KR200440431Y1

KR200440431Y1 - 풍력 발전기

Info

Publication number: KR200440431Y1
Application number: KR2020070010301U
Authority: KR
Inventors: 후-창 리아오
Original assignee: 후-창 리아오
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-06-12
Also published as: KR20070001325U

Abstract

풍력 발전기는, 포스트, 상기 포스트에 장착되는 레일, 및 상기 포스트의 정상부에 회전 가능하게 장착되는 블레이드 어셈블리를 포함한다. 블레이드 어셈블리는 베이스 둘레에 반경방향으로 형성되는 복수의 블레이드를 포함한다. 각각의 블레이드는 통기공, 슬랫(slat), 및 복수의 릴리프 밸브를 포함한다. 슬랫은, 블레이드에 인가되는 풍력을 조절하도록, 통기공을 개폐하도록 제어 가능하게 장착된다. 릴리프 밸브는, 블레이드에 인가되는 풍력 저항을 방지하기 위해 블레이드를 관통하여 형성되는 밸브 구멍을 선택적으로 덮도록 피벗 가능하게 장착된다. 따라서 풍력 발전기는 파손 없이 난기류 및 약풍 모두에서 작동될 수 있다.

풍력 발전기, 포스트, 블레이드, 난기류, 강풍, 약풍, 릴리프 밸브

Description

풍력 발전기 {WIND GENERATOR}

도 1은 본 고안에 따른 풍력 발전기의 사시도이다.

도 2는 도 1의 풍력 발전기의 평면도이다.

도 3은 도 1의 풍력 발전기의 분해사시도이다.

도 4는 도 1의 풍력 발전기의 블레이드 어셈블리의 확대 분해사시도이다.

도 5는 도 1의 풍력 발전기의 블레이드 어셈블리의 확대 사시도이다.

도 6은 도 1의 풍력 발전기의 일부분의 측면도이다.

도 7은 도 5의 블레이드 어셈블리가 강풍에 의해 가압되는 것을 나타내는 측면도이다.

도 8은 도 5의 블레이드 어셈블리가 약풍에 의해 가압되는 것을 나타내는 측면도이다.

도 9는 도 5의 블레이드 어셈블리가 기류에 대항하여 이동하는 것을 나타내는 측면도이다.

본 고안은 발전기에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 난기류의 약풍에서도 작용하며, 강풍에서 파손되지 않는 풍력 터빈에 관한 것이다.

풍력 발전기는 바람으로부터 운동에너지를 전기로 변환시키는 기계이며 여러 환경에 알맞도록 다양한 유형으로 개발되었다.

풍력 발전기는 포스트, 블레이드 어셈블리, 및 발생기를 포함한다. 포스트는 수직으로 장착된다. 발생기는 포스트에 장착되어 전기를 발생시킨다. 블레이드 어셈블리는 발생기에 회전 가능하게 장착되어 바람에 의해 수평으로 회전됨으로써 발생기가 작동되도록 한다.

그러나 이러한 유형의 풍력 발전기는, 각각의 회전 시에 발생되는 맥동 토크의 악영향을 받으며 블레이드가 바람을 향해 회전될 때 형성되는 저항력에 의해 효율이 저하된다. 풍력 발전기는 또한 높은 위치에 장착되기에 부적절하며, 이것은 지면 근처의 약풍에서 작동되어야 함에 따라 불편하고 저효율의 에너지가 추출된다는 것을 의미한다.

이러한 단점을 해결하기 위해, 본 고안은 상기 문제점을 극복하는 풍력 발전기를 제공한다.

본 고안의 주 목적은, 어떠한 난기류 또는 약풍 조건에서도 작동될 수 있는 풍력 발전기를 제공하는 것이다.

다른 목적은, 풍력 발전기의 파손을 방지하기 위해, 블레이드 어셈블리의 블레이드에 대한 부하가 자동으로 평형화되는 블레이드 어셈블리를 가지는 풍력 발전기를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적, 장점, 및 특징은, 첨부도면을 참조한 이하의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1, 2, 3을 참조하면, 본 고안에 따른 풍력 발전기는, 포스트(30), 레일(20), 블레이드 어셈블리(30), 스테이(stay) 어셈블리(40), 발생기 어셈블리(60), 및 선택적으로 가속 모터(70)를 포함한다.

