KR102457715B1 - 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기 - Google Patents

압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기 Download PDF

Info

Publication number
KR102457715B1
KR102457715B1 KR1020220090221A KR20220090221A KR102457715B1 KR 102457715 B1 KR102457715 B1 KR 102457715B1 KR 1020220090221 A KR1020220090221 A KR 1020220090221A KR 20220090221 A KR20220090221 A KR 20220090221A KR 102457715 B1 KR102457715 B1 KR 102457715B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piezoelectric element
mast
wind power
support plate
present
Prior art date
Application number
KR1020220090221A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102457715B9 (ko
Inventor
이재영
노하은
Original Assignee
한동대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한동대학교 산학협력단 filed Critical 한동대학교 산학협력단
Priority to KR1020220090221A priority Critical patent/KR102457715B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102457715B1 publication Critical patent/KR102457715B1/ko
Publication of KR102457715B9 publication Critical patent/KR102457715B9/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D5/00Other wind motors
    • F03D5/06Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

본 발명은 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 유동유발진동 현상(Vortex-Induced Vibrations, VIVs)을 기반으로 압전소자(Piezoelectric Material)와 함께 블레이드 없이 발전되도록 하는 풍력 발전기로서, 원통체 또는 실린더 형태의 마스트를 동력원으로 활용하도록 하는 바, 이는 장소의 구애 없이 실이 대공간 외 협소한 설치공간(건물의 외벽 간 사이 등)에도 시공이 가능함은 물론 구조의 소형화로 인해 제작과 취급 및 설치가 용이하며 특히 저렴한 제작비 대비 우수한 발전 효율을 확보할 수 있음은 물론 우수한 공진 성능(바람이 불 때 마스트를 지나 뒤쪽에 생기는 보텍스 쉐딩(Vortex Shedding: 와류 탈락 현상)의 주파수와 풍력발전기의 고유진동수가 일치하여 공진현상이 발생: 진동에너지->전기에너지 변환)이 보장되어 발전 효율이 크게 향상되는 것을 특징으로 한다.

Description

압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기{Bladeless wind power generator using piezoelectric element}
본 발명은 유동유발진동 현상(Vortex-Induced Vibrations, VIVs)을 기반으로 압전소자(Piezoelectric Material)와 함께 블레이드 없이 발전되도록 하는 풍력 발전기로서, 원통체 또는 실린더 형태의 마스트를 동력원으로 활용하도록 하는 바, 이는 장소의 구애 없이 실이 대공간 외 협소한 설치공간(건물의 외벽 간 사이 등)에도 시공이 가능함은 물론 구조의 소형화로 인해 제작과 취급 및 설치가 용이하며 특히 저렴한 제작비 대비 우수한 발전 효율을 확보할 수 있음은 물론 우수한 공진 성능(바람이 불 때 마스트를 지나 뒤쪽에 생기는 보텍스 쉐딩(Vortex Shedding: 와류 탈락 현상)의 주파수와 풍력발전기의 고유진동수가 일치하여 공진현상이 발생: 진동에너지->전기에너지 변환)이 보장되어 발전 효율이 크게 향상되는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기에 관한 것이다.
일반적으로 '풍력 발전 시스템'은 바람이 가진 운동 에너지를 기계 에너지로 바꾸었다가 이를 다시 전기 에너지로 변환하는 시스템을 말한다.
특히, '풍력 발전 시스템'은 주변 환경의 영향을 크게 받으며, 바람의 방향 및 세기에 따라 발전의 효율이 달라지게 된다.
한편, 블레이드 회전을 이용하여 전력공급용으로 상용화되고 있는 종래의 풍력 발전기는 바람의 세기가 풍력 발전기의 블레이드를 회전시킬 수 있는 최소 바람의 세기 보다 약한 경우, 풍력 발전기의 블레이드 회전이 중단되는 문제점이 있었다.
또한, 바람의 방향 및 세기가 불규칙적으로 변하는 경우, 종래의 풍력 발전기는 이에 대응하여 전기 에너지를 효율적으로 생성하는 구조를 갖추지 못하였다.
또한, 종래의 풍력 발전기는 하나의 블레이드만을 구동하여 전기 에너지를 생성하므로, 만일 블레이드에 이상이 발생하는 경우 전기 에너지 생성이 중단되는 문제점이 있었다.
