KR20120123799A - 풍력터빈 및 이를 구비한 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍향에 따라 날개의 펼쳐지거나 접힌 상태가 가변되도록 구성하여 풍력발전의 효율을 높이되, 풍향에 대한 날개의 상태가 펼침상태 또는 접힘상태인 2가지 상태로만 가변가능하게 구성하여 풍력발전의 효율을 최대로 극대화하고 소음의 발생을 최소화할 수 있도록 하는 풍력터빈 및 이를 구비한 풍력발전기에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 풍력터빈은, 수직회전축; 상기 수직회전축을 감싸며 동축상으로 고정결합된 원통부와, 상기 원통부의 상단 및 하단에서 방사상으로 연장되어 서로 마주하는 가이드슬롯이 형성된 연장부가 구비된 회전몸체; 일측단은 상기 원통부 상에 고정되고 타측단은 상기 가이드슬롯을 관통하여 상기 가이드슬롯을 따라 슬라이딩 가능한 수직가변축 상에 고정되어, 상기 수직가변축의 슬라이딩됨에 따라 펼침상태 또는 접힘상태로 가변되는 가요성 날개; 및 상기 수직가변축의 일부가 내삽되는 캠형홈이 형성되어, 상기 회전몸체의 회전시 상기 캠형홈의 경로에 의해 상기 수직가변축이 슬라이딩됨에 따라 상기 가요성 날개의 펼쳐짐 정도를 조절하는 조절몸체;을 포함하여 구성된다.

Description

풍력터빈 및 이를 구비한 풍력발전기{Wind turbine and aerogenerator having the same}

본 발명은 풍력터빈 및 이를 구비한 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 풍향에 따라 가요성 날개의 상태가 가변되도록 구성하여 풍력발전의 효율을 높이되, 풍향에 대한 가요성 날개의 상태가 펼침상태 또는 접힘상태인 2가지 상태로만 가변가능하게 구성하여 풍력발전의 효율을 극대화하고, 가요성 날개의 가변시 마찰을 최소화하여 소음의 발생을 줄일 수 있는 풍력터빈 및 이를 구비한 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 전력을 생산하기 위해서 사용되는 발전기를 가동하기 위해서는 석탄이나 기름 등의 화석연료를 연소시키거나 원자력, 태양열, 풍력 및 수력 등을 이용하여 획득한 회전에너지를 이용하여 발전기를 가동시켜 얻어 왔다.

화석연료를 이용한 발전기는 효율이 높아 널리 사용되어 왔으나 자원을 고갈시키고 환경의 오염을 초래하는 등의 많은 문제점이 있어 근래에는 원자력 등을 이용한 발전기의 활용이 늘고 있는 실정이다.

그러나 원자력은 누출 등의 사고가 발생할 경우 큰 피해가 우려되는 문제가 있어 설치되는 장소에 주민들의 반발이 심해 발전기의 설치 장소를 선정하기가 곤란하였다.

이에 따라 근래에는 효율이 낮아 널리 사용되지 못하였으나 자원의 고갈이나 환경오염의 우려가 없는 풍력, 수력, 파력, 태양광을 이용한 발전기의 효율을 높이려는 시도가 한창이다.

일예로, 풍력을 이용한 풍력발전기는 풍력에 의해 회전하는 블레이드의 회전에너지를 전기에너지로 전환시켜 각 수요자에게 전기를 공급하는 발전기이다.

풍력발전기는 축의 방향에 따라 프로펠라형 수평축 풍력발전기, 자이로밀형 및 다리우스형과 같은 수직축 풍력발전기, 수직-수평축 통합형 풍력발전기 등으로 구별된다.

풍력발전기는 원자력발전기나 수력발전기 및 화력발전기에 비해 설치비용 및 설치면적이 매우 경제적이며 환경오염을 유발하지 않는 이점이 있다.

