KR20150006096A - High torque rotary positioner by tangential forces produced on the circumference of the device - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a generating device driven by tangential forces on the circumference of the device and, more particularly, to a generating device driven by tangential forces on the circumference of the device which includes a first rotator which is formed with a circular shape and includes multiple permanent magnets which are circumferentially arranged with preset intervals and a second rotator which is arranged on the inner side of the first rotator, is arranged on the inner circle side of the first rotator without contact, includes an induction coil wound with preset intervals, and is formed with a circular shape. According to the present invention, generation efficiency is improved by generating power with high speed-low torque rotation without a conversion process even though a separate gear box for converting a low speed-high torque rotation into a high speed-low torque rotation speed is not included. Maintenance and repair processes are easily performed by a very simple structure. Thereby, costs are reduced by remarkably reducing a failure rate.

Description

원주 접선력으로 구동되는 발전장치{High torque rotary positioner by tangential forces produced on the circumference of the device}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generating apparatus driven by a circumferential tangential force,

본 발명은 발전장치에 관한 것으로, 특히 저속-고 토크 회전을 고속-저 토크로 변환하기 위한 별도의 증속기(gear box)를 구비하지 않아도 변환과정 없이 회전체의 원주상에서 직접 발생시킨 접선력을 이용해 고속-저 토크의 회전을 발생시켜 고속-저 토크 회전으로 곧바로 발전할 수 있는 원주 접선력으로 구동되는 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generating device, and more particularly, to a power generating device capable of generating a tangential force generated directly on a circumference of a rotating body without a conversion process without a separate gear box for converting a low- The present invention relates to a power generator driven by a circumferential tangential force capable of generating a high-speed low-torque rotation using a high-speed low-torque rotation.

최근 유가의 급격한 상승 경험과 함께 발전기 개발은 국내의 경우도 신 재생에너지 분야의 개척 필요성과 함께 에너지 사업에 중요한 화두가 되고 있다.Recently, with the rapid rise in oil prices, the development of generators has become an important issue in the energy business as well as the necessity of pioneering new and renewable energy fields in Korea.

현재 약 97% 이상의 에너지원을 해외에서 수입하고 있는 우리나라에서 신 재생 에너지의 활용은 원유 수입 절감을 통한 단순한 외화 절약뿐만 아니라 화석연료의 고갈에 대비하는 재생 가능한 에너지원 확보, 비산유국으로서 에너지자립 등을 위해 반드시 필요하다.In Korea, which imports more than 97% of energy sources from abroad, the use of renewable energy is not only simple saving of foreign currency through reduction of imports of crude oil, but also securing renewable energy source in preparation for depletion of fossil fuel, .

신 재생에너지 산업은 전 지구적 환경산업으로, 경제협약으로 발전 되고 있는 기후변화 협약에 대응하는 가장 확실한 해결책의 하나로 볼 수 있다.The renewable energy industry is a global environmental industry, and it can be seen as one of the most obvious solutions to counter the climate change convention being developed as an economic convention.

예를 들어 풍력발전기술은 공기 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(Aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(Rotor) 블레이드를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기에너지를 얻는 것이다.For example, wind power technology utilizes the aerodynamic characteristics of kinetic energy of an air flow to rotate the rotor blades into mechanical energy and to obtain electrical energy from the mechanical energy.

그리고, 풍력발전은 이론상으로는 바람에너지의 최대 약 59.3% 까지 전기에너지로 변환시킬 수 있지만, 현실적으로 날개의 형상, 기계적 마찰 및 발전기의 효율 등에 따른 손실요인이 존재하기 때문에 실용상의 효율은 약 20 내지 40% 수준에 머물고 있다.
Theoretically, wind power can be converted into electrical energy up to about 59.3% of wind energy, but practically efficiency is about 20 to 40% because there is a loss factor due to the shape of blade, mechanical friction and efficiency of generator, %.

도 1 및 도 2는 일반적인 풍력 발전기를 나타낸 예시도 이다.FIG. 1 and FIG. 2 are views showing an example of a general wind turbine generator.

