KR100839485B1 - 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치 - Google Patents

다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치에 관한 것으로, 지면에 수직되게 설치된 지주(1)와, 상기 지주(1)의 상부에 설치되며 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)가 형성된 발전부와, 상기 지주(1)에 직각으로 수평 설치된 다수의 로터프레임(2)과, 상기 로터프레임(2)의 끝단에 설치되며 풍력에 의해 회전되는 다수의 로터블레이드(5)와, 상기 로터블레이드(5)에 연동되어 회전되며 상기 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)와 연결되어 회전력을 전달하는 로터측 일방향출력구동장치(B)로 구성된 구동부로 구성된다.
본 발명에 따르면, 종래에 비해 동일 조건에서 효율을 배가시킬 수 있으며, 풍향에 무관한 에너지창출을 실현시킬 수 있다. 또한 본 발명의 구동장치는 용량에 맞게 표준화, 모듈화 제작되어져 고효율을 고부가가치의 보급형 풍력발전기로의 제작이 가능하다.
로터, 블레이드, 풍력, 발전

Description

다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치{THE VERTICAL AXIS-WIND POWER SYSTEM HAVING MULTIPLE ROTOR BLADE-TYPE}
본 발명은 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍향과 무관하게 다수의 로터블레이드를 회전시켜 각각의 회전력을 하나의 출력구동장치로 집중시켜 효율적으로 발전이 가능하도록 한 풍력발전장치에 관한 것이다.
일반적인 발전방법으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 들 수 있는데, 상기한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하고, 이러한 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 량의 석유 또는 석탄에너지가 필수적으로 공급되어야 했으므로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현 시점에서는 수력발전, 화력발전, 원자력발전과 같은 일반적인 발전방법보다는 석유, 석탄자원이 필요없는 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.
이러한 석유, 석탄자원이 필요없는 발전방법 역시 태양에너지를 이용한 발전, 파력발전, 조력발전, 풍력발전 등 다양하며, 이 중 가장 쉽게 적용할 수 있는 게 바로 바람의 힘을 이용한 풍력발전이다.
풍력 발전장치는 간단히 설치할 수 있는 이점과 함께 별도의 폐기물이 발생되지 않는 이점은 있지만 주로 커다란 원통형 또는 프로펠라형 임펠러를 이용하여 주축을 회전시키고, 이 주축에 연결된 발전기를 돌려 발전하는 것이다.
종래 프로펠라형은 바람의 방향이 변화되더라도 회전에는 무관하므로 발전이 가능하나 설치면적을 많이 차지하는 단점이 있었다.
이를 개선하기 위해 프로펠라를 수직형태로 설치하는 방안이 제안되었으나 이는 일방향으로만 회전이 가능하므로 바람의 방향이 반전될 경우 회전되지 못하여 발전을 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 수직축에 다수의 로터블레이드를 설치하여 풍력에 의해 회전됨으로써 발전할 수 있도록 하고, 바람의 방향이 전환되더라도 항상 발전이 수행될 수 있도록 하여 성능을 향상시킨 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치를 제공하는데 그 목적 있다.
상기 본 발명의 목적은,
지면에 수직되게 설치된 지주와, 상기 지주의 상부에 설치되며 중앙출력측 일방향출력구동장치가 형성된 발전부와, 상기 지주에 직각으로 수평 설치된 다수의 로터프레임와, 상기 로터프레임의 끝단에 설치되며 풍력에 의해 회전되는 다수의 로터블레이드와, 상기 로터블레이트에 연동되어 회전되며 상기 중앙출력측 일방향출력구동장치와 연결되어 회전력을 전달하는 로터측 일방향출력구동장치로 구성된 구동부로 구성된 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 종래에 비해 동일 조건에서 효율을 배가시킬 수 있으며, 풍향에 무관한 에너지창출을 실현시킬 수 있다. 또한 본 발명의 구동장치는 용량에 맞게 표준화, 모듈화 제작되어져 고효율을 고부가가치의 보급형 풍력발전기로의 제작이 가능하다.
