KR20090130807A - Wind generator with horizontal axis impellers - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An aerogenerator using an impeller with a horizontal rotary shaft is provided to rotate one or more impellers installed in each layer regardless of the direction of wind and to improve power generation capacity regardless of the air volume. CONSTITUTION: An aerogenerator using an impeller with a horizontal rotary shaft comprises an impeller(1), a power generation shaft(3) and a generator(4). The power generation shaft is connected to a rotary shaft(2) of the impeller. The power generation shaft rotates the generator. The power generation shaft is installed vertically. The rotary shafts of the impeller meets each other at right angle on a same flat side. The rotary shafts are horizontally installed in all direction. The rotary shaft and the power generation shaft are fixed and coupled by a bevel gear(5).

Description

수평형 회전축을 가진 임펠러를 이용한 풍력 발전기{Wind generator with horizontal axis impellers}Wind generator with horizontal axis impellers

본 발명은 수평형 회전축을 가진 임펠러를 이용한 풍력 발전기에 관한 것으로, 임펠러의 회전축이 수평으로 설치되어 회전에 의한 양력 발생으로 무게 부하를 줄여 소음을 줄이고 내구성을 증대시키며, 다층으로 설치되는 구조를 제공하는 풍력 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generator using an impeller having a horizontal rotating shaft, the rotating shaft of the impeller is installed horizontally to reduce the weight load due to the lifting force generated by the rotation to reduce noise and increase durability, and provide a multi-layered structure To a wind generator.

풍력 발전기는 풍향에 맞서는 프로펠러를 이용하여 수직의 발전축을 돌리도록 하는 구조와, 수직 회전축의 임펠러를 이용하여 수직의 발전축을 돌려 발전하는 구조가 있다.The wind power generator has a structure in which a vertical power generating shaft is turned by using a propeller facing the wind direction, and a structure in which a vertical power generating shaft is generated by using an impeller of a vertical rotating shaft.

특히 본 발명과 관련된 것은 임펠러를 이용한 발전기로서, 종래의 경우 하나 또는 다수 개의 임펠러가 발전축을 돌리도록 구성되되, 임펠러의 회전축이 수직으로 입설된 구조이다.Particularly related to the present invention is a generator using an impeller, in the conventional one or a plurality of impellers are configured to rotate the power generation shaft, the axis of rotation of the impeller is built up vertically.

이러한 종래의 임펠러형 발전기는 미리 풍량에 맞추어 설비되어야 하고, 미풍에는 회전되지 않는 구조이다. 그리고 설비를 위한 공간이 많이 필요하였다.Such a conventional impeller-type generator should be installed in accordance with the air volume in advance, it is a structure that does not rotate in the breeze. And a lot of space was needed for the facility.

종래의 임펠러형 발전기의 특징 중 하나는 임펠러의 회전축이 수직으로 설치되어 있어, 임펠러의 무게에 의한 하중이 부하로 작용하게 되는 문제점이 있다. 즉, 종래의 발전기는 일정한 발전 용량을 위하여 설비가 커서 이를 지지하는 하중이 발전을 위한 임펠러의 회전에 악영향을 주었다.One of the characteristics of the conventional impeller-type generator is that the rotating shaft of the impeller is installed vertically, there is a problem that the load due to the weight of the impeller acts as a load. That is, the conventional generator has a large installation for a constant power generation capacity, the load supporting it adversely affected the rotation of the impeller for power generation.

그리고 미리 풍량을 예측하고 이에 맞는 발전 용량을 계획한 후 발전기를 설계하여야 하므로, 설치 위치에 따라 각각 다른 용량과 설계가 필요한 문제가 있었다. 그리고 설비의 규모가 커서 이에 따른 소음이 크고, 하중에 의한 진동과 마모의 진행으로 내수 수명이 짧은 문제점이 있었다.In addition, since the generator must be designed after predicting the air volume in advance and planning the power generation capacity according to it, there was a problem of requiring different capacities and designs according to the installation location. In addition, due to the large size of the facility, the noise is large, and there is a problem in that the service life is short due to the vibration and wear caused by the load.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로, 임펠러의 하중이 발전을 위한 회전의 방해 요소로 작용하지 않도록 하는 구조를 가지고, 소음과 진동을 최소화시켜 내구 수명을 증대시키며, 설치되는 위치에 따른 풍량에 관계없이 언제나 발전이 가능하고 표준화된 모듈의 반복설치에 의해 다양한 발전 용량의 설비를 협소한 공간에서도 설치할 수 있도록 하는 발전기의 제공에 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve the conventional problems as described above, has a structure such that the load of the impeller does not act as a disturbing element of rotation for power generation, to minimize the noise and vibration to increase the endurance life, Regardless of the air volume depending on the location, it is possible to generate power at any time, and the purpose is to provide a generator that can be installed in a narrow space with facilities of various generation capacity by repeat installation of standardized modules.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 임펠러가 수평으로 설치된 회전축을 중심으로 회전하게 하여, 회전시 발생된 양력에 의해 하중의 일부를 제거하여 소음 을 줄이고, 하중 경감에 의한 내구 수명을 증대케 한다.In order to achieve the above object, the present invention allows the impeller to rotate about a horizontally installed rotary shaft, thereby eliminating a part of the load by lifting force generated during rotation, thereby reducing noise and increasing durability life by reducing the load. .

