KR20190071418A - 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템 - Google Patents

마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자석의 자기력으로 회전축에 대한 감속 및 정지 제어를 수행하는 마그네틱 브레이크를 구비하여 과도한 풍압에 의한 풍력발전시스템에 부하가 발생하는 것을 방지할 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템은 다수 개의 제1 블레이드로 구성되고 풍압을 회전력으로 변환하는 제1 블레이드 어셈블리; 상기 제1 블레이드 어셈블리와 수평 대향하게 위치하고 다수 개의 제2 블레이드로 구성되어 풍압을 회전력으로 변환하는 제2 블레이드 어셈블리; 상기 제1 블레이드 어셈블리 상부에 구비되는 상부용 제1 대기어; 상기 제1 블레이드 어셈블리 하부에 구비되는 하부용 제1 대기어; 상기 제2 블레이드 어셈블리 상부에 구비되는 상부용 제2 대기어; 상기 제2 블레이드 어셈블리 하부에 구비되는 하부용 제2 대기어; 상기 상부용 제1 대기어에 맞물리는 제1 소기어; 상기 제1 소기어의 회전 속도를 제어하기 위하여 상기 제1 소기어의 상부에 축 결합되고, 상기 제1 소기어의 회전이 연동되는 제1 마그네틱 브레이크; 상기 제1 마그네틱 브레이크의 회전 속도를 제어하기 위하여 상기 제1 마그네틱 브레이크의 외주부에 구비되는 제2 마그네틱 브레이크; 상기 제2 마그네틱 브레이크와 축 결합되는 서보모터 승강축; 상기 서보모터 승강축을 승강 또는 하강시키는 서보모터; 상기 제1 소기어, 상기 제1 마그네틱 브레이크, 상기 제2 마그네틱 브레이크, 상기 서보모터 승강축을 고정 거치하는 거치프레임; 상기 하부용 제2 대기어에 맞물리는 제2 소기어; 상기 제2 소기어와 결합되는 발전용 회전축; 상기 발전용 회전축과 결합되고, 풍압에 의한 회전력을 전기로 변환하는 제너레이터; 상기 제1 블레이드 어셈블리와 상기 제2 블레이드 어셈블리측으로 바람을 집풍시키는 헤드부; 상기 헤드부를 통해 집풍된 바람을 통과시키고 풍향을 지시하는 테일부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템{Vertical Wind Turbine System Equipped with Magnetic Brake}
본 발명은 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자석의 자기력으로 회전축에 대한 감속 및 정지 제어를 수행하는 마그네틱 브레이크를 구비하여 과도한 풍압에 의한 풍력발전시스템에 부하가 발생하는 것을 방지할 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전시스템은 블레이드의 위치에 따라 수평축 방식과 수직축 방식으로 구분할 수 있다. 상기 수직축 방식은 풍력발전시스템의 지지부에 대한 길이 방향으로 다수 개의 블레이드가 구비되고 풍압에 의하여 블레이드가 회전하면 상기 블레이드와 연결된 회전축으로 회전력이 전달되어 발전기에서 전력을 생산하게 된다. 상기 수평축 방식은 풍향에 의존적인 반면에, 수직축 방식은 풍향에 관계없이 소정의 회전력을 유지할 수 있는 특징이 있으나 과도한 풍압 발생 시 수평축 방식에 비해서 즉각적인 제어가 어려우므로 추가적인 브레이크 수단이 필요하다.
따라서 본 발명에서는 수직축 방식 풍력발전시스템에 과도한 풍압이 가해질 시 회전축의 회전력을 즉각적으로 제어할 수 있는 마그네틱 브레이크를 구비하여 풍력발전시스템에 부하가 발생하는 것을 방지할 수 있는 기술을 제안하고자 한다.
