KR101092485B1

KR101092485B1 - Magnetic levitation break

Info

Publication number: KR101092485B1
Application number: KR1020100091373A
Authority: KR
Inventors: 이승철
Original assignee: 주식회사 알시에스솔루션
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2011-12-13

Abstract

PURPOSE: A magnetic levitation brake is provided to serve as the brake stopping a rotating impeller through the magnetic levitation of a magnetic. CONSTITUTION: A magnetic levitation brake comprises an impeller(4), a permanent magnet and an electromagnet. In the impeller, an impeller blade is attached to the outer surface at a constant interval along the peripheral direction. The impeller is revolved with a rotary shaft due to the wind force which the impeller blade receives. The permanent magnet comprises a first permanent magnet(5a), a second permanent magnet(5b) and a rim permanent magnet. The first permanent magnet is installed to the rotary shaft projected to one side of the impeller. The second permanent magnet is installed to the rotary shaft projected to the other side of the impeller. The rim permanent magnet is installed in the outer periphery middle part of the impeller. The electromagnet comprises a first electromagnet(9a) and a second electromagnet(9b).

Description

Maglev Brake {MAGNETIC LEVITATION BREAK}

본 발명은 자기부상 브레이크에 관한 것으로서, 상세히는 임펠러의 바깥 둘레에 영구자석이 설치되고 상기 영구자석을 둘러싸 마주보도록 전자석이 설치되어, 상기 전자석의 극성 변환에 따라 전자석이 영구자석과 같은 극성일 때에는 상기 임펠러가 자기부상하여 회전하지만, 전자석이 영구자석과 다른 극성일 때에는 회전하는 임펠러를 정지시키는 브레이크로 작용하도록 한 자기부상 브레이크에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnetic levitation brake, and in detail, a permanent magnet is installed around the outer side of the impeller, and an electromagnet is installed to face the permanent magnet. When the electromagnet is of the same polarity as the permanent magnet according to the polarity change of the electromagnet, It relates to a magnetic levitation brake in which the impeller rotates by magnetic levitation, but acts as a brake to stop the rotating impeller when the electromagnet is of a different polarity than the permanent magnet.

예컨대 회전하는 축을 정지시키는 브레이크의 개념으로 사용되는 것은 회전하는 축에 연결된 바퀴를 브레이크 패드로 잡아 더 이상 회전하지 못하도록 하는 것이 대표적인 것으로서, 자전거와 자동차 등의 브레이크가 대부분 이러한 방식으로 회전하는 축과 연결된 바퀴의 제동을 하게 된다.For example, the concept of a brake that stops a rotating shaft is typically used to hold a wheel connected to a rotating shaft with a brake pad so that it can no longer be rotated, and most brakes such as bicycles and automobiles are connected to the rotating shaft in this manner. The wheels will be braked.

이와 같이 회전하는 축과 연결된 바퀴를 브레이크 패드로 잡아 정지시키는 전형적인 브레이크는 회전하는 바퀴를 억지로 잡아 정지시키기 때문에 제동력에 한계가 있어 상기 바퀴가 완전히 정지하는데에는 약간의 시간이 필요하다.As such, a typical brake that stops a wheel connected to a rotating shaft by using a brake pad has a limitation in braking force because it forcibly stops the rotating wheel and requires some time for the wheel to stop completely.

그런데 자기부상으로 떠있는 임펠러를 풍력에 의해 회전시키고 회전하는 상기 임펠러에 연결된 회전축을 발전에 이용하는 풍력발전기에 있어서도, 아주 강한 바람의 영향 등으로 인해 임펠러가 흔들리거나 하는 등으로 인해 손상을 입을 수 있는 것을 방지하기 위해 상기 임펠러의 회전 또는 유동을 멈추게 할 수 있는 브레이크가 필요하게 된다.However, even in a wind power generator using a rotating shaft connected to the impeller floating by the wind and rotating the impeller floating by magnetic wind, the impeller may be damaged by shaking or the like due to the strong wind effect. To prevent this, a brake is needed to stop the rotation or flow of the impeller.

그러나, 상기 임펠러를 정지시키기 위해 보통의 상기 브레이크를 사용하는 경우, 대형으로 설치되는 풍력발전기에서 사용되는 임펠러는 상당히 크기 때문에 브레이크도 같이 커질 수밖에 없어 적용에 한계가 있고, 작은 임펠러라 하더라도 보통의 상기 브레이크의 제동력에 한계가 있어 임펠러가 손상을 입기 전에 재빨리 정지시키지 못할 수도 있는 단점이 있다.
However, when the normal brake is used to stop the impeller, since the impeller used in the wind turbine installed in a large size is considerably large, the brake cannot be enlarged as well, so there is a limit to the application, even for a small impeller. The braking force of the brakes is limited so that the impeller may not stop quickly before being damaged.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 자기부상으로 떠있는 임펠러의 빠르고 완전한 제동을 위해 상기 임펠러의 바깥둘레에 같은 극성의 전자석과 영구자석이 서로 마주보도록 하여 상기 임펠러를 자기부상시킬 때, 상기 전자석의 극성을 변환시켜 영구자석과 다른 극성으로 함으로써 상기 전자석이 자기부상하여 회전하는 임펠러를 정지시키는 브레이크의 역할을 하도록 한 자기부상 브레이크를 제공함에 있다.The present invention has been made to improve the above-mentioned problems, the object is to allow the electromagnet and the permanent magnet of the same polarity facing each other on the outer circumference of the impeller for fast and complete braking of the impeller floating in magnetic levitation The magnetic levitation brake provides a magnetic levitation brake in which the electromagnet acts as a brake to stop the impeller rotating due to magnetic levitation by changing the polarity of the electromagnet when the impeller is magnetically injured.

