KR20170128413A - 풍력 시스템 - Google Patents

Abstract

풍력 시스템(1)은 적어도 하나의 개별적인 구동 유틸리티 장치(3)를 제어하는 적어도 하나의 회전자(2), 및 적어도 하나의 고정자(4)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 회전자(2)에는 실질적으로 편평한 프로파일을 구비하고 방사상으로 배치되고 25°와 90° 사이에 포함되는 각도로 회전자(2)의 회전축에 대해서 경사진 복수 개의 베인들(5)이 제공되고; 시스템(1)은 상기 적어도 하나의 회전자(2)의 상류에 배치된 적어도 하나의 고정자(4)를 더 포함하고, 상기 고정자(4)에는 실질적으로 원통형 외부 인클로져(8)에 동축이고 상기 회전자(2)의 샤프트(7)에 동축인 관형 몸체(6)가 제공되고; 상기 관형 몸체(6)에는 테이퍼된 단부 페어링(9), 및 풍력 시스템(1)의 산출량을 최대화하는 미리 설정된 입사각에 따라서 상기 회전자(2)의 외부 부분을 향해 상기 베인들(5) 상으로 상기 고정자(2)에 들어가는 공기를 안내하도록 프로파일된 개별적인 굽은 블레이드들(10)이 제공되고; 상기 인클로져(8)의 내벽들, 두 개의 인접한 블레이드들(10) 및 상기 관형 몸체(6) 사이에 시스템(1)에 들어가는 공기를 위한 강제 경로가 있다.

Description

풍력 시스템

본 발명은 전기를 생산하기 위한 풍력 시스템(wind power system)에 관한 것이다.

최근 몇 년 동안 풍력 발전 부문은 풍력 에너지가 재생 가능하고 어디에서나 사용할 수 있고 깨끗하기 때문에 화석 연료에 대한 신뢰할 수 있는 대안이라는 사실 때문에 엄청나게 확장되었으나; 종래의 풍력 어셈블리들은 (이는 원칙적으로 산업적으로 전 세계적인 현장을 효과적으로 독점하는, 세 개의 베인이 있는 현-클래식(now-classic) 윈드 타워들(wind towers)을 의미한다) 풍력을 열등한 에너지원 또는 임의의 속도로 유사한 것(parallel one)을 만들고, 어떤 경우에는 탄화수소로부터의 에너지를 대체하지 않는 물리적 및 경제적 성질의 문제점을 제시한다.

모든 풍력 시스템은 우선, 최대량의 운동 에너지를 모으고 적절한 생산량을 가지기 위해, 바람을 포착하기 위한 가장 넓은 가능한 영역을 구비할 명백한 요구가 있고; 또한 더 강하고 신뢰할 수 있는 바람을 가로막기 위해 지면으로부터 가능한 한 높게 시스템을 들어올리는 것이 필요하다. 따라서 현재 윈드 타워들에는 증가된 비틀림 힘들을 견디기 위해 계속 증가하는 높이 및 직경의 지지 매스트(supporting masts)가 제공되고, 단일 회전자의 직경 및 바람 포착 영역을 가능한 한 크게 증가시키기 위해 증가하는 길이의 베인들이 제공되나; 불행히도, 회전자의 직경이 증가함에 따라 동일한 바람에서, 특정 생산량이 비례적으로 감소하고 회전을 트리거하기 위해 필요한 풍속이 비례적으로 증가한다. 더욱이, 점점 더 큰 구조물을 만들고 수송하고 올릴 필요성은 설치 비용의 기하급수적인 증가를 의미한다. 또한 현재의 윈드 타워들의 베인들에는 극도로 비쌀 뿐만 아니라, 지속적인 바람이 있는 경우에만 생성되는 "리프트(lift)"라는 효과로 높은 성능 수준을 요구하는 매우 정교한 날개 프로파일이 제공되는 것을 추가하는 것이 중요하다. 위에 언급된 일련의 문제는 높은 평균 풍속이 높은 지역에서만 그리고 상당한 경제적인 인센티브가 있는 경우에만 현재의 풍력 시스템들의 설치가 수익성 있고 가능하게 한다.

본 발명의 목적은 높은 생산량을 제공하는 풍력 시스템을 제공하는 것에 의해, 전술된 단점들을 해결하는 것이다.

