KR102664460B1 - Drive structure for airborne wind energy system - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 바람에 의한 양력으로 상승하는 윙부; 서로 반대 방향인 제1 방향과 제2 방향으로 회전되는 드럼; 일단부는 상기 윙부에 연결되고 타단부는 상기 드럼에 연결되어, 상기 드럼의 회전 시 상기 드럼에 감기거나 풀어지는 로프부; 상기 드럼의 회전축과 연결되고, 상기 드럼의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기; 상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축 사이에 배치되어, 상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제1 클러치; 상기 드럼의 회전축과 같은 방향으로 회전되도록 연결되는 제1 보조축; 상기 발전기의 회전축과 반대 방향으로 회전되도록 연결되는 제2 보조축; 및 상기 제1 보조축과 상기 제2 보조축 사이에 배치되어, 상기 제1 및 제2 보조축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제2 클러치를 포함하고, 상기 제1 및 제2 클러치는, 상기 로프부의 권취 상태에 따라 회전력의 전달을 활성화 또는 비활성화시키도록 이루어지는 공중풍력발전시스템용 구동구조를 개시한다.The present invention includes a wing portion that rises due to lift caused by the wind; a drum rotating in first and second directions that are opposite to each other; a rope portion that has one end connected to the wing portion and the other end connected to the drum, and is wound or unwound around the drum when the drum rotates; A generator connected to the rotation axis of the drum and generating electricity by receiving the rotational force of the drum; a first clutch disposed between the rotation axis of the drum and the rotation axis of the generator to selectively connect rotational force generated from the rotation axis of the drum and the rotation shaft of the generator; a first auxiliary shaft connected to rotate in the same direction as the rotation axis of the drum; a second auxiliary shaft connected to rotate in the opposite direction to the rotation shaft of the generator; and a second clutch disposed between the first auxiliary shaft and the second auxiliary shaft and selectively connecting rotational forces generated from the first and second auxiliary shafts, wherein the first and second clutches include, Disclosed is a drive structure for an aerial wind power generation system that activates or deactivates the transmission of rotational force depending on the winding state of the rope portion.

Description

공중풍력발전시스템용 구동구조{DRIVE STRUCTURE FOR AIRBORNE WIND ENERGY SYSTEM}Drive structure for aerial wind power generation system {DRIVE STRUCTURE FOR AIRBORNE WIND ENERGY SYSTEM}

본 발명은 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 공중풍력발전시스템용 구동구조에 관한 것이다.The present invention relates to a drive structure for an aerial wind power generation system that produces electricity using wind power.

풍력을 이용하여 전기를 생산하는 발전 방식 중에는 높은 고도의 바람에너지를 이용하여 전기를 생산하는 지상발전방식 공중풍력시스템이 존재한다. 이러한, 지상발전방식 공중풍력시스템은, 일반적으로 높은 고도의 바람에너지로부터 양력을 발생시키는 윙과 이를 장력의 형태로 전환하여 지상에 위치하는 발전장치로 전달하는 밧줄과, 상기 밧줄의 장력을 회전력으로 변환하여 전기를 생산하는 지상의 발전장치로 구성된다.Among the power generation methods that produce electricity using wind power, there is a ground-based aerial wind power system that produces electricity using high-altitude wind energy. This ground-based aerial wind power system generally includes a wing that generates lift from high-altitude wind energy, a rope that converts this into tension and transmits it to a power generation device located on the ground, and a rope that converts the tension of the rope into rotational force. It consists of a power generation device on the ground that converts and produces electricity.

상기 지상발전방식 공중풍력시스템의 동작은, 윙이 초기고도에서 제한고도까지 양력을 받으면서 밀려나면 밧줄이 위로 당겨지고, 지상의 발전장치를 회전시켜 전기를 생산한다. 그리고, 제한고도에 윙이 다다르면 지상의 발전장치는 그 기능을 전환하여 역방향으로 회전하여 밧줄을 아래로 당김으로써 윙을 초기고도로 끌어내리게 된다. 이와 같이, 지상발전방식 공중풍력시스템은 이러한 과정을 주기적으로 반복하면서 발전에너지에서 윙의 구동을 위한 구동에너지를 뺀 잉여 에너지를 축적함으로써 전기를 생산하도록 이루어진다.The operation of the ground-based aerial wind power system is that when the wing is pushed while receiving lift from the initial altitude to the limited altitude, the rope is pulled upward and the power generation device on the ground rotates to produce electricity. And, when the wing reaches the limited altitude, the power generation device on the ground switches its function and rotates in the reverse direction, pulling the rope downward to bring the wing down to the initial altitude. In this way, the ground-based aerial wind power system produces electricity by periodically repeating this process and accumulating surplus energy obtained by subtracting the driving energy for driving the wing from the generated energy.

또한, 일반적인 공중풍력시스템은 밧줄을 감는 드럼은 발전기의 구동축에 연결된다. (회전속도의 변환을 위한 증속기·감속기가 그 사이에 위치할 수 있다.) 그리고, 구동축 시점에서 시계방향으로 회전할 때 드럼에서 밧줄이 풀어지면서 발전기가 발전을 한다고 하면(발전모드), 발전기가 모터역할을 하여 반시계방향으로 회전하면 드럼이 밧줄을 감으면서 윙을 당겨준다.(복귀모드)Additionally, in a typical aerial wind power system, the drum around which the rope is wound is connected to the drive shaft of the generator. (Accelerator/reducer for conversion of rotation speed may be located between them.) Also, if the rope is released from the drum and the generator generates power when the drive shaft rotates clockwise (power generation mode), the generator generates power. When it acts as a motor and rotates counterclockwise, the drum winds the rope and pulls the wing (return mode).

이때, 발전모드에서 밧줄이 풀어지고, 복귀모드에서 밧줄을 감기위해 밧줄을 감고 있는 드럼이 공중풍력시스템의 모드에 따라 주기적으로 회전방향을 전환하는 것은 불가피한 것이다.At this time, it is inevitable that the rope is released in the power generation mode and that the drum around the rope periodically changes its rotation direction depending on the mode of the aerial wind power system to wind the rope in the return mode.

하지만, 발전장치의 경우 드럼과 함께 회전방향을 전환할 경우 발전장치의 효율을 크게 떨어뜨리게 된다. 구체적으로, 정상속도 확보를 위한 감속과 역전, 가속을 주기적으로 반복해야한다는 점은 동역학적 시스템의 효율을 크게 낮춘다.However, in the case of a power generation device, if the rotation direction is changed along with the drum, the efficiency of the power generation device is greatly reduced. Specifically, the need to periodically repeat deceleration, reversal, and acceleration to secure a normal speed greatly reduces the efficiency of the dynamic system.

