WO2012144764A2 - 풍력 발전 장치 - Google Patents

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WO2012144764A2
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김전수
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Kim Juen Soo
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    • F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind turbine, and more particularly to a device for producing electricity using wind energy.
  • Wind power uses wind energy to rotate rotating vanes and provide rotational power to generators to produce electricity.
  • it is required to continuously blow winds above a certain speed, so that the wind power generator is installed in most windy places, for example, high mountains or beaches.
  • the generating capacity of wind turbines is indicated on the premise that the wind blows at a constant speed of 12 m / s.
  • the wind speed of 12 meters per second is the initial typhoon level, and it is extremely rare for winds of this speed to blow regularly for a long time in daily life.
  • the average wind speed is only 1 ⁇ 2m / s due to the high-rise buildings.
  • the power generation capacity that a conventional wind power generator can produce under the above-mentioned environmental conditions does not significantly fall below the indicated power generation capacity.
  • there is a limit in practicality because it is not easy to collect the wind according to the wind direction is changed at every moment.
  • the present invention provides a wind turbine generator that can effectively generate rotational force from wind energy.
  • the present invention provides a wind turbine generator capable of producing electricity by using wind energy efficiently.
  • the present invention provides a wind turbine generator capable of generating wind power irrespective of the direction in which the wind is blowing.
  • the present invention provides a wind turbine generator that can protect the rotor from the external environment.
  • the present invention provides a wind turbine generator.
  • the wind power generator includes a wind collecting part including a wind inlet through which wind is introduced and a wind outlet through which the introduced wind flows out; And a first power generation unit configured to generate electricity by using the wind discharged through the wind outlet, wherein the first power generation unit is provided with a plurality of first wind passages spaced apart from each other and is rotatable about a central axis thereof. all; And a first guide van fixedly positioned between the wind collecting part and the first rotatable body and not rotated to guide the wind flowing out through the wind outlet to each of the first wind passages.
  • the van may include a cylindrical first guide body; And a plurality of first guides spaced apart from each other along the outer surface of the first guide body, one end of which is coupled to the outer surface of the first guide body and disposed to be inclined with respect to a central axis of the first guide body.
  • the first guide plates are arranged parallel to each other.
  • the first guide plates are inclined at an angle of 40 ° or more and 50 ° or less with respect to the central axis of the first guide body.
  • the first rotating body may include a first outer cylinder having a space where an upper surface and a lower surface are opened; A first inner cylinder located inside the first outer cylinder, having a smaller radius than the first outer cylinder, and rotatable about a central axis of the first rotating body; Located between the first outer cylinder and the second inner cylinder, provided with a plurality of spaced apart from each other along the outer surface of the first inner cylinder, one end thereof is coupled to the outer surface of the first inner cylinder and the other end is the first outer cylinder And a first wind plate coupled to an inner side of the first wind passage, wherein the first wind passages have opposite sides of the adjacent first wind plates, an outer side surface of the first inner cylinder, and an inner side surface of the first outer cylinder. Are formed in combination.
  • the first wind plate, the first lower plate disposed in a direction parallel to the central axis of the first rotating body; A first upper plate extending upward from an upper end of the first lower plate, wherein the first guide plate is inclined with respect to the central axis of the first rotating body in a direction different from the inclined direction.
  • the magnitude of the inclination angle of the first upper plate with respect to the central axis of the first rotating body is equal to the absolute value of the inclination angle of the first guide plate with respect to the central axis of the first guide body.
  • a first shaft inserted into a center of the first rotatable body and having a lower end portion located below the first rotatable body;
  • a first upper magnet positioned below the first rotatable body, contacting an outer surface of the first shaft to surround the first shaft, and being fixedly coupled to the first shaft;
  • a first lower part positioned at a lower portion of the first upper magnet to face the first upper magnet, spaced apart from an outer surface of the first shaft, surrounding the first shaft, and having a same polarity as that of the first upper magnet It further includes a magnet.
  • a second power generation unit for producing electricity by using the wind discharged through the first wind passage, the second power generation unit, the upper portion of the first rotating body
  • a second wind passage, the second wind passage being spaced apart from each other, and formed in plural and rotatable about a central axis thereof;
  • a second guide van fixedly positioned between the first rotatable body and the second rotatable body, the second guide van guiding wind discharged through the first wind passage to each of the second wind passages.
  • the second guide van may include a second guide body having a cylindrical shape; And a plurality of second guides spaced apart from each other along the outer surface of the second guide body, one end of which is coupled to the outer surface of the second guide body and disposed to be inclined with respect to a central axis of the second guide body.
  • the second rotating body may include a second outer cylinder having a space where an upper surface and a lower surface are opened;
  • a second inner cylinder positioned inside the second outer cylinder, the second inner cylinder having a smaller radius than the second outer cylinder and rotatable about a central axis of the second rotating body; Located between the second outer cylinder and the second inner cylinder, a plurality of spaced apart from each other along the outer surface of the second inner cylinder is provided, one end is coupled to the outer surface of the second inner cylinder and the other end of the second outer cylinder And a second wind plate coupled to the inner side, wherein the second wind passage has side surfaces facing each other of the adjacent second wind plates, an outer side surface of the second inner cylinder, and an inner side surface of the second outer cylinder.
  • the second wind plate, the second lower plate disposed in a direction parallel to the central axis of the second rotating body; And a second upper plate extending upward from an upper end of the second lower plate and inclined in a direction different from an inclined direction of the second guide plate.
  • the second wind plate includes an auxiliary plate extending in a direction perpendicular to the second lower plate from an upper end of the second upper plate.
  • a second shaft inserted into a center of the second rotatable body and having a lower end portion located below the second rotatable body;
  • a second upper magnet positioned under the second rotating body, contacting an outer surface of the second shaft to surround the second shaft, and being fixedly coupled to the second shaft;
  • a second lower part positioned at a lower portion of the second upper magnet to face the second upper magnet, spaced apart from an outer surface of the second shaft, surrounding the second shaft, and having a same polarity as that of the second upper magnet; It further includes a magnet.
  • the housing may further include a housing disposed on an upper end of the wind collecting part and having a space having an upper surface and a lower surface formed therein, wherein the first rotating body and the first guide van are located inside the housing.
  • the wind collecting part includes a plurality of sidewalls arranged in a polygonal shape, and an outer body in which the wind inlet is formed on each sidewall.
  • connection duct directly connecting the outlet of the fan for forcibly exhausting the internal air to the outside and the wind inlet.
  • a wind power generation device comprising: a wind collecting part including a wind inlet through which wind is introduced and a wind outlet through which the introduced wind flows out; And an electric power generating unit positioned at an upper portion of the wind collecting unit, wherein a plurality of power generating units generating electricity using wind are arranged in multiple stages in a vertical direction, wherein a power generating unit positioned at the lowest of the power generating units is disposed at the wind outlet.
  • the remaining power generation unit generates electricity by using the wind discharged from the power generation unit located adjacent to the lower, each of the power generation unit, a plurality of wind passages are formed spaced apart from each other A rotating body rotatable about its central axis; And a guide van fixedly positioned at the lower portion of the rotating body and not rotating, and guiding wind to each of the wind passages.
  • the rotor of the remaining power generation unit except for the power generation unit located at the top of the power generation unit, the outer cylinder is formed in the interior of the upper and lower surfaces open;
  • An inner cylinder positioned inside the outer cylinder, the inner cylinder having a smaller radius than the outer cylinder, and rotatable about a central axis of the rotating body;
  • the wind plate the lower plate disposed in parallel with the central axis of the rotating body; And an upper plate extending upward from an upper end of the lower plate, wherein the guide plate is inclined with respect to the central axis of the rotating body in a direction different from the inclined direction.
  • the rotating body of the power generating unit which is located at the top of the power generation unit, the outer cylinder is formed in the interior of the upper and lower surfaces open;
  • An inner cylinder positioned inside the outer cylinder, the inner cylinder having a smaller radius than the outer cylinder, and rotatable about a central axis of the rotating body;
  • the wind plate the lower plate disposed in parallel with the central axis of the rotating body;
  • An upper plate extending upward from an upper end of the lower plate and inclined with respect to a central axis of the rotating body in a direction different from the direction in which the guide plate is inclined;
  • an auxiliary plate extending in a direction perpendicular to the lower plate from an upper end of the upper plate.
  • the guide van the cylindrical guide body; And a guide plate spaced apart from each other along the outer surface of the guide body, one end of which is coupled to the outer surface of the guide body and disposed to be inclined with respect to the central axis of the guide body.
  • the rotating body since the rotating body is supported by the magnetic levitation force and wind collides inclined with respect to the rotating plate of the rotating body, the rotating body can be effectively rotated.
  • the electricity production efficiency can be improved.
  • wind can be introduced from all directions along the circumferential surface of the wind collecting unit, the wind can be collected regardless of the direction in which the wind is blowing.
  • a housing casing surrounds an electric power generation part, it can protect an electric power generation part from an external environment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the wind power generator of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the wind turbine generator of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the first power generation unit of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional perspective view of the first guide van of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a front view of the first guide van of FIG. 5.
  • FIG. 8 is a cross-sectional perspective view illustrating the first rotating body of FIG. 5.
  • FIG. 9 is a front view of the first rotating body of FIG. 5.
  • FIG. 10 is a view briefly illustrating a process in which wind passes through a first guide passage and a first wind passage according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a second power generation unit of FIG. 3.
  • FIG. 12 is a cross-sectional perspective view of the second guide van of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a sectional perspective view of the second rotating body of FIG. 11.
  • FIG. 14 is a view briefly illustrating a process of the wind passing through the second guide passage and the second wind passage in accordance with an embodiment of the present invention.
  • 15 is a cross-sectional view illustrating a process of moving wind in the wind power generator according to the embodiment of the present invention.
  • 16 is a view showing a state of producing electricity by using a wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a cross-sectional view showing a wind turbine generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a wind power generator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of the wind power generator of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the wind power generator of FIG. 1.
  • the wind power generator 1000 includes a wind collecting part 100, a housing 200, and an electric power generating part 300.
  • the wind collecting part 100 collects the wind blowing around and supplies it to the electric power generating part 300, and the housing 200 provides a space in which the electric power generating part 300 is accommodated.
  • the electricity generation unit 300 uses the wind collected from the wind collecting part 100 to produce electricity.
  • the wind collecting part 100 is positioned below the housing 200 and the electric power generating part 300, and supports the housing 200 and the electric power generating part 300.
  • the wind collecting part 100 includes an outer body 110, an inner body 120, a partition wall 130, and a guide wall 140.
  • the outer body 110 has an inner space 111, the upper surface is open.
  • the housing 200 is placed on the top of the outer body 110, and the inner space 111 of the outer body 110 and the inner space 201 of the housing 200 are connected to each other through an open top surface.
  • the wind inlet 111 is formed on the sidewall of the outer body 110. The wind blowing from the surroundings is introduced into the inner space 111 of the outer body 110 through the wind inlet 111.
  • the outer body 110 may be provided with a plurality of sidewalls arranged in a polygonal shape. According to an embodiment, the outer body 110 is provided in a shape in which six outer walls are arranged in a hexagonal shape as shown in FIG. 4 when viewed from the top. Each outer wall is formed with a wind inlet 112.
  • the shape of the outer body 110 may collect wind in any direction along the circumferential surface of the wind power generator 1000, the wind is collected in the wind collecting unit regardless of the direction in which the wind blows.
  • the inner body 120 is provided in a cylindrical shape and is located in the center of the inner space 111 of the outer body 110.
  • the inner body 120 has a smaller radius than the outer body 110.
  • the upper end of the inner body 120 is positioned at the same level as the upper end of the outer body 110, and is spaced apart from the upper end of the outer body 110.
  • the first generator 460 to be described later is located inside the inner body 120, and the first guide van 410 is fixedly coupled to an upper end thereof.
  • the partition wall 130 is provided between the outer body 110 and the inner body 120, one end is coupled to the outer body 110 and the other end is connected to the inner body 120.
  • a plurality of partition walls 130 are spaced apart from each other at equal intervals along the outer surface of the inner body 120, and partitions a space between the outer body 110 and the inner body 120 into a plurality of inflow spaces 111.
  • the inflow space 111 is a space in which the wind introduced through one wind inlet 112 is accommodated, and is separated from the space 111 in which the wind introduced through the other wind inlets 112 is accommodated.
  • six partitions 130 are provided, each partition 130 being positioned between adjacent wind inlets 112.
  • the upper end of the partition wall 130 is positioned at the same level as the upper end of the outer body 110 and the upper end of the inner body 120.
  • the top of the adjacent partition walls 130, the top of the outer body 110, and the top of the inner body 120 are combined with each other to form a wind outlet 114.
  • the wind outlet 114 is provided as a passage through which the wind introduced into the inflow space 111 flows out.
  • six wind outlets 114 are provided respectively corresponding to the inlet spaces 111, and the wind outlets 114 are respectively connected to the inlet spaces 111.
  • the guide wall 140 guides the movement of the wind so that the direction of the wind flowing into the wind inlet 112 is changed.
  • the guide wall 140 has one end connected to the lower end of the wind inlet 112, and the other end connected to the inner wall of the inner body 120.
