KR101584272B1 - Tidal mooring generator using a magnetic coupler underwater - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조류발전기에 있어서 수밀이 취약한 축계에 아웃터로터(OUTER ROTOR)와 인너로터(INNER ROTOR)로 분리되는 마그네틱 커플러를 이용하여 동력을 전달하게 하므로 외부의 해수가 내부 기계 장치로 유입되는 것을 방지하고 유지보수가 용이하도록 하는 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underwater mooring tidal generator using a magnetic coupler, and more particularly, to a tidal current generator using a magnetic coupler which is separated into an outer rotor and an inner rotor, To an underwater mooring tidal generator using a magnetic coupler for preventing external seawater from flowing into an internal mechanical device and facilitating maintenance.
해양 에너지를 이용하는 주요 발전 중에는 해수의 위치에너지를 이용하는 조력발전과, 해수의 운동에너지를 이용하는 조류발전이 대표적이다.Major developments using marine energy are tidal power generation using the potential energy of seawater and tidal power generation using the kinetic energy of seawater.
조류발전기는 조석을 동력원으로 하되 조석에 의한 해류의 흐름, 즉 조류로부터 에너지를 추출하는 발전 장치임에 반하여, 조력발전기는 조석간만의 차를 이용한 발전장치이다.The tidal power generator is a power generation device that extracts energy from tidal currents, that is, tidal current, while using tide as a power source.
조력 발전은 조석이 발생하는 하구나 만을 방조제로 막아 해수를 가두고 수차발전기를 설치하여 썰물 때에 저수지와 해수면의 수위차를 이용하여 발전하여 전기에너지를 생산하는 방식이다. 즉, 조석 간만의 차가 큰 만이나 강 하구에 댐을 건설하고 밀물과 썰물 때에 터빈을 돌려 발전하는 시스템으로 수력발전과 유사한 방식이다.Tidal power generation is a method of generating electric energy by generating electricity by using the water level difference between reservoir and sea level at the time of ebb tide by installing seawater and blocking the seawater by blocking the seawater only with the dike where tide occurs. In other words, it is a system similar to hydroelectric power generation system in which a dam is constructed only at a large tidal range, and a dam is constructed at a river estuary and the turbine is rotated at the time of tide and ebb.
이에 반해 조류발전은 해수의 빠른 흐름 즉, 자연적인 해수의 흐름을 이용하는 방식이기 때문에 조력발전처럼 댐을 설치할 필요가 없다. 조류발전에 사용되는 수차발전기의 종류는 프로펠러식(Propeller Type), 다리우스식(Darrieus Type), 사보니우스식(Savonius Type)과 이들을 변형 또는 개량한 형태가 있다.On the other hand, tidal power generation does not need to install a dam like a tidal power generation because it is a method of using the fast flow of seawater, that is, the flow of natural seawater. Propeller type, Darrieus type, Savonius type, and modified or modified versions of these turbine generators are used for tidal power generation.
조류발전기는 조력댐 없이 발전에 필요한 수차발전기만을 설치하면 되기 때문에 비용이 적게 드는 반면, 조류의 유속이 일정 속도 이상 되어야 하므로 적지를 선정하는데 어려움이 있고, 조력발전에 비해 자연적인 흐름의 세기에 따라 발전량이 좌우된다는 단점이 있다. 하지만 해수 유통이 자유롭고 해양 환경에 미치는 영향이 거의 없어 조력발전에 비해 친환경적인 것으로 평가되고 있다.Since the tidal generator requires only a water turbine generator required for power generation without a tidal dam, the cost is low, but the flow rate of the tidal flow must be above a certain speed, so it is difficult to select a suitable place. There is a disadvantage in that the amount of power generation is influenced. However, seawater distribution is free and has little impact on the marine environment.
이에 조류발전의 경우, 흐름의 예측을 거의 정확하게 알 수 있고 규칙적인 발전이 가능한 곳으로 우리나라 서해안이 조류발전을 위한 최적지로 평가되고 있다.Therefore, in the case of tidal current, it is possible to know the forecast of the flow almost accurately and to make regular development. The west coast of Korea is evaluated as the best place for tidal current generation.
