KR200411045Y1 - 풍력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 풍력 발전기에 관한 것으로 보다 상세하게는 다수의 날개를 구형상으로 제작 설치함으로써 공기의 저항을 적게 받아 발전 효율을 높일 수 있는 풍력 발전기에 관한 것이다.

본 고안에 따른 풍력 발전기는 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축과, 상기 샤프트 축의 외측 둘레에 돌출 구비되어 있는 연결대를 통해 연결되어 풍력에 의해 회전하게 되는 다수의 날개와, 상기 샤프트 축에 구비된 발전기를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 각각의 날개는 일측에 반원형으로 형성된 돌출홈부와 이 돌출홈부의 후방으로부터 타측으로 돌출되게 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판으로 구성되며, 상기 날개들의 조합은 외측은 타원구 형상으로 형성되고 내측은 원형으로 형성되는 구형상으로 형성됨을 특징으로 한다.

풍력 발전기, 날개, 고정판

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 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타낸 사시도.

도 4는 도 3의 B-B선 단면도.

도 5는 도 3의 C-C선 단면도.

도 6은 본 고안의 제2 실시예에 따른 고정판의 다른 실시예를 나타낸 평단면도.

도 7은 본 고안의 제2 실시예에 따른 고정판의 또 다른 실시예를 나타낸 평단면도.

도 8은 본 고안의 제2 실시예에 따른 고정판의 또 다른 실시예를 나타낸 평단면도.

도 9는 종래의 풍력 발전기를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 샤프트 축

11 : 연결대

2 : 날개

21 : 돌출홈부

22 : 굴곡판

3 : 발전기

4 : 고정판

41 : 관통홀

42 : 탭홀

43 : 함몰홈부

44 : 고정부

441 : 일측 원호부

45 : 함몰 곡선부

46 : 라운드부

5 : 볼트

6 : 보강판

61 : 돌출대

62 : 제1 경사대

63 : 제2 경사대

64 : 홀

본 고안은 풍력 발전기에 관한 것으로 보다 상세하게는 다수의 날개를 구형상으로 제작 설치함으로써 공기의 저항을 적게 받아 발전 효율을 높일 수 있는 풍력 발전기에 관한 것이다.

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 9는 종래의 풍력 발전기를 나타낸 도면으로서, 종래의 풍력 발전기는 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 샤프트 축(100)과, 상기 샤프트 축(100)의 외측 둘레에 돌출 구비되어 있는 연결대(101)를 통해 연결되어 풍력에 의해 회전하게 되는 다수의 날개(200)와, 상기 날개(200)들의 상,하부 및 중간에 구비되어 날개(200)들을 지지하는 다수의 고정판(300)과, 상기 샤프트 축(100)에 구비된 발전기(400)로 구성되는 것이다.

특히 상기 날개(200)들은 풍력을 수용할 수 있도록 반원형상의 홈부(201)를 포함하는 수직판(202)으로 구성되는 것이다.

즉 풍력에 의해 상기 샤프트 축에 연결 구비된 다수의 날개가 회전하게 되면 발전기에 의해 발전이 이루어지는 것이다.

그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 풍력 발전기는, 수직날개의 형상이 수직판으로 형성됨으로써 외부의 바람을 수용하는데는 용이하지만 공기의 저항을 많이 받게되었다.

그러므로 날개의 회전이 원활하지 못하기 때문에 풍력을 이용한 발전 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개량한 것으로, 날개들의 외측이 타원구 형상으로 형성되고 내측은 원형으로 형성되는 구형상으로 구성됨으로써 공기의 저항을 적게 받아 날개들의 원활한 회전을 통해 발전 효율을 높일 수 있는 풍력 발전기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축과, 상기 샤프트 축의 외측 둘레에 돌출 구비되어 있는 연결대를 통해 연결되어 풍력에 의해 회전하게 되는 다수의 날개와, 상기 샤프트 축에 구비된 발전기를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 각각의 날개는 일측에 반원형으로 형성된 돌출홈부와 이 돌출홈부의 후방으로부터 타측으로 돌출되게 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판으로 구성되며, 상기 날개들의 조합은 외측은 타원구 형상으로 형성되고 내측은 원형으로 형성되는 구형상으로 형성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음 과 같다.

