KR20070096517A - Wind turbine, wind turbine and pressurized blowout high efficiency wind power generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 현재 우리나라는 물론 세계적으로 많은 기술개발이 이루어지고 있는 기존 풍력발전 기술의 문제점을 극복하고 기존의 풍력 발전보다 더욱 발전 효율이 높은 복합 풍력 발전기에 관한 것이다.The present invention overcomes the problems of existing wind power generation technology, which is currently being developed in Korea as well as in the world, and relates to a complex wind generator having higher power generation efficiency than conventional wind power generation.
Description
도 1은 본 발명의 대표도로서, 전체 구성이며,1 is a representative view of the present invention, the overall configuration,
도 2는 집풍장치이며,2 is a wind collecting device,
도 2a는 좌우 격벽의 상세도이며,Figure 2a is a detailed view of the left and right partitions,
도 2b는 댐퍼장치의 상세도이며,Figure 2b is a detailed view of the damper device,
도 2c는 격벽의 안내가이드 상세도이며,Figure 2c is a detailed guide guide of the partition wall,
도 3은 가압장치의 상세도이며,3 is a detailed view of the pressurizing device,
도 3a는 가압장치의 전체 구성도이며,Figure 3a is an overall configuration of the pressurizing device,
도 4는 공기분출장치의 상세도이며,4 is a detailed view of the air blowing device,
도 5는 발전 및 충전장치의 상세도이며,5 is a detailed view of a power generation and charging device,
도 6은 다단계 유압장치의 상세도이며,6 is a detailed view of the multi-stage hydraulic device,
도 7은 블레이드의 상세도이며,7 is a detailed view of the blade,
도 8은 풍향풍속 추적장치의 상세도이다.8 is a detailed view of the wind direction tracking apparatus.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101 : 집풍장치101: wind blowing device
102 : 가압장치102: pressurizing device
103 : 공기분출장치103: air blowing device
104 : 블레이드(Blade)104: Blade
105 : 풍향풍속 추적장치105: wind direction tracking device
106 : 발전 및 충전장치106: power generation and charging device
107 : 다단계 유압장치107: multi-stage hydraulic system
108 : 제어부108: control unit
109 : 풍력발전기109: wind power generator
201 : 풍압집풍 안내격벽201: wind pressure guiding partition
202 : 격벽 모터202: bulkhead motor
203 : 나사피치 샤프트(나사 Pitch Shaft)203: Pitch Shaft
204 : 피치(Pitch)204: pitch
205 : 댐퍼(Damper)205: Damper
206 : POLE206: POLE
207 : 가압실207: pressure chamber
208 : 풍압강약반응 정첩식 스프링208: Wind pressure weakening reaction type spring
209 : 상하 격벽209: vertical bulkhead
210 : 타워지지 기둥210: tower support pillar
211 : 격벽 상하이동 안내가이드211: Bulkhead Shanghai East Guide
301 : 제트팬(Zet Fan)301: Jet Fan
302 : 원추형 풍력날개302: conical wind vane
303 : 동력 전달용 샤프트(Shaft)303: shaft for power transmission
304 : 레크 기어(Rack Gear)304: rack gear
305 : 베어링(Bearing)305: Bearing
306 : 증속기어306: Gearbox
307 : 내부 증속기어307: Internal Gearbox
308 : 내부 레크 기어(Rack Gear)308: internal rack gear
309 : 제트팬 회전기어309: Jet Fan Rotating Gear
310 : 상하이동 모터310: Shanghai East Motor
311 : 상하이동 나사피치 샤프트(나사 Pitch Shaft)311: shanghai copper screw pitch shaft
312 : 원추형 풍력날개 프레임(Frame)312: Conical wind vane frame
313 : 프레임 보조판313: frame board
314 : 피치(Pitch)314: Pitch
315 : 태양전지판315 solar panel
316 : 베어링316: Bearing
317 : 모터 보호함317: motor protection box
318 : 모터지지 프레임318: motor support frame
401 : 분기관401 branching pipe
402 : 나셀(Nacelle)402: Nacelle
403 : 압축된 공기403: compressed air
501 : 허브501: Hub
502 : 공기 분출구502: air outlet