  • the guide wall 140 is disposed to be inclined upward so that its height gradually increases from one end to the other end.
  • the guide wall 130 is provided in each of the inflow spaces 111.
  • the housing 200 is provided in a cylindrical shape, and the upper and lower surfaces thereof are opened.
  • the housing 200 rests on top of the outer body 110.
  • the inner space 201 of the housing 200 is connected to the wind outlets 114, and the wind discharged through the wind outlets 114 is introduced.
  • the introduced wind is discharged to the upper part through the inner space 201 of the housing 200.
  • the housing 200 protects the electric power generation unit 300 located therein from the outside. In detail, the housing 200 prevents the material blown by the wind from directly hitting the electric power generator 300.
  • the load acts on the rotary shafts 440 and 540 of the rotors 420 and 450, thereby causing the rotors 420 and 450 to be loaded.
  • the center may be eccentric to prevent the normal rotation of the rotating bodies 420 and 520.
  • the present invention is provided so that the housing 200 surrounds the circumference of the electric power generation unit 300, so that the material blown by the wind is prevented from directly hitting the rotating body (420, 520), the problem can be solved. .
  • the electricity generation unit 300 produces electricity by using wind passing through the inner space 201 of the housing 200.
  • the electric generator 300 has a first generator 400 and a second generator 500.
  • the second power generation unit 500 is located above the first power generation unit 400.
  • the first power generation unit 400 generates electricity using the wind discharged through the wind outlet 114, and the second power generation unit 500 uses the wind discharged from the first power generation unit 400 to generate electricity. To produce.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the first power generation unit of FIG. 3.
  • the first power generation unit 400 includes a first guide van 410, a first rotating body 420, a first shaft 440, and a first generator 460. , A first magnetic support 470, and a horizontal support 480.
  • the first guide van 410 is positioned above the wind collecting part 100 adjacent to the wind outlets 114.
  • the first guide van 410 guides the wind discharged through the wind outlet 114 to each of the first wind passages 421 of the first rotating body 420.
  • the first guide van 410 includes a first guide body 411 and a first guide plate 415.
  • the first guide body 411 is provided in a cylindrical shape and has a radius corresponding to the inner body 120.
  • the first guide body 411 is placed on the top of the inner body 120, and is fixedly coupled to the inner body 120.
  • the first guide plate 415 is coupled to the outer surface of the first guide body 411.
  • the first guide plate 415 is provided in plurality apart from each other along the outer surface of the first guide body 411.
  • the first guide plates 415 may be arranged parallel to each other.
  • each first guide plate 415 is fixedly coupled to an outer surface of the first guide body 411, and the other end thereof is positioned adjacent to an inner surface of the housing 200. Alternatively, the other end of the first guide plate 415 may be fixedly coupled to the inner side surface of the housing 200.
  • the first guide plates 415 are disposed to be inclined at a predetermined angle a1 with respect to the central axis X1 of the first guide body 411. According to an embodiment, the first guide plates 415 may be inclined at an angle a1 of 40 ° or more and 50 ° or less with respect to the central axis X1 of the first guide body 411.
  • the first guide plates 415 may be disposed to be inclined at an angle of 45 ° a1 with respect to the central axis X1 of the first guide body 411.
  • the region where the first guide plates 415 are provided overlaps with the region where the wind outlets 114 are provided.
  • side surfaces of the adjacent first guide plates 415 facing each other, an outer surface of the first guide body 411, and an inner surface of the housing 200 are combined with each other to form the first guide passage 418.
  • Each of the first guide passages 418 serves as a passage through which the wind discharged from the wind outlet 114 is supplied to the first wind passage 429.
  • the first rotating body 420 is positioned above the first guide van 410. 8 is a cross-sectional perspective view illustrating the first rotating body of FIG. 5, and FIG. 9 is a front view of the first rotating body of FIG. 5. 5, 8, and 9, the first rotating body 420 is provided to be rotatable about an axis of the first shaft 440 inserted into the central axis X2.
  • the first rotating body 420 includes a first outer cylinder 421, a first inner cylinder 424, and a first wind plate 426.
  • the first outer cylinder 421 is provided in a cylindrical shape with the upper and lower surfaces open, and has a radius smaller than that of the housing 200.
  • the outer surface of the first outer cylinder 421 is spaced apart from the inner surface of the housing 200 by a predetermined interval.
  • the first inner cylinder 424 is provided in a cylindrical shape having a smaller radius than the first outer cylinder 421, and is located inside the first outer cylinder 421.
  • the radius of the first inner cylinder 424 corresponds to the radius of the guide body 411.
  • the first inner cylinder 424 has the same central axis as the central axis X2 of the first outer cylinder 421.
  • the first wind plate 426 is positioned between the first outer cylinder 421 and the first inner cylinder 424, and is provided in plurality, spaced apart along the outer surface of the first inner cylinder 424.
  • the first wind plates 426 may be arranged side by side with each other.
  • One end of the first wind plate 426 is fixedly coupled to the outer surface of the first inner cylinder 424, the other end is fixedly coupled to the inner surface of the first outer cylinder 421.
  • the region where the first wind plates 426 are provided overlaps with the region where the first guide plates 415 are provided.
  • the first wind plates 426 have a first bottom plate 427 and a first top plate 428, respectively.
  • the first lower plate 427 is mainly coupled to the lower region of the outer surface region of the first inner cylinder 424, and is disposed in parallel with the central axis X2 of the first inner cylinder 424.
  • the first upper plate 428 is mainly coupled to the upper region of the outer surface region of the first inner cylinder 424 and extends from the upper end of the first lower plate 427 to the upper portion.
  • the first upper plate 428 is disposed to be inclined with respect to the central axis X2 of the first inner cylinder 424.
  • the first upper plate 428 is inclined in a direction different from the direction in which the first guide plate 415 is inclined with respect to the central axis X1 of the first guide body 411.
  • the size of the angle at which the first upper plate 428 is inclined with respect to the central axis X2 of the first inner cylinder 424 is the first guide plate 415 with respect to the central axis X1 of the first guide body 411. It is equal to the absolute value of this inclined angle.
  • the first upper plate 428 may be inclined at an angle of 40 ° or more and 50 ° or less with respect to the central axis X2 of the first inner cylinder 424.
  • FIG. 10 is a view briefly illustrating a process in which wind passes through a first guide passage and a first wind passage according to an embodiment of the present invention.
  • the wind discharged from the wind outlet 114 blows upward in the vertical direction, and flows into the first guide passages 418. While the introduced wind passes through the first guide passage 418, the guided wind is guided to the first guide plates 418 and the moving direction of the guide plates 415 is inclined. The wind passing through the first guide passages 418 flows into the first wind passage 429 in an inclined direction and collides with the first wind plate 426. The wind may directly collide with the first lower plate 427 or the first upper plate 428, or may collide secondly with the first upper plate 428 after the first collision with the first lower plate 427. Wind energy is transmitted to the first wind plate 426 while the wind collides with the first wind plate 426.
  • the first rotating body 420 rotates about the central axis X2.
  • the wind is discharged in a 45 ° inclined direction with respect to the central axis X2 of the first rotating body 420 in the process of passing through the first guide passage 418, and is inclined at 45 °. Impinge on the first wind plate 426 in a direction.
  • An inclination angle of 45 ° is a condition that minimizes energy lost due to collision with the first guide plates 418 in the process of the wind flowing into the first guide passage 418.
  • the impacted wind energy is a condition that can be effectively transmitted to the first rotating body (420).
  • the first upper plate 428 is provided to be inclined in a direction different from the inclination direction of the first guide plate 415, the wind that collides with the first lower plate 427 and is moved in the vertical direction or the equivalent direction is generated.
  • the first upper plate 428 is secondary collision. Since the wind energy is once again transmitted to the first rotatable body 420 in a process in which the wind collides with the first upper plate 428, the rotational force of the first rotatable body 420 may be increased.
  • the first shaft 440 includes a first rotating shaft 441 and a first connecting shaft 445.
  • the first rotating shaft 441 is inserted into the center of the first inner cylinder 424.
  • the upper end of the first rotary shaft 441 is fixedly coupled to the upper plate of the first inner cylinder 424 by the flange 442, the lower end is located below the first inner cylinder 424.
  • the first connecting shaft 445 is located on the same axis as the first rotating shaft 441 at the bottom of the first rotating shaft 441.
  • a connecting portion 445a is formed at an upper end of the first connecting shaft 445, and a groove is formed at an upper surface of the connecting portion 445a to insert a lower end of the first rotating shaft 441.
  • the upper end of the connecting portion 445a is fixedly coupled to the lower plate of the first inner cylinder 424 by the flange 443.
  • the lower end of the connecting portion 445a is stepped so that the radius of the connecting portion 445a is larger than the radius of the area of the first connecting shaft 445 connected to the lower portion thereof.
  • the first connecting shaft 445 is inserted into the center of the first guide body 411, a part of which is located inside the first guide body 411.
  • the lower end of the first connecting shaft 445 is inserted and fixed to the first generator 460, and transmits the rotational force of the first rotating body 420 to the first generator 460.
  • the first generator 460 receives the rotational force of the first rotating body 420 through the first shaft 440 to generate electricity.
  • the first magnetic force support part 470 provides the magnetic levitation force of the magnet to the first rotating body 420 to reduce the load due to the load of the first rotating body 420.
  • the first magnetic support part 470 includes a first upper magnet 471, a first lower magnet 472, a first upper magnet fixture 474, and a first lower magnet fixture 475.
  • the first upper magnet 471 is positioned below the first rotating body 420. Specifically, the first upper magnet 471 is connected to the first connecting shaft 445 adjacent to the connecting portion 445a, and is in contact with the outer surface of the first connecting shaft 445 to connect the first connecting shaft 445. It is provided to wrap.
  • the first upper magnet 471 is supported by the first upper magnet fixture 473 and fixedly coupled to the first connecting shaft 445. As a result, the first upper magnet 471 and the first upper magnet fixture 437 are rotated together with the first connecting shaft 445.
  • the first upper magnet fixture 473 supports the connecting portion 445a of the first connecting shaft 445.
  • the first lower magnet 472 is positioned below the first upper magnet 471 to face the first upper magnet 471.
  • the first lower magnet 472 is spaced apart from the outer surface of the first connecting shaft 445 and surrounds the first connecting shaft 445.
  • the first lower magnet 472 is supported by the first lower magnet fixture 474.
  • a portion of the first connecting shaft 445 passes through the first lower magnet fixture 474.
  • the first connecting shaft 445 is inserted into the inner ring of the bearing 478 coupled to the first lower magnet fixture 474 so as to be rotatable with respect to the first lower magnet fixture 474.
  • the first lower magnet 472 has the same polarity as the first upper magnet 471, and the repulsive force acts between the first lower magnet 472 and the first upper magnet 471.
  • the repulsive force acts as a force to push the first upper magnet 471 upward against the first lower magnet 472 fixedly positioned, thereby reducing the load applied to the device by the load of the first rotating body 420.
  • the first rotating body 420 is provided with a high strength metal and has a large load.
  • the load acts as a load on the structure supporting the first rotating body 420 and acts as an element preventing the rotation.
  • the load of the first rotating body 420 is concentrated on the bearings 446 and 478 connecting the first shaft 420 and the first guide body 411.
  • the load applied to the bearings 446 and 478 increases friction between the balls of the bearings 446 and 478 and the inner and outer rings, thereby preventing smooth rotation of the first shaft 440.
  • the first horizontal support part 480 limits the horizontal movement of the first shaft 440.
  • the first horizontal support part 480 includes a first support cylinder 481 and first support plates 484 and 485.
  • the first supporting cylinder 481 is provided in a cylindrical shape, and a space where the upper and lower surfaces are opened is formed therein.
  • the first support cylinder 481 is located inside the first guide body 411.
  • the first support cylinder 481 is positioned such that its central axis is the same as the rotation axis of the first shaft 440, and a portion of the first connecting shaft 445 is located therein.
  • the first support plates 484 and 485 are disposed between the upper plate of the first guide body 411 and the upper end of the first support cylinder 481 and the lower plate of the first guide body 411 and the first support cylinder 481. Are provided between the bottom of each.
  • the upper plate of the first guide body 411, the first support plate 484, and the upper end of the first support cylinder 481 are sequentially bolted and fixed to each other.
  • the lower plate of the first guide body 411, the first support plate 485, and the lower end of the first support cylinder 481 are sequentially bolted and fixed to each other.
  • the flange 444 is inserted into the first support plate 484 positioned at the top, and the first support plate 484 restricts the horizontal movement of the flange 444.
  • a first lower magnet holder 474 is inserted into the first support plate 485 positioned below, and the first support plate 485 restricts horizontal movement of the first lower magnet holder 474. do.
  • the horizontal movement of the first shaft 440 is limited by the structure of the first horizontal support part 480 described above, and the horizontal movement of the first rotating body 420 is limited so that the first rotating body 420 is crossed. Can be supported without support.
  • the second power generation unit 500 is positioned above the first power generation unit 400.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a second power generation unit of FIG. 3. 2, 3, and 11, the second power generation unit 500 generates electricity by using wind discharged from the first wind passage 429 of the first rotating body 420.
