KR102032550B1 - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력 발전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 풍속의 감소에 따른 정지를 방지하고, 발전 시간을 증가시킬 수 있도록 하는 풍력 발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generation apparatus, and more particularly, to a wind power generation apparatus capable of preventing a stop due to a decrease in wind speed and increasing a power generation time.
환경오염 및 화석 에너지 고갈은 현 인류가 당면한 과제이다. 이러한 과제로 인해, 환경오염을 줄일 수 있는 환경친화적인 신재생 에너지원을 찾고자 하는 노력이 이루어지고 있다.Environmental pollution and depletion of fossil energy are present challenges for humanity. Due to these challenges, efforts have been made to find environmentally friendly renewable energy sources that can reduce environmental pollution.
신재생 에너지는 기존의 화석 연료를 재활용하거나 재생가능한 에너지를 이용하는 에너지로서, 예를 들어, 태양광 에너지, 태양열 에너지, 지열 에너지, 해양 에너지(예를 들어, 조석, 조류, 파랑 등의 에너지), 풍력 에너지, 바이오 에너지(예를 들어, 동식물의 분해 등에 따른 에너지) 등일 수 있다.Renewable energy is energy that recycles existing fossil fuels or uses renewable energy, including, for example, solar energy, solar energy, geothermal energy, marine energy (eg, tidal energy, algae, blue, etc.), Wind energy, bioenergy (eg, energy due to decomposition of flora and fauna) and the like.
특히, 신재생 에너지 중 풍력 에너지(즉, 바람이 지니고 있는 에너지)를 이용한 풍력 발전 장치는 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 주는 장치이다. 이러한 풍력 발전 장치는 지면 상에 수직 방향으로 위치되는 타워의 상단에 나셀(nacelle)이 설치된다. 나셀의 내부에는 증속기, 발전기 및 제어장치가 구비된다. 블레이드들은 나셀에 회전가능하도록 설치되고, 블레이드의 회전력은 허브를 거쳐 주축을 통해 발전기에 전달된다. 또한, 나셀의 상단에는 풍향풍속계가 위치되고, 풍향풍속계는 풍속에 따라 풍력 발전 장치를 최적 제어하고 발전량을 모니터링하기 위한 것이다. 풍향풍속계에서 측정되는 풍향과 풍속을 바탕으로 하여 블레이드의 피치 각도는 조절되고 나셀은 바람의 유동방향 쪽으로 회전될 수 있어, 발전 효율이 극대화될 수 있다.In particular, a wind power generator using wind energy (ie, wind energy) among renewable energy is a device that converts wind energy into electrical energy. In such a wind turbine, a nacelle is installed at the top of a tower located vertically on the ground. Inside the nacelle there is a gearbox, a generator and a control device. The blades are rotatably installed in the nacelle and the rotational force of the blades is transmitted to the generator via the main shaft via the hub. In addition, the wind vane is positioned at the top of the nacelle, the wind vane is to optimally control the wind turbine generator according to the wind speed and to monitor the power generation. Based on the wind direction and wind speed measured by the wind vane, the pitch angle of the blade can be adjusted and the nacelle can be rotated toward the direction of the wind flow, thereby maximizing power generation efficiency.
한편, 풍력 발전 장치에서 풍력 에너지는 블레이드를 회전시키고 블레이드의 회전력은 전기 에너지로 변환된다. 상기와 같은 풍력 발전 장치는 전기 에너지를 발생시키고, 일반적으로 6m/s 내지 9m/s의 풍속을 제공할 수 있는 공간에 설치된다. 여기서, 블레이드는 소정의 풍속 이상에 대하여 회전되어 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 풍속이 소정의 풍속보다 낮은 경우, 블레이드는 회전되지 않아, 풍력 발전 장치는 정지될 수 있다. 풍력 발전 장치가 정지된 상태에서, 전기 에너지는 발생되지 않다. 여기서, 풍속의 소정의 풍속에 도달하더라도, 블레이드는 회전되지 않는다. 풍력 발전 장치가 정지된 상태에서, 블레이드를 다시 회전시키기 위해서는 상당한 구동력이 요구된다. 블레이드를 다시 회전시키는 작업은 상당히 어려운 작업이다. 따라서, 풍력 발전 장치는 풍속의 감소에서도 정지되지 않을 필요가 있다.On the other hand, in the wind turbine, the wind energy rotates the blade and the rotational force of the blade is converted into electrical energy. Such a wind turbine generator generates electrical energy and is generally installed in a space capable of providing wind speeds of 6 m / s to 9 m / s. Here, the blade can be rotated over a predetermined wind speed to generate electrical energy. If the wind speed is lower than the predetermined wind speed, the blade does not rotate, and the wind power generator can be stopped. With the wind turbine stationary, no electrical energy is generated. Here, even if the predetermined wind speed of the wind speed is reached, the blade does not rotate. With the wind turbine stationary, significant drive force is required to rotate the blades again. Rotating the blades is a very difficult task. Therefore, the wind turbine generator does not need to be stopped even at the reduction of the wind speed.
본 발명의 기술적 사상에 따른 풍력 발전 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는, 풍속의 감소에 따른 정지없이 안정적으로 작동될 수 있는 풍력 발전 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the wind turbine generator according to the technical idea of the present invention is to provide a wind turbine generator that can be stably operated without a stop due to the reduction of wind speed.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 풍력 발전 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는, 풍력에 의한 발전 효율 및 발전 시간을 향상시킬 수 있는 풍력 발전 장치를 제공하는 것이다.In addition, the technical problem to be achieved by the wind power generator according to the technical idea of the present invention is to provide a wind power generator that can improve the power generation efficiency and power generation time by the wind.
본 발명의 기술적 사상에 따른 풍력 발전 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the wind power generator according to the technical idea of the present invention is not limited to the above-mentioned problem, another problem that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치는, 기둥 형상으로 이루어지고 지면에 수직 방향으로 위치되며, 상면에는 가이드 공간이 오목하게 형성되고, 외측면 상에는 가이드 공간에 연결되도록 복수 개의 가이드 개구들이 형성된 타워; 타워의 상면에 위치되고, 가이드 공간에 연결되는 수용 공간을 가지며, 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 나셀; 나셀의 일종단면에 회전 가능하도록 설치된 허브; 및 각각 허브의 측면으로부터 연장되어 위치되고, 상호 간에 이격된 복수 개의 블레이드들을 포함하되, 바람은 블레이드 및 타워를 향하여 유동하여, 블레이드들을 회전시키고, 가이드 개구들 및 가이드 공간을 통해 수용 공간에 유입되어 회전력을 발생시키고 허브를 회전시킬 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.Wind power generation device according to an embodiment of the present invention according to the present invention, is formed in a column shape and is located in the direction perpendicular to the ground, the upper surface is formed with a concave guide space, the outer surface is connected to a plurality of guide space A tower in which guide openings are formed; A nacelle positioned on an upper surface of the tower and having an accommodation space connected to the guide space, the nacelle converting rotational force into electrical energy; A hub rotatably installed at one end of the nacelle; And a plurality of blades, each extending from the side of the hub and spaced apart from each other, wherein the wind flows toward the blade and the tower to rotate the blades and enter the receiving space through the guide openings and the guide space. It can be characterized in that it can generate a rotational force and rotate the hub.
