WO2019066265A1 - 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템 - Google Patents

약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템 Download PDF

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WO2019066265A1
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gear
wind
coupled
rotation
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PCT/KR2018/009827
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김만근
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농업회사법인 한국도시농업(주)
김만근
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    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the present invention relates to a power generation system using wind power generated by a weak wind, and more particularly, to a power generation system using wind power generated by a weak wind,
  • the present invention relates to a power generation system using wind power generated by a weak wind, which is characterized in that the wind energy generated by the wind is maximized.
  • a wind turbine having a conventional structure is an economical power generating facility that must be installed in a region where the wind is stably maintained at a constant wind speed throughout the year. If the wind strength is weak, the blade mounted on the wind turbine does not rotate properly If the wind power is too strong, the rotational speed of the blades of the wind turbine becomes too fast, so that the hub having the plural blades or the internal gears for transmitting the wind power to the generator are broken, There is a possibility that problems may occur that power generation is interrupted.
  • wind power generation is economical only if the average wind speed is maintained at 7 to 7.5 m / s or more during the year, and the minimum average wind speed must be maintained at least 3 m / s according to the installation height of the wind power generator or the size of the blades. This is possible.
  • a pitch bearing for a wind power generator and a wind power generator includes a plurality of blades 110, A hub 101 connected to a nacelle (not shown), a plurality of blades 110 coupled to each other, a support shaft 101 for supporting axial loads of the nacelle and the blades 110, And a tower (105) in which a wind turbine (105) is disposed.
  • Korean Patent Registration No. 10-1134960 registered on April 03, 2012
  • a wind turbine rotor 7 including a blade 8 and a hub 9 is mounted to increase the operating rate of the power generating device and a generator 5 and a gear 6 are installed in the nacelle 3.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0110266 published on Oct. 10, 2013
  • Pitch Bearing for Wind Power Generators and Wind Power Generators and Korean Patent Registration No. 10-1134960 (registered on April 03, 2012)
  • the wind turbine generator of the power generation apparatus has a problem in that it can not be applied to the power generation system due to the weak wind power generated when the weak wind is blowing.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a wind power generator for generating a weak wind force generated by weak winds out of the normal wind speed range suitable for using wind power, which is characterized in that the wind energy generated by the wind is utilized to the utmost.
  • the gear of the gear means is configured to have a larger number of teeth than that of the gear formed on the central axis of the rotating means and rotated by engaging with the gear of the rotating means so as to rotate slowly compared with the gear of the rotating means,
  • Another object of the present invention is to provide a power generation system using wind power generated by a weak wind that allows energy to be generated using weak wind power that is generated.
  • the rotation speed is measured and controlled by the sensor of the electric power output means to prevent breakage of the electric power storage means and to output a constant electric power.
  • the present invention provides a power generation system using a wind power generated by a weak wind that can supply power to a power plant.
  • a power generation system using wind generated by a weak wind or strong wind comprising: rotation means (20) having a blower (21) rotated by wind; A gear means (30) connected to the rotating means (20) and for increasing a torque for rotation of the blower (21); Power storage means (40) for receiving the increased torque by the gear means (30) and producing and storing electric power; A power output means (50) for outputting power stored in the power storage means (40); Torque adjusting means (60) for adjusting an output torque of the power of the power output means (50); And power generating means 70 for storing and generating power that is adjusted and output through the torque adjusting means 60.
  • the power storage means 40 includes a center axis 42 connected to the rotation axis 411 of the drive motor 41; A center portion is coupled to the rotation shaft 411 of the driving motor 41 through a bearing 412 and a tooth 432 formed on the outer side is connected to the gear means 30, An input gear 43 formed with a pinion gear; A rotation plate (44) having a central portion coupled to the central shaft (42) and positioned on the other side of the input gear (43); One side of which is coupled to the center shaft 42 and the other side of which is coupled to the rotation plate 44 through the fixing pin 451 and is wound and unwound by rotation of the rotation plate 44 to produce electric power A spring (45) for storing or outputting the spring (45); And a stopper portion 46 coupled to the rotation shaft 411 at the center thereof and positioned in the groove 431 of the input gear 43 to prevent reverse rotation of the spring spring 45 .
  • the stopper part 46 has a disk shape and is coupled to the rotation shaft 411, and has a plurality of stepped parts 461 formed inward from the outer circumferential surface thereof A stopper wheel 462 of a pinwheel shape; A release shaft 463 coupled to the rotation shaft 411 and rotated by driving the drive motor 41; An operation wheel 464 coupled to the outside of the release shaft 463; A stopper 466 formed at one end to be engaged with the step 461 of the stopper wheel 462 and the other end formed with a gear 465 and rotatably coupled to the input gear 43; A pinion gear 467 coupled to the input gear 43 to rotate in engagement with a gear 465 formed at the other end of the stopper 466; And a link 469 formed in a bar shape and having one end rotatably coupled to the operating wheel 464 and the other end formed with teeth 468 to engage with the pinion gear 467, When the input shaft 43 is rotated by the driving motor 41 and the
  • the power output means 50 includes a flywheel 51 having a central portion coupled to the center shaft 42 and having a disk shape; A rotation regulator (52) positioned below the flywheel (51) for regulating the rotation of the flywheel (51); A plurality of gears that are positioned at one side of the flywheel 51 and have a central portion coupled to the center shaft 42 and configured to convert a rotational force transmitted through the flywheel 51 to a constant torque, And a gear portion 53 composed of a gear portion 531.
  • the rotation regulator 52 includes a sensor 521 for measuring the rotational force of the flywheel 51; And a brake 522 for controlling the rotational speed of the flywheel 51 measured through the sensor 521.
  • the torque adjusting means 60 includes an input portion 61 receiving the rotational force from the gear portion 53 of the power output means 50; And an output unit 63 connected to the input unit 61 through a chain 62 and for outputting the rotational force received from the input unit 61 to the power generating unit 70.
  • the input unit 61 is coupled to the power transmission shaft 611 at the center thereof, and has a plurality of different sizes
  • the output portion 63 is composed of a plurality of gears 632 having different sizes so that the central portion is coupled to the power transmission shaft 631 and has a small outer diameter from one side to the other side
  • the power transmission shaft 611 of the input unit 61 is connected to one of the plurality of gears 612 by a hydraulic cylinder in accordance with the rotational force transmitted from the gear unit 53 of the power output unit 50
  • the plurality of gears 632 of the output unit 63 are rotated by engaging the gears 631 at positions corresponding to the selected gears 612 of the input unit 61, To output power And a gong.
  • the weak wind force generated by the weak wind which is out of the range of the normal wind speed suitable for using the wind power is wound and unwound It is advantageous to make full use of wind energy generated by wind by developing.
