KR20100130434A - 회전체 모니터링 장치 - Google Patents

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KR20100130434A
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Abstract

본 발명은 회전체 모니터링 장치를 개시한다. 본 발명은 회전축을 중심으로 회전하는 회전체를 모니터링 하는 장치에 있어서, 복수의 브래그 격자를 포함하며 상기 회전체의 외주면에서 상기 회전축의 외주면으로 연장되는 제1 광섬유; 상기 회전축의 외주면으로 연장되는 제1 광섬유의 끝단에 연결되며 상기 회전축의 외주면에 장착되는 제1 시준/집광 부재; 상기 회전부와 비접촉 이격 배치되며 소정 위치에서 상기 제1 시준/집광 부재와 마주보게 되는 제2 시준/집광 부재; 및 상기 제2 시준/집광 부재로부터 연산부로 연장되는 제2 광섬유를 포함한다. 본 발명에 따르면, 제1 광섬유의 끝단을 회전축의 외주면에 장착함으로써 회전축의 가공 없이도 회전체를 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
회전체, 모니터링, 회전축, 외주면, 광섬유, 브래그 격자, 프레임

Description

회전체 모니터링 장치{Apparatus for monitoring rotation body}
본 발명은 회전체 모니터링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복잡한 가공 과정 없이 회전체에 장착하여 회전체의 이상을 모니터링할 수 있는 장치에 관한 것이다.
회전체는 기계장치의 중요한 구성요소 중 하나로서, 최근에 활발히 연구되고 있는 에너지 저장 시스템에 적용되는 플라이휠, 헬리콥터의 날개, 풍력 발전의 터빈 등과 같이 기계장치의 핵심역할을 하고 있다.
따라서, 회전체의 상태를 지속적으로 모니터링하여 고장의 징후를 미리 감지함으로써 예기치 못한 사고를 방지하는 것이 매우 중요하다. 그러나, 작동 중인 회전체의 상태를 정확하게 모니터링하기 위해서는 회전체에 직접 센서를 설치해야 하지만, 이 경우 센서에 전원을 공급하고 감지된 신호를 외부로 전송하는 일이 물리적으로 매우 어려운 문제점이 있다.
현재 가장 많이 사용되고 있는 회전체 모니터링 방법으로는 회전체에 설치된 센서의 선들을 회전축의 한쪽으로 모아 DC모터의 브러시와 같은 접촉 구조를 다수 가지는 슬립링(slip ring)을 이용하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 각각의 선마다 연결이 필요하고, 회전부재와 고정부재와의 연속적인 접촉이 필요하며, 접촉에 따른 윤활과 마모문제, 소음, 회전체의 최고속도제한 등의 다양한 문제점이 있고, 터빈과 같이 다단으로 구성되어 모니터링 대상부위가 여러 부위인 경우에는 슬립링의 설치와 배선에 상당한 제한이 가해지는 문제점이 있다.
또한, 슬립링을 이용하는 경우에는 감지된 신호를 전기신호로 변환하기 때문에 노이즈의 영향으로 회전체의 이상을 정확하게 모니터링하기가 어려운 문제점이 있다.
그 이외의 방법으로는, 회전체에 센서뿐만 아니라 신호처리 장치와 배터리를 내장하여 외부와 무선으로 연결하는 방법이 있으나, 정기적인 배터리의 교체가 필요하고, 부피가 커서 고속 회전체에 설치하는 것은 불가능한 문제점이 있다.
이러한 문제점을 고려하여, 회전체의 외부에 센서를 설치하여 이상을 감지하는 간접측정방식도 사용된다. 예를 들어, 베어링 하우징에 설치되는 가속도계나 축의 진동을 감지하는 갭센서 등을 이용하여 진동이나 소음 등을 측정 분석한다. 그러나, 이러한 간접측정방식은 진동신호와 고장 증상간의 연관성 규명과 초기 단계에서의 이상 감지가 매우 어렵기 때문에, 실제로 많은 현장에서는 안전율을 크게 고려한 정기적인 유지보수를 수행하고 있는데, 이러한 과다 보수에 따른 막대한 비용과 인력이 소요되는 문제점이 있다.
