KR101190713B1

KR101190713B1 - 풍력발전장치

Info

Publication number: KR101190713B1
Application number: KR1020110003548A
Authority: KR
Inventors: 조영희
Original assignee: 조영희
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-10-12
Also published as: KR20120082186A

Abstract

본 발명은 바람에 의해 회전하는 로터의 회전력으로 전기를 생산하는 풍력발전기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치는 바람에 의해 회전하는 로터, 상기 로터를 바닥에서 이격시키는 받침대, 및 상기 로터의 회전력으로 전기를 발생하는 발전기를 포함하는 풍력발전장치로서, 상기 로터는 상하로 길게 형성되는 회전축, 상기 회전축을 중심으로 방사상으로 배치되고, 상하로 배치되는 상부 블레이드와 하부 블레이드가 힌지에 의해 서로 연결되어 회전 시 발생하는 원심력에 의해 상기 힌지로 연결된 부분이 상기 회전축의 외측으로 돌출되는 형태로 접히는 메인 블레이드, 상기 상부 블레이드와 상기 회전축을 연결하며 상기 회전축에서 상하 방향으로 이동가능하게 상기 회전축에 결합되는 상부 지지대, 상기 하부 블레이드와 상기 회전축을 연결하며 상기 회전축에 고정되는 하부 지지대, 및 상기 상부 블레이드와 상기 하부 블레이드가 펼쳐진 상태를 유지하도록 상기 하부 지지대의 상부 방향으로 상기 상부 지지대를 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

Description

풍력발전장치{a wind-power generator}

본 발명은 바람에 의해 회전하는 로터의 회전력으로 전기를 생산하는 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전장치는 회전운동을 전기에너지로 변환하는 장치로서, 바람이 로터에 부딪혀 발생하는 양력 및 항력으로 회전력을 발생시키고, 이 회전력을 이용하여 전기를 발생시키는 발전기를 구동함으로써 전기를 생산하는 장치이다.

이러한 풍력발전장치는 로터의 회전축의 위치된 상태에 따라 회전축이 수직된 상태로 위치하는 수직축 풍력발전장치와 회전축이 수평된 상태로 위치하는 수평축 풍력발전장치로 구분된다.

수평축 풍력발전장치는 로터의 정면에서 바람이 불어야만 로터를 회전시킬 수 있기 때문에 설치 장소에 제약이 있는 반면, 수직축 풍력발전기는 바람이 불어오는 방향과는 상관없이 바람만 불면 로터를 회전시킬 수 있기 때문에 설치장소에 제약을 받지 않는다.

최근에는 상기와 같은 이유로 수평축 풍력발전기보다 수직축 풍력발전장치의 설치가 더욱 증가되고 있는 추세이다.

종래의 수직축 풍력발전장치는 상하로 길게 형성된 복수 개의 블레이드가 구비된 로터와, 로터의 회전력에 의해 회전하는 발전기와, 로터를 지면에서 이격시키는 받침대로 구성된다.

이러한 구성을 가지는 종래의 수직축 풍력발전장치는 상하로 길게 형성된 복수 개의 블레이드가 수직축을 중심으로 회전하기 때문에 바람이 불어오는 방향과 상관없이 로터가 회전하여 전기를 생산할 수 있다.

한편, 풍력발전장치는 발전기를 균일한 회전력으로 구동시킬 때, 가장 발전효율이 높다.

하지만, 종래의 수직축 풍력발전장치는 로터와 발전기가 직접 연결되어 발전기를 구동하기 때문에 바람의 속도에 따라 로터의 회전속도가 가변되어 발전기의 효율이 낮은 문제점이 있었다.

또한, 바람이 강하게 불 경우, 로터가 빠르게 회전하는 반면 발전기는 내부 저항에 의해 로터의 회전 속도에 부흥하지 못하기 때문에 회전축에 균열이 발생하여 로터가 쉽게 파손되거나, 로터가 바람의 저항을 많이 받아 로터가 파손되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 로터 또는 발전기의 고장 시 작업자가 직접 로터가 위치되는 부분으로 올라가 정비를 수행하기 때문에 풍력발전장치의 정비가 난해한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 바람에 따라 균일한 속도로 로터가 회전할 수 있으며, 로터의 회전력이 균일하도록 회전력을 변환하여 발전기를 구동함으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있는 풍력발전장치를 제공하는 것이다.

또한, 강한 바람이 불 경우, 로터의 파손을 방지할 수 있는 풍력발전장치를 제공하는 것이다.

또한, 받침대의 길이가 신축가능하도록 구성되어 풍력발전장치를 용이하게 정비할 수 있는 풍력발전장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치는 바람에 의해 회전하는 로터, 상기 로터를 바닥에서 이격시키는 받침대, 및 상기 로터의 회전력으로 전기를 발생하는 발전기를 포함하는 풍력발전장치로서, 상기 로터는 상하로 길게 형성되는 회전축, 상기 회전축을 중심으로 방사상으로 배치되고, 상하로 배치되는 상부 블레이드와 하부 블레이드가 힌지에 의해 서로 연결되어 회전 시 발생하는 원심력에 의해 상기 힌지로 연결된 부분이 상기 회전축의 외측으로 돌출되는 형태로 접히는 메인 블레이드, 상기 상부 블레이드와 상기 회전축을 연결하며 상기 회전축에서 상하 방향으로 이동가능하게 상기 회전축에 결합되는 상부 지지대, 상기 하부 블레이드와 상기 회전축을 연결하며 상기 회전축에 고정되는 하부 지지대, 및 상기 상부 블레이드와 상기 하부 블레이드가 펼쳐진 상태를 유지하도록 상기 하부 지지대의 상부 방향으로 상기 상부 지지대를 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 메인 블레이드는 상기 로터의 회전 시 상기 메인 블레이드가 용이하게 접히도록 원심력을 증가시키는 무게추를 더 포함할 수 있다.

상기 로터는 상기 상부 지지대의 하부에 설치되어 상기 상부 지지대를 따라 상하로 이동하는 제1 감속판, 및 상기 하부 지지대의 상부에 상기 제1 감속판과 이격된 상태로 상기 회전축에 고정설치되는 제2 감속판이 구비되어 상기 블레이드가 접혔을 때 상기 제1 감속판이 상기 제2 감속판에 맞닿아 상기 로터의 회전속도를 감속하는 회전감속부를 더 포함할 수 있다.

상기 메인 블레이드는 상기 회전축의 외측에 위치되는 상기 메인 블레이드의 면에는 일부 절개되어 공기가 체류하는 공기 체류홈이 형성되며, 상기 메인 블레이드의 상하방향의 축을 중심으로 상기 메인 블레이드에 회동 가능하게 결합되어 상기 공기 체류홈을 개폐하는 회동커버, 및 상기 회동커버가 상기 공기 체류홈을 개방 또는 폐쇄하도록 상기 회동커버를 회동시키는 가동부재를 포함할 수 있다.

상기 풍력발전장치는 상기 받침대에 구비되어 상기 로터의 회전력을 변환하여 상기 발전기를 구동하는 회전력 변환기를 더 포함할 수 있다.

상기 회전력 변환기는 상기 로터의 회전축에 결합되는 원판 디스크, 및 상기 원판 디스크를 잡아 상기 로터의 회전을 제동하는 제동기구를 구비하는 제동부를 포함할 수 있다.

상기 회전력 변환기는 상기 회전축이 상부 회전축 및 하부 회전축으로 분할되고, 상기 상부 회전축의 하단에 고정되는 제1 슬립판, 및 상기 하부 회전축의상단에 고정되어 상기 제1 슬립판과 맞닿아 회전력을 전달하는 제2 슬립판을 구비하는 클러치부를 포함할 수 있다.

상기 회전력 변환기는 상기 회전축은 상부 회전축과 하부 회전축으로 분할되고, 상기 상부 회전축의 일단이 결합되고 나선형상으로 형성되는 제1 태엽, 상기 제1 태엽의 타단이 결합되고 상기 제1 태엽의 외부를 감싸는 케이스, 상기 제1 태엽과 반대되는 나선형상으로 형성되고 일단은 상기 케이스에 결합되고 타단은 하부 회전축에 결합되는 제2 태엽을 구비하는 회전력저장부를 포함할 수 있다.

상기 회전력저장부는 상기 케이스가 한 방향으로만 회전하도록 상기 케이스를 지지하는 래치기구를 더 포함할 수 있다.

상기 회전력 변환기는 상기 회전축이 상부 회전축과 하부 회전축으로 분할되고, 상기 상부 회전축과 상기 하부 회전축이 복수의 기어로 연결되어 상부 회전축보다 상기 하부 회전축의 회전 속도를 증대시키는 증속부를 포함할 수 있다.

상기 회전력 변환기는 상기 회전축에 결합되는 구동 기어, 및 상기 구동 기어와 맞물려 원심력에 의해 상기 구동 기어의 회전 속도를 제어하는 속도제어기를 구비하는 속도조절부를 포함할 수 있다.

상기 속도제어기는 상기 구동 기어에 맞물리는 차동 기어가 일단에 구비되어 회전하는 원심축, 상기 원심축에 고정되는 제1 지지판, 상기 제1 지지판과 이격되어 상기 원심축에 상기 원심축의 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하도록 설치되는 제2 지지판, 상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판을 서로 연결하며, 방사상으로 복수 개가 배치되어 원심력에 의해 회전 방향의 외측으로 휘어지는 형태로 상기 제2 지지판을 슬라이딩 이동시키는 탄성편, 상기 탄성편의 중앙 부분에 설치되어 탄성편이 용이하게 휘어지도록 원심력을 증대시키는 중량체, 및 상기 제2 지지판이 상기 원심축을 따라 일정거리 이동하면 상기 제2 지지판에 맞닿아 상기 제2 지지판의 회전속도를 제어하는 속도조절부재를 포함할 수 있다.

상기 발전기는 상기 회전축과 연결되는 구동축, 상기 구동축에 서로 이격되도록 결합되고 복수 개의 안착홈이 방사상으로 형성된 복수 개의 회전판, 상기 복수 개의 회전판의 서로 마주보는 면에 서로 다른 극성을 가지도록 상기 안착홈 안착되는 자석, 및 상기 복수 개의 회전판의 사이 사이에 삽입되며 상기 회전판이 회전 시 상기 자석과 유도전류를 발생하여 전기를 생산하는 코일이 구비된 복수 개의 코일판을 포함할 수 있다.

상기 받침대는 상기 로터가 상단에 구비되고 상부 중앙에 구비되는 메인 롤러 및 하단에 구비되는 제1 롤러를 포함하는 상단 받침부재, 상기 상단 받침부재가 내부로 삽입되도록 관 형상으로 형성되고 하단에 제2 롤러가 구비되는 중간 받침부재, 상기 중간 받침부재가 내부에 삽입되는 하단 받침부재, 상기 중간 받침대의 상부에 끝단이 결합되고 상기 제1 롤러 및 상기 메인 롤러를 차례로 거쳐 상기 하단 받침부재의 하단으로 연장되는 메인 와이어, 상기 하단 받침부재의 내측 상부에 일단이 결합되고 상기 제2 롤러를 거쳐 상기 중간 받침대의 하부에 결합되는 중간 와이어, 및 상기 하단 받침부재의 내부에 삽입되어 상기 메인 와이어를 풀거나 감아 상기 받침대의 길이를 신축하는 권취기구를 포함할 수 있다.

