KR101723108B1 - 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 블레이드 및 상기 제1 블레이드와 이웃하게 배치되는 제2 블레이드를 갖는 블레이드 유닛; 상기 블레이드 유닛의 상면과 결합되는 상판; 상기 블레이드 유닛의 하면과 결합되는 하판; 그리고, 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드를 동시에 좌우방향으로 이동시키면서 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드 사이의 간극을 조절하기 위한 간극조절장치를 포함하며, 상기 간극조절장치는 모터-기어 어셈블리와, 상기 모터-기어 어셈블리와 결합되어 상기 제1 블레이드를 좌우로 이동시키기 위한 제1 이동유닛, 상기 제2 블레이드를 좌우로 이동시키기 위한 제2 이동유닛을 포함하며, 상기 모터-기어 어셈블리는 모터와, 상기 모터의 회전에 따라 회전하는 메인기어축과, 상기 메인기어축의 일단에 구비되는 메인기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 간극조절절장치를 갖는 사보니우스식 풍력터빈을 제공한다.

Description

간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈{Savonius-type vertical axis Wind Turbine including a device for controlling the gap width between turbine blades}
본 발명은 사보니우스 풍력터빈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력터빈의 작동시 블레이드들의 간극을 운행구간별로 조절함으로써 전제의 운전효율을 높일 수 있는 간극 조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈에 관한 것이다.
최근 들어서 전세계는 한정된 전기 및 가스, 석유 자원에만 의존해온 영향으로 인해 원유가가 급등하고 있는 반면에 인류가 대부분 석유 에너지의 사용에 따른 온실가스의 증가 등으로 환경오염 문제가 심각하게 제기되고 있다.
이에 따라, 환경적인 공해가 발생하지 않고 친환경 차원에서 무한정으로 사용할 수 있는 태양광을 비롯하여 풍력, 조력 등 자연을 이용한 대체 에너지의 개발에 대한 관심이 집중되고 있다.
그 중에서도 바람의 에너지를 이용한 풍력발전은 상대적으로 기술의 완성도 및 경제성이 가장 앞서 있기에 설치용량 및 풍력발전분야의 참여 비중이 점점 확대되고 있는 추세이다.
이러한 풍력발전장치는 수평축 풍력발전장치(horizontal axis wind turbine)와 수직축 풍력발전장치(vertical axis wind turbine)로 구분할 수 있다.
상기 수평축 풍력발전장치는 프로펠러 방식으로서 공기 역학적으로 바람의 양력(lift force)을 이용한 블레이드로 구성된 로터를 사용하게 된다.
그러나, 수평축 풍력발전장치는 발전 효율은 비교적 높고, 바람이 부는 방향에 따라 로터의 방향을 바꾸어 주지 않아도 되는 장점이 있으나, 바람의 세기에 따라 블레이드의 각도를 바꾸어 주어야 하는 장치가 필요하다.
한편, 수직축 풍력발전장치는 바람의 양력을 이용하는 방식인 다리우스식(Darrius Rotor)과 바람의 항력을 이용하는 사보니우스식(Savonius Rotor)이 있다. 상기 다리우스식 풍력발전기의 경우는 발전기의 출력이 약하고 초기에 스스로 기동하지 못하여 보조적인 동력장치가 필요하다는 문제가 있다.
종래 사보니우스식의 풍력발전기의 경우는 바람의 항력을 이용하므로 회전속도가 바람의 속도보다는 높을 수 없으므로 회전축의 회전수에 제한을 받으므로 회전수가 낮은 풍력동력기로 주로 사용되고 있다.
최근에는 이러한 수직형 풍력터빈의 약점인 낮은 효율 등을 극복하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다.
