KR20060104558A - 풍력 발전모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전장치를 구성하는 회전체의 구조적인 결합이 용이하고, 회전부재가 효율적으로 바람을 이용할 수 있도록 날개의 구조를 개선한 풍력 발전모터를 제공하고자 하는 것으로,

풍력에 의하여 회전체를 회전시켜 내부에 연동된 회전자가 회전되게 구성하고, 상기 회전자에 대응하는 위치에 고정자가 구성되어 내부발전을 하는 풍력발전시스템에 있어서, 날개의 전체 길이를 중심으로 한쪽은 원호의 1/4의 곡선을 이루고 다른쪽은 보다 완만한 완곡선을 이루게 하여 반곡선형이 형성된 날개편과, 상기 날개편이 원통체를 중심으로 일정간격 배치되고, 그 날개편의 상하에 고정되는 바람마개판과, 상기 다수개의 날개편 및 바람마개편으로 이루어지며, 바람마개편의 상부에는 볼록결합편을, 하부에는 오목 결합편을 다수개 형성시킨 회전부재와, 상기 회전부재들을 상하로 끼워 맞춤시켜 결합된 발전장치를 구비하여 이루어진 것이다.

풍력발전, 날개편, 바람마개편, 회전부재, 볼록결합편, 오목결합편, 번곡선형 날개

Description

풍력 발전모터{Motor for driving wind power}

도 1는 본 발명의 풍력 발전모터가 사용하는 일실시예를 나타낸 사시도,

도 2a는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 회전부재를 나타낸 단면도,

도 2b는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 하나의 날개편을 나타낸 부분 단면도,

도 2c는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 회전부재를 나타낸 측면도,

도 2d는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 회전부재의 결합부재를 나타낸 단면도,

도 3a는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 다른 실시예인 회전부재를 나타낸 단면도,

도 3b는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 다른 실시예인 회전부재를 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 회전부재가 결합된 발전장치를 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 기초부 2 : 몸체

3 : 콘트롤부 4, 5 : 외등

10 : 발전장치 11 : 날개편

12 : 바람마개편 13 : 볼록결합편

14 : 오목결합편 15 : 회전부재

L : 길이 B : 완곡선

C : 곡선

본 발명은 바람의 힘으로 발생된 전기를 축전지에 충전한 후 사용하는 풍력 발전모터에 관한 것으로 바람을 받은 날개편 및 그 날개편으로 이루어지는 회전부재로 이루어지는 발전장치에 관한 것이다.

풍력 및 태양광 발전 시스템은 청정에너지로서 에너지 위기 이후 세계 각국에서 지속적인 기술 개발을 하고 있으며, 전 세계적으로 상용화가 활발하게 진행되고 있다.

그러나 종래의 발전시스템은 대체적으로 태양광을 이용한 시스템을 채택하고 있으나, 태양열을 이용하는 시스템의 경우에는 날씨변화에 따라 많은 영향을 받고 있기 때문에 효율적이지 못한 것이었다.

일예로서 풍력발전을 사용하는 가로등의 경우를 살펴보면, 특히 교각에 설치 되는 가로등의 경우에는 지면보다 높은 위치에 놓이게 되므로 풍력을 이용하는 것이 더 효율적이며, 우리나라와 같이 산악지형이 많은 지역의 경우도 풍력발전을 이용하여 가로등을 사용하는 것이 보다 효율적이다.

그러나 풍력발전 시스템의 경우에 바람을 보다 효율적으로 이용하기 위하여는 다음과 같은 여러 가지 문제점이 대두되는 것이었다.

(1) 발전장치를 구성하는 회전체의 구조적인 결합이 용이하여야 한다.

(2) 풍력모터를 이루는 회전부재가 효율적으로 바람을 이용할 수 있는 날개가 요구된다.

(3) 풍력의 대, 중, 소에 따라 반응속도 및 풍력량에 맞게 날개구조를 개선할 필요가 있다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로,

본 발명의 목적은 발전장치를 구성하는 회전체의 구조적인 결합이 용이한 풍력 발전모터를 제공하고자 하는 것이다.

