KR101350871B1 - Hybride main shaft for wind power generator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단조품으로 이루어진 기존 메인샤프트의 내부를 파내고 여기에 카본 파이버를 접합시켜서 무게를 가볍게 하면서도 강도를 더욱 향상시킨 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트에 관한 것으로,
특히 블레이드가 연결된 로터 허브의 회전력을 발전기에 전달하기 위해 요구되는 것으로, 일측은 로터 허브에 연결되고 타측은 기어박스에 연결되며 내부에 메인홀(110)이 형성된 통상의 풍력발전용 메인샤프트(100)에 있어서,
상기 통상의 메인샤프트(100)의 메인홀(110)의 내주면을 추가 절삭하여 이루어진 제1 확장메인홀(11)을 포함하는 제1 본체(13)와;
상기 제1 확장메인홀(11)의 내주면에 부착되는 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로서, 상기 메인홀(110)의 직경과 동일한 직경의 제1 카본홀(17a)을 갖는 제1 강관(17);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid main shaft for wind power generation that further improves the strength while lightening the weight by digging the inside of the existing main shaft made of a forged and bonded to the carbon fiber,
In particular, the blade is required to transmit the rotational force of the rotor hub is connected to the generator, one side is connected to the rotor hub, the other side is connected to the gearbox and the main shaft for a conventional wind power generation is formed in the main hole 110 therein (100) ),
A first main body 13 including a first expansion main hole 11 formed by further cutting an inner circumferential surface of the main hole 110 of the conventional main shaft 100;
A first steel pipe 17 having a first carbon hole 17a having the same diameter as that of the main hole 110 as a carbon fiber material attached to the inner circumferential surface of the first expansion main hole 11. It relates to a hybrid main shaft for wind power generation comprising a.

Description

풍력발전용 하이브리드 메인샤프트{Hybride main shaft for wind power generator}Hybrid main shaft for wind power generator

본 발명은 풍력발전용 메인샤프트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단조품으로 이루어진 기존 메인샤프트의 내부를 파내고 여기에 카본 파이버를 접합시켜서 무게를 가볍게 하면서도 강도를 더욱 향상시킨 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트에 관한 것이다.The present invention relates to a main shaft for wind power generation, and more particularly to a hybrid main shaft for wind power generation that further improves strength while lightening weight by digging the inside of an existing main shaft made of a forged product and bonding carbon fiber thereto. It is about.

풍력발전은 자연에너지인 바람의 힘을 전기에너지로 변환하여 이용하는 것이고, 변환과정으로는 바람의 운동에너지를 풍력터빈에 의해 회전하는 동력에너지로 바꾼 다음 그의 회전력으로 발전기를 돌려 전기에너지로 변환을 행하는 것이다.Wind power generation converts wind power, which is natural energy, into electrical energy, and converts wind kinetic energy into power energy that is rotated by wind turbines. will be.

일반적으로 바람은 지상으로부터 높을수록 강하기 때문에 풍력터빈의 높이를 되도록 높게 하는 것이 유리하고, 또 풍력터빈의 취득에너지는 바람을 받는 면적과 풍속에 비례한다.In general, since the wind is stronger from the ground, it is advantageous to make the height of the wind turbine as high as possible, and the energy obtained from the wind turbine is proportional to the wind area and the wind speed.

풍력발전의 특징은 에너지를 얻을 때에 화력발전이나 원자력발전에서 볼 수 있는 이산화탄소나 방사성폐기물 등의 환경오염물질의 배출이 없는 클린 발전시스템이고, 바람이라고 하는 재생가능에너지를 이용하기 때문에 에너지자원이 거의 무한정이라는 장점이 있다.The characteristics of wind power generation are clean power generation systems that emit no environmental pollutants such as carbon dioxide and radioactive waste found in thermal power plants or nuclear power plants when energy is obtained. It has the advantage of being infinite.

이러한 풍력발전을 하기 위한 풍력발전기(300)의 구성으로는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변화하는 블레이드, 블레이드에서 발전기로 동력을 전달하는 장치, 발전기 등의 전기장치 및 운전제어장치로 구성된다.The configuration of the wind power generator 300 for the wind power generation is composed of a blade that changes the kinetic energy of the wind into mechanical energy, a device for transferring power from the blade to the generator, an electric device such as a generator and an operation control device.

