KR102179119B1 - 풍력 회전 구동기 - Google Patents

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KR102179119B1
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Abstract

본 발명은 풍력 회전 구동기에 관한 것으로, 상부에 임펠러가 형성되어 수직하게 형성되는 회전축; 회전축이 관통 결합되며 회전축과 동반 회전되며, 측벽에 다수개의 제1마그네트가 장착된 회전하우징; 회전하우징의 외부를 감싸도록 결합되며 상기 회전축이 관통 결합되는 커버하우징; 전후진 구동하면서 상기 회전하우징의 외주면에 근접되거나 이격되는 동작을 반복하는 아암과, 상기 아암에 구비된 제2마그네트와 상기 아암의 전후진 구동을 유발하는 구동부로 구성되며, 상기 아암의 전진 구동시 제2마그네트가 제1마그네트에 근접되도록 하여 자력간의 척력이 발생되도록 하는 근접가이드부;를 포함하여 구성된다.
이에 따르면, 회전하우징의 외주면에 밀착과 이격을 반복하는 자성체의 힘이 작용하는 효과가 있다.

Description

풍력 회전 구동기{Wind Rotate Apparatus}
본 발명은 풍력 회전 구동기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 야외에 설치되어 바람에 의해 회전 구동되는 풍력 회전 구동기에 관한 것이다.
일반적으로 풍력 및 태양광 발전시스템은 청정에너지로서 에너지 위기 이후 세계 각국에서 지속적으로 기술개발을 하고 있으며, 전 세계적으로 풍력 발전시스템의 상용화가 활발하게 진행되고 있다.
태양광을 이용하는 발전시스템의 경우에는 날씨의 변화에 따라 적지 않은 영향을 받고 있기 때문에 효율성이 떨어지나, 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전시스템은 흐린 날씨와 같이 태양광이 없는 상황 같은 조건에서도 전력을 생산하여 공급할 수 있다. 특히, 우리나라와 같이 산악지형이 많은 곳에서는 태양열발전시스템보다 더 효율적으로 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.
이러한 풍력발전시스템은 보다 효율적으로 이용하기 위해서 발전시스템을 구성하는 로터의 회전력을 최대한 이용하여야 하는데, 일반적으로 로터의 회전력을 기어에 의해 회전수(RPM)를 증가시켜 발전기에 의해 전력을 생산하게 된다.
풍력에 의해 회전하는 샤프트는 외부로부터 회전력이 지속적으로 전달되지 않는다면 마찰의 손실(loss)로 인해 시간이 갈수록 회전력이 저하되어 정지하게 된다.
즉 풍력은 일정하지 않고 강약을 반복하게 되므로 풍력이 약해질 경우 샤프트의 회전력은 급격히 저하되고 발전 능력이 저하될 수 밖에 없는 것이다.
이에 샤프트의 회전력을 증폭시키기 위해 여러 가지의 기술이 제시되고 있다.
본 발명자의 선출원발명으로 한국등록특허 10-1747098호 「수평과 수직형 임펠러를 이용한 풍력 발전기」를 출원하여 특허등록받은 바 있다.
본 발명은 회전하우징의 외주면에 밀착과 이격을 반복하는 자성체의 힘이 작용하며, 야외에 설치되어 바람에 의해 회전 구동됨으로써 시인성이 증가될 수 있어 조형물이나 광고물로 활용될 수 있는 풍력 회전 구동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 상부에 임펠러가 형성되어 수직하게 형성되는 회전축; 회전축이 관통 결합되며 회전축과 동반 회전되며, 측벽에 다수개의 제1마그네트가 장착된 회전하우징; 회전하우징의 외부를 감싸도록 결합되며 상기 회전축이 관통 결합되는 커버하우징; 전후진 구동하면서 상기 회전하우징의 외주면에 근접되거나 이격되는 동작을 반복하는 아암과, 상기 아암에 구비된 제2마그네트와 상기 아암의 전후진 구동을 유발하는 구동부로 구성되며, 상기 아암의 전진 구동시 제2마그네트가 제1마그네트에 근접되도록 하여 자력간의 척력이 발생되도록 하는 근접가이드부;를 포함하는 풍력 회전 구동기에 의해 달성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 근접가이드부는, 커버하우징의 외측에 부착된 장착대; 장착대의 하부에 부착되며, 모터축이 장착대를 관통하여 상방으로 수직하게 결합되는 모터; 모터축에 결합되어 회전되는 기동링크와, 기동링크에 일단이 힌지결합되며 양측으로 대칭되게 배치되어 8자형의 회전궤적을 갖는 제1,2링크바; 제1링크바의 단부에 힌지결합되는 제3링크바와, 상기 제3링크바의 단부에 힌지결합되며 선단에 제2마그네트가 부착된 제1아암; 제2링크바의 단부에 힌지결합되는 제4링크바와, 상기 제4링크바의 단부에 힌지결합되며 선단에 제2마그네트가 부착된 제2아암;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 근접가이드부는, 지면에 설치되는 기대; 기대의 중심부에 