KR101083905B1 - Shaft struture of nonresistance aerogenerator using magnetic levitation - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A rotary shaft structure of a nonresistance aerogenerator using a magnet is provided to reduce the axial load of a rotary shaft by floating the rotary shaft and keep a rotary vane rotating in a specific direction. CONSTITUTION: A rotary shaft structure of a nonresistance aerogenerator comprises rotary vanes(1), a generator(2), a rotary shaft part(3), and a torque transmission unit(4). The generator generates electricity from the torque generated by the rotary vanes. The rotary shaft part is coupled with the rotary vanes and transfers the torque generated by the rotary vanes to the generator. The rotary shaft part comprises a rotary shaft(31) which is rotated by the torque of the rotary vanes, a magnet unit(32) which floats and support the rotary shaft with the repulsive power of magnets with the same polarities, and a supporting unit which support a load perpendicular to the rotary shaft. The magnet unit includes an upper magnet part(321) which is fixed to the rotary shaft and rotated together with the rotary shaft and a lower magnet part(322) which is fixed to the supporting unit and floats the rotary shaft with the repulsive power to the upper magnet unit. The torque transmission unit delivers the torque of the rotary shaft to the generator.

Description

자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조{Shaft Struture of Nonresistance Aerogenerator using Magnetic Levitation}Shaft Struture of Nonresistance Aerogenerator using Magnetic Levitation}

본 발명은 풍력발전기의 회전축 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전날개가 부착된 회전축을 극성이 같은 두 개의 자석을 이용하여 부상시켜 축방향 하중을 경감하여 상기 회전날개의 회전력 손실을 최소화하고, 회전축과 직각 방향의 하중을 잡아주기 위해 터치다운 볼 베어링 또는 자기 베어링을 사용하며, 바람이 거의 없거나 바람의 방향이 일정하지 않을 경우 일정 방향으로는 회전하나 반대 방향으로는 회전하지 못하게 하는 클러치 베어링이 채택한 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 관한 것이다.
The present invention relates to a rotating shaft structure of a wind power generator, and more particularly, by using two magnets of the same polarity of the rotating shaft attached to the rotary blades to reduce the axial load to minimize the loss of rotational force of the rotary blades, Touch-down ball bearings or magnetic bearings are used to hold the load perpendicular to the axis of rotation.If there is little wind or if the wind direction is not constant, the clutch bearing rotates in one direction but prevents it from rotating in the opposite direction. It relates to a rotating shaft structure of a resistive wind generator using a magnet adopted.

일반적으로, 현재 사용되는 발전 방법으로는 화석 연료를 이용하는 화력 발전과, 우라늄을 이용하는 원자력 발전, 및 대규모의 담수 설비가 필요한 수력 발전 등을 제시할 수 있으나, 상기 제시한 발전 방법들은 대기 오염이나 온난화의 주범이 될 수 있고, 처리가 곤란한 방사선 폐기물 등을 발생할 수 있어, 근래에 들어서는 보다 친환경적인 발전 방식이 시급히 요구되고 있는 실정이다. In general, currently used power generation methods may include fossil fuel-fired power generation, uranium-based nuclear power generation, and hydropower generation requiring large-scale desalination facilities. However, the above-described power generation methods may be used for air pollution or warming. It can be a major culprit, and it can generate a radioactive waste that is difficult to treat, and in recent years, more environmentally friendly development methods are urgently required.

이러한 요구 사항들을 충족시키기 위하여 3면이 바다로 둘러싸인 우리 나라는 바람의 힘을 이용한 풍력 발전 장치에 지대한 관심을 보이고 있는바, 상기 풍력 발전 장치는 공기의 유동이 가진 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환한 다음, 상기 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치이다. In order to meet these requirements, our country, which is surrounded by the sea on three sides, is showing great interest in wind power generators using wind power. The wind power generators convert the kinetic energy of the air flow into mechanical energy. Next, a device capable of converting the mechanical energy into electrical energy.

상기 풍력발전은 날로 늘어나는 에너지 수요에 적극적으로 대처해 나가야할 저비용 무공해 환경에너지이다. The wind power generation is a low cost pollution-free environmental energy that must actively cope with the increasing energy demand.

상기 풍력 발전 장치는 통상적으로 지면의 수직 방향으로 세워지는 지주와, 상기 지주의 상단에 장착되는 회전축, 및 상기 회전축의 일측 선단에 고정되어 바람에 의해 회전됨과 동시에 상기 회전축을 회전시킬 수 있는 다수 개의 프로펠러로 이루어지고, 상기 회전축의 타측에는 회전축의 회전력을 전달받아 발전기를 회전시킬 수 있도록 동력 전달 수단이 장착된다. The wind power generator is a plurality of pillars that are typically erected in the vertical direction of the ground, a rotary shaft mounted on the top of the pillar, and fixed to one end of the rotary shaft to rotate the rotary shaft while being rotated by wind It is made of a propeller, the other side of the rotary shaft is equipped with a power transmission means for rotating the generator by receiving the rotational force of the rotary shaft.

이러한 구조로 이루어진 풍력 발전 장치는 프로펠러로부터 발생된 회전력을 발전기에 전달하여 전기를 생성할 수 있다. The wind turbine generator having such a structure can generate electricity by transmitting the rotational force generated from the propeller to the generator.

그래서 세계각국은 저비용 고효율과 안정성이 보장된 풍력발전기를 차세대 에너지원으로 신기술 개발에 총력을 기울이고 있다.As a result, countries around the world are focusing their efforts on developing new technologies as next generation energy sources.

종래의 기술로는 프로펠러식 단축풍력발전기가 주축이 되어 조금씩 발전해 나가고 있는 실정이다. 또한 일정한 고도 한지점의 바람만 이용하다 보니 이용율이 극히 저조하고 경제성이 낮아 실용화에 많은 어려움을 겪고 있다.In the conventional technology, the propeller type single axis wind power generator is mainly developed and gradually developed. In addition, the use of only one point of the wind at a certain altitude, the utilization rate is very low and the economic efficiency is very difficult to put to practical use.

하지만, 상기 제시한 종래의 풍력 발전 장치는 발전 용량에 비례하여 프로펠러의 몸체가 커져야 한다는 부담이 있었고, 상기 프로펠러의 몸체가 커짐에 따라 설치 장소의 선택이 까다로워진다는 문제점도 있었다. However, the conventional wind power generator described above has a burden that the body of the propeller should be large in proportion to the power generation capacity, and there is also a problem that the selection of the installation site becomes difficult as the body of the propeller grows.

또한, 자연 바람을 이용하여 풍력을 얻어낼 수 있는 방향도 일 방향으로 한정되어 있어 불규칙적으로 불어오는 바람을 효과적으로 이용하는데에도 한계가 있었으며, 바람의 세기가 미약할 경우 발전기의 발전에 필요한 동력을 발생시킬 수 없다는 문제점도 있었다. In addition, the direction to obtain wind power using natural wind is also limited to one direction, so there was a limit to effectively use irregularly blown winds. If the wind strength is weak, power generated for generator generation is generated. There was also a problem that can not be.

회전날개가 커짐에 따라 자중에 무거워져 손실되는 회전력이 증가하는 것이 제일 큰 문제이다.
The biggest problem is that as the rotor blades become larger, the weight of the rotor becomes heavy and the torque lost is increased.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 회전날개가 부착된 회전축을 극성이 같은 두 개의 자석을 이용하여 부상시켜 축방향 하중을 경감하여 상기 회전날개의 회전력 손실을 최소화하고, 회전축과 직각 방향의 하중을 잡아주기 위해 터치다운 볼 베어링 또는 자기 베어링을 사용하며, 바람이 거의 없거나 바람의 방향이 일정하지 않을 경우 일정 방향으로는 회전하나 반대 방향으로는 회전하지 못하게 하는 클러치 베어링이 채택한 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조를 제공함에 있다.
The present invention for solving the above problems to reduce the axial load by floating the rotary shaft attached to the rotating shaft using two magnets of the same polarity to minimize the loss of rotational force of the rotary blade, the direction perpendicular to the rotating shaft Touch-down ball bearings or magnetic bearings are used to hold the load.If there is little wind or if the wind direction is not constant, the magnetless resistance is adopted by the clutch bearing which rotates in one direction but prevents it from rotating in the opposite direction. It is to provide a rotating shaft structure of a wind generator.

