KR100981790B1

KR100981790B1 - 대용량 풍력 발전기

Info

Publication number: KR100981790B1
Application number: KR1020100042144A
Authority: KR
Inventors: 방부현
Original assignee: 방부현
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2010-09-13
Also published as: WO2011139015A1; CN102235311B; US20110272947A1; US8562282B2; CN102235311A

Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의하면, 원형의 외주연을 따라 등간격으로 다수의 스포크가 형성되는 상면막음판과, 일측면에 형성되는 측면막음판을 포함하여 구비되며, 하면과 타측면은 개구되어 있는 외부회전체; 및 외부회전체의 내부에 형성되며, 외부회전체를 통하여 유입되는 바람에 의해서 회전되는 풍차;를 포함하여 구비되며, 외부회전체 측면을 통한 바람 유입이 용이하도록, 측면막음판은 외부회전체 전체 둘레면적의 절반보다 작은 면적으로 형성되며, 스포크와 스포크 사이는 개구되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 대용량 풍력 발전기가 제공된다.

Description

대용량 풍력 발전기 {Large capacity wind power generator}

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조적으로 안정적이면서도, 대용량의 발전이 가능한 풍력 발전기에 관한 것이다.

풍력 발전기는 바람을 에너지원으로 삼아 전기를 생산하는 기기이다. 수력발전은 물의 힘으로, 화력발전은 수증기의 힘으로 발전기를 돌려 전기를 만들어 내지만, 풍력 발전기는 회전력을 전기로 만드는 장치인 발전기를 바람의 힘으로 돌리는 것을 말한다.

풍력 발전기는 풍력을 이용하므로 연료가 들지 않으며, 환경오염이 없는 청청 녹색 에너지이며, 소음이 작으므로 최근에는 가정용으로 많이 보급되는 상황이다.

풍력 발전기는 수평축 방식과 수직축 방식으로 나누어진다. 수평축 방식은 날개가 지상과 수평으로 이루어지며, 수직축 방식은 날개가 지상과 수직으로 형성된다. 수직축 방식은 어느 방향에서 바람이 불더라도 발전이 가능하며, 면적을 적게 차지하는 장점이 있어, 가정용 등 소형 발전기에 사용된다.

그러나 수직축 소형 발전기의 경우에는 충분한 전력을 발생하지 못하여 발전 효율이 낮은 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시 예는, 외부회전체지지체, 풍향판지지체, 5단 풍향판 구조, 및 두단계의 회전수 증폭구조를 적용하여 구조적으로 안정적이며, 대용량의 발전이 가능하도록 하는 것과 관련된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따르면 첫째, 지지블럭 상측면에는 풍차지지체와 외부회전체지지체가 구비되어, 풍차와 외부회전지지체를 충분히 지지하는 것이 가능하다.

둘째, 제1가속기어와 제2가속기어를 적용하여 두단계의 회전수 증폭이 가능하므로, 대용량의 발전이 가능하다.

셋째, 상면막음판은 스포크 구조로 이루어져, 스포크와 스포크 사이로 바람이 유입되는 것이 가능하여 풍차의 회전이 효율적으로 이루어진다.

넷째, 측면막음판은 외부회전체 전체 둘레면적의 1/4의 면적으로 형성되며, 전체적인 프레임들이 축을 이용하여 이루어져, 다량의 바람유입이 가능하다.

다섯째, 풍향판이 설치되어 항상 바람이 부는 방향으로 외부회전체가 회전되므로, 어느 방향에서 바람이 불더라도 풍차의 회전이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기를 도시한 사사도,
도 2는 도 1에 도시된 풍력 발전기에 대한 정면도,
도 3는 도 2에 도시된 풍력 발전기에 대한 A-A 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 풍력 발전기에 대한 측면도,
도 5는 도 4에 도시된 풍력 발전기에 대한 B-B 단면도를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시 예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기는, 원형의 외주연을 따라 등간격으로 다수의 스포크(13)가 형성되는 상면막음판(11)과, 일측면에 형성되는 측면막음판(12)을 포함하여 구비되며, 하면과 타측면은 개구되어 있는 외부회전체(10); 및 상기 외부회전체(10)의 내부에 형성되며, 외부회전체(10)를 통하여 유입되는 바람에 의해서 회전되는 풍차(20);를 포함하여 구비되며, 상기 외부회전체(10) 측면을 통한 바람 유입이 용이하도록, 상기 측면막음판(12)은 상기 외부회전체(10) 전체 둘레면적의 절반보다 작은 면적으로 형성되며, 상기 스포크(13)와 스포크(13) 사이는 개구되어 이루어진다.

