KR101045032B1 - 풍력발전시스템 - Google Patents

풍력발전시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101045032B1
KR101045032B1 KR1020080068216A KR20080068216A KR101045032B1 KR 101045032 B1 KR101045032 B1 KR 101045032B1 KR 1020080068216 A KR1020080068216 A KR 1020080068216A KR 20080068216 A KR20080068216 A KR 20080068216A KR 101045032 B1 KR101045032 B1 KR 101045032B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaft
blade
wind
axis
delete delete
Prior art date
Application number
KR1020080068216A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100007547A (ko
Inventor
김용성
김용철
Original Assignee
(주)엠피기술산업
김용철
김용성
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엠피기술산업, 김용철, 김용성 filed Critical (주)엠피기술산업
Priority to KR1020080068216A priority Critical patent/KR101045032B1/ko
Priority to PCT/KR2009/003833 priority patent/WO2010008166A2/ko
Publication of KR20100007547A publication Critical patent/KR20100007547A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101045032B1 publication Critical patent/KR101045032B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D15/00Transmission of mechanical power
    • F03D15/10Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/02Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F03D3/0436Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor
    • F03D3/0445Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor
    • F03D3/0454Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor and only with concentrating action, i.e. only increasing the airflow speed into the rotor, e.g. divergent outlets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/21Rotors for wind turbines
    • F05B2240/221Rotors for wind turbines with horizontal axis
    • F05B2240/2212Rotors for wind turbines with horizontal axis perpendicular to wind direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/40Use of a multiplicity of similar components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/94Mounting on supporting structures or systems on a movable wheeled structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/30Arrangement of components
    • F05B2250/31Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation
    • F05B2250/313Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation the axes being perpendicular to each other
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

본 발명은, 바람에 의한 발생된 회전력을 전기적 에너지로 변환하는 발전기를 구비한 풍력발전시스템에 관한 것으로서, 제1축 및 제1축을 회전시키도록 제1축에 결합되어 바람에 의해 회전하는 제1블레이드를 갖는 제1축장치와, 제1축의 회전축선에 대해 교차방향으로 일정한 각도의 회전축선을 갖도록 배치되는 제2축 및 제2축을 회전시키도록 제2축에 결합되어 바람에 의해 회전하는 제2블레이드를 갖는 제2축장치와, 제1축 및 제2축에 각각 배치되어 회전력을 단속하는 제1클러치 및 제2클러치와 제1축 및 제2축의 교차영역에 마련되어 제1축 및 제2축 중 어느 하나의 회전력을 발전기로 전달하는 회전전달유닛을 갖는 동력전달장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 주어진 조건에 따라 제1축 및 제2축 중 적어도 하나를 선택적으로 사용할 수 있다.

