KR100976382B1 - 쌍엽 풍력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바람직한 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치를 개시한다. 개시된 쌍엽 풍력 발전장치는, 타워의 상부에 회동가능하게 구비되는 동체; 동체의 전방에 구비되는 하우징에 결합되어 회전하는 다수의 전방날개; 동체의 후방에 구비되는 하우징에 결합되어 전방날개와 반대방향으로 회전하는 다수의 후방날개; 전방날개와 후방날개의 회전력을 하우징에 결합된 제1,2회전축을 통해 전달받아 서로 합쳐 배가시키고, 출력방향을 전환하는 방향전환부; 및 방향전환부에서 전환된 회전력을 제3회전축으로 전달받아 전기를 생성하도록 타워에 구비되는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

풍력, 전방날개, 후방날개, 방향전환, 각도조절, 증속, 시일링, 제동

Description

쌍엽 풍력 발전장치{TWIN BLADE WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 풍력 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 동체를 기준으로 전후방에 업 윈드타입과 다운 윈드타입으로 날개를 각각 별도로 설치하여 2배의 전력을 생산하고, 제작비용과 설치면적을 줄여주며, 대용량발전에 적합하고, 친환경적으로 사용되는 쌍엽 풍력 발전장치에 관한 것이다.

일반적인 발전방법으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 들 수 있는데, 상기한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하고, 이러한 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 량의 석유 또는 석탄에너지가 필수적으로 공급되어야 했으므로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현 시점에서는 수력발전, 화력발전, 원자력발전과 같은 일반적인 발전방법보다는 석유, 석탄자원이 필요없는 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.

이러한 석유, 석탄자원이 필요없는 발전방법 역시 태양에너지를 이용한 발전, 파력발전, 조력발전, 풍력발전 등 다양하며, 이 중 가장 쉽게 적용할 수 있는 게 바로 바람의 힘을 이용한 풍력발전이다.

풍력발전은 공기의 유동을 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시켜서 전력을 얻는 발전이다. 또한 풍력발전은 어느 곳에나 산재 되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있으며, 대규모 발전 단지의 경우에는 발전 비용도 기존의 발전 방식과 경쟁이 가능한 수준의 신에너지 발전기술이다.

이와 같이, 풍력발전을 위하여 비행기 등에 적용되는 프로펠러를 설치하여 바람을 이용하여 회전시켜 발전기를 구동시켜 발전하는 프로펠러형 풍력 발전장치가 많이 사용되고 있다.

프로펠러형 풍력 발전장치는, 간단히 설치할 수 있는 이점과 함께 별도의 폐기물이 발생되지 않는 이점은 있지만 주로 커다란 원통형 또는 프로펠라형 임펠러를 이용하여 주축을 회전시키고, 이 주축에 연결된 발전기를 돌려 발전하는 것이다.

프로펠러형 풍력 발전장치는, 바람이 불어오는 방향에 프로펠러가 설치되는 업 윈드타입(Up-wind type)과, 바람이 나가는 방향에 프로펠러가 설치되는 다운 윈드 타입(Downwind type)으로 이루어진다.

그러나, 종래의 프로펠라형 풍력 발전장치는 바람의 방향이 변화되더라도 회전에는 무관하므로 발전이 가능하나 설치면적을 많이 차지하는 단점이 있었다.

또한, 종래의 프로펠라형 풍력 발전장치는 바람이 불어오는 속도와 량에 따라서 날개의 방향을 조절하는 것이 원활하지 않아서 바람이 강한 경우, 주축 또는 주축에 연결된 기어, 발전기 등에 무리한 하중을 가하여 파손되는 문제가 있었다.

또한, 종래의 업 윈드타입의 경우, 날개가 강한 바람에 의하여 후방으로 탄성적으로 휘어져서 타워에 부딪쳐 파손되므로 사람이 다치거나, 수리작업이 번거로운 문제점이 있었다.

또한, 종래의 날개를 통해 주축으로 전달되어져 온 회전력을 증속하기 위해 여러 단계로 이루어진 기어장치를 사용하지만 구성이 복잡하고, 하중이 많이 나가는 문제점이 있었다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 대두 되었다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 동체를 기준으로 전후방에 업 윈드타입과 다운 윈드타입으로 날개를 각각 별도로 설치하여 2배의 전력을 생산하고, 제작비용과 설치면적을 줄여주며, 대용량발전에 적합하고, 친환경적으로 사용되는 쌍엽 풍력 발전장치를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 바람이 불어오는 속도와 량에 따라서 날개의 각도를 조절하므로 날개, 주축 및 이에 연결된 장치가 파손되는 것을 방지하는 쌍엽 풍력 발전장치를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 업 윈드타입으로 사용되는 전방날개의 경우, 동체에 대하여 일정각도 전방으로 기울어지게 설치하여 강풍에도 날개가 휘어져서 타워에 부딪쳐 파손되는 것을 방지하는 쌍엽 풍력 발전장치를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 주축을 통해 전달되는 동력의 전달 비율을 현저하게 증가시키는 증속부를 구비하므로 부품수를 줄여주어 하중을 감소시키며, 구성을 간단하게 하는 쌍엽 풍력 발전장치를 제공하는 것이 목적이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치는, 타워의 상부에 회동가능하게 구비되는 동체; 상기 동체의 전방에 구비되는 하우징에 결합되어 회전하는 다수의 전방날개; 상기 동체의 후방에 구비되는 하우징에 결합되어 상기 전방날개와 반대방향으로 회전하는 다수의 후방날개; 상기 전방날개와 상기 후방날개의 회전력을 상기 하우징에 결합된 제1,2회전축을 통해 전달받아 서로 합쳐 배가시키고, 출력방향을 전환하는 방향전환부; 상기 방향전환부에서 전환된 회전력을 제3회전축으로 전달받아 전기를 생성하도록 상기 타워에 구비되는 발전기; 및 상기 전후방날개와 상기 동체에는 풍속에 따라 전후방 날개의 각도를 조절하기 위한 각도조절부를 포함하고, 상기 각도조절부는 상기 동체 내에 구비되는 몸체; 상기 몸체에 설치되어 피니언기어에 구동력을 발생하는 회전감속기; 상기 피니언기어의 상하에 각각 맞물리는 제1,제2랙기어에 의해 서로 반대 방향으로 전후 동작하는 제1이동축 및 제2이동축; 상기 제1이동축에 의한 전후동작을 회전동작으로 전환하여 상기 전방날개의 회전각도를 조절하는 제1회동부; 및 상기 제2이동축에 의한 전후동작을 회전동작으로 전환하여 상기 후방날개의 회전각도를 조절하는 제2회동부를 포함한다.