한국공개특허공보 특2002-0005565호 (발명의 명칭 : 통풍홈 부착 사보니우스 풍차 회전날개, 공개일 : 2002.01.17)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 풍력터빈의 작동시 블레이드들의 사이의 간극을 운행구간별로 조절함으로써 전체의 운전 효율을 높일 수 있는 간극 조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 블레이드 및 상기 제1 블레이드와 이웃하게 배치되는 제2 블레이드를 갖는 블레이드 유닛; 상기 블레이드 유닛의 상면과 결합되는 상판; 상기 블레이드 유닛의 하면과 결합되는 하판; 그리고, 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드를 동시에 좌우방향으로 이동시키면서 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드 사이의 간극을 조절하기 위한 간극조절장치를 포함하며, 상기 간극조절장치는 모터-기어 어셈블리와, 상기 모터-기어 어셈블리와 결합되어 상기 제1 블레이드를 좌우로 이동시키기 위한 제1 이동유닛, 상기 제2 블레이드를 좌우로 이동시키기 위한 제2 이동유닛을 포함하며, 상기 모터-기어 어셈블리는 모터와, 상기 모터의 회전에 따라 회전하는 메인기어축과, 상기 메인기어축의 일단에 구비되는 메인기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 간극조절절장치를 갖는 사보니우스식 풍력터빈을 제공한다.
상기 제1 블레이드는 제1 블레이드 몸체와, 상기 제1 블레이드 몸체의 상단면에서 상부방향으로 돌출되어 상기 상판에 적어도 일부분이 수용되는 제1 상부돌출부와, 상기 제1 블레이드 몸체의 하단면에서 하부방향으로 돌출되어 적어도 일부분이 상기 하판에 수용되는 제1 하부돌출부를 포함할 수 있다.
상기 상판에는 상기 제1 상부돌출부가 수용되는 제1 상부레일이 구비되고, 상기 하판에는 상기 제1 하부돌출부가 수용되는 제1 하부레일이 형성되며, 상기 제1 블레이드는 상기 제1 상부레일 및 상기 제1 하부레일을 따라 좌우로 이동될 수 있다.
상기 제1 이동유닛은 상기 하판의 내부공간상에 배치되어 상기 메인기어와 결합되는 제1 기어와, 상기 제1 기어와 결합되어 회전하는 제1 스크류와, 상기 제1 스크류와 결합됨과 동시에 상기 제1 블레이드의 하부영역과 결합되어 상기 제1 스크류의 회전에 따라 직선이동하는 제1 슬라이더를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 이동유닛은 상기 제1 스크류의 양측에 배치되어 상기 제1 스크류를 회전가능하게 지지하는 제1 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 슬라이더는 상기 제1 스크류와 결합되는 제1 너트부와, 상기 제1 너트부에서 연장되어 상기 제1 블레이드의 하부영역에 결합되는 제1 연결부를 포함할 수 있다.
상기 제1 연결부는 상기 제1 스크류의 중심축으로부터 편심되어 배치되며, 상기 제1 하부돌출부 중 가장 근접한 거리에 배치되는 제1 연결돌출부와 결합될 수 있다.
상기 모터-기어 어셈블리는 상기 메인기어와 대향되도록 배치되어 상기 메인기어의 회전시 상기 제1 기어 및 상기 제2 기어와 맞물리면서 상기 제1 기어 및 상기 제2 기어를 안정적으로 잡아주기 위한 아이들 기어를 더 포함할 수 있다.
상기 사보니우식 풍력터빈은 상기 블레이드 유닛을 안정적으로 잡아주기 위하여 상기 상판의 가장자리와 상기 하판의 가장자리를 직접적으로 결합시키는 지주부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 사보니우식 풍력터빈은 자유류의 속도에 따라 상기 모터-기어 어셈블리의 구동을 제어하여 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드 사이의 간극이 상기 제1 이동유닛 및 상기 제2 이동유닛에 의하여 이동되도록 하기 위한 제어유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈은 모터-기어 어셈블리 및 이동유닛을 사용하여 블레이드들 사이의 간극을 동시에 제어함으로써 간극조절장치의 구조를 간단하게 구현하면서도 저속회전에서는 간극을 줄이고, 고속회전에서는 간극을 늘림으로써 풍력터빈의 효율을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1의 (a)은 본 발명의 일 실시예에 따른 사보니우스 풍력터빈을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 1의 (b)는 사보니우스 풍력터빈의 간극(gap width)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 I-I에서 바라본 평면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 II-II에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 III-III에서 바라본 상태를 나타내는 도면 중 회전축과 하판의 연결구조를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5는 간극변화에 따른 사보니우스 풍력터빈의 파워계수를 나타낸 도면이다.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 사보니우식 풍력터빈의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
상기 사보니우스 풍력터빈은 블레이드 유닛, 하판(20), 상판(10), 간극조절장치, 제어유닛(미도시), 지주부재(30) 및 슬립링유닛을 포함한다.
