KR102754847B1 - Rotating machine type synchronous condenser - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전기기형 동기조상기에 관한 것이다. 본 발명은 베어링에 의해 회전되게 배치되는 회전축, 상기 회전축의 일측에 배치되어 상기 회전축과 일체로 회전하는 플라이휠, 상기 회전축의 타측에 배치되어 상기 회전축과 일체로 회전하는 동기조상기 및 상기 회전축 하중의 반대측에서 소정 간격을 가지도록 배치되고, 자력을 인가하여 자중에 의한 마찰력을 저감 시키는 제1 자력인가부를 포함하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다.The present invention relates to a rotary machine type synchronous generator. The present invention provides a rotary machine type synchronous generator including a rotary shaft arranged to rotate by a bearing, a flywheel arranged on one side of the rotary shaft and rotating integrally with the rotary shaft, a synchronous generator arranged on the other side of the rotary shaft and rotating integrally with the rotary shaft, and a first magnetic force applying unit arranged at a predetermined interval on the side opposite to the load of the rotary shaft and applying a magnetic force to reduce frictional force due to its own weight.
Description
본 발명은 회전기기형 동기조상기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라이휠 동기조상기에 있어서, 회전축을 지지하는 베어링에 더해 회전축의 무게를 비접촉으로 지지하는 제1 자력인가부를 부가하여 베어링에 가해지는 하중을 감소시켜 베어링에서 발생하는 기계적 마찰 손실을 줄일 수 있는 회전기기형 동기조상기에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary machine type synchronous machine, and more specifically, to a rotary machine type synchronous machine which, in a flywheel synchronous machine, adds a first magnetic force applying portion that supports the weight of the rotary shaft in a non-contact manner in addition to a bearing that supports the rotary shaft, thereby reducing the load applied to the bearing and thus reducing the mechanical friction loss occurring in the bearing.
정부의 탄소중립 정책에 따라 기존의 전통적인 높은 회전 관성을 갖는 회전기기형 발전기가 줄어들고, 태양광 발전으로 대표되는 회전 관성이 없는 형태의 발전기가 급격히 증가함에 따라, 갑작스런 발전원 탈락 등에 따른 전력계통 주파수의 불안정성이 커지고 있으며, 이에 따라 전력계통에 부족한 관성값을 보충하기 위한 플라이휠 동기조상기에 대한 관심이 커지고 있다. 리튬이온 배터리나 커패시터 등 전력변환기 기반의 인공적인 관성을 만들어낼 수 있는 주파수 조정 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System)의 경우 응답시간이 100ms 정도의 시간이 필요한 반면에, 플라이휠 동기조상기와 같은 기계적 관성을 갖는 회전기기형 동기발전기는 자연적으로 거의 즉각적인 관성을 전력계통에 투입할 수 있어 계통 운영에 있어서 필수적인 요소라 할 수 있다.As the government's carbon neutral policy has led to a decrease in the number of traditional high-rotational inertia rotating machine generators, and a rapid increase in the number of generators without rotational inertia, represented by solar power generation, the instability of the power system frequency due to sudden loss of power sources has increased, and interest in flywheel synchronous generators to supplement the inertia value in the power system is growing. In the case of frequency-regulating energy storage systems (ESSs) that can create artificial inertia based on power converters such as lithium-ion batteries or capacitors, a response time of about 100 ms is required, whereas a rotating machine-type synchronous generator with mechanical inertia such as a flywheel synchronous generator can naturally inject inertia almost instantly into the power system, making it an essential element for system operation.
기존 전력계통에서 동기조상기는 계통에 관성을 투입하는 역할보다는 전력 소비측인 부하 특성에 따른 역률을 개선하는 역할을 하였으나, 최근에는 역률 개선보다는 계통 관성의 역할이 중요해지고 있으며, 이에 따라 기존 동기조상기보다 큰 관성을 갖는 플라이휠 동기조상기가 필요해지고 있다. In existing power systems, the synchronous generator has played a role in improving the power factor according to the load characteristics on the power consumption side rather than injecting inertia into the system. However, recently, the role of system inertia has become more important than power factor improvement, and accordingly, a flywheel synchronous generator with greater inertia than the existing synchronous generator has become necessary.
