KR101042972B1 - Power generation apparatus for multiple generator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다단의 발전기를 구비하는 발전장치에 관한 것으로, 정격출력 대비 일정 범위내에서 공급되는 풍속 또는 유속의 세기 즉, 동력축에 전달되는 토크(Torque)에 따라 다단의 발전기가 차례대로 작동되어 각각의 발전기에서 전력을 생산하는 다단의 발전기를 구비하는 발전장치 및 그 발전방법에 관한 것이다. 지지대 상부면 일측에 고정블럭과 인버터가 구비되고, 상기 고정블럭에는 블래이드가 끝단에 구비되며, 제1절연판과 제2절연판 및 자성체로 구성되는 1개의 메인발전기와 N(N=1이상)개의 보조발전기가 각각 삽입되는 축 일단이 고정되고, 상기 지지대 상부면에는 상기 제2절연판의 고정부재가 고정되도록 삽입홈이 형성된다. 따라서, 본 발명은 메인발전기와 다수의 보조발전기로 구성되는 다단의 발전장치를 구비하여 풍속 또는 유속을 이용하여 전력을 생산하되, 정격출력을 얻은 후 블래이드가 동작하는 최고지점까지의 범위내에서 공급되는 풍속 또는 유속의 세기 즉, 동력축에 전달되는 토크(Torque) 변화에 따른 전력을 추가로 생산할 수 있어, 동력축에 전달되는 토크가 증가 될 경우에는 정격출력 이상의 전력생산이 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a power generation apparatus having a multi-stage generator, the multi-stage generator is sequentially operated according to the strength of the wind speed or flow rate, that is, the torque transmitted to the power shaft supplied within a certain range compared to the rated output. The present invention relates to a power generation apparatus having a multi-stage generator for generating power in each generator, and a power generation method thereof. A fixed block and an inverter are provided at one side of the upper surface of the support, and the fixed block has a blade at an end thereof, and a main generator and N (N = 1 or more) auxiliary devices including a first insulating plate, a second insulating plate, and a magnetic material. One end of each shaft into which the generator is inserted is fixed, and an insertion groove is formed on the support upper surface to fix the fixing member of the second insulating plate. Therefore, the present invention is provided with a multi-stage power generation device consisting of a main generator and a plurality of sub-generators to produce electric power using the wind speed or flow rate, after obtaining the rated output supplied to the highest point of the blade operation It is possible to additionally produce electric power according to the strength of the wind speed or flow rate, that is, the torque (Torque) transmitted to the power shaft, and when the torque transmitted to the power shaft is increased, power generation above the rated output is possible.

지지대, 메인발전기, 보조발전기, 토크센서 Support, main generator, auxiliary generator, torque sensor

Description

다단의 발전기를 구비하는 발전장치{Power generation apparatus for multiple generator}Power generation apparatus having a multi-stage generator {Power generation apparatus for multiple generator}

본 발명은 다단의 발전기를 구비하는 발전장치에 관한 것으로, 더욱 세부적으로는 정격출력 대비 일정 범위내에서 공급되는 풍속 또는 유속의 세기 즉, 동력축에 전달되는 토크(Torque)에 따라 다단의 발전기가 차례대로 작동되어 각각의 발전기에서 전력을 생산하는 다단의 발전기를 구비하는 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation apparatus having a multi-stage generator, more specifically, a multi-stage generator according to the strength of the wind speed or flow rate supplied within a certain range compared to the rated output, that is, the torque transmitted to the power shaft. It relates to a power generation device having a multi-stage generator that is operated in turn to produce power from each generator.

일반적으로 자연에너지는 현재 사용되고 있는 석유나 석탄 등의 에너지를 대체하여 무공해이면서 환경오염을 거의 일으키지 않는 대체에너지로 개발되고 있으며, 상기 자연에너지는 태양열(태양광)을 이용하거나, 수력, 조력, 풍력, 지열 등의 자연상태에서 에너지를 얻는 것을 말한다.In general, natural energy is being developed as an alternative energy that is pollution-free and hardly causes environmental pollution by replacing energy such as petroleum or coal currently used. The natural energy uses solar (solar), hydro, tidal or wind power. It is to get energy in natural state such as geothermal.

그러나, 상기 풍력발전 또는 바다나 강 등의 유속을 이용한 발전은 자연상태의 바람 또는 유속을 이용하여 블래이드(Blade)를 회전시키고, 상기 블래이드(Blade)의 회전에 의해 동력이 전달되는 축 및 기어기구 등의 장치를 이용하여 발전하는 방법으로, 상기 바람 또는 유속이 발전기에서 요구되는 속도(정격출 력속도) 이하로 제공될 때에는 전력생산이 전혀 되지않거나, 상기 발전기에서 요구되는 속도(정격출력속도) 이상으로 제공될 때에는 전력생산이 정해진 값만큼만 생산되도록 제어함으로써, 전력생산에 있어 비효율적인 문제점이 발생된다.However, the wind power generation or the power generation using the flow rate of the sea or river rotates the blade using the wind or the flow rate of the natural state, the shaft and gear mechanism that is powered by the rotation of the blade (Blade) Power generation by using a device such as, when the wind or flow rate is provided below the speed (rated output speed) required by the generator, no power production at all, or the speed required by the generator (rated output speed) When provided above, by controlling the power generation is produced only by a predetermined value, an inefficient problem occurs in power generation.

