KR20140072233A - 수평축 풍력 발전 장치 - Google Patents

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KR20140072233A
KR20140072233A KR1020120134594A KR20120134594A KR20140072233A KR 20140072233 A KR20140072233 A KR 20140072233A KR 1020120134594 A KR1020120134594 A KR 1020120134594A KR 20120134594 A KR20120134594 A KR 20120134594A KR 20140072233 A KR20140072233 A KR 20140072233A
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이택우
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삼원테크 주식회사
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Abstract

본 발명은 지면으로부터 일정한 높이에 위치되는 발전부; 상기 발전부의 일측에 위치하고, 다수의 블레이드를 포함하는 회전날개부; 및 상기 회전날개부 및 상기 발전부의 사이에 위치하는 보강 지지부를 포함하고, 상기 보강 지지부는 보강 지지부 하우징을 포함하고, 상기 보강 지지부 하우징은 베어링부 및 커플러부를 포함하는 수평축 풍력발전장치에 관한 것으로, 회전날개부와 연결되는 제1수평축과 발전기와 연결되는 제2수평축을 두어, 수평축을 이원화함으로써, 블레이드의 크기가 증가하여, 제1수평축에 무리한 힘이 발생되더라도, 상기 제1수평축을 포함하는 보강 지지부에 힘이 분산되도록 하여, 상기 제2수평축에는 무리한 힘이 발생하지 않게 함으로써, 블레이드의 크기를 키움에 의한 발전기가 오작동을 방지할 수 있다.

Description

수평축 풍력 발전 장치{A Horizontal Axis Wind Power Generater}
본 발명은 수평축 풍력 발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수평축 풍력 발전 장치의 블레이드를 무게를 지지할 수 있는 보강 지지부를 포함하는 수평축 풍력 발전 장치에 관한 것이다.
풍력발전이란 풍차를 이용해 바람이 가진 에너지를 주축을 통한 기계적인 에너지(회전력)로 변환시키고, 이러한 기계적 에너지가 발전기를 구동함으로써 전기적인 에너지로 변환되어 전력을 얻는 발전 방식을 말하는 것이다.
현재까지 개발된 신재생 에너지원 중 가장 경제성이 높을 뿐 아니라 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장점 때문에 일찍이 풍력발전산업이 발달한 유럽은 물론 최근에는 미주와 아시아 등지에서도 적극적인 투자가 이뤄지고 있는 실정이다.
특히, 풍력발전은 전력생산단가의 가격경쟁력 향상 및 발전시스템 설치의 소요면적 최소화 등과 같은 원가적인 측면과, 화석에너지 고갈에 대한 대체에너지원과 온난화방지와 같은 지구환경보호라는 사회환경적 측면과 아울러 공급의 안정성 및 에너지 수입의 의존도 감소라는 경제적인 측면에서의 장점 때문에 정부에서도 풍력발전의 보급을 적극 지원하고 있으며, 그에 따라 국내에서도 향후 풍력발전의 성장세가 본격화될 것으로 기대되고 있다.
이러한 풍력발전을 위한 풍력발전장치는 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수직축 풍력발전장치와 수평축 풍력발전장치로 구분되는데, 현재까지 수직축에 비해 수평축 풍력발전장치의 효율이 높고 안정적이어서 상업용 풍력발전단지에는 대부분 수평축 풍력발전장치가 적용되고 있다.
통상적인 수평축 풍력발전장치는 일반적으로 로터와 다수의 블레이드로 이루어져 바람에 의해 회전되는 회전날개부와, 상기 회전날개부에 결합되어 회전날개부의 회전에 의해 회전 구동되는 수평축과, 상기 수평축의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전기를 포함하고 있다.
그런데 이러한 통상적인 수평축 풍력발전장치에 있어서, 많은 동력을 얻어내기 위해서는 블레이드를 키우거나 블레이드 크기에 상응하는 크기의 발전기를 장착해야 하는데, 블레이드와 발전기가 커지면 커질수록 무게가 증가하게 되어 무거운 블레이드와 발전기를 지지할 타워와 구조물의 규모가 같이 커져야만 한다.