또한, 나셀은, 타워의 상면에 위치되고, 가이드 공간에 연결되는 수용 공간을 갖는 하우징; 수용 공간에 위치되어 허브에 연결되고, 가이드 공간에 대응되면서 가이드 공간의 상측에 위치되는 회전 샤프트; 수용 공간에 수용되고, 회전 샤프트에 연결되어 회전 샤프트의 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 제너레이터; 회전 샤프트의 외주면 상에서 회전 샤프트의 원주방향을 따라 이격되어 위치되는 복수 개의 샤프트 블레이드들; 및 회전 샤프트와 제너레이터 사이에 위치되어 회전 샤프트와 제너레이터를 연결하며, 회전 샤프트의 회전력을 제너레이터에 전달하고 회전 샤프트의 회전 속도보다 큰 회전 속도로 제너레이터를 회전시키는 기어박스를 포함하되, 바람은 가이드 개구 및 가이드 공간을 통해 수용 공간에 유입되어, 샤프트 블레이드들을 회전시켜 회전 샤프트를 회전시키고, 회전 샤프트의 회전력은 기어박스를 통해 제너레이터에 전달될 수 있다.In addition, the nacelle may include: a housing having an accommodation space located on an upper surface of the tower and connected to the guide space; A rotating shaft positioned in the accommodation space and connected to the hub and corresponding to the guide space and positioned above the guide space; A generator accommodated in the accommodation space and connected to the rotary shaft to convert rotational force of the rotary shaft into electrical energy; A plurality of shaft blades spaced apart along the circumferential direction of the rotating shaft on an outer circumferential surface of the rotating shaft; And a gearbox positioned between the rotary shaft and the generator, connecting the rotary shaft and the generator, transmitting a rotational force of the rotary shaft to the generator, and rotating the generator at a rotational speed greater than the rotational speed of the rotary shaft. And flow into the receiving space through the guide space to rotate the shaft blades to rotate the rotating shaft, and the rotating force of the rotating shaft can be transmitted to the generator through the gearbox.
또한, 나셀은, 하우징의 상면에 위치되어 풍속 및 풍향을 감지하는 풍향풍속계; 및 기어 박스와 제너레이터 사이에 위치되어, 제너레이터에 전달되는 회전 샤프트의 회전력을 감소시키거나 차단하는 브레이크; 타워와 하우징 사이에 위치되어, 하우징을 수직 방향을 따른 축을 중심으로 회전시키는 회동부; 및 수용 공간에 수용되어 풍향풍속계, 브레이크 및 회동부에 연결되고, 풍향풍속계에서 감지된 풍속 및 풍향을 수치화하고, 수치화된 풍속 및 풍향을 바탕으로 하여 브레이크 및 회동부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, the nacelle is located on the upper surface of the wind vane for detecting the wind speed and direction; And a brake positioned between the gear box and the generator to reduce or block rotational force of the rotating shaft transmitted to the generator; A rotating part positioned between the tower and the housing to rotate the housing about an axis along a vertical direction; And a control unit accommodated in the accommodation space and connected to the wind vane, the brake and the rotating unit, digitizing the wind speed and the wind direction detected by the wind vane, and controlling the brake and the rotating unit based on the numerical wind speed and the wind direction. Can be.
또한, 가이드 개구들은 각각 가이드 공간에 접할수록 점점 좁아지는 단면을 갖고, 바람은 가이드 공간에 유입되도록 가이드 개구를 통과할 때 증가되는 유속을 가질 수 있다.Further, the guide openings each have a cross section that becomes narrower in contact with the guide space, and the wind may have an increased flow rate when passing through the guide opening so that the wind enters the guide space.
또한, 가이드 공간은 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면을 갖고, 바람은 가이드 공간을 따라 상측으로 유동될 때 증가되는 유속을 가질 수 있다.In addition, the guide space has a cross section that becomes narrower toward the upper side, and the wind may have an increased flow rate as it flows upward along the guide space.
또한, 타워는, 팬 형태로 이루어지되, 가이드 공간의 바닥면에 위치되어 가이드 공간에 유입된 바람을 상측으로 유동시켜 수용 공간으로 유도하는 유도팬; 및 유도팬 및 제너레이터에 연결되어, 제너레이터로부터 전기 에너지를 전달받아 충전하고, 유도팬에 전기 에너지를 공급하여 유도팬을 작동시킬 수 있는 유도 전원부를 더 포함할 수 있다.In addition, the tower is made of a fan, the induction fan is located on the bottom surface of the guide space to guide the wind flowed into the guide space to the upper receiving space; And an induction power supply unit connected to the induction fan and the generator to receive and charge electric energy from the generator, and supply the electric energy to the induction fan to operate the induction fan.
또한, 타워는, 가이드 개구의 상부 가장자리를 따라 타워의 외측면에 위치되고 가이드 개구로부터 이격되어 가이드 개구에 대응하도록 연장되는 가이드 덮개를 더 포함할 수 있다.In addition, the tower may further include a guide cover located on the outer side of the tower along the upper edge of the guide opening and spaced apart from the guide opening and extending to correspond to the guide opening.
또한, 가이드 개구들은 타워의 상단부에 형성되고, 풍력 발전 장치는, 타워의 외측면에 설치되어 타워를 향하도록 유동하는 바람을 타워를 따라 상측을 향하도록 유동시켜, 가이드 개구를 통해 가이드 공간에 유도하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.In addition, the guide openings are formed at the upper end of the tower, the wind turbine is installed on the outer surface of the tower, the wind flowing toward the tower flows upward along the tower, leading to the guide space through the guide opening The guide unit may further include.
또한, 가이드부는, 타워의 외측면을 둘러싸도록 위치되고, 가이드 개구에 대응되는 베이스 개구가 형성된 가이드 베이스; 및 복수 개로 이루어지되, 가이드 개구에 대응하면서 타워의 길이방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치되고, 가이드 베이스와의 사이에 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면을 몸체 공간을 형성하는 가이드 몸체를 포함하되, 바람은 타워를 향하도록 유동하여 가이드 몸체들 사이를 통과하여 몸체 공간에 유입되고 상측을 향하도록 유동할 수 있다.The guide unit may further include: a guide base positioned to surround the outer surface of the tower and having a base opening corresponding to the guide opening; And a guide body which is formed of a plurality, and is spaced apart from each other along the longitudinal direction of the tower while corresponding to the guide opening, and forms a body space having a cross section gradually narrowing upward with the guide base. The silver flows toward the tower and passes between the guide bodies to enter the body space and flow upward.
또한, 가이드 몸체는, 가이드 베이스를 향하여 구부러진 곡면 형상으로 이루어지되, 가이드 베이스로부터 이격되도록 위치되고, 상단으로 갈수록 점점 좁아지는 가이드 베이스와의 간격을 형성하는 몸체 베이스; 몸체 베이스의 하단을 따라 형성되고, 하측으로 갈수록 점점 가이드 베이스로부터 이격되도록 연장되는 보조 베이스; 및 막대 형상으로 이루어지되, 몸체 베이스와 가이드 베이스를 연결하는 고정 몸체를 포함할 수 있다.In addition, the guide body may be formed in a curved shape bent toward the guide base, the body base is positioned to be spaced apart from the guide base, forming a gap with the guide base gradually narrowed toward the top; An auxiliary base formed along a lower end of the body base and extending to be spaced apart from the guide base toward the lower side; And it is made of a rod shape, it may include a fixed body for connecting the body base and the guide base.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 풍력 발전 장치는 하기와 같은 효과를 가진다.Wind turbine generators according to embodiments of the present invention have the following effects.
(1) 풍속의 감소에 따른 정지없이 안정적으로 작동될 수 있다.(1) It can be operated stably without stopping due to the decrease of wind speed.
(2) 풍력에 의한 발전 효율 및 발전 시간이 향상될 수 있다.(2) Power generation efficiency and power generation time by wind power can be improved.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effect that can be achieved by the wind turbine generator according to an embodiment of the present invention is not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 내부를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 도시하는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings referred to herein, a brief description of each drawing is provided.
1 is a perspective view showing a wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing the interior of the wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a wind turbine generator according to a second embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a wind turbine generator according to a second embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the numbers (eg, first, second, etc.) used in the description process of the present specification are merely identification symbols for distinguishing one component from another component.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in the present specification, when one component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It is to be understood that, unless there is an opposite substrate, it may be connected or connected via another component in the middle.
