KR100942831B1 - 풍력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

풍력 발전 장치가 제공된다. 하우징; 지면에 수직한 축을 중심으로 회전가능하도록 상기 하우징에 설치되는 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트에 설치되는 회전 블레이드; 상기 회전 블레이드를 상기 회전 샤프트에 고정하기 위한 블레이드 고정부; 및 상기 회전 블레이드가 회전함에 따라 함께 회전되는 상기 회전 샤프트에 의하여 동력을 발생시키는 발전기를 포함하고, 상기 회전 블레이드 각각의 횡단면은 익형으로 형성되며, 그 중심선은 상기 회전 샤프트의 길이 방향으로 나선형으로 이루어지는 풍력 발전 장치는 고정부와 회전축의 접촉면에 자기부상 장치를 설치하여 낮은 풍속 및 잦은 풍향 변화에도 좁은 공간에서도 고효율의 풍력 에너지를 생산할 수 있다.

풍력, 발전, 블레이드, 나선, 자기 부상

Description

풍력 발전 장치{Wind power generating apparatus}

본 발명은 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세히 낮은 풍속 및 풍향의 잦은 변화에 대응할 수 있는 구조를 갖는 풍력 발전 장치에 관한 것이다.

석유, 천연가스, 석탄 및 우라늄 등 지구상에 매장되어 있는 에너지 자원은 유한한데 반하여 인구증가 및 개발에 따라 에너지 수요는 폭발적으로 증가하고 있기 때문에, 에너지 원료 가격은 지속적으로 올라가고 있다. 따라서, 이를 대체할 에너지원의 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 대체에너지 중에는 태양전지, 바이오 에너지, 풍력발전, 조력 발전 등이 많이 거론되고 있으나 특히 비용 및 성능적인 측면에서 풍력 발전이 가장 효율적인 것으로 판단되고 있다.

풍력발전은 태양에서 지구로 방사되는 에너지의 차이에 의해서 발생되는 바람의 운동에너지를 이용하여 전기를 발생시키는 장치로 이는 오랫동안 연구되어져왔으며 지금도 다양한 연구가 수행되고 있다. 종래의 연구에 의하면 바람의 운동에너지는 풍속의 세제곱에 비례하며, 또한 베츠의 연구에 의하면 풍력효율은 이론상 최대치가 59.3%인 것으로 보고되고 있다.

풍력발전기는 풍력을 활용하는 블레이드의 회전축을 어떻게 배치하는가에 따라서 수평형(이하, 프로펠러형)과 수직형으로 구분할 수 있다. 프로펠러형은 바람의 방향과 수평하게 블레이드의 회전축이 위치하고 있으며 바람의 양력을 활용하여 최대 20%정도 효율을 얻을 수 있는 것으로 보고되고 있다. 수직축 풍력발전기는 블레이드의 회전축이 지표면에 수직하게 놓여 바람의 양력 혹은 항력을 활용하여 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하여 전기를 발생시킨다.

프로펠러형 풍력발전기는 지금까지 상업적으로 가장 많이 사용되고 있다. 그러나, 프로펠러형은 초기에 건설비가 많이 투자되어야 하고, 집적화하기가 어려우며, 날개의 특성상 풍각(바람 방향)에 대한 효율이 떨어진다. 또한, 로터의 구조상 최소 풍속이 6m/s이상일 경우에만 동작하고, 풍속이 25m/s이상일 경우 과부하로 인한 발전기가 파손되는 것을 보호하기 위하여 브레이크(감속기)를 동작시켜 발전을 정지시킨다. 프로펠러형은 감속기뿐만 아니라 다양한 풍속을 제어하기 위하여 정밀한 기어박스를 사용하기 때문에 발전기 제조원가가 비싸지는 단점을 가지고 있다.

이러한 프로펠러형의 단점을 보완하기 위하여 최근에는 수직형 풍력발전기가 연구되고 있다. 수직형 풍력발전기는 일정한 폭과 높이를 가지는 블레이드에 바람의 양력을 최대한 활용할 수 있는 여러 개의 브레이드를 설치하여 풍속과 동시에 풍각을 최대한 활용하기 때문에 프로펠러형에 비하여 바람 효율을 높일 수 있다. 따라서, 풍향이 수시로 변하고 돌풍, 태풍 등이 잦은 우리나라 실정에는 수직형 풍력발전기가 더 효율적인 것으로 보고되고 있다. 그러나, 기존의 수직형 풍력발전기 는 효율이 낮아서 상업적으로 프로펠러형을 대체하기에는 어려운 점이 많았다.

또한, 우리나라와 같은 낮은 풍속 및 풍속의 세기 및 풍향의 변화가 자주 발생하는 지형의 경우, 낮은 풍속에서 초기 구동력을 얻을 수 있고 일정한 풍속에 도달하는 경우 바람의 양력을 활용하여 고효율을 얻을 수 있는 풍력발전기가 부재하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 낮은 풍속 및 풍향의 잦은 변화에 대응할 수 있는 구조를 갖는 풍력 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 풍력 발전 장치의 배치 면적 당 효율을 높일 수 있는 풍력 발전 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징;지면에 수직한 축을 중심으로 회전가능하도록 상기 하우징에 설치되는 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트에 설치되는 회전 블레이드; 상기 회전 블레이드를 상기 회전 샤프트에 고정하기 위한 블레이드 고정부; 및 상기 회전 블레이드가 회전함에 따라 함께 회전되는 상기 회전 샤프트에 의하여 동력을 발생시키는 발전기를 포함하고, 상기 회전 블레이드 각각의 횡단면은 익형으로 형성되며, 그 중심선은 상기 회전 샤프트의 길이 방향으로 나선형으로 이루어지는, 풍력 발전 장치가 제공된다.

