KR101513368B1

KR101513368B1 - 회전축과 상기 회전축을 가지는 회전날개 유닛 및 회전날개 유닛용 부품

Info

Publication number: KR101513368B1
Application number: KR1020130146124A
Authority: KR
Inventors: 마리너스 미에레메트; 백준호
Original assignee: 조영철; 더 아르키메데스 비.브이.
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-04-17
Also published as: WO2015080406A1

Abstract

분할축을 조립하여 만들면서도 비틀림 강도가 큰 회전축이 개시된다. 상기 회전축은 각각이 나선형으로 된 나선부와 내주면을 따라 배치된 코어홈형성부를 갖추고, 서로 결합하여 복수의 상기 나선부에 의한 나선결합부와 복수의 상기 코어홈형성부에 의한 상기 회전축의 중심부를 따라 배치된 코어홈을 형성하는 복수의 분할축 및 상기 코어홈에 결합하여 복수의 상기 나선부들 상호 간에 상기 중심부 둘레로 상대적인 회전을 하는 것을 방지하는 회전방지 코어를 포함하는 구성을 가진다.

Description

회전축과 상기 회전축을 가지는 회전날개 유닛 및 회전날개 유닛용 부품{Rotation shaft, rotation blade unit having the shaft and parts for making the unit}

본 발명은 회전축과 이를 이용한 회전날개 유닛 및 회전날개 유닛 부품에 관련된 것으로, 특히 바람이나 수증기 등 흐르는 유체에 의해 회전력을 얻는 데 사용되는 회전날개 유닛, 상기 회전날개 유닛에 적합하게 사용될 수 있는 회전축과 회전날개 부품에 관련된 것이다.

바람을 이용한 다양한 형태의 풍력 발전기들이 알려져 있다. 본 발명에서 언급되는 개개의 날개에 관련된 선행기술은 WO 2011/142653 A1(이하, "선출원 발명"이라함)의 국제공개공보에 자세히 개시되어 있다. 상기 국제공개공보에 기재되어 있는 개개의 날개와 관련된 기술내용은 여기에서, 상기 국제공개공보를 인용하는 것에 의해, 본 발명의 종래기술로서 본 발명의 명세서에 통합된다.

일반적으로, 풍력발전기는 회전축과 회전축에 결합하여 회전축 둘레로 배치되고 바람으로부터 회전력을 얻기 위한 복수의 날개들로 이루어진 날개 유닛을 가진다.

날개 유닛은 그 형상이 복잡하고 회전축의 외주면에 부착된 날개들의 배치구조 때문에 그 전체를 사출이나 주조의 방식으로 일체형으로 만들기는 거의 불가능하다. 또한, 대부분의 발전용 날개 유닛은 그 크기가 크기 때문에 그 전체를 일체형으로 만들기는 어렵다.

따라서 날개는 회전축과 별도로 분리된 상태로 제작된 후 볼트 등을 통해 회전축에 고정되는 데, 이에는 많은 개수의 볼트 등 여러 종류의 부품과 도구 및 자재가 필요하고 조립하는 데에 시간이 오래 걸린다. 특히, 선출원 발명에서, 도 1 내지 3을 통해 설명된 형태로 만들어지는 개개의 나선형의 날개는 그 안쪽 변이 회전축의 긴 길이에 걸쳐서 회전축에 견고하게 부착되어야 하므로 날개 유닛을 제작하는 데에 큰 난관을 제공한다. 이는 날개가 긴 길이에 걸쳐서 회전축에 부착되어야 하는 여타의 다른 형태의 날개에서도 마찬가지이다.

본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 "분할축붙이 날개와 이를 이용한 날개 유닛 및 그 제조방법"을 발명하여 등록특허 10-1286380호(이하, "선등록 발명"이라함)로 특허받은 바 있다. 선등록 발명의 특허공보에 기재된 내용 또한 여기에서의 인용으로 본 발명의 종래기술로 본원의 명세서 및 도면에 통합된다.

본 발명자는, 원주방향으로 비틀린 비틀림표면부를 가지는 분할축을 서로 결합한 회전축을 사용하는 선등록발명은 분할축을 서로 조립할 때 일측 비틀림표면부가 인접한 비틀림표면부의 표면을 타고 중심부 둘레로 회전하면서 축방향으로 이동하여 서로 조립되는 분할축들 간에 단차가 생겨 정확한 조립이 이루어지지 않는 문제가 발생될 수 있음은 인지하였다.

또한, 본 발명자는, 원주방향으로 비틀린 비틀림표면부를 가지는 분할축을 서로 결합한 회전축을 사용하는 선등록발명은 각각의 분할축이 서로 조립된 상태에서 바람 등의 유체에 의해 회전할 때 회전축은 회전날개로부터 큰 비틀림 응력을 받기 때문에 일측 비틀림표면부가 인접한 비틀림표면부의 표면을 타고 중심부 둘레로 회전하면서 축방향으로 이동하여 서로 조립된 분할축들 간에 축방향으로 단차가 생기고 분할축들이 서로 비틀어져 분할축들 사이에 틈이 생기고, 심한 경우에는 회전축이 파손되는 문제가 생길 수 있음도 인지하였다.