튜브형일 수 있는 포스트(10)는 건물, 지면 등의 표면에 고정되게 장착되며, 정상부, 및 포스트(10)의 정상부 근처에 직경 방향으로 직각으로 부착되는 2개 이상의 지지 바(11)를 갖는다.

레일(20)은 환형이며 포스트(10)의 지지 바(11)에 장착된다.

블레이드 어셈블리(30)는, 포스트(10)의 정상부에 회전 가능하게 장착되고, 포스트(10)에 대하여 회전되도록 바람에 의해 가압되며, 베이스(31), 베어링(32), 및 복수의 블레이드(33)를 갖는다.

도 6을 참조하면, 베이스(31)는 개방된 컨테이너이고, 원통형일 수 있으며, 저부 개구부(310)를 갖는다. 저부 개구부(310)는, 포스트(10)의 정상부 주위에 회전 가능하게 장착되고, 내측면, 및 저부 개구부(310)의 내측면 주위에 형성되는 복수의 내측 치열(311)을 갖는다.

베어링(32)은 베이스(31)의 저부 개구부 및 포스트(10)의 정상부에 장착되어 베이스(31)의 회전을 용이하게 한다.

도 5를 참조하면, 블레이드(33)는 베이스(31)로부터 반경방향으로 서로에 대 하여 소정의 각도로 돌출되며, 각각의 블레이드(33)는 제어 윙(34), 고정식 윙(35), 복수의 릴리프 밸브(36), 및 부하 평형기(50)를 갖는다. 바람직한 실시예는 4개의 블레이드(33)를 포함한다.

제어 윙(34)은 말단부, 러프(luff) 에지, 러프면, 리치면(leech surface), 복수의 통기공(340), 및 복수의 슬랫(slat)(341)을 갖는다. 통기공(340)은 제어 윙(34)을 관통하여 형성된다. 슬랫(341)은 러프면에 피벗 가능하게 장착되며, 대응되는 블레이드(33)의 저항을 조절하기 위해 통기공(340)에 대응되어 제어 가능하게 개폐된다. 각각의 슬랫(341)은 리치면, 및 슬랫(341)을 관통하여 형성되는 복수의 밸브 구멍(342)을 갖는다.

고정식 윙(35)은 제어 윙(34)의 러프 에지를 따라 소정의 각도로 장착되며, 말단부, 러프면, 리치면, 리치 에지, 복수의 밸브 구멍(350), 복수의 텔레스코픽 스트럿(351), 휠 브래킷(352), 및 휠(353)을 갖는다.

밸브 구멍(350)은 제2 리프(leaf)(35)를 관통하여 별도로 형성된다.

텔레스코픽 스트럿(351)은 고정식 윙(35)의 리치면에 피벗 가능하게 장착되며, 각각의 텔레스코픽 스트럿(351)은 대응되는 슬랫(341)에 연결되는 샤프트를 가지며 제어 윙(34)의 대응되는 통기공(340)의 대응되는 슬랫(421)을 제어 가능하게 개폐시킨다.

휠 브래킷(352)은 고정식 윙(35)의 말단부 근처의 리치 에지에 고정되게 장착되며 레일(20)과 대응된다. 휠(353)은 브래킷(352)에 회전 가능하게 장착되어 블레이드 어셈블리(30)의 회전을 용이하게 하고 안정화시킨다. 릴리프 밸브(36)는 슬랫(341) 및 고정식 윙(35)의 리치면에 피벗 가능하게 장착되며, 밸브 구멍(342, 350)과 대응되고 선택적으로 덮는다. 도 8 및 9를 참조하면, 풍향이 블레이드 어셈블리(30)의 회전과 상충되는 경우, 릴리프 밸브(36)는 슬랫(341) 및 고정식 윙(35)의 밸브 구멍(342, 350)을 개방시켜서 바람의 저항을 감소시킨다. 또는, 풍향이 블레이드 어셈블리(30)의 회전을 따르는 경우, 릴리프 밸브(36)는 슬랫(341)의 밸브 구멍(342, 350)을 폐쇄하여 블레이드(33)에 가해지는 풍력을 증대시킨다.

각각의 부하 평형기(50)는 센서(51) 및 트랙(52)을 포함하고, 각각의 대응되는 블레이드(33)에는 웨이트(521) 및 나선식 로드(522)가 장착된다.

센서(51)는 휠 브래킷(352)에 장착되어 휠(353)의 부하를 검출한다.

트랙(52)은 블레이드(33)의 고정식 윙(35)의 리치면에 고정되게 장착된다.

