KR20230057809A - 상반회전 프로펠러를 가지는 고효율 회전기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상반회전에 의하여 추력을 발생시키거나 전기를 생산하는 고효율 회전기기에 관한 것이다.
본 발명은, 원주방향을 따라서 내측에 설치된 복수의 블레이드(11, 21)들을 포함하는 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들과; 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들을 회전구동하거나 회전구동되는 회전모듈(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기를 개시한다.

Description

상반회전 프로펠러를 가지는 고효율 회전기기 {High efficiency rotating equipment having contra-rotating propeller}
본 발명은 회전기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상반회전에 의하여 추력을 발생시키거나 전기를 생산하는 고효율 회전기기에 관한 것이다.
상반회전 프로펠러(Contra-Rotating Propeller, CRP)는 서로반대 방향으로 회전하는 두 개의 프로펠러를 동일 축 상에 배치한 유체의 복합추진장치로서 전방 프로펠러에서 손실되는 회전 에너지를 후방 프로펠러가 회수하여 전체적인 추진효율을 향상시킨다("상반회전 프로펠러 추계 실용화를 위한 기초 연구", Journal of Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 21, No. 7 pp. 391-398). 부가적인 장점으로는 선박의 직진 성능 개선과 소음, 진동의 감소효과를 들 수 있다.
특히 상반회전 프로펠러(CRP)는, 상기와 같은 장점을 고려하여 볼 때 전기추진 방식에서도 적용되는바 이에 대한 기술개발이 시급하다.
(특허문헌 1) KR 10-2019-0036890 A
(특허문헌 2) KR 10-2021-0080117 A
본 발명의 목적은 상기와 같은 추세를 인식하여, 전동구조와 일체화된 고효율 회전기기를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 원주방향을 따라서 내측에 설치된 복수의 블레이드(11, 21)들을 포함하는 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들과; 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들을 회전구동하거나 회전구동되는 회전모듈(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기를 개시한다.
상기 회전모듈(40)은, 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들이 축방향으로 배치되고 상기 복수의 블레이드(11, 21)들이 내주면에 설치될 수 있도록 중공형 구조를 가지는 바디부(41)와; 상기 바디부(41)에 설치되어 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들 각각에 대응되어 전원(80)에 의하여 회전구동하는 복수의 전기회전구동부(100, 200)들을 포함할 수 있다.
상기 전기회전구동부(100, 200)는, 대응되는 상기 프로펠러모듈(10, 20)에 대응되는 위치에서 상기 바디부(41)에 고정되는 고정자부(110, 210)와; 대응되는 상기 프로펠러모듈(10, 20)에 결합되어 상기 고정자부(110, 210)와의 자기작용에 의하여 회전되는 회전자부를 포함할 수 있다.
상기 고정자부(110, 210)는, 반경방향을 기준으로 상기 회전자부를 사이에 두고 한 쌍으로 설치될 수 있다.
상기 회전자부는, 원주방향을 따라서 미리 설정된 간격으로 배치된 복수의 영구자석(131)들과, 상기 복수의 영구자석(131)들 사이에 설치된 복수의 회전자 철심(132)을 포함할 수 있다.
상기 회전자부는, 표면 부착형 영구자석설치부(152)과, 상기 영구자석설치부(152)의 내주면 및 외주면에 한 쌍의 고정자부(110, 210)에 대응되어 원주방향을 따라서 설치되는 한 쌍의 표면 부착형 영구자석(151)들을 포함할 수 있다.
상기 회전모듈(40)은, 양단 중 적어도 하나에 상기 프로펠러모듈(10, 20)가 결합되는 회전샤프트(60)와; 상기 회전샤프트(60)를 회전가능하게 지지하는 바디부(41)와; 상기 바디부(41)에 설치되어 상기 프로펠러모듈(10, 20)가 결합된 상기 회전샤프트(60)를 회전구동하는 전기회전구동부(100)를 포함할 수 있다.
상기 전기회전구동부(100)는, 상기 바디부(41)에 결합되는 고정자부(110)와; 상기 회전샤프트(60)와 결합되어 상기 고정자부(110)와의 자기 작용에 의하여 회전되는 회전자부를 포함할 수 있다.