또한, 섬이나 산간지방 및 농장등에서의 독립전원으로 이용이 가능하다.
또한, 해안 연안도로의 가로등의 전원으로도 이용이 가능하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 풍력발전장치에 대한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 풍력발전장치에 대한 결합단면도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전장치는, 지면에 수직되게 설치된 지주(1)와, 상기 지주(1)의 상부에 설치되며 중앙출력측 일방향출 력구동장치(A)가 형성된 발전부와, 상기 지주(1)에 직각으로 수평 설치된 다수의 로터프레임(2)와, 상기 로터프레임(2)의 끝단에 설치되며 풍력에 의해 회전되는 다수의 로터블레이드(5)와, 상기 로터블레이드(5)에 연동되어 회전되며 상기 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)와 연결되어 회전력을 전달하는 로터측 일방향출력구동장치(B)로 구성된 구동부로 구성된다.
상기 발전부는, 박스형상의 보호케이스(7)와, 상기 보호케이스(7)의 내부에 설치된 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)와, 상기 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)에 치합된 다극형발전기(8)와, 상기 다극형발전기(8)에서 발생된 가변 정류전압을 일정출력전압으로 변화하여 일정출력을 배터리(10)로 충전시키는 컨버터(9)와, 축전용배터리(10)와, 충전된 배터리(10)의 직류전압을 교류로 변환시키는 인버터(11)와, 풍속 및 회전감지센서(12)와, 과전류 과충전 방지 장치(13)와, 돌풍 및 강풍시 전원의 자동 차단으로 연결된 두축이 이격되는 전자클러치(14)로 구성된다.
첨부된 도 3은 상기 도 2에서 "중앙출력측 일방향출력구동장치"에 대한 확대도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)는,
체인스프로켓(40)이 축설된 하부구동축(50-1)과, 상기 하부구동축(50-1)에 축설된 제 1정방향 클러치베어링(20-1)과, 상기 제 1정방향 클러치베어링(20-1)에 외접되게 설치된 하부플랜지(30-1)와, 상기 하부구동축(50-1)에 축설되며 상기 제 1정방향 클러치베어링(20-1)의 상부에 축설된 제 1역방향 클러치베어링(20-2)과, 상기 제 1역방향 클러치베어링(20-2)에 외접되게 설치된 하부선기어(60-1)와, 상기 하부선기어(60-1)에 치합되는 공통유성기어(70)와, 상기 공통유성기어(70)가 내주면에 치합되며 외주면은 상기 발전기(8)의 회전자축의 기어와 치합되는 외주기어형 링기어(10-1)와,
체인스프로켓(40)이 축설된 상부구동축(50-2)과, 상기 상부구동축(50-2)에 축설된 제 2정방향 클러치베어링(20-4)과, 상기 제 2정방향 클러치베어링(20-4)에 외접되게 설치된 제 2상부선기어(60-3)와, 상기 제 2상부선기어(60-3)에 치합되는 유성기어(80-1)와 유성기어(80-1)에 연계하여 치합되며 상기 외주기어형 링기어(10-1)의 내주면에 치합되는 제 2유성기어(80-2)와, 상기 상부구동축(50-2)에 축설되며 상기 제 2정방향 클러치베어링(20-4)의 하부에 설치된 제 2역방향 클러치베어링(20-3)과, 상기 제 2역방향 클러치베어링(20-3)에 외접되게 설치되며 상기 공통유성기어(70)에 치합되는 제 1상부선기어(60-2)와,
상기 외주기어형 링기어(10-1)의 상부를 폐쇄토록 설치되며 상기 상부구동축(50-2)이 결합되는 통공이 중심부에 형성되고, 상기 공통유성기어(70) 및 유성기어(80-1)를 고정하는 제 1고정핀(100-1)과 제 2유성기어(80-2)를 고정하는 제 2고정핀(100-2)이 축설되는 상부플랜지(30-2)로 구성되며 상기 상부플랜지(30-2)는 고정부라켓(90)에 고정되어져 있다.
