KR101191861B1 - 풍력장치 - Google Patents

풍력장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101191861B1
KR101191861B1 KR1020120012112A KR20120012112A KR101191861B1 KR 101191861 B1 KR101191861 B1 KR 101191861B1 KR 1020120012112 A KR1020120012112 A KR 1020120012112A KR 20120012112 A KR20120012112 A KR 20120012112A KR 101191861 B1 KR101191861 B1 KR 101191861B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wind
main blade
blade
shaft
weight
Prior art date
Application number
KR1020120012112A
Other languages
English (en)
Inventor
장탁균
Original Assignee
장탁균
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 장탁균 filed Critical 장탁균
Priority to KR1020120012112A priority Critical patent/KR101191861B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101191861B1 publication Critical patent/KR101191861B1/ko
Priority to PCT/KR2013/000955 priority patent/WO2013119041A1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066—Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067—Cyclic movements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

회전축과, 회전축에 방사상으로 설치되는 복수의 지지축과, 지지축에 대해 자세 변경 가능하게 설치되며 풍압에 의해 상기 회전축을 중심으로 하여 회전되는 메인 블레이드와, 바람의 세기에 따라서 상기 메인 블레이드의 자세를 조정할 수 있도록 메인 블레이드와 지지축 사이에 설치되는 무게추유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력장치가 개시된다.

