KR100870231B1

KR100870231B1 - 풍력을 이용한 발전기

Info

Publication number: KR100870231B1
Application number: KR1020030052595A
Authority: KR
Inventors: 김상년
Original assignee: 김상년
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2008-11-24
Also published as: KR20030068520A

Abstract

본 발명은 두 스테이터 사이에서 회전하는 영구자석을 통해 전기를 생산할 수 있도록 한 기술이다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 원통형의 발전기 하우징, 발전기 하우징의 내측 후면에 고정되는 고정축, 고정축의 선단부와 후단부 각각에 회전 가능하게 설치되는 원반 형태의 선·후단커버, 선·후단커버를 고정축의 선단부와 후단부에 회전 가능하게 결합시키는 선·후단 베어링, 선단커버의 중심으로부터 전면의 발전기 하우징의 외측으로 연장되는 커버 연장축, 커버 연장축의 끝단에 설치되어 풍력에 의한 회전을 통해 선단커버를 회전시키는 원통형 또는 프로펠러형 임펠러, 선·후단커버에 사이에 설치 고정되어 선·후단커버의 회전과 함께 회전되는 영구자석, 영구자석의 외주면과 인접되게 설치되어지되 영구자석의 자력에 대응하는 유도기전력을 발생시키는 제 1 스테이터, 고정축에 설치 고정되어 영구자석의 내주면과 인접되게 설치되는 제 2 스테이터, 제 2 스테이터의 하부측 고정축에 설치되는 정류자, 후단커버의 내주면에 설치 고정되어 정류자에 외부전원을 공급하는 브러시 및 발전기 하우징의 개방된 전면을 커버하는 하우징 커버로 이루어지며, 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 외부전원을 브러시와 정류자를 통해 제 2 스테이터에 공급하여 제 2 스테이터와 영구자석 사이에 전기장이 형성되도록 하는 것을 통해 영구자석을 회전시키는 한편, 영구자석의 회전에 의해 영구자석과 그 외측의 제 1 스테이터 사이에 발생되는 전자기 유도에 따라 생산된 전기를 사용하여 발전이 이루어질 수 있도록 한 구성으로 이루어진다.

풍력, 발전기, 스테이터, 고정자, 회전자

Description

풍력을 이용한 발전기{A generator for using the velocity of the wind}

도 1 은 본 발명에 따른 풍력을 이용한 발전기를 보인 분리 사시도.

도 2 는 본 발명에 따른 풍력을 이용한 발전기를 보인 단면 구성도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

100. 발전기 110. 발전기 하우징

120. 고정축 130. 130a. 선·후단커버

140, 140a. 선·후단 베어링 150. 임펠러

160. 영구자석 170, 170a. 제 1, 2 스테이터

180. 정류자 190. 브러시

200. 축전지

본 발명은 풍력을 이용한 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력에 의해 회전하는 드럼 형태의 자석구조를 통해 전기를 생산할 수 있도록 하는 한편 풍력이 여의치 않을 경우 태양전지를 통해 자석을 회전시켜 전기를 생산할 수 있도록 한 풍력을 이용한 발전기에 관한 것이다.

일반적인 발전방법으로는 수력을 이용한 수력발전, 화석연료를 이용한 화력발전, 원자력을 이용한 원자력발전 등을 들 수 있다. 그러나, 이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비와 발전설비를 가동시키기 위한 막대한 양의 에너지원을 필요로 한다. 특히, 화력발전에 이용되는 에너지원으로써 석유나 석탄 등의 화석연료는 타연료에 비해 그 의존도 크기 때문에 자원의 고갈과 같은 문제를 야기시킨다.

더구나, 석유나 석탄 등의 화석연료는 오존(

)층을 파괴하여 지구의 온난화를 일으키는 주요원인이 되고 있음은 주지의 사실이다. 또한, 석유나 석탄 등의 화석연료는 환경오염(특히, 석유나 석탄을 연소시키는데 따른 각종 공해물질의 발생으로 인한 대기오염)을 유발시키는 가장 주요한 원인이기도 하다.

