KR102479971B1

KR102479971B1 - 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치

Info

Publication number: KR102479971B1
Application number: KR1020220081005A
Authority: KR
Inventors: 김정완; 조병현; 진성현
Original assignee: (주)대한엔지니어링
Priority date: 2022-07-01
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2022-12-21

Abstract

본 발명은 제1 유닛에 내장된 제2 유닛이 바람에 따라 회전하고 제3 유닛이 전력을 생산하는 구조의 실시예로부터, 중소 도시나 농어촌 주변의 야산 등지와 같은 협소하고 대형 풍력발전기를 설치하기 힘든 장소에서 소규모 전력 생산이 가능한 풍력발전기를 용이하게 설치할 수 있도록 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치에 관한 것이다.

Description

가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치{WIND POWER GENERATING APPARATUS USING ADJUSTABLE MAGNETIC FORCE}

본 발명은 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중소 도시나 농어촌 주변의 야산 등지에서 소규모 전력 생산이 가능하도록 사용 가능한 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력발전은 수력발전, 조력발전, 태양광발전과 더불어 태양에너지에 의해 발생되는 자연현상의 풍력을 이용하는 것이다.

이러한 풍력발전은 공기의 유동에 의해 회전되는 프로펠러나 날개를 포함하고, 날개에서 회전력을 받아 전력을 생산하는 발전기를 이용한다.

종래의 풍력발전기는 바람이 사시사철 일정속도 불고 전기시설이 들어오기 어려운 고원지대나 섬의 해안가에 많이 설치되어 있다.

이러한 종래의 풍력발전기는 공기의 유동에 의한 회전력을 발전기에 효율적으로 제공하는 날개를 지주에 의해 지면에 지지하고, 날개의 회전력을 발전기에 전달하게 됨으로써 전기를 생산한다.

이렇게 생산된 전기는 적절한 축전지와 변압기를 거쳐 가정이나 공공시설에 공급되고 있다.

여기서, 공개특허 제10-2013-0010682호와 등록특허 제10-1348619호에 개시된 바와 같은 종래의 풍력발전기는 설비투자대비 전력의 생산을 극대화하여 산업적인 이용성을 높이기 위해 고원지대에 대단지로 설치되거나, 해안가 또는 사막에 대단지로 설치되고 있다.

이러한 종래의 풍력발전기는 공기의 유동에 의한 날개의 회전효율을 높이기 위해 날개의 크기가 점점 대형화되는 추세이다.

공개특허 제10-2013-0010682호 등록특허 제10-1348619호

발전 효율의 측면에서는 날개의 크기가 커지고 대형화되는 것이 바람직하지만, 대형의 날개를 운반하기 힘든 중소 도시나 농어촌 주변의 야산 등지와 같이 g협소한 곳에서는 이러한 대형의 풍력 발전기를 설치하는 것이 사실상 힘든 현실이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 중소 도시나 농어촌 주변의 야산 등지와 같은 협소하고 대형 풍력발전기를 설치하기 힘든 장소에서 소규모 전력 생산이 가능한 풍력발전기를 용이하게 설치할 수 있도록 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회전축과, 상기 회전축에 결합되는 블레이드와, 상기 회전축에 관통되어 고정된 보빈과, 상기 보빈에 권취된 코일을 포함하며, 상기 코일을 기준으로 하여 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 상기 복수의 블레이드와 연동하여 회전하면서 기전력을 증감시키는 것을 특징으로 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치를 제공할 수 있다.

