KR102232726B1 - Wind power generator with improved power generation efficiency - Google Patents

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KR102232726B1
KR102232726B1 KR1020200015389A KR20200015389A KR102232726B1 KR 102232726 B1 KR102232726 B1 KR 102232726B1 KR 1020200015389 A KR1020200015389 A KR 1020200015389A KR 20200015389 A KR20200015389 A KR 20200015389A KR 102232726 B1 KR102232726 B1 KR 102232726B1
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장병철
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Abstract

The present invention relates to a wind power generator with improved power generation efficiency. More specifically, the present invention effectively improves power generation efficiency even when wind speed is less than the rated wind speed.

Description

발전효율이 향상된 풍력발전장치{Wind power generator with improved power generation efficiency}Wind power generator with improved power generation efficiency

본 발명은 발전효율이 향상된 풍력발전장치에 관한 것으로서, 특히 풍속이 정격 풍속 미만인 경우에도 발전효율을 효과적으로 향상시킬 수 있는 발전효율이 향상된 풍력발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generator with improved power generation efficiency, and in particular, to a wind power generator with improved power generation efficiency capable of effectively improving power generation efficiency even when the wind speed is less than the rated wind speed.

최근 소형 풍력발전은 가로등, 건물 옥상 등 그 설치 장소나 용도가 다양하게 적용되어 활용되고 있다.Recently, small-sized wind power generation has been applied and used in various ways such as streetlights and rooftops of buildings.

이는 대형 풍력터빈과는 다르게 내부 구조나 제품의 설치가 간단하기 때문인데, 최근에는 수직형 풍력터빈이 도심환경이나 건물의 구조와 조화롭게 디자인되어 설치되는 사례가 증가하고 있다.This is because, unlike large wind turbines, the internal structure or product installation is simple. Recently, vertical wind turbines are increasingly being designed and installed in harmony with the urban environment or the structure of buildings.

소형 수직축 풍력발전기는 수평축과 다르게 요잉 제어(바람 방향에 맞추어 회전축의 중심을 움직이는 제어)를 필요로 하지 않는 것이 특징인데, 회전력을 발생시키는 원리에 따라 항력형, 양력형, 그리고 혼합형으로 구분될 수 있다.Unlike the horizontal axis, small vertical axis wind turbines are characterized by not requiring yawing control (control to move the center of the rotation axis according to the wind direction), and can be classified into drag type, lift type, and hybrid type according to the principle of generating rotational force. have.

수직축 항력형의 대표적 블레이드 형태는 사보니우스형으로 기동 토크는 크지만 회전수가 낮고 끝단속도비 1 전후 영역에서 15~20%정도의 출력계수를 갖는다.The typical blade shape of the vertical axis drag type is the Savonius type, which has a large starting torque but a low rotational speed and has a power factor of about 15-20% in the front and rear range of the end speed ratio 1.

항력형 블레이드는 바람의 항력을 받아 회전하면서 발전하는 방식으로 설계가 비교적 용이하지만 블레이드의 한쪽면이 바람에 밀리면서 발생되는 정토크와 반대로 회전면적의 50%에 해당되는 다른쪽 블레이드면은 바람과 마주보며 회전하면서 역토크가 발생하게 되므로 고속회전될 수 없어 전체적으로 낮은 출력계수를 나타내는 문제점이 있다.The drag-type blade is relatively easy to design as it generates power while rotating under the drag of the wind. However, contrary to the static torque generated when one side of the blade is pushed by the wind, the other blade, which corresponds to 50% of the rotating area, is relatively easy to design. Since reverse torque is generated while rotating facing each other, it cannot be rotated at high speed, and thus there is a problem in that the overall output coefficient is low.

수직축 양력형의 대표적 블레이드 형태는 다리우스형이 있으며, 초기 기동토크가 작아 일정 회전속도까지 도달하는데 시간이 걸리긴 하지만 끝단속도비 5 전후 영역에서 30%이상의 출력계수를 갖는다.The representative blade type of the vertical axis lift type is the Darius type, and the initial starting torque is small, so it takes time to reach a certain rotational speed, but it has a power factor of 30% or more in the area around 5 end speed ratio.

이와 같은 양력형 블레이드 형태는 풍속과 회전속도가 충분한 정격운전점에서의 출력계수는 우수하지만 상대풍속(회전속도와 풍속의 합)이 낮은 기동조건, 즉, 약한바람에서는 토크가 작아 기동이 어렵거나 정삭적으로 회전하는데 시간이 걸린다는 문제점이 있다.This type of lift-type blade has excellent output coefficient at the rated operating point where the wind speed and rotational speed are sufficient, but the starting condition where the relative wind speed (the sum of the rotational speed and the wind speed) is low, i.e., in weak winds, the torque is small and it is difficult to start. There is a problem that it takes time to rotate correctly.