따라서, 석유나 석탄 등의 사용에 따른 자원의 고갈과 석유나 석탄 등을 연소시킴으로써 발생되는 지구온난화에 따른 각종 재해 및 각종 공해물질의 발생으로 인한 환경오염을 방지하기 위해서는 석유나 석탄 등의 화석연료가 필요 없는 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.

전술한 바와 같이 석유나 석탄 등의 화석연료가 필요 없는 발전방법으로는 태양에너지를 이용한 태양열발전, 파력발전, 조력발전, 풍력발전 등이 있으며, 이 중 가장 쉽게 적용할 수 있는 발전방법이 태양열을 이용한 태양열발전과 바람의 힘을 이용한 풍력발전이라 할 수 있을 것이다.

전술한 풍력을 이용한 발전방법인 풍력발전의 경우 발전설비가 다른 발전설비에 비해 매우 간단히 설치할 수 있다는 이점과 함께 발전에 따른 별도의 폐기물이 발생되지 않는다는 이점이 있다.

한편, 전술한 풍력발전은 주로 커다란 원통형 또는 프로펠러형 임펠러를 이용한 주축의 회전을 통해 회전자를 회전시켜 고정자와의 사이에 전기장을 발생시킴으로써 발전시키는 통상적인 발전기의 구성으로 이루어져 있다.

그러나, 전술한 바와 같이 주축의 회전을 통해 회전자를 회전시켜 고정자와의 사이에 전기장을 발생시킴으로써 발전시키는 발전기는 회전자의 회전을 통해 고정자와의 사이에 전자기 유도 현상을 일으켜 발전시키는 구조이기 때문에 구조가 복잡해지는 문제가 있다.

또한, 전술한 바와 같은 종래의 발전기는 공해가 없음은 물론, 설치후의 에너지 생산비용이 거의 안 든다는 이점은 있지만 바람이 불지 않을 경우나 미풍일 때에는 회전이 불가능하여 풍력발전이 이루어지지 않는다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 기존의 발전기 구조에서 주축에 의해 회전되는 회전자를 고정시키고, 고정된 회전자의 외 측에 드럼 형태의 자석을 구성하여 풍력에 의한 주축의 회전을 통해 자석을 회전시킴으로써 내측 회전자와 자석 및 자석과 외측 고정자 사이에 발생되는 전자기 유도 현상을 통한 전기의 생산이 이루어질 수 있도록 한 풍력을 이용한 발전기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 풍력을 이용한 발전의 구성에 더하여 바람이 불지 않거나 미풍일 경우에는 본 발명의 발전기 또는 태양열에너지를 통해 충전된 전기를 내측의 회전자에 인가함으로써 드럼 형태의 자석을 회전시켜 내측 회전자와 자석 그리고 자석과 외측 고정자 사이에 전자기 유도 현상을 통한 전기의 생산이 이루어질 수 있도록 함에 있다.