따라서, 이와 같은 기술적인 어려움으로 인하여 그 설치 및 유지비용이 기하급수적으로 증가하게 되며, 이러한 기술적인 난이도 및 비용의 증가로 인하여 풍력발전장치의 폭넓은 보급에 막대한 장애를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 블레이드의 크기가 증가하더라도, 단순한 구조를 통해, 이를 지지할 수 있는 수평축 풍력발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 지면으로부터 일정한 높이에 위치되는 발전부; 상기 발전부의 일측에 위치하고, 다수의 블레이드를 포함하는 회전날개부; 및 상기 회전날개부 및 상기 발전부의 사이에 위치하는 보강 지지부를 포함하고, 상기 보강 지지부는 보강 지지부 하우징을 포함하고, 상기 보강 지지부 하우징은 베어링부 및 커플러부를 포함하는 수평축 풍력발전장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 커플러부는 제1커플러 및 상기 제1커플러와 체결되는 제2커플러로 구성되는 수평축 풍력발전장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 보강 지지부의 내부에 위치하는 제1수평축 및 상기 발전부 하우징의 내부에 위치하는 제2수평축을 포함하고, 상기 제1수평축의 일단은 상기 제1커플러와 연결되고, 상기 제2수평축의 일단은 상기 제2커플러와 연결되며, 상기 제1커플러 및 상기 제2커플러는 상호 체결되는 수평축 풍력발전장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1수평축은, 일단에 위치하는 제1커플러 결합부; 타단에 위치하는 회전날개부 결합부; 제1커플러 결합부와 상기 회전날개부 결합부의 사이에 위치하는 제1베어링 결합부 및 제2베어링 결합부; 및 상기 제1베어링 결합부와 상기 제2베어링 결합부의 사이에 위치하는 베어링 분리부를 포함하며, 상기 제1베어링 결합부와 상기 제2베어링 결합부의 직경은 상기 회전날개부 결합부와 상기 제1커플러 결합부의 직경보다 크고, 상기 베어링 분리부의 직경은 상기 제1베어링 결합부와 상기 제2베어링 결합부의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 수평축 풍력발전장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 베어링부는 베어링 및 상기 베어링을 수용하기 위한 베어링 하우징을 포함하고, 상기 베어링은 제1베어링 및 상기 제1베어링과 이격되어 위치하는 제2베어링을 포함하고, 상기 베어링 하우징은 상기 제1베어링을 수용하기 위한 제1베어링 수용부, 상기 제2베어링을 수용하기 위한 제2베어링 수용부 및 상기 베어링 분리부를 수용하기 위한 베어링 분리부 수용부를 포함하는 수평축 풍력발전장치를 제공한다.
상기한 바와 같은, 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치는 회전날개부와 연결되는 제1수평축과 발전기와 연결되는 제2수평축을 두어, 수평축을 이원화함으로써, 블레이드의 크기가 증가하여, 제1수평축에 무리한 힘이 발생되더라도, 상기 제1수평축을 포함하는 보강 지지부에 힘이 분산되도록 하여, 상기 제2수평축에는 무리한 힘이 발생하지 않게 함으로써, 블레이드의 크기를 키움에 의한 발전기가 오작동을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 구조의 수평축 풍력발전장치를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치를 도시하는 개략적인 결합사시도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치를 도시하는 개략적인 분리사시도이며, 도 2c는 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 제1수평축을 도시한 사시도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 제1수평축을 도시한 평면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 베어링 하우징을 도시한 개략적인 사시도이며, 도 4b는 본 발명에 따른 베어링 하우징을 도시한 단면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 베어링을 도시한 개략적인 사시도이며, 도 5b는 본 발명에 따른 베어링을 도시한 단면도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 커플러를 도시한 개략적인 결합사시도이며, 도 6b는 본 발명에 따른 커플러를 도시한 개략적인 분리사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 구조의 수평축 풍력발전장치를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 구조의 수평축 풍력발전장치(10)는 지면에 세워진 일정한 높이의 타워(14)와, 상기 타워의 상단에 설치되어 지면으로부터 일정한 높이에 위치되는 유선형의 하우징(13)을 포함한다.
