KR20130139098A - 고효율 전력 생산을 위한 무게중심형 풍력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 발전기에 있어서 무게중심추를 풍력발전기에 포함하도록 하고 바람의 방향에 따라 풍력발전기가 수평회전 및 수직회전이 가능하도록 하고자 하는데 있다.
또한, 풍속과 풍향이 시간에 따라서 계속적으로 변함에 따라 생길 수 있는 풍력발전기의 효율저하를 감소키시고 블레이드의 주축속도를 일정하게 유지 하도록 하여 풍력발전기의 전기출력효율을 향상시키고자 하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 다른 목적은 종래의 풍력발전기에 발생하는 진동과 소음을 줄이도록 함으로써 풍력 발전 장치의 전기 생산 효율을 극대화하고자 하는 것이다.

Description

고효율 전력 생산을 위한 무게중심형 풍력 발전기{HIGH EFFICIENCY POWER GENERATION WIND TURBINES WITH USING THE WEIGHT CENTER TYPE}

본 발명은 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 상세하게 전기를 생산하는 풍력 발전 장치의 정상 운전 중에 풍력발전 장치가 무게 중심추를 포함하여 바람의 방향에 맞추어 블레이드가 수평회전 및 수직회전을 하도록 함으로서 고효율 전력을 생산하기 위한 장치 및 구동방법에 관한 것이다.

최근 IEC(국제 전기 기술 위원회)에 의하면 종래의 풍력발전장치에 있어서, 블레이드 회전면적이 40mㅂ이상 200mㅂ이하의 것을 소형 풍력 터빈으로 정의하고 있다. 이 경우는 수평축 터빈을 기준으로 했을 때이며 수직 풍력터빈의 경우에는 아직 뚜렷한 기준은 없지만 통상 100kW 미만의 풍력발전기를 소형풍력발전기로 판단해도 무리가 없을 것이다.

소형풍력터빈의 사용개념은 부족한 전력을 보완하기 위하여 독립적으로 축전지에 저장하여 사용하는 용도가 있고, 기존의 계통전력사용자가 전력요금을 줄이기 위한 용도가 있을 수 있다.

소형풍력터빈은 주택, 농장, 소규모 기업에서 전기요금을 절약하기 위하여 사용되거나 계통과 연결하기 어려운 원격지에서 사용되는데, 대형풍력터빈과 유사한 점과 상이한 점이 공존하기 때문에 본 기술배경에서는 이러한 점을 감안하여 소형풍력과 대형풍력의 부품기술을 비교하고, 소형풍력발전터빈에 필요한 기술배경을 설명하고자 한다.

소형 풍력발전을 설계할 때는 설계자는 다양한 기술적 배경을 가지고 있어야 하며 경험이나 전문적인 도구를 가지고 설계한다. 그러나 이러한 다양한 설계도구에 비례하여 풍력발전기의 종류가 많음에도 불구하고 소비자 만족도는 대형 풍력에 비해 만족스럽지 못한 면이 많다.

덴마크의 노르딕 포크센터에서 발행한 소형 풍력터빈자료에 의하면 216종의 소형터빈을 분석한 결과, 수직형은 양력을 이용하는 자이로밀형과 H-다리우스형, 항력을 이용하는 사보니우스형 등이 주로 많이 사용되고 있다.

수직형 풍력 터빈에서 트위스트 사보니우스 터빈의 경우 트위스트형상으로 가변적인 풍황에 따라 사용이 가능하게 설계되어 있어 최근 각광을 받고 있다.

그러나, 수직형 풍력 터빈은 블레이드가 회전할 때 생기는 진동과 소음으로 인해 새로운 익형의 설계를 통해 성능향상을 시도하고 있고, 설계변수인 익형 형상, 주속, 받음각과 같은 사항을 최적화시키기 위해 노력이 계속되고 있다.

반면에, 수평축 풍력 터빈은 대형 풍력 발전 터빈에서 부터 소형에 이르기 까지 많이 사용되고 있다. 수평축 풍력 터빈의 블레이드는 항공기용 블레이드 기술개발에서 부터 시작되어 대형풍력발전터빈용 블레이드 기술개발에 이르기까지 많은 노력이 이루어져왔으며, 풍력용 블레이드에 맞도록 익형 형상 설계가 최적화 되어 진화되어 왔으므로 상대적으로 수직형에 비해 소음과 진동이 적은 편이다.