  • the gear of the gear means is configured to have a larger number of teeth than that of the gear formed on the central axis of the rotating means and rotated by engaging with the gear of the rotating means so as to rotate slowly compared with the gear of the rotating means, So that it is possible to generate energy using weak wind power generated.
  • the input portion and the output portion of the torque adjusting means are constituted by a plurality of gears, and a plurality of gears of the input portion and the output portion are mated to correspond to each other, stable and regular torque and torque can be obtained, So that it can be supplied.
  • FIG. 1 and 2 are views showing a conventional wind power generator
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a power generation system using wind power generated by a weak wind according to the present invention
  • FIG. 4 is a view showing a power storage unit in a power generation system using wind power generated by a weak wind according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view showing an operation state of a stopper of a power storage unit in a power generation system using wind power generated by weak wind according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing a power output means in a power generation system using wind power generated by a weak wind according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view showing torque control means in a power generation system using wind power generated by weak winds according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a weak wind generated power generation system 10 includes a rotating means 20, a gear means 30, a power storage means 40, A power output means 50, a torque adjusting means 60, and a power generating means 70.
  • wind power refers to wind power generated by weak wind, but it may include not only weak wind but also wind which can be generally used as energy.
  • the rotating means 20 is rotated by the wind and the blower 21 is provided on the central shaft 23 on which the gear 22 is formed and the center shaft 23 is rotated by the rotation of the blower 21 And rotates the gear 22 while rotating.
  • the gear means 30 is connected to the rotating means 20 to increase the torque of the wind generated by the rotation of the blower 21 and is connected to the gear 31 ).
  • the number of teeth of the gear 31 is formed so as to be larger than the number of teeth of the gear 22 of the rotating means 20 so as to rotate slowly compared to the gear 22 of the rotating means 20 to increase the torque .
  • the gear 31 of the gear means 30 is configured to have more teeth than the gear 22 formed on the central axis 23 of the rotating means 20 and meshed with the gear 22 of the rotating means 20 So that the torque is increased by making it rotate slower than the gear 22 of the rotating means 20, so that energy can be generated by using weak wind force generated by weak wind.
  • the power storage means 40 is for storing electric power by receiving the increased torque by the gear means 30 and includes a central shaft 42 connected to the rotary shaft 411 of the drive motor 41, A gear 43, a rotation plate 44, a spring-loaded spring 45, and a stopper 46.
  • the input gear 43 is coupled to the rotational shaft 411 of the drive motor 41 and has a disk shape and a plurality of teeth 432 are formed on the outer side to receive torque from the gear means 30, The tooth 432 formed on the outer side is engaged with the gear 31 of the gear means 30 and the groove 431 is formed inwardly from one side of the gear 43 .
  • the rotary plate 44 has a center portion coupled to the center shaft 42 and is formed in a disk shape and is positioned apart from the other side of the input gear 43.
  • One end of the spring 45 is connected to the center shaft 42 and the other end of the spring 45 is connected to the rotation plate 44 via the fixing pin 451, 44 in the direction of the arrow.
  • the rotating plate 44 rotates to produce electric power while being wound, and the produced electric power is stored, and the stored electric power is outputted.
  • the stopper portion 46 includes a stopper wheel 462 formed in a circular plate shape and coupled to the rotation shaft 411 and having a vane shape having a plurality of stepped portions 461 formed inwardly from the outer circumferential surface thereof, A release shaft 463 rotated by driving of the drive motor 41, an operation wheel 464 coupled to the outside of the release shaft 463 and one end formed to be caught by the step 461 of the stopper wheel 462 And the other end is formed with a gear 465 and a stopper 466 rotatably coupled to the input gear 43 and a gear 465 formed at the other end of the stopper 466 to be engaged with the input gear 43 And a link 469 which is formed in a bar shape and has one end rotatably coupled to the operation wheel 464 and the other end formed with a tooth 468 to be engaged with the pinion gear 467 .
  • the power output means 50 is for outputting power stored in the power storage means 40.
  • the power output means 50 includes a flywheel 51 having a center portion connected to the center shaft 42 and formed in a disk shape, And a rotation regulator 52 for regulating the rotation of the flywheel 51.
  • the rotation regulator 52 is disposed at one side of the flywheel 51 and has a center portion coupled to the center shaft 42, And a gear portion 53 composed of a plurality of gears 531 which are constantly converted and transmitted to the torque adjusting means 60.
  • the rotation regulator 52 includes a sensor 521 for measuring the rotational force of the flywheel 51 and a brake 522 for controlling the rotational speed of the flywheel 51 measured through the sensor 521 .
  • the power output means 50 operates the brake 522 to rotate the flywheel 51 . This is because the spring portion 45 of the electric power storage means 40 is rapidly rotated when the stopper portion 46 is loosened and the gear portion 53 is damaged by the momentary force It is a role to prevent.
  • the rotation speed is measured and controlled by the sensor 521 of the power output unit 50 to prevent the power storage unit 40 from being damaged, So that it can be outputted.
  • the torque adjusting means 60 is for adjusting the output torque transmitted from the power output means 50 and is connected to the gear portion 53 of the power output means 50 and receives torque from the power output means 50 And an output unit 63 connected to the input unit 61 through the chain 62 and for outputting the rotational force received from the input unit 61 to the power generating unit 70.
  • the input portion 61 is composed of a plurality of gears 612 having different sizes so that the center portion is coupled to the power transmission shaft 611 and has a large outer diameter from one side to the other side. And a plurality of gears 632 coupled to the gear 631 and having different diameters so as to have a small outer diameter from one side to the other side.
  • the power transmission shaft 611 of the input unit 61 selects any one of the plurality of gears 612 by the hydraulic cylinder according to the rotational force transmitted from the gear unit 53 of the power output means 50, And the plurality of gears 632 of the output unit 63 are engaged with the gears 631 at positions corresponding to the selected gears 612 of the input unit 61 to rotate to output power to the power generating means 70.
  • the power transmission shafts 611 and 631 of the input unit 61 and the output unit 63 are configured such that only a specific one of the plurality of gears 612 and 632 is selected by the hydraulic cylinders (not shown)
  • the power output means 50 analyzes torque and rotation values required for power generation and then selects an appropriate gear according to the torque and torque of the plurality of gears and sends the selected gear to the hydraulic cylinder of the input portion 61, And the hydraulic cylinder of the output section 63 likewise selectively rotates the gear 632 engaged with the gear 612 of the input section 61 and simultaneously rotates the gear 632, So that the power is output through the transmission shaft 631.
  • the blower 21 of the rotation means 20 is rotated by the weak wind
  • the rotation of the central shaft 23 by the rotation of the blower 21 causes the gear means 30 to rotate at a slower speed than the rotation of the central shaft 23 to increase the torque.
