KR100848385B1 - Wind power generator that improved pinwheel structure for plays - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 전체 사시도.2 is an overall perspective view of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시예에 따른 놀이용 바람개비의 접는 과정을 설명하기 위한 도면.Figure 3a to 3c is a view for explaining the folding process of the pinwheel for play according to the embodiment of the present invention.
도 4는 도 1에 도시된 풍력 발전기의 정면도. 4 is a front view of the wind generator shown in FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기의 정면도.5 is a front view of a wind generator according to another embodiment of the present invention.
도 6은 도 1에 도시된 제1베어링부에 관한 개략적인 구성도.FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the first bearing unit illustrated in FIG. 1. FIG.
도 7a와 7b는 본 발명의 실시예에 따른 바람개비형 회전부의 형태가 바람에 따라 변형되는 예를 설명하기 위한 도면.7A and 7B are views for explaining an example in which the shape of the pinwheel rotating part according to the embodiment of the present invention is deformed according to the wind;
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기의 개략적인 구성도.8 is a schematic diagram of a wind generator according to another embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력 발전기의 개략적인 구성도.Figure 9 is a schematic diagram of a wind generator according to another embodiment of the present invention.
도 10a와 10b는 도 9의 스피너에 의한 바람개비형 회전체와 유체의 흐름에 대한 예를 설명하기 위한 도면.10A and 10B are views for explaining an example of the flow of the pinwheel-type rotating body and the fluid by the spinner of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 풍력 발전기100: wind power generator
110: 회전축110: axis of rotation
120: 바람개비형 회전부120: pinwheel-type rotating part
122: 전방 회전공122: forward turning hole
124: 후방 회전공124: rear turn ball
126: 전방 날개126: front wing
128: 후방 날개128: rear wing
130: 발전부130: power generation unit
140: 제1베어링부140: first bearing part
142: 리니어 베어링142: linear bearing
144: 레이디얼 베어링144: radial bearing
146: 고정대146: holder
141: 제2베어링부141: second bearing part
144: 레이디얼 베어링144: radial bearing
146: 고정대146: holder
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바람의 방향에 따라 바람개비형 회전부의 전방 회전공과 후방 회전공 사이의 간격이 조절되어 회전력을 증가시킴으로써, 발전 효율을 높일 수 있는 놀이용 바람개비 구조를 개선한 풍력 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generator, and more particularly, the gap between the front and rear rotation holes of the pinwheel-type rotating portion is adjusted according to the direction of the wind to increase the rotational force, play pinwheel structure that can increase the power generation efficiency An improved wind generator.
일반적으로 풍력 발전기는, 회전 날개를 이용하여 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 방식의 발전기를 의미한다.In general, a wind generator refers to a generator of a method of generating power by converting natural wind energy into mechanical energy using a rotary blade.
이러한 풍력 발전기는, 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장치로서, 발전 원별 전력생산단가의 가격경쟁력 향상 및 발전 시스템 설치의 소요면적 최소화 등과 같은 원가적 측면과, 화석에너지 고갈에 대한 대체에너지원과 지구환경보호라는 사회환경적 측면과, 더불어 공급의 안정성, 에너지 수입의 의존도 감소라는 경제적 측면을 얻을 수 있고, 특히 근래에 들어서는 정부에서 민간업자가 생산한 전력을 매입할 수 있기 때문에 풍력발전 보급이 가속화되고 있다.Such a wind generator is an apparatus capable of generating power using wind, which is a clean energy source for electric power, indefinitely, and cost aspects such as improving the price competitiveness of power generation unit cost by each power generation and minimizing the required area of power generation system, and fossil energy. In addition to socio-environmental aspects such as alternative energy sources and global environmental protection against depletion, economic aspects of supply stability and reduced dependence on energy imports can be achieved. Because of this, wind power supply is accelerating.
종래의 풍력 발전기는, 외형상 바람을 회전에너지로 바꾸는 회전 날개(Rotation Blade)와, 회전 날개에 의해 회전하는 회전축(Rotation Axis)과, 이들을 지상으로부터 일정한 높이에 위치시키기 위한 타워(Tower)를 포함하며, 타워 상부 또는 하부에 부속설치되어 회전 날개의 회전력에 의해 발전하는 발전장치(Generator)를 포함한다.Conventional wind generators include a rotation blade for converting outward wind into rotational energy, a rotation axis rotated by the rotation blade, and a tower for positioning them at a constant height from the ground. And, it is attached to the top or bottom of the tower includes a generator (Generator) to generate power by the rotational force of the rotary blades.
이러한 풍력 발전기의 구조는 크게 수평축(Horizontal Axis) 발전기와 수직축(Vertical Axis) 발전기로 나뉘며, 먼저 수직축 발전기는 로터(Rotor)의 회전축이 땅으로부터 수직이고, 이에 반해 수평축 발전기는 회전축이 땅과 바람의 흐름과도 수평이다.The structure of the wind generator is largely divided into a horizontal axis generator and a vertical axis generator. First, the vertical axis generator has a rotation axis of the rotor perpendicular to the ground, whereas the horizontal axis generator has a rotation axis of the ground and wind. It is also horizontal with the flow.
그러나 종래의 수평축 및 수직축 풍력 발전기는, 바람의 량이 많고 풍속이 높은 지역에서만 발전 효율이 높을 뿐, 바람의 량이 적으며, 바람의 방향이 계절 및 기후에 따라 변하고, 특히 도심과 같이 풍속이 낮으며, 비좁은 장소에서는 발전 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, the conventional horizontal axis and vertical axis wind generators have high wind power and high wind power generation efficiency only in high wind speeds, low wind speeds, wind direction changes according to seasons and climates, and especially low wind speeds such as urban areas. In a narrow place, there is a problem that power generation efficiency is lowered.
