KR20130100426A - Wind power generator - Google Patents

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KR20130100426A KR1020120021599A KR20120021599A KR20130100426A KR 20130100426 A KR20130100426 A KR 20130100426A KR 1020120021599 A KR1020120021599 A KR 1020120021599A KR 20120021599 A KR20120021599 A KR 20120021599A KR 20130100426 A KR20130100426 A KR 20130100426A
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전창덕
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Abstract

PURPOSE: A wind power generator is provided to improve the generating efficiency by increasing the rotational moment of rotating blades. CONSTITUTION: A wind power generator includes a rotating shaft (210), a rotating blade unit (220), a first rotational moment varying member (230), and a generation module (250). The rotating blade unit is mounted on the rotating shaft and rotates the rotating shaft by wind pressure. The first rotational moment varying member is formed on the rotating shaft to be separated from the rotating blade unit by a predetermined distance. The generation module generates electricity by using the rotational force of the rotating blade unit.

Description

풍력 발전기{WIND POWER GENERATOR}WIND POWER GENERATOR {WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전날개부의 회전모멘트를 증대시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있는 풍력 발전기에 관한 것이다.
The present invention relates to a wind generator, and more particularly to a wind generator that can improve the power generation efficiency by increasing the rotation moment of the rotary blades.

풍력은 화석 연료 사용에 따른 지구온난화와 같은 지구환경 문제를 유발시키지 않는 청정에너지 자원이기 때문에 전 세계적으로 점차 사용이 확대되고 있다. 도심지와 같이 소음과 장소의 제한을 받는 지역의 경우 대형풍력발전기의 설치가 어렵기 때문에 소형풍력발전기가 널리 사용되고 있으며 대부분 수직형 풍력발전기가 주를 이루고 있다.Wind power is increasingly being used worldwide because it is a clean energy resource that does not cause global environmental problems such as global warming from fossil fuel use. Small wind power generators are widely used in large-scale wind power generators in areas with limited noise and location, such as urban areas. Most of them are vertical wind power generators.

도 1은 풍력 발전기의 회전모멘트를 증대시키기 위한 종래기술로서 바람이 회전날개(20)를 회전시키면 회전날개(20)에 연결된 회전축(10)이 회전하면서 회전축(10) 일단에 연결된 발전유닛(미도시)으로부터 전기를 생산하는데 회전날개(20) 끝부분에 연장 날개(30)를 연결시켜 이 연장날개(30)가 무게추 역할을 하여 회전모멘트를 증대시킨다. 1 is a conventional technology for increasing the rotation moment of the wind power generator as the wind turbine rotates the rotary blade 20, the rotating shaft 10 connected to the rotary blade 20 is rotated while the power generation unit connected to one end of the rotating shaft (not shown) At the time of production of electricity from the end of the rotary blade 20 by connecting the extension blade 30 to the extension blade 30 serves as a weight weight to increase the rotation moment.

그러나 위와 같은 종래 기술의 경우 회전모멘트를 증대시키기 위해 사용하는 연장날개의 무게로 인해 초기 기동토크가 증가하는 문제점을 갖고 있으며 구조적으로 연장날개의 무게를 증가시키는데 한계가 있어, 획기적으로 회전모멘트를 증대시킬 수 없다.
However, the prior art as described above has a problem in that the initial starting torque increases due to the weight of the extension blade used to increase the rotation moment, and there is a limit in structurally increasing the weight of the extension blade, thereby dramatically increasing the rotation moment. You can't.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0131051호(공개일 2011.12.06)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0131051 (published 2011.12.06)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 회전날개부의 회전모멘트를 증대시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있는 풍력 발전기를 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a wind generator that can improve the power generation efficiency by increasing the rotation moment of the rotary blade.

본 발명의 다른 목적은 기기의 안정성과 내구성 저하를 방지할 수 있는 풍력 발전기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wind generator that can prevent degradation of the stability and durability of the device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 풍력 발전기는 회전축에 장착되며 풍압을 받아 회전축을 회전시키는 회전날개부와, 회전날개부와 소정 거리만큼 이격되게 회전축의 상부에 형성되는 제1 회전모멘트 가변부재와, 회전축을 통해 전달되는 회전날개부의 회전력을 이용해 전기를 생산하는 발전모듈을 포함한다.In order to achieve the above object, the wind generator according to an aspect of the present invention is mounted on the rotary shaft and is formed on the rotary blade spaced apart by a predetermined distance from the rotary blade portion for rotating the rotary shaft under wind pressure, by a predetermined distance. The first rotation moment variable member and a power generation module for generating electricity by using the rotational force of the rotary blade portion transmitted through the rotating shaft.

