KR101084472B1

KR101084472B1 - 풍력발전장치

Info

Publication number: KR101084472B1
Application number: KR1020090068202A
Authority: KR
Inventors: 윤선학
Original assignee: 윤정호; 윤정산; 윤정현
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-11-21
Also published as: KR20110010874A

Abstract

본 발명은 바람을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 풍력발전장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 상단에 다수의 블레이드를 다방향으로 설치하여 바람의 방향과 관계없이 블레이드를 회전시켜 발전하도록 하고, 중단에 수평회전하는 수평회전체의 무게를 이용하여 압전소자를 가압하여 전력을 생산토록 하며, 하단에 수평회전하는 다수의 발전팬에 의해 발전하도록 하여 전력을 생산하는 풍력발전장치에 관한 것이다.

파일론의 상단부에 수평회전하는 수평회전익과, 상기 수평회전익과 치합되고, 다방향으로 장착된 다수의 블레이드와, 상기 블레이드와 연결된 제1발전기로 구성되는 제1발전부와;

상기 파일론의 중단부에 수평회전하는 수평회전체와, 상기 수평회전체와 연결된 제2발전기와, 상기 수평회전체의 하부에 압전소자를 장착하여, 상기 수평회전체의 말단에 장착한 가압롤러의 압력으로 전기에너지를 발생하도록 구성되는 제2발전부와;

상기 파일론의 하단에 수평회전하는 발전팬을 다중으로 중첩하여 장착한 수평발전부와, 상기 수평발전부와 연결되는 제3발전기와, 상기 발전팬의 저면부에 전기코일과 영구자석에 의해 전기에너지를 발생하도록 구성된 제3발전부로 이루어진 풍력발전장치를 제공함으로써 바람의 효율을 극대화하여 전력을 생산하는 장점이 있다.

블레이드, 발전팬, 수평회전체, 압전소자, 가압롤러, 파일론,수평발전부

Description

풍력발전장치{Wind power generation device}

현대에 와서 석유와 같은 화석에너지는 그 매장량이 한계에 이르러 있는 상태이고, 화석연료의 과다한 사용으로 지구의 대기를 심각하게 오염시키고 있는 것이고, 이미 그 오염 정도는 심각한 수준에 도달하여 지구의 생태계를 심각하게 위협하고 있는 수준에 도달하게 되었다.

이러한 화석에너지에서 발생하는 대기, 환경의 오염으로부터 지구를 보호하고, 충분한 에너지를 얻기 위하여 태양열, 풍력, 바다 등 자연조건하에서 에너지를 얻을 수 있는 방법들이 구체적으로 모색되고 있다.

이들은 태양발전, 풍력발전, 조력발전 등으로 명명되어 다양한 연구가 진행되고 있으며, 일부는 현재 직접적으로 에너지를 생산하고 있는 기술수준에 이르고 있다.

이러한 자연환경으로부터 공해 없는 에너지를 생산하기 위하여 풍력발전장치가 다양하게 제안되어 있다.

일반적인 풍력발전장치는, 하나의 블레이드와 이 블레이드의 회전에 의해 전기에너지를 발생하는 발전기로 구성되어 있다.

상기한 풍력발전장치는 바람이 불어오는 방향에 따라 블레이드의 방향을 일치시켜주는 제어수단이 필수적으로 내장되어야 하고, 이러한 제어수단은 통상적으로 컴퓨터를 이용하여 자동으로 제어하고 있다.

상기와 같이 파일론에 하나의 블레이드와 발전기를 설치하는 것이므로, 필요한 용량의 전기에너지를 얻기 위해서는 더욱 많은 풍력발전장치를 설치하여야 하는 문제점이 있는 것이다.

이에 의해 바람의 사용효율을 더욱 극대화하기 위한 수단이 필요로 하게 되었으며, 이러한 바람의 활용성을 극대화하기 위한 기술로는 블레이드를 양쪽으로 장착한 양방향 풍력발전기가 10-0737269호로 제안되어 있다.

