KR100750540B1 - 풍력발전시스템 베이스 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명 풍력발전 베이스 지지구조는 수납 회전체로 상부에는 고정 프레임의 하부가 고정되고, 상부는 내부에 블레이드가 내설된 회전체를 감싸는 하우징이 수평축에 연결된 상태에서 한쪽에는 터보 공기 압축시스템과 다른 쪽에는 고정 프레임에 수평하게 연결된 지지 프레임에 꼬리날개가 설치된 풍력 발전 시스템으로 바람이 부는 방향에 따라 직관적으로 이를 감응하여 회전체의 회전방향을 선택하여 낮은 풍속에서도 최적의 발전효율을 제공할 수 있도록 수납 회전체에 의해 회전되는 것은 물론 별도의 보디가 필요없이 건축구조물 또는 임의의 장소에 직접 설치할 수 있는 것을 특징으로 한다.

풍력 발전 시스템, 풍력 발전 지지구조, 수납 회전체, 드럼, 베어링

Description

풍력발전시스템 베이스 지지구조{Supporting Structure of Wind Power System Base}

도 1은 본 발명 수납 회전체가 구비된 풍력발전 시스템을 도시해 보인 사시

도.

도 2a, b는 본 발명을 수납 회전체를 내부를 절개해 보인 사시도.

도 3은 본 발명 수납 회전체의 드럼을 개략적으로 도시해 보인 절개도.

도 4는 본 발명 베이스와 드럼의 지지 보강재를 도시해 보인 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 수납 회전체 2: 하우징

3: 고정 프레임 4: 수평축

5: 회전체 6: 터보공기압축시스템

7: 꼬리날개 8: 지지 프레임

9: 베이스 10: 만곡부

11: 기계실 12: 제어부

13: 충전부 15: 체결부

16: 수평 제1베어링 17: 외부 드럼

18: 내부 드럼 19: 내부 드럼 상부 플레이트

20: 수직 제2베어링 21: 제1부싱

22: 제2부싱 23: 수평 제3베어링

24: 고정패널 25: 지지 보강재

26: 너트 27: 체결공

28: 볼트 100: 풍력 발전 시스템

본 발명은 풍력 발전 시스템의 수납 회전체에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 수납 회전체의 상부에는 고정 프레임가 위치하고, 고정 프레임 사이에는 내부에 블레이드가 내설된 회전체를 감싸는 하우징이 수평축에 연결되고, 한쪽에는 터보 공기 압축시스템과 다른 쪽에는 고정 프레임에 수평하게 연결된 지지 프레임에 꼬리날개가 설치된 풍력 발전 시스템으로 바람이 부는 방향에 따라 직관적으로 이를 감응하여 회전체의 회전방향을 선택하여 낮은 풍속에서도 최적의 발전효율을 제공할 수 있도록 수납 회전체를 회전시키는 것은 물론 종보디가 필요없이 건축구조물 또는 임의의 장소에 직접 설치할 수 있는 풍력발전 베이스 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전 시스템은 일반적으로 크게 터빈 또는 프로펠러, 블레이드 등으로 구성된 회전자와, 증속장치(동력전달장치), 발전기로 구성하되 터빈 또는 프로펠러의 지름에 대비하여 지상에서 높이를 제공하는 견고하게 지지하는 보 디와 결합한다.

따라서 고도별, 지역별 바람 특성에 따라서 보디의 최적높이가 달라지므로 지형의 형상이나 풍향에 따라 바람의 거칠기가 커지게 되면 보디의 높이도 달라지고 지름도 커지게 된다.

또한, 상기 종래의 풍력 발전 시스템은 지상에서 소정의 높이를 제공하는 보디와 결합하여 한 방향으로 고정되면서 수시로 바뀌는 방향에 제대로 대응을 할 수 없는 문제점 있었다.

따라서 풍력 발전 시스템은 풍속에 대한 기기내의 저항의 증가로 인한 회전 효율의 감소와 마찰 소음 증가 등의 문제가 있으며, 고정형 바람개비에 의해 항상 일정한 방향으로 바람이 불어야 최상의 발전효율이 확보되는 어려움이 있었다.

뿐만 아니라 바람의 방향이 수시로 변경되고, 유체를 흐르는 유속에서 발생하는 항력과 블레이드에 유입되는 공기량이 제한적이고, 블레이드 각도에 따른 공기 저항에 의해 발전효율이 충분히 확보되지 못하는 문제가 있었다.

또한, 상기 종래의 풍력 발전 시스템을 설치하기 위해서는 무조건 보디와 결합해야하기 때문에 설치비용이 많이 소요되고, 도심에서는 설치할 수 있는 공간이 한정되어있다는 문제점이 있다.