상기 중간 받침부재는 하부에서부터 상부로 내측에 차례로 삽입되도록 복수개가 구비되고, 상기 중간 와이어는 어느 하나의 중간 받침부재를 중심으로 내측에 위치되는 중간 받침부재의 하부에 일단이 결합되고 타단은 상기 어느 하나의 중간 받침부재에 구비되는 제2 롤러를 거쳐 외측에 위치되는 중간 받침대의 상부에 결합될 수 있다.

본 발명에 따르면, 풍속에 따라 로터의 형상이 접어지거나 펴지도록 변화되고, 회전력 변환기가 설치되어 로터의 회전력을 균일하게 발전기에 제공함으로써, 풍력발전장치의 발전효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 강한 바람이 불 경우 로터가 접어져 바람의 저항을 감소시킴으로써, 로터의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 로터의 회동커버가 설치되어 낮은 풍속에서도 로터의 회전력을 향상시킬 수 있다.

또한, 제동부가 설치되어 로터의 회전을 제동할 수 있다.

또한, 클러치부가 설치되어 로터의 회전력을 연결 또는 단속함으로써, 로터에 과도한 토크의 발생 시 회전축의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 회전력저장부가 설치되어 로터의 회전력을 일시적으로 저장하여 바람이 불지 않는 상태에서도 발전기를 가동시킬 수 있다.

또한, 증속부가 설치되어 로터의 회전속도를 증속하여 발전기에 제공함으로써, 풍력발전장치의 발전효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 속도조절부가 설치되어 로터가 빠른 속도로 회전 시 회전축에 저항을 발생시키는 형태로 로터의 회전속도를 균일하게 할 수 있다.

또한, 발전기의 자석이 회전판에 관통된 안착홈에 안착됨으로써, 발전기의 크기를 소형화할 수 있다.

또한, 발전기의 받침대가 길이가 신축 가능하게 구성되어 풍력발전장치의 고장 시 용이하게 정비를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 로터의 작동상태를 도시한 측면도이다.
도 4는 도 2의 A-A선을 따라 절개한 단면도로서, 메인 블레이드의 단면을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2의 A-A선을 따라 절개한 단면도로서, 메인 블레이드의 작동상태를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기를 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 제동부를 도시한 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 클러치부 및 가압기구를 분해한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 클러치부 및 가압기구를 측단면도이다.
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 회전력저장부를 분해한 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 회전력저장부를 도시한 측단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 증속부를 분해한 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 증속부를 도시한 측단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 속도조절부를 분해한 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 속도조절부를 도시한 측단면도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 회전력 변환기의 속도조절부의 작동 상태를 도시한 작동상태도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 발전기를 일부 분해한 분해 사시도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 발전기를 도시한 측단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 받침대를 도시한 측단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치를 구성하는 받침대의 잗동 상태를 도시한 작동상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치(500)는 로터(100)를 포함할 수 있다.

이 로터(100)는 바람이 부딪혀 발생하는 양력과 항력에 의해 수직축을 중심으로 회전할 수 있다.

한편, 로터(100)는 회전축(170)을 포함할 수 있다. 이 회전축(170)은 상하로 길게 형성될 수 있으며, 수직축을 중심으로 회전할 수 있다. 한편, 회전축(170)은 내부가 빈 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 그 내부에 삽입되는 고정축(171)을 포함할 수 있다.

여기서, 고정축(171)은 받침대(400)에 결합되어 고정되고 고정축(171)이 삽입된 회전축(170)만 고정축(171)을 중심으로 회전할 수 있으며, 고정축(171)은 회전축(170)과 같이 내부가 빈 원통 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 회전축(170)은 복수 개로 분할될 수 있으며, 본 명세서에서는 복수 개로 분할된 회전축(170) 중 분할된 부분을 중심으로 상부에 위치되는 회전축(170)을 상부 회전축이라고 일컫고, 하부에 위치되는 회전축(170)을 하부 회전축이라고 일컫는다.

그리고, 고정축(171)의 상단에는 피뢰침(179)가 설치될 수 있다. 이 피뢰침(179)은 낙뢰를 흡수하여 바닥으로 전류를 전송함으로써, 낙뢰로 인한 로터(100)의 파손을 방지할 수 있다.

여기서, 상부 회전축은 로터(100)의 회전축(170)과 직결될 수 있으며, 하부 회전축은 발전기(200)의 구동축(250)과 직결되어 로터(100)의 회전력을 발전기(200)로 직접 전달할 수도 있다.

로터(100)는 메인 블레이드(110)를 포함할 수 있다. 이 메인 블레이드(110)는 바람의 저항을 받아 양력과 항력을 발생시킬 수 있으며, 회전축(170)을 중심으로 방사상으로 복수 개가 배치될 수 있다.

한편, 메인 블레이드(110)는 횡단면의 형상이 유선형으로 형성될 수 있으며, 상하방향으로 그 길이가 길게 형성될 수 있다. 이때, 메인 블레이드(110)의 횡단면의 형상은 회전축(170)을 중심으로 회전축(170)과 마주보는 면보다 회전축(170)과 마주보지 않는 반대방향의 면이 회전축(170)의 외측으로 더 돌출된 곡면을 가지도록 형성될 수 있다.

즉, 메인 블레이드(110)의 양측면이 서로 다른 곡면을 가지도록 형성하여 양력을 발생시킴으로써, 로터(100)의 회전력을 향상시킬 수 있다.

그리고 메인 블레이드(110)는 상단 부분과 하단 부분이 서로 일직선 상에 위치하는 것이 아니라, 메인 블레이드(110)를 측면에서 바라봤을 때, 빗살무늬와 같이 경사지도록 구비될 수 있다. 즉, 메인 블레이드(110)는 수직축에 대해 임의의 각도로 기울어진 상태로 구비될 수 있다.

이 메인 블레이드(110)가 경사지도록 설치됨으로써, 다양한 방향에서 부는 바람에도 메인 블레이드(110)에 바람이 부딪혀 메인 블레이드(110)가 용이하게 회전될 수 있다.

또한, 메인 블레이드(110)는 상부 블레이드(120)와, 이 상부 블레이드(120)의 하부에 위치하는 하부 블레이드(130)로 구성될 수 있으며, 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)는 수평축을 중심으로 서로 회동 가능하도록 힌지(115)에 의해 결합되어 예컨대, 블레이드의 중앙을 중심으로 반으로 접히는 형태로 접힐 수 있다.

이때, 메인 블레이드(110)는 로터(100)의 회전 시 원심력에 의해 힌지(115)로 결합된 부분이 회전축(170)의 반경 방향 외측으로 돌출되는 형태로 접힐 수 있다.

메인 블레이드(110)는 무게추(118)를 더 포함할 수 있다. 이 무게추(118)는 메인 블레이드(110)가 회전 시 용이하게 접힐 수 있도록 원심력을 증대시킬 수 있다. 한편, 무게추(118)는 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)가 힌지(115)로 결합되는 부분에 설치될 수 있으며, 더 구체적으로 힌지(115)에서 회전축(170)의 외측으로 하부 블레이드(130)와 상부 블레이드(120) 사이로 돌출되는 형태로 구비될 수 있다.

그리고, 상부 블레이드(120)과 하부 블레이드(130) 각각에는 탄성판(119)이 설치될 수 있다. 이 탄성판(190)은 상부 블레이드(120)과 하부 블레이드(130)에 힌지(115)로 연결되는 부분에 각각 설치되어 메인 블레이드(110)가 접어졌을 때, 초기 상태로의 복귀를 용이하도록 상부 블레이드(120) 및 하부 블레이드(130)가 펼쳐지는 방향으로 탄성적으로 지지할 수 있다.

즉, 탄성판(119)는 상부 블레이드(120)과 하부 블레이드(130)이 접어졌을 때, 서로 접촉되어 상부 블레이드(120)과 하부 블레이드(130)가 수직하게 펼쳐지는 방향으로 탄성력이 발생하도록 상부 블레이드(120)과 하부 블레이드(130)을 지지할 수 있다.

상부 블레이드(120)에 구비되는 탄성판(119)은 상향되도록 굴곡진 형태로 형성될 수 있으며, 하부 블레이드(130)에 구비되는 탄성판(119)는 하향되도록 굴곡진 형태로 형성될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 블레이드(110)는 회동커버(117) 및 가동부재(116)를 포함할 수 있다.

여기서, 메인 블레이드(110)의 일측 면 더 구체적으로는 메인 블레이드(110)에서 회전축(170)과 마주보는 반대방향의 면에 메인 블레이드(110)의 내부로 공기가 유입되어 체류될 수 있는 공기 체류홈(113)이 형성될 수 있다.

회동커버(117)는 판 형상으로 형성되고 메인 블레이드(110)에 결합되어 메인 블레이드(110)에 형성된 공기 체류홈(113)을 개방 및 폐쇄할 수 있다.

그리고 회동커버(117)의 전방, 더 구체적으로는 메인 블레이드(110)가 회전하는 방향의 전방에 위치되는 회동커버(117)의 부분은 메인 블레이드(110)의 상하 방향 축을 중심으로 회동하도록 힌지핀(H)에 의해 메인 블레이드(110)의 전방 부분에 결합될 수 있다.

여기서, 회동커버(117)가 공기 체류홈(113)을 개방할 때에는 힌지핀(H)을 중심으로 메인 블레이드(110)의 외측으로 벌어지는 형태로 개방하고, 회동커버(117)가 공기 체류홈(113)을 폐쇄할 때에는 외측으로 벌어진 회동커버(117)가 힌지핀(H)을 중심으로 회동되어 공기 체류홈(113)을 덮는 형태로 폐쇄한다.

가동부재(116)는 회동커버(117)를 개방 및 폐쇄할 수 있다. 한편, 가동부재(116)는 지지부(116b), 가압부(116a) 및 연결부(116c)를 포함할 수 있다.

지지부(116b)는 판 형상으로 형성되어 메인 블레이드(110)의 내부의 빈 공간에 위치될 수 있다.

이때, 회동커버(117)에는 힌지(115)가 결합된 부분에서 메인 블레이드(110)의 내부의 빈 공간으로 돌출되도록 절곡된 절곡부(117a)가 형성되고, 이 절곡부(117a)는 회동커버(117)가 메인 블레이드(110)의 외측으로 벌어진 상태, 즉, 공기 체류홈(113)이 개방된 상태로 지지부(116b)에 지지될 수 있다.

가압부(116a)는 메인 블레이드(110)의 외측 더 구체적으로는 메인 블레이드(110)에서 회전축(170)과 마주보는 면의 외측에 위치될 수 있다. 이때, 가압부(116a)는 외측으로 볼록한 곡면을 가지도록 형성될 수 있다.