나아가, 본 발명은 풍력을 이용한 발전과 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 본 발명의 발전기 또는 태양열에너지를 충전된 전기를 통해 발전기를 구동시켜 전기를 생산할 수 있도록 함으로써 바람이 있거나 없는 경우에 구애 없이 발전기를 가동시킬 수 있도록 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명의 풍력을 이용한 발전기는 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 풍력발전기에 있어서, 풍력발전기는 후반부 내측면 중심에 키홈이 형성되어지되 전면은 개방된 원통형의 발전기 하우징; 발전기 하우징의 키홈에 관계하는 형태로 후단에 키(key)가 형성되어 키홈에 삽입 고정되어지되 전면방향으로 일정길이 연장되는 고정축; 고정축의 선단부와 후단부 각각에 회전 가능하게 설치되는 동일 지름의 원반 형태로 이루어진 선·후단커버; 선·후단커버를 고정축의 선단부와 후단부에 회전 가능하게 결합시키는 선·후단 베어링; 선단커버의 중심으로부터 전면이 개방된 발전기 하우징의 외측으로 연장되는 커버 연장축; 커버 연장축의 끝단에 설치되어지되 풍력에 의해 회전되어 커버 연장축을 통해 선단커버를 회전시키는 원통형 또는 프로펠러형 임펠러; 선·후단커버 사이에 설치 고정되어 선·후단커버의 회전과 함께 회전되는 원통 형태의 영구자석; 발전기 하우징의 내측면에 설치 고정되어 그 내주면이 영구자석의 외주면과 인접되게 원통의 형태를 이루며 설치되어지되 영구자석의 자력에 대응하는 유도기전력을 발생시키는 제 1 스테이터; 고정축에 설치 고정되어 그 외주면이 영구자석의 내주면과 인접되게 설치되어지되 영구자석과의 사이에 전기장을 형성하는 제 2 스테이터; 제 2 스테이터의 하부측 고정축에 설치되어 전원전압을 회전수에 맞춰 주파수를 변환하는 한편 영구자석의 회전에 필요한 토크(torque:회전모멘트)를 발생시키기 위한 전류를 공급하는 정류자; 후단커버의 내주면에 설치 고정되어지되 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 영구자석의 회전에 필요한 토크를 발생시키기 위한 전류를 정류자를 통해 공급하기 위한 외부전원을 공급하는 브러시; 및 발전기 하우징의 개방된 전면을 커버하는 하우징 커버를 포함하여 이루어지며, 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 외부전원을 브러시와 정류자를 통해 제 2 스테이터에 공급하여 제 2 스테이터와 영구자석 사이에 전기장이 형성되도록 하는 것을 통해 영구자석을 회전시키는 한편, 영구자석의 회전에 의해 영구자석과 그 외측의 제 1 스테이터 사이에 발생되는 전자기 유도에 따라 생산된 전기를 사용하여 발전이 이루어질 수 있도록 한 구성으로 이루어진다.

전술한 바와 같은 구성에서 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 영구자석을 회전시키기 위해 브러시를 통해 정류자로 공급되는 외부전원은 발전기 혹은 태양열에너지에 의해 충전된 축전지의 구성으로 이루어진다.

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그리고, 본 발명에 따른 기술은 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 영구자석을 회전시키기 위해 축전지로부터 전원을 공급하는 브러시는 후단커버와 함께 회전되면서 정류자에 전원을 공급하는 구성으로 이루어진다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력을 이용한 발전기에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 풍력을 이용한 발전기를 보인 분리 사시도, 도 2 는 본 발명에 따른 풍력을 이용한 발전기를 보인 단면 구성도이다.

먼저, 본 발명은 기존의 발전기 구조에서 고정축에 의해 회전되는 회전자의 구성을 통해 고정자인 스테이터와의 사이에 전자기 유도 현상을 통한 전기의 생산이 이루어지도록 하는 기존의 발전기와는 달리 두 개의 스테이터를 구성하고, 두 스테이터 사이에서 회전하는 영구자석을 통해 전기를 생산할 수 있도록 한 기술이다.

전술한 바와 같은 기술을 실현하기 위해 구성되는 본 발명의 풍력을 이용한 발전기(100)는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 전면이 개방되어 외부를 구성하는 원통형의 발전기 하우징(110), 발전기 하우징(110)의 내측 후면에 키홈(112)과 키(122)의 구조에 의해 고정되는 고정축(120), 고정축(120)의 선단부와 후단부 각각에 회전 가능하게 설치되는 원반 형태의 선·후단커버(130, 130a), 선·후단커버(130, 130a)를 고정축(120)의 선단부와 후단부에 회전 가능하게 결합시키는 선·후단 베어링(140, 140a), 선단커버(130)의 중심으로부터 전면의 발전기 하우징(110)의 외측으로 연장되는 커버 연장축(132), 커버 연장축(132)의 끝단에 설치되어 풍력에 의한 회전을 통해 선단커버(130)를 회전시키는 원통형 또는 프로펠러형 임펠러(150), 선·후단커버(130, 130a)에 사이에 설치 고정되어 선·후단커버(130, 130a)의 회전과 함께 회전되는 원통 형태의 영구자석(160), 영구자석(160)의 외주면과 인접되게 원통의 형태를 이루며 설치되어지되 영구자석(160)의 자력에 대응하는 유도기전력을 발생시키는 제 1 스테이터(170), 고정축(120)에 설치 고정되어 영구자석(160)의 내주면과 인접되게 설치되는 제 2 스테이터(172), 제 2 스테이터(172)의 하부측 고정축(120)에 설치되는 정류자(180), 후단커버(130a)의 내주면에 설치 고정되어 정류자에 외부전원을 공급하는 브러시(190) 및 발전기 하우징(110)의 개방된 전면을 커버하는 하우징 커버(110a)로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 풍력을 이용한 발전기(100)는 일정한 구조물에 설치 고정된 상태에서 풍력에 의해 임펠러(150)의 회전이 이루어지게 되면, 임펠러(150)의 회전에 따라 커버 연장축(132)과 일체로 연결된 선단커버(130)의 회전이 이루어진다.

