이중여자 유도 발전기의 구조{Rotor Construction of Double-Fed Induction Generator}

도 1은 본 고안의 이중여자 유도 발전기를 보인 부분 단면도.

도 2는 본 고안의 요부구성을 보인 부분 확대도,

도 3은 종래 이중여자 유도발전기를 보인 부분 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명*

1. 발전기 케이스, 2. 전기 발생수단,

3. 회전자 철심, 4. 회전자 권선,

5. 고정자, 6. 부하측 베어링,

7. 반부하측 베어링, 8. 연결선,

11. 슬립링 케이스, 12. 공급수단,

13. 슬립링, 14. 브러쉬,

15. 단자봉, 17. 차단수단,

18. 지지부, 19. 차단팬,

20. 슬립링팬, 21,21a, 차단부,

22. 에폭시몰딩, 23. 결합홀,

31. 회전축, 32. 방출홀,

33. 냉각부, 34. 냉각팬,

35. 엔코더,

본 고안은 이중여자 유도 발전기의 구조에 관한 것으로, 특히 외부에서 베어링으로의 접근이 용이하여 풍력발전시설과 조류발전시설의 높고 협소한 공간에서도 베어링의 보수가 용이하고, 발전기 케이스와 슬립링 케이스의 효과적인 공간분리를 위해 카본브러쉬 가루(미세분진) 차단용 팬과 슬립링 케이스 내부 공기 흐름을 위한 슬립링 팬을 일체로 형성하여 구조의 단순화를 꾀하여 전체적인 제품의 구조를 단순화할 수 있도록 한 이중여자 유도 발전기의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 이중 여자 유도 발전기는 풍력 발전 시설 또는 조류 발전 시설에 설치되는 것이다.

도 3을 참조하여 종래의 이중 여자 유도 발전기를 설명하면 다음과 같다.

발전기 케이스(41)의 일측으로 슬립링 케이스(48)가 결합되어 있고, 발전기 케이스(41)의 상부에는 발전시설의 냉각을 위한 냉각부(59)와 냉각팬(61)이 설치되어 있다.

상기 발전기 케이스(41)의 중앙으로 회전축(58)이 관통되게 형성되고, 상기 회전축(58)에는 회전자 철심(42)과 회전자 권선(43)이 형성되며, 이와 대향되도록 발전기 케이스(41) 내주면상에는 고정자(44)가 형성되어 전기발생수단을 이룬다.

그리고, 발전기 케이스(41)의 앞쪽과 회전축(58)의 부하측 끝단에 부하측 베어링(45)이 형성되고, 발전기 케이스(41)의 뒤쪽과 회전축(58)의 중간부에 반부하측 베어링(46)이 형성되어 회전축을 지지하게 되며, 상기 슬립링 케이스(48)의 내부에는 회전축(58)의 외주면상에 슬립링(50)이 형성되고, 상기 슬립링(50)의 상부면에는 슬립링 케이스(48)로부터 형성된 카본재질의 브러쉬(51)가 맞대어져 전기발생수단에서 발생된 전기를 외부로 배출하도록 구성된다.

이때, 상기 전기발생수단의 회전자권선(43)과 슬립링(50)은 슬립링(50)에 연결된 단자봉(52)에 연결선(47)을 이용하여 연결하게 되는데, 발전기 케이스(41)와 슬립링 케이스(48)의 사이에 반부하측 베어링(46)이 설치되어 있으므로 도 3에 도시된 바와같이 회전축(58)에 연결홀(60)을 형성하여 이 연결홀(60)을 통해 연결선(47)을 삽입하도록 구성된다.

그리고, 회전축(58)의 끝단에는 슬립링팬(54)을 형성하여 브러쉬(51)와 슬립링(50)의 마찰에 의해 발생하는 카본입자(미세분진)가 방출홀(57)을 통해 외부로 배출될 수 있도록 구성된다.

그러나 종래기술은 회전자를 지지하는 2개의 베어링 중 한개의 반부하측 베어링이 발전기 케이스와 슬립링 케이스의 사이에 위치하기 때문에 베어링의 고장으로 인한 교체 및 보수작업시 반부하측 베어링으로 접근이 어려워 베어링의 분리 및 수리가 매우 어려운 문제점이 발생하고 있었고, 또한 전기발생수단과 슬립링을 전기적으로 연결시키기 위하여 연결홀이 형성된 회전축(중공형)을 사용해야만 하므로 회전축의 제조단가가 상승하게되는 문제점이 발생하고 있다.