또한, 한국 특허등록번호 제10-1002174호 발명의 명칭 '능동 유향조절 다배열 수평축 조류발전장치' (2010.12.10.), 한국 특허등록번호 제10-1226018호 발명의 명칭 '조류 발전기' (2013.01.18.), 한국 특허등록번호 제10-1056695호 발명의 명칭 '편심을 보정하는 조류 발전 장치 및 편심 보정 방법' (2011.08.08.) 등으로 조류발전기에 대한 기술들이 개시된 바와 있다.Korean Patent Registration No. 10-1002174 entitled " Active Drift Control Multi-array Horizontal Axial Tidal Power Generation Device " (2010.12.10.), Korean Patent Registration No. 10-1226018 entitled " Tidal Generator " , And Korean Patent Registration No. 10-1056695, entitled " Algae generator for correcting eccentricity and eccentricity correction method " (Aug. 2011).
그런데 종래의 조류발전기의 일례를 개략적으로 보면, 종래에는 일반적으로 발전용 터빈이 수중에 위치하고 발전기 및 파워트레인을 포함한 구조물이 수중에 위치하므로 해수의 침입을 방지하는 수밀 구조를 유지하여야 할 어려운 문제점이 내재되어 있었다.Conventionally, an example of a conventional tidal power generator has a problem that it is generally difficult to maintain a watertight structure for preventing intrusion of seawater because a power generation turbine is located in water and a structure including a generator and a power train is located in the water It was inherent.
즉, 조류발전에서 대부분의 고장은 수밀 구조의 노후화로 인하여 파워트레인 및 발전기를 포함한 나셀의 부품에서 발생하게 되며, 유지보수비를 줄이기 위해 2중 또는 3중 수밀 구조를 채택할 수 있지만 해수 유입이 완벽히 차단되도록 내부와 외부를 완전히 분리되지 못하는 구조적 문제점으로 인하여 발전기의 수명 동안 성능을 보장할 수는 없기 때문에 발전기의 제작비가 증가하였다.In other words, most faults in algae power generation are caused by parts of nacelle including powertrain and generator due to aging of watertight structure, and double or triple watertight structure can be adopted to reduce maintenance cost. However, The production cost of the generator is increased because the performance can not be guaranteed during the lifetime of the generator due to the structural problem that the inside and the outside are not completely separated so as to be blocked.
또한, 2중 또는 3중 수밀 구조를 해체하거나 수중 환경이라는 특성상 유지보수를 하는 시간이 오래 걸리고 비용도 증가하게 되는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that it takes a long time to perform maintenance due to the disassembly of the double or triple watertight structure or due to the nature of the underwater environment, and the cost increases.
즉, 종래의 조류발전기는 수중 환경이라는 특성상 유지 보수에 많은 비용이 들어가고 고장 원인의 대부분이 해수가 장비 내부로 유입되는 것이므로 완벽한 수밀(水密)을 요구하는 문제점이 있었다.
That is, the conventional tidal power generator has a problem in that maintenance and repair are costly due to the nature of the underwater environment, and most of the causes of the trouble are the seawater flowing into the equipment, which requires complete watertightness.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수밀이 취약한 축계(Shafting)에 아웃터로터(OUTER ROTOR)와 인너로터(INNER ROTOR)로 분리되는 마그네틱 커플러를 이용하여 동력을 전달하게 하므로 외부의 해수가 내부 기계 장치로 유입되는 것을 방지하고 유지보수가 용이하도록 하는 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a power transmission system using a magnetic coupler which is separated into an outer rotor and an inner rotor in a shaft- The present invention provides an underwater mooring algae generator using a magnetic coupler that prevents external seawater from flowing into an internal mechanical device and facilitates maintenance.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기는, 유체가 흐르는 방향과 마주보는 방향을 향하고 있는 나셀부를 가지는 조류발전기에 있어서, 나셀부의 외측에 구비되어 유체의 흐름에 따라 회전력을 발생시키는 블레이드부와 결합되며 내부에 아웃터자성체가 포함되어 있는 아웃터회전자로 구성되는 아웃터부와; 나셀부의 내측에 구비되어 나셀부를 지지하는 지지부와 결합되며, 외부로부터 회전력을 전달받아 전력을 생성하는 발전기와, 발전기의 회전축에 설치되는 인너회전자와, 인너회전자의 외주면에 설치되어 아웃터회전자 내의 아웃터자성체와 연동되어 자력을 전달받는 인너자성체와, 인너자성체와 소정 간격 이격되어 인너회전자를 보호하고 수밀하는 인너격벽부로 구성되는 조류발전부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an algae generator having a nacelle portion facing a direction in which a fluid flows, the alga generator having a nacelle portion, And an outer rotor having an outer magnetic body therein, the outer rotor being coupled to the blade portion for generating a rotational force in accordance with the flow of the outer rotor. A generator that is provided on the inner side of the nacelle and is coupled to a support portion for supporting the nacelle and receives a rotational force from the outside to generate electric power; an inner rotor installed on a rotary shaft of the generator; An inner magnetic body for receiving a magnetic force interlocked with the outer magnetic body in the inner magnetic body, and an inner wall part spaced apart from the inner magnetic body by a predetermined distance to protect and watertighten the inner rotor.