Description

풍력발전시스템{WIND POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은, 풍력발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상호 각도를 두고 배치되어 회전하는 제1축 및 제2축을 구비한 복합형 풍력발전시스템에 관한 것이다.
풍력발전기는 바람이 갖고 있는 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 장치로써, 주변에서 발생되는 바람을 이용하여 생활에 유용한 전기에너지로 생산하게 되므로 친환경적일 뿐만 아니라 화석연료 등의 대체 에너지기술로써 각광을 받고 있다.
일반적으로, 풍력발전기는 날개, 변속장치 및 발전기로 구성된다. 날개는 바람에 의해 회전되어 풍력에너지를 회전력인 기계적 에너지로 변환시킨다. 변속장치는 날개에서 발생된 회전수를 발전기에서 요구되는 적정 회전수로 변환시킨다. 그리고, 발전기는 변속장치에 의해 적정회전수로 변환된 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시킨다.
이러한 종래의 풍력발전기는 축의 방향에 따라 프로펠러형 수평축 풍력발전기와, 자이로미형 혹은 다리우스형과 같은 수직축 풍력발전기와, 수직 및 수평축 복합형 풍력발전기 등으로 구별될 수 있다.
이러한 종래의 수직축 풍력발전기는 바람의 방향에 상관없이 발전이 가능하다는 장점이 있으나 효율이 떨어지는 단점이 있으며, 수평축 풍력발전기는 바람이 수시로 변하는 경우 적합하지 않은 단점이 있다.
그리고, 수직 및 수평축 풍력발전기는 등록실용신안공보 제20-0408970호 "수직 및 수평 블레이드를 이용한 복합형 풍력발전장치"에 기재된 바와 같이, 수직축 블레이드 및 수평축 블레이드의 회전력을 증가시키는 외부회전력가속부를 별도로 마련하여 풍력을 효율적으로 사용할 수 있도록 구성되어 있습니다.
그러나 이러한 종래의 복합형 풍력발전장치는 바람의 상태 등에 따라 수직축 블레이드 및 수평축 블레이드를 선택적으로 사용가능하게 구성되어 있지 않을 뿐만 아니라 블레이드 주변의 바람을 효과적으로 이용할 수 있는 방안 등이 제시되어 있지 않아 상대적으로 효율이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 제1축 및 제2축 중 적어도 하나를 선택적으로 사용할 수 있는 풍력발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 블레이드 주변의 바람을 효과적으로 이용할 수 있는 풍력발전시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 바람에 의한 발생된 회전력을 전기적 에너지로 변환하는 발전기를 구비한 풍력발전시스템에 있어서, 제1축 및 상기 제1축을 회전시키도록 상기 제1축에 결합되어 바람에 의해 회전하는 제1블레이드를 갖는 제1축장치와, 상기 제1축의 회전축선에 대해 교차방향으로 일정한 각도의 회전축선을 갖도록 배치되는 제2축 및 상기 제2축을 회전시키도록 상기 제2축에 결합되어 바람에 의해 회전하는 제2블레이드를 갖는 제2축장치와, 상기 제1축 및 제2축에 각각 배치되어 회전력을 단속하는 제1클러치 및 제2클러치와, 상기 제1축 및 제2축의 교차영역에 마련되어 상기 제1축 및 제2축 중 어느 하나의 회전력을 상기 발전기로 전달하는 회전전달유닛을 갖는 동력전달장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템에 의해 달성된다.
상기 회전전달유닛은 상기 제1축 및 제2축에 각각 결합되어 상호 연동하는 제1베벨기어 및 제2베벨기어를 포함할 수 있다.
상기 발전기를 구동하기 위한 동력축을 더 포함하며, 상기 회전전달유닛은 상기 동력축에 결합되어 상기 제1베벨기어 및 제2베벨기어 중 적어도 하나와 연동하는 동력축베벨기어를 더 포함할 수 있다.
상기 제1클러치 및 제2클러치 중 적어도 하나는 일방향 클러치기능을 포함할 수 있다.
상기 제1축 및 제2축 중 적어도 하나는 상기 각 축의 길이방향으로 배치된 복수의 블록과, 상기 각 블록의 양측에 마련되어 상호 인접한 상기 블록을 연결하는 복수의 블록연결부를 포함하며, 상기 복수의 블록연결부는 상기 복수의 블록이 연결될 때, 상기 회전전달유닛을 향해 상기 제1축 및 제2축의 회전방향을 따라 나선 형태를 이루도록 배치될 수 있다.
상기 제1축 및 제2축의 블록은 중공형상으로 마련되며, 상기 블록연결부는 상기 제1축 및 제2축의 내측면 및 외측면 중 적어도 하나에 결합가능하게 돌출형성될 수 있다.
상기 제1블레이드 및 제2블레이드는 각각 상기 제1축 및 제2축의 길이방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
상기 제1블레이드 및 제2블레이드는 한 방향으로 회전가능하도록 상기 각 축의 반경방향의 단면이 S자 형상을 가질 수 있다.
상기 제1축 및 제2축의 외측면에는 상기 제1블레이드 및 제2블레이드의 내측부와 체결되도록 상기 제1축 및 제2축의 길이방향을 따라 형성된 블레이드체결부가 마련될 수 있다.
상기 제1블레이드 및 제2블레이드는 상기 제1축 및 제2축에 각각 복수개로 마련되며, 상기 복수의 제1블레이드 및 복수의 제2블레이드 사이에는 상호 간격을 유지하도록 지지하는 지지대가 마련될 수 있다.
상기 제1축은 설치면에 상하방향으로 배치되며, 상기 제2축은 상기 설치면에 좌우방향으로 설치될 수 있다.
상기 제1블레이드가 하향으로 처지는 것을 방지하는 처짐방지유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 처짐방지유닛은 상기 제1블레이드의 하측면에 장착된 하부롤러와, 상기 하부롤러가 상기 제1블레이드와 함께 회전하도록 상기 하부롤러를 안내하는 하부롤러가이드부를 포함할 수 있다.
상기 제1블레이드가 휘어지는 것을 방지하는 휨방지유닛을 더 포함할 수 있 다.
상기 휨방지유닛은 상기 제1블레이드의 외측영역에 장착된 측면롤러와, 상기 측면롤러가 상기 제1블레이드와 함께 회전하도록 상기 측면롤러를 안내하는 측면롤러가이드부를 포함할 수 있다.
상기 제1블레이드 및 제2블레이드 중 적어도 하나의 내부로 이물질이 흡입되는 것을 방지하도록 상기 제1블레이드 및 제2블레이드 중 적어도 하나의 외측에 마련된 보호망을 더 포함할 수 있다.
상기 제1블레이드 및 제2블레이드 중 적어도 하나의 외측에 마련되어 흡입되는 바람을 가속시켜 회전을 증가시키는 블레이드가속기를 더 포함할 수 있다.
상기 블레이드가속기는 상기 제1블레이드 및 제2블레이드 중 적어도 하나의 회전반경에 근접하게 배치된 가속기본체부와, 흡입되는 바람을 가속시키도록 상기 가속기본체부로부터 외측으로 연장 형성된 가속기입구부를 포함할 수 있다.
상기 블레이드가속기는 바람의 방향에 따라 상기 제1블레이드 및 제2블레이드 중 적어도 하나의 주위를 회전가능하게 마련될 수 있다.
상기 제1축은 설치면에 상하방향으로 배치되고, 상기 제2축은 설치면에 좌우방향으로 배치되며, 상기 제1축에 장착된 블레이드가속기는 상기 제1블레이드의 주위를 회전가능하게 마련되고, 상기 제2축에 장착된 블레이드가속기는 상기 제2블레이드의 외측에 회전하지 않고 일방향을 향하도록 마련될 수 있다.
상기 제2축은 설치면에 좌우방향으로 배치되며, 상기 제2축에 장착된 블레이드가속기는 상기 제2블레이드의 전방 및 후방에서 불어오는 바람을 가속시키도록 상기 제2블레이드의 상측 및 하측에 각각 마련될 수 있다.
본 발명에 따르면, 주어진 조건에 따라 제1축 및 제2축 중 적어도 하나를 선택적으로 사용할 수 있는 풍력발전시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 블레이드 주변의 바람을 효과적으로 이용할 수 있는 풍력발전시스템을 제공할 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
제1실시예