또한, 고정부와 회전축의 접촉면에 자기부상 장치를 설치하여 블레이드, 발전기의 회전자 및 부속장치의 무게를 거의 0kg으로 줄임으로써 관성 모멘텀을 극적으로 줄여서 낮은 풍속 및 잦은 풍향 변화에도 에너지 생성이 가능한 풍력 발전 장치가 제공된다.

이 때, 상기 회전 블레이드는 상기 회전 샤프트의 길이 방향으로 트위스트 라운드(Twist Round: 연곡(撚曲))되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 회전 블레이드의 상부측 단면에 대하여 하부측 단면은 반시계 방향으로 트위스트 라운드되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 회전 샤프트의 길이 방향 축선과 상기 회전 블레이드의 상기 중심축 사이각은 5도 내지 16도 사이인 것이 바람직하다.

한편, 상기 회전 블레이드는 중심부가 상부측 및 하부측에 비하여 상기 회전 샤프트로부터 먼 거리에 위치되도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 회전 블레이드의 높이와 폭의 길이 비는 10 내지 13의 값을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 상기 회전 블레이드는 3개로 이루어지며, 상기 3개의 회전 블레이드는 동일 간격으로 이격되도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 블레이드 고정부는 상기 회전 샤프트의 동심축상에 상기 회전 샤프트와 일체로 회전가능하게 결합되는 회전 몸체; 및 일측이 상기 회전 블레이드의 내측면의 상부, 중앙부 및 하부에 각각 결합되며 타측이 상기 회전 몸체에 결합되는 3개의 지지바를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 블레이드 고정부는 상호 인접하는 회전 블레이드의 상호 간의 위치를 고정시키도록 양 단부가 각각 상호 인접하는 회전 블레이드에 결합되는 연결바를 포함할 수 있다.

한편, 상기 풍력 발전 장치는 상기 회전 몸체를 상기 하우징에 대하여 상측으로 부양시키기 위하여 상기 하우징 상부측에 설치되는 자력부; 및 상기 자력부에 대응하도록 상기 회전 몸체 하부측에 설치되는 대응 자력부를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 자력부 및 상기 대응 자력부는 반발식 혹은 유도 반발식으로 형성될 수 있다. 반발력은 자력의 쿨룸(Coulomb's Law in the Magnetic)의 법칙에 의해서 두 자극 사이의 거리의 제곱에 반비례하고 두 자석의 자속 밀도의 곱에 비례하는 힘이 생긴다. 따라서, 블레이드, 발전기의 회전자 및 주변 부속품들의 무게 및 발전기 고정자와 회전자의 코깅력 및 회전하면서 발생하는 관성 모멘텀등의 힘과 자석의 반발력을 계산하여 적절한 간격(수 마이크로 미터에서 수백 나노 미터 정도)으로 부상시키면 접촉면적 및 마찰이 전혀 없는 이상적인 자기부상 풍력발전기를 만들 수 있어 낮은 바람에도 출력이 가능한 고효율 풍력발전기를 만들 수 있다.

이 때, 상기 회전 몸체의 하부측 및 상기 회전몸체의 하부측에 대향하는 상기 하우징의 상부측 중 어느 하나에는 원주 방향으로 요홈이 형성되며, 다른 어느 하나에는 요홈에 대응하는 돌출부가 형성되되, 상기 자력부 및 상기 대응 자력부는 상기 요홈 및 상기 돌출부에 형성될 수 있다.

한편, 상기 하우징의 상부측은 원뿔형태로 이루어지며, 상기 회전 몸체의 하부측은 상기 하우징 상부측의 원뿔형에 대응하는 원뿔형 홈 형태로 이루어지고, 상기 자력부 및 상기 대응 자력부는 상기 하우징 및 상기 회전 몸체의 외주부에 형성될 수 있다.

한편, 상기 하우징의 상부측 및 상기 회전 몸체의 하부측은 원판형으로 이루어지며, 상기 자력부 및 상기 대응 자력부는 상기 하우징의 상부측 및 상기 회전 몸체의 하부측에 링 형태로 배치될 수 있다.

한편, 상기 발전기는 상기 하우징 내부에 설치되는 고정자; 및 상기 회전 샤프트에 설치되는 회전자를 포함할 수 있다.

한편, 상기 하우징을 지지하도록 상기 하우징의 하측에 수직 방향으로 연장되어 설치되는 지지대를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 풍력 발전 장치의 복수 개의 회전 블레이드 각각의 단면이 익형으로 형성되고, 그 중심축이 상기 회전 샤프트의 길이 방향을 따라 나선형으로 이루어짐으로써 바람의 양력을 활용하고 공기 유동과의 접촉 면적 및 시간을 증대시켜 발전 효율을 증대시킬 수 있다.

본 발명에 따른 풍력 발전 장치는 회전 블레이드가 회전 샤프트의 길이 방향으로 트위스트 라운드되도록 형성됨으로써 공기 유동의 방향, 즉 풍향에 무관하게 소정의 발전 성능을 확보하여 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.

본 발명은 접촉면적 및 마찰이 전혀 없는 이상적인 자기부상 풍력발전기로써 낮은 바람에도 출력이 가능하여 발전 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 풍력 발전 장치는 좁은 공간에 설치가 가능하며, 적층형으로 구성할 수 있음으로써 배치 면적당 효율을 높일 수 있다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 설명 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 측면도이다. 도 3은 회전 몸체의 확대도이다.

도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치(10)는 하우징(70), 회전 샤프트(72), 블레이드 고정부(30) 및 회전 블레이드(20)를 포함한다.

