KR20080077921A - Wind power generator rotor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력 발전기의 회전자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력 발전기의 구동축 상에 설치되는 회전자를 제1, 2 팬으로 구성하여 상기 제1 팬은 풍력에 의해 회전되고 이에 상기 제2 팬이 따라 회전하면서 제1 팬의 회전을 극대화시키는 풍력 발전기의 회전자에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor of a wind generator, and more particularly, a rotor installed on a drive shaft of a wind generator comprises first and second fans so that the first fan is rotated by wind power and thus the second fan. The present invention relates to a rotor of a wind generator that rotates while maximizing the rotation of the first fan.
일반적으로, 풍력 발전기란 공기 유동시 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시키는 과정에서 기계적 에너지로 변환시켜 전력을 얻는 장치로, 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류되고, 주요 구성 요소로는 날개와 허브로 구성된 회전자와, 상기 회전자의 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속 장치, 발전기 및 각종 안전 장치를 제어하는 제어 장치, 유압 브레이크 장치와 전력 제어 장치 및 철탑 등으로 구성된다.In general, a wind generator is a device that obtains power by converting into mechanical energy in the process of rotating the rotor using the aerodynamic characteristics of the kinetic energy in the air flow, depending on the direction of the axis of rotation with respect to the ground It is classified into horizontal type and vertical type, and its main components include a rotor composed of vanes and hubs, a speed increaser that drives the generator by increasing the rotation of the rotor, a control device that controls the generator and various safety devices, and hydraulic pressure. It consists of a brake device, a power control device and a steel tower.
이렇게 종래에서 풍력 발전기에 구비되어 전력을 얻는 주요소인 회전자는 도면에는 도시하지 않았지만 몸체 외주면에 방사상의 날개가 구비되고 상기 몸체에 발전기의 구동축에 고정될 수 있는 축이 구비되는 구조로 이루어진다.Thus, the rotor, which is a main element provided in the wind power generator in the related art, has a structure in which a radial blade is provided on an outer circumferential surface of the body and a shaft which can be fixed to a drive shaft of the generator is provided in the body.
그러나 상기 회전자의 회전에 의해 풍력 발전하는 과정에서 회전자는 날개의 형상이나 풍향 등의 이유로 인해 풍력의 손실이 발생되므로 회전력이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the process of wind power generation by the rotation of the rotor, the rotor has a problem that the rotational force is lowered because the loss of wind is generated due to the shape of the blade or the wind direction.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 풍력 발전기의 구동축 상에 설치되는 회전자를 제1, 2 팬으로 구성하여 상기 제1 팬은 풍력에 의해 회전되면서 상기 제2 팬이 회전하면서 제1 팬의 회전을 극대화시킬 수 있게 한 풍력 발전기의 회전자를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the object is to comprise a rotor installed on the drive shaft of the wind power generator to the first, second fan and the first fan is rotated by the wind power while the second It is to provide a rotor of the wind generator that allows the fan to rotate while maximizing the rotation of the first fan.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 풍력발전기의 회전자에 있어서, 내부가 중공 형성된 몸체의 외주면에 풍력에 의해 회전되도록 호 형상의 제1 날개가 방사상으로 구비되는 제1 팬(Fan); 및 상기 제1 팬의 몸체 내부에 일단이 구비되고 타단에 풍력발전기의 구동축과 연결되는 회전축이 형성되며 외주면에 스크루(screw) 형태의 제2 날개가 방사상으로 구비되는 제2 팬; 을 포함하며, 상기 제2 팬의 타단은 상기 제1 팬에서 더 연장된다.In order to achieve the above object, the present invention, in the rotor of the wind power generator, the first fan (Fan) is provided with an arc-shaped first blade radially so as to be rotated by the wind power on the outer peripheral surface of the body formed hollow inside; And a second fan having one end provided inside the body of the first fan and a rotating shaft connected to the drive shaft of the wind power generator at the other end thereof, and having a screw-shaped second wing radially formed on an outer circumferential surface thereof. And the other end of the second fan extends further from the first fan.
