KR101158880B1 - 이동 물체 부착형 풍력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 물체 부착형 풍력 발전기에 관한 것으로서, 이동 물체의 이동 시 맞은편에서 유입되는 공기의 흐름을 이용하는 것으로 저항을 최소화 하면서도 고효율의 발전이 가능하도록 한 이동 물체 부착형 풍력 발전기를 제공코자 한 것이다.

즉, 본 발명은 이동 물체에 고정하여 사용하는 풍력 발전기(1)에 있어서; 전방에 깔때기 형상의 넓은 유입구(4)를 형성하고, 내측에는 원통형상의 유로(5)를 형성한 합성수지 구성의 몸체(3)와; 상기 몸체(3)의 전방과 후방에 결합되는 +자형의 축지부(6)(7)와; 상기 축지부(6)(7) 사이에 베어링 지지되도록 설치하여 유입구(4)로 유입되는 공기에 의해 자유 회전할 수 있게 한 회전체(9)와; N극과 S극이 교대로 배치되게 회전체(9)에 설치한 영구자석(10)과; 상기 유로(5)를 형성하는 내벽(3a)의 바깥쪽으로 외벽(3b)에 의해 형성된 코일내입부(11) 및 상기 영구자석(10)과 대응하도록 코일내입부(11)에 내장 설치한 코일(12)과; 상기 코일(12)과 전기적으로 연결되며, 몸체(2)의 내부 혹은 외부에 고정 설치되는 정류기를 포함하는 전력변환회로(13)로 구성하였다.

이동 물체 부착형 풍력 발전기, 유로, 회전체, 영구자석, 코일

Description

이동 물체 부착형 풍력 발전기{Wind power of with moving object}

본 발명은 이동 물체 부착형 풍력 발전기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이동 물체의 이동 시 맞은편에서 유입되는 공기의 흐름을 이용하는 것으로 저항을 최소화 하면서도 고효율의 발전이 가능하도록 한 이동 물체 부착형 풍력 발전기를 제공코자 한 것이다.

통상의 풍력 발전기는 자연 상태에서 불어오는 바람을 이용한 고정형이다.

일반적으로 풍력 발전은 석탄과 석유를 이용한 발전과 여타 발전에 비해 환경오염을 발생시키지 않는 친환경적인 발전 형태이다.

또한 풍력은 무한 자연 자원으로서 바람이 발생하는 곳에서는 어디서든 활용이 가능하다. 기존의 고정형 풍력 발전기는 지역적인 제한성과 시기적인 제한성을 가지고 있다. 지역적인 제한성은 바람의 발생이 잦고 풍속이 높은 지역 위주로 풍력 발전이 가능하다는 것이고, 시기적인 제한성은 바람이 발생하는 시간적인 제한성을 말하는 것이다. 바람이 불지 않을 경우 발전기를 통한 전기적인 에너지를 생 성할 수 없으므로 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자는 상기한 종래 고정형으로만 주로 사용하는 풍력 발전기를 이동 물체에서 사용할 수 있도록 본 발명을 연구 개발한 것으로서,

기존의 고정형 위주의 풍력 발전은 앞에서 설명한 바와 같이 지역적인 제한성과 시간적인 제한성을 가지는 바, 이동 물체에 부착토록 구성하여 이동 물체가 이동할 때 이동 물체의 맞은편에서 유입되는 공기의 흐름을 이용한 풍력 발전 형태로 지역적인 제한성과 시기적인 제한성을 극복할 수 있도록 하고, 풍력 발전은 풍차로 유입되는 바람을 이용하여 발전을 하는 특성으로 인하여, 바람과 함께 유입되는 이물질로 인한 날개 회전의 방해와 마모현상을 해결할 수 있도록 하였으며, 이와 더불어, 풍차에서 발생하는 에너지 손실을 최소화 할 수 있도록 함에 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는 이동 물체에 고정하여 사용하는 풍력 발전기에 있어서; 전방에 깔때기 형상의 넓은 유입구를 형성하고, 내측에는 원통형상의 유로를 형성한 합성수지 구성의 몸체와; 상기 몸체의 전방과 후방에는 몸체에 결합되는 +자형의 축지부와; 상기 축지부 사이에 베어링 지지되도록 설치하여 유입 구로 유입되는 공기에 의해 자유 회전할 수 있게 한 회전체와; N극과 S극이 교대로 배치되게 회전체에 설치한 영구자석과; 상기 내벽의 바깥쪽으로 외벽에 의해 형성된 코일내입부 및 상기 영구자석과 대응하도록 코일내입부에 내장 설치한 코일과; 상기 코일과 전기적으로 연결되며, 몸체의 내부 혹은 외부에 고정 설치되는 정류기를 포함하는 전력변환회로로 구성하였다.

