KR101548628B1

KR101548628B1 - 풍력발전기용 수직축형 풍차장치

Info

Publication number: KR101548628B1
Application number: KR1020140054147A
Authority: KR
Inventors: 이수송
Original assignee: 이수송
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2015-08-31

Abstract

본 발명은 풍력발전기의 수직축형 풍차장치에 관한 것으로서, 다수의 강관 파이프로 연결된 타워(10)를 두고 타워(10)의 상부에 전력 생산이 이루어지는 수직축형 풍차장치(A)를 구성하되, 수직축형 풍차장치(A)는 타워(10)의 상부에 다수 개의 블레이드(20)와 연결되어 회전하는 회전축(32)과 회전축(32)으로부터 다수의 기어들이 맞물려 증속되는 기어박스(40)와 발전기(50)를 타워(10)의 외측에 노출되게 구성하고, 상기 다수 개의 블레이드(20)는 회전축(32)으로부터 수평으로 설치된 각 블레이드 고정대(36a)와 결합하여 회전하되 블레이드 고정대(36a)는 회전축(32)에 고정되는 연결브라켓(34), 상부 로터(36), 하부 로터(38)로부터 연결되는 상부 지지대(34a)와 하부 지지대(38a)에 의해 견고히 지지하도록 한 것이다.
또한 본 발명의 회전축(32)은 기어박스(40) 내에 장착되는 주기어(42)가 결합된 로터축(14)과 결합하되, 상기 주기어(42)와 발전기(50)를 작동시키는 발전기기어(46) 사이에 증속기어(44)를 결합하여 서로 연동하에 발전기기어(46)가 증속되게 구성하면서 발전기(50)는 극수에 따라 용량이 달리하는 동기발전기로서 10~50Kw의 다양한 용량의 발전기를 기어들 간의 증속비율에 맞추어 탈부착하여 사용할 수 있도록 한 것이다.

Description

풍력발전기용 수직축형 풍차장치{APPARATUS OF VERTICAL AXIS WINDMILL FOR WIND TURBINE}

본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로서, 특히 타워의 상부에 설치되어 낮은 풍속에도 수직축 블레이드의 회전이 원활하면서 견고하도록 하고, 타워에 증속된 기어들와 다양한 용량의 발전기 사용이 가능하면서 설치 및 교체가 용이하며 태풍 등에도 안전하게 제어하여 사용할 수 있도록 한 풍력발전기용 수직축형 풍차장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전은 태양에너지와 같은 자연 에너지로서 석탄이나 천연가스 등 화석에너지가 대기오염 물질과 온실가스를 방출하는 것과 달리 오염물질을 방출하지 않는 대표적인 환경 친화적 청정에너지이다. 이러한 풍력발전은 최근 진보를 거듭하여 기기의 신뢰성이 향상되었고, 자연에너지를 이용한 발전시스템으로서 그 우위성이 더욱 높아지고 있다. 전 세계적으로 풍력발전 수요는 계속 증가하고 있으며, 향후 세계적으로도 풍력발전장치의 건설이 더욱 활발해질 것으로 예상되고 있다.

이에 현재 우리나라의 풍력발전은 주로 대기업에 의하여 정책적으로 추진되어 왔으나, 앞으로는 일반가정이나 중형의 산업현장, 공장 등에서도 소형 풍력발전기를 직접 설치하여 자가발전을 통해 에너지 절약효과를 가지도록 추진하고 있는 상황이다.

한편 풍력발전기는 회전축 방향에 따라 수평축 풍력발전기(Horizontal Axis Wind Turbine)와 수직축 풍력발전기(Vertical Axis Wind Turbine)로 구분된다.

수평축 풍력발전기는 블레이드의 회전축이 지면에 대해 수평으로 회전하는 방식으로 바람의 양력을 이용함에, 발전효율은 높으나 바람이 부는 방향에 따라 블레이드의 방향을 바꾸어 주어야 하고 바람의 세기에 따라 회전날개의 각도를 바꾸어 주어야 하므로 장치의 구조가 복잡하며, 풍속이 불규칙하면 풍속에 따르는 모터의 회전속도와 그 회전속도에 대응하는 유도전류의 세기가 수시로 변하게 되므로 유도전류를 이용하는 전기의 생산과 공급이 안정적이지 못하다는 문제가 있다.

반면 수직축 풍력발전기는 블레이드 회전축이 지면에 대해 수직으로 회전하는 방식으로 바람의 항력을 이용함에, 바람의 방향에 관계없이 운전되는 특징적 장점이 있어 사막이나 평원에 주로 많이 설치되어 이용되고 있으며 또 바람추적장치가 필요 없고 초기 건설비용이나 유지보수비용이 적게 들고 낮은 바람의 항력을 이용하여 약한 바람에도 전력생산이 가능하다. 하지만 수직축 풍력발전기는 수평축 풍력발전기에 비해서 효율이 많이 떨어지는 단점이 있다.

상기와 같이 수평축 풍력발전기와 수직축 풍력발전기는 각자마다 장단점이 있으므로 각 발전기의 단점을 최소화하는 나름 대로의 노력이 강구되고 있는 실정이다.

그러므로 우리나라처럼 기후변화가 심해 풍속이 일정하지 않고 계절풍의 영향으로 바람의 방향이 일정하지 않은 지형적 특성과 함께 일반가정에서나 공장 등에서도 자가발전을 통해 전력을 공급받기 위해서는 소형의 수직축 풍력발전기가 가장 적합하다고 볼 수 있다.

하지만 종래의 수직축 풍력발전기의 경우에는 바람의 양력을 이용하는 방식인 다리우스형(darrieus type)과 바람의 항력을 이용하는 서보니우스형(savonious type)이 있다.

다리우스형 경우는 비행기 날개(익형)의 형상으로 이루어진 것으로서, 풍향에 무관하게 회전할 수 있고, 풍속이상의 높은 주속을 얻을 수 있는 장점이 있다. 그러나 바람의 양력을 이용하므로 발전기의 출력이 약하고 초기에 스스로 기동하지 못하여 보조 회전동력장치가 필요하다는 단점이 있다.