본 발명의 부가적인 양상에 따른 풍력 발전기는 회전날개부와 소정 거리만큼 이격되게 상기 회전축의 하부에 형성되는 제2 회전모멘트 가변부재를 더 포함한다. The wind generator according to an additional aspect of the present invention further includes a second rotation moment variable member formed below the rotary shaft to be spaced apart from the rotary blade by a predetermined distance.

본 발명의 부가적인 양상에 따른 풍력 발전기는, 제1 회전모멘트 가변부재와 제2 회전모멘트 가변부재가 회전날개부의 회전속도가 증가할수록 회전축으로부터 멀리 이동하고 회전날부개부의 회전속도가 감소할수록 회전축으로 이동하는 무게추와, 무게추의 선형운동을 돕는 리니어가이드를 포함한다. Wind generator according to an additional aspect of the present invention, the first rotational moment variable member and the second rotational moment variable member moves away from the rotation axis as the rotational speed of the rotor blades increases, and the rotational axis as the rotational speed of the rotor blades decreases It includes a moving weight and a linear guide to assist the linear movement of the weight.

본 발명에 따른 풍력발전기는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다. Wind turbine according to the present invention can be expected the following effects.

첫째, 도심지와 같이 건물밀집 지형이어서 바람의 세기가 일정하지 않은 경우 제1 회전모멘트 가변부재와 제2 회전모멘트 가변부재에 의해 증대된 회전모멘트에 의한 관성력이 회전날개부의 속도를 일정하게 유지할 수 있으므로 전기 발전량의 급격한 변동을 감소시킬 수 있다. First, if the wind strength is not constant because of the high density of buildings such as downtown, the inertial force due to the increased moment of rotation by the first rotation moment variable member and the second rotation moment variable member can keep the speed of the rotor blades constant. It is possible to reduce the rapid fluctuations in the amount of electricity generated.

둘째, 제1 회전모멘트 가변부재와 제2 회전모멘트 가변부재의 무게중심을 가변하여 회전날개부 기동 시에는 회전모멘트를 최소화하여 기동토크를 감소시키고 일정속도 이상에서는 회전모멘트를 최대화하여 발전 효율을 향상시킬 수 있다.Second, by varying the centers of gravity of the first rotation moment variable member and the second rotation moment variable member to minimize the rotation moment when starting the rotary blade portion to reduce the starting torque and maximize the rotation moment above a certain speed to improve the power generation efficiency You can.

셋째, 별도의 기계장치 사용 없이도 회전날개부가 정지하면 중력에 의해 제1 회전모멘트 가변부재와 제2 회전모멘트 가변부재의 무게추가 자연스럽게 회전축에 인접되므로 장치 구성이 간단하며 이로 인해 제작비용은 물론 유지, 보수 비용도 저렴하다.Third, the weight of the first rotating moment variable member and the second rotating moment variable member is naturally adjacent to the rotating shaft by gravity when the rotor blade stops without the use of a separate device, so the device configuration is simple, and thus the manufacturing cost is maintained, Maintenance costs are also low.

도 1 은 종래 기술에 따른 외측 모멘트 증대형 풍력발전기의 회전날개를 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 풍력 발전기를 도시한다.
도 3, 도 4 는 도 2의 제1 회전모멘트 가변부재의 동작 단면도이다.
도 5 는 도 2의 제1 회전모멘트 가변부재와 제2 회전모멘트 가변부재의 상하 배치도이다.1 shows a rotor blade of the outer moment increasing type wind turbine according to the prior art.
2 shows a wind generator according to the invention.
3 and 4 are cross-sectional views of the first rotation moment variable member of FIG. 2.
5 is a top and bottom layout view of the first rotation moment variable member and the second rotation moment variable member of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

도 2 는 본 발명에 따른 풍력 발전기를 도시한다. 2 shows a wind generator according to the invention.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 풍력 발전기는 회전축(210), 회전날개부(220), 제1 회전모멘트 가변부재(230), 제2 회전모멘트 가변부재(240) 및 발전모듈(250)을 포함한다.As shown, the wind generator according to the present invention includes a rotating shaft 210, the rotary blade 220, the first rotation moment variable member 230, the second rotation moment variable member 240 and the power generation module 250. do.

회전날개부(220)는 회전축(210)에 장착되며 풍압을 받아 회전축(210)을 회전시키는 역할을 한다. 회전날개부(220)는 복수개의 팬이 서로 등간격으로 회전축(210)에 장착되도록 구현된다. The rotary blade unit 220 is mounted on the rotary shaft 210 and serves to rotate the rotary shaft 210 under wind pressure. Rotating blade unit 220 is implemented so that a plurality of fans are mounted on the rotating shaft 210 at equal intervals from each other.

