KR101415100B1 - 수직 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

수직 풍력발전기는 타워 기둥(1), 한 개 이상의 발전기 유닛(2)과 두 개 이상의 블레이드(3), 여자기 제어장치(excitation control device)(16), 회전정류장치(161), 양방향 주파수 컨버터(15), 플랜지(7-13), 베어링(4-6), 냉각시스템, 크레인(80)과 리프트 시스템을 포함한다. 발전기 유닛(2)은 브라킷(201), 발전기(202)와 여자기(203)를 포함한다. 브라킷(201)은 아우터 브라킷(2011)과 이너 브라킷(2012)을 포함한다. 발전기(202)는 고정자(2021)와 회전자(2022)를 포함한다. 여자기(203)는 고정자(2031)와 회전자(2032)를 포함한다. 이런 수직 풍력발전기는 제작비용이 감소되었고 신속하게 시동할 수 있으며, 풍력의 이용효율을 제고하고, 발전기(202)에 대한 냉각효과가 비교적 좋으며, 그의 이용수명을 연장하였기에 수리비용과 시간을 줄이게 된다.

Description

수직 풍력발전기{VERTICAL WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 수직 풍력발전기에 관한 것이다.

현재, 재생불능에너지의 자원이 점점 적어져 심지어 일부의 에너지자원이 이미 완전히 소모되었기에 파동 에너지, 가연성 아이스, 석탄층가스(coal bed gas), 미생물등과 같은 에너지자원이 인류가 널리 사용되고 있는 신규한 에너지자원으로 될 것이다. 재생가능에너지인 풍력은 이미 많은 지역 및 설비상에 응용되기 시작하였고 그의 기술이 천천히 성숙되고 있다. 현대의 풍력발전기는 크게 수평축 풍력발전기와 수직축 풍력발전기가 있다. 수직축식 제품은 수평축식 제품과 다르고 수직축 풍력발전기에서는 회전축이 수직축에 설치되어 있고 바닥과 수직되어 있어 수직축 풍력발전기가 운전과정중 풍향의 영향을 받지 않기에 풍향의 변화에 따라 조정할 필요가 없다.

그중에서, Darrieus터빈은 수직 풍력발전기의 한가지로서 수직 회전축, 회전축의 톱 부분에 위치한 톱 회전자 중심, 블레이드, 회전축의 저부에 위치한 저부 회전자 중심, 회전축에 연결한 기어 박스， 기어 박스에 연결한 발전기를 포함한다. 블레이드의 상단이 톱 회전자 중심에 연결되어 있고 블레이드의 하단이 저부 회전자 중심에 연결되어 있으며 블레이드의 회전에 따라 수직 회전축이 회전하여 저부에 설치한 기어 박스를 통해 동력을 발전기로 전달하기에 발전기를 발전하게 한다. 이 풍력발전기는 매우 크고 회전축이 비교적 높기에 안정성을 보강하기 위해 회전축의 톱 부분부터 저부까지 드래그 라인으로 회전축을 보강하였고 비록 회전축의 고정이 강화되었지만 사용하는 면적이 상대적으로 커서 토지의 유효이용에 불리하다.

또한, 그의 발전과정 중에서 동력전달체인이 매우 길어서 전달과 정중 동력의 에너지 손실이 매우 크기에 에너지의 유효이용에 불리하다. 또한, 발전장치는 발전하기 위해 기어 박스, 발전기 및 동력전달축등 여러가지 부품이 있어야 하기에 구조가 비교적 복잡하여 일단 발전장치가 고장이 생기면 검사 및 수리하기가 매우 어렵고 대형의 부품을 들어 올리기 위해 항상 발전기 옆에 타워 크레인을 세워야 한다. 이로 인해 수리 비용이 많이 들고 수리 시간도 길어지게 되어 직접적으로 풍력발전기의 발전효율을 영향을 미치게 된다.

본 출원인이 출원한 중국출원특허 200910038122.9에서는 한가지 풍력발전기가 개시되었고 상기 풍력발전기는 타워 기둥, 발전기와 두 개 이상의 블레이드를 포함한다. 타워 기둥에 한 개 이상의 발전장치가 구비되어 있고 상기 발전장치는 타워 기둥에 설치한 제1하플랜지 플레이트 및 제1상플랜지 플레이트, 제1베어링 블록, 제1베어링, 제1발전기, 발전기 중심 기둥, 제2베어링, 제2베어링 블록, 제2하플랜지 플레이트와 제2상플랜지 플레이트로 구성되어 있다. 제1하플랜지 플레이트가 타워 기둥에 고정되어 있고 제1상플랜지 플레이트가 제1하플랜지 플레이트의 아래에 위치되어 있으며 제1하플랜지 플레이트에 고정 연결되어 있다. 제1베어링 블록이 제1상플랜지 플레이트에 고정되어 있고 제1베어링이 제1아우터 링, 제1강구 그룹과 제1이너 링으로 구성된다. 제1이너 링이 제1베어링 블록에 고정되어 있고 제1아우터 링과 제1강구 그룹이 제1이너 링을 따라 회전할 수 있다. 제1발전기는 제1이너 고정자와 제1아우터 회전자를 포함하여 구성되고 제1이너 고정자가 제1이너 링에 위치되어 있으며 제1아우터 회전자가 제1아우터 링에 위치되어 있고 제1아우터 링에 고정 연결되어 있다. 발전기 중심 기둥이 제1이너 고정자에 고정 연결되어 있다. 발전기 중심 기둥의 상방에 제2베어링, 제2베어링 블록, 제2하플랜지 플레이트와 제2상플랜지 플레이트가 순서에 따라 설치되어 있다. 제2상플랜지 플레이트가 타워 기둥에 고정되어 있고 제2하플랜지 플레이트가 제2상플랜지 플레이트 아래에 위치되어 있으며 제2상플랜지 플레이트에 고정 연결되어 있다. 제2베어링 블록이 제2하플랜지 플레이트 아래에 위치되어 있고 제2하플랜지 플레이트에 고정 연결되어 있다. 제2베어링이 제2아우터 링, 제2강구 그룹과 제2이너 링으로 구성되고 제2이너 링이 제2베어링 블록 아래에 위치되어 있으며 제2베어링 블록에 고정 연결되어 있다. 제2아우터 링과 제2강구 그룹이 제2이너 링을 따라 회전할 수 있다. 블레이드의 상단이 제2아우터 링에 고정 연결되어 있고 블레이드의 하단이 제1아우터 링에 고정 연결되어 있다. 이 발명은 구조가 간단하고 안전하며 차지한 면적이 작고 제작비용이 낮아 풍력의 이용효율까지도 매우 높다. 그런데 베어링에 대한 요구가 너무 높아 베어링의 아우터 링의 크기가 발전기의 아우터 회전자와 일치되야 하기에 발전기가 클수록 필요한 베어링의 직경도 커진다. 대형 베어링으로 인해 제작비용이 높아져 직경이 5미터인 베어링이 약 30~40만의 비용이 들고 직경이 3미터인 베어링이 약 십몇만의 비용이 든다. 한편, 대형 베어링의 조립작업도 용이하지 않다.

풍력발전기 중에서, 풍력이용효율의 높고 낮음은 주요하게 블레이드의 구조 및 구성에 의해 결정된다. 현재, 수직 풍력발전기의 블레이드형상이 팬형구조, 돛형구조, Φ-형구조등 여러가지 구조가 있고 이러한 구조중에서Φ-형구조의 풍력이용효율이 가장 높은데 풍속 및 풍력이 변화규칙이 없기에 블레이드의 윈드워드 사이드의 크기를 제어하지 못하고 풍속이 과대로 인해 수직 풍력발전기의 실효 및 훼손을 방지하기가 매우 어렵다.

발전기는 운전할 때 열을 생성할 수 있다. 특히 대공률의 발전기인 경우 만약 발전기를 냉각하지 않으면 발전기가 소각될 수 있기에 발전기의 사용수명을 줄이게 된다. 현재, 일반적으로 수냉식 또한 발전기의 일단에 팬을 설치하는 냉각방법을 사용한다. 수냉식을 이용하는 경우 많은 수로를 배치해야 하고 구조가 복잡하기에 수로밀봉의 요구에 도달하기가 어렵고 전기기계의 절연에 대미지를 입히기에 전기기계의 사용수명에 영향을 미치게 된다. 중국등록특허 200520032333.9는 아우터 회전자식 에너지 절약 가능한 풍력발전기가 개시되었다. 이 풍력발전기는 아우터 회전자, 고정자, 고정축과 베어링을 포함한다. 고정자가 고정축에 고정되어 있고 아우터 회전자가 쉘 및 내벽에 구비한 자석을 통해 상, 하엔드커버를 거쳐 베어링에 고정되어 있다. 또한 상기 쉘의 양쪽에 루버가 구비되어 있다. 이런 구조는 발전기의 일부 열이 루버를 통해 확산되고 구조중 열교환이 없기에 방열효과가 낮다.

풍력발전기에 대해 진일보로 연구한 결과, 풍력발전기가 운전할 때 블레이드가 큰 풍력을 받게 되는 것을 발견하였다. 그래서 블레이드의 견디는 능력을 요구하게 된다. 아래와 같은 수직 풍력발전기가 있다. 상기 풍력발전기는 한 개 이상의 발전기 유닛을 포함한다. 상기 발전기 유닛은 스탠드 기둥， 발전기와 두 개 이상의 블레이드를 포함한다. 상기 발전기는 고정자와 회전자를 포함한다. 고정자는 스탠드 기둥에 설치되어 있고 회전자는 고정자 밖에 설치되어 있다. 상기 회전자의 하단에 제1플랜지가 설치되어 있고 회전자에 연결되어 있다. 스탠드 기둥상의 제1플랜지의 하단에 제1베어링이 설치되어 있고 제1베어링의 아우터 링이 제1플랜지에 연결되어 있다. 상기 회전자의 상단에 제2플랜지가 설치되어 있고 제2플랜지가 회전자에 연결되어 있다. 상기 스탠드 기둥상의 제2플랜지의 상단에 제2베어링이 설치되어 있고 제2베어링의 아우터 링이 제2플랜지에 연결되어 있다. 스탠드 기둥상의 제2베어링의 상방에 제3베어링이 설치되어 있고 상기 블레이드의 상단이 제3베어링의 아우터 링에 연결되어 있으며 블레이드의 하단이 제2베어링의 아우터 링에 연결되어 있다. 이렇게 구성된 수직 풍력발전기 중에서 블레이드의 운동은 제2베어링 및 제2플랜지를 통해 회전자의 회전을 구동한다. 회전자의 토크는 블레이드에 의하여 제공하는데 주요하게는 블레이드의 하단이 제공한다. 블레이드의 하단에 로딩발전기가 연결되어 있기에 수직 풍력발전기가 운전할 때 블레이드의 하단의 변형이 작고 블레이드의 상단의 변형이 커서 블레이드의 상단과 하단의 스트레스가 같지 않아 블레이드가 파손되기 쉽다.

본 발명의 목적은 수직 풍력발전기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수직 풍력발전기는 타워 기둥, 한 개 이상의 발전기 유닛과 두 개 이상의 블레이드를 포함한다. 상기 타워 기둥의 중심축선이 수평면과 수직된다.

상기 발전기 유닛은 브라킷, 발전기와 여자기를 포함한다. 상기 브라킷은 아우터 브라킷과 이너 브라킷을 포함하고 상기 발전기는 고정자와 회전자를 포함한다. 고정자는 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있고 회전자가 고정자의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷에 고정 설치되어 있다. 상기 고정자에는 발전기 고정자 와인딩이 설치되어 있고 회전자에는 발전기 회전자 와인딩이 설치되어 있다.

상기 여자기는 여자기 고정자와 여자기 회전자를 포함한다. 여자기 고정자가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있고 여자기 회전자는 여자기 고정자의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷에 고정 설치되어 있다. 상기 여자기 고정자에는 여자기 고정자 와인딩이 설치되어 있고 여자기 회전자에는 여자기 회전자 와인딩이 설치되어 있다.

상기 브라킷의 속에는 여자기 제어장치 및 회전정류장치가 설치되어 있다. 발전기 고정자 와인딩이 여자기 제어장치를 통해 여자기 고정자 와인딩에 연결되어 있고 발전기 회전자 와인딩이 회전정류장치를 통해 여자기 회전자 와인딩에 연결되어 있다. 상기 발전기 고정자 와인딩에 양방향 주파수 컨버터가 연결되어 있다. 양방향 주파수 컨버터의 다른 단이 파워 그리드에 연결되어 있고 여자기 제어장치에 연결되어 있다.

상기 브라킷의 하단에 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않는 제1플랜지가 설치되어 있고 제1플랜지의 하단에 제1베어링이 설치되어 있다. 제1베어링의 아우터 링이 제1플랜지의 작은 단에 연결되어 있고 제1베어링의 이너 링이 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며 제1플랜지의 큰 단이 브라킷의 하단에 연결되어 있다. 상기 브라킷의 상단에 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않는 제2플랜지가 설치되어 있고 제2플랜지의 상단에 제2베어링이 설치되어 있다. 제2베어링의 아우터 링이 제2플랜지의 작은 단에 연결되어 있고 제2베어링의 이너 링이 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며 제2플랜지의 큰 단이 브라킷의 상단에 연결되어 있다. 상기 제2베어링의 상방에 제3베어링이 설치되어 있고 제3베어링의 이너 링이 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있다.

상기 블레이드는 한 개 이상의 블레이드 유닛을 포함한다. 상기 블레이드 유닛의 절단면의 구조는 가운데가 크고 양단이 작은 올리브형으로 되어 있고 두 개의 작은 단중의 하나는 호 모양으로 되어 있으며 그 다른 단은 뾰족한 끝 모양으로 되어 있다. 상기 블레이드 유닛은 스켈레톤 및 블레이드의 몸을 포함한다. 블레이드의 몸이 스켈레톤에 설치되어 있고 블레이드 유닛의 반경 방향상에서 블레이드의 몸의 일단에 블레이드의 제1끝이 설치되어 있으며 블레이드의 몸의 다른 단에 블레이드의 제2끝이 설치되어 있다. 블레이드의 제1끝의 꼬리 부분은 상기 블레이드 유닛의 호 모양으로 되어 있고 블레이드의 제2끝의 꼬리 부분은 상기 블레이드 유닛의 뾰족한 끝 모양으로 되어 있다. 블레이드의 제1끝의 헤드 부분은 블레이드의 몸의 속으로 연장되어 있고 블레이드의 제2끝의 헤드 부분은 블레이드의 몸의 속으로 연장되어 있다. 상기 스켈레톤과 블레이드의 제1끝 사이에 블레이드의 제1끝을 블레이드 유닛의 반경 방향으로 운동시키는 제1운동장치가 설치되어 있고 스켈레톤과 블레이드의 제2끝 사이에 블레이드의 제2끝을 블레이드 유닛의 반경 방향으로 운동시키는 제2운동장치가 설치되어 있다. 상기 블레이드의 제1끝과 블레이드의 몸 사이에 제1가이드 레일 그룹이 설치되어 있고 블레이드의 제2끝과 블레이드의 몸 사이에 제2가이드 레일 그룹이 설치되어 있다. 상기 블레이드 유닛은 연결된 후에 호 모양으로 되어 있다. 상기 블레이드의 상단이 제3베어링의 아우터 링에 연결되어 있고 블레이드의 상단이 제2베어링의 아우터 링에 연결되어 있다.

상기 발전기 유닛에 냉각시스템이 설치되어 있고 상기 냉각시스템은 팬 블레이드, 냉각기, 밀봉 플레이트와 팬를 포함한다. 상기 아우터 브라킷과 이너 브라킷 사이에 브라킷 덕트가 설치되어 있다. 상기 고정자, 회전자, 여자기 고정자 및 여자기 회전자에 덕트가 설치되어 있다. 이너 브라킷의 하단부에 배기구가 설치되어 있고 이너 브라킷의 상단부에 진기구가 설치되어 있다. 브라킷 덕트, 배기구 및 진기구는 서로 상통되어 있다. 상기 팬 블레이드가 아우터 브라킷의 외벽에 기울어지게 설치되어 있다. 상기 밀봉 플레이트가 타워 기둥에 설치되어 있고 이너 브라킷 상단부의 속에 위치되어 있다. 팬이 밀봉 플레이트에 설치되어 있고 냉각기가 팬의 상방에 설치되어 있다.

상기 타워 기둥의 톱 부분에 크레인이 설치되어 있다.

상기 타워 기둥은 중공식 타워 기둥이고 타워 기둥의 속에 리프트 시스템이 설치되어 있다.

상기 구조는 선행기술에 비해 본 발명이 타워 기둥만 의해 발전기 유닛 및 블레이드를 지지하기에 수직 풍력발전기가 사용하는 면적이 작다. 기존방식인 복잡한 전동기구 및 큰 수직 회전축에 의해 에너지를 전달하는 방식에 비해 본 발명은 블레이드, 베어링의 아우터 링 및 발전기의 외 회전자가 서로 일체적인 구조로 고정되어 있기에 발전기 회전자가 블레이드의 일부로 되어 있고 블레이드의 회전속도와 발전기 회전자의 회전속도가 일치하게 되며, 따라서 전달과정중의 에너지 소모를 현저하게 줄였고 풍력의 이용효율을 제고한다. 기존의 타워 랙식 수직 풍력발전기에 비해, 본 발명은 중공식 타워 기둥에 의해 발전기유닛 및 블레이드를 지지하기에 풍력발전기의 안정성을 확보할 뿐만 아니라 강재의 용량도 줄인다. 그리고 본 발명은 풍력발전기의 전동기구를 유호적으로 간단화하여 수직 풍력발전기의 생산비용과 풍력전력의 코스트를 현저하게 절약하였다.

여자기를 설치함으로써 발전기의 전압이 고정값으로 유지되도록 발전기의 부하의 변화에 따라 상응하게 여자전류를 조절할 수 있다. 발전기가 병렬상태로 운행하는 정적 안정성을 제고할 수 있고 발전기가 병렬상태로 운행하는 과도안정성을 제고할 수 있다. 발전기의 내부에 고장이 생기면 고장손실의 정도를 감소하기 위해 소자한다. 운행요구에 따라 발전기에 대해 최대 여자 제한 및 최소 여자 제한을 할 수 있다.

제1플랜지와 제2플랜지가 상하양단의 절단면을 다르게 설치하고 재1플랜지의 작은 단이 제1베어링의 아우터 링에 연결되어 있고 재2플랜지의 작은 단이 제2베어링의 아우터 링에 연결되어 있기에 베어링의 크기를 줄일 수 있고 또한 시장에서 표시된 베어링을 구매할 수 있다. 그래서 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였고 장착에 편리하게 한다.

블레이드의 제1끝과 스켈레톤 사이에 제1운동장치가 설치되어 있고 블레이드의 제2끝과 스켈레톤 사이에 제2운동장치가 설치되어 있으며 블레이드의 제1끝과 블레이드의 몸 사이에 제1가이드 레일 그룹이 설치되어 있고 블레이드의 제2끝과 블레이드의 몸 사이에 제2가이드 레일 그룹이 설치되어 있기에 블레이도가 풍력의 강도에 따라 윈드워드 사이드의 크기를 조절할 수 있다. 따라서 풍력발전기의 공률을 자동 조절할 수 있고 풍속과대에 인한 풍력발전기의 실효를 방지할 수 있다. 블레이드 유닛의 절단면의 구조는 가운데가 크고 양단이 작은 올리브형으로 되어 있고 두 개 작은 단중의 하나는 호 모양으로 되어 있으며 그 다른 단은 뾰족한 끝 모양으로 되어 있으며 상기 블레이드 유닛은 연결된 후에 호 모양으로 되어 있기에, 이렇게 구성한 블레이드는 풍력에 대한 이용효율이 높다.

상기 구조의 냉각시스템은 운전시 팬이 동작하여 바람의 유동을 형성하고 냉풍이 여자기 회전자, 여자기 고정자, 회전자 및 고정자의 덕트를 거쳐 여자기 및 발전기를 냉각하는 작용을 한다. 이때 냉풍이 열풍으로 되어 배기구를 거쳐 브라킷 덕트의 속에 진입한 후 여기서 아우터 브라킷의 외벽을 통해 외부 공기와 열교환하여 열풍이 냉풍으로 되게 한 다음 바람이 진기구를 거쳐 냉각기의 속에 진입한 후 여기서 바람을 진일보 냉각시키고 팬을 통해 풍력발전기의 이너 챔버에 유입하여 내 순환을 형성한다. 아우터 브라킷의 밖에는 팬 블레이드가 설치되었고 또한 팬 블레이드가 아우터 브라킷의 외벽에 기울어지게 설치되었기에, 브라킷이 회전시 팬 블레이드도 함께 회전한다. 이때 팬 블레이드에 상하의 풍압차가 형성되어 발전기에 접근한 외부 공기가 고압에서 저압으로 유동하는 바람을 형성한다. 즉, 외부 순환을 형성한다. 이렇게 되면 내 순환중의 바람 유동이 외부와 열교환하는 효율을 제고할 수 있기에 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 구조도 간단하다.

크레인을 설치하고 수리인원 및 검사인원이 크레인의 위에서 작업할 수 있으며 풍력발전기에 대한 수리 및 검사를 하기 위해 현장에서 대형설비를 세울 필요가 없기에 수리비용을 줄였고 검사시간도 현저하게 절약하였다.

본 발명의 타워 기둥이 중공식이고 타워 기둥의 속에 리프트기구가 설치되어 있기에 풍력발전기에 대한 수리 및 검사가 간단하고 안전하게 된다.

개량으로서, 상기 타워 기둥상의 제2플랜지의 상방에 제3플랜지가 설치되어 있고 제3플랜지가 제2플랜지에 연결되어 있다. 상기 타워 기둥상의 제3플랜지의 상방에 제4플랜지가 설치되어 있고 제4플랜지가 상기 제3베어링의 아우터 링에 연결되어 있다. 상기 제3플랜지와 제4플랜지 사이에 토크를 전달하기 위한 연결부재가 설치되어 있고 연결부재의 상단이 제4플랜지에 연결되어 있으며 연결부재의 하단이 제3플랜지에 연결되어 있다. 상기 블레이드의 상단이 제4플랜지에 연결되어 있고 블레이드의 하단이 제3플랜지에 연결되어 있다.

상기 구조의 수직 풍력발전기는 제3플랜지 및 제4플랜지를 설치하고 제3플랜지와 제4플랜지 사이에 토크를 전달하기 위한 연결부재가 설치되어 있고 연결부재의 상단이 제4플랜지에 연결되어 있으며 연결부재의 하단이 제3플랜지에 연결되어 있기에 발전기 회전자의 토크는 블레이드의 하단으로부터의 전달이 있을 뿐만 아니라 연결부재으로부터의 전달도 포함한다. 또한 연결부재의 토크는 주요하게 블레이드의 운동에 따라 블레이드의 상단을 통해 연결부재에 전달한다. 이렇게 되면 수직 풍력발전기가 운전시 블레이드 상단 및 하단이 받는 힘의 크기를 평형시켰기에 블레이도가 변형되어 왜곡 및 파손되기 어렵고 블레이드와 수식 풍력발전기의 사용수명을 제고하였다.

구체적으로, 상기 연결부재는 중공관이고 상기 중공관이 타워 기둥의 밖에 커버설치되어 있으며 중공관의 상단이 제4플랜지에 연결되어 있고 중공관의 하단이 제3플랜지와 연결되어 있다. 중공관으로 되는 연결부재는 구조가 간단하고 제작공정이 편리하다. 그리고 중공관이 제3플랜지와 제4플랜지에 따라 함께 회전할 시 중공관에서 회전저항력이 형성되지 않기에 풍력발전기의 공률에 영향을 주지 않는다.

개량으로서, 상기 연결부재는 두 개 이상의 연결로드가 포함되어 있고 상기 연결로드의 상단이 제4플랜지에 연결되어 있으며 연결로드의 하단이 제3플랜지와 연결되어 있다. 상기 연결로드가 타워 기둥의 밖에 설치되어 있고 타워 기둥의 절단면과 동심하는 원주에 설치되어 있다. 상기 연결로드에 타워 기둥의 절단면의 방향으로 보강용 리브가 설치되어 있다. 이런 구조를 이용하면 그의 구조가 간단하여 풍력발전기의 중량을 줄일 수 있다. 연결로드를 설치하였기에 연결로드로 구성되는 연결부재의 강도를 보강하였다.

개량으로서, 상기 고정자의 하단면에 고정자 홀더가 설치되어 있고 고정자 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있다. 상기 여자기 고정자의 하단면에 여자기 고정자 홀더가 설치되어 있고 여자기 고정자 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있다. 상기 제1베어링의 이너 링의 하단면에 제1베어링 홀더가 설치되어 있고 제1베어링 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있다. 상기 제2베어링의 이너 링의 하단면에 제2베어링 홀더가 설치되어 있고 제2베어링 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있다. 상기 제3베어링의 이너 링의 하단면에 제3베어링 홀더가 설치되어 있고 제3베어링 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있다.

고정자 홀더를 설치하였기에 발전기 고정자가 타워 기둥에 설치되어 있는 위치정확성 및 견고성을 제고할 수 있다. 여자기 고정자 홀더를 설치하였기에 여자기 고정자가 타워 기둥에 설치되어 있는 위치정확성 및 견고성을 제고할 수 있다. 제1베어링 홀더를 설치하였기에 제1베어링이 타워 기둥에 설치위치의 정확성 및 견고성을 제고하였다. 제2베어링 홀더를 설치하였기에 제2베어링이 타워 기둥에 설치위치의 정확성 및 견고성을 제고하였다. 제3베어링 홀더를 설치하였기에 제3베어링이 타워 기둥에 설치위치의 정확성 및 견고성을 제고하였다.

개량으로서, 상기 회전자에 댐퍼 와인딩이 설치되어 있고 댐퍼 와인딩은 엔드 링과 댐퍼바를 포함한다. 댐퍼바가 엔드 링에 설치되어 있다. 상기 댐퍼 와인딩은 회전자 와인딩에 해당되어 풍력발전기가 시동이 어려운 경우에 발전기가 전동기로서 사용하기에 전동기의 비동기 시동을 실현하고 수직 풍력발전기의 발전효율을 제고한다.