상기 전방날개는 상기 타워와 부딪치는 것을 방지하기 위해 상하 수직선에 대하여 2 ~ 4°의 설치각도를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 전방날개는 바람의 진입이 용이하도록 반구형상의 전방 허브케이스를 구비하고, 상기 후방날개는 바람의 배출이 용이하도록 반구형상의 후방 허브케이스를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동체와 상기 타워에는 동체의 회동을 용이하게 하는 회동부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회동부재는, 상기 동체에 결합되어 상기 타워의 내측으로 간격을 갖도록 설치되는 내측케이스; 및 상기 내측케이스와 상기 타워 사이에 설치되는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1회전축과 상기 제2회전축은 상기 동체 내에 구비된 다수의 제1지지부재와 제2지지부재에 의해 회동이 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1지지부재와 상기 제2지지부재는 상기 동체 내의 바닥면에 설치되고, 상기 제1회전축과 상기 제2회전축의 마찰면에 베어링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방향전환부는, 상기 동체 내의 중심부분에서 상기 제1회전축의 일단에 고정되는 제1베벨기어; 상기 동체 내의 중심부분에서 상기 제1회전축의 일단에 고정되는 제2베벨기어; 및 상기 제1베벨기어와 상기 제2베벨기어에 각각 치합되어 회전력을 배가시키도록 상기 제3회전축에 연결되는 제3베벨기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측케이스의 내부에는, 상기 동체의 하측 및 상기 내측케이스의 내측과 연결되고, 제3회전축의 회전을 지지하는 베어링을 구비한 제3지지부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각도조절부는 상기 제1랙기어와 상기 제2랙기어의 안정적인 이동을 보조하는 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 가이드부재는 상기 제1랙기어와 상기 제2랙기어의 기어치 반대면에 길이 방향으로 형성되는 가이드레일; 및 상기 가이드레일에 슬라이딩 결합되고, 상기 몸체에 형성되는 가이드홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1이동축 및 제2이동축은 상기 제1,제2회전축의 중심부분에 길이 방향으로 길게 형성되는 중심 공간부에 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각도조절부는 상기 제1,제2이동축이 유동이 방지된 상태로 설치되도록 제1,제2회전축에 고정되는 유동방지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유동방지부재는 원형으로 형성되고, 상기 유동방지부재의 외측 가장자리는 상기 제1,제2회전축의 양단 입구부에 결합되고, 상기 유동방지부재의 중심부는 상기 제1,제2이동축이 안정적으로 지지되도록 길게 돌출 형성된 이동슬롯 으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1회동부는 상기 제1이동축의 전방 외측에서 회동가능하게 설치되는 회전블럭; 상기 회전블럭의 외측에 전방날개 개수와 동일하게 등 간격으로 고정되는 다수의 지지대; 상기 지지대의 끝단에 직각방향으로 고정되고, 중심부분에 회동가능하게 구비되는 회전축을 갖는 브라켓; 상기 회전축에 결합되어 직각방향으로 형성된 슬라이드공을 구비하고, 상기 제1이동축과 동일한 수평이동 궤적을 따라 이동하는 슬라이딩부재; 상기 슬라이딩부재의 슬라이드공에 끼워지고, 슬라이드 이동 및 회전하는 슬라이드부재에 의해 레버 회전하는 작동축; 상기 작동축에 의해 회전하고, 상기 작동축의 회동 중심을 기준으로 작동축이 회동가능하게 결합되는 베어링블럭; 및 상기 베어링블록에 연결되는 이음부재에 일 측이 결합되고, 상기 전방날개에 타 측이 결합되어 하우징 내에서 회전하는 회전부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2회동부는 상기 제2이동축의 전방 외측에서 회동가능하게 설치되는 회전블럭; 상기 회전블럭의 외측에 후방날개 개수와 동일하게 등 간격으로 고정되는 다수의 지지대; 상기 지지대의 끝단에 직각방향으로 고정되고, 중심부분에 회동가능하게 구비되는 회전축을 갖는 브라켓; 상기 회전축에 결합되어 직각방향으로 형성된 슬라이드공을 구비하고, 상기 제2이동축과 동일한 수평이동 궤적을 따라 이동하는 슬라이딩부재; 상기 슬라이드부재의 슬라이드공에 끼워져 슬라이드 이동 및 회전하는 슬라이드부재에 의해 레버 회전하는 작동축; 상기 작동축에 결합되어 회전하는 이음부재; 및 상기 이음부재에 일단이 결합되고, 상기 후방날개에 타단이 결합되어 상기 후방날개를 회전하도록 하우징 내에서 회전하는 회전부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1,제2이동축의 회전중심과, 상기 이음부재의 회전중심과, 상기 전,후방날개의 회전중심은 일치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동체와 상기 전,후방날개 사이에는 이물질이 유입되는 것을 방지하는 시일링부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시일링부재는 상기 전,후방날개의 하우징에 지지되어 다단의 요철 형상으로 돌출 형성되는 제1돌기부 및 상기 제1돌기부에 교차 삽입되어 결합되도록 상기 동체에 형성되는 제2돌기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3회전축과 상기 발전기 사이에는 전달받은 회전속도를 증가시켜 상기 발전기로 전달하는 증속부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증속부는 유성기어장치를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증속부는 상기 제3회전축에 연결되고, 케이스 내에서 회전하는 회전링기어; 상기 회전링기어에 맞물려서 회전하는 다수의 유성기어 및 상기 유성기어에 맞물리는 상태로 연결축으로 동력을 전달하는 선기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증속부는 상기 제3회전축에 연결되고, 케이스 내에서 회전하는 회전링기어; 상기 회전링기어에 상부치차가 맞물려서 회전함과 동시에 회전링기어의 회전중심을 기준으로 이동하고, 상기 상부치차에 일체로 형성된 하부치차를 구비하는 다수의 유성기어; 상기 유성기어의 상,하부치차에 치합되는 상,하부치차가 형성되고, 유성기어에 맞물리는 상태로 연결축으로 동력을 전달하는 선기어 및 상기 회전링기어의 잇수보다 적은 잇수를 갖는 상태로 상기 회전링기어의 하측에 케이스 내에 고정되어, 상기 유성기어의 하부치차에 맞물려 연결축의 회전속도를 증가시키는 고정링기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유성기어의 상,하부치차와 상기 선기어의 상,하부치차의 잇수는 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스는 타워의 내측으로 연결되는 연결브라켓으로 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증속부과 상기 발전기 사이에는 전달받은 회전력을 제동하는 제동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제동부는 상기 증속부의 연결축에 결합되는 보스; 상기 보스의 외측에 판체 형상으로 형성되는 디스크; 상기 디스크를 잡아 제동하도록 타워 내측에 구비되는 디스크 패드홀더; 및 상기 디스크 패드홀더에 동력을 제공하는 작동부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크 패드홀더 및 상기 작동부재는 상기 디스크의 테두리에서 일정 간격으로 복수 개 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한. 상기 디스크 패드홀더는 힌지 방식으로 동작하고, 상기 작동부재은 유,공압 실린더인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동체의 상측에는 방향타 역할을 하는 꼬리날개를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전방날개 및 상기 제3회전축의 중심 사이의 거리(L1)와, 상기 후방날개 및 상기 제3회전축의 중심 사이의 거리(L2)의 비율은, 1 : 1.8 ~ 2.2의 비율을 갖는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 쌍엽 풍력 발전장치는, 동체를 기준으로 전후방에 업 윈드타입과 다운 윈드타입으로 날개를 각각 별도로 설치하여 2배의 전력을 생산하고, 제작비용과 설치면적을 줄여주며, 대용량발전에 적합하고, 친환경적으로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 쌍엽 풍력 발전장치는, 바람이 불어오는 속도와 량에 따라서 날개의 각도를 조절하므로 날개가, 주축 및 이에 연결된 장치가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 쌍엽 풍력 발전장치는, 업 윈드타입으로 사용되는 전방날개의 경우, 동체에 대하여 일정각도 전방으로 기울어지게 설치하여 강풍에도 날개가 휘어져서 타워에 부딪쳐 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 쌍엽 풍력 발전장치는, 주축을 통해 전달되는 동력의 전달 비율을 현저하게 증가시키는 증속부를 구비하므로 부품수를 줄여주어 하중을 감소시키며, 구성을 간단하게 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치를 설명하도록 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 측면도이고, 도 3의 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 요부 구성도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 동체 중심부의 방향전환부를 보인 단면도이다.