다른 목적은 상기 전자석과 영구자석은 임펠러의 앞쪽과 뒤쪽에서 상기 임펠러의 양측면 중심부로 삽입된 회전축에 장착된 제1 전자석과 제2 전자석 및 제1 영구자석과 제2 영구자석과, 임펠러의 중간부위에 설치된 테두리 영구자석과 테두리 전자석으로 이루어져, 상기 테두리 전자석이 극성의 변환에 따라 테두리 영구자석과 다른 극성으로 되어 브레이크로 작용하도록 한 자기부상 브레이크를 제공함에 있다.
Another purpose is that the electromagnets and the permanent magnets are mounted on a rotating shaft inserted into the central portions of both sides of the impeller from the front and the rear of the impeller, the first electromagnet and the second electromagnet, the first permanent magnet and the second permanent magnet, and an intermediate portion of the impeller. Comprising the edge permanent magnet and the edge electromagnet provided in the, the edge electromagnet provides a magnetic levitation brake to be a different polarity to the edge permanent magnet according to the change of polarity to act as a brake.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 자기부상 브레이크는, 풍력을 받아 회전하는 임펠러; 상기 임펠러의 바깥 둘레에 설치된 영구자석; 및 상기 임펠러의 바깥 둘레를 감싸면서 상기 영구자석과 간격을 두고 마주보도록 설치되는 전자석;으로 이루어져, 상기 전자석에 인가되는 전류의 변환에 따라 전자석이 상기 영구자석과 같은 극성으로 될 때에는 상기 임펠러가 자기부상하여 회전하고, 전자석이 상기 영구자석과 다른 극성으로 될 때에는 회전하는 상기 임펠러를 정지시키는 브레이크로 작용하도록 한 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above object, the magnetic levitation brake of the present invention includes an impeller rotating under wind power; Permanent magnets installed on the outer periphery of the impeller; And an electromagnet disposed to face the outer periphery of the impeller and spaced apart from the permanent magnet, wherein the impeller is magnetic when the electromagnet becomes the same polarity as the permanent magnet according to the change of current applied to the electromagnet. It is characterized in that it acts as a brake to stop the rotating impeller when the electromagnet floats and rotates, and the electromagnet becomes a polarity different from that of the permanent magnet.

또, 상기 임펠러는 영구자석 안쪽의 바깥면에 둘레방향을 따라 간격을 두고 임펠러날개가 부착되고 양측면 중심부에 회전축이 삽입되어, 상기 임펠러날개가 바람을 받아 회전축과 함께 상기 임펠러를 회전시키도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the impeller is attached to the impeller wings at intervals along the circumferential direction on the outer surface inside the permanent magnet and the rotation shaft is inserted into the central portion of both sides, so that the impeller wing receives the wind to rotate the impeller with the rotation shaft. desirable.

또, 상기 영구자석은 상기 임펠러의 일측으로 돌출된 회전축에 장착되는 제1 영구자석과, 상기 임펠러의 타측으로 돌출된 회전축에 장착되는 제2 영구자석 및, 상기 임펠러의 바깥 둘레 중간부위에 설치된 테두리 영구자석으로 이루어지고, 상기 전자석은 상기 제1 영구자석을 둘러싸 간격을 두고 마주보는 제1 전자석과, 상기 제2 영구자석을 둘러싸 간격을 두고 마주보는 제2 전자석 및, 상기 테두리 영구자석을 둘러싸 간격을 두고 마주보는 테두리 전자석으로 이루어져, 상기 테두리 영구자석과 테두리 전자석이 회전하는 임펠러를 정지시키는 브레이크로 작용하도록 하는 것이 바람직하다.
In addition, the permanent magnet is a first permanent magnet mounted to the rotary shaft protruding to one side of the impeller, a second permanent magnet mounted to the rotary shaft protruding to the other side of the impeller, and the edge installed on the outer peripheral middle portion of the impeller The electromagnet is made of a permanent magnet, and the electromagnet comprises a first electromagnet facing at intervals surrounding the first permanent magnet, a second electromagnet facing at intervals surrounding the second permanent magnet, and a space surrounding the edge permanent magnet Consisting of the edge electromagnet facing the, it is preferable that the edge permanent magnet and the edge electromagnet act as a brake to stop the rotating impeller.

본 발명의 자기부상 브레이크에 의하면, 영구자석과 전자석으로 자기부상하여 회전하는 임펠러의 중간에 설치된 전자석과 영구자석이 서로 다른 극성으로 되도록 상기 전자석의 극성을 변환시킴으로써, 회전하는 상기 임펠러의 제동을 확실하게 발휘하는 브레이크의 기능이 완벽하게 이루어지는 효과가 있다.According to the magnetic levitation brake of the present invention, the braking of the rotating impeller is ensured by changing the polarities of the electromagnets so that the electromagnets and the permanent magnets installed in the middle of the rotating impeller are magnetically floated by the permanent magnets and the electromagnets. There is an effect that the function of the brake that is exerted perfectly.

