CN102141010A - 水平型风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水平型风力发电机，其包括：支撑主体部，设置在地面上；中心轴，在所述支撑主体部的中心向垂直于地面的方向突出，并可旋转；连接部，从所述中心轴的端部向水平方向延伸；支撑轴，从所述连接部的端部向上方延伸；水平轴，从所述支撑轴的一侧向左、右延伸；多个旋转体，与所述水平轴结合，并可随风旋转；方向设定部，配置在所述支撑轴的端部；其中，所述支撑轴相对于所述中心轴偏心设置。改进通过方向设定部的结构使发电机自动地随风向旋转且根据风的作用而转动的旋转体的结构，从而能够达到最高效率。

Description

水平型风力发电机
技术领域
本发明涉及一种水平型风力发电机，具体涉及一种通过改良随风向自动转动且因风的作用而旋转的旋转体的构造，从而能够达到最大效率的水平型风力发电机。
背景技术
风力发电和太阳能一样，属于自然能源，与煤炭、天然气等化石能源释放大气污染物质和温室气体不同，是一种不释放污染物质的具有代表性的环保型清洁能源。
这样的风力发电最近通过不断地改进，提高了机器的可靠性，而且作为利用自然能源的发电系统，其优越性变得更加突出。
还有，全世界对风力发电的需求不断增加，预计今后在世界范围内风力发电装置的建设将会更加活跃。
通常，风力发电机根据旋转轴对地面的方向分为水平型风力方式和垂直型风力方式。
在此，水平型风力方式是指作为转子(rotor)的风车旋转轴相对于地面水平旋转的方式，分为叶片(blade)式，荷兰(dutch)式，帆翼(sail wing)式，螺旋桨(propeller)式等的风车结构。
而且，垂直型风力方式是指作为转子(rotor)的风车旋转轴对地面垂直地旋转的方式，分为横流(crossflow)式，达里厄(darrieus)式，萨沃尼斯(sabonius)式，桨叶(paddle)式等的风车结构。
如上所述的垂直型风力方式，具有其运行与风向无关的优点，因此多设置利用在沙漠、平原等地，其还具有无需设置风力追踪装置，且系统价格也低廉的优点。
但是，所述垂直型风力方式与水平型风力方式相比，具有效率很低的问题。
特别是由于在韩国，长时间稳定地刮强风的地域很少的地理特征，因此比起所述垂直型风力方式，水平型风力方式的发电机更有效。
因此，能够将水平型风力方式发电机的效率最大化的水平型风力发电机的开发正在抬头。
发明内容
本发明是为了改善以上问题所创作的，本发明的目的在于，提供一种水平型风力发电机，其通过对根据方向设定部的结构随风向自动转动且受风的作用而旋转的旋转体构造进行改进，从而能够达到最高效率。
本发明的另一目的在于，提供一种水平型风力发电机，其通过将支撑旋转体的支撑轴相对于中心轴而偏心设置，从而能够迅速确定初始方向，并且能够使由于旋转体的旋转而产生的震动最小化。
本发明又另一目的在于，提供一种水平型风力发电机，其通过在旋转体上增加风向引导部结构，以使风向朝向旋转体，从而使旋转体按规定方向旋转的同时，在相同强度的风力下能够加速旋转体的转动。
本发明的又一目的在于，提供一种水平型风力发电机，其通过将用于转动旋转体的叶片部构成为能够根据风的作用而折叠或展开，使叶片部根据风的作用自动地驱动，从而能够使初始启动容易，提高耐久性。
上述目的可根据本发明涉及的水平型风力发电机来实现，所述水平型风力发电机包括：支撑主体部，设置在地面上；中心轴，从所述支撑主体部的中心向垂直于地面的方向突出，并且可旋转；连接部，从所述中心轴的端部向水平方向延伸；支撑轴，从所述连接部的端部向上方延伸；水平轴，从所述支撑轴的一侧向左、右延伸；多个旋转体，其与所述水平轴结合，并且能够随风进行旋转；方向设定部，其配置在所述支撑轴的端部；其中，所述支撑轴相对于所述中心轴偏心设置。
