KR20120094223A - Structure of safe installation for vertical axis wind turbine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수직축 풍력발전장치에서 블레이드가 설치된 회전축과 발전기를 포함한 발전부와, 발전부를 지지하고 있는 지지부 사이의 결합구조를 개선하여 강풍이나 돌풍이 불더라도 파괴되지 않고 안전한 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조에 관한 것이다.
The present invention relates to a safety installation structure of a vertical axis wind turbine, and more particularly, to improve the coupling structure between the rotating shaft and the power generation unit including the generator and the support unit supporting the power generation unit in the vertical axis wind turbine The present invention relates to a safe installation structure of a safe vertical shaft wind turbine without being destroyed by strong winds or gusts.
풍력발전은 바람을 이용하여 블레이드 또는 프로펠러를 회전시켜서 발생한 회전력을 발전기로 전달하여 전력을 생산하는 것으로, 최근 들어 온실가스 감축 등 지구환경보전을 위한 국제환경협약과 환경규제가 본격적으로 시행되면서 화석연료를 대체할 수 있는 친환경에너지로 높은 관심을 끌면서 세계적으로 그 사용이 점차 증대되고 있으며, 이에 대한 연구개발이 활발히 수행되고 있다.
Wind power is used to generate electricity by transmitting rotational force generated by rotating blades or propellers to wind power generators. In recent years, fossil fuels have been implemented in earnest with international environmental conventions and environmental regulations for global environmental conservation such as greenhouse gas reduction. The world is attracting high attention as an alternative to eco-friendly energy, and its use is gradually increasing worldwide.
이러한 풍력발전장치는, 블레이드 또는 프로펠러가 설치되는 방향에 따라 수평축 풍력발전장치(horizontal axis wind turbine)와 수직축 풍력발전장치(vertical axis wind turbine)로 구분되는데, 수평축을 이용하는 방식은 프로펠러 방식으로, 공기역학적으로 바람의 양력을 이용한 블레이드로 구성된 로터(rotor)를 사용하고, 발전효율은 비교적 높으나 바람이 부는 방향에 따라 로터의 방향을 바꾸어 주어야 하며, 바람의 세기에 따라 블레이드의 각도를 바꾸어 주어야 하는 장치가 추가로 필요하게 되며, 수평회전력을 수직회전력으로 전환하는 장치를 설치하여 발전기와 연결을 해야 하므로, 강한 바람에 의해 기구적인 손상이 발생할 수 있는 위험과 유지 보수가 용이하지 않다는 문제가 있다.
These wind turbines are divided into horizontal axis wind turbines and vertical axis wind turbines according to the direction in which the blades or propellers are installed. The horizontal axis is a propeller method. Dynamically use a rotor composed of blades using the wind lift, the generation efficiency is relatively high, but the direction of the rotor should be changed according to the wind blowing direction, the blade angle should be changed according to the wind strength It is necessary to additionally, because it is necessary to install a device for converting the horizontal rotational power to the vertical rotational power to be connected to the generator, there is a problem that the maintenance and the risk of mechanical damage caused by strong wind is not easy.
한편, 수직축 풍력발전장치는 길이방향을 따라 다수개의 블레이드가 설치된 회전축과, 회전축의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기로 구성되므로 구조가 간단하고, 바람의 방향과 관계없이 소정의 회전력을 유지할 수 있다는 장점이 있으나, 수직축 풍력발전장치는 회전축이 수직으로 배치되는 구조상 블레이드를 포함한 하중이 회전축의 하부에 집중되므로 발전장치를 지지하고 있는 지지부인 강관주(鋼管柱)와 회전축 사이의 연결부분이 가장 취약하게 된다.
On the other hand, the vertical axis wind turbine is composed of a rotating shaft with a plurality of blades installed along the longitudinal direction, and a generator for generating electric power by receiving the rotational force of the rotating shaft, the structure is simple, and can maintain a predetermined rotational force regardless of the wind direction However, the vertical axis wind power generator has a structure in which the rotating shaft is vertically arranged so that the load including the blade is concentrated at the lower part of the rotating shaft, so that the connection part between the steel pipe column and the rotating shaft supporting the power generating apparatus is the most. Become vulnerable.