도 1은 본 고안의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

이에 본 고안의 풍력 발전기는, 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)의 외측 둘레에 돌출 구비되어 있는 연결대(11)를 통해 연결되어 풍력에 의해 회전하게 되는 다수의 날개(2)와, 상기 샤프트 축(1)에 구비된 발전기(3)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 각각의 날개(2)는 일측에 반원형으로 형성된 돌출홈부(21)와 이 돌출홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되게 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 구성되며, 상기 날개(2)들의 조합은 외측은 타원구 형상으로 형성되고 내측은 원형으로 형성되는 구형상으로 형성됨을 특징으로 한다.

그리고 상기 날개(2)와 연결대(11)의 연결부에는 보강판(6)이 더 구비되는 것이다. 따라서 상기 보강판(6)을 통해 연결대(11)의 연결 단부에 지지력을 보강해줌으로써 상기 날개(2)를 견고하게 지지하는 것이다.

특히 상기 샤프트 축(1)은 지면에 고정하게 되며, 콘크리트나 철 구조물등을 사용하여 고정할 수 있는 것이다.

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

먼저, 날개(2)의 방향으로 바람이 불게 되면 상기 날개(2)의 주변에 바람의 압력이 분포되어 공기 저항을 받게 되는 것이다.

이에 상기 날개(2)의 형상이 구형으로 형성되어 있기 때문에 바람의 세기와 바람 방향의 변동에도 바람에 대한 항력계수가 작아 날개(2)에 발생되는 진동이 감소되는 것이다.

즉 바람에 대한 항력값이 줄어들고 속도와 토크는 증가하게 되어 고속 회전에서의 안정성을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.

그리고 날개(2) 중간부의 폭이 날개(2)의 상,하부의 폭보다 크게 형성됨으로써 바람에 대한 토크가 커져 약풍에도 원활하게 회전할 수 있는 것이다.

또한 날개(2)의 상부에 부딪힌 바람이 날개(2)의 길이방향을 따라 날개(2)의 중간으로 모이게 되어 압력이 집중됨으로써 바람에 대한 토크가 극대화되는 것이다.

아울러 날개(2)의 구성인 굴곡판(22)의 후방에 부딪히는 바람이 날개(2)들의 중간으로 모이게 되어 날개(2)들의 후방을 밀면서 외부로 빠져 나가고 날개(2)들의 돌출홈부(21)에 부딪히는 바람도 날개 중간으로 모이면서 날개(2)들을 밀고 외부로 나가게 되는 것이다.

따라서 날개(2)들과 접촉되는 바람이 원활하게 빠져 나가게 됨으로써 날개(2)들이 안정적으로 회전하게 되는 것이다.

한편, 도 3은 본 고안의 제2 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 B-B선 단면도이며, 도 5는 도 3의 C-C선 단면도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 날개(2)와 연결대(11)의 사이에는 상기 날개(2)를 지지하도록 고정판(4)이 더 구비되는 것이다.

그리고 상기 고정판(4)과 연결대(11)의 연결부에는 보강판(6)이 더 구비되는 것이다. 또한 상기 보강판(6)은 수평으로 돌출되는 돌출대(61)와 상기 돌출대(61)의 외측에서 양측으로 경사지게 돌출되어 고정수단을 통해 상기 고정판(4)에 고정되는 제1,2 경사대(62,63)로 구성되는 것이다.

아울러 상기 고정수단은 상기 제1,2 경사대(62,63)의 외측에 형성되어 있는 홀(64)과, 상기 홀(64)에 상응되게 상기 고정판(4)에 형성되어 있는 다수의 탭홀(42)과, 상기 홀(64)에 관통되어 상기 탭홀(42)에 체결되는 다수의 볼트(5)로 구성되는 것이다.

특히, 상기 날개(2)의 중간에 구비된 고정판(4)은 상기 날개(2)의 상부에 구비된 고정판(4)의 관통홀(41)로 유입된 공기를 상부의 날개(2)들 사이로 빠져나가도록 유도하며, 상기 날개(2)의 하부에 구비된 고정판(4)의 관통홀(41)로 유입된 공기를 하부의 날개(2)들 사이로 빠져나가도록 유도하는 역할을 하는 것이다.