예를 들어, 통상적인 풍력발전기(예; 1000KW급 발전기)의 경우, 풍속이 12~13m/sec일 때 정격출력(1000KW)이 생산되며, 풍속이 12~13m/sec 미만일 경우에는 블래이드가 회전되어 전력을 생산하기는 하지만 정격출력보다 낮은 출력(1000KW미만)이 생산되며(이때, 발전기의 회전수는 일정하며, 생산되는 발전용량은 축에 전달되는 토크, 즉 힘의 크기에 따라 달라진다), 풍속이 12~13m/sec 이상 22~25m/sec 미만일 경우의 생산되는 전력은 항상 정격출력(1000KW)으로 일정한 출력 값을 얻게 되며, 풍속이 22~25m/sec를 초과하는 경우 블래이드가 동작을 하지 않도록 하여 발전이 이루어지지 않도록 설계되어 있는 것이 보통이다.For example, in the case of a typical wind generator (for example, 1000KW class generator), the rated output (1000KW) is produced when the wind speed is 12 ~ 13m / sec, the blade is rotated when the wind speed is less than 12 ~ 13m / sec Generates power but outputs less than rated output (less than 1000 kW), where the number of revolutions of the generator is constant and the amount of power produced depends on the torque delivered to the shaft, the magnitude of the force. The power produced when it is more than 12 ~ 13m / sec and less than 22 ~ 25m / sec always gets constant output value at rated power (1000KW), and if the wind speed exceeds 22 ~ 25m / sec, the blade does not operate. It is usually designed to prevent power generation.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 토크센서가 각각 부착된 1개의 메인발전기와 다수의 보조발전기를 구비하여, 정격출력 이상의 전력을 생산할 수 있는 풍속(12~25m/sec) 또는 유속(2~8m/sec)의 공급시, 상기 발전기에 구비되는 토크센서에 의해 동력축에 전달되는 토크(Torque)가 증가 될 경우에는 정격출력 이상의 전력생산이 가능한 다단의 발전기를 구비하는 발전장치를 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the problems as described above, in the present invention, one main generator and a plurality of auxiliary generators each having a torque sensor are provided, so that the wind speed (12 ~ 25m / sec) or flow rate that can produce power above the rated output When supplying (2 ~ 8m / sec), when the torque transmitted to the power shaft by the torque sensor provided in the generator is increased, the generator having a multi-stage generator capable of producing more than the rated output power The purpose is to provide.

목적을 달성하기 위한 구성으로는, 지지대 상부면 일측에 고정블럭과 인버터가 구비되고, 상기 고정블럭에는 블래이드가 끝단에 구비되며, 상기 제1절연판과 제2절연판 및 자성체로 구성되는 1개의 메인발전기와 N(N=1이상)개의 보조발전기가 각각 삽입되는 축 일단이 고정되고, 상기 지지대 상부면에는 상기 제2절연판의 고정부재가 고정되도록 삽입홈이 형성된다.In order to achieve the object, the fixed block and the inverter is provided on one side of the upper surface of the support, the fixed block is provided with a blade at the end, one main generator consisting of the first insulating plate, the second insulating plate and the magnetic material And one end of the shaft into which N (N = 1 or more) auxiliary generators are inserted, and an insertion groove is formed on the support upper surface to fix the fixing member of the second insulating plate.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 메인발전기와 보조발전기의 전단부 자성체에는 토크센서가 각각 구비되어, 상기 토크센서에 의해 발전기가 구동되며, 상기 각 발전기에서 생산되는 전력은 제2절연판의 코일을 통해 지지대 상부면에 구비되는 인버터로 집진된다.As another feature of the present invention, a front end magnetic body of the main generator and the auxiliary generator is provided with a torque sensor, respectively, the generator is driven by the torque sensor, the power produced by each of the generators through the coil of the second insulating plate It is collected by an inverter provided on the upper surface of the support.

목적을 달성하기 위한 방법으로는, 풍속 또는 유속에 의해 토크센서가 부착된 발전기가 삽입된 축 일단의 블래이드가 회전하는 제1단계와; 상기 블래이드의 회전에 의해 공급되는 풍속 또는 유속이 상기 메인발전기의 정격출력 속도로 공급시, 토크센서에 의해 메인발전기가 구동되면서 전력을 생산하는 제2단계와; 상기 블래이드에서 공급되는 풍속 또는 유속이 정격출력 속도 이상으로 공급시 상기 토크센서에 의해 메인발전기 및 보조발전기가 구동되면서 전력을 생산하는 제3단계와; 상기 메인발전기 및 보조발전기에서 생산된 전력이 코일을 통해 인버터로 집진되는 제4단계를 포함한다.In order to achieve the object, there is provided a method comprising: a first step of rotating a blade of one end of a shaft into which a generator with a torque sensor is inserted by a wind speed or a flow rate; A second step of generating power while the main generator is driven by a torque sensor when the wind speed or flow rate supplied by the rotation of the blade is supplied at the rated output speed of the main generator; A third step of generating power while the main generator and the sub-generator are driven by the torque sensor when the wind speed or flow rate supplied from the blade is supplied at a rated output speed or more; And a fourth step of collecting power generated by the main generator and the auxiliary generator to the inverter through a coil.

