KR101087078B1 - 프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치에 관한 것으로서, 특히 메인바디의 전후단에 바람에 대해 서로 반대방향으로 회전하는 앞날개와 뒷날개를 축결합하고, 메인바디의 내부에는 상기 앞날개를 통해 전달되는 회전력으로 회전하는 영구자석과 상기 뒷날개를 통해 전달되는 회전력으로 영구자석에 대해 반대방향으로 회전하는 코일체가 설치되며, 메인바디의 후단에 조향날개가 설치되고, 상기 메인바디는 일정높이의 타워기둥에 설치되는 것을 포함하는 풍력발전기에 있어서, 상기 타워기둥의 상단에 메인바디와 연결되는 타워결합부를 설치하고, 상기 타워결합부의 내부에 메인바디를 회전시키는 바디회전축을 베어링으로 결합하되, 바디회전축의 상단이 메인바디의 내부로 돌출되도록 하고, 상기 메인바디 내부로 돌출된 바디회전축의 외주연에 워엄기어를 베어링으로 결합하고, 상기 워엄기어에 워엄을 연결하며, 상기 워엄을 감속모터의 축에 축지시켜 감속모터의 정,역구동에 의해 워엄기어가 바디회전축에 대해 독립적으로 정방향 또는 역방향으로 회전하도록 구성하며, 워엄기어의 상부에 워엄기어의 회전력을 선택적으로 바디회전축에 전달하는 마그네트 클러치를 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 서로 상반된 방향으로 회전하는 앞,뒤날개의 회전력으로 영구자석과 코일체가 서로 반대방향으로 회전하면서 높은 발전효율을 제공하는 풍력발전기를 구현하고, 감지풍속이 미리 설정된 3~10m/sec의 바람이 불 때에는 풍력발전기가 바람의 방향에 따라 자유회전하면서 바람을 정면으로 맞이하고(프리요윙 ), 12m/sec~18m/sec풍속의 바람이 불 때에는 감속모터의 동력을 이용하여 풍력발전기를 강제회전시켜 풍력발전기가 바람을 비스듬히 맞이하도록 하여 저풍속 고효율의 풍력발전기를 제공하며, 풍력발전기를 프리요윙 또는 강제요윙시키는 수단인 마그네트클러치와 워엄기어를 메인바디 내부에 내장시켜 제품의 설치가 더 용이해지면서 전체적인 구조를 보다 단순화 할 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

프리요윙, 강제요윙, 풍력발전장치, 마그네트클러치, 전자석, 영구자석, 코일체,

Description

프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치{Wind power generator}

본 발명은 프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 상반된 방향으로 회전하는 앞,뒤날개의 회전력으로 영구자석과 코일체가 서로 반대방향으로 회전하면서 높은 발전효율을 제공하는 풍력발전기를 구현하고, 감지풍속이 미리 설정된 3~10m/sec의 바람이 불 때에는 풍력발전기가 바람의 방향에 따라 자유회전하면서 바람을 정면으로 맞이하고(프리요윙), 12m/sec~18m/sec풍속의 바람이 불 때에는 감속모터의 동력을 이용하여 풍력발전기를 강제회전시켜 풍력발전기가 바람을 비스듬히 맞이하도록 하여 저풍속 고효율의 풍력발전기를 제공하며, 풍력발전기를 프리요윙 또는 강제요윙시키는 수단인 마그네트클러치와 워엄기어를 메인바디 내부에 내장시켜 제품의 설치가 더 용이해지면서 전체적인 구조를 보다 단순화할 수 있도록 한 저풍속 고효율 풍력발전장치에 관한 것이다.

현재 앞,뒤날개가 서로 반대방향으로 회전하고, 그 앞,뒤날개에 의해 제공 되는 상반된 회전력으로 영구자석과 코일체를 서로 반대방향으로 회전시켜 높은 발전효율을 얻을 수 있는 풍력발전기가 제공되고 있다.