在此，所述旋转体可以包括：主体部，包括与所述水平轴结合的旋转轴，且具有圆筒形状；支撑部，沿着所述主体部的外周按规定间距突出形成；叶片部，与所述支撑部结合；风向引导部，配置在所述主体部的上、下部。
而且，所述叶片部可以与所述支撑部的一侧结合，并且能够根据风的作用而展开、折叠。
在此，所述风向引导部可以包括：框架部，形成在所述旋转体的两侧部；风向引导膜，具有与所述叶片部相对应的宽度，并与所述框架部结合。
而且，所述风向引导膜可以按事先设定的曲率设置，以将吹向所述旋转体的风导向所述叶片部。
一方面，所述支撑轴可以设置成从所述中心轴偏心3～10度。
还有，可以使所述方向设定部在俯视时具有V字形状，从而使所述中心轴向风吹来的方向旋转。
在此，所述水平轴可以沿着所述支撑轴的长度方向形成有多个。
而且，所述水平轴的剖面可以是圆形或者正多边形。
根据本发明，对通过方向设定部的结构随风向自动转动且受风的作用而旋转的旋转体的构造进行改进，从而可达到最高效率。
而且，将支撑旋转体的支撑轴对于中心轴偏心设置，从而能够迅速确定初始方向，并且使由于旋转体的旋转而产生的震动最小化。
还有，在旋转体上增加风向引导部，以使风向朝向旋转体，从而使旋转体按规定的方向转动的同时，在相同强度的风力下能够加速旋转体的旋转。
另外，通过将转动旋转体的叶片部构成为，能够根据风的作用展开、折叠，从而根据风的作用使叶片部自动地被驱动，因此可使初始启动容易，并提高耐久性。
附图说明
下面的附图用于理解上述发明的详细说明和本发明的技术思想，因此，本发明不能限定解释于下面的附图所示的事项。
图1是示出本发明涉及的水平型风力发电机的旋转体的立体图。
图2是示出本发明涉及的水平型风力发电机的旋转体的侧视图。
图3是示出本发明涉及的水平型风力发电机的立体图。
图4是示出本发明涉及的水平型风力发电机的主视图。
附图标记：
10：支撑主体部    20：中心轴
30：连接部        40：支撑轴
50：水平轴        60：旋转体
61：旋转轴      62：主体部
63：支撑部      64：叶片部
65：风向引导部  66：框架部
67：风向引导膜  70：方向设定部
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的构成。
之前，本说明书及权利要求书中所使用的术语不能限定解释于辞典的含义，根据发明者为了用最好的方式说明本人的发明可适当地定义术语概念的原则，应以符合本发明技术思想的含义和概念来进行解释。
因此，本说明书上记载的实施例以及附图所示的结构仅是本发明的优选实施例，并没有全部体现本发明的技术思想，应理解为在提出本申请时可以有代替这些的多种等同物和变形例。
图1是示出本发明涉及的水平型风力发电机的旋转体的立体图，图2是示出本发明涉及的水平型风力发电机的旋转体的侧视图，图3是示出本发明涉及的水平型风力发电机的立体图，图4是示出本发明涉及的水平型风力发电机的主视图。
参照图1至图4，本发明涉及的水平型风力发电机包括：支撑主体部10，设置在地面上；中心轴20，从所述支撑主体部10的中心向地面垂直方向突出设置，并且能够进行旋转；连接部30，从所述中心轴20的端部向水平方向延伸；支撑轴40，从所述连接部30的端部向上方延伸；水平轴50，从所述支撑轴40的一侧向左、右延伸；多个旋转体60，与所述水平轴50结合，且被设置成可随风旋转；方向设定部70，配置在所述支撑轴40的端部；其中，所述支撑轴40对于所述中心轴20偏心设置。
