KR200418919Y1 - 풍력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동일한 외력에 대해 회전날개가 서로 반대방향으로 회전되어 발전효율을 높일 수 있는 풍력 발전기에 관한 것이다.

본 고안에 따른 풍력 발전기는, 둘레에 외력을 통해 정방향으로 회전되는 제1 회전날개가 구비된 회전축을 포함하는 제1 회전체와, 상기 회전축에 연결수단을 통해 반대방향으로 회전되게 구비된 회전 브라켓과 이 회전 브라켓의 둘레에 구비되어 외력을 통해 역방향으로 회전되는 제2 회전날개를 포함하는 제2 회전체와, 상기 제1,2 회전체의 사이에 구비되어 상기 제1,2 회전날개의 반대회전을 통해 기전력을 발생시키는 발전기를 포함함을 특징으로 한다.

풍력, 회전체, 발전기

Description

풍력 발전기{Aerogenerator}

도 1은 본 고안에 따른 풍력 발전기를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 도 1의 B-B선 단면도.

도 4는 도 2의 C부 확대도.

도 5는 본 고안에 따른 발전기의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

도 6은 도 5의 D부 확대도.

도 7은 종래의 풍력 발전기를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 회전축

11 : 회전 브라켓

111 : 베어링

12 : 브러쉬부

2 : 제1 회전체

21 : 제1 회전날개

211 : 홈부, 212: 주 날개부, 213 : 절곡 날개부

22 : 통공

221 : 연결대

3 : 제2 회전체

31 : 제2 회전날개

311 : 홈부, 312 : 주 날개부, 313 : 경사 날개부

32 : 통공

321 : 연결대

4 : 발전기

41 : 회전자

411 : 코일, 412 : 전력선, 413 : 원형 권선체, 414 : 링형 권선체

42 : 고정자

421 : 자석, 422 : 함몰홈, 423 : 중공부, 424 : 개방부, 425 : 원통 링, 426 : 둘레판, 427 : 제1 반원통관, 428 : 제2 반원통관

5 : 가이드링

6 : 롤러부

61 : 롤러

7 : 볼트축

본 고안은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동일한 외력에 대해 회전날개가 서로 반대방향으로 회전되어 발전효율을 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 7은 종래의 풍력 발전기를 나타낸 도면으로서, 종래의 풍력 발전기는 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 회전축(100)과, 상기 회전축(100)의 외측 둘레에 돌출 구비되어 있는 연결대(101)를 통해 연결되어 풍력에 의해 회전하게 되는 다수의 회전날개(200)와, 상기 회전축(100)에 구비되어 기전력을 발생시키는 발전기(300)로 구성되는 것이다.

특히 상기 회전날개(200)들은 풍력을 수용할 수 있도록 반원형상의 홈부를 포함하는 수직판으로 구성되는 것이다.

즉 풍력에 의해 상기 회전축에 연결 구비된 다수의 회전날개가 회전하게 되면 발전기에 의해 발전이 이루어지는 것이다.

한편, 상기 발전기는 상기 회전축에 연결되어 회전축에 의해 회전하며 다수로 권선되어 있는 코일을 포함하는 회전자와, 상기 회전자의 외측 둘레에 구비되며 내측에 설치된 자석을 포함하는 고정자로 구성됨을 특징으로 한다.

즉 외력에 의해 회전축이 회전하게 되면, 회전축에 연결된 회전자가 회전하게 되고 상기 고정자는 정지된 상태를 유지하게 되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 종래의 풍력 발전기는 고정자가 정지되어 있는 상태에서 상기 회전자만 회전에 의한 유도전기가 발생되어 발전을 하게 됨으로써 발전효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 동일한 외력에 대해 회전날개가 서로 반대방향으로 회전되어 발전효율을 높일 수 있는 풍력 발전기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 발전기는, 둘레에 외력을 통해 정방향으로 회전되는 제1 회전날개가 구비된 회전축을 포함하는 제1 회전체와, 상기 회전축에 연결수단을 통해 반대방향으로 회전되게 구비된 회전 브라켓과 이 회전 브라켓의 둘레에 구비되어 외력을 통해 역방향으로 회전되는 제2 회전날개를 포함하는 제2 회전체와, 상기 제1,2 회전체의 사이에 구비되어 상기 제1,2 회전날개의 반대회전을 통해 기전력을 발생시키는 발전기를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 풍력 발전기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B선 단면도이고, 도 4는 도 2의 C부 확대도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 풍력 발전기는 둘레에 외력을 통해 정방향으로 회전되는 제1 회전날개(21)가 구비된 회전축(1)을 포함하는 제1 회전체(2)와, 상기 회전축(1)에 연결수단을 통해 반대방향으로 회전되게 구비된 회전 브라켓(11)과 이 회전 브라켓(11)의 둘레에는 상기 제1 회전날개(21)의 사이 간격을 두고 구비되어 있으며 외력을 통해 역방향으로 회전되는 제2 회전날개(31)를 포함하는 제2 회전체(3)와, 상기 제1,2 회전체(2,3)의 사이에 구비되어 상기 제1,2 회전날개(21,31)의 반대회전을 통해 기전력을 발생시키는 발전기(4)를 포함함을 특징으로 한다.

