KR101464354B1 - 풍력발전설비 - Google Patents

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KR101464354B1
KR101464354B1 KR1020137010310A KR20137010310A KR101464354B1 KR 101464354 B1 KR101464354 B1 KR 101464354B1 KR 1020137010310 A KR1020137010310 A KR 1020137010310A KR 20137010310 A KR20137010310 A KR 20137010310A KR 101464354 B1 KR101464354 B1 KR 101464354B1
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주빙 순
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절강 리닉스 모터 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명의 풍력발전설비에 있어서, 지지바에는 환형 팬 하우징이 고정되고, 상기 환형 팬 하우징 내에 고정자 어셈블리가 고정되며, 상기 고정자 어셈블리는 하나의 환형 고정자 안착판이 포함되고, 상기 환형 고정자 안착판에는 동심으로 분포되는 내부고정자링과 외부고정자링이 고정되며, 상기 내부고정자링 및 상기 외부고정자링의 사이는 환형 레일이 형성되고, 회전자 어셈블리와 상기 고정자 어셈블리는 동축으로 이루어지며, 주축은 상기 지지바에 연결된다. 상기 회전자 어셈블리는 회전자 고정프레임 및 상기 회전자 고정프레임의 원주에 균등하게 이격되는 회전자로 구성되며, 상기 회전자 고정프레임은 고정프레임 외부링 및 고정프레임 내부링으로 구성되고, 상기 고정프레임 외부링 및 상기 고정프레임 내부링의 사이에는 복수 개의 스포크형 구조의 팬고정부가 설치된다. 상기 팬고정부에는 팬이 고정되고, 상기 회전자는 축방향으로 상기 고정프레임 외부링에 돌출되어 고정되며, 상기 회전자의 자석강은 상기 내부고정자링 및 상기 외부고정자링의 사이의 환형 레일 내에 위치한다.

Description

풍력발전설비{WIND POWER GENERATION EQUIPMENT}
본 발명은 일종의 풍력발전설비에 관한 것이며, 풍력발전설비의 제조생산 분야에 속한다.
풍력자원은 무궁무진한 자원이며, 풍력자원을 이용하면 환경오염이 감소되고, 탄 및 석유 등의 에너지도 절약될 수 있다. 풍력발전 기술은 발전하므로 재생에너지의 원가를 상대적으로 낮출 수 있으며, 커다란 비전이 있다. 풍력발전기술은 활용될 수 있고, 공동관리로 운영할 수 있으며, 단독관리로 운영할 수도 있고, 또한 기타 에너지기술공정과 같이 운영할 수도 있다. 그러나 종래기술의 풍력발전설비의 팬과 회전자의 사이에는 통상적으로 회전축 또는 기어기구로 토크를 전달하므로 비교적으로 높은 풍속이어야만 가동시킬 수 있다. 일반적으로 풍속은 3.5m/s이며, 한정적인 장소에서만 적용할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 가동풍속이 낮고, 응용장소의 제한성이 작으며, 종래기술의 풍력발전기가 비교적으로 높은 풍속(보통 3.5m/s임)이어야만 기동시킬 수 있었던 적용장소에 대해 제한이 많은 문제를 해결할 수 있는 풍력발전설비를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하나의 지지바를 포함하되; 상기 지지바에는 환형 팬 하우징이 고정되고, 상기 환형 팬 하우징 내에 고정자 어셈블리가 고정되며, 상기 고정자 어셈블리는 하나의 환형 고정자 안착판이 포함되고, 상기 환형 고정자 안착판에는 동심으로 분포되는 내부고정자링과 외부고정자링이 고정되며, 상기 내부고정자링은 다수 개의 원주방향으로 균등하게 이격되는 내부고정자로 구성되고, 상기 외부고정자링은 다수 개의 원주방향으로 균등하게 이격되는 외부고정자로 구성되며, 상기 내부고정자링 및 상기 외부고정자링의 사이는 환형 레일이 형성되고; 회전자 어셈블리와 상기 고정자 어셈블리는 동축으로 이루어지며, 주축은 상기 지지바에 연결되며, 상기 회전자 어셈블리는 회전자 고정프레임 및 상기 회전자 고정프레임의 원주에 균등하게 이격되는 회전자로 구성되며, 상기 회전자 고정프레임은 고정프레임 외부링 및 고정프레임 내부링으로 구성되고, 상기 고정프레임 외부링 및 상기 고정프레임 내부링의 사이에는 복수 개의 스포크형 구조의 팬고정부가 설치되며, 상기 팬고정부에는 팬이 고정되고, 상기 회전자는 축방향으로 상기 고정프레임 외부링에 돌출되어 고정되며, 상기 회전자의 자석강은 상기 내부고정자링 및 상기 외부고정자링의 사이의 환형 레일 내에 위치한다.