한편, 블레이드에서 발전기로 동력을 전달하는 장치에는 메인샤프트(100)라는 구성이 있는데 이러한 메인샤프트는 지속적인 피로하중 및 진동 등에 의한 가혹한 운전조건을 견딜 수 있어야 하므로 주로 단조에 의하여 생산된다.On the other hand, the device for transmitting power from the blade to the generator has a configuration called the main shaft 100, such a main shaft is produced mainly by forging because it must withstand harsh operating conditions due to constant fatigue load and vibration.

구체적으로, 메인샤프트는 열처리로에서 약 1200℃ 정도의 고온으로 가열한 강괴를 유압 프레스로 가압하여 업셋팅 한 후 상기 업세팅 후 소재를 유압 프레스의 상부 다이 및 하부 다이 사이에 위치시켜 그 길이방향을 따라(횡으로) 반복 가압하게 된다. 이를 코깅(cogging)이라 하는데, 이 과정에서 소재의 두께는 작아지고 길이가 길어지게 된다. 이후 상기 코깅된 소재의 외주면을 다이로 반복하여 가압하여 마무리 단조작업을 수행함으로써 대략의 메인샤프트 중간제품을 제조하게 된다. 이렇게 형성된 중간 제품은 요구되는 메인샤프트의 최종 규격과 현저한 차이를 보이므로 다시 황삭 등의 절삭공정을 거쳐 최종제품으로 완성된다.Specifically, the main shaft is upset by pressing the ingot heated to a high temperature of about 1200 ℃ in the heat treatment furnace with a hydraulic press, and after the upsetting, the material is placed between the upper die and the lower die of the hydraulic press, the longitudinal direction The pressure is repeatedly applied along (laterally). This is called cogging. In this process, the thickness of the material becomes smaller and the length becomes longer. Thereafter, the outer circumferential surface of the cogged material is repeatedly pressurized with a die to perform a final forging operation, thereby manufacturing an approximately main shaft intermediate product. The intermediate product thus formed shows a remarkable difference from the final specification of the required main shaft, so it is finished to the final product through a cutting process such as roughing.

이와 같이 제조되는 메인샤프트는 완전히 단조품으로 되어 있어서 무게가 무거운 단점이 있다.The main shaft manufactured as described above has a disadvantage in that the weight is heavy because it is completely forged.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 메인샤프트의 무게는 감소시키면서도 강도는 더욱 향상시킬 수 있도록 메인샤프트를 부분적으로 파내고 파낸 부분을 카본 파이버로 대체한 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트를 제공하려는 데 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, the object of the present invention is to reduce the weight of the main shaft while reducing the weight of the main shaft partially dug and dug to replace the carbon fiber wind power It is to provide a hybrid main shaft for power generation.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 블레이드가 연결된 로터 허브의 회전력을 발전기에 전달하기 위해 요구되는 것으로, 일측은 로터 허브에 연결되고 타측은 기어박스에 연결되며 내부에 메인홀이 형성된 통상의 풍력발전용 메인샤프트에 있어서,The purpose of the present invention as described above, the blade is required to transfer the rotational force of the rotor hub is connected to the generator, one side is connected to the rotor hub, the other side is connected to the gearbox and the conventional wind power generation formed inside the main hole In the main shaft for

상기 통상의 메인샤프트의 메인홀의 내주면을 추가 절삭하여 이루어진 제1 확장메인홀을 포함하는 제1 본체와;A first main body including a first expansion main hole formed by further cutting an inner circumferential surface of the main hole of the normal main shaft;

상기 제1 확장메인홀의 내주면에 부착되는 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로서, 상기 메인홀의 직경과 동일한 직경의 제1 카본홀을 갖는 제1 강관;A carbon steel material attached to an inner circumferential surface of the first expansion main hole, the first steel pipe having a first carbon hole having a diameter equal to the diameter of the main hole;

을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트에 의해 달성된다.It is achieved by a hybrid main shaft for wind power generation comprising a.

본 발명에 의하면, 기존에 단조품으로 이루어진 메인샤프트의 무게 보다 가벼우면서도, 강도는 더욱 향상되는 효과가 있다.According to the present invention, while being lighter than the weight of the main shaft made of a conventional forging, the strength is further improved.