본 발명의 일 목적은, 발전장치의 회전방향의 전환에 따른 발전 효율 저하 현상을 방지할 수 있는 공중풍력발전시스템용 구동구조를 제공하는 데에 있다.One object of the present invention is to provide a drive structure for an aerial wind power generation system that can prevent a decrease in power generation efficiency due to a change in the rotation direction of the power generation device.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 공중풍력발전시스템용 구동구조는, 바람에 의한 양력으로 상승하는 윙부; 서로 반대 방향인 제1 방향과 제2 방향으로 회전되는 드럼; 일단부는 상기 윙부에 연결되고 타단부는 상기 드럼에 연결되어, 상기 드럼의 회전 시 상기 드럼에 감기거나 풀어지는 로프부; 상기 드럼의 회전축과 연결되고, 상기 드럼의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기; 상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축 사이에 배치되어, 상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제1 클러치; 상기 드럼의 회전축과 같은 방향으로 회전되도록 연결되는 제1 보조축; 상기 발전기의 회전축과 반대 방향으로 회전되도록 연결되는 제2 보조축; 및 상기 제1 보조축과 상기 제2 보조축 사이에 배치되어, 상기 제1 및 제2 보조축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제2 클러치를 포함하고, 상기 제1 및 제2 클러치는, 상기 로프부의 권취 상태에 따라 회전력의 전달을 활성화 또는 비활성화시키도록 이루어진다.In order to achieve the problem of the present invention, the driving structure for the aerial wind power generation system of the present invention includes a wing portion that rises due to lift caused by the wind; a drum rotating in first and second directions that are opposite to each other; a rope portion that has one end connected to the wing portion and the other end connected to the drum, and is wound or unwound around the drum when the drum rotates; A generator connected to the rotation axis of the drum and generating electricity by receiving the rotational force of the drum; a first clutch disposed between the rotation axis of the drum and the rotation axis of the generator to selectively connect rotational force generated from the rotation axis of the drum and the rotation shaft of the generator; a first auxiliary shaft connected to rotate in the same direction as the rotation axis of the drum; a second auxiliary shaft connected to rotate in the opposite direction to the rotation shaft of the generator; and a second clutch disposed between the first auxiliary shaft and the second auxiliary shaft and selectively connecting rotational forces generated from the first and second auxiliary shafts, wherein the first and second clutches include, The transmission of the rotational force is activated or deactivated depending on the winding state of the rope portion.

상기 공중풍력발전시스템용 구동구조는, 상기 발전기의 회전축에 연결되어, 상기 발전기의 회전축에서 발생하는 회전운동 에너지를 저장하고, 저장된 상기 회전운동 에너지로 상기 발전기의 회전축을 회전시키도록 이루어지는 플라이휠을 더 포함할 수 있다.The driving structure for the aerial wind power generation system further includes a flywheel that is connected to the rotation shaft of the generator, stores rotational kinetic energy generated from the rotational shaft of the generator, and rotates the rotational shaft of the generator with the stored rotational kinetic energy. It can be included.

상기 로프부가 풀어지며 상기 발전기에서 전기를 생산하는 제1 모드에서, 상기 제1 클러치는, 활성화되어 상기 드럼의 회전축의 상기 제1 방향으로의 회전력을 상기 발전기의 회전축으로 전달하여 상기 발전기의 회전축을 상기 제1 방향으로 회전시키고, 상기 제2 클러치는 비활성화되도록 이루어지고, 상기 로프부가 감기며 상기 드럼에 권취되는 제2 모드에서, 상기 제1 클러치는 비활성화되고, 상기 제2 클러치는, 활성화되어 상기 발전기의 회전축의 상기 제1 방향으로의 회전력을 상기 제2 보조축으로 전달하여 상기 드럼의 회전축을 상기 제2 방향으로 회전시키도록 이루어질 수 있다.In a first mode in which the rope part is released and the generator produces electricity, the first clutch is activated and transmits the rotational force of the rotation axis of the drum in the first direction to the rotation axis of the generator to rotate the generator. In a second mode in which rotation is performed in the first direction, the second clutch is deactivated, and the rope portion is wound and wound around the drum, the first clutch is deactivated and the second clutch is activated. The rotational force of the rotation shaft of the generator in the first direction may be transmitted to the second auxiliary shaft to rotate the rotation shaft of the drum in the second direction.

상기 제1 클러치는, 상기 드럼의 회전축의 상기 제1 방향의 회전력만을 상기 발전기의 회전축으로 전달하도록 이루어질 수 있다.The first clutch may be configured to transmit only the rotational force of the rotation shaft of the drum in the first direction to the rotation shaft of the generator.

상기 공중풍력발전시스템용 구동구조는, 상기 발전기의 회전축과 상기 제1 클러치 사이에 배치되어, 상기 발전기의 회전축의 회전속도를 증가시키도록 이루어지는 증속기를 더 포함할 수 있다.The driving structure for the aerial wind power generation system may further include a gearbox disposed between the rotation shaft of the generator and the first clutch to increase the rotation speed of the rotation shaft of the generator.

상기 공중풍력발전시스템용 구동구조는, 상기 드럼의 회전축과 연결되어, 상기 드럼의 회전축의 회전을 정지시키도록 이루어지는 제동부를 더 포함할 수 있다.The driving structure for the aerial wind power generation system may further include a braking unit connected to the rotation axis of the drum and configured to stop the rotation of the rotation axis of the drum.

상기 공중풍력발전시스템용 구동구조는, 상기 제1 보조축의 일단부에 설치되어 상기 제1 보조축과 함께 회전하는 제1 풀리; 상기 드럼의 회전축의 일단부에 설치되어 상기 드럼의 회전축과 함께 회전하는 제2 풀리; 및 상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리가 동일한 방향으로 회전하도록, 상기 제1 및 제2 풀리를 연결시키는 벨트부를 더 포함할 수 있다.The driving structure for the aerial wind power generation system includes: a first pulley installed on one end of the first auxiliary shaft and rotating together with the first auxiliary shaft; a second pulley installed at one end of the rotation axis of the drum and rotating together with the rotation axis of the drum; And it may further include a belt unit connecting the first and second pulleys so that the first pulley and the second pulley rotate in the same direction.

상기 공중풍력발전시스템용 구동구조는, 상기 제2 보조축의 일단부에 설치되어 상기 제2 보조축과 함께 회전하는 제1 기어; 상기 발전기의 회전축의 일단부에 설치되어, 상기 발전기의 회전축과 함께 회전하는 제2 기어를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 기어는 서로 반대 방향으로 회전하도록 서로 맞물리게 형성될 수 있다.The driving structure for the aerial wind power generation system includes: a first gear installed on one end of the second auxiliary shaft and rotating together with the second auxiliary shaft; It may further include a second gear installed on one end of the rotation shaft of the generator and rotating together with the rotation shaft of the generator, and the first and second gears may be formed to be engaged with each other to rotate in opposite directions.

한편, 상기한 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 바람에 의한 양력으로 상승하는 윙부; 서로 반대 방향인 제1 방향과 제2 방향으로 회전되는 드럼; 일단부는 상기 윙부에 연결되고 타단부는 상기 드럼에 연결되어, 상기 드럼의 회전 시 상기 드럼에 감기거나 풀어지는 로프부; 상기 드럼의 회전축과 연결되고, 상기 드럼의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기; 상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축 사이에 배치되어, 상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제1 클러치; 상기 드럼의 회전축과 같은 방향으로 회전되도록 연결되는 제1 보조축; 상기 제1 보조축과 선택적으로 연결되는 제2 보조축; 상기 제1 보조축과 상기 제2 보조축 사이에 배치되어, 상기 제1 및 제2 보조축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제2 클러치; 및 상기 제2 보조축과 연결되어 상기 제2 보조축을 회전시키는 구동모터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 클러치는, 상기 로프부의 권취 상태에 따라 회전력의 전달을 활성화 또는 비활성화시키도록 이루어지는 공중풍력발전시스템용 구동구조를 제안한다.Meanwhile, in order to achieve the problems of the present invention described above, the present invention includes a wing portion that rises due to lift caused by the wind; a drum rotating in first and second directions that are opposite to each other; a rope portion that has one end connected to the wing portion and the other end connected to the drum, and is wound or unwound around the drum when the drum rotates; A generator connected to the rotation axis of the drum and generating electricity by receiving the rotational force of the drum; a first clutch disposed between the rotating shaft of the drum and the rotating shaft of the generator to selectively connect the rotating force generated from the rotating shaft of the drum and the rotating shaft of the generator; a first auxiliary shaft connected to rotate in the same direction as the rotation shaft of the drum; a second auxiliary shaft selectively connected to the first auxiliary shaft; a second clutch disposed between the first auxiliary shaft and the second auxiliary shaft to selectively connect rotational forces generated from the first and second auxiliary shafts; and a drive motor connected to the second auxiliary shaft to rotate the second auxiliary shaft, wherein the first and second clutches are configured to activate or deactivate the transmission of rotational force depending on the winding state of the rope portion. A driving structure for a power generation system is proposed.