이러한 목적 내에서, 본 발명의 목적은 감소된 풍속들에서 작동할 수 있는 풍력 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 낮은 수준의 바람이 있는 지역들에서도 설치될 수 있는 풍력 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 만들고, 운송하고, 설치하고, 유지하기 쉽고 경제적인 풍력 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비활동 기간(periods of inactivity)이 감소되는 풍력 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 농업-호환 가능한(agri-compatible) 풍력 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 저비용이고, 용이하고 현실적으로 구현되고 안전하게 사용되는 풍력 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적 및 다른 목적들은, 적어도 하나의 개별적인 구동 유틸리티 장치를 제어하는 적어도 하나의 회전자, 및 적어도 하나의 고정자를 포함하고, 상기 적어도 하나의 회전자에는 실질적으로 편평한 프로파일을 구비하고 방사상으로 배치되고 25°와 90° 사이에 포함되는 각도로 회전자의 회전축에 대해서 경사진 복수 개의 베인들이 제공되고, 상기 적어도 하나의 회전자의 상류에 배치된 적어도 하나의 고정자에는 실질적으로 원통형 외부 인클로져에 동축이고 상기 회전자의 샤프트에 동축인 관형 몸체가 제공되고, 상기 관형 몸체에는 테이퍼된 단부 페어링, 및 풍력 시스템의 산출량을 최대화하는 미리 설정된 입사각에 따라서 상기 회전자의 외부 부분을 향해 상기 베인들 상으로 상기 고정자에 들어가는 공기를 안내하도록 프로파일된 개별적인 굽은 블레이드들이 제공되고, 상기 인클로져의 내벽들, 두 개의 인접한 블레이드들 및 상기 관형 몸체 사이에 시스템에 들어가는 공기를 위한 강제 경로가 있는 풍력 시스템에 의해 획득된다.

본문 내에 포함되어 있음.

본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은 첨부된 다음의 도면에서 비제한적인 예시로서 도시된, 본 발명에 따른 풍력 시스템의 바람직하나 배타적이지 않은 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력 시스템의 일부 구성요소들의 사시도이다.

도면들을 참조하여, 도면 번호 1은 적어도 하나의 개별적인 구동 유틸리티 장치(at least one respective driven utility apparatus; 3)를 제어하는 적어도 하나의 회전자(rotor; 2) 및 적어도 하나의 고정자(stator; 4)를 포함하는 풍력 시스템을 가리킨다.

본 발명에 따라서, 적어도 하나의 회전자(2)에는 방사상으로 배치되고 실질적으로 편평한 프로파일을 구비하는 복수 개의 베인들(vanes; 5)이 제공된다.

종래의 베인의 날개 프로파일은 기술적으로 매우 정교하고 높은 에너지 산출량을 제공하지만, 생산 비용은 오히려 높다.

이러한 비용을 낮추어야 할 필요성 때문에 기존의 베인들에 채택된 날개 프로파일을 포기하는 선택이 있었다.

사실, 편평한 프로파일을 구비하는 베인들(5)은 만들기 쉽기 때문에 비용을 상당히 감소시킬 수 있다.

게다가, 그러한 산출량을 획득하게 하게 하는 리프트를 생성하기 위해, 날개 프로파일을 구비하는 베인들을 사용할 때, 강하고 신뢰할 수 있는 바람이 있어야 한다.

반면, 베인들(5)의 편평한 프로파일은, 리프트 효과를 발생시키지 않으므로, 종래의 날개 프로파일을 구비하여 베인들을 작동시키는 데 필요한 것보다 훨씬 낮은 속도의 바람에서 회전 및 에너지 생산을 트리거한다.

보다 구체적으로, 베인들(5)은 25° 및 90° 사이에 포함되는 각도를 통해 회전자(2)의 회전축에 대해 경사진다.

또한, 시스템(1)은 적어도 하나의 회전자(2)의 상류에 배치되고, 회전자(2)의 샤프트(7)에 동축이고 실질적으로 원통형 외부 인클로져(cylindrical outer enclosure; 8)에 동축인 관형 몸체(6)가 제공되는 적어도 하나의 고정자(4)를 포함한다.

샤프트(7)는 여기에 연결된 구동 유틸리티 장치(3)에 기계 에너지를 전달하기 위해, 회전자(2)에 의해 대기로부터 적절하게 취해진, 관통핀에 의해 그것과 일체로 되고 그것의 중앙 부분을 통과하여 회전자(2)를 지지하고 활동 위치(active position)에 그것을 유지시킨다.