상기 블레이드 유닛은 제1 블레이드(110) 및 상기 제1 블레이드(110)와 이웃하게 배치되는 제2 블레이드(120)를 포함한다. 상기 블레이드 유닛은 상기 상판(10) 및 상기 하판(20)과 결합되되 상기 상판(10) 및 상기 하판(20)상에서 좌우로(도 2의 도면상) 이동하게 된다.
구체적으로, 상기 제1 블레이드(110)는 제1 블레이드 몸체(117)와, 상기 제1 블레이드 몸체(117)의 상단면에서 상부방향으로 돌출되어 상기 상판(10)에 적어도 일부분이 수용되는 제1 상부돌출부(111)와, 상기 제1 블레이드 몸체(117)의 하단면에서 하부방향으로 돌출되어 적어도 일부분이 상기 하판(20)에 수용되는 제1 하부돌출부(113)를 포함한다.
상기 제1 블레이드 몸체(117)는 원호 형상을 가지고, 상기 제1 상부돌출부(111)는 상기 제1 블레이드 몸체(117)의 상단면에서 일정간격을 가지면서 복수 개로 배치되고, 상기 제1 하부돌출부(113)는 상기 제1 블레이드 몸체(117)의 하단면에서 일정간격을 가지면서 복수 개로 배치된다.
상기 제1 상부돌출부(111)는 상부로 갈수록 단면폭이 커지도록 경사지게 형성되어 있고, 상기 제1 하부돌출부(113)는 하부로 갈수록 단면폭이 커지도록 경사지게 형성되어 있다.
마찬가지로, 상기 제2 블레이드(120)는 제2 블레이드 몸체(127), 제2 상부돌출부(121), 제2 하부돌출부(123)를 포함한다. 상기 제2 블레이드(120)는 상기 제1 블레이드(110)와 실질적으로 동일한 구조를 가지므로, 상세한 설명은 생략한다.
상기 상판(10)은 디스크 형상의 상판본체(11)를 포함하며, 상기 상판본체(11)에는 상기 제1 상부돌출부(111)가 수용되는 제1 상부레일(12)과, 상기 제2 상부돌출부(121)가 수용되는 제2 상부레일(13)이 구비되어 있다.
상기 제1 상부레일(12) 및 상기 제2 상부레일(13)은 상부로 갈수록 단면폭이 커지도록 함몰형성되어 있고, 상기 제1 상부돌출부(111) 및 상기 제2 상부돌출부(121)와 대응된다.
상기 하판(20)도 디스크 형상의 하판본체(21)를 가지며, 상기 하판본체(21)의 내부공간에는 상기 간극조절장치의 제1 이동유닛(200) 및 제2 이동유닛(300)이 배치된다.
상기 하판본체(21)의 상부영역에는 상기 제1 하부돌출부(113)가 수용되는 제1 하부레일(22)과, 상기 제2 하부돌출부(123)가 수용되는 제2 하부레일(23)이 구비되어 있다.
상기 제1 하부레일(22) 및 상기 제2 하부레일(23)은 하부로 갈수록 단면폭이 커지도록 함몰 형성되어 있고, 상기 제1 하부돌출부(113) 및 상기 제2 하부돌출부(123)와 대응된다.
결과적으로, 상기 제1 블레이드(110)는 상기 제1 상부레일(12) 및 상기 제1 하부레일(22)을 따라 좌우로 이동될 수 있고, 상기 제2 블레이드(120)는 상기 제2 상부레일(13) 및 상기 제2 하부레일(23)을 따라 좌우로 이동될 수 있다.
한편, 상기 간극조절장치는 상기 제1 블레이드(110)와 상기 제2 블레이드(120)를 동시에 좌우방향으로 이동시키면서 상기 제1 블레이드(110)와 상기 제2 블레이드(120) 사이의 간극을 조절하게 된다.