도 1은 종래의 플라이휠 동기조상기의 측단면도를 도시하고 있다. 종래의 플라이휠 동기조상기는 반경방향 베어링(3)이 4개로 구성되어 있는 구조로써 좌측에 배치된 플라이휠(2)은 회전축(1)에 결합되고 좌우측에 유막 베어링(3)으로 지지된다. 우측에 배치된 동기조상기(4)는 회전축(1)에 결합되어 있으며, 회전축(1)은 좌우측 유막 베어링(3)으로 지지된다. Fig. 1 illustrates a side cross-sectional view of a conventional flywheel synchronous generator. The conventional flywheel synchronous generator has a structure composed of four radial bearings (3), and the flywheel (2) arranged on the left is coupled to a rotation shaft (1) and supported by oil film bearings (3) on the left and right sides. The synchronous generator (4) arranged on the right is coupled to a rotation shaft (1), and the rotation shaft (1) is supported by oil film bearings (3) on the left and right sides.
하지만 플라이휠 동기조상기는 기본적으로 대형 고속 회전기기임에 따라 베어링(3)에서의 기계적 마찰 손실값이 커서, 동기조상기 운용에 들어가는 운영비가 상당히 비싼 단점을 가지고 있다. 일반적으로 동기조상기는 대형 회전기기에 일반적으로 활용되는 저널베어링을 사용하며, 이 베어링은 유막 베어링으로써 기본적으로 회전축과 저널베어링 고정자 사이에 얇은 유막을 형성시켜 볼베어링 또는 실린더베어링 등에 비해 운동 마찰값을 감소 시켜준다. However, since the flywheel synchronous machine is basically a large-scale, high-speed rotating machine, the mechanical friction loss in the bearing (3) is large, and thus the operating cost for operating the synchronous machine is quite high. In general, the synchronous machine uses a journal bearing that is commonly used in large-scale rotating machines, and this bearing is a film bearing, which basically forms a thin film of oil between the rotating shaft and the journal bearing stator, thereby reducing the kinetic friction value compared to ball bearings or cylinder bearings.
이러한 유막베어링은 대형 회전기기에 널리 쓰이는 검증된 기술이나 회전축의 무게에 비례하여 기계적 마찰 손실이 발생하기 때문에, 대형 회전기기의 경우 운영 손실의 상당부분이 베어링의 손실에서 발생한다는 문제점이 있었다. These oil film bearings are a proven technology widely used in large rotating equipment, but there was a problem that a significant portion of the operating loss in large rotating equipment occurred due to bearing loss because mechanical friction loss occurred in proportion to the weight of the rotating shaft.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 회전축을 지지하는 베어링에 더하여 회전축에 제1 자력인가부를 부가하여 대형의 고속 회전기기에서 고중량의 회전축 무게에 의한 베어링에서의 기계적 마찰 손실에 따른 전력 손실을 방지할 수 있는 회전기기형 동기조상기를 제공한다. The present invention has been made to solve the above problems, and provides a rotary machine-type synchronous motor capable of preventing power loss due to mechanical friction loss in a bearing caused by the heavy weight of a rotary shaft in a large, high-speed rotary machine by adding a first magnetic force applying portion to the rotary shaft in addition to a bearing supporting the rotary shaft.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.The purposes of the present invention are not limited to the purposes mentioned above, and other purposes of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description and can be more clearly understood by the embodiments of the present invention. In addition, the purposes of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 회전기기형 동기조상기는 다음과 같은 구성을 포함한다.A rotary machine-type synchronous motor for achieving the above-described purpose of the present invention comprises the following configuration.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 베어링에 의해 회전되게 배치되는 회전축; 상기 회전축의 일측에 배치되어 상기 회전축과 일체로 회전하는 플라이휠; 상기 회전축의 타측에 배치되어 상기 회전축과 일체로 회전하는 동기조상기; 및 상기 회전축 하중의 반대측에서 소정 간격을 가지도록 배치되고, 자력을 인가하여 자중에 의한 마찰력을 저감 시키는 제1 자력인가부; 를 포함하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다. In one embodiment of the present invention, a rotary machine-type synchronous motor is provided, including: a rotary shaft arranged to rotate by a bearing; a flywheel arranged on one side of the rotary shaft and rotating integrally with the rotary shaft; a synchronous motor arranged on the other side of the rotary shaft and rotating integrally with the rotary shaft; and a first magnetic force applying unit arranged at a predetermined interval on the opposite side of the load of the rotary shaft and applying a magnetic force to reduce a frictional force due to its own weight.
