KR200413465Y1 - 대형 양방향 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 대형 양방향 풍력발전기에 관한 것으로서, 특히 발전기몸체의 전후방에 동일한 바람방향에 대해 반대방향으로 회전하는 프론트날개와 리어날개를 결합하고, 발전기몸체의 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하면서 중심부에는 자석이 설치된 중심축을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하며, 상기 프론트날개와 리어날개의 상반된 동력이 증속기에 의해 가속되어 내부회전케이스와 중심축에 독립적으로 전달되도록 구성하므로서, 대형 풍력발전기에 있어서 발전기몸체의 전후단에 대칭되게 프론트 및 리어날개가 형성됨에 따라 무게중심이 균형을 이루게되어 회전구동부분의 편마모를 줄여주고, 발전부분인 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전함에 따라 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 발전기몸체의 회전받침부와 기둥의 사이에 동일자극이 마주하도록 상,하부자석을 설치하고 발전기몸체의 상부면에 방향키를 돌출 형성하므로서 바람방향에 따라 발전기몸체가 별도의 동력원 없이 자동회전하도록 한 대형 양방향 풍력발전기에 관한 것이다.

양방향 풍력발전기, 프론트날개, 리어날개, 코일, 자석, 증속기, 회전받침부, 베어링,

Description

대형 양방향 풍력발전기{Wind power generator}

도 1 은 종래의 대형 풍력발전기를 보인 사시도.

도 2 는 본 고안의 대형 양방향 풍력발전기를 보인 사시도.

도 3 은 본 고안의 대형 양방향 풍력발전기를 보인 단면도.

도 4 는 본 고안에 적용된 기둥과 회전받침부의 결합상태를 보인 평단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 발전기몸체, 11: 방향키,

12: 프론트날개, 13: 리어축,

14: 제 1 증속기, 15: 리어날개,

16: 프론트축, 17: 제 2 증속기,

18: 내부회전 케이스, 19: 코일,

20: 연결부, 21: 중심축,

22: 자석, 23: 아마추어,

24: 브러쉬, 25: 수직판,

26: 회전받침부, 27: 베어링,

28: 상부자석, 29: 하부자석,

30: 걸림돌기, 31: 걸이부,

32: 베어링, 33: 기둥,

본 고안은 대형 양방향 풍력발전기에 관한 것으로서, 특히 대형 풍력발전기에 있어서 발전기몸체의 전후단에 대칭되게 프론트 및 리어날개가 형성됨에 따라 무게중심이 균형을 이루게되어 회전구동부분의 편마모를 줄여주고, 발전부분인 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전함에 따라 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 발전기몸체의 회전받침부와 기둥의 사이에 동일자극이 마주하도록 상,하부자석을 설치하고 발전기몸체의 상부면에 방향키를 돌출 형성하므로서 바람방향에 따라 발전기몸체가 별도의 동력원 없이 자동회전하도록 한 대형 양방향 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 수 메가와트(MW) 단위의 대용량 발전하는 풍력발전기는 산의 정상부근, 또는 바닷가 등에 설치되고 있으며, 그 설치높이는 용량에 따라 70~90m, 회전날개의 길이도 약 40m 이상이 되도록 설치된다.

도 1 은 종래의 대형 풍력발전기를 도시한 것으로서,

지면에 수직으로 세워진 기둥(4)의 상부에 발전기몸체(1)가 회전 가능하게 결합되고, 상기 발전기몸체(1)의 전면에는 바람에 의해 회전하는 회전날개(2)가 허브(3)에 장착된 구조이다.

상기 발전기몸체(1) 내부에는 회전날개(2)의 회전력으로 회전하여 발전하는 코일과 자석이 구성되어 있고, 상기 코일 또는 자석 중 어느 하나는 고정되어 있고 나머지 하나가 회전날개(2)에서 제공되는 회전력으로 회전하면서 발전한다.

그러나, 종래의 대형 풍력발전기는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

종래의 대형 풍력발전기는 하나의 회전날개(2)를 구비하고 있고, 그 회전날개(2)에 의해 제공되는 회전력으로 코일 또는 자석을 회전시킴에 따라 발전효율이 떨어지게되고, 또한 발전기몸체(1)의 일측에만 회전날개(2)가 설치되어 있기 때문에 전체적인 무게중심이 일측에 편중되어 발전기몸체(1)를 회전시키는 구동장치부의 편마모로 인하여 쉽게 고장나는 문제점이 있었다.