다른 목적은 회전부재가 효율적으로 바람을 이용할 수 있도록 날개의 구조를 개선한 풍력 발전모터를 제공하고자 하는 것이다.

다른 목적은 풍력의 대, 중, 소에 따라 반응속도 및 풍력량에 맞게 날개구조를 개선할 수 있는 풍력 발전모터를 제공하고자 하는 것이다.

이와같은 목적은 풍력에 의하여 회전체를 회전시켜 내부에 연동된 회전자 가 회전되게 구성하고, 상기 회전자에 대응하는 위치에 고정자가 구성되어 내부발전을 하는 풍력발전시스템에 있어서, 날개의 전체 길이 (L)를 중심으로 한쪽은 원호의 1/4의 곡선을 이루고 다른쪽은 보다 완만한 완곡선을 이루게 하여 반곡선형이 형성된 날개편과, 상기 날개편이 원통체를 중심으로 일정간격 배치되고, 그 날개편의 상하에 고정되는 바람마개판과, 상기 다수개의 날개편 및 바람마개편으로 이루어지며, 바람마개편의 상부에는 볼록결합편을, 하부에는 오목 결합편을 다수개 형성시킨 회전부재와, 상기 회전부재들을 상하로 끼워 맞춤시켜 결합된 발전장치를 구비하여 이루어진다.

상기 날개편은, 날개의 전체 길이를 중심으로 양쪽의 원호가 동일한 곡선을 가지도록 하여 반원이 형성되게 구성하거나, 날개의 전체 길이를 중심으로 양쪽의 원호가 일정한 선으로 이루어진 직선이 형성되게 구성한 것을 특징으로 한다.

이를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1는 본 발명의 풍력 발전모터가 사용하는 일실시예를 나타낸 사시도로서, 설명을 위하여 풍력발전용 가로등에 대하여 기술하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 전기를 사용하는 모든 전기 및 전자기기에 적용 가능하다.

풍력발전을 사용하는 가로등 (30)은 상부에 센서 (S1)가 장착되어 있고, 그 하단에 발전장치 (10)를 가지고 있다.

이 발전장치 (10)는 원통체이며, 풍력을 사용하는 발전장치로서 내부에 회전자와 고정자가 구성되어 회전자의 자석에서 유기되는 유기 기전력이 고정자의 인덕 턴스 코일을 통하여 출력하게 되고, 이 기전력을 전력으로 사용하게 된다.

상기 풍력발전장치 (10)는 하나의 날개가 반호형상을 이루고 있고, 이 반호 형상의 날개가 원호 주위에 일정간격을 두고 다수개 고정되어 있다.

또한 가로등 몸체 (2)의 중간측에서 직삼각형 형상의 고정틀 (17)이 연결되어 몸체와 일체가 되게 용접되어 있다.

이 고정틀 (17)의 상부측의 외등 (4)은 자동차가 주행하는 도로측을 점등할수 있게 높게 고정되어 있으며, 상기 고정틀 (17)의 하부측 외등 (5)은 사람이 통행하는 인도측을 점등할수 있게 고정되어 있다.

또한 상기 발전장치 (10)의 출력은 내부선을 통하여 콘트롤부 (3)와 연결된후 축전지 (15)에 전원을 충전할수 있게 구성되어 있다.

미설명 부호인 기초부 (1)는 가로등을 바닥에 고정시 지면에 매설되는 부분으로 대개 콘크리트 구조물로 이루어져 있다.

도 1의 풍력발전을 사용하는 발전장치 (10)는 바람이 부는 경우 반호형상의 날개가 바람을 받아 회전하는 것으로 원호 주위에 일정간격을 두고 360도로 설치되어 있어 어느 쪽에서 라도 바람이 불더라도 회전을 하게 된다. 이와같이 회전력에 의하여 내부의 회전자가 회전하면, 내부의 회전자와 고정자사이의 유도 기전력에 의하여 전기가 발생하고 통상의 회로를 통하여 축전지 (15)에 충전함과 동시에 외등 (4)을 점등하게 된다.

이와같은 풍력발전 모터를 구동하여 전력을 발생하여 가로등이나 기타 기기를 구동시키는 경우 상기 원통체로 구성된 발전장치 (10)의 회전력에 의하여 발생 되는 전력이 양이 결정된다.