따라서, 상기 회전자는 직접 상기 고정프레임 외부링에 고정되므로, 상기 자석강 및 상기 팬은 동시에 회전할 수 있게 되며, 아주 작은 풍속만 있어도 가동이 가능하고, 최소가동풍속은 0.2m/s이며, 응용범위가 매우 넓고, 가정에도 응용할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 다수 개의 내부고정자를 이용하여 상기 내부 고정자링을 구성하고, 상기 다수 개의 외부고정자를 이용하여 상기 외부 고정자링을 구성하며, 상기 내부 고정자링 및 상기 외부 고정자링의 사이에는 상기 회전자가 회전할 수 있게 하는 환형 레일이 형성되므로, 팬을 구동시키는 풍력에너지를 전기에너지로 변환시켜 변환효율도 매우 높다.
바람직하게는, 상기 팬은 상기 고정프레임 외부링으로부터 상기 고정프레임 내부링에 걸쳐 순서대로 장착되는 제 1 팬유닛과 제 2 팬유닛, 제 3 팬유닛으로 구성되며, 상기 제 2 팬유닛의 너비는 상기 제 1 팬유닛의 너비보다 크고, 제 3 팬유닛의 너비는 제 2 팬유닛의 넓이보다 크다. 따라서, 상기 회전자 어셈블리는 상기 고정프레임 외부링으로부터 상기 고정프레임 내부링까지 각 부위에 균등한 외력을 받을 수 있으며, 설비를 더 안정하게 운전할 수 있게 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 팬유닛의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정프레임의 축선 간의 각도는 상기 제 2 팬유닛의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정프레임의 축선 간의 각도보다 작고, 상기 제 2 팬유닛의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정 프레임의 축선 간의 각도는 상기 제 3 팬유닛의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정 프레임의 축선 간의 각도보다 작다. 따라서, 상기 회전자 고정 프레임의 전면에서 작용한 바람이 상기 제 1 팬유닛과 마찰을 일으키며 그 일부가 상기 제 1팬유닛보다 후방에 장착된 상기 제 2 팬유닛를 향한 방향으로 이동하게 되고, 상기 제 2 팬유닛과 마찰을 일으킨 바람의 일부가 상기 제 2팬유닛보다 후방에 장착된 상기 제 3 팬유닛을 향한 방향으로 이동하며 여러 차례 재이용되므로 가동 풍속을 낮출 수 있다.
바람직하게는, 상기 환형 팬 하우징의 후단의 테두리에는 두 개의 좌우로 대칭되는 테일피스가 설치되며, 상기 테일피스는 상기 환형 팬 하우징의 테두리로부터 후방을 향해 외부로 연장되고, 상기 테일피스의 단면은 호형으로 이루어진다. 따라서, 상기 환형 팬 하우징의 후단의 테두리에는 두 개의 좌우로 대칭되는 테일피스가 설치되므로 자동으로 상기 회전자 어셈블리의 방향을 조절할 수 있고, 상기 회전자 어셈블리를 계속 바람이 오는 방향을 향하게 한다. 또한, 상기 테일피스는 상기 환형 팬 하우징의 테두리로부터 후방을 향해 외부로 연장되고, 상기 테일피스의 단면은 호형으로 이루어지므로 바람이 테일피스에 의해 더 쉽게 회전자 어셈블리의 방향을 조절할 수 있다.