본 발명은 종래의 실(Seal)을 이용한 기술보다 소음 또는 진동이 적고 유지 보수가 유리하며 실(Seal)의 마모에 의해 실(Seal)의 수명에 따라 주기적으로 교체하여야 하는 실(Seal)를 이용한 수밀 구조보다 유리한 이점이 있다.The present invention relates to a seal which is less noise or vibration than a conventional seal technology and is maintenance-friendly, and which is periodically changed according to the life of the seal due to wear of the seal, There is an advantage over the watertight structure.
또한, 나셀부의 선단에 마그네트 커플러를 적용하여 블레이드부가 있는 아웃터부와 조류발전부를 분리하므로 조류발전기의 수밀(水密)을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, a magnet coupler is applied to the tip of the nacelle to separate the outboard portion with the blade portion from the bird's power generation portion, thereby increasing the watertightness of the bird's power generator.
또한, 블레이드부를 포함하는 아웃터부와 조류발전부를 비접촉 및 물리적으로 분리되므로 아웃터부에서 오는 충격을 완화할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the outboard portion including the blade portion and the bird's power generator are separated from each other in a non-contact and physical manner, there is an advantage that the impact from the outboard portion can be mitigated.
또한, 컷아웃터스피드(CUT OUT SPEED : 발전이 불가능할 정도의 빠른 조류속도) 이상에서 슬립(Slip)이 발생하더라도 조류발전기 내부로 직접적으로 전달되지 않아 충격이 감소하는 이점이 있다.In addition, even if a slip occurs at a cutter speed (CUT OUT SPEED), the impact is reduced because the slip is not directly transmitted to the inside of the tidal generator.
또한, 컷아웃터스피드(CUT OUT SPEED)에서도 일정한 토크를 전달받을 수 있어 지속적인 발전이 가능한 이점이 있다.In addition, a cutter speed (CUT OUT SPEED) can receive a constant torque, so that there is an advantage that it can be continuously developed.
또한, 아웃터회전자(OUTER ROTOR)와 인너회전자(INNER ROTOR) 사이는 소정 간격 이격되어 있고 이격된 부분으로 해수(유체)가 채워져 윤활하게 되어 회전에 의해 발생하는 열을 바로 방출할 수 있는 이점이 있다.
In addition, the outer rotor (OUTER ROTOR) and the inner rotor (INNER ROTOR) are spaced apart from each other by a predetermined distance, and the separated portion is filled with seawater (fluid) .
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러에 대한 개념을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기에 대한 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 2의 마그네틱 커플러 부분에 대한 상세도이다.1 is a schematic perspective view illustrating a concept of a magnetic coupler according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view for explaining a configuration of an underwater mooring tidal generator using a magnetic coupler according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a detailed view of the magnetic coupler portion of FIG. 2. FIG.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 대해 잘 알려져 있거나 본 발명과 직접 관련이 없는 사항에 대해서는 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 명확히 전달하기 위하여 설명을 생략할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, however, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 표시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 또한, 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.In the accompanying drawings, some of the constituent elements are exaggerated, omitted or schematically shown, and the size of each constituent element does not completely reflect the actual size. In addition, the same reference numerals are assigned to the same or corresponding components throughout the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러에 대한 개념을 나타내는 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기에 대한 구성을 설명하기 위한 개략도이며, 도 3은 도 2의 마그네틱 커플러 부분에 대한 상세도이다.FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a concept of a magnetic coupler according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view for explaining a configuration of an underwater mooring tidal generator using a magnetic coupler according to an embodiment of the present invention And FIG. 3 is a detailed view of the magnetic coupler portion of FIG.