601 : 메인 샤프트(Main Shaft)601: Main Shaft
602 : 베벨 기어(Bevel Gear)602 bevel gear
603 : 발전 축603: Development Axis
604 : 베어링(Bearing)604: Bearing
605 : 발전기605: generator
606 : 축전지606 storage battery
607 : 굴절 조인트(Joint)607: articulated joint
608 : 유니버설 조인트(Universal Joint)608 Universal Joint
609 : 발전기 내부 축609: generator internal shaft
701 : 조인트701: joint
702 : 각형 스플라인(Spline)702: Square Spline
801 : 정첩801: conquest
802 : 1단계 유압실린더802: 1st stage hydraulic cylinder
803 : 2단계 유압실린더803: 2 stage hydraulic cylinder
804 : 유압기름탱크804: hydraulic oil tank
805 : 유압펌프모터805: Hydraulic Pump Motor
806 : 지면(Ground Line)806: Ground Line
807 : 콘크리트 기초807: Concrete Foundation
901 : 풍압조절 스프링901: Wind Pressure Adjustment Spring
현재 우리나라는 풍력발전기의 기술적 독립성 확보를 목표로 국산화 개발에 박차를 가하고 있다. 많은 국가기관, 연구기관, 제조업체 및 시공업체 등에 의해 많은 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이에 첨단 시스템을 장착한 시제품이 제작됨과 아울러 국제 설계 인증까지 추진되는 등 좋은 성과를 이루어 내고 있으며 따라서 많은 기술 축적이 되고 있는 상황이다.At present, Korea is accelerating the development of localization with the aim of securing technological independence of wind power generators. Many studies are actively conducted by many national institutions, research institutes, manufacturers and construction companies. As a result, prototypes equipped with advanced systems have been produced and international design certification has been achieved.
지금까지 개발된 기존의 중형 및 대형 풍력발전기는 시동풍속은 3m/s, 정격운전풍속은 12m/s, 정지풍속은 25m/s 및 한계파괴풍속은 70m/s로서, 설치되는 지역의 연평균 풍속이 최저 5.6m/sec 이상이 되어야만 경제성이 있으며, 그 이하의 풍속 지역은 경제성이 전혀 없는 것이 현실이다. 더군다나 200KW를 발전하기 위하여는 최저 풍속이 12m/sec가 되어야 하며 5.6m/sec의 풍속에서는 50~60KW의 발전이 가능하지만 전압 변동이 심하여 일정한 전력을 생산할 수 없는 단점이 있다. 또한, 벳츠(Betz)의 법칙에 의해 59.3%가 최대의 발전 효율로 증명되고 있을 뿐만 아니라, 바람에너지가 전기에너지로 변환되는 과정에서 기어(Gear)에 의한 마찰, 전압변환, 및 축전(蓄電) 등의 손실이 발생하여 실제 변환 효율은 10~30% 정도에 불과하다.The existing medium and large wind power generators developed so far have a starting wind speed of 3 m / s, a rated driving wind speed of 12 m / s, a stationary wind speed of 25 m / s, and a limit breaking wind speed of 70 m / s. It is economical only when it is at least 5.6m / sec, and the wind speed area below it is not economical at all. In addition, in order to generate 200KW, the minimum wind speed should be 12m / sec, and at the wind speed of 5.6m / sec, power generation of 50 ~ 60KW is possible. In addition, not only 59.3% is proved to be the maximum power generation efficiency by Betz's law, but also friction, voltage conversion, and storage by gears during the process of converting wind energy into electrical energy. Loss occurs, the actual conversion efficiency is only 10-30%.
(참고 : 바람의 에너지를 풍력 발전기의 날개(Blade)에 의해 회전 운동에너지로 변환하는 효율에 대해서, 바람의 흐름이 가진 에너지를 100% 이용하려면, 바람이 가진 운동에너지가 제로로 끝나게 된다. 이것은 풍력 발전기에 의해 바람의 흐름을 완전히 막아버리기 때문에 바람이 갈 곳이 없어져 버린다. (즉, 풍력 발전기에 바람이 일절 유입할 수 없는 상태가 됨) (Note: With regard to the efficiency of converting wind energy into rotational kinetic energy by the blades of the wind generator, to use 100% of the energy of the wind flow, the kinetic energy of the wind ends up at zero. The wind generator completely blocks the flow of wind, so there is no place for the wind to go (that is, no wind can enter the wind generator).