여기서, 설치 대상면에 세워진 지지대와, 상기 지지대의 상부측에 지지되는 외주면을 가지는 양단 관통의 하우징을 포함하는 제1 유닛과, 상기 하우징의 양단부를 관통하는 가상선 상에 배치되는 상기 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 연동하여 회전하는 회전자의 외주면에 방사상으로 배치되는 복수의 상기 블레이드를 포함하는 제2 유닛과, 상기 보빈과 상기 코일을 포함하는 제3 유닛과, 상기 지지대의 상단부에 구비되어 상기 하우징과 연결되고, 바람이 부는 방향을 따라 상기 하우징의 양단부가 상기 바람이 관통하는 방향을 향하도록 상기 하우징을 상기 바람의 방향에 추종(追從)시키는 조향모터를 포함하는 제4 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 유닛은, 상기 하우징의 외주면을 따라 상기 하우징의 내부 공간과 연통되게 복수의 행과 열을 이루어 관통 형성되는 복수의 슬롯과, 상기 하우징의 양단부 가장자리를 따라 각각 연장되어 점차 넓어지는 말단부 가장자리를 가지며, 바람이 부는 방향을 따라 상기 하우징의 양단부 중 일단부 또는 타단부측으로부터 상기 바람을 상기 하우징의 내부 공간으로 유도하는 슬리브를 더 포함하며, 상기 지지대의 상부측에 지지되는 상기 하우징의 하부측 외주면에 대하여, 상기 하우징의 상부측 외주면 양단부 사이의 제1 거리는, 상기 하우징의 하부측 외주면 양단부 사이의 제2 거리보다 큰 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 유닛은, 상기 회전자를 구성하는 것으로, 상기 회전축의 일단부측에 배치되어 상기 복수의 블레이드들이 방사상으로 배치되는 제1 회전자와, 상기 회전자를 구성하는 것으로, 상기 회전축의 타단부측에 배치되어 상기 복수의 블레이드들이 방사상으로 배치되는 제2 회전자와, 상기 제1 회전자와 상기 제2 회전자 사이에 배치되어 상기 회전축이 관통하며 상기 하우징의 내부공간에 고정되며, 상기 회전축을 중심으로 방사상으로 배치되는 복수개의 고정가이드 블레이드를 더 포함하며, 상기 제3 유닛은, 상기 제1 회전자와 상기 복수의 블레이드들에 의하여 형성된 제1 회전 블레이드와 상기 고정가이드 블레이드 사이 또는, 상기 제2 회전자와 상기 복수의 블레이드들에 의하여 형성된 제2 회전 블레이드와 상기 고정가이드 블레이드 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제3 유닛은, 상기 회전자중 상기 회전축의 일단부측에 장착된 제1 회전자와 상기 보빈 사이에 배치되어 상기 회전자와 연동 회전하며 회전 자계를 형성하는 것으로, 상기 보빈의 양측면중 일측면과 마주보는 제1 대향면을 가지는 제1 회전판과, 상기 제1 회전판의 상기 제1 대향면에 방사상으로 배치되는 부채꼴 형상의 영구자석들의 조합을 형성하며, 상기 부채꼴은 N극과 S극이 번갈아 배치되어 형성되는 제1 영구자석 어레이와, 상기 회전자중 상기 회전축의 타단부측에 장착된 제2 회전자와 상기 보빈 사이에 배치되어 상기 회전자와 연동 회전하며 회전 자계를 형성하는 것으로, 상기 보빈의 양측면중 타측면과 마주보는 제2 대향면을 가지는 제2 회전판과, 상기 제2 회전판의 상기 제2 대향면에 방사상으로 배치되는 부채꼴 형상의 영구자석들의 조합을 형성하며, 상기 부채꼴은 N극과 S극이 번갈아 배치되어 형성되는 제2 영구자석 어레이와, 상기 회전축에 결합되어 상기 제2 대향면이 상기 제1 대향면으로부터 멀어지게 상기 제2 회전판을 상기 제1 회전판으로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 발생시키는 스프링과, 상기 제2 회전판의 제2 대향면 반대쪽 외측면에 회동 가능하게 결합되어 방사상으로 배치되며, 상기 하우징의 양단부중 일단부 또는 타단부측으로부터 유입된 바람에 의하여 상기 회전축이 회전함에 따라 상기 제2 회전판을 상기 제1 회전판측으로 접근시키는 원심력을 발생시키는 회동원심추 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회동원심추 어셈블리는, 상기 제2 회전판의 중심을 관통한 상기 회전축의 외주면과 마주보는 내주면을 가지며 상기 제2 대향면 반대쪽 외측면에 돌출 형성된 원통 형상의 회전지지 슬리브와, 상기 회전지지 슬리브의 외주면을 따라 방사상으로 배치되는 복수의 회동지지 브라켓과, 상기 복수의 회동지지 브라켓에 회동핀으로 회동 가능하게 지지되는 일단부와, 상기 제2 회전판의 회전에 따라 상기 회전축으로부터 멀어지는 타단부를 가지는 원심 블럭 추를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제4 유닛은, 상기 지지대에 연결되는 상기 하우징의 하부측 외주면에 대하여 상기 하우징의 상부측 외주면에 장착되어 바람이 부는 방향을 감지하는 풍향계와, 상기 지지대의 상단부에 장착되어 외부로부터 공급받은 전원으로 가동되는 상기 조향모터와, 상기 하우징을 받침 지지하는 것으로, 상기 조향모터와 연결되어 상기 조향모터의 구동축이 정, 역회전함에 연동하여 정, 역회전하는 받침 블록과, 상기 받침 블록의 상면에 구비되어 상기 하우징과 연결되며 상기 하우징의 양단부를 풍향계가 감지하는 바람의 방향에 따라 위치시키는 방향타와, 상기 하우징의 상부측 외주면에 장착되어 태양광을 집광하여 전기에너지로 변환하면서 상기 조향모터와, 상기 회전축의 최초 가동시 회전에 필요한 구동력을 발생시키는 시동모터에 전력을 공급하는 솔라셀을 포함하는 태양광 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 중소 도시나 농어촌 주변 산간 지역과 같이 협소하고 규모가 큰 대형 발전기의 날개를 운반하기 힘든 곳에서 비교적 소규모의 전력 생산을 위한 풍력 발전기 설치가 용이한 특장점이 있다.