在此，本发明涉及的水平型风力发电机，如图3至图4所示，可以包括：中心轴20，从所述支撑主体部10的中心向垂直方向突出；连接部30，从所述中心轴20延伸；以及支撑轴40；水平轴50，从所述支撑轴40的一侧向左、右延伸形成；旋转体60，与所述水平轴50结合，并且随风进行旋转。
在此，所述支撑主体部10是提供设置所述中心轴20的空间的构成要素。如图3所示，可具有圆盘形状，但不限定于此，当然也可具有多种多样的板状形态。
而且，所述中心轴20是与后述的连接部30及支撑轴40一起构成发电机的轴的构成要素，自所述支撑主体部10的中心向垂直于地面的方向可旋转地设置。
在此，所述发电机的轴由从所述中心轴20延伸的连接部30及支撑轴40构成。如图3至图4所示，所述连接部30从所述中心轴20的端部水平地延伸，而所述支撑轴40从所述连接部30的端部向上方延伸形成。
在此，如图4所示，所述支撑轴40相对于所述中心轴20偏心设置，以使随风向而旋转的所述中心轴20的转动更加容易。
即，使所述支撑轴40从中心轴20偏心规定角度，以使与所述支撑轴40结合的左、右侧旋转体60的载重不同，从而与所述支撑轴40被施加相同载重的情况相比，使所述中心轴20的旋转更容易。
因此，所述中心轴20根据施加在后述的方向设定部70上的风的作用而自然地旋转，从而能够迅速确定初始方向。
在此，所述支撑轴40从所述中心轴20偏心规定角度(a°)，优选所述支撑轴40对于所述中心轴20偏心3至10度。
在此，当所述偏心角度小于3度时，不容易实现偏心带来的中心轴20的旋转，而当所述偏心角度超过10度时，结合在所述支撑轴40上的左、右侧旋转体60的载重差距被设定得过大，以使所述中心轴20的旋转偏向于一方向，从而有可能发生由旋转体60的转动而带来的震动变大的问题。
在此，所述旋转体60是随着风而旋转的构成要素，并与沿着所述支撑轴40的长度方向左、右延伸的水平轴50结合。
在此，如图1至图2所示，所述旋转体60可以包括：主体部62，其包括与所述水平轴50结合的旋转轴61，并且具有圆筒形状；支撑部63，沿着所述主体部62的外周按规定间距突出形成；叶片部64，与所述支撑部63结合；风向引导部65，配置在所述主体部62的上下部。
另外，所述叶片部64是通过受风而提供用于转动旋转体60的旋转力的构成要素，其与所述支撑部63的一侧结合，并且可根据风的作用能够展开或折叠。
在此，所述叶片部64通过弯曲部分和圆形线圈弹簧与所述支撑部63结合，所以有风时展开、无风时折叠。
因此，即使在所述叶片部64及支撑部63中流入雪、雨、异物等，由于通过所述旋转体60的转动使所述叶片部64被展开，导致内部空间被开放，所以通过旋转体60的转动，流入的异物可自动地被排出。
另外，所述风向引导部65是将吹向所述旋转体60方向的风引向所述叶片部64方向，从而提高所述旋转体60的旋转效率的构成要素，其分别配置在所述旋转体60的上、下部侧，将从所述旋转体60的上、下部吹来的风引向所述叶片部64，从而加速所述旋转体60的旋转。
在此，如图1至图2所示，所述风向引导部65可以包括：框架部66，形成在所述旋转体60的两侧部；风向引导膜67，具有与所述叶片部64相对应的宽度，并与所述框架部66结合。
即，如图2所示，所述风向引导膜67为了将吹向所述旋转体60的风引向所述叶片部64，以事先设定的曲率固定设置在所述旋转体60的上、下侧。而且，下侧风向引导膜67将从旋转体60的下部吹来的风向上方传送，上侧风向引导膜67将从旋转体60的上部吹来的风向下方传送，从而能够提高旋转体60的旋转效率。