구체적으로, 상기 제1플랜지는 송곳대형, 나팔형,"

"자형 또는 계단형으로 되어 있다. 제2플랜지는 송곳대형, 나팔형, "

"자형 또는 계단형으로 되어 있다. 송곳대형 또는 나팔형으로 되면, 제1플랜지의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되고 제2플랜지의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되기에 제1플랜지 및 제2플랜지의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제1플랜지 및 제2플랜지의 강도가 높고 큰 압력에 견딜 수 있게 된다. 동시에 베어링의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다. "

"자형 또는 계단형으로 되어 있는 플랜지는 일반적인 설비를 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다.

개량으로서, 상기 브라킷과 제1플랜지 사이에 제5플랜지가 설치되어 있고 제5플랜지의 상단면이 브라킷에 연결되어 있으며 제5플랜지의 하단면이 제1플랜지의 큰 단에 연결되어 있다. 상기 브라킷과 제2플랜지 사이에 제6플랜지가 설치되어 있고 제6플랜지의 상단면이 제2플랜지의 큰 단에 연결되어 있으며 제6플랜지의 하단면이 브라킷에 연결되어 있다. 상기 제2베어링의 아우터 링에 제7플랜지가 커버설치되어 있고 제7플랜지의 상단면이 제3플랜지에 연결되어 있으며 제7플랜지의 하단면이 제2플랜지의 작은 단에 연결되어 있다.

제5플랜지를 설치하였기에 제1플랜지와 브라킷 사이의 연결에 편리하다. 제6플랜지를 설치하였기에 제2플랜지와 브라킷 사이의 연결에 편리하다. 제7플랜지를 설치하여 제7플랜지의 내 표면과 제2베어링의 외 표면 사이는 억지 끼워맞춤방식으로 되어 있기에 제2플랜지, 제3플랜지가 제7플랜지와 연결만 하면 되고 제2베어링의 아우터 링에 나사 구멍을 가공 또는 용접할 필요가 없다. 그래서 베어링의 제작비용을 줄였고 제2베어링의 아우터 링의 강도를 증대하였으며 장착과정도 간단하게 되었다

개량으로서, 상기 블레이드의 하단과 제3플랜지 사이에 제8플랜지가 설치되어 있고 블레이드의 상단과 제4플랜지 사이에 제9플랜지가 설치되어 있다.

제8플랜지, 제9플랜지를 설치하였기에 블레이드와 제3플랜지, 제4플랜지 사이의 연결에 편리하다.

구체적으로, 상기 제1운동장치는 제1액압시스템이고 제2운동장치는 제2액압시스템이다. 상기 제1액압시스템은 제1액압펌프, 제1액압 밸브, 제1액압관 및 제1액압 실린다를 포함한다. 상기 제1액압 실린다는 제1액압 실린다의 몸체, 제1피스톤, 제1피스톤 로드 및 제1밀봉장치를 포함한다. 상기 액압 실린다의 몸체가 제1피스톤 로드에 멀리 떨어져 있는 일단이 스켈레톤에 연결되어 있고 제1피스톤 로드가 제1액압 실린다의 몸체에 멀리 떨어져 있는 일단이 블레이드의 제1끝에 연결되어 있다.상기 제2액압시스템은 제2액압펌프, 제2액압 밸브, 제2액압관 및 제2액압 실린다를 포함한다. 상기 제2액압 실린다는 제2액압 실린다의 몸체, 제2피스톤, 제2피스톤 로드 및 제2밀봉장치를 포함한다. 상기 제2액압 실린다의 몸체가 제2피스톤 로드에 멀리 떨어져 있는 일단이 스켈레톤에 연결되어 있고 제2피스톤 로드가 제2액압 실린다의 몸체에 멀리 떨어져 있는 일단이 블레이드의 제2끝에 연결되어 있다.

운동장치로서 액압시스템을 이용하면 전동과정중의 안정도가 좋고 대공률의 설비에 응용할 수 있으며 무단 변속방식도 실현할 수 있다.

개량으로서, 상기 제1운동장치는 제1공압시스템이고 제1공압시스템은 제1공기압축기 및 제1공압 실린다를 포함한다. 제1공압 실린다은 제1공압 실린다의 몸체, 제1공압 피스톤, 제1공압 피스톤 로드 및 제1공압 밀봉장치를 포함한다. 상기 제1공압 실린다의 몸체가 스켈레톤에 설치되어 있고 제1공압 피스톤 로드가 제1공압 실린다의 몸체에 떨어져 있는 일단이 블레이드의 제1끝에 연결되어 있다. 상기 제2운동장치는 제2공압시스템이고 제2공압시스템은 제2공기압축기 및 제2공압 실린다를 포함한다. 제2공압 실린다는 제2공압 실린다의 몸체, 제2공압 피스톤, 제2공압 피스톤 로드 및 제2공압 밀봉장치를 포함한다. 상기 제2공압 실린다의 몸체가 스켈레톤에 설치되어 있고 제2공압 피스톤 로드가 제2공압 실린다의 몸체에 떨어져 있는 일단이 블레이드의 제2끝에 연결되어 있다.

운동장치로서 공압실린다시스템을 이용하면 동력매개가 공기이기에 질량이 가볍고 매개의 자원이 풍부하며 오염이 없다. 공기의 점도가 작기에 공기와 동압 실린다의 저항력이 작다.

개량으로서, 상기 제1운동장치는 제1스크류 로드， 제1너트, 제1모터, 두 개 이상의 제1선형 베어링 및 제1베어링 블록을 포함한다. 상기 제1베어링 블록이 블레이드의 몸에 설치되어 있고 제1선형 베어링이 제1베어링 블록에 설치되어 있으며 상기 제1너트이 블레이드의 제1끝에 설치되어 있고 상기 제1스크류 로드의 일단이 제1모터와 연결되어 있고 제1스크류 로드가 제1너트와 인게이지되어 있다. 상기 제1모터와 제1스크류 로드 사이에 제1커플러가 설치되어 있다. 상기 제2운동장치는 제2스크류 로드， 제2너트, 제2모터, 두 개 이상의 제2선형 베어링 및 제2베어링 블록을 포함한다. 상기 제2베어링 블록이 블레이드의 몸에 설치되어 있고 제2선형 베어링이 제2베어링 블록에 설치되어 있으며 상기 제2너트이 블레이드의 제2끝에 설치되어 있고 상기 제2스크류 로드의 일단이 제2모터와 연결되어 있고 제2스크류 로드가 제2너트와 인게이지되어 있다. 상기 제2모터와 제2스크류 로드 사이에 제2커플러가 설치되어 있다.

운동장치로서 스크류 로드, 너트, 선형 베어링을 이용하여 전동의 정확도가 높다.

개량으로서, 상기 블레이드의 몸이 블레이드의 제1끝에 접근한 일단부에는 제1실스 트립이 설치되어 있고 블레이드의 몸상이 블레이드의 제1끝에 접근한 일단부에 제2실스 트립이 설치되어 있다. 상기 스켈레톤과 블레이드의 몸 사이에 블레이드 보강용 리브가 설치되어 있다.

실스 트립를 설치하였기에 빗물, 먼지가 블레이드 유닛의 속에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 수직 풍력발전기가 운전시 블레이드 유닛 절단면의 양단에 대류가 형성하여 수직 풍력발전기의 발전효율에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 블레이드보강용 리브를 설치하였기에 스켈레톤과 블레이드의 몸 사이의 연결강도를 증대하였다.

개량으로서, 상기 냉각기에 외부냉각기가 연결되어 있고 외부냉각기가 타워 기둥의 속에 설치되어 있다.

상기 구조의 운전 과정은 아래와 같다. 외부냉각기가 냉각액을 진액관을 통해 냉각기에 수송하고 냉각기중에서 열교환을 한 다음 열수로 된 후 배액관을 통해 외부냉각기에 유입하여 냉각한다. 다음에 상기 과정이 계속 순환되어 외부냉각기를 증가함으로써 냉각기중에서 내 순환중의 바람의 냉각효과를 제고하여 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

구체적으로, 상기 크레인은 회전 타워, 크레인 아암, 밸런스 아암, 밸런스 중량, 조중차, 차량운행기구， 후크， 인홀 케이블， 호이스팅 기구 및 제어시스템을 포함한다. 상기 회전 타워가 타워 기둥의 톱 부분에 설치되어 있고 크레인 아암 및 밸런스 아암이 회전 타워에 설치되어 있으며 밸런스 중량이 밸런스 아암의 일단에 설치되어 있고 차량운행기구가 크레인 아암에 설치되어 있으며 조중차가 차량운행기구에 설치되어 있고 후크가 조중차의 하방에 설치되어 있으며 후크가 상기 인홀 케이블의 일단에 연결되어 있고 인홀 케이블의 다른 단이 호이스팅 기구에 연결되어 있다. 상기 차량운행기구는 크레인 아암에 설치되어 있는 가이드 레일이고 상기 조중차가 상기 가이드 레일에 설치되어 있다. 상기 회전 타워의 톱 부분 및 밸런스 아암 사이에 밸런스 아암용 풀 로드가 설치되어 있고 밸런스 아암용 풀 로드의 일단이 회전 타워의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 밸런스 아암용 풀 로드의 다른 일단이 밸런스 아암에 고정 연결되어 있다. 상기 회전 타워의 톱 부분 및 크레인 아암 사이에 크레인 아암용 풀 로도가 설치되어 있고 크레인 아암용 풀 로드의 일단이 회전 타워의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 크레인 아암용 풀 로드의 다른 일단이 크레인 아암에 고정 연결되어 있다.

상기 구조의 크레인은 회전 타워, 크레인 아암, 조중차, 차량운행기구，후크， 인홀 케이블과 호이스팅 기구를 설치하였기에 조작자는 크레인의 위에서 수직 풍력발전기에 대해 장착, 수리 및 검사를 할 수 있고 별도로 타워와 기타 크레인 설비를 세울 필요가 없다. 이렇게 되면 비용과 시간을 절약하였다. 밸런스 아암과 밸런스 중량을 설치하였기에 크레인 아암의 일단의 중량을 평형시켰고 크레인의 구조안정성을 확보하였으며 크레인의 기중하중을 제고하였다. 회전 타워를 설치하였기에 회전 타워가 360° 회전할 수 있고 조중차를 설치하였기에 조중차가 차량운행기구에서 운동할 수 있기에 후크와 발전기가 수평방향상에서의 거리를 조절할 수 있다. 호이스팅 기구, 인홀 케이블, 후크를 설치하고 후크는 호이스팅기구로부터 인홀 케이블을 통과하여 수직방향에서 운동할 수 있기에 운동할 수 있다. 그래서 조작자가 풍력발전기의 임의의 곳에서 작업할 수 있고 유호하게 조작시간을 절약하였다. 상기 가이드 레일은 구조가 간단하고 제작공정이 편리하다. 밸런스 아암용 풀 로드 및 크레인 아암용 풀 로드는 크레인의 구조안정성을 확보하고 크레인의 기중하중을 제고하였다.

구체적으로, 상기 리프트 시스템은 엘리베이터이다. 상기 엘리베이터는 리프트 카 및 리프트 카용 승강기구를 포함한다.

수직 풍력발전기에 대한 검사 및 수리는 조작자가 엘리베이터의 리프트 카를 탑승하는 것을 통해 풍력발전기를 검사 및 수리할 수 있기에 수리가 더욱 편리하게 되고 수리비용을 현저하게 줄였으며 수리시간도 단축하였다.

개량으로서, 상기 제1베어링의 아우터 링, 제2베어링의 아우터 링 및 제3베어링의 아우터 링에 각각 제동장치가 설치되어 있다.

수직 풍력발전기 회전자의 회전속도는 풍속의 크기에 따라 변화하게 된다. 풍속이 빠르게 될수록 발전기 회전자의 회전속도 빠르게 되어 수출한 전기량이 커진다. 그런데 발전기는 자체의 익스트림 공률이 있기에 익스트림 공률이 익스트림 공률을 초과하게 되면 발전기가 소각될 수 있다. 그래서 발전기 회전자의 회전속도를 제어할 필요가 있고 제동장치를 설치함으로써 회전자의 회전속도를 유호적으로 제어하였다.

본 발명의 구조를 이용함에 따라 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄일 수 있고, 발전기가 시동되기 어려운 경우에 발전기를 신속하게 시동할 수 있으며, 블레이드의 윈드워드 사이드의 크기를 조절하여 풍력발전기의 공률이 자동 조절될 수 있게 하고, 풍속과대에 인한 풍력발전기의 실효를 방지할 수 있으며, 풍력의 이용효율을 제고할 수 있다.

또한, 발전기에 대해 좋은 냉각효과를 제공할 수 있고, 발전기의 안정성을 제고할 수 있으며 발전기의 사용수명을 연장할 수 있다.

또한 수리가 편리하고, 수리비용 및 수리시간을 줄이며, 발전기의 검사에 편리하다.

도 1은 한 개 발전기 유닛을 구비하는 수직 풍력발전기를 나타낸 사시도.
도 2는 한 개 발전기 유닛을 구비하는 수직 풍력발전기를 나타낸 정면도.
도 3은 한 개 발전기 유닛을 구비하는 수직 풍력발전기를 나타낸 단면도.
도 4는 도 3중 F부분의 확대도.
도 5는 블레이드를 나타낸 사시도.
도 6은 블레이드의 제1가지 형태를 나타낸 단면도.
도 7은 블레이드의 제1가지 형태중 블레이드의 제1끝및 블레이드의 제2끝이 블레이드의 몸의 속에 넣어 있는 상태를 나타낸 단면도.
도 8은 도 6중 A부분의 확대도.
도 9는 제1액압시스템을 나타낸 구성도.
도 10은 발전기는 전동기로서 시동하는 경우을 나타낸 구성도.
도 11은 연결부재의 제1가지 형태를 나타낸 구성도.
도 12는 연결부재의 제2가지 형태를 나타낸 구성도.
도 13은 댐퍼 와인딩이 발전기 회전자에 설치하는 상태를 나타낸 구성도.
도 14는 댐퍼 와인딩을 나타낸 사시도.
도 15는 블레이드를 아우터 브라킷의 외벽에 설치하는 상태을 나타낸 구성도.
도 16은 여자기를 발전기 아래에 설치하는 상태를 나타낸 구성도.
도 17은 크레인을 나타낸 사시도.
도 18은 제1플랜지및 제2플랜지의 제2가지 형태를 나타낸 사시도.
도 19는 제1플랜지및 제2플랜지의 제2가지 형태를 나타낸 단면도.
도 20은 제1플랜지및 제2플랜지의 제3가지 형태를 나타낸 사시도.
도 21은 제1플랜지및 제2플랜지의 제4가지 형태를 나타낸 사시도.
도 22는 블레이드의 제2가지 형태를 나타낸 단면도.
도 23은 블레이드의 제2가지 형태중 블레이드의 제1끝및 블레이드의 제2끝이 블레이드의 몸의 속에 넣어 있는 상태를 나타낸 단면도.
도 24는 도 22중 B부분의 확대도.
도 25는 제1공압시스템을 나타낸 구성도.
도 26은 블레이드의 제3가지 형태를 나타낸 단면도.
도 27은 블레이드의 제3가지 형태중 블레이드의 제1끝및 블레이드의 제2끝이 블레이드의 몸의 속에 넣어 있는 상태를 나타낸 단면도.
도 28은 도 26중 C부분의 확대도.
도 29는 스크류 로드, 너트전동시스템을 나타낸 구성도.
도 30은 두 개 발전기 유닛을 나타낸 사시도.
도 31은 두 개 발전기 유닛을 나타낸 정면도.
도 32는 두 개 발전기 유닛을 나타낸 단면도.

이하, 첨부 도면 및 구체적인 실시예을 참조하여 본 발명을 진일보 상세하게 설명한다.

제1실시예

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기는 타워 기둥1, 한 개 이상의 발전기 유닛2, 두 개 이상의 블레이드3, 제1베어링4, 제2베어링5, 제3베어링6, 제1플랜지7, 제2플랜지8, 제3플랜지9, 제4플랜지10, 제5플랜지11, 제6플랜지12, 제7플랜지13을 포함한다. 본 실시예중의, 발전기 유닛2는 한 개가 있고 블레이드3은 두 개가 있으며 타워 기둥1의 중심축선이 수평면과 수직하게 된다. 상기 타워 기둥1은 내공구조로 되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기 유닛2는 브라킷201, 발전기202와 여자기203을 포함한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 브라킷201은 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012로 구성되었고 아우터 브라킷2011이 이너 브라킷2012의 밖에 설치되어 있으며 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012 사이에 브라킷 덕트2013을 형성된다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기202는 고정자2021과 회전자2022를 포함한다. 고정자2021는 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 회전자2022가 고정자2021의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 고정자2021의 ?에 발전기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 회전자2022의 속에 발전기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 고정자2021과 회전자2022 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 고정자2021과 회전자2022의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 회전자2022에 댐퍼 와인딩38을 설치하였고, 도13 및 도14에 도시한 바와 같이 댐퍼 와인딩38은 엔드 링381과 댐퍼바382를 포함한다. 댐퍼바382가 엔드 링381에 설치되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 여자기203은 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032를 포함한다. 여자기 고정자2031이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 여자기 고정자2031의 속에 여자기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 여자기 회전자2032의 속에 여자기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 여자기203이 발전기202의 상방에 설치되어 있고 물론 도 16에 도시한 바와 같이 여자기203이 발전기202의 아래에 설치될 수도 있다.

도 10에 도시한 바와 같이 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 파워 그리드17에 연결된다. 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15와 여자기 제어장치16을 통해 여자기 고정자 와인딩에 연결된다. 발전기 회전자 와인딩이 회전정류장치161을 통해 여자기 회전자 와인딩에 연결된다.

도 3에 도시한 바와 같이 발전기 고정자2021의 하단면에 고정자 홀더2023이 설치되어 있고 고정자 홀더2023이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 고정자 홀더2023이 고정자2021을 지지하는 작용을 하여 고정자2021이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다. 여자기 고정자2031의 하단면에 여자기 고정자 홀더2033이 설치되어 있고 여자기 고정자 홀더2033이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 여자기 고정자 홀더2033이 여자기 고정자2031을 지지하는 작용을 하여 여자기 고정자2031이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 제5플랜지11, 제1플랜지7, 제1베어링4가 상방에서 하방으로 순서대로 브라킷201의 아래에 설치되어 있다. 제5플랜지11의 상단면이 용접방식을 통해 브라킷201의 하단면에 연결되어 있다. 상기 제1플랜지7의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 4에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 송곳대형으로 되어 있고 도18 및 도19에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 나팔형으로 되어 있으며 도20에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 "

"자형으로 되어 있고 도21에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 계단형으로 되어 있다. 물론 제1플랜지7이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제1플랜지7의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제5플랜지11에 연결되며 제1플랜지7의 작은 단이 볼트 또는 용접방식 또는 억지 끼워맞춤방식을 통해 제1베어링4의 아우터 링에 연결되어 있다. 상기 제1베어링4의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제1베어링4의 이너 링의 하단면에 제1베어링 홀더18이 설치되어 있으며 제1베어링 홀더18이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 된 제1플랜지7, 제1플랜지7의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제1플랜지7의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 그의 강도가 높고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제1베어링4의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다. "

"자형 또는 계단형으로 되어 있는 제1플랜지7은 일반적인 설비를 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제5플랜지11의 설치는 제1플랜지7과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다. 상기 제1베어링 홀더18은 제1베어링4와 그가 제1베어링4에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제1베어링4의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 제6플랜지12, 제2플랜지8, 제2베어링5가 아래로부터 위의 방향에 따라 순서대로 브라킷201의 상방에 설치되어 있다. 제6플랜지12가 용접방식을 통해 브라킷201의 상단면에 연결되어 있다. 상기 제6플랜지12의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 송곳대형으로 되어 있고 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 나팔형으로 되어 있으며 도 20에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 "

"자형으로 되어 있고 도21에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 계단형으로 되어 있다. 물론 제2플랜지8이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제2플랜지8의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제6플랜지12에 연결되며 제2플랜지8의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 상기 제7플랜지13이 억지 끼워맞춤방식을 통해 제2베어링5의 아우터 링의 외벽에 커버설치되어 있다. 제7플랜지13의 하단면이 볼트 또는 용접방식을 통해 제2플랜지8의 작은 단에 연결되어 있고. 제2베어링5의 이너 링의 하단면에 제2베어링 홀더19가 설치되어 있으며 제2베어링 홀더19가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 되어 있는 제2플랜지8, 제2플랜지8의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제2플랜지8의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 그의 강도가 높고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제2베어링5의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다. "

"자형 또는 계단형으로 되어 있는 제2플랜지8은 일반적인 설비을 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제6플랜지12의 설치는 제2플랜지8과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다 . 상기 제2베어링 홀더19는 제2베어링5와 그가 제2베어링5에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제2베어링5의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 3에 도시한 바와 같이 제3베어링6의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제2베어링5의 상방에 위치되어 있다. 제3베어링6의 이너 링의 하단면에 제3베어링 홀더20이 설치되어 있고 제3베어링 홀더20가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 제3베어링 홀더20은 제3베어링6과 그가 제3베어링6에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제3베어링6의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

상기 제7플랜지13의 상단면에 볼트 또는 용접방식을 통해 제3플랜지9가 연결되어 있고 제3베어링6의 아우터 링에 볼트 또는 용접방식을 통해 제4플랜지10가 연결되어 있으며 제3플랜지9와 제4플랜지10 사이에 토크를 전달하기 위한 연결부재23이 설치되어 있다. 도12에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 중공관이다. 도 11에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 두 개 이상의 연결로드231이 포함되어 있고 상기 연결로드231의 상단이 제4플랜지10에 연결되어 있으며 연결로드231의 하단이 제3플랜지9과 연결되어 있다. 상기 연결로드231이 타워 기둥1의 밖에 설치되어 있고 타워 기둥1의 절단면과 동심하는 원주에 설치되어 있다. 상기 연결로드231의 강도를 보강하기 위해 연결로드231에 보강용 리브232를 용접하였다. 중공관으로 되는 연결부재23은 구조가 간단하고 제작공정이 편리하며 제작비용이 낮다. 그리고 중공관이 제3플랜지9와 제4플랜지10에 따라 함께 회전할 시 중공관에서 회전저항력이 형성되지 않기에 풍력발전기의 공률에 영향을 주지 않는다. 그래서 풍력발전기의 발전효율을 현저하게 제고하였다. 여러개 연결로드231로 되는 연결부재23은 구조가 간단하여 풍력발전기의 중량을 줄일 수 있다. 도3에 도시한 바와 같이 제3플랜지9의 외원주면에 두 개 제8플랜지21이 연결되어 있고 제4플랜지10의 외원주면에 두 개 제9플랜지22가 연결되어 있다. 상기 블레이드3의 하단이 제8플랜지21을 통해 제3플랜지9와 연결되어 있고 블레이드3의 상단이 제9플랜지22를 통해 제4플랜지10과 연결되어 있다. 제8플랜지21과 제9플랜지22의 설치는 블레이드3의 장착, 분해및 수리를 편리하게 한다.

도 5 내지 도6에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기의 블레이드3은 세 개의 블레이드 유닛31로 구성된다. 도 6에 도시한 바와 같이 블레이드 유닛31의 절단면의 구조는 가운데가 크고 양단이 작은 올리브형으로 되어 있다. 그리고 두 개 작은 단중의 하나는 호 모양으로 되어 있고 그 다른 단은 뾰족한 끝 모양으로 되어 있다. 블레이드 유닛31이 이런 절단면의 구조를 사용함에 따라 풍력에 대한 이용효율을 제고한다. 상기 블레이드 유닛31은 스켈레톤101， 블레이드의 몸102， 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104를 포함한다. 블레이드의 몸102가 스켈레톤103에 설치되어 있고 스켈레톤103이 블레이드의 몸102의 속에 위치되어 있다. 상기 블레이드의 제1끝103은 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향으로의 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제1끝103의 꼬리 부분1031은 상기 호 모양으로 되어 있고 블레이드의 제1끝103의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 상기 블레이드의 제2끝104는 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향상의 블레이드의 제1끝103과 상대한 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제2끝104의 꼬리 부분1041은 상기 뾰족한 끝 모양으로 되어 있고 블레이드의 제2끝104의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 도 6 및 도 8에 도시한 바와 같이 블레이드의 몸102와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1가이드 레일 그룹(미도시)이 설치되어 있고 블레이드의 몸102와 블레이드의 제2끝104 사이에 제2가이드 레일 그룹32가 설치되어 있다. 스켈레톤101와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1액압시스템30이 설치되어 있고 스켈레톤101과 블레이드의 제2끝104 사이에 제2액압시스템40이 설치되어 있다. 상기 제1액압시스템30은 제1액압펌프(미도시), 제1액압 밸브(미도시), 제1액압관(미도시) 및 제1액압 실린다301을 포함한다. 도9에 도시한 바와 같이 상기 제1액압 실린다301은 제1액압 실린다의 몸체302, 제1피스톤303, 제1피스톤 로드304 및 제1밀봉장치305를 포함한다. 제1피스톤303이 제1액압 실린다의 몸체302의 속에 설치되어 있고 제1피스톤 로드304의 일단이 제1피스톤303에 연결되어 있으며 다른 일단이 블레이드의 제1끝103과 연결되어 있다. 제1액압 실린다의 몸체302가 스켈레톤101에 고정되어 있고 제1밀봉장치305가 제1액압 실린다의 몸체302의 양쪽에 설치되어 있다. 상기 제2액압시스템40은 제2액압펌프(미도시), 제2액압 밸브(미도시), 제2액압관(미도시) 및 제2액압 실린다401을 포함한다. 상기 제2액압 실린다401은 제2액압 실린다의 몸체402, 제2피스톤(미도시), 제2피스톤 로드403 및 제2밀봉장치(미도시)를 포함한다. 제2피스톤이 제2액압 실린다의 몸체402의 속에 설치되어 있고 제2피스톤 로드403의 일단이 제2피스톤에 연결되어 있으며 다른 일단이 블레이드의 제2끝104과 연결되어 있다. 제2액압 실린다의 몸체402가 스켈레톤101에 고정되어 있고 제2밀봉장치가 제2액압 실린다의 몸체402의 양쪽에 설치되어 있다. 운동장치로서 액압시스템을 이용하면 대공률의 설비에 응용할 수 있고 전동과정중의 안정도가 좋으며 운동시 무단 변속방식도 실행할 수 있다. 또한 액압 실린다의 몸체의 속에 매질이 액압유이기에 자동윤활을 할 수 있어 액압시스템의 사용수명이 길게 된다. 따라서 블레이드의 사용수명도 연장하게 된다. 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이에 블레이드보강용 리브50도 설치되어 있기에 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이의 연결강도를 증대할 수 있다. 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제1끝103에 접근한 일단부에는 제1실스 트립60이 설치되어 있고 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제2끝104에 접근한 일단부에 제2실스 트립70이 설치되어 있기에 빗물, 먼지가 블레이드 유닛31의 속에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 수직 풍력발전기가 운전시 블레이드 유닛 절단면의 양단에 대류가 형성하여 수직 풍력발전기의 발전효율에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이 발전기 유닛2의 속에 냉각시스템이 설치되어 있고 냉각시스템은 팬 블레이드24, 냉각기25, 밀봉 플레이트26, 팬27과 덕트15를 포함한다. 상기 덕트15가 발전기 고정자2021, 회전자2022, 여자기 고정자2031 및 여자기 회전자2032에 설치되어 있다. 도15에 도시한 바와 같이 상기 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되어 있고 매개의 팬 블레이드24가 호 모양으로 되어 있다. 밀봉 플레이트26이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 이너 브라킷2012 상단의 속에 있는 여자기203의 상방에 위치되어 있으며 팬27이 밀봉 플레이트26에 설치되어 있다. 냉각기25가 밀봉 플레이트26에 설치되어 있고 팬27의 상방에 위치되어 있다. 이너 브라킷2012의 하단부에 배기구29가 설치되어 있고 이너 브라킷2012의 상단부에 진기구33이 설치되어 있으며 진기구33이 밀봉 플레이트26의 상방에 위치되어 있다. 상기 배기구29, 진기구33 및 브라킷 덕트는 서로 상통되어 있다. 타워 기둥1의 속에 외부냉각기34가 설치되어 있고 냉각기25 진액관35 및 배액관36을 통해 외부냉각기34에 연결되어 있다.