또 반대 견지에서 생각하면, 전항의 설명과 같이, 가능한 한 바람을 부드럽게 풍력 발전기의 후방에 받아 넘겨 줄 필요가 있기에 바람의 에너지(풍속의 3승으로 비례)는 가능한 한 조금이라도 큰 풍속의 바람이 풍력 발전기를 통과하는 것이 바람직하다. 즉, 바람 에너지를 운동에너지로 가장 효율적으로 변환하는 것에 대한 이론적인 해석을 살펴보면, 풍력 발전기의 후방 쪽 풍속이 3분의 1에 저하하도록 한 경우에, 그 때의 최대 효율은, 약 59.3%인 것이 증명되고 있다. 이것을 벳츠의 법칙(벳츠 한계)이라고 부르고 있다.)On the contrary, as described in the preceding paragraph, the wind energy (proportional to the third power of the wind speed) is as small as possible. It is desirable to pass through a wind generator. In other words, the theoretical interpretation of the most efficient conversion of wind energy into kinetic energy shows that the maximum efficiency at that time is about 59.3% It is proved. This is called Betz's law (Bets's limit).)
특히 우리나라의 경우에는 몇몇 곳을 제외하고는 연평균 풍속이 5.6m/sec 미만이 되는 곳이 대부분이어서 신설되는 풍력발전기가 가동되는 연간 평균 운전가동 이용률이 매우 저조하여 풍력의 상업성이 아직은 미미한 단계이다.Especially in Korea, except for a few places, the average annual wind speed is less than 5.6m / sec, so the annual average operation utilization rate of new wind power generators is very low.
이에 풍력발전의 효율을 높이기 위하여 기어가 없는 직접 구동형(Direct Drive) 풍력 발전기에 다극형 동기발전기와 전력변환장치를 사용하는, 전력변환 손실이 없는 발전기를 개발하는 것도 하나의 대안이나, 풍력발전량은 풍속의 3승에 비례하는 기존의 풍력발전은 효율이 너무 낮아 연평균 발전 이용률이 높은 4~5승의 고효율의 풍력발전기가 발명되어야 한다.In order to improve the efficiency of wind power generation, a power generation loss-free generator using a multipole synchronous generator and a power converter in a direct drive wind power generator without a gear is also an alternative. Existing wind power, which is proportional to the third power of silver wind speed, is so low efficiency that 4 to 5 power wind turbines of high efficiency should be invented.
그리고 기존의 풍력발전기는 태풍 등으로 인한 과다한 풍속으로 파괴풍속에 도달하면 블레이드가 접힐 수 있도록 장치를 하여 풍력발전기를 보호하고 있으나, 이는 블레이드만을 과다 풍속에 보호할 수 있으며 허브(Hub, 발전기의 회전 축)와 나셀(Nacelle, 비행기·비행선의 엔진[화물, 승무원]실) 및 발전기 타워 몸체 등은 과다 풍속에 그대로 노출되는 문제점이 있다.And the existing wind power generator protects the wind power generator by allowing the blade to be folded when reaching the destructive wind speed due to the excessive wind speed caused by typhoons. Axles), Nacelle (engines of airplanes and airships [cargo, crew] room) and generator tower bodies are exposed to excessive wind speeds.
또한 과다 풍속시 블레이드 회전량을 감소시키는 장치 또한 블레이드가 바람의 반대 방향으로 접히는 방식이므로, 동작하는 부분이 많아져 고장 발생의 확률이 높은 문제점이 있다.In addition, the device for reducing the amount of rotation of the blade when the wind speed is also excessive because the way the blade is folded in the opposite direction of the wind, there is a problem that there is a high probability of failure due to the number of operating parts.