상기 로프부가 풀어지며 상기 발전기에서 전기를 생산하는 제1 모드에서, 상기 제1 클러치는, 활성화되어 상기 드럼의 회전축의 상기 제1 방향으로의 회전력을 상기 발전기의 회전축으로 전달하여 상기 발전기의 회전축을 상기 제1 방향으로 회전시키고, 상기 제2 클러치는 비활성화되도록 이루어지고, 상기 로프부가 감기며 상기 드럼에 권취되는 제2 모드에서, 상기 구동모터는 상기 제2 방향으로 상기 제2 보조축을 회전시키고, 상기 제1 클러치는 비활성화되며, 상기 제2 클러치는, 활성화되어 상기 제2 보조축의 상기 제2 방향으로의 회전력을 상기 제2 보조축으로 전달하여 상기 드럼의 회전축을 상기 제2 방향으로 회전시키도록 이루어질 수 있다.In a first mode in which the rope part is released and the generator produces electricity, the first clutch is activated and transmits the rotational force of the rotation axis of the drum in the first direction to the rotation axis of the generator to rotate the generator. In a second mode in which rotation is performed in the first direction, the second clutch is deactivated, and the rope portion is wound and wound around the drum, the drive motor rotates the second auxiliary shaft in the second direction, The first clutch is deactivated, and the second clutch is activated to transmit the rotational force of the second auxiliary shaft in the second direction to the second auxiliary shaft to rotate the rotation shaft of the drum in the second direction. It can be done.

상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention obtained through the above-described solution are as follows.

로프부가 풀리면서 발전기를 동작시켜 전기를 생산하는 모드와 드럼이 로프부를 감는 모드의 전환 시 발전기의 회전방향을 전환없이 그대로 유지할 수 있으므로, 종래의 발전기의 회전방향 전환에 따른 발전 효율 저하 현상을 근본적으로 제거할 수 있다.When switching between the mode in which electricity is produced by operating the generator as the rope part is released and the mode in which the drum winds the rope part, the rotation direction of the generator can be maintained without switching, fundamentally eliminating the phenomenon of reduced power generation efficiency caused by changing the rotation direction of the conventional generator. It can be removed with .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중풍력발전시스템용 구동구조에서, 로프부가 감기고 풀리는 상태를 개념적으로 보인 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 공중풍력발전시스템용 구동구조의 구성을 개념적으로 보인 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 로프부가 풀리면서 발전기에서의 발전이 이루어지는 상태를 개념적으로 보인 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 로프부가 감기면서 윙부가 초기위치로 복귀하는 상태를 개념적으로 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공중풍력발전시스템용 구동구조의 구성을 개념적으로 보인 도면이다.Figure 1 is a diagram conceptually showing the state in which the rope portion is wound and unwound in the drive structure for an aerial wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram conceptually showing the configuration of the driving structure for the aerial wind power generation system shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram conceptually showing a state in which power generation occurs in a generator while the rope portion shown in FIG. 1 is unwound.
FIG. 4 is a diagram conceptually showing a state in which the wing portion returns to its initial position while the rope portion shown in FIG. 1 is wound.
Figure 5 is a diagram conceptually showing the configuration of a drive structure for an aerial wind power generation system according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 관련된 공중풍력발전시스템용 구동구조에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, the driving structure for the aerial wind power generation system related to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In this specification, the same or similar reference numbers are assigned to the same or similar components even in different embodiments, and the description is replaced with the first description. As used herein, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)에서, 로프부(130)가 감기고 풀리는 상태를 개념적으로 보인 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)의 구성을 개념적으로 보인 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 로프부(130)가 풀리면서 발전기(140)에서의 발전이 이루어지는 상태를 개념적으로 보인 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 로프부(130)가 감기면서 윙부(110)가 초기위치로 복귀하는 상태를 개념적으로 보인 도면이다.Figure 1 is a diagram conceptually showing the state in which the rope portion 130 is wound and unwound in the driving structure 100 for an aerial wind power generation system according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the aerial wind power generation system shown in Figure 1. This is a diagram conceptually showing the configuration of the drive structure 100 for the system, and FIG. 3 is a diagram conceptually showing the state in which power generation occurs in the generator 140 when the rope portion 130 shown in FIG. 1 is released, and FIG. 4 is a diagram conceptually showing the state in which the wing portion 110 returns to its initial position while the rope portion 130 shown in FIG. 1 is wound.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)은 윙부(110), 드럼(120), 로프부(130), 발전기(140), 제1 클러치(150), 제1 보조축(161), 제2 보조축(162), 제2 클러치(170), 플라이휠(145)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 4, the driving structure 100 for an aerial wind power generation system includes a wing portion 110, a drum 120, a rope portion 130, a generator 140, a first clutch 150, and a first clutch 150. It includes an auxiliary shaft 161, a second auxiliary shaft 162, a second clutch 170, and a flywheel 145.

윙부(110)는, 바람에 의한 양력을 상승 가능하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 윙부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 패러글라이더(paraglider)로 구성될 수 있다.The wing portion 110 may be formed to increase lift due to wind. For example, the wing unit 110 may be configured as a paraglider as shown in FIG. 1.

드럼(120)은, 후술하는 로프부(130)와 연결되어, 상기 로프부(130)를 권취하도록 이루어진다. 드럼(120)은 원통형의 바디를 갖도록 형성될 수 있으며, 서로 반대 방향이 제1 방향(CW)과 제2 방향(CCW)으로 회전될 수 있다. 본 명세서에서는 드럼(120)에서 발전기(140)를 바라보는 시점을 기준으로 상기 제1 방향(CW)을 시계방향으로 정의하고, 상기 제2 방향(CCW)을 반시계방향으로 정의하여 설명한다. 다만, 이러한 정의는 설명의 편의를 위한 것으로, 상기 제1 방향(CW)과 제2 방향(CCW)은 각각 반시계방향, 시계방향으로 회전될 수도 있다.The drum 120 is connected to a rope portion 130, which will be described later, and is configured to wind the rope portion 130. The drum 120 may be formed to have a cylindrical body, and may rotate in opposite directions in the first direction (CW) and the second direction (CCW). In this specification, the first direction (CW) is defined as clockwise, and the second direction (CCW) is defined as counterclockwise, based on the viewpoint from the drum 120 to the generator 140. However, this definition is for convenience of explanation, and the first direction (CW) and the second direction (CCW) may be rotated counterclockwise and clockwise, respectively.

로프부(130)는, 일단부가 상기 윙부(110)에 연결되고, 타단부는 상기 드럼(120)에 연결되어 상기 드럼(120)의 회전 시 드럼(120)에 감기거나 풀어지도록 이루어진다.One end of the rope portion 130 is connected to the wing portion 110, and the other end is connected to the drum 120 so that it is wound around or unwound from the drum 120 when the drum 120 rotates.

