순히 평면으로 형성되는 것에 비해 상대적으로 하부웨지블록(20)과 접촉되는 면적이 넓어지게 된다.

이때 삽입홈부(14)에는 접촉면적을 더욱 넓히기 위해 한 쌍의 경사면 접촉부(14A)가 서로 맞닿는 위치에 소정 지름을 가지도록 형성되는 호 형상의 곡면 접촉부(14B)가 상부웨지블록(10)의 길이를 따라 더 형성될 수 있다.

하부웨지블록(20)은 권선부(2)와 상부웨지블록(10) 사이에 압입되어 권선부(2)에 소정 압력이 인가되도록 하는 구성이다.

이러한 하부웨지블록(20)은 도 4(a, b)에 도시된 바와 같이 소정 폭과 길이를 가지는 저면부(21)와, 일단이 상기 저면부(21)의 둘레에 연결되고, 타단이 수직으로 소정 길이를 가지도록 형성되는 측면부(12) 및 상기 측면부(12)를 연결하면서 상기 삽입홈부(14)에 소정 깊이 삽입되는 홈삽입부(23)를 포함한다.

그리고 홈삽입부(23)는 양단 부분이 가운데 부분을 향하여 소정 각도로 상향 경사지게 형성되어 폭 방향 단면 모양이 "∧"자 형상이 되는 한 쌍의 경사면 접촉부(23A)를 포함하여 구성될 수 있고, 이를 통해 상부웨지블록(10)의 삽입홈부(14)에 형성되는 경사면 접촉부(14A)와 면 접촉되게 된다.

이때 상부웨지블록(10)의 삽입홈부(14)에 음각의 곡면 접촉부(14B)가 형성되는 경우에는 홈삽입부(23)의 경사면 접촉부(23A)에도 양각의 곡면 접촉부(23B)가 대응되도록 형성된다.

이에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 상부웨지블록(10)과 하부웨지블록(20)이 서로 조립되면, 삽입홈부(14)의 경사면 접촉부(14A) 및 곡면 접촉부(14B)와 홈삽입부(23)의 경사면 접촉부(23A) 및 곡면 접촉부(23B)가 서로 면 접촉되는 상태로 밀착되게 된다.

따라서 도 6에 도시된 바와 같이 고정자의 권선부(2) 외측을 커버하도록 상부웨지블록(10)이 삽입되어 위치 고정된 상태에서 권선부(2)와 상부웨지블록(10) 사이로 하부웨지블록(20)이 삽입되게 되고, 이때 상부웨지블록(10)과 하부웨지블록(20)의 경사면이 접촉되는 위치가 조절됨에 따라 상부웨지블록(10)과 하부웨지블록(20)의 두께가 가변되게 되면서 권선부(2)에 적절한 압력의 힘이 가해지게 된다.

한편, 위에서는 상, 하부웨지블록(10, 20)이 서로 면 접촉되는 마찰력에 의해 상호 조립된 상태가 유지되도록 구성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 상, 하부웨지블록(10, 20)의 접촉면에 미세 크기의 엠보싱이 형성되어 상, 하부웨지블록(10, 20)이 미세 엠보싱을 통해 서로 면 접촉될 때 발생하는 마찰력이 증대되어 더욱 미끄러지지 않도록 구성될 수 있다.

또한, 위에서는 삽입홈부(14)와 홈삽입부(23)의 경사면 접촉부(14A, 23A)의 가운데 부분을 따라 곡면 접촉부(23B)가 형성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 도 7(a, b)에 도시된 바와 같이 곡면 접촉부(23B)를 기준으로 양측의 경사면 접촉부(23A)의 가운데 부분을 따라 소정 지름을 가지는 호 형상의 곡면 접촉부(23B)가 더 형성되는 것으로 변경되어 실시될 수 있고, 이를 통해 상부웨지블록(10)과 하부웨지블록(20)의 접촉면적을 더욱 넓게 형성시킬 수 있으며, 그 결과 상, 하부웨지블록(10, 20)이 서로 쉽게 미끄러지지 않도록 하는 마찰력이 향상되게 된다.

한편, 상부웨지블록(10)에는 삽입홈부(14)의 경사면 접촉부(14A)에 소정 깊이를 가지는 음각의 홈(도시하지 않음) 또는 양각의 돌기(도시하지 않음)가 소정 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있고, 이러한 음각의 홈을 통해 하부웨지블록(20)이 상부웨지블록(10)에 압입될 때 적절하게 탄성 변형되어 쉽게 눌릴 수 있도록 유도되어 하부웨지블록(20)이 상부웨지블록(10)의 탄성 복원력에 의해 밀착 고정된 상태가 유지되도록 구성될 수 있다.

