KR100467061B1 - 풍력발전기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일상생활에서 발생되는 바람을 최대한 활용하여 발전하는데 이용함과 아울러 태풍 및 폭풍등의 강한 바람에도 버틸 수 있는 안전장치를 구비한 풍력발전기에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 미미한 바람을 모아 터빈의 깃에 집중하여 바람의 활용을 최대한 향상시켜 발전기의 효율을 높이고, 태풍 및 폭풍등으로 인한 강한 바람으로 부터 풍력발전기를 안전하게 보호할 수 있는 풍력발전기를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 풍력발전기에 있어서, 중심부에 수직 상향으로 소정 높이 형성된 기준축을 설치하여 지면에 고정되는 베이스프레임과, 상기 기준축에 끼워져 회전하는 회동관과, 상기 회동관의 일측에 지지프레임에 지지되고 소정 바람을 받아 회전하도록 회전체의 원주에 여러 개의 깃(blade)이 구비하여 상기 지지프레임의 양측에 구비된 터빈과, 상기 회동관의 일측 즉, 상기 터빈의 반대방향에 구비되어 바람을 상기 터빈의 깃에 안내하도록 횡단면이 ‘∨’형상인 제 1안내판과, 상기 터빈의 회전축의 하부에는 베벨기어를 구비하고 상기 회전축의 베벨기어에 맞물려 터빈의 회전력을 전달받는 제 1,2동력전달축과, 상기 터빈의 회전시 마찰저항을 줄이기 위해 상기 터빈의 회전축의 하부에 구비되어 상기 터빈의 회전축을 지지하는 회전마찰 감소수단과, 상기 제 1,2동력전달축의 회전력을 전달받아 발전하는 발전기와, 상기 터빈의 과도한 회전을 방지하기 위해 상기 터빈의 과도한 회전시 상기 터빈의 깃을 회동시켜 바람의 영향을 받지 않도록 하는 안전수단으로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일상생활에서 발생되는 바람을 최대한 활용하여 발전하는데 이용함과 아울러 태풍 및 폭풍등의 강한 바람에도 버틸 수 있는 안전장치를 구비한 풍력발전기에 관한 것이다.
일반적으로 전기를 얻기 위한 발전(發電)의 형태로서는 물의 낙차를 이용한 수력발전, 연료를 태움으로 얻어지는 화력발전, 핵분열을 이용한 원자력발전 및 바람을 이용한 풍력발전 등으로 구분할 수 있는 것으로서, 계절과 지형적인 영향에따라 적절한 발전장치를 설치하여 전력을 얻고 있는 실정이다.
이중, 풍력발전은 자연현상인 바람을 이용하여 전력을 얻는 장치로서 다른 발전시설물과는 달리 설치비용이 저렴하고 가정이나 지역단위로 개별적 발전을 하기 용이한 장점을 가지고 있는 것이다.
도 12는 일반적인 풍력발전기를 나타낸 정면도이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이 일반적인 풍력발전기는 바람에 의해 회전되는 회전날개(501)와, 상기 회전날개(501)의 회전력에 의해 전력을 생산하는발전기(500)와, 상기 발전기(500) 및 회전날개(501)를 지지하는 지지프레임(600)으로 구성된다.
그러나, 상기의 풍력발전기는 상기 발전기의 회전축으로부터 방사상으로 소정 길이를 가진 회전날개를 다수 구비하였는데, 상기 회전날개의 일부분에 바람이 부딪혀 회전될 경우 상기 회전날개의 타부분은 자중에 의해 상기 회전날개의 회전을 방해하는데, 다시말해 회전축으로부터 상기 회전날개의 일단으로 갈수록 상기 회전날개의 회전거리에는 차이가 나게 되어 같은 각도를 회전하는 일체형의 회전날개는 일측과 타측의 회전력이 서로 상쇄되어 풍력발전기의 효율을 감소시키는 문제점이 야기되었다.