또, 이와 같이 회전하는 임펠러의 확실한 제동력으로 인해 강한 바람 등의 영향으로 상기 임펠러가 손상을 입는 것을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
In addition, due to the certain braking force of the rotating impeller there is an effect that can be prevented in advance to damage the impeller under the influence of strong wind or the like.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상 브레이크가 설치된 자기부상 풍력발전기를 한쪽에서 바라본 사시도
도 2는 본 발명에 따른 자기부상 브레이크가 설치된 자기부상 풍력발전기를 다른 쪽에서 바라본 사시도
도 3은 본 발명에 따른 자기부상 브레이크가 설치된 자기부상 풍력발전기의 분리 사시도
도 4는 본 발명에 따른 자기부상 브레이크가 설치된 자기부상 풍력발전기의 종단면도 및 주요부 확대 종단면도
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 자기부상 브레이크의 작동상태도를 보여주는 임펠러 부분의 종단면도 및 주요부 확대 종단면도1 is a perspective view of one side of a magnetic levitation wind turbine with a magnetic levitation brake according to the present invention;
Figure 2 is a perspective view of the magnetic levitation wind power generator with a magnetic levitation brake according to the present invention from the other side
Figure 3 is an exploded perspective view of the magnetic levitation wind power generator with a magnetic levitation brake according to the present invention
Figure 4 is a longitudinal sectional view and an enlarged longitudinal cross-sectional view of the magnetic levitation wind power generator with a magnetic levitation brake according to the invention
Figures 5a and 5b is a longitudinal sectional view and an enlarged longitudinal sectional view of the impeller portion showing an operating state diagram of the magnetic levitation brake according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 자기부상 브레이크의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the magnetic levitation brake according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only this embodiment to make the disclosure of the present invention complete and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention It is provided to inform you.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상 브레이크가 설치된 풍력발전기를 한쪽에서 바라본 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자기부상 브레이크가 설치된 자기부상 풍력발전기를 다른 쪽에서 바라본 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자기부상 브레이크가 설치된 자기부상 풍력발전기의 분리 사시도를 도시한 것이다.1 is a perspective view from one side of a wind turbine with a magnetic levitation brake according to the present invention, Figure 2 is a perspective view of the magnetic levitation wind generator with a magnetic levitation brake according to the present invention, Figure 3 is Figure shows an exploded perspective view of the magnetic levitation wind turbine with a magnetic levitation brake.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자기부상 브레이크가 설치된 자기부상 풍력발전기는, 받침대(1), 지지고리(2), 제1 고리형 부재(3a)와 제2 고리형 부재(3b), 임펠러(4), 제1 영구자석(5a)과 제2 영구자석(5b), 토네이도 흡입구(6) 및, 발전기(7)로 이루어진다.As shown in Figs. 1 to 3, the magnetic levitation wind power generator equipped with the magnetic levitation brake of the present invention includes a pedestal 1, a support ring 2, a first annular member 3a and a second annular member. 3b, impeller 4, first permanent magnet 5a and second permanent magnet 5b, tornado suction port 6, and generator 7. As shown in FIG.

상기 받침대(1)는 상면이 평평한 면으로 되어 상기 지지고리(2)와 임펠러(4) 및 센서(미도시) 등을 설치할 수 있도록 되어 있으며, 상기 받침대(1)의 하단 중심부에 받침대(1)를 회전시킬 수 있는 회전수단(20)이 설치되나 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다.The pedestal (1) has a flat top surface to install the support ring (2), the impeller (4) and the sensor (not shown), and the pedestal (1) in the lower center of the pedestal (1) Rotating means 20 that can be rotated is installed but this will be described in detail later.

상기 지지고리(2)는 고리의 둘레 일부인 상부쪽이 개방된 평평한 고리형상으로 이루어져 상기 받침대(1) 상의 중심에 세워져 고정되며, 안쪽 둘레면을 따라 같은 간격을 두고 3개의 테두리 전자석(8)이 각각 부착되어 인가되는 전류의 흐름에 따라 N극 또는 S극으로 변한다.The support ring (2) is made of a flat ring shape, the upper side of which is a part of the circumference of the ring is opened and fixed in the center on the pedestal (1), three edge electromagnets (8) at equal intervals along the inner circumference Each is changed to the N pole or the S pole according to the flow of the current applied.

여기서 상기 테두리 전자석(8)은 바깥 둘레면을 따라 중심부에 돌출부(P)가 형성된 형태로 구성되어 있다.Here, the edge electromagnet 8 is configured in a form in which the protrusion P is formed at the center along the outer circumferential surface thereof.

상기 제1 고리형 부재(3a)는 평평한 고리형상(30)의 상부와 상기 고리형상(30)의 상부의 하단에 연결되면서 받침대(1) 상의 왼쪽에 세워지는 지지다리(31)의 하부로 형성되며, 상부의 고리형상(30) 안쪽 둘레면에는 평평한 고리형상의 제1 전자석(9a)이 부착되어 인가되는 전류의 흐름에 따라 N극 또는 S극으로 변한다.The first annular member 3a is connected to the upper portion of the flat annular 30 and the lower end of the upper portion of the annular 30, and is formed as a lower portion of the support leg 31 standing on the left side of the pedestal 1. A flat annular first electromagnet 9a is attached to the inner circumferential surface of the upper annular 30 and changes to an N pole or an S pole according to the flow of the applied current.