또한, 도심과 같이 비좁은 장소에 풍력 발전기를 설치할 때, 발전 효율을 높이기 위해 회전 날개의 길이를 크게 하면, 회전 날개의 길이의 배 이상의 넓은 설치공간이 필요하기 때문에 설치 장소의 구애를 받고, 설치가 어려우며, 고비용이 발생되는 또 다른 문제점이 있다.In addition, when installing a wind generator in a narrow place, such as downtown, when the length of the rotor blades is increased to increase the power generation efficiency, the installation space needs to be more than twice the length of the rotor blades. Another problem is that it is difficult and expensive.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 바람의 량이 많고 풍속이 높은 지역뿐만 아니라, 바람의 량이 적으며, 바람의 방향이 계절 및 기후에 따라 변하고 특히, 도심과 같이 풍속이 낮으며, 비좁은 장소에서도 바람의 방향에 따라 바람개비형 회전부의 전방 회전공과 후방 회전공 사이의 간격이 조절되어 회전력을 증가시킴으로써, 발전 효율을 높일 수 있는 놀이용 바람개비 구조를 개선한 풍력 발전기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems described above, as well as the region with a large amount of wind and high wind speed, the amount of wind is small, the direction of the wind changes depending on the season and climate, in particular, the wind speed It is low and provides a wind generator that improves the play pinwheel structure to increase the power generation efficiency by increasing the rotational force by adjusting the distance between the front and rear rotation hole of the pinwheel-type rotating part according to the wind direction even in narrow places. The purpose is.
또한, 풍력 발전기의 설치가 비교적 간단한 구성을 채용함으로써, 풍력 발전기의 설치 장소에 구애를 받지않고, 간편하게 설치할 수 있는 저비용의 풍력 발전기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, by adopting a relatively simple configuration of the installation of the wind generator, there is another object to provide a low-cost wind generator that can be installed easily, regardless of the installation site of the wind generator.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 발전기는, 지표면에 대략 평행하도록 설치되는 회전축; 다각형 또는 원형의 평판 원재료의 중심에 후방 회전공을 형성시키고, 상기 후방 회전공의 중심에서 일정 거리 이격된 지점으로부터 상 기 평판 원재료의 둘레를 향해 방사상으로 다수의 절개부를 내어 다수의 단위날을 형성시키고, 상기 평판 원재료의 둘레 상에서 상기 각 단위날의 일측을 상기 평판 원재료의 중심 측으로 굴곡 시켜 맞대어 결합한 후, 전방 회전공을 형성시킨 바람개비 형상으로 제작되어, 상기 전방 회전공 및 후방 회전공이 상기 회전축을 회전시키도록 또는 상기 회전축에 회전 가능하도록 결합되되, 바람의 방향에 따라 상기 전방 회전공과 후방 회전공 사이의 간격이 조절될 수 있도록 상기 회전축에 결합되는 바람개비형 회전부; 및 상기 회전축의 회전동력을 전달받아 유도 전류를 발생시키는 발전부;를 포함한다.Wind generator according to the present invention for achieving the above object, the rotation shaft is installed to be substantially parallel to the ground surface; A rear rotating hole is formed at the center of the polygonal or circular flat plate material, and a plurality of incisions are formed radially toward the circumference of the flat raw material from a point spaced a certain distance from the center of the rear rotating hole to form a plurality of unit blades. And bend one side of each unit blade to the center side of the plate raw material on the periphery of the plate raw material, and then combine them to form a vane shape in which a front rotating hole is formed, wherein the front rotating hole and the rear rotating hole are formed on the rotating shaft. A pinwheel-type rotating part coupled to the rotating shaft to rotate or coupled to the rotating shaft to be rotatable, so that a distance between the front rotating hole and the rear rotating hole can be adjusted according to the direction of the wind; And a power generation unit configured to generate the induced current by receiving the rotational power of the rotary shaft.
여기서, 상기 회전축 상에서 상기 전방 회전공 또는 후방 회전공이 원활하게 선형 운동을 하여 간격 조절이 될 수 있도록 상기 바람개비형 회전부의 전방 회전공 또는 후방 회전공 중 적어도 일 회전공과 상기 회전축을 결합하는 적어도 하나 이상의 베어링부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, at least one of combining the rotary shaft and at least one of the front or rear rotary hole of the pinwheel-type rotating portion so that the front rotation hole or the rear rotary hole can be smoothly linearly moved to adjust the spacing. It is preferable to further include the above-mentioned bearing part.
그리고, 상기 베어링부는, 상기 전방 회전공과 후방 회전공의 원활한 선형 운동을 위한 리니어 베어링(Linear Bearing)과 상기 회전축을 회전시키거나 회전축 상에 회전 가능하도록 레이디얼 베어링(Radial Bearing)의 결합형태로 이루어지는 것이 바람직하다.The bearing unit may include a linear bearing coupled to a linear bearing for smooth linear motion of the front rotating hole and the rear rotating hole and a radial bearing to rotate the rotating shaft or to rotate on the rotating shaft. It is preferable.