상기 하우징의 일측에는 다수의 블레이드(11)를 갖는 로터로 이루어져 바람에 의해 회전되는 회전날개부(30)가 구비될 수 있다.
그리고 상기 회전날개부(30)의 회전에 의해 회전 구동되는 수평축(12)이 상기 하우징(13)의 내부로 연장 설치되며, 상기 하우징(13)의 내부에는 상기 수평축(12)의 회전력을 전기적 에너지로 변환하여 전기를 생성하는 발전기(미도시)가 구비된다.
즉, 상기 발전기(미도시)는 상기 수평축(12)에 연결되어 상기 하우징(13)의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 수평축(12)의 회전력을 전기적 에너지로 변환하여 발전을 하게 된다.
하지만, 일반적인 수평축 풍력발전장치의 경우, 상기 수평축(12)의 일측에는 회전날개부(30)가 구비되고, 상기 수평축(12)의 타측에는 발전기가 구비되어, 즉, 하나의 수평축에 회전날개부와 발전기가 동시에 연결되어 있다.
이때, 상술한 바와 같이, 많은 동력을 얻어내기 위해서는 블레이드를 키우거나 블레이드 크기에 상응하는 크기의 발전기를 장착해야 한다.
하지만, 블레이드의 크기를 키움에 의해, 블레이드의 무게는 증가하게 되고, 증가된 블레이드의 무게는 상기 수평축(12)에 무리한 힘을 가하게 되며, 수평축에 가해진 무리한 힘은 발전기에 전달되어 발전기가 오작동하는 문제점이 있다.
따라서, 이 경우, 블레이드의 크기를 키움에 따라, 수평축의 크기 및 발전기의 크기를 증가시켜야 할 것이나, 이는 무거운 블레이드와 발전기 등을 지지할 타워와 구조물의 규모가 함께 커져야만 하는 문제점이 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치를 도시하는 개략적인 결합사시도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치를 도시하는 개략적인 분리사시도이며, 도 2c는 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치(100)는 지면에 세워진 일정한 높이의 타워(미도시)와, 상기 타워의 상단에 설치되어 지면으로부터 일정한 높이에 위치되는 발전부(300)를 포함한다.
또한, 상기 발전부의 일측에는 다수의 블레이드(110)를 갖는 로터로 이루어져 바람에 의해 회전되는 회전날개부(113)가 구비될 수 있다.
이때, 본 발명에서는 상기 회전날개부(113) 및 상기 발전부(300)의 사이에 위치하는 보강 지지부(200)를 포함한다.
이하에서는 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치의 회전날개부, 보강 지지부 및 발전부의 결합관계에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 상기 회전날개부(113)는 다수의 블레이드(110)를 갖는 로터로 이루어져 바람에 의해 회전됨으로써, 후술하는 제1수평축 및 제2수평축에 회전력을 가해, 상기 회전력은 전기적 에너지로 변환되게 된다.
이때, 상기 회전날개부는 공지된 수평축 풍력발전장치의 회전날개부를 적용할 수 있는 것으로, 따라서, 상기 회전날개부의 구조 및 구성을 제한하는 것은 아니다.
다음으로, 상기 보강 지지부(200)는 보강 지지부 하우징(220)을 포함하며, 상기 보강 지지부 하우징의 전면을 개폐하는 전면커버(210) 및 상기 보강 지지부 하우징의 후면을 개폐하는 후면커버(230)를 포함한다.
이때, 상기 전면커버(210)는 제1체결부(211)를 포함하며, 상기 보강 지지부 하우징(220)은 제2체결부(222) 및 제3체결부(221)를 포함하며, 상기 후면커버(230)은 제4체결부를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 보강 지지부 하우징(220)은 베어링부(220a) 및 커플러부(220b)를 포함하며, 상기 베어링부(220a)는 베어링(260) 및 상기 베어링을 수용하기 위한 베어링 하우징(250)을 포함하고, 상기 커플러부(220b)는 제1커플러(271) 및 제2커플러(275)로 구성되는 커플러(270)를 포함한다.