이와 같은 문제점을 해소하기 위한 혼합형 블레이드는 양력형의 높은 출력계수와 항력형의 우수한 기동특성을 동시에 구현할 목적으로 고안된 방식으로서, 특허문헌 0001 및 0002 등으로 제안된 바 있다.A hybrid blade to solve such a problem is a method designed for the purpose of simultaneously realizing the high power coefficient of the lift type and excellent maneuvering characteristics of the drag type, and has been proposed in Patent Documents 0001 and 0002.

특허문헌 0001은 건물일체형 풍력발전장치에 관한 것으로서, 중심축과, 상기 중심축의 양단과 연결되는 내부의 사보니우스 회전부 및 외부의 다리우스 회전부를 포함하는 회전모듈; 상기 중심축의 양단과 연결되어 상기 회전모듈을 지지하고, 상기 회전모듈로 기류를 유도하는 유도모듈; 및 상기 회전모듈에 의해 발생하는 회전력을 이용하여 발전하는 발전모듈을 포함한다.Patent Document 0001 relates to a building-integrated wind power generator, comprising: a rotation module including a central axis and an inner Savonius rotating unit connected to both ends of the central axis and an external Darius rotating unit; An induction module connected to both ends of the central shaft to support the rotation module and to guide airflow to the rotation module; And a power generation module that generates electricity using the rotational force generated by the rotation module.

특허문헌 0002는 풍력발전장치에 관한 것으로서, 다리우스 로터와 사보니우스 로터의 조합에 의해 풍차부를 포함하고, 사보니우스 로터의 한 곳에 집중하는 금속 피로를 없애 설치 부분의 내구성 향상을 도모하는 것을 특징으로 한다.Patent document 0002 relates to a wind power generator, which includes a windmill part by a combination of a Darius rotor and a Savonius rotor, and aims to improve the durability of the installation part by eliminating metal fatigue concentrated in one place of the Savonius rotor. It is done.

특허문헌 0001 및 0002의 풍력발전장치는 우수한 기동특성을 가지나, 풍속이 정격 풍속 미만일 경우 발전효율이 크게 저하되는 문제가 있다.The wind power generators of Patent Documents 0001 and 0002 have excellent starting characteristics, but when the wind speed is less than the rated wind speed, there is a problem that the power generation efficiency is greatly reduced.

특히, 중소형 풍력발전기의 경우 대부분 12m/s에서 정격 출력을 가지나, 국내의 평균 풍속이 4~5m/s이므로 발전효율이 좋지 못한 문제가 있다.In particular, in the case of small and medium-sized wind turbines, most of them have a rated output at 12m/s, but since the average wind speed in Korea is 4-5m/s, there is a problem of poor power generation efficiency.

그리고, 발전부의 발전출력은 회전수의 증가에 따라 증가하나 도 1에서 보는 바와 같이 상기 발전부의 발전출력과 회전수의 상관관계는 비례하지 않고 회전수방향으로 볼록한 곡선형태를 이루기 때문에 정격 풍속 미만인 경우 상기 발전부의 발전 효율이 크게 저하되는 문제점이 있다.In addition, the power generation output of the power generation unit increases with the increase of the number of revolutions, but as shown in FIG. 1, the correlation between the power generation output of the power generation unit and the number of rotations is not proportional and forms a convex curve in the direction of the number of revolutions. There is a problem in that the power generation efficiency of the power generation unit is greatly reduced.

KR10-1269109B1 (2013.05.23)KR10-1269109B1 (2013.05.23) JP2009-047030A (2009.03.05)JP2009-047030A (2009.03.05)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 풍속이 정격 풍속 미만인 경우 발전효율을 향상시킬 수 있는 발전효율이 향상된 풍력발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention for solving such a conventional problem is to provide a wind power generator with improved power generation efficiency capable of improving power generation efficiency when the wind speed is less than the rated wind speed.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 The present invention for achieving the above object

고정 샤프트와;A fixed shaft;

상기 고정 샤프트에 슬리브 결합되는 회전 샤프트와;A rotating shaft sleeve-coupled to the fixed shaft;

상기 회전 샤프트에 고정설치되는 다리우스형 블레이드와;A Darius type blade fixedly installed on the rotating shaft;

상기 회전 샤프트에 고정설치되는 사보니우스형 블레이드와;A Savonius-type blade fixedly installed on the rotating shaft;

상기 회전 샤프트와 상기 고정 샤프트 사이에 설치되는 발전부와;A power generating unit installed between the rotating shaft and the fixed shaft;

상기 회전 샤프트의 상단부에 배치되어 상기 회전 샤프트를 회전시키는 구동모터와;A driving motor disposed at an upper end of the rotation shaft to rotate the rotation shaft;