상기 제2 고리형 부재(3b)는 평평한 고리형상(30)의 상부와 상기 고리형상(30)의 상부의 하단에 연결되면서 받침대(1) 상의 오른쪽에 세워지는 지지다리(31)의 하부로 형성되며, 상부의 고리형상(30) 안쪽 둘레면에는 평평한 고리형상의 제2 전자석(9b)이 부착되어 인가되는 전류의 흐름에 따라 N극 또는 S극으로 변한다.The second annular member 3b is formed as a lower portion of the support leg 31 which is connected to the upper part of the flat annular 30 and the lower end of the upper part of the annular 30 and stands on the right side of the pedestal 1. The flat annular second electromagnet 9b is attached to the inner circumferential surface of the upper annular 30 and is changed to the N pole or the S pole according to the flow of the applied current.

여기서 상기 제1 고리형 부재(3a)와 제2 고리형 부재(3b)의 고리형상(30)의 상부의 안쪽 둘레면에 부착된 상기 제1 전자석(9a)과 제2 전자석(9b)은 안쪽 둘레면이 폭방향을 따라 홈부(H)와 돌출부(P)가 반복되는 요철면으로 각각 형성되어 있다.Here, the first electromagnet 9a and the second electromagnet 9b attached to the inner circumferential surface of the upper portion of the annular 30 of the first annular member 3a and the second annular member 3b are inside. The circumferential surface is formed with the uneven surface which the groove part H and the protrusion part P repeat in a width direction, respectively.

상기 임펠러(4)는 바깥 둘레면을 따라 같은 간격을 두고 다수개의 임펠러날개(4a)가 부착되고 축방향의 중심부에는 회전축(4b)이 장착되어 앞쪽 및 뒤쪽으로 돌출되며, 상기 각 임펠러날개(4a)의 중간에 형성된 홈에는 자석장착 고리(10)가 끼워져 각 임펠러날개(4a)의 바깥쪽에 걸쳐 둘러싸고 있다. 상기 자석장착 고리(10)의 바깥면 중심에는 둘레방향을 따라 테두리 영구자석(11)이 부착된다.The impeller 4 has a plurality of impeller wings (4a) are attached at equal intervals along the outer circumferential surface and the rotating shaft (4b) is mounted to the central portion in the axial direction protrudes forward and backward, each of the impeller wings (4a) The magnet mounting ring 10 is fitted in the groove formed in the middle of the circumference and surrounds the outer side of each impeller blade 4a. A permanent magnet 11 is attached to the center of the outer surface of the magnet mounting ring 10 along the circumferential direction.

여기서 상기 테두리 영구자석(11)은 바깥 둘레면을 따라 중심부에 홈부(H)가 형성된 형태로 구성되어 있다.Here, the edge permanent magnet 11 is formed in the shape of the groove portion (H) is formed in the center along the outer circumferential surface.

이와 같이 구성된 임펠러(4)는 중간부위가 상기 지지고리(2)에 삽입되어 상기 테두리 영구자석(11)과 테두리 전자석(8)이 서로 마주보도록 하고 있다.The impeller 4 configured as described above has an intermediate portion inserted into the support ring 2 such that the edge permanent magnet 11 and the edge electromagnet 8 face each other.

또한, 서로 마주보는 테두리 영구자석(11)과 3개의 테두리 전자석(8) 중, 테두리 영구자석(11)과 양쪽의 2개의 테두리 전자석(8)은 상기 각 테두리 전자석(8)의 극성변환에 따라 테두리 영구자석(11)과 다른 극성으로 되어 서로 달라붙는 브레이크의 작용을 하거나 자기부상하는 임펠러(4)의 균형을 잡아주는 역할을 하게 되며, 하단부의 테두리 영구자석(11)과 테두리 전자석(8)은 임펠러(4)가 중력에 의해 처지는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.Further, among the edge permanent magnets 11 and the three edge electromagnets 8 facing each other, the edge permanent magnets 11 and the two edge electromagnets 8 on both sides are changed according to the polarity change of the respective edge electromagnets 8. It has a different polarity from the edge permanent magnet (11) to act as a brake to stick to each other or to balance the impeller (4) to the magnetic levitation, the lower edge permanent magnet (11) and the edge electromagnet (8) The role of preventing the impeller 4 from sagging by gravity.

상기 제1 영구자석(5a)은 상기 임펠러(4)의 일측 중심에서 앞쪽으로 돌출된 회전축(4b)에 장착되어 상기 제1 고리형 부재(3a)의 고리형상(30) 상부에 삽입됨으로써 상기 고리형상(30) 안쪽 둘레면에 부착된 제1 전자석(9a)과 서로 마주보도록 하고 있다.The first permanent magnet (5a) is mounted on the rotating shaft (4b) protruding forward from the center of one side of the impeller (4) is inserted into the ring 30 of the first annular member (3a) by the ring The first electromagnet 9a attached to the inner circumferential surface of the shape 30 faces each other.

상기 제2 영구자석(5b)은 상기 임펠러(4)의 타측 중심에서 뒤쪽으로 돌출된 회전축(4b)에 장착되어 상기 제2 고리형 부재(3b)의 고리형상(30) 상부에 삽입됨으로써 상기 고리형상(30) 안쪽 둘레면에 부착된 제2 전자석(9b)과 서로 마주보도록 하고 있다.The second permanent magnet 5b is mounted to the rotation shaft 4b protruding backward from the center of the other side of the impeller 4 so that the second permanent magnet 5b is inserted into an upper portion of the annular 30 of the second annular member 3b. The second electromagnet 9b attached to the inner circumferential surface of the shape 30 faces each other.

