KR20130136027A - Aerogenerator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바람의 힘을 이용한 발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바람이 불어오는 다양한 방향에 따라 단위 풍력기가 이동 가능한 풍력 발전기에 관한 것이다.
The present invention relates to a generator using the force of the wind, and more particularly to a wind generator capable of moving the unit wind turbine according to the various directions from which the wind blows.
일반적으로 전기를 생산하는 방법으로는 수력발전, 조력발전 화력발전, 원자력발전과 더불어서 풍력발전과 태양광발전 등이 사용되고 있다.In general, as a method of producing electricity, wind power and photovoltaic power generation are used in addition to hydro power, tidal power, and nuclear power.
그 중에서 화력발전과 원자력발전설비의 경우는 가동을 위해 막대한 에너지와 고도의 기술과 인력 및 고가의 첨단장비 등이 요구되고 설치에 따른 비용 및 유지비가 요구된다. 그 중 국내의 경우에는 바람의 이동성이 좋은 산악지역이 풍부한 지리적 여건을 고려해 풍력 또는 조력을 이용한 친환경, 저 탄소 신재생 그린에너지의 개발에 큰 관심을 보이고 있다.Among them, thermal power generation and nuclear power generation facilities require enormous energy, high technology, manpower and expensive high-tech equipment for operation, and cost and maintenance costs for installation. Among them, in the case of Korea, there is great interest in the development of eco-friendly, low-carbon renewable green energy using wind power or tidal power considering the rich geographic conditions of mountainous areas with good wind mobility.
신 재생 에너지 중 풍력발전기의 경우 80년대 이후 수십 kW급 상업용 풍력발전기가 개발되었을 뿐 아니라 이후 활발한 연구 개발로 최근에는 설치용량이 10배 이상 증가하여 세계적으로 급속한 성장을 해왔다.In the case of renewable energy, wind turbines have been developed in the tens of kW-class commercial wind turbines since the 1980s, and since then, with active research and development, installation capacity has increased more than 10 times and has grown rapidly worldwide.
지금까지 가장 많이 사용된 통상의 풍력발전기는 일명 프로펠러형 풍력발전기로서, 수직으로 설치된 지주의 상부에 동력 전달부가 장착되고, 상기 동력 전달부의 일측에 약 3~4개의 날개가 소정의 직경 범위내에서 방사형으로 배치된 하나의 회전날개에 의해 바람이 부는 방향을 향해 수직으로 장착된 구조로 구성된다.The most commonly used wind power generator so far is a so-called propeller-type wind power generator, in which a power transmission unit is mounted on an upper part of a vertically installed post, and about 3 to 4 wings are formed on one side of the power transmission unit within a predetermined diameter range. It is composed of a structure mounted vertically toward the wind blowing direction by a rotary blade disposed radially.
이러한 종래의 풍력발전기는 선풍기 날개와 같이 그 지주 상단에 하나의 회전날개장치만 세로로 설치되는 비합리적인 구조를 가지고 있어서, 상기 회전날개의 회전구동에 따른 소량의 발전량 밖에 기대할 수 없었다. 상기 풍력발전기의 발전량 증대를 위해서는 방대하게 넓은 장소에 풍력발전기를 다수개 설치하여야 하므로 막대한 설치장소 및 투자 비용에 비해 얻을 수 있는 발전량은 한계가 있었다.Such a conventional wind power generator has an irrational structure in which only one rotary blade device is vertically installed on the top of the support, such as a fan blade, and only a small amount of power generated by the rotary drive of the rotary blade can be expected. In order to increase the power generation amount of the wind power generator, a plurality of wind power generators should be installed in a vastly large place, and thus the amount of power generation that can be obtained compared to the huge installation place and investment cost was limited.
또한 종래의 풍력발전기는 정면으로 불어오는 바람에 의해서만 발전이 이루어지므로 바람의 방향이 정면이 아닌 경우 발전량이 저하될 수 있는 문제점이 유발되므로 이에 대한 시급한 대책을 필요로 하였다.
In addition, the conventional wind power generator is generated only by the wind blowing in the front, so if the direction of the wind is not the front side causes a problem that the amount of power generation is deteriorated, so urgent countermeasures were required.
본 발명의 실시예들은 풍력 발전기로 불어오는 바람의 방향에 따라 단위 풍력기가 각기 서로 다른 방향으로 이동이 가능한 풍력 발전기를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are to provide a wind generator capable of moving the unit wind turbine in different directions according to the direction of the wind blowing into the wind generator.
본 발명의 실시예들은 바람의 방향에 상관없이 발전이 가능한 풍력 발전기를 제공하고자 한다.
Embodiments of the present invention to provide a wind generator capable of generating power regardless of the direction of the wind.
본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전기는 지면에 설치된 수직 구조물의 길이 방향을 따라 다수개가 이격 배치되고, 풍력에 의해 회전이 이루어지도록 다수개의 단위 풍력기로 이루어진 풍력 발전체; 상기 단위 풍력기와 각각 연결되고, 상기 단위 풍력기가 수직 구조물에서 바람이 불어오는 방향에 따라 수평 또는 수직 방향으로 이동 가능하도록 구비된 방향 조절기; 및 상기 단위 풍력기에서 발생된 회전력을 전달받는 발전축이 구비된 발전기를 포함한다.Wind generator according to an embodiment of the present invention is a plurality of wind turbines disposed in a plurality of spaced apart in the longitudinal direction of the vertical structure installed on the ground, the rotation is made by the wind power unit; A direction controller connected to each of the unit wind turbines, the unit wind turbines being movable in a horizontal or vertical direction according to the direction in which the wind blows from the vertical structure; And a generator provided with a power generation shaft which receives the rotational force generated by the unit wind turbine.
