KR101065264B1 - Blade structure of vertical axis wind power device and wind power system using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 풍력발전을 위한 블레이드 구조에서, 발전모듈(40)에 회전력을 수직으로 전달하기 위하여 강봉의 형태로 수직으로 설치되는 중심축(10); 전체적으로 S자 형태로써 중앙의 중심축 관통구멍(22)으로 상기 중심축(10)이 관통되어 상기 중심축(10)의 하단부터 상단까지 다수 개 설치되되 상부로 갈수록 하부에 설치된 것보다 일정각도로 회전하여 설치되는 다수 개의 보강리브(20); 및, 판재를 비틀어 꼬인 형상으로 가공되어 상기 보강리브(20)의 전면 또는 후면에 접합되는 두 개의 블레이드(30);를 포함하여 구성되되, 상기 중심축(10)과 블레이드(30) 사이에는 바람이 통과하는 통풍로(38)가 형성되어 강풍에 의한 파손 및 손상을 방지하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS)를 제공한다.
또한, 상기 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS)를 이용한 풍력발전시스템으로, 상기 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS); 및, 상기 중심축(10)의 하부에 연장되어 설치되어 상기 중심축(10)의 회전력을 받아 발전을 일으키는 발전모듈(40);을 포함하여 구성되되, 상기 발전모듈(40)은 내부에 다수개의 자석(M)이 설치된 상부외부회전자(41) 및 상기 상부외부회전자(41) 아래 설치되는 것으로 내부에 다수개의 자석(M)이 설치된 하부외부회전자(42) 그리고 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42) 사이에 설치되는 고밀도고정코일(43)을 포함하여 구성되어, 상기 중심축(10)이 회전하면 상기 고밀도고정코일(43)은 회전하지 않고 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)만 회전하여 발전을 일으키는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS)를 이용한 풍력발전시스템(WS)을 제공한다.The present invention in the blade structure for wind power generation, the central axis 10 is installed vertically in the form of a steel rod in order to vertically transmit the rotational force to the power generation module 40; The central shaft 10 is penetrated through the central shaft through-hole 22 in a S-shape as a whole, and a plurality of the central shafts 10 are installed from the lower end to the upper end of the central shaft 10 at a predetermined angle than the lower one. A plurality of reinforcing ribs 20 installed by rotating; And two blades 30 that are twisted into a twisted sheet and bonded to the front or rear surface of the reinforcing rib 20, wherein the wind is between the central shaft 10 and the blades 30. The ventilation passage 38 is formed to provide a blade structure (BS) of the vertical axis wind turbine generator, characterized in that to prevent damage and damage caused by strong winds.
In addition, the wind power generation system using the blade structure (BS) of the vertical axis wind power generation device, the blade structure (BS) of the vertical axis wind power generation device; And a power generation module 40 extending to the lower portion of the central axis 10 to generate power by receiving the rotational force of the central axis 10. The power generation module 40 includes a plurality of power generation modules 40. The upper outer rotor 41 and two outer magnets (M) are installed below the upper outer rotor 41 and the lower outer rotor (42) and the upper outer rotor is installed a plurality of magnets (M) therein It comprises a high-density fixed coil 43 is installed between the 41 and the lower outer rotor 42, when the central axis 10 is rotated, the high-density fixed coil 43 does not rotate the upper outer It provides a wind power generation system (WS) using the blade structure (BS) of the vertical axis wind turbine generator, characterized in that only the rotor 41 and the lower outer rotor 42 rotates to generate power.
Description
본 발명은 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에 관한 것으로, 간단한 구조로 설계 및 시공이 용이하고 유지관리 및 운용이 편리하며 발전효율이 우수한 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조 및 이를 이용한 풍력발전시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a blade structure of a vertical axis wind power generation device, and a blade structure of a vertical axis wind power generation device with a simple structure, easy to design and construction, convenient maintenance and operation, and excellent power generation efficiency, and a wind power generation system using the same. .
