KR20110036189A - 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자연의 바람을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 한 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공간 활용률을 극대화하여 한정된 공간에서 최대의 에너지를 생산할 수 있도록 한 공간활용률을 극대화한 풍력발전장치에 관한 것으로서,

포스트(1)의 상측부에 발전기(2)가 장착되고, 이 발전기(2)를 구동하는 회전축(3)과 회전체(10)로 구성되는 통상의 풍력발전기에 있어서,

상기 회전체(10)는, 단부 모양이 "┏┓"형으로 된 원형의 고정륜(5)에 외측회전륜(12)을 결합하여 회동가능하게 장착하게 되며, 상기 회전체(10)는 외측회전륜(12)과 내측회전륜(13) 및 그 사이에 고정된 다수의 블레이드(14)로 구성되며, 상기 외측회전륜(12)의 내측에는, 상기 고정륜(5)의 지름보다 작은 지름을 가지는 내측회전륜(13)을 구비하고, 상기 외측회전륜(12)과 내측회전륜(13) 사이에는 다수의 블레이드(14)를 장착하며, 상기 내측회전륜(13)과 발전기(2)에서 연장되는 회전축(3)을 연결프레임 (15)으로 고정하며, 상기 고정륜(5)과 외측회전륜(12) 사이에는 전기를 발생하는 코어(17)와 영구자석(18)을 각각 선택적으로 고정하고, 상기 고정륜(5)과 외측회전륜(13) 사이에 베어링(16)을 개재하여 원활한 회전이 보장되도록 구성하고,

상기 고정륜(5)은 고정프레임(4)으로 포스트(1)에 견고하게 고정하여 구성한 풍력발전기를 제공하여, 약한 풍속에도 전기에너지를 생산할 수 있도록 하는 것이 다.

고정륜, 외측회전륜, 내측회전륜, 코어, 블레이드

Description

풍력발전장치{Wind Power Device}

본 발명은 자연의 바람을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 한 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공간 활용률을 극대화하여 한정된 공간에서 최대의 에너지를 생산할 수 있도록 한 공간활용률을 극대화한 풍력발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 인류는 자연에서 제공하는 화석연료를 기본으로 하여 다양한 기계문명이 발전되어 왔다.

최초의 증기엔진을 시작으로 가솔린엔진 및 가스엔진과 같이 자연에서 제공하는 원료를 이용하는 기계가 사용되고 있을 뿐만 아니라, 현대에 가장 필수적인 전기에너지 또한 석탄이나 석유 등과 같은 화석연료가 기본적인 연료로 사용되고 있으며, 부분적으로 원자력에너지 시설이 사용되고 있으나, 이러한 원자력 에너지는 안전문제로 인하여 쉽게 적용하지 못하고 있는 실정이다.

또한, 상기한 화석연료를 이용한 전기에너지의 생산수단은 자연환경에서 쉽게 채취하여 사용할 수 있는 특징이 있으나, 이들 화석연료가 연소할 때 발생되는 오염물질로 인하여 지구의 대기환경이 심각하게 오염되고 있고, 이러한 대기오염은 현실적으로 지구온난화와 같은 심각한 상황을 발생시키는 것이다.

상기한 화석연료는 그 매장량에 있어서 한계가 있는 것인바, 근래에 와서 화석연료를 대체하여 에너지를 생산할 수 있는 다양한 연구가 진행되고 있으며, 현재 일부의 기술은 현실에서 사용되고 있다.

자연에서 에너지를 얻을 수 있는 수단으로는 태양의 열을 이용한 태양열 발전수단과, 바람을 이용한 풍력발전수단, 바닷물을 이용한 조력발전수단들이 다양하게 제안되고 연구되고 있는 것이다.

상기한 자연의 환경을 이용한 전기에너지의 생산수단 중, 바람을 이용한 생산수단이 다양하게 연구되고 있는데, 일반적으로 대형의 포스트에 대형 블레이드(blade)를 장착하며, 이 블레이드의 회전축에 발전기를 장착하여 구성한 풍력발전기가 실시되고 있다.

상기한 블레이드를 이용한 풍력발전장치의 경우, 하나의 블레이드 길이가 15m의 길이로 제작되는 것이고, 포스트의 길이는 최소 30m 이상의 높이로 구축되는 것인바, 제작에 상당한 어려움이 있고, 이들은 대부분 풍량이 충분한 산의 꼭대기나 해안가 등에 설치되는 것이며, 일반 도심에서는 설치하기에 많은 어려움이 있는 것이다.