또한, 본 발명은 풍력발전기의 회전자에 있어서, 풍력에 의해 회전되는 제1 팬(Fan); 상기 제1 팬의 회전에 의해 형성된 와류 또는 기류로 회전되는 제2 팬; 및 상기 제1 팬 또는 제2 팬의 회전에 의해 구동되는 회전축; 을 포함하여 이루어진다.In addition, the present invention, the rotor of the wind turbine, the first fan (Fan) rotated by the wind; A second fan rotated in a vortex or air stream formed by the rotation of the first fan; And a rotation shaft driven by the rotation of the first fan or the second fan. It is made, including.
이와 같은 본 발명의 풍력 발전기의 회전자는 풍력 발전기의 구동축 상에 설치되는 회전자를 제1, 2 팬으로 구성하여 상기 제1 팬은 풍력에 의해 회전되고 이 에 상기 제2 팬이 따라 회전하면서 제1 팬의 회전을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.The rotor of the wind generator according to the present invention comprises a rotor installed on the drive shaft of the wind generator, the first fan and the second fan so that the first fan is rotated by the wind power while the second fan is rotated along the first 1 has the effect of maximizing the rotation of the fan.
이하, 본 발명의 풍력 발전기의 회전자를 첨부도면을 참조하여 실시 예들을 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the rotor of the wind generator of the present invention will be described with reference to the embodiments.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 회전자(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 팬(210) 및 제2 팬(220)으로 구성된다.The
상기 제1 팬(Fan: 210)은 수직 방향으로 내부가 중공 형성되면서 상, 하단은 개구된 원통체인 몸체(212)와 상기 몸체의 외주면에 풍력에 의해 회전되도록 제1 날개(214)가 일정 간격을 가지면서 방사상으로 다수 구비된다.The first fan (Fan) 210 is formed inside the hollow in the vertical direction, the upper and lower ends of the
여기서, 상기 제1 날개(214)는 곡선을 가지도록 중심부에서 휘어진 판 형태로 형성되어 공기와의 가장자리 충돌시 기류를 중심 방향으로 유도하여 응력 집중을 최소화할 수 있다.Here, the
상기 제2 팬(220)은 상기 제1 팬(210)의 몸체(212) 내부에 상단이 위치되고 하단에 풍력발전기(도면에 미도시)의 구동축과 연결되는 회전축(222)이 형성되며 상기 회전축(222)의 외주면에 제2 날개(224)가 방사상으로 다수 구비된다. 이때 상기 제2 팬(220)의 상단은 상기 제1 팬(210)의 하단에 삽입되도록 결합되고 후단은 외부로 노출되도록 구비된다.The
여기서, 상기 제2 날개(224)는 스크루 형상인 감기는 판 형태로 형성되어 상 기 풍력 발전기의 회전자(200)가 가로등에 적용될 경우 상기 제1 날개(214)가 외풍에 의해 회전되면 이에 Here, the
더욱이, 본 실시 예에서는 상기 제2 팬(220)이 상기 제1 팬(210)의 내부에 결합되는 방식을 취하였으며 다르게는 상기 제1, 2 팬(210, 220)이 일체로 성형되도록 구비된다.Furthermore, in the present embodiment, the
한편, 상기 제2 팬(220)은 그 하단이 외부로 더 연장됨에 따라 그 노출되는 부분을 감싸도록 원통 형상의 연장부(216)가 상기 제1 팬(210)의 하단에 연결 형성될 수도 있다. (도 2 참조)Meanwhile, as the
그러므로 본 발명에 따른 풍력 발전기의 회전자 작동 과정은 우선, 바람에 의해 상기 제1 팬(210)이 회전되면서 그 하부에 구비되는 상기 제2 팬(220) 역시 따라 연동 회전된다.Therefore, in the rotor operating process of the wind generator according to the present invention, first, while the
