KR20140054496A

KR20140054496A - 풍력발전장치

Info

Publication number: KR20140054496A
Application number: KR1020120120053A
Authority: KR
Inventors: 선상규
Original assignee: 선상규
Priority date: 2012-10-27
Filing date: 2012-10-27
Publication date: 2014-05-09

Abstract

본 발명의 풍력발전장치는 고정축, 회전축, 풍력터빈, 속도감응제어장치, 풍향제어유도장치, 풍향조정날개, 감속기, 발전기, 축전지를 포함하며, 회전축은 고정축의 외측에 설치되고, 풍력터빈이 설치되며, 풍향제어유도장치 하단부를 결합하고 풍향의 방향을 따라 좌우로 움직이도록 설치하여 보다 많은 풍량의 밀도를 수용하며, 풍향의 방향에 따라서 스스로 반응하도록 설치된다.

Description

풍력발전장치{WIND TURBINE SYSTEM}

본 발명은 풍력발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고풍속에 신속하게 대응하며 풍량과 풍압의 집적효과를 증진시켜 풍력을 생산할 수 있는 풍력발전장치에 관한 것이다.

그 동안 자연으로부터 손쉽게 얻을 수 있는 바람에 대해 많은 연구가 진행되어 왔는데, 특히 바람의 에너지는 기후의 변화만큼이나 다양한 통계치를 보여주고 있다.

그리고 많은 풍력 연구자들은 이러한 바람의 특성을 계절별, 시간대별로 변화하는 바람의 풍향과 풍량 및 풍속을 가장 효율적으로 이용하고자 하는데 그 목적이 맞춰지고 있다.

그래서 일반적으로 정형화된 풍력발전장치의 구성으로서 초대형 타워를 세우고 프로펠러형 회전날개를 설치하여 회전력을 얻는 것이 일반화되었다.

이러한 초대형 구조물을 설치하기 위한 제작 및 조립비용이 엄청나게 높아서 경제성을 떨어뜨리고 특히, 자연을 훼손시키는 폐단이 높고, 크기와 소음으로 인해서 동식물의 서식을 파괴하는데 큰 단점으로 지적되고 있다.

특히 프로펠러 회전체는 풍량의 집적효과가 낮아서 바람의 소실 율이 높으며 요양장치를 통하여 풍향을 추적하여 발전효율을 높이려고 하지만 시시각각으로 변화하는 바람의 특성을 이기지 못하고 오작동을 일으키는 원인이 되기도 한다.

이에 바람의 특성을 잘 이용하기 위하여 초대형 구조물을 이용한 프로펠러형 회전날개보다 수직축 또는 수평축을 활용한 다수의 날개를 방사형으로 결합한 원통형의 회전 터빈이 개발되었으며, 그 일례인 등록특허 10-0980471의 이열구조의 날개부를 구비한 풍력발전기가 도9에 도시되어 있다.

도9의 이열구조의 날개부를 구비한 풍력발전기는 다수개의 내부날개(24)가 제1브래킷(21)에 의해 방사상으로 설치되고, 상기 다수개의 내부날개(24) 외주연에는 각각의 내부날개(24)의 외주연과 고정되는 지지링(25)이 설치되며, 상기 지지링(25)의 외주연에는 다수개의 외부날개(26)가 방사상구조로, 정면에서 불어오는 풍향 중에서 일방향으로 회전을 의도적으로 계획할 때에 유입안내부(12)를 동원하여 많은 바람을 유입구(13)로 유도함으로써 일방향으로 회전력을 높일 수가 있도록 고안해서 유익함을 얻을 수도 있지만, 반대로 내외부날개(24,26)가 중복 설치됨으로써 맴돌이 바람이 발생하여 오히려 회전력을 떨어뜨리는 결과를 가져올 수가 있다. 그 뿐 아니라 반대 측 날개(20)로 향하는 바람의 통제력이 미약하고, 가끔씩 역회전방향으로 불어오는 풍량을 신속하게 대처하기가 어려워 풍량 이용률이 저조한 단점을 가질 수도 있다. 또한, 강풍에 대비하여 1차당김줄(33), 2차당김줄(34), 댐퍼(35)를 상하방향으로 힌지 식으로 설치하고 각각의 힌지부에 스프링(36)을 설치하여 상기 양측 바람받이날개(31)와 각각의 댐퍼(35)의 선단부 사이에 당김 줄이 연결해서 풍속의 강도에 따라 개폐기능을 한다고 하지만 각 당김줄(33,34)이나 힌지부분 스프링(36)의 내구성에 큰 문제가 발생할 수가 있다.