바람직하게는, 상기 지지바에는 십자형의 지지프레임이 고정되고, 상기 환형고정자 안착판의 후단면은 상기 십자형 지지프레임과 고정되므로 고정자 어셈블리를 더 안정되게 고정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 환형 팬 하우징의 전단에는 환형원추대면이 형성되고, 상기 회전자 프레임의 고정프레임 외부링은 상기 환형원추대면의 후측에 위치한다. 따라서, 한편으로 회전자에 대해 방수역할을 할 수 있으며, 또 다른 한편으로 바람을 모을 수 있는 역할도 있고, 바람이 집중적으로 팬에 작용하는 것을 돕는다.
바람직하게는, 상기 내부고정자 및 상기 외부고정자는 각각 하나의 납작한 박스체와 뚜껑체이 포함되고, 상기 박스체와 뚜껑체의 사이는 밀폐되어 연결되고, 상기 박스체와 상기 뚜껑체를 구성하는 밀폐공간 내에는 코일프레임 및 상기 코일프레임에 권취되는 코일권선이 설치되며, 상기 박스체와 상기 뚜껑체에는 각각 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부가 형성되고, 상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부는 상기 내부고정자 또는 상기 외부고정자를 상기 고정자 안착판에 고정하기 위한 안착부로 사용되며, 상기 안착부와 상기 고정자 안착판이 결합하는 일측에는 상기 코일권선과 연결되는 회로판이 설치된다. 따라서, 상기 코일프레임 및 상기 코일권선을 상기 밀폐된 박스체와 뚜껑체 내에 설치하는 것은 상기 코일권선에 대해 방수역할을 할 수 있는 것이며, 상기 박스체와 상기 뚜껑체의 사이는 초음파 용접밀폐로 고정된다. 상기 내부 고정자 또는 외부고정자는 상기 고정자 안착판에 고정된 후에, 고정자 및 고정자 안착판의 사이의 회로연결이 이루어질 수 있으므로 안착 및 설치하기 매우 편리하다.
바람직하게는, 상기 제 1돌출부와 상기 박스체의 사이는 보강지지판이 설치된다. 따라서, 안착부 및 박스체의 연결을 더 안정하게 하며, 고정자를 고정자 안착판에 안정되게 안착하는 것을 보강할 수 있다.
상술한 본 발명의 풍력발전설비에 따르면, 본 발명은 가동풍속이 낮고 응용장소에 대한 제한성이 낮은 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 전측사시도;
도 2는 본 발명의 일실시예의 후측사시도;
도 3은 본 발명의 일실시예의 정면도;
도 4는 도 3의 A-A 단면도;
도 5는 본 발명의 고정자 어셈블리의 일실시예의 사시도;
도 6은 본 발명의 내부 고정자 및 외부 고정자의 일실시예의 사시도;
도 7은 본 발명의 회전자 어셈블리의 일실시예의 구조도;
도 8은 본 발명의 회전 어셈블리의 일실시예의 측면도;
도 9는 도 5의 B부분의 확대도.
최적 실시예:
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 지지바(21)에는 환형 팬 하우징(22)이 고정되고, 상기 환형 팬 하우징(22)의 전단에는 환형원추대면(23)이 형성되며, 상기 환형 팬 하우징(22)의 후단의 테두리에는 두 개의 좌우 대칭되어 분포되는 테일피스(24)가 설치된다. 상기 테일피스(24)는 상기 환형 팬 하우징(22)의 테두리로부터 후방을 향해 외부로 연장되며, 상기 테일피스(24)의 단면은 호형으로 이루어진다.
상기 환형 팬 하우징(22) 내에 고정자 어셈블리(25)가 고정되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정자 어셈블리(25)는 하나의 환형 고정자 안착판(26)을 포함하고, 상기 지지바(21)의 상단에는 십자형의 지지프레임(46)이 고정된다. 상기 환형 고정자 안착판(26)의 후단면은 상기 십자형 지지프레임(46)에 고정된다.