수평축 소형 풍력 터빈의 구조는 기계적 구성 부품에서 볼때에 로터 블레이드, 발전기, 꼬리날개, 타워, 기초 등으로 구성되어 있다. 전기적 구성 부품은 발전기, 차단스위치, 전력변환 및 컨디셔닝 부품, 전력적산기, 회로브레이커 패널 등으로 구성되어 있다.

수평축 풍력 터빈을 대형과 소형으로 구분하여 비교하여 보면, 대형 풍력터빈용 블레이드의 구조개념은 높은 굽힘하중과 원심력을 견딜수 있도록 박스 빔구조를 기본으로 하여, 공기 역학적 익형 형상을 만들어 주는 쉘 구조로 이루어진다.

반면, 소형터빈용 블레이드는 상대적으로 굽힘하중과 원심력이 덜하기 때문에 알루미늄 혹은 플라스틱으로 제조하는 경우가 많다.

소형 풍력발전용 타워의 경우, 비용이 저렴한 폴(pole)형이 주류이며 높이가 10~40m 로 설치지역이 거주지역에서 가까워서 고도제한이 있다.

이와는 달리 대형 풍력은 안전 및 경관 문제를 이유로 거주지에 떨어져야 하고, 타워의 높이가 50~100m로 굽힘강성에 잘 견디도록 설계되어야 하기 때문에 원형 강관형이 주류이며, 강관사이가 플렌지로 연결되는 것이 일반적이다.

브레이크 계통에 있어서는 큰 차이를 보이는데, 소형풍력의 경우 펄링작용 디스크나 드럼브레이크를 사용하고 있고, 전기적 쇼트에 의한 차단방법도 이용하고 있다.

대형풍력의 경우는 대부분 블레이드 피치나 기계적 브레이크에 의한 방법을 사용하고 있다.

소형풍력에 사용하고 있는 발전기는 Permanent Magnetic Generator(PMG)가 주류이며, 대형풍력의 경우 유도발전기를 사용한다.

상기 소형풍력발전기와 대형풍력발전기를 비교하여 볼 때, 그 규모나 발전크기, 설치위치 및 부품 계통 등이 다름을 알 수 있다.

상세하게 본 고안에 필요한 기술배경을 설명하고자 한다. 소형풍력발전기의 시동풍속은 3~4m/s이고, rpm이 150~1200 정도로 높다. 하지만 소형 풍력 발전기용 블레이드의 크기가 대형풍력용 블레이드에 비해 상대적으로 작기 때문에 발전기에서 생산되는 전기는 보통 교류(AC)에서 직류(DC)로 정류되어 축전지에 저장되거나 계통연계형 인버터로 공급된다.

또한, 소형 풍력용 발전기는 간단한 구조와 낮은 가격의 유지를 위하여 영구자석을 사용하며, 직접구동식으로 증속기나 벨트를 사용하지 않는다.

상기 소형풍력에서 생산된 전기는 독립전원형이나 계통 연계형이지만 비상 배터리를 에너지 저장장치로 사용하기도 한다. 또한 저장용량을 크게하기 위해서 흔히 주변에서 볼 수 있는 축전지를 병렬형태로 연결해서 사용한다.

소형풍력의 타워는 전체 구성요소 중 차지하는 비용이 매우 높아 풍력터빈 자체의 가격보다 높은 경우가 많다.

설치방법은 조립한 후 세우기, 고정줄 발식, 자주식의 방법이 일반적이며, 주변의 지리적 상황, 비용 등을 고려하게 된다.

모든 풍력발전에서 적용되는 이론은 바람의 운동에너지 법칙이다. 바람의 최대 가용출력은 로터 회전면적에 비례하고 속도의 세제곱에 비례한다. 즉, 로터 회전면적이 일정할 때, 바람에 속도에 따라 가용출력이 좌우된다.

바람의 풍속은 평균풍속과 순간풍속이 있다. 평균풍속은 풍력발전에 필요한 바람의 가용출력을 결정하게 되지만, 순간풍속은 로터블레이드의 rpm을 변화시키는 요인이므로 로터블레이드의 회전속도와 함께 부품의 내구성에 영향을 미친다. 즉, 순간풍속의 변화가 심할 수록 대형풍력보다 소형풍력발전기의 내구성에 미치는 영향이 큼을 알 수 있다.