본 발명의 주요 특징은 도 1에 도시된 바와 같이, 아웃터회전자(OUTER ROTOR)와 인너회전자(INNER ROTOR)로 분리되는 마그네틱 커플러를 이용하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기는 아웃터자성체(120)가 포함되어 있는 아웃터회전자(110)와; 인너자성체(220)가 포함되어 있는 인너회전자(210)를 포함하여 구성되되, 인너자성체(220)와 소정 간격 이격되어 인너회전자(210)를 보호하고 수밀하는 인너격벽부(230)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, a main feature of the present invention is that a magnetic coupler that is separated into an outer rotor and an inner rotor is used. In the present invention, The Moirring tidal generator includes an
이로 인하여 자성체(영구자석)을 이용하여 동력을 전달하고 물리적으로 나셀부의 내측 및 외측을 분리하여 유체 유입을 차단할 수 있으므로 수밀성이 뛰어나게 할 수 있다.Therefore, power can be transmitted by using a magnetic body (permanent magnet), and the inner and outer sides of the nacelle can be physically separated to block fluid inflow.
여기서 본 발명에서 말하는 나셀부는 소정의 길이를 가지는 원통 형상으로 나셀부를 지지하는 지지부를 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 것으로, 유체의 흐름에 의해 양력 및 항력이 작용하여 지지부를 중심으로 회전 가능한 유선형의 몸체를 말한다.Here, the nacelle portion according to the present invention has a cylindrical shape with a predetermined length and is formed to be rotatable about a support portion supporting the nacelle portion. The nacelle portion is a streamlined body capable of rotating about the support portion, .
다만, 나셀부의 형상은 원통형으로 한정되지 않으며 그 기능에 문제가 없는 한 타원형이나 다각형 등 다양한 형상으로 적용될 수 있어 본 발명의 실시예에서 언급하는 형상으로 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다.However, the shape of the nacelle is not limited to a cylindrical shape and can be applied to various shapes such as elliptical shape and polygonal shape as long as the function thereof is not problematic, so that the technical idea of the present invention is not limited to the shape mentioned in the embodiment of the present invention.
또한, 나셀부의 내측은 후술하는 조류발전부(200)를 유체로부터 보호하도록 밀폐시키는 역할도 한다.The inside of the nacelle also serves to seal the
그럼, 도 2 내지 도 3을 참조하여 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기를 설명하기로 한다.2 to 3, a description will be made of an underwater mooring tidal generator using a magnetic coupler.
본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기는 크게 나셀부 외측에 해당하는 아웃터부(100)와, 나셀부 내측에 해당하는 조류발전부(200)를 포함하여 이루어지되, 아웃터부(100)는 아웃터회전자(110), 아웃터자성체(120) 및 블레이드부(130)를 포함하고, 조류발전부(200)는 인너회전자(210), 인너자성체(220) 및 인너격벽부(230)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The underwater mooring tidal generator using the magnetic coupler according to the embodiment of the present invention includes an
더욱 자세하게 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기는 유체가 흐르는 방향과 마주보는 방향을 향하고 있는 나셀부(10)를 가지는 조류발전기에 있어서, 나셀부(10)의 외측에 구비되어 유체의 흐름에 따라 회전력을 발생시키는 블레이드부(130)와 결합되며 내부에 아웃터자성체(120)가 포함되어 있는 중공이 형성된 원통 형상의 아웃터회전자(110)로 구성되는 아웃터부(100)와; 나셀부(10)의 내측에 구비되고 나셀부(10)를 지지하는 지지부(300)와 결합되며, 외부로부터 회전력을 전달받아 전력을 생성하는 발전기(250)와, 발전기(250)의 회전축에 설치되는 원통 형상의 인너회전자(210)와, 인너회전자(210)의 외주면에 설치되어 아웃터회전자(110) 내의 아웃터자성체(120)와 연동되어 자력을 전달받는 인너자성체(220)와, 인너자성체(220)와 소정 간격 이격되어 인너회전자(210)를 보호하고 수밀하는 인너격벽부(230)로 구성되는 조류발전부(200);를 포함하여 구성된다.More specifically, an underwater mooring tidal generator using a magnetic coupler according to an embodiment of the present invention includes a
또한, 인너격벽부(230)에는 아웃터회전자(110)로부터 자력(磁力)을 받아 인너회전자(210)가 원활하게 회전 가능하도록, 인너회전자(210)와 소정 간격 이격되어 나셀부(10)에 고정되게 하는 내부지지대(240)가 형성될 수 있다.The
또한, 인너격벽부(230)는 인너회전자(210)를 보호하고 수밀하기 위하여 스테인레스나 세라믹, 플라스틱 등과 같은 비자성 소재를 사용할 수 있고 얇은 막으로 형성되거나 코팅될 수 있다.In addition, the
한편, 발전기(250)는 필요에 따라서는 나셀부(10) 외부에 설치하여 동력을 전달받아 전력을 생성하게 할 수도 있다.Meanwhile, the
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각 구성요소를 설명하면 다음과 같다.As shown in FIGS. 2 and 3, each component will be described as follows.