하부가 상기 고정 샤프트의 일측에 고정되고 상부가 상기 구동모터의 일측에 고정되는 일측 모터고정부재와, 하부가 상기 고정 샤프트의 타측에 고정되고 상부가 상기 구동모터의 타측에 고정되는 타측 모터고정부재로 구성되는 모터고정부와;One motor fixing member having a lower part fixed to one side of the fixed shaft and an upper part fixed to one side of the driving motor, and the other motor fixing member having a lower part fixed to the other side of the fixed shaft and an upper part fixed to the other side of the driving motor A motor fixing unit consisting of;

상기 발전부의 출력전압을 검출하는 전압검출부와;A voltage detection unit for detecting an output voltage of the power generation unit;

상기 전압검출부에 의해 검출된 전압이 기설정된 전압 범위내일 경우 상기 구동모터를 구동시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전효율이 향상된 풍력발전장치를 제공한다.And a control unit for driving the driving motor when the voltage detected by the voltage detection unit is within a preset voltage range.

그리고 상기 구동모터의 축은 상기 회전 샤프트의 상단부에 원웨이회전부에 의해 결합되는 것이 바람직하다.And it is preferable that the shaft of the drive motor is coupled to the upper end of the rotation shaft by a one-way rotation unit.

상기 상기 원웨이회전부는 원웨이베어링으로 이루어질 수 있다.The one-way rotating part may be formed of a one-way bearing.

또한, 상기 원웨이회전부는 상기 회전 샤프트의 상단부에 고정설치되고 상부면에 일정한 각도로 복수의 라쳇기어가 형성되는 하부기어부와, 상기 구동모터의 축에 설치되고 하부면에 상기 하부기어부의 복수의 라쳇기어와 대칭되는 형상으로 형성되는 복수의 라쳇기어가 구비되는 상부기어부;를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 상부기어부는 상기 구동모터의 축에 스플라인 결합되는 것이 바람직하다.In addition, the one-way rotating part is fixedly installed on the upper end of the rotating shaft and a lower gear part having a plurality of ratchet gears formed at a certain angle on the upper surface, and a plurality of the lower gear parts installed on the shaft of the drive motor It may be configured to include; an upper gear portion provided with a plurality of ratchet gears formed in a shape symmetrical to the ratchet gear of. In this case, it is preferable that the upper gear part is spline-coupled to the shaft of the drive motor.

그리고 상기 사보니우스형 블레이드는 상기 회전 샤프트에 원웨이 회전부에 의해 회전결합되는 것이 좋다.And it is preferable that the Savonius-type blade is rotationally coupled to the rotating shaft by a one-way rotating part.

본 발명의 발전효율이 향상된 풍력발전장치는 풍속이 정격 풍속 미만으로 불 때에 기동된 회전샤프트의 회전속도를 구동모터가 가속시켜 정격 출력이 출력되도록 함으로서, 풍속이 정격 풍속 미만일 때에도 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The wind power generator with improved power generation efficiency of the present invention significantly improves power generation efficiency even when the wind speed is less than the rated wind speed by accelerating the rotation speed of the rotation shaft started when the wind speed is lower than the rated wind speed so that the rated output is output. There is an effect that can be made.

도 1은 발전출력과 회전수의 상관관계를 개략적으로 나타내는 그래프이고,
도 2는 본 발명의 일실시예인 발전효율이 향상된 풍력발전장치를 개략적으로 나타내는 정면도이고,
도 3 및 도 4는 원웨이 베어링의 다른예를 개략적으로 나타내는 정면도이고,
도 5는 구동모터의 축에 설치된 상부기어부를 탄성지지하는 탄성부재를 개략적으로 나타내는 정면도이고,
도 6 및 도 7은 사보니우스형 블레이드가 회전 샤프트에 원웨이회전부에 의해 각각 회전결합된 상태를 개략적으로 나타내는 정면도이고,
도 8은 회전 샤프트의 설치된 상부기어부를 탄성지지하는 탄성부재를 개략적으로 나타내는 정면도이고,
도 9는 제어부의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.1 is a graph schematically showing the correlation between the power generation output and the number of revolutions,
2 is a front view schematically showing a wind power generator with improved power generation efficiency, which is an embodiment of the present invention,
3 and 4 are front views schematically showing another example of a one-way bearing,
Figure 5 is a front view schematically showing an elastic member for elastically supporting the upper gear installed on the shaft of the drive motor,
6 and 7 are front views schematically showing a state in which a Savonius-type blade is rotationally coupled to a rotating shaft by a one-way rotating part, respectively,
Figure 8 is a front view schematically showing an elastic member for elastically supporting the installed upper gear of the rotating shaft,
9 is a block diagram schematically showing a control state of a controller.