최근 녹색성장의 기조에서 이산화탄소 발생량이 없는 풍력발전장치의 필요성이 대두되고 있으나 화석연료를 사용하지 않고 효율이 높은 풍력발전장치의 개발은 저조한 실정이다.Recently, the necessity of wind power generators without carbon dioxide generation is emerging in the basis of green growth, but the development of wind turbines with high efficiency without using fossil fuel is poor.
우리나라는 산지가 많고 해양에 인접한 지형을 갖추고 있으며 지역별로 풍향과 풍속이 수시로 변화하는 계절풍 및 국지적인 지역풍의 영향을 많이 받고 있다. Korea has many mountainous regions and has a topography adjacent to the ocean, and is affected by monsoon and local regional winds where the wind direction and wind speed change from region to region.
현재까지 연구개발된 대부분의 풍력발전장치는 풍향이 일정한 지형에 적합하도록 블레이드가 전면을 향하고 수평축의 회전력을 발전모듈에 전달하는 수평축 방식을 취하고 있다. Most of the wind power generators researched and developed up to now have a horizontal axis method in which the blades face the front and transmit the rotational force of the horizontal axis to the power generation module so as to be suitable for a constant wind direction.
그러나 상기 수평축 방식은 블레이드가 한 방향만을 향하므로 풍향이 변할 경우에는 대응하지 못하는 단점이 있으며, 상시 수평축이 중력을 받아 베어링 등 다른 부재의 심한 마모가 유발되어 고장이 일어날 우려가 높다. However, the horizontal axis method has a disadvantage in that the blade does not respond when the wind direction is changed only in one direction, and the horizontal axis is always subjected to gravity, causing severe wear of other members such as bearings, which is likely to cause a failure.
상기 수평축 방식의 단점을 보완한 것이 수직축 방식이다. Complementing the disadvantage of the horizontal axis method is the vertical axis method.
그러나 종래의 수직축 방식은 많은 부재로 구성되고 복잡한 구조를 가지므로 설계 및 제작과 유지가 곤란하며, 비숙련공의 시공시 소정의 품질을 얻을 수 없는 단점이 있다. However, the conventional vertical axis method is difficult to design, manufacture and maintenance because it is composed of a large number of members and has a complex structure, there is a disadvantage that a predetermined quality can not be obtained during the construction of unskilled workers.
따라서 풍향에 무관하게 발전할 수 있는 수직축 방식의 장점을 살리면서 종래의 수직축 방식의 복잡한 구조를 단순화한 새로운 수직축 방식의 개발이 시급한 실정이다.
Therefore, it is urgent to develop a new vertical axis method that simplifies the complicated structure of the conventional vertical axis method while taking advantage of the vertical axis method that can develop regardless of the wind direction.
또한, 기존의 발전모듈(발전기)은 기본개념인 코일회전에 의한 전류 생성 방식(회전자: 코일, 고정자: 자석)으로, In addition, the existing power generation module (generator) is a current generation method (rotator: coil, stator: magnet) by the basic concept of coil rotation,
(1) 코일이 회전하는 구조적 한계로 인해 코일에 다량의 열량이 발생하고 그 생성된 열량으로 인해 발전기 내구성이 감소하며, (1) Due to the structural limitations in which the coil rotates, a large amount of heat is generated in the coil, and the generated heat decreases generator durability,
(2) 코일의 밀도와 체적을 높이는데 한계가 있었다. 그리고 (2) There was a limit in increasing the density and volume of the coil. And
(3) 발전기의 증속(분당 회전수 일정 이상)을 위해 증속장치가 별도로 부착되며 이로 인하여 증속장치 마모에 따른 추가적인 유지보수비용이 발생하고, (3) The speed increaser is separately attached to increase the speed of generator (over a certain number of revolutions per minute), which causes additional maintenance cost due to the increase of wear of the speed increaser.
(4) 코일 회전에 따른 회전 공간 필요성으로 인해 그 확보된 공간에 대한 방수에 대한 대처가 미흡한 단점이 있다.