상기 제 1 및 제 2정방향 또는 역방향클러치베어링(20-1 ~ 20-4)은 동전의 앞뒷면의 틀린 그림과 같이 부착시키는 구분면에 따라 클러치 동작을 달리하는 것으로, 내륜을 시계방향으로 회전시키면 회전력이 외륜에 전달되어져 외륜이 함께 시계방향으로 회전되고, 내륜을 반시계방향으로 회전시키면 회전력이 외륜에 전달되지 않고 내륜만 공회전되며, 이때의 외륜 자체는 시계방향으로 자전이 가능한 상태가 된다. 이를 설명상 정방향클러치베어링이라 하고, 이와 반대되는 동작일 경우를 역방향클러치베어링이라 정한다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 로터프레임(2)는 상기 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)와 로터측 일방향출력구동장치(B)를 연결하는 체인과 같은 연결부재가 삽입되도록 내부에 공간부가 형성된 직선형의 관체이며, 일자형 또는 십자형으로 형성된다.
상기 로터블레이드(5)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 로터측 일방향출력구동장치(B)에 연결되어 수직되게 축설된 상부로터축(3)과, 상기 상부로터축(3)에 설치된 다수의 블레이드(51)로 구성된다.
상기 블레이드(51)는 비행기의 날개에 주로 채택되는 에어포일로 형성됨이 바람직하다.
상기 로터블레이드(5)는 로터프레임(2)의 형상에 따라 설치갯수가 변경될 수 있다.
상기 로터블레이드(5)는 로터측 일방향출력구동장치(B)의 상부로터축(3) 또는 하부로터축(3') 중 어느 하나에 선택적으로 설치되거나 또는 상,하부로터축(3,3')에 모두 설치될 수 있다.
즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 로터프레임(2)이 일자형인 경우 양단부에 로터블레이드(5)가 각기 설치되어 2개가 설치된다.
첨부된 도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 로터프레임(2)이 십자형인 경우에는 각 단부에 로터블레이드(5)가 설치되어 총 4개가 설치될 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 로터프레임(2)이 십자형이고, 그 단부의 상,하부에 로터블레이드(5)를 각기 대향되게 설치하여 총 8개가 설치될 수 있다.
첨부된 도 6은 본 발명에 적용되는 로터블레이드에 대한 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 로터블레이드(5)는 다리우스형(a), 사이클로이드형(b), 사보니우스형(c), 양면컵형(d), 터어빈형(e) 중 선택된 어느 하나가 적용될 수 있다.
본 발명의 기본적인 실시예는 사이클로이드형(b)을 채택하였으나 반드시 이에 한정되지는 않는다.
첨부된 도 7은 상기 도 2에서 "로터측 일방향출력구동장치"에 대한 확대도면이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 로터측 일방향출력구동장치(B)는,
로터블레이드(5)가 축설된 하부로터축(3')과, 상기 하부로터축(3')에 축설된 제 1정방향 클러치베어링(20-1)과, 상기 제 1정방향 클러치베어링(20-1)에 외접되 게 설치되며 외주체인스프로켓형링기어(10-1')에 고정되는 하부플랜지(30-1)와, 상기 하부로터축(3')에 축설되며 상기 제 1정방향 클러치베어링(20-1)의 상부에 축설된 제 1역방향 클러치베어링(20-2)과, 상기 제 1역방향 클러치베어링(20-2)에 외접되게 설치된 하부선기어(60-1)와, 상기 하부선기어(60-1)에 치합되는 공통유성기어(70)와, 상기 공통유성기어(70)가 내주면에 치합되는 외주체인스프로켓형 링기어(10-1')와,
로터블레이드(5)가 축설된 상부로터축(3)과, 상기 상부로터축(3)에 축설된 제 2정방향 클러치베어링(20-4)과, 상기 제 2정방향 클러치베어링(20-4)에 외접되게 설치된 제 2상부선기어(60-3)와, 상기 제 2상부선기어(60-3)에 치합되는 유성기어(80-1)와 유성기어(80-1)에 연계하여 치합되며 상기 외주체인스프로켓형 링기어(10-1')의 내주면에 치합되는 제 2유성기어(80-2)와, 상기 상부로터축(3)에 축설되며 상기 제 2정방향 클러치베어링(20-4)의 하부에 설치된 제 2역방향 클러치베어링(20-3)과, 상기 제 2역방향 클러치베어링(20-3)에 외접되게 설치되며 상기 공통유성기어(70)에 치합되는 제 1상부선기어(60-2)와,
상기 외주체인스프로켓형 링기어(10-1')의 상부를 폐쇄토록 설치되며 상기 상부로터축(3)이 결합되는 통공이 중심부에 형성되고, 상기 공통유성기어(70) 및 유성기어(80-1)를 고정하는 제 1고정핀(100-1)과 제 2유성기어(80-2)를 고정하는 제 2고정핀(100-2)이 축설되는 상부플랜지(30-2)로 구성되며 상기 상부플랜지(30-2)는 고정부라켓(90)에 고정되어져 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 결합 및 작동관계를 도 3을 참조하여설명한다.