Description

풍력장치{A WIND POWER APPARATUS}
본 발명은 풍력장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력을 이용하여 발전을 할 수 있도록 하는 풍력장치에 관한 것이다.
통상적으로 풍력발전장치는 풍차(windmill)라고 불리며, 이는 회전축을 통한 기계적인 힘을 이용하여 전력을 생산하기 위해 사용되는 장치이다.
이러한 풍력발전장치는 수평축 풍력발전 장치(horizontal axis wind turbine)와 수직축 풍력발전장치(vertical axis wind turbine)로 대별되는데, 수평축을 이용하는 방식은 프로펠러 방식으로서 공기 역학적으로 바람의 양력(lift force)을 이용한 블레이드로 구성된 로터를 사용하여 발전 효율은 비교적 높으나 바람이 부는 방향에 따라 로터의 방향을 바꾸어 주어야 하며, 바람의 세기에 따라 블레이드의 각도를 바꾸어 주어야 하는 장치가 필요하다.
또한, 수평축을 이용하는 경우는 로터의 축이 최소한 로터의 반지름보다 높은 곳에 위치하게 되므로 높은 곳에 위치한 로터축과 발전기를 연결하기 위해서는 발전기를 로터축과 같은 높이에 설치하여 발전기의 회전축과 로터의 회전축을 거의 동일한 위치에 설치하거나, 수평회전력을 수직회전력으로 전환하는 장치를 설치하여 발전기와 연결을 한다. 이 경우 전자의 경우에는 강한 바람에 의해 기구적인 손상이 발생할 수 있는 위험과 유지, 보수가 용이하지 않다는 문제점이 있으며, 후자의 경우에는 수평회전력을 수직회전력으로 전환하는 과정에서 에너지의 손실이 일어난다.
한편, 수직형의 경우에는 바람의 양력을 이용하는 방식인 다리우스식(Darrius Rotor)과 바람의 항력을 이용하는 사보니우스식(Savonius Rotor)이 있으나 다리우스식의 경우는 발전기의 출력이 약하고 초기에 스스로 기동하지 못하여 보조적인 1회전 동력장치가 필요하다는 문제가 있으며, 사보니우스식의 경우는 바람의 항력을 이용하므로 회전속도가 바람의 속도보다는 높을 수 없으므로 회전축의 회전수에 제한을 받으므로 회전수가 낮은 풍력동력기로 주로 사용되고 있다.
따라서, 수직형의 약점인 낮은 효율 등을 극복하기 위해서 최근에 많은 연구가 이루어지고 있다. 예를 들면, 블레이드의 설계나 구조 또는 조립방식 등을 개선하거나, 지지구조물과 블레이드를 부착하는 방식을 개선하기도 하며, 블레이드의 피치각 제어 시스템을 개선하여 블레이드의 각속도를 일정하게 하는 방식을 사용하기도 한다.
그런데 상기와 같이 바람에 의한 압력을 이용하여 블레이드를 회전시켜서 발전을 함에 있어서, 태풍이나 갑작스런 돌풍 등이 발생하는 경우, 블레이드에 가해지는 바람에 의한 압력이 커지게 되어 블레이드가 변형되거나 파손될 뿐만 아니라, 그 회전축에도 엄청난 압력이 가해지게 되어 전체 풍력발전기가 파손 또는 파괴되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 바람의 세기에 따라서 바람을 받아들이는 블레이드의 기구적 변형에 의해 블레이드의 구조적 안정성은 물론 전체 풍력발전기의 안정성을 향상시킬 수 있는 풍력장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력장치는, 회전축과; 상기 회전축에 방사상으로 설치되는 복수의 지지축과; 상기 지지축에 대해 자세 변경 가능하게 설치되며, 풍압에 의해 상기 회전축을 중심으로 하여 회전되는 메인 블레이드와; 바람의 세기에 따라서 상기 메인 블레이드의 자세를 조정할 수 있도록 상기 메인 블레이드와 상기 지지축 사이에 설치되는 무게추유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지지축에 고정되며, 상기 메인 블레이드에 인접하여 설치되는 보조 블레이드를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지지축은, 상기 회전축에 직교하는 수평방향으로 설치되는 수평축과; 상기 수평축의 일단에서 상기 수평축에 직교하는 방향으로 설치되는 수직축;을 포함하며, 상기 수직축에 상기 메인 블레이드가 회동 가능하게 설치되며, 상기 무게추유닛은, 상기 지지축에 대해 회동 가능하게 설치되는 링크부재와; 상기 링크부재의 일단에 설치되는 무게추와; 일단이 상기 링크부재의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 상기 메인 블레이드에 회동 및 힌지운동 가능하게 설치되는 회동힌지 결합부에 연결되는 연동부재;를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 메인 블레이드는 상기 지지축에 대해 회전 가능하게 설치되는 블레이드 회전축과; 상기 블레이드 회전축이 결합되는 지지브라켓과; 상기 지지브라켓에 결합되며, 바람을 받는 함몰부를 가지는 블레이드 몸체;를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 무게추유닛은, 상기 지지축에 대해 회동 가능하게 설치되는 링크부재와; 상기 링크부재의 일단에 설치되는 무게추와; 일단이 상기 링크부재에 회동 및 힌지운동 가능하게 연결되고, 타단은 상기 블레이드 회전축에 회동 및 힌지운동 가능하게 연결되는 연동링크부;를 포함하여, 상기 메인 블레이드의 회전시 발생되는 원심력이 상기 무게추의 중량을 극복할 경우, 상기 원심력에 의해 상기 무게추가 연결된 링크부재가 회동되면서 상기 메인 블레이드가 상기 블레이드 회전축을 중심으로 하여 회전되어 자세 변경되는 것이 좋다.
