KR20130136257A

KR20130136257A - 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기

Info

Publication number: KR20130136257A
Application number: KR1020120059933A
Authority: KR
Inventors: 홍사혁
Original assignee: 주식회사 에니텍시스
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-12
Also published as: KR101352599B1

Abstract

본 발명에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기는 지지기둥의 발전날개가 고정된 하부에는 스프링 완충부가 설치되어, 우선, 발전날개에 가해지는 원심력과 같은 충격을 스프링 완충부를 통하여 흡수할 수 있게 되므로서, 발전날개에 가해지는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있게 되어 발전에 의한 충격을 용이하게 흡수하는 것이 가능하여, 풍력발전기의 내구수명이 연장되는 것은 물론이고 풍력발전기가 설치된 건물을 훼손하지 않게 되어 어디에도 설치할 수 있다.

Description

스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기{ A wind power generator }

본 발명은 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 소음의 발생이 없어 많이 설치되고 있는 세로축 날개 풍력발전기에 대한 충격을 흡수할 수 있도록 발전날개를 지지하는 지지기둥의 상부에 스프링 완충부가 설치되어 발전날개에 가해지는 충격을 스프링 완충부를 통하여 효과적으로 흡수할 수 있게 되어 지지기둥이나 건물의 내구수명을 연장시키고 기둥의 진동을 감쇄시켜 기둥의 수명이 연장되는 것이 가능한 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력발전기는 프로펠러형 풍력발전기와 양 날개가 세로로 배치된 세로축 날개 풍력발전기로 양분되어 있다.

프로펠러형 발전기는 대용량이 가능하다는 장점은 있으나, 소음피해가 심각하게 되어 주민들의 원성이 높아서 사람이 거주하지 않는 산간지역이나 해양지역에 설치되고 있으며, 세로축 날개 발전기는 발전용량은 작으나 소음에 대한 피해가 거의 없어 사람이 거주하는 지역에도 많이 설치가 이루어지고 있으나, 이러한 세로축 날개 발전기는 소음에 대한 공해는 월등하게 줄어들고 있으나, 바람에 의하여 발전날개에 가해지는 충격에 의하여 지지기둥을 중심으로 많은 하중이 전해지게 되어 지지기둥상에 별도의 완충장치를 설치하여 충격을 흡수하고 있다.

즉, 이러한 세로축 날개 발전기의 완충장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수직으로 배치되어 'H'자형으로 배치된 발전날개(1)를 지지하는 지지기둥(2)이 지지하게 되므로 이러한 발전날개(1)는 외향으로 원심력(W)을 받게 되므로 지지기둥(2)이 큰 수평방향의 힘을 받게 되므로, 지지기둥(2)이 휘어지면서 손상이 가게 되고 풍력발전기의 자체의 내구수명이 단축되는 것은 물론이고 이와 함께 아울러 지지기둥(2)이 설치된 건물의 설치면에 이와 같은 수평방향의 힘에 의하여 많은 균열이 발생되게 되어 건물손상으로 인하여 설치가 어려워지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소음의 발생이 없어 많이 설치되고 있는 세로축 날개 풍력발전기에 대한 충격을 흡수할 수 있도록 발전날개를 지지하는 지지기둥의 상부에 스프링 완충부가 설치되어 발전날개에 가해지는 스프링 완충부를 통하여 효과적으로 흡수할 수 있게 되어 발전에 의한 충격을 용이하게 흡수하는 것이 가능한 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 지지기둥과, 상기 지지기둥의 상부에 설치되며 회전되는 'H'자형의 발전날개가 설치된 세로축 날개 풍력발전기에 있어서, 상기 지지기둥의 발전날개가 고정된 하부에는 스프링 완충부가 설치된 본 발명에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기는 지지기둥의 발전날개가 고정된 하부에는 스프링 완충부가 설치되어, 우선, 발전날개에 가해지는 원심력과 같은 충격을 스프링 완충부를 통하여 흡수할 수 있게 되므로서, 발전날개에 가해지는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있게 되어 발전에 의한 충격을 용이하게 흡수하는 것이 가능하여, 풍력발전기의 내구수명이 연장되는 것은 물론이고 풍력발전기가 설치된 건물을 훼손하지 않게 되어 어디에도 설치할 수 있다는 우수한 효과가 있다.