그리고 연결부(116c)는 메인 블레이드(110)를 관통하여 지지부(116b)와 가압부(116a)를 서로 연결할 수 있으며, 가압부(116a)와 메인 블레이드(110)의 사이에는 스프링(116d)이 설치되어 가압부(116a)가 메인 블레이드(110)의 외측으로 돌출되도록 탄성적으로 지지한다.

이렇게 구성된 메인 블레이드(110)는 가동부재(116)의 가압부(116a)를 누르게 되면, 연결부(116c)로 연결된 지지부(116b)가 회동커버(117)의 절곡부(117a)를 가압하고, 이로 인해 회동커버(117)가 힌지핀(H)을 중심으로 회동하여 회동커버(117)가 공기 체류홈(113)을 밀폐하게 된다.

한편, 메인 블레이드(110)가 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)로 구성될 때, 상부 블레이드(120) 및 하부 블레이드(130) 각각에 동일하게 공기 체류홈(113), 회동커버(117) 및 가동부재(116)가 구비될 수 있다.

이때, 가동부재(116)는 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)가 힌지(115)를 중심으로 서로 접혔을 때, 하부 블레이드(130)의 가동부재(116) 및 상부 블레이드(120)의 가동부재(116)의 가압부(116a)가 서로 접하도록 구비될 수 있다.

즉, 메인 블레이드(110)가 접혔을 때, 하부 블레이드(130)와 상부 블레이드(120)에 각각 구비된 가동부재(116)가 서로 만나 가압됨으로써, 각각에 구비된 회동커버(117)의 절곡부(117a)가 가동부재(116)에 의해 가압되어 공기 체류홈(113)을 밀폐할 수 있다(도 3 내지 도 5 참조).

로터(100)는 상부 지지대(140)를 포함할 수 있다. 이 상부 지지대(140)는 복수의 메인 블레이드(110)의 힌지(115)를 중심으로 상부와 회전축(170)을 서로 연결하여 메인 블레이드(110)에서 발생되는 양력과 항력에 의해 회전축(170)을 회전시킬 수 있다.

한편, 상부 지지대(140)는 중앙에 회전축(170)이 관통되는 관통공이 형성되고, 복수의 막대가 방사상으로 배치되는 형상으로 형성되고, 각 막대의 끝단에 메인 블레이드(110) 더 구체적으로는 상부 블레이드(120)의 측면이 결합될 수 있다.

이때, 상부 블레이드(120)와 상부 지지대(140)는 수평축을 중심으로 회동 가능하도록 힌지핀(H)에 의해 결합될 수 있다.

또한, 상부 지지대(140)는 회전축(170)에 회전축(170)을 따라 상하로 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있다.

로터(100)는 하부 지지대(150)를 포함할 수 있다. 이 하부받침대(400)는 복수의 메인 블레이드(110)의 힌지(115)를 중심으로 하부와 회전축(170)을 서로 연결하여 메인 블레이드(110)에서 발생되는 양력과 항력에 의해 회전축(170)을 회전시킬 수 있다.

한편, 하부 지지대(150)는 중앙에 회전축(170)이 삽입되어 결합되는 관통공이 형성되고, 복수의 막대가 방사상으로 배치되는 형상으로 형성되며, 각 막대의 끝단에 메인 블레이드(110) 더 구체적으로는 하부 블레이드(130)의 측면이 결합될 수 있다.

이때, 하부 블레이드(130)와 하부 지지대(150)는 수평축을 중심으로 회동 가능하도록 힌지핀(H)에 의해 결합될 수 있다.

로터(100)는 탄성부재(175)를 포함할 수 있다. 이 탄성부재(175)는 메인 블레이드(110)가 펼쳐진 상태 즉, 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)가 일직선상의 수직인 상태로 위치하도록 하부 지지대(150)의 상부 방향으로 상부 지지대(140)를 탄성적으로 지지할 수 있다.

한편, 탄성부재(175)는 실시예에서와 같이, 탄성부재(175)가 회전축(170)의 내부에 빈 공간에 삽입되고, 회전축(170)의 상단에는 도르레(173)가 설치되며, 와이어(174)가 탄성부재(175)에서 도르레(173)를 거쳐 상부 지지대(140)의 상부에 연결되는 형태로 구성되어 상부 지지대(140)를 하부 지지대(150)의 상부 방향으로 탄성적으로 지지할 수 있다. 이때, 탄성부재(175)는 인장스프링으로 구현될 수 있다.

그리고, 탄성부재(175)의 하단에는 상부 및 하부가 상호 회동가능하도록 구성되는 공지된 스웨밸(176)이 구비되고, 스웨벨(176)의 하단에는 무게추(177)이 구비될 수 있다.

이 무게추(177)는 탄성부재(175)가 인장되는 반대방향의 탄성부재(175)를 당기는 형태로 탄성부재(175)의 인장력을 조절하여 상부 블레이드(120)과 하부 블레이드(130)가 접어지는 원심력을 조절할 수 있다.

예컨대, 무게추(177)가 무거울 경우, 탄성부재(175)의 인장력이 강화되어 로터(100)의 회전 시 더 큰 원심력이 발생해야만 메인 블레이드(110)가 접어지고, 무게추(177)가 가벼울 경우, 탄성부재(175)의 인장력이 약화되어 로터(100)의 회전 시 작은 원심력으로도 메인 블레이드(110)이 용이하게 접어지는 형태로 메인 블레이드(110)이 접어지는 원심력을 조절할 수 있다.

아울러, 무게추(177)와 탄성부재(175)는 스웨벨(176)에 의해 서로 연결되어 로터(100)의 회전 시 무게추(177)는 정지된 상태로 위치하고, 탄성부재(175)만 로터(100)와 함께 회전하도록 구성될 수 있다.

로터(100)는 회전감속부(160)를 더 포함할 수 있다. 이 회전감속부(160)는 로터(100)의 회전속도가 일정하도록 로터(100)의 회전속도가 빠를 경우 로터(100)의 회전속도를 감속시킬 수 있다.

회전감속부(160)는 제1 감속판(161)과 제2 감속판(162)을 포함할 수 있다. 제1 감속판(161)은 상부 지지대(140)의 하부에 구비되고, 제2 감속판(162)은 회전축(170)에 고정될 수 있다.

이때, 회전축(170)의 내부에 삽입되는 고정축(171)이 회전축(170)의 상부로 돌출되도록 구성되며, 상부 지지대(140)는 고정축(171)에서 상부 및 하부로 슬라이딩 이동하도록 설치된다. 또한, 하부 지지대(150)는 회전축(170)에 고정될 수 있으며, 제2 감속판(162)은 고정축(171)에 고정설치될 수 있다.

그리고, 회전감속부(160)는 로터(100)가 고속으로 회전하여 메인 블레이드(110)가 접힐 경우, 상부 지지대(140)가 하부로 이동하면서 제1 감속판(161)과 제2 감속판(162)이 서로 맞닿아 발생되는 마찰력으로 로터(100)의 회전속도를 감속시킬 수 있다.

아울러, 제2 감속판(162)은 스프링(163)에 의해 고정축(171)의 상부 방향으로 탄성력이 발생하도록 고정축(171)에 지지되어 제1 감속판(161)과 제2 감속판(162)이 서로 맞닿을 때 충격을 흡수하는 동시에 과도한 마찰력이 발생하여 로터(100)가 정지하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 제1 감속판(161)과 제2 감속판(162) 중 적어도 어느 하나에는 마찰력을 증대 시키는 예컨대, 차량을 제동하기 위해 사용되는 브레이크 패드와 같은 마찰부재가 결합될 수 있다.

이렇게 구성된 로터(100)는 메인 블레이드(110)에 바람이 부딪혀 양력과 항력이 발생하면, 회전축(170)을 회전시키게 된다.

이때, 메인 블레이드(110)는 탄성부재(175)가 하부 블레이드(130)의 상부 방향으로 상부 지지대(140)를 지지하기 때문에 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)가 펼쳐진 상태, 즉, 일직선상의 수직인 상태로 위치되어 회전한다.

또한, 회동커버(117)는 상부 블레이드(120) 및 하부 블레이드(130)의 외측으로 벌어져 공기 체류홈(113)을 개방한 상태로 회전한다.

여기서, 풍량이 적을 때에는 회동커버(117)와 공기 체류홈(113)의 사이로 많은 공기가 유입되어 체류되기 때문에 로터(100)의 회전속도를 향상시킬 수 있다.

한편, 풍량이 많을 때에는 상대적으로 로터(100)의 회전속도가 증가되고 이로 인해 원심력이 상승되어 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)가 힌지(115)로 연결된 부분이 외측으로 돌출되는 형태로 상부 블레이드(120) 및 하부 블레이드(130)가 접힌다.

이때, 하부 블레이드(130)는 회전축(170)에 고정된 하부 지지대(150)에 결합되기 때문에 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)가 접히면서 상부 블레이드(120)가 회전축(170)에 이동 가능하도록 설치된 상부 지지대(140)를 회전축(170)의 하부로 당기는 형태로 이동시킨다.

이와 같이, 하부 블레이드(130)와 상부 블레이드(120)가 힌지(115)를 중심으로 접히면서 상부 블레이드(120) 및 하부 블레이드(130)에 각각 구비된 가동부재(116)가 서로 접하여 가압되고, 가동부재(116)의 지지부(116b)가 회동커버(117)에 형성된 절곡부(117a)를 가압하는 형태로 힌지핀(H)을 중심으로 회동커버(117)를 회전시켜 공기 체류홈(113)을 밀폐한다.

이때, 회동커버(117)는 하부 블레이드(130)와 상부 블레이드(120)가 힌지(115)를 중심으로 서로 접히는 만큼 가동부재(116)의 가압력이 달라지기 때문에 회동커버(117)가 공기 체류홈(113)을 점점 밀폐하거나 개방한다.

또한, 하부 블레이드(130)와 상부 블레이드(120)가 힌지(115)를 중심으로 접혀 상부 지지대(140)가 회전축(170)의 하부로 이동하게 되면, 상부 지지대(140)에 구비된 제1 감속판(161)과 고정축(171)에 고정된 제2 감속판(162)이 서로 맞닿게 되어 마찰력에 의해 로터(100)의 회전속도를 감속시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치(500)의 로터(100)는 예컨대, 풍량이 많거나 풍속이 빠를 경우, 메인 블레이드(110) 및 회동커버(117)가 접히고 제1 감속판(161)과 제2 감속판(162)이 서로 맞닿아 로터(100)의 회전속도를 감속시키고, 풍량이 적거나 풍속이 느릴 경우, 메인 블레이드(110) 및 회동커버(117)가 펼쳐지는 동시에 제1 감속판(161)과 제2 감속판(162)이 서로 떨어져 로터(100)의 회전속도를 증가시킬 수 있다.

아울러, 풍량 또는 풍속이 작아지면, 상부 지지대(140)를 지지하는 탄성부재(175)의 탄성력에 의해 상부 지지대(140)가 하부 지지대(150)의 상부로 이동하여 접혀진 메인 블레이드(110)가 펼쳐지는 동시에 가동부재(116)의 가압력을 해제하여 가동부재(116)가 스프링(116d)에 의해 초기 위치로 복귀되기 때문에 회동커버(117)가 메인 블레이드(110)의 외측으로 펼쳐지는 형태로 공기 체류홈(113)을 개방하게 된다.