본 발명의 목적은 나선부를 가지는 분할축을 서로 결합하여 만든 회전축을 이용하는 경우에도 분할축 간에 축방향으로 단차가 생기지 않고 분할축들이 비틀어져서 분할축들 간에 서로 벌어지는 문제를 방지할 수 있는 회전날개 유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 만들기 쉽고 종래의 것에 비해 큰 비틀림 강도를 제공하고 제품 불량이 적게 발생되는 회전날개 유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 파손된 부분만 부분적으로 교체할 수 있으면서도 큰 비틀림 응력에 견딜 수 있는 회전날개 유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 내부에 필요한 구조나 공간을 형성할 수 있으면서도 큰 비틀림 응력에 견딜 수 있는 회전날개 유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 제조에 적합하게 이용될 수 있는 회전날개 부품을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 분할축들을 결합하여 만드는 것임에도 분할축 간에 축방향으로 단차가 생기지 않고 분할축들이 비틀어져서 분할축들 간에 서로 벌어지는 문제가 방지되는 회전축을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 제조에 적합하게 이용될 수 있는 회전축을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 분할하여 만드는 것이 유리면서도 회전축이 큰 비틀림 강도를 가져야하는 제품에 유용하게 사용될 수 있는 회전축을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 파손된 부분만 부분적으로 교체할 수 있으면서도 큰 비틀림 응력에 견딜 수 있는 회전축을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 내부에 필요한 구조나 공간을 형성할 수 있으면서도 큰 비틀림 강도를 가지는 회전축을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전축을 가지는 제품으로서 분할하여 만들 필요가 있으면서도 회전축이 큰 비틀림 강도는 가지야 하는 제품을 만드는 데 적합하게 이용될 수 있는 회전축을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 접착제, 용접, 융접 등으로 분할축들을 서로 접합하지 않고도 큰 비틀림 강도를 제공할 수 있는 회전축을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 회전축은 회전축으로서, 각각이 나선형으로 된 나선부와 내주면을 따라 배치된 코어홈형성부를 갖추고, 서로 결합하여 복수의 상기 나선부에 의한 나선결합부와 복수의 상기 코어홈형성부에 의한 상기 회전축의 중심부를 따라 배치된 코어홈을 형성하는 복수의 분할축; 및 상기 코어홈에 결합하여 복수의 상기 나선부들 상호 간에 상기 중심부 둘레로 상대적인 회전을 하는 것을 방지하는 회전방지 코어를 포함하는 구성을 하고 있다.

상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 비정원 단면모양으로 된 부분을 가지고, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어의 상기 비정원 단면모양으로 된 부분은 같은 단면모양을 가지는 것이 바람직하다.

상기 코어홈형성부는 상기 분할축의 내주면을 따라 형성된 볼록돌기 또는 오목홈을 가질 수 있다.

상기 회전방지 코어의 적어도 일 단부는 상기 코어홈 바깥으로 돌출되어 상기 회전축의 단부에 결합하여 상기 회전방지 코어가 상기 회전축의 길이 방향으로 움직이는 것을 방지하는 고정부의 역할을 하거나 다른 부재에 연결하기 위한 연결부의 역할을 하도록 할 수 있다.

상기 분할축은 상기 나선부의 일단에서 상기 나선부 반대쪽으로 연장되고 상기 나선결합부 이외의 상기 회전축 일부를 형성하는 직선부를 갖추고 있는 것이 바람직하다.

상기 코어홈은 상기 나선결합부의 내부를 따라 형성된 것을 포함하는 것이 좋다.

복수의 상기 분할축 간의 접촉면들 및 상기 회전방지 코어의 외주면과 상기 코어홈의 내주면 중 하나 또는 둘 모두 서로 접착될 수 있다.

상기 나선결합부는 복수의 상기 나선부 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 상기 회전축의 중심부 둘레로 회전하면서 상기 회전축의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 것이고, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 3개 이상의 모서리를 가지는 다각형 단면모양으로 된 부분을 가지는 것이 바람직하다.

상기 나선결합부는 복수의 상기 나선부 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 상기 회전축의 중심부 둘레로 회전하면서 상기 회전축의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 것이고, 상기 분할축은 3개 또는 4개이고, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 정삼각형 또는 정사각형의 단면으로 된 부분을 가지는 것이고, 상기 분할축의 내주면에 형성되는 상기 코어홈형성부는 정삼각형 또는 정사각형의 일부 모서리를 형성하는 홈이 형성된 부분을 가지는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 회전날개 부품은 복수 개가 서로 결합하여 회전축 일부를 구성하기 위한 것으로서, 나선형으로 된 나선부와 내주면을 따라 배치된 코어홈형성부를 갖추고, 복수 개가 서로 결합하여 복수의 상기 나선부에 의한 나선결합부와 복수의 상기 코어홈형성부에 의한 상기 회전축의 중심부를 따라 배치된 코어홈을 형성할 수 있는 분할축; 및 상기 분할축의 외주면에 상기 분할축과 일체로 성형된 날개를 포함하는 구성을 하고 있다.

상기 나선결합부는 복수의 상기 나선부 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 상기 회전축의 중심부 둘레로 회전하면서 상기 회전축의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 것이고, 상기 분할축은 상기 나선부의 일단에서 상기 나선부 반대쪽으로 연장되고 상기 나선결합부 이외의 상기 회전축 일부를 형성하는 직선부를 갖추고 있고, 상기 코어홈형성부는 상기 나선부 내주면을 따라 형성된 것을 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우에도, 상기 코어홈형성부는 비정원 단면모양의 홈이 형성된 부분을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 회전날개 유닛은 복수 개가 서로 결합하여 회전축 일부를 구성하기 위한 것으로서, 각각이 나선형으로 된 나선부와 내주면을 따라 배치된 코어홈형성부를 갖추고, 서로 결합하여 복수의 상기 나선부에 의한 나선결합부와 복수의 상기 코어홈형성부에 의한 상기 회전축의 중심부를 따라 배치된 코어홈을 형성하고, 상기 나선결합부는 복수의 상기 나선부 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 상기 회전축의 중심부 둘레로 회전하면서 상기 회전축의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 복수의 분할축; 복수의 상기 분할축의 외주면을 따라 뿌리가 각각 부착된 날개; 및 상기 코어홈에 결합하여 복수의 상기 나선부들 상호 간에 상기 중심부 둘레로 상대적인 회전을 하는 것을 방지하는 회전방지 코어를 포함하는 구성을 하고 있다.

