KR20080086001A - 풍력 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력에 의해 발전하면서 바람이 불지 않을 경우에도 전류로 자기화되는 일시적 자석에 의해 회전체를 회전시켜 발전할 수 있는 풍력 발전기에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 풍력 발전기의 구성은, 풍력 발전기에 있어서, 하우징의 내부에서 회전축의 일단에 연결되어 풍력에 의해 회전되는 회전체; 상기 회전축의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 발전시키는 발전수단; 상기 발전수단과 연결되어 발전된 전원이 충전되는 배터리; 상기 회전체의 날개와 대향된 하우징의 내부에 구비되어 바람이 불지 않을 경우 상기 발전수단의 전류를 통하여 자기장 변화에 따라 이 회전체에 회전력을 제공하는 전자석; 및 상기 전자석에 전원 입력을 간헐적으로 제어하는 제어부; 를 포함하여 이루어진다.
풍력, 발전기, 전자석, 자기장

Description

풍력 발전기{WIND POWER GENERATOR}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 상기 풍력 발전기의 종단면도이다.
도 3a, 3b는 상기 풍력 발전기의 회전체가 전자석에 의해 회전되는 상태를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 풍력 발전기를 도시한 종단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100: 풍력 발전기 110: 회전체
120: 고정부재 130: 전자석
140: 발전수단 150: 배터리
220: 하우징 222: 유입 홀
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력에 의해 발전하면서 바람이 불지 않을 경우에도 전류로 자기화되는 일시적 자석에 의해 회전체를 회전시켜 발전할 수 있는 풍력 발전기에 관한 것이다.
일반적으로 발전기는 중력 터빈, 댐에 있는 수차, 화석 연료의 연소에 의한 열이나 핵분열에서 발생하는 열로 만들어진 증기에 의해 작동되는 증기 터빈, 내연기관(디젤 기관 또는 가스 터빈 등)의 동력원의 역학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다.
그러나 상기와 같은 종래의 발전기는 자체가 크고 구조 및 발전 방법이 복잡하며 일정 기간 사용하다 보면 불가피한 유지 보수시 비용 증가와 유지비가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 발전하는 발전기의 구조를 단순화하면서 전자석에 의해 바람이 불지 않을 경우에도 발전할 수 있게 한 풍력 발전기를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 풍력 발전기에 있어서, 회전축의 일단에 연결되어 풍력에 의해 회전되는 회전체; 상기 회전축의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 발전시키는 발전수단; 상기 발전수단과 연결되어 발전된 전원이 충전되는 배터리; 상기 회전체의 날개의 외측에 바람이 불지 않을 경우 상기 발전수단의 전류를 통하여 자기장 변화에 따라 이 회전체에 회전력을 제공하는 전자석; 및 상기 전자석에 전원 입력을 간헐적으로 제어하는 제어부; 를 포함하여 이루어짐으로써, 바람이 불 경우 상기 회전체가 풍력에 의해 회전되어 발전하며, 바람이 불지 않을 경우 상기 전자석에 자가 발전되어 충전된 배터리의 전원이 인가 되면 상기 전자석의 코일에 자력이 발생하고 상기 회전체 날개와의 척력에 의해 상기 날개에 회전력을 부가하여 풍력 제공의 여부에 상관없이 발전할 수 있으므로 바람직하다.
이하, 본 발명의 풍력 발전기를 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 풍력 발전기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 회전체(110), 고정부재(120), 전자석(130), 발전수단(140), 배터리(150) 및 제어부로 크게 구성된다.
상기 회전체(110)는 수직 방향의 회전축(112)에 방사상의 날개(114)가 다수 구비되며, 풍력에 의해 회전되고 상기 회전축(112)과 상기 발전수단(140)의 구동축이 연결되어 이 발전수단(140)의 구동축 회전에 의해 발전하게 된다.
그리고 상기 회전체(110)의 날개(114) 끝단은 상기 전자석(130)의 철심이 자기 유도에 의하여 일시적으로 자석이 되면 상기 전자석(130)의 극(極)과 인력 또는 척력이 발생할 수 있도록 상응하는 극이 형성된 영구자석(116)이 구비될 수도 있고, 다르게는 상기 날개(114)의 끝단이 상기 전자석(130)의 극과 인력이 발생되도록 도체로 형성될 수 있으며 본 실시 예에서는 상기 날개(114)의 끝단이 영구자석(116)인 것으로 예시한다.