그런데, 앞,뒤날개가 서로 반대방향으로 회전하는 풍력발전기는 하나의 날개로만 발전하는 풍력발전기에 비해 저풍속의 바람에도 작동하여 발전하는 특징이 있으며, 강한 바람에 대해서는 날개가 너무 빨리 회전하여 파손의 위험이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 국내의 지리적 여건상 바람이 한 방향으로만 지속적으로 불지않고 바람의 방향이 급변하는 회오리바람이 부는 여건하에서는 바람 방향에 따라 풍력발전기가 바람을 마주하도록 회전하는 자동 요잉기능이 매우 중요한데,

종래의 풍력발전기는 자동 요잉기능이 떨어져 바람방향에 대해 신속하게 회전작동하여 항시 바람을 마주하도록 자세를 고쳐주지 못하는 고장요인이 발생하고 있어 유지보수에 많은 어려움이 따랐음은 물론 풍력발전기의 자체 수명이 매우 짧은 문제점이 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 감지풍속이 미리 설정된 3~10m/sec의 바람이 불 때에는 풍력발전기가 바람의 방향에 따라 자유회전하면서 바람을 정면으로 맞이하고(프리요윙), 12m/sec~18m/sec풍속의 바람이 불 때에는 감속모터의 동력을 이용하여 풍력발전기를 강제회전시켜 풍력발전기가 바람을 비스듬히 맞이하도록 하여 저풍속 고효율의 풍력발전기를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 풍력발전기를 프리요윙 또는 강제요윙시키는 수단인 마그네트클러치와 워엄기어를 메인바디 내부에 내장시켜 제품의 설치가 더 용이해지면서 전체적인 구조를 보다 단순화 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 앞날개와 뒷날개의 날개크기를 2:3으로 설정하여 최적의 회전비로 앞,뒤날개가 회전하도록 하여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

메인바디의 전후단에 바람에 대해 서로 반대방향으로 회전하는 앞날개와 뒷날개를 축결합하고, 메인바디의 내부에는 상기 앞날개를 통해 전달되는 회전력으로 회전하는 영구자석과 상기 뒷날개를 통해 전달되는 회전력으로 영구자석에 대해 반대방향으로 회전하는 코일체가 설치되며, 메인바디의 후단에 조향날개가 설치 되고, 상기 메인바디는 일정높이의 타워기둥에 설치되는 것을 포함하는 풍력발전기에 있어서,

상기 타워기둥의 상단에 메인바디와 연결되는 타워결합부를 설치하고, 상기 타워결합부의 내부에 메인바디를 회전시키는 바디회전축을 베어링으로 결합하되, 바디회전축의 상단이 메인바디의 내부로 돌출되도록 하고, 상기 메인바디 내부로 돌출된 바디회전축의 외주연에 워엄기어를 베어링으로 결합하고, 상기 워엄기어에 워엄을 연결하며, 상기 워엄을 감속모터의 축에 축지시켜 감속모터의 정,역구동에 의해 워엄기어가 바디회전축에 대해 독립적으로 정방향 또는 역방향으로 회전하도록 구성하며, 워엄기어의 상부에 워엄기어의 회전력을 선택적으로 바디회전축에 전달하는 마그네트 클러치를 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 서로 상반된 방향으로 회전하는 앞,뒤날개의 회전력으로 영구자석과 코일체가 서로 반대방향으로 회전하면서 높은 발전효율을 제공하는 풍력발전기를 구현하고, 감지풍속이 미리 설정된 3~10m/sec의 바람이 불 때에는 풍력발전기가 바람의 방향에 따라 자유회전하면서 바람을 정면으로 맞이하고(프리요윙), 12m/sec~18m/sec풍속의 바람이 불 때에는 감속모터의 동력을 이용하여 풍력발전기를 강제회전시켜 풍력발전기가 바람을 비스듬히 맞이하도록 하여 저풍속 고효율의 풍력발전기를 제공하며, 풍력발전기를 프리요윙 또는 강제요윙시키는 수단인 마그네트클러치와 워엄기어를 메인바디 내부에 내장시켜 제품의 설치가 더 용 이해지면서 전체적인 구조를 보다 단순화 할 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 6 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도면부호 1 은 메인바디를 나타낸다.

