KR20130060771A

KR20130060771A - 선박용 풍력발전기

Info

Publication number: KR20130060771A
Application number: KR1020110127005A
Authority: KR
Inventors: 손충렬
Original assignee: 화신에너지 주식회사
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-06-10

Abstract

본 발명은, 선박에 장착되며, 제1하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되는 제1스테이터와, 제1스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되는 제1로터와, 제1스테이터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 일 방향으로 회전하여 제1스테이터를 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제1블레이드들을 포함하는 제1발전유닛; 일단부로 제1로터와 축 결합하는 제1연결축; 제1연결축의 외주측면을 따라 고정결합하고, 항해 시 바람에 의하여 타 방향으로 회전하여 제1로터를 타 방향으로 회전시키는 복수개의 제1연결 블레이드들; 및 제1발전유닛과 축 방향으로 이격되게 배치되며, 제2하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되는 제2스테이터와, 제2스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되고 제1연결축의 타단부에 축 결합하는 제2로터와, 제2스테이터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 일 방향으로 회전하여 제2스테이터를 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제2블레이드들을 포함하는 제2발전유닛을 포함하는 선박용 풍력발전기를 제공한다.
따라서, 선박에 장착되어 선박의 항해 시 생성되는 바람을 활용할 수 있으며, 발생되는 전기 생산력을 향상시킬 수 있으며, 생산되는 전기에너지를 배터리에 축전하여 선박의 동력에 활용함으로써 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

Description

선박용 풍력발전기 {Ship power generator for vehicle}

본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박에 장착되는 선박용 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전은 바람의 에너지를 전기에너지로 바꾸어주는 장치로서, 일정속도 이상의 불어오는 바람이 풍력발전기의 블레이드를 회전시키면, 이 회전력을 통하여 전기를 생산한다. 한편, 선박의 경우 항해 시 항해속도에 대응하여 선박에서 인위적인 바람이 생성된다.

그런데, 이러한 종래의 선박은 상기한 바와 같이 항해에 따라 바람이 생성되는 것인데 반해, 이러한 바람을 적극적으로 활용하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 선박에 장착되어 선박의 항해 시 생성되는 바람의 활용도를 높일 수 있으며, 이때 생산되는 전기에너지를 선박의 배터리에 축전하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 선박용 풍력발전기를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명은, 선박에 장착되며, 제1하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되는 제1스테이터와, 상기 제1스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되는 제1로터와, 상기 제1스테이터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 일 방향으로 회전하여 상기 제1스테이터를 상기 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제1블레이드들을 포함하는 제1발전유닛; 일단부로 상기 제1로터와 축 결합하는 제1연결축; 상기 제1연결축의 외주측면을 따라 고정결합하고, 항해 시 바람에 의하여 타 방향으로 회전하여 상기 제1로터를 상기 타 방향으로 회전시키는 복수개의 제1연결 블레이드들; 및 상기 제1발전유닛과 축 방향으로 이격되게 배치되며, 제2하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되는 제2스테이터와, 상기 제2스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되고 상기 제1연결축의 타단부에 축 결합하는 제2로터와, 상기 제2스테이터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 상기 일 방향으로 회전하여 상기 제2스테이터를 상기 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제2블레이드들을 포함하는 제2발전유닛을 포함하는 선박용 풍력발전기를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 선박에 장착되며, 원통관 형상으로 제1하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되는 제1스테이터와, 원통형상으로 상기 제1스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되는 제1로터와, 상기 제1로터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 일 방향으로 회전하여 상기 제1로터를 상기 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제1블레이드들을 포함하는 제1발전유닛; 일단부로 상기 제1스테이터에 축 결합하는 제2연결축; 상기 제2연결축의 외주측면을 따라 고정결합하고, 항해 시 바람에 의하여 타 방향으로 회전하여 상기 제1스테이터를 상기 타 방향으로 회전시키는 복수개의 제2연결 블레이드들; 및 상기 제1발전유닛과 축 방향으로 이격되게 배치되며, 상기 제1스테이터와 대응되는 원통관 형상으로 제2하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고 상기 제2연결축들의 타단부에 축 결합하는 제2스테이터와, 상기 제2스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되는 제2로터와, 상기 제2로터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 상기 일 방향으로 회전하여 상기 제2로터를 상기 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제2블레이드들을 포함하는 제2발전유닛을 포함하는 선박용 풍력발전기를 제공한다.