본 발명의 대용량 풍력 발전기는 외부회전체(10)와 풍차(20)를 포함하여 이루어진다.

외부회전체(10)는 상면막음판(11)과 측면막음판(12)을 포함하여 이루어진다. 외부회전체(10)는 외부회전체(10) 안으로 바람이 유입되도록 하는 기능을 수행하는 것으로, 풍차(20)의 외부에 형성되며, 전체적으로 원기둥 형상으로 이루어진다.

도 3에 나타난 바와 같이, 상면막음판(11)에는 다수의 스포크(13)가 등간격으로 상면막음판(11) 중심에서부터 레디얼 방향으로 연장되어 구비된다. 외부회전체(10) 일측면에 형성된 측면막음판(12)은 전체적으로 폐쇄된 형태로 이루어진다.

외부회전체(10)의 하면과 타측면은 개구되어 형성되며, 상면막음판(11)의 스포크(13)와 스포크(13) 사이도 개구되어 있으므로 다량의 바람 유입이 가능한 특징을 가지며, 강한 바람에도 저항을 덜 받게 된다.

외부회전체(10)를 통하여 유입된 바람은 외부회전체(10) 내부의 풍차(20)를 회전시킨다. 풍차(20)를 회전시킨 바람은 다시 외부로 빠져나가며, 이러한 과정이 반복되면서 풍차(20)는 계속 회전되게 된다.

외부회전체(10) 측면을 통한 바람 유입이 용이하게 이루어지도록, 측면막음판(12)의 단면적은 전체 측면의 절반보다 작은 면적으로 형성된다. 절반보다 더 넓은 면적으로 형성하는 경우에는 바람 유입 면적이 줄어들어 전체적인 풍차(20)의 회전이 용이하지 않게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 상기 상면막음판(11) 상측에는 바람의 방향에 따라 회전가능한 풍향판(30);이 설치되어, 바람이 부는 방향으로 상기 외부회전체(10)를 위치시킨다.

상면막음판(11) 위에는 풍향판(30)이 형성된다. 풍향판(30)은 바람의 방향에 따라 회전되어, 항상 외부회전체(10)가 바람이 불어오는 방향으로 향하도록 해준다.

바람이 불게 되면 풍향판(30)은 바람의 방향에 따라 회전하게 되어 후방에 위치하게 되며, 유입되는 바람에 의하여 풍차(20)가 회전하게 된다. 즉, 풍향판(30)과 외부회전체(10)는 일체로 결합 되어, 풍향판(30)에 의하여 외부회전체(10)는 항상 바람이 가장 많이 유입될 수 있는 방향으로 회전되게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 상기 풍차(20)는, 상기 바람유입구를 통하여 유입되는 바람에 의해 회전되는 블레이드(22); 상기 블레이드(22)의 좌우방향 유동을 방지하는 중심기둥(21); 상기 블레이드(22) 상하측에 각각 놓이는 상면판(23); 및 하면판(24);을 포함하여 이루어지며, 상기 블레이드(22)는 상기 중심기둥(21)에서 레이디얼 방향으로 연장되어 다수개 구비되며, 각각의 블레이드(22) 형상은 호형으로 이루어진다.

풍차(20)는 블레이드(22), 중심기둥(21), 상면판(23), 하면판(24)을 포함하여 이루어진다.

블레이드(22)는 바람을 직접적으로 받는 부분이다. 유입되는 바람이 와류로 형성되어 유출되도록 블레이드(22)의 형상은 호형으로 이루어진다.

풍차(20)의 중심에는 중심기둥(21)이 형성되는데, 태풍 등 강한 바람이 작용하는 경우에도 블레이드(22)의 좌우 유동 없이 원활한 풍력 발전을 이루기 위함이다. 블레이드(22)는 중심기둥(21)에서 레이디얼 방향으로 연장되어 형성되며 다수개 구비되는데 균일한 간격으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상면판(23)과 하면판(24)은 블레이드(22)의 상하이동을 방지하도록 지지하는 부분으로, 서로 동일한 형상으로 이루어진다.