또한 상기 회전체는 스크루 형상으로 스크루형 날개를 형성하며, 상기 스크루형 날개에는 유체의 공급방향으로 돌출된 상태에서 회전 반대방향으로 기울어진 보조날개를 형성하거나, 스크루형 날개에는 회전방향으로 경사진 통기공을 일정간격으로 형성한 것을 단독 혹은 복합 구성하였다.

상기 회전체를 구성하는 스크루형 날개가 2피치 이상일 경우 1피치 간격으로 조립되게 구성하였다.

본 발명은 이동 물체에 탈, 부착이 가능한 형태이므로 전기적인 에너지를 주동력으로 활용하는 이동 물체 즉, 전기자동차 등에 적용할 경우 차량을 운행만 하면 발전이 가능하고, 상시 발생하는 전기에너지를 충전할 수 있어, 외부 에너지 의존도를 줄일 수 있는 매우 유용한 발명이다.

이하에서 본 발명의 구성을 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 외형 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 측 단면 사시도, 도 3은 본 발명의 평 단면 사시도를 도시한 것이며, 도 4는 본 발명에서의 영구자석과 코일의 배치상태를 보인 정단면도를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명에 적용된 회전체의 사시도, 도 6은 본 발명에 적용된 회전체의 단면도 등을 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 이동 물체 부착형 풍력 발전기(1)는 브래킷(2)을 이용하여 내구성이 우수한 합성수지 구성의 몸체(3)를 다양한 이동 물체에 고정할 수 있도록 구성되어 있으며, 몸체(3)는 전방에 깔때기 형상의 넓은 유입구(4)가 형성하고, 내측에는 원통형상의 유로(5)를 형성한다.

상기 몸체(3)의 전방과 후방에는 몸체(3)에는 축지부(6)(7)가 결합되어 있으며, 이들 축지부(6)(7)는 개략 +자형의 구성되어 공기 흐름에 지장을 주지 않도록 하며, 특히 전방 축지부(6)에는 철사를 엮어서 구성한 망판(8)을 덧대어 외부로부터 유입될 수 있는 이물의 유입을 최소화 할 수 있게 한다.

상기 몸체(3)의 전방과 후방에 결합되는 축지부(6)(7) 사이에는 회전체(9)를 베어링 지지되도록 설치하여 유입구(4)로 유입되는 공기에 의해 회전체(9)가 자유 회전할 수 있도록 한다.

상기 회전체(9)는 본 발명에 도시된 스크루 형상 이외의 다양한 것이 적용될 수 있음은 당연하다.

상기 회전체(9)에는 N극과 S극이 교대로 배치되게 영구자석(10)을 설치하고, 몸체(3)에는 유로(5)가 내측으로 형성된 내벽(3a)의 바깥쪽으로 코일내입부(11)가 형성되게 외벽(3b)을 설치하고, 이에 상기 영구자석(10)과 대응하는 코일(12)을 내입한다.

상기 영구자석(10)은 고속으로 회전하는 회전체(9)에서 분리되지 않는 구성으로 조립되며, 조립예로 도시되지는 않았지만 후술할 스크루형 날개(9a)에 영구자석(10)을 인서트 결합하거나, 스크루형 날개(9a)의 외부연에 축 방향으로 관통되는 홈을 형성하고, 그 홈에 영구자석(10)을 강제 끼움 결합하는 방법 등을 적용할 수 있다.

또한 도시되지는 않았지만 영구자석(10)을 캡에 인서트 고정하고, 스크루 날개(9a)에 캡 조립홈을 형성하여 캡을 끼움 결합할 수도 있다.