또한, 상기 회전축 상에서 상기 전방 회전공 또는 후방 회전공이 원활하게 선형 운동을 하여 간격 조절이 될 수 있도록 상기 바람개비형 회전부의 전방 회전공 또는 후방 회전공 중 적어도 일 회전공과 상기 회전축을 결합하는 적어도 하나 이상의 미끄럼 소재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, at least one of the combination of the rotating shaft and at least one of the front or rear rotation hole of the pinwheel-type rotating portion so that the front rotation hole or the rear rotation hole is smoothly linear movement on the rotation axis can be adjusted. It is preferable to further include the above sliding material.
아울러, 상기 미끄럼 소재는, 테프론 링(Teflon Ring) 또는 테프론 튜브(Teflon Tube)를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the sliding material preferably includes a Teflon ring or a Teflon tube.
그리고, 상기 각 단위날의 굴곡 된 지점에 적어도 하나 이상의 접힘부(Joint)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.And, it is preferable that at least one or more folds are formed at the bent points of the unit blades.
또한, 상기 바람개비형 회전부의 전방에 결합되되, 상기 회전축을 회전시키도록 또는 상기 회전축에 회전 가능하도록 결합되며, 상기 바람개비형 회전부의 전방에서 바람이 불어올 시 바람에 대한 저항을 높여 상기 바람개비형 회전부의 전방 회전공이 상기 후방 회전공측으로 수월하게 밀릴 수 있도록 상기 바람개비형 회전부의 전방측이 함몰된 오목한 형태로 형성되는 스피너(Spinner)를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is coupled to the front of the pinwheel-type rotating portion, is coupled to rotate the rotating shaft or rotatable to the rotating shaft, the pinwheel-type rotating part to increase the resistance to the wind when the wind blows from the front of the pinwheel-type rotating part It is preferable to further include a spinner (Spinner) is formed in a concave shape in which the front side of the pinwheel-type rotating portion so that the front rotation hole of the can easily be pushed toward the rear rotation hole side.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 발전기는, 지표면에 대략 평행하도록 설치되는 회전축; 다각형 또는 원형의 평판 원재료의 중심에 후방 회전공을 형성시키고, 상기 후방 회전공의 중심에서 일정 거리 이격된 지점으로부터 상기 평판 원재료의 둘레를 향해 방사상으로 다수의 절개부를 내어 다수의 단위날을 형성시키고, 상기 평판 원재료의 둘레 상에서 상기 각 단위날의 일측을 상기 평판 원재료의 중심 측으로 굴곡 시켜 맞대어 결합한 후, 전방 회전공을 형성시킨 바람개비 형상으로 제작되어, 상기 전방 회전공 및 후방 회전공이 상기 회전축을 회전시키도록 또는 상기 회전축에 회전 가능하도록 결합되되, 바람이 상기 각 단위날 사이를 통과할 시 저항을 줄여주도록 상기 각 단위날의 타측 근위부(近位部)가 소정 길이 절개된 바람개비형 회전부; 및 상기 회전축의 회전동력을 전달받아 유도 전류를 발생시키는 발전부;를 포함한다.On the other hand, the wind generator according to the present invention for achieving the above object, the rotation shaft is installed to be substantially parallel to the ground surface; Forming a rear rotating hole in the center of the polygonal or circular flat plate material, and making a plurality of incisions radially toward the circumference of the flat raw material from a point spaced a certain distance from the center of the rear rotating hole to form a plurality of unit blades And bent one side of each unit blade to the center side of the plate raw material on the periphery of the plate raw material, and then combine them to form a vane shape in which a front rotating hole is formed, wherein the front rotating hole and the rear rotating hole rotate the rotating shaft. A pinwheel-type rotating part coupled to the rotating shaft to be rotatable or rotatable, the other proximal portion of each of the unit blades being cut in a predetermined length to reduce resistance when the wind passes between the unit blades; And a power generation unit configured to generate the induced current by receiving the rotational power of the rotary shaft.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 발전기는, 지표면에 대략 평행하도록 설치되는 회전축; 다각형 또는 원형의 평판 원재료의 중심에 후방 회전공을 형성시키고, 상기 후방 회전공의 중심에서 일정 거리 이격된 지점으로부터 상기 평판 원재료의 둘레를 향해 방사상으로 다수의 절개부를 내어 다수의 단위날을 형성시키고, 상기 평판 원재료의 둘레 상에서 상기 각 단위날의 일측을 상기 평판 원재료의 중심 측으로 굴곡 시켜 맞대어 결합한 후, 전방 회전공을 형성시킨 바람개비 형상으로 제작되어, 상기 전방 회전공 및 후방 회전공이 상기 회전축을 회전시키도록 또는 상기 회전축에 회전 가능하도록 결합되되, 바람의 방향에 따라 상기 전방 회전공과 후방 회전공 사이의 간격이 조절될 수 있도록 상기 회전축에 결합되고, 바람이 상기 각 단위날 사이를 통과할 시 저항을 줄여주도록 상기 각 단위날의 타측 근위부(近位部)가 소정 길이 절개된 바람개비형 회전부; 및 상기 회전축의 회전동력을 전달받아 유도 전류를 발생시키는 발전부;를 포함한다.In addition, the wind generator according to the present invention for achieving the above object, the rotation shaft is installed to be substantially parallel to the ground surface; Forming a rear rotating hole in the center of the polygonal or circular flat plate material, and making a plurality of incisions radially toward the circumference of the flat raw material from a point spaced a certain distance from the center of the rear rotating hole to form a plurality of unit blades And bent one side of each unit blade to the center side of the plate raw material on the periphery of the plate raw material, and then combine them to form a vane shape in which a front rotating hole is formed, wherein the front rotating hole and the rear rotating hole rotate the rotating shaft. Is coupled to the rotating shaft or rotatably coupled to the rotating shaft, and coupled to the rotating shaft so that the distance between the front and rear rotary holes can be adjusted according to the direction of the wind, when the wind passes between the unit blades In order to reduce the resistance, the other proximal part of each unit blade is cut in a predetermined length. Pinwheel-type rotating part; And a power generation unit configured to generate the induced current by receiving the rotational power of the rotary shaft.