한편, 도 6은 본 고안의 제2 실시예에 따른 고정판의 다른 실시예를 나타낸 평단면도로서, 날개(2)의 중간에 구비된 고정판(4)은 상기 날개(2)의 중간 폭에 상응되게 둘레에서 내측으로 함몰홈부(43)가 형성되는 것이다.

즉 상기 함몰홈부(43)를 통해 바람에 의한 저항을 감소시켜 날개(2)의 회전 시 진동을 최소화할 수 있는 것이다.

한편, 도 7은 본 고안의 제2 실시예에 따른 고정판의 또 다른 실시예를 나타낸 평단면도로서, 고정판(4)은 중앙이 샤프트 축(1)에 관통 고정되어 날개(2)의 상,하부 및 중간에 구비되며, 각각의 둘레에 등간격으로 구비되어 상기 날개(2)의 상 부나 하부 또는 중간을 막으면서 고정되고 일측 원호부(441)를 포함하는 다수의 고정부(44)와, 상기 각 고정부(44)의 일측에 함몰되게 구비되고 상기 각 고정부(44)를 상호 연결하는 다수의 함몰 곡선부(45)와, 상기 함몰 곡선부(45)와 고정부(44)의 타단이 연결된 모서리부에 형성된 라운드부(46)를 포함하는 것이다.

즉 상기 고정판(4)의 함몰 곡선부(45)와 라운드부(46)를 통해 상기 날개(2)의 고속회전시 바람에 의해 발생되는 저항을 감소시켜 날개(2)의 진동을 줄이게 되는 것이다.

한편, 도 8은 본 고안의 제2 실시예에 따른 고정판의 또 다른 실시예를 나타낸 평단면도로서, 고정판(4)은 상기 날개(2)의 단면 형상을 따라 일정한 폭으로 상기 날개(2)를 감싸도록 구성되는 것이다.

즉 상기 고정판(4)을 통해 날개(2)를 지지함으로써 바람의 저항으로 인한 날개(2) 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 풍력 발전기는 날개들의 외측이 타원구 형상으로 형성되고 내측은 원형으로 형성되는 구형상으로 구성됨으로써 공기의 저항을 적게 받아 날개들의 원활한 회전을 통해 발전 효율을 높일 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 변 형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (7)

1. 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)의 외측 둘레에 돌출 구비되어 있는 연결대(11)를 통해 연결되어 풍력에 의해 회전하게 되는 다수의 날개(2)와, 상기 샤프트 축(1)에 구비된 발전기(3)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서,

   상기 날개(2)는,

   일측에 반원형으로 형성된 돌출홈부(21)와 이 돌출홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되게 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 구성되되 상,하측으로 갈수록 폭이 줄어들도록 형성되며,

   상기 날개(2)들의 조합은 외측은 타원구 형상으로 형성되고 내측은 원형으로 형성되는 구형상으로 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 날개(2)와 연결대(11)의 연결부에는,

   보강판(6)이 더 구비됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 날개(2)와 연결대(11)의 사이에는,

   상기 날개(2)를 지지하도록 고정판(4)이 더 구비됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 고정판(4)과 연결대(11)의 연결부에는,

   보강판(6)이 더 구비됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
5. 제 3항에 있어서, 상기 날개(2)의 고정판(4)은,

   상기 날개(2)의 중간 폭에 상응되게 둘레에서 내측으로 함몰홈부(43)가 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
6. 제 3항에 있어서, 상기 고정판(4)은,

   중앙이 샤프트 축(1)에 관통 고정되어 날개(2)의 상,하부 및 중간에 구비되며,

   각각의 둘레에 등간격으로 구비되어 상기 날개(2)의 상부나 하부 또는 중간을 막으면서 고정되고 일측 원호부(441)를 포함하는 다수의 고정부(44)와,

   상기 각 고정부(44)의 일측에 함몰되게 구비되고 상기 각 고정부(44)를 상호 연결하는 다수의 함몰 곡선부(45)와,

   상기 함몰 곡선부(45)와 고정부(44)의 타단이 연결된 모서리부에 형성된 라운드부(46)를 포함함을 특징으로 하는 풍력 발전기.
7. 제 3항에 있어서, 상기 고정판(4)은,

   상기 날개(2)의 단면 형상을 따라 일정한 폭으로 상기 날개(2)를 감싸도록 구성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.

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