WO2022197032A1 - 베인 모터 시스템 - Google Patents

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WO2022197032A1
WO2022197032A1 PCT/KR2022/003524 KR2022003524W WO2022197032A1 WO 2022197032 A1 WO2022197032 A1 WO 2022197032A1 KR 2022003524 W KR2022003524 W KR 2022003524W WO 2022197032 A1 WO2022197032 A1 WO 2022197032A1
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vane
rotor
vane motor
motors
motor system
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PCT/KR2022/003524
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English (en)
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Inventor
최원석
Original Assignee
이엑스디엘 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01C21/18—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C2021/16—Other regulation or control

Definitions

  • the present invention relates to a vane motor, and more particularly, a vane capable of increasing arrangement efficiency or operating efficiency when the surrounding space is limited or a wide output range is required, etc. through the combination of a vane motor capable of generating rotational force through pneumatic It relates to the configuration of the motor system.
  • a vane motor is one of the mechanical devices that converts gas pressure into rotational power. 1 shows an example of a conventional vane motor.
  • a rotating rotor is installed in the casing 211 , and a part of the casing 211 includes a gas inlet 253 through which a gas for applying a pressure is introduced and a gas outlet 255 through which the gas is discharged.
  • the pressure gas is introduced into the gas inlet 253 , the gas pressure extends to the outside of the rotor and acts on the vanes 235 whose extension length is variable. Accordingly, while the vane 235 moves in the pressure direction, the entire rotor rotates within the casing 211 .
  • the gas that has transmitted the pressure to the vane 235 reaches the gas outlet 255 of the case, it is discharged through the gas outlet 255 with a low pressure.
  • the pressure gas entering the gas inlet meets the gas outlet having a low pressure
  • the pressure gas is applied to the vane 235 in the process to rotate the rotor while exiting the gas outlet.
  • the vane 235 is coupled to the rotor body 231 , and the length of the vane 235 protruding from the body 231 may be variable. To this end, the vane 235 is inserted into the groove 231a of the rotor body 231 and can move in the groove 231a in the longitudinal direction of the groove.
  • an elastic body such as a spring may be included at the bottom of the groove between the vane and the vane.
  • a separate spring may not be installed because the vane may come out of the groove by the rotational centrifugal force of the rotor.
  • the vane motor of this configuration is installed and used according to various situations as needed.
  • the place of use must be a place where high-pressure gas can be used, and the output of the vane motor largely depends on the size of the vane motor and the amount and pressure of the supplied pressure gas.
  • the pressure gas supplied to the inside does not apply sufficient pressure to the vane, and it meets the outlet prematurely and is discharged, or leaks undesirably through a gap, or occurs between a moving part and a fixed part adjacent to it. It can be generally thought to reduce the friction caused by the pressure gas, but it is necessary to develop a path and configuration in which the pressure gas acts on the vane so that the pressure acts on the vane efficiently and the driving force or shock of the gas acting on the vane acts efficiently.
  • An object of the present invention is to provide a vane motor system having a configuration having a higher installation efficiency than the conventional one by overcoming the difficulties in the installation of the conventional vane motor described above.
  • An object of the present invention is to provide a vane motor system capable of providing power with high efficiency ranging from a small output to a large output according to the situation.
  • An object of the present invention is to provide a vane motor system that requires a relatively large output and can have a configuration suitable for an installation environment even when there is a restriction on an installation space.
  • the vane motor system of the present invention for achieving the above object is characterized in that a plurality of vane motors are arranged in series and the rotor axis of rotation is arranged on a straight line so as to rotate together or to be shared.
  • the sharing of the rotor shaft may be fixed.
  • the rotor and the rotor rotation shaft of the multi-vane motor are made in a one way clutch method, so that when the rotor rotates, the rotational force of the rotor can be transmitted to the rotor rotation shaft, and the rotor does not rotate only with the rotation of the rotor shaft. It may have been done not to.
  • a detachable device that can be connected and selected between the rotor shafts of a plurality of vane motors, for example, a clutch, may be installed so that the rotor shaft can be shared if necessary.
  • the plurality of vane motors may be vane motors having the same configuration and may be vane motors having different configurations.
  • the different configurations may include not only different structures but also motors of different outputs, and the different structures are the remaining vanes in one or more of the rotor configuration or phase, the number of inlets of the pressure gas, the shape or the position. It may be formed differently from the motor.
  • the vane motors of different configurations when the vane motors of different configurations are combined, at least one of them preferably has a structure with good startability.
  • the vane motors may be driven together, it is preferable that the vane motor having good startability is driven first and the remaining vane motors are driven later.
  • a motor with good startability includes a case with a special starting structure, but the moment of inertia of the rotor and rotating shaft is relatively small, and it can receive a lot of pressure gas per cycle. thing can be In this case, as a special starting structure of the vane motor, a structure in which pressure gas is supplied to the lower end of the vane groove to function as an air spring may be exemplified.
  • At least one of the vane motors constituting the system has a gas inlet groove connected to the rear surface of the vane on both ends of the rotor body in the axial direction, and the casing is composed of a cylindrical part and a closing plate that closes both ends of the cylindrical part of the casing.
  • a gas inlet is formed at a position overlapping the trajectory of the gas inlet groove when the rotor body rotates, and may be configured to supply pressure gas to the space behind the vane.
  • the vane motor may be provided with a cylindrical inner cylinder between the rotor and the cylindrical portion of the casing that can rotate according to the rotor rotation inside the cylindrical portion, and the rotor may be configured to rotate within the inner cylinder.
  • the vane of the rotor is made to make an angular motion when entering and exiting the vane groove, and the vane and the vane groove may have an arc shape in a cross section perpendicular to the axial direction.
  • At least one of the plurality of vane motors may include both an injection section in which the pressure gas is introduced and a non-injection section in which the pressure gas is not introduced among the sections between the vanes in one rotation period.
  • a required output including a relatively large output can be changed in a large range, and even if there is a restriction on an installation space, it is possible to provide a high-efficiency vane motor system through a configuration suitable for an installation environment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a conventional vane motor configuration
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a type 1 vane motor that can be used in the present invention
  • Figure 3 is a perspective view separately showing the rotor body of Figure 2;
  • FIG. 4 is a perspective side view showing the relative positional relationship between the gas inlet of the finishing plate, the gas outlet and the gas inlet groove of the rotor and the vane in a side view showing the coupling relationship between the cylindrical inner surface of the casing and the rotor in the vane motor, and a part thereof; magnification for
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a partially assembled state to show the coupling relationship between the cylindrical inner surface of the inner cylinder and the rotor of the second type vane motor that can be used in the present invention
  • FIG. 6 is a perspective side view showing the coupling relationship between the inner surface of the casing and the inner cylinder and the rotor in the vane motor as shown in FIG.
  • FIG. 7 is a side view of a type 3 vane motor that can be used in the present invention.
  • Figure 8 is a side view showing a state in which the finish plate is removed from the vane motor of Figure 7;
  • 9 and 10 are a perspective view and a side view of a rotor portion of a type 4 vane motor that can be used in the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective side view showing the relative positional relationship between the gas inlet, the gas inlet for the air spring, and the gas outlet of the finish plate, the inner surface of the casing, and the gas inlet groove, groove and vane when the finish plate is further combined in FIG. 10;
  • FIG. 12 is a perspective view showing key components and coupling relationships of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 to 15 are perspective views showing key components and coupling relationships of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a perspective view showing key components and coupling relationships of the third embodiment of the present invention.
  • 17 is a perspective view showing important components and coupling relationships of the vane motor constituting the fourth embodiment of the present invention.
  • 19 is a conceptual cross-sectional view showing important components and coupling relationships constituting the sixth embodiment of the present invention.
  • Fig. 20 is a conceptual cross-sectional view showing important components and coupling relationships constituting the seventh embodiment of the present invention.
  • the casing of the vane motor includes a casing body 11 in a substantially cylindrical shape and finishing plates 13 and 15 for closing both ends of the body 11 in the longitudinal direction. ), and each of the finishing plates 13 and 15 has a rotation shaft installation hole through which the rotation shaft 33 connected to the rotor is mounted or passed, an arc-shaped gas inlet 135 through which external high-pressure gas is introduced, and high-pressure gas.
  • An arc-shaped gas outlet 133 discharged through the interior is disposed.
  • a bearing 17 is installed in the rotation shaft installation hole, so that the rotation shaft 33 does not come into direct contact with the finish plate 13 and can reduce friction during rotation by the bearing 17 . In this configuration, the rotor rotates while in contact with the inner surface 11a of the casing body 11 .
  • a gear 37 for transmitting power to the outside may be formed on one side of the rotation shaft 33 .
  • the grooves 31a formed to install the vanes 35 in the rotor body 31 may be formed in various other shapes as needed.
  • a plurality of grooves 31a are installed parallel to each other in the longitudinal direction at the portion forming the cylindrical side surface of the main body 31, and the same circumferential angle or They are installed at the same distance apart from each other by the same circumferential distance.
  • the vanes moving outward and inward along this groove 31a are made of a substantially rectangular plate material.
  • the vane may also be formed vertically from the side of the cylindrical rotor body 31, but here it protrudes in an inclined direction to have a predetermined angle with the vertical plane.
  • the vane 35 is installed to have a small gap in the groove 31a, and when the rotor rotates, it always tends to protrude outward according to the centrifugal force, but is limited by the inner wall surface of the casing body 11, and the casing body The inner wall surface of the 11a applies a force in the direction of the groove 31a to the vane 35 as the rotor rotates.
  • a gas inlet groove (31b) is installed. It can also be seen that the gas inlet grooves are formed on the surfaces of both ends of the rotor body.
  • the curved surface forming the gas inlet groove 31b forms a concave surface when viewed from the inlet of the groove toward the inside of the groove and when the rotor body is viewed from the longitudinal end of the groove, so that the pressure gas injected into the gas inlet is the rear surface of the vane. It is easily formed to apply pressure.