또한 발전장치를 구성하는 회전체의 구조적인 결합 및 분해가 용이하여야 만 설치기 쉽고, 고장발생시 신속히 대처할 수가 있다.

또한 풍력모터를 이루는 회전부재가 효율적으로 바람을 이용할 수 있는 날개가 요구되고, 풍력의 대, 중, 소에 따라 반응속도 및 풍력 량에 맞게 날개구조를 개선할 필요가 있다.

도 2는 본 발명의 풍력 발전모터에서 사용되는 날개편 및 회전부재를 나타내고 있는 것으로, 도 2a는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 회전부재를 나타내며,

도 2b는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 하나의 날개편을 나타내고, 도 2c는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 회전부재의 측면도를 나타내고 있다.

도 2a와같이, 회전부재 (15)는 중앙에 원통체 (16)가 형성되고, 이 원통체 (16)의 주위 360도 방향으로 일정간격을 두고 다수개의 날개편 (11)이 형성되게 구성한 것이다.

이 날개편 (11)은 도 2b와 같이 날개의 전체 길이 (L)를 중심으로 한쪽은 원호의 1/4의 곡선 (C)을 이루고 다른쪽은 보다 완만한 완곡선 (B)을 이루게 하여 반곡선형이 형성되게 구성한다.

이와같이 다수개 형성된 날개편 (11)으로 도 2c와 같은 회전부재 (15)가 완성되는 것으로, 상기 날개편 (11)이 원통체 (16)를 중심으로 일정간격 배치된후 그 날개편 (11)의 상하에 고정되는 바람마개판 (12)을 형성하여 원통체 (16)와 일 체가 되게 형성된다.

이 바람마개판 (12)은 도 2d와 같이 바람마개편 (12)의 상부에는 볼록결합편 (13)을, 하부에는 오목 결합편 (14)을 다수개 형성시킨후 상기 회전부재 (15)들을 상하로 끼워 맞춤시켜 결합된 도 4의 발전장치 (10)를 이루게 된다.

도 4는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 회전부재가 결합된 발전장치를 나타내고 있다.

이 발전장치 (10)는 상하에 바람마개편 (12)이 형성된 회전부재 (15)들을 상기 볼록결합편 (13)과 오목결합편 (14)이 끼워맞춤 고정되어 전체적인 발전장치 (10)를 이루고 있으며, 내부에 장착되는 회전자 및 고정자의 구성은 일반적인 발전장치의 구조와 동일하다.

이와같이 구성된 본 발명은 상술한 바와같이 원통체 (16)에 다수개의 날개편 (11)을 형성하고, 이 날개편의 상하에 바람마개편 (12)을 형성하여 하나의 회전부재 (15)을 구성하고 있으며, 이 회전부재들을 다수개 결합하여 발전장치를 이루고 있다. 여기서 날개편 (11)의 상하로 형성된 바람마개편 (12)은 바람이 날개편내에 모이게 하는 동시에 상하에 형성된 회전부재에 각 날개편 (11)들이 영향을 받는 것을 방지하고 있다.

따라서 날개편 (11)으로 바람이 부는 경우에 회전부재 (15)들이 같이 회전하게 되고,이에 따라 원통형의 발전장치 (10)가 회전하여 전기를 발전하게 된다.

특히 본 발명에서는 날개편 (11)의 형성시 날개의 전체 길이 (L)를 중심으로 한쪽은 원호의 1/4의 곡선 (C)을 이루고 다른쪽은 보다 완만한 완곡선 (B)을 이루게 하여 반곡선형이 형성된 날개편 (11)을 이루고 있다.

이는 바람이 부는 경우에 완만한 완곡선 (B)을 이루는 면에 의하여 유속이 빠르게 하여 회전속도를 높일 수 있게 하고 있으며, 원호의 1/4의 곡선 (C)을 이루는 곡선 (C)면에서 면적이 크게 형성되게 하여 들어온 바람을 많이 포집할 수 있게 하여 에너지 전달력을 크게할 수 있도록 하여 결국 발전장치 (10)을 이루는 원통체의 회전력을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 3a는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 다른 실시예인 회전부재를 나타낸 단면도로서, 여기서 날개편 (11)은, 날개의 전체 길이 (L)을 중심으로 양쪽의 원호가 동일한 곡선을 가지도록 하여 반원이 형성되게 구성하고 있다.