상기 환형 고정자 안착판(26)에는 동심으로 분포되는 내부고정자링(27)과 외부고정자링(28)이 고정되며, 상기 내부고정자링(27)은 68개의 원주방향으로 균등하게 이격되는 내부고정자(29)로 구성되고, 상기 외부고정자링(28)은 68개의 원주방향으로 균등하게 이격되는 외부고정자(30)로 구성되며, 상기 내부고정자링(27) 및 상기 외부고정자링(28)의 사이는 환형 레일(31)이 형성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 내부고정자(29) 및 상기 외부고정자(30)는 각각 하나의 납작한 박스체(32)와 뚜껑체(33)가 포함되고, 상기 박스체(32)와 뚜껑체(33)의 사이는 초음파 용접으로 밀폐되어 연결되고, 상기 박스체(32)와 상기 뚜껑체(33)가 구성되는 밀폐공간 내에는 코일프레임 및 상기 코일프레임에 권취되는 코일권선(미도시)이 설치되며, 상기 박스체(32)와 상기 뚜껑체(33)에는 각각 제 1 돌출부(34) 및 제 2 돌출부(35)가 형성되고, 상기 제 1 돌출부(34) 및 상기 제 2 돌출부(35)는 상기 내부고정자(29) 또는 상기 외부고정자(30)를 상기 고정자 안착판(26)에 고정하기 위한 안착부(36)로 사용되며, 상기 안착부(36)와 상기 고정자 안착판(26)이 결합하는 일측에는 상기 코일권선과 연결되는 회로판(미도시)이 설치된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 회전자 어셈블리(37)와 상기 고정자 어셈블리(25)는 동축으로 이루어지며, 주축은 상기 지지바(21)에 연결되며, 상기 회전자 어셈블리(37)는 회전자 고정프레임(38) 및 상기 회전자 고정프레임(38)의 원주에 균등하게 이격되는 6개의 회전자(39)로 구성되며, 상기 회전자 고정프레임(38)은 고정프레임 외부링(40) 및 고정프레임 내부링(41)으로 구성되고, 상기 고정프레임 외부링(40) 및 상기 고정프레임 내부링(41)의 사이에는 15개의 스포크형 구조의 팬고정부(42)가 설치된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전자(39)는 축방향으로 상기 고정프레임 외부링(40)에 돌출되어 고정되며, 상기 회전자(39)의 자석강(45)은 상기 내부고정자링(27) 및 상기 외부고정자링(28)의 사이의 환형 레일(31) 내에 위치한다(도 9 참고).
상기 팬고정부(42)에는 팬(44)이 고정된다. 각각의 상기 팬(44)은 상기 고정프레임 외부링(40)으로부터 상기 고정프레임 내부링(41)에 걸쳐 순서대로 설치된 제 1 팬유닛(441)과 제 2 팬유닛(442), 제 3 팬유닛(443)으로 구성되며, 상기 제 1 팬유닛(441)에서 상기 제 3 팬유닛(443)의 방향으로 이동할수록 그 너비가 점점 커진다. 즉 상기 제 2 팬유닛(442)의 너비는 상기 제 1 팬유닛(441)의 너비보다 크고, 상기 제 3 팬유닛(443)의 너비는 상기 제 2 팬유닛(442)의 너비보다 크다.
상기 고정프레임 외부링(40)은 상기 환형원추대면(23)의 후측에 위치한다. 상기 제 1 팬유닛(441)의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정프레임(38)의 축선 간의 각도는 상기 제 2 팬유닛(442)의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정프레임(38)의 축선 간의 각도보다 작고, 상기 제 2 팬유닛(442)의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정 프레임(38)의 축선 간의 각도는 상기 제 3 팬유닛(443)의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정 프레임(38)의 축선 간의 각도보다 작다. 따라서, 상기 회전자 고정 프레임(38)의 전면에서 후면을 향해 작용한 바람이 상기 제 1 팬유닛(441)과 마찰을 일으키며 그 일부가 상기 제 1팬유닛(441)의 측면 후방에 장착된 상기 제 2 팬유닛(442)를 향한 방향으로 이동하게 되고, 상기 제 2 팬유닛(442)과 마찰을 일으킨 바람의 일부가 상기 제 2팬유닛(442)의 측면 후방에 장착된 상기 제 3 팬유닛(443)을 향한 방향으로 이동하며 여러 차례 재이용되므로 가동 풍속을 낮출 수 있다.

