KR100557716B1

KR100557716B1 - 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기

Info

Publication number: KR100557716B1
Application number: KR1020020030577A
Authority: KR
Inventors: 주장식
Original assignee: 주장식
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2006-03-06
Also published as: US7044713B2; CN1328499C; US20050118027A1; JP4125284B2; WO2003102410A1; AU2002359064A1; KR20030092767A; CN1628215A; JP2005528556A

Abstract

본 발명은 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전날개에 발생되는 풍력에 대한 저항과 부하를 감소시켜 고효율의 회전력을 얻을 수 있고, 풍압의 변동에 따라 회전날개에 발생되는 충격을 유동적으로 흡수할 수 있는 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 회전반경이 다른 다수개의 회전날개를 바람의 방향에 따라 개별적으로 회전되도록 구비함으로써 일체형으로 된 장방향의 회전날개에서 발생되었던 바람에 대한 저항 및 부하요소에 의해 회전력이 상쇄되는 현상을 방지할 수 있고, 가속커버에 의해 바람을 각 회전날개의 날개편으로 분할해줌으로써 회전력을 향상시킬 수 있으며, 풍력의 증감에 따라 회전날개에 발생되는 충격을 탄성적으로 흡수하고 바람의 세기에 따라 단계적으로 회전될 수 있도록 지지함으로써 돌풍에 의해 장치가 손상되는 것을 방지함과 아울러, 풍력의 이용효율을 높일 수 있어 안전성 및 작동신뢰성을 향상시킬 수 있는 풍력발전기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 바람을 이용하여 전기를 발전하는 풍력발전장치에 있어서, 다수의 날개편(16)을 날개살(15)로 연결하여 이루어지되, 각각 회전반경이 다르게 구비된 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a)와; 상기 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a) 중 하나의 회전날개가 각각 구비되고, 일정간격을 유지하며 상호 대응되게 설치된 제1/4회전축(11,14)과; 상기 제1/4회전축(11,14)이 회전가능하도록 관통되며 일측에 회전날개가 각각 구비된 제2/3회전축(12,13)과; 상기 제1/3회전축(11,13) 상에 구비되어 유입되는 바람을 상기 다수의 날개편(16)으로 안내하는 제1/2가속커버(20,21)와; 상기 다수개의 회전날개(11a,14a)에 구비되어 풍압의 변동에 따라 상기 날개편(16)의 유동을 탄성적으로 지지하는 날개편 지지수단(30)과; 상기 날개편 지지수단(30)의 일측과 강선(42)으로 연결되어 돌풍시 상기 날개편(16)의 각도를 조절하여 바람의 영향을 과도하게 받는 것을 방지하는 안전수단과; 상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14)과 기어열로 연결되어 회전속도를 변속하는 변속장치(50)와; 상기 변속장치(50)의 일측과 결착된 샤프트(61)에 의해 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기(60)와; 상기 발전기(60)의 샤프트(61)가 회전가능하도록 관통되며, 상기 변속장치(50)를 내장한 변속장치 하우징(50a)과; 상기 변속장치 하우징(50a)의 저부를 지지함과 아울러 상기 발전기(60)가 소정위치에 장착된 베이스프레임(70)으로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1/2가속커버(20,21)는 유입되는 바람을 상기 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a)에 각각 안내하도록 테이퍼 형상의 원형관(23)이 방추형으로 배열되어 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

풍력, 발전기, 회전날개, 가속커버, 기어

Description

다중 회전날개가 구비된 풍력발전기{Wind generator with a multiple rotor blade}

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기의 분리사시도,

도 3은 도 2의 부분확대 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기의 변속장치를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기의 안전수단을 도시한 구성도,

도 6a 및 도 6b는 도 5의 "A-A"에서 바라본 회전자의 동작상태를 도시한 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 풍력발전기의 회전날개를 도시한 부분확대사시도,

도 8은 도 7의 "B-B"에서 바라본 단면도,

도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 날개편 지지수단의 동작과정을 도시한 단면도,

도 10은 본 발명에 따른 제1가속커버를 나타낸 모형그림,

도 11은 본 발명에 따른 풍력발전기를 나타낸 모형그림,

도 12는 본 발명에 따른 풍력발전기의 동작상태를 나타낸 모형그림,

도 13은 종래의 풍력발전기를 도시한 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11 : 제1회전축 11a : 제1회전날개

