KR101931014B1 - 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바람을 이용하여 전기에너지를 생산하는 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평상시 고정바람막이에 의해 수평회전축보다 상측에 위치하는 날개만 바람에 부딪혀 회전되게 함으로써, 수평회전축의 상하측에 위치하는 날개가 바람에 동시에 부딪혀 힘의 평형에 의해 회전되지 않고 멈추는 것을 예방하며 특히, 태풍 또는 강풍이 불어 올 경우 고정바람막이 내부에 구비되는 승강바람막이가 고정바람막이의 상방으로 상승하여 수평회전축보다 상측에 위치하는 날개의 전방을 차단함으로써, 강풍에 의해 날개 또는 기타 부품이 파손되는 것을 예방할 수 있는 풍력발전기를 제공한다.

Description

풍력발전기{wind power generator}

본 발명은 풍력에 의해 날개가 회전되어 날개의 회전력에 의해 발전하는 풍력 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 풍력에 의해 회전하는 블레이드의 회전에너지를 전기에너지로 전환하여 각 수요자에게 전기를 공급하는 것으로, 축의 방향에 따라 프로펠라형 수평축 풍력발전기와, 자이로밀형, 다리우스형과 같은 수직축 풍력발전기 시스템 및 수직-수평축 통합형 풍력발전기 시스템 등으로 구별되며, 원자력이나 수력 및 화력에 비해 설치비용 및 설치면적이 매우 경제적이며 환경오염을 유발하지 않는 이점이 있다.

이러한 종래 풍력발전기는 도 1에 도시된 바와 같이, 타워의 상부에 회전 가능하게 설치된 동체와, 상기 동체의 선단에 설치되어 바람에 의해 회전하는 블레이드와, 상기 블레이드의 회전력을 증속시키기 위한 증속기 등의 기어박스와, 상기 기어박스에서 종속된 회전력을 전기적 에너지로 변환하는 발전기 등으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 풍력발전기는 바람에 의해 블레이드가 회전하면, 이의 회전력이 기어박스를 통해 증속된다. 그리고 발전기에서는 증속된 회전력을 통해 전기 에너지를 발생하며, 이 전기 에너지는 축전장치 등에 인가되어 축전되거나 수요자에게 직접 인가된다.

그러나 상기 수평축 풍력발전기는 블레이드에서 발전기까지 회전토크 전달 경로가 짧아 전달 효율이 좋은 이점은 있으나, 동체 내부에 발전기 등이 탑재되어 무거워짐에 따라 풍향에 따라 신속한 요(yaw) 동작이 어렵고, 동체가 일정횟수 이상 회전하면 풍력발전기가 동작이 정지함과 동시에 꼬인 케이블을 원래 위치로 풀어주어야 하는 문제가 있다.

또한, 상기 동체 내부에 발전기가 탑재되어 냉각 및 유지보수 등이 불편하고, 강풍 등으로 인한 비상시 발전기의 과부하 등 시스템 보호를 위해 날개부의 피치제어를 통한 완전 정지로 발전이 불가능한 문제가 있었다.

그리고 수직-수평축 통합형 풍력발전기(듀얼 로터방식)는 메인 블레이드의 중앙부분을 통과하는 풍력을 보조블레이드에서 토크 발생에 이용함으로써, 단면적 당 풍력의 이용률이 향상되는 이점은 있으나, 메인 블레이드 및 보조 블레이드의 회전방향이 반대이므로 이에 따른 블레이드 제작이 어렵고, 메인 블레이드 및 보조 블레이드의 토크가 일정하게 합성되도록 각각의 피치제어가 정밀하게 이루어져야 하지만 실질적으로 완벽한 제어가 어렵다.

대한민국 공개특허 제2003-0014776호

상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명의 풍력발전기는 날개가 회전하여 이면이 됐을 경우 상하 날개 모두에 바람이 부딪쳐 날개가 회전되지 않고 풍력이 상쇄되는 것을 예방하기 위한 고정바람막이를 형성하여 줌으로써, 한 방향으로 바람을 유도하여 적은 바람에도 항시 날개가 연속적으로 회전되어 일정한 동력을 얻을 수 있는 풍력발전기를 제공함에 목적이 있다.