상기 고정자부(110)는, 반경방향을 기준으로 상기 회전자부(120)를 사이에 두고 한 쌍으로 설치될 수 있다.
상기 회전자부는, 원주방향을 따라서 미리 설정된 간격으로 배치된 복수의 영구자석(131)들과, 상기 복수의 영구자석(131)들 사이에 설치된 복수의 회전자 철심(132)을 포함할 수 있다.
상기 회전자부는, 표면 부착형 영구자석설치부(152)과, 상기 영구자석설치부(152)의 내주면 및 외주면에 한 쌍의 고정자부(110, 210)에 대응되어 원주방향을 따라서 설치되는 한 쌍의 표면 부착형 영구자석(151)들을 포함할 수 있다.
상기 복수의 프로펠러 모듈(10, 20)들 중 적어도 하나는 나머지 하나의 회전방향이 서로 다르게 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 고효율 회전기기는, 프로펠러 및 그의 회전구동을 위한 구동구조를 일체화함으로써 고효율의 회전기기를 제공할 수 있는 이점이 있다.
특히 본 발명에 따른 고효율 회전기기는, 프로펠러가 2열 이상으로 설치되어 고출력 고효율을 가지는 회전기기를 제공할 수 있는 이점이 있다.
더 나아가, 2열 이상의 프로펠러들이 상반회전되도록 구성함으로써 보다 높은 효율의 회전기기를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 회전기기의 일 예로서, 림 구동방식을 가지는 회전기기를 보여주는 사시도이다.
도 2a는, 도 1의 회전기기의 제1실시예를 보여주는 단면도이다.
도 2b는, 도 2a에서 B1-B1 방향의 단면도이다.
도 3a는, 도 1의 회전기기의 제2실시예로서 버니어형 2중 공극 전동기 구조가 적용된 예를 보여주는 단면도이다.
도 3b는, 도 3a에서 B2-B2 방향의 단면도이다.
도 4a는, 도 1의 회전기기의 제3실시예로서, 표면부착형 영구자석 2중 공극 전동기 구조가 적용된 예를 보여주는 단면도이다.
도 4b는, 도 4a에서 B3-B3 방향의 단면도이다.
도 5a는, 도 1의 회전기기의 제4실시예를 보여주는 단면도이다.
도 5b는, 도 5a에서 B4-B4 방향의 단면도이다.
도 6 및 도 7은, 각각 본 발명에 따른 회전기기의 다른 예로서, 2중 공극 전동기 구조가 적용되며, 축 구동방식을 가지는 회전기기를 보여주는 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는, 도 1 내지 도 7에 도시된 회전기기에 대하여 전원을 공급하기 위한 구성을 보여주는 구성도들이다.
이하 본 발명에 따른 고효율 회전기기에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 회전기기는, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 원주방향을 따라서 내측에 설치된 복수의 블레이드(11, 21)들을 포함하는 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들과; 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들을 회전구동하거나 회전구동되는 회전모듈(40)을 포함한다.
여기서 상기 회전기기는, 비행기, 드론, 선박, 잠수함 등의 이동체(미도시)에 하나 이상으로 설치되어 유체의 흐름을 이용하여 이동체의 이동을 구현하는 추진체로서, 이동체의 구성에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 회전기기는, 역으로 유체가 흐르는 에너지를 전기에너지로 변환하는 발전장치에도 적용가능하다.
상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들은, 원주방향을 따라서 내측에 설치된 복수의 블레이드(11, 21)들을 포함하는 구성으로서, 후술하는 회전모듈(40)과의 결합구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들은, 원주방향을 따라서 내측에 설치된 복수의 블레이드(11, 21)들과, 원주방향을 따라서 복수의 블레이드(11, 21)들이 결합되는 지지부(12, 22)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 블레이드(11, 21)들은, 원주방향으로 복수로 설치되어 회전에 의하여 축방향 유체 흐름을 형성하거나 역으로 축방향 유체 흐름에 의하여 회전되는 구성으로서, 회전기기가 설치되는 환경에 따라서 세부 프로파일, 숫자 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 지지부(12, 22)는, 원주방향을 따라서 복수의 블레이드(11, 21)들이 결합되는 구성으로서 결합되는 회전모듈(40)과의 결합구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
일 예로서, 상기 지지부(12, 22)는, 도 1 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 원통형상을 이루고, 상기 복수의 블레이드(11, 21)들은, 상기 원통형상의 지지부(12, 22)의 내주면 측에 설치될 수 있다.