한편 본 발명은, 내부에 상기 제1발전유닛과 상기 제2발전유닛을 수용하고, 유입부의 통과단면적이 유출부의 통과 단면적보다 크게 형성하여 바람이 내부로 통과함에 따라 풍속이 증가되도록 하는 벤츄리부재를 더 포함한다.

여기서, 상기 제1발전유닛과, 상기 제2발전유닛은, 상기 선박의 배터리와 연결되어, 생산되는 전기 에너지를 상기 배터리로 공급한다.

본 발명에 따른 선박용 풍력발전기는, 선박에 장착되어 선박의 항해 시 생성되는 바람을 활용하고, 로터와 스테이터 각각에 블레이드를 연결하고 각 로터와 스테이터를 카운터 타입으로 배치하여 회전시킴으로써 로터 및 스테이터 간의 전기 생산력을 향상시킬 수 있으며, 생산되는 전기에너지를 배터리에 축전하여 선박의 동력에 활용함으로써 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 풍력발전기를 선박에 장착한 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 일 실시예에 따른 선박용 풍력발전기의 내부구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2 다른 실시예에 따른 선박용 풍력발전기의 내부구조를 나타내는 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 풍력발전기를 선박에 장착한 상태를 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1의 일 실시예에 따른 선박용 풍력발전기의 내부구조를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2 다른 실시예에 따른 선박용 풍력발전기의 내부구조를 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 선박용 풍력발전기(600a,600b; 이하 '풍력발전기'라 한다.)는, 선박(10)에 장착되어 항해 시 발생되는 바람을 이용하여 전기에너지를 생산한다. 여기서, 상기 풍력발전기(600a,600b)는 선박의 탑승 및 운전에 불편함을 주지 않고, 원활한 바람을 공급받을 수 있도록 선박(10)의 상측에 장착되어 있지만, 이에 한정하지는 않는다.

이에 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 살펴보면, 상기 풍력발전기(600a)는, 선박(10)에 장착되며, 제1발전유닛(100a)과, 제1연결축(310)과, 제1연결블레이드(410)들과, 제2발전유닛(200a)과, 벤츄리부재(500)를 포함한다.

상기 제1발전유닛(100a)은, 바람이 불어오는 전방에 위치하며, 제1하우징(110a)과, 제1스테이터(120a)와, 제1로터(130a)와, 제1블레이드(140a)들을 포함한다. 상기 제1하우징(110a)은 상기 제1발전유닛(100a)의 몸체를 이루며, 내부에 상기 제1스테이터(120a)와 상기 제1로터(130a)를 수용한다. 여기서, 상기 제1하우징(110a)은 상기 벤츄리부재(500)와 결합되는 지지프레임(510)을 통하여 상기 벤츄리부재(500) 내부에 그 위치가 고정된다. 여기서, 상기 지지프레임(510)의 구조는 풍속의 영향을 미치지 않고 상기 제1발전유닛(100a)과 상기 제2발전유닛(200a)을 지지할 수 있는 구조라면 모두 가능하다.

상기 제1스테이터(120a)는, 원통관 형상으로 내부에 원통형의 공간이 마련되고, 상기 제1하우징(110a)의 내부에 회전가능하게 결합되어 있다. 상기 제1스테이터(120a)는 공지의 스테이터와 같이 코일이 감겨져 상기 코일에 전류가 유도되는 구조로 되어 있다.

상기 제1로터(130a)는, 상기 제1스테이터(120a)의 상기 원통형의 공간에 축방향 회전이 가능하게 배치되어 있으며, 영구자석으로 이루어져 있다.

상기 제1블레이드(140a)들은, 복수개로 그 회전축이 상기 제1스테이터(120a)와 연결되고, 항해 시 발생되는 바람에 의하여 일 방향으로 회전하여 상기 제1스테이터(120a)를 상기 일 방향으로 회전시킨다.