하우징(70)은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치(10)의 회전 블레이드(20)의 회전 샤프트(72)가 설치되는 구성요소이다. 하우징(70)은 원통형으로 이루어진다. 원통형 하우징(70)의 하측에는 원기둥 형태의 지지대(80)가 설치된다. 이에 따라 하우징(70)은 원기둥 형태의 지지대(80)에 의하여 지지대(80)가 설치되는 지면 혹은 베이스면으로부터 이격되도록 형성된다.

한편, 상기 하우징(70)은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 발전기 커버를 구성한다. 하우징(70)의 내부에는 회전자 및 고정자가 설치된다. 하우징(70) 내부의 보다 상세한 구성에 대하여는 후술한다.

상기 하우징(70)의 상부측에는 지면에 수직한 축을 중심으로 회전가능한 회전 샤프트(72)가 설치된다. 회전 샤프트(72)는 후술하는 회전 블레이드(20)와 일체로 형성되어, 회전 블레이드(20)가 회전함에 따라 함께 회전가능하게 형성된다.

상기 회전 샤프트(72)의 상부측에는 블레이드 고정부(30)가 설치된다. 블레이드 고정부는 회전 블레이드를 회전 샤프트와 일체로 회전가능하도록 하기 위한 구성이다. 이를 위하여, 블레이드 고정부(30)는 회전 샤프트(72)의 상부측에 설치된 회전 몸체(50) 및 복수 개의 지지바(40)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 회전 몸체(50)는 회전 샤프트 상에 고정된 상측 회전 몸체(52), 중앙 회전 몸체(54) 및 하측 회전 몸체(56)를 포함한다.

상기 상측, 중앙 및 하측 회전 몸체(52,54,56)는 중앙부에 회전 샤프트가 위치될 수 있도록 홀을 구비하며, 회전 샤프트에 끼워져 결합된 후 회전 샤프트와 일체로 회전가능하도록 회전 샤프트에 고정된다.

상측 회전 몸체(52) 및 하측 회전 몸체(56)는 중앙에 수직 방향으로 홀이 형성된 원통형으로 이루어져 회전 샤프트에 상하로 배치되며, 중앙 회전 몸체(54)는 상측 회전 몸체(52)와 하측 회전 몸체(56) 사이에 위치된다.

상기 상측, 중앙 및 하측 회전 몸체(52,54,56)에는 각각 상측, 중앙 및 하측 지지바(42,44,46)가 결합된다.

보다 상세히, 상측 회전 몸체(52)에는 상측 지지바(42)의 일 단부가 결합된다. 상기 상측 지지바(42)의 타 단부는 도 1 및 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 회전 블레이드(20)의 상측부 내측면에 결합된다. 이 때, 내측면이란 회전 샤프트의 중심축을 향하는 면을 의미한다. 이에 따라 상측 지지바(42)는 회전 블레이드(20)의 상측부가 상측 회전 몸체(52)에 일체로 회전가능하게 결합되도록 한다.

이 때, 상측 지지바(42)를 상측 회전 몸체(52)에 결합하거나, 회전 블레이드(20)에 결합하는 것은 볼트와 같은 결합 부재(38)에 의하여 이루어질 수 있다.

한편, 중앙 회전 몸체(54)에는 중앙 지지바(44)의 일 단부가 결합된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 중앙 지지바(44)의 타 단부는 회전 블레이드(20)의 중앙부 내측면에 결합된다. 상기 중앙 지지바(44)에 의하여 회전 블레이드(20)의 중앙부가 중앙 회전 몸체(54)에 일체로 회전가능하게 결합된다.

중앙 회전 몸체(54)는 삼각형상으로 이루어지며 각각의 모서리부에 중앙 지지바(44)의 일단부를 수용하기 위한 홈을 구비한다. 이에 따라 중앙 지지바(44)의 일단부가 홈에 삽입된 상태에서 볼트와 같은 결합부재에 의하여 중앙 지지바(44)와 중앙 회전 몸체의 결합이 달성될 수 있다.

한편, 하측 회전 몸체(56)에는 하측 지지바(46)의 일 단부가 결합된다. 하측 지지바(46)의 타 단부는 회전 블레이드(20)의 하측부 내측면에 결합된다. 이에 따라 하측 지지바(46)에 의하여 회전 블레이드(20)의 하측부가 하측 회전 몸체(56)에 일체로 회전가능하게 결합된다.

본 실시예에서는 상측 회전 몸체(52), 중앙 회전 몸체(64) 및 하측 회전 몸체(56)를 개별적으로 구성하여 각각의 회전 몸체에 상측 지지바(42), 중앙 지지바(44) 및 하측 지지바(46)가 각각 결합가능하도록 하였으나, 이는 조립의 용이성을 위한 것으로 반드시 상측 회전 몸체, 중앙 회전 몸체 및 하측 회전 몸체가 개별적으로 구성되어야 하는 것은 아니며, 하나의 일체로 형성된 회전 몸체에 모든 지지바가 결합되도록 구성하는 것도 가능하다.

한편, 상호 인접하는 회전 블레이드의 상호 간의 위치를 고정시키도록 상호 인접하는 회전 블레이드 사이에 연결바(60)가 설치될 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 연결바(60)는 회전 블레이드(20)의 상부측 및 하부측에서 상호 인접한 3개 의 회전 블레이드를 각각 연결하여 삼각형상으로 배치된다.

한편, 상기 연결바(60) 및 복수의 지지바(40)를 회전 블레이드(20)에 결합하기 위하여 결합용 보조 브라켓을 이용하는 것도 가능하다. 연결 바 및 지지바를 블레이드 몸체에 결합하는 것은 공지의 다양한 결합 방식을 이용하여 달성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기 상측 지지바(42), 중앙 지지바(44) 및 하측 지지바(46)에 의하여 회전 블레이드(20)가 회전 몸체(50)에 회전가능하게 결합된다.