도 1 및 도 2를 참조하면, 풍력 발전기는 크게 로터 블레이드(Blade)와 나셀(Nacelle) 및 타워로 구성되며, 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류된다.Referring to FIGS. 1 and 2, a wind turbine is mainly composed of a rotor blade, a Nacelle, and a tower, and is classified into a horizontal type and a vertical type according to the direction of a rotation axis with respect to the ground.

이때, 나셀과 타워 사이에는 요 시스템(Yaw system)이 존재하여 바람 방향에 따라 나셀을 회전시킬 수 있도록 되어 있다.At this time, a yaw system exists between the nacelle and the tower so that the nacelle can be rotated according to the wind direction.

또한, 블레이드 개별과 로터(Rotor) 사이에 피치 시스템(Pitch system)이 있어 풍속에 따라 나셀을 회전시킬 수 있도록 되어 있다.In addition, there is a pitch system between the individual blades and the rotor so that the nacelle can be rotated according to the wind speed.

그리고, 타워는 풍력발전기가 구동할 경우 진동과 하중을 지지하며, 때에 따라서는 사람이나 발전 된 전력수송을 위한 전력선의 이동통로로 활용되는 구조물이다.In addition, the tower supports vibrations and loads when the wind turbine is driven, and in some cases, it is a structure that is used as a moving path of a power line for human or developed electric power transportation.

풍력발전(WTG : Wind Turbine Generator)시스템은 주요 부품들로 구성된 기계시스템, 전기 시스템 및 풍력발전기를 제어하는 제어시스템으로 나눌 수 있다.Wind Turbine Generator (WTG) systems can be divided into mechanical systems consisting of major components, electrical systems and control systems that control wind turbines.

또한, 한편으로는 날개를 포함한 허브 시스템, 각종 기계, 전기 및 제어장치를 탑재시킨 나셀(Nacelle), 이들 상부 중량물을 지상으로부터 받쳐주는 타워시스템으로 구분할 수 있다.On the one hand, it can be divided into a hub system including wings, Nacelle equipped with various machines, electric and control devices, and a tower system that supports these overheads from the ground.

즉, 바람에너지를 회전력으로 변환시켜 주는 회전날개(Blade)와 이를 주축(主軸)과 연결시켜 주는 허브(Hub)시스템, 날개의 회전력을 증속기 또는 발전기에 전달하여 주는 회전축(Shaft) 또는 주축(Main shaft), 회전속도를 올려 주는 증속기 (Gear box), 증속기로부터 전달받은 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 발전기(Generator), 제동장치인 브레이크, 날개의 각도를 조절하는 피치 시스템, 날개를 바람방향에 맞추기 위하여 나셀을 회전시켜 주는 요잉시스템(Yawing System)및 풍력발전기를 지지하는 타워시스템 등으로 구성된다.In other words, a rotating blade that converts wind energy into rotating force and a hub system that connects the rotating blade to the main shaft, a rotating shaft that transfers the rotating force of the blade to a generator or a generator, A main shaft, a gear box for increasing the speed of rotation, a generator for converting the mechanical energy transferred from the gearbox into electric energy, a braking device for braking, a pitch system for adjusting the angle of the wing, A yawing system that rotates the nacelle to match the wind direction, and a tower system that supports the wind turbine.

상기와 같이, 풍력발전기를 일례로 상술한 종래의 발전시스템은 저속-고 토크의 회전속도를 상승시키기 위해 별도의 증속기(Gear box)가 필요했다.As described above, in the conventional power generation system, for example, the wind turbine described above, a separate gear box is required to increase the rotation speed of low-high torque.

즉, 저속-고 토크의 회전을 고속-저 토크의 회전으로 변환하기 위해 증속기를 포함한 매우 복잡한 구조로 이루어질 수밖에 없었다.In other words, a very complicated structure including a speed reducer has to be made to convert the rotation of the low-high torque into the rotation of the high-speed torque.

이는 고 효율의 발전에 적합하지 않은 구조이며, 유지보수에 있어서 적지 않은 비용이 소요될 뿐만 아니라 고장이 빈번히 발생하는 문제가 있었다.This is a structure which is not suitable for high-efficiency development, and there is a problem that frequent failures occur as well as a considerable cost in maintenance.