다른 예로서, 상기 지지부(12, 22)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 실린더 형상 또는 콘형상을 이루고, 상기 복수의 블레이드(11, 21)들은, 지지부(12, 22)의 외주면에 설치될 수 있다.
한편, 상기 복수의 블레이드(11, 21)들은, 원주방향을 따라서 설치되어 회전에 의하여 물, 공기 등의 유체의 흐름을 형성하거나 유체의 흐름에 의하여 회전되어, 추진체가 결합된 추진대상에 대한 추력을 발생시키는 구성(회전되는 경우 전기를 생성하는 발전기)으로서, 설치 조건에 따라서 그 숫자, 단면구조, 반경방향 길이 등이 결정될 수 있다.
상기 회전모듈(40)은, 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들을 회전구동하거나 회전되는 구성으로서, 도 1에 도시된 바와 같은, 림 구동구조, 도 6에 도시된 바와 같은, 축 구동구조 등, 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들과의 회전결합방식에 따라서 다양한 실시예가 가능하다.
일 예로서, 상기 회전모듈(40)은, 도 1 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들이 축방향으로 배치되고 상기 복수의 블레이드(11, 21)들이 내주면에 설치될 수 있도록 중공형 구조를 가지는 바디부(41)와; 상기 바디부(41)에 설치되어 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들 각각에 대응되어 전원(80)에 의하여 회전구동하는 복수의 전기회전구동부(100, 200)들을 포함할 수 있다.
상기 바디부(41)는, 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들이 축방향으로 배치되고 상기 복수의 블레이드(11, 21)들이 내주면에 설치될 수 있도록 중공형 구조를 가지는 구성으로서, 후술하는 복수의 프로펠러모듈(10, 20)과의 결합구조에 따라 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 바디부(41)는, 복수의 프로펠러모듈(10, 20)에 의한 블레이드(11, 21)의 회전에 의하여 유체의 흐름을 가이드할 수 있도록 덕트 구조를 가지는 등 다양한 구조를 가질 수 있다.
그리고 상기 바디부(41)는, 회전기기가 해상, 수중에 사용될 때, 전기 부품들이 물로부터 보호될 수 있도록 후술하는 전기회전구동부(100, 200)의 주요 구성, 즉 고정자부(110, 210) 및 회전자부(120, 220)의 구성일부가 밀폐된 상태로 설치될 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 바디부(41)는, 후술하는 전기회전구동부(100, 200)가 설치되는 한편, 앞서 설명한 이동체와 하나 이상의 결합부에 의하여 결합될 수 있다.
상기 결합부는, 상기 바디부(41)를 이동체에 결합시키는 구성으로서 결합구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
상기 복수의 전기회전구동부(100, 200)들은, 상기 바디부(41)에 설치되어 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들 각각에 대응되어 전원(80)에 의하여 회전구동하는 구성으로서, 그 구동구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 복수의 전기회전구동부(100, 200)들은, 도 1 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 축방향으로 복수의, 예를 들면 제1전기회전구동부(100) 및 제2전기회전구동부(200)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 각 전기회전구동부(100, 200)는, 대응되는 상기 프로펠러모듈(10, 20)에 대응되는 위치에서 상기 바디부(41)에 고정되는 고정자부(110, 210)와; 대응되는 상기 프로펠러모듈(10, 20)에 결합되어 상기 고정자부(110, 210)와의 자기작용에 의하여 회전되는 회전자부(120, 220)를 포함할 수 있다.
상기 고정자부(110, 210)는, 대응되는 상기 프로펠러모듈(10, 20)에 대응되는 위치에서 상기 바디부(41)에 고정되는 구성으로서, 후술하는 회전자부(120, 220)와의 조합구성에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 고정자부(110, 210)는, 도 2a 및 도 2b, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 바디부(41)의 내측 내주면에 하나로 설치될 수 있다.