이하에서는 상술한 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록, 바람직한 실시예를 들어 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described so as to understand the present invention described above in more detail.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 개략적인 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 전체 사시도이다.1 is a schematic configuration diagram of a wind generator according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an overall perspective view of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력 발전기(100)는, 회전축(Rotation Axis, 110)과 바람개비형 회전부(Windmill Form Rotation, 120) 그리 고 발전부(Generator, 130)를 포함한다.As shown in Figure 1 and 2, the
이러한 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기(100)의 각 구성을 좀 더 상세히 살펴보면, 먼저 회전축(110)은 지표면에 대략 평행하도록 설치된다. 그리고 회전축(110)은 바람개비형 회전부(120)의 회전에 의해서 발생한 회전동력을 발전부(130)로 전달한다. 일반적으로 회전축(110)은 베어링(Bearing), 기어(Gear) 등의 회전동력 전달수단에 의해서 발전부(130)의 모터(미도시)에 연결되어 회전동력을 전기에너지로 변환시키게 된다.Looking at each configuration of the
본 발명의 실시예에서 회전축(110)은 바람개비형 회전부(120)에 형성된 전방 회전공(122)과 후방 회전공(124)이 회전축(110)을 회전시키도록 또는, 회전축(110)에 회전 가능하도록 제1베어링부(140)와 제2베어링부(141)를 통해 결합되고, 결합된 제1, 제2베어링부들(140, 141)을 통해 바람개비형 회전부(120)의 회전에 의해서 발생한 회전동력을 발전부(130)로 전달한다.In an embodiment of the present invention, the
제1베어링부(140)는 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)이 회전축(110) 상에서 원활하게 전후방향으로 선형 운동을 하여 후방 회전공(124)과의 간격 조절이 될 수 있도록 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)과 결합된다.The
특히, 제1베어링부(140)는 전방 회전공(122)의 원활한 선형 운동을 위한 리니어 베어링(Linear Bearing, 142)과 회전축(110)을 회전시키거나 회전축(110) 상에서 바람개비형 회전부(120)가 회전 가능하도록 레이디얼 베어링(Radial Bearing, 144)의 결합형태로 구성된다. 그리고 제1베어링부(140)에는 회전축(110), 바람개비형 회전부(120)와 고정할 수 있는 고정대(Fixture, 146)가 포함된다.In particular, the
제2베어링부(141)는 바람개비형 회전부(120)의 후방 회전공(124)이 회전축(110) 상에 고정될 수 있도록 바람개비형 회전부(120)의 후방 회전공(124)과 결합된다. 여기서, 제2베어링부(141)는 제1베어링(140)과 같이 회전축(110) 상에서 전후방향으로 선형 운동을 하여 전방 회전공(122)과의 간격 조절을 할 수 있도록 설계될 수도 있음은 자명하며, 본 발명의 실시예에 따라 한정되는 것은 아니다.The
만약, 제2베어링부(141)가 회전축(110) 상에서 제1베어링(140)과 같이 선형 운동을 하도록 설계되어, 후방으로부터 바람이 불어오면, 제1베어링부(140)에서 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)이 회전축(110) 상에 고정될 수 있도록 설계하면 될 것이다. 이때는 바람개비형 회전부(120)가 후방으로부터의 역풍(뒷바람)에 의해 역회전하는 경우가 될 것이다.If the
이러한 제2베어링부(141)는 회전축(110)을 회전시키거나 회전축(110) 상에서 바람개비형 회전부(120)가 회전 가능하도록 레이디얼 베어링(144)으로 구성된다. 그리고 제2베어링부(141)에는 회전축(110), 바람개비형 회전부(120)와 고정할 수 있는 고정대(146)가 포함된다. 여기서, 제2베어링부(141)의 고정대(146)는 제2베어링부(141)의 후방 회전공(124)을 회전축(110) 상에 고정하는 기능도 수행한다.The
본 발명의 실시예에서 바람이 바람개비형 회전축(120)의 전방에서 불어올 경우, 후방 회전공(124)과 결합되는 제2베어링부(141)를 회전축(110) 상에 고정하며, 바람개비형 회전축(120)의 전방 회전공(122)과 결합되는 제1베어링부(140)의 리니어 베어링(142)의 선형 운동을 통해 전방 회전공(122)과 후방 회전공(124)의 거리를 조절하게 된다. 이러한 제1 및 제2베어링부(140, 141)는 이후에 기재되는 도6을 통해 좀 더 상세히 설명하기로 한다.In the embodiment of the present invention, when the wind blows from the front of the pinwheel-
바람개비형 회전부(120)는 회전축(110)을 중심으로 전방 회전공(122)과 후방 회전공(124)에 의해 제1 및 제2베어링(140, 141)과 각각 결합된다. 이러한 바람개비형 회전부(120)는 다각형 또는 원형의 평판 원재료의 중심에 후방 회전공(124)을 형성시키고, 후방 회전공(124)의 중심에서 일정 거리 이격된 지점으로부터 평판 원재료의 둘레를 향해 방사상으로 다수의 절개부를 내어 다수의 단위날을 형성시키고, 평판 원재료의 둘레 상에서 각 단위날의 일측을 평판 원재료의 중심 측으로 굴곡 시켜 맞대어 결합한 후, 전방 회전공(122)을 형성시킨 바람개비 형상으로 제작된다. 이러한 바람개비형 회전부(120) 제작과정은 도 3a 내지 도 3c를 통해 좀 더 상세히 설명하기로 한다.The pinwheel-
