KR101285545B1 - 이중동력전달방식의 풍력발전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중동력전달방식의 풍력발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력이 발생하지 않는 경우에도 발전을 할 수 있으며, 제2회전축 상에 원심원반을 형성함으로써 토크를 높여 복수의 발전기를 구동시켜 발전 효율을 높일 수 있고, 제1회전축을 서로 다른 극성을 가지는 회전부와 받침부로 구성함으로써, 회전시 마찰을 최소화할 수 있는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템에 관한 것이다.

Description

이중동력전달방식의 풍력발전시스템{wind power systems of dual power transmission}
본 발명은 이중동력전달방식의 풍력발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력이 발생하지 않는 경우에도 발전을 할 수 있으며, 제2회전축 상에 원심원반을 형성함으로써 토크를 높여 복수의 발전기를 구동시켜 발전 효율을 높일 수 있고, 제1회전축을 서로 다른 극성을 가지는 회전부와 받침부로 구성함으로써, 회전시 마찰 및 소음을 최소화할 수 있는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템에 관한 것이다.
기존의 화석에너지 자원은 점차 고갈 되어갈 뿐만 아니라 지구환경을 오염시키기 때문에 오래전부터 인류는 고갈되지 않고 환경을 오염시키지 않는 청정대체에너지 이용장치 개발을 위하여 많은 노력을 기울여 왔다. 이러한 청정대체에너지로는 태양에너지(solar energy), 풍력에너지(wind energy), 조류에너지(current energy), 조력에너지(tidal energy), 지열에너지(geo-thermal energy), 생화학에너지(bio-thermal energy) 등이 있다.
상기 풍력에너지를 이용하여 전기를 발생시키기 위한 수단으로서 풍력발전기 사용되고 있으며, 풍력발전기는 회전축의 방향에 따라 회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 수평축 풍력발전기와, 회전축이 지면에 대해 수직으로 설치되어 있는 수직축 풍력발전기로 구분된다.
상기 수평축 풍력발전기는 가장 일반적인 형태로 높은 발전효율을 구현할 수 있는 장점이 있으나, 바람의 방향이 자주 바뀌는 지역에서는 원활한 전기 발전이 어려우며, 회전체를 비롯한 주요 부품들이 높은 곳에 설치되므로 유지 보수가 어렵고, 태풍 등의 강한 바람에 구조적으로 취약한 단점을 갖고 있다.
반면, 상기 수직축 풍력발전기는 바람의 방향에 관계없이 전기 발전이 가능하며, 증속기 및 발전기 등의 주요부품들이 지상에 설치되므로 유지보수가 용이한 장점으로 인해 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 대부분의 수직축 풍력발전기는 수직하게 배치된 회전축이나 원통형 구조물의 주위에 다수개의 블레이드들이 설치되며, 이때 각각의 블레이드는 바람이 부는 방향에 따른 상대적인 위치나 바람의 세기에 따라 접혀지거나 회전하도록 구성되어 제한된 조건에서 풍력을 최대한 활용할 수 있도록 하고 있다.
하지만, 상기 수직축 풍력발전기는 수평축 풍력발전기에 비해 발전 효율이 낮은 문제점이 있어 발전효율을 높이기 위한 많은 연구가 필요한 상태이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-0940193호에는 다수개의 수직축 풍력발전기를 이용하여 고효율의 발전을 수행할 수 있는 수직축 풍력발전 시스템이 개시되어 있다.