발전기(140)는, 상기 드럼(120)의 회전축(120a)과 연결되고, 드럼(120)의 회전력을 전달받아 전기를 생산하도록 이루어진다.The generator 140 is connected to the rotation shaft 120a of the drum 120 and receives the rotational force of the drum 120 to produce electricity.

제1 클러치(150)는 드럼(120)의 회전축(120a)과 발전기(140)의 회전축(140a) 사이에 배치되어, 드럼(120)의 회전축(120a)과 발전기(140)의 회전축(140a)에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키도록 이루어진다. 즉, 제1 클러치(150)가 활성화되고, 상기 드럼(120)의 회전축(120a)에서 회전이 발생하면 드럼(120)의 회전축(120a)에서 발생한 회전력이 상기 발전기(140)의 회전축(140a)으로 전달되어 상기 발전기(140)의 회전축(140a)을 회전시킨다. 반대로, 제1 클러치(150)가 비활성화되면, 상기 드럼(120)의 회전축(120a)에서 회전이 발생하여도 상기 발전기(140)의 회전축(140a)으로 회전력이 전달되지 않는다. 또한, 상기 제1 클러치(150)는, 드럼(120)의 회전축(120a)의 상기 제1 방향(CW)의 회전력만을 상기 발전기(140)의 회전축(140a)으로 전달하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 클러치(150)는, 프리휠 클러치(one way bearing)로 이루어질 수 있다.The first clutch 150 is disposed between the rotation axis 120a of the drum 120 and the rotation axis 140a of the generator 140, so that the rotation axis 120a of the drum 120 and the rotation axis 140a of the generator 140 It is made to selectively connect the rotational force generated from. That is, when the first clutch 150 is activated and rotation occurs on the rotation shaft 120a of the drum 120, the rotational force generated on the rotation shaft 120a of the drum 120 is applied to the rotation shaft 140a of the generator 140. is transmitted to rotate the rotation shaft 140a of the generator 140. Conversely, when the first clutch 150 is deactivated, rotational force is not transmitted to the rotation shaft 140a of the generator 140 even if rotation occurs at the rotation shaft 120a of the drum 120. Additionally, the first clutch 150 may be configured to transmit only the rotational force in the first direction (CW) of the rotation shaft 120a of the drum 120 to the rotation shaft 140a of the generator 140. For example, the first clutch 150 may be made of a freewheel clutch (one way bearing).

제1 보조축(161)은 드럼(120)의 회전축(120a)과 같은 방향으로 회전되도록 연결된다. 예를 들어, 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)는 제1 보조축(161)의 일단부에 설치되어 제1 보조축(161)과 함께 회전하는 제1 풀리(181)와, 드럼(120)의 회전축(120a)의 일단부에 설치되어 드럼(120)의 회전축(120a)과 함께 회전하는 제2 풀리(182)와, 제1 풀리(181)와 제2 풀리(182)가 동일한 방향으로 회전하도록, 제1 및 제2 풀리(181,182)를 연결시키는 벨트부(183)를 더 포함할 수 있다.The first auxiliary shaft 161 is connected to rotate in the same direction as the rotation shaft 120a of the drum 120. For example, the driving structure 100 for an aerial wind power generation system includes a first pulley 181 installed on one end of the first auxiliary shaft 161 and rotating together with the first auxiliary shaft 161, and a drum 120 ), the second pulley 182 is installed on one end of the rotation shaft 120a and rotates together with the rotation shaft 120a of the drum 120, and the first pulley 181 and the second pulley 182 are aligned in the same direction. It may further include a belt portion 183 connecting the first and second pulleys 181 and 182 to rotate.

제2 보조축(162)은, 발전기(140)의 회전축(140a)과 반대 방향으로 회전되도록 연결된다. 예를 들어, 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)는, 제2 보조축(162)의 일단부에 설치되어 상기 제2 보조축(162)과 함께 회전하는 제1 기어(191)와, 발전기(140)의 회전축(140a)의 일단부에 설치되어, 발전기(140)의 회전축(140a)과 함께 회전하는 제2 기어(192)를 더 포함하고, 제1 및 제2 기어(191,192)는 서로 반대 방향으로 회전하도록 서로 맞물리게 형성될 수 있다.The second auxiliary shaft 162 is connected to rotate in the opposite direction to the rotation shaft 140a of the generator 140. For example, the drive structure 100 for an aerial wind power generation system includes a first gear 191 installed on one end of the second auxiliary shaft 162 and rotating together with the second auxiliary shaft 162, and a generator. It is installed on one end of the rotation shaft 140a of (140) and further includes a second gear 192 that rotates together with the rotation shaft 140a of the generator 140, and the first and second gears 191 and 192 are connected to each other. They can be formed to engage with each other to rotate in opposite directions.

제2 클러치(170)는, 상기 제1 보조축(161)과 제2 보조축(162) 사이에 배치되어, 제1 및 제2 보조축(161,162)에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키도록 이루어진다. 즉, 제2 클러치(170)가 활성화되고, 제1 보조축(161) 또는 제2 보조축(162)에서 회전이 발생하면 제1 보조축(161) 또는 제2 보조축(162)에서 발생한 회전력이 제1 보조축(161) 또는 제2 보조축(162)으로 전달되고, 반대로, 제2 클러치(170)가 비활성화되면, 상기 제1 보조축(161) 또는 제2 보조축(162)에서 회전이 발생하여도 제1 보조축(161) 또는 제2 보조축(162)으로 회전력이 전달되지 않는다.The second clutch 170 is disposed between the first auxiliary shaft 161 and the second auxiliary shaft 162 to selectively connect the rotational force generated from the first and second auxiliary shafts 161 and 162. . That is, when the second clutch 170 is activated and rotation occurs in the first auxiliary shaft 161 or the second auxiliary shaft 162, the rotational force generated in the first auxiliary shaft 161 or the second auxiliary shaft 162 This is transmitted to the first auxiliary shaft 161 or the second auxiliary shaft 162, and conversely, when the second clutch 170 is deactivated, it rotates on the first auxiliary shaft 161 or the second auxiliary shaft 162. Even if this occurs, the rotational force is not transmitted to the first auxiliary shaft 161 or the second auxiliary shaft 162.

플라이휠(145)은 발전기(140)의 회전축(140a)에 연결되어, 발전기(140)의 회전축(140a)에서 발생하는 회전운동 에너지를 일시적으로 저장하고, 저장된 회전운동 에너지를 방출하여 상기 발전기(140)의 회전축(140a)을 회전시키도록 이루어진다. 또한, 플라이휠(145)은 기계적인 관성효과로 소정의 회전속도를 유지하고 있으며, 드럼(120)의 회전력 플라이휠(145)로 전달될 때, 그만큼의 에너지(각속도와 토크의 곱)는 발전기(140)로 전달되고, 발전기(140)에서 그 에너지는 전기로 변환되어 플라이휠(145)의 회전속도는 거의 변동이 발생하지 않는다.The flywheel 145 is connected to the rotation shaft 140a of the generator 140, temporarily stores rotational kinetic energy generated from the rotation shaft 140a of the generator 140, and releases the stored rotational kinetic energy to generate the generator 140. ) is made to rotate the rotation axis (140a). In addition, the flywheel 145 maintains a predetermined rotational speed due to a mechanical inertial effect, and when the rotational force of the drum 120 is transmitted to the flywheel 145, that much energy (product of angular velocity and torque) is transmitted to the generator 140. ), and the energy is converted into electricity in the generator 140, so the rotation speed of the flywheel 145 is almost unchanged.

