KR20110064875A - 수직축 풍력 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍압에 의해 회전 날개가 회전함으로써 전기를 발생시키는 수직축 풍력발전기에 관한 것으로, 본 발명에 의한 풍력발전기는, 상부 디스크; 상기 상부 디스크와 이격되어 하부에 위치하는 하부 디스크; 상기 상부 디스크의 회전 중심과 상기 하부 디스크의 회전 중심에 위치하며 상기 상부 디스크 또는 상기 하부 디스크와 일체로 회전하는 메인회전축; 상기 메인회전축과 연결되어 상기 메인회전축의 회전력에 의해 전기를 발생시키는 제너레이터; 상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크의 사이에 회전 가능하게 결합되는 회전 날개;를 포함하며, 상기 회전 날개의 회전은 척력의 자기력에 의해 제한된다.
풍력, 발전기, 제너레이터

Description

수직축 풍력 발전기{VERTICAL AEROGENERATOR}
본 발명은 수직축 풍력 발전기에 관한 것으로, 풍압을 받는 회전 날개가 회전하여 개방 또는 폐쇄될 때, 최대 개방위치 및 최대 폐쇄위치에서 자석의 척력에 의해 회전이 제한되도록 하고, 상기 회전 날개의 상부 및 하부에서도 각각 자석의 척력을 이용하여 상하 방향의 움직임을 제한함으로써, 충격 및 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 풍력발전기에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력발전장치는 풍력을 이용하여 회전 날개 또는 프로펠러를 회전시키고, 그 회전력을 기어기구 등을 통하여 발전기로 전달하여 전력을 생산하는 장치로, 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원 중 경제성이 뛰어난 풍력을 이용하므로 전세계적으로 그 사용이 점차 증대되고 있으며, 이에 대한 연구개발이 활발히 수행되고 있다.
풍력발전장치는 프로펠러가 설치된 방향에 따라 수평축 풍력발전장치와 수직축 풍력발전장치로 구분된다.
수직축 풍력발전장치는 지지부에 수직으로 회동이 가능하게 설치되고 그 길이방향을 따라 다수개의 회전 날개가 구비되는 회전축과, 회전축과 연결되어 회전 축의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기로 구성된다.
이와 같은 수직축 풍력발전장치는 기구적으로 간단하고, 바람의 방향과 관계없이 소정의 회전력을 유지할 수 있다는 장점이 있다.
그러나 수직축 풍력 발전장치는, 상하방향으로 외력이 가해지는 경우 이를 완충시키거나 충격을 흡수할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않으며, 날개의 최대 개방위치 또는 날개의 폐쇄 위치에서 날개와 스토퍼 사이에 발생하는 충격이 제대로 흡수되지 않는다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 회전 날개의 회전을 제한하는 스토퍼와 상기 회전날개에서 상기 스토퍼에 대응되는 위치에 서로 척력이 작용하는 자석을 설치하여, 회전 날개와 스토퍼 사이의 충격 및 소음을 저감시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 회전 날개가 지지되는 디스크의 상하부에 척력이 작용하는 자석을 설치하여, 상하방향의 외력을 완충시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 풍력발전기는, 풍압에 의해 회전 날개가 회전함으로써 전기를 발생시키는 수직축 풍력발전기로서, 상부 디스크; 상기 상부 디스크와 이격되어 하부에 위치하는 하부 디스크; 상기 상부 디스크의 회전 중심과 상기 하부 디스크의 회전 중심에 위치하며 상기 상부 디스크 또는 상기 하부 디스크와 일체로 회전하는 메인회전축; 상기 메인회전축과 연결되어 상기 메인회전축의 회전력에 의해 전기를 발생시키는 제너레이터; 상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크의 사이에 회전 가능하게 결합되는 회전 날개;를 포함하며, 상기 회전 날개의 회전은 척력의 자기력에 의해 제한된다.