또한, 특허등록 제10-0656806호의 풍력발전터빈이 제안되어 있다.

상기한 풍력발전터빈은, 다수의 로터(로터 블레이드)를 지지체에 장착한 구성으로, 다수의 로터에 의해 발전기의 주축을 회전시켜 강력한 kf전작용을 이끌어 내도록 하는 구조이다.

또한, 특허등록 제10-0743475호에는 바람의 방향과 관계없이 회전원통을 회전시켜 발전시킬 수 있도록 하는 풍력발전기의 가변형 전기발생장치가 제안되어 있다.

본 발명은 바람을 최대한 활용할 수 있도록 하여 전기에너지의 생산성을 향상시킬 수 있는 풍력발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 바람이 불어오는 방향과 관계없이 바람을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있는 수단을 제공하는 것을 본 발명의 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명은 파일론의 상단부에 수평회전하는 수평회전익과, 상기 수평회전익과 치합되고, 다방향으로 장착된 다수의 블레이드와, 상기 블레이드와 연결된 제1발전기로 구성되는 제1발전부와;
상기 파일론의 중단부에 수평회전하는 수평회전체와, 상기 수평회전체와 연결된 제2발전기와, 상기 수평회전체의 하부에 압전소자를 장착하여, 상기 수평회전체의 말단에 장착한 가압롤러의 압력으로 전기에너지를 발생하도록 구성되는 제2발전부와;
상기 파일론의 하단에 수평회전하는 발전팬을 다중으로 중첩하여 장착한 수평발전부와, 상기 수평발전부와 연결되는 제3발전기와, 상기 발전팬의 저면부에 전기코일과 영구자석에 의해 전기에너지를 발생하도록 구성된 제3발전부로 이루어진 풍력발전장치를 제공한다.

삭제

상기한 구조로 된 본 발명의 풍력발전기는, 바람을 최대한 활용할 수 있도록 하여 전기에너지의 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 불어오는 바람의 방향과 관계없이 바람을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 파일론의 상단부에 수평회전하는 수평회전익과, 상기 수평회전익과 치합되고, 다방향으로 장착된 다수의 블레이드와, 상기 블레이드와 연결된 제1발전기로 구성되는 제1발전부와;
상기 파일론의 중단부에 수평회전하는 수평회전체와, 상기 수평회전체와 연결된 제2발전기와, 상기 수평회전체의 하부에 압전소자를 장착하여, 상기 수평회전체의 말단에 장착한 가압롤러의 압력으로 전기에너지를 발생하도록 구성되는 제2발전부와;

상기 파일론의 하단에 수평회전하는 발전팬을 다중으로 중첩하여 장착한 수평발전부와, 상기 수평발전부와 연결되는 제3발전기와, 상기 발전팬의 저면부에 전기코일과 영구자석에 의해 전기에너지를 발생하도록 구성된 제3발전부로 이루어진 풍력발전장치이다.

삭제

이와 같이 구성된 본 발명의 풍력발전장치를 첨부 도면을 통하여 더욱 구체 적으로 설명한다.

첨부 도면 도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 전체구성을 나타낸 정면도이며, 도 3a 및 3b는 본 발명에 적용되는 블레이드의 실시예를 나타낸 예시도이다.

첨부 도면 도 1과 도 2를 참고하여,

파일론(1)의 상단부에는 수평회전하도록 장착한 수평회전익(2)과,

상기 수평회전익(2)의 제1회전축(3)과 다방향으로 장착된 다수의 블레이드(4)의 제2회전축(5)을 기어(6)로 치합하여 장착하며,

상기 기어(6)에 형성된 주축(7)과 제1발전기(9)의 회전자(도시되지 않음)와 연결하여 구성한 제1발전부(T1)와,

상기 파일론(1)의 중단부에 수평회전하도록 회전편(12)이 가이드(13)에 다수 장착하여 구성한 수평회전체(10)와,

상기 수평회전체(10)의 하부에 위치함과 동시에 상기 파일론(1)에 설치되어 상기 수평회전체(10)가 회전함에 따라 상기 수평회전체(10)의 하단 중앙에 연결된 회전자의 회전에 의하여 발전하는 제2발전기(11)를 구비하되,

