KR102734603B1 - 회전기의 철심 고정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전기의 철심 고정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 회전기의 철심 고정 장치는 복수의 철심이 적층되어 형성되는 철심 적층체의 외주에 밀착되는 복수의 제1 지지부재; 및 복수의 상기 제1 지지부재의 외주에 밀착되어 복수의 상기 제1 지지부재를 연결하는 적어도 하나 이상의 제2 지지부재;를 포함하고, 상기 제2 지지부재는, 상기 철심의 외주에 비접촉할 수 있다.

Description

회전기의 철심 고정 장치{FIXATION APPARATUS FOR IRON CORE OF ROTATING MACHINE}
본 발명은 회전기의 철심 고정 장치에 관한 것이다.
회전기는 회전하는 기계를 이르는 말로서, 전기에너지를 회전에너지로 바꾸는 전동기 및 회전에너지를 전기에너지로 바꾸는 발전기를 포함할 수 있다.
회전기의 회전자(rotor) 및 고정자(stator)는 철심(iron core)을 각각 가지며, 철심에는 권선이 감길 수 있다.
이러한 철심을 복수로 마련하고, 복수의 철심을 적층하는 경우에는 철심이 변형되지 않도록 철심을 견고하게 지지할 필요가 있다. 또한, 철심을 고정하고, 지지하는 과정에서 누설 자속에 의한 와전류 손실을 최소화 또는 방지하는 방안도 고려할 필요가 있다.
KR 10-1002958 B1 (2010.12.15)
본 발명은 철심을 견고하게 고정하고, 철심의 변형을 최소화 또는 방지하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 누설 자속에 의한 와전류 손실을 최소화 또는 방지하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 회전기의 철심 고정 장치는 복수의 철심이 적층되어 형성된 철심 적층체에서, 각 철심의 외주에 밀착되는 복수의 제1 지지부재; 및 복수의 상기 제1 지지부재의 외주에 밀착되어 복수의 상기 제1 지지부재를 연결하는 적어도 하나 이상의 제2 지지부재를 포함하고, 복수의 상기 제1 지지부재는 상기 철심에 일대일 대응되게 구비되어, 하나의 상기 제1 지지부재가 하나의 상기 철심의 외주에 결합되고, 하나의 또는 각각의 상기 제2 지지부재는, 상기 철심의 적층 방향을 따라 상호 이웃하는 한 쌍의 상기 제1 지지부재에 접촉하며, 그 양 단부를 절곡하여 상기 제1 지지부재 방향으로 연장하여 형성한 절곡 연장부를 포함할 수 있다.
삭제
삭제
또한 일 실시 예에서 상기 제1 지지부재의 외주와 상기 철심의 외주는, 상기 철심의 반경 방향 단면에서 동일선상에 존재할 수 있다.
삭제
또한 일 실시 예에서 상기 제1 지지부재 및 상기 제2 지지부재는, 상기 철심의 적층 방향으로 비연속적으로 존재할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 제1 지지부재는, SS400을 포함하는 재질로 될 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 제2 지지부재는, SUS를 포함하는 재질로 될 수 있다.
본 발명에 따르면 철심을 견고하게 지지하고, 철심의 변형을 최소화 또는 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 누설 자속에 의한 와전류 손실을 최소화 또는 방지할 수 있다.
도 1은 고정자 철심의 적층체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 고정자 철심의 적층체의 와전류 분포를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자 철심의 적층체의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A영역의 Z-Y 평면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자 철심의 적층체의 와전류 분포를 도시한 것이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
이하 첨부된 도면에 도시된 X축 및 Z축은 회전하는 샤프트 및 고정자 철심의 반경 방향이고, Y축은 샤프트의 길이 방향이다.
도 1은 고정자 철심(10)의 적층체의 사시도이다.
도 1에서 보이듯, 고정자 철심(10)의 적층체는 복수의 고정자 철심(10)을 적층하고, 고정자 철심(10)의 외주에 복수의 지지부재(20)를 결합하여 형성할 수 있다. 다만 이는 반드시 고정자 철심(10)에만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 회전자 철심(미도시)을 적층하고, 지지부재(20)를 결합하여 회전자 철심(미도시)의 적층체를 형성할 수도 있다.
복수의 지지부재(20)는 고정자 철심(10)의 둘레 방향으로 상호 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
지지부재(20)는 고정자 철심(10)의 적층 방향으로 일정 길이를 가질 수 있고, 그 길이가 고정자 철심(10)의 적층 높이와 적어도 동일할 수 있다.
지지부재(20)는 고정자 철심(10)의 외면에 용접될 수 있고, 고정자 철심(10)을 상기 고정자 철심(10)의 직경 방향 및 높이 방향으로 구속할 수 있다.
상기 지지부재(20)는 스테인리스강을 포함하는 재질로 구비될 수 있다. 또한 일 실시 예에서 상기 지지부재(20)는 SS400을 포함하는 재질로 구비될 수 있다. 다만, 지지부재(20)가 SS400을 포함하는 재질로 구비되는 경우에는 도 2에서 보이듯 지지부재(20)의 길이 방향 전체에 걸쳐 와전류 손실이 과다하게 발생하는 것을 알 수 있다.