상기 풍력 발전체는 상기 수직 구조물의 후방에 설치되고 다수개의 풍력 발전체가 이웃하여 설치될 경우에 서로 간에 연결시켜 고정하기 위한 연결 구조물을 포함한다.The wind turbine is installed at the rear of the vertical structure and includes a connection structure for connecting and fixing each other when a plurality of wind turbines are installed next to each other.
상기 단위 풍력기는 각각 독립적으로 수평 또는 수직 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.The unit wind turbines are each independently movable in a horizontal or vertical direction.
상기 단위 풍력기는 로터 블레이드의 후면 중앙에 결합되고, 상기 로터 블레이드와 동시에 회전되는 회전축; 상기 회전축이 내측에 삽입된 상태로 후방을 향해 수평하게 연장되며 중앙에 구 형상의 하우징이 형성된 로터 가이드를 포함한다.The unit wind turbine is coupled to the center of the rear of the rotor blades, the rotary shaft rotates at the same time with the rotor blades; It includes a rotor guide extending horizontally toward the rear in the state in which the rotating shaft is inserted inside, the spherical housing is formed in the center.
상기 로터 가이드는 후방에 형성된 수평 날개; 상기 수평 날개와 수직으로 교차된 수직 날개를 포함한다.The rotor guide has a horizontal blade formed at the rear; It includes a vertical wing perpendicular to the horizontal wing.
상기 방향 조절기는 상기 회전축의 후단과 연결된 제1 유니버셜 조인트; 상기 제1 유니버셜 조인트와 일단이 연결되고, 타단이 상기 하우징을 경유하여 수직 구조물의 하측으로 연장된 제2 유니버셜 조인트를 포함한다.The direction controller may include a first universal joint connected to a rear end of the rotation shaft; One end is connected to the first universal joint, and the other end includes a second universal joint extending downward of the vertical structure via the housing.
상기 제2 유니버셜 조인트와 발전축 사이에는 상기 제2 유니버셜 조인트를 통해 전달된 회전력이 일 방향으로만 회전되는 일 방향 클러치(one way clutch)가 설치된 것을 특징으로 한다.A one way clutch may be installed between the second universal joint and the power generating shaft such that the rotational force transmitted through the second universal joint is rotated in only one direction.
상기 발전축에는 회전을 가이드 하기 위해 설치된 회전링을 더 포함한다.The power generation shaft further includes a rotation ring installed to guide the rotation.
상기 수직 구조물은 상기 하우징과 대응되며 내측으로 라운드지게 형성된 라운드부; 상기 라운드부의 내측에 설치되고 상기 로터 가이드가 수평 또는 수직 방향으로 회전시 상대 회전이 이루어지는 베어링을 포함한다.
The vertical structure may include a round part corresponding to the housing and rounded inward; It is installed on the inside of the round portion and includes a bearing that the relative rotation is made when the rotor guide rotates in the horizontal or vertical direction.
본 발명의 다른 실시예에 의한 풍력 발전기는 지면에 설치된 수직 구조물의 길이 방향을 따라 다수개가 이격되고, 풍력에 의해 회전이 이루어지도록 다수개의 단위 풍력기로 이루어진 풍력 발전체; 상기 단위 풍력기와 연결되어 회전력을 전달받는 기어 박스; 상기 기어 박스와 연결되고, 상기 기어 박스로 전달된 수평 방향의 회전력을 수직 방향의 회전력으로 전환하는 회전 전환부; 및 상기 회전 전환부를 통해 전달된 회전력을 전달받는 발전축이 구비된 발전기를 포함한다.Wind generator according to another embodiment of the present invention is a plurality of wind turbines are spaced apart along the longitudinal direction of the vertical structure installed on the ground, consisting of a plurality of unit wind turbine to be rotated by the wind; A gear box connected to the unit wind turbine and receiving a rotational force; A rotation switching unit connected to the gear box and converting a horizontal rotational force transmitted to the gearbox into a vertical rotational force; And a generator provided with a power generation shaft which receives the rotational force transmitted through the rotation conversion unit.
상기 기어 박스는 상기 단위 풍력기에 설치된 로터 블레이드에 결합된 회전축에 삽입된 제1 기어; 상기 제1 기어와 직각으로 치합되어 수직 구조물의 내부에 수평하게 설치된 제2 기어를 포함한다.The gear box may include a first gear inserted into a rotating shaft coupled to a rotor blade installed in the unit wind turbine; And a second gear meshed with the first gear at a right angle and horizontally installed inside the vertical structure.
상기 회전 전환부는 상기 제2 기어의 중앙에 삽입된 유니버셜 조인트와, 상기 유니버셜 조인트와 연결된 주축을 포함한다.The rotation switching unit includes a universal joint inserted in the center of the second gear and a main shaft connected to the universal joint.
