KR20060092720A - 풍력 발전기용 풍차구조 - Google Patents

Abstract

바람에 의해 회전되는 풍차의 작동으로 발전을 행하는 풍력 발전기용 풍차구조가 개시된다.

종래에는 3개의 수풍날개를 가지는 하나의 풍차 또는 2개의 풍차를 결합하여 발전을 행함으로써 미풍일 경우에는 풍차의 회전이 원활하지 않게 되어 발전이 이루어지지 않게 되거나 풍차의 초기 회전시 작용하는 부하에 의해 풍차의 초기 회전 작동이 어렵고 구조가 복잡하게 되는 등의 문제점들이 있는데 이를 해결하기 위하여, 바람에 의해 회전되는 풍차가 결합된 회전축과, 이 회전축의 회전력을 증속시키는 증속기 및 상기 증속기에서 전달된 회전력에 의해 발전을 행하는 발전기를 구비한 풍력 발전기에 있어서, 상기 풍차(30)는, 회전축(40)의 선단에 고정되는 허브(31)와, 상기 허브(31)와 간격을 두고 설치된 프레임(32)과, 상기 허브(31)와 프레임(32)의 사이에 걸쳐서 일측으로 경사지게 고정된 복수 개의 수풍날개(33)를 포함하는 풍력 발전기용 풍차구조를 제공한다.

따라서 허브와 프레임의 사이에 고정된 복수 개의 수풍날개가 소정의 각도를 이루며 고정되어 미풍에도 풍차의 회전이 가능케 되어 발전이 용이하게 이루어지며 구조적으로 간단하고, 특히 미풍에도 풍차의 초기 회전이 용이하게 된다.

풍력발전기, 풍차, 수풍날개, 허브, 프레임

Description

풍력 발전기용 풍차구조{Structure of windmill for wind power generator}

도 1은 종래 풍력 발전기의 일례를 도시한 개략도.

도 2는 종래 풍력 발전기의 다른 예를 도시한 개략도.

도 3은 본 발명에 의한 풍력 발전기용 풍차구조를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 풍력 발전기용 풍차구조를 도시한 일부 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 풍력 발전기용 풍차구조를 도시한 일부 사시도.

도 6은 본 발명에 의한 풍차가 적용된 풍력 발전기를 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 풍차 31: 허브

32: 프레임 33: 수풍날개

40: 회전축

본 발명은 풍력 발전기용 풍차구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미풍에 도 회전이 가능하도록 하여 효율성을 더욱 향상시킬 수 있는 풍력 발전기용 풍차구조에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전기는 공기가 가진 운동 에너지를 공기 역학적 특성을 이용하여 풍차를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고, 이 기계적인 에너지를 이용하여 전기 에너지를 얻는 장치로서, 설치비용이 저렴하고 가정이나 지역단위로 개별적 발전을 하기 용이하므로 바닷가나 섬 또는 산간 지역 등 바람이 많이 부는 지역에 적용되고 있다.

그리고 풍력 발전기는 지면에 대한 회전축의 방향에 따라서 수평축 형태의 프로펠라형 풍차와 수직축 형태의 다리우스형 풍차가 사용되고 있으며, 풍력은 시간적 변동이 크므로 독립전원으로 사용되는 경우에는 축전지를 이용하여 충전하는 등의 저장장치나 다른 발전 방식과 조합하여 사용하는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.

종래에 이와 같은 풍력 발전기는 도 1에 도시한 바와 같이 타워(10)의 상측에는 나셀(11)이 회전 가능케 결합되고, 이 나셀(11)의 내측에는 증속기(12) 및 발전기(13)가 설치되며, 상기 증속기(12)에는 회전축(14)이 결합되고, 상기 회전축(14)의 선단에는 바람에 의해 회전되는 3개의 날개를 가지는 풍차(15)가 결합된 구성으로 이루어진다,

따라서 바람에 의해 풍차(15)가 회전하면 이와 결합된 회전축(14)이 함께 회전하게 되며, 상기 회전축(14)의 회전속도는 증속기(12)에서 증속된 후 발전기(13)로 전달되어 전기 에너지로 출력된 후 별도의 축전장치에 저장되어 필요시 전력을 공급하게 되는 것이다.

또한 도 2에 도시한 바와 같이 타워(20)의 상측에 회전 가능케 결합된 나셀(21)의 내측에는 선단에 3개의 날개를 가지는 풍차(15)를 회전 자유롭게 설치한 회전축(24)의 외측에 별도의 중공축(26)을 회전 가능케 결합하되, 상기 중공축(26)의 선단에도 3개의 날개를 가지는 풍차(25)가 결합되며, 상기 회전축(24) 및 중공축(26)에는 수직축(27)을 서로 치차에 의해 회전력이 전달되도록 결합하고, 상기 수직축(27)에는 증속기(22) 및 발전기(23)를 결합시킨 풍력 발전기도 제안되어 있다

그러나 이와 같은 종래의 풍력 발전기는 3개의 날개를 가지는 하나의 풍차 또는 2중으로 풍차가 결합됨에 따라 통상 바람의 세기가 큰 경우에는 풍차의 회전이 원활하게 이루어지는데 반하여 미풍일 경우에는 풍차의 회전이 원활하지 않게 되어 발전이 이루어지지 않게 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 풍차의 초기 회전시 작용하는 부하에 의해 풍차의 초기 회전 작동이 어렵고 장치가 복잡하게 된다고 하는 등의 문제점들이 내재되어 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 미풍에도 회전되어 발전이 가능하고 구조가 간단한 풍력 발전기용 풍차구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 미풍에도 초기 회전이 용이하게 이루어지는 풍력 발전기용 풍차구조를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 발전기용 풍차구조는, 바람에 의해 회전되는 풍차가 결합된 회전축과, 이 회전축의 회전력을 증속시키는 증속기 및 상기 증속기에서 전달된 회전력에 의해 발전을 행하는 발전기를 구비한 풍력 발전기에 있어서, 상기 풍차는, 회전축의 선단에 고정되는 허브와, 상기 허브와 간격을 두고 설치된 프레임과, 상기 허브와 프레임의 사이에 걸쳐서 일측으로 경사지게 고정된 복수 개의 수풍날개를 포함한다.