본 발명과 유사한 선행기술에는 1)대한민국 공개특허공보 제10-2011-0064875호 ‘수직축 풍력 발전기’가 있다. 상기 유사 선행기술에서는 상부 디스크; 상기 상부 디스크와 이격되어 하부에 위치하는 하부 디스크; 상기 상부 디스크의 회전 중심과 상기 하부 디스크의 회전 중심에 위치하며 상기 상부 디스크 또는 상기 하부 디스크와 일체로 회전하는 메인회전축; 상기 메인회전축과 연결되어 상기 메인회전축의 회전력에 의해 전기를 발생시키는 제너레이터; 상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크의 사이에 회전 가능하게 결합되는 회전 날개;를 포함하며, 상기 회전 날개의 회전은 척력의 자기력에 의해 제한되는 수직축 풍력 발전기를 구현하기 위한 기술을 개시하고 있다.
다른 선행기술에는 2)대한민국 공개특허공보 제10-2010-0129501호 ‘마그네틱 브레이크 장치’가 있다. 상기 유사 선행기술에서는 브레이크 제동을 하기 위한 회전축에 고정설치되는 자석설치 휠; 상기 자석설치 휠의 외측면에 부착 설치되는 자석; 상기 자석설치 휠이 내부에 위치되게 상기 회전축에 대해 슬라이드 가능하게 설치되는 슬라이드 하우징; 상기 슬라이드 하우징 내부에서 발생되는 열을 방출하여 냉각시키기 위한 방열수단; 회전축의 제동 토오크를 발생시키는 에디 커렌트 발생부; 상기 에디 커렌트 발생부와 상기 자석 간의 근접 면적에 따른 제동토오크를 제어하기 위한 슬라이드 작동수단; 상기 슬라이드 하우징과 상기 에디 커렌트 발생부를 내부에 수납하고, 상기 회전축이 회전가능하게 중심을 관통하여 설치되는 브레이크 하우징을 포함하여 구성되는 기술을 개시하고 있다.
또 다른 선행기술에는 3)대한민국 공개특허공보 제10-2015-0116598호 ‘마그네틱 브레이크 장치’가 있다. 상기 유사 선행기술에서는 비자성금속을 포함하는 튜브와 상기 튜브 내의 회전축에 설치되는 회전판으로 구성되고 상기 회전판은, 회전판의 외주연에 서로 이격되게 설치되는 2개 이상의 자석식입홈을 가지며, 상기 자석식입홈에 식입된 자석을 가지는 기술을 개시하고 있다.
그러나 종래기술에서는 다수 개의 블레이드가 구비된 블레이드 어셈블리가 2축으로 구비되어 각각 대기어와 연동되고, 상기 대기어는 마그네틱 브레이크가 장착된 회전축과 소기어로 연동되어 과도한 풍압에 의한 풍력발전시스템 부하 발생을 방지할 수 있는 기술적 수단이 제안되지 못하였다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0064875호(2011.06.15) ‘수직축 풍력 발전기’ 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0129501호(2010.12.09.) ‘마그네틱 브레이크 장치’ 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0116598호(2015.10.16.) ‘마그네틱 브레이크 장치’
본 발명은 상기한 발명의 배경으로부터 요구되는 기술적 필요성을 충족하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로, 본 발명의 목적은 종래기술에서 수직축 풍력발전시스템의 구동 방식을 개선하기 위한 것으로, 다수 개의 블레이드가 구비된 블레이드 어셈블리를 2축으로 구비하고 이를 각각 대기어에 연동한 후 마그네틱 브레이크가 장착된 회전축에 구비된 소기어와 연동시켜 과도한 풍압에 의한 풍력발전시스템 부하 발생을 방지하도록 하는 것에 주목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템은 다수 개의 제1 블레이드로 구성되고 풍압을 회전력으로 변환하는 제1 블레이드 어셈블리; 상기 제1 블레이드 어셈블리와 수평 대향하게 위치하고 다수 개의 제2 블레이드로 구성되어 풍압을 회전력으로 변환하는 제2 블레이드 어셈블리; 상기 제1 블레이드 어셈블리 상부에 구비되는 상부용 제1 대기어; 상기 제1 블레이드 어셈블리 하부에 구비되는 하부용 제1 대기어; 상기 제2 블레이드 어셈블리 상부에 구비되는 상부용 제2 대기어; 상기 제2 블레이드 어셈블리 하부에 구비되는 하부용 제2 대기어; 상기 상부용 제1 대기어에 