한편, 한국등록특허 제10-0845181호(발명의 명칭: 회전체의 이상감지장치)는 도 1에 도시된 바와 같이, 회전체(10)의 외부에 나선형으로 브래그 격자 센서(24)를 포함하는 제1 광섬유(20)를 제공하고, 제1 광섬유(20)의 일단을 회전축(12)의 중심으로 연장한다.
회전축(12)의 중심으로 연장된 제1 광섬유(20)에는 시준, 집광부재(26)가 연결되며, 제1 광섬유(20)측의 시준, 집광부재의 비접촉 상태로 이격된 위치에는 고정체(30)가 제공된다.
고정체(30)의 중심에는 역시 시준, 집광부재(26)가 설치되며, 시준, 집광부재(26)로부터 제2 광섬유(32)가 연장되고, 제2 광섬유(32)는 연산부(240)에 연결된다.
상기한 종래기술에 따르면, 회전축(12)의 중심을 가공하여 제1 광섬유(20)를 연장하게 된다. 그러나 이처럼 회전축의 중심, 즉 회전축의 내부를 인위적으로 가공하여야 하기 때문에 장착이 번거롭고, 시스템의 불안정성을 야기할 할 수 있다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 번거로운 가공 과정 없이 설치가 가능한 회전체 모니터링 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 회전체의 움직임에 따라 다양한 위치에서 회전체의 모니터링이 가능한 회전체 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 회전축을 중심으로 회전하는 회전체를 모니터링 하는 장치에 있어서, 복수의 브래그 격자를 포함하며 상기 회전체의 외주면에서 상기 회전축의 외주면으로 연장되는 제1 광섬유; 상기 회전축의 외주면으로 연장되는 제1 광섬유의 끝단에 연결되며 상기 회전축의 외주면에 장착되는 제1 시준/집광 부재; 상기 회전부와 비접촉 이격 배치되며 소정 위치에서 상기 제1 시준/집광 부재와 마주보게 되는 제2 시준/집광 부재; 및 상기 제2 시준/집광 부재로부터 연산부로 연장되는 제2 광섬유를 포함하는 회전체 모니터링 장치가 제공된다.
상기 제1 광섬유의 끝단은 k(k는 2 이상의 자연수)개로 분기되며, 상기 제1 시준/집광 부재는 k개 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 k개의 제1 시준/집광 부재는 상기 회전축의 외주면을 따라 동일한 간격으로 이격 배치된다.
상기 제2 시준/집광 부재는 상기 회전축 외주면의 외곽 방향에 배치되는 것 이 바람직하며, 상기 제1 및 제2 시준/집광 부재는 상기 회전체의 속도에 따라 주기적 또는 비주기적으로 광신호를 송수신할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제1 광섬유의 끝단이 삽입되고, 상기 제1 시준/집광 부재가 장착되는 삽입부를 구비하며, 상기 회전축의 외주면에 끼워지는 프레임을 더 포함함다.
여기서, 상기 프레임은 상기 회전축에 열박음으로 고정 설치되며, 상기 삽입부는 상기 제1 시준/집광 부재의 개수에 상응하게 제공되며, 다르게는, 상기 프레임의 내주면에는 상기 회전축의 외주면에 나사 결합되는 나사산이 형성된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이격 배치되는 고정부와 광신호를 송수신하며, 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전체를 모니터링 하는 장치에 있어서, 복수의 브래그 격자 센서를 포함하며 상기 회전체의 외주면에서 상기 회전축의 외주면으로 연장되는 제1 광섬유; 상기 제1 광섬유의 끝단에 연결되는 제1 시준/집광 부재; 및 상기 제1 광섬유의 끝단이 삽입되고, 상기 제1 시준/집광 부재가 장착되는 삽입부를 구비하며, 상기 회전축의 외주면에 장착되는 프레임을 포함하는 회전체 모니터링 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 회전축의 외주면에 광섬유를 장착함으로써 회전축의 가공 없이도 회전체의 이상을 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회전체 모니터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 플라이휠 에너지 저장 시스템에 본 발명에 따른 회전체 모니터링 장치가 적용된 것을 도시한 도면이다.
일반적으로, 플라이휠을 이용한 에너지 저장 시스템은 잉여의 전력을 이용하여 모터를 회전시킨 후 플라이휠을 이용하여 관성 에너지를 저장하는 시스템으로서, 기존의 기계적 에너지 저장 장치와 화학적 에너지 저장 장치에 비해 에너지 저장 효율이 우수하다는 장점이 있다.