또한, 태풍 또는 강풍이 불어올 경우, 날개에 불어오는 강풍을 고정바람막이와 상기 고정바람막이의 상방으로 상승하는 승강바람막이에 의해 차단함으로써, 강풍에 의한 풍력발전기의 파손을 예방하여 내구성을 극대화할 수 있다.

본 발명에 따른 풍력발전기는 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하우징; 상기 하우징의 상단부에 회전 가능하게 형성되고, 일측에 방향타가 형성되어 풍향에 따라 회전하며, 좌우 양측면에 고정축이 돌출되는 회전체;

상기 회전체의 상면에 회전 가능하게 형성되고, 중앙부에 제1베벨기어가 형성되는 수평회전축;

상기 수평회전축의 양단부에 형성되고, 전면이 바람에 부딪혀 회전하여 상기 수평회전축을 회전시키는 날개;

상기 하우징의 내부에 입설되고, 상단부에는 상기 회전체의 상면에서 상기 제1베벨기어와 수직으로 물려 회전하는 제2베벨기어가 형성되며, 상기 수평회전축의 회전력에 의해 회전하는 수직회전축;

상기 고정축에 고정되고, 상기 수평회전축보다 하측에 위치하는 날개의 전방을 차단하는 고정바람막이;

상기 고정바람막이의 후측에서 상기 고정축에 회동 가능하게 연결되고, 상단부에는 상기 고정바람막이의 외부로 노출되어 전면이 바람에 부딪히는 차단편이 형성되며, 상기 차단편에 부딪히는 바람의 세기에 따라 상기 고정바람막이의 상방으로 회동하여 상기 수평회전축보다 상측에 위치하는 날개의 전방을 차단하거나 자중에 의해 하방으로 회동하여 상기 고정바람막이의 후측으로 회귀하는 승강바람막이; 및

상기 하우징의 내부에 구비되고, 상기 수직회전축의 회전력을 전달받아 에너지를 생성하는 발전부;를 포함한다.

본 발명에 따른 풍력발전기는 불어오는 바람의 방향에 따라 회전되어 날개의 전면이 항시 바람에 부딪혀 회전하도록 함으로써 불어오는 바람을 손실 없이 최대한 활용하여 사용할 수 있으며, 또한 날개가 회전하여 이면이 됐을 경우 상하 날개 모두에 바람이 부딪쳐 회전되지 않고 풍력이 상쇄되는 것을 예방하기 위한 고정바람막이를 형성하여 줌으로써, 한 방향으로 바람을 유도하여 적은 바람에도 항시 날개가 연속적으로 회전되어 일정한 동력을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 태풍 또는 강풍이 불어올 경우, 날개에 불어오는 강풍을 고정바람막이와 상기 고정바람막이의 상방으로 상승하는 승강바람막이에 의해 차단함으로써, 본 발명의 풍력 발전기의 파손을 예방하여 내구성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 프로펠러형 풍력발전기의 모식도
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기의 모식도
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기의 회전판, 하우징 내부 단면도 및 날개를 나타내는 모식도
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 풍력발전기의 바람직한 실시예를 나타내는 사용상태도
도 9 및 도 10은 는 본 발명에 따른 풍력발전기의 발전부를 나타내는 모식도
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 풍력발전기의 또 다른 실시예를 도시한 사용상태도

우선, 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세하게 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 나타내었고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략됨에 유의하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 풍력발전기의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다.

먼저, 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기는, 금속재 또는 합성수지재로 형성되어 내부에 소정 공간을 갖는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 상단부에 회전 가능하게 형성되고, 일측에 방향타(50)가 형성되어 풍향에 따라 회전하며, 좌우 양측면에 고정축(20a)이 돌출되는 회전체(20); 상기 회전체(20)의 상면에 회전 가능하게 형성되고, 중앙부에 제1베벨기어(60a)가 형성되는 수평회전축(30); 상기 수평회전축(30)의 양단부에 형성되고, 전면이 바람에 부딪혀 회전하여 상기 수평회전축(30)을 회전시키는 날개(10); 상기 하우징(100) 내부에 입설되고, 상단부에는 상기 회전체(20)의 상면에서 상기 제1베벨기어(60a)와 수직으로 물려 회전하는 제2베벨기어(60b)가 형성되며, 상기 수평회전축(30)의 회전력에 의해 회전하는 수직회전축(40); 상기 고정축(20a)에 연결되고, 상기 수평회전축(30)보다 하측에 위치하는 날개(10)의 전방을 차단하며, 상단부가 개방되는 수용부(72)가 내부에 형성되는 고정바람막이(70); 상기 수용부(72)에 구비되고, 상단부에는 상기 고정바람막이(70)의 외부로 노출되어 전면이 바람에 부딪히는 차단편(81)이 형성되며, 상기 차단편(81)에 부딪히는 바람의 세기에 따라 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 상승하여 상기 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)의 전방을 차단하거나 상기 고정바람막이(70)의 상방에서 자중에 의해 하강하여 상기 수용부(72) 내부로 삽입되는 승강바람막이(80); 및 상기 하우징(100) 내부에 구비되고, 상기 수직회전축(40)의 회전력을 전달받아 에너지를 생산하는 발전부(90);를 포함한다.