특히, 기존의 풍력발전기는 고장, 점검, 소모품 교체 및 윤활 등 유지 보수시에는 작업자가 지상에서 높은 고도에 있는 풍력발전기에 올라가기 힘들고, 유지 보수를 위한 장비는 더욱 올라가기 힘들다. 또한 풍력발전기는 해안, 도서지역 또는 산악지역 등에 주로 설치되므로 카고 크레인등의 장치를 사용하기 불가능한 문제점이 있는 것이다.In particular, during the maintenance of the existing wind power generator, such as failure, inspection, replacement of consumables, and lubrication, it is difficult for the worker to climb to the high wind power generator on the ground, and the equipment for maintenance is more difficult to climb. In addition, since the wind power generator is mainly installed on the coast, island or mountain area, there is a problem that it is impossible to use a device such as a cargo crane.
본 발명은 상기한 풍력발전 효율의 한계를 극복하고 풍력발전기 회전 블레이드의 회전력을 높여 고효율의 발전이 가능하도록 하고, 풍력발전기의 파괴 풍속시 및 풍력발전기의 유지보수시 발전기를 지상으로 눕혀 발전기를 보호하고 유지 보수의 작업이 용이하도록 하며 또한 과다 풍속시 적은 움직임으로 블레이드의 회전량을 감소시켜 풍력발전기를 보호하도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention overcomes the limitations of the above-mentioned wind power generation efficiency and increases the rotational force of the wind turbine rotating blade to enable high-efficiency power generation. Its purpose is to protect the wind power generator by reducing the rotational speed of the blade with little movement during excessive wind speed.
이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 구성을 자세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention according to the accompanying drawings in detail as follows.
본 발명은 도1에서 도시한 바와 같이 구성되며, 각 부분은 집풍장치(101), 가압장치(102), 공기분출장치(103), 블레이드(104), 풍향풍속 추적장치(105), 발전 및 축전장치(106), 다단계 유압장치(107) 및 제어부(108)로 구성되어 있다. The present invention is constructed as shown in Figure 1, each part is a
도2에 도시한 바와 같이, 우선 집풍장치(101)에 대해 설명하자면, 8개의 풍압집풍 안내격벽(201)이 풍력발전기(109) 하부에 위치하고 있어, 풍향풍속 추적장치(105)에서 검출된 풍향 및 풍속 정보를 근거로 일정량 이상의 풍속이 검출되면 그 방향의 격벽(201)을 상부로 이동시키기 위하여 격벽 모터(202 및 203)를 구동시킨다. 격벽(201)은 도 2_a에 도시한 바와 같이, 격벽(201)의 내측 및 외측에 각각 나사피치 샤프트(나사Pitch Shaft)(204 및 205)가 있어 각 샤프트(204 및 205)가 격벽(201)의 상하 이동을 위해 적정한 속도로 회전을 하여 격벽(201)이 아무런 저항을 받지 않고 상하 이동을 할 수 있도록 장치하였다. 격벽 모터 외측용(203)은 나사피치 샤프트(나사Pitch Shaft) 외측용(205)의 상부에서 샤프트(205)를 회전시키고 격벽 모터 내측용(202)은 나사피치 샤프트 외측용(204)의 하부에서 회전하여 강한 힘으로 격벽(201)이 상하 이동을 할 수 있도록 하였다. 격벽 모터(202 및 203)는 제어부(108)에서 전송하는 신호를 받아 구동하여 상기한 내측용 및 외측용의 샤프트(204 및 205)를 회전시키고, 그에 맞는 피치(Pitch)(206)가 형성된 격벽(201)을 상부로 이동시켜 바람이 모여 강한 힘으로, 도 2_b에 도시한 바와 같이, 댐퍼(Damper)(207)를 열고 발전기 POLE(208) 내부의 가압실(209)로 모일 수 있도록 하였다. 