12 : 제2회전축 12a : 제2회전날개

13 : 제3회전축 13a : 제3회전날개

14 : 제4회전축 14a : 제4회전날개

15 : 날개살 15a : 연장편

16 : 날개편 20 : 제1가속커버

21 : 제2가속커버 22 : 지지부재

23 : 원형관 30 : 날개편 지지수단

31 : 지지편 32 : 고정관

34 : 힌지 35 : 이동봉

36 : 이동편 37 : 제1스프링

38 : 제2스프링 40 : 고정부재

41 : 강선유동부재 42 : 강선

43 : 연결강선 44 : 회전자

45 : 회전자하우징 47 : 탄성부재

48 : 힌지축 50 : 변속장치

50a : 변속장치하우징 51 : 제1원동기어

52 : 제2원동기어 53 : 제3원동기어

54 : 제4원동기어 55 : 제1종동기어

56 : 제2종동기어 57 : 제3종동기어

58 : 제4종동기어 59 : 종동축

60 : 발전기 61 : 샤프트

62 : 베벨기어 70 : 베이스프레임

일반적으로 전기를 얻기 위한 발전(發電)의 형태로서는 물의 낙차를 이용한 수력발전, 연료를 태움으로 얻어지는 화력발전, 핵분열을 이용한 원자력발전 및 바람을 이용한 풍력발전 등으로 구분할 수 있는 것으로서, 계절과 지형적인 영향에 따라 적절한 발전장치를 설치하여 전력을 얻고 있는 실정이다.

이중, 상기 풍력발전은 자연현상인 바람을 이용하여 전력을 얻는 장치로서 다른 발전시설물과는 달리 설치비용이 저렴하고 가정이나 지역단위로 개별적 발전을 하기 용이한 장점을 가지고 있는 것으로, 풍력발전기의 일실시예를 도 13에 도시하였다.

상기 풍력발전기(100)는 바람에 의해 회전되는 회전날개(101)와, 상기 회전 날개(101)의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전기(103)와, 상기 발전기(103) 및 회전날개(101)를 지지하는 지지프레임(104)으로 구성된다.

그러나, 상기의 회전날개(101)는 회전축(102)으로부터 장방향으로 길게 구비되어 불어오는 바람에 의해 회전될 경우, 회전날개(101)의 배면부로부터 저항을 많이 받거나 부하가 작용되어 회전력이 상쇄되어 풍력의 이용효율이 적었던 문제점이 있었다.

즉, 장방향으로 길게 형성된 상기 회전날개(101)에 불어오는 바람을 각각 a, b, c방향으로 분류하고, 바람의 방향에 대응되는 지점을 r₁, r₂, r₃라 한다면, 각 회전반경의 차이에 의해 회전력이 다르게 작용되는 것은 자명한 사실이며, 특히 상기 회전날개(101)의 길이가 길게 형성될수록 그 차이는 크게 나타남과 아울러, r₃지점으로 갈수록 상기 회전날개(101)의 배면부로 부터 저항을 많이 받게 되어, 결국 전체적인 회전력의 상쇄율이 커지게 되는 것이다..