이는 SS400의 도전율 특성으로 인해 발생하는 것으로서, 지지부재(20)가 SS400을 포함하는 재질로 구비되는 경우 SS400의 도전율 특성으로 인해 고정자 철심(10)에서 발생하는 누설 자속이 지지부재(20)를 통과하여 와전류 손실이 과다하게 발생하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자 철심(111)의 적층체(110)의 사시도이다.
회전하는 샤프트(101)의 외주에는 회전자 구조체(102)가 연결될 수 있고, 상기 회전자 구조체(102)의 외주 바깥에는 고정자 철심(111)의 적층체(110)가 존재할 수 있다. 상기 고정자 철심(111)에는 고정자 권선(103)이 감길 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 적층체의 외주에는 제1 지지부재(120)가 밀착될 수 있다. 제1 지지부재(120)는 고정자 철심(111)의 외면에 용접될 수 있다.
제1 지지부재(120)는 복수로 마련될 수 있고, 그 개수는 고정자 철심(111)의 개수와 동일하게 마련될 수 있다.
제1 지지부재(120)는 고정자 철심(111)에 일대일 대응되게 구비되어 하나의 제1 지지부재(120)가 하나의 고정자 철심(111)의 외주에 용접될 수 있다. 이에 따르면 고정자 철심(111)을 X축, Y축 및 Z축 방향으로 구속할 수 있고, 고정자 철심(111) 적층체(110)를 견고하게 고정할 수 있다. 따라서 고정자 철심(111)의 비틀림 변형 등을 최소화 또는 방지할 수 있다.
제1 지지부재(120)의 Y축 방향으로의 높이는 고정자 철심(111) 한 개의 Y축 방향으로의 높이와 적어도 동일할 수 있다.
복수의 제1 지지부재(120)는 적어도 일부 영역이 Y축 방향으로 동일선상에 존재할 수 있다. 복수의 제1 지지부재(120)는 Y축 방향으로 비연속되게 존재할 수 있다. 복수의 제1 지지부재(120)는 Y축 방향으로 상호 일정 거리 이격될 수 있다. 이에 따르면 고정자 철심(111)의 와전류의 경로를 끊어줄 수 있다. 따라서 누설 자속에 의한 와전류 손실을 최소화 또는 방지할 수 있다.
복수의 제1 지지부재(120)의 외주에는 복수의 제2 지지부재(130)가 밀착 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서 제2 지지부재(130)는 제1 지지부재(120)에 용접되거나 볼트(미도시) 등의 결합부재에 의해 제1 지지부재(120)에 결합될 수 있다.
볼트(미도시)를 사용하여 제1 지지부재(120)와 제2 지지부재(130)를 결합하는 경우에는 제1 지지부재(120) 및 제2 지지부재(130)에 관통구멍(미도시)을 마련하고, 상기 관통구멍에 볼트(미도시)를 삽입하고, 너트(미도시) 등으로 마무리 하여 결합을 완료할 수 있다. 다만 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니며, 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
복수의 제2 지지부재(130)는 Y축 방향으로 비연속되게 구비되며, 하나의 제2 지지부재(130)는 Y축 방향으로 상호 이웃하는 한 쌍의 제1 지지부재(120)끼리 연결할 수 있다. 하나의 제2 지지부재(130)는 한 쌍의 제1 지지부재(120)들을 X축, Y축 및 Z축 방향으로 구속하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제2 지지부재(130)는 고정자 철심(111)의 외주에 비접촉 할 수 있다. 이에 따르면 Y축 방향으로 비연속되게 구비되는 제1 지지부재(120)들끼리 견고하게 연결할 수 있고, 제1 지지부재(120)가 고정자 철심(111)의 적층체를 더욱 견고하게 고정하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 복수의 제2 지지부재(130)는 Y축 방향으로 비연속되게 구비될 수 있다. 이는 와전류 경로를 효과적으로 차단하여 와전류 손실을 최소화 또는 방지하는 것에 기여할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 지지부재(120) 및 제2 지지부재(130)는 스테인리스강을 포함하는 재질로 구비될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에서 제1 지지부재(120)는 SS400을 포함하는 재질로 구비될 수 있고, 제2 지지부재(130)는 SUS를 포함하는 재질로 구비될 수 있다. 이에 따르면 제1 지지부재(120) 및 제2 지지부재(130)의 구조적 강성을 최대로 확보하면서도 제1 지지부재(120) 및 제2 지지부재(130)가 상대적으로 낮은 비투자율(relative permeability)을 가지도록 할 수 있다. 이는 와전류 손실을 최소화 또는 방지하는 것에 기여할 수 있다.
도 4는 도 3의 A영역의 Z-Y 평면의 단면도이다.
도 4에서 보이듯, 고정자 철심(111)은 제1 고정자 철심(111a), 상기 제1 고정자 철심(111a)에 적층되는 제2 고정자 철심(111b) 및 상기 제2 고정자 철심(111b)에 적층되는 제3 고정자 철심(111c)을 포함할 수 있다. 고정자 철심(111)은 이러한 원리로 Y축 방향으로 계속해서 적층될 수 있다.