또한, 국내와같이 바람의 방향이 계절에 따라, 기후에 따라 변화하는 지역에서는 대형 풍력발전기가 바람의 방향에 따라 회전하도록 하기 위하여 바람방향을 감지하는 센서장치와, 상기 센서장치의 감지정보에 따라 발전기몸체(1)를 회전시키는 구동장치부가 기둥의 상부에 설치되는데, 이러한 구동장치부가 앞서 설명한 바와같이 무게중심의 편중현상에 의한 편마모로 인하여 쉽게 고장나게되어 풍력발전기가 정상구동하지 못하게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 발전기몸체의 전후방에 동일한 바람방향에 대해 반대방향으로 회전하는 프론트날개와 리어날개를 결합하고, 발전기몸체의 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하면서 중심부에는 자석이 설치된 중심축을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하며, 상기 프론트날개와 리어날개의 상반된 동력이 증속기에 의해 가속되어 내부회전케이스와 중심축에 독립적으로 전달되도록 구성하므로서, 대형 풍력발전기에 있어서 발전기몸체의 전후단에 대칭되게 프론트 및 리어날개가 형성됨에 따라 무게중심이 균형을 이루게되어 회전구동부분의 편마모를 줄여주고, 발전부분인 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전함에 따라 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 발전기몸체의 회전받침부와 기둥의 사이에 동일자극이 마주하도록 상,하부자석을 설치하고 발전기몸체의 상부면에 방향키를 돌출 형성하므로서 바람방향에 따라 발전기몸체가 별도의 동력원 없이 자동회전하도록 한 대형 양방향 풍력발전기를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 고안은,

청구범위 제 1 항에 의하여,

지면에 수직설치된 기둥의 상부에 발전기몸체가 회전가능하게 결합되는 대형 풍력발전기에 있어서,

발전기몸체의 전후방에 동일한 바람방향에 대해 서로 반대방향으로 회전하는 프론트날개와 리어날개를 결합하고, 발전기몸체의 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하면서 그 내부 회전케이스의 중심부에는 자석이 설치된 중심축을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하며, 상기 프론트날개와 리어날개의 상반된 동력이 증속기에 의해 가속되어 리어날개의 동력이 내부회전케이스로 공급되고 프론트날개의 동력이 중심축에 전달되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

청구범위 제 2 항에 의하여,

상기 프론트날개의 길이보다 리어날개의 길이가 더 길게 형성된 것을 특징으로 한다.

청구범위 제 3 항에 의하여,

리어날개의 리어축에 제 1 증속기를 연결하여 리어날개의 회전에 의해 제공된 회전속도가 증속되도록 하고, 상기 제 1 증속기의 동력 출력단과 내부회전케이스를 연결부로서 연결하며, 프론트날개의 프론트축에 제 2 증속기를 연결하여 프론트날개의 회전에 의해 제공된 회전속도가 증속되도록 하고, 상기 제 2 증속기의 동력출력단을 중심축에 연결한 것을 특징으로 한다.

청구범위 제 4 항에 의하여,

상기 발전기몸체의 저면에 회전받침부를 일정길이 돌출 형성하고, 상기 회전받침부와 기둥의 상부를 베어링으로서 결합하여 회전받침부가 기둥의 상부에서 회전할 수 있도록 하되, 상기 회전받침부와 기둥의 사이에 상부자석과 하부자석이 동일자극을 마주하도록 설치하고, 상기 발전기몸체(10)의 상부에는 방향키를 수직 형성한 것을 특징으로 한다.

청구범위 제 5 항에 의하여,

상기 코일의 내측에 전기배출을 위한 아마추어를 형성하고, 상기 발전기몸체의 일단에 수직 설치된 수직판에 아마추어에 접촉된 상태로 전기를 공급받는 브러쉬를 형성한 것을 특징으로 한다.

청구범위 제 6 항에 의하여,

상기 기둥의 외주면상에 걸림돌기를 외향 돌출 형성하고, 상기 회전받침부 의 하단 외주면상에는 일정길이 하향 연장형성되어 상기 걸림돌기에 걸려지는 걸이부를 형성하되, 상기 걸이부와 걸림돌기는 소정의 간격을 두고 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 2 내지 도 4 를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 10 은 기둥(33)의 상부 끝단에 설치되는 발전기몸체를 나타낸다.

상기 발전기몸체(10)의 전면과 후면에는 각각 프론트날개(12)와 리어날개(15)를 바람에 의해 회전하도록 형성하는데, 상기 프론트날개(12)와 리어날개(15)가 동일한 바람방향에 대해 서로 반대방향으로 회전하도록 날개를 형성한다.

그리고, 프론트날개(12)의 길이보다 리어날개(15)의 길이를 더욱 길게 형성하여 리어날개(15)가 바람을 잘 받을 수 있도록 한다.