이 때, 회전 블레이드는 복수 개로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따른 풍력 발전 장치는 상호 동일한 간격으로 이격되도록 배치된 3개의 회전 블레이드를 구비하도록 구성된다. 그러나, 풍력 발전 장치에 설치되는 블레이드의 크기, 폭 등을 고려하여 다양한 개수의 블레이드를 구비하도록 구성할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치에 있어서, 회전 블레이드 (20) 각각의 횡단면은 익형으로 형성된다. 또한, 회전 블레이드(20)의 중심선은 회전 샤프트의 길이 방향을 따라 나선형으로 이루어지며, 상기 회전 샤프트(72)의 길이 방향으로 트위스트 라운드되도록 형성된다.

이하 도면을 달리하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 회전 블레이드에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 회전 블레이드의 측면도이고, 도 5는 회전 블레이드의 단면도이다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치의 회전 블레이드(20)의 중심선(O-O)은 회전 샤프트(72)의 중심축(Z-Z)과 서로 경사지도록 형성된다. 이 때, 회전 블레이드의 중심은 횡단면에서의 무게 중심을 의미하며, 중심선이란 이와 같은 무게 중심을 연결한 선을 의미한다

보다 상세히, 도 4를 참조하면, 회전 샤프트(72)의 길이 방향을 포함하는 평면 상에서 볼 때, 회전 블레이드(20)와 회전 샤프트(72)는 서로 교차 배치되는 구조를 취한다.

이 때, 선 Z-Z은 회전 샤프트(72)의 길이 방향, 즉 축방향 선분을 나타내고 선 O-O는 회전 블레이드(20)의 중앙부를 관통하는 회전 블레이드 중심선을 나타낸다. 이와 같이 선 Z-Z와 선 O-O가 서로 경사지도록 배치됨으로써, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 회전 블레이드의 상부측 횡단면의 중심과 회전 블레이드(20)의 하부측 횡단면의 중심이 도 4에서 도면 부호 E로 표시되는 길이만큼의 투영 거리 차를 갖는다.

도 4에서, 회전 블레이드(20)의 회전 샤프트(72)의 축방향 길이를 도면 부호 H라 하고, 회전 블레이드(20)의 중심선(선 O-O)과 회전 샤프트(72) 중심선(선 Z-Z) 사이의 사이각을 θ라 할 때, 도면 부호 E로 표시되는 회전 블레이드 양 단부 중심 간의 거리차(E)는 E=Htanθ와 같은 관계를 형성한다.

이와 같이, 회전 블레이드의 중심선이 회전 샤프트의 중심축과 소정의 경사를 이루도록 형성됨으로써, 회전 블레이드의 중심선이 회전 샤프트와 나란한 경우와 비교할 때, 공기 유동과의 접촉 면적이 증대된다.

이와 같이 회전 블레이드(20)의 외면을 따라 흐르는 공기 유동의 접촉 시간을 증대시킴으로써 공기 유동(바람)의 운동 에너지를 상당 부분 회전 샤프트(72)를 회전시키기 위한 회전력으로 전환시킬 수 있다.

여기서, 회전 블레이드(20)의 중심선(선 O-O)와 회전 샤프트(72) 중심선(선 Z-Z) 사이의 사이각(θ)이 너무 작으면 회전 샤프트와 거의 평행하여 회전 블레이드와 공기와의 접촉 시간을 증대시키기 어렵고 너무 크면 회전 블레이드와 접촉하는 공기와의 접촉 면적이 작아지므로, 접촉 시간을 증가시키되 공기와 회전 블레이드 간의 접촉 면적이 과소해지는 것을 방지할 수 있도록 각도를 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 블레이드(20)의 중심선(선 O-O)와 회전 샤프트(72) 중심선(선 Z-Z) 사이의 사이각(θ)은 5도 내지 16도의 각도 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치(10)의 회전 블레이드(20)는 회전 샤프트에 대하여 경사지도록 배치됨과 동시에 트위스트 라운드되는 구조로 이루어진다.

보다 상세히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 샤프트(72)에 수직한 평면 상에서 볼 때, 회전 블레이드(20)의 단면은 회전 샤프트(72)의 길이 방향을 따라 반시계 방향으로 회전되도록 배치된다.

보다 상세히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 회전 블레이드(20)의 상부측 횡단면을 AB1, 그리고 회전 블레이드(20)의 하부측 횡단면을 AB2라고 할 때, 각각의 단면의 회전 블레이드 선단(EL1,EL2)과 회전 블레이드 후단(ET1,ET2)을 연결하는 선분간에는 도면 부호 γ로 지시되는 사이각이 형성된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 블레이드는 익형 횡단면을 가지고 축방향으로 경사지도록 배치됨과 동시에 반시계 방향으로 비틀린(트위스팅된) 구조를 갖도록 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치는, 이와 같은 회전 블레이드(20)의 경사/비틀림 구조를 통하여, 어떠한 방향에서 공기 유동이 발생하더라도 용이하게 공기 유동에 의한 운동 에너지를 회전 운동 에너지로 흡수 전환시킬 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전 블레이드(20)의 상측부 및 하측부의 횡단면간 사이각 γ만큼 회전 배향되는 구조를 취함으로써, WD1, WD2, WD3, WD4로 지시되는 어느 방향으로부터 공기가 회전 블레이드를 향하여 불어 오더라도 공기의 운동 에너지를 회전 에너지로 변환시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 블레이드(20)는 길이와 폭의 비가 소정의 범위 값을 갖도록 형성된다.