상기한 바와 같이, 본 발명은 메인발전기와 다수의 보조발전기로 구성되는 다단의 발전장치를 구비하여 풍속 또는 유속을 이용하여 전력을 생산하되, 정격출력을 얻은 후 블래이드가 동작하는 최고지점까지의 범위내에서 공급되는 풍속 또는 유속의 세기 즉, 동력축에 전달되는 토크(Torque) 변화에 따른 전력을 추가로 생산할 수 있어, 동력축에 전달되는 토크가 증가 될 경우에는 정격출력 이상의 전력생산이 가능한 효과가 있다.As described above, the present invention is provided with a multi-stage power generation device composed of a main generator and a plurality of auxiliary generators to produce electric power using wind speed or flow rate, but after obtaining the rated output to the highest point of the blade operation It is possible to additionally produce power according to the strength of the wind speed or flow rate supplied within the power shaft, that is, the torque transmitted to the power shaft. Therefore, when the torque transmitted to the power shaft increases, the power output above the rated output is possible. There is.

도 1은 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 일실시 예이고, 도 2는 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 제1절연판을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 제2절연판을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 자성체를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 고정블럭에 구비되는 축의 세부 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치를 이용한 발전방법을 나타낸 순서도이다. 1 is an embodiment of a power generation device having a multi-stage generator according to the present invention, Figure 2 is a view showing a first insulating plate of the power generation device having a multi-stage generator according to the present invention, Figure 3 is a present invention 2 is a view showing a second insulating plate of a power generation device having a multi-stage generator according to Figure 4 is a view showing a magnetic material of the power generation device having a multi-stage generator according to the invention, Figure 5 is a multi-stage of 6 is a detailed configuration diagram of a shaft provided in a stationary block of a power generator including a generator, and FIG. 6 is a flowchart illustrating a power generation method using a power generator including a multistage generator according to the present invention.

이하, 도면을 참고로 구성요소를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the components will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 일실시 예로서, 상기 발전장치는 지지대(10)와 메인발전기(20) 및 보조발전기(30)로 구성된다.1 is an embodiment of a power generation device having a multi-stage generator according to the present invention, the power generation device is composed of a support 10, the main generator 20 and the auxiliary generator 30.

상기 지지대(10)는 지면 또는 해저면에 고정되는 것으로, 상기 지지대(10) 상부면 일측에는 고정블럭(11)과 인버터(15)가 각각 구비되고, 상기 고정블럭(11)에는 블래이드(13)가 끝단에 구비되는 축(12)이 삽입되며, 상기 인버터(15) 외측으로는 케이블(16)이 연결된다.The support 10 is fixed to the ground or the bottom surface, the fixing block 11 and the inverter 15 is provided on one side of the upper surface of the support 10, the fixed block 11, the blade 13 Is inserted into the shaft 12 is provided at the end, the cable 16 is connected to the outside of the inverter 15.

상기 축(12)에는 발전기(20,30)가 삽입되되, 상기 발전기(20,30)는 도 2 내지 도 4와 같이, N극과 S극이 교대로 배치되도록 자석간 간격(x)으로 이격되는 영구자석(211,311)이 원주 방향을 따라 양면에 구비되며, 중앙부에는 삽입홀(212,312)이 관통되는 제1절연판(21,31)과, 상기 제1절연판(21,31) 양측에 한 쌍으로 구비되며, 상기 자석간 간격(x)과 동일한 코일간 간격(y)으로 이격되도록 코일(221,321)이 권취되며, 중앙부에는 관통홀(222,322)이 관통되고, 일측 외주면에는 수직방향으로 고정부재(223,323)가 돌출되는 제2절연판(22,32)과, 상기 한 쌍의 제2절연판(22,32) 외측에 각각 구비되며, 상기 자석간 간격(x)과 동일한 간격으로 홈(231,331)이 형성되며, 중앙부에는 삽입홀(232,332)이 관통되는 자성체(23,33)로 구성된다.Generators 20 and 30 are inserted into the shaft 12, and the generators 20 and 30 are spaced apart by a distance between magnets (x) such that the N pole and the S pole are alternately arranged as shown in FIGS. Permanent magnets 211 and 311 are provided on both sides along the circumferential direction, and a pair of first insulating plates 21 and 31 through which the insertion holes 212 and 312 pass through the center portion and a pair of both sides of the first insulating plates 21 and 31. The coils 221 and 321 are wound so as to be spaced apart from each other by the same coil spacing y as the spacing between magnets x, through-holes 222 and 322 penetrate through the center portion, and fixing members 223 and 323 in the vertical direction on one outer circumferential surface thereof. Is provided outside the second insulating plates 22 and 32 and the pair of second insulating plates 22 and 32, respectively, and grooves 231 and 331 are formed at the same interval as the inter-magnet spacing x. In the central portion, the insertion holes 232 and 332 are formed of magnetic bodies 23 and 33.

상기 지지대(10) 상부면 일측에 구비되는 고정블럭(11)에는 상기와 같이, 제1절연판(21,31)과 제2절연판(22,32) 및 자성체(23,33)로 구성되는 1개의 메인발전기(20)와 N(N=1이상)개의 보조발전기(30)가 삽입되는 축(12) 일단이 고정되고, 상기 지지대(10) 상부면에는 상기 제2절연판(22,32)의 고정부재(223,323)가 고정되도록 삽입홈(10a)이 도 3과 같이 형성된다.The fixed block 11 provided on one side of the upper surface of the support 10 includes a first insulating plate 21 and 31, a second insulating plate 22 and 32, and a magnetic body 23 and 33. One end of the shaft 12 into which the main generator 20 and N (N = 1 or more) auxiliary generators 30 are inserted is fixed, and the second insulating plates 22 and 32 are fixed to the upper surface of the support 10. The insertion groove 10a is formed as shown in FIG. 3 to fix the members 223 and 323.

