KR20160079616A - 통풍 흠형강, 그 제조 방법, 통풍 구조 및 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통풍 홈형강, 그 제조 방법, 통풍 구조 및 모터를 제공한다. 본 발명이 제공하는 통풍 홈형강은 통풍 홈형강 본체를 포함하고, 상기 통풍 홈형강 본체에서 상기 통풍 홈형강 본체의 방향을 따라 간선 기류 통로가 구비되어 있으며, 상기 간선 기류 통로의 공기 흡입구는 상기 통풍 홈형강 본체의 역풍단에 설치되고, 상기 통풍 홈형강 본체에는 상기 간선 기류 통로와 연통되는 적어도 한 갈래의 지선 기류 통로가 더 구비되어 있으며, 상기 지선 기류 통로의 공기 배출구는 상기 통풍 홈형강 본체의 측면에 설치된다. 본 발명이 제공하는 통풍 홈형강은, 통풍홈 중의 냉각 기체의 반경 방향에서의 온도 차이를 더 작게 하여 권선에 대한 냉각 효과가 반경 방향에서 더 균일해지도록 하고, 통풍 홈형강과 냉각 기체의 접촉 면적을 확대시켜, 통풍 홈형강 자체에 대한 냉각 효과를 향상할 수 있으며, 일정한 정도로 통풍홈 중의 기류를 교란하여 냉각 기체의 냉각 능력을 강화하고 냉각 방열 효과를 강화할 수 있다.

Description

통풍 흠형강, 그 제조 방법, 통풍 구조 및 모터{Ventilative Channel Steel as well as Manufacturing Method, Ventilating Structure and Motor thereof}

본 발명은 모터의 냉각에 관한 것으로, 특히는 통풍 홈형강, 그 제조 방법, 통풍 구조 및 모터에 관한 것이다.

모터(전동기와 발전기를 포함)의 운행 시, 코일, 코어 등 부재에서 에너지 소모가 발생되고, 이 부분의 소모는 최종적으로 열 에너지의 형식으로 발산하게 되며, 모터의 통풍 설계가 합리적이지 않을 경우, 모터의 온도가 과도하게 상승하거나 부분적으로 온도의 상승이 균일하지 않게 된다. 온도가 과도하게 상승할 경우 절연이 노화되어 장기간 운행 시 절연 전기의 절연 성능이 감퇴되고, 부분적으로 온도의 상승이 균일하지 않을 경우 매우 큰 열응력이 발생되어 모터 구조의 영구적 파손을 일으켜 최종적으로 모터의 고장을 초래한다. 따라서, 모터의 온도 상승을 감소하는 것은 모터의 안전 여유를 증가하고, 모터의 사용 수명을 연장하며, 모터의 유지 비용을 절감하는데 있어서 중요한 의미를 가진다.

반경 방향의 통풍 냉각 방식은 중소형 발전기의 일반적인 냉각 형식 중의 하나로서, 이러한 냉각 방식은 방열 면적을 증가시키고 모터의 전력 밀도를 향상시킬 수 있어 널리 응용되어 왔다. 반경 방향의 통풍을 실현하기 위하여, 모터의 코어는 일반적으로 복수 개의 코어 세그먼트로 구분되고, 서로 인접한 코어 세그먼트 사이에는 모터의 반경 방향을 따라 통풍 홈형강(또는 “통풍 스트립”이라 칭함)이 구비되어 있으며, 통풍 홈형강은 각 코어 세그먼트에 대하여 지지의 작용을 하는 동시에, 서로 인접한 코어 세그먼트 사이의 공간을 통풍홈(또는 “반경 방향의 통풍 통로”로 칭함)으로 분할하고, 상기 통풍홈은 반경 방향의 통풍을 진행함으로써 코어와 권선을 냉각 방열시킨다. 현재 보편적으로 사용하는 통풍 홈형강은 일반적으로 기존의 스트립형 통풍 홈형강과 “工”자형 통풍 홈형강인 바, 스트립형 통풍 홈형강의 횡단면은 사각형이고 “工”자형 통풍 홈형강의 횡단면은 “工”자형 또는 “工”자형에 가까운 형상이다.

상기 기술적 해결수단을 실현하는 과정에 있어서, 발명자는 기존 기술 중에 적어도 하기와 같은 문제가 존재한다는 것을 발견하였다.

기존의 통풍 홈형강 및 통풍 구조의 설계는 통풍 홈형강이 냉각 기체의 냉각 효과에 대한 영향을 특별히 주목하지 않았다. 기존의 통풍 홈형강은 서로 인접한 코어 세그먼트 사이에서 단지 통풍홈을 지지하고 형성하기 위한 작용을 할 뿐이고, 냉각 기체와 권선, 코어 및 통풍 홈형강의 열교환으로 인하여 통풍홈을 흐를 때, 냉각 기체의 온도는 점차적으로 높아진다. 이로써, 권선의 냉각 효과는 반경 방향에서 불균일적이고, 권선에서는 국부적 열점이 존재할 수 있으며, 순풍측에 근접할 수록 온도가 높아, 이는 권선의 균일한 방열에 불리하고 모터의 사용 수명의 보장에 불리하다.