전술한 바와 같이 선단커버(130)의 회전이 이루어지면 선단커버(130)와 결합된 후단커버(130a)와 영구자석(160)의 회전이 이루어지면서 영구자석(160)과 그 외측의 제 1 스테이터(170) 사이에는 전자기 유도 현상이 발생되고, 이에 따라 전기의 생산이 이루어진다.

본 발명에 따른 풍력을 이용한 발전기(100)의 구성에서 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 영구자석(160)을 회전시키기 위해 브러시(190)를 통해 정류자(180)로 공급되는 외부전원은 본원의 발전기(100) 혹은 태양열에너지(도시하지 않음)에 의해 충전된 축전지(200)의 구성으로 이루어진다.

따라서, 본 발명에 따른 풍력을 이용한 발전기(100)의 구성에서 축전지(200)에는 태양열에너지에 의해 생산된 전기 혹은 본 발명에 따른 발전기(100)를 통해 생산된 잉여량의 전기가 충전되어 바람이 불지 않거나 미풍일 경우의 발전에 대비할 수 있는 이점이 있다.

한편, 바람이 없거나 미풍에 따라 임펠러(150)의 회전이 이루어지지 않아 발전을 할 수 없는 경우에는 외부전원을 브러시(190)와 정류자(180)를 통해 제 2 스테이터(170a)에 공급하여 제 2 스테이터(170a)와 영구자석(160) 사이에 전기장이 형성되도록 함으로써 영구자석(160)을 회전시킨다.

전술한 바와 같이 외부전원의 공급에 의해 제 2 스테이터(170a)와 영구자석(160) 사이에 전기장을 형성시켜 영구자석(160)을 회전시키게 되면, 회전되는 영구자석(160)과 그 외측의 제 1 스테이터(170) 사이에는 전자기 유도 현상이 발생되고, 이에 따라 발전기(100)는 전자기 유도에 따른 전기를 생산하게 된다.

전술한 바와 같이 외부전원을 공급하여 영구자석(160)을 회전시킴으로써 영구자석(160)과 제 1 스테이터(170) 사이에 발생되는 전자기 유도에 따른 전기의 생산이 이루어지면, 그 이후에는 본 발명에 따른 발전기(100)에 의해 생산되는 전원에 의해 영구자석(160)을 일방향으로 회전시키기 위한 반발력인 전기장이 제 2 스테이터(170a)와 영구자석(160) 사이에 생성되어 영구자석(160)을 계속적으로 회전시키게 된다. 즉, 외부전원의 공급을 통해 영구자석(160)을 회전시켜 발전이 이루어지도록 한 후에는 발전기(100) 자체에서 생산되는 전기를 통해 발전기의 구동이 이루어진다.

본 발명에 따른 풍력을 이용한 발전기(100)의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 발전기 하우징(110)은 외부를 구성하는 것으로, 이 발전기 하우징(110)의 후반부는 폐쇄된 구조이고, 전반부는 개방된 구조의 원통형으로 이루어진다. 이때, 발전기 하우징(110)의 후반부 내측 중심에는 키홈(112)이 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 발전기(100)는 통상 일정높이의 구조물에 설치되는 구성이기 때문에 발전기 하우징(110)의 외부면에는 구조물에 발전기(100)를 설치 고정하기 위한 구조가 구성된다.