따라서, 본 발명에 따른 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트는 종래의 단조로 이루어진 메인샤프트 보다 지속적인 피로하중 및 진동 등에 의한 가혹한 운전조건을 더욱 견딜 수 있는 등 내구성이 향상된다.Therefore, the hybrid main shaft for wind power generation according to the present invention is more durable than the conventional forging main shaft made to withstand the severe operating conditions due to continuous fatigue load and vibration, and the like is improved.

도 1은 종래 기술에 따른 풍력발전기 및 메인샤프트를 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 메인샤프트의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트를 나타낸 도면.1 is a view showing a wind turbine and a main shaft according to the prior art,
2 is a cross-sectional view of the main shaft of FIG.
3 is a view showing a hybrid main shaft for wind power generation according to the present invention;
4 is a view showing a hybrid main shaft for wind power generation according to another embodiment of the present invention;
5 is a view showing a hybrid main shaft for wind power generation according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 단조품으로 이루어진 종래의 메인샤프트의 무게를 감소시키면서도 강도는 더욱 향상시킨 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트에 관한 것으로,
The present invention relates to a hybrid main shaft for wind power generation, while further reducing the weight of the conventional main shaft made of a forged product,

일실시예에 따른 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트(10)는 도 3에 도시한 바와 같이,Hybrid main shaft 10 for wind power generation according to an embodiment as shown in Figure 3,

블레이드가 연결된 로터 허브의 회전력을 발전기에 전달하기 위해 요구되는 것으로, 일측은 로터 허브에 연결되고 타측은 기어박스에 연결되며 내부에 메인홀(110)이 형성된 통상의 풍력발전용 메인샤프트(100)에 있어서,The blade is required to transmit the rotational force of the rotor hub connected to the generator, one side is connected to the rotor hub, the other side is connected to the gearbox and the main shaft 110 for a conventional wind power generation formed therein the main hole (110) To

상기 통상의 메인샤프트(100)의 메인홀(110)의 내주면을 추가 절삭하여 이루어진 제1 확장메인홀(11)을 포함하는 제1 본체(13)와;A first main body 13 including a first expansion main hole 11 formed by further cutting an inner circumferential surface of the main hole 110 of the conventional main shaft 100;

상기 제1 확장메인홀(11)의 내주면에 부착되는 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로서, 상기 메인홀(110)의 직경과 동일한 직경의 제1 카본홀(17a)을 갖는 제1 강관(17);을 포함하여 이루어진다.
A first steel pipe 17 having a first carbon hole 17a having the same diameter as that of the main hole 110 as a carbon fiber material attached to the inner circumferential surface of the first expansion main hole 11. It includes;

다른 실시예에 따른 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트(20)는 도 4에 도시한 바와 같이,Hybrid main shaft 20 for wind power generation according to another embodiment as shown in Figure 4,

블레이드가 연결된 로터 허브의 회전력을 발전기에 전달하기 위해 요구되는 것으로, 일측은 로터 허브에 연결되고 타측은 기어박스에 연결되며 내부에 메인홀(110)이 형성된 통상의 풍력발전용 메인샤프트(100)에 있어서,The blade is required to transmit the rotational force of the rotor hub connected to the generator, one side is connected to the rotor hub, the other side is connected to the gearbox and the main shaft 110 for a conventional wind power generation formed therein the main hole (110) To

상기 통상의 메인샤프트(100)의 메인홀(110)과는 동일한 직경의 제1 메인홀(21)을 갖으며, 상기 메인샤프트(100)의 전체 부피 보다 작은 부피를 갖는 제2 본체(23)와;The second main body 23 has a first main hole 21 having the same diameter as the main hole 110 of the normal main shaft 100 and has a volume smaller than the total volume of the main shaft 100. Wow;

상기 메인샤프트(100)의 전체 부피에서 제2 본체(23)의 부피를 제외한 만큼의 부피를 갖으며, 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로 이루어져 상기 제2 본체(23)의 표면에 부착되는 제1 카본막(25);을 포함하여 이루어진다.
The first volume having a volume of the main shaft 100 except the volume of the second body 23, and made of a carbon fiber material to be attached to the surface of the second body 23 A carbon film 25;

또 다른 실시예에 따른 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트(30)는 도 5에 도시한 바와 같이,As shown in FIG. 5, the hybrid main shaft 30 for wind power generation according to another embodiment is illustrated in FIG. 5.

