KR20090079758A - 이중 수직축에 의한 풍력발전 시스템과 그 구축방법 - Google Patents

이중 수직축에 의한 풍력발전 시스템과 그 구축방법 Download PDF

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KR20090079758A
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Abstract

본 발명은 정(正)원뿔체블레이드(7)가 2개조씩 복수로 이중수직축상단에 각각 방향을 반대로 착설되어 서로 반대로 회전되는 회전력을 안전박스속의 수직으로 착설된 발전기(11)의 회전자와 고정자에 전달시켜 회전상대속도가 증가되어 발전효율을 배증시킬 수 있는 이중수직축에 의한 풍력발전 시스템과 그 구축방법에 관한 것이다.
본 발명의 풍력발전 시스템의 구축 방법은
2개조의 복수의 정원뿔체 블레이드가 이중수직축의 상단에 각각 착설되고 피뢰침이 착설된 절연파이프가 이중수직축에 삽입되여 고정되고 수직유지 지구베어링(21)과 와이어로프를 착설하는 단계
이중수직축의 하단부에 회전력 전달구(폴리)와 지구베어링을 각각 설치하고 수직유지 지구베어링과 와이어로프에 의해 풍차를 수직으로 세우는 단계
이중수직축을 중심으로 좌측 1/2 안전박스와 발전기가 기 착설된 1/2우측 안전박스를 볼트로 결합 시키고 스토레지 밧테리,인버터등을 위치시킨후 목판과 칼라강판으로 덮고 투시창(33),제어판(32)을 설치하는 단계로 구축 되는 것을 특징으로 한 이중수직축에 의한 풍력 발전 시스템과 그 구축방법
정(正)원뿔체블레이드, 고정자폴리, 진동파이프, 비가림판, 안전박스

