KR101151637B1

KR101151637B1 - Wind power generator

Info

Publication number: KR101151637B1
Application number: KR1020090059693A
Authority: KR
Inventors: 김용만
Original assignee: 김용만
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2012-06-14
Also published as: KR20110002213A

Abstract

본 발명은 회전축을 중심으로 방사상으로 설치된 복수의 지지프레임들에 설치되는 풍력구동박스에 가해지는 풍압에 의하여 전력을 발생시키는 풍력발전기에 관한 것으로 본 발명의 구체적인 특징은 상기 풍력구동박스는 관형상으로 이루어진 관체; 상기 관체 내부에 설치되어 중앙에 개구부는 갖는 스톱퍼; 상기 관체 또는 스톱퍼에 설치되는 힌지축; 상기 힌지축을 중심으로 회전을 하되 바람의 방향과의 상대적인 위치관계에 의하여 따라서 상기 스톱퍼의 개구부를 개방하거나 폐쇄하는 개폐판을 포함하는 것이다.The present invention relates to a wind power generator for generating electric power by the wind pressure applied to the wind power box is installed on a plurality of support frames radially around the rotational axis of the present invention is characterized in that the wind power box is tubular Body consisting; A stopper installed inside the pipe and having an opening in a center thereof; A hinge shaft installed on the tube or stopper; Rotation about the hinge axis, but includes an opening and closing plate for opening or closing the opening of the stopper according to the relative position relationship with the direction of the wind.

풍압구동박스, 풍력발전기, 스톱퍼, 개폐판 Wind pressure drive box, wind power generator, stopper, switchboard

Description

Wind power generator

본 발명은 바람을 이용하여 전기를 생산하는 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력에 의하여 회전되는 회전체가 연직방향의 축을 중심으로 설치되는 풍력발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generator for producing electricity using wind, and more particularly to a wind power generator in which a rotating body rotated by wind power is installed around a vertical axis.

현재 설치되어 운전되는 풍력발전기는 회전축을 중심으로 설치된 3개의 블레이드에 가해지는 풍력에 의하여 회전되는 회전체의 회전력에 의하여 발전이 이루어지고 있으나, 이러한 풍력발전기는 그 크기에 비하여 출력이 작기 때문에 화석연료를 이용한 발전이나 원자력을 이용한 발전을 대체할 수 있는 대체 에너지로 자리잡지 못하고 있는 실정이다. 이러한 현실을 감안하여 축이 지면에 수직으로 설치되고, 축을 중심으로 바람에 의하여 회전되는 회전체가 설치되는 구조의 특허출원 10-2007-0036964(발명의 명칭:수직형의 원통형 풍력 발전기)가 발명되었다.The wind turbine currently installed and operated is generated by the rotational force of the rotating body rotated by the wind applied to the three blades installed around the rotating shaft. However, since the wind turbine has a smaller output than its size, fossil fuel It is not established as an alternative energy that can replace power generation using power generation or nuclear power generation. In view of this reality, the patent application 10-2007-0036964 (name: vertical cylindrical wind generator of the invention) of the structure in which the shaft is installed perpendicular to the ground, the rotating body is rotated by the wind around the axis is invented It became.

도 1은 특허출원10-2007-0036964호의 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1의 구성의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of Patent Application 10-2007-0036964, and FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the operation of the configuration of FIG.