여기서 상기 제1 영구자석(5a)과 제2 영구자석(5b)은 바깥쪽 둘레면이 폭방향을 따라 홈부(H)와 돌출부(P)가 반복되는 요철면으로 형성되어 있다.Here, the first permanent magnets 5a and the second permanent magnets 5b are formed with uneven surfaces in which outer grooves H and protrusions P are repeated along the width direction.

상기 토네이도 흡입구(6)는 평평한 고리형상으로 된 중간부위의 한쪽으로 바깥쪽을 향해 지름이 커지는 나팔관과 같은 형상이 연결되어 형성되고, 고리형상으로 된 중간부위의 다른 쪽으로 바깥쪽을 향해 지름이 커지기는 하나, 고리형상으로 된 중간부위의 한쪽에 형성된 나팔관보다 길이가 매우 짧은 나팔관과 같은 형상이 연결되어 형성된다. 상기 토네이도 흡입구(6)의 안쪽 둘레면에는 둘레면을 따라 같은 간격을 두고 약간 비틀어진 다수개의 나선형날개(6a)가 부착된다.The tornado inlet 6 is formed by connecting a shape such as a fallopian tube that grows outward to one side of a flat annular middle portion, and increases in diameter outward to the other side of the annular middle portion. One is, the shape of the fallopian tube, which is very short in length than the fallopian tube formed on one side of the ring-shaped intermediate portion is formed is connected. The inner circumferential surface of the tornado suction port 6 is attached with a plurality of spiral wings 6a slightly twisted at equal intervals along the circumferential surface.

이와 같은 토네이도 흡입구(6)는 고리형상으로 된 중간부위의 다른 쪽에 짧은 길이로 형성된 나팔관의 중심부에 상기 임펠러(4)의 일측면 중심에서 앞쪽으로 돌출된 회전축(4b)이 삽입되어 배치됨으로써 임펠러(4)와 일직선상에 위치하게 된다.The tornado suction port 6 is formed by inserting the rotary shaft 4b protruding forward from the center of one side surface of the impeller 4 to the center of the fallopian tube formed in a short length at the other side of the annular middle portion. It is located in line with 4).

또한, 상기 토네이도 흡입구(6)는 평평한 고리형상(12a)의 상부와 상기 고리형상(12a)의 상부의 하단에 연결되면서 받침대(1) 상의 왼쪽에 끝에 세워지는 지지다리(12b)로 형성된 흡입구 지지대(12)에 의해 지지하는데, 상기 흡입구 지지대(12)의 고리형상(12a) 상부가 토네이도 흡입구(6)의 중간부위의 평평한 고리형상에 끼워져 상기 토네이도 흡입구(6)를 지지하고 있다.In addition, the tornado suction port 6 is connected to the upper end of the flat ring-shaped (12a) and the inlet support formed of a support leg (12b) standing at the end on the left side on the pedestal (1) It is supported by (12), and the upper portion of the annular portion 12a of the inlet support 12 is fitted in a flat annular shape in the middle of the tornado inlet 6 to support the tornado inlet 6.

상기 발전기(7)는 중심부에 상기 임펠러(4)의 타측 중심부에서 뒤쪽으로 돌출된 회전축(4b)이 그대로 연결되어, 회전하게 되는 상기 회전축(4b)이 발전기(7)의 회전자축으로 사용하게 되며, 상기 발전기(7)는 받침대(1)의 오른쪽 끝에서 다리가 있는 발전기지지대(13) 상에 고정되어 지지한다.The generator 7 is connected to the rotary shaft 4b protruding from the other center of the impeller 4 to the center as it is, the rotary shaft 4b to be rotated is used as the rotor shaft of the generator 7 The generator 7 is fixedly supported on a legged generator support 13 at the right end of the pedestal 1.

한편, 상기 받침대(1)의 하부에는 받침대(1)를 회전시키는 회전수단(20)으로써 센서와 기어 및 모터가 설치된다.On the other hand, the lower part of the pedestal 1 is provided with a sensor, a gear and a motor as a rotating means 20 for rotating the pedestal (1).

즉, 상기 받침대(1)의 하단 중심부에는 회전중심축(14)이 장착되고 상기 회전중심축(14)에 주기어(15)가 장착되며, 상기 주기어(15)에는 회전모터(16)의 모터축(16a)에 장착된 모터축 기어(17)가 기어결합된다. 또한 상기 받침대(1)에는 바람의 방향을 감지하는 센서(미도시)가 설치된다.That is, the lower center of the pedestal (1) is equipped with a rotation center shaft 14, the main gear 15 is mounted to the rotation center shaft 14, the main gear 15 of the rotary motor 16 The motor shaft gear 17 mounted on the motor shaft 16a is gear-coupled. In addition, the pedestal 1 is provided with a sensor (not shown) for detecting the direction of the wind.

