KR20240032180A - 슬롯 라이너 및 회전 전기 기기 - Google Patents
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Abstract
절연 저하가 생기는 일 없이 보강된 슬롯 라이너 및 회전 전기 기기를 제공한다.
본 발명에 따른 슬롯 라이너(13)는 복수의 절연 시트(132~134)가 적층되어 구성되며, 회전축(30)의 축방향에서 스테이터 코어의 길이(L2)보다 긴 길이(L1)를 갖는 적층 절연 시트(131)와, 적층 절연 시트를 보강하는 한 쌍의 보강 시트(135, 136)를 구비한다. 적층 절연 시트는 슬롯의 내면(112d)에 접촉하는 외측 절연 시트(134)와, 도선에 접촉하는 내측 절연 시트(132)를 포함한다. 보강 시트는 각각 축방향에서 외측 절연 시트의 단면(134a, 134b)을 덮도록 접히고, 그 단면을 덮는 접힘부(135e, 136e)와, 슬롯의 내면과 외측 절연 시트 사이에 배치되는 제1 단부(135f1, 136f1)와, 외측 절연 시트와 내측 절연 시트 사이에 배치되는 제2 단부(135g, 136g)를 구비한다.
본 발명에 따른 슬롯 라이너(13)는 복수의 절연 시트(132~134)가 적층되어 구성되며, 회전축(30)의 축방향에서 스테이터 코어의 길이(L2)보다 긴 길이(L1)를 갖는 적층 절연 시트(131)와, 적층 절연 시트를 보강하는 한 쌍의 보강 시트(135, 136)를 구비한다. 적층 절연 시트는 슬롯의 내면(112d)에 접촉하는 외측 절연 시트(134)와, 도선에 접촉하는 내측 절연 시트(132)를 포함한다. 보강 시트는 각각 축방향에서 외측 절연 시트의 단면(134a, 134b)을 덮도록 접히고, 그 단면을 덮는 접힘부(135e, 136e)와, 슬롯의 내면과 외측 절연 시트 사이에 배치되는 제1 단부(135f1, 136f1)와, 외측 절연 시트와 내측 절연 시트 사이에 배치되는 제2 단부(135g, 136g)를 구비한다.
Description
본 발명은 슬롯 라이너 및 회전 전기 기기에 관한 것이다.
전동기나 발전기 등 회전 전기 기기는 원통형의 스테이터 코어, 도선(코일) 및 슬롯 라이너를 구비하여 이루어진다. 스테이터 코어의 내주면에는 도선이 통과되는 복수의 공간(이하 "슬롯"이라고 한다.)이 등간격으로 배치된다. 슬롯 라이너는 슬롯 내에 배치되어 스테이터 코어와 도선 사이를 절연시킨다. 슬롯 라이너의 양단부는 도선과 슬롯의 개방단과의 접촉을 방지하기 위해 개방단으로부터 돌출되어 있다. 도선 중 개방단으로부터 돌출된 부분은 예를 들어 도선을 링형상의 다발로 형성하여 슬롯 내에 끼워넣는다. 그리고, 슬롯 라이너의 단부로부터 돌출된 부분은 다른 도선의 다발과 결합되어 성형된다. 따라서, 슬롯 라이너의 양단부는 도선 성형시에 굽힘 응력 등 부하를 받아 파손될 수 있다.
지금까지도 슬롯 라이너의 양단부의 파손을 방지하는 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 개시된 기술에서 슬롯 라이너의 양단부에 에폭시나 아라미드 등 고분자재료제의 보강 시트가 결합됨으로써 슬롯 라이너의 양단부가 보강된다. 그러나 슬롯 라이너의 절연성은 슬롯 라이너의 구조에 의존하기에 불충분한 경우가 있다. 따라서 슬롯 라이너의 구조에는 개선의 여지가 있다.
본 발명은 절연 저하가 생기는 일 없이 보강된 슬롯 라이너 및 회전 전기 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시양태에 따른 슬롯 라이너는 회전 전기 기기가 구비하는 스테이터 코어의 슬롯 내에 배치되고, 상기 슬롯 내를 통과하는 도선과 상기 스테이터 코어 사이를 절연하는 슬롯 라이너로서, 복수의 절연 시트가 적층되어 구성되고, 상기 회전 전기 기기가 구비하는 회전축의 축방향에서 상기 스테이터 코어의 길이보다 긴 길이를 갖는 적층 절연 시트와, 상기 적층 절연 시트를 보강하는 한 쌍의 보강 시트를 구비하여 이루어지며, 상기 적층 절연 시트는 상기 슬롯의 내면에 접촉하는 외측 절연 시트와, 상기 도선에 접촉하는 내측 절연 시트를 포함하며, 한 쌍의 상기 보강 시트는 각각 상기 축방향에서 상기 외측 절연 시트의 단면을 덮도록 접히고, 상기 외측 절연 시트의 상기 단면을 덮는 접힘부와, 상기 슬롯의 상기 내면과 상기 외측 절연 시트 사이에 배치되는 제1 단부와, 상기 외측 절연 시트와 상기 내측 절연 시트 사이에 배치되는 제2 단부를 구비한다.
본 발명의 일 실시양태에 따른 회전 전기 기기는 본 발명의 일 실시양태에 따른 슬롯 라이너를 구비하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 절연 저하가 생기는 일 없이 보강된 슬롯 라이너 및 회전 전기 기기를 제공할 수 있다.
도 １은 본 발명에 따른 회전 전기 기기의 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 ２는 도 1의 회전 전기 기기가 구비하는 스테이터 부분의 AA선의 모식 단면도이다.