본 발명은 권선을 더욱 균일하게 방열시키는 통풍 홈형강 및 제조 방법을 제공하고, 권선에 대한 방열이 더 균일한 통풍 구조 및 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 통풍 홈형강 본체를 포함하는 통풍 홈형강을 제공하는 바, 상기 통풍 홈형강 본체에서 상기 통풍 홈형강 본체의 방향을 따라 간선 기류 통로가 구비되어 있고, 상기 간선 기류 통로의 공기 흡입구는 상기 통풍 홈형강 본체의 역풍단에 설치되며, 상기 통풍 홈형강 본체에는 상기 간선 기류 통로와 연통되는 적어도 한 갈래의 지선 기류 통로가 더 구비되어 있고, 상기 지선 기류 통로의 공기 배출구는 상기 통풍 홈형강 본체의 측면에 설치된다.

바람직하게는, 여기서 상기 간선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체 표면에 설치되는 간선홈이고, 상기 지선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체 표면에 설치되는 지선홈일 수 있다.

바람직하게는, 여기서 상기 간선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체 내에 설치되는 간선 덕트이고, 상기 지선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체 내에 설치되는 지선 덕트일 수 있다.

바람직하게는, 여기서 상기 통풍 홈형강 본체는 두 개의 스트립형 세그먼트를 포함하고, 상기 두 개의 스트립형 세그먼트 사이의 빈 영역은 상기의 간선 기류 통로를 구성할 수 있다.

진일보로, 여기서 상기 두 개의 스트립형 세그먼트의 역풍단 사이의 거리는 상기 두 개의 스트립형 세그먼트의 순풍단 사이의 거리보다 길거나 같을 수 있다.

진일보로, 여기서 상기 두 개의 스트립형 세그먼트의 순풍단 사이의 거리는 0일 수 있다.

바람직하게는, 여기서 상기 지선 기류 통로는 상기 스트립형 세그먼트 표면에 설치되는 홈이거나 또는 상기 스트립형 세그먼트 내에 설치되는 덕트일 수 있다.

바람직하게는, 여기서 상기 지선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체의 순풍단으로 경사지고, 상기 지선 기류 통로와 상기 간선 기류 통로 사이의 끼인각은 10°∼70°일 수 있다.

바람직하게는, 여기서 상기 지선 기류 통로의 수량은 복수 갈래이고, 상기 복수 갈래의 지선 기류 통로는 상기 간선 기류 통로와 대칭될 수 있다.

바람직하게는, 여기서 상기 통풍 홈형강 본체의 측면에 복수 개의 톱니가 구비되어 있을 수 있다.

바람직하게는, 여기서 상기 통풍 홈형강 본체의 역풍단은 헤드부에 위치하고 상기 헤드부의 너비는 역풍단의 방향을 따라 점차 작아질 수 있다.

진일보로, 여기서 상기 통풍 홈형강 본체의 역풍단의 상단 양측의 면은 평면일 수 있고, 상기 두 개의 평면 사이의 끼인각은 예각일 수 있다.

본 발명은, 복수 개의 톱니부가 구비되어 있는 적어도 두 개의 코어 세그먼트를 포함하고, 동일한 코어 세그먼트의 서로 인접한 톱니부 사이는 권선을 수용하기 위한 홈이 구성되며, 서로 인접한 코어 세그먼트의 마주하는 톱니부 사이에 상기의 통풍 홈형강이 구비되어 있고, 상기 통풍 홈형강의 측면은 상기 홈과 대향하는 통풍 구조를 제공한다.

본 발명은 상기 통풍 구조를 포함하는 모터를 제공한다.

본 발명은,

원자재를 절단하여 통풍 홈형강 반제품을 얻는 단계;

상기 통풍 홈형강 반제품을 절삭 가공하여 상기 통풍 홈형강을 얻는 단계를 포함하는 상기 통풍 홈형강의 제조 방법을 제공한다.

이 밖에도, 본 발명은,

스트립형 반제품을 프레스 몰드의 몰드 캐비티 내에 넣는 단계;

상기 스트립형 반제품을 압출하여 표면에 홈을 구비하는 스트립형 세그먼트를 얻는 단계;

상기 두 개의 스트립형 세그먼트를 배치하여 상기 두 개의 스트립형 세그먼트 사이의 빈 영역이 간선 기류 통로를 구성하도록 하는 단계를 포함하는 상기 통풍 홈형강의 제조 방법을 제공한다.

본 발명이 제공하는 상기 통풍 홈형강은 주로 다음과 같은 유리한 효과를 가진다. 통풍홈 중의 냉각 기체의 반경 방향에서의 온도 차이를 더 작게 하여 권선에 대한 냉각 효과가 반경 방향에서 더 균일해지도록 하고, 통풍 홈형강과 냉각 기체의 접촉 면적을 확대시켜 통풍 홈형강 자체에 대한 냉각 효과를 향상할 수 있으며, 일정한 정도로 통풍홈 중의 기류를 교란하여 냉각 기체의 냉각 능력을 강화하고 냉각 방열 효과를 강화할 수 있다.

본 발명이 제공하는 상기 통풍 구조와 상기 모터는 통풍 홈형강의 상기 장점을 구비하여 권선에 대한 냉각 방열 효과가 더욱 균일적이고 냉각 방열 효과가 더 좋다.

본 발명이 제공하는 상기 통풍 홈형강의 제조 방법은 그 제조 공정이 간단하고 실현하기 쉬우며 제조하여 얻는 통풍 홈형강은 상기 장점을 구비한다.