도 17에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 톱 부분에 크레인80이 설치되어 있고 상기 크레인80은 회전 타워801, 크레인 아암802, 밸런스 아암803, 밸런스 중량804, 조중차805, 가이드 레일806， 후크807， 인홀 케이블808， 호이스팅 기구809 및 제어시스템(미도시)을 포함한다. 상기 회전 타워801이 타워 기둥1의 톱 부분에 연결되어 있고 크레인 아암802 및 밸런스 아암803이 회전 타워801에 설치되어 있으며 회전 타워801이 360° 회전할 수 있다. 밸런스 중량804가 밸런스 아암803의 일단에 설치되어 있고 가이드 레일806이 크레인 아암802에 설치되어 있으며 조중차805가 가이드 레일806에 설치하여 조중차805가 가이드 레일806상에서 전후운동을 할 수 있다. 후크807이 조중차805의 하방에 설치되어 있고 후크807이 인홀 케이블808의 일단에 연결되어 있다. 케이블808의 다른 일단이 호이스팅 기구809에 연결되어 호이스팅 기구809가 후크807의 승강을 제어한다. 또한 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 밸런스 아암803 사이에 밸런스 아암용 풀 로드810이 설치되어 있고 밸런스 아암용 풀 로드810의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 밸런스 아암용 풀 로드810의 다른 일단이 밸런스 아암803에 고정 연결되어 있다. 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 크레인 아암802 사이에 크레인 아암용 풀 로드811이 설치되어 있고 크레인 아암용 풀 로드811의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 크레인 아암용 풀 로드811의 다른 일단이 크레인 아암802에 고정 연결되어 있다. 밸런스 아암용 풀 로드810 및 크레인 아암용 풀 로드811은 크레인80의 구조안정성을 확보하고 크레인80의 기중하중을 제고하였다.

도 3에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 속에 리프트 시스템이 설치되어 있고 상기 리프트 시스템은 엘리베이터37이다. 상기 엘리베이터37은 리프트 카371 및 리프트 카용 승강기구372를 포함한다. 리프트 카371이 리프트 카용 승강기구372에 의해 승강동작을 진행한다.

상기 제1베어링4의 아우터 링, 제2베어링5의 아우터 링 및 제3베어링6의 아우터 링에 각각 제동장치(미도시)가 설치되어 있다.

상기 수직 풍력발전기의 운전과정은 크게 풍력발전기가 발전하는 단계, 발전기를 냉각하는 단계, 발전기가 전동기로서 시동하는 단계 및 수직 풍력발전기를 수리 및 검사하는 단계등 여러단계를 포함한다. 상기 각 단계의 작동원리는 다음과 같이 설명한다.

수직 풍력발전기의 발전과정중의 작동 원리는 아래와 같다. 블레이드3이 풍력의 추진에 따라 회전을 시작한다. 블레이드3이 회전하여 토크를 생성한다. 블레이드3에서 생성한 토크가 블레이드3의 상단을 통하여 제4플랜지10으로 전달하고 블레이드3의 하단을 통하여 제3플랜지9으로 전달한다. 이때 제3플랜지9 및 제4플랜지10이 블레이드3에 따라 함께 회전하고 제4플랜지10에 전달한 토크가 연결부재23을 통해 제3플랜지9으로 전달한다. 제3플랜지9가 제7플랜지13, 제2플랜지8 및 제6플랜지12를 순서에 따라 통과하여 토크를 브라킷201에 전달한다. 브라킷201는 회전자2022 및 여자기 회전자2032가 회전되도록 하고 회전자2022가 고정자2021을 따라 회전하게 하고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031를 따라 회전하게 한다. 회전과정중 여자기 회전자2032의 여자기 회전자 와인딩이 교류 전류를 생성한 다음 회전정류장치161를 통하여 교류 전류를 직류 전류로 변환한 후 발전기 회전자2022의 와인딩으로 수송한다. 발전기 회전자 와인딩이 직류 전류를 인가한 후 자기장을 생성한다. 발전기 회전자2022의 회전작용으로 인해 발전기 회전자 와인딩이 사인적 분포에 접근한 자기장을 생성한다. 발전기 고정자2021상의 발전기 고정자 와인딩은 발전기 회전자 와인딩에 상대하여 자기장선을 자르는 동작을 하여 발전기 고정자 와인딩의 속에서 삼상교류전위를 감응하여 발전의 목적을 달성한다. 이 구조는 제3플랜지9, 제4플랜지10 및 연결부재23을 설치하였기에 블레이드3이 생성한 토크가 블레이드3의 하단을 거쳐 제3플랜지9에 전달할 뿐만 아니라 블레이드3의 상단을 거쳐 제4플랜지10에 전달하고 제4플랜지10이 연결부재23을 통하여 제3플랜지9에 전달한다. 이렇게 되면 블레이드3 상단 및 하단이 받는 힘의 크기를 평형시켰기에 블레이드3이 변형되기 어렵다. 그래서 블레이드3이 파손되기 어렵고 수직 풍력발전기의 사용수명을 제고하였다. 도6에 도시한 바와 같이 블레이드3이 회전과정중에서 풍력이 작은 경우에 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104는 열린 상태에 있기에 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 크고 수직 풍력발전기의 공률이 크다. 도7에 도시한 바와 같이 풍력이 커진 경우에 블레이드의 제1끝103이 제1액압시스템30의 작용하에서 제1가이드 레일 그룹을 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제1끝103이 수축된다. 동시에 블레이드의 제2끝104이 제2액압시스템40의 작용하에서 제2가이드 레일 그룹2를 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제2끝104이 수축된다. 이때 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 감소되기에 수직 풍력발전기의 공률이 자동적으로 조정된다. 이런 구조는 풍속과대로 인해 수직 풍력발전기의 공률이 과대하게 되어 실효되는 것을 방지할 수 있다.

냉각시스템의 작동 원리는 아래와 같다. 팬27이 동작하여 바람의 유동을 형성한다. 냉풍이 여자기 회전자2032, 여자기 고정자2031, 회전자2022 및 고정자2021의 덕트15를 거쳐 발전기의 하단에 도달하여 여자기 및 발전기를 냉각하는 작용을 한다. 이때 냉풍이 열풍으로 되어 배기고29를 거쳐 브라킷 덕트2013의 속에 진입한 후 여기서 아우터 브라킷2011을 통해 외부 공기와 열교환하여 바람중의 열풍이 냉풍으로 되게 한 다음 진기구33을 거쳐 냉각기25의 속에 진입한 후 여기서 바람을 진일보 냉각시키고 팬27을 통해 풍력발전기의 이너 챔버에 유입하여 내 순환을 형성한다. 고정자의 아우터 브라킷2011의 밖에는 팬 블레이드24가 설치되었고 또한 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되었기에, 브라킷201이 회전시 팬 블레이드24도 함께 회전한다. 이때 팬 블레이드24에 상하의 풍압차가 형성되어 발전기에 접근한 외부 공기가 고압에서 저압으로 유동하는 바람을 형성한다. 즉, 외부 순환을 형성한다. 이렇게 되면 내 순환중의 바람 유동이 외부와 열교환하는 효율을 제고할 수 있기에 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

외부냉각기34 및 냉각기25의 작동 원리는 아래와 같다. 외부냉각기34가 냉각액을 진액관35를 통해 냉각기25에 수송하고 냉각기25중에서 내 순환의 바람과 열교환을 한 다음 열수로 된 후 배액관36을 통해 외부냉각기34에 유입하여 냉각한다. 다음에 상기 과정이 계속 순환되어 냉각기25중에서 내 순환중의 바람의 냉각효과를 제고하여 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

발전기가 전동기로서 시동하는 과정은 아래와 같다. (1) 전동기가 시동한다, 도 10에 도시한 바와 같이 풍력발전기가 낮은 풍속 또는 시동이 어려운 경우에 있어서, 여자기제어장치16과 파워그리드17이 차단되고, 여자기 고정자 와인딩중의 전류가 0으로 된다. 발전기가 전동모드하에서 운행하고 발전기 고정자 와이딩이 파워그리드17에 연결되며 파워그리드17이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 교류 전류를 발전기 고정자 와이딩에 제공한다. 이때 고정자2021과 회전자2022의 에어 갭14의 속에 회전자기장이 생성되어 회전자기장과 발전기 회전자 와이딩 및 댐퍼 와인딩38이 상대운동을 생성한다. 발전기 회전자 와인딩이 자기장선을 절단하여 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 기전력을 생성하고 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩이 닫긴 후 전기회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 전류가 생성되어, 회전전기장과 유도 전류가 상호작용하여 전자토크를 생성하여 발전기 회전자2022를 회전시켜 비동기 동작을 실현하였기에 풍력발전기의 낮은 풍속 또한 시동이 어려운 문제를 해결하였다. 발전기가 전동기로서 시동할 때 양방향 주파수 컨버터15의 수출공률을 조절하는 것을 통하여 전동기로서의 발전기의 회전속도를 조절한다. (2) 전동기가 운행한다. 풍속이 커진 후 발전기의 회전속도가 시동 풍속에 도달하게 되면 먼저 발전기를 상기 전동기상태로 운행시키고 여자기 회전자2032를 회전시킨다. 여자기 회전자 와인딩중에 교류 전류를 감응해낸 후 회전정류장치161을 거쳐 정류한 후 직류 전류를 발전기 회전자 와인딩에 수송하여 발전기 고정자 와인딩이 삼상교류전류를 감응해 낸다. 이때 양방향 주파수 컨버터15를 제어하여 잠깐 운행을 정지시키고 발전기가 전동기작동상태에서 퇴출하여 블레이드3이 생성한 토크를 통해 브라킷201이 회전하도록 시동한다. 브라킷201은 발전기 회전자2022 및 여자기 회전자2032를 회전시켜 여자제어장치16을 다시 운행시키게 하고 발전기가 동기발전기로서 운행하기 시작한다. 전동기에서 발전기로 변환한 후, 양방향 주파수 컨버터15를 다시 운행시키게 하고 발전기 고정자 와인딩중의 삼상교류전류가 양방향 주파수 컨버터15를 통해 정류, 필터한다. 다음에 파워그리드17에 연결하여 발전기의 운행을 실행한다. 풍속이 변화될 때 발전기의 회전속도도 풍속에 따라 변화되고 따라서 발전기 고정자 와인딩중의 유도 전류의 주파수도 변화하게 된다. 이때 양방향 주파수 컨버터15의 동작 파라미터를 조절하여 수출한 주파수의 일치를 확보하고 가변속도-고정주파수로 운행하는 것을 실현하게 된다. 발전기가 발전상태로 운행될 때 여자제어장치16의 전류수출을 조절하는 것을 통해 발전기 회전자 와인딩이 얻은 여자전류를 조절하기에 발전기의 수출공률을 조절하는 것을 실현한다. (3) 풍속이 일정범위를 초과하게 되면 여자제어장치16과 파워 그리드17 사이의 연결이 끊어지게 되고 양방향 주파수 컨버터15와 발전기 사이도 끊어지게 되어 발전시스템이 전력을 소모하지 않고 전력수출도 하지 않게 된다. 동시에 제동장치도 발전기의 회전속도를 한정할 수 있고 풍력발전기의 파손을 방지한다.

수직 풍력발전기의 수리 및 검사는 리프트 시스템과 크레인80을 통해 실현한다. 그의 실현과정은 아래와 같다. 조작자가 리프트 시스템을 통해 타워 기둥1중의 임의의 발전기 유닛2에 도달할 수 있고 크레인80에도 도달할 수 있다. 조작자는 크레인80의 후크807의 위에서 조작할 수 있다. 상기 후크807는 인홀 케이블808을 통해 호이스팅 기구809와 연결되어 있기에 후크807의 수직방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 가이드 레일806에 조중차805가 설치되어 있고 조중차805가 가이드 레일806에서 슬라이드할 수 있기에 후크807의 수평방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 회전 타워801이 360° 로 회전할 수 있기에 조작자가 수직 풍력발전기의 임의의 곳에서 수리와 검사를 할 수 있고 별도로 수리용 타워와 기타 대형설비를 세울 필요가 없기에 수리비용과 수리, 검사시간을 현저하게 절약할 수 있다.

제2실시예

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기는 타워 기둥1, 한 개 이상의 발전기 유닛2, 두 개 이상의 블레이드3, 제1베어링4, 제2베어링5, 제3베어링6, 제1플랜지7, 제2플랜지8, 제3플랜지9, 제4플랜지10, 제5플랜지11, 제6플랜지12, 제7플랜지13을 포함한다. 본 실시예중의, 발전기 유닛2는 한 개가 있고 블레이드3은 두 개가 있으며 타워 기둥1의 중심축선이 수평면과 수직하게 된다. 상기 타워 기둥1은 내공구조로 되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기 유닛2는 브라킷201, 발전기202와 여자기203을 포함한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 브라킷201은 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012로 구성되었고 아우터 브라킷2011이 이너 브라킷2012의 밖에 설치되어 있으며 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012 사이에 브라킷 덕트2013을 형성된다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기202는 고정자2021과 회전자2022를 포함한다. 고정자2021는 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 회전자2022가 고정자2021의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 고정자2021의 속에 발전기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 회전자2022의 속에 발전기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 고정자2021과 회전자2022 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 고정자2021과 회전자2022의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 회전자2022에 댐퍼 와인딩38을 설치하였고, 도13 및 도14에 도시한 바와 같이 댐퍼 와인딩38은 엔드 링381과 댐퍼바382를 포함한다. 댐퍼바382가 엔드 링381에 설치되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 여자기203은 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032를 포함한다. 여자기 고정자2031이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 여자기 고정자2031의 속에 여자기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 여자기 회전자2032의 속에 여자기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 여자기203이 발전기202의 상방에 설치되어 있고 물론 도 16에 도시한 바와 같이 여자기203이 발전기202의 아래에 설치될 수도 있다.

도 10에 도시한 바와 같이 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 파워 그리드17에 연결된다. 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15와 여자기 제어장치16을 통해 여자기 고정자 와인딩에 연결된다. 발전기 회전자 와인딩이 회전정류장치161을 통해 여자기 회전자 와인딩에 연결된다.

도 3에 도시한 바와 같이 발전기 고정자2021의 하단면에 고정자 홀더2023이 설치되어 있고 고정자 홀더2023이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 고정자 홀더2023이 고정자2021을 지지하는 작용을 하여 고정자2021이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다. 여자기 고정자2031의 하단면에 여자기 고정자 홀더2033이 설치되어 있고 여자기 고정자 홀더2033이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 여자기 고정자 홀더2033이 여자기 고정자2031을 지지하는 작용을 하여 여자기 고정자2031이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 제5플랜지11, 제1플랜지7, 제1베어링4가 상방에서 하방으로 순서대로 브라킷201의 아래에 설치되어 있다. 제5플랜지11의 상단면이 용접방식을 통해 브라킷201의 하단면에 연결되어 있다. 상기 제1플랜지7의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 4에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 송곳대형으로 되어 있고, 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 나팔형으로 되어 있으며 도20에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 "

"자형으로 되어 있고 도21에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 계단형으로 되어 있다. 물론 제1플랜지7이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제1플랜지7의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제5플랜지11에 연결되며 제1플랜지7의 작은 단이 볼트 또는 용접방식 또는 억지 끼워맞춤방식을 통해 제1베어링4의 아우터 링에 연결되어 있다. 상기 제1베어링4의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제1베어링4의 이너 링의 하단면에 제1베어링 홀더18이 설치되어 있으며 제1베어링 홀더18이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 된 제1플랜지7, 제1플랜지7의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제1플랜지7의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제1플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제1베어링4의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다. "

"자형 또는 계단형으로 되어 있는 제1플랜지7은 일반적인 설비를 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제5플랜지11의 설치는 제1플랜지7과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다. 상기 제1베어링 홀더18은 제1베어링4와 그가 제1베어링4에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제1베어링4의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 제6플랜지12, 제2플랜지8, 제2베어링5가 아래로부터 위의 방향에 따라 순서대로 브라킷201의 상방에 설치되어 있다. 제6플랜지12가 용접방식을 통해 브라킷201의 상단면에 연결되어 있다. 상기 제6플랜지12의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 송곳대형으로 되어 있고 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 나팔형으로 되어 있으며 도 20에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 "

"자형으로 되어 있고 도 21에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 계단형으로 되어 있다. 물론 제2플랜지8이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제2플랜지8의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제6플랜지12에 연결되며 제2플랜지8의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 상기 제7플랜지13이 억지 끼워맞춤방식을 통해 제2베어링5의 아우터 링의 외벽에 커버설치되어 있다. 제7플랜지13의 하단면이 볼트 또는 용접방식을 통해 제2플랜지8의 작은 단에 연결되어 있고. 제2베어링5의 이너 링의 하단면에 제2베어링 홀더19가 설치되어 있으며 제2베어링 홀더19가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 되어 있는 제2플랜지8, 제2플랜지8의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제2플랜지8의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제2플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제2베어링5의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다. "

"자형 또는 계단형으로 되어 있는 제2플랜지8은 일반적인 설비을 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제6플랜지12의 설치는 제2플랜지8과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다 . 상기 제2베어링 홀더19는 제2베어링5와 그가 제2베어링5에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제2베어링5의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 3에 도시한 바와 같이 제3베어링6의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제2베어링5의 상방에 위치되어 있다. 제3베어링6의 이너 링의 하단면에 제3베어링 홀더20이 설치되어 있고 제3베어링 홀더20가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 제3베어링 홀더20은 제3베어링6과 그가 제3베어링6에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제3베어링6의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

상기 제7플랜지13의 상단면에 볼트 또는 용접방식을 통해 제3플랜지9가 연결되어 있고 제3베어링6의 아우터 링에 볼트 또는 용접방식을 통해 제4플랜지10가 연결되어 있으며 제3플랜지9와 제4플랜지10 사이에 토크를 전달하기 위한 연결부재23이 설치되어 있다. 도 12에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 중공관이다. 도 11에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 두 개 이상의 연결로드231이 포함되어 있고 상기 연결로드231의 상단이 제4플랜지10에 연결되어 있으며 연결로드231의 하단이 제3플랜지9과 연결되어 있다. 상기 연결로드231이 타워 기둥1의 밖에 설치되어 있고 타워 기둥1의 절단면과 동심하는 원주에 설치되어 있다. 상기 연결로드231의 강도를 보강하기 위해 연결로드231에 보강용 리브232를 용접하였다. 중공관으로 되는 연결부재23은 구조가 간단하고 제작공정이 편리하며 제작비용이 낮다. 그리고 중공관이 제3플랜지9와 제4플랜지10에 따라 함께 회전할 시 중공관에서 회전저항력이 형성되지 않기에 풍력발전기의 공률에 영향을 주지 않는다. 그래서 풍력발전기의 발전효율을 현저하게 제고하였다. 여러개 연결로드231로 되는 연결부재23은 구조가 간단하여 풍력발전기의 중량을 줄일 수 있다. 도3에 도시한 바와 같이 제3플랜지9의 외원주면에 두 개 제8플랜지21이 연결되어 있고 제4플랜지10의 외원주면에 두 개 제9플랜지22가 연결되어 있다. 상기 블레이드3의 하단이 제8플랜지21을 통해 제3플랜지9와 연결되어 있고 블레이드3의 상단이 제9플랜지22를 통해 제4플랜지10과 연결되어 있다. 제8플랜지21과 제9플랜지22의 설치는 블레이드3의 장착, 분해및 수리를 편리하게 한다.

도 5, 도 22 내지 도 25에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기의 블레이드3은 세 개의 블레이드 유닛31로 구성된다. 도 22에 도시한 바와 같이 블레이드 유닛31의 절단면의 구조는 가운데가 크고 양단이 작은 올리브형으로 되어 있다. 그리고 두 개 작은 단중의 하나는 호 모양으로 되어 있고 그 다른 단은 뾰족한 끝 모양으로 되어 있다. 블레이드 유닛31이 이런 절단면의 구조를 사용함에 따라 풍력에 대한 이용효율을 제고한다. 상기 블레이드 유닛31은 스켈레톤101， 블레이드의 몸102， 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104를 포함한다. 블레이드의 몸102가 스켈레톤103에 설치되어 있고 스켈레톤103이 블레이드의 몸102의 속에 위치되어 있다. 상기 블레이드의 제1끝103은 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향으로의 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제1끝103의 꼬리 부분1031은 상기 호 모양으로 되어 있고 블레이드의 제1끝103의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 상기 블레이드의 제2끝104는 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향상의 블레이드의 제1끝103과 상대한 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제2끝104의 꼬리 부분1041은 상기 뾰족한 끝 모양으로 되어 있고 블레이드의 제2끝104의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 도 22 및 도 25에 도시한 바와 같이 블레이드의 몸102와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1가이드 레일 그룹(미도시)이 설치되어 있고 블레이드의 몸102와 블레이드의 제2끝104 사이에 제2가이드 레일 그룹32가 설치되어 있다. 스켈레톤101와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1공압시스템95가 설치되어 있고 스켈레톤101과 블레이드의 제2끝104 사이에 제2공압시스템96이 설치되어 있다. 상기 제1공압시스템95은 제1공기압축기(미도시) 및 제1공압 실린다111을 포함한다. 도 25에 도시한 바와 같이 상기 제1공압 실린다111은 제1공압 실린다의 몸체112, 제1공압 피스톤113, 제1공압 피스톤 로드114 및 제1공압 밀봉장치115를 포함한다. 제1공압 피스톤113이 제1공압 실린다의 몸체112의 속에 설치되어 있고 제1공압 피스톤 로드114의 일단이 제1공압 피스톤113에 연결되어 있으며 다른 일단이 블레이드의 제1끝103과 연결되어 있다. 제1공압 실린다의 몸체112가 스켈레톤101에 고정되어 있고 제1밀봉장치115가 제1공압 실린다의 몸체112의 양쪽에 설치되어 있다. 상기 제2공압시스템96은 제2공압압축기(미도시) 및 제2공압 실린다121을 포함한다. 상기 제2공압 실린다121은 제2공압 실린다의 몸체122, 제2공압 피스톤(미도시), 제2공압 피스톤 로드123 및 제2공압 밀봉장치(미도시)를 포함한다. 제2공압 피스톤이 제2공압 실린다의 몸체122의 속에 설치되어 있고 제2공압 피스톤 로드123의 일단이 제2공압 피스톤에 연결되어 있으며 다른 일단이 블레이드의 제2끝104과 연결되어 있다. 제2공압 실린다의 몸체122가 스켈레톤101에 고정되어 있고 제2밀봉장치가 제2공압 실린다의 몸체122의 양쪽에 설치되어 있다. 운동장치로서 공압실린다시스템을 이용하면 동력매개가 공기이기에 질량이 가볍고 매개의 자원이 풍부하며 오염이 없다. 공기의 점도가 작기에 공기와 동압 실린다의 저항력이 작다. 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이에 블레이드보강용 리브50도 설치되어 있기에 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이의 연결강도를 증대할 수 있다. 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제1끝103에 접근한 일단부에는 제1실스 트립60이 설치되어 있고 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제2끝104에 접근한 일단부에 제2실스 트립70이 설치되어 있기에 빗물, 먼지가 블레이드 유닛31의 속에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 수직 풍력발전기가 운전시 블레이드 유닛 절단면의 양단에 대류가 형성하여 수직 풍력발전기의 발전효율에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이 발전기 유닛2의 속에 냉각시스템이 설치되어 있고 냉각시스템은 팬 블레이드24, 냉각기25, 밀봉 플레이트26, 팬27과 덕트15를 포함한다. 상기 덕트15가 발전기 고정자2021, 회전자2022, 여자기 고정자2031 및 여자기 회전자2032에 설치되어 있다. 도 15에 도시한 바와 같이 상기 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되어 있고 매개의 팬 블레이드24가 호 모양으로 되어 있다. 밀봉 플레이트26이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 이너 브라킷2012 상단의 속에 있는 여자기203의 상방에 위치되어 있으며 팬27이 밀봉 플레이트26에 설치되어 있다. 냉각기25가 밀봉 플레이트26에 설치되어 있고 팬27의 상방에 위치되어 있다. 이너 브라킷2012의 하단부에 배기구29가 설치되어 있고 이너 브라킷2012의 상단부에 진기구33이 설치되어 있으며 진기구33이 밀봉 플레이트26의 상방에 위치되어 있다. 상기 배기구29, 진기구33 및 브라킷 덕트는 서로 상통되어 있다. 타워 기둥1의 속에 외부냉각기34가 설치되어 있고 냉각기25 진액관35 및 배액관36을 통해 외부냉각기34에 연결되어 있다.