상기 상부 디스크의 하부 또는 상기 하부 디스크의 상부에는 상기 회전 날개의 회전을 제한하는 개방 스토퍼 및 폐쇄 스토퍼가 구비되며, 상기 회전 날개에서 상기 개방 스토퍼에 대응되는 위치에는 외측 스토퍼가 상기 폐쇄 스토퍼에 대응되는 위치에는 내측 스토퍼가 구비되고, 상기 개방 스토퍼와 외측 스토퍼의 사이 및 상기 폐쇄 스토퍼와 내측 스토퍼의 사이에는 각각 자기력에 의한 척력이 작용할 수 있다.
또한, 상기 하부 디스크의 하부에는 서로 척력을 갖는 2개의 자성부재를 포함하는 하부 척력부가 구비되고, 상기 상부 디스크의 상부에는 서로 척력을 갖는 2개의 자성부재를 포함하는 상부 척력부가 구비되어, 상기 상부 디스크 또는 하부 디스크에 상하방향으로 가해지는 힘이 상기 하부 척력부 및 상기 상부 척력부에 의해 완충될 수 있다.
상기 메인회전축의 상단에는 상부 결합부가 결합되고, 상기 메인회전축의 하단에는 하부 결합부가 결합되며, 상기 상부 결합부 및 상기 하부 결합부는 서로 커플링 결합 가능한 형상을 가질 수 있다.
상기 메인회전축에 연결되어 동력을 전달받는 입력축; 상기 입력축의 외주면에 결합되어 일체로 회전하는 입력기어; 상기 입력기어에 결합되는 제1연결기어와 제2연결기어; 상기 제1연결기어의 회전중심으로서 상기 제1연결기어와 일체로 회전하는 제1회전축; 제1회전축에 연결되는 제1제너레이터; 상기 제1회전축상에 위치하며 제1연결기어의 동력을 제1제너레이터로 전달 또는 차단하는 제1클러치; 상기 제2연결기어의 회전중심으로서 상기 제2연결기어와 일체로 회전하는 제2회전축; 상기 제2회전축에 연결되는 제2제너레이터; 상기 제2회전축상에 위치하며 제2연결기어의 동력을 제2제너레이터로 전달 또는 차단하는 제2클러치;를 더 포함하며, 제1클러치 및 제2클러치의 작동에 의해 제1제너레이터 및 제2제너레이터로의 동력전달을 차단 또는 연결할 수 있다.
상기 제1클러치 및 상기 제2클러치는 마그네틱 디스크를 포함할 수 있다.
상기 제1회전축에는 제1브레이크가 결합되고, 상기 제2회전축에는 제2브레이크가 결합되어, 상기 제1회전축 및 상기 제2회전축의 회전을 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 회전 날개와 상기 회전 날개의 움직임을 제한하는 스토퍼 사이에 서로 척력이 작용하여, 충돌시 발생하는 충격 및 소음을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 회전 날개 및 상기 회전 날개가 지지되는 디스크의 상하부에 척력이 작용하는 척력부를 구비함으로써, 상하방향의 외력을 완충시킬 수 있게 된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 풍력 발전기를 상세히 설명한다.
도1 내지 도3은 풍력에 의해 회전하는 날개가 포함된 회전블럭이며, 도4는 상기 회전블럭의 메인회전축에 연결되며 전력을 발생시키는 제너레이터(360, 380) 및 상기 제너레이터(360, 380)로 동력을 전달하는 각종 기어 및 축을 도시한 도면이다.
이하에서는 먼저 도1 내지 도3을 참조하여 회전블럭의 구성을 설명한 후, 도4를 참조하여 제너레이터(360, 380)로 동력이 전달되는 과정을 설명한다.
도1은 본 실시예에 의한 풍력발전기의 일부를 도시한 사시도이며, 도2는 도1의 평면도이고, 도3은 본 실시예에 의한 풍력발전기의 일부를 도시한 측단면도이다.
본 실시예에 의한 풍력발전기는, 상하로 서로 이격되게 배치되는 상부 디스크(30) 및 하부 디스크(20)와, 상기 상부 디스크(30)와 하부 디스크(20)의 사이에 회전가능하게 배치되는 복수개의 회전 날개(10a, 10b, 10c)와, 상기 상부 디스크(30) 및 하부 디스크(20)의 중앙을 관통하는 메인회전축(40)를 포함한다.
