KR101077009B1 - 파력 발전용 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부양체와 선형 전기 발전기를 구비한 파력 발전용 조립체에 관한 것이다. 반전기의 회전자는 부양체에 연결된다. 고정자(6)는 바다.호수 바닥에 고정되도록 배치된다. 본 발명에 따라서, 회전자(7)는 롤링 소자(14)에 의해 가로 방향으로 장착된다. 이것은 회전자(7)의 롤링 표면(13)과 지지 수단(6)의 지지 표면(15) 사이에 배치된다. 롤링 소자는 롤링 표면(13)과 지지 표면(15)에 대하여 롤링하도록 배치된다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 파력 발전용 조립체로 구성되는 파력 발전소에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 파력 발전용 조립체의 용도 및 전기 에너지를 생산하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 제 1 특징으로, 부양체(hull) 및 선형 전기 발전기를 포함하며, 전기 발전기의 회전자가 연결 수단에 의해 부양체에 연결되고 발전기의 고정자가 바다/호수 바닥에 고정되도록 배치되는 파력 발전용 조립체에 관한 것이다. 회전자의 운동 방향은 발전기의 길이 방향을 한정하고 운동 방향에 수직한 평면은 발전기의 가로 방향을 한정한다.
제 2 특징으로, 본 발명은 본 발명에 따른 복수의 파력 발전용 조립체를 포함하는 파력 발전소(wave power plant)에 관한 것이다.
제 3 특징으로, 본 발명은 전기를 생산하기 위해 발명된 파력 발전용 조립체의 용도에 관한 것이다.
제 4 특징으로, 본 발명은 전기 에너지의 생산 방법에 관한 것이다.
본 발명에서, 용어 회전자는 선형 발전기의 가동부를 위해 사용된다. 그러므로, 용어 회전자는 회전하는 바디에 관한 것이 아니라 선형 왕복 운동하는 바디에 관한 것임을 고려해야 한다. 그러므로, 회전자의 운동 방향에 의해, 기준은 회전자의 운동의 선형 방향에 만들어 진다.
본 발명에 따른 차력 발전용 조립체는 500kW까지 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
고정자가 바다 바닥에 고정을 위해 배치되었다는 사실이 같은 상황이라는 것을 반드시 의미하지는 않는다. 또한, 바다의 바닥에 단단하게 연결되어야 하는 것도 아니다. 그러므로 고정자의 구조는 자연스럽게 떠다니며 지지가 될 수 있고 고정수단은 조립체가 멀리 가는 것을 예방하는 라인이나 비슷한 것에 의해 오직 구성될 수 있다.
바다와 큰 호수에서 파도 운동은 현재 여전히 이용이 매우 적은 위치 에너지 공급원이다. 이용가능한 파도 에너지는 파도의 높이에 좌우되며 상이한 위치에 따라 자연히 다르다. 1년 동안 평균 파도 에너지는 상이한 바람 조건에 의존하며, 이 바람 조건은 가장 가까운 해안으로부터 위치와의 거리에 매우 영향을 받는다. 많은 곳 가운데, 측정 장치가 북해에 만들어졌다. 깊이가 약 50m인 해안의 서쪽에서 약 100km인 측정 포인트에서, 파도의 높이에 대한 측정이 이루어졌다.
바다 파도의 운동에 의해 이용될 수 있는 에너지를 이용하기 위하여, 전기력 발전을 위한 파력 발전용 조립체의 상이한 형태가 제안되어 왔다. 그러나, 이것들은 전통적인 전기력 생산에 성공적으로 경쟁하는데 성공하지 못해 왔다. 지금까지 실현된 파력 발전기는 주로 시험 발전기이거나 항해 부표에 로컬 에너지 공급을 위해 이용되어 왔다. 상업적인 전기 생산이 가능하도록 하기 위해, 그리고 이로 인해 바다 파도의 운동과 관련된 큰 에너지 저장에 대한 해결책을 제공하기 위해서, 조립체의 조립은 반드시 적절히 위치된 장소에서 수행될 필요는 없다. 조립체가 신뢰성이 있어야 하고, 낮은 제조 비용과 및 운전 비용 뿐만 아니라 높은 효율을 갖는 것이 또한 필요하다.
파도 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 실행가능한 원리 가운데, 선형 발전기가 가장 넓은 범위에서 연결이라는 점에서 이러한 요건을 대처한다.
