KR920007901B1

KR920007901B1 - 프로펠라형 풍차발전기

Info

Publication number: KR920007901B1
Application number: KR1019900001047A
Authority: KR
Inventors: 신찬; 허만철
Original assignee: 신찬; 허만철
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1992-09-19
Also published as: KR910014602A

Abstract

내용 없음.

Description

프로펠라형 풍차발전기

제1도는 본 발명의 1실시예를 나타내는 일부절결 분해 사시도.

제2도는 제1도의 A-A선 단면도.

제3도는 제2도의 B-B선 단면도.

제4도는 제2도의 C-C선 단면도.

제5도는 본 발명의 사용상태 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 베벨기어부 200 : 유성치차증속부

230 : 제1링치차기어 230 : 제2링치차기어

240, 250 : 제1, 2태양치차 261, 271 : 제1, 2유성치차

600 : 발전부 610 : 회전자

620 : 고정자

본 발명은, 풍력 발전의 효율을 증대시켜 주면서도 기계적 설치비용을 크게 절감시킬 수 있도록 하여주는 프로펠라형 풍차발전기에 관한 것이다.

미국특허공보 제4,291,233호는 본 발명과 매우 관련이 있는 풍차발전기를 공개하고 있다. 상기 풍차발전기는 철탑의 상부에 설치되어 바람에 의하여 회전하는 프로펠러의 회전에너지를 동일축선상의 2개의 축들에 전달시키는 베벨기어부와; 상기 2개의 축들 중 중심부에 위치하는 하나의 축은 유성기어에, 주변부에 위치하는 다른 축은 상기 유성기어와 맞물리는 링치차기어에 회전력이 전달되도록 하여 중심부에서 상기 유성기어와 맞물리는 태양치차가 소정의 회전속도로 증속되도록 배치되는 유성치차증속부와; 상기 다른 축과 상기 태양치차의 중심축이 철탑하부까지 연장되어, 태양치차의 중심축의 하부에는 회전자가 설치되어 동시에 회전되도록 하고, 다른 축의 하부에는 고정자가 설치되어 상기 회전자와 반대방향으로 회전되는 발전부로 구성되었다.

이러한 종래의 풍차발전기는, 첫째 철탑의 상부에 위치하는 베벨기어부에 의하여 회전하는 다른축(원통축)이 철탑하부까지 연장되기 때문에, 기계적 설치비가 많이 소요되는 결함이 있었으며: 둘째, 발전기의 용량이 커지면 고정자의 중량이 비례적으로 커지고, 이와 같이 무거운 고정자를 지지시키면서 회전시켜야 하는 다른 축(원통축)은 자체 중량도 엄청나게 커져야 하므로, 다른 축(원통축)을 회전시키기 위한 역학적에너지가 크게 소요되어 효율이 크게 저하되는 결함이 있었으며: 셋째, 고정자와 회전자가 상호 반대방향으로 회전하기 때문에, 발전된 전력은 스립링을 통하여 외부로 인출되어야 하였으며, 이로 인하여 전기적 접촉저항손실이 클 뿐 아니라 절연파괴의 위험성이 매우 커지고 이에 따른 보수유지비가 많이 소요되는 결함이 있었으며: 넷째, 중속이 1단으로만 이루어지기 때문에, 발전에 효율적이라고 여겨지는 고회전수를 가지도록 증속시키기에 어려운 결함이 있었다.

본 발명의 목적은 첫째, 기계적 설치비가 저렴하게 소요되는 프로펠라형 풍차발전기를 제공하는 데에 있으며; 둘째, 발전기의 용량이 크게 증대되어도 효율이 저하되지 않도록 하여주는 프로펠라형 풍차발전기를 제공하는데에 있으며; 셋째, 전기적 접촉저항이 발생되지 않도록 하여 절연파괴가 일어나지 않도록 하여 주는 프로펠라형 풍차발전기를 제공하는 데에 있으며; 넷째,발전에 효율적인 고회전수가 용이하게 얻어지도록 하여주는 프로펠라형 풍차발전기를 제공하는 데에 있다.