보다 상세히, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 블레이드는, 회전 샤프트(72)에 수직한 평면 상에서 볼 때, 회전 블레이드 상단부 중심으로부터 회전 블레이드의 하단부 중심까지의 거리를 회전 블레이드 폭(도면 부호 E)으로, 그리고 즉 회전 블레이드의 상단부로부터 하단부까지의 거리를 회전 블레이드(20)의 높이(도면 부호 H)로 규정할 수 있다.

여기서, 회전 블레이드 높이(H)와 회전 블레이드 폭(E)은 소정 범위의 값을 갖는 것이 바람직한데, 본 실시예에 따르면, 회전 블레이드(20)의 높이(H)와 폭(E)의 비는 10 내지 13의 값을 갖는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 회전 블레이드 높이(H)는 3500mm로, 그리고 회전 블레이드 폭(E)은 280mm로 형성된다.

만일, 회전 블레이드 높이(H)와 회전 블레이드 폭(E)의 비가 10 미만인 경우 복수 개가 배치되는 회전 블레이드 사이의 간격이 너무 협소하여 공기의 유동이 원활하게 이루어지기 어려워 소정의 발전 성능을 이루기 어렵다. 또한, 회전 블레이드 높이(H)와 회전 블레이드 폭(E)의 비가 13 초과인 경우에는 복수 개가 배치되는 회전 블레이드 사이의 간격이 너무 커서 상당 부분의 공기 유동이 회전 블레이드와의 접촉없이 복수 개의 회전 블레이드 사이를 벗어난다는 점에서 소정의 발전 성능을 달성하기 어렵다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치에 있어서, 회전 블레이드(20)는 회전 블레이드의 높이 대 폭의 비가 10 내지 13의 범위 내의 값을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 회전 블레이드는 회전 블레이드 선단과 회전 블레이드 후단을 연결하는 선분을 기준으로 좌우가 비대칭 형상으로 이루어질 수도 있다. 도 6에는 이와 같이 비대칭 형상으로 이루어진 블레이드 횡단면이 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 도 6에 도시된 회전 블레이드(20a)는 회전 샤프트(20, 도 1 참조)에 수직한 평면 상에서의 단면(AB3)이, 회전 블레이드(20a)의 선단(EL3) 및 후단(ET3)을 연결하는 선분을 중심으로 좌우 비대칭 형상을 갖는다. 여기서, 도면 부호 G로 지시된 지점은 회전 샤프트(72)의 회전 중심을 나타내고 도면 부호 O로 지시된 지점은 회전 블레이드(20a)의 회전 샤프트(72)에 대한 회전 중심을 나타낸다.

이 때, 회전 블레이드(20a)의 중심(O)은 회전 샤프트(72)의 중심(G)으로부터 반경 R만큼 이격되어 배치된다. 도 6에 도시된 회전 블레이드는 회전 블레이드(20a)의 단면(AR3)의 바깥쪽 외주, 즉 회전 샤프트(72) 중심(G)으로부터 외측 방향을 향하는 면의 외주 라인(lo)이 회전 블레이드(20a) 단면(20a)의 내측 외주, 즉 회전 샤프트(72) 중심(G)을 향한 측면에 배치되는 내측 외주 라인(li)보다 길이가 길다.

이와 같은 회전 블레이드는, 공기 유동이 회전 블레이드(20a)의 선단(EL3)을 거치는 경우 회전 블레이드(20a)의 외측 외주 라인(lo)을 따라 유동하는 공기의 속도가 회전 블레이드(20a)의 내측 외주 라인(li)을 따라 유동하는 공기의 속도보다 빠르고, 그에 따라 외측 외주 라인(lo) 측의 운동 에너지가 내측 외주 라인(li)보다 크다.

이 때, 내측 외주 라인(li)과 외측 외주 라인(lo) 사이에 위치 에너지 차이가 거의 없다면 회전 블레이드(20a)의 내측 외주 라인(li)에서의 압력이 외측 외주 라인(lo)에서의 압력보다 작게 된다.

따라서, 외측 외주 라인(lo)과 내측 외주 라인(li)에서의 압력 차이(△P)가 외측을 향하여 발생하고 압력 에너지 차이(△P)의 작용점은 회전 블레이드(20a)를 회전 샤프트(72)의 중심(G)로부터의 반경 R만큼 이격되므로 회전 블레이드(20a)를 회전시키기 위한 회전 에너지로 전환된다.

이에 따라 횡단면이 비대칭으로 이루어지는 회전 블레이드를 가질 경우, 횡단면이 대칭인 경우와 비교할 때 보다 많은 회전 에너지가 발생한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 샤프트의 중심축으로부터 회전 블레이드까지의 수직 거리는 회전 블레이드의 중심부가 상측부 및 하측부에 비하여 길도록 형성된다.

이에 따라 회전 블레이드가 회전할 때 형성하는 윤곽은 중심부가 상측부 및 하측부에 비하여 외측으로 볼록하게 나온 형태로 이루어진다. 이와 같이 회전하는 회전 블레이드의 중심부가 상측부 및 하측부보다 외측으로 돌출된 형태로 이루어짐으로써 보다 원활한 회전 블레이드의 회전이 가능하게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 몸체는 상기 하우징의 상부 측에 자기 부상부에 의하여 소정의 간격 만큼 떠 있는 상태를 유지하도록 형성된다. 도면을 참조하여 이에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 발전기 및 회전 몸체의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치(10)는 회전 몸체(50)를 하우징(70)에 대하여 상측으로 부양시키기 위한 자기 부상부(90)를 구비한다.

자기 부상부(90)는 하우징(70)의 상부측에 설치되는 자력부(92) 및 상기 자력부(92)에 대응하도록 상기 회전 몸체(50) 하부측에 설치되는 대응 자력부(94)를 포함한다.