도1은 본 발명의 실시예1의 통풍 홈형강의 사시 모식도이다.
도2는 본 발명의 실시예2의 통풍 홈형강의 사시 모식도이다.
도3은 본 발명의 실시예3의 통풍 홈형강의 사시 모식도이다.
도4는 본 발명의 실시예3의 통풍 홈형강의 구조 모식도이다.
도5는 본 발명의 실시예4의 통풍 홈형강의 구조 모식도이다.
도6은 본 발명의 실시예5의 통풍 구조의 사시 모식도이다.
도7은 본 발명의 실시예5의 통풍 구조의 단면 모식도이다.
도8은 본 발명의 실시예6의 통풍 홈형강의 제조 방법의 흐름도이다.
도9는 본 발명의 실시예7의 통풍 홈형강의 제조 방법의 흐름도이다.

이하 도면과 결부하여 본 발명의 실시예의 통풍 홈형강, 그 제조 방법, 통풍 구조 및 모터에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.

실시예1.

도1에 도시된 바와 같이, 도1은 본 발명의 실시예1의 통풍 홈형강의 사시 모식도이다. 본 발명의 실시예1의 통풍 홈형강은 통풍 홈형강 본체(11)를 포함하고, 통풍 홈형강 본체(11)에서 통풍 홈형강 본체(11)의 방향을 따라 간선 기류 통로(111)가 구비되어 있으며, 간선 기류 통로(111)의 공기 흡입구는 통풍 홈형강 본체(11)의 역풍단(121)(통풍 홈형강은 일반적으로 역풍단(121)과 순풍단(122)을 구비하는 바, 역풍단(121)은 냉각 기체 상류와 대응되는 일단이고 순풍단(122)은 냉각 기체 하류와 대응되는 일단임)에 설치되고, 통풍 홈형강 본체(11)에는 간선 기류 통로(111)와 연통되는 적어도 한 갈래의 지선 기류 통로(112)가 더 구비되어 있으며 지선 기류 통로(112)의 공기 배출구는 통풍 홈형강 본체(11)의 측면에 설치된다.

본 발명의 실시예1의 통풍 홈형강은 통상적인 기존의 “工”자형 통풍 홈형강과 스트립형 통풍 홈형강과 달리, 그 간선 기류 통로(111)와 지선 기류 통로(112)의 설계는 적어도 하기와 같은 장점을 가진다.

1. 통풍홈 중의 냉각 기체의 권선에 대한 냉각 효과가 반경 방향에서 더 균일해지도록 할 수 있다. 그 구체적인 원리는 다음와 같다. 통풍 홈형강을 흐를 때, 일부분 냉각 기체는 통풍 홈형강 본체(11)의 양측의 통풍홈을 흐르고, 다른 일부분 냉각 기체는 통풍 홈형강 본체(11)의 역풍단(121)에서 간선 기류 통로(111) 내로 진입하며, 간선 기류 통로(111) 내의 냉각 기체는 지선 기류 통로(112)를 거쳐 통풍홈 내로 흐를 수 있는 바, 간선 기류 통로(111) 중의 냉각 기체는 단지 코어와 통풍 홈형강 본체(11)의 부분적인 열량(주로 권선에서 발열하고, 권선의 열량은 코어와 통풍 홈형강으로 전달됨)만 전달받으므로, 그 온도 상승값이 비교적 작다. 통풍홈 중의 냉각 기체는 직접적으로 권선과 열량 교환하므로, 간선 기류 통로(111) 중의 냉각 기체의 온도는 통풍홈 중의 냉각 기체의 온도보다 더 낮다. 이로써, 통풍홈에서 혼합된 후 통풍홈 중의 냉각 기체의 반경 방향에서의 온도 차이를 더 작게 할 수 있고, 권선에 대한 냉각 효과가 반경 방향으로 더 균일해지도록 한다. 이러한 냉각 방식은 권선의 국부적 열점을 제거하고 권선의 열응력을 감소하여 모터의 사용 수명을 연장시키는데 유리하다.

2. 간선 기류 통로(111)와 지선 기류 통로(112)는 통풍 홈형강과 냉각 기체의 접촉 면적을 증가시키는 작용을 할 수 있는 바, 이로써 냉각 기체의 통풍 홈형강 자체에 대한 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.

3. 냉각 기체가 지선 기류 통로(112)에서 통풍홈으로 흐를 때, 일정한 정도로 통풍홈 중의 기류를 교란하여 통풍홈 중의 난류 정도를 증가시킬 수 있으며, 이로써 통풍홈 중의 냉각 기체가 통풍 홈형강 및 그 측변의 권선과 더욱 충분하게 접촉되도록 하여 냉각 기체의 냉각 능력을 강화할 수 있고 냉각 방열 효과를 강화할 수 있다.

상기 특징을 구비하는 외에, 본 실시예의 통풍 홈형강은 기타 특징을 더 구비는 바, 아래에 각각 설명하도록 한다.

본 실시예에 있어서, 지선 기류 통로(112)의 수량은 복수 갈래이고(도면에 8갈래로 도시됨), 복수 갈래의 지선 기류 통로(112)는 간선 기류 통로(111)와 대칭된다. 이로써, 통풍 홈형강 본체(11)의 양측의 권선은 모두 비교적 균일하게 냉각될 수 있다. 이 밖에, 본 실시예의 지선 기류 통로(112)는 통풍 홈형강 본체(11)의 순풍단(122)으로 경사지고 지선 기류 통로(112)와 간선 기류 통로(111) 사이의 끼인각은 10°∼70°이며 이러한 설계는 냉각 기체를 순풍단(122)의 위치에 더 근접하게 유도하여 냉각의 균일 정도를 더 좋게 한다.