이하, 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명도 철탑의 상부에 설치되어 바람에 의하여 회전하는 프로펠러의 회전에너지를 운형봉축(210)과, 상기 원형봉축(210)의 외부에서 상호간에 회전가능하게 설치되는 원통축(220)에는 각기 전달시키는 베벨기어부(100)와; 상기 원통축(220)의 내면에는 제1링치차기어(230')를 일체로 형성시키고, 상기 원형봉축(210)에는 제1 유성치차판(260)을 통하여 복수개의 제1유성치차들(261)의 중심축이 일체로 연결시키되, 상기 제1유성치차들의 외부는 상기 제1링치차기어(230')와 맞물리고, 내부에는 상호간에 맞물리는 제1 태양치차(240)가 배치되는 증속유성치차부(200) 및 : 상기 증속유성치차부(200)의 출력축의 하부에는 회전자가 설치되어 동시에 회전되는 발전부(600)로 구성된다는 점에 있어서는 종래의 것과 유사하다고도 말할 수 있다.

본 발명의 첫째 특징은 제1,2도에 도시되는 바와 같이, 유성 치차 증속부(200)가 2단으로 구성되는 점, 즉, 제1 태양치차(240)의 하부 중심부에 제2유성치차판(270)이 일체로 연결되고, 상기 제2유성치차판(270)에는 일정각도로 배치되는 복수개의 제2유성치차들(271)이 회전가능하게 설치되며, 상기 제2유성치차들이 외부가 되는 원통축(220)의 내면에는 제2유성치차들(271)과 맞물리도록 제2링치차기어(230)를 일체로 형성시키고, 제2유성치차들의 내부에는 상호간에 맞물리는 제2태양치차(250)가 추가로 배치되는 점에 있다.

본 발명의 둘째 특징은 철탑의 상부에 위치되는 2단의 유성치차증속부를 통하여 제2태양치차(250)가 소정의 고회전수로 증속된 후에, 제2 태양치차(250)의 출력측()만이 철탑(700)의 하부로 연장되어 회전자(610)에 소정의 회전속도를 가지는 회전력을 전달하여주고, 고정자(620)는 상기 원통축(220)과는 상관없이 철탑의 하부에 고정적으로 설치되는 점에 있다.

이러한 기술적 구성을 가지는 본 발명의 작동순서 및 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 바람에 의하여 철탑의 상부에서 프로펠러(300)가 회전하면, 프로펠러(300)의 일측 끝에 설치되는 베벨기어부(100)를 통하여 원형봉축(210)과 원통축(220)에 서로 반대방향의 회전력이 전달된다.

둘째, 원형봉축(210)은, 제1유성치차판(270)을 회전시켜주고, 원통축(220)의 내면에 일체로 형성되는 제1링치차기어(230')를 제1유성치치판(260)과 반대방향으로 회전시켜 준다.

따라서, 제1태양치차(240)는, 제1유성치차(261)들에 의하여 증속될 뿐아니라, 제1링치차기어(230´)에 의하여도 증속된다.

셋째, 제1태양치차(240)의 출력축은, 다시 제2유성치차판(270)을 통하여 제2유성치차((271)들을 1차 증속된 속도로 제2링치차기어(230)의 회전방향과 반대방향으로 회전시켜 준다.

이때, 제2링치차기어(230)는, 제1링치차기어의 회전속도와 동일하다.

따라서, 제2태양치차(250)는, 제2유성치차(271)들에 의하여 증속될 뿐 아니라, 다시 제2링치차기어(230)에 의하여도 증속된다.

이와 같은 과정을 거쳐서 최종적으로 증속되는 비율을 산식으로서 알아보면 다음과 같다.

본 발명에서 제1태양치차의 회전수(Z₁)는

(1)식의 출력 회전수(Z01)로서 입력되는 제2유성치차들(271)에 의하여 증속되는 제2태양치차(250)의 회전수(Z₂)는

(1)식의 출력회전수(Z₁)로서 입력되는 제2유성치차들에 의하여서와, 원통축(220)에 직결되는 제2링치차기어에 의하여 증속되는 제2태양치차의 회전수(Z₃)는

(1), (2), (3)식을 정리한 본 발명의 최종 출력회전수(Z₀)는 다음과 같다.

여기서 ZS₁은 제1태양치차(240)의 치차수, ZR₁은 제1링치차기어(230')의 치차수, ZS₂는 제2태양치차(250)의 치차수, ZR₂는 제2링치차기어(230)의 치차수, n는 원형축과 원통축의 회전수를 나타내는 것이다.