도 1은 종래의 풍력발전기의 일예를 도시한 사시도이고, 도 2는 종래의 풍력발전기의 일예를 도시한 회전체의 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 풍력발전기는 수직으로 설치된 관체의 지주(1), 상기 지주(1)의 내부에 설치된 발전축(2), 상기 발전축(2)의 상단에 발전축(2)을 중심으로 대칭되게 고정설치되고, 끝단에 다수 개의 회전날개(3)가 설치된 회전체(4), 상기 발전축(2)에 연결된 발전기를 포함하여 구성된 수직축 풍력 발전기이다.

특히, 상술한 종래의 풍력발전기는 풍향타(6)가 부착된 관체의 허브(7)가 상기 지주(1)의 상단 외측에 삽입되게 설치되되, 지주(1)의 외측면과 허브(7)의 내측면은 베어링으로 고정되어 허브(7)가 회전되는 구조이다.

한편, 허브(7)의 상부에 다수 개의 체인스프로켓이 설치되고, 상기 회전날개(3)의 날개축(9)에 체인스프로켓이 설치되며, 허브(7)의 체인스프로켓과 날개축(9)의 체인스프로켓이 체인(10)으로 연결된다.

상술한 종래의 풍력발전기는 풍향에 대하여 날개(3)의 방향을 조절함으로써 발전 효율을 증대시키고자 하였다.

그러나, 종래의 풍력발전기는 체인스프로켓과 체인(10)의 연동에 의해 날개의 방향이 점차적으로 바뀌는 구조이기 때문에, 풍향에 대하여 일측단부에 위치하는 날개는 풍향에 수직하게 배열되고, 타측단부에 위치하는 날개는 풍향에 수평하게 배열되고 있으나, 양측단부에 위치하는 날개를 제외한 나머지 날개가 풍향에 대하여 경사지게 배열되므로 전체적인 발전 효율의 증대가 미미한 단점이 있었다.

또한, 종래의 풍력발전기는 체인스프로켓과 체인(10)의 연동에 의해 날개의 방향이 바뀌는 구조이므로, 풍력발전에 따른 체인스프로켓과 체인(10)의 연동시 구동소음이 발생하여 주택용으로 설치하기에 부적합하다는 단점이 있었다.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 풍향에 따라 가요성 날개의 상태가 가변되도록 구성하여 풍력발전의 효율을 높이되, 풍향에 대한 가요성 날개의 상태가 펼침상태 또는 접힘상태인 2가지 상태로만 가변가능하게 구성하여 풍력발전의 효율을 극대화하고, 가요성 날개의 가변시 마찰을 최소화하여 소음의 발생을 줄일 수 있는 풍력터빈 및 이를 구비한 풍력발전기를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 풍력터빈은, 수직회전축; 상기 수직회전축을 감싸며 동축상으로 고정결합된 원통부와, 상기 원통부의 상단 및 하단에서 방사상으로 연장되어 서로 마주하는 가이드슬롯이 형성된 연장부가 구비된 회전몸체; 일측단은 상기 원통부 상에 고정되고 타측단은 상기 가이드슬롯을 관통하여 상기 가이드슬롯을 따라 슬라이딩 가능한 수직가변축 상에 고정되어, 상기 수직가변축의 슬라이딩됨에 따라 펼침상태 또는 접힘상태로 가변되는 가요성 날개; 및 상기 수직가변축의 일부가 내삽되는 캠형홈이 형성되어, 상기 회전몸체의 회전시 상기 캠형홈의 경로에 의해 상기 수직가변축이 슬라이딩됨에 따라 상기 가요성 날개의 펼쳐짐 정도를 조절하는 조절몸체;를 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 캠형홈은, 상기 가요성 날개가 풍력을 받을시 펼침상태가 되도록 상기 수직가변축을 슬라이딩시키고, 상기 가요성 날개가 풍력에 대항할시 접힘상태가 되도록 상기 수직가변축을 슬라이딩시킬 수 있다.