도 1의 풍력발전기는 축(260)을 중심으로 회전원통(210)이 설치되고, 회전원통(210)의 외주면에는 바람의 방향과의 상대적인 위치관계에 의하여 따라서 펼쳐지 거나 접혀지는 날개(220)가 설치되어 있다. 이때 날개(220)은 회전원통(210)의 주위에 등간격으로 설치되며, 곡면 형상을 이루고 있어 도 2에 도시된 바와 같이 화살표 방향의 바람이 불게 되면 회전원통(210)의 일부의 날개(220)들은 바람의 영향을 받아 펼쳐지며 회전력을 받게 되지만 반대쪽의 날개(220)들에 바람에 의하여 접혀지게 되어 회전력을 받지 않게 되어 결국 회전원통에는 시계방향과 같은 회전력을 받아 축을 중심으로 회전을 하게 된다.In the wind turbine of FIG. 1, a rotating cylinder 210 is installed around an axis 260, and a wing 220 that is unfolded or folded according to a relative positional relationship with a direction of wind is provided on an outer circumferential surface of the rotating cylinder 210. It is installed. At this time, the blade 220 is installed at equal intervals around the rotation cylinder 210, and has a curved shape, as shown in Figure 2 when the wind in the direction of the arrow blows a portion of the blade 220 of the rotation cylinder 210 ) Are unfolded under the influence of the wind and are subjected to the rotational force, but the wings 220 on the opposite side are folded by the wind so that they are not subjected to the rotational force.

그러나, 이러한 풍력발전기에서 날개(220)는 회전원통(210)의 외주면에 설치되게 되어 축( 260)과 회전원통(210) 사이의 공간을 활용할 수 없기 때문에 동일 전력을 발생시키기 위하여 장치가 커지게 된다.However, in such a wind turbine, the blade 220 is installed on the outer circumferential surface of the rotating cylinder 210, so that the space between the shaft 260 and the rotating cylinder 210 cannot be utilized, so that the apparatus becomes larger to generate the same power. do.

또한, 회전원통(210)의 외주면에 설치되는 날개(220)는 바람의 방향에 따라서 접혀지거나 펼쳐지기 위하여 힌지축을 중심으로 항상 회전가능한 상태로 되어야 하기 때문에 마모가 빨리 발생되게 되고, 보수가 용이하여야 하나 특정 날개(220)가 손상되는 경우에 회전원통(210) 전체를 교체하여야 하는 경우가 발생되게 된다.In addition, the wing 220 is installed on the outer circumferential surface of the rotating cylinder 210 should be always rotatable around the hinge axis in order to be folded or unfolded according to the direction of the wind, so that the wear occurs quickly, easy to repair If one particular wing 220 is damaged, a case in which the entire rotating cylinder 210 needs to be replaced is generated.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 축을 중심으로 회전가능한 회전 프레임에 바람의 방향에 따라 개폐되는 개폐판이 설치된 바람 유동관을 복수개 설치함으로써 소형이면서도 대전력을 발생시킬 수 있는 풍력발전기를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve this problem, the problem of the present invention is to provide a small and large power by installing a plurality of wind flow pipes are installed in the rotation frame rotatable about the axis is opened and closed according to the direction of the wind To provide a wind turbine.

본 발명의 다른 해결과제는 보수가 용이한 풍력발전기를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a wind turbine easy to repair.

상기 해결과제 이외의 다른 해결과제들은 실시예를 기술하는 과정에서 설명하기로 한다. Problems other than those mentioned above will be described in the course of describing the embodiments.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 회전축을 중심으로 방사상으로 설치된 5개의 지지프레임들에 설치되는 풍력구동박스에 가해지는 풍압에 의하여 전력을 발생시키는 풍력발전기에 있어서: 상기 풍력구동박스는 관형상으로 이루어진 관체; 상기 관체의 일단부에 내측으로 경사지게 절곡되어 설치되는 스톱퍼; 상기 관체 또는 스톱퍼에 설치되는 힌지축; 상기 힌지축을 중심으로 회전을 하되 바람의 방향과의 상대적인 위치관계에 의하여 따라서 상기 스톱퍼의 개구부를 개방하거나 폐쇄하는 개폐판을 포함하며, 상기 5개의 지지프레임들의 외단부들은 수평 연결프레임들로 연결되고, 상기 수평 연결프레임들의 연결된 형상이 5각형을 이루는 것이다.Solution to solve the above problem is a wind power generator for generating electric power by the wind pressure applied to the wind drive box installed on the five support frames radially around the rotation axis: the wind drive box is tubular Body consisting; A stopper installed at one end of the tube to be inclined inwardly; A hinge shaft installed on the tube or stopper; Rotation about the hinge axis, but includes an opening and closing plate for opening or closing the opening of the stopper according to the relative position relationship with the direction of the wind, the outer ends of the five support frames are connected to the horizontal connecting frames The connected shapes of the horizontal connecting frames form a pentagon.

