KR101578745B1 - 나선형 날개 유닛과 풍력 발전기 및 상기 나선형 날개 유닛을 위한 날개 연결구 - Google Patents

나선형 날개 유닛과 풍력 발전기 및 상기 나선형 날개 유닛을 위한 날개 연결구 Download PDF

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Abstract

날개의 처짐이나 변형 또는 진동이 적게 발생하고 수명이 길고, 다양한 재료로 만들 수 있고, 가벼운 재료를 이용하여 만들 수 있으며, 나선형 날개 간의 연결작업을 쉽게 할 수 있는 나선형 날개 유닛이 개시된다. 상기 나선형 날개 유닛은 회전축 및 상기 회전축 외주면을 따라 뿌리 부분이 부착된 나선형 날개들을 가지는 나선형 날개 유닛에서, 상기 나선형 날개들이 날개 연결구를 통해 서로 연결되어 있는 것을 포함하는 구성을 한다.

Description

나선형 날개 유닛과 풍력 발전기 및 상기 나선형 날개 유닛을 위한 날개 연결구{Spiral blade unit and wind generator and blade connector for the unit}
본 발명은 나선형 날개 유닛의 개선에 관련된 것으로, 특히 풍력 발전기에 적합하게 사용할 수 있는 나선형 날개 유닛의 개선에 관련된 것이다.
바람을 이용하여 발전하기 위한 다양한 형태의 풍력 발전기들이 알려져 있다. 본 발명은 이들 중 나선형 날개를 가지는 수평축 날개 유닛에 대한 것이다. 본 발명에서 언급되는 개개의 나선형 날개에 관련된 선행기술은 WO 2011/142653 A1(이하, "선출원 발명"이라 함)의 국제공개공보에 자세히 개시되어 있다. 상기 국제공개공보에 기재된 개개의 날개와 관련된 기술내용은 여기에서, 상기 국제공개공보를 인용하는 것에 의해, 본 발명의 종래기술로서 본 발명의 명세서에 통합된다.
일반적으로, 풍력발전기는 회전축과 회전축에 결합하여 회전축 둘레로 배치되고 바람으로부터 회전력을 얻기 위한 복수의 날개들로 이루어진 날개 유닛을 구비한다.
날개가 나선형을 이루는 날개 유닛은 그 형상이 복잡하고 회전축의 외주면에 복수로, 바람직하게 3개 정도 부착되는 날개들의 배치구조 때문에 그 전체를 사출이나 주조의 방식으로 일체형으로 만들기는 매우 어렵다.
따라서 개개의 나선형 날개를 회전축과는 별도로 분리된 상태로 제작 후 회전축의 외주면에 일정 각도 간격으로 견고하게 고정하여야 한다. 나선형 날개를 회전축의 외주면에 견고하게 부착하기 위해 육각형 단면의 회전축 외주면에 볼트들을 이용하여 프레임을 설치하고, 각 날개의 뿌리 부분을 프레임에 볼트와 너트로 고정하는 것을 시도하였으나, 많은 볼트 구멍으로 인해 회전축의 강도가 약해지는 문제점, 많은 수의 볼트와 너트 사용으로 인해 나선형 날개 유닛의 무게가 많이 증가하는 문제점, 장시간 사용 시 볼트와 너트의 체결이 풀리는 문제점이 있으면서도 회전축과 프레임의 가공 및 조립에도 많은 시간이 소요된다는 단점이 있었다.
본 발명자는, 나선형 날개가 적용된 날개 유닛은 일반 날개가 적용된 날개 유닛과 비교하면 날개의 회전영역 내에서 바람을 받는 면적의 비율이 매우 크기 때문에 바람이 강해지면 각 날개에 휨 변형이 생기고 각 날개에 작용하는 힘의 불균형으로 심한 진동이 발생하여 날개가 파손되는 문제가 생길 수 있음을 알아차렸다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 하는 목적을 가진다.
본 발명의 다른 목적은 나선형 날개의 재료를 다양화할 수 있는 나선형 날개 유닛과 이를 이용한 풍력 발전기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 나선형 날개에 진동이 적게 발생하고 진동으로 인한 날개 파손의 가능성이 작은 나선형 날개 유닛과 이를 이용한 풍력 발전기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 나선형 날개들을 서로 연결하여 견고하게 지지하여줄 수 있는 날개 연결구를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 나선형 날개 유닛은 회전축 및 상기 회전축 외주면을 따라 뿌리 부분이 부착된 나선형 날개들을 가지는 나선형 날개 유닛에서, 상기 나선형 날개들이 날개 연결구를 통해 서로 연결되어 있는 것을 포함하는 구성을 한다.
상기 날개 연결구는 상기 나선형 날개들을 관통하며 상기 회전축을 향하여 설치된 연결부재를 가지며 상기 회전축에 대해 경사진 방향으로 상기 나선형 날개들의 바깥쪽 가장자리들을 서로 연결하여 지지하는 것이 바람직하다.
때에 따라, 상기 날개 연결구는 상기 나선형 날개들의 바깥쪽 가장자리를 서로 연결하는 링부재를 가지는 것일 수 있다.
상기 날개 연결구는 상기 회전축에 대해 경사진 방향으로 상기 나선형 날개들의 바깥쪽 가장자리들을 서로 연결하여 지지하는 것이 바람직하다.
상기 날개 연결구는, 외주면에 나사산이 형성된 상기 연결부재; 상기 연결부재의 외주면에 결합한 와셔들; 및 상기 나사산에 결합되어 상기 나선형 날개 표면을 가압하여 상기 나선형 날개가 상기 연결부재에 고정되게 하는 복수의 너트들을 포함하여 구성된 것이거나, 외주면에 링홈이 형성된 상기 연결부재와 상기 링홈에 결합되어 상기 나선형 날개가 진동하는 것을 억제하는 링부재를 가지는 것이 좋다.
상기 날개 연결구는, 상기 나선형 날개의 표면과 상기 너트 사이의 상기 연결부재의 외주면에 결합되어 상기 나선형 날개의 경사를 보상하여 주기 위한 경사부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
때에 따라, 상기 날개 연결구는, 상기 나선형 날개의 표면과 상기 너트 사이의 상기 연결부재의 외주면에 결합되고 외면에 볼록하거나 오목한 구면이 형성된 제1구면부재; 및 상기 연결부재의 외주면에 결합되고 상기 제1구면부재 바깥으로 배치되며 내면에 상기 볼록하거나 오목한 구면에 결합하는 오목하거나 볼록한 구면이 형성된 제2구면부재를 더 포함하는 구성을 할 수 있다.