본 실시예에 있어서, 통풍 홈형강 본체(11)는 전체적으로 일체화 구조이다. 앞서 설명한 간선 기류 통로(111)와 지선 기류 통로(112)를 형성하기 위하여, 본 실시예는 통풍 홈형강 본체(11)의 표면에 홈을 개설하는 방식을 이용한다. 즉, 간선 기류 통로(111)는 통풍 홈형강 본체(11)의 표면에 개설되는 간선홈이고, 지선 기류 통로(112)는 통풍 홈형강 본체(11)의 표면에 개설되는 지선홈이다. 이로써 통풍 홈형강 본체(11)가 두 개의 서로 인접하는 코어 세그먼트의 톱니부 사이에 끼였을 경우, 냉각 기체는 상기 간선홈과 지선홈의 가운데를 흐를 수 있고, 통풍 홈형강의 두께가 일반적으로 비교적 얇으므로 그 내부에서 단면적이 비교적 큰 홀을 가공하기 어려운데 표면에 홈을 개설하는 이러한 방식은 내부에 홀을 개설하는 방식에 비하여 통풍 홈형강 제조 공정의 난이도를 낮출수 있다. 구체적으로, 본 실시예는 통풍 홈형강 본체(11)의 두 개의 표면에 모두 간선홈과 지선홈을 개설한다.

본 실시예에 있어서, 통풍 홈형강 본체(11)의 측면에 복수 개의 톱니(13)를 설치하고, 톱니(13)를 사용하여 통풍 홈형강과 통풍홈을 흐르는 냉각 기체 사이의 경계층을 효과적으로 타파하여 냉각기체의 난류 정도를 현저하게 증가하며 냉각 기체가 통풍 홈형강 및 그 측변의 권선과 충분하게 접촉되도록 하여 냉각 기체의 냉각 능력을 진일보 강화하고 냉각 방열 효과를 강화한다. 이 밖에, 톱니(13)는 통풍 홈형강의 경계를 확대하여 그 방열 면적을 증가시켜, 통풍 홈형강 자체의 방열을 강화할 수 있고, 톱니형 구조 자체 역시 제조하기 용이하다. 구체적으로, 톱니(13)의 형태는 도시되는 형태에 한정되지 않고 삼각형 톱니, 파문형 톱니, 직사각형 톱니 또는 사다리꼴 톱니일 수 있다.

본 실시예 중의 통풍 홈형강 본체(11)의 역풍단(121)은 헤드부에 위치하고, 상기 헤드부의 너비는 역풍단(121)을 향하는 방향을 따라 점차 작아진다. 이러한 설계는 훌륭한 바람 유도 효과를 가져다 줄 수 있고 바람 저항을 감소시켜 모터 냉각 시스템에 대한 저항력이 증가되지 않으면서도 모터 권선의 온도를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 통풍 홈형강 본체(11)의 역풍단(121)의 상단 양측의 면은 평면일 수 있고, 두 개 평면 사이에 끼인각이 구비된다. 본 실시예에 있어서, 이 끼인각은 예각이다. 그러나, 이 끼인각은 둔각으로도 설계될 수 있는데, 예각은 둔각보다 바람 유도 효과가 더 훌륭하다. 이 밖에, 통풍 홈형강 본체(11)의 역풍단(121)의 상단 양측의 측면은 타원 호면과 같은 곡면으로도 설계될 수 있는 바, 즉 통풍 홈형강 본체(11)의 헤드부의 윤곽선은 타원호형일 수 있어, 이로써도 바람의 저항을 감소시킬 수 있다.

본 실시예 중의 간선 기류 통로(111)는 통풍 홈형강 본체(11)의 순풍단(122)에 설치되는 공기 배출구를 구비하는 바, 즉 간선 기류 통로(111)는 지선 기류 통로(112)와 연통되는 외에, 통풍 홈형강 본체(11)의 순풍단(122)에서 개구되어, 일부분 냉각 기체가 간선 기류 통로(111)의 공기 배출구로부터 배출되어 통풍 홈형강의 바람 저항을 감소시키는 작용을 할 수 있다.

실시예2

도2에 도시된 바와 같이, 도2는 본 발명의 실시예2의 통풍 홈형강의 사시 모식도이다. 본 실시예의 통풍 홈형강 본체(11)는 마찬가지로 전체적으로 일체화 구조인 바, 본 실시예의 통풍 홈형강과 실시예1의 통풍 홈형강의 주요한 구별점은 하기와 같다. 본 실시예에 있어서, 간선 기류 통로(111)는 통풍 홈형강 본체(11) 내에 설치되는 간선 덕트이고 지선 기류 통로(112)는 통풍 홈형강 본체(11) 내에 설치되는 지선 덕트이며, 여기서 덕트를 이용하는 방식도 역시 기체가 유동되도록 하므로, 마찬가지로 권선의 냉각이 더 균일해지고 냉각 기체의 냉각 효과를 증강하는 목적을 달성할 수 있다.

