KR102690296B1 - 자계 방전 저항유닛 및 이를 갖춘 동기 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉각공기의 흐름을 제공하고 기동장치의 구조를 단순화시킬 수 있는 자계 방전 저항유닛 및 이를 갖춘 동기 전동기에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 자계 방전 저항유닛은, 회전축에 결합되는 허브; 및 상기 허브에 장착되며, 전류 도통시 저항체로 기능하는 적어도 한 쌍의 세그먼트를 포함하고, 상기 세그먼트는, 도체가 지그재그로 형성되며, 상기 세그먼트는, 방사상 바깥으로 개방된 제1 에어간극, 및 방사상 안쪽으로 개방된 제2 에어간극을 포함할 수 있다.

Description

자계 방전 저항유닛 및 이를 갖춘 동기 전동기 {FIELD DISCHARGE RESISTOR AND SYNCHRONOUS MOTOR HAVING THE SAME}

본 발명은, 냉각공기의 흐름을 제공하고 기동장치의 구조를 단순화시킬 수 있는 자계 방전 저항유닛 및 이를 갖춘 동기 전동기에 관한 것이다.

동기 전동기는, 고정자(전기자)에 분포권선이 배치되어 있고 교류 전원이 인가되면 회전자계가 만들어지며, 이 회전자계에 계자의 자극이 이끌려 회전자계와 동일한 속도로 회전을 할 수 있는 전동기이다. 이러한 동기 전동기는 기동토크를 발생시켜 회전자에 인가하는 기동장치를 구비할 수 있다.

기동장치는 동기 전동기의 회전축 상에 동축으로 장착될 수 있으며, 여자기, 정류기, 자계 방전 저항유닛 등을 포함할 수 있다. 여기서, 자계 방전 저항(FDR, Field Discharge Resistor)은 회전자 권선에 흐르는 전류의 크기를 낮추어 회전자의 기동시 발생하는 열을 감소시켜 절연의 열적 소손을 예방하는 역할을 한다.

동기 전동기의 안정적인 연속 작동을 위해 냉각이 필수적이며, 기동장치에서는, 전기 모듈이 있어 열에 가장 민감한 구성요소인 정류기를 적절히 냉각시켜야 한다. 기동장치를 냉각시키는 일반적인 방법은 냉각팬을 사용하여 냉각공기의 흐름을 제공하는 것이다.

(특허문헌 1) KR 1843754 B1

본 발명은, 냉각공기의 흐름을 제공하고 기동장치의 구조를 단순화시킬 수 있는 자계 방전 저항유닛 및 이를 갖춘 동기 전동기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 자계 방전 저항유닛은, 회전축에 결합되는 허브; 및 상기 허브에 장착되며, 전류 도통시 저항체로 기능하는 적어도 한 쌍의 세그먼트를 포함하고, 상기 세그먼트는, 도체가 지그재그로 형성되며, 상기 세그먼트는, 방사상 바깥으로 개방된 제1 에어간극, 및 방사상 안쪽으로 개방된 제2 에어간극을 포함하고, 상기 제1 에어간극은, 상기 도체의 직선부들 사이에 형성된 제1 사각형을 포함하고, 상기 제2 에어간극은, 상기 제1 사각형의 직선부들의 길이만큼 상기 도체의 직선부들 사이에 형성된 제2 사각형을 포함하고, 상기 제1 사각형의 단면적에 대한 상기 제2 사각형의 단면적의 비(R)가 0 ≤ R ≤ 1 로 될 수 있다.