맞물리는 제1 소기어; 상기 제1 소기어의 회전 속도를 제어하기 위하여 상기 제1 소기어의 상부에 축 결합되고, 상기 제1 소기어의 회전이 연동되는 제1 마그네틱 브레이크; 상기 제1 마그네틱 브레이크의 회전 속도를 제어하기 위하여 상기 제1 마그네틱 브레이크의 외주부에 구비되는 제2 마그네틱 브레이크; 상기 제2 마그네틱 브레이크와 축 결합되는 서보모터 승강축; 상기 서보모터 승강축을 승강 또는 하강시키는 서보모터; 상기 제1 소기어, 상기 제1 마그네틱 브레이크, 상기 제2 마그네틱 브레이크, 상기 서보모터 승강축을 고정 거치하는 거치프레임; 상기 하부용 제2 대기어에 맞물리는 제2 소기어; 상기 제2 소기어와 결합되는 발전용 회전축; 상기 발전용 회전축과 결합되고, 풍압에 의한 회전력을 전기로 변환하는 제너레이터; 상기 제1 블레이드 어셈블리와 상기 제2 블레이드 어셈블리측으로 바람을 집풍시키는 헤드부; 상기 헤드부를 통해 집풍된 바람을 통과시키고 풍향을 지시하는 테일부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 수직축 방식의 풍력발전시스템을 구성하는 기술 구성 요소 중, 블레이드의 회전력을 제어하기 위해서 마그네틱 브레이크가 사용되므로 종래의 라이닝 및 패드 브레이크 방식의 구조보다 브레이크 구조를 단순화 시킬 수 있는 효과;가 있고 주기적으로 교체하여야 하는 소모품의 부품이 사용되지 않는 효과;가 있으며 자석으로 회전축을 제어하여 마찰에 의한 마모가 발생하지 않으므로 반영구적인 구동이 가능한 효과;가 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 기술적 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템의 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템의 확대 사시도1;
도 3은 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템의 확대 사시도2;
도 4는 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템의 확대 사시도3;
도 5는 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템의 확대 사시도4;
도 6은 본 발명에 따른 제너레이터의 구동 관계를 나타내는 확대 사시도;
도 7은 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크의 구동 관계를 나타내는 확대 사시도;
도 8은 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 미작동되는 상태를 나타내는 확대 사시도;
도 9는 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 50% 작동된 상태를 나타내는 확대 사시도;
도 10은 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 100% 작동된 상태를 나타내는 확대 사시도이다.
이하에서는, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 다수 개의 제1 블레이드(111)로 구성되고 풍압을 회전력으로 변환하는 제1 블레이드 어셈블리(110); 상기 제1 블레이드 어셈블리(110)와 수평 대향하게 위치하고 다수 개의 제2 블레이드(121)로 구성되어 풍압을 회전력으로 변환하는 제2 블레이드 어셈블리(120); 상기 제1 블레이드 어셈블리(110) 상부에 구비되는 상부용 제1 대기어(131); 상기 제1 블레이드 어셈블리(110) 하부에 구비되는 하부용 제1 대기어(132); 상기 제2 블레이드 어셈블리(120) 상부에 구비되는 상부용 제2 대기어(141); 상기 제2 블레이드 어셈블리(120) 하부에 구비되는 하부용 제2 대기어(142); 상기 상부용 제1 대기어(131)에 맞물리는 제1 소기어(151); 상기 제1 소기어(151)의 회전 속도를 제어하기 위하여 상기 제1 소기어(151)의 상부에 축 결합되고, 상기 제1 소기어(151)의 회전이 연동되는 제1 마그네틱 브레이크(152); 