또한, 상기 회전축에서 상기 제1 자력인가부에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 제1 자력인가부에 의해 인력이 작용하는 제2 자력인가부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다. In addition, a rotary machine-type synchronous motor is provided, characterized in that it further includes a second magnetic force applying unit formed at a position corresponding to the first magnetic force applying unit on the rotating shaft and having an attractive force applied by the first magnetic force applying unit.
또한, 상기 제2 자력인가부는, 상기 회전축에 형성된 홈에 삽입되어 상기 회전축과 동일한 외경을 형성하고, 상기 제1 자력인가부로 인해 발생되는 와전류를 감소시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다. In addition, the second magnetic force applying unit is inserted into a groove formed in the rotating shaft to form the same outer diameter as the rotating shaft, and a rotating machine-type synchronous motor is provided, characterized in that it is configured to reduce eddy current generated by the first magnetic force applying unit.
또한, 상기 제2 자력인가부는, 규소 강판으로 제작되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다.In addition, the second magnetic force applying unit is characterized in that it is manufactured from a silicon steel plate, and a rotary machine type synchronous generator is provided.
또한, 상기 베어링은, 상기 플라이휠 및 상기 동기조상기의 양측에 각각 한 쌍이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다. In addition, the present invention provides a rotary machine-type synchronous machine, characterized in that the bearings are configured so that a pair is formed on each side of the flywheel and the synchronous machine.
또한, 상기 제1 자력인가부는, 상기 플라이휠 및 상기 동기조상기를 중심으로 상기 베어링의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다. In addition, the present invention provides a rotary machine-type synchronous machine, characterized in that the first magnetic force applying unit is arranged on both sides of the bearing with the flywheel and the synchronous machine as the center.
또한, 상기 제1 자력인가부는, 상기 제2 자력인가부의 외측에 배치되는 고정자코어; 및 상기 고정자코어에 구비되는 영구자석; 을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다.In addition, a rotary machine-type synchronous motor is provided, characterized in that the first magnetic force applying unit includes a stator core arranged on the outside of the second magnetic force applying unit; and a permanent magnet provided on the stator core.
또한, 상기 고정자코어는, 말발굽 형상으로 구성되고, 양단부는 상기 제2 자력인가부를 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다.In addition, the present invention provides a rotary machine-type synchronous motor, characterized in that the stator core is configured in a horseshoe shape and both ends are arranged to face the second magnetic force applying portion.
또한, 상기 영구자석은, 상기 고정자코어의 양단에 한 쌍이 배치되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다.In addition, the present invention provides a rotary machine-type synchronous motor, characterized in that the permanent magnets are arranged in pairs at both ends of the stator core.
또한, 상기 영구자석은, 상기 고정자코어의 중앙부에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기를 제공한다.In addition, a rotary machine-type synchronous motor is provided, characterized in that the permanent magnet is arranged at the center of the stator core.
본 발명은 앞서 본 실시 예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by combining the above-described embodiments with the configuration and usage relationship described below.
본 발명은, 회전축을 지지하는 베어링에 더하여 회전축에 제1 자력인가부를 부가하여 대형의 고속 회전기기에서 고중량의 회전축 무게에 의한 베어링에서의 기계적 마찰 손실에 따른 전력 손실을 방지할 수 있고, 이에 따라 운영비를 낮춰주고 경제성이 향상되는 효과를 갖는다. The present invention prevents power loss due to mechanical friction loss in a bearing caused by the weight of a heavy rotating shaft in a large, high-speed rotating machine by adding a first magnetic force applying portion to the rotating shaft in addition to a bearing supporting the rotating shaft, thereby lowering operating costs and improving economic efficiency.