이러한 장점 때문에, 전기자동차의 보조동력원, 무정전 전원공급장치, 펄스 파워발생기, 인공위성 등 다양한 분야에서 이를 채용하고 있다.
하기에서는 플라이휠에 회전체 모니터링 장치가 장착된 것을 설명할 것이나, 이에 한정됨이 없이 회전축을 중심으로 회전하는 회전체라면 본 발명이 제한 없이 적용될 수 있다는 점을 당업자는 이해하여야 할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 플라이휠을 이용한 에너지 저장 시스템은 관성 에너지를 저장하는 회전체(즉, 플라이휠 200) 및 회전체를 구동시키는 모터(미도시)로 구성된다. 또한 회전체(200)는 회전축(202)에 결합되며, 회전축(202)은 베어링(204)에 의해 지지되면서 회전운동을 하게 된다.
상기와 같이 설치되는 회전체(200)의 이상을 모니터링 하기 위해 본 발명에 따른 회전체 모니터링 장치가 장착된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 회전체 모니터링 장치는 제1 광섬유(210) 및 제1 광섬유(210)의 끝단에 연결되는 제1 시준/집광 부재(212)를 포함한다.
여기서, 제1 광섬유(210)는 회전체(200)의 외주면에 나선형으로 부착되며, 회전체(200)의 외주면에서 회전축(202)의 외주면을 따라 연장된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 광섬유(210)는 회전체(200)의 변형에 따른 신호를 반사하는 복수의 브래그 격자(214)를 포함한다는 점에서 광섬유 브래그 격자 센서(Fiber Bragg Grating, FBG)로 정의될 수 있다.
광섬유 브래그 격자 센서는 한 가닥의 광섬유에 여러 개의 브래그 격자(214)를 길이 방향에 따라 가공한 후, 주변 온도나 인장 강도에 따라 각 브래그 격자에서 반사되는 빛의 파장이 달라지는 특성을 이용한 센서이다.
이러한 광섬유 브래그 격자 센서는 광섬유 코어에 주기적인 굴절률 변조를 주어 특정 파장의 빛을 반사시키는데, 삽입 손실이 적고 파장 선택도가 높은 특성을 보이는 장점이 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1 광섬유(210)는 상기와 같이 회전체(200)의 외주면에 나선형으로 부착되며 그 일단이 회전축(202)의 외주면으로 연장된다.
상기와 같이, 회전축(202)의 외주면으로 연장된 제1 광섬유의 끝단(216)에는 제1 시준/집광 부재(212)가 연결되며, 본 발명에 따른 제1 시준/집광 부재(212) 역시 회전축(202)의 외주면에 장착된다.
여기서, 제1 시준/집광 부재(212)는 제1 광섬유(210)로부터 출력되는 광신호를 평형 광선으로 변환하기 위한 시준(collimation) 기능과 평행 광선을 비접촉으로 이격된 다른 부재(하기에서, 제2 시준/집광 부재로 표시)로 집속 시키기 위한 집광(focusing) 기능을 가진다. 시준 및 집광은 광학 분야에서 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따르면, 제1 광섬유의 끝단(216) 및 제1 시준/집광 부재(212)는 회전축 외주면에 장착되어 회전축과 함께 회전한다는 점에서 본 명세서에서는 이를 회전부(218)로서 정의한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 광섬유의 끝단(216) 및 제1 시준/집광 부재(212)는 회전축(202)의 외주면에 장착되며, 이때 회전부(218)는 에폭시 수지 등을 이용하여 회전축(202)의 외주면에 부착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 광섬유의 끝단(216) 및 제1 시준/집광 부재(212)를 회전축의 외주면에 장착하기 때문에 회전축의 가공 과정이 필요 없게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 회전부(218)와 비접촉으로 이격된 위치에 고정부(230)가 제공된다.
고정부(230)에는 제2 시준/집광 부재(232)가 제공되며, 제2 시준/집광 부재(232)에 연결되어 제2 시준/집광 부재(232)로부터 연산부(240)로 연장되는 제2 광섬유(234)가 제공된다.
본 발명에 따르면, 제2 시준/집광 부재(232)가 설치된 고정부(230)는 회전축(202)의 회전을 방해하지 않도록 회전축의 외곽 방향에 배치된다.