그러나 상기 등록특허의 풍력발전시스템은 바람이 불지 않거나 약한 경우에는 발전을 할 수 없는 문제가 있으며, 수직축 풍력발전기는 축방향으로 마찰이 커지게 되는 문제가 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보조모터를 장착함으로써 풍력이 발생하지 않는 경우에도 발전이 이루어질 수 있도록 하는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 제2회전축 상에 원심원반을 형성함으로써 토크를 높여 복수의 발전기를 구동시켜 발전 효율을 높일 수 있는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 V벨트와 풀리의 다양한 조합을 통해 제2회전축의 감속을 손쉽게 할 수 있으며, 제1회전축과 보조모터가 서로 영향을 받지 않고 교대로 발전을 할 수 있는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 제1회전축을 서로 다른 극성을 가지는 회전부와 받침부로 구성함으로써, 회전시 마찰 및 소음을 최소화할 수 있는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 제1회전축과; 상기 제1회전축에 형성되는 복수의 블레이드를 포함하여 풍력을 제공하는 풍력부; 상기 제1회전축과 연결되는 제2회전축과, 상기 제2회전축상에 형성되어 회전시 원심력에 의한 토크를 발생시키는 원심원반을 포함하는 동력전달부; 상기 제2회전축과 연결되어 회전하는 가동축과, 상기 가동축의 회전에 의해 기전력을 발생시키는 적어도 2개의 발전기; 및 상기 제2회전축과 연결되고 상기 제1회전축이 회전하지 않는 경우 제2회전축을 회전시키는 보조모터;를 포함하여, 상기 풍력부 및 보조모터에 의한 이중 구동방식으로 발전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 제2회전축은 상기 제1회전축과 연결하는 제1벨트와, 상기 보조모터와 연결하는 제2벨트와, 상기 가동축과 연결하는 제3벨트가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 제1벨트 및 제2벨트 각각은 내면에 다수의 홈이 형성되는 V벨트이고, 상기 제1회전축에는 상기 제1벨트와 결합하는 제1풀리가 형성되고 상기 보조모터에는 상기 제2벨트와 결합하는 제2풀리가 형성되거나, 또는 상기 제2회전축에는 상기 제1벨트와 결합하는 제1풀리 및 상기 보조모터와 결합하는 제2풀리가 형성되고, 상기 제1풀리 및 제2풀리는 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성되어, 상기 제1회전축과 상기 보조모터는 어느 하나가 회전하면 다른 하나는 회전하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 제1, 2풀리 각각은 상기 역방향으로 회전을 방지하도록 탄성걸림편이 형성되는 내부몸체와; 상기 내부몸체의 외측에 결합하고, 내주면에는 상기 탄성걸림편이 걸리는 다수의 걸림홈이 형성되고, 외주면에는 상기 V벨트의 홈과 결합하는 결합톱니이 형성되는 외부몸체와; 상기 내부몸체와 외부몸체를 결합시키는 덮개;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의상기 제1풀리 및 제2풀리는 서로 동일한 방향으로 회전하도록 구성되고, 상기 제1회전축과 상기 보조모터는 동시에 또는 선택적으로 어느 하나가 회전하여 상기 발전기를 구동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 제2회전축은 상기 제1회전축 또는 보조모터의 회전반경보다 작게 형성되어 감속이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 제1회전축 또는 제2회전축은 받침부와, 상기 받침부의 상부에 위치하고 상기 블레이드가 형성되어 회전하는 회전부와, 상기 받침부 및 회전부를 수용하는 회전축커버로 이루어지고, 상기 회전부는 상기 받침부와 반대 극성을 가져 자기부상하여 회전시 마찰을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템는 제1회전축이 회전하는 경우 상기 보조모터의 구동을 멈추고, 상기 보조모터가 회전하는 경우 제1회전축의 구동을 멈추는 제어장치를 더 포함하되, 상기 제어장치는 상기 제1회전축 또는 보조모터의 회전 여부를 감지하는 센서와; 상기 센서에서 감지한 신호를 발신하는 송신부와; 상기 송신부의 신호를 수신하고 상기 제1회전축 또는 보조모터의 구동을 제어하고, 상기 보조모터의 회전에 의해 제2회전축이 회전하는 경우 상기 제1회전축의 회전력이 제2회전축에 전달되지 않도록 하는 클러치를 포함하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 보조모터를 장착함으로써 풍력이 발생하지 않는 경우에도 발전이 이루어지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 제2회전축 상에 원심원반을 형성함으로써 토크를 높여 복수의 발전기를 구동시켜 발전 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 V벨트와 풀리의 다양한 조합을 통해 제2회전축의 감속을 손쉽게 할 수 있으며, 제1회전축과 보조모터가 서로 영향을 받지 않고 교대로 발전을 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 제1회전축을 서로 다른 극성을 가지는 회전부와 받침부로 구성함으로써, 회전시 마찰 및 소음을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 바람이 약하거나 없는 경우, 상기 보조모터가 제1회전축과 동일한 방향으로 회전하여 부족한 풍력을 보전하여 제2회전축이 일정하게 회전할 수 있도록 하기 때문에 지속적이고 안정적인 발전을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 일실시예를 도시하는 사시도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 풀리를 도시하는 사시도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 풀리를 도시하는 분해사시도이며, 도 3c는 본 발명에 따른 풀리 및 V벨트를 도시하는 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 풀리 및 V벨트가 제1,2회전축 및 보조모터에 설치된 모습을 도시하는 도면이다.