그리고 상술한 종래의 이열구조의 날개 부를 구비한 풍력발전기는 날개 스스로 바람을 흘려보내는 유격기능이 부재함으로서 고풍속의 위험으로부터 방어할 수 있는 기술이 결여되어 전체적으로 큰 사고의 위험을 가질 수가 있으며, 하나의 고정축으로 되어 있어서 회전날개의 고속회전 영향으로 바람받이 날개가 동일한 방향으로 돌아갈 수가 있으며 단일축 구조는 대형화가 어렵다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 창안한 것이다. 본 발명의 목적은 간단한 구성의 블레이드 및 연결장치를 가진 풍력터빈과 풍향조정날개와 풍향제어유도장치의 결합을 통해 매우 효율적인 풍량과 풍압을 이용하며, 속도감응제어장치와 감속기를 통해서 안정적인 전력생산용 풍력발전장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지상구조물에 고정축지지부재에 의해 고정되는 고정축과, 지상구조물에 베어링을 장착한 회전축받침대 및 회전가능 하도록 회전축지지부재로 결합되는 회전축과, 풍력에 의해서 회전하는 풍력터빈과, 풍력터빈과 고정되게 결합되는 상하단 하우징 및 이와 결합하는 다수개의 블레이드와, 블레이드와 고정되게 결합되는 다수개의 연결장치와, 회전축과 고정되게 결합되어 동력을 발생하는 풍력터빈 및 동력을 전달하는 동력전달기어와, 동력전달기어와 결합되는 감속기와, 감속기와 결합되는 동력수용기어와, 동력수용기어와 연결되는 발전기와, 발전기와 결합되는 전압변환장치와, 전압변환장치와 결합되는 축전지와, 축전지와 결합되는 속도감응제어장치와, 안전운전을 위한 비상운전장치와, 고정축에 결합되어 바람의 방향에 따라 좌우로 회전하는 풍향조정날개 및 풍량제어유도장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치를 제공한다.

본 발명의 풍력발전장치는 상호지지 하도록 고정축과 고정축지지부재 및 회전축과 회전축지지부재를 이용하여 지상구조물에 고정되게 설치할 수 있다.

고정축은 베어링이 장착돼 고정축슬립링을 이용하여 지상구조물에 고정되게 설치할 수 있다.

또한, 고정축은 베어링이 장착된 고정축슬립링 및 고정축브래킷을 설치할 수 있다.

고정축슬립링은 좌우로 회전할 수가 있으며 고정축브래킷에 의해서 위아래로의 이탈을 방지할 수 있다.

고정축브래킷은 상단 베어링을 이용하여 터빈상단결합지지부재와 결합할 수 있다.

상단 베어링은 일 측이 고정축브래킷과 결합하고 타 측은 터빈상단결합지지부재와 결합할 수 있다.

회전축은 밑 부분에 베어링을 이용하여 지상구조물과 결합할 수 있다.

또한, 회전축은 베어링이 장착된 회전축지지부재로 지상구조물과 결합할 수 있다.

또한, 회전축상단지지부재는 비상레버를 결합할 수 있다.

또한, 회전축은 베어링이 장착된 회전축슬립링을 설치할 수 있다.

또한, 회전축슬립링은 회전하지 않으며 비상레버장치와 결합할 수 있다.

또한, 회전축은 위아래에 터빈결합지지부재를 설치하고 풍력터빈을 결합할 수 있다.

풍력터빈은 터빈상단하우징과 터빈하단하우징 및 다수개의 블레이드를 연결장치를 이용하여 수직으로 결합할 수 있다.

터빈상단하우징과 터빈하단하우징은 서로 다른 연결쇠 배치각을 갖고 각각 일정방향으로 배치되도록 연결쇠 날개부 구멍과 일치하는 하우징 결합구멍을 형성시킬 수 있다.

또한, 터빈상단하우징과 터빈하단하우징은 터빈결합지지부재와 대칭되도록 결합구멍을 형성시킬 수 있다.

또한, 터빈상단하우징과 터빈하단하우징은 블레이드 성형각과 블레이드 트위스트 각에 맞추어서 구성하는 서로 다른 연결쇠 배치각과 연결쇠 설치각을 형성하고 연결쇠 날개부 구멍과 일치하는 하우징 결합구멍을 형성시킬 수 있다.

또한, 블레이드는 고풍속의 위험으로부터 보호받기 위하여 S자 나선형으로 뒤틀림을 하여 하단부보다 상단부를 전방 또는 후방으로 기울이는 성형각을 형성시킬 수 있다.

또한, 블레이드는 S자 나선형의 수직 중심축 위에서 볼 때 시계방향 또는 반시계방향으로 트위스트 각을 형성시킬 수 있다.