또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.In addition, the components represented by '~' in the present specification may be divided into two or more components by combining two or more components into one component, or by one or more components. In addition, each component to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to the main functions of which they are responsible, and some of the main functions of each of the components may be different. Of course, it may be carried out exclusively by the component.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the spirit of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(100)를 도시하는 사시도이고, 도 2은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(100)의 내부를 도시하는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(100)를 도시하는 단면도이다.1 is a perspective view showing a
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(100)는 타워(101), 나셀(102), 허브(103) 및 블레이드(104)들을 포함하고, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 여기서, 풍력 에너지는 바람이 지니고 있는 에너지를 의미한다.1 to 3, the
타워(101)는 지면에 수직 방향으로 위치된다. 여기서, 타워(101)는 기둥 형상으로 이루어진다. 또한, 타워(101)에는 가이드 공간(101a) 및 가이드 개구(101b)들이 형성된다.The
가이드 공간(101a)은 타워(101)의 상면에 오목하게 형성되고, 타워(101)에 상응하는 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, 가이드 공간(101a)은 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면을 갖는 노즐 형태로 이루어질 수 있다.The
가이드 개구(101b)들은 복수 개로 이루어지되, 타워(101)의 외측면에 형성되어 각각 가이드 공간(101a)에 연결된다. 여기서, 가이드 개구(101b)들은 풍력 발전 장치(100)를 향하여 불어오는 바람의 방향에 대응하도록 위치될 수 있고, 타워(101)의 외측면에서 타워(101)의 길이 방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치될 수 있다. 또한, 가이드 개구(101b)들은 각각 가이드 공간(101a)에 근접할수록 점점 좁아지는 단면을 갖는 노즐 형태로 이루어질 수 있다.The
바람은 풍력 발전 장치(100)를 향하도록 유동하여, 가이드 개구(101b)들에 유입될 수 있다. 여기서, 가이드 개구(101b)들이 가이드 공간(101a)에 근접할수록 점점 좁아지는 단면을 갖기에, 바람은 가이드 공간(101a)에 유입되도록 가이드 개구(101b)를 통과할 때 증가되는 유속을 가질 수 있다. 또한, 가이드 공간(101a)은 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면적을 갖기에, 바람은 가이드 공간(101a)에 유입되어 상측으로 유동할 때 증가되는 유속을 가질 수 있다.Wind may flow toward the
또한, 타워(101)는 유도팬(111), 유도 전원부(112) 및 가이드 덮개(113)를 포함할 수 있다.In addition, the
유도팬(111)은 팬의 형태로 이루어지되, 가이드 공간(101a)의 바닥면 상에 설치된다. 여기서, 유도팬(111)은 가이드 공간(101a)에 유입된 바람을 상측으로 유동시킬 수 있다.
유도 전원부(112)는 유도팬(111)에 연결되어 전기 에너지를 공급한다. 여기서, 유도팬(111)은 전기 에너지에 의해 작동될 수 있다. 또한, 유도 전원부(112)는 충전가능한 배터리를 포함할 수 있다.
가이드 덮개(113)는 가이드 개구(101b)의 상부 가장자리를 따라 타워(101)의 외측면에 위치되고, 가이드 개구(101b)로부터 이격되어 가이드 개구(101b)에 대응하도록 연장된다. 여기서, 가이드 덮개(113)는 가이드 개구(101b)에 연결되면서 소정의 공간을 형성한다. 이러한 가이드 덮개(113)는 가이드 개구(101b)를 개방된 상태로 유지한다. 여기서, 바람은 가이드 개구(101b)를 통해 가이드 공간(101a)으로 유입될 수 있다. 또한, 비가 내릴 때, 가이드 덮개(113)는 낙하되는 빗물과 접촉되어 빗물을 가이드 개구(101b)로부터 이격시킬 수 있다. 즉, 가이드 덮개(113)는 가이드 공간(101a)으로의 바람의 유입을 가능하도록 하면서 가이드 개구(101b)로의 빗물의 유입을 차단하고 방지할 수 있다.The
나셀(102)은 타워(101)의 상면에 위치되고, 가이드 공간(101a)에 연결될 수 있다. 여기서, 나셀(102)의 내부에 형성된 수용 공간(102a)은 가이드 공간(101a)에 연결될 수 있다. 이러한 나셀(102)은 회전력을 전달받아 전기 에너지로 변환하는 데에 이용된다. 또한, 나셀(102)은 하우징(121), 회전 샤프트(122), 제너레이터(123), 샤프트 블레이드(124)들, 기어 박스(125), 풍향풍속계(126), 브레이크(127), 회동부(128) 및 제어부(129)를 포함할 수 있다.The
하우징(121)은 타워(101)의 상면에 위치되고, 수용 공간(102a)을 형성한다. 여기서, 수용 공간(102a)은 가이드 공간(101a)에 연결된다.The
회전 샤프트(122)는 수용 공간(102a)에 수용되어 하우징(121)을 관통하여 허브(103)에 연결될 수 있다. 여기서, 회전 샤프트(122)는 타워(101)와 직교하는 방향으로 위치될 수 있고, 허브(103)와 함께 회전될 수 있다. 회전 샤프트(122)는 원활한 회전을 위하여 원형 막대 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 회전 샤프트(122)는 가이드 공간(101a)에 대응되면서 가이드 공간(101a)의 상측에 위치된다.The
제너레이터(123)는 수용 공간(102a)에 수용되고, 회전 샤프트(122)에 연결된다. 여기서, 제너레이터(123)는 회전 샤프트(122)의 회전력을 전기 에너지로 변환할 수 있다. 또한, 제너레이터(123)는 별도의 전력 계통 또는 충전장치에 연결될 수 있어, 전기 에너지를 별도의 전력 계통 또는 충전장치에 공급할 수 있다.The
샤프트 블레이드(124)들은 복수 개로 이루어지되, 회전 샤프트(122)의 외주면 상에 회전 샤프트(122)의 원주 방향을 따라 이격되어 형성된다. 여기서, 샤프트 블레이드(124)들의 각각 사각판 형상으로 이루어지고, 회전 샤프트(122)의 길이방향을 따라 위치되어 수용 공간(102a)에 수용된 상태이다.
바람이 타워(101)를 향하여 유동하여 가이드 개구(101b) 및 가이드 공간(101a)을 통해 수용 공간(102a)에 유입될 수 있다. 여기서, 수용 공간(102a)에 유입된 바람은 가이드 개구(101b) 및 가이드 공간(101a)의 형상 및 유도팬(111)으로 인하여 타워(101)를 향하여 유동하는 바람보다 큰 유속을 가질 수 있다. 샤프트 블레이드(124)들은 수용 공간(102a)에 유입된 바람에 의해 회전되어 회전 샤프트(122)를 회전시킬 수 있다. 즉, 샤프트 블레이드(124)들은 회전 샤프트(122)와 조합하여 타워(101)를 향하는 바람을 이용하여 회전력을 발생시킬 수 있다.Wind may flow toward the
기어 박스(125)는 회전 샤프트(122)와 제너레이터(123) 사이에 위치되어 회전 샤프트(122)와 제너레이터(123)를 연결한다. 회전 샤프트(122)의 회전력은 기어 박스(125)를 통해 제너레이터(123)에 전달된다. 여기서, 제너레이터(123)는 기어 박스(125)에 의해 회전 샤프트(122)보다 큰 회전 속도를 갖는다.The
풍향풍속계(126)는 하우징(121)의 상면에 위치되어 풍속 및 풍향을 감지한다. 여기서, 감지된 풍속 및 풍향은 풍력 발전 장치(100)를 지난 바람에 대한 풍속 및 풍향이다.