본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전시스템(1)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1축장치(10)와, 제2축장치(60)와, 동력축(110)과, 동력전달장치(100)와, 발전기(130)를 포함한다. 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전시스템(1)은 동력축(110)과 발전기(130) 사이에 마련되어 동력축(110)의 회전수를 발전기(130)가 요구하는 회전수로 변환하는 변속장치(120)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전시스템(1)은 풍력발전시스템(1)으로 불어오는 바람의 속도 및 방향을 측정하기 위한 풍속계(3) 및 풍향계(5)와, 벼락의 피해를 막기 위한 피뢰침(7)과, 주위를 비행하는 항공기에 풍력발전시스템(1)의 위치를 제공하는 항공장 애등(9)을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전시스템(1)은 제1축장치(10) 및 제2축장치(60)를 소정의 높이에 설치하도록 제1축장치(10) 및 제2축장치(60)의 하측에 마련된 기초구조물(140)과, 풍력발전시스템(1)의 전체적인 작동상황을 모니터링하거나 제어할 수 있도록 마련된 통제실(150)을 더 포함할 수 있다.
기초구조물(140)은 본 발명의 일예로 제1축장치(10)가 지면에서 대략 20m 정도의 높이에 설치될 수 있도록 형성될 수 있다. 즉, 제1축장치(10)의 하측에 마련된 기초구조물(140)의 높이는 대략 20m 정도이며, 제1축장치(10)는 지면으로 20m 이상에서 불어오는 바람을 이용할 수 있다. 그러나, 제1축장치(10)의 하측에 마련된 기초구조물(140)은 지면에서 대략 20m 보다 더 높은 25m 혹은 30m 이상일 수도 있으며, 20m보다 더 낮은 15m 혹은 10m이하일 수도 있다. 그리고, 기초구조물(140)은 지면에 한정되지 않고 강이나 바다의 수면 상에 설치될 수 있다. 또한 기초구조물(140)은 빌딩과 같은 건축물일 수도 있다. 예를 들어, 기초구조물(140)은 고층건물이며, 제1축장치(10) 및 제2축장치(60) 중 적어도 하나가 이러한 고층건물의 옥상에 설치될 수도 있다.
본 발명의 일예로 기초구조물(140)은 지진발생시 풍력발전시스템(1)의 파손을 방지할 수 있도록 내진설계가 되어 있으며, 면진베어링과 같은 면진장치를 포함하고 있다. 내진설계 및 면진장치에 대해서는 공지된 기술과 거의 유사하므로 자세한 설명을 생략한다.
발전기(130)는 바람에 의해 발생된 회전력인 기계적 에너지를 전기적 에너지 로 변환하는 장치로써, 변속장치(120)에 의해 적절하게 변속된 회전력을 전기에너지로 변환시킨다. 즉, 동력전달장치(100)에 의해 제1축장치(10) 및 제2축장치(60)로부터 회전력을 전달받은 동력축(110)이 변속장치(120)로 회전력을 전달하며, 변속장치(120)에 의해 적절하게 변속된 회전력이 발전기(130)로 공급되어 전기에너지를 생성하게 된다. 이러한 발전기(130) 및 변속장치(120)는 공지된 풍력발전기에 사용되는 것과 거의 유사하므로 자세한 설명을 생략한다.
제1축장치(10)는 설치면 상에 회전가능하게 배치된 제1축(11)과, 제1축(11)을 회전시키도록 제1축(11)에 결합되어 바람에 의해 회전하는 제1블레이드(20)를 포함한다. 제1축장치(10)는 제1축(11)을 지지하도록 기초구조물(140)상에 설치된 제1축프레임(40)을 더 포함한다. 설치면은 본 발명의 일예로 지면이나 수면 상에 설치된 기초구조물(140)에 해당되나, 별도의 기초구조물(140)이 없을 경우 지면일 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1축(11)은 일예로 설치면에 상하방향으로 배치된다. 그러나, 제1축(11)은 이에 한정되지 않고 설치면에 대해 45도 혹은 60등 다양한 각도로 설치될 수도 있다. 제1축(11)은 제1블레이드(20)를 지지하며 주위의 바람에 의해 휘어지거나 파손되지 않고 회전할 수 있을 정도의 강도를 갖도록 금속재질로 마련되나. 이에 한정되지 않고 전술한 정도의 강도를 갖는 플라스틱, 나무 또는 특수섬유 등 다양한 재질로 마련될 수 있다. 제1축(11)은 일예로 대략 6m 내지 7m 정도의 길이로 마련된다. 그러나, 제1축(11)은 이에 한정되지 않고 발전용량 등을 고려하여 6m 보다 짧거나 7m 보다 길게 형성될 수도 있다. 본 발명의 일예로 도 8에 도시된 바와 같이, 제1축(11)의 하측이 기초구조물(140)에 회전가능하게 삽입되도록 설치될 수 있다. 이와 같이, 제1축(11)의 하중을 기초구조물(140)이 회전가능하게 수용하여 지지함으로서 제1축(11)을 보다 효과적이고 안전하게 지지할 수 있다.
제1축(11)은 일예로, 제1축(11)의 길이방향으로 배치된 복수의 제1축블록(14)과, 각 제1축블록(14)의 양측에 마련되어 상호 인접한 제1축블록(14)을 연결하는 복수의 제1축블록연결부(15)를 포함한다.
제1축블록(14)은 이송 및 조립이 편리하도록 1m 내지 2m 정도의 길이로 마련되나, 이에 한정되지 않고 제작여건, 설치여건 및 운송여건 등에 맞추어 1m 보다 짧거나 2m 보다 길게 형성될 수도 있다. 제1축블록(14)은 본 발명의 일예로 중공형상으로 마련되나, 이에 한정되지 않고 사용되는 재질 등에 따라 기둥 형상 등 다양한 형상으로 마련될 수도 있다.
제1축블록연결부(15)는 복수의 제1축블록(14)이 연결되는 경우 동력전달장치(100)를 향해 제1축(11)의 회전방향을 따라 나선 형태를 이루도록 배치된다(도 3의 A 참조). 제1축블록연결부(15)는 일예로 각 제1축블록(14)의 양측 단부에 각각 4개씩 배치되나, 배치되는 수량은 제1축(11)의 굵기나 길이 등으로 고려하여 다양하게 설정될 수 있다. 그리고, 일측에 마련된 제1축블록(14)은 동력전달장치(100)를 향해 제1축(11)의 회전방향을 따라 소정의 각도를 이루도록 타측에 마련된 제1축블록(14)과 소정의 각도로 배치된다. 이에, 복수의 제1축블록(14)을 연결하는 경우, 제1축블록(14)은 제1축(11)의 회전방향을 따라 나선형태를 이루며 배치된다. 이에, 제1축(11)이 회전할 경우, 각 제1축블록연결부(15)에 작용하는 힘에 효과적으로 대응할 수 있다. 제1축블록연결부(15)는 본 발명의 일예로 볼트(미도시)에 의해 결합되도록 제1축(11)의 내측면(12)에 돌출형성 된다. 그러나, 제1축블록연결부(15)는 이에 한정되지 않고 플랜지 형상으로 볼트(미도시)에 의해 결합되도록 제1축(11)의 외측면(13)에 돌출형성 될 수도 있다. 본 발명에서 볼트에 의한 결합방식은 볼트 및 너트를 이용할 수도 있고, 결합부위에 암나사가 형성되어 볼트로 결합될 수도 있다.
본 발명의 일예로, 제1축(11)의 외주면(13)에는 제1블레이드(20)의 내측부와 체결되도록 돌출 형성된 제1블레이드체결부(17)가 마련된다. 제1블레이드체결부(17)는 일예로 각 제1블레이드(20)에 대응하여 제1축(11)의 외측면(13)에 제1축(11)의 길이방향을 따라 길게 형성되나, 각 제1블레이드(20)에 대응하여 제1축(11)의 외측면(13)에 제1축(11)의 길이방향을 따라 이격되게 복수개로 형성될 수도 있다. 그리고, 제1블레이드체결부(17)는 일예로 제1블레이드(20)의 내측부와 볼트(미도시)에 의해 체결되나, 제1블레이드(20)의 내측부가 제1블레이드체결부(17)로부터 이탈되지 않도록 핀 등에 의해 체결될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1블레이드(20)는 일예로 주위 바람에 의해 쉽게 이동할 수 있도록 가벼우며, 강풍 등에 의해서도 쉽게 파손되지 않도록 소정의 강도를 갖는 플라스틱과 같은 재질로 마련된다. 그러나, 제1블레이드(20)는 이에 한정되지 않고 금속재질 또는 특수섬유 등 다양한 재질로 마련될 수도 있다. 제1블레이드(20)는 본 발명의 일예로 제1축(11)에 복수개로 마련되며, 한 방향으로 회전가 능하도록 제1축(11)의 가로방향의 단면이 S자 형상을 갖는다. 제1블레이드(20)의 S자 단면 형상은 직선형태보다 바람과 접촉하는 면적이 넓어 바람의 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있으며, 후술할 제1블레이드가속기(50)에 의해 외부로 이탈하는 바람을 다시 사용할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 제1블레이드(20)는 이에 한정되지 않고 주위 바람에 의해 한 방향으로 회전가능하도록 C자 형상 등 다양한 형상의 단면을 가질 수 있다.