또한, 블레이드는 고풍속의 위험으로부터 보호받기 위하여 역S자 나선형으로 뒤틀림을 하여 하단부보다 상단부를 전방 또는 후방으로 기울이는 성형각을 형성시킬 수 있다.

또한, 블레이드는 역S자 나선형의 수직 중심축 위에서 볼 때 시계방향 또는 반시계방향으로 트위스트 각을 형성시킬 수 있다.

연결장치는 연결쇠, 연결쇠 결합기구, 블레이드 결합기구, 스프링, 링으로 구성할 수 있다.

또한, 연결장치는 터빈상단하우징과 터빈하단하우징 및 다수의 블레이드를 방사형으로 결합할 수 있다.

연결쇠는 요철(

)형태의 몸체부와 몸체부 밑면 모서리에서 좌우측 연장선에 날개를 이루고 연결쇠 날개부 구멍을 형성시킬 수 있다.

또한, 연결쇠는 상단부에 내측보다 외측변의 길이가 상대적으로 길고 각 사변의 길이가 서로 다른 사각형모양 블레이드 삽입구를 형성하여 블레이드 피치(Pitch)각을 형성시킬 수 있다.

또한, 연결쇠는 몸체부 일측면으로 블레이드 결합기구가 관통할 수 있도록 연결쇠 몸체부 구멍을 일측 방향의 양쪽에 형성시킬 수 있다.

또한, 회전축은 외주면에 동력전달기어를 설치할 수 있다.

동력전달기어는 감속기와 결합할 수 있다.

감속기는 동력제어를 위하여 동력수용기어와 결합할 수 있다.

동력수용기어 축은 발전기와 브레이크시스템을 설치할 수 있다.

발전기는 전압변환장치를 결합할 수 있다.

전압변환장치는 축전지를 결합할 수 있다.

축전지는 속도감응제어장치를 결합할 수 있다.

속도감응제어장치는 적절한 운전제어를 위해 브레이크시스템을 결합할 수 있다.

풍향제어유도장치는 풍량의 집적도와 풍압의 밀도를 높이기 위하여 좌우측에 길이와 각도가 다른 원판 또는 평판으로 제작하고 상단하우징과 하단하우징을 각각 고정축슬립링과 회전축슬립링에 결합할 수 있다.

풍향조정날개는 삼각형 또는 다각형의 긴 꼬리 형태로 고정축슬립링에 설치할 수 있다.

본 발명의 풍력발전장치에 따르면, 고정축과 회전축으로 구성된 2개의 축은 상호 보완적 관계와 높이와 넓이 등 외연의 확대기능으로 대용량 풍력발전장치 제작과 구조적 안정성을 얻을 수 있다.

또한, 풍력터빈의 블레이드는 트위스트 각을 포함한 전방 또는 후방으로 나선형의 기울임이 형성되고, 다수개의 블레이드가 풍력터빈 상하단 하우징에 의해 방사상으로 배치각과 설치각을 이루도록 결합되고, 저 풍숙에서는 풍압의 밀도를 높여서 회전력을 증가시키고, 고풍속에서는 주어진 피치각에 따라서 블레이드가 외측 후방으로 충분히 회전 하게 되어서 사용된 바람의 흐름을 안전하고 원활하게 유실시킬 수 있으며, 바람의 소용돌이를 감소시켜 회전력을 증가시킬 수가 있다.

또한, 풍향조정날개 및 풍량제어유도장치는 좌측풍향제어판의 앞면 경사각과 우측풍향제어판의 앞면 경사각 및 풍량유입구의 형성으로 상호간 유기적인 움직임이 이루어져 풍력터빈의 회전 효율성을 높일 수 있으며, 저 풍속에서도 회전하려는 방향으로 많은 풍량과 풍압밀도를 유지하여 발전 효율성에 기여할 수 있다.

또한, 감속기와 속도감응제어장치는 고풍속의 위험으로부터 회전속도의 변화와 브레이크시스템을 제어하므로 시설의 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 비상레버는 일시정지 및 A/S를 위해서 운영의 편리성을 높일 수 있다.