또한, 상기 바람의 운동에너지에 상관하여 터빈의 최대출력은 공기의 밀도가 일정하다고 하였을 때, 로터 회전면적에 비례하고 풍속의 세제곱에 비례한다.

공기역학적 이론에 근거하여 블레이드의 깃끝 속도비, 즉 주속비를 계산할 수 있는데 주속비는 블레이드의 깃끝 속도에 대한 바람의 속도를 말한다.

그리고, 바람의 속도가 어느 일정 이상 될 때, 블레이드에 와류가 발생하거나 양력을 급속하게 잃게 되는 현상이 발생할 수 있는데, 이러한 경우 주속비가 일정하지 않게 되거나 급감하는 경우가 발생한다. 이러한 현상이 지속될 경우 상기 풍력발전기에서 출력되는 전기의 생산효율이 떨어지게 되는 것이다.

종래의 대형 풍력발전기의 경우, 블레이드의 익형 특성치를 최대한 지리적 조건에 맞게 설계하고, 블레이드에 발생되는 양력과 항력을 로터의 회전원리에 따라 받음각 비틀림각 유입각들의 조절이 가능하도록 피치시스템이 구비되어 있으나 소형풍력발전의 경우 비용 및 여러가지 제반사항이 있고, 상기 가변피치 시스템을 구비하기에는 여러가지 제약이 따르게 된다.

이러한 기술배경을 참조하여 보면, 종래의 수평형 풍력발전기에서 풍력 터빈이 바람의 방향에 따라 타워의 축을 중심으로만 회전하게 되어 있으나, 본 발명에서는 풍력발전기가 무게중심추를 포함하도록 하여 풍력발전기에 포함된 로터 블레이드가 바람의 방향에 맞추어 수평회전및 수직회전을 회전하도록 함으로써 본 고안의 발전설비가동률 및 설비이용률을 높이고, 최종적으로 전력생산효율을 높이고자 고안된 것이다.

본 발명은 종래의 풍력 발전기를 대신하여, 무게중심추를 풍력발전기에 포함하도록 하고 바람의 방향에 따라 풍력발전기가 수평회전 및 수직회전이 가능하도록 하고자 하는데 있다.

또한, 본 고안은 풍속과 풍향이 시간에 따라서 계속적으로 변하므로 이 때 생길 수 있는 풍력발전기의 효율저하를 감소시키고, 블레이드의 주축속도를 일정하게 유지하도록 하여 풍력발전기의 전기출력효율을 향상시키고자 하는 데 있다.

더불어, 본 발명의 다른 목적은 종래의 풍력발전기에 발생하던 진동과 소음을 줄이도록 함으로써 풍력 발전 장치의 전기 생산 효율을 극대화하고자 하는 것이다.

본 발명은 지면에 설치되는 타워(t); 상기 타워에 설치되되, 회전링(r)에 의해 타워를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 하우징(h); 상기 하우징의 전면에 구비되는 로터 블레이드(b); 상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 로터 블레이드의 회전력에 의해 전기를 생산하는 발전기(g); 상기 하우징의 하부에 구비되는 무게추(d); 상기 하우징의 후면에 구비되어 바람방향에 따른 조타역할을 하는 수직꼬리날개(w)와 제1 및 제2수평꼬리날개(w1, w2)를 포함하는 풍력 발전기를 제공한다.

상기 하우징(h)은 중심부에서 피벗하게 회전운동하도록 핀(pi)에 의해 프레임 조립체(a)에 연결되고, 상기 프레임 조립체(a)는 상기 회전링(r)의 상단에 부착되어 회전링과 함께 회전할 수 있다.

상기 프레임 조립체(a)는 상기 로터 블레이드(b) 및 상기 무게추(d)와 간섭이 되지 않도록 완곡한 형태의 프레임으로 구성하되, 상기 조립체(a)가 제1프레임(a1)과 제2프레임(a2)이 체결용 봉(e2)에 의해 결합된다.

상기 무게추(d)를 하우징에 연결하는 연결봉(e) 및 상기 꼬리날개를 하우징(h)에 연결하는 꼬리날개 연결봉(e1)을 더 포함한다.

