KR900002693B1 - 동력전기기계 고정자 웨지 - Google Patents

동력전기기계 고정자 웨지 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

동력전기기계 고정자 웨지
제 1 도는 본 발명의 실시예에 대한 고정자 코어부의 등각 투영도.
제 2 도는 본 발명에 의한 고정자 코어 웨지의 선단 정면도.
제 3 도는 제조에 앞서 각 부분의 배열에 대한 등각 투영도.
제 4 도는 주형내로 삽입되어 전의 본 발명의 배치도.
제 5 도는 본 발명을 처리하는데 사용되는 주형을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 코어 15 : 방사홈
19 : 도체 25 : 압력 웨지
31 : 컬링 웨지 41 : 홈형 도브테일 웨지
47 : 에폭시 유리판 49 : 방향족 폴리아미드
본 발명은 대형 동력 전기 기계와 고정자 웨지 시스템에 관한 것으로, 특히, 고정자 코어 홈에 도체봉을 유지시키기 위한 개선된 홈형 도브테일 웨지에 관한 것이다.
발전기와 같은 대형 동력 전기 기계에서는 유도전압을 고정자 도체봉을 통해 발전기 터미널로 전달하기 위해 적층 고정자 코어를 사용한다. 코어는 일반적으로 홈식 천공을 조립하거나, 후에 포함되는 발전기 회전용 환형 하우징속으로 적충시키므로써 만들어진다.
조립시에 홈식 천공은, 고정자 테의 방사상 내측원주까지 연결되는 축방향 연장 방사홈을 한정한다. 고정자 봉이나 도체는 방사홈내에 위치하며, 웨지 시스템은 기계가 동작될 때 존재하는 전자기력의 대응 위치에 봉을 유지시키는데 이용된다. 만일 웨지 시스템이 비효율적이면, 도체 절연은 후발 진동에 의해 손상되어, 결국 발전기에 강제 정지 현상이 일어난다. 발명자 캇세카스에 의해 1981년 9월 30일에 출원되고 본 발명의 양수인에게 양수된 미합중국 특허출원 제 307,007호에는, 동력 전기 기계 고정자 코어용의 새롭게 개선된 웨지 시스템을 기재하고 있다. 웨지 시스템의 부품으로서 충전 스트립, 압력웨지, 컬링 웨지, 도브테일 웨지가 있다. 이와같이 새로운 웨지 시스템은 도체봉에 대응하여 인가된 방사력이 증가되어, 지금까지 공업에 이용된 것보다 더욱 우수한 성능의 웨지 시스템을 제공하였다. 동작 조건하에서 기계는 0.89 내지 3.57㎏/㎝(5 내지 20파운드/인치)정도의 봉력(bar force)을 발생한다. 그러나 상기 특허출원서에서 언급된 새로운 웨지 시스템은 봉력에 대응하여 5.35 내지 17.85㎏/㎝(30내지 100파운드/인치)의 방사력을 발생한다. 즉, 새로운 웨지 시스템은 기계의 동작상태에서 발생하는 봉력의 5 내지 6배의 힘을 공급하는 것이다. 이와같은 이유로, 본 발명은 고정자 웨지의 성능과 수명을 보장하도록 개발되어 왔다.
1980년 4월 29일 러퍼링등에 허여된 미합중국 특허 제 4,200,818호에는, 두개의 다른 조각으로 구성된 도브웨일 웨지가 기재되어 있다. 즉 두면 이상에서 매트섬유 대향층으로 둘러싸인 유리섬유 코어, 즉 두 부분 모두 함침된 수지인 케블라섬유이다. 매트섬유는 고정자 코어 적층구조물과 고정자 홈 웨지 사이의 보호와 윤활 표면을 제공한다. 각 고정자 코어 적층 구조물은, 중단되거나 방해를 받을 때 단전 및 동력 전기 기계내의 국부적 과열이 일어날 수 있는 전기 절연 코팅을 포함하고 있다.
고정자 웨지에 한가지 요구되는 점은, 서로 분열되지 않고 방사력을 지탱할 수 있어야 한다는 것이다. 러퍼링등에 의한 특허에 따르면 종래 페놀수지 크레프트(craft)페이퍼 홈형 웨지는 267,86㎏/㎝(1500파운드/인치)길이 정도의 강도를 갖고 있다. 상기 특허에 따라 제작된 웨지는 626,81㎏/㎝(3510파운드/인치)길이의 강도를 갖고 있다. 본 발명에 따라 제조된 웨지는 종전 기술을 약 260퍼센트 정도 개선한 1625.06㎏/㎝(9100파운드/인치)길이의 강도를 갖는 것이다.
본 발명은 두개 플라이의 프리프레그(prepreg) 에폭시 유리판으로 된 겹층 롤 구조체의 홈형 웨지이며, 한 플라이의 직조방향족 폴리아미드판은 에폭시 유리판을 완전히 둘러싸고, 적층되어 있다. 즉, 웨지는 와류형 권선층의 프리프레그 에폭시 유리와 방향성 폴리아미드판으로 되어 있다. 이러한 구조는 웨지의 강도를 크게 향상시킨다.