여기서, 상기 제1 및 제2 클러치(150,170)는, 로프부(130)가 드럼(120)에 권취되는 상태에 따라 회전력의 전달을 활성화 또는 비활성화시키도록 이루어진다.Here, the first and second clutches 150 and 170 are configured to activate or deactivate the transmission of rotational force depending on the state in which the rope portion 130 is wound around the drum 120.

보다 구체적으로, 로프부(130)가 드럼(120)상에서 풀어지며 상기 발전기(140)에서 전기를 생산하는 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)의 제1 모드에서, 상기 제1 클러치(150)는, 활성화되어 상기 드럼(120)의 회전축(120a)의 상기 제1 방향(CW)으로의 회전력을 상기 발전기(140)의 회전축(140a)으로 전달하여 상기 발전기(140)의 회전축(140a)을 상기 제1 방향(CW)으로 회전시키고, 상기 제2 클러치(170)는 비활성화되도록 이루어질 수 있다.More specifically, in the first mode of the drive structure 100 for an aerial wind power generation system in which the rope portion 130 is unwound on the drum 120 and produces electricity in the generator 140, the first clutch 150 is activated and transmits the rotational force of the rotation shaft 120a of the drum 120 in the first direction (CW) to the rotation shaft 140a of the generator 140, thereby rotating the rotation shaft 140a of the generator 140. It may rotate in the first direction (CW) and the second clutch 170 may be deactivated.

또한, 로프부(130)가 드럼(120)상에 감기며 상기 드럼에(120) 권취되는 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)의 제2 모드에서, 제1 클러치(150)는 비활성화되고, 상기 제2 클러치(170)는, 활성화되어 발전기(140)의 회전축(140a)의 상기 제1 방향(CW)으로의 회전력을 상기 제2 보조축(162)으로 전달한다. 이때, 제2 보조축(162)은 발전기(140)의 회전축(140a)의 회전 방향과 반대인 제2 방향(CCW)으로 회전되고, 제2 보조축(162)의 제2 방향(CCW)으로의 회전력은 제2 클러치(170)를 거쳐 제1 보조축(161)으로 전달된다. 이후, 제1 보조축(161)으로 전달된 제2 방향(CCW)으로의 회전력은 드럼(120)의 회전축(120a)으로 전달되어, 상기 드럼(120)의 회전축(120a)을 상기 제2 방향(CCW)으로 회전시키도록 이루어진다.In addition, in the second mode of the drive structure 100 for an aerial wind power generation system in which the rope portion 130 is wound on the drum 120 and wound around the drum 120, the first clutch 150 is deactivated, The second clutch 170 is activated and transmits the rotational force of the rotation shaft 140a of the generator 140 in the first direction (CW) to the second auxiliary shaft 162. At this time, the second auxiliary shaft 162 is rotated in the second direction (CCW) opposite to the rotation direction of the rotation shaft 140a of the generator 140, and is rotated in the second direction (CCW) of the second auxiliary shaft 162. The rotational force is transmitted to the first auxiliary shaft 161 through the second clutch 170. Thereafter, the rotational force in the second direction (CCW) transmitted to the first auxiliary shaft 161 is transmitted to the rotation axis 120a of the drum 120, thereby rotating the rotation axis 120a of the drum 120 in the second direction. It is made to rotate (CCW).

또한, 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)의 상기 제2 모드에서 드럼(120)을 제2 방향(CCW)으로 회전시켜 윙부(110)를 초기고도로 복귀시키기 위하여, 발전기(140)는 드럼(120)의 회전을 위한 구동모터로 기능이 전환되어 생산된 전력의 일부를 사용할 수 있으며, 이때 발전기(140)는 특정한 회전수로 이미 회전하고 있는 상태이므로 기동에 따른 전력손실을 방지할 수 있다.In addition, in order to return the wing portion 110 to the initial altitude by rotating the drum 120 in the second direction (CCW) in the second mode of the driving structure 100 for the aerial wind power generation system, the generator 140 is a drum ( The function is switched to a driving motor for rotation of the generator 120 and a portion of the generated power can be used. At this time, the generator 140 is already rotating at a specific rotation speed, so power loss due to startup can be prevented.

한편, 상기 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)는, 상기 플라이휠(145)을 제외한 구성에서도, 상기 제1 모드에서 발전기(140)가 회전하는 방향을 유지하면서 상기 제2 클러치(170)의 활성화에 의해 상기 제2 모드로 전환되어 드럼(120)을 반대 방향으로 회전시킬 수 있다.Meanwhile, the driving structure 100 for the aerial wind power generation system activates the second clutch 170 while maintaining the rotation direction of the generator 140 in the first mode even in a configuration excluding the flywheel 145. By switching to the second mode, the drum 120 can be rotated in the opposite direction.

한편, 상기 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)는 발전기(140)의 회전축(140a)과 상기 제1 클러치(150) 사이에 배치되어, 상기 발전기(140)의 회전축(140a)의 회전속도를 증가시키도록 이루어지는 증속기(147)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the driving structure 100 for the aerial wind power generation system is disposed between the rotation shaft 140a of the generator 140 and the first clutch 150, and adjusts the rotation speed of the rotation shaft 140a of the generator 140. It may further include a speed increaser 147 configured to increase the speed.

또한, 상기 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)는 드럼(120)의 회전축(120a)과 연결되어, 상기 드럼(120)의 회전축(120a)의 회전을 정지시키도록 이루어지는 제동부(125)를 더 포함할 수 있다.In addition, the driving structure 100 for the aerial wind power generation system is connected to the rotation shaft 120a of the drum 120 and includes a braking unit 125 configured to stop the rotation of the rotation shaft 120a of the drum 120. More may be included.

이상에서 설명한 본 발명의 구성에 의하면, 드럼(120)에 감긴 로프부(130)가 풀리면서 발전기(140)를 동작시켜 전기를 생산하는 상기 제1 모드와 드럼(120)이 로프부(130)를 감는 상기 제2 모드의 전환 시 발전기(140)의 회전방향을 바꾸지 않고 그대로 유지할 수 있으므로, 종래의 발전기 축의 회전방향 전환에 따른 발전 효율 저하 현상을 근본적으로 제거할 수 있다. 결과적으로, 종래의 발전기에서 주기적으로 반복되는 감속, 역전, 가속의 과정을 근본적으로 제거하여 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)의 발전효율을 크게 향상시킬 수 있다.According to the configuration of the present invention described above, the first mode in which the rope portion 130 wound around the drum 120 is unwound and operates the generator 140 to produce electricity, and the drum 120 is connected to the rope portion 130 Since the rotation direction of the generator 140 can be maintained without changing when switching to the second mode, the phenomenon of lowering power generation efficiency caused by changing the rotation direction of the conventional generator shaft can be fundamentally eliminated. As a result, the power generation efficiency of the drive structure 100 for an aerial wind power generation system can be greatly improved by fundamentally eliminating the periodically repeated processes of deceleration, reversal, and acceleration in conventional generators.

이하, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공중풍력발전시스템용 구동구조(200)에 대하여 도 1 내지 4와 함께 도 5를 더 참조하여 설명한다.Hereinafter, the driving structure 200 for an aerial wind power generation system according to another embodiment of the present invention will be described with further reference to FIG. 5 along with FIGS. 1 to 4.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공중풍력발전시스템용 구동구조(200)의 구성을 개념적으로 보인 도면이다. 또한, 이하 설명에서는, 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)와 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.Figure 5 is a diagram conceptually showing the configuration of a drive structure 200 for an aerial wind power generation system according to another embodiment of the present invention. In addition, in the following description, the same or similar configurations as the driving structure 100 for an aerial wind power generation system according to an embodiment of the present invention described above will be given the same or similar reference numbers, and the description will be replaced with the first description. .