본 발명에 따른 동기 전동기는, 하우징; 상기 하우징의 내부에서 회전 가능하고 철심과 권선을 구비한 회전자; 상기 회전자에 결합된 회전축; 상기 회전자의 둘레에 배치된 고정자; 및 상기 회전축에 장착되고, 기동토크를 발생시켜 상기 회전자에 전달하는 기동장치를 포함하고, 상기 기동장치는, 전술한 자계 방전 저항유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 자계 방전 저항유닛의 에어간극이 공기의 압력 차이를 생성하는 데에 사용될 수 있게 됨으로써, 냉각공기의 흐름을 제공하고 이에 따라 냉각팬을 생략 가능하게 되어 기동장치의 구조를 단순화시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자계 방전 저항유닛의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 단일 세그먼트의 정면도이다.
도 4는 체결구가 조립된 상태의 부분 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 동기 전동기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 기동장치의 내부를 도시한 단면도이다.
도 7은 기동장치 내 공기의 압력분포를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자계 방전 저항유닛의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자계 방전 저항유닛(1)은 허브(10) 및 적어도 한 쌍의 세그먼트(20)를 포함할 수 있다.

허브(10)는 예컨대 동기 전동기(2; 도 5 참조)의 회전축(3)에 결합되어 회전자와의 회전거동이 일치될 수 있다. 허브는, 세그먼트(20)를 회전축(3)에 결합시키는 매개체로서의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 허브는 체결판부(11)와 축결합부(12)를 포함할 수 있다.

체결판부(11)는 대략 원판 형상의 부재로서, 세그먼트(20)의 결합을 위한 복수의 관통홀(13)이 형성될 수 있다.

축결합부(12)는 체결판부(11)의 중앙에 체결판부의 일측면으로 돌출되는 관형상으로 형성되고, 회전축(3)이 삽입 및 관통하는 중공부(14)를 구비할 수 있다.

축결합부(12)와 회전축(3)이 예컨대 키이부재를 이용하여 서로 결합함으로써, 허브(10)와 회전축(3)은 회전거동이 일치되게 결합될 수 있다. 이를 위해 중공부(14)의 내면에 키이홈(15)이 형성될 수 있다.

이와 같은 구성으로 인해, 체결판부(11)에 결합되는 세그먼트(20)는, 예컨대 기동장치(5; 도 5 및 도 6 참조)의 케이싱(6) 내에서 허브(10)의 축방향 및 방사상으로 유동하는 공기와 충분히 접촉하여 냉각될 수 있다.

허브(10)는, 체결판부(11)의 일측면과 축결합부(12)의 외주면에 구비된 절연물을 더 포함할 수 있다. 절연물은 세그먼트(20)와 허브를 서로 절연시킬 수 있다. 예를 들면, 절연물은 허브의 표면에 도포된 에폭시 재질로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 단일 세그먼트의 정면도이다.

세그먼트(20)는, 허브(10)에 장착되며, 전류 도통시 저항체로 기능할 수 있다. 세그먼트는 적어도 한 쌍 이상으로 마련될 수 있다.

예를 들면, 세그먼트(20)는 도체가 만곡된 지그재그의 형상을 갖도록 형성됨으로써 도체의 양단은 서로 멀리 이격될 수 있다. 세그먼트는 대략 반원의 호형상으로 형성될 수 있으며, 한 쌍의 세그먼트가 원주방향으로 이어지도록 배치되어 대략 환형상의 세그먼트 쌍을 구성할 수 있다.

여기서, 환형상의 세그먼트 쌍 중 일측 세그먼트(20)의 일단은 전류가 세그먼트로 유입되는 전류 유입단으로 작용하며, 타측 세그먼트(20)의 일단은 세그먼트에 흐르는 전류가 유출되는 전류 유출단으로 작용한다.

또한, 환형상의 세그먼트 쌍 중 일측 세그먼트(20)의 타단과 타측 세그먼트의 타단(20) 사이에는 접속편(37; 도 2 및 도 4 참조)이 연결될 수 있다. 예를 들어, 일측 세그먼트 또는 일측 세그먼트들에 유입된 전류가 접속편을 거쳐 타측 세그먼트 또는 타측측 세그먼트들에 흐른 후 유출될 수 있다.

각 세그먼트(20)는, 도체가 지그재그로 형성될 수 있다. 이에 따라, 방사상 바깥으로 개방된 제1 에어간극(21), 및 방사상 안쪽으로 개방된 제2 에어간극(22)을 포함할 수 있다.