도 1 내지 도 3 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 구성은, 타워(2), 동체(4), 하우징(82)(182), 전방날개(6), 후방날개(8), 방향전환부(30), 발전기(42)를 포함하여 이루어진다.

타워(2)는 산, 들, 바다 등의 지반에 콘크리트 및 철골을 포함하는 구조물로 이루어진 기초를 만들고, 그 기초위에 상측으로 돌출되도록 설치된다.

타워(2)는 하측의 면적이 넓고 상측으로 갈수록 면적이 좁아지는 원기둥형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

타워(2)의 내부에는 공간이 형성되어 제3회전축(40)과 발전기(42) 등이 설치된다.

동체(4)는 타워(2)의 상부에 회동가능하게 구비된다.

도 3을 참조하면, 동체(4)와 상기 타워(2)에는 동체(4)의 회동을 용이하게 하는 회동부재(10)를 더 구비한다.

회동부재(10)는, 동체(4)에 결합되어 타워(2)의 내측으로 일정간격을 갖도록 설치되는 내측케이스(12) 및 내측케이스(12)와 타워(2) 사이에 설치되는 베어링(14)을 포함한다.

내측케이스(12)는 타워(2)에 일정한 간격을 갖도록 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

내측케이스(12)는 나사, 볼트 등의 체결부재에 의해 동체(4)의 저면부와 서로 결합 된다.

내측케이스(12)의 내부에는, 동체(4)의 하측 및 내측케이스(12)의 내측과 연결되고, 제3회전축(40)의 회전을 지지하는 베어링을 구비한 제3지지부재(41)를 갖는다.

제3지지부재(41)는 제3회전축(40)이 회전할 때, 외측으로 흔들리는 것을 방지한다.

내측케이스(12)는 도면에 도시된 바와 다르게 내측케이스(12)에서 여러 개의 제3지지부재(41)를 일정 간격으로 다수 연결하여 지지할 수 있다.

제3지지부재(41)는 아래(도 14 참조)에서 기술하는 증속부(110)의 외측 구성물인 케이스(112)와 연결되고, 이 케이스(112)는 연결브라켓(134)과 연결되고, 이 연결브라켓(134)은 내부케이스(12)와 연결되도록 구성될 수 있다.

내측케이스(12)는 내부에 구비된 제3회전축(40), 증속부(110), 발전기(42), 제3지지부재(41), 연결브라켓(134) 등이 동체(4)의 회동에 따라 일체로 회동하도록 구성된다.

동체(4)는 전방날개(6)에서 유입되는 바람이 후방으로 이동하기 용이한 구조를 갖는 것이 바람직하다.

전방날개(6)는 동체(4)의 전방에 구비되는 하우징(82)에 결합되어 회전하도록 다수가 구성된다.

동체(8)의 상측에는 방향타 역할을 하는 꼬리날개(9)를 더 구비한다.

꼬리날개(9)는 동체(8)의 후면부 상부에 수직으로 위치하여 어떠한 미세한 바람에도 불어오는 풍향에 따라 동체(4)가 회동하는 역할을 수행함으로써, 동체(4)가 별도의 전기를 사용하지 않고 바람 방향에 순응하도록 하는 효과적인 회동장치(요잉장치, yawing device) 역할을 수행하게 하는 구성이다.

즉, 종래의 회동장치는, 감속기 및 링기어, 피니언 기어를 포함한 기어장치를 이용하여 전동장치로 회동하는 구성을 사용함으로써, 외부의 전기가 없으면 작동이 불가능하여 정전사고시 발전기 자체에 큰 충격을 가져 오는 구성이다.

전방날개(6)는 날개 개수를 3개로 형성하고 120도씩 등 간격으로 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 전방날개(6)의 형성되는 개수는 2개 이상이라면 개수를 한정하지 않는다.

전방날개(6)는 상기 타워(2)와 부딪치는 것을 방지하기 위해 상하 수직선에 대하여 2 ~ 4°의 설치각도(α)를 갖는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 3°이다.

전방날개(6)가 전방으로 기울어져서 설치되는 이유는, 전방날개(6)를 고정하는 하우징(82)이 최대한 타워(2) 쪽으로 붙도록 하여 방향의 안전성을 갖도록 설치되므로, 전방날개(6)가 타워(2)에 부딪치는 것을 방지하기 위함이다.

전방날개(6)는 바람의 진입이 용이하도록 뾰족한 반구형상의 전방 허브케이스(16)를 구비한다.

후방날개(8)는 동체(4)의 후방에 구비되는 하우징(182)에 결합되어 전방날개(6)와 반대방향으로 회전하도록 다수가 구성된다.

후방날개(8)는 역시 날개 개수를 3개로 형성하고 120도씩 등 간격으로 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 후방날개(8)의 형성되는 개수는 2개 이상이라면 개수를 한정하지 않는다.

후방날개(8)는 바람의 배출이 용이하도록 완만한 반구형상의 후방 허브케이스(18)를 구비한다.