상기 메인바디(1)의 전후단에 바람에 대해 서로 반대방향으로 회전하는 앞날개(2)와 뒷날개(10)를 축결합하고, 메인바디(1)의 내부에는 상기 앞날개(2)를 통해 전달되는 회전력으로 회전하는 영구자석(7)과 상기 뒷날개(10)를 통해 전달되는 회전력으로 영구자석(7)에 대해 반대방향으로 회전하는 코일체(22)가 설치되며, 상기 메인바디(1)는 일정높이의 타워기둥(30)에 받쳐지도록 설치된다.

상기 메인바디(1)의 앞쪽에 베어링(27a)에 의해 축결합되는 프론트축(3)의 선단부에 프론트허브(4)를 결합하고, 상기 프론트허브(4)에 앞날개(2)를 다수의 볼트로서 결합하며, 상기 프론트허브(4)의 앞쪽으로 프론트허브캡(5)을 결합하여 프론트축(3) 부분이 비바람이나 외부충격으로 부터 보호될 수 있도록 하고, 상기 프론트축(3)의 중간부에 스파이더(6)를 체결하며, 상기 스파이더(6)의 외경에 다수의 영구자석(7)을 적정간격으로 고정 설치한다.

상기 영구자석(7)은 앞날개(2)가 축결합된 프론트축(3)에 연결되도록 설치되므로, 앞날개(2)가 회전하는 방향과 동일한 방향으로 회전하게 된다.

한편, 메인바디(1)의 내부에 영구자석(7)을 내경에 수용하는 회전체(20)를 설치하는데, 상기 회전체(20)의 일단이 프론트축(3)의 선단에 베어링(27b)에 의해 결합되고, 회전체(20)의 타단에는 양측면에 각각 제 1 축홈(21a)과 제 2 축홈(21b)이 요입 형성된 축결합부(21)가 결합되고, 상기 축결합부(21)의 제 2 축홈(21b)에 프론트축(3)의 끝단이 베어링(27c)에 의해 결합되도록 하여 회전체(20)가 프론트축(3)에 대해 독립적으로 회전할 수 있도록 하되, 상기 축결합부(21)의 제 1 축홈(21a)에 후설하는 리어축(11)의 일단을 끼워 결합하여 회전체(20)가 리어축(11)과 동일한 방향으로 회전하도록 한다.

그리고, 상기 회전체(20)의 외경에 영구자석(7)에 대향하도록 코일체(22)를 설치하여 상기 코일체(22)가 리어축(11)을 통해 전달되는 뒷날개(10)의 회전력에 의해 영구자석(7)과는 반대방향으로 회전토록 한다.

메인바디(1)의 내부 후단에 상기 회전체(20)의 축결합부(21)와 연결되면서 그 끝단이 메인바디(1) 후단부로 노출되는 리어축(11)을 설치하고, 상기 리어축(11)의 끝단에 결합되는 리어허브(17)에 뒷날개(10)를 결합하며, 상기 리어허브(17)에는 리어허브캡(18)을 결합하여 리어축(11)을 보호할 수 있도록 한다.

상기 제 1 리어축(11)에는 코일체(22)에 유기된 전기를 인출하기 위한 슬립 링(24), 브러쉬(25) 및 브러쉬홀더(26)가 설치되고, 상기 브러쉬(25)를 통해 인출되는 전기는 미도시된 정류장치에 의해 정류되어 충전소로 전송되며, 이러한 슬립링, 브러쉬 및 브러쉬홀더의 구성은 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명을 생략한다.

도면부호 27d는 베어링이다.

본 발명의 풍력발전기는 서로 반대방향으로 회전하여 영구자석(7)과 코일체(22)를 교차 회전시키는 앞날개(2)와 뒷날개(10)가 메인바디(1)의 전,후단에 설치된다.

앞날개(2)가 뒷날개(10) 보다 먼저 바람을 맞이하게 되므로 앞날개(2)와 뒷날개(10)의 날개크기(날개의 바람받는 면적)를 서로 다르게하여 앞날개(2)와 뒷날개(10)의 회전비를 조절해줄 필요가 있는데, 앞날개(2)와 뒷날개(10)의 날개크기 비는 2:3 으로 설정하는 것이 바람직하다.