상기 제1연결축(310)은, 일단부로 상기 제1로터(130a)에 축 결합되어 있으며, 타단부로 후술되는 제2로터(230a)에 축 결합되어 있다.

상기 제1연결블레이드(410)들은, 복수개로 상기 제1연결축(310)의 외주측면을 따라 고정 결합되어 있으며, 항해 시 발생되는 바람에 의하여 타 방향으로 회전한다.

여기서, 상기 제1연결블레이드(410)들은 바람에 의하여 타 방향으로 회전함에 따라 상기 제1연결축(310)을 상기 타 방향으로 회전시키고, 이에 상기 제1로터(130a)와 상기 제2로터(230a)를 타 방향으로 회전시킨다. 이렇게 되면, 일 방향으로 회전하는 상기 제1스테이터(120a)와 타 방향으로 회전하는 상기 제1로터(130a)가 서로 반대방향으로 회전하면서 상기 제1스테이터(120a)에 전류가 유도되어 상기 제1발전유닛(100a)이 전력을 생산하게 된다.

한편, 상기 제1발전유닛(100a)은, 상기 제1블레이드(140a)와 상기 제1연결블레이드(410)가 서로 반대 방향으로 회전하면서, 상기 제1스테이터(120a)와 상기 제1로터(130a)가 서로 반대 방향으로 회전한다. 이 때문에, 상기 제1스테이터(120a)와 상기 제1로터(130a)는 서로의 상대 회전속도가 커 스테이터와 로터 중 어느 하나 만이 회전되는 기존의 발전유닛과 비교하여 많은 양의 전류를 유도할 수 있다.

한편, 상기 제1연결축(310)에는 상기 제1발전유닛(100a)과 대응되는 구조로 이루어진 상기 제2발전유닛(200a)이 결합된다. 상기 제2발전유닛(200a)은, 상기 제1발전유닛(100a)의 후방에 축 방향으로 이격되게 배치되어 있으며, 제2하우징(210a)과, 제2스테이터(220a)와, 제2로터(230a)와, 제2블레이드(240a)들을 포함한다.

상기 제2하우징(210a)은, 상기 제2발전유닛(200a)의 몸체를 이루며, 내부에 상기 제2스테이터(220a)와, 상기 제2로터(230a)를 수용한다.

상기 제2스테이터(220a)는, 원통관 형상으로 내부에 원통형의 공간이 마련되고, 상기 제2하우징(210a)의 내부에 회전가능하게 결합되어 있다.

상기 제2로터(230a)는, 상기 제1연결축(310)의 타단부에 축 결합되어 있으며, 타 방향으로 회전하는 상기 제1연결축(310)에 의하여 상기 타 방향으로 회전한다.

상기 제2블레이드(240a)들은, 복수개로 그 회전축이 상기 제2스테이터(220a)와 연결되고, 항해 시 발생되는 바람에 의하여 상기 일 방향으로 회전하여 상기 제2스테이터(220a)를 상기 일 방향으로 회전시킨다.

상기한 구조의 제2발전유닛(200a)은, 상기 제1발전유닛(100a)과 마찬가지로 상기 제1연결블레이드(410)와 상기 제2블레이드(240a)가 서로 반대 방향으로 회전하여, 상기 제2스테이터(220a)와 상기 제2로터(230a)가 서로 반대방향으로 회전하기 때문에, 더 많은 양의 전류를 유도할 수 있다.

한편, 상기 풍력발전기(600a)는, 상기 제1블레이드(140a)들과, 상기 제1연결블레이드(410)들과, 상기 제2블레이드(240a)들이, 각각 일 방향, 타 방향, 일 방향으로 카운터 타입으로 회전하도록 하기 위하여, 상기 제1블레이드(140a), 제1연결블레이드(410), 상기 제2블레이드(240a)의 블레이드 경사각을 변경하여 그 회전방향의 방향성을 구현할 수 있다.