넷째, 상기와 같이 증속되는 제2태양치차(250)는 제5도에 도시되는 바와 같이 그 중심축이 철탑(700)의 하부로 길게 연장되어, 하단부에 일체로 연결되며 고정자(620)의 내부에 배치되는 회전자(610)를 증속된 회전수로서 회전시켜 주어 철탑(700)의 하부에 고정된 고정자(620)에 전력이 발생되도록 하여 준다.

이와 같이 구성되어 작동되는 본 발명의 풍차발전기는, 첫째, 베벨기어부(100)에 의하여 입력되는 풍력에너지가 철탑상부에 위치하는 증속유성치차부(200)에 의하여 고회전수를 가지도록 증속된 후에 제2태양치차의 출력축만 철탑(700)의 하부까지 연장되기 때문에, 원통축(220)도 동시에 하부로 연장되었던 종래의 것에 비하여 기계적설치비가 크게 절감되는 작용효과를 가지며; 둘째, 비교적 중량이 무거운 고정자(620)는 철탑하부에 고정적으로 배치되기 때문에, 이와 같이 무거운 고정자를 원통축으로 회전시켜 줄 필요가 없게 되므로 역학적에너지의 손실을 크게 줄여주는 작용효과를 가지며; 셋째, 발전부(600)에서 철탑하부에 고정적으로 설치되는 고정자(620)에 절력이 인가된 후에, 고정자(620)에서 전력이 외부로 인출되기 때문에, 종래 발전된 전력이 스립링을 통하여 외부로 인출되는 것으로 인하여 발생되었던 전기적 접촉저항손실과 절연파괴의 위험성을 극소화시켜주는 작용효과를 가지며; 넷째, 상호회전되는 증속이 2단으로 이루어지기 때문에, 발전에 효율적이라고 여겨지는 고회전수를 가지도록 증속시키기에 용이하여지는 작용효과를 가지게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 풍차발전기는 기계적설치비가 저렴하게 소요되고, 발전기의 용량이 크게 증대되어도 고효율을 유지시켜 주며, 전기적 접촉저항이 발생되지 않도록 하여 절연파괴가 일어나지 않도록 하여 주고, 발전에 효율적인 고회전수가 용이하게 얻어지도록 하여주는 매우 유용한 것이다.

Claims

철탑의 상부에 설치되어 바람에 의하여 회전하는 프로펠러의 회전에너지를 원형봉축(210)과, 상기 원형봉축(210)의 외부에서 상호간에 회전가능하게 설치되는 원통축(220)에 각기 전달시키는 베벨기어부(100)와; 상기 원통축(220)의 내면에는 제1링치차기어(230')를 일체로 형성시키고, 상기 원형봉축(210)에는 제1유성치차판(260)을 통하여 복수개의 제1유성치차들(261)의 중심축이 일체로 연결시키되, 상기 제1유성치차들의 외부는 상기 제1링치차기어(230')와 맞물리고, 내부에는 상호간에 맞물리는 제1태양치차(240)가 배치되는 증속유성치차부(200) 및; 상기 증속유성치차부(200)의 출력축의 하부에는 회전자가 설치되어 동시에 회전되는 발전부(600)로 구성되는 것에 있어서; 상기 유성치차 증속부(200)는 제1태양치차(240)의 하부 중심부에 제2유성치차판(270)이 일체로 연결되고, 상기 제2유성치차판(270)에는 일정각도로 배치되는 복수개의 제2유성치차들(271)이 회전가능하게 설치되며, 상기 제2유성치차들의 외부가 되는 원통축(220)의 내면에는 제2유성치차들(271)과 맞물리도록 제2링치차기어(230)를 일체로 형성시키고, 제2유성치차들의 내부에는 상호간에 맞물리는 제2태양치차(250)가 추가로 배치되는 것을 특징으로 하는 프로펠라형 풍차발전기.
제1항에 있어서, 철탑의 상부에 위치하는 2단의 유성치차증속부를 통하여 제2태양치차(250)가 소정의 고회전수로 증속된 후에, 제2태양치차(250)의 출력축(251)만이 철탑(700)의 하부로 연장되어 회전자(610)에 소정의 회전속도를 가지는 회전력을 전달하여 주며, 고정자(620)는 철탑의 하부에 고정적으로 설치됨을 특징으로 하는 프로펠라형 풍차발전기.