제1 고정자 철심(111a)의 외면에는 하나의 제1 지지부재(120a)가 용접될 수 있고, 제2 고정자 철심(111b)의 외면에는 또 다른 제1 지지부재(120b)가 용접될 수 있으며, 제3 고정자 철심(111c)의 외면에는 또 다른 제1 지지부재(120c)가 용접될 수 있다.
제1 고정자 철심(111a)의 외주와 상기 제1 고정자 철심(111a)의 외면에 용접된 하나의 제1 지지부재(120a)의 외주는 Z축 방향으로 동일선상에 존재할 수 있다. 또한 제2 고정자 철심(111b)의 외주와 상기 제2 고정자 철심(111b)의 외면에 용접되는 또 다른 제1 지지부재(120b)의 외주도 Z축 방향으로 동일선상에 존재할 수 있으며, 이는 제3 고정자 철심(111c) 및 상기 제3 고정자 철심(111c)의 외면에 용접되는 제1 지지부재(120c)에도 동일한 원리로 적용될 수 있다.
그리고 Y축 방향으로 이웃하는 한 쌍의 제1 지지부재(120a,120b)는 하나의 제2 지지부재(130)에 의해 상호 연결 및 고정될 수 있다. 이에 따르면 고정자 철심(111)과 제1 지지부재(120) 간의 접촉 면적을 최대화하면서 와전류 경로를 효과적으로 끊어줄 수 있다. 따라서 고정자 철심(111)은 견고하게 지지함과 동시에 와전류 손실을 최소화 또는 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 제2 지지부재(130)는 그 양측 단부를 절곡하여 연장하여 형성한 절곡 연장부(131)를 복수로 포함할 수 있다.
하나의 제2 지지부재(130)는 한 쌍의 절곡 연장부(131)를 포함하며 하나의 제2 지지부재(130)의 하나의 절곡 연장부(131)는 제1 지지부재(120a)의 외면에 결합될 수 있고, 하나의 제2 지지부재(130)의 또 다른 절곡 연장부(131)는 상기 제1 지지부재(120a)에 이웃하는 또 다른 제1 지지부재(120b)의 외면에 결합될 수 있다.
이에 따르면 한 쌍의 절곡 연장부(131)의 사이 및 이웃하는 한 쌍의 제1 지지부재(120a,120b)의 사이에는 이격 공간(S)이 형성될 수 있다. 이 이격 공간(S)은 Y축 방향으로 복수로 형성될 수 있으며, 와전류 경로를 끊어주는 역할을 할 수 있다. 따라서 고정자 철심의 누설 자속에 의한 와전류 손실을 최소화 또는 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자 철심(111)의 적층체(110)의 와전류 분포를 도시한 것이다.
도 5에서 보이듯, 제1 지지부재(120) 및 제2 지지부재(130)에 의해 고정자 철심(111)의 적층 방향으로 와전류 경로가 끊어져 와전류 경로가 비연속적으로 형성되는 것을 알 수 있다. 또한 도 2에 도시된 와전류 분포에 비해 와전류 손실량이 약 10% 정도 감소한 것을 알 수 있다.
이처럼 제1 지지부재(120) 및 제2 지지부재(130)에 의해 고정자 철심(111)의 적층체(110)를 고정하고 지지하면 적층체(110)를 견고하게 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 지지부재(120) 및 제2 지지부재(130)의 재질적 특징으로 인해 유발되는 와전류 손실을 최소화 또는 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시 예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
101 : 샤프트 102 : 회전자 구조체
103 : 고정자 권선 110 : 적층체
111 : 고정자 철심 120 : 제1 지지부재
130 : 제2 지지부재 131 : 절곡 연장부
S : 이격 공간

Claims (7)

  1. 복수의 철심이 적층되어 형성된 철심 적층체에서, 각 철심의 외주에 밀착되는 복수의 제1 지지부재; 및
    복수의 상기 제1 지지부재의 외주에 밀착되어 복수의 상기 제1 지지부재를 연결하는 적어도 하나 이상의 제2 지지부재
    를 포함하고,
    복수의 상기 제1 지지부재는 상기 철심에 일대일 대응되게 구비되어, 하나의 상기 제1 지지부재가 하나의 상기 철심의 외주에 결합되고,
    하나의 또는 각각의 상기 제2 지지부재는, 상기 철심의 적층 방향을 따라 상호 이웃하는 한 쌍의 상기 제1 지지부재에 접촉하며, 그 양 단부를 절곡하여 상기 제1 지지부재 방향으로 연장하여 형성한 절곡 연장부를 포함하는 회전기의 철심 고정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지지부재의 외주와 상기 철심의 외주는, 상기 철심의 반경 방향 단면에서 동일선상에 존재하는 회전기의 철심 고정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 지지부재 및 상기 제2 지지부재는, 상기 철심의 적층 방향으로 비연속적으로 존재하는 회전기의 철심 고정 장치.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 지지부재는, SS400을 포함하는 재질로 된 회전기의 철심 고정 장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 지지부재는, SUS를 포함하는 재질로 된 회전기의 철심 고정 장치.
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