바람직하게, 상기 캠형홈은, 상기 가요성 날개가 펼침상태가 되도록 유지하는 제1구간, 상기 가요성 날개가 펼침상태에서 접힘상태가되도록 전환하는 제2구간, 상기 가요성 날개가 접힘상태가 되도록 유지하는 제3구간 및 상기 가요성 날개가 접힘상태에서 펼침상태가되도록 전환하는 제4구간으로 이뤄질 수 있다.

바람직하게, 상기 제1구간은 상기 가이드슬롯의 외측단 회전반경에 대응하는 부채꼴형으로 형성되고, 상기 제3구간은 상기 가이드슬롯의 외측단 회전반경에 대응하는 부채꼴형으로 형성되며, 상기 제2, 4구간은 상기 제1, 3구간을 연결하는 완만한 곡선형으로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 가이드슬롯과 캠형홈에 대응하여 위치하는 상기 수직가변축의 대응부에는 각각 베어링이 축결합되어 구름접촉될 수 있다.

바람직하게, 상기 조절몸체는, 상기 수직회전축과 회전몸체의 자유회전이 가능하도록 상기 수직회전축과 고정결합된 회전몸체의 상부와 하부에 각각 위치하여 한 쌍으로 구성되어 상기 수직회전축을 회전지지할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 풍력발전기는, 지주; 상기 지주의 상부에 자유회전 가능하게 설치되는 회전프레임; 및 상기 회전프레임의 양측에 상호 대칭되도록 구성되는 한 쌍의 풍력터빈;을 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 지주의 하부에 설치된 구동수단과, 일단이 상기 회전프레임의 일측부에 고정되고, 타단이 도르래를 개재해서 상기 구동수단의 회전축에 고정된 구동와이어를 포함하여 구성되어, 상기 회전프레임 및 상기 한 쌍의 풍력터빈을 승하강시키는 승하강수단;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 회전프레임은 방향타를 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 풍향에 따라 가요성 날개의 상태가 가변되도록 구성함에 따라 풍력을 최대한 활용하여 풍력발전의 효율이 극대화되는 이점이 있다.

또한, 풍향에 대한 가요성 날개의 상태가 펼침상태 또는 접힘상태인 2가지 상태로만 이뤄지므로, 풍력발전의 효율이 극대화되는 이점이 있다.

또한, 가이드슬롯과 베어링 간의 구름접촉을 통해 가요성 날개의 가변이 이뤄지므로, 풍력발전기에 의한 발전시 가요성 날개의 가변시 소음이 거의 발생하지 않는다는 이점이 있다.

또한, 한 쌍의 풍력터빈이 대칭적으로 구성됨과 함께 풍향타가 설치되어 풍향에 따라 풍력터빈이 자유회전하게 되므로, 풍향에 관계없이 풍력발전을 할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 풍력터빈을 승하강시키는 승하강수단이 구비되므로, 풍력터빈의 유지보수가 용이하고, 태풍이나 돌풍시 상기 풍력터빈을 하강시켜 파손을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 종래의 풍력발전기의 일예를 도시한 사시도.
도 2는 종래의 풍력발전기의 일예를 도시한 회전체의 평면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 분해사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력터빈을 도시한 사시단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력터빈을 도시한 평면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기의 지주를 도시한 사시단면도.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 분해사시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지주(100), 회전프레임(200), 한 쌍의 풍력터빈(300), 승하강수단(400)을 포함하여 구성된다.

상기 지주(100)는 지면으로부터 수직하게 형성되어, 상기 회전프레임(200)과 풍력터빈(300)을 지면으로부터 소정높이로 지지한다.

상기 회전프레임(200)은 상기 지주(100)의 상단에 자유회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 고정부(205)와, 상기 한 쌍의 고정부(205) 사이에 위치되어 상기 고정부의 방향을 풍향에 맞도록 전환하는 방향타(210)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 방향타(210)도 상기 고정부(205)와 마찬가지로 상기 지주(100)의 상단에 자유회전가능하게 결합되며, 상기 고정부(205)와 상기 방향타(210)는 일체형으로 형성될 수 있으며, 서로 분리구성되어 고정결합될 수도 있다.