상기 하우징(100)은 소정 높이를 갖고, 내부가 빈 원통형 또는 관으로 형성된다.

상기 회전체(20)는 원통의 형상으로 형성되고, 상기 하우징(100)의 상단부에 베어링 결합되어 일측에 구비되는 방향타(50)에 의해 풍향에 따라 회전하며, 측면의 일측과 타측에 소정길이의 고정축(20a)이 돌출 형성된다.

상기 회전체(20)의 일측에는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 낙뢰(落雷)에 의한 충격 전류를 지면으로 흘려보내 피뢰침(25)이 형성되고, 상기 하우징(100)의 상면에는 상기 피뢰침(25)과 전기 연결되는 접지판(101)이 형성된다. 그리고 상기 접지판(101)의 일측에는 상기 피뢰침(25)의 전류를 지면 또는 외부로 흘려보내기 위한 접지선(102)이 연결된다.

즉, 상기 피뢰침(25)은 상기 회전체(20)의 일측에 입설되고, 상기 하우징(100)의 상면에 형성되는 접지판(101)과 전기가 잘 통하는 구리선(25a) 또는 와이어로 전기 연결됨으로써, 상기 회전체(20)의 회전시 피뢰침(25)과 상기 접지판(101)이 계속 전기 접속된 상태를 유지하면서도 상기 회전체(20)의 회전에 따른 접지선(102)의 꼬임을 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 하우징(100)의 상부과 밀착되는 상기 회전체(20)의 하부에는 상기 피뢰침(25)의 구리선(25a)과 전기 연결되는 접속판(26) 또는 접속링이 형성되어, 상기 접속판(26)이 상기 하우징(100) 상면에 형성되는 접지판(101)과 전기 접속됨으로써, 상기 회전체(20)의 회전시 상기 접속판(26)과 상기 접지링(101)이 계속 접촉된 상태를 유지하면서도 상기 회전체(20)의 회전에 따른 구리선 및 접지선(102)의 꼬임을 예방할 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 상기 회전체(20)의 상면 중앙부에서 양측으로 소정거리 이격된 지점에는 상기 수평회전축(30)의 회전속도를 제어 및 정지할 수 있는 브레이크장치(미도시)가 설치되고, 상기 회전체(20)의 상부에는 빗물 또는 먼지 등이 상기 하우징(100) 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 덮개(22)가 씌워진다.

상기 방향타(50)는 바람이 불어오는 방향으로 상기 회전체(20)를 회전시키기 위한 것으로, 꼬리부분에 형성되는 2개의 수직판(51,52)을 약 30°~ 35°정도로 벌어지도록 형성하여 바람에 의한 회전능력을 극대화되도록 하며, 바람이 너무 강하여 본 발명의 풍력발전기를 정지하고자 할 경우에는 상기 방향타(50)의 수직판(51,52)의 일면이 지면과 마주하도록 회전시키거나 분리하여 바람에 의해 상기 회전체(20)가 회전되지 않도록 할 수도 있다.

상기 수평회전축(30)은 상기 회전체(20)의 상면에 회전 가능하게 링크 체결되는 것으로, 양단부에는 전면이 바람에 부딪혀 회전하는 날개(10)가 형성되며, 중앙부에는 제1베벨기어(60a)가 형성되어 상기 날개(10)의 회전에 따라 상기 제1베벨기어(60a)와 함께 회전된다.