상기 상부 디스크(30)와 하부 디스크(20)는 각각 원판 형상을 가지며, 중앙 일부는 메인회전축(40)이 관통할 수 있도록 뚫려 있으며, 상기 상부 디스크(30)의 저면과 상기 하부 디스크(20)의 상면에는, 서로 대향되는 위치에 후술하는 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 날개축(13)이 결합되는 니들 베어링(23, 33)이 설치된다.
상기 메인회전축(40)은 중공의 원통형 부재로, 그 상단과 하단 일부의 내주면에는 나사산(41)이 형성되며, 그 외주면에는 상부 디스크(30) 및 하부 디스크(20)가 결합되어, 상기 메인회전축(40)과 일체로 회전한다.
상기 회전 날개(10a, 10b, 10c)는, 상기 상부 디스크(30)와 상기 하부 디스크(20)의 사이에, 복수개가 날개축(13)을 중심으로 회전 가능하게 결합된다.
도2를 참조하여 상기 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 구성을 좀 더 자세히 설명하면, 상기 회전 날개(10a, 10b, 10c)는 각각이 유선형으로 형성되고, 일단에서 타단으로 갈수록 폭이 점차 얇아지며, 상대적으로 두꺼운 일단의 단부는 라운드지게 형성된다. 또한 위에서 볼때 어느 한쪽은 오목하고 다른 한쪽은 볼록하게 휘어진 형상을 갖는다. 상기 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 회전중심이 되는 날개축(13)은 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 상대적으로 두꺼운 일단쪽에 구비되며, 상부 디스크(30) 및 하부 디스크(20)의 가장자리 쪽에 결합된다. 따라서, 날개축(13)은 상기 상부 디스크(30) 및 하부 디스크(20)의 가장자리 근방에 위치하고, 상기 상부 디스크(30) 및 하부 디스크(20)의 중심 쪽의 선단으로 갈수록 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 두께가 얇아진다. 상기 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 상대적으로 얇은쪽 선단의 양 측면에는 자성을 갖는 내측 스토퍼(11)와 외측 스토퍼(12)가 결합된다. 여기서 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 내측은 오목한 쪽을, 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 외측은 볼록한 쪽을 의미한다.
한편, 상기 상부 디스크(30)의 하부 및 상기 하부 디스크(20)의 상부에는 상기 메인회전축(40)의 근방에서, 상기 외측 스토퍼(12)에 대응되는 위치에 폐쇄 스토퍼(22)가 결합된다. 상기 폐쇄 스토퍼(22)는 상기 외측 스토퍼(12)와 서로 척력을 갖는 자성을 띈다.
한편, 상기 상부 디스크(30)의 하부 및 상기 하부 디스크(20)의 상부에서, 메인회전축(40)로부터 먼 외측 끝부분, 즉 원주부분에는, 상기 내측 스토퍼(11)에 대응되는 위치에 개방 스토퍼(21)가 결합된다. 상기 개방 스토퍼(21)는 상기 내측 스토퍼(11)와 서로 척력을 갖는 자성을 띈다.
따라서, 도2에서 3개의 회전 날개 중 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 오목한 부분으로 바람이 불어오면 회전 날개(10a, 10b, 10c)는 풍압에 의해 닫힌 상태로 유지되는데, 이 때 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 외측면에 결합된 외측 스토퍼(12)와 상기 상부 디스크(30) 및 상기 하부 디스크(20)에 결합된 폐쇄 스토퍼(22)에는 서로 척력이 작용하므로, 충격이나 소음이 저감된다.
반면에, 상기 회전 날개(10a, 10b, 10c)의 볼록한 부분쪽으로 바람이 불어오면 상기 회전 날개(10a, 10b, 10c)는 개방되며, 이 때 회전 날개(10a, 10b, 10c) 내측면에 결합된 내측 스토퍼(11)와 상기 상부 디스크(30) 및 상기 하부 디스크(20)에 결합된 개방 스토퍼(21)에는 서로 척력이 작용하므로, 역시 충격이나 소음이 저감된다.