상기 기어 박스는 상기 제2 기어의 하측에 설치된 일 방향 클러치를 포함한다.
The gear box includes a one-way clutch installed under the second gear.
본 발명은 풍력 발전기로 불어오는 바람의 방향에 구애받지 않고 바람의 방향에 대해 단위 풍력기가 상하 좌우 방향으로 이동가능하여 바람 방향 정면으로 바라볼 수 있도록 구성됨으로써, 발전 효율을 극대화시키고, 안정적인 발전이 가능하므로 발전 효율이 향상될 수 있다.The present invention is configured so that the unit winder can be moved in the vertical direction to the front of the wind direction regardless of the direction of the wind blowing into the wind generator, so as to look in the front of the wind direction, maximizing the power generation efficiency, stable power generation As a result, power generation efficiency can be improved.
본 발명은 풍력 발전기에 설치된 어느 하나의 풍력기가 회전될 경우에 다른 풍력기 또한 동시에 회전이 가능하여 적은 바람으로도 발전이 가능해 질 수 있고, 각 단위 풍력기에 각각 구비된 일 방향 클러치에 의해 어느 한 단위 풍력기가 최종 발전기 축의 회전 방향과 역방향으로 회전하더라도 전체 회전에 영향을 미치지 않으며 최고 회전수의 단위 풍력기가 전체 발전기 회전수를 높이고 유지하는 데에 기여할 수 있도록 한 풍력 발전기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, when any one wind turbine installed in the wind generator is rotated, the other wind turbines can also be rotated at the same time, so that the wind turbines can be generated with a small amount of wind. Rotation of the unit wind turbine in the direction opposite to the direction of rotation of the final generator shaft does not affect the overall rotation and has the effect of providing a wind generator that allows the highest speed unit wind turbine to contribute to raising and maintaining the total generator rotation speed. have.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전기를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전기가 연결 구조물을 매개로 다수개가 연결된 상태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전기에 구비된 일 방향 클러치를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 회전 상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 풍력 발전기를 도시한 도면.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전기의 작동 상태도.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 의한 풍력 발전기의 작동 상태도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 회전을 위한 풍력 발전기에 설치된 단위 풍력기가 회전을 통한 시동 토크를 발생시키는 형태를 도시한 사시도.1 to 2 is a view showing a wind generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a state in which a plurality of wind generators are connected via a connection structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a one-way clutch provided in the wind power generator according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a rotation state of FIG.
6 is a view showing a wind generator according to another embodiment of the present invention.
7 to 8 is an operating state diagram of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
9 is an operational state diagram of a wind generator according to another embodiment of the present invention.
10 is a perspective view showing a form in which a unit wind turbine installed in the wind generator for rotation according to an embodiment of the present invention generates a starting torque through rotation.
본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전기의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A configuration of a wind generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하면, 풍력 발전기는 수직 구조물(10)에 설치된 다수개의 단위 풍력기(110)로 이루어진 풍력 발전체(100)와, 상기 단위 풍력기(110)가 바람이 불어오는 방향에 따라 이동 가능하도록 구비된 방향 조절기(200)와, 상기 단위 풍력기(110)에서 발생된 회전력을 전달받는 발전축(310)이 구비된 발전기(300)를 포함한다.1 to 2, a wind generator includes a
수직 구조물(10)은 소정의 직경을 가지는 스틸 구조물로 이루어지고 지면에서부터 소정의 길이를 가지고 상부로 연장되며, 지면과 연결된 연결부위에는 직육면체 형태의 사각 플레이트(12)가 설치되고, 상기 사각 플레이트(12)의 상부에서 지면을 향해 다수개의 고정 볼트(15)가 설치되며, 상기 사각 플레이트(12)와 수직 구조물 사이를 지지하는 지지판(16)을 포함한다.
