KR200408978Y1

KR200408978Y1 - 풍력 발전기

Info

Publication number: KR200408978Y1
Application number: KR2020050033728U
Authority: KR
Inventors: 최용대
Original assignee: 라은건설 (주)
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2006-02-15

Abstract

본 고안은 풍력 발전기에 관한 것으로 보다 상세하게는 수직날개들과 상,하부 및 중간에 구비된 고정 둘레판을 통해 바람의 수용을 용이하게 하고 공기의 저항을 감소시켜 수직날개들이 원활하게 회전할 수 있는 풍력 발전기에 관한 것이다.

본 고안에 따른 풍력 발전기는, 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축과, 상기 샤프트 축에 고정된 하나 이상의 고정 둘레판에 의해 상기 샤프트 축의 둘레에 지지 구비되는 다수의 수직날개와, 상기 샤프트 축에 구비된 발전기를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 수직날개는 일측에 반원형으로 형성된 돌출홈부와, 이 돌출홈부의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판으로 구성됨을 특징으로 한다.

풍력 발전기, 수직날개, 고정 둘레판, 돌출판

Description

풍력 발전기{Aerogenerator}

도 1은 본 고안의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 고정 둘레판의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

도 4는 본 고안의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타낸 사시도.
도 5는 도 4의 B-B선 단면도.

도 6은 종래의 풍력 발전기를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 샤프트 축

2 : 고정 둘레판

21 : 고정부

211 : 일측 원호부, 212 : 타측 원호부

22 : 함몰 곡선부

221 : 후방 원호부

23 : 관통홀

24 : 돌출판

241 : 통공, 242 : 양 측단부

25 : 상 보강링

26 : 하 보강링
27 : 라운드부

3 : 수직날개

31 : 돌출홈부

32 : 굴곡판

4 : 발전기

일반적으로 풍력 발전기라함은 바람에 의한 풍력이 풍력 발전기의 구성인 로터 브레이드를 통해 운동에너지로 변환되었다가 발전기를 통해 전기 에너지를 얻을 수 있도록 하는 장치를 말한다.

즉 석탄이나 석유등의 화석연료 사용으로 인해 다량의 이산화탄소가 대기 중에 쌓이면서 두꺼운 이산화탄소층을 형성함으로써 지구의 온난화가 발생하는 문제점이 있으며, 또한 급변하는 원유가격의 상승으로 인해 대체에너지의 필요성이 알려지면서 풍력발전에 관한 연구개발이 확대되고 있는 것이다.

이에 도 5는 종래의 풍력 발전기를 나타낸 도면으로서, 종래의 풍력 발전기는 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 샤프트 축(100)과, 상기 샤프트 축(100)의 외측 둘레에 방사상으로 돌출 구비되어 있는 다수의 프레임(200)과, 상기 프레임(200)의 내측에 삽입되어 풍력으로 회전하게 되는 다수의 수직날개(300)와, 상기 샤프트 축(100)의 하부 외측에 구비된 발전기(400)로 구성되는 것이다.

특히 상기 수직날개는 바람과 접촉할 수 있도록 일측 방향이 개방된 직사각판의 형상으로 형성되어 있는 것이다.

따라서 풍력으로 인하여 상기 샤프트 축에 연결 구비된 수직날개가 회전하게 되면 발전기에 의해 발전이 이루어지는 것이다.

그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 풍력 발전기는, 수직날개의 형상이 직사각판으로 형성됨으로써 외부의 바람을 수용하는데는 용이하지만 공기의 저항을 많이 받게되었다. 그러므로 바람을 이용한 수직날개의 회전이 원활하지 못하기 때문에 풍력을 이용한 발전 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수직날개들과 상,하부 및 중간에 구비된 고정 둘레판을 통해 바람의 수용을 용이하게 하고 공기의 저항을 감소시켜 수직날개들이 원활하게 회전할 수 있어 발전 효율을 증대시킬 수 있는 풍력 발전기를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축과, 상기 샤프트 축에 고정된 하나 이상의 고정 둘레판에 의해 상기 샤프트 축의 둘레에 지지 구비되는 다수의 수직날개와, 상기 샤프트 축에 구비된 발전 기를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 수직날개는 일측에 반원형으로 형성된 돌출홈부와, 이 돌출홈부의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판으로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 고안의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

삭제

이에 본 고안에 따른 제1 실시예의 풍력 발전기는, 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)에 고정된 하나 이상의 고정 둘레판(2)에 의해 상기 샤프트 축(1)의 둘레에 지지 구비되는 다수의 수직날개(3)와, 상기 샤프트 축(1)에 구비된 발전기(4)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 수직날개(3)는 일측에 반원형으로 형성된 돌출홈부(31)와, 이 돌출홈부(31)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(32)으로 구성됨을 특징으로 한다.