상기 분할축과 상기 날개는 일체로 성형된 것이 바람직하다.

상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 비정원 단면모양으로 된 부분을 가지는 것이 좋다.

상기 분할축은 상기 나선부의 일단에서 상기 나선부 반대쪽으로 연장되고 상기 나선결합부 이외의 상기 회전축 일부를 형성하기 위한 직선부가 갖춰져 있는 것이 바람직하다.

복수의 상기 분할축 간의 접촉면과 상기 회전방지 코어와 상기 홈의 접촉면 중 적어도 하나는 서로 접착될 수 있다.

상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 3개 이상의 모서리를 가지는 다각형 단면모양으로 된 부분을 가지는 것이 바람직하다.

상기 분할축은 3개 또는 4개이고, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 정삼각형 또는 정사각형의 단면으로 된 부분을 가지는 것이고, 상기 분할축의 내주면에 형성되는 상기 코어홈형성부는 정삼각형 또는 정사각형의 일부 모서리를 형성하는 홈이 형성된 부분을 가지는 것이 더욱 보람직하다.

상기 회전방지 코어의 적어도 일 단부는 상기 코어홈 바깥으로 돌출되어 상기 회전축의 단부에 결합하여 상기 회전방지 코어가 상기 회전축의 길이 방향으로 움직이는 것을 방지하는 고정부의 역할을 하거나 다른 부재에 연결하기 위한 연결부의 역할을 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 회전날개 유닛은 회전 시 균형을 위해 3개의 날개를 사용하는 것이 바람직하다. 하지만 때에 따라 2개, 4개 또는 5개의 날개가 사용될 수도 있고, 터빈용은 더 많은 개수의 날개가 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 분할축을 결합하여 만듦에도 큰 비틀림 강도를 가지기 때문에 분할축 간에 축방향으로 단차가 생기지 않고 분할축들이 비틀어져서 분할축들 간에 서로 벌어지는 문제를 방지할 수 있는 회전축을 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 큰 비틀림 강도를 가지면서도 내부에 필요한 구조나 공간을 가지는 회전축을 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 분할축들 상호 간에 회전이 원천적으로 방지되기 때문에 이웃하는 분할축들 간에 비틀림이 발생되어 이웃하는 분할축들이 떨어져서 벌어지고 파손되는 것이 방지되고, 조립하기도 쉽다.

본 발명에 따르면, 비틀림 강도가 큰 회전축을 가지는 날개유닛을 만들 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전방지 코어가 분할축들 상호 간의 상대적인 움직임을 방지하기 때문에 제품불량의 우려가 적다.

본 발명에 따르면 회전축을 가지는 제품으로서 분할하여 만들 필요가 있으면서도 회전축이 큰 비틀림 강도는 가지야 하는 제품을 용이하게 만들 수 있다.

본 발명에 따르면 접착제, 용접, 융접 등으로 분할축들을 서로 접합하지 않고도 큰 비틀림 강도를 가지는 회전축 또는 이 회전축을 갖추는 제품을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 회전축의 사시도,
도 2는 도 1의 회전축에서 회전방지 코어를 제거한 상태의 사시도,
도 3은 도 1에 나타낸 회전축의 분리사시도,
도 4는 도 3에서 분할축 2개만 결합한 상태를 나타낸 분리사시도,
도 5는 본 발명에 따른 회전축의 다른 예를 나타낸 사시도,
도 6은 도 5에 나타낸 회전축의 분리사시도,
도 7은 도 6에서 분할축 2개를 결합한 상태를 나타낸 분리사시도,
도 8은 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 사시도,
도 9는 도 8에 나타낸 회전날개 유닛의 배면 쪽에서 보아 나타낸 사시도,
도 10은 도 8에 나타낸 회전날개 유닛의 분해 사시도,
도 11은 본 발명에 따른 회전축의 변형 예를 나타낸 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 회전축의 코어홈과 회전방지 코어의 변형 예들을 나타낸 단면도,
도 13은 본 발명에 따른 회전축의 코어홈과 회전방지 코어의 다른 변형 예들을 나타낸 단면도,
도 14는 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 또 다른 예를 나타낸 사시도,
도 15는 본 발명에 따른 회전축의 또 다른 예를 나타낸 사시도,
도 16은 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 다른 예들을 나타낸 정면도,
도 17은 도 7에 나타낸 회전축의 변형 예를 나타낸 부분 분리사시도,
도 18은 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 또 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 회전축의 사시도이고, 도 2는 도 1의 회전축에서 회전방지 코어를 제거한 상태의 사시도, 도 3은 도 1에 나타낸 회전축의 분리사시도이고, 도 4는 도 3에서 분할축 2개만 결합한 상태를 나타낸 분리사시도이다.

도 1 내지 4에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 회전축(100)은 복수의 분할축(110)과 회전방지 코어(130)를 가진다.

이 실시 예에서, 분할축(110)은 3개이다. 이 3개의 분할축(110)은 각각이 나선형으로 된 나선부(111)를 가진다. 또한, 분할축(110)은 내주면을 따라 배치된 코어홈형성부(113)를 갖추고 있다. 이 3개의 분할축(110)이 서로 결합하면 3개의 나선부(111)의 결합에 의한 나선결합부(111a)와 3개의 코어홈형성부(113)에 의한 코어홈(113a)을 형성한다. 코어홈형성부(113)는 각 분할축(110)의 내주면을 따라 V자형 홈 또는 정삼각형의 모서리 형태의 홈으로 형성 하는 것이 바람직하다. 분할축(110)들 간의 접촉면들은 서로 접합되지 않아도 되지만, 보다 큰 비틀림 강도를 가지도록 접착제 등을 통해 서로 접합된 것이 바람직하다.