복수의 제1블레이드(20) 사이에는 각 제1블레이드(20) 사이의 간격을 유지하도록 지지하는 제1블레이드지지대(25)가 마련될 수 있다. 제1블레이드지지대(25)는 본 발명의 일예로 바람에 의해 각 제1블레이드(20) 사이의 간격이 좁혀지는 것을 방지하도록 제1축(11)의 길이방향 및 반경방향으로 복수개로 마련될 수 있다. 제1블레이드지지대(25)의 양단부에는 제1블레이드(20)와 소정 면적 접촉하는 접촉부(26)가 마련되며, 접촉부(26)와 제1블레이드(20)는 볼트나 접촉제 등에 의해 체결될 수 있다. 제1블레이드지지대(25)는 각 제1블레이드(20) 사이의 간격이 좁혀지는 것을 방지할 수 있을 정도의 강도를 갖는 플라스틱 재질이나 금속재질 등 다양한 재질로 마련될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1축장치(10)는 제1블레이드(20)가 하향으로 처지는 것을 방지하는 처짐방지유닛(31)을 더 포함할 수 있다. 처짐방지유닛(31)은 제1블레이드(20)의 하측면에 장착된 하부롤러(32)와, 하부롤러(32)가 제1블레이드(20)와 함께 회전하도록 하부롤러(32)를 안내하는 하부롤러가이드부(33)를 포함한다.
하부롤러(32)는 일예로 제1블레이드(20)가 자중에 의해 처지는 것을 방지하도록 각 제1블레이드(20)의 하측 중앙영역에 하나로 마련된다. 그러나, 하부롤러(32)는 제1블레이드(20)의 자중 등을 고려하여 두 개 이상으로 마련될 수도 있다.
하부롤러가이드부(33)는 하부롤러(32)가 구름접촉하며 안내되도록 하부롤러(32)의 하측에 원형 형상으로 마련된다. 하부롤러가이드부(33)는 하부롤러(32)에 의해 가압되는 하중에 의해 변형되지 않을 정도의 강도를 갖도록 제1축프레임(40)에 설치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1축장치(10)는 제1블레이드(20)가 휘어지는 것을 방지하는 휨방지유닛(35)을 더 포함할 수 있다. 휨방지유닛(35)은 제1블레이드(20)의 외측영역에 장착된 측면롤러(36)와, 측면롤러(36)가 제1블레이드(20)와 함께 회전하도록 측면롤러(36)를 안내하는 측면롤러가이드부(37)를 포함한다.
측면롤러(36)는 일예로 제1블레이드(20)가 바람에 의해 휘어지는 것을 방지하도록 각 제1블레이드(20)의 외측 하부영역에 하나로 마련된다. 그러나, 측면롤러(36)는 바람의 세기나 제1블레이드(20)의 자중 등을 고려하여 두 개 이상으로 마련될 수도 있다. 또한, 측면롤러(36)는 제1블레이드(20)의 외측 하부영역에 마련되어 제1블레이드(20)가 자중에 의해 처지는 것을 방지하는 역할도 할 수 있음은 물론이다.
측면롤러가이드부(37)는 측면롤러(36)의 상측 및 하측이 구름접촉하며 안내되도록 원형 형상으로 마련된다. 측면롤러가이드부(37)는 측면롤러(36)에 의해 가 압되는 힘에 의해 변형되지 않을 정도의 강도를 갖도록 제1축프레임(40)에 설치된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1축프레임(40)은 제1축(11) 및 제1블레이드(20)의 하측, 상측 및 외측에 마련되어 제1축(11) 및 제1블레이드(20)를 지지한다. 제1축프레임(40)은 제1축(11)을 지지하도록 하측에 마련된 하측지지체(41)와, 제1블레이드(20)에 간섭되지 않도록 제1블레이드(20)의 외측면에 근접하게 마련된 외측프레임(43)과, 제1블레이드(20)의 상측에 마련된 상측프레임(45)을 포함한다.
제1축장치(10)는 제1블레이드(20) 내로 이물질이 흡입되는 것을 방지하도록 제1블레이드(20)의 외측에 마련된 보호망(47)을 더 포함할 수 있다. 보호망(47)은 본 발명의 일예로 제1블레이드(20)에 간섭되지 않도록 외측프레임(43) 등 제1블레이드(20)로 바람이 통과할 수 있는 모든 영역에 가는 철사로 형성되거나 섬유재질의 그물망 등으로 마련될 수도 있다. 보호망(47)은 본 발명의 일예로 도 1 및 도 5의 외측프레임(43)에 도시하였으며, 이러한 형상으로 외측프레임(43) 및 상측프레임(45) 전체에 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1축장치(10)는 제1블레이드(20)로 흡입되는 바람을 가속시키도록 제1블레이드가속기(50)를 더 포함할 수 있다. 제1블레이드가속기(50)는 본 발명의 일예로 제1블레이드(20)의 회전반경에 근접하게 배치된 제1가속기본체부(51)와, 제1가속기본체부(51)로부터 외측으로 연장형성된 제1가속기입구부(53)를 포함할 수 있다. 제1블레이드가속기(50)는 본 발명의 일예로 제1블레이드(20)로 불어오는 바람의 방향에 따라 회전가능하게 마련될 수도 있다.
제1가속기본체부(51)는 바람이 통과하지 못하는 금속이나 플라스틱재질 등으로 마련되며, 제1블레이드(20)의 외측에 제1축프레임(40)의 외측프레임(43)을 따라 형성된다. 본 발명의 일예로 제1가속기본체부(51)가 제1블레이드(20)의 외측에 형성되는 폭은 제1축(11)을 중심으로 대략 45 내지 60도 각도범위 정도이나, 제1블레이드(20)의 크기 및 주위 바람의 세기 등을 고려하여 45 내지 60도 범위보다 더 크거나 작을 수 있음은 물론이다. 제1가속기본체부(51)는 제1축프레임(40)의 외측프레임(43)의 상측 및 하측에 형성된 가속기가이드부(55)를 따라 회전가능하게 마련된다. 가속기가이드부(55)는 본 발명의 일예로 제1가속기본체부(51)의 상측 및 하측을 수용하여 안내하도록 도 5의 확대된 부분과 같이 ㄷ자 형상의 단면을 갖도록 구성될 수 있다.
그러나, 제1가속기본체부(51)는 이에 한정되지 않고 바람이 거의 일정한 방향에 불어오는 경우 등의 환경여건이나 설치여건 등에 따라 제1축프레임(40)의 외측프레임(43)의 상측 및 하측에 회전하지 않고 고정될 수 있음은 물론이다.
제1가속기본체부(51)를 회전하는 회전수단은 제1가속기본체부(51)와 일체로 이동하는 제1기어(미도시)와, 가속기가이드부(55)를 따라 고정 형성된 제2기어(미도시) 및 제1기어를 구동하는 구동모터(미도시)를 사용한다. 그러나 이에 한정되지 않고 제1가속기본체부(51)를 회전하는 회전수단은 벨트구동방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다. 제1가속기본체부(51)의 회전은 전술한 풍향계(5)에 의해 입수된 바람의 방향을 기초하여 바람을 가장 많이 흡입할 수 있는 방향으로 회전하도록 구동모터(미도시)를 제어하면 된다.
가속기가이드부(55) 및 제1가속기본체부(51)에는 가속기가이드부(55)에 대한 제1가속기본체부(51)의 회전을 제한하는 스토퍼(57)가 마련될 수 있다. 스토퍼(57)는 예를 들어 가속기가이드부(55) 및 제1가속기본체부(51) 중 하나에 일정한 간격으로 마련된 복수의 돌기수용부(58)와, 가속기가이드부(55) 및 제1가속기본체부(51) 중 다른 하나에 마련되어 돌기수용부(58)에 삽입 혹은 분리가능하도록 이동가능하게 배치된 적어도 하나의 스토퍼돌기(59)를 포함할 수 있다. 그러나 스토퍼(57)는 이에 한정되지 않고 1가속기본체부(51)의 회전을 제한하도록 마찰을 이용한 브레이크 장치 등 다양한 형태로 마련될 수 있다. 본 발명의 일예로 스토퍼돌기(59)는 제1가속기본체부(51)의 하측 및 상측면에 각각 배치되며, 복수의 돌기수용부(58)는 제1가속기본체부(51)의 하측 및 상측면에 각각 배치된 스토퍼돌기(59)를 수용하도록 하측 및 상측에 각각 배치된 가속기가이드부(55)의 하부면 및 상부면에 복수개로 형성된다. 그러나, 돌기수용부(58) 및 스토퍼돌기(59)는 이에 한정되지 않고 측면 등 다양한 위치에 형성될 수 있다. 스토퍼(57)의 작동은 제1가속기본체부(51)를 회전하는 회전수단과 연동되어 제어될 수 있다. 즉, 스토퍼(57)의 스토퍼돌기(59)는 회전수단과 연동가능하게 본 발명의 일예로 솔레이드장치 등과 연결되어 제어될 수 있다. 이에, 회전수단에 의해 제1가속기본체부(51)가 회전하는 경우에는 스토퍼돌기(59)가 돌기수용부(58)에서 분리되며, 회전수단에 의해 제1가속기본체부(51)의 완료된 경우에는 스토퍼돌기(59)가 돌기수용부(58)에서 수용되어 회전을 저지하게 된다.