상기 수직회전축(40)은 상기 하우징(100) 내부에 입설되고, 상단부에는 상기 회전체(20)의 상면에서 상기 제1베벨기어(60a)와 수직으로 물려 회전하는 제2베벨기어(60b)가 형성되어 상기 수평회전축(30)의 회전력에 의해 회전한다.

그리고 상기 수직회전축(40)은 다수 와이어의 상호 꼬임에 의해 형성되고, 상기 꼬임은 상기 제2베벨기어(60b)의 회전방향과 동일한 방향으로 꼬아져 형성된다.

상기 수직회전축(40)은 1∼3mm의 와이어 강선으로 스트랜드(strand)를 만들고, 6개 이상의 스트랜드를 꼬아서(S꼬임) 형성되는 스테인리스 강로프로, 높은 강도와 유연성이 높은 효과가 있다.

상기 제1베벨기어(60a) 및 제2베벨기어(60b)는 서로 맞물릴 때 톱니의 위쪽에서 시작하여 톱니 뿌리 방향으로 물려, 상기 수평회전축(30)의 회전력을 상기 수직회전축(40)으로 전달하는 동력전달 역할을 한다.

상기 날개(10)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 소정길이의 파이프(11) 또는 목재를 "ㄱ"자 형상의 연결구(12)에 끼우고 나사를 체결하여 상호 연결되어 직사각형의 외각프레임(10a)을 형성하고, 상기 외각프레임(10a)의 내측에는 "T"자 또는 "ㅏ"자형 연결구(13)에 의해 상기 외각프레임(10a)과 연결되는 중간프레임(10b)이 형성되며, 상기 외각프레임(10a)과 중간프레임(10b)에는 바람에 대항하도록 직포 원단, 알루미늄판 또는 합성수지판으로 형성되는 날개포(14)을 끼우거나 부착하여 제작되며, 상기와 같이 제작된 날개(10)는 연속적으로 바람에 부딪혀 회전되도록 상기 수평회전축(30)의 외주연에 일정 각도로 벌어져 방사형으로 형성하고, 바람직하게는 6개의 날개가 상기 수평회전축(30)을 중심으로 일정 각도로 벌어져 형성하며, 더욱 바람직하게는 상기 수평회전축(30) 양단부에 각각 형성되는 날개(10)의 각도를 서로 엇갈리도록 형성함으로써 2배 이상의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 도 6 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 날개(10)의 하측과 전방에서 불어오는 바람을 차단하여 상기 수평회전축(30)의 상측과 하측에 위치하는 날개(10)의 전면이 동시에 바람에 부딪혀 회전되지 않는 것을 예방하기 위한 유선형의 고정바람막이(70)가 형성되는데, 상기 고정바람막이(70)는 상기 회전체(20)의 고정축(20a)에 소정길이의 지지대(71)에 의해 연결되어 고정된다.

그리고 상기 고정바람막이(70)의 내측에는 하단부에서 중앙으로 홈이 형성되고 상기 하우징(100)이 상기 홈에 위치한다.

즉, 상기 고정바람막이(70)는 상기 회전체(20)에 고정축(20a)에 연결 고정되고, 바람과 부딪치는 날개(10)가 회동하여 이면이 됐을 경우 상기 수평회전축(30)을 중심으로 상하 날개(10) 모두에 바람이 부딪쳐 날개(10)가 회전되지 않고 풍력이 상쇄되는 것을 예방하기 위한 것으로, 한 방향으로 바람을 유도하여 적은 바람에도 항시 날개(10)가 회전되어 일정한 동력을 얻도록 하고, 상기 하우징(100), 회전체(20) 및 날개(10)를 외부로부터 보호한다.

또한, 상기 고정바람막이(70)는 상단부가 개방되어 외부와 연통되는 소정공간의 수용부(72)가 내부에 형성된다.

그리고 상기 수용부(72)에는, 상단부에 상기 고정바람막이(70)의 외부로 노출되어 전면이 바람에 부딪히는 차단편(81)이 형성되며, 상기 차단편(81)에 부딪히는 바람의 세기에 따라 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 상승하여 상기 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)의 전방을 차단하거나 상기 고정바람막이(70)의 상방에서 자중에 의해 하강하여 다시 상기 수용부(72) 내부로 삽입되는 승강바람막이(80)이 구비된다.