또한, 상기 회전축에 대해 동축적으로 자유회전 가능하게 설치되며, 바람이 불어오는 방향과 나란한 자세를 유지하도록 바람의 방향에 따라 자세 변경되면서, 상기 메인블레이드의 회전에 대해 역방향으로 향하는 바람을 차단하여 주는 저항 차단유닛;을 더 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 메인 블레이드에는 바람이 통과하는 바람통과공이 형성되며, 상기 메인 블레이드가 바람의 방향과 일치하는 방향으로 회전되는 위치에서는 상기 바람통과공을 차단하고, 바람의 방향과 역방향으로 회전되는 위치에서는 상기 바람통과공을 개방하도록 상기 메인 블레이드에 회동 가능하게 저항 조절용 셔터부재가 설치되는 것이 좋다.
본 발명의 풍력장치에 따르면, 바람의 세기에 따라서 바람을 받아들이는 메인 블레이드의 자세 즉, 구조가 적절히 변형될 수 있도록 하여 바람의 세기가 약한 경우에는 최대한 바람을 많이 받아서 회전력을 확보하고, 바람이 지나치게 세게 부는 경우에는 메인 블레이드에 가해지는 압력을 완충시켜 메인 블레이드 자체의 구조는 물론 전제 풍력장치(발전기 포함)의 파괴 또는 손상을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력장치를 나타내 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 풍력장치의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 메인 블레이드가 무게추유닛에 연동하여 작동하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력장치를 나타내 보인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 풍력장치의 평면도이다.
도 7 및 도 8은 도 5에 도시된 메인 블레이드가 추게추유닛에 연동하여 작동하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 풍력장치에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 풍력장치(100)는 회전축(110)과, 회전축(110)으로부터 방사상으로 설치되는 다수의 지지축(120)과, 상기 지지축(120)에 대해 회동 가능하게 설치되는 메인 블레이드(130)와, 상기 메인 블레이드(130)에 인접하도록 상기 지지축(120)에 고정설치되는 보조 블레이드(140) 및 상기 메인블레이드(130)가 바람의 세기에 따라서 상기 지지축(120)에 대한 회전각도를 조절할 수 있도록 제어하는 무게추유닛(150) 및 저항 차단유닛(160)을 구비한다.
상기 다수의 지지축(120)은 회전축(110)에 대해 직교하는 방향 수평방향으로 방사상으로 복수 설치되어 회전축(110)과 함께 회전된다. 이러한 지지축(120)은 회전축(110)에 연결되는 수평축(121)과, 수평축(121)의 단부에서 회전축(110)과 나란한 방향으로 설치되는 수직축(122)을 구비한다. 상기 수평축(121)에는 보조 블레이드(140)가 고정 설치된다. 그리고 수직축(122)에는 상기 메인 블레이드(130)가 회동 가능하게 설치된다. 즉, 수직축(122)의 양단에 메인 블레이드(130)의 지지브라겟(131)이 회전 가능하게 설치된다.
상기 메인 블레이드(130)는 수직축(122)의 양단 각각에 회전 가능하게 결합되는 지지브라켓(131)과, 지지브라켓(131)에 결합되는 블레이드 몸체(132)를 구비한다. 블레이드 몸체(132)는 바람을 모아서 최대한 큰 저항을 받을 수 있도록 함몰부(132a)를 가진다. 상기 함몰부(132a) 내측에 지지브라켓(131)이 설치된다. 상기 구성의 메인 블레이드(130)는 보조 블레이드(140)에 비하여 상대적으로 큰 사이즈로 형성되어 큰 풍압을 받을 수 있다. 이러한 메인 블레이드(130)는 수직축(122)에 대해 소정 각도 회동 가능하게 설치되며, 메인 블레이드(130)가 견딜 수 있을 정도의 세기로 바람이 불 경우에는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 보조 블레이드(140)에 인접된 상태로 유지되어 최대한 많은 바람을 받을 수 있도록 위치된다. 반대로, 메인 블레이드(130)가 견딜 수 있는 한도를 넘어가는 돌풍이나 태풍 등의 강풍이 불 경우에는 메인 블레이드(130)가 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수직축(122)에 대해 회동된다. 이와 같이 메인 블레이드(130)가 회동되면, 함몰부(132a)에서 바람을 정면으로 받지 않게 되고, 함몰부(132a)로 들어오는 바람의 일부가 빗겨나가도록 할 수 있기 때문에, 메인 블레이드(130)가 과도하게 회전되는 것을 방지할 수 있게 되어, 결국 풍력 장치(100) 전체적인 안정성을 확보하고, 과도한 회전으로 인한 흔들림이나, 진동으로 인한 장치의 고장이나 오동작을 방지할 수 있으며, 안정적인 회전을 통하여 정상적인 전력생산을 도모할 수 있다.
