KR200226433Y1 - 자석식 풍력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 함체 내에 발전기가 설치되며 발전기의 축이 함체 상부로 돌출되어 축 상단에 바람받이부재가 결합되어 이루어지는 자석식 풍력 발전장치에 관한 것으로서, 상기 함체의 상부에 하부자석이 부착되고, 상기 하부자석의 상부에 동일 극성의 상부자석이 배치되며, 상기 상부자석은 지지대에 의해 상기 축에 고정되어 함께 회전되도록 형성하며; 상기 바람받이부재는 상기 축의 상단에 고정되는 구형상의 송풍기와, 상기 송풍기의 하측에 위치하면서 상기 축에 고정되어 바람의 저항력을 받는 가변기로 이루어지며; 가변기는 상기 축에 일단이 고정된 다수의 실린더와, 실린더 내부로 슬라이딩 가능하도록 일단이 축설된 다수의 바람컵으로 이루어지며, 상기 바람컵의 내측단을 탄성력으로 지지하도록 스프링이 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 그 구조가 간편하며, 자석의 반발력에 의한 초기 기동력을 증대시켜 아주 약한 미풍에서도 발전기 축을 회전시킬 수 있음은 물론 바람의 세기가 증가하여도 발전기 축의 회전수가 필요 이상으로 가속 회전되지 않으면서 항상 소정의 회전수를 유지시켜 발전기의 파손 방지 및 수명을 연장할 수 있는 매우 유용한 것이다.

Description

자석식 풍력 발전장치{A MAGNET-TYPE WIND POWER GENERATOR}

본 고안은 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일상적인 자연풍을 이용하여 회전력을 높이므로 발전력을 증대시킬 수 있도록 한 발전장치에 관한 것이다.

현재 전력공급이 안돼는 벽지나 야외에서의 전기를 사용하기 위하여는 발전소로부터 전력을 연결하는 시설비가 과다하게 투자되는 문제로 이를 실행하지 못하고 있으며, 간이 발전설비를 설치하여 가솔린 및 등유 등의 연료로 작동되는 엔진을 가동시켜 엔진에 의한 회전력으로 발전기를 운전하여 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변화하여 전원을 제공하고 있다.

그러나, 간이 발전설비의 가동을 위하여 과다한 연료가 소비되는 문제 때문에 소비전력이 적은 지역에서는 전원을 제공하는데 연료비가 통상의 전기료보다 과중하게 지출되는 불합리하다. 이에 일반 축전지를 사용하기도 하나 축전지는 큰 전력을 얻을 수 없으며, 장시간 사용이 어렵고, 사용 후에는 반듯이 재충전을 하여만 하는 불편한 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 설비가 저렴하고 설치 및 이동이 용이하며 별도의 에너지가 불필요한 풍력을 이용하는 발전장치가 연구되어 왔으며, 상당히 고 전력을 얻을 수 있는 단계에 도달되어 있는 현실이다. 상기 풍력을 이용하는 발전장치들의 주목적은, 미풍에도 발전기의 축을 회전시킬 수 있도록 팔랑개비 역할을 하는 날개(임펠러)에 대하여 중점적으로 연구하여 왔으며, 날개는 원통형 또는 프로펠러 형태가 가장 많은 비중을 자치하였다.

그러나, 상기 풍력을 이용하는 원통형 또는 프로펠러 형상의 발전장치는 바람에 저항을 받는 각도에 대하여 연구하여 왔기에 바람의 세기가 아주 약한 미풍인 경우에는 회전력을 얻지 못하여 발전을 할 수 없는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 풍력을 이용하는 발전장치의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 본 고안의 목적은 아주 약한 미풍에서도 발전기 축을 회전시킬 수 있음은 물론 바람의 세기가 증가하여도 발전기 축의 회전수가 필요이상으로 가속 회전되지 않아 발전기의 파손을 방지하여 수명을 연장할 수 있는 자석식 풍력 발전장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 자석식 풍력 발전장치의 단면도,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 발전기 2 : 바람받이부재