댐퍼(Damper)(207)는 풍압강약반응 정첩식 스프링(210)을 장치하여 격벽(201)에 의해 모여진 바람이 적정한 풍압이 되면 자동으로 열리도록 장치하였다. 상기한 격벽(201)은 좌우 방향의 바람을 중앙으로 모으고, 상하 격벽(211)은 상하(上下) 방향의 바람을 중앙으로 모으므로 상하좌우(上下左右) 모든 방향의 바 람을 손실없이 모아 공기의 밀도를 높여 POLE(208) 내부의 가압실(209)로 공급할 수 있도록 하였다. 또한 바람의 방향과 풍속이 변화하면 풍향풍속 추적장치(105)에서 검출하여 제어부(108)로 신호를 전송하고, 제어부(108)는 신호를 분석한 후 신호 및 전원을 격벽 모터(202 및 203)로 공급하여 구동시켜 기존에 상부로 이동해 있던 격벽(201)을 하부로 이동시킴과 동시에 새로운 방향의 격벽(201)을 상부로 이동시킬 수 있도록 하였다. 특히, 태풍 등의 과다 풍속시에 격벽(201)은 상부보다 풍량이 상대적으로 적은 하부에 위치하여 댐퍼(207)가 위치한 상부에는 과다한 바람이 용이하게 통과할 수 있도록 하여 풍력발전기(109)가 파손되는 것을 방지하였다. 또한, 도2_c에 도시한 바와 같이, 타워지지 기둥(212)은 격벽 상하이동 안내가이드(213)를 고정시키고, 풍력발전기(109) 상부의 하중을 지탱하는 기둥 역할을 하도록 장치하였는데, 여기서 타워지지 기둥(212)에 형성되어 있는 “ㄷ" 형상의 격벽 상하이동 안내가이드(213)는 나사피치 샤프트(204 및 205)의 회전으로 인해 격벽(201)이 피치(206)에서 이탈하는 것을 막아 원활하게 상하로 이동할 수 있도록 하였다. 또한, 격벽 모터(202 및 203)를 외부의 기상환경에 의한 파손과 오염으로부터 보호하고, 격벽 모터(202 및 203)가 회전할 때 회전력에 의해 모터(202 및 203)가 회전하지 않고 정상적으로 샤프트(204 및 205)가 회전할 수 있도록 모터(202 및 203)를 고정시킬 수 있는 모터 보호함(214)을 장치하였다.As shown in FIG. 2, first, the
도3에 도시한 바와 같이, 가압장치(102)에 대하여 설명하면 다음과 같다. 상기한 바와 같이 집풍장치(101)에 의해 밀도가 높아진 공기가 POLE(208) 내부의 가압실(209)로 공급이 되면, POLE(208) 내부의 하부 공간은 막혀 있으므로 상부로 이 동하여 제트팬(301)에 의해 더욱 밀도가 높아져 고압 상태로 차후 설명할 공기 분출 장치(103)로 이동하게 된다. 여기서 제트팬(301)의 회전력은 원추형 풍력날개(302)에 의하여 발생하는데, 원추형 풍력날개(302)는 바람에 의해 회전을 하게 되고, 그로인해 날개(302)의 하부에 부착한 두개의 동력 전달용 샤프트(303)가 POLE(208) 주위를 회전하게 된다. 이때, 원추형 풍력날개(302)의 상하이동(차후 설명)으로 인해 동력 전달용 샤프트(303) 역시 상하 이동을 하게 되는데, 상하이동에 관계없이 회전력의 손실없이 동력 전달용 샤프트(303)의 회전력을 레크 기어(Rack Gear)(304)에 전달할 수 있도록 베어링(305) 장치를 하였다. 그리고, 제트팬(301)의 고속 회전을 위하여 증속기어(306)에 레크 기어(304)가 연결되고, 다시 POLE(208) 내부의 증속기어(307)로 동력이 전달된 후 POLE(208) 내부 레크 기어(308)를 거쳐 최종적으로 제트팬(301)을 회전시키기 위한 제트팬 회전기어(309)가 회전을 하도록 하였다. 이로써 상대적으로 부피가 큰 원추형 풍력날개(302)의 회전속도에 비해 다단계의 증속기어를 거쳐 상대적으로 부피가 작은 제트팬(301)의 회전속도는 증가하게 되어 제트팬(301)이 고속으로 회전함에 따라 외부에서 고압으로 공급된 공기가 더욱 높은 밀도로 압축이 되도록 하였다. 그리고, 도3_a에 도시한 바와 같이, 태풍과 같은 과다 풍속시에 원추형 풍력날개(302)를 보호하기 위하여 상하이동 모터(310)와 상하이동 나사피치 샤프트(311)를 장치하여 상기한 방식처럼, 풍향풍속 추적장치(105)에서 측정된 풍속이 일정량 이상이 되면, 상하이동 모터(310)를 구동시켜 상하이동 나사피치 샤프트(311)가 회전하게 되고, 그 회전으로 인해 원추형 풍력날개 프레임(312)에 부착 된 프레임 보조판(313)의 피치(Pitch)(314)에 의해 원추형 풍력날개(302)가 상기한 상하 격벽(211)의 빈 공간으로 은폐하도록 장치하였다. 