즉, 상기 전자석(130)과 상기 영구자석(116)과 인력을 발생시킬 경우 이 전 자석(130) 극 배열과 이 영구자석(116)의 극 배열을 반대로 하며, 척력을 발생시킬 경우 상기 전자석(130)의 극 배열과 상기 영구자석(116)의 극 배열을 동일하게 하면 된다.
상기 고정부재(120)는 판상으로 상기 발전수단(140) 및 배터리(150)가 내부에 수용되는 커버의 상단에 위치 고정되며 상기 회전체(110)가 그 중심부에 위치되고 상면 양단에 상기 전자석(130)이 각각 구비된다.
그리고 상기 고정부재(120)에는 상기 회전체(110)의 회전속도를 감지하는 속도감지부(도면에 미도시)가 구비된다.
더욱이, 상기 풍력 발전기(100)에서 상기 고정부재(120)에는 상기 제어부와 연결되어 바람의 감지 여부에 따라 이 전자석(130)으로 전류의 연결 및 차단 신호를 출력하는 바람 감지센서(도면에 미도시)가 더 구비된다.
즉, 바람이 불 때와 안불 때를 상기 바람 감지센서에 의해 인지하여 바람이 불면 회전체(110)가 회전되고 발전되는 전원을 배터리(150)에 저정하고, 바람이 안불면 전자석(130)에 의해 상기 회전체(110)를 회전될 수 있도록 하기 위함이다.
상기 전자석(130)은 철심에 권취된 코일로 구성되고 상기 회전체(110)의 날개(114)와 대향된 상기 고정부재(120)의 양단 중 적어도 하나 이상 구비되되 바람이 불지 않을 경우 상기 전자석(130)의 자석화에 의해 상기 회전체(110)가 상기 발전수단(140)과 연결된 배터리(150)의 인가 전원으로 회전될 수 있도록 한다.
즉, 상기 전자석(130)은 상기 배터리(150)의 전류가 통하면 인력 또는 척력과 같은 자기장 변화에 따라 바람이 불지 않더라도 상기 회전체(110)를 설정 각도 만큼 회전시켜 발전할 수 있다. 그 후, 상기 전자석(130)에 인가 전원을 차단하여 상기 전자석(130)과 근접한 날개(114)가 척력에 의해 밀려지면서 후방에 위치된 다른 날개(114)가 이 전자석(130)과 근접한 위치로 회전하게 된다.
본 실시 예에서는 상기 전자석(130)이 한 쌍 구비되는 것으로 예시하였으나 개수의 증감이 가능하다.
상기 발전수단(140)은 상기 회전축(112)의 하단에 구동축이 연결되고 이 회전축(112)의 회전 운동에 의해 연동되어 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 발전시킬 수 있도록 풍력으로 자가 발전하기 위한 구성요소이다.
상기 배터리(150)는 상기 발전수단(140)과 전기적으로 연결되어 발전된 전기 에너지를 충전시킨다.
상기 제어부(도면에 미도시)는 상기 속도감지부와 연결되고 이 속도감지부의 감지에 따른 출력 신호를 수신하여 상기 전자석(130)에 전원 입력의 연결 또는 차단을 간헐적으로 제어하는 릴레이(relay) 회로를 포함하되 상기 회전체(110)의 회전속도에 따라 전류의 연결 또는 차단의 속도도 이와 대응되도록 제어하여 상기 회전체(110)가 고속으로 회전하면 그 속도와 상응하도록 간헐 사이클을 짧도록 제어한다.
그러므로 본 발명의 풍력 발전기의 작동 과정은 도 1, 도 2 및 도 3a, 3b에 도시된 바와 같이 우선, 상기 바람 감지센서의 감지에 의해 바람이 부는 상태임을 인지하면 상기 제어부는 상기 배터리(150)의 전원을 상기 전자석(130)에 공급하지 않고 풍력에 의해 상기 회전체(110)가 회전되며 이 회전체(110)가 구비된 상기 회전축(112)의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전수단(140)에 의해 상기 배터리(150)에 충전된다.
반면, 상기 회전체(110)가 정지하여 바람이 불지 않는 상태임을 상기 바람 감지센서의 출력값에 의해 상기 제어부가 인지하면 상기 배터리(150)의 자가 발전된 전원을 상기 전자석(130)의 코일에 인가하고 인가 전류를 통하여 자기장 변화에 따라 본 실시 예에서와 같이 척력을 발생시킨다.