이와 같은 풍력발전장치의 최대 과제는 미풍일 때에도 발전이 가능하고, 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서도 풍력발전장치의 파손 없이 발전이 원활할 수 있도록 하는 것이다. 그러나, 특히 지금까지의 수직축 풍력발전장치는 구조적인 취약성 때문에 강풍이나 태풍 및 순간 돌풍에서 풍력발전장치의 구조물이 파손되어 발전이 중단될 뿐만 아니라 블레이드가 설치된 회전축이 날라 간다든가 낙하하여 또 다른 위험과 피해를 야기하는 심각한 문제가 있다.
The biggest problem of such a wind turbine is to be able to generate power even when there is a breeze, and to make power generation smoothly without damage to the wind turbine even in strong winds and more strong winds such as typhoons and instantaneous gusts. However, the vertical axis wind power generators, in particular, have not only stopped the power generation due to structural weakness due to structural weakness, but also caused the wind turbines to break off the structure of the wind power generator. There is a serious problem that causes damage.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 수직축 풍력발전장치에서 블레이드가 결합 설치된 회전축 및 그 하부에 설치된 발전기를 포함한 발전부와, 상기 발전부를 지지하고 있는 지지부인 강관주(鋼管柱)를 연결하고 있는 부위의 결합구조를 개선하여 강풍이나 태풍 또는 순간적으로 돌풍이 불더라도 파손되지 않고 안전하게 유지될 수 있는 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조를 제공하기 위한 것이다.
The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, the power generation unit including a rotating shaft coupled to the blade in the vertical axis wind power generator and a generator installed on the bottom, and the support for supporting the power generation unit It is to provide a safe installation structure of a vertical axis wind power generator that can be safely maintained without being damaged even by strong winds, typhoons or instantaneous gusts by improving the coupling structure of the portion connecting the gynecological pipe line (주 管柱).
상기와 같은 과제 해결을 위하여 본 발명에 따른 수직축 풍력발전장치는, 하단이 지면에 고정 설치되는 파이프 형상의 강관주(鋼管柱); 수직방향으로 설치되는 회전축, 상기 회전축 상단과 하단에 각각 고정 설치되는 블레이드 아암, 상기 블레이드 아암의 단부(端部)에 수직방향으로 고정되는 블레이드, 상기 회전축 하단에 설치된 블레이드 아암의 하부에 설치되는 발전기, 상기 발전기의 하부로 돌출된 발전기 축을 구비하는 발전부; 상기 강관주의 상부와 발전기 축을 결합시키기 위한 결합부를 구비하여 구성되며, 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조의 결합부는, 상부가 상기 발전기의 하부에 결합되는 캔 형상의 상판; 상기 강관주에 삽입되고, 상단에 플랜지(flange)가 형성되며, 길이방향으로 형성된 관통구멍에 상기 발전기 축이 삽입되어 결합되는 결합슬립링(slip ring); 중심부에 형성된 구멍으로 상기 강관주가 끼워지고, 상기 상판의 하면에 결합되는 하판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
In order to solve the above problems, the vertical axis wind turbine generator according to the present invention, the lower end of the pipe-shaped steel pipe column (鋼管 柱) is fixed to the ground; A rotary shaft installed in a vertical direction, a blade arm fixed to the upper and lower ends of the rotary shaft, a blade fixed in a vertical direction to an end of the blade arm, and a generator installed at a lower portion of the blade arm provided at the lower end of the rotary shaft. A power generation unit having a generator shaft protruding downward of the generator; A coupling part for coupling the upper part of the steel pipe column and the generator shaft, and the coupling part of the safety installation structure of the vertical shaft wind turbine generator, a can-shaped upper plate having an upper part coupled to a lower part of the generator; A coupling slip ring inserted into the steel pipe column, a flange formed at an upper end thereof, and a generator shaft inserted into and coupled to a through hole formed in a longitudinal direction; The steel pipe is inserted into the hole formed in the center, characterized in that consisting of a lower plate coupled to the lower surface of the upper plate.