(4) Due to the necessity of the rotation space due to the coil rotation, there is a disadvantage in that it is insufficient to cope with waterproofing for the secured space.
그리고 기존의 제어부는 태양광, 풍력, 상용전원, 램프소모전력, 축전지 선택사용에 따라 각각 별도의 부가장치를 설치하여 구성하므로 설계가 복잡하고 물리적 전기적으로 간섭이 발생하는 등의 문제점이 있어왔다.
In addition, the conventional control unit has a problem in that the design is complicated and physical and electrical interference occurs because the separate control unit is installed and configured according to solar, wind, commercial power, lamp power consumption, and storage battery selection.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 다음과 같다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the related art. The purpose is as follows.
첫째, 적은 수의 부재와 간단한 구조로써 효율이 좋은 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조 및 이를 이용한 풍력발전시스템을 제공하고자 한다. First, to provide a blade structure of a vertical axis wind turbine generator with a small number of members and a simple structure, and a wind power generation system using the same.
둘째, 기존의 발전모듈(발전기)의 개념을 뒤집어서 회전자를 자석으로 고정자를 코일로 구성한 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조 및 이를 이용한 풍력발전시스템을 제공하고자 한다. Second, to reverse the concept of a power generation module (generator), to provide a blade structure of a vertical axis wind turbine generator having a rotor as a magnet and a stator as a coil, and a wind power generation system using the same.
셋째, 기존의 제어부와 달리 태양광, 풍력, 상용전원, 램프소모전력, 축전지 선택사용을 별도의 부가장치 없이 하나의 시스템으로 동시에 제어하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조 및 이를 이용한 풍력발전시스템을 제공하고자 한다.
Third, unlike conventional control unit, it provides blade structure of vertical axis wind power generator that controls solar, wind power, commercial power, lamp power consumption, and storage battery selection using one system without any additional equipment and wind power generation system using the same. I would like to.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 풍력발전을 위한 블레이드 구조에서, 발전모듈(40)에 회전력을 수직으로 전달하기 위하여 강봉의 형태로 수직으로 설치되는 중심축(10); 전체적으로 S자 형태로써 중앙의 중심축 관통구멍(22)으로 상기 중심축(10)이 관통되어 상기 중심축(10)의 하단부터 상단까지 다수 개 설치되되 상부로 갈수록 하부에 설치된 것보다 일정각도로 회전하여 설치되는 다수 개의 보강리브(20); 및, 판재를 비틀어 꼬인 형상으로 가공되어 상기 보강리브(20)의 전면 또는 후면에 접합되는 두 개의 블레이드(30);를 포함하여 구성되되, 상기 중심축(10)과 블레이드(30) 사이에는 바람이 통과하는 통풍로(38)가 형성되어 강풍에 의한 파손 및 손상을 방지하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS)를 제공한다.
In order to solve the above technical problem, in the blade structure for wind power generation, the
또한, 상기 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS)를 이용한 풍력발전시스템으로, 상기 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS); 및, 상기 중심축(10)의 하부에 연장되어 설치되어 상기 중심축(10)의 회전력을 받아 발전을 일으키는 발전모듈(40);을 포함하여 구성되되, 상기 발전모듈(40)은 내부에 다수개의 자석(M)이 설치된 상부외부회전자(41) 및 상기 상부외부회전자(41) 아래 설치되는 것으로 내부에 다수개의 자석(M)이 설치된 하부외부회전자(42) 그리고 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42) 사이에 설치되는 고밀도고정코일(43)을 포함하여 구성되어, 상기 중심축(10)이 회전하면 상기 고밀도고정코일(43)은 회전하지 않고 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)만 회전하여 발전을 일으키는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS)를 이용한 풍력발전시스템(WS)을 제공한다.
In addition, the wind power generation system using the blade structure (BS) of the vertical axis wind power generation device, the blade structure (BS) of the vertical axis wind power generation device; And a
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.According to the present invention, the following effects are expected.