이때, 상기 전자석(130)과 이웃한 날개(114)에 척력이 발생하면 반대 극에 의해 상기 날개(114)를 밀어내면서 상기 회전체(110)가 회전되고, 회전되기 시작하면 상기 제어부에서 이 전자석(130)에 전류를 차단하고 후방 날개(114)가 이 전자석(130)과 대향 위치에 도달하면 상기 날개(114)와의 척력에 의해 이 날개(114)를 밀어내면서 회전되고 이 전자석(130)에 전류를 차단한다.
결국, 상기 날개(114)가 회전되도록 상기 제어부에서 상기 배터리(150)의 전원을 연결하고 이 날개(114)가 회전되기 시작하면 전원을 차단하여 이런 간헐적인 전류의 연결 또는 차단에 의해 바람이 불지 않을 경우 상기 회전체(110)를 전자석(130)으로 회전시킨다.
여기서, 상기 제어부는 상기 회전체(110)의 회전속도에 비례하여 전류의 연결 또는 차단 속도를 제어할 수 있다.
이렇게 상기 전자석(130)의 전원 인가 여부에 따라 상기 회전체(110)가 회전되고 상기 회전체(110)의 회전축(112)과 연결되는 상기 발전수단(140)에 의해 발전 되면서 상기 배터리(150)에 충전되는 것이다.
결국, 상기 회전체(110)는 공기 중의 미세 바람으로는 바람이 약하여 회전되지 않으므로 미세 바람과 상기 전자석(130)의 원리에 의해 힘이 더해져 회전이 가능하고 발전할 수 있는 것이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 풍력 발전기는 도 4에 도시된 바와 같이 회전체(110), 전자석(130), 발전수단(140), 배터리(150), 제어부 및 하우징(220)으로 크게 구성된다.
여기서, 상기 회전체(110), 전자석(130), 발전수단(140), 배터리(150) 및 제어부는 앞선 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 하우징(220)은 상기 회전체(110)가 그 내부에 구비되는 원통 형상으로 그 상면에 바람이 유입될 수 있도록 방사상의 홀(122a)이 형성된 하우징 커버(122)가 구비되고 그 둘레 면에 바람이 유입되는 방사상의 유입 홀(122)이 더 형성되어 바람의 유입량을 증대시킬 수 있다.
여기서 상기 하우징(120)이 구비될 경우 그 내부에는 상기 회전체(110)의 회전속도를 감지하는 속도감지부(도면에 미도시)가 구비된다.
결국, 상기 홀(122a) 및 상기 유입 홀(122)을 통해 외부의 바람이 유입되어 상기 회전체(110)의 구동원인 풍력이 제공되며 바람이 불지 않을 경우 앞선 실시 예에서처럼 상기 전자석(130)에 의해 발전될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 풍력 발전기는 발전하는 발전기의 구조를 단순화하면서 전자석에 의해 바람이 불지 않을 경우에도 발전할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 풍력 발전기에 있어서,
    회전축의 일단에 연결되어 풍력에 의해 회전되는 회전체;
    상기 회전축의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 발전시키는 발전수단;
    상기 발전수단과 연결되어 발전된 전원이 충전되는 배터리;
    상기 회전체의 날개의 외측에 바람이 불지 않을 경우 상기 발전수단의 전류를 통하여 자기장 변화에 따라 이 회전체에 회전력을 제공하는 전자석; 및
    상기 전자석에 전원 입력을 간헐적으로 제어하는 제어부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전자석은 적어도 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 회전체는 그 날개의 끝단에 상기 전자석의 극과 인력 또는 척력이 발생되도록 상응하는 극이 형성된 영구자석이 구비되거나 인력이 발생되도록 도체가 구 비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는 릴레이 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 회전체의 회전속도에 따라 전류의 연결 및 차단의 속도도 대응되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전자석의 하단이 고정되는 고정부재에는 상기 제어부와 연결되어 바람의 감지 여부에 따라 이 전자석으로 전류의 연결 및 차단 신호를 출력하는 바람 감지센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 회전체의 외측에는 상기 전자석이 고정되면서 바람이 유입되는 방사상 의 유입 홀이 형성되는 하우징이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 발전기.
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