3 : 함체 4 : 하부자석

4' : 상부자석 5 : 지지대

6 : 송풍기 7 : 가변기

11 : 축 71 : 실린더

72 : 바람컵 75 : 스프링

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 자석식 풍력 발전장치는, 함체 내에 발전기가 설치되며 발전기의 축이 함체 상부로 돌출되어 축 상단에 바람받이부재가 결합되어 이루어지는 발전장치에 있어서, 상기 함체의 상부에 하부자석이 부착되고, 상기 하부자석의 상부에 동일 극성의 상부자석이 배치되며, 상기 상부자석은 지지대에 의해 상기 축에 고정되어 함께 회전되도록 형성하며; 상기 바람받이부재는 상기 축의 상단에 고정되는 구형상의 송풍기와, 상기 송풍기의 하측에 위치하면서 상기 축에 고정되어 바람의 저항력을 받는 가변기로 이루어지며; 가변기는 상기 축에 일단이 고정된 다수의 실린더와, 실린더 내부로 슬라이딩 가능하도록 일단이 축설된 다수의 바람컵으로 이루어지며, 상기 바람컵의 내측단을 탄성력으로 지지하도록 스프링이 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

첨부된 도 1 및 도 2는 본 고안의 자석식 풍력 발전장치에 대한 단면도로서, 부호 1은 발전기, 2는 바람받이부재, 3은 함체를 나타낸다.

발전기(1)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 통상의 것이며, 발전기(1)의 축(11)을 길게 연장하여 형성한다.

상기 발전기(1)는 철골조 및 철판 등으로 만들어지는 함체(3)의 내부에 설치되며, 상기 발전기(1)의 축(11)은 함체(3) 상부 중앙으로 관통되어 설치된다.

상기 함체(3)의 상부에는 상기 축(11)으로부터 소정거리 외측으로 이격된 위치에 링형상의 하부자석(4)이 부착되며, 상기 하부자석(4)의 상부로는 서로 접촉되지 않을 정도로 근접시켜 링형상의 상부자석(4)을 배치하되 상부자석(4)은 상기 축(11)에 고정된 지지대(5)에 의하여 결합된다. 상기 하부자석(4) 및 상부자석(4')은 동일 극성의 것을 사용하여 항상 반발력이 작용되도록 하며, 반발력을 증대시키기 위하여 하부자석(4) 및 상부자석(4')의 단면형상을 호형의 돌기 및 홈의 형상이 되도록 형성한다. 상기 하부자석(4) 및 상부자석(4')의 단면형상은 호형의 돌기 및 홈에 한정하지 않고 가공비 및 성형비를 줄이기 위하여 서로 근접하는 부위가 평면 또는 완만한 곡선을 이루는 도넛 형상도 가능함을 밝혀둔다.

상기 지지대(5)는 축(11)에 중심이 고정되어 있으므로 축(11)과 함께 회전하게 되며, 도면에서는 상기 상부자석(4')을 감싼 형상으로 결합되어 있으나 이에 한정되지 않고 상부자석(4')을 부착시킬 수 있는 다양한 변형이 가능하며, 통상적으로 사용되는 접착제를 이용하여 상호 결합시킬 수 있다.

바람받이부재(2)는 상기 발전기(1) 축(11)의 상단에 고정되는 복수개의 날개가 모여 구형상을 이루는 송풍기(6)와, 상기 송풍기(6)의 하측에 위치하면서 축(11)에 고정되어 바람의 저항력을 받는 가변기(7)로 이루어진다.

상기 가변기(7)는 상기 발전기(1) 축(11)에 일단이 모여 고정되는 3∼6개의 실린더(71)와, 상기 실린더(71)의 내부로 슬라이딩 가능하도록 일단이 축설된 3∼6개의 바람컵(72)으로 이루어지며, 상기 바람컵(72)의 내측단(73)과 실린더(71)의 내벽(74)에 양단이 고정되도록 스프링(75)을 연결하여 상기 바람컵(72)을 축(11) 방향으로 당기고 있도록 이루어진다.

상기 축(11)은 발전기(1)의 내부에 있는 미도시된 코일, 자석 등의 전기 발생용 부품과 연결되어 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키게 된다.