  • a gas inlet 135 and a gas outlet 133 are installed on the closing plate opposite to the surface on which the gas inlet groove of the rotor body is installed, but the gas inlet 135 is viewed from the side view in the direction of the rotation shaft 33 As the rotor rotates, it has an arc shape overlapping the trajectory through which the gas inlet groove 31b passes.
  • the pressure gas is introduced into the space between the rotor body 31 and the casing body 11 through the gas inlet groove, and a force is applied to the rear surface of the vane 35 .
  • a cylindrical inner cylinder 20 is further installed inside the casing as compared to the example of the vane motor of FIGS. 2 to 4 above.
  • the inner tube 20 has substantially the same length as the casing body 11 so that the inner surfaces of the closing plates 13 and 15 of the casing and the longitudinal ends of the inner tube 20 are in contact with each other through a fine gap, and the inner tube ( 20) is rotated, it may cause friction that slides with the inner surfaces of the finishing plates 13 and 15.
  • the inner cylinder 20 is placed on the plurality of rolling means 19 of the recess 119 installed in the inner wall of the casing body 11 when installed.
  • the rolling means is made of a rolling stand and a roller
  • the rolling stand may be formed in a cylindrical shape or a rotating shaft form, and is installed rotatably while parallel to the rotating shaft 33 , and when the inner cylinder 20 rotates within the casing body 11 , the inner cylinder The rolling bar in contact with the outer surface rotates to prevent sliding friction between the inner cylinder 20 and the inner wall of the casing body 11 due to rotation of the inner cylinder.
  • a rotor having a cylindrical rotor body 31 having a rotating shaft 33 and a vane 35 coupled to a groove 31a of the rotor body 31 is installed in the inner cylinder 20 .
  • the rotation shaft 33 of the rotor is installed parallel to the virtual rotation center axis of the inner cylinder 20, but spaced apart from each other by a certain distance.
  • In the closing plates 13 and 15 of the casing there is a hole through which the rotation shaft 33 installed in this way passes or is caught. The position of the hole is also spaced apart from the central axis of rotation of the cylinder formed by the casing by a certain distance.
  • the distance between the rotor body 31 and the inner wall surface of the inner cylinder 20 is minimized at the place where the rotor contacts the inner cylinder 20 while pushing the inner cylinder 20, so that the vane 35 completely enters the groove so that the rotor body 31 moves with the inner cylinder 20.
  • the width in which it touches or the vane 35 protrudes from the main body 31 becomes smaller.
  • the distance between the rotor body 31 and the inner wall surface of the inner cylinder 20 becomes the maximum, so that the protruding width of the vane 35 from the rotor body 31 becomes large.
  • the action or operation of the components in the vane motor is similar to the example of FIGS. 2 to 4 . That is, when the high-pressure gas is supplied to the arc-shaped gas inlet 135, the high-pressure gas passing through the arc-shaped gas inlet of the closing plate starts to overlap the gas inlet groove 31b behind the vane 35 in the rotor. It is injected into the space between the rotor body behind the vane and the inner wall surface of the inner cylinder through (31b).
  • FIG. 7 is a side view of another example of the vane motor
  • FIG. 8 is a side view showing a state in which the finish plate is removed in the example of FIG. 7 .
  • the second type vane motor will be described with reference to these drawings.
  • the gas inlet 235 is installed along the trajectory of the gas inlet groove 31b' when the rotor rotates.
  • at least a portion of the section between the plurality of vanes is a non-jet section in which pressure gas is not introduced.
  • a gas inlet groove 31b' connected to the space between the vanes 35 and the vanes is formed on the end surface of the rotor body 31' here, and the rotor body 31' is rotated on the finishing plate.
  • a pressure gas inlet gas inlet: 235
  • the gas inlet grooves 31b ′ communicating with are formed in a number smaller than the number of vanes 35 so that only some of the spaces between the plurality of vanes are connected to the gas inlet grooves 31b .
  • the non-eject section and the injection section are alternately located, and the size of the non-eject section and the injection section are the same, but depending on the embodiment, the length of the section between the spray section and the non-eject section is different,
  • the installation ratio may vary, such as one injection section for every two non-ejection sections, or two injection sections for each non-eject section.
  • the gas inlet 235 is composed of three arcs instead of a simple arc shape, and the central angle corresponding to the arc in the type 1 vane motor is approximately 60 degrees, here, as shown in FIG. 7 , three arcs The difference is that the central angle corresponding to , for example, reaches 111.7 degrees, so that the gas inlet is formed over a larger range.
  • the gas inlet when driving the vane motor for the first time, the gas inlet may be in a position overlapping with the gas inlet groove of the injection section, but may be completely blocked by the surfaces of both ends of the rotor body in the non-ejection section.
  • the gas inlet overlaps the gas inlet groove, the same action as described above occurs immediately after the pressure gas flows in through the gas inlet, and the rotor receives rotational driving force from the pressure gas to perform rotational driving. If it is located in the section and is blocked by the surfaces of both ends of the rotor body, the rotor cannot receive rotational force at all and the vane motor cannot start operation.
  • the gas inlet may enter the injection section overlapping the gas inlet groove according to the rotation, and thus the rotation of the rotor may be continuously performed.
  • a separate starting device for forcibly returning or manual operation is required, which can make operation of the vane motor very cumbersome.
  • the vane motor can always be started without a problem even without a separate starting device or manual operation.
  • gas inlet grooves 31b' are not installed on both end surfaces of the rotor body 31' in the section between the vanes between the front and rear vanes constituting the no-eject section, in the no-eject section, both ends of the rotor body 31'. Even when the gas inlet 235 overlaps with the gas inlet 235, the gas inlet 235 is closed by the surfaces of both ends of the rotor body 31', and between the rotor body 31' and the casing body 11' as the rotor rotates.
  • the space becomes a vacuum state in which a significant negative pressure is applied.
  • a negative pressure may increase the fear that the pressure gas in the injection section will leak into the non-eject section, may interfere with the rotation of the rotor, and when the space of the non-eject section of this negative pressure meets the gas outlet 233, the gas outlet ( 233), the rapid inflow of gas into the space causes vibration and noise, which may cause a problem of reducing the efficiency of the vane motor.
  • a passage connected to the space of the non-ejection section is installed.
  • a passage for example, as shown in FIG. 8, a ring-shaped passage is outside the rotation axis when viewed from the center of the rotation shaft 33 on both end surfaces of the rotor body 31' and slightly more central than the innermost end of the groove 31a.
  • a groove 31c) may be formed, and a passage hole 31d may be formed in a portion of the passage groove 31c.
  • the passage hole 31d is connected to a connection hole on the side of the rotor body in the non-ejection section through the rotor body 31', although not clearly shown here. And any side of the rotor body in any non-ejection section is connected to at least one of the passage holes 31d.
  • all of the passage holes (31d) here are connected to each other by a ring-shaped passage groove (31c) so that air can be exchanged with each other.
  • the space between the rotor side and the case of all non-ejection sections is connected to each other so that air can be exchanged.
  • the space of all non-eject section can always have an air pressure close to the air pressure of the gas outlet 233, and excessive negative pressure is applied to the vane motor. It can effectively prevent vibration, noise and inefficiency.
  • a gas inlet 235 for an air spring capable of supplying pressure gas to the lower portion that is not completely filled even when the vane 35 is completely inserted in the groove 31a is installed on the finish plate.
  • the gas inlet 237 for the air spring After the position where the vane 35 is maximally inserted into the groove 31a during the rotation of the rotor, the gas inlet 237 for the air spring at the position before the pressure gas is supplied to the space behind the vane 31a and the lower end of the groove 31a. It may overlap temporarily, and at this time, the pressure gas for the air spring is introduced into the lower space of the groove 31a through the gas inlet 237 for the air spring.
  • the pressure gas input into the groove lower space causes a high pressure to act on the groove lower space, and a high pressure also acts on the lower end of the vane 35 to lift the vane toward the inlet of the groove.
  • the configuration of supplying the pressure gas to the lower part of the groove as in the present invention is particularly important, so the gas inlet 237 for the air spring acts only at the initial stage of driving, and sufficient After the rotor rotation is made, it is also possible to block the gas inlet 237 for the air spring by a separate means, or to block the pipe supplying the pressure gas to the gas inlet for the air spring.
  • FIG. 9 and 10 are a perspective view and a side view of a rotor part in another example of a vane motor for the present invention
  • FIG. 11 is a gas inlet 345 of the finish plate when the finish plate is further combined in FIG. It is a perspective side view showing the relative positional relationship of the gas inlet 347 and the gas outlet 343 for the spring and the gas inlet groove 331b, the groove 331a, and the vane 335 of the rotor.
  • the vane motor includes a casing forming the outermost shell and a rotor positioned within the casing.
  • the casing includes a casing body 311 having a substantially cylindrical shape and a closing plate for closing both ends of the casing body 311 in the longitudinal direction.
  • the rotor body 330 is formed in a cylindrical or thick disk shape, and a vane guide groove 331a in which a vane 335 is installed is formed on the side of the cylinder. At least one of the finishing plates, here, a rotation shaft installation hole through which the rotor rotation shaft 333 is mounted or passed is installed on all.
  • the rotating shaft 333 may be integrally formed with the rotor.
  • the vane 335 is made of a thick plate shape having an arc shape when viewed from a side view
  • the vane guide groove 331a is made of an arc-shaped groove capable of accommodating the vane 335 .
  • the vane 335 is connected to the hinge shaft 339 installed on a part of the rotor body 330 by a link rod 337 installed on one side of the vane (the front side when considering the rotation direction), and this link rod It is rotatably coupled to the rotor body 330 by the 337 and the hinge shaft 339 .
  • the link rod 337 is coupled to the upper end of the vane 335 (outermost relative to the rotational center axis of the rotor), and the hinge shaft 339 is installed on the surface layer (outer layer) of the rotor body 330 . Therefore, here, when the vane 335 is maximally accommodated in the vane guide groove 331a, the link rod receiving groove of the rotor is formed to a minimum depth at one end, so that installation is easy, and the volume occupied by the link rod can be minimized.