이에, 등록특허 제10-1910526호(풍력진동발전기-이하 종래특허)는 상기한 문제를 해결하기 위해 진동 기둥과 코일 및 영구자석이 구비되어 바람에 의해 흔들리는 풍력기둥의 수평진동에너지를 전기에너지로 전환시킬 수 있도록 하는 기술이 게시되어 있다.
이러한 종래특허는 진동 기둥과 연결되어 함께 유동되는 진동자석판이 코일과의 변위차에 의해 연속적인 자기장의 변화를 유도하여 전기를 생산할 수 있도록 구성되어 있다.
그러나, 종래특허는 기둥의 움직임을 그대로 전달하여 진동 자석판과 코일 고정판의 변위가 크지 않고, 이에 따라 바람이 약한 경우 발전되는 전기의 양이 충분하지 못하게 되는 문제가 발생하게 된다.
1. 대한민국 등록특허 제10-2403556호(2022.05.25. 등록)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 원통체 또는 실린더 형태의 마스트를 이용하여 풍력에 의한 유동유발진동 현상이 에너지원으로 활용되도록 하는 바, 이는 장소의 구애 없이 실이 대공간 외 협소한 설치공간(건물의 외벽 간 사이 등)에도 시공이 가능함은 물론 구조의 소형화로 인해 제작과 취급 및 설치가 용이한 것을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 본 발명은 저렴한 제작비 대비 우수한 발전 효율을 확보할 수 있음은 물론 우수한 공진 성능이 보장되어 발전 효율이 크게 향상되는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 스탠드의 탄성로드와 텐션모듈의 탄성봉의 높낮이를 조절할 수 있도록 함으로서, 공진 주파수를 조절하거나 정밀하게 조정할 수 있도록 하는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 압전소자 필름의 면상 일측에 가변식 무게추가 탈부착될 수 있도록 형성되어 압전소자 필름의 형상 변형이나 외곡(휨 또는 굽힘 현상)이 크게 유도되어 소풍량 조건에서도 압전 효율(전압 발생)이 극대화될 수 있도록 하는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 수직으로 세워지는 원통체(실린더)의 하부에 개구공(110)이 형성되고, 원통체 내부에는 지지판(120)이 형성되면서 풍력에 의해 공진되도록 하는 마스트(100)와; 샤프트 형태의 탄성 로드(210:카본 재질로 탄성확보) 상단부가 마스트의 개구공(110)을 통해 내입되어 지지판(120)에 결합되도록 하되, 탄성 로드(210)의 하단부는 지면에 안착되는 지지플레이트(220)의 상면 너트조립구(230)에 체결되도록 하는 스탠드(200)와; 마스트의 개구공(110)측 외주 둘레면에 홀더리브(310)가 형성되어 선재형 탄성봉(320)의 상측단이 고정 결합되도록 하되, 탄성봉(320)의 하측단은 지지플레이트(220)의 상면에 형성된 클램프(330)에 고정 결합되어 마스트(100)와 지지플레이트(220) 사이에서 스프링 역할을 수행하도록 하는 텐션모듈(300)과; 탄성봉(320)의 선상 일측에 결합되어 풍력에 의한 외부 응력 발생시 휨이나 구부러짐이 발생되도록 하되, 형상 변형에 따라 전압이 발생되면 시트 일측에 구비된 +,- 전기선을 통해 축전 또는 발전(진동에너지->전기에너지 변환)되도록 하는 압전소자 필름(400)가; 구성되어 이루어진다.
이에, 상기 압전소자 필름(400)은 폴리비닐리덴 플로라이드(410: PVDF_Polyvinylidene Fluoride)와 전극 역할을 하는 니켈테이프(420: 또는 구리테이프_Conductive Film, Copper Tape)로 구성되도록 하되, 상기 폴리비닐리덴 플로라이드(410: PVDF)는 분극처리되어 강유전성이 확보되도록 형성되고, 압전소자 필름의 최외층에는 폴리이미드 필름(430: Polyimide Film)이 부착되도록 형성된다.
또한, 상기 폴리이미드 필름(430)은 한 쌍 또는 두 쌍 이상의 폴리비닐리덴 플로라이드와 니켈테이프(또는 구리테이프) 사이에 각각 삽입되어 복수의 발전체를 이루도록 형성된다.