도 17에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 톱 부분에 크레인80이 설치되어 있고 상기 크레인80은 회전 타워801, 크레인 아암802, 밸런스 아암803, 밸런스 중량804, 조중차805, 가이드 레일806， 후크807， 인홀 케이블808， 호이스팅 기구809 및 제어시스템(미도시)을 포함한다. 상기 회전 타워801이 타워 기둥1의 톱 부분에 연결되어 있고 크레인 아암802 및 밸런스 아암803이 회전 타워801에 설치되어 있으며 회전 타워801이 360° 회전할 수 있다. 밸런스 중량804가 밸런스 아암803의 일단에 설치되어 있고 가이드 레일806이 크레인 아암802에 설치되어 있으며 조중차805가 가이드 레일806에 설치하여 조중차805가 가이드 레일806상에서 전후운동을 할 수 있다. 후크807이 조중차805의 하방에 설치되어 있고 후크807이 인홀 케이블808의 일단에 연결되어 있다. 케이블808의 다른 일단이 호이스팅 기구809에 연결되어 호이스팅 기구809가 후크807의 승강을 제어한다. 또한 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 밸런스 아암803 사이에 밸런스 아암용 풀 로드810이 설치되어 있고 밸런스 아암용 풀 로드810의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 밸런스 아암용 풀 로드810의 다른 일단이 밸런스 아암803에 고정 연결되어 있다. 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 크레인 아암802 사이에 크레인 아암용 풀 로드811이 설치되어 있고 크레인 아암용 풀 로드811의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 크레인 아암용 풀 로드811의 다른 일단이 크레인 아암802에 고정 연결되어 있다. 밸런스 아암용 풀 로드810 및 크레인 아암용 풀 로드811은 크레인80의 구조안정성을 확보하고 크레인80의 기중하중을 제고한다.

도 3에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 속에 리프트 시스템이 설치되어 있고 상기 리프트 시스템은 엘리베이터37이다. 상기 엘리베이터37는 리프트 카371 및 리프트 카용 승강기구372를 포함한다. 리프트 카371이 리프트 카용 승강기구372에 의해 승강동작을 진행한다.

상기 제1베어링4의 아우터 링, 제2베어링5의 아우터 링 및 제3베어링6의 아우터 링에 각각 제동장치(미도시)가 설치되어 있다.

상기 수직 풍력발전기의 운전과정은 크게 풍력발전기가 발전하는 단계, 발전기를 냉각하는 단계, 발전기가 전동기로서 시동하는 단계 및 수직 풍력발전기를 수리 및 검사하는 단계등 여러단계를 포함한다. 상기 각 단계의 작동원리는 다음과 같이 설명한다.

수직 풍력발전기의 발전과정중의 작동 원리는 아래와 같다. 블레이드3이 풍력의 추진에 따라 회전을 시작한다. 블레이드3이 회전하여 토크를 생성한다. 블레이드3에서 생성한 토크가 블레이드3의 상단을 통하여 제4플랜지10으로 전달하고 블레이드3의 하단을 통하여 제3플랜지9으로 전달한다. 이때 제3플랜지9 및 제4플랜지10이 블레이드3에 따라 함께 회전하고 제4플랜지10에 전달한 토크가 연결부재23을 통해 제3플랜지9으로 전달한다. 제3플랜지9가 제7플랜지13, 제2플랜지8 및 제6플랜지12를 순서에 따라 통과하여 토크를 브라킷201에 전달한다. 브라킷201는 회전자2022 및 여자기 회전자2032가 회전되도록 하고 회전자2022가 고정자2021을 따라 회전하게 하고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031를 따라 회전하게 한다. 회전과정중 여자기 회전자2032의 여자기 회전자 와인딩이 교류 전류를 생성한 다음 회전정류장치161를 통하여 교류 전류를 직류 전류로 변환한 후 발전기 회전자2022의 와인딩으로 수송한다. 발전기 회전자 와인딩이 직류 전류를 인가한 후 자기장을 생성한다. 발전기 회전자2022의 회전작용으로 인해 발전기 회전자 와인딩이 사인적 분포에 접근한 자기장을 생성한다. 발전기 고정자2021상의 발전기 고정자 와인딩은 발전기 회전자 와인딩에 상대하여 자기장선을 자르는 동작을 하여 발전기 고정자 와인딩의 속에서 삼상교류전위를 감응하여 발전의 목적을 달성한다. 이 구조는 제3플랜지9, 제4플랜지10 및 연결부재23을 설치하였기에 블레이드3이 생성한 토크가 블레이드3의 하단을 거쳐 제3플랜지9에 전달할 뿐만 아니라 블레이드3의 상단을 거쳐 제4플랜지10에 전달하고 제4플랜지10이 연결부재23을 통하여 제3플랜지9에 전달한다. 이렇게 되면 블레이드3 상단 및 하단이 받는 힘의 크기를 평형시켰기에 블레이드3이 변형되기 어렵다. 그래서 블레이드3이 파손되기 어렵고 수직 풍력발전기의 사용수명을 제고하였다. 도6에 도시한 바와 같이 블레이드3이 회전과정중에서 풍력이 작은 경우에 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104는 열린 상태에 있기에 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 크고 수직 풍력발전기의 공률이 크다. 도7에 도시한 바와 같이 풍력이 커진 경우에 블레이드의 제1끝103이 제1공압시스템95의 작용하에서 제1가이드 레일 그룹을 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제1끝103이 수축된다. 동시에 블레이드의 제2끝104이 제2공압시스템96의 작용하에서 제2가이드 레일 그룹2를 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제2끝104이 수축된다. 이때 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 감소되기에 수직 풍력발전기의 공률이 자동적으로 조정된다. 이런 구조는 풍속과대로 인해 수직 풍력발전기의 공률이 과대하게 되어 실효되는 것을 방지할 수 있다.

냉각시스템의 작동 원리는 아래와 같다. 팬27이 동작하여 바람의 유동을 형성한다. 냉풍이 여자기 회전자2032, 여자기 고정자2031, 회전자2022 및 고정자2021의 덕트15를 거쳐 발전기의 하단에 도달하여 여자기 및 발전기를 냉각하는 작용을 한다. 이때 냉풍이 열풍으로 되어 배기고29를 거쳐 브라킷 덕트2013의 속에 진입한 후 여기서 아우터 브라킷2011을 통해 외부 공기와 열교환하여 바람중의 열풍이 냉풍으로 되게 한 다음 진기구33을 거쳐 냉각기25의 속에 진입한 후 여기서 바람을 진일보 냉각시키고 팬27을 통해 풍력발전기의 이너 챔버에 유입하여 내 순환을 형성한다. 고정자의 아우터 브라킷2011의 밖에는 팬 블레이드24가 설치되었고 또한 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되었기에, 브라킷201이 회전시 팬 블레이드24도 함께 회전한다. 이때 팬 블레이드24에 상하의 풍압차가 형성되어 발전기에 접근한 외부 공기가 고압에서 저압으로 유동하는 바람을 형성한다. 즉, 외부 순환을 형성한다. 이렇게 되면 내 순환중의 바람 유동이 외부와 열교환하는 효율을 제고할 수 있기에 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

외부냉각기34 및 냉각기25의 작동 원리는 아래와 같다. 외부냉각기34가 냉각액을 진액관35를 통해 냉각기25에 수송하고 냉각기25중에서 내 순환의 바람과 열교환을 한 다음 열수로 된 후 배액관36을 통해 외부냉각기34에 유입하여 냉각한다. 다음에 상기 과정이 계속 순환되어 냉각기25중에서 내 순환중의 바람의 냉각효과를 제고하여 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

발전기가 전동기로서 시동하는 과정은 아래와 같다. (1) 전동기가 시동한다, 도 10에 도시한 바와 같이 풍력발전기가 낮은 풍속 또는 시동이 어려운 경우에 있어서, 여자기제어장치16과 파워그리드17이 차단되고, 여자기 고정자 와인딩중의 전류가 0으로 된다. 발전기가 전동모드하에서 운행하고 발전기 고정자 와이딩이 파워그리드17에 연결되며 파워그리드17이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 교류 전류를 발전기 고정자 와이딩에 제공한다. 이때 고정자2021과 회전자2022의 에어 갭14의 속에 회전자기장이 생성되어 회전자기장과 발전기 회전자 와이딩 및 댐퍼 와인딩38이 상대운동을 생성한다. 발전기 회전자 와인딩이 자기장선을 절단하여 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 기전력을 생성하고 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩이 닫긴 후 전기회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 전류가 생성되어, 회전전기장과 유도 전류가 상호작용하여 전자토크를 생성하여 발전기 회전자2022를 회전시켜 비동기 동작을 실현하였기에 풍력발전기의 낮은 풍속 또한 시동이 어려운 문제를 해결하였다. 발전기가 전동기로서 시동할 때 양방향 주파수 컨버터15의 수출공률을 조절하는 것을 통하여 전동기로서의 발전기의 회전속도를 조절한다. (2) 전동기가 운행한다. 풍속이 커진 후 발전기의 회전속도가 시동 풍속에 도달하게 되면 먼저 발전기를 상기 전동기상태로 운행시키고 여자기 회전자2032를 회전시킨다. 여자기 회전자 와인딩중에 교류 전류를 감응해낸 후 회전정류장치161을 거쳐 정류한 후 직류 전류를 발전기 회전자 와인딩에 수송하여 발전기 고정자 와인딩이 삼상교류전류를 감응해 낸다. 이때 양방향 주파수 컨버터15를 제어하여 잠깐 운행을 정지시키고 발전기가 전동기작동상태에서 퇴출하여 블레이드3이 생성한 토크를 통해 브라킷201이 회전하도록 시동한다. 브라킷201은 발전기 회전자2022 및 여자기 회전자2032를 회전시켜 여자제어장치16을 다시 운행시키게 하고 발전기가 동기발전기로서 운행하기 시작한다. 전동기에서 발전기로 변환한 후, 양방향 주파수 컨버터15를 다시 운행시키게 하고 발전기 고정자 와인딩중의 삼상교류전류가 양방향 주파수 컨버터15를 통해 정류, 필터한다. 다음에 파워그리드17에 연결하여 발전기의 운행을 실행한다. 풍속이 변화될 때 발전기의 회전속도도 풍속에 따라 변화되고 따라서 발전기 고정자 와인딩중의 유도 전류의 주파수도 변화하게 된다. 이때 양방향 주파수 컨버터15의 동작 파라미터를 조절하여 수출한 주파수의 일치를 확보하고 가변속도-고정주파수로 운행하는 것을 실현하게 된다. 발전기가 발전상태로 운행될 때 여자제어장치16의 전류수출을 조절하는 것을 통해 발전기 회전자 와인딩이 얻은 여자전류를 조절하기에 발전기의 수출공률을 조절하는 것을 실현한다. (3) 풍속이 일정범위를 초과하게 되면 여자제어장치16과 파워 그리드17 사이의 연결이 끊어지게 되고 양방향 주파수 컨버터15와 발전기 사이도 끊어지게 되어 발전시스템이 전력을 소모하지 않고 전력수출도 하지 않게 된다. 동시에 제동장치도 발전기의 회전속도를 한정할 수 있고 풍력발전기의 파손을 방지한다.

수직 풍력발전기의 수리 및 검사는 리프트 시스템과 크레인80을 통해 실현한다. 그의 실현과정은 아래와 같다. 조작자가 리프트 시스템을 통해 타워 기둥1중의 임의의 발전기 유닛2에 도달할 수 있고 크레인80에도 도달할 수 있다. 조작자는 크레인80의 후크807의 위에서 조작할 수 있다. 상기 후크807는 인홀 케이블808을 통해 호이스팅 기구809와 연결되어 있기에 후크807의 수직방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 가이드 레일806에 조중차805가 설치되어 있고 조중차805가 가이드 레일806에서 슬라이드할 수 있기에 후크807의 수평방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 회전 타워801이 360° 로 회전할 수 있기에 조작자가 수직 풍력발전기의 임의의 곳에서 수리와 검사를 할 수 있고 별도로 수리용 타워와 기타 대형설비를 세울 필요가 없기에 수리비용과 수리, 검사시간을 현저하게 절약할 수 있다.

제3실시예

도 1내지 도 3에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기는 타워 기둥1, 한 개 이상의 발전기 유닛2, 두 개 이상의 블레이드3, 제1베어링4, 제2베어링5, 제3베어링6, 제1플랜지7, 제2플랜지8, 제3플랜지9, 제4플랜지10, 제5플랜지11, 제6플랜지12, 제7플랜지13을 포함한다. 본 실시예중의, 발전기 유닛2는 한 개가 있고 블레이드3은 두 개가 있으며 타워 기둥1의 중심축선이 수평면과 수직하게 된다. 상기 타워 기둥1은 내공구조로 되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기 유닛2는 브라킷201, 발전기202와 여자기203을 포함한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 브라킷201은 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012로 구성되었고 아우터 브라킷2011이 이너 브라킷2012의 밖에 설치되어 있으며 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012 사이에 브라킷 덕트2013을 형성된다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기202는 고정자2021과 회전자2022를 포함한다. 고정자2021는 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 회전자2022가 고정자2021의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 고정자2021의 속에 발전기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 회전자2022의 속에 발전기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 고정자2021과 회전자2022 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 고정자2021과 회전자2022의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 회전자2022에 댐퍼 와인딩38을 설치하였고, 도13 및 도14에 도시한 바와 같이 댐퍼 와인딩38은 엔드 링381과 댐퍼바382를 포함한다. 댐퍼바382가 엔드 링381에 설치되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 여자기203은 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032를 포함한다. 여자기 고정자2031이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 여자기 고정자2031의 속에 여자기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 여자기 회전자2032의 속에 여자기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 여자기203이 발전기202의 상방에 설치되어 있고 물론 도16에 도시한 바와 같이 여자기203이 발전기202의 아래에 설치될 수도 있다.

도 10에 도시한 바와 같이 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 파워 그리드17에 연결된다. 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15와 여자기 제어장치16을 통해 여자기 고정자 와인딩에 연결된다. 발전기 회전자 와인딩이 회전정류장치161을 통해 여자기 회전자 와인딩에 연결된다.

도 3에 도시한 바와 같이 발전기 고정자2021의 하단면에 고정자 홀더2023이 설치되어 있고 고정자 홀더2023이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 고정자 홀더2023이 고정자2021을 지지하는 작용을 하여 고정자2021이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다. 여자기 고정자2031의 하단면에 여자기 고정자 홀더2033이 설치되어 있고 여자기 고정자 홀더2033이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 여자기 고정자 홀더2033이 여자기 고정자2031을 지지하는 작용을 하여 여자기 고정자2031이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 제5플랜지11, 제1플랜지7, 제1베어링4가 상방에서 하방으로 순서대로 브라킷201의 아래에 설치되어 있다. 제5플랜지11의 상단면이 용접방식을 통해 브라킷201의 하단면에 연결되어 있다. 상기 제1플랜지7의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 4에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 송곳대형으로 되어 있고 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 나팔형으로 되어 있으며 도20에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은

자형으로 되어 있고 도 21에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 계단형으로 되어 있다. 물론 제1플랜지7이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제1플랜지7의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제5플랜지11에 연결되며 제1플랜지7의 작은 단이 볼트 또는 용접방식 또는 억지 끼워맞춤방식을 통해 제1베어링4의 아우터 링에 연결되어 있다. 상기 제1베어링4의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제1베어링4의 이너 링의 하단면에 제1베어링 홀더18이 설치되어 있으며 제1베어링 홀더18이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 된 제1플랜지7, 제1플랜지7의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제1플랜지7의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제1플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제1베어링4의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다.

자형 또는 계단형으로 되어 있는 제1플랜지7은 일반적인 설비를 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제5플랜지11의 설치는 제1플랜지7과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다. 상기 제1베어링 홀더18은 제1베어링4와 그가 제1베어링4에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제1베어링4의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 제6플랜지12, 제2플랜지8, 제2베어링5가 아래로부터 위의 방향에 따라 순서대로 브라킷201의 상방에 설치되어 있다. 제6플랜지12가 용접방식을 통해 브라킷201의 상단면에 연결되어 있다. 상기 제6플랜지12의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 송곳대형으로 되어 있고 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 나팔형으로 되어 있으며 도20에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은

자형으로 되어 있고 도 21에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 계단형으로 되어 있다. 물론 제2플랜지8이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제2플랜지8의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제6플랜지12에 연결되며 제2플랜지8의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 상기 제7플랜지13이 억지 끼워맞춤방식을 통해 제2베어링5의 아우터 링의 외벽에 커버설치되어 있다. 제7플랜지13의 하단면이 볼트 또는 용접방식을 통해 제2플랜지8의 작은 단에 연결되어 있고. 제2베어링5의 이너 링의 하단면에 제2베어링 홀더19가 설치되어 있으며 제2베어링 홀더19가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 되어 있는 제2플랜지8, 제2플랜지8의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제2플랜지8의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제2플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제2베어링5의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다. "

"자형 또는 계단형으로 되어 있는 제2플랜지8은 일반적인 설비을 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제6플랜지12의 설치는 제2플랜지8과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다 . 상기 제2베어링 홀더19는 제2베어링5와 그가 제2베어링5에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제2베어링5의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 3에 도시한 바와 같이 제3베어링6의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제2베어링5의 상방에 위치되어 있다. 제3베어링6의 이너 링의 하단면에 제3베어링 홀더20이 설치되어 있고 제3베어링 홀더20가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 제3베어링 홀더20은 제3베어링6과 그가 제3베어링6에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제3베어링6의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

상기 제7플랜지13의 상단면에 볼트 또는 용접방식을 통해 제3플랜지9가 연결되어 있고 제3베어링6의 아우터 링에 볼트 또는 용접방식을 통해 제4플랜지10가 연결되어 있으며 제3플랜지9와 제4플랜지10 사이에 토크를 전달하기 위한 연결부재23이 설치되어 있다. 도 12에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 중공관이다. 도 11에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 두 개 이상의 연결로드231이 포함되어 있고 상기 연결로드231의 상단이 제4플랜지10에 연결되어 있으며 연결로드231의 하단이 제3플랜지9과 연결되어 있다. 상기 연결로드231이 타워 기둥1의 밖에 설치되어 있고 타워 기둥1의 절단면과 동심하는 원주에 설치되어 있다. 상기 연결로드231의 강도를 보강하기 위해 연결로드231에 보강용 리브232를 용접하였다. 중공관으로 되는 연결부재23은 구조가 간단하고 제작공정이 편리하며 제작비용이 낮다. 그리고 중공관이 제3플랜지9와 제4플랜지10에 따라 함께 회전할 시 중공관에서 회전저항력이 형성되지 않기에 풍력발전기의 공률에 영향을 주지 않는다. 그래서 풍력발전기의 발전효율을 현저하게 제고하였다. 여러개 연결로드231로 되는 연결부재23은 구조가 간단하여 풍력발전기의 중량을 줄일 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같이 제3플랜지9의 외원주면에 두 개 제8플랜지21이 연결되어 있고 제4플랜지10의 외원주면에 두 개 제9플랜지22가 연결되어 있다. 상기 블레이드3의 하단이 제8플랜지21을 통해 제3플랜지9와 연결되어 있고 블레이드3의 상단이 제9플랜지22를 통해 제4플랜지10과 연결되어 있다. 제8플랜지21과 제9플랜지22의 설치는 블레이드3의 장착, 분해 및 수리를 편리하게 한다.

도 5, 도 26 내지 도 29에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기의 블레이드3은 세 개의 블레이드 유닛31로 구성된다. 도 26에 도시한 바와 같이 블레이드 유닛31의 절단면의 구조는 가운데가 크고 양단이 작은 올리브형으로 되어 있다. 그리고 두 개 작은 단중의 하나는 호 모양으로 되어 있고 그 다른 단은 뾰족한 끝 모양으로 되어 있다. 블레이드 유닛31이 이런 절단면의 구조를 사용함에 따라 풍력에 대한 이용효율을 제고한다. 상기 블레이드 유닛31은 스켈레톤101， 블레이드의 몸102， 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104를 포함한다. 블레이드의 몸102가 스켈레톤103에 설치되어 있고 스켈레톤103이 블레이드의 몸102의 속에 위치되어 있다. 상기 블레이드의 제1끝103은 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향으로의 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제1끝103의 꼬리 부분1031은 상기 호 모양으로 되어 있고 블레이드의 제1끝103의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 상기 블레이드의 제2끝104는 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향상의 블레이드의 제1끝103과 상대한 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제2끝104의 꼬리 부분1041은 상기 뾰족한 끝 모양으로 되어 있고 블레이드의 제2끝104의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 도 26 및 도 29에 도시한 바와 같이 블레이드의 몸102와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1가이드 레일 그룹(미도시)이 설치되어 있고 블레이드의 몸102와 블레이드의 제2끝104 사이에 제2가이드 레일 그룹32가 설치되어 있다. 도 29에 도시한 바와 같이 스켈레톤101와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1운동장치이 설치되어 있다. 상기 제1운동장치는 제1스크류 로드2100， 제1너트2200, 제1모터2300, 두 개 이상의 제1선형 베어링2400 및 수량이 제1선형 베어링과 일치한 제1베어링 블록2500을 포함한다. 상기 제1선형 베어링2400은 두 개가 있으며 대응하게 제1베어링 블록2500도 두 개가 있다. 상기 제1베어링 블록2500이 블레이드의 몸102에 설치되어 있고 제1선형 베어링2400이 제1베어링 블록2500의 속에 설치되어 있으며 상기 제1너트2200이 블레이드의 제1끝103에 설치되어 있고 상기 제1스크류 로드2100의 일단이 제1모터2300과 연결되어 있으며 제1스크류 로드2100이 제1선형 베어링2400을 통과하여 제1스크류 로드2100이 제1너트2200과 인게이지되어 있다. 상기 제1모터2300과 제1스크류 로드2100 사이에 제1커플러2600가 설치되어 있다. 도 26 및 도 29에 도시한 바와 같이 스켈레톤101와 블레이드의 제2끝104 사이에 제2운동장치이 설치되어 있다. 상기 제2운동장치는 제2스크류 로드3100， 제2너트3200, 제2모터3300, 두 개 이상의 제2선형 베어링3400 및 수량이 제2선형 베어링과 일치한 제2베어링 블록3500을 포함한다. 상기 제2선형 베어링3400은 두 개가 있으며 대응하게 제2베어링 블록3500도 두 개가 있다. 상기 제2베어링 블록3500이 블레이드의 몸102에 설치되어 있고 제2선형 베어링3400이 제2베어링 블록3500의 속에 설치되어 있으며 상기 제2너트3200이 블레이드의 제2끝104에 설치되어 있고 상기 제2스크류 로드3100의 일단이 제2모터3300과 연결되어 있으며 제2스크류 로드3100이 제2선형 베어링3400을 통과하여 제2스크류 로드3100이 제2너트3200과 인게이지되어 있다. 상기 제2모터3300과 제2스크류 로드3100 사이에 제2커플러3600을 설치되어 있다. 운동장치로서 스크류 로드, 너트, 선형 베어링을 이용하여 전동의 정확도가 높다. 도 26에 도시한 바와 같이 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이에 블레이드보강용 리브50도 설치되어 있기에 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이의 연결강도를 증대할 수 있다. 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제1끝103에 접근한 일단부에는 제1실스 트립60이 설치되어 있고 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제2끝104에 접근한 일단부에 제2실스 트립70이 설치되어 있기에 빗물, 먼지가 블레이드 유닛31의 속에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 수직 풍력발전기가 운전시 블레이드 유닛 절단면의 양단에 대류가 형성하여 수직 풍력발전기의 발전효율에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이 발전기 유닛2의 속에 냉각시스템이 설치되어 있고 냉각시스템은 팬 블레이드24, 냉각기25, 밀봉 플레이트26, 팬27과 덕트15를 포함한다. 상기 덕트15가 발전기 고정자2021, 회전자2022, 여자기 고정자2031 및 여자기 회전자2032에 설치되어 있다. 도 15에 도시한 바와 같이 상기 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되어 있고 매개의 팬 블레이드24가 호 모양으로 되어 있다. 밀봉 플레이트26이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 이너 브라킷2012 상단의 속에 있는 여자기203의 상방에 위치되어 있으며 팬27이 밀봉 플레이트26에 설치되어 있다. 냉각기25가 밀봉 플레이트26에 설치되어 있고 팬27의 상방에 위치되어 있다. 이너 브라킷2012의 하단부에 배기구29가 설치되어 있고 이너 브라킷2012의 상단부에 진기구33이 설치되어 있으며 진기구33이 밀봉 플레이트26의 상방에 위치되어 있다. 상기 배기구29, 진기구33 및 브라킷 덕트는 서로 상통되어 있다. 타워 기둥1의 속에 외부냉각기34가 설치되어 있고 냉각기25 진액관35 및 배액관36을 통해 외부냉각기34에 연결되어 있다.