특히, 관형 몸체(6)에는 풍력 시스템(1)의 산출량을 최대화하기 위한 미리 설정된 입사각에 따라, 회전자(2)의 외부를 향해 베인들(5) 위로 시스템(1)에 들어가는 공기를 안내하도록 프로파일된(profiled) 개별적인 굽은 블레이드들(respective curved blades; 10) 및 테이퍼된 단부 페어링(tapered end fairing; 9)이 제공된다.

사실, 인클로져(8)의 내벽들, 두 개의 인접한 블레이드들(10) 및 관형 몸체(6) 사이에서 시스템(1)에 들어가는 공기를 위한 강제 경로(forced path)가 있다.

사실, 외부 인클로져(8)는 실질적으로 블레이드들(10)의 상부와 접촉한다.

회전자(2), 고정자(4) 및 인클로져(8)의 동시적인 존재는 시스템(1)의 구체적인 산출량(specific yield)의 증가를 가능하게 할 수 있다.

고정자(4)의 존재는 베인들(5)의 편평한 프로파일의 더 낮은 성능을 보상하게 할 수 있다.

이러한 요소들의 개별적인 사용은 사실 실질적으로 비효율적이다.

사실, 고정자(4)의 존재는: 에너지 관점에서 덜 생산적인 중앙 영역으로부터 주변 영역으로 시스템(1)에 들어가는 바람을 벗어나게 하고, 이때 더 큰 누설을 이용할 수 있으므로, 그것의 충돌(impact)은 더 효과적일 수 있으며; 베인(5) 상에 바람의 충돌 속도가 불균일하게 하고, 중앙 영역에서 속도를 늦추어 외부, 및 더 생산적인 지역에서 가속시키고; 종래의 풍력 어셈블리들에서 45° 이하로 되는 베인(5) 상에 바람의 입사각을 증가시킨다.

종래의 어셈블리들에서, 바람 방향은 다른 각도가 바람 수집 영역의 감소, 특히 시스템을 오히려 비생산적이게 만드는, 베인들에 대한 입사각 균일성의 손실을 의미하므로, 끝까지(to this end) 연속적으로 재위치되는, (베인들이 아닌) 회전자에 대해 수직하게 유지되어야 한다.

다중-회전자 구조는 또한 큰 치수의 시스템을 갖는 필요성과 작은 치수의 회전자들을 갖는 것의 필요성을 조정할 수 있게 하며, 이러한 이유에서 높은 수준의 성능을 가능하게 할 수 있고; 다중-회전자 시스템에서 전술된 바와 같이 필수적인 큰 치수들은 단일 회전자의 직경을 증가시킴으로써 달성되지 않아서 성능 저하를 초래하나, 오히려 작은 치수의 복수 개의 회전자를 함께 모아서, 높은 성능 수준을 특징으로 한다.

시스템(1)은 회전자들(2), 고정자들(4) 및 구동 유틸리티 장치들(3)이 내부에 매달려 유지되는 개별적인 케이블들(12)이 제공되는 주변(perimetric) 관형 구조(11)를 포함할 수 있다.

따라서 케이블들(12)의 존재는 관형 구조(11)를 더 경화시킨다.

관형 구조(11)는 입방체로(cubic) 될 수 있다.

만약 구조(11)가 입방체로 된다면, 케이블들(12)이 입방체의 측면들의 대각선들을 따라 구조(11)의 코너들을 연결할 수 있다.

관형 구조(11)는 아연철판, 스틸, 알루미늄 등 중에서 바람직하게 선택된 물질로 될 수 있다.

이러한 구성은 바람에 의해 유도된 비틀림 힘들에 대한 높은 저항을 가지고 가벼운 구조(11)를 제공하게 할 수 있다.

구조(11)는 사용을 위한 구성 및 스톨된(stalled) 구성에서, 또는 시스템(1)을 정지시킬 필요가 있는 경우, 그것 자체의 축에 대해서 회전을 위해 개별적인 이동 요소들(movement elements)에 의해 베이스(13)에 연결될 수 있다.

사용을 위한 구성에서 구조(11)는 바람 방향에 실질적으로 수직하는 방향으로 위치될 것이다.

너무 높은 풍속에 도달하면, 개별적인 이동 요소들에 의해 전체 구조(11)를 그 자체의 축에 대해서 회전시키면서, 바람 방향에 대해 평행하게 그것을 위치시키고, 회전자(2)의 베인들(5)의 회전 또한 효과적으로 차단시킬 것이다.