따라서, 풍량 또는 풍속에 따라 메인 블레이드(110), 회동커버(117)가 접히거나 펼쳐지고, 제1 감속판(161)과 제2 감속판(162)이 맞닿거나 서로 떨어져 로터(100)의 회전속도를 일정하게 함으로써, 풍력발전장치(500)의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치(500)는 회전력 변환기(300)를 포함할 수 있다. 이 회전력 변환기(300)는 로터(100)의 회전력을 변환 예컨대, 로터(100)의 회전력을 감소, 증가, 축적, 또는 정지시킬 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 회전력 변환기(300)는 제동부(310)를 포함할 수 있다. 이 제동부(310)는 로터(100)의 파손 또는 고장 시 로터(100)를 정지시킬 수 있다.

그리고 제동부(310)는 원판 디스크(311), 및 제동기구(312)를 포함할 수 있다.

원판 디스크(311)는 원판 형상으로 형성되고 중앙에 로터(100)의 회전축(170)이 관통하는 형태로 설치되어 회전축(170)과 함께 회전할 수 있다.

그리고, 제동기구(312)는 원판 디스크(311)를 양측 면에서 잡아 로터(100)의 회전을 정지하거나 잡은 것을 해제하여 로터(100)가 회전 가능하게 할 수 있다. 여기서, 제동기구(312)는 차량을 제동하기 위해 설치되는 브레이크 디스크를 잡거나 해제하는 공지된 브레이크 유압실린더로 구현될 수 있다.

회전력 변환기(300)는 하우징(301)을 포함할 수 있다. 이 하우징(301)은 내부가 빈고 밀폐된 원통형상으로 회전력 변환기(300)의 내부에 설치되는 기구 예컨대, 상기한 제동부(310)와 같은 기구들이 이물질 또는 빗물에 의해 훼손되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 하우징(301)의 상부 및 하부에는 회전축(170)이 하우징(301)을 관통하도록 관통공이 형성될 수 있으며, 하우징(301)에 형성된 관통공의 내주에는 관통공에 삽입되는 회전축(170)과 관통공의 사이를 기밀하는 씰링부재(302)가 설치되어 이물질 및 빗물이 하우징(301)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 회전력 변환기(300)는 클러치부(320)를 포함할 수 있다. 이 클러치부(320)는 로터(100)에 의해 회전하는 회전축(170)에 과도한 토크에 의해 회전축(170)이 파손되는 것을 방지하기 위해 로터(100)에서 발전기(200)로 전달되는 회전력을 차단 및 전달할 수 있고, 회전력 변환기(300)의 하우징(301)의 내부에 설치될 수 있다.

이때, 회전축(170)은 상부 회전축과 하부 회전축, 두 개로 분할될 수 있고, 본 실시예에서 상부 회전축은 로터(100)의 회전축(170)이 되고, 브레이크부의 하부에 클러치부(320)를 구성하였다.

한편, 클러치부(320)는 제1 슬립판(321)과, 제2 슬립판(322)을 포함할 수 있다. 이 제1 슬립판(321)은 상부 회전축의 하단에 결합되고, 제2 슬립판(322)은 하부 회전축의 상단에 결합되어 제1 슬립판(321)과 제2 슬립판(322)이 서로 접촉되도록 구성되며, 서로 접촉되는 마찰력에 의해 상부 회전축의 회전력을 하부 회전축으로 전달할 수 있다.

반면, 상부 회전축 또는 하부 회전축에 과도한 토크가 발생 시 서로 맞닿는 마찰력을 극복하게 되면 제1 슬립판(321)과 제2 슬립판(322)이 서로 미끄러지게 되는 형태로 회전력을 차단할 수 있다.

한편, 클러치부(320)는 볼을 포함할 수 있다. 이 볼은 제1 슬립판(321)과 제2 슬립판(322)의 사이에 삽입되어 제1 슬립판(321)과 제2 슬립판(322)을 연결함으로써, 상부 회전축의 회전력을 하부 회전축으로 전달할 수 있다.

이때, 제1 슬립판(321)은 원판 형상으로 형성되고, 상부 회전축의 하단에 결합될 수 있다. 그리고, 제1 슬립판(321)의 저면에는 복수의 볼이 안착될 수 있도록 방사상으로 복수의 볼안착홈(321a)이 형성되며, 복수의 볼안착홈(321a)은 상기 제1 슬립판(321)과 동심원 상으로 형성된 볼안내홈으로 연결될 수 있다.

그리고, 제2 슬립판(322)은 제1 슬립판(321)과 상하로 대칭되도록 형성되어 하부 회전축의 상단에 결합될 수 있다.

한편, 제2 슬립판(322)은 제1 슬립판(321)에 형성된 볼안착홈(321a)과 대응되는 위치에 볼안착홈(322a)이 형성되고, 각 볼안착홈(322a)은 제1 슬립판(321)과 마찬가지로 제2 슬립판(322)과 동심원 상으로 형성된 볼안내홈(322b)으로 연결될 수 있다.

이렇게 구성된 제1 슬립판(321)과 제2 슬립판(322)은 서로 마주하도록 위치되고, 서로 대응되는 위치의 볼안착홈(321a,322a)에는 볼이 삽입된다.

이와 같이 구성된 클러치부(320)는 상부 회전축 또는 하부 회전축에서 과도한 토크의 발생 시 제1 슬립판(321)과 제2 슬립판(322)의 사이에 위치되는 볼이 볼안착홈(321a,322a)에서 이탈되어 제1 슬립판(321)과 제2 슬립판(322)의 사이를 벌려 회전력을 차단하고, 볼안착홈(321a,322a)을 이탈한 볼은 볼안내홈(322b)을 따라 인접한 볼안착홈(321a,322a)에 안착되어 다시 회전력을 연결하는 형태로 회전력을 차단 및 전달할 수 있다.

아울러, 클러치부(320)는 가압기구(330)를 포함할 수 있다. 이 가압기구(330)는 제1 슬립판(321)에 구비되어 제1 슬립판(321)이 상부에서 제2 슬립판(322)을 가압하는 가압력을 조절하는 형태로 회전력을 차단하는 토크를 조절할 수 있다.

예컨대, 가압기구(330)는 토크가 크게 발생할 때 회전력을 차단할 경우에는 제1 슬립판(321)이 제2 슬립판(322)을 가압하는 가압력을 강하고, 토크가 작게 발생할 때 회전력을 차단할 경우에는 제1 슬립판(321)이 제2 슬립판(322)을 가압하는 가압력을 약하게 하는 형태로 회전력을 차단하는 토크를 조절할 수 있다.

한편, 가압기구(330)는 가압부재(331), 안착부(339) 및 손잡이(335)를 포함할 수 있다.

가압부재(331)는 중앙에 회전축(170)이 회전가능하도록 관통되는 축공(331b)이 형성되고 외주 면에 나사산(331a)이 형성되며 하단으로 제1 슬립판(321)을 가압한다.

그리고, 가압부재(331)의 나사산(331a)이 형성된 부분의 상부에서 외측으로 돌출되어 둘레에 복수의 톱니가 형성된 기어부(334)를 포함할 수 있다.

그리고, 안착부(339)는 하우징(301)의 내부에 위치되어 가압부재(331)를 지지하고, 안착부(339)의 중앙에는 가압부재(331)가 삽입되는 삽입공(338)이 형성되며, 삽입공(338)의 내주에는 가압부재(331)의 외주면에 형성된 나사산(331a)과 나사체결되는 나사산(338a)이 형성될 수 있다.

한편, 안착부(339)는 하우징(301)의 내부에서 가압부재(331)가 위치되는 부분으로 돌출형성되는 형태로도 형성될 수 있다.

아울러, 손잡이(335)는 가압부재(331)의 기어부(334)와 맞물리는 기어(336)가 끝단에 구비되며, 안착부(339)의 상부에서 돌출된 결합부(미도시)에서 수평인 상태로 회전 가능하도록 구비될 수 있다. 이때, 기어부(334)와, 손잡이(335)에 구비되는 기어(336)는 회전하는 축이 서로 교차되는 웜과 웜기어 또는 베벨기어일 수 있다.

이렇게 구성된 가압기구(330)는 손잡이(335)를 회전시키면, 손잡이(335)에 구비된 기어(336)가 기어부(334)를 회전시키고, 기어부(334)가 회전되면서 가압부재(331)를 회전시켜 가압부재(331)에 형성된 나사산(331a)이 안착부(339)의 삽입공(338)에 형성된 나사산(338a)과 맞물려 손잡이(335)의 회전 방향에 따라 가압부재(331)가 상부 또는 하부로 이동한다.

따라서, 가압부재(331)가 안착부(339)에서 상부 및 하부로 이동하여 가압부재(331)의 하부에 위치되는 제1 슬립판(321)을 가압하는 가압력을 조절할 수 있다.

이때, 가압부재(331)와 제1 슬립판(321)의 사이에는 탄성력에 의해 제1 슬립판(321)을 가압하도록 탄성부재(337)가 설치될 수 있다. 본 실시예에서의 탄성부재(337)는 테두리가 경사지도록 형성된 접시형 스프링와셔를 복수 개 삽입하여 탄성력에 의해 가압부재(331)가 제1 슬립판(321)을 가압하도록 구성하였다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 회전력 변환기(300)는 회전력저장부(340)를 포함할 수 있다. 이 회전력저장부(340)는 로터(100)의 회전력을 저장하여 저장된 회전력을 발전기(200)에 제공함으로써, 균일한 속도의 회전력을 발전기(200)에 공급할 수 있다.

한편, 회전력저장부(340)는 하우징(301)의 내부에 설치될 수 있으며, 제1 태엽(341), 제2 태엽(342), 그리고 케이스(343)를 포함할 수 있다.

제1 태엽(341)은 띠 형상의 부재가 반경 방향으로 점점 지름이 작아지거나 커지는 형태의 나선으로 형성될 수 있으며, 제2 태엽(342)은 제1 태엽(341)과 반대되는 방향의 나선으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 태엽(341)은 로터(100)의 회전하는 방향과 동일한 방향으로 감기도록 구성될 수 있다.

그리고, 케이스(343)는 제1 태엽(341)과 제2 태엽(342)이 내부에 삽입되도록 내부에 공간이 형성되며, 제1 태엽(341)과 제2 태엽(342)을 각각 수용하도록 케이스(343)의 내부는 격판(346)에 의해 구획될 수 있다. 그리고 케이스(343)의 상부 및 하부 중앙에는 회전축(170)이 관통할 수 있는 관통공(344)이 형성될 수 있다. 한편, 케이스(343)는 상부 케이스(343)와 하부 케이스(343) 둘로 분할되어 서로 결합되는 형태로도 구성될 수 있다.

그리고 제1 태엽(341)의 일측단은 케이스(343)에 결합되고, 제1 태엽(341)의 타측단은 회전축(170) 더 구체적으로는 상부 회전축에 결합된다.

