KR200491127Y1 - 전기연결장치를 구비한 풍향 추적 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

전기연결장치를 구비한 풍향 추적 풍력발전기가 개시된다. 수직중심축이 형성된 지지프레임; 수직중심축에 회전가능하게 결합되며, 후방측에 풍향판이 결합되어, 바람의 방향에 따라 수직중심축을 중심으로 회전되는 풍향추적축; 풍향추적축의 전방측에 결합되어 회전구동되는 회전블레이드; 풍향추적축에 결합되고 회전블레이드의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전유닛;을 포함하고, 상기 지지프레임의 가로바의 하부에 형성된 판재와, 판재의 저면에 동심원 형태로 다수 형성된 제1도선과, 제1도선에 연결되며 외부 사용처에 연결되는 전원출력선으로 구성된 전기배출부; 풍향추적축에 부착되는 본체와, 본체의 내부에 형성되며 상기 제1도선에 접촉되고, 제1도선과 접촉된 상태로 회전되는 복수의 베어링과, 복수의 베어링 각각에 형성되는 샤프트로 구성된 전기연결부; 전기연결부의 복수의 베어링 각각에 연결되며 발전유닛과 연결된 복수의 전기공급선;을 포함한다.

Description

전기연결장치를 구비한 풍향 추적 풍력발전기{Wind direction-tracking power generator with electrical connection}

개시되는 내용은 전기연결장치를 구비한 풍향 추적 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍향을 자동으로 추적하는 기능, 유입되는 풍속을 조절하는 기능을 가지는 풍향 추적 풍력발전기에서 회전축의 회전 작동에도 전원 공급이 안정적으로 유지될 수 있도록 하는 풍향 추적 풍력발전기에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

풍력발전기는 바람을 기초로 전기에너지를 생산하는 장치이다. 바람이 회전날개를 회전시키면 그 회전력으로 발전기를 구동하여 전기를 생산한다.

일반적으로 풍력발전기는 회전블레이드, 발전기로 구성된다. 상기 발전기는 중심의 회전자와 외부를 감싸는 고정자에 의해 자기장을 형성하면서 전기를 생산한다. 발전기 동작의 기본원리는 암페어 법칙과 패러데이의 전자기유도법칙을 따른다.

한편, 풍력발전기가 적합하게 작동할 조건으로는 평균 초속 4 m/s 이상의 바람이 필요하며, 풍향은 회전에 수직방향이어야 최대 효율을 발휘할 수 있다.

본 발명자는 한국 특허출원 10-2016-0130477호 "풍향 추적 풍력발전기"를 출원하여 특허등록 받은 바 있다.

한국 특허출원 10-2016-0130477호

개시되는 내용은 본 발명자의 선출원 발명인 한국 특허출원 10-2016-0130477호를 개량하기 위한 것으로, 풍향추적축이 회전하는 동안 발전유닛에서 생성된 전기를 전선의 꼬임없이 외부로 전달되도록 하여 안정적인 전원공급이 가능해질 수 있는 전기연결장치를 구비한 풍향 추적 풍력발전기를 제공하는데 그 목적이 있다.

일 실시예에 따르면, 수직중심축이 형성된 지지프레임; 수직중심축에 회전가능하게 결합되며, 후방측에 풍향판이 결합되어, 바람의 방향에 따라 수직중심축을 중심으로 회전되는 풍향추적축; 풍향추적축의 전방측에 결합되어 회전구동되는 회전블레이드; 풍향추적축에 결합되고 회전블레이드의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전유닛;을 포함하고, 지지프레임의 가로바의 하부에 형성된 판재와, 판재의 저면에 동심원 형태로 다수 형성된 제1도선과, 제1도선에 연결되며 외부 사용처에 연결되는 전원출력선으로 구성된 전기배출부; 풍향추적축에 부착되는 본체와, 본체의 내부에 형성되며 상기 제1도선에 접촉되고, 제1도선과 접촉된 상태로 회전되는 복수의 베어링과, 복수의 베어링 각각에 형성되는 샤프트로 구성된 전기연결부; 전기연결부의 복수의 베어링 각각에 연결되며 발전유닛과 연결된 복수의 전기공급선;을 포함하는 전기연결장치를 구비한 풍향 추적 풍력발전기에 의해 달성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전기연결부는 상기 본체의 내부에 형성된 복수의 격벽을 포함하고, 복수의 격벽 각각에 샤프트와 베어링이 결합되며, 각 샤프트에 복수의 전기공급선 각각이 연결되어 이루어진다.