코어홈(113a)은 삼각형의 단면모양을 하고 있으며, 회전축(100)의 중심부를 따라 배치된다. 이 코어홈(113a)은 회전축(100)의 일단에서 타단까지 뚫린 형태로 형성하여도 되지만, 때에 따라 회전축(100)의 일부 길이에 걸쳐서만 형성될 수 있다.

또한, 코어홈(113a)은 반드시 전체가 삼각형의 단면모양을 하고 있어야 하는 것은 아니고, 일부만 삼각형의 단면모양을 하고 있어도 되고, 또 삼각형 모양이 반드시 연속적으로 형성되어야 하는 것은 아니고 단속적으로 형성되는 것도 무방하다. 이는 회전방지 코어(130)의 경우에도 마찬가지이다.

3개의 나선부(111)가 결합하여 만들어진 나선결합부(111a)는 방사상으로 서로 분리되지 못하게 서로 잡아주는 각도까지 감겨서 결합한 상태에서는 3개의 나선부(111) 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 회전축(100)의 중심부 둘레로 회전하면서 회전축(100)의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해된다. 서로 분리되지 못하게 서로 잡아주는 각도까지 감겨져서 결합하지 않은 상태인 경우, 나선결합부(111)는 당연히 방사상으로는 서로 분리될 수 있을 것이다. 본 발명은 양자 모두 포함하나, 전자가 바람직하다.

본 발명에 따른 회전축(100)은 회전방지 코어(130)를 가진다. 이 회전방지 코어(130)는 코어홈(113a)에 결합하여 나선부(111)들 상호 간에 중심부 둘레로 상대적인 회전을 하는 것을 방지하기 위한 것으로, 바람직하게, 코어홈(113a)과 같은 단면모양을 가지며, 이 실시 예에서는 코어홈(113a)과 같은 삼각형의 단면모양을 가진다. 3개의 분할축(110) 모두 같은 형상을 하는 것이 바람직하다. 회전방지 코어(130)와 코어홈(113a)의 단면은 정삼각형으로 하는 것이 좋다. 그러나 3개의 분할축(110)이 모두 같은 형상을 하여야만 하는 것은 아니고 코어홈(113a)도 반드시 정삼각형으로 만들어져야만 하는 것은 아니다. 이 회전방지 코어(130)는 3모서리가 각각의 분할축(110)의 내주면을 따라 형성된 코어홈형성부(113)에 각각 지지가 되어 나선부(111)들 상호 간에 회전축(100)의 중심부 둘레로 상대적인 회전을 하는 것을 방지한다.

상기와 같은 코어홈(113a)과 회전방지 코어(130)는 바람직하게, 비정원 단면모양을 가지고 있고, 같은 단면모양을 가진다. 이 실시 예에서, 코어홈형성부(113)는 분할축(110)의 내주면을 따라 오목홈으로 형성되어 있으나, 때에 따라 볼록돌기형태로 형성될 수 있으며 이 때에는 회전방지 코어(130)의 단면모양도 코어홈(113a)의 단면모양에 맞게 바뀌어야 할 것이다.

회전방지 코어(130)의 일 단부에는 나선결합부(111a) 등의 회전축(100)의 한 부분에 결합하여 회전방지 코어(130)가 회전축(100)의 길이 방향으로 움직이는 것을 방지하는 고정부(131)가 형성되어 있을 수 있다. 회전방지 코어(130)가 코어홈(113a)의 내주면에 접합되는 경우 고정부(131)가 형성되지 않을 수 있다. 때에 따라 고정부(131)는 다른 부재와 연결 또는 결합하는 용도로 이용될 수 있고, 날개를 고정하는 장소를 제공하는 용도로도 이용될 수 있다.

이 실시 예에서처럼, 코어홈(113a)과 회전방지 코어(130)는 전체 길이가 삼각형 단면모양으로 된 것이 바람직하지만, 때에 따라, 전체 길이 중 일부만 삼각형 단면모양을 하고 있을 수도 있다. 이는 뒤에서 설명되는 삼각형 이외의 다른 단면모양을 하는 코어홈과 회전방지 코어에서도 마찬가지이다.

도 5는 본 발명에 따른 회전축의 다른 예를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5에 나타낸 회전축의 분리사시도이고, 도 7은 도 6에서 분할축 2개를 결합한 상태를 나타낸 분리사시도이다.

도 5 내지 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 회전축(100)은 나선결합부(111a)의 일단에서 나선결합부(111a) 반대쪽으로 직선으로 연장된 직선결합부(115a)를 더 가질 수 있다. 직선결합부(115a)를 더 가지는 회전축(100)을 구성하는 분할축(110)은 나선부(111)의 일단에서 나선부(111)의 반대 방향으로 연장되고 나선결합부(111a) 이외의 회전축(100)일부를 형성하는 직선부(115)를 가진다.

이 경우에도, 코어홈형성부(113)는 직선부(115) 내주면보다는 나선부(111) 내주면을 따라 형성하여 코어홈(113a)이 나선결합부(111a)의 내부를 따라 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 하지만 코어홈형성부(113)가 직선부(115) 내주면을 따라 형성되어 코어홈(113a)이 직선결합부(115a)에 내부에 형성될 수도 있다. 어떤 때에는, 코어홈(113a)은 나선결합부(111a)와 직선결합부(115a) 둘 모두의 내부를 따라 형성할 수 있다.

