KR20080052820A - 풍력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로 보다 상세하게는 날개의 형상을 통해 풍력에 의한 원활한 회전으로 발전 효율을 높일 수 있는 풍력발전기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 풍력 발전기는, 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축과 상기 수직축에 하나 이상으로 회전 가능하게 구비되어 있는 고정판과 고정판의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 유선형 타원구체형 날개와 상기 수직축과 연결된 발전기로 이루어진 풍력발전기에 있어서,

상기 유선형 타원구체형 날개는 일측으로 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부가 있고 후방에 유선형 타원구체형의 곡면홈부가 형성되어 있으며, 이 유선형 타원구체형의 곡면홈부의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판으로 이루어진 다수의 유선형 타원구체형 날개로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축과 상기 수직축에 하나 이상으로 회전 가능하게 구비되어 있는 고정판과 고정판의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 물고기등형 유선형 날개와 상기 수직축과 연결된 발전기로 이루어진 풍력발전기에 있어서,

상기 물고기등형 유선형 날개는 전방에 반원형의 구형 곡면돌출부가 있고, 후방에 반원형의 구형 곡면홈부가 있으며, 이 반원형의 구형 곡면돌출부의 형상은 중앙부가 물고기등형 유선형처럼 생긴 다수의 날개로 이루어짐을 특징으로 한다.

풍력 발전기, 수직날개, 유선형, 돌출, 홈

Description

풍력 발전기{Aerogenerator}

도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 풍력 발전기의 유선형 타원구체형 날개를 다단 적층하여 구성한 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 풍력 발전기의 유선형 타원구체형 날개를 다단 적층하되 인접한 날개의 진행방향을 반대가 되도록 한 후 양방향회전 발전기에 연결한 사시도

도 3은 반시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도

도 4는 시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도

도 5는 반시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도

( 도 3에서 고정판 및 수직축의 형상을 제외한 상태 )

도 6은 시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도

( 도 4에서 고정판 및 수직축의 형상을 제외한 상태 )

도 7은 도 5의 평단면도 ( A-A 단면 )

( 유선형 타원구체형의 곡면돌출부가 있는 날개 )

도 8은 도 5의 평단면도 ( A-A 단면 )

( 도 7에서 회전방향으로 유선형 타원구체가 더 돌출된 날개 )

도 9는 도 7 및 도 8의 B-B 단면도

도 10은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 풍력 발전기의 물고기등형 유선형 날개를 다단 적층하여 구성한 사시도

도 11은 물고기등형 유선형 날개의 사시도

도 12는 물고기등형 유선형 날개의 평면도

도 13은 중심부가 겹친 물고기등형 유선형 날개의 사시도

도 14는 중심부가 겹친 물고기등형 유선형 날개의 평면도

도 15는 기존의 수직형 풍력발전기

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기존의 풍력발전기

11 : 샤프트 축

12 : 연결대

13 : 수직 날개

2 : 수직축

21 : 내측 수직축

22 : 내측 수직축 브레이스

23 : 외측 수직축

24 : 외측 수직축 브레이스

3 : 고정판

31 : 구멍

4 : 유선형 타원구체형 날개

41 : 반시계방향 회전날개

411 : 상측 날개

412 : 하측 날개

413 : 굴곡판

414 : 유선형 타원구체형의 곡면돌출부

415 : 유선형 타원구체형의 곡면홈부

416 : 날개 회전 방향의 유선형 타원구체형의 돌출부

417 : 날개 회전 방향 표기

42 : 시계방향 회전날개

421 : 상측 날개

422 : 하측 날개

423 : 굴곡판

424 : 타원구체형의 곡면돌출부

425 : 타원구체형의 곡면홈부

5 : 발전기

51 : 양방향회전발전기

6 : 물고기등형 유선형 날개

61 : 구형 곡면돌출부

62 : 구형 곡면홈부

63 : 고정판

64 : 수직축

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로 보다 상세하게는 날개의 형상을 통해 풍력에 의한 원활한 회전으로 발전 효율을 높일 수 있는 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전기라함은 바람에 의한 풍력이 풍력 발전기의 구성인 로터 브레이드를 통해 운동에너지로 변환되었다가 발전기를 통해 전기 에너지를 얻을 수 있도록 하는 장치를 말한다.