일 실시예에 따르면, 전기공급선에는 베어링의 샤프트를 연결되는 일 부위에 탄성부가 형성되며, 탄성부는 코일형 스프링일 수 있다.

실시예에 따르면, 풍향추적축이 풍향에 따라 방향이 변경되면서 회전하는 동안에도 전기공급선이 꼬이지 않으면서 발전유닛에서 생성된 전기를 제1도선을 통해 외부로 전달될 수 있도록 하여 안정적인 전원공급이 가능해질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 실시예에 따른 풍향 추적 풍력발전기를 나타낸 사시도,
도 2는 실시예에 따른 풍향 추적 풍력발전기를 나타낸 정면도,
도 3은 실시예에 따른 풍향 추적 풍력발전기에서 '전기연결장치'를 나타낸 사시도,
도 4는 상기 도 3에서 '전기연결부'를 확대한 분해사시도,
도 5은 상기 도 3에서 '전기연결부'를 확대한 정면도.

이하 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 설명될 실시예는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 고안의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 실시예에 따른 풍향 추적 풍력발전기를 나타낸 사시도, 도 2는 실시예에 따른 풍향 추적 풍력발전기를 나타낸 정면도, 도 3은 실시예에 따른 풍향 추적 풍력발전기에서 '전기연결장치'를 나타낸 사시도, 도 4는 상기 도 3에서 '전기연결부'를 확대한 분해사시도, 도 5은 상기 도 3에서 '전기연결부'를 확대한 정면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 풍향 추적 풍력발전기는, 다수의 가로바(104)와 세로바(102)가 연결되고, 중심부에는 수직으로 연장되는 수직중심축(120)이 형성되며, 다수의 세로바(102)를 연결하는 지지프레임(100); 수직중심축(120)에 회전가능하게 결합되며 후방측에 풍향판(210)이 결합되어, 바람의 방향에 따라 수직중심축(120)을 중심으로 회전되는 풍향추적축(200); 풍향추적축(200)의 전방측에 결합되어 회전구동되는 회전블레이드(300); 풍향추적축(200)에 결합되고 상기 회전블레이드(300)의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전유닛(400);을 포함한다.

지지프레임(100)은 금속파이프로 된 가로바와 세로바를 연결하여 대략 육면체 형태로 형성된다.

지지프레임(100)의 중심에는 수직중심축(120)이 종방향으로 결합된다.

풍향추적축(200)은 후방측에 풍향판(210)이 결합되어, 바람의 방향에 따라 수직중심축(120)을 중심으로 회전구동될 수 있다.

즉, 풍향추적축(200)이 바람 방향에 대응하여 회전하게 되는 것이다.

발전유닛(400)은, 풍향추적축(200)의 외주면에 결합되는 발전기를 포함한다.

바람직하게는 발전기는 풍향추적축(200)의 둘레에 결합되어 풍향추적축(200)의 회전운동을 전기에너지로 변환시키게 된다.

발전기는 자기장을 발생시키는 자석을 포함하고 있으며, 발전기의 내부에는 회전자를 구성하는 코일이 풍향추적축(200)과 결합된다.

회전블레이드(300)는 풍향추적축(200)에 결합되는 보스와, 상기 보스의 외주연에 방사상으로 형성되는 프로펠러윙을 포함하고, 3개의 프로펠러윙이 한개의 회전블레이드(300)를 구성하며, 4개의 회전블레이드(300)가 풍향추적축(200)에 결합된다.

한편 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 발전유닛(400)의 출력 전기는 전기공급선(5)을 통해 전기연결부(4) 및 전기배출부(2)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전기배출부(2)는 상기 지지프레임(100)의 가로바(104)의 하부에 형성된 판재(22)와, 상기 판재(22)의 저면에 동심원 형태로 다수 형성된 제1도선(24)과, 상기 제1도선(24)에 연결되며 외부 사용처에 연결되는 전원출력선(26)으로 구성된다.

판재(22)를 수직중심축(120)의 상부에 대응되도록 가로바(104)의 하부에 부착하고, 판재(22)의 저면에는 직경이 상이한 다수의 제1도선(24)이 동심원 형태로 배치된다.

예를들어 +극에 대응하는 외부의 제1도선(24)과, -극에 대응하는 내부의 제1도선(24)이 구비되는 것이다.

전기연결부(4)는 상기 풍향추적축(200)에 부착되는 본체(40)와, 상기 본체(40)의 내부에 형성되며 상기 제1도선(24)에 접촉되고, 제1도선(24)과 접촉된 상태로 회전되는 복수의 베어링(41)과, 복수의 베어링(41) 각각에 형성되는 샤프트(42)로 구성된다.