각 에어간극(21, 22)은 대략 U자 형태로 형성될 수 있으며, 구체적으로 각 에어간극은 도체의 한 쌍의 직선부(23)와, 이들 직선부를 연결하는 도체의 만곡부(24)에 의해 구획될 수 있다. 한 쌍의 직선부 사이에서, 만곡부의 반대쪽으로 에어간극의 개방부가 구비될 수 있다.

제1 에어간극(21)은 도체의 직선부(23)들 사이에 형성된 가상의 제1 사각형(25)을 포함하고, 제1 에어간극에 인접한 제2 에어간극(22)은 제1 사각형의 직선부들의 길이(L)만큼 해당 직선부들 사이에 형성된 가상의 제2 사각형(26)을 포함할 수 있다. 제1 사각형과 제2 사각형은 대략 사다리꼴로 형성될 수 있으며, 일측 빗변에 해당하는 직선부를 공유할 수 있다.

여기서, 제1 사각형(25)의 단면적(A)에 대한 제2 사각형(26)의 단면적(B)의 비(R)가 0 ≤ R ≤ 1로 될 수 있다. 다시 말해, 제1 사각형의 단면적(A)이 제2 사각형의 단면적(B)과 동일하거나 보다 클 수 있다. 제2 에어간극(22)을 구획하는 도체의 양측 직선부(23)가 서로 접한 경우에는 단면적의 비가 0(Zero)으로 될 수 있다.

각 세그먼트(20)는, 제1 에어간극(21)을 구획하는 도체의 만곡부(24)에 형성된 복수의 체결홀(27)을 포함할 수 있다. 이들 체결홀에는 후술하는 체결구(30; 도 2 및 도 4 참조)가 체결되어 세그먼트를 허브(10)에 고정할 수 있다.

이와 같은 세그먼트(20)에서는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 에어간극(21)과 제2 에어간극(22)이 번갈아 배치된 반복적인 패턴으로 형성될 수 있다.

이와 같은 구성의 세그먼트(20)는, 세그먼트와 냉각공기 간 열교환 면적을 크게 하여 세그먼트의 냉각을 향상시킬 수 있다.

또한, 이러한 구성의 세그먼트(20)는 복수의 에어간극(21, 22)이 형성됨으로써, 예컨대 기동장치(5)의 케이싱(6) 내 냉각공기가 에어간극으로 유입되고 세그먼트의 회전과 함께 케이싱 내에 원활한 공기유동이 발생할 수 있다. 이 때문에, 세그먼트에 의한 기동장치의 냉각효과가 최대화될 수 있다.

예를 들어, 제1 에어간극(21)은, 회전하는 세그먼트(20) 내로 유입된 냉각공기를 원심력에 의해 세그먼트의 방사상 바깥쪽으로 유동시킴으로써, 냉각공기를 세그먼트 뿐만 아니라 예컨대 기동장치(5)의 케이싱(6) 내 전체로 확산시킬 수 있으며, 케이싱 내 압력변동을 생성할 수 있다.

구체적으로, 회전축(3) 주변에는 저압의 공기층이 형성되고 회전축으로부터 방사상 바깥쪽, 즉 케이싱(6) 쪽에는 상대적으로 고압의 공기층이 형성되게 된다. 이로써, 케이싱 내에 공기유동이 활성화될 수 있고, 이에 따라 세그먼트(20) 자체와, 정류기(8) 등과 같은 기동장치(5)의 다른 구성요소들이 효과적으로 냉각될 수 있게 된다.

세그먼트(20)는 열적 안정성이 뛰어난, 예컨대 니켈 및 크롬을 함유한 합금 등으로 만들어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 자계 방전 저항유닛(1)에서, 세그먼트(20)는 복수의 쌍으로 구비될 수 있다. 복수의 쌍으로 된 세그먼트는 허브(10)에 서로 적층되게 배치될 수 있다.