도 17에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 톱 부분에 크레인80이 설치되어 있고 상기 크레인80은 회전 타워801, 크레인 아암802, 밸런스 아암803, 밸런스 중량804, 조중차805, 가이드 레일806， 후크807， 인홀 케이블808， 호이스팅 기구809 및 제어시스템(미도시)을 포함한다. 상기 회전 타워801이 타워 기둥1의 톱 부분에 연결되어 있고 크레인 아암802 및 밸런스 아암803이 회전 타워801에 설치되어 있으며 회전 타워801이 360° 회전할 수 있다. 밸런스 중량804가 밸런스 아암803의 일단에 설치되어 있고 가이드 레일806이 크레인 아암802에 설치되어 있으며 조중차805가 가이드 레일806에 설치하여 조중차805가 가이드 레일806상에서 전후운동을 할 수 있다. 후크807이 조중차805의 하방에 설치되어 있고 후크807이 인홀 케이블808의 일단에 연결되어 있다. 케이블808의 다른 일단이 호이스팅 기구809에 연결되어 호이스팅 기구809가 후크807의 승강을 제어한다. 또한 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 밸런스 아암803 사이에 밸런스 아암용 풀 로드810이 설치되어 있고 밸런스 아암용 풀 로드810의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 밸런스 아암용 풀 로드810의 다른 일단이 밸런스 아암803에 고정 연결되어 있다. 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 크레인 아암802 사이에 크레인 아암용 풀 로드811이 설치되어 있고 크레인 아암용 풀 로드811의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 크레인 아암용 풀 로드811의 다른 일단이 크레인 아암802에 고정 연결되어 있다. 밸런스 아암용 풀 로드810 및 크레인 아암용 풀 로드811은 크레인80의 구조안정성을 확보하고 크레인80의 기중하중을 제고한다.

도 3에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 속에 리프트 시스템이 설치되어 있고 상기 리프트 시스템은 엘리베이터37이다. 상기 엘리베이터37는 리프트 카371 및 리프트 카용 승강기구372를 포함한다. 리프트 카371이 리프트 카용 승강기구372에 의해 승강동작을 진행한다.

상기 제1베어링4의 아우터 링, 제2베어링5의 아우터 링 및 제3베어링6의 아우터 링에 각각 제동장치(미도시)가 설치되어 있다.

상기 수직 풍력발전기의 운전과정은 크게 풍력발전기가 발전하는 단계, 발전기를 냉각하는 단계, 발전기가 전동기로서 시동하는 단계 및 수직 풍력발전기를 수리 및 검사하는 단계등 여러단계를 포함한다. 상기 각 단계의 작동원리는 다음과 같이 설명한다.

수직 풍력발전기의 발전과정중의 작동 원리는 아래와 같다. 블레이드3이 풍력의 추진에 따라 회전을 시작한다. 블레이드3이 회전하여 토크를 생성한다. 블레이드3에서 생성한 토크가 블레이드3의 상단을 통하여 제4플랜지10으로 전달하고 블레이드3의 하단을 통하여 제3플랜지9으로 전달한다. 이때 제3플랜지9 및 제4플랜지10이 블레이드3에 따라 함께 회전하고 제4플랜지10에 전달한 토크가 연결부재23을 통해 제3플랜지9으로 전달한다. 제3플랜지9가 제7플랜지13, 제2플랜지8 및 제6플랜지12를 순서에 따라 통과하여 토크를 브라킷201에 전달한다. 브라킷201는 회전자2022 및 여자기 회전자2032가 회전되도록 하고 회전자2022가 고정자2021을 따라 회전하게 하고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031를 따라 회전하게 한다. 회전과정중 여자기 회전자2032의 여자기 회전자 와인딩이 교류 전류를 생성한 다음 회전정류장치161를 통하여 교류 전류를 직류 전류로 변환한 후 발전기 회전자2022의 와인딩으로 수송한다. 발전기 회전자 와인딩이 직류 전류를 인가한 후 자기장을 생성한다. 발전기 회전자2022의 회전작용으로 인해 발전기 회전자 와인딩이 사인적 분포에 접근한 자기장을 생성한다. 발전기 고정자2021상의 발전기 고정자 와인딩은 발전기 회전자 와인딩에 상대하여 자기장선을 자르는 동작을 하여 발전기 고정자 와인딩의 속에서 삼상교류전위를 감응하여 발전의 목적을 달성한다. 이 구조는 제3플랜지9, 제4플랜지10 및 연결부재23을 설치하였기에 블레이드3이 생성한 토크가 블레이드3의 하단을 거쳐 제3플랜지9에 전달할 뿐만 아니라 블레이드3의 상단을 거쳐 제4플랜지10에 전달하고 제4플랜지10이 연결부재23을 통하여 제3플랜지9에 전달한다. 이렇게 되면 블레이드3 상단 및 하단이 받는 힘의 크기를 평형시켰기에 블레이드3이 변형되기 어렵다. 그래서 블레이드3이 파손되기 어렵고 수직 풍력발전기의 사용수명을 제고하였다. 도 6에 도시한 바와 같이 블레이드3이 회전과정중에서 풍력이 작은 경우에 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104는 열린 상태에 있기에 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 크고 수직 풍력발전기의 공률이 크다. 도7에 도시한 바와 같이 풍력이 커진 경우에 블레이드의 제1끝103이 제1운동장치의 작용하에서 제1가이드 레일 그룹을 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제1끝103이 수축된다. 동시에 블레이드의 제2끝104이 제2운동장치의 작용하에서 제2가이드 레일 그룹2를 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제2끝104이 수축된다. 이때 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 감소되기에 수직 풍력발전기의 공률이 자동적으로 조정된다. 이런 구조는 풍속과대로 인해 수직 풍력발전기의 공률이 과대하게 되어 실효되는 것을 방지할 수 있다.

냉각시스템의 작동 원리는 아래와 같다. 팬27이 동작하여 바람의 유동을 형성한다. 냉풍이 여자기 회전자2032, 여자기 고정자2031, 회전자2022 및 고정자2021의 덕트15를 거쳐 발전기의 하단에 도달하여 여자기 및 발전기를 냉각하는 작용을 한다. 이때 냉풍이 열풍으로 되어 배기고29를 거쳐 브라킷 덕트2013의 속에 진입한 후 여기서 아우터 브라킷2011을 통해 외부 공기와 열교환하여 바람중의 열풍이 냉풍으로 되게 한 다음 진기구33을 거쳐 냉각기25의 속에 진입한 후 여기서 바람을 진일보 냉각시키고 팬27을 통해 풍력발전기의 이너 챔버에 유입하여 내 순환을 형성한다. 고정자의 아우터 브라킷2011의 밖에는 팬 블레이드24가 설치되었고 또한 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되었기에, 브라킷201이 회전시 팬 블레이드24도 함께 회전한다. 이때 팬 블레이드24에 상하의 풍압차가 형성되어 발전기에 접근한 외부 공기가 고압에서 저압으로 유동하는 바람을 형성한다. 즉, 외부 순환을 형성한다. 이렇게 되면 내 순환중의 바람 유동이 외부와 열교환하는 효율을 제고할 수 있기에 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

외부냉각기34 및 냉각기25의 작동 원리는 아래와 같다. 외부냉각기34가 냉각액을 진액관35를 통해 냉각기25에 수송하고 냉각기25중에서 내 순환의 바람과 열교환을 한 다음 열수로 된 후 배액관36을 통해 외부냉각기34에 유입하여 냉각한다. 다음에 상기 과정이 계속 순환되어 냉각기25중에서 내 순환중의 바람의 냉각효과를 제고하여 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

발전기가 전동기로서 시동하는 과정은 아래와 같다.

(1) 전동기가 시동한다, 도 10에 도시한 바와 같이 풍력발전기가 낮은 풍속 또는 시동이 어려운 경우에 있어서, 여자기제어장치16과 파워그리드17이 차단되고, 여자기 고정자 와인딩중의 전류가 0으로 된다. 발전기가 전동모드하에서 운행하고 발전기 고정자 와이딩이 파워그리드17에 연결되며 파워그리드17이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 교류 전류를 발전기 고정자 와이딩에 제공한다. 이때 고정자2021과 회전자2022의 에어 갭14의 속에 회전자기장이 생성되어 회전자기장과 발전기 회전자 와이딩 및 댐퍼 와인딩38이 상대운동을 생성한다. 발전기 회전자 와인딩이 자기장선을 절단하여 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 기전력을 생성하고 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩이 닫긴 후 전기회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 전류가 생성되어, 회전전기장과 유도 전류가 상호작용하여 전자토크를 생성하여 발전기 회전자2022를 회전시켜 비동기 동작을 실현하였기에 풍력발전기의 낮은 풍속 또한 시동이 어려운 문제를 해결하였다. 발전기가 전동기로서 시동할 때 양방향 주파수 컨버터15의 수출공률을 조절하는 것을 통하여 전동기로서의 발전기의 회전속도를 조절한다.

(2) 전동기가 운행한다. 풍속이 커진 후 발전기의 회전속도가 시동 풍속에 도달하게 되면 먼저 발전기를 상기 전동기상태로 운행시키고 여자기 회전자2032를 회전시킨다. 여자기 회전자 와인딩중에 교류 전류를 감응해낸 후 회전정류장치161을 거쳐 정류한 후 직류 전류를 발전기 회전자 와인딩에 수송하여 발전기 고정자 와인딩이 삼상교류전류를 감응해 낸다. 이때 양방향 주파수 컨버터15를 제어하여 잠깐 운행을 정지시키고 발전기가 전동기작동상태에서 퇴출하여 블레이드3이 생성한 토크를 통해 브라킷201이 회전하도록 시동한다. 브라킷201은 발전기 회전자2022 및 여자기 회전자2032를 회전시켜 여자제어장치16을 다시 운행시키게 하고 발전기가 동기발전기로서 운행하기 시작한다. 전동기에서 발전기로 변환한 후, 양방향 주파수 컨버터15를 다시 운행시키게 하고 발전기 고정자 와인딩중의 삼상교류전류가 양방향 주파수 컨버터15를 통해 정류, 필터한다. 다음에 파워그리드17에 연결하여 발전기의 운행을 실행한다. 풍속이 변화될 때 발전기의 회전속도도 풍속에 따라 변화되고 따라서 발전기 고정자 와인딩중의 유도 전류의 주파수도 변화하게 된다. 이때 양방향 주파수 컨버터15의 동작 파라미터를 조절하여 수출한 주파수의 일치를 확보하고 가변속도-고정주파수로 운행하는 것을 실현하게 된다. 발전기가 발전상태로 운행될 때 여자제어장치16의 전류수출을 조절하는 것을 통해 발전기 회전자 와인딩이 얻은 여자전류를 조절하기에 발전기의 수출공률을 조절하는 것을 실현한다.

(3) 풍속이 일정범위를 초과하게 되면 여자제어장치16과 파워 그리드17 사이의 연결이 끊어지게 되고 양방향 주파수 컨버터15와 발전기 사이도 끊어지게 되어 발전시스템이 전력을 소모하지 않고 전력수출도 하지 않게 된다. 동시에 제동장치도 발전기의 회전속도를 한정할 수 있고 풍력발전기의 파손을 방지한다.

수직 풍력발전기의 수리 및 검사는 리프트 시스템과 크레인80을 통해 실현한다. 그의 실현과정은 아래와 같다. 조작자가 리프트 시스템을 통해 타워 기둥1중의 임의의 발전기 유닛2에 도달할 수 있고 크레인80에도 도달할 수 있다. 조작자는 크레인80의 후크807의 위에서 조작할 수 있다. 상기 후크807는 인홀 케이블808을 통해 호이스팅 기구809와 연결되어 있기에 후크807의 수직방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 가이드 레일806에 조중차805가 설치되어 있고 조중차805가 가이드 레일806에서 슬라이드할 수 있기에 후크807의 수평방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 회전 타워801이 360° 로 회전할 수 있기에 조작자가 수직 풍력발전기의 임의의 곳에서 수리와 검사를 할 수 있고 별도로 수리용 타워와 기타 대형설비를 세울 필요가 없기에 수리비용과 수리, 검사시간을 현저하게 절약할 수 있다.

제4실시예

도 30 내지 도 32에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기는 타워 기둥1, 한 개 이상의 발전기 유닛2, 두 개 이상의 블레이드3, 제1베어링4, 제2베어링5, 제3베어링6, 제1플랜지7, 제2플랜지8, 제3플랜지9, 제4플랜지10, 제5플랜지11, 제6플랜지12, 제7플랜지13을 포함한다. 본 실시예중의, 발전기 유닛2는 두 개가 있고 블레이드3은 두 개가 있으며 타워 기둥1의 중심축선이 수평면과 수직하게 된다. 상기 타워 기둥1은 내공구조로 되어 있다. 두 개 발전기 유닛2를 이용하여 발전량을 증대했다. 또한 두 개 발전기 유닛2가 모두 타워 기둥1에 설치되어 있기에 차지한 면적을 현저하게 감소하였고 토지를 절약하였다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기 유닛2는 브라킷201, 발전기202와 여자기203을 포함한다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 브라킷201은 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012로 구성되었고 아우터 브라킷2011이 이너 브라킷2012의 밖에 설치되어 있으며 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012 사이에 브라킷 덕트2013을 형성된다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기202는 고정자2021과 회전자2022를 포함한다. 고정자2021는 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 회전자2022가 고정자2021의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 고정자2021의 속에 발전기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 회전자2022의 속에 발전기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 고정자2021과 회전자2022 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 고정자2021과 회전자2022의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 회전자2022에 댐퍼 와인딩38을 설치하였고, 도13 및 도14에 도시한 바와 같이 댐퍼 와인딩38은 엔드 링381과 댐퍼바382를 포함한다. 댐퍼바382가 엔드 링381에 설치되어 있다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 여자기203은 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032를 포함한다. 여자기 고정자2031이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 여자기 고정자2031의 속에 여자기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 여자기 회전자2032의 속에 여자기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 도 32에 도시한 바와 같이 상기 여자기203이 발전기202의 상방에 설치되어 있고 물론 도 16에 도시한 바와 같이 여자기203이 발전기202의 아래에 설치될 수도 있다.

도 10에 도시한 바와 같이 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 파워 그리드17에 연결된다. 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15와 여자기 제어장치16을 통해 여자기 고정자 와인딩에 연결된다. 발전기 회전자 와인딩이 회전정류장치161을 통해 여자기 회전자 와인딩에 연결된다.

도 32에 도시한 바와 같이 발전기 고정자2021의 하단면에 고정자 홀더2023이 설치되어 있고 고정자 홀더2023이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 고정자 홀더2023이 고정자2021을 지지하는 작용을 하여 고정자2021이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다. 여자기 고정자2031의 하단면에 여자기 고정자 홀더2033이 설치되어 있고 여자기 고정자 홀더2033이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 여자기 고정자 홀더2033이 여자기 고정자2031을 지지하는 작용을 하여 여자기 고정자2031이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 제5플랜지11, 제1플랜지7, 제1베어링4가 상방에서 하방으로 순서대로 브라킷201의 아래에 설치되어 있다. 제5플랜지11의 상단면이 용접방식을 통해 브라킷201의 하단면에 연결되어 있다. 상기 제1플랜지7의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 4에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 송곳대형으로 되어 있고 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 나팔형으로 되어 있으며 도 20에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은

자형으로 되어 있고, 도 21에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 계단형으로 되어 있다. 물론 제1플랜지7이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제1플랜지7의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제5플랜지11에 연결되며 제1플랜지7의 작은 단이 볼트 또는 용접방식 또는 억지 끼워맞춤방식을 통해 제1베어링4의 아우터 링에 연결되어 있다. 상기 제1베어링4의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제1베어링4의 이너 링의 하단면에 제1베어링 홀더18이 설치되어 있으며 제1베어링 홀더18이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 된 제1플랜지7, 제1플랜지7의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제1플랜지7의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제1플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제1베어링4의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다.

자형 또는 계단형으로 되어 있는 제1플랜지7은 일반적인 설비를 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제5플랜지11의 설치는 제1플랜지7과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다. 상기 제1베어링 홀더18은 제1베어링4와 그가 제1베어링4에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제1베어링4의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 제6플랜지12, 제2플랜지8, 제2베어링5가 아래로부터 위의 방향에 따라 순서대로 브라킷201의 상방에 설치되어 있다. 제6플랜지12가 용접방식을 통해 브라킷201의 상단면에 연결되어 있다. 상기 제6플랜지12의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 송곳대형으로 되어 있고 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 나팔형으로 되어 있으며 도 20에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은

자형으로 되어 있고, 도 21에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 계단형으로 되어 있다. 물론 제2플랜지8이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제2플랜지8의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제6플랜지12에 연결되며 제2플랜지8의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 상기 제7플랜지13이 억지 끼워맞춤방식을 통해 제2베어링5의 아우터 링의 외벽에 커버설치되어 있다. 제7플랜지13의 하단면이 볼트 또는 용접방식을 통해 제2플랜지8의 작은 단에 연결되어 있고. 제2베어링5의 이너 링의 하단면에 제2베어링 홀더19가 설치되어 있으며 제2베어링 홀더19가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 되어 있는 제2플랜지8, 제2플랜지8의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제2플랜지8의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제2플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제2베어링5의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다.

자형 또는 계단형으로 되어 있는 제2플랜지8은 일반적인 설비을 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제6플랜지12의 설치는 제2플랜지8과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다 . 상기 제2베어링 홀더19는 제2베어링5와 그가 제2베어링5에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제2베어링5의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 32에 도시한 바와 같이 제3베어링6의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제2베어링5의 상방에 위치되어 있다. 제3베어링6의 이너 링의 하단면에 제3베어링 홀더20이 설치되어 있고 제3베어링 홀더20가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 제3베어링 홀더20은 제3베어링6과 그가 제3베어링6에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제3베어링6의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

상기 제7플랜지13의 상단면에 볼트 또는 용접방식을 통해 제3플랜지9가 연결되어 있고 제3베어링6의 아우터 링에 볼트 또는 용접방식을 통해 제4플랜지10가 연결되어 있으며 제3플랜지9와 제4플랜지10 사이에 토크를 전달하기 위한 연결부재23이 설치되어 있다. 도 12에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 중공관이다. 도 11에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 두 개 이상의 연결로드231이 포함되어 있고 상기 연결로드231의 상단이 제4플랜지10에 연결되어 있으며 연결로드231의 하단이 제3플랜지9과 연결되어 있다. 상기 연결로드231이 타워 기둥1의 밖에 설치되어 있고 타워 기둥1의 절단면과 동심하는 원주에 설치되어 있다. 상기 연결로드231의 강도를 보강하기 위해 연결로드231에 보강용 리브232를 용접하였다. 중공관으로 되는 연결부재23은 구조가 간단하고 제작공정이 편리하며 제작비용이 낮다. 그리고 중공관이 제3플랜지9와 제4플랜지10에 따라 함께 회전할 시 중공관에서 회전저항력이 형성되지 않기에 풍력발전기의 공률에 영향을 주지 않는다. 그래서 풍력발전기의 발전효율을 현저하게 제고하였다. 여러개 연결로드231로 되는 연결부재23은 구조가 간단하여 풍력발전기의 중량을 줄일 수 있다. 도 32에 도시한 바와 같이 제3플랜지9의 외원주면에 두 개 제8플랜지21이 연결되어 있고 제4플랜지10의 외원주면에 두 개 제9플랜지22가 연결되어 있다. 상기 블레이드3의 하단이 제8플랜지21을 통해 제3플랜지9와 연결되어 있고 블레이드3의 상단이 제9플랜지22를 통해 제4플랜지10과 연결되어 있다. 제8플랜지21과 제9플랜지22의 설치는 블레이드3의 장착, 분해및 수리를 편리하게 한다.

도 5 내지 도 6에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기의 블레이드3은 세 개의 블레이드 유닛31로 구성된다. 도6에 도시한 바와 같이 블레이드 유닛31의 절단면의 구조는 가운데가 크고 양단이 작은 올리브형으로 되어 있다. 그리고 두 개 작은 단중의 하나는 호 모양으로 되어 있고 그 다른 단은 뾰족한 끝 모양으로 되어 있다. 블레이드 유닛31이 이런 절단면의 구조를 사용함에 따라 풍력에 대한 이용효율을 제고한다. 상기 블레이드 유닛31은 스켈레톤101， 블레이드의 몸102， 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104를 포함한다. 블레이드의 몸102가 스켈레톤103에 설치되어 있고 스켈레톤103이 블레이드의 몸102의 속에 위치되어 있다. 상기 블레이드의 제1끝103은 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향으로의 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제1끝103의 꼬리 부분1031은 상기 호 모양으로 되어 있고 블레이드의 제1끝103의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 상기 블레이드의 제2끝104는 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향상의 블레이드의 제1끝103과 상대한 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제2끝104의 꼬리 부분1041은 상기 뾰족한 끝 모양으로 되어 있고 블레이드의 제2끝104의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 도 6 및 도 8에 도시한 바와 같이 블레이드의 몸102와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1가이드 레일 그룹(미도시)이 설치되어 있고 블레이드의 몸102와 블레이드의 제2끝104 사이에 제2가이드 레일 그룹32가 설치되어 있다. 스켈레톤101와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1액압시스템30이 설치되어 있고 스켈레톤101과 블레이드의 제2끝104 사이에 제2액압시스템40이 설치되어 있다. 상기 제1액압시스템30은 제1액압펌프(미도시), 제1액압 밸브(미도시), 제1액압관(미도시) 및 제1액압 실린다301을 포함한다. 도9에 도시한 바와 같이 상기 제1액압 실린다301은 제1액압 실린다의 몸체302, 제1피스톤303, 제1피스톤 로드304 및 제1밀봉장치305를 포함한다. 제1피스톤303이 제1액압 실린다의 몸체302의 속에 설치되어 있고 제1피스톤 로드304의 일단이 제1피스톤303에 연결되어 있으며 다른 일단이 블레이드의 제1끝103과 연결되어 있다. 제1액압 실린다의 몸체302가 스켈레톤101에 고정되어 있고 제1밀봉장치305가 제1액압 실린다의 몸체302의 양쪽에 설치되어 있다. 상기 제2액압시스템40은 제2액압펌프(미도시), 제2액압 밸브(미도시), 제2액압관(미도시) 및 제2액압 실린다401을 포함한다. 상기 제2액압 실린다401은 제2액압 실린다의 몸체402, 제2피스톤(미도시), 제2피스톤 로드403 및 제2밀봉장치(미도시)를 포함한다. 제2피스톤이 제2액압 실린다의 몸체402의 속에 설치되어 있고 제2피스톤 로드403의 일단이 제2피스톤에 연결되어 있으며 다른 일단이 블레이드의 제2끝104과 연결되어 있다. 제2액압 실린다의 몸체402가 스켈레톤101에 고정되어 있고 제2밀봉장치가 제2액압 실린다의 몸체402의 양쪽에 설치되어 있다. 운동장치로서 액압시스템을 이용하면 대공률의 설비에 응용할 수 있고 전동과정중의 안정도가 좋으며 운동시 무단 변속방식도 실행할 수 있다. 또한 액압 실린다의 몸체의 속에 매질이 액압유이기에 자동윤활을 할 수 있어 액압시스템의 사용수명이 길게 된다. 따라서 블레이드의 사용수명도 연장하게 된다. 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이에 블레이드보강용 리브50도 설치되어 있기에 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이의 연결강도를 증대할 수 있다. 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제1끝103에 접근한 일단부에는 제1실스 트립60이 설치되어 있고 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제2끝104에 접근한 일단부에 제2실스 트립70이 설치되어 있기에 빗물, 먼지가 블레이드 유닛31의 속에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 수직 풍력발전기가 운전시 블레이드 유닛 절단면의 양단에 대류가 형성하여 수직 풍력발전기의 발전효율에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이 발전기 유닛2의 속에 냉각시스템이 설치되어 있고 냉각시스템은 팬 블레이드24, 냉각기25, 밀봉 플레이트26, 팬27과 덕트15를 포함한다. 상기 덕트15가 발전기 고정자2021, 회전자2022, 여자기 고정자2031 및 여자기 회전자2032에 설치되어 있다. 도15에 도시한 바와 같이 상기 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되어 있다. 밀봉 플레이트26이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 이너 브라킷2012 상단의 속에 있는 여자기203의 상방에 위치되어 있으며 팬27이 밀봉 플레이트26에 설치되어 있다. 냉각기25가 밀봉 플레이트26에 설치되어 있고 팬27의 상방에 위치되어 있다. 이너 브라킷2012의 하단부에 배기구29가 설치되어 있고 이너 브라킷2012의 상단부에 진기구33이 설치되어 있으며 진기구33이 밀봉 플레이트26의 상방에 위치되어 있다. 상기 배기구29, 진기구33 및 브라킷 덕트는 서로 상통되어 있다. 타워 기둥1의 속에 외부냉각기34가 설치되어 있고 냉각기25 진액관35 및 배액관36을 통해 외부냉각기34에 연결되어 있다.

도 17에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 톱 부분에 크레인80이 설치되어 있고 상기 크레인80은 회전 타워801, 크레인 아암802, 밸런스 아암803, 밸런스 중량804, 조중차805, 가이드 레일806， 후크807， 인홀 케이블808， 호이스팅 기구809 및 제어시스템(미도시)을 포함한다. 상기 회전 타워801이 타워 기둥1의 톱 부분에 연결되어 있고 크레인 아암802 및 밸런스 아암803이 회전 타워801에 설치되어 있으며 회전 타워801이 360° 회전할 수 있다. 밸런스 중량804가 밸런스 아암803의 일단에 설치되어 있고 가이드 레일806이 크레인 아암802에 설치되어 있으며 조중차805가 가이드 레일806에 설치하여 조중차805가 가이드 레일806상에서 전후운동을 할 수 있다. 후크807이 조중차805의 하방에 설치되어 있고 후크807이 인홀 케이블808의 일단에 연결되어 있다. 케이블808의 다른 일단이 호이스팅 기구809에 연결되어 호이스팅 기구809가 후크807의 승강을 제어한다. 또한 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 밸런스 아암803 사이에 밸런스 아암용 풀 로드810이 설치되어 있고 밸런스 아암용 풀 로드810의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 밸런스 아암용 풀 로드810의 다른 일단이 밸런스 아암803에 고정 연결되어 있다. 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 크레인 아암802 사이에 크레인 아암용 풀 로드811이 설치되어 있고 크레인 아암용 풀 로드811의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 크레인 아암용 풀 로드811의 다른 일단이 크레인 아암802에 고정 연결되어 있다. 밸런스 아암용 풀 로드810 및 크레인 아암용 풀 로드811은 크레인80의 구조안정성을 확보하고 크레인80의 기중하중을 제고한다.