도시에는 전기에너지를 생산하기 위한 풍량이 충분하지는 않으나, 고층빌딩이 많아 풍력발전기를 설치하여 각 건물에서 전기에너지를 부분적으로 충당하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 건물에 지장을 주지 않는 한도 내에서 풍력발전장치를 장착하여 부분적으로 전기에너지를 활용할 수 있는 방안이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 고층아파트, 고층건물 등에 간단하게 설치하여 전기에너지를 생산할 수 있는 풍력발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 불어오는 바람을 최대한 활용하여 더욱 많은 양의 전기에너지를 생산할 수 있는 블레이드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명은, 바람의 최대한 많이 받아 회전력을 증가시킬 수 있도록 다수의 블레이드를 원주상으로 배열하여 프레임에 고정하고, 이 프레임에 회전축과 발전기를 장착하여 구성한 풍력발전장치를 제공하여 해결하고자 하는 것이다.

상기한 구성으로 된 본 발명의 풍력발전장치는, 그 크기가 비교적 소형으로 제작이 가능하고, 불어오는 바람을 최대한 활용하여 효율성을 극대화시킬 수 있는 특징을 제공하며, 비교적 저가로 생산하여 도심의 고층건물에 장착하여 사용할 수 있는 특징이 있는 것이다.

이러한 특징을 가진 본 발명의 풍력발전장치를 이하에서 첨부 도면을 통하여 실시예로서 더욱 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

첨부 도면 도 1은 본 발명의 주요부 구성을 나타낸 일부절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 설치상태 단면도이다.

포스트(1)의 상측부에 발전기(2)가 장착되고, 이 발전기(2)를 구동하는 회전축(3)과 회전체(10)로 구성되는 통상의 풍력발전기에 있어서,

상기 회전체(10)는, 단부 모양이 "┏┓"형으로 된 원형의 고정륜(5)에 외측회전륜(12)을 결합하여 회동가능하게 장착하게 되며,

상기 회전체(10)는 외측회전륜(12)과 내측회전륜(13) 및 그 사이에 고정된 다수의 블레이드(14)로 구성되며,

상기 외측회전륜(12)의 내측에는, 상기 고정륜(5)의 지름보다 작은 지름을 가지는 내측회전륜(13)을 구비하고,

상기 외측회전륜(12)과 내측회전륜(13) 사이에는 다수의 블레이드(14)를 장착하며,

상기 내측회전륜(13)과 발전기(2)에서 연장되는 회전축(3)을 연결프레임 (15)으로 고정하며,

상기 고정륜(5)과 외측회전륜(12) 사이에는 전기를 발생하는 코어(17)와 영구자석(18)을 각각 선택적으로 고정하고, 상기 고정륜(5)과 외측회전륜(13) 사이에 베어링(16)을 개재하여 원활한 회전이 보장되도록 구성하고,

상기 고정륜(5)은 고정프레임(4)으로 포스트(1)에 견고하게 고정하여 구성한 풍력발전기를 제공하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 풍력발전장치는, 단부 모양이 "┏┓"형으로 된 고정륜(5) 사이에 회전가능하게 장착된 회전체(10)의 회전으로 전기에너지를 생산하게 되는데,

외측회전륜(12)과 내측회전륜(13) 사이에 설치된 블레이드(14)에 바람이 충돌하여 회전체(10)를 고정륜(5)의 내부에서 회전시키게 된다.

상기 회전체(10)가 회전하면 고정륜(5)과 외측회전륜(12) 사이에 장착된 코어(17)와 영구자석(18)에 의해 전기에너지가 발생하는 것이다.

이렇게 고정륜(5)과 회전체(10)의 회전에 의해 생산된 전기에너지는 도시되지 않은 축전지에 공급되어 저장된다.

또한, 상기 회전체(10)는 발전기(1)의 회전축(2)에 연결프레임(15)으로 고정되어 있는바, 풍력에 의해 회전하는 회전체(10)에 의해 2차적으로 전기에너지가 생산되는 것이다.

이와 같이 전기적인 코어(17)와 영구자석(18), 회전축(3)에 의한 발전기(2)의 구동으로 2차에 걸쳐 전기에너지를 생산하게 되는 것이다.

[실시예 2]

본 발명을 이용한 다른 실시예로서 첨부 도면 도 3에 도시된 풍력발전기가 제안될 수 있다.

첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이, 고정륜(5)과 회전체(10)로 구성되는 발전장치를 2단으로 중첩하여 고정프레임(4a)으로 고정하여 구성하되,

상기 고정륜(5)에 고정되는 제1고정륜(5a)과, 이 제2고정륜(5a)의 내측에 회동가능하게 장착되는 제2회전체(10a)로 구성된 제2발전장치를 구비하되,

상기 제2고정륜(5a)의 지름은 회전체(10)의 내측회동륜(13)과 동일하거나 작은 지름을 가지도록 구성하여, 상기 내측회동륜(13)을 통과하는 풍력을 이용하여 제2회전체(10a)를 회전시키도록 한다.

또한, 상기 제2회전체(10a)는 발전기(2)에서 연장되는 회전축(3)에 고정하여, 회전체(10)의 회전과 제2회전체(10a)의 회전력을 동시에 발전기(2)에 제공하여 더욱 강력한 전기에너지를 생산하도록 하는 것이다.

상기 제2고정륜(5a)과 제2회전체(10a) 사이에 코어(17a)와 영구자석(18a)이 각각 소폭의 간격을 두고 장착됨은 물론이다.

[실시예 3]

본 발명의 또 다른 실시예로써 첨부 도면 도 4에 도시된 풍력발전기가 제안된다.

포스트(1)의 상측부에 고정프레임(4)으로 고정되는 단면 모양이 "┏┓"모양으로 되는 제1고정륜(21)과, 이 제1고정륜(21)의 지름보다 작은 지름을 가진 제1내측고정륜(22)을 고정편(25)으로 고정하고, 상기 제1고정륜(21)과 제1내측고정륜(22) 사이에 외측회전륜(31)과 내측회전륜(32) 및 이들 사이에 고정된 블레이드(33)로 구성된 제1회전체(30)를 자유 회동 가능하게 장착하며, 상기 제1회전체(30)와 제1고정륜(21) 및 제1내측고정륜(22) 사이에 코어(23)와 영구자석(24)을 장착하여 구성한 제1발전장치(20); 와,

상기 제1고정륜(21)의 후방부에 제1발전장치(20)와 동일한 구성을 가지되, 지름이 제1내측고정륜(22) 보다 작거나 같은 지름을 가지도록 구성한 제2발전장치(40); 를 연결프레임(35)으로 연결하여 고정하며,

상기 제2발전장치(40)의 후방부에 발전기(2)를 설치프레임(41)으로 고정하며,

상기 발전기(2)를 구동하는 회전축(3)에 발전용 임펠라(42)를 장착하여 구성한 풍력발전장치를 제공하는 것이다.

도면부호 26은 제1회전체(30)의 원활한 회전과 지지를 위한 베어링이다.

상기한 구조를 가진 본 발명의 실시예에 의한 풍력발전장치는, 제1발전장치(20)를 통하여 풍력에 의해 회전하는 제1회전체(30)와 영구자석(24) 및 코어(23)를 이용하여 전기에너지를 생산하고, 이 제1발전장치(20)의 후방부에 고정된 제2발전장치(40)에 의해 2차로 전기에너지를 생산하며,

상기 제2풍력발전장치(40)의 설치프레임(41)에 고정된 발전기(2)와 회전축(3) 및 발전용 임펠라(42)에 의해 3차로 전기에너지를 생산할 수 있는 것이다.

이러한 복합적인 구조를 가진 본 발명의 풍력발전장치는 고층건물의 옥상에 설치하여 보조전력을 생산하는 발전장치로 사용될 수 있다.

본 실시예에 있어서 제1발전장치(20)의 제1내측고정륜(22) 중앙부에 위치하는 발전용 임펠라(42)는 첨부 도면 도 5에 도시된 원통형의 회전체(51)를 구비한 제3발전장치(50)가 대체 적용될 수 있다.

상기 제3발전장치(50)는, 원통형의 회전체(51) 저면부에 발전을 위한 영구자석이 부착되고, 그 하단에 소정의 간격을 이격하여 원주상으로 코어를 배치하여 구성하는 것이며, 이 원통형의 회전체(51)는 제1내측고정륜(22)에 고정축(52)으로 자유회동 가능하게 장착하여 구성하는 것이다.

본 발명에 있어서, 첨부 도면 도 6은 실시예 1을 구성하는 회전체(10)의 내측회전륜(13)에 발전기(2)의 회전축(3)을 고정하기 위한 연결프레임은 회전익(15a)을 대체하여 사용하는 상태를 나타낸 도면이다.