파도 운동에 의한 부양체의 수직 운동이 이로 인하여 발전기의 회전자의 왕복 운동에 직접 전달될 수 있다. 선형 발전기는 매우 튼튼하고 간단하게 만들어질 수 있고 이에 의해 바닥에 고정되어, 물속 흐름에 의해 견고하게 영향을 받지 않게 된다. 발전기의 유일한 이동 가능한 부분은 왕복운동을 하는 회전자이다. 이러한 적은 이동 가능한 부분과 간단한 구조적 강화(build-up)에 의해, 조립체는 매우 신뢰할 만하게 된다.
예를 들면, 미국 특허 6,020,653호에서 파력 발전용 조립체가 전술되었는데, 이는 선형 발전기 원리에 기초하고 있다. 이에, 명세서는 바다 표면의 파도 운동으로부터 전기 에너지를 생산하는, 바닥에 고정된 발전기를 기술하고 있다. 발전기 코일은 부양체에 연결되어 코일이 파도 운동과 함께 아래 위로 움직인다. 자기장은 코일이 움직일 때 이에 따라 반응하여 전자기력이 동일한 방법으로 발생한다. 자기장은 전체 코일의 스트로크의 길이에 따라 단일 자기 배향(orientation)을 갖는 균일한 장을 제공하는 것이다. 발전기는 코일이 이동하는 자기 코어를 운반하는 바다 바닥의 베이스 플레이트를 포함한다.
더욱이, 선형 전기 발전기가 제공되는 파력 발전용 조립체는 이미 미국 특허 4,539,485호에 의해 알려졌다. 이것의 회전자는 다수의 영구 자석으로 구성되고 발전기의 와인딩은 주변의 고정자에 배치된다.
게다가, PCT/SE02/02405호에서, 선형 발전기를 구비한 파력 발전용 조립체가 공개되었는데, 이것에서 회전자는 영구 자석이고 고정자가 회전자의 운동 방향으로 분배된 복수의 폴을 형성하는 와인딩을 포함한다.
고정자와 관련된 회전자 선형 운동의 안내(guiding)는 회전자와 고정자 사이의 간극의 크기가 정확한 값을 유지할 수 있도록 정확하고 신뢰될 수 있는 것이 중요하다. 간극은 1 내지 5mm 크기, 바람직하게는 대략 2mm이다. 본 건의 타입의 발전기가 매우 크기 때문에, 안내에 있어 부족한 정확성은 간극의 크기가 예정된 것으로부터 실질적으로 이탈할 위험을 수반한다. 이것은 비대칭의 발생 자기력을 수반하는데, 이 자기력은 고장뿐만 아니라 작동상 교란 위험을 가지고 회전자에 해로운 비대칭 힘이 된다. 또한 에너지의 전자기 변환이 에러 있는 간극 크기에 의해 부정적으로 영향을 받는다.
그러므로, 회전자가 가로 방향으로 잘 장착되는 것이 매우 요청되는 동시에, 베어링 장착의 사용 수명에 대해 많은 요구들이 있다. 본 건 종류의 조립체는 30년 또는 그 이상 시간 동안 작동되도록 계산된다. 통상적인 볼 베어링은 이보다 상당히 작은 사용 수명을 가진다. 베어링의 교환은 발전기가 바다에서 매우 멀리 그리고 매우 깊이 위치하기 때문에 매우 비용이 많이 든다.
이러한 배경에 반하여, 본 발명의 목적은 본 건 종류의 파력 발전용 조립체를 위해 회전자에 베어링 장착이 제공되는 것이며, 이는 언급된 문제점을 극복하고 이에 따라 간단하고 신뢰할 만하며 긴 사용 수명을 갖는다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 목적은 청구항 제 1 항의 전제부에서 정의된 종류의 파력 발전용 조립체가 가로 방향으로 회전자가 길이 방향으로 이동하는 회전자의 롤링 표면과 지지 수단의 지지 표면 사이에 배치된 롤링 소자에 의해 장착되는 특별한 특징을 포함하며, 상기 롤러가 회전자의 롤링 표면과 지지 수단의 지지 표면에 대하여 롤링하도록 배치된다는 점에 따라 달성된다.
지지 수단에서 이런 방법으로 왕복운동 롤링하는 회전자 때문에, 매우 튼튼한 베이링 장착이 있다. 롤링 소자는 강하고 내마모성의 재료로 만들어질 수 있고 상대적으로 큰 롤링 직경을 갖음으로써 거의 제한 없는 작업 수명을 획득할 수 있다. 롤링 표면은 이런 측면에서 어떤 문제점도 포함하지 않으며 지지 표면 또한 어떤 문제점도 포함하지 않는다. 더욱이, 가로 방향에서 회전자의 위치는 롤링 소자의 직경에 의해 명백히 결정된다는 사실에 의해 아주 정확하게 될 것이다. 이에 따라, 본 발명의 파력 발전용 조립체에 의해, 회전자 운동의 신뢰성 있는 안내가 달성되며 전체 조립체의 예상 수명 동안 베어링의 보수나 교체 필요성을 확실히 경감시킬 수 있게 한다.