이때, 상기 제2 팬(220)은 상기 제1 팬(210)의 회전력에 의해 최초 회전되지만 회전되기 시작하면 와류에 의한 상승기류를 형성시켜 이 상승기류에 의해 회전되므로 상기 제1 팬(210)의 회전을 극대화시켜 회전이 용이하게 실시되도록 도모하게 된다.At this time, the
여기서, 본 발명에 의한 풍력 발전기의 회전자(200)이 가로등(300)에 적용된 상태를 예시하면 도 3에 도시된 바와 같이 다음과 같으며, 상기 회전자(200)가 적용되는 가로등(300)은 가로등주(310), 보조팬(312), 램프(314), 발전기(316) 및 컨트롤 박스(318)로 세분화하여 구성된다.Here, if the
상기 가로등주(310)는 지면에서 설정 간격으로 이격된 상태로 고정되거나 하단 둘레면에 다수개의 홀이 형성되어 외부의 공기가 유입되며, 상단에 내부에 회전자(200)가 구비되는 커버(320)가 구비된다. 여기서, 상기 커버(320)는 그 외주면에 구멍이 다수 형성되어 외부의 공기 유입이 용이하도록 한다.The
상기 보조팬(312)은 상기 가로등주(310)의 내부 하단에 구비되어 상기 홀 또는 이격된 가로등주(310)의 하부를 통해 유입된 공기에 의해 무동력으로 회전되면서 상승기류가 발생되고 상승기류에 의해 상기 제2 팬(220)가 회전되도록 공기를 끌어올리는 기능을 추가적으로 하게 된다.The
상기 램프(314)는 상기 가로등주(310)의 위쪽 양단에 외팔보 형태로 연장되며 그 연장된 부위 끝단에 하측을 향하도록 구비되어 상기 회전자(200)가 풍력에 의해 회전되면 상기 회전축(222)과 후술할 발전기(316)의 구동축과 연결되어 회전에 의해 발전되므로 이 발전된 전원으로 점등되게 한다.The
상기 발전기(316)는 상기 가로등주(310)의 상단 내부에 위치되어 상기 회전자(200)의 구동축과 연결되는 발전모터(도면에 미도시)가 포함되며 포함된 배터리(도면에 미도시)에 의해 발전된 전원이 저장되고 상기 배터리와 상기 램프(314)가 전기적으로 연결된다.The
상기 컨트롤 박스(318)는 상기 램프(314) 및 발전기(316)의 작동을 제어할 수 있으며, 내부에 송수신장치(도면에 미도시)를 구비하면 각각의 가로등(300)을 일률적으로 원격무선제어가 가능하다.The
이 밖에 상기 풍력 발전기의 회전자(200)는 가로등 이외에 등주에 구비된 스피커 등에 전원은 공급할 수 있도록 적용 가능하다.In addition, the
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 회전자(100)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 회전축(102), 제2 팬(110) 및 제1 팬(120)으로 구성된다.
상기 회전축(102)은 발전기(도면에 미도시)의 구동축 상에 고정되며 그 상단에 제2 팬(110)이 회전될 수 있도록 고정되고 그 하단에 제1 팬(120)이 회전될 수 있도록 고정된다.The
즉, 상기 회전축(102)은 상기 제2 팬(110)이 고정되는 내축(102b)과 상기 제1 팬(120)이 프레임에 의해 고정되는 외축(102a)으로 구성되며, 상기 내축(102b)과 외축(102a)이 발전기의 구동축 상에 연결된다. 여기서, 상기 발전기의 구동축도 내 외측으로 구비되어야 한다.That is, the rotating
상기 제2 팬(110)은 상기 내축(102b) 상단에 구비되고 다수개의 날개가 방사상으로 구비되면서 후술할 제1 팬(120)의 회전에 의해 회전 방향이 동일하도록 연동되며 풍차 형상으로 형성된다.The
상기 제1 팬(120)은 상기 외축(102a)의 하단에서 프레임으로 고정되며 몸체(122), 외측 날개(124) 및 내측 날개(126)로 세분화하여 구성된다.The
상기 몸체(122)는 관통된 원통 형상으로 그 내경이 상기 제2 팬(110)의 외경보다 축소 형성된다. 이는 상기 제1 팬(120)의 하측을 통해 유입되는 바람이 상기 내측 날개(126)를 따라 이동할 때 바람이 상기 제2 팬(110)이 회전될 수 있도록 날개에 전달되어야 하기 때문이다.The
상기 외측 날개(124)는 상기 몸체(122)의 외주면에 적어도 하나 이상이 일정한 간격의 방사상으로 구비되며 경사진 상태로 구비되거나 직선 상태로 구비될 수 있다.The
상기 내측 날개(126)는 상기 몸체(122)의 내주면에 방사상으로 구비되어 기류를 상기 제2 팬(110)으로 안내하여 이 제2 팬(110)이 회전될 수 있도록 하며 적어도 하나 이상이 구비된다.The
더욱이, 상기 내측 날개(126)는 상기 제1 팬(120)의 외측 날개(124)의 수와 동일하거나 증감 형성될 수도 있다.Furthermore, the
그리고 상기 내측 날개(126)는 사선 또는 곡선 형태로 형성되되 본 실시 예에서는 곡선 형태를 예시하여 설명하며 요철(凹凸) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.In addition, the