분리된 상,하부구동축(50-2,50-1)으로 체인스프로켓(40)의 회전방향과 무관하게 전달된 회전력을 모아 외주기어형 링기어(10-1)의 일방향 회전출력으로 발전기(8)의 회전자를 구동시키게 된다.
먼저, 외주면에 치형을 갖는 외주기어형 링기어(10-1)는 발전기(8)의 회전자축에 고정되는 기어와 치합되어져 있으며, 외주기어형 링기어(10-1)가 회전하여 발전기(8)의 회전자를 돌려 발전하게 된다.
도 3을 참조하면, 외주기어형 링기어(10-1)의 일측면에 제 1정방향 클러치베어링(20-1)이 삽입된 하부플랜지(30-1)가 부착되고, 제 1정방향 클러치베어링(20-1)의 내륜속으로 체인스프로켓(40)이 축설된 하부구동축(50-1)이 삽입고정된다.
다시, 하부구동축(50-1)의 일단에 제 1역방향클러치베어링(20-2)의 내륜이 고정되고, 외륜에는 치형이 형성된 하부선기어(60-1)가 고정된다.
상기 하부선기어(60-1)는 공통유성기어(70)와 치합되어지고, 상기 공통유성기어(70)는 외주기어형 링기어(10-1)의 내주면 치형과 치합된다.
이어서, 체인스프로켓(40)이 축설된 상부구동축(50-2) 일단의 외주면으로 제 2역방향 클러치베어링(20-3)이 삽입고정되며, 상기 제 2역방향 클러치베어링(20-3)의 외륜에는 치형이 형성된 제 1상부선기어(60-2)가 고정되어 공통유성기어(70)와 치합되어지고, 다시 공통유성기어(70)는 외주기어형 링기어(10-1)의 내주면 치형과 치합된다.
그리고, 또다른 제 2정방향 클러치베어링(20-4)이 상부구동축(50-2)에 축설되고, 상기 제 2정방향 클러치베어링(20-4)의 외륜에는 치형이 형성된 제 2상부선기어(60-3)가 고정되어진 후 유성기어(80-1)와 치합되어지고, 상기 유성기어(80-1)는 다시 제 2유성기어(80-2)와 치합되며, 상기 제 2유성기어(80-2)는 외주기어형 링기어(10-1)의 내주면 치형과 치합된다.
그리고, 상부플랜지(30-2) 내의 베어링속으로 상부구동축(50-2)의 일단이 삽입되고, 상기 상부플랜지(30-2)의 일면은 고정브라켓(90)에 고정되고, 고정브라켓(90)의 원주면 상으로 공통유성기어(70)와 유성기어(80-1)가 제 1고정핀(100-1) 및 제 2고정핀(100-2)에 의해 힌지결합된다.
상기 상,하부구동축(50-2,50-1)의 체인스프로켓(40)에는 연결수단으로서 체인이 결합되어, 로터측 일방향출력구동장치(B)와 연결된다.