  • the second power generator 500 includes a second guide van 510, a second rotating body 520, a second shaft 540, a second generator 560, a second magnetic support 570, and a second horizontal body. Support 580.
  • the second guide van 510 is positioned above the first rotatable body 420 adjacent to the first rotatable body 420.
  • FIG. 12 is a sectional perspective view of the second guide van of FIG. 11, and FIG. 13 is a sectional perspective view of the second rotating body of FIG. 11. 11 to 13, the second guide van 510 guides the wind discharged from the first wind passage 429 to each of the second wind passages 529 of the second rotating body 520.
  • the second guide van 510 has the same shape as the first guide van 410.
  • the second guide van 510 includes a second guide body 511 and a second guide plate 415.
  • the second guide body 511 is positioned above the first rotating body 420.
  • the second guide body 511 is provided in a cylindrical shape and has a radius corresponding to the first guide body 411.
  • the second guide plate 515 is coupled to the outer surface of the second guide body 511.
  • the second guide plate 515 is provided in plurality, spaced apart from each other along the outer surface of the second guide body 511. When viewed from the top, the region where the second guide plates 515 are provided overlaps with the region where the first guide plates 415 are provided.
  • One end of each of the second guide plates 515 is fixedly coupled to the outer side of the second guide body 511, and the other end thereof is fixedly coupled to the inner side of the housing 200.
  • the second guide body 511 may be fixedly supported on the upper part of the first rotating body 420.
  • the second guide plates 515 are disposed to be inclined with respect to the central axis Y1 of the second guide body 511.
  • the second guide plates 515 may be disposed to be inclined in parallel with the first guide plates 415.
  • the second guide plate 515 may be disposed to be inclined at an angle of 40 ° or more and 50 ° or less with respect to the central axis of the second guide body 511.
  • the second guide plates 515 may be arranged side by side with each other.
  • each of the second guide passages 518 serves as a passage through which the wind discharged from the first wind passage 429 is supplied to the second wind passage 529.
  • the second rotating body 520 is positioned above the second guide van 510.
  • the second rotating body 520 is provided to be rotatable about the second shaft 540 inserted into the central axis thereof.
  • the central axis of the second rotating body 520 is located on the same axis as the central axis of the first rotating body 420.
  • the second rotating body 520 includes a second outer cylinder 521, a second inner cylinder 524, and a second wind plate 525.
  • the second outer cylinder 521 is provided in a cylindrical shape with the upper and lower surfaces open, and has a radius corresponding to the first outer cylinder 421.
  • the outer surface of the second outer cylinder 521 is spaced apart from the inner surface of the housing 200 by a predetermined interval.
  • the second inner cylinder 524 is provided in a cylindrical shape having a radius smaller than that of the second outer cylinder 521, and is located inside the second outer cylinder 521.
  • the radius of the second inner cylinder 524 corresponds to the radius of the second guide body 511.
  • the central axis Y2 of the second inner cylinder 524 is located on the same axis as the central axis Y2 of the second outer cylinder 521.
  • the second wind plate 525 is positioned between the second outer cylinder 521 and the second inner cylinder 524, and is provided in plural and spaced apart along the outer surface of the second inner cylinder 524.
  • the second wind plates 525 may be arranged parallel to each other.
  • One end of the second wind plate 525 is fixedly coupled to the outer side of the second inner cylinder 524, and the other end thereof is fixedly coupled to the inner side of the second outer cylinder 521.
  • the region where the second wind plates 525 are provided overlaps with the region where the second guide plates 515 are provided.
  • the second wind plates 525 have a second lower plate 526, a second upper plate 527, and a horizontal plate 528, respectively.
  • the second lower plate 526 is mainly coupled to the lower region of the outer surface region of the second inner cylinder 524, and is disposed in parallel with the central axis Y2 of the second rotating body 520.
  • the second upper plate 527 is mainly coupled to the upper region of the outer surface region of the second inner cylinder 524 and extends from the upper end of the second lower plate 526 to the upper portion.
  • the second upper plate 527 is disposed to be inclined with respect to the central axis Y2 of the second rotating body 520.
  • the second upper plate 527 is inclined in a direction different from the direction in which the second guide plate 515 is inclined with respect to the central axis Y1 of the second guide body 511.
  • the size of the angle in which the second upper plate 527 is inclined with respect to the central axis Y2 of the second rotating body 520 is the second guide plate 515 with respect to the central axis Y1 of the second guide body 511. ) Is equal to the absolute value of the inclined angle.
  • the second upper plate 527 may be inclined at an angle of 40 ° or more and 50 ° or less with respect to the central axis Y2 of the second rotating body 520.
  • the second upper plate 527 may be disposed to be inclined at an angle of 45 ° with respect to the central axis Y2 of the second rotating body 520.
  • the second wind passages 529 serve as passages through which winds discharged from the second guide passages 518 pass.
  • the horizontal plate 528 extends in the horizontal direction from an upper end of the second upper plate 527. The end of the horizontal plate 528 is spaced apart from the upper end of the adjacent second upper plate 527, the second wind passage 529 through the space between the end of the horizontal plate 528 and the upper end of the adjacent second upper plate 527. ) Wind blows.
  • FIG. 14 is a view briefly illustrating a process of the wind passing through the second guide passage and the second wind passage in accordance with an embodiment of the present invention.
  • wind discharged from the first wind passage 429 flows into the second guide passages 518.
  • the introduced wind is guided to the second guide plates 515 while passing through the second guide passage 518, and the direction of movement of the second guide plates 515 is inclined.
  • the wind passing through the second guide passages 518 flows into the second wind passage 529 in an inclined direction and collides with the second wind plates 525.
  • the wind energy introduced into the first wind passage 429 is transferred to the first rotatable body 420 in FIG. 8.
  • the second wind plate 525 is further provided with a horizontal plate 528, which will be described.
  • the wind passing through the second wind passage 529 collides with the horizontal plate 528 before being discharged.
  • Wind impinged on the horizontal plate 528 is moved in a direction opposite to the rotation direction of the second rotating body (520).
  • the wind energy is transmitted to the second rotating body 520 again, so that the amount of rotation of the second rotating body 520 increases.
  • Wind discharged from the second wind passage 519 is discharged to the outside through the open upper surface of the housing 200.
  • the second shaft 540 includes a second rotating shaft 541 and a second connecting shaft 545.
  • the second rotary shaft 541 is inserted into the center of the second inner cylinder 524, the upper end is positioned above the second inner cylinder 524, and the lower end is positioned below the second inner cylinder 524.
  • the second rotary shaft 541 is fixedly coupled to the upper plate of the second inner cylinder 524 by the flange 542.
  • the upper end of the second rotary shaft 541 is inserted and fixed to the second generator 560, the rotational force of the second rotary body 520 is transmitted to the second generator 560 through the second rotary shaft 541.
  • the second generator 560 generates electricity using the rotational force.
  • the second generator 560 is fixedly supported by a support plate 565 placed on the top of the housing 200.
  • the second connecting shaft 545 is located coaxial with the second rotating shaft 541 at the bottom of the second rotating shaft 541.
  • the second connecting shaft 545 is inserted into the center of the second guide body 511, and part of the second connecting shaft 545 is located inside the second guide body 511.
  • connection portion 545a is formed at an upper end of the second extension shaft 545, and a groove is formed at an upper surface of the connection portion 545a to insert a lower end of the second rotation shaft 541.
  • the upper end of the connecting portion 545a is fixedly coupled to the lower plate of the second inner cylinder 524 by the flange 543.
  • the second rotating shaft 541 and the second connecting shaft 545 may be rotated together by the rotation of the second rotating body 520.
  • the connection 545a is inserted into the inner ring of the bearing 546 supported by the flange 544 and provided to allow relative rotation with respect to the flange 546.
  • the lower end of the connecting portion 545a is stepped so that the radius of the connecting portion 545a is larger than the radius of the area of the second connecting shaft 545 connected to the lower portion thereof.
  • the second magnetic support 570 reduces the load due to the load of the second rotating body 520 by providing the magnetic levitation force of the magnet to the second rotating body 520.
  • the second magnetic support part 570 includes a second upper magnet 571, a second lower magnet 572, a second upper magnet fixture 573, and a second lower magnet fixture 574.
  • the second upper magnet 571 is positioned below the second rotating body 520. Specifically, the second upper magnet 571 is fixedly coupled to the second connecting shaft 545 adjacent to the connecting portion 545a and in contact with the outer surface of the second connecting shaft 545 to connect the second connecting shaft 545. It is provided to wrap it.
  • the second upper magnet 571 is fixedly supported by the second upper magnet fixture 573.
  • the second upper magnet fixture 573 supports the connecting portion 545a of the second connecting shaft 545.
  • the second lower magnet 572 is positioned below the second upper magnet 571 to face the second upper magnet 571.
  • the second lower magnet 572 is spaced apart from the outer surface of the second connecting shaft 545 and surrounds the second connecting shaft 545.
  • the second lower magnet 572 is supported by the second lower magnet fixture 574.
  • a portion of the second connecting shaft 545 penetrates the second lower magnet fixture 547.
  • the second connecting shaft 545 is inserted into the inner ring of the bearing 578 coupled to the second lower magnet fixture 574 so as to be rotatable with respect to the second lower magnet fixture 574.
  • the second connecting shaft 545 can be rotated relative to the second lower magnet 572.
  • the second lower magnet 572 has the same polarity as the second upper magnet 571, and a repulsive force is applied between the second lower magnet 572 and the second upper magnet 571.
  • the repulsive force acts as a force that pushes the second upper magnet 571 upward against the second lower magnet 572 in a fixed position, so that the load of the second rotating body 520 is applied to the device. .
  • the second horizontal support part 580 limits the horizontal movement of the second shaft 540.
  • the second horizontal support 580 includes a second support cylinder 581 and second support plates 584 and 585.
  • the second supporting cylinder 581 is provided in a cylindrical shape, and a space in which the upper and lower surfaces are opened is formed therein.
  • the second support cylinder 581 is located inside the second guide body 511.
  • the center of the second support cylinder 581 is the same as the axis of rotation of the second shaft 540, and a portion of the second connecting shaft 545 is located therein.
  • the second support plates 584 and 585 are disposed between the upper plate of the second guide body 511 and the upper end of the second support cylinder 541, and the lower plate of the second guide body 511 and the second support cylinder 541.
  • the upper plate of the second guide body 511, the second support plate 584, and the upper end of the second support cylinder 541 are sequentially bolted and fixed.
  • the lower plate of the second guide body 511, the second support plate 585, and the lower end of the second support cylinder 581 are sequentially bolted and fixed to each other.
  • the flange 544 is inserted into the second support plate 584 positioned at the top, and the second support plate 584 restricts the horizontal movement of the flange 544.
  • a second lower magnet holder 574 is inserted into the second support plate 585 positioned below, and the second support plate 585 restricts horizontal movement of the second lower magnet holder 574. do.
  • the horizontal movement of the second shaft 540 is limited by the structure of the second horizontal support part 580 described above, and the horizontal movement of the second rotating body 520 is limited to the second rotating body 520. Can be supported without support.
  • 15 is a cross-sectional view illustrating a process of moving wind in the wind power generator according to the embodiment of the present invention.
  • wind is introduced into the inflow space 111 through the wind inlet 112. Then, it moves upward along the guide wall 140 and is discharged through the wind outlet 114.
  • Wind discharged from the wind outlet 114 flows into the first guide passage 418 of the first guide van 410 and moves along the first guide passage 418 of the first guide body 410.
  • the movement direction is changed in a direction inclined at a predetermined angle to the central axis.
  • Wind discharged from the first guide passage 418 flows into the first wind passage 429.
  • the wind collides with the first wind plates 426 in the course of passing through the first wind passage 429, and wind energy is transmitted to the first wind plates 426 by the collision, so that the first rotating body 420 is formed. Is rotated.
  • the rotational force of the first rotating body 420 is transmitted to the first generator 460 through the first shaft 440, and is used for electricity production in the first generator 460.
  • Wind discharged from the first wind passage 429 flows into the second guide passage 518.
  • the inflow of the wind is changed in a direction inclined at a predetermined angle to the central axis of the second guide body 511 in the process of moving along the second guide passage 518.
  • Wind discharged from the second guide passage 518 flows into the second wind passage 529.
  • the wind collides with the second wind plates 525 in the course of passing through the second wind passage 529.
  • Wind energy is transmitted to the second wind plates 525 by the collision, so that the second rotating body 520 Is rotated.
  • the second generator 560 is used for electricity production.
  • Wind discharged from the second wind passage 529 is discharged to the outside through the open upper portion of the housing 200.
  • the electric power generation unit 300 has been described as including two power generation units 400 and 500.
  • the electric power generation unit 300 may include three or more power generation units.
  • the generating units are arranged in the vertical direction.
  • the power generation unit located at the bottom generates electricity by using wind emitted from the wind outlet.
  • the remaining power generation units generate electricity using the wind emitted from the power generation unit adjacent to the lower portion.
  • the power generation unit located at the bottom has the same structure as the first power generation unit 400 described above.
  • the remaining power generation units have the same structure as the second power generation unit 500 described above.
  • the horizontal plate 528 is not provided on the wind plate of the remaining power generation unit except the power generation unit located at the top.