상기 프론트날개(12)의 프론트축(16)과 리어날개(15)의 리어축(13)은 발전기몸체(10)의 내부로 베어링에 의해 결합하고, 발전기몸체(10)의 내부에는 리어축(13)에 연결되도록 제 1 증속기(14)를 형성함과 동시에 프론트축(16)과 연결되는 제 2 증속기(17)를 형성하여 프론트날개(12)와 리어날개(15)에 의해 제공되는 회전속도를 증속하도록 한다.

그리고, 발전기몸체(10)의 중앙에는 내부회전케이스(18)를 베어링(32)으로 결합하여 독립회전 가능토록 하고, 상기 내부회전케이스(18)의 내주면상에는 코일 (19)을 권선한다.

또한, 상기 내부회전케이스(18)의 중심에는 중심축(21)을 수평하게 축지하고, 상기 중심축(21)에는 코일(19)에 대응하는 자석(22)을 장착한다.

상기 내부회전케이스(18)의 일측으로 연결부(20)를 연결 형성하고, 상기 연결부(20)가 제 1 증속기(14)와 연결되도록 하여 제 1 증속기(14)에서 출력되는 회전동력이 연결부(20)에 의해 내부회전케이스(18)로 전달되어 코일(19)을 일방향으로 고속회전시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 중심축(21)의 일단을 상기 제 2 증속기(17)에 연결하므로서, 상기 제 2 증속기(17)에서 출력되는 회전동력에 의해 중심축(21)이 고속회전하면서 자석(22)을 회전시킬 수 있도록 한다.

상기 설명과같이 코일(19)과 자석(22)이 리어날개(15)와 프론트날개(12)에 의해 제공되는 반대방향의 회전력에 의해 서로 반대방향으로 회전하게 됨에 따라 코일(19)과 자석(22)의 교차횟수가 증가하면서 코일(19)에 유기되는 발전량이 기존의 하나의 회전날개에 의한 것에 비해 약 1.5배~2배 가량 높아지게되는 것이다.

한편, 상기 연결부(20)의 일단에 요홈(20a)을 형성하고, 상기 요홈(20a)에 중심축(21)의 일측 끝단을 베어링(21a)으로 축지하고, 중심축(21)의 타측 끝단을 후설하는 수직판(25)에 축지하여 중심축(21)이 고속회전할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 코일(19)의 일측 끝단 내측에 전기배출을 위한 아마추어(23)를 형성하고, 상기 발전기몸체(10)의 일단에 수직 설치된 수직판(25)에 아마추어에 접촉된 상태로 전기를 공급받는 브러쉬(24)를 형성하여 상기 브러쉬(24)를 통해 외부로 전기를 인출할 수 있도록 한다.

한편, 본 고안에서는 대형 풍력발전기가 바람의 방향에 대응하여 자체적으로 몸체를 회전시킬 수 있도록 하는 회전수단을 구성한다.

상기 회전수단은 도면에 도시된 바와같이 상기 발전기몸체(10)의 저면에 회전받침부(26)를 일정길이 돌출 형성하고, 상기 회전받침부(26)와 기둥(33)의 상부를 베어링(27)으로서 결합하여 회전받침부(26)가 기둥(33)의 상부에서 회전할 수 있도록 하되, 상기 회전받침부(26)와 기둥(33)의 사이에 상부자석(28)과 하부자석(29)이 동일자극을 마주하도록 설치하고, 상기 발전기몸체(10)의 상부에는 방향키(11)를 수직 형성한다.

상기와같이 기둥(33)과 회전받침부(26) 사이에 동일 자극을 마주하는 상부자석(28)과 하부자석(29)을 설치함에 따라 상하부자석(28,29)이 서로 밀어내려는 힘에 의해 회전받침부(26) 및 발전기몸체(10)의 하중이 떠받쳐지게되므로 하중이 베어링(27)에 집중되지 않게되어 발전기몸체(10)의 회전이 매우 용이해지게되며, 발전기몸체(10)의 상부에 방향키(11)가 수직설치되어 있으므로 바람방향이 바뀌게되면 방향키(11)를 통해 회전력이 전달되어 발전기몸체(10)가 서서히 회전하면서 바람을 정면으로 맞이하게되는 것이다.

한편, 상기 기둥(33)의 외주면상에 걸림돌기(30)를 외향 돌출 형성하고, 상기 회전받침부(26)의 하단 외주면상에는 일정길이 하향 연장형성되어 상기 걸림돌기(30)에 걸려지는 걸이부(31)를 형성하되, 상기 걸이부(31)와 걸림돌기(30)는 소정의 간격을 두고 이격되도록 하므로서, 상부자석(28)과 하부자석(29)의 척력에 의 해 발전기몸체(10)가 너무 높이 부양되는 것을 방지한다.