이상의 구성으로 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)의 동작 실시를 설명한다.
먼저, 하부구동축(50-1)이 반시계방향으로 회전하는 경우
이 경우에는 하부플랜지(30-1)에 삽입된 제 1정방향 클러치베어링(20-1)의 내륜은 외륜에 대해 역방향으로 하부구동축(50-1)과 함께 공회전 하고, 이와함께 동일한 하부구동축(50-1)에 축설된 제 1역방향 클러치베어링(20-2)의 내륜도 역방향 회전된다.
이때, 상기 제 1역방향 클러치베어링(20-2)의 특성상 내륜이 역회전할때, 외 륜에 회전력이 전달되어져 외륜과 일체인 하부선기어(60-1)가 같이 역회전한다.
그리고, 이에 맞물린 공통유성기어(70)는 회전방향이 바뀌어 시계방향으로 회전되며 이때의 회전력은 외주기어형 링기어(10-1)에 전달되어져 출력은 시계방향으로 회전되어 다극형발전기(8)를 회전시킨다.
여기서, 하부플랜지(30-1) 내에 고정된 제 1정방향 클러치베어링(20-1)의 외륜은 외주기어형 링기어(10-1)와 하부플랜지(30-1)가 상호 고정되어 있어 시계방향으로는 회전되나 제 1정방향 클러치베어링(20-1)의 특성상 내륜이 역회전할때, 외륜은 회전력을 전달받지 못하고 내륜의 회전방향과 반대로 자전함으로 구성상 간섭이 없다.
한편, 하부구동축(50-1)은 상부구동축(50-2)과는 분리되어 있어 상부구동축(50-2)에는 반시계방향의 회전력이 전달되지 않는다.
그러나, 공통유성기어(70)가 시계방향으로 회전되고 있고, 이에 제 2역방향 클러치베어링(20-3)의 외륜과 고정된 제 1상부선기어(60-2)를 반시계방향으로 회전시키나 제 2역방향 클러치베어링(20-3)의 특성상 외륜이 반시계방향으로 회전할 때 회전력이 내륜에 전달되지 않고, 내륜에 대해 공회전하므로 결과적으로 하부구동축(50-1)이 반시계방향으로 회전할 때, 제 2역방향 클러치베어링(20-3) 내륜에 고정된 상부구동축(50-2)은 아무런 회전력이 전달되어지지 못해 상부구동축(50-2)은 회전되지 않는다.
이때 또, 외주기어형 링기어(10-1)는 시계방향으로 출력되고 있는 상태이므 로, 이와 치합된 제 2유성기어(80-2)가 시계방향으로 회전되며, 이에 치합된 유성기어(80-1)는 다시 반시계방향으로 회전하고, 이때의 회전력은 제 2정방향 클러치베어링(20-4)의 외륜에 제 2상부선기어(60-3)를 시계방향으로 회전시키게 되나, 제 2정방향 클러치베어링(20-4)의 특성상 외륜이 시계방향 회전될 때 내륜에 대해 회전력을 전달하지 못하며 공회전상태이므로 내륜은 회전력을 전달받지 못하게 된다.
따라서, 이와 결합된 상부구동축(50-2)은 움직이지 않고 외주기어형 링기어(10-1)는 시계방향으로 회전하여 출력하게 된다.
한편 하부구동축(50-1)을 시계방향으로 회전시킬 경우
이때는 하부플랜지(30-1) 내의 제 1정방향 클러치베어링(20-1)의 내륜이 시계방향으로 회전되고, 이때의 회전력은 외륜에 전달되어져 하부플랜지(30-1)와 연결된 외주기어형 링기어(10-1)를 시계방향으로 출력시켜 발전기(8)의 회전자를 구동시킨다.
그리고, 같은 하부구동축(50-1)에 축설된 제 1역방향 클러치베어링(20-2)의 내륜은 시계방향 회전할때, 제 1역방향 클러치베어링(20-2)의 특성상 내륜은 외륜에 대해 회전력을 전달시키지 못하고 공회전한다. 따라서 시계방향으로 하부구동축(50-1)과 함께 공회전된다.