도 1 내지 도 5를 참조하면, 공중풍력발전시스템용 구동구조(200)는, 윙부(110), 드럼(220), 로프부(130), 발전기(240), 제1 클러치(250), 제1 보조축(261), 제2 보조축(262), 제2 클러치(270), 구동모터(260)를 포함한다. 또한, 공중풍력발전시스템용 구동구조(200)는, 제동부(225), 증속기(247), 제1 풀리(281), 제2 풀리(282), 벨트부(283)를 더 포함하며, 상기 제동부(225), 증속기(247), 제1 풀리(281), 제2 풀리(282), 벨트부(283)는, 각각 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)에 구비되는 제동부(125), 증속기(147), 제1 풀리(181), 제2 풀리(182), 벨트부(183)와 동일하거나 유사한 특징을 갖도록 이루어질 수 있다.1 to 5, the driving structure 200 for an aerial wind power generation system includes a wing portion 110, a drum 220, a rope portion 130, a generator 240, a first clutch 250, and a first clutch 250. It includes a first auxiliary shaft 261, a second auxiliary shaft 262, a second clutch 270, and a drive motor 260. In addition, the driving structure 200 for the aerial wind power generation system further includes a braking unit 225, a speed increaser 247, a first pulley 281, a second pulley 282, and a belt unit 283, The braking unit 225, the gearbox 247, the first pulley 281, the second pulley 282, and the belt unit 283 are one embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 4, respectively. The brake unit 125, the gearbox 147, the first pulley 181, the second pulley 182, and the belt unit 183 provided in the driving structure 100 for the aerial wind power generation system according to the example are the same or It can be made to have similar characteristics.

상기 공중풍력발전시스템용 구동구조(200)는, 바람에 의한 양력으로 상승하는 윙부(130)와, 서로 반대 방향인 제1 방향과 제2 방향으로 회전되는 드럼(220)과, 일단부는 상기 윙부(130)에 연결되고 타단부는 드럼(220)에 연결되어, 드럼(220)의 회전 시 상기 드럼(220)에 감기거나 풀어지는 로프부(130)와, 상기 드럼(220)의 회전축(220a)과 연결되고, 드럼(220)의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기(240)와, 드럼(220)의 회전축(220a)과 상기 발전기(240)의 회전축(240a) 사이에 배치되어 상기 드럼(220)의 회전축(220a)과 상기 발전기(240)의 회전축(240a)에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제1 클러치(250)와, 상기 드럼(220)의 회전축(220a)과 같은 방향으로 회전되도록 연결되는 제1 보조축(261)과 상기 제1 보조축(261)과 선택적으로 연결되는 제2 보조축(262)과, 제1 보조축(261)과 상기 제2 보조축(262) 사이에 배치되어 제1 및 제2 보조축(261,262)에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제2 클러치(270)와, 상기 제2 보조축(262)과 연결되어 상기 제2 보조축(262)을 회전시키는 구동모터(260)를 포함하고, 여기서, 상기 제1 및 제2 클러치(250,270)는, 상기 로프부(130)의 권취 상태에 따라 회전력의 전달을 활성화 또는 비활성화시키도록 이루어진다.The driving structure 200 for the aerial wind power generation system includes a wing portion 130 that rises due to the lift caused by the wind, a drum 220 that rotates in a first direction and a second direction that are opposite to each other, and one end of the wing portion. A rope portion 130 that is connected to (130) and the other end is connected to the drum 220 and is wound or unwound from the drum 220 when the drum 220 rotates, and a rotation axis 220a of the drum 220. ) and is connected to a generator 240 that produces electricity by receiving the rotational force of the drum 220, and is disposed between the rotation axis 220a of the drum 220 and the rotation axis 240a of the generator 240 to generate electricity. A first clutch 250 that selectively connects the rotational force generated from the rotational shaft 220a of the drum 220 and the rotational shaft 240a of the generator 240 in the same direction as the rotational shaft 220a of the drum 220. A first auxiliary shaft 261 connected to rotate, a second auxiliary shaft 262 selectively connected to the first auxiliary shaft 261, and the first auxiliary shaft 261 and the second auxiliary shaft 262. A second clutch 270 disposed between and selectively connecting the rotational force generated from the first and second auxiliary shafts 261 and 262, and connected to the second auxiliary shaft 262 to It includes a drive motor 260 that rotates, where the first and second clutches 250 and 270 are configured to activate or deactivate the transmission of rotational force depending on the winding state of the rope portion 130.

이와 같이, 상기 공중풍력발전시스템용 구동구조(200)는, 상기 로프부(130)가 감기며 드럼(220)에 권취되는 공중풍력발전시스템용 구동구조(200)의 상기 제2 모드에서, 구동모터(260)에 의해 발생되는 회전력이 드럼(220)으로 전달되어, 드럼(220)을 회전시키도록 구성된다.In this way, the driving structure 200 for the aerial wind power generation system is driven in the second mode of the driving structure 200 for the aerial wind power generation system in which the rope portion 130 is wound and wound around the drum 220. The rotational force generated by the motor 260 is transmitted to the drum 220 and is configured to rotate the drum 220.

보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 보조축(262)은, 상기 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)의 제2 보조축(162)와 달리 발전기(240)의 회전축(240a)과 연결되지 않도록 구성된다. 상기 제2 보조축(262)은, 상기 제2 클러치(270)를 사이에 두고 상기 제1 보조축(261)과 선택적으로 연결되고, 상기 제2 보조축(262)과 연결되어 상기 제2 보조축(262)을 회전시키는 구동모터(260)에 의해 회전되도록 구성된다.More specifically, as shown in FIG. 5, the second auxiliary shaft 262 is, unlike the second auxiliary shaft 162 of the drive structure 100 for the aerial wind power generation system, the rotation axis of the generator 240 ( It is configured not to be connected to 240a). The second auxiliary shaft 262 is selectively connected to the first auxiliary shaft 261 with the second clutch 270 in between, and is connected to the second auxiliary shaft 262 to provide the second auxiliary shaft. It is configured to be rotated by a drive motor 260 that rotates the shaft 262.

예를 들어, 공중풍력발전시스템용 구동구조(200)는, 상기 로프부(130)가 풀어지며 발전기(240)에서 전기를 생산하는 제1 모드에서, 제1 클러치(250)는, 활성화되어 상기 드럼(220)의 회전축(220a)의 상기 제1 방향으로의 회전력을 발전기(240)의 회전축(240a)으로 전달하여 상기 발전기(240)의 회전축(240a)을 상기 제1 방향으로 회전시키며, 이때 상기 제2 클러치(270)는 비활성화되도록 이루어진다.For example, in the driving structure 200 for an aerial wind power generation system, in a first mode in which the rope portion 130 is released and the generator 240 produces electricity, the first clutch 250 is activated and the The rotational force of the rotation shaft 220a of the drum 220 in the first direction is transmitted to the rotation shaft 240a of the generator 240 to rotate the rotation shaft 240a of the generator 240 in the first direction. The second clutch 270 is configured to be deactivated.