  • the increased torque by the gear means 30 is input through the input gear 43 of the electric power storage means 40 which rotates in engagement with the gear 31 of the gear means 30,
  • the rotating plate 44 rotates to wind the winding spring 45 and store the electric power in the winding spring 45.
  • the spring 45 is rapidly released while performing a releasing operation by driving the stopper portion 46 of the electric power storage means 40.
  • the spring 45 is rotated together with the flywheel 51 of the power output means 50,
  • the rotation speed of the flywheel 51 is measured by the sensor 521 and the rotation speed is adjusted through the brake 522 to cause the flywheel 51 to rotate constantly.
  • the electric power transmitted while the flywheel 51 is constantly rotated is increased through the gear portion 53 and is stably rotated through the plurality of gears 612 and 632 of the torque adjusting means 60 to be supplied to the power generating device 70 .
  • a power generation system using wind generated by a weak wind or strong wind comprising: rotation means (20) having a blower (21) rotated by wind; A gear means (30) connected to the rotating means (20) and for increasing a torque for rotation of the blower (21); Power storage means (40) for receiving the increased torque by the gear means (30) and producing and storing electric power; A power output means (50) for outputting power stored in the power storage means (40); Torque adjusting means (60) for adjusting an output torque of the power of the power output means (50); And a power generating means 70 for storing and generating electric power adjusted and output through the torque adjusting means 60.
  • the power storage means 40 includes a center axis 42 connected to the rotation axis 411 of the drive motor 41; A center portion is coupled to the rotation shaft 411 of the driving motor 41 through a bearing 412 and a tooth 432 formed on the outer side is connected to the gear means 30, An input gear 43 formed with a pinion gear; A rotation plate (44) having a central portion coupled to the central shaft (42) and positioned on the other side of the input gear (43); One side of which is coupled to the center shaft 42 and the other side of which is coupled to the rotation plate 44 through the fixing pin 451 and is wound and unwound by rotation of the rotation plate 44 to produce electric power A spring (45) for storing or outputting the spring (45); And a stopper part 46 coupled to the rotation shaft 411 at the center and positioned in the groove 431 of the input gear 43 and preventing the rotation of the spring 45 in the reverse direction. .
  • the stopper part 46 has a disk shape and is coupled to the rotation shaft 411, and has a plurality of stepped parts 461 formed inward from the outer circumferential surface thereof A stopper wheel 462 of a pinwheel shape; A release shaft 463 coupled to the rotation shaft 411 and rotated by driving the drive motor 41; An operation wheel 464 coupled to the outside of the release shaft 463; A stopper 466 formed at one end to be engaged with the step 461 of the stopper wheel 462 and the other end formed with a gear 465 and rotatably coupled to the input gear 43; A pinion gear 467 coupled to the input gear 43 to rotate in engagement with a gear 465 formed at the other end of the stopper 466; And a link 469 formed in a bar shape and having one end rotatably coupled to the operating wheel 464 and the other end formed with teeth 468 to engage with the pinion gear 467, When the input shaft 43 is rotated by the driving motor 41 and the
  • the power output means 50 includes a flywheel 51 having a central portion coupled to the center shaft 42 and having a disk shape; A rotation regulator (52) positioned below the flywheel (51) for regulating the rotation of the flywheel (51); A plurality of gears that are positioned at one side of the flywheel 51 and have a central portion coupled to the center shaft 42 and configured to convert a rotational force transmitted through the flywheel 51 to a constant torque, And a gear portion 53 composed of a gear portion 531.
  • the rotation regulator 52 includes a sensor 521 for measuring the rotational force of the flywheel 51; And a brake 522 for controlling the rotational speed of the flywheel 51 measured through the sensor 521.
  • the torque adjusting means 60 includes an input portion 61 receiving the rotational force from the gear portion 53 of the power output means 50; And an output unit 63 connected to the input unit 61 through a chain 62 and for outputting the rotational force transmitted from the input unit 61 to the power generation unit 70.
  • the input unit 61 is coupled to the power transmission shaft 611 at the center thereof, and has a plurality of different sizes
  • the output portion 63 is composed of a plurality of gears 632 having different sizes so that the central portion is coupled to the power transmission shaft 631 and has a small outer diameter from one side to the other side
  • the power transmission shaft 611 of the input unit 61 is connected to one of the plurality of gears 612 by a hydraulic cylinder in accordance with the rotational force transmitted from the gear unit 53 of the power output unit 50
  • the plurality of gears 632 of the output unit 63 are rotated by engaging the gears 631 at positions corresponding to the selected gears 612 of the input unit 61, To output power Be in the form for people carried.
  • the weak wind force generated by the weak wind which is out of the range of the normal wind speed suitable for using the wind power is wound and unwound It is advantageous to make full use of wind energy generated by wind by developing.
  • the gear of the gear means is configured to have a larger number of teeth than that of the gear formed on the central axis of the rotating means and rotated by engaging with the gear of the rotating means so as to rotate slowly compared with the gear of the rotating means, It is expected that it will be widely used in industry because it has the effect of generating energy using weak wind power that is generated.
  • the input portion and the output portion of the torque adjusting means are constituted by a plurality of gears, and a plurality of gears of the input portion and the output portion are mated to correspond to each other, stable and regular torque and torque can be obtained, It is expected to be widely used in industry.

Abstract

본 발명은 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용하여 발전시킴으로써, 풍력을 이용하기에 적합한 정상 풍속의 범위를 벗어난 약한 바람에 의해 발생하는 풍력 에너지를 최대한 활용한 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템을 제공한다. 본 발명은 기어수단의 기어를 회전수단의 중심축에 형성된 기어에 비해 톱니가 많도록 구성하여 회전수단의 기어와 맞물려 회전하도록 함으로써 회전수단의 기어에 비해 느리게 회전하도록 하여 토크를 증가시켜 약한 바람에 의해 발생하는 약한 풍력을 이용하여 에너지를 발전시킬 수 있도록 하는 효과가 있다. 또한, 전력저장수단에 저장된 전력을 출력시 전력출력수단의 센서를 통해 회전 속도를 측정하고 이를 제어함으로써 전력저장수단의 파손을 방지하고, 일정한 전력을 출력할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템
본 발명은 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용하여 발전시킴으로써, 풍력을 이용하기에 적합한 정상 풍속의 범위를 벗어난 약한 바람에 의해 발생하는 풍력 에너지를 최대한 활용한 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.
통상적인 구조를 갖는 풍력발전기는 바람이 연중 안정적으로 일정한 세기의 풍속이 유지되는 지역에 설치하여야만 경제성이 있는 발전설비로서, 바람의 세기가 약할 경우에는 풍력발전기에 장착된 블레이드가 제대로 회전하지 아니하여 풍력 에너지를 동력 에너지로 변환할 수 없으며, 또한 바람의 세기가 너무 강할 경우에는 풍력발전기의 블레이드 회전 속도가 너무 빨라져서 복수 개의 블레이드가 장착된 허브 또는 풍력을 발전기로 전달하기 위한 내부 기어들이 파손되어 풍력 발전이 중단되는 문제점들이 발생할 우려가 있다.