여기서, 간극은 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 사보니우스식(Savonius Rotor) 풍력터빈에서 간극은 s/d로 정의된다. 여기서, s는 제1 블레이드(110)와 제2 블레이드(120)가 겹쳐지는 거리를 의미하고, d는 제1 블레이드(110)와 제2 블레이드(120) 전체의 지름을 의미한다.
상기 간극조절장치는 모터-기어 어셈블리(400)와, 상기 모터-기어 어셈블리(400)와 결합되어 상기 제1 블레이드(110)를 좌우로 이동시키기 위한 제1 이동유닛(200), 상기 제2 블레이드(120)를 좌우로 이동시키기 위한 제2 이동유닛(300)을 포함한다.
상기 모터-기어 어셈블리는 모터(410)와, 상기 모터(410)의 회전에 따라 회전하는 메인기어축(420)과, 상기 메인기어축(420)의 일단에 구비되는 메인기어(430)와, 상기 메인기어(430)와 대향되도록 배치되어 상기 메인기어(430)의 회전시 상기 제1 기어(210) 및 상기 제2 기어(310)와 맞물리면서 상기 제1 기어(210) 및 상기 제2 기어(310)를 안정적으로 잡아주는 아이들 기어(440)를 포함한다.
상기 모터(410)는 정회전 및 역회전이 가능하며, 상기 회전축(40)의 내부공간상에 배치된다. 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 모터(410)는 상기 회전축(40)의 내부공간에서 모터설치부 상에 안착될 수 있다.
상기 메인기어축(420)은 상기 모터(410)와 연결되어 상기 모터(410)의 회전과 함께 회전하며, 상기 회전축(40)의 내부공간상에 배치된다.
상기 메인기어(430), 상기 제1 이동유닛의 제1 기어(210), 상기 제2 이동유닛의 제2 기어(310) 및 상기 아이들 기어(440)은 모두 베벨기어로 구비되며, 상기 메인기어(430)와 상기 아이들 기어(440)는 서로 마주보며 배치되고, 상기 제1 기어(210)와 제2 기어(310)도 서로 마주보며 배치된다.
결과적으로, 상기 메인기어(430)에는 상기 제1 기어(210) 및 상기 제2 기어(310)가 동시에 기어결합되어 있어 때문에 상기 메인기어(430)의 회전력은 상기 제1 기어(210) 및 상기 제2 기어(310)를 동시에 회전시키게 된다. 이때, 상기 아이들 기어(440)는 상기 상기 제1 기어(210) 및 상기 제2 기어(310)에 동시에 결합되어 상기 제1 기어(210) 및 상기 제2 기어(310)를 잡아주게 된다.
상기 제1 이동유닛(200)은 상기 하판(20)의 내부공간상에 배치되어 상기 메인기어(430)와 결합되는 제1 기어(210)와, 상기 제1 기어(210)와 결합되어 회전하는 제1 스크류(220)와, 상기 제1 스크류(220)와 결합됨과 동시에 상기 제1 블레이드(110)의 하부영역과 결합되어 상기 제1 스크류(220)의 회전에 따라 직선이동하는 제1 슬라이더(230)와, 상기 제1 스크류(220)의 양측에 배치되어 상기 제1 스크류(220)를 회전가능하게 지지하는 제1 베어링(240)을 포함한다.
상기 제1 슬라이더(230)는 상기 제1 스크류(220)와 결합되는 제1 너트부(231)와, 상기 제1 너트부(231)에서 연장되어 상기 제1 블레이드(110)의 하부영역에 결합되는 제1 연결부(233)를 포함한다.
상기 제1 연결부(233)는 상기 제1 스크류(220)의 중심축으로부터 편심되어 배치되며, 상기 제1 하부돌출부(113) 중 가장 근접한 거리에 배치되는 제1 연결돌출부(115)와 결합된다.