또한, 직선부(115)의 끝 부분에 소단면부(117)를 형성하여 캡이나 링 등을 결합하여 직선부(115)의 끝부분이 별개로 움직이지 못하도록 잡아줄 수 있게 하는 단부결합부(117a)가 더 형성되게 할 수 있다.

회전방지 코어(130)는 삼각형 단면모양으로 하고, 끝 부분에 앞에서 설명한 고정부가 없는 형태를 하고 있을 수 있다.

나머지 사항은 도 1 내지 4를 통해 설명한 것과 같다.

위에서 도 1 내지 7을 참조하여 설명한 회전축(100)은 유체의 흐름으로부터 회전동력을 얻는 데 사용되는, 이하에서 설명되는 회전날개 유닛을 만드는 데 가장 적합하게 사용될 수 있지만, 축을 분할하여 만들 필요가 있는 여타 제품의 부품으로도 사용될 수 있다.

분할축(110)을 결합하여 회전축(100)을 만드는 경우, 회전축(100) 내부에 다양한 형태의 구조나 다른 기기의 설치를 위한 공간을 만들 수 있고, 회전축(100)의 한 부분 외주면이 손상되었을 때 그 부분만 교체하여 설치할 수 있는 등 다양한 장점을 누릴 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 회전축(100)은 회전축(100)을 분할하여 만드는 데 따른 장점을 누릴 수 있으면서도, 큰 비틀림 강도를 제공할 수 있어 분할축(100)들이 비틀어져서 분리되거나 벌어지는 것도 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 사시도이고, 도 9는 도 8에 나타낸 회전날개 유닛의 배면 쪽에서 보아 나타낸 사시도이고, 도 10은 도 8에 나타낸 회전날개 유닛의 분해 사시도이다.

도 8 내지 10에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 회전날개 유닛(200)은 복수 개의 분할축(110)과 복수의 분할축(110)의 외주면을 따라 뿌리가 각각 부착된 날개(150)들을 가진다.

분할축(110)은 복수 개가 서로 결합하여 앞에서 설명한 본 발명에 따른 회전축(100)일부를 구성하기 위한 것으로서, 나선형으로 된 나선부(111)를 가진다. 나선부(111)의 일단에는 직선부(115)가 나선부(111) 반대 방향으로 연장되어 있고, 나선부(111)의 내주면을 따라서는 코어홈형성부(113)가 형성되어 있다. 이러한 분할축(110)은 복수 개가 서로 결합하여 복수의 나선부(111)에 의한 나선결합부(111a)와 복수의 코어홈형성부(113)에 의한, 회전축(100)의 중심부를 따라 배치되는 코어홈(113a)을 형성한다. 여기에서도, 나선결합부(111a)는 복수의 나선부(111) 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 회전축(100)의 중심부 둘레로 회전하면서 회전축(100)의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 것이 바람직하다.

날개(150)는 뿌리부(152)를 통해 분할축(110)의 외주면을 따라 결합하여 있다. 또한, 날개(150)는 나선부(111)에서는 나선부(111)와 같이 나선형으로 꼬인 형태로, 직선부(115)에서는 직선부 형태로 분할축(110)의 외주면을 따라 설치되어 있다. 이러한 날개(150)는 분할축(110)과 일체로 성형하여 분할축(110)과 함께 본 발명에 따른 회전날개 부품(160)을 구성하게 하는 것이 바람직하다. 때에 따라 날개(150)는 결합수단을 통해 분할축(110)의 외주면을 따라 부착될 수 있다. 결합수단을 이용하는 것의 예로는 날개(150)의 뿌리부를 따라 분할축(110)의 외주면에 상응하는 원호형상의 플랜지부를 형성하고, 이 플랜지부를 접착제, 스크루 등으로 분할축(110) 외주면에 고정하는 방식, 분할축(110)의 외주면에 날개(150)의 뿌리부가 삽입될 수 있는 홈을 형성하고 이 홈에 날개(150)의 뿌리부를 삽입한 상태에서 날개(150)를 분할축(110)에 접착 또는 융착하여 고정하는 방식 등이다.

본 발명에 따른 회전날개 유닛(200)은 코어홈(113a)에 결합하여 복수의 나선부(111)들 상호 간에 중심부 둘레로 상대적인 회전을 하는 것을 방지하는 회전방지 코어(130)를 가진다.

나머지는 도 1 내지 7을 통해 설명한 것으로부터 알 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 회전축의 변형 예를 나타낸 사시도이다.

때에 따라, 코어홈(113a)은 직선결합부(115a)에 형성되고, 이 코어홈(113a)에 회전방지 코어(130)가 결합하여 나선결합부(111a)를 이루는 나선부(111)들이 회전축(100)의 중심부 둘레로 서로에 대해 상대적인 회전을 하는 것을 방지하여 본 발명에 따른 회전축(100)을 구성할 수 있다. 때에 따라, 코어홈(113a)은 나선결합부(111a)와 직선결합부(115a) 양쪽 모두에 형성되고, 거기에 회전방지 코어(130)가 결합할 수 있다. 코어홈(113a)의 길이가 길 때에는, 짧은 길이의 회전방지 코어(130) 복수 개를 코어홈(113a)에 삽입하는 것도 가능하다.

나머지는 도 1 내지 7을 통해 설명한 것과 같다.

도 12는 본 발명에 따른 회전축의 코어홈과 회전방지 코어의 변형 예들을 나타낸 단면도이다.

도 12(a)에 나타낸 바와 같이 분할축(110)은 2개로 하되, 코어홈(113a)과 회전방지 코어(130)의 단면을 사각형으로 형성하여 본 발명에 따른 회전축(100)을 구성할 수 있다.