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상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 분리된 지지프레임에 풍력구동박스가 설치되어 있기 때문에 풍력구동박스를 개별적으로 보수 할 수 있기 때문에 유지관리가 편리하다.According to the present invention having the above problems and solving means, because the wind power drive box is installed on a separate support frame, the wind drive box can be individually repaired, and thus maintenance is convenient.

또한, 본 발명은 상기 관체의 단면이 4각형상으로 이루어지기 때문에 작은 공간에 많은 수의 관체를 적층할 수 있어 소형화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that can be laminated because a large number of the tube can be laminated in a small space because the cross section of the tube is made in a quadrangular shape.

또한, 본 발명에서 상기 스톱퍼는 상기 관체의 일단부의 내측으로 경사지게 절곡하여 형성함으로써 관체의 길이를 줄일 수 있어 결국 장치를 더욱 소형화할 수 있다.In addition, in the present invention, the stopper is formed by bent obliquely to the inner side of one end of the tube can reduce the length of the tube can eventually reduce the size of the device further.

또한, 본 발명에서 상기 지지프레임에는 길이방향으로 다수개의 풍력구동박스가 설치할 수 있으며, 상하 다단으로 배치할 수 있어 작은 설치면적으로부터 많은 양의 전기를 생산할 수 있다.In the present invention, the support frame can be installed in a plurality of wind drive box in the longitudinal direction, can be arranged in multiple stages up and down can produce a large amount of electricity from a small installation area.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 간단한 실시형태를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도 시된 풍력 구동박스의 절개사시도이다.3 is a perspective view showing a simple embodiment of the present invention, Figure 4 is a cutaway perspective view of the wind power box shown in FIG.

도 3에 도시된 풍력발전기(300)의 하우징(320)의 내부에는 회전축(303)의 회전력에 의하여 회전되는 기어박스내의 기어의 회전에 의하여 전력을 발생시키는 발전장비가 수납되고, 하우징(320)에 연직방향으로 고정축(301)이 상향 돌출되게 설치된다.Inside the housing 320 of the wind turbine 300 shown in Figure 3 is a power generation equipment for generating electric power by the rotation of the gear in the gearbox rotated by the rotational force of the rotary shaft 303 is housed, the housing 320 The fixed shaft 301 is installed to protrude upward in the vertical direction.

고정축(301)과 베어링 결합되어 있는 회전축(303)은 고정축(301)을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 회전축(303)에는 방사상으로 지면에 수평방향으로 지지 프레임(305), (306)이 설치되며, 지지프레임(305)에는 풍력구동박스(307), (309)이 설치되고, 지지프레임(306)에는 풍력구동박스(311), (313)가 설치된다.The rotating shaft 303, which is bearing-coupled with the fixed shaft 301, is rotatably installed about the fixed shaft 301, and the supporting frames 305 and 306 are radially mounted on the rotating shaft 303 in the horizontal direction on the ground. Is installed, the support frame 305 is installed in the wind drive box 307, 309, the support frame 306 is installed in the wind drive box 311, 313.

풍력구동박스(307), (309), (311), (313) 모두 동일한 구조로 형성되어 있기 때문에 풍력구동박스(309)에 대하여만 설명하기로 한다.Since the wind power drive boxes 307, 309, 311, and 313 are all formed in the same structure, only the wind power drive box 309 will be described.