이때, 상기 베어링부(222a)는 후술하는 제1수평축(240)의 회전을 용이하게 하면서, 상기 제1수평축(240)이 상기 보강 지지부 하우징(220)과 견고한 결합을 할 수 있도록 하기 위한 구성으로, 즉, 제1수평축(240)은 베어링(260)과 체결되고, 상기 베어링(260)은 베어링 하우징(250)의 내부에 위치하며, 상기 베어링 하우징(250)은 상기 보강 지지부 하우징(220)의 내부에 위치함으로써, 결국, 상기 제1수평축(240)이 상기 보강 지지부 하우징(220)과 견고한 결합을 할 수 있다.
한편, 도면에서는 상기 베어링(260)이 제1베어링(261) 및 제2베어링(262)으로 구성되는 것을 도시하고 있으나, 이와는 달리, 본 발명에서는 적어도 1개 이상의 베어링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 보강 지지부 하우징(220)의 내부에 위치하는 제1수평축(240)을 포함하며, 이때, 상기 제1수평축(240)의 일단은 상기 회전날개부(113)와 연결되고, 상기 제1수평축(240)의 타단은 제1커플러(271)와 연결된다.
다음으로, 상기 발전부(300)는 발전부 하우징(310, 320)을 포함하며, 상기 발전부 하우징은 제1발전부 하우징(310) 및 제2발전부 하우징(320)으로 구분될 수 있고, 상기 제1발전부 하우징(310) 및 상기 제2발전부 하우징(320)은 각각 제5체결부(311, 321)를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 수평축의 회전력을 전기적 에너지로 변환하여 전기를 생성하는 발전기(330)가 구비될 수 있다.
이때, 상기 발전부 하우징(310, 320)의 내부에 위치하는 제2수평축(340)을 포함하며, 상기 제2수평축(340)의 일단은 상기 발전기(330)와 연결되고, 상기 제2수평축(340)의 타단은 상기 보강 지지부 하우징의 내부에 위치하는 제2커플러(275)와 연결된다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 커플러부(220b)는 제1커플러(271) 및 제2커플러(275)로 구성되는 커플러(270)를 포함하며, 상기 제1커플러(271)는 상기 제1수평축(240)의 타단과 연결되고, 상기 제2커플러(275)는 상기 제2수평축(340)의 타단과 연결되며, 상기 제1커플러(271) 및 상기 제2커플러(275)는 상호 체결되어, 제1수평축(240)의 회전력을 제2수평축(340)으로 전달할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치(100)는 지면으로부터 일정한 높이에 위치되는 발전부(300)를 포함하며, 상기 발전부의 일측에는 다수의 블레이드(110)를 갖는 로터로 이루어져 바람에 의해 회전되는 회전날개부(113)가 구비되고, 회전날개부(113) 및 상기 발전부(300)의 사이에 위치하는 보강 지지부(200)를 포함한다.
이때, 상기 보강 지지부(200)는 보강 지지부 하우징(220)을 포함하고, 상기 보강 지지부 하우징(220)은 베어링부(220a) 및 커플러부(220b)를 포함하며, 상기 커플러부(220b)는 제1커플러(271) 및 제2커플러(275)로 구성되는 커플러(270)를 포함한다.
또한, 상기 보강 지지부(200)는 제1수평축(240)을 포함하고, 상기 발전부(300)는 제2수평축(340)을 포함하며, 상기 제1수평축은 제1커플러와 연결되고, 상기 제2수평축은 제2커플러와 연결되며, 상기 제1커플러(271) 및 상기 제2커플러(275)는 상호 체결되어, 제1수평축(240)의 회전력을 제2수평축(340)으로 전달할 수 있다.
이로써, 상기 회전날개부(113)의 회전에 의해 회전 구동되는 제1수평축(240)의 회전력은 커플러를 통해, 상기 제2수평축(340)으로 전달되며, 상기 발전기(330)은 상기 제2수평축(340)의 회전력을 전기적 에너지로 변환하여 발전을 하게 된다.
상술한 바와 같이, 일반적인 수평축 풍력발전장치의 경우, 하나의 수평축에 회전날개부와 발전기가 동시에 연결되어 있다.