마찬가지로, 상기 제2 이동유닛(300)은 제2 기어(310), 제2 스크류(320), 제2 슬라이더(330), 제2 베어링(340)을 포함하여 구성되고, 상기 제2 슬라이더(330)는 제2 너트부(331), 제2 연결부(333)로 구성되며, 상기 제2 연결부(333)는 상기 제2 하부돌출부(123) 중 가장 근접한 거리에 있는 제2 연결돌출부(125)와 결합된다. 상기 제2 이동유닛(300)의 구성들은 상기 제1 이동유닛(200)의 구성들과 실질적으로 동일한 구조를 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 상기 모터(410)가 회전하게 되면, 상기 메인기어축(420)이 회전하게 되고, 상기 메인기어축(420)이 회전하게 되면 상기 메인기어(430)가 회전하게 되고, 상기 메인기어(430)가 회전하게 되면, 상기 제1 기어(210) 및 상기 제2 기어(310)가 동시에 회전하게 된다.
상기 제1 기어(210)가 회전하게 되면, 상기 제1 스크류(220)가 회전하게 되고, 상기 제1 스크류(220)가 회전하게 되면, 상기 제1 슬라이더(230)가 상기 제1 스크류(220)상에서 좌우로 직선이동하게 되고, 상기 제1 슬라이더(230)가 이동하게 되면 상기 제1 슬라이더에 결합된 제1 블레이드(110)가 좌우로 직선이동하게 된다.
동시에, 상기 제2 기어(310)가 회전하게 되면 상기 제2 스크류(320)가 회전하게 되고, 상기 제2 스크류(320)가 회전하게 되면 상기 제2 슬라이더(330)가 상기 제2 스크류(320)상에서 좌우로 직선이동하게 되고, 상기 제2 슬라이더(330)가 이동하게 되면 상기 제2 슬라이더에 결합된 제2 블레이드(120)가 좌우로 직선이동하게 된다.
결과적으로, 모터-기어 어셈블리(400) 및 이동유닛을 사용하여 제1 블레이드(110)와 상기 제2 블레이드(120)가 동시에 좌우로 직선이동시켜 상기 제1 블레이드(110)와 상기 제2 블레이드(120) 사이의 간극을 동시에 제어함으로써 간극조절장치의 구조를 간단하게 구현할 수 있게 된다.
한편, 상기 지주부재(30)는 상기 블레이드 유닛을 안정적으로 잡아주기 위하여 상기 상판(10)의 가장자리와 상기 하판(20)의 가장자리를 직접적으로 결합시키게 된다.
구체적으로, 상기 지주부재(30)는 제1 지주부재(31), 제2 지주부재(32), 제3 지주부재(33) 및 제4 지주부재(34)를 포함하며, 상기 제1 지주부재(31)는 상기 제3 지주부재(33)와 서로 대칭적으로 배치되고, 상기 제2 지주부재(32)는 상기 제4 지주부재(34)와 대칭적으로 배치된다.
상기 제어유닛은 자유류(free stream)의 속도에 따라 상기 모터-기어 어셈블리(400)의 구동을 제어하여 상기 제1 블레이드(110) 및 상기 제2 블레이드(120) 사이의 간극이 상기 제1 이동유닛(200) 및 상기 제2 이동유닛(300)에 의하여 이동되도록 한다.
즉, 자유류(free stream)의 속도가 낮으면 상기 제어유닛은 블레이드의 간극을 줄이기 위하여 상기 모터(410)가 시계방향으로 회전하도록 제어하여 상기 제1 블레이드(110) 및 상기 제2 블레이드(120)가 동시에 상기 상판(10) 및 상기 하판(20)의 외측 반경방향으로 이동하도록 한다.
반면, 자유류(free stream)의 속도가 높으면 상기 제어유닛은 블레이드의 간극을 늘리기 위하여 상기 모터(410)가 반시계방향으로 회전하도록 제어하여 상기 제1 블레이드(110) 및 상기 제2 블레이드(120)가 동시에 상기 상판(10) 및 상기 하판(20)의 내측 반경방향으로 이동하도록 한다.
결과적으로, 본 발명에 따른 풍력터빈, 즉 사보니우스식(Savonius Rotor) 풍력터빈에 있어서는 자유류(free stream)의 속도에 따라 블레이드의 간극(Gap width)을 조절함으로써 효율을 증대시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 간극이 작으면 저속회전에서 파워계수가 높고, 간극이 크면 고속회전에서 파워계수가 높은 것을 도 5에서 λ= 2rΩ/U∞ 로 정의되며, r는 블레이드의 반경을 의미하고, Ω는 회전축(40)의 회전속도를 의미하며, U∞는 자유류(free stream)의 속도이다.