한편, 도1은 날개의 구조를 설명하기 위해, 상부 디스크를 제거한 사시도를 나타내고 있으므로, 하부 디스크 상에 구비된 폐쇄 스토퍼(22) 및 개방 스토퍼(21)만이 도시되어 있으나, 상기 폐쇄 스토퍼 및 개방 스토퍼는 상부 디스크에도 구비될 수 있다.
상기 하부 디스크(20)의 하부에는 하부 보강부재(51)가 결합되며, 상기 하부 보강부재(51)의 하부에는 하부 척력부(61)가 결합된다. 상기 하부 척력부(61)는 원판형상을 가지며 서로 척력을 갖는 2개의 자성부재를 포함한다.
상기 하부 척력부(61)의 하부에는 하부 하우징(100)이 위치한다. 상기 하부 하우징(100)은 상판과, 상기 상판의 가장자리에서 하방으로 연장되는 측판과, 상기 측판의 하단에 결합되는 저판을 포함한다.
상기 하부 하우징(100)의 상판은 상기 메인회전축(40)이 관통될 수 있도록 원형으로 개방되며, 상기 하부 하우징(100)의 저판은 후술하는 하부 결합부(110)가 위치할 수 있도록 원형으로 개방된다. 또한 상기 측판의 외측으로는 하부 고정부(120, 도1참조)가 돌출되는데, 상기 하부 고정부(120)의 중앙은 상하방향으로 원통형상으로 관통된다. 상기 하부 하우징(100)의 내측에 위치하는 하부 결합부(110)는 홈형성부(111)와 상기 홈형성부(111)의 상부에 위치하는 하부원통부(112)를 포함한다.
상기 홈형성부(111)는 대략 원통형상을 가지며, 그 저면에는 복수개의 결합홈이 형성되고, 상기 홈형성부(111)의 저면은 상기 하우징의 저판의 개방된 부분을 통해 외측으로 노출된다.
상기 하부원통부(112)는, 상기 홈형성부(111)의 상부에서 원통형상으로 윗쪽으로 연장되며, 상기 하부원통부(112)의 외주면 일부에는 나사산이 형성된다. 상기 하부원통부(112)는 메인회전축(40)의 하부에 나사결합된다.
한편 하부 하우징(100)의 상판의 저면과 상기 홈형성부(111)의 상면의 사이에는 스러스트베어링(81)이 설치된다.
이 때, 상기 하부 하우징(100)의 상판과 상기 하부 척력부(61)의 사이에는, 상기 메인회전축(40)의 외측에 볼베어링(71)이 설치될 수 있다. 상기 볼베어링(71) 은 상기 하부 하우징(100)의 상판에 결합되며, 상기 메인회전축(40)이 원활히 회전할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
한편, 상기 상부 디스크(30)의 상부에는 상부 보강부재(52)가 결합된다. 그리고 상기 상부 보강부재(52)의 상부에는 상부 척력부(62)가 위치한다. 상기 상부 척력부(62)는 서로 척력을 갖는 2개의 자석을 포함하여 구성된다.
상기 상부 척력부(62)의 상부에는 상부 하우징(200)이 위치한다. 상기 상부 하우징(200)은 상판과 상기 상판의 가장자리에서 하방으로 연장되는 측판과 상기 측판의 하단에 결합되는 저판을 포함한다. 또한 상기 측판의 외측으로는 상부 고정부(220)가 돌출되는데, 상기 상부 고정부(220)의 중앙은 상하방향으로 원통형상으로 관통된다.
상기 상부 하우징의 상판은 후술하는 상부 결합부(210)가 위치할 수 있도록 일부가 개방되며, 저판은 상기 메인회전축(40)이 관통할 수 있도록 상기 메인회전축(40)의 외경에 대응되는 크기로 개방된다.
상기 상부 결합부(210)는 대략 원통형상의 돌기형성부(211)와, 상기 돌기형성부(211)의 하방으로 연장되며 보다 작은 직경을 갖는 상부 원통부(212)를 포함한다.
