KR20030025653A - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력을 이용하는 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미풍의 발생시 자체의 하중에 의하여 초기 회전이 어려울 때 저장되어 있던 전원을 활용하여 회전축에 초기 기동력을 제공함으로써 회전하기 시작하는 회전축에 부착된 바람받이부재 및 자력의 반발력에 의해 미풍상태에서 회전축이 계속 회전되어 항상 발전력을 얻도록 한 풍력 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generator using wind power, and more particularly, it is attached to a rotating shaft that starts to rotate by providing an initial maneuvering power to the rotating shaft by using a stored power when the initial rotation is difficult due to its own load when a breeze occurs. It relates to a wind power generator to ensure that the rotating shaft is continuously rotated in the breeze state by the wind receiving member and the repulsive force of the magnetic force to always obtain the power generation.
풍력 발전기는 통상 프로펠러를 이용하는 수직식과, 바람받이용 유도판이 부착되어 회전되는 수평식으로 구분된다. 상기 풍력을 이용하는 수직식 또는 수평식 풍력 발전장치는 바람에 저항을 받는 각도에 대하여 연구하여 왔기에 바람의 세기가 약한 미풍인 경우에는 회전력을 얻지 못하여 발전을 할 수 없는 문제점이 있었다.Wind generators are generally divided into a vertical type using a propeller and a horizontal type in which a wind guide plate is attached and rotated. The vertical or horizontal wind power generator using the wind power has been studied for the angle that is resisted by the wind, there is a problem that can not generate power when the wind strength is weak breeze does not obtain the rotational force.
상기 문제점을 해소하기 위하여 본 출원인은 대한민국 실용신안등록 제226433호 및 실용신안등록출원 제2001-16138호에 바람받이부재를 고정시킨 회전축에 가해지는 하중을 줄여서 미풍에서도 회전축이 원활하게 회전되어 발전기가 작동될 수 있도록 제안되었다.In order to solve the above problems, the present applicant reduces the load on the rotating shaft to which the wind support member is fixed in Korean Utility Model Registration No. 226433 and Utility Model Registration Application No. 2001-16138, so that the rotating shaft rotates smoothly even in the breeze. It has been proposed to work.
그러나, 상기 자석을 이용하여 부상력을 작용시킴으로써 발전기와 연결되는 회전축의 회전을 원활하게 할 수 있어 미풍에서도 회전이 가능하나, 자연바람이 전혀 불지 않으며 회전축은 정지되어 발전을 할 수 없게 되고, 이후 미풍이 발생되면 회전축 및 바람받이부재의 자체 하중이 무거워 기동을 할 수 없게 되는 문제점이 있다.However, it is possible to smoothly rotate the rotating shaft connected to the generator by actuating the floating force by using the magnet, but the rotation is possible even in the breeze, the natural wind does not blow at all, the rotating shaft is stopped to generate power, and then If the breeze is generated there is a problem that can not be started due to the heavy load of the rotating shaft and the wind support member.
또한, 상기 자석을 이용하는 것은 물론 대한민국 공개특허 제92-4719호와 같이 다단으로 부착되는 바람받이판을 이용하는 수평 회전식 풍차와 같이 통상의 수평식 풍력 발전장치 역시 회전축과 지지대 및 바람받이 등의 자체 하중에 의하여 미풍에서는 회전이 불가능하다.In addition, as well as using the magnet, as well as a horizontal windmill using a wind turbine plate attached in multiple stages, such as the Republic of Korea Patent Publication No. 92-4719, a conventional horizontal wind power generator also has its own load, such as the rotating shaft and the support and the windshield It is impossible to rotate in the breeze.
