KR20100024311A - Wind power ganerator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력 등의 외력을 이용하여 전력을 생산하는 발전기 및 이를 포함하는 풍력발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a generator for producing electric power using an external force, such as wind power, and a wind power generator including the same.
일반적으로 풍력발전기는 기계적에너지인 풍력을 전기적에너지로 변환하는 장치로서, 여러 분야에서 이용되고 있다. 특히 풍력발전기는 화석연료의 고갈에 따른 에너지위기 및 환경오염의 심각성이 대두됨에 따라, 청정에너지인 풍력을 이용하여 전력을 생산하기 위해 세계 각국에서 기술 개발되고 있다.In general, a wind power generator is a device for converting wind energy, which is mechanical energy, into electrical energy, and is used in various fields. In particular, wind power generators are being developed in various countries around the world to produce electric power using wind energy, which is clean energy, due to the seriousness of energy crisis and environmental pollution caused by exhaustion of fossil fuel.
풍력발전기의 발전과정을 살펴보면, 다수의 블레이드가 풍력을 받아 로터(rotor)를 회전시킴으로써, 로터와 스테이터(stator) 간 전자기유도작용으로 기전력을 발생시킨다.Looking at the development of the wind power generator, a plurality of blades receives the wind to rotate the rotor (rotator), thereby generating an electromotive force by the electromagnetic induction action between the rotor and the stator (stator).
이러한 풍력발전기는 풍력이 항상 충분히 작용하는 것은 아니므로 저속에서도 고효율로 발전될 수 있어야 한다.These wind generators need to be able to generate high efficiency even at low speed because wind is not always fully functioning.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 저속에서도 고효율로 발전될 수 있는 풍력발전기를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention to provide a wind power generator that can be generated at high efficiency at low speed.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 기둥에 고정되는 적어도 하나의 스테이터; 상기 적어도 하나의 스테이터와 회전축방향으로 대응되어 전자기 유도작용되는 적어도 하나의 로터; 상기 로터가 풍력에 의해 회전될 수 있도록 상기 로터를 중심으로 배치되는 다수의 블레이드; 상기 각각의 블레이드와 상기 로터를 연결하는 다수의 스포크;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 제시한다.The present invention to solve the above problems is at least one stator fixed to the pillar; At least one rotor corresponding to the at least one stator in an axis of rotation and electromagnetically inducing; A plurality of blades disposed about the rotor so that the rotor can be rotated by wind power; It proposes a wind turbine comprising a; a plurality of spokes connecting the respective blades and the rotor.
상기 로터와 상기 스테이터 중 적어도 하나는 둘 이상 배치될 수 있다.At least one of the rotor and the stator may be disposed two or more.
상기 블레이드는 회전방향 양측 중 어느 한쪽을 향해 만곡된 형상을 취하고; 상기 스포크는 상기 블레이드의 외측면에 결합될 수 있다.The blade has a curved shape toward either side of the rotational direction; The spokes may be coupled to the outer surface of the blade.
상기 로터는 회전축방향을 따라 다수 구성되고, 상기 스포크는 하나의 블레이드에 다수의 로터가 동시에 연결될 수 있도록, 하나의 블레이드에 회전축방향을 따라 다수 결합되며, 상기 하나의 블레이드에 결합되는 다수의 스포크는 상기 블레이드의 내측면과 외측면에 교대로 결합될 수 있다.The rotor is configured in plurality along the rotational axis direction, the spokes are coupled to the plurality of blades along the rotational axis direction so that a plurality of rotors can be simultaneously connected to one blade, the plurality of spokes coupled to the one blade is It may be alternately coupled to the inner side and outer side of the blade.
상기 하나의 로터에 연결되는 다수의 스포크는, 서로 분리된 구성이거나 일체로 연결될 수 있다.The plurality of spokes connected to the one rotor may be separated from each other or connected integrally.
상기 스포크는 상기 블레이드에 밀착되어 결합될 수 있도록 상기 블레이드에 대응되게 형성되는 블레이드 결합부를 포함하여 구성될 수 있다.The spokes may be configured to include a blade coupling portion formed to correspond to the blade to be in close contact with the blade.