베어링을 결합되어 회전가능하도록 설치되며, 상기 회전축과 V벨트로 연결되어 동반 회전되는 보조회전축; 보조회전축의 상단에 힌지 결합되어 회전되는 제2기동링크; 제2기동링크의 타단에 힌지 결합되는 제7연결링크와, 상기 제7연결링크의 일단에 힌지 결합되며, 선단에 제2마그네트가 형성되어 상기 회전하우징에 근접 또는 이격작동을 반복되도록 직진 운동하는 로드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 회전하우징의 외주면에 밀착과 이격을 반복하는 자성체의 힘이 작용하며, 야외에 설치되어 바람에 의해 회전 구동됨으로써 시인성이 증가될 수 있어 조형물이나 광고물로 활용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 풍력 회전 구동기를 나타낸 사시도,
도 2는 상기 도 1의 평면도이며, 제1아암이 제1마그네트에 근접된 상태를 나타낸 평면도,
도 3은 본 발명 제1실시예에 따른 풍력 회전 구동기를 나타낸 사시도,
도 4는 상기 도 3의 평면도이며, 제2아암이 제1마그네트에 근접된 상태를 나타낸 평면도,
도 5 및 도 6은 본 발명 제2실시예에 따른 풍력 회전 구동기에서 로드의 제2마그네트가 제1마그네트에 근접된 상태를 나타낸 사시도,
도 7은 상기 도 5에 대한 평면도,
도 8은 본 발명 제2실시예에 따른 풍력 회전 구동기에서 로드의 제2마그네트가 제1마그네트에 이격된 상태를 나타낸 사시도,
도 9는 상기 도 8에 대한 평면도,
도 10은 제1실시예에 따른 풍력 회전 구동기를 나타낸 실물 사진,
도 11은 제2실시예에 따른 풍력 회전 구동기를 나타낸 실물사진.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.
또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아니다.
[실시예 1]
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 풍력 회전 구동기를 나타낸 사시도, 도 2는 상기 도 1의 평면도이며, 제1아암이 제1마그네트에 근접된 상태를 나타낸 평면도, 도 3은 본 발명 제1실시예에 따른 풍력 회전 구동기를 나타낸 사시도, 도 4는 상기 도 3의 평면도이며, 제2아암이 제1마그네트에 근접된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시태양에 따른 풍력 회전 구동기(A1)는,
상부에 임펠러가 형성되어 수직하게 형성되는 회전축(2);
상기 회전축(2)이 관통 결합되며 회전축(2)과 동반 회전되며, 측벽에 다수개의 제1마그네트(M1)가 장착된 회전하우징(4);
회전하우징(4)의 외부를 감싸도록 결합되며 상기 회전축(2)이 관통 결합되는 커버하우징(6);
전후진 구동하면서 상기 회전하우징(4)의 외주면에 근접되거나 이격되는 동작을 반복하는 아암(72)과, 상기 아암(72)에 구비된 제2마그네트(M2)와 상기 아암(72)의 전후진 구동을 유발하는 구동부로 구성되며, 상기 아암(72)의 전진 구동시 제2마그네트(M2)가 제1마그네트(M1)에 근접되도록 하여 자력간의 척력이 발생되도록 하는 근접가이드부(7);를 포함하여 구성된다.
회전축(2)은 풍력을 받아 회전되도록 상부에 임펠러(미도시)가 형성된다.
회전하우징(4)은 회전축(2)이 관통 결합되며, 회전축(2)과 동반 회전되도록 베어링(44)으로 결합된다. 즉, 회전하우징(4)의 중심공에 베어링(44)이 장착되고 베어링(44)은 회전축(2)의 외주면에 결합된다.
바람직하게는 베어링(44)은 자력이 통하지 않도록 구리나 알루미늄 합금소재로 이루어진다.
회전하우징(4)은 측벽에 다수개의 제1마그네트(M1)가 장착된다. 제1마그네트(M1)는 원주방향으로 등간격으로 대략 10~24개가 배열된다. 물론 그 갯수는 반드시 이에 한정될 필요는 없다.
제1마그네트(M1)는 자력의 세기를 설정할 수 있도록 다수의 자성체를 자착시켜 그 갯수를 늘리거나 줄임으로써 자력 세기를 조정한다.
근접가이드부(7)는
커버하우징(6)의 외측에 부착된 장착대(71);
장착대(71)의 하부에 부착되며, 모터축이 장착대(71)를 관통하여 상방으로 수직하게 결합되는 모터(72);
모터축에 결합되어 회전되는 기동링크(73)와,
기동링크(73)에 일단이 힌지결합되며 양측으로 대칭되게 배치되어 8자형의 회전궤적을 갖는 제1,2링크바(74,75);
제1링크바(73)의 단부에 힌지결합되는 제3링크바(76)와, 상기 제3링크바(76)의 단부에 힌지결합되며 선단에 제2마그네트(M2)가 부착된 제1아암(R1);
제2링크바(75)의 단부에 힌지결합되는 제4링크바(77)와, 상기 제4링크바(77)의 단부에 힌지결합되며 선단에 제2마그네트(M2)가 부착된 제2아암(R2);을 포함한다.
상기 커버하우징(6)의 상부에 결합되어 내부를 밀폐되도록 하는 덮개하우징(62)이 더 구비될 수 있다.
