KR20060107117A - 터보 풍력 발전모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전장치를 구성하는 터보 회전체의 구조적인 결합이 용이한 동시에 유속의 흐름에 의한 터보회전면을 가지는 풍력 발전모터를 제공하고자 하는 것으로, 내부에 나선이 형성되고, 상부에 볼베어링에 결합되는 돌출부가 일체로 형성되어 상기 발전장치의 상하에 결합되는 결합체와, 바람의 저항을 배제하기 위하여 대형 원형판으로 형성된 대유도판과, 상기 대유도판의 대향면에 설치되고, 바람의 유속이 빠르게 소형 원형판으로 형성된 소유도판과, 상기 대유도판 및 소유도판에 일체로 연결되고, 상하에 형성된 원형의 볼 베어링부로 구성되어 상기 결합체의 나선을 통하여 상기 발전장치에 체결되는 터보 회전체를 구비한 것이다.

풍력발전, 날개편, 바람마개편, 회전부재, 터보 회전체, 결합체, 대유도판, 소유도판

Description

터보 풍력 발전모터 { Turbo motor for driving wind power }

도 1는 풍력 발전모터가 사용하는 일실시예를 나타낸 사시도,

도 2a는 풍력 발전모터에 사용되는 회전부재를 나타낸 단면도,

도 2b는 풍력 발전모터에 사용되는 다른 실시예인 회전부재를 나타낸 단면도,

도 2c는 풍력 발전모터에 사용되는 다른 실시예인 회전부재를 나타낸 단면도,

도 3는 풍력 발전모터에 사용되는 회전부재가 결합된 발전장치를 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명의 터보 풍력 발전모터에 사용되는 터보 회전체의 사시도,

도 5a는 본 발명의 터보 풍력 발전모터에 사용되는 터보 회전체가 결합된 상태를 나타내는 단면도,

도 5b는 본 발명의 터보 풍력 발전모터와 터보 회전체를 결합시키는 결합체를 나타낸 단면도,

도 5c는 본 발명의 터보 풍력 발전모터에 사용되는 터보 회전체가 결합된 상태를 나타내는 평면도,

도 6는 본 발명의 터보 풍력 발전모터의 일실시예를 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

20 : 터보 회전체 21 : 대유도판

22 :소유도판 23 : 볼 베어링부

30 :결합체 31, 33 :나선

A : 무저항면 B :터보회전면

본 발명은 바람의 힘으로 발생된 전기 발생시키는 풍력 발전모터에 관한 것으로 터보 회전체에 의하여 회전부재가 보다 효율적으로 회전할 수 있게 한 터보 풍력 발전모터에 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.

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

따라서 풍력발전 시스템의 경우에 바람을 보다 효율적으로 이용하기 위하여는 발전장치를 구성하는 회전체의 구조적인 결합이 용이하여야 하며, 풍력모터를 이루는 회전부재가 효율적으로 회전할 수 있는 구조가 요구되는 것이었다.

즉, 회전부재를 고속으로 회전시키기 위하여는 바람을 보다 효율적으로 사용하기 위한 날개편의 개량이 요구되며, 이와같은 날개편의 개량에 의하여 어느정도의 회전체의 회전속도를 개선시킬 수가 있으나, 날개편의 개량에는 한계가 있어 근본적으로 회전부재의 개량이 요구되는 것이었다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로,

본 발명의 목적은 발전장치를 구성하는 터보 회전체의 구조적인 결합이 용이한 동시에 유속의 흐름에 의한 터보회전면을 가지는 풍력 발전모터를 제공하고자 하는 것이다.

다른 목적은 기존의 발전장치를 그대로 사용하고, 결합체를 터보 회전체가 결합하게 하여 고속의 회전력을 얻을 수 있는 터보 풍력 발전모터를 제공하고자 하는 것이다.

이와같은 목적은 날개편이 원통체를 중심으로 일정간격 배치되고, 그 날개편의 상하에 고정되는 바람마개판과, 상기 다수개의 날개편 및 바람마개편으로 이루어지는 다수개의 회전부재와, 상기 회전부재들을 상하로 끼워 맞춤시켜 결합된 발전장치로 구성되어 풍력에 의하여 내부발전을 하는 풍력발전시스템에 있어서,

내부에 나선이 형성되고, 상부에 볼베어링부에 결합되는 돌출부가 일체로 형성되어 상기 발전장치의 상하에 결합되는 결합체와, 바람의 저항을 배제하기 위하여 대형 원형판으로 형성된 대유도판과, 상기 대유도판의 대향면에 설치되고, 바람의 유속이 빠르게 소형 원형판으로 형성된 소유도판과, 상기 대유도판 및 소유도판에 일체로 연결되고, 상하에 형성된 원형의 볼 베어링부로 구성되어 상기 결합체의 나선을 통하여 상기 발전장치에 체결되는 터보 회전체를 구비하여 달성될 수가 있다.