시스템(1)은 전체 시스템(1)을 안정화시키기 위해 시스템(1)이 설치되는 지면에 구조(11)의 상부(15)를 연결하고 동시에 그 자체의 축에 대한 회전을 허용하는 복수 개의 스테이들(stays; 14)을 포함할 수 있다.

구조의 중량의 최대 감소 및 생산, 운송 및 설치 비용의 최소화를 통해 바람에 의해 유도되는 비틀림 힘들에 대한 최대 저항을 조정하기 위해서, 현재 발생하는 것과 같이 베이스에서뿐만 아니라 그것의 정상(summit)에서 안정된 구조를 갖는 것이 필수적이다.

특히, 관형 구조(11)의 네 모서리 각각은 함께 연결된 튜브들(16)로 구성되는 개별적인 삼각형에 결합될 수 있고, 이러한 삼각형들의 꼭짓점들은 추가적인 스테이들(17)에 의해 관형 구조(11)에 연결되어, 외측 견인(outward traction)으로 고정자들(4) 및 회전자들(2)의 중량 및 바람에 의해 유도되는 비틀림 힘들에 균형을 맞출 수 있다(counterbalance).

또한, 스테이들(17)의 존재는 관형 구조(11)의 강성을 증가시킬 수 있다.

특별한 유틸리티의 해결책에 따라서, 회전자들(2) 및 개별적인 고정자들(4)은 편능형(rhomboid) 관형 구조(11)를 정의하기 위해, 각각 적어도 2개의 회전자들(2) 및 2개의 고정자들(4)을 포함하는 적어도 2개의 열들 상에 배치되고 서로 정렬되는 적어도 총 8개, 즉 4개의 회전자들(2)과 4개의 고정자들(4)로 될 수 있다.

그것의 치수들을 변경하지 않고, 회전자들(2)의 개수를 증가시키는 것에 의해, 전체 시스템(1)의 산출량을 증가시킬 수 있다.

그러므로 시스템(1)에는 관형 구조(11)가 제공되고, 제시된 구성들의 각각은, 즉 4개의 회전자들(2)을 포함하는 기본 구조, 그러나 이것의 배수, 즉 16 또는 64개의 회전자들(2) 등을 구비하여, 시스템(1)의 전체 중량의 증가에 대한 적절한 지지 및 바람의 비틀림 힘들에 대한 충분한 저항을 제공할 수 있다.

시스템(1)은 그것의 쉬운 유연성 및 모듈성 덕분에 쉽게 설치될 수 있다.

시스템(1)은 들어 올려지기 위해서 지면 상에서 조립될 것이다.

조립은 제1 열의 회전자들(2) 및 고정자들(4)이 함께 놓이는 것에 의해 시작하고 그것 아래에 제2 열의 회전자들(2) 및 고정자들(4)을 삽입하기 위해 들어 올려지며, 전체 시스템(1)의 조립이 완료될 때까지 진행한다.

일단 전체 구조(11)가 조립되면, 네 개의 모서리들 각각은 관형 구조(11)에 추가적인 스테이들(17)에 의해 꼭짓점을 연결하는 것에 의해, 튜브들(16)의 어셈블리로 구성되는 삼각형에 결합된다.

이어서, 전체 관형 구조(11)는 베이스(13)에 연결되고 확립된 위치에 이를 때까지 호이스트될(hoisted up) 수 있으며, 지면에 시스템(1)의 상부(15)를 연결하는, 바람직하게 스틸로 된, 복수 개의 스테이들(14)에 의해 유지될 것이다.

이때 시스템(1)은 작동 가능하고 바람 방향에 대해 수직하게 배치되도록 개별적인 이동 요소에 의해 그 자체의 축에 대해 회전할 수 있다.

시스템(1)의 특별한 구성은 회전자(2)의 베인들(5)의 회전을 트리거하는 데 요구되는 풍속 값 및 회전자(2)의 비산출량(specific yield)이 바뀌지 않게 유지하면서 바람 수집 표면을 증가시킬 수 있다.

또한, 고정자(4)의 존재 및 회전자(2)의 특별한 구조는: 가장 생산적이지 않은 중앙 영역으로부터, 더 큰 레버리지를 이용할 수 있으므로, 충돌이 더 생산적이게 될 주변 영역으로 바람을 벗어나게 할 수 있고; 외부, 그리고 더 생산적인 영역으로 가속시키기 위해, 각각의 베인(5)의 길이 상에 바람의 충돌 속도를 불균일하게 하여 그것을 중앙 부분에서 느리게 하며; 종래의 풍력 어셈블리들에서 45°를 초과하지 않는, 베인들(5) 상에 바람의 입사각을 증가시킬 수 있다.