본 발명의 목적은 향상된 부하 전달 능력을 갖는 개선된 홈형 웨지를 공급하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정자 코어 홈형 도브테일 웨지를 제조하는 새로운 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명을 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.
제 1 도는 동력 전기 기계 고정자 코어(11)의 하부를 도시한다. 동력 전기 기계는 회전자(도시않음)와 고정자 코어를 가지며, 후자는 회전자가 동력 전기 기계내에 조립될때 회전자를 둘러싸는 환상 구조이다. 고정자 코어는 다수의 홈식 천공으로 조립되거나 공지된 방법으로 함께 압축되어 키봉(도시않음)위에 장착되는 적층물(13)로 조립된다. 고정자 코어는, 공지된 기술로, 내측 환상형 둘레(단 한개만 도시)주위에 원주상으로 이격된 방사홈(15)이 형성되고 고정자 코어의 축방향 길이를 따라 연장하며, 도브테일 홈(17)내의 방사식 내측부까지 연결된다. 도체(19)는 방사적 내측 및 외측 봉(19a)(19b)을 포함하는 약간 절연된 도체 스트랜드(도시않음)를 각각 구비한다. 도체나 도체봉은 그 주위에 전기 절연체(21)가 둘러싸여 있다.
충전 스트립(23)은 봉(19a)으로부터 내방사적인 홈을 따라 축방향으로 (길이방향으로)연장된다. 많은 압력웨지(25)는 홈(15)내에 유입되고 홈(15)의 축방향 길이를 따라 이격되어, 절연된 충전 스트립(23)에 맞닿아 있다.
압력 웨지는 고정자 봉 웨지 시스템의 조립이 용이한 반향경사면(27)으로 형성된다. 웨지(25)의 재료는 도면에 도시된 형태로 절단 혹은 주조시킬 수 있는 고강도 절연재료가 양호하다. 웨지는 강도를 더하기 위해 적절한 충전물을 사용한 수지합성물로부터 형성되거나, "텍스톨라이트(Textolite)"(제너럴 일렉트릭 캄파니의 등록상표)와 같은 상업적으로 얻기 쉬운 재료로 만들어진다.
또한, 웨지 시스템은 길이 방향으로 연장된 세장형 바디부를 가지며 압력 블럭내의 경사면(27)과 짝을 이루는 경사면(35)의 각각의 단부까지 연결된 다수의 컬링 웨지(31)를 포함한다. 컬링 웨지(31)는 3M캄파니의 1007 스카치플라이나 스파울딩 캄파니의 G -11글라스로 제조할 수 있다.
본 발명에 의하여, 도브테일 웨지(41)는 고정자 코어 홈내에 웨지 시스템을 유지하기 위해 사용된다. 그 위치에서 홈형 도브테일 웨지가 컬링 웨지를 노치(43)에 걸치고, 고정자 코어홈(15)내의 도브테일 홈(17)에 결하된 경사면(45)을 포함한다. 홈형 도브테일 웨지를 그 웨지의 성분 특성을 도시한 제 2 도에 관련하여 설명한다. 홈형에지는 한개 이상의 수지가 함침된 에폭시-유리판(47)과 한개 이상의 직조방향족 폴리아미드(49)판의 와류형 권선층이다. 남은 도면에서 설명되겠지만, 방향족 폴리아미드는 완전히 에폭시-유리를 둘러싸고 있다.
제 3 도는 고정자 웨지 제조용 재료의 초기 상태에 대한 등각 투영도이다. 양호한 실시예에서, 스카치플라이 1009-36과 같을 예비 함침된 에폭시-유리(47)재료의 두개층은 케블라(49)와 같은 한개판의 직조방향족 폴리아미드(49)로 배열되어 있다. 15.24㎝(6인치)주형 길이용으로는, 이들 재료는 16.51㎝ x 22.86㎝(6.5인치 x 9인치)사각형으로 잘리게 된다. 스카치프라이 1009-36판은 각 판의 두께가 0.40㎝(0.016인치)인 에폭시수지가 예비함침된 배형, 비-직조, 횡단 E-유리 필라멘트의 고강도 테이프이다. 케블라(49)테이프의 두께는 약 0.03㎝(0.013인치)이다.
재료의 초기 배열 후에, 3개의 판은 제 4 도에 도시된 바와 같이, 겹층 와류 형태를 취하기 위해 젤리-롤 형태로 롤 된다. 방향족 폴리아미드(49)판은 유리판(47)층을 완전히 둘러싸며, 모든 웨지 단면을 통해 존재한다. 롤링은 주형에 맞도록 수동으로 행해진다. 이와같은 맞춤을 향상시키는 한가지 방법은, 웨지를 주형 공동으로 삽입시키기 전에 요철 형태로 웨지를 예비 형성하여 웨지나 주형 공동 형태로 접근시키는 것이다.