상기 블레이드 결합부는 상기 블레이드 반경방향 내주단에서 외주단에 걸쳐 결합되도록 구성될 수 있다.The blade engaging portion may be configured to engage from the blade radially inner circumferential end to the outer circumferential end.
상기 스포크는 상기 블레이드 결합부로부터 상기 로터를 향해, 회전방향 양측 중 적어도 어느 한쪽으로 확장되도록 형성되어 상기 로터와 결합되는 로터 결합부를 포함하여 구성될 수 있다.The spokes may be configured to extend from at least one of both sides of the rotation direction toward the rotor from the blade coupling portion and include a rotor coupling portion coupled to the rotor.
상기 다수의 블레이드들을 지지할 수 있도록 상기 다수의 블레이드들의 외측에 형성되는 프레임을 더 포함할 수 있다.It may further include a frame formed on the outside of the plurality of blades to support the plurality of blades.
상기 다수의 블레이드들이 상기 프레임과 함께 동심을 유지하면서 회전될 수 있도록, 상기 프레임을 지지하는 가이드모듈을 더 포함할 수 있다.It may further include a guide module for supporting the frame so that the plurality of blades can be rotated while maintaining the concentric with the frame.
상기 가이드모듈은, 상기 프레임의 상측 또는 하측에 설치되는 가이드 레일; 상기 가이드 레일과 상기 프레임 중 어느 하나와 일체화되고, 그 나머지 하나에 구름 마찰되는 적어도 하나의 구름요소;를 포함할 수 있다.The guide module may include a guide rail installed at an upper side or a lower side of the frame; And at least one rolling element integrated with any one of the guide rail and the frame and rolling friction with the other one.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.According to the problem solving means of the present invention as described above it can be expected a variety of effects including the following matters. However, the present invention is not achieved by exerting all of the following effects.
먼저, 축방향 자속형으로 구성됨으로써, 저속 고효율 발전될 수 있고, 직접 구동될 수 있다.First, by being composed of the axial magnetic flux type, it can be generated at low speed and high efficiency, and can be driven directly.
또한, 로터와 블레이드가 스프크에 의해 연결됨으로써, 스테이터가 개방될 수 있어 방열성이 우수하고, 이에 따라 내구성 및 발전효율이 더욱 향상될 수 있다.In addition, since the rotor and the blade are connected by the spikes, the stator can be opened to excellent heat dissipation, thereby further improving durability and power generation efficiency.
또한 드럼 대신 스포크를 적용함으로써, 중량 감소에 의해 로터의 회전관성이 줄어들어 저속에서도 고효율로 발전될 수 있다.In addition, by applying the spokes instead of the drum, the rotational inertia of the rotor is reduced by weight reduction, so it can be developed with high efficiency even at a low speed.
또한 드럼 대신 스포크를 적용함으로써, 로터의 조립이 보다 용이하다.Also, by applying spokes instead of drums, assembly of the rotor is easier.
또한 스포크에 의해 로터가 블레이드와 직접 연결됨으로써, 동력손실없이 직접 구동될 수 있어 저속에서도 고효율로 발전될 수 있고, 구조가 간소해질 수 있고, 제조비가 절감될 수 있다.In addition, since the rotor is directly connected to the blade by the spokes, the rotor can be directly driven without power loss, so that the rotor can be developed at high efficiency with low speed, the structure can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
또한 로터와 스테이터 등이 개방된 상태로 설치됨으로써, 유지보수가 용이하다.In addition, since the rotor and the stator are installed in an open state, maintenance is easy.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 의한 풍력발전기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 평단면도이다.1 is a perspective view of a wind power generator according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan sectional view of FIG.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 의한 풍력발전기는 축방향 자속형으로서, 기둥(2)에 고정되는 적어도 하나의 스테이터(10)와, 적어도 하나의 스테이터(10)와 회전축방향으로 대응되어 전자기 유도작용되는 적어도 하나의 로터(20)와, 로터(20)가 풍력에 의해 회전될 수 있도록 로터(20)를 중심으로 배치되는 다수의 블레이드(30)와, 각각의 블레이드(30)와 로터(20)를 연결하는 다수의 스포 크(40)를 포함하여 구성된다.As shown, the wind power generator according to the first embodiment of the present invention is an axial magnetic flux type, in which at least one
로터(20)는 스테이터(10)의 회전축방향 양측에 각각 배열될 수 있다. 또 다른 예로서 로터(20)의 회전축방향 양측에 각각 스테이터(10)가 배열될 수 있다. 또한 로터(20)와 스테이터(10)가 다단 배열됨으로써 높은 발전용량의 발전기로 설계될 수 있다. 2개 이상의 로터(20)는 회전축방향으로 영구자석이 N극와 S극이 대향되도록 구성되거나, 영구자석이 서로 같은 극끼리 대향되도록 구성될 수 있다.The
블레이드(30)는 지형적 위치, 발전용량 등에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 특히 풍력에 의해 용이하게 회전될 수 있도록 회전방향 양측 중 어느 한쪽을 향해 만곡된 형상을 취하는 것이 더욱 바람직하다.