이때, 회전축(170)은 상부 회전축과 하부 회전축 두 개로 분할될 수 있으며, 실시예에서는 회전력저장부(340)가 클러치부(320)의 하부에 구성되어 클러치부(320)에서 제2 슬립판(322)이 결합되는 하부 회전축이 회전력저장부(340)에서는 상부 회전축이 된다.

그리고, 제2 태엽(342)은 제1 태엽(341)의 하부에 위치되며, 제1 태엽(341)과 마찬가지로 제2 태엽(342)의 일측단은 케이스(343)에 결합되고 제2 태엽(342)의 타측단은 회전축(170) 더 구체적으로는 하부 회전축에 결합된다.

여기서, 제1 태엽(341)과 제2 태엽(342)이 회전축(170)에 결합될 때에는 미끄러짐 없이 회전력을 전달하기 위해 제1 태엽(341)과 제2 태엽(342)이 결합되는 회전축(170)의 부분의 외주면에 톱니(170a)를 형성할 수 있다.

그리고, 제1 태엽(341)과 제2 태엽(342)의 회전축(170)에 결합되는 각 부분에는 회전축(170)에 형성된 톱니(170a)와 치합되는 톱니홈(345a)이 내주면에 형성된 원통형상의 결합부재(345)를 결합하여 회전축(170)의 끝단으로 결합부재(345)를 삽입하여 회전축(170)에 형성된 톱니(170a)와 결합부재(345)의 형성된 톱니홈(345a)에 치합되도록 함으로써, 회전축(170)에 제1 태엽(341) 및 제2 태엽(342)을 용이하게 결합시킬 수 있다.

이렇게 구성된 회전력저장부(340)는 상부 회전축이 회전하면서 제1 태엽(341)이 감기면 케이싱은 회전축(170)에 결합되지 않기 때문에 제1 태엽(341)에 의해 제1 태엽(341)이 풀리는 방향(회전축(170)의 회전과 반대방향)으로 회전한다.

그리고 케이싱이 회전하면서 제1 태엽(341)과 반대방향의 나선으로 형성된 제2 태엽(342)을 감게 되고, 제2 태엽(342)은 풀리려는 힘에 의해 제2 태엽(342)에 결합된 하부 회전축을 회전시키게 된다.

따라서, 제1 태엽(341) 및 제2 태엽(342)에 로터(100)의 회전력을 저장하고, 제1 태엽(341) 및 제2 태엽(342)이 풀리면서 저장된 회전력을 발전기(200)에 공급함으로써, 균일한 속도의 회전력을 발전기(200)에 제공하여 발전기(200)의 발전효율을 향상시킬 수 있다.

아울러, 회전력저장부(340)는 래치기구(350)를 더 포함할 수 있다. 이 래치기구(350)는 케이싱이 회전하는 반대방향으로의 회전을 방지하는 동시에 제1 태엽(341) 및 제2 태엽(342)이 급속하게 풀려 케이싱이 빠르게 회전하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 래치기구(350)는 래치판(351)과, 스토퍼(352)를 포함할 수 있다. 래치판(351)은 중앙에 회전축(170)이 회전 가능하도록 관통되고, 원판 형상으로 형성되어 둘레에는 복수의 톱니가 형성되며, 케이싱의 상부 및 하부에 결합될 수 있다.

그리고, 스토퍼(352)는 래치판(351)의 주변에 수평방향으로 힌지핀(H)에 의해 회동가능하도록 설치되고, 래치판(351)이 한 방향으로만 회전하도록 래치판(351)에 형성된 톱니에 걸쳐지는 돌기(352a)가 형성되며, 돌기(352a)가 래치판(351)의 톱니에 밀착되도록 지지하는 스프링(353)이 설치될 수 있다.

이때, 스토퍼(352)는 하우징(301)의 내부에서 래치판(351)이 위치되는 부분으로 돌출된 고정부(355)가 형성되고, 이 고정부(355)에 스토퍼(352)가 래치판(351)을 지지하도록 설치될 수 있다.

따라서, 래치판(351)이 스토퍼(352)에 걸쳐져 케이싱이 제1 태엽(341)이 감기는 방향과 동일한 방향으로 회전을 방지하는 동시에 케이싱의 회전 시 스토퍼(352)가 래치판(351)에 형성된 톱니의 사이 사이에 지지되어 제1 태엽(341) 및 제2 태엽(342)에 의해 케이싱이 빠르게 회전하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 회전력저장부(340)는 복수 개가 설치될 수 있다. 실시예에서는 두 개의 회전력저장부(340)를 연결하여 구성하였다. 즉, 회전력저장부(340)에 제2 태엽(342)에 의해 회전하는 하부 회전축에 다른 회전력저장부(340)의 제1 태엽(341)이 연결되는 형태로 복수 개가 설치될 수 있다. 이때, 래치기구(350)는 복수 개의 회전력저장부(340) 중 어느 하나의 회전력저장부(340)에만 설치될 수도 있다.

도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 회전력 변환기(300)는 증속부(360)를 포함할 수 있다. 이 증속부(360)는 입력되는 회전축(170)의 회전속도보다 출력되는 회전축(170)의 회전 속도를 더욱 빠르게 할 수 있다.

즉, 회전축(170)은 상부 회전축과 하부 회전축 두 개로 분할되고, 상부 회전축에서 전달되는 회전속도가 증속부(360)를 거쳐 하부 회전축이 더 빠른 회전속도로 회전하도록 구성될 수 있다.

실시예에서는 증속부(360)가 회전력저장부(340)의 하부에 설치되어 회전력저장부(340)에서 공급되는 회전력을 전달받아 회전축(170)의 속도를 증속할 수 있으며, 이때, 회전력저장부(340)의 하부 회전축이 증속부(360)에서는 상부 회전축이 되고, 증속부(360)는 하우징(301)의 내부에 설치될 수 있다.

한편, 실시예에서의 증속부(360)는 제1 및 제2 전달부재(361,362), 제1 및 제2 종동 기어(363,364), 그리고 링 기어(365)를 포함할 수 있다.

제1 전달부재(361)는 원판 형상으로 형성되고, 상부에는 회전축(170) 더 구체적으로는 상부 회전축의 하단이 삽입되어 결합되는 축결합부(361a)가 형성되며, 제1 전달부재(361)은 상부 회전축과 함께 회전할 수 있다.

한편, 제1 전달부재(361)는 원판 형상으로 형성되고, 하기에 설명될 링 기어(365)의 상부에 안착되어 링 기어(365)에서 제1 종동 기어(363)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제1 전달부재(361)의 하부에는 복수 개의 제1 종동 기어(363)가 끼워지도록 결합핀(361b)이 복수 개가 설치될 수 있다.

제2 전달부재(362)는 원판 형상으로 형성되고, 링 기어(365)의 내부에 삽입되며, 제2 전달부재(362)의 상면 중앙에는 상부로 돌출된 제1 메인 기어(362a)가 구비될 수 있다. 이 제1 메인 기어(362a)는 제2 전달부재(362)와 함께 회전할 수 있다.

그리고, 제2 전달부재(362)는 제1 전달부재(361)의 하부에 위치될 수 있으며, 제2 전달부재(362)의 하단에는 복수 개의 제2 종동 기어(364)가 끼워지도록 결합핀(362b)이 복수 개가 설치될 수 있다.

링 기어(365)는 링 형상으로 형성되고, 내주에는 제1 및 제2 종동 기어(363,364)와 맞물리는 톱니가 형성될 수 있다.

아울러, 링 기어(365)의 외면은 하우징(301)의 내주 면에 고정될 수 있으며, 링 기어(365)의 하부에는 링 기어(365)의 하단을 밀폐하는 밀폐부(365a)가 형성되고, 밀폐부(365a)의 중앙에는 회전축(170) 더 구체적으로는 하부 회전축이 삽입되는 설치공(365b)가 형성될 수 있다.

제1 종동 기어(363)는 링 기어(365)의 내주에 삽입되어 링 기어(365)의 톱니와 서로 치합되도록 방사상으로 복수 개가 구비될 수 있고, 복수 개의 제1 종동 기어(363)의 중앙에는 제2 전달부재(362)에 구비된 제1 메인 기어(362a)가 복수 개의 제1 종동 기어(363)와 치합되도록 삽입될 수 있다.

이때, 복수 개의 제1 종동 기어(363)는 제1 전달부재(361)에 구비되는 결합핀(361b)에 각각 끼워져 결합핀(361b)를 중심으로 회전할 수 있다.

그리고, 제2 종동 기어(364)는 링 기어(365)의 내주에 삽입되어 링 기어(365)의 톱니와 서로 치합되도록 방사상으로 복수 개가 구비되고, 복수 개의 제2 종동 기어(364)의 중앙에는 회전축(170) 더 구체적으로는 하부 회전축에 구비된 제2 메인 기어(367)가 제2 종동 기어(364)와 서로 치합되도록 결합된다.

이때, 복수 개의 제2 종동 기어(364)는 제2 전달부재(362)에 구비되는 결합핀(362b)에 각각 끼워져 결합핀(361b)를 중심으로 회전할 수 있다.

제2 메인 기어(367)는 복수 개로 구성되는 제2 종동 기어(364)의 중앙에 제2 종동 기어(364)와 서로 치합되도록 삽입될 수 있으며, 제2 메인 기어(367)의 중앙에는 회전축(170) 더 구체적으로는 하부 회전축의 상단이 결합되어 하부 회전축과 함께 회전할 수 있다.

여기서, 제2 메인 기어(367)는 하부 회전축의 상단에 일체로 형성하는 형태로도 구성될 수 있다.

이렇게 구성된 증속부(360)는 로터(100)가 회전하여 상부 회전축을 회전시키면, 상부 회전축에 결합되는 제1 전달부재(361)도 함께 회전하고, 제1 전달부재(361)가 회전하면서, 복수의 제1 종동 기어(363)도 회전축(170)을 중심으로 함께 회전하게 된다.

이때, 복수의 제1 종동 기어(363)는 링 기어(365)에 맞물려 제1 전달부재(361)에 구비된 결합핀(361b)을 중심으로 자전을 하는 동시에 회전축(170)을 중심으로 공전을 하고, 제1 종동 기어(363)가 공전을 하면서, 복수의 제1 종동 기어(363)의 중앙에 위치되는 제1 메인 기어(362a)를 회전시킨다.

그리고, 제1 메인 기어(362a)가 회전하면, 제2 전달부재(362)도 함께 회전하고, 제2 전달부재(362)의 결합핀(362b)에 구비된 제2 종동 기어(364)도 회전축(170)을 중심으로 회전하게 된다.

이때, 제2 종동 기어(364)도 제1 종동 기어(363)와 마찬가지로 링 기어(365)에 치합되어 제2 전달부재(362)에 구비된 결합핀(362a)을 중심으로 자전하는 동시에 회전축(170)을 중심으로 공전하게 되고, 제2 종동 기어(364)가 공전을 하면서, 복수의 제2 종동 기어(364)의 중앙에 제2 종동 기어(364)와 치합되는 제2 메인 기어(367)를 회전시켜 하부 회전축을 회전시킨다.

이러한 회전 과정을 거치면서, 기어의 비율로 인해 입력된 회전 속도 즉, 상부 회전축의 회전 속도보다 출력되는 회전 속도 즉, 하부 회전축의 회전 속도를 더 빠르게 할 수 있다.