상기 나선형 날개를 평면상으로 펼친 모양은 반원을 반원의 중심에서 일측 가장자리의 반경부 부위를 J자 모양의 곡선을 따라 제거한 모양을 하는 것 또는 상기 일측 가장자리의 반경부 부위를 J자 모양의 곡선을 따라 제거한 모양을 하는 것을 상기 반원의 중심 쪽 일부를 제거한 모양을 하여 상기 나선형 날개 유닛의 후부에 통풍공이 형성되게 할 수 있다.
상기 나선형 날개는 FRP 성형법에 의해 FRP로 만든 것, 사출 성형법에 의해 플라스틱으로 만든 것, 다이캐스팅에 의해 금속으로 만든 것, 금속판을 벤딩하여 만든 것, 나선형 날개 형태의 프레임에 막부재를 설치한 것, 구멍이 뚫린 금속판을 벤딩하여 만든 것, 구멍이 뚫린 금속판을 벤딩하여 만든 것의 외면을 막부재로 감싸거나 금속판보다 가벼운 재료로 구멍을 막은 것, 구멍이 뚫린 금속판을 벤딩하여 만든 것의 표면에 구멍을 막는 막을 형성한 것, 날개 조각들을 용접하여 만든 것 중 어느 하나일 수 있다.
때에 따라, 상기 날개 연결구는 상기 회전축 둘레의 원주방향으로 배치되어 상기 나선형 날개들을 서로 연결하는 링부재를 포함할 수 있다.
상기 너트와 상기 너트에 의해 상기 나선형 날개의 표면을 향해 가압되는 구성요소들이 상기 나선형 날개의 양쪽 표면에 모두 설치된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 풍력 발전기는 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛; 상기 나선형 날개 유닛의 회전축 양단을 수평으로 그리고 회전 가능케 지지하며 수직축을 중심으로 제자리 회전 가능케 설치된 지지프레임; 및 상기 회전축에 결합되어 발전하는 발전기를 포함하는 구성을 한다.
상기 지지프레임은 상기 회전축의 일단에서 하방으로 연장된 제1프레임요소, 상기 회전축의 타단에서 하방으로 경사지게 연장되어 상기 제1프레임요소와 만나는 제2프레임요소, 상기 제1프레임요소와 상기 제2프레임요소가 만나는 부분에서 상기 수직축 쪽으로 연장되고 상기 수직축의 외주면에 결합한 제1축결합부를 가지는 제3프레임요소를 구비하여 구성된 것이 바람직하다.
상기 제2프레임요소의 양단 사이에 상기 제1축결합부를 통과하여 상방으로 연장된 상기 수직축에 결합되어 상기 수직축의 지지를 받는 제2축결합부가 설치된 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 날개 연결구는 간격을 두고 배치된 나선형 날개들을 서로 연결하기 위한 날개 연결구에 있어서, 상기 나선형 날개들을 연결하기 위한 연결부재; 및 상기 연결부재의 외주면에 결합되고 상기 서로 연결하기 위한 상기 나선형 날개들을 상기 연결부재에 고정하기 위한 복수의 고정수단을 포함하는 구성을 한다.
상기 연결부재의 외주면에는 나사산이 형성되고, 상기 고정수단은 상기 나사산에 결합된 너트를 가지는 것이거나, 상기 연결부재의 외주면에 링홈이 형성되고, 상기 고정수단은 상기 링홈에 결합되어 상기 나선형 날개가 진동하는 것을 억제하는 링부재를 가지는 것일 수 있다.
상기 너트와 상기 나선형 날개의 표면 사이의 상기 연결부재 외주면에 결합되어 상기 나선형 날개의 경사를 보상하여주는 경사부재를 더 포함하는 것이 좋다.
상기 날개 연결구는, 상기 나선형 날개의 표면과 상기 너트 사이의 상기 연결부재의 외주면에 결합되고 외면에 볼록하거나 오목한 구면이 형성된 제1구면부재; 및 상기 연결부재의 외주면에 결합되고 상기 제1구면부재 바깥으로 배치되며 내면에 상기 볼록하거나 오목한 구면에 결합하는 오목하거나 볼록한 구면이 형성된 제2구면부재를 더 포함하는 구성을 할 수 있다.
상기 연결부재의 외주면에는 상기 연결부재의 길이방향을 따라 상기 나사산이 형성된 구간과 상기 나사산이 형성되지 않는 구간이 교대로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 나선형 날개들이 날개 연결구를 통해 서로 연결되어 지지가 되므로 처짐이나 변형 또는 진동이 적게 발생하고 수명이 긴 나선형 날개 유닛을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면 나선형 날개들을 서로 연결하여 지지할 수 있어서 상대적으로 강도가 약한 재료를 이용하여 나선형 날개를 만들 수 있어서 다양한 재료로 나선형 날개 유닛을 만들 수 있다.
본 발명에 따르면 나선형 날개들을 서로 연결하여 지지할 수 있어서 종래의 것에 비해 상대적으로 가벼운 재료를 이용하여 나선형 날개를 만들 수 있어서 가벼운 나선형 날개 유닛을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 날개 연결구를 이용하면 나선형 날개 간의 연결작업을 쉽게 할 수 있고, 견고하고 안정적인 연결구조를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛의 일례를 나타낸 사진,
도 2는 본 발명에 따른 날개 연결구의 측면도,
도 3은 날개 연결구의 다른 예를 나타낸 측면도,
도 4는 도 3 날개 연결구의 결합부위 확대도,
도 5는 도 3 경사부재와 와셔를 나타낸 사시도,
도 6은 날개 연결구의 변형 예를 설명하기 위한 부분 확대도,
도 7은 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛을 이용한 풍력발전기를 나타낸 측단면도,
도 8은 금속판을 이용하여 나선형 날개를 만드는 예를 설명하기 위한 도면,
도 9와 10은 도 8의 변형 예를 설명하기 위한 도면,
도 11은 회전자 날개의 다른 예를 설명하기 위한 사시 사진,
도 12는 도 11 회전자 날개의 정면 사진,
도 13은 날개 연결구의 또 다른 예를 설명하기 위한 부분 측면도,
도 14는 나선형 날개의 변형 예를 나타낸 사시도이고,
도 15와 16은 나선형 날개 유닛의 또 다른 변형 예를 나타낸 사시도와 측면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛의 일례를 나타낸 사진, 도 2는 본 발명에 따른 날개 연결구의 측면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛(100)은 중심의 회전축(120)과 회전축(120)의 외주면을 따라 뿌리 부분이 부착된 복수의 나선형 날개(110)들을 갖춘다. 이 실시 예의 나선형 날개(110)는 핸드 레이업(hand lay-up) 등의 방식으로 FRP로 만들어진 것이다.