앞날개(2)와 뒷날개(10)의 날개크기를 2:3 이 되도록 앞날개(2)를 뒷날개(10) 보다 작게 형성함에 따라 바람을 먼저 받는 앞날개(2)가 뒷날개(10)에 비해 너무 빠르게 회전하지 않도록 하는 것이다.

그리고, 상기 앞날개(2)와 뒷날개(10)의 축간 거리는 1.8m ~ 2.4m로 설정하여 앞날개(2)와 뒷날개(10)의 회전 토오크가 균일하게 영구자석(7)과 코일체(22)로 전달되도록 한다.

상기의 적정 축간거리 1.8m~2.4m는 오랜 실험에 의해 얻어진 데이타이다.

한편, 본 발명의 풍력발전기는 저풍속에서도 고효율로 전기를 발생시킬 수 있는 특징을 갖게된다.

일반적으로 하나의 날개를 갖는 정력출력 1Mw(메가와트) 풍력발전기의 경우 풍속 7m/sec 의 바람에 의해 날개가 기동하기 시작하여 풍속 15m/sec 일때 정격출력을 내는 것으로 알려져 있다.

하지만, 본 발명의 풍력발전기는 영구자석(7)과 코일체(22)가 서로 반대방향으로 회전하면서 발전하는 특징이 있기 때문에 풍속 3.5m/sec 일때 앞날개(2)와 뒷날개(10)가 기동하고, 풍속 8~9m/sec 일때 정격출력을 내는 것으로 측정되었다.

즉, 본 발명의 풍력발전기는 저풍속에서도 고효율로 전기를 생성할 수 있는 저풍속 고효율 풍력발전기인 것이다.

한편, 상기 타워기둥(30)의 상단에 메인바디(1)와 연결되는 타워결합부(39)를 설치하는데, 상기 타워결합부(39)의 내부에 메인바디(1)를 회전시키는 바디회전축(31)을 베어링(33a)(33b)으로 결합하되, 바디회전축(31)의 상단이 메인바디(1)의 내부로 돌출되도록 하고, 메인바디(1)와 바디회전축(31)을 연결시켜주는 바디결합부(32)를 바디회전축(31)의 상부 외주연에 끼워 결합하여 이 바디결합부(32)가 베어링(33a)에 의해 타워결합부(39)의 상단에 결합되도록 구성한다.

상기 바디회전축(31)의 하단에는 본 발명에 적용되는 감속모터(38), 전자석(344), 풍속계(53), 풍향계(50)로 전원을 공급하기 위한 급전부(35)가 설치되며, 이 급전부(35)는 바디회전축(31)에 설치되는 슬립링과 상기 슬립링과 접촉 하여 급전하는 브러쉬로 이루어지며, 이러한 급전용 브러쉬와 슬립링의 구성은 일반적인 사항이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편, 상기 메인바디(1) 내부로 돌출된 바디회전축(31)의 상부에는 풍력발전기의 메인바디(1)를 프리요윙 또는 강제요윙 시키기 위한 수단으로 마그네트 클러치(34)와 워엄기어(36)및 감속모터(38)가 설치된다.

상기 워엄기어(36)는 메인바디(1)의 바닥부 직상방에 위치하도록 바디회전축(31)의 외주연에 베어링(33c)으로 결합하고, 상기 워엄기어(36)에 워엄(37)을 연결하며, 상기 워엄(37)을 감속모터(38)의 축에 축지시켜 감속모터(38)의 정,역구동에 의해 워엄기어(36)가 바디회전축(31)에 대해 독립적으로 정방향 또는 역방향으로 회전하게 된다.