또한, 바람을 모아 상기 회전날개로 집중시키는 별도의 장치가 구비되지 않아 바람을 효율적으로 이용하는데 부족함이 많았으며, 또한 태풍 및 폭풍등으로 인해 강한 바람이 불게 될 경우 상기 회전날개의 과도한 회전으로 인한 과부하를 방지할 수 있는 별도의 장치가 구비되지 않아 과부하로 인한 풍력발전기의 잦은 고장이 발생되었다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 미미한 바람을 모아 터빈의 깃에 집중하여 바람의 활용을 최대한 향상시켜 발전기의 효율을 높이고, 태풍 및 폭풍등으로 인한 강한 바람으로 부터 풍력발전기를 안전하게 보호할 수 있는 풍력발전기를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 풍력발전기에 있어서, 중심부에 수직 상향으로 소정 높이 형성된 기준축을 설치하여 지면에 고정되는 베이스프레임과, 상기 기준축에 끼워져 회전하는 회동관과, 상기 회동관의 일측에 지지프레임에 지지되고 소정 바람을 받아 회전하도록 회전체의 원주에 여러 개의 깃(blade)이 구비하여 상기 지지프레임의 양측에 구비된 터빈과, 상기 회동관의 일측 즉, 상기 터빈의 반대방향에 구비되어 바람을 상기 터빈의 깃에 안내하도록 횡단면이 ‘∨’형상인 제 1안내판과, 상기 터빈의 회전축의 하부에는 베벨기어를 구비하고 상기 회전축의 베벨기어에 맞물려 터빈의 회전력을 전달받는 제 1,2동력전달축과, 상기 터빈의 회전시 마찰저항을 줄이기 위해 상기 터빈의 회전축의 하부에 구비되어 상기 터빈의 회전축을 지지하는 회전마찰 감소수단과, 상기 제 1,2동력전달축의 회전력을 전달받아 발전하는 발전기와, 상기 터빈의 과도한 회전을 방지하기 위해 상기 터빈의 과도한 회전시 상기 터빈의 깃을 회동시켜 바람의 영향을 받지 않도록 하는 안전수단으로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 제 1안내판의 상하부에 구비되어 바람을 상기 터빈의 깃에 더욱 집중시키는 제 2안내판이 더 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 터빈의 상/하단부에 구비되고 일측에는 상기 제 2안내판에 결합고정되며 상기 제 2안내판과 터빈 사이의 소정 공간을 밀폐하는 밀폐부재를 일측에 돌출형성한 상/하 덮개판이 더 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제 2동력전달축은 상기 제 1동력전달축의 일측에베벨기어에 의해 결합되어 상기 제 2동력전달축의 회전력이 제 1동력전달축에 전달되도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 회전마찰 감소수단은 상기 터빈의 회전축의 하부에 구비되고 내부에 소정 공간을 형성하여 상기 회전축 및 제 1,2동력전달축의 베벨기어가 맞물린채로 내장된 기어케이스와, 상기 기어케이스의 하부 일측에 소정 직경을 가지고 소정 높이 형성되어 내주면에 나사선을 형성한 암나사부와, 상기 암나수부에 나사결합되는 조절볼트와, 상기 암나수부내에 구비됨과 아울러 상기 조절볼트의 회전에 의해 상하 유동하며 상기 회전축의 중심에 점접촉하여 지지하는 회전체 지지구로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전수단은 상기 터빈의 회전체 외주면에 힌지결합된 깃과, 상기 깃에서 상기 회전체의 중심방향으로 구비되어 상기 회전체를 상기 터빈의 회전축에 고정설치한 회전체 지지판과, 상기 깃과 일체로 형성되어 회동하며 상기 회전체 지지판에 수직 형성된 수직바와, 상기 수직바의 일단에 힌지결합되고 일측에 가압판을 고정설치하여 직선유동하는 유동바와, 상기 유동바가 끼워져 상기 유동바의 직선유동을 안내하며 상기 회전체 지지판상에 구비되는 유동바 안내판과, 상기 가압판과 상기 유동바 안내판의 사이에 구비되어 상기 깃의 회동을 소정 탄성력으로 제어하는 탄성력이 서로 다른 제 1,2탄성부재와, 상기 유동바에 끼워져 상기 유동바상에서 유동하며 상기 제 1,2탄성부재의 사이에 구비되는 유동판과, 상기 유동판의 일측에 연결되어 상기 유동바 안내판을 관통하여 구비되는 강선과, 상기 터빈의 회전축 하부에 상기 터빈과 동회전하며 상기 다수의 강선이 고정되는 제 1강선고정부재와, 상기 터빈의 회전축상에 구비되며, 상기 제 1강선고정부재의 내부에 일단이 삽입되어 상기 터빈 및 제 1강선고정부재와 동회전하지 않도록 내부에 소정 베어링에 의해 결합되는 제 1강선유동부재와, 상기 발전기의 종동축과 일체로 구비된 원통형의 안전케이스와, 상기 안전케이스의 내에 구비되며 소정 무게를 가지며 상기 안전케이스의 저부면에 힌지결합하여 회동되는 