상기 보조 블레이드(140)는 메인 블레이드(130)에 인접하여 보조적으로 풍압을 받을 수 있도록 설치되는 것으로서, 상기 수평축(121)에 고정 설치된다. 이러한 보조 블레이드(140)는 보조적으로 즉, 선택적으로 설치될 수 있는 것으로서 메인 블레이드(130)보다 작은 사이즈로 설치된다.
상기 무게추유닛(150)은 수평축(121)에 회동 가능하게 설치되는 링크부재(151)와, 링크부재(151)의 일단에 설치되는 무게추(152)와, 상기 링크부재(151)의 타단에 연결되어 상기 메인 블레이드(130)를 연동시키는 연동부재(153)를 구비한다.
구체적으로 상기 링크부재(151)는 대략 'ㄱ'자 형상을 가지는 절곡된 형상을 가지며, 그 절곡된 중앙부분에 회전축(155)이 연결되고, 상기 회전축(155)은 수평축(121)에 결합되는 브라켓(156)에 설치된다. 여기서 링크부재(151)는 수평축(121)에 직접 회동 가능하게 설치될 수도 있다.
상기 링크부재(151)의 일단에는 무게추(152)가 설치되어, 그 무게추(152)의 하중에 의해 링크부재(151)가 도 3의 화살표 A 방향으로 회전되도록 하는 힘을 제공한다.
상기 연동부재(153)는 일단이 상기 링크부재(151)의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 메인 블레이드(130)에 회동 가능하게 설치되는 회전힌지 결합부(154)에 연결된다.
이러한 구조를 가지는 무게추유닛(150)에 의하면, 평상시 또는 바람의 세기가 약한 경우, 무게추(152)의 하중에 의하여 링크부재(151)는 도 3과 같은 초기상태를 유지 즉, 메인 블레이드(130)가 보조 블레이드(140)에 인접되게 닫히는 상태를 유지하여 풍압을 최대한 받을 수 있는 상태를 유지하다가, 바람의 세기가 세지는 경우 즉, 무게추(152)의 하중보다 더 큰 풍압이 메인 블레이드(130)에 작용 될 경우에는 무게추(152)의 무게를 극복하여 메인 블레이드(130)가 수직축(122)을 중심으로 하여 회동된다. 즉, 4에 도시된 바와 같이, 메인 블레이드(130)의 회전운동에 의해 연동부재(153)가 링크부재(15)의 타단을 잡아끌게 됨으로써, 링크부재(151)는 회전축(155)을 중심으로 화살표 B 방향으로 회전되고 무게추(152)는 상방으로 올라가게 된다. 이와 같이 메인 블레이드(130)가 회동되면서 보조 블레이드(140)와 이격되게 되어 그 사이로 바람이 빠져나가게 하고, 메인 블레이드(130)는 비스듬한 상태에서 바람의 일부가 비켜나가도록 자세를 취함으로써, 메인 블레이드(130)에 가해지는 바람의 압력을 줄일 수 있게 됨으로써, 메인 블레이드(130)가 파괴되거나 풍력 발전전기 전체가 파괴되는 것을 억제할 수 있게 된다.
한편, 다시 바람이 약해지는 경우 즉, 무게추(152)의 하중을 극복하지 못하는 바람이 부는 경우, 무게추(152)의 하주에 의해서 링크부재(151)가 도 4의 상태에서 다시 도 3과 같은 상태로 회동된다. 그러면, 링크부재(151)의 타단에 연결된 연동부재(153)가 연동되면서 메인 블레이드(130)가 초기위치로 회동되어 도 3과 같이 보조 블레이드(140) 접하도록 닫히게 위치됨으로써, 최대한 바람을 받아들이는 구조(자세)를 가지게 된다.
상기 저항 차단유닛(160)은 회전축(110)에 대해 동축적으로 자유회전 가능하게 설치되며, 바람이 불어오는 방향과 나란한 자세를 유지하도록 바람의 방향에 따라 자세 변경되면서, 상기 메인블레이드(130)의 회전에 대해 역방향으로 향하는 바람을 차단하여 준다.
이러한 저항 차단유닛(160)은 회전축(110)과 동축적으로 자유회전 가능하게 설치되는 유닛 몸체(161)와, 유닛 몸체(161)의 회전중심을 기준으로 하여 일단부 측에 설치되어 메인블레이드들(130) 중 바람의 역방향으로 회전되는 부분으로 향하는 바람을 차단하는 바람 마개부(163)와, 상기 유닛 몸체(161)의 회전중심을 기준으로 상기 바람 마개부(163)의 반대 쪽에 설치되는 풍향타(165)를 구비한다. 본 발명의 실시예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유닛 몸체(161)가 회전축(110)의 상단에 자유회전 가능하게 설치된 것을 도시하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 회전축(130)의 하부 즉, 메인 블레이드(130)보다 낮은 위치에서 회전판 형태로 자유회전 가능하게 설치될 수도 있다.
상기 유닛 몸체(161)의 일단측에 설치되는 바람 마개부(163)는 도 2에 도시된 바와 같이, 바람이 부는 방향(F1)을 기준으로 하여 역방향(F2)으로 메인 블레이드(130)가 회전되는 영역(C1)의 전방을 차단하도록 배치되어, 역방향(F2)으로 회전시 메인 블레이드(130)에 작용하는 저항을 최소화하도록 하여 메인 블레이드(130)가 저항을 최소로 받아 안정적으로 회전될 수 있도록 할 수 있다. 이때, 바람 마개부(163)는 바람이 부는 방향(F1)으로 메인블레이드(130)가 회전되는 영역(C2)의 전방은 침범하지 않도록 위치됨으로써, 약한 바람에도 메인 블레이드(130)가 효과적으로 회전되도록 유도할 수 있게 된다. 상기 바람 마개부(163)는 바람을 차단하되, 바람의 저항을 최소한으로 받고, 바람이 빗겨나갈 수 있도록 바람이 부는 방향(F1)에 대해 사선 또는 유선형으로 형성되어, 상기 방향타(165)의 부하를 줄여주도록 하는 것이 바람직하다.