대한민국 등록특허공보 제10-1141943호(2012년 05월 04일 공고)Korean Registered Patent No. 10-1141943 (issued on May 04, 2012)

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 저속-고 토크 회전을 고속-저 토크로 변환하기 위한 별도의 증속기(gear box)를 구비하지 않아도 변환과정 없이 회전체의 원주상에서 직접 발생시킨 접선력을 이용해 고속-저 토크의 회전을 발생시켜 고속-저 토크 회전으로 곧바로 발전할 수 있는 원주 접선력으로 구동되는 발전장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems described above and to provide a torque converter that is capable of directly converting a torque from a high speed torque to a low torque without a separate gear box, And to provide a power generator driven by a circumferential tangential force capable of generating a high-speed and low-torque rotation by using the generated tangential force and generating electricity at a high-low torque rotation.

상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 원형으로 이루어지고, 일정 간격으로 원주배열된 복수의 영구자석을 구비한 제1회전체 및 상기 제1회전체의 내측에 위치하고, 상기 제1회전체의 내경면에 비 접촉된 상태로 배치되고, 일정 간격으로 권취된 유도 코일을 구비한 원형으로 이루어진 제2회전체를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a rotary electric machine including a first rotating body having a plurality of permanent magnets circumferentially arranged at regular intervals, and a second rotating body disposed inside the first rotating body, And a second rotating body disposed in a non-contact state with the inner surface of the first rotating body and having a circular shape with an induction coil wound at regular intervals.

또한, 본 발명은 원형으로 이루어지고, 일정 간격으로 권취된 유도 코일을 구비한 제1회전체 및 상기 제1회전체의 내측에 위치하고, 상기 제1회전체의 내경면에 비 접촉된 상태로 배치되고, 일정 간격으로 원주배열된 복수의 영구자석을 구비한 원형으로 이루어진 제2회전체를 포함한다.According to the present invention, there is also provided a rotary electric machine comprising a first rotating body having a circular shape and having an induction coil wound at regular intervals, and a second rotating body disposed inside the first rotating body, And a second rotating body made of a circular body having a plurality of permanent magnets circumferentially arranged at regular intervals.

상기 제1회전체 및 상기 제2회전체 중 어느 하나가 정역회전되는 것을 특징으로 한다.Wherein either one of the first rotating body and the second rotating body is rotated in normal and reverse directions.

상기 제1회전체의 외측 하부에는 볼트삽입되는 제1고정부를 구비하고, 상기 제2회전체의 내측 상부에는 볼트삽입되는 제2고정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.And a second fixing part having a first fixing part inserted into a lower part of the outer side of the first rotation body and bolt-inserted into an upper part of the inside of the second rotation body.

상기 제1회전체와 상기 제2회전체 사이에 복수의 베어링이 설치된 것을 특징으로 한다.And a plurality of bearings are provided between the first rotating body and the second rotating body.