본 발명의 실시예에서 바람개비형 회전부(120)는 종이와 같은 탄성(Flexible) 소재를 자르고 휘거나 접어서 만드는 간단한 회전구조로서, 바람의 방향에 따라 전방 회전공(122)과 후방 회전공(124) 사이의 간격이 조절된다. 이를 위해, 바람개비 회전부의 전방 회전공(122)과 후방 회전공(124)은 회전축(110) 상에 형성된 제1 및 제2베어링부(140, 141)와 각각 결합된다.In the exemplary embodiment of the present invention, the pinwheel-
그리고 바람개비형 회전부(120)는 전방 날개(Ant Blade, 126)와 후방 날개(Post Blade, 128)로 형성되며, 전방 날개(126)에는 각각 날개간 연결면(Canvas)의 휘어지는 위치에 접힘부(Joint)를 형성하여 바람에 의한 굽힘저항을 줄여준다다. 이는 바람개비형 회전부(120)의 각 날개간 연결면에 휘어지는 위치를 접히게 유도함으로써, 바람에 대한 굽힘저항을 줄이고 바람 방향이 바뀔 때 빠르게 대응하 기 위함이다. 여기서 접힘부를 형성하는 방법에는 마진 컷(Margin Cut)과 전방 날개(126) 면을 소정의 압력으로 자극하여 얇아지게 하는 방법 등이 포함된다.And the pinwheel-
발전부(130)는 회전축(110)으로부터 회전동력을 전달받아 유도 전류를 발생시킨다. 이러한 발전부(130)는 통상의 발전기로 족하며, 회전축(110)로부터 제공되는 회전동력을 별도의 방향전환 없이 제공하도록 배치하면 되고, 구조적인 안정성을 고려하여 지상에 근접하여 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 발전부(130)와 회전축(110) 사이에는 베어링, 기어, 벨트 등의 동력전달 수단이 사용될 수 있으며, 발전부(130)에 걸리는 과부하를 방지하기 위한 통상적인 동력 차단수단이 개재될 수 있다.The
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 놀이용 바람개비의 접는 과정을 설명하기 위한 도면이다.3A to 3C are views for explaining a folding process of a play pinwheel according to an embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 놀이용 바람개비는 일반적인 바람개비 놀이를 위해 종이와 같은 탄성 소재로 이루어진 다각형 또는 원형의 평판 원재료의 중심에 후방 회전공(124)을 형성시키고, 후방 회전공(124)의 중심에서 일정 거리 이격된 지점으로부터 평판 원재료의 둘레를 향해 방사상으로 다수의 절개부(210)를 내어 다수의 단위날(212)을 형성한다. 여기서, 다수의 절개부(210)는 사용자가 선택하는 바람개비의 형태에 따라 여러 가지 모양을 나타낼 수 있음으로, 절개부(210)의 형상은 본 발명에 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Referring to Figure 3a, the pinwheel for play is to form a
그리고 평판 원재료에 다수의 단위날(212) 형성이 완료되면, 도 3b와 같이 평판 원재료의 둘레 상에서 각 단위날(212)의 일측을 화살표 방향과 같이, 평판 원 재료의 중심 측으로 굴곡 시켜 맞대어 결합한다. 그리고 각 단위날(212)의 일측을 모두 화살표 방향과 같이 굴곡 시켜 맞대어 결합하면, 일반적인 놀이용 바람개의 형상이 된다.When the plurality of
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 바람개비형 회전부(120)를 나타낸다. 앞서 도 3a와 도 3b에서 기재한 바와 같이, 평판 원재료의 둘레 상에서 각 단위날(212)의 일측을 모두 도3b의 화살표 방향으로, 평판 원재료의 중심 측으로 굴곡 시켜 맞대어 결합한 후, 전방 회전공(122)을 형성시킨 바람개비의 형상으로 제작된다.Figure 3c shows a pinwheel-
도 4는 도 1에 도시된 풍력 발전기의 정면도이다.4 is a front view of the wind generator shown in FIG.
도 4를 설명하기에 앞서, 도 1 및 도 2에서 이미 기재했던 동일한 참조번호 및 동일한 구성에 대해서는 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Before describing FIG. 4, detailed descriptions of the same reference numerals and the same components that have already been described with reference to FIGS. 1 and 2 will be omitted.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기를 정면에서 바라본 정면도로써, 도시된 바와 같이, 풍력 발전기(100)는 회전축(110)을 중심으로 베어링부(140)가 형성되고, 베어링부(140)를 통해 바람개비형 회전부(120)가 방사상으로 형성된다.4 is a front view of the wind generator according to the embodiment of the present invention as seen from the front, as shown, the
그리고 바람개비형 회전부(120)는 전방 날개(126)와 후방 날개(128)로 형성되며, 전방 날개(126)에는 각각 날개간 연결면(Canvas)의 휘어지는 위치에 접힘부(Joint, 129)를 형성하여 바람에 의한 굽힘저항을 줄인다. 이는 바람개비형 회전부(120)의 각 날개간 연결면에 휘어지는 위치를 접히게 유도하여, 바람에 대한 굽힘저항을 줄이고 바람 방향이 바뀔 때 빠르게 대응하기 위함이다. 이러한 접힘부(129)를 형성하는 방법에는 마진 컷(Margin Cut)과 전방 날개(126) 면을 소정의 압력으로 자극하여 얇아지게 하는 방법 등이 포함된다.And the pinwheel-
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기의 정면도이다.5 is a front view of a wind generator according to another embodiment of the present invention.