상기 돌기형성부(211)의 상면에는 상방으로 돌출되는 돌기(213)가 구비되며, 상기 돌기(213)는 상기 홈형성부(111)의 홈(113)에 대응되는 형상과 갯수로 구비된다. 상기 상부 원통부(212)의 외주면 일부에는 나사산이 형성되며, 상기 원통부는 상기 메인회전축(40)의 상부에 삽입되고, 상기 메인회전축(40)와 나사결합한다.
상기 상부 원통부(212)의 저면과 상기 상부 하우징(200)의 저판 사이에는 스러스트 베어링(62)이 설치된다.
이 때, 상기 상부 하우징(200)의 저판과 상기 상부 척력부(62)의 사이에는, 상기 메인회전축(40)의 외측에 볼베어링(72)이 설치될 수 있다. 상기 볼베어링(72)은 상기 상부 하우징(200)의 저판에 결합되며, 상기 메인회전축(40)이 원활히 회전할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 풍력발전기의 회전블럭은 필요한 갯수만큼 상하로 복수개가 적층되어 원하는 크기의 전력을 발생시킬 수 있다. 상기 회전블럭을 복수개로 쌓아 올릴 때에는, 상부 결합부(210)의 돌기(213)와 하부 결합부(110)의 홈(113)이 서로 결합되게 한 다음, 상부 고정부(220)와 하부 고정부(120)를 정렬시키고, 상부 고정부(220)와 하부 고정부(120)에 볼트를 통과시켜 너트를 체결시킨다.
이하, 도4를 참조하여 제너레이터(360, 380) 및 상기 제너레이터(360, 380)로 동력을 전달하는 구성을 설명한다.
복수개로 적층된 회전블럭 중에서 최하단에 위치하는 회전블럭의 메인회전축(40)은 도4의 연결축(310)으로 연결된다.
도4는 상기 메인회전축(40)과 연결된 연결축(310)으로부터, 2개의 제너레이터(360, 380)로 동력이 전달되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
상기 연결축(310)의 단부에는 제1베벨기어(321)가 결합되며, 상기 제1베벨기어(321)는 수직하게 연결되는 제2베벨기어(322)로 동력을 전달한다. 상기 제2베벨기어(322)는 입력축(330)의 일단에 결합되며, 상기 입력축(330)의 타단에는 입력기 어(342)가 결합된다. 따라서, 상기 제1베벨기어(321)의 회전력은 제2베벨기어(322), 입력축(330)을 통해 입력기어(342)로 전달된다. 이 때 상기 입력축(342)상에는 메인클러치(331)가 설치되어, 연결축(310)와 입력기어(342) 사이의 동력을 전달 또는 차단한다.
상기 입력기어(342)에는 제1연결기어(351) 및 제2연결기어(371)가 치합된다. 상기 제1연결기어(351)는 제1회전축(350)과 일체로 회전하도록, 상기 제1회전축(350)의 외주면에 결합되며, 상기 제1회전축(350)의 회전은 제1제너레이터(360)를 작동시킨다. 이 때, 상기 제1회전축(350) 상에서 상기 제1연결기어(351)와 제1제너레이터(360)의 사이에는 제1클러치(352)가 배치되어, 제1연결기어(351)와 제1제너레이터(360) 사이의 동력을 전달 또는 차단한다.
또한, 상기 제1회전축(350)에는 제1브레이크(353)가 설치되어, 제1회전축(350)이 과도하게 회전하는 것을 제어한다.
한편, 상기 제2연결기어(371)는 제2회전축(370)과 일체로 회전하도록, 상기 제2회전축(370)의 외주면에 결합되며, 상기 제2회전축(370)의 회전은 제2제너레이터(380)를 작동시킨다. 이 때, 상기 제2회전축(370) 상에서 상기 제2연결기어(371)와 제2제너레이터(380)의 사이에는 제2클러치(372)가 배치되어, 제2연결기어(371)와 제2제너레이터(380) 사이의 동력을 전달 또는 차단한다.
또한, 상기 제2회전축(370)에는 제2브레이크가 설치되어, 제2회전축(370)이 과도하게 회전하는 것을 제어한다.