사실, 바람은 초기에 인클로져(8)에 의해 정의된 영역에 대응하는 수집 영역에 들어가고, 페어링(9)의 방향 수정 작용(redirection action) 및 동시에 인클로져(8)에 의해 가해지는 격납 작용 모두에 의해서, 페어링(9) 및 인클로져(8) 사이에 포함된 영역 안으로 채널링되도록(channeled) 유도된다.

블레이드들(10)의 존재는 인클로져(8)의 격납 작용에 의해 반대되는, 바람 내 원심력의 형상을 유도한다.

게다가, 인클로져(8)의 내벽에 의해, 두 개의 인접한 블레이드들(10) 및 관형 몸체(6)에 의해 경계된 표면은 실질적으로 바람이 시스템(1)에 들어가는 인클로져(8)에 의해 둘러싸인 영역보다 작아서, 고정자(4)로부터 바람의 이탈 속도(exit speed)가 시스템(1)의 유입 속도보다 점진적으로 높아진다.

구조 관점에서, 베인들(5)은 커버링 시트를 지지하기 위한 망상 구조(reticular structure)를 포함할 수 있다.

망상 구조는 회전자(2)의 중앙 몸체에 상기 망상 구조의 상단을 연결하는 복수 개의 케이블들(18)을 포함한다.

케이블은 베인들(5)이 바람에 의해 유도되는 비틀림 힘들을 견디게 할 수 있다.

또한, 블레이드들(10)은 커버링 플레이트를 지지하기 위해, 실질적으로 일렬로 배치된, 적어도 두 개의 강화 리브들을 포함할 수 있다.

특히, 프로파일된 블레이드들(10)은 관형 몸체(6)의 축에 대해 실질적으로 평행하는 제1 부분, 및 블레이드(10)의 프로파일이 130°와 140° 사이에 포함되는 회전자(2)의 회전 평면에 대해 경사지게 도달하는 굽은 제2 부분을 구비할 수 있다.

국부화된 후에, 바람은 회전자(2)의 축에 대해 대략 45°의 각도로 방향을 점진적으로 변화시키는 블레이드들(10) 사이에 삽입된다.

회전자(2)의 베인들(5)이 회전자(2)의 축에 대해서 대략 45°의 각도로, 그러나 반대되는 방향으로 경사지는 것을 고려하여, 바람은 실질적으로 모든 베인들(5) 상에 수직하게 그리고 균일하게 충돌할 것이고, 시스템(1)의 최대 비산출량을 획득하기 위해서, 가장 높은 생산성을 획득하게 하는 가능한 구성을 직감적으로 나타낸다.

페어링(9)은 회전자(2)의 관형 몸체(6)의 축 상에 위치될 수 있고, 동일한 직경을 구비할 수 있어, 시스템(1)에 유입되는 공기 흐름이 좋지 않은 레버리지를 사용하기 때문에, 에너지 측면에서 가장 생산적이지 않은 회전자(2)의 중앙 부분에 이르는 것을 방지할 수 있다.

외부 인클로져(8)에 의해 가해진 격납 작용 덕분에, 공기 흐름은 베인들(5)의 영역 내에만 집중될 것이고, 이는 유입 풍속의 비례 증가를 발생시키지만, 더 나은 레버리지(leverage)를 사용하기 때문에, 에너지 측면에서 가장 생산적인, 베인들(5)에 의해 점유된 부분인 회전자(2)의 최외곽 부분에만 더 큰 추력이 작용될 것이다.

회전자(2)의 중앙 몸체는 베인들(5)을 지지하기 위해 두 개의 플랜지들(19)을 포함할 수 있다.

플랜지들(19)은 회전자(2)의 직경과 다르고 더 작은 직경을 구비할 수 있고, 그것들은 일렬로 배치되고 회전자(2)의 샤프트(7)에 평행하게 배치된 로드들(20)에 의해 연결된다.

플랜지들(19)의 치수들은 시스템(1)의 설치 영역에 존재하는 바람의 속도에 따라서 변화할 수 있다.

또한, 개별적인 회전자(2)를 특징짓는 높은 조립 용이성 덕분에, 시스템(1)의 설치 위치에서 베인(5) 상에 플랜지(19)를 직접 장착할 가능성이 배제되지 않는다.