그리고 어떠한 방향으로 바람이 불더라도 각 층의 하나 이상의 임펠러가 회전될 수 있도록 사방으로 설치된 임펠러가 각 층을 이룬 단위 모듈을 가지고, 상기 단위 모듈이 다층으로 설치될 수 있는 구조를 제공하여 설치 장소에 상관없이 큰 발전용량으로 설비할 수 있도록 한다.The impellers installed in all directions have unit modules each layered so that one or more impellers of each layer can be rotated regardless of the wind in any direction, and the unit modules can be installed in a multi-layered structure. Regardless of whether it is installed with a large power generation capacity.

본 발명에 따르면, 어떠한 방향에서 바람이 불어 오더라도 임펠러가 회전되는 구조이므로 풍량과 풍향에 관계없이 단위 모듈을 설계할 수 있고, 상기 단위 모듈을 적당하게 적층시킴으로써 발전 용량을 풍량에 관계없이 증대시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the impeller is rotated even when wind blows in any direction, the unit module can be designed regardless of the air volume and the wind direction, and by stacking the unit modules appropriately, the power generation capacity can be increased regardless of the air volume. It can be effective.

그리고 임펠러가 수평으로 설치되어 있으므로, 회전시의 양력에 의해 임펠러 자체 및 설비 전체의 하중이 경감되는 효과가 있어, 소음의 저감에 유리하고, 소음 및 진동의 저감에 의해 내구 수명이 증대되는 효과가 있다.And since the impeller is installed horizontally, the load on the impeller itself and the entire facility is reduced by the lifting force at the time of rotation, which is advantageous for reducing the noise, and the endurance life is increased by reducing the noise and vibration. have.

본 발명은 임펠러(1)와, 상기 임펠러(1)의 회전축(2)에 연결되어 회전되는 발전축(3)과, 상기 발전축(3)에 의해 회전되어 발전하는 발전기(4)를 포함하여 구성된 풍력 발전기로서, 상기 발전축(3)은 수직으로 다수 개 설치되고; 상기 임펠러(1)의 회전축(2)은 동일 평면상에서 서로 직교되게 다수 개가 사방향으로 수평 설치되며; 상기 회전축(2)들과 발전축(3)들은 각각 베벨기어(5)에 의해 체결됨;을 특징으로 한다.The present invention includes an impeller (1), a power generation shaft (3) connected to and rotated by the rotary shaft (2) of the impeller (1), and a generator (4) rotated and generated by the power generation shaft (3). As a configured wind generator, a plurality of power generation shafts 3 are installed vertically; A plurality of rotation shafts 2 of the impeller 1 are horizontally installed in four directions orthogonal to each other on the same plane; The rotating shafts 2 and the power generating shafts 3 are fastened by bevel gears 5, respectively.

회전축(2)과 발전축(3)의 연결방식은 상기와 같은 기어 방식 이외에 체인, 벨트 등 다양한 방법 중에서 채택할 수도 있다.The connecting method of the rotating shaft 2 and the power generating shaft 3 may be adopted among various methods such as a chain and a belt in addition to the gear method as described above.

그리고 본 발명은 상기 발전축(3)들과, 각각의 발전축(3)에 결합된 임펠러(1)들은 하나의 층으로 구성된 모듈이고; 상기 모듈은 두 개 이상이 적층되어 다수 개의 층으로 서로 연결된 구조로 실시할 수도 있다.And the present invention is that the power generating shaft (3), and the impeller (1) coupled to each power generating shaft (3) is a module composed of one layer; The module may be implemented in a structure in which two or more are stacked and connected to each other in a plurality of layers.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 모듈은, 4개의 임펠러(1)가 그 회전축(2)들이 수직으로 교차하는 형태로 배치되고, 각각의 임펠러(1)의 회전축(2)의 양단은 수직프레임(6)에 의해 지지되며, 수직프레임(6)들의 사이에는 수평프레임(7)의 양단이 체결되어 고정되는 구조이다.As shown in FIGS. 1 and 2, the module has four impellers 1 arranged in such a manner that their rotation axes 2 vertically intersect, and both ends of the rotation axes 2 of each impeller 1 are vertical. Supported by the frame (6), it is a structure in which both ends of the horizontal frame (7) is fastened and fixed between the vertical frames (6).