본 발명의 회전축부는 풍력에 의해 회전되는 상기 회전날개의 회전력으로 회전되는 회전축과; 상기 회전축의 축방향 하중을 경감하여 상기 회전날개에 의해 발생된 회전력의 손실을 최소화 하기 위해 두 개의 동일한 극성을 가진 자석의 반발력으로 상기 회전축을 부상시켜 지탱시키는 자석부와; 상기 회전축이 회전축과 직각 방향의 하중을 지지하는 지지부로 구성된다.Rotating shaft portion of the present invention and the rotary shaft is rotated by the rotational force of the rotary blade rotated by wind power; A magnet part which floats and supports the rotating shaft with the repulsive force of two identical polarities to reduce the axial load of the rotating shaft to minimize the loss of the rotating force generated by the rotating blade; The rotating shaft is composed of a support for supporting a load in a direction perpendicular to the rotating shaft.

상기 자석부는 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하는 상부자석부와; 상기 지지부에 고정되어 상기 상부자석부와의 반발력으로 상기 회전축을 부상시키는 하부자석부로 구성된다.The magnet unit is fixed to the rotating shaft and the upper magnet portion to rotate with the rotating shaft; It is fixed to the support portion is composed of a lower magnet portion to float the rotating shaft by the repulsive force with the upper magnet portion.

상기 상부자석부는 링 형성으로 자력을 발생시키는 상부자석과, 상기 상부자석을 상기 회전축에 고정시키는 케이싱 역할을 하는 상부자석고정부로 구성되며, 상기 하부자석부는 링 형성으로 자력을 발생시키는 하부자석과, 상기 하부자석을 상기 지지부에 고정시키는 케이싱 역할을 하는 하부자석고정부로 구성된다.The upper magnet portion is composed of an upper magnet for generating a magnetic force by forming a ring, and an upper magnet fixing portion that serves as a casing for fixing the upper magnet to the rotating shaft, the lower magnet portion and a lower magnet for generating magnetic force by forming a ring; It is composed of a lower magnet fixing portion that serves as a casing for fixing the lower magnet to the support.

상기 상부자석과 하부자석은 강자성체로서 잔류 자화 및 보자력이 크고, 외부로부터의 자기적 영향에 대하여 쉽게 변화하지 않고, 극성이 같은 영구자석을 사용하나, 상기 상부자석과 하부자석은 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화되지 않은 원래의 상태로 되돌아가는 전자석 타입으로 사용할 수도 있다.The upper magnet and the lower magnet are ferromagnetic materials, and have a high residual magnetization and coercive force, do not easily change with respect to magnetic influences from the outside, and use permanent magnets having the same polarity, but the upper magnet and the lower magnet are magnetized when current It can also be used as an electromagnet type that returns to its original state without being magnetized when the current is cut off.

상기 지지부는 상기 풍력발전기의 하중을 받아 주는 콘크리트로 형성된 기초부와; 상기 회전날개가 받는 풍압에 의해 응력을 받아 상기 회전축의 축심으로부터 직각방향으로 변위하고자 하는 상기 회전축을 수직 상태로 유지되게 하며, 상기 하부자석부가 설치되는 회전축지지체와; 상기 기초부의 상부에 설치되어 고정되며, 상기 회전축지지체를 지지하고 회전력을 상기 발전기로 전달하는 회전력전달수단이 설치되는 내부 공간이 되며, 상기 발전기가 외부에 설치되는 지지용 프레임체로 구성된다.The support portion and the base formed of concrete to receive the load of the wind turbine; A rotary shaft support body which is stressed by the wind pressure received by the rotary blades to maintain the rotary shaft to be displaced in a direction perpendicular to the axis of the rotary shaft in a vertical state, and wherein the lower magnet part is installed; It is installed and fixed on the upper portion of the base portion, and is an inner space in which the rotational force transmission means for supporting the rotating shaft support and transmitting the rotational force to the generator is installed, the generator is composed of a support frame body installed outside.

상기 지지부는 상기 회전축지지체를 지지해주는 다수 개의 고정수단이 추가로 구성될 수 있으며, 상기 고정수단은 상부는 상기 회전축지지체에 결합되고 하부는 지면에 형성된 기초에 고정되는 와이어와, 상기 와이어의 장력의 탄성 가압을 담당하기 위한 와이어 장력조정기구로 구성된다.The support portion may further comprise a plurality of fixing means for supporting the rotating shaft support, the fixing means is a wire that is coupled to the rotary shaft support upper portion and the lower portion is fixed to the foundation formed on the ground, the tension of the wire It is composed of a wire tensioning mechanism for responsible for the elastic pressing.

상기 회전축지지체는 상·하부가 막힌 원통 형상이며, 상기 회전축지지체의 내벽에는 상기 제1베어링이 설치되는 베어링 하우징이 형성되며, 상기 제1베어링은 터치다운 볼 베어링 또는 자기 베어링 타입인 것이 바람직하다.The rotary shaft support has a cylindrical shape in which an upper and a lower portion are blocked, and a bearing housing in which the first bearing is installed is formed on an inner wall of the rotary shaft support, and the first bearing is a touchdown ball bearing or a magnetic bearing type.

상기 회전축지지체의 하부면에는 상기 하부자석고정부가 설치되는 자석고정홈과, 상기 회전축이 통과하는 회전축통과홀이 형성되며, 상기 회전축지지체의 상부면에는 상기 클러치 베어링 지지해주는 베어링지지대와, 상기 회전축이 통과하는 회전축통과홀이 형성되는 구조이다.The lower surface of the rotary shaft support is formed with a magnet fixing groove in which the lower magnetic fixing portion is installed, the rotary shaft passage hole through which the rotary shaft passes, the bearing support for supporting the clutch bearing on the upper surface of the rotary shaft support, and the rotary shaft It is a structure in which a rotating shaft passing hole is formed.

상기 회전축의 하부에는 상기 회전축이 부상되지 않을 시 회전축의 수직 하중을 받아주는 피벗 베어링이 설치될 수도 있다.The lower portion of the rotary shaft may be installed a pivot bearing that receives the vertical load of the rotary shaft when the rotary shaft is not floating.

상기 회전축지지체의 내부에는 상기 회전축이 흔들렸을 때 가로 방향의 하중을 받아 주는 2개의 제1베어링이 설치된다.Two first bearings are installed in the rotary shaft support to receive a load in the horizontal direction when the rotary shaft is shaken.

상기 회전축지지체의 상부에는 바람이 거의 없거나 바람의 방향이 일정하지 않을 경우 일정 방향으로는 회전하나 반대 방향으로는 회전하지 못하게 하는 클러치 베어링이 설치되고, 상기 클러치 베어링은 클러치베어링케이스 내에 설치되며, 상기 클러치베어링케이스는 베어링지지대에 의해 상기 회전축지지체의 상부면에 지지되고, 상기 클러치 베어링의 외륜(Out Ring)에는 다수 개의 돌출부가 형성되고, 상기 클러치베어링케이스에는 상기 돌출부가 상하로 움직일 때 걸리지 않게 상기 돌출부가 삽입되는 돌출부삽입홈이 형성되는 구조이다.The upper part of the rotary shaft support is provided with a clutch bearing that rotates in a predetermined direction but does not rotate in the opposite direction when there is little wind or the direction of the wind is not constant, the clutch bearing is installed in the clutch bearing case, The clutch bearing case is supported on the upper surface of the rotary shaft support by a bearing support, a plurality of protrusions are formed on the outer ring of the clutch bearing, and the clutch bearing case is not caught when the protrusion moves up and down. It is a structure in which a protrusion insertion groove into which a protrusion is inserted is formed.