도 4는 본 발명에 따른 자기부상 브레이크가 설치된 자기부상 풍력발전기의 종단면도 및 주요부 확대 종단면도를 도시한 것이다.Figure 4 shows a longitudinal cross-sectional view and the main portion enlarged longitudinal cross-sectional view of the magnetic levitation wind turbine with a magnetic levitation brake according to the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 받침대(1) 상에 토네이도 흡입구(6)가 설치되고, 서로 결합된 제1 고리형 부재(3a)와 제1 영구자석(5a), 지지고리(2)로 지지된 임펠러(4), 서로 결합된 제2 고리형 부재(3b)와 제2 영구자석(5b), 발전기(7)가 차례로 결합되어 연결되며, 서로 결합된 제1 고리형 부재(3a)와 제1 영구자석(5a)은 회전축(4b)을 통해 상기 임펠러(4)의 일측으로 서로 밀착되도록 결합되며, 서로 결합된 제2 고리형 부재(3b)와 제2 영구자석(5b)은 회전축(4b)을 통해 상기 임펠러(4)의 타측으로 서로 밀착되도록 결합된다.As shown in FIG. 4, a tornado inlet 6 is provided on the pedestal 1 and supported by a first annular member 3a, a first permanent magnet 5a, and a support ring 2 coupled to each other. Impeller (4), the second annular member (3b) coupled to each other and the second permanent magnet (5b), the generator 7 is coupled in turn, the first annular member (3a) and the first 1 permanent magnet (5a) is coupled so as to be in close contact with each other to one side of the impeller (4) through the rotation shaft (4b), the second annular member (3b) and the second permanent magnet (5b) coupled to each other is the rotation shaft (4b) Through) coupled to the other side of the impeller 4 in close contact with each other.

또한, 지지고리(2)에 부착된 테두리 전자석(8)과 임펠러(4)의 자석장착 고리(10)에 부착된 테두리 영구자석(11)은 서로 마주보는 면에 돌출부(P)와 홈부(H)가 각각 형성되어 있어, 상기 테두리 영구자석(11)의 홈부(H)에 테두리 전자석(8)의 돌출부(P)가 삽입되어 약간의 간격을 두고 서로 마주보도록 한다.In addition, the rim electromagnet 8 attached to the support ring 2 and the rim permanent magnet 11 attached to the magnet mounting ring 10 of the impeller 4 have projections P and grooves H on the surfaces facing each other. ) Are each formed, so that the protrusion P of the edge electromagnet 8 is inserted into the groove portion H of the edge permanent magnet 11 so as to face each other at a slight interval.

또, 제1 전자석(9a)과 제1 영구자석(5a), 제2 전자석(9b)과 제2 영구자석(5b)은 서로 마주보는 면이 각각 요철면으로 되어 있어, 상기 요철면의 홈부(H)에 반대편의 돌출부(P)가 교대로 연속적으로 삽입되어 약간의 간격을 두고 서로 마주보도록 한다.In addition, the first electromagnet 9a, the first permanent magnet 5a, the second electromagnet 9b and the second permanent magnet 5b have concave and convex surfaces, respectively, so that the grooves of the concave-convex surface ( The projections (P) on the opposite side to H) are inserted in succession alternately to face each other at a slight interval.

상기 받침대(1)의 하부에 회전중심축과 기어 및 모터 등으로 이루어진 회전수단(20)이 설치됨을 상기한 바와 같다.As described above, the rotating means 20 made of a center of rotation, a gear, a motor, and the like is installed below the pedestal 1.

이와 같이 구성되는 본 발명의 자기부상 브레이크가 설치된 자기부상 풍력발전기의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the magnetic levitation wind power generator with the magnetic levitation brake of the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 테두리 영구자석(11)과 제1 영구자석(5a) 및 제2 영구자석(5b)이 N극 또는 S극으로 되어 있고, 이와 마주보고 있는 상기 테두리 전자석(8)과 제1 전자석(9a) 및 제2 전자석(9b)이 전류의 인가에 의해 같은 극인 N극 또는 S극으로 되면, 서로 같은 극성의 자석에 의한 반발력으로 상기 임펠러(4)는 자기부상을 하게 된다. 상기 임펠러(4)의 자기부상은 중간 테두리 전자석(8)과 테두리 영구자석(11)에 의해 처짐이 없이 자기부상을 하게 된다.First, the edge permanent magnet 11, the first permanent magnet 5a, and the second permanent magnet 5b are N poles or S poles, and the edge electromagnet 8 and the first electromagnet 9a facing each other. ) And the second electromagnet 9b become N poles or S poles which are the same poles by application of current, the impeller 4 causes magnetic injuries due to the repulsive force by magnets having the same polarity. The magnetic levitation of the impeller 4 causes magnetic levitation without sagging by the middle rim electromagnet 8 and the rim permanent magnet 11.

이때, 상기한 바와 같이 임펠러(4)의 둘레에서 서로 마주보는 테두리 영구자석(11)과 3개의 테두리 전자석(8) 중, 아래쪽에서 서로 마주보는 테두리 영구자석(11)과 테두리 전자석(8)은 같은 극성이 되는 것에 의해 임펠러(4)의 자기부상을 보조하기도 하지만, 상기 임펠러(4)가 중력에 의해 처지는 것을 중간에서 받쳐주는 역할을 하고, 상기 임펠러(4) 둘레의 양옆에서 서로 마주보는 테두리 영구자석(11)과 2개의 테두리 전자석(8)은 같은 극성이 되는 것에 의해 임펠러(4)의 자기부상을 보조하기도 하지만, 상기 임펠러(4)의 균형을 잡아주도록 하는 역할을 하게 된다.At this time, the edge permanent magnet 11 and the edge electromagnet 8 facing each other from the bottom of the edge permanent magnet 11 and the three edge electromagnets 8 facing each other around the impeller 4 as described above The magnetic polarity of the impeller 4 may be assisted by being of the same polarity, but the impeller 4 serves to support the sag caused by gravity in the middle, and borders facing each other around the impeller 4. The permanent magnet 11 and the two edge electromagnets 8 assist in the magnetic levitation of the impeller 4 by being of the same polarity, but serve to balance the impeller 4.