도 ３의 (a)는 도 1의 회전 전기 기기가 구비하는 스테이터 코어의 도 2의 B1 부분의 모식 확대 단면도이고, (b)는 도 1의 회전 전기 기기가 구비하는 스테이터의 도 2의 B2 부분의 모식 확대 단면도이다.
도 ４는 본 발명에 따른 슬롯 라이너의 실시형태를 나타내는 모식 사시도이고, (a)는 슬롯 라이너의 한쪽 단부측을 나타내고, (b)는 슬롯 라이너의 다른 한쪽 단부측을 나타낸다.
도 ５는 도 4의 슬롯 라이너의 도 3의 C 화살표의 모식도이다.
도 ６의 (a)는 도 4의 슬롯 라이너가 구비하는 절연 시트의 일례를 나타내는 모식 확대 단면도이고, (b)는 다른 일례를 나타내는 모식 확대 단면도이다.
도 ７의 (a) 및 (b)는 도 4의 슬롯 라이너가 구비하는 보강 시트의 모식 평면도이다.
도 ８은 본 발명에 따른 슬롯 라이너의 변형 예를 나타내는 모식도이다.
도 ２는 도 1의 회전 전기 기기가 구비하는 스테이터 부분의 AA선의 모식 단면도이다.
도 ３의 (a)는 도 1의 회전 전기 기기가 구비하는 스테이터 코어의 도 2의 B1 부분의 모식 확대 단면도이고, (b)는 도 1의 회전 전기 기기가 구비하는 스테이터의 도 2의 B2 부분의 모식 확대 단면도이다.
도 ４는 본 발명에 따른 슬롯 라이너의 실시형태를 나타내는 모식 사시도이고, (a)는 슬롯 라이너의 한쪽 단부측을 나타내고, (b)는 슬롯 라이너의 다른 한쪽 단부측을 나타낸다.
도 ５는 도 4의 슬롯 라이너의 도 3의 C 화살표의 모식도이다.
도 ６의 (a)는 도 4의 슬롯 라이너가 구비하는 절연 시트의 일례를 나타내는 모식 확대 단면도이고, (b)는 다른 일례를 나타내는 모식 확대 단면도이다.
도 ７의 (a) 및 (b)는 도 4의 슬롯 라이너가 구비하는 보강 시트의 모식 평면도이다.
도 ８은 본 발명에 따른 슬롯 라이너의 변형 예를 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 슬롯 라이너 및 회전 전기 기기의 실시형태를 설명한다. 각 도면에 있어서 동일한 부재 및 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
● 회전 전기 기기 ●
우선, 본 발명에 따른 회전 전기 기기의 실시형태를 설명한다.
본 발명에 따른 회전 전기 기기는 예를 들어 고온의 액체(오일 등)를 이송하는 캔드 모터 펌프이다.
● 회전 전기 기기의 구성
도 1은 본 발명에 따른 회전 전기 기기의 실시형태를 나타내는 모식도이다.
이 도면은 설명의 편의상 회전 전기 기기(1)의 내부 구조의 일부를 파선으로 나타낸다.
회전 전기 기기(1)는 스테이터(10), 로터(20) 및 회전축(30)을 구비하여 이루어진다.
도 2는 스테이터(10) 부분의 도 1의 AA선의 모식 단면도이다.
이 도면은 로터(20) 및 회전축(30)을 2점 쇄선으로 나타낸다. 또한, 이 도면은 설명의 편의상 스테이터(10)의 일부의 도시를 생략한다.
스테이터(10)는 로터(20)를 회전시키는 회전 자기장을 생성한다. 스테이터(10)는 스테이터 코어(11), 복수의 도선(12), 복수의 슬롯 라이너(13) 및 복수의 웨지(14)를 구비한다.
스테이터 코어(11)는 도선(12)을 유지한다. 스테이터 코어(11)의 형상은 원통형이다. 스테이터 코어(11)는 복수의 톱니(111) 및 복수의 슬롯(112)을 구비한다.
이하의 설명에 있어서 "둘레방향"은 스테이터 코어(11)의 원주방향(도 2의 화살표 CD로 나타낸 방향)을 의미한다. "축방향"은 로터(20)(회전축(30))의 회전축선을 따르는 방향(도 1의 화살표 AD로 나타낸 방향)을 의미한다.
톱니(111)는 슬롯(112)을 구획한다. 둘레방향에서 톱니(111)는 스테이터 코어(11)의 내주면에 등간격으로 배치된다.
도 3의 (a)는 스테이터 코어(11)의 도 2의 B1부분의 모식 확대 단면도이고, (b)는 스테이터(10)의 도 2의 B2부분의 모식 확대 단면도이다.
이 도면의 (b)는 슬롯 라이너(13)를 구성하는 각 부재의 위치관계를 명확히 하기 위해 각 부재의 크기(두께)를 실제 치수보다 의도적으로 강조하여 도시한다. 또한, 이 도면의 (b)는 설명의 편의상, 도선(12)의 일부의 도시를 생략한다.
톱니(111)의 선단부(스테이터 코어(11)의 반경방향에서 톱니(111)의 내측의 단부)는 둘레방향 양측을 향해 돌출되어 있다. 즉, 축방향시에서 톱니(111)의 형상은 대략 T자형이다.
도 2 및 도 3으로 되돌아간다.
슬롯(112)은 둘레방향에서 인접한 2개의 톱니(111, 111) 사이에 형성되는 공간이다. 둘레방향에서 슬롯(112)은 스테이터 코어(11)의 내주면에 등간격으로 배치된다. 축방향에서 슬롯(112)은 스테이터 코어(11)의 전체 길이에 걸쳐 형성된다. 그 결과, 스테이터 코어(11)의 양단면(11a, 11b)(도 1, 도 4 및 도 5 참조. 이하 같음.)에는 슬롯(112)의 단면(축방향에 직교하는 방향의 단면)과 같은 형상의 개방단(112a, 112b)(도 4 참조. 이하 같음.)이 형성된다. 또한, 슬롯(112)을 형성하는 2개의 톱니(111, 111)의 선단 사이에는 슬릿 형상의 개구(112c)가 형성된다.
