KR102507955B1 - 파력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부력을 제공하는 부이 및 상기 부이의 내측에 수용되어 외부에서 가해지는 파력에 의해 전력을 생산하는 발전 유닛을 포함하고, 상기 발전 유닛은 상기 발전 유닛의 상부에 배치되어 파력에 의한 양방향의 회전력을 무게추와 연결된 적어도 하나의 메인 샤프트를 통해 입수하여 단방향의 회전력으로 변환시키는 웨이브 액츄에이터, 상기 웨이브 액츄에이터의 하부에 배치되어 상기 웨이브 액츄에이터로부터 전달되는 회전력을 가속시켜 발전기로 전달하는 엑셀러레이터 및 상기 엑셀러레이터의 하부에 배치되어 상기 엑셀러레이터로부터 가속된 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 제너레이터를 포함하는 파력 발전기를 개시한다.

Description

파력 발전기{WAVE POWER GENERATOR}

본 발명은 파력 발전기에 관한 것으로, 파도나 너울 등 물결의 힘을 최대한 이용하여 전기를 생산할 수 있고, 물결의 방향에 구애되지 않고 지속적인 발전 상태를 유지할 수 있는 높은 발전 효율을 갖는 파력 발전기에 관한 것이다.

파력발전이란, 파랑(波浪)의 에너지를 이용한 발전으로 해양 신재생 에너지중 한 분야에 해당된다. 파력 발전은 크게 가동 물체형 파력발전과, 진동수주형 파력발전과, 월파형 파력 발전으로 분류될 수 있다.

이중 가동 물체형 파력 발전은 수면의 움직임에 따라 반응하도록 고안된 기구를 사용하여 파랑에너지를 기구에 직접 전달하는 방식으로서, 예를 들면, 부표속에 설치된 장치의 진자 움직임을 회전운동으로 변환시키고, 기어를 통해서 발전기를 작동시킬 수 있다. 이 방식은 대략 파고 40cm 부터 10W 정도의 전력이 얻어질 수 있다.

파력발전기의 예로서, 등록특허 제10-2230931호가 개시되어 있다. 등록특허 제10-2230931호를 참조하면, 파력발전기는 소정의 간격으로 이격되는 한 쌍의 지지판과, 상기 한 쌍의 지지판 사이를 연결하는 회전축과, 한 쌍의 지지판의 하부에 마련되는 부력체를 구비하는 부상몸체; 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정간격으로 이격되는 다수개로 이루어져, 각각이 상기 회전축에 축 결합되어 파도에 의해 개별적으로 상하 운동하여 상기 회전축을 일 방향으로 회전시키는 플로터 및, 상기 회전축의 일단에 연결되어 회전축의 회전을 발전장치로 전달하는 구동 기어부를 구비하는 파력발전기가 개시되어 있다.

그러나, 이러한 파력발전기는 파도에 의해 상하 운동하여 회전축을 일방향으로 회전시키는 플로터가 지지판들 사이를 연결하는 스페이서들과 스토퍼 들에 의해 운동 반경이 제한되어 전력 생산 효율이 높지 않으며, 파도의 방향이 일정한 각도로 바뀔 경우, 이러한 파도의 방향 전환을 거의 반영하지 못해 플로터의 상하 운동이 거의 발생하지 않아 전력 생산 효율이 더욱 저하되는 문제가 있다.

또한, 가동 물체형 파력 발전기의 예로서 등록특허 제10-2079357호가 개시되어 있다. 등록특허 제10-2079357호를 참조하면, 수면에 부유되는 부이(BUOY): 및 부이의 내측에 수용되어 외부에서 가해지는 파력에 의해 전기 에너지를 생산하는 발전부재(30)를 포함하고, 발전부재(30)는 파력에 의한 양방향의 회전력을 단방향 회전력으로 변환시키는 기어부(300), 기어부(300)에서 전달되는 회전력에 의해 회전되는 발전 회전축(250), 직립된 양면에 돌출되는 복수개의 자석(242)을 구비하여 발전 회전축(250)에 의해 회전되는 복 수개의 회전 디스크(240) 및 직립된 양면에 노출되는 복 수개의 코일 어셈블리(236)를 구비하여 회전 디스크(240)들 사이에 고정되는 복 수개의 고정 디스크(230)를 포함하는 파력 발전 장치가 개시되어 있다.

그러나, 이러한 파력 발전 장치는 기어부와 연결되는 회전축과 고정추가 일방향으로만 진자 운동을 하는 구조로 이루어져 있어서, 진자 운동에 의한 회전력 발생 빈도가 낮고 발전 효율이 높지 않으며, 복수개의 회전 디스크와 고정 디스크를 포함하는 구조로 이루어져 있어서 발전부재의 무게와 부피가 증가하여 파력의 영향을 상쇄시켜 발전 효율이 더욱 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 일 목적은, 파력발전기의 각 구성요소들이 전체적으로 높은 공간활용도를 갖도록 구비되어 활용 및 설치가 용이한 파력 발전기를 제공하는 것이다.

발전 유닛의 파도에 의한 진자 운동 등의 움직임을 극대화하여 전력 생산 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 파력 발전기를 제공하는 것이다.

해수면 등에 설치 시, 계속 변화하는 파도의 방향을 효율적으로 반영하여 지속적인 전력생산이 가능한 파력 발전기를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전기는 상기 부이의 내측에 수용되어 외부에서 가해지는 파력에 의해 전력을 생산하는 발전 유닛을 포함하고, 상기 발전 유닛은 상기 발전 유닛의 상부에 배치되어 파력에 의한 양방향의 회전력을 무게추와 연결된 적어도 하나의 메인 샤프트를 통해 입수하여 단방향의 회전력으로 변환시키는 웨이브 액츄에이터, 상기 웨이브 액츄에이터의 하부에 배치되어 상기 웨이브 액츄에이터로부터 전달되는 회전력을 가속시켜 발전기로 전달하는 엑셀러레이터 및 상기 엑셀러레이터의 하부에 배치되어 상기 엑셀러레이터로부터 가속된 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 제너레이터를 포함할 수 있다.

상기 발전 유닛은 다면체의 모서리를 따라 형성되고, 상기 웨이브 액츄에이터, 엑셀러레이터 및 제너레이터를 수용하는 고정 프레임 및 상기 웨이브 액츄에이터, 엑셀러레이터 및 제너레이터가 수용되는 공간을 복수의 영역으로 구획하는 파티션을 포함하고, 상기 웨이브 액츄에이터와 엑셀러레이터는 파티션을 관통하여 서로 연결될 수 있다.

상기 웨이브 액츄에이터는 상기 파티션의 일 면에 설치되는 커버, 상기 커버로부터 상향 돌출되도록 설치되며, 상기 메인 샤프트의 일 단을 상대 회전 가능하게 지지하는 제1 샤프트 서포트 및 상기 고정 프레임에 설치되고, 상기 메인 샤프트의 일 단과 타 단 사이에서 상기 메인 샤프트를 상대 회전 가능하게 지지하는 제2 샤프트 서포트를 포함할 수 있다.

상기 메인 샤프트는 상기 제1 샤프트 서포트와 상기 제2 샤프트 서포트를 관통하고, 상기 제1 샤프트 서포트는, 상기 메인 샤프트가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터의 중심 방향에 설치된 볼 베어링 및 상기 메인 샤프트가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터의 외측 방향에 설치된 쓰러스트 베어링을 포함하고, 상기 제2 샤프트 서포트는, 상기 메인 샤프트가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터의 중심 방향에 설치된 쓰러스트 베어링 및 상기 메인 샤프트가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터의 외측 방향에 설치된 볼 베어링을 포함할 수 있다.

상기 고정 프레임은 상기 웨이브 액츄에이터가 수용된 영역의 일측면에 상기 메인 샤프트가 관통하여 회전 가능하게 지지될 수 있도록 하는 측면 지지부를 포함할 수 있다.