이러한 자계 방전 저항유닛(1)은, 적층되는 세그먼트 쌍의 개수를 변경함으로써, 저항값 및 열용량이 용이하게 조절될 수 있다.

도 4는 체결구가 조립된 상태의 부분 확대 단면도이다.

도 1과 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자계 방전 저항유닛(1)은 체결구(30), 도통와셔(34), 절연와셔(35), 저항리드(36) 및 접속편(37)을 포함할 수 있다.

체결구(30)는 세그먼트(20)를 허브(10)에 고정한다. 체결구로는 예컨대 볼트(31) 및 너트(32)가 채용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 세그먼트(20)의 체결홀(27)과 허브(10)의 관통홀(13)이 정렬된 상태에서, 볼트(31)가 체결홀과 관통홀을 삽입 및 관통하고 너트(32)가 볼트의 단부에 체결됨으로써, 세그먼트가 허브에 고정되게 조립될 수 있다.

복수의 쌍으로 된 세그먼트(20)의 경우에는 복수의 세그먼트의 체결홀(27)들과 허브(10)의 관통홀(13)이 체결구(30)에 의해 체결됨으로써, 적층된 세그먼트들이 허브의 체결판부(11)에 결합될 수 있다.

도통와셔(34)와 절연와서(35)는, 복수의 쌍으로 된 세그먼트(20)가 적층될 때, 이들 세그먼트를 전기적으로 연결하고 절연시킨다.

도통와셔(34)는 예컨대 볼트(31)와 같은 체결구(30)에 결합되어, 적층방향으로 서로 이웃하는 세그먼트(20)와 세그먼트(20)를 전기적으로 직렬 연결할 수 있다. 복수의 도통와셔가 각 세그먼트의 양단에 체결되는 체결구에 간헐적으로 배치될 수 있다.

절연와셔(35)는 예컨대 볼트(31)와 같은 체결구(30)에 결합되어, 적층방향으로 서로 이웃하는 세그먼트(20)와 세그먼트(20)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 절연와셔는 세그먼트와 세그먼트 사이에서 도통와셔(34)가 없는 체결구 또는 도통와셔가 없는 체결구 부위에 배치될 수 있다.

도통와셔(34)와 절연와서(35)는 세그먼트(20)와 세그먼트(20) 사이에 냉각공기가 유동할 수 있는 간극을 형성할 수 있다.

한 쌍의 저항리드(36)는, 환형상의 세그먼트 쌍 중 일측 세그먼트(20)의 전류 유입단으로 작용하는 일단과 타측 세그먼트(20)의 전류 유출단으로 작용하는 일단에 체결구(30)를 매개로 하여 각각 연결될 수 있다.

예를 들어, 복수의 쌍으로 된 세그먼트(20)가 적층될 때, 저항리드(36)는 허브(10)의 체결판부(11)로부터 가장 멀리 떨어진 세그먼트 쌍에 연결될 수 있다.

저항리드(36)는, 세그먼트(20)를 예컨대 동기 전동기(2)의 회전자의 권선에 전기적으로 연결할 수 있다. 선택적으로, 저항리드는 여자기(7)를 매개로 하여 동기 전동기의 회전자의 권선에 연결될 수 있다.

접속편(37)은, 전술한 바와 같이 환형상의 세그먼트 쌍 중 일측 세그먼트(20)의 타단과 타측 세그먼트(20)의 타단을, 체결구(30)를 매개로 하여 연결할 수 있다. 이를 위해 접속편은 체결구에 결합하기 위해 한 쌍의 연결홀을 갖춘 도체의 판재로 형성될 수 있다.

예를 들어, 복수의 쌍으로 된 세그먼트(20)가 적층될 때, 접속편(37)은 허브의 체결판부(11)로부터 가장 가까운 세그먼트 쌍에 연결될 수 있다.