The
풍력 발전체(100)는 다수개의 단위 풍력기(110)를 포함하고, 상기 단위 풍력기(110)는 수직 구조물(10)의 길이 방향을 기준으로 최 하측에 배치된 제1 풍력기(110a)와, 상기 제1 풍력기(110a)의 상측에 배치된 제2 풍력기(110b)와, 상기 제2 풍력기(110b)의 상측에 배치된 제3 풍력기(110c)를 포함한다. 참고로 본 실시예에서는 단위 풍력기(110)가 모두 3개가 설치된 것으로 도시하였으나, 설치 개수는 변동 가능함을 밝혀둔다.The
풍력 발전체(100)는 전술한 제1 내지 제3 풍력기(110a,110b,110c)를 하나의 단위체로 하여 제작될 수 있으며, 다수개의 개별 풍력 발전체가 일 방향으로 연결된 상태로 설치될 수도 있다.The
풍력 발전체(100)는 수직 구조물(10)의 후방에 설치되고 다수개의 풍력 발전체(100)가 이웃하여 설치될 경우에 서로 간에 연결시켜 고정하기 위한 연결 구조물(102)을 포함한다. 상기 연결 구조물(102)은 다수개의 풍력 발전기가 서로 간에 직렬 연결된 상태로 사용하기 위해 구비되고, 상기 연결 구조물(102)은 서로 간에 안정적인 결합 상태가 유지되도록 별도의 고정체(미도시)가 설치될 수 있다.The
이와 같이 다수개의 풍력 발전기가 연결될 경우에 단위 풍력기(110)의 개수 또한 증가되므로 발전 효율이 보다 향상될 수 있다.As such, when a plurality of wind generators are connected, the number of
단위 풍력기(110)는 로터 블레이드(111)의 후면 중앙에 결합되고, 상기 로터 블레이드(111)와 동시에 회전되는 회전축(112)과, 상기 회전축(112)이 내측에 삽입된 상태로 후방을 향해 수평하게 연장되며 중앙에 구 형상의 하우징(115a)이 형성된 로터 가이드(114)를 포함한다.The
로터 블레이드(111)는 풍력 발전기에 사용되는 블레이드가 사용될 수 있으며, 특별히 형상 제약은 하지 않는다. 상기 로터 블레이드(111)는 후면에 회전축(112)이 설치되고, 상기 로터 블레이드(111)의 회전에 따른 회전력을 전달받아 함께 회전된다.The
로터 가이드(114)는 회전축(112)의 회전에 따라 함께 회전되지 않으며, 축 방향으로는 회전되지 않고 회전축(112)을 가이드 하며, 상기 로터 블레이드(111)가 수평 또는 수직 방향으로 이동될 경우에만 이동이 이루어진다.The
본 실시예에 의한 로터 가이드(114)는 바람에 의해 수평 또는 수직 방향으로 이동될 수 있으며, 수평 방향의 경우 소정의 각도로 좌측과 우측 방향으로 이동되고, 수직 방향으로는 소정의 각도로 상향 또는 하향 될 수 있다.The
하우징(115a)은 구 형상으로 형성되며, 수직 구조물(10)에서 수평 방향과, 수직 방향으로 로터 블레이드(110)의 이동을 가능하게 한다. 로터 가이드(114)는 일체로 제작되지 않고 길이 방향으로 이등분된 후에 조립될 수 있다.The
로터 가이드(114)가 설치된 수직 구조물(10)은 상기 하우징(115a)과 대응되며 내측으로 라운드지게 형성된 라운드부(13)와, 상기 라운드부(13)의 내측에 설치되고 상기 로터 가이드(114)가 수평 또는 수직 방향으로 회전시 상대 회전이 이루어지는 베어링(14)을 포함한다.The
라운드부(13)는 각각 반구 형태로 수직 구조물(10)의 내측에 형성되고, 외주면을 향해 90도 각도로 절곡된 플랜지가 형성되어 서로 간에 조립됨으로써 구 형상을 유지할 수 있다. 라운드부(13)는 로터 가이드(114)가 삽입되는 개구홀이 전방과 후방으로 각각 동일 위치에 개구된다.The
베어링(14)은 하우징(115a)이 수평 또는 수직 방향으로 회전될 경우에 보다 안정적인 회전을 가능하게 하며, 이동에 따른 하중을 일정 부분 지지할 수 있다.The
로터 가이드(114)는 후방에 형성된 수평 날개(114a)와, 수직 날개(114b)를 포함한다. 상기 수평 및 수직 날개(114a,114b)는 바람이 불어오는 방향에 따라 로터 블레이드(111)와 연결된 로터 가이드(114)의 이동 방향을 수평 또는 수직 방향으로 전환 가능하게 한다. 수평 날개(114a)와 수직 날개(114b)는 도면에 도시된 형상으로 한정하지 않으며, 다른 형상으로의 변경도 가능함을 밝혀둔다.
The
본 발명의 일 실시예에 의한 방향 조절기에 대해 설명한다.A direction controller according to an embodiment of the present invention will be described.
방향 조절기(200)는 회전축(112)과 함께 회전되는 제1 유니버셜 조인트(210)와, 상기 제1 유니버셜 조인트(210)와 일단이 연결되고, 타단이 상기 하우징(115a)을 경유하여 수직 구조물(10)의 하측으로 연장된 제2 유니버셜 조인트(220)를 포함한다. 제1 유니버셜 조인트(210)와 제2 유니버셜 조인트(220)는 로터 블레이드(111)의 좌, 우 수평 방향 이동과, 상, 하 수직 방향으로의 이동을 가능하게 하며, 후술할 발전축(310)에 회전축(112)의 회전에 따른 회전력을 전달하여 발전기(300)를 통한 발전을 가능하게 한다.The
제1 유니버셜 조인트(210)는 회전축(112)의 후단에 설치되어 상기 회전축(112)의 회전력과 로터 블레이드(111)의 이동에 따른 이동력을 동시에 전달받아 제2 유니버셜 조인트(220)에 전달한다. 제2 유니버셜 조인트(220)는 제1 유니버셜 조인트(210)의 회전력과 이동력을 전달받아 상기 제1 유니버셜 조인트(210)와 동시에 회전 및 이동이 이루어진다.The first
예를 들어 로터 블레이드(111)의 정면에서 바람이 불어올 경우 상기 로터 블레이드(111)는 수평 상태에서 회전되고 이와 동시에 회전축(112)으로 회전력이 전달되며, 상기 회전축(112)이 수평 상태에서 회전이 이루어진다. 제1 유니버셜 조인트(210)는 회전축(112)의 회전력을 그대로 전달받아 제2 유니버셜 조인트(220)에 회전력을 전달한다.For example, when wind blows from the front of the
예를 들어 바람이 로터 블레이드(111)의 하측에서 상측을 향해 불어올 경우에는 상기 로터 블레이드(111)가 수평 날개(114a)에 바람의 힘을 받아 바람 정면 방향으로 단위 풍력기(110)가 향하게 되어 수평 상태에서 바람의 방향인 하측을 향해 소정의 각도만큼 이동이 이루어진 상태에서 회전될 수 있다.For example, when the wind blows from the lower side of the
상기 로터 블레이드(111)가 수평 상태에서 상측을 향해 소정의 각도만큼 이동이 이루어진 상태로 회전이 이루어질 수 있다. 이는 하우징(115a)이 라운드부(13)에 설치된 상태에서 소정의 각도만큼 자유 회전되기 때문이다. 따라서 상기 로터 블레이드(111)의 회전과 동시에 회전축(112)의 회전이 이루어지고, 제1,2 유니버셜 조인트(210,220)에 회전력이 전달된다.