특히, 본 발명은 산간 지대에 설치할 경우 임도를 통하여 블레이드들을 손쉽게 이송시켜 설치할 수 있다는 점에서 설치 및 시공상의 편의를 극대화할 수 있다.

무엇보다도 본 발명은 가변 자력을 이용하는 발전 메카니즘을 이용함으로써 아주 미약한 바람에도 발전을 시작할 수 있으며, 일단 바람이 강해지거나 지속적으로 바람이 불게 된다면 자속밀도를 높여서 발전효율을 증대시킬 수 있다는 특장점을 가진다.

또한, 본 발명은 바람이 부는 방향을 따라 발전기의 날개들 방향을 추종시키며 발전을 지속할 수 있다는 점에서 전력생산의 측면에서 매우 효율적인 발명인 것이다.

아울러, 본 발명에 따른 가변 자력을 이용한 발전 메커니즘을 가진 제3 유닛은 수직형, 수평형, 대형 풍력 발전기에도 적용 가능하므로 범용성의 측면에서 매우 우수한 발명이라 할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 전체적인 외관을 도시한 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 전체적인 결합 관계를 도시한 분해 사시 개념도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 주요부인 제3 유닛의 전체적인 결합 관계를 도시한 분해 사시 개념도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 주요부인 제3 유닛의 전체적인 결합 관계를 도시한 측면 개념도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 주요부인 제3 유닛의 작동 전후 상태를 도시한 사시 개념도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 전체적인 외관을 도시한 개념도이다.

그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 전체적인 결합 관계를 도시한 분해 사시 개념도이다.

그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 주요부인 제3 유닛(300)의 전체적인 결합 관계를 도시한 분해 사시 개념도이다.

또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 주요부인 제3 유닛(300)의 전체적인 결합 관계를 도시한 측면 개념도이다.