또한, 이러한 구성의 증속부(360)는 상부 회전축 또는 하부 회전축 중 어느 하나만 멈췄을 때에도 다른 하나의 회전축은 계속 회전될 수 있기 때문에 어느 하나의 회전축이 갑작스럽게 멈춘 경우에도 다른 하나에 결합된 다른 구성들이 갑작스러운 멈춤에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 회전력 변환기(300)는 속도조절부(370)를 포함할 수 있다. 이 속도조절부(370)는 회전축(170)의 회전속도가 균일하도록 회전축(170)의 속도를 조절할 수 있다.

실시예에서의 속도조절부(370)는 증속부(360)의 하부에 위치되어 속도조절부(370)에서의 회전축(170)은 증속부(360)에서의 하부 회전축이 된다.

한편, 속도조절부(370)는 구동 기어(371)와 속도제어기(380)를 포함할 수 있다. 구동 기어(371)는 회전축(170)의 중앙에 설치되어 회전축(170)과 함께 회전하며, 공지된 평기어로 구현될 수 있다.

그리고, 속도제어기(380)는 원심축(383), 제1 및 제2 지지판(381,382), 탄성편(384), 중량체(386) 및 속도조절부재(385)로 구성될 수 있다.

원심축(383)은 막대 형상으로 형성되고 회전축(170)과 직교되도록 위치될 수 있다. 그리고, 원심축(383)의 끝단에는 구동 기어(371)와 맞물리는 차동 기어(387)가 구비될 수 있다. 여기서, 구동 기어(371) 및 차동 기어(387)는 공지된 웜과웜기어 또는 베벨기어로 구성될 수 있다.

그리고, 원판형상으로 형성된 제1 지지판(381)에 원심축(383)이 관통하는 형태로 설치되며, 제2 지지판(382)도 원판형상으로 형성되어 제1 지지판(381)과 이격된 상태로 원심축(383)에 결합될 수 있다. 이때, 제2 지지판(382)은 원심축(383)을 따라 좌,우로 슬라이딩 이동 가능하도록 설치될 수 있다.

또한, 탄성편(384)은 얇은 판 형상으로 형성되어 제1 지지판(381)과 제2 지지판(382)을 서로 연결하며, 제1 지지판(381)과 제2 지지판(382)에 방사상으로 복수 개가 설치될 수 있다. 여기서, 탄성편(384)은 원심력에 의해 용이하게 휘어지고 원심력이 해제되면 탄성력에 의해 초기 상태로 복귀될 수 있다.

이때, 탄성편(384)의 중앙부분에는 원심력에 의해 탄성편(384)이 용이하게 휘어질 수 있도록 무게를 증가시키는 중량체(386)가 설치될 수 있다.

그리고, 제2 지지판(382)이 제1 지지판(381)이 위치된 방향으로 슬라이딩 이동하였을 때, 제2 지지판(382)과 접촉되어 마찰력을 발생하는 속도조절부재(385)가 제2 지지판(382)와 이격된 상태로 구비될 수 있다.

이 속도조절부재(385)는 힌지핀(H)에 의해 회동 가능하도록 하우징(301)에 설치될 수 있으며, 제2 지지판(382)이 위치되는 방향으로 탄성력이 작용하도록 스프링(388)에 의해 지지될 수 있다. 이때, 속도조절부재(385)는 하우징(301)의 내측으로 돌출된 결합부(389)에 설치될 수 있다.

이렇게 구성된 속도제어기(380)는 회전축(170)이 회전하면서 구동 기어(371)를 회전되면, 구동 기어에 의해 차동 기어(387)가 회전하고, 차동 기어(387)의 회전에 의해 원심축(383)이 회전하면 원심축(383)에 결합된 제1 지지판(381) 및 제2 지지판(382)도 함께 회전한다.

그리고, 원심축(383)이 회전하면서 복수의 탄성편(384)이 원심력에 의해 원심축의 외측으로 벌어지게 되고, 이로 인해 탄성편(384)이 휘어지면서 제2 지지판(382)를 제1 지지판(381)이 위치된 방향으로 슬라이딩 이동시키게 된다.

이때, 원심축(383)의 회전속도가 빨라 원심력이 커진 경우 제2 지지판(382)은 제1 지지판(381)이 위치된 방향으로 이동하고, 제2 지지판(382)은 하우징(301)에 구비된 속도조절부재(385)에 접촉하여 마찰력에 의해 회전속도가 감속된다. 즉, 마찰력에 의해 회전축(170)이 회전하는 저항력을 증대시켜 회전축(170)의 회전속도를 감속한다.

반면, 원심축(383)의 회전속도가 느려 원심력이 작아진 경우, 제1 지지판(381)이 위치된 방향으로 이동되었던 제2 지지판(382)이 초기 위치로 복귀하여, 제2 지지판(382)이 속도조절부재(385)에서 이격되면서 마찰력을 상실한다. 즉, 회전축(170)이 회전속도가 느린 경우, 회전축(170)의 저항력을 제거함으로써, 회전축(170)의 회전을 원활히 한다.

따라서, 회전축(170)의 회전속도가 빠를 경우, 원심축에 의해 회전축(170)의 회전속도를 감속하는 형태로 회전축(170)을 균일한 회전속도로 회전시킬 수 있다.

도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치(500)는 발전기(200)를 포함할 수 있다. 이 발전기(200)는 자석(220)과 코일(240) 사이에 발생되는 유도전류를 이용하여 전기를 생산할 수 있다.

한편, 발전기(200)는 구동축(250), 회전판(210), 자석(220) 및 코일판(230)을 포함할 수 있다. 구동축(250)은 로터(100)의 회전축(170)의 회전력을 전달받으며, 실시예에서와 같이 속도조절부(370)의 하부에 위치되어 속도조절부(370)에 연결된 회전축(170)에 결합될 수 있다.

구동축(250)은 회전축(170)이 내부에 삽입되도록 관통된 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 회전축(170)의 하부 외면에는 복수의 톱니(170a)가 형성되고, 구동축(250)의 상단 부분의 내주면에 회전축(170)이 안착되는 관통공(251)이 형성된다.

그리고, 관통공(251)의 내주면에는 회전축(170)에 형성된 복수의 톱니(170a)와 서로 치합되도록 톱니홈(252)이 형성될 수 있다.

또한, 구동축(250)은 받침대(400)의 상단에서 상부로 돌출되는 지지축(419)에 삽입되어 지지축(419)을 중심으로 회전하도록 삽입될 수 있다. 이때, 지지축(419)과 구동축(250)의 사이에는 구동축(250)의 회전을 원활히 하는 베어링이 복수 개가 설치될 수 있다.

회전판(210)은 원판 형상으로 중앙에 구동축(250)이 관통설치될 수 있으며, 구동축(250)과 함께 회전하고, 구동축(250)의 상하로 서로 이격되도록 복수 개의 회전판(210)이 설치될 수 있다.

그리고, 각 회전판(210)에는 자석(220)이 안착되도록 관통되는 안착공(211)이 방사상 복수 개가 형성될 수 있다.

코일판(230)은 도넛 형상의 판으로 형성되어 중앙에 구동축(250)이 관통되며 , 복수의 회전판(210)의 사이 사이에 위치될 수 있다. 한편, 코일판(230)에는 부채꼴 형상으로 권선된 코일(240)이 방사상으로 복수 개가 구비될 수 있으며, 코일판(230)은 이격부재에 의해 서로 이격된 상태로 받침대(400)에 고정설치될 수 있다.

실시예에서는 세 개의 회전판(210)을 설치하고, 두 개의 코일(240) 판을 세 개의 회전판(210)의 사이 사이에 위치시켰다.

자석(220)은 회전판(210)의 안착공(211)에 삽입되며, 상부 및 하부가 서로 다른 극성을 가지도록 구성될 수 있다. 예컨대, 하나의 자석(220)에 상부는 N극을 가지고 하부는 S극을 가지는 형태로 서로 다른 극성을 가질 수 있다.

그리고, 자석(220)은 영구 자석일 수 있으며, 복수의 회전판(210)에 서로 마주보는 안착공(211)에 안착되는 각각의 자석(220)이 서로 다른 극성을 가지도록 안착될 수 있다.

즉, 복수 개의 회전판(210) 중 어느 하나의 회전판(210)에 안착되는 자석(220)이 상부는 S극이고 하부가 N극인 상태로 안착되면, 어느 하나의 회전판(210)에 하부에 위치되는 회전판(210)에 안착되는 자석(220)은 상부가 S극이 위치되고, 어느 하나의 회전판(210)에 상부에 위치되는 회전판(210)에 안착되는 자석(220)은 하부가 N극이 되도록 구성될 수 있다.

이렇게 구성된 발전기(200)는 회전축(170)이 구동축(250)을 회전하면 구동축(250)에 결합된 복수 개의 회전판(210)도 함께 회전하고, 복수 개의 회전판(210)의 사이 사이에 위치되는 코일판(230)과 회전판(210)에 구비된 자석(220)과의 사이에서 유도전류를 발생시킴으로써, 전기를 생산하게 된다.

따라서, 회전판(210)에 관통된 안착공(211)에 자석(220)을 삽입하도록 구성함으로써, 발전기(200)의 크기를 최소화할 수 있으며, 복수 개의 회전판(210)을 설치하여 발전기(200)의 발전용량을 향상시킬 수 있다.

도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 다른 풍력발전장치(500)는 받침대(400)를 포함할 수 있다. 이 받침대(400)는 로터(100)가 더 많은 바람을 받을 수 있도록 로터(100)를 지면에서 이격시킬 수 있다. 한편, 받침대(400)의 하단은 바닥에 고정설치되고, 받침대(400)의 상단에는 지지축(419)이 구비될 수 있다.

그리고, 받침대(400)는 그 길이가 신축 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 받침대(400)는 상단 받침부재(410), 중간 받침부재(430), 하단 받침부재(450), 메인 와이어(415), 중간 와이어(435) 및 권취기구(470)를 포함할 수 있다.

상단 받침부재(410)는 상단에 회전력 변환기(300)가 설치되는 플렌지(417)가 구비될 수 있으며, 내부가 빈 사각의 관 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상단 받침부재(410)의 내부의 상부 중앙에는 메인 롤러(411)가 구비될 수 있다. 이 메인 롤러(411)는 상단 받침부재(410)의 측면을 관통하는 힌지핀에 의해 상단 받침부재(410)에 설치되어 상단 받침부재(410)의 내부에서 힌지핀을 중심으로 회전 가능하도록 설치될 수 있다.

또한, 상단 받침부재(410)의 하단 양측 중앙부분에는 회전가능하도록 제1 롤러(210)가 각각 구비될 수 있다. 이때, 제1 롤러(210)는 상단 받침부재(410)의 내측 및 외측으로 돌출되는 크기로 형성될 수 있다.

중간 받침부재(430)는 사각의 관 형상으로 형성될 수 있으며, 상부에는 내측으로는 상단 받침부재(410)가 상하로 슬라이딩 이동 가능하도록 삽입될 수 있다. 그리고, 중간 받침부재(430)의 하단에는 회전가능하도록 제2 롤러(433)가 구비될 수 있다.