상기 승강바람막이(80)는 상기 차단편(81)이 상기 고정바람막이(70)의 외부로 노출되도록 상기 수용부(72)에 삽입되고, 상기 차단편(81)에 부딪히는 강풍에 의해 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 상승하여 상기 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)의 전방을 차단하며, 강풍의 소멸시 상기 고정바람막이(70)의 상방에서 자중에 의해 하강하여 상기 수용부(72)의 내부로 다시 삽입되는 것이다.

상기 승강바람막이(80)는 알루미늄합금이나 FRP 등의 경량소재로 제작되고, 유선형으로 형성되며, 태풍과 같이 일정 풍속 이상을 갖는 강풍(평균 풍속이 초속 14m 이상인 바람을 의미함)이 불어 올 경우, 상기 차단편(81)이 강풍의 힘에 의해 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 밀리면서 상기 승강바람막이(80)의 상단부가 상기 수평회전축(30)의 상측에 위치하는 날개(10)의 최대 높이 이상으로 상승하여 상기 날개(10)의 전방을 차단하고, 이로 인해 상기 날개(10)가 강풍으로부터 보호되면서 회전하지 않도록 한다.

이때, 상기 승강바람막이(80)의 하단부는 전방으로 절곡되는 걸림턱(80b)이 형성되고, 상기 수용부(72)의 상단부에는 상기 걸림턱(80b)에 걸림에 의해 상기 승강바람막이(80)가 상기 수용부(72)에서 완전히 빠져나오는 것을 차단하는 지지턱(70a)이 형성된다.

상기 차단편(81)은 테두리부에 외각프레임이 형성되고, 내부에는 내부프레임에 의해 적어도 2개 또는 다수로 분할되는 개방창(81a)이 형성된다. 그리고 상기 개방창(81a)은 차단판(81b)에 의해 차폐되거나 개방된다.

상기 차단판(81b)은 상기 차단편(81)의 전면 또는/및 후면에 상기 개방창(81a)을 차폐하도록 부착될 수 있고, 상기 차단편(81)을 일측면이 개방된 서랍형상으로 형성하여 개방된 일측면으로 상기 차단판(81b)을 삽입하거나 인출함으로써 상기 개방창(81a)을 차폐 또는 개방할 수도 있다.

상기 차단편(81)의 형상은 바람을 차단할 수 있는 소정 면적을 갖는 다양한 형상으로 제작될 수 있고, 상기 차단판(81b)은 직포, 금속 또는 알루미늄합금 등 바람을 차단할 수 있는 재질이면 무관하며, 상기 차단편(81)의 내부에 상하방향 또는 좌우방향으로 다수 형성된다.

상기 차단편(81)은 강풍의 힘에 의해 상기 승강바람막이(80)를 고정바람막이(70)의 상방으로 상승시키는 것으로, 다수의 개방창(81a)을 적절한 수로 개방 또는 차폐함으로써, 바람의 세기 또는 상기 승강바람막이(80)의 무게에 따라 적절하게 대응할 수 있는 효과가 있고, 이에 따라 승강바람막이(80)의 상승 높이를 조절할 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 도 8은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예를 나타낸 것으로, 상기 수용부(72)의 좌우 양측면에 소정길이의 승강홈(73)을 형성하고, 상기 승강바람막이(80)의 하부 좌우 양측면에 상기 승강홈(73)을 따라 이동하는 승강돌기(82)를 형성함으로써, 상기 승강홈(73) 및 승강돌기(82)에 의해 상기 승강바람막이(80)가 상기 고정바람막이(70)의 내외부로 슬라이딩 방식으로 승하강되고, 상기 승강홈(73)의 상하단부에 상기 승강돌기(82)가 걸림으로써 상기 승기바람막이(80)가 상기 수용부(72)에서 이탈되는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.

따라서 본 발명의 풍력발전기는, 평상시 상기 고정바람막이(70)에 의해 상기 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)만 바람에 부딪혀 회전되게 함으로써, 상기 수평회전축(30)의 상하측에 위치하는 날개(10)가 동시에 바람에 부딪힘으로써 힘의 평형에 의해 회전되지 않고 멈추는 것을 예방하며, 태풍 또는 강풍이 불어 올 경우에는 상기 승강바람막이(80)가 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 상승하여 상기 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)의 전방을 완전히 차단함으로써 강풍에 의해 날개(10) 또는 본 발명에 따른 풍력발전기의 기타 부품이 파손되는 것을 예방하는 현저한 효과를 갖게 된다.