즉 석탄이나 석유등의 화석연료 사용으로 인해 다량의 이산화탄소가 대기 중에 쌓이면서 두꺼운 이산화탄소층을 형성함으로써 지구의 온난화가 발생하는 문제점이 있으며, 또한 급변하는 원유가격의 상승으로 인해 대체에너지의 필요성이 알려지면서 풍력발전에 관한 연구개발이 확대되고 있는 것이다.

이에 도 15는 종래의 풍력 발전기를 나타낸 도면으로서, 종래의 풍력 발전기는 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 샤프트 축(11)과, 상기 샤프트 축(11)의 외측 둘레에 돌출 구비되어 있는 연결대(12)를 통해 연결되어 풍력으로 회전하게 되는 수직날개(13)와, 상기 샤프트 축(11)에 연결되어 구비된 발전기(5)로 구성되는 것이다.

따라서 풍력으로 인하여 상기 샤프트 축(11)에 연결 구비된 수직날개(13)가 회전하게 되면 발전기(5)에 의해 발전이 이루어지는 것이다.

그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 풍력 발전기의 수직날개(13)는 반원형상의 홈부가 반원통형으로 형성됨으로써 외부의 바람을 수용하기는 용이하지만 공기의 저항을 많이 받게 되었다.

그러므로 공기의 저항으로 인해 바람을 이용한 수직날개(13)의 회전이 원활하지 못하기 때문에 풍력을 이용한 발전 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전방이 유선형 타원구체형의 곡면돌출부의 형상으로 형성되어 공기의 흐름을 가르는 형상으로 공기의 저항을 줄일 수 있는 풍력 발전기의 날개를 제공하는데 목적이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 또 다른 안으로서, 전방이 물고기등형 유선형의 구형 곡면돌출부의 형상으로 형성되어 공기의 흐름을 가르는 형상으로 공기의

저항을 줄일 수 있는 풍력 발전기의 날개를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 상하로 배치된 날개의 사이에 공간을 형성하여 공기의 흐름을 가르고 공기가 통과하는 길을 제공하여 날개에 대한 전체 항력을 줄이고, 상하로 배치된 인접된 날개의 진행 방향을 서로 반대로 한 후 양방향 회전 발전기에 연결하여 날개의 효율을 높이고 공기에 의한 진동을 줄일 수 있는 풍력 발전기의 날개를 제공 하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축과 상기 수직축에 하나 이상으로 회전가능하게 구비되어 있는 고정판과 고정판의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 유선형 타원구체형 날개와 상기 수직축과 연결된 발전기로 이루어진 풍력발전기에 있어서,

상기 유선형 타원구체형 날개는 일측으로 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부가 있고 후방에 유선형 타원구체형의 곡면홈부가 형성되어 있으며, 이 유선형 타원구체형의 곡면홈부의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판으로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축과 상기 수직축에 하나 이상으로 회전가능하게 구비되어 있는 고정판과 고정판의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 물고기등형 유선형 날개와 상기 수직축과 연결된 발전기로 이루어진 풍력발전기에 있어서,

상기 물고기등형 유선형 날개는 전방에 반원형의 구형 곡면돌출부가 있고 후방에 반원형의 구형 곡면홈부가 있으며, 이 반원형의 구형 곡면돌출부의 형상은 중앙부가 물고기등형 유선형으로 형성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 유선형 타원구체형 날개를 다단 적층하여 구성한 풍력발전기의 제 1 실시예 및 제 2 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 3는 도 1의 다단 적층된 유선형 타원구체형 날개 중 한 단을 분리한 반시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도이며, 도 5는 도 3에서 고정판과 수직축의 형상을 제외한 상태의 반시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도이며, 도 7은 도 5의 평단면도로서 유선형 타원구체형 날개의 단면도이다.

도 1, 도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 1 실시예의 풍력 발전기는, 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축(2)과, 상기 수직축(2)에 하나 이상으로 회전가능하게 구비되어 있는 고정판(3)과, 고정판(3)의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 유선형 타원구체형 날개(4)와, 상기 수직축(2)과 연결된 발전기(5)로 이루어진 풍력발전기에 있어서, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)는 일측으로 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414)가 있고 후방에 유선형 타원구체형의 곡면홈부(415)가 형성되어 있으며, 이 유선형 타원구체형의 곡면홈부(415)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(413)으로 이루어진 다수의 유선형 타원구체형 날개(4)로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 도 8은 도 5의 또 다른 형태의 평단면도로서 유선형 타원구체형 날개(4)에서 회전방향으로 유선형 타원구체가 더 돌출된 날개의 단면도이다.