보다 상세히, 하우징(70)의 상부면에는 원주 방향으로 돌출부(71)가 형성된다. 상기 돌출부(71)에는 N극 또는 S극으로 이루어지는 자력부(92)가 설치된다.

상기 돌출부(71)의 상측부에는, 즉 하측 회전 몸체(56)의 하측면에는 원주 방향으로 오목한 홈 형태의 단면을 갖는 오목부(57)가 형성된다. 오목부(57)에는 돌출부(71)와 동일한 극으로 이루어지는 대응 자력부(94)가 설치된다.

이에 따라 하측 회전 몸체(56)는 하우징(70)의 상부측과 소정의 간격 이격된 상태로 지지된다. 이 때, 하우징(70)과 하측 회전 몸체(56) 사이의 간격은 회전 블레이드의 무게 및 회전 샤프트의 무게, 자력의 세기 등에 따라 달라질 수 있으나, 회전 몸체가 회전시 하우징이 회전 몸체의 회전을 방해하지 않는 정도이면 충분하다. 도면에서는 하측 회전 몸체가 하우징에 대하여 상측으로 이격되어 있음을 명확하게 하기 위하여 간격이 보다 과장되게 도시되었으나, 그 간격은 수 마이크로미터에서 수백 나노 미터에 불과할 수 있다.

이 때, 자력부(92) 및 대응 자력부(94)가 설치되는 하우징(70)의 상부면 및 하측 회전 몸체(56)의 하부면은 도 7에 도시된 바와 같이 각각의 면 상에 돌출부 및 오목부를 구비하도록 형성되는 것도 가능하지만, 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징 상부면의 중앙부가 하측 회전 몸체의 내부측에 수용되는 형태를 이루도록 형성되는 것도 가능하다.

도 7 및 도 8에서와 같이 자기 부상부(94)가 서로 대응되는 돌출부(71) 및 오목부(57)에 형성됨으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 회전 블레이드에 의하여 하측 회전 몸체 및 회전 샤프트가 회전하는 동안, 하측 회전 몸 체가 하우징의 상부에서 안정적으로 회전할 수 있게 된다.

도 9에는 자기 부상부의 자력부(92)와 대응 자력부(94)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 9를 참조하면 자력부(92) 및 대응 자력부(94)는 하우징(70)의 상측부 및 하측 회전 몸체(56)의 하측부의 외주부에 구비되도록 형성된다. 이 때, 하우징(70)의 상측부는 원뿔형으로 이루지며 하측 회전 몸체(56)의 하측부는 하우징의 상측부에 대응하도록 원뿔형 홈 형태로 이루어져 외주부가 중심부에 비하여 하측으로 돌출된 형태로 이루어진다. 이 때, 자력부(92) 및 대응 자력부(94)가 하우징(70) 및 하측 회전 몸체(56)의 외주부에 링형태로 마주보도록 배치됨으로써 하우징(70)에 설치된 자력부(92)에 의하여 하측 회전 몸체(56)가 상측 방향으로 부상되도록 형성된다.

도 10에는 자기 부상부의 자력부(92) 및 대응 자력부(94)의 또다른 실시예가 도시된다. 도 10을 참조하면 하우징(70)의 상부측 및 하측 회전 몸체(56)의 하부측은 평면으로 형성된다. 즉, 하우징(70)의 상부면 및 하측 회전 몸체(56)의 하부면은 원판형으로 이루어진다. 이 때, 자력부(92) 및 대응 자력부(94)는 하우징(70)의 상부측 및 하측 회전 몸체(56)의 하부측에 설치되며, 보다 상세히, 하우징(70)의 상부면 및 하측 회전 몸체(56)의 하부면에 링형으로 배치된다. 이 때, 자력부(92) 및 대응 자력부(94)의 위치는, 도 10에 도시된 바와 같이 하우징(70) 상부측 및 하측 회전 몸체(56) 하부측의 중심부와 외주부 사이이거나, 혹은 도시되지는 아니하였으나, 하우징(70) 및 하측 회전 몸체(56)의 외주부일 수 있다. 또한 자력부(92) 및 대응 자력부(94)는 하우징(70) 상부면 및 하측 회전 몸체(56)의 하부면 전체에 걸쳐 형성될 수도 있다.

한편, 하우징의 상부측에서 안정적으로 회전하도록 하는 하측 회전 몸체 및 하우징의 구성은 본 실시예에서 구체적으로 설명하지 않은 다양한 방법에 의하여도 구현될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 자력부 및 대응 자력부에서 자기 부상 방식에 의하여 하측 회전 몸체를 하우징의 상측에 회전 가능하게 지지하기 위한 부상 방식으로서, 앞서 설명한 것과 같이, 같은 극의 자석 간에 작용하는 반발력을 이용하여 하우징 상부에 하측 회전 몸체를 부상시키는 반발식을 이용하였다.

그러나 이와 같이 동일한 극 사이의 반발력을 이용하는 방법 이외에도, 도 11에 도시된 바와 같이, 회전판과 고정판을 N극 및 S극을 교차 배치하여 같은 극의 자석간에 작용하는 반발력과 다른 극의 자석 간에 작용하는 흡인력을 동시에 이용하는 유도 반발식 방법을 사용할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 자기 부상부, 즉 자력부 및 대응 자력부에 의하여 하우징 상부 측에 부상 가능하게 형성된 하측 회전 몸체는 회전 샤프트와 일체로 회전가능하도록 구성된다.

한편, 상기 회전 샤프트(72)는 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 하우징(70) 내부 측으로 연장되도록 형성된다. 이 때, 상기 회전 샤프트(72)는 하우징(70)의 상부 및 하부측에서 베어링(78), 예를 들어, 구름 베어링에 의하여 지지된다.