또한, 상기 로프부(130)가 감기며 드럼(220)에 권취되는 제2 모드에서, 상기 구동모터(260)는 상기 제2 방향으로 제2 보조축(262)을 회전시키고, 이때 제1 클러치(250)는 비활성화되며, 상기 제2 클러치(270)는 활성화되어 제2 보조축(262)의 상기 제2 방향으로의 회전력을 상기 제2 보조축(262)으로 전달하여 드럼(220)의 회전축(220a)을 상기 제2 방향으로 회전시키도록 이루어진다.Additionally, in the second mode in which the rope portion 130 is wound around the drum 220, the drive motor 260 rotates the second auxiliary shaft 262 in the second direction, and at this time, the first clutch 250 is deactivated, and the second clutch 270 is activated to transmit the rotational force of the second auxiliary shaft 262 in the second direction to the second auxiliary shaft 262, thereby transmitting the rotational force of the second auxiliary shaft 262 to the second auxiliary shaft 262. (220a) is configured to rotate in the second direction.

이와 같은, 공중풍력발전시스템용 구동구조(200)의 구성에 의하면, 상기 로프부(130)가 감기며 드럼(220)에 권취되는 제2 모드 시, 상기 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)와 마찬가지로, 발전기(240)의 역회전을 필요로 하지 않는다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 공중풍력발전시스템용 구동구조(100)에 구비되는 제1 및 제2 기어(191,192)의 구성을 배제할 수 있으므로, 제1 및 제2 기어(191,192)의 구조에 의해 발생하는 기계적 손실을 줄일 수 있다. 아울러, 상기 제1 모드에서, 윙부(110)에 의해 인가되는 토크보다 상기 제2 모드 시 필요한 토크가 적고, 구동모터(260)의 관성 특성이 발전기(240)의 관성 특성보다 응답 특성이 빠르기 때문에, 로프부(130)의 권취가 이루어지는 상기 제2 모드의 수행이 보다 신속하게 이루어질 수 있는 장점을 갖는다.According to this configuration of the drive structure 200 for the aerial wind power generation system, in the second mode in which the rope portion 130 is wound and wound around the drum 220, the drive structure 100 for the aerial wind power generation system Likewise, reverse rotation of the generator 240 is not required. In addition, since the configuration of the first and second gears 191 and 192 provided in the drive structure 100 for the aerial wind power generation system according to an embodiment of the present invention can be excluded, the first and second gears 191 and 192 Mechanical losses caused by the structure can be reduced. In addition, in the first mode, the torque required in the second mode is less than the torque applied by the wing unit 110, and the inertial characteristics of the driving motor 260 have faster response characteristics than the inertial characteristics of the generator 240. , it has the advantage that the second mode in which the rope portion 130 is wound can be performed more quickly.

전술한 내용은 단지 예시적인 것에 불과하며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.The foregoing content is merely illustrative, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope and technical spirit of the described embodiments. The above-described embodiments can be implemented individually or in any combination.

100 : 공중풍력발전시스템용 구동구조 110 : 윙부
120 : 드럼 125 : 제동부
130 : 로프부 140 : 발전기
145 : 플라이휠 147 : 증속기
150 : 제1 클러치 161 : 제1 보조축
162 : 제2 보조축 170 : 제2 클러치
181 : 제1 풀리 182 : 제2 풀리
183 : 벨트부 191 : 제1 기어
192 : 제2 기어100: Driving structure for aerial wind power generation system 110: Wing portion
120: drum 125: braking unit
130: rope part 140: generator
145: flywheel 147: gearbox
150: first clutch 161: first auxiliary shaft
162: second auxiliary shaft 170: second clutch
181: first pulley 182: second pulley
183: belt part 191: first gear
192: 2nd gear

Claims (10)