또한, 상기 고정자부(110, 210)는, 도 3a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 바디부(41)의 내측 내주면 및 외주면에 한 쌍으로 설치, 즉 특허문헌 1에 개시된 2중공극 구조가 적용될 수 있다.
즉, 상기 고정자부(110, 210)는, 반경방향을 기준으로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 버니어형 2중 공극 회전자부(130), 또는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 표면 부착형 2중 공극 회전자부(150)를 사이에 두고 한 쌍으로 설치될 수 있다.
이하 상기 고정자부(110, 210)가 한 쌍으로 설치된 경우로서, 도 3a 및 도 3b, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.
일예로서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 버니어형 2중 공극 구조의 경우, 상기 회전자부(130)는, 한 쌍의 고정자부(110, 210)들 사이에 설치되어 내주면 및 외주면 각각에서 고정자부(110, 210)와 제1공극 및 제2공극, 즉 2중 공극 구조를 이룰 수 있다.
그리고 상기 회전자부(130)는, 원주방향을 따라서 미리 설정된 간격으로 배치된 복수의 영구자석(131)들과, 상기 복수의 영구자석(131)들 사이에 설치된 복수의 회전자 철심(132)을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 표면 부착형 2중 공극 구조의 경우, 상기 회전자부(150)는, 한 쌍의 고정자부(110, 210)들 사이에 설치되어 내주면 및 외주면 각각에서 고정자부(110, 210)와 제1공극 및 제2공극, 즉 2중 공극 구조를 이룰 수 있다.
그리고 상기 회전자부(150)는, 표면 부착형 영구자석설치부(152)과, 상기 영구자석설치부(152)의 내주면 및 외주면에 한 쌍의 고정자부(110, 210)에 대응되어 원주방향을 따라서 설치되는 한 쌍의 표면 부착형 영구자석(151)들을 포함할 수 있다.
한편, 도 3a 및 도 3b에 도시된 회전자부(130), 도 4a 및 도 4b에 도시된 회전자부(150)는, 바디부(41)의 내측에 설치된 프로펠러모듈(10, 20)과 연결부(123, 223)에 의하여 연결될 수 있다.
상기 연결부(123, 223)는, 별도 부재로 또는 일체로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.
아울러, 상기 연결부(123, 223)는, 바디부(41)에 지지된 상태로 회전되는 것이 바람직한바, 하나 이상의 베어링(51, 56)에 의하여 바디부(41)에 대하여 회전가능하게 지지될 수 있다.
한편, 상기 고정자부(110, 210)는, 바디부(41)에 설치된 코어(111)와, 상기 코어(111)에 권선되는 권선코일(112)를 포함할 수 있다.
상기 코어(111)는, 바디부(41)에 설치되어 권선코일(112)이 권선되는 구성으로서, 자성체로 구성될 수 있다.
상기 권선코일(112)은, 코어(111)에 권선되어 전원 인가에 의하여 자속을 발생시키는 코일로서 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 고정자부(110, 210)는, 버니어형 2중공극 회전자부(130)와 표면 부착형 2중공극 회전자부(150)의 회전구동 원리에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있다.
상기 버니어형 2중공극 회전자부(130)와 표면 부착형 2중공극 회전자부(150)는, 대응되는 상기 프로펠러모듈(10, 20)에 결합되어 상기 고정자부(110, 210)와의 자기작용에 의하여 회전되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 버니어형 2중공극 회전자부(130)는 원주방향을 따라서 배치된 복수의 버니어형 2중공극 회전자 영구자석(131)과 버니어형 2중공극 회전자 철심 (132)으로 구성되고, 표면 부착형 2중공극 회전자부(150)는 중심방향으로 배치된 복수의 표면 부착형 영구자석(151)과 표면 부착형 자석설치부(152)로 구성될 수 있다.