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 인덕턴스 코일을 통하여 출력하게 되고, 이 기전력으로 전력을 발생시키게 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 점등할 수 있게 높게 고정되어 있으며, 상기 고정틀 (17)의 하부측 외등 (5)은 사람이 통행하는 인도측을 점등할 수 있게 고정되어 있다.

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

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

이와같이 구성된 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.

그리고 회전력에 의하여 내부의 회전자가 회전하면, 내부의 회전자와 고정자사이의 유도 기전력에 의하여 전기가 발생한다.

상기와 같이 풍력발전 모터를 구동하여 전력을 생산하는 전기 및 전자기기를 구동시키는 경우 상기 원통체로 구성된 발전장치 (10)의 회전력에 의하여 발생하는 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 구조가 요구된다.

도 2는 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 2a와 같이, 회전부재 (15)는 중앙에 원통체 (16)가 형성되고, 이 원통체 (16)의 주위 360도 방향으로 일정간격을 두고 다수개의 날개편 (11)이 형성되게 구성되어 있다.

이와같은 구조의 날개편 (11)은 날개의 전체 길이를 중심으로 한쪽은 원호의 1/4의 곡선을 이루고 다른쪽은 보다 완만한 완곡선을 이루게 하여 반곡선형이 형성된 날개편 (11)을 이루고 있다.

따라서 바람이 부는 경우에 완만한 완곡선을 이루는 면에 의하여 유속이 빠르게 하여 회전속도를 높일 수 있게 하고 있으며, 원호의 1/4의 곡선을 이루는 면 에서 면적이 크게 형성되게 하여 들어온 바람을 많이 포집할 수 있게 하여 에너지 전달력을 크게할 수 있도록 하여 결국 발전장치를 이루는 원통체의 회전력을 증가시킬 수 가 있다.

도 2b는 풍력 발전모터에 사용되는 다른 실시예인 회전부재를 나타낸 단면도로서, 여기서 날개편 (11)은, 날개의 전체 길이를 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 2c는 풍력 발전모터에 사용되는 다른 실시예인 회전부재를 나타내고 있는 것으로, 여기서 날개편 (11)은 일정한 선으로 이루어진 직선이 되게 형성하고 있는 것으로 내부가 삼각형 형상이 되므로 적은 유속에서도 신속히 반응하여 회전부재가 회전할 수 있는 이점이 있어 저용량의 발전장치에 적용하는 경우에 유리한 이점이 있다.

이와같이 다수개 형성된 날개편 (11)으로 도 3과같은 회전부재 (15)가 완성되고, 상기 날개편 (11)이 원통체 (16)를 중심으로 일정간격 배치된후 그 날개편 (11)의 상하에 고정되는 바람마개판 (12)을 형성하여 원통체(16)와 일체가 되게 형성되고, 다수개의 회전부재 (15)들이 결합되어 우측의 발전장치 (10)를 이루게 된다. 내부에 장착되는 회전자 및 고정자의 구성은 일반적인 발전장치의 구조와 동일하다.

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

이와같이 날개편의 구조를 변경하여 바람을 어느정도 효율적으로 사용할 수 있지만, 날개편의 구조의 변경에 따른 한계가 있어 보다 풍력을 효율적으로 사용할 수는 없었다.

도 4는 본 발명의 터보 풍력 발전모터에 사용되는 터보 회전체의 사시도이다.

이와같은 터보 회전체 (20)를 상기 회전부재 (15)에 결합시킴으로써 날개편 (11)의 한계를 극복하여 바람을 효율적으로 얻을 수 가 있다.

터보 회전체 (20)는 바람의 저항을 배제하기 위하여 대형 원형판으로 형성된 대유도판 (21)과, 상기 대유도판 (21)의 대향면에 설치되고, 바람의 유속이 빠르게 소형 원형판으로 형성된 소유도판 (22)으로 구성되어 있다.

상기 대유도판 (21)과 소유도판 (22)은 상하에 형성된 원형형상의 볼 베어링부 (23)를 통하여 일체로 형성되어 있다.

도 5a는 본 발명의 터보 풍력 발전모터에 사용되는 터보 회전체 (20)가 발전장치 (10)(도 3도참조)에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.

발전장치 (10)의 상하부에는 결합을 위한 나사선 (33)이 형성되어 있고, 이 나사선 (33)과 결합체 (30)의 나사선 (31)이 나사 맞춤하여 결합된 상태에서 본 발명의 터보 회전체 (20)를 끼워 고정하게 된다. 상기 결합체 (30)는 도 5b와 같이 구성되어 있다.

도 5b는 본 발명의 터보 풍력 발전모터와 터보 회전체를 결합시키는 결합체를 나타낸 단면도이다.

결합체 (30)의 내부에는 암나사인 나선 (31)이 형성되어 있고, 상부에 돌출부 (32)를 가지고 있어 이 돌출부 (2)의 측면에 후술하는 볼 베어링부 (23)가 결합되게 된다.