특히 상기 연결수단은 상기 회전축(1)의 외측 둘레에 구비되어 회전축(1)의 회전에 따른 마찰을 방지하게 되는 베어링(111)으로 구성되는 것이다.

그리고, 상기 발전기(4)는 상기 회전축(1)에 연결되어 회전축(1)에 의해 회전되며 다수로 권선되어 있는 코일(411)을 포함하는 회전자(41)와, 상기 회전자(41)의 외측 둘레에 구비되며 내측에 설치된 자석(421)을 포함하는 고정자(42)로 구성되는 것이다.

또한 상기 고정자(42)는 외부로부터 인가되는 발전수단을 통해 회전되는 제2 회전날개(31)와 접합되며, 상기 제2 회전체(3)의 내측 둘레에 구비되어 있으며 내,외측벽에는 다수의 자석(421)들이 구비되어 사이 공간에서 자기장을 형성하는 함몰홈(422)을 포함하는 것이다.

아울러 상기 회전자(41)는 상기 제1 회전체(2)의 내측 둘레에 구비되어 상기 함몰홈(422)의 내부인 상기 자석(421)들 사이에 내,외측 공간을 두고 구비되며 전 력선(412)이 인출되는 원형 권선체(413)를 포함하는 것이다.

특히, 상기 발전수단은 바람인 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고 상기 회전축(1)은 외부 전력선이 통과할 수 있도록 중앙이 관통되는 관체로 구성되며, 상기 회전축(1)의 하부에는 상기 회전자(41)를 통해 기전력을 인가받게 되는 브러쉬부(12)가 구비되어 있는 것이다.

또한, 상기 제1 회전체(2)와 제1 회전날개(21)의 접합과 상기 제2 회전체(3)와 제2 회전날개(31)의 접합은 용접을 통해 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1,2 회전체(2,3) 사이에는 하나의 회전날개 내측 둘레에 구비되는 가이드링(5)과, 상기 다른 회전날개에 구비되어 상기 가이드링(5)을 타고 이동되어 제1,2 회전날개(21,31)의 회전을 안내하는 다수의 롤러(61)로 구성된 롤러부(6)가 더 구비되는 것이다.

특히 상기 제1,2 회전체(2,3)의 중앙에는 외부의 바람이 통과하도록 통공(22,32)이 구비되어 있으며, 상기 통공(22,32)에는 다수의 연결대(221,321)가 구비되어 있는 것이다.

그리고 상기 각 제1 회전날개(21)와 제2 회전날개(31)는 방사형으로 구비된 다수의 날개들로 구성되는 것이다.

또한 상기 제1 회전날개(21)를 구성하는 날개들과 제2 회전날개(31)를 구성하는 날개들은 동일방향으로 인가되는 외력에 대해 서로 반대방향으로 회전될 수 있도록 상호 반대방향으로 경사지게 구비되는 것이다.

아울러 상기 제1 회전날개(21)를 구성하는 각 날개의 단부 일측에는 바람과 충돌되어 회전력을 발생시키는 홈부(211)가 구비되며, 상기 제2 회전날개(31)를 구성하는 각 날개의 단부 타측에도 회전력을 발생시키는 홈부(311)가 구비되는 것이다.

특히 상기 홈부(211,311)는 반원형으로 구성되며 상기 홈부(211,311)를 통해 양력이 발생하게 되는 것이다.

한편, 상기 제1 회전날개(21)는 회전축(1)에 대하여 직각으로 돌출되는 주 날개부(212)와 이 주 날개부(212)로부터 후방으로 절곡되는 절곡 날개부(213)로 구성되는 것이다.