따라서 본 발명에 의하면, 허브와 프레임의 사이에 고정된 복수 개의 수풍날개가 소정의 각도를 이루며 고정되어 미풍에도 풍차의 회전이 가능케 되어 발전이 용이하게 이루어지며 구조적으로 간단하고, 특히 미풍에도 풍차의 초기 회전이 용이하게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 풍력 발전기용 풍차구조를 나타내는 사시도로서,

도면에서, 풍차(30)는 회전축(40)에 일체로 회전 가능케 결합된다.

상기 풍차(30)는 회전축(40)의 선단에 일체로 결합되는 허브(31)가 중앙에 형성되어 있고, 상기 허브(31)의 외측에는 링형상의 프레임(32)이 소정의 간격을 두고 위치되어 있으며, 상기 허브(31)와 프레임(32)에는 복수 개의 수풍날개(33)가 소정의 간격을 두고 고정 설치되어 있다.

상기 수풍날개(33)는 도 4에 도시한 바와 같이 일단이 허브(31)의 외측면에 일측으로 경사진 상태로 고정되고 타단은 도 5에 도시한 바와 같이 프레임(32)의 내측면에 역시 일측으로 경사진 상태로 고정 설치되어 있으며, 전체적으로 만곡진 형상을 이루면서 소정의 각도로 고정되어 있다.

상기 수풍날개(33)는 허브(31)에 경사지게 고정된 선단부의 길이가 프레임(32)의 내측면에 고정된 후단부의 길이보다 길게 형성됨이 바람직하다.

또한 상기 수풍날개(33)가 허브(31)에 고정된 선단부의 각도는 약 30~40°가 바람직하고, 바람직하게는 35°로 기울어짐이 더욱 바람직하며, 상기 수풍날개(33)가 프레임(32)의 내측면에 고정된 후단부의 각도는 20~30°가 바람직하고, 바람직하게는 22°로 기울어짐이 더욱 바람직하다.

그리고 상기 수풍날개(33)는 프레임(32)의 직경이 약 50cm일 경우 25개가 설치됨이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 풍력 발전기용 풍차구조는 도 6에 도시한 바와 같이 타워(10)의 상측에 나셀(11)이 설치되고, 이 나셀(11)의 내부에 회전 가능케 설치된 회전축(40)의 선단에 풍차(30)가 결합 고정된다.

상기 풍차(30)는 회전축(40)의 선단에 허브(31)가 고정됨에 따라 회전축(40)과 일체로 회전하게 된다.

그리고 상기회전축(40)에는 종래와 같이 증속기(12) 및 발전기(13)가 설치된다.

상기 증속기(12) 및 발전기(13)는 나셀(11)의 내부에 설치되거나 아니면 타 워(10)의 내부에 설치될 수 있음은 물론이다.

이렇게 설치된 풍차(30)는 미풍에도 회전됨으로써 발전을 행하게 된다.

즉, 상기 풍차(30)에 가해지는 바람은 1차적으로 수풍날개(33)에 부딪혀 풍차(30)를 회전시키고, 이 바람은 다시 수풍날개(33)의 선단 및 후단으로 이동되면서 프레임(32)의 내측에 부딪혀 더욱 회전력을 향상시키게 되는 것이다.

따라서 각각의 수풍날개(33)에 전달되는 바람이 각각 회전력을 전달함으로써 풍차(30)는 미풍에도 회전되어 회전축(40)을 회전시키게 되고, 상기 회전축(40)의 회전 작동에 의해 발생된 회전력은 증속기(12)에서 증속된 후 발전기(13)에서 발전이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 발전기(13)에서 발전된 전력은 별도의 축전장치에서 축전된 후 필요한 전기 시설 등으로 공급되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 의하면, 허브와 프레임의 사이에 만곡지게 형성된 복수 개의 수풍날개가 소정의 각도를 이루도록 고정되어 미풍에도 회전이 가능케 됨으로써 발전이 용이하게 이루어지며 구조적으로 간략화되고, 특히 미풍에도 풍차의 초기 회전이 용이하게 되는 등의 여러 가지 효과가 있다.

Claims (3)

1. 바람에 의해 회전되는 풍차가 결합된 회전축과, 이 회전축의 회전력을 증속시키는 증속기 및 상기 증속기에서 전달된 회전력에 의해 발전을 행하는 발전기를 구비한 풍력 발전기에 있어서,

   상기 풍차(30)는, 회전축(40)의 선단에 고정되는 허브(31)와, 상기 허브(31)와 간격을 두고 설치된 프레임(32)과, 상기 허브(31)와 프레임(32)의 사이에 걸쳐서 일측으로 경사지게 고정된 복수 개의 수풍날개(33)를 포함하는 풍력 발전기용 풍차구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 선단부보다 후단부가 크게 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 풍차구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 수풍날개(33)의 선단부가 허브(31)에 고정된 경사각도는 30~40°이고, 후단부가 프레임(32)에 고정된 각도는 20~30°인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 풍차구조.

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