사보니우스형의 경우는 반 원통형의 날개를 회전축에 설치한 것으로, 공기역학적으로 바람의 항력을 이용하므로 토크 변동이 작고 회전이 부드럽지만 회전속도가 바람의 속도보다는 높을 수 없으므로 회전축의 회전수에 제한을 받음으로 전력생산 효율이 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 상기한 다리우스형 및 사보니우스형의 수직축 풍력발전기의 단점인 낮은 효율 등을 보완하기 위해 예를 들면, 블레이드의 설계나 구조 또는 조립방식 등을 개선하거나, 지지구조물과 블레이드를 부착하는 방식을 개선하기도 하며, 블레이드의 피치 각 제어시스템을 개선하여 블레이드의 각속도를 일정하게 하는 등의 수직축 풍력발전기가 다양하게 개발되고 있다.

이에 수직축 풍력발전기의 개선 일 예로서는 국내특허 제10-0490683호 “수직축 풍력발전장치”, 국내특허 제10-0912430호 “풍력발전기용 수직축 풍차장치”및 국내특허 제10-0934617호 “수직형 풍력발전기의 체결구조”가 개시되어 있다.

그러나 국내특허 제10-0490683호 “수직축 풍력발전장치”의 경우 블레이드의 피치각이 정현적으로 변화함으로써 고효율의 성능을 일정하게 낼 수 있도록 개시하고 있으나, 그 구조상 설치하는데 큰 면적을 필요로 하므로 설치 비용이 많이 들고 자연 경관도 훼손할 수가 있으며 지면에 설치 사용함으로 인하여 풍속이 약한 우리나라의 지형상 풍속을 제대로 받지 못하므로 전력을 생산하는데 효율이 떨어지는 문제점이 있다 할 것이다.

또한 국내특허 제10-0912430호 “풍력발전기용 수직축 풍차장치”및 국내특허 제10-0934617호 “수직형 풍력발전기의 체결구조”의 경우 타워의 상부에 블레이드를 장착하여 지면보다는 지상에서 풍속 영향을 많이 받도록 하고 있으나, 회전축으로부터 회전하는 블레이드의 결합이 견고하지 못하고 발전기를 타워의 지주 내에 장착 사용함에 다양한 용량의 발전기 사용이 불과하고 블레이드의 회전에 따른 발전기로 전달하는 증속 능력이 떨어지므로 전기효율이 낮아 이를 전기적으로 승압하여 사용해야함으로 가정이나 공장 등에서 바로 사용할 수가 없으므로 효율성이 떨어지는 단점이 있는 것이다.

또한 타워의 상단에 나셀 기어장치의 회전체가 블레이드와 바로 연결하도록 구성되어 있어 회전시 하중을 많이 받으므로 인해 마모가 쉽게 일어나므로 회전이 안정적이지 못하고 진동과 함께 소음이 많이 발생하며 차후 수리 및 교체에 따른 관리하기에도 상당히 불편함이 있는 것입니다.

그러므로 우리나라의 지형적 풍속에 적합하면서도 내구성이 강하고 가정이나 중형의 산업현장, 공장 등에서 최소한의 제작비용으로 자체의 자가발전에 의한 전력을 이용하여 실용화할 수 할 수 있으며 태풍 등에도 안전하게 견딜 수 있는 풍력발전장치가 요망된다.

국내등록특허 제10-0490683호 “수직축 풍력발전장치” 국내등록특허 제10-0912430호 “풍력발전기용 수직축 풍차장치” 국내등록특허 제10-0934617호 “수직형 풍력발전기의 체결구조”

따라서 본 발명의 목적은 항력을 이용하여 전력을 생산하는 수직축형 풍차장치를 구현함에, 수직축 블레이드를 반원형으로서 낮은 풍속에도 항력에 의해 회전이 원활하면서 타워의 상부에 블레이드를 견고히 결합하여 보다 안정적으로 사용할 수 있는 풍력발전기용 수직축형 풍차장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 타워의 상부에 블레이드와 연결된 회전축을 다수의 기어로 증속시켜 낮은 속도에도 발전기에 정상적으로 전력생산이 가능하도록 하면서 소음공해를 최소화하고, 타워의 외측에 기어박스와 발전기를 장착하여 수리 및 교체가 용이하도록 하는 풍력발전기용 수직축형 풍차장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 소형의 풍력발전기이지만 강한 풍속이나 태풍 등에도 발전기의 과부하를 제어하여 안전하도록 하면서 각 지역별의 풍량에 맞추어 극수를 달리하는 다양한 용량의 발전기의 탈부착 사용이 가능하여 중형 발전기의 효율을 가지므로 일반가정이나 중형의 산업현장, 공장 등에서 일반전기와 다름없이 전력을 생산하여 사용할 수가 있도록 하는 풍력발전기용 수직축형 풍차장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적에 따라 본 발명은, 수직축 풍력발전기에 있어서, 다수의 강관 파이프로 연결된 타워(10)를 두고 타워(10)의 상부에 전력 생산이 이루어지는 수직축형 풍차장치(A)를 구성하되, 수직축형 풍차장치(A)는 타워(10)의 상부에 다수 개의 블레이드(20)와 연결되어 회전하는 회전축(32)과 회전축(32)으로부터 다수의 기어들이 맞물려 증속되는 기어박스(40)와 발전기(50)를 타워(10)의 외측에 노출되게 구성하고, 상기 다수 개의 블레이드(20)는 회전축(32)으로부터 수평으로 설치된 각 블레이드 고정대(36a)와 결합하여 회전하되 블레이드 고정대(36a)는 회전축(32)에 고정되는 연결브라켓(34), 상부 로터(36), 하부 로터(38)로부터 연결되는 상부 지지대(34a)와 하부 지지대(38a)에 의해 견고히 지지하도록 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 회전축(32)은 기어박스(40) 내에 장착되는 주기어(42)가 결합된 로터축(14)과 결합하되, 상기 주기어(42)와 발전기(50)를 작동시키는 발전기기어(46) 사이에 증속기어(44)를 결합하여 서로 연동하에 발전기기어(46)가 증속되게 구성하면서 발전기(50)는 극수에 따라 용량이 달리하는 동기발전기로서 10~50Kw의 다양한 용량의 발전기를 기어들 간의 증속비율에 맞추어 탈부착하여 사용할 수 있도록 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 수직축형 풍차장치로서 블레이드를 반원형의 사다리꼴로 형성하여 견고하면서 풍향 및 풍량를 어느 방향에서도 받을 수 있어 낮은 풍속에도 시동이 가능하고, 블레이드의 회전으로 회전축과 연결된 다수의 기어들의 증속변환에 맞추어 다양한 용량의 발전기를 탈부착하여 정격출력에 의한 전력생산이 이루어지므로 이를 일반가정이나 공장 등에서 일반전기와 다름없이 사용할 수 있는 장점이 있는 것이다.