또한, 양옆에서 마주보는 테두리 영구자석(11)과 2개의 테두리 전자석(8)은 상기 각 테두리 전자석(8)의 극성 변환에 따라 테두리 전자석(8)이 각각 테두리 영구자석(11)과 다른 극성으로 되어 서로 달라붙어 임펠러(4)를 정지시키는 브레이크의 작용을 하게 된다.In addition, the edge permanent magnets 11 and the two edge electromagnets 8 facing each other have different polarities of the edge electromagnets 8 from the edge permanent magnets 11 according to the polarity change of the respective edge electromagnets 8. And stick to each other to act as a brake to stop the impeller (4).

이후, 상기 임펠러(4)가 자기부상을 한 상태에서 상기 토네이도 흡입구(6)를 통해 바람이 유입되어 임펠러날개(4a) 쪽으로 부는 바람에 의해 자기부상의 상태에 있는 임펠러(4)는 중심부의 회전축(4b)과 함께 회전한다.Then, the impeller (4) in the state of magnetic injury by the wind blowing through the tornado inlet (6) in the state in which the impeller (4) is magnetically injured toward the impeller wing (4a) is a rotating shaft of the center Rotate with 4b.

이때, 상기 토네이도 흡입구(6)에 장착된 나선형날개(6a)에 의해 약한 바람도 소용돌이 형태로 상기 바람이 회전하면서 유입되어 임펠러(4)의 임펠러날개(4a) 쪽으로 공급함으로써, 상기 토네이도 흡입구(6)을 통해 유입되는 바람을 맞는 임펠러(4)는 일직선 형태로 불어오는 바람에 의해 회전하는 보통의 임펠러보다 더 빠르게 회전하게 된다.At this time, by the spiral blade (6a) mounted to the tornado suction port 6, the weak wind is also introduced into the swirl while the wind is rotated and supplied to the impeller wing (4a) of the impeller 4, the tornado suction port (6) The impeller (4) that meets the wind flowing through the) is rotated faster than the normal impeller rotated by the wind blowing in a straight form.

이와 같이 약한 바람에도 빠르게 회전하는 임펠러(4)와 함께 회전하는 회전축(4b)을 발전기(7)의 회전자축으로 사용하는 발전기(7)에서 전기를 생산하게 됨으로써, 바람이 약하게 부는 지역에서도 충분히 경제성이 있는 발전을 할 수 있게 된다.In this way, electricity is generated in the generator 7 using the rotating shaft 4b, which rotates together with the impeller 4 which rotates quickly even in the weak wind, as the rotor shaft of the generator 7, thereby sufficiently economical even in a region where the wind is weak. There is a development that can be made.

또한, 자기부상하고 있는 임펠러(4)의 회전 상태에서, 상기 테두리 전자석(8)과 테두리 영구자석(11), 제1 전자석(9a)과 제1 영구자석(5a), 제2 전자석(9b)과 제2 영구자석(5b)은 서로 마주보는 면이 홈부(H)에 돌출부(P)가 삽입되어 마주보고 있어, 상기 홈부(H) 내에서만 돌출부(P)가 좌우로 이동하도록 제한을 받게 되므로 상기 임펠러(4)의 수평이동을 제한하여 유동이 거의 없는 상태에서 임펠러(4)가 회전을 하게 된다.Further, in the rotating state of the magnetically floating impeller 4, the edge electromagnet 8, the edge permanent magnet 11, the first electromagnet 9a, the first permanent magnet 5a, and the second electromagnet 9b. The second permanent magnets 5b and the second permanent magnets 5b face each other by the protrusion part P inserted into the groove part H, and thus the protrusion part P is limited to move from side to side only in the groove part H. The impeller 4 rotates in a state where there is almost no flow by limiting horizontal movement of the impeller 4.

한편, 상기 토네이도 흡입구(6) 내로 유입되는 바람의 방향은 항상 변할 수 있으므로 상기 받침대(1)에 설치된 회전수단(20)으로 받침대(1)를 회전시키게 된다.On the other hand, since the direction of the wind flowing into the tornado inlet 6 may always be changed, the base 1 is rotated by the rotating means 20 installed in the base 1.

즉, 센서가 바람의 방향을 감지하여 회전모터(16)를 회전시키면 연속적인 동작으로 모터축(16a)에 장착된 모터축 기어(17)가 회전하고, 상기 모터축기어(17)와 기어결합된 주기어(15)가 회전하며, 상기 주기어(15)에 장착된 회전중심축(14)이 회전하여 받침대(1)를 바람이 불어오는 방향으로 회전시킨다.That is, when the sensor detects the wind direction and rotates the rotary motor 16, the motor shaft gear 17 mounted on the motor shaft 16a rotates in a continuous operation, and the gear shaft is coupled to the motor shaft gear 17. The main gear 15 rotates, and the central shaft 14 mounted on the main gear 15 rotates to rotate the pedestal 1 in a wind blowing direction.

이렇게 되면 상기 토네이도 흡입구(6)는 항상 바람이 불어오는 방향에 위치하여 불어오는 바람을 계속해서 유입할 수 있게 된다.In this case, the tornado suction port 6 is always positioned in the direction in which the wind blows, and thus it is possible to continuously introduce the blowing wind.