  • the link rod receiving groove has a little extra depth so that the link rod 337 does not directly collide with the rotor body 330 to generate vibration when the vane 335 moves, and the vane guide groove 331a ) is also desirable to have some extra depth.
  • the gas inlet groove 331b when forming the gas inlet groove, in particular, at both ends in the longitudinal direction of the vane guide groove 331a for coupling the rotor body 330 and the vane 335, the rear portion of the inlet that forms the vane guide groove in the rotational direction at the rear At the inlet, the rotor body 330 is partially removed to provide a gas inlet groove 331b to further reveal the rear surface of the vane 335 .
  • the curved surface forming the gas inlet groove 331b has a concave surface so that the pressure gas injected into the gas inlet 345 can easily apply pressure to the rear surface of the vane.
  • the gas inlet 347 for the air spring that can supply pressure gas to the lower portion that is not completely filled even when the vane 335 is completely inserted in the groove 331a is closed. installed on the plate.
  • the gas inlet 347 for the air spring may temporarily overlap with the lower end of the groove at the position before the pressure gas is supplied to the space behind the vane, and at this time, the air spring
  • the pressure gas for the air spring flows into the lower space of the groove through the gas inlet.
  • the pressure gas input into the groove lower space causes a high pressure to act on the groove lower space, and a high pressure also acts on the lower part of the vane to lift the vane toward the inlet of the groove.
  • the vane motor system has rotors 430a, 430b, and 430c of three vane motors installed in series and side by side, and shares the rotation shaft 433 thereof. All of the rotors of the vane motor used here are the same as the rotors of the type 4 vane motor discussed above, and the rotating shaft 433 is integrally formed to form a straight line, and the rotating shaft and the rotor are fixedly coupled. And for convenience of explanation, the cylindrical casing body and the finishing plate for finishing both ends thereof are omitted here.
  • the three rotors 430a, 430b, and 430c are common in that they have basically the same structure as the rotor of the type 3 vane motor, but have a difference in length or thickness in the direction of the rotation shaft 433, so that the first rotor 430a is the most Long, the third rotor 430c is formed to be the shortest. Therefore, if compressed gas of the same pressure is supplied, the vane motor including the first rotor will produce the greatest output.
  • the rotation shaft is common, and the rotation shaft 433 and the rotor are fixedly coupled to each other, so that a design suitable for any output is possible.
  • compressed gas is supplied to the vane motor, the three rotors and the common rotating shaft rotate together.
  • compressed gas is supplied to the three vane motors and driven together.
  • a combination of the necessary vane motors is selected among the three vane motors, and compressed gas is supplied to only the corresponding vane motor, and compressed gas is supplied.
  • the vane motor without this can provide the output of the vane motor supplied with the corresponding compressed gas by arbitrarily connecting or adjusting the air inlet and the exhaust port to reduce the rotational resistance due to the generation of negative pressure.
  • a gas inlet for the air spring in the closing plate of at least one vane motor is formed as a structure advantageous for starting as already discussed in the previous type 3 and type 4 vane motors.
  • 13 to 15 show another embodiment of the system of the present invention, and for convenience of explanation, the cylindrical casing body and the finishing plate for closing both ends thereof are omitted here.
  • 13 shows the state in which each rotor 530a, 530b, 530c, the coupling means 535) and the common rotation shaft 533 are all separated, and
  • FIG. 14 shows only the coupling means 535 and the common rotation shaft 533 are coupled.
  • 15 shows a state in which the rotors 530a, 530b, and 530c are coupled in FIG. 14 .
  • the vane motor system has a rotor (530a, 530b, 530c) of three vane motors installed side by side in series, and shares the rotation shaft 533 thereof.
  • the rotors of the vane motor used here are all the same as the rotors of the type 4 vane motor discussed above.
  • the configuration for the control of the output, the combination of the rotor, and the convenience of starting may be mostly applied in the same way.
  • each of the rotors of the three vane motors is always coupled through the rotation shaft 533 and the coupling means 535, but this coupling means is a one-way clutch. Therefore, when each rotor is rotated, rotational force can be transmitted to the common rotational shaft, but if pressure gas (compressed air) is not supplied to the corresponding rotor, the common rotational shaft may rotate, but the rotor may not rotate.
  • the coupling means 535 may be formed of one or two according to the length or thickness of the rotation axis of the rotor of each vane motor.
  • each rotor and the common rotational shaft is not completely fixed, but is coupled only when there is an output of the vane motor, so that the moment of inertia can be reduced, and when operating at low power Only the rotor supplied with compressed air is included in the moment of inertia, so startability can be improved.
  • FIG. 16 shows another embodiment of the system of the present invention, and for convenience of explanation, the cylindrical casing body and the finishing plate for finishing both ends thereof are omitted here.
  • the vane motor system has a rotor (630a, 630b, 630c) of three vane motors installed side by side in series, and shares the rotation shaft (633).
  • the configuration for the control of the output, the combination of the rotor, and the convenience of starting may be mostly applied in the same way.
  • the rotor is the same as the rotor of the third type of vane motor. Also in this embodiment, a passage connected to the space of the non-ejection section is provided.
  • a ring-shaped passage groove (631c) is formed on the surface of both ends of the rotor (630c) body a little more centrally than the innermost end of the groove (631a) on the outer side of the rotation axis when viewed from the center of the rotation shaft (633).
  • a passage hole 631d is formed in a portion of the passage groove 31c, and the passage hole 631d is connected to the connection hole 631e on the side of the rotor body in the non-jet section through the rotor 631 body do.
  • any side of the rotor body in any non-ejection section is connected to at least one of the passage holes 631d, and all passage holes 631d are connected so that air can be exchanged with each other by the annular passage groove 631c. Therefore, the space between the vanes 635 of all non-ejection sections are connected to each other.
  • the vane motor here is not exactly the same as the third type of vane motor. That is, here, as shown in FIG. 17 , the inner cylinder 620 as in the second type of vane motor is installed between the rotor and the casing body, so that inefficiencies resulting from sliding friction between the vane and the casing body during rotor rotation can be reduced. That is, the inner cylinder 620 can rotate with respect to the casing body through the roller 619 without sliding friction between the casing body and the casing body, which is not shown in FIG.
  • the casing body of the third embodiment is replaced by the inner cylinder 620 of the fourth embodiment, and the space between the vane and the vane into which the pressure gas flows is replaced with the rotor side and the inner surface of the casing. It becomes a space defined by the rotor side surface and the inner wall inner surface.
  • Fig. 18 shows another embodiment of the system of the present invention, which is different from the second embodiment in that the rotor is replaced by a rotor of a type 3 vane motor from a rotor of a type 4 vane motor.
  • each of the rotors 730a, 730b, and 730c of the three vane motors is always coupled through the rotation shaft 733 and the coupling means 735, but the coupling means 735 is one-way rotation. Since it is a one-way clutch, rotational force can be transmitted to the common rotational shaft 733 when each rotor is rotated. may not
  • the rotor that is not driven can be excluded from the integral rotation, thereby reducing the moment of inertia and making it easier to start compared to the third embodiment.
  • the vane motor system has rotors 830a, 830b, and 830c of three vane motors installed in series and side by side, and the rotation shafts 833a, 833b, and 833c of each rotor are fixed and integrally formed. Although not done, they are arranged to be spaced apart from each other or coupled to each other on a straight line.
  • coupling means 835a, 835b, 835c such as a clutch plate, are installed at a portion where the rotating shafts of adjacent vane motors are coupled.
  • the vane motor system has rotors 930a, 930b, and 930c of three vane motors installed side by side in series, and has a common axis of rotation of the rotors, and the common axis of rotation is relative to some rotors. It can be a position that engages with some rotors through movement.
  • some vane motors or a common rotation shaft 933 are movable, and coupling means 935a, 935b, 935c such as a clutch are installed at a portion where the rotor and the rotation shaft are in contact with each other.

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Abstract

복수 베인 모터가 직렬로 배치되고 로터 회전축이 일 직선상에 배치되어 함께 회전할 수 있도록 혹은 공유할 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 베인 모터 시스템이 개시된다. 로터 회전축의 공유는 고정적이거나 가변적으로 이루어질 수 있으며, 가령, 로터와 로터 회전축은 일방 결합 클러치(one way clutch) 방식으로 이루어질 수도 있다. 본 발명에 따르면 기존의 단순한 베인 모터에 비해 설치 효율성이 높은 구성을 가지고, 상황에 맞게 작은 출력부터 큰 출력에 이르기까지 높은 효율로 동력을 제공할 수 있는 베인 모터 어셈블리를 제공할 수 있다.

Description

베인 모터 시스템
본 발명은 베인 모터에 대한 것으로, 보다 상세하게는 공압을 통해 회전력을 발생시킬 수 있는 베인 모터의 결합을 통해 주변 공간이 제한되거나 넓은 출력 범위가 필요한 경우 등에서 배치 효율이나 운영 효율을 높일 수 있는 베인 모터 시스템 구성에 관한 것이다.
베인 모터는 기체 압력을 회전 동력으로 바꾸는 기계장치의 하나이다. 도1은 기존의 베인 모터의 한 예를 나타낸다.
여기서, 케이싱(211) 내에 회전하는 로터가 설치되고, 케이싱(211) 일부에는 압력을 작용시키는 기체가 유입되는 기체 입구(253)와 기체가 방출되는 기체 출구(255)가 있다. 기체 입구(253)로 압력 기체를 유입시키면 기체 압력은 로터의 외측으로 뻗으며 그 뻗는 길이가 가변되는 베인(235)에 작용하게 된다. 따라서 베인(235)은 압력 방향으로 이동하면서 로터 전체가 케이싱(211) 내에서 회전하게 된다. 베인(235)에 압력을 전달한 기체는 케이스의 기체 출구(255)에 도달하면 압력이 낮은 기체 출구(255)를 통해 방출된다.