또한, 불어오는 방향이 일정치 않는 바람을 상기 회전날개(101)로 집중시키는 별도의 장치가 구비되지 않아 바람을 효율적으로 이용하는데 부족함이 많았으며, 또한 태풍 및 돌풍 등으로 인해 강한 바람이 불게 될 경우, 상기 회전날개(101)의 과도하게 회전됨에 따라 과부하가 발생되고, 이로 인해 풍력발전기의 잦은 고장이 발생되었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 회전반경이 다른 다수개의 회전날개를 바람의 방향에 따라 개별적으로 회전되도록 구비함으로써 일체형으로 된 장방향의 회전날개에서 발생되었던 바람에 대한 저항 및 부하요소에 의해 회전력이 상쇄되는 현상을 방지할 수 있고, 가속커버에 의해 바람을 각 회전날개의 날개편으로 분할하여 줌으로써 회전력을 향상시킬 수 있으며, 풍력의 증감에 따라 회전날개에 발생되는 충격을 탄성적으로 흡수하고 바람의 세기에 따라 단계적으로 회전될 수 있도록 지지함으로써 돌풍에 의해 장치가 손상되는 것을 방지함과 아울러, 풍력의 이용효율을 높일 수 있어 안전성 및 작동신뢰성을 향상시킬 수 있는 풍력발전기를 제공함에 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기의 분리사시도이고, 도 3은 도 2의 부분확대 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기의 변속장치를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기의 안전수단을 도시한 구성도이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 "A-A"에서 바라본 회전자의 동작상태를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 풍력발전기의 회전날개를 도시한 부분확대사시도이고, 도 8은 도 7의 "B-B"에서 바라본 단면도이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 날개편 지지수단의 동작과정을 도시 한 단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 제1가속커버를 나타낸 모형그림이고, 도 11은 본 발명에 따른 풍력발전기를 나타낸 모형그림이고, 도 12는 본 발명에 따른 풍력발전기의 동작상태를 나타낸 모형그림이다.

상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 풍력발전기는 다수의 날개편(16)을 날개살(15)로 연결하여 이루어지되, 각각 회전반경이 다르게 구비된 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a)와, 상기 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a) 중 하나의 회전날개가 각각 구비되고, 일정간격을 유지하며 상호 대응되게 설치된 제1/4회전축(11,14)과, 상기 제1/4회전축(11,14)이 회전가능하도록 관통되며 일측에 회전날개가 각각 구비된 제2/3회전축(12,13)과, 상기 제1/3회전축(11,13) 상에 구비되어 유입되는 바람을 상기 다수의 날개편(16)으로 안내하는 제1/2가속커버(20,21)와, 상기 다수개의 회전날개(11a,14a)에 구비되어 풍압의 변동에 따라 상기 날개편(16)의 유동을 탄성적으로 지지하는 날개편 지지수단(30)과, 상기 날개편 지지수단(30)의 일측과 강선(42)으로 연결되어 돌풍시 상기 날개편(16)의 각도를 조절하여 바람의 영향을 과도하게 받는 것을 방지하는 안전수단과, 상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14)과 기어열로 연결되어 회전속도를 변속하는 변속장치(50)와, 상기 변속장치(50)의 일측과 결착된 샤프트(61)에 의해 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기(60)와, 상기 발전기(60)의 샤프트(61)가 회전가능하도록 관통되며, 상기 변속장치(50)를 내장한 변속장치 하우징(50a)과, 상기 변속장치 하우징(50a)의 저부를 지지함과 아울러 상기 발전기(60)가 소정위치에 장착된 베이스프레임(70)으로 구성된다.

여기서, 제2회전축(12)에 상기 제1회전축(11)이, 제3회전축(13)에 제4회전축(14)이 각각 회전가능하도록 각각 관통됨과 아울러 베어링(B)에 의해 지지되어진다.

상기 제1/2가속커버(20,21)는 유입되는 바람을 상기 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a)의 각 날개편(16)에 안내하도록 원추형상으로 형성되되, 외주면에 다수개의 테이퍼 형상의 원형관(23)이 방추형으로 배열되어 있으며, 상기 다수개의 원형관(23)이 원뿔형상으로 이루어진 지지부재(22)에 고정되어 형성된다.

즉, 상기 제1/2가속커버(20,21)의 일측에서 불어오는 바람이 상기 제1/2가속커버(20,21)의 외경의 확대되는 경사면을 타고 흐르도록 유도하여 회전반경이 다른 상기 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a)에 바람을 각각 분할해줌으로써 회전력을 얻을 수 있는 것이다.

상기 날개편 지지수단(30)은 상기 날개살(15)이 회전가능하게 삽입될 수 있도록 관형의 형상으로 구비된 고정관(32)과, 상기 날개살(15)의 일측으로부터 연장형성된 연장편(15a)과 힌지(34)로 결합된 이동봉(35)과, 상기 이동봉(35)에 끼워지며 돌풍에 의해 상기 날개편(16)에 전달되는 충격을 흡수하는 제1/2스프링(37,38)과, 상기 제1/2스프링(37,38) 사이에 위치하도록 상기 이동봉(35)에 끼워지며 상기 안전수단의 일측과 강선(42)으로 연결된 이동편(36)으로 구성된다.