도선(12)은 대응하는 슬롯(112)을 통과하여 스테이터(10)에 회전 자기장을 생성시키는 코일을 구성한다. 도선(12)은 예를 들어 U상, V상 및 W상의 3상 권선으로 구성된다. 도선(12)의 일부인 양단부(이하 "코일엔드"라고 한다.)는 슬롯(112)의 개방단(112a, 112b)으로부터 축방향으로 돌출되어 배치된다. 한편, 도선(12)의 다른 일부(코일엔드 이외의 부분)는 도선(12)을 링형상의 다발로 형성하여 대응하는 슬롯(112) 내에 배치된다. 도선(12)의 코일엔드는 예를 들어 둘레방향을 향해 구부러져 다른 도선의 다발과 결합되어 성형된다.
슬롯 라이너(13)는 스테이터 코어(11)와 도선(12) 사이를 절연하는 절연재이다. 슬롯 라이너(13)는 대응하는 슬롯(112) 내에 배치된다. 슬롯 라이너(13)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.
웨지(14)는 대응하는 슬롯(112)으로부터의 도선(12) 및 슬롯 라이너(13)의 탈락을 방지한다. 웨지(14)는 대응하는 슬롯(112) 내에 배치되고, 슬롯(112)의 개구(112c)를 내측으로부터 폐쇄한다.
로터(20)는 스테이터(10)에서 생기는 회전 자기장에 의해 회전한다. 로터(20)의 형상은 원통형이다. 로터(20)는 스테이터 코어(11)에 수용된다.
회전축(30)은 로터(20)의 회전에 의해 회전하고, 회전동력을 회전 전기 기기(1)의 임펠러(미도시)에 전달한다. 회전축(30)의 형상은 원주형이다. 회전축(30)은 로터(20)에 삽입관통되어 고정된다.
● 슬롯 라이너의 구성
다음으로 슬롯 라이너(13)의 구성에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 슬롯 라이너(슬롯 라이너(13))의 실시형태를 나타내는 모식 사시도이고, (a)는 슬롯 라이너(13)의 한쪽 단부(13a)측을 나타내고, (b)는 슬롯 라이너(13)의 다른 한쪽 단부(13b)측을 나타낸다.
도 5는 슬롯 라이너(13)의 도 3의 C화살표의 모식도이다.
도 4 및 도 5는 슬롯 라이너(13)를 구성하는 각 부재의 위치관계를 명확히 하기 위해 각 부재의 크기(두께)를 실제 치수보다 의도적으로 강조하여 도시한다. 또한, 도 4 및 도 5는 설명의 편의상, 스테이터 코어(11) 및 도선(12)의 일부를 2점 쇄선으로 나타낸다.
슬롯 라이너(13)는 적층 절연 시트(131)와 한 쌍의 보강 시트(135, 136)를 구비한다.
적층 절연 시트(131)는 복수(본 실시형태에서는 3개)의 절연 시트(132, 133, 134)를 구비한다. 절연 시트(132)는 본 발명의 내측 절연 시트의 일례이고, 절연 시트(133)는 본 발명의 중간 절연 시트의 일례이고, 절연 시트(134)는 본 발명의 외측 절연 시트의 일례이다. 즉, 적층 절연 시트(131)는 본 발명의 내측 절연 시트, 중간 절연 시트 및 외측 절연 시트를 포함한다. 절연 시트(132~134)의 형상은 각각 단변과 장변을 갖는 직사각형 시트 형상이다. 또한, 각 도면에서 절연 시트(132~134)의 두께를 강조하기 위해 절연 시트(132~134)의 형상(크기)은 각각 다르게 도시되어 있지만, 본 실시형태에서 절연 시트(132~134)의 형상은 각각 동일하다.
도 6의 (a)는 절연 시트(132~134)의 일례를 나타내는 모식 확대 단면도이고, (b)는 절연 시트(132~134)의 다른 일례를 나타내는 모식 확대 단면도이다.
절연 시트(132, 134)는 각각 집성 마이카 기재 시트(MS1)와 유리 섬유 시트(GS)로 구성된 집성 마이카 절연 시트이다. 집성 마이카 기재 시트(MS1)는 플레이크 형상의 마이카가 수지에 의해 연결되어 굳어진 시트이다. 즉, 집성 마이카 기재 시트(MS1)는 집성 마이카를 포함한다. 유리 섬유 시트(GS)는 유리 섬유로 제직된 시트이다. 절연 시트(132, 134)는 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 집성 마이카 기재 시트(MS1)의 한쪽면에 유리 섬유 시트(GS)가 부착됨으로써 구성된다.
절연 시트(133)는 필링 마이카 기재 시트(MS2)와 유리 섬유 시트(GS)로 구성된 필링 마이카 절연 시트이다. 필링 마이카 기재 시트(MS2)는 필링 마이카를 기재로 하는 시트이다. 즉, 필링 마이카 기재 시트(MS2)는 필링 마이카를 포함한다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 절연 시트(133)는 필링 마이카 기재 시트(MS2)의 한쪽면에 유리 섬유 시트(GS)가 부착됨으로써 구성된다.
여기서, 집성 마이카 절연 시트는 필링 마이카 절연 시트보다 높은 유연성을 갖는다. 한편, 필링 마이카 절연 시트는 집성 마이카 절연 시트보다 높은 절연성을 가지며 집성 마이카 절연 시트보다 비싸다.