이렇게 커버하우징(6)과 덮개하우징(62)이 서로 맞결합됨으로서 내부는 자력이 유실되지 않도록 한다.
덮개하우징(62)의 측면에는 제1아암(R1) 또는 제2아암(R2)이 관통 결합되도록 관통공이 형성된다.
도 1 및 도 2는 제1아암(R1)이 회전하우징(4)에 근접된 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1아암(R1)의 제2마그네트(M2)가 회전하우징의 제1마그네트(M1)에 근접됨으로서 서로 척력이 발휘되어 제1마그네트(M1)를 밀어내므로 회전하우징(4)의 회전을 유발하게 된다.
한편 도 3 및 도 4는 제2아암(R2)이 회전하우징(4)에 근접된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 모터(72)의 회전에 의해 기동링크(73)가 회전되고, 기동링크(73)가 선회 운동하게 되며, 그에 힌지 결합된 제2아암(R2)이 전진하게 되고, 제2아암(R2)에 형성된 제2마그네트(M2)가 제1마그네트(M1)에 근접하게 된다.
제1마그네트(M1)의 외측부와 그에 상대되는 제2마그네트(M2)의 일측은 각기 동일한 극성을 갖도록 형성된다.
따라서 제2마그네트(M2)는 제1마그네트(M1)에 근접함으로서 서로 척력이 발휘되어 제1마그네트(M1)를 밀어내므로 회전하우징의 회전을 유발한다.
[실시예 2]
첨부된 도면 중에서, 도 5 및 도 6은 본 발명 제2실시예에 따른 풍력 회전 구동기에서 로드의 제2마그네트가 제1마그네트에 근접된 상태를 나타낸 사시도, 도 7은 상기 도 5에 대한 평면도, 도 8은 본 발명 제2실시예에 따른 풍력 회전 구동기에서 로드의 제2마그네트가 제1마그네트에 이격된 상태를 나타낸 사시도, 도 9는 상기 도 8에 대한 평면도이다.
제2실시예에 따른 풍력 회전 구동기(A2)는,
상부에 임펠러가 형성되어 수직하게 형성되는 회전축(2);
상기 회전축(2)이 관통 결합되며 회전축(2)과 동반 회전되며, 측벽에 다수개의 제1마그네트(M1)가 장착된 회전하우징(4);
회전하우징(4)의 외부를 감싸도록 결합되며 상기 회전축(2)이 관통 결합되는 커버하우징(6);
전후진 구동하면서 상기 회전하우징(4)의 외주면에 근접되거나 이격되는 동작을 반복하는 제2마그네트(M2)를 구비하며, 상기 제2마그네트(M2)가 제1마그네트(M1)에 근접되도록 하여 자력간의 척력이 발생되도록 하는 근접가이드부(9);를 포함하여 구성된다.
회전축(2)은 풍력을 받아 회전되도록 상부에 임펠러가 형성되고, 회전축(2)에 형성된 풀리와 연결되어 회전력을 전달받는다.
상기 근접가이드부(9)는
지면에 설치되는 기대(92);
상기 기대(92)의 중심부에 베어링을 결합되어 회전가능하도록 설치되며, 상기 회전축(2)과 V벨트(96)로 연결되어 동반 회전되는 보조회전축(94);
상기 보조회전축(94)의 상단에 힌지 결합되어 회전되는 제2기동링크(95);
상기 제2기동링크(95)의 타단에 힌지 결합되는 제7연결링크(97)와, 상기 제7연결링크(97)의 일단에 힌지 결합되며, 선단에 제2마그네트(M2)가 형성되어 상기 회전하우징(4)에 근접 또는 이격작동을 반복되도록 직진 운동하는 로드(98);를 포함하여 구성된다.
기대(92)에는 상기 로드(98)의 전후진 작동을 안내하도록 홈이 형성된 가이드부(922)가 형성된다.
도 5 내지 도 7은 로드(98)가 회전하우징(4)에 근접된 상태를 나타낸 것이다.
이를 참조해보면, 로드(98)의 제2마그네트(M2)가 회전하우징(4)의 제1마그네트(M1)에 근접됨으로써 서로 척력이 발휘되어 제1마그네트(M1)를 밀어내므로 회전하우징(4)의 회전을 유발한다.
제1마그네트(M1)의 외측부와 그에 상대되는 제2마그네트(M2)의 일측은 각기 동일한 극성을 갖도록 형성된다.
따라서 제2마그네트(M2)는 제1마그네트(M1)에 근접함으로서 서로 척력이 발휘되어 제1마그네트(M1)를 밀어내므로 회전하우징(4)의 회전을 유발하게 된다.
도 8 및 도 9는 로드(96)가 회전하우징(4)으로부터 이격된 상태를 나타낸다.
이를 참조해보면, 보조회전축(94)의 회전에 의해 제2기동링크(95)가 회전되고, 제7연결링크(97)가 선회 운동하게 되며, 그에 힌지 결합된 로드(98)가 후진하게 되고, 제2마그네트(M2)가 제1마그네트(M1)와 이격된다.
한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타실시 예로 변경할 수 있으므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
2 : 회전부 4 : 회전하우징
6 : 커버하우징 7 : 근접가이드부
M1 : 제1마그네트 44 : 베어링
71 : 장착대 72 : 모터
73 : 기동링크 74 : 제1링크바
75 : 제2기동링크바 76 : 제3링크바
77 : 제4링크바 62 : 덮개하우징
92 : 기대 94 : 보조회전축
95 : 제2기동링크 98 : 로드
M2 : 제2마그네트