아울러, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치의 주요부인 제3 유닛(300)의 작동 전후 상태를 도시한 사시 개념도이다.

본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 크게 제1 유닛(100)에 내장된 제2 유닛(200)이 바람에 따라 회전하고 제3 유닛(300)이 전력을 생산하는 구조의 실시예를 적용할 수 있을 것이다.

우선, 제1 유닛(100)은 설치 대상면(이하 미도시)에 세워진 지지대(120)와, 지지대(120)의 상부측에 지지되는 외주면을 가지는 양단 관통의 하우징(110)을 포함한다.

제2 유닛(200)은 하우징(110)의 양단부를 관통하는 가상선 상에 배치되는 회전축(201)과, 회전축(201)에 결합되어 회전축(201)과 연동하여 회전하는 회전자의 외주면에 방사상으로 배치되는 복수의 블레이드(202)를 포함한다.

제3 유닛(300)은 회전축(201)에 관통되어 하우징(110)에 내장되어 고정된 보빈(330)과, 보빈(330)에 권취된 코일(이하 미도시)을 포함하며, 코일을 기준으로 하여 회전축(201)에 결합되어 회전축(201)과 복수의 블레이드(202)와 연동하여 회전하면서 기전력을 증감시키는 역할을 수행하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

우선, 제1 유닛(100)은, 하우징(110)의 외주면을 따라 하우징(110)의 내부 공간과 연통되게 복수의 행과 열을 이루어 관통 형성되는 복수의 슬롯(111)과, 하우징(110)의 양단부 가장자리를 따라 각각 연장되어 점차 넓어지는 말단부 가장자리를 가지며, 바람이 부는 방향을 따라 하우징(110)의 양단부 중 일단부 또는 타단부측으로부터 바람을 하우징(110)의 내부 공간으로 유도하는 슬리브(112)를 더 구비할 수 있다.

여기서, 복수의 슬롯(111)이 하우징(110)의 외주면을 따라 복수의 행과 열을 이루어 관통 형성되게 한 메시 구조로 제작함으로써, 하우징(110) 전체의 무게를 줄여 경량화를 구현함은 물론, 태풍이나 강풍 또는 돌풍에도 하우징(110)의 형상과 구조를 그대로 유지하면서 발전을 지속할 수 있을 것이다.

이때, 지지대(120)의 상부측에 지지되는 하우징(110)의 하부측 외주면에 대하여, 하우징(110)의 상부측 외주면 양단부 사이의 제1 거리(D1)는, 하우징(110)의 하부측 외주면 양단부 사이의 제2 거리(D2)보다 크게 제작할 수 있다.

아울러, 제1 거리(D1)보다 제2 거리(D2)를 크게하되, 하우징(110)의 양단부 가장자리에 각각 형성된 슬리브(112)들의 원주 방향을 따라 관통하는 가상선이 이루는 각도는 30도 내외로 이루어지게 하는 것이 바람의 유도 및 발전 효율 증대의 측면에서 바람직할 것이다.

한편, 제2 유닛(200)은, 회전자를 구성하는 것으로, 회전축(201)의 일단부측에 배치되어 복수의 블레이드(202)들이 방사상으로 배치되는 제1 회전자(211)를 더 구비할 수 있다.

그리고, 제2 유닛(200)은, 회전자를 구성하는 것으로, 회전축(201)의 타단부측에 배치되어 복수의 블레이드(202)들이 방사상으로 배치되는 제2 회전자(221)를 더 구비할 수 있다.

또한, 제2 유닛(200)은, 제1 회전자(211)와 제2 회전자(221) 사이에 배치되어 회전축(201)이 관통하며 하우징(110)의 내부공간에 고정되며, 회전축(201)을 중심으로 방사상으로 배치되는 복수개의 고정가이드 블레이드(230)를 더 구비할 수도 있다.