그리고 분할축(110)을 4개로 하는 경우에도 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 코어홈(113a)과 회전방지 코어(130)의 단면을 사각형으로 형성하여 본 발명에 따른 회전축(100)을 구성할 수 있고, 분할축(110)을 5개로 하는 경우에는 코어홈(113a)과 회전방지 코어(130)의 단면을 바람직하게 오각형으로 하여 본 발명에 따른 회전축(100)을 구성할 수 있다.

때에 따라, 도 12(d)에 나타낸 바와 같이 정다각형이 아닌 별표 등의 단면모양으로 코어홈(113a)과 회전방지 코어(130)를 형성할 수 있다.

나머지는 도 1 내지 4를 통해 설명한 것과 같다.

도 13은 본 발명에 따른 회전축의 코어홈과 회전방지 코어의 다른 변형 예들을 나타낸 단면도이다.

도 13(a)와 (b)를 참조하면, 때에 따라, 코어홈(113a)을 형성하는 코어홈형성부(113)를 홈이나 돌기형태가 아닌 평면으로 형성할 수 있다. 또 어떤 경우에는, 도 13(c)에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 회전축(110)은 원형 단면이 아닌 오각형 단면 등의 여타의 형태로 하는 것도 가능하다.

그리고 코어홈형성부(113)는 도 13(d)에 나타낸 바와 같이 그 일부에만 볼록한 돌기(113b)를 형성하거나 그 반대로 하여 본 발명에 따른 회전축(100)을 구성할 수 있다.

나머지는 도 1 내지 4를 통해 설명한 것과 같다.

도 14는 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 또 다른 예를 나타낸 사시도이다.

때에 따라 도 1 내지 4를 통해 설명한 회전축(100)의 외주면에 선풍기 또는 프로펠러의 날개(150)를 일체로 형성하여 본 발명에 따른 회전날개 유닛(200)을 만들 수 있다.

나머지는 도 1 내지 4를 통해 설명한 것과 같다.

도 15는 본 발명에 따른 회전축의 또 다른 예를 나타낸 사시도이다.

때에 따라, 나선결합부(111a)로 된 회전축(100) 2개를 회전방지 코어(130)를 통해 서로 연결하여 사용하는 것도 가능하다. 이때, 나선부(111)는 도 15(a)에 나타낸 바와 같이 연속되게 연결하거나, 도 15(b)에 나타낸 바와 같이 연결부위에서 불연속 되게 연결할 수 있다. 각 분할축(110)의 외주면을 따라 날개를 부착하거나 날개가 일체로 부착된 것을 같은 방식으로 조립하여 회전날개 유닛을 구성하는 것도 가능하다.

이 방식을 이용하는 경우, 길이가 짧은 회전날개 부품을 조립하여 길이가 긴 회전날개 유닛을 만드는 것도 가능하다.

나머지 사항은 도 1 내지 4를 통해 설명한 것과 같다.

도 16은 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 다른 예들을 나타낸 정면도이다.

때에 따라, 도 16(a)에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 2개의 회전날개 부품(160)을 결합하여 2개의 회전날개(150)를 가지는 회전날개 유닛(200)을 만들 수 있고, 이때, 코어홈(113a)과 회전방지 코어(130)는 타원형의 단면모양으로 형성할 수 있다.

또, 도 16(b)에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 회전날개 부품(160) 4개를 결합하여 4개의 날개를 가지는 본 발명에 따른 회전날개 유닛(200)을 만들 수 있다.

위에서 설명한 실시 예들과 도면을 참조하면 코어홈(113a)과 회전방지 코어(130)로는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형 등의 3개 이상의 모서리를 가지는 다각형의 단면모양을 가지는 것이 적합하고, 특히 정다각형의 단면모양을 가지는 것이 더욱 적합함을 알 수 있다. 타원형이나 별모양 등 비정원의 단면모양을 가지는 것도 코어홈(113a)과 회전방지 코어(130)로 이용될 수 있다.

도 17은 도 7에 나타낸 회전축의 변형 예를 나타낸 부분 분리사시도이다.

때에 따라 회전축(100) 내부에 각종 센서나 기기 등을 장착할 필요가 있는 경우, 분할축(110)의 내주면에 홈 등을 형성하여 회전축(100) 내부에 빈 공간(119)이나 필요한 구조를 형성할 수 있다. 이 실시 예의 경우에도, 나선부(111)를 가지는 분할축(110)들은 회전방지 코어(130)에 의해 분할축(110)들 상호 간에 회전축(100)의 중심부를 중심으로 상대적인 회전을 하는 것이 방지되고, 결과적으로 각 분할축(110)의 중심부를 중심으로 회전하면서 회전축(100)의 길이방향으로 이동하는 것도 방지된다. 빈 공간(119)이나 필요한 구조는 직선결합부(115a)의 내부뿐만 아니라 코어홈(113a)이 형성되어 있는 나선결합부(111a)의 내부에 형성될 수도 있음은 물론이다.

도 18은 본 발명에 따른 회전날개 유닛의 또 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.

경우에 따라 회전방지 코어(130)는 그 일부를 코어홈(113a) 바깥으로 돌출시켜 코어홈(113a) 바깥으로 돌출된 부분이 다른 축부재(170)에 연결하거나 다른 부재의 연결장소를 제공하는 연결부의 역할을 하도록 할 수 있다.

즉, 코어홈(113a) 바깥으로 돌출된 회전방지 코어(130)를 다른 축부재(170)에 형성된 결합홈(172)에 삽입하면 본 발명에 따른 회전축(100)을 다른 축부재(170)에 쉽게 연결할 수 있다.