이에, 상기 홀더리브(310)는 면상에 장착공(311)이 형성되어 탄성봉(320)의 상측단이 관통되면 고정너트(312)의 통공에 탄성봉(320)의 상측단이 융착 결합되거나 나사체결되면서 고정되도록 형성되고, 상기 클램프(330)는 지지플레이트(220)로부터 기립한 복수의 가이드 브라켓(331)이 구비되고, 상기 가이드 브라켓(331) 사이 공간에는 물림구(332)가 배치되도록 하되, 상기 물림구(332)는 측면상에 힌지구(334)가 형성되어 가이드 브라켓(331)의 힌지공(333)과 대응되면서 일방향 또는 타방향 회동되도록 형성되며, 상기 물림구(332)의 상측단에는 결합공(336)을 갖는 소켓(335)이 형성되어 탄성봉(320)의 하측단이 결합공(336)을 통해 인입되면 가압물림 또는 나사체결 또는 융착 결합을 통해 고정되도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 유동유발진동 현상(Vortex-Induced Vibrations, VIVs)을 기반으로 압전소자(Piezoelectric Material)와 함께 블레이드 없이 발전되도록 하되, 원통체 또는 실린더 형태의 마스트를 동력원으로 활용하도록 함으로서, 장소의 구애 없이 실이 대공간 외 협소한 설치공간(건물의 외벽 간 사이 등)에도 시공이 가능함은 물론 구조의 소형화로 인해 제작과 취급 및 설치가 용이한 효과가 있다.
(2) 저렴한 제작비 대비 우수한 발전 효율을 확보할 수 있음은 물론 우수한 공진 성능이 보장(바람이 불 때 마스트를 지나 뒤쪽에 생기는 보텍스 쉐딩(Vortex Shedding: 와류 탈락 현상)의 주파수와 풍력발전기의 고유진동수가 일치하여 공진현상이 발생: 진동에너지->전기에너지 변환)어 발전 효율이 크게 향상되는 효과가 있다.
(3) 스탠드의 탄성로드와 텐션모듈의 탄성봉의 높낮이를 조절할 수 있도록 함으로서, 공진 주파수를 조절하거나 정밀하게 조정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
(4) 압전소자 필름의 면상 일측에 가변식 무게추가 탈부착될 수 있도록 형성되어 압전소자 필름의 형상 변형이나 외곡(휨 또는 굽힘 현상)이 크게 유도되어 소풍량 조건에서도 압전 효율(전압 발생)이 극대화될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기를 나타낸 예시도,
도 2는 도 1의 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 압전소자 필름의 구성 예시도,
도 4는 도 3의 다른 실시예로서, 본 발명의 압전소자 필름 중 폴리이미드 필름이 한 쌍 또는 두 쌍 이상의 폴리비닐리덴 플로라이드와 니켈테이프(또는 구리테이프) 사이에 각각 삽입되어 복수의 발전체를 이루도록 하는 것을 나타낸 예시도,
도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 선택적 실시예로서, 너트조립구에 센터축 유도콘과 가압지지구가 부가된 것을 나타낸 예시도이다.
다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.
먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 마스트(100), 스탠드(200), 텐션모듈(300) 및 압전소자 필름(400)로 크게 구성된다.
이에, 상기 마스트(100)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 수직으로 세워지는 원통체(실린더)의 하부에 개구공(110)이 형성되고, 원통체 내부에는 지지판(120)이 형성되면서 풍력에 의해 공진되도록 형성된다.
이때, 상기 스탠드(200)는 샤프트 형태의 탄성 로드(210:카본 재질로 탄성확보) 상단부가 마스트의 개구공(110)을 통해 내입되어 지지판(120)에 결합되도록 하되, 탄성 로드(210)의 하단부는 지면에 안착되는 지지플레이트(220)의 상면 너트조립구(230)에 체결되도록 형성된다.
또한, 상기 텐션모듈(300)은 마스트의 개구공(110)측 외주 둘레면에 홀더리브(310)가 형성되어 선재형 탄성봉(320)의 상측단이 고정 결합되도록 하되, 탄성봉(320)의 하측단은 지지플레이트(220)의 상면에 형성된 클램프(330)에 고정 결합되어 마스트(100)와 지지플레이트(220) 사이에서 스프링 역할을 수행하도록 형성된다.