아울러, 하단 받침부재(450)는 사각의 관 형상으로 형성되고, 내부에 중간 받침부재(430)가 상하로 슬라이딩 이동가능하도록 삽입될 수 있다. 그리고, 하단 받침부재(450)의 하단 둘레에는 외측으로 돌출되어 하단 받침부재(450)를 바닥에 고정시키는 받침부(451)가 구비될 수 있다.

한편, 메인 와이어(415)의 일단은 중간 받침부재(430)의 내측 상부에 고정되고, 메인 와이어(415)의 타단은 상단 받침부재(410)의 하부에 구비된 제1 롤러(413)를 거쳐 상향되며, 제1 롤러(413)의 상부에 구비된 메인 롤러(411)를 거쳐 다시 하향되어 하단 받침부재(450)의 하부까지 연장되도록 설치된다.

그리고, 하단 받침부재(450)의 하부에 연장된 메인 와이어(415)의 타단은 하기에 설명될 권취기구(470)에 연결될 수 있다.

중간 와이어(435)는 일단은 하단 받침부재(450)의 내측 상부에 결합되며, 중간 받침부재(430)에 구비된 제2 롤러(433)를 거쳐 상향되고, 그 타단은 상단 받침부재(410)의 하단 더 구체적으로는 상단 받침부재(410)에 구비된 제1 롤러(413)가 설치된 부분에 고정된다.

권취기구(470)는 메인 와이어(415)를 드럼(471)에 감거나 풀 수 있다. 한편, 권취기구(470)는 모터 또는 유압에 의해 드럼(471)을 회전시킬 수 있다.

아울러, 중간 받침부재(430)는 복수 개가 서로 결합하는 형태로 구성될 수 있다. 즉, 중간 받침부재(430)는 받침대(400) 길이가 더 긴 길이로 신축 가능하도록 복수 개가 서로 연결되는 형태로 구성될 수 있다.

이때, 복수 개의 중간 받침부재(430)는 하부에서 상부에 위치될수록 점점 작은 둘레를 가지도록 형성되어 서로 삽입되고, 가장 상부에 위치되는 중간 받침부재(430)에는 상단 받침부재(410)가 삽입되며, 가장 하부에 위치되는 중간 받침부재(430)는 하단 받침부재(450)의 내부로 삽입되도록 구성된다.

그리고, 각 중간 받침부재(430)는 중간 와이어(435)에 서로 연결된다.

이때, 중간 와이어(435)는 어느 하나의 중간 받침부재(430)를 중심으로 하부에 위치되는 중간 받침부재(430) 즉, 어느 하나의 중간 받침부재(430)가 삽입되는 중간 받침대(430)의 내측 상단에 일단이 결합되고, 중간 와이어(435)의 타단은 상기 어느 하나의 중간 받침부재(430)에 구비된 제1 롤러(433)를 거쳐 상향되어 상기 어느 하나의 중간 받침부재(430)의 상부 더 구체적으로는 상기한 어느 하나의 중간 받침부재(430)의 내부에 삽입되는 하단에 결합될 수 있다.

이렇게 구성된 받침대(400)는 예컨대, 권취기구(470)가 드럼을 회전시켜 메인 와이어(415)를 감으면, 메인 와이어(415)가 하부로 당겨진다. 그리고 메인 와이어(415)는 메인 롤러(411)를 중심으로 하부로 당겨지는 메인 와이어(415)의 반대방향에 위치되는 메인 와이어(415)의 부분은 상부로 당겨지고, 이 상부로 당겨지는 메인 와이어(415)의 중간에는 제1 롤러(413)가 걸쳐있기 때문에 중간 받침부재(430)에 삽입된 상단 받침부재(410)가 중간 받침부재(430)에서 상부로 이동한다.

그리고, 상단 받침부재(410)가 상부로 이동하면 상단 받침부재(410)에 결합된 중간 와이어(415)도 상부로 당겨지고, 중간 와이어(435)에는 제2 롤러(433)가 걸쳐있기 때문에 하단 받침부재(450)의 상부로 중간 받침부재(430)도 상부로 이동하게 된다.

한편, 중간 받침부재(430)가 복수 개가 설치된 경우에도 상기한 과정에 의해 메인 와이어(415)가 권취기구(470)에 의해 당겨지면 상부로 각각 이동하는 형태로 받침대(400)의 길이가 신장하게 된다.

반면, 권취기구(470)의 드럼(471)에 감겨진 메인 와이어(415)를 풀면 권취기구(470)에서 메인 와이어(415)가 풀어지면서 상단 받침부재(410)가 중간 받침부재(430)의 하부로 이동하여 삽입되고, 중간 받침부재(430)는 하단 받침부재(450)의 내부로 삽입되는 형태로 받침대(400)의 길이가 축소된다.

이때, 중간 받침부재(430)가 복수 개가 설치된 경우에도 상기한 과정에 의해 상부에서 하부로 차례로 복수의 중간 받침부재(430)가 각 중간 받침대(430)의 내부에 삽입되어 받침대(400)의 길이가 축소될 수 있다.

한편, 지지축(419)의 중앙에는 회전축(170)의 내부로 삽입된 고정축(171)이 고정될 수 있다.

이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치(500)는 원심력에 의해 외측으로 벌어지는 형태로 접혀지는 메인 블레이드(110)가 구비된 로터(100) 상부에 설치된다. 그리고 로터(100)에는 급속한 회전을 방지하는 회전감속부(160)가 구비되며, 메인 블레이드(110)에는 메인 블레이드(110)에 밀착되거나 외측으로 펼쳐지는 형태의 회동커버(117)가 구비된다.

그리고, 로터(100)의 하부에는 로터(100)의 회전축(170)에는 회전력 변환기(300)가 설치된다. 회전력 변환기(300)는 이물질이 유입을 방지하도록 하우징(301)으로 둘러싸여 있으며, 그 내부에는 회전축(170)의 회전을 제동하는 제동부(310), 회전축(170)의 회전력을 차단 및 연결하는 클러치부(320), 회전축(170)의 회전력을 저장하는 회전력저장부(340), 회전축(170)의 속도를 증속하는 증속부(360), 회전축(170)의 속도를 균일하게 하는 속도조절부(370)가 회전축(170)의 상부에서 하부로 차례로 설치된다.

여기서, 본 실시예에서는 회전력 변환기(300)가 제동부(310), 클러치부(320), 회전력저장부(340), 증속부(360), 속도조절부(370)를 모두 포함하는 것으로 도시되었지만, 상기한 구성부 중 적어도 어느 하나 이상의 구성부를 포함하도록 구성될 수 있다.

그리고, 받침대(400)는 바닥에 고정설치되고 받침대(400)의 상부에는 지지축(410)이 구비되어 여기에 발전기(200)가 결합된다. 여기서, 발전기(200)도 하우징(301)의 내부에 위치될 수 있다.

또한, 받침대(400)는 길이가 신축 가능하도록 상부 받침부재(410)과 복수의 중간 받침부재(430) 및 하단 받침부재(450)에 서로 삽입되는 형태로 결합되고, 메인 와이어(415) 및 중간 와이어(435)에 의해 서로 연결되도록 구성된다.

이렇게 구성된 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치(500)는 바람의 세기가 약할 경우, 로터(100)의 회전속도가 빠르지 않기 때문에 메인 블레이드(110)가 펼쳐진 상태 즉, 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)가 수직 일직선 상태로 로터(100)가 회전하게 된다.

로터(100)가 회전하면, 로터(100)의 회전축(170)에 결합된 회전력 변환기(300)를 통해 로터(100)의 회전력을 변환한 상태로 발전기(200)의 구동축(250)을 회전시켜 전기를 생산하게 된다.

여기서, 바람의 세기가 약할 경우, 회전력 변환기(300)는 로터(100)의 회전축(170)이 회전하면, 회전력저장부(340)에 회전력을 저장하고, 증속부(360)에서 회전속도를 증속하여 발전기(200)를 작동하여 전기를 생산하게 된다.

이때, 바람의 세기가 약할 경우 로터(100)가 회전하지 못하는 경우가 발생될 수 있기 때문에 로터(100)의 회전력을 회전력저장부(340)에 저장하여 그 저장된 회전력으로 발전기(200)를 작동시킴으로써, 균일한 회전력을 발전기(200)에 제공하여 발전기(200)의 발전효율을 향상시킬 수 있다.

반면, 바람의 세기가 점점 강해질 경우, 로터(100)의 회전속도가 빠르기 때문에 메인 블레이드(110)의 중앙 부분 더 구체적으로는 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)가 결합된 힌지(115) 부분이 반경방향의 외측으로 돌출되는 형태로 접혀져 메인 블레이드(110)와 바람이 접촉하는 면적을 줄임으로써, 로터(100)의 회전속도를 감속시킨다.

여기서, 메인 블레이드(110)가 원심력에 의해 접힐 때, 상부 지지대(140)가 회전축(170)의 하부로 이동하게 되고, 바람이 더 큰 세기로 불 경우, 메인 블레이드(110)가 완전히 접어지게 되면 제1 감속판(161)과 제2 감속판(162)이 서로 접촉하여 마찰력에 의해 로터(100)의 회전속도를 감속시킨다.

또한, 메인 블레이드(110)가 원심력에 의해 접힐 때, 상부 블레이드(120)와 하부 블레이드(130)의 각각에 구비된 가압부재(331)가 서로 접촉하여 가압하면서, 각각 구비된 회동커버(117)를 회동시켜 공기 체류홈(113)을 밀폐한다. 이와 같이 바람이 셀 경우에는 회동커버(117)가 메인 블레이드(110)에 밀착되어 공기 체류홈(113)을 밀폐함으로써, 메인 블레이드(110)의 바람의 저항력을 감소시켜 로터(100)의 회전속도를 감속한다.

이때, 바람의 세기가 강해 회전축(170)에 과도한 토크가 발생될 경우, 클러치부(320)에 구비된 제1 슬립판(321)과 제2 슬립판(322)의 사이에 볼이 이탈되어 제1 슬립판(321)과 제2 슬립판(322)이 서로 떨어지는 형태로 회전력의 전달을 방지하게 된다.

또한, 바람의 세기가 강해 회전축(170)이 빠른 속도로 회전할 경우, 속도조절부(370)에서 원심력에 의해 탄성편(384)이 원심축(383)의 회전하는 반경방향의 외측으로 벌여져 제2 지지판(382)을 제1 지지판(381)이 위치된 방향으로 당기게 되고, 제2 지지판(382)은 속도조절부재(385)와 접촉하여 마찰력을 발생시킨다. 따라서, 회전축(170)의 회전속도가 빠른 경우, 회전축(170)에 저항을 발생시킴으로써, 회전축(170)의 회전속도를 조절할 수 있다.

아울러, 로터(100)가 파손되거나 고장으로 인해 로터(100)의 회전을 멈춰야 할 경우, 제동부(310)의 제동기구(312)를 작동시켜 회전축(170)에 결합된 원판 디스크(311)를 파지함으로써, 로터(100)를 제동할 수 있다.