상기 복수의 버니어형 2중공극 회전자 영구자석(131)과 표면 부착형 영구자석(151)들은, 앞서 설명한 고정자부(110, 210)와의 자기작용에 의하여 버니어형 2중공극 회전자부(130)와 표면 부착형 2중공극 회전자부(150)를 회전시키기 위한 구성으로서, 고정자부(110, 210)와의 회전구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 회전자부(130, 150) 및 연결부(123, 223)는, 바디부(41)에 대하여 회전될 수 있도록 설치될 필요가 있는바, 바디부(41)에 대하여 안정적으로 회전될 수 있도록 하나 이상의 베어링(51~56)에 의하여 바디부(41)에 대하여 회전가능하게 지지되어 설치될 수 있다.
상기 베어링(51~56)은, 상기 회전자부(130, 150) 및 연결부(123, 223)가 바디부(41)에 대하여 안정적으로 회전될 수 있도록 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
특히 본 발명에 따른 회전기기가 해상, 수중에 설치된 경우, 상기 베어링(51~56)들 중 고정자부(110, 210)가 설치되는 바디부(41)의 내부로 물이 유입되는 것을 방지할 수 있는 미케니컬 실로 구성될 수 있다.
한편, 특허문헌 1에 개시된 구조가 적용된 구조와 관련하여, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 회전모듈(40)의 고정자부(110)는, 원통형 구조의 버니어형 2중공극 회전자부(130)의 내주측 및 외주측 각각에 설치되어, 권선코일(112)가 권선되는 치형구조가 외주면 및 내주면에 각각 형성된 한 쌍의 코어(111)와, 상기 코어(111)의 치형구조에 권선되는 권선코일(112)로 구성될 수 있다.
이때 상기 코어(111)의 치형구조 및 권선코일(112)의 배치는, 인가되는 전원의 종류, 예를 들면 3상전원이 인가되는 경우 3배수로 설정될 수 있다.
한편, 상기 고정자부(110)는, 내주측에 프로펠러 모듈(10, 20)들이 설치됨을 고려하여 내측에 위치된 고정자부(110)의 코어(111)는, 중공형 실린더 구조를 가짐이 바람직하다.
상기 버니어형 2중공극 회전자부(130)는, 원주방향을 따라 결합되는 복수의 버니어형 2중공극 회전자 영구자석(131)과 버니어형 2중공극 회전자 철심 (132)들을 포함할 수 있다.
특히, 내주측 및 외주측에 설치된 고정자(110)의 권선코일(112)에 인가되는 3상전원에 의하여 자속의 전자기적 상호작용에 의하여 일정한 방향으로 회전되도록, 복수의 버니어형 2중공극 영구자석(131)들이 원주“‡향을 따라 N극 및 S극(→ ←)이 서로 번갈아가면서 설치(도면 상에 자극방향을 기준으로 →, ←로 표시)될 수 있다. 또한, 복수의 표면 부착형 영구자석(151)들이 반경 방향을 따라서 N극 및 S극(↑, ↓)이 서로 번갈아 가면서 설치(도면 상에 자극방향을 기준으로 로 ↑, ↓로 표시)될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 회전기기가 해상, 수중에 설치된 경우, 고정자부(110, 210)가 설치되는 바디부(41)의 내부로 물이 유입될 수 있는바, 이를 방지하기 위하여, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 고정자부(110, 210)를 실링하여 복개하는 제1캔부재(141)와, 회전자부(120, 220)의 영구자석(121, 221)을 실링하여 복개하는 제2캔부재(142)를 포함할 수 있다.
상기 제1캔부재(141) 및 제2캔부재(142)는, 각각 고정자부(110), 210) 및 영구자석(121, 221)를 실링하여 보호하는 부재로서, 자속이 통하는 CFRP, 에폭시 등의 재질이 사용될 수 있으며, 코팅, 몰딩, 필름결합 등 다양한 방법에 의하여 설치될 수 있다.
한편, 상기와 같은 구성을 가지는, 복수의 전기회전구동부(100, 200)는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 전원(80)에서 각각 독립적으로 제어하기 위한 인버터(81, 82)를 구비하여 독립적으로 제어되거나, 도 8b에 도시된 바와 같이, 하나의 인버터(81)에 의하여 제어될 수 있다.
그리고 상기와 같은 구성을 가지는, 복수의 전기회전구동부(100, 200)는, 각 프로펠러 모듈(10, 20)의 회전방향이 동일한 방향 또는 서로 다른 방향의 제어가 가능하다.