다수개의 무게추와, 상기 무게추를 소정 탄성력으로 밀착시키는 제 3탄성부재와, 상기 발전기의 종동축상에 구비되어 상기 종동축과 동회전하며 상기 강선에 의해 상기 무게추의 일단과 연결된 제 2강선유동부재와, 상기 발전기의 종동축상에 구비되어 상기 제 2강선유동부재의 일단을 내삽함과 아울러 상기 종동축과 동회전 하지 않는 제 2강선고정부재와, 상기 제 2강선고정부재와, 상기 제 1강선유동부재간을 연결하는 연결강선으로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제 1,2안내판의 상부면에는 계단형태로 설치되어 소정 바람을 원활히 안내되도록 하는 다수의 분리판이 더 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기의 구성을 나타낸 개략적인 분해조립사시도,
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기의 동력전달과정을 나타낸 개략적인 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기의 터빈을 나타낸 횡단면도,
도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기의 터빈을 나타낸 분해조립사시도,
도 6은 본 발명에 따른 풍력발전기의 터빈과 안내판의 연결구조를 나타낸 종단면도,
도 7은 본 발명에 따른 풍력발전기의 바람의 흐름을 나타낸 개략적인 횡단면도,
도 8은 본 발명에 따른 풍력발전기의 터빈에 구비된 깃의 구성을 나타낸 측면도,
도 9a, 9b는 본 발명에 따른 풍력발전기의 터빈에 구비된 깃의 회동과정을 나타낸 측면도,
도 10a, 10b는 본 발명에 따른 풍력발전기의 안전케이스내의 무게추 동작과정을 나타낸 횡단면도,
도 11은 본 발명에 따른 풍력발전기의 안전수단을 나타낸 개략 단면도,
도 12는 일반적인 풍력발전기를 나타낸 정면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 베이스 프레임 11 : 기준축
20 : 회동관 21 : 지지프레임
30 : 터빈 31 : 회전체
32 : 깃 33 : 회전축
34 : 상 덮개판 35 : 하 덮개판
36 : 밀폐부재 40 : 제 1안내판
50 : 제 2안내판 60 : 분리판
70 : 발전기 80 : 베벨기어
90 : 제 1동력전달축 100 : 제 2동력전달축
110 : 동력전달기어 120 : 종동기어
130 : 기어케이스 140 : 조절볼트
150 : 암나사부 160 : 회전축 지지구
170 : 회전체 지지판 180 : 유동바
181 : 가압판 190 : 유동바 안내판
200 : 제 1탄성부재 210 : 제 2탄성부재
220 : 유동판 230 : 강선
240 : 안전케이스 250 : 무게추
260 : 제 3탄성부재 270 : 제 1강선고정부재
280 : 제 1강선유동부재 290 : 제 2강선유동부재
300 : 제 2강선고정부재 310 : 연결강선
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 풍력발전기에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기의 구성을 나타낸 개략적인 분해조립사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기의 동력전달과정을 나타낸 개략적인 사시도이고, 도 4는 본 발명에따른 풍력발전기의 터빈을 나타낸 횡단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기의 터빈을 나타낸 분해조립사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 풍력발전기의 터빈과 안내판의 연결구조를 나타낸 종단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 풍력발전기의 바람의 흐름을 나타낸 개략적인 횡단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 풍력발전기의 터빈에 구비된 깃의 구성을 나타낸 측면도이며, 도 9a, 9b는 본 발명에 따른 풍력발전기의 터빈에 구비된 깃의 회동과정을 나타낸 측면도이고, 도 10a, 10b는 본 발명에 따른 풍력발전기의 안전케이스내의 무게추 동작과정을 나타낸 횡단면도이며, 도 11은 본 발명에 따른 풍력발전기의 안전수단을 나타낸 개략 단면도이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 소정 콘크리트에 의해 지면에 고정되는 베이스 프레임(10)을 구비하고 상기 베이스 프레임(10)의 중심부에서 수직 상향으로 소정 높이 형성된 기준축(11)을 설치한다.