도 32에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 속에 리프트 시스템이 설치되어 있고 상기 리프트 시스템은 엘리베이터37이다. 상기 엘리베이터37는 리프트 카371 및 리프트 카용 승강기구372를 포함한다. 리프트 카371이 리프트 카용 승강기구372에 의해 승강동작을 진행한다.

상기 제1베어링4의 아우터 링, 제2베어링5의 아우터 링 및 제3베어링6의 아우터 링에 각각 제동장치(미도시)가 설치되어 있다.

상기 수직 풍력발전기의 운전과정은 크게 풍력발전기가 발전하는 단계, 발전기를 냉각하는 단계, 발전기가 전동기로서 시동하는 단계 및 수직 풍력발전기를 수리 및 검사하는 단계등 여러단계를 포함한다. 상기 각 단계의 작동원리는 다음과 같이 설명한다.

수직 풍력발전기의 발전과정중의 작동 원리는 아래와 같다. 블레이드3이 풍력의 추진에 따라 회전을 시작한다. 블레이드3이 회전하여 토크를 생성한다. 블레이드3에서 생성한 토크가 블레이드3의 상단을 통하여 제4플랜지10으로 전달하고 블레이드3의 하단을 통하여 제3플랜지9으로 전달한다. 이때 제3플랜지9 및 제4플랜지10이 블레이드3에 따라 함께 회전하고 제4플랜지10에 전달한 토크가 연결부재23을 통해 제3플랜지9으로 전달한다. 제3플랜지9가 제7플랜지13, 제2플랜지8 및 제6플랜지12를 순서에 따라 통과하여 토크를 브라킷201에 전달한다. 브라킷201는 회전자2022 및 여자기 회전자2032가 회전되도록 하고 회전자2022가 고정자2021을 따라 회전하게 하고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031를 따라 회전하게 한다. 회전과정중 여자기 회전자2032의 여자기 회전자 와인딩이 교류 전류를 생성한 다음 회전정류장치161를 통하여 교류 전류를 직류 전류로 변환한 후 발전기 회전자2022의 와인딩으로 수송한다. 발전기 회전자 와인딩이 직류 전류를 인가한 후 자기장을 생성한다. 발전기 회전자2022의 회전작용으로 인해 발전기 회전자 와인딩이 사인적 분포에 접근한 자기장을 생성한다. 발전기 고정자2021상의 발전기 고정자 와인딩은 발전기 회전자 와인딩에 상대하여 자기장선을 자르는 동작을 하여 발전기 고정자 와인딩의 속에서 삼상교류전위를 감응하여 발전의 목적을 달성한다. 이 구조는 제3플랜지9, 제4플랜지10 및 연결부재23을 설치하였기에 블레이드3이 생성한 토크가 블레이드3의 하단을 거쳐 제3플랜지9에 전달할 뿐만 아니라 블레이드3의 상단을 거쳐 제4플랜지10에 전달하고 제4플랜지10이 연결부재23을 통하여 제3플랜지9에 전달한다. 이렇게 되면 블레이드3 상단 및 하단이 받는 힘의 크기를 평형시켰기에 블레이드3이 변형되기 어렵다. 그래서 블레이드3이 파손되기 어렵고 수직 풍력발전기의 사용수명을 제고하였다. 도 6에 도시한 바와 같이 블레이드3이 회전과정중에서 풍력이 작은 경우에 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104는 열린 상태에 있기에 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 크고 수직 풍력발전기의 공률이 크다. 도7에 도시한 바와 같이 풍력이 커진 경우에 블레이드의 제1끝103이 제1액압시스템30의 작용하에서 제1가이드 레일 그룹을 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제1끝103이 수축된다. 동시에 블레이드의 제2끝104이 제2액압시스템40의 작용하에서 제2가이드 레일 그룹2를 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제2끝104이 수축된다. 이때 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 감소되기에 수직 풍력발전기의 공률이 자동적으로 조정된다. 이런 구조는 풍속과대로 인해 수직 풍력발전기의 공률이 과대하게 되어 실효되는 것을 방지할 수 있다.

냉각시스템의 작동 원리는 아래와 같다. 팬27이 동작하여 바람의 유동을 형성한다. 냉풍이 여자기 회전자2032, 여자기 고정자2031, 회전자2022 및 고정자2021의 덕트15를 거쳐 발전기의 하단에 도달하여 여자기 및 발전기를 냉각하는 작용을 한다. 이때 냉풍이 열풍으로 되어 배기고29를 거쳐 브라킷 덕트2013의 속에 진입한 후 여기서 아우터 브라킷2011을 통해 외부 공기와 열교환하여 바람중의 열풍이 냉풍으로 되게 한 다음 진기구33을 거쳐 냉각기25의 속에 진입한 후 여기서 바람을 진일보 냉각시키고 팬27을 통해 풍력발전기의 이너 챔버에 유입하여 내 순환을 형성한다. 고정자의 아우터 브라킷2011의 밖에는 팬 블레이드24가 설치되었고 또한 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되었기에, 브라킷201이 회전시 팬 블레이드24도 함께 회전한다. 이때 팬 블레이드24에 상하의 풍압차가 형성되어 발전기에 접근한 외부 공기가 고압에서 저압으로 유동하는 바람을 형성한다. 즉, 외부 순환을 형성한다. 이렇게 되면 내 순환중의 바람 유동이 외부와 열교환하는 효율을 제고할 수 있기에 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

외부냉각기34 및 냉각기25의 작동 원리는 아래와 같다. 외부냉각기34가 냉각액을 진액관35를 통해 냉각기25에 수송하고 냉각기25중에서 내 순환의 바람과 열교환을 한 다음 열수로 된 후 배액관36을 통해 외부냉각기34에 유입하여 냉각한다. 다음에 상기 과정이 계속 순환되어 냉각기25중에서 내 순환중의 바람의 냉각효과를 제고하여 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

발전기가 전동기로서 시동하는 과정은 아래와 같다.

(1) 전동기가 시동한다, 도10에 도시한 바와 같이 풍력발전기가 낮은 풍속 또는 시동이 어려운 경우에 있어서, 여자기제어장치16과 파워그리드17이 차단되고, 여자기 고정자 와인딩중의 전류가 0으로 된다. 발전기가 전동모드하에서 운행하고 발전기 고정자 와이딩이 파워그리드17에 연결되며 파워그리드17이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 교류 전류를 발전기 고정자 와이딩에 제공한다. 이때 고정자2021과 회전자2022의 에어 갭14의 속에 회전자기장이 생성되어 회전자기장과 발전기 회전자 와이딩 및 댐퍼 와인딩38이 상대운동을 생성한다. 발전기 회전자 와인딩이 자기장선을 절단하여 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 기전력을 생성하고 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩이 닫긴 후 전기회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 전류가 생성되어, 회전전기장과 유도 전류가 상호작용하여 전자토크를 생성하여 발전기 회전자2022를 회전시켜 비동기 동작을 실현였기에 풍력발전기의 낮은 풍속 또한 시동이 어려운 문제를 해결하였다. 발전기가 전동기로서 시동할 때 양방향 주파수 컨버터15의 수출공률을 조절하는 것을 통하여 전동기로서의 발전기의 회전속도를 조절한다.

(2) 전동기가 운행한다. 풍속이 커진 후 발전기의 회전속도가 시동 풍속에 도달하게 되면 먼저 발전기를 상기 전동기상태로 운행시키고 여자기 회전자2032를 회전시킨다. 여자기 회전자 와인딩중에 교류 전류를 감응해낸 후 회전정류장치161을 거쳐 정류한 후 직류 전류를 발전기 회전자 와인딩에 수송하여 발전기 고정자 와인딩이 삼상교류전류를 감응해 낸다. 이때 양방향 주파수 컨버터15를 제어하여 잠깐 운행을 정지시키고 발전기가 전동기작동상태에서 퇴출하여 블레이드3이 생성한 토크를 통해 브라킷201이 회전하도록 시동한다. 브라킷201은 발전기 회전자2022 및 여자기 회전자2032를 회전시켜 여자제어장치16을 다시 운행시키게 하고 발전기가 동기발전기로서 운행하기 시작한다. 전동기에서 발전기로 변환한 후, 양방향 주파수 컨버터15를 다시 운행시키게 하고 발전기 고정자 와인딩중의 삼상교류전류가 양방향 주파수 컨버터15를 통해 정류, 필터한다. 다음에 파워그리드17에 연결하여 발전기의 운행을 실행한다. 풍속이 변화될 때 발전기의 회전속도도 풍속에 따라 변화되고 따라서 발전기 고정자 와인딩중의 유도 전류의 주파수도 변화하게 된다. 이때 양방향 주파수 컨버터15의 동작 파라미터를 조절하여 수출한 주파수의 일치를 확보하고 가변속도-고정주파수로 운행하는 것을 실현하게 된다. 발전기가 발전상태로 운행될 때 여자제어장치16의 전류수출을 조절하는 것을 통해 발전기 회전자 와인딩이 얻은 여자전류를 조절하기에 발전기의 수출공률을 조절하는 것을 실현한다.

(3) 풍속이 일정범위를 초과하게 되면 여자제어장치16과 파워 그리드17 사이의 연결이 끊어지게 되고 양방향 주파수 컨버터15와 발전기 사이도 끊어지게 되어 발전시스템이 전력을 소모하지 않고 전력수출도 하지 않게 된다. 동시에 제동장치도 발전기의 회전속도를 한정할 수 있고 풍력발전기의 파손을 방지한다.

수직 풍력발전기의 수리 및 검사는 리프트 시스템과 크레인80을 통해 실현한다. 그의 실현과정은 아래와 같다. 조작자가 리프트 시스템을 통해 타워 기둥1중의 임의의 발전기 유닛2에 도달할 수 있고 크레인80에도 도달할 수 있다. 조작자는 크레인80의 후크807의 위에서 조작할 수 있다. 상기 후크807는 인홀 케이블808을 통해 호이스팅 기구809와 연결되어 있기에 후크807의 수직방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 가이드 레일806에 조중차805가 설치되어 있고 조중차805가 가이드 레일806에서 슬라이드할 수 있기에 후크807의 수평방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 회전 타워801이 360° 로 회전할 수 있기에 조작자가 수직 풍력발전기의 임의의 곳에서 수리와 검사를 할 수 있고 별도로 수리용 타워와 기타 대형설비를 세울 필요가 없기에 수리비용과 수리, 검사시간을 현저하게 절약할 수 있다.

제5실시예

도 30 내지 도 32에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기는 타워 기둥1, 한 개 이상의 발전기 유닛2, 두 개 이상의 블레이드3, 제1베어링4, 제2베어링5, 제3베어링6, 제1플랜지7, 제2플랜지8, 제3플랜지9, 제4플랜지10, 제5플랜지11, 제6플랜지12, 제7플랜지13을 포함한다. 본 실시예중의, 발전기 유닛2는 두 개가 있고 블레이드3은 두 개가 있으며 타워 기둥1의 중심축선이 수평면과 수직하게 된다. 상기 타워 기둥1은 내공구조로 되어 있다. 두 개 발전기 유닛2를 이용하여 발전량을 증대했다. 또한 두 개 발전기 유닛2가 모두 타워 기둥1에 설치되어 있기에 차지한 면적을 현저하게 감소하였고 토지를 절약하였다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기 유닛2는 브라킷201, 발전기202와 여자기203을 포함한다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 브라킷201은 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012로 구성되었고 아우터 브라킷2011이 이너 브라킷2012의 밖에 설치되어 있으며 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012 사이에 브라킷 덕트2013을 형성된다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기202는 고정자2021과 회전자2022를 포함한다. 고정자2021는 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 회전자2022가 고정자2021의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 고정자2021의 속에 발전기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 회전자2022의 속에 발전기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 고정자2021과 회전자2022 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 고정자2021과 회전자2022의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 회전자2022에 댐퍼 와인딩38을 설치하였고, 도13 및 도14에 도시한 바와 같이 댐퍼 와인딩38은 엔드 링381과 댐퍼바382를 포함한다. 댐퍼바382가 엔드 링381에 설치되어 있다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 여자기203은 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032를 포함한다. 여자기 고정자2031이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 여자기 고정자2031의 속에 여자기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 여자기 회전자2032의 속에 여자기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 도 32에 도시한 바와 같이 상기 여자기203이 발전기202의 상방에 설치되어 있고 물론 도 16에 도시한 바와 같이 여자기203이 발전기202의 아래에 설치될 수도 있다.

도 10에 도시한 바와 같이 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 파워 그리드17에 연결된다. 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15와 여자기 제어장치16을 통해 여자기 고정자 와인딩에 연결된다. 발전기 회전자 와인딩이 회전정류장치161을 통해 여자기 회전자 와인딩에 연결된다.

도 32에 도시한 바와 같이 발전기 고정자2021의 하단면에 고정자 홀더2023이 설치되어 있고 고정자 홀더2023이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 고정자 홀더2023이 고정자2021을 지지하는 작용을 하여 고정자2021이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다. 여자기 고정자2031의 하단면에 여자기 고정자 홀더2033가 설치되어 있고 여자기 고정자 홀더2033이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 여자기 고정자 홀더2033이 여자기 고정자2031을 지지하는 작용을 하여 여자기 고정자2031이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 제5플랜지11, 제1플랜지7, 제1베어링4가 상방에서 하방으로 순서대로 브라킷201의 아래에 설치되어 있다. 제5플랜지11의 상단면이 용접방식을 통해 브라킷201의 하단면에 연결되어 있다. 상기 제1플랜지7의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 4에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 송곳대형으로 되어 있고 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 나팔형으로 되어 있으며 도 20에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은

자형으로 되어 있고 도21에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 계단형으로 되어 있다. 물론 제1플랜지7이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제1플랜지7의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제5플랜지11에 연결되며 제1플랜지7의 작은 단이 볼트 또는 용접방식 또는 억지 끼워맞춤방식을 통해 제1베어링4의 아우터 링에 연결되어 있다. 상기 제1베어링4의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제1베어링4의 이너 링의 하단면에 제1베어링 홀더18이 설치되어 있으며 제1베어링 홀더18이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 된 제1플랜지7, 제1플랜지7의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제1플랜지7의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제1플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제1베어링4의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다.

자형 또는 계단형으로 되어 있는 제1플랜지7은 일반적인 설비를 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제5플랜지11의 설치는 제1플랜지7과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다. 상기 제1베어링 홀더18은 제1베어링4와 그가 제1베어링4에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제1베어링4의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 제6플랜지12, 제2플랜지8, 제2베어링5가 아래로부터 위의 방향에 따라 순서대로 브라킷201의 상방에 설치되어 있다. 제6플랜지12가 용접방식을 통해 브라킷201의 상단면에 연결되어 있다. 상기 제6플랜지12의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 송곳대형으로 되어 있고 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 나팔형으로 되어 있으며 도20에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은

자형으로 되어 있고, 도 21에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 계단형으로 되어 있다. 물론 제2플랜지8이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제2플랜지8의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제6플랜지12에 연결되며 제2플랜지8의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 상기 제7플랜지13이 억지 끼워맞춤방식을 통해 제2베어링5의 아우터 링의 외벽에 커버설치되어 있다. 제7플랜지13의 하단면이 볼트 또는 용접방식을 통해 제2플랜지8의 작은 단에 연결되어 있고. 제2베어링5의 이너 링의 하단면에 제2베어링 홀더19가 설치되어 있으며 제2베어링 홀더19가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 되어 있는 제2플랜지8, 제2플랜지8의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제2플랜지8의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제2플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제2베어링5의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다.

자형 또는 계단형으로 되어 있는 제2플랜지8은 일반적인 설비을 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제6플랜지12의 설치는 제2플랜지8과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다. 상기 제2베어링 홀더19는 제2베어링5와 그가 제2베어링5에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제2베어링5의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 32에 도시한 바와 같이 제3베어링6의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제2베어링5의 상방에 위치되어 있다. 제3베어링6의 이너 링의 하단면에 제3베어링 홀더20이 설치되어 있고 제3베어링 홀더20가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 제3베어링 홀더20은 제3베어링6과 그가 제3베어링6에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제3베어링6의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

상기 제7플랜지13의 상단면에 볼트 또는 용접방식을 통해 제3플랜지9가 연결되어 있고 제3베어링6의 아우터 링에 볼트 또는 용접방식을 통해 제4플랜지10가 연결되어 있으며 제3플랜지9와 제4플랜지10 사이에 토크를 전달하기 위한 연결부재23이 설치되어 있다. 도 12에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 중공관이다. 도 11에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 두 개 이상의 연결로드231이 포함되어 있고 상기 연결로드231의 상단이 제4플랜지10에 연결되어 있으며 연결로드231의 하단이 제3플랜지9과 연결되어 있다. 상기 연결로드231이 타워 기둥1의 밖에 설치되어 있고 타워 기둥1의 절단면과 동심하는 원주에 설치되어 있다. 상기 연결로드231의 강도를 보강하기 위해 연결로드231에 보강용 리브232를 용접하였다. 중공관으로 되는 연결부재23은 구조가 간단하고 제작공정이 편리하며 제작비용이 낮다. 그리고 중공관이 제3플랜지9와 제4플랜지10에 따라 함께 회전할 시 중공관에서 회전저항력이 형성되지 않기에 풍력발전기의 공률에 영향을 주지 않는다. 그래서 풍력발전기의 발전효율을 현저하게 제고하였다. 여러개 연결로드231로 되는 연결부재23은 구조가 간단하여 풍력발전기의 중량을 줄일 수 있다. 도 32에 도시한 바와 같이 제3플랜지9의 외원주면에 두 개 제8플랜지21이 연결되어 있고 제4플랜지10의 외원주면에 두 개 제9플랜지22가 연결되어 있다. 상기 블레이드3의 하단이 제8플랜지21을 통해 제3플랜지9와 연결되어 있고 블레이드3의 상단이 제9플랜지22를 통해 제4플랜지10과 연결되어 있다. 제8플랜지21과 제9플랜지22의 설치는 블레이드3의 장착, 분해및 수리를 편리하게 한다.

도 5, 도 22 내지 도 25에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기의 블레이드3은 세 개의 블레이드 유닛31로 구성된다. 도22에 도시한 바와 같이 블레이드 유닛31의 절단면의 구조는 가운데가 크고 양단이 작은 올리브형으로 되어 있다. 그리고 두 개 작은 단중의 하나는 호 모양으로 되어 있고 그 다른 단은 뾰족한 끝 모양으로 되어 있다. 블레이드 유닛31이 이런 절단면의 구조를 사용함에 따라 풍력에 대한 이용효율을 제고한다. 상기 블레이드 유닛31은 스켈레톤101， 블레이드의 몸102， 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104를 포함한다. 블레이드의 몸102가 스켈레톤103에 설치되어 있고 스켈레톤103이 블레이드의 몸102의 속에 위치되어 있다. 상기 블레이드의 제1끝103은 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향으로의 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제1끝103의 꼬리 부분1031은 상기 호 모양으로 되어 있고 블레이드의 제1끝103의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 상기 블레이드의 제2끝104는 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향상의 블레이드의 제1끝103과 상대한 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제2끝104의 꼬리 부분1041은 상기 뾰족한 끝 모양으로 되어 있고 블레이드의 제2끝104의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 도 22 및 도 25에 도시한 바와 같이 블레이드의 몸102와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1가이드 레일 그룹(미도시)이 설치되어 있고 블레이드의 몸102와 블레이드의 제2끝104 사이에 제2가이드 레일 그룹32가 설치되어 있다. 스켈레톤101와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1공압시스템95가 설치되어 있고 스켈레톤101과 블레이드의 제2끝104 사이에 제2공압시스템96이 설치되어 있다. 상기 제1공압시스템95은 제1공기압축기(미도시) 및 제1공압 실린다111을 포함한다. 도 25에 도시한 바와 같이 상기 제1공압 실린다111은 제1공압 실린다의 몸체112, 제1공압 피스톤113, 제1공압 피스톤 로드114 및 제1공압 밀봉장치115를 포함한다. 제1공압 피스톤113이 제1공압 실린다의 몸체112의 속에 설치되어 있고 제1공압 피스톤 로드114의 일단이 제1공압 피스톤113에 연결되어 있으며 다른 일단이 블레이드의 제1끝103과 연결되어 있다. 제1공압 실린다의 몸체112가 스켈레톤101에 고정되어 있고 제1밀봉장치115가 제1공압 실린다의 몸체112의 양쪽에 설치되어 있다. 상기 제2공압시스템96은 제2공압압축기(미도시) 및 제2공압 실린다121을 포함한다. 상기 제2공압 실린다121은 제2공압 실린다의 몸체122, 제2공압 피스톤(미도시), 제2공압 피스톤 로드123 및 제2공압 밀봉장치(미도시)를 포함한다. 제2공압 피스톤이 제2공압 실린다의 몸체122의 속에 설치되어 있고 제2공압 피스톤 로드123의 일단이 제2공압 피스톤에 연결되어 있으며 다른 일단이 블레이드의 제2끝104과 연결되어 있다. 제2공압 실린다의 몸체122가 스켈레톤101에 고정되어 있고 제2밀봉장치가 제2공압 실린다의 몸체122의 양쪽에 설치되어 있다. 운동장치로서 공압실린다시스템을 이용하면 동력매개가 공기이기에 질량이 가볍고 매개의 자원이 풍부하며 오염이 없다. 공기의 점도가 작기에 공기와 동압 실린다의 저항력이 작다. 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이에 블레이드보강용 리브50도 설치되어 있기에 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이의 연결강도를 증대할 수 있다. 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제1끝103에 접근한 일단부에는 제1실스 트립60이 설치되어 있고 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제2끝104에 접근한 일단부에 제2실스 트립70이 설치되어 있기에 빗물, 먼지가 블레이드 유닛31의 속에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 수직 풍력발전기가 운전시 블레이드 유닛 절단면의 양단에 대류가 형성하여 수직 풍력발전기의 발전효율에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이 발전기 유닛2의 속에 냉각시스템이 설치되어 있고 냉각시스템은 팬 블레이드24, 냉각기25, 밀봉 플레이트26, 팬27과 덕트15를 포함한다. 상기 덕트15가 발전기 고정자2021, 회전자2022, 여자기 고정자2031 및 여자기 회전자2032에 설치되어 있다. 도 15에 도시한 바와 같이 상기 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되어 있다. 밀봉 플레이트26이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 이너 브라킷2012 상단의 속에 있는 여자기203의 상방에 위치되어 있으며 팬27이 밀봉 플레이트26에 설치되어 있다. 냉각기25가 밀봉 플레이트26에 설치되어 있고 팬27의 상방에 위치되어 있다. 이너 브라킷2012의 하단부에 배기구29가 설치되어 있고 이너 브라킷2012의 상단부에 진기구33이 설치되어 있으며 진기구33이 밀봉 플레이트26의 상방에 위치되어 있다. 상기 배기구29, 진기구33 및 브라킷 덕트는 서로 상통되어 있다. 타워 기둥1의 속에 외부냉각기34가 설치되어 있고 냉각기25 진액관35 및 배액관36을 통해 외부냉각기34에 연결되어 있다.

도 17에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 톱 부분에 크레인80이 설치되어 있고 상기 크레인80은 회전 타워801, 크레인 아암802, 밸런스 아암803, 밸런스 중량804, 조중차805, 가이드 레일806， 후크807， 인홀 케이블808， 호이스팅 기구809 및 제어시스템(미도시)을 포함한다. 상기 회전 타워801이 타워 기둥1의 톱 부분에 연결되어 있고 크레인 아암802 및 밸런스 아암803이 회전 타워801에 설치되어 있으며 회전 타워801이 360° 회전할 수 있다. 밸런스 중량804가 밸런스 아암803의 일단에 설치되어 있고 가이드 레일806이 크레인 아암802에 설치되어 있으며 조중차805가 가이드 레일806에 설치하여 조중차805가 가이드 레일806상에서 전후운동을 할 수 있다. 후크807이 조중차805의 하방에 설치되어 있고 후크807이 인홀 케이블808의 일단에 연결되어 있다. 케이블808의 다른 일단이 호이스팅 기구809에 연결되어 호이스팅 기구809가 후크807의 승강을 제어한다. 또한 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 밸런스 아암803 사이에 밸런스 아암용 풀 로드810이 설치되어 있고 밸런스 아암용 풀 로드810의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 밸런스 아암용 풀 로드810의 다른 일단이 밸런스 아암803에 고정 연결되어 있다. 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 크레인 아암802 사이에 크레인 아암용 풀 로드811이 설치되어 있고 크레인 아암용 풀 로드811의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 크레인 아암용 풀 로드811의 다른 일단이 크레인 아암802에 고정 연결되어 있다. 밸런스 아암용 풀 로드810 및 크레인 아암용 풀 로드811은 크레인80의 구조안정성을 확보하고 크레인80의 기중하중을 제고한다.

도 32에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 속에 리프트 시스템이 설치되어 있고 상기 리프트 시스템은 엘리베이터37이다. 상기 엘리베이터37는 리프트 카371 및 리프트 카용 승강기구372를 포함한다. 리프트 카371이 리프트 카용 승강기구372에 의해 승강동작을 진행한다.

상기 제1베어링4의 아우터 링, 제2베어링5의 아우터 링 및 제3베어링6의 아우터 링에 각각 제동장치(미도시)가 설치되어 있다.

상기 수직 풍력발전기의 운전과정은 크게 풍력발전기가 발전하는 단계, 발전기를 냉각하는 단계, 발전기가 전동기로서 시동하는 단계 및 수직 풍력발전기를 수리 및 검사하는 단계등 여러단계를 포함한다. 상기 각 단계의 작동원리는 다음과 같이 설명한다.