여기서 후술할 제3 유닛(300)은, 제1 회전자(211)와 복수의 블레이드(202)들에 의하여 형성된 제1 회전 블레이드(210)와 고정가이드 블레이드(230) 사이 또는, 제2 회전자(221)와 복수의 블레이드(202)들에 의하여 형성된 제2 회전 블레이드(220)와 고정가이드 블레이드(230) 사이에 배치될 수 있을 것이다.

또한, 제2 유닛(200)은, 회전축(201)의 일단부측에 장착되어 제1 회전자(211)에 연결되어 제1 회전자(211)의 회전을 지지하는 제1 베어링(212)과, 회전축(201)의 타단부측에 장착되어 제2 회전자(221)에 연결되어 제2 회전자(221)의 회전을 지지하는 제2 베어링(222)을 더 구비할 수도 있음은 물론이다.

한편, 제3 유닛(300)은, 도 3 내지 도 5와 같이 제1, 2 회전판(310, 320)과 제1, 2 영구자석 어레이(312, 322)와 보빈(330)과 스프링(340)과 회동원심추 어셈블리(350)를 더 구비할 수 있을 것이다.

제1 회전판(310)은 회전자중 회전축(201)의 일단부측에 장착된 제1 회전자(211)와 보빈(330) 사이에 배치되어 회전자와 연동 회전하며 회전 자계를 형성하는 것으로, 보빈(330)의 양측면중 일측면과 마주보는 제1 대향면(311)을 가지는 것이다.

제1 영구자석 어레이(312)는 제1 회전판(310)의 제1 대향면(311)에 방사상으로 배치되는 부채꼴 형상의 영구자석들의 조합을 형성하며, 부채꼴은 N극과 S극이 번갈아 배치되어 형성되는 것이다.

제2 회전판(320)은 회전자중 회전축(201)의 타단부측에 장착된 제2 회전자(221)와 보빈(330) 사이에 배치되어 회전자와 연동 회전하며 회전 자계를 형성하는 것으로, 보빈(330)의 양측면중 타측면과 마주보는 제2 대향면(321)을 가지는 것이다.

제2 영구자석 어레이(322)는 제2 회전판(320)의 제2 대향면(321)에 방사상으로 배치되는 부채꼴 형상의 영구자석들의 조합을 형성하며, 부채꼴은 N극과 S극이 번갈아 배치되어 형성되는 것이다.

스프링(340)은 회전축(201)에 결합되어 제2 대향면(321)이 제1 대향면(311)으로부터 멀어지게 제2 회전판(320)을 제1 회전판(310)으로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 발생시키는 것이다.

회동원심추 어셈블리(350)는 제2 회전판(320)의 제2 대향면(321) 반대쪽 외측면에 회동 가능하게 결합되어 방사상으로 배치되며, 하우징(110)의 양단부중 일단부 또는 타단부측으로부터 유입된 바람에 의하여 회전축(201)이 회전함에 따라 제2 회전판(320)을 제1 회전판(310)측으로 접근시키는 원심력을 발생시키는 것이다.

여기서, 회동원심추 어셈블리(350)는, 회전지지 슬리브(351)에 회동지지 브라켓(352)을 구비하고 원심 블럭 추(353)가 회동지지 브라켓(352)에 회동 가능하게 장착되는 구조임을 파악할 수 있다.

이때, 회전지지 슬리브(351)는 제2 회전판(320)의 중심을 관통한 회전축(201)의 외주면과 마주보는 내주면을 가지며 제2 대향면(321) 반대쪽 외측면에 돌출 형성된 원통 형상의 부재이다.

복수의 회동지지 브라켓(352)은 회전지지 슬리브(351)의 외주면을 따라 방사상으로 배치되는 것이다.

원심 블럭 추(353)는 복수의 회동지지 브라켓(352)에 회동핀으로 회동 가능하게 지지되는 일단부와, 제2 회전판(320)의 회전에 따라 회전축(201)으로부터 멀어지는 타단부를 가지는 것이다.