마그네트 클러치(34)는 상기 워엄기어(36)의 회전력을 바디회전축(31)에 전달하거나 차단하는 기능을 하는 것으로서, 바디회전축(31)의 최상단에 상부케이스(341)가 끼워져 결합되고, 그 상부케이스(341)의 직하방에 대향하도록 하부케이스(342)가 베어링에 의해 바디회전축(31)의 외주연에 결합되며, 상부케이스(341)의 외곽에는 하부케이스(342)에 근접하도록 연결부(343)가 결합되고, 상기 하부케이스(342)의 내측 공간에는 후설하는 제어장치부(54)의 제어에 의해 공급되는 전원에 의해 선택적으로 자화되는 전자석(344)이 설치된다.

상기 전자석(344)이 자화되면 그 자력에 의해 하부케이스(342)와 상부케이스(341)가 직결됨에 따라 워엄기어(36)의 정,역회전 방향에 따라 메인바디(1)가 강제요윙되고, 상기 전자석(344)이 자력을 상실하게되면, 하부케이스(342)와 상부케이스(341)가 별개의 몸체로 분리되므로 메인바디(1)가 조향날개(8)에 부딪히는 바람 방향에 따라 프리요윙하게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 풍향 및 풍속에 따라 풍력발전기를 자동요윙시키는 제어수단을 더 구성하는데,

상기 제어수단은,

메인바디(1)의 상부에 설치된 풍향계(50)의 회전각도에 대응하는 풍향정보를 출력하는 엔코더(51)와;

메인바디(1)의 상부에 설치된 풍속감지날개(52)의 회전속도를 이용하여 풍속을 감지 출력하는 풍속계(53)와;

풍속계(53)에서 감지되는 감지풍속에 따라 마그네트 클러치(34)의 전자석(344)에 선택적으로 전류를 공급하면서 상기 엔코더(51)에서 공급되는 풍향정보에 따라 감속모터(38)를 정,역 구동시켜 풍력발전기의 메인바디(1)가 바람 방향에 대해 정면으로 마주하도록 제어하는 제어장치부(54); 를 포함하여 구성한다.

상기 풍향계(50)는 메인바디(1)의 상부에 바람방향에 따라 회전하도록 설치하고, 상기 엔코더(51)는 풍향계(50)의 축과 연결되도록 설치하여 풍향계(50)가 회전하는 각도에 대응하는 풍향정보를 펄스형태로 제어장치부(54)에 공급하는 것이다.

또한, 상기 풍속감지날개(52)는 메인바디(1)의 상부에 바람속도에 따라 회전 하도록 설치하고, 상기 풍속감지날개(52)의 축과 연결되도록 풍속계(53)를 메인바디(1)상에 설치하여 풍속계(53)가 풍속감지날개(52)의 회전속도에 대응하는 풍속정보를 제어장치부(54)로 출력토록 구성한다.

여기서, 상기 제어장치부(54)의 동작을 좀더 상세히 설명하면,

상기 제어장치부(54)는 감지풍속이 미리 설정된 3~10m/sec 일때 마그네트 클러치(34)의 전자석(344)으로 공급되는 전류를 차단하여 메인바디(1)가 바람방향에 따라 자유회전하도록 제어하고(프리요윙),

상기 제어장치부(54)는 감지풍속이 미리 설정된 12m/sec~18m/sec 일 때, 마그네트 클러치(34)의 전자석(344)으로 전류를 공급하여 워엄기어(36)의 회전력이 바디회전축(31)에 전달되도록 한 후 엔코더(51)의 풍향정보에 따라 감속모터(38)를 정,역구동시켜 풍력발전기의 메인바디(1)가 바람방향을 따라 강제 회전되도록 하되, 메인바디(1)가 불어오는 바람에 대해 정면으로 마주하지 않고 일정각도 비스듬이 기울어져 바람을 마주하도록 제어하는데(강제요윙), 이때, 감지풍속이 12m/sec~18m/sec 구간 내에서 증가하는것에 비례하여 메인바디(1)의 기울어짐 각도를 증가시킨다.

예를들어, 감지풍속이 12m/sec일때에는 메인바디(1)가 10°기울어지도록 하고, 13m/sec일때에는 메인바디(1)가 20°기울어지도록 하며, 14m/sec일때에는 메인바디(1)가 30°기울어지도록 하는 것이다.