또한, 로터(100)가 파손되거나 고장으로 인해 로터(100)를 수리할 때에는 권취기구(470)를 작동하여 상단 받침부재(410), 복수의 중간 받침부재(430)가 하단 받침부재(450)에 상부에서 차례로 삽입되는 형태로 받침대(400)의 길이를 축소시켜 수리를 수행한다.

그리고, 수리가 끝나면 다시 권취기구(470)을 작동하여 상단 받침부재(410), 복수의 중간 받침부재(430)가 하단 받침부재(450)에서 상부로 차례로 상향되는 형태로 받침대(400)의 길이를 신장시켜 로터(100)를 바닥에서 다시 상부로 위치시킨다.

따라서, 바람의 세기에 따라 로터(100)의 회전속도가 균일하도록 발전기(200)에 제공함으로써, 발전기(200)의 발전효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 로터(100)가 접히도록 구성되어 강한 바람의 발생 시 로터(100)의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 회전력저장부(340)가 구비되어 로터(100)가 회전하지 못할 때에도 발전기(200)에 회전력을 제공하여 발전을 할 수가 있다.

또한, 클러치부(320)가 구비되어 로터(100) 또는 발전기(200)로 회전력을 전달하는 회전축(170)에 과도한 토크가 발생될 경우 회전력을 차단할 수 있기 때문에 회전축(170)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 발전기(200)는 회전판(210)에 안착공(211)을 형성하고 안착공(211)에 자석(220)을 안착함으로써, 발전기(200)의 크기를 최소화할 수 있다.

또한, 받침대(400)의 길이를 신축할 수 있어 로터(100)을 용이하게 수리할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100: 로터 110: 메인 블레이드
113: 공기 체류홈 115: 힌지
116: 가동부재 116a: 가압부
116b: 지지부 116c: 연결부
116d,163,353,388: 스프링 117: 회동커버
117a: 절곡부 118,177: 무게추
119: 탄성판 120: 상부 블레이드
130: 하부 블레이드 140: 상부 지지대
150: 하부 지지대 160: 회전감속부
161: 제1 감속판 162: 제2 감속판
170: 회전축 170a: 톱니
171: 고정축 173: 도르레
174: 와이어 175,337: 탄성부재
176: 스웨벨 200: 발전기
210: 회전판 211: 안착공
220: 자석 230: 코일판
240: 코일 250: 구동축
251: 관통공 252,345a: 톱니홈
300: 회전력 변환기 301: 하우징
302: 씰링부재 310: 제동부
311: 원판 디스크 312: 제동기구
320: 클러치부 321: 제1 슬립판
321a,322a: 볼안착홈 322: 제2 슬립판
322b: 볼안내홈 330: 가압기구
331: 가압부재 331a,338a: 나사산
331b: 축공 334: 기어부
335: 손잡이 336: 기어
338: 삽입공 339: 안착부
340: 회전력저장부 341: 제1 태엽
342: 제2 태엽 343: 케이스
344: 관통공 345: 결합부재
346: 격판 350: 래치기구
351: 래치판 352: 스토퍼
352a: 돌기 355: 고정부
360: 증속부 361: 제1 전달부재
361a: 축결합부 361b,362b: 결합핀
362: 제2 전달부재 362a: 제1 메인 기어
363: 제1 종동 기어 364: 제2 종동 기어
365: 링 기어 365a: 밀폐부
365b: 설치공 367: 제2 메인 기어
370: 속도조절부 371: 구동 기어
380: 속도제어기 381: 제1 지지판
382: 제2 지지판 383: 원심축
384: 탄성편 385: 속도조절부재
386: 중량체 387: 차동 기어
389: 결합부 400: 받침대
410: 상단 받침부재 411: 메인 롤러
413: 제1 롤러 415: 메인 와이어
417: 플렌지 419: 지지축
430: 중간 받침부재 433: 제2 롤러
435: 중간 와이어 450: 하단 받침부재
451: 받침부 470: 권취기구
H: 힌지핀 500: 풍력발전장치

Claims

바람에 의해 회전하는 로터, 상기 로터를 바닥에서 이격시키는 받침대, 및 상기 로터의 회전력으로 전기를 발생하는 발전기를 포함하는 풍력발전장치로서,
상기 로터는
상하로 길게 형성되는 회전축,
상기 회전축을 중심으로 방사상으로 배치되고, 상하로 배치되는 상부 블레이드와 하부 블레이드가 힌지에 의해 서로 연결되어 회전 시 발생하는 원심력에 의해 상기 힌지로 연결된 부분이 상기 회전축의 외측으로 돌출되는 형태로 접히는 메인 블레이드,
상기 상부 블레이드와 상기 회전축을 연결하며 상기 회전축에서 상하 방향으로 이동가능하게 상기 회전축에 결합되는 상부 지지대,
상기 하부 블레이드와 상기 회전축을 연결하며 상기 회전축에 고정되는 하부 지지대, 및
상기 상부 블레이드와 상기 하부 블레이드가 펼쳐진 상태를 유지하도록 상기 하부 지지대의 상부 방향으로 상기 상부 지지대를 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서,
상기 메인 블레이드는
상기 로터의 회전 시 상기 메인 블레이드가 용이하게 접히도록 원심력을 증가시키는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서,
상기 로터는
상기 상부 지지대의 하부에 설치되어 상기 상부 지지대를 따라 상하로 이동하는 제1 감속판, 및
상기 하부 지지대의 상부에 상기 제1 감속판과 이격된 상태로 상기 회전축에 고정설치되는 제2 감속판이 구비되어 상기 블레이드가 접혔을 때 상기 제1 감속판이 상기 제2 감속판에 맞닿아 상기 로터의 회전속도를 감속하는 회전감속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서,
상기 메인 블레이드는
상기 회전축의 외측에 위치되는 상기 메인 블레이드의 면에는 일부 절개되어 공기가 체류하는 공기 체류홈이 형성되며,
상기 메인 블레이드의 상하방향의 축을 중심으로 상기 메인 블레이드에 회동 가능하게 결합되어 상기 공기 체류홈을 개폐하는 회동커버, 및
상기 회동커버가 상기 공기 체류홈을 개방 또는 폐쇄하도록 상기 회동커버를 회동시키는 가동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서,
상기 풍력발전장치는 상기 받침대에 구비되어 상기 로터의 회전력을 변환하여 상기 발전기를 구동하는 회전력 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제5항에 있어서,
상기 회전력 변환기는
상기 로터의 회전축에 결합되는 원판 디스크, 및 상기 원판 디스크를 잡아 상기 로터의 회전을 제동하는 제동기구를 구비하는 제동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제5항에 있어서,
상기 회전력 변환기는
상기 회전축이 상부 회전축 및 하부 회전축으로 분할되고,
상기 상부 회전축의 하단에 고정되는 제1 슬립판, 및 상기 하부 회전축의상단에 고정되어 상기 제1 슬립판과 맞닿아 회전력을 전달하는 제2 슬립판을 구비하는 클러치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제5항에 있어서,
상기 회전력 변환기는
상기 회전축은 상부 회전축과 하부 회전축으로 분할되고,
상기 상부 회전축의 일단이 결합되고 나선형상으로 형성되는 제1 태엽, 상기 제1 태엽의 타단이 결합되고 상기 제1 태엽의 외부를 감싸는 케이스, 상기 제1 태엽과 반대되는 나선형상으로 형성되고 일단은 상기 케이스에 결합되고 타단은 하부 회전축에 결합되는 제2 태엽을 구비하는 회전력저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제8항에 있어서,
상기 회전력저장부는
상기 케이스가 한 방향으로만 회전하도록 상기 케이스를 지지하는 래치기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제5항에 있어서,
상기 회전력 변환기는
상기 회전축이 상부 회전축과 하부 회전축으로 분할되고,
상기 상부 회전축과 상기 하부 회전축이 복수의 기어로 연결되어 상부 회전축보다 상기 하부 회전축의 회전 속도를 증대시키는 증속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제5항에 있어서,
상기 회전력 변환기는
상기 회전축에 결합되는 구동 기어, 및 상기 구동 기어와 맞물려 원심력에 의해 상기 구동 기어의 회전 속도를 제어하는 속도제어기를 구비하는 속도조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제11항에 있어서,
상기 속도제어기는
상기 구동 기어에 맞물리는 차동 기어가 일단에 구비되어 회전하는 원심축,
상기 원심축에 고정되는 제1 지지판,
상기 제1 지지판과 이격되어 상기 원심축에 상기 원심축의 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하도록 설치되는 제2 지지판,
상기 제1 지지판과 상기 제2 지지판을 서로 연결하며, 방사상으로 복수 개가 배치되어 원심력에 의해 회전 방향의 외측으로 휘어지는 형태로 상기 제2 지지판을 슬라이딩 이동시키는 탄성편,
상기 탄성편의 중앙 부분에 설치되어 탄성편이 용이하게 휘어지도록 원심력을 증대시키는 중량체, 및
상기 제2 지지판이 상기 원심축을 따라 일정거리 이동하면 상기 제2 지지판에 맞닿아 상기 제2 지지판의 회전속도를 제어하는 속도조절부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서,
상기 발전기는
상기 회전축과 연결되는 구동축,
상기 구동축에 서로 이격되도록 결합되고 복수 개의 안착홈이 방사상으로 형성된 복수 개의 회전판,
상기 복수 개의 회전판의 서로 마주보는 면에 서로 다른 극성을 가지도록 상기 안착홈 안착되는 자석, 및
상기 복수 개의 회전판의 사이 사이에 삽입되며 상기 회전판이 회전 시 상기 자석과 유도전류를 발생하여 전기를 생산하는 코일이 구비된 복수 개의 코일판을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서,
상기 받침대는
상기 로터가 상단에 구비되고 상부 중앙에 구비되는 메인 롤러 및 하단에 구비되는 제1 롤러를 포함하는 상단 받침부재,
상기 상단 받침부재가 내부로 삽입되도록 관 형상으로 형성되고 하단에 제2 롤러가 구비되는 중간 받침부재,
상기 중간 받침부재가 내부에 삽입되는 하단 받침부재,
상기 중간 받침대의 상부에 끝단이 결합되고 상기 제1 롤러 및 상기 메인 롤러를 차례로 거쳐 상기 하단 받침부재의 하단으로 연장되는 메인 와이어,
상기 하단 받침부재의 내측 상부에 일단이 결합되고 상기 제2 롤러를 거쳐 상기 중간 받침대의 하부에 결합되는 중간 와이어, 및
상기 하단 받침부재의 내부에 삽입되어 상기 메인 와이어를 풀거나 감아 상기 받침대의 길이를 신축하는 권취기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제14항에 있어서,
상기 중간 받침부재는 하부에서부터 상부로 내측에 차례로 삽입되도록 복수개가 구비되고,
상기 중간 와이어는 어느 하나의 중간 받침부재를 중심으로 내측에 위치되는 중간 받침부재의 하부에 일단이 결합되고 타단은 상기 어느 하나의 중간 받침부재에 구비되는 제2 롤러를 거쳐 외측에 위치되는 중간 받침대의 상부에 결합되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.