실시예3

도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 도3 및 도4는 각각 본 발명의 실시예3의 통풍 홈형강의 사시 모식도와 구조 모식도이다. 본 실시예의 통풍 홈형강과 상기의 실시예의 통풍 홈형강의 주요 구별점은 하기와 같다. 본 실시예에 있어서, 통풍 홈형강 본체(11)는 더이상 전체적으로 일체화 구조가 아니고, 통풍 홈형강 본체(11)는 두 개의 스트립형 세그먼트(14)를 포함하며 두 개의 스트립형 세그먼트(14) 사이의 빈 영역은 간선 기류 통로(111)를 구성한다. 여기서, 상기의 실시예와 같이 홈을 개설하거나 또는 덕트를 가공하는 것이 아니라 직접적으로 두 개의 스트립형 세그먼트(14) 사이의 빈 영역을 이용하여 간선 기류 통로(111)를 구성하여, 진일보로 통풍 홈형강의 가공 공정을 간소화할 수 있다. 예를 들면, 단지 두 개의 스트립형 세그먼트(14)만 가공하여 그 위치를 배치하여 두 개의 스트립형 세그먼트(14) 사이에 간격을 형성한다. 통풍 홈형강 본체(11)가 두 개의 서로 인접한 코어 세그먼트의 톱니부 사이에 끼였을 경우, 즉시 간선 기류 통로(111)를 형성할 수 있다. 이 밖에, 통풍 홈형강의 두께가 일반적으로 비교적 얇으므로, 그 내부에 단면적이 비교적 큰 홀을 가공하기 어렵다. 따라서, 이러한 분체 방식은 빈 영역의 너비를 비교적 넓게 배치함으로써 비교적 얇은 부재에 비교적 큰 단면적의 덕트를 가공하지 않아도 된다.

본 실시예는 마찬가지로 통풍 홈형강 본체(11)의 측면에 복수 개의 톱니(13)가 구비되어 있고 분체 설계를 사용함으로 인하여 본 실시예의 톱니(13)는 스트립형 세그먼트(14)의 빈 영역과 마주하는 측면에 설치된다. 바람 저항을 감소하기 위하여, 본 실시예에서 통풍 홈형강 본체(11)의 헤드부의 너비는 동일하게 역풍단(121)을 향하는 방향을 따라 점차 작아지고, 통풍 홈형강 본체(11)의 역풍단(121)의 상단 양측의 면은 마찬가지로 평면이며 분체 설계를 사용함으로 인하여 이 두 개 평면은 각각 두 개의 스트립형 세그먼트(14)에 설치된다.

이 밖에, 실시예1과 유사한 것으로, 본 실시예의 지선 기류 통로(112) 역시 스트립형 세그먼트(14)의 표면에 설치되는 홈이고, 홈을 개설하는 방식도 제조되기 용이한 장점을 구비하여 두께가 비교적 얇은 스트립형 세그먼트(14)에 응용할 수 있다. 실시예2 중의 지선 기류 통로(112)의 설치 형식에 대한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 스트립형 세그먼트(14)의 두께가 비교적 두꺼운 경우, 본 실시예의 지선 기류 통로(112) 역시 스트립형 세그먼트(14) 내에 설치되는 덕트로 교체할 수 있고, 이로써 마찬가지로 간선 기류 통로(111) 중의 냉각 기체를 통풍홈으로 도입하는 작용을 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 두 개의 스트립형 세그먼트(14)의 역풍단(121) 사이의 거리(도4 에 표시한 a와 대응됨)와 그 순풍단(122) 사이의 거리(도4 에 표시한 b와 대응됨)는 동일하다.

실시예4

도5에 도시된 바와 같이, 도5는 본 발명의 실시예4의 통풍 홈형강의 구조 모식도이다. 본 실시예의 통풍 홈형강과 실시예3의 통풍 홈형강의 주요 구별점은 하기와 같다. 본 실시예의 두 개의 스트립형 세그먼트(14)의 역풍단(121)사이의 거리는 이 두 개의 스트립형 세그먼트(14)의 순풍단(122) 사이의 거리보다 길다(즉, 도4 중의 a>b와 대응됨). 순풍단(121)이 상대적으로 “더 밀폐”되므로, 이러한 설계는 간선 기류 통로(111) 중의 더욱 많은 냉각 기체가 지선 기류 통로(112)를 통하여 통풍홈으로 도입되도록 할 수 있다. 두 개의 스트립형 세그먼트(14)의 순풍단 사이의 거리가 0일 경우, 간선 기류 통로(111) 중 모든 냉각 기체가 모두 지선 기류 통로(112)을 통하여 통풍홈에 도입되도록 한다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 두 개의 스트립형 세그먼트(14)의 순풍단 사이의 거리가 0일 경우, 두 개의 스트립형 세그먼트(14)도 일체화 구조로 만들 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 각 실시예의 통풍 홈형강에 대하여 설명하였다. 상기의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명이 제공하는 통풍 홈형강은 그 구조가 비교적 큰 유연성을 가지는 바, 예를 들면, 통풍 홈형강은 일체로 구성되거나 분체로 구성될 수 있다. 또는, 홀을 개설(open hole)하는 방식을 사용하여 바람을 유도하거나, 홈을 개설하는 방식을 사용하여 바람을 유도할 수도 있다. 또는, 개설하는 홈의 수량, 형태와 깊이는 실제적 수요에 근거하여 설계할 수 있는 바 도시된 경우에 한정되지 않는다. 또는, 통풍 홈형강 본체의 양 측에 톱니를 개설할 수 있는 바, 톱니의 수량, 형태는 도시된 경우에 한정되지 않는다. 또는, 통풍 홈형강의 최상부(top)는 예각 또는 호형을 나타낼 수 있다. 또는, 통풍 홈형강의 상부(up side) 너비와 하부 너비는 동일하거나 상이할 수 있으며 하부 너비는 상부 너비보다 좁을 수 있다. 또는, 하부는 개구하거나 개구하지 않을 수 있다. 본 발명이 제공하는 통풍 홈형강은 그 구조 자체가 용이하게 실현되므로, 이를 기반으로 통풍 홈형강의 설계에 대하여 쉽게 조절하여 각종 실제적인 냉각 방열 요구를 만족시킬 수 있다.