이 때, 원추형 풍력날개(302)가 은폐되었다 하더라도 날개(302)의 상부는 바람에 노출되어 과다 풍속에 의해 회전을 하게 되는데, 이를 방지하기 위하여 원추형 풍력날개(302) 상부에 태양전지판(315)을 장치하였다. 태양전지판(315)은 정상 운전시에도 원추형 풍력날개(302)를 보호하는 역할과 함께 태양전지판(315)에 의해 풍력 외에 추가로 전력 발전량을 증가시킬 수 있도록 장치하였다. 태양전지판(315)은 원추형 풍력날개 프레임(312)과 밀착이 되도록 하여 바람에 의해 쉽게 탈락되지 않도록 장치하였고, 태양전지판(315)의 모양은 평판(平版)이 아닌, 가마솥 뚜껑과 유사하게 유선형으로 장치하여 바람에 의해 수평방향의 저항이 덜 생기고 양력이 생기지 않음은 물론 원추형 풍력날개(302)가 하부로 갈려는 힘을 더욱 받아 은폐가 더욱 확실하도록 장치하였다. 또한, 앞서 상기한 격벽용 외측용 나사피치 샤프트(205)는 태양전지판(315)을 관통하여 장치되므로, 각각의 운동이 상호 지장을 받지 않도록 태양전지판(315)에 베어링(316)을 장치하였다. 그리고, 원추형 풍력날개(302)와 격벽용 외측용 나사파치 샤프트(205)는 부딪히지 않도록 장치하였다. 상하이동 모터(310)는 외부의 기상 환경등에 의해 파손 또는 오염되지 않음은 물론 상하이동 나사피치 샤프트(311)가 회전하지 않고 상하이동 모터(310)가 회전하는 현상을 방지하기 위해 모터 보호함(317) 및 모터 지지 프레임(318)을 장치하였다.As shown in FIG. 3, the pressurizing
도4에 도시한 바와 같이, 공기분출장치(103)에 대해 설명하자면, 상기한 제트팬(301)에 의해 고압 압축된 공기는 POLE(206)을 따라 상부로 계속 이동하여 두 갈래로 갈라진 분기관(401)을 통하여 나셀(Nacelle)(402)에 공급하게 된다. 이 분기관(401)은 상기한대로 압축된 공기(403)의 통로를 제공할 뿐만 아니라 블레이드(104)와 나셀(Nacelle)(402)의 무거운 하중을 안전하게 POLE(206)에 전달시키는 역할까지 담당한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 이렇게 공급된 압축 공기(403)는 허브(501)를 통해 각 블레이드(104)에 공급되고, 각 블레이드(104)에서는 공기분출구(502)를 통해 최종적으로 외부로 분출하도록 장치하였다. 블레이드(104)는 기존의 풍력발전기의 블레이드(104)와 같이 수평방향의 바람에 의해 최적의 회전 효율을 낼 수 있도록 설계함과 아울러, 상기한 공기 분출로 인해 더욱 높은 회전속도와 회전력을 가질 수 있도록 장치하였다.As shown in FIG. 4, the
도5에 도시한 바와 같이, 발전 및 충전장치(106)에 대해 설명하자면, 상기한 방식에 의해 두 방향의 블레이드(104)가 빠르게 회전하면 메인 샤프트(Main Shaft)(601)가 회전하게 되고, 이에 따라 베벨기어(Bevel Gear)(602)에 의해 회전축이 수직으로 변환되어 발전 축(603)이 회전하게 된다. (도4 참조) 본 발전 축(603)은 앞서 상기한 제트팬(301)과는 별개의 회전 동작으로서, 제트팬(301)의 회전 중심에 위치하지만 베어링(604) 장착(도3 참조)으로 제트팬(301)의 회전에 아무런 영향을 미치지 않는다. 발전 축(603)은 POLE(206)의 하부에 위치한 발전기(605)에 연결되어 전력생산을 하여 축전지(606)에 저장할 수 있도록 장치하였다. 또한 강한 풍압에 의해 POLE(206)이 미세하게 휘어져 기다란 발전 축(603)도 미세하게 휘어지게 되는 경우에도 회전력 전달에 아무런 지장이 없도록 하기 위해 발전 축(603)의 중간 위치에 2개의 굴절조인트(607)를 장치하였다. 굴절조인트(607)는 도7에 도시한 바와 같이, 상하 회전축의 각도가 일치하지 않는 경우에도 회전력의 손실없이 전달되도록 조인트(701)를 장치하고, 회전각도의 변화에 따른 축 길이의 증감에 대비하여 각형 스플라인(702)을 장착하여 외부요인에 의해 회전력이 전혀 손실되지 않도록 하였다. 발전 축(603)의 최하부에는 유니버설 조인트(Universal Joint)(608)를 설치하여 발전 축(603)의 각도가 변화하여도 발전기(605)에 장착되어 있는 발전기 내부 축(609)이 전혀 손상되지 않아 발전기(605)를 보호할 수 있도록 장치하였다.As illustrated in FIG. 5, the power generation and charging