전술한 바와 같은 발전기 하우징(110)의 개방된 전면에는 그에 관계하는 크기로 형성되어 개방된 전면을 폐쇄시키는 하우징 커버(110a)가 구성된다. 이러한 하우징 커버(110a)는 발전기 하우징(110)의 내부에 다른 구성요소의 조립을 통해 삽입 설치한 후 설치된다.

고정축(120)은 후술하는 제 2 스테이터(170a)를 설치 고정하기 위한 것으로, 이 고정축(120)은 발전기 하우징(110) 내측 후면의 키홈(112)에 관계하는 키(122)가 형성되어 후단의 키(122) 부분이 키홈(112)에 삽입 고정되어 전면방향으로 일정길이 연장되는 구성으로 이루어진다.

선·후단커버(130, 130a)는 후술하는 영구자석(160)을 회전 가능하도록 지지하기 위한 것으로, 이 선·후단커버(130, 130a)는 고정축(120)의 선단부와 후단부 각각에 회전 가능하게 설치되어 동일 지름의 원반 형태로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성되는 선·후단커버(130, 130a)는 그 사이에 영구자석(160)을 고정시켜 동시에 회전되는 구조이기 때문에 동일 지름의 원반 형태로 이루어진다.

선·후단 베어링(140, 140a)은 선·후단커버(130, 130a)를 회전 가능하게 하는 것으로, 이 선·후단 베어링(140, 140a)은 고정축(120)의 선단부와 후단부에 결합되어 선·후단 베어링(140, 140a)을 회전 가능하게 한다.

커버 연장축(132)은 그 선단을 통해 임펠러(150)를 연결하여 풍력에 의한 임펠러(150)의 회전을 통해 선단커버(130)를 회전시키기 위한 것으로, 이 커버 연장축(132)은 선단커버(130)의 전면 중심으로부터 전면이 개방된 발전기 하우징(110)의 외측으로 연장 형성된다.

임펠러(150)는 본 발명에 따른 발전기(100)를 구동시키기 위한 회전력을 얻기 위한 것으로, 이 임펠러(150)는 커버 연장축(132)의 끝단에 설치되어지되 풍력에 의해 회전되어 커버 연장축(132)을 통해 선단커버(130)를 회전시키게 된다. 이때, 임펠러(150)는 원통형 또는 프로펠러형으로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 임펠러(150)가 풍력에 의해 회전이 이루어지면 이 임펠러(150)의 회전력은 커버 연장축(132)을 통해 선단커버(130)에 전달되어 선단커버(130)의 회전이 이루어지게 된다. 따라서, 이 선단커버(130)와 연결된 후단커버(130a) 및 후술하는 영구자석(160)은 선단커버(130)의 회전과 함께 동시에 회전하게 된다.

영구자석(160)은 그 회전을 통해 후술하는 제 1 스테이터(170)와의 사이에 유도기전력을 발생하여 전기의 생산이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 이 영구자 석(160)은 원통형의 드럼형태로 형성되어 선·후단커버(130, 130a) 사이에 길다란 고정볼트와 너트(162, 162a)에 의해 설치 고정된다.

전술한 바와 같이 구성되는 영구자석(160)은 선·후단커버(130, 130a) 사이에 설치 고정됨으로써 풍력에 의해 임펠러(150)의 회전이 이루어지면, 이에 따른 선단커버(130)의 회전과 함께 동시에 회전된다.

제 1 스테이터(170)는 회전되는 영구자석(160)의 자력에 대응하는 유도기전력을 발생시켜 전기의 생산이 이루어질 수 있도록 한 것으로, 이 제 1 스테이터(170)는 발전기 하우징(110)의 내측면에 설치 고정되어 그 내주면이 영구자석의 외주면과 인접되게 원통의 형태를 이루며 설치된다. 물론, 제 1 스테이터(170)에는 코일이 권선되어 있음은 당연한 것이다.