제1가속기입구부(53)도 역시 바람이 통과하지 못하는 금속이나 플라스틱재질 등으로 마련되며, 제1축(11)을 중심으로 제1가속기본체부(51)로부터 점차 외측으로 연장 형성된다. 본 발명의 일예로 제1가속기입구부(53)가 제1블레이드(20)의 외측에 형성되는 폭은 제1축(11)을 중심으로 대략 45 내지 60도 각도범위 정도이나, 제1블레이드(20)의 크기 및 주위 바람의 세기 등을 고려하여 45 내지 60도 범위보다 더 크거나 작을 수 있음은 물론이다. 제1가속기입구부(53)는 제1가속기본체부(51)와 일체로 회전가능하게 마련된다. 제1가속기입구부(53)에는 제1가속기입구부(53)의 외측영역을 가속기가이드부(55)에 지지시키도록 가속기지지대(56)가 마련된다. 가속기지지대(56)는 본 발명의 일예로 제1가속기입구부(53)의 외측단부영역의 상측 및 하측에서 가속기가이드부(55)로 연장되어 가속기가이드부(55)를 따라 이동가능하게 마련된다.
이에. 바람이 제1가속기입구부(53)를 통해 흡입되면서 가속되어 제1블레이드(20)를 더 빠르게 회전시킬 수 있다. 그리고, 제1가속기입구부(53)를 통과한 바람이 제1블레이드(20)를 회전시킨 후 외측에 마련된 제1가속기본체부(51)에 막혀 다시 제1블레이드(20)로 향하여 제1블레이드(20)를 회전시키게 되어 제1블레이드(20)의 회전력을 더욱 강하게 만든다.
제2축장치(60)는 설치면 상에 제1축(11)과 소정의 각도를 두고 회전가능하게 배치된 제2축(61)과, 제2축(61)을 회전시키도록 제2축(61)에 결합되어 바람에 의해 회전하는 제2블레이드(70)를 포함한다. 제2축장치(60)는 제2축(61)을 지지하도록 기초구조물(140)상에 설치되어 제2축프레임(80)을 더 포함한다. 제2축(61)은 본 발명이 일예로 설치면에 좌우방향으로 배치된다. 그러나, 제2축(61)은 제1축(11)과 소정이 각도를 이루도록 설치면에서 10도, 15도, 20도 혹은 30도 등 다양한 각도를 이루도록 설치될 수도 있다. 제1축(11) 및 제2축(61)이 이루는 소정의 각도는 본 발명의 일예로 대략 90도 정도이나, 이에 한정되지 않고 45도, 60도 120도 등 다양한 각도로 설정될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2축(61)은 제2블레이드(70)를 지지하며 주위의 바람에 의해 휘어지거나 파손되지 않고 회전할 수 있을 정도의 강도를 갖도록 금속재질로 마련되나. 이에 한정되지 않고 전술한 정도의 강도를 갖는 플라스틱이나 나무 또는 특수섬유 등 다양한 재질로 마련될 수 있다. 제2축(61)은 일예로 대략 5m 정도의 길이로 마련된다. 그러나, 제1축(11)은 이에 한정되지 않고 발전용량 등을 고려하여 5m 보다 짧거나 5m 보다 길게 형성될 수도 있다. 제2축(61)은 일예로, 제2축(61)의 길이방향으로 배치된 복수의 제2축블록(64)과, 각 제2축블록(64)의 양측에 마련되어 상호 인접한 제2축블록(64)을 연결하는 복수의 제2축블록연결부(65)를 포함한다.
제2축블록(64)은 전술한 제1축블록(14)과 거의 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
제2축블록연결부(65)는 본 발명의 일예로 볼트(미도시)에 결합되도록 제2축(61)의 내측면(62)에 돌출형성 된다. 그러나, 제2축블록연결부(65)는 이에 한정되지 않고 플랜지 형상으로 볼트(미도시)에 결합되도록 제2축(61)의 외측면(63)에 돌출형성 될 수도 있다. 제2축블록연결부(65)는 복수의 제2축블록(64)이 연결되는 경우 동력전달장치(100)를 향해 제2축(61)의 회전방향을 따라 나선 형태를 이루도 록 배치된다(도 6의 B 참조). 제2축블록연결부(65)역시 전술한 제1축블록연결부(15)와 거의 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일예로, 제2축(61)의 외측면(63)에는 제2블레이드(70)의 내측부와 체결되도록 돌출 형성된 제2블레이드체결부(67)가 마련된다. 제2제1블레이드체결부(17)는 전술한 제1블레이드체결부(17)와 거의 유사하므로 자세한 설명을 생략한다.
제2블레이드(70)는 일예로 주위 바람에 의해 쉽게 이동할 수 있도록 가벼우며, 강풍 등에 의해서도 쉽게 파손되지 않도록 소정의 강도를 갖는 플라스틱이나 특수섬유 등과 같은 재질로 마련된다. 제2블레이드(70)는 본 발명의 일예로 제2축(61)에 복수개로 마련되며, 한 방향으로 회전가능하도록 제2축(61)의 가로방향의 단면이 S자 형상을 갖는다. 제2블레이드(70)도 역시 전술한 제1블레이드(20)와 거의 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
복수의 제2블레이드(70) 사이에는 각 제2블레이드(70) 사이의 간격을 유지하도록 지지하는 제2블레이드지지대(75)가 마련될 수 있다. 제2블레이드지지대(75)의 양단부에는 제2블레이드(70)와 소정 면적 접촉하는 접촉부(76)가 마련되며, 접촉부(76)와 제2블레이드(70)는 볼트나 접촉제 등에 의해 체결될 수 있다. 제1블레이드지지대(25)도 역시 전술한 제2블레이드지지대(75)와 거의 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
제2축프레임(80)은 제2축(61) 및 제2블레이드(70)의 측면에 마련되어 제2축(61) 및 제2블레이드(70)를 지지한다. 제2축프레임(80)은 제2축(61)을 지지하는 제2축지지체(81)와, 제2블레이드(70)에 간섭되지 않도록 제1블레이드(20)의 측면에 근접하게 마련된 측면프레임(83)을 포함한다.
제2축장치(60)는 제2블레이드(70) 내로 이물질이 흡입되는 것을 방지하도록 제2블레이드(70)의 외측에 마련된 보호망(미도시)을 더 포함할 수 있다. 보호망(미도시)은 전술한 제1축장치(10)의 경우와 거의 유사하므로 자세한 설명을 생략한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2축장치(60)는 제2블레이드(70)로 흡입되는 바람을 가속시키도록 제2블레이드가속기(90)를 더 포함할 수 있다. 제2블레이드가속기(90)는 본 발명의 일예로 제2블레이드(70)의 회전반경에 근접하게 배치된 제2가속기본체부(91)와, 제2가속기본체부(91)로부터 외측으로 연장 형성된 제2가속기입구부(93)를 포함할 수 있다. 제2블레이드가속기(90)는 제2블레이드(70)의 전방 및 후방에서 불어오는 바람을 가속시키도록 제2블레이드(70)의 상측 및 하측에 각각 마련될 수 있다. 즉, 제2블레이드가속기(90)는 본 발명의 일예로 제2블레이드(70)의 주위를 회전되지 않도록 제2블레이드(70)의 상측 및 하측에 각각 마련될 수 있다. 그러나, 제2블레이드가속기(90)는 하나로 마련되어 제2블레이드(70)의 주위를 회전가능하도록 배치될 수 있으며, 한 쌍으로 마련되어 제2블레이드(70)의 주위를 회전가능하도록 배치될 수도 있다.
제2가속기본체부(91)는 바람이 통과하지 못하는 금속이나 플라스틱재질 등으로 마련되며, 제2블레이드(70)의 상측 및 하측에 제2축프레임(80)의 측면프레임(83)에 지지되도록 마련된다. 본 발명의 일예로 제2가속기본체부(91)가 제2블레이드(70)의 상측 및 하측에 형성되는 폭은 제2축(61)을 중심으로 대략 45 내지 60 도 각도범위 정도이나, 제2블레이드(70)의 크기 및 주위 바람의 세기 등을 고려하여 45 내지 60도 범위보다 더 크거나 작을 수 있음은 물론이다.
제2가속기입구부(93)도 역시 바람이 통과하지 못하는 금속이나 플라스틱재질 등으로 마련되며, 제2축(61)을 중심으로 제2가속기본체부(91)로부터 점차 외측으로 연장 형성된다. 본 발명의 일예로 제2가속기입구부(93)가 제2블레이드(70)의 외측에 형성되는 폭은 제2축(61)을 중심으로 대략 45 내지 60도 각도범위 정도이나, 제2블레이드(70)의 크기 및 주위 바람의 세기 등을 고려하여 45 내지 60도 범위보다 더 크거나 작을 수 있음은 물론이다. 제2가속기본체부(91) 및 제2가속기입구부(93)는 제1축장치(10)의 제1블레이드가속기(50)와는 달리 제2축프레임(80)의 측면프레임(83)에 회전되지 않도록 고정될 수 있다. 이와 같이, 제2블레이드가속기(90)가 측면프레임(83)의 상측 및 하측에 각각 고정될 수 있는 것은 제2블레이드(70)가 전방 혹은 후방에서 불어오는 바람만을 이용하여 회전하기 때문이다. 본 발명이 일예로, 바람이 제2블레이드(70)의 전방에서 불어오는 경우에는 측면프레임(83)의 상측에 배치된 제2블레이드가속기(90)에 의해 바람이 가속되어 제2블레이드(70)를 가속시키며, 하측에 배치된 제2블레이드가속기(90)는 가속기로서의 역할을 하지 않게 된다. 그리고, 바람이 제2블레이드(70)의 후방에서 불어오는 경우에는 측면프레임(83)의 하측에 배치된 제2블레이드가속기(90)에 의해 바람이 가속되어 제2블레이드(70)를 가속시키며, 상측에 배치된 제2블레이드가속기(90)는 가속기로서의 역할을 하지 않게 된다. 이러한 경우에는 제2블레이드가속기(90)를 회전하지 않고 고정되도록 설치함으로서, 제1블레이드가속기(50)와 같이 회전가능하게 설치하는 경우 에 비해 더욱 견고하며 저렴하게 설치할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 이러한 제2블레이드가속기(90) 역시 전술한 제1블레이드가속기(50)와 같은 효과를 기대할 수 있음은 물론이다.