상기 자기부상을 위한 자석의 세기는 바람직하게는 100G∼수만G의 범위에서 이루어지며, 상기 토네이도 흡입구(6)를 통해 2∼3m/s 정도의 약한 바람이 유입되어도 토네이도 흡입구(6)의 독특한 구조에 의해 임펠러(4)를 충분히 회전시킬 수 있다.The strength of the magnet for magnetic levitation is preferably in the range of 100G to tens of thousands of G, and the unique structure of the tornado inlet 6 even if a weak wind of about 2 to 3m / s is introduced through the tornado inlet 6. The impeller 4 can be rotated enough by this.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 자기부상 브레이크의 작동상태도를 보여주는 임펠러 부분의 종단면도 및 주요부 확대 종단면도를 도시한 것이다.Figures 5a and 5b shows a longitudinal cross-sectional view of the impeller portion and the main portion enlarged longitudinal cross-sectional view showing an operating state diagram of the magnetic levitation brake according to the present invention.

도 5a에 도시한 바와 같이, 풍력발전기가 발전을 하는 가동상태에서는 임펠러(4)가 서로 같은 극성으로 마주보는 제1 및 제2 영구자석(5a)(5b)과 제1 및 제2 전자석(9a)(9b)에 의해 자기부상하여 회전하고(도 4 참조), 테두리 영구자석(8)과 3개의 테두리 전자석(11)에 의해 자기부상을 보조하면서 상기 임펠러(4)가 중력에 의해 처지는 것을 방지함과 동시에 임펠러(4)의 균형을 잡아주는 역할을 하게 된다.As shown in FIG. 5A, in an operating state in which a wind power generator generates power, first and second permanent magnets 5a and 5b and first and second electromagnets 9a in which the impellers 4 face each other with the same polarity. (B) to rotate the magnetic injuries (see FIG. 4) and prevent the impeller 4 from sagging by gravity while assisting the magnetic injuries by the edge permanent magnet 8 and the three edge electromagnets 11. At the same time it serves to balance the impeller (4).

한편, 도 5b에 도시한 바와 같이, 주변환경이 변화되어 10m/s 이상의 아주 강한 바람 등으로 인해 자기부상하고 있는 임펠러(4)의 손상 등이 염려되는 경우에, 임펠러(4)의 양쪽에 각각 위치한 테두리 영구자석(11)과 2개의 테두리 전자석(8)을 서로 다른 극성으로 만드는 것에 의해 상기 임펠러(4)의 회전과 유동을 완전히 정지시키는 브레이크를 작동시키게 된다.On the other hand, as shown in Fig. 5B, when the surrounding environment is changed and the damage of the impeller 4 or the like that is caused by magnetic injury due to a very strong wind or the like of 10 m / s or more is concerned, respectively on both sides of the impeller 4, respectively. By making the edge permanent magnets 11 and the two edge electromagnets 8 of different polarity, the brake which stops the rotation and flow of the impeller 4 completely is activated.

이상과 같이 본 발명에 따른 자기부상 브레이크에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
As described above, the magnetic levitation brake according to the present invention has been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Of course, various modifications may be made.

1 : 받침대 2 : 지지고리
3a : 제1 고리형 부재 3b : 제2 고리형 부재
4 : 임펠러 4a : 임펠러날개
4b : 회전축 5a : 제1 영구자석
5b : 제2 영구자석 6 : 토네이도 흡입구
6a : 나선형날개 7 : 발전기
8 : 테두리 전자석 9a : 제1 전자석
9b : 제2 전자석 10 : 자석장착 고리
11 : 테두리 영구자석 12 : 흡입구 지지대
13 : 발전기 지지대 14 : 회전중심축
15 : 주기어 16 : 회전모터
16a : 모터축 17 모터축 기어
20 : 회전수단 30,12a : 고리형상
31,12b : 지지다리 H : 홈부
P : 돌출부1: base 2: support ring
3a: first annular member 3b: second annular member
4 impeller 4a impeller wings
4b: rotating shaft 5a: first permanent magnet
5b: 2nd permanent magnet 6: tornado suction port
6a: spiral wing 7: generator
8: border electromagnet 9a: first electromagnet
9b: second electromagnet 10: magnet mounting ring
11: edge permanent magnet 12: suction port support
13: generator support 14: rotation center axis
15: main gear 16: rotation motor
16a: motor shaft 17 motor shaft gear
20: rotation means 30, 12a: ring shape
31,12b: Supporting leg H: Groove
P: protrusion

Claims

Impeller blades are attached to the outer surface at intervals along the circumferential direction and the rotating shaft is inserted in the center of both sides, the impeller to rotate with the rotating shaft by the wind received by the impeller wings;
Permanent magnet consisting of a first permanent magnet mounted to the rotating shaft protruding to one side of the impeller, a second permanent magnet mounted to the rotating shaft protruding to the other side of the impeller, and a permanent permanent magnet installed on the outer peripheral portion of the impeller ; And
An electromagnet composed of a first electromagnet facing the first permanent magnet at intervals, a second electromagnet facing the second permanent magnet at intervals, and an edge electromagnet surrounding the edge permanent magnet at intervals; Consisting of;
When the electromagnet becomes the same polarity as the permanent magnet according to the change of the current applied to the electromagnet, the impeller floats due to magnetic levitation, and when the electromagnet becomes different from the permanent magnet, the brake stops the rotating impeller. A magnetic levitation brake characterized in that the function.

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