또한, 풍력발전장치는 타워형 프로펠러보다 모든 방향의 바람을 자유롭게 활용하고, 경제적인 설치면적으로 건설비용의 경제성을 가져오고, 소음이 작아서 동식물 및 어족자원의 환경피해를 줄일 수가 있으며, 대용량 수직축 풍력터빈의 제작으로 도서산간과 농촌 및 도심형 풍력발전산업에 밝은 미래를 기대할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전장치의 단면도
도 2는 도 1의 터빈 상단하우징 및 터빈 하단하우징과 연결쇠 결합 배치도
도 3은 도 1의 블레이드를 수직방향으로 결합하도록 도시한 단면도
도 4는 도 1의 블레이드 상단부를 전방 방향으로 결합하도록 도시한 단면도
도 5는 도 1의 블레이드 상단부를 후방 방향으로 결합하도록 도시한 단면도
도 6은 도 1의 터빈 상하단 하우징에 연결장치와 블레이드를 결합한 사시도
도 7은 도 1의 풍향제어유도장치의 좌측풍향제어판을 도시한 사시도
도 8은 도 1의 풍향제어유도장치의 우측풍향제어판을 도시한 사시도
도 9는 종래기술의 이열구조의 날개부를 구비한 풍력발전기 사시도

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전장치에 대하여 상세하게 설명한다. 도1내지 도8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전장치(1)는 지상구조물(100), 고정축(200), 고정축지지부재(211a,211a), 회전축(300), 회전축지지부재(311a,311b), 회전축받침대(321), 베어링(331a,331b), 회전축슬립링(341), 풍력터빈(400), 터빈결합지지부재(421a, 421b), 블레이드(430), 연결장치(500), 비상장치(600), 풍향제어유도장치(700), 풍향조정날개(800), 감속기(930), 발전기(940), 전압변환장치(950), 축전지(960)를 포함한다.

그림1의 실시 예에서, 지상구조물(100)은 견고한 건축물로 설치하게 된다.

고정축(200)은 원통형으로 형성하며, 고정축지지부재(211a,211b)를 통해서 지상구조물(100)과 결합하게 된다.

회전축(300)은 고정축(200)에 끼워지도록 외경이 고정축(200)보다 큰 원통형으로 형성하며, 하단 베어링(331b)과 회전축지지부재(311a,311b)를 통하여 지상구조물(100)과 결합하게 된다.

하단 베어링(331b)은 일 측이 지상구조물(100)과 결합되고 타 측은 회전축(300)과 결합하여 회전하게 된다.

회전축지지부재(311a,311b)는 내부에 베어링(241)을 포함하고 회전축외주면(310)과 지상구조물(100) 사이를 결합하게 된다.

또한, 회전축상단지지부재(311a)는 비상레버장치(610)와 결합하게 된다.

또한, 고정축(200)과 회전축(300)은 동일한 수평선상에 다수개의 비상레버 결합구멍(612)을 형성하며, 비상레버장치(610)를 개폐하게 된다.

또한, 회전축(300)은 회전축외주면(310)에 터빈결합지지부재(421a,421b)를 설치하게 된다.

터빈결합지지부재(421a,421b)는 터빈결합기구(423)를 통하여 풍력터빈(400)의 터빈상단하우징(411a) 및 터빈하단하우징(411b)을 각각 일치시켜서 결합하게 된다.

풍력터빈(400)은 일정한 방향으로 터빈결합지지부재 결합구멍(412)과 하우징 결합구멍(413)을 가지는 원판형의 터빈 상하단 하우징(411a,411b)과, 터빈 상하단 하우징(411a,411b)을 연결하는 다수의 블레이드(430)와, 터빈 상하단 하우징(411a,411b)과 다수의 블레이드(430)를 고정되게 결합하는 다수의 연결장치(500)들로 결합하게 된다. 따라서 터빈 상하단 하우징(411a,411b)은 각각 일정방향으로 배치되는 연결쇠 날개부 구멍(514)과 일치하는 하우징 결합구멍(413)을 형성하게 된다.

그림2의 실시 예에서, 터빈 상하단 하우징(411a,411b)은 상호간 서로 다른 상하단 하우징간 연결쇠 배치각(427)과 상하단 하우징 연결쇠 설치각(425a,425b)을 형성하고 연결장치(500)로 다수의 블레이드(430)를 결합하게 된다.

연결장치(500)는 연결쇠(510)와, 연결쇠결합기구(520)와, 블레이드결합기구(521)와, 스프링(531a,531b)과, 링(541)으로 구성하여 터빈 상하단 하우징(411a,411b)에 결합된 연결쇠(510)와 블레이드(430)를 일치시켜 결합하게 된다.

연결쇠(510)는 중앙에 요철(

)형태의 연결쇠 몸체부(511)가 형성되며 연결쇠 몸체부(511)로부터 좌우측으로 날개 모양을 하는 연결쇠 날개부(513)가 형성되고 터빈 상하단 하우징(411a,411b)을 맞대응 하였을 때는 대칭적인 연결쇠(510) 구조를 형성하게 된다.

연결쇠 몸체부(511)는 요철(

)형태에서 좌우 일 측면이 완전하게 개방되고, 좌우 타 측면은 연결쇠(510)와 블레이드(430)를 결합하기 위해서 연결쇠 몸체부 구멍(512)을 형성하게 된다.