아웃터부(100)는 수중에 설치되어 조류(유체의 흐름)에 의하여 회전함으로서, 실질적으로 동력을 발생시키는 부재로서, 본 실시예에서는 아웃터회전자(110), 아웃터자성체(120) 및 블레이드부(130)를 포함하여 이루어진다. 따라서, 본 실시예에서 날개 형태의 블레이드부를 포함하는 아웃터부(100)는 효율적인 발전을 위하여 조류(유체의 흐름)의 방향에 마주보는 방향을 향하도록 나셀부(10)가 조정되어야 한다.In the present embodiment, the
아웃터회전자(110)는 환형의 허브(Hub) 형상으로 영구자석과 같은 자성체인 아웃터자성체(120)가 탑재되어 있다.The
이로 인해 유체 흐름에 의해 힘을 받은 블레이드가 장착되어 있는 블레이드부(130)를 통하여 운동에너지를 공급받아 아웃터회전자(110) 외부를 감싸는 유선형의 아웃터부(100)를 회전시키게 된다.As a result, kinetic energy is supplied through the
즉, 블레이드부(130)에 블레이드(Blade)가 설치되며, 유체의 흐름에 의하여 블레이드 면에 받는 힘을 통하여 아웃터부(100)의 회전운동으로 변환되어 기계적 운동에너지를 발생시킨다. 이때 아웃터부(100)가 회전하므로 아웃터부(100) 내에 있는 아웃터자성체(120)와 연동되는 비접촉 인너자성체(220)가 자력을 생성하게 되어 인너회전자((210)가 회전하게 되며 인너회전자 회전축에 연결되어 있는 후술하는 발전기(250)로 전달되어 전기에너지를 얻게 된다.That is, a blade is installed in the
조류발전부(200)는 상술한 아웃터부(100)와 연동되어 회전력을 비접촉의 인너회전자(210)에 자력(磁力)으로 전달받아 인너회전자(210)의 회전축에 연결된 내부 발전기(250)를 통하여 발전하게 된다.The
즉, 조류발전부(200)는 아웃터부(100)로부터 회전력을 자력(磁力)으로 전달받아 전력을 생산하는 장치로서, 본 실시예에서는 인너회전자(210), 인너자성체(220) 및 인너격벽부(230)를 포함하여 이루어지되 내부지지대(240) 또는 발전기(250)를 더 포함할 수 있고, 나셀부(10) 내측에 위치하여 유체로부터 보호되며 밀폐되어 수밀(水密)되어 있다.That is, the
인너회전자(210)는 상술한 아웃터회전자(110) 내의 아웃터자성체(120)와 연동되어 자력을 전달받는 인너자성체(220)가 외주면에 탑재되어 있는 원형의 허브(Hub) 형상으로 되어 있다.The
한편, 아웃터자성체(120)나 인너자성체(220)는 영구 자석과 같은 자성(磁性)을 가지는 부재이다.On the other hand, the outer
인너격벽부(230)는 인너자성체(220)와 소정 간격 이격되어 인너회전자(210)를 보호하고 수밀하도록 보호막을 형성하고 후술하는 내부지지대(240)에 의해서 나셀부(10)에 고정된다.The
또한, 인너격벽부(230)는 스테인레스나 플라스틱 등과 같은 비자성소재를 사용한다.In addition, the
내부지지대(240)는 아웃터회전자(110)로부터 자력(磁力)을 받아 인너회전자(210)가 원활하게 회전 가능하도록, 인너회전자(210)와 인너격벽부(230)가 소정 간격 이격되게 유지되도록 나셀부(10)에 고정되게 하는 역할을 한다.The
발전기(250)는 인너회전자(210)의 회전축으로부터 회전력을 전달받아 전력을 생성한다. 또한, 발전기(250)는 필요에 따라서는 나셀부(10) 외부에 설치하여 구성할 수 있다.The
본 발명에서 말하는 나셀부(10)는 아웃터부(100) 및 조류발전부(200)가 탑재되어 동작하는 본 발명의 실시예에 따른 조류발전기의 주요 부분을 나타내는 것으로, 나셀부(10)는 지지부(300)에 의해 지지되어 회전하게 된다.The
지지부(300)는 아웃터부(100)와 조류발전부(200)를 포함하여 구성되는 나셀부(10)를 지지하여 회전 가능하게 한다.
