고정자
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1. 개요
고정자는 전기 모터, 발전기, 터빈 및 유체 장치에서 사용되는 부품으로, 다양한 역할을 수행한다. 전기 모터 및 발전기에서는 회전하는 부품인 회전자와 상호 작용하여 운동을 생성하거나 전력을 생성하는 역할을 한다. 고정자는 영구 자석 또는 전자석일 수 있으며, PCB(인쇄 회로 기판)로 제작되기도 한다. 터빈에서는 유체 흐름을 재지향하는 블레이드나 포트의 역할을 하며, 기계식 사이렌에서는 소리를 조절하는 데 사용된다. 또한, 축류 터빈 팬의 난류를 줄여 안정적인 공기 기둥을 만드는 데 기여한다. 고정자는 권선형과 영구 자석형으로 분류될 수 있으며, 각각의 특성에 따라 다양한 응용 분야에 사용된다.
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| 고정자 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 전기 기계 구성 요소 |
| 분야 | 전기 공학 |
| 용도 | 발전기, 전동기, 사이렌, 생체 의학, 유체 역학, 압축기 |
| 상세 정보 | |
| 구조 | 코어, 권선, 절연 |
| 재료 | 강철, 구리, 절연 재료 |
| 작동 원리 | 전자기 유도 |
| 응용 분야 | |
| 발전기 | 전력 생산 |
| 전동기 | 회전 운동 생성 |
| 사이렌 | 음향 발생 |
| 생체 의학 | 의료 기기 |
| 유체 역학 | 펌프 |
| 압축기 | 기체 압축 |
| 추가 정보 | |
| 관련 개념 | 로터(회전자), 전기자, 계자 |
| 디자인 고려 사항 | 효율성, 냉각, 내구성 |
2. 디자인
모터 고정자는 철/강 또는 인쇄 회로 기판(PCB)으로 만들어지며, PCB 고정자는 가볍고 작으며 소음이 적어 저전력 응용 분야에 주로 사용되었다.[2]
회전하는 전동 장치의 구성에 따라 고정자는 전기자와 상호 작용하여 운동을 생성하는 ''계자 자석'' 역할을 하거나, 회전자에서 움직이는 계자 코일의 영향을 받는 ''전기자'' 역할을 할 수 있다. 최초의 직류 발전기(다이나모)와 직류 전동기는 계자 코일을 고정자에, 동력 생성 또는 운동 반응 코일을 회전자에 배치했다. 이는 정류자라는 스위치가 회전자에 걸쳐 계자를 올바르게 정렬하는 데 필요했기 때문이다. 정류자는 전류가 증가함에 따라 더 커지고 견고해져야 한다.
이러한 장치의 고정자는 영구 자석 또는 전자석일 수 있다.
교류 교류 발전기는 병렬로 연결된 여러 개의 고전류 동력 생성 코일을 통해 전력을 생성하여 정류자를 제거한다.
터빈에서 고정자 요소는 유체의 흐름을 재지향하는 데 사용되는 블레이드 또는 포트를 포함한다. 이러한 장치에는 증기 터빈 및 토크 컨버터가 포함된다. 기계식 사이렌에서 고정자는 공기를 회전자 안으로 받아들이는 하나 이상의 구멍 열을 포함하며, 구멍을 통과하는 공기 흐름을 제어하여 사이렌 소리를 변경할 수 있다. 고정자는 축류 터빈 팬에 의해 도입된 난류 및 회전 에너지를 감소시켜 낮은 레이놀즈 수의 안정적인 공기 기둥을 만들 수 있다.[3]
2. 1. 인쇄 회로 기판 (PCB) 고정자
모터 고정자는 철/강 또는 인쇄 회로 기판(PCB)으로 만들어진다. 원래 저전력 응용 분야에 적용되었던 PCB 고정자는 더 가볍고 작으며 소음이 적다.[2]하나의 디자인은 권선 역할을 하는 얇은 구리 트레이스를 PCB 고정자에 내장한다. 트레이스는 에폭시 유리 적층판과 상호 결합되어 각 코일을 인접 코일로부터 절연시킨다. 공심은 기존의 철심을 대체하여 공간과 무게를 절약하고 더 작은 에어 갭을 가능하게 한다.[2]
2. 2. 헤어핀 권선
헤어핀 권선은 전기 모터 고정자 제작에 사용되는 기술이다. 이 기술은 기존 권선보다 더 큰 단면적을 가진 와이어를 사용한다.[2]3. 전동기 및 발전기에서의 역할
고정자는 회전하는 전동 장치에서 ''계자 자석'' 또는 ''전기자'' 역할을 할 수 있다. 최초의 직류 발전기(다이나모)와 직류 전동기는 계자 코일을 고정자에 배치했다. 정류자는 회전자에 걸쳐 계자를 정렬하는 데 필요하며, 전류가 증가함에 따라 더 커지고 견고해진다.[4] 이러한 장치의 고정자는 영구 자석 또는 전자석일 수 있다. 교류 교류 발전기는 정류자를 사용하지 않는다.
- '''권선형''' (직류기·동기기·유도기)
- 동기 전동기, 유도 전동기에서는 교류 전류에 의해 회전 자계가 발생한다.