따라서 상기 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 발전기 케이스의 일측 끝단과 회전축의 부하측 사이에 부하측 베어링을 형성하고, 상기 슬립링 케이스의 외측과 회전축의 끝단 사이에 반부하측 베어링을 형성하므로서, 외부에서 베어링으로의 접근이 용이하여 풍력발전시설과 조류발전시설의 높고 협소한 공간에서도 베어링의 보수가 용이하고, 발전기 케이스와 슬립링 케이스의 효과적인 공간분리를 위해 카본브러쉬 가루(미세분진) 차단용 팬과 슬립링 케이스 내부 공기 흐름을 위한 슬립링 팬을 일체로 형성하여 구조의 단순화를 꾀하여 전체적인 제품의 구조를 단순화할 수 있도록 한 이중여자 유도 발전기의 구조를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위하여 본 고안은,

청구항 1항에 의하여 회전축이 중앙 부분을 관통 형성할 수 있도록 발전기 케이스와 슬립링 케이스가 결합 형성되며, 상기 회전축에 형성된 회전자와 케이스의 내주면상에 고정된 고정자로 이루어진 유도전기 발생용 전기 발생수단을 형성하고, 상기 슬립링 케이스 내측에 전기의 외부 공급을 위하여 슬립링과 브러쉬로 이루어진 공급수단을 형성한 이중여자 유도발전기의 구조에 있어서, 상기 발전기 케이스의 일측 끝단과 회전축의 부하측 사이에 부하측 베어링을 형성하고, 상기 슬립링 케이스의 외측과 회전축의 끝단 사이에 반부하측 베어링을 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 제 2 항에 의하여, 상기 발전기 케이스와 슬립링 케이스의 사이에 브 러쉬와 슬립링의 마찰에 의해 발생되는 미세분진이 발전기 케이스 내부로 유입되지 않도록 차단하는 차단수단을 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 제 3 항에 의하여, 상기 차단수단은 평판 형태로 형성된 한쌍의 차단부가 발전기 케이스와 슬립링 케이스 결합부분에 형성되고, 상기 회전축의 도중에 지지대를 상향 돌출 형성하며, 상기 지지대의 상부에 차단팬과 슬립링팬을 일체로 형성하여 팬의 회전에 의해 슬립링 케이스 내부에 존재하는 미세분진이 차단부로 유동되도록 하고, 상기 슬립링 케이스에는 미세분진의 배출을 위한 방출홀을 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 제 4 항에 의하여, 상기 지지대에 결합홀을 형성하고, 슬립링과 연결된 상태의 단자봉을 상기 결합홀에 삽입하며, 단자봉의 끝단을 회전자권선과 연결된 연결선으로 연결한 것을 특징으로 한다.

청구항 제 5 항에 의하여, 상기 결합홀에 삽입된 단자봉을 에폭시 몰딩 처리하여 고정시킨 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 1과 도 2를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

발전기 케이스(1)의 일측에 슬립링 케이스(11)가 결합 형성되며, 상기 발전기 케이스(1)와 슬립링 케이스(11) 중앙부분을 회전축(31)이 관통되도록 형성하고, 상기 발전기 케이스(1) 내부 중앙 부분에 회전축(31)에 결합되어 회전축(31)이 회전되는 방향으로 회전하면서 유도 전기를 발생할 수 있도록 전기발생수단(2)을 결 합 형성하고,

상기 전기 발생수단(2)에서 발생된 유도 전기를 외부로 공급할 수 있도록 슬립링 케이스(11)의 내부 중앙 부분에 공급수단(12)이 회전축(31)에 결합 형성되며,

상기 발전기 케이스(1) 상부 중앙 부분에 전기발생수단(2)의 회전에 의하여 발생 되는 열을 식혀줄 수 있도록 냉각부(33)를 형성한다.

이때, 상기 전기발생수단(2)은 발전기 케이스(1) 내측 중앙 부분에 위치하도록 회전축(31)의 외주면상에 회전자 철심(3) 및 회전자 권선(4)을 형성하고, 이와 대향하도록 발전기 케이스(1)의 내주면상에 고정자(5)를 형성하여 이룬다.

상기 전기 발생수단(2)에서 발생된 유도 전기는 연결선(8)을 통하여 슬립링 케이스(11) 내부에 형성된 공급수단(12)으로 공급되는데, 상기 공급수단(12)은 연결선(8)이 연결되기 위한 단자봉(15)이 연결형성된 슬립링(13)이 회전축(31)에 적어도 하나 이상 결합 형성하며, 상기 슬립링(13)에 접촉되어 전기를 외부로 배출시키는 카본재질의 브러쉬(14)가 슬립링 케이스(11)로 부터 연장 형성 구성한 것이다.