본 발명의 파력 발전용 조립체의 바람직한 실시예에 따라, 지지 수단은 발전기의 고정자로 구성된다. 원칙적으로, 지지 수단이 분리 수단, 즉 회전자 중심 내에 기둥이나 회전자 외측에 배치된 안내 기둥으로 구성된다는 것은 본 발명의 범위 내이다. 그러나, 지지 수단으로 고정자를 이용하는 것에 의해, 이러한 분리 수단이 제거되어 조립체가 더 단순화되고 더 비용이 들지 않는다는 이점이 달성된다. 더욱이, 회전자의 운동이 고정되어 져야 한다는 것은 고정자와 관계 있다. 지지 수단을 구성하는 고정자에 의해, 베어링 장착과 발전기 간극 사이에 직접 연결하여 최적의 정밀도가 될 수 있다.
추가의 바람직한 실시예에 따르면, 고정자는 프레임, 프레임으로 구성되는 지지 수단에 의해 지지된다. 또한 여기서, 발전기 간극과 지지 표면 사이의 밀접한 관계가 획득된다. 특정의 경우에, 고정자에 직접 지지 표면을 피하는 것이 유익할 수 있는데, 이는 이번 실시예에 의해 달성된다.
추가의 바람직한 실시예에 따르면, 서로 교차하는 3 이상의 평면에 롤링 표면이 있고, 횡단면의 교차하는 라인은 다각형을 형성한다. 이러한 방법으로 배치된 롤링 표면은 가로 방향에서 y 방향과 마찬가지로 x 방향으로 회전자의 위치를 명백히 한정할 수 있도록 충분한 기하학적 조건을 구성한다. 더 적은 평면이나 언급된 방법에서 서로 교차하지 않는 평면의 롤링 표면에 의해, 위치 설정이 롤링 소자에 의한 베어링 장착을 통해 전체적으로 한정되지 않음으로써, 이러한 경우, 추가적인 베어링 장착 수단이 이용되어야 한다. 이러한 필요는 이번 실시예에서 제거된다.
추가의 바람직한 실시예에 따라, 횡단면에서 회전자는 본체에서 다각형의 형태이고 하나 이상의 롤링 표면이 회전자의 다각형 면의 3 이상 중 각각 면에 배치된다. 회전자는, 이 경우에, 상기 면에 직접 장착되는 롤러-베어링일 수 있고, 이는 안전하고 간단한 구조를 제공한다.
이러한 결합에서, 추가의 바람직한 실시예에 따라, 하나 이상의 롤링 표면이 회전자의 다각형 면 각각에 위치될 수 있다. 롤링 표면이 회전자의 모든 면에 배치된다는 사실에 의해, 최대 안정성 및 균형의 베어링 장착이 달성된다. 형태가 적합하게 사각형으로 구성된다 할지라도, 당연히 불규칙적인 것이 본 실시예의 범위 내에서 실행 가능하다.
추가의 바람직한 실시예에 따라, 하나 이상의 평면에서, 복수의 롤링 소자는 길이 방향 및/또는 가로 방향으로 분배되어 배치된다. 하나 및 동일한 평면의 복수의 롤링 소자에 의하여, 필요한 베이링-장착 힘의 분배가 일반적으로 달성되어, 지지하는 능력을 증가시킨다. 이것은 개선된 베이링-장착 안정성의 결과를 가져와서 더 약한 롤링 소자를 허용한다. 더욱이, 길이 방향으로 차례로 배치된 롤링 소자에 의하여, 운동 방향으로 회전자의 비대칭 정렬의 위험이 제거된다. 가로 방향으로 서로 옆에 배치되는 롤링 소자에 의하여, 길이 방향 축 주위에 회전자의 구부러짐에 대한 안정성은 증가한다. 롤링 소자가 동일한 평면에서 가로 방향과 마찬가지로 길이 방향으로 분배될 때, 상응하는 결합된 효과가 달성된다. 증가된 수의 롤링 소자에 의해 얻어지는 것은 구조의 증가한 복잡성에 대하여 자연히 균형 잡혀져야 하고, 이는 이에 따른 경우이다.
추가의 바람직한 실시예에 따라, 롤링 소자는 롤러로서 형성된다. 이에 따라, 각각의 롤링 소자는 예를 들면, 볼-형태 롤링 소자와 비교하여, 베어링-장착의 더 바람직한 분배를 나타내는 라인을 따라 베어링 장착 힘을 지탱할 수 있을 것이다.