상술한 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조로 본 발명의 해결하려는 과제를 해결할 수 있다.
The problem to be solved of the present invention can be solved by the rotation shaft structure of the non-resistive wind power generator using the above-described magnet.

본 발명에 따르면 회전축을 부상시켜 축방향 하중을 경감하여 회전날개의 회전력 손실을 최소화 할 수 있고, 일정 방향으로만 회전하게 할 수 있으며, 레디얼 방향의 하중도 베어링에서 잡아줄 수 있어 회전력의 손실을 막아 발전량을 늘일 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention can reduce the axial load by floating the rotating shaft to minimize the loss of rotational force of the rotor blades, can be rotated only in a certain direction, the radial load can also be held in the bearing to reduce the loss of rotational force There is an effect that can increase the amount of power generated by blocking.

도 1은 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 풍력발전기 전체도
도 2는 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 회전축지지체 개략도
도 3은 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 지지용 프레임체 개략도
도 4는 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 상부자석부 개략도
도 5는 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 하부자석부 개략도
도 6은 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 클러치 베어링 개략도1 is an overall view of a wind power generator according to a rotating shaft structure of a non-resistive wind generator using a magnet
2 is a schematic diagram of a rotating shaft support according to the rotating shaft structure of a non-resistive wind power generator using a magnet
3 is a schematic view of a supporting frame according to a rotating shaft structure of a non-resistive wind generator using a magnet
4 is a schematic view of the upper magnet portion according to the rotating shaft structure of the non-resistive wind power generator using a magnet
5 is a schematic view of a lower magnet part according to a rotating shaft structure of a non-resistive wind power generator using a magnet;
6 is a schematic diagram of a clutch bearing according to a rotating shaft structure of a non-resistive wind power generator using a magnet;

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다In addition, the terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users or operators, and the definition thereof is defined as "rotation shaft structure of a non-resistance wind generator using magnets" according to the present invention. It should be made based on the contents throughout the specification to describe the

본 발명은 바람에 의해 회전되고 중심을 기준으로 수평으로 무게의 평형을 이루는 복수의 회전날개(1)와; 상기 회전날개(1)에 의해 발생한 회전력으로 전기를 생산하는 발전기(2)와; 상기 회전날개(1)와 결합되어 상기 회전날개(1)에 의해 발생한 회전력을 상기 발전기로 전달하기 위한 회전축부(3)와; 상기 회전축(3)의 회전동력을 상기 발전기(2)로 전달하는 회전력전달수단(4)으로 구성된 풍력발전기(A)의 회전축부에 관한 것이다.The present invention comprises a plurality of rotary blades (1) rotated by the wind and balance the weight horizontally with respect to the center; A generator (2) for producing electricity with the rotational force generated by the rotary blade (1); A rotary shaft unit 3 coupled to the rotary blade 1 for transmitting the rotational force generated by the rotary blade 1 to the generator; It relates to a rotating shaft portion of the wind power generator (A) consisting of a rotational force transmission means (4) for transmitting the rotational power of the rotary shaft (3) to the generator (2).

상기 회전축부(3)는 풍력에 의해 회전되는 상기 회전날개(1)의 회전력으로 회전되는 회전축(31)과; 상기 회전축(31)의 축방향 하중을 경감하여 상기 회전날개(1)에 의해 발생된 회전력의 손실을 최소화 하기 위해 두 개의 동일한 극성을 가진 자석의 반발력으로 상기 회전축(31)을 부상시켜 지탱시키는 자석부(32)와; 상기 회전축(31)이 회전축과 직각 방향의 하중을 지지하는 지지부(33)로 구성된다.The rotary shaft unit 3 and the rotary shaft 31 is rotated by the rotational force of the rotary blade (1) rotated by wind power; In order to reduce the axial load of the rotary shaft 31 to minimize the loss of the rotational force generated by the rotary blades (1) to raise and support the rotary shaft 31 with the repulsive force of the magnet having two identical polarities Section 32; The rotary shaft 31 is composed of a support 33 for supporting the load in a direction perpendicular to the rotary shaft.

상기 자석부(32)는 상기 회전축(31)에 고정되어 상기 회전축(31)과 함께 회전하는 상부자석부(321)와; 상기 지지부(33)에 고정되어 상기 상부자석부(321)와의 반발력으로 상기 회전축(31)을 부상시키는 하부자석부(322)로 구성된다.The magnet portion 32 is fixed to the rotary shaft 31 and the upper magnet portion 321 to rotate with the rotary shaft 31; The lower magnet part 322 is fixed to the support part 33 and floats the rotating shaft 31 by the repulsive force with the upper magnet part 321.

상기 상부자석부(321)는 링 형성으로 자력을 발생시키는 상부자석(3211)과, 상기 상부자석(3211)을 상기 회전축(31)에 고정시키는 케이싱 역할을 하는 상부자석고정부(3212)로 구성된다.The upper magnet portion 321 is composed of an upper magnet 3211 for generating a magnetic force by ring formation, and an upper magnet fixing part 3212 serving as a casing for fixing the upper magnet 3211 to the rotating shaft 31. do.

상기 하부자석부(322)는 링 형성으로 자력을 발생시키는 하부자석(3221)과, 상기 하부자석(3221)을 상기 지지부(33)에 고정시키는 케이싱 역할을 하는 하부자석고정부(3222)로 구성된다.The lower magnet portion 322 is composed of a lower magnet 3221 for generating a magnetic force by the ring formed, and a lower magnet fixing portion 3222 serving as a casing for fixing the lower magnet 3221 to the support part 33. do.

상기 상부자석(3211)과 하부자석(3221)은 강자성체로서 잔류 자화 및 보자력이 크고, 외부로부터의 자기적 영향에 대하여 쉽게 변화하지 않고, 극성이 같은 영구자석이나 상기 상부자석(3211)과 하부자석(3221)은 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화되지 않은 원래의 상태로 되돌아가는 전자석 타입인 것이 바람직하다.The upper magnet 3211 and the lower magnet 3221 are ferromagnetic materials, and have a high residual magnetization and coercive force, do not easily change with respect to magnetic influences from the outside, and have a permanent magnet having the same polarity or the upper magnet 3211 and the lower magnet. 3221 is preferably an electromagnet type that is magnetized when the current flows and returns to its original state which is not magnetized when the current is interrupted.

상기 지지부(33)는 상기 풍력발전기(A)의 하중을 받아 주는 콘크리트로 형성된 기초부(331)와; 상기 회전날개(1)가 받는 풍압에 의해 응력을 받아 상기 회전축(31)의 축심으로부터 직각방향으로 변위하고자 하는 상기 회전축(31)을 수직 상태로 유지되게 하며, 상기 하부자석부(322)가 설치되는 회전축지지체(332)와; 상기 기초부(331)의 상부에 설치되어 고정되며, 상기 회전축지지체(332)를 지지하고 회전력을 상기 발전기(2)로 전달하는 회전력전달수단(4)이 설치되는 내부 공간이 되며, 상기 발전기(2)가 외부에 설치되는 지지용 프레임체(333)로 구성된다.The support portion 33 and the base portion 331 is formed of concrete to receive the load of the wind turbine (A); The rotary magnet 31 is maintained in a vertical state by being stressed by the wind pressure received by the rotary blade 1 to be displaced in a direction perpendicular to the axis of the rotary shaft 31, and the lower magnet part 322 is installed. A rotating shaft support 332; It is installed and fixed on the upper portion of the base portion 331, and is an internal space in which the rotational force transmission means 4 for supporting the rotary shaft support 332 and transmitting the rotational force to the generator 2 is installed, the generator ( 2) is composed of a support frame body 333 installed outside.