상기 웨이브 액츄에이터는 상기 메인 샤프트에 설치되어 파력에 의한 운동에너지 발생시 베벨 샤프트에 설치된 액츄에이터 기어와 맞물려 상기 베벨 샤프트에 회전력을 발생시키는 메인 기어, 상기 베벨 샤프트의 회전력을 상기 웨이브 액츄에이터의 중심부에 설치된 제2 베벨 기어에 전달할 수 있도록 상기 메인 기어의 하측에 배치되는 액츄에이터 기어, 상기 액츄에이터 기어를 통해 입수된 회전력을 상기 제2 베벨 기어에 전달할 수 있도록 상기 메인 기어의 하측에 배치되어 상기 제2 베벨 기어 방향으로 연장되도록 설치되는 베벨 샤프트, 상기 베벨 샤프트의 회전력을 상기 제2 베벨 기어에 전달할 수 있도록 상기 베벨 샤프트의 일단에 설치되는 제1 베벨 기어, 상기 제1 베벨 기어로부터 전달되는 회전력의 방향을 변환시켜 상기 엑셀러레이터에 전달하도록 상기 웨이브 액츄에이터의 중심부에 설치되는 제2 베벨 기어를 포함할 수 있다.

상기 액츄에이터 기어는 상기 베벨 샤프트와 접촉되는 부분에 상기 베벨 샤프트의 파력에 의한 양방향 회전력을 단방향 회전력으로 변환시키는 클러치 베어링을 포함할 수 있다.

상기 제2 베벨 기어는 상기 제1 베벨 기어의 상측에 배치되어 상기 제1 베벨 기어와 맞물리는 상부 베벨 기어 및 상기 제1 베벨 기어의 하측에 배치되어 상기 제1 베벨 기어와 맞물리는 하부 베벨 기어를 포함할 수 있다.

상기 엑셀러레이터는 상기 웨이브 액츄에이터로부터 전달된 회전력을 기어 어셈블리에 전달하는 엑셀러레이터 커플링 및 상부 선 샤프트가 설치되고 상기 기어 어셈블리 및 링기어를 전체적으로 덮도록 배치되는 상부 커버, 상기 선 샤프트로부터 전달된 회전력을 가속시켜 하부 선 샤프트에 전달하는 기어 어셈블리; 상기 기어 어셈블리의 외주면을 전체적으로 둘러싸며 설치되는 링기어 및 상기 하부 선 샤프트가 중심에 설치되고, 상기 기어 어셈블리 및 링기어가 전체적으로 안착되도록 배치되는 하부 커버를 포함할 수 있다.

상기 기어 어셈블리는 상기 상부 커버 측에 근접하여 설치되는 제1 기어 어셈블리 및 상기 하부 커버 측에 근접하여 설치되는 제2 기어 어셈블리를 포함하고, 상기 제1 기어 어셈블리는 상기 상부 선 샤프트로부터 회전력을 전달받아 제1 아이들 기어로 전달하는 제1 캐리어 기어, 상기 제1 캐리어 기어로부터 회전력을 전달받아 제1 선기어로 전달하는 제1 아이들 기어 및 상기 제1 기어 어셈블리의 중심에 설치되어 양측에 설치된 제1 아이들 기어들로부터 회전력을 전달받아 상기 제2 기어 어셈블리의 제2 캐리어 기어로 전달하는 제1 선기어를 포함하며, 상기 제2 기어 어셈블리는 상기 제1 선기어로부터 회전력을 전달받아 제2 아이들 기어로 전달하는 제2 캐리어 기어, 상기 제2 캐리어 기어로부터 회전력을 전달받아 제2 선 기어로 전달하는 제2 아이들 기어 및 상기 제2 기어 어셈블리의 중심에 설치되어 양측에 설치된 제2 아이들 기어들로부터 회전력을 전달받아 상기 하부 선 샤프트로 전달하는 제2 선기어를 포함할 수 있다.

상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

웨이브 액츄에이터의 메인 샤프트와 무게추 설치 구조를 통해 해수면 설치 시 파도의 방향에 의존하지 않고, 언제나 효율적으로 전력을 생산할 수 있다.

파력발전기의 각 구성요소들이 전체적으로 콤팩트하고 높은 공간활용도를 갖도록 구비되어 활용 및 설치가 편리하다.

발전 유닛의 각 구성요소들을 고정 프레임에 고정시켜 일체화하고, 양방향 회전운동을 하는 메인 샤프트에 샤프트 서포트를 설치하여 파력 발전기의 내구성과 안정성을 개선할 수 있다.

웨이브 액츄에이터와 무게추의 설치 구조를 통해 발전 유닛의 파도에 의한 진자 운동 등의 움직임을 극대화하여 전력 생산 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

웨이브 액츄에이터의 탑커버에 설치되는 메인 샤프트의 설치 위치와 설치 개수 등의 조절과 클러치 베어링의 구성을 통해 파력 발전기의 해수면 설치 시, 계속 변화하는 파도의 방향을 효율적으로 반영하여 지속적인 전력생산이 가능하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전기의 전체적인 모습을 나타낸 개념도다.
도 2는 도 1의 파력 발전기의 분해 사시도다.
도 3은 도 1의 파력 발전기에 설치된 발전 유닛의 사시도다.
도 4는 도 3의 발전 유닛에서 무게추를 제거한 상태를 나타낸 사시도다.
도 5는 도 3의 발전 유닛의 고정 프레임, 웨이브 액츄에이터, 엑셀러레이터, 제너레이터 및 무게추를 모두 분리한 상태를 나타낸 분해도다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 웨이브 액츄에이터의 단면도 및 분해 사시도다.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 엑셀러레이터의 단면도 및 분해 사시도다.
도 8a 및 도 8b는 도 7a 및 도 7b의 엑셀러레이터의 기어 어셈블리의 단면도 및 분해도다.
도 9a 및 도 9b는 도 5의 제어레이터의 단면도 및 분해 사시도다.
도 10은 도 3의 웨이브 액츄에이터의 탑커버에 무게추가 장착된 메인 샤프트가 형성되는 다양한 실시예를 나타낸 개념도다.

이하, 본 발명에 관련된 파력 발전기(300)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전기의 전체적인 모습을 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1의 파력 발전기의 분해 사시도다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 파력 발전기(300)는 발전기 챔버(210) 하측에 튜브 형상의 부력체(230)가 설치되는 부이(200) 및 상기 발전기 챔버(210)의 내측에 수용되는 발전 유닛(100)을 포함하는 것으로 구성된다.

구체적으로, 부이(200)의 하부에 형성되는 부력체(230)는 사각형의 튜브(233) 내측에 지지바(232)가 설치되고, 이러한 지지바(232) 위에 고정 패널(231)이 설치되는 것으로 이루어지며, 상기 고정 패널(231) 상에 발전기 챔버(210)가 고정되어 설치된다.

부이(200)는 수면에 부유 되도록 설치되어 외부에서 발생하는 파력이 발전 유닛(100)에 최대한 효과적으로 전달될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 발전기 챔버(210) 하측에 설치되는 부력체(230)는 전체적으로 정사각형의 튜브 형상으로 형성되어 선형으로 이루어지는 튜브의 사방 측면뿐만 아니라 튜브의 에지 부분으로 물결이 발생하여 밀려올 경우에도 부이(200) 전체적인 큰 기울어짐이 쉽게 발생하도록 하여 파력이 발전기 챔버(210) 내부의 발전 유닛(100)으로 효과적으로 전달될 수 있도록 한다.

또한, 상기 발전기 챔버(210)는 상기 부력체(230)의 상측에 상부 방향으로 연장된 구조의 원통형 형상으로 설치되어 부력체(230)에 파력에 의한 운동에너지가 전달될 경우, 큰 폭의 기울어짐과 원상회복 과정을 반복하며, 내부의 발전 유닛(100)에 운동에너지를 효과적으로 전달할 수 있다.