도 5a는 본 발명에 따른 제1벨트가 제1회전축과 제2회전축에 결합한 모습을 도시하는 도면이고, 도 5b는 본 발명에 따른 제2벨트가 제1회전축과 제2회전축에 결합한 모습을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 구성을 나타내는 다른 블럭도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 8은 본 발명에 따른 제1회전축을 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 일실시예를 도시하는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 크게 풍력부(100)와, 동력전달부(200)와, 보조모터(300)와, 발전기(400)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 제1회전축(110)과, 상기 제1회전축(110)에 형성되는 복수의 블레이드(111)를 포함하여 풍력을 제공하는 풍력부(100), 상기 제1회전축(110)과 연결되는 제2회전축(210)과, 상기 제2회전축(210) 상에 형성되어 회전시 원심력에 의한 토크를 발생시키는 원심원반(211)을 포함하는 동력전달부(200), 상기 제2회전축(210)과 연결되어 회전하는 가동축(410)과, 상기 가동축(410)의 회전에 의해 기전력을 발생시키는 적어도 2개의 발전기(400) 및 상기 제2회전축(210)과 연결되고 상기 제1회전축(110)이 회전하지 않는 경우 제2회전축(210)을 회전시키는 보조모터(300)를 포함할 수 있다.
상기 풍력부(100)는 예를 들어 지면, 터널 등에 설치되어 풍력을 일으키는 역할을 하는 것으로서, 제1회전축(110)과, 상기 제1회전축(110)에 형성되는 복수의 블레이드(111)를 포함할 수 있다.
상기 제1회전축(110)은 상기 블레이드(111)에서 수용하는 바람에 의해 회전하여 풍력을 발생시키는 역할을 한다.
상기 블레이드(111)는 바람을 수용하여 제1회전축(110)을 구동시키는 역할을 하는 것으로서, 그 형상, 구조 또는 개수에 특별한 제한은 없다.
상기 동력전달부(200)는 상기 풍력부(100) 또는 보조모터(300)에 의해 공급되는 동력으로 회전하여 그 회전력을 발전기(400)로 전달하는 역할을 한다.
상기 동력전달부(200)는 크게 제2회전축(210)과, 원심원반(211)을 포함할 수 있으며, 도시된 바와 같이 2개가 설치되는 것을 예시할 수 있으나 이에 한정되지 않고 1개 또는 복수개가 설치될 수 있다.
상기 제2회전축(210)은 상기 제1회전축(110)과 연결하는 제1벨트(510)와, 상기 보조모터와 연결하는 제2벨트(520)와, 상기 가동축(410)과 연결하는 제3벨트(530)가 설치될 수 있다.
상기 원심원반(211)은 상기 제2회전축(210)을 중심으로 횡방향으로 고정 형성되는 것으로서, 제2회전축(210)의 회전시 원심력을 발생시켜 토크(torque)를 높이는 역할을 한다. 상기 원심원반(211)에 의해 발생하는 토크에 의해 복수의 발전기(400:400a,400b,400c,...)가 구동할 수 있게 된다.