상기 메인발전기(20)와 보조발전기(30)의 전단부 자성체(23,33)에는 토크센서(T)가 각각 구비되어, 상기 토크센서(T)에 의해 발전기(20,30)가 구동되면서 전력을 생산하며, 상기 각 발전기(20,30)에서 생산되는 전력은 제2절연판(22,32)의 코일(221,321)을 통해 지지대(10) 상부면에 구비되는 인버터(15)로 집진되며, 상기 인버터(15)에 집진된 전력은 케이블(16)을 통해 외부로 공급하게 된다.Torque sensors T are provided at the front end magnetic bodies 23 and 33 of the main generator 20 and the auxiliary generator 30, respectively, and the power generators 20 and 30 are driven by the torque sensors T. And power generated by each of the generators 20 and 30 is collected by the inverter 15 provided on the upper surface of the support 10 through the coils 221 and 321 of the second insulating plates 22 and 32. Power collected in the inverter 15 is supplied to the outside through the cable 16.

상기 제1절연판(21,31)의 삽입홀(212,312)과 자성체(23,33)의 삽입홀(232,332)은 상기 축(12)의 지름과 동일한 지름으로 형성되어 상기 축(12)이 끼워져 고정되며, 상기 제2절연판(22,32)의 관통홀(222,322)은 상기 축(12)의 지름보다 큰 지름으로 형성되어 상기 축(12)에 고정되지 않고, 상기 고정부재(223,323)에 의해 지지대(10) 상부면에 형성되는 삽입홈(10a)에 삽입되어 고정된다.The insertion holes 212 and 312 of the first insulating plates 21 and 31 and the insertion holes 232 and 332 of the magnetic bodies 23 and 33 are formed to have the same diameter as that of the shaft 12 so that the shaft 12 is fitted and fixed thereto. The through holes 222 and 322 of the second insulating plates 22 and 32 are formed to have a diameter larger than the diameter of the shaft 12 and are not fixed to the shaft 12, and are supported by the fixing members 223 and 323. 10 is inserted into and fixed to the insertion groove 10a formed on the upper surface.

상기 제1절연판(21,31)의 자석간 간격(x)에 대응하여 동일한 간격으로 자성체(23,33)에 홈(231,331)이 형성되는 것은 상기 제1절연판(21,31)의 영구자석(211,311)과 상기 자성체(23,33) 사이에 완벽한 형태의 자력을 형성하기 위함이며, 상기 제1절연판(21,31)의 영구자석(211,311)에 의해 자화되는 상기 자성체(23,33) 각 영역의 극성을 명확히 할 수 있다.The grooves 231 and 331 are formed in the magnetic bodies 23 and 33 at the same interval corresponding to the inter-magnet spacing x of the first insulating plates 21 and 31, so that the permanent magnets of the first insulating plates 21 and 31 are formed. To form a perfect magnetic force between 211 and 311 and the magnetic bodies 23 and 33, and each region of the magnetic bodies 23 and 33 magnetized by the permanent magnets 211 and 311 of the first insulating plates 21 and 31. The polarity of can be clarified.

또한, 도 1에 도시되는 제1절연판(21,31)과 자성체(23,33)간 간격(z)은 상기 제1절연판(21,31)의 자석간 간격(x)보다 좁은 간격으로 형성하여 상기 자성체(23,33)로 도출되는 영구자석(211,311)의 자력을 극대화할 수 있다.In addition, the interval z between the first insulating plates 21 and 31 and the magnetic bodies 23 and 33 illustrated in FIG. 1 is formed to be smaller than the interval x between the magnets of the first insulating plates 21 and 31. The magnetic force of the permanent magnets 211 and 311 derived from the magnetic bodies 23 and 33 may be maximized.

상기 제1절연판(21,31)과 자성체(23,33) 사이에 구비되는 제2절연판(22,32)의 코일(221,321) 면적은 상기 제1절연판(21,31)의 영구자석(211,311) 면적과 같거나 크게 함으로써 발전 효율을 높일 수 있으며, 상기 제2절연판(22,32)의 권선된 각 코일(221,321)의 끝단부는 지지대(10) 상부에 구비되는 인버터(15)로 연결되어, 발생된 전력을 사용자가 원하는 전력으로 변화시켜 케이블(16)을 통해 공급하게 된다.The areas of the coils 221 and 321 of the second insulating plates 22 and 32 provided between the first insulating plates 21 and 31 and the magnetic bodies 23 and 33 are permanent magnets 211 and 311 of the first insulating plates 21 and 31. The power generation efficiency can be increased by the same or larger area, and end portions of each of the coils 221 and 321 wound on the second insulation plates 22 and 32 are connected to the inverter 15 provided on the upper portion of the support 10. The supplied power is converted into power desired by the user and supplied through the cable 16.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 다단의 발전기를 구비하는 발전장치를 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 메인발전기(20)와 4개의 보조발전기(30)를 이용한 일실시 예를 참고하여, 지면 또는 해저면에 설치한 상태에서의 발전방법을 도 6의 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.As illustrated in FIG. 1, a power generator having a multi-stage generator of the present invention configured as described above, with reference to an embodiment using a main generator 20 and four auxiliary generators 30, The power generation method installed in the sea floor will be described with reference to the flowchart of FIG. 6.