또한 상기 제2 회전날개(31)는 회전축(1)에 대하여 직각으로 돌출되는 주 날개부(312)와 이 주 날개부(312)로부터 후방으로 절곡되어 경사지게 돌출되는 경사 날개부(313)로 구성되는 것이다.

따라서 상기 제1,2 회전날개(21,31)의 회전시 서로 부딪치게 되는 현상을 방지하여 서로 반대방향으로 회전이 원활하게 이루어지는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 풍력 발전기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 외부의 바람이 풍력 발전기에 인가되게 되면, 제1 회전날개(21)에 충돌되면서 상기 제1 회전날개(21)가 정방향으로 회전하게 된다. 이때 상기 제1 회전날개(21)에 구비된 홈부(211)를 통해 회전력이 발생되어 회전하게 된다.

특히 상기 제1 회전날개(21)가 정방향으로 회전되면서 상기 제1 회전날 개(21)와 접합된 회전자(41)도 동일 방향으로 회전하게 된다.

반대로, 상기 제1 회전날개(21)와 이격 설치되어 외력에 의해 제2 회전날개(31)가 역방향으로 회전하게 된다.

즉 상기 제2 회전날개(31)가 상기 제1 회전날개(21)에 대해 반대방향으로 회전될 수 있도록 상기 제2 회전날개(31)의 단부 타측에 구비된 홈부(311)를 통해 회전된다.

이때 상기 제2 회전날개(31)의 회전과 동시에 제2 회전날개(31)에 접합된 고정자(42)도 동일 방향으로 회전하게 된다.

따라서 바람의 진행방향에 대해 서로 반대방향으로 회전되는 제1,2 회전날개(21,31)와 접합된 상기 고정자(42)와 회전자(41)도 서로 반대방향으로 회전되게 됨으로써 발전효율을 높일 수 있는 것이다.

한편, 도 5는 본 고안에 따른 발전기의 다른 실시예를 나타낸 단면도이며, 도 6은 도 5의 D부 확대도이다.

이에, 본 고안에 따른 다른 실시예의 발전기는, 고정자 및 회전자를 제외한 타 구성은 상기 일 실시예의 구성과 동일함을 전제한다.

따라서 본 고안의 다른 실시예의 발전기를 구성하는 상기 발전기(4)는 회전축(1)에 연결되어 회전축(1)에 의해 회전되며 다수로 권선되어 있는 코일(411)을 포함하는 회전자(41)와, 상기 회전자(41)의 외측 둘레에 구비되며 내측에 설치된 자석(421)을 포함하는 고정자(42)로 구성되는 것이다.

그리고 상기 고정자(42)는 외부로부터 인가되는 발전수단을 통해 회전되는 제2 회전날개(31)와 접합되며, 상기 제2 회전체(3)의 내측 둘레에 구비되어 있으며 내부의 둘레면에 다수의 자석(421)들이 구비되어 중공부(423)를 형성하고 안쪽 둘레에 개방부(424)를 형성하는 원통 링(425)을 포함하는 것이다.

또한 상기 회전자(41)는 상기 제1 회전체(2)의 내측 둘레에 구비되어 상기 개방부(424)를 관통하여 상기 중공부(423)의 내부에 삽입되어 있고 전력선(412)이 인출되는 링형 권선체(414)를 포함하는 것이다.

특히 상기 고정자(42)의 구성인 제2 회전체(3)의 일측에는 둘레판(426)이 더 구비되어 있으며, 상기 원통 링(425)은 상기 둘레판(426)의 일측에 고정되는 제1 반원통관(427)과, 상기 제1 반원통관(427)에 서로 마주보게 구비되는 재2 반원통관(428)으로 구성되어 상호 볼트로 체결되는 것이다.

아울러 회전자(41)의 구성인 제1 회전체(2)에 구비된 가이드링(5)에 볼트축(7)이 구비되어 상기 개방부(424)를 관통하여 상기 링형 권선체(414)에 연결되는 것이다.