중심의 회전축(120)은 금속으로 된 것이 적당하고, 내부가 비어있는 금속 파이프가 더욱 바람직하다. 이러한 회전축(120)의 외주면에는 나선형 날개(110)와의 견고한 결합을 위해 나사산(122)이 형성된 것이 좋다.
나선형 날개(110)들은 그 바깥쪽 가장자리를 따라 테두리(112)를 형성한 것이 좋다. 이 실시 예는, 나선형 날개(110)들을 지그에 고정한 상태에서 그 뿌리 부분(114)과 나사산(122)이 형성된 회전축(120)의 외주면에 걸쳐서 FRP 재료들을 덧붙여 가면서 FRP 적층부(130)를 형성하여 나선형 날개(110)들을 회전축(120) 외주면에 고정한 것을 보여준다. 고정 후 나선형 날개(110)들을 잡아주던 하부 지그(61) 위에 있던 상부 지그는 제거하고 하부 지그(61)만 남아 있다. 회전축(120)은 하부 지그(61)의 중앙에 형성된 홈(62)에 결합되어 있다.
도 1과 2를 참고하면, 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛(100)은 나선형 날개(110)들을 방사상으로 서로 연결하기 위한 날개 연결구(140)를 더 갖춘다. 나선형 날개(110)들은 이 날개 연결구(140)를 통해 서로 연결되어서 서로를 지지한다.
나선형 날개(110)들은 회전축(120)에서 가장 멀리 떨어진 바깥쪽 가장자리에서 변위와 진폭이 가장 크게 발생하므로, 날개 연결구(140)는 도 1에 나타낸 바와 같이 나선형 날개(110)들의 바깥쪽 가장자리들을 연결하도록 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우 날개 연결구(140)는 회전축(120)에 대해 경사진 방향으로 설치된다.
바람직하게, 날개 연결구(140)는 나선형 날개(110)들을 관통하며 바깥에서 회전축(120)을 향하여 설치된 연결부재(141)를 가진다. 연결부재(141)의 외주면에는 나사산(142)이 형성된다. 이 나사산(142)은 연결부재(141)의 전체 길이에 걸쳐 형성될 수도 있으나, 도 2에 나타낸 바와 같이 연결부재(141)의 길이방향을 따라 일부 구간씩 간격을 두고 형성된 것이 바람직하다.
날개 연결구(140)는 나선형 날개(110)를 연결부재(141)에 고정하기 위한 고정수단으로서 나사산(142)에 결합되어 나선형 날개(110)들을 연결부재(141)에 고정하여주는 복수의 너트(143)를 갖춘다. 때에 따라 이 너트(143)가 직접 나선형 날개(110)의 표면을 직접 가압하도록 한 상태로 고정될 수 있으나, 바람직하게 도 2에 나타낸 것과 같은 것을 사용하여 나선형 날개(110)의 표면과 너트(143) 사이의 연결부재(141) 외주면에 와셔(145)들을 결합한 것이 사용된다. 이 경우 너트(143)들은 나사산(142)에 결합되어 와셔(145)들을 나선형 날개(110) 표면을 향해 가압하여 나선형 날개(110)가 연결부재(141)에 고정되게 한다. 너트(143)는 풀림을 방지하기 위해 체결 후 연결부재(141)에 일체로 용접될 수 있고, 용접 외의 여타의 수단이 이용될 수 있다.
이러한 너트(143)와 와셔(145)는 바람직하게 나선형 날개(110)의 표면 양쪽에 모두 설치된다. 이러한 날개 연결구(140)는 나선형 날개(110)의 처짐 및 진동을 최소화하는 역할을 한다.
때에 따라, 고정수단으로 너트(143)가 아닌 다른 것이 이용될 수 있다. 나선형 날개(110)의 양쪽 표면에 구멍이 뚫린 별도의 금속부재를 배치하고, 나사산(142)이 형성되지 않은 연결부재(141)를 이 구멍들로 삽입하고, 구멍이 뚫린 금속부재를 나선형 날개(110)의 표면으로 가압한 상태에서 양쪽 금속판과 연결부재(141)를 각각 용접하여 연결부재(141)를 나선형 날개(110)에 고정하는 방식이 이용될 수 있다. 나선형 날개(110)가 금속판으로 만들어진 것인 경우 구멍이 뚫린 금속부재도 나선형 날개(110)에 용접하여 고정할 수 있다.
날개 연결구(140)를 통해 서로 연결된 나선형 날개(110)들은 서로를 지지하여 회전자 날개 유닛(100)이 고속으로 회전하더라도 나선형 날개(110) 끝이 변위를 일으키거나 진동을 하는 것을 억제하고, 나선형 날개(110)가 파손되는 것을 방지한다.
나선형 날개(110)로는 위에서 설명한 FRP 성형법에 의해 FRP로 만든 것 외에도 인젝션 몰드(Injection Mold)를 이용하여 만든 플라스틱 재질의 것이 이용될 수 있다.
사출 성형법에 의해 플라스틱으로 만든 것, 다이캐스팅으로 금속으로 만든 것 등이 이용될 수 있다. 금속으로 만든 나선형 날개(110)를 이용하는 경우, 용접을 통해 회전축(120) 외주면에 고정하는 것이 바람직하다.
도 3은 날개 연결구의 다른 예를 나타낸 측면도, 도 4는 경사부재를 가지는 날개 연결구의 결합부위 확대도이고, 도 5는 경사부재와 와셔를 나타낸 사시도이다.
도 3과 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 날개 연결구(140)는 연결부재(141)를 갖춘다. 이 연결부재(141)는 도 1과 2에서 설명한 것과 같이 연결하기 위한 2개 이상의 나선형 날개(110)를 관통할 수 있게 두 날개의 배치간격보다는 길게 형성되어야 하며, 외주면에 나사산(142)이 형성된다. 나사산(142)은 너트(143)가 체결되는 부위에만 부분적으로 형성된 것이 바람직하다. 연결부재(141)의 길이방향을 따라 나사산(142)이 형성된 구간과 나사산(142)이 형성되지 않는 구간이 교대로 배치된다.