도 1, 도 3, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 2 실시예의 풍력 발전기는, 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축(2)과, 상기 수직축(2)에 하나 이상으로 회전가능하게 구비되어 있는 고정판(3)과, 고정판(3)의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 유선형 타원구체형 날개(4)와, 상기 수직축(2)과 연결된 발전기(5)로 이루어진 풍력발전기에 있어서, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)는 일측으로 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414)가 있고 후방에 유선형 타원구체형의 곡면홈부(415)가 형성되어 있으며, 이 유선형 타원구체형의 곡면홈부(415)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(413)으로 구성되며,

상기 유선형 타원구체형 날개(4)는 유선형 타원구체형 날개(4)의 일측인 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414)에서 날개 회전 방향(417)으로 유선형 타원구체형의 돌출부(416)가 더 추가된 날개를 포함하여 형성됨을 특징으로 한다.

이하에서 유선형 타원구체형 날개(4)는 제 1 실시예와 제 2 실시예에서의 풍력발전기의 2가지 형태의 날개를 모두 포함하여 지칭한다.

도 1에서 도시된 바와 같이 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 있어서, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)는 상하에 층층으로 다단 배치되어 고정판(3)과 수직축(2)을 통하여 발전기와 연결이 된다.

또한, 날개 배치의 또 다른 형태로서, 상하에 층층으로 다단 배치된 유선형 타원구체형 날개(4)는 유선형 타원구체형 날개(4)의 위치가 동일한 간격으로 회전 이동하여 등각도로 분포되어 배치되어 고정판(3)과 수직축(2)을 통하여 발전기와 연결이 된다.

도 2는 본 발명에 따른 유선형 타원구체형 날개(4)를 다단 적층하되 인접한 날개의 진행방향을 반대가 되도록 한 후 양방향회전 발전기에 연결하여 구성한 풍력발전기의 제 3 실시예의 사시도이다.

도 3는 도 2의 다단 적층된 유선형 타원구체형 날개(4) 중 한 단을 분리한 반시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도이며, 도 4는 도 2의 다단 적층된 유선형 타원구체형 날개(4)중 한 단을 분리한 시계방향으로 회전하는유선형 타원구체형 날개의 사시도이다.

도 5는 도 3에서 고정판과 수직축의 형상을 제외한 상태의 반시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도이며, 도 6는 도 4에서 고정판과 수직축의 형상을 제외한 상태의 시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도이다.

도 7은 도 5의 평단면도로서 유선형 타원구체형 날개의 평단면도이며, 도 8은 도 5의 평단면도의 다른 형태로 유선형 타원구체형 날개의 회전방향으로 유선형 타원구체가 더 돌출된 날개의 평단면도이다.

도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 3 실시예의 풍력 발전기는, 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축(2)과, 상기 수직축(2)에 하나 이상으로 회전가능하게 구비되어 있는 고정판(3)과, 고정판(3)의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 유선형 타원구체형 날개(4)와, 상기 수직축(2)과 연결된 발전기(5)로 이루어진 풍력발전기에 있어서, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)는 일측으로 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414)가 있고 후방에 유선형 타원구체형의 곡면홈부(415)가 형성되어 있으며, 이 유선형 타원구체형의 곡면홈부(415)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(413)으로 구성됨을 특징으로 한다.

또 다른 형태의 발전기로서 상기 풍력 발전기의 유선형 타원구체형 날개(4)는 유선형 타원구체형 날개(4)의 일측인 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414)에서 날개 회전 방향(417)으로 유선형 타원구체형의 돌출부(416)가 더 추가된 날개를 포함하여 형성됨을 특징으로 한다.