브레이크(127)는 기어 박스(125)와 제너레이터(123) 사이에 위치되어, 제너레이터(123)에 전달되는 회전 샤프트(122)의 회전력을 감소시키거나 차단하는 데에 이용될 수 있다. 즉, 제너레이터(123)에 전달되는 회전 샤프트(122)의 회전력이 감소시키거나 차단됨으로써, 회전 샤프트(122)의 회전 속도는 감소되거나, 회전 샤프트(122)의 회전은 정지될 수 있다. The
특히, 브레이크(127)는 풍향풍속계(126)에 의해 감지된 풍속에 따라 작동될 수 있다. 예를 들어, 풍향풍속계(126)가 설정치(예를 들어, 25m/s 등) 이상의 풍속을 감지할 때, 브레이크(127)는 회전 샤프트(122)의 회전 속도를 감소시키거나 회전 샤프트(122)의 회전을 정지시킬 수 있도록 작동된다.In particular, the
회동부(128)는 타워(101)와 하우징(121) 사이에 위치되어, 하우징(121)을 수직 방향을 따른 축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 여기서, 하우징(121)은 회동부(128)에 의해 풍력 발전 장치(100)를 지난 바람의 방향에 대응하도록 위치될 수 있다. 이로 인해, 구체적으로 후술될 블레이드(104)들은 바람의 방향에 대응하도록 위치될 수 있다. The
특히, 회동부(128)는 풍향풍속계(126)에 의해 감지된 풍향에 따라 작동될 수 있다. 예를 들어, 풍향풍속계(126)가 기준 방향(예를 들어, 하우징(121)의 길이방향 등)과 상이한 풍향을 감지할 때, 회동부(128)는 기준 방향을 풍향과 일치되도록 하우징(121)을 회전시킬 수 있다.In particular, the
제어부(129)는 수용 공간(102a)에 수용되어 풍향풍속계(126), 브레이크(127) 및 회동부(128)에 연결된다. 여기서, 제어부(129)는 풍향풍속계(126)에서 감지된 풍속 및 풍향을 수치화하고, 수치화된 풍속 및 풍향을 바탕으로 하여 브레이크(127) 및 회동부(128)를 제어한다.The
예를 들어, 풍향풍속계(126)가 설정치(예를 들어, 25m/s 등) 이상의 풍속을 감지할 때, 제어부(129)는 브레이크(127)를 제어하여 회전 샤프트(122)의 회전 속도를 감소시키거나 회전 샤프트(122)를 정지시킬 수 있다. 또한, 풍향풍속계(126)가 기준 방향(예를 들어, 하우징(121)의 길이방향 등)과 상이한 풍향을 감지할 때, 제어부(129)는 회동부(128)를 제어하여 하우징(121)을 회전시켜 기준 방향과 풍향을 일치시킬 수 있다.For example, when the
한편, 본 실시예의 제너레이터(123)는 제어부(129) 및 유도 전원부(112)에 연결될 수 있다. 즉, 제너레이터(123)에서 변환되어 발생된 전기 에너지는 제어부(129) 및 유도 전원부(112)에 공급될 수 있다. 이로 인해, 회전 샤프트(122)의 회전이 이루어질 때, 제어부(129)는 작동되고, 유도 전원부(112)는 전기 에너지를 충전하면서 유도팬(111)을 작동시킬 수 있다. 또한, 유도 전원부(112)와 제너레이터(123)는 수용 공간(102a) 및 가이드 공간(101a)에 걸쳐 위치된 전선(미도시됨)을 이용하여 연결될 수 있고, 유도 전원부(112)는 제너레이터(123)로부터 전기 에너지를 공급받아 충전할 수 있다.Meanwhile, the
허브(103)는 나셀(102)의 일종단면에 회전가능하도록 설치된다. 여기서, 허브(103)는 나셀(102)의 하우징(121)의 일종단면에 위치되고, 나셀(102)의 회전 샤프트(122)에 연결된다. 허브(103)는 회전 샤프트(122)와 함께 회전될 수 있다.The
블레이드(104)들은 복수 개로 이루어지되, 허브(103)의 측면에 방사상으로 회전가능하게 설치된다. 여기서, 블레이드(104)들은 풍력 발전 장치(100)를 향하여 불어오는 바람에 의해 회전될 수 있다. 즉, 블레이드(104)들은 바람을 회전력으로 변환시킨다. 블레이드(104)들에 의한 회전력은 허브(103) 및 회전 샤프트(122)를 회전시키고, 제너레이터(123)에 전달되어 전기 에너지로 변환된다.
또한, 블레이드(104)들은 각각 바람에 의하여 회전되도록 소정의 경사 각도를 유지하고 있다. 한편, 블레이드(104)들은 각각 경사 각도에 따라 바람의 방향에 따라 접촉 면적이 상이하고, 바람의 세기에 따라 블레이드(104)의 경사 각도를 조절함으로써, 바람의 힘을 효율적으로 이용하여 발전 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, the
본 실시예의 풍력 발전 장치(100)에서 블레이드(104)들을 향하는 바람은 블레이드(104)들을 회전시켜 허브(103) 및 나셀(102)의 회전 샤프트(122)를 회전시킨다. 또한, 타워(101)를 향하는 바람은 가이드 개구(101b)를 통해 가이드 공간(101a)으로 유입되고, 가이드 공간(101a)에서 상측으로 유동하여 나셀(102)의 수용 공간(102a)에서 샤프트 블레이드(124)들에 도달한다. 여기서, 샤프트 블레이드(124)들은 복수 개로 이루어지면서 회전 샤프트(122)의 외주면 상에 회전 샤프트(122)의 원주 방향을 따라 이격되어 형성되기에, 회전 샤프트(122)를 회전시킬 수 있다. 또한, 가이드 개구(101b)들이 각각 가이드 공간(101a)에 근접할수록 점점 좁아지는 단면을 갖고 가이드 공간(101a)이 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면을 갖기에, 수용 공간(102a)의 바람의 풍속은 블레이드(104) 또는 타워(101)를 향하는 바람의 풍속보다 클 수 있다.Wind toward the
상기와 같이 바람으로 인해 블레이드(104)들 및 샤프트 블레이드(124)들에 의해 회전 샤프트(122)의 회전이 이루어짐으로써, 제너레이터(123)는 회전 샤프트(122)에 연결되어, 회전 샤프트(122)의 회전력을 전달받고 회전력을 전기 에너지로 변환한다. 여기서, 회전 샤프트(122)의 회전력은 블레이드(104)들을 향하는 바람에 의한 블레이드(104)들에 의한 회전력 뿐 아니라 타워(101)를 향하는 바람에 의한 샤프트 블레이드(124)들에 의한 회전력에 의해 발생된다. 이로 인해, 본 실시예의 풍력 발전 장치(100)는 블레이드(104)에 작용하는 바람 뿐 아니라 타워(101)에 작용하는 바람을 이용하여 전기 에너지를 생성함으로써 향상된 발전 효율을 제공할 수 있다.As the rotation of the
앞서 언급된 바와 같이, 회전 샤프트(122)는 블레이드(104)들에 의한 회전력 뿐 아니라 샤프트 블레이드(124)에 의한 회전력을 제공받을 수 있다. 풍속은 블레이드(104)의 회전을 중단시킬 수 있을 정도로 감소될 수 있다. 본 실시예의 풍력 발전 장치(100)에서는 바람은 타워(101)의 가이드 개구(101b) 및 가이드 공간(101a)을 통해 수용 공간(102a)에 유입될 수 있다. 여기서, 수용 공간(102a)에 유입된 바람은 샤프트 블레이드(124)를 회전시켜 회전 샤프트(122)를 회전시킬 수 있는 풍력으로써 작용할 수 있다. 이로 인해, 풍속이 블레이드(104)의 회전을 중단시킬 수 있을 정도로 감소되더라도, 회전 샤프트(122)는 타워(101)를 향하는 바람에 의해 회전가능하여, 추가적인 회전력을 블레이드(104)들에 제공할 수 있어 블레이드(104)들의 회전을 유지할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 풍력 발전 장치(100)는 풍력의 감소에 따른 블레이드(104)들의 정지를 방지할 수 있어, 풍력에 의한 발전 시간을 향상시킬 수 있다. As mentioned above, the
특히, 일반적인 풍력 발정 장치가 블레이드들의 정지로 인하여 정지되고, 블레이드들의 재가동에 따른 상당한 동력이 필요로 하고 여러모로 어려움이 존재한다. 반면에, 본 실시예의 풍력 발전 장치(100)는 블레이드(104)의 회전을 유지함으로써 정지된 블레이드(104)의 재가동에 따른 어려움을 방지할 수 있다.In particular, a typical wind horn is stopped due to the stopping of the blades, requires considerable power due to the reactivation of the blades and there are many difficulties. On the other hand, the
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 풍력 발전 장치(300)를 도시하는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 풍력 발전 장치(300)를 도시하는 단면도이다.4 is a perspective view showing a
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 풍력 발전 장치(300)는 타워(301), 나셀(302), 허브(303), 블레이드(304)들 및 가이드부(305)를 포함하고, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 여기서, 풍력 에너지는 바람이 지니고 있는 에너지를 의미한다.4 and 5, the
타워(301)는 지면에 수직 방향으로 위치된다. 여기서, 타워(301)는 기둥 형상으로 이루어진다. 또한, 타워(301)에는 가이드 공간(301a) 및 가이드 개구(301b)들이 형성된다.