즉, 보빈(330)은 회전하지 않고, 회전축(201)과 제1, 2 회전판(310, 320)이 회전하며 기전력을 발생시켜 전력을 생산하게 된다.

제1 회전판(310)에서 제2 회전판(320) 방향으로 자속이 코일 사이의 보빈(330)을 통과하며 기전력이 발생하게 된다.

통상, 제1 회전판(310)와 보빈(330)의 간격은 5mm 이내로 유지시켰다.

여기서, 제1 회전판(310)의 N극과 제2 회전판(320)의 S극 위치가 마주보며 배열된 구조이다.

이때, 제2 회전판(320)의 이동 원리 및 효과에 대하여 다음과 같이 간략히 언급하고자 한다.

평상시엔 도 4 및 도 5(a)와 같이 스프링(340) 때문에 제1 회전판(310)과 제2 회전판(320)이 이격된 상태를 유지하고 있다.

즉, 스프링(340)이 제2 회전판(320)을 밀어내는 상태를 유지하고 있는 것이다.

이때는 자석 간 간격이 멀어서 결속력이 약하기때문에 낮은 풍속에도 회전 가능하게 되는 것이다.

하지만, 일단 회전축(201)이 회전하면 도 5(b)와 같이 원심 블럭 추(353)가 벌어져 제2 회전판(320)을 안쪽으로 밀어내게 된다.

이렇게 되면, 제2 회전판(320)과 제1 회전판(310)이 가까워져 자속밀도가 올라가고 더 큰 기전력을 생산하여 전력 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

따라서, 상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 제3 유닛(300)은 수직형, 수평형, 대형 풍력 발전기에도 적용될 수 있을 것이다.

한편, 본 발명은 다시 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보면, 지지대(120)의 상단부에 구비되어 하우징(110)과 연결되고, 바람이 부는 방향을 따라 하우징(110)의 양단부가 바람이 관통하는 방향을 향하도록 하우징(110)을 바람의 방향에 추종(追從)시키는 조향모터(410)를 포함하는 제4 유닛(400)을 더 구비할 수도 있을 것이다.

제4 유닛(400)은, 지지대(120)에 연결되는 하우징(110)의 하부측 외주면에 대하여 하우징(110)의 상부측 외주면에 장착되어 바람이 부는 방향을 감지하는 풍향계(420)를 더 구비할 수 있다.

제4 유닛(400)은, 지지대(120)의 상단부에 장착되어 외부로부터 공급받은 전원으로 가동되는 조향모터(410)를 더 구비할 수 있다.

제4 유닛(400)은, 하우징(110)을 받침 지지하는 것으로, 조향모터(410)와 연결되어 조향모터(410)의 구동축이 정, 역회전함에 연동하여 정, 역회전하는 받침 블록(430)을 더 구비할 수 있다.

제4 유닛(400)은, 받침 블록(430)의 상면에 구비되어 하우징(110)과 연결되며 하우징(110)의 양단부를 풍향계(420)가 감지하는 바람의 방향에 따라 위치시키는 방향타(432)를 더 구비할 수 있다.

제4 유닛(400)은, 하우징(110)의 상부측 외주면에 장착되어 태양광을 집광하여 전기에너지로 변환하면서 조향모터(410)와, 회전축(201)의 최초 가동시 회전에 필요한 구동력을 발생시키는 시동모터(이하 미도시)에 전력을 공급하는 솔라셀을 포함하는 태양광 모듈(440)을 더 구비할 수도 있다.