이런 연결에서, 추가의 바람직한 실시예에 따라, 롤링 표면 및/또는 지지 표면은 프로파일되고 및/또는 롤러의 적어도 몇몇의 면는 프로파일된 외피 표면을 구비한다. 이러한 실시예에 의해, 롤러와 롤링 표면과 지지 표면 사이에 발생하는 미끄럼의 위험은 각각 감소하고, 어떤 것은 다수의 이유에 대해 피하는 것이 중요하다. 당연히, 이것은 롤링 표면 및 지지 표면 양자와 마찬가지로 모든 롤러의 외피 표면이 프로파일되면 가장 안전하게 달성된다.
프로파일된 바람직한 실시예에 따라, 프로파일은 가로 방향으로 이동하는 규칙적인 패턴의 골 및 마루로 구성되고, 롤러의 프로파일은 롤링 표면 및 지지표면의 프로파일과 상응한다. 이것은 롤러 및 지지 표면이 톱니 막대 사이의 톱니 바퀴 경우와 같이 톱니-같은 방법으로 서로 끄는 것을 수반한다. 이에 따라, 미끄러짐의 위험은 전체적으로 제거된다.
추가의 바람직한 실시예에 따라, 적어도 몇몇의 롤링 소자는 서로 기계적으로 연결된다. 그러므로 롤링 소자가 서로 관련되어 위치를 유지하는 것이 보장된다. 이에 따라, 베어링-장착 힘의 분배에 대한 일정한 패턴이 유지된다. 더욱이, 어떤 롤링 소자라도 위치로부터 이탈하는 위험은 피해진다. 동시에, 이것은 미끄럼을 피하는 선택적인 방법을 구성할 수 있다. 기계적 조인트는 길이 방향으로 차례로 배치된 롤링 소자가 길이 방향으로 이동하는 긴 열로 연결된다. 선택적으로, 가로 방향으로 서로 곁에 위치한 롤링 소자는 가로의 홀더 수단을 통해 서로 연결될 수 있다. 더욱이, 회전자의 면 중 하나에 가로 방향과 마찬가지로 길이 방향으로 분배된 롤링 소자는 모든 롤링 소자가 케이지(cage)와 같은 홀더로 합체되는 것과 마찬가지로 네트와 같은 홀더 수단으로 합체되는 것이 가능하다.
추가의 바람직한 실시예에 따라, 적어도 고정자를 대면하는 회전자의 이러한 면 및/또는 회전자를 대면하는 고정자의 이러한 표면은 절연 재료, 바람직하게는 플라스틱 재료의 표면 층이 제공된다. 상기 롤링 경로는 이때 동일한 표면층에 배치될 수 있다. 더욱이, 표면층은 고정자와 회전자 사이의 충돌을 피하기 위한 충돌 보호부로서 역할을 하고, 표면층은 이들 사이에 가장 작은 간극을 보증한다.
이러한 연결에서, 바람직한 실시예에 따라, 회전자 및/또는 고정자는 전체로 절연 재료에 의해 캡슐화된다. 각각의 이러한 구성 요소의 캡슐화는 각각 구성요소가 둘러쌓인 바다 또는 호수 물에 대하여 부식되는 것을 보호하는 것을 수반한다.
표면층을 구비한 추가의 바람직한 실시예에 따라, 회전자는 미끄럼 표면으로서 상기 표면층을 갖는 고정자에 대하여 미끄러지게 배치된다. 이에 따라, 회전자는 또한 롤러-베어링 장착에 보완물로서 장착되는 미끄럼-베어링이 된다. 이러한 경우, 후자는 더 적은 수의 롤링 표면과 롤링 소자로 간단한 방법으로 만들어진다.
이러한 연결에서, 추가의 바람직한 실시예에 따라, 회전자의 베어링 장착은 상기 미끄럼 표면에 의해 전체적으로 제공되지만, 몇몇 롤링 소자는 가로 방향으로 베어링을 장착하도록 배치되어 있지 않다. 이러한 실시예는 간단하며 표면층이 부식 보호 및/또는 미끄럼 베어링와 마찬가지로 부식 보호로서 두가지 작용을 수행한다. 특히 작은 발전기를 구비한 파력 발전용 조립체에서, 이러한 실시예는 이익이 될 수 있다.
전술된 본 발명의 파력 발전용 조립체의 바람직한 실시예는 청구항 1의 종속항들에서 정의된다.