또한, 상, 하부웨지블록(10, 20)은 고무 재질로 이루어지면서 내부에는 상, 하부웨지블록(10, 20)의 변형을 방지하기 위한 금속 또는 합성수지 재질의 심재가 더 구비될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 상, 하부웨지블록의 폭 방향으로 형성되는 경사면 접촉부와, 상기 경사면 접촉부에 형성되는 곡면 접촉부를 통해 접촉 면적이 넓어지게 되고, 이에 의해 상, 하부웨지블록에서 발생하는 마찰력이 증대되어 권선을 가압하는 압력이 쉽게 해제되지 않게 된다.

또한, 삽입홈부와 홈삽입부가 서로 대응되는 "∧" 단면 모양으로 형성되므로 발전기와 전동기의 운전 중에 발생하는 진동에 의해 상, 하부웨지블록이 상대 회전되는 것이 구조적으로 방지되고, 그 결과 권선을 가압하는 압력이 일정하게 유지되게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

1: 웨지 2: 권선부
10: 상부웨지블록 11: 상면부
12: 측면부 13: 저면부
14: 삽입홈부 14A: 경사면 접촉부
14B: 곡면 접촉부 20: 하부웨지블록
21: 저면부 22: 측면부
23: 홈삽입부 23A: 경사면 접촉부
23B: 곡면 접촉부 A1, A2: 기울기

Claims (5)

1. 발전기 및 전동기의 고정자에 설치되는 웨지(1)에 있어서,
   상기 웨지(1)는,
   고정자의 권선부(2) 외측을 커버하도록 설치되는 소정 길이의 상부웨지블록(10); 및
   상기 권선부(2)와 상기 상부웨지블록(10) 사이에 압입되어 상기 권선부(2)에 가압력이 인가되도록 하는 소정 길이의 하부웨지블록(20);
   을 포함하고,
   상기 상부웨지블록(10)과 상기 하부웨지블록(20)은,
   서로 접촉되는 면의 길이 방향으로 소정 각도의 경사면이 형성되어, 상기 상부웨지블록(10)에 상기 하부웨지블록(20)이 압입되는 정도에 따라 상기 권선부(2)에 인가되는 가압력이 조절되도록 구성되며,
   서로 접촉되는 면의 폭 방향 단면 모양이 "∧"자 형상이 되도록 양단 부분에서 가운데 부분을 향하여 소정 각도로 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 발전기 및 전동기용 웨지.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상부웨지블록(10)은,
   소정 폭과 길이를 가지는 상면부(11);
   일단이 상기 상면부(11)의 둘레에 연결되고, 타단이 소정 각도(A1)로 하향 경사지게 형성되는 측면부(12);
   일단이 상기 측면부(12)의 하단에 연결되는 저면부(13); 및
   상기 저면부(13)의 가운데 부분에 위치되어 길이 방향으로 소정 깊이를 가지도록 형성되는 삽입홈부(14);
   를 포함하고,
   상기 삽입홈부(14)는,
   양단 부분이 가운데 부분을 향하여 소정 각도(A2)로 상향 경사지게 형성되는 한 쌍의 경사면 접촉부(14A); 및
   상기 한 쌍의 경사면 접촉부(14A)가 서로 맞닿는 위치에 소정 지름을 가지도록 형성되는 호 형상의 곡면 접촉부(14B);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 및 전동기용 웨지
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 하부웨지블록(20)은,
   소정 폭과 길이를 가지는 저면부(21);
   일단이 상기 저면부(21)의 둘레에 연결되고, 타단이 수직으로 소정 길이를 가지도록 형성되는 측면부(12); 및
   상기 측면부(12)를 연결하면서 상기 삽입홈부(14)에 소정 깊이 삽입되는 홈삽입부(23);
   를 포함하고,
   상기 홈삽입부(23)는,
   양단 부분이 가운데 부분을 향하여 소정 각도로 상향 경사지게 형성되는 한 쌍의 경사면 접촉부(23A); 및
   상기 한 쌍의 경사면 접촉부(23A)가 서로 맞닿는 위치에 소정 지름을 가지도록 형성되는 호 형상의 곡면 접촉부(23B);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 및 전동기용 웨지.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 경사면 접촉부(14A, 23A)의 중간 부분에는,
   소정 지름을 가지는 호 형상의 곡면 접촉부(14B, 23A)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 발전기 및 전동기용 웨지.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부웨지블록(10)과 상기 하부웨지블록(20)이 서로 접촉되는 면에는,
   미세 엠보싱이 형성되는 것을 특징으로 하는 발전기 및 전동기용 웨지.

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