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)의 회전 속도를 제어하기 위하여 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)의 외주부에 구비되는 제2 마그네틱 브레이크(153); 상기 제2 마그네틱 브레이크(153)와 축 결합되는 서보모터 승강축(154); 상기 서보모터 승강축(154)을 승강 또는 하강시키는 서보모터(155); 상기 제1 소기어(151), 상기 제1 마그네틱 브레이크(152), 상기 제2 마그네틱 브레이크(153), 상기 서보모터 승강축(154)을 고정 거치하는 거치프레임(156); 상기 하부용 제2 대기어(142)에 맞물리는 제2 소기어(161); 상기 제2 소기어(161)와 결합되는 발전용 회전축(162); 상기 발전용 회전축(162)과 결합되고, 풍압에 의한 회전력을 전기로 변환하는 제너레이터(163); 상기 제1 블레이드 어셈블리(110)와 상기 제2 블레이드 어셈블리(120)측으로 바람을 집풍시키는 헤드부(170); 상기 헤드부(170)를 통해 집풍된 바람을 통과시키고 풍향을 지시하는 테일부(180);로 구성되는 기술적 수단이 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템의 확대 사시도를 나타낸 것으로 이를 참조하여 수직축 방식 풍력발전시스템(100)을 설명하면 다음과 같다.
제1 블레이드(111) 및 제2 블레이드(121)의 내주부에는 상기 제1 블레이드(111)와 상기 제2 블레이드(121) 외주부의 곡면 형상을 따라 내부 홈이 형성되어 바람을 수용할 수 있는 반원기둥 형상으로 다수 개가 구비된다. 상기 제1 블레이드(111) 및 제2 블레이드(121)의 개수는 2 내지 4개가 구비되는 것이 바람직하며 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서 다수 개의 제1 블레이드(111)가 군집화된 것이 제1 블레이드 어셈블리(110)이고 다수 개의 제2 블레이드(121)가 군집화된 것이 제2 블레이드 어셈블리(120)이다. 상기 다수 개의 제1 블레이드(111)의 일측단은 제1 어셈블리 회전축(110a)에 연결된 형태로 구비되어 회전 운동이 가능하도록 하고 상기 다수 개의 제2 블레이드(121)도 일측단을 제2 어셈블리 회전축(120a)에 연결된 형태로 구비하여 회전 운동이 가능하도록 한다. 이 때 상기 제1 블레이드 어셈블리(110)와 상기 제2 블레이드 어셈블리(120)는 각각의 블레이드가 회전 운동 시 상호 간에 간섭되지 않는 형태로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 제1 블레이드 어셈블리(110)의 상부면과 하부면에는 제1 대기어(130)가 장착되어 상기 제1 어셈블리 회전축(110a)과 같이 회전 운동을 할 수 있으며, 회전 운동이 수직축 방향으로 균일하게 전달되도록 상기 제1 블레이드 어셈블리(110)의 상부면에 구비되는 상부용 제1 대기어(131)와 상기 제1 블레이드 어셈블리(110)의 하부면에 구비되는 하부용 제1 대기어(132)를 각각 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 구성과 동일하게 상기 제2 블레이드 어셈블리(120)의 상부면과 하부면에도 제2 대기어(140)가 장착되어 상기 제2 어셈블리 회전축(120a)과 같이 회전 운동을 할 수 있으며, 이 역시 회전 운동이 수직축 방향으로 균일하게 전달되도록 하기 위하여 상기 제2 블레이드 어셈블리(120)의 상부면에 구비되는 상부용 제2 대기어(141)와 상기 제2 블레이드 어셈블리(120)의 하부면에 구비되는 하부용 제2 대기어(142)를 각각 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 바탕으로 상기 상부용 제1 대기어(131)와 상기 상부용 제2 대기어(141)는 상호 맞물려 있는 형태로 구비되어 상호 간의 회전력이 일원화 될 수 있도록 구성되며, 상기 하부용 제1 대기어(132)와 상기 하부용 제2 대기어(142)도 상호 맞물려 있는 형태로 구비되어 상호 간의 회전력이 일원화 될 수 있도록 구성된다.