또한 본 발명은 블레이드의 회전속도가 풍속보다 빠르지 않아서 바람을 거스리는 소리가 나지 않으므로 공기역학적 소음과 기계적 소음을 획기적으로 줄일 수 있으며 빠르게 회전할 수 없지만 반원형 블레이드가 항력을 안는 면적이 넓게 되어 강한 토크를 발생하여 강한 토크는 증속된 기어들에 의해 빠른 회전으로 변환시켜주므로 발전기에서의 높은 출력을 얻게 해준다.

또한 본 발명의 수직축형 풍차장치는 모든 구조적 원리나 모양을 최적으로 단순화하여 제작이 용이하고 고장율을 줄여 운용비를 절감하며 효율적인 발전장치를 제공하게 되며, 설치면적을 적게 가지므로 가정이나 공장 등에도 설치 사용하기가 용이한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수직축형 풍차장치의 전체 사시구성도,
도 2는 도 1에서 수직축 풍차장치의 요부 사시구성도,
도 3은 본 발명의 블레이드와 회전체의 정면구성도,
도 4는 본 발명 기어박스에 장착된 기어들의 단면구성도,
도 5는 도 4에서의 기어들의 평면구성도,
도 6은 본 발명 블레이드의 사시구성도,
도 7은 본 발명 블레이드에 항력이 작용하는 단면구성도,
도 8은 본 발명 블레이드의 다른 실시 예를 보여주는 평면구성도.

본 발명의 수직축형 풍차장치는 우리나라의 지역별 풍량과 풍향에 관계없이 항력에 의해 전력을 생산하는 풍력발전기로서, 태풍이나 강한 풍속에도 견딜 수 있도록 내구성을 강화하며 낮은 풍속에도 초기시동과 함께 기어들 간의 증속으로 발전기로부터 정격출력에 의한 전력을 생산이 이루어지도록 회전이 원활하도록 하고, 일반 가정이나 중형의 산업현장, 공장 등에서 일반전기와 다름없이 전력을 사용할 수 있도록 다양한 용량의 발전기를 증속시키는 기어들에 맞추어 용이하게 탈부착하여 사용할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 기존의 수평축 풍력발전기에서 발생하는 공기역학적 소음과 기계적 소음을 획기적으로 줄일 수 있도록 하면서 풍향에 따라 구동시키는 요구동장치가 필요 없으므로 가격, 경제적인 측면에서 우월하면서 모든 구조적 원리나 모양을 최적으로 단순화하여 제작이 용이하고 차후 부품 수리 및 교체에 따른 관리가 용이하도록 함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수직축형 풍차장치의 전체 사시구성도이고, 도 2는 도 1에서 수직축 풍차장치의 요부 사시구성도이며, 도 3은 본 발명의 블레이드와 회전체의 정면구성도이다.

본 발명의 수직축형 풍차장치(A)는 바람의 항력으로 회전하여 발전하도록 지상에 설치하여 풍향이나 낮은 풍속에도 시동이 이루어지도록 일정높이의 타워(10) 상부에 장착하되, 타워(10)는 길이 6미터의 강관 파이프로서 3개를 연결하여 타워(10)의 높이가 18미터로 형성하여 지면으로부터 낮거나 높지 않도록 해줌으로써 지상에서의 블레이드(20)가 항력 바람을 잘 받도록 하며 타워(10)의 상부에 설치되는 발전 회전체(30)를 크레인을 이용하여 설치 및 수리작업시에 전혀 무리가 없는 가장 이상적인 높이로서 구성한다.

그리고 타워(10)를 지면에 설치시 타워(10)의 상부로부터 지면에 이르기까지 3~4개의 강연선(미도시)를 3방지선 및 4방지선으로 고정 설치하여 바람의 어느 방향으로 불더라도 풍향이나 풍력에 대해 타워(10)를 안전하게 잡아 줄 수 있도록 구성됨을 밝혀둔다.

또한 타워(10)가 강관 파이프로 이루어지므로 기존 격자씩 타워처럼 자연 미관을 해치지 않고 수평축 풍차장치에 비해 넓은 설치면적을 요구하지 아니함으로 지면의 공간활용이 높아 적은 면적만으로도 일반가정이나 공장 등에서도 설치하여 사용할 수가 있을 것이다.

상기 강관 파이프로 이루어진 타워(10)를 두고 타워(10)의 상부에 전력 생산이 이루어지는 발전동력장치를 구성하되, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 발전동력장치는 크게 바람의 항력을 받도록 하는 다수 개의 블레이드(20)와 블레이드(20)와 연결되어 회전하는 회전체(30)와 회전체(30)와 축 결합하여 다수의 기어들이 맞물려 증속되는 기어박스(40)와 발전기(50)로 구성된다.

즉 본 발명의 수직축형 풍차장치(A)를 구성하는 회전체(30)는 타워(10)의 상단에 플랜지를 통해 결합하는 강관 파이프의 축관(12)를 형성하고, 축관(12) 내의 상,하부에는 테이퍼 롤러 베어링(12a)을 고정 설치하여 로터축(14)의 하부에 갖는 축봉(14a)를 축 결합하여 로터축(14)이 축관(12)의 상측에서 테이퍼 롤러 베어링(12a)에 의해 축 지지하여 자유로이 회전하도록 구성한다.

이때 상기 자유로이 회전하는 로터축(14)은 기어박스(40) 내에 위치하며 상단에는 결합홈(14b)를 형성하여 결합홈(14b)에 블레이드(20)와 함께 구동하는 회전축(32)을 끼워 결합시켜 회전되게 하면서 회전축(32)은 기어박스(40)를 통과하여 수직으로 돌출되게 구성한다.

상기 회전축(32)은 블레이드(20)의 회전에 의해 기어박스(40) 내에 장착된 기어들을 연동시키는 중심축으로서 타워(10)와 수직으로 나란히 형성하되, 회전축(30)은 직경이 50mm의 강봉으로서 그 길이는 5미터로 구현하고 그 상단에는 고리를 갖는 연결브라켓(34)를 결합하여 공사시,철거시 또는 유지보수시에 크레인 등을 이용하여 회전체(30)를 들어올리도록 함으로써 작업이 용이하도록 해준다.