참고로, 상기 메인발전기(20)와 4개의 보조발전기(30) 구성에 있어서, 도 1과 같이, 메인발전기(20)는 제1축(12)에 고정되며, 제1보조발전기(30)는 제2축(12a)에 고정되며, 제2보조발전기(30a)는 제3축(12b)에 고정되며, 제3보조발전기(30b)는 제4축(12c)에 고정되며, 제4보조발전기(30c)는 제5축(12d)에 고정되는 것으로, 도 5와 같이, 상기 제1축(12)의 일정구간은 제2축(12a) 내부로 삽입되며, 상기 제2축(12a)의 일정구간은 제3축(12b) 내부로 삽입되며, 상기 제3축(12b)의 일정구간은 제4축(12c) 내부로 삽입되며, 상기 제4축(12c)의 일정구간은 제5축(12d) 내부로 삽입되어, 상기 제1축(12) 내지 제5축(12d)의 일측이 고정블럭(11)에 고정된다. 또한, 상기 메인발전기(20)의 전단부 자성체(23)에는 제1토크센서(T1)가 구비되며, 상기 메인발전기(20) 후단에 차례로 구비되는 제1~4보조발전기(30,30a,30b,30c) 각각의 전단부 자성체(33)에는 제2~5토크센서(T2~T5)가 각각 구비된다.For reference, in the main generator 20 and the four auxiliary generators 30, as shown in Figure 1, the main generator 20 is fixed to the first shaft 12, the first auxiliary generator 30 is It is fixed to the second shaft 12a, the second auxiliary generator 30a is fixed to the third shaft 12b, the third auxiliary generator 30b is fixed to the fourth shaft 12c, and the fourth auxiliary generator 30c is fixed to the fifth shaft 12d. As shown in FIG. 5, a predetermined section of the first shaft 12 is inserted into the second shaft 12a, and the second shaft 12a The predetermined section is inserted into the third shaft 12b, and the predetermined section of the third shaft 12b is inserted into the fourth shaft 12c, and the predetermined section of the fourth shaft 12c is the fifth shaft. It is inserted into (12d), one side of the first shaft 12 to the fifth shaft (12d) is fixed to the fixed block (11). In addition, the front magnetic body 23 of the main generator 20 is provided with a first torque sensor (T 1 ), the first to fourth auxiliary generators (30, 30a), which are sequentially provided in the rear end of the main generator (20), Each of the front end magnetic bodies 33 of 30b and 30c is provided with second to fifth torque sensors T 2 to T 5 , respectively.

먼저, 풍속 또는 유속으로 작동되는 다단의 발전기를 구비하는 발전장치를 지면 또는 해저면에 설치한 상태에서, 상기 풍속 또는 유속에 의해 토크센서(T)가 부착된 발전기(20,30)가 삽입된 축(12) 일단의 블래이드(13)가 회전하게 된다(S10 단계).First, in a state in which a power generator having a multi-stage generator operated at a wind speed or a flow rate is installed on a ground or a sea floor, the generators 20 and 30 with a torque sensor T are inserted by the wind speed or flow rate. The blade 13 of one end of the shaft 12 is rotated (step S10).

상기 블래이드(13)의 회전에 의해 공급되는 풍속 또는 유속 즉, 동력축에 전달되는 토크(Torque)가 상기 메인발전기(20)의 정격출력 속도로 공급시에는 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되는 것으로, 제1축(12)에 고정되는 제1절연판(21) 및 자성체(23)가 회전하면서 지지대(10)의 삽입홈(10a)에 고정된 제2절연판(22)의 코일(221)에서 전력을 생산하게 된다(S20 단계).When the wind speed or flow rate supplied by the rotation of the blade 13, that is, the torque transmitted to the power shaft is supplied at the rated output speed of the main generator 20 by the first torque sensor T 1 . As the main generator 20 is driven, the second insulating plate fixed to the insertion groove 10a of the support 10 while the first insulating plate 21 and the magnetic body 23 fixed to the first shaft 12 are rotated ( The coil 221 of the 22 to produce power (step S20).

상기 블래이드(13)에서 공급되는 풍속 또는 유속 즉, 동력축에 전달되는 토크(Torque)가 정격출력 속도 이상으로 공급시에는 상기 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20) 및 제2~5토크센서(T2~T5)에 의해 제1~4보조발전기(30,30a,30b,30c)가 구동되는 것으로, 제2축(12a) 내지 제5축(12d)에 고정되는 각각의 제1~4보조발전기(30,30a,30b,30c)의 제1절연판(31) 및 자성체(33)가 회전하면서 지지대(10)의 삽입홈(10a)에 고정된 제2절연판(32)의 코일(321)에서 전력을 생산하게 된다(S30 단계).When the wind speed or flow rate supplied from the blade 13, that is, the torque transmitted to the power shaft is supplied at or above the rated output speed, the main generator 20 and the second generator 20 are driven by the first torque sensor T 1 . The first to fourth auxiliary generators 30, 30a, 30b, and 30c are driven by the ~ 5 torque sensors T 2 to T 5 , and are respectively fixed to the second to 12th to fifth axes 12d. The second insulating plate 32 fixed to the insertion groove 10a of the support 10 while the first insulating plate 31 and the magnetic body 33 of the first to fourth auxiliary generators 30, 30a, 30b, and 30c of the rotating apparatus are rotated. The coil 321 to produce power (S30 step).