이하 유선형 타원구체형 날개(4)는 제 3 실시예의 풍력발전기의 2가지 형태의 날개를 모두 포함하여 지칭한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 3 실시예의 풍력 발전기는 유선형 타원구체형 날개(4)의 진행방향이 일측 방향으로 상하에 층층으로 다단 배치된 유선형 타원구체형 날개(4)들의 사이에 타측 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개(4)를 배치하여 인접한 날개간의 회전 방향이 서로 반대 방향이 되도록 배치되어 형성된다. 상기 풍력발전기는 반시계 방향 회전날개(41)와 시계 방향 회전날개(42)는 번갈아가며 상하로 층층히 배치되어 인접한 날개간의 진행방향이 반대가 되며, 반시계 방향 회전날개(41)의 내측 수직축(21)은 날개의 내측에 위치하여 형성되고, 시계 방향 회전날개(42)의 외측 수직축(23)은 날개의 외측에 위치하여 형성되어 양방향회전발전기(51)에 연결된다.

도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 있어서, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)의 중앙에는 수평으로 놓인 고정판(3)이 있고, 고정판(3)은 연결 수단을 통하여 수직축(2)과 연결되도록 구성된다.

유선형 타원구체형 날개(4)와 고정판(3)을 조립하기 위하여, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)는 고정판(3)을 기준으로 상측날개(411,421)과 하측날개(412,422) 로 나누어지고 상하 대칭으로 제작하며, 상측날개 (411,421), 고정판(3) 및 하측날개(412,422)는 결합 수단에 의해 결합된다 . 그리고 상측날개(411,421)와 하측날개(412,422)는 금형을 이용한 사출 성형이나 프레스로서 제작하고, 상측날개(411,412)와 하측날개(412,422)의 사이에 고정판(3)이 위치하고 결합 수단은 볼트, 리벳, 용접, 접착제 중 어느 하나를 이용한다.

반시계 방향 회전날개(41)의 내측 수직축(21)은 날개의 내측에 위치하여 형성되고, 시계 방향 회전날개(42)의 외측 수직축(23)은 날개의 외측에 위치하여 형성되며, 고정판(3)과 수직축(2)을 결합하기 위하여, 내측 수직축(21)과 외측 수직축(23)에는 나사산이 형성되어 있고, 날개는 고정판(3)에 조립된 후 내측 수직축(21) 혹은 외측 수직축(23)과 너트로 고정되고, 날개의 흔들림을 잡아주기 위한 수직축 브레이스(22, 24)를 추가하여 형성된다. 조립을 위해서 수직축 브레이스 (22, 24)에도 나사산이 형성되어 있으며 고정판(3)과 너트로 고정된다.

내측 수직축(21)에 나사산이 형성됨으로써 조립시 상하 날개간의 거리 조정이 단순해지며 날개의 수평을 맞추기도 용이하다.

도 1의 풍력발전기의 조립순서는 상측날개(411)와 하측날개(412)를 고정판(3)에 우선 조립하고, 내측 수직축(21)를 우선 세운 후 조립된 반시계방향 회전날개(41)를 설치하고 내측 수직축(21)과 반시계방향 회전날개(41)는 너트로 고정한다. 그리고, 내측 수직축 브레이스(22)를 설치하여 고정판(3)의 처짐과 흔들림을 방지하고, 내측 수직축 브레이스(22)와 고정판(3)은 너트로 고정한다.

마지막으로 수직축(2)은 발전기(5)의 로터부와 연결이 되며, 반시계방향 회 전날개(41)의 회전력은 고정판(3)을 통해 수직축(2)으로 전달되고, 수직축(2)은 발전기(5)에 직접 연결되어 발전기를 구동하여 발전이 되는 것이다.

도 2의 풍력발전기의 조립순서는 상기 도 1의 풍력발전기의 조립순서와 같이 상측 날개(411,421)와 하측 날개(412,422)를 고정판(3)에 우선 조립하고, 내측 수직축(21)과 외측 수직축(23)을 세운후 조립된 반시계방향 회전날개(41)와 시계방향 회전날개(42)를 번갈아가며 설치하고 내측 수직축(21) 및 외측 수직축(23)과 너트로 고정한다. 그리고, 내측 수직축 브레이스(22)와 외측 수직축 브레이스(24)를 설치하여 고정판(3)의 처짐과 흔들림을 방지하고, 내측 수직축 브레이스(22) 및 외측 수직축 브레이스(24)는 고정판(3)과 너트로 고정한다. 마지막으로 수직축(2)을 양방향회전발전기(51)에 연결한다.