  • 16 is a view showing a state of producing electricity by using a wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • an external structure for example, a building, a factory, and a train station, a train, a vehicle, and the like is provided with a fan 10 for discharging internal air to the outside.
  • the fan 10 may be provided with a dust collecting device (not shown) for collecting dust in the discharged air. Since the fan 10 forcibly discharges the internal air, wind is formed in the outlet 11 through which the air is discharged to the outside.
  • the connecting duct 700 directly connects the wind inlet 112 and the outlet 11. Wind discharged from the outlet 11 is introduced into the wind blower 100 through the connection duct 700 is provided to the electricity generation. In this case, the remaining wind inlets except the wind inlet 112 to which the connection duct 700 is connected may be blocked by the shielding plate P to block the inflow and outflow of air.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a wind turbine generator according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of power generating units 400, 500, 600, and 700 are disposed in multiple stages in the vertical direction in the electric power generating unit 300 positioned above the wind collecting unit 100.
  • the power generation unit 400 located at the bottom produces electricity using the wind discharged through the wind outlet 114.
  • the remaining power generation units 500, 600, and 700 generate electricity by using the wind emitted from the power generation units 400, 500, and 600 which are adjacent to the lower portion.
  • Each power generation unit 400, 500, 600, 700 includes a rotating body 420, 520, 620, 720 and guide vans 410, 510, 610, 710.
  • the first power generator 400 and the third power generator 600 are provided in the same structure as the first power generator 400 described with reference to FIG. 5, and the second power generator 500 and the fourth power generator 700 are It is provided in the same structure as the second power generation unit 500 described in FIG.
  • the auxiliary plate 528 of FIG. 11 is not provided to the rotating body 520 of the second power generation unit 500.
  • the auxiliary plate 528 is provided only to the rotating body 720 of the power generation unit 700 located at the top.
  • four power generation units have been described as being composed of four stages, but the number of power generation units provided and the number of floors in which the power generation units form multiple stages are not limited thereto, and may be variously modified.

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Abstract

본 발명은 풍력 발전 장치에 관한 것이다. 풍력 발전 장치는 집풍부의 바람 유입구로 바람이 유입되고, 유입된 바람은 바람 유출구를 통해 제1발전부로 공급된다. 바람은 제1가이드 밴에 의해 안내되어 제1회전체의 제1바람 통로들로 유입되며, 제1회전축을 회전시킨다. 제1가이드 밴은 원통 형상의 제1가이드 바디와 가이드 바디의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되는 제1가이드 판들을 포함한다. 제1가이드 판을은 제1가이드 바디의 중심축에 대해 경사지게 배치되어 바람을 상기 제1바람 통로들로 안내한다.

Description

풍력 발전 장치
본 발명은 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 장치에 관한 것이다.
풍력 발전은 바람 에너지를 이용하여 회전 날개를 회전시키고, 회전력을 발전기에 제공하여 전기를 생산한다. 풍력 발전이 효과적으로 이루어지기 위해서는 일정 속도 이상의 바람이 지속적으로 부는 것이 요구되며, 이로 인하여 풍력 발전 장치는 대분분 바람이 많은 장소, 예컨데, 지대가 높은 산 또는 바닷가에 설치된다.
일반적으로 풍력 발전 장치의 발전용량은 바람이 12m/s의 속도로 일정하게 분다는 전제 조건하여서 표시된다. 그러나, 초속 12미터의 바람은 초기 태풍수준으로, 일상에서 이러한 속도의 바람이 장시간 일정하게 불어오는 것을 극히 드물다. 도심의 경우, 고층빌딩으로 인하여 평균 풍속이 1~2m/s에 불과하다.
상술한 주변 환경 조건에서 종래의 풍력 발전 장치가 생산할 수 있는 발전 용량은 표시된 발전 용량에 현저히 미치지 못한다. 또한, 시시각각으로 변경되는 풍향에 따라 집풍이 용이하지 않아 실용성에 한계가 있었다.
본 발명은 바람 에너지로부터 회전력을 효과적으로 발생시킬 수 있는 풍력 발전 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 바람 에너지를 효율적으로 이용하여 전기를 생산할 수 있는 풍력 발전 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 바람이 불어오는 방향과 무관하게 풍력 발전이 가능한 풍력 발전 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 외부 환경으로부터 회전체를 보호할 수 있는 풍력 발전 장치를 제공한다.
본 발명은 풍력 발전 장치를 제공한다. 풍력 발전 장치는 바람이 유입되는 바람 유입구와 유입된 바람이 유출되는 바람 유출구가 형성된 집풍부; 및 상기 바람 유출구를 통해 유출되는 바람을 이용하여 전기를 생산하는 제1발전부를 포함하되, 상기 제1발전부는 제1바람 통로가 서로 이격하여 복수개 형성되며, 그 중심축을 중심으로 회전 가능한 제1회전체; 및 상기 집풍부와 상기 제1회전체 사이에 고정 위치되어 회전되지 않으며, 상기 바람 유출구를 통해 유출되는 바람을 상기 제1바람 통로들 각각으로 안내하는 제1가이드 밴을 포함하며, 상기 제1가이드 밴은, 통 형상의 제1가이드 바디; 및 상기 제1가이드 바디의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되며, 그 일단이 상기 제1가이드 바디의 외측면에 결합되는, 그리고 상기 제1가이드 바디의 중심축에 대해 경사지게 배치된 제1가이드 판을 포함한다. 상기 제1가이드 판들은 서로 나란하게 배치된다. 상기 제1가이드 판들은 상기 제1가이드 바디의 중심축에 대해 40°이상 50°이하 각도로 경사진다.
상기 제1회전체는 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 제1외통; 상기 제1외통의 내부에 위치되고, 상기 제1외통보다 작은 반경을 가지는, 그리고 상기 제1회전체의 중심축을 중심으로 회전가능한 제1내통; 상기 제1외통과 상기 제2내통 사이에 위치되며, 상기 제1내통의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되는, 그리고 그 일단이 상기 제1내통의 외측면에 결합되고 타단이 상기 제1외통의 내측면에 결합되는 제1바람판을 포함하며, 상기 제1바람 통로는 인접한 상기 제1바람판들의 서로 마주보는 측면들, 상기 제1내통의 외측면, 그리고 상기 제1외통의 내측면이 조합되어 형성된다.
상기 제1바람판은, 상기 제1회전체의 중심축과 나란한 방향으로 배치되는 제1하부판; 상기 제1하부판의 상단으로부터 상부로 연장되며, 상기 제1가이드 판이 경사진 방향과 상이한 방향으로 상기 제1회전체의 중심축에 대해 경사진 제1상부판을 포함한다.
상기 제1회전체의 중심축에 대해 상기 제1상부판이 경사진 각도의 크기는 상기 제1가이드 바디의 중심축에 대해 상기 제1가이드 판이 경사진 각도의 절대값과 동일하다.
상기 제1회전체의 중심에 삽입되며, 하단부가 상기 제1회전체의 하부에 위치되는 제1샤프트; 상기 제1회전체의 하부에 위치되고, 상기 제1샤프트의 외측면에 접촉되어 상기 제1샤프트를 감싸며, 상기 제1샤프트에 고정 결합되는 제1상부 자석; 상기 제1상부 자석에 대향하여 상기 제1상부 자석의 하부에 고정 위치되고, 상기 제1샤프트의 외측면과 이격되어 상기 제1샤프트를 감싸며, 상기 제1상부 자석과 동일한 극성을 갖는 제1하부 자석을 더 포함한다.
상기 제1발전부의 상부에 위치되며, 상기 제1바람 통로를 통해 배출된 바람을 이용하여 전기를 생산하는 제2발전부를 더 포함하되, 상기 제2발전부는, 상기 제1회전체의 상부에 위치되고, 제2바람통로가 서로 이격하여 복수개 형성되며, 그 중심축을 중심으로 회전 가능한 제2회전체; 및 상기 제1회전체와 상기 제2회전체 사이에 고정 위치되어 회전되지 않으며, 상기 제1바람통로를 통해 배출되는 바람을 상기 제2바람 통로들 각각으로 안내하는 제2가이드 밴을 포함하며, 상기 제2가이드 밴은, 원통 형상의 제2가이드 바디; 및 상기 제2가이드 바디의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되며, 그 일단이 상기 제2가이드 바디의 외측면에 결합되는, 그리고 상기 제2가이드 바디의 중심축에 대해 경사지게 배치된 제2가이드 판을 포함한다.
상기 제2회전체는, 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 제2외통;
상기 제2외통의 내부에 위치되고, 상기 제2외통보다 작은 반경을 가지며, 상기 제2회전체의 중심축을 중심으로 회전가능한 제2내통; 상기 제2외통과 상기 제2내통 사이에 위치되고, 상기 제2내통의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되며, 그 일단이 상기 제2내통의 외측면에 결합되고 타단이 상기 제2외통의 내측면에 결합되는 제2바람판을 포함하며, 상기 제2바람 통로는 인접한 상기 제2바람판들의 서로 마주보는 측면들, 상기 제2내통의 외측면, 그리고 상기 제2외통의 내측면이 서로 조합되어 형성되고, 상기 제2바람판은, 상기 제2회전체의 중심축과 나란한 방향으로 배치되는 제2하부판; 및 상기 제2하부판의 상단으로부터 상부로 연장되며, 상기 제2가이드 판이 경사진 방향과 상이한 방향으로 경사진 제2상부판을 포함한다.
상기 제2바람판은, 상기 제2상부판의 상단으로부터 상기 제2하부판에 수직 방향으로 연장되는 보조판을 포함한다.
상기 제2회전체의 중심에 삽입되며, 하단부가 상기 제2회전체의 하부에 위치되는 제2샤프트; 상기 제2회전체의 하부에 위치되고, 상기 제2샤프트의 외측면에 접촉되어 상기 제2샤프트를 감싸며, 상기 제2샤프트에 고정 결합되는 제2상부 자석; 상기 제2상부 자석에 대향하여 상기 제2상부 자석의 하부에 고정 위치되고, 상기 제2샤프트의 외측면과 이격되어 상기 제2샤프트를 감싸며, 상기 제2상부 자석과 동일한 극성을 갖는 제2하부 자석을 더 포함한다.
상기 집풍부의 상단에 놓이며, 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 하우징을 더 포함하며, 상기 제1회전체 및 상기 제1가이드 밴은 상기 하우징의 내부에 위치된다.
상기 집풍부는, 복수개의 측벽이 다각각 형상으로 배치되며, 각 측벽에 상기 바람유입구가 형성된 외부 바디를 포함한다.
내부 공기를 외부로 강제 배기시키는 환풍기의 배출구와 상기 바람 유입구를 직접 연결하는 연결 덕트를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전 장치는, 바람이 유입되는 바람 유입구와 유입된 바람이 유출되는 바람 유출구가 형성된 집풍부; 및 상기 집풍부의 상부에 위치하며, 바람을 이용하여 전기를 생산하는 복수개의 발전부들이 상하방향으로 다단으로 배치된 전기 발전부를 포함하되, 상기 발전부들 중 최하단에 위치하는 발전부는 상기 바람 유출구에서 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산하고, 나머지 발전부들은 인접하여 하부에 위치되는 발전부에서 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산하며, 각각의 상기 발전부들은, 바람 통로가 서로 이격하여 복수개 형성되며, 그 중심축을 중심으로 회전가능한 회전체; 및 상기 회전체의 하부에 고정 위치되어 회전되지 않으며, 상기 바람통로들 각각으로 바람을 안내하는 가이드 밴을 포함한다.
상기 발전부들 중 최상단에 위치하는 발전부를 제외한 나머지 발전부의 회전체는, 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 외통; 상기 외통의 내부에 위치되고, 상기 외통보다 작은 반경을 가지는, 그리고 상기 회전체의 중심축을 중심으로 회전가능한 내통; 상기 외통과 상기 내통 사이에 위치되며, 상기 내통의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되는, 그리고 그 일단이 상기 내통의 외측면에 결합되고 타단이 상기 외통의 내측면에 결합되는 바람판을 포함하며, 상기 바람판은, 상기 회전체의 중심축과 나란한 방향으로 배치되는 하부판; 및 상기 하부판의 상단으로부터 상부로 연장되며, 상기 가이드 판이 경사진 방향과 상이한 방향으로 상기 회전체의 중심축에 대해 경사진 상부판을 포함한다.
상기 발전부들 중 최상단에 위치하는 발전부의 회전체는, 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 외통; 상기 외통의 내부에 위치되고, 상기 외통보다 작은 반경을 가지는, 그리고 상기 회전체의 중심축을 중심으로 회전가능한 내통; 상기 외통과 상기 내통 사이에 위치되며, 상기 내통의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되는, 그리고 그 일단이 상기 내통의 외측면에 결합되고 타단이 상기 외통의 내측면에 결합되는 바람판을 포함하며, 상기 바람판은, 상기 회전체의 중심축과 나란한 방향으로 배치되는 하부판; 상기 하부판의 상단으로부터 상부로 연장되며, 상기 가이드 판이 경사진 방향과 상이한 방향으로 상기 회전체의 중심축에 대해 경사진 상부판; 및 상기 상부판의 상단으로부터 상기 하부판에 수직 방향으로 연장되는 보조판을 포함한다.