상기 메인발전기(20) 및 제1~4보조발전기(30,30a,30b,30c)에서 생산된 전력은 각각의 코일(221,321)을 통해 인버터(15)로 집진되며, 상기 집진된 전력은 케이블(16)을 통해 외부로 공급된다(S40 단계).The power generated by the main generator 20 and the first to fourth auxiliary generators 30, 30a, 30b, and 30c are collected by the coils 221 and 321 to the inverter 15, and the collected power is connected to a cable ( 16) is supplied to the outside (step S40).

상기 발전방법에 있어서, 메인발전기(20)의 정격출력(1000KW) 대비 보조발전기(30)의 출력이 10%인 100KW로 구성하여, 풍속을 이용한 제1실시 예로 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In the power generation method, the output of the auxiliary generator 30 compared to the rated output (1000KW) of the main generator 20 is configured to 100KW, which is 10%, will be described in more detail as a first embodiment using the wind speed.

상기 블래이드(13)로부터 풍속이 12.0~14.5m/sec로 공급되면, 제1축(12)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력을 생산하게 되며, 상기 풍속이 14.5~17.0m/sec로 공급되면, 제1,2축(12,12a)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력과, 제2토크센서(T2)에 의해 제1보조발전기(30)가 구동되면서 추가출력(100KW)의 전력을 생산하게 되며, 상기 풍속이 17.0~19.5m/sec로 공급되면, 제1~3축(12,12a,12b)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력과, 제2,3토크센서(T2 ,T3)에 의해 제1,2보조발전기(30,30a)가 구동되면서 추가출력(100KW+100KW=200KW)의 전력을 생산하게 되며, 상기 풍속이 19.5~22.0m/sec로 공급되면, 제1~4축(12,12a,12b,12c)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력과, 제2,3,4토크센서(T2,T3,T4)에 의해 제1,2,3보조발전기(30,30a,30b)가 구동되면서 추가출력(100KW+100KW+100KW=300KW)의 전력을 생산하게 되며, 상기 풍속이 22.0~24.5m/sec로 공급되면, 제1~5축(12,12a,12b,12c,12d)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력과, 제2,3,4,5토크센서(T2,T3,T4,T5)에 의해 제1,2,3,4보조발전기(30,30a,30b,30c)가 구동되면서 추가출력(100KW+100KW+100KW+100KW=400KW)의 전력을 생산하게 된다.When the wind speed is supplied at 12.0 to 14.5 m / sec from the blade 13, torque is transmitted to the first shaft 12, and the main generator 20 is driven by the first torque sensor T 1 . When the wind speed is supplied at 14.5 to 17.0 m / sec, torque is transmitted to the first and second shafts 12 and 12a so that the first torque sensor T 1 is produced. The main generator 20 is driven by the electric power of the rated output (1000KW) and the first auxiliary generator 30 is driven by the second torque sensor T 2 to produce the additional output (100KW). When the wind speed is supplied at 17.0 to 19.5 m / sec, torque is transmitted to the first to third axes 12, 12a and 12b, and the main generator 20 is transmitted by the first torque sensor T 1 . Is driven while the first and second auxiliary generators 30 and 30a are driven by the power of the rated output (1000KW) and the second and third torque sensors (T 2 and T 3 ). To produce power, and the wind speed is supplied at 19.5 ~ 22.0m / sec. , No. 1-4 of the axial torque (Torque) to (12,12a, 12b, 12c) is passed first torque sensor rated output (1000KW) while driving a main generator (20) by (T 1) power; The first , second and third auxiliary generators 30, 30a, and 30b are driven by the second , third and fourth torque sensors T 2 , T 3 , and T 4 , and the additional output (100KW + 100KW + 100KW = 300KW) When the wind speed is supplied at 22.0 to 24.5m / sec, torque is transmitted to the first to fifth axes 12, 12a, 12b, 12c, and 12d, and the first torque sensor T 1. The main generator 20 is driven by the power of the rated output (1000KW) and the second , third , fourth and fifth torque sensors (T 2 , T 3 , T 4 , T 5 ). 3,4 auxiliary generators (30, 30a, 30b, 30c) is driven to produce the power of additional output (100KW + 100KW + 100KW + 100KW = 400KW).

또한, 상기 블래이드(13)로 공급되는 풍속이 25m/sec 이상이 되면, 발전기(20,30)의 작동이 정지된다.In addition, when the wind speed supplied to the blade 13 is 25m / sec or more, the operation of the generator (20, 30) is stopped.

상기 발전방법에 있어서, 메인발전기(20)의 정격출력(1000KW) 대비 보조발전기(30)의 출력이 10%인 100KW로 구성하여, 유속을 이용한 제2실시 예로 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In the power generation method, the output of the auxiliary generator 30 compared to the rated power (1000KW) of the main generator 20 is configured to 100KW, which is 10%, and the second embodiment using the flow rate will be described in detail as follows.