동력축(110)은 제1축장치(10) 및 제2축장치(60)에 의해 발생된 회전력을 발전기(130)쪽으로 전달하도록 발전기(130)와 연결된다. 본 발명에 일예로 발전기(130)가 동력전달장치(100)의 전방에 배치된 경우에는 동력축(110)은 동력전달장치(100)에서 전방을 향하도록 배치된다. 그러나, 발전기(130)가 동력전달장치(100)의 하측에 배치될 수도 있으며, 이러한 경우에는 동력축(110)은 제1축(11)과 축선방향으로 연결되거나 제1축(11)이 하측으로 연장된 형성될 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 동력전달장치(100)는 제1축(11) 및 제2축(61)의 교차영역에 마련되어 제1축(11) 및 제2축(61) 중 어느 하나의 회전력을 발전기(130)로 전달하는 회전전달유닛과, 제1축(11) 및 제2축(61)에 각각 배치되어 회전력을 단속하는 제1클러치(107) 및 제2클러치(109)를 포함한다.
회전전달유닛은 본 발명의 일예로 제1축(11) 및 제2축(61)에 각각 결합되어 상호 연동하는 제1베벨기어(101) 및 제2베벨기어(103)를 포함할 수 있다. 또한, 회전전달유닛은 동력축(110)에 결합되어 제1베벨기어(101) 및 제2베벨기어(103) 중 적어도 하나와 연동하는 동력축베벨기어(105)를 더 포함할 수 있다. 이에, 제1축(11) 및 제2축(61)의 회전력 중 적어도 하나를 상호 맞물린 베벨기어를 이용하여 동력축(110)으로 전달할 수 있다. 그러나, 회전전달유닛은 베벨기어 형태에 한정되지 않고 제1축(11) 및 제2축(61)의 회전력 발전기(130)로 전달할 수 있도록 직경이 다른 원통을 이용한 마찰구동방식이나 벨트구동방식 등 다양한 방식을 사용할 수 있다.
제1클러치(107)는 제1축(11)과 제1베벨기어(101)를 단속시킬 수도 있으며, 제1축(11)의 회전속도를 변속하여 제1베벨기어(101)에 전달할 수도 있다. 제1클러치(107)는 착탈가능한 복수의 기어장치 혹은 유압장치 등 다양한 형태로 마련될 수 있다. 제1클러치(107)는 본 발명의 일예로 일방향 클러치기능을 포함할 수 있다. 이러한 경우에는 제1축(11)의 회전속도가 제2축(61)의 회전속도보다 느린 경우 제1축(11)에 의해 제2축의 회전속도가 감속되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제1클러치(107)가 일방향 클러치기능을 포함하는 경우에는 제1축(11)의 회전속도가 제2축(61)의 회전속도 보다 느린 경우 제1축(11)의 회전력은 제1베벨기어(101)로 전달되지 않게 되고 공회전을 하게 된다. 이러한 클러치기능을 하는 장치들은 공지된 기술에 해당하므로 자세한 설명을 생략한다.
제2클러치(109)는 제2축(61)과 제2베벨기어(103)를 단속시킬 수도 있으며, 제2축(61)의 회전속도를 변속하여 제1베벨기어(103)에 전달할 수도 있다. 제2클러치(109)는 본 발명의 일예로 일방향 클러치기능을 포함할 수 있다. 이러한 경우에는 제2축(61)의 회전속도가 제1축(11)의 회전속도보다 느린 경우 제2축(61)에 의해 제1축(11)의 회전속도가 감속되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제1클러치(107)가 일방향 클러치기능을 포함하는 경우에는 제2축(61)의 회전속도가 제1축(11)의 회전속도 보다 느린 경우 제2축(61)의 회전력은 제2베벨기어(103)로 전달되지 않게 되고 공회전을 하게 된다. 그 외에는 제2클러치(109)도 역시 제1클러치(107)와 거의 유 사하므로 자세한 설명을 생략한다.
이에, 사용자는 바람의 세기나 바람의 방향 등으로 고려하여 제1클러치(107) 및 제2클러치(109)를 조작하여 제1축(11) 및 제2축(61) 중 하나만을 동력축(110)에 연결할 수 있으며, 제1축(11) 및 제2축(61)을 모두 동력축(110)에 연결할 수도 있다. 예를 들어, 바람이 미약한 경우에는 많은 회전력을 확보하기 위하여 제1축(11) 및 제2축(61)을 모두 동력축(110)에 연결하며, 바람이 적절한 경우에는 제1축(11)의 회전력만으로도 발전이 가능하므로 제1축(11)만을 동력축(110)에 연결하고, 바람이 다소 강한 경우에는 제1축(11)보다 상대적으로 회전력이 약한 제2축(61)만을 동력축(110)에 연결한다. 그리고, 바람이 아주 강한 경우에는 발전기 등이 파손을 방지하기 위하여 제1축(11) 및 제2축(61)을 모두 동력축(110)에 연결하지 않을 수도 있다. 따라서, 바람의 세기나 바람의 방향 등을 고려하여 제1블레이드(20) 및 제2블레이드(70) 중 적어도 하나를 선택적으로 사용하여 회전력을 얻을 수 있어 다양한 형태의 발전이 가능할 뿐만 아니라, 제1축장치(10) 및 제2축장치(60) 중 하나가 고장 등에 의해 정지된 경우에도 나머지를 사용하여 발전이 가능하다.
그리고, 제1클러치(107) 및 제2클러치(109)가 일방향 클러치기능을 포함함으로써 자동으로 제1축(11) 및 제2축(61) 중 속도가 느린 축의 속도가 느린 축을 공회전시켜 상대적으로 속도가 빠른 축의 회전력을 감소시키는 것을 방지할 수 있다.
제2실시예
본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전시스템(200)은 도 9에 도시된 바와 같이, 제1축장치(10)의 양측에 제2축장치(60)뿐만 아니라 보조제2축장치(260)가 추가 설치되어 있다. 이에, 제2실시예에 따른 풍력발전시스템(200)은 제1실시예에 따른 풍력발전시스템(1) 보다 보조제2축장치(260)에 의해 발생되는 회전력을 더 확보할 수 있다.
또한, 전술한 실시예와는 달리, 풍력발전시스템은 제1실시예의 풍력발전시스템(1)을 복수개로 병렬로 연결하여 복수의 발전기로부터 전기에너지를 생산할 수 있도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
도 9에서 설명되지 않은 참조부호들은 제1실시예와 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전시스템의 사시도,
도 2는 도 1의 풍력발전시스템의 제1축장치의 상부영역을 도시한 확대도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전시스템의 제1축 및 제1블레이드의 단면도,
도 4는 도 1의 풍력발전시스템의 처짐방지유닛 및 휨방지유닛의 확대도,
도 5는 도 1의 풍력발전시스템의 제1블레이드가속기의 확대도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전시스템의 제2축 및 제2블레이드의 단면도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전시스템의 제2블레이드의 측면도,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전시스템의 동력전달장치의 내부를 도시한 사시도,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전시스템의 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 풍력발전시스템
10 : 제1축장치 11 : 제1축
20 : 제1블레이드 31 : 처짐방지유닛
35 : 휨방지유닛 40 : 제1축프레임
50 : 제1블레이드가속기 60 : 제2축장치
61 : 제2축 70 : 제2블레이드
90 : 제2블레이드가속기 100 : 동력전달장치
101 : 제1베벨기어 103 : 제2베벨기어
105 : 동력축베벨기어 110 : 동력축
120 : 변속장치 130 : 발전기
140 : 기초구조물 150 : 통제실