상기 벤츄리부재(500)는, 선박(10)의 전방에 위치하여 항해 시 바람이 유입되는 유입부와, 유입된 바람이 유출되는 유출부가 각각 형성된 관 형상이고, 내부에 상기 제1발전유닛(100a)과 상기 제2발전유닛(200a)과, 상기 제1연결축(310)과 상기 제1연결블레이드(410)들을 수용하여, 비, 눈으로부터 상기한 구성들을 보호하고 파손 등을 방지한다.

더불어, 상기 벤츄리부재(500)는 유입부의 통과단면적이 유출부의 통과 단면적보다 크게 형성되어, 바람이 내부로 통과함에 따라 풍속이 증가되는 구조로 되어 풍속 대비 전기 에너지 생산 효율을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 벤츄리부재(500)는 서로 축 상으로 이격되게 배치된 상기 제1블레이드(140a), 상기 제1연결블레이드(410), 상기 제2연결블레이드(420)에서 상대적으로 후방에 위치하여 풍속이 다소 손실 되는 상기 제1연결블레이드(410)와 상기 제2블레이드(240a)에 보다 증가된 풍속을 제공함으로써 원활한 발전 및 발전효율을 높이는 역할을 한다.

한편, 상기 제1발전유닛(100a)과, 상기 제2발전유닛(200a)은, 상기 선박(10)의 배터리와 연결되어, 생산되는 전기 에너지를 상기 배터리로 공급 축전시켜, 선박(10)의 동력 및 에너지로 사용될 수 있도록 하여, 선박(10)의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기(600b)를 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면, 상기 풍력발전기(600b)는, 제1발전유닛(100b)과, 제2연결축(320)과, 제2연결블레이드(420)들과, 제2발전유닛(200b)을 포함한다.

여기에서, 상기 제1발전유닛(100b)과 상기 제2발전유닛(200b)과, 상기 벤츄리부재(500)와, 상기 제2연결블레이드(420)는 상기 일 실시예에 따른 풍력발전기(600a)의 제1발전유닛(100a), 제2발전유닛(200a), 벤츄리부재(500)와, 제1연결블레이드(410)와 그 구성이 대응되므로, 이에 구별되는 차이점을 중점적으로 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 제1발전유닛(100b)은, 제1하우징(110b)과, 제1스테이터(120b)와, 제1로터(130b)와, 제1블레이드(140b)들을 포함한다. 여기서, 상기 제1블레이드(140b)들은 복수개로 그 회전축이 상기 제1로터(130b)와 축 결합되어, 항해 시 발생되는 바람에 의하여 일 방향으로 회전하여 상기 제1로터(130b)를 상기 일 방향으로 회전시킨다.

상기 제2연결축(320)은, 일단부로 상기 제1스테이터(120b)에 축 결합되어 있으며, 타단부로는 상기 제2발전유닛(200b)의 제2스테이터(220b)에 축결합되어 있다. 여기서, 상기 제2연결축(320)과 상기 제1 및 제2스테이터(120b,220b) 간의 축 결합구조는, 도면에서는 환형의 상기 제1 및 제2스테이터(120b,220b)의 일단부에 결합하는 프레임에 상기 제2연결축(320)이 축 결합하는 구조를 나타내었지만, 이는 일 실시예로 상기 제1 및 제2스테이터(120b,220b)의 회전에 대응하여 상기 제2연결축(320)이 회전할 수 있는 구조라면 다양한 실시예가 가능하다.

상기 제2연결블레이드(420)는, 복수개로 상기 제2연결축(320)의 외주면을 따라 고정 결합되어 있으며, 항해 시 발생되는 바람에 의하여 타 방향으로 회전하여 상기 제2연결축(320)을 상기 타 방향으로 회전시킨다.

상기 제2발전유닛(200b)은, 상기 제1발전유닛(100b)과 축 방향으로 이격되게 배치되며, 상기 제2연결축(320)과 축 결합하는 제2스테이터(220b)와, 상기 제2스테이터(220b) 내부에 회전가능하게 배치되는 제2로터(230b)와, 그 회전축이 상기 제2로터(230b)와 축 결합되고 항해 시 바람에 의하여 상기 일 방향으로 회전하여 상기 제2로터(230b)를 상기 일 방향으로 회전시키는 제2블레이드(240a)들을 포함한다.