상기 회전축지지체(332)의 내부에는 상기 회전축(31)이 흔들렸을 때 가로 방향의 하중을 받아 주는 2개의 제1베어링(3321)이 설치된다.Two first bearings 3321 are installed in the rotary shaft support 332 to receive a load in the horizontal direction when the rotary shaft 31 is shaken.

상기 회전축지지체(332)의 상부에는 바람이 거의 없거나 바람의 방향이 일정하지 않을 경우 일정 방향으로는 회전하나 반대 방향으로는 회전하지 못하게 하는 클러치 베어링(3322)이 설치된다.The upper part of the rotary shaft support 332 is provided with a clutch bearing 3322 that rotates in a predetermined direction but does not rotate in the opposite direction when there is little wind or the direction of the wind is not constant.

이하, 본 발명에 따른 "자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조"에 관한 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of the "rotation shaft structure of a non-resistance wind generator using a magnet" according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

도 1은 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 풍력발전기 전체도이며, 도 2는 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 회전축지지체 개략도이고, 도 3은 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 지지용 프레임체 개략도이며, 도 4는 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 상부자석부 개략도이고, 도 5는 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 하부자석부 개략도이며, 도 6은 자석을 이용한 무저항 풍력 발전기의 회전축 구조에 따른 클러치 베어링 개략도이다.1 is an overall view of a wind power generator according to a rotating shaft structure of a non-resistive wind generator using a magnet, Figure 2 is a schematic view of a rotating shaft support according to the rotating shaft structure of a non-resistive wind generator using a magnet, Figure 3 is a rotating shaft of a non-resistive wind generator using a magnet 4 is a schematic view of a supporting frame according to a structure, and FIG. 4 is a schematic view of an upper magnet part according to a rotating shaft structure of a non-resistive wind generator using a magnet, and FIG. 5 is a schematic view of a lower magnet part according to a rotating shaft structure of a non-resistive wind generator using a magnet. 6 is a schematic view of a clutch bearing according to a rotating shaft structure of a non-resistive wind power generator using a magnet.

도 1에 도시되어 있는 것 같이 풍력발전기는 바람에 의해 회전되고 중심을 기준으로 수평으로 무게의 평형을 이루는 복수의 회전날개(1)와; 상기 회전날개(1)에 의해 발생한 회전력으로 전기를 생산하는 발전기(2)와; 상기 회전날개(1)와 결합되어 상기 회전날개(1)에 의해 발생한 회전력을 상기 발전기로 전달하기 위한 회전축부(3)와; 상기 회전축(3)의 회전동력을 상기 발전기(2)로 전달하는 회전력전달수단(4)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the wind power generator includes a plurality of rotary blades 1 that are rotated by the wind and balance weights horizontally with respect to the center; A generator (2) for producing electricity with the rotational force generated by the rotary blade (1); A rotary shaft unit 3 coupled to the rotary blade 1 for transmitting the rotational force generated by the rotary blade 1 to the generator; It consists of a rotational force transmission means 4 for transmitting the rotational power of the rotary shaft 3 to the generator (2).

본 발명의 회전축부(3)는 풍력에 의해 회전되는 상기 회전날개(1)의 회전력으로 회전되는 회전축(31)과; 상기 회전축(31)의 축방향 하중을 경감하여 상기 회전날개(1)에 의해 발생된 회전력의 손실을 최소화 하기 위해 두 개의 동일한 극성을 가진 자석의 반발력으로 상기 회전축(31)을 부상시켜 지탱시키는 자석부(32)와; 상기 회전축(31)이 회전축과 직각 방향의 하중을 지지하는 지지부(33)로 구성된다.The rotating shaft part 3 of the present invention includes a rotating shaft 31 which is rotated by the rotating force of the rotating blade 1 that is rotated by wind power; In order to reduce the axial load of the rotary shaft 31 to minimize the loss of the rotational force generated by the rotary blades (1) to raise and support the rotary shaft 31 with the repulsive force of the magnet having two identical polarities Section 32; The rotary shaft 31 is composed of a support 33 for supporting the load in a direction perpendicular to the rotary shaft.

상기 자석부(32)는 상기 회전축(31)에 고정되어 상기 회전축(31)과 함께 회전하는 상부자석부(321)와; 상기 지지부(33)에 고정되어 상기 상부자석부(321)와의 반발력으로 상기 회전축(31)을 부상시키는 하부자석부(322)로 구성된다.The magnet portion 32 is fixed to the rotary shaft 31 and the upper magnet portion 321 to rotate with the rotary shaft 31; The lower magnet part 322 is fixed to the support part 33 and floats the rotating shaft 31 by the repulsive force with the upper magnet part 321.

상기 지지부(33)는 상기 풍력발전기(A)의 하중을 받아 주는 콘크리트로 형성된 기초부(331)와; 상기 회전날개(1)가 받는 풍압에 의해 응력을 받아 상기 회전축(31)의 축심으로부터 직각방향으로 변위하고자 하는 상기 회전축(31)을 수직 상태로 유지되게 하며, 상기 하부자석부(322)가 설치되는 회전축지지체(332)와; 상기 기초부(331)의 상부에 설치되어 고정되며, 상기 회전축지지체(332)를 지지하고 회전력을 상기 발전기(2)로 전달하는 회전력전달수단(4)이 설치되는 내부 공간이 되며, 상기 발전기(2)가 외부에 설치되는 지지용 프레임체(333)로 구성된다.The support portion 33 and the base portion 331 is formed of concrete to receive the load of the wind turbine (A); The rotary magnet 31 is maintained in a vertical state by being stressed by the wind pressure received by the rotary blade 1 to be displaced in a direction perpendicular to the axis of the rotary shaft 31, and the lower magnet part 322 is installed. A rotating shaft support 332; It is installed and fixed on the upper portion of the base portion 331, and is an internal space in which the rotational force transmission means 4 for supporting the rotary shaft support 332 and transmitting the rotational force to the generator 2 is installed, the generator ( 2) is composed of a support frame body 333 installed outside.

상기 기초부(331)는 상기 지지부(33)의 하중을 담당하는 지지부 기초(3311)과, 상기 고정수단(334)의 하중을 담당하는 고정수단 기초(3312)로 구성된다.The base part 331 is composed of a support part base 3311 which is responsible for the load of the support part 33 and a fixing means base 3312 that is responsible for the load of the fixing means 334.

상기 지지부(33)는 상기 회전축지지체(332)를 지지해주는 다수 개의 고정수단(334)이 추가로 구성될 수 있다.The support part 33 may further include a plurality of fixing means 334 for supporting the rotation shaft support 332.

상기 고정수단(334)은 상부는 상기 회전축지지체(332)에 결합되고 하부는 지면에 형성된 기초에 고정되는 와이어(3341)와, 상기 와이어로(3341)의 장력의 탄성 가압을 담당하기 위한 와이어 장력조정기구(3342)로 구성되는 것이 바람직하다.The fixing means 334 is the upper portion is coupled to the rotary shaft support 332 and the lower portion is a wire 3331 fixed to the base formed on the ground, and the wire tension for the elastic pressing of the tension of the wire (3341) It is preferable that it is comprised by the adjustment mechanism 3332.

상기 고정 수단(334)의 양단은 상기 회전축지지체(332)의 와이어고정부(3327)와 지상측의 고정수단 기초(3312)에 설치된 와이어 결합구(33121)에 결합되고 적어도 3개소(120도 간격)에 배치된다. 그리고, 상기 고정 수단(334)은 상기 회전날개(1)가 받는 풍압에 의하여 응력을 받아, 상기 회전축(31)으로부터 직각 방향으로 변위하고자 하는 상기 회전축(31)의 수직 상태를 유지하는 자립 보충 수단이 된다.Both ends of the fixing means 334 is coupled to the wire engaging portion 33121 provided on the wire fixing part 3327 of the rotary shaft support 332 and the ground fixing means base 3312 and at least three places (120 degrees apart) ) Is placed. In addition, the fixing means 334 is stressed by the wind pressure received by the rotary blade 1, the self-supporting supplement means for maintaining the vertical state of the rotary shaft 31 to be displaced in a direction perpendicular to the rotary shaft 31 Becomes

상기 회전축지지체(332)의 내부에는 상기 회전축(31)이 흔들렸을 때 가로 방향의 하중을 받아 주는 2개의 제1베어링(3321)이 설치된다.Two first bearings 3321 are installed in the rotary shaft support 332 to receive a load in the horizontal direction when the rotary shaft 31 is shaken.