블레이드(22) 외측면에 관성편을 추가하는 것이 가능하다. 이 경우 회전관성모멘트가 증가하게 되므로 한번 회전이 일어난 후에는 계속적인 회전이 가능해지게 된다. 즉, 바람이 단속적으로 불더라도 연속적인 회전을 유지할 수 있어 발전 효율이 증대되게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 상기 측면막음판(12)은, 바람이 불어옴에 따라 상기 풍향판(30)이 후방으로 위치할 때, 바람이 불어오는 방향을 기준으로 반시계 방향으로 상기 외부회전체(10) 전체 둘레면적의 1/4에 해당하는 면적으로 이루어진다.

평가 결과 바람직한 측면막음판(12)의 면적은 외부회전체(10) 전체 둘레면적의 1/4에 해당하는 면적으로 이루어지는 것이 바람직하다. 측면막음판(12)의 면적이 외부회전체(10) 전체 둘레면적의 1/4보다 좁은 면적으로 형성되는 경우에는, 풍차(20)를 회전시키고 유출되는 바람이 측면막음판(12)이 형성되지 않은 부분으로 유입되는 바람과 충돌하여 역류하는 현상이 발생하게 된다.

바람이 불어옴에 따라 풍향판(30)이 후방으로 위치할 때, 바람이 불어오는 방향을 기준으로 반시계 방향으로 측면막음판(12)이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 바닥에 형성되는 바닥프레임(40); 상기 바닥프레임(40)에서 상측으로 이격되어 설치되며, 다수개의 축으로 형성되는 중간프레임(50); 상기 중간프레임(50)에서 상측으로 이격되어 구비되는 상부프레임(60); 상기 바닥프레임(40) 테두리에서 상측으로 연장되어 상기 중간프레임(50)을 거쳐, 상기 상부프레임(60) 테두리까지 연결되는 다수개의 고정축(80); 및 상기 바닥프레임(40)에서 연장되며, 상기 중간프레임(50)과 상부프레임(60) 사이의 높이까지 형성되며, 상기 외부회전체(10)와 풍차(20)를 지지하는 지지블럭(70);을 더 포함하여 이루어지며, 상기 지지블럭(70)과 상부프레임(60) 사이에 상기 외부회전체(10)와 풍향판(30)이 위치하며, 상기 지지블럭(70)은 상기 외부회전체(10)와 동일한 수평단면적을 가진다.

바닥프레임(40), 중간프레임(50), 상부프레임(60), 고정축(80), 지지블럭(70)에 의하여 외부회전체(10)와 풍향판(30)이 지지 된다.

중간프레임(50)은 다수개의 축으로 형성되는데, 이는 중간프레임(50) 자체를 통한 바람의 유입을 최대한 보장하기 위해서이다. 중간프레임(50)과 마찬가지로 상부프레임(60)도 다수개의 축으로 이루어지는 것이 바람직하다.

수직방향으로 형성되는 다수개의 고정축(80)에 의하여 바닥프레임(40), 중간프레임(50), 상부프레임(60)이 연결된다. 고정축(80)과 각각의 프레임 사이를 결합하는 방법에는 영구결합법과 분해식 결합법이 있다. 영구결합법에는 용접이음과 납땜이음이 있으며, 유지비나 설비비가 절약된다. 분해식 결합법은 이동하여 설치할 필요가 있을 경우에 사용한다. 결합부에 플랜지를 만들고 볼트로 체결하는 플랜지커플링이나, 결합부에 나사를 파고, 엘보·T·분기(分岐) 등을 사용하여 결합하는 것이 가능하다.

바닥프레임(40)에서 연장되어 중간프레임(50)과 상부프레임(60) 사이의 소정의 높이까지 연장되는 지지블럭(70)이 구비된다. 지지블럭(70)과 상부프레임(60) 사이에 외부회전체(10)와 풍향판(30)이 위치하게 되므로, 지지블럭(70)은 외부회전체(10)와 풍향판(30)을 전체적으로 지지하는 역할을 수행한다.