상기 가이드 밴은, 통 형상의 가이드 바디; 및 상기 가이드 바디의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되며, 그 일단이 상기 가이드 바디의 외측면에 결합되는, 그리고 상기 가이드 바디의 중심축에 대해 경사지게 배치되는 가이드 판을 포함한다.
본 발명에 의하면, 회전체가 자기 부상력에 의해 지지되고, 회전체의 회전판에 대해 경사지게 바람이 충돌되므로, 회전체가 효과적으로 회전될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 유입된 바람이 배출되는 과정에서 전기 생산이 복수회 일어나므로, 전기 생산 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 집풍부의 둘레면을 따라 모든 방향에서 바람이 유입가능하므로, 바람이 불어오는 방향에 관계없이 집풍이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 하우징이 전기 발전부를 둘러싸므로, 외부 환경으로부터 전기 발전부를 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력 발전 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 풍력 발전 장치의 단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 풍력 발전 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 제1발전부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 제1가이드 밴을 나타내는 단면 사시도이다.
도 7은 도 5의 제1가이드 밴의 정면도이다.
도 8은 도 5의 제1회전체를 나타내는 단면 사시도이다.
도 9는 도 5의 제1회전체의 정면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 바람이 제1가이드 통로 및 제1바람 통로를 통과하는 과정을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 11은 도 3의 제2발전부를 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 11의 제2가이드 밴을 나타내는 단면 사시도이다.
도 13은 도 11의 제2회전체를 나타내는 단면 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 바람이 제2가이드 통로 및 제2바람 통로를 통과하는 과정을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 바람이 이동되는 과정을 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 풍력 발전 장치를 이용하여 전기를 생산하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력 발전 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력 발전 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 풍력 발전 장치의 단면 사시도이고, 도 3은 도 1의 풍력 발전 장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 풍력 발전 장치(1000)는 집풍부(100), 하우징(200), 그리고 전기 발전부(300)를 포함한다. 집풍부(100)는 주위에 불어오는 바람을 모아 전기 발전부(300)로 공급하고, 하우징(200)은 전기 발전부(300)가 수용되는 공간을 내부에 제공한다. 그리고, 전기 발전부(300)는 집풍부(100)에서 모아진 바람을 이용하여 전기를 생산하다. 이하, 각 구성에 대해 상하게 설명하기로 한다.
집풍부(100)는 하우징(200)과 전기 발전부(300)의 하부에 위치하며, 하우징(200)과 전기 발전부(300)를 지지한다. 집풍부(100)는 외부 바디(110), 내부 바디(120), 격벽(130), 그리고 가이드 벽(140)을 포함한다.
외부 바디(110)는 내부공간(111)을 가지며, 상면이 개방된다. 외부 바디(110)의 상단에는 하우징(200)이 놓이며, 개방된 상면을 통해 외부 바디(110)의 내부공간(111)과 하우징(200)의 내부공간(201)이 연결된다. 외부 바디(110)의 측벽에는 바람 유입구(111)가 형성된다. 주위에서 불어오는 바람은 바람 유입구(111)를 통해 외부 바디(110)의 내부공간(111)으로 유입된다. 외부 바디(110)는 복수개의 측벽이 다각 형상으로 배치되어 제공될 수 있다. 실시예에 의하면, 외부 바디(110)는 상부에서 바라볼 때, 도 4와 같이 6개의 외측벽이 육각 형상으로 배치된 형상으로 제공된다. 각각의 외측벽에는 바람 유입구(112)가 형성된다. 이러한 외부 바디(110)의 형상은 풍력 발전 장치(1000)의 둘레면 따라 어느 방향에서든지 바람을 모을 수 있으므로, 바람이 불어오는 방향에 관계없이 집풍부에 바람이 모아진다. 내부 바디(120)는 원통 형상으로 제공되며, 외부 바디(110)의 내부공간(111) 중앙에 위치된다. 내부 바디(120)는 외부 바디(110)보다 작은 반경을 가진다. 내부 바디(120)의 상단은 외부 바디(110)의 상단과 대등한 높이에 위치되며, 외부 바디(110)의 상단과 이격된다. 내부 바디(120)의 내부에는 후술하는 제1발전기(460)가 위치되고, 상단에는 제1가이드 밴(410)이 고정 결합된다.
격벽(130)은 외부 바디(110)와 내부 바디(120) 사이에 제공되며, 일단이 외부 바디(110)와 결합되고 타단이 내부 바디(120)와 연결된다. 격벽(130)은 내부 바디(120)의 외측면을 따라 동일한 간격으로 서로 이격하여 복수개 제공되며, 외부 바디(110)와 내부 바디(120) 사이 공간을 복수개의 유입 공간(111)으로 구획한다. 유입 공간(111)은 하나의 바람 유입구(112)들을 통해 유입된 바람이 수용되는 공간으로, 다른 바람 유입구(112)들을 통해 유입된 바람이 수용되는 공간(111)과 분리된다. 실시예에 의하면, 6개의 격벽(130)이 제공되며, 각각의 격벽(130)들은 인접한 바람 유입구(112)들 사이에 위치한다. 격벽(130)의 상단은 외부 바디(110)의 상단과 내부 바디(120)의 상단과 대등한 높이에 위치된다. 인접한 격벽(130)들의 상단, 외부 바디(110)의 상단, 그리고 내부 바디(120)의 상단은 서로 조합되어 바람 유출구(114)를 형성한다. 바람 유출구(114)는 유입 공간(111)으로 유입된 바람이 유출되는 통로로 제공된다. 실시예에 의하면, 유입 공간(111)들에 대응하여 6개의 바람 유출구(114)가 각각 제공되며, 바람 유출구(114)들은 각각 유입공간(111)과 연결된다.
가이드 벽(140)은 바람 유입구(112)로 유입되는 바람의 방향이 변경되도록 바람의 이동을 안내한다. 가이드 벽(140)은 일단이 바람 유입구(112)의 하단부와 연결되고, 타단이 내부 바디(120)의 내측벽과 연결된다. 가이드 벽(140)은 일단에서 타단으로 갈수록 높이가 점점 높아지도록 상향 경사지게 배치된다. 가이드 벽(130)은 유입 공간(111)들 각각에 제공된다.
하우징(200)은 원통형상으로 제공되며, 상면 및 하면이 개방된다. 하우징(200)은 외부 바디(110)의 상단에 놓인다. 하우징(200)의 내부공간(201)은 바람 유출구(114)들과 연결되며, 바람 유출구(114)들을 통해 배출되는 바람이 유입된다. 유입된 바람은 하우징(200)의 내부공간(201)을 거쳐 상부로 배출된다. 하우징(200)은 내부에 위치된 전기 발전부(300)를 외부로부터 보호한다. 구체적으로, 하우징(200)은 바람에 날아온 물질이 전기 발전부(300)에 직접 부딪치는 것을 방지한다. 특히, 바람에 날아온 물질이 회전체(420, 520)를 직접 타격할 경우, 회전체(420, 450)의 회전축(440, 540)에 부하로 작용되며, 이로 인하여 회전체(420, 450)의 중심이 편심되어 회전체(420, 520)가 정상 회전하는 것이 방해될 수 있다. 그러나, 본 발명은 하우징(200)이 전기 발전부(300)의 둘레를 감싸도록 제공되어, 바람에 날아온 물질이 회전체(420, 520)에 직접 부딪히는 것이 예방되므로, 상기 문제가 해결될 수 있다.
전기 발전부(300)는 하우징(200)의 내부공간(201)을 지나는 바람을 이용하여 전기를 생산한다. 전기 발전부(300)는 제1발전부(400)와 제2발전부(500)를 가진다. 제2발전부(500)는 제1발전부(400)의 상부에 위치한다. 제1발전부(400)는 바람 유출구(114)를 통해 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산하고, 제2발전부(500)는 제1발전부(400)에서 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산한다.
도 5는 도 3의 제1발전부를 나타내는 단면도이다.
도 2, 도 3, 그리고 도 5를 참조하면, 제1발전부(400)는 제1가이드 밴(410), 제1회전체(420), 제1샤프트(440), 제1발전기(460), 제1자력 지지부(470), 그리고 수평 지지부(480)를 가진다.
제1가이드 밴(410)은 바람 유출구(114)들에 인접하여 집풍부(100)의 상부에 위치한다. 제1가이드 밴(410)은 바람 유출구(114)를 통해 배출되는 바람을 제1회전체(420)의 제1바람 통로(421)들 각각으로 안내한다.
도 6은 도 5의 제1가이드 밴을 나타내는 단면 사시도이고, 도 7은 도 5의 제1가이드 밴의 정면도이다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 제1가이드 밴(410)은 제1가이드 바디(411)와 제1가이드 판(415)을 포함한다. 제1가이드 바디(411)는 원통 형상으로 제공되며, 내부 바디(120)에 대응하는 반경으로 제공된다. 제1가이드 바디(411)는 내부 바디(120)의 상단에 놓이며, 내부 바디(120)에 고정 결합된다. 제1가이드 바디(411)의 외측면에는 제1가이드 판(415)이 결합된다. 제1가이드 판(415)은 제1가이드 바디(411)의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공된다. 제1가이드 판들(415)은 서로 나란하게 배치될 수 있다. 각각의 제1가이드 판(415)은 그 일단이 제1가이드 바디(411)의 외측면에 고정 결합되고, 타단이 하우징(200)의 내측면에 인접하여 위치된다. 이와 달리, 제1가이드 판(415)의 타단은 하우징(200)의 내측면에 고정 결합될 수 있다. 제1가이드 판(415)들은 제1가이드 바디(411)의 중심축(X1)에 대해 소정 각도(a1) 경사지게 배치된다. 실시예에 의하면, 제1가이드 판(415)들은 제1가이드 바디(411)의 중심축(X1)에 대해 40°이상 50°이하 각도(a1)로 경사지게 배치될 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 제1가이드 판(415)들은 제1가이드 바디(411)의 중심축(X1)에 대해 45°각도(a1)로 경사지게 배치될 수 있다. 상부에서 바라볼 때, 제1가이드 판(415)들이 제공되는 영역은 바람 유출구(114)들이 제공되는 영역과 중첩된다. 상술한 구조에 의하여, 인접한 제1가이드 판(415)들의 서로 마주보는 측면, 제1가이드 바디(411)의 외측면, 그리고 하우징(200)의 내측면은 서로 조합되어 제1가이드 통로(418)를 형성한다. 각각의 제1가이드 통로(418)는 바람 유출구(114)에서 배출된 바람이 제1바람통로(429)로 공급되는 통로 역할을 한다.
제1가이드 밴(410)의 상부에는 제1회전체(420)가 위치한다. 도 8은 도 5의 제1회전체를 나타내는 단면 사시도이고, 도 9는 도 5의 제1회전체의 정면도이다. 도 5, 도 8, 그리고 도 9를 참조하면, 제1회전체(420)는 그 중심축(X2)에 삽입된 제1샤프트(440)를 축으로 회전가능하게 제공된다. 제1회전체(420)는 제1외통(421), 제1내통(424), 그리고 제1바람판(426)을 포함한다. 제1외통(421)은 상면 및 하면이 개방된 원통형상으로 제공되며, 하우징(200)보다 작은 반경을 가진다. 제1외통(421)의 외측면은 하우징(200)의 내측면과 소정 간격 이격된다. 제1내통(424)은 제1외통(421)보다 작은 반경을 가지는 원통형상으로 제공되며, 제1외통(421)의 내부에 위치된다. 제1내통(424)의 반경은 가이드 바디(411)의 반경에 대응된다. 제1내통(424)은 제1외통(421)의 중심축(X2)과 동일한 중심축을 가진다.