제 5 도는 본 발명의 제조에서 사용되는 압축 주형(51)의 단면도이다. 압축 주형은 웨지내에 노치(43)를 형성시키는데 사용되는 돌출부(54)를 갖는 상측판(52)을 갖는다. 또한 압축 주형은 베이스내에 형성된 공동(58)을 갖는 베이스(56)를 포함한다. 복합 와류식 권선층이 주형내로 삽입되면, 160℃의 온도에서 1시간동안 8.78㎏/㎝2(125psi)의 압력이 인가된다. 이같은 공정이 발생된 후, 형성된 웨지는 주형 공동으로부터 제거되며, 160℃의 오븐내에서 8시간동안 포스트 베이크(post bake)된다.
웨지의 형성에 관한 정보가 가공된 상태와 가공되지 않은 상태의 웨지 재료의 중량 퍼센트를 나타내는 표 1에 나타나 있다.
[표 1]
Figure kpo00001
고정자 웨지 제조 방법은 지극히 간단하며, 다음과 같다.
양호한 실시예에서, 예비 함침된 두개의 에폭시 유리 테이프판 및 한개의 직조방향족 폴리아미드판을 배열시켜, 두개 이상의 유리테이프가 서로 맞닿는다. 와류형으로 3개판을 함께 롤링하여, 직조방향족 폴리아미드가 에폭시 유리판을 둘러싼다. 롤층을 주형내로 삽입하기 위하여 초승달 형태로 예비 형성한다. 예비 형성된 층을 주형내로 삽입시키고, 상기 웨지를 8.78㎏/㎝2(125psi)의 압력으로 160℃에서 1시간동안 컬링한다. 160℃에서 8시간동안 상기 웨지를 포스트 컬링한다.
본 발명의 적합한 실시예로서 생각되는 것을 도시, 설명하였으나 기술분야에서 숙련된 자에게는 다른 변형예도 있을 수 있다. 청구범위의 진정한 정신 및 범주에 드는 이런 변형예는 모두 첨부된 청구범위에 속한다.

Claims (8)

  1. 하나이상 플라이의 에폭시 유리(47)판과 상기 에폭시 유리판을 완전히 둘러싸고 있는 하나이상 플라이의 직조 방향족 폴리아미드(49)판을 포함하는 동력 전기 기계 고정자 코어내에서 전기권선을 수용하는 홈형 도브테일 웨지(41)에 있어서, 상기 플라이가 접층롤 구조 형태인 것을 특징으로 하는 홈형 도브테일 웨지.
  2. 제 1항에 있어서, 에폭시 유리(47)판과 직조 폴리아미드(49)판은 와류 형태이며, 직조 폴리아미드(49)는 고정자 코어층에 대향되는 층인 것을 특징으로 하는 홈형 도브테일 웨지.
  3. 제 1 항에 있어서, 두개 이상의 에폭시 유리(47)판과 직조 폴리아미드(49)판을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈형 도브테일 웨지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 에폭시 유리는 에폭시 유리가 예비함침된 배향, 비직조, 논-플라이 E-유리 필라멘트의 테이프인 것을 특징으로 하는 홈형 도브테일 웨지.
  5. 제 1 항에 있어서, 직조방향족 폴리아미드가 폴리-1,4-페니렌테레프탈 아미드인 것을 특징으로 하는 홈형 도브테일 웨지.
  6. 고정자 바아에 닿아 잇는 압력 웨지와, 압력 웨지에 닿아 있는 컬링 웨지와, 압력 웨지와 고정자 코어홈에 닿아 있는 도브테일 웨지로 구성되는 웨지에 있어서, 두개 이상의 에폭시 유리플라이판과 하나의 직조방향성 폴리아미드 직물을 구비하는 3플라이 겹층 롤식 구조를 포함하며, 상기 두개의 에폭시 유리(47)플라이는 서로 맞닿고 함께 폴리아미드(49)직물에 와류형태로 감겨져 폴리아미드 직물이 에폭시 유리(47)플라이를 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는 동력 전기 기계 웨지 시스템용 홈형 도브테일 웨지.
  7. 서로 맞닿은 두개의 프리프레그 에폭시-유리(47)판을 상호 결합 정렬하며, 또한 상기 두개의 유리판의 하나에 닿도록 하나의 직조방향족 폴리아미드(49)테이프 판을 추가하는 단계와, 겹층 롤식 구조를 형성하도록 에폭시 유리(47)판과 폴리아미드(49)테이프를 와류형으로 롤링하는 단계와,롤링된 겹층 구조체를 웨지형 내부 공동을 가진 압력 주형(50)에 삽입되는 단계와, 경화 웨지를 형성하기 위하여 온도 및 압력을 겹층 구조체에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전기 기계용 홈형 도브테일 웨지(41)제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 압력 주형으로부터 웨지를 제거한 후 경화 웨지(41)를 포스트 베이킹 하는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전기 기계용 홈형 도브테일 웨지(41)제조방법.
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