지지블럭(70)은 외부회전체(10)와 동일한 수평단면적으로 가지므로, 전체적으로 상부프레임(60), 중간프레임(50), 고정축(80)에 의하여 이루어지는 전체 육면체 프레임 내에 위치하게 된다. 지지블럭(70)을 통한 바람의 원활한 유입을 위하여, 지지블럭(70)은 다수개의 축으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 상기 상부프레임(60) 상면 중심에 형성되는 제1A베어링(100); 상기 중간프레임(50) 상면 중심에 형성되는 제1B베어링(101); 및 상기 풍차(20)를 수직으로 관통하며, 상기 제1A베어링(100)과 제1B베어링(101)에 끼워지는 제1회전축(102);을 더 포함하여 이루어지며, 상기 풍차(20)가 회전함에 따라 상기 제1회전축(102)이 회전된다.

풍차(20)의 회전을 위하여 제1A베어링(100), 제1B베어링(101), 및 제1회전축(102)이 구비된다.

제1A베어링(100)과 제1B베어링(101)은 같은 형상으로 이루어지며, 각각 상부프레임(60)과 중간프레임(50) 상면 중심에 형성된다.

제1A베어링(100)과 제1B베어링(101)에는 제1회전축(102)이 끼워진다.

제1회전축(102)은 풍차(20)의 중심을 관통하며, 풍차(20)는 제1회전축(102)에 고정되므로, 바람에 의하여 풍차(20)가 회전하는 경우 제1회전축(102)이 동시에 회전된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 상기 상부프레임(60) 하면 중심에 형성되는 제2베어링(110); 및 상기 제2베어링(110)에 끼워지며, 아래로 상기 상면막음판(11) 중심까지 연장되는 제2회전축(111);을 더 포함하여 이루어지며, 상기 제2베어링(110)은 상기 제1A베어링(100)과 제1B베어링(101)보다 지름이 더 크다.

외부회전체(10)의 회전을 위하여, 제2베어링(110), 제2회전축(111)이 형성된다.

제2회전축(111)은 상부프레임(60)의 하면 중심에 형성되는 제2베어링(110)에 끼워져, 수직으로 상면막음판(11) 중심까지 연장된다.

제2베어링(110)의 단면적이 제1A베어링(100)과 제1B베어링(101)보다 더 크게 형성되므로, 제2회전축(111)은 제1회전축(102)보다 지름이 크게 이루어지고, 제2회전축(111) 내에 제1회전축(102)이 위치하게 된다.

풍향판(30)이 바람의 방향을 따라 회전하는 경우 동시에 제2회전축(111)이 회전하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 상기 풍향판(30)은, 상기 제2회전축(111)에 상응하는 높이로 형성되며, 서로 이격되어 평행하게 위치하는 다수개의 수직판(31); 상기 수직판(31) 상측을 연결시키는 제1수평판(32); 상기 수직판(31) 중간을 연결시키는 제2수평판(33); 및 상기 수직판(31) 하측을 연결시키는 제3수평판(34);을 포함하여 이루어지며, 상기 수직판(31), 제1수평판(32), 제2수평판(33), 제3수평판(34)의 전단부는 개구되어 이루어진다.

바람이 불어옴에 따라 신속히 바람이 부는 방향으로 이동이 가능하도록 풍향판(30)은 제2회전축(111)에 상응하는 높이로 형성된다.

또한, 풍향판(30)은 다수개의 수직판(31)과 제1수평판(32), 제2수평판(33), 제3수평판(34)을 포함하여 이루어진다. 각각의 수직판(31)은 서로 이격되어 평행하게 위치되므로 동일한 크기로 구비된다. 수직판(31) 상측을 연결시키는 편평한 판인 제1수평판(32), 수직판(31) 중간을 연결시키는 제2수평판(33), 수직판(31) 하측을 연결시키는 제3수평판(34)은 동일한 크기로 이루어진다. 다수개의 수직판(31)과 제1수평판(32), 제2수평판(33), 제3수평판(34)이 서로 연결되어 격자모양의 구조를 이루므로 강풍에도 안정적으로 작동하는 것이 가능하다.

도 1에 나타난 바와 같이, 수직판(31), 제1수평판(32), 제2수평판(33), 제3수평판(34)의 전단부는 개구되며, 후단부는 폐쇄되어 이루어져, 바람이 불어오는 방향으로 효과적으로 이동하는 것이 가능해진다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 상기 수직판(31)은 홀수개로 형성되며, 상기 수직판(31)은, 상기 상면막음판(11) 전단 끝단에서 각각 뒤로 연장되어 상기 상부프레임(60) 끝단 지점까지 형성된다.