따라서, 블레이드의 크기를 키움에 의해, 수평축에 발생되는 무리한 힘은 발전기에 전달되어 발전기가 오작동하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 회전날개부와 연결되는 제1수평축과 발전기와 연결되는 제2수평축을 두어, 수평축을 이원화함으로써, 블레이드의 크기가 증가하여, 제1수평축에 무리한 힘이 발생되더라도, 이는 1차적으로 상기 제1수평축을 포함하는 보강 지지부에 힘이 분산되도록 함으로써, 제2수평축에는 무리한 힘이 발생하지 않게 되고, 따라서, 상기 제2수평축과 연결된 발전기에는 가해지는 힘이 미약하게 되므로, 결국, 블레이드의 크기를 키움에 의한 발전기가 오작동하는 문제점을 해결할 수 있다.
한편, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 전면커버(210)는 제1체결부(211)를 포함하고, 상기 보강 지지부 하우징(220)은 제2체결부(222) 및 제3체결부(221)를 포함하며, 상기 후면커버(230)은 제4체결부를 포함할 수 있고, 상기 제1발전부 하우징(310) 및 상기 제2발전부 하우징(320)은 각각 제5체결부(311, 321)를 포함할 수 있다.
상기 전면커버(210)와 상기 보강 지지부 하우징(220)은 나사 결합, 또는 볼트와 너트의 결합 등과 같은 공지의 결합수단을 통해, 제1체결부(211)와 제2체결부(222)를 체결함으로써 결합할 수 있다.
또한, 상기 보강지지부 하우징(220)과 상기 후면커버(230) 및 발전부 하우징(310, 320)은 나사 결합, 또는 볼트와 너트의 결합 등과 같은 공지의 결합수단을 통해, 제3체결부(221)와 제4체결부(231) 및 제5체결부(311, 321)를 체결함으로써 결합할 수 있다.
이때, 도면에서는 상기 보강지지부 하우징(220)과 상기 발전부 하우징(310, 320)이 후면커버(230)를 사이에 두고 체결되는 것을 도시하고 있으나, 이와는 달리, 상기 후면커버가 없는 경우, 상기 보강지지부 하우징(220)과 상기 발전부 하우징(310, 320)은 직접 체결될 수 있다.
즉, 본 발명에서 상기 보강 지지부 하우징(220)은 상기 발전부 하우징(310, 320)과 직접 체결될 수 있는데, 블레이드의 크기가 증가하여, 제1수평축에 무리한 힘이 발생되더라도, 이는 1차적으로 상기 제1수평축을 포함하는 보강 지지부에 힘이 분산되고, 보강 지지부에 분산된 힘은 상기 발전부 하우징에 전달되기 때문에, 따라서, 상기 제2수평축과 연결된 발전기에는 가해지는 힘이 미약하게 되므로, 결국, 블레이드의 크기를 키움에 의한 발전기가 오작동하는 문제점을 해결할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 수평축 풍력발전장치의 세부구성에 대해 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명에 따른 제1수평축을 도시한 사시도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 제1수평축을 도시한 평면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 제1수평축(240)은 일단에 위치하는 회전날개부 결합부(241) 및 타단에 위치하는 제1커플러 결합부(255)를 포함하고, 이를 통해, 상기 제1수평축(240)의 일단은 상기 회전날개부(113)와 연결되고, 상기 제1수평축(240)의 타단은 제1커플러(271)와 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제1수평축(240)은 제1베어링 결합부(242) 및 제2베어링 결합부(244)를 포함하고, 이를 통해, 상기 제1베어링 결합부(242)에 제1베어링이 결합되고, 제2베어링 결합부(244)에 제2베어링이 결합될 수 있다.
이때, 본 발명에서 제1베어링 결합부(242) 및 제2베어링 결합부(244)의 직경을 회전날개부 결합부(241) 및 제1커플러 결합부(255)의 직경보다 크게 함으로써, 제1수평축(240)은 베어링(260)과 체결되고, 상기 베어링(260)은 베어링 하우징(250)의 내부에 위치하며, 상기 베어링 하우징(250)은 상기 보강 지지부 하우징(220)의 내부에 위치함으로써, 결국, 상기 제1수평축(240)이 상기 보강 지지부 하우징(220)과 견고한 결합을 할 수 있다.