상기 고정부(205)는 상기 한 쌍의 풍력터빈(300)을 상호 고정시키며, 구체적으로는, 상기 풍력터빈(300)의 조절몸체(340)를 상호 고정시킨다.

상기 회전프레임(200)은 상기 승하강수단(400)에 의해 상기 지주(100)의 중심축선을 따라 승하강이 가능하도록 구성된다.

예를 들어, 상기 승하강수단(400)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 구동수단(410), 구동와이어(420)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 구동수단(410)는 상기 지주(100)의 하부에 설치되고, 상기 구동와이어(420)는 일단이 상기 회전프레임(200)의 일측부(예를 들어, 풍향타(210)의 상측면 일측부)에 고정되고, 타단이 상기 지주(100)의 내부 상단에 설치된 제1도르래(p1) 및 상기 지주(100)의 내부 하단에 제2도르래(p2)를 개재해서 상기 구동수단(410)의 회전축에 고정된다.

이에 따라, 상기 승하강수단(400)을 이용하여 회전프레임을 승하강시킬 수 있고, 이와 함께 풍력터빈(300)도 승하강시킬 수 있게 된다.

상기 구동수단은(410) 구동모터로 구성되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 본 실시예의 풍력발전기가 가정용으로 구성되는 경우, 경제성을 고려하여 수동식 회전수단으로 구성될 수도 있음은 물론이다.

상술한 바와 같은 승하강수단(400)에 의해 상기 풍력터빈을 승하강시킬 수 있으므로, 풍력터빈의 유지보수가 용이하고, 태풍이나 돌풍시 상기 풍력터빈을 하강시켜 파손을 방지할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력터빈을 도시한 사시단면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력터빈을 도시한 평면도이다.

도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 풍력터빈에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.

상기 풍력터빈(300)은, 수직회전축(310), 회전몸체(320), 가요성 날개(330), 조절몸체(340)를 포함하여 구성된다.

상기 수직회전축(310)은 발전을 위한 축으로서, 일단이 발전유닛(GU)과 연동된다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수직회전축(310)과 상기 발전유닛(GU)은 증속기어(G1, G2)를 통해 연동될 수 있으며, 구체적으로, 상기 수직회전축(310)의 하단에 제1기어(G1)가 축결합되고, 상기 제1기어(G1)와 치합되는 제2기어(G2)가 발전유닛(GU)의 발전축(GS)에 축결합되어 상호 연동될 수 있다.

상술한 바와 같은 수직회전축(310)은 후술하는 회전몸체(320)와 고정결합되며, 상기 회전몸체(320)의 회전시 하단에 축결합된 상기 제1기어(G1)가 상기 제2기어(G2)를 회전시키게 되고, 상기 제2기어(G2)가 회전함에 따라 발전유닛(GU)의 발전축(GS)이 회전하여 발전이 이뤄지게 된다.

상기 회전몸체(320)는 상기 수직회전축(310)과 고정결합되어 풍력에 의한 회전시 상기 조절몸체(340)에 대하여 상대적으로 회전하게 되며, 이에 따라 상기 수직회전축(310)이 상기 발전유닛(GU)의 발전축(GS)을 회전시켜 발전이 이뤄지게 한다.

상기 회전몸체(320)는 상기 수직회전축(310)을 감싸며 동축상으로 고정결합된 원통부(321)와, 상기 원통부(321)의 상단 및 하단에서 방사상으로 연장되어 서로 마주하는 가이드슬롯(323h)이 형성된 연장부(323)로 이뤄진다.

상기 원통부(321)는 상기 가요성 날개(330)의 일측단을 고정하기 위한 수직고정축(331)을 구비하며, 상기 연장부(323)의 가이드슬롯(323h)은 상기 가요성 날개(330)의 타측단을 고정하기 위한 수직가변축(333)이 관통삽입된다.

예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 원통부(321)의 원주면에 5개의 홈부(321h)가 형성되고, 각 홈부(321h)에 수직고정축(331)이 수용될 수 있다.