또한, 하부구동축(50-1)이 시계방향으로 회전할때 상부구동축(50-2)과는 분리되어 있어 상부구동축(50-2)에는 회전력이 전달되지 않는다.
그러나, 외주기어형 링기어(10-1)는 시계방향으로 회전 출력하는 상태여서 외주기어형 링기어(10-1) 내주면의 치형과 치합되어진 공통유성기어(70)가 역시 시계방향 회전상태이고, 이와 맞물린 하부선기어(60-1)와 제 1상부선기어(60-2)는 반시계방향으로 회전을 하게 된다.
그러나, 상기 하부선기어(60-1)와 제 1상부선기어(60-2)는 둘 다 제 1 및 제 2역방향 클러치베어링(20-2,20-3)의 외륜들과 각각 고정되어 있어 특성상 외륜의 반시계방향 회전력을 내륜에 전달치 못하고 공회전하여 상부구동축(50-2)은 움직이지 않는다.
또한, 외주기어형 링기어(10-1)가 시계방향 출력 회전하는 상태에서 제 2유성기어(80-2)는 종동되어 시계방향으로 회전하며, 이와 치합된 유성기어(80-1)는 반시계방향으로 회전하여, 제 2상부선기어(60-3)를 시계방향으로 회전시키나, 제 2역방향클러치(20-3)의 특성상 외륜이 시계방향 회전시에는 내륜에 회전력을 전달시키지 못하고 시계방향으로 공회전되어 상부구동축(50-2)에는 아무런 회전력도 전달되지 않도록 구성되어진다.
따라서, 하부구동축(50-1)이 시계방향으로 회전할때나 반시계방향으로 회전할 때나 상부구동축(50-2)에는 어떠한 외력도 전달되어지지 않고, 외주기어형 링기어(10-1)가 시계방향으로 출력 회전하는 상태이다.
이상 설명한 바와 같이, 하부구동축(50-1)이 시계방향으로 회전할때나 반시계방향으로 회전할때나 외주기어형 링기어(10-1)를 항상 시계방향 출력이 되도록 하여 다극형발전기(8)의 회전자축 선단에 고정된 기어를 회전시켜 전기적 발전이 가능하게 된다.
이와 같은 결과는 상기 설명에서와 같이 일방향클러치베어링(20-1~20-4)과 선기어(60-1~60-3) 및 유성기어의 조합의 특성으로 상부구동축(50-2)이 시계방향으로 회전하는 경우에서나 반시계방향으로 회전하는 경우에도 외주기어형 링기어(10-1)를 항상 시계방향 출력이 되도록 하여 다극형발전기(8)의 회전자축 선단에 고정된 기어를 회전시켜 전기적 발전을 하도록 구성된 것이다.
정리하면, 상부구동축(50-2)이 시계 또는 반시계방향으로 회전하거나, 하부구동축(50-1)이 시계 또는 반시계방향으로 회전하거나, 상,하부구동축(50-2,50-1)이 동시에 시계 또는 반시계방향으로 회전할때나 교번하여 회전할때나 관계없이 외주기어형 링기어(10-1)를 항상 시계방향의 출력이 되도록 한다.
이는 다수개의 로터측 일방향출력구동장치(B)의 상,하부로터축(3,3')에 축설되는 다수개의 로터블레이드(5) 각각이 풍향과 무관하게 풍속에 의해 정,역방향 회전되는 회전력을 체인과 같은 연결부재을 통하여 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)의 상,하 분리된 상,하부구동축(50-2,50-1)상에 축설된 체인스프로켓(40)을 회전시켜 각각의 회전력을 출력으로 모아 다극형발전기(8)의 회전자를 구동시켜 발전할 수 있다.