전술한 바와 같이 구성되는 제 1 스테이터(170)는 영구자석(160)의 회전에 따라 영구자석(160)과 제 1 스테이터(170) 사이에 발생되는 전자기 유도현상 즉, 유도기전력을 통해 전기를 생산하게 된다.

제 2 스테이터(170a)는 공급되는 외부전원을 통해 영구자석(160)과의 사이에 전기장을 형성하여 영구자석(160)을 회전시키기 위한 것으로, 이 제 2 스테이터(170a)는 고정축(120)에 설치 고정되어 그 외주면이 영구자석(160)의 내주면과 인접되게 설치되어진다.

전술한 바와 같이 구성된 제 2 스테이터(170a)에 전원의 공급이 이루어지면 제 2 스테이터(170a)의 외주면과 영구자석(160)의 내주면 사이에는 전기장이 발생되어 영구자석(160)의 회전이 이루어진다. 따라서, 제 1 스테이터(170)의 내주면 과 회전되는 영구자석(160)의 외주면 사이에는 전자기 유도 현상 즉, 유도기전력이 발생되어 전기의 생산이 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같은 제 2 스테이터(170a)의 구성은 본 발명에서는 바람이 없거나 미풍시 풍력에 의한 발전이 어려운 경우 외부전원을 공급하여 발전을 가능하게 하기 위한 구성이다. 이러한 외부전원을 공급하여 발전을 가능하게 하기 위한 구성으로써는 제 2 스테이터(170a)를 포함하여 후술하는 정류자(180), 브러시(190) 및 축전지(200)가 있다.

물론, 전술한 바와 같은 외부전원을 공급하여 발전을 가능하게 하기 위한 구성으로써의 정류자(180, 브러시(190) 및 축전지(200)의 구성은 발전기 분야에서 전원을 공급하기 위한 수단으로써 일반화된 기술이지만, 본 발명에서는 이러한 일반화된 기술을 바람이 없거나 미풍시 풍력에 의한 발전이 어려운 경우 외부전원을 공급하여 발전을 가능하게 하도록 하는 기술로써 적용하고 있다.

정류자(180)는 외부로부터 공급되는 전원전압을 회전수에 맞춰 주파수를 변환하는 한편 영구자석(160)의 회전에 필요한 토크(torque:회전모멘트)를 발생시키기 위한 전류를 제 2 스테이터(170a)에 공급하는 것으로, 이 정류자(180)는 제 2 스테이터(170a)의 하부측 고정축(120)에 설치 고정되어진다. 이러한 정류자(180)는 일반화된 기술이기 때문에 별도의 설명은 하지 않기로 한다.

브러시(190)는 외부전원을 정류자에 공급하기 위한 것으로, 이 브러시(190)는 후단커버(130a)의 내주면에 설치 고정되어지되 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 영구자석(160)의 회전에 필요한 토크를 발생시키기 위한 전류를 정류자(180)를 통해 공급하기 위한 외부전원을 공급하게 된다. 외부전원으로써의 축전지(200)는 본원의 발전기(100) 혹은 태양열에너지에 의해 충전된다.

한편, 본 발명의 기술에서 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 영구자석(160)은 축전지(200)로부터 공급되는 외부전원에 의해 회전되어 자력을 생성하고, 본원의 발전기(100)가 발전을 시작하면 그 자체의 전류를 사용하여 자력을 유지하는 구성으로 이루어진다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 구조를 단순화시켜 그 효과가 우수한 풍력을 이용한 발전기(100)의 제조가 가능하다. 또한, 바람이 불지 않거나 미풍시 외부의 전원을 공급하여 영구자석(160)을 회전시킴으로써 발전을 가능하게 할 수 있음은 물론, 발전이 이루어진 이후에는 자체 생산된 전원을 통해 계속적으로 발전을 할 수가 있다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 기존의 발전기 구조에서 주축에 의해 회전되는 회전자를 고정시키고, 고정된 회전자의 외측에 드럼 형태의 자석을 구성하여 풍력에 의한 주축의 회전을 통해 자석을 회전시킴으로써 내측 회전자와 자석 및 자석과 외측 고정자 사이에 발생되는 전자기 유도 현상을 통한 전기의 생산이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 풍력을 이용한 발전의 구성에 더하여 바람이 불지 않거나 미풍일 경우에는 본 발명의 발전기 또는 태양열에너지를 통해 생산된 전기를 내측의 회전자에 인가함으로써 드럼 형태의 자석을 회전시켜 내측 회전자와 자석 그리고 자석과 외측 고정자 사이에 전자기 유도 현상을 통한 전기의 생산이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 풍력을 이용한 발전과 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 본 발명의 발전기 또는 태양열에너지를 이용하여 생산된 전기를 통해 발전기를 구동시켜 전기를 생산할 수 있도록 함으로써 바람이 있거나 없는 경우에 구애 없이 발전기를 가동시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

