KR101386010B1 - 풍력 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 발전기에 관련되며, 구성에 특징으로 살펴보면, 발전기(J)와 연동되도록 설치되는 회전축(12)상에 이격배치되고, 외주면에 아치형홈(14a)과 아치형돌기(14b)로 형성되는 설치홈(14)이 등각 위치에 구비되는 복수개의 지지부재(10); 상기 지지부재(10)에 설치되어, 설치홈(14)과 동일한 형상으로 절곡 형성되는 날개판(20);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 복열배치된 지지부재의 설치홈상에 날개판이 부착됨에 따라 구조가 간단하여 조립시공이 간편하고, 날개판의 횡단면형상이 설치홈에 의해 파형으로 절곡형성됨에 따라 회전에 유익한 풍압이 극대화되고, 회전을 저해하는 저항이 감소되어 미풍에도 높은 회전력이 발생되면서 발전효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

풍력 발전기{WIND POWER GENERATOR}
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력에 의해 발전기를 회전시켜 전기에너지를 생산하는 풍력 발전기에 관한 것이다.
통상적으로 풍력발전기는 지상으로부터 일정한 높이에 블레이드를 설치하고, 바람의 운동에너지에 의해 블레이드가 회전시 발생하는 기계적 에너지를 사용하여 발전기를 구동시켜 전기를 발생시키는 장치로서, 자연친화적이면서 풍력자원의 거대한 잠재성으로 인하여 세계 각국에서 대체 에너지원의 일환으로 폭넓게 개발되어 사용되고 있다.
그러나, 대부분의 풍력발전기에 설치되는 블레이드는 소형일 경우 그 길이가 대략 3~10m 정도이고, 일반적인 풍력발전기의 경우에는 그 길이가 12~18m에 해당하며, 대형 풍력발전기의 경우에는 블레이드의 길이만 60m에 해당할 정도로 매우 크고 길게 형성된다. 즉 풍력발전기의 용량이 증가할수록 블레이드의 회전반경이 확장되어 넓은 면적의 공간을 차지함에 따라 풍속이 강한 지역의 면적이 좁은 환경에는 부적합하므로 블레이드가 나선형으로 형성된 직립형 풍력발전기의 수요가 증가하고 있는 추세이다.
이에 종래에 개시된 주요 풍력발전기를 살펴보면, 특허공개번호 10-2006-0126784호에서 나선형 블레이드의 표면의 적어도 일부를 따르는 적어도 하나의 돌출부와 나선부를 포함하는 터빈 블레이드를 구비하여 발전효율이 향상되도록 하고 있다.
또, 특허등록번호 제10-0853350호에서 난류와 풍향의 급격한 변화에도 기기의 손상을 방지한 상태로 에너지를 생산할 수 있으며, 블레이드에 비틀림 각을 주어 풍력을 보다 효율적으로 이용할 수 있도록 하며, 바람의 저항력을 높여 발전효율을 향상시키도록 하며, 또한 정격출력이상의 RPM의 풍속에서도 발전이 되도록 브레이킹장치를 구비하여 초강력 풍속에서도 안정적인 발전이 가능하며, 직결구조로 별도의 동력변환장치를 구비하지 않아 에너지 변환효율이 향상되도록 하고 있다.
그러나, 상기 개시된 풍력발전기들은 좁은 공간에서 발전효율을 향상시키려는데 목적이 있지만, 블레이드 제작이 매우 까다로운 문제점이 따랐다.
즉, 블레이드가 금속이나 플라스틱 재질로 일체로 성형됨에 따라 고중량으로 설치 및 유지보수가 곤란하고, 또 블레이드를 나선형으로 성형하기 위한 대형의 금형을 준비해야 하는 문제점이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 풍력발전기의 제작 및 설치 및 유지보수가 간편하고, 미풍에도 발전효율이 향상되는 풍력 발전기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 발전기(J)와 연동되도록 설치되는 회전축(12)상에 이격배치되고, 외주면에 아치형홈(14a)과 아치형돌기(14b)로 형성되는 설치홈(14)이 등각 위치에 구비되는 복수개의 지지부재(10); 상기 지지부재(10)에 설치되어, 설치홈(14)과 동일한 형상으로 절곡 형성되는 날개판(20);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 각각의 지지부재(10)에 형성되는 설치홈(14)이 종방향으로 일직선상에 불일치하도록 나선형으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전축(12)은 상하단부가 지지프레임(30)상에 회동가능하게 복열 설치되고, 회전축(12)의 하단부가 설치되는 지지프레임(30)상에 발판(32)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 복열배치된 지지부재의 설치홈상에 날개판이 부착됨에 따라 구조가 간단하여 조립시공이 간편하고, 날개판의 횡단면형상이 설치홈에 의해 파형으로 절곡형성됨에 따라 회전에 유익한 풍압이 극대화되고, 회전을 저해하는 저항이 감소되어 미풍에도 높은 회전력이 발생되면서 발전효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기의 지지부재 배치구조를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기의 날개판에 가해지는 풍력작용상태를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기가 지지프레임상에 결합된 상태를 나타내는 사용상태도.