본 발명의 제 2, 제 3, 제 4 의 특징에서, 설정된 목적은 파력 발전소가 본 발명에 따른 복수의 파력 발전용 조립체를 포함한다는 사실에 의해, 전기를 생산하기 위해 본 발명에 따른 파력 발전소의 용도에 의해, 본 발명에 따른 파력 발전용 조립체에 의해 수행되는 전기의 생산 방법에 의해 달성되는데, 이는 각각, 청구항 16항, 17항 및 18항에 한정된다.
본 발명의 파력 발전용 조립체, 본 발명의 용도 및 본 발명의 방법에 의해, 상응하는 타입의 이점은 본 발명의 파력 발전용 조립체 및 동일한 바람직한 실시예 및 전술된 것에 의해 얻어진다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 동일한 유익한 실시예의 첨부된 상세한 설명에 의해 더 밀접하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 파력 발전용 조립체의 개략적인 측면도.
도 2는 도 1의 라인Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도.
도 3은 도 2의 부분 확대 단면도.
도 4는 도 3의 라인 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도.
도 5-7은 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 도 4에 상응하는 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예를 도시한 상세도.
도 9는 선택적 실시예에 따른 도 8과 유사한 상세도.
도 10은 추가의 선택 실시예의 회전자를 관통한 횡단면도.
도 11은 추가의 선택 실시예에 따른 도 3의 것과 상응하는 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 롤링 소자의 사시도.
도 13은 선택적 실시예에 따른 롤링 소자를 관통한 횡단면도.
도 14-16은 추가의 선택 실시예에 따른 부분적인 회전자와 고정자에 따른 길 이 방향 단면도.
도 17는 추가의 실시예에 따른 회전자 및 고정자를 통한 횡단면도.
도 18은 본 발명에 따른 파력 발전소로 복수의 조립체 연결을 도시한 다이어그램.
도 1은 본 발명에 따른 파력 발전용 조립체(wave power assembly)의 원리를 도시하고 있다. 부양체(3)가 바다 표면(2) 위에 뜨도록 배치된다. 파도가 부양체(3)에 왕복 수직 운동을 전한다. 바닥(1)에서, 선형 발전기(5)가 바닥에 고정된 베이스 플레이트(8)를 통해 단단히 고정되고, 베이스 플레이트는 콘크리트 슬라브일 수 있다. 베이스 플레이트(8)에서, 선형 발전기의 고정자(stator; 6a, 6c)가 고정된다. 고정자는 4개의 수직 기둥같은 고정자 팩으로 구성되며, 이중 오직 2 개만이 도에서 볼 수 있다. 고정자 팩 사이 공간에서, 발전기의 회전자(7)가 배치된다. 같은 회전자가 라인(4)에 의해 부양체(3)에 연결된다. 회전자(7)는 영구 자석 재료로 구성된다.
베이스 플레이트(8)는 중심 배치된 구멍(10)을 구비하고, 이와 함께 바닥 구멍(9)은 같은 중심으로 바다 밑 바닥에 오목부를 형성한다. 바닥 구멍(9)은 적절하게 라인을 형성할 수 있다. 바닥 구멍(9)의 하단부에, 인장 스프링(11)이 고정되며, 인장 스프링의 다른 단부가 회전자(7)의 하단부에 고정된다. 베이스 플레이트(8)의 구멍(10) 및 바닥 구멍(9)은 회전자(7)가 같은 직경을 통해 자유롭게 운동하도록 하는 직경을 갖는다.
각각의 고정자 팩은 다수 모듈로 구성된다. 도시된 예에서, 같은 팩이 어떻게 3개의 수직 분리 모듈(61, 62, 63)로 나뉘는지는 고정자 팩(6a)에 표시된다.
바다 표면(2) 위의 파도 운동에 의해 부양체(3)가 아래 위로 움직일 때, 이러한 운동이 라인(4)를 통해 회전자(7)에 전달되고, 회전자는 고장자 팩 사이에서 대응하는 왕복 운동을 받는다. 이에 따라, 전류가 고정자 와인딩에 발생한다. 바닥 구멍(9)은 회전자가 아래 방향 운동으로 전체 고정자를 지나가게 한다.
도 2는 도 1의 라인 Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면이다. 이번 예에서, 회전자(7)는 사각형의 횡단면을 갖고 고정자 팩(6a-6d)은 회전자(7)의 각각의 면에 배치된다. 각각의 고정자 팩의 와인딩은 12a 내지 12d에 의해 표시된다. 도면에서, 각각의 고정자 팩의 시트 메탈 플레이트의 방향이 또한 도시되어 있다. 회전자와 인접 고정자 팩 사이의 공기 간극은 수 밀리미터 정도이다. 본 발명에 대한 중요한 상세도는 명확성을 위하여 도 1 및 도 2에서 생략되었다.