도 1을 참조하면, 전방날개(6)의 회전방향과 후방날개(8)의 회전방향은 회전중심을 잡기 위하여 서로 반대방향으로 회전한다. 만약, 같은 방향으로 회전하면 다면, 타워(2)와 동체(4)가 일 방향으로 과도한 원심력과 비틀림력을 받아 회전 중심을 잡지 못하고 넘어질 수도 있을 것이다.

전방날개(6) 및 상기 제3회전축(40)의 중심 사이의 거리(L1)와, 상기 후방날개(8) 및 상기 제3회전축(40)의 중심 사이의 거리(L2)의 비율은, 1 : 1.8 ~ 2.2의 비율을 갖는 것이 바람직하다.

동체(4)의 후방의 길이가 긴 이유는 동체(4)의 꼬리부분에 꼬리날개(9)를 안 정적으로 설치하고, 전면부 거리(L1)에 비하여 약 2배의 거리(L2)를 두어서 어떠한 종류 및 방향의 바람에서도 안정적인 순응성을 갖도록 하기 위함이다.

도 11을 참조하면, 방향전환부(30)는 전방날개(6)와 상기 후방날개(8)의 회전력을 하우징(82)(182)에 결합된 제1,2회전축(20)(24)을 통해 전달받아 서로 합쳐 배가시키고, 직각방향으로 전환되도록 구성된다.

그리고, 도 3을 참조하면, 제1회전축(20)과 상기 제2회전축(24)는 상기 동체(4) 내에 구비된 다수의 제1지지부재(22)와 제2지지부재(26)에 의해 회동이 지지 된다.

제1지지부재(22)와 제2지지부재(26)는 동체(4) 내의 바닥면에 설치되고, 제1회전축(20)과 제2회전축(24)의 마찰면에 회동이 용이하도록 베어링이 설치된다.

방향전환부(30)는, 동체(4) 내의 중심부분에서 제1회전축(20)의 일단에 고정되는 제1베벨기어(32), 동체(4) 내의 중심부분에서 제1회전축(20)의 일단에 고정되는 제2베벨기어(34) 및 제1베벨기어(32)와 제2베벨기어(34)에 각각 치합되어 회전력을 배가시키도록 제3회전축(40)에 연결되는 제3베벨기어(36)를 포함한다.

이때, 제1베벨기어(32)의 회동방향과 제2베벨기어(34)의 회동방향은 서로 반대방향으로서, 제3베벨기어(36)에 서로 반대위치에 맞물려 있음으로써, 제1베벨기어(32)와 제2베벨기어(34)의 동력이 각각 제3베벨기어(36)에 합쳐진 상태로 전달된다.

예를 들어, 제1베벨기어(32)의 동력이 500마력이고, 제2베벨기어(34)의 동력이 500마력이라면, 제3베벨기어(36)에 약 1000마력의 힘이 전달된다.

발전기(42)는 방향전환부(30)에서 전환된 회전력을 제3회전축(40)으로 전달받아 전기를 생성하도록 타워(2) 내에 구비된다.

이하, 도 4 내지 도 13을 참조하여 전후방 날개(6)(8)의 각도를 조절하기 위한 각도조절부(50)를 살펴 본다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 전단부의 측단면도이고, 도 5는 도 4의 요부 확대 작동 상태 단면도이며, 도 6은 도 5를 전방에서 본 단면도이고, 도 7은 도 6의 중심부분을 확대하여 본 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 시일링부의 확대도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 후단부의 측단면도이며, 도 10은 도 9를 후방에서 본 단면도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도조절부의 기어 구성을 보인 도면이고, 도 13은 도 12의 종 단면도이다.

전후방날개(6)(8)와 동체(4)에는 풍속에 따라 전후방 날개(6)(8)의 각도를 조절하기 위한 각도조절부(50)를 포함한다.

각도조절부(50)는 동체(4) 내측, 바람직하게는 동체(4) 내측에 있는 제3회전축(40)의 상측에 설치되는 베이스(51)에 회동가능하게 구비되는 몸체(52), 몸체(52)에 설치되어 피니언기어(56)에 구동력을 발생하는 회전감속기(54), 피니언기어(56)의 상하에 각각 맞물리는 제1,제2랙기어(58)(62)에 의해 서로 반대 방향으로 전후 동작하는 제1이동축(60) 및 제2이동축(64), 제1이동축(60)에 의한 전후동작을 회전동작으로 전환하여 전방날개(6)의 회전각도를 조절하는 제1회동부(80) 및 제2이동축(64)에 의한 전후동작을 회전동작으로 전환하여 후방날개(8)의 회전각도를 조절하는 제2회동부(180)를 포함한다.

도 12와 도 13을 참조하면, 각도조절부(50)는 제1랙기어(58)와 제2랙기어(62)의 안정적인 이동을 보조하는 가이드부재(66)를 더 포함한다.

가이드부재(66)는 제1랙기어(58)와 제2랙기어(62)의 기어치 반대면에 길이 방향으로 형성되는 가이드레일(68) 및 가이드레일(68)에 슬라이딩 결합되고, 몸체(52)에 형성되는 가이드홈(70)을 포함한다.

도 13을 참조하면, 제3회전축(40) 상측에 나사, 볼트 등의 체결부재로 결합되는 베이스(51)는 몸체(52)와 베어링을 통해 연결되어 몸체(52)에 대해 회동된다.

이때, 제1,제2회전축(20)(24)에 의해 제3회전축(40)이 회동하므로, 제3회전축(40)에 지지된 베이스(51) 역시 회동해야 하지만, 베이스(51) 상측에 지지된 몸체(52)를 포함한 각도조절부(50)는 회동이 방지되어야 함으로써, 베어링을 통해 베이스(51) 만 회전하도록 구성하는 것이다.

즉, 베이스(51)는 몸체(52)를 포함한 각도조절부(50)를 제3회전축(40)에 지지하면서 회동이 방지되게 구성된다.

제1이동축(60) 및 제2이동축(64)은 제1,제2회전축(20)(24)의 중심부분에 길이 방향으로 길게 형성되는 중심 공간부(28)에 연결 설치된다.

각도조절부(50)는 제1,제2이동축(60)(64)이 회전이 방지된 상태로 설치도록 제1,제2회전축(20)(24)에 고정되는 유동방지부재(72)를 더 포함한다. 유동방지부재(72)는 원형으로 형성된다.

도 4 및 도 7을 참조하면, 유동방지부재(72)의 외측 가장자리는 제1,제2회전 축(20)(24)의 양단 입구부에 결합 된다.

유동방지부재(72)의 중심부는 제1,제2이동축(60)(64)이 안정적으로 지지되도록 길게 돌출 형성된 이동슬롯(74)으로 이루어진다.

