KR20080075245A - 풍력 발전기 - Google Patents

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KR20080075245A
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Abstract

현재 보편적으로 보급되고 있는 삼각블레이드 방식의 풍력발전기는 강풍과 태풍 등에 대한 피해는 방지할 수 있겠지만 풍력에 대한 이용효율은 지극히 저조하여 투자비에 비하여 전력생산능력이 저조함으로 경제성 또한 저조한 실정이다.
본 발명의 풍력발전기는 판형의 다중블레이드를 사용하고 회전축을 중심으로 한 중심부의 풍력을 로-터와 주연의 풍향에 대한 수직블레이드 부분에 집중케 함으로써 저속의 풍력시에도 회전력을 최대한 높일 수 있게 하였고, 비틀림 작용과 허용한계를 초과하는 강풍시에는 블레이드가 일순간에 젖혀지는 작동이 자동적으로 작용하여 발전을 중단케 함으로써 강풍의 이용한계를 확대하면서도 강풍에 의한 기기파손 등의 피해를 방지할 수 있게 하였다.
이로써 본 발명의 풍력발전기는 투자비에 대비한 경제성을 획기적으로 향상케 한 것이다.

Description

풍력 발전기{Wind Turbine}
도1은 풍력발전기의 사시도
도2는 도1의 A-A'선 단면도
도3은 도2의 선단부 확대단면도
도4는 블레이드 착설구 부분절개 사시도
도5-1은 블레이드가 착설된 블레이드 착설구와 휠기구의 부분절개사시도
도5-2는 도5-1에서 블레이드가 젖혀진 상태의 사시도
도6은 도2에서 B-B'의 부분절개 확대 단면도
도7-1, 도7-2는 경사면 블레이드의 선단 착설구와 작용설명을 위한 부분절개 사시도
풍력의 이용효율성을 제고함으로써 투자비 대비, 경제성이 우수한 풍력발전기를 개발한다.
종래의 풍력발전기는 로-토에 장대한 3개의 블레이드를 삼각으로 착설하여 풍력으로 로-토를 회전케 함으로써 발전이 이루어지게 하였으나, 거대한 구조에 비 하여 풍력이 미치는 블레이드의 전체면적이 너무나 협소할 뿐아니라, 약풍시에는 블레이드 선단의 협소한 부분에 미치는 풍력만이 이용가능하고 강풍시에는 장대한 블레이드의 파손을 우려하여 핏치를 0으로 조절하고 작동을 정지시킬 수 밖에 없어서 발전효율성이 저조할 수 밖에 없었다.
면적이 넓은 판형의 다중블레이드를 사용하여 블레이드의 면적을 대폭 확대하고 약풍과 강풍시에도 효과적으로 풍력을 이용할 수 있게 함으로써, 발전효율성을 획기적으로 향상시킨다.
타워 A상단에 수평으로 회전자재케 착설된 원통형 나셀 ①선단은 원추형 ①a를 형성하고 후단은 깔때기형으로 확개된 확개부 ①b를 형성하였다.
원통형 나셀 ① 내부 선후단에 후레임 ②②' 로 회전자재케 착설된 회전축 ③의 선단부에는 발전기 ④가 착설되었고 후단에는 외측면에 다수의 L형의 블레이드 착설구 ⑤⑤'가 고설되고 연결판 ⑥으로 이중으로 연결보강된 윤형링 ⑦을 로-토 ⑧로 고설하였다.
나셀확개부 ①b 후단 내측, 회전축 ③에 고설한 회전원반 ⑨ 외주연은 대각선으로 절곡 확개된 절곡부 ⑨a를 형성하여 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이 파이프 ⑩ 선단과 후단을 절곡부 ⑨a와 블레이드 착설구 ⑤에 회전자재케 착설하였다.
파이프 ⑩선단의 절곡부 ⑨a 내측에는 도 7과 같이 회전지렛대 ⑪을 고설하고 절곡부 ⑨a 외측에는 경사면 블레이드 ⑫ 선단을 고설하였으며 파이프 ⑩에 내 삽된 와이어 로프 ⑬ 후단은 블레이드 착설구 ⑤ 내부에 장착된 로라 ⑤a를 통하여 연결고리 ⑭에 내장되었다.
블레이드 착설구 ⑤⑤' 후단에 회전축 ⑤b로 회전자재케 착설된 연결대 ⑮ 중간부 상하에는 돌출고리
Figure 112007501587401-PAT00010
Figure 112007501587401-PAT00011
'를 고설하여 연결고리 ⑭와 회전축 ⑭a로 연설하였으며, 연결대 ⑮ 끝에는 풍향 →B에 대한 수직블레이드
Figure 112007501587401-PAT00012
을 착설하였고
Figure 112007501587401-PAT00013
a는 보강판이다.
와이어로-프 ⑬ 선단은 방향전환판
Figure 112007501587401-PAT00014
의 로-라
Figure 112007501587401-PAT00015
a를 통하여 원통형의 와이어당김장치
Figure 112007501587401-PAT00016
후단의 원형판
Figure 112007501587401-PAT00017
a에 볼트
Figure 112007501587401-PAT00018
b 등으로 당김상태로 착설하였으며 당김장치
Figure 112007501587401-PAT00019
선단은 외향돌출된 경사면
Figure 112007501587401-PAT00020
c를 형성하였고 원통형 내측은 주축 ③에 형성된 요구 ③a에 삽설된 로-라
Figure 112007501587401-PAT00021
d가 착설되어 당김장치
Figure 112007501587401-PAT00022
가 요구 ③a를 따라서 →
Figure 112007501587401-PAT00023
e 방향으로 왕복이동할 수 있게 하였다.
주축 ③에 고설된 원통형의 고정장치
Figure 112007501587401-PAT00024
후단은 원반형
Figure 112007501587401-PAT00025
a를 형성하여 고정고리
Figure 112007501587401-PAT00026