이러한 발전기 챔버(210)는 중심부가 분리되어 상부 하우징(211)과 하부 하우징(212)으로 이루어짐으로써, 내부에 발전 유닛(100)을 편리하게 설치 또는 분리할 수 있도록 형성된다.

도 3은 도 1의 파력 발전기에 설치된 발전 유닛의 사시도이고, 도 4는 도 3의 발전 유닛에서 무게추를 제거한 상태를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 3의 발전 유닛의 고정 프레임, 웨이브 액츄에이터, 엑셀러레이터, 제너레이터 및 무게추를 모두 분리한 상태를 나타낸 분해도다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 발전 유닛(100)은 무게추(170)와 연결되어 회전력을 발생시키는 웨이브 액츄에이터(110)가 최상부에 배치된다. 웨이브 액츄에이터(110)의 하부에는 엑셀러레이터(120) 및 제너레이터(150)가 순차적으로 배치되도록 형성된다.

상기 발전 유닛(100)은 파력에 의한 회전력이 직접적으로 발생하는 웨이브 액츄에이터(110)가 최상부에 배치되어 있다.

따라서, 발전 유닛(100) 자체의 높이를 최대한 활용하여 웨이브 액츄에이터(100)에 연결되는 무게추(170)의 길이를 설정할 수 있다. 또한, 무게추(170)의 길이를 발전 유닛(100)의 높이를 최대한 활용하여 길게 설정할 수 있다.

따라서, 증가된 무게추(170)의 길이는 발전 유닛(100)과 무게추(170) 사이에 서로 엇갈리는 진자 운동의 폭을 증가시켜 진자 운동에 의해 발생하는 양방향 회전력의 세기를 더욱 증폭시킬 수 있다.

즉, 무게추(170)와 발전 유닛(100)의 상하 방향 길이가 상대적으로 길어진 만큼 이들 사이의 진자 운동 폭도 증가하여 진자 운동에 의해 발생하는 양방향 회전력의 크기도 증가함으로써, 발전 유닛(100)의 발전 효율이 더욱 향상될 수 있다.

상기 무게추(170)는 파도의 경사면을 따라 흔들리는 부표(buoy)의 움직임 원리를 이용하여 진자 운동할 수 있도록 일정한 중량을 가지며, 운동 에너지의 방향에 상관없이 원래의 위치와 자세를 유지함으로써, 웨이브 액츄에이터(110)에 운동 에너지가 발생할 수 있도록 한다.

발전 유닛(100)은 고정 프레임(160)을 포함한다. 고정 프레임(160)에는 상기 고정 프레임(160)의 내부 공간을 복수의 영역(S1, S2, S3)으로 구획하는 파티션(161, 162)이 형성된다. 상기 액츄에이터(110), 상기 엑셀러레이터(120) 및 상기 제너레이터(150)는 S1, S2 영역에 수용된다.

파티션(161, 162)은 고정 프레임(160)의 높이 방향에서 서로 이격된 위치에 배치된다. 이에 따라 복수의 영역(S1, S2, S3)은 높이 방향을 따라 순차적으로 배열된다.

웨이브 액츄에이터(110)는 고정 프레임(160)의 가장 높은 상부에 설치되고, 이러한 웨이브 액츄에이터(110)와 하부의 엑셀러레이터(120)가 제1 파티션(161)을 관통하여 서로 연결된다.

또한, 웨이브 액츄에이터(110) 하부에 설치되는 엑셀러레이터(120)는 하부에 설치되는 제너레이터(150)와 서로 연결되도록 설치되며, 제2 파티션(162)이 제너레이터(150) 하부를 지지하도록 설치된다.

즉, 엑셀러레이터(120)와 제너레이터(150)는 서로 연결되도록 배치되며, 제1 파티션(161)과 제2 파티션(162) 사이에서 이들에 의해 형성되는 고정 프레임(160)의 내부 공간에 함께 배치된다.

이때, 상기 제너레이터(150)에는 전면과 후면이 개방되고, 양측이 절곡단이 형성된 지지 레그로 이루어진 제너레이터 장착용 브라켓(157)이 상측에 설치된다. 따라서, 제너레이터 장착용 브라켓(157)을 이용하여 상기 제너레이터(150)를 상기 제2 파티션(162)에 편리하게 고정시켜 설치할 수 있다.

이러한 제너레이터 장착용 브라켓(157)은 중심이 관통되는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 상기 제너레이터(150)의 중심 샤프트(152)가 제너레이터 장착용 브라켓(157)을 관통하여 상기 엑셀러레이터(120)와 연결됨으로써, 상기 제너레이터(150)가 엑셀러레이터(120)로부터 회전력을 안정적으로 전달받을 수 있다.

고정 프레임(160)은 다면체의 모서리를 따라 형성된다. 고정 프레임(160)의 내부는 높이별로 3개의 영역으로 크게 나누어질 수 있다. 가장 높은 상부의 제1 영역(S1)에는 웨이브 액츄에이터(110)가 설치된다. 중간의 제2 영역(S2)에는 엑셀러레이터(120)와 제너레이터(150)가 함께 설치된다. 하부의 제3 영역(S3)은 내부가 빈 공간으로 형성된다.

이러한 고정 프레임(160) 하부의 제3 영역(S3)은 발전 유닛(100) 자체에 일정한 높이를 부여하는 역할을 한다. 발전 유닛(100)의 높이는 고정 프레임(160)의 제1 영역(S1)에 설치되는 웨이브 액츄에이터(110)에 장착되는 무게추(170) 또한 비교적 긴 길이를 갖고 하부로 연장되어 설치될 수 있게 하는 요소가 된다.

즉, 상기 고정 프레임(160)은 가장 높은 상부의 제1 영역(S1)에 웨이브 액츄에이터(110)가 설치되도록 하고, 하부의 제3 영역(S3)은 발전 유닛(100) 자체에 일정한 높이를 부여할 수 있도록 빈공간으로 형성되게 함으로써, 웨이브 액츄에이터(110)에 장착되는 무게추(170)의 상하 방향 길이 연장 효과를 극대화한다. 또한, 발전 유닛(100)과 무게추(170) 사이에서 발전 유닛(100) 자체의 진자 운동 반경을 증가시켜, 전력 생산에 필요한 회전력을 더욱 크게 발생시킬 수 있다.

한편, 상기 웨이브 액츄에이터(110)는 탑커버(110a)와 바텀커버(110b) 사이에 후술하는 베벨 샤프트(116) 및 제2 베벨 기어(117a, 117b) 등 회전력을 전달받기 위한 요소들을 포함한다. 여기서, 상기 바텀커버(110b)는 상기 고정 프레임(160)의 제1 파티션(161)의 일면에 설치된다.

상기 웨이브 액츄에이터(110)는 상기 메인 샤프트(111)를 회전 가능하도록 고정하는 제1 샤프트 서포트(112) 및 제2 샤프트 서포트(113)를 포함한다.

제1 샤프트 서포트(112)는 상기 탑커버(110a)로부터 상향 돌출되도록 설치되며, 메인 샤프트(111)의 일 단을 상대 회전 가능하게 지지한다.

또한, 상기 제1 샤프트 서포트(112)는 상기 탑커버(110a)의 테두리 부분에 적어도 1개가 설치될 수 있으며, 2개 이상 설치시에는 탑커버(110a)의 테두리 부분을 따라 동일한 간격으로 서로 마주보는 위치에 각각 설치될 수 있다.

상기 제1 샤프트 서포트(112)는 메인 샤프트(111)의 웨이브 액츄에이터(110) 중심 방향 일 단을 상대 회전 가능하도록 지지함으로써, 메인 샤프트(111)가 타단에 설치된 무게추(170)의 무게를 수용하면서도 수평상태를 유지한 상태로 발전 유닛(100)과 무게추(170) 사이의 진자 운동이 원활하게 이루어지도록 하는 역할을 한다.