이하, 미설명된 도면부호 35는 회전속도 감지용 엔코더를 도시한 것이다.

그리고, 본 고안에서는 부하측 베어링(6)과 반부하측 베어링(7)이 발전기의 양측 끝단에 위치하도록 형성한다.

도면에 도시된 바와같이 상기 발전기 케이스(1)의 일측 끝단과 회전축(31)의 부하측 사이에 부하측 베어링(6)을 형성하고, 상기 슬립링 케이스(11)의 외측과 회전축(31)의 끝단 사이에 반부하측 베어링(7)을 형성하므로서, 정비시 작업자가 쉽 게 베어링(6,7)에 접근할 수 있도록 한다.

한편, 슬립링(13)과 브러쉬(14)의 마찰에 의해 발생하는 미세먼지가 발전기 케이스(1)의 내부로 유입되지 못하도록 차단하는 차단수단(17)을 발전기 케이스(1)와 슬립링 케이스(11)의 사이에 형성하는데, 상기 차단수단(17)은 평판 형태로 형성된 한쌍의 차단부(21,21a)가 발전기 케이스(1)와 슬립링 케이스(11) 결합부분에 형성되고, 상기 회전축(31)의 도중에 지지대(18)를 상향 돌출 형성하며, 상기 지지대(18)의 상부에 차단팬(19)과 슬립링팬(20)을 일체로 형성하여 팬(19,20)의 회전에 의해 슬립링 케이스(11) 내부에 존재하는 미세분진이 차단부(21,21a)로 유동되도록 하고, 상기 슬립링 케이스(11)에는 미세분진의 배출을 위한 방출홀(32)을 형성하여 이룬다.

이때, 상기 지지대(18)에 결합홀(23)을 형성하여 단자봉(15)이 끼워질 수 있도록 하고, 상기 결합홀(23)과 단자봉(15) 사이를 에폭시몰딩(22) 처리하여 절연이 이루어지도록 함은 물론 단자봉(15)을 견고하게 고정시킬 수 있도록 구성한다.

이와같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 작동은, 회전축(31)의 회전에 의해 회전자권선(4)이 회전하면서 전기가 발생되어 연결선(8)을 통해 슬립링(13)으로 공급된 후 슬립링(13)에 접촉되어 있는 브러쉬(14)에 의해 외부로 공급된다.

그리고, 발전기 동작중 브러쉬(14)와 슬립링(13)의 마찰에 의해 발생되는 미세먼지는 회전축(31)과 함께 회전하는 슬립링팬(20)과 차단팬(19)에 의해 차단부(21,21a)로 유동되어 방출홀(32)을 통해 외부로 배출되므로 미세먼지가 발전기 케이스(1) 내부로 유입되는 것을 효율적으로 차단할 수 있게 된다.

상기 설명과 같이 동작하는 본 고안의 이중 여자 유도발전기는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게 된다.

회전축(31)을 지지하고 있는 부하측 베어링(6)과 반부하측 베어링(7)이 발전기의 양측 끝단에 위치하게 되므로 베어링 고장에 의한 교체 및 수리시 작업자가 용이하게 베어링(6,7)에 접근하여 수리할 수 있게 되며, 이를통해 베어링 보수작업시 발전기를 정지시키는 시간을 현저히 줄여줄 수 있게 된다.

또한, 차단팬(19)과 슬립링팬(20)을 일체로 형성함에 따라 구조를 단순화 할 수 있으며, 차단팬(19) 및 슬립링팬(20)이 형성된 지지대(18)상에 결합홀(23)을 형성하여 슬립링(13)과 연결된 상태의 단자봉(15)을 삽입 처리하고, 단자봉(15)과 결합홀(23) 사이를 에폭시몰딩(22) 처리함에 따라 단자봉(15)의 절연 및 고정을 견고하게 구현할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 발전기 케이스의 일측 끝단과 회전축의 부하측 사이에 부하측 베어링을 형성하고, 상기 슬립링 케이스의 외측과 회전축의 끝단 사이에 반부하측 베어링을 형성한 것으로, 이를 통해 외부에서 베어링으로의 접근이 용이하여 풍력발전시설과 조류발전시설의 높고 협소한 공간에서도 베어링의 보수가 용이하고, 발전기 케이스와 슬립링 케이스의 효과적인 공간 분리를 위해 카본브러쉬 가루(미세분진) 차단용 팬과 슬립링 케이스 내부 공기 흐름을 위한 슬립링 팬을 일체로 형성하여 구조의 단순화를 통해 전체적인 제품의 구조를 단순화할 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.