상기 발전기(400)는 상기 제2회전축(210)의 회전력을 전기에너지로 변환하는 역할을 하는 것으로서, 가동축(410)과 상기 가동축(410)에 구비된 영구자석(미도시)과, 상기 영구자석의 외측에 위치하는 권선된 코일(미도시)에 의해 기전력이 발생하는 원리로 구동될 수 있고, 그 역도 가능하다. 다만, 이러한 발전기는 이미 공지된 구성에 해당하므로 그 자세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 발전기(400)는 에너지 효율을 위해 자기력 개폐식 발전 방식과, JS 양극평행이론이 적용되는 발전 방식을 적용할 수도 있다. 그리고 발전기에서 발생한 전기에너지는 충전지(미도시)에 저장하게 된다. 각각의 발전기에 형성된 가동축은 상기 제2회전축(210)과 제3벨트(530)로 연결되어 회전한다.
상기 보조모터(300)는 상기 풍력부(100)에서 동력을 제공하지 않는 경우, 구체적으로 바람이 불지 않아 상기 풍력부(100)의 제1회전축이 회전하지 않는 경우 발전할 수 있도록 해주는 역할을 하는 것으로서, 제2회전축(210)과 제2벨트(520)로 연결된다.
즉 상기 보조모터(300)는 바람이 불지 않거나 약하여 충분한 발전을 하지 못하는 경우, 보조적으로 상기 제2회전축(210)을 회전시켜 발전기(400)에서 발전이 지속적으로 이루어질 수 있도록 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 풀리를 도시하는 사시도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 풀리를 도시하는 분해사시도이며, 도 3c는 본 발명에 따른 풀리 및 V벨트를 도시하는 평면도이다. 그리고 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 풀리 및 V벨트가 제1,2회전축 및 보조모터에 설치된 모습을 도시하는 도면이다.
도 3a 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명에 따른 제1, 2풀리(600)는 각각 제1회전축(110) 또는 보조모터(300)가 어느 일방향으로만 회전할 수 있도록 제어하는 역할을 하는 것이다.
상기 제1, 2풀리(600) 각각은 크게 내부몸체(610)와, 외부몸체(630) 및 덮개(650)로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 내부몸체(610)는 역방향으로 회전을 방지하도록 탄성걸림편(611)이 형성된다.
상기 외부몸체(630)는 내부몸체(610)의 외측에 결합하고, 내주면에는 상기 탄성걸림편(611)이 걸리는 다수의 걸림홈(631)이 형성되고, 외주면에는 상기 제1벨트(510)의 홈(501)과 결합하는 결합톱니(633)가 형성된다.
상기 V벨트 형태의 제1벨트(510) 및 제2벨트(520)는 각각 내주면에 다수의 홈(501)이 형성되어 상기 외부몸체(630)의 결합톱니(633)와 결합하여 동력을 전달하는 역할을 한다.
상기 덮개(650)는 상기 내부몸체(610)와 외부몸체(630)를 결합하는 역할을 한다.
상기 제1풀리(600a)가 제1회전축(110) 상에 형성되는 경우, 상기 탄성걸림편(611)은 상기 걸림홈(631)에 걸리게 된다. 따라서 제1회전축(110)이 시계방향으로 회전하는 경우 그 회전력을 제1벨트(510)로 전달하여 상기 제2회전축(210)을 회전시키게 된다. 만일 반대로 제1회전축(110)은 회전을 하지 않고 제2회전축(210)이 시계반대방향으로 회전하는 경우 제1벨트(510)는 회전하지만 제1풀리(600a)의 탄성걸림편(611)은 상기 걸림홈(631)에 걸리지 않아 외부몸체(630)만 회전시키게 된다.
즉 상기 제1풀리(600a)는 시계방향에 대해서는 내부몸체(610)와 외부몸체(630)가 일체로 회전하지만, 시계반대방향에 대해서는 외부몸체(630)만 헛돌게 되는 작용을 한다.