그리고, 외주면에 체인스프로켓(40) 형태를 갖는 외주체인스프로켓형 링기어(10-1')와 로터측 일방향출력구동장치(B)의 동작관계도 상기 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)의 동작과 동일하며, 상,하부로터축(3,3')에 축설된 각각의 로터블레이드(5)가 풍향에 무관하게 시계 및 반시계방향으로 회전하여도 로터측 일방향출력구동장치(B)의 외주체인스프로켓형 링기어(10-1')를 일방향으로 회전출력시켜 연 결되는 체인과 같은 연결부재을 통해 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)의 상,하부구동축(50-2,50-1)에 축설된 체인스프로켓(40)으로 회전력을 전달시키게 된다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전장치에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전장치에 대한 결합단면도이다.
도 3은 상기 도 2에서 "중앙출력측 일방향출력구동장치"에 대한 확대도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용되는 블레이드에 대한 도면이다.
도 7은 상기 도 2에서 "로터측 일방향출력구동장치"에 대한 확대도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 지주 2 : 로터프레임
7 : 보호케이스 8 : 다극형발전기
10-1 : 외주기어형 링기어 20-1 : 제 1정방향 클러치베어링
20-2 : 제 1역방향 클러치베어링 20-3 : 제 2역방향 클러치베어링
20-4 : 제 2정방향 클러치베어링 30-1 : 하부플랜지
30-2 : 상부플랜지 50-1 : 하부구동축
50-2 : 상부구동축 60-1 : 하부선기어
60-2 : 제 1상부선기어 60-3 : 제 2상부선기어
70 : 공통유성기어 80-1 : 유성기어
80-2 : 제 2유성기어 90 : 고정 부라켓
100-2 : 제 2고정핀 100-1 : 제 1고정핀

Claims (8)

  1. 지면에 수직되게 설치된 지주(1)와;
    상기 지주(1)의 상부에 설치되며 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)가 형성된 발전부와;
    상기 지주(1)에 직각으로 수평 설치된 다수의 로터프레임(2)과;
    상기 로터프레임(2)의 끝단에 설치되며 풍력에 의해 회전되는 다수의 로터블레이드(5)와, 상기 로터블레이드(5)에 연동되어 회전되며 상기 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)와 연결되어 회전력을 전달하는 로터측 일방향출력구동장치(B)로 구성된 구동부
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발전부는, 박스형상의 보호케이스(7)와, 상기 보호케이스(7)의 내부에 설치된 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)와, 상기 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)에 치합된 다극형발전기(8)와, 상기 다극형발전기(8)에서 발생된 가변 정류전압을 일정출력전압으로 변화하여 일정출력을 배터리(10)로 충전시키는 컨버터(9)와, 축전용배터리(10)와, 충전된 배터리(10)의 직류전압을 교류로 변환시키는 인버터(11)와, 풍속 및 회전감지센서(12)와, 과전류 과충전 방지 장치(13)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)는,
    체인스프로켓(40)이 축설된 하부구동축(50-1)과, 상기 하부구동축(50-1)에 축설된 제 1정방향 클러치베어링(20-1)과, 상기 제 1정방향 클러치베어링(20-1)에 외접되게 설치된 하부플랜지(30-1)와, 상기 하부구동축(50-1)에 축설되며 상기 제 1정방향 클러치베어링(20-1)의 상부에 축설된 제 1역방향 클러치베어링(20-2)과, 상기 제 1역방향 클러치베어링(20-2)에 외접되게 설치된 하부선기어(60-1)와, 상기 하부선기어(60-1)에 치합되는 공통유성기어(70)와, 상기 공통유성기어(70)가 내주면에 치합되며 외주면은 상기 발전기(8)의 회전자축의 기어와 치합되는 외주기어형 링기어(10-1)와,