수직판(31)은 홀수개로 형성된다. 예를 들면 5개로 형성되는 것이 가능하다.

도 3에 나타난 바와 같이, 각각의 수직판(31)은 상면막음판(11) 전단 끝단에서 각각 뒤로 연장되어 이루어지므로, 제일 중심에 위치하는 수직판(31)의 길이가 가장 길게 구비된다. 수직판(31)의 길이는 고정축(80)과의 회전간섭이 발생하지 않는 범위까지 연장되어 이루어지는 것이 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 상기 지지블럭(70) 상측면에는, 충격을 흡수하는 탄성부재(121)와 상기 탄성부재(121) 상측에 위치하는 제1롤러(122)를 포함하여 이루어지는 풍차지지체(120)가 다수개 형성되며, 제2롤러(131)를 포함하여 이루어지는 외부회전체지지체(130)가 다수개 구비된다.

도 2에 나타난 바와 같이, 지지블럭(70) 상측면에는 풍차지지체(120)와 외부회전지지체가 구비된다. 이는, 1차적으로 제1회전축(102)과 제2회전축(111)에 의하여 풍차(20)와 외부회전체(10)가 충분히 지지 되는 것이 가능하지만, 강한 바람이 부는 경우에는 상하방향의 유동이 발생할 수 있으므로 이에 대비하기 위함이다.

풍차지지체(120)는 탄성부재(121)와 제1롤러(122)를 포함하여 이루어진다. 풍차지지체(120)는, 몸체와 머리로 이루어진 T자형 받침대 위에 제1롤러(122)가 위치하는 형태이며, 몸체 외주면에는 스프링이 감겨지므로, 풍차(20)가 풍차지지체(120)에 닿는 경우에 충격을 흡수함과 동시에 반동을 부여하여 풍차(20)를 정위치로 회복시키게 된다. 또한, 풍차(20)가 접촉되는 경우에도 제1롤러(122)가 풍차(20)의 자연스러운 회전이 가능하도록 유도하므로 풍차(20)의 회전이 방해되지 않게 된다.

외부회전지지체는 제2롤러(131)를 포함하여 이루어진다. 제2롤러(131)는 외부회전체(10)가 외부회전지지체에 닿는 경우에도 자연스럽게 회전되도록 하는 역할을 수행한다. 외부회전지지체에도 풍차지지체(120)와 마찬가지로 탄성부재를 포함시키는 것도 가능하다.

외부회전지지체의 상하유동을 방지하기 위하여 부가적으로 상부프레임(60) 하측면에 레일을 설치하고, 제1수평판(32)의 상측면에는 이 레일을 따라 이동 가능한 슬라이더를 설치하는 것이 가능하다. 평상시에는 레일 중간의 간섭 없는 위치에 슬라이더가 위치되도록 하여 풍향판(30)이 자연스럽게 회전가능하며, 외부회전체(10)의 상하유동이 발생하는 경우에는 슬라이더가 레일의 상단이나 하단과 접하면서 미끄러지게 되어, 자연스러운 회전을 보장함과 동시에 추가적인 처짐을 방지하는 역할을 수행하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기에 있어서, 상기 풍차(20) 하면판(24) 아래에 구비되며, 제1회전축(102)과 동시에 회전하는 주기어(140); 상기 주기어(140)에 맞물려 회전되는 제1가속기어(141); 상기 제1가속기어(141)와 맞물려 회전되는 제2가속기어(142); 및 상기 제2가속기어(142)와 맞물려 회전되는 지지기어(143);를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제2가속기어(142)가 회전함에 따라, 상기 바닥프레임(40)과 중간프레임(50) 사이에 위치하는 발전기케이스(90)내에 구비된 발전기가 교류 전류를 출력하도록 이루어진다.

도 5에 나타난 바와 같이, 주기어(140), 제1가속기어(141), 제2가속기어(142), 지지기어(143)를 포함하여 이루어진다.

주기어(140)는 제1회전축(102)과 동시에 회전하며, 풍차(20)의 회전수와 동일한 회전수를 가지게 된다.