이러한 접속편(37)을 통하여, 일측 세그먼트(20) 또는 일측 세그먼트들에 유입된 전류가 타측 세그먼트(20) 또는 타측 세그먼트들에 전달되어 흐른 후 유출될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 동기 전동기를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 6은 기동장치의 내부를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 동기 전동기(2)는 하우징(4), 회전자, 회전축(3), 고정자, 기동장치(5)를 포함할 수 있다.

하우징(4)은 동기 전동기(2)의 외관을 구성하며, 회전자, 회전축(3) 및 고정자가 수납되는 내부공간이 구비될 수 있다.

도시되지 않은 회전자는 하우징(4)의 내부에 회전 가능하게 배치되며, 철심과 권선으로 구성될 수 있다.

회전축(3)은 하우징(4)을 관통하여 배치되며, 회전자에 결합되어 회전자의 회전에 따라 회전될 수 있다. 이러한 회전축은 회전자의 회전력을 외부 장치에 전달하는 동력 전달 매개체로 작용할 수 있다.

도시되지 않은 고정자는 하우징(4)의 내부에서 회전자를 둘러싸도록 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 동기 전동기(2)는, 하우징(4)의 상부에 구비되며 하우징 내부의 열을 외부 공기 또는 냉각수와 열교환시킬 수 있는 열교환부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 열교환부에 의해 열교환된 공기가 하우징 내 구성요소를 냉각시키는 냉각공기로 작용할 수 있다.

기동장치(5)는 회전자를 동기속도까지 증속하여 동기속도로 운전을 할 수 있도록 하기 위해 회전자에 기동토크를 전달한다. 기동장치는 케이싱(6), 여자기(7), 정류기(8) 및 자계 방전 저항유닛(1)을 포함할 수 있다.

케이싱(6)은 하우징(4)의 일측에 배치되고, 기동장치(5)의 외관을 구성하며, 여자기(7), 정류기(8) 및 자계 방전 저항유닛(1)이 수납되는 내부공간이 구비될 수 있다.

또한, 케이싱(6)은 공기 유입덕트(6a)와 공기 유출덕트(6b)를 매개로 하여 하우징(4)의 내부공간에 연통될 수 있다.

예를 들어, 열교환부에 의해 열교환된 하우징(4) 내 냉각공기가 공기 유입덕트(6a)를 통해 기동장치(5)의 케이싱(6) 내로 유입될 수 있다. 또, 기동장치의 케이싱 내부를 통과하면서 승온된 냉각공기는 공기 유출덕트(6b)를 통해 다시 하우징으로 유출될 수 있으며, 하우징을 순환한 다음에 열교환부로 유동될 수 있다.

여자기(7)는 케이싱(6) 내에서 회전축(3)에 결합되며, 회전자의 권선에 전기적으로 연결되어 여자전기를 제공할 수 있다. 여자기는 그 형태 및 구조가 특별히 한정되지 않으며, 동기 전동기(2)에 설치 가능한 다양한 형태 및 구조의 것이 채택될 수 있다.

정류기(8)는 케이싱(6) 내에서 회전축(3)에 결합되며, 여자기(7)에서 출력된 교류(AC) 전기를 정류하여 회전자의 권선에 직류(DC) 전기를 공급할 수 있다. 예를 들어, 정류기는 전기 모듈을 포함할 수 있어, 기동장치(5)에서 열에 가장 민감한 구성요소로 될 수 있다.

자계 방전 저항유닛(1)은 케이싱(6) 내에서 회전축(3)에 결합되며, 회전자의 권선에 전기적으로 연결될 수 있다. 자계 방전 저항유닛은 회전자의 권선이 단락될 때, 권선에 도통되는 전류의 크기를 감소시키는 저항체로 작용할 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 동기 전동기(2)에 포함되는 자계 방전 저항유닛(1)은 전술한 본 발명의 자계 방전 저항유닛으로 이루어질 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 동기 전동기(2)의 하우징(4)으로부터 공기 유입덕트(6a)를 거쳐 기동장치(5)의 케이싱(6) 내로 유입된 냉각공기는, 회전축(3)의 축방향으로 유동하면서 본 발명의 자계 방전 저항유닛(1)을 구성하는 세그먼트(20)들과 접촉하여 열교환하고 세그먼트들을 냉각시킬 수 있다.