실질적으로 원통형인 외부 인클로져(8)는 탄성 변형 가능한 재질의 필름을 지지하기 위해, 관형 구조(11)에 안정적으로 결합되고, 바람직하게 아연철판, 스틸, 알루미늄 등으로부터 선택된 재질로 마련된 두 개의 원형 크라운들(circular crowns; 21)을 포함할 수 있다.

특히, 원형 형상을 구비하여 바람 수집 영역을 정의하는 것과 함께, 인클로져(8)는 필수적인 격납(containment) 작용을 수행한다.

바람은 페어링(9)의 작용에 의해서뿐만 아니라 관형 몸체(6)에 대한 블레이드들(10) 자체의 점진적인 나선형 비행(corkscrewing)에 의해 유도된 원심력에 의해서 외측으로 나아가게 된다.

외부 인클로져(8) 및 블레이드들(10)의 페어링(9)의 결합된 존재는 공기 흐름이 유입되게 하기 위한 8개의 강제 경로를 생성하고, 관형 몸체(6)에 대한 나선형 비행에 의해 벗어나는 것에 의해, 회전자(2)의 회전 평면에 대해 대략 135°의 각도를 갖고 바람이 대략 90°의 각도로 모든 베인들(5) 상에 동시에 충돌하게 한다(베인들(5)이 회전자(2)의 회전 평면에 대해서 대략 45°로 경사지기 때문이다).

베인들(5) 상에서 충돌 각도는 종래의 풍력 시스템들에서 획득된 산출량들보다 더 높은 에너지를 산출하게 하고, 이때 베인들 상에 바람이 충돌하는 각도는 약 45°이다.

이와 함께, 외부 인클로져(8) 상에서 공기 흐름에 의해 가해진 압력은 각각의 베인(5)의 주변 영역 상에 바람의 충돌 속도 증가 및 회전자(2)의 중심에 가장 근접한 베인들(5)의 영역 상에 충돌 속도의 저하를 야기할 수 있다.

특별한 현실성 및 유틸리티의 해결책에 따라서, 회전자(2)는 관형 구조(11)에 안정적으로 결합된, 두 개의 단부 링들(23)에 의해 지지되는 실질적으로 원통형인 외부 커버링(22)을 포함할 수 있다.

커버링(22)은 시스템이 바람의 방향에 평행한 방향으로 위치될 때 바람으로부터 회전자(2)를 스크린할 수 있다.

이러한 구조적 장치는 수리 또는 유지를 수행하기 위해, 그러나 과도한 바람이 부는 경우, 전기 그리드 상에 과부하가 걸리는 것을 방지하기 위해, 베인들(5)의 회전을 불가능하게 한다.

그러한 요구사항을 만족하기 위해, 종래의 풍력 시스템들은 대신에 브레이킹 장치(braking device)가 필수적으로 제공된다.

장치의 비용은 높으나, 다중-회전자 풍력 시스템에서, 그것들은 그것들의 채택을 못하게 할 만큼 비용을 높게 결정할 수 있다. 이러한 문제점은 다중-회전자 시스템들의 성공을 방지하는 데 기여한다.

본 발명에 따라, 시스템(1)에서, 베인들(5)의 상부에 연결된 커버링(22)의 존재는 회전자(2)의 원형 주변부를 정의하고 회전 평면에 평행하는 바람에 영향을 받지 않게 한다.

이러한 장치(contrivance)는 바람 방향에 대해 수직하지 않으나 평행하게 되도록, 90°를 통해 전체 시스템(1)을 회전시키는 것에 의해, 회전자(2)의 베인들(5) 및 전체 풍력 시스템(1)의 회전을 불가능하게 한다.

외부 인클로져(8)의 필름, 베인들(5)의 시트, 블레이드들(10)의 커버링 플레이트 및 회전자(2)의 커버링(22)은 바람직하게 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 메타아크릴레이트 등으로부터 선택된 재질로 마련될 수 있다.

따라서 이러한 구성요소들의 투명성은 시스템(1)의 심미적 및 환경적 영향을 최소화하여 농업과 호환되게 할 수 있다.

관형 몸체(6)는 플랜지(19)의 직경과 동일하게 서로로부터 거리를 두고 배치되고 바람 방향에 그러나 또한 서로에 대해 평행하게, 구조(11)의 중앙 영역 내에 서스펜션되는, 직사각형 단면을 구비하고, 바람직하게 알루미늄으로 마련된 복수 개의 관형 섹션들을 포함할 수 있다.