상기 블래이드(13)로부터 유속이 2.0~3.2m/sec로 공급되면, 제1축(12)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력을 생산하게 되며, 상기 유속이 3.2~4.4m/sec로 공급되면, 제1,2축(12,12a)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력과, 제2토크센서(T2)에 의해 제1보조발전기(30)가 구동되면서 추가출력(100KW)의 전력을 생산하게 되며, 상기 유속이 4.4~5.6m/sec로 공급되면, 제1~3축(12,12a,12b)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력과, 제2,3토크센서(T2 ,T3)에 의해 제1,2보조발전기(30,30a)가 구동되면서 추가출력(100KW+100KW=200KW)의 전력을 생산하게 되며, 상기 유속이 5.6~6.8m/sec로 공급되면, 제1~4축(12,12a,12b,12c)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력과, 제2,3,4토크센서(T2,T3,T4)에 의해 제1,2,3보조발전기(30,30a,30b)가 구동되면서 추가출력(100KW+100KW+100KW=300KW)의 전력을 생산하게 되며, 상기 유속이 6.8~8.0m/sec로 공급되면, 제1~5축(12,12a,12b,12c,12d)에 토크(Torque)가 전달되어 제1토크센서(T1)에 의해 메인발전기(20)가 구동되면서 정격출력(1000KW)의 전력과, 제2,3,4,5토크센서(T2,T3,T4,T5)에 의해 제1,2,3,4보조발전기(30,30a,30b,30c)가 구동되면서 추가출력(100KW+100KW+100KW+100KW=400KW)의 전력을 생산하게 된다.When the flow rate is supplied at 2.0 to 3.2 m / sec from the blade 13, torque is transmitted to the first shaft 12, and the main generator 20 is driven by the first torque sensor T 1 . When the flow rate is supplied at 3.2 to 4.4 m / sec, torque is transmitted to the first and second shafts 12 and 12a so that the first torque sensor T 1 is produced. The main generator 20 is driven by the electric power of the rated output (1000KW) and the first auxiliary generator 30 is driven by the second torque sensor T 2 to produce the additional output (100KW). When the flow rate is supplied at 4.4 to 5.6 m / sec, torque is transmitted to the first to third axes 12, 12a, and 12b, and the main generator 20 is transmitted by the first torque sensor T 1 . Is driven while the power of the rated output (1000KW) and the first and second auxiliary generators (30,30a) are driven by the second and third torque sensors (T 2 , T 3 ) and additional output (100KW + 100KW = 200KW). When the power is supplied at 5.6 ~ 6.8m / sec, the first ~ Torque is transmitted to the four shafts 12, 12a, 12b, and 12c, and the main generator 20 is driven by the first torque sensor T 1 while the power of the rated output (1000KW) and the second and the third motors are driven. The first , second and third auxiliary generators 30, 30a and 30b are driven by the four torque sensors T 2 , T 3 and T 4 to produce additional output (100KW + 100KW + 100KW = 300KW). When the flow rate is supplied at 6.8 to 8.0 m / sec, torque is transmitted to the first to fifth axes 12, 12a, 12b, 12c, and 12d, and the main torque is transmitted by the first torque sensor T 1 . The generator 20 is driven and the first , second , third and fourth subsidiary by the power of the rated output (1000KW) and the second , third , fourth and fifth torque sensors T 2 , T 3 , T 4 and T 5 . As the generators 30, 30a, 30b, and 30c are driven, they produce power of additional output (100KW + 100KW + 100KW + 100KW = 400KW).

또한, 상기 블래이드(13)로 공급되는 유속이 8.0m/sec 이상이 되면, 발전기(20,30)의 작동이 정지된다.In addition, when the flow rate supplied to the blade 13 is 8.0m / sec or more, the operation of the generator (20, 30) is stopped.

상기와 같은 실시 예는 1000KW의 정격출력을 갖는 메인발전기(20) 1개와, 상기 정격출력 대비 10%인 100KW의 출력 값을 갖는 4개의 보조발전기(30)를 이용하여, 전력을 생산하는 것으로 설명하였지만, 본 발명에 사용되는 보조발전기(30)의 개수는 1개 이상으로 구성할 수 있으며, 출력 값 역시 정격출력 대비 1~99%의 범위 내에서 선택적으로 사용할 수 있다.An embodiment as described above is described as producing power by using one main generator 20 having a rated output of 1000KW and four auxiliary generators 30 having an output value of 100KW that is 10% of the rated output. However, the number of auxiliary generators 30 used in the present invention can be configured with one or more, and the output value can also be selectively used within the range of 1 ~ 99% of the rated output.

따라서, 본 발명은 토크센서(T)가 각각 부착된 메인발전기(20) 및 다수의 보조발전기(30)를 이용하여, 공급되는 풍속(12~25m/sec) 또는 유속(2~8m/sec)의 세기에 따라 정격출력 이상의 전력을 생산할 수 있다.Therefore, the present invention uses the main generator 20 and the plurality of auxiliary generators 30 to which the torque sensor T is attached, respectively, to supply wind speed (12-25 m / sec) or flow rate (2-8 m / sec). Depending on the strength of the power can be produced above the rated output.

본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone who can afford it will know.