이와같은 반원이 되는 형상은 유속의 빠르기와 면적에서 상기 반곡선형 날개편보다는 유리하지 못하나, 중간 정도의 바람의 유속에도 반응이 신속하여 풍력에 따른 전력을 바로 생산할 수 있는 이점이 있다.

또한 도 3b는 본 발명의 풍력 발전모터에 사용되는 다른 실시예인 회전부재를 나타내고 있는 것으로, 여기서 날개편 (11)은 날개의 전체 길이 (L)를 중심으로 양쪽의 원호가 일정한 선으로 이루어진 직선이 되게 형성하고 있다.

여기서 날개편이 직선형을 이루고 있는 것은 내부가 삼각형 형상이 되므로 적은 유속에서도 신속히 반응하여 회전부재가 회전할수 있는 이점이 있어 저용량의 발전장치에 적용하는 경우에 유리한 이점이 있다.

이상에서와 같이 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력 발전모터는 태양이 없는 악천후와 같은 조건에도 전력을 공급할 수 있으며, 우리나라와 같이 산악지형이 많은 곳에서는 태양을 발전시스템보다 더 효율적으로 전력을 생산할 수가 있다.

특히 본 발명에서 회전부재가 다수개 결합되어 원통체인 발전장치를 구성하는 경우 볼록 및 오목 결합편을 상하로 끼워맞춰 결합 또는 분해할 수가 있어 손쉽게 발전장치를 설치할 수 있는 동시에 보수 공사시 편리한 효과가 있다.

또한 풍력의 크기에 따라 설치되는 발전모터의 크기 및 용량에 따라 풍력에 의한 반응속도 및 원하는 풍력 양에 따라 날개를 반곡선형, 반원형, 직선형으로 선택하여 회전부재를 구성할 수가 있어 여러 가지 풍력을 사용하는 시스템에 적용할 수가 있다.

본 발명의 실시예에서 풍력발전을 하여 구동되는 가로등에 대하여 기술하고 있으나, 이는 가로등에 한정되는 것이 아니고, 풍력을 이용하는 시스템에 그대로 적용할 수 가 있으며, 예를 들면, 터널, 가정용 전등, 무인등대 등과 같은 시스템에 그대로 적용할수 있으며, 이때에 동일한 효과를 얻을 수가 있다.

Claims (3)

1. 풍력에 의하여 회전체를 회전시켜 내부에 연동된 회전자가 회전되게 구성하고, 상기 회전자에 대응하는 위치에 고정자가 구성되어 내부발전을 하는 풍력발전시스템에 있어서,

   날개의 전체 길이 (L)를 중심으로 한쪽은 원호의 1/4의 곡선 (C)을 이루고 다른쪽은 보다 완만한 완곡선 (B)을 이루게 하여 반곡선형이 형성된 날개편 (11)과,

   상기 날개편 (11)이 원통체를 중심으로 일정간격 배치되고, 그 날개편 (11)의 상하에 고정되는 바람마개판 (12)과,

   상기 다수개의 날개편 (11) 및 바람마개편 (12)으로 이루어지며, 바람마개편 (12)의 상부에는 볼록결합편 (13)을, 하부에는 오목 결합편 (14)을 다수개 형성시킨 회전부재 (15)와, 상기 회전부재 (15)들을 상하로 끼워 맞춤시켜 결합된 발전장치 (10)를 구비한 풍력 발전모터
2. 제 1항에 있어서,

   상기 날개편 (11)은, 날개의 전체 길이 (L)을 중심으로 양쪽의 원호가 동일한 곡선을 가지도록 하여 반원이 형성되게 구성한 것을 특징으로 하는 풍력발전 모터
3. 제 1항에 있어서,

   상기 날개편 (11)은, 날개의 전체 길이 (L)를 중심으로 양쪽의 원호가 일정한 선으로 이루어진 직선이 형성되게 구성한 것을 특징으로 하는 풍력발전 모터

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