그리고 회전축(32) 상에는 상하로 이격거리를 두고 상부 로터(36)와 하부 로터(38)를 로터축(14)과 결합된 회전축(32)에 끼워 고정되게 구성하되, 상부 로터(36)에는 120°의 3방으로 사각 강봉으로 이루어진 블레이드 고정대(36a)가 회전축(32)을 중심으로 수평으로 길게 형성하고 상부 로터(36)와 마주하여 하부에 이격된 하부 로터(38)에는 상측으로 45°로 상향 경사지게 사각 강봉의 하부 지지대(38a)를 각 블레이드 고정대(36a)의 하부에 결합하여 줌으로써 마치 우산살대로 받쳐주는 형상으로 블레이드 고정대(36a)를 견고히 받쳐 지지하도록 구성한다.

또한 각 브레이드 고정대(36a)의 상부에는 회전축(32)의 상단에 결합된 연결브라켓(34)를 통해 사각 강봉으로 이루어진 상부 지지대(34a)를 상측에서의 블레이드 고정대(36a)에 결합 구성하여 회전축(32)과 함께 회전하는 블레이드 고정대(36a)가 아래로 처지지 않도록 잡아주도록 하면서 각 블레이드 고정대(36a)의 외측부에 결합하는 블레이드(20)가 바람의 풍향이나 풍속에 의해 회전시 요동하지 않도록 방지역할을 하도록 장착한다.

따라서 상기한 블레이드 고정대(36a)는 회전축(32) 상에 결합된 상,하부 로터(36)(38)와 연결브라켓(34)으로부터 상부 지지대(34a)와 하부 지지대(38a)가 상하로 받쳐 지지하도록 함으로 강한 풍속에도 블레이드(20)가 안정적으로 회전하도록 하고, 상,하부 로터(36)(38)는 회전축(32)에 장착 사용함에 따른 외부로 노출되어 있어 로터의 상태를 수시로 점검이 가능하면서 파손시 회전축(32)으로부터 짧은 시간에 해체시켜 교환 및 수리 가능하도록 구성된다.

한편 회전축(32)을 중심으로 3방으로 결합하여 회전하는 각 블레이드 고정대(36a)의 외측부에는 항력을 최대한 극대화하도록 각 블레이드(20)를 장착시켜 구성함에, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 블레이드(20)는 철판을 라운드지게 밴딩 가공하여서 된 반원형태로서 상부로 갈수록 폭이 좁은 사다리꼴로 형성하되 상부에 상판(22)을 두고 폭이 좁은 내측에는 “T”형의 보강 힘살(20a)을 형성하며 하부가 수직으로 개방되며 폭이 넓은 양 하단의 내측에는 반원형 블레이드(20)의 형태를 유지하기 위한 보강 살대(20b)를 결합하여 반원형태의 블레이드(20)가 안으로 휘어지지 않도록 잡아주도록 구성한다.

또한 상기 블레이드(20)의 상부에 갖는 상판(22)은 내측에서 외측으로 갈수록 상향 경사지게 형성함에 이는 바람의 풍향이 45°~ 89° 위에서 아래로 내려오는 바람과 엇방향에서 불어오는 풍향에서도 블레이드(20)의 상부 내측으로 풍향의 영향을 받도록 하여 줌으로써 반원형 블레이드(20)가 90°에서 오는 항력 풍향은 하부 안쪽의 넓은 면을 통해 낮은 풍량에도 강한 회전력을 발휘하고 위에서 내려오는 바람까지도 블레이드(20)가 영향을 받아 회전하므로 블레이드(20)가 바람을 안고 뒤로 밀려가는 항력을 이용하는 방식을 취하므로 같은 풍속에서 같은 면적의 블레이드를 사용하는 수평축 블레이드에 비해서 더 큰 회전력을 갖도록 된다.

따라서 본 발명은 반원형으로 이루어진 다수의 블레이드(20)를 회전축(30)으로부터 3방으로 연결된 블레이드 고정대(36a)에 각각 수직으로 결합하여 바람이 어느 방향에 불더라도 항력을 받아 회전할 수가 있어 풍향에 따라 블레이드(20)를 마주보도록 할 필요가 없으므로 요구동장치가 없어도 회전할 수가 있다.

그리고 본 발명의 블레이드(20)는 금속 철판을 밴딩 가공하여 반원형으로 형성하는 것이 가장 바람직하나 필요에 따라서는 강화 섬유플라스틱 재질로 사출 형성하여 줄 수도 있음을 이해하여야 한다.

상기한 본 발명의 반원형 블레이드(20)를 회전축(32)과 결합하는 상부 로터(36)에 연결된 3방의 각 블레이드 고정대(36a)에 결합 구성함에, 각 블레이드 고정대(36a)의 상부에는 빙둘러 원형의 상부 보강링(24)를 체결하여 서로 견고히 잡아주도록 구성하고, 블레이드(20) 하부가 반원형으로 되어 있어 이를 보강하여 잡아주도록 각 블레이드(20)의 내측 단부에는 빙둘러 원형의 하부 보강링(26)를 볼트로 체결하여 회전축(32)을 축 중심으로 블레이드(20) 간의 이격 거리를 유지토록 하면서 블레이드(20)가 회전시 요동하지 않도록 잡아주도록 구성한다.

이에 회전축(32)을 중심으로 3방 수평으로 이루어진 각 블레이드 고정대(36a)의 외측 단부에 수직축의 반원형 블레이드(20)를 장착시켜 회전축(32)을 축 중심으로 블레이드(20)가 항력에 의해 회전시 블레이드 고정대(36a)를 잡아주는 상부 보강링(24)과 블레이드(20) 하부를 잡아주는 하부 보강링(26)이 상하 균형을 잡아 회전시켜 줌으로써 항시 블레이드(20)가 회전축(32)과 함께 안정적으로 회전하도록 해준다.

그리고 블레이드(20)가 태풍이나 강한 풍속에도 견고하도록 하기 위해 각 블레이드(20)의 하부 외측 단부에는 삼각형의 보강 받침대(28)를 서로 연결되게 더 구성하여 이를 탈부착이 이루어지게 함으로써 태풍이나 강한 풍속이 발생하는 지역에서의 보강 받침대(28)를 설치하여 블레이드(20)를 보다 안전하게 지지하여 보호해 줄 수 있도록 구성한다.