상기 제어장치부(54)는 감지풍속이 18m/sec 이상일때 마그네트 클러치(34)로 전류를 공급하여 작동축(35)과 클러치 타워회전축(31)이 연결되도록 한 후 감속모 터(38)를 정,역구동시켜 풍력발전기의 메인바디(1)가 바람방향에 대해 직교하도록 하여 앞,뒤날개(2)(10)가 강한바람에 구동하지 않도록 하므로서, 강한 풍속에의해 앞,뒤날개(2)(10)가 파손되는 현상이 발생하지 않도록 하는 것이다.

상기 설명에서 강제요윙시 메인바디(1)가 바람에 대해 정면으로 마주하지 않고 비스듬히 기울어져 바람을 마주하도록 제어하는 것은 12m/sec~18m/sec의 풍속에서 앞날개와 뒷날개가 너무 빠르게 회전할 수 있으므로 메인바디(1)가 바람방향에 대해 비스듬히 기울어져 바람을 맞이하도록 제어하는 것이다.

한편, 도 6 은 타워결합부(39) 내에 설치되어 있는 부하측으로 전기를 공급하기 위한 급전용 급전부(35)를 제거하고 타워기둥(30)의 하측으로 부터 공급되는 전원을 다수의 전선(도면상에는 전선의 도시를 생략한 것임)으로 부하측에 연결한 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 경우 전선으로 부하측에 전원을 공급하게되면, 메인바디(1)가 프리요윙 또는 강제요윙시 일방향으로만 회전하는 경우가 발생하게되어 전선이 꼬이는 현상이 발생하게 된다.

이러한 전선 꼬임 현상을 제거하기 위하여 도 5 의 점선도시부분과 같이 메인바디의 회전각을 감지하여 메인바디(1)가 일방향으로 3바퀴 이상 회전하였을때 그 회전방향과 회전횟수에 대한 정보를 제어장치부(54)로 전송하는 회전각 감지부(55)를 더 구성한다.

그리고, 상기 제어장치부(54)는 회전각감지부(55)로 부터 회전방향정보와 회 전횟수 정보가 수신되었을때 전선이 꼬인것을 풀어주기 위하여 회전각감지부(55)로 부터 수신된 회전방향의 반대방향으로 메인바디(1)가 회전하도록 감속모터(38)를 구동하면서 마그네트클러치(34)의 전자석(344)으로 전류를 공급하여 감속모터(38)의 구동에 의해 메인바디(1)가 회전하여 꼬인 전선을 풀어주게 된다.

도 1 은 본 발명의 저풍속 고효율 풍력발전장치를 보인 단면도.

도 2 는 본 발명의 저풍속 고효율 풍력발전장치를 보인 측단면도.

도 3 은 본 발명에 적용된 마그네트클러치의 설치상태를 보인 확대 단면도.

도 4 는 본 발명의 풍력발전장치를 보인 사시도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 메인바디, 2: 앞날개,

3: 프론트축, 7: 영구자석,

10: 뒷날개, 11: 리어축,

20: 회전체, 21: 축결합부,

21a,21b: 축홈, 22: 코일체,

30: 타워기둥, 31: 바디회전축,

32: 바디결합부, 33: 베어링,

34: 마그네트 클러치, 35: 급전부,

36: 워엄기어, 37: 워엄,

38: 감속모터, 50: 풍향계,

51: 엔코더, 52: 풍속감지날개,

53: 풍속계, 54: 제어장치부,

341: 상부케이스, 342: 하부케이스,

344: 전자석,

Claims (7)

1. 메인바디(1)의 전후단에 바람에 대해 서로 반대방향으로 회전하는 앞날개(2)와 뒷날개(10)를 축결합하고, 메인바디(1)의 내부에는 상기 앞날개(2)를 통해 전달되는 회전력으로 회전하는 영구자석(7)과 상기 뒷날개(10)를 통해 전달되는 회전력으로 영구자석(7)에 대해 반대방향으로 회전하는 코일체(22)가 설치되며, 메인바디(1)의 후단에 조향날개(8)가 설치되고, 상기 메인바디(1)는 일정높이의 타워기둥(30)에 설치되는 것을 포함하는 풍력발전기에 있어서,