이하, 본 발명의 발전효율이 향상된 풍력발전장치의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an embodiment of a wind power generator having improved power generation efficiency of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

도 2는 본 발명의 일실시예인 발전효율이 향상된 풍력발전장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.2 is a front view schematically showing a wind power generator having improved power generation efficiency according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예인 발전효율이 향상된 풍력발전장치는 도 2에서 보는 바와 같이 크게, 고정 샤프트(10), 회전 샤프트(20), 다리우스형 블레이드(30), 사보니우스형 블레이드(40), 발전부(50), 구동모터(60), 모터고정부(70), 전압검출부 및 제어부를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, a wind turbine generator having improved power generation efficiency according to an embodiment of the present invention includes a fixed shaft 10, a rotating shaft 20, a Darius-type blade 30, a Savonius-type blade 40, It comprises a power generation unit 50, a drive motor 60, a motor fixing unit 70, a voltage detection unit and a control unit.

먼저, 상기 고정 샤프트(10)는 그라운드에 수직으로 설치된다.First, the fixed shaft 10 is installed perpendicular to the ground.

상기 회전 샤프트(20)는 상기 고정 샤프트(10)의 상부에 회전 결합된다.The rotation shaft 20 is rotationally coupled to the upper portion of the fixed shaft 10.

상기 회전 샤프트(20)는 상기 고정 샤프트(10)에 슬리브 결합되는 등의 방법으로 회전 결합될 수 있는 등 회전 결합구조는 크게 한정되는 것은 아니다.The rotational coupling structure is not largely limited, such as the rotational shaft 20 may be rotationally coupled to the fixed shaft 10 by a method such as sleeve coupling.

그리고, 상기 다리우스형 블레이드(30)는 상기 회전 샤프트(20)의 외면에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정설치될 수 있다.In addition, the Darius type blade 30 may be fixedly installed on the outer surface of the rotating shaft 20 in various ways such as bolt fixing.

상기 사보니우스형 블레이드(40)는 상기 회전 샤프트(20)의 중간부에 결합될 수 있다.The Savonius-type blade 40 may be coupled to an intermediate portion of the rotating shaft 20.

상기 발전부(50)는 상기 회전 샤프트(20)와 상기 고정 샤프트(10) 사이에 설치된다.The power generation unit 50 is installed between the rotation shaft 20 and the fixed shaft 10.

이와 같은 상기 고정 샤프트(10), 상기 회전 샤프트(20), 상기 다리우스형 블레이드(30), 상기 사보니우스형 블레이드(40) 및 상기 발전부(50)의 결합구조는 국내공개특허공보 공개번호 제10-2015-0012193호를 통해 공지된 사항임으로 이하 자세한 설명은 생략한다.The coupling structure of the fixed shaft 10, the rotating shaft 20, the Darius-type blade 30, the Savonius-type blade 40, and the power generation unit 50 is disclosed in Korean Patent Publication No. Since the matter is known through No. 10-2015-0012193, a detailed description will be omitted below.

상기 구동모터(60)는 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 상부방향에 위치하는 상기 회전 샤프트(20)의 상단부에 배치되어 상기 회전 샤프트(20)를 회전시키게 된다.The drive motor 60 is disposed at an upper end of the rotation shaft 20 positioned in the upper direction of the Savonius-type blade 40 to rotate the rotation shaft 20.

상기 구동모터(60)의 하부에 고정판(610)이 볼트고정, 용접고정 등 다양한 방식으로 수평고정될 수 있다.The fixing plate 610 under the driving motor 60 may be horizontally fixed in various ways, such as bolt fixing and welding fixing.

상기 고정판(610)의 하부방향으로 일정길이로 노출되는 상기 구동모터(60)의 축(601)은 상기 회전 샤프트(20)의 상단부에 원웨이회전부(100)에 의해 결합될 수 있다.The shaft 601 of the driving motor 60 exposed to a predetermined length in the lower direction of the fixing plate 610 may be coupled to the upper end of the rotation shaft 20 by a one-way rotation unit 100.

도 3 및 도 4는 원웨이 베어링의 다른예를 개략적으로 나타내는 정면도이다.3 and 4 are front views schematically showing another example of a one-way bearing.

상기 원웨이회전부(100)는 일예로, 원웨이베어링으로 이루어질 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 다른예로서, 상기 원웨이회전부(100)는 하부기어부(101)와 상부기어부(102)를 포함하여 구성될 수 있는 등 다양한 구성으로 이루어질 수 있다.The one-way rotation unit 100 may be formed of, for example, a one-way bearing, but is not limited thereto. As shown in Figs. 3 and 4, as another example, the one-way rotation unit 100 is a lower gear It may be configured in a variety of configurations, such as may be configured to include the portion 101 and the upper gear portion 102.