블레이드가 연결된 로터 허브의 회전력을 발전기에 전달하기 위해 요구되는 것으로, 일측은 로터 허브에 연결되고 타측은 기어박스에 연결되며 내부에 메인홀(110)이 형성된 통상의 풍력발전용 메인샤프트(100)에 있어서,The blade is required to transmit the rotational force of the rotor hub connected to the generator, one side is connected to the rotor hub, the other side is connected to the gearbox and the main shaft 110 for a conventional wind power generation formed therein the main hole (110) To

상기 통상의 메인샤프트(100)의 메인홀(110)의 내주면을 추가 절삭하여 이루어진 제2 확장메인홀(31)을 포함하며, 상기 메인샤프트(100)의 전체 부피 보다 작은 부피를 갖는 제3 본체(33)와;A third main body including a second expansion main hole 31 formed by further cutting the inner peripheral surface of the main hole 110 of the main shaft 100, the third body having a volume smaller than the total volume of the main shaft 100 33;

상기 제2 확장메인홀(31)의 내주면에 부착되는 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로서, 상기 메인홀(110)의 직경과 동일한 직경의 제2 카본홀(37a)을 갖는 제2 강관(37); 및The second steel pipe 37, which is a carbon fiber material attached to the inner circumferential surface of the second expansion main hole 31, has a second carbon hole 37a having the same diameter as that of the main hole 110. ; And

상기 메인샤프트(100)의 전체 부피에서 제3 본체(33) 및 제2 강관(37)의 부피를 제외한 만큼의 부피를 갖으며, 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로 이루어져 상기 제3 본체(33)의 표면에 부착되는 제2 카본막(35);을 포함하여 이루어진다.
The third body 33 has a volume as large as the total volume of the main shaft 100 except for the volumes of the third body 33 and the second steel pipe 37, and is made of carbon fiber material. And a second carbon film 35 attached to the surface of the second carbon film 35.

구체적으로, 도 3과 같은 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트(10)는, Specifically, the hybrid main shaft 10 for wind power generation, such as Figure 3,

통상의 풍력발전용 메인샤프트(100)를 기준으로, 통상의 메인샤프트(100)의 메인홀(110)의 내주면을 추가 절삭하여 이루어진 제1 확장메인홀(11)을 포함하는 제1 본체(13)와, 상기 제1 확장메인홀(11)의 내주면에 부착되는 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로서 상기 메인홀(110)의 직경(L1)과 동일한 직경(L1)의 제1 카본홀(17a)을 갖는 제1 강관(17)을 포함하여 이루어지는데,A first main body 13 including a first expansion main hole 11 formed by further cutting an inner circumferential surface of the main hole 110 of the conventional main shaft 100 on the basis of the conventional wind turbine main shaft 100. ) And a first carbon hole 17a having a diameter L1 equal to the diameter L1 of the main hole 110 as a carbon fiber material attached to the inner circumferential surface of the first expansion main hole 11. It comprises a first steel pipe 17 having a,

제1 본체(13)의 부피(S1)와 강관(17)의 부피(S2)는 통상의 풍력발전용 메인샤프트(100)의 부피(S)와 같다. 그리고 제1 강관(17)의 재질은 동일한 부피를 기준으로 통상의 메인샤프트(100)를 이루는 재질보다 가볍고 단단하기 때문에, 이를 갖는 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트(10)는 통상의 메인샤프트(100) 보다 가볍고 단단한 특성을 갖는다.
The volume S1 of the first body 13 and the volume S2 of the steel pipe 17 are the same as the volume S of the main shaft 100 for wind power generation. And since the material of the first steel pipe 17 is lighter and harder than the material forming the normal main shaft 100 on the basis of the same volume, the hybrid main shaft 10 for wind power having the same is the conventional main shaft 100 It is lighter and harder.