이와같이 구성된 본 발명의 결합상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와같이 도 2에 나타낸 날개편 (11)을 가진 회전부재 (15)가 결합되어 도 3과 같은 발전장치 (10)를 구성하게 되며, 이와같은 발전장치 (10)에 터보 회전체 (20)를 결합시켜 터보 풍력 발전모터를 완성하게 된다.

이때 도 5b와 같은 결합체 (30)를 사용하여 상기 발전장치 (10)와 터보 회전체 (20)를 결합하게 되는 것으로, 도 5a와 같이 발전장치 (10)의 상하부에 형성된 나사 (33)와 결합체 (30)의 나사선 (31)을 나사 맞춤하면서 그 위에 터보 회전체 (20)의 볼 베어링부 (23)를 삽입시켜 고정한다.

이때 결합체 (30)가 회전하면서 나사 맞춤 되면서 상승하여 결합체 (30)의 돌출부 (32)의 측면에 볼 베어링부 (23)가 끼워 맞춤 되면서 결합되면, 도 6와 같이 터보 회전체 (20)가 결합된 터보 풍력 발전모터 (100)가 완성하게 된다.

도 5c는 상기와 같이 터보 회전체 (20)가 결합된 터보 풍력 발전모터를 위에서 본 평면도이다.

이와같이 구성된 본 발명에서 바람이 화살표 방향 (C)으로 불어오게 되면, 무저항면 (A)으로는 바람 자체의 풍속을 유지하면서 흐르게 되나 날개편 (11)에 의한 저항으로 발전장치 (10)가 회전을 하게 되므로 결과적으로 터보 회전체 (20)의 대유도판 (21)으로 형성되는 무저항면 (A)으로는 바람이 없는 상태가 되며, 상기 대유도판 (21)의 대항면에 형성된 소유도판 (22)의 터보회전면 (B)에는 유속이 증가하여 날개편 (11)이 더욱 빠른 회전을 하게 된다.

즉, 날개편 (11)은 바람을 안고 회전하면서 소유도판 (22)내에서 회전하는 바람은 밖으로 나기지 못하여 풍속이 증가되어 회전부재 (15)를 고속으로 회전시키게 된다.

특히 터보 회전체 (20)의 대유도판 (21) 및 소유도판 (22)의 위치가 바람이 부는 방향과 반대가 되는 경우에 (도5c와 상이한 경우)는, 대유도판 (21)에 소 유도판 (22)보다 바람을 많이 받기 때문에 상기와 같이 고속회전을 하면서 대유도판 (21)이 서서히 회전을 하여 도 5c와 같은 상태를 유지하게 되면서 상기와 같이 대유도판 (21)에는 바람에 대한 무저항면 (A)을 형성하고, 소유도판 (22)은 바람에 의한 터보회전면 (B)을 형성하여 회전부재 (15)를 고속 회전시켜 발전장치 (10)가 보다 큰 전력을 발생하게 할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 기존의 발전장치를 그대로 사용하고, 결합체를 터보 회전체가 결합되게 하여 고속의 회전력을 얻을 수 있는 터보 풍력 발전모터를 제할 수가 있으며,

회전부재를 이루는 날개편의 구조를 개선하지 아니하여도, 대유도판 및 소유도판으로 구성되는 터보 회전체에 의하여 날개편을 지나는 유속의 흐름을 고 속으로 회전하여 발전장치에서 양호한 전력을 얻을 수 있는 효과가 있다.

따라서 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력 발전시스템에서 본 발명을 적용하는 경우에 더 효율적으로 전력을 생산할 수가 있다.

Claims (1)

1. 날개편 (11)이 원통체를 중심으로 일정간격 배치되고, 그 날개편 (11)의 상하에 고정되는 바람마개판 (12)과, 상기 다수개의 날개편 (11) 및 바람마개편 (12)으로 이루어지는 다수개의 회전부재 (15)와, 상기 회전부재 (15)들을 상하로 끼워 맞춤시켜 결합된 발전장치 (10)로 구성되어 풍력에 의하여 내부발전을 하는 풍력발전시스템에 있어서,

   내부에 나선 (31)이 형성되고, 상부에 볼베어링부 (23)에 결합되는 돌출부 (32)가 일체로 형성되어 상기 발전장치 (10)의 상하에 결합되는 결합체 (30)와,

   바람의 저항을 배제하기 위하여 대형 원형판으로 형성된 대유도판 (21)과,

   상기 대유도판 (21)의 대향면에 설치되고, 바람의 유속이 빠르게 소형 원형판으로 형성된 소유도판 (22)과,

   상기 대유도판 (21) 및 소유도판 (22)에 일체로 연결되고, 상하에 형성된 원형의 볼 베어링부 (23)로 구성되어 상기 결합체 (30)의 나선 (31)을 통하여 상기 발전장치 (10)에 체결되는 터보 회전체 (20)를 구비한 터보 풍력 발전모터

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