도면중 미설명된 부호 8은 축(11)의 회전을 원활하게 하는 베어링이며, 9는 발전된 정기를 공급하는 전선이다.

다음은 본 고안의 발전장치의 작동에 대하여 설명한다.

함체(3)를 필요한 장소에 설치하면, 하부자석(4)과 상부자석(4')의 반발력이 작용하면서 발전기(1)의 축(11)이 회전하기에 바람직한 무부하 상태를 만듦으로서 아주 약한 바람이 송풍기(6) 및 가변기(7)의 바람컵(72)에 전달되어도 곧 축(11)이 회전하게 되며, 회전하기 시작하는 축(11)은 하부자석(4)과 상부자석(4')의 반발력 작용에 의하여 더욱 가속 회전하여 발전기(1)를 통해 소망하는 전기를 쉽게 얻을 수 있다.

상기 축(1)의 초기 회전에는 부하를 줄이고 곧 정상의 회전 속도에 도달할 수 있도록 가변기(7)의 바람컵(72)은 스프링(75)에 의하여 축(11) 방향으로 밀려들어간 상태를 유지하게 되고, 상기 바람컵(72)은 정상적인 발전을 통해 정격의 전기를 제공할 때까지 가변되지 않고 초기 기동되는 위치를 유지하면서 축(11)의 회전을 용이하게 한다.

상기 하부자석(4)과 상부자석(4')의 반발력과 바람컵(72)의 내측으로 위치되는 조건을 통해 미풍에서도 초기의 회전이 용이하게 되고, 회전되기 시작하여 원하는 정격의 전기를 발생시킬 수 있는 축(11)의 회전수에 도달할 수 있도록 자력과 바람컵(72)의 위치가 이를 돕게 된다.

한편, 발전기(1)의 축(11)의 정상 회전수에 도달한 상태에서 바람의 세기가 증가하면, 축(11)의 회전수 또한 증가하게 되므로 발전기(1)에 과부하가 발생될 수 있다.

상기 발전기(1)의 과부하의 발생을 방지하기 위하여 소정의 회전력 이상으로 축(11)이 회전하면, 원심력에 의하여 가변기(7)의 바람컵(72)이 축(11)을 중심으로 외측으로 밀려나가 회전력을 감소시키게 된다. 반대로 축(11)의 회전력이 감소되기 시작하면 스프링(75)의 복원력에 의하여 바람컵(72)을 내측으로 끌어당겨 원심력을 감소시켜 항상 정상적인 축(11)의 회전수를 유지시키게 되는 것이다.

본 고안에 따른 발전장치는, 그 구조가 간편하며, 자석의 반발력에 의한 초기 기동력을 증대시켜 아주 약한 미풍에서도 발전기 축을 회전시킬 수 있음은 물론 바람의 세기가 증가하여도 발전기 축의 회전수가 필요 이상으로 가속 회전되지 않으면서 항상 소정의 회전수를 유지시켜 발전기의 파손 방지 및 수명을 연장할 수 있는 매우 유용한 것이다.

Claims (1)

1. 함체 내에 발전기가 설치되며 발전기의 축이 함체 상부로 돌출되어 축 상단에 바람받이부재가 결합되어 이루어지는 발전장치에 있어서,

   상기 함체의 상부에 하부자석이 부착되고, 상기 하부자석의 상부에 동일 극성의 상부자석이 배치되며, 상기 상부자석은 지지대에 의해 상기 축에 고정되어 함께 회전되도록 형성하며;

   상기 바람받이부재는 상기 축의 상단에 고정되는 구형상의 송풍기와, 상기 송풍기의 하측에 위치하면서 상기 축(11)에 고정되어 바람의 저항력을 받는 가변기로 이루어지며;

   가변기는 상기 축에 일단이 고정된 다수의 실린더와, 실린더 내부로 슬라이딩 가능하도록 일단이 축설된 다수의 바람컵으로 이루어지며, 상기 바람컵의 내측 단을 탄성력으로 지지하도록 스프링이 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자석식 풍력 발전장치.