따라서, 풍향계가 감지한 바람의 방향을 따라 조향모터(410)는 적절히 받침 블록(430)을 정, 역회전시켜 바람이 하우징(100)의 양단부를 관통할 수 있게 유도하고, 이에 따라 회전축(201)에 장착된 제2 유닛(200)의 회전에 연동하여 제3 유닛(300)의 전력 생산이 이루어지게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 중소 도시나 농어촌 주변의 야산 등지와 같은 협소하고 대형 풍력발전기를 설치하기 힘든 장소에서 소규모 전력 생산이 가능한 풍력발전기를 용이하게 설치할 수 있도록 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는, 본 발명에 따른 제3 유닛(300)을 수직형, 수평형, 대형 풍력 발전기에도 적용할 수 있으며, 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...제1 유닛
110...하우징
111...슬롯
112...슬리브
120...지지대
200...제2 유닛
201...회전축
202...블레이드
210...제1 회전 블레이드
211...제1 회전자
212...제1 베어링
220...제2 회전 블레이드
221...제2 회전자
222...제2 베어링
230...고정가이드 블레이드
300...제3 유닛
310...제1 회전판
311...제1 대향면
312...제1 영구자석 어레이
320...제2 회전판
321...제2 대향면
322...제2 영구자석 어레이
330...보빈
340...스프링
350...회동원심추 어셈블리
351...회전지지 슬리브
352...회동지지 브라켓
353...원심 블럭 추
400...제4 유닛
410...조향모터
420...풍향계
430...받침 블록
432...방향타
440...태양광 모듈
D1...제1 거리
D2...제2 거리