상기한 제1 시준/집광 부재(212)가 회전축과 함께 회전하기 때문에 본 발명에 따른 제2 시준/집광 부재(232)는 소정 시점에 제1 시준/집광 부재(212)와 마주보는 위치에 제공된다.
상기와 같이, 서로 마주보는 시점에 제1 시준/집광 부재(212) 및 제2 시준/집광 부재(232)는 회전체 모니터링을 위한 광신호를 송수신하게 된다.
제1 및 제2 시준/집광 부재(212,232)가 마주보는 시점은 회전체의 속도에 따라 주기적 또는 비주기적일 수 있으며, 주기적 회전의 경우에는 동일한 시간 간격으로 광신호를 송수신할 수 있으며, 비주기적으로 회전체가 회전하는 경우, 다른 시간 간격으로 광신호를 송수신할 수 있다.
광신호 송수신 타이밍을 위해, 회전축(202)의 소정 위치에 마크를 표시해두고, 고정부(230) 측에 마크 식별 수단을 제공하여, 마크 식별 수단이 상기한 마크를 인식하는 경우, 미리 설정된 시간 동안 제1 시준/집광 부재(212) 및 제2 시준/집광 부재(232)가 광신호를 송수신하도록 설정할 수 있다.
그러나 이에 한정됨이 없이, 제1 및 제2 시준/집광 부재(212,232)가 항시적 으로 광신호를 송신하도록 설정될 수도 있을 것이다.
또는 주기적으로 회전하는 회전체의 경우, 제1 및 제2 시준/집광 부재(212,232)가 미리 설정된 주기에 따라 광신호를 송수신하도록 설정될 수도 있다
제1 시준/집광 부재(212)에서 제2 시준/집광 부재(232)로 입력된 광신호는 제2 광섬유(234)를 통해 연산부(240)로 송신되며, 연산부(240)는 수신된 광신호를 분석 처리하여 회전체의 이상 여부를 판단한다.
연산부(240)내에는 다파장의 빛을 방사하는 광원(미도시), 제 2광섬유(234)로부터 분기되어 연결되며 제1 광섬유(210)의 브래그 격자(214)로부터 반사된 빛을 수신하고 빛의 강도를 전기신호로 변환하는 수광소자(미도시), 광원으로부터의 빛을 제 2광섬유(234)로 통과시킴과 동시에 제1 광섬유(210)의 브래그 격자(214)로부터 반사된 빛을 수광소자측으로 보내기 위한 광커플러(미도시), 수광소자로부터 전기신호를 전달받아 이를 분석하여 플라이휠(10)의 변형 등 이상 여부를 판단하는 처리부(미도시) 등 여러 구성요소들이 설치된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 회전부(218)는 복수개로 제공될 수 있다.
회전체 모니터링 장치가 k(k는 1이상의 자연수)개의 회전부(218-1 내지 218-k)로 구성되는 경우, 제1 광섬유의 끝단은 k(k는 2 이상의 자연수)개로 분기되며, k개의 제1 시준/집광 부재(212-1 내지 212-k)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 복수의 회전부(218-1 내지 218-k)는 도 4에 도시된 바와 같이, 회전축의 외주면을 따라 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있 다.
본 발명에 따르면, 복수의 회전부가 제공되는 경우, 회전축(202)이 1번 회전하는 동안 k번 광신호를 송수신할 수 있다.
이때, 연산부(240)는 각 회전부(218-1 내지 218-k)의 위치를 미리 알고 있으므로, 회전체(200)의 상대적인 위치에서의 광신호를 수신할 수 있으며, 이를 통해 각 위치에서의 회전체 이상 여부를 판단할 수 있게 된다.
하기에서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 회전부의 장착 구조를 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전체 모니터링 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 회전축 모니터링 장치는 회전축(202)의 외주면에 끼워지는 프레임(500)을 포함할 수 있다.
프레임(500)은 회전축(202)에 끼워질 수 있는 형상을 가지는 것이 바람직하므로, 원통형의 회전축에 대응하여 링 형상을 갖는 것이 바람직하다.
링 형상의 프레임(500)의 소정 위치에는 하나 이상의 삽입부(502)가 형성되며, 상기한 삽입부(502)는 홀 또는 홈 형상을 가지면서 본 발명에 따른 회전부(218)가 끼워진다.