이에, 상기 압전소자 필름(400)은 탄성봉(320)의 선상 일측에 결합되어 풍력에 의한 외부 응력 발생시 휨이나 구부러짐이 발생되도록 하되, 형상 변형에 따라 전압이 발생되면 시트 일측에 구비된 +,- 전기선을 통해 축전 또는 발전(진동에너지->전기에너지 변환)되도록 형성된다.
이때, 상기 압전소자 필름(400)은 폴리비닐리덴 플로라이드(410: PVDF_Polyvinylidene Fluoride)와 전극 역할을 하는 니켈테이프(420: 또는 구리테이프_Conductive Film, Copper Tape)로 구성된다.
이에, 상기 폴리비닐리덴 플로라이드(410: PVDF)는 분극처리되어 강유전성이 확보되도록 형성되고, 압전소자 필름의 최외층에는 폴리이미드 필름(430: Polyimide Film)이 부착되도록 형성된다.
또한, 상기 폴리이미드 필름(430)은 한 쌍 또는 두 쌍 이상의 폴리비닐리덴 플로라이드와 니켈테이프(또는 구리테이프) 사이에 각각 삽입되어 복수의 발전체를 이루도록 형성된다.
이에, 상기 홀더리브(310)는 면상에 장착공(311)이 형성되어 탄성봉(320)의 상측단이 관통되면 고정너트(312)의 통공에 탄성봉(320)의 상측단이 융착 결합되거나 나사체결되면서 고정되도록 형성된다.
이때, 상기 클램프(330)는 지지플레이트(220)로부터 기립한 복수의 가이드 브라켓(331)이 구비되고, 상기 가이드 브라켓(331) 사이 공간에는 물림구(332)가 배치되도록 형성된다.
이에, 상기 물림구(332)는 측면상에 힌지구(334)가 형성되어 가이드 브라켓(331)의 힌지공(333)과 대응되면서 일방향 또는 타방향 회동되도록 형성된다.
이때, 상기 물림구(332)의 상측단에는 결합공(336)을 갖는 소켓(335)이 형성되어 탄성봉(320)의 하측단이 결합공(336)을 통해 인입되면 가압물림 또는 나사체결 또는 융착 결합을 통해 고정되도록 형성된다.
다시 말해, 본 발명은 유동유발진동 현상(Vortex-Induced Vibrations, VIVs)을 기반으로 하여 압전소자(Piezoelectric Material)와 함께 풍력 발전을 도모하도록 형성된다.
이에, 본 발명의 상부에 위치한 마스트는 실린더 형태로서, 마스트를 지나 바람이 불 때 뒤쪽에 생기는 보텍스 쉐딩(Vortex Shedding)의 주파수와 풍력발전기의 고유진동수가 일치하면서 공진 현상이 발생하게 된다.
즉, 본 발명은 실린더에 발생하는 공진현상(기계적 에너지)이 압전소자를 통해 전기적 에너지로 변환된다.(도 3 참조)
이때, 상기 마스트는 탄성 로드와 같이 카본 소재로서 탄성력을 가진 소재로 제작되어 지지판과 너트 조립구에 상하단이 각각 조립 연결된다. 이러한 탄성 로드는 탄성봉과 함께 스프링 역할을 수행하도록 형성된다.
이에, 상기 탄성봉은 단단한 철사 형태로서, 마스트와 지지플레이트의 원주 방향(360°방향)을 따라 여러 개(4개 이상)가 결합되면서 목적한 전압을 발전시킬 수 있도록 형성된다.
이때, 상기 탄성봉의 선상 중 일측에는 개별적인 압전소자(piezoelectric material) 필름이 부착되도록 형성된다.
이에, 상기 압전소자 필름은 PVDF(폴리비닐리덴 플로라이드, Polyvinylidene Fluoride) 필름과 전극 역할을 하는 니켈테이프로 구성된다.
이때, PVDF 필름은 분극처리가 되어 강유전성을 나타내도록 형성되고, 이로 인해 외부에서 응력이 작용되면 모양이 변형되면서 전압이 발생되도록 형성된다.
또한, 마스트의 무게와 탄성 로드 및 탄성봉의 길이 그리고 탄성계수(Young’s Modulus), 압전소자 필름 무게는 가변될 수 있는 것으로, 이는 풍력 발전기의 고유진동주파수에 영향을 미치게 된다.