상기 기준축(11)에 끼워져 회전하는 회동관(20)을 구비하며 상기 회동관의 일측에 지지프레임(21)에 의해 지지되어 소정 바람을 받아 회전하도록 회전체(31)의 원주에 여러 개의 깃(blade)(32)를 부착한 터빈(30)을 상기 지지프레임(21)의 양측에 구비한다.
또한, 상기 회동관(20)의 일측 즉, 상기 터빈(30)의 반대방향에 구비되어 바람을 상기 터빈(30)의 깃에 안내하는 제 1안내판(40)을 구비하되, 상기 제 1안내판(40)은 횡단면이 ‘∨’형상으로 제작하여 바람이 상기 제 1안내판(40)의 면을 따라 바람이 안내되어 상기 깃(32)에 전달되도록 한 것이다.
즉, 상기 터빈(30)은 원통형 회전체(31)의 외주면에 다수의 깃(32)이 부착되어 있어, 바람이 상기 깃(32)에 소정 압력을 가하면 상기 터빈(30)은 회전하게 되는데, 바람이 상기 터빈(30)의 일방향으로 불게 되면 상기 다수개의 깃(32)중 일측은 바람의 영향을 받아 상기 터빈(30)의 회전력을 더하나, 타측의 깃(32)은 불어오는 바람의 저항을 받아 터빈(30)의 회전력을 저감하게 된다.
따라서, 상기 ‘∨’형상의 제 1안내판(40)을 이용하여 상기 바람의 저항을 받게 되는 깃(32)에는 바람의 영향을 받지않게 하며 오히려 터빈(30)의 회전력을 더하는 깃(32)으로 안내하도록 하여 소정 바람으로 회전력을 극대화 한 것이다.
한편, 상기 제 1안내판(40)의 상하부에는 제 2안내판(50)을 구비하여 바람을 상기 터빈(30)의 깃(32)에 더욱 집중시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 제 1,2안내판(40, 50)과 터빈(30)의 사이에는 소정 공간이 형성되는데, 상기 제 1,2안내판(40, 50)을 통해 불어오는 바람의 소정량이 상기 소정 공간을 통해 새어나가게 되어 상기 터빈(30)에 전달되지 못하므로 상기 터빈(30)의 상/하단부에는 상기 제 2안내판(50)과 터빈(30) 사이의 소정 공간을 밀폐하도록 터빈의 상/하덮개판(34, 35)을 구비한다.
상기 상/하덮개판(34, 35)은 상기 제 2안내판(50)의 일측에 결합고정되며, 상기 제 2안내판(50)과 터빈(30) 사이의 소정 공간을 밀폐하는 밀폐부재(36)를 상기 상/하덮개판(34, 35)의 일측에 돌출 형성한다.
한편, 상기 제 1,2안내판(40, 50)은 불어오는 바람의 방향에 대해 경사지게 형성되어 바람을 터빈(30)의 깃(32)에 안내하도록 한 것이나, 상기 제1,2안내판(40, 50)의 외면을 따라 안내되는 바람의 강도를 저하시키지 않고 상기 깃(32)에 전달되도록 상기 제 1,2안내판(40, 50)의 상부면에 다수의 분리판(60)을 구비한다.
즉, 상기 다수의 분리판(60)은 상기 제 1,2안내판(40, 50)의 상부면에 계단형태로 설치되는데, 이는 불어오는 바람이 상기 제 1,2안내판(40, 50)의 전면에 부딪힐 경우 상기 제 1,2안내판(40, 50)이 불어오는 바람의 방향에 대해 경사지게 형성되어 바람이 상기 제 1,2안내판(40, 50)에 도달하는데 소정 시간의 차이가 나게 된다.