본 발명은 상기와 같은 종래의 풍력을 이용하는 발전장치의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 발전기와 연결된 회전축이 정지되어 있고 미풍이 바람받이부재에 부딪쳐도 자중에 의하여 회전축이 회전되지 않을 때 구동수단을 통하여 회전축에 초기 회전력을 부가하고, 정상적인 회전속도에 도달되면 미풍의 힘에 의하여 계속적으로 회전축이 회전되어 발전기를 회전시킬 수 있도록 한 풍력 발전장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional power generator using the wind power as described above, the object of the present invention is that the rotating shaft is connected to the generator is stopped and the rotation shaft is rotated by its own weight even if the breeze hits the wind member When not in the initial rotational force is added to the rotating shaft through the drive means, and when the normal rotational speed is achieved by providing a wind power generator to rotate the rotating shaft by the force of the breeze to rotate the generator.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전장치는, 발전기와, 상기 발전기의 축을 회전시키도록 연결되고 함체에 수직으로 설치되는 회전축과, 상기 회전축에 부착되는 바람받이부재로 이루어지는 발전장치에 있어서, 상기 회전축에는 회전용 원판이 결합되며; 상기 원판을 초기 정지상태에서 회전력을 증대시키기 위하여 가동되고 미풍의 도움에 의하여 원판이 고정된 회전축이 정상적으로 회전될 때에 정지되는 구동수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the wind power generator of the present invention for achieving the above object, in the power generation device consisting of a generator, a rotary shaft connected to rotate the shaft of the generator and installed perpendicular to the housing, and a wind baffle member attached to the rotary shaft, A rotating disc is coupled to the rotating shaft; It characterized in that it comprises a drive means which is operated to increase the rotational force in the initial stationary state and the disc is stopped when the rotating shaft is fixed to the disc by the help of a breeze normally.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전장치의 단면도,1 is a cross-sectional view of a wind power generator according to the present invention,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도,2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예의 풍력 발전장치의 단면도,3 is a cross-sectional view of another wind power generator according to the present invention;
도 4는 도 3의 회전 원판을 도시한 저면도이다.4 is a bottom view of the rotating disc of FIG. 3.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 발전기 2 : 바람받이부재1 generator 2 wind member
3 : 함체 4 : 하부자석3: enclosure 4: lower magnet
4' : 상부자석 5 : 구동수단4 ': upper magnet 5: driving means
6 : 송풍기 7 : 가변기6: blower 7: variable
8 : 회전판 11, 12 : 기어8: rotating plate 11, 12: gear
13 : 회전축 51 : 원판13: rotating shaft 51: disc
52 : 마찰바퀴 53 : 기동모터52: friction wheel 53: starting motor
54 : 차단벽 55 : 노즐54 barrier wall 55 nozzle
56 : 솔레노이드밸브 57 : 압축공기발생기56: solenoid valve 57: compressed air generator
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 1 및 도 2는 본 발명의 풍력 발전장치에 대한 단면도로서, 부호 1은 발전기, 2는 바람받이부재, 3은 함체, 5는 구동수단을 나타낸다.1 and 2 are cross-sectional views of the wind power generator of the present invention, 1 denotes a generator, 2 a wind member, 3 a housing, and 5 a driving means.
발전기(1)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 통상의 것이며, 발전기(1)의 축에는 기어(11)가 결합되어 형성된다.The generator 1 is a conventional one for converting mechanical energy into electrical energy, and the gear 11 is coupled to the shaft of the generator 1.
상기 발전기(1)는 철골조 및 철판 등으로 만들어지는 함체(3)의 내부에 설치되며, 상기 발전기(1)의 기어(11)는 함체(3) 상부 중앙으로 관통되어 설치되는 회전축(13)의 하부에 결합되어 있는 기어(12)와 맞물려 회전되면서 발전기(1)의 내부에 있는 미도시된 코일, 자석 등의 전기 발생용 부품과 연결되어 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키게 된다.The generator (1) is installed inside the housing (3) made of steel frame and steel plate, etc., the gear 11 of the generator (1) of the rotary shaft 13 is penetrated to the upper center of the housing (3) It rotates in engagement with the gear 12 coupled to the lower portion is connected to the electrical generating parts such as coils, magnets, etc., not shown inside the generator 1 to convert mechanical energy into electrical energy.
바람받이부재(2)는 상기 회전축(13)의 상단에 고정되는 복수개의 날개가 모여 구형상을 이루는 송풍기(6)와, 상기 송풍기(6)의 상측에 위치하면서 회전축(13)에 고정되어 바람의 저항력을 받는 가변기(7) 그리고 상기 송풍기(6)의 하측에 위치하는 판상의 회전판(8) 등 3개의 바람 저항체로 이루어진다. 상기 바람부재(2)를 이루는 저항체는 다양하게 변형되고 위치 또한 변동이 가능하며, 그 형상의 변화에 구애받지 않으면서 바람이 부딪칠 수 있는 바람받이를 갖는 모든 것이 사용될 수 있다.The wind receiving member 2 is fixed to the rotary shaft 13 while being positioned on the upper side of the blower 6 and the blower 6, the plurality of wings are fixed to the upper end of the rotary shaft 13, the blower 6 is wind It consists of three wind resistors, such as a variable force 7 and a plate-shaped rotary plate 8 located below the blower 6, which are subjected to the resistance of the air. The resistor constituting the wind member 2 is variously deformed and the position can also be changed, and any one having a windshield to which the wind can hit can be used regardless of the change in shape.