제1 회전모멘트 가변부재(230)는 회전날개부(220)와 소정 거리만큼 이격되게 회전축(210)의 상부에 형성된다. 제2 회전모멘트 가변부재(240)는 회전날개부(220)와 소정 거리만큼 이격되게 회전축(210)의 하부에 형성된다. 제1 회전모멘트 가변부재(230)와 제2 회전모멘트 가변부재(240)는 회전날개부(220)의 회전속도에 따라 무게중심이 가변되도록 구현된다. The first rotation moment variable member 230 is formed on the rotary shaft 210 to be spaced apart from the rotary blade 220 by a predetermined distance. The second rotation moment variable member 240 is formed below the rotation shaft 210 to be spaced apart from the rotation blade 220 by a predetermined distance. The first rotation moment variable member 230 and the second rotation moment variable member 240 are implemented such that the center of gravity is variable according to the rotation speed of the rotary blade unit 220.

발전모듈(250)은 회전축(210)을 통해 전달되는 회전날개부(220)의 회전력을 이용해 전기를 생산한다. 발전모듈(250)은 일례로, 회전날개부(220)의 회전력을 전달하는 회전축(210)에 고정되게 설치되며 복수개의 N극 자석과 S극 자석이 서로 번갈아가며 형성되는 회전자와, 고정자 코일을 포함하여 구현될 수 있다.
The power generation module 250 produces electricity by using the rotational force of the rotation blade unit 220 transmitted through the rotation shaft 210. The power generation module 250 is, for example, is fixed to the rotating shaft 210 for transmitting the rotational force of the rotary blade 220 and a plurality of rotors and alternating N-pole magnets and S-pole magnets are formed alternately, the stator coils It may be implemented to include.

도 3, 도 4 는 도 2의 제1 회전모멘트 가변부재의 동작 단면도로서, 도 3은 회전날개부의 회전속도가 증가함에 따라 회전모멘트가 증가하는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 회전날개부의 회전속도가 감소함에 따라 회전모멘트가 감소하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 3 and 4 are cross-sectional views of the first variable rotation moment variable of Figure 2, Figure 3 is a view for explaining that the rotation moment increases as the rotation speed of the rotary blade portion, Figure 4 is a rotary blade portion As the rotational speed decreases, the rotational moment decreases.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 회전모멘트 가변부재(230)는 하우징(231)과, 회전날개부의 회전속도에 따라 위치가 이동하는 무게추(232)와, 무게추(232)의 선형운동을 돕는 리니어가이드(233)와, 리니어가이드(233)를 하우징(231)에 고정시키는 안쪽 브라켓(234)과 바깥쪽 브라켓(235)으로 구성된다. First, as shown in FIG. 3, the first rotation moment variable member 230 includes a housing 231, a weight 232 in which a position moves according to the rotation speed of the rotation blade, and a linear weight 232. The linear guide 233 to assist the movement, and the inner bracket 234 and the outer bracket 235 for fixing the linear guide 233 to the housing 231.

제1 회전모멘트 가변부재(230)는 (A)와 같이 기동 초기에 무게추(232)가 회전축(210)에 인접해 위치하기 때문에 회전모멘트가 작아, 바람의 세기가 작아도 회전이 가능하다. 점차 회전축(210)에 형성된 회전날개부가 회전하여 속도가 빨라지면 (B)와 같이 원심력에 의해 무게추(232)는 회전축(210)에서 멀어지는 방향으로 이동하면서 회전모멘트가 증가하게 된다. 회전날개부가 회전하여 속도가 많이 빨리지면 (C)와 같이 무게추(232)가 바깥쪽 브라켓(235)과 접해 있을 때 가장 큰 회전모멘트를 얻을 수 있다. Since the weight 232 is positioned adjacent to the rotation shaft 210 at the initial stage of starting, as shown in (A), the first rotation moment variable member 230 may rotate even if the wind strength is small. When the rotary blade portion formed on the rotary shaft 210 is gradually rotated to increase the speed, the weight 232 moves in a direction away from the rotary shaft 210 by the centrifugal force as shown in (B) to increase the rotation moment. When the rotor blade rotates to speed up a lot, the largest rotation moment can be obtained when the weight 232 is in contact with the outer bracket 235 as shown in (C).

반면, 도 4에 도시한 바와 같이 회전날개부의 회전속도가 줄어들어 원심력보다 무게추(232)에 작용하는 중력이 더 커지는 순간, (A)와 같이 무게추(232)는 자연스럽게 리니어가이드(233)를 따라 안쪽 브라켓(234) 쪽으로 이동하기 시작하며, (B)와 같이 점점 회전속도가 줄어들면 무게추(232)는 안쪽 브라켓(234) 쪽으로 점점 가까워지다가 (C)와 같이 안쪽 브라켓(234)과 접하게 된다. On the other hand, as shown in Figure 4, the rotational speed of the rotary blade is reduced, the moment the gravity acting on the weight 232 is greater than the centrifugal force, the weight 232 as shown in (A) naturally the linear guide 233 The inner bracket 234 starts to move, and as the rotational speed decreases as shown in (B), the weight 232 gradually approaches toward the inner bracket 234 and contacts the inner bracket 234 as shown in (C). do.