또한, 상기 이동봉(35)의 일단은 지지편(31)에 고정되는데, 상기 지지편(31)은 다른 고정관(32)의 일측에 고정된다.

상기 날개편 지지수단(30)은 풍압의 변동에 따라 상기 날개편(16)의 회동을 탄성적으로 지지함과 아울러 바람을 효과적으로 이용하기 위해 구비된다.

여기서, 상기 제1/2스프링(37,38)은 각각 직경이 다르게 구비되는데, 풍속이 낮은 평상시에는 상기 날개살(15)에 장착된 날개편(16)의 회동을 상기 제1스프링(37)이 지지하고, 태풍과 같이 풍속이 강해질 경우에는 상기 이동편(36)에 연결된 강선(42)을 상기 안전수단이 당겨줌으로써 상기 제2스프링(38)이 압축됨과 동시에, 상기 제1스프링(38)이 인장되어 충분한 탄성력으로 상기 날개편(16)이 회동을 지지하게 된다.

그리고, 상기 강선(42)을 당겨주는 안전수단은 상기 이동편(36)과 연결된 강선(42)이 삽입되며 상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14)과 상기 샤프트(61)에 끼워지도록 중공형으로 구비된 다수개의 고정부재(40)와, 상기 다수개의 고정부재(40)에 삽입된 상기 강선(42)의 종단부가 고정되며, 상기 고정부재(40) 내측에서 상/하 또는 좌/우로 이동되도록 구비된 다수개의 강선유동부재(41)와, 상기 다수개의 강선유동부재(41) 중 상기 샤프트(61)에 구비된 강선유동부재의 저부와 상기 강선(42)으로 연결되어 고속회전시 원심력에 의해 원주방향으로 이동되며 탄성부재(47)에 의해 상호 연결된 복수개의 회전자(44)와, 상기 복수개의 회전자(44)를 내장하도록 상기 샤프트(61)에 구비되며, 상기 회전자(44)와 힌지축(48)으로 연결된 회전자하우징(45)과, 상기 회전자(44)의 이동에 따라 상기 다수개의 강선유동부재(41)가 일체형으로 동작되도록 연결하는 연결강선(43)으로 구성된다.

상기 샤프트(61)에 구비된 회전자하우징(45)이 돌풍에 의해 고속으로 회전하게 되면, 상기 회전자(44)가 원심력에 의해 원주방향으로 이동되며, 이로 인해 상 기 강선(42)과 연결강선(43) 및 강선유동부재(41)가 상기 날개편 지지수단(30)의 이동편(36)을 당겨주게 된다.

여기서, 상기 회전자(44)는 상기 회전자하우징(45)의 고속회전시에만 원주방향으로 이동되도록 중량감이 있는 금속제로 구비되는 것이 바람직할 것이다.

상기 변속장치(50)는 개별적으로 회전되는 상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14) 상에 각각 직경이 다르게 구비된 다수개의 원동기어(51,52,53,54)와, 상기 다수개의 원동기어(51,52,53,54)에 각각 결착되어 회전되는 다수개의 종동기어(55,56,57,58)와, 상기 다수개의 종동기어(55,56,57,58)를 연결하는 종동축(59)과, 상기 종동축(59)의 회전력을 상기 샤프트(61)에 전달하는 베벨기어(62)로 구성된다.

상기 변속장치(50)에 의해 각각 다르게 회전되는 원동기어(51,52,53,54)의 회전력을 일정한 회전력을 상기 샤프트(61)로 전달하게 되며, 이로 인해 발전기(60)가 전력을 생산할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면, 제1가속커버(20)의 일측에서 불어오는 바람이 경사면을 따라 경유하면서 다방향으로 분할됨으로써 외경이 확대되는 타측으로 바람을 집중시켜 상기 다수개의 회전날개(11a,12a)에 전달하게 된다.

즉, 자유단으로 부터 불어오는 바람이 제1가속커버(20)의 외주면에 방추형으로 배열된 다수개의 원형관(23)을 지나면서 다방향으로 분할되어 제1/2회전날개(11a,12a)의 날개편(16)으로 안내되는 것이다.