가변기(7)는 상기 발전기(1)와 연결되는 회전축(13)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 내측단과 실린더(71)의 내벽에 양단이 고정되도록 스프링(73)을 연결하여 상기 바람컵(72)을회전축(13) 방향으로 당기고 있도록 이루어진다.The variable variable unit 7 includes three to six cylinders 71 having one end assembled and fixed to a rotating shaft 13 connected to the generator 1, and one end of which is slidable to the inside of the cylinder 71. It consists of ˜6 wind cups 72, by connecting the spring (73) so that both ends are fixed to the inner end of the wind cup 72 and the inner wall of the cylinder 71 to rotate the wind cup (72) shaft 13 Is made to pull in the direction.
상기 회전축(13)은 하부에 결합된 기어(12)를 통하여 기어(11)로 회전력을 전달하여 최종 발전기(1)의 축을 회전시키면 발전기(1) 내부에 있는 미도시된 코일, 자석 등의 전기 발생용 부품과 연결되어 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키게 된다.The rotary shaft 13 transmits a rotational force to the gear 11 through the gear 12 coupled to the lower portion and rotates the shaft of the final generator 1 to generate electricity such as coils, magnets, etc., which are not shown in the generator 1. It is connected to generating parts to convert mechanical energy into electrical energy.
또한, 상기 함체(3)의 상부에는 상기 회전축(13)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 회전축(13)에 고정된 원판(51)의 저면에 의하여 결합된다. 상기 하부자석(4) 및 상부자석(4')은 동일 극성의 것을 사용하여 항상 반발력이 작용되도록 형성하며, 상기 원판(51)의 일측에는 구동수단(5)을 마련하여 동력으로 원판(51)을 회전시키면 원판(51)이 고정된 회전축(13)이 함께 회전되어 발전기(1)을 작동시키도록 이루어진다.In addition, a ring-shaped lower magnet 4 is attached to the upper portion of the housing 3 at a position spaced outward from the rotation shaft 13 by a predetermined distance, and the upper portion of the lower magnet 4 is not in contact with each other. The upper magnets 4 'are arranged in close proximity to each other, and the upper magnets 4' are coupled by the bottom surface of the disc 51 fixed to the rotation shaft 13. The lower magnets 4 and the upper magnets 4 'are formed so that the repulsive force is always applied by using the same polarity, and the driving means 5 is provided on one side of the disc 51 to power the disc 51. Rotating the rotating shaft 13 is fixed to the disk 51 is made to operate the generator (1).
상기 본 발명의 구동수단(5)은 도 1에서와 같이 원판(51)의 외측 하부에 접하는 마찰바퀴(52)와, 상기 마찰바퀴(52)를 축에 고정시킨 기동모터(53)로 이루어지며, 상기 기동모터(53)에 의하여 회전되는 마찰바퀴(52)는 상기 원판(51)을 초기정지상태에서 가동하여 회전력을 증대시키고 미풍의 도움에 의하여 원판(51)이 정상적으로 회전될 때에 기동모터(53)가 정지되도록 이루어진다.The drive means 5 of the present invention is made of a friction wheel 52 in contact with the outer lower portion of the disc 51, as shown in Figure 1, and the starter motor 53 to which the friction wheel 52 is fixed to the shaft The friction wheel 52 rotated by the starter motor 53 moves the disc 51 in an initial stop state to increase rotational force and when the disc 51 is normally rotated by the help of a breeze, the starter motor ( 53) is made to stop.