상기 양방향회전발전기(51)는 로터부와 중심축부가 서로 반대방향으로 회전하며 로터부에는 외측 수직축과 연결되어 시계방향 회전날개(42)가 연결되고, 중심축부에는 내측 수직축과 연결되어 반시계방향 회전날개(41)가 연결된다.

도 3은 반시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도이고, 도 4는 시계 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개의 사시도이며, 이 둘은 회전 방향이 서로 반대이다. 도 3은 날개부 내측에 내측 수직축(21) 및 내측 수직축 브레이스(22)가 위치하고 상하 다단으로 날개를 서로 연결하며 도 4는 날개부 외측에 외측 수직축(23) 및 외측 수직축 브레이스(24)가 위치하여 상하 다단으로 날개를 서로 연결하며 수직축(21,23)과 수직축 브레이스(22,24)은 회전시 타방향으로 회전하는 날개와 간섭이 없어야 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 풍력 발전기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 3에서 도시된 바와 같이 먼저, 유선형 타원구체형 날개(4)의 전방으로 바람이 불게 되면 유선형 타원구체형 날개(4)의 주변에 바람의 압력이 분포하게 되어 공기저항을 받게 되는 것이다.

하지만, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)의 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부가 있어 공기의 흐름을 가르며 공기 저항을 감소시켜 유선형 타원구체형 날개가 원활하게 회전할 수 있는 것이다. 또한 상하 적층된 날개 사이에 공간이 있어 공기 흐름 통로가 형성되고 통과된 공기는 뒤측 날개의 꼬리부를 밀어주어 날개의 힘이 좋아지는 것이다.

또한, 도 1의 다단 적층된 유선형 타원구체형 날개(4)에서 각 층의 유선형 타원구체형 날개(4)의 위치를 동일한 각도로 회전이동하여 등각도로 분포되게 배치하면 임의의 각도에서의 날개에 대한 풍압의 차이가 작아져서 풍압이 고르게 형성되고 날개 회전에 의한 진동이 감소된다.

도 15의 기존의 풍력발전기의 샤프트 축(11)은 전체 날개부의 중심에 위치하여 공기와의 충돌시 난류가 많이 발생하여 샤프트 축(11) 뒤편의 날개에 전달되는 공기의 힘이 줄어들었으나 도 1의 풍력발전기의 수직축(2)은 외곽으로 분산시켜 배치함으로써 축의 경의 줄어들고 축과 뒤쪽날개간의 거리를 충분히 확보하여 난류가 줄어들어 날개의 효율이 증가된다.

바람에 의해 구동된 유선형 타원구체형 날개의 회전력은 고정판(3)을 통해 수직축(2)으로 전달되고, 수직축(2)은 발전기(5)에 직접 연결되어 발전기를 구동하여 발전이 되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 풍력 발전기의 작용을 설명하면 다음과 같다

도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 먼저, 유선형 타원구체형 날개(4)의 전방으로 바람이 불게 되면 유선형 타원구체형 날개(4)의 주변에 바람의 압력이 분포하게 되어 공기저항을 받게 되는 것이다.

하지만, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)의 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부가 있어 공기의 흐름을 가르며 공기 저항을 감소시켜 유선형 타원구체형 날개가 원활하게 회전할 수 있는 것이다.

또한, 같은 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개(4)들의 사이를 통과하는 공기는 반대 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개(4)의 유선형 타원구체형 곡면홈부(414,424)에 집중되어 회전력이 증가되는 것이다. 게다가 각 날개가 회전하면서 발생하는 바람에 의한 진동과 바람의 저항값이 인접한 날개의 회전 방향이 반대임으로 인해 서로 상쇄되어 구조물에 전달되는 진동과 바람의 저항값이 감소되며 이로 인하여 구조물의 피로는 줄어들고 안전성은 높아지는 것이다.

바람에 의해 구동된 유선형 타원구체형 날개(4)의 회전력은 고정판(3)을 통해 수직축(2)으로 전달되고, 수직축(2)은 양방향회전발전기(5)에 직접 연결되어 발전기를 구동하여 발전이 되는 것이다.