상기 수평회전체(10)는 가이드(13) 말단에 가압롤러(14)를 장착하고, 상기 수평회전체(10)의 하부에 원형의 고정판(15)을 설치하고, 그 위에 다수의 압전소자(16)를 원주상에 일정한 간격으로 장착하며, 압전소자(16)이 상부에 얇은 두께의 가압판(17)을 설치하여 상기 가이드(13)의 말단에 장착된 가압롤러(14)의 가압에 의해 압전소자(16)가 전기를 생산하도록 구성한 제2발전부(T2)와,

상기 파일론(1)의 하단부에는 상기 파일론(1)를 축으로 하여 다수의 회전익(21)을 구비한 제1발전팬(22)과, 상기 제1발전팬(22)의 외부를 감싸는 지름을 가진 제2발전팬(23)과, 상기 제2발전팬(23)의 외부를 감싸는 제3발전팬(24)으로 중첩 형성하여 장착한 수평발전부(20)를 구비하되,
상기 제1, 제2, 제3발전팬(22)(23)(24)의 상부 외주면에 링기어(32)(33)(34)를 형성하여 각각 회전기어(32a)(33a)(34a)와 치합하도록 하고, 상기 회전기어(32a)(33a)(34a)의 기어축(32b)(33b)(34b)를 기어박스(35)로 인입하여 제3발전기(30)와 연결하며,
상기 수평발전부(20)를 구성하는 제1, 제2, 제3발전팬(22)(23)(24)의 저면부에는 다수의 영구자석(26)을 장착하고,

삭제

수평발전부(20)의 하부에 형성된 원형의 베이스기판(27)에 상기 영구자석(26)과 대응되는 전기코일(28)을 부착하여 전기를 생산하도록 구성한 제3발전부(T3)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 수평발전부(20)를 구성하는 제1,제2,제3발전팬(22)(23)(24)의 저면부 원주율상에 영구자석(26)의 직하방에 전기코일(28)이 장착되는 것은 당연하다 할 것이고, 전기코일(28)위에서 근접하여 회전하는 영구자석(26)에 의해 전기에너지를 생산하게 되는 기술은 이미 공지된 기술사상이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

아울러 풍력발전장치에 필수적으로 축전지가 구비됨은 당연한 것이며, 돌풍이나 태풍의 발생시 수평회전익(2)과 블레이드(4), 수평회전체(10) 및 수평발전부(20)의 과도한 회전으로 인한 파손을 방지하기 위하여, 과도한 회전을 제어하기 위한 회전제어수단이 구비됨은 당연한 기술이므로 본 발명에서는 상세한 설명은 생략키로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 풍력발전장치는, 불어오는 바람에 의해 제1발전부(T1)을 구성하는 수평회전익(2)과, 바람의 방향에 위치한 블레이드(4)가 회전하게 된다.

이에 의해 각각의 제1회전축(3)과 제2회전축(5)에 기어(6)로 치합 된 주축(7)이 회전하여 제1발전기를 통해 전기에너지를 생산하여 축전기로 공급하여 저장하게 된다.

동시에 제2발전부(T1)를 구성하는 수평회전체(10)가 회전하면서 제2발전기(11)를 가동하여 전기에너지를 생산하게 되는데, 수평회전체(10)를 구성하는 회전편(12)이 바람에 의해 회전작용을 하게 되는 것이다.

아울러, 상기 회전편(12)을 지지하고 있는 가이드(13)에 고정된 가압롤러(14)가 고정판(15)에 장착된 가압판(17)을 돌아가면서 눌러주게 되고, 이에 따라 압전소자(16)가 가압되면서 전기에너지를 생산한다.