도 1은 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 일실시 예.1 is an embodiment of a power generation apparatus having a multi-stage generator according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 제1절연판을 나타낸 도면.2 is a view showing a first insulating plate of a power generation device having a multi-stage generator according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 제2절연판을 나타낸 도면.3 is a view showing a second insulating plate of a power generation device having a multi-stage generator according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 자성체를 나타낸 도면.Figure 4 is a view showing a magnetic body of the power generation apparatus having a multi-stage generator according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치의 고정블럭에 구비되는 축의 세부 구성도.Figure 5 is a detailed configuration diagram of the shaft provided in the fixed block of the power generator having a multi-stage generator according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 다단의 발전기를 구비하는 발전장치를 이용한 발전방법을 나타낸 순서도. Figure 6 is a flow chart illustrating a power generation method using a power generation device having a multi-stage generator according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]

10 : 지지대 11 : 고정블럭10: support 11: fixed block

12 : 축 13 : 블래이드12: axis 13: blade

15 : 인버터 16 : 케이블15 inverter 16 cable

20 : 메인발전기 21 : 제1절연판20: main generator 21: the first insulating plate

22 : 제2절연판 23 : 자성체22: second insulating plate 23: magnetic material

30 : 보조발전기 31 : 제1절연판30: auxiliary generator 31: first insulating plate

32 : 제2절연판 33 : 자성체32: second insulating plate 33: magnetic material

T1, T2, T3, T4, T5 : 토크센서T 1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 : Torque sensor

Claims (5)

N극과 S극이 교대로 배치되도록 자석간 간격(x)으로 이격되는 영구자석(211,311)이 원주 방향을 따라 양면에 구비되며, 중앙부에는 삽입홀(212,312)이 관통되는 제1절연판(21,31)과, 상기 제1절연판(21,31) 양측에 한 쌍으로 구비되며, 상기 자석간 간격(x)과 동일한 코일간 간격(y)으로 이격되도록 코일(221,321)이 권취되며, 중앙부에는 관통홀(222,322)이 관통되고, 일측 외주면에는 수직방향으로 고정부재(223,323)가 돌출되는 제2절연판(22,32)과, 상기 한 쌍의 제2절연판(22,32) 외측에 각각 구비되며, 상기 자석간 간격(x)과 동일한 간격으로 홈(231,331)이 형성되며, 중앙부에는 삽입홀(232,332)이 관통되는 자성체(23,33)로 구성되는 다단의 발전기를 구비하는 발전장치에 있어서,Permanent magnets 211 and 311 are spaced apart at intervals x between the magnets so that the N poles and the S poles are alternately disposed on both sides along the circumferential direction, and the first insulating plate 21 through which the insertion holes 212 and 312 penetrate through the center portion. 31) and a pair provided on both sides of the first insulating plates 21 and 31, and coils 221 and 321 are wound so as to be spaced apart from each other by a coil distance y equal to the gap between magnets x. Holes 222 and 322 are penetrated, and one outer peripheral surface of the second insulating plates 22 and 32 protruding from the fixing members 223 and 323 in the vertical direction and the pair of second insulating plates 22 and 32, respectively. In the power generation apparatus having a multi-stage generator composed of magnetic bodies 23, 33 through which insertion holes 232, 332 are formed, and grooves 231 and 331 are formed at the same interval as the interval between the magnets x. 지면 또는 해저면에 고정되는 지지대(10) 상부면 일측에 고정블럭(11)과 인버터(15)가 구비되고, 상기 고정블럭(11)에는 블래이드(13)가 끝단에 구비되며, 상기 제1절연판(21,31)과 제2절연판(22,32) 및 자성체(23,33)로 구성되는 1개의 메인발전기(20)와 N(N=1이상)개의 보조발전기(30)가 각각 삽입되는 축(12) 일단이 고정되고, 상기 지지대(10) 상부면에는 상기 제2절연판(22,32)의 고정부재(223,323)가 고정되도록 삽입홈(10a)이 형성되되,A fixing block 11 and an inverter 15 are provided at one side of the upper surface of the support 10 fixed to the ground or the bottom surface, and the fixing block 11 has a blade 13 at an end thereof, and the first insulating plate A shaft into which one main generator 20 composed of (21,31), second insulating plates (22,32), and magnetic bodies (23,33) and N (N = 1 or more) auxiliary generators 30 are inserted, respectively (12) One end is fixed, the insertion groove (10a) is formed on the upper surface of the support (10) so that the fixing members (223, 323) of the second insulating plates (22, 32) is fixed, 상기 메인발전기(20)와 보조발전기(30)의 전단부 자성체(23,33)에는 토크센서(T)가 각각 구비되어, 블래이드(13)의 회전에 의해 공급되는 풍속 또는 유속이 정격출력 속도 이상으로 공급시 상기 토크센서(T)에 의해 메인발전기(20) 또는 보조발전기(30)가 구동되며, 상기 메인발전기(20) 또는 각 보조발전기(30)에서 생산되는 전력은 제2절연판(22,32)의 코일(221,321)을 통해 지지대(10) 상부면에 구비되는 인버터(15)로 집진되는 것을 특징으로 하는 다단의 발전기를 구비하는 발전장치.Torque sensors T are provided at the front end magnetic bodies 23 and 33 of the main generator 20 and the auxiliary generator 30, respectively, and the wind speed or flow rate supplied by the rotation of the blade 13 is equal to or higher than the rated output speed. When the main generator 20 or the auxiliary generator 30 is driven by the torque sensor T, the power generated by the main generator 20 or each of the auxiliary generators 30 is the second insulating plate 22. 32 is a power generation apparatus having a multi-stage generator, characterized in that the dust collector is collected by the inverter (15) provided on the upper surface of the support (10, 321, 321). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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