도 2의 발전기는 날개의 진행 방향이 서로 반대이므로 양방향회전발전기(51) 의 사용이 가능하고 수직형 풍력발전기에서 날개의 회전수는 외경에 의해 제한을 받는데 로터와 중심축이 상호 반대방향으로 동시에 회전함으로써 양방향회전발전기(51)의 로터와 중심축간의 상대적 회전수가 증가하여 양방향회전발전기(51)의 출력이 증가되는 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 물고기등형 유선형 날개를 다단 적층하여 구성한 사시도이며, 도 11은 도 10의 다단 적층된 물고기등형 유선형 날개 중 한 단을 분리한 물고기등형 유선형 날개의 사시도이며, 도 12은 물고기등형 유선형 날개의 평면도이다.

도 13는 중심부가 겹친 물고기등형 유선형 날개의 사시도이며, 도 14은 중심부가 겹친 물고기등형 유선형 날개의 평면도이다.

도 10, 도 11 및 도 12에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 4 실시예의 풍력발전기는, 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축(64)과 상기 수직축(64)에 하나 이상으로 회전 가능하게 구비되어 있는 고정판(63)과 고정판의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 물고기등형 유선형 날개(6)와 상기 수직축(64)과 연결된 발전기(5)로 이루어진 풍력발전기에 있어서,

상기 물고기등형 유선형 날개(6)는 전방에 반원형의 구형 곡면돌출부(61)가 있고 후방에 반원형의 구형 곡면홈부(62)가 있으며, 이 반원형의 구형 곡면돌출부(61)의 형상은 중앙부가 물고기등형 유선형처럼 생긴 물고기등형 유선형 날개(6)로 구성됨을 특징으로 한다.

도 10, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 제 4 실시예에 따른 풍력발전기 의 다른 실시예로서, 상기 물고기등형 유선형 날개(6)는 물고기등형 유선형 날개(6)의 회전 중심부측에서 물고기등형 유선형 날개(6)의 곡형돌출부(61)의 일부가 인접한 물고기등형 유선형 날개(6)의 곡면홈부(62)안에 들어가게 구성됨을 특징으로 하는 풍력발전기.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 4 실시예에 따른 풍력발전기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 10, 도 11 및 도 12에서 도시된 바와 같이 먼저, 물고기등형 유선형 날개(4)의 전방으로 바람이 불게 되면 물고기등형 유선형 날개(4)의 주변에 바람의 압력이 분포하게 되어 공기저항을 받게 되는 것이다.

하지만, 물고기등형 유선형 날개(6)는 물고기등형 유선형 날개(6)가 회전하는 방향의 형상을 물고기등형의 유선형으로 제작하여 공기를 가르므로서 저항이 감소되도록 만든 날개이다. 물고기등형 유선형 날개(6)의 구형 곡면홈부(62)의 방향을 공기의 흡입이 원활하게 배치하고 물고기등형 유선형 날개(6)를 수직축(64)에 가깝게 위치시켜 날개의 회전수가 많은 풍력발전기가 되는 것이다.

도 13 및 도 14에서 도시된 바와 같이 상기 물고기등형 유선형 날개(6)는 물고기등형 유선형 날개(6)의 회전 중심부측에서 물고기등형 유선형 날개(6)의 곡형돌출부(61)의 일부가 인접한 물고기등형 유선형 날개(6)의 곡면홈부(62)안에 들어가게 구성되어, 구형 곡면돌출부(61)를 통과한 공기가 인접한 물고기등형 유선형 날개(6)의 구형 곡면홈부(62)안으로 들어가서 물고기등형 유선형날개(6)를 밀어주어 물고기등형 유선형 날개(6)의 회전력을 상승시키는 것이다.

도 11 및 13에서 도시된 물고기등형 유선형 날개(6)는 날개 각도의 분포상 동력을 얻는 방향이 고정되어 있어 날개의 구형 곡면홈부(62)의 방향이 바람을 잘 받을 수 있게 배치되는 것이다.

또한, 물고기등형 유선형 날개(6)를 상하로 다단 적층함으로써 날개의 회전력을 높이게 되고, 상기 다단 적층된 물고기등형 유선형 날개(6)는 각 층의 물고기등형 유선형 날개(6)의 위치를 동일한 각도로 회전 이동하여 등각도로 분포되게 배치하면 임의의 각도에서의 날개에 대한 풍압의 차이가 작아져서 풍압이 고르게 형성되고 날개 회전에 의한 진동이 감소된다.