첫째, 적은 수의 부재와 간단한 구조로써 효율이 좋은 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조 및 이를 이용한 풍력발전시스템을 제공한다. First, there is provided a blade structure of a vertical shaft wind turbine generator with a small number of members and a simple structure, and a wind turbine generator system using the same.
둘째, 기존의 발전모듈(발전기)의 개념을 뒤집어서 회전자를 자석으로 고정자를 코일로 구성한 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조 및 이를 이용한 풍력발전시스템을 제공한다. Second, it reverses the concept of the existing power generation module (generator) and provides a blade structure of a vertical axis wind turbine generator having a rotor as a magnet and a stator as a coil, and a wind power generation system using the same.
셋째, 기존의 제어부와 달리 태양광, 풍력, 상용전원, 램프소모전력, 축전지 선택사용을 별도의 부가장치 없이 하나의 시스템으로 동시에 제어하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조 및 이를 이용한 풍력발전시스템을 제공한다.
Third, unlike conventional control unit, it provides blade structure of vertical axis wind power generator that controls solar, wind power, commercial power, lamp power consumption, and storage battery selection using one system without any additional equipment and wind power generation system using the same. do.
도 1은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 이용한 풍력발전시스템의 결합사시도이다.
도 2는 본 발명 중 보강리브의 평면도이다.
도 3은 본 발명 중 블레이드의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 위에서 바라본 평면도이다.
도 5는 본 발명 중 블레이드 핀의 여러 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조의 사진이다.
도 7은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 발전모듈 부분의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 발전모듈의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 발전모듈의 상부 및 하부에서 바라본 사진이다.
도 10은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 발전모듈에 사용되는 고밀도고정코일의 사진이다.
도 11 및 12는 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 통합제어부의 동작흐름도이다.
도 13 및 14는 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 통합제어부에 사용되는 메인보드 및 미니보드 시제품의 사진이다.1 is a combined perspective view of a wind power generation system using the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
2 is a plan view of the reinforcing rib in the present invention.
3 is a front view of the blade of the present invention.
Figure 4 is a plan view from above of the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
5 is a cross-sectional view of various embodiments of blade pins of the present invention.
Figure 6 is a photograph of the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
Figure 7 is an enlarged view of the power generation module portion in the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
8 is a front view of the power generation module in the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
Figure 9 is a view from the top and bottom of the power generation module in the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
10 is a photograph of the high-density fixed coil used in the power generation module in the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
11 and 12 is a flow chart illustrating the operation of the integrated control unit in the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
13 and 14 is a photograph of the main board and mini-board prototype used in the integrated control unit in the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1. 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(1. Blade structure of vertical axis wind power generator (
BSBS
))
도 1은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 이용한 풍력발전시스템의 결합사시도이다.
1 is a combined perspective view of a wind power generation system using the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention.
본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조는 발전모듈(40)에 회전력을 수직으로 전달하기 위하여 강봉의 형태로 수직으로 설치되는 중심축(10); 전체적으로 S자 형태로써 중앙의 중심축 관통구멍(22)으로 상기 중심축(10)이 관통되어 상기 중심축(10)의 하단부터 상단까지 다수 개 설치되되 상부로 갈수록 하부에 설치된 것보다 일정각도로 회전하여 설치되는 다수 개의 보강리브(20); 및, 판재를 비틀어 꼬인 형상으로 가공되어 상기 보강리브(20)의 전면 또는 후면에 접합되는 두 개의 블레이드(30);를 포함하여 구성되되, 상기 중심축(10)과 블레이드(30) 사이에는 바람이 통과하는 통풍로(38)가 형성되어 강풍에 의한 파손 및 손상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
The blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention includes a
상기 중심축(10)은 발전모듈(40)에 회전력을 수직으로 전달하기 위하여 강봉의 형태로 수직으로 설치되는 것으로, 고속회전시 진동을 방지하기 위하여 속이 차있는 단조체 강철을 사용하는 것이 바람직하다.