상기 회전축지지체(332)의 상부에는 바람이 거의 없거나 바람의 방향이 일정하지 않을 경우 일정 방향으로는 회전하나 반대 방향으로는 회전하지 못하게 하는 클러치 베어링(3322)이 설치된다.The upper part of the rotary shaft support 332 is provided with a clutch bearing 3322 that rotates in a predetermined direction but does not rotate in the opposite direction when there is little wind or the direction of the wind is not constant.

풍력발전기는 미세한 바람도 이용하기 위하여 상기 회전날개(1)이 커지는 추세이며 상기 회전날개(1)가 커지면 회전력을 전달하는 상기 회전축(31)도 커져 자중이 무거워져 자중에 의해 회전의 마찰을 줄여주는 베어링에서 손실이 많이 발생하므로 상기 회전축(31)을 두 개의 동일한 극성을 가진 자석의 반발력으로 상기 회전축(31)을 부상시켜 상기 반발력으로 자중에 의한 손실을 막는 방법이며, 상기 반발력은 영구자석을 사용할 시 장기간 발생시킬 수 있는 장점이 있어, 초기 설치 비용이 증가하더라도 반발력을 발생시키는데 비용이 들지 않으므로 상기 회전축(31)을 부상시켜 손실을 줄이는 것이 큰 메리트가 있다.Wind turbines have a tendency to increase the rotary blade (1) in order to use the fine wind, and as the rotary blade (1) increases, the rotary shaft (31), which transmits the rotational force, also becomes large, resulting in heavy self-weight, thereby reducing friction of rotation by its own weight. The main bearing is a method of preventing a loss due to its own weight by causing the rotating shaft 31 to rise by the repulsive force of the magnet having the same polarity, so that the rotating shaft 31 has a large loss. Since there is an advantage that can be generated for a long time in use, even if the initial installation cost is increased, it does not cost to generate a repulsive force, so there is a great merit to lift the rotating shaft 31 to reduce the loss.

도 2에 도시되어 있는 것 같이 상기 회전축지지체(332)는 상기 회전날개(1)가 받는 풍압에 의해 응력을 받아 상기 회전축(31)의 축심으로부터 직각방향으로 변위하고자 하는 상기 회전축(31)을 수직 상태로 유지되게 하며, 상기 하부자석부(322)가 설치된다.As shown in FIG. 2, the rotary shaft support 332 is perpendicular to the rotary shaft 31 to be displaced in a direction perpendicular to the axis of the rotary shaft 31 under stress by the wind pressure received by the rotary blade 1. It is maintained in a state, the lower magnet portion 322 is installed.

상기 회전축지지체(332)는 상·하부가 막힌 원통 형상이며, 수직으로 선 원통부(332a)와, 상부면을 덮은 상판부(332b)와, 하부면을 덮은 하판부(332c)로 구성되며, 상기 지지용 프레임체(333)의 상부에 설치된다.The rotary shaft support 332 has a cylindrical shape in which the upper and lower portions are blocked, and is composed of a vertical cylindrical portion 332a, an upper plate portion 332b covering the upper surface, and a lower plate portion 332c covering the lower surface. It is installed in the upper part of the support frame body 333.

상기 상판부(332b)에는 상기 회전축(31)이 통과하는 회전축통과홀(3325a)과 상기 클러치 베어링(3322)가 지지되는 베어링지지대(3326)와 상기 고정수단(334)의 와이어(3341)가 결합되는 다수 개의 와이어결합구가 형성된다.The upper plate portion 332b is coupled with a rotating shaft passage hole 3325a through which the rotating shaft 31 passes, a bearing support 3326 on which the clutch bearing 3322 is supported, and a wire 3331 of the fixing means 334. A plurality of wire coupling spheres are formed.

상기 하판부(332c)에는 상기 회전축(31)이 통과하는 회전축통과홀(3325b)과 상기 하부자석부(322)가 안착되는 자석고정홈(3324)이 형성되고, 상기 자석고정홈(3324)에는 볼트로 결합하기 위하여 결합볼트(32224b)가 삽입되는 볼트 삽입홀(332c1)이 다수 개 형성된다.The lower plate part 332c is provided with a rotating shaft passage hole 3325b through which the rotating shaft 31 passes, and a magnet fixing groove 3324 in which the lower magnet part 322 is seated, and in the magnet fixing groove 3324. A plurality of bolt insertion holes 332c1 into which the coupling bolts 32224b are inserted are coupled to the bolts.

상기 회전축지지체(332)의 내부에는 상기 회전축(31)이 흔들렸을 때 가로 방향(레디얼 방향)의 하중을 받아 주는 2개의 제1베어링(3321)이 설치되며, 상기 회전축지지체(332)의 내벽에는 상기 제1베어링(3321)이 설치되는 베어링 하우징(3323)이 형성된다.Inside the rotary shaft support 332 is provided with two first bearings 3321 to receive a load in the horizontal direction (radial direction) when the rotary shaft 31 is shaken, the inner wall of the rotary shaft support 332 A bearing housing 3323 in which the first bearing 3321 is installed is formed.

상기 제1베어링(3321)은 터치다운 볼 베어링 또는 자기력으로 하중을 받아주는 자기 베어링 타입인 것이 바람직하다.The first bearing 3321 is preferably a touch-down ball bearing or a magnetic bearing type that receives a load by a magnetic force.

상기 제1베어링(3321)은 상기 회전축(31)과 일정한 간극을 두고 설치되어 수직으로 회전 시에는 상기 제1베어링(3321)과 접촉하지 않고 상기 회전축(31)이 흔들렸을 때 가로 방향(레디얼 방향)의 하중을 받아 주는 역할을 하여 상기 회전축(31)의 회전이 안정될 때까지 상기 회전축(31)을 자유롭게 지지하며, 상기 회전축(31)의 회전이 안정되기 시작하면 상기 회전축(31)은 상기 제1베어링(3321)으로부터 이반된다. The first bearing 3331 is provided with a predetermined gap with the rotation shaft 31, and when the rotation shaft 31 is shaken without contacting the first bearing 3331 when rotated vertically (radial direction) It supports the load of the rotating shaft 31 until the rotation of the rotating shaft 31 is stabilized by the role of receiving the load of the), and when the rotation of the rotating shaft 31 starts to stabilize the rotating shaft 31 is It is separated from the first bearing 3331.

즉 상기 회전축(31)이 흔들렸을 때의 가로 방향의 하중을 제1베어링(3321)으로 받을 수 있고, 그 결과 상기 회전축(31)이 안정된 회전이 가능해지는 것이다.That is, the load in the lateral direction when the rotary shaft 31 is shaken may be received by the first bearing 3331, and as a result, the rotary shaft 31 may be stably rotated.

상기 회전축지지체(332)의 상부에는 바람이 거의 없거나 바람의 방향이 일정하지 않을 경우 일정 방향으로는 회전하나 반대 방향으로는 회전하지 못하게 하는 클러치 베어링(3322)이 설치된다.The upper part of the rotary shaft support 332 is provided with a clutch bearing 3322 that rotates in a predetermined direction but does not rotate in the opposite direction when there is little wind or the direction of the wind is not constant.

상기 회전축(31)의 하부에는 상기 회전축(31)이 부상되지 않을 시 회전축의 수직 하중을 받아주는 피벗 베어링(3328)이 설치될 수도 있다. A pivot bearing 3328 may be installed below the rotary shaft 31 to receive a vertical load of the rotary shaft when the rotary shaft 31 is not injured.