그리고 상기 고정 둘레판(2)은 중앙이 샤프트 축(1)에 관통 고정되어 상기 수직날개(3)의 상,하부 및 중간에 구비되는 것이다.

또한 상기 고정 둘레판(2)은 각각의 둘레에 등간격으로 구비되어 상기 수직날개(3)들의 상부나 하부 또는 중간을 막으면서 고정되고 일측 원호부(211)를 포함하는 다수의 고정부(21)와, 상기 각 고정부(21)의 일측에 함몰되게 구비되고 상기 일측 원호부(211)와 이 일측 원호부(211)에 대하여 마주보는 위치에 형성된 타측 원호부(212) 및 상기 일,타측 원호부(211,212)를 상호 연결하는 후방 원호부(221)로 구성된 다수의 함몰 곡선부(22)를 포함하는 것이다.

아울러 고정 둘레판(2)의 중앙 둘레에는 다수의 관통홀(23)이 등간격으로 더 형성되는 것이다.

특히 상기 관통홀(23)의 내측에 구비된 다수의 보강대(231)를 통해 상기 고정 둘레판(2)을 샤프트 축(1)에 견고하게 지지할 수 있는 것이다.

한편, 상기 고정 둘레판(2)의 중앙 상,하부에는 상기 샤프트 축(1)에 관통 고정되어 고정 둘레판(2)의 중앙을 보강하는 상,하 보강링(25,26)이 더 구비되는 것이다.

따라서 상기 상,하 보강링(25,26)을 통해 상기 고정 둘레판(2)의 힘 전달부위의 응력을 줄이게 되는 것이다.

그리고 상기 샤프트 축(1)은 지면에 고정하게 되며, 콘크리트나 철 구조물등을 사용하여 고정할 수 있는 것이다.
한편, 도 3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 고정 둘레판의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 타측 원호부(212)의 단부와 고정부(21)의 타단이 연결된 모서리부는 라운드부(27)로 형성되는 것이다.
즉 라운드부(27)를 통해 상기 수직날개(3)의 회전시 바람에 의한 저항을 최소화하여 상기 수직날개(3)의 회전을 원활하게 할 수 있는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 고안의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수직날개(3)의 전방으로 바람이 불게 되면 상기 수직날개(3)의 주변에 바람의 압력이 분포되어 공기저항을 받게 되는 것이다.

하지만 상기 수직날개(3)의 전방이 반원형으로 돌출 형성되어 있기 때문에 바람의 세기와 바람의 방향에 따른 변동에도 바람에 의한 항력이 균등하게 분포됨으로써 수직날개(3)에 발생되는 진동이 감소되는 것이다.

따라서 상기 수직날개(3)에 발생되는 진동이 감소됨으로써 고속 회전에서의 안정성을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 바람에 의해 수직날개(3)의 회전속도가 빨라지게 되면 수직날개(3)들 사이로 들어오는 바람의 양이 감소되면서 수직날개(3)들의 상,하부 및 중간에 구비된 고정 둘레판(2)의 사이로 외부에서 바람이 들어오려는 힘이 발생하여 상,하부의 고정 둘레판(2)의 관통홀(23)을 통해 유입되어 상기 수직날개(3)들의 사이에 형성된 공간을 통해 나가려는 공기의 흐름이 발생한다.

특히, 상기 수직날개(3)들의 중간에 구비된 고정 둘레판(2)은 상기 수직날개(3)의 상부에 구비된 고정 둘레판(2)의 관통홀(23)로 유입된 공기를 상부의 수직날개(3)들 사이로 빠져나가도록 유도하며, 상기 수직날개(3)의 하부에 구비된 고정 둘레판(2)의 관통홀(23)로 유입된 공기를 하부의 수직날개(3)들 사이로 빠져나가도록 유도하는 역할을 하는 것이다.

그리고, 상기 고정 둘레판(2)의 함몰 곡선부(22)를 통해 상기 수직날개(3)의 고속회전시 바람에 의해 발생되는 저항을 감소시켜 수직날개(3)의 진동을 줄이게 되는 것이다.

따라서 상기 수직날개(3)의 진동을 줄여 수직날개(3)의 회전속도를 향상시킴으로써 발전 효율을 높일 수 있는 것이다.

한편, 도 4는 본 고안의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 4의 B-B선 단면도이다.