수직 풍력발전기의 발전과정중의 작동 원리는 아래와 같다. 블레이드3이 풍력의 추진에 따라 회전을 시작한다. 블레이드3이 회전하여 토크를 생성한다. 블레이드3에서 생성한 토크가 블레이드3의 상단을 통하여 제4플랜지10으로 전달하고 블레이드3의 하단을 통하여 제3플랜지9으로 전달한다. 이때 제3플랜지9 및 제4플랜지10이 블레이드3에 따라 함께 회전하고 제4플랜지10에 전달한 토크가 연결부재23을 통해 제3플랜지9으로 전달한다. 제3플랜지9가 제7플랜지13, 제2플랜지8 및 제6플랜지12를 순서에 따라 통과하여 토크를 브라킷201에 전달한다. 브라킷201는 회전자2022 및 여자기 회전자2032가 회전되도록 하고 회전자2022가 고정자2021을 따라 회전하게 하고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031를 따라 회전하게 한다. 회전과정중 여자기 회전자2032의 여자기 회전자 와인딩이 교류 전류를 생성한 다음 회전정류장치161를 통하여 교류 전류를 직류 전류로 변환한 후 발전기 회전자2022의 와인딩으로 수송한다. 발전기 회전자 와인딩이 직류 전류를 인가한 후 자기장을 생성한다. 발전기 회전자2022의 회전작용으로 인해 발전기 회전자 와인딩이 사인적 분포에 접근한 자기장을 생성한다. 발전기 고정자2021상의 발전기 고정자 와인딩은 발전기 회전자 와인딩에 상대하여 자기장선을 자르는 동작을 하여 발전기 고정자 와인딩의 속에서 삼상교류전위를 감응하여 발전의 목적을 달성한다. 이 구조는 제3플랜지9, 제4플랜지10 및 연결부재23을 설치하였기에 블레이드3이 생성한 토크가 블레이드3의 하단을 거쳐 제3플랜지9에 전달할 뿐만 아니라 블레이드3의 상단을 거쳐 제4플랜지10에 전달하고 제4플랜지10이 연결부재23을 통하여 제3플랜지9에 전달한다. 이렇게 되면 블레이드3 상단 및 하단이 받는 힘의 크기를 평형시켰기에 블레이드3이 변형되기 어렵다. 그래서 블레이드3이 파손되기 어렵고 수직 풍력발전기의 사용수명을 제고하였다. 도 6에 도시한 바와 같이 블레이드3이 회전과정중에서 풍력이 작은 경우에 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104는 열린 상태에 있기에 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 크고 수직 풍력발전기의 공률이 크다. 도7에 도시한 바와 같이 풍력이 커진 경우에 블레이드의 제1끝103이 제1공압시스템95의 작용하에서 제1가이드 레일 그룹을 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제1끝103이 수축된다. 동시에 블레이드의 제2끝104가 제2공압시스템96의 작용하에서 제2가이드 레일 그룹2를 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제2끝104가 수축된다. 이때 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 감소되기에 수직 풍력발전기의 공률이 자동적으로 조정된다. 이런 구조는 풍속과대로 인해 수직 풍력발전기의 공률이 과대하게 되어 실효되는 것을 방지할 수 있다.

냉각시스템의 작동 원리는 아래와 같다. 팬27이 동작하여 바람의 유동을 형성한다. 냉풍이 여자기 회전자2032, 여자기 고정자2031, 회전자2022 및 고정자2021의 덕트15를 거쳐 발전기의 하단에 도달하여 여자기 및 발전기를 냉각하는 작용을 한다. 이때 냉풍이 열풍으로 되어 배기고29를 거쳐 브라킷 덕트2013의 속에 진입한 후 여기서 아우터 브라킷2011을 통해 외부 공기와 열교환하여 바람중의 열풍이 냉풍으로 되게 한 다음 진기구33을 거쳐 냉각기25의 속에 진입한 후 여기서 바람을 진일보 냉각시키고 팬27을 통해 풍력발전기의 이너 챔버에 유입하여 내 순환을 형성한다. 고정자의 아우터 브라킷2011의 밖에는 팬 블레이드24가 설치되었고 또한 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되었기에, 브라킷201이 회전시 팬 블레이드24도 함께 회전한다. 이때 팬 블레이드24에 상하의 풍압차가 형성되어 발전기에 접근한 외부 공기가 고압에서 저압으로 유동하는 바람을 형성한다. 즉, 외부 순환을 형성한다. 이렇게 되면 내 순환중의 바람 유동이 외부와 열교환하는 효율을 제고할 수 있기에 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

외부냉각기34 및 냉각기25의 작동 원리는 아래와 같다. 외부냉각기34가 냉각액을 진액관35를 통해 냉각기25에 수송하고 냉각기25중에서 내 순환의 바람과 열교환을 한 다음 열수로 된 후 배액관36을 통해 외부냉각기34에 유입하여 냉각한다. 다음에 상기 과정이 계속 순환되어 냉각기25중에서 내 순환중의 바람의 냉각효과를 제고하여 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

발전기가 전동기로서 시동하는 과정은 아래와 같다.

(1) 전동기가 시동한다, 도10에 도시한 바와 같이 풍력발전기가 낮은 풍속 또는 시동이 어려운 경우에 있어서, 여자기제어장치16과 파워그리드17이 차단되고, 여자기 고정자 와인딩중의 전류가 0으로 된다. 발전기가 전동모드하에서 운행하고 발전기 고정자 와이딩이 파워그리드17에 연결되며 파워그리드17이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 교류 전류를 발전기 고정자 와이딩에 제공한다. 이때 고정자2021과 회전자2022의 에어 갭14의 속에 회전자기장이 생성되어 회전자기장과 발전기 회전자 와이딩 및 댐퍼 와인딩38이 상대운동을 생성한다. 발전기 회전자 와인딩이 자기장선을 절단하여 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 기전력을 생성하고 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩이 닫긴 후 전기회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 전류가 생성되어, 회전전기장과 유도 전류가 상호작용하여 전자토크를 생성하여 발전기 회전자2022를 회전시켜 비동기 동작을 실현하였기에 풍력발전기의 낮은 풍속 또한 시동이 어려운 문제를 해결하였다. 발전기가 전동기로서 시동할 때 양방향 주파수 컨버터15의 수출공률을 조절하는 것을 통하여 전동기로서의 발전기의 회전속도를 조절한다.

(2) 전동기가 운행한다. 풍속이 커진 후 발전기의 회전속도가 시동 풍속에 도달하게 되면 먼저 발전기를 상기 전동기상태로 운행시키고 여자기 회전자2032를 회전시킨다. 여자기 회전자 와인딩중에 교류 전류를 감응해낸 후 회전정류장치161을 거쳐 정류한 후 직류 전류를 발전기 회전자 와인딩에 수송하여 발전기 고정자 와인딩이 삼상교류전류를 감응해 낸다. 이때 양방향 주파수 컨버터15를 제어하여 잠깐 운행을 정지시키고 발전기가 전동기작동상태에서 퇴출하여 블레이드3이 생성한 토크를 통해 브라킷201이 회전하도록 시동한다. 브라킷201은 발전기 회전자2022 및 여자기 회전자2032를 회전시켜 여자제어장치16을 다시 운행시키게 하고 발전기가 동기발전기로서 운행하기 시작한다. 전동기에서 발전기로 변환한 후, 양방향 주파수 컨버터15를 다시 운행시키게 하고 발전기 고정자 와인딩중의 삼상교류전류가 양방향 주파수 컨버터15를 통해 정류, 필터한다. 다음에 파워그리드17에 연결하여 발전기의 운행을 실행한다. 풍속이 변화될 때 발전기의 회전속도도 풍속에 따라 변화되고 따라서 발전기 고정자 와인딩중의 유도 전류의 주파수도 변화하게 된다. 이때 양방향 주파수 컨버터15의 동작 파라미터를 조절하여 수출한 주파수의 일치를 확보하고 가변속도-고정 주파수로 운행하는 것을 실현하게 된다. 발전기가 발전상태로 운행될 때 여자제어장치16의 전류수출을 조절하는 것을 통해 발전기 회전자 와인딩이 얻은 여자전류를 조절하기에 발전기의 수출공률을 조절하는 것을 실현한다.

(3) 풍속이 일정범위를 초과하게 되면 여자제어장치16과 파워 그리드17 사이의 연결이 끊어지게 되고 양방향 주파수 컨버터15와 발전기 사이도 끊어지게 되어 발전시스템이 전력을 소모하지 않고 전력수출도 하지 않게 된다. 동시에 제동장치도 발전기의 회전속도를 한정할 수 있고 풍력발전기의 파손을 방지한다.

수직 풍력발전기의 수리 및 검사는 리프트 시스템과 크레인80을 통해 실현한다. 그의 실현과정은 아래와 같다. 조작자가 리프트 시스템을 통해 타워 기둥1중의 임의의 발전기 유닛2에 도달할 수 있고 크레인80에도 도달할 수 있다. 조작자는 크레인80의 후크807의 위에서 조작할 수 있다. 상기 후크807는 인홀 케이블808을 통해 호이스팅 기구809와 연결되어 있기에 후크807의 수직방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 가이드 레일806에 조중차805가 설치되어 있고 조중차805가 가이드 레일806에서 슬라이드할 수 있기에 후크807의 수평방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 회전 타워801이 360° 로 회전할 수 있기에 조작자가 수직 풍력발전기의 임의의 곳에서 수리와 검사를 할 수 있고 별도로 수리용 타워와 기타 대형설비를 세울 필요가 없기에 수리비용과 수리, 검사시간을 현저하게 절약할 수 있다.

제6실시예

도 30 내지 도 32에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기는 타워 기둥1, 한 개 이상의 발전기 유닛2, 두 개 이상의 블레이드3, 제1베어링4, 제2베어링5, 제3베어링6, 제1플랜지7, 제2플랜지8, 제3플랜지9, 제4플랜지10, 제5플랜지11, 제6플랜지12, 제7플랜지13을 포함한다. 본 실시예중의, 발전기 유닛2는 두 개가 있고 블레이드3은 두 개가 있으며 타워 기둥1의 중심축선이 수평면과 수직하게 된다. 상기 타워 기둥1은 내공구조로 되어 있다. 두 개 발전기 유닛2를 이용하여 발전량을 증대했다. 또한 두 개 발전기 유닛2가 모두 타워 기둥1에 설치되어 있기에 차지한 면적을 현저하게 감소하였고 토지를 절약하였다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기 유닛2는 브라킷201, 발전기202와 여자기203을 포함한다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 브라킷201은 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012로 구성되었고 아우터 브라킷2011이 이너 브라킷2012의 밖에 설치되어 있으며 아우터 브라킷2011과 이너 브라킷2012 사이에 브라킷 덕트2013을 형성된다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 발전기202는 고정자2021과 회전자2022를 포함한다. 고정자2021는 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 회전자2022가 고정자2021의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 고정자2021의 속에 발전기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 회전자2022의 속에 발전기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 고정자2021과 회전자2022 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 고정자2021과 회전자2022의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 회전자2022에 댐퍼 와인딩38을 설치하였고, 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이 댐퍼 와인딩38은 엔드 링381과 댐퍼바382를 포함한다. 댐퍼바382가 엔드 링381에 설치되어 있다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 여자기203은 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032를 포함한다. 여자기 고정자2031이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031의 밖에 설치되어 있으며 이너 브라킷2012의 내벽에 고정 설치되어 있다. 여자기 고정자2031의 속에 여자기 고정자 와인딩(미도시)이 설치되어 있고 여자기 회전자2032의 속에 여자기 회전자 와인딩(미도시)이 설치되어 있으며 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032 사이에 에어 갭14가 구비되어 있다. 상기 여자기 고정자2031과 여자기 회전자2032의 속에 덕트15가 설치되어 있다. 도 32에 도시한 바와 같이 상기 여자기203이 발전기202의 상방에 설치되어 있고 물론 도 16에 도시한 바와 같이 여자기203이 발전기202의 아래에 설치될 수도 있다.

도 10에 도시한 바와 같이 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 파워 그리드17에 연결된다. 발전기 고정자 와인딩이 양방향 주파수 컨버터15와 여자기 제어장치16을 통해 여자기 고정자 와인딩에 연결된다. 발전기 회전자 와인딩이 회전정류장치161을 통해 여자기 회전자 와인딩에 연결된다.

도 32에 도시한 바와 같이 발전기 고정자2021의 하단면에 고정자 홀더2023이 설치되어 있고 고정자 홀더2023이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 고정자 홀더2023이 고정자2021을 지지하는 작용을 하여 고정자2021이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다. 여자기 고정자2031의 하단면에 여자기 고정자 홀더2033이 설치되어 있고 여자기 고정자 홀더2033이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있으며 여자기 고정자 홀더2033이 여자기 고정자2031을 지지하는 작용을 하여 여자기 고정자2031이 타워 기둥1에 설치되어 있는 견고성 및 위치정확성을 제고한다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 제5플랜지11, 제1플랜지7, 제1베어링4가 상방에서 하방으로 순서대로 브라킷201의 아래에 설치되어 있다. 제5플랜지11의 상단면이 용접방식을 통해 브라킷201의 하단면에 연결되어 있다. 상기 제1플랜지7의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 4에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 송곳대형으로 되어 있고, 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 나팔형으로 되어 있으며, 도 20에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은

자형으로 되어 있고, 도 21에 도시한 바와 같이 제1플랜지7은 계단형으로 되어 있다. 물론 제1플랜지7이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제1플랜지7의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제5플랜지11에 연결되며 제1플랜지7의 작은 단이 볼트 또는 용접방식 또는 억지 끼워맞춤방식을 통해 제1베어링4의 아우터 링에 연결되어 있다. 상기 제1베어링4의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제1베어링4의 이너 링의 하단면에 제1베어링 홀더18이 설치되어 있으며 제1베어링 홀더18이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 된 제1플랜지7, 제1플랜지7의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제1플랜지7의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제1플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제1베어링4의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다.

자형 또는 계단형으로 되어 있는 제1플랜지7은 일반적인 설비를 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제5플랜지11의 설치는 제1플랜지7과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다. 상기 제1베어링 홀더18은 제1베어링4와 그가 제1베어링4에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제1베어링4의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 제6플랜지12, 제2플랜지8, 제2베어링5가 아래로부터 위의 방향에 따라 순서대로 브라킷201의 상방에 설치되어 있다. 제6플랜지12가 용접방식을 통해 브라킷201의 상단면에 연결되어 있다. 상기 제6플랜지12의 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않다. 도 32 및 도 4에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 송곳대형으로 되어 있고, 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 나팔형으로 되어 있으며, 도 20에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은

자형으로 되어 있고, 도 21에 도시한 바와 같이 제2플랜지8은 계단형으로 되어 있다. 물론 제2플랜지8이 상기 4가지 구조에 한정되지 않고 상기 제2플랜지8의 큰 단이 볼트 또는 용접방식을 통해 제6플랜지12에 연결되며 제2플랜지8의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 상기 제7플랜지13이 억지 끼워맞춤방식을 통해 제2베어링5의 아우터 링의 외벽에 커버설치되어 있다. 제7플랜지13의 하단면이 볼트 또는 용접방식을 통해 제2플랜지8의 작은 단에 연결되어 있고. 제2베어링5의 이너 링의 하단면에 제2베어링 홀더19가 설치되어 있으며 제2베어링 홀더19가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다.

송곳대형 또는 나팔형으로 되어 있는 제2플랜지8, 제2플랜지8의 큰 단에서 작은 단까지의 절단면 크기가 균일하게 과도되어 제2플랜지8의 속에 분명한 내응력이 생길 수 없다. 그래서 제2플랜지의 강도를 증대하였고 큰 압력에 견딜 수 있다. 동시에 제2베어링5의 아우터 링의 크기를 감소하였고 수직 풍력발전기의 제작비용을 줄였다.

자형 또는 계단형으로 되어 있는 제2플랜지8은 일반적인 설비을 사용하여 가공할 수 있어 가공공정이 간단하기에 플랜지의 가공비용 및 가공시간을 절약하였다. 제6플랜지12의 설치는 제2플랜지8과 브라킷201의 연결을 편리하게 한다 . 상기 제2베어링 홀더19는 제2베어링5와 그가 제2베어링5에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제2베어링5의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

도 32에 도시한 바와 같이 제3베어링6의 이너 링이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 제2베어링5의 상방에 위치되어 있다. 제3베어링6의 이너 링의 하단면에 제3베어링 홀더20이 설치되어 있고 제3베어링 홀더20가 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있다. 제3베어링 홀더20은 제3베어링6과 그가 제3베어링6에 작용한 모든 부품를 지지하는 것으로서 제3베어링6의 설치의 견고성 및 위치정확성을 제고하였고 또한 발전기구조의 안정성도 제고하였다.

상기 제7플랜지13의 상단면에 볼트 또는 용접방식을 통해 제3플랜지9가 연결되어 있고 제3베어링6의 아우터 링에 볼트 또는 용접방식을 통해 제4플랜지10가 연결되어 있으며 제3플랜지9와 제4플랜지10 사이에 토크를 전달하기 위한 연결부재23이 설치되어 있다. 도 12에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 중공관이다. 도 11에 도시한 바와 같이 상기 연결부재23은 두 개 이상의 연결로드231이 포함되어 있고 상기 연결로드231의 상단이 제4플랜지10에 연결되어 있으며 연결로드231의 하단이 제3플랜지9과 연결되어 있다. 상기 연결로드231이 타워 기둥1의 밖에 설치되어 있고 타워 기둥1의 절단면과 동심하는 원주에 설치되어 있다. 상기 연결로드231의 강도를 보강하기 위해 연결로드231에 보강용 리브232를 용접하였다. 중공관으로 되는 연결부재23은 구조가 간단하고 제작공정이 편리하며 제작비용이 낮다. 그리고 중공관이 제3플랜지9와 제4플랜지10에 따라 함께 회전할 시 중공관에서 회전저항력이 형성되지 않기에 풍력발전기의 공률에 영향을 주지 않는다. 그래서 풍력발전기의 발전효율을 현저하게 제고하였다. 여러개 연결로드231로 되는 연결부재23은 구조가 간단하여 풍력발전기의 중량을 줄일 수 있다. 도 32에 도시한 바와 같이 제3플랜지9의 외원주면에 두 개 제8플랜지21이 연결되어 있고 제4플랜지10의 외원주면에 두 개 제9플랜지22가 연결되어 있다. 상기 블레이드3의 하단이 제8플랜지21을 통해 제3플랜지9와 연결되어 있고 블레이드3의 상단이 제9플랜지22를 통해 제4플랜지10과 연결되어 있다. 제8플랜지21과 제9플랜지22의 설치는 블레이드3의 장착, 분해및 수리를 편리하게 한다.

도 5, 도 26 내지 도 29에 도시한 바와 같은 수직 풍력발전기의 블레이드3은 세 개의 블레이드 유닛31로 구성된다. 도 26에 도시한 바와 같이 블레이드 유닛31의 절단면의 구조는 가운데가 크고 양단이 작은 올리브형으로 되어 있다. 그리고 두 개 작은 단중의 하나는 호 모양으로 되어 있고 그 다른 단은 뾰족한 끝 모양으로 되어 있다. 블레이드 유닛31이 이런 절단면의 구조를 사용함에 따라 풍력에 대한 이용효율을 제고한다. 상기 블레이드 유닛31은 스켈레톤101， 블레이드의 몸102， 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104를 포함한다. 블레이드의 몸102가 스켈레톤103에 설치되어 있고 스켈레톤103이 블레이드의 몸102의 속에 위치되어 있다. 상기 블레이드의 제1끝103은 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향으로의 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제1끝103의 꼬리 부분1031은 상기 호 모양으로 되어 있고 블레이드의 제1끝103의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 상기 블레이드의 제2끝104는 블레이드의 몸102가 블레이드 유닛31의 반경 방향상의 블레이드의 제1끝103과 상대한 일단에 설치되어 있다. 블레이드의 제2끝104의 꼬리 부분1041은 상기 뾰족한 끝 모양으로 되어 있고 블레이드의 제2끝104의 헤드 부분1032는 블레이드의 몸102의 속으로 연장되어 있다. 도26 및 도29에 도시한 바와 같이 블레이드의 몸102와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1가이드 레일 그룹(미도시)이 설치되어 있고 블레이드의 몸102와 블레이드의 제2끝104 사이에 제2가이드 레일 그룹32가 설치되어 있다. 도 29에 도시한 바와 같이 스켈레톤101와 블레이드의 제1끝103 사이에 제1운동장치이 설치되어 있다. 상기 제1운동장치는 제1스크류 로드2100， 제1너트2200, 제1모터2300, 두 개 이상의 제1선형 베어링2400 및 수량이 제1선형 베어링과 일치한 제1베어링 블록2500을 포함한다. 상기 제1선형 베어링2400은 두 개가 있으며 상대응하게 제1베어링 블록2500도 두 개가 있다. 상기 제1베어링 블록2500이 블레이드의 몸102에 설치되어 있고 제1선형 베어링2400이 제1베어링 블록2500의 속에 설치되어 있으며 상기 제1너트2200이 블레이드의 제1끝103에 설치되어 있고 상기 제1스크류 로드2100의 일단이 제1모터2300과 연결되어 있으며 제1스크류 로드2100이 제1선형 베어링2400을 통과하여 제1스크류 로드2100이 제1너트2200과 인게이지되어 있다. 상기 제1모터2300과 제1스크류 로드2100 사이에 제1커플러2600을 설치되어 있다. 도 26 및 도 29에 도시한 바와 같이 스켈레톤101와 블레이드의 제2끝104 사이에 제2운동장치이 설치되어 있다. 상기 제2운동장치는 제2스크류 로드3100， 제2너트3200, 제2모터3300, 두 개 이상의 제2선형 베어링3400 및 수량이 제2선형 베어링과 일치한 제2베어링 블록3500을 포함한다. 상기 제2선형 베어링3400은 두 개가 있으며 상대응하게 제2베어링 블록3500도 두 개가 있다. 상기 제2베어링 블록3500이 블레이드의 몸102에 설치되어 있고 제2선형 베어링3400이 제2베어링 블록3500의 속에 설치되어 있으며 상기 제2너트3200이 블레이드의 제2끝104에 설치되어 있고 상기 제2스크류 로드3100의 일단이 제2모터3300과 연결되어 있으며 제2스크류 로드3100이 제2선형 베어링3400을 통과하여 제2스크류 로드3100이 제2너트3200과 인게이지되어 있다. 상기 제2모터3300과 제2스크류 로드3100 사이에 제2커플러3600을 설치되어 있다. 운동장치로서 스크류 로드, 너트, 선형 베어링을 이용하여 전동의 정확도가 높다. 도 26에 도시한 바와 같이 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이에 블레이드보강용 리브50도 설치되어 있기에 스켈레톤101과 블레이드의 몸102 사이의 연결강도를 증대할 수 있다. 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제1끝103에 접근한 일단부에는 제1실스 트립60이 설치되어 있고 블레이드의 몸102상의 블레이드의 제2끝104에 접근한 일단부에 제2실스 트립70이 설치되어 있기에 빗물, 먼지가 블레이드 유닛31의 속에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 수직 풍력발전기가 운전시 블레이드 유닛 절단면의 양단에 대류가 형성하여 수직 풍력발전기의 발전효율에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이 발전기 유닛2의 속에 냉각시스템이 설치되어 있고 냉각시스템은 팬 블레이드24, 냉각기25, 밀봉 플레이트26, 팬27과 덕트15를 포함한다. 상기 덕트15가 발전기 고정자2021, 회전자2022, 여자기 고정자2031 및 여자기 회전자2032에 설치되어 있다. 도15에 도시한 바와 같이 상기 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되어 있다. 밀봉 플레이트26이 타워 기둥1의 외벽에 고정 커버설치되어 있고 이너 브라킷2012 상단의 속에 있는 여자기203의 상방에 위치되어 있으며 팬27이 밀봉 플레이트26에 설치되어 있다. 냉각기25가 밀봉 플레이트26에 설치되어 있고 팬27의 상방에 위치되어 있다. 이너 브라킷2012의 하단부에 배기구29가 설치되어 있고 이너 브라킷2012의 상단부에 진기구33이 설치되어 있으며 진기구33이 밀봉 플레이트26의 상방에 위치되어 있다. 상기 배기구29, 진기구33 및 브라킷 덕트는 서로 상통되어 있다. 타워 기둥1의 속에 외부냉각기34가 설치되어 있고 냉각기25 진액관35 및 배액관36을 통해 외부냉각기34에 연결되어 있다.

도 17에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 톱 부분에 크레인80이 설치되어 있고 상기 크레인80은 회전 타워801, 크레인 아암802, 밸런스 아암803, 밸런스 중량804, 조중차805, 가이드 레일806， 후크807， 인홀 케이블808， 호이스팅 기구809 및 제어시스템(미도시)을 포함한다. 상기 회전 타워801이 타워 기둥1의 톱 부분에 연결되어 있고 크레인 아암802 및 밸런스 아암803이 회전 타워801에 설치되어 있으며 회전 타워801이 360° 회전할 수 있다. 밸런스 중량804가 밸런스 아암803의 일단에 설치되어 있고 가이드 레일806이 크레인 아암802에 설치되어 있으며 조중차805가 가이드 레일806에 설치하여 조중차805가 가이드 레일806상에서 전후운동을 할 수 있다. 후크807이 조중차805의 하방에 설치되어 있고 후크807이 인홀 케이블808의 일단에 연결되어 있다. 케이블808의 다른 일단이 호이스팅 기구809에 연결되어 호이스팅 기구809가 후크807의 승강을 제어한다. 또한 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 밸런스 아암803 사이에 밸런스 아암용 풀 로드810이 설치되어 있고 밸런스 아암용 풀 로드810의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 밸런스 아암용 풀 로드810의 다른 일단이 밸런스 아암803에 고정 연결되어 있다. 상기 회전 타워801의 톱 부분 및 크레인 아암802 사이에 크레인 아암용 풀 로드811이 설치되어 있고 크레인 아암용 풀 로드811의 일단이 회전 타워801의 톱 부분에 고정 연결되어 있으며 크레인 아암용 풀 로드811의 다른 일단이 크레인 아암802에 고정 연결되어 있다. 밸런스 아암용 풀 로드810 및 크레인 아암용 풀 로드811은 크레인80의 구조안정성을 확보하고 크레인80의 기중하중을 제고한다.