즉, 기체 입구로 들어온 압력 기체가 압력이 낮은 기체 출구를 만나면 기체 출구로 빠져나가면서 그 과정에서 베인(235)에 압력을 주어 로터를 회전하도록 한다.
이때 베인(235)은 로터 본체(231)에 결합되며, 베인(235)의 본체(231)에서 돌출되는 길이는 가변될 수 있다. 이를 위해 베인(235)은 로터 본체(231)의 홈(231a)에 삽입되며, 홈(231a) 내에서 홈의 길이 방향으로 이동할 수 있다. 케이싱(211) 내벽면과 로터 본체(231)의 회전축(233)은 케이싱 내벽면 위치에 따라 그 간격이 다르므로, 간격이 넓은 곳에서는 베인(235)의 많은 부분이 본체(231)의 홈(231a)에서 빠져나와 베인(235)의 돌출 길이가 증가하고, 간격이 좁은 곳에서는 베인의 대부분은 본체 홈에 삽입된 상태가 되어 베인의 돌출 길이가 감소하게 된다.
베인(235)이 본체(231) 홈(231a)에 원활히 출입하기 위해 홈의 저부에는 베인과의 사이에 스프링과 같은 탄성체를 포함할 수 있다. 혹은, 로터의 회전 원심력에 의해 베인은 홈에서 빠져나올 수 있으므로 별도의 스프링은 설치되지 않을 수 있다.
로터 본체(231)와 내벽면 사이 간격이 좁아지는 구간에서는 로터 본체(231)가 회전할 때 베인(235) 끝단은 내벽면과 접하면서 홈(231a)으로 삽입되도록 하는 압력을 받게 된다.
이러한 구성의 베인 모터는 필요에 따라 여러 상황에 맞게 설치되고 이용되고 있다. 베인 모터가 사용되기 윗해서는 사용처가 고압 기체의 사용이 가능한 곳이어야 하며, 베인 모터의 출력은 베인 모터의 크기와 공급되는 압력 기체의 양 및 압력에 의존하는 바가 크다.
그런데, 베인 모터가 사용될 필요가 있고 사용이 가능한 곳이지만 출력에 비해 설치 공간이 좁아서 하나의 큰 베인 모터를 통해 필요한 충분한 출력을 공급하기 어려울 경우가 있다.
또한, 요구되는 출력의 변화가 커서 하나의 베인 모터로 해당 출력을 모두 제공하기는 어렵고, 그렇다고 베인 모터의 크기를 키울 경우, 적은 출력이 요청될 때에는 베인 모터를 통한 출력 조절이 오히려 어렵고, 출력 효율이 떨어지는 문제도 발생할 수 있다.
따라서, 베인 모터를 사용하는 경우, 전반적이고 일반적인 효율의 증대를 고려함과 아울러, 이런 문제들에 대한 대처 방안이 필요하게 된다.
한편, 베인 모터의 효율을 높이기 위해서는 같은 압력의 기체를 공급할 때 가능하면 적은 기체의 양으로 보다 많은 출력을 얻는 것이 필요하며, 이동형 장치인 경우, 같은 공기량으로 더 많은 출력을 얻는 것이 더욱 중요하게 된다.
효율을 높이기 위해서는 앞서 언급하듯이 내부로 공급되는 압력 기체가 베인에 충분한 압력을 작용시키지 못하고 조기에 출구를 만나 방출되거나, 원하지 않게 틈새로 누출된다거나, 움직이는 부분과 그에 인접한 고정된 부분 사이에서 발생하는 마찰을 줄이는 것이 일반적으로 생각될 수 있지만, 압력 기체가 베인에 작용하는 경로 및 구성을 개발하여 베인에 압력이 효율적으로 작용하고, 베인에 작용하는 기체의 추동력 혹은 충격이 효율적으로 작용하도록 할 필요가 있다.
베인 모터의 선행 기술은 대한민국 등록특허 10-1116511, 대한민국 등록특허 10-1874583, 대한민국 특허출원 10-2019-0171084 등에 개시된 내용을 참조할 수 있다.
본 발명은 상술한 기존의 베인 모터의 설치상의 어려움을 극복하여 기존에 비해 설치 효율성이 높은 구성을 가진 베인 모터 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상황에 맞게 작은 출력부터 큰 출력에 이르기까지 높은 효율로 동력을 제공할 수 있는 베인 모터 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 비교적 큰 출력이 필요하고 설치 공간에 제약이 있는 경우라도 설치 환경에 맞는 배치 구성을 할 수 있는 베인 모터 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 베인 모터 시스템은, 복수 베인 모터가 직렬로 배치되고 로터 회전축이 일 직선상에 배치되어 함께 회전할 수 있도록 혹은 공유할 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 로터 회전축의 공유는 고정적으로 이루어지는 것일 수 있다.
이때, 복수 베인 모터의 로터와 로터 회전축은 일방 결합 클러치(one way clutch) 방식으로 이루어져, 로터가 회전할 때는 로터 회전축에 로터의 회전력을 전달시킬 수 있고, 로터 회전축의 회전만으로는 로터가 회전되지는 않도록 이루어진 것일 수 있다.
본 발명은 복수 베인 모터의 로터 회전축 사이에 연결 선택이 가능한 착탈장치, 가령 클러치가 설치되어 필요에 따라 로터 회전축의 공유가 가능하도록 이루어진 것일 수 있다.
본 발명에서 복수 베인 모터는 같은 구성의 서로 대체 가능한 베인 모터일 수 있고, 서로 다른 구성의 베인 모터일 수도 있다. 이때 서로 다른 구성이라 함은 서로 다른 구조뿐 아니라 서로 다른 출력의 모터인 경우도 포함될 수 있고, 또한, 서로 다른 구조는 로터 구성이나 위상, 압력 기체의 입구 개수, 형태나 위치 중 하나 이상에서 나머지 베인 모터와 다르게 형성된 것일 수 있다.
본 발명에서 서로 다른 구성의 베인 모터가 결합되는 경우, 그 가운데 적어도 하나는 시동성이 좋은 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이런 경우, 베인 모터들이 함께 구동될 수도 있지만 시동성이 좋은 베인 모터가 먼저 구동되고 나머지 베인 모터가 후에 구동되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 시동성이 좋은 모터는 특별한 시동 구조를 가지는 경우도 포함되지만 로터 및 회전축의 관성모먼트가 상대적으로 작고 주기당 압력 기체를 많이 공급받을 수 있는 것, 베인의 숫자가 많아 베인 사이의 간격 혹은 각도가 작은 것이 될 수 있다. 이때, 베인 모터의 특별한 시동 구조로는 베인 홈 하단에 압력 기체를 공급하여 에어 스프링 기능을 하도록 하는 구조를 예시할 수 있다.
본 발명에서 시스템을 구성하는 베인 모터의 적어도 하나는 로터 본체 축방향 양단 표면에는 베인 후면으로 연결되는 기체유입홈이 형성되고, 케이싱은 원통형 부분과 이 케이싱의 원통형 부분 양단을 마감하는 마감판으로 이루어지며, 마감판에는 로터 본체가 회전할 때 기체유입홈이 이동하는 궤적과 겹치는 위치에 기체 입구가 형성되어 베인 후방 공간에 압력 기체를 공급하도록 이루어진 것일 수 있다.
이런 경우, 베인 모터는 로터와 케이싱의 원통형 부분 사이에는 원통형 부분 내부에서 로터 회전에 따라 회전할 수 있는 원통형 내통이 구비되고, 로터는 내통 내에서 회전하도록 이루어진 것일 수 있다.
본 발명에서 시스템을 구성하는 베인 모터의 적어도 하나는, 로터의 베인은 베인 홈에 출입할 때 각운동을 하도록 이루어지고, 베인 및 베인 홈은 축방향과 수직한 단면에서 원호형태를 가지는 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 복수의 베인 모터의 적어도 하나는 하나의 회전 주기에서 베인 사이의 구간 중 압력 기체가 유입되는 분사 구간과 압력 기체가 유입되지 않는 무분사 구간을 모두 구비하는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면 기존의 단순한 베인 모터에 비해 설치 효율성이 높은 구성을 가진 베인 모터 어셈블리를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 베인 모터 어셈블리 구성을 통해 상황에 맞게 작은 출력부터 큰 출력에 이르기까지 높은 효율로 동력을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 비교적 큰 출력을 포함하여 요구되는 출력이 큰 범위에서 변화될 수 있고, 설치 공간에 제약이 있는 경우라도 설치 환경에 맞는 배치 구성을 통해 효율이 높은 베인 모터 시스템을 제공할 수 있다.
도1은 기존의 베인 모터 구성을 나타내는 사시도,
도2는 본 발명에 사용될 수 있는 제 1 형 베인 모터의 분해 사시도,
도3은 도2의 로터 본체를 별도로 나타내는 사시도,
도4는 베인 모터에서 케이싱의 원통형 내면과 로터 사이의 결합 관계를 나타내는 측면도에 마감판의 기체 입구, 기체 출구와 로터의 기체유입홈 및 베인의 상대적 위치관계를 더 나타내는 투시적 측면도 및 그 일부에 대한 확대도,
도5는 본 발명에 사용될 수 있는 제 2 형 베인 모터의 내통의 원통형 내면과 로터 사이의 결합 관계를 나타내도록 부분적 조립 상태를 나타내는 분해 사시도,
도6은 도5와 같은 베인 모터에서 케이싱, 내통의 내면과 로터 사이의 결합 관계와, 마감판의 기체 입구, 기체 출구와 로터의 기체유입홈 및 베인의 상대적 위치관계를 나타내는 투시적 측면도,
도7은 본 발명에 사용될 수 있는 제 3 형 베인 모터의 측면도,
도8은 도7의 베인 모터에서 마감판을 제거한 상태를 나타내는 측면도,
도9 및 도10은 본 발명에 사용될 수 있는 제 4 형 베인 모터의 로터 부분에 대한 사시도 및 측면도,
도11은 도10에 마감판을 더 결합할 때 마감판의 기체 입구, 에어스프링용 기체 입구 및 기체 출구와 케이싱 내면 및 기체유입홈, 홈 및 베인의 상대적 위치관계를 나타내는 투시적 측면도,
도12는 본 발명의 일 실시예의 핵심적 구성요소와 결합관계를 나타내는 사시도,
도13 내지 도15는 본 발명의 제2 실시예의 핵심적 구성요소와 결합관계를 나타내는 사시도들,
도16은 본 발명의 제 3 실시예의 핵심적 구성요소와 결합관계를 나타내는 사시도,
도17은 본 발명의 제 4 실시예를 이루는 베인 모터의 중요 구성요소와 결합관계를 나타내는 사시도,
도18은 본 발명의 제 5 실시예를 이루는 중요 구성요소와 결합관계를 나타내는 분해 사시도,
도19는 본 발명의 제 6 실시예를 이루는 중요 구성요소와 결합관계를 나타내는 개념적 단면도,
도20은 본 발명의 제 7 실시예를 이루는 중요 구성요소와 결합관계를 나타내는 개념적 단면도이다.