또한, 최근에는 풍력발전은 무공해 천연 에너지로서 전력사용량이 많은 도심과 바람이 많이 부는 장소에서는 현실적으로 그 활용방안이 활발히 연구되고 있는 실정이다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 인적이 드문 장소에 주로 설치되는 풍력 발전 시스템을 전력 사용량이 많은 도심에 설치할 때 별도의 보디가 필요 없이 고층건물 등의 건축구조물에 쉽게 설치할 수 있는 것은 물론 바람이 많은 부는 장소에서도 보디 없이 직접설치 할 수 있도록 풍력발전 베이스 지지구조를 제공하는 것이다.

또한, 상기 풍력발전 베이스 지지구조는 바람이 부는 방향에 따라 직관적으로 이를 감응하여 회전체의 회전방향을 선택하여 낮은 풍속에서도 최적의 발전효율을 제공할 수 있도록 수납 회전체에 의해 풍력 발전 시스템이 회전되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 풍력발전의 지지구조 상부에 세워진 고정 프레임 사이에는 내부에 블레이드가 내설된 회전체를 감싸는 하우징이 수평축에 연결되고, 한쪽에는 터보 공기 압축시스템과 다른 쪽에는 고정 프레임에 수평하게 연결된 꼬리날개가 설치된 풍력 발전 시스템의 풍력발전의 지지구조에 있어서, 상기 풍력발전의 지지구조는 상부는 고정 프레임가 설치되고, 하부는 건축 구조물의 옥상 또는 바람이 많이 부는 지상에 보디 없이 바로 설치되는 고정패널로 구성하는 수납 회전체를 마련하되, 상기 수납 회전체는 원반(圓盤)형상으로 상부면과 하부면으로 이루어진 이중구조로 상면에는 고정 프레임 한쪽 끝단이 용접 고정되고, 내부에는 공간부를 갖는 기계실을 형성하여 회전체에 발생하는 전력을 충전할 수 있는 다수의 충전부와 이를 제어하는 제어부가 위치하고, 하부면 중앙에는 체결공이 형성되어 수평 제1베어링이 위치하는 베이스와; 상기 베이스에 체결되는 드럼은 이중구조에 원통형상으로 상면은 베이스의 하부면에 형성된 체결공과 일치하여 관통되게 부착 고정되고, 하부 끝단은 내부드럼이 삽입되도록 개방되며, 가장자리에는 단턱부를 형성하여 수평 제3베어링이 삽입된 외부드럼과; 상기 외부드럼의 개구부를 통해 삽입되어 베이스와 체결되어 회전하도록 원통형상으로 상면은 내부드럼 상부 플레이트와, 하부면 끝단에는 고정패널이 형성되고, 하부면의 인접부에는 외부드럼을 지지하도록 외주면에 제2부싱이 볼트에 의해 고정된 상태에서, 상기 내부드럼 상부 플레이트의 중앙에는 체결공에 삽입되어 너트와 체결 고정되도록 외주면의 상부에는 나선부와 하부에는 수평 제1베어링에 의해 회전하도록 나선부 보다 지름이 더 큰 형상의 체결부가 일체로 형성된 내부드럼과; 상기 외부드럼과 내부드럼 사이에는 외부드럼이 회전하도록 수직 제2베어링이 삽입되고, 수직 제2베어링을 지지하는 제1부싱이 삽입되어 외부드럼이 회전하면서 베이스가 연동하여 회전하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 수납 회전체가 구비된 풍력발전 시스템을 도시해 보인 사시도이다.

본 발명은 도심의 고층구조물의 옥상이나 바람이나 많이 부는 임의의 장소에 보디 없이 설치하면서 방향에 따라 회전체(5)가 직관적으로 이를 감응하여 회전체(5)의 회전방향을 선택하여 낮은 풍속에서도 최적의 발전효율을 제공할 수 있도록 풍력발전베이스 지지구조는 풍력 발전 시스템(100)을 회전하기 위한 수납 회전 체(1)이다.

상기 풍력 발전 시스템(100)은 수납 회전체(1)의 상부에 서로 마주하게 고정 프레임(3)가 수직방향으로 세워져 고정되고, 상기 고정 프레임(3)의 상부는 내부에 블레이드가 내설된 회전체(5)를 감싸는 하우징(2)이 수평축(4)에 연결된다.