구체적으로 풍력발전은 바람이 연중 7~7.5m/s 이상의 평균풍속이 유지되어야만 경제성이 있으며, 풍력발전기의 설치 높이 또는 블레이드의 크기에 따라 최저 평균풍속이 3m/s 이상이 유지되어야 풍력을 이용한 발전이 가능하다.
한편, 풍력의 효율을 높이기 위한 다양한 종류의 풍력발전기에 관한 기술들이 개발되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0110266호(2013년 10월 10일 공개) 풍력발전기 및 풍력발전기용 피치 베어링은 도 1에 도시된 바와 같이, 바람에 의해 회전되는 다수의 블레이드(110, blade)와, 다수의 블레이드(110)가 결합되며, 나셀(nacelle, 미도시)과 연결되는 허브(101, hub)와, 나셀과 블레이드(110)들의 축 방향 하중을 지지하며, 내부에 케이블(cable)이 배치되는 타워(105, tower)를 포함하는 풍력발전기를 제안하고 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-1134960호(2012년 04월 03일 등록) 풍력 발전 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 풍력 발전 장치의 가동률을 높이기 위해 블레이드(8)와 허브(9)로 구성된 풍차 로터(7)가 장착되고, 나셀(3) 내부에 발전기(5)와 기어(6)가 설치된 구조를 갖는 풍력 발전 장치를 제안하고 있다.
그러나 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0110266호(2013년 10월 10일 공개) 풍력발전기 및 풍력발전기용 피치 베어링과 대한민국 등록특허공보 제10-1134960호(2012년 04월 03일 등록) 풍력 발전 장치의 풍력발전기는 통상적인 구조를 갖는 풍력발전기로서 약한 바람이 불 경우 발생하는 약한 풍력에 의해 발전시스템에 적용시키지 못하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 풍력을 이용하기에 적합한 정상 풍속의 범위를 벗어난 약한 바람에 의해 발생하는 약한 풍력을 태엽스프링의 감김과 풀림을 통해 발전시킴으로써, 바람에 의해 발생하는 풍력 에너지를 최대한 활용한 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
그리고, 기어수단의 기어를 회전수단의 중심축에 형성된 기어에 비해 톱니가 많도록 구성하여 회전수단의 기어와 맞물려 회전하도록 함으로써 회전수단의 기어에 비해 느리게 회전하도록 하여 토크를 증가시켜 약한 바람에 의해 발생하는 약한 풍력을 이용하여 에너지를 발전시킬 수 있도록 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 다른 과제로 한다.
또한, 전력저장수단에 저장된 전력을 출력시 전력출력수단의 센서를 통해 회전 속도를 측정하고 이를 제어함으로써 전력저장수단의 파손을 방지하고, 일정한 전력을 출력할 수 있도록 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 또 다른 과제로 한다.
또한, 토크조절수단의 입력부와 출력부를 복수개의 기어로 구성하되, 입력부와 출력부의 복수개의 기어가 서로 대응되어 맞물리도록 구성함으로써 안정적이고 규칙적인 회전력과 토크를 얻을 수 있기 때문에 안정된 전력을 발전장치로 공급할 수 있도록 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 또 다른 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 약한 바람 또는 강한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에 의하면, 바람에 의해 회전하는 블로워(21)를 갖는 회전수단(20)과; 상기 회전수단(20)과 접속되고, 상기 블로워(21)의 회전에 대한 토크를 증가시키기 위한 기어수단(30)과; 상기 기어수단(30)에 의해 증가한 토크를 전달받아 전력을 생산하여 저장하기 위한 전력저장수단(40)과; 상기 전력저장수단(40)에 저장된 전력을 출력하기 위한 전력출력수단(50)과; 상기 전력출력수단(50)의 전력의 출력 토크를 조절하기 위한 토크조절수단(60)과; 상기 토크조절수단(60)을 통해 조절되어 출력되는 전력을 저장하고 발전시키기 위한 발전수단(70)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 전력저장수단(40)은 구동모터(41)의 회전축(411)과 접속되는 중심축(42)과; 중심부가 상기 구동모터(41)의 회전축(411)에 베어링(412)을 통해 결합되고, 외측에 형성된 톱니(432)는 상기 기어수단(30)과 접속되며, 일측면에서 내측으로 요홈(431)이 형성된 입력기어(43)와; 중심부가 상기 중심축(42)에 결합되고, 상기 입력기어(43)의 타측에 위치되는 회전플레이트(44)와; 일측이 상기 중심축(42)에 결합되고, 타측이 상기 회전플레이트(44)와 고정핀(451)을 통해 결합되며, 상기 회전플레이트(44)의 회전에 의해 감기거나 풀리도록 형성되어 전력을 생산하고 저장 또는 출력하게 되는 태엽스프링(45)과; 중심부가 상기 회전축(411)에 결합되고, 상기 입력기어(43)의 요홈(431)에 위치되며, 상기 태엽스프링(45)의 역회전을 방지하는 스토퍼부(46)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 스토퍼부(46)는 원판형상으로 이루어져 상기 회전축(411)에 결합되고, 외주면에서 내측으로 복수개의 단턱(461)이 형성된 바람개비 형상으로 이루어지는 스토퍼휠(462)과; 상기 회전축(411)에 결합되고, 상기 구동모터(41)의 구동으로 회전하는 해제축(463)과; 상기 해제축(463)의 외측에 결합되는 작동휠(464)과; 일단은 상기 스토퍼휠(462)의 단턱(461)에 걸리도록 형성되고, 타단은 기어(465)가 형성되어 상기 입력기어(43)에 회동가능하게 결합되는 스토퍼(466)와; 상기 스토퍼(466)의 타단에 형성된 기어(465)와 맞물려 회동하도록 상기 입력기어(43)에 결합되는 피니언기어(467)와; 바 형상으로 이루어져 일단은 상기 작동휠(464)에 회동가능하게 결합되고, 타단은 상기 피니언기어(467)와 맞물리도록 톱니(468)가 형성되는 링크(469)를 포함하여, 상기 기어수단((30)에 의해 상기 입력기어(43)가 회전하면 상기 태엽스프링(45)은 감기면서 전력을 생산하고 저장하게 되고, 상기 구동모터(41)의 구동에 의해 상기 해제축(463)이 회전하면 상기 링크(469)는 상기 피니언기어(467)를 회전시켜 상기 스토퍼(466)는 상기 스토퍼휠(462)의 단턱(461)으로부터 이탈하여 상기 태엽스프링(45)은 풀리면서 상기 토크조절수단(60)으로 전력을 출력하게 되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 전력출력수단(50)은 중심부가 상기 중심축(42)에 결합되고, 원판 형상으로 