The
또한, 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기는 유체가 흐르는 방향과 마주보는 방향을 향하고 있는 나셀부(10)를 가지는 조류발전기에 있어서, 나셀부(10)의 외측에 구비되어 유체의 흐름에 따라 회전력을 발생시키는 블레이드부(130)와 결합되며 내부에 아웃터자성체(120)가 포함되어 있는 아웃터회전자(110)로 구성되는 아웃터부(100)와; 나셀부(10)의 내측에 구비되고 나셀부(10)를 지지하는 지지부(300)와 결합되며, 외부로부터 회전력을 전달받아 전력을 생성하는 발전기(250)와, 발전기(250)의 회전축에 설치되는 인너회전자(210)와, 인너회전자(210)의 외주면에 설치되어 아웃터회전자(110) 내의 아웃터자성체(120)와 연동되어 자력을 전달받는 인너자성체(220)와, 인너자성체(220)와 소정 간격 이격되어 인너회전자(210)를 보호하고 수밀하는 인너격벽부(230)로 구성되는 조류발전부(200);를 포함하여 구성되되, 아웃터부(100) 및 조류발전부(200)가 지지부(300)의 중심축을 기준으로 좌우 대칭되게 배치될 수 있다.Further, in the tidal mooring tidal generator using the magnetic coupler according to the embodiment of the present invention, the
이는 에너지의 효율을 높이고자 하는 목적으로 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기를 지지부(300)의 중심축을 기준으로 좌우에 배치하므로 본 발명의 장점을 배가(倍加) 시킬 수 있다.This is because, for the purpose of increasing the energy efficiency, the underwater mooring alga generator using the magnetic coupler according to the embodiment of the present invention is disposed on the left and right with respect to the central axis of the
또한, 인너격벽부(230)에는 아웃터회전자(110)로부터 자력(磁力)을 받아 인너회전자(210)가 원활하게 회전 가능하도록, 인너회전자(210)와 소정 간격 이격되어 나셀부(10)에 고정되게 하는 내부지지대(240)가 형성될 수 있다.
The
다음은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기의 작동에 대해서 설명하고자 한다.Hereinafter, the operation of the underwater mooring tidal generator using the magnetic coupler according to the embodiment of the present invention will be described.
먼저, 조류(유체의 흐름)에 의하여 블레이드부(130)가 힘을 받아 아웃터자성체(120)가 탑재된 아웃터회전자(110)를 포함하여 이루어지는 아웃터부(100)가 회전하게 된다.First, the
이와 동시에 아웃터부(100)와 비접촉 연결되어 연동되는 인너자성체(220)가 탑재된 인너회전자(210)가 아웃터자성체(120)의 자력에 의해서 인너자성체(220)의 자력(磁力)을 받아 회전한다.At the same time, the
한편, 인너격벽부(230)는 인너자성체(220)와 소정 간격 이격되어 인너회전자(210)를 보호하고 수밀하도록 보호막을 형성한다.Meanwhile, the
이와 같이 하여 인너회전자(210)는 아웃터부(100)로부터 발생하는 회전력을 자력(磁力)으로 전달받아 회전하게 되어 인너회전자(210) 회전축에 연결된 발전기(250)에 전달하게 된다.The
이로써 발전기(250)는 인너회전자(210)로부터 전달받은 회전력인 기계에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생성하게 된다.