또한, 상기 하우징(2)의 한쪽에는 회전체(5)의 블레이드 내부로 바람을 유입할 수 있도록 터보 공기 압축시스템(6)과 다른 쪽에는 고정 프레임(3)에 수평하게 연결된 지지 프레임(8)가 체결되고, 지지 프레임(8)의 끝단에는 꼬리날개(7)가 부착된 구조이다.

도 2a, b는 본 발명을 수납 회전체를 내부를 절개해 보인 사시도 이다.

상기 풍력 발전 시스템(100)의 풍력발전 베이스 지지구조인 수납 회전체(1)는 베이스(9)와 외부드럼(17), 내부드럼(18)과 수평 제1, 3베어링(16, 23)과 수직 제2베어링(20)과, 제1, 2부싱(21, 22)으로 이루어진다.

따라서 상기 베이스(9)는 수납 회전체(1)는 원반(圓盤)형상으로 상부면과 하부면으로 이루어진 이중구조로 상면에는 고정 프레임 한쪽 끝단이 용접 고정된다.

상기 베이스(9)는 비 또는 눈 등 이물질이 쌓이지 않고 흘러내리도록 상부면은 중앙이 만곡(10)지게 형성된다.

또한, 베이스(9)의 내부에는 공간부를 갖는 기계실(11)을 형성하고 도면에는 미 도시되었으나 회전체(5)의 수평축(4)에 내설된 발전기에서 공급되는 전력을 일부 충전하는 충전부(13)와 이를 제어하는 제어부(12)가 설치된다.

또한, 베이스(9)의 하부면 중앙에는 체결공(27)이 형성되고, 하부에는 수평 제1베어링(16)이 위치한다.

상기 베이스(9)에 부착 고정되어 베이스(9)와 함께 회전되는 드럼은 외부드럼(17)과 내부드럼(18)의 이중구조이며 내부드럼(18)을 축으로 외부드럼(17)이 회전하면서 베이스(9)가 연동한다.

상기 베이스(9)의 하부면에 결합하여 고정되는 외부드럼(17)은 원통형상으로 베이스(9)에 체결공(27)을 중심으로 상부가 용접 고정된다.

또한, 상기 외부드럼(17)은 상부가 고정되고, 하부 끝단은 내부드럼(18)이 삽입되도록 개방되면서 가장자리에는 단턱부를 형성하여 수평 제3베어링(23)이 삽입된다.

또한, 상기 외부드럼(17)의 개구부를 통해 베이스(9)와 외부드럼(17)이 회전함과 동시에 하중을 지지할 수 있도록 내부드럼(18)이 삽입된다.

상기 내부드럼(18)은 원통형상으로 상면은 내부드럼 상부 플레이트(19)와, 하부면 끝단에는 고정패널(24)이 형성되고, 하부면의 인접부에는 외부드럼(17)을 지지하도록 외주면에 제2부싱(22)이 볼트(28)에 의해 고정된 상태에서, 상기 내부드럼 상부 플레이트(19)의 중앙에는 체결공(14)에 삽입되어 너트(26)와 체결 되도록 외주면의 상부에는 나선부와 하부에는 수평 제1베어링(16)에 의해 회전하도록 나선부보다 지름이 더 큰 형상의 체결부(15)가 일체로 형성된다.

따라서 상기 외부드럼(17)을 통해 삽입된 내부드럼(18)의 체결부(15)는 베이스(9)의 체결공(27)을 통해 삽입되어 너트(26) 체결된다.

이때 내부드럼(18)의 체결부(15)에 형성된 나선부는 체결공(27)과 공차가 있 으며, 베이스(9) 상부에 설치되는 하중에 의해 체결부(15)가 수평 제1베어링(16)과 밀착되어 베이스(9)가 내부드럼(18)에서 회전하는 것이다.

또한, 상기 내부드럼(18)과 외주면 사이에는 수직 제2베어링(20)이 내설되고, 수직 제2베어링(20)을 지지하도록 제1부싱(21)이 내설 되어있다.

또한, 상기 내부드럼(18)의 외주면 하부에는 외부드럼(17)의 단턱부에 내설된 수평 제3베어링(23)이 회전할 수 있도록 제2부싱(22)이 볼트(28)에 의해 체결된 구조이다.

한편, 내부드럼(18)은 끝단부에 건축구조물 또는 지상에 바로 설치할 수 있도록 고정패널(24)이 형성되어 앵커 볼트에 의해 고정한다.

도 3은 본 발명 수납 회전체의 드럼을 개략적으로 도시해 보인 절개도이다.