따라서, 처음 도달한 바람이 상기 제 1,2안내판(40, 50)의 상부면을 따라 이동시 소정 시간후 도달한 바람이 처음 도달한 바람의 흐름을 방해하게 되어 바람의 강도가 저하되는데, 상기 분리판(60)은 소정 시간후 도달한 바람이 처음 도달한 바람에 영향을 주지않도록 소정 시간후 도달한 바람이 부딪히도록 하여 바람의 강도를 줄이지 않게 함과 아울러 상기 분리판(60)에 부딪힌 바람은 상기 분리판(60)을 따라 이동되다가 상기 제 1,2안내판(40, 50)을 따라 이동된 바람과 뭉쳐짐으로써, 바람의 강도를 더하여 터빈(30)의 깃(32)에 전달되게 된다.
한편, 상기 회동관(20)의 하부 일측에는 발전실이 구비되는데, 상기 발전실에는 발전기(70)를 구비하고 있다.
상기 터빈(30)의 회전축(33)의 하부에는 베벨기어(80)를 구비하고 상기 회전축(33)의 베벨기어(80)에 맞물려 터빈(30)의 회전력을 전달받는 제 1,2동력전달축(90, 100)이 각각 구비된다.
상기 제 1,2동력전달축(90, 100)의 하나 즉, 상기 제 1동력전달축(90)의 일단에는 동력전달기어(110)가 장착되고 상기 동력전달기어(110)에 맞물리는 종동기어(120)를 상기 발전기(70)의 종동축에 구비한다.
또한, 상기 제 2동력전달축(100)은 상기 제 1동력전달축(90)의 일측에 베벨기어(80)에 의해 연결하여 상기 두개의 터빈(30) 회전력이 상기 제 2동력전달축(100)에 모두 전달되도록 한다.
한편, 상기 터빈(30)의 회전축(33)의 하부에 구비된 베벨기어(80)를 지지하기 위해 소정 기어케이스(130)를 상기 터빈(30)의 하부에 구비하여 상기 제 1,2동력전달축(90, 100)과 상기 회전축(33)을 베벨기어(80)에 의해 상호 연결하는데, 상기 기어케이스(130)의 하부 일측에 소정 조절볼트(140)가 끼워지도록 암나사부(150)를 소정 높이 형성하고 상기 조절볼트(140)의 상부면에 회전축 지지구(160)를 안착하여 상기 회전축(33) 베벨기어(80)의 중심을 연장하여 상기 회전축 지지구(160)면에 점접촉되어 지지되도록 한다.
한편, 상기 터빈(30)을 구성함에 있어 회전체(31)의 외주면에 다수의 깃(32)이 부착되되, 상기 깃(32)이 상기 회전체(31)의 외주면에 대해 회동되도록 구성할 수도 있는데, 이는 태풍 및 폭풍등에 의해 깃(32)에 과부하가 걸릴 경우를 대비한 것이다.
그 구성으로는 회전체(31)의 외주면에 부착된 깃(32)을 상기 회전체(31) 내로 연장하여 상기 회전체(31)의 회전축(33)에 고정설치한 회전체 지지판(170)을 구비하며 상기 깃(32)을 상기 회전제 지지판(170)의 일단에 힌지 결합하여 회동가능하게 구비한다.
또한, 상기 깃(32)과 일체로 형성되어 회동하는 수직바(32-1)를 상기 회전체 지지판(170)에 수직 형성하고 상기 수직바(32-1)의 일단에 힌지결합되어 유동하는 유동바(180)를 구비하고 상기 유동바(180)가 끼워져 상기 유동바(180)의 유동을 안내하는 유동바 안내판(190)을 상기 회전체 지지판(170)의 상부면에 구비한다.
한편, 상기 유동바(180)의 일측에는 가압판(181)을 고정 설치하고 상기 가압판(181)과 상기 유동바 안내판(190)의 사이에는 탄성력이 서로 다른 제 1,2탄성부재(200, 210)를 구비하여 상기 깃(32)의 회동을 소정 탄성력으로 제어하도록 한다.