또한, 본 발명의 각 절연 시트는 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 집성 마이카 기재 시트 또는 필링 마이카 기재 시트의 양면에 유리 섬유 시트가 부착되어 구성될 수 도 있다.
도 4 및 도 5로 되돌아간다.
적층 절연 시트(131)는 3 개의 절연 시트(132~134)가 적층되어 구성된다. 구체적으로는 축방향시에서 절연 시트(132~134)는 내측(도선(12)측)으로부터 외측(슬롯(112)의 내면(112d)측)을 향해 절연 시트(132), 절연 시트(133), 절연 시트(134)의 순서로 적층된다. 즉, 절연 시트(132)는 절연 시트(133)의 한쪽 면에 중첩되고 절연 시트(134)는 절연 시트(133)의 다른쪽 면에 중첩된다. 즉, 필링 마이카 절연 시트는 2 개의 집성 마이카 절연 시트에 끼워진다. 그 결과, 적층 절연 시트(131)를 구부릴 때 절연 시트(132, 134)가 절연 시트(133)를 지지함으로써 응력의 집중이 방지되어 절연 시트(133)(필링 마이카)의 부러짐이 방지된다.
도 7(a)는 보강 시트(135)의 모식 평면도이고, (b)는 보강 시트(136)의 모식 평면도이다. 이하의 설명에 있어서, 설명의 편의상, 도 7의 지면 좌우방향(도 7의 화살표 LD로 나타낸 방향)은 "장변방향"으로 정의된다.
보강 시트(135, 136)는 적층 절연 시트(131)의 양단부(131a, 131b)(도 4 및 도 5 참조)를 보강한다. 보강 시트(135, 136)는 예를 들어 폴리이미드 등 고분자 재료제의 절연 시트이다. 보강 시트(135, 136)의 형상은 직사각형 시트 형상이다.
보강 시트(135)는 4 개의 끝단 변(135a, 135b, 135c, 135d), 접힘부(135e), 제1 절반부(135f) 및 제2 절반부(135g)를 구비한다.
끝단 변(135a, 135b)은 장변방향에 직교하는 변이고, 끝단 변(135c, 135d)은 장변방향에 평행한 변이다. 장변방향에서, 접힘부(135e)는 보강 시트(135)의 중앙에 위치하는 띠형상(또는 선형상)의 부분이다. 제1 절반부(135f)는 보강 시트(135)의 접힘부(135e)보다 끝단 변(135a)측의 부분이다. 제2 절반부(135g)는 보강 시트(135)의 접힘부(135e)보다 끝단 변(135b)측의 부분이다.
보강 시트(136)는 4 개의 끝단 변(136a, 136b, 136c, 136d), 접힘부(136e), 제1 절반부(136f) 및 제2 절반부(136g)를 구비한다.
끝단 변(136a, 136b)은 장변방향에 직교하는 변이고, 끝단 변(136c, 136d)은 장변방향에 평행한 변이다. 장변방향에서, 접힘부(136e)는 보강 시트(136)의 중앙에 위치하는 띠형상(또는 선형상)의 부분이다. 제1 절반부(136f)는 보강 시트(136)의 접힘부(136e)보다 끝단 변(136a)측의 부분이다. 제2 절반부(136g)는 보강 시트(136)의 접힘부(136e)보다 끝단 변(136b)측의 부분이다.
도 3~도 5로 되돌아간다.
축방향에서 보강 시트(135)는 절연 시트(133, 134)의 일단부를 끼운 상태에서 적층 절연 시트(131)의 단부(131a)에 장착된다. 구체적으로, 보강 시트(135)는 제1 절반부(135f)가 제2 절반부(135g)에 겹치도록 접힘부(135e)를 기점으로 골접기(또는 산접기)로 접힌다. 이 때, 축방향에서, 접힘부(135e)는 절연 시트(133, 134)의 일단부측의 단면(133a, 134a)을 덮는다. 제1 절반부(135f)는 절연 시트(134)의 외측(슬롯(112)의 내면(112d)측)에 배치된다. 제2 절반부(135g)는 절연 시트(132)와 절연 시트(133) 사이에 배치된다. 제2 절반부(135g)는 본 발명의 제2 단부의 일례이다.
축방향에서 보강 시트(136)는 절연 시트(133, 134)의 타단부를 끼운 상태에서 적층 절연 시트(131)의 단부(131b)에 장착된다. 구체적으로, 보강 시트(136)는 제1 절반부(136f)가 제2 절반부(136g)에 겹치도록 접힘부(136e)를 기점으로 골접기(또는 산접기)로 접힌다. 이 때, 축방향에서, 접힘부(136e)는 절연 시트(133, 134)의 타단부측의 단면(133b, 134b)을 덮는다. 제1 절반부(136f)는 절연 시트(134)의 외측(슬롯(112)의 내면(112d)측)에 배치된다. 제2 절반부(136g)는 절연 시트(132)와 절연 시트(133) 사이에 배치된다. 제2 절반부(136g)는 본 발명의 제2 단부의 일례이다.
슬롯 라이너(13)는 대응하는 슬롯(112) 내에서 도선(12)과 스테이터 코어(11) (슬롯(112)의 내면(112d)) 사이에 배치된다. 축방향시에서 슬롯 라이너(13)는 절연 시트(132)가 내측이 되도록 슬롯(112)의 내면(112d)을 따른 U자형으로 절곡된다. 절연 시트(132)는 도선(12)에 접촉하고, 절연 시트(134)는 슬롯(112)의 내면(112d)에 접촉한다.
축방향에서 적층 절연 시트(131)의 길이(즉, 슬롯 라이너(13)의 길이)(L1)는 스테이터 코어(11)의 길이(L2)보다 길다. 따라서, 축방향에서 적층 절연 시트(131)의 양단부(131a, 131b)는 슬롯(112)의 개방단(112a, 112b)으로부터 돌출된다.