을 →
Figure 112007501587401-PAT00027
a 방향으로 회전자재케 착설하였는 바 고정고리
Figure 112007501587401-PAT00028
선단은 스프링
Figure 112007501587401-PAT00029
b로 가압하여 후단의 내향경사 돌출부
Figure 112007501587401-PAT00030
c가 당김장치
Figure 112007501587401-PAT00031
의 돌출경사면
Figure 112007501587401-PAT00032
c와 교합되어 당김장치
Figure 112007501587401-PAT00033
가 →
Figure 112007501587401-PAT00034
e 방향으로 후퇴하는 것을 방지하여 와이어 로-프 ⑬을 힘껏 당겨진 상태로 고정시킬 수 있게 하였다.
도 7-1에서 파이프 ⑩ 상단에 고설된 회전지렛대 ⑪ 상단은 연결대 ⑪a로 회전자재케 연설되어 모든 파이프 ⑩과 회전지렛대 ⑪이 동시에 연동회전케 하였다. 또한 한 개 또는 수개의 회전지렛대 ⑪ 후단에는 경사면 ⑪b를 형성하여 고정지렛 대
Figure 112007501587401-PAT00035
의 경사면
Figure 112007501587401-PAT00036
a와 교합되게 하고, 스프링
Figure 112007501587401-PAT00037
b로 가압하여 지렛대 ⑪의 회전을 저지케 하였으며 또는 회전지렛대 ⑪ 후단에 형성된 요구 ⑪c에 예각의 가압판
Figure 112007501587401-PAT00038
을 스프링
Figure 112007501587401-PAT00039
a로 가압하여 회전지렛대 ⑪의 회전을 저지케 하였다.
이제 본 발명의 작용을 설명하면 도 5-1에서 수직블레이드
Figure 112007501587401-PAT00040
상부가 풍향 →B에 대하여 수직을 형성하였으나, 블레이드의 특성상 하부면은 풍향 →B에 대하여 일정한 각도 즉 핏치를 형성한다.
이러한 구조에서 블레이드
Figure 112007501587401-PAT00041
에 가해지는 풍력은 원형링 ⑦과 로-토⑧을 통하여 주축 ③에 회전력으로 작용케 되는 바 이때 풍력이 더욱 강력해지면 넓은 면적의 판형으로 형성된 블레이드
Figure 112007501587401-PAT00042
은 비틀림 현상이 발생하여 핏치가 자동조절 되면서 로-토에 더욱 강력한 회전력을 가하게 된다.
이에 더하여 풍력이 더욱 강력해져서 블레이드
Figure 112007501587401-PAT00043
의 부하내력한계를 벗어나게 되면 기기파손이 발생케 됨으로 이를 방지하기 위하여 부하내력 한계에 이르기전에 블레이드
Figure 112007501587401-PAT00044
에 가해지는 후퇴압력이 연결대 ⑮와 연결고리 ⑭를 통하여 와이어로-프 ⑬이 주축 ③에 삽설된 당김장치
Figure 112007501587401-PAT00045
를 →
Figure 112007501587401-PAT00046
e로 후퇴압력이 작용케 하였다.
이러한 후퇴압력은 일정한 강도를 지나치면 당김장치
Figure 112007501587401-PAT00047
선단의 경사 돌출부와 교합되어 있는 고정고리
Figure 112007501587401-PAT00048
후단을 →
Figure 112007501587401-PAT00049
a 방향으로 회전시켜서 당김장치
Figure 112007501587401-PAT00050
가 고정고리
Figure 112007501587401-PAT00051
과 이탈하여 →
Figure 112007501587401-PAT00052
e 방향으로 후퇴함으로써 도 5-2와 같이 수직블레이드
Figure 112007501587401-PAT00053
이 완전히 젖혀져서 풍력의 부하와 회전력을 소멸케 하였다.
이때 착설구 ⑤⑤' 내에 장착된 스프링 ⑤c는 연결대 ⑮의 젖혀진 상태를 안 정시키게 가압한다.
또한 도 5와 도 6에서 경사면 블레이드 ⑫에 가해지는 풍력도 회전력을 발생시키면서 →⑫a와 같이 비틀림 현상이 발생하게 되며 풍력의 강도가 어느 한계를 지나치면 도 7-2와 같이 회전지렛대 ⑪을 →⑪d 방향으로 회전시켜서 경사면 블레이드 ⑫에도 풍력에 의한 회전력과 부하가 상실되게 하였다.
이러한 작용은 많은 부하가 가해지는 수직블레이드의 회전력과 부하를 먼저 소멸시키고 경사면 블레이드에는 강력한 풍력까지도 회전력이 작용케 조절되어야 할 것이다.
또한 강력한 풍력이 약화 되었을 때는 당연히 젖혀진 블레이드들을 원상복귀 시키는 장치가 필요하나 여기서는 생략키로 한다.
본 발명은 넓은 면적의 판형으로 된 수직블레이드
Figure 112007501587401-PAT00054
을 다중으로 제작 설치함으로써 같은 직경의 블레이드에 동일한 풍력이 작용시에 종래의 풍력 발전기에 비하여 회전력과 발전능력을 획기적으로 향상시킬 수 있게 되었다.
또한 약한 풍력(저속의 풍력)일 때도 나셀후단의 확개부와 경사면 블레이드 ⑫ 등이 풍력을 수직블레이드
Figure 112007501587401-PAT00055
에 집중되게 함으로써 강력한 회전력이 발생케 하였다. 강력한 풍력이 작용시에는 과중한 부하에 취약한 수직블레이드
Figure 112007501587401-PAT00056
부터 젖혀지게 함으로써 부하를 최소화하면서 경사면 블레이드 ⑫에 의해서 계속적인 발전이 가능하다.
이러한 기계적 효과로 풍력 발전기의 경제성 제고에 크게 기여할 것이다.