상기 체결용 봉(e2)은 상기 연결봉(e) 및 상기 꼬리날개 연결봉(e1)과 간섭이 되어 상기 하우징(h)이 일정한 피벗 회전 각도에서 멈추도록 하거나, 상기 체결용 봉(e2)는 상기 연결봉(e) 및 상기 꼬리날개 연결봉(e1)과 간섭이 되지 않도록 하여 상기 하우징(h)이 자유롭게 피벗회전하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 지면에 설치되는 타워(t); 상기 타워에 설치되되, 회전링(r)에 의해 타워를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 하우징(h); 상기 하우징의 전면에 구비되는 로터 블레이드(b); 상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 로터 블레이드의 회전력에 의해 전기를 생산하는 발전기(g); 상기 하우징의 하부에 구비되는 완충장치(sp); 상기 하우징의 후면에 구비되어 바람방향에 따른 조타역할을 하는 수직꼬리날개(w)와 제1 및 제2수평꼬리날개(w1, w2)를 포함하는 풍력 발전기를 제공한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 풍력 발전 장치가 무게 중심추를 포함하고, 본 발명장치에 포함된 수직꼬리날개와 수평꼬리날개가 바람의 방향의 방향에 맞추도록 상기 풍력발전장치의 방향을 유도함으로써, 풍력발전기의 블레이드가 바람의 방향에 맞추어 수형회전운동 및 수직회전운동을 하고 본 고안의 풍력발전기는 가동효율 및 전력생산을 높이는 우수한 실용적 효과를 가져다 준다.

제 1도는 본 발명의 전체를 조립한 사시도,
제 2도는 본 발명의 전체를 조립한 정면도,
제 3도는 본 발명의 전체를 조립한 측면도,
제 4도는 본 발명의 전체를 조립한 횡단면도,
제 5도는 본 발명의 전체를 조립한 평면도,
제 6도는 본 발명의 전체가 수직회전을 도시한 평면도,
제 7도는 본 발명의 전체를 분해한 위치도,
제 8도는 본 발명의 전체가 수직회전하도록 하는 링의 단면도,
제 9도는 본 발명의 전체가 수평한 바람에 방향에 맞춰 작동하는 것을 도시하는 측면도,
제 10도는 본 발명의 전체가 위에서 아래로 부는 바람의 방향에 맞춰 작동하는 것을 도시하는 측면도,
제 11도는 본 발명의 전체가 아래에서 위로 부는 바람의 방향에 맞춰 작동하는 것을 도시하는 측면도,
제 12도는 본 발명의 꼬리날개를 도시하는 평면도,
제 13도는 본 발명의 꼬리날개에 부는 바람 및 꼬리날개를 도시하는 측면도,
제 14도는 본 발명이 중추 대신 완충장치를 포함한 것을 도시한 사시도,
제 15도는 본 발명의 전체를 설치한 일 예와 작동을 도시하는 측면도,

이하, 본 발명에 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구동방법을 상세히 설명하기로 한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 마찬가지 이유로 첨부도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 풍력발전기를 설치 할 수 있는 기초가 있어야 하며, 풍력발전기를 일정 높에에 위치하도록 하는 타워(t)가 있어야 하고, 바람이 불어야 하며, 바람이 부는 방향으로 블레이드(b)가 회전할 수 있도록 해야 하는 등, 바람이 부는 방향에 대하여 발전기가 수평회전 및 수직회전을 할 수 있도록 부품 요소 장치를 구성해야 한다.

상세하게 본 발명의 풍력 발전 장치는 로터 블레이드(b)를 포함한 발전기(g)가 상기 타워(t)에 포함된 수직회전용 링(r)을 중심으로 회전할 수 있도록 하는 것을 수단으로 한다.

또한, 본 발명의 풍력 발전 장치가 포함하는 하우징(h)은 상기 하우징(h)이 포함하는 회전핀(pi)을 중심으로 지구의 중력방향에 대하여 무게중심을 잡도록 중추(d)를 활용하는 것을 수단으로 한다.

더불어, 본 발명의 풍력 발전 장치가 포함하는 꼬리날개에 있어서, 수직 및 수평 꼬리날개를 장치하도록 하여 바람의 방향에 따라 움직일 수 있도록 하는 것을 수단으로 한다.