도 4a를 참조하면, 상기 제1회전축(110)에는 상기 제1벨트(510)와 결합하는 제1풀리(600a)가 형성되고 상기 보조모터(300)에는 상기 제2벨트(520)와 결합하는 제2풀리(600b)가 형성되도록 구성할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 제2회전축(210)에는 상기 제1벨트(510)와 결합하는 제1풀리(600a) 및 상기 보조모터(300)와 결합하는 제2풀리(600b)가 형성되도록 구성할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제1회전축(110) 및 제2회전축(210)에 각각 한 쌍의 제1풀리(600a)를 형성하고, 보조모터(300) 및 제2회전축(210)에 각각 한 쌍의 제2풀리(600b)를 형성할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c 중에서 어느 경우에나 상기 제1풀리와 제2풀리는 서로 다른 방향으로 회전한다. 즉 제1풀리는 제1벨트를 시계방향으로 회전하도록 하고, 제2풀리는 제2벨트를 반시계방향으로 회전하도록 한다. 따라서, 제1회전축이 회전하는 경우에는 보조모터가 회전하지 않고, 보조모터가 회전하는 경우에는 제1회전축이 회전하지 않게 된다.
도 5a는 본 발명에 따른 제1벨트가 제1회전축과 제2회전축에 결합한 모습을 도시하는 도면이고, 도 5b는 본 발명에 따른 제2벨트가 제1회전축과 제2회전축에 결합한 모습을 도시하는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 제1회전축(110)과 제2회전축(210)은 서로 다른 회전수로 회전하도록 구성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2회전축(210)에 설치된 제1풀리(600a)는 상기 제2회전축(210)의 회전반경보다 크게 형성됨으로써, 상기 제2회전축(210)의 회전속도는 상기 제1회전축(110)의 회전속도보다 감속된다.
마찬가지로, 도 5b를 참조하면, 상기 제2회전축(210)에 설치된 제2풀리(600b)는 상기 보조모터(300)의 회전반경보다 크게 형성되어 상기 제2회전축(210)의 회전속도는 상기 보조모터(300)의 회전속도보다 감속된다.
이와 같이 제2회전축의 회전속도를 감속시키는 이유는 발전기에서 발전하는데 필요한 최적의 회전수를 맞추기 위함이다. 도시하지 않았으나, 경우에 따라서는 상술한 바와 반대로 제2회전축을 제1회전축 또는 보조모터의 회전속도보다 빠르게 가속하도록 구성할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템의 구성을 나타내는 다른 블럭도이고, 도 7은 본 발명에 따른 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이며, 도 8은 본 발명에 따른 제1회전축을 도시하는 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 상술한 풍력부(100)와, 동력전달부(200)와, 보조모터(300)와, 발전기(400) 이외에 제어장치(700)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어장치(700)는 상기 제1회전축(110)이 회전하는 경우 상기 보조모터(300)의 구동을 멈추고, 상기 보조모터(300)가 회전하는 경우 제1회전축(110)의 구동을 멈추는 역할을 할 수 있다.
상기 제어장치(700)는 크게 센서(730)와, 송신부(750)와, 제어부(710)를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 제어장치(700)는 상기 제1회전축(110) 또는 보조모터의 회전 여부를 감지하는 센서(730)와, 상기 센서(730)에서 감지한 신호를 발신하는 송신부(750)와, 상기 송신부(750)의 신호를 수신하고 상기 제1회전축(110) 또는 보조모터(300)의 구동을 제어하는 제어부(710)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1회전축(110)이 회전하지 않는 경우 상기 센서(730)에서 이를 감지하여 상기 제어부(710)로 신호를 송출하면, 상기 제어부(710)에서 상기 보조모터(300)가 회전하도록 제어한다. 그리고 상기 보조모터(300)에 의해 상기 제2회전축(210)을 회전시키는 동안 바람이 다시 부는 경우에는 센서(730)에서 이를 감지하여 제어부(710)로 신호를 송출하여 보조모터(300)의 회전을 멈추게 제어하게 된다.
한편, 상기 제1회전축(110) 또는 제2회전축(210)은 받침부(120)와, 상기 받침부(120)의 상부에 위치하고 상기 블레이드가 형성되어 회전하는 회전부(130)와, 상기 받침부(120) 및 회전부(130)를 수용하는 회전축커버(150)로 이루어질 수 있다.