이러한 연결프레임을 회전익(15a)으로 대체하여 사용하는 경우, 회전체(10)의 회전력을 상승시킴과 동시에 회전축(3)의 회전효율을 상승시키는 부가적인 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 주요부 구성을 나타낸 일부절개 사시도

도 2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 단면도

도 3은 본 발명의 실시예 2에 의한 나타낸 전체단면도

도 4는 본 발 명의 도 다른 실시예 3에 의한 전체 단면도

도 5는 실시예 3의 변형예를 나타낸 단면도

도 6은 회전축을 회전체에 고정하는 상태의 실시예를 나타낸 사시도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1; 포스트 2; 발전기

3; 회전축 4; 고정프레임

5; 고정륜 10, 10a; 회전체

12, 31; 외측회전륜 13, 32; 내측회전륜

14, 33; 블레이드 15; 연결프레임

17, 23; 코어 18, 24; 영구자석

20; 제1발전장치 21; 제1고정륜

22; 제1내측고정륜 26; 베어링

30; 제1회전체 40; 제2발전장치

Claims (3)

1. 포스트(1)의 상측부에 발전기(2)가 장착되고, 이 발전기(2)를 구동하는 회전축(3)과 회전체(10)로 구성되는 통상의 풍력발전기에 있어서,

   상기 회전체(10)는, 단부 모양이 "┏┓"형으로 된 원형의 고정륜(5)에 외측회전륜(12)을 결합하여 회동가능하게 장착하게 되며,

   상기 회전체(10)는 외측회전륜(12)과 내측회전륜(13) 및 그 사이에 고정된 다수의 블레이드(14)로 구성되며,

   상기 외측회전륜(12)의 내측에는, 상기 고정륜(5)의 지름보다 작은 지름을 가지는 내측회전륜(13)을 구비하고,

   상기 외측회전륜(12)과 내측회전륜(13) 사이에는 다수의 블레이드(14)를 장착하며,

   상기 내측회전륜(13)과 발전기(2)에서 연장되는 회전축(3)을 연결프레임 (15)으로 고정하며,

   상기 고정륜(5)과 외측회전륜(12) 사이에는 전기를 발생하는 코어(17)와 영구자석(18)을 각각 선택적으로 고정하고, 상기 고정륜(5)과 외측회전륜(13) 사이에 베어링(16)을 개재하여 원활한 회전이 보장되도록 구성하며,

   상기 고정륜(5)은 고정프레임(4)으로 포스트(1)에 견고하게 고정하여 구성한 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정륜(5)과 회전체(10)로 구성되는 발전장치를 2단으로 중첩하여 고정프레임(4a)으로 고정하여 구성하되,

   상기 고정륜(5)에 고정되는 제1고정륜(5a)과, 이 제2고정륜(5a)의 내측에 회동가능하게 장착되는 제2회전체(10a)로 구성된 제2발전장치를 구비하되,

   상기 제2고정륜(5a)의 지름은 회전체(10)의 내측회동륜(13)과 동일하거나 작은 지름을 가지도록 구성하여, 상기 내측회동륜(13)을 통과하는 풍력을 이용하여 제2회전체(10a)를 회전시키도록 하며,

   상기 제2회전체(10a)는 발전기(2)에서 연장되는 회전축(3)에 고정하여 구성한 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
3. 포스트(1)의 상측부에 고정프레임(4)으로 고정되는 단면 모양이 "┏┓"모양으로 되는 제1고정륜(21)과, 이 제1고정륜(21)의 지름보다 작은 지름을 가진 제1내측고정륜(22)을 고정편(25)으로 고정하고, 상기 제1고정륜(21)과 제1내측고정륜(22) 사이에 외측회전륜(31)과 내측회전륜(32) 및 이들 사이에 고정된 블레이드(33)로 구성된 제1회전체(30)를 자유 회동 가능하게 장착하며,

   상기 제1회전체(30)와 제1고정륜(21) 및 제1내측고정륜(22) 사이에 코어(23)와 영구자석(24)을 장착하여 구성한 제1발전장치(20); 와,

   상기 제1고정륜(21)의 후방부에 제1발전장치(20)와 동일한 구성을 가지되, 지름이 제1내측고정륜(22)보다 작거나 같은 지름을 가지도록 구성한 제2발전장치(40); 를 연결프레임(35)으로 연결하여 고정하며,

   상기 제2발전장치(40)의 후방부에 발전기(2)를 설치프레임(41)으로 고정한 것을 특징으로 하는 풍력발전장치

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