다음, 도 9 내지 도 10은 상기 하우징(100) 내부에서 상기 수직회전축(40)의 회전력을 전달받아 에너지를 발전하는 발전부(90)를 나타낸 것으로, 상기 발전부(90)는, 상기 수직회전축(40)의 회전력을 전달받아 전기적 에너지로 변환하는 발전기(91,generator); 상기 발전기(91)의 상부에서 변속장치(92)에 의해 상하운동하며, 상부로 갈수록 계단식으로 좁아지는 원추형 샤프트(93); 상기 수직회전축(40)에 끼워져 회전하고, 1톤 이상의 하중에 의한 탄력으로 일정한 회전속도를 유지하는 원판디스크(94); 및 상기 원판디스크(94)와 상기 원추형 샤프트(93)에 접촉되어 상기 원판디스크(94)의 회전력을 상기 원추형 샤프트(93)에 전달 또는 차단하는 접전디스크(95);를 포함한다.

본 발명의 상기 원판디스크(94)는 상기 수직회전축(40)과 상기 발전기(91)가 직접 연결됨으로써 발생하는 충격을 완화하기 위한 댐핑역할을 하는 것으로, DC모터에 의해 회전시켜 상기 원판디스크(94)의 회전속도가 상기 수직회전축(40)의 회전속도에 약 10% 내외로 근접하였을 때 상기 접전디스크(95)가 자동으로 접속되어 상기 원판디스크(94)의 회전력을 상기 원추형 샤프트(93)에 자연스럽게 전달하여 상기 발전기(91)로 상기 회전력을 전달하게 된다.

이때, 상기 접전디스크의 외주에는 돌기가 형성되거나 또는 실리콘재의 벨트를 감아 상기 원판디스크(94)와 원추형 사프트에 접속시 슬립(slip)현상의 발생을 예방하게 된다.

상기 원추형 샤프트(93)는 기어변속이 가능한 변속장치(92)에 의해 발전기 상부에서 상하로 오르내리면서 상기 발전기(91)로 전달되는 회전력을 조절하게 된다.

다음, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 풍력발전기의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 상기 승강바람막이(80)는 상기 고정바람막이(70)의 후측에서 상기 고정축(20a)에 지지대 또는 링크 연결되어 회동 가능하게 형성하고, 상단부에는 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 노출되어 전면이 바람에 부딪히는 차단편(81)을 형성한다.

그리고 상기 승강바람막이(80)는 상기 차단편(81)에 부딪치는 바람의 세기에 따라 상기 고정축(20a)을 중심으로 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 회동(도면에서 반시계방향)하여 상기 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)의 전방을 차단하거나, 자중에 의해 하방으로 회동(시계방향)하여 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)의 전방을 개방하면서 상기 고정바람막이(70)의 배후로 이동한다.

즉, 일정 풍속 이상을 갖는 강풍이 불어 올 경우, 상기 차단편(81)의 전면에 강풍의 힘에 전달되고, 이 힘에 의해 상기 승강바람막이(80)가 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 회전하여 상기 수평회전축(30)의 상측에 위치하는 날개(10)로 강풍이 불어오지 않도록 날개(10)의 전방을 차단함으로써, 상기 날개(10)가 바람에 의해 회전되지 않도록 하고, 강풍으로부터 보호한다.

또한, 상기 승강바람막이(80)는 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 회동하여 수평회전축(30)의 상측에 위치하는 날개(10)의 전방을 차단한 상태에서, 강풍이 소멸하여 상기 차단편(81)에 전달되는 바람의 힘이 상기 승강바람막이(80)의 중량보다 약할 경우, 상기 승강바람막이(80)가 자중에 의해 다시 하방으로 회전하여 상기 고정바람막이(70)의 후측에 위치한다.

이때, 상기 고정바람막이(70)의 상단부 후면에는 지지턱(70a)이 형성되고, 상기 승강바람막이(80)의 상단부 및 하단부 전면에는 상기 지지턱(70a)에 걸려 회전을 멈추게 하는 걸림턱(80a,80b)이 형성된다.