도6에 도시한 바와 같이, 다단계 유압장치(107)에 대해 설명하자면, 풍력발전기(109)의 고장, 점검, 소모품 교체 및 윤활 등 유지보수 작업시는 물론, 풍력발전기(109)가 파괴될 수 있는 과다 풍속이 발생할 경우를 대비하여 풍력발전기(109)를 측면으로 눕힐 수 있는 장치이다. 풍력발전기(109)의 하부는 사각형이므로, 한 변(邊)에 정첩(801)을 장치하여 풍력발전기(109)의 눕힘동작시 고정점을 이루도록 하였다. 유압실린더(802 및 803)는 2단으로 구성되며, 하나의 단(段)에는 다수의 유압실린더(802 및 803)로 장치하여 무거운 풍력발전기(109)의 하중을 움직일 수 있도록 장치하였다. 도9에 도시한 바와 같이, 눕힘동작시에는 하부의 1단계 유압실린더(802)가 먼저 동작하여 풍력발전기(109)를 45°도 눕힌 다음, 상부의 2단계 유압실린더(803)가 동작하여 최종적으로 90° 눕힐 수 있도록 장치하였다. 이는 유압기름탱크(804)에 평소 저장중인 유압유(油壓油)를 유압펌프모터(805)로 압축하여 유압호스를 통하여 유압실린더(802 및 803)로 공급하여 강한 힘으로 천천히 풍력발전기(109)의 눕힘동작이 가능하도록 장치한 것이다. 다단계 유압장치(107)는 지면(Ground Line)(806) 하부의 풍력발전기(109) 콘크리트 기초(807)에 함께 장치되어 있어, 평상시 정상 운전시에는 외부로 노출되지 않아 기상환경 또는 인위적인 조작 등의 요인에 의해 기기의 고장이 발생하지 않도록 장치하였다.As illustrated in FIG. 6, the multi-stage
도7에 도시한 바와 같이, 블레이드(104)의 단면을 설명하면, 풍압에 의해 양력(揚力)이 발생하도록 유선형(流線型)으로 설계하여 수평방향의 바람에 의해 블레이드(104)가 회전하며, 앞서 상기한 방식으로 고압으로 압축된 공기를 공기 분출구(502)를 통해 분사하도록 하였다. 이로 인해 블레이드(104)의 회전량과 회전력이 증가되도록 한 것이다. 또한 블레이드(104)의 회전속도가 파괴 속도에 도달시에는 블레이드(104)의 앞부분이 받는 풍압과 풍압조절 스프링(901)의 한계 압력을 일치시켜 자동으로 풍압밸브(902)가 열려 블레이드(104)가 큰 저항을 받아 블레이드(104)의 회전속도가 더 이상 증가하지 않도록 장치하였다.As shown in Fig. 7, the cross section of the
도8에 도시한 바와 같이, 풍력발전기(109)의 상부에는 풍향풍속 추적장치()를 장착하여 실시간으로 풍향 및 풍속을 측정하여 풍력발전기(109) 하부에 위치한 제어부(108)로 데이터를 전송하도록 하였다. 상기한 바와 같이, 제어부(108)는 데이터를 전송받아 현재의 풍향을 분석한 후 그 방향에 알맞은 해당되는 격벽 모터(202)에 구동 신호를 전송하여 풍압집풍 안내격벽(201)을 상부로 이동시켜 댐퍼(205)에 압축공기가 모일 수 있도록 하였고, 현재의 풍속을 검출하여 파괴 풍속 이상의 바람이 불 경우에는 원추형 풍력날개(302)를 은폐시키고 댐퍼(205)의 위치까지 상승해 있던 격벽(201)을 모두 하부로 이동시켜 파괴 풍속에 의한 피해를 입지 않도록 장치하였다.As shown in FIG. 8, a wind direction wind speed tracking device () is mounted on the upper portion of the wind power generator 109 to measure wind direction and wind speed in real time to transmit data to the
본 발명의 구성은 기존 풍력발전기가 벳츠(Betz)의 법칙에 의해 한계를 지니는 것을 극복하여 높은 효율의 풍력발전이 가능하도록 한 것이다. 이는 블레이드의 하부에서 아무런 이득 없이 그냥 지나치는 바람을 이용하여 공기를 가압하여 블레이드의 회전속도와 회전량을 증가시킴으로써 지금까지 개발된 그 어떤 블레이드에 비해 높은 효율의 전력을 생산할 수 있도록 한 것이다.The configuration of the present invention is to overcome the limitations of the existing wind power generators by Betz (Betz's law) to enable a high efficiency wind power generation. It uses high winds at the bottom of the blades to pressurize the air to increase the rotational speed and rotational speed of the blades, thus producing more efficient power than any blade ever developed.