도 4와 같은 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트(20)는,Hybrid main shaft 20 for wind power generation, such as Figure 4,

통상의 풍력발전용 메인샤프트(100)를 기준으로, 통상의 메인샤프트(100)의 메인홀(110)과는 동일한 직경의 제1 메인홀(21)을 갖으며 상기 메인샤프트(100)의 전체 부피 보다 작은 부피를 갖는 제2 본체(23)와, 상기 메인샤프트(100)의 전체 부피에서 제2 본체(23)의 부피를 제외한 만큼의 부피를 갖으며 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로 이루어져 상기 제2 본체(23)의 표면에 부착되는 제1 카본막(25)을 포함하여 이루어지기 때문에 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트(20)는 통상의 메인샤프트(100) 보다 가볍고 단단한 특성을 갖는다. 도 4의 제2 본체(23)의 부피(S3)과 제1 카본막(25)의 부피(S4)는 통상의 메인샤프트(100)의 부피(S)와 동일하다.
Based on the main shaft 100 for a conventional wind power generation, having the first main hole 21 of the same diameter as the main hole 110 of the conventional main shaft 100, the whole of the main shaft 100 The second body 23 having a volume smaller than the volume, and has a volume of the total volume of the main shaft 100 except the volume of the second body 23 and made of a carbon fiber (Carbon Fiber) material Since the first carbon film 25 is attached to the surface of the second main body 23, the hybrid main shaft 20 for wind power generation has lighter and harder characteristics than the conventional main shaft 100. The volume S3 of the second body 23 of FIG. 4 and the volume S4 of the first carbon film 25 are the same as the volume S of the normal main shaft 100.

도 5와 같은 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트(30)는,Hybrid main shaft 30 for wind power generation, such as Figure 5,

통상의 풍력발전용 메인샤프트(100)를 기준으로, 통상의 메인샤프트(100)의 메인홀(110)의 내주면을 추가 절삭하여 이루어진 제2 확장메인홀(31)을 포함하며 상기 메인샤프트(100)의 전체 부피 보다 작은 부피를 갖는 제3 본체(33)와, 상기 제2 확장메인홀(31)의 내주면에 부착되는 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로서 상기 메인홀(110)의 직경과 동일한 직경의 제2 카본홀(37a)을 갖는 제2 강관(37)과, 상기 메인샤프트(100)의 전체 부피에서 제3 본체(33) 및 제2 강관(37)의 부피를 제외한 만큼의 부피를 갖으며 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로 이루어져 상기 제3 본체(33)의 표면에 부착되는 제2 카본막(35)을 포함하여 이루어지는데,The main shaft 100 includes a second expansion main hole 31 formed by additionally cutting the inner circumferential surface of the main hole 110 of the main shaft 100 of the conventional main shaft 100 based on the main shaft 100 for wind power generation. The third body 33 having a volume smaller than the total volume of the) and the carbon fiber (carbon fiber) material attached to the inner circumferential surface of the second expansion main hole 31, the same diameter as the diameter of the main hole 110 The second steel pipe 37 having the second carbon hole 37a of the, and the volume of the total volume of the main shaft 100, except for the volume of the third body 33 and the second steel pipe 37 And a second carbon film 35 made of a carbon fiber material and attached to a surface of the third body 33.

여기서, 제3 본체(33)의 부피(S5)와 제2 강관(37)의 부피(S7)와 제2 카본막(35)의 부피(S6)는 통상의 메인샤프트(100)의 부피(S)와 같다.Here, the volume S5 of the third body 33, the volume S7 of the second steel pipe 37, and the volume S6 of the second carbon film 35 are the volume S of the normal main shaft 100. )

따라서, 카본파이버 재질로 이루어진 제2 카본막(35)과 제2 강관(37)을 갖는 메인샤프트(30)는 통상의 메인샤프트(100) 보다 가볍고 단단한 특성을 갖는다.
Therefore, the main shaft 30 having the second carbon film 35 and the second steel pipe 37 made of carbon fiber has lighter and harder properties than the conventional main shaft 100.

한편, 상기 제1,2 카본홀(17a,37a)과 제1 메인홀(21)은 피치 제어 등을 위한 유압호스나 케이블 등이 관통되는 홀이고, 제1,2 확장메인홀(11,31)의 내주면과 제1,2 강관(17,37)의 접합은 접착제에 의한 방법 등 공지된 다양한 접합방법을 이용하여 접합된다.
Meanwhile, the first and second carbon holes 17a and 37a and the first main hole 21 are holes through which hydraulic hoses or cables for pitch control, etc. pass, and the first and second expansion main holes 11 and 31. Joining of the inner circumferential surface of the c) and the first and second steel pipes 17 and 37 is performed using various known joining methods such as an adhesive method.