한편, 제1베어링과 제2베어링의 용이한 회전을 위해, 상기 제1베어링과 상기 제2베어링이 상호 이격될 수 있도록, 본 발명에 따른 제1수평축(240)은 베어링 분리부(243)을 포함하며, 상기 베어링 분리부(243)의 직경을 제1베어링 결합부(242) 및 제2베어링 결합부(244)의 직경보다 크게 함으로써, 복수개의 베어링이 상호 이격되는 간격을 유지시킬 수 있다.
즉, 본 발명에서 제1수평축은, 일단에 위치하는 제1커플러 결합부; 타단에 위치하는 회전날개부 결합부; 제1커플러 결합부와 상기 회전날개부 결합부의 사이에 위치하는 제1베어링 결합부 및 제2베어링 결합부; 및 상기 제1베어링 결합부와 상기 제2베어링 결합부의 사이에 위치하는 베어링 분리부를 포함하며, 상기 제1베어링 결합부와 상기 제2베어링 결합부의 직경은 상기 회전날개부 결합부와 상기 제1커플러 결합부의 직경보다 크고, 상기 베어링 분리부의 직경은 상기 제1베어링 결합부와 상기 제2베어링 결합부의 직경보다 크게 형성할 수 있다.
도 4a는 본 발명에 따른 베어링 하우징을 도시한 개략적인 사시도이며, 도 4b는 본 발명에 따른 베어링 하우징을 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 베어링 하우징(250)은 상술한 제1베어링을 수용하기 위한 제1베어링 수용부(251) 및 제2베어링을 수용하기 위한 제2베어링 수용부(253)을 포함하며, 도 3 및 도 3b의 베어링 분리부(243)를 수용하기 위한 베어링 분리부 수용부(252)를 포함할 수 있다.
상기 베어링 하우징(250)은 보강 지지부 하우징(220)의 내부에 위치하는데, 상기 베어링 하우징의 제1베어링 수용부(251)에는 제1베어링이 위치하고, 제2베어링 수용부(253)에는 제2베어링이 위치하며, 베어링 분리부 수용부(252)에는 베어링 분리부가 위치하여, 제1수평축(240)이 베어링(260)과 체결시, 상기 베어링 하우징을 통해 견고한 결합을 유지할 수 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 베어링을 도시한 개략적인 사시도이며, 도 5b는 본 발명에 따른 베어링을 도시한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 베어링(260)은 내부링(265)과 외부링(264)의 사이에 구슬(266)을 배치하여, 내부링(265)과 외부링(264)이 회전할 수 있으며, 상기 내부링(265)은 홀(263)을 포함하고 있어, 상기 홀에 제1수평축이 삽입될 수 있다.
본 발명에서 상기 베어링은 일반적인 구조의 볼베어링을 사용할 수 있으며, 따라서, 본 발명에서 상기 베어링의 종류를 제한하는 것은 아니다.
도 6a는 본 발명에 따른 커플러를 도시한 개략적인 결합사시도이며, 도 6b는 본 발명에 따른 커플러를 도시한 개략적인 분리사시도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명에 따른 커플러(270)는 제1커플러(271) 및 상기 제1커플러와 체결되는 제2커플러(275)를 포함하며, 상기 제1수평축은 제1커플러와 연결되고, 상기 제2수평축은 제2커플러와 연결되며, 상기 제1커플러(271) 및 상기 제2커플러(275)는 상호 체결되어, 제1수평축의 회전력을 제2수평축으로 전달할 수 있음은 상술한 바와 같다.
이때, 상기 제1커플러(271)는 제1커플러 몸체부(273) 및 상기 제1커플러 몸체부로부터 돌출되는 제1커플러 체결부(274)를 포함하고, 상기 제2커플러(275)는 제2커플러 몸체부(277) 및 상기 제2커플러 몸체부로부터 돌출되는 제2커플러 체결부(274)를 포함하며, 상기 제1커플러 체결부(274)와 상기 제2커플러 체결부(274)가 상호 체결됨에 의해 제1커플러(271) 및 제2커플러(275)는 상호 체결될 수 있다.