본 발명은 저속-고 토크 회전을 고속-저 토크 회전속도로 변환하기 위한 별도의 증속기(gear box)를 구비하지 않아도 변환과정 없이 고속-저 토크 회전으로 바로 발전할 수 있어 발전효율성이 증가하고, 구조가 매우 간단해짐으로써 유지보수에 용이하며, 그에 따라 고장율을 현저히 낮출 수 있어 비용이 절감되는 효과가 있다.The present invention can directly generate a high-speed low-torque rotation without a conversion process without a separate gear box for converting a low-high torque rotation to a high-low torque rotation speed, thereby increasing power generation efficiency And the structure is very simple, which makes it easy to maintain and repair, and thus the failure rate can be remarkably lowered, thereby reducing the cost.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 일반적인 풍력 발전기를 나타낸 예시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원주 접선력으로 구동되는 발전장치를 나타낸 평면도(a) 및 사시도(b),
도 4는 상기 도 3의 A-A' 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원주 접선력으로 구동되는 발전장치를 나타낸 평면도(a) 및 사시도(b) 이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And shall not be construed as interpretation.
1 and 2 are views showing a general wind turbine generator,
3 is a plan view (a) and perspective views (b) and (c) of a power generating apparatus driven by a circumferential tangential force according to an embodiment of the present invention,
4 is a sectional view taken along line AA 'of FIG. 3,
5 is a plan view (a) and a perspective view (b) of a power generator driven by a circumferential tangential force according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 원주 접선력으로 구동되는 발전장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, a preferred embodiment of a power generator driven by a circumferential tangential force according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원주 접선력으로 구동되는 발전장치를 나타낸 평면도(a) 및 사시도(b) 이고, 도 4는 상기 도 3의 A-A' 단면도이다.3 is a plan view (a) and a perspective view (b) of a power generator driven by a circumferential tangential force according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view taken along line A-A 'of FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원주 접선력으로 구동되는 발전장치는 제1회전체(100) 및 제2회전체(200)를 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.3 and 4, a power generator driven by a circumferential tangential force according to a preferred embodiment of the present invention is composed of components including a first rotating body 100 and a second rotating body 200, This will be described in detail as follows.

상기 제1회전체(100)는 원형의 형태로 이루어진다. 그리고, 외경을 따라 일정 간격으로 원주배열된 복수의 영구자석(110)을 구비한다.The first rotating body 100 has a circular shape. And a plurality of permanent magnets 110 arranged circumferentially at regular intervals along the outer diameter.

상기 제2회전체(200)는 상기 제1회전체(100)와 마찬가지로 원형의 형태로 이루어진다.The second rotating body 200 has a circular shape like the first rotating body 100.

그리고, 상기 제1회전체(100)의 내측에 위치하되, 상기 제1회전체(100)의 내경면에 비 접촉된 상태로 소정 간격 이격 되어 배치되고, 일정 간격으로 권취된 유도 코일(210)을 구비한다.The induction coil 210, which is disposed inside the first rotating body 100 and is spaced apart from the inner circumferential surface of the first rotating body 100 by a predetermined distance, Respectively.

이때, 상기 제1회전체(100) 또는 상기 제2회전체(200)가 일방향 또는 역방향으로 회전하는데, 이렇게 회전되면서 전류가 발생하는 것이다.At this time, the first rotating body 100 or the second rotating body 200 is rotated in one direction or the opposite direction, and a current is generated while rotating.

여기서, 상기 제1회전체(100)의 외측 하부에는 볼트삽입되는 제1고정부(120)가 형성된다.Here, a first fixing part 120 to be bolted is formed on an outer lower side of the first rotating body 100.

그리고, 상기 제2회전체(200)의 내측 상부에는 볼트삽입되는 제2고정부(220)가 형성된다.A second fixing part 220, which is bolted to the inside of the second rotating body 200, is formed.

즉, 상기 제1회전체(100)의 제1고정부(120)에 의해 상기 제1회전체(100)가 고정되면, 상기 제2회전체(200)는 회전하게 되는 것이고, 반대로 상기 제2회전체(200)의 제2고정부(220)에 의해 상기 제2회전체(200)가 고정되면, 상기 제1회전체(100)는 회전하게 되는 것이다.That is, when the first rotating body 100 is fixed by the first fixing part 120 of the first rotating body 100, the second rotating body 200 rotates, and conversely, When the second rotating body 200 is fixed by the second fixing body 220 of the rotating body 200, the first rotating body 100 rotates.

이때, 상기 제1회전체(100)와 상기 제2회전체(200) 사이에는 복수의 베어링(300)이 설치되는 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable that a plurality of bearings 300 are installed between the first rotating body 100 and the second rotating body 200.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원주 접선력으로 구동되는 발전장치를 나타낸 평면도(a) 및 사시도(b) 이다.5 is a plan view (a) and a perspective view (b) of a power generator driven by a circumferential tangential force according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 제1회전체(400)는 원형의 형태로 이루어지고, 일정 간격으로 권취된 유도 코일(410)을 구비한다.Referring to FIG. 5, the first rotating body 400 has a circular shape and includes an induction coil 410 wound at regular intervals.