바람직하게는, 결합부는, 상부가 발전기의 하부에 결합되는 꺾쇠 형상의 결합자; 강관주에 삽입되고, 상단에 플랜지가 형성되며, 길이방향으로 형성된 관통구멍에 발전기 축이 삽입되어 결합되는 결합슬립링; 중심부에 형성된 구멍으로 강관주가 끼워지고, 결합자의 하면에 결합되는 하판으로 구성된다.
Preferably, the coupling portion, the cradle-shaped combiner, the upper portion is coupled to the lower portion of the generator; A coupling slip ring inserted into a steel pipe column, a flange formed at an upper end thereof, and a generator shaft inserted into and coupled to a through hole formed in a longitudinal direction thereof; The steel pipe is inserted into the hole formed in the center, and is composed of a lower plate that is coupled to the lower surface of the joiner.
상기와 같은 구성적 특징을 갖는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조는, 다수의 블레이드가 결합 설치된 회전축 및 회전축 하부에 설치된 발전기를 포함한 발전부와, 상기 발전부를 지지하고 있는 지지부인 강관주(鋼管柱)의 연결부위에, 상단에 플랜지(flange)를 구비한 결합슬립링(slip ring)을 강관주 내부에 삽입하여 연결함으로써, 발전부와 강관주 사이가 견고하게 결합 연결됨은 물론, 설령 태풍이나 순간적인 돌풍에 의해 발전부와 강관주 사이의 연결부위가 파손된다고 하더라도 발전부의 하부가 결합슬립링의 상단에 돌출되게 위치한 플랜지에 걸려 낙하하지 않게 되므로 회전축과 발전기를 구비한 중량물인 발전부의 낙하로 인한 또 다른 피해를 미연에 방지할 수 있다.
Safety installation structure of the vertical axis wind power generator according to the present invention having the configuration features as described above, the power generation unit including a rotating shaft and a generator installed under the rotating shaft and a plurality of blades are coupled, and a steel pipe that is a support unit for supporting the power generation unit By inserting the coupling slip ring having a flange at the top into the steel pipe column at the connection part of the main pipe, the connection between the power generation unit and the steel pipe column is firmly connected, Even if the connection part between the power generating part and the steel pipe column is damaged by the typhoon or the instantaneous gust, the lower part of the power generating part does not fall on the flange protruding from the upper part of the coupling slip ring. Another damage caused by the fall of wealth can be prevented.
도 1은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조를 분해하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조에서 결합부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.1 is an exploded view illustrating a safety installation structure of a vertical axis wind power generator according to the present invention.
Figure 2 is a view showing another embodiment of the coupling portion in the safety installation structure of the vertical axis wind power generator according to the present invention.
본 발명에 따른 수직축 풍력발전장치는 크게 구분하면, 발전장치를 지지하는 지지부인 강관주(30), 상기 강관주(30)의 상단에 설치되어 블레이드의 회전에 의해 전력을 생산하는 발전부(10), 상기 강관주(30)와 발전부(10)를 연결하여 결합 고정시키는 결합부(20)로 구성되며, 본 발명은 강관주(30)에 발전부(10)를 안전하고 견고하게 결합 고정하기 위한 결합부(20)에 구성적 특징이 있다.
The vertical axis wind turbine generator according to the present invention is largely divided into, the
강관주(鋼管柱, 30)는 하단이 지면에 고정 설치되어 수직축 풍력발전장치를 지지하는 지지부에 해당하는 구성으로, 단면이 원형인 파이프 형상인데, 파이프의 단면 형상을 다각형으로 하더라도 상관없다.
The
발전부(10)는 수직방향으로 설치되는 회전축(11), 회전축(11) 상단과 하단에 각각 고정 설치되는 블레이드 아암(12), 블레이드 아암(12)의 단부(端部)에 수직방향으로 고정되는 블레이드(13), 회전축(11) 하단에 설치된 블레이드 아암의 하부에 설치되는 발전기(14), 발전기의 하부로 돌출된 발전기 축(15)을 구비한다.
The
블레이드 아암(12)은, 도 1에 도시한 것과 같이, 회전축(11)의 상단과 하단에 쌍을 이뤄 설치하고, 방사상으로 다수?바람직하게는 2?8개?의 돌출부를 갖는 형상이거나, 다수개의 로드(rod)로 할 수도 있으며, 블레이드(13)는 회전축(11)의 상단과 하단에 설치된 블레이드 아암(12)의 단부(端部)에 각각 고정되어 설치된다.