The
본 발명의 일 실시예에 의한 일 방향 클러치와 발전축에 대해 도면을 참조하여 설명한다.One-way clutch and power generation shaft according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
첨부된 도 1 또는 도 4및 도 5를 참조하면, 일 방향 클러치(400)는 제2 유니버셜 조인트(220)로부터 회전력을 전달받아 발전축(310)에 회전력을 일 방향으로만 전달하기 위해 설치된다. 일 방향 클러치(400)는 중앙이 개구된 삽입홀(402)이 형성되고 소정의 직경을 가지는 링 형상의 내륜(440)과, 상기 내륜(440)의 외측을 감싸고 소정의 직경을 가지는 외륜(410)을 포함한다. 상기 내륜(440)은 원주 방향을 따라서 스프링(430)에 의해 탄지되는 롤러(420)를 포함한다.1 or 4 and 5, the one-
도1 에서의 동력 전달 관계를 간단히 설명하면, 제1 내지 제3 풍력기(110a,110b,110c)가 회전되면 제2 유니버셜 조인트(220)에 회전력이 전달되고, 상기 제2 유니버셜 조인트(220)와 결합된 일 방향 클러치(400)의 내륜(440)이 회전되고, 상기 내륜(440)의 회전에 의해 외륜(410)도 함께 회전되며, 상기 일 방향 클러치(400)와 연결된 연결축(304)이 함께 회전되면서 연결기어(305)를 회전시키게 되고, 최종적으로 발전축(310)에 회전력이 전달되어 상기 발전축(310)과 연결된 발전기(300)의 작동이 이루어질 수 있다.Referring briefly to the power transmission relationship in FIG. 1, when the first to
발전축(310)은 회전링(500)이 설치되며, 상기 회전링(500)에 의해 안정적인 회전이 가이드 될 수 있다. 발전축(310)은 수직 구조물(10)의 내측 길이 방향을 따라서 연장되고 제1 내지 제3 풍력기(110a,110b,110c)를 통해 회전력을 전달받아 회전이 이루어지고, 발전기(300)에 회전력이 전달되면서 발전이 이루어진다.The
첨부된 도 5를 참조하면, 일 방향 클러치(400)는 삽입홀(402)에 설치된 발전축(310)의 회전력을 전달받아 화살표 방향으로 내륜(440)이 회전될 경우에는 스프링(430)이 탄지되지 않으므로 롤러(420)가 외륜(410)과 내륜(440) 사이에서 자유 회전되면서 외륜(440)이 실선으로 도시된 화살표 방향을 향해 안정적으로 회전될 수 있다.Referring to FIG. 5, the one-
따라서 발전축(310)을 통해 전달된 회전력은 모두 발전기(300)에 전달되면서 상기 발전기(300)를 통한 발전이 이루어질 수 있다.Therefore, all of the rotational force transmitted through the
만약, 발전축(310)이 시계 반대 방향으로 회전될 경우에는 스프링(430)에 의해 회전이 방행되므로 역 방향으로는 회전되지 않게 된다.