상기 방향타(165)는 바람의 저항을 받아서 바람이 부는 방향(F1)에 대해 유닛 몸체(161)가 나란한 자세를 취하도록 방향을 조정하는 역할을 한다. 이러한 방향타(165)는 바람직하게는 유닛 몸체(161)의 회전중심으로 기준으로 하여 바람 마개부(163)보다 더 멀리 위치되고, 바람마개부(163)의 면적보다 상대적으로 큰 면적으로 형성됨으로써, 바람마개부(163)에 가해지는 바람의 압력을 무시하고 유닛 몸체(161)가 바람이 부는 방향(F1)과 나란하게 위치되도록 조정할 수 있게 된다. 여기서, 방향타(165)는 한 쌍이 유닛 몸체(161)의 끝단에서 소정 각도로 벌어지도록 한 쌍이 구비될 수도 있으며, 한 쌍의 벌어진 각도는 유닛 몸체(161)와 나란한 기준축(x)에 대해서 서로 다른 각도(θ1,θ2)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 즉, 한 쌍의 방향타(165a,165b) 중에서 바람 마개부(163)와 반대 방향으로 바람의 저항을 받는 방향타(165a)가 상기 기준축(x)과 이루는 각(θ1)이 다른 방향타(165b)와 기준축(x)과 이루는 각(θ2)보다 크게 형성됨으로써, 방향타(165a)가 받는 저항이 다른 방향타(165b)가 받는 저항보다 크게 되어 바람 마개부(163)에 작용하는 저항을 상쇄시킬 수 있게 된다. 따라서 유닛 몸체(161)는 바람이 부는 방향(F1)에 나란한 방향을 유지하도록 조정될 수 있게 되며, 바람 마개부(163)는 상기 영역(C1)으로의 바람을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같은 구성 이외에도, 상기 방향타(165a)의 크기를 다른 방향타(165b)보다 크게 형성하여 더 많은 저항을 받도록 하는 것도 가능하며, 이외에도 다양한 실시예에 가능한 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 메인 블레이드(130)가 바람의 세기에 따라서 바람을 받아들이는 자세를 가변적으로 변경할 수 있도록 함으로써, 태풍이나 돌풍과 같이 비정상적으로 세게 부는 바람에 의해서 풍력장치가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 블레이드가 정상적인 범위 내에서 안정적으로 회전될 수 있도록 제어하여 안정적인 풍력발전이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
또한, 메인 블레이드(130)에 회전방향에 대해 순방향으로의 바람만 작용하고 역방향으로 저항은 차단하도록 하는 구성을 가짐으로써, 약한 바람에도 메인 블레이드(130)가 효과적으로 회전되도록 하여 풍력장치가 안정적으로 동작될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 상기 회전축(110)은 미 도시된 발전부에 동력전달 가능하도록 연결됨으로써, 회전축(110)의 회전력을 이용하여 발전을 할 수 있으며, 이러한 발전기술은 본 발명을 한정하는 기술이 아니며, 공지의 기술로부터 이해될 서 있는 것이므로, 자세한 설명은 생략하였다.
또한, 도 5 내지 도 8을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력장치(200)는 회전축(210)과, 회전축(220)으로부터 방사상으로 설치되는 다수의 지지축(20)과, 상기 지지축(220)에 대해 회동 가능하게 설치되는 메인 블레이드(230)와, 상기 메인 블레이드(330)가 바람의 세기에 따라서 상기 지지축(220)에 대한 회전각도를 조절할 수 있도록 제어하는 무게추유닛(250) 및 저항 차단유닛(160)을 구비한다.
상기 지지축(220)은 회전축(210)에서 방사상으로 복수 설치되어, 회전축(210)과 함께 회전되도록 설치된다. 이러한 지지축(220)은 상기 메인 블레이드(230)의 설치 수에 따라서 복수 설치되며, 그 수가 한정되는 것은 아니다.
상기 메인 블레이드(230)는 상기 지지축(220)에 대해 회전 가능하게 결합되는 블레이드 회전축(231)과, 상기 블레이드 회전축(231)이 결합되는 지지브라켓(232)과, 상기 지지브라켓(232)에 결합되는 블레이드 몸체(233)를 구비한다.
상기 블레이드 회전축(231)은 상기 지지축(220)에 끼워지는 형태로 결합되어 회전가능하게 지지된다. 그리고 블레이드 회전축(231)은 지지브라켓(232)과 결합되며, 지지브라켓(232)에는 블레이드 몸체(233)가 결합되어 지지된다. 따라서 블레이드 회전축(231)과 지지브라켓(232) 및 블레이드 몸체(233)는 함께 회전될 수 있다.
상기 무게추유닛(250)은 지지축(220)에 대해 회동 가능하게 설치되는 링크부재(251)와, 링크부재(251)의 일단에 설치되는 무게추(252)와, 링크부재(251)의 타단에 연결되어 상기 블레이드 회전축(231)을 연동시키는 연동링크부(253)를 구비한다.
여기서 상기 링크부재(251)는 지지축(220)에 직접 회동 가능하게 연결될 수도 있으며, 본 발명의 실시예와 같이 지지축(220)에 설치되는 지지브라켓(254)에 구비된 회전축(255)에 회전 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 링크부재(251)는 절곡된 부분이 회전축(255)에 회전 가능하게 연결되고, 일단에는 중력에 의해 화살표 A 방향(도 8 참조)으로 압력을 제공하는 무게추(252)가 설치된다.