도 8은 본 발명 블레이드(20)의 다른 실시 예를 보여주는 도면으로서, 블레이드(20)를 회전축(32)으로부터 고정 지지하는 블레이드 고정대(36a)를 블레이드(20)의 상판(22)으로부터 외측으로 더 돌출되게 형성하되, 블레이드(20)의 상판(22)에는 바람의 풍량을 감지하는 풍량센서(60)를 장착하고, 블레이드(20)의 상부 일측에 보조날개(62)를 더 장착하되 보조날개(62)는 블레이드 고정대(36a)에 설치되는 유압장치(64)와 연결되게 형성하도록 구성한다. 이때 유압장치(64)로서는 유압실린더 등으로 구현될 수 있음을 이해하여야 한다.

따라서 블레이드(20)의 일측에 보조날개(62)를 더 장착 구성하여 풍량이 약해지면 풍량센서(60)의 감지하에 유압장치(64)와 연결된 보조날개(62)를 자동으로 제어하여 펼쳐 줌으로써 블레이드(20)의 회전력을 증가시켜 줄 수가 있어 바람의 세기가 적은 지역에도 항력에 의해 풍차장치의 발전효율을 높이도록 해준다.

한편 본 발명의 타워(10)의 상부에 3방으로 반원형 블레이드(20)를 장착하여 이를 연결된 회전축(32)을 통해 낮은 회전력에 의해서도 전기를 생산할 수 있는 다수의 기어로 연결된 기어박스(40)와 발전기(50)를 타워(10)의 상부에 결합된 축관(12)의 외측에 장착하여 차후 교체 및 보수에 따른 관리가 용이하도록 설치 구성한다.

즉 본 발명의 기어박스(40)와 발전기(50)는 풍차장치의 중심부에 해당하는 유니트이며 회전축(32)에 의해 얻어진 회전동력을 전기에너지로 변환을 시키기 위한 동력전달장치로서 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 타워(10)의 상단에 결합된 축관(12)과 축관(12)의 상부에 회전축(32)과 결합하여 회전하는 로터축(14)를 기어박스(40) 내에 장착하도록 하고 있다.

상기 로터축(14)은 축관(12) 내의 상하에 갖는 테이퍼 롤러 베어링(12a)에 축봉(14a)이 축 설치되어 자유로이 회전하되 기어박스(40) 내의 로터축(14)에 대형의 주기어(42)를 볼트로서 체결하여 회전축(32)과 함께 동일한 방향으로 회전되게 구성하고, 상기 로터축(14)과 결합된 대형의 주기어(42) 일측에는 서로 맞물려 회전하는 증속기어(44)와 발전기기어(46)를 서로 순차적으로 연결하며 발전기기어(46)는 기어박스(40)의 하부에 탈부착하도록 구성하는 발전기(50)의 축과 결합하도록 구성된다.

즉 본 발명은 수직축 풍차이지만 타워(10) 상부에 기어박스(40)와 발전기(50)를 장착하여 이를 증속변환에 따른 발전동력을 얻을 수 있도록 구성한 것으로서 기어박스(40) 내에 회전축(32)으로부터 회전하는 대형의 주기어(42)를 두고 주기어(42)와 발전기기어(46)의 사이에 증속기어(44)를 결합하여 서로 연동하에 발전기기어(46)가 증속변환되어 블레이드(20)가 항력에 의해 천천히 회전되더라도 발전에 필요한 회전수를 가지므로 발전기(50)에서의 필요로 하는 발전동력을 얻을 수 있도록 한 것이다.

이때 상기 대형 주기어(42)와 맞물려 회전하는 증속기어(44) 및 발전기기어(46) 간의 기어비율은 발전기(50)의 RPM용량에 따라 다양하게 형성할 수가 있으며 이때 발전기(50)는 증속된 기어들과 블레이드(20)의 토크에 가장 적합한 동기발전기로서 극수가 18~22극 범위내의 극수를 가지는 발전기(50)를 구비하도록 한다.

즉 본 발명에서 발전기(50)를 18~22극 범위내의 동기발전기를 사용토록 함은 수직축 풍차의 경우 수평축 풍차에 비해 블레이드가 천천히 회전을 함으로서 이를 회전축(32)과 결합된 기어들 간의 증속 비율에 맞추어 전력을 생산하기 위해서는 발전기(50)의 극수가 많아져야 블레이드(20)가 천천히 회전하더라도 풍력속도에 따른 전력생산이 가능하기 때문에 본 발명에서 사용되는 동기발전기는 극수에 따른 토크가 세어진다 하더라도 블레이드(20)의 속도와 함께 맞아 떨어지기 때문이다.

본 발명에서 사용되는 발전기(50)를 동기발전기로 사용함에 발전기(50)에 가장 적합한 정격출력을 얻도록 하기 위해서는 대형 주기어(42), 증속기어(44), 발전기기어(46)로 연결시켜 증속토록 함에 주기어(42)와 발전기기어(46) 간의 회전비는 1:10의 비율로 회전하도록 하는 가장 바람직하다 할 것이다.

왜냐하면 본 발명에서의 주기어(42)와 발전기기어(46) 간의 기어 비율을 1:10으로 형성해 줌으로써 회전축(32)을 통해 주기어(42)가 분당 15회 회전시에 증속기어(44)를 통해 발전기기어(46)와 연결된 동기발전기가 분당 150회 회전율을 얻을 수가 있어 이에 나오는 발전량은 1분당 250Kw의 전기가 생산이 되고 있어 이는 20~30Kw의 동기발전기에서 최대분당 200RPM이 나오면 전력동력이 최소 360V / 최대 460V 까지 나오므로 일반 가정이나 공장 등에서도 일반전기와 다름없이 전기를 생산하여 쓸수가 있기 때문이다.

따라서 바람의 세기가 약 3~4m/s 시에도 반원형 블레이드(20)가 항력을 받아 회전을 시작하면 증속된 기어들로부터 바로 전력이 생산되는 동기발전기와 맞아 떨어져 정격출력의 전력을 생산할 수가 있는 것이다.

그리고 상기 본 발명에서의 발전기(50)를 동기발전기를 사용함에 있어, 동기발전기는 가격면이나 경제적인 면에서 수직축 풍차에 적합한 10~50Kw의 발전기(50)를 기어들 간의 증속 비율에 맞추어 선택으로 사용할 수 있도록 발전기(50)는 타워(10)의 외측에 장착되는 기어박스(40)의 일측 하부에 탈부착하도록 구성한다.