또한, 제1 샤프트 서포트(112)는 후술하는 메인 샤프트(111) 하부에 설치되는 베벨 샤프트(116) 등에 설치된 액츄에이터 기어(115)와 메인 샤프트(111)의 메인 기어(114)등이 정위치에서 안정적으로 맞물려 원활하게 회전력을 전달할 수 있도록 한다.

제2 샤프트 서포트(113)는 상기 고정 프레임(160)에 설치되고, 상기 메인 샤프트(111)의 일 단과 타 단 사이에서 상기 메인 샤프트(111)를 상대 회전 가능하게 지지하도록 설치된다.

제2 샤프트 서포트(113)는 메인 샤프트(111)의 일 단과 타 단 사이에서 상기 제1 샤프트 서포트(112)와 일정한 간격을 갖고 웨이브 액츄에이터(110)의 외부 방향의 고정 프레임(160)에 설치된다.

이러한 제2 샤프트 서포트(113)는 메인 샤프트(111)의 일 단과 타 단 사이에서 상기 제1 샤프트 서포트(112)와 일정한 간격을 갖고 설치되어 메인 샤프트(111)가 무게추(170)의 무게를 수용하여 고정 프레임(160)에 분산되도록 지지하는 역할을 한다.

즉, 제2 샤프트 서포트(113)는 상기 제1 샤프트 서포트(112)와 함께 메인 샤프트(111)를 웨이브 액츄에이터(110)의 탑커버(110a)와 고정 프레임(160)에 상대 회전 가능하도록 지지하여 안정적인 수평상태를 유지한 상태로 발전 유닛(100)과 무게추(170) 사이의 진자 운동이 더욱 원활하게 이루어지도록 하는 역할을 한다.

여기서, 상기 고정 프레임(160)은 상기 메인 샤프트(111)와 제2 샤프트 서포트(113)를 안정적으로 지지하며 고정할 수 있도록 상기 웨이브 액츄에이터(110)가 수용된 영역(S1)의 일측면에 상기 메인 샤프트(111)가 관통하여 상대 회전 가능하게 지지될 수 있도록 하는 측면 지지부(163)를 포함할 수 있다.

도 6a 및 도6b는 도 5의 웨이브 액츄에이터의 단면도 및 분해 사시도다.

도 6a 및 도6b를 참조하면, 웨이브 액츄에이터(110)의 메인 샤프트(111)는 상기 제1 샤프트 서포트(112)와 제2 샤프트 서포트(113)를 관통하도록 설치된다.

즉, 제1 샤프트 서포트(112)와 제2 샤프트 서포트(113)는 각각 메인 샤프트(111)가 관통되는 부분에서 메인 샤프트(111)의 외주면을 전체적으로 둘러싸도록 설치되어 메인 샤프트(111)가 웨이브 액츄에이터(110)의 외부 방향 타단에 설치된 무게추(170)의 무게를 감당한 상태에서도 안정적으로 수평상태를 유지하면서 상대 회전 가능하게 지지되도록 한다.

여기서, 상기 제1 샤프트 서포트(112)는 상기 메인 샤프트(111)가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터(110)의 중심 방향에 볼 베어링(112b)이 설치된다. 이러한 볼 베어링(112b)은 제1 샤프트 서포트(112)를 관통하며 지지되는 메인 샤프트(111)가 그 상태에서 정확하고 매끄럽게 회전되도록 하는 역할을 한다.

즉, 상기 볼 베어링(112b)은 제1 샤프트 서포트(112)와 메인 샤프트(111) 사이의 마찰에 의한 에너지 손실이나 발열을 줄여, 각각의 손상을 감소시키고, 웨이브 액츄에이터(110) 자체에 높은 내구성, 내열성, 수명 특성 등을 제공한다.

또한, 제1 샤프트 서포트(112)는 상기 메인 샤프트(111)가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터(110)의 외측 방향에 쓰러스트 베어링(112a)이 설치된다. 이러한 쓰러스트 베어링(112a)은 상기 메인 샤프트(111)의 회전축과 평행한 방향의 하중을 흡수하는 베어링으로서 제1 샤프트 서포트(112)가 저속 회전운동 하는 메인 샤프트(111)에 내구성과 안정성을 제공하는 역할을 한다.

즉, 상기 쓰러스트 베어링(112a)은 메인 샤프트(111)가 제1 샤프트 서포트(112)를 관통하는 부분에서 메인 샤프트(111)의 외주면에 형성된 단차에 의해 상대적으로 큰 회전축 방향 힘을 받는 상기 웨이브 액츄에이터(110)의 외측 방향에서 상기 메인 샤프트(111)를 지지하여 내구성과 안정성을 담보하는 역할을 한다.

한편, 상기 제2 샤프트 서포트(113)는 상기 메인 샤프트(111)가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터(110)의 중심 방향에 쓰러스트 베어링(113a)이 설치된다. 이러한 쓰러스트 베어링(113a)은 메인 샤프트(111)의 외주면에 형성된 단차 부분과 제2 샤프트 서포트(113)의 웨이브 액츄에이터(110)의 내측 방향 부분 사이의 접촉 부위에서 회전축 방향 힘을 받는 메인 샤프트(111)를 지지하여 내구성과 안정성을 제공한다.

또한, 상기 제2 샤프트 서포트(113)는 상기 메인 샤프트(111)가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터(110)의 외측 방향에 볼 베어링(113b)이 설치된다. 이러한 볼 베어링(113b)은 상기 제2 샤프트 서포트(112)를 관통하며 지지되는 메인 샤프트(111)가 그 상태에서 정확하고 매끄럽게 회전되도록 하는 역할을 한다.

즉, 상기 볼 베어링(113b)은 제2 샤프트 서포트(113)와 메인 샤프트(111) 사이의 마찰에 의한 에너지 손실이나 발열을 줄여, 각각의 손상을 감소시키고, 웨이브 액츄에이터(110) 자체에 높은 내구성, 내열성, 수명 특성 등을 제공한다.

메인 샤프트(111)가 관통하여 설치되는 제1 샤프트 서포트(112)와 제2 샤프트 서포트(113)는 서로 일정한 간격을 두고 각각 설치되는데, 이러한 제1 샤프트 서포트(112)와 제2 샤프트 서포트(113) 사이의 간격(D2)은 되도록 전체 메인 샤프트(111)의 길이(D1) 대비 40% 내지 70% 범위로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 제1 샤프트 서포트(112)와 제2 샤프트 서포트(113) 사이의 간격(D2)이 전체 메인 샤프트(111)의 길이(D1) 대비 40% 미만으로 형성될 경우, 메인 샤프트(111) 타단에 설치되는 무게추(170)의 무게를 지지하는 지지점이 메인 샤프트(111)의 일단으로 쏠리게 되어 무게추(170)의 무게를 분산하여 지지하는 지지력이 약해지게 된다. 따라서 메인 샤프트(111)와 샤프트 서포트들(112, 113) 사이의 접촉부위에 가해지는 하중을 증가시키게 되어 이들 부품의 내구성을 저하시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.

또한, 제1 샤프트 서포트(112)와 제2 샤프트 서포트(113) 사이의 간격(D2)이 전체 메인 샤프트(111)의 길이(D1) 대비 70%를 초과할 경우, 웨이브 액츄에이터(110)와 고정 프레임(160) 사이의 거리가 불필요하게 증가하게 되어 발전 유닛(100) 전체적으로 부피와 무게가 증가하게 되므로 바람직하지 않다.

웨이브 액츄에이터(110)는 탑커버(110a)와 바텀커버(110b) 사이에 외부의 파력에 의해 발생하는 발전 유닛(100)과 무게추(170) 사이의 진자 운동에 의한 회전운동을 전달하기 위한 각종의 기어 등의 구성요소들이 설치된다. 이때, 상기 탑커버(110a)와 바텀커버(110b)가 결합된 상태의 형상은 전체적으로 납작한 원통형 형상으로 이루어진다.