Claims (21)

  1. 바람에 의한 발생된 회전력을 전기적 에너지로 변환하는 발전기를 구비한 풍력발전시스템에 있어서,
    제1축 및 상기 제1축을 회전시키도록 상기 제1축에 결합되어 바람에 의해 회전하는 제1블레이드를 갖는 제1축장치와;
    상기 제1축의 회전축선에 대해 교차방향으로 일정한 각도의 회전축선을 갖도록 배치되는 제2축 및 상기 제2축을 회전시키도록 상기 제2축에 결합되어 바람에 의해 회전하는 제2블레이드를 갖는 제2축장치와;
    상기 제1축 및 제2축에 각각 배치되어 회전력을 단속하는 제1클러치 및 제2클러치와, 상기 제1축 및 제2축의 교차영역에 마련되어 상기 제1축 및 제2축 중 어느 하나의 회전력을 상기 발전기로 전달하는 회전전달유닛을 갖는 동력전달장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전전달유닛은 상기 제1축 및 제2축에 각각 결합되어 상호 연동하는 제1베벨기어 및 제2베벨기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발전기를 구동하기 위한 동력축을 더 포함하며,
    상기 회전전달유닛은 상기 동력축에 결합되어 상기 제1베벨기어 및 제2베벨 기어 중 적어도 하나와 연동하는 동력축베벨기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1클러치 및 제2클러치 중 적어도 하나는 일방향 클러치기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
KR1020080068216A 2008-07-14 2008-07-14 풍력발전시스템 KR101045032B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080068216A KR101045032B1 (ko) 2008-07-14 2008-07-14 풍력발전시스템
PCT/KR2009/003833 WO2010008166A2 (ko) 2008-07-14 2009-07-14 풍력발전시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080068216A KR101045032B1 (ko) 2008-07-14 2008-07-14 풍력발전시스템