도 1a,1b는 종래의 세로축 날개 풍력발전기의 개략적인 사시도 및 단면도
도 2a,2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기의 사시도 및 스프링 완충장치부의 종단면도
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기의 종단면도
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기의 종단면도

본 발명의 제1실시예에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기(A)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 'H'자형으로 배치된 발전날개(1)와, 상기 발전날개(1)가 상부에 배치되어 상기 발전날개(1)를 지지하는 지지기둥(2)이 구비되어 있다.

상기 발전날개(1)상에는 발전날개(1)와 함께 회전되는 회전자(11)와 상기 회전자(11)의 회전에 의하여 자속이 절단되면서 전기가 발생되는 발전기(12)가 배치되어 있으나, 이러한 구조는 이미 공지된 것으로서 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 발전기(12)의 하부에는 상기 발전기(12)를 지지하며 저면에는 원형판부(131)가 형성된 지지파이프(13)가 설치되고, 상기 지지파이프(13)의 하부에는 일정간격으로 이격되게 지지기둥(2)의 상부의 지지판부(21)가 설치되고, 상기 지지파이프(13)와 지지기둥(2)의 이격된 사이에는 1차 스프링 완충장치부(3)가 설치되어 있다.

본 실시예에서 상기 1차 스프링 완충장치부(3)는, 상기 지지파이프(13)의 원형판부(131)와 지지기둥(2)의 지지판부(21)사이에 삽입되는 6개의 코일스프링(31)과, 상기 코일스프링(31)이 지지되게 상기 지지파이프(13)의 원형판부(131)와 지지기둥(2)의 지지판부(21)사이에서 각 코일스프링(31)이 관통되게 고정되는 고정나사(32)와, 상기 고정나사(32)의 단부에 고정되는 고정너트(33)를 포함한다.

상기 각 코일스프링(31)을 고정시키는 고정나사(32)와 고정너트(33)는 코일스프링(31)이 타이트하게 조여지지가 않고 느슨하게 배치되도록 고정되어 있고, 상기 고정나사(32)가 삽입된 지지파이프(13)의 원형판부(131)의 관통공(132)은 고정나사(32)의 직경보다 더 넓게 형성되어 있어서, 코일스프링(31)의 작동이 원활하게 하는 구조로 되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제1실시예에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기(A)의 작동을 이하에 설명하면, 바람이 불어서 발전날개(1)가 회전되면 발전이 시작되고, 이와 같은 발전날개(1)의 회전에 의하여 원심력(W)이 발생되면,이러한 원심력(W)은 지지기둥(2)상에 가해지게 되나, 이러한 원심력(W)은 1차 스프링 완충장치부(3)에 의하여 상쇄되게 되는 것이다.

즉, 지지기둥(2)에 영향을 줄 정도로 원심력(W)이 발생되게 되면, 먼저, 지지파이프(13)에 원심력(W)이 전달되고, 이와 같이 지지파이프(13)상에 전달된 원심력은 지지파이프(13)의 원형판부(131)의 하방에 설치된 각 코일스프링(31)으로 전달되면서 각 코일스프링(31)이 신축을 반복하면서 발생된 원심력(W)을 상쇄시키는 것에 의하여 원심력(W)은 크게 상쇄되거나 감쇄되어 지지기둥(2)에 전달되게 되어 상당히 감소된 상태로 지지기둥(2)상에 전달되므로 커다란 충격이 없이 지지기둥(2)이 그대로 사용되게 되는 것이다. 또한, 발전날개(1)도 이러한 1차 스프링 완충장치부(3)에 의하여 원심력(W)에 의한 충격이 소멸되거나 적어도 완화되게 되어 발전날개(1)의 수명도 연장될 수가 있게 되는 것이다.