이 때, 상기 유동바(180)에 끼워져 상기 유동바(180)상에서 유동하며 상기 제 1,2탄성부재(200, 210)의 사이에 구비되는 유동판(220)을 구비하고 상기 유동판(220)의 일측에는 소정 강선(230)를 연결하여 상기 유동바 안내판(190)을 관통하도록 구비한다.
한편, 상기 터빈(30)의 회전축(33) 하부에 상기 터빈(30)과 동회전하며 상기 다수의 강선(230)이 고정되는 제 1강선고정부재(270)를 구비한다.
또한, 상기 터빈(30)의 회전축(33)상에 구비되되, 상기 제 1강선고정부재(270)의 내부에 일단이 삽입되어 상기 터빈(30) 및 제 1강선고정부재(270)와 동회전하지 않도록 내부에 소정 베어링에 의해 결합되어 있으며, 회전하는 상기 제 1강선고정부재(270)를 상기 터빈(30)의 회전축(33)상에서 직선운동시키는 제 1강선유동부재(280)를 구비한다.
한편, 상기 발전기(70)의 종동축과 일체로 구비된 원통형의 안전케이스(240)를 구비하고 상기 안전케이스(240)의 내에는 소정 무게를 가진 무게추(250)를 구비하되 회전축(33)을 중심으로 마주보도록 설치하며 소정 위치를 상기 안전케이스(240)의 저부면에 힌지결합하여 회동되도록 한다.
또한, 상기 무게추(250)는 제 3탄성부재(260)에 의해 소정 탄성력을 가지고 서로 밀착되어 있다.
상기 발전기(70)의 종동축상에는 상기 종동축과 동회전하는 제 2강선유동부재(290)를 구비하여 상기 무게추(250)의 일단과 상기 제 2강선유동부재(290)를 소정 강선(230)으로 연결한다.
또한, 상기 제 2강선유동부재(290)의 일단을 내삽함과 아울러 상기 발전기(70)의 종동축상에 구비되되, 상기 종동축과 동회전 하지 않는 제 2강선고정부재(300)를 구비한다.
상기 제 2강선고정부재(300)와, 상기 제 1강선유동부재(280)간에는 소정 연결강선(310)으로 서로 연결하여 구성한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 소정 바람이 상기 제 1,2안내판에 부딪히게 되면 바람은 상기 안내판 및 분리판에 의해 안내되어 터빈에 깃에 전달되게 된다.
상기 터빈의 깃에 바람이 전달되면 상기 터빈은 회전을 하게 되는데, 상기 터빈의 회전으로 인해 회전축의 하단에 구비된 베벨기어에 의해 회전력을 제 1,2동력전달축에 전달하게 된다.
한편, 상기 터빈의 회전축은 기어케이스내의 조절볼트의 상부면에 구비된 회전축 지지구에 점접촉되어 지지됨으로써, 회전으로 인한 마찰저항을 줄일 수가 있다.
한편, 상기 회전축의 회전력을 전달받은 제 1,2동력전달축은 회전하게 되는데, 제 2동력전달축은 상기 제 1동력전달축의 일측에 베벨기어로 결합되어 상기 제 2동력전달축의 회전력은 상기 제 1동력전달축에 전달되어 제 1동력전달축의 회전력을 더하게 된다.
제 2동력전달축의 회전력까지 전달받은 제 1동력전달축은 그 일단에 구비된 동력전달기어에 의해 발전기의 전동기어에 회전력을 전달하여 상기 발전기는 발전을 하게 된다.
또한, 바람의 방향에 따라 상기 회동관은 상기 기준축상에서 회동하여 바람이 부는 방향에 상관없이 발전을 할 수가 있게 된다.
한편, 태풍이나 폭풍등에 의해 강한 바람이 발생될 경우 터빈은 강한 바람의 영향으로 과도한 회전으로 인해 과부하가 발생되는데, 이를 방지하기 위해 상기 터빈의 과도한 회전을 방지하는 안전수단을 구비하였다.
상기 안전수단의 동작과정을 설명하면, 먼저 강풍이 불어 상기 터빈의 깃에 전달될 때, 상기 강풍의 압이 상기 깃의 회동을 방지하는 제 1탄성부재의 탄성력보다 크면 상기 깃은 소정 각도 회동하여 바람의 영향을 덜 받아 터빈의 과도한 회전을 방지할 수가 있다.