특히 복수의 전기회전구동부(100, 200)는, 인접한 프로펠러 모듈(10, 20)과 서로 다른 방향으로 회전되도록 제어될 수 있다.
예로서, 상기 복수의 프로펠러 모듈(10, 20)들 중 적어도 하나는 나머지 하나의 회전방향이 서로 다르게 설정될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 복수의 전기회전구동부(100, 200)가, 제1프로펠러 모듈(10)의 회전구동하는 제1전기회전구동부(100)와, 제2프로펠러 모듈(20)의 회전구동하는 제2전기회전구동부(200)를 포함하는 경우, 제1전기회전구동부(100) 및 제2전기회전구동부(200)는, 제1프로펠러 모듈(10) 및 제2프로펠러 모듈(20)이 서로 다른 회전방향, 즉 상반회전이 되도록 회전구동할 수 있다.
다른 예로서, 상기 회전모듈(40)은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 양단 중 적어도 하나에 상기 프로펠러모듈(10, 20)가 결합되는 회전샤프트(60)와; 상기 회전샤프트(60)를 회전가능하게 지지하는 바디부(41)와; 상기 바디부(41)에 설치되어 상기 프로펠러모듈(10, 20)가 결합된 상기 회전샤프트(60)를 회전구동하는 전기회전구동부(100)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 프로펠러모듈(10, 20)의 지지부(12, 22)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 실린더 형상 또는 콘형상을 이루고, 상기 복수의 블레이드(11, 21)들은, 지지부(12, 22)의 외주면에 설치될 수 있다.
상기 회전샤프트(60)는, 양단 중 적어도 하나에 상기 프로펠러모듈(10, 20)가 결합되는 구성으로서, 전기회전구동부(100)에 의하여 회전되는 구성으로서, 하나의 샤프트 또는 복수의 샤프트 등 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 회전샤프트(60)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 양단에 프로펠러모듈(10, 20)가 결합될 수 있다.
그리고 상기 회전샤프트(60)는, 일단에 하나의 프로펠러모듈(20)이 결합될 수 있다.
상기 바디부(41)는, 상기 회전샤프트(60)를 회전가능하게 지지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다
한편, 상기 바디부(41)는, 전기회전구동부(100, 200)가 설치되는 한편, 앞서 설명한 이동체와 하나 이상의 결합부에 의하여 결합될 수 있다.
상기 결합부는, 상기 바디부(41)를 이동체에 결합시키는 구성으로서 결합구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
상기 전기회전구동부(100)는, 상기 바디부(41)에 설치되어 상기 프로펠러모듈(10, 20)가 결합된 상기 회전샤프트(60)를 회전구동하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 전기회전구동부(100)는, 상기 바디부(41)에 결합되는 고정자부(110)와; 상기 회전샤프트(60)와 결합되어 상기 고정자부(110)와의 자기 작용에 의하여 회전되는 버니어형 2중공극 회전자부(130) 또는 표면 부착형 2중공극 회전자부(150)를 포함할 수 있다.
상기 고정자부(110)는, 상기 바디부(41)에 결합되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 고정자부(110)는, 상기 바디부(41)에 설치된 코어(111)와, 상기 코어(111)에 권선되는 권선코일(112)를 포함할 수 있다.
상기 코어(111)는, 바디부(41)에 설치되어 권선코일(112)이 권선되는 구성으로서, 자성체로 구성될 수 있다.
상기 권선코일(112)은, 코어(111)에 권선되어 전원 인가에 의하여 자속을 발생시키는 코일로서 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 고정자부(110)는, 후술하는 버니어형 2중공극 회전자부(130)와, 표면 부착형 2중공극 회전자부(150)의 회전구동 원리에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있다.
상기 버니어형 2중공극 회전자부(130)와 표면 부착형 2중공극 회전자부(150)는, 상기 회전샤프트(60)와 결합되어 상기 고정자부(110)와의 자기 작용에 의하여 회전되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 버니어형 2중공극 회전자부(130)와 표면 부착형 2중공극 회전자부(150)는 각각 앞에서 설명한 도 4a, 도 4b 및 도 5a, 도 5b에서 형태와 동일하다.