이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본원 발명 시스템을 설명하기 전에 이해를 돕기 위해 이 시스템에 사용될 수 있는, 효율을 높일 수 있는 베인 모터 구성의 몇 가지를 설명하기로 한다.
(제1형 베인 모터)
도2 내지 도4를 참조하여 제1형 베인 모터를 설명하면, 베인 모터의 케이싱은 대략 실린더 형태의 케이싱 본체(11)와 이 본체(11)의 길이 방향 양단을 마감하는 마감판(13, 15)을 구비하며, 각각의 마감판(13, 15)에는 로터에 연결되는 회전축(33)이 거치되거나 통과하는 회전축 설치구멍, 외부의 고압 기체가 투입되는 원호형 기체 입구(135), 고압 기체가 내부를 거쳐 배출되는 원호형 기체 출구(133)가 배치된다. 회전축 설치구멍에는 베어링(17)이 설치되어 회전축(33)은 마감판(13)과 직접 닿지 않고 베어링(17)에 의해 회전시 마찰을 줄일 수 있다. 이런 구성에서 로터는 케이싱 본체(11)의 내측면(11a)과 접하면서 회전하게 된다. 회전축(33)의 일측에는 외부로의 동력전달을 위한 기어(37)가 형성될 수 있다.
로터 본체(31)에 베인(35)을 설치하기 위해 형성되는 홈(31a)은 필요에 따라 다른 여러 형태로 형성될 수 있다. 이 실시예에서 홈(31a)은 복수 개가 본체(31)의 원기둥 측면을 이루는 부분에 길이 방향을 따라 서로 평행하게 설치되며, 길이 방향으로 볼 때 원기둥 형태의 로터 본체가 이루는 원에서 같은 원주 각도 혹은 같은 원주 거리 이격되어 동일한 간격으로 설치된다. 이 홈(31a)을 따라 외측 및 내측으로 이동하는 베인은 대략 직사각형 판재로 이루어진다. 홈(31a)이 로터 본체에 설치된 각도에 따라 베인도 원기둥형 로터 본체(31)의 측면에서 수직하게 형성될 수 있지만 여기서는 그 수직면과 일정 각도를 가지게 기울어진 방향으로 돌출된다.
여기서 베인(35)은 홈(31a)에 약간의 틈새를 가지도록 설치되어 로터가 회전하면 원심력에 따라 항상 외측으로 돌출되려는 경향을 가지지만 케이싱 본체(11)의 내벽면에 의해 한정되며, 케이싱 본체의 내벽면(11a)은 로터가 회전함에 따라 베인(35)에 홈(31a) 방향으로 힘을 작용시킨다.
로터 본체와 베인을 결합시키는 홈의 길이 방향 양단 중 적어도 하나, 여기서는 모두에서 홈을 이루는 입구 가운데 회전 방향 기준으로 뒤쪽에 있는 후방부 입구가 부분적으로 제거되어 베인(35)의 후방면을 더 드러내도록 기체유입홈(31b)이 설치된다. 이 기체유입홈은 로터 본체의 양단 표면에 형성된 것이라고도 볼 수 있다. 여기서 기체유입홈(31b)을 이루는 곡면은 홈의 입구에서 홈의 내부 방향으로 볼 때 그리고 로터 본체를 길이 방향 단부에서 중심 쪽을 볼 때 오목한 면을 이루어 기체 입구로 투입된 압력 기체가 상기 베인의 후면으로 압력을 작용시키기 용이하게 형성된다.
마감판들 가운데 로터 본체의 기체유입홈이 설치된 면에 대향하는 마감판에는 기체 입구(135) 및 기체 출구(133)가 설치되되 기체 입구(135)는 회전축(33) 방향으로 보는 측면도 상에서 볼 때 로터가 회전하면서 기체유입홈(31b)이 지나가는 궤적과 겹치는 원호형으로 이루어져, 로터가 회전하여 기체유입홈(31b)이 마감판(13)의 기체 입구(135)와 겹치는 위치에 오면 기체 입구(135)에서 기체유입홈을 통해 압력 기체가 로터 본체(31)와 케이싱 본체(11)사이 공간으로 유입되고, 베인(35)의 후방면에 힘을 작용시키게 된다.
(제 2형 베인 모터)
도5 및 도6에 도시된 베인 모터의 예에서는 앞선 도2 내지 도4의 베인 모터의 예와 비교할 때 케이싱 내부에 실린더형 내통(20)이 더 설치된다. 내통(20)은 케이싱 본체(11)와 실질적으로 같은 길이를 가져 케이싱의 마감판(13, 15) 내측면과 내통(20)의 길이 방향 양단이 미새한 틈을 개재하면서 접하여 케이싱 내에서 내통(20)이 회전하면 마감판(13, 15) 내측면과 미끌어지는 마찰을 발생시킬 수 있다. 내통(20)은 설치될 때 케이싱 본체(11) 내벽에 설치된 오목부(119)의 복수의 구름수단(19) 위에 놓인다. 여기서 구름수단은 구름대와 롤러로 이루어지며, 구름대는 원기둥형태 혹은 회전축 형태로 이루어질 수 있고, 회전축(33)과 평행하면서 회전 가능하게 설치되어 케이싱 본체(11) 내에서 내통(20)이 회전하면 내통 외측면과 접한 구름대가 회전하여 내통(20)과의 케이싱 본체(11) 내측벽 사이에 내통 회전으로 인한 미끄럼 마찰이 발생하지 않도록 한다.
내통(20) 내에는 회전축(33)을 가진 원기둥형 로터 본체(31)와 로터 본체(31)의 홈(31a)에 결합된 베인(35)을 구비한 로터가 설치된다. 로터의 회전축(33)은 내통(20)의 가상의 회전중심축과 평행하지만 일정 거리 이격되어 설치된다. 케이싱의 마감판(13, 15)에는 이렇게 설치된 회전축(33)이 관통되거나 걸리는 구멍이 있다. 구멍의 위치는 케이싱이 이루는 실린더의 회전 중심축과도 일정 거리 이격되어 있다.
로터가 내통(20)을 밀어붙이면서 접하는 곳에서 로터 본체(31)와 내통(20) 내벽면 사이의 거리는 최소가 되어 베인(35)은 홈 내로 완전히 들어가 로터 본체(31)가 내통(20)과 닿거나 베인(35)이 본체(31)로부터 돌출된 폭이 작게 된다. 그 반대편(회전축을 기준으로 반대편)에서는 로터 본체(31)와 내통(20) 내벽면 사이의 거리가 최대가 되어 로터 본체(31)로부터 베인(35)이 돌출된 폭이 크게 된다.
여기서도 베인 모터에서의 구성 요소들의 작용 혹은 동작은 도2 내지 도4의 예와 비슷하게 이루어진다. 즉, 원호형 기체 입구(135)에 고압 기체가 공급되면 마감판의 원호형 기체 입구를 통과한 고압 기체는 로터에서 베인(35) 후방의 기체유입홈(31b)과 겹치기 시작할 때부터 기체유입홈(31b)을 통해 해당 베인 후방의 로터 본체와 내통 내벽면 사이의 공간으로 주입된다.
그 과정에서 유입되는 압력 기체는 모두 기체유입홈을 통해 이 기체유입홈과 연결된 베인 후면 부분을 충격하면서 로터에 회전력을 작용시키고, 또한, 공간을 채운 압력 기체는 그 공간을 구분하는 경계면의 일부인 베인 후면에 상대적으로 고압을 작용시켜 로터가 회전하도록 한다. 베인이 설치된 로터 전체는 회전축(33)에 의해 회전 가능하게 고정되어 있으므로 평행이동은 하지 않고 회전운동만 하게 된다. 기체 입구(135, 155) 위치 이후에 로터와 내통(20) 사이의 공간이 확대되며, 베인(35)도 홈(31a)에서 최대로 돌출되고, 최대 간격 위치 이후에는 원호형 기체 출구(133, 153)가 시작되므로 이 기체 출구를 통해 기체가 빠져나가고 기체 압력은 줄어들게 된다.
(제3형 베인 모터)
도7은 베인 모터의 다른 예에 대한 측면도이며, 도8은 도7의 예에서 마감판을 제거한 상태를 나타내는 측면도이다. 이들 도면을 참조하여 제2형 베인모터를 설명하면, 이 베인모터의 예에서는 기체 입구(235)가 로터 회전시 기체유입홈(31b')이 이동하는 궤적을 따라 설치된 점에서는 제1형 베인 모터와 공통점이 있지만, 복수의 베인 사이 구간 중 적어도 일부는 압력 기체 유입이 이루어지지 않는 무분사 구간이다. 무분사 구간을 이루기 위해 여기서는 로터 본체(31') 단부 표면에 베인(35)과 베인 사이의 공간으로 연결되는 기체유입홈(31b')을 형성하고, 마감판에는 로터 본체(31')가 회전할 때 기체유입홈(31b')이 이동하는 궤적과 겹치는 위치에 원호 형태의 압력 기체 유입구(기체 입구: 235)를 형성하여 베인 사이 공간에 압력 기체를 공급하되, 로터 회전시 기체 입구(235)와 통하는 기체유입홈(31b')은 베인(35)의 개수보다 작은 개수로 형성하여 복수의 베인 사이 공간들 가운데 일부에만 이 기체유입홈(31b)이 연결되도록 하고 있다.