본 발명의 구동수단(5)의 다른 실시예로서, 도 3 및 도 4에서와 같이 원판(51)의 저면에 등간격으로 원을 그리면서 형성되는 다수의 차단벽(54)과, 상기차단판(54)에 압축공기를 분출하는 노즐(55)과, 상기 노즐(55)의 통로를 개폐하는 솔레노이드밸브(56) 및 상기 노즐(56)과 연통되는 압축공기발생기(57)를 포함하여 이루어지며, 상기 노즐(55)로부터 분출되는 압축공기는 상기 원판(51)을 초기 정지상태에서 분출되어 회전력을 증대시키고 미풍의 도움에 의하여 원판(51)이 정상적으로 회전될 때에 솔레노이드밸브(56)의 작동으로 통로를 차단함으로써 압축공기의 분출을 정지시키도록 이루어진다.As another embodiment of the drive means 5 of the present invention, as shown in Figure 3 and 4, the plurality of blocking walls 54 and the blocking plate formed by drawing a circle at equal intervals on the bottom surface of the disk 51, And a nozzle 55 for blowing compressed air to the 54, a solenoid valve 56 for opening and closing the passage of the nozzle 55, and a compressed air generator 57 in communication with the nozzle 56. Compressed air ejected from the nozzle 55 is ejected from the initial state of the disc 51 to increase the rotational force and by the operation of the solenoid valve 56 when the disc 51 is normally rotated by the help of a breeze. The passage of the compressed air is stopped by blocking the passage.
도면중 미설명된 부호 9는 회전축(13)의 회전을 원활하게 하는 베어링이다.Reference numeral 9 that is not described in the drawings is a bearing for smoothly rotating the rotating shaft (13).
다음은 본 발명의 풍력 발전장치의 작동에 대하여 설명한다.The following describes the operation of the wind turbine generator of the present invention.
함체(3)를 필요한 장소에 설치하면, 하부자석(4)과 상부자석(4')의 반발력이 작용하면서 발전기(1)와 연결되는 회전축(13) 및 바람받이부재(2)의 하중을 부상시키면서 회전하기에 바람직한 상태로 도움을 주게 된다. 상기 상태에서 바람이 송풍기(6), 가변기(7)의 바람컵(72) 그리고 판상의 회전판(8)에 전달되어 회전축(13)을 회전시키게 되며, 회전하기 시작하는 회전축(13)은 함체(3)의 상부에 배치된 하부자석(4)과 원판(51)의 저면에 배치된 상부자석(4')의 반발력 작용에 의하여 더욱 가속 회전하여 발전기(1)를 통해 소망하는 전기를 쉽게 얻을 수 있다.When the housing 3 is installed in a necessary place, the repulsive force of the lower magnet 4 and the upper magnet 4 'acts to lift the load of the rotating shaft 13 and the wind baffle member 2 connected to the generator 1. It will help to rotate and to the desired state. In this state, the wind is transmitted to the blower 6, the wind cup 72 of the variable body 7, and the plate-shaped rotating plate 8 to rotate the rotating shaft 13, and the rotating shaft 13 which starts to rotate is enclosed. By the repulsive action of the lower magnet (4) disposed in the upper portion of the upper portion (3) and the upper magnet (4 ') disposed on the bottom surface of the disc 51 further accelerated rotation to easily obtain the desired electricity through the generator (1) Can be.
상기 회전축(13)의 초기 회전에는 부하를 줄이고 곧 정상의 회전 속도에 도달할 수 있도록 가변기(7)의 바람컵(72)은 스프링(73)에 의하여 회전축(13) 방향으로 밀려들어간 상태를 유지하게 되고, 상기 바람컵(72)은 정상적인 발전을 통해 정격의 전기를 제공할 때까지 가변되지 않고 초기 기동되는 위치를 유지하면서 회전축(13)의 회전을 용이하게 한다.In the initial rotation of the rotary shaft 13, the wind cup 72 of the variable device 7 is pushed in the direction of the rotary shaft 13 by a spring 73 so as to reduce the load and reach a normal rotational speed. The wind cup 72 facilitates the rotation of the rotary shaft 13 while maintaining the position that is not changed and is initially started until it provides a rated electricity through normal power generation.
한편, 발전기(1)의 회전축(13)의 정상 회전수에 도달한 상태에서 바람의 세기가 증가하면, 회전축(13)의 회전수 또한 증가하게 되므로 발전기(1)에 과부하가 발생될 수 있다. 상기 발전기(1)의 과부하의 발생을 방지하기 위하여 소정의 회전력 이상으로 회전축(13)이 회전하면, 원심력에 의하여 가변기(7)의 바람컵(72)이 회전축(13)을 중심으로 외측으로 밀려나가 회전력을 감소시키게 된다 반대로 회전축(13)의 회전력이 감소되기 시작하면 스프링(73)의 복원력에 의하여 바람컵(72)을 내측으로 끌어당겨 원심력을 감소시켜 항상 정상적인 회전축(11)의 회전수를 유지시키게 되는 것이다.On the other hand, if the wind strength increases in the state in which the normal speed of the rotation shaft 13 of the generator 1 is reached, the rotation speed of the rotation shaft 13 also increases, so that the generator 1 may be overloaded. When the rotating shaft 13 rotates more than a predetermined rotational force in order to prevent the occurrence of overload of the generator 1, the wind cup 72 of the variable variable 7 by the centrifugal force to the outside about the rotating shaft 13 On the contrary, when the rotational force of the rotary shaft 13 begins to decrease, the wind cup 72 is pulled inward by the restoring force of the spring 73 to reduce the centrifugal force so that the normal rotational speed of the rotary shaft 11 is always reduced. Will be maintained.