바람에 의한 양력으로 상승하는 윙부;
서로 반대 방향인 제1 방향과 제2 방향으로 회전되는 드럼;
일단부는 상기 윙부에 연결되고 타단부는 상기 드럼에 연결되어, 상기 드럼의 회전 시 상기 드럼에 감기거나 풀어지는 로프부;
상기 드럼의 회전축과 연결되고, 상기 드럼의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기;
상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축 사이에 배치되어, 상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제1 클러치;
상기 드럼의 회전축의 일단부에 설치되어 상기 드럼의 회전축과 함께 회전하는 풀리;
상기 드럼의 회전축과 이격되어 위치하는 제1 보조축;
상기 제1 보조축의 일단부에 설치되어 상기 제1 보조축과 함께 회전하는 또다른 풀리;
상기 풀리와 상기 또다른 풀리가 동일한 방향으로 회전하도록 상기 풀리 및 상기 또다른 풀리를 연결시켜서 상기 제1 보조축을 상기 드럼의 회전축과 같은 방향으로 회전시키는 벨트부;
상기 발전기의 회전축의 일단부에 설치되어, 상기 발전기의 회전축과 함께 회전하는 기어;
상기 발전기의 회전축과 이격되어 위치하는 제2 보조축;
상기 제2 보조축의 일단부에 설치되어 상기 제2 보조축과 함께 회전하고 상기 기어와 맞물려 서로 반대 방향으로 회전해 상기 제2 보조축을 상기 발전기의 회전축과 반대 방향으로 회전시키는 또다른 기어; 및
상기 제1 보조축과 상기 제2 보조축 사이에 배치되어, 상기 제1 및 제2 보조축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제2 클러치
를 포함하고,
상기 제1 및 제2 클러치는, 상기 로프부의 권취 상태에 따라 회전력의 전달을 활성화 또는 비활성화시키도록 이루어지는 공중풍력발전시스템용 구동구조.A wing portion that rises due to lift caused by the wind;
a drum rotating in first and second directions that are opposite to each other;
a rope portion that has one end connected to the wing portion and the other end connected to the drum, and is wound or unwound around the drum when the drum rotates;
A generator connected to the rotation axis of the drum and generating electricity by receiving the rotational force of the drum;
a first clutch disposed between the rotation axis of the drum and the rotation axis of the generator to selectively connect rotational force generated from the rotation axis of the drum and the rotation shaft of the generator;
a pulley installed on one end of the rotation axis of the drum and rotating together with the rotation axis of the drum;
a first auxiliary shaft located spaced apart from the rotation axis of the drum;
Another pulley installed on one end of the first auxiliary shaft and rotating together with the first auxiliary shaft;
a belt unit that connects the pulley and the other pulley so that the pulley and the another pulley rotate in the same direction, thereby rotating the first auxiliary shaft in the same direction as the rotation axis of the drum;
A gear installed on one end of the rotating shaft of the generator and rotating together with the rotating shaft of the generator;
a second auxiliary shaft located spaced apart from the rotation axis of the generator;
Another gear installed on one end of the second auxiliary shaft and rotating together with the second auxiliary shaft and engaging with the gear to rotate in opposite directions to rotate the second auxiliary shaft in a direction opposite to the rotation shaft of the generator; and
A second clutch disposed between the first auxiliary shaft and the second auxiliary shaft to selectively connect rotational forces generated from the first and second auxiliary shafts.
Including,
The first and second clutches are a driving structure for an aerial wind power generation system configured to activate or deactivate the transmission of rotational force depending on the winding state of the rope portion. 제1항에 있어서,
상기 발전기의 회전축에 연결되어, 상기 발전기의 회전축에서 발생하는 회전운동 에너지를 저장하고, 저장된 상기 회전운동 에너지로 상기 발전기의 회전축을 회전시키도록 이루어지는 플라이휠을 더 포함하는 공중풍력발전시스템용 구동구조.According to paragraph 1,
A drive structure for an aerial wind power generation system further comprising a flywheel connected to the rotating shaft of the generator, storing rotational kinetic energy generated from the rotating shaft of the generator, and rotating the rotating shaft of the generator with the stored rotational kinetic energy. 제2항에 있어서,
상기 로프부가 풀어지며 상기 발전기에서 전기를 생산하는 제1 모드에서, 상기 제1 클러치는, 활성화되어 상기 드럼의 회전축의 상기 제1 방향으로의 회전력을 상기 발전기의 회전축으로 전달하여 상기 발전기의 회전축을 상기 제1 방향으로 회전시키고, 상기 제2 클러치는 비활성화되도록 이루어지고,
상기 로프부가 감기며 상기 드럼에 권취되는 제2 모드에서, 상기 제1 클러치는 비활성화되고, 상기 제2 클러치는, 활성화되어 상기 발전기의 회전축의 상기 제1 방향으로의 회전력을 상기 제2 보조축으로 전달하여 상기 드럼의 회전축을 상기 제2 방향으로 회전시키도록 이루어지는 공중풍력발전시스템용 구동구조.According to paragraph 2,
In a first mode in which the rope part is released and the generator produces electricity, the first clutch is activated and transmits the rotational force of the rotation axis of the drum in the first direction to the rotation axis of the generator to rotate the generator. rotating in the first direction, and the second clutch is deactivated,
In a second mode in which the rope portion is wound and wound around the drum, the first clutch is deactivated, and the second clutch is activated to transfer the rotational force of the rotation shaft of the generator in the first direction to the second auxiliary shaft. A driving structure for an aerial wind power generation system configured to rotate the rotation axis of the drum in the second direction. 제1항에 있어서,
상기 제1 클러치는, 상기 드럼의 회전축의 상기 제1 방향의 회전력만을 상기 발전기의 회전축으로 전달하도록 이루어지는 공중풍력발전시스템용 구동구조.According to paragraph 1,
The first clutch is a driving structure for an aerial wind power generation system configured to transmit only the rotational force of the rotation shaft of the drum in the first direction to the rotation shaft of the generator. 제1항에 있어서,
상기 발전기의 회전축과 상기 제1 클러치 사이에 배치되어, 상기 발전기의 회전축의 회전속도를 증가시키도록 이루어지는 증속기를 더 포함하는 공중풍력발전시스템용 구동구조.According to paragraph 1,
A driving structure for an aerial wind power generation system further comprising a gearbox disposed between the rotation shaft of the generator and the first clutch to increase the rotation speed of the rotation shaft of the generator. 제1항에 있어서,
상기 드럼의 회전축과 연결되어, 상기 드럼의 회전축의 회전을 정지시키도록 이루어지는 제동부를 더 포함하는 공중풍력발전시스템용 구동구조.According to paragraph 1,
A driving structure for an aerial wind power generation system further comprising a braking unit connected to the rotation axis of the drum and configured to stop rotation of the rotation axis of the drum. 삭제delete 삭제delete 바람에 의한 양력으로 상승하는 윙부;
서로 반대 방향인 제1 방향과 제2 방향으로 회전되는 드럼;
일단부는 상기 윙부에 연결되고 타단부는 상기 드럼에 연결되어, 상기 드럼의 회전 시 상기 드럼에 감기거나 풀어지는 로프부;
상기 드럼의 회전축과 연결되고, 상기 드럼의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기;
상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축 사이에 배치되어, 상기 드럼의 회전축과 상기 발전기의 회전축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제1 클러치;
상기 드럼의 회전축의 일단부에 설치되어 상기 드럼의 회전축과 함께 회전하는 풀리;
상기 드럼의 회전축과 이격되어 위치하는 제1 보조축;
상기 제1 보조축의 일단부에 설치되어 상기 제1 보조축과 함께 회전하는 또다른 풀리;
상기 풀리와 상기 또다른 풀리가 동일한 방향으로 회전하도록 상기 풀리 및 상기 또다른 풀리를 연결시켜서 상기 제1 보조축을 상기 드럼의 회전축과 같은 방향으로 회전시키는 벨트부;
상기 제1 보조축과 선택적으로 연결되는 제2 보조축;
상기 제1 보조축과 상기 제2 보조축 사이에 배치되어, 상기 제1 및 제2 보조축에서 발생하는 회전력을 선택적으로 연결시키는 제2 클러치; 및
상기 제2 보조축과 연결되어 상기 제2 보조축을 회전시키는 구동모터
를 포함하고,
상기 제1 및 제2 클러치는, 상기 로프부의 권취 상태에 따라 회전력의 전달을 활성화 또는 비활성화시키도록 이루어지는 공중풍력발전시스템용 구동구조.A wing portion that rises due to lift caused by the wind;
a drum rotating in first and second directions that are opposite to each other;
a rope portion that has one end connected to the wing portion and the other end connected to the drum, and is wound or unwound around the drum when the drum rotates;
A generator connected to the rotation axis of the drum and generating electricity by receiving the rotational force of the drum;
a first clutch disposed between the rotating shaft of the drum and the rotating shaft of the generator to selectively connect the rotating force generated from the rotating shaft of the drum and the rotating shaft of the generator;
a pulley installed on one end of the rotation axis of the drum and rotating together with the rotation axis of the drum;
a first auxiliary shaft located spaced apart from the rotation axis of the drum;
Another pulley installed on one end of the first auxiliary shaft and rotating together with the first auxiliary shaft;
a belt unit that connects the pulley and the other pulley so that the pulley and the another pulley rotate in the same direction, thereby rotating the first auxiliary shaft in the same direction as the rotation axis of the drum;
a second auxiliary shaft selectively connected to the first auxiliary shaft;
a second clutch disposed between the first auxiliary shaft and the second auxiliary shaft to selectively connect rotational forces generated from the first and second auxiliary shafts; and
A drive motor connected to the second auxiliary shaft to rotate the second auxiliary shaft
Including,
The first and second clutches are a driving structure for an aerial wind power generation system configured to activate or deactivate the transmission of rotational force depending on the winding state of the rope portion. 제9항에 있어서,
상기 로프부가 풀어지며 상기 발전기에서 전기를 생산하는 제1 모드에서, 상기 제1 클러치는, 활성화되어 상기 드럼의 회전축의 상기 제1 방향으로의 회전력을 상기 발전기의 회전축으로 전달하여 상기 발전기의 회전축을 상기 제1 방향으로 회전시키고, 상기 제2 클러치는 비활성화되도록 이루어지고,
상기 로프부가 감기며 상기 드럼에 권취되는 제2 모드에서, 상기 구동모터는 상기 제2 방향으로 상기 제2 보조축을 회전시키고, 상기 제1 클러치는 비활성화되며, 상기 제2 클러치는, 활성화되어 상기 제2 보조축의 상기 제2 방향으로의 회전력을 상기 제2 보조축으로 전달하여 상기 드럼의 회전축을 상기 제2 방향으로 회전시키도록 이루어지는 공중풍력발전시스템용 구동구조.According to clause 9,
In a first mode in which the rope part is released and the generator produces electricity, the first clutch is activated and transmits the rotational force of the rotation axis of the drum in the first direction to the rotation axis of the generator to rotate the generator. rotating in the first direction, and the second clutch is deactivated,
In a second mode in which the rope portion is wound and wound on the drum, the drive motor rotates the second auxiliary shaft in the second direction, the first clutch is deactivated, and the second clutch is activated and the second clutch is activated. 2. A driving structure for an aerial wind power generation system configured to rotate the rotation shaft of the drum in the second direction by transmitting the rotational force of the auxiliary shaft in the second direction to the second auxiliary shaft.
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