그러므로 상기 고정자(42)와 회전자(41)가 서로 반대방향으로 회전하면서 회전수를 2배로 증가시킴으로써 출력성능을 높일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 풍력 발전기는 동일한 외력에 대해 회전날개가 서로 반대방향으로 회전되어 발전효율을 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 자 명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (7)

1. 둘레에 외력을 통해 정방향으로 회전되는 제1 회전날개(21)가 구비된 회전축(1)을 포함하는 제1 회전체(2)와,

   상기 회전축(1)에 연결수단을 통해 반대방향으로 회전되게 구비된 회전 브라켓(11)과 이 회전 브라켓(11)의 둘레에 구비되어 외력을 통해 역방향으로 회전되는 제2 회전날개(31)를 포함하는 제2 회전체(3)와,

   상기 제1,2 회전체(2,3)의 사이에 구비되어 상기 제1,2 회전날개(21,31)의 반대회전을 통해 기전력을 발생시키는 발전기(4)를 포함함을 특징으로 하는 풍력 발전기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 발전기(4)는,

   상기 회전축(1)에 연결되어 회전축(1)에 의해 회전되며 다수로 권선되어 있는 코일(411)을 포함하는 회전자(41)와, 상기 회전자(41)의 외측 둘레에 구비되며 내측에 설치된 자석(421)을 포함하는 고정자(42)로 구성되며;

   상기 고정자(42)는 외부로부터 인가되는 발전수단을 통해 회전되는 제2 회전날개(31)와 접합되며, 상기 제2 회전체(3)의 내측 둘레에 구비되어 있으며 내,외측벽에는 다수의 자석(421)들이 구비되어 사이 공간에서 자기장을 형성하는 함몰홈(422)을 포함하며;

   상기 회전자(41)는 상기 제1 회전체(2)의 내측 둘레에 구비되어 상기 함몰 홈(422)의 내부인 상기 자석(421)들 사이에 내,외측 공간을 두고 구비되며 전력선(412)이 인출되는 원형 권선체(413)를 포함함을 특징으로 하는 풍력 발전기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 발전기(4)는,

   상기 회전축(1)에 연결되어 회전축(1)에 의해 회전되며 다수로 권선되어 있는 코일(411)을 포함하는 회전자(41)와, 상기 회전자(41)의 외측 둘레에 구비되며 내측에 설치된 자석(421)을 포함하는 고정자(42)로 구성되며;

   상기 고정자(42)는 외부로부터 인가되는 발전수단을 통해 회전되는 제2 회전날개(31)와 접합되며, 상기 제2 회전체(3)의 내측 둘레에 구비되어 있으며 내부의 둘레면에 다수의 자석(421)들이 구비되어 중공부(423)를 형성하고 안쪽 둘레에 개방부(424)를 형성하는 원통 링(425)을 포함하며;

   상기 회전자(41)는 상기 제1 회전체(2)의 내측 둘레에 구비되어 상기 개방부(424)를 관통하여 상기 중공부(423)의 내부에 삽입되어 있고 전력선(412)이 인출되는 링형 권선체(414)를 포함함을 특징으로 하는 풍력 발전기.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제1,2 회전체(2,3) 사이에는,

   하나의 회전날개 내측 둘레에 구비되는 가이드링(5)과,

   상기 다른 회전날개에 구비되어 상기 가이드링(5)을 타고 이동되어 제1,2 회전날개(21,31)의 회전을 안내하는 다수의 롤러(61)로 구성된 롤러부(6)가 더 구비됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 각 제1 회전날개(21)와 제2 회전날개(31)는 방사형으로 구비된 다수의 날개들로 구성되고,

   상기 제1 회전날개(21)를 구성하는 날개들과 제2 회전날개(31)를 구성하는 날개들은 동일방향으로 인가되는 외력에 대해 서로 반대방향으로 회전될 수 있도록 상호 반대방향으로 경사지게 구비됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 제1 회전날개(21)를 구성하는 각 날개의 단부 일측에는 바람과 충돌되어 회전력을 발생시키는 홈부(211)가 구비되며,

   상기 제2 회전날개(31)를 구성하는 각 날개의 단부 타측에도 회전력을 발생시키는 홈부(311)가 구비됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제1 회전날개(21)는 회전축(1)에 대하여 직각으로 돌출되는 주 날개부(212)와 이 주 날개부(212)로부터 후방으로 절곡되는 절곡 날개부(213)로 구성되며,

   상기 제2 회전날개(31)는 회전축(1)에 대하여 직각으로 돌출되는 주 날개부(312)와 이 주 날개부(312)로부터 후방으로 절곡되어 경사지게 돌출되는 경사 날개부(313)로 구성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.

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