상기 과정을 통하여 발전기(1)를 회전시키다가 바람이 약하여 회전축(13) 및 바람받이부재(2)를 회전시키지 못하고 정지된 후 다시 바람 즉 약풍이 발생될 경우 초기 기동력이 부족하여 회전축(13)의 회전이 어려울 때 본 발명의 구동수단(5)인 모터(53)의 마찰바퀴(52)의 회전력 또는 노즐(55)로부터 분출되는 압축공기와 차단벽(54)에 의하여 상기 원판(51)을 초기 정지상태에서 가동되어 회전력을 증대시키고 미풍의 도움에 의하여 원판(51)이 정상적으로 회전될 때에 기동모터(53)의 정지 또는 노즐(55)로부터 압축공기가 분출되는 않도록 솔레노이드밸브(56)로 통로를 폐쇄하게 된다.When the generator 1 is rotated through the above process and the wind is weak, the rotating shaft 13 and the wind receiving member 2 cannot be rotated, and after the wind is stopped again, the initial driving force is insufficient. Of the disc 51 by the rotational force of the friction wheel 52 of the motor 53, which is the driving means 5 of the present invention, or the compressed air ejected from the nozzle 55 and the blocking wall 54 when it is difficult to rotate. Operated in the initial stop state to increase the rotational force and passage to the solenoid valve 56 so that compressed air is not ejected from the nozzle 55 or the stop of the starting motor 53 when the disc 51 is rotated normally with the help of a breeze. Will be closed.
상기 기동모터(53) 또는 노즐(55)의 통로를 개폐하는 솔레노이드밸브(56)의 작동은 미도시된 회전수 감지센서에 의하여 전원을 공급 및 차단하도록 이루어지는 것이다.Operation of the solenoid valve 56 for opening and closing the passage of the starting motor 53 or the nozzle 55 is to supply and cut off power by a rotation speed sensor not shown.
상기 본 발명의 구동수단(5)은 회전축(13)의 초기 기동력을 제공하기 위한것으로서, 상기 실시예에서는 송풍기(6), 가변기(7) 그리고 판상의 회전판(8) 등 3개의 바람 저항체가 결합된 회전축(13)을 기동모터(53)의 회전력 또는 압축공기의 분출 압력에 의하여 회전시키도록 이루어진 구성에 결합된 것을 일실시예로 설명하였으나, 이에 한정하지 않고 본 발명의 구동수단(5)이 다양하게 변형이 가능한 바람받이를 갖는 모든 풍력 발전기에 적용될 수 있음을 밝혀두는 바이다.The drive means 5 of the present invention is to provide an initial maneuvering force of the rotary shaft 13, in the embodiment three wind resistors such as a blower (6), a variable (7) and a plate-shaped rotating plate (8) Although the coupled rotating shaft 13 is coupled to the configuration configured to rotate by the rotational force of the starting motor 53 or the ejection pressure of the compressed air in one embodiment, but not limited to this drive means (5) of the present invention It is to be noted that this can be applied to all wind generators with variously adjustable windshields.
본 발명에 따른 발전장치는, 그 구조가 간편하고, 자석의 반발력에 의하여 회전력이 원활하며, 구동수단인 기동모터의 회전력 또는 압축공기의 분출력에 의하여 미풍의 발생으로 초기 회전이 어려울 때 회전축에 기동력을 부가시켜 미풍의 힘에 의하여 계속적으로 회전축이 회전될 수 있도록 함으로써 발전의 효율을 증대시킬 수 있는 매우 유용한 것이다.The generator according to the present invention has a simple structure, a smooth rotational force due to the repulsive force of the magnet, and the rotational shaft when the initial rotation is difficult due to the generation of a breeze due to the rotational force of the starting motor, which is the driving means, or the partial power of the compressed air. It is very useful to increase the efficiency of power generation by adding the maneuvering force so that the rotating shaft can be continuously rotated by the force of the breeze.
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