상기 제2회전체(500)는 상기 제1회전체(400)와 마찬가지로 원형의 형태로 이루어진다.The second rotating body 500 has a circular shape like the first rotating body 400.

그리고, 상기 제1회전체(400)의 내측에 위치하되, 상기 제1회전체(400)의 내경면에 비 접촉된 상태로 소정 간격 이격 되어 배치되고, 외경을 따라 일정 간격으로 원주배열된 복수의 영구자석(510)을 구비한다.The first rotating body 400 is disposed inside the first rotating body 400 and is spaced apart from the inner circumferential surface of the first rotating body 400 by a predetermined distance. And a permanent magnet (510).

이때, 상기 제1회전체(400) 또는 상기 제2회전체(500)가 일방향 또는 역방향으로 회전하는데, 이렇게 회전되면서 전류가 발생하는 것이다.
At this time, the first rotating body 400 or the second rotating body 500 rotates in one direction or reverse direction, and a current is generated while being rotated.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And such variations and modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

100, 400: 제1회전체 110, 510: 영구자석
120: 제1고정부 200, 500: 제2회전체
210, 410: 유도 코일 220: 제2고정부
300: 베어링100, 400: first rotating body 110, 510: permanent magnet
120: first fixing part 200, 500: second whole part
210, 410: induction coil 220: second fixing part
300: Bearing

Claims (5)

원형으로 이루어지고, 일정 간격으로 원주배열된 복수의 영구자석(110)을 구비한 제1회전체(100); 및
상기 제1회전체(100)의 내측에 위치하고, 상기 제1회전체(100)의 내경면에 비 접촉된 상태로 배치되고, 일정 간격으로 권취된 유도 코일(210)을 구비한 원형으로 이루어진 제2회전체(200)를 포함하는 원주 접선력으로 구동되는 발전장치.A first rotating body (100) having a plurality of permanent magnets (110) circumferentially arranged at regular intervals; And
(110) which is located inside the first rotating body (100) and is not in contact with the inner surface of the first rotating body (100) and has an induction coil (210) Wherein the power generating device is driven by a circumferential tangential force including two rotors (200). 원형으로 이루어지고, 일정 간격으로 권취된 유도 코일(410)을 구비한 제1회전체(400); 및
상기 제1회전체(400)의 내측에 위치하고, 상기 제1회전체(400)의 내경면에 비 접촉된 상태로 배치되고, 일정 간격으로 원주배열된 복수의 영구자석(510)을 구비한 원형으로 이루어진 제2회전체(500)를 포함하는 원주 접선력으로 구동되는 발전장치.A first rotating body 400 having a circular shape and having an induction coil 410 wound at regular intervals; And
And a plurality of permanent magnets (510) disposed inside the first rotating body (400) and disposed in a non-contact state with the inner circumferential surface of the first rotating body (400) And a second rotating body (500) composed of the first rotating body (500). 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1회전체(100, 400) 및 상기 제2회전체(200, 500) 중 어느 하나가 정역회전되는 것을 특징으로 하는 원주 접선력으로 구동되는 발전장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein one of the first rotating body (100, 400) and the second rotating body (200, 500) is rotated in normal and reverse directions. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1회전체(100, 400)의 외측 하부에는 볼트삽입되는 제1고정부를 구비하고, 상기 제2회전체(200, 500)의 내측 상부에는 볼트삽입되는 제2고정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 원주 접선력으로 구동되는 발전장치.3. The method according to claim 1 or 2,
And a second fixing part having a first fixing part inserted into a lower part of the outer side of the first rotating body 100 and 400 and bolted to the upper part of the inside of the second rotating body 200 and 500 A power generating device driven by a circumferential tangential force. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1회전체(100, 500)와 상기 제2회전체(200, 500) 사이에 복수의 베어링(300)이 설치된 것을 특징으로 하는 원주 접선력으로 구동되는 발전장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein a plurality of bearings (300) are installed between the first rotating body (100, 500) and the second rotating body (200, 500).
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