또한, 여자기(7)에 의해 동기 전동기(2)가 기동하여 회전축(3)이 회전하는 경우에, 세그먼트(20)의 복수의 에어간극(21, 22) 내에 있는 냉각공기는 세그먼트의 회전에 따라 세그먼트의 방사상 바깥쪽으로 유동할 수 있다. 이렇게 방사상으로 흐른 냉각공기는 기동장치(5)의 케이싱(6) 내 전체로 확산되고 케이싱 내 압력을 증대시킬 수 있다.

이와 같은 압력분포에 따른 공기유동으로 인하여, 자계 방전 저항유닛(1)의 세그먼트(20)가 자체적으로 방사형 팬으로 작용할 수 있고, 케이싱 내에 공기유동이 활성화될 수 있다. 이러한 공기유동에 의해, 세그먼트 자체와, 정류기(8) 등과 같은 기동장치(5)의 다른 구성요소들이 효과적으로 냉각될 수 있게 된다.

이어서, 방사상으로 흐른 냉각공기는 공기 유출덕트(6b)를 통해 케이싱(5)으로부터 하우징(4)으로 배출될 수 있게 된다.

도 7은 기동장치 내 공기의 압력분포를 나타낸 그래프이다.

본 출원인은, 기동장치(5) 내에서 냉각팬 없이 본 발명의 자계 방전 저항유닛(1)에 의한 압력분포를 살펴보기 위해 전산 유체 역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 이용하여 해석을 실시하였다. 기동장치를 포함한 하우징(4)은 동기 전동기(2)의 냉각회로 중 일부로 모델링되었다.

본 발명의 자계 방전 저항유닛(1)이 적용된 동기 전동기(2)의 기동장치(5)에서는, 회전축(3) 주변에 저압의 공기층이 형성되고 회전축으로부터 방사상 바깥쪽으로 갈수록 점차 고압의 공기층이 분포함을 볼 수 있다.

더욱이, 세그먼트(20)에 의해 냉각공기가 방사상 바깥쪽으로 유동하는 자계 방전 저항유닛(1)의 위치에 대응되는 케이싱(6)의 내면 부위에서, 최고압의 공기층이 존재하게 됨을 확인할 수 있다.

이와 같이, 자계 방전 저항유닛(1)의 세그먼트(20)에 의해 방사상으로 흐른 냉각공기는 기동장치(5)의 케이싱 내에서 확산되고 압력을 증대시킬 수 있다.

본 발명에 따른 동기 전동기(2)는, 기동장치(5) 내에서 자계 방전 저항유닛(1)의 세그먼트(20)가 회전함에 따라 케이싱(6) 내에 원활한 공기유동이 발생하기 때문에, 기존의 냉각팬 없이도 세그먼트(20)에 의한 기동장치의 냉각효과가 최대화될 수 있다.

결국, 본 발명에 따른 동기 전동기(2)는, 기동장치(5)의 내부에 설치되는 냉각팬을 생략할 수 있게 되는 것이다.

이렇게 냉각팬을 생략할 수 있게 됨으로써, 본 발명에 따른 동기 전동기(2)에서는 기동장치(5)의 크기 및 무게를 줄일 수 있으며, 관련 비용을 절감할 수 있는 장점을 얻게 된다.