그리고 링크부재(251)의 타단에는 연동링크부(253)의 일단이 회동 및 흰지 운동 가능하게 연결된다. 연동링크부(253)의 타단은 블레이드 회전축(231)에 고정설치된 회전힌지 결합부(256)에 연결된다. 이러한 연동링크부(253)는 무게추(252)의 무게에 의한 원심력에 의해 화살표 B 방향으로 링크부재(251)가 x축을 중심으로 회전운동을 할 때, 그 회전력을 블레이드 회전축(231)으로 전달하여, 블레이드 회전축(231)이 y축을 중심으로 하여 회전될 수 있도록 회전력을 연동하여 전달하는 것이다. 이러한 연동링크부(253)는 다수의 관절부 및 링크로 연결될 구성을 가질 수 있으며, 그 관절 및 링크의 수에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
상기 구성의 무게추유닛(250)에 의하면, 일반적인 세기의 바람이 불 경우 즉, 무게추(252)가 원심력에 의해 도 7의 상태에서 도 8의 상태로 들려지지 않는 정도의 세기로 바람이 불 경우에는, 도 6과 같이 메인 블레이드(230)는 바람을 최대한 많이 받을 수 있도록 하는 자세를 취한 상태를 유지함으로써, 풍압에 의해 회전되면서 풍력 발전이 정상적으로 이루어지도록 할 수 있다.
반면에, 태풍이나 돌풍 등과 같이 큰 압력을 주는 바람이 불 경우에는, 메인 블레이드(230)에 큰 풍압이 작용하여 빠른 속도로 회전축(210)을 중심으로 하여 회전되는데, 이와 같이 메인 블레이드(230)가 적정 속도 이상으로 회전되면, 즉, 상기 무게추(252)의 중량을 이기는 세기의 원심력이 작용하도록 회전되면, 무게추(252)는 도 7의 상태에서 도 8과 같이 B 방향으로 이동되면서 링크부재(251)를 회전시킨다. 그러면, 링크부재(251)에 연결되는 연동링크부(253)도 함께 연동되어 움직이면서 회전축(231)에 연결된 회전힌지 결합부(256)를 y축을 중심으로 하여 회전시킨다. 따라서 메인 블레이드(230)는 도 7의 상태에서 도 8과 같은 상태로 회전되어 바람을 정면으로 받지 않고 비스듬히 받거나 측면으로 받게 되어 메인 블레이드(230)에 큰 풍압이 작용하는 것을 방지하여 과도한 회전 및 풍압으로 인한 흔들림, 파손 및 오동작 등을 방지할 수 있게 된다.
또한, 도 5 내지 도 8을 통해서도 메인 블레이드(230)가 4개 방사상으로 배치된 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 그 수는 더 늘릴 수도 있고, 줄일 수도 있으며, 설치 개수에 의해 본 발명이 한정되는 것을 아니다. 또한, 도 5 내지 도 8에 도시된 본 발명은 다른 실시예의 풍력장치(200)에는 앞서 설명한 풍력장치(100)와는 다리 보조 블레이드(140)를 설치하지 않는 것을 예로 들어 설명하였으나, 도 4 내지 도 8의 구성에서도 보조 블레이드(140)를 더 설치할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 도 5 내지 도 8을 통해 설명한 풍력장치(100')에도 앞서 도 1 내지 도 4를 통해 설명한 저항 차단유닛(160)이 동일하게 적용될 수 있으며, 자세한 구성 및 동작은 앞서 도 1 내지 도 4를 통해 자세히 설명하였으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력장치(100')의 경우와 같이, 메인 블레이드(130)에 개폐 가능하게 설치되는 다수의 저항 조절용 셔터부재(190)가 더 설치될 수 있다. 이 경우, 셔터부재(190)는 그 상단이 메인 블레이드(130)에 형성된 바람통과공(130a)의 상단 테두리부분에 개폐 회동 가능하게 경첩 등에 의해 연결되어, 메인 블레이드(130)의 함몰부 내측으로 향하도록 회동되어 개방되거나 함몰부 내벽에 밀착되어 폐쇄시키는 동작을 하게 된다. 바람의 저항을 받아서 순방향(바람 진행방향)으로 이동되는 메인 블레이드(130)에 설치된 셔터부재(190)는 바람의 저항을 받아서 메인블레이드(130)에 밀착되어 최대한 저항을 받아서 회전력을 발생시키도록 하고, 어느 정도 회전되어 바람의 방향과 역방향으로 회전되는 위치의 메인 블레이드(130)의 셔터부재(190)는 바람의 압력에 의해 회동됨으로써, 메인 블레이드(130)의 바람통과공(130a)을 개방시킴으로써, 메인블레이드(130)에 회전시 바람에 의해 저항을 줄여줄 수 있도록 한다. 즉, 바람통과공(130a)으로 바람이 통과하도록 셔터부재(190)가 회동되어 바람통과공(130a)을 개방시킴으로써, 메인 블레이드(130)의 회전위치에 따라서 바람에 대해서 최대한 압력을 받거나, 저항을 최소한으로 받을 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이 메인 블레이드(130)에 셔터부재(190)를 보조적으로 더 추가함으로써, 바람의 저항을 최소화하여 풍력장치가 정상적으로 회전운동하면서 안정적으로 발전을 할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100,100',200..풍력장치 110,210..회전축
120,220..지지축 130,230..메인 블레이드
140..보조 블레이드 150,250..무게추유닛
160..저항 차단유닛