이하 상기와 같은 구성을 갖는 풍력발전기의 작동 과정을 설명한다.
도2에서 3개의 회전 날개를 임의로 제1 회전날개(10a), 제2 회전날개(10b), 제3 회전날개(10c)라 한다.
먼저 도2에서 바람이 화살표 방향으로 부는 경우를 가정해 보면, 제1회전날개(10a)는 오목한 쪽으로 풍압을 받아 도면에서 실선으로 도시된 바와 같이 폐쇄된다. 이 때, 상기 제1 회전날개(10a)의 회전은 외측 스토퍼(12)와 폐쇄 스토퍼(22)의 척력에 의해 제한된다. 따라서, 회전날개의 회전이 충격 및 소음 없이 제한될 수 있다.
이 때, 제2 회전날개(10b)에는 볼록한 부분으로 풍압이 가해져 상기 제2 회전날개(10b)가 점선으로 도시된 바와 같이 개방된다. 이 때, 상기 제2 회전날개(10b)의 회전은 내측 스토퍼(11)와 개방 스토퍼(21)의 척력에 의해 제한된다. 따라서, 회전날개의 회전이 충격 및 소음 없이 제한될 수 있다.
한편, 제3 회전날개(10c)의 경우, 실선의 위치에서 점선의 위치로 이동하며, 마찬가지로 실선의 위치로 이동시 상기 외측 스토퍼(12)와 폐쇄 스토퍼(22)의 척력에 의해 그 회전이 제한된다.
상기 회전날개(10a, 10b, 10c)가 날개축(13)을 중심으로 회전하면서 풍압을 받으면, 메인회전축(40)이 회전하고, 상기 메인회전축(40)과 연결된 도4의 연결축(310)이 회전한다.
연결축(310)의 회전은 제1베벨기어(321) 및 제2베벨기어(322)를 통해, 입력축(330)을 회전시키고, 입력축(330)이 회전하면 그 선단에 결합된 입력기어(342)가 일체로 회전한다.
입력기어(342)의 회전은 제1기어(351) 및 제2기어(371)를 회전시킨다. 상기 제1기어(351)가 회전하면 제1회전축(350)이 일체로 회전하며, 제1회전축(350)에 연결된 제1제너레이터(360)가 작동하여 전기를 발생시킨다. 또한, 상기 제2기어(371)가 회전하면 제2회전축(370)이 일체로 회전하며, 제2회전축(370)에 연결된 제2제너레이터(380)가 작동하여 전기를 발생시킨다.
이 때, 상기 제1제너레이터(360) 및 제2제너레이터(380)는 상기 제1클러치(352) 및 제2클러치(372)의 작동에 의해, 선택적으로 그 작동에 제어될 수 있다.
또한, 상기 제1회전축(360) 및 상기 제2회전축(370)의 회전은 각각 제1브레이크(353) 및 제2브레이크(373)에 의해 감속될 수 있다.