따라서 잔여 베인 사이 구간 혹은 공간에는 대응하는 기체유입홈(31b')이 없고, 기체 입구(235)와 통하지 않아 압력 기체의 유입이 이루어지지 않아 이들 구간은 무분사 구간을 이루게 된다. 여기서는 특히 베인 사이의 구간은 무분사 구간과 분사 구간이 번갈아 위치하고 있으며, 무분사 구간과 분사 구간의 크기는 동일하게 이루어지지만 실시예에 따라서는 분사 구간과 무분사 구간 사이에 구간 길이를 달리하거나, 무분사구간 두 개마다 분사구간이 하나씩 위치하거나, 혹은 무분사 구간 한 개마다 분사구간 두 개가 존재하는 등 설치 비율이 달라질 수 있다.
또한, 기체 입구(235)가 단순히 하나의 원호형으로 이루어지는 대신에 3개의 원호로 구성되고, 제1형 베인모터에서 원호에 대응하는 중심각이 대략 60도라고 하면, 여기서는 도7에서 보이듯이 3개의 원호에 대응하는 중심각이 가령 111.7도에 이르러 보다 큰 범위에 걸쳐 기체 입구가 형성된다는 차이점이 있다.
이런 차이점에 의해 기체 입구를 이루는 3개의 원호 가운데 적어도 하나는 분사 구간의 기체유입홈(31b')과 겹친 상태를 이루게 된다. 이런 분사 구간과의 겹침 상태는 베인 모터의 시동에 있어서 매우 중요한 의미를 가질 수 있다.
가령, 베인 모터를 처음 구동시킬 때, 기체 입구는 분사 구간의 기체유입홈과 겹치는 위치에 있을 수도 있지만, 무분사 구간의 로터 본체 양단 표면에 의해 완전히 막힌 상태에 있을 수도 있다.
기체 입구가 기체유입홈과 겹친 상태라면, 압력 기체가 기체 입구를 통해 유입되는 즉시로 앞서 설명한 바와 같은 작용이 이루어져 압력 기체로부터 회전 구동력을 받아 로터는 회전 구동을 할 수 있지만, 기체 입구가 무분사 구간에 위치하여 로터 본체 양단 표면에 의해 막힌 상태라면, 로터는 전혀 회전력을 받을 수 없고 베인 모터는 동작을 시작할 수 없게 된다.
이런 경우, 베인 모터를 시동할 때 외력에 의해 로터를 강제로 조금 돌려주면 그 회전에 따라 기체 입구가 기체유입홈과 겹치는 분사 구간에 진입할 수 있고, 그에 따라 로터의 회전 동작이 계속적으로 이루어질 수 있겠지만, 강제로 돌려주는 별도의 시동 장치나 수동 동작이 필요하고, 이는 베인 모터 운용을 매우 번거롭게 할 수 있다.
그러나, 본 예의 경우, 로터 본체(31')가 어느 회전 위치 혹은 위상에 있든지 적어도 기체 입구(235) 일부 영역은 로터 본체 양단 표면의 기체유입홈(31b')이 형성된 분사 구간에 겹쳐 위치하게 된다. 따라서, 별도의 시동 장치나 수동 동작이 없어도 항상 베인 모터 시동이 문제없이 이루어질 수 있게 된다.
한편, 무분사 구간을 이루는 전방 베인과 후방 베인 사이의 베인 사이 구간에서 로터 본체(31') 양단 표면에는 기체유입홈(31b')이 설치되지 않으므로 무분사 구간에서는 로터 본체(31') 양단 표면이 기체 입구(235)와 겹치는 위치가 되어도 기체 입구(235)는 로터 본체(31') 양단 표면에 의해 닫힌 상태가 되고, 로터 회전에 따라 로터 본체(31')와 케이싱 본체(11') 사이가 점차 이격되면서 이들 사이의 공간이 증가되어도 압력 기체 유입은 없으므로 전방 베인의 후면에 대한 압력 기체의 충격이나 압력 작용이 없고, 베인 모터에서의 로터 회전에 대한 기여는 없게 된다.
그런데, 기체 유입 없이 무분사 구간에서 공간의 부피 증가가 이루어지면 이 공간은 상당한 음압이 걸리는 진공 상태가 된다. 이런 음압은 분사 구간의 압력 기체가 무분사 구간으로 누출될 염려를 크게 할 수 있고, 로터의 회전을 방해할 수 있고, 이런 음압의 무분사 구간의 공간이 기체 출구(233)를 만나면 기체 출구(233)에서 공간으로 기체의 급속한 유입이 발생하면서 진동과 소음을 일으키는 문제가 발생하고, 이에 따라 베인 모터의 효율을 감소시키는 문제가 생길 수 있다.
이런 문제를 해소하기 위해 이 실시예에서는 무분사 구간의 공간과 연결되는 통로를 설치하고 있다. 이러한 통로로서, 가령, 도 8에서 보이듯이 로터 본체(31')의 양단 표면에 회전축(33)을 중심으로 볼 때 회전축 외측이면서 홈(31a)의 가장 내측 끝단보다 조금 더 중심쪽에 고리 형태의 통로용 홈(31c))을 형성하고, 통로용 홈(31c)의 일부 영역에는 통로용 홀(31d)을 형성할 수 있다.
통로용 홀(31d)은, 여기서는 명확하게 도시되지 않지만 로터 본체(31')를 통해 무분사 구간의 로터 본체 측면의 연결홀과 연결된다. 그리고 어떤 무분사 구간의 로터 본체 측면이라도 통로용 홀(31d)의 적어도 하나와는 연결된다. 또한, 여기서 모든 통로용 홀(31d)은 고리 형태의 통로용 홈(31c)에 의해 서로 공기를 주고받을 수 있도록 연결된다. 그 결과, 모든 무분사 구간의 로터 측면과 케이스 사이의 공간은 서로 연결되어 공기를 주고 받을 수 있게 된다.
만약 무분사 구간의 적어도 하나는 압력 기체 유출구 혹은 기체 출구(233)와 연결된다면 모든 무분사 구간의 공간은 기체 출구(233)의 공기압에 가까운 공기압을 항상 가질 수 있고, 과도한 음압이 걸여 베인 모터의 진동, 소음, 비효율을 초래하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 여기서는 홈(31a)에서 베인(35)이 완전히 삽입될 때에도 완전히 채워지지 않는 하단 부분으로 압력 기체를 공급할 수 있는 에어스프링용 기체입구(235)가 마감판에 설치되어 있다.
로터의 회전 과정에서 베인(35)이 홈(31a)에 최대한 삽입된 위치 이후 이 베인 후방 공간에 압력 기체가 공급되기 이전의 위치에서 에어스프링용 기체입구(237)는 홈(31a)의 하단과 일시적으로 겹칠 수 있고, 이때 에어스프링용 기체 입구(237)를 통해 에어스프링용 압력 기체가 홈(31a)의 하부 공간으로 유입된다. 홈 하부 공간에 입력된 압력 기체는 홈 하부 공간에 높은 압력이 작용하도록 하고, 베인(35) 하단에도 높은 압력이 작용하여 베인을 홈의 입구쪽으로 들어올리는 역할을 하게 된다.
기존에 베인 모터 구동 초기에는 로터가 충분한 각속도에 도달하지 못한 상태에서는 원심력이 충분하지 않아 베인이 홈에서 외측으로 이동하지 못하고, 베인 끝단과 케이싱 내면 사이에 틈새가 벌어져 베인 로터에 회전력을 주는 압력 기체가 베인에 충분한 압력을 가하지 못하고 인접 공간으로 누출될 수 있어서 본 발명과 같이 홈 하부에 압력 기체를 공급하는 구성이 특히 중요한 것이므로, 에어스프링용 기체입구(237)는 구동 초기에만 작용하도록 하고, 충분한 로터 회전이 이루어진 후에는 별도의 수단으로 에어스프링용 기체입구(237)를 막거나, 이 에어스프링용 기체 입구로 압력 기체를 공급하는 배관을 차단하는 것도 가능하다.
(제 4형 베인 모터)
도9 및 도10은 본 발명을 위한 베인 모터의 또다른 예에서의 로터 부분에 대한 사시도 및 측면도이고, 도11은 도10에 마감판을 더 결합할 때 마감판의 기체 입구(345), 에어스프링용 기체 입구(347) 및 기체 출구(343)와 로터의 기체유입홈(331b), 홈(331a) 및 베인(335)의 상대적 위치관계를 나타내는 투시적 측면도이다.
앞선 예와 비슷하게 이 예에서도 베인 모터는 최외각을 이루는 케이싱과, 이 케이싱 내에 위치하는 로터를 구비하여 이루어지며, 여기서 특별히 설명하는 바를 제외하면 대개는 기존의 케이싱과 로터의 구성과 유사하게 이루어질 수 있다. 가령 케이싱은 대략 실린더 형태의 케이싱 본체(311)와 이 케이싱 본체(311)의 길이 방향 양단을 마감하는 마감판을 구비하여 이루어진다.
로터 본체(330)는 원기둥형 혹은 두꺼운 원판형으로 이루어지며, 원기둥의 측면에는 베인(335)이 설치되는 베인 가이드홈(331a)이 형성된다. 마감판의 적어도 하나, 여기서는 모두에 로터 회전축(333)이 거치되거나 통과하는 회전축 설치구멍이 설치된다. 회전축(333)은 로터와 일체로 형성될 수 있다.