제1가속기어(141)는 주기어(140)와 맞물려 회전된다. 주기어(140)에 비하여 제1가속기어(141)의 잇수가 작게 되므로 회전수가 1차적으로 증폭되게 된다.

제2가속기어(142)는 제1가속기와 맞물려 회전된다. 제1가속에 비하여 제2가속기어(142)의 잇수가 작게 되므로 회전수가 2차적으로 증폭되게 된다.

지지기어(143)는 제2가속기어(142)와 맞물려 회전되며, 제2가속기어(142)의 좌우유동을 방지하는 역할을 수행한다.

제2가속기어(142)가 회전함에 따라, 발전기케이스(90)내에 구비된 발전기가 회전되어 교류 전류를 출력하게 된다. 즉, 제2가속기어(142)와 발전기는 동일한 회전축으로 연결되어 같은 회전수로 회전하게 된다.

도 2에 나타난 바와 같이, 발전기, 인버터(150), 축전시스템(160)을 거쳐 가정에 전기가 공급되게 된다.

바닥프레임(40)과 중간프레임(50) 사이에 위치하는 발전기케이스(90)내에 발전기가 위치한다. 발전기는 회전력을 이용하는 교류 전류를 출력한다.

인버터(150)는 발전기에서 출력되는 교류 전류를 직류로 변환시킨다. 교류 전류 자체를 바로 저장할 수 없으므로 직류 전류로 바꾸는 것이 필요하다.

직류 전류는 그대로 저장이 되는 것은 아니고 화학적인 에너지로 바뀌어 저장되는데, 축전시스템(160)은 전기 에너지를 화학적인 방법으로 저장하는 역할을 수행한다. 축전지(Richargeable Battery)는 충전과 방전의 양 방향 화학 반응이 가능하므로 전기를 저장하거나 꺼내 쓸 수 있다. 축전지에 저장된 전기를 가정에서 사용하는 경우에는 축전지에서는 방전이 일어나며, 다시 풍력 발전기에 의해서 전기가 저장되는 경우에는 충전이 이루어진다.

대용량 발전을 위하여 두단계의 회전수 증폭과정을 거치므로 제2가속기어(142)에 연결된 회전축은 매우 고속으로 회전하게 된다. 따라서 적절한 회전수가 유지되도록 하는 디스크브레이크와 컴퓨터시스템을 이용하는 것이 가능하다. 회전수가 너무 과도한 경우에는 컴퓨터시스템의 제어명령에 따라 디스크브레이크가 회전수를 감소시키게 된다. 또한 계속적인 회전이 이루어지는 경우에는 많은 열이 발생하므로, 열을 낮춰주기 위한 냉각기(170)를 구비하는 것이 가능하다. 설정 온도 이상인 경우에는 컴퓨터시스템의 제어명령에 따라 냉각기(170)가 작동하게 된다.

피뢰침을 구비하는 것이 가능하다.

피뢰침은 상부프레임(60) 상면에서 연장되어 형성되며, 낙뢰의 충격 전류를 땅으로 유인하여 피해를 줄이는 역할을 한다. 피뢰침을 통하여 전기가 피뢰침에 연결되어 있는 도체를 따라서 땅으로 내려간다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용량 풍력 발전기는 수직으로 여러개가 중첩되어 사용되는 것이 가능하다. 즉, 어느 하나의 대용량 풍력 발전기의 바닥프레임이 다른 대용량 풍력 발전기의 상부프레임과 결합되는 방식으로 중첩되는 경우, 중첩된 수만큼 더 많은 발전이 이루어진다.

10 : 외부회전체, 11 : 상면막음판, 12 : 측면막음판, 13 : 스포크
20 : 풍차, 21 : 중심기둥, 22 : 블레이드, 23 : 상면판, 24 : 하면판
30 : 풍향판, 31 : 수직판, 32 : 제1수평판, 33 : 제2수평판, 34 : 제3수평판
40 : 바닥프레임
50 : 중간프레임
60 : 상부프레임
70 : 지지블럭
80 : 고정축
90 : 발전기케이스
100 : 제1A베어링, 101 : 제1B베어링, 102 : 제1회전축
110 : 제2베어링, 111 : 제2회전축
120 : 풍차지지체, 121 : 탄성부재, 122 : 제1롤러
130 : 외부회전체지지체, 131 : 제2롤러
140 : 주기어, 141 : 제1가속기어, 142 : 제2가속기어, 143 : 지지기어
150 : 인버터
160 : 축전시스템
170 : 냉각기