상기 하부기어부(101)는 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 상부방향에 위치하는 상기 회전 샤프트(20)의 상단부 부위에 고정설치될 수 있다.The lower gear part 101 may be fixedly installed at an upper end portion of the rotating shaft 20 positioned in the upper direction of the Savonius-type blade 40.

환형 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있는 상기 하부기어부(101)의 상부면에는 일정한 각도의 복수의 라쳇기어(101a)가 상기 하부기어부(101)의 상부면 둘레를 따라 일정간격으로 형성될 수 있다.A plurality of ratchet gears 101a having a predetermined angle are formed on the upper surface of the lower gear portion 101 which may be formed in various shapes such as an annular shape, at regular intervals along the circumference of the upper surface of the lower gear portion 101. I can.

상기 하부기어부(101)의 복수의 라쳇기어(101a)는 일예로, 상기 하부기어부(101)의 상부방향으로 일정길이로 돌출형성되는 한 각이 직각인 직각삼각형 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.The plurality of ratchet gears 101a of the lower gear unit 101 may be formed in various shapes such as a right triangle shape having a right angle as long as it protrudes to a predetermined length in the upper direction of the lower gear unit 101. I can.

상기 상부기어부(102)는 상기 구동모터(60)의 축(601)에 설치될 수 있다.The upper gear part 102 may be installed on the shaft 601 of the driving motor 60.

환형 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있는 상기 상부기어부(102)의 하부면에는 일정한 각도의 복수의 라쳇기어(102a)가 상기 상부기어부(101)의 하부면 둘레를 따라 일정간격으로 형성될 수 있다.A plurality of ratchet gears 102a having a certain angle are formed on the lower surface of the upper gear part 102 which may be formed in various shapes such as an annular shape, at regular intervals along the circumference of the lower surface of the upper gear part 101. I can.

상기 상부기어부(102)의 복수의 라쳇기어(102a)는 일예로, 상기 상부기어부(102)의 하부방향으로 일정길이로 돌출형성되는 한 각이 직각인 직각삼감형 형상 등 다양한 형상으로 형성되되, 상기 하부기어부(101)의 복수의 라쳇기어(101a)와 점대칭을 이루어 상기 하부기어부(101)의 복수의 라쳇기어(101a)와 치합될 수 있다.The plurality of ratchet gears 102a of the upper gear part 102 are formed in various shapes, such as a right-angled triangular shape having a right angle, which is formed to protrude to a predetermined length in the lower direction of the upper gear part 102. However, by making point symmetry with the plurality of ratchet gears 101a of the lower gear part 101, the plurality of ratchet gears 101a of the lower gear part 101 may be meshed with each other.

도 3에서 보는 바와 같이 상기 구동모터(60)의 축(601)의 회전력은 상기 원웨이회전부(100)를 통해 상기 회전 샤프트(20)로 전달되어 상기 회전 샤프트(20)와 함께 상기 사보니우스형 블레이드(40)가 회전될 수 있다.As shown in Figure 3, the rotational force of the shaft 601 of the drive motor 60 is transmitted to the rotation shaft 20 through the one-way rotation unit 100, and together with the rotation shaft 20, the Savonius The mold blade 40 can be rotated.

상기 사보니우스형 블레이드(40)는 상기 구동모터(60)의 축(601)의 회전력을 전달받아 회전될 수 있겠으나, 풍속에 의해 공회전될 수도 있음은 물론이다.The Savonius-type blade 40 may be rotated by receiving the rotational force of the shaft 601 of the drive motor 60, but of course it may be idle by wind speed.

풍속에 의해 상기 사보니우스형 블레이드(40)가 공회전되는 과정 중에 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 회전력이 상기 구동모터(60)의 축(601)으로 전달되는 것을 방지하기 위해, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 상부기어부(102)는 상기 구동모터(60)의 축(601)에 승강가능하게 스플라인 결합될 수 있다.In order to prevent the rotational force of the Savonius-type blade 40 from being transmitted to the shaft 601 of the drive motor 60 during the process of idling the Savonius-type blade 40 by wind speed, FIG. 4 As shown in, the upper gear part 102 may be spline-coupled to the shaft 601 of the driving motor 60 so as to be elevating.