도 1은 본 발명의 전체를 조립한 것을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도1의 정면도, 도3은 도 1의 측면도, 도 5는 도 1의 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기는 타워(t), 회전링(r), 회전링(r)과 연결되는 플레이트(p) 및 프레임 조립체(a), 피벗회전용 하우징(h)과 핀(pi), 상기 발전기가 포함하는 로터 블레이드(b), 체결부재(c), 꼬리날개(w,w1,w2), 꼬리날개와 연결되는 꼬리날개 연결봉(e1), 상기 하우징(h)에 포함되는 연결봉(e)과 무게추(d)로 구성된다.

도 4는 본 발명의 전체를 조립한 것의 단면을 도시하고 있다. 본 발명의 풍력 발전기는 바람의 이동운동을 회전운동으로 바꾸어 주는 로터 블레이드(b)와 회전축(s), 회전축(s)과 블레이드(b)를 연결하는 체결부재(c), 상기 회전축(s)의 회전운동으로 전기를 생산하는 발전장치(g)로 구성된다.

본 발명은 상기 발전기(g)를 고정하는 하우징(h)을 포함하여, 상기 하우징(h)의 중심부에서 피벗하게 회전할 수 있도록 상기 하우징(h)에 나있는 구멍에 핀(pi)을 고정시킬 수 있게 되고, 상기 핀(pi)에 부착되는 프레임 조립체(a)를 포함하게 된다.

도 6은 본 발명의 프레임조립체(a)가 타워(t)의 중심축에 대하여 회전이 가능하는 것을 나타내는 것을 도시하고 있다. 상기 하우징(h)은 수평꼬리날개(w1, w2)와 수직꼬리날개(w)에 부착되는 봉(e1)을 포함하게 된다.

상기 프레임 조립체(a)의 플레이트(p)끝단에 설치되는 수직 회전링(r)에 연결되어 상기 프레임 조립체(a)가 수직회전하도록 수직 지지된 타워(t)를 포함한다.

상세하게 본 발명의 로터 블레이드(b) 방향으로 바람이 불게되면 바람의 방향에 대하여 수직꼬리날개(w)가 수평으로 부는 바람 쪽으로 방향을 잡는 역할을 한다.

본 고안의 발전기에 포함된 로터 블레이드(b)의 조타방향을 결정짓는 바람의 힘이 수직꼬리날개(w)에 부착되는 꼬리날개 연결봉(e1)에 전달되게 되고, 다시 꼬리날개 연결봉(e1)에서 하우징(h)으로, 하우징(h)에서 프레임조립체(a)에 전달되어 최종적으로 상기 수직 회전링(r)이 회전하도록 힘이 전달된다. 따라서, 상기 수직 회전링(r)은 바람이 어떤 방향에서 불던지 로터 블레이드(b)의 방향과 함께 바람이 부는 쪽으로 360도 회전이 가능하게 된다.

도 7은 본 발명을 구성하고 있는 부품들의 위치 및 조립라인을 도시하고 있다. 본 발명에 있어서, 하우징(h)을 중심으로 피벗하게 회전운동하는 발전부가 수직 지지된 타워(t)의 축을 중심으로 회전운동하도록 되어 있다.

본 고안의 전체 조립의 순서는 종래의 발전기 설치순서와 거의 유사하다. 타워(t)에 연결된 수직 회전링(r)은 프레임조립체(a)의 플레이트(p) 밑단에 연결되고 프레임조립체(a)는 제1프레임(a1)과 또 제2프레임(a2)이 한 쌍으로 연결되어 구조적 지지를 하는 프레임 조립체(a)로서 하우징(h)과 연결할 수 있는 기초가 된다.

본 발명의 주요 목적은 발전기(g)에 포함된 하우징(h)의 피벗회전이 가능하도록 핀(pi)이 구비되게 되고, 상기 한 쌍의 핀(pi)이 각각 제1프레임(a1)과 제2프레임(a2)에 나 있는 구멍에 부착되어 프레임 조립체(a)를 포함하게 된다.