도 1은 종래의 플라이휠 동기조상기의 측단면도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예로써, 회전기기형 동기조상기의 측단면도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로써, 제1 자력인가부의 구체적 형상의 평단면도를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예로써, 제1 자력인가부의 구체적 형상의 평단면도를 도시하고 있다.Figure 1 illustrates a side cross-sectional view of a conventional flywheel synchronous machine.
FIG. 2 is a cross-sectional side view of a rotary machine-type synchronous generator as an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a specific shape of a first magnetic force applying portion as an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a specific shape of a first magnetic force applying portion according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments below. The embodiments are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art.
또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 하드웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Additionally, terms such as “unit” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which can be implemented by hardware or a combination of hardware.
또한, 본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 아울러, 어떤 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In addition, when a part is said to be "on" or "above" another part in this specification, this includes not only the case where it is "directly above" the other part, but also the case where there is another part in between. In addition, when a part is said to be "under" or "below" another part, this includes not only the case where it is "directly below" the other part, but also the case where there is another part in between.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시 예로써, 회전기기형 동기조상기의 측단면도를 도시하고 있고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예로써, 제1 자력인가부의 구체적 형상의 평단면도를 도시하고 있고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예로써, 제1 자력인가부의 구체적 형상의 평단면도를 도시하고 있다.FIG. 2 is a side cross-sectional view of a rotary machine-type synchronous generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a plan cross-sectional view of a specific shape of a first magnetic force applying unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan cross-sectional view of a specific shape of a first magnetic force applying unit according to another embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예를 따르는 회전기기형 동기조상기는 회전축(100)의 일측에 배치되는 플라이휠(300), 회전축(100)의 타측에 배치되는 동기조상기(400) 및 제1 자력인가부(500)를 포함한다. Referring to FIGS. 2 to 4, a rotary machine-type synchronous generator according to one embodiment of the present invention includes a flywheel (300) arranged on one side of a rotational shaft (100), a synchronous generator (400) arranged on the other side of the rotational shaft (100), and a first magnetic force applying unit (500).
회전축(100)은 베어링(200)에 의해 회전되게 배치된다. 플라이휠(300)은 회전축(100)의 일측에 배치되어 회전축(100)과 일체로 회전한다. 플라이휠(300)은 회전기기의 일종으로 회전으로 인한 기계 에너지를 발생시키는 장치일 수 있다. 플라이휠(300)은 회전축(100)과 일체로 회전하고, 회전축(100)의 회전 동력이 동기조상기(400)에 전달되도록 구성된다. 또는, 플라이휠(300)은 동기조상기(400)에 의해 회전축(100)이 회전하면 플라이휠(300)이 회전 동력을 전달받아 회전하도록 구성될 수도 있다. The rotation shaft (100) is arranged to rotate by the bearing (200). The flywheel (300) is arranged on one side of the rotation shaft (100) and rotates integrally with the rotation shaft (100). The flywheel (300) is a type of rotating device and may be a device that generates mechanical energy due to rotation. The flywheel (300) rotates integrally with the rotation shaft (100) and is configured so that the rotational power of the rotation shaft (100) is transmitted to the synchronous generator (400). Alternatively, the flywheel (300) may be configured so that when the rotation shaft (100) is rotated by the synchronous generator (400), the flywheel (300) receives the rotational power and rotates.
동기조상기(400)는 회전축(100)의 타측에 배치되어 회전축(100)의 회전 동력을 전달받도록 구성된다. 플라이휠(300)에서 발생된 기계적 에너지는 회전축(100)을 통해 동기조상기(400)에 전달된다. 또는 동기조상기(400)는 전력이 인가되면 회전축(100)을 회전시키도록 구성되고, 이때 플라이휠(300)은 회전축(100)과 일체로 회전된다. The synchronous generator (400) is arranged on the other side of the rotation shaft (100) and configured to receive the rotational power of the rotation shaft (100). The mechanical energy generated in the flywheel (300) is transmitted to the synchronous generator (400) through the rotation shaft (100). Alternatively, the synchronous generator (400) is configured to rotate the rotation shaft (100) when power is applied, and at this time, the flywheel (300) is rotated integrally with the rotation shaft (100).