도 5를 살펴보면, 도 4의 정면도와는 다르게 바람개비형 회전부(120)의 후방 날개(128)는 바람이 각 단위날 사이를 통과할 시 저항을 줄여주도록 각 단위날의 타측 근위부(近位部)가 소정 길이 절개(Back Cut, 150)된다.Looking at Figure 5, unlike the front view of Figure 4, the
기존의 일반적인 놀이용 바람개비에서 후방 날개는 회전축에 정확히 직각으로 배치되어 풍동 저항을 유발하므로 관통풍속이 떨어져 회전부의 회전 속도가 제한되었다. 또한, 역풍(뒷바람)시에 회전부가 역회전을 하기 위한 구조로서는 부적합했다. 본 발명의 다른 실시예에서는 각 단위날의 타측 근위부를 소정 길이 절개함으로써, 이러한 문제점들을 저비용으로 간단히 개선하였다.In the conventional general vane vane, the rear wing is placed at right angles to the rotational axis to cause wind tunnel resistance, so the through wind speed is reduced, thereby limiting the rotational speed of the rotating part. Moreover, it was unsuitable as a structure for a rotating part to reverse rotation at the time of a reverse wind (back wind). In another embodiment of the present invention, these problems are simply solved at low cost by cutting the other side of the proximal portion of each unit blade.
그리고 역풍이 불어 바람개비형 회전부(120)가 역회전되어, 회전축(110)으로부터 역회전동력이 발생되면, 회전축(110) 상에 역회전시 발생되는 역회전동력을 전달하기 위한 베어링, 기어, 벨트 등의 별도의 동력전달 수단을 더 구비하여, 발전부(130)에 발생된 역회전동력을 전달하고, 발전부(130)의 전기적 신호제어를 통해, 회전축(110)으로 전달받은 역회전동력을 유도 전류로 발생시킬 수 있으며, 또는 바람개비형 회전부(120)의 반대편에 또 다른 발전부를 구비하여, 회전축(110)으로 전달받은 역회전동력을 유도 전류로 발생시킬 수도 있다.When the reverse wind is blown and the pinwheel-
여기서, 회전축(110)이 역회전시에, 역회전에 대한 유도 전류를 발생시키기 위한 발전부(130)의 전기적 신호제어에 관한 사항은 이미 공지된 기술임으로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Here, when the
도 6은 도 1에 도시된 제1베어링부에 관한 개략적인 구성도이다.FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the first bearing unit illustrated in FIG. 1.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1베어링부(140)는 회전축(110) 상에서 바람개비형 회전부(120)에 전방 회전공(122)의 원활한 선형 운동을 위하고, 또는 회전축(110)을 회전시키거나 회전축(110) 상에 바람개비형 회전부(120)가 회전 가능하도록 리니어 베어링(142)과 레이디얼 베어링(144)이 결합된 형태로 이루어진다.Referring to Figure 6, the
일반적으로 베어링은 회전하고 있는 기계의 축(軸)을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 역할을 하는 기계요소이다. 먼저, 리니어 베어링(142)은 선형운동을 위한 베어링으로 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)을 회전축(110) 상에서 전후방향으로 이동시키는 기능을 수행한다. 그리고 레이디얼 베어링(144)은 회전축(110)에 수직으로 작용하는 하중을 받을 때 사용하는 베어링으로 미끄럼 베어링이나 구름 베어링 따위에서 볼 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 회전축(110)을 회전시키거나 회전축(110) 상에 바람개비형 회전부(120)가 회전 가능하도록 하는 기능을 수행한다.In general, the bearing is a mechanical element that serves to rotate the shaft while fixing the shaft of the rotating machine to a certain position and supporting the weight of the shaft and the load on the shaft. First, the
이러한 리니어 베어링(142)과 레이디얼 베어링(144)의 결합은 리니어 베어링 홀더(Linear Bearing Holder, 143)와 베어링축(145)이 체결되는 것으로 이루어진다.The combination of the
도 7a와 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 바람개비형 회전부의 형태가 바람에 따라 변형되는 예를 설명하기 위한 도면이다.7A and 7B are views for explaining an example in which the shape of the pinwheel rotating part according to the embodiment of the present invention is deformed according to the wind.