회전 샤프트(72)가 관통되도록 형성되는 하우징(70) 내부에서, 회전 샤프트(72)의 외주부에는 회전자(76)가 설치된다. 한편, 상기 하우징(70)의 내부에는 복수의 권선으로 이루어지는 고정자(74)가 상기 회전자(76)를 둘러싸도록 형성된다.

이에 따라, 상기 회전자(76) 및 고정자(74)는 하우징 내부에서 풍력에 의하여 회전되는 회전 블레이드의 회전력에 의한 동력을 발생시키는 발전기(65)를 형성한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치는 회전 블레이드에 의하여 회전하는 회전 샤프트에 직접 발전기를 연결하여 동력을 생성하도록 구성된다. 본 실시예에서는 하우징 내부에 회전자 및 고정자를 설치하여 블레이드의 회전에 의하여 직접 발전이 이루지는 방식을 채택하였는 바, 이와 같이 구성함으로써 풍력 발전기가 콤팩트하게 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 풍력 발전기를 콤팩트하게 구성하기 위하여 하우징 내부에 발전기를 설치하였으나, 이는 일 실시예에 불과한 것으로, 발전기(65)가 반드시 하우징(70) 내부에 설치되어야 하는 것은 아니며 회전축에 작동적으로 연결될 수 있는 기어 혹은 동력 전달축 등을 포함하는 추가 구성을 이용하여 회전 블레이드와 어느 정도 거리를 두고 위치해 있는 발전기를 구동하도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

도 12에는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치(10)의 개략적인 블록선도가 도시되어 있다. 도 12을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 전력 발생 과정에 대하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 복수 개의 회전 블레이드(20)가 회전 샤프트(72)를 회동시켜 생성된 회전력 은 발전기(65)를 통하여 전력 출력 포트(230)를 통하여 외부로 전달된다.

이때, 감지부(210)는 회전 샤프트(72)의 회전 속도를 감지하고 감지된 회전 속도에 대한 신호는 제어부(200)로 전달되어 소정의 제어 신호를 생성한다.

제어부(200)는 전력 출력 포트(230) 및 전자식 브레이크(220) 및 발전기(65)와 전기적 소통을 이루어 각각에 대하여 소정의 제어 신호를 출력함으로써 안정적인 작동과 원활한 발전 상태를 형성하고 이를 감지할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치는 풍력 발전 장치가 배치되는 배치 면적 대비 발전 효율을 증대시키기 위한 지지프레임 상에 설치될 수 있다.

보다 상세히, 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치는 지지프레임(100)에 의하여 지지되도록 형성된다.

지지 프레임(100)은 지면에 설치되어 수직으로 연장된 주 지지대(140) 및 상기 주 지지대(140)에 수직 방향으로 설치된 복수의 프레임 세트(101)로 이루어진다.

주 지지대(140)에는 베이스 프레임(110)를 보조적으로 지지하기 위하여 베이스 고정 프레임(150)이 추가적으로 설치될 수 있다.

주 지지대(140)는 풍력 발전 장치가 설치되는 지역의 풍향 및 풍속을 고려하여 높이가 선택될 수 있으며, 이에 의하여 지면으로부터 높은 위치에 풍력 발전 장치를 설치할 수 있기 때문에, 이와 같은 구성을 통하여 공지 유동과 지표 간의 접촉 저항으로 인한 공기 유속 손실이 적은 공기 유동을 이용하여 풍력 발전 장치를 가동할 수 있다.

이 때 프레임 세트(101)는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치가 설치될 수 있는 직육면체 형상의 프레임으로서, 트러스 구조로 이루어질 수 있다.

프레임 세트(101)는 상부에 풍력 발전 장치를 설치할 수 있는 사각 형상의 베이스 프레임(110), 상기 베이스 프레임(110)의 4 모서리에서 수직하게 상방으로 설치된 수직 프레임(120) 및 일단이 수직 프레임(120)의 상단부에 고정되고, 타단이 인접하는 수직프레임(120)의 하단부에 고정되도록 형성된 복수의 경사 프레임(130)을 포함한다.

경사 프레임(130)은 두 개의 수직 프레임이 형성하는 측면에 X자 형태로 고정되도록 형성된다. 도 13에서 알 수 있는 바와 같이 4개의 수직 프레임(120)의 상단부에는 또 하나의 프레임 세트가 설치될 수 있다. 도 13에는 두개의 프레임 세트의 상단부에 베이스 프레임을 설치하고 최상단에 설치된 베이스 프레임의 상측에 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 설치한 상태가 도시되어 있다.

이 때 두개의 프레임 세트에는 도면의 간략화를 위하여 풍력 발전 장치를 생략하였으나, 각각의 프레임 세트에 풍력 발전 장치가 설치될 수 있다. 또한, 도 13에서는 두 개의 프레임 세트만을 설치하였으나, 보다 많은 수의 프레임 세트가 수직방향으로 설치되는 것이 가능함은 물론이다.