Claims (7)

  1. 회전축과;
    상기 회전축에 방사상으로 설치되는 복수의 지지축과;
    상기 지지축에 대해 자세 변경 가능하게 설치되며, 풍압에 의해 상기 회전축을 중심으로 하여 회전되는 메인 블레이드와;
    바람의 세기에 따라서 상기 메인 블레이드의 자세를 조정할 수 있도록 상기 메인 블레이드와 상기 지지축 사이에 설치되는 무게추유닛; 및
    상기 회전축에 대해 동축적으로 자유회전 가능하게 설치되며, 바람이 불어오는 방향과 나란한 자세를 유지하도록 바람의 방향에 따라 자세 변경되면서, 상기 메인블레이드의 회전에 대해 역방향으로 향하는 바람을 차단하여 주는 저항 차단유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지축에 고정되며, 상기 메인 블레이드에 인접하여 설치되는 보조 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지축은,
    상기 회전축에 직교하는 수평방향으로 설치되는 수평축과; 상기 수평축의 일단에서 상기 수평축에 직교하는 방향으로 설치되는 수직축;을 포함하며,
    상기 수직축에 상기 메인 블레이드가 회동 가능하게 설치되며,
    상기 무게추유닛은,
    상기 지지축에 대해 회동 가능하게 설치되는 링크부재와;
    상기 링크부재의 일단에 설치되는 무게추와;
    일단이 상기 링크부재의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 상기 메인 블레이드에 회동 및 힌지운동 가능하게 설치되는 회동힌지 결합부에 연결되는 연동부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 메인 블레이드는
    상기 지지축에 대해 회전 가능하게 설치되는 블레이드 회전축과;
    상기 블레이드 회전축이 결합되는 지지브라켓과;
    상기 지지브라켓에 결합되며, 바람을 받는 함몰부를 가지는 블레이드 몸체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 무게추유닛은,
    상기 지지축에 대해 회동 가능하게 설치되는 링크부재와;
    상기 링크부재의 일단에 설치되는 무게추와;
    일단이 상기 링크부재에 회동 및 힌지운동 가능하게 연결되고, 타단은 상기 블레이드 회전축에 회동 및 힌지운동 가능하게 연결되는 연동링크부;를 포함하여,
    상기 메인 블레이드의 회전시 발생되는 원심력이 상기 무게추의 중량을 극복할 경우, 상기 원심력에 의해 상기 무게추가 연결된 링크부재가 회동되면서 상기 메인 블레이드가 상기 블레이드 회전축을 중심으로 하여 회전되어 자세 변경되는 것을 특징으로 하는 풍력장치.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 블레이드에는 바람이 통과하는 바람통과공이 형성되며,
    상기 메인 블레이드가 바람의 방향과 일치하는 방향으로 회전되는 위치에서는 상기 바람통과공을 차단하고, 바람의 방향과 역방향으로 회전되는 위치에서는 상기 바람통과공을 개방하도록 상기 메인 블레이드에 회동 가능하게 저항 조절용 셔터부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력장치.
KR1020120012112A 2012-02-07 2012-02-07 풍력장치 KR101191861B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120012112A KR101191861B1 (ko) 2012-02-07 2012-02-07 풍력장치
PCT/KR2013/000955 WO2013119041A1 (ko) 2012-02-07 2013-02-06 풍력장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120012112A KR101191861B1 (ko) 2012-02-07 2012-02-07 풍력장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101191861B1 true KR101191861B1 (ko) 2012-10-16