Claims

원형의 외주연을 따라 등간격으로 다수의 스포크가 형성되는 상면막음판과, 일측면에 형성되는 측면막음판을 포함하여 구비되며, 하면과 타측면은 개구되어 있는 외부회전체;
상기 외부회전체의 내부에 형성되며, 외부회전체를 통하여 유입되는 바람에 의해서 회전되는 풍차;
상기 상면막음판 상측에 마련되며, 바람의 방향에 따라 회전가능한 풍향판;
바닥에 형성되는 바닥프레임;
상기 바닥프레임에서 상측으로 이격되어 설치되며, 다수개의 축으로 형성되는 중간프레임;
상기 중간프레임에서 상측으로 이격되어 구비되는 상부프레임;
상기 바닥프레임 테두리에서 상측으로 연장되어 상기 중간프레임을 거쳐, 상기 상부프레임 테두리까지 연결되는 다수개의 고정축; 및
상기 바닥프레임에서 연장되며, 상기 중간프레임과 상부프레임 사이의 높이까지 형성되며, 상기 외부회전체와 풍차를 지지하는 지지블럭;을 더 포함하여 이루어지며,
상기 지지블럭과 상부프레임 사이에 상기 외부회전체와 풍향판이 위치하며, 상기 지지블럭은 상기 외부회전체와 동일한 수평단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 대용량 풍력 발전기.
삭제
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 상부프레임 상면 중심에 형성되는 제1A베어링;
상기 중간프레임 상면 중심에 형성되는 제1B베어링; 및
상기 풍차를 수직으로 관통하며, 상기 제1A베어링과 제1B베어링에 끼워지는 제1회전축;을 더 포함하여 이루어지며,
상기 풍차가 회전함에 따라 상기 제1회전축이 회전되는 것을 특징으로 하는 대용량 풍력 발전기.
제 6 항에 있어서,
상기 상부프레임 하면 중심에 형성되는 제2베어링; 및
상기 제2베어링에 끼워지며, 아래로 상기 상면막음판 중심까지 연장되는 제2회전축;을 더 포함하여 이루어지며,
상기 제2베어링은 상기 제1A베어링과 제1B베어링보다 지름이 더 큰 것을 특징으로 하는 대용량 풍력 발전기.
제 7 항에 있어서, 상기 풍향판은,
상기 제2회전축에 상응하는 높이로 형성되며, 서로 이격되어 평행하게 위치하는 다수개의 수직판;
상기 수직판 상측을 연결시키는 제1수평판;
상기 수직판 중간을 연결시키는 제2수평판; 및
상기 수직판 하측을 연결시키는 제3수평판;을 포함하여 이루어지며,
상기 수직판, 제1수평판, 제2수평판, 제3수평판의 전단부는 개구되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 대용량 풍력 발전기.
제 8 항에 있어서,
상기 수직판은 홀수개로 형성되며,
상기 수직판은, 상기 상면막음판 전단 끝단에서 각각 뒤로 연장되어 상기 상부프레임 끝단 지점까지 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 풍력 발전기.
제 9 항에 있어서, 상기 지지블럭 상측면에는,
충격을 흡수하는 탄성부재와 상기 탄성부재 상측에 위치하는 제1롤러를 포함하여 이루어지는 풍차지지체가 다수개 형성되며,
제2롤러를 포함하여 이루어지는 외부회전체지지체가 다수개 구비되는 것을 특징으로 하는 대용량 풍력 발전기.
제 10 항에 있어서,
상기 풍차 하면판 아래에 구비되며, 제1회전축과 동시에 회전하는 주기어;
상기 주기어에 맞물려 회전되는 제1가속기어;
상기 제1가속기어와 맞물려 회전되는 제2가속기어; 및
상기 제2가속기어와 맞물려 회전되는 지지기어;를 더 포함하여 이루어지며,
상기 제2가속기어가 회전함에 따라, 상기 바닥프레임과 중간프레임 사이에 위치하는 발전기케이스내에 구비된 발전기가 교류 전류를 출력하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 대용량 풍력 발전기.