본 발명이 제공하는 통풍 홈형강은 복수 개의 기류 통로를 구비하는 특징에 기반하여, 본 발명이 제공하는 통풍 홈형강은 또 “멀티 통로 통풍 홈형강”으로 칭할 수 있고 여기서 홈을 개설하는 형식을 사용하는 통풍 홈형강은 “홈 개설형 통풍 홈형강”으로 칭할 수 있다. 그러나, 언급해야 할 것은, 여기서 “통풍 홈형강”은 모터 냉각 기술 분야의 일반화된 명칭으로, 이는 기타 분야 중의 단면이 홈형을 나타내는 “홈강” 강재와 구분되고, 그 재료 자체도 “강철”에 한하지 않으며 금속일 수 있는 것 외에도, 그 재료는 또 비교적 높은 열 전도 계수를 구비하는 비금속일 수 있다. 이하 본 발명의 실시예의 통풍 구조에 대하여 설명하도록 한다.

실시예5

도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 여기서 도6은 본 발명의 실시예6의 통풍 구조의 사시 모식도로서, 이는 통풍 구조의 외부에서 관찰할 때의 상태를 나타낸다. 도7은 본 발명의 실시예 5의 통풍 구조의 단면 모식도로서, 이는 통풍 구조의 내부에서 관찰할 때의 상태를 나타낸다. 본 발명의 실시예의 통풍 구조는, 적어도 두 개의(예를 들면, 도면에서는 3개로 도시됨) 코어 세그먼트(2)를 포함하고, 코어 세그먼트(2)에 복수 개의(예를 들면, 도면에서는 5개로 도시됨) 톱니부(21)가 구비되어 있으며, 동일한 코어 세그먼트(2)의 서로 인접한 톱니부(21) 사이는 권선(3)을 수용하기 위한 홈(도면에는 표시되지 않았으나, 권선(3)에 의해 이미 충진되었음)이 구성되고, 서로 인접한 코어 세그먼트(2)의 대응되는 톱니부(21) 사이에 상기 실시예의 어느 하나의 통풍 홈형강(1)이 구비되어 있으며 통풍 홈형강 본체(11)의 측면은 홈을 향한다.

본 실시예의 통풍 구조가 동작 시, 일부분 냉각 기체는 직접적으로 통풍 홈형강(1)의 양측의 통풍홈 내로 진입하고, 다른 일부분 냉각 기체는 통풍 홈형강(1)의 간선 기류 통로(111)와 지선 기류 통로(112)를 거쳐 통풍홈 내에 진입하며, 통풍홈 중의 냉각 기체가 온도가 비교적 높은 권선과 열교환을 진행함으로 인하여 간선 기류 통로(111) 중의 냉각 기체의 온도가 상대적으로 더 낮다. 지선 기류 통로(112)에서 배출되는 냉각 기체와 원 통풍홈 중의 냉각 기체는 혼합된 후, 통풍홈 중의 냉각 기체가 통풍 홈형강(1)의 방향에 따른 온도 차이를 감소할 수 있어 권선이 더 균일하게 냉각되도록 한다. 동시에, 지선 기류 통로(112)에서 배출되는 냉각 기체는 일정한 정도로 통풍홈 중의 기류를 교란하여 냉각 기체의 냉각 능력을 강화할 수 있다.

발명자는 상기 구조의 기초상에서, 플로우 필드 산출 소프트웨어를 사용하여 대조 시뮬레이션을 진행하고, 실험 플랫폼을 통해 검증한 결과, 상기 상이한 실시예의 통풍 홈형강은 기존의 통풍 홈형강에 비하여, 5∼10K의 모터 권선의 온도 상승을 효과적으로 감소시킬수 있는데, 이는 모터의 안전 여유를 대폭 증가하고 그 사용 수명을 연장 및 유지 비용을 절감할 수 있다. 모터의 온도 상승의 불변을 유지할 경우, 모터의 최적화 설계와 배합하여 전력 밀도의 증가, 무게의 감소와 원가의 절감을 실현할 수 있다. 예를 들면, 모터 절연 B급에 따라 설계하여 온도 상승 90K의 불변을 유지할 경우, 상기 통풍 홈형강을 배치하면 동 사용량의 5%를 직접적으로 절약할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 서로 인접한 톱니부(21) 사이에 홈 내의 권선(3)을 체결하기 위한 슬롯 웨지(4)가 더 연결되어 있어, 반경 방향에서의 변위의 발생을 방지한다. 구체적으로, 본 실시예의 코어 세그먼트(2)는 고정자 코어의 코어 세그먼트(“코어” 또는 “철심”이라 칭함) 일 수 있고 회전자 코어의 코어 세그먼트일 수도 있다. 일부 모터의 통풍 구조에 있어서, 서로 인접한 코어 세그먼트(2) 사이에 통풍 홈 플레이트를 더 구비되어 있고, 이런 경우 스폿 용접 등 용접 공정으로 상기 실시예의 통풍 홈형강을 통풍 홈 플레이트에 용접시킬 수 있다.