웨이트(521)는 트랙(520)에 이동 가능하게 장착된다. 나선식 로드(522)는 웨이트(521)를 관통하여 트랙(520)에 회전 가능하게 장착되며 센서(51)에 의해 회전이 제어됨으로써 트랙(520) 상의 웨이트(521)의 위치를 조정하여 모든 블레이드(33)의 휠(353) 상의 부하의 평형을 이룬다.

스테이 어셈블리(40)는 복수의 스트럿(41) 및 복수의 권양기(windlass)(42)를 포함한다.

스트럿(41)은 베이스(31)의 정상부에 고정되게 장착되어 정점을 형성한다. 권양기(42)는 스트럿(41)의 정점에 고정되게 장착되며 각각은 블레이드 어셈블리(30)의 블레이드(33)에 대응되고, 각각의 권양기(41)는 대응되는 블레이드(33)의 제어 윙(34)의 말단부에 연결되어 대응되는 블레이드를 제어 가능하게 견인하는 스트링(string)(420)을 갖는다. 따라서, 블레이드 어셈블리(30)의 블레이드(33)의 말단부는 휠(353) 상의 균등한 부하를 유지하도록 지지된다.

발생기 어셈블리(60)는 중계기(61), 발생기(62), 및 하나 이상의 전달관(63)을 포함한다. 중계기(61)는, 포스트(10)의 정상부 근처에서 포스트(10)에 고정되게 장착되며, 베이스(31)의 저부 개구부(310)의 내측 치열(311)과 맞물리고 블레이드 어셈블리(30)와 동시에 회전되어 바람으로부터 운동에너지를 취득하는 회전식 기어 휠(610)을 갖는다. 발생기는 포스트(10)에 고정되게 장착되며 운동에너지를 전기로 변환시킬 수 있다. 전달관(63)은 중계기(61)를 발생기(62)와 연결시키며 중계기(61)로부터 발생기(62)로 에너지를 전달하기 위해 유압을 이용할 수 있다.

가속 모터(70)는, 포스트(10)의 정상부 근처에 고정되게 장착되며, 베이스(31)의 저부 개구부(310)의 내측 치열(311)과 맞물려서 풍속이 지나치게 낮은 경우에 블레이드 어셈블리(30)의 회전을 보조하는 액티브 기어(71)를 갖는다.

따라서, 본 고안에 따른 풍력 발전기는, 각각의 회전 중에 생성되는 맥동 토크 및 블레이드(33)가 바람에 대하여 회전될 때 발생하는 저항에 의해 파손되는 위험이 작다. 풍력 발전기는 난기류의 강풍 또는 약풍에 의해 제 위치에서 안정적으로 작동되며 에너지 추출 효율이 높다.

이상, 본 고안의 여러 특징 및 장점을 그 구조와 기능에 대하여 상세히 설명하였으나, 상기 설명은 단지 예시적인 것이다. 본 고안의 범위 내에서 구성요소의 형상, 크기, 및 배치에 대하여 변경을 가함으로써, 본 고안의 청구범위에서 언급한 용어들의 일반적인 의미로 나타낸 범위를 만족시킬 수 있다.

본 고안에 의해, 임의의 난기류 또는 약풍 조건에서 작동될 수 있는 풍력 발전기가 제공된다. 또한, 풍력 발전기의 파손을 방지하기 위해, 블레이드 어셈블리의 블레이드에 대한 부하가 자동으로 평형화되는 블레이드 어셈블리를 가지는 풍력 발전기가 제공된다.

Claims

정상부, 및 상기 정상부 근처에 직경 방향으로 직각으로 부착되는 2개 이상의 지지 바를 가지는 포스트,

상기 포스트의 지지 바에 장착되는 환형의 레일,

상기 포스트의 정상부에 회전 가능하게 장착되는 블레이드 어셈블리로서, 상기 포스트의 정상부 둘레에 회전 가능하게 장착되는 저부 개구부를 가지는, 개방된 컨테이너 형태의 베이스, 상기 베이스의 저부 개구부 및 상기 포스트의 정상부에 장착되어 상기 베이스의 회전을 용이하게 하는 베어링, 및 상기 베이스로부터 반경방향으로 각도를 이루어 돌출되는 복수의 블레이드를 포함하는 블레이드 어셈블리,