즉, 플라이휠(300)의 의해 회전 동력이 발생하면 회전축(100)을 통해 동기조상기(400)에 회전 동력이 전달되어 전기 출력으로 변환하여 저장하고, 반대로 동기조상기(400)에 전원이 인가되면 동기조상기(400)가 회전축(100)을 회전시켜 플라이휠(300)에 회전 동력을 전달하도록 구성될 수 있다.That is, when rotational power is generated by the flywheel (300), the rotational power is transmitted to the synchronous generator (400) through the rotational shaft (100) and converted into electrical output and stored, and conversely, when power is applied to the synchronous generator (400), the synchronous generator (400) can be configured to rotate the rotational shaft (100) and transmit rotational power to the flywheel (300).
제1 자력인가부(500)는 회전축(100) 하중의 반대측에서 소정 간격을 가지도록 배치된다. 제1 자력인가부(500)는 자력을 인가하여 자중에 의한 마찰력을 저감 시키도록 구성된다. 일 예로, 제1 자력인가부(500)는 회전축(100)에 대한 영구자석 베어링(200)을 의미할 수 있다.The first magnetic force applying unit (500) is positioned at a predetermined distance from the opposite side of the load of the rotation shaft (100). The first magnetic force applying unit (500) is configured to reduce frictional force due to self-weight by applying magnetic force. For example, the first magnetic force applying unit (500) may mean a permanent magnet bearing (200) for the rotation shaft (100).
본 발명의 일 실시 예를 따르는 회전기기형 동기조상기(400)는 제2 자력인가부(600)를 더 포함할 수 있다. 제2 자력인가부(600)는 회전축(100)에서 제1 자력인가부(500)에 대응되는 위치에 형성되고, 제1 자력인가부(500)에 의해 인력이 작용하도록 구성된다. 다시 말해, 제1 자력인가부(500)는 제1 자력인가부(500)와 제2 자력인가부(600) 사이의 인력에 의해 회전축(100)의 무게에 의해 인가되는 하중을 지지하도록 구성된다.A rotary machine-type synchronous generator (400) according to one embodiment of the present invention may further include a second magnetic force applying unit (600). The second magnetic force applying unit (600) is formed at a position corresponding to the first magnetic force applying unit (500) on the rotational shaft (100) and is configured to have an attractive force applied by the first magnetic force applying unit (500). In other words, the first magnetic force applying unit (500) is configured to support a load applied by the weight of the rotational shaft (100) by an attractive force between the first magnetic force applying unit (500) and the second magnetic force applying unit (600).
제2 자력인가부(600)는 회전축(100)에 형성된 홈에 삽입되어 회전축(100)과 동일한 외경을 형성한다. 일 예로, 제2 자력인가부(600)는 링 형상으로 구비되어 회전축(100)에 형성된 홈에 삽입될 수 있다. 제2 자력인가부(600)는 제1 자력인가부(500)로 인해 발생되는 와전류를 감소시키도록 구성된다. 보다 구체적으로, 제1 자력인가부(500)의 회전 운동부분은 자기장이 교번하게 되어 와전류가 발생됨으로 인해 전류 손실이 발생되는데, 제2 자력인가부(600)는 이러한 와전류의 발생을 감소시키도록 구성된다. 일 예로, 제2 자력인가부(600)는 규소 강판으로 제작될 수 있다.The second magnetic force applying unit (600) is inserted into a groove formed in the rotation shaft (100) to form the same outer diameter as the rotation shaft (100). For example, the second magnetic force applying unit (600) may be provided in a ring shape and may be inserted into a groove formed in the rotation shaft (100). The second magnetic force applying unit (600) is configured to reduce an eddy current generated by the first magnetic force applying unit (500). More specifically, the rotating movement part of the first magnetic force applying unit (500) generates an eddy current due to an alternating magnetic field, which causes a current loss, and the second magnetic force applying unit (600) is configured to reduce the generation of such an eddy current. For example, the second magnetic force applying unit (600) may be manufactured from a silicon steel plate.