여기서, 축방향에서 슬롯(112)의 개방단(112a)은 보강 시트(135)의 제1 절반부(135f)의 중심보다 접힘부(135e) 가까이에 위치한다. 마찬가지로, 슬롯(112)의 개방단(112b)은 보강 시트(136)의 제1 절반부(136f)의 중심보다 접힘부(136e) 가까이에 위치한다. 그 결과, 축방향에서 보강 시트(135, 136) (끝단 변(135a, 136a)) 사이의 길이(L3)는 스테이터 코어(11)의 길이(L2)보다 짧다. 또한, 축방향에서 보강 시트(135)의 제1 절반부(135f) 중 개방단(112a)보다 끝단 변(135a)측의 부분(본 실시형태에서는 제1 절반부(135f)의 약 절반부: 이하 "제1 단부"라 한다.)(135f1)은 슬롯(112)의 내면(112d)과 절연 시트(134) 사이에 배치된다. 마찬가지로, 축방향에서 보강 시트(136)의 제1 절반부(136f) 중 개방단(112b)보다 끝단 변(136a)측의 부분(본 실시형태에서는 제1 절반부(136f)의 약 절반부: 이하 "제1 단부"라 한다.)(136f1)은 슬롯(112)의 내면(112d)과 절연 시트(134) 사이에 배치된다.
전술한 바와 같이, 코일엔드는 성형시 둘레방향으로 구부러진다. 따라서, 코일엔드의 성형시에 슬롯 라이너(13)의 단부(13a, 13b)는 둘레방향으로 향하는 부하(굽힘 응력)를 도선(12)으로부터 받는다. 이 부하는 특히 슬롯(112)의 개방단(112a, 112b)에서 커진다. 보강 시트(135, 136)는 이 응력을 분산시킨다. 그 결과, 기계적으로 취약한 마이카 절연 시트인 적층 절연 시트(131)의 파손이 방지된다.
또한, 전술한 바와 같이, 보강 시트(135, 136)의 제2 절반부(135g, 136g)는 절연 시트(132)와 절연 시트(133) 사이에 배치된다. 즉, 보강 시트(135, 136)는 절연 시트(132)의 내측(도선(12)측)에 배치되지 않는다. 따라서, 슬롯 라이너(13)에서 도선(12)은 보강 시트(135, 136)와 접촉하지 않는다. 그 결과, 가령 회전 전기 기기(1)가 보강 시트(135, 136)의 내열 온도의 상한 값(예를 들면, 400℃) 이상의 고온 환경하에서 사용되어 보강 시트(135, 136)가 노화되어도 노화된 보강 시트(135, 136)에 의한 스테이터 코어(11)와 도선(12) 사이의 절연 저하는 생기지 않는다.
또한, 만약 보강 시트(135, 136)가 절연 시트(132)의 내측에 배치된 경우, 도선(12)이 슬롯 라이너(13) 내로 통과될 때, 도선(12)은 보강 시트(135, 136)를 간섭한다. 그 결과, 보강 시트(135, 136)가 장애물이 되어 보강 시트(135, 136)의 파손이나, 도선(12)의 삽입관통 작업의 효율 저하 등 기술적 문제를 일으킬 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이, 슬롯 라이너(13)에서 보강 시트(135, 136)는 절연 시트(132)의 내측에 배치되지 않는다. 따라서, 도선(12)의 삽입관통시, 전술한 기술적 문제는 생기지 않는다.
게다가, 적층 절연 시트(131) 중 절연 시트(133, 134)의 길이(L3)를 갖는 부분 및 절연 시트(132)는 보강 시트(135, 136)에 덮이지 않는다. 따라서, 도선(12)에 전류의 흐름으로 생기는 열은 보강 시트(135, 136)를 거치지 않고 스테이터 코어(11)에 전달된다. 즉, 축방향에서 스테이터 코어(11)의 중앙부에서는 높은 방열성을 얻을 수 있다. 또한, 가령 고온 환경하에서 보강 시트(135, 136)가 노화되어도 적층 절연 시트(131)와 스테이터 코어(11)의 접촉 면적은 변하지 않고, 높은 방열성도 유지된다.
● 요약
상술한 실시형태에 따르면, 슬롯 라이너(13)는 복수의 절연 시트(132~134)가 적층되어 구성되는 적층 절연 시트(131)와, 적층 절연 시트(131)를 보강하는 한 쌍의 보강 시트(135, 136)를 구비한다. 적층 절연 시트(131)는 슬롯(112)의 내면(112d)에 접촉하는 절연 시트(134) 및 도선(12)에 접촉하는 절연 시트(132)를 포함한다. 축방향에서 적층 절연 시트(131)의 길이(L1)는 스테이터 코어(11)의 길이(L2)보다 길다. 보강 시트(135, 136)는 절연 시트(133, 134)의 단면(133a, 133b, 134a, 134b)을 덮도록 접힌다. 보강 시트(135, 136)는 제1 단부(135f1, 136f1) 및 제2 절반부(135g, 136g)를 구비한다. 제1 단부(135f1, 136f1)는 슬롯(112)의 내면(112d)과 절연 시트(134) 사이에 배치된다. 제2 절반부(135g, 136g)는 절연 시트(132)와 절연 시트(133) 사이에 배치된다. 다시말해, 본 실시형태와 같이 적층 절연 시트(131)가 절연 시트(133)를 구비한다 해도 제2 절반부(135g, 136g)는 절연 시트(132)와 절연 시트(134) 사이에 배치된다.