The
이로 인하여 다음과 같은 이점들이 있다.This has the following advantages.
아웃터회전자(OUTER ROTOR)와 인너회전자(INNER ROTOR)는 영구자석(자성체)을 이용하여 동력을 전달하므로 일반적으로 조류 발전기의 수밀(水密)에 가장 취약한 부분인 축계(Shafting)에 대하여 물리적 분리를 통하여 해수 유입을 원천 봉쇄할 수 있는 이점이 있다.OUTER ROTOR and INNER ROTOR transmit power by using permanent magnet (magnetic material), so physical separation (shafting), which is the most vulnerable part to the watertightness of the tidal generator, The sea water inflow can be blocked at the source.
또한, 아웃터회전자(OUTER ROTOR)와 인너회전자(INNER ROTOR) 사이에 인너격벽부(230)을 통하여 인너회전자(INNER ROTOR)를 보호하면서 수밀(水密)이 가능하여 해수 유입을 방지할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the inner rotor can be watertight while protecting the inner rotor through the
다시 말하면, 나셀부의 선단에 마그네트 커플러를 적용하여 블레이드부가 있는 아웃터부와 조류발전부를 분리하므로 조류발전기의 수밀(水密)을 높일 수 있는 이점이 있다.In other words, a magnet coupler is applied to the tip of the nacelle to separate the outboard portion with the blade portion from the bird's power generation portion, thereby increasing the watertightness of the bird's power generator.
즉, 발전기가 수중에 있어 발전기 내부로 물이 유입되지 않도록 견고한 수밀구조를 요구하는 바, 본 발명의 실시예에 따르면, 마그네틱 커플러를 이용하여 물리적으로 내부 및 외부가 분리되어 물의 유입을 근본적으로 차단할 수 있는 이점을 가지게 된다.That is, a watertight structure is required so that the generator is in water and water is prevented from flowing into the generator. According to the embodiment of the present invention, the inside and the outside are physically separated using the magnetic coupler to fundamentally block the inflow of water It has the advantage of being able to.
또한, 나셀부(10)의 외측인 아웃터부(100)와 나셀부(10)의 내측인 조류발전부(200)가 물리적으로 분리되어 있어 유지 또는 보수가 편리한 이점을 가지게 된다.The
이에 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기는 종래의 실(Seal)을 이용한 기술보다 소음 또는 진동이 적고 유지 보수가 유리하며 실(Seal)의 마모에 의해 실(Seal)의 수명에 따라 주기적으로 교체하여야 하는 실(Seal)를 이용한 수밀 구조보다 유리한 이점이 있다.Accordingly, the underwater mooring tidal generator using the magnetic coupler according to the embodiment of the present invention has less noise or vibration and is more maintenance-friendly than the technology using the conventional seal, There is an advantage over the watertight structure using a seal that must be periodically replaced in accordance with the life of the seal.
또한, 블레이드부를 포함하는 아웃터부와 조류발전부를 비접촉 및 물리적으로 분리되므로 아웃터부에서 오는 충격을 완화할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the outboard portion including the blade portion and the bird's power generator are separated from each other in a non-contact and physical manner, there is an advantage that the impact from the outboard portion can be mitigated.
또한, 컷아웃터스피드(CUT OUT SPEED : 발전이 불가능할 정도의 빠른 조류속도) 이상에서 슬립(Slip)이 발생하더라도 조류발전기 내부로 직접적으로 전달되지 않아 충격이 감소하는 이점이 있다.In addition, even if a slip occurs at a cutter speed (CUT OUT SPEED), the impact is reduced because the slip is not directly transmitted to the inside of the tidal generator.
또한, 컷아웃터스피드(CUT OUT SPEED)에서도 일정한 토크를 전달받을 수 있어 지속적인 발전이 가능한 이점이 있다.In addition, a cutter speed (CUT OUT SPEED) can receive a constant torque, so that there is an advantage that it can be continuously developed.
또한, 아웃터회전자(OUTER ROTOR)와 인너회전자(INNER ROTOR) 사이는 소정 간격 이격되어 있고 이격된 부분으로 해수(유체)가 채워져 윤활하게 되어 회전에 의해 발생하는 열을 바로 방출할 수 있는 이점이 있다.In addition, the outer rotor (OUTER ROTOR) and the inner rotor (INNER ROTOR) are spaced apart from each other by a predetermined distance, and the separated portion is filled with seawater (fluid) .