상기 구동모터(60)의 축(601)에 스플라인 결합된 상기 상부기어부(102)는 풍속에 의해 상기 사보니우스형 블레이드(40)가 공회전되는 과정 중에 상기 구동모터(60)의 축(601)의 상하방향으로 승강운동하여 상기 상부기어부(102)의 복수의 라쳇기어(102a)와 상기 하부기어부(101)의 복수의 라쳇기어(101a)의 치합상태가 간헐적으로 해제될 수 있다.The upper gear part 102 spline-coupled to the shaft 601 of the drive motor 60 is the shaft 601 of the drive motor 60 during the process of idling the Savonius-type blade 40 by wind speed. ) By moving up and down in the vertical direction of the upper gear part 102, the meshing state of the plurality of ratchet gears 102a of the upper gear part 102 and the plurality of ratchet gears 101a of the lower gear part 101 may be intermittently released.

도 5는 구동모터의 축에 설치된 상부기어부를 탄성지지하는 탄성부재를 개략적으로 나타내는 정면도이다.5 is a front view schematically showing an elastic member for elastically supporting an upper gear installed on the shaft of a drive motor.

상기 구동모터(60)의 축(601)에 승강가능하게 구비된 상기 상부기어부(102)는 자중에 의해 하강하여 상기 하부기어부(101)와 치합될 수 있겠으나, 상기 상부기어부(102)와 상기 하부기어부(101)가 보다 용이하게 치합될 수 있도록 하기 위해, 도 5에서 보는 바와 같이 상기 상부기어부(102)를 상기 구동모터(60)의 축(601)의 하부방향으로 탄성지지하는 탄성부재(200)가 구비될 수 있다.The upper gear part 102 provided to be elevating and descending on the shaft 601 of the driving motor 60 may be lowered by its own weight and meshed with the lower gear part 101, but the upper gear part 102 ) And the lower gear part 101 to be more easily engaged, elasticity of the upper gear part 102 in the lower direction of the shaft 601 of the drive motor 60 as shown in FIG. 5. An elastic member 200 to support may be provided.

상기 상부기어부(102)이 외주면에는 상기 상부기어부(102)의 외측방향으로 일정길이로 수평연장되는 지지판(102b)이 형성될 수 있다.A support plate 102b extending horizontally to a predetermined length in the outer direction of the upper gear part 102 may be formed on an outer circumferential surface of the upper gear part 102.

상기 탄성부재(200)의 내측에 상기 구동모터(60)의 축(601)과 상기 상부기어부(102)의 상부 일부가 수용된 상태로 상기 탄성부재(200)는 상기 구동모터(60)의 고정판(610)과 상기 지지판(102b) 사이에 수용되는 스프링 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.In a state in which the shaft 601 of the driving motor 60 and the upper part of the upper gear part 102 are accommodated inside the elastic member 200, the elastic member 200 is a fixing plate of the driving motor 60 It may be made of various types such as a spring accommodated between the 610 and the support plate (102b).

상기 모터고정부(70)는 일측 모터고정부재(710)와 타측 모터고정부재(720)로 구성된다.The motor fixing part 70 is composed of a motor fixing member 710 on one side and a motor fixing member 720 on the other side.

상기 일측 모터고정부재(710)의 하부는 상기 고정 샤프트(10)의 일측에 볼트 고정, 용접고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.The lower portion of the motor fixing member 710 may be fixed to one side of the fixing shaft 10 in various ways, such as bolt fixing and welding fixing.

상기 일측 모터고정부재(710)의 상부는 상기 구동모터(60)의 하부에 고정되는 상기 고정판(610)의 일측에 볼트고정, 용접고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.The upper portion of the motor fixing member 710 may be fixed to one side of the fixing plate 610 fixed to the lower portion of the driving motor 60 in various ways, such as bolt fixing or welding fixing.

상기 타측 모터고정부재(720)의 하부는 상기 고정 샤프트(10)의 타측에 볼트고정, 용접고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.The lower portion of the motor fixing member 720 on the other side may be fixed to the other side of the fixing shaft 10 in various ways, such as bolt fixing and welding fixing.

상기 타측 모터고정부재(720)의 상부는 상기 구동모터(60)의 하부에 고정되는 상기 고정판(610)의 타측에 볼트고정, 용접고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.The upper portion of the other motor fixing member 720 may be fixed to the other side of the fixing plate 610 fixed to the lower portion of the driving motor 60 in various ways, such as bolt fixing or welding fixing.

도 6 및 도 7은 사보니우스형 블레이드가 회전 샤프트에 원웨이회전부에 의해 각각 회전결합된 상태를 개략적으로 나타내는 정면도이다.6 and 7 are front views schematically showing a state in which a Savonius-type blade is rotationally coupled to a rotation shaft by a one-way rotation unit, respectively.

다음으로, 상기 사보니우스형 블레이드(40)는 도 6에서 보는 바와 같이 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 하부방향에 위치하는 상기 회전 샤프트(20)에 원웨이회전부(100)에 의해 회전결합될 수 있다.Next, the Savonius-type blade 40 is rotated by a one-way rotating part 100 on the rotating shaft 20 located in the lower direction of the Savonius-type blade 40 as shown in FIG. 6. Can be combined.