유동방지부재(72)는 제1,제2회전축(20)(24)이 회전하면, 이동슬릿(74)에 삽입된 제1,제2이동축(60)(64)이 미끄럼 회동하면서 사방으로 흔들리는 것을 방지하는 상태로 안전하게 회동되게 한다.

도 4 내지 도 6 및 도 11을 참조하면, 제1회동부(80)는 회전블럭(83), 지지대(84), 브라켓(86), 슬라이드부재(90), 작동축(92), 베어링블럭(94), 회전부재(98)를 포함한다.

회전블럭(83)은 제1이동축(60)의 전방 외측에서 회동가능하게 설치된다.

회전블럭(83) 내에는 전후로만 동작하고 회전되지 않는 제1이동축(60)에 대하여 회전블럭(83)이 회전되도록 베어링이 내부에 구비된다.

지지대(84)는 회전블럭(83)의 외측에 전방날개(6) 개수와 동일하게 등 간격으로 다수가 고정 형성된다.

지지대(84)는 다수의 볼트 또는 나사에 의하여 체결고정되고, 제1이동축(60)으로 연결되는 중심선에 대하여 직각 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

브라켓(86)은 지지대(84)의 끝단에 직각방향으로 고정되고, 중심부분에 회동가능하게 구비되는 회전축(88)을 갖는다.

회전축(88)과 브라켓(86)의 홀 사이에는 베어링이 구비된다.

슬라이드부재(90)는 회전축(88)에 결합되어 직각방향으로 형성된 슬라이드 공(91)을 구비하고, 제1이동축(60)과 동일한 수평이동 궤적을 따라 이동한다.

작동축(92)은 슬라이드부재(90)의 슬라이드공(91)에 끼워지고, 슬라이드 이동 및 회전하는 슬라이드부재(90)에 의해 레버 회전한다.

베어링블럭(94)은 작동축(92)에 의해 회전하고, 작동축(92)의 회동 중심 또는 전방날개(6)의 회전중심을 기준으로 작동축(92)이 회전 가능하게 결합된다.

즉, 베어링블럭(94)이 구비되어야 하는 이유는, 전방날개(6)는 수직면에 대하여 타워(2)와 부딪치는 것을 방지하기 위해 상하 수직선에 대하여 약 3°의 설치각도(α)를 갖으므로 슬라이드부재(90)에 의해 회동시 작동축(92)이 비틀려 지듯이 회동하기 때문에 이를 보상하기 위함이다.

회전부재(98)는 베어링블록(94)에 연결되는 이음부재(96)에 일 측이 결합되고, 상기 전방날개(6)에 타 측이 결합되어 하우징(82) 내에서 베어링에 의해 회전한다.

한편, 도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면, 제2회동부(180)는 회전블럭(183), 지지대(184), 브라켓(186), 슬라이드부재(190), 작동축(192), 이음부재(196), 회전부재(198)를 포함한다.

회전블럭(183)은 제2이동축(64)의 전방 외측에서 회동가능하게 설치된다.

회전블럭(183) 내에는 전후로만 동작하고 회전되지 않는 제2이동축(64)에 대하여 회전블럭(183)이 회전되도록 베어링이 내부에 구비된다.

지지대(184)는 회전블럭(183)의 외측에 후방날개(8) 개수와 동일하게 등 간격으로 다수가 고정 형성된다.

지지대(184)는 다수의 볼트 또는 나사에 의하여 체결고정되고, 제2이동축(64)으로 연결되는 중심선에 대하여 직각 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

브라켓(186)은 지지대(184)의 끝단에 직각방향으로 고정되고, 중심부분에 회동가능하게 구비되는 회전축(188)을 갖는다.

회전축(188)과 브라켓(186)의 홀 사이에는 베어링이 구비된다.

슬라이드부재(190)는 회전축(188)에 결합되어 직각방향으로 형성된 슬라이드공(191)을 구비하고, 제2이동축(64)과 동일한 수평이동 궤적을 따라 이동한다.

작동축(192)는 슬라이드부재(190)의 슬라이드공(191)에 끼워지고, 슬라이드 이동 및 회전하는 슬라이드부재(190)에 의해 레버 회전한다.

이음부재(196)는 작동축(192)에 결합되어 후방날개(6)의 중심축에 대하여 회전한다.

회전부재(198)는 이음부재(196)에 일단이 결합되고, 상기 후방날개(8)에 타단이 결합되어 상기 후방날개(8)를 회전하도록 하우징(82) 내에서 베어링에 의해 회전한다.

제1,제2이동축(60)(64)의 회전중심과, 이음부재(96)(196)의 회전중심과, 전,후방날개(6)(8)의 회전중심은 일치한다.

한편, 각도조절부(50)의 몸체(52)는 제3회전축(40)의 상측에 고정된 베이스(51)가 아닌 동체(4) 내의 다른 위치에 어디에든지 구비되어도 무방하다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 동체(4)와 전,후방날개(6)(8) 사이에는 이물질이 유입되는 것을 방지하는 시일링부재(100)를 구비한다.

시일링부재(100)는 전,후방날개(6)(8)의 하우징(82)(182)에 지지되어 다단의 요철 형상으로 돌출 형성되는 제1돌기부(102) 및 제1돌기부(102)와 교차 삽입되어 결합되도록 상기 동체(4)에 형성되는 제2돌기부(104)를 포함한다.

제1,제2돌기부(102)(104)는 직경이 각각 다른 다수의 원형돌기를 다단으로 형성하여 빗물, 눈, 먼지 등의 이물질이 하우징(82)(182)과 동체(4) 내부로 유입되는 것을 방지하도록 구성된다.

그리고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전장치의 전후방날개를 바람의 세기에 따라 각도를 조절하는 상태도이다.

도 14를 참조하면, 풍속에 따라 전,후방날개(6)(8)의 회동각도를 조절하는 상태를 살펴보면, 우선, 도 14(a)에서와 같이, 회전감속기(54)를 구동하여 피니언기어(56)를 회전하여 제1,제2랙기어(58)(62)를 최대한 양측으로 벌려준다.

제1,제2랙기어(58)(62)에 연결된 제1,제2이동축(60)(64)이 양측으로 최대한 벌려지면서 도 4, 도 5 및 도 9에 도시된 상태로 바와 같이, 제1,제2회동부(80(180)의 회전블럭(83)(183)을 밀어주고, 이 회전블럭(83)(183)에 일체로 고정된 지지대(84)(184)에 고정된 브라켓(86)(186) 및 슬라이드부재(90)(190)를 일체로 이동시킨다.