그리고 각각의 회전축(2)의 내측 단부에 베벨기어(5)로 치합되는 발전축(3)이 수직으로 각각 설치되어 있고, 상기 발전축(3)은 한개의 층을 이루는 정도의 높이를 가지고 있다.In addition, power generating shafts 3 engaged with bevel gears 5 are vertically provided at the inner ends of the respective rotating shafts 2, and the power generating shafts 3 have a height of one layer. .

따라서 상기의 구조에 의해 하나의 층이 이루어지는데, 본 발명은 이를 모듈이라 칭하고, 다수 개의 모듈이 상하로 연결되어 다수 층으로 발전기가 구성되는데, 이 경우는 각 모듈의 발전축(3)은 연결소켓(8)에 의해 연결되는 구조이다.Therefore, a single layer is formed by the above structure, and the present invention is called a module, and a plurality of modules are connected up and down to constitute a generator with a plurality of layers. In this case, the power generation shaft 3 of each module is connected. It is a structure connected by the socket (8).

그리고 최하층의 발전축(3)은 하부에 위치된 증속기(9)에 연결되고, 증속기(9)는 발전기(4)에 연결된다. 물론 발전장치에 필요한 정류기, 인버터, 밧데리 등이 더 구비될 수 있다.And the lowermost power generation shaft (3) is connected to the speed reducer (9) located at the bottom, the speed reducer (9) is connected to the generator (4). Of course, the rectifier, inverter, battery, etc. required for the power generation device may be further provided.

상기와 같은 구조가 다수 층으로 실시된 예가 도 1에 도시되어 있고, 도 2는 한 층의 평면도이고, 도 3은 임펠러의 사시도이다.An example in which such a structure is implemented in multiple layers is shown in FIG. 1, FIG. 2 is a plan view of one layer, and FIG. 3 is a perspective view of the impeller.

본 발명의 설치 위치는 풍량에 관계없이 바람이 있는 곳이면 되고, 좁은 면적에도 설치가 가능하다. 그리고 다층으로 설치할 수 있으므로 설치 면적에 비해 전력 생산이 월등히 높다. 따라서 산간지역, 도서지역, 들판 농업용, 공장 생산용, 관공서 옥상, 공공 장소, 학교, 병원 등 다양한 곳에 설치 가능하다.The installation position of this invention should just be a place with wind irrespective of air volume, and can be installed even in a narrow area. And because it can be installed in multiple layers, power generation is much higher than the footprint. Therefore, it can be installed in various places such as mountain areas, island areas, field agriculture, factory production, rooftops of public offices, public places, schools and hospitals.

본 발명의 임펠러형 풍력 발전기는 바람의 90％ 이상을 활용할 수 있으므로 발전량이 기존 제품과는 월등히 높다. 그리고 모듈화된 구조에 의해 빠른 시간에 설치가 가능하고, 모든 부품이 조립식이어서 운반 및 설치가 아주 용이하다.Impeller type wind power generator of the present invention can utilize more than 90% of the wind power generation is significantly higher than existing products. And the modular structure allows for quick installation and all parts are prefabricated for easy transport and installation.

발전 용량에 따라 모듈의 설치 층수를 결정하고, 다수 개의 층으로 설치할 경우에는 각 모듈의 발전축(3)을 연결소켓(8)으로 연결한다. 연결소켓(8)은 관체로서 그 내부에 상하의 발전축(3)을 삽입하고, 볼트 등의 도구로 고정하면 된다. 물론 연결소켓(8)의 구조는 다양하게 실시할 수 있다.The number of installed floors of the module is determined according to the power generation capacity, and in the case of installing the plurality of floors, the power generating shaft 3 of each module is connected to the connection socket 8. The connecting socket 8 is a tubular body, and the upper and lower power generating shafts 3 are inserted therein and fixed with a tool such as a bolt. Of course, the structure of the connection socket 8 can be implemented in various ways.

풍향에 관계없이 바람이 불면, 도 2에 도시된 바와 같이 가장 영향을 많이 받는 임펠러(1)가 회전하게 된다. 임펠러(1)는 도 3과 같이 블레이드(10)가 다수 개 빙 둘러 설치된 일반적인 구조이고, 블레이드(10)가 바람에 의해 회전축(2)을 회전시킨다.Regardless of the wind direction, when the wind blows, the most affected impeller 1 is rotated as shown in FIG. 2. Impeller 1 is a general structure installed around a plurality of blades 10 as shown in Figure 3, the blade 10 rotates the rotating shaft (2) by the wind.

회전축(2)의 내측 단부는 발전축(3)과 베벨기어(5)로 치합되어 있는데, 회전축(2)과 발전축(3)이 수직으로 결합되는 구조이다. 베벨기어의 치합이 아니더라도 수직으로 연결할 수 있는 어떠한 구조라도 가능하다.The inner end of the rotating shaft 2 is engaged with the power generating shaft 3 and the bevel gear 5, and the rotating shaft 2 and the power generating shaft 3 are vertically coupled. Any structure that can be connected vertically is possible even if the bevel gear is not engaged.