도 7a를 참조하면, 바람이 바람개비형 회전부(120)에 전방으로 불어와서, 전 방 회전공(122)이 회전축(110) 상에서 뒤로 밀려나, 전방 회전공(122)과 후방 회전공(124)의 사이가 좁아져, 바람개비형 회전부(120)가 오목한 형태로 변형된 상태를 나타낸다. 이때, 바람개비형 회전부(120)의 전방 날개(126)에는 각각 날개간 연결면(Canvas)의 휘어지는 위치에 접힘부(129)를 형성하여 바람에 의한 굽힘저항을 줄인다. 이는 바람개비형 회전부(120)의 각 날개간 연결면에 휘어지는 위치를 접히게 유도하여, 바람에 대한 굽힘저항을 줄이고 바람 방향이 바뀔 때 빠르게 대응하기 위함이다.Referring to FIG. 7A, the wind blows forward to the pinwheel-
이렇게 바람개비형 회전부(120)의 형태가 오목하게 변형된 경우, 불어오는 바람에 대한 바람개비형 회전부(120)의 회전 저항은 더욱 높아질 것이다. 따라서,높아진 회전 저항의 영향으로 인해 바람개비형 회전부(120)의 회전 속도는 더욱 빨라질 것이다.When the shape of the pinwheel-
도 7b는 바람이 바람개비형 회전부(120)에 측방으로 불어와서 전방 회전공(122)이 회전축(110) 상에서 앞으로 밀려, 전방 회전공(122)과 후방 회전공(124)의 사이가 넓어져, 바람개비형 회전부(120)가 볼록한 형태로 변형된 상태를 나타낸다.7B shows that the wind blows laterally to the pinwheel-
이렇게 바람개비형 회전부(120)의 형태가 볼록하게 변형된 경우, 바람개비형 회전부(120)의 회전 날개 집풍면적이 넓어짐으로, 바람개비형 회전부(120)의 회전 속도를 더욱 증가시킬 것이다.When the shape of the pinwheel-
위와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기(100)는 기존의 일반적인 한국형 놀이용 바람개비의 구조를 개선함으로써, 어떠한 방향에서 바람이 불어오더 라도 회전축(110)으로부터 회전동력을 얻을 수 있으며, 얻어진 회전동력을 통해 유도 전류를 생산할 수 있게 된다.As described above, the
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기의 개략적인 구성도이다.8 is a schematic configuration diagram of a wind generator according to another embodiment of the present invention.
도 8을 설명하기에 앞서 도1 및 도2에서 이미 기재했던 동일한 참조번호 및 동일한 구성에 대해서는 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Before describing FIG. 8, detailed descriptions of the same reference numerals and the same elements that have already been described with reference to FIGS. 1 and 2 will be omitted.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기(100)는 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)이 불어오는 바람의 방향에 따라, 회전축(110) 상에서 원활하게 선형 운동을 하여 후방 회전공(124)과의 간격 조절이 될 수 있도록 제1베어링부(140) 대신 테프론 링(Teflon Ring) 또는 테프론 튜브(Teflon Tube)와 같은 미끄럼 소재가 장착되었다. 여기서, 테프론은 저 마찰(미끄러짐) 소재로서 주로 불소(F)를 많이 함유한 고분자 물질이나 단분자를 말하는 것으로 화학명칭이 플루오르수지(Fluororesin) 또는 불소수지(弗素樹脂)라고도 한다. 열적(熱的) 화학적 성질이 뛰어나며 종류가 많다. 미국 뒤퐁사(社)에서 테플론(Teflon)이라는 이름으로 1950년부터 생산을 시작하였다.Referring to FIG. 8, the
이와 같은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기는 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)이 테프론 링(Teflon Ring) 또는 테프론 튜브(Teflon Tube)와 같은 미끄럼 소재가 장착됨으로, 도1에 기재된 제1베어링(140)의 리니어 베어링(142)과 같이 회전축(110) 상에서 후방 회전공(124)과의 간격 조절을 위한 선형 운동을 원할하게 수행할 수 있으며, 회전축(110) 상에서 바람개비형 회전부(120)의 회전을 더욱 용이하게 함으로써, 바람개비형 회전부(120)의 회전 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 제1베어링부(140)와 같은 복잡한 구성을 채용하지 않아도 됨으로써, 설치가 용이하고 비용을 절감할 수 있게 되는 효과가 있다.As such, in the wind generator according to another embodiment of the present invention, since the front
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력 발전기의 개략적인 구성도이다. 9 is a schematic diagram of a wind generator according to another embodiment of the present invention.
도 9를 설명하기에 앞서, 도 8과 마찬가지로 도 1 및 도 2에서 이미 기재했던 동일한 참조번호 및 동일한 구성에 대해서는 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Before describing FIG. 9, the same reference numerals and the same components as those described with reference to FIGS. 1 and 2 will be omitted in the same manner as in FIG. 8.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력 발전기(100)는 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)에 결합되어, 회전축(110)을 회전시키도록 또는 바람개비형 회전부(120)가 회전축(110)상에서 회전 가능하도록 결합되는 제1베어링부(140)에 바람개비형 회전부(120)의 전방에서 바람이 불어올 시 바람에 대한 저항을 높여 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)이 후방 회전공(124) 측으로 수월하게 밀릴 수 있도록 전방측이 함몰된 오목한 형태로 형성되는 스피너(Spinner)가 장착되었다. 9, the
일반적으로 스피너는 비행기의 프로펠러 끝에 대는 유선형 캡으로써 볼록한 형태로 형성되며, 엔진의 크랭크축을 중심으로 프로펠러를 고정시킴과 동시에 공기저항을 줄이는 기능을 수행한다.In general, the spinner is a convex shape formed by a streamlined cap attached to the propeller end of the plane, and functions to fix the propeller around the crankshaft of the engine and reduce air resistance.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 이러한 스피너의 형태를 오목한 형태로 형성하여 제1베어링부(140)에 장착함으로써, 전방에서 바람이 불어올 시 바람에 대한 저항을 더욱 높여 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)이 후방 회전공(124) 측으로 수월하게 밀릴 수 있도록 하였다. 그리고 바람에 대한 높은 저항에 의해 회전축(110) 상에서 바람개비형 회전부(120)의 회전을 더욱 용이하게 함으로써, 회전 효율을 더욱 극대화시킬 수 있다.In another embodiment of the present invention by forming the spinner in a concave shape to be mounted on the
도 10a와 도 10b는 도 9의 스피너에 의한 바람개비형 회전체와 유체의 흐름에 대한 예를 설명하기 위한 도면이다.10A and 10B are views for explaining an example of the flow of the pinwheel-type rotating body and the fluid by the spinner of FIG.