If the
본 발명의 다른 실시예에 의한 풍력 발전기에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A wind generator according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
첨부된 도 6을 참조하면, 풍력 발전기는 지면에 설치된 수직 구조물(10a)의 길이 방향을 따라 다수개가 이격되고, 풍력에 의해 회전이 이루어지도록 다수개의 단위 풍력기(110')로 이루어진 풍력 발전체(100a)와, 상기 단위 풍력기(110')와 연결되어 회전력을 전달받는 기어 박스(200a)와, 상기 기어 박스(200a)와 연결되고, 상기 기어 박스(200a)로 전달된 수평 방향의 회전력을 수직 방향의 회전력으로 전환하는 회전 전환부(400a); 및 상기 회전 전환부(400a)를 통해 전달된 회전력을 전달받는 발전축(310a)이 구비된 발전기(300a)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a plurality of wind generators are spaced apart along the longitudinal direction of the
상기 단위 풍력기(110')는 수직 구조물(10a)의 길이 방향을 기준으로 최 하측에 배치된 제1 풍력기(111')와, 상기 제1 풍력기(111')의 상측에 배치된 제2 풍력기(112')와, 상기 제2 풍력기(112')의 상측에 배치된 제3 풍력기(113')를 포함한다. 참고로 본 실시예에서는 단위 풍력기(110')가 모두 3개가 설치된 것으로 도시하였으나, 설치 개수는 변동 가능함을 밝혀둔다.The
본 실시예의 가장 큰 특징은 제3 풍력기(113')가 작동될 경우에 나머지 제1 내지 제2 풍력기(111', 112')는 상기 제3 풍력기(113')의 회전에 따른 관성 회전력이 전달되면서 모두 동시에 회전이 이루어질 수 있는 특징을 가지고 있다. 따라서 상기 제3 풍력기(113')는 단위 풍력기(110')의 시동 및 관성을 유발할 수 있는 풍력기로 사용될 수 있다.The biggest feature of the present embodiment is that when the third wind turbine 113 'is operated, the remaining first to second wind turbines 111' and 112 'are inertial according to the rotation of the third wind turbine 113'. As the rotational force is transmitted, all of them have the feature of being able to rotate. Therefore, the
기어 박스(200a)는 상기 단위 풍력기(110')에 설치된 로터 블레이드(111a)의 후면 중앙에 회전축(112a)이 결합되고, 상기 회전축(112a)은 수직 구조물(10a)을 경유하여 외측으로 수평하게 연장되며, 상기 회전축(112a)의 후단에는 바람 방향에 대해 단위 풍력기(110')가 바람 정면을 바라보도록 좌우방향으로 이동 가능하게 수직 날개(114b)가 설치된다. 이 경우 수평 날개(114a)는 선택적으로 설치될 수 있으며 반드시 설치되지 밝혀둔다.The
제1 기어(201a)는 회전축(112a)의 후단에 설치되고, 제2 기어(202a)는 상기 제1 기어(201a)와 직각으로 교차된 상태로 수직 구조물(10a)의 내측에 수평하게 설치된다.The
기어 박스(200a)는 상기 제2 기어(202a)의 하측에 설치된 일 방향 클러치(203a)를 포함한다. 상기 일 방향 클러치(203a)에 대한 설명은 앞에서 이미 설명하였으므로 생략한다.The
회전 전환부(400a)는 상기 제2 기어(202a)의 중앙에 설치된 유니버셜 조인트(410a)와, 주축(410b)을 포함하고, 상기 유니버셜 조인트(410a)는 수직 구조물(10a)의 길이 방향을 따라 다수개가 연장되어 풍력 발전체(100a)에서 전달된 회전력을 전달받아 발전축(310a)으로 전달할 수 있으며, 상기 제3 풍력기(113')의 회전에 따른 관성 회전력이 제1 내지 제2 풍력기(111',112')에 위치된 유니버셜 조인트에 전달되어 관성 회전을 유발하고, 이로 인해 발전축(310a)을 회전시켜 발전기(300a)의 발전을 실시할 수 있다. 상기 주축(410b)은 유니버셜 조인트(410a)를 서로 간에 연결시킬 수 있다. 여기서, 회전수가 가장 높은 단위 풍력기(110')가 일방향 클러치에 의해 최고 회전수의 단위 풍력기의 회전이 최종 발전축의 회전에 기여하게 된다.The
본 발명의 일 실시예에 의한 회전 전환부(400a)는 유니버셜 조인트(410a)로 한정하여 설명하였으나, 상기 회전축(112a)을 통해 전달된 수평 방향의 회전력을 수직 방향으로 전환할 수 있는 웜과 웜휠과 같은 구성으로 변경하는 것도 가능함을 밝혀둔다.
Although the
이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전기의 사용 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A state of use of the wind power generator according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the drawings.
첨부된 도 7을 참조하면, 풍력 발전기가 설치된 상태에서 바람은 항시 풍력 발전기의 정면을 향해서만 불어오지 않고 다양한 방향에서 불어올 수 있다. 예를 들어 풍력 발전기의 하측에서 상측을 향한 바람이 제2 풍력 발전기(110b)로 불어올 경우에는 수평 날개(114a)에 바람이 가해지면서 상기 수평 날개(114a)를 상측 방향으로 상승시키려는 양력이 가해지고, 상기 수평 날개(114a)는 수평 상태에서 상측을 향해 하우징(115a)을 중심으로 이동되며, 로터 블레이드(111)는 하측으로 이동된다.Referring to FIG. 7, in the state where the wind generator is installed, the wind may be blown in various directions instead of always blowing toward the front of the wind generator. For example, when the wind from the lower side of the wind generator toward the upper side blows into the
로터 블레이드(111)는 바람에 의해 소정의 속도로 회전되고, 회전축(112)을 경유하여 제1,2 유니버셜 조인트(210,220)를 통해 상기 로터 블레이드(111)의 회전력이 그대로 전달된다. 그리고, 일 방향 클러치(400)를 통해 제2 유니버셜 조인트(220)의 회전력이 전달되고, 발전축(310)이 회전되면서 발전기(300)를 통한 발전이 이루어진다.The
첨부된 도 8을 참조하면, 상기 제2 풍력 발전기(110b)의 하측에 설치된 제1 풍력 발전기(110a)는 정면에서 바람이 불어오다가 우측 수평 방향으로 바람의 방향이 바뀔 경우에는 수직 날개(114b)에 방향이 전환된 바람이 가해지면서 로터 가이드(114)는 수평 방향으로 회전이 이루어지되, 수평 방향으로 회전되는 동안에 베어링(14)에 의해 안정적으로 지지되면서 이동이 이루어진다.Referring to FIG. 8, the
제2 풍력 발전기(110b)는 위치가 변동된 이후에도 바람에 의해 로터 블레이드(111)가 소정의 속도로 회전되고, 회전축(11)과 제1,2 유니버셜 조인트(210,220)를 경유하여 발전축(310)에 회전력이 전달되면서 발전기(300)를 통한 안정적인 발전이 이루어진다.Even after the position of the
따라서 바람이 풍력 발전기(100)가 설치된 위치를 기준으로 서로 다른 방향에서 불어오는 경우에도 안정적인 발전이 가능해지고, 이에 따른 발전 효율도 향상될 수 있게 된다.