한편, 도면에서 일 실시예에 따른 상기 풍력발전기(600a)는 상기 제1 및 제2블레이드(140a,240a)들과, 상기 제1연결축(310)이 각각 상기 제1 및 제2스테이터(120a,220a)와, 상기 제1 및 제2로터(130a,230a)에 축 결합되어 있고, 반면 다른 실시예에 따른 상기 풍력발전기(600b)는 상기 제1 및 제2블레이드(140b,240b)들과, 상기 제2연결축(320)이 각각 상기 제1 및 제2로터(130b,230b)와, 상기 제1 및 제2스테이터(120b,220b)에 축 결합되어 있는 경우를 나타내었지만, 이는 일 실시예로 축 결합되는 상기 제1 및 제2스테이터(120a,220a,120b,220b)와 상기 제1 및 제2로터(130a,230a,130b,230b)의 조합을 달리하여 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100a,100b... 제1발전유닛 110a,110b... 제1하우징
120a,120b... 제1스테이터 130a,130b... 제1로터
140a,140b... 제1블레이드 200a,200b... 제2발전유닛
210a,210b... 제2하우징 220a,220b... 제2스테이터
230a,230b... 제2로터 240a,240b... 제2블레이드
310... 제1연결축 320... 제2연결축
410... 제1연결블레이드 420... 제2연결블레이드
500... 벤츄리부재 600a,600b... 풍력발전기

Claims

선박에 장착되며, 제1하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되는 제1스테이터와, 상기 제1스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되는 제1로터와, 상기 제1스테이터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 일 방향으로 회전하여 상기 제1스테이터를 상기 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제1블레이드들을 포함하는 제1발전유닛;
일단부로 상기 제1로터와 축 결합하는 제1연결축;
상기 제1연결축의 외주측면을 따라 고정결합하고, 항해 시 바람에 의하여 타 방향으로 회전하여 상기 제1로터를 상기 타 방향으로 회전시키는 복수개의 제1연결 블레이드들; 및
상기 제1발전유닛과 축 방향으로 이격되게 배치되며, 제2하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되는 제2스테이터와, 상기 제2스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되고 상기 제1연결축의 타단부에 축 결합하는 제2로터와, 상기 제2스테이터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 상기 일 방향으로 회전하여 상기 제2스테이터를 상기 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제2블레이드들을 포함하는 제2발전유닛을 포함하는 선박용 풍력발전기.
선박에 장착되며, 원통관 형상으로 제1하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되는 제1스테이터와, 원통형상으로 상기 제1스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되는 제1로터와, 상기 제1로터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 일 방향으로 회전하여 상기 제1로터를 상기 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제1블레이드들을 포함하는 제1발전유닛;
일단부로 상기 제1스테이터에 축 결합하는 제2연결축;
상기 제2연결축의 외주측면을 따라 고정결합하고, 항해 시 바람에 의하여 타 방향으로 회전하여 상기 제1스테이터를 상기 타 방향으로 회전시키는 복수개의 제2연결 블레이드들; 및
상기 제1발전유닛과 축 방향으로 이격되게 배치되며, 상기 제1스테이터와 대응되는 원통관 형상으로 제2하우징의 내부에 회전 가능하게 구비되고 상기 제2연결축들의 타단부에 축 결합하는 제2스테이터와, 상기 제2스테이터 내부에 회전 가능하게 배치되는 제2로터와, 상기 제2로터와 연결되어 항해 시 바람에 의하여 상기 일 방향으로 회전하여 상기 제2로터를 상기 일 방향으로 회전시키는 복수개의 제2블레이드들을 포함하는 제2발전유닛을 포함하는 선박용 풍력발전기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
내부에 상기 제1발전유닛과 상기 제2발전유닛을 수용하고, 유입부의 통과단면적이 유출부의 통과 단면적보다 크게 형성하여 바람이 내부로 통과함에 따라 풍속이 증가되도록 하는 벤츄리부재를 더 포함하는 선박용 풍력발전기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1발전유닛과, 상기 제2발전유닛은,
상기 선박의 배터리와 연결되어, 생산되는 전기 에너지를 상기 배터리로 공급하는 선박용 풍력발전기.