상기 제1회전축(110)의 회전부(130)는 제1회전부(131)와 제2회전부(133)로 구분될 수 있으며, 상기 제1회전부(131)와 제2회전부(133) 사이에는 상기 제어부의 구성에 해당하는 클러치(770)가 형성될 수 있다. 상기 클러치(770)는 자동차의 엔진과 변속기어 사이에 설치되어 사용되는 등 이미 널리 알려진 사항에 해당하므로 그 자세한 설명을 생략한다.
상기 클러치(770)는 상기 제1회전부(131)와 제2회전부(133)를 접속하거나 차단하는 데에 사용된다. 상기 클러치(770)를 사용하여 제1회전부(131)를 정지시키지 않고도 제2회전부(133)를 정지시킬 수 있게 된다.
예를 들어, 상기 보조모터(300)에 의해 제2회전축(210)이 반시계방향으로 회전하는 경우에 있어서, 제1회전축(110)이 회전하여 제1벨트(510)가 시계방향으로 회전하게 되면 제2회전축(210)에는 서로 반대방향의 회전력이 걸리게 되는데, 상기 클러치(770)에서 제1회전부(131)만 회전하게 하고, 제2회전부(133)는 회전하지 않도록 함으로써, 이러한 현상을 방지할 수 있게 된다.
즉 제어부에서는 보조모터에 의해 제2회전축이 회전하는 동안에는 클러치를 작동시켜 제1회전부와 제2회전부의 접속을 차단하게 된다. 그리고 제1회전축에 의한 발전이 이루어질 수 있는 바람이 부는 경우 제1회전부의 회전수를 센서에서 감지하여 보조모터의 회전을 멈추게 한 후, 클러치에서 제1회전부와 제2회전부의 접속이 이루어지도록 하여 제2회전축에 걸리는 부하를 막을 수 있게 한다.
그리고, 상기 회전부, 구체적으로 제2회전부는 상기 받침부와 반대 극성을 가지도록 하여 자기부상에 의하여 회전시 마찰을 최소화할 수 있도록 구성할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 풀리 및 V벨트가 제1,2회전축 및 보조모터에 설치된 모습을 도시하는 도면이고, 도 10a는 본 발명에 따른 제1벨트가 제1회전축과 제2회전축에 결합한 모습을 도시하는 도면이며, 도 10b는 본 발명에 따른 제2벨트가 제1회전축과 제2회전축에 결합한 모습을 도시하는 도면이다.
도 9 내지 도 10b를 참조하면, 앞서 설명한 것과 다르게 상기 제1풀리(600a) 및 제2풀리(600b)는 서로 동일한 방향으로 회전하도록 구성할 수 있으며, 상기 제1회전축(110)과 상기 보조모터(300)는 동시에 또는 선택적으로 어느 하나가 회전하여 상기 발전기를 구동할 수 있다.
이때, 상기 제어장치(도 7 참조)에서 제1회전축의 회전수 등을 센싱하여 보조모터의 회전 여부 내지 회전 속도 등을 제어할 수 있다.
즉, 상기 보조모터(300)가 상기 제1회전축(110)의 회전력이 약하거나 없을 경우에 제1회전축과 동일한 방향으로 돌면서 제2회전축(210)을 회전시키는 것이다. 따라서 상기 제1회전축의 회전이 약한 경우, 상기 보조모터가 제1회전축의 부족한 회전력을 보전하여 제2회전축이 일정하게 회전할 수 있도록 하기 때문에 지속적이고 안정적인 발전을 할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 이중동력전달방식의 풍력발전시스템은 다양한 방식으로 구동될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 풍력부 110 : 제1회전축
111 : 블레이드 120 : 받침부
130 : 회전부 131 : 제1회전부
133 : 제2회전부 150 : 회전축커버
200 : 동력전달부 210 : 제2회전축
211 : 원심원반 300 : 보조모터
310 : 보조모터축 400 : 발전기
410 : 가동축 500 : 벨트
501 : 홈 510 : 제1벨트
520 : 제2벨트 530 : 제3벨트
600 : 풀리 610 : 내부몸체
611 : 탄성걸림편 630 : 외부몸체
631 : 걸림홈 633 : 결합톱니
650 : 덮개 700 : 제어장치
710 : 제어부 730 : 센서
750 : 송신부 770 : 클러치

Claims (7)

  1. 제1회전축과; 상기 제1회전축에 형성되는 복수의 블레이드를 포함하여 풍력을 제공하는 풍력부;