Claims (4)

  1. 원통형의 나셀 ① 후단에 형성된 깔때기형 확개부 ①a에 연하여 경사면 블레이드 ⑫를 원추형으로 배열, 착설하고 경사면 블레이드 ⑫ 하부에는 수직블레이드
    Figure 112007501587401-PAT00057
    을 다중으로 착설한 풍력발전기.
  2. 블레이드 착설구 ⑤⑤' 후단에 회전자재케 착설된 연결대 ⑮ 상하에 고설된 돌출고리
    Figure 112007501587401-PAT00058
    Figure 112007501587401-PAT00059
    '에 와이어로-프 ⑬이 내장연결된 연결고리 ⑭를 연설하고 연결대 ⑮의 또 다른 일단에 수직블레이드
    Figure 112007501587401-PAT00060
    을 착설한 장치.
  3. 주축 ③ 외측면에 형성된 요구 ③d에 삽설된 로-라
    Figure 112007501587401-PAT00061
    d가 저부에 착설된 원통형의 당김장치
    Figure 112007501587401-PAT00062
    후단은 원반형을 형성하여 후단이 수직블레이드
    Figure 112007501587401-PAT00063
    과 연설된 와이어 로-프 ⑬을 볼트
    Figure 112007501587401-PAT00064
    b 등으로 연설하고 선단에 형성된 경사면 돌출부
    Figure 112007501587401-PAT00065
    c가 원통형의 고정장치
    Figure 112007501587401-PAT00066
    후단의 원반에 회전자재케 착설한 고정고리
    Figure 112007501587401-PAT00067
    의 경사면
    Figure 112007501587401-PAT00068
    c와 교합된 장치.
  4. 와이어 로-프 ⑬이 내삽되고, 경사면 블레이드 ⑫ 선단이 고설된 파이프 ⑩ 후단은 블레이드 착설구 ⑤에 회전자재케 삽설하고 선단은 회전원반 ⑨에 회전자재케 삽설하여 연결대 ⑪a로 연설한 회전지렛대 ⑪을 고설한 장치.
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CN111550364A (zh) * 2020-06-15 2020-08-18 李颖 基于风力监测的立体风场发电系统

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