본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이 영구자석(10)은 1피치 내에 4개가 설치되고, 대응하는 코일(12)이 6개 배치되어 있는 구성으로 도시되어 있다.

상기 영구자석(10)의 수와 코일(12)의 수는 발전 용량에 따라 가변 될 수 있음은 당연하다.

상기 회전체(9)는 스크루형 날개(9a)로 형성함이 바람직하다.

상기 회전체(9)를 구성하는 스크루형 날개(9a)에는 회전체(9)의 구동력을 높 일 수 있는 수단이 부가되며, 스크루형 날개(9a)는 단면상으로 볼 때 축부(9b)쪽이 두껍고 단부 쪽이 얇게 형성된다.

상기 스크루형 날개(9a)는 공기의 유입 시 필수적으로 함께 유입되는 이물질을 자연스럽게 통과시키는 기능을 하므로 이물질의 걸림 현상으로 인한 날개의 손상을 방지할 수 있다.

바람직한 예로는 도시된 바와 같이 회전체(9)를 구성하는 스크루형 날개(9a)에 유체의 공급방향으로 돌출된 상태에서 회전 반대방향으로 기울어진 보조날개(9c)를 형성하여 공기 흐름에 의해서 회전체(9)의 자연스러운 회전이 가능하게 한다.

도 7은 본 발명에 적용될 수 있는 다른 예를 보인 회전체 사시도로서, 도시된 바와 같이 회전체(9)를 구성하는 스크루형 날개(9a)에 회전방향으로 경사진 통기공(9d)을 일정간격으로 형성하여 공기 흐름에 의해서 회전체(9)의 자연스러운 회전이 가능하게 한다.

도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 또 다른 예를 보인 회전체 사시도로서, 이는 회전체(9)의 스크루형 날개(9a)에 상기한 구성의 보조날개(9c) 및 통기공(9d)을 복합적으로 형성한 구성이다.

상기 회전체(9)를 구성하는 스크루형 날개(9a)는 적어도 1피치 이상이 되게 구성한다. 일체형으로 스크루형 날개(9a)가 2피치 이상일 경우 일체로 구성할 수도 있으나, 바람직한 예로는 도 5, 도 6과 같이 스크루형 날개(9a)를 1피치 간격으로 조립되게 구성한다. 이의 구성을 상세히 살펴보면 회전체(9)를 구성함에 있어서, 축부(9b)에 스크루형 날개(9a)를 일체 형성하되, 스크루형 날개(9a)를 1피치 간격으로 축부(9b)와 함께 분할하고 분할된 축부(9b)에는 한쪽에 홈을 형성하고, 대응되는 다른쪽은 돌기를 형성하여 상호 끼움 조립하여 일체가 되게 한 것이다.

이러한 조립식 구성은 제작이 매우 유리하며, 회전체(9)의 길이를 사용자가 임의로 제어하기가 쉽다.

상기 회전체(9)에 N극과 S극이 교대로 배치되도록 설치된 영구자석(10)과, 코일내입부(11)에 내입된 코일(12)은 스크루형 날개(9a)의 나선방향으로 설치되어 있다.

상기 코일(12)은 몸체(3) 내부 혹은 외부에 고정 설치되는 정류기를 포함하는 전력변환회로(13)를 전기적으로 연결되고, 전력변환회로(13)에는 배터리 등과 연결하여 생산되는 전력을 저장할 수 있게 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명을 전기자동차, 선박, 항공기, 전기 스쿠터 등에 적용할 수 있는 것으로서,

본 발명을 설치한 상태에서 이동하게 되면 몸체(3) 전방의 깔때기 형상의 넓은 유입구(4)에 의해 모여진 공기가 회전체(9)가 위치하는 유로(5) 쪽으로 공급된다.