- 동기 발전기, 유도 발전기에서는 교류 전류가 발생한다.
- '''영구 자석형''' (직류기)
- 냉각이 필요하지 않다.
3. 1. 직류기
회전하는 전동 장치의 구성에 따라 고정자는 전기자와 상호 작용하여 운동을 생성하는 ''계자 자석'' 역할을 하거나 회전자에서 움직이는 계자 코일의 영향을 받는 ''전기자'' 역할을 할 수 있다. 최초의 직류 발전기(다이나모로 알려짐)와 직류 전동기는 계자 코일을 고정자에 놓고 동력 생성 또는 운동 반응 코일을 회전자에 배치했다. 이것은 정류자라고 하는 끊임없이 움직이는 전원 스위치가 회전하는 회전자에 걸쳐 계자를 올바르게 정렬하는 데 필요하기 때문이다. 정류자는 전류가 증가함에 따라 더 커지고 견고해진다.[4]
이러한 장치의 고정자는 영구 자석 또는 전자석일 수 있다.
- 권선형 (직류기·동기기·유도기)
- 동기 전동기, 유도 전동기에서는 교류 전류에 의해 회전 자계가 발생한다.
- 동기 발전기, 유도 발전기에서는 교류 전류가 발생한다.
- 영구 자석형 (직류기)
- 냉각이 필요하지 않다.
3. 2. 교류기
교류 교류 발전기는 병렬로 연결된 여러 개의 고전류 동력 생성 코일을 통해 전력을 생성하여 정류자를 제거한다.
4. 유체 장치에서의 역할
터빈에서 고정자는 유체의 흐름을 조절하는 블레이드나 포트를 포함한다. 증기 터빈 및 토크 컨버터 등에 사용된다. 기계식 사이렌에서 고정자는 회전자 안으로 공기를 받아들이는 구멍을 가지고 있으며, 이 구멍을 통과하는 공기 흐름을 제어하여 소리를 바꿀 수 있다. 또한, 고정자는 축류 터빈 팬에 의해 발생하는 난류 및 회전 에너지를 줄여 낮은 레이놀즈 수의 안정적인 공기 기둥을 만들 수 있다.[3]
4. 1. 증기 터빈 및 토크 컨버터
증기 터빈 및 토크 컨버터에서 고정자는 유체의 흐름을 재지향하는 블레이드 또는 포트를 포함한다. 기계식 사이렌에서 고정자는 회전자 안으로 공기를 받아들이는 하나 이상의 구멍 열을 포함하며, 구멍을 통과하는 공기 흐름을 제어하여 사이렌 소리를 변경할 수 있다. 고정자는 축류 터빈 팬에 의해 도입된 난류 및 회전 에너지를 감소시켜 낮은 레이놀즈 수의 안정적인 공기 기둥을 만들 수 있다.[3]4. 2. 기계식 사이렌
터빈에서 고정자는 유체의 흐름을 조절하는 블레이드나 포트를 포함한다. 이러한 장치는 증기 터빈 및 토크 컨버터에 사용된다. 기계식 사이렌에서 고정자는 회전자 안으로 공기를 받아들이는 하나 이상의 구멍 열을 포함하며, 구멍을 통과하는 공기 흐름을 제어하여 사이렌 소리를 변경할 수 있다. 고정자는 축류 터빈 팬에 의해 도입된 난류 및 회전 에너지를 감소시켜 낮은 레이놀즈 수의 안정적인 공기 기둥을 만들 수 있다.[3]4. 3. 축류 터빈 팬
터빈에서 고정자는 유체의 흐름을 조절하는 블레이드나 포트를 포함한다. 이러한 장치는 증기 터빈 및 토크 컨버터에 사용된다. 기계식 사이렌에서 고정자는 회전자 안으로 공기를 받아들이는 하나 이상의 구멍 열을 포함하며, 구멍을 통과하는 공기 흐름을 제어하여 사이렌 소리를 변경할 수 있다. 고정자는 축류 터빈 팬에 의해 발생되는 난류 및 회전 에너지를 줄여 낮은 레이놀즈 수의 안정적인 공기 기둥을 만들 수 있다.[3]5. 분류
고정자는 회전 방식에 따라 권선형과 영구 자석형으로 분류할 수 있다.
5. 1. 권선형
동기 전동기와 유도 전동기에서는 교류 전류에 의해 회전 자계가 발생한다.[1] 동기 발전기와 유도 발전기에서는 교류 전류가 발생한다.[1]5. 2. 영구 자석형
영구 자석형 고정자는 냉각이 필요하지 않다.[4]참조
[1]
서적
Operation and Maintenance of Large Turbo-Generators
https://books.google[...]
John Wiley & Sons
2004
[2]
웹사이트
This Axial-Flux Motor With a PCB Stator Is Ripe for an Electrified World
https://spectrum.iee[...]
2022-03-26
[3]
뉴스
Destratification Fans by Airius
http://airiusfans.co[...]
2017-04-19
[4]
웹사이트
IE3 energy-saving motors
http://www.engineerl[...]
Engineer Live
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