Family

ID=47288134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120012112A KR101191861B1 (ko) 2012-02-07 2012-02-07 풍력장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101191861B1 (ko)
WO (1) WO2013119041A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110185578B (zh) * 2019-06-11 2024-01-09 大连理工大学 一种用于大型垂直轴风力机的横撑装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200262352Y1 (ko) * 2001-11-07 2002-03-18 김회석 풍력 발전기의 날개
JP2003097413A (ja) * 2001-09-20 2003-04-03 Hirobumi Tada 発電用風車
JP2007170234A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Yuichi Onishi 可変翼式風力変換機構
KR100995880B1 (ko) 2010-03-22 2010-11-22 손정희 토오크웨이트밸런스장치가 구비된 양력발전기

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100680915B1 (ko) * 2005-02-18 2007-02-08 최영구 풍력 발전기용 풍차구조

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003097413A (ja) * 2001-09-20 2003-04-03 Hirobumi Tada 発電用風車
KR200262352Y1 (ko) * 2001-11-07 2002-03-18 김회석 풍력 발전기의 날개
JP2007170234A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Yuichi Onishi 可変翼式風力変換機構
KR100995880B1 (ko) 2010-03-22 2010-11-22 손정희 토오크웨이트밸런스장치가 구비된 양력발전기

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013119041A1 (ko) 2013-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3443220B1 (en) A multirotor wind turbine
ES2348252T3 (es) Volante tensor en un sistema de rotor para turbinas eolicas e hidraulicas.
US10378510B2 (en) Vertical axis wind turbine with self-orientating blades
JP2013519025A (ja) 大規模垂直軸型風力発電装置、風力発電装置および風受けブレード構造体
TWI668368B (zh) 可自動調整風翼迎風角度之垂直軸風車
KR101360277B1 (ko) 수직형 풍력발전기
CN102367785A (zh) 一种垂直轴风力发电机风轮叶片自动开合装置
KR101191861B1 (ko) 풍력장치
JP4903293B1 (ja) 垂直軸風車
CN101639043B (zh) 百叶风力发电机
US20200191115A1 (en) Turbine system with lift-producing blades
WO2011122895A2 (ko) 유체를 이용한 동력발생장치
KR101169225B1 (ko) 수평 양력형 수직 축 풍력발전기
KR20120002806A (ko) 다단 풍력발전장치
US20220003205A1 (en) Sail Device
KR20150003237U (ko) 풍력 발전장치
EP2986844B1 (en) An energy conversion device driven by wind power
KR20120105645A (ko) 절첩 날개를 구비한 풍력발전기
KR101810872B1 (ko) 다중 풍력발전장치
KR102171670B1 (ko) 풍력발전기의 날개 및 이를 이용한 풍력발전기
JP2014211141A (ja) ３６０度回転可能な直線翼を備えた垂直軸型風車
JP2005233143A (ja) 垂直翼垂直軸風車
US20240141866A1 (en) Cross-flow wind turbine with twin blades and inclined rotation axes
CN210769136U (zh) 一种变速风车装置
CN202832975U (zh) 两叶片离心变桨风力发电机

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150723

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161010

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170927

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181010

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191010

Year of fee payment: 8