임펠러(1)가 회전되면, 수평으로 설치된 회전축(2)을 중심으로 회전되므로, 종래의 수직으로 회전축이 설치된 경우와 다른 양상을 가지게 된다. 즉, 본 발명은 임펠러(1)가 회전되는 수평 회전축(2)을 중심으로 회전되므로 양력이 발생하게 된다. 이러한 양력은 임펠러(1)를 상부로 부양시키는 힘으로 작용하기 때문에 수직프레임(6)에 각각 지지된 회전축(2)의 양단부가 임펠러(1) 하중으로부터 어느 정도 자유로워질 수 있게 된다.When the impeller 1 is rotated, it is rotated about the horizontally installed rotary shaft 2, and thus has a different aspect from the conventional vertically installed rotary shaft. That is, in the present invention, the lifting force is generated because the impeller 1 is rotated around the horizontal rotating shaft 2. This lifting force acts as a force for supporting the impeller 1 upwards, so that both ends of the rotating shafts 2 supported by the vertical frames 6 can be freed to some extent from the load of the impeller 1.

따라서 임펠러(1)의 하중을 지지하고 있던 회전축(2)의 앙단부가 보다 가벼운 부담으로 회전되어 소음이 줄어들고, 마모나 진동 등이 경감되어 내구 수명이 증대되는 효과가 있다.Therefore, the hem end of the rotating shaft 2 supporting the load of the impeller 1 is rotated with a lighter weight, thereby reducing noise, reducing wear and vibration, etc., thereby increasing durability.

발전 용량을 높이기 위해서는 모듈을 다층으로 설치하면 되고, 모듈별로 미리 조립하여 설치하거나, 현장에서 모듈도 조립하면 된다.In order to increase the power generation capacity, modules may be installed in multiple layers, pre-assembled for each module, or assembled in the field.

본 발명의 모든 구성은 간단한 조립구조로 되어 있어, 설치와 해체가 용이하여 유지와 관리에 유리한 점이 있다.All the configuration of the present invention has a simple assembly structure, it is easy to install and dismantle, there is an advantage in maintenance and management.

도 1은 본 발명의 전체 구조도1 is an overall structural diagram of the present invention

도 2는 본 발명의 평면도2 is a plan view of the present invention

도 3은 임펠러의 사시도3 is a perspective view of the impeller

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing

1 : 임펠러 2 : 회전축1 impeller 2 rotation axis

3 : 발전축 4 : 발전기3: power generation shaft 4: generator

5 : 베벨기어 6 : 수직프레임5: Bevel Gear 6: Vertical Frame

7 : 수평프레임 8 : 연결소켓7: horizontal frame 8: connecting socket

9 : 증속기 10 : 블레이드9: accelerator 10: blade

Claims (2)

임펠러(1)와, 상기 임펠러(1)의 회전축(2)에 연결되어 회전되는 발전축(3)과, 상기 발전축(3)에 의해 회전되어 발전하는 발전기(4)를 포함하여 구성된 풍력 발전기에 있어서, 상기 발전축(3)은 수직으로 다수 개 설치되고; 상기 임펠러(1)의 회전축(2)은 동일 평면상에서 서로 직교되게 다수 개가 사방향으로 수평 설치되며; 상기 회전축(2)들과 발전축(3)들은 각각 베벨기어(5)에 의해 체결됨;을 특징으로 하는, 수평형 회전축을 가진 임펠러를 이용한 풍력 발전기.A wind generator comprising an impeller 1, a power generation shaft 3 connected to the rotary shaft 2 of the impeller 1, and a generator 4 that is rotated and generated by the power generation shaft 3. In the above, the power generating shaft (3) is installed in plurality vertically; A plurality of rotation shafts 2 of the impeller 1 are horizontally installed in four directions orthogonal to each other on the same plane; The rotating shafts (2) and the power generating shafts (3) are each fastened by a bevel gear (5); characterized in that the wind generator using an impeller having a horizontal rotating shaft. 제 1항에 있어서, 상기 발전축(3)들과, 각각의 발전축(3)에 결합된 임펠러(1)들은 하나의 층으로 구성된 모듈이고; 상기 모듈은 두 개 이상이 적층되어 서로 연결된 구조임을 특징으로 하는, 수평형 회전축을 가진 임펠러를 이용한 풍력 발전기.2. The power generating shaft (3) and the impellers (1) coupled to each power generating shaft (3) are modules of one layer; The module is a wind generator using an impeller having a horizontal axis of rotation, characterized in that two or more are stacked and connected to each other.
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