The
도 2는 본 발명 중 보강리브의 평면도이다.2 is a plan view of the reinforcing rib in the present invention.
상기 보강리브(20)는 전체적으로 S자 형태로써 중앙의 중심축 관통구멍(22)으로 상기 중심축(10)이 관통되어 상기 중심축(10)의 하단부터 상단까지 등간격으로 다수 개 설치되되 상부로 갈수록 하부에 설치된 것보다 일정각도로 회전하여 다수 개가 설치된다. 중심축(10)에의 설치방법으로는 볼트를 이용하거나 접착제 또는 용접 등의 통상적인 방법을 이용할 수 있다. 상기 보강리브(20)는 블레이드(30)를 구조적으로 지지하는 역할을 하며, 블레이드(30)의 전면에 설치될 경우 하기 블레이드 핀(36)과 함께 바람과의 마찰력을 증대시켜 풍력을 높은 효율로 발전모듈(40)에 전달한다.
The reinforcing
도 3은 본 발명 중 블레이드의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 위에서 바라본 평면도이다. 더욱 구체적으로 도 3은 블레이드(30)를 휨가공하기 전의 상태이다.Figure 3 is a front view of the blade of the present invention, Figure 4 is a plan view from above of the blade structure of the vertical axis wind turbine generator of the present invention. More specifically, FIG. 3 is a state before bending the
상기 블레이드(30)는 판재를 비틀어 꼬인 형상으로 가공되어 상기 보강리브(20)의 전면 또는 후면에 접합된다. 그리고 상기 블레이드(30)는 중량, 경제성 및 가공성 등을 고려하여 강화유리 또는 친환경 플라스틱 등으로 주물제작하거나 외부 설치 환경을 고려하여 내구성, 내충격성, 내마모성, 내식성 및 내열성이 우수한 유리섬유나 강화플라스틱 등으로 제작하는 것이 바람직하다.The
하다. 상기 블레이드(30)에는 바람구멍(미도시)을 다수 개 더 천공할 수 있는데, 상기 바람구멍은 바람이 쉽게 통과하도록 하여 풍력에 의한 회전력을 높이게 된다.
Do. The
상기 보강리브(20)와 블레이드(30)의 결속을 견고히 하기 위하여, 상기 보강리브(20)의 전면 또는 후면에는 블레이드 연결돌기(24)가 일정간격으로 다수 개 더 형성되고, 상기 블레이드(30)에는 상기 블레이드 연결돌기(24)에 대응하는 보강리브 연결구멍(34)이 다수 개 더 형성되어 상기 블레이드 연결돌기(24)와 보강리브 연결구멍(34)이 서로 체결되도록 하는 것이 바람직하다. 도 2는 실시예로써 상기 보강리브(20)의 전면에 블레이드 연결돌기(24)가 형성된 것을 나타내고, 도 1은 실시예로써 상기 보강리브(20)의 후면에 블레이드 연결돌기(24)가 형성되어 블레이드(30)가 결합된 것을 나타낸다.
In order to firmly bind the reinforcing
도 5는 본 발명 중 블레이드 핀의 여러 실시예의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of various embodiments of blade pins of the present invention.
상기 블레이드 핀(36)은 바람과의 저항력 및 마찰력을 증대시키므로 블레이드(30)를 빠르게 회전시켜 풍력을 높은 효율로 발전모듈(40)에 전달하기 위한 것으로, 상기 블레이드(30)의 안쪽면에 수직으로 돌출되도록 다수 개가 형성된다.Since the
상기 블레이드 핀(36)의 단면은 도 5(a)와 같이 방형으로 구성될 수도 있고 바람과의 마찰력을 조절하여 도 5(b) 또는 (c)에 도시된 것처럼 상기 중심축(10) 쪽으로 경사가 낮아지도록 슬로프(slope) 형상으로 할 수 있다.
The cross section of the
도 6은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조의 사진이다. 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조는 종래의 기술과 다르게 상기 중심축(10)과 블레이드(30) 사이에 바람이 통과하는 통풍로(38)가 형성되어 강풍에 의한 파손 및 손상을 방지하는 장점을 가진다.