즉, 상기 승강바람막이(80)가 상방으로 회전시 하단부의 걸림턱(80b)이 상기 지지턱(70a)에 걸려 회전을 멈추고, 상기 승강바람막이(80)가 하방으로 회전시 상단부의 걸림턱(80a)이 상기 지지턱(70a)에 걸림으로써 더 이상 하방으로 회전되지 못하고 상기 고정바람막이(70)의 후측에 위치한다.

상기 승강바람막이(80)는 상기 고정축(20a) 외에 상기 수평회전축(30)의 양단부에 베어링 결합하여 상기 날개(10)의 전방에서 상하방향으로 회전될 수 있다.

따라서 본 발명의 풍력발전기는, 평상시 상기 고정바람막이(70)에 의해 상기 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)로 바람이 전달되어 회전하게 함으로써, 상기 수평회전축(30)의 상하측에 위치하는 날개(10)가 동시에 바람에 부딪힘으로써 힘의 평형에 의해 회전되지 않고 멈추는 것을 예방하며, 태풍 또는 강풍이 불어 올 경우에는 상기 승강바람막이(80)가 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 상승하여 상기 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)의 전방으로 불어오는 바람을 차단함으로써 강풍에 의해 날개(10) 및 기타 장치가 파손되는 것을 예방하는 현저한 효과를 갖는다.

10 : 날개 20 : 회전체
20a : 고정축 30 : 수평회전축
40 : 수직회전축 50 : 방향타
60a : 제1베벨기어 60b : 제베벨기어
70 : 고정바람막이 70a : 지지턱
71 : 지지대 72 : 수용부
73 : 승강홈 80 : 승강바람막이
80a,80b : 걸림턱 81 : 차단편
81a : 개방창 81b : 차단판
82 : 승강돌기 90 : 발전부
100 : 하우징

Claims (4)

1. 하우징(100);
   상기 하우징(100)의 상단부에 회전 가능하게 형성되고, 일측에 방향타(50)가 형성되어 풍향에 따라 회전하며, 좌우측에 고정축(20a)이 돌출되는 회전체(20);
   상기 회전체(20)의 상면에 회전 가능하게 형성되고, 중앙부에 제1베벨기어(60a)가 형성되는 수평회전축(30);
   상기 수평회전축(30)의 양단부에 형성되고, 전면이 바람에 부딪혀 회전하면서 상기 수평회전축(30)을 회전시키는 날개(10);
   상기 하우징(100)의 내부에 입설되고, 상단부에는 상기 회전체(20)의 상면에서 상기 제1베벨기어(60a)와 수직으로 물려 회전하는 제2베벨기어(60b)가 형성되며, 상기 수평회전축(30)의 회전력에 의해 회전하는 수직회전축(40);
   상기 고정축(20a)에 고정되고, 상단부 후면에는 지지턱(70a)이 형성되며, 상기 수평회전축(30)보다 하측에 위치하는 날개(10)의 전방을 차단하는 고정바람막이(70);
   상기 고정바람막이(70)의 후측에서 상기 고정축(20a)에 회동 가능하게 연결되고, 상단부와 하단부 전면에는 상기 지지턱(70a)에 걸리는 걸림턱(80a,80b)이 형성되며, 상기 고정바람막이(70)의 외부로 노출되어 전면이 바람에 부딪히는 차단편(81)이 상부에 형성되어 상기 차단편(81)에 부딪히는 바람의 세기에 따라 상기 고정바람막이(70)의 상방으로 회동하여 상기 수평회전축(30)보다 상측에 위치하는 날개(10)의 전방을 차단하거나 자중에 의해 하방으로 회동하여 상기 고정바람막이(70)의 후측으로 복귀하는 승강바람막이(80); 및
   상기 하우징(100)의 내부에 구비되고, 상기 수직회전축(40)의 회전력을 전달받아 에너지를 생산하는 발전부(90);를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전체(20)의 일측에 형성되는 피뢰침(25); 및
   상기 하우징(100)의 상면에 형성되어 상기 피뢰침(25)과 전기 연결되고, 일측에 접지선(102)이 연결되는 접지링(101);을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 차단편(81)은 바람이 관통하는 개방창(81a)이 다수 형성되고,
   상기 개방창(81a)은 소정면적의 차단판(81b)에 의해 차폐되거나 개방되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 수직회전축(40)은 다수 와이어의 꼬임에 의해 형성되고,
   상기 꼬임은 상기 제2베벨기어(60b)의 회전방향과 동일한 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.

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