이때, 회전블럭(82)(183)은 전후방날개(6)(8)가 바람에 의해 서로 반대방향으로 회동할 때, 제1,제2이동축(60)(64)의 끝단부 외측과 회전블럭(82)(183)의 내측에 구비된 베어링에 의해 제1,제2이동축(60)(64)이 회전되지 않는 상태로 회전블럭(82)(183)을 전후방으로 이동시킬 수 있다.

연이어, 슬라이드부재(90)(190)는 슬라이드공(91) 내에 슬라이드 가능하게 삽입 설치된 작동축(92)(192)을 회전시키면서, 작동축(92)(192)의 레버 회전중심인 전,후방날개(6)(8)의 회전중심을 기준으로 작동축(92)(192)을 레버 회전시킨다.

이때, 슬라이드부재(90)(190)는 작동축(92)(192)의 회동에 따라 브라켓(86)(186)의 베어링에 의해 회전가능하게 설치된 회전축(88)(188)에 연결되므로, 회전이 보장된다.

그리고, 작동축(92)의 회동에 의해 베어링블럭(94) 및 이음부재(96)를 거쳐 회전부재(98)를 베어링 결합된 하우징(82)에 대하여 회전시키므로, 전방날개(6)의 회동각도를 조절할 수 있다.

한편, 전방날개(6)는 수직면에 대하여 3°정도의 각도가 기울어져 있으므로, 베어링블럭(94) 내부에 구비된 베어링에 의해 작동축(92)의 상하각도를 어느 정도 보상하면서 회동하도록 도와준다.

그리고, 작동축(192)의 회동에 의해 이음부재(196)을 거쳐 회전부재(98)를 베어링 결합된 하우징(182)에 대하여 회전시키므로, 후방날개(8)의 회동각도를 조절할 수 있다.

이때, 제2회동부(180)는 후방날개(8)가 수직면에 대하여 각도가 기울어져 있지 않아 작동축(192)의 상하각도를 보상할 필요성이 없으므로, 제1회동부(80)처럼 베어링블럭을 구비할 필요가 없이 직접 이음부재(196)에 결합될 수 있다.

한편, 도 14(a)는 초기상태(저속풍향)를 나타내고, 도 14(b)는 앙각(仰角, angle of elevation)조절상태(중속풍향)를 나타내고, 도 14(c)는 정지상태(고속풍 향) 상태를 나타내고 있다.

즉, 도 14(a)는 풍속이 4m/sec정도인 초기 상태인 컷인 윈드(cut in wind) 상태를 나타내고 있다.

도 14(b)를 참조하면, 전,후방날개(6)(8)는 풍속에 관계없이 일정한 정속회전을 유지시키는 것이 바람직하다. 이를 위하여 정격 풍속인 12.5m/sec ~ 25m/sec 사이에서 전,후방날개(6)(8)의 각도조절부(50)를 이용하여 회동각도를 조절(pitch control)함으로써 이를 달성할 수 있다.

도 14(c)는 풍속이 25m/sec이상인 경우를 나타내고 있으며, 풍속이 25m/sec이상일 때, 무리하게 본 발명의 풍력 발전장치를 사용하면, 전,후방날개(6)(8)가 부러지거나 파손되는 문제점이 있다. 따라서, 전,후방날개(6)(8)의 회동각도를 최대화하여 바람이 날개면에 부딪치는 것을 방지하므로 전,후방날개(6)(8)의 회전을 정지시킨다.

물론, 상기한 풍속 조건은 바람직한 실시예를 기술한 것으로서, 풍속 조건을 다양하게 가변하여 본 발명의 쌍엽 풍력 발전장치에 적용시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치는 제3회전축(40)에서 전달받은 회전속도를 증가시켜 발전기(42)로 전달하는 증속부(110)를 더 포함할 수 있다.

이하, 도 15 내지 도 21을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증속부(110)를 살펴본다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 증속부를 보인 도면이고, 도 16은 도 15의 확대도이며, 도 17은 도 16의 A-A선 단면도이고, 도 18은 도 16의 B-B선 단면도이며, 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증속부를 보인 도면이고, 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 제동부를 보인 도면이고, 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 제동부 단면도이다.

증속부(110)는 제3회전축(40)과 발전기(42) 사이에 설치되고, 전달받은 회전속도를 증가시켜 발전기(42)로 전달하도록 구성된다.

물론, 본 발명은 증속부(110) 없이 제3회전축(40)을 직접 연결하여 발전기(42)를 구동하도록 구성할 수도 있다.

증속부(110)는 일반적으로 적용되는 유성기어장치 중에 어느 하나를 선택하여 사용하는 것이 가능하다. 그리고, 일반적으로 사용되는 유성기어장치가 아니더라도 유성기어의 원리를 이용하고, 고속출력이 가능한 기어조립체를 적용하는 것이 가능하다.

그리고, 굳이 유성기어장치가 아니더라도 회전속도를 증속할 수 있는 기계장치가 있다면, 본 발명의 쌍엽 풍력 발전장치의 증속부(110)로 적용할 수 있다.

한편, 도 15 내지 18을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증속부(110)를 살펴 본다.

증속부(110)는 제3회전축(40)에 연결되고, 케이스(112) 내에서 회전하는 회전링기어(114), 회전링기어(114)에 상부치차(118)가 맞물려서 회전함(자전)과 동시에 회전링기어의 회전중심을 기준으로 회동(공전)하고, 상기 상부치차(118)에 일체로 형성된 하부치차(120)를 구비하는 다수의 유성기어(116), 유성기어(116)의 상, 하부치차(118)(120)에 치합되는 상,하부치차(124)(126)가 형성되고, 유성기어(116)에 맞물리는 상태로 연결축(132)으로 동력을 전달하는 선기어(122) 및 회전링기어(114)의 기어 치수보다 적은 기어 치수를 갖는 상태로 회전링기어(114)의 하측에 케이스(112) 내에 고정되어, 유성기어(116)의 하부치차(120)에 맞물려 연결축(132)의 회전속도를 증가시키는 고정링기어(130)를 포함한다.

유성기어(116)의 상,하부치차(118)(120)와 선기어(122)의 상,하부치차(124)(126)의 잇수는 동일할 수 있다.

케이스(112)는 상부케이스와 하부케이스로 분리 형성되어 나사, 볼트 등의 체결부재로 결합하여 사용될 수 있다.

우선, 도 16 및 도 17을 참조하여 일 실시예에 따른 증속부(110)의 작동 상태를 살펴 보면, 제3회전축(40)에 의해 케이스(112) 내에 베어링에 의해 회동 가능하게 구비된 회전링기어(114)가 회전한다.