풍력구동박스(309)는 도 4에 도시된 바와 같이, 4각형의 관체로 이루어진 바람 가이드 박스(11), 가이드 박스(11)의 내부에 설치되며, 중앙에 4각형의 개구부가 형성되어 가이드 박스(11)의 내측벽면으로부터 돌출된 띠 형상으로 이루어진 스톱퍼(13)와 스톱퍼(13)의 일측 벽면에 설치된 힌지(15)를 중심으로 회전하는 개폐판(17)으로 이루어진다.As shown in FIG. 4, the wind power driving box 309 is installed inside the wind guide box 11 and the guide box 11 formed of a four-sided tubular body, and a four-sided opening is formed at the center of the guide box. It consists of a stopper 13 made of a strip shape protruding from the inner wall surface of the (11) and the opening and closing plate 17 which rotates around the hinge 15 provided on one wall surface of the stopper 13.

이때, 힌지(15)는 스톱퍼(13)의 상부 벽면에 설치되는 것이 바람이 없을 때나 역방향의 바람이 불 때 자중에 의하여 스톱퍼(13)를 폐쇄하기 때문에 개폐판(17)에 무리를 주지 않게 된다. At this time, the hinge 15 is installed on the upper wall surface of the stopper 13 when there is no wind or when the reverse wind is blown to close the stopper 13 by its own weight so that the opening and closing plate 17 is not impeded. .

도 4에서 a 방향의 바람이 불 때 개폐판(17)은 바람에 의하여 압력을 받아 스톱퍼(11)의 개구부를 개방시키도록 회전되게 되고, b 방향의 바람이 불 때 개폐판(17)은 바람에 의하여 압력을 받아 스톱퍼(11)의 개구부를 폐쇄시키는 방향으로 회전하게 되고, 바람의 압력에 의하여 개폐판(17)은 회전력을 받게 되어 결국 회전축(303)을 회전시키게 된다. In FIG. 4, when the wind in the a direction is blown, the opening and closing plate 17 is rotated to open the opening of the stopper 11 under pressure by the wind, and the opening and closing plate 17 is wind when the wind in the b direction is blown. By the pressure is rotated in the direction to close the opening of the stopper 11, the open and close plate 17 is subjected to the rotational force by the pressure of the wind to eventually rotate the rotating shaft 303.

결국 도 3에서와 같이 도시된 상태에서 풍력발전기(300)에 바람이 b 방향에서 불게 되면 지지프레임(305)에 설치된 풍력구동박스(307), (309)의 개폐판은 폐쇄되게 되어 풍압을 받게 되지만, 지지프레임(306)에 설치된 풍력구동박스(311), (313)의 개폐판은 개방되게 되어 풍압을 받지 못하게 되기 때문에 결국 회전축(303)이 반시계방향으로 회전되게 된다. 이와 같은 회전축(303)의 회전에 의하여 지지프레임(305), (306)들의 위치가 반대로 되는 경우에 지지프레임( 305)에 설치된 풍력구동박스(307), (309)는 풍압을 받지 않게 되고, 지지프레임(306)에 설치된 풍력구동박스(311), (313)는 풍압을 받게 되어 회전축(303)은 반시계방향으로 회전되게 된다. 따라서 b방향의 바람이 불게 되면 풍압발전기의 회전축(303)은 반시계방향으로 연속적으로 회전하게 되어 전력을 생산하게 된다.Eventually, when the wind blows from the wind generator 300 in the b direction in the state shown in FIG. 3, the opening and closing plates of the wind drive boxes 307 and 309 installed in the support frame 305 are closed to receive wind pressure. However, since the opening and closing plates of the wind power driving boxes 311 and 313 installed on the support frame 306 are opened and are not subjected to wind pressure, the rotary shaft 303 is rotated counterclockwise. When the positions of the support frames 305 and 306 are reversed by the rotation of the rotation shaft 303, the wind drive boxes 307 and 309 installed in the support frame 305 are not subjected to wind pressure. Wind drive box 311, 313 installed in the support frame 306 is subjected to the wind pressure and the rotation shaft 303 is rotated in the counterclockwise direction. Therefore, when the wind in the b direction is blown, the rotary shaft 303 of the wind generator is continuously rotated counterclockwise to produce power.