또한, 허용 토크 이상시 슬립(slip)이 발행하여도 과도한 토크를 피할 수 있어 내부 발전기를 포함하여 축계, 전자장비의 피해를 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, even when a slip is issued when an allowable torque is exceeded, an excessive torque can be avoided, and there is an advantage that damages of a shaft system and electronic equipment including an internal generator can be reduced.
또한, 마그네트 커플러 방식의 경우 동력전달이 비접촉이므로 소음이 감소하는 이점이 있다.Further, in the case of the magnet coupler method, there is an advantage that noise is reduced because the power transmission is non-contact.
특히, 마그네틱 커플링 방식은 데미지가 높은 지역(즉, 예측 불가능한 순간적인 높은 토크가 발생되는 경우)의 구동장치나 동력 전달에 유리한 이점이 있다.Particularly, the magnetic coupling system has an advantage in favor of a driving apparatus and a power transmission in a region where damage is high (i.e., when an unpredictable momentary high torque is generated).
또한, 외부의 부유물(쓰레기, 돌 등)에 의해 블레이드부가 일부 파손되어도 물리적으로 분리되어 있어 나셀부 내부로 가해지는 충격을 완화할 수 있는 이점이 있다.
In addition, even if the blade portion is partially broken by external floating materials (garbage, stone, etc.), it is physically separated so that an impact applied to the nacelle portion can be mitigated.
지금까지 실시예를 통하여 본 발명의 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 하나의 실시에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이다.Up to now, the underwater mooring tidal generator using the magnetic coupler of the present invention has been described through the embodiments. The present specification and drawings disclose one embodiment of the present invention, and although specific terms are used, they are used in a generic sense only to facilitate the description of the present invention and the understanding of the present invention.
따라서 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms without departing from the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
100 : 아웃터부
110 : 아웃터회전자 120 : 아웃터자성체
200 : 조류발전부
210 : 인너회전자 220 : 인너자성체
230 : 인너격벽부100:
110: outer rotor 120: outer magnetic body
200:
210: inner rotor 220: inner magnetic body
230: inner partition wall portion
Claims (2)
상기 나셀부의 외측에 구비되어 유체의 흐름에 따라 회전력을 발생시키는 블레이드부와 결합되며 내부에 아웃터자성체가 포함되어 있는 중공이 형성된 원통 형상의 아웃터회전자로 구성되는 아웃터부와;
상기 나셀부의 내측에 구비되어 상기 나셀부를 지지하는 지지부와 결합되며,
외부로부터 회전력을 전달받아 전력을 생성하는 발전기와, 상기 발전기의 회전축에 설치되는 원통 형상의 인너회전자와, 상기 인너회전자의 외주면에 설치되어 상기 아웃터회전자 내의 아웃터자성체와 연동되어 자력을 전달받는 인너자성체와, 상기 인너자성체와 소정 간격 이격되어 상기 인너회전자를 보호하고 수밀하는 인너격벽부로 구성되는 조류발전부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기.
A tidal generator having a nacelle portion facing a direction opposite to a direction in which a fluid flows,
And an outer rotor having a hollow cylindrical outer rotor coupled to a blade portion provided on the outer side of the nacelle and generating a rotational force in accordance with the flow of the fluid, the outer rotor including an outer magnetic body;
And a support portion provided on the inner side of the nacelle portion to support the nacelle portion,
A cylindrical inner rotor disposed on a rotating shaft of the generator; and an outer rotor disposed on an outer circumferential surface of the inner rotor and interlocked with the outer magnetic body in the outer rotor to transmit a magnetic force And a tidal power generating unit having an inner magnetic body for receiving the inner magnetic body and an inner wall for separating the inner magnetic body from the inner magnetic body and protecting and sealing the inner rotor.
상기 조류발전부에는 상기 인너격벽부와 인너회전자 사이를 소정 간격 이격되게 상기 나셀부에 고정하는 내부지지대가 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 커플러를 이용한 수중 무어링 조류발전기.The method according to claim 1,
Wherein the tidal power generating unit is provided with an inner support for fixing the inner partition wall and the inner rotor to the nacelle with a predetermined space therebetween.
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