또한, 연결쇠 몸체부(511)는 상단면에 블레이드 삽입구(437)를 형성하고 블레이드 삽입 관통구의 피치각(Pitch)(438)을 이루며 이를 위해서 내측보다 외측변의 길이가 상대적으로 길고 각 사변의 길이가 다른 사각형모양의 관통구를 구성하며 터빈 상하단 하우징(411a,411b)을 맞대응 하였을 때는 연결쇠(520)가 대칭적인 구조를 형성하게 된다.

또한, 연결쇠 날개부(513)는 터빈 상하단 하우징(411a,411b)과 결합하기 위해서 연결쇠 날개부 구멍(514)을 형성하게 된다.

또한, 연결쇠(510)는 연결쇠 결합기구(520), 블레이드 결합기구(521), 스프링(531a,531b), 링(541)을 이용하여 터빈 상하단 하우징(411a,411b)과 다수의 블레이드(430)를 결합하게 된다.

그림3과 그림4의 실시 예에서, 블레이드(430)는 그 양끝 단에 블레이드 구멍(436)을 형성하게 된다.

또한, 블레이드(430)는 고 풍속의 위험으로부터 보호받기 위하여 S자 나선형 또는 역S자의 나선형으로 뒤틀림을 하여 블레이드 전방 방향 성형각(447a)과 블레이드 후방 방향 성형각(447b)을 형성하게 된다.

또한, 블레이드(430)는 S자 나선형 또는 역S자를 이루는 상태에서 내측방향 트위스트 각(445a) 또는 외측방향 트위스트 각(445b)을 형성하게 된다.

또한, 블레이드(430)는 연결쇠 몸체부(511)의 상단면에 내측변보다 외측변의 길이가 상대적으로 길고 각 사변의 길이가 서로 다른 사각형모양의 블레이드 삽입구(437)에 블레이드(430)의 양끝을 삽입하고 연결쇠 몸체부(511) 속에서 블레이드(430)의 앞뒤쪽에 스프링(531a,531b)과 링(541)을 장착하여 블레이드 결합기구(521)로 결합된다.

또한, 블레이드(430)는 고풍속의 바람에 대응하도록 연결쇠 몸체부(511)의 블레이드 삽입구(437) 속에서 블레이드 피치각(445) 만큼 움직이도록 구성하게 된다.

또한, 블레이드(430)는 상하단 하우징간 연결쇠 배치각(427)과 상단하우징의 연결쇠 설치각(425a)과 하단하우징의 연결쇠 설치각(425b)에 따라서 결합하게 된다.

그림1 실시 예에서, 또한, 회전축(300)은 회전축외주면(310)에 동력부(900)를 설치하게 된다.

동력부(900)는 동력전달기어(910)와, 감속기(930)와, 동력수용기어(920)와, 발전기(940)와, 전압변환장치(950)와, 축전지(960)를 결합하게 된다.

동력전달기어(910)는 회전축 외주면(310)에 설치되며 감속기(930)와 결합하게 된다.

감속기(930)는 동력의 회전을 제어하며 동력수용기어(920)와 결합하게 된다.

동력수용기어(920)는 동력수용기어 축(921)에 설치되고 동일한 동력수용기어 축(921)에 있는 발전기(940)와 결합하게 된다.

발전기(940)는 생산된 전력을 저장하기 위해서 전압변환장치(950)와 결합하게 된다.

전압변환장치(950)는 전력을 조정하며 저장하기 위해서 축전지(960)와 결합하게 된다.

축전지(960)는 전원공급을 위해 속도감응제어장치(620)와 결합하게 된다.

속도감응제어장치(620)는 적절한 운전 제어를 위해 브레이크시스템(630)과 결합하게 된다.

브레이크시스템(630)은 동력수용기어 축(921)과 결합하게 된다.

또한, 고정축(200)은 내부에 베어링을 포함하는 고정축슬립링(221)을 결합하고 고정축슬립링(221)의 이탈 방지를 위해 고정축슬립링(221)의 위아래쪽에 고정축브래킷(231a,231b)을 고정되게 설치하게 된다.

고정축 브래킷(231b)은 아래쪽에 상단베어링(331a)을 결합하게 된다.

고정축 슬립링(221)은 자유자재로 좌우로 움직이도록 풍향조정날개(800) 및 풍향제어유도장치(700)의 풍향제어판상단하우징(701a)과 결합하게 된다.

또한, 회전축(300)은 풍력터빈(400) 아래 회전축외주면(310)에 회전축슬립링(341)을 설치하게 된다.

회전축슬립링(341)은 풍향제어유도장치(700)의 풍향제어판하단하우징(701b)과 결합하게 된다.