이때 회전체(9)의 경우 스크루형 날개(9a)에 보조날개(9c) 등이 형성되어 있어 작은 힘으로도 자연스럽게 회전이 이루어지게 되고, 회전체(9)의 스크루형 날개(9a)에 N극과 S극이 교대로 배치되도록 설치된 영구자석(10)이 회전함에 따라 코일(12)에 자기장이 생겨 전기에너지가 발생되고 이는 전력변환회로(13)를 통해서 배터리 등에 저장되는 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 포괄적인 관점 에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점에 대하여 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

[산업이용 가능성]

본 발명은 전기자동차, 선박, 항공기, 전기 스쿠터 등 이동 물체에 탈, 부착 가능한 형태로, 이동 물체의 이동 시 맞은편에서 유입되는 공기의 흐름을 이용하는 이동 물체 부착형 풍력 발전기로서 이동 물체의 주 동력원뿐만 아니라 보조 동력원으로 활용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 외형 사시도

도 2는 본 발명의 측 단면 사시도

도 3은 본 발명의 평 단면 사시도

도 4는 본 발명에서의 영구자석과 코일의 배치상태를 보인 정단면도

도 5는 본 발명에 적용된 회전체의 사시도

도 6은 본 발명에 적용된 회전체의 단면도

도 7은 본 발명에 적용될 수 있는 다른 예를 보인 회전체 사시도

도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 또 다른 예를 보인 회전체 사시도

■도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:이동 물체 부착형 풍력 발전기 2:브래킷

3:몸체 3a:내벽

3b:외벽 4:유입구

5:유로 6,7:축지부

8:망판 9:회전체

9a:스크루형 날개 9b:축부

9c:보조날개 9d:통기공

10:영구자석 11:코일내입부

12:코일 13:전력변환회로

Claims (6)

1. 고정된 코일(12)과 회전하는 영구자석(10)에 의해 발전되며 이동 물체에 고정하여 사용하는 풍력 발전기(1)에 있어서;

   전방에 깔때기 형상의 넓은 유입구(4)를 형성하고, 내측에는 원통형상의 유로(5)를 형성한 합성수지 구성의 몸체(3)와;

   상기 몸체(3)의 전방과 후방에 결합되는 +자형의 축지부(6)(7)와;

   상기 축지부(6)(7) 사이에 베어링 지지되도록 설치하여 유입구(4)로 유입되는 공기에 의해 자유 회전할 수 있게 한 회전체(9)와;

   N극과 S극이 교대로 배치되게 회전체(9)에 설치한 영구자석(10)과;

   상기 유로(5)를 형성하는 내벽(3a)의 바깥쪽으로 외벽(3b)에 의해 형성된 코일내입부(11) 및 상기 영구자석(10)과 대응하도록 코일내입부(11)에 내장 설치한 코일(12)과;

   상기 코일(12)과 전기적으로 연결되며, 몸체(2)의 내부 혹은 외부에 고정 설치되는 정류기를 포함하는 전력변환회로(13)를 포함하는 이동 물체 부착형 풍력 발전기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전체(9)는 스크루 형상으로 스크루형 날개(9a)를 형성하며,

   상기 스크루형 날개(9a)에는 유체의 공급방향으로 돌출된 상태에서 회전 반대방향으로 기울어진 보조날개(9c)를 형성한 것을 특징으로 하는 이동 물체 부착형 풍력 발전기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 회전체(9)는 스크루 형상으로 스크루형 날개(9a)를 형성하며,

   상기 스크루형 날개(9a)에는 회전방향으로 경사진 통기공(9d)을 일정간격으로 형성한 것을 특징으로 하는 이동 물체 부착형 풍력 발전기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 회전체(9)는 스크루 형상으로 스크루형 날개(9a)를 형성하며,

   상기 스크루형 날개(9a)에는 공기의 공급방향으로 돌출된 상태에서 회전 반대방향으로 기울어진 보조날개(9c)와, 회전방향으로 경사진 통기공(9d)을 일정간격으로 함께 형성한 것을 특징으로 하는 이동 물체 부착형 풍력 발전기.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전체(9)를 구성하는 스크루형 날개(9a)는 적어도 1피치 이상이 되게 구성되고, 단면상으로 볼 때 축부(9b)쪽이 두껍고 단부 쪽이 얇게 형성한 것을 특징으로 하는 이동 물체 부착형 풍력 발전기.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 회전체(9)를 구성하는 스크루형 날개(9a)가 2피치 이상일 경우 축부(9b)와 함께 스크루형 날개(9a)를 1피치 간격으로 분할하여 조립되게 구성한 것을 특징으로 하는 이동 물체 부착형 풍력 발전기.

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