그리고, 도 17 및 도 18을 참조하면, 회전하는 회전링기어(114)에 치합된 상부치차(118)에 의해 유성기어(116)가 회동하면, 유성기어(116)의 하부치차(120)는 고정링기어(130)에 고정되므로, 유성기어(116)는 고속으로 회전하면서 유성기어(116)의 상,하부치차(118)(120)에 서로 치합된 선기어(122)의 상,하부치차(124)(126)에 의해 선기어(122) 역시 고속으로 회전하여 축 결합된 연결축(132)으로 전달한다.

이때, 유성기어(116)는 회전링기어(114)의 회전에 의하여 회전축을 기준으로 고속으로 자전운동함과 동시에 점선으로 표시된 상태와 같이, 선기어(122)의 중심 축을 기준으로 공전운동을 수행한다.

회전링기어(114)의 잇수는 고정링기어(130)의 잇수에 비하여 조금 많도록 구성함으로써, 3개의 유성기어(116)의 상,하부치차(118)(120)가 120도 등간격으로 위치하는 부분에서, 회전링기어(114)의 기어치와 고정링기어(130)의 기어치가 일치하도록 구성된다.

따라서, 회전링기어(114)의 잇수와 고정링기어(130)의 잇수가 정확하게 일치하지 않음에도 불구하고, 잇수가 동일한 상,하부치차(118)(120)를 갖는 유성기어(116)가 기어치의 파손 없이도 120도 등간격 부분에서 치합된 상태로 구동할 수 있다.

이러한 본 발명의 일시예에 따른 증속부(110)는 유성기어장치를 다단으로 만들지 않고 1단으로 하여도 회전속도를 고속으로 전환하여 발전기(42)에 제공함으로써, 부품수를 줄여주고, 구성을 간단하게 만들 수 있는 효과를 지닌다.

한편, 도 19를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 증속부(110)를 살펴 본다.

증속부(210)은 제3회전축(40)에 연결되고, 케이스(212) 내에서 회전하는 회전링기어(214), 회전링기어(214)에 맞물려서 회전하는 다수의 유성기어(216) 및 유성기어(216)에 맞물리는 상태로 연결축(232)으로 동력을 전달하는 선기어(222)를 포함한다.

우선, 도 19를 참조하여 다른 실시예에 따른 증속부(210)의 입력 작동을 살펴 보면, 케이스(212) 내에 회동 가능하게 구비된 회전링기어(214)가 일체로 결합 된 제3회전축(40)에 의해 회전한다.

연이어, 회전링기어(214)에 맞물린 상태로 유성기어(216)가 회동하면, 유성기어(216)의 내부에 치합된 선기어(222)가 회전하면서 연결축(232)로 출력을 전달한다.

이때, 유성기어(216)는 3개를 구비하는 것이 바람직하고, 유성기어(216)의 회전을 지지하는 캐리어(carrier))를 케이스(112)에 고정하여 동력을 선기어(222)로 전달할 수 있다.

일반적으로 유성기어장치는 회전링기어(214), 유성기어(216) 및 선기어(222)의 구성은 통상적으로 사용하는 구성이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 도 20과 도 21을 참조하면, 증속부(110)과 상기 발전기(42) 사이에는 전달받은 회전력을 제동하는 제동부(140)를 구비한다.

제동부(140)는 상기 증속부(110)의 연결축(132)에 결합되는 보스(142), 보스(142)의 외측에 판체 형상으로 형성되는 디스크(144), 디스크(144)를 잡아 제동하도록 타워(2) 내측에 구비되는 디스크 패드홀더(146) 및 디스크 패드홀더(146)에 동력을 제공하는 작동부재(148)를 포함한다.

디스크 패드홀더(146) 및 작동부재(148)는 디스크(144)의 테두리에서 일정 간격으로 복수 개 설치될 수 있다.

디스크 패드홀더(146)는 힌지 방식으로 동작하고, 작동부재(148)는 유,공압 실린더중에 어느 하나를 사용할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적 인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 정면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 측면도.

도 3의 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 요부 구성도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 전단부의 측단면도.

도 5는 도 4의 요부 확대 작동 상태 단면도.

도 6은 도 5를 전방에서 본 단면도.

도 7은 도 6의 중심부분을 확대하여 본 도면.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 시일링부의 확대도.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 후단부의 측단면도.

도 10은 도 9를 후방에서 본 단면도.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 동체 중심부의 방향전환부를 보인 단면도.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도조절부의 기어 구성을 보인 도면.

도 13은 도 12의 종 단면도.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 전후방날개를 바람의 세기에 따라 각도를 조절하는 상태도.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 증속부를 보인 도면.

도 16은 도 15의 확대도.

도 17은 도 16의 A-A선 단면도.

도 18은 도 16의 B-B선 단면도.

도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증속부를 보인 도면.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 제동부를 보인 도면.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치의 제동부 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 타워 4 : 동체

6 : 전방날개 8 : 후방날개

10 : 회동부재 20 : 제1회전축

24 : 제2회전축 30 : 방향전환부

40 : 제3회전축 42 : 발전기

50 : 각도조절부 52 : 몸체

54 : 회전감속기 56 : 피니언기어

58,62 : 제1,제2랙기어 60,64 : 제1,제2이동축

66 : 가이드부재 72 : 유동방지부재

80, 180 : 제1,제2회동부 82,182 : 하우징

83, 183 : 회전블럭 90,190 : 슬라이드부재

92,192 : 작동축 94 : 베어링블럭

96,196 : 이음부재 98,198 : 회전부재

100 : 시일링부재 110 : 종속부

112 : 케이스 114 : 회전링기어

116 : 유성기어 122 : 선기어

130 : 고정링기어 132 : 연결축

140 : 제동부 144 : 디스크

146 : 디스크 패드홀더 148 : 작동부재

Claims (33)

1. 타워의 상부에 회동가능하게 구비되는 동체;

   상기 동체의 전방에 구비되는 하우징에 결합되어 회전하는 다수의 전방날개;

   상기 동체의 후방에 구비되는 하우징에 결합되어 상기 전방날개와 반대방향으로 회전하는 다수의 후방날개;

   상기 전방날개와 상기 후방날개의 회전력을 상기 하우징에 결합된 제1,2회전축을 통해 전달받아 서로 합쳐 배가시키고, 출력방향을 전환하는 방향전환부;

   상기 방향전환부에서 전환된 회전력을 제3회전축으로 전달받아 전기를 생성하도록 상기 타워에 구비되는 발전기; 및

   상기 전후방날개와 상기 동체에는 풍속에 따라 전후방 날개의 각도를 조절하기 위한 각도조절부를 포함하고,

   상기 각도조절부는 상기 동체 내에 구비되는 몸체;

   상기 몸체에 설치되어 피니언기어에 구동력을 발생하는 회전감속기;