베어링(200)은 플라이휠(300) 및 동기조상기(400)의 양측에 각각 한 쌍이 형성된다. 더 바람직하게, 베어링(200)은 플라이휠(300)의 양측에 동일 간격으로 이격하여 한 쌍이 회전축(100) 상에 형성될 수 있다. 또한, 베어링(200)은 동기조상기(400)의 양측에 동일 간격으로 이격하여 한 쌍이 회전축(100) 상에 형성될 수 있다.A pair of bearings (200) are formed on each side of the flywheel (300) and the synchronous generator (400). More preferably, the bearings (200) may be formed on the rotation shaft (100) in a pair spaced apart at equal intervals on both sides of the flywheel (300). In addition, the bearings (200) may be formed on the rotation shaft (100) in a pair spaced apart at equal intervals on both sides of the synchronous generator (400).
일 예로, 베어링(200)은 유막 베어링(200)으로 구성될 수 있다. 베어링(200)은 회전축(100)에 기계적으로 접촉되어 회전축(100)을 지지하도록 구성된다. 플라이휠(300) 측에 인접한 베어링(200)은 플라이휠(300) 측의 회전축(100)의 불균형 질량에 의해 유발되는 동적 진동을 억제하고, 제1 자력인가부(500)에 의해 상쇄되지 않은 회전축(100)의 무게에 대한 지지를 수행하도록 구성된다. For example, the bearing (200) may be configured as a film bearing (200). The bearing (200) is configured to mechanically contact the rotation shaft (100) and support the rotation shaft (100). The bearing (200) adjacent to the flywheel (300) side is configured to suppress dynamic vibration caused by the unbalanced mass of the rotation shaft (100) on the flywheel (300) side and to support the weight of the rotation shaft (100) that is not offset by the first magnetic force applying unit (500).
이와 마찬가지로, 동기조상기(400) 측에 인접한 베어링(200)은 동기조상기(400) 측의 회전축(100)의 불균형 질량에 의해 유발되는 동적 진동을 억제하고, 제1 자력인가부(500)에 의해 상쇄되지 않은 회전축(100)의 무게에 대한 지지를 수행하도록 구성된다. Similarly, the bearing (200) adjacent to the synchronous generator (400) side is configured to suppress dynamic vibration caused by the unbalanced mass of the rotation shaft (100) on the synchronous generator (400) side and to support the weight of the rotation shaft (100) that is not offset by the first magnetic force applying unit (500).
제1 자력인가부(500)는 플라이휠(300) 및 동기조상기(400)를 중심으로 베어링(200)의 양측에 배치되는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 제1 자력인가부(500)는 플라이휠(300)을 중심으로 플라이휠(300) 측에 인접한 베어링(200)의 양측에 한 쌍이 배치된다. 또한, 제1 자력인가부(500)는 동기조상기(400)를 중심으로 동기조상기(400) 측에 인접한 베어링(200)의 양측에 한 쌍이 배치된다. 제1 자력인가부(500)는 회전축(100)에 대해 비접촉 방식으로 회전축(100)을 지지하도록 구성된다. 이를 통해 제1 자력인가부(500)는 회전축(100)에 대해 기계적 마찰 손실 발생을 저감시킬 수 있다. The first magnetic force applying unit (500) is characterized by being arranged on both sides of the bearing (200) with the flywheel (300) and the synchronous generator (400) as the center. More specifically, a pair of the first magnetic force applying units (500) is arranged on both sides of the bearing (200) adjacent to the flywheel (300) with the flywheel (300) as the center. In addition, a pair of the first magnetic force applying units (500) is arranged on both sides of the bearing (200) adjacent to the synchronous generator (400) with the synchronous generator (400) as the center. The first magnetic force applying unit (500) is configured to support the rotation shaft (100) in a non-contact manner with respect to the rotation shaft (100). Through this, the first magnetic force applying unit (500) can reduce the occurrence of mechanical friction loss with respect to the rotation shaft (100).