그리고 카본파이버(Carbon Fiber)에 대해 설명하면, 우주 항공 기술에 폭넓게 사용되는 신소재로서, 탄소섬유를 의미하며 탄소섬유를 2,200도에 가열하여 완성하는데 이 과정에서 산소, 질소, 수소 등이 빠져나가 일반 금속에 비해 강도, 내충격성, 내열성이 뛰어나고, 무게가 현저히 가볍다. 구체적으로, 탄소는 석탄을 뜻하는 라틴어인 카르보(carbo)에서 유래했으며, 수소, 산소, 질소와 함께 유기물을 이루는 원소이다. 원자번호 6, 원자량 12.011인 탄소의 녹는점은 3,550℃(비결정형), 끓는점은 4,827℃이며, 비중은 결정구조에 따라 각각 1.8-2.1(비결정성), 1.9-2.3(흑연), 3.15-3.53(다이아몬드)이다. 공기가 없는 분위기에서 유기물을 1000℃이상으로 열처리하면 탄소 이외의 원소는 휘발성 기체성분으로 모두 방출되고 탄소만 남게 된다. In addition, carbon fiber is a new material widely used in aerospace technology, which means carbon fiber, and is completed by heating carbon fiber to 2,200 degrees. In this process, oxygen, nitrogen, hydrogen, etc. are released. Compared to metal, it has superior strength, impact resistance and heat resistance, and is light in weight. Specifically, carbon is derived from the Latin carbo, which means coal, and is an element that forms an organic material with hydrogen, oxygen, and nitrogen. The melting point of carbon with atomic number 6 and atomic weight 12.011 is 3,550 ℃ (non-crystalline), boiling point is 4,827 ℃, and specific gravity is 1.8-2.1 (non-crystalline), 1.9-2.3 (graphite), 3.15-3.53 depending on the crystal structure. (Diamond). When the organic material is heat-treated at 1000 ° C. or higher in an air-free atmosphere, all elements other than carbon are released as volatile gas components, leaving only carbon.

이러한 탄소원소로만 이루어진 탄소섬유는 유기섬유나 수지, 피치 등의 유기원료로 방사한 섬유를 탄화 후 다시 3,000℃ 이상에서 열처리하여 얻어진 비흑연질 탄소로 이루어진 필라멘트를 지칭하는 말이다. 탄소섬유는 출발물질에 따라 크게 레이온계, 피치계, PAN계 탄소섬유로 구분되지만 피치계와 PAN계 탄소섬유가 주종을 이루고 있다.Carbon fibers made of carbon sources are filaments made of non-graphitic carbon obtained by carbonizing fibers spun into organic raw materials such as organic fibers, resins, and pitch, and then heat-treating them at a temperature of 3,000 ° C. or higher. The carbon fiber is classified into rayon type, pitch type, and PAN type carbon fiber according to the starting material, but the pitch type and the PAN type carbon fiber are the main types.

탄소섬유는 섬유형태의 유기 전구체물질(precursor material)을 불활성분위기에서 열분해하여 제조하며, 전구체물질로는 레이온(재생 셀룰로오스), 석탄·석유피치 그리고 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN)이 있다. 탄소섬유제조 기술에 있어서 제조공정 중에 일어나는 전구체물질의 중량감소는 중요한 문제이다.Carbon fiber is prepared by pyrolysing organic precursor materials in the form of fibers in an inert atmosphere. The precursor materials include rayon (regenerated cellulose), coal and petroleum pitch and polyacrylonitrile (PAN). In carbon fiber manufacturing technology, the weight reduction of precursor materials occurring during the manufacturing process is an important problem.

탄소수율을 결정짓는 요소로는 고분자 전구체의 종류, 열분해 공정의 성질, 환화·고리융합(ring fusion)·고리유착(coalescence) 반응, 안정화 전처리공정과 승온속도 등이 있다. Factors that determine the carbon yield include the type of polymer precursor, the nature of the pyrolysis process, cyclization, ring fusion, coalescence reaction, stabilization pretreatment process and temperature increase rate.

