KR101745920B1

KR101745920B1 - 풍력발전기

Info

Publication number: KR101745920B1
Application number: KR1020160104943A
Authority: KR
Inventors: 임성수
Original assignee: 주식회사 제이에스파워
Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2017-06-27

Abstract

본 발명은 발전효율이 향상된 새로운 구조의 풍력발전기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 풍력발전기는 상기 발전유닛(21,22)이 상기 로터(10)의 양측에 각각 연결되는 제1 및 제2 발전유닛(21,22)으로 구성됨으로, 로터(10)가 회전되면 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)이 동시에 구동되어 발전을 하게 된다.
따라서, 하나의 발전유닛(21,22)을 이용하는 종래의 풍력발전기에 비해 발전효율이 높은 장점이 있다.
특히, 상기 로터(10)의 양단이 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)에 의해 지지됨으로, 로터(10)가 더욱 안정적으로 회전되며, 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)의 내구성이 향상되는 장점이 있다.

Description

풍력발전기{wind power generator}

본 발명은 발전효율이 향상된 새로운 구조의 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로, 바람을 이용하여 발전을 하는 풍력발전기는 바람에 의해 회전되는 로터와, 상기 로터에 연결되어 로터가 회전되면 전기를 발생시키는 발전유닛과, 상기 발전유닛을 지지하는 지지대로 구성된다.

이때, 상기 로터는 일반적인 프로펠러형태를 비롯하여 다양한 형태의 것이 개발되어 널리 사용되고 있다.

상기 발전유닛은 상기 로터의 회전에 의해 전기를 발생시키는 일반적인 발전기를 이용한다.

그런데, 이러한 풍력발전기는 상기 로터에 1개의 발전기만이 연결됨으로, 로터가 고속회전될 때 바람의 힘을 이용하여 발전을 하는 발전효율이 낮은 문제점이 있었다.

특히, 최근 들어, 등록특허 10-1191434호를 비롯한 다수의 선행문건에 나타난 바와 같이, 로터가 상하방향의 회전축을 갖도록 구성되고, 상기 발전유닛이 상기 로터의 회전축의 하단에 연결된 수직형 풍력발전기가 개발되어 사용되고 있으나, 이러한 경우, 상기 로터의 하단만이 상기 발전유닛에 지지됨으로, 로터를 안정적으로 지지하기 어려울 분 아니라, 발전유닛에 편하중이 가해져 발전유닛의 수명이 짧아지는 문제점이 발생되었다.

따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발전효율이 향상된 새로운 구조의 풍력발전기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 바람에 의해 회전되는 로터(10)와, 상기 로터(10)에 연결되어 로터(10)가 회전되면 전기를 발생시키는 발전유닛(21,22)과, 상기 발전유닛(21,22)을 지지하는 지지대(30)를 포함하는 풍력발전기에 있어서, 상기 발전유닛(21,22)은 상기 로터(10)의 양측에 각각 연결되는 제1 및 제2 발전유닛(21,22)으로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기가 제공된다

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 로터(10)는 회전축(11)과 상기 회전축(11)의 둘레부에 구비된 복수개의 블레이드(12)를 포함하고, 제1 및 제2 발전유닛(21,22)은 상기 회전축(11)의 양단에 상호 마주보도록 연결되며, 상기 지지대(30)는 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)에 결합된 지지부(31)와, 상기 지지부(31)에서 하측으로 연장되어 바닥면에 고정되는 연장부(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 발전유닛(21)은 클러치기구(40)를 통해 상기 회전축(11)에 연결되고, 상기 로터(10)에 구비되어 로터(10)의 회전속도를 측정하는 회전속도측정수단(50)과, 상기 회전속도측정수단(50)의 신호를 수신하며 상기 클러치기구(40)의 작동을 제어하는 제어수단(60)을 더 포함하며, 상기 제어수단(60)은 상기 회전속도측정수단(50)의 신호를 수신하여 상기 로터(10)가 정지되면 상기 클러치기구(40)를 제어하여 상기 제1 발전유닛(21)과 회전축(11)의 연결을 해제하여 상기 제2 발전유닛(22)만 로터(10)에 연결되도록 하고, 상기 로터(10)의 회전속도가 미리 정해진 회전속도 이상으로 상승되면 상기 클러치기구(40)를 제어하여 상기 제1 발전유닛(21)이 상기 회전축(11)에 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기가 제공된다.

본 발명에 따른 풍력발전기는 상기 발전유닛(21,22)이 상기 로터(10)의 양측에 각각 연결되는 제1 및 제2 발전유닛(21,22)으로 구성됨으로, 로터(10)가 회전되면 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)이 동시에 구동되어 발전을 하게 된다.

따라서, 하나의 발전유닛(21,22)을 이용하는 종래의 풍력발전기에 비해 발전효율이 높은 장점이 있다.