    체인스프로켓(40)이 축설된 상부구동축(50-2)과, 상기 상부구동축(50-2)에 축설된 제 2정방향 클러치베어링(20-4)과, 상기 제 2정방향 클러치베어링(20-4)에 외접되게 설치된 제 2상부선기어(60-3)와, 상기 제 2상부선기어(60-3)에 치합되는 상기 외주기어형 링기어(10-1)의 내주면에 치합되는 유성기어(80-1) 및 상기 유성기어(80-1)와 치합되며 상기 외주기어형 링기어(10-1)의 내주면에 치합되는 제 2유성기어(80-2)와, 상기 상부구동축(50-2)에 축설되며 상기 제 2정방향 클러치베어링(20-4)의 하부에 설치된 제 2역방향 클러치베어링(20-3)과, 상기 제 2역방향 클러치베어링(20-3)에 외접되게 설치되며 상기 공통유성기어(70)에 치합되는 제 1상 부선기어(60-2)와,
    상기 외주기어형 링기어(10-1)의 상부를 폐쇄토록 설치되며 상기 상부구동축(50-2)이 결합되는 통공이 중심부에 형성되고, 상기 공통유성기어(70) 및 유성기어(80-1)의 제 1고정핀(100-1)과 제 2고정핀(100-2)이 축설되며 고정부라켓(90)에 고정되는 상부플랜지(30-2)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 로터프레임(2)는 상기 중앙출력측 일방향출력구동장치(A)와 로터측 일방향출력구동장치(B)를 연결하는 연결부재가 삽입되고, 일자형 또는 십자형으로 형성된 것을 특징으로 하는 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 로터블레이드(5)는, 상기 로터측 일방향출력구동장치(B)에 연결되어 수직되게 축설된 상부로터축(3)과, 상기 상부로터축(3)에 설치된 다수의 블레이드(51)로 구성된 것을 특징으로 하는 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 블레이드(51)는 에어포일로 형성된 것을 특징으로 하는 다수 로터블레 이드가 장착된 수직축 풍력발전장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 로터블레이드(5)는, 다리우스형(a), 사이클로이드형(b), 사보니우스형(c), 양면컵형(d), 터어빈형(e) 중 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 다수 로터블레이드가 장착된 수직축 풍력발전장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 로터측 일방향출력구동장치(B)는,
    로터블레이드(5)가 축설된 하부로터축(3')과, 상기 하부로터축(3')에 축설된 제 1정방향 클러치베어링(20-1)과, 상기 제 1정방향 클러치베어링(20-1)에 외접되게 설치되며 외주체인스프로켓형링기어(10-1')에 고정되는 하부플랜지(30-1)와, 상기 하부로터축(3')에 축설되며 상기 제 1정방향 클러치베어링(20-1)의 상부에 축설된 제 1역방향 클러치베어링(20-2)과, 상기 제 1역방향 클러치베어링(20-2)에 외접되게 설치된 하부선기어(60-1)와, 상기 하부선기어(60-1)에 치합되는 공통유성기어(70)와, 상기 공통유성기어(70)가 내주면에 치합되는 외주체인스프로켓형 링기어(10-1')와,
    로터블레이드(5)가 축설된 상부로터축(3)과, 상기 상부로터축(3)에 축설된 제 2정방향 클러치베어링(20-4)과, 상기 제 2정방향 클러치베어링(20-4)에 외접되게 설치된 제 2상부선기어(60-3)와, 상기 제 2상부선기어(60-3)에 치합되는 유성기어(80-1)와, 상기 유성기어(80-1)에 연계하여 치합되며 상기 외주체인스프로켓형 링기어(10-1')의 내주면에 치합되는 제 2유성기어(80-2)와, 상기 상부로터축(3)에 축설되며 상기 제 2정방향 클러치베어링(20-4)의 하부에 설치된 제 2역방향 클러치베어링(20-3)과, 상기 제 2역방향 클러치베어링(20-3)에 외접되게 설치되며 상기 공통유성기어(70)에 치합되는 제 1상부선기어(60-2)와,
    상기 외주체인스프로켓형 링기어(10-1')의 상부를 폐쇄토록 설치되며 상기 상부로터축(3)이 결합되는 통공이 중심부에 형성되고, 상기 공통유성기어(70) 및 유성기어(80-1)를 고정하는 제 1고정핀(100-1)과 제 2유성기어(80-2)를 고정하는 제 2고정핀(100-2)이 축설되는 상부플랜지(30-2)
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