보다 구체적으로, 제1 자력인가부(500)는 고정자코어(510) 및 영구자석(520)으로 구성된다. 고정자코어(510)는 제2 자력인가부(600)의 외측에 배치되고, 영구자석(520)은 고정자코어(510)에 구비된다. 일 실시 예로, 고정자코어(510)는 말발굽 형상으로 구성되고, 양단부는 제2 자력인가부(600)를 마주보도록 배치된다. More specifically, the first magnetic force applying unit (500) is composed of a stator core (510) and a permanent magnet (520). The stator core (510) is arranged on the outside of the second magnetic force applying unit (600), and the permanent magnet (520) is provided on the stator core (510). In one embodiment, the stator core (510) is configured in a horseshoe shape, and both ends are arranged to face the second magnetic force applying unit (600).
이 때, 영구자석(520)은 도 3에 도시된 바와 같이 고정자코어(510)의 양단에 한 쌍이 배치될 수 있다. 다른 실시 예로, 영구자석(520)은 도 4에 도시된 바와 같이 고정자코어(510)의 중앙부에 하나가 배치될 수도 있다. 제1 자력인가부(500)는 회전축(100)에 비해 작은 면적으로 회전축(100)의 무게를 지지하기 위해 자기저항이 적은 자기회로를 구성한다. 이를 위해 고정자코어(510)는 말발굽 형태로 구성되고, 고정자코어(510)와 제2 자력인가부(600) 사이의 공기 간극이 작도록 구성될 수 있다. At this time, the permanent magnets (520) may be arranged in pairs at both ends of the stator core (510) as illustrated in FIG. 3. As another embodiment, the permanent magnets (520) may be arranged in one central portion of the stator core (510) as illustrated in FIG. 4. The first magnetic force applying unit (500) configures a magnetic circuit with low magnetic resistance to support the weight of the rotating shaft (100) with a small area compared to the rotating shaft (100). To this end, the stator core (510) may be configured in a horseshoe shape, and the air gap between the stator core (510) and the second magnetic force applying unit (600) may be configured to be small.
정리하면, 본 발명은 베어링(200)에 더불어 회전축(100) 상에 비접촉식 제1 자력인가부(500)를 부가하여 대형의 고속 회전기기에서 고중량의 회전축(100) 무게에 의한 베어링(200)에서의 기계적 마찰 손실값에 따른 전력 손실을 방지할 수 있는 회전기기형 동기조상기를 제공한다. In summary, the present invention provides a rotary machine-type synchronous motor capable of preventing power loss due to mechanical friction loss in the bearing (200) caused by the weight of a heavy rotary shaft (100) in a large, high-speed rotary machine by adding a non-contact first magnetic force applying unit (500) on the rotary shaft (100) in addition to the bearing (200).
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the above contents illustrate and explain the preferred embodiment of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, changes, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the inventive concept disclosed in this specification, the scope equivalent to the described disclosure, and/or the scope of technology or knowledge in the art. The described embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required for specific application fields and uses of the present invention are also possible. Therefore, the above detailed description of the invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. In addition, the appended claims should be interpreted to include other embodiments.
100: 회전축
200: 베어링
300: 플라이휠
400: 동기조상기
500: 제1 자력인가부
510: 고정자코어
520: 영구자석
600: 제2 자력인가부100: Rotation axis
200: bearing
300: Flywheel
400: Synchronous ancestors
500: 1st magnetic field
510: Stator core
520: Permanent magnet
600: 2nd magnetic field
Claims (10)
상기 회전축의 일측에 배치되어 상기 회전축과 일체로 회전하는 플라이휠;
상기 회전축의 타측에 배치되어 상기 회전축과 일체로 회전하는 동기조상기;
상기 회전축의 하중의 반대측에서 소정 간격을 가지도록 배치되고, 자력을 인가하여 자중에 의한 마찰력을 저감 시키는 제1 자력인가부; 및
상기 회전축에서 상기 제1 자력인가부에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 제1 자력인가부에 의해 인력이 작용하는 제2 자력인가부;를 포함하며,
상기 제1 자력인가부는,
상기 제2 자력인가부의 외측에 배치되는 고정자코어; 및
상기 고정자코어에 구비되는 영구자석;을 포함하고,
상기 영구자석은 상기 고정자코어의 양단에 한 쌍이 배치되는, 회전기기형 동기조상기.