제1바람판(426)은 제1외통(421)과 제1내통(424) 사이에 위치되며, 제1내통(424)의 외측면을 따라 이격하여 복수개 제공된다. 제1바람판(426)들은 서로 나란하게 배치될 수 있다. 제1바람판(426)들은 그 일단이 제1내통(424)의 외측면에 고정 결합되고, 타단이 제1외통(421)의 내측면에 고정 결합된다. 상부에서 바라볼 때, 제1바람판(426)들이 제공되는 영역은 제1가이드 판(415)들이 제공되는 영역과 중첩된다. 실시예에 의하면, 제1바람판(426)들은 각각 제1하부판(427)과 제1상부판(428)을 가진다. 제1하부판(427)은 제1내통(424)의 외측면 영역 중 주로 하부영역과 결합되며, 제1내통(424)의 중심축(X2)과 나란하게 배치된다. 제1상부판(428)은 제1내통(424)의 외측면 영역 중 주로 상부영역과 결합되며, 제1하부판(427)의 상단으로부터 상부에 연장된다. 제1상부판(428)은 제1내통(424)의 중심축(X2)에 대해 경사지게 배치된다. 제1상부판(428)은 제1가이드 판(415)이 제1가이드 바디(411)의 중심축(X1)에 대해 경사진 방향과 상이한 방향으로 경사진다. 제1내통(424)의 중심축(X2)에 대해 제1상부판(428)이 경사진 각도의 크기는 제1가이드 바디(411)의 중심축(X1)에 대해 제1가이드 판(415)이 경사진 각도의 절대값과 동일한다. 실시예에 의하면, 제1상부판(428)은 제1내통(424)의 중심축(X2)에 대해 40°이상 50°이하 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 상술한 구조에 의하여, 인접한 제1바람판(426)들의 서로 마주보는 측면, 제1내통(424)의 외측면, 그리고 제1외통(421)의 외주면은 서로 조합되어 제1바람 통로(429)들을 형성한다. 제1바람 통로(429)들은 제1가이드 통로(418)들에서 배출되는 바람이 통과되는 통로로 제공된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 바람이 제1가이드 통로 및 제1바람 통로를 통과하는 과정을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 바람 유출구(114)로부터 배출되는 바람은 대체로 수직방향으로 상부를 향해 불어가며, 제1가이드 통로(418)들에 유입된다. 유입된 바람은 제1가이드 통로(418)를 통과하는 동안, 제1가이드 판(418)들에 안내되며 가이드 판(415)들이 경사진 방향으로 이동 방향이 전환된다. 제1가이드 통로(418)들을 통과한 바람은 경사진 방향으로 제1바람 통로(429)에 유입되며, 제1바람판(426)과 충돌한다. 바람은 제1하부판(427) 또는 제1상부판(428)에 직접 충돌하거나, 제1하부판(427)에 1차 충돌한 후 제1상부판(428)에 2차 충돌될 수 있다. 바람이 제1바람 판(426)과 충돌하는 과정에서 바람 에너지는 제1바람판(426)에 전달된다. 이에 의해, 제1회전체(420)는 중심축(X2)을 중심으로 회전하게 된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 바람은 제1가이드 통로(418)를 통과하는 과정에서 제1회전체(420)의 중심축(X2)에 대해 45°경사진 방향으로 배출되고, 45°경사진 방향으로 제1바람판(426)에 충돌된다. 경사각 45°는 바람이 제1가이드 통로(418)로 유입되는 과정에서 제1가이드 판(418)들과의 충돌로 인해 손실되는 에너지를 최소화 할 수 있는 조건이며, 제1바람판(426)에 충돌되는 바람 에너지가 효과적으로 제1회전체(420)에 전달될 수 있는 조건이다. 그리고, 제1상부판(428)은 제1가이드 판(415)의 경사 방향과 상이한 방향으로 경사지게 제공되므로, 제1하부판(427)에 충돌하여 수직방향 또는 이와 대등한 방향으로 이동되는 바람은 제1상부판(428)에 2차 충돌된다. 바람이 제1상부판(428)에 2차 충돌되는 과정에서 바람 에너지는 다시 한번 제1회전체(420)에 전달되므로, 제1회전체(420)의 회전력이 증대될 수 있다.
다시, 도 4, 도 6, 그리고 도 8을 참조하면, 제1샤프트(440)의 일부는 제1회전체(420)의 중심에 삽입되며, 제1회전체(420)가 회전되는 회전축으로 제공된다. 그리고, 제1샤프트(440)의 다른 일부는 제1가이드 밴(410)의 중심에 삽입되며, 제1가이드 밴(410)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 제공된다. 실시예에 의하면, 제1샤프트(440)는 제1회전 샤프트(441)와 제1연결 샤프트(445)를 포함한다. 제1회전 샤프트(441)는 제1내통(424)의 중심에 삽입된다. 제1회전 샤프트(441)의 상단은 플랜지(442)에 의해 제1내통(424)의 상판에 고정 결합되며, 하단은 제1내통(424)의 하부에 위치된다. 제1연결 샤프트(445)는 제1회전 샤프트(441)의 하부에서 제1회전 샤프트(441)와 동일 축상에 위치된다. 제1연결 샤프트(445)의 상단에는 연결부(445a)가 형성되며, 연결부(445a)의 상면에는 홈이 형성되어 제1회전 샤프트(441)의 하단부가 삽입된다. 연결부(445a)의 상단은 플랜지(443)에 의해 제1내통(424)의 하판에 고정 결합된다. 상기 구조에 의하여, 제1회전체(420)의 회전으로 제1회전 샤프트(441)와 제1연결 샤프트(445)가 함께 회전될 수 있다. 연결부(445a)는 플랜지(444)에 지지되는 베어링(446)의 내륜에 삽입되고, 플랜지(444)에 대해 상대 회전이 가능하도록 제공된다. 연결부(445a)의 하단은 연결부(445a)의 반경이 그 하부에 연결되는 제1연결 샤프트(445) 영역의 반경보다 크도록 단차진다. 제1연결 샤프트(445)는 제1가이드 바디(411)의 중심에 삽입되며, 그 일부가 제1가이드 바디(411)의 내부에 위치된다. 제1연결 샤프트(445)의 하단부는 제1발전기(460)에 삽입 고정되며, 제1회전체(420)의 회전력을 제1발전기(460)에 전달한다. 제1발전기(460)는 제1샤프트(440)를 통해 제1회전체(420)의 회전력을 전달받아 전기를 발생시킨다.
제1자력지지부(470)는 자석의 자기부상력을 제1회전체(420)에 제공하여 제1회전체(420)의 하중으로 인한 부하를 감소시킨다. 제1자력지지부(470)는 제1상부자석(471), 제1하부자석(472), 제1상부 자석 고정체(474) 그리고, 제1 하부 자석 고정체(475)를 포함한다. 제1상부자석(471)은 제1회전체(420)의 하부에 위치한다. 구체적으로, 제1상부자석(471)은 연결부(445a)에 인접하여 제1연결 샤프트(445)에 연결되며, 제1연결 샤프트(445)의 외측면과 접촉되어 제1연결 샤프트(445)를 감싸도록 제공된다. 제1상부 자석(471)은 제1상부 자석 고정체(473)에 의해 지지되고, 제1연결 샤프트(445)에 고정결합된다. 이에 의해, 제1상부 자석(471) 및 제1상부 자석 고정체(437)는 제1연결 샤프트(445)와 함께 회전된다. 제1상부 자석 고정체(473)는 제1연결 샤프트(445)의 연결부(445a)를 지지한다.
제1하부자석(472)은 제1상부자석(471)에 대향하여 제1상부자석(471)의 하부에 위치된다. 제1하부자석(472)은 제1연결 샤프트(445)의 외측면과 이격되며, 제1연결 샤프트(445)를 감싼다. 제1하부자석(472)은 제1하부 자석 고정체(474)에 의해 지지된다. 제1하부 자석 고정체(474)에는 제1연결 샤프트(445)의 일부가 관통된다. 제1연결 샤프트(445)는 제1하부 자석 고정체(474)에 대해 회전이 가능하도록 제1하부 자석 고정체(474)에 결합된 베어링(478)의 내륜에 삽입된다. 제1하부자석(472)은 제1상부자석(471)과 동일한 극성을 가지며, 제1하부자석(472)과 제1상부자석(471)간에는 척력이 작용한다. 척력은 고정 위치된 제1하부자석(472)에 대해 제1상부 자석(471)을 위쪽 방향으로 밀어올리는 힘으로 작용하여, 제1회전체(420)의 하중이 장치에 가해지는 부하를 감소시킨다. 일반적으로 제1회전체(420)는 강도가 높은 금속 재질로 제공되어 큰 하중을 갖는다. 하중은 제1회전체(420)를 지탱하는구조물에 부하로 작용되어 회전을 방해하는 요소로 작용한다. 특히, 제1회전체(420)의 하중은 제1샤프트(420)와 제1가이드 바디(411)를 연결하는 베어링(446, 478)들에 집중된다. 베어링(446, 478)들에 가해진 하중은 베어링(446, 478)의 볼과 내·외륜의 마찰을 증대시켜 제1샤프트(440)의 원활한 회전을 방해한다. 이에 의해, 제1회전체(420)의 회전량이 감소되고 제1발전기(460)에서 발전되는 전력량이 감소된다. 그러나, 본 발명은 제1자력지지부(470)가 위쪽 방향으로 자기부상력을 형성하고, 이를 제1샤프트(440)에 제공하여 제1회전체(420)의 지지하므로, 베어링(446, 478)에 가해지는 제1회전체(420)의 하중은 현저히 감소된다. 이에 의해, 제1회전체(420) 및 제1샤프트(440)는 작은 크기의 바람 에너지에도 원활하게 회전될 수 있다.
제1수평 지지부(480)는 제1샤프트(440)의 수평방향 움직임을 제한한다. 제1수평 지지부(480)는 제1지지 원통(481)과 제1지지 플레이트(484, 485)를 포함한다. 제1지지 원통(481)은 원통 형상으로 제공되며, 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 제1지지 원통(481)은 제1가이드 바디(411)의 내부에 위치한다. 제1지지 원통(481)은 그 중심축이 제1샤프트(440)의 회전축과 동일하도록 위치되며, 내부에 제1연결 샤프트(445)의 일부가 위치된다. 제1지지 플레이트(484, 485)는 제1가이드 바디(411)의 상판과 제1지지 원통(481)의 상단 사이에, 그리고 제1가이드 바디(411)의 하판과 제1지지 원통(481)의 하단 사이에 각각 제공된다. 제1가이드 바디(411)의 상판, 제1지지 플레이트(484), 그리고 제1지지 원통(481)의 상단은 순차적으로 볼트 체결되어 고정결합된다. 그리고, 제1가이드 바디(411)의 하판, 제1지지 플레이트(485), 그리고 제1지지 원통(481)의 하단은 순차적으로 볼트 체결되어 고정결합된다. 상부에 위치된 제1지지 플레이트(484)에는 플랜지(444)가 삽입되며, 제1지지 플레이트(484)는 플랜지(444)의 수평방향 움직임을 제한한다. 그리고, 하부에 위치된 제1지지 플레이트(485)에는 제1하부 자석 고정체(474)가 삽입되며, 제1지지 플레이트(485)는 제1하부 자석 고정체(474)의 수평방향 움직임을 제한한다. 상술한 제1수평 지지부(480)의 구조에 의하여 제1샤프트(440)의 수평방향 움직임이 제한되고, 제1회전체(420)의 수평방향 움직임이 제한되어 제1회전체(420)는 넘어지지 않고 지지될 수 있다.
제1발전부(400)의 상부에는 제2발전부(500)가 위치한다. 도 11은 도 3의 제2발전부를 나타내는 단면도이다. 도 2, 도 3, 그리고 도 11을 참조하면, 제2발전부(500)는 제1회전체(420)의 제1바람통로(429)에서 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산한다. 제2발전부(500)는 제2가이드 밴(510), 제2회전체(520), 제2샤프트(540), 제2발전기(560), 제2자력 지지부(570), 그리고 제2수평 지지부(580)를 포함한다.
제2가이드 밴(510)은 제1회전체(420)에 인접하여, 제1회전체(420)의 상부에 위치한다.
도 12는 도 11의 제2가이드 밴을 나타내는 단면 사시도이고, 도 13은 도 11의 제2회전체를 나타내는 단면 사시도이다. 도 11 내지 도 13을 참조하면, 제2가이드 밴(510)은 제1바람통로(429)에서 배출된 바람을 제2회전체(520)의 제2바람통로(529)들 각각으로 안내한다. 제2가이드 밴(510)은 제1가이드 밴(410)과 동일한 형상을 갖는다. 구체적으로, 제2가이드 밴(510)은 제2가이드 바디(511)와 제2가이드 판(415)을 포함한다.
제2가이드 바디(511)는 제1회전체(420)의 상부에 위치한다. 제2가이드 바디(511)는 원통형상으로 제공되며, 제1가이드 바디(411)에 대응하는 반경을 가진다. 제2가이드 바디(511)의 외측면에는 제2가이드 판(515)이 결합된다. 제2가이드 판(515)은 제2가이드 바디(511)의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공된다. 상부에서 바라볼 때, 제2가이드 판(515)들이 제공되는 영역은 제1가이드 판(415)들이 제공되는 영역과 중첩된다. 각각의 제2가이드 판(515)은 그 일단이 제2가이드 바디(511)의 외측면에 고정 결합되고, 타단이 하우징(200)의 내측면에 고정 결합된다. 제2가이드 판(515)들의 타단이 하우징(200)에 고정결합되므로, 제2가이드 바디(511)는 제1회전체(420)의 상부에서 고정 지지될 수 있다. 제2가이드 판(515)들은 제2가이드 바디(511)의 중심축(Y1)에 대해 경사지게 배치된다. 제2가이드 판(515)들은 제1가이드 판(415)들과 나란한 방향으로 경사져 배치될 수 있다. 실시예에 의하면, 제2가이드 판(515)들은 제2가이드 바디(511)의 중심축에 대해 40°이상 50°이하 각도록 경사지게 배치될 수 있다. 제2가이드 판(515)들은 서로 나란하게 배치될 수 있다. 상술한 구조에 의하여, 인접한 제2가이드 판(515)의 서로 마주보는 측면, 제2가이드 바디(511)의 외측면, 그리고 하우징(200)의 내측면은 서로 조합되어 제2가이드 통로(518)를 형성한다. 제2가이드 통로(518)들은 각각 제1바람통로(429)에서 배출된 바람이 제2바람통로(529)로 공급되는 통로 역할을 한다.