도 1 또는 도 3을 참조하면 본 발명의 수직축 방식 풍력발전시스템(100)은 헤드부(170)와 테일부(180)를 더 구비할 수 있다. 상기 헤드부(170)는 바람의 방향을 상기 제1 블레이드 어셈블리(110)와 상기 제2 블레이드 어셈블리(120)측으로 집풍시키기 위해서 전단이 첨예한 형태로 형성되되, 상기 제1 블레이드 어셈블리(110)와 상기 제2 블레이드 어셈블리(120) 수직 길이만큼 구비되게 함으로써, 상기 제1 블레이드(111) 및 제2 블레이드(121)의 외주부 곡면 형상을 따라 내주부에 형성된 내부 홈으로 집풍이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 제1 블레이드 어셈블리(110)와 상기 제2 블레이드 어셈블리(120)를 회전시키고 후방으로 이동하는 후류를 일측 방향으로 보내기 위해서 상기 테일부(190)가 더 구비될 수 있는데, 이를 통해서 후류를 안정시킴과 동시에 풍향의 방향을 가시적으로 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템의 또 다른 확대 사시도를 나타낸 것이고 도 6은 본 발명에 따른 제너레이터의 구동 관계를 나타내는 확대 사시도이며 도 7은 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크의 구동 관계를 나타내는 확대 사시도로 이를 참조하여 전술한 대기어와 소기어의 회전 운동 방식을 상술하면 다음과 같다.
도면상에는 상부용 제1 대기어(131)가 제1 소기어(151)와 맞물려있는 형태로 구현되어 있으나 이에 제한하는 것은 아니며, 상기 상부용 제1 대기어(131) 또는 상기 상부용 제2 대기어(141)중 어느 하나에만 상기 제1 소기어(151)가 맞물리도록 구성함으로써, 장치의 구성을 간소화시키는 것이 바람직하다.
상기 상부용 제1 대기어(131)에 상기 제1 소기어(151)가 맞물리고 상기 제1 소기어(151)의 회전 속도를 제어하기 위하여 마그네틱 브레이크와 연결되는 형태의 일실시예에 대해서 상술하면 다음과 같다. 상기 제1 소기어(151)는 제1 마그네틱 브레이크(152)와 연결되는데, 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)는 상기 제1 소기어(151)의 상부에 위치하여 축 결합 형태로 연결되어 있어서 상기 제1 소기어(151)의 회전과 연동된다.
여기서 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)의 회전 속도를 제어하기 위하여 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)의 외주부에는 제2 마그네틱 브레이크(153)가 구비되는데, 내부에 수용부가 형성된 실린더 형상으로 형성되어 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)를 수용할 수 있는 형태로 구비된다. 상기 제2 마그네틱 브레이크(153)는 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)를 수용한 형태로 상승 및 하강을 하기 위해서 서보모터 승강축(154)과 축 결합된다. 그리고 상기 제1 소기어(151), 상기 제1 마그네틱 브레이크(152), 상기 제2 마그네틱 브레이크(153), 상기 서보모터 승강축(154) 및 상기 서보모터(155)를 고정 또는 거치하기 위하여 거치프레임(156)이 추가로 구비되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 따른 제너레이터의 구동 관계를 나타내는 확대 사시도인데 전술한 도 5를 같이 참조하여 상술하면 다음과 같다.
도면상에는 하부용 제2 대기어(142)가 제2 소기어(161)와 맞물려있는 형태로 나와 있으나 이에 제한하는 것은 아니며, 상기 하부용 제1 대기어(132) 또는 하부용 제2 대기어(142)중 어느 하나에만 상기 제2 소기어(161)가 맞물리도록 구성함으로써, 장치의 구성을 간소화시키는 것이 바람직하다.