상기 수평회전체(10)를 구성하는 회전편(12)의 적어도 3개 이상으로 구성되는 것이고, 가압롤러(14)로 동일한 숫자로 장착되는 것이므로, 압전소자(16)를 회전하는 가압롤러(14)가 순차적으로 가압하여 전기에너지를 생산하게 되는 것이다.

이와 같은 수단으로 파일론(1)의 중앙부에 설치된 제2발전부(T2)가 작동하여 전기에너지를 생산하며, 동시에 제3발전부(T3)도 작동하여 전기에너지를 생산한다.

제3발전부(T3)를 구성하는 수평발전부(20)는, 3개로 구성되는 제1, 제2, 제3발전팬(22)(23)(24)이 동시에 회전하면서, 이 제1, 제2, 제3발전팬(22)(23)(24)의 상부 외주면의 링기어(32)(33)(34)에 치합된 회전기어(32a)(33a)(34a)를 회전시키고, 이 회전력은 기어박스(35)의 내부에 내장된 기어군(도시되지 않음)에 의해 제3발전기(30)를 가동하여 전기에너지를 생산하는 것이다.

상기 제1, 제2, 제3발전팬(22)(23)(24)의 하부에 장착된 영구자석(26)과 전기코일(28)에 의해 전기에너지가 생산되는 것이다.

이와 같이 하나의 파일론(1)에 다수의 발전기를 발전시키도록 하여 전기에너지의 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명에 있어서, 첨부 도면 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 파일론(1)에 설치되는 블레이드(4)의 설치방향을 다양하게 구성할 수 있다.

즉, 도 3a에 도시와 같이 3개의 블레이드(4)를 평면상에서 보았을 때, 120도 각도를 이루도록 배열하여 장착할 수 있다.

이러한 블레이드(4)의 설치각도를 120도로 형성하는 경우, 방향과 상관없이 바람이 불면 어느 하나의 블레이드(4)가 회전을 하여 발전을 하게 되는 것이다.

즉, 하나의 블레이드(4)가 회전할 수 있는 최대각도가 120도 각도를 유지할 수 있으므로, 3개의 블레이드(4)가 360도 어느 방향에서 불어오는 바람에도 작동을 하여 전기에너지를 생산할 수 있게 되는 것이다.

또한, 첨부 도면 도 3b에 도시된 바와 같이, 블레이드(4)가 90도 각도를 이루도록 네 방향에 설치하여, 네 방향에서 부는 바람에 의해 회전하도록 구성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 수평발전부(20)의 제1, 제2, 제3발전팬(22)(23)(24)에 형성된 링기어(32)(33)(34)에 의해 회전하는 회전기어(32a)(33a)(34a)와 연결되는 기어박스(35)의 내부구조는 생략하였던바, 통상적으로 기어박스의 내부에 수평으로 나열된 다수의 기어를 치합하여 단일의 주축에 회전력을 전달하고, 이 주축을 발전기 내부로 인입하여 발전하도록 하는 기술은 통상적인 기술이라 할 것이어서 구체적인 도시와 설명은 생략하였다.

즉, 본 발명에 적용되는 기어박스(35)의 구조를 간단하게 설명하며, 3개의 기어축(32b)(33b)(34b)이 기어박스(35)의 내부로 인입되고, 상기 각 기어축(32b)(33b)(34b)의 말단에 장착된 각 회전기어(32a)(33a)(34a)와 연결된 각 링기어(32)(33)(34)의 회전력을 전달하여 하나의 주축에 집중하도록 하며, 상기 주축은 발전기와 연결하여 발전하도록 하는 구조이며, 이러한 기어의 배열에 의해 주축을 회전시키는 기술은 통상의 지식을 가진자에 의해 용이하게 고안될 수 있는 것이라 할 것이어서 구체적인 도시와 설명은 생략하는 것이다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 사시도