Description

이중 수직축에 의한 풍력발전 시스템과 그 구축방법{ The wind power generating system by the vertical both shaft and its construction method}
도1은 종전의 수평축형 풍력발전 시스템
도2는 종전의 수직축형 풍차구조를 보인 예시도
도3은 본 발명의 정원뿔체블레이드의 제작방법을 보인 예시도
도4는 본 발명의 사출 성형한 내후성 프라스틱 정원뿔체 블레이드를 보인 예시도
도5는 본 발명의 정원뿔체블레이드의 자동속도조절 원리를 보인 예시도
도6은 본 발명에 사용된 수직체결 발전기의 외부구조를 보인 예시도
도7은 본 발명의 전체구조를 보인 예시도
도8은 본 발명의 완성된 이중수직축형 풍력발전 시스템을 보인 예시도
도9는 좌측 1/2 안전박스 프레임
도10은 우측 1/2안전박스 프레임
도11은 단일수직축의 쌍폴리중 1개는 "8자걸기" 평벨트로 하여 회전상대속도 증가를 위한 원리를 보인 예시도
＜도면의 주요부분에 대한 부호설명＞
1:풍향 2:지렛대원리의 주간
3;풍차블레이드 압력판 5:풍향 안내겸 압력판
7;정(正)원뿔체블레이드 8;소용돌이기류 제거공
10;지구(持久) 베어링 12;회전자 폴리
13::고정자폴리 14:풍차 암(arm)파이프
16:절연파이프 17: 십자형 풍차 암 파이프
21:수직지지용 지구베어링 22:조임쇠
23;앵커 24;와이어로프
25;외측수직축의 대구경폴리 26:내측수직축의 대구경 폴리
29;발전기 지지베어링 30 체결공
31;체결볼트 32;제어판
33;투시창 34;이탈방지구
36:지지엥글 39;안전박스
40:스토레지밧테리 41;인버터
42:비가림판
본 발명은 풍력발전 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 이중수직축에 각각 방향이 다르게 착설된 2조의 정(正)원뿔체블레이드의 서로 반대로 회전하는 회전력을 수직으로 체결된 발전기의 고정자와 회전자에 각각전달 시켜 발전기의 상대 속도를 증가 시켜 발전효율을 배증 시키는 것을 특징으로 한 이중수직축에 의한 풍력 발전시스템과 그 구축방법에 관한 것이다.
최근 주종을 이루어 설치되고 있는 수평축형 풍력 발전시스템은 높은 탑위에 있는 타우어(2)내에 발전기등 부품들이 들어 있어 구축하기도 어렵고 관리도 어려우며 풍향이 바뀔때는 이에 즉시 대응 하지 못하고 방향을 바꾸는 동안은 발전 하지 못하며 풍차블레이드 제작이 어려우며 풍압받는 면적(3)이 좁아 회전속도를 크게 올릴 수 없고 또 수직축형 풍차는 풍차 블레이드(5) 제작이 어렵고 짧은 지렛대원리로 큰회전력을 얻지 못하고 무게중심이 위쪽에 있어 하부가 견고해야하며 속도조절이 안 되는 등의 문제점이 있고 높게 설치되기 때문에 낙뇌 예방이 되어야 하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 풍압압력판이 넓고 쉽게 제작되는 복수의 정(正)원뿔체(측면도가 정삼각형인 원뿔체)블레이드를 이개조로 이중수직축에 각각 일체가 된 십자형팔(arm)끝단에 정원뿔체블레이드의 진동파이프를 수직축이 각각 반대방향으로 회전되게 착설 하여 안전박스속에 기 수직으로 설치해놓은 발전기의 고정자와 회전자 폴리에 전달하여 발전기의 회전상대속도를 증가시켜 발전효율을 배증 시키는데 그 목적이 있다.
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명 하면 다음과 같다.
본 발명의 전체구조를 보인 도7에서 피뢰침(15)이 착설되는 절연파이프(16) 가 이중수직축(19) (20) 속에 삽입되어 피뢰침에 인가된 도선이 접지판과 연결되고 이중수직축 상단에는 각각 베어링이 착설되고 베어링 바로 밑 상부에는 십자형 풍차암(arm)파이프가 체결구에 의해 각각 체결되는 단계
지름 1m∼1.5m의 칼라강판의 원판에서 60도의 부체꼴을 잘라내고 말아 어미금을 접속 고정시키면 정(正)원뿔체(지면과 어미금이 45도가 되는 원뿔체)가 되고 이의 지름의 3/5되는 점에 진동파이프(9)를 일체시킨 4조씩의 원뿔체블레이드(18)가 십자형 풍차암 일단에 서로 반대로 착설되고 이탈방지구(34)를 삽입하는 단계
외측 수직축(20) 상부에 수직유지 지구베어링(21)을 체결하고 수직축 하단부에 각각 대구경폴리(25) (26)를 착설하고 "V" 벨트를 끼우고 하단부에는 각각 중량을 받는 지구베어링(27) (29)을 설치하는 단계
수직유지 지구베어링(21) 4방향에 체결된 와이어로프(24)와 조임쇠(22)를 이용하여 일으켜 세우고 엥커(23) 에 걸어 전체를 수직으로 세우는 단계