우선, 상기 메인 샤프트(111)에는 파력에 의한 운동에너지 발생시 베벨 샤프트(116)에 설치된 액츄에이터 기어(115)와 맞물려 상기 베벨 샤프트(116)에 회전력을 발생시키는 메인 기어(114)가 설치된다.

즉, 상기 탑커버(110a)와 바텀커버(110b) 사이에는 수직 방향의 회전력을 수평 방향의 회전력으로 변환시켜 엑셀러레이터(120)에 전달하도록 중심부에 제2 베벨 기어(117a, 117b)가 설치된다. 여기서, 수직 방향의 회전력은 수평 방향의 축을 중심으로 상하 방향으로 발생하는 회전력을 의미한다. 또한, 수평 방향의 회전력은 수직 방향의 축을 중심으로 좌우 방향으로 발생하는 회전력을 의미한다.

따라서, 이러한 제2 베벨 기어(117a, 117b)까지 회전력이 전달될 수 있도록, 메인 샤프트(111)에는 메인 기어(114)가 설치되고, 이러한 메인 기어(114)의 하측에 액츄에이터 기어(115)가 설치된 베벨 샤프트(116)가 배치된다.

액츄에이터 기어(115)는 베벨 샤프트(116)를 통해 회전력을 발생시켜 상기 웨이브 액츄에이터(110) 중심, 즉, 탑커버(110a)와 바텀커버(110b) 사이의 중심부에 설치된 제2 베벨 기어(117a, 117b)에 전달할 수 있도록 상기 메인 기어(114)의 하측에서 메인 기어(114)와 맞물리도록 배치된다.

이와 관련하여, 파력 발생시 발전 유닛(100)과 무게추(170)의 작용에 따른 메인 샤프트(111)를 통한 회전력의 전달 과정을 설명하면 다음과 같다.

발전 유닛(100)에 파력에 의한 흔들리는 힘이 인가될 경우, 무게추(170)는 되도록 무게 중심을 잡고 직립 상태를 유하려고 하며, 웨이브 액츄에이터(110)의 메인 샤프트(111)에 의해 무게추(170)와 연결되는 발전 유닛(100)의 고정 프레임(160) 등을 포함한 본체는 상기 흔들리는 힘에 의해 진자 운동을 하게 된다.

이러한 진자 운동의 발생시, 메인 샤프트(111)에 고정된 메인 기어(114)와 맞물리는 액츄에이터 기어(115)에 의해 베벨 샤프트(116)가 양방향 회전 운동하게 되고, 이러한 회전 운동은 베벨 샤프트(116)를 통해 상기 제2 베벨 기어(117a, 117b)에 전달된다.

따라서, 베벨 샤프트(116)는 상기 메인 기어(114)의 하측에 배치되고 상기 제2 베벨 기어(117a, 117b) 방향으로 연장되도록 설치됨으로써, 상기 액츄에이터 기어(115)를 통해 입수된 회전력을 상기 제2 베벨 기어(117a, 117b)에 전달한다.

여기서, 제1 베벨 기어(116a)가 상기 베벨 샤프트(116)의 회전력을 상기 제2 베벨 기어(117a, 117b)에 전달할 수 있도록 상기 제2 베벨 기어(117a, 117b)와 맞물리는 상기 베벨 샤프트(116)의 일단에 설치된다.

또한, 상기 제2 베벨 기어(117a, 117b)는 제1 베벨 기어(116a)로부터 전달되는 회전력의 방향을 변환시켜 상기 엑셀러레이터(120)에 전달하도록 상기 웨이브 액츄에이터(110) 중심부에 설치된다.

한편, 상기 액츄에이터 기어(115)는 발전 유닛(100)의 진자 운동에 의해 상기 메인 기어(114)와 맞물려 상기 베벨 샤프트(116)에 양방향 회전력을 발생시키게 된다. 이때, 액츄에이터 기어(115)는 상기 베벨 샤프트(116)와 접촉되는 부분에 상기 베벨 샤프트(116)의 파력에 의한 양방향 회전력을 단방향 회전력으로 변환시켜 상기 제2 베벨 기어(117a, 117b)에 전달할 수 있도록 클러치 베어링(115a)을 포함하도록 구성된다.

따라서, 이와 같이 액츄에이터 기어(115)에 설치되는 클러치 베어링(115a)에 의해 웨이브 액츄에이터(110)는 파력에 의한 양방향의 회전력을 단방향의 회전력으로 변환시킬 수 있다.

상기 제1 베벨 기어(116a)와 상기 액츄에이터 기어(115) 사이의 베벨 샤프트(116) 외주면에는 베벨 샤프트 홀더(115aa)가 설치된다. 또한, 베벨 샤프트(116)와 베벨 샤프트 홀더(115aa)의 접촉 부분에는 베벨 샤프트(116)의 원활한 회전을 위한 볼 베어링(115ac)이 설치될 수 있다.

또한, 액츄에이터 기어(115)와 베벨 샤프트 홀더(115aa) 사이의 접촉부에는 니들 베어링(needle bearing) 또는 슬리브 베어링(sleeve bearing) 등의 베어링(115ab)이 설치될 수 있다.

또한, 상기 액츄에이터 기어(115)와 상기 베벨 샤프트(116)의 타단 즉, 상기 웨이브 액츄에이터(110)의 외부 방향 단부 사이에는 고정 홀더(115b)가 설치된다. 이러한 고정 홀더(115b)는 액츄에이터 기어(115)가 베벨 샤프트(116)에 회전력을 전달하는 과정에서 정위치를 이탈하여 움직이지 않도록 정위치 고정하는 역할을 한다.

여기서, 상기 고정 홀더(115b)와 액츄에이터 기어(115) 사이에는 니들 베어링(needle bearing) 또는 슬리브 베어링(sleeve bearing) 등의 베어링(115c)이 설치될 수 있다.

상기 제2 베벨 기어(117a, 117b)는 상부 베벨 기어(117a)와 하부 베벨 기어(117b)로 각각 형성되어 제1 베벨 기어(116a)로부터 동시에 회전력을 전달받다.

우선, 상부 베벨 기어(117a)는 상기 제1 베벨 기어(116a)의 상측에 배치되어 상기 제1 베벨 기어(116a)와 맞물리며 회전력을 전달받는다.

또한, 하부 베벨 기어(117b)는 상기 제1 베벨 기어(116a)의 하측에 배치되어 상기 제1 베벨 기어(116b)와 맞물리며 회전력을 전달받는다.

이때, 상기 상부 베벨 기어(117a)와 하부 베벨 기어(117b) 사이에는 베벨 서포트(118)가 설치된다. 베벨 서포트(118)는 상기 상부 베벨 기어(117a)와 상기 하부 베벨 기어(117b)의 중심을 모두 관통하는 구조로 이루어져 상부 베벨 기어(117a)와 상기 하부 베벨 기어(117b)를 서로 연결한다.

따라서, 이러한 상부 베벨 기어(117a)와 상기 하부 베벨 기어(117b)는 제1 베벨 기어(116b)로부터 각각 전달받은 회전력을 하나로 합성시켜 엑셀러레이터(120)에 전달한다.

상기 하부 베벨 기어(117b)에는 하부 베벨 기어(117b)의 중심을 관통하며, 상기 베벨 서포트(118)의 하단에 결합되는 구조의 수직 베벨 샤프트(119)와 상기 수직 베벨 샤프트(119)에 중심부가 결합되는 커플링 A(110c)가 설치된다.

따라서, 이러한 수직 베벨 샤프트(119)와 커플링 A(110c)에 의해 베벨 서포트(118)에 모아진 회전력이 엑셀러레이터(120)로 전달된다.