한편 상기 주기어(42), 증속기어(44), 발전기기어(46)를 기어박스(40) 내에 장착 사용함에 기어 간의 맞물림에 의해 회전시 소음을 방지하도록 본 발명에서는 증속기어(44)를 합성용 강화 플라스틱 재질로 형성하여 기어박스(40)와 함께 기계적 소음을 최대한 억제할 수 있게 구성한다.

또한 발전기(50)를 회전시키는 발전기기어(46)의 축에는 유압브레이크(48)와 연결된 브레이크 디스크(48a)를 더 구성하여 브레이크 디스크(48a)를 통해 발전기기어(46)를 승강 작동하에 증속기어(44)로부터 회전을 제어시켜 줌으로써 태풍이나 강한 풍속이 발생시에 발전기(50)의 과부하를 방지하여 보호하도록 구성한다. 이때 상기 유압브레이크(48)는 블레이드(20)에 장착된 풍량센서(60)의 감지하에 작동이 이루어지게 제어하도록 하는 것이 바람직하다 할 것이다.

한편 본 발명에서의 기어박스(40)는 타워(10)의 상부 외측에 장착 구성하여 줌으로써 고장이 나서 기어를 교환하더라도 훼손된 기어만 기어박스(40)로부터 간단히 해체하여 교환할 수가 있어 종래의 수평축 풍차에 비해 작업이 신속히 이루어질 수가 있는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 수직축형 풍차장치(A)의 작동상태를 하기에서 상세히 설명한다.

기존의 수평축 풍차장치는 정격출력의 최대효율이 풍속 12~16m/s 범위내에서 나타나고 최소한 가동이 되려면 최저 시동풍속이 4m/s정도는 되어야 한다. 이에 반해 본 발명은 우리나라의 지형적 특성상 낮은 풍속에도 회전이 이루어지는 수직축 풍차장치로서 바람을 안고 돌아가는 항력을 이용하는 반원형 블레이드(20)를 사용하여 최저 시동풍속이 약 2m/s정도가 되어도 가동이 이루어지게 되어있다.

즉 본 발명의 수직축형 풍차장치(A)를 설치함에 지상에서 올라갈수록 강하게 항력의 풍향과 풍력이 이루어지기 때문에 이를 고려하여 다수의 강관 파이프로 연결된 타워(10)를 설치한다. 타워(10)의 높이는 지면으로부터 약 18M로서 세워 그 상부에 수직축으로 형성되는 다수의 블레이드(20)와 블레이드(20)에 의해 회전하는 회전체(30)를 포함하여 기어들이 서로 맞물려 회전하는 기어박스(40)와 발전기(50)를 장착하여 그 구성을 간단히 하여 설치하도록 한다.

이때 타워(10)의 상부에 장착되는 반원형의 블레이드(20)는 회전체(30)를 구성하는 회전축(32)에 축 결합하는 상부 로터(36)로부터 3방 수평으로 결합된 각 블레이드 고정대(36a)의 외측 단부에 결합하여 수직으로 세워진 상태로 형성되며 지상에서의 항력 바람이 어느 방향에서 불더라도 블레이드(20)의 회전이 이루어지므로 이는 수평축 풍차장치에서의 풍향에 따라 구동시키는 요구동장치가 필요없는 장점이 있다.

그리고 본 발명의 3방으로 형성된 블레이드 고정대(36a)에 반원형 블레이드(20)를 장착함에 회전축(32)에 결합된 상부 로터(36)를 중앙으로 상부에는 연결브라켓(34)과 하부에는 하부 로터(38)를 회전축(32)에 결합 구성하여 연결브라켓(34)은 상부 지지대(34a)를 통해 블레이드 고정대(36a)의 상부에 결합하며 하부 로터(38)는 하부 지지대(38a)를 통해 블레이드 고정대(36a)의 하부를 받쳐 지지하도록 해 줌으로써 상기 상,하부 지지대(34a)(38a)가 블레이드 고정대(36a)를 우산 살대처럼 받쳐 지지하도록 하고 있다.

따라서 블레이드(20)는 회전축(32)에 고정되어 있는 상부 로터(36)와 하부 로터(38)가 블레이드 고정대(36a)를 상,하부 지지대(34a)(38a)를 통해 회전축(32)을 중심으로 잡고 있어 블레이드(20)가 회전시 요동하지 않도록 잡아주면서 동시에 블레이드(20)가 아래로 처짐을 방지하도록 해준다.

그리고 블레이드(20)를 지상에 설치로 인한 태풍이나 강한 풍속에도 견딜 수 있도록 블레이드(20)와 결합하는 각 블레이드 고정대(36a)의 상부를 연결하는 원형의 상부 보강링(24)를 결합하고 각 블레이드(20)의 하부 내측에도 원형의 하부 보강링(26)으로 연결하여 상기 상,하부 보강링(24)(26)에 의해 블레이드(20) 간의 회전반경을 항시 일정하게 유지하도록 견고히 잡아주면서 회전시 균형을 잡아주도록 되어 있어 강한 풍속에도 파손되지 않도록 되어 있다.

또한 각 블레이드(20)의 하부 내측을 원형의 하부 보강링(26)을 통해 잡아주도록 함과 동시에 각 블레이드(20) 하부 외측에 삼각형으로 이루어진 보강 받침대(28)를 탈부착되게 하여 이는 강한 풍속이 발생하는 지역에서의 설치시 풍차장치가 보다 견고성이 더 배가 될 수 있도록 장착할 수가 있는 것이다.

한편 본 발명의 3방으로 이루어진 블레이드 고정대(36a)에 결합하여 회전축(32)으로 동력을 전달하는 블레이드(20)의 경우 낮은 풍속의 항력에도 초기시동이 가능하도록 반원형의 형태로서 상부로 갈수록 폭이 좁은 사다리꼴 형상으로 되어 있어 블레이드(20) 전체가 견고하면서 바람의 영향을 잘 받도록 이루어진 구성이다.

또한 블레이드(20)는 상판(22)을 내측에서 외측으로 갈수록 상향 경사지도록 형성하여 이는 블레이드(20)의 하부 넓은 안쪽으로 90°에서 오는 풍향은 당연히 받을 수 있도록 하면서 상부 좁은 안쪽으로는 45°~ 89°에서 불어오는 엇각의 풍향도 받을 수 있어 초기시동과 함께 어느 방향의 풍향에도 블레이드(20)가 항력을 받도록 하고 있다.