회전자의 횡단면 형태가 임의 수의 면을 갖는 다각형일 수 있음을 고려하여야 한다. 적절하게, 반드시 필요한 것은 아니지만, 다각형은 사각형이다. 회전자는 또한 원형일 수 있다. 회전자 주위에 상이한 방향으로 고정자 팩을 제공하여, 자기장의 가능한 한 큰 부분이 안내를 위해 이용된다.
와인딩의 절연체는 6kV까지의 전압에 견디는 소금물-저항성 층으로 구성된다. 상기 층은 PVC 등과 같은 중합체로 구성될 수 있다. 선택적으로, 에나멜 처리 와이어가 이용될 수 있다. 도체는 알루미늄 또는 구리로 구성된다. 가능한 작은 공기 간극을 갖기 위해, 회전자(7)의 운동이 정확하게 안내되는 것이 중요하다.
본 발명에 따라, 이것은 롤링 소자에 장착되는 회전자에 의해 제공된다. 롤링 소자는 회전자의 롤링 표면과 지지 수단의 지지 표면에 대항하여 롤링하도록 배치된다. 이하, 동일한 것이 배치될 수 있는 방법의 상이한 예가 도시된다.
도 3에서, 사각 횡단면을 갖는 회전자(7)가 주위의 고정자(6a-6d)에 직접 장착되는 방법이 도시된다. 회전자의 각각의 4개 면에서 롤링 표면(13)이 배치되고, 홈에 오목하게 형성된다. 각각의 롤링 경로에, 각각의 롤링 표면과 고정자의 각각의 지지 표면(15)에 대항하여 롤링하도록 배치된 롤링 소자(14)가 있다. 롤링 소자는 슬라이딩 없이 롤링하고, 그리하여, 회전자 속도의 절반의 속도로 회전자 운동 방향으로 이동할 것이다. 이러한 방법으로, 회전자의 안내가 분명하여 회전자와 고정자 사이의 간극은 큰 정확성이 수반된다.
도 4는 도 3의 라인 Ⅳ-Ⅳ에 따른 롤링 표면(13a)의 중간 위치에 있는 롤링 소자(14a)를 도시한 단면도이다. 회전자가 v 속도로 위로 이동할 때, 롤링 소자(14)는 v/2 속도로 회전자와 관련하여 아래로 이동한다. 그래서, 전체 회전자의 길이를 따라 연장된 롤링 표면(13)에 의해, 회전자의 스트로크의 길이는 회전자의 연장 길이의 두배 크기이다. 롤링 소자(13a)가 회전자 밖으로 회전할 위험을 피하기 위해, 스톱(16)이 롤링 표면의 각각의 단부에 배치될 수 있다.
도 5는 서로 대응하는 도 4에 도시된 실시예의 선택적인 실시예를 도시한다. 도 5의 실시예에서, 롤링 표면은 양 측면에 연장부(17)를 구비하여 이는 길이 방향으로 회전자의 바깥쪽에 연장된다. 이러한 실시예는 회전자 길이의 두배보다 더 큰 회전자 스트로크의 길이를 허용한다.
도 6은 상응하는 단면에 추가의 선택 실시예를 도시한다. 이 경우, 두 롤링 소자(14)는 동일한 롤링 포면(13)에 대항하여 차례로 이동하는 길이 방향으로 배치된다.
도 7은 또한 상응하는 도면에서 선택적인 실시예를 도시한다. 여기서, 두 롤링 표면(13)은 회전자의 측면에 배치되며 롤링 소자(14)가 이들 중 각각에서 이동한다. 도 6 및 도 7에 따른 실시예는 당연히 결합될 수 있고, 또한 도 5에 도시된 롤링 표면 연장부와 결합될 수 있다.
도 6에 따른 실시예에서 롤링 소자는 도 8에서 도시된 바와 같이 연결될 수 있다. 롤링 소자(14)의 각각은 차축 머리(19)에 순환하여 힌지되어, 길이 방향 스트럿(26)에 연결된다.
일치하여, 도 7에서 측면에 위치한 롤링 소자(14)는, 도 9에 도시된 바와 같이 가로 스트럿(27)과 차축 머리(18)에 연결될 수 있다. 또한 도 6과 도 7에 따른 실시예는 결합될 수 있다. 더욱이, 회전자(도 3)의 상이한 측면의 롤링 소자(14)는 사각형에서 이동하는 하나의 시스템 스트럿에 의해 합체될 수 있고 이것은 회전자 주위를 림(rim)으로서 이동될 수 있다.
도 10에서, 실시예는 8면체의 형태로 이루어진 회전자가 도시되고, 롤링 소자는 8면체의 측면 중 3개의 측면에 배치된다. 롤링 소자는 물론 모든 면에 배치될 수 있다.