아울러, 버니어형 2중공극 회전자부(130)와 표면 부착형 2중공극 회전자부(150)는 바디부(41)에 지지된 상태로 회전되는 것이 바람직한바, 하나 이상의 베어링(73~76)에 의하여 바디부(41)에 대하여 회전가능하게 지지될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 고효율 회전기기는, 회전모듈이 회전구동하는 전동기로 구성되어 회전모듈에 대하여 전기인가에 의하여 회전구동하는 추진체의 예를 들어 설명하였으나, 역으로 프로펠러의 회전에 의하여 회전됨으로써 회전모듈이 전기를 발생시키는 발전기로도 적용 가능함은 물론이다.
이때 상기 회전모듈은, 프로펠러의 회전에 의하여 회전됨으로써 전기를 발전시키는 발전모듈로서 구성될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10, 20 : 프로펠러모듈 40 : 구동모듈
100, 200 : 전기회전구동부 110, 210 : 고정자부
120, 130, 150, 220 : 회전자부

Claims (12)

  1. 원주방향을 따라서 내측에 설치된 복수의 블레이드(11, 21)들을 포함하는 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들과;
    상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들을 회전구동하거나 회전구동되는 회전모듈(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전모듈(40)은,
    상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들이 축방향으로 배치되고 상기 복수의 블레이드(11, 21)들이 내주면에 설치될 수 있도록 중공형 구조를 가지는 바디부(41)와;
    상기 바디부(41)에 설치되어 상기 복수의 프로펠러모듈(10, 20)들 각각에 대응되어 전원(80)에 의하여 회전구동하는 복수의 전기회전구동부(100, 200)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전기회전구동부(100, 200)는,
    대응되는 상기 프로펠러모듈(10, 20)에 대응되는 위치에서 상기 바디부(41)에 고정되는 고정자부(110, 210)와;
    대응되는 상기 프로펠러모듈(10, 20)에 결합되어 상기 고정자부(110, 210)와의 자기작용에 의하여 회전되는 회전자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 고정자부(110, 210)는,
    반경방향을 기준으로 상기 회전자부를 사이에 두고 한 쌍으로 설치된 것을 특징으로 하는 회전기기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전자부는,
    원주방향을 따라서 미리 설정된 간격으로 배치된 복수의 영구자석(131)들과,
    상기 복수의 영구자석(131)들 사이에 설치된 복수의 회전자 철심(132)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전자부는,
    표면 부착형 영구자석설치부(152)과,
    상기 영구자석설치부(152)의 내주면 및 외주면에 한 쌍의 고정자부(110, 210)에 대응되어 원주방향을 따라서 설치되는 한 쌍의 표면 부착형 영구자석(151)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전모듈(40)은,
    양단 중 적어도 하나에 상기 프로펠러모듈(10, 20)가 결합되는 회전샤프트(60)와;
    상기 회전샤프트(60)를 회전가능하게 지지하는 바디부(41)와;
    상기 바디부(41)에 설치되어 상기 프로펠러모듈(10, 20)가 결합된 상기 회전샤프트(60)를 회전구동하는 전기회전구동부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전기회전구동부(100)는,
    상기 바디부(41)에 결합되는 고정자부(110)와;
    상기 회전샤프트(60)와 결합되어 상기 고정자부(110)와의 자기 작용에 의하여 회전되는 회전자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 고정자부(110)는,
    반경방향을 기준으로 상기 회전자부(120)를 사이에 두고 한 쌍으로 설치된 것을 특징으로 하는 회전기기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 회전자부는,
    원주방향을 따라서 미리 설정된 간격으로 배치된 복수의 영구자석(131)들과,
    상기 복수의 영구자석(131)들 사이에 설치된 복수의 회전자 철심(132)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 회전자부는,
    표면 부착형 영구자석설치부(152)과,
    상기 영구자석설치부(152)의 내주면 및 외주면에 한 쌍의 고정자부(110, 210)에 대응되어 원주방향을 따라서 설치되는 한 쌍의 표면 부착형 영구자석(151)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전기기.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 프로펠러 모듈(10, 20)들 중 적어도 하나는 나머지 하나의 회전방향이 서로 다른 것을 특징으로 하는 회전기기.
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