"탄소섬유(carbon fiber)"라는 말은 일반적으로 1000-3000℃의 온도에서 열처리되어 92-99.99%의 탄소를 포함하는 섬유를 지칭한다. 그러나, 실제로는 1000-2000℃의 온도에서 열처리한 것을 탄소섬유라고 칭하고, 2500℃이상에서 열처리한 것은 흑연섬유(graphite fiber)라고 하지만, 흑연섬유의 결정구조는 실제흑연의 3차원 결정구조에는 미치지 못한다.The term "carbon fiber" generally refers to a fiber that contains 92-99.99% of carbon by heat treatment at a temperature of 1000-3000 ° C. However, in reality, heat-treated at a temperature of 1000-2000 ° C. is called carbon fiber, and heat-treated at 2500 ° C. or more is called graphite fiber, but the crystal structure of graphite fiber does not reach the three-dimensional crystal structure of graphite. can not do it.

즉, 탄소섬유 제조공정을 설명하는데 사용된 "흑연화(graphitization)"라는 말은 탄화와는 구별되는 높은 온도를 기술하기 위한 것이며, 일반적으로 흑연화를 거친 탄소섬유라도 다결정 흑연의 특징인 3차원구조를 형성하지는 못하는 것으로 알려져 있다.In other words, the term "graphitization" used to describe the carbon fiber manufacturing process is intended to describe a high temperature that is distinct from carbonization. In general, even graphitized carbon fiber is a three-dimensional feature of polycrystalline graphite. It is not known to form a structure.

탄소섬유는 섬유구조와 결정배향의 정도에 따라 3가지 타입으로 분류되어진다. 타입 I의 탄소섬유는 흑연화가 잘 되어있고 탄성계수가 높다(HM). 타입 I의 탄소섬유가 구조물에 적용되면 단위중량당 가장 높은 탄성계수를 보인다. 상대적으로 낮은 온도에서 열처리한 타입 II의 탄소섬유는 탄성계수는 낮지만 강력이 우수하다(HS). 타입 III의 탄소섬유는 결정이 임의 배향되어 있고, 타입 I의 고탄성 및 타입 II의 고강력의 특성을 나타내지 않는다. 이중에서 타입 I의 탄소섬유가 거의 순수한 탄소이고 일반적으로 재현성있는 특성을 가지므로 타입 I의 탄소섬유가 대부분의 구조물에 사용된다. Carbon fibers are classified into three types according to their fiber structure and degree of crystal orientation. Type I carbon fibers are well graphitized and have a high modulus of elasticity (HM). When type I carbon fiber is applied to the structure, it has the highest modulus of elasticity per unit weight. Carbon fiber of type II, which has been heat treated at relatively low temperatures, has a low elastic modulus but high strength (HS). Type III carbon fibers are oriented randomly and do not exhibit the characteristics of type I high elasticity and type II high strength. Of these, type I carbon fibers are used in most structures because they are almost pure carbon and generally have reproducible properties.

탄소섬유는 저밀도, 고탄성계수와 강력, 낮은 열팽창계수, 높은 전기·열 전도도를 가지며 진동감쇄능력, 생체적합성, 크립저항성, 피로특성, 부식특성, 마찰·마모특성과 화학적 안정성이 뛰어난 고성능섬유이고 상대적으로 값비싼 재료이다. Carbon fiber is a high-performance fiber with low density, high modulus and strength, low coefficient of thermal expansion, high electrical and thermal conductivity, excellent vibration damping ability, biocompatibility, creep resistance, fatigue property, corrosion property, friction and abrasion properties, and chemical stability. As an expensive material.

이와 같이 탄소섬유는 기계적 특성이 우수하고 무게가 매우 가벼워 탄소섬유보강 고분자복합재료·탄소섬유보강 금속복합재료·탄소섬유보강 세라믹복합재료·탄소섬유보강 탄소복합재료와 같은 탄소섬유 보강 복합재료(carbon fiber reinforced composites)의 보강재로 지금까지 사용되어 오던 다른 재료들을 내몰고 점차 그 영역을 우주항공, 스포츠용품, 생체공학, 자동차산업, 화학공업 등으로 넓혀가고 있다.
As such, carbon fibers have excellent mechanical properties and are very light in weight, so carbon fiber reinforced composites such as carbon fiber reinforced polymer composites, carbon fiber reinforced metal composites, carbon fiber reinforced ceramic composites and carbon fiber reinforced carbon composites It is pushing out other materials that have been used as reinforcements for fiber reinforced composites and gradually expanding its scope to aerospace, sporting goods, biotechnology, automotive industry, chemical industry, etc.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will readily occur to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it should be understood that the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense, and that the true scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof, .