본 발명 풍력발전의 지지구조인 수납 회전체(1)의 내부드럼(18)과 외부드럼(17)의 결합구조를 확대해보면 외부드럼(17)에 삽입되는 내부드럼(18)은 원활한 회전을 할 수 있도록 외부드럼(17)의 내주면과 공차를 형성한 상태에서 상부에는 수직 제2베어링(20)과 외부드럼(17) 하부 단턱부에 수평 제3베어링(23)이 내설된다.

또한, 상기 수직 제2베어링(20)과 수평 제3베어링(23) 사이에는 수직 제2베어링(20)을 지지하도록 길이방향으로 제1부싱(21)이 내설되고, 수평 제3베어링(23)의 하부에는 수평 제3베어링(23)을 지지하도록 제2부싱(22)이 볼트(28)에 의해 체결 고정된다.

따라서 상기 외부드럼(17)이 회전하기 위해 수직 제2베어링(20)이 수직방향 으로 회전하면 수평 제3베어링(23)은 수평방향으로 제2부싱(22)의 상면을 따라 회전하는 것이다.

도 4는 본 발명 베이스와 드럼의 지지 보강재를 도시해 보인 정면도로, 상기 베이스(9)의 하중을 지지하기 위하여 외부드럼(17)의 외주면과 베이스(9)의 하부면에는 수직방향으로 다수의 지지 보강재(25)가 용접 고정된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 풍력발전 베이스 지지구조는 풍력 발전 시스템을 설치할 때 종래의 설치방식과 달리 보디가 필요 없기 때문에 건축구조물이의 옥상 또는 바람이 많이 부는 장소에 간편하게 설치할 수 있기 때문에 설치비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 풍력 발전 시스템이 한 방향으로 고정되는 게 아니라 방향에 따라 직관적으로 이를 감응하여 회전체의 회전방향을 선택하여 낮은 풍속에서도 최적의 발전효율을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 풍력발전의 지지구조 상부에 세워진 고정 프레임 사이에는 내부에 블레이드가 내설된 회전체를 감싸는 하우징이 수평축에 연결되고, 한쪽에는 터보 공기 압축시스템과 다른 쪽에는 고정 프레임에 수평하게 연결된 꼬리날개가 설치된 풍력 발전 시스템의 풍력발전의 지지구조에 있어서,

   상기 풍력발전의 지지구조는 상부는 고정 프레임가 설치되고, 하부는 바람이 많이 부는 건축구조물 또는 지상에 보디 없이 바로 설치되는 고정패널로 구성하는 수납 회전체를 마련하되,

   상기 수납 회전체는 원반(圓盤)형상으로 상부면과 하부면으로 이루어진 이중구조로 상면에는 고정 프레임 한쪽 끝단이 용접 고정되고, 내부에는 공간부를 갖는 기계실을 형성하여 회전체에 발생하는 전력을 충전할 수 있는 다수의 충전부와 이를 제어하는 제어부가 위치하고, 하부면 중앙에는 체결공이 형성되어 수평 제1베어링이 위치하는 베이스와;

   상기 베이스에 체결되는 드럼은 이중구조에 원통형상으로 상면은 베이스의 하부면에 형성된 체결공과 일치하여 관통되게 부착 고정되고, 하부 끝단은 내부드럼이 삽입되도록 개방되고, 가장자리에는 단턱부를 형성하여 수평 제3베어링이 삽입된 외부드럼과;

   상기 외부드럼의 개구부를 통해 삽입되어 베이스와 체결되어 회전하도록 원통형상으로 상면은 내부드럼 상부 플레이트와, 하부면 끝단에는 고정패널이 형성되 고, 하부면의 인접부에는 외부드럼을 지지하도록 외주면에 제2부싱이 볼트에 의해 고정된 상태에서, 상기 내부드럼 상부 플레이트의 중앙에는 체결공에 삽입되어 너트와 체결 되도록 외주면의 상부에는 나선부와 하부에는 수평 제1베어링에 의해 회전하도록 나선부보다 지름이 더 큰 형상의 체결부가 일체로 형성된 내부드럼과;

   상기 외부드럼과 내부드럼 사이에는 외부드럼이 회전하도록 수직 제2베어링이 삽입되고, 수직 제2베어링을 지지하는 제1부싱이 삽입되어 외부드럼이 회전하면 수평 제3베어링이 제2부싱의 상면을 따라 회전하면 베이스가 연동하여 회전하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템 베이스 지지구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 베이스는 비 또는 눈 등 이물질이 쌓이지 않고 흘러내리도록 상부면은 중앙이 만곡지게 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템 베이스 지지구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 베이스의 하중을 지지하기 위하여 외부드럼의 외주면과 베이스의 하부면에는 수직방향으로 다수의 지지 보강재가 용접 고정된 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템 베이스 지지구조.

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