스포크(40)는 블레이드(30)와 결합되는 블레이드 결합부(42)와, 로터(20)와 결합되는 로터 결합부(44)를 포함하여 구성된다.The
이러한 스포크(40)는 다수의 블레이드(30)와 로터(20)가 일체로 회전되도록 연결할 수 있다면 어떻게 구성되든 무방하다. The
다만, 스포크(40)는 블레이드(30)에 밀착되어 결합됨으로써 블레이드(30)와 결합력이 우수하도록, 블레이드 결합부(42)가 블레이드(30)에 대응되게 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 즉 블레이드 결합부(42)는 상술한 바와 같이 블레이드(30)의 만곡된 형상에 대응하여 만곡된 형상을 취한다.However, the
또한 블레이드 결합부(42)는 로터(20)와 블레이드(30)가 반경방향으로 배열됨에 따라 로터(20)로부터 대략 반경방향으로 돌출되는데, 블레이드(30)와 더욱 견실하게 결합될 수 있도록, 블레이드(30)의 반경방향 내주단(30A)에서 외주단(30B) 사이 일부분에만 결합되는 것보다는 블레이드(30)의 반경방향 내주단(30A)에서 외주단(30B)에 걸쳐 결합되도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the
이러한 블레이드 결합부(42)는 블레이드(30)의 내측면(32)과 외측면(34) 중 어디에 결합되든 무방하나, 블레이드(30)의 내측면(32)은 풍력이 작용하는 압력면인 바, 블레이드(30)에 작용하는 풍력에 영향을 미치지 않도록 배압면인 블레이드(30)의 외측면(34)에 결합되는 것이 더욱 바람직하다.The
로터 결합부(44)는 블레이드 결합부(42)로부터 로터(20)를 향해 회전방향 양측 중 적어도 어느 한쪽으로 확장되도록 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 즉. 스포크(40)가 전체적으로 크게 형성되지 않게 하면서 로터 결합부(44)와 로터(20)의 결합면적이 최대한 넓게 확보될 수 있어, 스포크(40)와 로터(20)는 견실하게 결합될 수 있고 로터(20)의 회전 관성은 작아 동력손실을 최소화할 수 있다는 이점을 취할 수 있다. 또한 로터 결합부(44)와 블레이트 결합부의 경계부분이 구조적으로 취약하지 않도록 할 수 있다는 이점을 취할 수 있다.The
이러한 하나의 로터(20)에 결합되는 다수의 스포크(40)는 개별적으로 용이하게 조립될 수 있도록 분리형으로 구성될 수 있다.The plurality of
상기 같이 축방향 자속형의 발전기로 구성되는 경우, 자기회로의 경로가 짧고 고에너지 밀도를 갖음으로써 효율이 높다는 이점을 취할 수 있다. 또한 큰 직경과 짧은 축방향 길이를 갖는 슬림(slim)형 발전기가 설계됨으로써, 소형화 경량화 측면에서 유리하며 이에 따라 단위 체적당 출력이 커 효율이 높고, 큰 회전반경으로 인해 회전각도가 작더라도 호의 길이가 커 로터(20)가 조그만 회전되어도 로 터(20)에 의해 형성되는 자속이 충분히 변할 수 있어 저속에서도 충분히 발전될 수 있다는 이점을 취할 수 있다. 또한 슬림형 설계 및 로터(20)와 스테이터(10)가 다단 배열 가능하기 때문에 필요에 따라 발전용량을 조절할 수 있다는 이점을 취할 수 있다. In the case of the axial magnetic flux generator as described above, the magnetic circuit has a short path and a high energy density. In addition, by designing a slim generator having a large diameter and a short axial length, it is advantageous in terms of miniaturization and light weight, and thus has a high efficiency per unit volume and high efficiency, and the length of the arc even if the rotation angle is small due to the large radius of rotation. Even if the