도 32에 도시한 바와 같이 상기 타워 기둥1의 속에 리프트 시스템이 설치되어 있고 상기 리프트 시스템은 엘리베이터37이다. 상기 엘리베이터37는 리프트 카371 및 리프트 카용 승강기구372를 포함한다. 리프트 카371이 리프트 카용 승강기구372에 의해 승강동작을 진행한다.

상기 제1베어링4의 아우터 링, 제2베어링5의 아우터 링 및 제3베어링6의 아우터 링에 각각 제동장치(미도시)가 설치되어 있다.

상기 수직 풍력발전기의 운전과정은 크게 풍력발전기가 발전하는 단계, 발전기를 냉각하는 단계, 발전기가 전동기로서 시동하는 단계 및 수직 풍력발전기를 수리 및 검사하는 단계등 여러단계를 포함한다. 상기 각 단계의 작동원리는 다음과 같이 설명한다.

수직 풍력발전기의 발전과정중의 작동 원리는 아래와 같다. 블레이드3이 풍력의 추진에 따라 회전을 시작한다. 블레이드3이 회전하여 토크를 생성한다. 블레이드3에서 생성한 토크가 블레이드3의 상단을 통하여 제4플랜지10으로 전달하고 블레이드3의 하단을 통하여 제3플랜지9으로 전달한다. 이때 제3플랜지9 및 제4플랜지10이 블레이드3에 따라 함께 회전하고 제4플랜지10에 전달한 토크가 연결부재23을 통해 제3플랜지9으로 전달한다. 제3플랜지9가 제7플랜지13, 제2플랜지8 및 제6플랜지12를 순서에 따라 통과하여 토크를 브라킷201에 전달한다. 브라킷201는 회전자2022 및 여자기 회전자2032가 회전되도록 하고 회전자2022가 고정자2021을 따라 회전하게 하고 여자기 회전자2032가 여자기 고정자2031를 따라 회전하게 한다. 회전과정중 여자기 회전자2032의 여자기 회전자 와인딩이 교류 전류를 생성한 다음 회전정류장치161를 통하여 교류 전류를 직류 전류로 변환한 후 발전기 회전자2022의 와인딩으로 수송한다. 발전기 회전자 와인딩이 직류 전류를 인가한 후 자기장을 생성한다. 발전기 회전자2022의 회전작용으로 인해 발전기 회전자 와인딩이 사인적 분포에 접근한 자기장을 생성한다. 발전기 고정자2021상의 발전기 고정자 와인딩은 발전기 회전자 와인딩에 상대하여 자기장선을 자르는 동작을 하여 발전기 고정자 와인딩의 속에서 삼상교류전위를 감응하여 발전의 목적을 달성한다. 이 구조는 제3플랜지9, 제4플랜지10 및 연결부재23을 설치하였기에 블레이드3이 생성한 토크가 블레이드3의 하단을 거쳐 제3플랜지9에 전달할 뿐만 아니라 블레이드3의 상단을 거쳐 제4플랜지10에 전달하고 제4플랜지10이 연결부재23을 통하여 제3플랜지9에 전달한다. 이렇게 되면 블레이드3 상단 및 하단이 받는 힘의 크기를 평형시켰기에 블레이드3이 변형되기 어렵다. 그래서 블레이드3이 파손되기 어렵고 수직 풍력발전기의 사용수명을 제고하였다. 도6에 도시한 바와 같이 블레이드3이 회전과정중에서 풍력이 작은 경우에 블레이드의 제1끝103 및 블레이드의 제2끝104는 열린 상태에 있기에 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 크고 수직 풍력발전기의 공률이 크다. 도 7에 도시한 바와 같이 풍력이 커진 경우에 블레이드의 제1끝103이 제1운동장치의 작용하에서 제1가이드 레일 그룹을 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제1끝103이 수축된다. 동시에 블레이드의 제2끝104가 제2운동장치의 작용하에서 제2가이드 레일 그룹2를 따라 스켈레톤101의 방향상으로 운동하여 블레이드의 제2끝104가 수축된다. 이때 블레이드3의 윈드워드 사이드의 면적이 감소되기에 수직 풍력발전기의 공률이 자동적으로 조정된다. 이런 구조는 풍속과대로 인해 수직 풍력발전기의 공률이 과대하게 되어 실효되는 것을 방지할 수 있다.

냉각시스템의 작동 원리는 아래와 같다. 팬27이 동작하여 바람의 유동을 형성한다. 냉풍이 여자기 회전자2032, 여자기 고정자2031, 회전자2022 및 고정자2021의 덕트15를 거쳐 발전기의 하단에 도달하여 여자기 및 발전기를 냉각하는 작용을 한다. 이때 냉풍이 열풍으로 되어 배기고29를 거쳐 브라킷 덕트2013의 속에 진입한 후 여기서 아우터 브라킷2011을 통해 외부 공기와 열교환하여 바람중의 열풍이 냉풍으로 되게 한 다음 진기구33을 거쳐 냉각기25의 속에 진입한 후 여기서 바람을 진일보 냉각시키고 팬27을 통해 풍력발전기의 이너 챔버에 유입하여 내 순환을 형성한다. 고정자의 아우터 브라킷2011의 밖에는 팬 블레이드24가 설치되었고 또한 팬 블레이드24가 아우터 브라킷2011의 외벽에 기울어지게 설치되었기에, 브라킷201이 회전시 팬 블레이드24도 함께 회전한다. 이때 팬 블레이드24에 상하의 풍압차가 형성되어 발전기에 접근한 외부 공기가 고압에서 저압으로 유동하는 바람을 형성한다. 즉, 외부 순환을 형성한다. 이렇게 되면 내 순환중의 바람 유동이 외부와 열교환하는 효율을 제고할 수 있기에 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

외부냉각기34 및 냉각기25의 작동 원리는 아래와 같다. 외부냉각기34가 냉각액을 진액관35를 통해 냉각기25에 수송하고 냉각기25중에서 내 순환의 바람과 열교환을 한 다음 열수로 된 후 배액관36을 통해 외부냉각기34에 유입하여 냉각한다. 다음에 상기 과정이 계속 순환되어 냉각기25중에서 내 순환중의 바람의 냉각효과를 제고하여 발전기에 대한 냉각효과를 제고하였고 발전기의 사용수명도 제고하였다.

발전기가 전동기로서 시동하는 과정은 아래와 같다.

(1) 전동기가 시동한다, 도10에 도시한 바와 같이 풍력발전기가 낮은 풍속 또는 시동이 어려운 경우에 있어서, 여자기제어장치16과 파워그리드17이 차단되고, 여자기 고정자 와인딩중의 전류가 0으로 된다. 발전기가 전동모드하에서 운행하고 발전기 고정자 와이딩이 파워그리드17에 연결되며 파워그리드17이 양방향 주파수 컨버터15를 통해 교류 전류를 발전기 고정자 와이딩에 제공한다. 이때 고정자2021과 회전자2022의 에어 갭14의 속에 회전자기장이 생성되어 회전자기장과 발전기 회전자 와이딩 및 댐퍼 와인딩38이 상대운동을 생성한다. 발전기 회전자 와인딩이 자기장선을 절단하여 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 기전력을 생성하고 발전기 회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩이 닫긴 후 전기회전자 와인딩과 댐퍼 와인딩38의 속에 유도 전류가 생성되어, 회전전기장과 유도 전류가 상호작용하여 전자토크를 생성하여 발전기 회전자2022를 회전시켜 비동기 동작을 실현하였기에 풍력발전기의 낮은 풍속 또한 시동이 어려운 문제를 해결하였다. 발전기가 전동기로서 시동할 때 양방향 주파수 컨버터15의 수출공률을 조절하는 것을 통하여 전동기로서의 발전기의 회전속도를 조절한다.

(2) 전동기가 운행한다. 풍속이 커진 후 발전기의 회전속도가 시동 풍속에 도달하게 되면 먼저 발전기를 상기 전동기상태로 운행시키고 여자기 회전자2032를 회전시킨다. 여자기 회전자 와인딩중에 교류 전류를 감응해낸 후 회전정류장치161을 거쳐 정류한 후 직류 전류를 발전기 회전자 와인딩에 수송하여 발전기 고정자 와인딩이 삼상교류전류를 감응해 낸다. 이때 양방향 주파수 컨버터15를 제어하여 잠깐 운행을 정지시키고 발전기가 전동기작동상태에서 퇴출하여 블레이드3이 생성한 토크를 통해 브라킷201이 회전하도록 시동한다. 브라킷201은 발전기 회전자2022 및 여자기 회전자2032를 회전시켜 여자제어장치16을 다시 운행시키게 하고 발전기가 동기발전기로서 운행하기 시작한다. 전동기에서 발전기로 변환한 후, 양방향 주파수 컨버터15를 다시 운행시키게 하고 발전기 고정자 와인딩중의 삼상교류전류가 양방향 주파수 컨버터15를 통해 정류, 필터한다. 다음에 파워그리드17에 연결하여 발전기의 운행을 실행한다. 풍속이 변화될 때 발전기의 회전속도도 풍속에 따라 변화되고 따라서 발전기 고정자 와인딩중의 유도 전류의 주파수도 변화하게 된다. 이때 양방향 주파수 컨버터15의 동작 파라미터를 조절하여 수출한 주파수의 일치를 확보하고 가변속도-고정주파수로 운행하는 것을 실현하게 된다. 발전기가 발전상태로 운행될 때 여자제어장치16의 전류수출을 조절하는 것을 통해 발전기 회전자 와인딩이 얻은 여자전류를 조절하기에 발전기의 수출공률을 조절하는 것을 실현한다.

(3) 풍속이 일정범위를 초과하게 되면 여자제어장치16과 파워 그리드17 사이의 연결이 끊어지게 되고 양방향 주파수 컨버터15와 발전기 사이도 끊어지게 되어 발전시스템이 전력을 소모하지 않고 전력수출도 하지 않게 된다. 동시에 제동장치도 발전기의 회전속도를 한정할 수 있고 풍력발전기의 파손을 방지한다.

수직 풍력발전기의 수리 및 검사는 리프트 시스템과 크레인80을 통해 실현한다. 그의 실현과정은 아래와 같다. 조작자가 리프트 시스템을 통해 타워 기둥1중의 임의의 발전기 유닛2에 도달할 수 있고 크레인80에도 도달할 수 있다. 조작자는 크레인80의 후크807의 위에서 조작할 수 있다. 상기 후크807는 인홀 케이블808을 통해 호이스팅 기구809와 연결되어 있기에 후크807의 수직방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 가이드 레일806에 조중차805가 설치되어 있고 조중차805가 가이드 레일806에서 슬라이드할 수 있기에 후크807의 수평방향상에서의 위치를 조절할 수 있다. 회전 타워801이 360° 로 회전할 수 있기에 조작자가 수직 풍력발전기의 임의의 곳에서 수리와 검사를 할 수 있고 별도로 수리용 타워와 기타 대형설비를 세울 필요가 없기에 수리비용과 수리, 검사시간을 현저하게 절약할 수 있다.

Claims (17)

1. 타워 기둥, 한개 이상의 발전기 유닛과 두개 이상의 블레이드를 포함하는 수직 풍력발전기에 있어서,
   상기 타워 기둥의 중심축선이 수평면과 수직하게 되고;
   상기 발전기 유닛은 브라킷, 발전기와 여자기를 포함하고;
   상기 브라킷은 아우터 브라킷과 이너 브라킷을 포함하고;
   상기 발전기는 고정자와 회전자를 포함하고, 고정자가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있고, 회전자가 고정자의 밖에 설치되어 있으며, 이너 브라킷에 고정 설치되어 있고, 상기 고정자에 발전기 고정자 와인딩이 설치되어 있으며 회전자에 발전기 회전자 와인딩이 설치되어 있고;
   상기 여자기는 여자기 고정자와 여자기 회전자를 포함하고, 여자기 고정자가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며, 여자기 회전자가 여자기 고정자의 밖에 설치되어 있고, 또한 이너 브라킷에 고정 설치되어 있으며, 상기 여자기 고정자에 여자기 고정자 와인딩이 설치되어 있으며, 여자기 회전자에 여자기 회전자 와인딩이 설치되어 있고;
   상기 브라킷의 속에 여자기 제어장치 및 회전정류장치가 설치되어 있고, 발전기 고정자 와인딩이 여자기 제어장치를 통해 여자기 고정자 와인딩에 연결되어 있으며, 발전기 회전자 와인딩이 회전정류장치를 통해 여자기 회전자 와인딩에 연결되어 있고, 상기 발전기 고정자 와인딩에 양방향 주파수 컨버터가 연결되어 있으며, 양방향 주파수 컨버터의 다른 단이 파워 그리드에 연결되어 있고 또한 여자기 제어장치에 연결되어 있으며;
   상기 브라킷의 하단에 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않는 제1플랜지가 설치되어 있고, 제1플랜지의 하단에 제1베어링이 설치되어 있으며, 제1베어링의 아우터 링이 제1플랜지의 작은 단에 연결되어 있고, 제1베어링의 이너 링이 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며, 제1플랜지의 큰 단이 브라킷의 하단에 연결되어 있고;
   상기 브라킷의 상단에 상하양단의 절단면 크기가 일치되지 않는 제2플랜지가 설치되어 있고, 제2플랜지의 상단에 제2베어링을 설치되어 있으며, 제2베어링의 아우터 링이 제2플랜지의 작은 단에 연결되어 있고, 제2베어링의 이너 링이 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며, 제2플랜지의 큰 단이 브라킷의 상단에 연결되어 있고;
   상기 제2베어링의 상방에 제3베어링이 설치되어 있고, 제3베어링의 이너 링이 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며;
   상기 블레이드는 한 개 이상의 블레이드 유닛을 포함하고, 상기 블레이드 유닛의 절단면의 구조는 가운데가 크고 양단이 작은 올리브형으로 되어 있으며, 두개 작은 단중의 하나는 호 모양으로 되어 있고, 그 다른 단은 뾰족한 끝 모양으로 되어 있으며, 상기 블레이드 유닛은 스켈레톤 및 블레이드의 몸을 포함하고 블레이드의 몸이 스켈레톤에 설치되어 있으며, 블레이드 유닛의 반경 방향상의 블레이드의 몸의 일단에 블레이드의 제1끝이 설치되어 있고, 블레이드의 몸의 다른 단에 블레이드의 제2끝이 설치되어 있으며, 블레이드의 제1끝의 꼬리 부분은 상기 블레이드 유닛의 호 모양으로 되어 있고, 블레이드의 제2끝의 꼬리 부분은 상기 블레이드 유닛의 뾰족한 끝 모양으로 되어 있으며, 블레이드의 제1끝의 헤드 부분은 블레이드의 몸의 속으로 연장되어 있고, 블레이드의 제2끝의 헤드 부분은 블레이드의 몸의 속으로 연장되어 있으며, 상기 스켈레톤과 블레이드의 제1끝 사이에 블레이드의 제1끝을 블레이드 유닛의 반경 방향으로 운동시키는 제1운동장치가 설치되어 있고, 스켈레톤과 블레이드의 제2끝 사이에 블레이드의 제2끝을 블레이드 유닛의 반경 방향으로 운동시키는 제2운동장치가 설치되어 있으며, 상기 블레이드의 제1끝과 블레이드의 몸 사이에 제1가이드 레일 그룹이 설치되어 있고, 블레이드의 제2끝과 블레이드의 몸 사이에 제2가이드 레일 그룹이 설치되어 있으며, 상기 블레이드 유닛은 연결된 후에 호 모양으로 되어 있고, 상기 블레이드의 상단이 제3베어링의 아우터 링에 연결되어 있으며 블레이드의 상단이 제2베어링의 아우터 링에 연결되어 있고;
   상기 발전기 유닛에 냉각시스템이 설치되어 있고, 상기 냉각시스템은 팬 블레이드, 냉각기, 밀봉 플레이트와 팬을 포함하며, 상기 아우터 브라킷과 이너 브라킷 사이에 브라킷 덕트가 설치되어 있고, 상기 고정자, 회전자, 여자기 고정자 및 여자기 회전자에 덕트가 설치되어 있으며, 이너 브라킷의 하단부에 배기구가 설치되어 있고, 이너 브라킷의 상단부에 진기구가 설치되어 있으며, 브라킷 덕트, 배기구 및 진기구는 서로 상통되어 있고, 상기 팬 블레이드가 아우터 브라킷의 외벽에 기울어지게 설치되어 있고, 상기 밀봉 플레이트가 타워 기둥에 설치되어 있고 이너 브라킷 상단부의 속에 위치되어 있으며, 팬이 밀봉 플레이트에 설치되어 있고 냉각기가 팬의 상방에 위치되어 있으며;
   상기 타워 기둥의 톱 부분에 크레인이 설치되어 있고;
   상기 타워 기둥은 중공식 타워 기둥이고 타워 기둥의 속에 리프트 시스템이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 타워 기둥상의 제2플랜지의 상방에 제3플랜지가 설치되어 있고 제3플랜지가 제2플랜지에 연결되어 있으며, 상기 타워 기둥상의 제3플랜지의 상방에 제4플랜지가 설치되어 있고 제4플랜지가 상기 제3베어링의 아우터 링에 연결되어 있으며;
   상기 제3플랜지와 제4플랜지 사이에 토크를 전달하기 위한 연결부재가 설치되어 있고 연결부재의 상단이 제4플랜지에 연결되어 있으며 연결부재의 하단이 제3플랜지에 연결되어 있고;
   상기 블레이드의 상단이 제4플랜지에 연결되어 있고 블레이드의 하단이 제3플랜지에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 연결부재는 중공관이고 상기 중공관이 타워 기둥의 밖에 커버설치되어 있으며, 중공관의 상단이 제4플랜지에 연결되어 있고, 중공관의 하단이 제3플랜지와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 연결부재는 두 개 이상의 연결로드가 포함되어 있고, 상기 연결로드의 상단이 제4플랜지에 연결되어 있으며, 연결로드의 하단이 제3플랜지와 연결되어 있고, 상기 연결로드가 타워 기둥의 밖에 설치되어 있으며, 타워 기둥의 절단면과 동심하는 원주에 설치되어 있고, 상기 연결로드에 보강용 리브가 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 고정자의 하단면에 고정자 홀더가 설치되어 있고, 고정자 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며, 상기 여자기 고정자의 하단면에 여자기 고정자 홀더가 설치되어 있고, 여자기 고정자 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며, 상기 제1베어링의 이너 링의 하단면에 제1베어링 홀더가 설치되어 있고, 제1베어링 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며, 상기 제2베어링의 이너 링의 하단면에 제2베어링 홀더가 설치되어 있고, 제2베어링 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있으며, 상기 제3베어링의 이너 링의 하단면에 제3베어링 홀더가 설치되어 있고, 제3베어링 홀더가 타워 기둥에 고정 커버설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 회전자에 댐퍼 와인딩이 설치되어 있고, 댐퍼 와인딩은 엔드 링과 댐퍼바를 포함하며 댐퍼바가 엔드 링에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1플랜지는 송곳대형, 나팔형, "

   

   "자형 또는 계단형으로 되어 있고, 제2플랜지는 송곳대형, 나팔형, "

   

   "자형 또는 계단형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 브라킷과 제1플랜지 사이에 제5플랜지가 설치되어 있고 제5플랜지의 상단면이 브라킷에 연결되어 있으며, 제5플랜지의 하단면이 제1플랜지의 큰 단에 연결되어 있고, 상기 브라킷과 제2플랜지 사이에 제6플랜지가 설치되어 있고 제6플랜지의 상단면이 제2플랜지의 큰 단에 연결되어 있으며 제6플랜지의 하단면이 브라킷에 연결되어 있고, 상기 제2베어링의 아우터 링에 제7플랜지가 커버설치되어 있고 제7플랜지의 상단면이 제3플랜지에 연결되어 있으며, 제7플랜지의 하단면이 제2플랜지의 작은 단에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
9. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 블레이드의 하단과 제3플랜지 사이에 제8플랜지가 설치되어 있고, 블레이드의 상단과 제4플랜지 사이에 제9플랜지가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1운동장치는 제1액압시스템이고 제2운동장치는 제2액압시스템이며, 상기 제1액압시스템은 제1액압펌프, 제1액압 밸브, 제1액압관 및 제1액압 실린다를 포함하고, 상기 제1액압 실린다는 제1액압 실린다의 몸체, 제1피스톤, 제1피스톤 로드 및 제1밀봉장치를 포함하며, 상기 제1액압 실린다의 몸체가 제1피스톤 로드에 멀리 떨어져 있는 일단이 스켈레톤에 연결되어 있고 제1피스톤 로드가 제1액압 실린다의 몸체에 멀리 떨어져 있는 일단이 블레이드의 제1끝에 연결되어 있으며, 상기 제2액압시스템은 제2액압펌프, 제2액압 밸브, 제2액압관 및 제2액압 실린다를 포함하고, 상기 제2액압 실린다는 제2액압 실린다의 몸체, 제2피스톤, 제2피스톤 로드 및 제2밀봉장치를 포함하며, 상기 제2액압 실린다의 몸체가 제2피스톤 로드에 멀리 떨어져 있는 일단이 스켈레톤에 연결되어 있고 제2피스톤 로드가 제2액압 실린다의 몸체에 멀리 떨어져 있는 일단이 블레이드의 제2끝에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1운동장치는 제1공압시스템이고 제1공압시스템은 제1공기압축기 및 제1공압 실린다를 포함하며, 제1공압 실린다는 제1공압 실린다의 몸체, 제1공압 피스톤, 제1공압 피스톤 로드 및 제1공압 밀봉장치를 포함하고, 상기 제1공압 실린다의 몸체가 스켈레톤에 설치되어 있으며, 제1공압 피스톤 로드가 제1공압 실린다의 몸체에 멀리 떨어져 있는 일단이 블레이드의 제1끝에 연결되어 있고, 상기 제2운동장치는 제2공압시스템이고 제2공압시스템은 제2공기압축기 및 제2공압 실린다를 포함하며, 제2공압 실린다는 제2공압 실린다의 몸체, 제2공압 피스톤, 제2공압 피스톤 로드 및 제2공압 밀봉장치를 포함하고, 상기 제2공압 실린다의 몸체가 스켈레톤에 설치되어 있으며, 제2공압 피스톤 로드가 제2공압 실린다의 몸체에 멀리 떨어져 있는 일단이 블레이드의 제2끝에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1운동장치는 제1스크류 로드， 제1너트, 제1모터, 두개 이상의 제1선형 베어링 및 제1베어링 블록을 포함하고, 상기 제1베어링 블록이 블레이드의 몸에 설치되어 있고, 제1선형 베어링이 제1베어링 블록에 설치되어 있으며, 상기 제1너트가 블레이드의 제1끝에 설치되어 있고, 상기 제1스크류 로드의 일단이 제1모터와 연결하되어 있고, 제1스크류 로드가 제1너트와 인게이지되어 있으며상기 제1모터와 제1스크류 로드 사이에 제1커플러가 설치되어 있으며, 상기 제2운동장치는 제2스크류 로드， 제2너트, 제2모터, 두개 이상의 제2선형 베어링 및 제2베어링 블록을 포함하고, 상기 제2베어링 블록이 블레이드의 몸에 설치되어 있고 제2선형 베어링이 제2베어링 블록에 설치되어 있으며, 상기 제2너트가 블레이드의 제2끝에 설치되어 있고, 상기 제2스크류 로드의 일단이 제2모터와 연결되어 있고, 제2스크류 로드가 제2너트와 인게이지되어 있으며, 상기 제2모터와 제2스크류 로드 사이에 제2커플러가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드의 몸상의 블레이드의 제1끝에 접근한 제1단부에는 제1실스 트립이 설치되어 있고, 블레이드의 몸상의 블레이드의 제2끝에 접근한 제2단부에 제2실스 트립이 설치되어 있으며, 상기 스켈레톤과 블레이드의 몸 사이에 블레이드보강용 리브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
14. 제1항에 있어서,
    상기 냉각기에 외부냉각기가 연결되어 있고 외부냉각기가 타워 기둥의 속에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
15. 제1항에 있어서,
    상기 크레인은 회전 타워, 크레인 아암, 밸런스 아암, 밸런스 중량, 조중차, 차량운행기구，후크， 인홀 케이블， 호이스팅 기구 및 제어시스템을 포함하고;
    상기 회전 타워가 타워 기둥의 톱 부분에 설치되어 있고 크레인 아암 및 밸런스 아암이 회전 타워에 설치되어 있으며, 밸런스 중량이 밸런스 아암의 일단에 설치되어 있고, 차량운행기구가 크레인 아암에 설치되어 있으며 조중차가 차량운행기구에 설치되어 있고, 후크가 조중차의 하방에 설치되어 있으며 후크가 상기 인홀 케이블의 일단에 연결되어 있고 인홀 케이블의 다른 단이 호이스팅 기구에 연결되어 있으며;
    상기 차량운행기구는 크레인 아암에 설치되어 있는 가이드 레일이고 상기 조중차가 상기 가이드 레일에 설치되어 있으며;
    상기 회전 타워의 톱 부분 및 밸런스 아암 사이에 밸런스 아암용 풀 로드가 설치되어 있고, 밸런스 아암용 풀 로드의 일단이 회전 타워의 톱 부분에 고정연결되어 있으며, 밸런스 아암용 풀 로드의 다른 일단이 밸런스 아암에 고정연결되어 있고, 상기 회전 타워의 톱 부분 및 크레인 아암 사이에 크레인 아암용 풀 로드가 설치되어 있고, 크레인 아암용 풀 로드의 일단이 회전 타워의 톱 부분에 고정연결되어 있으며, 크레인 아암용 풀 로드의 다른 일단이 크레인 아암에 고정 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
16. 제1항에 있어서,
    상기 리프트 시스템은 엘리베이터이고, 상기 엘리베이터는 리프트 카 및 리프트 카용 승강기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 풍력발전기.
17. 삭제

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