그림6과 그림7의 실시 예에서 풍향제어유도장치(700)의 풍향제어판상단하우징(701a) 및 풍향제어판하단하우징(701b)은 다수개의 하우징관통구(751)를 형성하게 된다.

또한, 풍향제어유도장치(700)는 좌우측편에 다수개의 원판 또는 평판으로 좌측풍향제어판(711)과 우측풍향제어판(721)을 결합하게 된다.

좌측풍향제어판(711)은 좌측풍향제어판 앞면(712a)과 좌측풍향제어판 앞면경사각(713) 및 좌측풍향제어판 측면(712b)을 유지하며, 터빈이 시계반대방향으로 회전할 때 좌측풍향제어판 앞면(712a)을 우측풍향제어판 앞면(722a)보다 넓게 형성한다.

우측풍향제어판(721)은 우측풍향제어판 앞면(722a)과 우측풍향제어판 앞면 경사각(723), 우측풍향제어판 측면(722b) 및 정면에 풍량유입구(733)를 형성하게 된다.

또한, 좌측풍향제어판 측면(712b)과 우측풍향제어판 측면(722b)은 풍향제어유도장치(700)의 외곽 기능을 하며 풍량유입구(733)와 좌측풍향제어판 앞면(712a)과 우측풍향제어판 앞면(722a)은 보다 많은 정면의 바람들을 회전방향으로 유도하도록 결합하게 된다.

풍향조정날개(800)는 삼각형 또는 다각형으로 형성하게 된다.

또한, 풍향조정날개(800)는 좌측풍향제어판(711)과 우측풍향제어판(721)이 일정한 각도를 유지한 상태에서 고정축슬립링(221)에 결합하게 되며 바람의 방향에 따라서 풍향조정날개(800)가 좌우로 약간씩 회전할 때 좌측풍향제어판(711)과 우측풍향제어판(721)도 동일한 방향으로 동일한 각도만큼 회전하여서 풍력터빈(400)으로 하여금 역회전을 방지하고 풍량의 집적도를 높여 풍속과 풍량을 더 많이 얻도록 하고 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조로 본 발명의 풍력발전장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

1 : 풍력발전장치
100 : 지상구조물
211a, 211b : 고정축 지지부재
221 : 고정축슬립링
300 : 회전축
311a, 311b : 회전축 지지부재
341 : 회전축슬립링
411a, 411b : 터빈 상하단하우징
425a : 상단하우징 연결쇠설치각(Ja-Ja')
427 : 상하단하우징간 연결쇠배치각(Jc-Jc')
431a : S자 블레이드
432 : I자형 블레이드
436 : 블레이드 구멍
438 : 블레이드 피치각(Bp-Bp')
440a : 내측 트위스트 각(Bit-Bit')
447a : 블레이드 전 방향 성형각(Bf-Bf')
500 : 연결장치
511, 512 : 연결쇠 몸체부 및 구멍
520, 521 : 연결쇠 및 블레이드 결합기구
600 : 비상운전장치
700 : 풍향제어유도장치
711 : 좌측 풍향제어판
713 : 좌측 풍향제어판 앞면 경사각
722a, 722b : 우측 풍향제어판 앞면 및 측면
733 : 풍량유입구
800 : 풍향조정 날개기구
900 : 동력부
920 : 동력수용기어
930 : 감속기
950 : 전압변환장치

200 : 고정축
213 : 고정축 결합기구
231a, 231b : 고정축브래킷
310 : 회전축외주면
331a, 331b : 상하단 베어링
400 : 풍력터빈
421a, 421b : 터빈상하단결합 지지부재
425b : 하단하우징 연결쇠설치각(Jb-Jb')
430 : 블레이드
431b : 역S자 블레이드
435a, 435b : 블레이드 상하단
437 : 블레이드 삽입구

440b : 외측 트위스트 각(Bet-Bet')
447b : 블레이드 후 방향 성형각(Bb-Bb')

510 : 연결쇠
513, 514 : 연결쇠 날개부 및 구멍
531a, 531b : 롱 및 숏 스프링
541 : 링
610 : 비상레버
701a, 701b : 풍향제어판 상하단하우징
712a, 712b : 좌측 풍향제어판 앞면 및 측면
721 : 우측 풍향제어판
723 : 우측 풍향제어판 앞면 경사각