도 11 및 도 12에서 도시된 물고기등형 유선형 날개(6)는 물고기등형 유선형 날개(6)의 진행방향이 일측 방향으로 상하에 층층으로 다단 배치된 물고기등형 유선형 날개(6)들의 사이에 타측 방향으로 회전하는 물고기등형 유선형 날개(6)를 배치하여 인접한 날개간의 회전 방향이 서로 반대 방향이 되도록 배치되도록 형성하면, 같은 방향으로 회전하는 물고기등형 유선형 날개(6)들의 사이를 통과하는 공기는 반대 방향으로 회전하는 물고기등형 유선형 날개(6)의 구형 곡면홈부(62)에 집중되어 회전력이 증가되는 것이다. 게다가 각 날개가 회전하면서 발생하는 바람에 의한 진동과 바람의 저항값이 인접한 날개의 회전 방향이 반대임으로 인해 서로 상쇄되어 구조물에 전달되는 진동과 바람의 저항값이 감소되는 것이다.

상기에 기술된 바와 같이 바람에 의해 구동된 물고기등형 유선형 날개(6)의 회전력은 고정판(63)을 통해 수직축(64)으로 전달되고, 수직축(64)은 발전기(5)에 직접 연결되어 발전기를 구동하여 발전이 되는 것이다.

제 1실시예 및 제 2 실시예에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 풍력 발전기는 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414)가 있어 공기의 흐름을 가르며 공기 저항을 감소시키고 상기 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414)를 비껴나간 공기는 회전하는 뒤측 유선형 타원구체형 날개의 굴곡판(413)를 밀어주어 유선형 타원구체형 날개(4)의 회전력이 증가되는 것이다.

제 3실시예에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 풍력 발전기는 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414,424)가 있어 공기의 흐름을 가르며 공기 저항을 감소시키고 상기 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414,424)를 비껴나간 공기는 반대방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개(4)의 유선형 타원구체형의 곡면홈부 (415,425)에 집중되어 회전력이 증가되는 것이다.

그리고, 각 날개가 회전하면서 발생하는 바람에 의한 진동과 저항값이 인접한 날개의 회전 방향이 반대임으로 인해 서로 상쇄되어 구조물에 전달되는 진동과 바람의 저항값이 감소되며 이로 인하여 구조물의 피로가 줄어들고 안전성은 높아지는 것이다.

또한, 수직축(2)을 외곽으로 분산함으로써 수직축(2)에 의한 난류현상이 줄어 바람의 효과가 상승하는 것이다.

제 4 실시예에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 풍력발전기는 전방에 물고기등형 유선형처럼 형성된 반원형의 구형 곡면돌출부(61)가 있어 공기의 흐름을 가르며 공기 저항을 감소시키고, 물고기등형 유선형 날개(6)를 회전축에 가깝게 위 치시켜 날개의 회전수를 늘리고 다단 적층하여 회전력을 높여 효율이 좋은 풍력발전기가 되는 것이다.

또한, 도 13 및 도 14에서 도시된 바와 같이 물고기등형 유선형 날개(6)는 물고기등형 유선형 날개(6)의 회전 중심부측에서 물고기등형 유선형 날개(6)의 곡형돌출부(61)의 일부가 인접한 물고기등형 유선형 날개(6)의 곡면홈부(62)안에 들어가게 구성되어 구형 곡면돌출부(61)를 통과한 공기가 인접한 물고기등형 유선형 날개(6)의 구형 곡면홈부(62)안으로 들어가서 물고기등형 유선형날개(6)를 밀어주어 물고기등형 유선형 날개(6)의 회전력을 상승시키는 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (11)

1. 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축(2);

   상기 수직축(2)에 하나 이상으로 회전가능하게 구비되어 있는 고정판(3);

   고정판(3)의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 유선형 타원구체형 날개(4);