그리고 블레이드(20)가 항력에 의해 회전토록 함에 블레이드(20)의 상판(22)에는 풍량센서(60)를 장착하여 블레이드(20)의 상부에 유압장치(64)와 연결된 보조날개(62)를 더 설치하여 줌으로써 풍량센서(60)의 감지하에 보조날개(62)를 펼침과 접힘이 이루어지도록 구성하여 이는 풍량이 적은 지역에서도 풍차장치에 보조날개(62)가 블레이드(20)에 더 장착 사용함으로써 바람의 풍량을 더 많이 받도록 하여 회전축(32)의 토크를 증가하도록 해준다.

한편 회전축(32)과 연결된 3방의 블레이드(20)는 바람의 항력을 이용하여 회전함에 따른 풍속보다 더 빠르게 회전을 할 수는 없지만, 회전축(32)으로부터 블레이드(20)의 회전반경은 그대로 유지하면서 블레이드(20)의 길이는 밑으로 더 길게 형성하면서 블레이드(20)의 두께를 줄인다면 강한 토크를 얻을 수 있도록 성형 제작할 수도 있음을 밝혀둔다.

상기한 본 발명의 회전축(32)이 반원형 블레이드(20)의 회전에 의해 전력 생산이 이루어지도록 회전축(32)과 결합하는 기어박스(40)와 발전기(50)는 타워(10)의 외측에 장착시켜 줌으로써 이는 기어박스(40)에 장착된 기어들이 훼손시 쉽게 교체하도록 하면서 발전기(50) 또한 외부에 설치함에 따른 필요에 따라 다양한 용량의 발전기를 교체하기가 용이하도록 하기 위한 것이다.

그리고 본 발명은 수직축 풍차지만 기어박스(40)와 발전기(50)를 타워(10)의 상부에 장착하여 사용함으로 기존의 수직축 풍차와는 새로운 구성이며, 기어박스(40) 내에 장착되는 다수의 기어들은 회전축(32)으로부터 회전을 전달받아 회전하는 대형의 주기어(42)가 있으며 주기어(42)는 일측에 증속기어(44)와 발전기기어(46)가 서로 맞물려 기어 간의 비율에 의해 발전기기어(46)를 증속시켜 주는 구성으로 발전기(50)를 통해 전력생산이 이루어지도록 하고 있다.

이때 상기 대형 주기어(42)와 맞물려 회전하는 증속기어(44) 및 발전기기어(46) 간의 기어비율을 설정함에 이는 발전기(50)의 RPM용량에 따라 다양하게 형성할 수가 있으며 이때 발전기(50)는 증속된 기어들과 블레이드(20)의 토크에 가장 적합하면서 바람의 세기가 약 3~4m/s시에 블레이드(20)가 회전하면서 바로 전력이 생산이 되는 동기발전기가 가장 적합하며 동기발전기는 극수가 18~22극 범위내의 극수를 가지는 발전기(50)를 사용하는 것이 가장 이상적이다.

이는 본 발명에서 발전기(50)를 18~22극 범위내의 동기발전기를 사용토록 함은 수직축 풍차의 경우 수평축 풍차에 비해 블레이드가 천천히 회전을 함으로써 이를 회전축(32)과 결합된 기어들 간의 증속 비율에 맞추어 전력을 생산하기 위해서는 발전기(50)의 극수가 많아져야 블레이드(20)가 천천히 회전하더라도 풍력속도에 따른 전력생산이 가능하기 때문에 본 발명에서 사용되는 동기발전기는 극수에 따른 토크가 세어진다 하더라도 블레이드(20)의 속도와 함께 맞아 떨어지기 때문이다.

따라서 본 발명의 수직축형 풍차장치(A)는 반원형 블레이드(20)가 낮은 풍속에도 강한 회전력을 발휘하면서도 바람의 풍속보다 빠르게 회전하지 않더라도 회전축(32)과 연결된 대형 주기어(42)로부터 증속기어(44)와 발전기기어(46)를 통해 증속토록 하고 있으며 이때 각 기어 간의 기어비율에 맞추어 그에 부합하는 RPM를 갖는 18~22극의 동기발전기를 선택하여 사용한다면 항력을 이용하는 소형 풍차이지만 중형의 발전효율을 얻을 수가 있어 바로 가정에서 일반 전기와 다름없이 사용할 수 있는 전력을 생산할 수 있는 효과를 발휘한다.

예를 들어 본 발명의 수직축형 풍차장치(A)에서 각 기어 간의 증속비율을 맞춤에 있어 가장 이상적인 주기어(42)와 발전기기어(46) 간의 회전비는 1:10의 비율로 회전하도록 하는 가장 바람직하다 할 것이다.

이는 주기어(42)와 발전기기어(46) 간의 기어 비율을 1:10으로 형성해주면 회전축(32)을 통해 주기어(42)가 분당 15회 회전시에 증속기어(44)를 통해 발전기기어(46)와 연결된 동기발전기가 분당 150회 회전율을 얻을 수가 있으며 이에 나오는 발전량은 1분당 250Kw의 전기가 생산이 되고 있어 20~30Kw의 동기발전기에서 최대분당 200RPM이 나오면 전력동력이 최소 360V / 최대 460V 까지 나오므로 충분히 일반 가정이나 공장 등에서도 일반전기와 다름없이 전력을 공급받아 사용할 수가 있어 사용자 입장에서도 설치함에 있어 경제적으로 무리가 가지않아 가장 이상적이라 볼 수 있다.

그러나 본 발명에서 수직축형 풍차장치(A)를 구성함에 주기어(42)와 발전기기어(46)의 기어비율을 1:10로서 형성하면서 그에 따른 동기발전기를 20~30Kw로 맞추어 사용하는 가장 이상적이나, 우리나라의 각 지형의 풍속에 적합하도록 주기어(42)와 발전기기어(46) 간의 기어비율에 따라 동기발전기의 용량을 10~50Kw의 범위 내에서 선택적으로 장착하여 사용할 수도 있음을 밝혀둔다.