Therefore, even when the wind blows from different directions based on the location where the
본 발명의 다른 실시예에 의한 풍력 발전기의 작동 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.An operating state of a wind generator according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
첨부된 도 9를 참조하면, 풍력 발전기(100a)는 단위 풍력기(110')로 불어온 바람에 의해 제3 풍력기(113')에 설치된 로터 블레이드(111a)가 회전되고, 회전축(112a)이 동시에 회전되며, 상기 회전축(112a)의 회전력은 제1 기어(201a)와 제2 기어(202a)를 경유하면서 회전력의 방향이 전환된 후에 주축(410b)과 연결된 유니버셜 조인트(410a)로 전달된다.Referring to FIG. 9, in the
유니버셜 조인트(410a)는 제2 기어(202a)를 통해 전달된 회전력에 의해 단위 풍력기(110')의 시동을 위한 회전력이 발생됨과 동시에, 관성에 따른 회전력이 동시에 유발되면서 제2 내지 제1 풍력기(112',111')를 향해 연장된 유니버셜 조인트의 관성 회전을 유발시킨다. 이로 인해 상기 제2 내지 제1 풍력기(112',111')는 바람이 불어오지 않는 경우에도 유니버셜 조인트(410a)의 관성력에 의해 소정의 속도로 회전되면서 발전기(300a)의 발전을 가능하게 할 수 있다. 여기서, 회전수가 가장 높은 단위 풍력기(110')가 일방향 클러치에 의해 최고 회전수의 단위 풍력기의 회전이 최종 발전축의 회전에 기여하게 된다.The universal joint 410a generates the rotational force for starting the unit wind turbine 110 'by the rotational force transmitted through the
본 실시예에서는 기본으로 수직 날개(114b)가 부착된 실시예를 들어 설명하였지만, 상기 수직 날개(114b)도 생략가능하며, 수평 날개(114a)만 설치하여 상하방향으로 단위 풍력기(110')의 이동을 실시할 수 있다. 본 실시 예에서는 단위 풍력기(110')가 수평축 풍력발전기 위주로 설명되었으나, 수직축 풍력발전기로도 대체될 수 있으며, 수평축 및 수직축의 조합으로도 구성 및 응용 가능함을 밝혀둔다.
In the present embodiment, the
본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전기는 회전에 필요한 시동 토크를 발생시키기 위해 첨부된 도 10에 도시된 바와 같은 형태로 이루어진 단위 풍력기(1110)가 사용될 수 있으며, 상기 단위 풍력기(1110)는 상부와 하부에 설치된 원판(1112) 사이에 다수개의 블레이드(1114)가 상기 원판(1112)을 동심원으로 하며 설치된 구성으로 이루어질 수 있다. 상기 블레이드(1114)는 세로 방향으로 소정의 길이를 가지고 연장되고 원주 방향으로 라운드지게 형성되므로 바람이 불어올 경우에 보다 용이하게 전달받을 수 있다.
In the wind power generator according to an embodiment of the present invention, a
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
10 : 수직 구조물
100 : 풍력 발전체
111 : 로터 블레이드
112 : 회전축
114 : 로터 가이드
115a : 하우징
110 : 단위 풍력기
200 : 방향 조절기
210, 220 : 제1,2 유니버셜 조인트
300 : 발전기
310 : 발전축
400 : 일 방향 클러치
500 : 회전링10: vertical structure
100: wind turbine
111: rotor blade
112: rotation axis
114: rotor guide
115a: housing
110: unit wind turbine
200: direction controller
210, 220: First and second universal joint
300: generator
310: development axis
400: one-way clutch
500: rotating ring
Claims (13)
상기 단위 풍력기와 각각 연결되고, 상기 단위 풍력기가 수직 구조물에서 바람이 불어오는 방향에 따라 수평 또는 수직 방향으로 이동 가능하도록 구비된 방향 조절기; 및
상기 단위 풍력기에서 발생된 회전력을 전달받는 발전축이 구비된 발전기를 포함하는 풍력 발전기.A plurality of wind turbines are spaced apart along the longitudinal direction of the vertical structure installed on the ground, consisting of a plurality of unit wind turbine to be rotated by the wind;
A direction controller connected to each of the unit wind turbines, the unit wind turbines being movable in a horizontal or vertical direction according to the direction in which the wind blows from the vertical structure; And
Wind generator comprising a generator having a power generating shaft for receiving the rotational force generated in the unit wind turbine.