상기 사보니우스형 블레이드(40)를 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 하부방향에 위치하는 상기 회전 샤프트(20)에 회전결합시키기 위한 상기 원웨이회전부(100)은 일예로, 원웨이베어링으로 이루어질 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도 7에서 보는 바와 같이 상기 하부기어부(101)와 상기 상부기어부(102)를 포함하여 구성될 수 있는 등 다양한 구성으로 이루어질 수 있다.The one-way rotation unit 100 for rotationally coupling the Savonius-type blade 40 to the rotation shaft 20 located in the lower direction of the Savonius-type blade 40 is, for example, a one-way bearing Although it may be made of, but is not limited to this, as shown in FIG. 7, it may be configured in various configurations, such as being configured to include the lower gear part 101 and the upper gear part 102.

상기 하부기어부(101)는 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 하부방향에 위치하는 상기 회전 샤프트(20)의 상단부에 고정설치될 수 있다.The lower gear part 101 may be fixedly installed on the upper end of the rotating shaft 20 positioned in the lower direction of the Savonius-type blade 40.

상기 상부기어부(102)는 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 하부 중앙에 형성되는 축(401)에 승강가능하게 스플라인결합될 수 있다.The upper gear part 102 may be spline-coupled to the shaft 401 formed in the lower center of the Savonius blade 40 so as to be elevating.

도 8은 회전 샤프트의 설치된 상부기어부를 탄성지지하는 탄성부재를 개략적으로 나타내는 정면도이다.8 is a front view schematically showing an elastic member for elastically supporting an installed upper gear portion of the rotating shaft.

도 8에서 보는 바와 같이 상기 탄성부재(200)의 내측에 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 하부 중앙에 형성되는 축(401)과 상기 상부기어부(102)의 상부 일부가 수용된 상태로 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 하부면과 상기 상부기어부(102)의 지지판(102b) 사이에는 상기 상부기어부(102)를 상기 사보니우스형 블레이드(40)의 하부방향으로 탄성지지하여 상기 상부기어부(102)와 상기 하부기어부(101)의 치합상태를 유지시키기 위한 스프링 등 다양한 종류로 이루어질 수 있는 상기 탄성부재(200)가 구비될 수 있다.As shown in FIG. 8, the shaft 401 formed in the lower center of the Savonius-type blade 40 and the upper part of the upper gear part 102 are accommodated inside the elastic member 200. Between the lower surface of the Savonius-type blade 40 and the support plate 102b of the upper gear part 102, the upper gear part 102 is elastically supported in the lower direction of the Savonius-type blade 40, The elastic member 200, which may be of various types, such as a spring for maintaining a mated state of the upper gear part 102 and the lower gear part 101, may be provided.

도 9는 제어부의 제어상태를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.9 is a block diagram schematically showing a control state of a controller.

본 발명에서는 풍속이 정격 풍속 미만으로 불때 기동된 상기 회전샤프트(20)의 회전속도를 상기 구동모터(60)가 가속시켜 정격 출력이 출력되도록 함으로서, 풍속이 정격 풍속 미만일 때도 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있다.In the present invention, the drive motor 60 accelerates the rotational speed of the rotation shaft 20 started when the wind speed is less than the rated wind speed so that the rated output is output, thereby greatly improving the power generation efficiency even when the wind speed is less than the rated wind speed. I can.

이를 위해, 상기 전압검출부(80)는 상기 발전부(50)의 출력전압을 검출할 수 있다.To this end, the voltage detection unit 80 may detect the output voltage of the power generation unit 50.

도 9에서 보는 바와 같이 상기 제어부(90)는 상기 전압검출부(80)에 의해 검출된 전압과 상기 제어부(90)에 기설정된 전압 범위를 비교하여 상기 구동모터(60)를 제어할 수 있다.As shown in FIG. 9, the control unit 90 may control the driving motor 60 by comparing the voltage detected by the voltage detection unit 80 with a voltage range preset by the control unit 90.

상기 전압검출부(80)에 의해 검출된 전압이 상기 제어부(90)에 기설정된 전압 범위내일 경우 상기 제어부(90)는 전원공급부(910)의 전원을 상기 구동모터(60)로 공급하여 상기 구동모터(60)를 구동시킬 수 있다.When the voltage detected by the voltage detection unit 80 is within a voltage range preset by the control unit 90, the control unit 90 supplies power from the power supply unit 910 to the driving motor 60 to provide the driving motor. (60) can be driven.