제1 회전모멘트 가변부재(230)는 다시 회전날개부가 기동할 때 최소화된 회전모멘트 조건에서 회전하게 된다. 회전날개부 정지 시 무게추(232)가 제자리로 돌아오게 하기 위해서는 리니어가이드(233)와 회전축(210)이 일정 각도(α)를 갖도록 설치되어야 한다.
The first rotation moment variable member 230 is rotated in the minimized rotation moment conditions when the rotary blade unit is started again. In order for the weight 232 to return to its original position when the rotary blade stops, the linear guide 233 and the rotating shaft 210 should be installed to have a predetermined angle α.

도 5 는 도 2의 제1 회전모멘트 가변부재와 제2 회전모멘트 가변부재의 상하 배치도이다. 제1 회전모멘트 가변부재(230)와 제2 회전모멘트 가변부재(240)는 서로 90°의 각도로 엇갈려 배치된다. 이에 따라 제1 회전모멘트 가변부재(230)와 제2 회전모멘트 가변부재(240)가 회전할 때 무게추(232)가 편중되어 발생할 수 있는 회전축(210)의 휘어짐 문제를 최소화할 수 있으며 회전모멘트(관성)를 부드럽게 증가 또는 감소시킬 수 있다.5 is a top and bottom layout view of the first rotation moment variable member and the second rotation moment variable member of FIG. The first rotation moment variable member 230 and the second rotation moment variable member 240 are alternately disposed at an angle of 90 ° to each other. Accordingly, when the first rotation moment variable member 230 and the second rotation moment variable member 240 rotate, the bending problem of the rotation shaft 210, which may occur due to the weight 232 being biased, may be minimized, and the rotation moment (Inertia) can be increased or decreased smoothly.

지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined only by the appended claims.

210: 회전축 220: 회전날개부
230: 제1 회전모멘트 가변부재 240: 제2 회전모멘트 가변부재
250: 발전모듈 210: rotating shaft 220: rotary blade
230: first rotating moment variable member 240: second rotating moment variable member
250: power generation module

Claims (5)

회전축;
상기 회전축에 장착되며 풍압을 받아 상기 회전축을 회전시키는 회전날개부;
상기 회전날개부와 소정 거리만큼 이격되게 상기 회전축의 상부에 형성되는 제1 회전모멘트 가변부재; 및
상기 회전축을 통해 전달되는 상기 회전날개부의 회전력을 이용해 전기를 생산하는 발전모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.A rotating shaft;
A rotary blade unit mounted to the rotary shaft to receive the wind pressure to rotate the rotary shaft;
A first rotation moment variable member formed above the rotation shaft to be spaced apart from the rotation blade by a predetermined distance; And
A power generation module for producing electricity by using the rotational force of the rotary blade unit transmitted through the rotation shaft;
Wind generator comprising a. 청구항 1에 있어서, 상기 풍력 발전기가:
상기 회전날개부와 소정 거리만큼 이격되게 상기 회전축의 하부에 형성되는 제2 회전모멘트 가변부재;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.The wind turbine of claim 1, wherein the wind generator comprises:
A second rotation moment variable member formed below the rotation shaft to be spaced apart from the rotation blade by a predetermined distance;
A wind generator comprising more. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 회전모멘트 가변부재와 제2 회전모멘트 가변부재는 상기 회전날개부의 회전속도에 따라 무게중심이 가변되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.The method according to claim 1 or 2,
The first rotational moment variable member and the second rotational moment variable member is a wind generator, characterized in that the center of gravity is variable according to the rotational speed of the rotary blade. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 회전모멘트 가변부재와 제2 회전모멘트 가변부재가:
상기 회전날개부의 회전속도가 증가할수록 상기 회전축으로부터 멀리 이동하고, 상기 회전날부개부의 회전속도가 감소할수록 상기 회전축으로 이동하는 무게추; 및
상기 무게추의 선형운동을 돕는 리니어가이드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.The method according to claim 1 or 2,
The first rotation moment variable member and the second rotation moment variable member is:
A weight that moves away from the rotation shaft as the rotation speed of the rotary blade portion increases, and moves to the rotation shaft as the rotation speed of the rotation blade portion decreases; And
A linear guide to help linear movement of the weight;
Wind generator comprising a. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 회전모멘트 가변부재와 제2 회전모멘트 가변부재는 서로 엇갈려 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.


The method according to claim 1 or 2,
And the first rotation moment variable member and the second rotation moment variable member are alternately disposed.


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