가이드 공간(301a)은 타워(301)의 상면에 오목하게 형성되고, 타워(301)에 상응하는 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, 가이드 공간(301a)은 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면을 갖는 노즐 형태로 이루어질 수 있다.The
가이드 개구(301b)들은 복수 개로 이루어지되, 타워(301)의 외측면에 형성되어 각각 가이드 공간(301a)에 연결된다. 여기서, 가이드 개구(301b)들은 풍력 발전 장치(300)를 향하여 불어오는 바람의 방향에 대응하도록 위치될 수 있다. 또한, 가이드 개구(301b)들은 각각 가이드 공간(301a)에 근접할수록 점점 좁아지는 단면을 갖는 노즐 형태로 이루어질 수 있다.The
또한, 본 실시예의 가이드 개구(301b)는 타워(301)의 상단부에 위치될 수 있다. 바람은 풍력 발전 장치(300)를 향하도록 유동하여, 가이드 개구(301b)들에 유입될 수 있다. 여기서, 가이드 개구(301b)들이 가이드 공간(301a)에 근접할수록 점점 좁아지는 단면을 갖기에, 바람은 가이드 공간(301a)의 상단부에 유입되도록 가이드 개구(301b)를 통과할 때 증가되는 유속을 가질 수 있다. In addition, the guide opening 301b of the present embodiment may be located at the upper end of the
또한, 타워(301)는 유도팬(311) 및 유도 전원부(312)를 포함할 수 있다.In addition, the
유도팬(311)은 팬의 형태로 이루어지되, 가이드 공간(301a)의 바닥면 상에 설치된다. 여기서, 유도팬(311)은 가이드 공간(301a)의 상단부에 유입된 공기를 하측으로 유도되지 않도록 할 수 있다. 한편, 유도팬(311)은 가이드 공간(301a)에서 가이드 개구(301b)의 하측에 위치되면서 가이드 개구(301b) 근처에 위치될 수 있다.
유도 전원부(312)는 유도팬(311)에 연결되어 전기 에너지를 공급한다. 여기서, 유도팬(311)은 전기 에너지에 의해 작동될 수 있다. 또한, 유도 전원부(312)는 충전가능한 배터리를 포함할 수 있다.
나셀(302)은 타워(301)의 상면에 위치되고, 가이드 공간(301a)에 연결될 수 있다. 여기서, 나셀(302)의 내부에 형성된 수용 공간(302a)은 가이드 공간(301a)에 연결될 수 있다. 이러한 나셀(302)은 회전력을 전달받아 전기 에너지로 변환하는 데에 이용된다. 또한, 나셀(302)은 하우징(321), 회전 샤프트(322), 제너레이터(323), 샤프트 블레이드(324)들, 기어 박스(325), 풍향풍속계(326), 브레이크(327), 회동부(328) 및 제어부(329)를 포함할 수 있다.The
하우징(321)은 타워(301)의 상면에 위치되고, 수용 공간(302a)을 형성한다. 여기서, 수용 공간(302a)은 가이드 공간(301a)에 연결된다.The
회전 샤프트(322)는 수용 공간(302a)에 수용되어 하우징(321)을 관통하여 허브(303)에 연결될 수 있다. 여기서, 회전 샤프트(322)는 타워(301)와 직교하는 방향으로 위치될 수 있고, 허브(303)와 함께 회전될 수 있다. 회전 샤프트(322)는 원활한 회전을 위하여 원형 막대 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 회전 샤프트(322)는 가이드 공간(301a)에 대응되면서 가이드 공간(301a)의 상측에 위치된다.The
제너레이터(323)는 수용 공간(302a)에 수용되고, 회전 샤프트(322)에 연결된다. 여기서, 제너레이터(323)는 회전 샤프트(322)의 회전력을 전기 에너지로 변환할 수 있다. 또한, 제너레이터(323)는 별도의 전력 계통 또는 충전장치에 연결될 수 있어, 전기 에너지를 별도의 전력 계통 또는 충전장치에 공급할 수 있다.The
샤프트 블레이드(324)들은 복수 개로 이루어지되, 회전 샤프트(322)의 외주면 상에 회전 샤프트(322)의 원주 방향을 따라 이격되어 형성된다. 여기서, 샤프트 블레이드(324)들의 각각 사각판 형상으로 이루어지고, 회전 샤프트(322)의 길이방향을 따라 위치되어 수용 공간(302a)에 수용된 상태이다.