상기 피벗 베어링(3328)은 상기 자석부(32)의 자력의 반발력으로 상기 회전축(31)이 자기 부상되었을 때는 하중을 받지 않고, 상기 상부자석(3211)과 하부자석(3221)을 전자석 타입으로 사용할 시 전기를 주지 않았을 때와 같은 경우일 때 수직하중을 받아주기 위한 것이다. The pivot bearing 3328 is not subjected to a load when the rotating shaft 31 is magnetically lifted by the repulsive force of the magnetic portion 32, and uses the upper magnet 3211 and the lower magnet 3221 as an electromagnet type. This is to receive the vertical load in the same case as when no electricity is supplied.

도 3에 도시되어 있는 것 같이 상기 지지용 프레임체(333)는 상기 기초부(331)의 상부에 설치되어 고정되며, 상기 회전축지지체(332)를 지지하고 회전력을 상기 발전기(2)로 전달하는 회전력전달수단(4)이 설치되는 내부 공간이 되며, 상기 발전기(2)가 외부에 설치된다.As shown in FIG. 3, the support frame 333 is installed and fixed to an upper portion of the base portion 331, and supports the rotation shaft support 332 and transmits rotational force to the generator 2. It becomes an internal space in which the rotational force transmission means 4 is installed, and the generator 2 is installed outside.

상기 지지용 프레임체(333)의 외벽에는 발전기 설치브래킷(3331)이 형성되고, 상기 지지용 프레임체(333)의 상부에는 회전축지지체 설치 오프닝(3333)이 형성된다.A generator installation bracket 3331 is formed on an outer wall of the support frame 333, and a rotation shaft support installation opening 3333 is formed on an upper portion of the support frame 333.

상기 지지용 프레임체(333)의 내부에는 피벗 베어링 지지대(3332)가 설치되어 상기 회전축이 부상되지 않았을 때는 상기 피벗 베어링(3328)이 수직하중을 받고 상기 회전축(31)이 부상되었을 때는 상기 피벗 베어링(3328)이 수직하중을 받지 않게 한다.The pivot bearing support 3333 is installed inside the support frame 333, and the pivot bearing 3328 receives the vertical load when the rotary shaft is not injured, and the pivot bearing when the rotary shaft 31 is injured. Do not allow (3328) to receive vertical loads.

도 4에 도시되어 있는 것 같이 상기 상부자석부(321)는 링 형성으로 자력을 발생시키는 상부자석(3211)과, 상기 상부자석(3211)을 상기 회전축(31)에 고정시키는 케이싱 역할을 하는 상부자석고정부(3212)로 구성된다.As shown in FIG. 4, the upper magnet part 321 serves as a casing for fixing the upper magnet 3211 and the upper magnet 3211 to the rotating shaft 31 to generate magnetic force by ring formation. It is composed of a rich gypsum government (3212).

상기 상부자석(3211)은 강자성체로서 잔류 자화 및 보자력이 크고, 외부로부터의 자기적 영향에 대하여 쉽게 변화하지 않고, 극성이 같은 영구자석이거나 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화되지 않은 원래의 상태로 되돌아가는 전자석 타입이다.The upper magnet 3211 is a ferromagnetic material that has a high residual magnetization and coercive force, does not easily change with respect to magnetic influences from the outside, is a permanent magnet having the same polarity or is magnetized when current flows, and is not magnetized when the current is interrupted. It is an electromagnet type that returns to the state of.

상기 상부자석(2111)에는 상기 회전축(31)이 삽입 관통하는 회전축 관통홀(32111)과, 상기 상기 상부자석고정부(3212)와 결합볼트(32125a)로 결합되기 위하여 상기 결합볼트(32125a)가 삽입되는 결합볼트 삽입홀(32112)가 형성된다.The coupling magnet 32125a is coupled to the upper magnet 2111 by a rotation shaft through hole 32111 through which the rotation shaft 31 is inserted, and the upper magnet fixing part 3212 and the coupling bolt 32125a. The coupling bolt insertion hole 32112 is inserted.

상기 상부자석고정부(3212)는 상부가 막힌 낮은 원통형으로 윈통 안으로 상기 상부자석(3211)이 수납된다.The upper magnet fixing part 3212 is a low cylindrical block of which the upper part is closed and the upper magnet 3211 is accommodated in the winch.

상기 상부자석고정부(3212)에는 상기 회전축(31)과의 고정을 위하여 중앙에서 수직으로 돌출된 회전축 결합허브(32124)가 형성된다.The upper magnet fixing part 3212 is provided with a rotating shaft coupling hub 32124 protruding vertically from the center for fixing with the rotating shaft 31.

상기 회전축 결합허브(32124)에는 결합볼트(32125b)를 삽입되는 다수 개의 회전축 결합볼트홀(32122)과 상기 회전축(31)이 삽입되는 회전축 관통홀(32123)이 형성된다.The rotating shaft coupling hub 32124 is formed with a plurality of rotating shaft coupling bolt holes 32122 into which the coupling bolts 32125b are inserted and the rotating shaft through holes 32123 into which the rotating shaft 31 is inserted.

상기 상부자석고정부(3212)의 외주에는 상기 상부자석(3211)과의 결합을 위한 결합볼트(32125a)가 삽입되는 다수 개의 상부자석 결합볼트홀(32121)이 형성된다.On the outer circumference of the upper magnetic fixing part 3212, a plurality of upper magnetic coupling bolt holes 32121 into which coupling bolts 32125a for coupling with the upper magnets 3211 are inserted are formed.

도 5에 도시되어 있는 것 같이 상기 하부자석부(322)는 링 형성으로 자력을 발생시키는 하부자석(3221)과, 상기 하부자석(3221)을 상기 지지부(33)에 고정시키는 케이싱 역할을 하는 하부자석고정부(3222)로 구성된다.As shown in FIG. 5, the lower magnet part 322 serves as a casing for fixing the lower magnet 3221 and the lower magnet 3221 to the support part 33 to generate a magnetic force by ring formation. Consists of the rich gypsum government (3222).

상기 하부자석(3221)은 강자성체로서 잔류 자화 및 보자력이 크고, 외부로부터의 자기적 영향에 대하여 쉽게 변화하지 않고, 극성이 같은 영구자석이거나 전류가 흐르면 자기화되고, 전류를 끊으면 자기화되지 않은 원래의 상태로 되돌아가는 전자석 타입이다.The lower magnet 3221 is a ferromagnetic material having a large residual magnetization and coercive force, does not easily change with respect to magnetic influences from the outside, is a permanent magnet having the same polarity, or is magnetized when a current flows, and is not magnetized when the current is cut off. It is an electromagnet type that returns to the state of.

상기 하부자석(3221)에는 상기 회전축(31)이 통과하는 회전축 관통홀(32211)과, 외주에 상기 하부자석고정부(3222)와 결합볼트(32224b)로 볼트결합하기 위한 결합볼트 삽입홀(32212)가 형성된다.The lower magnet 3221 has a rotating shaft through hole (32211) through which the rotating shaft 31 passes, and a coupling bolt insertion hole (32212) for bolting to the outer magnetic fixing part (3222) and the coupling bolt (32224b) on the outer circumference. ) Is formed.

상기 하부자석고정부(3222)는 하부가 막힌 낮은 원통형으로 윈통 안으로 상기 하부자석(3221)이 수납된다.The lower magnet fixing part 3222 is a low cylindrical block with a lower portion thereof, and the lower magnet 3221 is received into the winch.

상기 하부자석고정부(3222)의 원통부분에는 상기 하부자석(3221)과 결합볼트(32224b)로 볼트 결합하기 위한 하부자석 결합볼트홀(32222)이 형성되며,A lower magnetic coupling bolt hole 32222 is formed in the cylindrical portion of the lower magnetic fixing part 3222 for bolting to the lower magnet 3221 and the coupling bolt 32322b.