Figure 6 is a photograph of the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention. As shown in FIG. 6, the blade structure of the vertical shaft wind turbine generator of the present invention has a
2. 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 이용한 풍력발전시스템(2. Wind power generation system using the blade structure of vertical axis wind power generator (
WSWS
))
본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 이용한 풍력발전시스템은 상기 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 이용한 풍력발전시스템으로,Wind power generation system using the blade structure of the vertical axis wind turbine of the present invention is a wind power generation system using the blade structure of the vertical axis wind turbine,
상기 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS); 및, 상기 중심축(10)의 하부에 연장되어 설치되어 상기 중심축(10)의 회전력을 받아 발전을 일으키는 발전모듈(40);을 포함하여 구성되되,Blade structure (BS) of the vertical axis wind power generator; And a
상기 발전모듈(40)은 내부에 다수개의 자석(M)이 설치된 상부외부회전자(41) 및 상기 상부외부회전자(41) 아래 설치되는 것으로 내부에 다수개의 자석(M)이 설치된 하부외부회전자(42) 그리고 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42) 사이에 설치되는 고밀도고정코일(43)을 포함하여 구성되어, 상기 중심축(10)이 회전하면 상기 고밀도고정코일(43)은 회전하지 않고 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)만 회전하여 발전을 일으키는 것을 특징으로 한다.
The
도 7은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 발전모듈 부분의 확대도이며, 도 8은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 발전모듈의 정면도이다. 그리고 도 9는 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 발전모듈의 상부 및 하부에서 바라본 사진이며, 도 10은 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 발전모듈에 사용되는 고밀도고정코일의 사진이다.
7 is an enlarged view of a power generation module portion in the blade structure of the vertical axis wind turbine of the present invention, Figure 8 is a front view of the power generation module in the blade structure of the vertical axis wind turbine generator of the present invention. And Figure 9 is a view from the top and bottom of the power generation module in the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention, Figure 10 is a photograph of a high-density fixed coil used in the power generation module in the blade structure of the vertical axis wind power generator of the present invention to be.
도 7 내지 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 발전모듈(40)은 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)는 원반형상으로 내부에 다수개의 자석(M)이 방사형으로 설치되고, 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)에 설치된 자석(M) 사이에 고밀도고정코일(43)의 코일부(44)가 위치하되 상기 고밀도고정코일(43)은 중앙에 중공(45)이 형성된 원반형상으로 하는 것이 바람직하다.
As shown in Figure 7 to 10 of the
상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)는 가운데를 중심으로 방사형태로 희토류 자석(네오디움)을 배열함으로써 기존 철 성분의 영구자석보다 2배 이상 자성이 강해져 작은 크기로 충분한 자기장을 형성할 수 있도록 구성할 수 있으며, 코일이 회전하는 기존의 발전기방식과 달리 풍력에 의해 자석(M)이 회전하게 되는 구조로써 코일에서 발생되는 열량을 감소시켜 발전모듈(발전기)의 내구성이 연장되는 특징이 있다.
The upper
상기 고밀도고정코일(43)은 코일을 고정자로 구성하면서 중공(45)이 형성된 형태를 유지함으로써 기존 발전기에서 코일이 회전자이기 때문에 불가능한 고밀도 코일구성이 가능하며 필요에 따라 코일부(44)를 다층으로 적층하여 구성할 수 있다.
The high-density fixed
또한 기존의 발전기는 전류 생성을 위해 일정 이상의 분당 회전수가 필요한 구조이나 본 발명은 낮은 분당 회전수 (130rpm)에서도 전류 생성이 가능함으로써 블레이드 구조(BS)와 발전모듈(40) 사이에 별도의 추가적인 증속장치가 필요 없는 외곽회전자 방식이다.