상기 상부 베벨 기어(117a)는 상기 탑커버(110a)의 하측 중심부에 장착되는데, 이때 상부 베벨 기어(117a)의 원활한 회전을 위해 상기 탑커버(110a)와 상부 베벨 기어(117a) 사이에는 볼베어링(117ab)과 니들 베어링(needle bearing) 또는 슬리브 베어링(sleeve bearing) 등의 베어링(117aa)이 함께 설치될 수 있다.

또한, 상기 상부 베벨 기어(117a)와 베벨 서포트(118) 사이, 베벨 서포트(118)와 수직 베벨 샤프트(119) 사이에도 각각 니들 베어링(needle bearing) 또는 슬리브 베어링(sleeve bearing) 등의 베어링(118a, 118b)이 설치될 수 있다.

또한, 상기 하부 베벨 기어(117b)는 상기 바텀커버(110b)의 상측 중심부에 장착되는데, 이때 하부 베벨 기어(117a)의 원활한 회전을 위해 상기 바텀커버(110b)와 하부 베벨 기어(117b) 사이에는 볼베어링(119a)과 니들 베어링(needle bearing) 또는 슬리브 베어링(sleeve bearing) 등의 베어링(117ba)이 함께 설치될 수 있다.

또한, 상기 커플링 A(110c)은 상기 바텀커버(110b)의 하측 중심부에 장착된다. 이때, 상기 바텀커버(110b)에서 커플링 A(110c)의 원활한 회전을 위해 상기 바텀커버(110b)와 커플링 A(110c) 사이에는 니들 베어링(needle bearing) 또는 슬리브 베어링(sleeve bearing) 등의 베어링(110ca)이 설치될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 도 5의 엑셀러레이터의 단면도 및 분해 사시도고, 도 8a 및 도 8b는 도 7a 및 도 7b의 엑셀러레이터의 기어 어셈블리의 단면도 및 분해도다.

도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 엑셀러레이터(120)는 전체적으로 상부 커버(122), 기어 어셈블리(130, 140), 링기어(126) 및 하부 커버(129)를 포함하는 것으로 구성된다.

상기 엑셀러레이터(120)의 전체적인 형상은 납작한 원통형 형상으로 이루어진다. 여기서, 상기 하부 커버(129)는 가장 큰 직경을 갖는 원반형 형상으로 이루어진다. 상기 상부 커버(122)는 상기 하부 커버(129) 보다는 작은 직경을 가진 원반형 형상으로 형성된다. 또한, 상기 링기어(126)는 상기 상부 커버(122) 보다 작은 직경을 갖는 원통형 형상으로 이루어진다.

따라서, 상기 엑셀러레이터(120)의 전체적인 외형은 링기어(126), 상부 커버(122) 및 하부 커버(129)의 순서로 직경의 사이즈가 증가하도록 이루어져 직경의 사이즈가 각 부위마다 조금씩 다른 납작한 원통형 형상으로 이루어진다.

상부 커버(122)는 웨이브 액츄에이터(110)로부터 전달된 회전력을 기어 어셈블리(130, 140)에 전달하는 엑셀러레이터 커플링(121) 및 상부 선 샤프트(123)가 설치된다.

즉, 상기 상부 커버(122)는 상기 웨이브 액츄에이터(110)의 하측에 근접하여 설치되고, 상기 웨이브 액츄에이터(110)의 상기 커플링 A(110c)를 통해서 전달되는 회전력을 엑셀러레이터 커플링(121) 및 상부 선 샤프트(123)를 통해 전달받을 수 있도록 이들이 각각 중심에 설치된 구조로 이루어진다.

또한, 상기 상부 커버(122)는 상기 기어 어셈블리(130, 140) 및 링기어(126)를 전체적으로 덮도록 배치된다.

상기 기어 어셈블리(130, 140)는 상기 선 샤프트(123)로부터 전달된 회전력을 가속시켜 하부 선 샤프트(128)에 전달하는 역할을 한다. 또한, 상기 기어 어셈블리(130, 140)는 후술하는 바와 같이 상기 상부 커버(122) 측에 근접하여 설치되는 제1 기어 어셈블리(130) 및 상기 하부 커버(129) 측에 근접하여 설치되는 제2 기어 어셈블리(130)를 포함하는 것으로 구성된다.

한편, 상기 기어 어셈블리(130, 140)는 외주면을 전체적으로 둘러싸도록 링기어(126)가 설치된다.

하부 커버(129)는 상기 하부 선 샤프트(128)가 중심에 설치되고, 상기 기어 어셈블리(130, 140) 및 링기어(126)가 전체적으로 안착되도록 배치된다.

즉, 엑셀러레이터(120)는 상부 커버(122), 링기어(126) 및 하부 커버(129)로 이루어진 원통형의 하우징 내부에 상부 선 샤프트(123), 기어 어셈블리(130, 140) 및 하부 선 샤프트(128)가 밀착된 상태로 내장되는 구조로 이루어진다. 따라서, 이러한 엑셀러레이터(120)는 각 구성요소들의 공간 활용도가 우수하고, 전체적으로 콤팩트한 구조를 갖는다.

상기 기어 어셈블리(130, 140)는 제1 기어 어셈블리(130)와 제2 기어 어셈블리(140)를 포함하는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 상기 웨이브 액츄에이터(110)로부터 전달받은 회전력을 2단계로 가속시켜 제너레이터(150)로 전달할 수 있는 장점이 있다.

상기 제1 기어 어셈블리(130)와 상기 제2 기어 어셈블리(140)를 통한 회전력 전달과정 및 RPM(Revolution per minute) 증폭 과정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 상기 엑셀러레이터(120)는 상기 웨이브 액츄에이터(110)의 상기 커플링 A(110c)를 통해 전달되는 회전력을 엑셀러레이터 커플링(121)을 통해 전달받는다.

상기 엑셀러레이터 커플링(121)을 통해 전달된 회전력은 상기 상부 커버(122)를 관통하여 상기 엑셀러레이터 커플링(121) 하측에 결합된 상부 선 샤프트(123)를 통해 제1 기어 어셈블리(130)의 제1 캐리어 기어(131)로 전달된다.

이때, 상기 상부 선 샤프트(123)는 더 큰 직경을 갖는 원반형 형상을 갖는 제1 선기어 홀더(124)를 통해 제1 캐리어 기어(131)에 결합된다. 또한 상기 상부 커버(122)와 상부 선 샤프트(123) 사이에는 상부 선 샤프트(123)의 원활한 회전을 위해 볼 베어링(123a)이 설치될 수 있다.

상기 제1 캐리어 기어(131)로 전달된 회전력은 하부에 설치된 한 쌍의 제1 아이들 기어(132)로 전달되어 제1 기어 어셈블리(130) 중심의 제1 선기어(133)와 링기어(126) 사이의 제1 아이들 기어(132)들을 회전시킨다.

상기 한 쌍의 제1 아이들 기어(132)들이 회전함에 따라서, 상기 제1 아이들 기어(132)들과 기어이가 맞물리도록 배치된 제1 선기어(133)가 회전하게 된다.

따라서, 상기 제1 캐리어 기어(131)가 유성 기어 조립체에서 캐리어의 역할을 하고, 상기 한 쌍의 아이들 기어(132)들이 유성 기어 역할을 함으로써, 상기 제1 캐리어 기어(131)를 통해 입수된 큰 돌림힘(Torque)을 갖는 회전력이 한 쌍의 제1 아이들 기어(132)와 이들 중심의 제1 선기어(133)를 순차적으로 거치면서 RPM이 증폭되게 된다.

이와 같이 RPM이 1차 증폭된 제1 선기어(133)의 회전력은 제2 선기어 홀더(125)를 통해 제2 기어 어셈블리(140)의 제2 캐리어 기어로 전달된다. 이 후, 상기 제2 캐리어 기어가 회전하면서, 제2 아이들 기어와 제2 선기어를 순차적으로 회전시키면서 제1 기어 어셈블리(130)를 통해 증폭된 RPM이 2차로 더욱 증폭되어 제2 선기어에 전달된다.