Claims (8)

  1. 하나의 지지바를 포함하되;
    상기 지지바에는 환형 팬 하우징이 고정되고, 상기 환형 팬 하우징 내에 고정자 어셈블리가 고정되며, 상기 고정자 어셈블리는 하나의 환형 고정자 안착판이 포함되고, 상기 환형 고정자 안착판에는 동심으로 분포되는 내부고정자링과 외부고정자링이 고정되며, 상기 내부고정자링은 다수 개의 원주방향으로 균등하게 이격되는 내부고정자로 구성되고, 상기 외부고정자링은 다수 개의 원주방향으로 균등하게 이격되는 외부고정자로 구성되며, 상기 내부고정자링 및 상기 외부고정자링의 사이는 환형 레일이 형성되고;
    회전자 어셈블리와 상기 고정자 어셈블리는 동축으로 이루어지며, 주축은 상기 지지바에 연결되며, 상기 회전자 어셈블리는 회전자 고정프레임 및 상기 회전자 고정프레임의 원주에 균등하게 이격되는 회전자로 구성되며, 상기 회전자 고정프레임은 고정프레임 외부링 및 고정프레임 내부링으로 구성되고, 상기 고정프레임 외부링 및 상기 고정프레임 내부링의 사이에는 복수 개의 스포크형 구조의 팬고정부가 설치되며, 상기 팬고정부에는 팬이 고정되고, 상기 회전자는 축방향으로 상기 고정프레임 외부링에 돌출되어 고정되며, 상기 회전자의 자석강은 상기 내부고정자링 및 상기 외부고정자링의 사이의 환형 레일 내에 위치하며;
    상기 팬은 상기 고정프레임 외부링으로부터 상기 고정프레임 내부링에 걸쳐 순서대로 장착되는 제 1 팬유닛과 제 2 팬유닛, 제 3 팬유닛으로 구성되며, 상기 제 2 팬유닛의 너비는 상기 제 1 팬유닛의 너비보다 크고, 제 3 팬유닛의 너비는 제 2 팬유닛의 넓이보다 넓으며;
    상기 제 1 팬유닛의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정프레임의 축선 간의 각도는 상기 제 2 팬유닛의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정프레임의 축선 간의 각도보다 작고, 상기 제 2 팬유닛의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정 프레임의 축선 간의 각도는 상기 제 3 팬유닛의 너비방향을 향한 선과 상기 회전자 고정 프레임의 축선 간의 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 풍력발전설비.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 환형 팬 하우징의 후단의 테두리에는 두 개의 좌우로 대칭되는 테일피스가 설치되며, 상기 테일피스는 상기 환형 팬 하우징의 테두리로부터 후방을 향해 외부로 연장되고, 상기 테일피스의 단면은 호형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전설비.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 지지바에는 십자형의 지지프레임이 고정되고, 상기 환형고정자 안착판의 후단면은 상기 십자형 지지프레임과 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전설비.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 환형 팬 하우징의 전단에는 환형원추대면이 형성되고, 상기 회전자 프레임의 고정프레임 외부링은 상기 환형원추대면의 후측에 위치하는 것을 특징으로 하는 풍력발전설비
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 내부고정자 및 상기 외부고정자는 각각 하나의 납작한 박스체와 뚜껑체가 포함되고, 상기 박스체와 뚜껑체의 사이는 밀폐되어 연결되고, 상기 박스체와 상기 뚜껑체가 구성되는 밀폐공간 내에는 코일프레임 및 상기 코일프레임에 권취되는 코일권선이 설치되며, 상기 박스체와 상기 뚜껑체에는 각각 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부가 형성되고, 상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부는 상기 내부고정자 또는 상기 외부고정자를 상기 고정자 안착판에 고정하기 위한 안착부로 사용되며, 상기 안착부와 상기 고정자 안착판이 결합하는 일측에는 상기 코일권선과 연결되는 회로판이 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전설비.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1돌출부와 상기 박스체의 사이는 보강지지판이 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전설비.
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