    상기 제1회전축과 연결되는 제2회전축과, 상기 제2회전축 상에 형성되어 회전시 원심력에 의한 토크를 발생시키는 원심원반을 포함하는 동력전달부;
    상기 제2회전축과 연결되어 회전하는 가동축과, 상기 가동축의 회전에 의해 기전력을 발생시키는 적어도 2개의 발전기; 및
    상기 제2회전축과 연결되고 상기 제1회전축이 회전하지 않는 경우 제2회전축을 회전시키는 보조모터;를 포함하고,
    상기 제2회전축은 상기 제1회전축과 연결하는 제1벨트와, 상기 보조모터와 연결하는 제2벨트와, 상기 가동축과 연결하는 제3벨트가 설치되며,
    상기 풍력부 및 보조모터에 의한 이중 구동방식으로 발전하는 것을 특징으로 하는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1벨트 및 제2벨트 각각은 내면에 다수의 홈이 형성되는 V벨트이고,
    상기 제1회전축에는 상기 제1벨트와 결합하는 제1풀리가 형성되고 상기 보조모터에는 상기 제2벨트와 결합하는 제2풀리가 형성되거나, 또는 상기 제2회전축에는 상기 제1벨트와 결합하는 제1풀리 및 상기 보조모터와 결합하는 제2풀리가 형성되는 것을 특징으로 하는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1풀리 및 제2풀리는 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성되어, 상기 제1회전축과 상기 보조모터는 어느 하나가 회전하면 다른 하나는 회전하지 않도록 구성되고,
    상기 제1, 2풀리 각각은,
    상기 역방향으로 회전을 방지하도록 탄성걸림편이 형성되는 내부몸체와;
    상기 내부몸체의 외측에 결합하고, 내주면에는 상기 탄성걸림편이 걸리는 다수의 걸림홈이 형성되고, 외주면에는 상기 V벨트의 홈과 결합하는 결합톱니이 형성되는 외부몸체와;
    상기 내부몸체와 외부몸체를 결합시키는 덮개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1회전축이 회전하는 경우 상기 보조모터의 구동을 멈추고, 상기 보조모터가 회전하는 경우 제1회전축의 구동을 멈추는 제어장치를 더 포함하되,
    상기 제어장치는 상기 제1회전축 또는 보조모터의 회전 여부를 감지하는 센서와;
    상기 센서에서 감지한 신호를 발신하는 송신부와;
    상기 송신부의 신호를 수신하고 상기 제1회전축 또는 보조모터의 구동을 제어하고, 상기 보조모터의 회전에 의해 제2회전축이 회전하는 경우 상기 제1회전축의 회전력이 제2회전축에 전달되지 않도록 하는 클러치를 포함하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1풀리 및 제2풀리는 서로 동일한 방향으로 회전하도록 구성되고,
    상기 제1회전축과 상기 보조모터는 동시에 또는 선택적으로 어느 하나가 회전하여 상기 발전기를 구동하며,
    상기 제1, 2풀리 각각은,
    상기 역방향으로 회전을 방지하도록 탄성걸림편이 형성되는 내부몸체와;
    상기 내부몸체의 외측에 결합하고, 내주면에는 상기 탄성걸림편이 걸리는 다수의 걸림홈이 형성되고, 외주면에는 상기 V벨트의 홈과 결합하는 결합톱니이 형성되는 외부몸체와;
    상기 내부몸체와 외부몸체를 결합시키는 덮개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2회전축은 상기 제1회전축 또는 보조모터의 회전반경보다 작게 형성되어 감속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1회전축 또는 제2회전축은 받침부와, 상기 받침부의 상부에 위치하고 상기 블레이드가 형성되어 회전하는 회전부와, 상기 받침부 및 회전부를 수용하는 회전축커버로 이루어지고,
    상기 회전부는 상기 받침부와 반대 극성을 가져 자기부상하여 회전시 마찰을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 하는 이중동력전달방식의 풍력발전시스템.
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