상기 실시예에서 탄성계수가 각기 36.4 kgf/mm 이고 상기 코일스프링(31)은 육안으로 흔들림이 거의 없이 원심력을 상쇄시키는 작동을 수행하였으나, 탄성계수가 각기 18.25 kgf/mm 인 코일스프링(31)은 육안으로도 흔들림이 많이 발생되어 이와 같은 탄성계수를 갖는 코일스프링(31)은 부적합한 것으로 관찰되었다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기의 스프링 완충장치부의 종단면도로서, 1차 스프링 완충장치부(3)의 하부에 제2탄성지지부(4)가 설치되어 있고, 상기 제2탄성지지부(4)의 하부에 지지기둥(2)의 지지판부(21)가 설치되어 있다. 상기 제2탄성지지부(4)는 상하에 외측으로 연장된 상하부 연장원판부(41a,41b)가 형성되고 상기 상부 연장원판부(41a)에는 상기 1차 스프링 완충장치부(3)가 설치된 지지관부(41)와, 상기 지지관부(41)의 하부 연장원판부(41b)의 하방에는 탄성받침판(42)이 배치되고, 상기 탄성받침판(42)은 하부 연장원판부(41b)와 지지기둥(2)의 상부의 지지판부(21)사이에 고정되어 있다. 상기 탄성받침판(42)은 신축이 가능한 합성수지재나 고무재가 사용되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기는 원심력을 1차로 1차 스프링 완충장치부(3)에서 흡수하고 다시 여분의 원심력을 제2탄성지지부(4)에서 흡수하게 되어 보다 충격에 대한 완충효과가 보완되게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기의 스프링 완충장치부의 종단면도로서, 상기 1차 스프링 완충장치부(3)의 하부에 2차 스프링 완충장치부(5)가 배치되고, 상기 2차 스프링 완충장치부(5)는 상기 1차 스프링 완충장치부(3)의 스프링의 탄성계수보다도 큰 탄성계수를 갖는 스프링이 배치되어, 1차 스프링 완충장치부(3)에서 충격이 흡수되거나 상쇄되고 다시 여분의 충격력은 2차 스프링 완충장치부(5)에서 흡수되므로 보다 효과적으로 풍력발전기에 가해지는 충격력을 흡수할 수 있게 되는 것이다.

즉, 본 발명의 제3실시예에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 1차 스프링 완충장치부(3)의 하부에 2차 스프링 완충장치부(5)가 설치되어 있고, 상기 2차 스프링 완충장치부(5)의 하부에 지지기둥(2)의 지지판부(21)가 설치되어 있다. 상기 2차 스프링 완충장치부(5)는 상하에 외측으로 연장된 상하부 연장원판부(51a,51b)가 형성되고 상기 상부 연장원판부(51a)에는 상기 1차 스프링 완충장치부(3)가 설치된 지지관부(51)와, 상기 지지관부(51)의 하부 연장원판부(51b)의 하부와 지지기둥(2)의 상부의 지지판부(21)사이에는 6개의 코일스프링(52)과, 상기 코일스프링(52)이 지지되게 상기 하부 연장원판부(51b)와 지지기둥(2)의 지지판부(21)사이에서 각 코일스프링(52)이 관통되게 고정되는 고정나사(53)와, 상기 고정나사(53)의 단부에 고정되는 고정너트(54)를 포함한다.