본 발명에 따른 날개 연결구(140)는 바람직하게, 도 3에서 5에 나타낸 바와 같이 경사부재(144)를 더 갖춘다. 도 1과 2에서처럼 경사부재(144)가 없는 날개 연결구(140)를 통해 나선형 날개(110)들을 서로 연결할 수도 있으나, 연결부위의 안정성을 더 높이기 위해 경사부재(144)를 가지는 날개 연결구(140)를 이용하여 나선형 날개(110)들을 연결하는 것이 바람직하다. 이러한 경사부재(144)는 바람직하게 나선형 날개(110)의 표면과 와셔(145) 사이의 연결부재(141)의 외주면에 결합되어 나선형 날개(110)의 경사를 보상하여 주는 역할을 한다.
경사부재(144)는 나선형 날개(110)의 표면이 원주 방향을 따라 곡률 반경이 변하면서 경사지게 배치된 것을 보상하여 와셔(145)와 너트(143)가 회전축(120)의 중심을 향해 그리고 회전축(120)에 경사진 방향으로 날개 표면에 균일하게 힘을 가할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 경사부재(144)는 나선형 날개(110)의 표면에 면접촉하는 부분으로 그 모습은 도 3에서 5를 보면 알 수 있다. 도 3 내지 5를 통해 알 수 있는 바와 같이 경사부재(144)는 중심부에 연결부재(141)의 통과를 허용하는 구멍(144a)을 가지며, 쐐기형상을 하고 있다. 이러한 경사부재(144)로는 폴리우레탄 등의 탄성을 가지는 고무재료나 알루미늄으로 만든 것이 적당하고, 때에 따라 플라스틱이나 철재로 만들 것도 사용될 수 있다. 바람직하게, 경사부재(144)의 상면에는 와셔를 장착할 수 있는 홈이 형성되어 있다. 경사부재(144) 대신에 나선형 날개(110) 표면에 경사부재 형태의 경사부가 일체로 형성될 수 있다. 이 경우, 경사부는 경사면을 가지는 돌기 형태를 할 것이다. 인젝션 몰드 방식으로 나선형 날개(110)를 만들 때 특히 그러하다.
경사부재(144) 바깥쪽으로 와셔(145)가 결합되어 있고, 그 바깥으로 나선(142)에 결합하여 와셔(145)와 경사부재(144)를 나선형 날개(110) 표면을 향해 가압하여주는 너트(143)가 결합되어 있다.
너트(143)는 그 풀림을 방지하기 위해 고정 후 용접을 하거나 나사산을 손상시키는 등의 방법이 이용될 수 있다. 때에 따라, 도 4에 나타낸 바와 같이, 나선형 날개(110) 간의 연결이 너슨 해지는 것을 방지하기 위해 너트 풀림 방지핀(146)을 연결부재(141)에 결합할 수 있다. 이러한 경사부재(144), 와셔(145), 너트(143) 및 너트 풀림 방지핀(146)은 나선형 날개(110)의 양쪽 표면에 모두 설치될 수 있지만, 나선형 날개(110)는 주로 바깥쪽으로 변형하므로 바깥쪽 부분에만 설치될 수도 있다.
너트 풀림 방지핀(146) 대신에, 바람직하게, 체결부위에 실리콘 충전재(Silicon Filler)를 강제 주입하고 커버를 씌우는 방법을 사용할 수 있다. 이때 너트(143)로는 시중에 판매되고 있는 엔와이록 너트(Nylock nut)로 알려진 나이론 삽입 너트(Nylon insert net)가 적당하다.
그 외에 더블 너트를 사용하는 것을 생각해볼 수 있으나 너트의 풀림방지를 완전하게 보장하는 측면에서는 바로 앞에서 설명한 것보다는 바람직하지 않다. 또 너트를 용접으로 볼트에 고정하는 방식, 연결부재(141) 끝을 구부리는 방식, 나사산을 손상시키는 방식, "U"자 형태의 부재를 날개 가장자리에 끼워서 고정하는 방식을 이용할 수 있는 데, 각각의 방식에 따라 장단점이 있으므로 나선형 날개 유닛의 크기나 용처 등에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
더 나아가 록타이트(Loctite) 같은 접착제를 이용한 화학적 결합방식이 이용될 수 있다.
내구성을 좋게 하고 튼튼하게 하기 위해서는 될 수 있으면 경사부재(144)를 사용하는 것이 바람직하지만, 때에 따라, 경사부재(144)를 사용하지 않고 구성할 수도 있다.
도 6은 날개 연결구의 변형 예를 설명하기 위한 부분 확대도이다.
때에 따라, 도 3 내지 5에서 설명한 경사부재 대신에 구면이 형성된 부재들을 이용하여 본 발명에 따른 날개 연결구(140)를 구성할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 날개 연결구(140)는 2개 이상의 나선형 날개(110)를 관통하며 외주면에 나선(142)이 형성된 연결부재(141)를 갖춘다. 연결부재(141) 외주면에는 나선형 날개(110) 표면 쪽 내측에 제1구면부재(147)가 결합되어 있다. 이 제1구면부재(147)는 내측면이 나선형 날개(110) 표면에 면접촉하고 있다. 제1구면부재(147)의 외면은 바깥으로 볼록한 볼록구면으로 형성되어 있다. 제1구면부재(147) 바깥으로 오목구면이 형성된 제2구면부재(148)가 설치되어 있다. 오목구면은 볼록구면에 결합하여 나선형 날개(110) 표면의 경사를 보상하여 와셔(145)와 너트(143)가 회전축(120)의 중심을 향해 그리고 회전축(120)에 경사진 방향으로 날개 표면에 균일하게 힘을 가할 수 있도록 하는 역할을 한다. 오목구면과 볼록구면의 형성 위치는 서로 바뀔 수 있다. 본 발명에 따른 날개 연결구(140)는 연결부재(141) 외주면에 결합되고 제2구면부재(148) 바깥으로 배치된 와셔(145) 및 나선(142)에 결합하여 제1, 제2구면부재(147, 148)와 와셔(145)를 나선형 날개(110) 표면을 향해 가압하여주는 너트(143)를 갖추고 있다.