상기 도면의 실시예에서, 롤링 소자(14)는 회전자의 바깥쪽에 롤링 표면(13)에 대항하여 그리고 고정자(6)에 배치된 지지표면(15)에 대항하여 롤링하도록 배치 된다. 물론, 지지 표면은 고정자보다 더 바깥쪽의 또 다른 지지 수단에 배치될 수 있다.
도 11에서 추가의 실시예는 회전자(7)에 관한 횡단면도를 도시한다. 회전자는 길이 방향 캐비티를 갖고, 이경우 삼각형의 횡단면을 갖는다. 그러나, 이것은 임의의 형태일 수 있다. 캐비티를 통해, 지지 빔(29)은 상응하는 횡단면에 연장된다. 여기서, 롤링 소자(14)는 회전자의 안쪽 롤링 표면(13)과 지지 빔의 지지 표면(15) 사이에 배치된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 롤링 소자(15)는 적절하게 원통형이다. 롤링 소자 위의 외피 표면(envelope surface; 30)은 적절하게 거칠거나 미끄러짐 위험을 줄이기 위해 프로파일된다. 적절하게, 롤링 표면(13)과 지지 표면(14)은 유사한 구조를 갖는다.
도 13은 외피 표면의 횡단면에 있는 롤링 소자(14)의 실시예를 도시하며 외피 표면(30)이 롤링 소자의 축 방향으로 이동하는 골(31)과 마루(39)로 프로파일된다. 롤링 소자(14)와 함께 작동하는 롤링 및 지지 표면(13, 15)은 상응하는 골(31) 및 마루(32)를 갖는다.
그러므로, 롤링 소자는 톱니 막대를 구비한 톱니 바퀴처럼, 각각 롤링 및 지지 수단과 함께 작동할 것이다.
도 14는 실시예로서 서로 대항하는 방향의 표면의 회전자(7) 및 고정자(6)에 플라스틱 등과 같은, 부도체 재료의 표면 층(33, 34)이 제공되는 것을 도시한다.
도 15에 따른 실시예에서, 회전자 및 각각의 고정자 유닛은 상응하는 플라스 틱 층(33, 34)에 전체적으로 캡슐화된다.
도 16은 서로 대항하는 방향으로 회전자(7)와 고정자(6) 표면에 플라스틱의 표면 층(33, 34)이 회전자와 고정자 사이의 전체 간극을 연결하는 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 회전자의 안내는 플라스틱 층(33, 34)을 통해 고정자에 대항하여 직접 미끄러지는 회전자에 의해 달성된다.
도 17에서, 실시예는 고정자(6)의 고정자 팩(6a-6d)이 프레임(35)에 장착되는 것을 도시한다. 이 경우에, 롤링 소자(14)를 통해, 회전자(7)는 프레임(35)의 지지 표면에 대항하여 장착되도록 배치된다.
본 발명에 의한 파력 발전소는 전술된 종류의 2 이상의 조립체로 구성된다. 도 17에서, 이것들이 본체에 에너지를 전달하기 위해 어떻게 연결되는지 도시된다. 도시된 예에서, 파력 발전소는 20a 내지 20c에 의해 상징적으로 나타낸 3 개의 조립체로 구성된다. 각각의 조립체는 도면에 의한 바이폴라 회로에서, 차단기(breaker) 또는 접촉기(21) 및 정류기(22)를 통해 인버터(23)에 연결된다. 도면에서, 회로 다이어그램이 조립체(20a)에 대하여만 도시된다. 이것은 다른 조립체(20b, 20c)가 상응하게 연결된다는 것이 고려될 수 있다. 인버터(23)는 변압기(24) 및/또는 필터를 통해 가능하게, 본체(25)에 3상 전류를 공급한다. 정류자는 다이오드일 수 있는데, 이는 게이트-제어일 수 있고 절연 게이트 이극 트랜지스터(IGBT), 지티오(GTO) 또는 타이리스터(tyristor) 타입일 수 있고, 게이트-제어 바이폴라 소자를 포함하거나 또는 제어되지 않을 수 있다.
직류 면에서 전압은 병렬로 연결될 수 있고, 직렬 또는 직병렬의 결합으로 연결될 수 있다.