결과적으로, 자유류 속도가 작은 저속회전에서는 간극을 줄이고, 자유류 속도가 큰 고속회전에서는 간극을 늘림으로써 풍력터빈의 효율을 최적화시킬 수 있게 된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(40)은 설치구조물에 대하여 수직으로 배치되며, 상기 슬립링유닛을 통하여 외부의 고정구조물과 전기적으로 연결된다. 그러면, 상기 회전축(40)은 상기 하판(20)에 대하여 수직으로 배치되고, 상기 슬립링유닛은 상기 회전축에 구비되어 상기 간극조절장치와 전기적으로 연결되고, 외부의 고정구조물과 상기 모터(410)를 전기적으로 연결시킨다.
상기 슬립링유닛은 상기 풍력터빈의 구조물과 결합되어 고정되는 외부하우징(600), 상기 회전축(40)의 하부와 결합되어 회전함과 동시에 상기 외부하우징(600)과 전기적으로 연결되어 있는 내부하우징(500), 상기 내부하우징(500)과 상기 외부하우징(600) 사이에 배치되는 회전 베어링(700)을 포함한다.
구체적으로, 상기 내부하우징(500)은 상기 회전축(40)과 결합되어 회전하는 회전몸체(510)와, 상기 회전몸체(510)의 외주면에 결합되어 있는 절연링(530) 및 전극링(520)을 포함한다.
여기서, 상기 모터(410)에 전력을 공급하기 위한 제1 전선(1)은 상기 회전몸체(510)를 관통하면서 상기 전극링(520)과 연결되어 있다.
또한, 상기 외부하우징(600)은 상기 풍력터빈의 고정구조물과 고정되게 결합되는 고정몸체(610)와, 상기 전극링(520)의 외주면과 접촉되면서 전기적으로 연결되는 브러쉬(620)를 포함한다.
상기 브러쉬(620)의 적어도 일부분은 상기 고정몸체(610)에 의하여 지지되며, 상기 브러쉬(620)는 제2 전선(2)을 통하여 외부의 고정된 전원과 연결된다.
상기 회전 베어링(700)은 상기 회전몸체(510)의 상단과 상기 고정몸체(610)의 상단 사이에 배치되는 상단 회전베어링과, 상기 회전몸체(510)의 하단과 상기 고정몸체(610)의 하단 사이에 배치되는 하단 회전베어링을 포함한다.
결과적으로, 상기 회전축(40)의 내부에 배치되면서 상기 모터(410)에 전력을 공급하기 위한 상기 제1 전선(1)은 상기 내부하우징(500)을 따라 회전하면서도 상기 제2 전선(2)과 전기적으로 연결됨으로써 상기 제1 전선(1)의 꼬임이 발생하지 않게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
10: 상판 12: 제1 상부레일
13: 제2 상부레일 20: 하판
22: 제1 하부레일 23: 제2 하부레일
30: 지주부재 40: 회전축
110: 제1 블레이드 111: 제1 상부돌출부
113: 제1 하부돌출부 115: 제1 연결돌출부
120: 제2 블레이드 121: 제2 상부돌출부
123: 제2 하부돌출부 125: 제2 연결돌출부
200: 제1 이동유닛 210: 제1 기어
220: 제1 스크류 230: 제1 슬라이더
231: 제1 너트부 233: 제1 연결부
240: 제1 베어링 300: 제2 이동유닛
310: 제2 기어 320: 제2 스크류
330: 제2 슬라이더 340: 제2 베어링
400: 모터-기어 어셈블리 410: 모터
420: 메인기어축 430: 메인기어
440: 아이들 기어 500: 내부하우징
600: 외부하우징

Claims (10)

  1. 제1 블레이드 및 상기 제1 블레이드와 이웃하게 배치되는 제2 블레이드를 갖는 블레이드 유닛;
    상기 블레이드 유닛의 상면과 결합되는 상판;
    상기 블레이드 유닛의 하면과 결합되는 하판;
    상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드를 동시에 좌우방향으로 이동시키면서 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드 사이의 간극을 조절하기 위한 간극조절장치;
    상기 블레이드 유닛을 안정적으로 잡아주기 위하여 상기 상판의 가장자리와 상기 하판의 가장자리를 직접적으로 결합시키는 지주부재;
    상기 하판에 대하여 수직으로 배치되는 회전축; 및
    상기 회전축에 구비되어 상기 간극조절장치와 전기적으로 연결되는 슬립링유닛;을 포함하고,