나머지는 도 3 내지 5를 통해 설명한 것과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛을 이용한 풍력발전기를 나타낸 측단면도이다.
도 7에 나타낸 풍력 발전기(200)는 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛(100)을 갖추고 있다. 이 나선형 날개 유닛(100)은 회전축(120)이 수평으로 배치된 상태에서, 그 양단이 지지프레임(150)에 지지가 된 상태로 회전축(120)을 중심으로 회전 가능케 설치되어 있다.
회전축(120)의 일단에는 발전기(160)가 결합되고, 타단에는 RPM 측정기(170)가 설치되어 있다. 바람직하게, 회전축(120)의 타단 쪽에는 풍속이 매우 강할 때에도 일정 RPM을 초과하지 않도록 하기 위한 브레이크(172)가 더 설치된다. 날개가 너무 빨리 돌아가면 날개 등이 파손되는 문제가 생길 수 있다.
때에 따라, 점검이나 수리 등을 위해 필요할 때 나선형 날개 유닛(100)의 회전을 멈출 수 있도록 하기 위한 회전 멈춤용 브레이크 등도 더 설치될 수 있다. 여기에서 발전기(160)와 브레이크는 그 설치위치를 서로 바꾸어 설치될 수 있음은 물론이다. 어떤 경우에는, 발전기(160)와 브레이크가 같은 쪽에 설치될 수도 있을 것이다.
지지프레임(150)은 지주(180)에 회전 가능케 설치된 수직축(182)에 결합되어 수직축(182)을 중심으로 제자리 회전 가능케 설치되어 있다. 이러한 지지프레임(150)은 나선형 날개 유닛(100)의 회전축(120) 양단을 수평으로 그리고 회전 가능케 지지한다.
더 자세하게 설명하면, 지지프레임(150)은 회전축(120)의 일단에서 하방으로 연장된 제1프레임요소(151), 회전축(120)의 타단에서 하방으로 경사지게 연장되어 제1프레임요소(151)와 만나는 제2프레임요소(153), 제1프레임요소(151)와 제2프레임요소(153)가 만나는 부분에서 수직축(182) 쪽으로 연장되고 수직축(182)의 외주면에 결합한 제1축결합부(156)를 가지는 제3프레임요소(155)를 구비하여 구성된다.
제2프레임요소(153)의 양단 사이에 제1축결합부(156)를 통과하여 상방으로 연장된 수직축(182)에 결합되어 수직축(182)의 지지를 받는 제2축결합부(158)가 설치된 것이 바람직하다.
이렇게 하는 경우, 제1프레임요소(151)와 제2프레임요소(153)가 만나는 지점을 수직축(182)에 회동 가능케 지지하는 것보다 훨씬 안정적이고 큰 풍력에도 견딜 수 있다.
이에 따라 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛(100)은 지지프레임(150)에 지지가 된 상태로 자체의 회전축(120)을 중심으로 회전할 수 있는 상태에서 바람의 방향에 따라 수직축(182)을 회전 중심으로 하여 수평방향으로도 회전할 수 있다.
도 7의 상태에서, 화살표 방향으로 바람이 부는 경우, 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛(100)은 회전축(120)을 중심으로 회전하면서 발전기(160)를 구동하여 발전한다. 회전축(120)의 회전수는 RPM 측정기(170)에서 측정되어 화면에 표시된다. RPM 측정기(170)에서 측정된 데이터와 발전량을 참고하여 바람의 세기에 따른 발전량 등을 산정하여 풍력 발전기(160)의 관리에 활용할 수 있다.
화살표 방향으로 불던 바람의 방향이 바뀌는 경우, 나선형 날개(110)들은 좌우에 받는 바람의 힘에 불균형이 생기고, 이에 따라 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛(100)은 수직축(182)을 중심으로 회전하여 나선형 날개(110)들에 좌우로 작용하는 힘이 균형을 이루도록 한다.
이에 따라 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛(100)은 지지프레임(150)에 지지가 된 상태로 수직축(182)을 중심으로 하여 바람이 불어오는 방향으로 자동으로 회동하게 된다.
도 8은 금속판을 이용하여 나선형 날개를 만드는 예를 설명하기 위한 도면이다.
때에 따라, 철판, 양철판, 각종 합금판, 알루미늄판 등 금속판을 도 8a에 나타낸 바와 같은 전개판(110a) 형태로 절단한 것을 일점쇄선으로 나타낸 접이선(113)을 따라 굽혀서 도 8b에 나타낸 바와 같이 소정 각도 간격으로 차례대로 여러 번 절곡 또는 벤딩하여 나선형 날개(110)를 만들 수 있다. 이 전개판(110a) 역시 원의 중심으로부터 원의 가장자리까지 연장하는, 원 내의 하나의 곡선 및 중심으로부터 실질적으로 상기 곡선과 상기 원주의 교점까지 방사상으로 연장하는 하나의 직선을 정의하는 것에 의해, 그리고 원은 하나의 회전자 날개 영역과 하나의 삭제 영역으로 분할되는 것에 의해 실질적으로 하나의 원형 내에서 정의 가능한 날개영역으로 이루어져 있다. 이 실시 예에서의 전개판(110a)은 날개 영역의 경계를 이루는 곡선부와 직선부가 반원 내에 위치한다. 이 전개판(110a)은 반원을 반원의 중심에서 일측 반경부 부위를 J자 모양의 곡선을 따라 제거한 모양을 취하고 있다.
나선형 날개(110)를 금속판으로 만드는 경우, 나사산(142)이 형성되지 않은 연결부재(141)를 용접으로 나선형 날개(110)에 고정하여 나선형 날개(110)들을 서로 연결하는 방식도 이용할 수 있다. 이 경우, 나선형 날개(110)에는 용접할 수 있는 정도의 두꺼운 부분을 형성하고, 연결부재(141)를 직접 용접하거나, 앞의 도 1과 2에서 설명한 구멍이 뚫린 금속부재를 사용하는 방식이 이용될 수 있다.
도 9와 10은 도 8의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
또 때에 따라, 금속판을 도 8a에 나타낸 바와 같은 전개판(110a) 형태로 절단한 것을 롤러들을 이용하여 만곡 시키거나 나선형 날개 형태의 표면을 가지는 몰드의 표면에 맞추어 변형시켜 도 9에 나타낸 바와 같은 금속판으로 된 나선형 날개(110)를 만들 수 있다.