As shown in FIG. 1, the
결합부(20)는 강관주(30)의 상부에 발전부(10)를 고정 결합시키기 위한 부분으로, 구조적으로 취약한 부분인데다 발전부(10)가 중량물이기 때문에 파이프 형상의 강관주(30) 상단에 단단하게 고정시켰더라도 강풍이나 태풍 또는 순간적인 돌풍이 불면 커다란 힘이 걸리게 되어, 결국에는 강관주(30)와 발전부(10)가 결합된 부분이 파손되게 되어 중량물인 발전부(10)가 낙하하는 대형 사고를 야기하게 된다. 본 발명은 이와 같이 수직축 풍력발전장치에서 가장 취약한 부분을 보강하여 안전한 설치구조를 제공하는데 가장 큰 특징이 있다.
결합부(20)는 상판(21)과 하판(22) 및 결합슬립링(23)으로 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상판(21)은 상하로 중심부분에 구멍이 뚫려 있고 속이 비어 있는 캔 형상인데, 상부가 발전기(14)의 하부에 볼트로 체결되어 결합된다.
결합슬립링(slip ring, 23)은 상단에 플랜지(flange, 23a)가 형성되고, 길이방향으로 중심 부분에 관통구멍이 형성되어 있으며, 플랜지(23a)를 제외한 부분이 파이프 형상의 강관주(30)에 삽입되어 설치된다. 플랜지(23a) 부분은 상판(21)의 하면에 형성된 구멍으로 삽입하고, 길이방향으로 중심 부분에 형성된 관통구멍으로는 발전기 축(15)을 삽입하여 볼트로 체결함으로써 발전부(10)가 강관주(30)에 고정 결합되게 된다.
Coupling slip ring (slip ring) 23 is a flange (flange, 23a) is formed at the top, the through hole is formed in the center portion in the longitudinal direction, the portion except the flange (23a) pipe-shaped
하판(22)은 중심부에 구멍이 형성된 디스크 형상인데, 하판(22)의 중심부에 형성된 구멍을 강관주(30)에 끼우고, 강관주(30)의 상단에 결합슬립링(23)을 삽입한 후, 하판(22)의 상면이 결합슬립링의 플랜지(23a) 하면에 닿은 상태로 하판(22)을 상판(21)의 하면에 볼트로 결합 고정하게 된다. 물론 플랜지(23a)의 외경은 하판(22)의 중심부에 형성된 구멍의 직경보다 커야 할 것이다.
The
지금까지는 결합부(20)에서 캔 형상의 상판(21)을 설명했으나, 반드시 캔 형상으로만 한정할 필요는 없고, 여러 가지로 형상을 변경할 수도 있는데, 도 2에 도시한 바와 같이 꺾쇠 형상(ㄷ 자 형성)의 결합자(25)로 할 수도 있다. 꺾쇠 형상의 결합자(25)도 상판(21)과 같이 발전기(14)와 하판(22) 사이에 위치하게 되는데, 꺾쇠 형상의 결합자(25)는 구조가 간단하고 발전기(14)의 하면과 하판(22)에 체결하기가 매우 편리하다.