또한, 냉각팬이 없기 때문에, 본 발명에 따른 동기 전동기(2)에서는 기동장치(5) 내 공기 마찰에 의한 손실이 자계 방전 저항유닛(1)에서만 나타난다. 이로써, 기존의 냉각팬 및 기존의 자계 방전 저항유닛이 갖는 공기 마찰 손실의 합보다 작은 총 공기 마찰 손실로 인해, 기동장치 내 공기유동 및 에너지 효율이 향상될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 자계 방전 저항유닛의 에어간극이 공기의 압력 차이를 생성하는 데에 사용될 수 있게 됨으로써, 냉각공기의 흐름을 제공하고 이에 따라 냉각팬을 생략 가능하게 되어 기동장치의 구조를 단순화시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 자계 방전 저항유닛 2: 동기 전동기
3: 회전축 4: 하우징
5: 기동장치 6: 케이싱
6a: 공기 유입덕트 6b: 공기 유출덕트
7: 여자기 8: 정류기
10: 허브 11: 체결판부
12: 축결합부 13: 관통홀
14: 중공부 15: 키이홈
20: 세그먼트 21: 제1 에어간극
22: 제2 에어간극 23: 직선부
24: 만곡부 25: 제1 사각형
26: 제2 사각형 27: 체결홀
30: 체결구 31: 볼트
32: 너트 34: 도통와셔
35: 절연와셔 36: 저항리드
37: 접속편

Claims (6)

1. 회전축에 결합되는 허브; 및
   상기 허브에 장착되며, 전류 도통시 저항체로 기능하는 적어도 한 쌍의 세그먼트
   를 포함하고,
   상기 세그먼트는, 도체가 지그재그로 형성되며,
   상기 세그먼트는, 방사상 바깥으로 개방된 제1 에어간극, 및 방사상 안쪽으로 개방된 제2 에어간극을 포함하고,
   상기 제1 에어간극은, 상기 도체의 직선부들 사이에 형성된 제1 사각형을 포함하고, 상기 제2 에어간극은, 상기 제1 사각형의 직선부들의 길이만큼 상기 도체의 직선부들 사이에 형성된 제2 사각형을 포함하고,
   상기 제1 사각형의 단면적에 대한 상기 제2 사각형의 단면적의 비(R)가 0 ≤ R ≤ 1 인 자계 방전 저항유닛.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 세그먼트는, 상기 제1 에어간극을 구획하는 도체의 만곡부에 형성된 복수의 체결홀을 포함하고,
   상기 체결홀에는 체결구가 체결되어 상기 세그먼트가 상기 허브에 고정된 자계 방전 저항유닛.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 세그먼트는 반원의 호형상으로 형성되며, 한 쌍의 세그먼트가 원주방향으로 이어지도록 배치되어 환형상의 세그먼트 쌍을 구성하고,
   상기 세그먼트 쌍 중 일측 세그먼트의 단부와 타측 세그먼트의 단부 사이에는 도체로 된 접속편이 연결된 자계 방전 저항유닛.
   
4. 하우징;
   상기 하우징의 내부에서 회전 가능하고 철심과 권선을 구비한 회전자;
   상기 회전자에 결합된 회전축;
   상기 회전자의 둘레에 배치된 고정자; 및
   상기 회전축에 장착되고, 기동토크를 발생시켜 상기 회전자에 전달하는 기동장치
   를 포함하고,
   상기 기동장치는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 자계 방전 저항유닛을 포함하는 동기 전동기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 기동장치는,
   상기 하우징의 일측에 배치된 케이싱;
   상기 케이싱 내에서 상기 회전축에 결합되며, 상기 회전자의 권선에 전기적으로 연결된 여자기;
   상기 케이싱 내에서 상기 회전축에 결합되며, 상기 여자기에서 출력된 전기를 정류하여 상기 회전자의 권선에 공급하는 정류기; 및
   상기 케이싱 내에서 상기 회전축에 결합되며, 상기 회전자의 권선에 전기적으로 연결된 상기 자계 방전 저항유닛
   을 포함하는 동기 전동기.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 케이싱은 공기 유입덕트와 공기 유출덕트를 매개로 하여 상기 하우징의 내부공간에 연통되고,
   상기 하우징 내 냉각공기가 상기 공기 유입덕트를 통해 상기 케이싱 내로 유입되며, 회전하는 상기 자계 방전 저항유닛의 세그먼트가 냉각공기를 상기 케이싱 내에서 유동시키는 동기 전동기.

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