이와같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다

본 고안의 대형 양방향 풍력발전기는 바람에 의해 프론트날개(12)와 리어날개(15)가 서로 반대방향으로 회전하면서 발전기몸체(10) 내부의 코일(19)과 자석(22)을 서로 반대방향으로 회전시킴에 따라 발전효율을 증대시킬 수 있게된다.

또한, 발전기몸체(10)의 양측에 프론트날개(12)와 리어날개(15)가 형성되므로 무게중심이 한쪽으로 편중되지 않게되어 발전기몸체(10)의 회전수단 구성부품이 편마모되지 않게되어 제품의 수명을 연장시킬 수 있게되며,

상부자석(28)과 하부자석(29)의 척력을 이용하여 발전기몸체(10)의 하중이 베어링(27)에 집중되는 것을 분산시킴에 따라 바람방향에 대해서 발전기몸체(10)가 자유롭게 회전하여 바람을 정면으로 맞이할 수 있게되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 발전기몸체의 전후방에 동일한 바람방향에 대해 반대방향으로 회전하는 프론트날개와 리어날개를 결합하고, 발전기몸체의 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하면서 중심부에는 자석이 설치된 중심축을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하며, 상기 프론트날개와 리어날개의 상반된 동력이 증속기에 의해 가속되어 내부회전케이스와 중심축에 독립적으로 전달되도록 구성하므로서, 대형 풍력발전기에 있어서 발전기몸체의 전후단에 대칭되게 프론트 및 리어날개가 형성됨에 따라 무게중심이 균형을 이루게되 어 회전구동부분의 편마모를 줄여주고, 발전부분인 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전함에 따라 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 발전기몸체의 회전받침부와 기둥의 사이에 동일자극이 마주하도록 상,하부자석을 설치하고 발전기몸체의 상부면에 방향키를 돌출 형성하므로서 바람방향에 따라 발전기몸체가 별도의 동력원 없이 자동회전하도록 한 대형 양방향 풍력발전기를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (6)

1. 지면에 수직설치된 기둥의 상부에 발전기몸체가 회전가능하게 결합되는 대형 풍력발전기에 있어서,

   발전기몸체의 전후방에 동일한 바람방향에 대해 서로 반대방향으로 회전하는 프론트날개와 리어날개를 결합하고, 발전기몸체의 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하면서 그 내부 회전케이스의 중심부에는 자석이 설치된 중심축을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하며, 상기 프론트날개와 리어날개의 상반된 동력이 증속기에 의해 가속되어 리어날개의 동력이 내부회전케이스로 공급되고 프론트날개의 동력이 중심축에 전달되도록 구성한 것을 특징으로 하는 대형 양방향 풍력발전기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 프론트날개의 길이보다 리어날개의 길이가 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 대형 양방향 풍력발전기.
3. 제 1 항에 있어서,

   리어날개의 리어축에 제 1 증속기를 연결하여 리어날개의 회전에 의해 제공된 회전속도가 증속되도록 하고, 상기 제 1 증속기의 동력 출력단과 내부회전케이 스를 연결부로서 연결하며, 프론트날개의 프론트축에 제 2 증속기를 연결하여 프론트날개의 회전에 의해 제공된 회전속도가 증속되도록 하고, 상기 제 2 증속기의 동력출력단을 중심축에 연결한 것을 특징으로 하는 대형 양방향 풍력발전기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 발전기몸체의 저면에 회전받침부를 일정길이 돌출 형성하고, 상기 회전받침부와 기둥의 상부를 베어링으로서 결합하여 회전받침부가 기둥의 상부에서 회전할 수 있도록 하되, 상기 회전받침부와 기둥의 사이에 상부자석과 하부자석이 동일자극을 마주하도록 설치하고, 상기 발전기몸체(10)의 상부에는 방향키를 수직 형성한 것을 특징으로 하는 대형 양방향 풍력발전기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 코일의 내측에 전기배출을 위한 아마추어를 형성하고, 상기 발전기몸체의 일단에 수직 설치된 수직판에 아마추어에 접촉된 상태로 전기를 공급받는 브러쉬를 형성한 것을 특징으로 하는 대형 양방향 풍력발전기.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 기둥의 외주면상에 걸림돌기를 외향 돌출 형성하고, 상기 회전받침부의 하단 외주면상에는 일정길이 하향 연장형성되어 상기 걸림돌기에 걸려지는 걸이부를 형성하되, 상기 걸이부와 걸림돌기는 소정의 간격을 두고 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 대형 양방향 풍력발전기.

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