이루어지는 플라이휠(51)과; 상기 플라이휠(51)의 하부에 위치되고, 상기 플라이휠(51)의 회전을 조절하기 위한 회전조절기(52)와; 상기 플라이휠(51)의 일측에 위치되어 중심부가 상기 중심축(42)에 결합되고, 상기 플라이휠(51)을 통해 전달되는 회전력을 일정하게 변환시켜 상기 토크조절수단(60)으로 전달하는 복수개의 기어(531)로 이루어지는 기어부(53)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 회전조절기(52)는 상기 플라이휠(51)의 회전력을 측정하기 위한 센서(521)와; 상기 센서(521)를 통해 측정된 상기 플라이휠(51)의 회전 속도를 제어하기 위한 브레이크(522)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 토크조절수단(60)은 상기 전력출력수단(50)의 기어부(53)로부터 회전력을 전달받는 입력부(61)와; 상기 입력부(61)와 체인(62)을 통해 연결되고, 상기 입력부(61)로부터 전달받은 회전력을 상기 발전수단(70)으로 출력하기 위한 출력부(63)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 입력부(61)는 중심부가 상기 동력전달축(611)에 결합되고, 일측에서 타측으로 큰 외경을 갖도록 서로 다른 크기의 복수개의 기어(612)로 구성되고, 상기 출력부(63)는 중심부가 상기 동력전달축(631)에 결합되고, 일측에서 타측으로 작은 외경을 갖도록 서로 다른 크기를 갖는 복수개의 기어(632)로 구성되며, 상기 입력부(61)의 동력전달축(611)은 상기 전력출력수단(50)의 기어부(53)로부터 전달받은 회전력에 따라 유압실린더에 의해 상기 복수개의 기어(612) 중 선택된 어느 하나를 선택하여 회전시키고, 상기 출력부(63)의 복수개의 기어(632)는 상기 입력부(61)의 선택된 기어(612)와 대응되는 위치의 기어(631)가 맞물려 회전하여 상기 발전수단(70)으로 전력을 출력하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에 의하면, 풍력을 이용하기에 적합한 정상 풍속의 범위를 벗어난 약한 바람에 의해 발생하는 약한 풍력을 태엽스프링의 감김과 풀림을 통해 발전시킴으로써, 바람에 의해 발생하는 풍력 에너지를 최대한 활용할 수 있는 것이 장점이다.
그리고, 기어수단의 기어를 회전수단의 중심축에 형성된 기어에 비해 톱니가 많도록 구성하여 회전수단의 기어와 맞물려 회전하도록 함으로써 회전수단의 기어에 비해 느리게 회전하도록 하여 토크를 증가시켜 약한 바람에 의해 발생하는 약한 풍력을 이용하여 에너지를 발전시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 전력저장수단에 저장된 전력을 출력시 전력출력수단의 센서를 통해 회전 속도를 측정하고 이를 제어함으로써 전력저장수단의 파손을 방지하고, 일정한 전력을 출력할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 토크조절수단의 입력부와 출력부를 복수개의 기어로 구성하되, 입력부와 출력부의 복수개의 기어가 서로 대응되어 맞물리도록 구성함으로써 안정적이고 규칙적인 회전력과 토크를 얻을 수 있기 때문에 안정된 전력을 발전장치로 공급할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래 풍력발전기를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템의 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 전력저장수단을 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 전력저장수단의 스토퍼부의 동작상태를 보여주는 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 전력출력수단을 보여주는 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 토크조절수단을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템(10)은 회전수단(20), 기어수단(30), 전력저장수단(40), 전력출력수단(50), 토크조절수단(60), 발전수단(70)을 포함하여 이루어진다. 한편, 본 발명에서 풍력이라 함은 약한 바람에 의해 발생되는 풍력을 지칭하는 것이지만, 약한 바람 뿐만 아니라 일반적으로 에너지로 이용할 수 있는 바람도 포함할 수 있을 것이다.
회전수단(20)은 바람에 의해 회전하는 것으로, 하부에 기어(22)가 형성된 중심축(23) 상에 블로워(21)가 설치되고, 블로워(21)의 회전에 의해 중심축(23)이 회전하면서 기어(22)를 회전시키게 된다.
기어수단은(30) 회전수단(20)과 접속되어 블로워(21)의 회전에 의해 발생하는 풍력의 토크를 증가시키기 위한 것으로, 회전수단(20)의 기어(22)와 맞물려 회전하도록 기어(31)로 이루어진다. 이때, 기어(31)의 톱니 수는 회전수단(20)의 기어(22)의 톱니 수 보다 많이 갖도록 형성되어 회전수단(20)의 기어(22)에 비해 느리게 회전하도록 하여 토크를 증가시키도록 한다.
이와 같이 기어수단(30)의 기어(31)를 회전수단(20)의 중심축(23)에 형성된 기어(22)에 비해 톱니가 많도록 구성하여 회전수단(20)의 기어(22)와 맞물려 회전하도록 함으로써 회전수단(20)의 기어(22)에 비해 느리게 회전하도록 하여 토크를 증가시켜 약한 바람에 의해 발생하는 약한 풍력을 이용하여 에너지를 발전시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
전력저장수단(40)은 기어수단(30)에 의해 증가한 토크를 전달받아 전력을 생산하고, 이를 저장하기 위한 것으로, 구동모터(41)의 회전축(411)과 접속되는 중심축(42), 입력기어(43), 회전플레이트(44), 태엽스프링(45), 스토퍼부(46)를 포함하여 이루어진다.
입력기어(43)는 중심부가 구동모터(41)의 회전축(411)에 결합되고, 원판형상으로 이루어져 외측에 복수개의 톱니(432)가 형성되어 기어수단(30)으로부터 토크를 전달받는 것으로, 중심부가 구동모터(41)의 회전축에 베어링(412)을 통해 결합되고, 외측에 형성된 톱니(432)는 기어수단(30)의 기어(31)와 맞물리며, 일측면에서 내측으로 요홈(431)이 형성되어 진다.
회전플레이트(44)는 중심부가 중심축(42)에 결합되고, 원판형상으로 이루어져 입력기어(43)의 타측면에 이격되어 위치된다.
태엽스프링(45)은 전력을 생산하고, 저장 또는 출력하기 위한 것으로, 일측이 중심축(42)에 결합되고, 타측이 회전플레이트(44)와 고정핀(451)을 통해 결합되며, 회전플레이트(44)의 회전에 의해 감기거나 풀리도록 형성된다. 즉, 회전플레이트(44)의 회전에 의해 감기면서 전력을 생산하고, 감긴 상태를 유지하여 생산된 전력은 저장되고, 풀림동작으로 저장된 전력은 출력하게 된다.