바람이 타워(301)를 향하여 유동하여 가이드 개구(301b) 및 가이드 공간(301a)을 통해 수용 공간(302a)에 유입될 수 있다. 샤프트 블레이드(324)들은 수용 공간(302a)에 유입된 바람에 의해 회전되어 회전 샤프트(322)를 회전시킬 수 있다. 즉, 샤프트 블레이드(324)들은 회전 샤프트(322)와 조합하여 타워(301)를 향하는 바람을 이용하여 회전력을 발생시킬 수 있다.Wind may flow toward the
기어 박스(325)는 회전 샤프트(322)와 제너레이터(323) 사이에 위치되어 회전 샤프트(322)와 제너레이터(323)를 연결한다. 회전 샤프트(322)의 회전력은 기어 박스(325)를 통해 제너레이터(323)에 전달된다. 여기서, 제너레이터(323)는 기어 박스(325)에 의해 회전 샤프트(322)보다 큰 회전 속도를 갖는다.The
풍향풍속계(326)는 하우징(321)의 상면에 위치되어 풍속 및 풍향을 감지한다. 여기서, 감지된 풍속 및 풍향은 풍력 발전 장치(300)를 지난 바람에 대한 풍속 및 풍향이다.The
브레이크(327)는 기어 박스(325)와 제너레이터(323) 사이에 위치되어, 제너레이터(323)에 전달되는 회전 샤프트(322)의 회전력을 감소시키거나 차단하는 데에 이용될 수 있다. 즉, 제너레이터(323)에 전달되는 회전 샤프트(322)의 회전력이 감소시키거나 차단됨으로써, 회전 샤프트(322)의 회전 속도는 감소되거나, 회전 샤프트(322)의 회전은 정지될 수 있다.The
특히, 브레이크(327)는 풍향풍속계(326)에 의해 감지된 풍속에 따라 작동될 수 있다. 예를 들어, 풍향풍속계(326)가 설정치(예를 들어, 25m/s 등) 이상의 풍속을 감지할 때, 브레이크(327)는 회전 샤프트(322)의 회전 속도를 감소시키거나 회전 샤프트(322)의 회전을 정지시킬 수 있도록 작동된다.In particular, the
회동부(328)는 타워(301)와 하우징(321) 사이에 위치되어, 하우징(321)을 수직 방향을 따른 축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 여기서, 하우징(321)은 회동부(328)에 의해 풍력 발전 장치(300)를 지난 바람의 방향에 대응하도록 위치될 수 있다. 이로 인해, 구체적으로 후술될 블레이드(304)들은 바람의 방향에 대응하도록 위치될 수 있다.The pivot 328 may be positioned between the
특히, 회동부(328)는 풍향풍속계(326)에 의해 감지된 풍향에 따라 작동될 수 있다. 예를 들어, 풍향풍속계(326)가 기준 방향(예를 들어, 하우징(321)의 길이방향 등)과 상이한 풍향을 감지할 때, 회동부(328)는 기준 방향을 풍향과 일치되도록 하우징(321)을 회전시킬 수 있다.In particular, the pivot 328 may be operated according to the wind direction sensed by the
제어부(329)는 수용 공간(302a)에 수용되어 풍향풍속계(326), 브레이크(327) 및 회동부(328)에 연결된다. 여기서, 제어부(329)는 풍향풍속계(326)에서 감지된 풍속 및 풍향을 수치화하고, 수치화된 풍속 및 풍향을 바탕으로 하여 브레이크(327) 및 회동부(328)를 제어한다.The
예를 들어, 풍향풍속계(326)가 설정치(예를 들어, 25m/s 등) 이상의 풍속을 감지할 때, 제어부(329)는 브레이크(327)를 제어하여 회전 샤프트(322)의 회전 속도를 감소시키거나 회전 샤프트(322)를 정지시킬 수 있다. 또한, 풍향풍속계(326)가 기준 방향(예를 들어, 하우징(321)의 길이방향 등)과 상이한 풍향을 감지할 때, 제어부(329)는 회동부(328)를 제어하여 하우징(321)을 회전시켜 기준 방향과 풍향을 일치시킬 수 있다.For example, when the
한편, 본 실시예의 제너레이터(323)는 제어부(329) 및 유도 전원부(312)에 연결될 수 있다. 즉, 제너레이터(323)에서 변환되어 발생된 전기 에너지는 제어부(329) 및 유도 전원부(312)에 공급될 수 있다. 이로 인해, 회전 샤프트(322)의 회전이 이루어질 때, 제어부(329)는 작동되고, 유도 전원부(312)는 전기 에너지를 충전하면서 유도팬(311)을 작동시킬 수 있다. 또한, 유도 전원부(312)와 제너레이터(323)는 수용 공간(302a) 및 가이드 공간(301a)에 걸쳐 위치된 전선(미도시됨)을 이용하여 연결될 수 있고, 유도 전원부(312)는 제너레이터(323)로부터 전기 에너지를 공급받아 충전할 수 있다.Meanwhile, the
허브(303)는 나셀(302)의 일종단면에 회전가능하도록 설치된다. 여기서, 허브(303)는 나셀(302)의 하우징(321)의 일종단면에 위치되고, 나셀(302)의 회전 샤프트(322)에 연결된다. 허브(303)는 회전 샤프트(322)와 함께 회전될 수 있다.The
블레이드(304)들은 복수 개로 이루어지되, 허브(303)의 측면에 방사상으로 회전가능하게 설치된다. 여기서, 블레이드(304)들은 풍력 발전 장치(300)를 향하여 불어오는 바람에 의해 회전될 수 있다. 즉, 블레이드(304)들은 바람을 회전력으로 변환시킨다. 블레이드(304)들에 의한 회전력은 허브(303) 및 회전 샤프트(322)를 회전시키고, 제너레이터(323)에 전달되어 전기 에너지로 변환된다.
또한, 블레이드(304)들은 각각 바람에 의하여 회전되도록 소정의 경사 각도를 유지하고 있다. 한편, 블레이드(304)들은 각각 경사 각도에 따라 바람의 방향에 따라 접촉 면적이 상이하고, 바람의 세기에 따라 블레이드(304)의 경사 각도를 조절함으로써, 바람의 힘을 효율적으로 이용하여 발전 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the
가이드부(305)는 타워(301)의 외측면에 설치되어, 타워(301)를 향하도록 유동하는 바람을 타워(301)를 따라 상측을 향하도록 유동시킨다. 여기서, 바람은 타워(301)의 상단부에 형성된 가이드 개구(301b)를 통해 가이드 공간(301a)에 유도되고 수용 공간(302a)에 유입될 수 있다. 수용 공간(302a)에 유입된 바람은 샤프트 블레이드(324)를 회전시켜 회전 샤프트(322)를 회전시킬 수 있다. 가이드부(305)는 타워(301)를 향하는 바람을 수용 공간(302a)에 유입될 수 있도록 유도한다. 여기서, 수용 공간(302a)에 유입되는 바람의 양은 가이드부(305)에 증가되고, 샤프트 블레이드(324)의 회전력은 증가될 수 있다.The
또한, 가이드부(305)는 가이드 베이스(351) 및 가이드 몸체(353)를 포함할 수 있다.In addition, the
가이드 베이스(351)는 타워(301)의 외측면을 둘러싸도록 위치된다. 여기서, 가이드 베이스(351)는 타워(301)의 형상에 대응되는 형상으로 이루어지고, 타워(301)는 가이드 베이스(351)에 삽입된 형태로 위치된다. 또한, 가이드 베이스(351)에는 가이드 개구(301b)에 대응하도록 베이스 개구(351a)가 형성된다.