때에 따라, 회전방지 코어(130)는 회전축(100) 앞쪽으로 또는 앞뒤 양쪽으로 돌출시켜 다른 부재에 연결하는 용도로 이용할 수 있다. 이는 날개(150)가 부착되지 않은 회전축(100)에서도 마찬가지이다.

이와 같이 회전방지 코어(130)를 이용하여 다른 축이나 부재에 연결하는 것은 앞의 도면들을 통해 설명한 여타의 다른 실시 예들에서도 동일하게 적용될 수 있다.

나머지는 도 14에서 설명한 것과 같다.

위에서 설명한 분할축, 회전날개, 회전날개 부품의 제조는 FRP 성형법을 이용하는 것이 바람직하다. FRP를 이용하여 필요한 형상의 구조물을 만드는 FRP 성형법에는, 핸드 레이업(Hand Lay Up)법, 스프레이 업(Spray Up)법, 라이닝(Lining)법, 폐쇄형 몰드를 이용한 인젝션(사출) 방식, FRP 파우더를 이용한 프레스 성형 방식, S.M.C(Sheet Molding Compound) 법, B.M.C(Bulk Molding Compound)법 등이 알려져 있다.

FRP 성형법에서 이용되는 강화재로는 주로 유리섬유와 탄소섬유가 사용된다. 유리를 사용하는 FRP의 기계적 강도 특성은 유리섬유의 함유량과 성형품 중의 유리섬유의 배열, 배향성 등에 따라 변화한다. 탄소섬유를 사용하는 경우에는 유리섬유가 사용된 것에서 얻을 수 없는 고강도, 고탄성을 얻을 수 있다. 그 외에 아라미드 섬유(상표명 케블라) 같은 것도 강화재로 사용될 수 있다.

때에 따라, FRP 대신에 일반 플라스틱, 엔지니어링 플라스틱, 금속 재료를 이용하여 주조방식으로 본 발명에 따른 분할축, 회전날개, 회전날개 부품을 만들 수 있음은 물론이다.

위의 방법을 이용하는 경우에는 분할축이 회전날개의 뿌리부에 일체로 연결된 상태로 성형된다.

금속소재인 경우, 알루미늄, STS(stainless steel) 등을 이용한 프레스 방식이나 판금성형 방법으로 날개를 만들고, 이를 분할축에 결합하는 방식도 이용될 수 있다.

또, 어떤 경우에는, 외주면에 날개를 결합하기 위한 날개 뿌리부 모양의 날개결합홈이 형성되어 있는 분할축과 날개를 별도로 만들고, 날개의 뿌리부를 날개결합홈에 끼운 상태에서 접착제나 여타의 고정수단을 이용해 날개를 분할축에 고정하는 방식이 이용될 수 있다.

분할축 간 접촉면의 접합, 회전방지 코어와 분할축 간의 접합에는 접착제를 이용하거나 재료에 따라 융접이나 용접이 이용될 수 있다.

이상 설명한 실시 예들을 참조하면 본 발명은 더 다양한 변형 예를 가질 수 있음을 알 수 있고, 이들 변형 예들은 모두 본 발명의 기술사상의 범위에 포함된다.

본 발명은 바람을 이용한 풍력발전뿐만 아니라 물의 흐름을 이용한 수력발전에도 이용될 수 있다. 그 외에도 본 발명은 유체의 흐름으로부터 회전력을 얻는 터빈 등의 에너지 변환장치에도 이용될 수 있다. 본 발명은 회전축을 가지는 제품으로서 분할하여 만들 필요가 있는 제품을 만드는 데 이용될 수 있다.

100: 날개 유닛 100a: 분할축붙이 날개
110: 회전축 110a: 분할축
112: 외주표면 114: 접합표면
120: 날개 122: 뿌리부