910 : 동력전달기어
921 : 동력수용기어 축
940 : 발전기
960 : 축전지

Claims

발전기의 전력 생산용 풍력발전장치에 있어서,
견고한 건축물로 해상 또는 지표면에 설치하는 지상구조물;
상기 지상구조물에 원통형으로 형성하여 수직으로 결합하는 고정축;
상기 고정축보다 외경이 큰 원통형으로 형성하여 상기 고정축 외측과 상기 지상구조물에 수직으로 결합하는 회전축;
상기 고정축과 상기 지상구조물을 결합하는 다수개의 고정축지지부재;
상기 고정축에 설치하며 내부에 베어링을 포함하는 고정축슬립링;
상기 고정축에 설치하여 상기 고정축슬립링의 이탈을 방지하는 다수개의 고정축브래킷;
상기 회전축과 상기 지상구조물과 결합하는 하단베어링;
상기 회전축과 상기 지상구조물을 결합하며 내부에 베어링을 포함하는 다수개의 회전축지지부재;
상기 회전축에 설치하며 내부에 베어링을 포함하는 회전축슬립링; 및
상기 고정축브래킷과 풍력터빈을 결합하도록 상단베어링;
으로 구성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서,
상기 회전축과 상기 풍력터빈을 결합하는 다수개의 터빈결합지지부재;
상기 터빈결합지지부재와 결합하며 풍력터빈의 위 아래층을 형성하며 다수개의 하우징결합구멍을 형성하는 원판형의 터빈상단하우징과, 터빈하단하우징;
상기 터빈상단하우징과 터빈하단하우징에 다수개의 블레이드를 수직으로 세워서 결합하는 풍력터빈;
상기 터빈상단하우징 및 터빈하단하우징에 연결장치에 의해 결합되고 몸체부를 직선형으로 형성하는 블레이드;
상기 터빈상단하우징 및 터빈하단하우징에 연결장치에 의해 결합되고 몸체부를 나선형으로 형성하며 상단과 하단의 기울기 각도를 앞쪽 또는 뒤쪽으로 기울여지도록 형성하는 블레이드;
상기 터빈상단하우징 및 터빈하단하우징과 블레이드를 결합하는 연결쇠; 및
상기 터빈상단하우징 및 터빈하단하우징과 블레이드를 결합하는 연결쇠 결합기구와, 블레이드 결합기구와, 스프링과, 링으로 구성되는 연결장치;
로 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서,
상기 고정축슬립링 및 회전축슬립링과 동시에 결합하며 풍향에 따라서 좌측풍향제어판과 우측풍향제어판의 좌우회전이 가능하도록 형성하는 풍향제어유도장치; 및
상기 고정축슬립링과 결합되며 상기 풍향제어유도장치와 함께 풍향에 따라서 좌우회전이 가능한 풍향조정날개;
로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서,
상기 회전축과 결합되는 동력전달기어와, 감속기와, 동력수용기어와, 동력수용기어 축과, 발전기와, 전압변환장치와, 축전지와, 속도감응제어장치로 구성하는 동력부;
상기 회전축과 결합하여 동력을 전달하는 동력전달기어;
상기 지상구조물에 설치되어 동력의 회전력을 제어하는 감속기;
상기 지상구조물에 다수개로 설치되는 동력수용기어 축;
상기 동력수용기어 축에 다수개로 결합하는 발전기;
상기 발전기와 결합되어 생산된 전력을 조정 및 변환하는 전압변환장치;
상기 전압변환장치로부터 변환한 전력을 저장하고 상기 속도감응제어장치에 전원을 공급하는 축전지;
상기 지상구조물에 설치되어 적절히 운전을 제어하며 브레이크시스템과 결합하는 속도감응제어장치; 및
상기 회전축지지부재와 결합하며 고정축과 회전축의 동일한 수평축방향에 다수개의 비상레버 결합구멍을 형성하고 비상레버를 포함하는 비상운전장치를 구성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제1항에 있어서, 상기 하단베어링은 일 측이 상기 지상구조물과 고정되게 결합하며 타 측은 상기 회전축과 동일한 방향으로 돌아가도록 결합하도록 구성하며 상기 상단베어링은 일 측이 고정축하단브래킷의 아래쪽과 고정되게 결합하며 타 측은 상기 풍력터빈의 상단부와 결합하여 풍력터빈과 동일한 방량으로 회전하도록 구성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 터빈상단하우징과 터빈하단하우징은 내측에 다수의 구멍을 형성하여 상기 터빈결합지지부재와 결합되고 중간 및 외측에는 연결쇠설치각과 연결쇠배치각에 일치되도록 다수개의 하우징결합구멍을 형성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 터빈상단하우징과 터빈하단하우징은 나선형으로 뒤틀림을 한 블레이드 성형각과 블레이드 트위스트 각에 맞추어서 터빈상단하우징 연결쇠설치각과 터빈하단하우징 연결쇠설치각을 형성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 터빈상단하우징과 터빈하단하우징은 나선형으로 뒤틀림을 한 블레이드 성형각과 블레이드 트위스트 각에 맞추어서 상단하우징과 하단하우징간 연결쇠배치각을 형성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 블레이드는 네모난 모양의 상단부를 앞쪽으로 기울여서 측면에서 볼 때 S자 나선형으로 뒤틀림을 형성하여 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 블레이드는 네모난 모양의 