도 10a를 참조하면, 도 9에서 기재한 바와 같이, 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)과 결합되는 제1베어링부(140)에 전방측이 함몰된 오목한 형태의 스피너가 장착되었다. 그리고 바람이 불어오는 방향이 바람개비형 회전부(120)에 전방으로 불어와서, 전방 회전공(122)이 회전축(110) 상에서 뒤로 밀려, 전방 회전공(122)과 후방 회전공(124)의 사이가 좁아져, 바람개비형 회전부(120)가 오목한 형태로 변형된 상태를 나타낸다.Referring to FIG. 10A, as shown in FIG. 9, a concave spinner having a front side recessed in the
이렇게 제1베어링부(140)에 전방측이 함몰된 오목한 형태의 스피너가 장착된 경우에는 불어오는 바람에 대한 바람개비형 회전부(120)의 회전 저항이 스피너가 장착되는 않은 경우보다 더욱 높아질 것이다. 따라서, 높아진 회전 저항의 영향으로 인해 바람개비형 회전부(120)의 회전 속도는 더욱 빨라질 것이다.Thus, when the concave spinner is recessed in the front side of the
도 10b를 참조하면, 바람이 바람개비형 회전부(120)에 측방으로 불어와 스피너가 장착된 제1베어링부(140)와 결합된 전방 회전공(122)이 회전축(110) 상에서 앞으로 밀려 전방 회전공(122)과 후방 회전공(124)의 사이가 넓어져, 바람개비형 회전부(120)가 볼록한 형태로 변형된 상태를 나타낸다.Referring to FIG. 10B, the wind is blown laterally to the pinwheel-
일반적으로, 유체는 좁은 통로를 흐를 때 속력이 증가하고, 넓은 통로를 흐 를 때 속력이 감소한다. 유체의 속력이 증가하면 압력이 낮아지고, 반대로 속력이 감소하면 압력이 높아지는데, 이것을 베르누이의 정리(Bernoulli's Theorem)라고 한다.Generally, fluids increase in speed through narrow passages and decrease in speed through wide passages. Increasing the velocity of the fluid lowers the pressure, while decreasing the velocity increases the pressure, which is called Bernoulli's Theorem.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 유속이 빠른 전방 회전공(122)의 앞면은 압력이 낮아진다는 베르누이의 정리를 응용한 것으로, 유체가 전방 회전공(122)의 앞면을 통과할 때는 유속이 빨라지기 때문에, 전방 회전공(122)의 앞면은 압력이 낮아진다. 따라서, 측면에서 바람이 불어올 때, 바람개비형 회전부(120)의 전방 회전공(122)은 낮아진 압력에 의해 재빨리 앞으로 밀어 올려져 도10b와 같이 바람개비형 회전부(120)가 재빨리 볼록해 질 수 있다.In another embodiment of the present invention, Bernoulli's theorem that the front surface of the front
그리고 바람개비형 회전부(120)의 형태가 볼록하게 변형된 경우, 바람개비형 회전부(120)의 회전 날개 집풍면적이 넓어짐으로, 바람개비형 회전부(120)의 회전 속도를 더욱 증가시킬 것이다.And when the shape of the pinwheel-
또한, 베르누이의 정리를 이용함으로써, 풍력 발전기로 불어오는 바람 방향이 바뀔 때마다, 이에 대해 빠르게 대응할 수 있다.In addition, by utilizing Bernoulli's theorem, it is possible to respond quickly to the wind whenever the wind direction of the wind generator changes.
위와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력 발전기(100)는 기존의 일반적인 놀이용 바람개비의 구조를 개선함으로써, 어떠한 방향에서 바람이 불어오더라도 회전축(110)으로부터 회전동력을 얻을 수 있으며, 얻어진 회전동력을 통해 유도 전류를 생산할 수 있게 된다.As described above, the
이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하 였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 청구범위 및 그 등가 개념으로 이해되어져야 할 것이다.As described above, the detailed description of the present invention has been made by the embodiment with reference to the accompanying drawings, but the above-described embodiment has only been described as a preferred example of the present invention, the present invention only in the above embodiment It should not be understood to be limited, and the scope of the present invention should be understood as the claims and the equivalent concepts.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력 발전기는 바람의 량이 많고 풍속이 높은 지역뿐만 아니라, 바람의 량이 적으며, 바람의 방향이 계절 및 기후에 따라 변하고 특히, 도심과 같이 풍속이 낮으며, 비좁은 장소에서도 바람의 방향에 따라 바람개비형 회전부의 전방 회전공과 후방 회전공 사이의 간격이 조절되어 회전력을 증가시킴으로써, 보다 효율적으로 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the wind generator according to the present invention has a large amount of wind and a high wind speed, as well as a small amount of wind, the direction of the wind varies depending on the season and climate, and in particular, the wind speed is low In addition, even in a cramped place, the distance between the front and rear rotation holes of the pinwheel-type rotating part is adjusted according to the direction of the wind, thereby increasing the rotational force, thereby producing power more efficiently.
또한, 풍력 발전기의 설치가 비교적 간단한 구성을 채용함으로써, 저비용으로 설치 장소에 구애를 받지않고 간편하게 설치할 수 있는 또 다른 효과가 있다.In addition, by adopting a relatively simple configuration of the installation of the wind generator, there is another effect that can be easily installed without regard to the installation site at low cost.
Claims (9)
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