Claims

회전축으로서,
각각이 나선형으로 된 나선부와 내주면을 따라 배치된 코어홈형성부를 갖추고, 서로 결합하여 복수의 상기 나선부에 의한 나선결합부와 복수의 상기 코어홈형성부에 의한 상기 회전축의 중심부를 따라 배치된 코어홈을 형성하는 복수의 분할축; 및
상기 코어홈에 결합하여 복수의 상기 나선부 상호 간에 상기 중심부 둘레로 상대적인 회전을 하는 것을 방지하는 회전방지 코어를 포함하여 구성되고,
상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 비정원 단면모양으로 된 부분을 가지고, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어의 상기 비정원 단면모양으로 된 부분은 같은 단면모양을 가지고,
상기 분할축은 상기 나선부의 일단에서 상기 나선부 반대쪽으로 연장되고 상기 나선결합부 이외의 상기 회전축 일부를 형성하는 직선부를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 회전축.
삭제
제1항에서, 상기 코어홈형성부는 상기 분할축의 내주면을 따라 형성된 볼록돌기 또는 오목홈을 가지는 것을 특징으로 하는 회전축.
제1항에서, 상기 회전방지 코어의 적어도 일 단부는 상기 코어홈 바깥으로 돌출되어 상기 회전축의 단부에 결합하여 상기 회전방지 코어가 상기 회전축의 길이 방향으로 움직이는 것을 방지하는 고정부의 역할을 하거나 다른 부재에 연결하기 위한 연결부의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 회전축.
제1항에서, 상기 코어홈은 상기 직선부가 결합되어 이루어진 직선결합부 내주면을 따라 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전축.
제1항에서, 상기 코어홈은 상기 나선결합부의 내부를 따라 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전축.
제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에서, 복수의 상기 분할축 간의 접촉면들 및 상기 회전방지 코어의 외주면과 상기 코어홈의 내주면 중 하나 또는 둘 모두 서로 접착된 것을 특징으로 하는 회전축.
제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에서, 상기 나선결합부는 복수의 상기 나선부 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 상기 회전축의 중심부 둘레로 회전하면서 상기 회전축의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 것이고, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 3개 이상의 모서리를 가지는 다각형 단면모양으로 된 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 회전축.
제7항에서, 상기 나선결합부는 복수의 상기 나선부 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 상기 회전축의 중심부 둘레로 회전하면서 상기 회전축의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 것이고, 상기 분할축은 3개 또는 4개이고, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 정삼각형 또는 정사각형의 단면으로 된 부분을 가지는 것이고, 상기 분할축의 내주면에 형성되는 상기 코어홈형성부는 정삼각형 또는 정사각형의 일부 모서리를 형성하는 홈이 형성된 부분을 가지는 것임을 특징으로 하는 회전축.
복수 개가 서로 결합하여 회전축 일부를 구성하기 위한 것으로서, 나선형으로 된 나선부와 내주면을 따라 배치된 코어홈형성부를 갖추고, 복수 개가 서로 결합하여 복수의 상기 나선부에 의한 나선결합부와 복수의 상기 코어홈형성부에 의한 상기 회전축의 중심부를 따라 배치된 코어홈을 형성할 수 있는 분할축; 및
상기 분할축의 외주면에 상기 분할축과 일체로 성형된 날개를 포함하여 구성되고,
상기 나선결합부는 복수의 상기 나선부 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 상기 회전축의 중심부 둘레로 회전하면서 상기 회전축의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 것이고,
상기 분할축은 상기 나선부의 일단에서 상기 나선부 반대쪽으로 연장되고 상기 나선결합부 이외의 상기 회전축 일부를 형성하는 직선부를 갖추고 있고, 상기 코어홈형성부는 상기 나선부 내주면을 따라 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전날개 부품.
복수 개가 서로 결합하여 회전축 일부를 구성하기 위한 것으로서, 나선형으로 된 나선부와 내주면을 따라 배치된 코어홈형성부를 갖추고, 복수 개가 서로 결합하여 복수의 상기 나선부에 의한 나선결합부와 복수의 상기 코어홈형성부에 의한 상기 회전축의 중심부를 따라 배치된 코어홈을 형성할 수 있는 분할축; 및
상기 분할축의 외주면에 상기 분할축과 일체로 성형된 날개를 포함하여 구성되고,
상기 나선결합부는 복수의 상기 나선부 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 상기 회전축의 중심부 둘레로 회전하면서 상기 회전축의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 것이고,
상기 분할축은 상기 나선부의 일단에서 상기 나선부 반대쪽으로 연장되고 상기 나선결합부 이외의 상기 회전축 일부를 형성하는 직선부를 갖추고 있고, 상기 코어홈형성부는 상기 직선부 내주면을 따라 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전날개 부품.
제10항 또는 제11항에서, 상기 코어홈형성부는 비정원 단면모양의 홈이 형성된 부분을 가지는 것임을 특징으로 하는 회전날개 부품.
복수 개가 서로 결합하여 회전축 일부를 구성하기 위한 것으로서, 각각이 나선형으로 된 나선부와 내주면을 따라 배치된 코어홈형성부를 갖추고, 서로 결합하여 복수의 상기 나선부에 의한 나선결합부와 복수의 상기 코어홈형성부에 의한 상기 회전축의 중심부를 따라 배치된 코어홈을 형성하고, 상기 나선결합부는 복수의 상기 나선부 중 적어도 하나가 나머지 것에 대해 상기 회전축의 중심부 둘레로 회전하면서 상기 회전축의 길이 방향으로 상대적인 이동을 하여야 분해되는 복수의 분할축;
복수의 상기 분할축의 외주면을 따라 뿌리가 각각 부착된 날개; 및
상기 코어홈에 결합하여 복수의 상기 나선부들 상호 간에 상기 중심부 둘레로 상대적인 회전을 하는 것을 방지하는 회전방지 코어를 포함하여 구성되고,
상기 분할축은 상기 나선부의 일단에서 상기 나선부 반대쪽으로 연장되고 상기 나선결합부 이외의 상기 회전축 일부를 형성하기 위한 직선부가 갖춰져 있는 것을 특징으로 하는 회전날개 유닛.
제13항에서, 상기 분할축과 상기 날개는 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 회전날개 유닛.
제13항에서, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 비정원 단면모양으로 된 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 회전날개 유닛.
제13항에서, 상기 코어홈은 상기 직선부가 결합되어 이루어진 직선결합부의 내부를 따라 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전날개 유닛.
제13항에서, 상기 코어홈은 상기 나선결합부의 내부를 따라 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전날개 유닛.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에서, 복수의 상기 분할축 간의 접촉면과 상기 회전방지 코어와 상기 홈의 접촉면 중 적어도 하나는 서로 접착된 것을 특징으로 하는 회전날개 유닛.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에서, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 3개 이상의 모서리를 가지는 다각형 단면모양으로 된 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 회전날개 유닛.
제18항에서, 상기 분할축은 3개 또는 4개이고, 상기 코어홈과 상기 회전방지 코어는 정삼각형 또는 정사각형의 단면으로 된 부분을 가지는 것이고, 상기 분할축의 내주면에 형성되는 상기 코어홈형성부는 정삼각형 또는 정사각형의 일부 모서리를 형성하는 홈이 형성된 부분을 가지는 것임을 특징으로 하는 회전날개 유닛.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에서, 상기 회전방지 코어의 적어도 일 단부는 상기 코어홈 바깥으로 돌출되어 상기 회전축의 단부에 결합하여 상기 회전방지 코어가 상기 회전축의 길이 방향으로 움직이는 것을 방지하는 고정부의 역할을 하거나 다른 부재에 연결하기 위한 연결부의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 회전날개 유닛.