Claims (3)

  1. 상부에 임펠러가 형성되어 수직하게 형성되는 회전축;
    상기 회전축이 관통 결합되며 회전축과 동반 회전되며, 측벽에 다수개의 제1마그네트가 장착된 회전하우징;
    회전하우징의 외부를 감싸도록 결합되며 상기 회전축이 관통 결합되는 커버하우징;
    전후진 구동하면서 상기 회전하우징의 외주면에 근접되거나 이격되는 동작을 반복하는 아암과, 상기 아암에 구비된 제2마그네트와 상기 아암의 전후진 구동을 유발하며, 상기 아암의 전진 구동시 제2마그네트가 제1마그네트에 근접되도록 하는 근접가이드부;를 포함하고,
    상기 근접가이드부는
    상기 커버하우징의 외측에 부착된 장착대;
    상기 장착대의 하부에 부착되며, 모터축이 장착대를 관통하여 상방으로 수직하게 결합되는 모터;
    상기 모터축에 결합되어 회전되는 기동링크와,
    상기 기동링크에 일단이 힌지결합되며 양측으로 대칭되게 배치되어 회전되는 제1링크바 및 제2링크바;
    상기 제1링크바의 단부에 힌지결합되는 제3링크바와, 상기 제3링크바의 단부에 힌지결합되며 선단에 제2마그네트가 부착된 제1아암;
    상기 제2링크바의 단부에 힌지결합되는 제4링크바와, 상기 제4링크바의 단부에 힌지결합되며 선단에 제2마그네트가 부착된 제2아암;을 포함하며,
    상기 근접가이드부는
    지면에 설치되는 기대;
    상기 기대의 중심부에 베어링을 결합되어 회전가능하도록 설치되며, 상기 회전축과 V벨트로 연결되어 동반 회전되는 보조회전축;
    상기 보조회전축의 상단에 힌지 결합되어 회전되는 제2기동링크;
    상기 제2기동링크의 타단에 힌지 결합되는 제7연결링크와, 상기 제7연결링크의 일단에 힌지 결합되며, 선단에 제2마그네트가 형성되어 상기 회전하우징에 근접 또는 이격작동을 반복되도록 직진 운동하는 로드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 회전 구동기.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090123837A (ko) * 2009-10-20 2009-12-02 양영근 자기력(척력)과 모터로 무한전기에너지를 발생시키는 발전장치시스템
KR20110008951U (ko) * 2010-03-15 2011-09-21 전북대학교산학협력단 풍력발전기용 회전력 증폭장치
KR101265742B1 (ko) * 2012-05-11 2013-05-21 (주)플렉스 영구자석을 이용한 풍력발전기용 회전력 전달장치

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