제2가이드 밴(510)의 상부에는 제2회전체(520)가 위치한다. 제2회전체(520)는 그 중심축에 삽입된 제2샤프트(540)를 축으로 회전가능하게 제공된다. 제2회전체(520)의 중심축은 제1회전체(420)의 중심축과 동일한 축상에 위치된다. 제2회전체(520)는 제2외통(521), 제2내통(524), 그리고 제2바람판(525)을 포함한다. 제2외통(521)은 상면 및 하면이 개방된 원통형상으로 제공되며, 제1외통(421)에 대응하는 반경을 가진다. 제2외통(521)의 외측면은 하우징(200)의 내측면과 소정 간격 이격된다. 제2내통(524)은 제2외통(521)보다 작은 반경을 가지는 원통 형상으로 제공되며, 제2외통(521)의 내부에 위치된다. 제2내통(524)의 반경은 제2가이드 바디(511)의 반경에 대응된다. 제2내통(524)의 중심축(Y2)은 제2외통(521)의 중심축(Y2)과 동일 축상에 위치한다.
제2바람판(525)은 제2외통(521)과 제2내통(524) 사이에 위치되며, 제2내통(524)의 외측면을 따라 이격하여 복수개 제공된다. 제2바람판(525)들은 서로 나란하게 배치될 수 있다. 제2바람판(525)들은 그 일단이 제2내통(524)의 외측면에 고정 결합되고, 타단이 제2외통(521)의 내측면에 고정 결합된다. 상부에서 바라볼 때, 제2바람판(525)들이 제공되는 영역은 제2가이드 판(515)들이 제공되는 영역과 중첩된다. 실시예에 의하면, 제2바람판(525)들은 각각 제2하부판(526), 제2상부판(527), 그리고 수평판(528)을 가진다. 제2하부판(526)은 제2내통(524)의 외측면 영역 중 주로 하부영역에 결합되고, 제2회전체(520)의 중심축(Y2)과 나란하게 배치된다. 제2상부판(527)은 제2내통(524)의 외측면 영역 중 주로 상부영역에 결합되며, 제2하부판(526)의 상단으로부터 상부에 연장된다. 제2상부판(527)은 제2회전체(520)의 중심축(Y2)에 대해 경사지게 배치된다. 제2상부판(527)은 제2가이드 판(515)이 제2가이드 바디(511)의 중심축(Y1)에 대해 경사진 방향과 상이한 방향으로 경사진다. 제2회전체(520)의 중심축(Y2)에 대해 제2상부판(527)이 경사진 각도의 크기는 제2가이드 바디(511)의 중심축(Y1)에 대해 제2가이드 판(515)이 경사진 각도의 절대값과 동일한다. 실시예에 의하면, 제2상부판(527)은 제2회전체(520)의 중심축(Y2)에 대해 40°이상 50°이하 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 제2상부판(527)은 제2회전체(520)의 중심축(Y2)에 대해 45°각도로 경사지게 배치될 수 있다. 상술한 구조에 의하여, 인접한 제2바람판(525)들의 서로 마주보는 측면, 제2내통(524)의 외측면, 그리고 제2외통(521)의 내측면은 서로 조합되어 제2바람 통로(529)들을 형성한다. 제2바람 통로(529)들은 제2가이드 통로(518)들에서 배출되는 바람이 통과하는 통로 역할을 한다. 수평판(528)은 제2상부판(527)의 상단으로부터 수평방향으로 연장된다. 수평판(528)의 끝단은 인접한 제2상부판(527)의 상단과 이격되며, 수평판(528)의 끝단과 인접한 제2상부판(527)의 상단 사이 공간을 통해 제2바람 통로(529)의 바람이 불어나간다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 바람이 제2가이드 통로 및 제2바람 통로를 통과하는 과정을 간략하게 나타내는 도면이다. 도 14를 참조하면, 제1바람통로(429)로부터 배출되는 바람은 제2가이드 통로(518)들에 유입된다. 유입된 바람은 제2가이드 통로(518)를 통과하는 동안, 제2가이드 판(515)들에 안내되며 제2가이드 판(515)들이 경사진 방향으로 이동 방향이 전환된다. 제2가이드 통로(518)들을 통과한 바람은 경사진 방향으로 제2바람 통로(529)로 유입되며, 제2바람판(525)들과 충돌한다. 제2바람 통로(529)에 유입된 바람 에너지가 제2회전체(520)에 전달되는 과정은 도 8에서 제1바람 통로(429)에 유입된 바람 에너지가 제1회전체(420)에 전달되는 과정과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 제2바람판(525)에는 제1바람판(426)과 달리 수평판(528)이 더 제공되므로, 이에 대해 설명한다. 제2바람 통로(529)를 통과하는 바람은 배출되기 전 수평판(528)과 충돌된다. 수평판(528)에 충돌된 바람은 제2회전체(520)의 회전방향과 반대방향으로 이동된다. 이러한 과정에서 바람 에너지가 재차 제2회전체(520)에 전달되어, 제2회전체(520)의 회전량이 증가한다. 제2바람 통로(519)에서 배출된 바람은 하우징(200)의 개방된 상면을 통해 외부로 배출된다.
다시, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 제2샤프트(540)는 일부가 제2회전체(520)의 중심에 삽입되고, 제2회전체(520)가 회전되는 회전축으로 제공된다. 그리고, 제2샤프트(540)는 다른 일부가 제2가이드 밴(510)의 중심에 삽입되며, 제2가이드 밴(510)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 제공된다. 실시예에 의하면, 제2샤프트(540)는 제2회전 샤프트(541)와 제2연결 샤프트(545)를 포함한다. 제2회전 샤프트(541)는 제2내통(524)의 중심에 삽입되며, 상단부가 제2내통(524)의 상부에 위치되고, 하단부가 제2내통(524)의 하부에 위치된다. 제2회전 샤프트(541)는 플랜지(542)에 의해 제2내통(524)의 상판에 고정 결합된다. 제2회전 샤프트(541)의 상단은 제2발전기(560)에 삽입 고정되며, 제2회전체(520)의 회전력이 제2회전 샤프트(541)를 통해 제2발전기(560)에 전달된다. 제2발전기(560)는 회전력을 이용하여 전기를 생산한다. 실시예에 의하면, 제2발전기(560)는 하우징(200)의 상단에 놓인 지지 플레이트(565)에 의해 고정 지지된다. 제2연결 샤프트(545)는 제2회전 샤프트(541)의 하부에서 제2회전 샤프트(541)와 동일 축선상에 위치된다. 제2연결 샤프트(545)는 제2가이드 바디(511)의 중심에 삽입되며, 일부가 제2가이드 바디(511)의 내부에 위치된다. 제2연전 샤프트(545)의 상단에는 연결부(545a)가 형성되며, 연결부(545a)의 상면에는 홈이 형성되어 제2회전 샤프트(541)의 하단부가 삽입된다. 연결부(545a)의 상단은 플랜지(543)에 의해 제2내통(524)의 하판에 고정 결합된다. 상기 구조에 의하여, 제2회전체(520)의 회전으로 제2회전 샤프트(541)와 제2연결 샤프트(545)가 함께 회전될 수 있다. 연결부(545a)는 플랜지(544)에 지지되는 베어링(546)의 내륜에 삽입되고, 플랜지(546)에 대해 상대 회전이 가능하도록 제공된다. 연결부(545a)의 하단은 연결부(545a)의 반경이 그 하부에 연결되는 제2연결 샤프트(545) 영역의 반경보다 크도록 단차진다.
제2자력지지부(570)는 자석의 자기부상력을 제2회전체(520)에 제공하여 제2회전체(520)의 하중으로 인한 부하를 감소시킨다. 제2자력지지부(570)는 제2상부자석(571), 제2하부자석(572), 제2상부 자석 고정체(573) 그리고, 제2하부 자석 고정체(574)를 포함한다. 제2상부자석(571)은 제2회전체(520)의 하부에 위치한다. 구체적으로, 제2상부자석(571)은 연결부(545a)에 인접하여 제2연결 샤프트(545)에 고정 결합되며, 제2연결 샤프트(545)의 외측면과 접촉되어 제2연결 샤프트(545)를 감싸도록 제공된다. 제2상부 자석(571)은 제2상부 자석 고정체(573)에 의해 고정 지지된다. 이에 의해, 제2상부 자석(571) 및 제2상부 자석 고정체(573)는 제2연결 샤프트(545)와 함께 회전된다. 제2상부 자석 고정체(573)는 제2연결 샤프트(545)의 연결부(545a)를 지지한다. 제2하부자석(572)은 제2상부자석(571)에 대향하여 제2상부자석(571)의 하부에 위치된다. 제2하부자석(572)은 제2연결 샤프트(545)의 외측면과 이격되며, 제2연결 샤프트(545)를 감싼다. 제2하부자석(572)은 제2하부 자석 고정체(574)에 의해 지지된다. 제2하부 자석 고정체(547)에는 제2연결 샤프트(545)의 일부가 관통된다. 제2연결 샤프트(545)는 제2하부 자석 고정체(574)에 대해 회전이 가능하도록 제2하부 자석 고정체(574)에 결합된 베어링(578)의 내륜에 삽입된다. 상술한 구조에 의해, 제2연결 샤프트(545)는 제2하부자석(572)에 대해 상대적인 회전이 가능하다. 제2하부자석(572)은 제2상부자석(571)과 동일한 극성을 가지며, 제2하부자석(572)과 제2상부자석(571)간에는 척력이 작용한다. 척력은 고정 위치된 제2하부자석(572)에 대해 제2상부 자석(571)을 위쪽 방향으로 밀어올리는 힘으로 작용하여, 제2회전체(520)의 하중이 장치에 가해지는 부하를 감소시킨다.
제2수평 지지부(580)는 제2샤프트(540)의 수평방향 움직임을 제한한다. 제2수평 지지부(580)는 제2지지 원통(581)과 제2지지 플레이트(584, 585)를 포함한다. 제2지지 원통(581)은 원통 형상으로 제공되며, 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 제2지지 원통(581)은 제2가이드 바디(511)의 내부에 위치한다. 제2지지 원통(581)은 그 중심축이 제2샤프트(540)의 회전축과 동일하며, 내부에 제2연결 샤프트(545)의 일부가 위치된다. 제2지지 플레이트(584, 585)는 제2가이드 바디(511)의 상판과 제2지지 원통(541)의 상단 사이에, 그리고 제2가이드 바디(511)의 하판과 제2지지 원통(541)의 하단 사이에 각각 제공된다. 제2가이드 바디(511)의 상판, 제2지지 플레이트(584), 그리고 제2지지 원통(541)의 상단은 순차적으로 볼트 체결되어 고정결합된다. 그리고, 제2가이드 바디(511)의 하판, 제2지지 플레이트(585), 그리고 제2지지 원통(581)의 하단은 순차적으로 볼트 체결되어 고정결합된다. 상부에 위치된 제2지지 플레이트(584)에는 플랜지(544)가 삽입되며, 제2지지 플레이트(584)는 플랜지(544)의 수평방향 움직임을 제한한다. 그리고, 하부에 위치된 제2지지 플레이트(585)에는 제2하부 자석 고정체(574)가 삽입되며, 제2지지 플레이트(585)는 제2하부 자석 고정체(574)의 수평방향 움직임을 제한한다. 상술한 제2수평 지지부(580)의 구조에 의하여 제2샤프트(540)의 수평방향 움직임이 제한되고, 제2회전체(520)의 수평방향 움직임이 제한되어 제2회전체(520)는 넘어지지 않고 지지될 수 있다.
이하, 상술한 구조를 갖는 풍력 발전 장치를 사용하여 전기를 생산하는 과정을 설명하도록 한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 바람이 이동되는 과정을 나타내는 단면도이다.
도 15를 참조하면, 바람은 바람 유입구(112)를 통해 유입공간(111)으로 유입된다. 그리고, 가이드 벽(140)을 따라 상부로 이동되고, 바람 유출구(114)를 통해 배출된다. 바람 유출구(114)에서 배출된 바람은 제1가이드 밴(410)의 제1가이드 통로(418)에 유입되고, 제1가이드 통로(418)를 따라 이동되는 과정에서 제1가이드 바디(410)의 중심축에 소정 각도 경사진 방향으로 이동 방향이 변경된다. 제1가이드 통로(418)에서 배출된 바람은 제1바람 통로(429)에 유입된다. 바람은 제1바람 통로(429)를 통과하는 과정에서 제1바람판(426)들과 충돌하며, 충돌에 의해 바람 에너지가 제1바람판(426)들에 전달되어 제1회전체(420)가 회전된다. 제1회전체(420)의 회전력은 제1샤프트(440)를 통해 제1발전기(460)에 전달되며, 제1발전기(460)에서 전기생산에 사용된다.