In addition, the existing generator is a structure that requires a certain number of revolutions per minute to generate a current, but the present invention is capable of generating current even at a low revolutions per minute (130rpm) by additional additional speed increase between the blade structure (BS) and the
기존의 발전기 형태는 코일이 회전하는 방식으로 코일회전자 회전을 위한 회전공간 확보로 인해 방수에 대한 처리가 미흡하였으나, 본 발명은 중심축(10)과 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)가 일체로 외부에서 회전되게 되므로 외부에서 밀폐되므로 고밀도고정코일(43)을 위한 별도의 회전공간이 필요없어 방수성능이 우수하다.
Conventional generator type has been insufficient treatment for waterproof due to the rotation space to secure the coil rotor in a way that the coil rotates, the present invention, the
도 11은 본 발명의 통합제어부에서 사용되는 메인보드의 동작흐름도이며, 도 12는 본 발명의 통합제어부에서 사용되는 미니보드의 동작흐름도이다. 그리고 도 13 및 14는 각각 본 발명의 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조에서 통합제어부에 사용되는 메인보드 및 미니보드 시제품의 사진이다.
11 is an operation flowchart of a main board used in the integrated control unit of the present invention, and FIG. 12 is an operation flowchart of the mini board used in the integrated control unit of the present invention. 13 and 14 are photographs of the main board and the mini board prototype used in the integrated control unit in the blade structure of the vertical axis wind turbine generator of the present invention, respectively.
본 발명은 태양광, 풍력, 상용전원, 램프소모전력, 축전지 선택사용을 별도의 부가장치 없이 하나의 시스템으로 동시에 제어하는 통합제어부;를 더 포함하여 구성되되,The present invention is configured to further include; an integrated control unit for simultaneously controlling the use of solar, wind, commercial power, lamp power consumption, storage battery selection in a single system without additional equipment,
상기 통합제어부는 강풍에 따른 상기 중심축(10), 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)의 고속회전시 기계적 또는 전자적 클러치를 사용하지 않고 논리적으로 연결을 해제하는 것을 특징으로 할 수 있다.
The integrated control unit may be logically disconnected without using a mechanical or electronic clutch during high-speed rotation of the
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
Therefore, the claims of the present invention include modifications and variations that fall within the true scope of the invention.
WS: 풍력발전시스템
BS: 블레이드 구조
10: 중심축
20: 보강리브
22: 중심축 관통구멍
24: 블레이드 연결돌기
30: 블레이드
34: 보강리브 연결구멍
36: 블레이드 핀
38: 통풍로
40: 발전모듈
41: 상부외부회전자
42: 하부외부회전자
M: 자석
43: 고밀도고정코일
44: 코일부
45: 중공WS: Wind Power System
BS: blade structure
10: central axis
20: reinforcing rib
22: central axis through hole
24: blade connecting protrusion
30: blade
34: Reinforcing rib connection hole
36: blade pin
38: ventilation path
40: power generation module
41: upper outer rotor
42: lower outer rotor
M: Magnet
43: high density fixed coil
44: coil part
45: hollow
Claims (4)
발전모듈(40)에 회전력을 수직으로 전달하기 위하여 강봉의 형태로 수직으로 설치되는 중심축(10);
전체적으로 S자 형태로써 중앙의 중심축 관통구멍(22)으로 상기 중심축(10)이 관통되어 상기 중심축(10)의 하단부터 상단까지 등간격으로 다수 개 설치되되 상부로 갈수록 하부에 설치된 것보다 일정각도로 회전하여 설치되는 다수 개의 보강리브(20); 및,
판재를 비틀어 꼬인 형상으로 가공되어 상기 보강리브(20)의 전면 또는 후면에 접합되는 두 개의 블레이드(30);를 포함하여 구성되되,
상기 중심축(10)과 블레이드(30) 사이에는 바람이 통과하는 통풍로(38)가 형성되어 강풍에 의한 파손 및 손상을 방지하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS)를 이용한 풍력발전시스템으로,
상기 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조(BS); 및,
상기 중심축(10)의 하부에 연장되어 설치되어 상기 중심축(10)의 회전력을 받아 발전을 일으키는 발전모듈(40);을 포함하여 구성되되,
상기 발전모듈(40)은 내부에 다수개의 자석(M)이 설치된 상부외부회전자(41) 및 상기 상부외부회전자(41) 아래 설치되는 것으로 내부에 다수개의 자석(M)이 설치된 하부외부회전자(42) 그리고 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42) 사이에 설치되는 고밀도고정코일(43)을 포함하여 구성되어, 상기 중심축(10)이 회전하면 상기 고밀도고정코일(43)은 회전하지 않고 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)만 회전하여 발전을 일으키는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 이용한 풍력발전시스템.