상단부를 뒤쪽으로 기울여서 측면에서 볼 때 S자 나선형으로 뒤틀림을 형성하여 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 블레이드는 네모난 모양의 상단부를 앞쪽으로 기울여서 측면에서 볼 때 역S자 나선형으로 뒤틀림을 형성하여 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 블레이드는 네모난 모양의 상단부를 뒤쪽으로 기울여서 측면에서 볼 때 역S자 나선형으로 뒤틀림을 형성하여 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 블레이드는 S자 수직중심축 위에서 볼 때 가장자리를 시계방향으로 오므려서 트위스트 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 블레이드는 S자 수직중심축 위에서 볼 때 가장자리를 반시계방향으로 젖혀서 트위스트 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 블레이드는 역S자 수직중심축 위에서 볼 때 가장자리를 시계방향으로 오므려서 트위스트 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 블레이드는 역S자 수직중심축 위에서 볼 때 가장자리를 반시계방향으로 젖혀서 트위스트 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 블레이드는 연결쇠몸체부 상단부에 블레이드 피치(Pitch)각을 이루고 있는 블레이드삽입구 속에서 블레이드구멍과 연결쇠몸체부구멍을 일치시켜 블레이드결합기구를 포함하는 연결장치로 결합하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 연결쇠는 상기 블레이드와 상기 터빈상단하우징 및 터빈하단하우징을 결합하도록 중앙에 요철(
)형태의 연결쇠몸체부와 연결쇠몸체부로부터 좌우측으로 날개모양을 하는 연결쇠날개부를 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 연결쇠는 터빈상단하우징과 터빈하단하우징을 맞대응하였을 때 대칭된 모양으로 연결쇠가 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항에 있어서, 상기 연결쇠는 연결쇠몸체부의 좌우 일 측면이 완전하게 개방되고 좌우 타 측면은 연결쇠와 블레이드를 결합하도록 연결쇠몸체부구멍을 형성하여 상단면은 내측보다 외측변의 길이가 상대적으로 길고 각 사변의 길이가 서로 다른 사각형모양의 블레이드 삽입구를 형성하여 블레이드가 뒤쪽으로 피치각(Pitch)을 구성하는 연결쇠몸체부를 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제3항에 있어서, 상기 풍향제어유도장치는 좌우측편에 다수개의 원판과 평판으로 제작하는 좌측풍향제어판과 우측풍향제어판을 크기가 다르도록 구성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제3항에 있어서, 상기 풍향제어유도장치는 풍향제어판 상단하우징을 고정축슬립링과 결합하고 풍향제어판 하단하우징을 상기 회전축슬립링과 결합하여 각각 하우징관통구를 형성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제3항에 있어서, 상기 풍향제어유도장치는 풍력터빈의 시계반대방향의 회전에서 좌측에 좌측풍향제어판 앞면과 좌측풍향제어판 앞면경사각 및 좌측풍향제어판 측면으로 형성하며 우측풍향제어판 앞면보다 넓게 좌측풍향제어판 앞면을 형성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제3항에 있어서, 상기 풍향제어유도장치는 풍력터빈의 시계반대방향의 회전에서 우측에 우측풍향제어판 앞면과 우측풍향제어판 앞면 경사각 및 우측풍향제어판 측면으로 형성하고 정면에 풍량유입구를 형성하며 좌측풍향제어판 앞면보다 좁게 우측풍향제어판 앞면을 형성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제3항에 있어서, 상기 풍향조정날개는 삼각형 또는 다각형의 긴 꼬리 형태로 형성되며 상기 고정축슬립링에 결합되어 바람의 방향에 따라서 좌우로 약간씩 회전할 때 좌측풍향제어판과 우측풍향제어판도 동일한 방향으로 동일한 각도만큼 회전하여서 상기 풍력터빈으로 하여금 역회전을 방지하고 풍량의 집적도를 높여 풍속과 풍량을 더 많이 얻도록 구성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제4항에 있어서, 상기 동력부는 동력전달기어와, 감속기와, 동력수용기어와, 동력수용기어 축과, 발전기와, 전압변환장치와, 축전지와, 속도감응제어장치를 구성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 터빈상단하우징 및 터빈하단하우징과, 상기 블레이드와, 상기 연결장치와, 상기 비상운전장치와, 상기 풍향제어유도장치를 회전반대방향으로 구성하고 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.