미리 로터블레이드(b)와 체결부재(c)가 발전기(g)가 조립되어 하우징(h)에 부착되어 포함되게 되고, 상기 하우징(h)의 발전부 방향을 조타하여 주는 수직 꼬리날개(w) 및 수평꼬리날개(w1, w2)는 꼬리날개 연결봉(e1)에 부착된다.

도 8은 도 7의 수직회전용 링(r)의 단면을 도시하고 있다. 본 발명의 수직회전용 링(r)은 상기 주요 구성품들에 대한 수직하중을 지지하여야 하고 수직 회전을 하도록 하는 장치이다. 상기 수직 회전용 링(r)은 상기 회전링(r)에 포함된 외측 하우징(10)이 있고, 상기 회전링(r)에 포함된 외측 하우징(10)의 수평면에는 타워(t) 체결용 홈이 나 있어 타워(t)와 연결되게 되고, 상기 회전링(r)에 포함된 구름베어링(12)은 상기 회전링(r)의 내측에 포함된 가이드(15)와 상기 외측 하우징 (10)사이에 설치되게 되어 있다. 상기 회전링(r)에 포함된 상기 내측 가이드(15)에 고정된 중심판(20)이 구비되고, 상기 회전링(r)에 포함된 중심판(20)에는 플레이트 (p) 밑단과 체결할 수 있는 홈이 나있다.

도 9는 수평으로 부는 바람의 방향에 따라 종래의 발전기와 같이 본 발명의 전체가 작동되는 모습을 도시하고 있다. 본 발명의 조립체가 바람이 수평하게 불면 도 12와 도 13에서 보는 바와 같이 수직꼬리날개(w)는 바람의 방향을 조타하는 역할을 하게 되고 제1 및 제2수평 꼬리날개(w1, w2)의 위 아래에는 같은 힘의 양력이 작용하게 되어 수평하게 부는 바람에 따라 로터 블레이드(b)가 수평하게 회전하며 작동하게 된다.

도 10 내지 도 11을 병행하여 참조하면, 본 발명의 조립체가 바람이 위에서 아래로 불 때 내지 바람이 아래에서 위로 불 때, 본 발명의 발전장치가 포함하는 하우징(h)이 피벗하게 회전운동하는 모습을 도시하고 있다.

프레임조립체(a)가 외부로 부터 받는 간섭 토오크없이 자유롭게 회전한다면, 풍향제어 모터 없이 블레이드(b)가 받는 항력과 수직(w) 및 수평꼬리날개(w1, w2)가 받는 바람의 항력만으로 프레임 조립체(a)와 하우징(h)이 자유롭게 선회하는 자유도를 실현한다.

본 발명에서는 자유도는 있으나 수평꼬리날개(w1, w2)에 작용하는 바람의 항력과 함께 무게추(d)가 하우징(h)의 무게중심을 잡아준다.

바람이 위에서 아래로 불 때는 수평꼬리날개(w1, w2)에 위에서 아래로 누르는 힘인 항력이 작용하게 되고 로터 블레이드(b)가 윗방향을 향하게 되는데 이 때, 하우징(h)에는 하우징(h)에 포함된 봉(e1)의 길이와 무게추(d)의 무게를 곱한 값에 피벗하게 회전한 각도 만큼의 중력이 작용하게 된다. 이 때 수평꼬리날개(w1, w2)에 작용하는 항력과 하우징(h)의 무게중심에 작용하는 토오크가 같아야 한다.

단, 바람이 아주 심하게 부는 경우 수평꼬리날개(w1, w2)에 작용하는 항력이 하우징(h)에 작용하는 토오크보다 커지게 되는데 이 때 프레임 조립체(a)에 포함된 봉(e2)이 회전각도를 제한하는 역할을 하게 된다. 즉 상기 하우징(h)의 피벗각도를 x도 y도로 제한함으로써 바람이 심하게 위 또는 아래에서 불어도 더 이상 피벗각도를 벗어나지 않도록 하는 제한장치(e2)를 구비할 수 있다.

도 14는 본 발명이 무게추(d) 대신 완충장치(sp)를 포함한 것을 도시한 사시도이다.

프레임조립체(a)에 힌지 역할을 하는 링크(f)을 추가하여 포함하고 상기 봉(f)과, 하우징(h)에 포함된 봉(e3)의 끝단에 나있는 구멍에 스프링력을 가진 완충장치(sp)를 연결하도록 함으로써 본 발명에서 제안한 무게추(d)를 대신할 수 있다. 이 때 무게추(d)의 무게는 상기 완충장치(sp)의 스프링력으로 대체되는 것이다.