즉, 보텍스 쉐딩(Vortex shedding) 주파수와 풍력 발전기의 고유진동주파수가 일치하도록 설계 반영하는 것이 바람직하다.
부연하건데, 설계된 주파수에 상응하는 속도의 바람이 불 때, 상부측 마스트에는 공진현상이 발생된다.
이때, 마스트의 진동방향으로 탄성 로드와 탄성봉이 함께 벤딩(bending)되면 공진 현상으로 인해 탄성봉이 벤딩(bending)되면서 탄성봉에 부착된 PVDF 필름이 함께 벤딩(bending)되도록 형성된다.
이에, PVDF 필름이 일정 방향으로 벤딩(bending)되면 필름 자체에 응력이 가해지면서전압이 발생된다.
이때, PVDF 필름은 그 갯수를 늘리거나 형상 자체에 광폭 등의 변형을 주어 발전 효율을 높일 수 있도록 형성된다.
또한, 도 4와 같이, PVDF 필름을 여러 층으로 적층함으로써 발전 효율을 더 높일 수 있도록 하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명은 선택적인 실시예로서, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 너트조립구(230)에 대하여 탄성 로드(210)의 하단부가 결합됨에 있어서, 상기 너트조립구(230)는 내부 중공에 깔대기형 센터축 유도콘(231)과 가압지지구(232)가 더 구비되어 탄성 로드(210)의 하단부 끼움 삽입시 하향 유입의 원활함을 도모하는 한편 상호 끼움 결합 된 탄성 로드(210)가 너트 조립구(230)를 기준으로 원주방향 회전(축선 대비 원주방향으로 탄성 로드가 회전하는 것을 방지하여 발전기의 파손을 방지하도록 형성)하는 것을 방지하도록 형성된다.
이때, 상기 센터축 유도콘(231)은 개구된 상단측으로부터 하단측을 향해 직경이 좁아지는 깔대기 형상으로서, 탄성 로드의 하단부가 축방향 중심점을 찾아 신속히 조립되도록 형성된다.
즉, 상기 탄성 로드의 하단부는 깔대기 형상의 센터축 유도콘으로 진입시 깔대기 경사면으로 하여금 중심점을 찾아 신속하고 정확하게 맞춰 찾아가도록 형성된다.
또한, 상기 가압지지구(232)는 센터축 유도콘 밑 부분에 배치되는 것으로, 깔대기형 센터축 유도콘의 하단 개구공을 통해 밑으로 빠져나온 탄성 로드의 하단부가 제1,2고정구(교차된 걸림판 역활)에 밀착 끼워지면서 회전방지와 함께 견고한 안착 지지 고정(조립)을 도모하도록 형성된다.
이때, 상기 제1고정구(232-1)와 제2고정구(232-2)는 납작한 띠 형태의 플레이트로서 서로 교차 배열되면서 십자 형태로 구비되도록 하되, 제1고정구(232-1)와 제2고정구(232-2)의 길이방향 양측단은 너트조립구 내경에 접합되도록 형성된다.
이에, 제1고정구(232-1)와 제2고정구(232-2)는 상단 선상 부분에 각각 제1고정홈(232-11)과 제2고정홈(232-21)이 형성되어 탄성 로드 하단부 직경과 대응되도록 형성되면서 탄성 로드 하단부와 끼움 조립이 가능하도록 형성된다.
이때, 상기 제1고정구(232-1)와 제2고정구(232-2)는 제1,2고정홈과 간섭되지 않는 다른 위치에 각각 제1,2끼움홈(232-12,232-22)이 형성되어 서로 크로스 교차되면서 십자 구조로 조립되도록 형성된다.