특히, 스포크(40)에 의해 로터(20)와 블레이드(30)가 연결됨으로써, 스테이터(10)가 개방된 상태로 설치될 수 있고 풍력이 스테이터(10)에 직접 작용할 수 있기 때문에, 스테이터(10)의 방열성이 우수하며, 이에 따라 스테이터(10)의 내구성이 향상될 수 있고 열손실 방지에 의해 발전효율이 향상될 수 있는 이점을 취할 수 있다.In particular, since the
또한 스포크(40)에 의해 로터(20)와 블레이드(30)가 연결됨으로써, 로터(20)와 블레이드(30)가 드럼에 의해 연결되는 경우보다 중량이 감소되어 로터(20)의 회전관성이 대폭 줄어들 수 있기 때문에 저속에서도 고효율의 발전을 일으킬 수 있다는 이점을 취할 수 있다.In addition, since the
또한 스포크(40)에 의해 로터(20)가 블레이드(30)와 직접 연결됨으로써, 증속기어없이 직접 발전구동될 수 있기 때문에 구조가 간소해질 수 있고, 제조비가 절감될 수 있고, 특히 증속기어 등에서 동력전달과정으로 인한 동력손실이 없어 저속에서도 고효율의 발전을 일으킬 수 있다는 이점을 취할 수 있다.In addition, since the
또한 스포크(40)에 의해 로터(20)가 블레이드(30)와 연결됨으로써, 로터(20)가 드럼 내부에 설치되는 경우보다 로터(20)의 설치작업영역이 넓게 확보될 수 있어서 로터(20)의 조립이 더욱 용이하다는 이점을 취할 수 있다.In addition, the
또한 로터(20)와 스테이터(10) 등이 개방된 상태로 설치됨으로써, 로터(20)와 스테이터(10) 등의 유지보수가 용이하다는 이점을 취할 수 있다.In addition, since the
한편, 본 발명의 다른 실시 예로써, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 로터(20)에 결합되는 다수의 스포크(40)가 일체로 연결될 수 있다. 즉, 다수의 스포크(40)의 로터 결합부(44)가 링처럼 하나로 연결됨으로써, 다수의 스포크(40)가 동시에 로터(20)와 결합될 수 있어 조립성이 우수해질 수 있다는 이점을 취할 수 있다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, a plurality of
또한 본 발명의 또 다른 실시 예로써, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 로터(20)는 회전축방향을 따라 다수 구성되고, 스포크(40)는 하나의 블레이드(30)에 다수의 로터(20)가 동시에 연결될 수 있도록 하나의 블레이드(30)에 회전축방향을 따라 다수 결합되며, 이때 하나의 블레이드(30)에 결합되는 다수의 스포크(40)는 블레이드(30)의 내측면(30A)과 외측면(30B)에 교대로 결합될 수 있다. 즉 하나의 블레이드(30)에 결합되는 다수의 스포크(40)가 하나의 블레이드(30)에 포크처럼 맞물려 결합됨으로써, 스포크(40)와 블레이드(30)가 더욱 견실하게 결합될 수 있으며, 블레이드(30)가 다수의 스포크(40)에 의해 더욱 안정적으로 지지될 수 있다는 이점을 취할 수 있다.In addition, as another embodiment of the present invention, as shown in Figs. 4 and 5, the
도 6은 본 발명의 제4실시 예에 의한 풍력발전기의 사시도이고, 도 7은 도 6의 부분 절개 사시도이다.6 is a perspective view of a wind power generator according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a partially cutaway perspective view of FIG. 6.