Claims

회전축과,
상기 회전축에 결합되는 복수의 블레이드와, 상기 회전축에 관통되어 고정된 보빈과, 상기 보빈에 권취된 코일을 포함하며,
상기 코일을 기준으로 하여 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 상기 복수의 블레이드와 연동하여 회전하면서 기전력을 증감시키도록 구성되며,
설치 대상면에 세워진 지지대와, 상기 지지대의 상부측에 지지되는 외주면을 가지는 양단 관통의 하우징을 포함하는 제1 유닛과,
상기 하우징의 양단부를 관통하는 가상선 상에 배치되는 상기 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 회전축과 연동하여 회전하는 회전자의 외주면에 방사상으로 배치되는 복수의 상기 블레이드를 포함하는 제2 유닛과,
상기 보빈과 상기 코일을 포함하는 제3 유닛과,
상기 지지대의 상단부에 구비되어 상기 하우징과 연결되고, 바람이 부는 방향을 따라 상기 하우징의 양단부가 상기 바람이 관통하는 방향을 향하도록 상기 하우징을 상기 바람의 방향에 추종(追從)시키는 조향모터를 포함하는 제4 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1 유닛은,
상기 하우징의 외주면을 따라 상기 하우징의 내부 공간과 연통되게 복수의 행과 열을 이루어 관통 형성되는 복수의 슬롯과,
상기 하우징의 양단부 가장자리를 따라 각각 연장되어 점차 넓어지는 말단부 가장자리를 가지며, 바람이 부는 방향을 따라 상기 하우징의 양단부 중 일단부 또는 타단부측으로부터 상기 바람을 상기 하우징의 내부 공간으로 유도하는 슬리브를 더 포함하며,
상기 지지대의 상부측에 지지되는 상기 하우징의 하부측 외주면에 대하여, 상기 하우징의 상부측 외주면 양단부 사이의 제1 거리는, 상기 하우징의 하부측 외주면 양단부 사이의 제2 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 유닛은,
상기 회전자를 구성하는 것으로, 상기 회전축의 일단부측에 배치되어 상기 복수의 블레이드들이 방사상으로 배치되는 제1 회전자와,
상기 회전자를 구성하는 것으로, 상기 회전축의 타단부측에 배치되어 상기 복수의 블레이드들이 방사상으로 배치되는 제2 회전자와,
상기 제1 회전자와 상기 제2 회전자 사이에 배치되어 상기 회전축이 관통하며 상기 하우징의 내부공간에 고정되며, 상기 회전축을 중심으로 방사상으로 배치되는 복수개의 고정가이드 블레이드를 더 포함하며,
상기 제3 유닛은,
상기 제1 회전자와 상기 복수의 블레이드들에 의하여 형성된 제1 회전 블레이드와 상기 고정가이드 블레이드 사이 또는,
상기 제2 회전자와 상기 복수의 블레이드들에 의하여 형성된 제2 회전 블레이드와 상기 고정가이드 블레이드 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 유닛은,
상기 회전자중 상기 회전축의 일단부측에 장착된 제1 회전자와 상기 보빈 사이에 배치되어 상기 회전자와 연동 회전하며 회전 자계를 형성하는 것으로, 상기 보빈의 양측면중 일측면과 마주보는 제1 대향면을 가지는 제1 회전판과,
상기 제1 회전판의 상기 제1 대향면에 방사상으로 배치되는 부채꼴 형상의 영구자석들의 조합을 형성하며, 상기 부채꼴은 N극과 S극이 번갈아 배치되어 형성되는 제1 영구자석 어레이와,
상기 회전자중 상기 회전축의 타단부측에 장착된 제2 회전자와 상기 보빈 사이에 배치되어 상기 회전자와 연동 회전하며 회전 자계를 형성하는 것으로, 상기 보빈의 양측면중 타측면과 마주보는 제2 대향면을 가지는 제2 회전판과,
상기 제2 회전판의 상기 제2 대향면에 방사상으로 배치되는 부채꼴 형상의 영구자석들의 조합을 형성하며, 상기 부채꼴은 N극과 S극이 번갈아 배치되어 형성되는 제2 영구자석 어레이와,
상기 회전축에 결합되어 상기 제2 대향면이 상기 제1 대향면으로부터 멀어지게 상기 제2 회전판을 상기 제1 회전판으로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 발생시키는 스프링과,
상기 제2 회전판의 제2 대향면 반대쪽 외측면에 회동 가능하게 결합되어 방사상으로 배치되며, 상기 하우징의 양단부중 일단부 또는 타단부측으로부터 유입된 바람에 의하여 상기 회전축이 회전함에 따라 상기 제2 회전판을 상기 제1 회전판측으로 접근시키는 원심력을 발생시키는 회동원심추 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 회동원심추 어셈블리는,
상기 제2 회전판의 중심을 관통한 상기 회전축의 외주면과 마주보는 내주면을 가지며 상기 제2 대향면 반대쪽 외측면에 돌출 형성된 원통 형상의 회전지지 슬리브와,
상기 회전지지 슬리브의 외주면을 따라 방사상으로 배치되는 복수의 회동지지 브라켓과,
상기 복수의 회동지지 브라켓에 회동핀으로 회동 가능하게 지지되는 일단부와, 상기 제2 회전판의 회전에 따라 상기 회전축으로부터 멀어지는 타단부를 가지는 원심 블럭 추를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제4 유닛은,
상기 지지대에 연결되는 상기 하우징의 하부측 외주면에 대하여 상기 하우징의 상부측 외주면에 장착되어 바람이 부는 방향을 감지하는 풍향계와,
상기 지지대의 상단부에 장착되어 외부로부터 공급받은 전원으로 가동되는 상기 조향모터와,
상기 하우징을 받침 지지하는 것으로, 상기 조향모터와 연결되어 상기 조향모터의 구동축이 정, 역회전함에 연동하여 정, 역회전하는 받침 블록과,
상기 받침 블록의 상면에 구비되어 상기 하우징과 연결되며 상기 하우징의 양단부를 풍향계가 감지하는 바람의 방향에 따라 위치시키는 방향타와,
상기 하우징의 상부측 외주면에 장착되어 태양광을 집광하여 전기에너지로 변환하면서 상기 조향모터와, 상기 회전축의 최초 가동시 회전에 필요한 구동력을 발생시키는 시동모터에 전력을 공급하는 솔라셀을 포함하는 태양광 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 자기력을 이용한 풍력발전 장치.