상기 베이스의 정상부에 고정되게 장착되어 정점을 형성하는 복수의 스트럿, 및 상기 스트럿의 정점에 고정되게 장착되고 상기 블레이드 어셈블리의 복수의 블레이드와 대응되는 복수의 권양기를 포함하는 스테이(stay) 어셈블리, 및

상기 포스트의 정상부 근처에서 상기 포스트에 고정되게 장착되며, 상기 베이스의 저부 개구부의 내측 치열과 맞물리고 상기 블레이드 어셈블리와 동시에 회전되어 바람으로부터 운동에너지를 취득하도록 하는 회전식 기어 휠을 가지는 중계기, 상기 포스트에 고정되게 장착되며, 상기 운동에너지를 전기로 변환시킬 수 있는 발생기, 및 상기 중계기를 상기 발생기와 연결시키며, 변환을 위해 상기 운동에너지를 상기 중계기로부터 상기 발생기로 전달하는 하나 이상의 전달관을 포함하는 발생기 어셈블리

를 포함하고,

상기 베이스는 내측면, 및 상기 저부 개구부의 내측면 둘레에 형성되는 복수의 내측 치열을 가지며,

상기 복수의 블레이드는 각각 제어 윙, 상기 제어 윙의 러프 에지(luff edge)를 따라 장착되는 고정식 윙, 및 복수의 릴리프 밸브를 가지며,

상기 제어 윙은, 말단부, 러프 에지, 러프면(luff surface), 리치면(leech surface), 상기 제어 윙을 관통하여 형성되는 복수의 통기공, 상기 러프면에 피벗 가능하게 장착되어, 상기 통기공과 대응되어 상기 통기공을 리치면을 가지는 복수의 슬랫(slat), 및 상기 슬랫을 관통하여 형성되는 복수의 밸브 구멍을 갖고,

상기 고정식 윙은, 말단부, 러프면, 리치면, 리치 에지, 및 상기 고정식 윙을 관통하여 별도로 형성되는 복수의 밸브 구멍을 갖고,

상기 복수의 릴리프 밸브는 상기 슬랫의 리치면에 피벗 가능하게 장착되어, 상기 슬랫의 밸브 구멍과 상기 고정식 윙의 밸브 구멍을 선택적으로 대응하여 덮으며,

상기 복수의 권양기는 각각 대응되는 블레이드의 제어 윙의 말단부와 연결되어 상기 대응되는 블레이드를 제어 가능하게 견인하는 스트링(string)을 가지는

것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제1항에 있어서,

각각의 블레이드의 상기 고정식 윙은, 상기 복수의 슬랫과 대응하여 상기 고 정식 윙의 리치면에 피벗 가능하게 장착되는 복수의 텔레스코픽 스트럿을 더 포함하며, 각각의 상기 텔레스코픽 스트럿은 대응되는 슬랫에 연결되어 상기 대응되는 슬랫을 제어 가능하게 개폐하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제2항에 있어서,

각각의 블레이드의 상기 고정식 윙은,

상기 고정식 윙의 말단부 근처의 리치 에지에 고정되게 장착되며 상기 레일과 대응되는 휠 브래킷, 및

상기 블레이드 어셈블리의 회전을 용이하게 하고 안정화시키기 위해 상기 휠 브래킷에 회전 가능하게 장착되는 휠

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제3항에 있어서,

상기 블레이드의 휠 브래킷에 장착되어 상기 블레이드의 휠 상의 부하를 검출하는 센서,

상기 블레이드의 고정식 윙의 리치면에 고정되게 장착되는 트랙,

상기 트랙에 슬라이드 가능하게 장착되는 웨이트, 및

상기 웨이트를 관통하여 상기 트랙에 회전 가능하게 장착되며 상기 센서에 의해 회전이 제어됨으로써 상기 트랙 상의 웨이트의 위치를 조정하는 나선식 로드

를 구비하는 부하 평형기(load equalizer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하 는 풍력 발전기.
제1항에 있어서,

상기 포스트의 정상부 근처에 고정되게 장착되는 가속 모터를 더 포함하고, 상기 가속 모터는 상기 블레이드 어셈블리의 회전을 보조하기 위해 상기 베이스의 저부 개구부의 내측 치열과 맞물리는 액티브 기어(active gear)를 가지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제1항에 있어서,

상기 포스트는 튜브형인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제1항에 있어서,

상기 베이스는 원통형인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
제1항에 있어서,

상기 블레이드 어셈블리는 4개의 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.