스토퍼부(46)는 원판형상으로 이루어져 상기 회전축(411)에 결합되고, 외주면에서 내측으로 복수개의 단턱(461)이 형성된 바람개비 형상으로 이루어지는 스토퍼휠(462)과, 회전축(411)에 결합되고, 구동모터(41)의 구동으로 회전하는 해제축(463)과, 해제축(463)의 외측에 결합되는 작동휠(464)과, 일단은 스토퍼휠(462)의 단턱(461)에 걸리도록 형성되고, 타단은 기어(465)가 형성되어 입력기어(43)에 회동가능하게 결합되는 스토퍼(466)와, 스토퍼(466)의 타단에 형성된 기어(465)와 맞물려 회동하도록 입력기어(43)에 결합되는 피니언기어(467)와, 바 형상으로 이루어져 일단은 작동휠(464)에 회동가능하게 결합되고, 타단은 피니언기어(467)와 맞물리도록 톱니(468)가 형성되는 링크(469)를 포함하여 이루어진다.
이와 같은 스토퍼부(46)의 동작 상태를 도 5를 참조하여 살펴보면, 기어수단((30)에 의해 입력기어(43)가 회전하면 회전플레이트(44)의 회전으로 태엽스프링(45)은 감기게 된다. 이때 태엽스프링(45)이 감기면서 전력은 생산되고, 생산된 전력은 태엽스프링(45)이 감긴 상태에서 저장되고, 구동모터(41)의 구동에 의해 해제축(463)이 회전하면 링크(469)는 피니언기어(467)를 회전시켜 스토퍼(466)는 스토퍼휠(462)의 단턱(461)으로부터 이탈하여 태엽스프링(45)은 풀리면서 토크조절수단(60)으로 전력을 출력하게 되는 것이다.
전력출력수단(50)은 전력저장수단(40)에 저장된 전력을 출력하기 위한 것으로, 중심부가 중심축(42)에 결합되고, 원판 형상으로 이루어지는 플라이휠(51)과, 플라이휠(51)의 하부에 위치되고, 플라이휠(51)의 회전을 조절하기 위한 회전조절기(52)와, 플라이휠(51)의 일측에 위치되어 중심부가 중심축(42)에 결합되고, 플라이휠(51)을 통해 전달되는 회전력을 일정하게 변환시켜 토크조절수단(60)으로 전달하는 복수개의 기어(531)로 이루어지는 기어부(53)를 포함하여 이루어진다. 이때, 회전조절기(52)는 플라이휠(51)의 회전력을 측정하기 위한 센서(521)와, 센서(521)를 통해 측정된 플라이휠(51)의 회전 속도를 제어하기 위한 브레이크(522)를 포함하여 이루어진다.
상술한 전력출력수단(50)은 센서(521)를 의해 플라이휠(51)의 회전 속도가 측정되어 측정된 플라이휠(51)의 회전 속도가 빠르면 브레이크(522)를 동작시켜 플라이휠(51)의 회전 속도를 일정하게 유지하도록 한다. 이는 전력저장수단(40)의 태엽스프링(45)이 감긴 상태에서 스토퍼부(46)에 의해 풀린 동작을 수행시 급격히 회전하게 되는데 이때 출력되는 순간적인 힘에 의해 기어부(53)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다.
이와 같이 전력저장수단(40)에 저장된 전력을 출력시 전력출력수단(50)의 센서(521)를 통해 회전 속도를 측정하고 이를 제어함으로써 전력저장수단(40)의 파손을 방지하고, 일정한 전력을 출력할 수 있도록 하는 효과가 있다.
토크조절수단(60)은 전력출력수단(50)으로부터 전달되는 출력 토크를 조절하기 위한 것으로, 전력출력수단(50)의 기어부(53)와 접속되어 전력출력수단(50)으로부터 회전력을 전달받는 입력부(61)와, 입력부(61)와 체인(62)을 통해 연결되어 입력부(61)로부터 전달받은 회전력을 발전수단(70)으로 출력하기 위한 출력부(63)를 포함하여 이루어진다.
입력부(61)는 중심부가 동력전달축(611)에 결합되고, 일측에서 타측으로 큰 외경을 갖도록 서로 다른 크기의 복수개의 기어(612)로 구성되고, 출력부(63)는 중심부가 동력전달축(631)에 결합되고, 일측에서 타측으로 작은 외경을 갖도록 서로 다른 크기를 갖는 복수개의 기어(632)로 구성된다. 이때, 입력부(61)의 동력전달축(611)은 전력출력수단(50)의 기어부(53)로부터 전달받은 회전력에 따라 유압실린더에 의해 복수개의 기어(612) 중 선택된 어느 하나를 선택하여 회전시키고, 출력부(63)의 복수개의 기어(632)는 입력부(61)의 선택된 기어(612)와 대응되는 위치의 기어(631)가 맞물려 회전하여 발전수단(70)으로 전력을 출력하도록 한다.