삽입부(502)에는 제1 시준/집광 부재(212)가 설치되며 또한 제1 시준/집광 부재(212)와 연결되는 제1 광섬유(210)의 끝단(216)이 배치된다.
본 발명에 따른 삽입부(502)는 원하는 개수에 따라 다양한 개수로 제공될 수 있으며, 바람직하게, 복수의 삽입부(502)는 서로 동일한 간격으로 이격된 상태로 제공될 수 있다.
조립 시, 제1 시준/집광 부재(212) 및 제1 광섬유의 끝단(216)은 삽입부(502)에 삽입된 후에 본딩(bonding) 고정될 수 있다.
또한, 회전체(200)에서 회전축(202)의 외주면으로 연장된 제1 광섬유(210)와 삽입부(502)에 삽입된 제1 광섬유의 끝단(216)을 연결함으로써 제1 광섬유(210)의 장착이 완료될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 링 형상의 프레임(500)의 내경은 회전축(202)의 외경과 공차를 가지도록 제공될 수 있으며, 조립 시 프레임(500)을 회전축(202)의 외주면에 끼운 후 열박음 공정을 통해 회전축(202) 외경에 고정시킬 수 있다.
열박음 공정은 프레임(500)을 소정 온도로 가열한 후, 소정 조립 장치를 이용하여 가열된 프레임(500)의 회전축(202)의 소정 위치에 놓은 후에 공랭 시키면서 프레임(500)이 회전축(202)의 외주면에 안정적으로 고정시킬 수 있는 공정이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전체 모니터링 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 링 형상의 프레임(600)은 도 5와 달리 내주면에 나사산(602) 형성될 수 있으며, 이와 함께 회전축(202)의 프레임(600) 장착 위치에도 역시 나사산(604)이 형성될 수 있다.
이를 통해 프레임(600)은 회전축(202)의 외주면에 나사 결합을 통해 고정된다.
프레임(600)에 형성된 삽입부(502)는 도 5에서 설명하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따르면, 다양한 방식으로 제1 광섬유의 끝단(216) 및 제1 시준/집광 부재(212)를 회전축의 중심이 아닌 회전축의 외주면에 장착하기 때문에 회전축을 가공할 필요가 없으며, 특히 회전축의 사이즈가 매우 큰 풍력 발전 등에 있어서도 회전축을 가공할 필요가 없기 때문에 유용하게 적용될 수 있다.
한편, 도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 회전체 모니터링 장치를 풍력 발전 시스템의 블레이드 상태를 모니터링하기 위해 장착한 구조를 도시한 도면이다.
우선, 도 7에 도시된 바와 같이, 풍력 발전 시스템은 제너레이터(700), 기어박스(702), 고속회전축(704), 저속회전축(706) 및 연산부(240) 등을 구비하는 나셀(710)을 포함하며, 여기서 저속회전축(706)을 로터(712)에 연결되며, 로터(712)의 외주면에는 블레이드(714)가 배치된다.
나셀(710)은 풍력 발전 시스템의 심장부에 해당되는 부분으로 로터(712)에서 전달되는 회전력을 전기에너지로 변환시킨다.
이러한 풍력 발전 시스템은 저속회전축의 지름이 수 내지 수십 미터에 해당하기 때문에 도 5 내지 도 6과 같이 링 형상의 프레임을 이용하는 것보다는 도 7 내지 도 8과 같이 볼트(802)를 이용하여 조립하는 것이 바람직하다.
즉, 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 브래그 격자(214)를 포함하는 제1 광섬유(210)는 블레이드(714)의 외주면에서 저속회전축(706)으로 연장되며, 저속회전축(706)의 외주면에 본 발명에 따른 회전부(218)가 장착된다.
이때, 제1 광섬유의 끝단(216) 및 시준/집광 부재(212)를 포함하는 회전부(218)는 저속회전축(706)과 고정 프레임(800) 사이에 배치되며, 고정 프레임(800)의 양단은 볼트를 통해 저속회전축(706) 외주면에 조립될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 고정 프레임(800)은 상기한 저속회전축(706)에 대해 상기 회전부(218)를 감싸는 형상으로 제공되며, 양단이 저속회전축(706)에 볼트 조립되어 회전부(218)가 상기 회전축의 외주면에 안정적으로 고정될 수 있도록 한다.