즉, 강풍의 압이 상기 제 1탄성부재의 탄성력보다 크면, 상기 제 1탄성부재의 탄성력보다 큰 제 2탄성부재에 지지된 유동판에 지지된 제 1탄성부재는 압축되어 깃의 수직바에 힌지결합된 유동바는 일측으로 유동되며 상기 깃은 회동하게 되는데, 상기 제 2탄성부재에 의해 지지된 유동판에 의해 상기 유동바는 소정 거리 유동후 정지하게 된다.
한편, 상기 깃의 회동에도 불구하고 터빈의 과도한 회전으로 인한 과부하가 발생되게 되면, 상기 터빈의 회전으로 동력전달축에 의해 회전력을 전달받은 발전기의 종동축은 회전하는데, 상기 종동축에 구비된 상기 안전케이스도 회전하게 된다.
이때, 상기 터빈의 회전력이 상기 안전케이스내의 무게추를 밀착시키는 제 3탄성부재의 탄성력보다 강하면 상기 무게추는 원심력에 의해 회동되어 상기 무게추의 일측이 상기 안전케이스의 내주면에 밀착되면서 상기 무게추 일단에 결합된 상기 강선를 잡아당기게 된다.
상기 강선이 잡아당겨지면, 상기 발전기의 종동축과 동회전하는 제 2강선유동부재는 상기 발전기 종동축상에서 직선유동하는데, 이 때 상기 제 2강선유동부재의 일단이 삽입되고 상기 발전기 종동축과 동회전 하지 않는 제 2강선고정부재 또한 상기 발전기 종동축상에서 직선유동하며 상기 제 2강선고정부재에 고정결합된 연결강선을 잡아당기게 된다.
상기 연결강선이 잡아당겨지면, 상기 터빈의 회전축상에 구비되어 상기 회전축과 동회전 하지 않는 제 1강선유동부재를 상기 터빈의 회전축상에서 직선유동시키는데, 이 때, 상기 제 1강선유동부재의 일측을 삽입하여 상기 터빈의 회전축과 동회전하는 제 1강선고정부재를 직선유동시키게 된다.
상기 제 1강선고정부재가 직선유동하게 되면 상기 제 1강선고정부재에 고정된 다수의 강선을 잡아당기게 되고, 상기 강선은 상기 유동바상에서 유동하며 제 2탄성부재에 의해 탄지된 유동판을 일측으로 이동시켜 상기 제 1탄성부재의 탄성거리를 확장시킴으로써, 상기 깃은 더욱더 회동하여 상기 회전체의 외주면에 밀착시켜 바람의 영향을 전혀 받지 않도록 하여 터빈의 과도한 회전을 방지할 수가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 바람의 영향을 최대한 활용하여 발전기의 효율을 높이고, 태풍 및 폭풍등으로 인한 강한 바람으로 부터 풍력발전기를 안전하게 보호할 수 있으며, 또한 바람의 방향에 상관없이 발전을 할 수 있는 효과가 있다.
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- 중심부에 수직 상향으로 소정 높이 형성된 기준축을 설치하여 지면에 고정되는 베이스프레임과,상기 기준축에 끼워져 회전하는 회동관과,상기 회동관의 일측에 지지프레임에 지지되고 소정 바람을 받아 회전하도록 회전체의 원주에 여러 개의 깃(blade)이 구비하여 상기 지지프레임의 양측에 구비된 터빈과,상기 회동관의 일측 즉, 상기 터빈의 반대방향에 구비되어 바람을 상기 터빈의 깃에 안내하도록 횡단면이 ‘∨’형상인 제 1안내판과,상기 제 1안내판의 상하부에 구비되어 바람을 상기 터빈의 깃에 더욱 집중시키는 제 2안내판과,상기 터빈의 상/하단부에 구비되고 일측에는 상기 제 2안내판에 결합고정되며 상기 제 2안내판과 터빈 사이의 소정 공간을 밀폐하는 밀폐부재를 일측에 돌출형성한 상/하 덮개판과,상기 터빈의 회전축의 하부에는 베벨기어를 구비하고 상기 회전축의 베벨기어에 맞물려 터빈의 회전력을 전달받는 제 1,2동력전달축과,상기 터빈의 회전시 마찰저항을 줄이기 위해 상기 터빈의 회전축의 하부에 구비되어 상기 터빈의 회전축을 지지하는 회전마찰 감소수단과,상기 제 1,2동력전달축의 회전력을 전달받아 발전하는 발전기와,상기 터빈의 과도한 회전을 방지하기 위해 상기 터빈의 과도한 회전시 상기 터빈의 깃을 회동시켜 바람의 영향을 받지 않도록 하는 안전수단으로 구성되는 풍력발전기.