여기서, 상기의 동작상태를 단면으로 표시하여 살펴보면, 상기 제1가속커버(20)로부터 상기 제1/2회전날개(11a,12a)까지 삼각형의 구도를 이루도록 구성되고, 상기 제1가속커버(20)의 일측에서 불어오는 바람은 경사면을 따라 상기 제1/2회전날개(11a,12a)의 날개편(16)에 바람을 집중시켜줌으로써 최대의 회전력을 얻을 수 있는 것이다.

상기 제1/2회전날개(11a,12a)를 경유한 바람은 제2가속커버(21)로 유입되는데, 이때 상기 제1가속커버(20)의 작용과 같이 바람이 상기 제2가속커버(21)의 경사면을 따라 경유하면서 외경이 확대되는 타측으로 집중시켜 주게 된다.

상기 제2가속커버(21)를 경유한 바람은 날개편(16)에 집중되어 제3/4회전날개(13a,14a)를 회전시키게 된다.

여기서, 상기 제1회전축(11)은 제2회전축(12)에 관통되고, 상기 제4회전축(14)은 제3회전축(13)에 관통되도록 이루어져 각 회전축상에 회전반경이 다르게 구비된 상기 제1/2/3/4회전날개(11a,12a,13a,14a)에 의해 개별적으로 회전하게 된다.

상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14)이 회전하게 되면, 각 회전축상에 구비된 제1/2/3/4원동기어(51,52,53,54)와, 이에 결착된 제1/2/3/4종동기어(55,56,57,58)가 일정 감속비로 회전하게 된다.

상기 기어연결은 개별적으로 회전되는 상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14)의 회전력을 일정 감속비로 출력하기 위한 것이며, 이는 종동축(59)과 샤프트(61)를 연결하는 베벨기어(62)를 통해 상기 발전기(60)를 구동시키게 된다.

상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14)에 다수개의 베어링(B)을 구비하여 원활한 회전을 유도할 수 있으며, 또한 상기 발전기(60)에 의하여 전기를 발전하여 인근 송전소로 송전하거나, 별도의 충전수단에 충전하는 것은 당업자라면 용이실시가 가능함과 아울러 통상적으로 사용되는 내용이므로 상세한 설명은 생략기로 한다.

한편, 태풍과 같이 풍속이 강한 바람이 불 때에는 상기 제1/2/3/4회전날개(11a,12a13a14a)의 회전속도가 상승하게 되는데, 특히 바람의 영향을 직접적으로 받는 상기 날개편(16)에 충격이 발생하게 된다.

상기 날개편(16)에 발생되는 충격은 그 정도에 따라서 날개편 지지수단(30)에 의해 탄성적으로 흡수하게 되는데, 특히 풍속의 세기에 따라 날개편(16)을 바람이 불어오는 방향에 수평한 방향으로 단계적으로 회전될 수 있도록 탄성적으로 지지함으로써 풍력을 최대한 활용할 수 있게 되며, 돌풍과 같이 풍압이 급격히 커질 경우, 안전수단이 상기 날개편(16)의 각도를 유동적으로 조절하게 된다.

먼저, 상기 날개편 지지수단(30)의 작동과정을 도 7 내지 도 9b를 참조하여 상세히 설명하면, 풍속이 빨라짐에 따라 상기 날개편(16)이 장착된 날개살(15)이 좌/우로 회전하게 된다.

그리고, 상기 날개살(15)의 연장편(15a)과 힌지(34)로 연결된 이동봉(35)이 연동되어 좌/우로 이동되며, 이때 상기 이동봉(35)에 구비된 제1스프링(37)이 힌지(34)점에 의해 압축 및 인장되면서 상기 날개편(16) 및 날개살(15)의 이동을 탄성적으로 흡수하게 된다.

상기 제1스프링(37)만 작용되는 것은 상기 제2스프링(38)이 상기 제 제1스프링(37)보다 코일직경이 크고 하중에 대한 처짐이 적은 코일스프링으로 구비되어, 상기 제2스프링(38)과 이동편(36)에 의해 상기 제1스프링(37)이 지지되는 구조로, 상기 제1스프링(37)만 탄성회동을 함으로써 상기 날개편(16)에 발생되는 충격을 1차적으로 흡수하는 것이다.