이 구성에 의하면, 슬롯 라이너(13)에서 도선(12)은 보강 시트(135, 136)와 접촉하지 않는다. 그 결과, 가령 고온 환경하에서 보강 시트(135, 136)가 노화되어도 노화된 보강 시트(135, 136)에 의한 스테이터 코어(11)와 도선(12) 사이의 절연 저하는 생기지 않는다. 즉, 절연 저하가 생기는 일 없이 보강된 슬롯 라이너(13)를 얻을 수 있다. 또한, 도선(12)의 삽입관통 시, 보강 시트(135, 136)의 파손이나, 도선(12)의 삽입관통 작업의 효율 저하 등 기술적 문제도 생기지 않는다.
또한, 상술한 실시형태에 따르면, 적층 절연 시트(131)는 절연 시트(132)와 절연 시트(134) 사이에 배치된 절연 시트(133)를 포함한다. 제2 절반부(135g, 136g)는 절연 시트(132)와 절연 시트(133) 사이에 배치된다. 접힘부(135e)는 절연 시트(133, 134)의 단면(133a, 134a)을 덮고, 접힘부(136e)는 절연 시트(133, 134)의 단면(133b, 134b)을 덮는다. 이 구성에 의하면, 코일엔드의 성형시, 절연 시트(132)에 의해 절연 시트(133)의 단부에 부하(굽힘 응력)가 가해져도 그 응력은 보강 시트(135, 136)에 의해 분산된다. 따라서, 절연 시트(132~134) 내에서 기계적으로 취약한 절연 시트(133)의 양단부의 파손이 생기지 않는다. 또한, 이 구성에 따르면, 절연 시트(133)의 단부가 보강 시트(135, 136)로 덮이기 때문에 절연 시트(133)의 단부는 충분히 보강된다. 즉, 절연 저하가 생기는 일 없이 보강된 슬롯 라이너(13)를 얻을 수 있다. 또한, 이 구성에 따르면, 전술한 절연 저하 및 기술적 문제도 생기지 않는다.
또한, 상술한 실시형태에 의하면, 절연 시트(132, 134)는 집성 마이카 기재 시트(MS1)와 유리 섬유 시트(GS)가 적층되어 구성된다. 절연 시트(133)는 필링 마이카 기재 시트(MS2)와 유리 섬유 시트(GS)가 적층되어 구성된다. 이 구성에 의하면, 적층 절연 시트(131)가 구부러질 때 절연 시트(132, 134)가 절연 시트(133)를 지지함으로써 응력의 집중이 방지되어 절연 시트(133)의 부러짐이 방지된다. 또한, 슬롯 라이너(13)가 슬롯(112) 내에 배치될 때의 작업성이 향상된다. 즉, 절연 저하가 생기는 일 없이 보강된 슬롯 라이너(13)를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에 따르면, 보강 시트 (135, 136)는 폴리이미드 등 고분자 재료제의 시트이다. 이 구성에 따르면, 보강 시트(135, 136)는 높은 내열성을 갖는다. 따라서, 고온 환경하에서 보강 시트(135, 136)의 노화가 생기기 어렵다. 즉, 절연 저하가 생기는 일 없이 보강된 슬롯 라이너(13)를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에 따르면, 회전 전기 기기(1)는 슬롯 라이너(13)를 구비한다. 이 구성에 따르면, 회전 전기 기기(1)는 전술한 절연 저하 및 기술적 문제가 생기지 않는다. 즉, 절연 저하가 생기는 일 없이 보강된 회전 전기 기기(1)를 얻을 수 있다.
●기타 실시형태 ●
또한, 본 발명에 따른 회전 전기 기기는 고온의 액체를 이송하는 캔드 모터 펌프에 한정되지 않는다. 즉, 예를 들어, 본 발명에 따른 회전 전기 기기는 액체를 이송하는 모터 펌프, 전기 자동차 등의 구동용 모터 또는 발전기일 수 있다.
또한, 본 발명의 적층 절연 시트의 구성은 본 실시형태에 한정되지 않는다. 즉, 예를 들어, 본 발명의 적층 절연 시트는 내측 절연 시트, 중간 절연 시트 또는 외측 절연 시트 중 어느 하나를 구비하지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어, 본 발명의 적층 절연 시트는 중간 절연 시트와 외측 절연 시트의 2층 절연 시트로 구성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 발명의 적층 절연 시트는 복수의 중간 절연 시트를 포함하는 4층 이상의 절연 시트로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 중간 절연 시트는 복수의 절연 시트(예를 들면, 필링 마이카 절연 시트)가 적층되어 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 절연 시트의 크기(형상)는 동일하지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어, 축방향시에서, 본 발명의 각 절연 시트의 크기는 각 절연 시트의 웨지측의 단부가 나란히 배열되도록 조절될 수 있다. 이 구성에 따르면, 내측 절연 시트의 웨지측의 단부가 웨지측으로 돌출되지 않아 웨지가 배치되는 공간이 확보된다.
또한, 본 발명의 절연 시트를 구성하는 재료는 필링 마이카 절연 시트, 집성 마이카 절연 시트 및 유리 섬유 시트에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 슬롯 라이너는 제1 절반부를 보조하는 제2 보강 시트를 구비할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 제2 보강 시트는 제1 절반부와 대략 동일한 크기로 형성되고, 제1 절반부와 외측 절연 시트 사이에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 제2 보강 시트는 장변방향의 길이가 제2 절반부보다 길게 설계된 제1 절반부가 접힘으로써 구성될 수 있다. 이 구성에 따르면, 코일엔드 성형시의 응력의 분산 효과가 향상된다.