Although the can-shaped
본 발명과 같이 결합부(20)를 구성하면, 수직축 풍력발전장치에서 가장 취약한 부분을 보강해 주게 되어 지지부와 발전부를 견고하고 안전한 설치구조를 제공하게 되는데, 설령 강풍이나 태풍 또는 순간적인 돌풍에 의해 결합부가 파손된다고 하더라도 결합슬립링의 플랜지(23a)가 하판(22)에 걸리게 되어 발전부(10)가 지상으로 낙하하는 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
When the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 기술적 사상은 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
As described above, the technical idea of the present invention is merely illustrative, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
10 : 발전부 11 : 회전축
12 : 블레이드 아암 13 : 블레이드
14 : 발전기 15 : 발전기 축
20 : 결합부 21 : 상판
22 : 하판 23 : 결합슬립링
25 : 결합자
30 : 강관주(鋼管柱)10: power generation unit 11: rotation axis
12: blade arm 13: blade
14
20: coupling portion 21: the top plate
22: lower plate 23: coupling slip ring
25: Joiner
30 steel pipe column
Claims (3)
수직방향으로 설치되는 회전축, 상기 회전축 상단과 하단에 각각 고정 설치되는 블레이드 아암, 상기 블레이드 아암의 단부(端部)에 수직방향으로 고정되는 블레이드, 상기 회전축 하단에 설치된 블레이드 아암의 하부에 설치되는 발전기, 상기 발전기의 하부로 돌출된 발전기 축을 구비하는 발전부;
상기 강관주의 상부와 발전기 축을 결합시키기 위한 결합부;
를 구비하여 구성되며, 상기 결합부는,
상부가 상기 발전기의 하부에 결합되는 캔 형상의 상판;
상기 강관주에 삽입되고, 상단에 플랜지(flange)가 형성되며, 길이방향으로 형성된 관통구멍에 상기 발전기 축이 삽입되어 결합되는 결합슬립링(slip ring);
중심부에 형성된 구멍으로 상기 강관주가 끼워지고, 상기 상판의 하면에 결합되는 하판;
으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조.
A pipe-shaped steel pipe column having a lower end fixed to the ground;
A rotary shaft installed in a vertical direction, a blade arm fixed to the upper and lower ends of the rotary shaft, a blade fixed in a vertical direction to an end of the blade arm, and a generator installed at a lower portion of the blade arm provided at the lower end of the rotary shaft. A power generation unit having a generator shaft protruding downward of the generator;
A coupling part for coupling the upper part of the steel pipe column with the generator shaft;
It is configured to include, the coupling portion,
An upper plate of a can shape having an upper portion coupled to a lower portion of the generator;
A coupling slip ring inserted into the steel pipe column, a flange formed at an upper end thereof, and a generator shaft inserted into and coupled to a through hole formed in a longitudinal direction;
A lower plate fitted with the steel pipe column through a hole formed in a central portion thereof and coupled to a lower surface of the upper plate;
Safety installation structure of the vertical axis wind power generator, characterized in that consisting of.
상부가 상기 발전기의 하부에 결합되는 꺾쇠 형상의 결합자;
상기 강관주에 삽입되고, 상단에 플랜지(flange)가 형성되며, 길이방향으로 형성된 관통구멍에 상기 발전기 축이 삽입되어 결합되는 결합슬립링;
중심부에 형성된 구멍으로 상기 강관주가 끼워지고, 상기 결합자의 하면에 결합되는 하판;
으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조.
The method of claim 1, wherein the coupling portion,
An angled coupler having an upper portion coupled to a lower portion of the generator;
A coupling slip ring inserted into the steel pipe column, a flange formed at an upper end thereof, and the generator shaft being inserted into and coupled to a through hole formed in a longitudinal direction;
A lower plate fitted with the steel pipe column through a hole formed in a central portion thereof and coupled to a lower surface of the coupler;
Safety installation structure of the vertical axis wind power generator, characterized in that consisting of.
상기 플랜지의 외경은, 상기 하판의 중심부에 형성된 구멍의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전장치의 안전 설치구조.The method according to claim 1 or 2,
The outer diameter of the flange, the safety installation structure of the vertical axis wind turbine, characterized in that larger than the diameter of the hole formed in the center of the lower plate.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101318693B1 (en) * | 2013-02-04 | 2013-10-16 | 주식회사 웨스텍 | V-arm type support and assembling structure of vertical axis wind power generator |
KR101361683B1 (en) * | 2012-11-06 | 2014-02-13 | 이종배 | Wind power apparatus provided with a driving and braking inducement part |
-
2011
- 2011-02-16 KR KR1020110013575A patent/KR20120094223A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101361683B1 (en) * | 2012-11-06 | 2014-02-13 | 이종배 | Wind power apparatus provided with a driving and braking inducement part |
KR101318693B1 (en) * | 2013-02-04 | 2013-10-16 | 주식회사 웨스텍 | V-arm type support and assembling structure of vertical axis wind power generator |
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