    상기 간극조절장치는 모터-기어 어셈블리와, 상기 모터-기어 어셈블리와 결합되어 상기 제1 블레이드를 좌우로 이동시키기 위한 제1 이동유닛, 상기 제2 블레이드를 좌우로 이동시키기 위한 제2 이동유닛을 포함하며,
    상기 모터-기어 어셈블리는 상기 회전축의 내부공간상에 배치되는 모터와, 상기 모터의 회전에 따라 회전하는 메인기어축과, 상기 메인기어축의 일단에 구비되는 메인기어를 포함하고,
    상기 슬립링유닛은 외부하우징과, 상기 회전축과 결합되어 회전함과 동시에 상기 외부하우징과 전기적으로 연결되는 내부하우징과, 상기 내부하우징과 상기 외부하우징 사이에 배치되는 회전 베어링을 포함하며,
    상기 내부하우징은 상기 회전축과 결합되어 회전하는 회전몸체와, 상기 회전몸체의 외주면에 결합되어 있는 절연링 및 전극링을 포함하고,
    상기 전극링에는 상기 모터에 전력을 공급하기 위한 제1 전선이 상기 회전몸체를 관통하면서 연결되며,
    상기 외부하우징은 풍력터빈의 고정구조물과 고정되게 결합되는 고정몸체와, 상기 전극링의 외주면과 접촉되면서 전기적으로 연결되는 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 블레이드는 제1 블레이드 몸체와, 상기 제1 블레이드 몸체의 상단면에서 상부방향으로 돌출되어 상기 상판에 적어도 일부분이 수용되는 제1 상부돌출부와, 상기 제1 블레이드 몸체의 하단면에서 하부방향으로 돌출되어 적어도 일부분이 상기 하판에 수용되는 제1 하부돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상판에는 상기 제1 상부돌출부가 수용되는 제1 상부레일이 구비되고, 상기 하판에는 상기 제1 하부돌출부가 수용되는 제1 하부레일이 형성되며, 상기 제1 블레이드는 상기 제1 상부레일 및 상기 제1 하부레일을 따라 좌우로 이동되는 것을 특징으로 하는 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 이동유닛은 상기 하판의 내부공간상에 배치되어 상기 메인기어와 결합되는 제1 기어와, 상기 제1 기어와 결합되어 회전하는 제1 스크류와, 상기 제1 스크류와 결합됨과 동시에 상기 제1 블레이드의 하부영역과 결합되어 상기 제1 스크류의 회전에 따라 직선이동하는 제1 슬라이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 이동유닛은 상기 제1 스크류의 양측에 배치되어 상기 제1 스크류를 회전가능하게 지지하는 제1 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 슬라이더는 상기 제1 스크류와 결합되는 제1 너트부와, 상기 제1 너트부에서 연장되어 상기 제1 블레이드의 하부영역에 결합되는 제1 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 스크류의 중심축으로부터 편심되어 배치되며, 상기 제1 하부돌출부 중 가장 근접한 거리에 배치되는 제1 연결돌출부와 결합되는 것을 특징으로 하는 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터-기어 어셈블리는 상기 메인기어와 대향되도록 배치되어 상기 메인기어의 회전시 상기 제1 기어와 맞물리면서 상기 제1 기어를 안정적으로 잡아주기 위한 아이들 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈.
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    자유류의 속도에 따라 상기 모터-기어 어셈블리의 구동을 제어하여 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드 사이의 간극이 상기 제1 이동유닛 및 상기 제2 이동유닛에 의하여 이동되도록 하기 위한 제어유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간극조절장치를 갖는 사보니우스 풍력터빈.
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