상기 2차 스프링 완충장치부(5)에 설치된 코일스프링(52)의 탄성계수는 1차 스프링 완충장치부(3)에 설치된 코일스프링(31)의 탄성계수보다도 크게 설치되어야 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제3실시예에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기는 1차로 가해지는 충격이 1차 스프링 완충장치부에서 흡수되고 다시 더 잔존하는 충격은 2차 스프링 완충장치부에서 흡수되게 되므로 보다 충격흡수력이 양호하게 되므로서 풍력발전기의 내구수명이 연장되는 것은 물론이고 풍력발전기가 설치된 지반에 가해지는 충격이 거의 상쇄되게 되므로 바람이 많이 발생되는 건물의 옥상과 같은 부분에도 설치가 가능하게 되므로서 풍력발전기의 설치장소에 대한 제약이 거의 없어지게 되는 것이다.

본 발명에 따른 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기는 일반적인 풍력발전기의 제조산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

1. 발전날개 2. 지지기둥 3. 1차 스프링 완충장치부
4. 제2탄성지지부 5. 2차 스프링 완충장치부
12. 발전기 13. 지지파이프

Claims

'H'자형으로 배치된 발전날개(1)와, 상기 발전날개(1)가 상부에 배치되어 상기 발전날개(1)를 지지하는 지지기둥(2)이 구비된 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기(A)에 있어서,
상기 발전날개(1)의 하부에는 발전기(12)가 배치되고, 상기 발전기(12)의 하부에는 상기 발전기(12)를 지지하며 저면에는 원형판부(131)가 형성된 지지파이프(13)가 설치되고,
상기 지지파이프(13)의 하부에는 일정간격으로 이격되게 지지기둥(2)의 상부의 지지판부(21)가 설치되고,
상기 지지파이프(13)와 지지기둥(2)의 이격된 사이에는 1차 스프링 완충장치부(3)가 설치된 것을 특징으로 하는 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기
제1항에 있어서,
상기 1차 스프링 완충장치부(3)는, 상기 지지파이프(13)의 원형판부(131)와 지지기둥(2)의 지지판부(21)사이에 삽입되는 코일스프링(31)과,
상기 코일스프링(31)이 지지되게 상기 지지파이프(13)의 원형판부(131)와 지지기둥(2)의 지지판부(21)사이에서 각 코일스프링(31)이 관통되게 고정되는 고정나사(32)와,
상기 고정나사(32)의 단부에 고정되는 고정너트(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 1차 스프링 완충장치부(3)의 하부에 제2탄성지지부(4)가 설치되어 있고,
상기 제2탄성지지부(4)는 상하에 외측으로 연장된 상하부 연장원판부(41a,41b)가 형성되고 상기 상부 연장원판부(41a)에는 상기 1차 스프링 완충장치부(3)가 설치된 지지관부(41)와,
상기 지지관부(41)의 하부 연장원판부(41b)의 하방에는 탄성받침판(42)이 배치되고, 상기 탄성받침판(42)은 하부 연장원판부(41b)와 지지기둥(2)의 상부의 지지판부(21)사이에 고정된 것을 특징으로 하는 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 1차 스프링 완충장치부(3)의 하부에 2차 스프링 완충장치부(5)가 설치되어 있고,
상기 2차 스프링 완충장치부(5)는 상하에 외측으로 연장된 상하부 연장원판부(51a,51b)가 형성되고 상기 상부 연장원판부(51a)에는 상기 1차 스프링 완충장치부(3)가 설치된 지지관부(51)와,
상기 지지관부(51)의 하부 연장원판부(51b)의 하부와 지지기둥(2)의 상부의 지지판부(21)사이에 설치된 코일스프링(52)과,
상기 코일스프링(52)이 지지되게 상기 하부 연장원판부(51b)와 지지기둥(2)의 지지판부(21)사이에서 각 코일스프링(52)이 관통되게 고정되는 고정나사(53)와,
상기 고정나사(53)의 단부에 고정되는 고정너트(54)를 포함하고,
상기 2차 스프링 완충장치부(5)에 설치된 코일스프링(52)의 탄성계수는 1차 스프링 완충장치부(3)에 설치된 코일스프링(31)의 탄성계수보다도 큰 것을 특징으로 하는 스프링 완충장치부가 구비된 세로축 날개 풍력발전기