이에, 상기 탄성 로드 하단부에는 절개 슬릿(211)이 형성되어 제1,2끼움홈(232-12,232-22에 끼워지면서 회전이 방지되도록 하는 바, 이는 탄성 로드를 포함한 마스트의 회전을 방지하면서 풍력 발전기의 파손 훼손을 방지하도록 형성된다.(풍력(외력)에 의해 마스트가 돌아버리지 않고 그대로 바람을 맞아 밴딩이 더 잘되도록 형성)
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 ... 마스트(Mast) 110 ... 개구공
120 ... 지지판 200 ... 스탠드
210 ... 탄성 로드 220 ... 지지플레이트
230 ... 너트조립구 300 ... 텐션모듈
310 ... 홀더리브 311 ... 장착공
312 ... 고정너트 320 ... 탄성봉
330 ... 클램프 331 ... 가이드 브라켓
332 ... 물림구 333 ... 힌지공
334 ... 힌지구 335 ... 소켓
336 ... 결합공
400 ... 압전소자 필름 410 ... 폴리비닐리덴 플로라이드
420 ... 니켈테이프 또는 구리테이프 430 ... 폴리이미드 필름

Claims (3)

  1. 수직으로 세워지는 원통체(실린더)의 하부에 개구공(110)이 형성되고, 원통체 내부에는 지지판(120)이 형성되면서 풍력에 의해 공진되도록 하는 마스트(100)와;
    샤프트 형태의 탄성 로드(210) 상단부가 마스트의 개구공(110)을 통해 내입되어 지지판(120)에 결합되도록 하되, 탄성 로드(210)의 하단부는 지면에 안착되는 지지플레이트(220)의 상면 너트조립구(230)에 체결되도록 하는 스탠드(200)와;
    마스트의 개구공(110)측 외주 둘레면에 홀더리브(310)가 형성되어 선재형 탄성봉(320)의 상측단이 고정 결합되도록 하되, 탄성봉(320)의 하측단은 지지플레이트(220)의 상면에 형성된 클램프(330)에 고정 결합되어 마스트(100)와 지지플레이트(220) 사이에서 스프링 역할을 수행하도록 하는 텐션모듈(300)과;
    탄성봉(320)의 선상 일측에 결합되어 풍력에 의한 외부 응력 발생시 휨이나 구부러짐이 발생되도록 하되, 형상 변형에 따라 전압이 발생되면 시트 일측에 구비된 +,- 전기선을 통해 축전 또는 발전되도록 하는 압전소자 필름(400)가;
    구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 압전소자 필름(400)은
    폴리비닐리덴 플로라이드(410: PVDF_Polyvinylidene Fluoride)와 전극 역할을 하는 니켈테이프(420)로 구성되도록 하되, 상기 폴리비닐리덴 플로라이드(410: PVDF)는 분극처리되어 강유전성이 확보되도록 형성되고, 압전소자 필름의 최외층에는 폴리이미드 필름(430: Polyimide Film)이 부착되도록 하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 홀더리브(310)는 면상에 장착공(311)이 형성되어 탄성봉(320)의 상측단이 관통되면 고정너트(312)의 통공에 탄성봉(320)의 상측단이 융착 결합되거나 나사체결되면서 고정되도록 형성되고, 상기 클램프(330)는 지지플레이트(220)로부터 기립한 복수의 가이드 브라켓(331)이 구비되고, 상기 가이드 브라켓(331) 사이 공간에는 물림구(332)가 배치되도록 하되, 상기 물림구(332)는 측면상에 힌지구(334)가 형성되어 가이드 브라켓(331)의 힌지공(333)과 대응되면서 일방향 또는 타방향 회동되도록 형성되며, 상기 물림구(332)의 상측단에는 결합공(336)을 갖는 소켓(335)이 형성되어 탄성봉(320)의 하측단이 결합공(336)을 통해 인입되면 가압물림 또는 나사체결 또는 융착 결합을 통해 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기.