가이드 몸체(353)는 복수 개로 이루어지되, 풍력 발전 장치(300)를 향하여 불어오는 바람의 방향에 대응하도록 가이드 베이스(351)의 외측면에 설치된다. 여기서, 가이드 몸체(353)는 가이드 개구(301b)에 대응하면서 타워(301)의 길이방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치된다. 가이드 몸체(353)와 가이드 베이스(351) 사이에는 소정의 몸체 공간(305a)이 형성된다, 몸체 공간(305a)은 개방된 상면 및 하면을 갖고, 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면을 가질 수 있다.The
또한, 가이드 몸체(353)는 몸체 베이스(353a), 보조 베이스(353b) 및 고정 몸체(353c)를 포함할 수 있다.In addition, the
몸체 베이스(353a)는 곡면 형상으로 이루어진다. 여기서, 몸체 베이스(353a)는 가이드 베이스(351)의 외측면에 상응하는 곡률을 가져 가이드 베이스(351)를 향하여 구부러질 수 있다. 또한, 몸체 베이스(353a)는 가이드 베이스(351)로부터 이격되도록 위치되고, 상단으로 갈수록 점점 좁아지는 가이드 베이스(351)와의 간격을 갖는다. 몸체 베이스(353a)의 양측단은 가이드 베이스(351)에 근접하도록 위치될 수 있다. 몸체 베이스(353a)들은 타워(301)의 길이방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치된다. The
보조 베이스(353b)는 몸체 베이스(353a)의 하단을 따라 형성되고, 하측으로 갈수록 점점 가이드 베이스(351)로부터 이격되도록 연장된다. 몸체 베이스(353a)들이 타워(301)의 길이방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치될 때, 보조 베이스(353b)는 몸체 베이스(353a)들 사이의 간격에 대응하도록 위치될 수 있다. 여기서, 바람은 몸체 베이스(353a)들 사이를 통해 몸체 공간(305a)으로 유입될 수 있다. 또한, 비가 내릴 때, 보조 베이스(353b)는 낙하되는 빗물과 접촉되어 빗물을 몸체 베이스(353a)들 사이로부터 이격시킬 수 있다. 즉, 보조 베이스(353b)는 몸체 공간(305a)으로의 바람의 유입을 가능하도록 하면서 몸체 공간(305a)으로의 빗물의 유입을 차단하고 방지할 수 있다.The
고정 몸체(353c)는 막대 형상으로 이루어지되, 몸체 베이스(353a)와 가이드 베이스(351)를 연결한다. 이로 인해, 몸체 베이스(353a) 및 보조 베이스(353b)는 가이드 베이스(351)로부터 이격된 상태로 유지될 수 있다. The fixed
여기서, 고정 몸체(353c)는 몸체 베이스(353a) 및 가이드 베이스(351)에 용접되어 연결될 수 있다. 또한, 고정 몸체(353c)는 볼트 형태로 이루어져, 몸체 베이스(353a) 및 가이드 베이스(351)에 볼트 결합될 수 있다. 고정 몸체(353c)가 볼트 형태로 이루어진 경우, 가이드 몸체(353)는 가이드 베이스(351)에 용이하게 착탈가능될 수 있고, 손상되더라도 용이하게 유지보수될 수 있다.Here, the fixed
상기와 같은 가이드 몸체(353)는 가이드 베이스(351) 없이 타워(301)의 외측면에 직접 연결될 수도 있다. 또한, 상기와 같은 가이드부(305)는 지면 상에 수직 방향으로 설치된 타워(301)에 추가적으로 적용될 수 있다.The
본 실시예의 풍력 발전 장치(300)에서 블레이드(304)들을 향하는 바람은 블레이드(304)들을 회전시켜 허브(303) 및 나셀(302)의 회전 샤프트(322)를 회전시킨다. 또한, 타워(301)를 향하는 바람은 가이드부(305)의 가이드 몸체(353)들 사이를 몸체 공간(305a)으로 유입되고, 몸체 공간(305a)을 통해 타워(301)의 길이방향을 따라 유동하여 베이스 개구(351a) 및 가이드 개구(301b)를 통해 가이드 공간(301a)에 유입되어 나셀(302)의 수용 공간(302a)에서 샤프트 블레이드(324)들에 도달한다. 여기서, 샤프트 블레이드(324)들은 복수 개로 이루어지면서 회전 샤프트(322)의 외주면 상에 회전 샤프트(322)의 원주 방향을 따라 이격되어 형성되기에, 회전 샤프트(322)를 회전시킬 수 있다. 또한, 몸체 공간(305a)이 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면을 갖고 가이드 개구(301b)들이 각각 가이드 공간(301a)에 근접할수록 점점 좁아지는 단면을 갖기에, 바람은 가이드 몸체(353)들 사이를 통과하여 상측으로 유도되어 수용 공간(302a)에 유입될 수 있고, 수용 공간(302a)의 바람의 풍속은 블레이드(304) 또는 타워(301)를 향하는 바람의 풍속보다 클 수 있다.Wind toward the
상기와 같이 바람으로 인해 블레이드(304)들 및 샤프트 블레이드(324)들에 의해 회전 샤프트(322)의 회전이 이루어짐으로써, 제너레이터(323)는 회전 샤프트(322)에 연결되어, 회전 샤프트(322)의 회전력을 전달받고 회전력을 전기 에너지로 변환한다. 여기서, 회전 샤프트(322)의 회전력은 블레이드(304)들을 향하는 바람에 의한 블레이드(304)들에 의한 회전력 뿐 아니라 타워(301)를 향하는 바람에 의한 샤프트 블레이드(324)들에 의한 회전력에 의해 발생된다. 이로 인해, 본 실시예의 풍력 발전 장치(300)는 블레이드(304)에 작용하는 바람 뿐 아니라 타워(301)에 작용하는 바람을 이용하여 전기 에너지를 생성함으로써 향상된 발전 효율을 제공할 수 있다.As the wind is rotated by the
앞서 언급된 바와 같이, 회전 샤프트(322)는 블레이드(304)들에 의한 회전력 뿐 아니라 샤프트 블레이드(324)에 의한 회전력을 제공받을 수 있다. 풍속은 블레이드(304)의 회전을 중단시킬 수 있을 정도로 감소될 수 있다. 본 실시예의 풍력 발전 장치(300)에서는 바람은 가이드부(305)에 의한 몸체 공간(305a), 타워(301)의 상부에 형성된 가이드 개구(301b) 및 가이드 공간(301a)을 통해 수용 공간(302a)에 유입될 수 있다. 여기서, 수용 공간(302a)에 유입된 바람은 샤프트 블레이드(324)를 회전시켜 회전 샤프트(322)를 회전시킬 수 있는 풍력으로써 작용할 수 있다. 이로 인해, 풍속이 블레이드(304)의 회전을 중단시킬 수 있을 정도로 감소되더라도, 회전 샤프트(322)는 타워(301)를 향하는 바람에 의해 회전가능하여, 추가적인 회전력을 블레이드(304)들에 제공할 수 있어 블레이드(304)들의 회전을 유지할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 풍력 발전 장치(300)는 풍력의 감소에 따른 블레이드(304)들의 정지를 방지할 수 있어, 풍력에 의한 발전 시간을 향상시킬 수 있다. As mentioned above, the
특히, 일반적인 풍력 발정 장치가 블레이드들의 정지로 인하여 정지되고, 블레이드들의 재가동에 따른 상당한 동력이 필요로 하고 여러모로 어려움이 존재한다. 반면에, 본 실시예의 풍력 발전 장치(300)는 블레이드(304)의 회전을 유지함으로써 정지된 블레이드(304)의 재가동에 따른 어려움을 방지할 수 있다.In particular, a typical wind horn is stopped due to the stopping of the blades, requires considerable power due to the reactivation of the blades and there are many difficulties. On the other hand, the
이상, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.As mentioned above, although the technical idea of the present invention has been described in detail with reference to a preferred embodiment, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments, and having ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Many modifications and variations are possible.