상기 제2 기어 어셈블리(140)에서 2차로 RPM이 증폭되어 제2 선기어에 전달된 회전력은 제3 선기어 홀더(127)를 통해 하부 선 샤프트(128)에 전달된다. 이 후, 하부 선 샤프트(128)에 전달된 회전력은 최종적으로 제너레이터(150)의 중심 샤프트(152)에 전달되어 전력을 생산하게 된다.

여기서, 상기 하부 선 샤프트(128)는 상기 하부 커버(129)의 중심을 관통하도록 설치된다. 상기 하부 커버(129)와 상기 하부 선 샤프트(128) 사이에는 상기 하부 선 샤프트(128)의 원활한 회전을 위해 볼 베어링(128a)이 설치될 수 있다.

상기 제1 기어 어셈블리(130)는 제1 캐리어 기어(131)가 상측에 배치되고, 하측에는 중심이 관통되어 있는 도넛 형태의 제1 캐리어 커버(134)가 배치된다. 또한, 상기 제1 캐리어 기어(131)와 제1 캐리어 커버(134) 사이에 선기어(133)와 아이들 기어(132)가 각각 설치된다.

이러한 제1 기어 어셈블리(130)의 내부 구조에서 상기 제1 캐리어 기어(131)와 제1 아이들 기어(132) 사이에는 서로의 회전을 원활하게 하기 위한 베어링(132a)이 설치될 수 있다. 또한, 상기 제1 아이들 기어(132)와 제1 캐리어 커버(134) 사이에도 베어링(134a)이 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1 기어 어셈블리(130)의 내부 구조에서 상기 제1 캐리어 기어(131)와 선기어(133) 사이에도 각각 기어들의 회전을 원활하게 하기 위한 베어링(133a)이 설치될 수 있다.

이러한 제1 기어 어셈블리(130)의 내부의 베어링들(132a, 133a, 134a)의 구조나 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 니들 베어링(needle bearing) 또는 슬리브 베어링(sleeve bearing) 등을 사용할 수 있다.

상기 제2 기어 어셈블리(140)는 상기 제1 기어 어셈블리(130)와 유사한 구조로 형성될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 도 5의 제어레이터의 단면도 및 분해 사시도다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제너레이터(150)는 전체적으로 납작한 원통형의 형상으로 이루어져 있다. 따라서, 회전하는 중심 샤프트(152)와 로터(154) 등의 부품을 효과적으로 내장할 수 있는 구조로 이루어진다.

상기 제너레이터(150)는 최상부에 납작한 원반형 형상의 제너레이터 홀더(151)가 배치된다. 또한, 상기 제너레이터(150)의 최 하측에는 제너레이터 커버(156)가 배치된다.

이때, 상기 제너레이터 커버(156)는 내측에 로터(154), 전자석(Magnet)(153) 및 스테이터(155)를 전체적으로 수용하여 고정할 수 있도록 측면이 상향 돌출된 부분과 일측면을 개방시켜 상기 스테이터(155)가 외부에 노출되도록 하는 부분이 교차되도록 형성된다.

즉, 상기 제너레이터 커버(156)는 로터(154)의 회전시 발생하는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있도록 제너레이터(150)의 측면을 폐쇄된 부분과 개방된 부분이 적절히 구분되도록 형성된다.

한편, 제너레이터 홀더(151)의 중심에는 중심 샤프트(152)가 관통하여 회전 가능하게 설치된다.

상기 제너레이터 홀더(151)의 하부에는 로터(154), 전자석(Magnet)(153) 및 스테이터(155)가 서로 결합되어 배치된다. 이때, 상기 제너레이터 홀더(151) 하부의 가장 중심에는 상기 중심 샤프트(152)와 결합되어 회전하는 상기 로터(154)가 배치된다.

상기 제너레이터 홀더(151) 하부의 최외곽에는 상기 스테이터(155)가 배치된다. 또한, 상기 로터(154)와 상기 스테이터(155) 사이에는 전자석(Magnet)(153)이 설치된다.

상기 중심 샤프트(152)는 상기 엑셀러레이터(120)의 하부 선 샤프트(128)에 결합되어 RPM이 증폭된 회전력을 전달받아 상기 로터(154)를 회전시킨다. 발전 유닛(100)은 로터(154)의 회전에 의해 발생되는 유도 기전력을 통해 전력을 생산하게 된다.

도 10은 도 3의 웨이브 액츄에이터의 탑커버에 무게추가 장착된 메인 샤프트가 형성되는 다양한 실시예를 나타낸 개념도다.

도 10을 참조하면, 웨이브 액츄에이터(110)의 탑커버(110a)에는 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)가 제1 샤프트 서포트(112)와 제2 샤프트 서포트(113)를 통해 상대 회전 가능하도록 지지되어 있다.

이러한 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)는 웨이브 액츄에이터(110)의 탑커버(110a)에 다양한 개수와 구조로 설치될 수 있다.

구체적으로 1-WAY 방식(a)으로서 하나의 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)를 구비할 수 있다.

또한, 2-WAY(b) 내지 4-WAY 방식(d), 6-WAY 방식(e), 8-WAY 방식(f)으로 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)가 웨이브 액츄에이터(110)의 탑커버(110a)에 장착된 구조를 구현할 수 있다.

여기서, 2-WAY 방식(b)은 상호 대향된 위치에서 설치된 2쌍의 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)로 구현될 수 있다. 3-WAY 방식(c)은 3쌍의 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)로 구현될 수 있다. 4-WAY 방식(d)은 4쌍의 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)로 구현될 수 있다. 6-WAY 방식(e)은 6쌍의 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)로 구현될 수 있다. 8-WAY 방식(f)은 8쌍의 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)로 각각 구현될 수 있다.

즉, 본 발명의 발전 유닛(100)은 하나의 웨이브 액츄에이터(110)에 복수개의 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)를 구현할 수 있기 때문에 필요한 발전 용량에 따른 설계 변경이 매우 용이하고, 그에 따른 비용 차이가 적다.

또한, 상술한 1-WAY 방식 내지 8-WAY 방식으로 한정되는 것이 아니며 사용자의 필요에 따라서 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)의 숫자를 더 증가시킴도 가능하다.

이러한 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)의 배치 구조와 관련하여, 예를 들어, 상기 고정 프레임(160)의 측면을 구형으로 형성하여 동서남북 방향의 4 벽면에 각각 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)를 설치하여 4-WAY 방식으로 구현할 수 있다.

즉, 본 발명의 발전 유닛(100)은 하나 또는 복 수개의 무게추(170)와 연결된 메인 샤프트(111)가 하나의 웨이브 액츄에이터(110)에 모두 연계될 수 있다. 따라서, 고정 프레임(160)의 형상과 연계하여 전 방향에 걸쳐 가해지는 파랑/파력 에너지에 직접 작용하도록 상기 발전 유닛(100)을 구현하여 전력을 생산할 수 있다.