   상기 타워기둥(30)의 상단에 메인바디(1)와 연결되는 타워결합부(39)를 설치하고, 상기 타워결합부(39)의 내부에 메인바디(1)를 회전시키는 바디회전축(31)을 베어링(33a)(33b)으로 결합하되, 바디회전축(31)의 상단이 메인바디(1)의 내부로 돌출되도록 하고,

   상기 메인바디(1) 내부로 돌출된 바디회전축(31)의 외주연에 워엄기어(36)를 베어링(33c)으로 결합하고, 상기 워엄기어(36)에 워엄(37)을 연결하며, 상기 워엄(37)을 감속모터(38)의 축에 축지시켜 감속모터(38)의 정,역구동에 의해 워엄기어(36)가 바디회전축(31)에 대해 독립적으로 정방향 또는 역방향으로 회전하도록 구성하며,

   워엄기어(36)의 상부에 워엄기어(36)의 회전력을 선택적으로 바디회전축(31)에 전달하는 마그네트 클러치(34)를 설치한 것을 특징으로 하는 프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네트 클러치(34)는 바디회전축(31)의 최상단에 상부케이스(341)가 끼워져 결합되고, 그 상부케이스(341)에 대향하도록 워엄기어(36)의 상부에 볼트로서 결합된 상태의 하부케이스(342)가 베어링에 의해 바디회전축(31)의 외주연에 결합되며, 상부케이스(341)의 외곽에는 하부케이스(342)에 근접하도록 연결부(343)가 결합되고, 상기 하부케이스(342)의 내측 공간에는 제어장치부(54)의 제어에 의해 공급되는 전원에 의해 선택적으로 자화되는 전자석(344)이 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치.
3. 제 1 항에 있어서. 앞날개(2)와 뒷날개(10)의 날개크기 비는 2:3 으로 설정하는 것을 특징으로 하는 프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 앞날개(2)와 뒷날개(10)의 축간 거리는 1.8m ~ 2.4m로 설정한 것을 특징으로 하는 프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 바디회전축(31)의 하단에 부하측으로 전원을 공급하기 위하여 슬립링과 브러쉬로 이루어진 급전부(35)가 설치된 것을 특징으로 하는 프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   풍향 및 풍속에 따라 풍력발전기를 자동요윙시키는 제어수단으로서,

   메인바디(1)의 상부에 설치된 풍향계(50)의 회전각도에 대응하는 풍향정보를 출력하는 엔코더(51)와;

   메인바디(1)의 상부에 설치된 풍속감지날개(52)의 회전속도를 이용하여 풍속을 감지 출력하는 풍속계(53)와;

   풍속계(53)에서 감지되는 감지풍속에 따라 마그네트 클러치(34)의 전자석(344)에 선택적으로 전류를 공급하면서 상기 엔코더(51)에서 공급되는 풍향정보에 따라 감속모터(38)를 정,역 구동시켜 풍력발전기의 메인바디(1)가 바람 방향에 대해 정면으로 마주하도록 제어하는 제어장치부(54); 를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치.
7. 제 1 항에 있어서, 메인바디의 회전각을 감지하여 메인바디(1)가 일방향으로 3바퀴 이상 회전하였을때 그 회전방향과 회전횟수에 대한 정보를 제어장치부(54)로 전송하는 회전각 감지부(55)를 더 구성하고,

   제어장치부(54)는 회전각감지부(55)로 부터 회전방향정보와 회전횟수 정보가 수신되었을때 전선이 꼬인것을 풀어주기 위하여 회전각감지부(55)로 부터 수신된 회전방향의 반대방향으로 메인바디(1)가 회전하도록 감속모터(38)를 구동하면서 마그네트클러치(34)의 전자석(344)으로 전류를 공급하여 감속모터(38)의 구동에 의해 메인바디(1)가 회전하여 꼬인 전선이 풀어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 프리요윙 및 강제요윙이 겸비된 저풍속 고효율 풍력발전장치.

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