풍력을 이용하여 전기를 생산하는 풍력발전기에 있어서,

상기 풍력발전기는 후반부 내측면 중심에 키홈이 형성되어지되 전면은 개방된 원통형의 발전기 하우징;

상기 발전기 하우징의 키홈에 관계하는 형태로 후단에 키(key)가 형성되어 키홈에 삽입 고정되어지되 전면방향으로 일정길이 연장되는 고정축;

상기 고정축의 선단부와 후단부 각각에 회전 가능하게 설치되는 동일 지름의 원반 형태로 이루어진 선·후단커버;

상기 선·후단커버를 고정축의 선단부와 후단부에 회전 가능하게 결합시키는 선·후단 베어링;

상기 선단커버의 중심으로부터 전면이 개방된 상기 발전기 하우징의 외측으로 연장되는 커버 연장축;

상기 커버 연장축의 끝단에 설치되어지되 풍력에 의해 회전되어 상기 커버 연장축을 통해 선단커버를 회전시키는 원통형 또는 프로펠러형 임펠러;

상기 선·후단커버 사이에 설치 고정되어 선·후단커버의 회전과 함께 회전되는 원통 형태의 영구자석;

상기 발전기 하우징의 내측면에 설치 고정되어 그 내주면이 영구자석의 외주면과 인접되게 원통의 형태를 이루며 설치되어지되 상기 영구자석의 자력에 대응하는 유도기전력을 발생시키는 제 1 스테이터;

상기 고정축에 설치 고정되어 그 외주면이 영구자석의 내주면과 인접되게 설치되어지되 상기 영구자석과의 사이에 전기장을 형성하는 제 2 스테이터;

상기 제 2 스테이터의 하부측 고정축에 설치되어 전원전압을 회전수에 맞춰 주파수를 변환하는 한편 상기 영구자석의 회전에 필요한 토크(torque:회전모멘트)를 발생시키기 위한 전류를 공급하는 정류자;

상기 후단커버의 내주면에 설치 고정되어지되 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 상기 영구자석의 회전에 필요한 토크를 발생시키기 위한 전류를 상기 정류자를 통해 공급하기 위한 외부전원을 공급하는 브러시; 및

상기 발전기 하우징의 개방된 전면을 커버하는 하우징 커버를 포함하여 이루어지며,

바람이 불지 않거나 미풍일 경우 상기 외부전원을 브러시와 정류자를 통해 상기 제 2 스테이터에 공급하여 제 2 스테이터와 영구자석 사이에 전기장이 형성되도록 하는 것을 통해 상기 영구자석을 회전시키는 한편, 상기 영구자석의 회전에 의해 영구자석과 그 외측의 제 1 스테이터 사이에 발생되는 전자기 유도에 따라 생산된 전기를 사용하여 발전이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 발전기.
제 1 항에 있어서, 상기 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 상기 영구자석을 회전시키기 위해 상기 브러시를 통해 상기 정류자로 공급되는 외부전원은 상기 발전기 또는 태양열에너지에 의해 충전된 축전지인 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 발전기.
삭제
제 2 항에 있어서, 상기 바람이 불지 않거나 미풍일 경우 상기 영구자석을 회전시키기 위해 상기 축전지로부터 전원을 공급하는 브러시는 후단커버와 함께 회전되면서 상기 정류자에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 발전기.