도 3, 4에서 풍력구동박스는 사각형의 관체 형상으로 이루어져 있으나, 이러한 형상에 국한되지 않고 원형상의 관체 등 다양한 형상으로 제작될 수 있으며, 개폐판의 형상도 평판으로 이루어져 있으나, 곡면으로 형성되는 등 다양한 변형이 이루어질 수 있다.In Figures 3 and 4, the wind power box is made of a rectangular tubular shape, but is not limited to such a shape can be produced in a variety of shapes, such as a circular tubular body, the shape of the opening and closing plate is also made of a flat surface, etc. Various modifications may be made.

도 5는 본 발명에 적용되는 풍력구동박스의 다른 형태를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 풍력구동박스의 개폐판의 동작을 설명하는 단면도이다.5 is a view showing another form of the wind turbine drive box applied to the present invention, Figure 6 is a cross-sectional view illustrating the operation of the opening and closing plate of the wind turbine drive box of FIG.

도 5에 도시된 풍력구동박스(20)는 단면이 원통형 또는 사각형상의 관체(21)와, 관체(21)의 일단부로부터 내측으로 경사지게 설치되는 스톱퍼(23)와, 관체(21)의 일단부로부터 스톱퍼의 상부벽면에 설치된 힌지축(25)에 결합되는 개폐판(27)으로 이루어진다.The wind power drive box 20 illustrated in FIG. 5 has a cylindrical or rectangular tubular body 21 having a cross section, a stopper 23 installed to be inclined inwardly from one end of the tubular body 21, and one end of the tubular body 21. It consists of an opening and closing plate 27 coupled to the hinge shaft 25 provided on the upper wall surface of the stopper.

도 6에 도시된 바와 같이, 개폐판(27)은 바람이 스톱퍼(23)가 설치된 반대쪽에서 불어올 때 개폐판(27)의 회전은 스톱퍼(23)에 의하여 저지되게 되어 풍압을 받게 되지만 바람이 스톱퍼(23)가 설치된 쪽에서 불어오게 되면 개폐판(27)은 스톱퍼(23)에 의하여 저지되지 않기 때문에 개방되게 되어 결국 회전축(303)이 회전되게 된다.As shown in FIG. 6, when the wind blows from the opposite side where the stopper 23 is installed, the opening / closing plate 27 is blocked by the stopper 23 to receive wind pressure, but wind is When the stopper 23 is blown from the installed side, the opening and closing plate 27 is opened because it is not blocked by the stopper 23, so that the rotary shaft 303 is rotated.

도 6에 도시된 풍력구동박스(20)는 스톱퍼(23)가 관체(21)의 일단부를 절곡시킴으로써 형성되기 때문에 스톱퍼가 내부에 별도의 공정으로 이루어져야 하는 도 4에 도시된 풍력구동박스(309)보다 제조가 용이하며, 풍압을 받지 않는 부분의 길이를 축소시킬 수 있어 소형화에 유리하다.Wind drive box 20 shown in Figure 6 is formed by bending the stopper 23 one end of the tubular body 21, the wind drive box 309 shown in Figure 4 that the stopper must be made in a separate process therein It is easier to manufacture and can reduce the length of the portion not subjected to wind pressure, which is advantageous for miniaturization.

도 7은 본 발명의 다른 실시예의 평면도이고, 도 8은 도 7의 A-A'선 단면도이다. 7 is a plan view of another embodiment of the present invention, Figure 8 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG.

도 7, 8에 도시된 풍력발전기는 회전축(303)에 방사상으로 다섯 개의 상부 지지프레임(331), (333), (335), (337), (339)이 설치되고, 회전축(303)의 상부 지지프레임이 설치된 위치로부터 하향 이격된 위치에서 방사상으로 상부 프레임과 대응되게 하향 지지프레임이 설치되고, 상부 지지프레임과 하부 지지프레임들의 외단부는 상하 연결프레임(355), (357)들에 의하여 연결된다. 또한, 상부 지지프레임들의 외단부들은 수평 연결프레임(341), (343), (345), (347), (349)으로 연결된다. 이때 수평 연결프레임들이 연결된 형상은 정 오각형을 이룬다.7, 8, the wind turbine is provided with five upper support frames 331, 333, 335, 337, 339 radially on the rotating shaft 303, A downward support frame is radially installed to correspond to the upper frame at a position spaced downward from the position where the upper support frame is installed, and the outer ends of the upper support frame and the lower support frames are connected by upper and lower connecting frames 355 and 357. Connected. In addition, the outer ends of the upper support frames are connected to the horizontal connection frame (341), (343), (345), (347), (349). At this time, the shape connected to the horizontal connecting frame forms a regular pentagon.