단, 앞선 실시예와 달리 이 실시예에서는 로터와 베인의 상호 결합 및 동작 방식에 차이가 있고, 그에 따른 베인(335)과 베인(335)을 가이드하도록 로터 본체(330) 측면에 형성되는 홈인 베인 가이드홈(331a)의 형태적 차이가 있다. 즉, 베인(335)은 측면도에서 볼 때 원호 형상을 가지는 두꺼운 판상으로 이루어지고, 베인 가이드홈(331a)은 이런 베인(335)을 수용할 수 있는 원호 형상의 홈으로 이루어진다.
또한 베인(335)은 베인의 일측(회전 방향을 고려할 때 앞쪽인 전방측)에 설치되는 링크로드(337)에 의해 로터 본체(330) 일부에 설치되는 힌지축(339)에 연결되고 이 링크로드(337) 및 힌지축(339)에 의해 회전 가능하게 로터 본체(330)에 결합된다.
링크로드(337)는 베인(335)의 상단(로터의 회전중심축 기준으로 최외각)에 결합되고, 힌지축(339)은 로터 본체(330)의 표면층(외각층)에 설치된다. 따라서 여기서는 베인(335)이 베인 가이드홈(331a)에 최대한 수용될 때 로터의 링크로드 수용홈은 일 단부에 최소 깊이로 형성되어 설치가 용이하고, 링크로드가 차지하는 부피가 최소화될 수 있다. 단, 링크로드 수용홈은 베인(335)이 움직일 때 링크로드(337)가 직접 로터 본체(330)와 부딪혀 진동을 발생시키지 않도록 약간의 여분 깊이를 가지도록 하는 것이 바람직하며, 베인 가이드홈(331a)도 마찬가지로 약간의 여분 깊이를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
여기서도 기체유입홈을 형성할 때 특히 로터 본체(330)와 베인(335)을 결합시키는 베인 가이드홈(331a)의 길이 방향 양단 모두에서 베인 가이드홈을 이루는 입구 가운데 회전 방향 기준으로 뒤쪽에 있는 후방부 입구에서 로터 본체(330)가 부분적으로 제거되어 베인(335)의 후방면을 더 드러내도록 기체유입홈(331b)을 설치하고 있다. 기체유입홈(331b)을 이루는 곡면은 오목한 면을 이루어 기체 입구(345)로 투입된 압력 기체가 베인의 후면으로 압력을 작용시키기 용이하게 형성하였다.
또한, 여기서도 도11에서 보이듯이, 앞선 예와 같이 홈(331a)에서 베인(335)이 완전히 삽입될 때에도 완전히 채워지지 않는 하단 부분으로 압력 기체를 공급할 수 있는 에어스프링용 기체입구(347)가 마감판에 설치되어 있다.
로터의 회전 과정에서 베인이 홈에 최대한 삽입된 위치 이후 이 베인 후방 공간에 압력 기체가 공급되기 이전의 위치에서 에어스프링용 기체입구(347)는 홈의 하단과 일시적으로 겹칠 수 있고, 이때 에어스프링용 기체 입구를 통해 에어스프링용 압력 기체가 홈의 하부 공간으로 유입된다. 홈 하부 공간에 입력된 압력 기체는 홈 하부 공간에 높은 압력이 작용하도록 하고, 베인 하단에도 높은 압력이 작용하여 베인을 홈의 입구쪽으로 들어올리는 역할을 하게 된다.
이하에서는 이상에서 살펴본 것과 같은 베인 모터를 구성 요소로 가질 수 있으며, 이런 요소를 효율적으로 결합할 수 있는 발명의 베인 모터 시스템을 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
(제 1 실시예)
도12를 참조하면, 여기서 베인 모터 시스템은 직렬로, 서로 나란히 설치된 3개의 베인 모터의 로터(430a, 430b, 430c)를 가지고, 그 회전축(433)을 공유하는 형태를 이루고 있다. 여기서 사용된 베인 모터의 로터는 모두 앞선 살펴본 제4형 베인 모터의 로터와 같으며, 그 회전축(433)은 일체로 이루어져 일 직선의 형태를 이루고, 회전축과 로터는 고정적으로 결합된 형태로 이루어진다. 그리고 설명의 편의를 위해 여기서는 원통형 케이싱 본체와 그 양단을 마감하는 마감판을 생략하여 나타내고 있다.
3개의 로터(430a, 430b, 430c)는 제3형 베인 모터의 로터와 기본적으로 같은 구조를 가지는 점에서 공통적이지만 회전축(433) 방향의 길이 혹은 두께에서 차이를 가져서 제1 로터(430a)는 가장 길고, 제3 로터(430c)는 가장 짧게 형성된다. 따라서, 같은 압력의 압축 기체가 공급된다면 제1 로터를 포함하는 베인 모터가 가장 큰 출력을 내게 될 것이다.
이런 구성에서는 회전축이 공통이고 회전축(433)과 로터는 고정 결합으로 임의의 출력에 부합한 설계가 가능하다. 또한 베인 모터에 압축 기체가 공급되면 3개의 로터 및 공통 회전축은 함께 회전하게 된다. 많은 출력이 필요할 때에는 3개의 베인 모터에 압축 기체를 공급하여 함께 구동시키고, 그보다 적은 출력이 필요할 때에는 3개의 베인 모터 가운데 필요한 베인 모터 조합을 선택하여 해당 베인 모터에만 압축 기체를 공급하고, 압축 기체 공급이 없는 베인 모터는 공기 유입구와 배기구를 임의로 연결 소통 하거나 조절해서 음압 발생으로 인한 회전 저항을 줄임으로써 해당 압축기체를 공급받는 베인 모터의 출력을 제공할 수 있다.
한편, 이런 구성에서는 3개의 로터 및 공통의 긴 회전축이 함께 회전하는 관계로 큰 질량 혹은 관성모멘트를 가지며, 따라서 초기 시동시 회전 속도를 빠르게 높이기 어렵고, 베인이 원심력에 의해 홈에서 쉽게 나오기 어렵게 될 수 있다.
따라서, 이미 앞선 제3형, 제4형 베인 모터에서 살펴본 바와 같은 시동에 유리한 구조로서 적어도 하나의 베인 모터의 마감판에는 에어스프링용 기체 입구를 형성하여 운영하는 것이 바람직하다.
또한, 시동을 유리하게 하기 위해, 분사구간과 무분사구간을 가지는 경우, 압력 기체 유입을 위하여 상당히 긴 원호 구간에 걸치는 기체 입구를 형성하는 것이 바람직하며, 초기에는 필요 이상 갯수의 가령 3개의 베인 모터에 모두 압력 기체를 공급하고, 충분한 회전 속도에 이르면 필요한 출력에 맞는 베인 모터 조합을 이루는 베인 모터에만 압력 기체를 공급하는 방법도 사용할 수 있다.
한편, 여기서는 3개의 로터(430a, 430b, 430c)의 회전 위상이 모두 같은 배열을 이루는 것으로 도시되지만 회전 위상 배열을 서로 어긋하게 하면, 비록 시동상의 유불리는 있을 수 있지만, 분사구간과 무분사구간을 가지는 경우에도 압력 기체 유입을 위하여 긴 원호 구간에 걸치는 기체 입구를 형성할 필요가 없게 되고, 자동차에서 2실린더 기관보다 4실린더 기관이 더 안정적이듯이 회전의 안정성이 증대될 수도 있다.
(제2 실시예)
도13 내지 도15는 본 발명 시스템의 다른 실시예를 나타내며, 설명의 편의를 위해 여기서는 원통형 케이싱 본체와 그 양단을 마감하는 마감판을 생략하여 나타내고 있다. 도13은 각 로터(530a, 530b, 530c)와 결합수단(535))과 공통의 회전축(533)이 모두 분리된 상태를, 도14는 결합수단(535)과 공통의 회전축(533)만 결합된 상태를, 도15는 도14에서 로터(530a, 530b, 530c)가 결합된 상태를 나타낸다.
여기서도 도12의 실시예와 같은 설명이 대부분 적용될 수 있다. 여기서도 베인 모터 시스템은 직렬로, 서로 나란히 설치된 3개의 베인 모터의 로터(530a, 530b, 530c)를 가지고, 그 회전축(533)을 공유하는 형태를 이루고 있다. 여기서 사용된 베인 모터의 로터는 모두 앞서 살펴본 제4형 베인 모터의 로터와 같다. 또한, 출력의 조절이나 로터의 조합, 시동의 편의를 위한 구성도 대부분 동일하게 적용될 수 있다.
단, 여기서는 3개의 베인 모터의 각각의 로터는 회전축(533)과 결합수단(535)을 통해 상시적으로 결합되어 있지만 이 결합수단은 일방 회전 클러치(one way clutch)이다. 그러므로 각 로터가 회전될 때에는 공통의 회전축에 회전력을 전달할 수 있지만, 해당 로터에 압력 기체(압축 공기)가 공급되지 않으면 공통의 회전축은 회전하여도 그 로터가 회전하지 않을 수 있다.
여기서 결합수단(535)은 각 베인 모터의 로터의 회전축 방향 길이 혹은 두께에 따라 하나 혹은 두개로 이루어질 수 있고, 두개인 경우라도 상호 간격없이 설치되거나 일정 간격을 가지고 설치될 수 있다.
이런 실시예에서는 또한, 도12의 실시예에 비해 각 로터와 공통의 회전축의 결합관계가 완전 고정은 아니고 그 베인 모터의 출력이 있을 때에만 결합되므로 관성모멘트는 줄어들 수 있고, 저출력으로 운영하는 경우 압축 공기가 공급되는 로터만 관성모멘트에 포함되어 시동성은 더 좋아질 수 있다.
(제3 실시예)
도16은 본 발명 시스템의 또 다른 실시예를 나타내며, 설명의 편의를 위해 여기서는 원통형 케이싱 본체와 그 양단을 마감하는 마감판을 생략하여 나타내고 있다.