- 제 3항에 있어서,상기 제 2동력전달축은 상기 제 1동력전달축의 일측에 베벨기어에 의해 결합되어 상기 제 2동력전달축의 회전력이 제 1동력전달축에 전달되도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
- 제 3항에 있어서, 상기 회전마찰 감소수단은,상기 터빈의 회전축의 하부에 구비되고 내부에 소정 공간을 형성하여 상기 회전축 및 제 1,2동력전달축의 베벨기어가 맞물린채로 내장된 기어케이스와, 상기 기어케이스의 하부 일측에 소정 직경을 가지고 소정 높이 형성되어 내주면에 나사선을 형성한 암나사부와, 상기 암나수부에 나사결합되는 조절볼트와, 상기 암나수부내에 구비됨과 아울러 상기 조절볼트의 회전에 의해 상하 유동하며 상기 회전축의 중심에 점접촉하여 지지하는 회전체 지지구로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
- 제 3항에 있어서, 상기 안전수단은,상기 터빈의 회전체 외주면에 힌지결합된 깃과,상기 깃에서 상기 회전체의 중심방향으로 구비되어 상기 회전체를 상기 터빈의 회전축에 고정설치한 회전체 지지판과,상기 깃과 일체로 형성되어 회동하며 상기 회전체 지지판에 수직 형성된 수직바와,상기 수직바의 일단에 힌지결합되고 일측에 가압판을 고정설치하여 직선유동하는 유동바와,상기 유동바가 끼워져 상기 유동바의 직선유동을 안내하며 상기 회전체 지지판상에 구비되는 유동바 안내판과,상기 가압판과 상기 유동바 안내판의 사이에 구비되어 상기 깃의 회동을 소정 탄성력으로 제어하는 탄성력이 서로 다른 제 1,2탄성부재와,상기 유동바에 끼워져 상기 유동바상에서 유동하며 상기 제 1,2탄성부재의 사이에 구비되는 유동판과,상기 유동판의 일측에 연결되어 상기 유동바 안내판을 관통하여 구비되는 강선과,상기 터빈의 회전축 하부에 상기 터빈과 동회전하며 상기 다수의 강선이 고정되는 제 1강선고정부재와,상기 터빈의 회전축상에 구비되며, 상기 제 1강선고정부재의 내부에 일단이 삽입되어 상기 터빈 및 제 1강선고정부재와 동회전하지 않도록 내부에 소정 베어링에 의해 결합되는 제 1강선유동부재와,상기 발전기의 종동축과 일체로 구비된 원통형의 안전케이스와,상기 안전케이스의 내에 구비되며 소정 무게를 가지며 상기 안전케이스의 저부면에 힌지결합하여 회동되는 다수개의 무게추와,상기 무게추를 소정 탄성력으로 밀착시키는 제 3탄성부재와,상기 발전기의 종동축상에 구비되어 상기 종동축과 동회전하며 상기 강선에 의해 상기 무게추의 일단과 연결된 제 2강선유동부재와,상기 발전기의 종동축상에 구비되어 상기 제 2강선유동부재의 일단을 내삽함과 아울러 상기 종동축과 동회전 하지 않는 제 2강선고정부재와,상기 제 2강선고정부재와, 상기 제 1강선유동부재간을 연결하는 연결강선으로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
- 제 3항에 있어서,상기 제 1,2안내판의 상부면에는 계단형태로 설치되어 소정 바람을 원활히 안내되도록 하는 다수의 분리판이 더 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
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