또한, 본 발명의 보강 시트의 제1 단부의 크기는 제1 단부가 슬롯의 내면과 외측 절연 시트 사이에 배치되면 되고, 본 실시형태에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명의 보강 시트의 재질은 내열성 및 절연성을 구비하는 재료이면 되고, 폴리이미드에 한정되지 않는다. 즉, 예를 들면, 본 발명의 보강 시트의 재질은 아스베스토스를 함유하지 않는 절연재일 수도 있다.
또한, 본 발명의 보강 시트의 제2 절반부는 외측 절연 시트와 중간 절연 시트 사이에 배치될 수도 있다.
도 8은 본 발명에 따른 슬롯 라이너의 변형예를 나타내는 모식도이다.
동 도면은 변형예의 슬롯 라이너(13A)를 구비하는 회전 전기 기기(1A)의 일부를 도 5와 동일한 시점에서 나타낸다. 도 8은 슬롯 라이너(13A)를 구성하는 각 부재의 위치관계를 명확히 하기 위해 각 부재의 두께를 실제 치수보다 의도적으로 강조하여 도시한다.
슬롯 라이너(13A)는 적층 절연 시트(131) (132~134) 및 한 쌍의 보강 시트(135A, 136A)를 구비한다. 보강 시트(135A, 136A)의 접힘부(135Ae, 136Ae)는 절연 시트(134)의 단면(134a, 134b)을 덮는다. 보강 시트(135A, 136A)의 제2 절반부(135Ag, 136Ag)는 절연 시트(133)(중간 절연 시트)와 절연 시트(134)(외측 절연 시트) 사이에 배치된다. 즉, 본 변형예에서는 적층 절연 시트(131) 중 절연 시트(134)의 양단부만이 보강 시트(135A, 136A)에 끼워있는 점이 앞서 설명한 실시형태와 다르다. 이 구성에 따르면, 앞서 설명한 실시형태와 마찬가지로 가령 고온 환경하에서 보강 시트(135A, 136A)가 노화되어도 노화된 보강 시트(135A, 136A)에 의한 스테이터 코어(11)와 도선(12) 사이의 절연 저하가 생기지 않는다. 또한, 도선(12)의 삽입관통 시, 보강 시트(135A, 136A)의 파손이나 도선(12)의 삽입관통 작업의 효율 저하 등 기술적 문제가 생기지 않는다.
● 본 발명의 실시양태 ●
다음은 상술한 각 실시형태로부터 파악되는 본 발명의 실시양태에 대해 각 실시형태에서 기재된 용어와 부호를 원용하면서 이하에 기재한다.
본 발명의 제1 실시양태는 회전 전기 기기(예를 들어, 회전 전기 기기(1, 1A))가 구비하는 스테이터 코어(예를 들어, 스테이터 코어(11))의 슬롯(예를 들어, 슬롯(112)) 내에 배치되고, 상기 슬롯 내를 통과하는 도선(예를 들어, 도선(12))과 상기 스테이터 코어 사이를 절연하는 슬롯 라이너(예를 들어, 슬롯 라이너(13))로서, 복수의 절연 시트(예를 들면, 절연 시트(132~134))가 적층되어 구성되고, 상기 회전 전기 기기가 구비하는 회전축(예를 들면, 회전축(30))의 축방향에서 상기 스테이터 코어의 길이(예를 들면, 길이(L2))보다 긴 길이(예를 들면, 길이(L1))를 갖는 적층 절연 시트(예를 들면, 적층 절연 시트(131))와, 상기 적층 절연 시트를 보강하는 한 쌍의 보강 시트(예를 들면, 보강 시트(135, 136))를 구비하여 이루어지며, 상기 적층 절연 시트는 상기 슬롯의 내면(예를 들어, 내면(112d))에 접촉하는 외측 절연 시트(예를 들어, 절연 시트(134))와, 상기 도선에 접촉하는 내측 절연 시트(예를 들어, 절연 시트(132))를 포함하며, 한 쌍의 상기 보강 시트는 각각 상기 축방향에서 상기 외측 절연 시트의 단면(예를 들어, 단면(134a, 134b))을 덮도록 접히고, 상기 외측 절연 시트의 상기 단면을 덮는 접힘부(예를 들어, 접힘부(135e, 136e, 135Ae, 136Ae))와, 상기 슬롯의 상기 내면과 상기 외측 절연 시트 사이에 배치되는 제1 단부(예를 들면, 제1 단부(135f1, 136f1))와, 상기 외측 절연 시트와 상기 내측 절연 시트 사이에 배치되는 제2 단부(예를 들어, 제2 절반부(135g, 136g, 135Ag, 136Ag))를 구비하는 슬롯 라이너이다.
이 구성에 따르면, 보강 시트(135, 136)에 의한 스테이터 코어(11)와 도선(12) 사이의 절연 저하가 생기지 않는다. 즉, 절연 저하가 생기는 일 없이 보강된 슬롯 라이너(13)를 얻을 수 있다. 또한, 도선(12)의 삽입관통 시, 보강 시트(135, 136)의 파손이나, 도선(12)의 삽입관통 작업의 효율 저하 등 기술적 문제도 생기지 않는다.
본 발명의 제2 실시양태는 제1 실시양태에 있어서, 상기 적층 절연 시트는 상기 외측 절연 시트와 상기 내측 절연 시트 사이에 배치되는 중간 절연 시트(예를 들어, 절연 시트(133))를 포함하며, 상기 축방향에서 상기 접힘부(예를 들어, 접힘부(135e, 136e))는 상기 중간 절연 시트의 단면(예를 들어, 단면(133a, 133b))을 덮고, 상기 제2 단부는 상기 내측 절연 시트와 상기 중간 절연 시트 사이에 배치되는 슬롯 라이너이다.
이 구성에 따르면, 절연 시트(132~134) 내에서 기계적으로 취약한 절연 시트(133)의 양단부의 파손이 생기지 않는다. 또한, 전술한 절연 저하 및 기술적 문제도 생기지 않는다.