나선형 날개(110)를 강판 등의 금속판으로 만드는 경우, 회전축으로는 속이 꽉 차있는 강철봉을 사용할 수 있으나 속이 비어있는 금속 파이프 형태의 것이 진동에 좋고 무게도 줄일 수 있다.
위와 같이 금속판으로 만들어진 나선형 날개(110)는 회전축의 외주면에 용접으로 고정하는 것이 바람직하지만, 상황에 따라 리베팅이나 볼트 결합이 이용될 수 있다. 때로는 금속재 회전축 외주면에 소정의 길이로 나선형 날개 일부분을 미리 용접하여 1차로 금속재 회전축 세트(set)를 만들고 여기에 나머지 금속재 나선형 날개(110)를 용접, 볼트 결합, 리벳 접합 등의 연결방법을 사용 조립할 수 있다.
금속재는 용접이 쉬우므로 사전에 나선형 날개(110)의 조각들을 만들어 놓고도 서로 용접 등의 방법으로 접합하여 원하는 형태의 나선형 날개(110)를 만들 수 있다.
그리고 강철 등의 금속재로 된 나선형 날개(110)는 되도록 얇은 판(Sheet)을 사용하나 나선형 날개(110)가 대형화될수록 그에 따른 강성이 필요하므로 두께가 두꺼워져야 한다. 두께가 두꺼워지면 나선형 날개(110)의 무게가 필요 이상으로 커질 수 있다. 이 경우 구멍(115)이 뚫린 금속판으로 만든 전개판을 앞에서 설명한 바와 같이 여러 번 절곡 또는 벤딩하거나 만곡 시켜 10에 나타낸 바와 같은 구멍(115)이 뚫려 있는 나선형 날개(110)를 만들 수 있다. 구멍(115)은 원형 외에도 타원형, 삼각형, 사각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 구멍(115)이 뚫린 금속판으로 만든 나선형 날개(110)는 그 전면 혹은 전면과 후면에 막부재를 덮어서 붙이거나 실로 꿰매어 구멍(115)을 막아서 사용하는 것이 바람직하다. 혹은 구멍(115)이 뚫린 금속판으로 만든 나선형 날개(110)의 표면에 막을 입혀서 구멍(115)을 막거나 금속재보다 가벼운 재료로 구멍(115)을 막아서 사용할 수 있다.
더 나아가 바람이 거센 지역에서는 구멍(115)이 뚫린 상태 그대로 나선형 날개(110)를 사용할 수도 있다.
도 11은 회전자 날개의 다른 예를 설명하기 위한 사시 사진이고, 도 12는 도 11 회전자 날개의 정면 사진이다.
때에 따라 도 11과 12에 나타낸 바와 같이 회전축(120) 둘레에 나선형 날개(110) 형태의 프레임(111)을 설치하고 이 프레임(111)에 천(fabric), 천에 수지를 코팅한 것, 부직포, 부직포에 수지를 함침 시키거나 코팅한 것, 인조가죽 등으로 된 막부재(116)를 설치하여 회전자 날개(110)를 회전축(120)의 둘레에 설치할 수 있다. 막부재(116)는 그 가장자리를 프레임(111)에 꿰매어 연결하는 형태로 하면 된다. 막부재(116) 설치 전에 격자형태의 재료를 프레임(111)에 먼저 설치하고 그 바깥쪽에 막부재(116)를 설치할 수 있다. 막부재(116)에는 프레임(111)에 꿰맬 구멍을 미리에 만들어 놓고 그 구멍들을 통하여 프레임(111)에 연결할 수 있다. 막부재(116)를 꿰매어 연결하는 장소는 프레임(111)의 외곽뿐만 아니라 안쪽 영역에서도 꿰매어 막부재(116)의 들뜸 현상을 최소화하여 매끄러운 나선형 표면이 되도록 하는 것이 좋다. 이렇게 하는 경우 나선형 날개(110)의 무게를 상당히 줄일 수 있고 가격 또한 매우 저렴하게 할 수 있다. 막부재(116)로는 질긴 다양한 재질의 것이 사용될 수 있다. 예를 들면, 세일링 보트(Sailing Boat)의 돛에 사용되는 천을 사용할 수 있다. 막부재(116)를 설치하기 위한 프레임(111)은 여러 종류의 재질을 이용하여 그 형상을 구성할 수 있으며 각 파트별로 만들어 조립하여 만들 수도 있다.
그리고 나선형 날개(110)들은 회전축(120) 둘레의 원주방향으로 배치되는 링부재(190)로 서로 연결하여 나선형 날개(110)를 보강할 수 있다. 링부재(190)는 도 10과 11에 나타낸 바와 같이 나선형 날개(110)의 외곽을 연결하는 것이 바람직하다. 이렇게 링부재(190)를 설치하면 각각의 나선형 날개(110)의 진동 및 각각의 나선형 날개(110)에 걸리는 하중이 균등하게 된다.
이러한 링부재(190)도 나선형 날개들을 연결하기 위한 일종의 연결부재로서 날개 연결구를 구성한다. 앞 실시 예에서도, 나선형 날개(110)들의 가장자리에 링부재(190)가 결합될 수 있는 링부재 결합부를 형성하고 나선형 날개들을 연결할 수 있다. 링부재(190)는 턴버클을 설치하여 직경을 조정할 수 있게 된 것을 사용할 수 있다. 이 경우, 링부재 결합부나 턴버클이 고정수단이 된다. 링부재(190)를 이용한 연결구는 앞 실시 예에서 설명한 진선상의 연결부재를 가지는 형태의 날개 연결구와 함께 또는 단독으로 설치될 수 있다.
나선형 날개(110)가 대형화될수록 각각의 나선형 날개(110)를 지지하는 날개 연결구의 개수는 많아질 것이다.
도 11과 12에 나타낸 바와 같은 상태에서, 앞에서 설명한 날개 연결구(140)를 이용하여 나선형 날개(140)들을 서로 연결하여준다.
바람이 세지 않은 곳에서는 날개 연결구를 설치하지 않은 채로 사용하는 것도 가능하다.
도 13은 날개 연결구의 또 다른 예를 설명하기 위한 부분 측면도이다.