이와 같이 복수의 프레임 세트를 이용하여 좁은 공간에 복수의 풍력 발전 장치를 설치할 수 있음으로써 공간 효율을 높이고, 이에 따라 풍력 발전 효율을 증가시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 프레임 세트는 본 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치를 수직 방향으로 적층할 수 있는 구조라면 어떠한 형태를 이루는 것도 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치는, 회전 블레이드가 설치되는 수직축과 경사지도록 형성되며 트위스트된 복수의 회전 블레이드를 구비하여, 바람의 방향에 상관없이 강한 회전력을 발생시킬 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치는 자기 부상 방식에 의하여 회전 블레이드 및 회전 몸체를 하우징으로부터 상측으로 수직방향으로 소정의 간격 이격시킴으로써, 회전시 저항을 낮추도록 형성되어, 낮은 풍속에서도 회전 블레이드가 회전하여 발전하는 것이 가능하다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치는 회전 블레이드가 보다 고속으로 회전할 수 있기 때문에 풍력 발전 효율이 극대화되며, 온도 및 습도에 대한 내구성이 향상될 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 측면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 블레이드 고정부의 확대도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 회전 블레이드의 측면도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 회전 블레이드의 단면도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 회전 블레이드의 단면도의 다른 실시예를 도시한 도면,

도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 발전기의 일 실시예에 따른 내부 단면도,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 발전기의 제 2 실시예에 따른 내부 단면도,

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 발전기의 제 3 실시예에 따른 내부 단면도,

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 발전기의 제 3 실시예에 따른 내부 단면도,

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 발전기의 제 4 실시예에 따른 자력부의 단면도,

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 발전기 전력 구성도,

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치가 지지프레임에 설치된 상태를 도시한 사시도이다.

-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-

10 풍력 발전 장치 20 회전 블레이드

30 블레이드 고정부 40 지지바

50 회전 몸체 60 연결바

70 하우징 80 지지대

90 자기 부상부 100 지지프레임

101 프레임 세트 110 베이스 프레임

120 수직 프레임 130 경사 프레임

140 주 지지대 150 베이스 고정 프레임

Claims (16)

1. 하우징;

   지면에 수직한 축을 중심으로 회전가능하도록 상기 하우징에 설치되는 회전 샤프트;

   상기 회전 샤프트에 설치되는 회전 블레이드;

   상기 회전 블레이드를 상기 회전 샤프트에 고정하기 위한 블레이드 고정부;

   상기 블레이드 고정부를 상기 하우징에 대하여 상측으로 부양시키기 위하여 상기 하우징 상부측에 설치되는 자력부;

   상기 자력부에 대응하도록 상기 블레이드 고정부 하부측에 설치되는 대응 자력부; 및

   상기 회전 블레이드가 회전함에 따라 함께 회전되는 상기 회전 샤프트에 의하여 동력을 발생시키는 발전기를 포함하고,

   상기 회전 블레이드 각각의 횡단면은 익형으로 형성되며, 그 중심선은 상기 회전 샤프트의 길이 방향으로 나선형으로 이루어지는, 풍력 발전 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전 블레이드는 상기 회전 샤프트의 길이 방향으로 트위스트 라운드되도록 형성되는, 풍력 발전 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 회전 블레이드의 상부측 단면에 대하여 하부측 단면은 반시계 방향으로 트위스트 라운드되는, 풍력 발전 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 회전 샤프트의 길이 방향 축선과 상기 회전 블레이드의 상기 중심선 사이각은 5도 내지 16도 사이인 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 회전 블레이드는 중심부가 상부측 및 하부측에 비하여 상기 회전 샤프트로부터 먼 거리에 위치되도록 형성되는, 풍력 발전 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   회전 블레이드의 높이와 폭의 길이 비는 10 내지 13의 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 풍력 발전 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 회전 블레이드는 3개로 이루어지며, 상기 3개의 회전 블레이드는 동일 간격으로 이격되도록 형성되는, 풍력 발전 장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 블레이드 고정부는

   상기 회전 샤프트의 동심축상에 상기 회전 샤프트와 일체로 회전가능하게 결합되는 회전 몸체; 및

   일측이 상기 회전 블레이드의 내측면의 상부, 중앙부 및 하부에 각각 결합되며 타측이 상기 회전 몸체에 결합되는 3개의 지지바를 포함하는, 풍력 발전 장치
9. 제 7항에 있어서, 상기 블레이드 고정부는

   상호 인접하는 회전 블레이드의 상호 간의 위치를 고정시키도록 양 단부가 각각 상호 인접하는 회전 블레이드에 결합되는 연결바를 포함하는, 풍력 발전 장치.
10. 삭제
11. 제 1항에 있어서,

    상기 자력부 및 상기 대응 자력부는 반발식 혹은 유도 반발식으로 형성되는, 풍력 발전 장치.
12. 제 8항에 있어서,

    상기 회전 몸체의 하부측 및 상기 회전몸체의 하부측에 대향하는 상기 하우징의 상부측 중 어느 하나에는 원주 방향으로 요홈이 형성되며, 다른 어느 하나에는 요홈에 대응하는 돌출부가 형성되되,

    상기 자력부 및 상기 대응 자력부는 상기 요홈 및 상기 돌출부에 형성되는, 풍력 발전 장치.
13. 제 8항에 있어서,

    상기 하우징의 상부측은 원뿔형태로 이루어지며,

    상기 회전 몸체의 하부측은 상기 하우징 상부측의 원뿔형에 대응하는 원뿔형 홈 형태로 이루어지고,

    상기 자력부 및 상기 대응 자력부는 상기 하우징 및 상기 회전 몸체의 외주부에 형성되는, 풍력 발전 장치.
14. 제 8항에 있어서,

    상기 하우징의 상부측 및 상기 회전 몸체의 하부측은 원판형으로 이루어지며,

    상기 자력부 및 상기 대응 자력부는 상기 하우징의 상부측 및 상기 회전 몸체의 하부측에 링 형태로 배치되는, 풍력 발전 장치.
15. 제 1항에 있어서, 상기 발전기는

    상기 하우징 내부에 설치되는 고정자; 및

    상기 회전 샤프트에 설치되는 회전자를 포함하는, 풍력 발전 장치.
16. 제 1항에 있어서,

    상기 하우징을 지지하도록 상기 하우징의 하측에 수직 방향으로 연장되어 설치되는 지지대를 더 포함하는, 풍력 발전 장치.

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