특히, 상기 로터(10)의 양단이 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)에 의해 지지됨으로, 로터(10)가 더욱 안정적으로 회전되며, 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)의 내구성이 향상되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기를 도시한 정면도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면을 도시한 단면도,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기의 변형예를 도시한 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 풍력발전기의 제2 실시예를 도시한 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 풍력발전기의 제2 실시예를 도시한 회로구성도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 다른 풍력발전기를 도시한 것으로, 바람에 의해 회전되는 로터(10)와, 상기 로터(10)에 연결되어 로터(10)가 회전되면 전기를 발생시키는 발전유닛(21,22)과, 상기 발전유닛(21,22)을 지지하는 지지대(30)로 구성된 것은 종래와 동일하다.

그리고, 본 발명에 따르면, 상기 발전유닛(21,22)은 제1 및 제2 발전유닛(21,22)으로 구성되며, 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)은 상기 로터(10)의 양측에 상호 마주보도록 연결된다.

이를 자세히 설명하면, 상기 로터(10)는 회전축(11)과, 상기 회전축(11)의 둘레부에 결합된 다수개의 블레이드(12)로 구성된다.

이때, 상기 로터(10)는 회전축(11)의 우측단이 하향되도록 경사지게 배치된다.

그리고, 상기 블레이드(12)는 반원형태로 구성되며 양단이 상기 회전축(11)에 결합됨으로써, 로터(10) 전체 형상이 구형을 이루도록 구성된다.

따라서, 바람이 불면 상기 블레이드(12)에 회전력이 작용되어, 블레이드(12)가 회전축(11)을 중심으로 회전된다.

상기 제1 발전유닛(21)과 제2 발전유닛(22)은 일반적인 발전기를 이용하며, 상기 제1 발전유닛(21)은 상기 회전축(11)의 우측단에 연결되고, 상기 제2 발전유닛(22)은 상기 회전축(11)의 좌측단에 연결된다.

상기 지지대(30)는 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)에 결합된 지지부(31)와, 상기 지지부(31)에서 하측으로 연장되어 바닥면에 고정되는 연장부(32)로 구성된다.

이때, 상기 지지부(31)는 강도가 높은 금속재질의 바를 상기 로터(10)의 둘레부 형태에 대응되는 호형상으로 만곡하여 구성된 것으로, 양단이 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)에 고정되어 제1 및 제2 발전유닛(21,22)이 움직이지 않도록 지지한다.

상기 연장부(32)는 강도가 높은 금속재질의 바를 상기 지지부(31)의 양단에 하측으로 연장되도록 결합하여 구성된 것으로, 상기 로터(10)가 지면으로부터 상측으로 이격되도록 지지한다.

이와 같이 구성된 풍력발전기는 상기 발전유닛(21,22)이 상기 로터(10)의 양측에 각각 연결되는 제1 및 제2 발전유닛(21,22)으로 구성됨으로, 로터(10)가 회전되면 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)이 동시에 구동되어 발전을 하게 된다.

본 실시예의 경우, 상기 로터(10)는 전체형상이 구형을 이루도록 된 것을 예시하였으나, 상기 로터(10)는 다양한 형태의 것을 이용할 수 있다.

그리고, 상기 지지대(30)의 연장부(32)는 2개로 구성된 것을 예시하였으나, 상기 연장부(32)는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 다양한 형태로 구성될 수 있다.

또한, 상기 로터(10)는 회전축(11)의 우측단이 하향되도록 경사지게 배치된 것을 예시하였으나, 상기 회전축(11)은 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 다양한 각도로 배치될 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 변형예를 도시한 것으로, 상기 제1 발전유닛(21)은 클러치기구(40)를 통해 상기 회전축(11)에 연결되고, 상기 로터(10)에는 로터(10)의 회전속도를 측정하는 회전속도측정수단(50)이 구비되고, 상기 회전속도측정수단(50)에는 상기 클러치기구(40)의 작동을 제어하는 제어수단(60)이 연결된다.

상기 클러치기구(40)는 상기 제어수단(60)의 제어신호에 따라 작동되어 상기 제1 발전유닛(21)과 회전축(11)을 연결되거나 제1 발전유닛(21)과 회전축(11)의 연결을 해제하는 전자식 클러치를 이용한다.

상기 회전속도측정수단(50)은 상기 로터(10)의 회전축(11) 일단에 연결되어 바람에 의해 로터(10)가 회전되면 로터(10)의 회전속도를 측정하여 상기 제어수단(60)으로 출력하는 RPM센서를 이용한다.

이와 같이 상기 로터(10)의 회전속도를 측정하는 RPM센서는 다양한 종류의 것이 가밸되어 널리 사용되고 있음으로, 이에 대한 더 이상 자세한 설명은 생략한다.