A rotating shaft arranged to rotate by bearings;
A flywheel disposed on one side of the above rotational axis and rotating integrally with the above rotational axis;
A synchronous generator positioned on the other side of the above rotational axis and rotating integrally with the above rotational axis;
A first magnetic force applying unit that is arranged at a predetermined interval on the opposite side of the load of the above-mentioned rotating shaft and applies magnetic force to reduce frictional force due to self-weight; and
A second magnetic force applying unit formed at a position corresponding to the first magnetic force applying unit on the above rotational axis and having an attractive force applied by the first magnetic force applying unit;
The above first magnetic force unit is,
A stator core arranged on the outside of the second magnetic force applying portion; and
A permanent magnet provided in the above stator core;
A rotating machine-type synchronous motor in which the above permanent magnets are arranged in pairs at both ends of the stator core.
상기 제2 자력인가부는,
상기 회전축에 형성된 홈에 삽입되어 상기 회전축과 동일한 외경을 형성하고, 상기 제1 자력인가부로 인해 발생되는 와전류를 감소시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기.
In the first paragraph,
The second magnetic force applied above is,
A rotary machine-type synchronous motor, characterized in that it is inserted into a groove formed on the above-mentioned rotary shaft to form the same outer diameter as the above-mentioned rotary shaft and is configured to reduce the eddy current generated by the first magnetic force applying portion.
상기 제2 자력인가부는,
규소 강판으로 제작되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기.
In the third paragraph,
The second magnetic force applied above is,
A rotary synchronous motor characterized by being manufactured from silicon steel plate.
상기 베어링은,
상기 플라이휠 및 상기 동기조상기의 양측에 각각 한 쌍이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기.
In the first paragraph,
The above bearings,
A rotary machine-type synchronous generator characterized in that a pair is formed on each side of the flywheel and the synchronous generator.
상기 제1 자력인가부는,
상기 플라이휠 및 상기 동기조상기를 중심으로 상기 베어링의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기.
In paragraph 5,
The above first magnetic force unit is,
A rotary machine-type synchronous machine characterized in that the flywheel and the synchronous machine are arranged on both sides of the bearing centered on the above.
상기 고정자코어는,
말발굽 형상으로 구성되고, 양단부는 상기 제2 자력인가부를 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회전기기형 동기조상기.
In the first paragraph,
The above stator core is,
A rotary synchronous motor having a horseshoe shape and characterized in that both ends are arranged to face the second magnetic force applying portion.
상기 회전축의 일측에 배치되어 상기 회전축과 일체로 회전하는 플라이휠;
상기 회전축의 타측에 배치되어 상기 회전축과 일체로 회전하는 동기조상기;
상기 회전축의 하중의 반대측에서 소정 간격을 가지도록 배치되고, 자력을 인가하여 자중에 의한 마찰력을 저감 시키는 제1 자력인가부; 및
상기 회전축에서 상기 제1 자력인가부에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 제1 자력인가부에 의해 인력이 작용하는 제2 자력인가부; 를 포함하며,
상기 제1 자력인가부는,
상기 제2 자력인가부의 외측에 배치되는 고정자코어; 및
상기 고정자코어에 구비되는 영구자석;을 포함하고,
상기 영구자석은 상기 고정자코어의 중앙부에 배치되는, 회전기기형 동기조상기.
A rotating shaft arranged to rotate by bearings;
A flywheel disposed on one side of the above rotational axis and rotating integrally with the above rotational axis;
A synchronous generator positioned on the other side of the above rotational axis and rotating integrally with the above rotational axis;
A first magnetic force applying unit that is arranged at a predetermined interval on the opposite side of the load of the above-mentioned rotating shaft and applies magnetic force to reduce frictional force due to self-weight; and
A second magnetic force applying unit formed at a position corresponding to the first magnetic force applying unit on the above rotational axis and having an attractive force applied by the first magnetic force applying unit;
The above first magnetic force unit is,
A stator core arranged on the outside of the second magnetic force applying portion; and
A permanent magnet provided in the above stator core;
A rotating machine-type synchronous motor, wherein the permanent magnet is arranged at the center of the stator core.
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