전술한 내용은 단지 예시적인 것에 불과하며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

300 : 파력 발전기
200 : 부이
100 : 발전 유닛
110 : 웨이브 액츄에이터
120 : 엑셀러레이터
130 : 제1 아이들 기어 어셈블리
140 : 제2 아이들 기어 어셈블리
150 : 제너레이터
160 : 고정 프레임
170 : 무게추

Claims (10)

1. 부력을 제공하는 부이; 및
   상기 부이의 내측에 수용되어 외부에서 가해지는 파력에 의해 전력을 생산하는 발전 유닛;
   을 포함하고,
   상기 발전 유닛은
   상기 발전 유닛의 상부에 배치되어 파력에 의한 양방향의 회전력을 무게추와 연결된 적어도 하나의 메인 샤프트를 통해 입수하여 단방향의 회전력으로 변환시키는 웨이브 액츄에이터;
   상기 웨이브 액츄에이터의 하부에 배치되어 상기 웨이브 액츄에이터로부터 전달되는 회전력을 가속시켜 발전기로 전달하는 엑셀러레이터; 및
   상기 엑셀러레이터의 하부에 배치되어 상기 엑셀러레이터로부터 가속된 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 제너레이터;
   를 포함하고,
   상기 발전 유닛은
   다면체의 모서리를 따라 형성되고, 상기 웨이브 액츄에이터, 엑셀러레이터 및 제너레이터를 수용하는 고정 프레임; 및
   상기 웨이브 액츄에이터, 엑셀러레이터 및 제너레이터가 수용되는 공간을 복수의 영역으로 구획하는 파티션을 포함하고,
   상기 웨이브 액츄에이터와 엑셀러레이터는 파티션을 관통하여 서로 연결되며,
   상기 웨이브 액츄에이터는
   상기 파티션의 일 면에 설치되는 커버;
   상기 커버로부터 상향 돌출되도록 설치되며, 상기 메인 샤프트의 일 단을 상대 회전 가능하게 지지하는 제1 샤프트 서포트; 및
   상기 고정 프레임에 설치되고, 상기 메인 샤프트의 일 단과 타 단 사이에서 상기 메인 샤프트를 상대 회전 가능하게 지지하는 제2 샤프트 서포트;
   를 포함하는 파력 발전기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 메인 샤프트는 상기 제1 샤프트 서포트와 상기 제2 샤프트 서포트를 관통하고,
   상기 제1 샤프트 서포트는,
   상기 메인 샤프트가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터의 중심 방향에 설치된 볼 베어링; 및
   상기 메인 샤프트가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터의 외측 방향에 설치된 쓰러스트 베어링;
   을 포함하고,
   상기 제2 샤프트 서포트는,
   상기 메인 샤프트가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터의 중심 방향에 설치된 쓰러스트 베어링; 및
   상기 메인 샤프트가 관통하는 위치에서 상기 웨이브 액츄에이터의 외측 방향에 설치된 볼 베어링;
   을 포함하는 파력 발전기.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 고정 프레임은
   상기 웨이브 액츄에이터가 수용된 영역의 일측면에 상기 메인 샤프트가 관통하여 회전 가능하게 지지될 수 있도록 하는 측면 지지부를 포함하는 파력 발전기.
   
6. 부력을 제공하는 부이; 및
   상기 부이의 내측에 수용되어 외부에서 가해지는 파력에 의해 전력을 생산하는 발전 유닛;
   을 포함하고,
   상기 발전 유닛은
   상기 발전 유닛의 상부에 배치되어 파력에 의한 양방향의 회전력을 무게추와 연결된 적어도 하나의 메인 샤프트를 통해 입수하여 단방향의 회전력으로 변환시키는 웨이브 액츄에이터;
   상기 웨이브 액츄에이터의 하부에 배치되어 상기 웨이브 액츄에이터로부터 전달되는 회전력을 가속시켜 발전기로 전달하는 엑셀러레이터; 및
   상기 엑셀러레이터의 하부에 배치되어 상기 엑셀러레이터로부터 가속된 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 제너레이터;
   를 포함하고,
   상기 웨이브 액츄에이터는
   상기 메인 샤프트에 설치되어 상기 메인 샤프트와 함께 회전하며 파력에 의한 회전력을 전달하는 메인 기어;
   상기 메인 기어로부터의 회전력을 상기 웨이브 액츄에이터의 중심부에 설치된 제2 베벨 기어에 전달할 수 있도록 상기 메인 기어의 하측에 배치되고, 베벨 샤프트에 설치되어 상기 메인 기어와 맞물리는 액츄에이터 기어;
   상기 액츄에이터 기어를 통해 입수된 회전력을 상기 제2 베벨 기어에 전달할 수 있도록 상기 메인 기어의 하측에 배치되어 상기 제2 베벨 기어 방향으로 연장되도록 설치되는 베벨 샤프트;
   상기 베벨 샤프트의 회전력을 상기 제2 베벨 기어에 전달할 수 있도록 상기 베벨 샤프트의 일단에 설치되는 제1 베벨 기어;
   상기 제1 베벨 기어로부터 전달되는 회전력의 방향을 변환시켜 상기 엑셀러레이터에 전달하도록 상기 웨이브 액츄에이터의 중심부에 설치되는 제2 베벨 기어;
   를 포함하는 파력 발전기.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 액츄에이터 기어는 상기 베벨 샤프트와 접촉되는 부분에 상기 베벨 샤프트의 파력에 의한 양방향 회전력을 단방향 회전력으로 변환시키는 클러치 베어링을 포함하는 파력 발전기.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2 베벨 기어는
   상기 제1 베벨 기어의 상측에 배치되어 상기 제1 베벨 기어와 맞물리는 상부 베벨 기어; 및
   상기 제1 베벨 기어의 하측에 배치되어 상기 제1 베벨 기어와 맞물리는 하부 베벨 기어;
   를 포함하는 파력 발전기.
   
9. 부력을 제공하는 부이; 및
   상기 부이의 내측에 수용되어 외부에서 가해지는 파력에 의해 전력을 생산하는 발전 유닛;
   을 포함하고,
   상기 발전 유닛은
   상기 발전 유닛의 상부에 배치되어 파력에 의한 양방향의 회전력을 무게추와 연결된 적어도 하나의 메인 샤프트를 통해 입수하여 단방향의 회전력으로 변환시키는 웨이브 액츄에이터;
   상기 웨이브 액츄에이터의 하부에 배치되어 상기 웨이브 액츄에이터로부터 전달되는 회전력을 가속시켜 발전기로 전달하는 엑셀러레이터; 및
   상기 엑셀러레이터의 하부에 배치되어 상기 엑셀러레이터로부터 가속된 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 제너레이터;
   를 포함하고,
   상기 엑셀러레이터는
   상기 웨이브 액츄에이터로부터 전달된 회전력을 기어 어셈블리에 전달하는 엑셀러레이터 커플링 및 상부 선 샤프트가 설치되고 상기 기어 어셈블리 및 링기어를 전체적으로 덮도록 배치되는 상부 커버;
   상기 선 샤프트로부터 전달된 회전력을 가속시켜 하부 선 샤프트에 전달하는 기어 어셈블리;
   상기 기어 어셈블리의 외주면을 전체적으로 둘러싸며 설치되는 링기어; 및
   상기 하부 선 샤프트가 중심에 설치되고, 상기 기어 어셈블리 및 링기어가 전체적으로 안착되도록 배치되는 하부 커버;
   를 포함하는 파력 발전기.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 기어 어셈블리는
    상기 상부 커버 측에 근접하여 설치되는 제1 기어 어셈블리; 및
    상기 하부 커버 측에 근접하여 설치되는 제2 기어 어셈블리;
    를 포함하고,
    상기 제1 기어 어셈블리는
    상기 상부 선 샤프트로부터 회전력을 전달받아 제1 아이들 기어로 전달하는 제1 캐리어 기어;
    상기 제1 캐리어 기어로부터 회전력을 전달받아 제1 선기어로 전달하는 제1 아이들 기어; 및
    상기 제1 기어 어셈블리의 중심에 설치되어 양측에 설치된 제1 아이들 기어들로부터 회전력을 전달받아 상기 제2 기어 어셈블리의 제2 캐리어 기어로 전달하는 제1 선기어;
    를 포함하며,
    상기 제2 기어 어셈블리는
    상기 제1 선기어로부터 회전력을 전달받아 제2 아이들 기어로 전달하는 제2 캐리어 기어;
    상기 제2 캐리어 기어로부터 회전력을 전달받아 제2 선 기어로 전달하는 제2 아이들 기어; 및
    상기 제2 기어 어셈블리의 중심에 설치되어 양측에 설치된 제2 아이들 기어들로부터 회전력을 전달받아 상기 하부 선 샤프트로 전달하는 제2 선기어;
    를 포함하는 파력 발전기.
    
    

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