10,20,30,100: 메인샤프트 110: 메인홀
11: 제1 확장메인홀 13: 제1 본체
17: 제1 강관 17a: 제1 카본홀
21: 제1 메인홀 23: 제2 본체
25: 제1 카본막 31: 제2 확장메인홀
33: 제3 본체 35: 제2 카본막
37: 제2 강관 37a: 제2 카본홀10,20,30,100: Main shaft 110: Main hole
11: 1st expansion main hole 13: 1st main body
17: first steel pipe 17a: first carbon hole
21: first main hole 23: second body
25: first carbon film 31: second expansion main hole
33: third body 35: second carbon film
37: second steel pipe 37a: second carbon hole

Claims (3)

블레이드가 연결된 로터 허브의 회전력을 발전기에 전달하기 위해 요구되는 것으로, 일측은 로터 허브에 연결되고 타측은 기어박스에 연결되며 내부에 메인홀(110)이 형성된 통상의 풍력발전용 메인샤프트(100)에 있어서,
상기 통상의 메인샤프트(100)의 메인홀(110)의 내주면을 추가 절삭하여 이루어진 제2 확장메인홀(31)을 포함하며, 상기 메인샤프트(100)의 전체 부피 보다 작은 부피를 갖는 제3 본체(33)와;
상기 제2 확장메인홀(31)의 내주면에 부착되는 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로서, 상기 메인홀(110)의 직경과 동일한 직경의 제2 카본홀(37a)을 갖는 제2 강관(37); 및
상기 메인샤프트(100)의 전체 부피에서 제3 본체(33) 및 제2 강관(37)의 부피를 제외한 만큼의 부피이거나 메인샤프트(100)의 전체 부피에서 제3 본체(33) 및 제2 강관(37)의 부피를 제외한 부피 보다 작은 부피를 갖으며, 카본파이버(Carbon Fiber) 재질로 이루어져 상기 제3 본체(33)의 표면에 부착되는 제2 카본막(35);
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전용 하이브리드 메인샤프트.The blade is required to transmit the rotational force of the rotor hub connected to the generator, one side is connected to the rotor hub, the other side is connected to the gearbox and the main shaft 110 for a conventional wind power generation formed therein the main hole (110) To
A third main body including a second expansion main hole 31 formed by further cutting the inner peripheral surface of the main hole 110 of the main shaft 100, the third body having a volume smaller than the total volume of the main shaft 100 33;
The second steel pipe 37, which is a carbon fiber material attached to the inner circumferential surface of the second expansion main hole 31, has a second carbon hole 37a having the same diameter as that of the main hole 110. ; And
The total volume of the main shaft 100 except the volume of the third body 33 and the second steel pipe 37, or the volume of the third body 33 and the second steel pipe in the total volume of the main shaft 100 A second carbon film 35 having a volume smaller than the volume of 37 and made of a carbon fiber material and attached to the surface of the third body 33;
Hybrid main shaft for wind power generation, characterized in that comprises a. 삭제delete 삭제delete
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001047883A (en) * 1999-08-05 2001-02-20 Ntn Corp Power transmission shaft
KR20090016805A (en) * 2007-08-13 2009-02-18 현대자동차주식회사 Fabrication process of hybrid driveshaft based on composite materials
KR20100119337A (en) * 2009-04-30 2010-11-09 전북대학교산학협력단 Propeller shaft in vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001047883A (en) * 1999-08-05 2001-02-20 Ntn Corp Power transmission shaft
KR20090016805A (en) * 2007-08-13 2009-02-18 현대자동차주식회사 Fabrication process of hybrid driveshaft based on composite materials
KR20100119337A (en) * 2009-04-30 2010-11-09 전북대학교산학협력단 Propeller shaft in vehicle
KR101073094B1 (en) 2009-04-30 2011-10-12 전북대학교산학협력단 Propeller shaft in vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160060427A (en) 2014-11-20 2016-05-30 대우조선해양 주식회사 Wind turbine driving shaft having flexible flange

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