상기 풍력 발전체는,
상기 수직 구조물의 후방에 설치되고 다수개의 풍력 발전체가 이웃하여 설치될 경우에 서로 간에 연결시켜 고정하기 위한 연결 구조물을 포함하는 풍력 발전기.The method according to claim 1,
The wind power generator,
And a connection structure installed at a rear of the vertical structure and connected to each other to fix each other when a plurality of wind power generators are installed next to each other.
상기 단위 풍력기는,
각각 독립적으로 수평 또는 수직 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.The method according to claim 1,
The unit wind turbine,
Wind generator, characterized in that each independently movable in the horizontal or vertical direction.
상기 단위 풍력기는,
로터 블레이드의 후면 중앙에 결합되고, 상기 로터 블레이드와 동시에 회전되는 회전축;
상기 회전축이 내측에 삽입된 상태로 후방을 향해 수평하게 연장되며 중앙에 구 형상의 하우징이 형성된 로터 가이드를 포함하는 풍력 발전기.The method according to claim 1,
The unit wind turbine,
A rotating shaft coupled to the rear center of the rotor blade and rotating simultaneously with the rotor blade;
And a rotor guide extending horizontally toward the rear with the rotary shaft inserted therein and having a spherical housing formed in the center thereof.
상기 로터 가이드는,
후방에 형성된 수평 날개;
상기 수평 날개와 수직으로 교차된 수직 날개를 포함하는 풍력 발전기.5. The method of claim 4,
The rotor guide,
Horizontal wings formed at the rear;
A wind generator comprising a vertical wing perpendicular to the horizontal wing.
상기 방향 조절기는,
상기 회전축의 후단과 연결된 제1 유니버셜 조인트;
상기 제1 유니버셜 조인트와 일단이 연결되고, 타단이 상기 하우징을 경유하여 수직 구조물의 하측으로 연장된 제2 유니버셜 조인트를 포함하는 풍력 발전기.The method according to any one of claims 1 to 4,
The direction adjuster,
A first universal joint connected to a rear end of the rotation shaft;
And a second universal joint having one end connected to the first universal joint and the other end extending downward of the vertical structure via the housing.
상기 제2 유니버셜 조인트와 발전축 사이에는 상기 제2 유니버셜 조인트를 통해 전달된 회전력이 일 방향으로만 회전되는 일 방향 클러치(one way clutch)가 설치된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.The method of claim 6,
And a one way clutch installed between the second universal joint and the power generating shaft such that the rotational force transmitted through the second universal joint is rotated in only one direction.
상기 발전축에는,
회전을 가이드 하기 위해 설치된 회전링을 더 포함하는 풍력 발전기.The method according to claim 1,
In the development axis,
A wind generator further comprising a rotating ring installed to guide the rotation.
상기 수직 구조물은,
상기 하우징과 대응되며 내측으로 라운드지게 형성된 라운드부;
상기 라운드부의 내측에 설치되고 상기 로터 가이드가 수평 또는 수직 방향으로 회전시 상대 회전이 이루어지는 베어링을 포함하는 풍력 발전기.The method according to any one of claims 1 to 4,
The vertical structure,
A round part corresponding to the housing and rounded inwardly;
And a bearing installed inside the round part and configured to rotate relative to the rotor guide in a horizontal or vertical direction.
상기 단위 풍력기와 연결되어 회전력을 전달받는 기어 박스;
상기 기어 박스와 연결되고, 상기 기어 박스로 전달된 수평 방향의 회전력을 수직 방향의 회전력으로 전환하는 회전 전환부; 및
상기 회전 전환부를 통해 전달된 회전력을 전달받는 발전축이 구비된 발전기를 포함하는 풍력 발전기.A plurality of wind power generators spaced apart along the longitudinal direction of the vertical structure installed on the ground, the plurality of unit wind turbines being rotated by wind power;
A gear box connected to the unit wind turbine and receiving a rotational force;
A rotation switching unit connected to the gear box and converting a horizontal rotational force transmitted to the gearbox into a vertical rotational force; And
Wind generator comprising a generator having a power generation shaft that receives the rotational force transmitted through the rotation conversion unit.
상기 기어 박스는,
상기 단위 풍력기에 설치된 로터 블레이드에 결합된 회전축에 삽입된 제1 기어;
상기 제1 기어와 직각으로 치합되어 수직 구조물의 내부에 수평하게 설치된 제2 기어를 포함하는 풍력 발전기.The method of claim 10,
The gear box includes:
A first gear inserted into a rotating shaft coupled to a rotor blade installed in the unit wind turbine;
And a second gear meshed with the first gear at a right angle and horizontally installed inside the vertical structure.
상기 회전 전환부는,
상기 제2 기어의 중앙에 삽입된 유니버셜 조인트;
상기 유니버셜 조인트와 연결된 주축을 포함하는 풍력 발전기.The method according to any one of claims 10 to 11,
The rotation switching unit,
A universal joint inserted in the center of the second gear;
A wind generator comprising a main shaft connected to the universal joint.
상기 기어 박스는,
상기 제2 기어의 하측에 설치된 일 방향 클러치를 포함하는 풍력 발전기.12. The method of claim 11,
The gear box includes:
A wind generator comprising a one-way clutch installed under the second gear.
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KR102209460B1 (en) * | 2020-07-29 | 2021-01-28 | 유근화 | Expandable modular wind power generator assembly |
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- 2012-06-04 KR KR1020120059528A patent/KR20130136027A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
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---|---|---|---|
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