여기서, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 몸체(122)의 외주면에서 상기 외측 날개(124)의 사이에 상기 제1 팬(120)의 회전시 공기 유입을 증대시키는 홀(122a)이 관통 형성되어 상기 제2 팬(110)을 회전시킬 수 있는 원동력인 바람의 유입을 증대시키고 풍속이 증가될 수 있다. Here, although not shown in the drawing, a
특히, 상기 홀(122a)은 이웃한 내측 날개(126) 사이에 형성되되 경사진 직사 각 형상 또는 다수 배열된 원 형상 등으로 형성될 수 있으며 본 실시 예에서는 직사형 형상으로 예시하였다. 그리고 도 1에서는 상기 홀(122a)을 하나만 도시하였으나 이웃한 내측 날개(126)의 사이에 모두 구비된다.In particular, the
그러므로 본 발명에 따른 풍력 발전기의 회전자 작동 과정은 우선, 바람에 의해 상기 제1 팬(120)이 회전되면 상기 몸체(122)의 하측에서 내부로 공기가 유입되고 유입되는 공기로 인해 그 내주면에 형성된 내측 날개(126)를 따라 상승기류가 발생되고 상기 제2 팬(110)을 이 제1 팬(120)의 회전 방향과 동일한 상태로 연동되게 한다.Therefore, the rotor operating process of the wind generator according to the present invention, first, when the
여기서, 상기 제1 팬(120)이 고정되는 상기 외축(102a)이 발전기 구동축 상에 연결되어 발전하게 되고 상기 제1 팬(120)의 회전에 의해 발생되는 상승기류에 의해 상기 제2 팬(110)이 회전되면서 이 제2 팬(110)이 고정된 내축(102b)이 발전기 구동축 상에 연결되어 발전하므로 발전량이 극대화된다.Here, the
즉, 상기 제1 팬(120)이 외측 날개(124)로 하여금 구동의 근원인 바람에 의해 회전되면 이 제1 팬(120)의 내측 날개(126)로 유입되는 공기에 와류가 발생되고 이 와류가 형성되는 기류에 의해 상기 제2 팬(110)이 연동 회전되므로 상기 제1 팬(120)는 자연적으로 회전하고 이 제1 팬(120)의 회전에 의해 상기 제2 팬(110)이 인위적으로 회전하며 상기 제1, 2 팬(110, 120)의 회전에 의해 발전량이 극대화될 수 있다.That is, when the
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 회전자를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a rotor of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
도 2는 상기 풍력 발전기의 회전자의 다른 실시 예에 따른 분해사시도이다.2 is an exploded perspective view according to another embodiment of the rotor of the wind generator.
도 3은 상기 풍력 발전기의 회전자가 가로등에 접목된 상태를 도시한 정면도이다.Figure 3 is a front view showing a state in which the rotor of the wind generator is grafted to the street light.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 풍력 발전기의 회전자를 도시한 분해사시도이다.Figure 4 is an exploded perspective view showing a rotor of the wind generator according to another embodiment of the present invention.
도 5는 상기 풍력 발전기의 회전자의 측단면도이다.5 is a side cross-sectional view of the rotor of the wind generator.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
100: 일 실시 예에 따른 회전자 102: 회전축 100: a
110: 제2 팬 120: 제1 팬110: second fan 120: first fan
122: 몸체 122a: 홀122:
124: 외측 날개 126: 내측 날개124: outer wing 126: inner wing
200: 다른 실시 예에 따른 회전자 210: 제1 팬200:
212: 몸체 214: 제1 날개212
220: 제2 팬 222: 회전축220: second fan 222: rotating shaft
224: 제2 날개224: second wing
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