또한, 상기 제1제너레이터(360) 및 상기 제2제너레이터(38) 모두의 작동이 필요치 않은 경우에는 메인클러치(331)를 작동시켜 입력기어(342)가 회전하지 않게 할 수도 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력발전기의 일부를 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력발전기의 회전 날개를 도시한 평면도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력발전기의 일부를 도시한 측단면도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력발전기에서 제너레이터 부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 설명*
10a: 제1 회전날개 10b: 제2 회전날개
10c: 제3 회전날개 11: 외측 스토퍼
12: 내측 스토퍼 13: 날개축
20: 하부 디스크 21: 개방 스토퍼
22: 폐쇄 스토퍼 23: 니들 베어링
30: 상부 디스크 40: 메인회전축
51: 하부 보강부재 52: 상부 보강부재
61: 하부 척력부 62: 상부 척력부
71, 72: 볼 베어링 81, 82: 스러스트 베어링
100: 하부 하우징 110: 하부 결합부
111: 홈 형성부 112: 하부 원통부
113: 홈 120: 하부 고정부
200: 상부 하우징 210: 상부 결합부
211: 돌기 형성부 212: 상부 원통부
213: 돌기 220: 하부 고정부
310: 연결축 321: 제1 베벨기어
322: 제2 베벨기어 330: 입력축
331: 메인클러치 342: 입력기어
350: 제1회전축 351: 제1회전기어
352: 제1클러치 353: 제1브레이크
360: 제1제너레이터 370: 제2회전축
371: 제2회전기어 372: 제2클러치
373: 제2브레이크 380: 제2브레이크

Claims (7)

  1. 풍압에 의해 회전 날개가 회전함으로써 전기를 발생시키는 수직축 풍력발전기로서,
    상부 디스크;
    상기 상부 디스크와 이격되어 하부에 위치하는 하부 디스크;
    상기 상부 디스크의 회전 중심과 상기 하부 디스크의 회전 중심에 위치하며 상기 상부 디스크 또는 상기 하부 디스크와 일체로 회전하는 메인회전축;
    상기 메인회전축과 연결되어 상기 메인회전축의 회전력에 의해 전기를 발생시키는 제너레이터;
    상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크의 사이에 회전 가능하게 결합되는 회전 날개;를 포함하며,
    상기 회전 날개의 회전은 척력의 자기력에 의해 제한되는 수직축 풍력 발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 디스크의 하부 또는 상기 하부 디스크의 상부에는 상기 회전 날개의 회전을 제한하는 개방 스토퍼 및 폐쇄 스토퍼가 구비되며,
    상기 회전 날개에서 상기 개방 스토퍼에 대응되는 위치에는 외측 스토퍼가 상기 폐쇄 스토퍼에 대응되는 위치에는 내측 스토퍼가 구비되고,
    상기 개방 스토퍼와 외측 스토퍼의 사이 및 상기 폐쇄 스토퍼와 내측 스토퍼의 사이에는 각각 자기력에 의한 척력이 작용하는 수직축 풍력발전기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부 디스크의 하부에는 서로 척력을 갖는 2개의 자성부재를 포함하는 하부 척력부가 구비되고,
    상기 상부 디스크의 상부에는 서로 척력을 갖는 2개의 자성부재를 포함하는 상부 척력부가 구비되어,
    상기 상부 디스크 또는 하부 디스크에 상하방향으로 가해지는 힘이 상기 하부 척력부 및 상기 상부 척력부에 의해 완충되는 수직축 풍력발전기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 메인회전축의 상단에는 상부 결합부가 결합되고,
    상기 메인회전축의 하단에는 하부 결합부가 결합되며,
    상기 상부 결합부 및 상기 하부 결합부는 서로 커플링 결합 가능한 형상을 갖는 수직축 풍력발전기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 메인회전축에 연결되어 동력을 전달받는 입력축;
    상기 입력축의 외주면에 결합되어 일체로 회전하는 입력기어;
    상기 입력기어에 결합되는 제1연결기어와 제2연결기어;
    상기 제1연결기어의 회전중심으로서 상기 제1연결기어와 일체로 회전하는 제1회전축;
    제1회전축에 연결되는 제1제너레이터;
    상기 제1회전축상에 위치하며 제1연결기어의 동력을 제1제너레이터로 전달 또는 차단하는 제1클러치;
    상기 제2연결기어의 회전중심으로서 상기 제2연결기어와 일체로 회전하는 제2회전축;
    상기 제2회전축에 연결되는 제2제너레이터;
    상기 제2회전축상에 위치하며 제2연결기어의 동력을 제2제너레이터로 전달 또는 차단하는 제2클러치;를 더 포함하며,
    제1클러치 및 제2클러치의 작동에 의해 제1제너레이터 및 제2제너레이터로의 동력전달을 차단 또는 연결하는 수직축 풍력발전기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1클러치 및 상기 제2클러치는 마그네틱 디스크를 포함하는 수직축 풍력발전기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1회전축에는 제1브레이크가 결합되고,
    상기 제2회전축에는 제2브레이크가 결합되어,
    상기 제1회전축 및 상기 제2회전축의 회전을 제어하는 수직축 풍력발전기.
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