상기 하부용 제2 대기어(142)가 상기 제2 소기어(161)와 맞물리는 형태의 일실시예에 대해서 상술하면, 상기 제2 소기어(161)는 발전용 회전축(162)과 연결되어 있으며 상기 발전용 회전축(162)은 상기 제너레이터(163)와 연결된다. 이러한 구성을 통해서 상기 하부용 제2 대기어(142)에 맞물리는 상기 제2 소기어(161)는, 풍압에 의한 상기 제1 블레이드 어셈블리(110)와 상기 제2 블레이드 어셈블리(120)의 회전력을 제너레이터(163)로 전달함으로써 상기 풍압에 의한 회전력을 전기로 변환시키게 된다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 마그네틱 브레이크가 작동되는 상태를 나타내는 확대 사시도로 이를 참조하여 마그네틱 브레이크 작동 방식을 상술하면 다음과 같다. 먼저 도 8은 과도한 풍압이 가해지지 않는 상태에서 적정 수준의 풍력 발전이 진행되어 마그네틱 브레이크의 구동이 필요하지 않은 상태를 나타낸 것이다. 서보모터(155)에 연결된 서보모터 승강축(154)의 외주부에는 나사선이 형성되어 있어서 상기 서보모터(155)에서 회전을 시키면 상기 나사선을 따라 승강하거나 하강되도록 하는 것이 바람직하지만 본 발명의 서보모터 승강축(154) 구동 방식을 나사선 방식으로만 제한하는 것은 아니다.
과도한 풍압 발생 시 제너레이터(163)의 부하 발생을 방지하기 위해서 상기 서보모터 승강축(154)에 연결된 상기 제2 마그네틱 브레이크(153)의 내주부에 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)를 수용하면서 하강하게 되면 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)와 상기 제2 마그네틱 브레이크(153) 간의 자력에 의해서 상기 제1 소기어(151)의 회전에 제동이 걸리게 되어 회전력을 제어할 수 있는 특징이 있다. 도 9는 상기 제1 소기어(151)의 회전력을 제어하기 위하여 상기 제2 마그네틱 브레이크(153)가 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)를 수직축 길이 방향으로 50% 수용했을 때의 예시도 이고, 도 10은 상기 제1 소기어(151)의 회전력을 제어하기 위하여 상기 제2 마그네틱 브레이크(153)가 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)를 수직축 길이 방향으로 100% 수용했을 때의 예시도이다. 이는 마그네틱 브레이크 방식을 단계별로 제한을 두어 상기 제1 소기어(151)의 회전력을 제어할 수 있는 예시일 뿐 이러한 형태로만 제한하는 것은 아니며, 상기 서보모터 승강축(154)의 외주부에 나사선이 형성되어 있을 경우, 나사선의 회전수에 따라 정밀하고 세분화된 단계로 상기 제2 마그네틱 브레이크(153)의 승강 또는 하강 높이를 조절할 수 있으므로 상기 제1 소기어(151)의 회전력을 세분화된 단계로 제어할 수도 있다.