본 발명의 제3 실시양태는 제1 실시양태에 있어서, 상기 적층 절연 시트는 상기 외측 절연 시트와 상기 내측 절연 시트 사이에 배치되는 중간 절연 시트(예를 들어, 절연 시트(133))를 포함하며, 상기 제2 단부(예를 들어, 제2 절반부(135Ag, 136Ag))는 상기 외측 절연 시트와 상기 중간 절연 시트 사이에 배치되는 슬롯 라이너(예를 들어, 슬롯 라이너(13A))이다.
이 구성에 따르면, 전술한 절연 저하 및 기술적 문제가 생기지 않는다.
본 발명의 제4 실시양태는 제2 또는 제3 실시양태에 있어서, 상기 외측 절연 시트 및 상기 내측 절연 시트는 각각 집성 마이카를 포함하는 기재 시트(예를 들어, 집성 마이카 기재 시트(MS1))와 유리 섬유로 제직된 유리 섬유 시트(예를 들면, 유리 섬유 시트(GS))가 적층되어 구성되고, 상기 중간 절연 시트는 필링 마이카를 포함하는 기재 시트(예를 들면, 필링 마이카 기재 시트(MS2))와 유리 섬유로 제직된 유리 섬유 시트가 적층되어 구성되는 슬롯 라이너이다.
이 구성에 따르면, 적층 절연 시트(131)가 구부러질 때 절연 시트(133)의 부러짐이 방지된다. 또한, 슬롯 라이너(13)가 슬롯(112) 내에 배치될 때의 작업성이 향상된다.
본 발명의 제5 실시양태는 제1 내지 제4 중 어느 하나의 실시양태에 있어서, 상기 보강 시트는 폴리이미드제의 시트인 슬롯 라이너이다.
이 구성에 따르면, 고온 환경하에서 보강 시트(135, 136)의 노화가 생기기 어렵다.
본 발명의 제6 실시양태는 제1 내지 제5 중 어느 하나의 실시양태의 슬롯 라이너를 구비하여 이루어지는 회전 전기 기기(예를 들어, 회전 전기 기기(1, 1A))이다.
이 구성에 따르면, 전술한 절연 저하 및 기술적 문제가 생기지 않는 회전 전기 기기를 얻을 수 있다.
1 회전 전기 기기
11 스테이터 코어
112 슬롯
112d 내면
12 도선
13 슬롯 라이너
131 적층 절연 시트
132 절연 시트(내측 절연 시트)
133 절연 시트(중간 절연 시트)
133a 단면
133b 단면
134 절연 시트(외측 절연 시트)
134a 단면
134b 단면
135 보강 시트
135e 접힘부
135f1 제1 단부
135g 제2 절반부(제2 단부)
136 보강 시트
136e 접힘부
136f1 제1 단부
136g 제2 절반부(제2 단부)
1A 회전 전기 기기
13A 슬롯 라이너
135A 보강 시트
135Ae 접힘부
135Ag 제2 절반부(제2 단부)
136A 보강 시트
136Ae 접힘부
136Ag 제2 절반부(제2 단부)
Claims (6)
- 회전 전기 기기가 구비하는 스테이터 코어의 슬롯 내에 배치되어 상기 슬롯 내를 통과하는 도선과 상기 스테이터 코어 사이를 절연하는 슬롯 라이너로서,
복수의 절연 시트가 적층되어 구성되고, 상기 회전 전기 기기가 구비하는 회전축의 축방향에서 상기 스테이터 코어의 길이보다 긴 길이를 갖는 적층 절연 시트와,
상기 적층 절연 시트를 보강하는 한 쌍의 보강 시트를 구비하여 이루어지며,
상기 적층 절연 시트는
상기 슬롯의 내면에 접촉하는 외측 절연 시트와,
상기 도선에 접촉하는 내측 절연 시트를 포함하며,
한 쌍의 상기 보강 시트는 각각
상기 축방향에서 상기 외측 절연 시트의 단면을 덮도록 접히고,
상기 외측 절연 시트의 상기 단면을 덮는 접힘부와,
상기 슬롯의 상기 내면과 상기 외측 절연 시트 사이에 배치되는 제1 단부와,
상기 외측 절연 시트와 상기 내측 절연 시트 사이에 배치되는 제2 단부를 구비하는, 슬롯 라이너. - 제1항에 있어서,
상기 적층 절연 시트는
상기 외측 절연 시트와 상기 내측 절연 시트 사이에 배치되는 중간 절연 시트를 포함하며,
상기 축방향에서 상기 접힘부는 상기 중간 절연 시트의 단면을 덮고,
상기 제2 단부는 상기 내측 절연 시트와 상기 중간 절연 시트 사이에 배치되는, 슬롯 라이너. - 제1항에 있어서,
상기 적층 절연 시트는
상기 외측 절연 시트와 상기 내측 절연 시트 사이에 배치되는 중간 절연 시트를 포함하며,
상기 제2 단부는 상기 외측 절연 시트와 상기 중간 절연 시트 사이에 배치되는, 슬롯 라이너. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 외측 절연 시트 및 상기 내측 절연 시트는 각각 집성 마이카를 포함하는 기재 시트와 유리 섬유로 제직된 유리 섬유 시트가 적층되어 구성되고,
상기 중간 절연 시트는 필링 마이카를 포함하는 기재 시트와 유리 섬유로 제직된 유리 섬유 시트가 적층되어 구성되는, 슬롯 라이너. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보강 시트는 폴리이미드제의 시트인, 슬롯 라이너. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 슬롯 라이너를 구비하여 이루어지는, 회전 전기 기기.
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