이때 오각형의 형상은 예시적인 것으로, 3각형, 4각형 등 다양한 다각형상과 원형의 연결프레임이 설치될 수 있다.At this time, the shape of the pentagon is an example, and various polygonal shapes such as triangular and quadrangular and circular connection frames may be installed.

또한, 상하 지지프레임들에는 내측, 외측 2개씩 상하 2단으로 총 4개의 풍력구동박스(370)가 설치된다. 이때 풍력구동박스(370)는 도 4 또는 도 5에 도시된 형태로 이루어질 수 있다.In addition, the upper and lower support frames are provided with a total of four wind power drive box 370 in the upper and lower two stages of the inner and outer two. At this time, the wind drive box 370 may be made in the form shown in FIG.

이와 같이, 상하 2단 배열로 풍력구동박스를 적층시켜 오각형 형상의 평면구조를 적용하는 것은 풍력 구동박스에 경사지게 진입되는 바람으로부터도 회전력을 얻도록 하는 최적구조이기 때문에 지지 프레임은 오각형으로 방사상으로 설치되게 된다.As such, applying the pentagonal planar structure by stacking the wind drive boxes in a two-stage array is an optimal structure to obtain rotational force from the wind that enters the wind drive box inclinedly. Will be.

도 7, 8에서 한조의 상하 프레임 사이에는 4개의 풍력구동박스가 설치된 구조로 이루어져 있으나, 상하 다단으로 많은 수가 배치될 수 있을 뿐만 아니라 길이방향으로 보다 많은 풍력구동박스들이 배치될 수 있음은 당연한 것이며, 본 발명에는 본 발명으로부터 응용될 수 있는 다양한 변형예들이 존재한다.7, 8 in the structure of the four wind drive box is installed between the upper and lower frames, it is natural that not only a large number can be arranged in the upper and lower multi-stage, but also more wind-drive box can be arranged in the longitudinal direction. In the present invention, there are various modifications applicable to the present invention.

도 1은 특허출원10-2007-0036964호의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of Patent Application No. 10-2007-0036964.

도 2는 도 1의 구성의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view for explaining the operation of the configuration of FIG.

도 3은 본 발명의 간단한 실시형태를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing a simple embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 풍력 구동박스의 절개사시도이다. 4 is a cutaway perspective view of the wind power box shown in FIG.

도 5는 본 발명에 적용되는 풍력구동박스의 다른 형태를 도시한 것이다.Figure 5 shows another form of the wind drive box applied to the present invention.

도 6은 도 5의 풍력구동박스의 개폐판의 동작을 설명하는 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating the operation of the opening and closing plate of the wind power drive box of FIG.

도 7은 본 발명의 다른 실시예의 평면도이다.7 is a plan view of another embodiment of the present invention.

도 8은 도 7의 A-A'선 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 7.

Claims

In a wind turbine which generates power by wind pressure applied to a wind drive box mounted on five support frames radially around a rotating shaft:

The wind drive box is

Tubular tubular body;

A stopper installed at one end of the tube to be inclined inwardly;

A hinge shaft installed on the tube or stopper;

Rotation about the hinge axis but includes an opening and closing plate for opening or closing the opening of the stopper according to the relative positional relationship to the direction of the wind,

Outer ends of the five support frames are connected to the horizontal connection frame, characterized in that the connected shape of the horizontal connection frame forms a pentagon.

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The wind power generator according to claim 1, wherein the support frames are provided in multiple stages in the vertical direction of the rotating shaft.