때에 따라, 연결부재(141)의 외주면에 링홈(141a)을 형성하고, 링홈(141a)에 링부재(149)를 설치하여 나선형 날개(110)가 진동하는 것을 억제하도록 할 수 있다. 이때, 링홈(141a)과 링부재(149)는 나선형 날개(110)의 바깥에만 설치하거나 나선형 날개(110)의 안쪽과 바깥쪽 양 측면에 모두 설치할 수 있다. 링부재(149)로는 스톱 링(stop ring)이나 일측이 분리된 스플릿 링(split ring) 등이 사용될 수 있다. 그리고 연결부재(141)로는 원형 단면을 가지는 환봉뿐만 아니라 사각봉, 육각봉, 팔각봉 등의 다각형 봉부재도 사용될 수 있다.
나머지는 앞에서 설명한 것과 같다.
도 14는 나선형 날개의 변형 예를 나타낸 사시도이다.
일반적인 익형 날개를 사용하는 중/대형 풍력발전기는 날개의 피치(Pitch)각을 변경하여 비상 정지 등의 상황에서 풍저항을 감소하지만, 본 발명에 적용되는 나선형 날개는 이 방법을 이용할 수 없다.
더구나 본 발명에 적용되는 나선형 날개(110)는 바람을 맞는 면적이 기존의 일반 익형 날개에 비해 매우 넓기 때문에 바람이 강하게 부는 경우, 매우 큰 힘을 받는다.
본 발명자는, 나선형 날개(110)가 소형인 경우에는 설치, 수리 등이 필요할 때 바람이 불더라도 회전을 정지시키거나 회전속도를 쉽게 줄일 수 있으나 중, 대형으로 커지면 회전을 정지시키거나 회전속도를 줄이기 어려울 수 있음을 인지하였다.
본 발명자는 본 발명의 나선형 날개(110)의 풍저항 감소를 위해, 도 14에 나타낸 바와 같이 나선형 날개(110)의 후부 일부를 제거하여 풍저항 감소용 통풍공(117)을 설치하는 것을 안출하였다. 이렇게 풍저항 감소용 통풍공(117)을 설치하면, 나선형 날개 유닛(100)이 중, 대형으로 커지더라도 필요 시 나선형 날개 유닛(100)을 쉽게 정지 또는 회전속도를 줄일 수 있다.
도 14의 나선형 날개(110)에서 회전축에 고정되는 뿌리부분을 이루는 중심부 가장자리는 직선을 이루고 있으나, 이 부분은 도 15에 나타낸 바와 같이 나선형으로 형성될 수 있다.
나머지는 앞에서 설명한 것과 같다.
도 15와 16은 나선형 날개 유닛의 또 다른 변형 예를 나타낸 사시도와 측면도이다.
때에 따라, 도 14에 나타낸 나선형 날개(110)에서, 회전축(120)에 고정되는 부분을 나선형으로 하여 회전축(120)의 둘레에 고정되게 하면, 회전축(120)에 고정되는 뿌리부 부근에서도 인입되는 바람에 의한 추력을 발생할 수 있다. 중/대형으로 커질수록 그 효과는 더 커진다.
한편, 회전축(120)이 긴 경우, 회전축(120) 양 끝단에서의 플랩핑(Flapping) 또는 진동이 발생됨에 따라 한계 회전수를, 예를 들어, 400 rpm 이상으로 높이기 어렵고, 나선형 날개(110)의 균형을 맞추기가 어렵고, 양단 고정축을 사용하더라도 장축에서 형성되는 진동 등의 영향으로 베어링에 부하가 크게 작용하여 베어링 수명이 단축되는 문제가 있다. 나선형 날개 유닛(100)의 진동, 밸런싱, 한계 회전수 상승 등을 고려 시 회전축(120)의 길이를 단축하는 것이 절실하다.
이 실시 예의 본 발명에 따르면, 나선형 날개(110)의 후부 일부를 제거함으로써, 도 15와 도 16에 나타낸 바와 같이 회전축(120)의 길이도 크게 줄일 수 있고, 회전축(120)의 길이가 길어서 발생하는 상기의 문제를 모두 해결할 수 있다.
도 8a를 함께 참고하면서, 이 실시 예의 나선형 날개(110)에 대해 더 보충하여 설명하면, 도 14 내지 16에 나타낸 나선형 날개(110)를 평면상으로 펼친 모양은 도 8a에 나타낸 바와 같이 반원을 반원의 중심에서 일측 가장자리의 반경부 부위를 J자 모양의 곡선을 따라 제거한 모양을 하는 것에서 반원의 중심 쪽 일부를 제거한 모양을 할 것이다.
그리고 나선형 날개(110)의 바깥쪽 끝부분의 모서리는 일부를 제거한 모양으로 하여 가급적 각을 크게 유지하거나 둥글게 하여 타 물체와 부딪혀 파손되는 것을 방지한다.
나머지는 앞 실시 예에서 설명한 것과 같다.
본 발명은 풍력 발전에 적합한 나선형 날개 유닛을 만드는 데 이용될 가능성이 있다. 본 발명에 따른 나선형 날개 유닛은 때에 따라 수력 발전에 이용될 가능성도 있다.
100: 나선형 날개 유닛 110: 나선형 날개
110a: 전개판 115: 구멍
120: 회전축 140: 날개 연결구
141: 연결부재 142: 나사산
143: 너트 144: 경사부재
145: 와셔 147: 제1구면부재
148: 제2구면부재 150: 지지프레임
160: 발전기 172: 브레이크
182: 수직축 200: 풍력 발전기

Claims (17)

  1. 회전축 및 상기 회전축 외주면을 따라 뿌리 부분이 부착된 나선형 날개들을 가지는 나선형 날개 유닛에서,
    상기 나선형 날개들이 날개 연결구를 통해 서로 연결되어 있는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 날개 유닛.
  2. 제1항에서, 상기 날개 연결구는 상기 나선형 날개들을 관통하며 상기 회전축을 향하여 설치된 연결부재를 가지며 상기 회전축에 대해 경사진 방향으로 상기 나선형 날개들의 바깥쪽 가장자리들을 서로 연결하여 지지하는 것이거나 상기 나선형 날개들의 바깥쪽 가장자리를 서로 연결하는 링부재를 가지는 것임을 특징으로 하는 나선형 날개 유닛.