이중 수직축(19)(20)을 중심으로 좌측 1/2 안전박스프레임과 수직으로 발전기(11)가 착설된 우측 1/2 안전박스프레임을 결합시켜 체결볼트로 체결하고 발전기 고정자폴리(13)와 발전기 회전자 폴리(12)에 "V"밸트를 걸고 조정하는 단계
끝으로 내부에 통상의 복수의 스토레지밧테리(40), 인버터(41)등을 위치시키고 안전박스프레임에 목판과 칼라강판으로 덮고 제어판(32)과 투시창(33)을 설치하는 단계로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 이중 수직축형 풍력 발전시스템과 그 구축 방법인데 이의 실시 예를 들면
제방위에 높이 18m의 이중 수직축이 세워지고 풍차팔의 길이는 3m로 하여 대 구경 폴리는 각각 지름을 60cm로 하고 rpm 400인 5kw발전기(국산 서영텍 제품)의 회전자폴리와 고정자폴리는 각각 지름 5cm의 폴리로 체결하고 원뿔체 블레이드는 어미금이 1m인 것을 체결하고 풍력발전을 실시한 결과 풍속이 2m일 때도 4m일 때와 같은 발전결과를 얻었으며 풍속이 3m일 때는 6m일 때와 같은 5kw발전결과를 얻었다. 이것은 풍속이 저속일 때도 발전기의 회전자와 고정자를 서로 반대로 회전시켜 상대속도를 증대시킨 결과인데 도11과 같은 단일수직축의 이중 평폴리의 1개에 "8자벨트걸기"로 같은 결과를 얻을 수 있으나 이때는 풍속이 강할 때는 가능하나 약할 때는 하나의 풍차가 발전기의 고정자와 회전자를 회전시키는 부담 때문에 이중 수직축과 같은 효과를 얻을 수는 없지만 풍속이 언제나 강한 곳에서는 가능하다
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 복수의 정(正)원뿔체(풍압은 크게받고 측압은 최소로 받아 가장 안전한 원뿔체) 블레이드(18)가 풍차팔(14)의 지렛대원리로 저속일 때도 풍압을 크게 받아 서로 반대로 회전시키는 이중수직축에 일체가 되어 회전하는 대구경 폴리의 회전력을 발전기의 회전자와 고정자에 각각 전달하기 때문에 풍속이 약할 때도 발전효율이 높은 효과를 얻을 수 있으며 태풍과 같은 강한 바람이 불면 정원뿔체 블레이드는 도 5와 같이 정원뿔체블레이드의 진동파이프가 팔의 파이프를 중심으로 회전하기 때문에 풍압을 적게 받아 회전속도를 줄일 수 있어 자동으로 속도조절이 가능하고 모든 부품들이 지상위의 안전박스 속에 위치 해 있고 무게중심이 하부에 있기 때문에 설치 및 관리 보수가 용이하며 맨 위에 피뢰침이 착설되어 낙뇌 예방도 가능한 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 복수의 2조의 정(正)원뿔체 블레이드(7)가 이중수직축(19)(20)의 각각에 일체가 된 십자형 풍차팔(17)에 방향을 반대로 착설되고 각각의 수직축에 일체가 되어 착설된 대구경 폴리(25)(26)가 벨트에 의해 안전박스 속에 수직으로 고정 설치된 발전기의 회전자폴리(12)와 고정자폴리(13)에 회전력을 각각 전달하여 상대회전속도를 증대시켜 발전효율을 높일 수 있는 이중수직축형 풍력발전 시스템에 있어서
    베어링과 지구베어링에 의해 원활히 회전되는 이중수직축 파이프속에 피뢰침과 연결된 도선이 삽입된 절연 파이프(16)가 고정되고 상단에 이조의 복수의 정원뿔체가 진동 파이프(9)에 일체가된 풍차블레이드(18)가 십자형 팔에 이개조씩 방향을 반대로 각각 착설되는 단계
    와이어로푸(24)와 조임쇠가 연결된 지구베어링(21)이 외측 수직축상부에 착설되고 수직축의 각각의 하단부에 대구경 폴리가 착설 되어 피뢰침(15)이 설치된 3중의 수직축을 와이어 로프를 당겨 수직으로 세우고 조임쇠로 조절하는 단계
    수직축을 중심으로 좌측 1/2 안전박스와 기 발전기가 수직으로 착설된 1/2 우측 안전박스를 볼트에 의해 결합 시켜 발전기의 폴리에 밸트를 걸고 조절하고 스토레지 밧테리,인버터등을 안전박스속에 위치시키고 합판과 칼라강판으로 안전박스를 덮고 투시창과 제어판을 설치하는 단계로 구축되는 풍력발전 시스템.
  2. 청구항 1항에 있어서 이중수직축 대신 단일수직축 하단부에 이중의 대구경 평폴리를 착설하고 그중 1개는 "8자벨트 걸기"로 발전기의 고정자 폴리에 회전력을 전달 시켜 고정자와 회전자가 서로 반대로 회전되어 상대속도를 증대시키는 것을 특징으로 하는 단일 수직축형 풍력발전 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108005859A (zh) * 2017-12-13 2018-05-08 王朝 一种便于无视地形快速安装的风力发电装置
CN112196728B (zh) * 2020-09-22 2021-12-07 合肥安能智控技术有限公司 一种太阳能路灯环绕式风力采集发电组件

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