여기서도 앞선 제 1 실시예와 같은 설명이 대부분 적용될 수 있다. 여기서도 베인 모터 시스템은 직렬로, 서로 나란히 설치된 3개의 베인 모터의 로터(630a, 630b, 630c)를 가지고, 그 회전축(633)을 공유하는 형태를 이루고 있다. 또한, 출력의 조절이나 로터의 조합, 시동의 편의를 위한 구성도 대부분 동일하게 적용될 수 있다.
단, 여기서 사용된 베인 모터의 로터는 모두 앞서 살펴본 제3형 베인 모터의 로터와 같다. 이런 유형에서는 분사 구간과 무분사 구간이 구분되며, 무분사 구간에서는 음압이 형성될 수 있으며, 이 음압 구간이 기체 출구와 만나면 오히려 급속한 기체 유입이 발생하면서 진동과 소음을 일으키는 문제가 발생할 수 있으므로 이런 문제를 해소하기 위해 이 실시예에서는 무분사 구간의 공간과 연결되는 통로를 설치하고 있다.
(제 4 실시예)
제 4 실시예에서도 로터는 제3 유형의 베인 모터의 로터와 동일하다. 이 실시예에서도 무분사 구간의 공간과 연결되는 통로를 설치하고 있다.
이러한 통로로서, 로터(630c) 본체의 양단 표면에 회전축(633)을 중심으로 볼 때 회전축 외측이면서 홈(631a)의 가장 내측 끝단보다 조금 더 중심쪽에 고리 형태의 통로용 홈(631c)을 형성하고, 통로용 홈(31c)의 일부 영역에는 통로용 홀(631d)을 형성하고, 통로용 홀(631d)은 로터(631) 본체를 통해 무분사 구간의 로터 본체 측면의 연결홀(631e)과 연결된다.
어떤 무분사 구간의 로터 본체 측면이라도 통로용 홀(631d)의 적어도 하나와는 연결되고, 모든 통로용 홀(631d)은 고리 형태의 통로용 홈(631c)에 의해 서로 공기를 주고받을 수 있도록 연결되므로 모든 무분사 구간의 베인(635) 사이 공간은 서로 연결된다.
그렇지만 여기서 베인 모터는 제3 유형의 베인 모터와 완전히 동일한 것은 아니다. 즉, 여기서는 도17에서와 같이 로터와 케이싱 본체 사이에 제2 유형의 베인 모터에서와 같은 내통(620)이 설치되어 로터 회전시의 베인과 케이싱 본체 사이의 슬라이딩 마찰에서 오는 비효율을 줄일 수 있다. 즉, 내통(620은 도17에는 도시되지 않은 케이싱 본체와의 사이에 슬라이딩 마찰 없이 롤러(619)를 통해 케이싱 본체에 대해 회전 운동을 할 수 있으며, 따라서 슬라이딩 마찰에서 오는 효율 저하를 줄일 수 있다.
작용상으로 볼 때 간단히 생각하면 제 3 실시예의 케이싱 본체는 제 4 실시예의 내통(620)에 의해 대체된 것으로 볼 수 있고, 압력 기체가 유입되는 베인과 베인 사이의 공간은 로터 측면과 케이싱 내면 대신에 로터 측면과 내벽 내면에 의해 한정되는 공간이 된다.
(제 5 실시예)
도18은 본 발명 시스템의 또 다른 실시예를 나타내며, 제 2 실시예와 비교할 때 로터가 제 4 형의 베인 모터의 로터에서 제 3형의 베인 모터의 로터로 대체된 점에서 차이가 있다.
여기서는 제2 실시예와 같이 3개의 베인 모터의 각각의 로터(730a, 730b, 730c)는 회전축(733)과 결합수단(735)을 통해 상시적으로 결합되어 있지만 이 결합수단(735)은 일방 회전 클러치(one way clutch)이므로 각 로터가 회전될 때에는 공통의 회전축(733)에 회전력을 전달할 수 있지만, 해당 로터에 압력 기체(압축 공기)가 공급되지 않으면 공통의 회전축은 회전하여도 그 로터가 회전하지 않을 수 있다.
따라서, 여기서도 구동되지 않는 로터는 일체적 회전에서 제외될 수 있으므로 관성모멘트를 줄여 제 3 실시예에 비해 시동을 용이하게 할 수 있다.
(제 6 실시예)
도19를 참조하면, 여기서 베인 모터 시스템은 직렬로, 서로 나란히 설치된 3개의 베인 모터의 로터(830a, 830b, 830c)를 가지고, 각 로터의 회전축(833a, 833b, 833c)은 고정적으로 일체로 형성되지는 않지만, 일 직선상에 서로 이격되거나 결합될 수 있도록 배치되어 있다.
서로의 결합을 위해서는 일부 베인 모터 혹은 그 베인 모터의 회전축은 이동이 가능하고, 인접 베인 모터의 회전축이 결합되는 부분에는 클러치판과 같은 결합수단(835a, 835b, 835c)이 설치되어 있다.
이런 경우, 베인 모터 자체나 그에 속하는 회전축이 이동하는 것에 따른 이동 수단이 구비되어야 하지만 로터 회전축 자체가 분리될 수 있으므로 관성 모멘트를 줄일 수 있고, 그에 따른 이점을 가질 수 있다. 또한, 베인 모터 하나에서만 문제가 발생하는 경우, 해당 베인 모터만 교체할 수 있으므로 유지 관리에 편리하고, 해당 베인 모터를 교체, 수리하는 도중에도 나머지 베인 모터로 시스템 운영을 하는 것이 가능할 수 있다.
(제 7 실시예)
도20을 참조하면, 여기서 베인 모터 시스템은 직렬로, 서로 나란히 설치된 3개의 베인 모터의 로터(930a, 930b, 930c)를 가지고, 로터의 공통의 회전축을 가지며, 공통의 회전축은 일부 로터와의 상대적 이동을 통해 일부 로터와 결합되는 위치가 될 수 있다.
서로의 결합을 위해서는 일부 베인 모터 혹은 공통의 회전축(933)은 이동이 가능하고, 로터와 회전축이 서로 접하는 부분에는 클러치와 같은 결합수단(935a, 935b, 935c)이 설치되어 있다.
이런 경우에도 도19의 실시예와 비슷하게, 베인 모터 자체나 그에 속하는 회전축이 이동하는 것에 따른 이동 수단이 구비되어야 하지만 그에 따른 이점을 가질 수 있다.
이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.
따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (13)

  1. 복수 베인 모터가 직렬로 배치되고, 로터 회전축이 일 직선상에 배치되어 함께 회전할 수 있도록 혹은 공유할 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 회전축의 공유는 고정적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 베인 모터의 로터와 상기 로터 회전축은 일방 결합 클러치(one way clutch) 방식으로 이루어져, 상기 로터가 회전할 때는 상기 로터 회전축에 상기 로터의 회전력을 전달시킬 수 있고, 상기 로터 회전축의 회전만으로는 상기 로터가 회전되지는 않도록 이루어진 것을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 베인 모터 각각에 압력 기체를 공급하는 것을 조절하여 구동되는 베인 모터의 조합을 임의로 선택할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 베인 모터의 상기 로터 회전축 사이에 연결 선택이 가능한 착탈장치가 설치되어 개별 베인 모터의 로터 회전축 사이의 상호 결합을 조절하여 로터 회전축의 공유가 가능하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 베인 모터는 같은 구조의 서로 대체 가능한 베인 모터 복수개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 베인 모터는 적어도 하나가 서로 다른 구성의 베인 모터이며,
    상기 서로 다른 구성이라 함은 서로 다른 구조이거나 서로 다른 출력인 경우를 포함하며,
    상기 서로 다른 구조는 로터의 회전 위상, 에어스프링용 기체 입구의 존재 유무, 회전축과 로터 결합시의 일방 결합 클러치의 채택 여부, 회전력 제공을 위한 압력 기체 입구의 개수, 형태나 위치 중 하나 이상에서 서로 다르게 형성된 것임을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수 베인 모터의 적어도 하나의 베인 모터는 다른 베인 모터에 비해 시동성이 좋은 구조를 가지는 것임을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 시동성이 좋은 구조는 로터 및 회전축의 관성모먼트가 상대적으로 작거나, 회전 주기당 압력 기체 공급량이 많거나, 베인의 숫자가 많아 베인 사이의 간격 혹은 각도가 작은 것이건, 베인 가이드홈 하단에 압력 기체를 공급하여 에어 스프링 기능을 하도록 하는 구조 가운데 어느 하나인 것을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    본 발명에서 어셈블리를 구성하는 베인 모터의 적어도 하나는 로터 본체의 회전축 방향 양단 표면에는 베인 후면으로 연결되는 기체유입홈이 형성되고, 케이싱은 원통형 부분과 상기 원통형 부분 양단을 마감하는 마감판으로 이루어지며, 상기 마감판에는 상기 로터 본체가 회전할 때 기체유입홈이 이동하는 궤적과 겹치는 위치에 기체 입구가 형성되어 베인 후방 공간에 압력 기체를 공급하도록 이루어진 것임을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 로터 본체와 상기 케이싱의 원통형 부분 사이에는 로터 회전에 따라 회전할 수 있는 원통형 내통이 구비되고, 상기 로터 본체는 상기 내통 내에서 회전하도록 이루어진 것임을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 베인 모터의 적어도 하나는, 베인이 베인 가이드홈에 출입할 때 각운동을 하도록 이루어지고, 상기 베인 및 상기 베인 가이드홈은 상기 회전축 방향과 수직한 단면에서 볼 때 원호 형태를 가지는 것임을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 베인 모터의 적어도 하나는 하나의 회전 주기에서 베인 사이의 구간 중 압력 기체가 유입되는 분사 구간과 압력 기체가 유입되지 않는 무분사 구간을 모두 구비하는 것임을 특징으로 하는 베인 모터 시스템.
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