제1바람 통로(429)에서 배출된 바람은 제2가이드 통로(518)로 유입된다. 유입된 바람은 제2가이드 통로(518)를 따라 이동하는 과정에서 제2가이드 바디(511)의 중심축에 소정 각도 경사진 방향으로 이동 방향이 변경된다. 제2가이드 통로(518)에서 배출된 바람은 제2바람 통로(529)에 유입된다. 바람은 제2바람 통로(529)를 통과하는 과정에서 제2바람판(525)들과 충돌하며, 충돌에 의해 바람 에너지가 제2바람판(525)에 전달되어 제2회전체(520)가 회전된다. 제2회전체(520)의 회전력은 제2샤프트(540)를 통해 제2발전기(560)에 전달되면, 제2발전기(560)에서 전기생산에 사용된다. 제2바람 통로(529)에서 배출된 바람은 하우징(200)의 개방된 상부를 통해 외부로 배출된다.
이와 같이, 바람 유입구(112)를 통해 유입된 바람은 배출되는 과정에서 순차적으로 제1발전부(400)와 제2발전부(500)에 제공되므로, 두 차례에 걸쳐 전기가 생산될 수 있다. 바람 에너지는 제1발전부(400)에서 전기를 1차 생산하고, 1차 전기생산 후 남은 바람 에너지는 제2발전부(500)에서 전기를 2차 생산한다. 이로 인하여, 전기 생산 효율을 향상시킨다.
상술한 풍력 발전 장치에서는 전기 발전부(300)가 두 개의 발전부(400, 500)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 전기 발전부(300)는 세 개 이상의 발전부를 포함할 수 있다. 발전부들은 수직방향으로 배치된다. 최하부에 위치하는 발전부는 바람 유출구에서 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산한다. 그리고, 나머지 발전부들은 하부에 인접 위치되는 발전부에서 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산한다. 실시예에 의하면, 최하단에 위치한 발전부는 상술한 제1발전부(400)와 동일한 구조를 갖는다. 나머지 발전부들은 상술한 제2발전부(500)와 동일한 구조를 갖는다. 다만, 최상단에 위치되는 발전부를 제외한 나머지 발전부의 바람판에는 수평판(528)이 제공되지 않는다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 풍력 발전 장치를 이용하여 전기를 생산하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 16을 참조하면, 외부 구조물 예컨데, 건물, 공장, 그리고 전철역, 전철, 자동차 등에는 내부 공기를 외부로 배출하는 환풍기(10)가 설치된다. 환풍기(10)에는 배출되는 공기 속의 먼지를 모으는 집진 장치(미도시)가 설치될 수 있다. 환풍기(10)는 내부 공기를 강제 배출시키므로, 공기가 외부로 배출되는 배출구(11)에는 바람이 형성된다. 연결 덕트(700)는 바람 유입구(112)와 배출구(11)를 직접 연결한다. 배출구(11)에서 배출되는 바람은 연결 덕트(700)를 통해 집풍기(100)로 유입되어 전기 발전에 제공된다. 이 때, 연결 덕트(700)가 연결된 바람 유입구(112)를 제외한 나머지 바람 유입구들은 가림판(P)에 의해 차단되어 공기의 유입 및 유출이 차단될 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 나타내는 단면도이다. 도 17을 참조하면, 집풍부(100)의 상부에 위치되는 전기 발전부(300)에는 복수개의 발전부(400, 500, 600, 700)들이 상하방향으로 다단으로 배치된다. 최하단에 위치되는 발전부(400)는 바람 유출구(114)를 통해 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산한다. 그리고, 나머지 발전부(500, 600, 700)들은 인접하여 하부에 위치되는 발전부(400, 500, 600)에서 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산한다. 각각의 발전부(400, 500, 600, 700)는 회전체(420, 520, 620, 720)와 가이드 밴(410, 510, 610, 710)을 포함한다. 제1발전부(400)와 제3발전부(600)는 도 5에서 설명한 제1발전부(400)와 동일한 구조로 제공되고, 제2발전부(500)와 제4발전부(700)는 도 11에서 설명한 제2발전부(500)와 동일한 구조로 제공된다. 다만, 제2발전부(500)의 회전체(520)에는 보조판(도 11의 528)이 제공되지 않는다. 보조판(528)은 최상단에 위치되는 발전부(700)의 회전체(720)에만 제공된다.
상기 실시예에서는 4개의 발전부가 4단으로 구성되는 것으로 설명하였으나, 발전부들이 제공되는 개수 및 발전부들이 다단을 이루는 층수는 이에 한정되지 않고, 다양하게 변형가능하다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나태 내고 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당 업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 바람이 유입되는 바람 유입구와 유입된 바람이 유출되는 바람 유출구가 형성된 집풍부; 및
    상기 바람 유출구를 통해 유출되는 바람을 이용하여 전기를 생산하는 제1발전부를 포함하되,
    상기 제1발전부는
    제1바람 통로가 서로 이격하여 복수개 형성되며, 그 중심축을 중심으로 회전 가능한 제1회전체; 및
    상기 집풍부와 상기 제1회전체 사이에 고정 위치되어 회전되지 않으며, 상기 바람 유출구를 통해 유출되는 바람을 상기 제1바람 통로들 각각으로 안내하는 제1가이드 밴을 포함하며,
    상기 제1가이드 밴은,
    통 형상의 제1가이드 바디; 및
    상기 제1가이드 바디의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되며, 그 일단이 상기 제1가이드 바디의 외측면에 결합되는, 그리고 상기 제1가이드 바디의 중심축에 대해 경사지게 배치된 제1가이드 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1가이드 판들은 상기 제1가이드 바디의 외측면을 따라 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1가이드 판들은 상기 제1가이드 바디의 중심축에 대해 40°이상 50°이하 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1회전체는
    상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 제1외통;
    상기 제1외통의 내부에 위치되고, 상기 제1외통보다 작은 반경을 가지는, 그리고 상기 제1회전체의 중심축을 중심으로 회전가능한 제1내통;
    상기 제1외통과 상기 제2내통 사이에 위치되며, 상기 제1내통의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되는, 그리고 그 일단이 상기 제1내통의 외측면에 결합되고 타단이 상기 제1외통의 내측면에 결합되는 제1바람판을 포함하며,
    상기 제1바람 통로는 인접한 상기 제1바람판들의 서로 마주보는 측면들, 상기 제1내통의 외측면, 그리고 상기 제1외통의 내측면이 조합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1바람판은,
    상기 제1회전체의 중심축과 나란한 방향으로 배치되는 제1하부판;
    상기 제1하부판의 상단으로부터 상부로 연장되며, 상기 제1가이드 판이 경사진 방향과 상이한 방향으로 상기 제1회전체의 중심축에 대해 경사진 제1상부판을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1회전체의 중심축에 대해 상기 제1상부판이 경사진 각도의 크기는 상기 제1가이드 바디의 중심축에 대해 상기 제1가이드 판이 경사진 각도의 절대값과 동일한 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1회전체의 중심에 삽입되며, 하단부가 상기 제1회전체의 하부에 위치되는 제1샤프트;
    상기 제1회전체의 하부에 위치되고, 상기 제1샤프트의 외측면에 접촉되어 상기 제1샤프트를 감싸며, 상기 제1샤프트에 고정 결합되는 제1상부 자석;
    상기 제1상부 자석에 대향하여 상기 제1상부 자석의 하부에 고정 위치되고, 상기 제1샤프트의 외측면과 이격되어 상기 제1샤프트를 감싸며, 상기 제1상부 자석과 동일한 극성을 갖는 제1하부 자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1발전부의 상부에 위치되며, 상기 제1바람 통로를 통해 배출된 바람을 이용하여 전기를 생산하는 제2발전부를 더 포함하되,
    상기 제2발전부는,
    상기 제1회전체의 상부에 위치되고, 제2바람통로가 서로 이격하여 복수개 형성되며, 그 중심축을 중심으로 회전 가능한 제2회전체; 및
    상기 제1회전체와 상기 제2회전체 사이에 고정 위치되어 회전되지 않으며, 상기 제1바람통로를 통해 배출되는 바람을 상기 제2바람 통로들 각각으로 안내하는 제2가이드 밴을 포함하며,
    상기 제2가이드 밴은,
    원통 형상의 제2가이드 바디; 및
    상기 제2가이드 바디의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되며, 그 일단이 상기 제2가이드 바디의 외측면에 결합되는, 그리고 상기 제2가이드 바디의 중심축에 대해 경사지게 배치된 제2가이드 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2회전체는,
    상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 제2외통;
    상기 제2외통의 내부에 위치되고, 상기 제2외통보다 작은 반경을 가지며, 상기 제2회전체의 중심축을 중심으로 회전가능한 제2내통;
    상기 제2외통과 상기 제2내통 사이에 위치되고, 상기 제2내통의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되며, 그 일단이 상기 제2내통의 외측면에 결합되고 타단이 상기 제2외통의 내측면에 결합되는 제2바람판을 포함하며,
    상기 제2바람 통로는 인접한 상기 제2바람판들의 서로 마주보는 측면들, 상기 제2내통의 외측면, 그리고 상기 제2외통의 내측면이 서로 조합되어 형성되고,
    상기 제2바람판은,
    상기 제2회전체의 중심축과 나란한 방향으로 배치되는 제2하부판; 및
    상기 제2하부판의 상단으로부터 상부로 연장되며, 상기 제2가이드 판이 경사진 방향과 상이한 방향으로 경사진 제2상부판을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2바람판은,
    상기 제2상부판의 상단으로부터 상기 제2하부판에 수직 방향으로 연장되는 보조판을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2회전체의 중심에 삽입되며, 하단부가 상기 제2회전체의 하부에 위치되는 제2샤프트;
    상기 제2회전체의 하부에 위치되고, 상기 제2샤프트의 외측면에 접촉되어 상기 제2샤프트를 감싸며, 상기 제2샤프트에 고정 결합되는 제2상부 자석;
    상기 제2상부 자석에 대향하여 상기 제2상부 자석의 하부에 고정 위치되고, 상기 제2샤프트의 외측면과 이격되어 상기 제2샤프트를 감싸며, 상기 제2상부 자석과 동일한 극성을 갖는 제2하부 자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 집풍부의 상단에 놓이며, 상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 하우징을 더 포함하며,
    상기 제1회전체 및 상기 제1가이드 밴은 상기 하우징의 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 집풍부는,
    복수개의 측벽이 다각 형상으로 배치되며, 각 측벽에 상기 바람유입구가 형성된 외부 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    외부 구조물의 내부 공기를 외부로 강제 배기시키는 환풍기의 배출구와 상기 바람 유입구를 직접 연결하는 연결 덕트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  15. 바람이 유입되는 바람 유입구와 유입된 바람이 유출되는 바람 유출구가 형성된 집풍부; 및
    상기 집풍부의 상부에 위치하며, 바람을 이용하여 전기를 생산하는 복수개의 발전부들이 상하방향으로 다단으로 배치된 전기 발전부를 포함하되,
    상기 발전부들 중 최하단에 위치하는 발전부는 상기 바람 유출구에서 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산하고, 나머지 발전부들은 인접하여 하부에 위치되는 발전부에서 배출되는 바람을 이용하여 전기를 생산하며,
    각각의 상기 발전부들은,
    바람 통로가 서로 이격하여 복수개 형성되며, 그 중심축을 중심으로 회전가능한 회전체; 및
    상기 회전체의 하부에 고정 위치되어 회전되지 않으며, 상기 바람통로들 각각으로 바람을 안내하는 가이드 밴을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 발전부들 중 최상단에 위치하는 발전부를 제외한 나머지 발전부의 회전체는,
    상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 외통;
    상기 외통의 내부에 위치되고, 상기 외통보다 작은 반경을 가지는, 그리고 상기 회전체의 중심축을 중심으로 회전가능한 내통;
    상기 외통과 상기 내통 사이에 위치되며, 상기 내통의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되는, 그리고 그 일단이 상기 내통의 외측면에 결합되고 타단이 상기 외통의 내측면에 결합되는 바람판을 포함하며,
    상기 바람판은,
    상기 회전체의 중심축과 나란한 방향으로 배치되는 하부판; 및
    상기 하부판의 상단으로부터 상부로 연장되며, 상기 가이드 판이 경사진 방향과 상이한 방향으로 상기 회전체의 중심축에 대해 경사진 상부판을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 발전부들 중 최상단에 위치하는 발전부의 회전체는,
    상면 및 하면이 개방된 공간이 내부에 형성된 외통;
    상기 외통의 내부에 위치되고, 상기 외통보다 작은 반경을 가지는, 그리고 상기 회전체의 중심축을 중심으로 회전가능한 내통;
    상기 외통과 상기 내통 사이에 위치되며, 상기 내통의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되는, 그리고 그 일단이 상기 내통의 외측면에 결합되고 타단이 상기 외통의 내측면에 결합되는 바람판을 포함하며,
    상기 바람판은,
    상기 회전체의 중심축과 나란한 방향으로 배치되는 하부판;
    상기 하부판의 상단으로부터 상부로 연장되며, 상기 가이드 판이 경사진 방향과 상이한 방향으로 상기 회전체의 중심축에 대해 경사진 상부판; 및
    상기 상부판의 상단으로부터 상기 하부판에 수직 방향으로 연장되는 보조판을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 가이드 밴은,
    통 형상의 가이드 바디; 및
    상기 가이드 바디의 외측면을 따라 서로 이격하여 복수개 제공되며, 그 일단이 상기 가이드 바디의 외측면에 결합되는, 그리고 상기 가이드 바디의 중심축에 대해 경사지게 배치되는 가이드 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
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