한편, 상기 연장부(323)는 상기 원통부(321)의 상단에서 등각 방사상으로 5개의 상측연장부(323a)가 형성되고, 상기 원통부(321)의 하단에서 상기 상측연장부(323a)와 서로 마주하여 등각 방사상으로 5개의 하측연장부(323b)가 형성될 수 있으며, 상기 가이드슬롯(323h)은 상기 상측연장부(323a)와 하측연장부(323b)에 각각 서로 마주하도록 수직방향으로 천공되어 형성된다.

따라서, 하나의 상측연장부(323a) 및 이와 마주하는 하측연장부(323b)에 각각 형성된 가이드슬롯(323h)을 관통하도록 5개의 수직가변축(333)이 관통삽입되며, 상기 수직가변축(333)은 상기 조절몸체(340)의 캠형홈(340h)에 의해 상하유동이 제한되므로, 상기 가이드슬롯(323h) 상에 수용될 수 있다.

상기 수직가변축(333)은 상기 가이드슬롯(323h)을 따라서 원통부(321)에 근접하거나 멀어지도록 슬라이딩이동이 가능하다.

상기 가요성 날개(330)는 상기 회전몸체(320)에 구비되어 풍력을 받아 상기 회전몸체(320)를 회전시키기 위한 부분으로서, 유연한 재질로 이뤄지는 것이 바람직하며, 예를 들어, 천, 플렉시블 수지 등으로 이뤄질 수 있다.

상기 가요성 날개(330)는 대략 직사각형의 형태로 형성되며, 일측단은 상기 원통부(321)의 홈부(321h)에 수용된 수직고정축(331)에 감겨서 고정되고, 타측단은 상기 수직가변축(333)에 감겨서 고정된다.

상술한 바와 같은 가요성 날개(330)는, 상기 수직가변축(333)이 상기 가이드슬롯(323h)을 따라서 슬라이딩이동함에 따라 펼침상태 또는 접힘상태로 가변될 수 있다.

예를 들어, 상기 수직가변축(333)이 상기 원통부(321)에서 멀어지도록 슬라이딩이동한 경우에는 펼침상태로 가변되고, 상기 수직가변축(333)이 상기 원통부(321)에 근접하도록 슬라이딩이동한 경우에는 접힘상태로 가변된다.

상기 조절몸체(340)는 상기 수직가변축(333)의 일부가 내삽되는 캠형홈(340h)이 형성되어, 상기 회전몸체(320)의 회전시 상기 캠형홈(340h)의 경로에 의해 상기 수직가변축(333)이 슬라이딩됨에 따라 상기 가요성 날개(330)의 펼쳐짐 정도를 조절하도록 구성된다.

예를 들어, 상기 조절몸체(340)는, 상기 수직회전축(310)과 회전몸체(320)의 자유회전이 가능하도록 상기 수직회전축(310)과 고정결합된 회전몸체(320)의 상부와 하부에 각각 위치하여 한 쌍으로 구성되어 상기 수직회전축(310)을 회전지지하도록 구성되며, 상기 조절몸체(340)와 상기 수직회전축(310) 간에 베어링(B1)을 개재해서 마찰력 및 소음발생을 최소화하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 조절몸체(340)는 상기 지주(100)의 상부에 자유회전 가능하게 설치된 회전프레임(200)의 고정부(205)와 고정결합될 수 있으며, 상기 조절몸체(340)와 상기 고정부(205)는 일체형으로도 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상측의 고정부(205a)와 상측의 조절몸체(340a)가 일체형으로 형성되고, 하측의 고정부(205b)와 하측의 조절몸체(340b)가 일체형으로 형성될 수 있다.

따라서, 상기 조절몸체(340)는 상기 지주(100)의 상부에서, 상기 지주(100)의 중심축선에 대하여 자유회전 가능하게 구성되며, 상기 방향타(210)에 의하여 풍향에 맞도록 자유회전될 수 있다.