전술한 마그네틱 브레이크 구성을 바탕으로 과도한 풍압에 의하여 상기 제1 블레이드 어셈블리(110) 및 제2 블레이드 어셈블리(120)가 과회전 되는 것에 기인한 상기 제너레이터(163)의 과부하 문제와 장치의 피로파괴 문제를 원천적으로 방지할 수 있는 특징이 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용, 변형 및 개작을 행하는 것이 가능할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100 : 수직축 방식 풍력발전시스템
110 : 제1 블레이드 어셈블리
110a : 제1 어셈블리 회전축
111 : 제1 블레이드
120 : 제2 블레이드 어셈블리
120a : 제2 어셈블리 회전축
121 : 제2 블레이드
130 : 제1 대기어
131 : 상부용 제1 대기어
132 : 하부용 제1 대기어
140 : 제2 대기어
141: 상부용 제2 대기어
142: 하부용 제2 대기어
151 : 제1 소기어
152 : 제1 마그네틱 브레이크
153 : 제2 마그네틱 브레이크
154 : 서보모터 승강축
155 : 서보모터
156 : 거치프레임
161 : 제2 소기어
162 : 발전용 회전축
163 : 제너레이터
170 : 헤드부
180 : 테일부

Claims (6)

  1. 다수 개의 제1 블레이드(111)로 구성되고 풍압을 회전력으로 변환하는 제1 블레이드 어셈블리(110);
    상기 제1 블레이드 어셈블리(110)와 수평 대향하게 위치하고 다수 개의 제2 블레이드(121)로 구성되어 풍압을 회전력으로 변환하는 제2 블레이드 어셈블리(120);
    상기 제1 블레이드 어셈블리(110) 상부에 구비되는 상부용 제1 대기어(131);
    상기 제1 블레이드 어셈블리(110) 하부에 구비되는 하부용 제1 대기어(132);
    상기 제2 블레이드 어셈블리(120) 상부에 구비되는 상부용 제2 대기어(141);
    상기 제2 블레이드 어셈블리(120) 하부에 구비되는 하부용 제2 대기어(142);
    상기 상부용 제1 대기어(131)에 맞물리는 제1 소기어(151);
    상기 제1 소기어(151)의 회전 속도를 제어하기 위하여 상기 제1 소기어(151)의 상부에 축 결합되고, 상기 제1 소기어(151)의 회전이 연동되는 제1 마그네틱 브레이크(152);
    상기 제1 마그네틱 브레이크(152)의 회전 속도를 제어하기 위하여 상기 제1 마그네틱 브레이크(152)의 외주부에 구비되는 제2 마그네틱 브레이크(153);
    상기 제2 마그네틱 브레이크(153)와 축 결합되는 서보모터 승강축(154);
    상기 서보모터 승강축(154)을 승강 또는 하강시키는 서보모터(155);
    상기 제1 소기어(151), 상기 제1 마그네틱 브레이크(152), 상기 제2 마그네틱 브레이크(153), 상기 서보모터 승강축(154)을 고정 거치하는 거치프레임(156);
    상기 하부용 제2 대기어(142)에 맞물리는 제2 소기어(161);
    상기 제2 소기어(161)와 결합되는 발전용 회전축(162);
    상기 발전용 회전축(162)과 결합되고, 풍압에 의한 회전력을 전기로 변환하는 제너레이터(163);
    상기 제1 블레이드 어셈블리(110)와 상기 제2 블레이드 어셈블리(120)측으로 바람을 집풍시키는 헤드부(170);
    상기 헤드부(170)를 통해 집풍된 바람을 통과시키고 풍향을 지시하는 테일부(180);로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 블레이드(111)와 상기 제2 블레이드(121) 내주부에는 상기 제1 블레이드(111)와 상기 제2 블레이드(121) 외주부의 곡면 형상을 따라 내부 홈이 형성되어, 바람을 수용할 수 있는 반원기둥 형상으로 다수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부용 제1 대기어(131)와 상기 상부용 제2 대기어(141)가 맞물려 있는 형태로 구비되고, 상기 하부용 제1 대기어(132)와 상기 하부용 제2 대기어(142)도 맞물려 있는 형태로 구비되어 상호 간의 회전력이 일원화 되어 상기 제너레이터(163)에 전달되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제1 소기어(151)를 상기 상부용 제1 대기어(131) 또는 상기 상부용 제2 대기어(141)중 어느 하나에만 맞물리도록 구성하여 장치 구조를 간소화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    제2 소기어(161)를 상기 하부용 제1 대기어(132) 또는 상기 하부용 제2 대기어(142)중 어느 하나에만 맞물리도록 구성하여 장치 구조를 간소화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 서보모터 승강축(154)의 외주부에 나사선을 형성하여 상기 나사선의 회전수에 따라 세분화된 단계로 상기 제2 마그네틱 브레이크(153)의 승강 또는 하강 높이를 조절함으로써 상기 제1 소기어(151)의 회전력을 세분화된 단계로 제어할 수도 있는 것을 특징으로 하는 마그네틱 브레이크가 구비된 수직축 방식 풍력발전시스템.
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