또한 블레이드의 제동장치는 블레이드에 공기 저항을 일으켜 저항력을 일으키는 방식이므로 적은 동작으로 큰 감속 기능을 구현할 수 있으므로 고장이 적고 효율적인 감속이 가능한 것이다. 그리고 풍력발전기의 고장, 점검, 소모품 교체 및 윤활 등 유지보수 작업시는 물론, 풍력발전기가 파괴될 수 있는 과다 풍속이 발생할 경우를 대비하여 풍력발전기를 측면으로 눕힐 수 있어 안전하고 효율적으로 풍력발전기를 운영할 수 있는 효과가 있다.In addition, the braking device of the blade is a method of generating air resistance to the blade to create a resistance, so that a large deceleration function can be implemented with less operation, so that the failure is less and efficient deceleration is possible. In addition to maintenance work such as failure, inspection, replacement of consumables and lubrication of wind power generators, wind power generators can be laid on the side in case of excessive wind speeds that can destroy wind power generators. It is effective to operate.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060027149A KR20070096517A (en) | 2006-03-24 | 2006-03-24 | Wind turbine, wind turbine and pressurized blowout high efficiency wind power generator |
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|---|---|---|---|
| KR1020060027149A KR20070096517A (en) | 2006-03-24 | 2006-03-24 | Wind turbine, wind turbine and pressurized blowout high efficiency wind power generator |
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ID=38803346
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|---|---|---|---|
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| KR (1) | KR20070096517A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012174863A1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | Lei Yuening | Coupled convergence power generation apparatus facing wind |
| KR101277645B1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-06-21 | 인하대학교 산학협력단 | Hybrid Electric Power Generation System Using Photovoltaics and Wind Power |
-
2006
- 2006-03-24 KR KR1020060027149A patent/KR20070096517A/en not_active Ceased
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|---|---|---|---|---|
| WO2012174863A1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | Lei Yuening | Coupled convergence power generation apparatus facing wind |
| KR101277645B1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-06-21 | 인하대학교 산학협력단 | Hybrid Electric Power Generation System Using Photovoltaics and Wind Power |
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