그리고 본 발명의 수직축형 풍차장치(A)는 수평축 풍차장치에서의 기어 간의 맞물림 소리와 블레이드가 약 30M 이상으로서 회전시 심한 소음공해를 유발하는 것과는 달리 블레이드(20)가 반원형으로 형성되어 있어 공기역학적으로 바람이 블레이드(20)를 안고 밀어내므로 소음이 발생하지 않으면서 증속기어(44)를 플라스틱 재질로 형성하여 기어 간의 회전시 소음발생이 생기지 않도록 하고 있는 것이다.

또한 본 발명의 수직축형 풍차장치(A)는 소형의 풍차장치로 제작하여 일반 가정이나 공장에서 자가발전에 의한 전력을 사용함에 보다 안정성을 갖도록 하기 위해 발전기(50)를 회전시키는 발전기기어(46)의 축에 유압브레이크(48)를 장착하여 발전기기어(46)의 승강 작동에 의해 증속기어(44)로부터 회전을 제어하도록 하여 발전기(50)가 태풍이나 강한 풍속에 의하여 과부하가 걸리지 않도록 보다 안전성을 갖도록 한다.

따라서 우리나라의 지형적 특성상 바람의 세기가 평균 5~6m/s 임을 감안하여 볼 때 본 발명의 수직축형 풍차장치(A)가 2m/s에서도 충분히 시동이 가능하면서 반원형 블레이드(20)는 항력을 이용하여 동력을 만들기 때문에 어느 방향에서도 회전이 가능함으로 요구동장치가 필요 없으며, 블레이드(20)가 풍속보다 높은 회전속도를 얻을 수는 없지만 강한 토크를 발생시키기 때문에 이를 주기어(42)와 증속기어(44) 및 발전기기어(46) 간의 기어 비율로 증속변환시켜 그에 맞게 극수를 가지는 동기발전기를 사용한다면 일반 가정이나 중형의 산업현장, 공장에서도 일반전기와 다름없이 자가발전에 의한 전기를 생산하여 사용할 수가 있는 것이다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

(A)-- 수직축형 풍차장치 (10)-- 타워
(12)-- 축관 (12a)-- 페이퍼 롤러 베어링
(14)-- 로터축 (14a)-- 축봉
(14b)-- 결합홈 (20)-- 블레이드
(20a)-- 보강 힘살 (20b)-- 보강 살대
(22)-- 상판 (24)-- 상부 보강링
(26)-- 하부 보강링 (28)-- 보강 받침대
(30)-- 회전체 (32)-- 회전축
(34)-- 연결브라켓 (34a)-- 상부 지지대
(36)-- 상부 로터 (36a)-- 블레이드 고정대
(38)-- 하부 로터 (38a)-- 하부 지지대
(40)-- 기어박스 (42)-- 주기어
(44)-- 증속기어 (46)-- 발전기기어
(48)-- 유압브레이크 (48a)-- 브레이크 디스크
(50)-- 발전기 (60)-- 풍량센서
(62)-- 보조날개 (64)-- 유압장치

Claims

수직축 풍력발전기에 있어서,
다수의 강관 파이프로 연결된 타워(10)의 상부에 다수 개의 블레이드(20)와 연결되어 회전하는 회전체(30)와 회전체(30)의 회전축(32)에 다수의 기어들이 맞물려 증속되는 기어박스(40)와 발전기(50)를 설치 구성하되, 상기 다수 개의 블레이드(20)와 연결되는 회전체(30)의 회전축(32)은 타워(10)의 상단에 결합하는 축관(12) 내에 갖는 상하 페이퍼 롤러 베어링(12a)에 축봉(14a)을 통해 축 지지되어 회전하는 주기어(42)가 결합된 로터축(14)과 연결되게 구성하고, 상기 다수 개의 블레이드(20)는 회전축(32)에 결합하는 상부 로터(36)와 연결되어 수평으로 설치된 각 블레이드 고정대(36a)와 결합하되 상부 로터(36)를 중앙으로 회전축(32)의 상부에는 연결브라켓(34)과 하부에는 하부 로터(38)를 결합시켜 연결브라켓(34)에 갖는 상부 지지대(34a)를 통해 블레이드 고정대(36a)의 상부에 결합하며 하부 로터(38)에 갖는 하부 지지대(38a)를 통해 블레이드 고정대(36a)의 하부에 결합시켜 상,하부 지지대(34a)(38a)가 블레이드 고정대(36a)를 상하로 우산 살대처럼 받쳐 지지하도록 구성하고, 상기 블레이드(20)는 반원형태로서 상부로 갈수록 폭이 좁은 사다리꼴로 형성하며 상부 내측에는 보강 힘살(20a)을 형성하며 상판(22)은 내측에서 외측으로 갈수록 상향 경사지게 형성하여 블레이드(20)가 어느 각도에서도 항력의 영향을 받도록 구성함을 특징으로 하는 풍력발전기용 수직축형 풍차장치.
제1항에 있어서, 각 블레이드(20)와 결합하는 블레이드 고정대(36a)들 상부에 원형의 상부 보강링(24)을 결합하며 각 블레이드(20)의 하부 내측 단부에는 원형의 하부 보강링(26)을 결합 구성하여 상기 상,하부 보강링(24)(26)에 의해 블레이드(20)가 회전시 상하 균형을 잡아주도록 구성함을 특징으로 하는 풍력발전기용 수직축형 풍차장치.
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제1항에 있어서, 기어박스(40) 내에 로터축(14)과 결합하는 주기어(42)와 발전기(50)를 작동시키는 발전기기어(46) 사이에 증속기어(44)를 연결되게 결합하여 서로 연동하에 발전기기어(46)가 증속되게 구성하고, 상기 발전기기어(46)를 유압브레이크(48)와 연결된 브레이크 디스크(48a)를 통해 승강 작동시켜 증속기어(44)와 연결에 따른 회전을 제어하여 발전기(50)의 과부하를 방지하도록 구성함을 특징으로 하는 풍력발전기용 수직축형 풍차장치.
제5항에 있어서, 주기어(42)와 발전기기어(46) 간의 회전비는 1:10의 비율로 회전하도록 구성함을 특징으로 하는 풍력발전기용 수직축형 풍차장치.
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제1항에 있어서, 기어박스(40)의 일측 하부에 증속된 기어들에 의해 발전하는 발전기(50)는 극수에 따라 용량이 달리하는 동기발전기로 구비하며 동기발전기를 10~50Kw 용량의 발전기를 기어들 간의 증속비율에 맞추어 사용하도록 구성함을 특징으로 하는 풍력발전기용 수직축형 풍차장치.
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