100, 300: 풍력 발전 장치
101, 301: 타워
101a, 301a: 가이드 공간
101b, 301b: 가이드 개구
111, 311: 유도팬
112, 312: 유도 전원부
113: 가이드 덮개
102, 302: 나셀
103, 303: 허브
104, 304: 블레이드
305: 가이드부100, 300: wind turbine
101, 301: tower
101a, 301a: guide space
101b, 301b: guide opening
111, 311: induction fan
112, 312: induction power supply
113: guide cover
102, 302: nacelle
103, 303: hub
104, 304: blade
305: guide part
Claims (10)
타워의 상면에 위치되고, 가이드 공간에 연결되는 수용 공간을 가지며, 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 나셀;
나셀의 일종단면에 회전 가능하도록 설치된 허브; 및
각각 허브의 측면으로부터 연장되어 위치되고, 상호 간에 이격된 복수 개의 블레이드들을 포함하되,
바람은 블레이드 및 타워를 향하여 유동하여, 블레이드들을 회전시키고, 가이드 개구들 및 가이드 공간을 통해 수용 공간에 유입되어 회전력을 발생시키고 허브를 회전시킬 수 있으며,
나셀은,
타워의 상면에 위치되고, 가이드 공간에 연결되는 수용 공간을 갖는 하우징;
수용 공간에 위치되어 허브에 연결되고, 가이드 공간에 대응되면서 가이드 공간의 상측에 위치되는 회전 샤프트;
수용 공간에 수용되고, 회전 샤프트에 연결되어 회전 샤프트의 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 제너레이터;
회전 샤프트의 외주면 상에서 회전 샤프트의 원주방향을 따라 이격되어 위치되는 복수 개의 샤프트 블레이드들; 및
회전 샤프트와 제너레이터 사이에 위치되어 회전 샤프트와 제너레이터를 연결하며, 회전 샤프트의 회전력을 제너레이터에 전달하고 회전 샤프트의 회전 속도보다 큰 회전 속도로 제너레이터를 회전시키는 기어박스를 포함하고,
바람은 가이드 개구 및 가이드 공간을 통해 수용 공간에 유입되어, 샤프트 블레이드들을 회전시켜 회전 샤프트를 회전시키고, 회전 샤프트의 회전력은 기어박스를 통해 제너레이터에 전달되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
A tower having a columnar shape and positioned in a direction perpendicular to the ground, the tower having concave guide spaces formed thereon, and having a plurality of guide openings formed on the outer surface thereof to be connected to the guide spaces;
A nacelle positioned on an upper surface of the tower and having an accommodation space connected to the guide space, the nacelle converting rotational force into electrical energy;
A hub rotatably installed at one end of the nacelle; And
Each comprising a plurality of blades extending from the side of the hub and spaced from each other,
The wind can flow towards the blades and towers, rotating the blades, entering the receiving space through the guide openings and the guide space, generating a turning force and rotating the hub,
Nacelle,
A housing located on an upper surface of the tower and having a receiving space connected to the guide space;
A rotating shaft positioned in the accommodation space and connected to the hub and corresponding to the guide space and positioned above the guide space;
A generator accommodated in the accommodation space and connected to the rotary shaft to convert rotational force of the rotary shaft into electrical energy;
A plurality of shaft blades spaced apart along the circumferential direction of the rotating shaft on an outer circumferential surface of the rotating shaft; And
A gearbox positioned between the rotary shaft and the generator, connecting the rotary shaft and the generator, transmitting a rotational force of the rotary shaft to the generator, and rotating the generator at a rotational speed greater than the rotational speed of the rotary shaft;
Wind is introduced into the receiving space through the guide opening and the guide space, by rotating the shaft blades to rotate the rotating shaft, the rotational force of the rotating shaft is transmitted to the generator through the gearbox.
하우징의 상면에 위치되어 풍속 및 풍향을 감지하는 풍향풍속계; 및
기어 박스와 제너레이터 사이에 위치되어, 제너레이터에 전달되는 회전 샤프트의 회전력을 감소시키거나 차단하는 브레이크;
타워와 하우징 사이에 위치되어, 하우징을 수직 방향을 따른 축을 중심으로 회전시키는 회동부; 및
수용 공간에 수용되어 풍향풍속계, 브레이크 및 회동부에 연결되고, 풍향풍속계에서 감지된 풍속 및 풍향을 수치화하고, 수치화된 풍속 및 풍향을 바탕으로 하여 브레이크 및 회동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
The method of claim 1, wherein the nacelle is
Wind vane anemometer is located on the upper surface of the housing to sense the wind speed and direction; And
A brake positioned between the gear box and the generator to reduce or block rotational force of the rotating shaft transmitted to the generator;
A rotating part positioned between the tower and the housing to rotate the housing about an axis along a vertical direction; And
And a control unit accommodated in the accommodation space and connected to the wind vane, the brake and the rotating unit, to quantify the wind speed and the wind direction detected by the wind vane, and to control the brake and the rotating unit based on the numerical wind speed and the wind direction. Wind power generator characterized in.
가이드 개구들은 각각 가이드 공간에 접할수록 점점 좁아지는 단면을 갖고,
바람은 가이드 공간에 유입되도록 가이드 개구를 통과할 때 증가되는 유속을 갖는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
The method of claim 1,
The guide openings each have a cross section that becomes narrower in contact with the guide space,
And wind speed is increased when passing through the guide opening to enter the guide space.
가이드 공간은 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면을 갖고,
바람은 가이드 공간을 따라 상측으로 유동될 때 증가되는 유속을 갖는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
The method according to claim 1 or 4,
The guide space has a cross section that narrows toward the top,
The wind turbine generator, characterized in that it has an increased flow rate when the wind flows upward along the guide space.
팬 형태로 이루어지되, 가이드 공간의 바닥면에 위치되어 가이드 공간에 유입된 바람을 상측으로 유동시켜 수용 공간으로 유도하는 유도팬; 및
유도팬 및 제너레이터에 연결되어, 제너레이터로부터 전기 에너지를 전달받아 충전하고, 유도팬에 전기 에너지를 공급하여 유도팬을 작동시킬 수 있는 유도 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
The method of claim 1, wherein the tower is
Induction fan made of a fan shape, which is located on the bottom surface of the guide space to flow the wind introduced into the guide space to the upper side to guide the receiving space; And
And an induction power supply unit connected to an induction fan and a generator to receive and charge electric energy from the generator, and supply an electric energy to the induction fan to operate the induction fan.
가이드 개구의 상부 가장자리를 따라 타워의 외측면에 위치되고 가이드 개구로부터 이격되어 가이드 개구에 대응하도록 연장되는 가이드 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
The method of claim 1, wherein the tower is
And a guide cover positioned on an outer surface of the tower along the upper edge of the guide opening and spaced apart from the guide opening to extend to correspond to the guide opening.
가이드 개구들은 타워의 상단부에 형성되고,
풍력 발전 장치는,
타워의 외측면에 설치되어 타워를 향하도록 유동하는 바람을 타워를 따라 상측을 향하도록 유동시켜, 가이드 개구를 통해 가이드 공간에 유도하는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
The method of claim 1,
Guide openings are formed at the top of the tower,
Wind power generator,
The wind turbine generator, characterized in that it further comprises a guide unit which is installed on the outer surface of the tower and flows toward the tower flows upward along the tower, leading to the guide space through the guide opening.
타워의 외측면을 둘러싸도록 위치되고, 가이드 개구에 대응되는 베이스 개구가 형성된 가이드 베이스; 및
복수 개로 이루어지되, 가이드 개구에 대응하면서 타워의 길이방향을 따라 상호 간에 이격되도록 위치되고, 가이드 베이스와의 사이에 상측으로 갈수록 점점 좁아지는 횡단면을 몸체 공간을 형성하는 가이드 몸체를 포함하되,
바람은 타워를 향하도록 유동하여 가이드 몸체들 사이를 통과하여 몸체 공간에 유입되고 상측을 향하도록 유동하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
The method of claim 8, wherein the guide portion,
A guide base positioned to surround an outer surface of the tower and having a base opening corresponding to the guide opening; And
Comprising a plurality of, and including a guide body to form a body space in the cross section which is spaced from each other along the longitudinal direction of the tower corresponding to the guide opening, and gradually narrowed toward the upper side between the guide base,
The wind flows toward the tower to pass through between the guide body flows into the body space, characterized in that the flow toward the top.
가이드 베이스를 향하여 구부러진 곡면 형상으로 이루어지되, 가이드 베이스로부터 이격되도록 위치되고, 상단으로 갈수록 점점 좁아지는 가이드 베이스와의 간격을 형성하는 몸체 베이스;
몸체 베이스의 하단을 따라 형성되고, 하측으로 갈수록 점점 가이드 베이스로부터 이격되도록 연장되는 보조 베이스; 및
막대 형상으로 이루어지되, 몸체 베이스와 가이드 베이스를 연결하는 고정 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.The method of claim 9, wherein the guide body,
A body base formed in a curved shape bent toward the guide base and positioned to be spaced apart from the guide base, the body base forming a gap with the guide base that becomes narrower toward the top;
An auxiliary base formed along a lower end of the body base and extending to be spaced apart from the guide base toward the lower side; And
The wind turbine generator, characterized in that it comprises a fixed body for connecting the body base and the guide base.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190112784A KR102032550B1 (en) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | Wind power generator |
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Publication Number | Publication Date |
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KR (1) | KR102032550B1 (en) |
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- 2019-09-11 KR KR1020190112784A patent/KR102032550B1/en active IP Right Grant
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