Claims (18)
- 부양체(3); 및선형 전기 발전기(5)를 포함하며, 상기 전기 발전기의 회전자(7)가 연결 수단(4)에 의해 상기 부양체(3)에 연결되며, 상기 발전기의 고정자(6)가 바다/호수 바닥(1)에 고정되도록 배치되며, 상기 회전자(7)의 운동 방향이 상기 발전기의 길이 방향을 한정하고 운동 방향에 수직한 면이 상기 발전기의 가로 방향을 한정하는 파력 발전용 조립체에 있어서,상기 길이 방향으로 이동하는 상기 회전자(7)의 롤링 표면(13)과 그리고 지지 수단(6,29)의 지지 표면 사이에 배치된 롤링 소자(14)에 의해 상기 회전자(7)가 상기 가로 방향으로 장착되며, 상기 회전자(7)의 롤링 표면(13)과 상기 지지수단의 지지 표면(15)에 대항하여 롤링하도록 상기 롤링 소자(14)가 배치되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지 수단은 상기 발전기의 고정자(6)로 구성되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 고정자는 프레임에 의해 지탱되고 상기 지지 수단은 상기 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 롤링 표면(13)은 서로 교차하는 3 면 이상에 롤링 표면을 포함하며, 횡단면에서 상기 면의 교차 라인이 다각형을 형성하는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 1 항에 있어서,본체의 횡단면에서 상기 회전자(7)가 다각형의 형태이며, 하나 이상의 롤링 표면(13)이 상기 회전자의 3 이상의 다각형 면의 각각에 배치되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 5 항에 있어서, 하나 이상의 롤링 표면(13)은 상기 회전자의 다각형 면의 각각에 배치되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 1 항에 있어서,복수의 롤링 소자(14)가 하나 이상의 면에 배치되고, 상기 길이 방향 및 상기 가로 방향으로 분배되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 롤링 소자가 롤러(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 8 항에 있어서,상기 롤링 표면(13) 또는 상기 지지 표면(15)이 프로파일되거나 또는,하나 이상의 롤러(14)가 프로파일된 외피 표면(30)을 구비하는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 9 항에 있어서,상기 프로파일링(30)은 상기 가로 방향으로 이동하는 일정한 패턴의 골(31) 및 마루(32)로 구성되며, 프로파일된 외피 표면이 제공된 각각의 롤러(14)의 프로파일링이 상기 롤링 표면(13)과 상기 지지 표면(15)의 프로파일링에 상응하는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 1 항에 있어서,적어도 몇몇 롤링 소자(14)가 서로 기계적으로 연결(26, 27)되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 고정자(6)와 대면하는 상기 회전자(7)의 표면 또는 상기 회전자와 대면하는 상기 고정자의 표면의 적어도 일부에는 절연 재료(33, 34)의 표면 층이 제공되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 12 항에 있어서,상기 절연 재료(33, 34)는 플라스틱 재료인 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 12 항에 있어서,상기 회전자(7)는 상기 재료(33, 34)에 의해 전체적으로 캡슐화되거나 또는상기 고정자가 상기 재료에 의해 전체적으로 캡슐화되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 12 항에 있어서,상기 회전자(7)는 미끄럼 표면으로서 상기 표면 층을 갖는 상기 고정자(6)에 대하여 미끄러지도록 배치되는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 15 항에 있어서,상기 가로 방향으로의 상기 회전자의 베어링 장착은 상기 미끄럼 표면에 의해 전체적으로 제공되어서, 상기 가로 방향의 베어링 장착을 위해서는 어떤 롤링 소자도 배치되지 않는 것을 특징으로 하는,파력 발전용 조립체.
- 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 파력 발전용 조립체(20a-20c)를 포함하는 것을 특징으로 하는,파력 발전소.
- - 바다/호수 표면 상에 부양체(3)를 띄우는 단계,- 회전자(7)와 고정자(6)를 포함하는 선형 전기 발전기(5)를 제공하는 단계,- 상기 회전자(7)를 상기 부양체(3)에 연결하는 단계, 및- 상기 고정자(7)를 바닥/호수 바닥에 고정하는 단계로서, 이에 의해서 상기 회전자(7)의 운동 방향이 상기 발전기의 길이 방향을 한정하고, 운동 방향에 수직한 면이 상기 발전기의 가로 방향을 한정하는 단계를 포함하는, 전기 에너지 생산 방법으로서,- 상기 회전자 상에 상기 길이 방향으로 이동하는 롤링 표면들(13)을 제공하는 단계,- 지지 수단 상에 지지 표면들(15)을 제공하는 단계,- 상기 가로 방향으로 상기 회전자(7)를 장착하기 위해 상기 롤링 표면들(13)과 상기 지지 표면들(15) 사이에 롤링 소자들(14)을 배치하는 단계, 및- 상기 회전자의 롤링 표면들(13)과 상기 지지 수단의 지지 표면들(15)에 대항하여 롤링하도록 상기 롤링 소자들(14)을 배치하는 단계를 더 포함하는, 전기 에너지 생산 방법.
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