본 실시예에서 제공하는 통풍 구조는 기존의 공냉식 발전기, 전동기 등 모터에 사용될 수 있고, 예를 들면 대형 풍력 발전기, 중소형 발전기와 중소형 전동기에 응용될 수 있는 바, 그 중의 통풍 홈형강은 냉각 방열 효과를 현저하게 향상시킬 뿐만 아니라 또 용이하게 공정을 실현하므로 광범위한 응용 전망을 가진다. 이하 본 발명의 실시예의 통풍 홈형강의 제조 방법에 대하여 설명하도록 하며, 본 발명의 실시예의 통풍 홈형강의 제조 방법을 열독할 때, 상기의 도면을 함께 참조할 수 있다.

실시예6

도8에 도시된 바와 같이, 도8은 본 발명의 실시예6의 통풍 홈형강의 제조 방법의 흐름도이다. 본 실시예의 제조 방법은,

원자재를 절단하여 통풍 홈형강 반제품을 얻는 단계101;

통풍 홈형강 반제품을 절삭 가공하여 통풍 홈형강(1)을 얻는 단계102를 포함한다.

본 실시예 중의 절단 및 절삭 가공은 모두 용이하게 실현하고 제조 과정이 간단하여 실시예1 내지 실시예4 중의 어느 한 항에 따른 통풍 홈형강을 제조하는데 사용될 수 있다.

구체적으로, 단계101에 있어서, 절단기를 사용하여 원자재를 절단할 수 있고, 원자재는 구체적으로 강판일 수 있다. 대응되는 두께의 강판을 선택함으로써 통풍 홈형강 본체(11)의 두께 요구를 만족시킬 수 있다.

단계102에 있어서, 절삭 기계를 사용하여 통풍 홈형강 반제품을 절삭 가공한다. 구체적으로, 간선 기류 통로(111)와 지선 기류 통로(112)가 홈을 개설하는 형식을 사용할 경우, 절삭 기계는 밀링 머신을 포함할 수 있고, 밀링 절삭을 통하여 필요한 홈을 가공해 낼 수 있다. 그리고, 간선 기류 통로(111)와 지선 기류 통로(112)가 덕트 형식을 사용할 경우, 단계 102에 있어서, 절삭 기계는 드릴링 머신을 포함할 수 있고 천공을 통해 필요한 덕트를 가공해 낼 수 있다.

진일보로, 제조하고자 하는 통풍 홈형강 중에서, 통풍 홈형강 본체(11)가 두 개의 스트립형 세그먼트(14)(예를 들면, 실시예3, 실시예4의 통풍 홈형강)를 포함할 경우, 상기 제조 방법에 있어서, 단계102는 구체적으로 통풍 홈형강 반제품을 절삭 가공하여 두 개의 스트립형 세그먼트(14)를 얻고, 두 개의 스트립형 세그먼트(14)를 배치하여 두 개의 스트립형 세그먼트(14) 사이의 빈 영역이 간선 기류 통로(111)를 구성하도록 하는 통풍 홈형강 본체(11)를 얻는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시예7

도9에 도시된 바와 같이, 도9는 본 발명의 실시예7의 통풍 홈형강의 제조 방법의 흐름도이다. 본 실시예의 제조 방법은,

스트립형 반제품을 프레스 몰드의 몰드 캐비티 내에 넣는 단계201;

스트립형 반제품을 압출하여 스트립형 세그먼트(14)를 얻고 스트립형 세그먼트(14)의 표면에 홈이 구비되는 단계202;

두 개의 스트립형 세그먼트(14)를 배치하여 두 개의 스트립형 세그먼트(14) 사이의 빈 영역이 간선 기류 통로(111)를 구성하도록 하는 단계203를 포함한다.

본 실시예 중의 압출은 용이하게 실현할 수 있고, 일차로 성형이 가능하며, 제조 과정이 간단하여 상기 실시예3 내지 실시예4 중의 통풍 홈형강을 제조하는 것에 응용될 수 있다.

구체적으로, 단계201에 있어서, 프레스 몰드의 몰드 캐비티의 형태는 실시예3 또는 실시예4 중의 어느 하나의 스트립형 세그먼트(14)의 외형과 서로 맞물릴 수 있다. 단계202에 있어서, 압출기를 사용하여 반제품을 압출할 수 있다.

상기 내용을 종합해 보면 , 본 발명의 실시예에서 제공하는 바람직한 기술적 해결수단은 적어도 하기와 같은 특징을 구비한다.

1. 본 발명은 통풍 홈형강 표면에 홈 개설 구조를 추가함으로써, 중간 통로의 냉각 바람이 홈 개설 위치로부터 양 측을 향하여 통풍홈으로 유입되도록 한다. 중간 통로의 냉각 바람은 양측의 냉각 바람에 비하여 온도가 비교적 낮으므로, 홈 바닥(bottom) 부분의 권선의 냉각에 유리하여 국부적 열점을 제거하고 냉각이 더 균일해 지도록 하는 작용을 한다. 유한 요소 분석법(Finite: Element Analysis) 및 실측 결과에 의하면, 상이한 홈 개설 수량 및 크기에 따라 설치하는 홈형강은 모터의 권선의 온도5∼10K를 효과적으로 감소할 수 있다. 이에 따라, 통풍 홈형강 형식이 단일한 공백을 보충하고 권선의 온도를 감소하여 고온의 위험을 방지한다.

2. 통풍 홈형강의 하부 너비는 상부 너비 보다 작고, 심지어 하부는 밀폐되어 중간 통로의 냉각 바람이 전부 홈 개설 위치로부터 배출되도록 할 수 있다.