상기 제어수단(60)은 상기 회전속도측정수단(50)의 신호를 수신하여 상기 로터(10)의 회전속도에 따라, 상기 클러치기구(40)의 작동을 제어함으로써, 상기 제1 발전유닛(21)이 상기 로터(10)에 선택적으로 연결되도록 한다.

이를 자세히 설명하면, 상기 로터(10)에 제1 및 제2 발전유닛(21,22)이 모두 연결된 상태에서 정지된 로터(10)가 회전되도록 하기 위해서는, 비교적 큰 힘이 필요하게 됨으로, 비교적 바른 바람이 불지 않으면 상기 로터(10)가 회전되지 못하게 된다.

따라서, 로터(10)가 정지되면 상기 제어수단(60)은 상기 클러치기구(40)를 제어하여 상기 제1 발전유닛(21)과 회전축(11)의 연결을 해제하여 상기 제2 발전유닛(22)만 로터(10)에 연결되도록 함으로써, 느린 바람에도 로터(10)가 회전되고 이에 따라 제2 발전유닛(22)에 의해 발전이 되도록 한다.

그리고, 상기 로터(10)의 회전속도가 미리 정해진 회전속도 이상으로 회전되면, 상기 제어유닛은 상기 회전속도측정수단(50)을 통해 이를 확인하고, 상기 클러치기구(40)를 제어하여 상기 제1 발전유닛(21)이 상기 회전축(11)에 연결되도록 함으로써, 제1 발전유닛(21)과 제2 발전유닛(22)을 통해 발전이 이루어지도록 한다.

이와 같이 구성된 풍력발전기는 제어수단(60)이 클러치기구(40)를 제어하여, 로터(10)가 정지되면 상기 제1 발전유닛(21)과 회전축(11)의 연결을 해제하여 상기 제2 발전유닛(22)만 로터(10)에 연결되도록 하고, 상기 로터(10)의 회전속도가 미리 정해진 회전속도 이상으로 상승되면 상기 클러치기구(40)를 제어하여 상기 제1 발전유닛(21)이 상기 회전축(11)에 연결되도록 한다.

따라서, 바람의 속도가 느리더라도 로터(10)가 원활히 회전을 시작하여 발전을 하게 됨으로, 발전효율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

10. 코어 21,22. 제1 및 제2 발전유닛
30. 지지대

Claims

바람에 의해 회전되는 로터(10); 상기 로터(10)에 연결되어 로터(10)가 회전되면 전기를 발생시키는 발전유닛; 상기 발전유닛을 지지하는 지지대(30)를 포함하는 풍력발전기에 있어서,
상기 발전유닛은,
상기 로터(10)의 양측에 각각 연결되는 제1 발전유닛(21)과, 제2 발전유닛(22)을 포함하되, 제1 및 제2 발전유닛(21,22)은 회전축(11)의 양단에 상호 마주보도록 연결되며,
상기 로터(10)는,
다양한 각도로 배치되는 회전축(11)과, 상기 회전축(11)의 둘레부에 결합된 다수개의 블레이드(12)로 구성되되, 상기 회전축(11)의 우측단이 하향되도록 경사지게 배치되고, 상기 블레이드(12)는 반원형태를 이루어 양단이 상기 회전축(11)에 결합되어, 바람이 불 경우 상기 블레이드(12)에 회전력이 작용되어 상기 회전축(11)을 중심으로 상기 블레이드(12)가 회전하고,
상기 로터(10)의 회전에 의해 상기 제1 및 제2 발전유닛(21, 22)이 동시에 회전하며,
상기 지지대(30)는 상기 제1 및 제2 발전유닛(21,22)에 결합된 지지부(31)와, 상기 지지부(31)에서 하측으로 연장되어 바닥면에 고정되는 연장부(32)를 포함하며,
상기 제1 발전유닛(21)은 클러치기구(40)를 통해 상기 회전축(11)에 연결되고,
상기 로터(10)에 구비되어 로터(10)의 회전속도를 측정하는 회전속도측정수단(50)과,
상기 회전속도측정수단(50)의 신호를 수신하며 상기 클러치기구(40)의 작동을 제어하는 제어수단(60)을 더 포함하며,
상기 제어수단(60)은 상기 회전속도측정수단(50)의 신호를 수신하여 상기 로터(10)가 정지되면 상기 클러치기구(40)를 제어하여 상기 제1 발전유닛(21)과 회전축(11)의 연결을 해제하여 상기 제2 발전유닛(22)만 로터(10)에 연결되도록 하고, 상기 로터(10)의 회전속도가 미리 정해진 회전속도 이상으로 상승되면 상기 클러치기구(40)를 제어하여 상기 제1 발전유닛(21)이 상기 회전축(11)에 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
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