이에 본 고안에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기를 설명하기에 앞서, 본 고안의 제2 실시예에서는 후술하게 될 고정 둘레판을 제외한 나머지 구성은 제1 실시예에 따른 풍력 발전기와 동일함을 전제로 한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 고정 둘레판(2)은 중앙이 샤프트 축(1)에 관통 고정되어 수직날개(3)의 상,하부 및 중간에 구비되는 것이다.

그리고 상기 고정 둘레판(2)은 각각의 둘레에 등간격으로 돌출 구비되어 상기 수직날개(3)들의 상부나 하부 또는 중간을 막으면서 고정되고 각각의 중앙에는 통공(241)이 형성되어 있으며 외측의 폭이 내측의 폭보다 상대적으로 넓게 형성된 돌출판(24)을 포함하는 것이다.

또한 상기 각각의 돌출판(24)의 양 측단부(242)는 유선형으로 형성되는 것이다.

아울러 상기 고정 둘레판(2)의 중앙 상,하부에는 상기 샤프트 축(1)에 관통 고정되어 고정 둘레판(2)의 중앙을 보강하는 상,하 보강링(25,26)이 더 구비되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 고안의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

한편, 돌출판(24)은 판형으로 이루어지게 되어 바람에 의한 수직날개(3)의 고속회전시 원심력에 의한 안정성을 향상시키며 바람에 의한 외부 충격에 잘 견딜 수 있는 형상인 것이다.

특히 고정 둘레판(2)을 통해 상기 수직날개(3)들의 상,하부 및 중간을 지지함으로써 바람에 의한 저항을 감소시켜 수직날개(3)들의 회전시 진동을 감소시키는 것이다.

그리고, 외부의 바람이 상기 수직날개(3)들의 내측으로 유입되어 충돌하게 되면 돌출판(24)의 통공(241)을 통해 바람을 외부로 빠지게 함으로써 강풍에 의한 충격을 최소화할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안의 풍력 발전기는 수직날개들과 상,하부 및 중간에 구비된 고정 둘레판을 통해 바람의 수용을 용이하게 하고 공기의 저항을 감소시켜 수직날개들이 원활하게 회전할 수 있어 발전 효율을 증대시킬 수 있는 효과를 가지는 것이다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims

지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)에 고정된 하나 이상의 고정 둘레판(2)에 의해 상기 샤프트 축(1)의 둘레에 지지 구비되는 다수의 수직날개(3)와, 상기 샤프트 축(1)에 구비된 발전기(4)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서,

상기 수직날개(3)는,

일측에 반원형으로 형성된 돌출홈부(31)와, 이 돌출홈부(31)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(32)으로 구성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제 1항에 있어서, 상기 고정 둘레판(2)은,

중앙이 샤프트 축(1)에 관통 고정되어 상기 수직날개(3)의 상,하부 및 중간에 구비되며,

각각의 둘레에 등간격으로 구비되어 상기 수직날개(3)들의 상부나 하부 또는 중간을 막으면서 고정되고 일측 원호부(211)를 포함하는 다수의 고정부(21)와,

상기 각 고정부(21)의 일측에 함몰되게 구비되고 상기 일측 원호부(211)와 이 일측 원호부(211)에 대하여 마주보는 위치에 형성된 타측 원호부(212) 및 상기 일,타측 원호부(211,212)를 상호 연결하는 후방 원호부(221)로 구성된 다수의 함몰 곡선부(22)를 포함함을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제 2항에 있어서, 상기 타측 원호부(212)의 단부와 상기 고정부(21)의 타단이 연결된 모서리부는,

라운드부(27)로 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제 2항 또는 제 3항에 있어서, 고정 둘레판(2)의 중앙 둘레에는,

다수의 관통홀(23)이 등간격으로 더 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제 1항에 있어서, 상기 고정 둘레판(2)은,

중앙이 샤프트 축(1)에 관통 고정되어 상기 수직날개(3)의 상,하부 및 중간에 구비되며,

각각의 둘레에 등간격으로 돌출 구비되어 상기 수직날개(3)들의 상부나 하부 또는 중간을 막으면서 고정되고 각각의 중앙에는 통공(241)이 형성되어 있으며 외측의 폭이 내측의 폭보다 상대적으로 넓게 형성된 돌출판(24)을 포함하며,

상기 각각의 돌출판(24)의 양 측단부(242)는 유선형으로 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제 2항 또는 제 5항에 있어서, 상기 고정 둘레판(2)의 중앙 상,하부에는,

상기 샤프트 축(1)에 관통 고정되어 고정 둘레판(2)의 중앙을 보강하는 상,하 보강링(25,26)이 더 구비됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.