도 15는 본 발명의 전체를 설치한 일 예와 작동을 설명한 것으로 본 발명의 원리를 이해하기 쉽게 설명한 그림을 도시하였다. 즉 바람은 온도차에 의해 항상 수평으로 바람이 부는 것이 아니라 아래에서 위로 또는 위에서 아래로 불 수 있다. 이 때, 본 발명의 조립체의 로터 블레이드(b)가 바람이 부는 방향에 맞춰 회전할 수 있도록 구현하게되면 로터 블레이드(b)에 발생할 수 있는 진동과 소음을 억제할 수 있으며, 로터 블레이드(b)에 작용하는 바람은 효율적인 양력과 항력을 유지할 수 있기 때문에 고효율의 발전효율을 가진 풍력 발전기가 된다.

a: 프레임 조립체, a1; 제1프레임,
a2; 제2프레임, b; 로터 블레이드,
c; 체결부재 d; 무게추,
e; 연결봉, e1; 꼬리날개 연결봉,
e2; 체결용 봉, e3; 완충장치 연결봉,
g; 발전기, h; 하우징,
r; 회전링, t; 타워,
pi; 피벗회전용 핀, w; 수직 꼬리날개,
w1; 제1수평 꼬리날개,
w2; 제2수평 꼬리날개,
p; 플레이트, s; 발전장치의 축,
sp; 완충장치, f; 링크,
wind; 바람, 10; 외측 하우징,
11; 외측 하우징의 타워 체결용 홈,
12; 구름 베어링, 15; 내측 가이드,
20; 내측가이드의 고정용 중심판,
21; 플레이트 체결용 홈,

Claims (7)

1. 지면에 설치되는 타워(t);
   상기 타워에 설치되되, 회전링(r)에 의해 타워를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 하우징(h);
   상기 하우징의 전면에 구비되는 로터 블레이드(b);
   상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 로터 블레이드의 회전력에 의해 전기를 생산하는 발전기(g);
   상기 하우징의 하부에 구비되는 무게추(d);
   상기 하우징의 후면에 구비되어 바람방향에 따른 조타역할을 하는 수직꼬리날개(w)와 제1 및 제2수평꼬리날개(w1, w2)를 포함하는 풍력 발전기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징(h)은 중심부에서 피벗하게 회전운동하도록 핀(pi)에 의해 프레임 조립체(a)에 연결되고,
   상기 프레임 조립체(a)는 상기 회전링(r)의 상단에 부착되어 회전링과 함께 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 프레임 조립체(a)는 상기 로터 블레이드(b) 및 상기 무게추(d)와 간섭이 되지 않도록 완곡한 형태의 프레임으로 구성하되,
   상기 조립체(a)가 제1프레임(a1)과 제2프레임(a2)이 체결용 봉(e2)에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 무게추(d)를 하우징에 연결하는 연결봉(e) 및 상기 꼬리날개를 하우징(h)에 연결하는 꼬리날개 연결봉(e1)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 체결용 봉(e2)은 상기 연결봉(e) 및 상기 꼬리날개 연결봉(e1)과 간섭이 되어 상기 하우징(h)이 일정한 피벗 회전 각도에서 멈추도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 체결용 봉(e2)는 상기 연결봉(e) 및 상기 꼬리날개 연결봉(e1)과 간섭이 되지 않도록 하여 상기 하우징(h)이 자유롭게 피벗회전하도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
   
7. 지면에 설치되는 타워(t)
   상기 타워에 설치되되, 회전링(r)에 의해 타워를 회전 중심축으로 하여 회전할 수 있는 하우징(h);
   상기 하우징의 전면에 구비되는 로터 블레이드(b);
   상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 로터 블레이드의 회전력에 의해 전기를 생산하는 발전기(g);
   상기 하우징의 하부에 구비되는 완충장치(sp);
   상기 하우징의 후면에 구비되어 바람방향에 따른 조타역할을 하는 수직꼬리날개(w)와 제1 및 제2수평꼬리날개(w1, w2)를 포함하는 풍력 발전기.
   

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