도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기가 지지프레임상에 결합된 상태를 나타내는 평면도.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
본 발명은 풍력 발전기에 관련되며, 이때 풍력 발전기는 제작 및 설치, 유지보수가 간편하고, 미풍에도 발전효율이 향상되도록 하기 위해 지지부재(10), 날개판(20)을 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 지지부재(10)는 발전기(J)와 연동되도록 설치되는 회전축(12)상에 복수로 이격배치되고, 외주면에 아치형홈(14a)과 아치형돌기(14b)로 형성되는 설치홈(14)이 등각 위치에 구비된다. 지지부재(10)는 중심부에 통공이 형성되어 회전축(12)상에 끼움결합된 상태로 고정되고, 외주면에 복수의 설치홈(14)이 등각 위치(3~6개소)에 형성된다. (도 1에서는 설치홈(14)이 5개소에 등각 형성된 상태를 도시함)
여기서, 설치홈(14)은 아치형홈(14a)과 아치형돌기(14b)로 형성되되, 회전축(12)의 회전방향측에 대응하는 일단부가 바람을 수용하도록 오목하게 함몰된 아치형홈(14a)으로 형성되고, 반대측 단부는 바람에 의한 저항이 감소되도록 아치형돌기(14b) 형태로 형성된다.
또, 상기 각각의 지지부재(10)에 형성되는 설치홈(14)이 나선형으로 배치된다. 즉 도 2처럼 상하부에 대응하게 위치되는 설치홈(14)이 종방향으로 서로 어긋나도록 각각의 지지부재(10)가 5~30도의 각도로 배치됨에 따라 후술하는 날개판(20)을 부착시 나선형으로 형성된다.
이에 날개판(20)의 나선형 형상을 따라 바람이 순차적으로 마찰되고, 이어서 각각의 날개판(20)에 연속적으로 풍력이 작용함에 따라 회전축(12)의 회전속도가 균일하게 유지되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 날개판(20)은 지지부재(10)에 설치되어, 설치홈(14)과 동일한 형상으로 절곡 형성된다. 날개판(20)은 카본, 합성수지, 강판을 포함하는 유연하면서 강성이 우수한 소재로 형성되고, 설치홈(14)에 밀착된 상태로 나사못, 접착제를 포함하는 고정수단에 의해 고정되거나, 설치홈(14)상에 별도의 삽입홈(도시생략)을 형성하여 끼움결합방식으로 고정하게 된다.
그리고, 도 3처럼 날개판(20)은 설치홈(14)의 아치형홈(14a)과 아치형돌기(14b)에 의해 종단면형상이 파형으로 형성되어 회전에 유익한 풍압이 극대화되고, 회전을 저해하는 저항이 감소되어 미풍에도 높은 회전력이 발생되는 이점이 있다.
또한, 상기 회전축(12)은 상하단부가 지지프레임(30)상에 회동가능하게 복열 설치되고, 회전축(12)의 하단부가 설치되는 지지프레임(30)상에 발판(32)이 구비된다. 도 4에서 지지프레임(30)은 기둥프레임(31)을 중심으로 양단으로 돌출되도록 4단으로 복열 배치되고, 각각의 지지프레임(30)사이에 회전축(12) 및 지지부재(10), 날개판(20)이 설치되며, 각각의 회전축(12)상에 발전기(J)가 연결된다.
그리고, 지지프레임(30) 일단에 발판(32)이 돌출되고, 각각의 발판(32)은 사다리에 의해 연결되어, 풍력 발전기가 고정시 작업자가 발판(32)을 이용하여 간편하게 유지보수 작업을 수행하게 된다.
10 : 지지부재 20: 날개판

Claims (3)

  1. 발전기(J)와 연동되도록 설치되는 회전축(12)상에 이격배치되고, 외주면에 아치형홈(14a)과 아치형돌기(14b)로 형성되는 복수의 설치홈(14)이 등각 위치에 구비되는 복수개의 지지부재(10);
    상기 지지부재(10)의 설치홈(14)에 설치되어, 설치홈(14)과 동일한 형상으로 절곡 형성되는 날개판(20);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 지지부재(10)에 형성되는 설치홈(14)이 나선형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 회전축(12)은 기둥프레임(31)상에 복열 배치되는 지지프레임(30)사이에 위치되어, 상단부와 하단부가 복수의 지지프레임(30)에 회동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
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