3. 본 발명은 통풍 홈형강의 양측에 톱니형 구조를 추가함으로써, 홈형강과 냉각 공기 사이의 경계층을 효과적으로 타파하여 난류 효과를 증가시켜 냉각 바람과 홈형강 및 양측의 권선이 충분히 접촉되도록 하여 방열 효과를 최대한으로 강화하고 냉각 기체의 냉각 능력을 강화하며 동시에, 톱니를 개설하여 통풍 홈형강 경계를 확대하여 방열 면적을 증가시킨다.

4. 통풍 홈형강의 헤드부는 끝이 뾰족한 형식을 사용하여(예각 또는 호형일 수 있음), 훌륭한 바람 유도 효과를 구비함으로써 모터 냉각 시스템에 대한 저항력이 많이 증가되지 않으면서 모터 권선의 온도를 효과적으로 감소하는 것을 실현할 수 있다.

상기 서술은 단지 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용일 뿐 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 지식을 가진 자는 본 발명에서 게시하는 기술 범위 내에서 변화 또는 교체를 용이하게 생각해 낼 수 있는 바, 이는 모두 본 발명의 보호범위 내에 속해야 한다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 반드시 본 청구범위의 보호 범위를 기준으로 하여야 한다.

1: 통풍 홈형강
11: 통풍 홈형강 본체
111: 간선 기류 통로
112: 지선 기류 통로
121: 역풍단
122: 순풍단
13: 톱니
14: 스트립형 세그먼트
2: 코어 세그먼트
21: 톱니부
3: 권선
4: 슬롯 웨지

Claims (16)

1. 통풍 홈형강 본체를 포함하고,
   상기 통풍 홈형강 본체에서 상기 통풍 홈형강 본체의 방향을 따라 간선(幹線) 기류 통로가 구비되어 있으며, 상기 간선 기류 통로의 공기 흡입구는 상기 통풍 홈형강 본체의 역풍단에 설치되고, 상기 통풍 홈형강 본체에는 상기 간선 기류 통로와 연통되는 적어도 한 갈래의 지선(支線) 기류 통로가 더 구비되어 있으며, 상기 지선 기류 통로의 공기 배출구는 상기 통풍 홈형강 본체의 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
2. 제1항에 있어서,
   상기 간선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체 표면에 설치되는 간선(幹線)홈이고, 상기 지선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체 표면에 설치되는 지선(支線)홈인 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
3. 제1항에 있어서,
   상기 간선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체 내에 설치되는 간선 덕트(duct)이고, 상기 지선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체 내에 설치되는 지선 덕트인 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
4. 제1항에 있어서,
   상기 통풍 홈형강 본체는 두 개의 스트립형 세그먼트를 포함하고 상기 두 개의 스트립형 세그먼트 사이의 빈 영역은 상기의 간선 기류 통로를 구성하는 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
5. 제4항에 있어서,
   상기 두 개의 스트립형 세그먼트의 역풍단 사이의 거리는 상기 두 개의 스트립형 세그먼트의 순풍단 사이의 거리보다 길거나 같은 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
6. 제5항에 있어서,
   상기 두 개의 스트립형 세그먼트의 순풍단 사이의 거리는 0인 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
7. 제4항에 있어서,
   상기 지선 기류 통로는 상기 스트립형 세그먼트 표면에 설치되는 홈이거나 또는 상기 스트립형 세그먼트 내에 설치되는 덕트인 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
8. 제1항에 있어서,
   상기 지선 기류 통로는 상기 통풍 홈형강 본체의 순풍단으로 경사지고, 상기 지선 기류 통로와 상기 간선 기류 통로 사이의 끼인각은 10°∼70°인 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
9. 제1항에 있어서,
   상기 지선 기류 통로의 수량은 복수 갈래이고, 상기 복수 갈래의 지선 기류 통로는 상기 간선 기류 통로와 대칭되는 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
10. 제1항에 있어서,
    상기 통풍 홈형강 본체의 측면에 복수 개의 톱니가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
11. 제1항에 있어서,
    상기 통풍 홈형강 본체의 역풍단은 헤드부에 위치하고 상기 헤드부의 너비는 역풍단을 향하는 방향을 따라 점차 작아지는 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
12. 제11항에 있어서,
    상기 통풍 홈형강 본체의 역풍단의 상단 양측의 면은 평면이고, 상기 두 개의 평면 사이의 끼인각은 예각인 것을 특징으로 하는 통풍 홈형강.
13. 복수 개의 톱니부가 구비되어 있는 적어도 두 개의 코어 세그먼트를 포함하고,
    동일한 코어 세그먼트의 서로 인접한 톱니부 사이는 권선을 수용하기 위한 홈이 구성되며, 서로 인접한 코어 세그먼트의 마주하는 톱니부 사이에 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 따른 통풍 홈형강이 구비되어 있고, 상기 통풍 홈형강 본체의 측면은 상기 홈과 대향하는 것을 특징으로 하는 통풍 구조.
14. 제13항에 따른 통풍 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
15. 원자재를 절단하여 통풍 홈형강 반제품을 얻는 단계;
    상기 통풍 홈형강 반제품을 절삭 가공하여 상기 통풍 홈형강을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 따른 통풍 홈형강의 제조 방법.
16. 스트립형 반제품을 프레스 몰드의 몰드 캐비티 내에 넣는 단계;
    상기 스트립형 반제품을 압출하여 표면에 홈을 구비하는 스트립형 세그먼트를 얻는 단계;
    상기 두 개의 스트립형 세그먼트를 배치하여 상기 두 개의 스트립형 세그먼트 사이의 빈 영역이 간선 기류 통로를 구성하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제7항에 따른 통풍 홈형강의 제조 방법.

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