즉, 입력부(61) 및 출력부(63)의 동력전달축(611, 631)은 각각의 유압실린더(미도시)에 의하여 복수개의 기어(612, 632) 중 특정한 기어만을 선택하여 체결될 수 있도록 구성된 것으로, 전력출력수단(50)에서 발전에 필요한 토크 및 회전의 값을 분석 후 복수개의 기어 중 토크 및 회전력에 따라 적절한 기어를 선택하여 입력부(61)의 유압실린더로 보내면 동력전달축(611)은 복수의 기어(612) 중에서 명령에 의한 기어만을 자동체결하고, 동시에 출력부(63)의 유압실린더 역시 마찬가지로 입력부(61)의 기어(612)와 맞물려 있는 기어(632)를 선택하여 회전시켜 동력전달축(631)을 통하여 동력이 출력되도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템(10)을 통해 전력이 발전되는 과정을 살펴보면, 회전수단(20)의 블로워(21)는 약한 바람에 의해 회전하게 되고, 블로워(21)의 회전에 의해 중심축(23)을 회전하여 기어수단(30)은 중심축(23)의 회전에 비해 느리게 회전하면서 토크를 증가시키게 된다. 기어수단(30)에 의해 증가된 토크는 기어수단(30)의 기어(31)와 맞물려 회전하는 전력저장수단(40)의 입력기어(43)를 통해 입력되고, 입력기어(43)의 회전에 의해 회전플레이트(44)가 회전하면서 태엽스프링(45)을 감아 태엽스프링(45)에는 전력이 저장되어 진다. 태엽스프링(45)은 전력저장수단(40)의 스토퍼부(46)의 구동에 의해 풀림동작을 수행하면서 급속하게 풀리는데 이때, 전력출력수단(50)의 플라이휠(51)과 함께 회전하고, 플라이휠(51)의 회전 속도는 센서(521)에 의해 측정되어 브레이크(522)를 통해 회전 속도는 조절되어 일정하게 플라이휠(51)이 회전하도록 한다. 플라이휠(51)이 일정하게 회전하면서 전달되는 전력은 기어부(53)를 통해 증속되어 토크조절수단(60)의 복수개의 기어(612, 632)를 통해 안정적으로 회전하여 발전장치(70)로 공급되어 진다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 약한 바람 또는 강한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에 의하면, 바람에 의해 회전하는 블로워(21)를 갖는 회전수단(20)과; 상기 회전수단(20)과 접속되고, 상기 블로워(21)의 회전에 대한 토크를 증가시키기 위한 기어수단(30)과; 상기 기어수단(30)에 의해 증가한 토크를 전달받아 전력을 생산하여 저장하기 위한 전력저장수단(40)과; 상기 전력저장수단(40)에 저장된 전력을 출력하기 위한 전력출력수단(50)과; 상기 전력출력수단(50)의 전력의 출력 토크를 조절하기 위한 토크조절수단(60)과; 상기 토크조절수단(60)을 통해 조절되어 출력되는 전력을 저장하고 발전시키기 위한 발전수단(70)을 포함하는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 전력저장수단(40)은 구동모터(41)의 회전축(411)과 접속되는 중심축(42)과; 중심부가 상기 구동모터(41)의 회전축(411)에 베어링(412)을 통해 결합되고, 외측에 형성된 톱니(432)는 상기 기어수단(30)과 접속되며, 일측면에서 내측으로 요홈(431)이 형성된 입력기어(43)와; 중심부가 상기 중심축(42)에 결합되고, 상기 입력기어(43)의 타측에 위치되는 회전플레이트(44)와; 일측이 상기 중심축(42)에 결합되고, 타측이 상기 회전플레이트(44)와 고정핀(451)을 통해 결합되며, 상기 회전플레이트(44)의 회전에 의해 감기거나 풀리도록 형성되어 전력을 생산하고 저장 또는 출력하게 되는 태엽스프링(45)과; 중심부가 상기 회전축(411)에 결합되고, 상기 입력기어(43)의 요홈(431)에 위치되며, 상기 태엽스프링(45)의 역회전을 방지하는 스토퍼부(46)를 포함하는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 스토퍼부(46)는 원판형상으로 이루어져 상기 회전축(411)에 결합되고, 외주면에서 내측으로 복수개의 단턱(461)이 형성된 바람개비 형상으로 이루어지는 스토퍼휠(462)과; 상기 회전축(411)에 결합되고, 상기 구동모터(41)의 구동으로 회전하는 해제축(463)과; 상기 해제축(463)의 외측에 결합되는 작동휠(464)과; 일단은 상기 스토퍼휠(462)의 단턱(461)에 걸리도록 형성되고, 타단은 기어(465)가 형성되어 상기 입력기어(43)에 회동가능하게 결합되는 스토퍼(466)와; 상기 스토퍼(466)의 타단에 형성된 기어(465)와 맞물려 회동하도록 상기 입력기어(43)에 결합되는 피니언기어(467)와; 바 형상으로 이루어져 일단은 상기 작동휠(464)에 회동가능하게 결합되고, 타단은 상기 피니언기어(467)와 맞물리도록 톱니(468)가 형성되는 링크(469)를 포함하여, 상기 기어수단((30)에 의해 상기 입력기어(43)가 회전하면 상기 태엽스프링(45)은 감기면서 전력을 생산하고 저장하게 되고, 상기 구동모터(41)의 구동에 의해 상기 해제축(463)이 회전하면 상기 링크(469)는 상기 피니언기어(467)를 회전시켜 상기 스토퍼(466)는 상기 스토퍼휠(462)의 단턱(461)으로부터 이탈하여 상기 태엽스프링(45)은 풀리면서 상기 토크조절수단(60)으로 전력을 출력하게 되는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 전력출력수단(50)은 중심부가 상기 중심축(42)에 결합되고, 원판 형상으로 이루어지는 플라이휠(51)과; 상기 플라이휠(51)의 하부에 위치되고, 상기 플라이휠(51)의 회전을 조절하기 위한 회전조절기(52)와; 상기 플라이휠(51)의 일측에 위치되어 중심부가 상기 중심축(42)에 결합되고, 상기 플라이휠(51)을 통해 전달되는 회전력을 일정하게 변환시켜 상기 토크조절수단(60)으로 전달하는 복수개의 기어(531)로 이루어지는 기어부(53)를 포함하는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 회전조절기(52)는 상기 플라이휠(51)의 회전력을 측정하기 위한 센서(521)와; 상기 센서(521)를 통해 측정된 상기 플라이휠(51)의 회전 속도를 제어하기 위한 브레이크(522)를 포함하는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 토크조절수단(60)은 상기 전력출력수단(50)의 기어부(53)로부터 회전력을 전달받는 입력부(61)와; 상기 입력부(61)와 체인(62)을 통해 연결되고, 상기 입력부(61)로부터 전달받은 회전력을 상기 발전수단(70)으로 출력하기 위한 출력부(63)를 포함하는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에서 상기 입력부(61)는 중심부가 상기 동력전달축(611)에 결합되고, 일측에서 타측으로 큰 외경을 갖도록 서로 다른 크기의 복수개의 기어(612)로 구성되고, 상기 출력부(63)는 중심부가 상기 동력전달축(631)에 결합되고, 일측에서 타측으로 작은 외경을 갖도록 서로 다른 크기를 갖는 복수개의 기어(632)로 구성되며, 상기 입력부(61)의 동력전달축(611)은 상기 전력출력수단(50)의 기어부(53)로부터 전달받은 회전력에 따라 유압실린더에 의해 상기 복수개의 기어(612) 중 선택된 어느 하나를 선택하여 회전시키고, 상기 출력부(63)의 복수개의 기어(632)는 상기 입력부(61)의 선택된 기어(612)와 대응되는 위치의 기어(631)가 맞물려 회전하여 상기 발전수단(70)으로 전력을 출력하는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템에 의하면, 풍력을 이용하기에 적합한 정상 풍속의 범위를 벗어난 약한 바람에 의해 발생하는 약한 풍력을 태엽스프링의 감김과 풀림을 통해 발전시킴으로써, 바람에 의해 발생하는 풍력 에너지를 최대한 활용할 수 있는 것이 장점이다.