상기 하부자석고정부(3222)의 바닥부분에는 상기 회전축(31)이 삽입 관통하는 회전축 관통홀(32223)과, 상기 회전축지지체(332)의 하판부(332c)와 결합볼트(32224a)로 볼트 결합을 위한 다수 개의 회전축지지체 결합볼트홀(32221)이 형성되며, 상기 회전축지지체 결합볼트홀(32221)은 상기 결합볼트(32224a)의 머리 부분이 튀어나오지 않게 볼트과 같은 형상으로 형성되어야 한다.The bottom portion of the lower magnetic fixing part 3322 is bolted to the rotary shaft through-hole (32223) through which the rotary shaft 31 is inserted, the lower plate portion 332c and the coupling bolt (32224a) of the rotary shaft support 332 A plurality of rotating shaft support coupling bolt hole (32221) is formed for, and the rotating shaft support coupling bolt hole (32221) should be formed in a bolt-like shape so that the head of the coupling bolt (32224a) does not protrude.

도 6에 도시되어 있는 것 같이 상기 클러치 베어링(3322)은 바람이 거의 없거나 바람의 방향이 일정하지 않을 경우 일정 방향으로는 회전하나 반대 방향으로는 회전하지 못하게 하는 역할을 하며, 클러치베어링케이스(3329) 내에 설치된다.As shown in FIG. 6, the clutch bearing 3322 rotates in a predetermined direction but does not rotate in the opposite direction when there is little wind or the direction of the wind is not constant, and the clutch bearing case 3333 It is installed in).

상기 클러치베어링케이스(3329)는 베어링지지대(3326)에 의해 상기 회전축지지체(332)의 상판부(332b)에 지지된다.The clutch bearing case 3333 is supported by the bearing support 3326 on the upper plate portion 332b of the rotary shaft support 332.

상기 클러치 베어링(3322)의 외륜(Out Ring)에는 다수 개의 돌출부(33221)가 형성되어 상기 클러치베어링케이스(3329)에서 상하로 움직일 수 있게 한다.A plurality of protrusions 33221 are formed on an outer ring of the clutch bearing 3322 to move up and down in the clutch bearing case 3333.

상기 클러치베어링케이스(3329)에는 상기 돌출부(33221)가 상하로 움직일 때 걸리지 않게 상기 돌출부(33221)가 삽입되는 돌출부삽입홈(33291)이 형성되는 구조이다.The clutch bearing case 3329 has a structure in which a protrusion insertion groove 33291 into which the protrusion 33221 is inserted is formed so as not to be caught when the protrusion 33221 moves up and down.

본 발명에 따르면 회전축을 부상시켜 축방향 하중을 경감하여 회전날개의 회전력 손실을 최소화 할 수 있고, 일정 방향으로만 회전하게 할 수 있으며, 레디얼 방향의 하중도 베어링에서 잡아줄 수 있어 회전력의 손실을 막아 발전량을 늘일 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention can reduce the axial load by floating the rotating shaft to minimize the loss of rotational force of the rotor blades, can be rotated only in a certain direction, the radial load can also be held in the bearing to reduce the loss of rotational force There is an effect that can increase the amount of power generated by blocking.

A : 풍력발전기 1 : 회전날개
2 : 발전기
3 : 회전축부 31 : 회전축
32 : 자석부 321 : 상부자석부
3211 : 상부자석 32111 : 회전축 관통홀
32112 : 결합볼트 삽입홀 3212 : 상부자석고정부
32121 : 상부자석 결합볼트홀 32122 : 회전축 결합볼트홀
32123 : 회전축 관통홀 32124 : 회전축 결합허브
32125a,b : 결합볼트
322 : 하부자석부 3221 : 하부자석
32211 : 회전축 관통홀 32212 : 결합볼트 삽입홀
3222 : 하부자석고정부 32221 : 회전축지지체 결합볼트홀
32222 : 하부자석 결합볼트홀 32223 : 회전축 관통홀
32224a,b : 결합볼트
33 : 지지부 331 : 기초부
3311 : 지지부 기초 3312 : 고정수단 기초
3311 : 지지용 프레임체 기초 3312 : 고정수단 기초
332 : 회전축지지체 332a : 원통부
332b : 상판부 332c : 하판부
3321 : 제1베어링
3322 : 클러치 베어링 33221 : 돌출부
33222 : 외륜
3323 : 베어링 하우징 3324 : 자석고정홈
3325a,b : 회전축통과홀 3326 : 베어링지지대
3327 : 와이어 연결구 3328 : 피벗 베어링
3329 : 클러치베어링케이스 33291 : 돌출부삽입홈
333 : 지지용 프레임체 334 : 고정수단
3341 : 와이어 3342 : 와이어 장력조정기구
4 : 회전력전달수단 A: wind power generator 1: rotor blade
2: generator
3: rotating shaft part 31: rotating shaft
32: magnet portion 321: upper magnet portion
3211: upper magnet 32111: rotating shaft through hole
32112: coupling bolt insertion hole 3212: upper magnet fixing
32121: Upper magnet coupling bolt hole 32122: Rotating shaft coupling bolt hole
32123: rotating shaft through hole 32124: rotating shaft coupling hub
32125a, b: coupling bolt
322: lower magnet portion 3221: lower magnet
32211: rotating shaft through hole 32212: coupling bolt insertion hole
3222: Lower magnet fixing part 32221: Rotating shaft support coupling bolt hole
32222: Lower magnet coupling bolt hole 32223: Rotary shaft through hole
32224a, b: coupling bolt
33: support portion 331: base portion
3311 support base 3312 fixing means base
3311 support frame base 3312 fixing means base
332: rotating shaft support 332a: cylindrical portion
332b: upper plate 332c: lower plate
3321: First bearing
3322: clutch bearing 33221: protrusion
33222: paddle
3323: Bearing housing 3324: Magnet fixing groove
3325a, b: Rotating shaft through hole 3326: Bearing support
3327 wire connector 3328 pivot bearing
3329: clutch bearing case 33291: protrusion insertion groove
333: support frame 334: fixing means
3341: wire 3342: wire tension adjustment mechanism
4: torque transmission means

Claims (7)