도 2는 전체구성을 나타낸 정면도

도 3a 및 3b는 본 발명에 적용되는 블레이드의 실시예를 나타낸 평면 예시도

※ 도면의 주요부분을 나타낸 부호의 설명

1 : 파일론 2 : 수평회전익

3 : 제1회전축 5 : 제2회전축
4 : 블레이드

6 : 기어 7 : 주축

9 : 제1발전기 10 : 수평회전체

11 : 제2발전기 12 : 회전편

13 : 가이드 14 : 가압롤러

15 : 고정판 16 : 압전소자

17 : 가압판 20 : 수평발전부

22 : 제1발전팬 23 : 제2발전팬

24 : 제3발전팬 26: 영구자석

27 : 베이스기판 28 : 전기코일

30 : 제3발전기 32,33,34 : 링기어

32a,33a,34a : 회전기어 32b,33b,34b : 기어축

35 : 기어박스

Claims

파일론(1)의 상단부에는 수평회전하도록 장착한 수평회전익(2)과, 상기 수평회전익(2)의 제1회전축(3)과 다방향으로 장착된 다수의 블레이드(4)의 제2회전축(5)을 기어(6)로 치합하여 장착하며, 상기 기어(6)에 형성된 주축(7)과 제1발전기(9)의 회전자와 연결하여 구성한 제1발전부(T1)와;

상기 파일론(1)의 중단부에는 수평회전하도록 회전편(12)이 가이드(13)에 다수 장착하여 구성한 수평회전체(10)와, 상기 수평회전체(10)의 하부에 위치함과 동시에 상기 파일론(1)에 설치되어 상기 수평회전체(10)가 회전함에 따라 상기 수평회전체(10)의 하단 중앙에 연결된 회전자의 회전에 의하여 발전하는 제2발전기(11)를 구비하되,

상기 수평회전체(10)는 가이드(13) 말단에 가압롤러(14)를 장착하고, 상기 수평회전체(10)의 하부에 원형의 고정판(15)을 설치하고, 그 위에 다수의 압전소자(16)를 원주상에 일정한 간격으로 장착하며, 압전소자(16)이 상부에 얇은 두께의 가압판(17)을 설치하여 상기 가이드(13)의 말단에 장착된 가압롤러(14)의 가압에 의해 압전소자(16)가 전기를 생산하도록 구성한 제2발전부(T2)와;

상기 파일론(1)의 하단부에는 상기 파일론(1)를 축으로 하여 다수의 회전익(21)을 구비한 제1발전팬(22)과, 상기 제1발전팬(22)의 외부를 감싸는 지름을 가진 제2발전팬(23)과, 상기 제2발전팬(23)의 외부를 감싸는 제3발전팬(24)으로 중첩 형성하여 장착한 수평발전부(20)를 구비하되,

상기 제1, 제2, 제3발전팬(22)(23)(24)의 상부 외주면에 링기어(32)(33)(34)를 형성하여 각각 회전기어(32a)(33a)(34a)와 치합하도록 하고, 이 회전기어(32a)(33a)(34a)의 기어축(32b)(33b)(34b)를 기어박스(35)로 인입하여 제3발전기(30)와 연결하며, 상기 수평발전부(20)를 구성하는 제1, 제2, 제3발전팬(22)(23)(24)의 저면부에는 다수의 영구자석(26)을 장착하고, 수평발전부(20)의 하부에 형성된 원형의 베이스기판(27)에 상기 영구자석(26)과 대응되는 전기코일(28)을 부착하여 전기를 생산하도록 구성한 제3발전부(T3)로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제 1항에 있어서,

상기 파일론(1)의 상단에 장착되는 블레이드(4)는 평면상에서 보았을 때 4개의 블레이드(4)가 서로 90도 각도를 이루며 장착되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제 1항에 있어서,

상기 파일론(1)의 상단에 장착되는 블레이드(4)는 평면상에서 보았을 때 3개의 블레이드(4)가 서로 120도 각도를 이루며 장착되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
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