상기 전압검출부(80)에 의해 검출된 전압이 상기 제어부(90)에 기설정된 전압 범위내에 속하지 않을 경우, 상기 제어부(90)의 제어에 의해 상기 구동모터(60)는 구동중지될 수 있다.When the voltage detected by the voltage detector 80 does not fall within the voltage range preset by the controller 90, the driving motor 60 may be stopped under the control of the controller 90.

10; 고정 샤프트, 20; 회전 샤프트,
30; 다리우스형 블레이드, 40; 사보니우스형 블레이드,
50; 발전부, 60; 구동모터,
70; 모터고정부, 80; 전압검출부,
90; 제어부.10; Fixed shaft, 20; Rotating shaft,
30; Darius-shaped blade, 40; Savonius blade,
50; Development department, 60; Drive motor,
70; Motor fixing unit, 80; Voltage detector,
90; Control unit.

Claims (6)

고정 샤프트와;
상기 고정 샤프트에 회전 결합되는 회전 샤프트와;
상기 회전 샤프트에 고정설치되는 다리우스형 블레이드와;
상기 회전 샤프트에 고정설치되는 사보니우스형 블레이드와;
상기 회전 샤프트와 상기 고정 샤프트 사이에 설치되는 발전부와;
상기 회전 샤프트의 상단부에 배치되어 상기 회전 샤프트를 회전시키는 구동모터와;
하부가 상기 고정 샤프트의 일측에 고정되고 상부가 상기 구동모터의 일측에 고정되는 일측 모터고정부재와, 하부가 상기 고정 샤프트의 타측에 고정되고 상부가 상기 구동모터의 타측에 고정되는 타측 모터고정부재로 구성되는 모터고정부와;
상기 발전부의 출력전압을 검출하는 전압검출부와;
상기 전압검출부에 의해 검출된 전압이 기설정된 전압 범위내일 경우 상기 구동모터를 구동시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전효율이 향상된 풍력발전장치.
A fixed shaft;
A rotating shaft rotatably coupled to the fixed shaft;
A Darius type blade fixedly installed on the rotating shaft;
A Savonius-type blade fixedly installed on the rotating shaft;
A power generating unit installed between the rotating shaft and the fixed shaft;
A driving motor disposed at an upper end of the rotation shaft to rotate the rotation shaft;
One motor fixing member having a lower part fixed to one side of the fixed shaft and an upper part fixed to one side of the driving motor, and the other motor fixing member having a lower part fixed to the other side of the fixed shaft and an upper part fixed to the other side of the driving motor A motor fixing unit consisting of;
A voltage detection unit for detecting an output voltage of the power generation unit;
And a control unit for driving the driving motor when the voltage detected by the voltage detection unit is within a preset voltage range.
 제 1항에 있어서,
상기 구동모터의 축은 상기 회전 샤프트의 상단부에 원웨이회전부에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 발전효율이 향상된 풍력발전장치.
The method of claim 1,
The shaft of the drive motor is a wind power generator with improved power generation efficiency, characterized in that coupled to the upper end of the rotation shaft by a one-way rotation unit.
 제 2항에 있어서,
상기 원웨이회전부는 원웨이베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전효율이 향상된 풍력발전장치.
The method of claim 2,
The one-way rotating part is a wind power generator with improved power generation efficiency, characterized in that consisting of a one-way bearing.
 제 2항에 있어서,
상기 원웨이회전부는 상기 회전 샤프트의 상단부에 고정설치되고 상부면에 일정한 각도로 복수의 라쳇기어가 형성되는 하부기어부와, 상기 구동모터의 축에 설치되고 하부면에 상기 하부기어부의 복수의 라쳇기어와 대칭되는 형상으로 형성되는 복수의 라쳇기어가 구비되는 상부기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전효율이 향상된 풍력발전장치.
The method of claim 2,
The one-way rotation part is fixedly installed on the upper end of the rotating shaft and a lower gear part in which a plurality of ratchet gears are formed at a predetermined angle on an upper surface, and a plurality of ratchets of the lower gear part are installed on the shaft of the driving motor and are disposed on a lower surface. An upper gear portion having a plurality of ratchet gears formed in a shape symmetrical with the gears; a wind power generator having improved power generation efficiency, comprising: a.
 제 4항에 있어서,
상기 상부기어부는 상기 구동모터의 축에 스플라인 결합되는 것을 특징으로 하는 발전효율이 향상된 풍력발전장치.
The method of claim 4,
The upper gear portion is a wind power generator with improved power generation efficiency, characterized in that the spline coupled to the shaft of the drive motor.
 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사보니우스형 블레이드는 상기 회전 샤프트에 원웨이회전부에 의해 회전결합되는 것을 특징으로 하는 발전효율이 향상된 풍력발전장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
The Savonius-type blade is a wind power generator with improved power generation efficiency, characterized in that rotationally coupled to the rotation shaft by a one-way rotation unit.
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