另外，在图3至图4中示出了由一对水平轴50实现的单层形态的风力发电机，但并不限定于此，根据发电容量，还可以是，所述水平轴50沿着所述支撑轴40的长度方向形成有多个且在各水平轴50上分别设置有所述旋转体60的多层形态。
并且，如图3至图4所示，所述水平轴50在剖面上可为圆形，但并不限定于此，也可以是正多边形等多种形态，并与所述旋转轴61对应地结合。
另一方面，所述方向设定部70是配置在所述支撑轴40的端部上的构成要素，起到使所述支撑轴40以及与其联动的连接部30和中心轴20随风自然旋转的作用。
在此，如图3至图4所示，所述方向设定部70在俯视时具有V字形状，可以使所述中心轴20向风吹来的方向旋转。
另外，在本说明书中，虽然未描述所述旋转体60的旋转力通过轴和齿轮等手段传递至通过所述旋转体60的旋转而发电的发电部的结构，这是由于将旋转力转换成电力的技术是该技术领域所公知的，因此省略。
如上所述，本发明涉及的水平型风力发电机，通过改进旋转体的结构能够达到最高效率，其中，该旋转体根据方向设定部的结构自动地向风向旋转且受风的作用而进行转动。
还有，使支撑旋转体的支撑轴相对于中心轴偏心，从而能够迅速确定初始方向，并且使由于旋转体的转动而产生的震动最小化。而且，在旋转体上增设风向引导部结构，使风向朝向旋转体，从而使旋转体向规定的方向旋转的同时，在相同强度的风力下可以加速旋转体的旋转。
另外，使转动旋转体的叶片部构成为可根据风的作用而折叠或展开，从而根据风的作用使叶片部自动地被驱动，从而能使初始启动容易，并提高耐久性。
以上，本发明虽然以限定的实施例和附图进行了说明，但是本发明的技术思想并不受限于此，本发明所属技术领域的技术人员在本发明的技术思想和下述的权利要求范围的均等范围内，可进行多种修正以及变形。

Claims (9)

1.一种水平型风力发电机，其特征在于，包括：
支撑主体部，设置在地面上；
中心轴，从所述支撑主体部的中心向垂直于地面的方向突出，并能够进行旋转；
连接部，从所述中心轴的端部向水平方向延伸；
支撑轴，从所述连接部的端部向上方延伸；
水平轴，从所述支撑轴的一侧向左、右延伸；
多个旋转体，与所述水平轴结合，并能够随风旋转；
方向设定部，配置在所述支撑轴的端部；
其中，所述支撑轴相对于所述中心轴偏心设置。
2.根据权利要求1所述的水平型风力发电机，其特征在于，所述旋转体包括：
主体部，包括与所述水平轴结合的旋转轴，且具有圆筒形状；
支撑部，沿着所述主体部的外周按规定间距突出形成；
叶片部，与所述支撑部结合；
风向引导部，配置在所述主体部的上、下部。
3.根据权利要求2所述的水平型风力发电机，其特征在于，
所述叶片部与所述支撑部的一侧结合，并且能够根据风的作用而展开或折叠。
4.根据权利要求3所述的水平型风力发电机，其特征在于，所述风向引导部包括：
框架部，形成在所述旋转体的两侧部；
风向引导膜，具有与所述叶片部相对应的宽度，并与所述框架部结合。
5.根据权利要求4所述的水平型风力发电机，其特征在于，
所述风向引导膜以事先设定的曲率设置，从而将吹向所述旋转体的风引导至所述叶片部。
6.根据权利要求1所述的水平型风力发电机，其特征在于，
所述支撑轴从所述中心轴偏心3至10度。
7.根据权利要求1所述的水平型风力发电机，其特征在于，
所述方向设定部在俯视时具有V字形状，从而使所述中心轴向风吹来的方向旋转。
8.根据权利要求1所述的水平型风力发电机，其特征在于，
所述水平轴沿着所述支撑轴的长度方向形成有多个。
9.根据权利要求1所述的水平型风力发电机，其特征在于，
所述水平轴的剖面为圆形或者正多边形。
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