상기 캠형홈(340h)은 상기 상측의 조절몸체(340a)의 하측면 및 상기 하측의 조절몸체(340b)의 상측면에 각각 형성되며, 상기 수직가변축(333)의 상단과 하단이 각각 내삽된다.

한편, 상기 가이드슬롯(323h)과 캠형홈(340h)에 대응하는 상기 수직가변축(333)의 대응부에는 각각 베어링(B2)이 축결합되어 구름접촉함에 따라 마찰력 및 소음발생을 최소화하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 회전몸체(320)와 조절몸체(340)가 구성된 상태에서, 상기 회전몸체(320)가 풍력에 의해 상기 조절몸체(340)에 대해 상대적으로 회전하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수직가변축(333)이 상기 캠형홈(340h)의 경로에 의해 가이드슬롯(323h)을 따라 슬라이딩됨에 따라 상기 가요성 날개(330)의 상태가 가변된다.

이때, 상기 캠형홈(340h)은, 상기 가요성 날개(330)가 풍력을 받을시 펼침상태가 유지되도록 상기 수직가변축(333)을 슬라이딩시키고, 상기 가요성 날개(330)가 풍력에 대항할시 접힘상태가 유지되도록 상기 수직가변축(333)을 슬라이딩시키도록 형성된다.

구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 캠형홈(340h)은, 상기 가요성 날개(330)가 펼침상태가 되도록 유지하는 제1구간, 상기 가요성 날개(330)가 펼침상태에서 접힘상태가되도록 전환하는 제2구간, 상기 가요성 날개(330)가 접힘상태가 되도록 유지하는 제3구간 및 상기 가요성 날개(330)가 접힘상태에서 펼침상태가되도록 전환하는 제4구간으로 이뤄진다.

상기 제1구간은 상기 가이드슬롯(323h)의 외측단 회전반경에 대응하는 부채꼴형으로 형성되고, 상기 제3구간은 상기 가이드슬롯(323h)의 내측단 회전반경에 대응하는 부채꼴형으로 형성되며, 상기 제2, 4구간은 상기 제1, 3구간을 연결하는 완만한 곡선형으로 형성된다.

상술한 바와 같이 구성된 풍력발전기의 작동과정에 대하여 설명하도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전방에서 후방을 향하는 바람이 발생하게 되면, 좌측의 풍력터빈(300)이 평면상에서 반시계방향으로 회전하고, 우측의 풍력터빈(300)이 평면상에서 시계방향으로 회전하게 된다.

이때, 각 수직가변축(333)은 캠형홈(340h)의 제1구간, 제2구간, 제3구간, 제4구간을 따라 이동을 하게 된다.

이와 동시에, 조절몸체(340)의 캠형홈(340h)과 회전몸체(320)의 중심축선 간의 수평거리 변화에 따라 상기 수직가변축(333)이 상기 가이드슬롯(323h)을 따라 내측 또는 외측으로 슬라이딩이동하게 된다.

이에 따라 수직가변축(333)에 고정된 가요성 날개(330)의 타측단이 가요성 날개(330)의 일측단으로 가까워지거나 멀어짐으로써 가요성 날개(330)의 상태가 접힘상태 또는 펼침상태로 가변된다.

가요성 날개(330)의 상태는 캠형홈(340h)의 제1구간, 제2구간, 제3구간, 제4구간에 따라 각각 다르게 가변된다.

구체적으로, 상기 제1구간에서는 풍력을 받을 수 있도록 상기 가요성 날개(330)가 펼침상태로 유지되고, 상기 제2구간에서는 펼침상태에서 접힘상태로 전환되며, 상기 제3구간에서는 풍력에 대항하지 않도록 상기 가요성 날개(330)가 접힙상태로 유지되고, 상기 제4구간에서는 접힘상태에서 펼침상태로 전환된다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 풍력에 의해 회전하는 가요성 날개(330)는 펼침상태가 유지되어 풍력을 최대로 받을 수 있는 상태가 지속적으로 유지되고, 풍향에 반대로 회전하는 가요성 날개(330)는 접힘상태가 유지되어 풍력에 대항하지 않는 상태가 지속적으로 유지되어 풍력에 의한 발전효율이 극대화될 수 있다.