또한, 태풍 등에 의한 강한 바람이 상기 날개편(16)에 집중될 때에는 상기 안전수단이 작용하게 되는데, 이를 도5 내지 도9b를 참조하여 설명하면, 풍속이 급격히 빨라짐에 따라 상기 제1/2/3/4회전날개(11a,12a,13a,14a)가 고속회전하게 되면, 회전력이 상기 변속장치(50)와 샤프트(61)에 전달되어 회전자하우징(45)이 고속으로 회전하게 된다.

상기 회전자하우징(45)이 고속으로 회전됨에 따라, 내부의 회전자(44)가 도 6b와 같이 힌지축(48)을 중심으로 원주방향으로 이동함과 동시에 상기 회전자(44)에 연결된 강선(42)을 당겨주게 된다.

상기 회전자(44)가 강선(42)을 당겨주게 되면, 상기 샤프트(61)와 다수개의 회전축(11,12,13,14)상에 구비된 강선유동부재(41)가 하부로 유동하게 되고, 상기 강선유동부재(41) 및 이와 연결된 상기 제1/2/3/4회전날개(11a,12a,13a,14a)에 구비된 상기 이동편(36)을 당겨주게 되어 도 9b와 같이, 상기 제2스프링(38)이 압축됨과 동시에 상기 제1스프링(37)이 느슨한 상태인 최초의 상태로 복귀된다.

상기 제1스프링(37)이 최초의 상태로 복귀됨에 따라 상기 날개편(16) 및 날개살(15)의 회동을 더욱 효과적으로 지지함과 아울러, 풍속이 급격히 강해질 경우에는 상기 날개편(16)을 바람이 불어오는 방향으로 수평하게 회전되도록 탄성적으로 지지함으로써, 태풍 등에 의해 풍력발전기가 손상되는 것을 방지한다.

태풍이 멈추고 평상시의 풍속이 발생하게 되면, 상기 안전수단이 상기한 동작과정의 반대로 작용되어 상기 제1/2스프링(37,38)이 도 8과 같이 최초의 상태로 원위치하게 되며, 상기 제1스프링(37)의 탄성이동이 반복되어진다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 풍력발전기는 바람을 제1/2가속커버(20,21)에 의해 가속시켜줌과 아울러 개별적으로 회전되는 상기 제1/2/3/4회전날개(11a,12a,13a,14a)의 날개편(16)으로 안내시켜줌으로써 바람의 방향이 일정치 않을 경우에 발생되는 바람에 대한 저항요소와 부하를 감소시킬 수 있어 효과적인 회전력을 얻을 수 있으며, 풍압의 변동에 따라 상기 날개편 지지수단(30)과 안전수단에 의해 상기 제1/2/3/4회전날개(11a,12a,13a,14a)를 탄성적으로 지지함과 아울러, 상기 날개편(16)이 바람의 방향에 수평하게 단계적으로 회전되도록 지지함으로써 풍력의 이용효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 풍력발전기가 손상되는 것을 방지할 수 있는 발명이다.

이와 같이, 본 발명의 구체적인 실시예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 한정되서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 가속커버에 의해 바람을 날개편으로 분할하여 배출시켜줌으로써 회전반경이 다르게 구비된 회전날개를 효과적으로 회전시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고, 유입되는 바람의 방향에 따라 다수의 회전날개가 개별적으로 회전하 게 되어 바람에 대한 저항요소와 부하를 감소시킴에 따라 회전력을 최대화시킬 수 있어 발전효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 태풍과 같이 강한 바람에 대해 날개편 지지수단과 안전수단에 의해 다수개의 회전날개가 손상되지 않도록 탄성적으로 지지하며, 특히 바람의 영향을 직접 받는 날개편을 바람의 방향에 수평한 방향으로 급격히 회전되는 것을 방지하고 바람의 세기에 따라 단계적으로 회전될 수 있게 지지할 수 있어 풍력을 최대한 이용할 수 있는 장점이 있다.