KR1020220090221A 2022-07-21 2022-07-21 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기 KR102457715B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220090221A KR102457715B1 (ko) 2022-07-21 2022-07-21 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220090221A KR102457715B1 (ko) 2022-07-21 2022-07-21 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR102457715B1 true KR102457715B1 (ko) 2022-10-20
KR102457715B9 KR102457715B9 (ko) 2023-04-12

Family

ID=83805096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220090221A KR102457715B1 (ko) 2022-07-21 2022-07-21 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102457715B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102542202B1 (ko) 2022-11-18 2023-06-13 호서대학교 산학협력단 낙차에너지를 이용하여 전기에너지를 생성하는 에너지수확장치 및 그 장치를 포함하는 에너지 수확 시스템
CN117823335A (zh) * 2024-03-06 2024-04-05 微澜能源(江苏)有限公司 一种可升降电能组件的无叶片风力发电装置
CN117823333A (zh) * 2024-03-06 2024-04-05 微澜能源(江苏)有限公司 一种无叶片风力发电的缓冲防护装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007016756A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Taiheiyo Cement Corp 風力発電装置
KR20140072560A (ko) * 2012-12-05 2014-06-13 대우조선해양 주식회사 압전재료를 이용한 풍력 발전기의 블레이드
US10641243B2 (en) * 2014-10-06 2020-05-05 Vortex Bladeless, S.L. Electrical power generator harnessing a swaying movement of a pole and including a system for generating a magnetic repulsion force
US20200224637A1 (en) * 2019-03-30 2020-07-16 Ehsan Azadi Yazdi Bladeless wind turbine with a natural frequency tuning mechanism
KR102403556B1 (ko) 2020-12-10 2022-05-30 윤형도 압전소자를 이용한 풍력발전시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007016756A (ja) * 2005-07-11 2007-01-25 Taiheiyo Cement Corp 風力発電装置
KR20140072560A (ko) * 2012-12-05 2014-06-13 대우조선해양 주식회사 압전재료를 이용한 풍력 발전기의 블레이드
US10641243B2 (en) * 2014-10-06 2020-05-05 Vortex Bladeless, S.L. Electrical power generator harnessing a swaying movement of a pole and including a system for generating a magnetic repulsion force
US20200224637A1 (en) * 2019-03-30 2020-07-16 Ehsan Azadi Yazdi Bladeless wind turbine with a natural frequency tuning mechanism
KR102403556B1 (ko) 2020-12-10 2022-05-30 윤형도 압전소자를 이용한 풍력발전시스템

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102542202B1 (ko) 2022-11-18 2023-06-13 호서대학교 산학협력단 낙차에너지를 이용하여 전기에너지를 생성하는 에너지수확장치 및 그 장치를 포함하는 에너지 수확 시스템
CN117823335A (zh) * 2024-03-06 2024-04-05 微澜能源(江苏)有限公司 一种可升降电能组件的无叶片风力发电装置
CN117823333A (zh) * 2024-03-06 2024-04-05 微澜能源(江苏)有限公司 一种无叶片风力发电的缓冲防护装置
CN117823335B (zh) * 2024-03-06 2024-05-03 微澜能源(江苏)有限公司 一种可升降电能组件的无叶片风力发电装置
CN117823333B (zh) * 2024-03-06 2024-05-14 微澜能源(江苏)有限公司 一种无叶片风力发电的缓冲防护装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR102457715B9 (ko) 2023-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102457715B1 (ko) 압전소자를 이용한 블레이드리스 풍력 발전기
US9812995B2 (en) Piezoelectric power generator using wind power
US20160156287A1 (en) Half-tube array vibration energy harvesting method using piezoelectric materials
CN107707155A (zh) 一种超宽带高能效压电振动能量收集装置
ES2754036T3 (es) Estructura de amplificación de tensión y accionador de chorro sintético
KR101367019B1 (ko) 압전 하베스팅 시스템
JP2013066137A (ja) 変換器とエネルギー転換モジュール
KR20130132527A (ko) 제2 스테이지를 갖는 다중암 스마트 재료 액추에이터
JP2006291842A (ja) 風力発電装置
CN111130389A (zh) 一种无源型介电弹性体风能采集装置及其应用
KR101094470B1 (ko) 압전 발전기
US20170264215A1 (en) Energy Sensing and Harvesting Cantilever
CN112910312A (zh) 风致振动的压电式风力发电装置及压电式风力发电装置组
CN114362590B (zh) 一种风机叶片的压电振动控制结构及其被动控制方法
KR101319652B1 (ko) 에너지 하베스팅 시스템
US11870306B2 (en) Wave energy conversion device and dual-axial wave energy conversion device
CN110635620B (zh) 一种线绳驱动的两自由度电磁式俘能器
RU2798638C1 (ru) Ветроэлектрогенератор
KR101090053B1 (ko) 압전 발전기
JP6471400B2 (ja) 発電装置
CN220421678U (zh) 一种三稳态式压电-电磁能量采集装置
CN219184248U (zh) 弹性装置
CN114679086A (zh) 一种基于挠曲电效应的风力发电装置及照明系统
KR20240039345A (ko) 풍력을 이용한 압전 발전 구조체 및 이를 이용한 하이브리드 풍력압전 발전기
KR102610295B1 (ko) 진동형 풍력발전장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]