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090027533A Division KR101203683B1 (ko) 2009-03-31 2009-03-31 풍력발전시스템
KR1020090027530A Division KR101045033B1 (ko) 2009-03-31 2009-03-31 풍력발전시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100007547A KR20100007547A (ko) 2010-01-22
KR101045032B1 true KR101045032B1 (ko) 2011-06-30

Family

ID=41550820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080068216A KR101045032B1 (ko) 2008-07-14 2008-07-14 풍력발전시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101045032B1 (ko)
WO (1) WO2010008166A2 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103075218B (zh) * 2013-01-22 2014-12-10 中国科学院广州能源研究所 余热发电***

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040036297A1 (en) 2002-08-21 2004-02-26 Rowe John Vertical axis wind turbine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200271513Y1 (ko) * 2001-08-13 2002-04-10 사희명 더블허브 프로펠러형 풍력발전기
JP2003129935A (ja) * 2001-10-26 2003-05-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置
KR100773115B1 (ko) * 2005-05-27 2007-11-02 최홍규 풍력 발전기
KR100754966B1 (ko) * 2006-11-17 2007-09-04 학교법인 동의학원 수평/수직축 복합날개형 풍력발전시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040036297A1 (en) 2002-08-21 2004-02-26 Rowe John Vertical axis wind turbine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010008166A2 (ko) 2010-01-21
WO2010008166A3 (ko) 2010-04-22
KR20100007547A (ko) 2010-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7948111B2 (en) Vertical axis wind system
US7980823B2 (en) Wind turbine generator rotor, wind turbine generator and wind turbine generator system
US20030035725A1 (en) Wind power plant
KR20160073981A (ko) 풍력발전장치
KR101446106B1 (ko) 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비
JP2013519025A (ja) 大規模垂直軸型風力発電装置、風力発電装置および風受けブレード構造体
EP2447526A1 (en) Rotation blade-type vertical axis wind turbine
EP2012007B1 (en) Vertical axis wind turbine
JP4822195B1 (ja) 風力発電機
KR101045032B1 (ko) 풍력발전시스템
CN101949354B (zh) 一种垂直轴风力机
KR101045033B1 (ko) 풍력발전시스템
KR101203683B1 (ko) 풍력발전시스템
KR101276303B1 (ko) 풍력발전기
KR101346846B1 (ko) 풍력발전기
KR102287550B1 (ko) 다목적 사보니우스 풍력발전장치
KR101466098B1 (ko) 풍력 발전기
KR101878191B1 (ko) 블레이드가 후방에 구비된 풍력발전기
KR20090079758A (ko) 이중 수직축에 의한 풍력발전 시스템과 그 구축방법
CN210087547U (zh) 一种帆布展翼垂直轴风发电机
KR20100133338A (ko) 태양광 풍력발전기
KR101587737B1 (ko) 수직축형 풍력 발전 장치
KR102534147B1 (ko) 수직축 풍력발전기
CN207377716U (zh) 一种垂直风叶直推式风力发电机
KR20130062828A (ko) 풍력발전기의 언와인딩 개선 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140617

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150721

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160722

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170622

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180723

Year of fee payment: 8