상술한 바와 같이 회전하는 회전몸체(320)에 의해 수직회전축(310)이 회전하게 되고, 이에 따라 상기 수직회전축(310)의 하단에 연결된 증속기어를 통해 발전유닛(GU)에 의한 발전이 이뤄지게 된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

100:지주 200:회전프레임
210:방향타 300:풍력터빈
310:수직회전축 320:회전몸체
321:원통부 323:연장부
323h:가이드슬롯 330:날개
331:수직고정축 333:수직가변축
340:조절몸체 340h:캠형홈
400:승하강수단 410:구동모터
420:구동와이어

Claims (9)

1. 수직회전축;
   상기 수직회전축을 감싸며 동축상으로 고정결합된 원통부와, 상기 원통부의 상단 및 하단에서 방사상으로 연장되어 서로 마주하는 가이드슬롯이 형성된 연장부가 구비된 회전몸체;
   일측단은 상기 원통부 상에 고정되고 타측단은 상기 가이드슬롯을 관통하여 상기 가이드슬롯을 따라 슬라이딩 가능한 수직가변축 상에 고정되어, 상기 수직가변축의 슬라이딩됨에 따라 펼침상태 또는 접힘상태로 가변되는 가요성 날개; 및
   상기 수직가변축의 일부가 내삽되는 캠형홈이 형성되어, 상기 회전몸체의 회전시 상기 캠형홈의 경로에 의해 상기 수직가변축이 슬라이딩됨에 따라 상기 가요성 날개의 펼쳐짐 정도를 조절하는 조절몸체;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력터빈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 캠형홈은,
   상기 가요성 날개가 풍력을 받을시 펼침상태가 되도록 상기 수직가변축을 슬라이딩시키고, 상기 가요성 날개가 풍력에 대항할시 접힘상태가 되도록 상기 수직가변축을 슬라이딩시키는 것을 특징으로 하는 풍력터빈.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 캠형홈은,
   상기 가요성 날개가 펼침상태가 되도록 유지하는 제1구간, 상기 가요성 날개가 펼침상태에서 접힘상태가되도록 전환하는 제2구간, 상기 가요성 날개가 접힘상태가 되도록 유지하는 제3구간 및 상기 가요성 날개가 접힘상태에서 펼침상태가되도록 전환하는 제4구간으로 이뤄진 것을 특징으로 하는 풍력터빈.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1구간은 상기 가이드슬롯의 외측단 회전반경에 대응하는 부채꼴형으로 형성되고, 상기 제3구간은 상기 가이드슬롯의 내측단 회전반경에 대응하는 부채꼴형으로 형성되며, 상기 제2, 4구간은 상기 제1, 3구간을 연결하는 완만한 곡선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력터빈.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 가이드슬롯과 캠형홈에 대응하여 위치하는 상기 수직가변축의 대응부에는 각각 베어링이 축결합되어 구름접촉되는 것을 특징으로 하는 풍력터빈.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 조절몸체는, 상기 수직회전축과 회전몸체의 자유회전이 가능하도록 상기 수직회전축과 고정결합된 회전몸체의 상부와 하부에 각각 위치하여 한 쌍으로 구성되어 상기 수직회전축을 회전지지하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈.
   
7. 지주;
   상기 지주의 상부에 자유회전 가능하게 설치되는 회전프레임; 및
   상기 회전프레임의 양측에 상호 대칭되도록 구성되는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 한 쌍의 풍력터빈;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 지주의 하부에 설치된 구동수단과, 일단이 상기 회전프레임의 일측부에 고정되고, 타단이 도르래를 개재해서 상기 구동모터의 회전축에 고정된 구동와이어를 포함하여 구성되어, 상기 회전프레임 및 상기 한 쌍의 풍력터빈을 승하강시키는 승하강수단;을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 회전프레임은 방향타를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
   
   

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