In the blade structure for wind power,
A central shaft 10 installed vertically in the form of a steel rod to vertically transmit the rotational force to the power generation module 40;
As a whole, the central shaft 10 penetrates through the central shaft through-hole 22 in a S-shape, and a plurality of the central shaft 10 is installed at equal intervals from the lower end to the upper end of the central shaft 10, but the upper portion is installed in the lower portion. A plurality of reinforcing ribs 20 installed to rotate at a predetermined angle; And,
It comprises a; two blades 30 are bonded to the front or rear surface of the reinforcing rib 20 by twisting the plate material twisted shape,
Between the central shaft 10 and the blade 30 is formed a ventilation path 38 through which the wind passes to prevent breakage and damage due to strong wind using a blade structure (BS) of the vertical axis wind power generation device With wind power generation system,
Blade structure (BS) of the vertical axis wind power generator; And,
It is configured to include; the power generation module 40 is extended to the lower portion of the central axis 10 is installed to generate power by receiving the rotational force of the central axis 10,
The power generation module 40 is installed below the upper outer rotor 41 and the upper outer rotor 41 with the plurality of magnets M installed therein, and the lower outer assembly with the plurality of magnets M installed therein. And a high-density fixed coil 43 installed between the electron 42 and the upper outer rotor 41 and the lower outer rotor 42. When the central shaft 10 rotates, the high-density fixed coil is rotated. 43 is a wind power generation system using the blade structure of the vertical shaft wind turbine generator, characterized in that the power generation by rotating only the upper outer rotor 41 and the lower outer rotor 42 without rotation.
상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)는 원반형상으로 내부에 다수개의 자석(M)이 방사형으로 설치되고, 상기 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)에 설치된 자석(M) 사이에 고밀도고정코일(43)의 코일부(44)가 위치하되 상기 고밀도고정코일(43)은 중앙에 중공(45)이 형성된 원반형상인 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 이용한 풍력발전시스템.
In claim 2,
The upper outer rotor 41 and the lower outer rotor 42 has a disc shape in which a plurality of magnets M are radially installed therein, and the upper outer rotor 41 and the lower outer rotor 42. Coil 44 of the high density fixed coil 43 is located between the magnets (M) installed in the high density fixed coil 43 of the vertical axis wind turbine generator, characterized in that the disk shape with a hollow 45 is formed in the center Wind power generation system using blade structure.
태양광, 풍력, 상용전원, 램프소모전력, 축전지 선택사용을 별도의 부가장치없이 하나의 시스템으로 동시에 제어하는 통합제어부;를 더 포함하여 구성되되,
상기 통합제어부는 강풍에 따른 상기 중심축(10), 상부외부회전자(41) 및 하부외부회전자(42)의 고속회전시 기계적 또는 전자적 클러치를 사용하지 않고 논리적으로 연결을 해제하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전 장치의 블레이드 구조를 이용한 풍력발전시스템.
3. The method according to claim 2 or 3,
The integrated control unit for simultaneously controlling the solar, wind, commercial power, lamp power consumption, storage battery selection using a separate system without additional equipment;
The integrated control unit may be logically disconnected without using a mechanical or electronic clutch during high-speed rotation of the central shaft 10, the upper outer rotor 41 and the lower outer rotor 42 according to the strong wind. Wind power generation system using the blade structure of the vertical axis wind turbine.
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