본 실시 예를 설명함에 있어서, 상술한 실시 예들과 동일, 유사한 구성에 대하여 본 실시 예의 요지를 흩트리지 않도록 동일부호로 지시하고, 중복 설명을 생 략한다.In describing the present embodiment, the same and similar components as those of the above-described embodiments are designated by the same reference numerals so as not to disturb the gist of the present embodiment, and redundant descriptions are omitted.
본 발명에 의한 풍력발전기는 대부분이 대형으로 제작됨에 따라 다수의 블레이드(30)의 미동에도 로터(20)와 스테이터(10)가 마찰되어 발전효율이 저하될 수 있고, 더 심하면 로터(20)의 회전이 구속될 수 있으며, 로터(20)와 스테이터(10)의 내구성이 저하될 수 있다.As most of the wind power generators are manufactured in a large size, the
따라서, 다수의 블레이드(30)를 보다 안정적이고 견실하게 지지할 수 있도록, 다수의 블레이드(30)들의 외측에 형성되는 프레임(50)을 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.Therefore, it is more preferable to further include a
프레임(50)은 다수의 블레이드(30)를 지지할 수 있다면 어떻게 구성되든 무방하나, 다만 블레이드(30)에 작용하는 풍력을 방해하지 않도록 간격이 큰 메쉬(mesh) 구조로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.The
프레임(50)은 고정되어 다수의 블레이드(30)를 회전 가능토록 지지하기만 할 수도 있지만, 본 실시 예와 같이 다수의 블레이드(30)와 일체로 회전될 수 있도록 구성되는 것이 구조적으로 더욱 간소하고 다수의 블레이드(30)를 더욱 견실하게 지지할 수 있다는 점에서 더욱 바람직하다.The
나아가, 다수의 블레이드(30)를 좀 더 안정적이고 견실하게 지지하기 위해 다수의 블레이드(30)들이 프레임(50)과 함께 동심을 유지하면서 회전될 수 있도록, 프레임(50)을 지지하는 가이드모듈(60)을 더 포함할 수 있다.Furthermore, in order to support the plurality of
가이드모듈(60)은 다양하게 구성될 수 있으며, 바람직한 일 예로써 프레임(50)의 상측 또는 하측에 설치되는 가이드 레일(62)과, 가이드 레일(62)과 프레임(50) 중 어느 하나와 일체화되고 그 나머지 하나에 구름 마찰되는 적어도 하나의 구름요소(64)를 포함하여 구성될 수 있다. The
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다. Since the above has been described only with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, the scope of the present invention, as is well known, should not be construed as limited to the above embodiments, the present invention described above It will be said that both the technical idea and the technical idea which together with the base are included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 의한 풍력발전기의 사시도이다.1 is a perspective view of a wind turbine according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 평단면도이다.2 is a plan cross-sectional view of FIG.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 의한 풍력발전기의 주요부 평단면도이다.3 is a plan sectional view of main parts of a wind power generator according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제3실시 예에 의한 풍력발전기의 사시도이다.4 is a perspective view of a wind turbine according to a third embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 평단면도이다.5 is a plan sectional view of FIG.
도 6은 본 발명의 제4실시 예에 의한 풍력발전기의 사시도이다.6 is a perspective view of a wind turbine according to a fourth embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 부분 절개 사시도이다.7 is a partial cutaway perspective view of FIG. 6.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
2; 기둥 10; 스테이터2;
20; 로터 30; 블레이드20;
40; 스포크 42; 블레이드 결합부40;
44; 로터 결합부 50; 프레임44;
60; 가이드모듈 62; 가이드레일60;
64; 구름요소64; Cloud elements
Claims (11)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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JPS58114882U (en) | 1982-01-29 | 1983-08-05 | ソニー株式会社 | Wind power-rotational power conversion device |
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-
2008
- 2008-08-25 KR KR1020080083107A patent/KR101028757B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Publication date |
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