이러한 관형 섹션들은 바람직하게 알루미늄으로 마련되고 외부에 필름으로 덮인 복수 개의 원들에 의해 연결될 수 있다.

단부 원들 중 하나는 회전자(2)의 플랜지(19)에 근접하고 마주보게 배치되고, 다른 것은 페어링(9)을 위한 베이스로서 작용한다.

관형 몸체(6)를 구성하는 5개의 원들에는 바람직하게 알루미늄으로 마련되고 외부 인클로져(8)의 직경과 동일한 높이의 강화 리브가 배치된다.

리브들은 각각 5개의 리브들로 된 8열을 형성할 수 있으며, 열들은 그것들을 지지하는 관형 몸체(6)의 길이방향 축으로부터 점진적으로 크게 45°의 경사가 그러한 축에 대해서 도달될 때까지 벗어난다.

게다가, 리브들은 관형 몸체(6)를 구성하는 부품들의 조립이 일단 완성되면 블레이드들(10)의 상부에 대한 지지를 제공할 수 있다.

관형 몸체(6)는 각각의 관형 부분에 단단하게 연결될 수 있다.

바람직한 해결책에 따른 블레이드들(10)은 총 8개로 될 수 있으며, 각각 일 측에서 관형 몸체(6)의 원들에 연결되고, 타측에서 리브들의 상부에 연결된다.

회전자(2)에 근접하게 관형 몸체(6)의 축에 대하여 대략 45°, 그리고 회전자(2)의 회전 평면에 대해 대략 135°의 경사에 도달할 때까지, 회전자(2)의 회전 방향으로 축으로부터 점차 벗어나도록, 블레이드(10)는 바람의 진입 영역에 근접한 섹션에서 관형 몸체(6)의 축에 실질적으로 평행하게 배치되게 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 구동 유틸리티 장치(3)는 전기 발전기, 컴프레서 등 중에서 바람직하게 선택된 유형으로 될 수 있다.

그러한 발전기는 메인즈 전기 공급(mains electricity supply), 축전지(storage cell), 전기 부하(electrical load) 등 중에서 바람직하게 선택된 요소에 의해 제어될 수 있다.

효과적으로, 시스템(1)은 높은 산출량을 특징으로 한다.

사실, 종래의 회전자(2)와 동일한 직경 및 형상을 위한 회전자(2)는 회전을 트리거하기 위해 요구되는 풍속의 결과적인 감소 및 시스템(1)의 전체 작동 시간의 증가를 구비하여, 회전자(2)의 비산출량(specific yield)을 상당히 증가시킬 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 시스템(1)은 감소된 풍속들에서 작동할 수 있다.

편리하게, 시스템(1)은 또한 낮은 수준의 바람을 가진 지역들에서 설치될 수 있다.

사실, 회전자(2)의 회전은 종래의 시스템들에서 필요한 것에 대해 감소된 속도를 갖는 약한 바람의 존재에도 트리거될 수 있다.

편리하게, 풍력 시스템(1)은 쉽고 경제적인 유지로 된다.

편리하게, 풍력 시스템(1)은 비활동 기간을 감소시켰다.

긍정적으로, 풍력 시스템(1)은 농업-호환 가능하다(agri-compatible).

외부 인클로져(8), 베인들(5), 블레이드들(10) 및 커버링(22)의 투명도는 시스템(1)의 심미적 및 환경적 영향을 최소화시켜, 농업-호환 가능하게 한다.

사실 시스템(1)의 다양한 구성요소들의 상당한 투명도는 시스템(1) 부근에 위치된 경지(cultivated land)의 광합성(photosynthesis)을 방해하지 않게 한다.

이는 본 발명이 현재 농업에서 사용되는 광대한 표면들(vast surfaces)을 그것의 설치를 위해 이용하게 할 수 있다.

따라서 본 발명은 수많은 변형 및 변경이 가능하며, 이들 모두는 첨부된 청구항의 범위 내에 있다. 또한, 모든 세부사항들은 다른, 기술적으로 균등한 요소들로 대체될 수 있다.

도시된 실시예들에서, 특정 예시와 관련하여 도시된 개별적인 특징들은 실제 다른 실시예들에 존재하는, 다른, 상이한 특성들로 상호 교환될 수 있다.

실제로, 사용된 재료 및 치수들은 요구 조건 및 최신 기술에 따라 임의로 선택될 수 있다.