바람직하게, 회전부(218)의 고정 상태 유지를 위해 고정 프레임(800)은 하나 이상 제공될 수 있다.
상기한 회전부(218)에 비접촉 상태로 대향하는 위치에는 고정부(230)가 위치하며, 나셀(710) 내에서 고정부(230)는 지지대(716)에 의해 지지될 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 회전체 모니터링 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회전체 모니터링 장치의 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전체 모니터링 장치의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 복수의 회전부가 배치되는 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전체 모니터링 장치의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전체 모니터링 장치의 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 회전 모니터링 장치를 풍력 발전 시스템에 장착한 구조를 도시한 도면.
도 8은 도 7의 회전체 모니터링 장치의 상세 도면을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
200: 회전체 202: 회전축
204: 베어링 210: 제1 광섬유
212: 제1 시준/집광 부재 214: 브래그 격자
216: 제1 광섬유 끝단 218: 회전부
230: 고정부 232: 제2 시준/집광 부재
234: 제2 광섬유 240: 연산부
500, 600: 프레임 502: 삽입부
700: 제너레이터 702: 기어박스
704: 고속회전축 706: 저속회전축

Claims (12)

  1. 회전축을 중심으로 회전하는 회전체를 모니터링 하는 장치에 있어서,
    복수의 브래그 격자를 포함하며 상기 회전체의 외주면에서 상기 회전축의 외주면으로 연장되는 제1 광섬유;
    상기 회전축의 외주면으로 연장되는 제1 광섬유의 끝단에 연결되며 상기 회전축의 외주면에 장착되는 제1 시준/집광 부재;
    상기 회전부와 비접촉 이격 배치되며 소정 위치에서 상기 제1 시준/집광 부재와 마주보게 되는 제2 시준/집광 부재; 및
    상기 제2 시준/집광 부재로부터 연산부로 연장되는 제2 광섬유를 포함하는 회전체 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광섬유의 끝단은 k(k는 2 이상의 자연수)개로 분기되며, 상기 제1 시준/집광 부재는 k개 제공되는 회전체 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 k개의 제1 시준/집광 부재는 상기 회전축의 외주면을 따라 동일한 간격으로 이격 배치되는 회전체 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 시준/집광 부재는 상기 회전축 외주면의 외곽 방향에 배치되는 회전체 모니터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 시준/집광 부재는 상기 회전체의 속도에 따라 주기적 또는 비주기적으로 광신호를 송수신하는 회전체 모니터링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광섬유의 끝단이 삽입되고, 상기 제1 시준/집광 부재가 장착되는 삽입부를 구비하며, 상기 회전축의 외주면에 장착되는 프레임을 더 포함하는 회전체 모니터링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프레임은 링 형상을 가지면서 상기 회전축에 열박음으로 고정 설치되며, 상기 삽입부는 상기 제1 시준/집광 부재의 개수에 상응하게 제공되는 회전체 모니터링 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프레임의 링 형상을 가지며, 내주면에는 상기 회전축의 외주면에 나사 결합되는 나사산이 형성되는 회전체 모니터링 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 회전축에 대해 상기 제1 광섬유의 끝단 및 상기 제1 시준/집광 부재를 감싸는 형상을 가지며, 상기 프레임의 양단은 상기 회전축에 볼트 조립되는 회전체 모니터링 장치.
  10. 이격 배치되는 고정부와 광신호를 송수신하며, 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 회전체를 모니터링 하는 장치에 있어서,
    복수의 브래그 격자 센서를 포함하며 상기 회전체의 외주면에서 상기 회전축의 외주면으로 연장되는 제1 광섬유;
    상기 제1 광섬유의 끝단에 연결되는 제1 시준/집광 부재; 및
    상기 제1 광섬유의 끝단이 삽입되고, 상기 제1 시준/집광 부재가 장착되는 삽입부를 구비하며, 상기 회전축의 외주면에 장착되는 프레임을 포함하는 회전체 모니터링 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 회전축에 열박음으로 고정 설치되며, 상기 삽입부는 상기 제1 시준/집광 부재의 개수에 상응하게 제공되는 회전체 모니터링 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 프레임의 내주면에는 상기 회전축의 외주면에 나사 결합되는 나사산이 형성되는 회전체 모니터링 장치.
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