본체(40)는 풍향추적축(200)의 지지바(104)에 부착되며, 상하에 개구부가 형성되고, 상부 개구부(402)를 통해서는 베어링(41)이 일부 노출되게 형성되고, 하부 개구부(401)를 통해서는 전기공급선(5)이 설치된다.

본체(40)의 내부에 2개의 격벽(44)이 형성되고, 각 격벽(44)마다 샤프트(42)와 베어링(41)이 결합된다.

일측 샤프트(42)에는 +극 전기공급선(5)이 연결되고, 타측 샤프트(42)에는 -극 전기공급선(5)이 연결되며, 각각의 베어링(41)에는 각기 +극,-극 전기가 인가된다.

각 베어링(41)은 본체(40)의 상부 개구부(402)를 통해 일부분이 노출되도록 형성됨으로써 각각의 베어링(41)의 전기배출부(2)의 각 제1도선(24)에 접촉될 수 있어 전기가 인가될 수 있다.

전기공급선(5)은 발전유닛(400)에 연결되며 +극선, -극선 및 뉴트럴선으로 구분되어 3개의 전선으로 구성되고, 각 전선이 전기연결부(4)의 복수의 베어링(41) 각각에 연결된다.

또한 전기공급선(5)에는 베어링(41)의 샤프트(42)에 연결되는 일 부위에 탄성부(52)가 형성되어 신축작동될 수 있어 전기공급선(5)의 단락을 방지할 수 있도록 한다.

상기 탄성부(52)는 코일형 스프링으로 이루어진다.

따라서 풍향추적축(200)이 회전하게 되면, 풍향추적축(200)의 회전력은 발전유닛(400)에 전달되고, 발전유닛(400)의 코일의 회전에 의해 유도기전력을 일으켜 전기를 생산한다.

생산된 전기는 전기공급선(5)을 통해 전기연결부(4)의 샤프트(42)로 전달 된 후 베어링(41)에 전달된다.

베어링(41)이 접촉된 제1도선(24)을 통해 전기가 인가되어 최종의 전원출력선(26)으로 배출된다.

전원출력선(26)의 단부에는 전원플러그가 구비되거나 또는 전등과 같은 전기 기구가 연결되어 있다. 또는 전원출력선(26)의 단부는 축전지에 연결되어 생산된 전기가 저장되도록 한다.

비록 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

2 : 전기배출부 4 : 전기연결부
22 : 판재 24 : 제1도선
26 : 전원출력선 40 : 본체
41 : 베어링 42 : 샤프트
100 : 지지프레임 104 : 가로바
120 : 수직중심축 200 : 풍향추적축
300 : 회전블레이드 320 : 보스
400 : 발전유닛

Claims (4)

1. 수직중심축이 형성된 지지프레임; 상기 수직중심축에 회전가능하게 결합되며, 후방측에 풍향판이 결합되어, 바람의 방향에 따라 수직중심축을 중심으로 회전되는 풍향추적축; 상기 풍향추적축의 전방측에 결합되어 회전구동되는 회전블레이드; 상기 풍향추적축에 결합되고 회전블레이드의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전유닛;을 포함하고,
   상기 지지프레임에 형성된 판재와, 상기 판재의 저면에 동심원 형태로 다수 형성된 제1도선과, 상기 제1도선에 연결되며 외부 사용처에 연결되는 전원출력선으로 구성된 전기배출부;
   상기 풍향추적축에 부착되는 본체와, 상기 본체의 내부에 형성되며 상기 제1도선에 접촉되고, 제1도선과 접촉된 상태로 회전되는 복수의 베어링과, 복수의 베어링 각각에 형성되는 샤프트로 구성된 전기연결부;
   상기 전기연결부의 복수의 베어링 각각에 연결되며 발전유닛과 연결된 복수의 전기공급선;을 포함하며,
   상기 전기연결부는
   상기 본체의 내부에 형성된 복수의 격벽을 포함하고,
   상기 복수의 격벽 각각에 샤프트와 베어링이 결합되며,
   각 샤프트에 복수의 전기공급선 각각이 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 구비한 풍향 추적 풍력발전기.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 베어링은 본체의 상부에 부분적으로 돌출되게 형성되고,
   상기 본체의 하부에는 전기공급선이 통과되는 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 구비한 풍향 추적 풍력발전기.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 전기공급선에는 베어링의 샤프트를 연결하고, 신축작동되면서 전기공급선의 단락을 방지할 수 있도록 하는 탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 구비한 풍향 추적 풍력발전기.
   
   

Images