1: 풍력 시스템
2: 회전자
3: 구동 유틸리지 장치
4: 고정자
5: 베인
6: 관형 몸체
7: 샤프트
8: 인클로져
9: 페어링
10; 블레이드

Claims (13)

1. 적어도 하나의 개별적인 구동 유틸리티 장치(3)를 제어하는 적어도 하나의 회전자(2), 및 적어도 하나의 고정자(4)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 회전자(2)에는 실질적으로 편평한 프로파일을 구비하고 방사상으로 배치되고 25°와 90° 사이에 포함되는 각도로 회전자(2)의 회전축에 대해서 경사진 복수 개의 베인들(5)이 제공되고, 상기 적어도 하나의 회전자(2)의 상류에 배치된 상기 고정자(4)에는 실질적으로 원통형 외부 인클로져(8)에 동축이고 상기 회전자(2)의 샤프트(7)에 동축인 관형 몸체(6)가 제공되고, 상기 관형 몸체(6)에는 테이퍼된 단부 페어링(tapered end fairing; 9), 및 풍력 시스템(1)의 산출량을 최대화하는 미리 설정된 입사각에 따라서 상기 회전자(2)의 외부 부분을 향해 상기 베인들(5) 상으로 상기 고정자(4)에 들어가는 공기를 안내하도록 프로파일된 개별적인 굽은 블레이드들(10)이 제공되고 상기 인클로져(8)의 내벽들, 두 개의 인접한 블레이드들(10) 및 상기 관형 몸체(6) 사이에 상기 시스템(1)에 들어가는 공기를 위한 강제 경로(forced path)가 있는 풍력 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전자(2), 상기 고정자(4) 및 상기 구동 유틸리티 장치(3)가 서스펜션 상태(in suspension)로 유지되는 개별적인 케이블(12)이 제공된 주변(perimetric) 관형 구조(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 구조(11)는 사용을 위한 구성 및 스톨된(stalled) 구성에서, 그 자체의 축에 대한 회전을 위해 개별적인 이동 요소들에 의해 베이스(13)에 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 시스템(1)이 설치되는 지면에 상기 구조(11)의 상부(15)를 연결하는 복수 개의 스테이들(stays; 14)을 포함하고, 상기 복수 개의 스테이들(14)은 전체 시스템(1)을 안정화시키고 동시에 그 자체의 축(its own axis)에 대한 회전을 허용하는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전자(2) 및 개별적인 고정자들(4)은 4개의 회전자들(2) 및 4개의 고정자들(4)인, 적어도 총 8개로 되고, 편능형(rhomboid) 관형 구조(11)를 정의하기 위해, 적어도 두 개의 회전자들(2) 및 두 개의 고정자들(4)을 각각 포함하는 적어도 2열 상에 서로 정렬되고 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 베인들(5)은 커버링 시트를 지지하기 위한 망상 구조를 포함하고, 상기 망상 구조는 상기 회전자(2)의 중앙 몸체에 상기 망상 구조의 상단을 연결하는 복수 개의 케이블들(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 블레이드들(10)은 커버링 플레이트를 지지하기 위해, 실질적으로 일렬로 배치된 적어도 두 개의 강화 리브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전자(2)의 상기 중앙 몸체는 상기 베인들(5)을 지지하기 위한 두 개의 플랜지들(19)을 포함하고, 상기 플랜지들(19)은 상기 회전자(2)의 직경과 다르고 상기 회전자(2)의 직경보다 더 작은 직경을 구비하고, 일렬로 배치되고 상기 회전자(2)의 샤프트(7)에 평행하게 배치된 로드들(20)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 실질적으로 원통형인 외부 인클로져(8)는 탄성 변형 가능한 재질로 된 필름을 지지하기 위해, 관형 구조(11)에 안정적으로 결합된, 두 개의 원형 크라운들(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자(2)는 상기 관형 구조(11)에 안정적으로 결합된, 두 개의 단부 링들(23)에 의해 지지되는 실질적으로 원통형인 외부 커버링(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
    
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필름, 상기 시트, 상기 플레이트 및 상기 커버링(22)은 바람직하게 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 메타아크릴레이트 등으로부터 선택된 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
    
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 유틸리티 장치(3)는 바람직하게 전기 발전기, 컴프레서 등으로부터 선택된 유형으로 되는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.
    
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전기는 바람직하게 메인즈(mains) 전기 공급, 축전지, 전기 부하 등으로부터 선택된 요소에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 풍력 시스템.

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