그리고, 기어수단의 기어를 회전수단의 중심축에 형성된 기어에 비해 톱니가 많도록 구성하여 회전수단의 기어와 맞물려 회전하도록 함으로써 회전수단의 기어에 비해 느리게 회전하도록 하여 토크를 증가시켜 약한 바람에 의해 발생하는 약한 풍력을 이용하여 에너지를 발전시킬 수 있도록 하는 효과가 있다는 점에서 산업상 널리 이용될 것으로 기대된다.
또한, 전력저장수단에 저장된 전력을 출력시 전력출력수단의 센서를 통해 회전 속도를 측정하고 이를 제어함으로써 전력저장수단의 파손을 방지하고, 일정한 전력을 출력할 수 있도록 하는 효과가 있다는 점에서 산업상 널리 이용될 것으로 기대된다.
또한, 토크조절수단의 입력부와 출력부를 복수개의 기어로 구성하되, 입력부와 출력부의 복수개의 기어가 서로 대응되어 맞물리도록 구성함으로써 안정적이고 규칙적인 회전력과 토크를 얻을 수 있기 때문에 안정된 전력을 발전장치로 공급할 수 있도록 하는 효과가 있다는 점에서 산업상 널리 이용될 것으로 기대된다.

Claims (7)

  1. 바람에 의해 회전하는 블로워(21)를 갖는 회전수단(20)과;
    상기 회전수단(20)과 접속되고, 상기 블로워(21)의 회전에 대한 토크를 증가시키기 위한 기어수단(30)과;
    상기 기어수단(30)에 의해 증가한 토크를 전달받아 전력을 생산하여 저장하기 위한 전력저장수단(40)과;
    상기 전력저장수단(40)에 저장된 전력을 출력하기 위한 전력출력수단(50)과;
    상기 전력출력수단(50)의 전력의 출력 토크를 조절하기 위한 토크조절수단(60)과;
    상기 토크조절수단(60)을 통해 조절되어 출력되는 전력을 저장하고 발전시키기 위한 발전수단(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력저장수단(40)은 구동모터(41)의 회전축(411)과 접속되는 중심축(42)과;
    중심부가 상기 구동모터(41)의 회전축(411)에 베어링(412)을 통해 결합되고, 외측에 형성된 톱니(432)는 상기 기어수단(30)과 접속되며, 일측면에서 내측으로 요홈(431)이 형성된 입력기어(43)와;
    중심부가 상기 중심축(42)에 결합되고, 상기 입력기어(43)의 타측에 위치되는 회전플레이트(44)와;
    일측이 상기 중심축(42)에 결합되고, 타측이 상기 회전플레이트(44)와 고정핀(451)을 통해 결합되며, 상기 회전플레이트(44)의 회전에 의해 감기거나 풀리도록 형성되어 전력을 생산하고 저장 또는 출력하게 되는 태엽스프링(45)과;
    중심부가 상기 회전축(411)에 결합되고, 상기 입력기어(43)의 요홈(431)에 위치되며, 상기 태엽스프링(45)의 역회전을 방지하는 스토퍼부(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼부(46)는 원판형상으로 이루어져 상기 회전축(411)에 결합되고, 외주면에서 내측으로 복수개의 단턱(461)이 형성된 바람개비 형상으로 이루어지는 스토퍼휠(462)과;
    상기 회전축(411)에 결합되고, 상기 구동모터(41)의 구동으로 회전하는 해제축(463)과;
    상기 해제축(463)의 외측에 결합되는 작동휠(464)과;
    일단은 상기 스토퍼휠(462)의 단턱(461)에 걸리도록 형성되고, 타단은 기어(465)가 형성되어 상기 입력기어(43)에 회동가능하게 결합되는 스토퍼(466)와;
    상기 스토퍼(466)의 타단에 형성된 기어(465)와 맞물려 회동하도록 상기 입력기어(43)에 결합되는 피니언기어(467)와;
    바 형상으로 이루어져 일단은 상기 작동휠(464)에 회동가능하게 결합되고, 타단은 상기 피니언기어(467)와 맞물리도록 톱니(468)가 형성되는 링크(469)를 포함하여,
    상기 기어수단((30)에 의해 상기 입력기어(43)가 회전하면 상기 태엽스프링(45)은 감기면서 전력을 생산하고 저장하게 되고, 상기 구동모터(41)의 구동에 의해 상기 해제축(463)이 회전하면 상기 링크(469)는 상기 피니언기어(467)를 회전시켜 상기 스토퍼(466)는 상기 스토퍼휠(462)의 단턱(461)으로부터 이탈하여 상기 태엽스프링(45)은 풀리면서 상기 토크조절수단(60)으로 전력을 출력하게 되는 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전력출력수단(50)은 중심부가 상기 중심축(42)에 결합되고, 원판 형상으로 이루어지는 플라이휠(51)과;
    상기 플라이휠(51)의 하부에 위치되고, 상기 플라이휠(51)의 회전을 조절하기 위한 회전조절기(52)와;
    상기 플라이휠(51)의 일측에 위치되어 중심부가 상기 중심축(42)에 결합되고, 상기 플라이휠(51)을 통해 전달되는 회전력을 일정하게 변환시켜 상기 토크조절수단(60)으로 전달하는 복수개의 기어(531)로 이루어지는 기어부(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전조절기(52)는 상기 플라이휠(51)의 회전력을 측정하기 위한 센서(521)와;
    상기 센서(521)를 통해 측정된 상기 플라이휠(51)의 회전 속도를 제어하기 위한 브레이크(522)를 포함하는 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 토크조절수단(60)은 상기 전력출력수단(50)의 기어부(53)로부터 회전력을 전달받는 입력부(61)와;
    상기 입력부(61)와 체인(62)을 통해 연결되고, 상기 입력부(61)로부터 전달받은 회전력을 상기 발전수단(70)으로 출력하기 위한 출력부(63)를 포함하는 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 입력부(61)는 중심부가 상기 동력전달축(611)에 결합되고, 일측에서 타측으로 큰 외경을 갖도록 서로 다른 크기의 복수개의 기어(612)로 구성되고,
    상기 출력부(63)는 중심부가 상기 동력전달축(631)에 결합되고, 일측에서 타측으로 작은 외경을 갖도록 서로 다른 크기를 갖는 복수개의 기어(632)로 구성되며,
    상기 입력부(61)의 동력전달축(611)은 상기 전력출력수단(50)의 기어부(53)로부터 전달받은 회전력에 따라 유압실린더에 의해 상기 복수개의 기어(612) 중 선택된 어느 하나를 선택하여 회전시키고, 상기 출력부(63)의 복수개의 기어(632)는 상기 입력부(61)의 선택된 기어(612)와 대응되는 위치의 기어(631)가 맞물려 회전하여 상기 발전수단(70)으로 전력을 출력하는 것을 특징으로 하는 약한 바람에 의해 발생하는 풍력을 이용한 발전시스템.
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