Claims

바람을 이용하여 전기를 발전하는 풍력발전장치에 있어서,

다수의 날개편(16)을 날개살(15)로 연결하여 이루어지되, 각각 회전반경이 다르게 구비된 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a)와;

상기 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a) 중 하나의 회전날개가 각각 구비되고, 일정간격을 유지하며 상호 대응되게 설치된 제1/4회전축(11,14)과;

상기 제1/4회전축(11,14)이 회전가능하도록 관통되며 일측에 회전날개가 각각 구비된 제2/3회전축(12,13)과;

상기 제1/3회전축(11,13) 상에 구비되어 유입되는 바람을 상기 다수의 날개편(16)으로 안내하는 제1/2가속커버(20,21)와;

상기 다수개의 회전날개(11a,14a)에 구비되어 풍압의 변동에 따라 상기 날개편(16)의 유동을 탄성적으로 지지하는 날개편 지지수단(30)과;

상기 날개편 지지수단(30)의 일측과 강선(42)으로 연결되어 돌풍시 상기 날개편(16)의 각도를 조절하여 바람의 영향을 과도하게 받는 것을 방지하는 안전수단과;

상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14)과 기어열로 연결되어 회전속도를 변속하는 변속장치(50)와;

상기 변속장치(50)의 일측과 결착된 샤프트(61)에 의해 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기(60)와;

상기 발전기(60)의 샤프트(61)가 회전가능하도록 관통되며, 상기 변속장치(50)를 내장한 변속장치 하우징(50a)과;

상기 변속장치 하우징(50a)의 저부를 지지함과 아울러 상기 발전기(60)가 소정위치에 장착된 베이스프레임(70)으로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기.
제 1항에 있어서, 상기 제1/2가속커버(20,21)는,

유입되는 바람을 상기 다수개의 회전날개(11a,12a,13a,14a)에 각각 안내하도록 테이퍼 형상의 원형관(23)이 방추형으로 배열되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기.
제 1항에 있어서, 상기 날개편 지지수단(30)은,

상기 날개살(15)이 회전가능하게 삽입될 수 있도록 관형의 형상으로 구비된 고정관(32)과;

상기 날개살(15)의 일측으로부터 연장형성된 연장편(15a)과 힌지(34)로 결합된 이동봉(35)과;

상기 이동봉(35)에 끼워지며 돌풍에 의해 상기 날개편(16)에 전달되는 충격을 흡수하는 제1/2스프링(37,38)과;

상기 제1/2스프링(37,38) 사이에 위치하도록 상기 이동봉(35)에 끼워지며 상기 안전수단의 일측과 강선(42)으로 연결된 이동편(36)으로 구성되는 것을 특징으 로 하는 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기.
제1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 안전수단은,

상기 이동편(36)과 연결된 강선(42)이 삽입되며 상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14)과 상기 샤프트(61)에 끼워지도록 중공형으로 구비된 다수개의 고정부재(40)와;

상기 다수개의 고정부재(40)에 삽입된 상기 강선(42)의 종단부가 고정되며, 상기 고정부재(40) 내측에서 상/하 또는 좌/우로 이동되도록 구비된 다수개의 강선유동부재(41)와;

상기 다수개의 강선유동부재(41) 중 상기 샤프트(61)에 구비된 강선유동부재의 저부와 상기 강선(42)으로 연결되어 고속회전시 원심력에 의해 원주방향으로 이동되며 탄성부재(47)에 의해 상호 연결된 복수개의 회전자(44)와;

상기 복수개의 회전자(44)를 내장하도록 상기 샤프트(61)에 구비되며, 상기 회전자(44)와 힌지축(48)으로 연결된 회전자하우징(45)과;

상기 회전자(44)의 이동에 따라 상기 다수개의 강선유동부재(41)가 일체형으로 동작되도록 연결하는 연결강선(43)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기.
제 1항에 있어서, 상기 변속장치(50)는,

개별적으로 회전되는 상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14) 상에 각각 직경이 다르게 구비된 다수개의 원동기어(51,52,53,54)와;

상기 다수개의 원동기어(51,52,53,54)에 각각 결착되어 회전되는 다수개의 종동기어(55,56,57,58)와;

상기 다수개의 종동기어(55,56,57,58)를 연결하는 종동축(59)과;

상기 종동축(59)의 회전력을 상기 샤프트(61)에 전달하는 베벨기어(62)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기.