바람에 의해 회전되는 복수의 회전날개(1)와;
상기 회전날개(1)에 의해 발생한 회전력으로 전기를 생산하는 발전기(2)와;
상기 회전날개(1)와 결합되어 상기 회전날개(1)에 의해 발생한 회전력을 상기 발전기로 전달하기 위한 회전축부(3)와;
상기 회전축부(3)의 회전동력을 상기 발전기(2)로 전달하는 회전력전달수단(4)으로 구성된 풍력발전기(A)의 회전축 구조에 있어서,
상기 회전축부(3)는 풍력에 의해 회전되는 상기 회전날개(1)의 회전력으로 회전되는 회전축(31)과;
상기 회전축(31)의 축방향 하중을 경감하여 상기 회전날개(1)에 의해 발생된 회전력의 손실을 최소화하기 위해 두 개의 동일한 극성을 가진 자석의 반발력으로 상기 회전축(31)을 부상시켜 지탱시키는 자석부(32)와;
상기 회전축(31)이 회전축과 직각 방향의 하중을 지지하는 지지부(33)로 구성되며,
상기 자석부(32)는 상기 회전축(31)에 고정되어 상기 회전축(31)과 함께 회전하는 상부자석부(321)와;
상기 지지부(33)에 고정되어 상기 상부자석부(321)와의 반발력으로 상기 회전축(31)을 부상시키는 하부자석부(322)로 구성되고,
상기 상부자석부(321)는 원형의 링 형상으로 자력을 발생시키는 상부자석(3211)과, 상기 상부자석(3211)을 상기 회전축(31)에 고정시키는 케이싱 역할을 하는 상부자석고정부(3212)로 구성되고,
상기 하부자석부(322)는 원형의 링 형상으로 자력을 발생시키는 하부자석(3221)과, 상기 하부자석(3221)을 상기 지지부(33)에 고정시키는 케이싱 역할을 하는 하부자석고정부(3222)로 구성되며,
상기 지지부(33)는 상기 풍력발전기(A)의 하중을 받아 주는 콘크리트로 형성된 기초부(331)와;
상기 회전날개(1)가 받는 풍압에 의해 응력을 받아 상기 회전축(31)의 축심으로부터 직각방향으로 변위하고자 하는 상기 회전축(31)을 수직 상태로 유지되게 하며, 상기 하부자석부(322)가 설치되는 회전축지지체(332)와;
상기 기초부(331)의 상부에 설치되어 고정되며, 상기 회전축지지체(332)를 지지하고 회전력을 상기 발전기(2)로 전달하는 회전력전달수단(4)이 설치되는 내부 공간이 되는 지지용 프레임체(333)로 구성되며,
상기 회전축지지체(332)의 내부에는 상기 회전축(31)이 흔들렸을 때 가로 방향의 하중을 받아 주는 2개의 제1베어링(3321)이 설치되고,
상기 회전축지지체(332)의 상부에는 바람이 없거나 바람의 방향이 일정하지 않을 경우 일정 방향으로는 회전하나 반대 방향으로는 회전하지 못하게 하는 클러치 베어링(3322)이 설치되며,
상기 지지부(33)는 상기 회전축지지체(332)를 지지해주는 다수 개의 고정수단(334)이 추가로 구성되고,
상기 고정수단(334)은 상부는 상기 회전축지지체(332)에 결합되고 하부는 지면에 형성된 기초에 고정되는 와이어(3341)와, 상기 와이어(3341)로의 장력의 탄성 가압을 담당하기 위한 와이어 장력조정기구(3342)로 구성되며,
상기 회전축지지체(332)는 상·하부가 막힌 원통 형상이고, 수직으로 선 원통부(332a)와, 상부면을 덮은 상판부(332b)와, 하부면을 덮은 하판부(332c)로 구성되며,
상기 회전축지지체(332)의 원통부(332a) 내벽에는 상기 제1베어링(3321)이 설치되는 베어링 하우징(3323)이 형성되고,
상기 회전축지지체(332)의 하판부(332c)에는 상기 하부자석고정부(3222)가 설치되는 자석고정홈(3324)과, 상기 회전축(31)이 통과하는 회전축통과홀(3325a)이 형성되며,
상기 회전축지지체(332)의 상판부(332b)에는 상기 클러치 베어링(3322)을 지지해주는 베어링지지대(3326)와, 상기 회전축(31)이 통과하는 회전축통과홀(3325b)이 형성되는 구조이고,
상기 회전축(31)의 하부에는 상기 회전축(31)이 부상되지 않을 시 회전축의 수직 하중을 받아주는 피벗 베어링(3328)이 설치되는 구조이며,
상기 제1베어링(3321)은 터치다운 볼 베어링 또는 자기 베어링 타입이고,
상기 클러치 베어링(3322)은 클러치베어링케이스(3329) 내에 설치되며,
상기 클러치베어링케이스(3329)는 베어링지지대(3326)에 의해 상기 회전축지지체(332)의 상판부(332b)에 지지되고,
상기 클러치 베어링(3322)의 외륜(Out Ring)에는 다수 개의 돌출부(33221)가 형성되며,
상기 클러치베어링케이스(3329)에는 상기 돌출부(33221)가 상하로 움직일 때 걸리지 않게 상기 돌출부가 삽입되는 돌출부삽입홈(33291)이 형성되는 구조인 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 무저항 풍력발전기의 회전축 구조
A plurality of rotary blades 1 rotated by wind;
A generator (2) for producing electricity with the rotational force generated by the rotary blade (1);
A rotary shaft unit 3 coupled to the rotary blade 1 for transmitting the rotational force generated by the rotary blade 1 to the generator;
In the rotary shaft structure of the wind power generator (A) consisting of a rotational force transmission means (4) for transmitting the rotational power of the rotary shaft portion (3) to the generator (2),
The rotary shaft unit 3 and the rotary shaft 31 is rotated by the rotational force of the rotary blade (1) rotated by wind power;
In order to reduce the axial load of the rotary shaft 31 to minimize the loss of the rotational force generated by the rotary blades 1 to lift and support the rotary shaft 31 with the repulsive force of the magnet having two identical polarities Section 32;
The rotating shaft 31 is composed of a support 33 for supporting the load in a direction perpendicular to the rotating shaft,
The magnet portion 32 is fixed to the rotary shaft 31 and the upper magnet portion 321 to rotate with the rotary shaft 31;
It is fixed to the support portion 33 is composed of a lower magnet portion 322 to float the rotating shaft 31 by the repulsive force with the upper magnet portion 321,
The upper magnet part 321 is an upper magnet 3211 for generating a magnetic force in a circular ring shape, and an upper magnet fixing part 3212 serving as a casing for fixing the upper magnet 3211 to the rotating shaft 31. Consisting of,
The lower magnet part 322 is a lower magnet 3221 for generating a magnetic force in a circular ring shape, and a lower magnet fixing part 3222 serving as a casing for fixing the lower magnet 3221 to the support part 33. Consists of,
The support portion 33 and the base portion 331 is formed of concrete to receive the load of the wind turbine (A);
The rotary magnet 31 is maintained in a vertical state by being stressed by the wind pressure received by the rotary blade 1 to be displaced in a direction perpendicular to the axis of the rotary shaft 31, and the lower magnet part 322 is installed. A rotating shaft support 332;
It is installed and fixed on the upper portion of the base portion 331, the support frame body to be the internal space in which the rotational force transmission means 4 for supporting the rotary shaft support 332 and transmits the rotational force to the generator 2 is installed Consists of 333,
Two first bearings 3321 are provided in the rotary shaft support 332 to receive a load in the horizontal direction when the rotary shaft 31 is shaken.
The upper part of the rotary shaft support 332 is provided with a clutch bearing 3322 to rotate in a predetermined direction but not to rotate in the opposite direction when there is no wind or the direction of the wind is not constant,
The support portion 33 is further composed of a plurality of fixing means 334 for supporting the rotary shaft support 332,
The fixing means 334 is the upper portion is coupled to the rotary shaft support 332, the lower portion is fixed to the base formed on the ground wire 3331, the wire tension adjustment for handling the elastic pressing of the tension to the wire 3331 Consisting of a mechanism 3332,
The rotary shaft support 332 has a cylindrical shape in which the upper and lower portions are blocked, and is composed of a vertical cylindrical portion 332a, an upper plate portion 332b covering the upper surface, and a lower plate portion 332c covering the lower surface.
On the inner wall of the cylindrical portion (332a) of the rotary shaft support (332) is formed a bearing housing (3323) in which the first bearing (3321) is installed,
The lower plate portion 332c of the rotary shaft support 332 is formed with a magnet fixing groove 3324, in which the lower magnet fixing part 3222 is installed, and a rotary shaft passage hole 3325a through which the rotary shaft 31 passes.
The upper plate portion 332b of the rotary shaft support 332 has a bearing support 3326 for supporting the clutch bearing 3322 and a rotary shaft passage hole 3325b through which the rotary shaft 31 passes,
The lower portion of the rotary shaft 31 has a structure in which a pivot bearing (3328) for receiving a vertical load of the rotary shaft when the rotary shaft 31 is not injured, is installed,
The first bearing 3331 is a touchdown ball bearing or a magnetic bearing type,
The clutch bearing 3322 is installed in the clutch bearing case 3333,
The clutch bearing case 3333 is supported by the bearing support 3326 on the upper plate portion 332b of the rotation shaft support 332,
A plurality of protrusions 33221 are formed on an outer ring of the clutch bearing 3322,
Rotating shaft structure of the magnetoresistive wind power generator using a magnet, characterized in that the clutch bearing case (3329) is formed with a protrusion insertion groove (33291) is inserted into the protrusion so that the protrusion 33221 is not caught when moving up and down.
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CN107905956B (en) * 2018-01-02 2023-12-12 青岛理工大学 Magnetic suspension wind power generation device

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