  3. 제1항에서, 상기 날개 연결구는,
    상기 나선형 날개들을 관통하며 상기 회전축을 향하여 설치되어 상기 나선형 날개들을 서로 연결하여 지지하기 위한, 외주면에 나사산이 형성된 연결부재;
    상기 연결부재의 외주면에 결합한 와셔들; 및
    상기 나사산에 결합되어 상기 와셔와 함께 상기 나선형 날개의 표면을 가압하여 상기 나선형 날개가 상기 연결부재에 고정되게 하는 복수의 너트들을 포함하여 구성된 것이거나,
    외주면에 링홈이 형성된 상기 연결부재와 상기 링홈에 결합되어 상기 나선형 날개가 진동하는 것을 억제하는 진동억제용 링부재(149)를 가지는 것이고,
    상기 와셔는 상기 너트에 의해 상기 나선형 날개의 표면을 향해 가압되는 구성요소인 것을 특징으로 하는 나선형 날개 유닛.
  4. 제3항에서, 상기 날개 연결구는,
    상기 나선형 날개의 표면과 상기 너트 사이의 상기 연결부재의 외주면에 결합되어 상기 나선형 날개의 경사를 보상하여 주기 위한 경사부재를 더 포함하고,
    상기 경사부재는 상기 너트에 의해 상기 나선형 날개의 표면을 향해 가압되는 구성요소인 것을 특징으로 하는 나선형 날개 유닛.
  5. 제3항에서, 상기 날개 연결구는,
    상기 나선형 날개의 표면과 상기 너트 사이의 상기 연결부재의 외주면에 결합되고 외면에 볼록하거나 오목한 구면이 형성된 제1구면부재; 및
    상기 연결부재의 외주면에 결합되고 상기 제1구면부재 바깥으로 배치되며 내면에 상기 볼록하거나 오목한 구면에 결합하는 오목하거나 볼록한 구면이 형성된 제2구면부재를 더 포함하고,
    상기 제1구면부재와 상기 제2구면부재는 상기 너트에 의해 상기 나선형 날개의 표면을 향해 가압되는 구성요소인 것을 특징으로 하는 나선형 날개 유닛.
  6. 제1항에서, 상기 나선형 날개를 평면상으로 펼친 모양은 반원을 반원의 중심에서 일측 가장자리의 반경부 부위를 J자 모양의 곡선을 따라 제거한 모양을 하는 것 또는 상기 일측 가장자리의 반경부 부위를 J자 모양의 곡선을 따라 제거한 모양을 하는 것을 상기 반원의 중심 쪽 일부를 제거한 모양을 하여 상기 나선형 날개 유닛의 후부에 통풍공이 형성되게 한 것을 특징으로 하는 나선형 날개 유닛.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서, 상기 나선형 날개는 FRP 성형법에 의해 FRP로 만든 것, 사출 성형법에 의해 플라스틱으로 만든 것, 다이캐스팅에 의해 금속으로 만든 것, 금속판을 벤딩하여 만든 것, 나선형 날개 형태의 프레임에 막부재를 설치한 것, 구멍이 뚫린 금속판을 벤딩하여 만든 것, 구멍이 뚫린 금속판을 벤딩하여 만든 것의 외면을 막부재로 감싸거나 금속판보다 가벼운 재료로 구멍을 막은 것, 구멍이 뚫린 금속판을 벤딩하여 만든 것의 표면에 구멍을 막는 막을 형성한 것, 날개 조각들을 용접하여 만든 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나선형 날개 유닛.
  8. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에서, 상기 날개 연결구는 상기 회전축의 둘레의 원주방향으로 배치되어 상기 나선형 날개들을 서로 연결하는 날개연결용 링부재(190)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 날개 유닛.
  9. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에서, 상기 너트 및 상기 너트에 의해 상기 나선형 날개의 표면을 향해 가압되는 구성요소는 상기 나선형 날개의 양쪽 표면에 모두 설치된 것을 특징으로 하는 나선형 날개 유닛.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 나선형 날개 유닛;
    상기 나선형 날개 유닛의 회전축 양단을 수평으로 그리고 회전 가능케 지지하며 수직축을 중심으로 제자리 회전 가능케 설치된 지지프레임; 및
    상기 회전축에 결합되어 발전하는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  11. 제10항에서, 상기 지지프레임은 상기 회전축의 일단에서 하방으로 연장된 제1프레임요소, 상기 회전축의 타단에서 하방으로 경사지게 연장되어 상기 제1프레임요소와 만나는 제2프레임요소, 상기 제1프레임요소와 상기 제2프레임요소가 만나는 부분에서 상기 수직축 쪽으로 연장되고 상기 수직축의 외주면에 결합한 제1축결합부를 가지는 제3프레임요소를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  12. 제11항에서, 상기 제2프레임요소의 양단 사이에 상기 제1축결합부를 통과하여 상방으로 연장된 상기 수직축에 결합되어 상기 수직축의 지지를 받는 제2축결합부가 설치된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  13. 간격을 두고 배치된 나선형 날개들을 서로 연결하기 위한 날개 연결구에 있어서,
    상기 나선형 날개들을 연결하기 위한 연결부재; 및
    상기 연결부재의 외주면에 결합되고 상기 서로 연결하기 위한 상기 나선형 날개들을 상기 연결부재에 고정하기 위한 복수의 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 날개 연결구.
  14. 제13항에서, 상기 연결부재의 외주면에는 나사산이 형성되고, 상기 고정수단은 상기 나사산에 결합된 너트를 가지는 것이거나,
    상기 연결부재의 외주면에 링홈이 형성되고, 상기 고정수단은 상기 링홈에 결합되어 상기 나선형 날개가 진동하는 것을 억제하는 링부재를 가지는 것임을 특징으로 하는 날개 연결구.
  15. 제14항에서, 상기 너트와 상기 나선형 날개의 표면 사이의 상기 연결부재 외주면에 결합되어 상기 나선형 날개의 경사를 보상하여주는 경사부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 날개 연결구.
  16. 제14항에서, 상기 날개 연결구는,
    상기 나선형 날개의 표면과 상기 너트 사이의 상기 연결부재의 외주면에 결합되고 외면에 볼록하거나 오목한 구면이 형성된 제1구면부재; 및
    상기 연결부재의 외주면에 결합되고 상기 제1구면부재 바깥으로 배치되며 내면에 상기 볼록하거나 오목한 구면에 결합하는 오목하거나 볼록한 구면이 형성된 제2구면부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 날개 연결구.
  17. 제14항에서, 상기 연결부재의 외주면에는 상기 연결부재의 길이방향을 따라 상기 나사산이 형성된 구간과 상기 나사산이 형성되지 않는 구간이 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 날개 연결구.
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