또한, 상기 제1커플러(271)는 제1수평축이 삽입되기 위한 제1삽입홀(272)을 포함하고, 상기 제2커플러(275)는 제2수평축이 삽입되기 위한 제2삽입홀(276)을 포함하며, 상기 제1삽입홀에 제1수평축을 삽입하고, 상기 제2삽입홀에 제2수평축을 삽입한 후, 공지된 고정 또는 체결수단을 통해, 수평축을 삽입홀에 각각 고정시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 커플러는 일반적인 구조의 커플러를 사용할 수 있으며, 따라서, 본 발명에서 상기 커플러의 종류를 제한하는 것은 아니다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 본 발명의 수평축 풍력발전장치는 회전날개부와 연결되는 제1수평축과 발전기와 연결되는 제2수평축을 두어, 수평축을 이원화함으로써, 블레이드의 크기가 증가하여, 제1수평축에 무리한 힘이 발생되더라도, 이는 1차적으로 상기 제1수평축을 포함하는 보강 지지부에 힘이 분산되도록 한다.
이로써, 제2수평축에는 무리한 힘이 발생하지 않게 되고, 따라서, 상기 제2수평축과 연결된 발전기에는 가해지는 힘이 미약하게 되므로, 결국, 블레이드의 크기를 키움에 의한 발전기가 오작동하는 문제점을 해결할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 수평축 풍력발전장치 110 : 블레이드
113 : 회전날개부 200 : 보강지지부
220 : 보강 지지부 하우징 210 : 전면커버
230 : 후면커버 220a : 베어링부
220b : 커플러부 240 : 제1수평축
260 : 베어링 250 : 베어링 하우징
271 : 제1커플러 275 : 제2커플러
300 : 발전부 310 , 320 : 발전부 하우징
330 : 발전기 340 : 제2수평축

Claims (5)

  1. 지면으로부터 일정한 높이에 위치되는 발전부;
    상기 발전부의 일측에 위치하고, 다수의 블레이드를 포함하는 회전날개부; 및
    상기 회전날개부 및 상기 발전부의 사이에 위치하는 보강 지지부를 포함하고,
    상기 보강 지지부는 보강 지지부 하우징을 포함하고, 상기 보강 지지부 하우징은 베어링부 및 커플러부를 포함하는 수평축 풍력발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플러부는 제1커플러 및 상기 제1커플러와 체결되는 제2커플러로 구성되는 수평축 풍력발전장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보강 지지부의 내부에 위치하는 제1수평축 및 상기 발전부 하우징의 내부에 위치하는 제2수평축을 포함하고,
    상기 제1수평축의 일단은 상기 제1커플러와 연결되고, 상기 제2수평축의 일단은 상기 제2커플러와 연결되며,
    상기 제1커플러 및 상기 제2커플러는 상호 체결되는 수평축 풍력발전장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1수평축은,
    일단에 위치하는 제1커플러 결합부;
    타단에 위치하는 회전날개부 결합부;
    제1커플러 결합부와 상기 회전날개부 결합부의 사이에 위치하는 제1베어링 결합부 및 제2베어링 결합부; 및
    상기 제1베어링 결합부와 상기 제2베어링 결합부의 사이에 위치하는 베어링 분리부를 포함하며,
    상기 제1베어링 결합부와 상기 제2베어링 결합부의 직경은 상기 회전날개부 결합부와 상기 제1커플러 결합부의 직경보다 크고,
    상기 베어링 분리부의 직경은 상기 제1베어링 결합부와 상기 제2베어링 결합부의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 수평축 풍력발전장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 베어링부는 베어링 및 상기 베어링을 수용하기 위한 베어링 하우징을 포함하고,
    상기 베어링은 제1베어링 및 상기 제1베어링과 이격되어 위치하는 제2베어링을 포함하고,
    상기 베어링 하우징은 상기 제1베어링을 수용하기 위한 제1베어링 수용부, 상기 제2베어링을 수용하기 위한 제2베어링 수용부 및 상기 베어링 분리부를 수용하기 위한 베어링 분리부 수용부를 포함하는 수평축 풍력발전장치.
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