   상기 수직축(2)과 연결된 발전기(5)로 이루어진 풍력발전기에 있어서,

   상기 유선형 타원구체형 날개(4)는

   일측으로 전방에 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414)가 있고 후방에 유선형 타원구체형의 곡면홈부(415)가 형성되어 있으며, 이 유선형 타원구체형의 곡면홈부(415)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(413)으로 이루어진 다수의 유선형 타원구체형 날개(4)로 이루어짐을 특징으로 하는 풍력발전기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)는

   유선형 타원구체형 날개(4)의 일측인 유선형 타원구체형의 곡면돌출부(414)에서 날개 회전 방향(417)으로 유선형 타원구체형의 돌출부(416)가 더 추가된 날개를 포함하여 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)는

   상하에 층층으로 다단 배치됨을 특징으로 하는 풍력발전기.
4. 제 3항에 있어서, 상하에 층층으로 다단 배치된 유선형 타원구체형 날개(4)는

   유선형 타원구체형 날개(4)의 위치가 동일한 간격으로 회전이동하여 등각도로 분포되어 배치됨을 특징으로 하는 풍력발전기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 유선형 타원구체형 날개(4)는

   일측 방향으로 상하에 층층으로 다단 배치된 유선형 타원구체형 날개(4)들의 사이에 타측 방향으로 회전하는 유선형 타원구체형 날개(4)를 배치하여 인접한 날개간의 회전 방향이 서로 반대방향이 되도록 배치됨을 특징으로 풍력발전기.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 유선형 타원구체형 날개(4)의 중앙에는 수평으로 놓인 고정판(3)이 있고, 유선형 타원구체형 날개(4)는 고정판(3)을 기준으로 상측날개(411,421)와 하측날개(412,422)로 나누어지고 상하 대칭으로 제작하며, 상측날개(411,421), 고정판(3) 및 하측날개(412,422)는 결합 수단에 의해 결합됨을 특징으로 하는 풍력발전기.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 결합 수단은 볼트, 리벳, 용접, 접착제 중 어느 하나임을 특징으로 하는 풍력발전기.
8. 제 5항에 있어서,

   반시계 방향 회전날개(41)와 시계 방향 회전날개(42)는 번갈아가며 상하로 층층히 배치되어 인접한 날개간의 진행방향이 반대가 되며,

   반시계 방향 회전날개(41)의 내측 수직축(21)은 날개의 내측에 위치하여 형성되고, 시계 방향 회전날개(42)의 외측 수직축(23)은 날개의 외측에 위치하여 형성되어 양방향회전발전기(51)에 연결됨을 특징으로 하는 풍력발전기
9. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   반시계 방향 회전날개(41)의 내측 수직축(21)은 날개의 내측에 위치하여 형성되고, 시계 방향 회전날개(42)의 외측 수직축(23)은 날개의 외측에 위치하여 형성되며,

   고정판(3)과 수직축(2)을 결합하기 위하여, 내측 수직축(21)과 외측 수직축(23)에는 나사산이 형성되어 있고, 날개는 고정판(3)에 조립된 후 내측 수직축(21) 혹은 외측 수직축(23)과 너트로 고정되고, 날개의 흔들림을 잡아주기 위한 수직축 브레이스(22, 24)를 추가하여 구비됨을 특징으로 하는 풍력발전기.
10. 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 수직축(64);

    상기 수직축(64)에 하나 이상으로 회전 가능하게 구비되어 있는 고정판(63);

    고정판(63)의 둘레에는 결합 수단으로 고정된 다수의 물고기등형 유선형 날개(6);

    상기 수직축(64)과 연결된 발전기(5)로 이루어진 풍력발전기에 있어서,

    상기 물고기등형 유선형 날개(6)는,

    전방에 반원형의 구형 곡면돌출부(61)가 있고, 후방에 반원형의 구형 곡면홈부(62)가 있으며, 이 반원형의 구형 곡면돌출부(61)의 형상은 중앙부가 물고기등형 유선형처럼 생긴 물고기등형 유선형 날개(6)로 이루어짐을 특징으로 하는 풍력발전기.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 물고기등형 유선형 날개(6)는 물고기등형 유선형 날개(6)의 회전 중심부측에서 물고기등형 유선형 날개(6)의 곡형돌출부(61)의 일부가 인접한 물고기등형 유선형 날개(6)의 곡면홈부(62)안에 들어가게 구성됨을 특징으로 하는 풍력발전기.

Images