   상기 피니언기어의 상하에 각각 맞물리는 제1,제2랙기어에 의해 서로 반대 방향으로 전후 동작하는 제1이동축 및 제2이동축;

   상기 제1이동축에 의한 전후동작을 회전동작으로 전환하여 상기 전방날개의 회전각도를 조절하는 제1회동부; 및

   상기 제2이동축에 의한 전후동작을 회전동작으로 전환하여 상기 후방날개의 회전각도를 조절하는 제2회동부를 포함하는 쌍엽 풍력 발전장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전방날개는 상기 타워와 부딪치는 것을 방지하기 위해 상하 수직선에 대하여 2 ~ 4°의 설치각도를 갖는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전방날개는 바람의 진입이 용이하도록 반구형상의 전방 허브케이스를 구비하고,

   상기 후방날개는 바람의 배출이 용이하도록 반구형상의 후방 허브케이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 동체와 상기 타워에는 동체의 회동을 용이하게 하는 회동부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 회동부재는, 상기 동체에 결합되어 상기 타워의 내측으로 간격을 갖도록 설치되는 내측케이스; 및

   상기 내측케이스와 상기 타워 사이에 설치되는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1회전축과 상기 제2회전축은 상기 동체 내에 구비된 다수의 제1지지부재와 제2지지부재에 의해 회동이 지지되는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제1지지부재와 상기 제2지지부재는 상기 동체 내의 바닥면에 설치되고, 상기 제1회전축과 상기 제2회전축의 마찰면에 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 방향전환부는, 상기 동체 내의 중심부분에서 상기 제1회전축의 일단에 고정되는 제1베벨기어;

   상기 동체 내의 중심부분에서 상기 제1회전축의 일단에 고정되는 제2베벨기어; 및

   상기 제1베벨기어와 상기 제2베벨기어에 각각 치합되어 회전력을 배가시키도록 상기 제3회전축에 연결되는 제3베벨기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 내측케이스의 내부에는, 상기 동체의 하측 및 상기 내측케이스의 내측 과 연결되고, 제3회전축의 회전을 지지하는 베어링을 구비한 제3지지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 각도조절부는 상기 제1랙기어와 상기 제2랙기어의 안정적인 이동을 보조하는 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 가이드부재는 상기 제1랙기어와 상기 제2랙기어의 기어치 반대면에 길이 방향으로 형성되는 가이드레일; 및

    상기 가이드레일에 슬라이딩 결합되고, 상기 몸체에 형성되는 가이드홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 제1이동축 및 제2이동축은 상기 제1,제2회전축의 중심부분에 길이 방향으로 길게 형성되는 중심 공간부에 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 각도조절부는 상기 제1,제2이동축이 유동이 방지된 상태로 설치되도록 제1,제2회전축에 고정되는 유동방지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 유동방지부재는 원형으로 형성되고,

    상기 유동방지부재의 외측 가장자리는 상기 제1,제2회전축의 양단 입구부에 결합되고,

    상기 유동방지부재의 중심부는 상기 제1,제2이동축이 안정적으로 지지되도록 길게 돌출 형성된 이동슬롯으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 제1회동부는 상기 제1이동축의 전방 외측에서 회동가능하게 설치되는 회전블럭;

    상기 회전블럭의 외측에 전방날개 개수와 동일하게 등 간격으로 고정되는 다수의 지지대;

    상기 지지대의 끝단에 직각방향으로 고정되고, 중심부분에 회동가능하게 구비되는 회전축을 갖는 브라켓;

    상기 회전축에 결합되어 직각방향으로 형성된 슬라이드공을 구비하고, 상기 제1이동축과 동일한 수평이동 궤적을 따라 이동하는 슬라이딩부재;

    상기 슬라이딩부재의 슬라이드공에 끼워지고, 슬라이드 이동 및 회전하는 슬라이드부재에 의해 지렛대 회전하는 작동축;

    상기 작동축에 의해 회전하고, 상기 작동축의 회동 중심을 기준으로 작동축이 회동가능하게 결합되는 베어링블럭; 및

    상기 베어링블록에 연결되는 이음부재에 일 측이 결합되고, 상기 전방날개에 타 측이 결합되어 하우징 내에서 회전하는 회전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 제2회동부는 상기 제2이동축의 전방 외측에서 회동가능하게 설치되는 회전블럭;

    상기 회전블럭의 외측에 후방날개 개수와 동일하게 등 간격으로 고정되는 다수의 지지대;

    상기 지지대의 끝단에 직각방향으로 고정되고, 중심부분에 회동가능하게 구비되는 회전축을 갖는 브라켓;

    상기 회전축에 결합되어 직각방향으로 형성된 슬라이드공을 구비하고, 상기 제2이동축과 동일한 수평이동 궤적을 따라 이동하는 슬라이딩부재;

    상기 슬라이드부재의 슬라이드공에 끼워져 슬라이드 이동 및 회전하는 슬라이드부재에 의해 지렛대 회전하는 작동축;

    상기 작동축에 결합되어 회전하는 이음부재; 및

    상기 이음부재에 일단이 결합되고, 상기 후방날개에 타단이 결합되어 상기 후방날개를 회전하도록 하우징 내에서 회전하는 회전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 제1,제2이동축의 회전중심과, 상기 이음부재의 회전중심과, 상기 전,후방날개의 회전중심은 일치하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
20. 제 1 항에 있어서,

    상기 동체와 상기 전,후방날개 사이에는 이물질이 유입되는 것을 방지하는 시일링부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 시일링부재는 상기 전,후방날개의 하우징에 지지되어 다단의 요철 형상으로 돌출 형성되는 제1돌기부; 및

    상기 제1돌기부와 교차 삽입되어 결합되도록 상기 동체에 형성되는 제2돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
22. 제 1 항에 있어서,

    상기 제3회전축과 상기 발전기 사이에는 전달받은 회전속도를 증가시켜 상기 발전기로 전달하는 증속부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 증속부는 유성기어장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
24. 제 22 항에 있어서,

    상기 증속부는 상기 제3회전축에 연결되고, 케이스 내에서 회전하는 회전링기어;

    상기 회전링기어에 맞물려서 회전하는 다수의 유성기어; 및

    상기 유성기어에 맞물리는 상태로 연결축으로 동력을 전달하는 선기어를 포 함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
25. 제 22 항에 있어서,

    상기 증속부는 상기 제3회전축에 연결되고, 케이스 내에서 회전하는 회전링기어;

    상기 회전링기어에 상부치차가 맞물려서 회전함과 동시에 회전링기어의 회전중심을 기준으로 회동하고, 상기 상부치차에 일체로 형성된 하부치차를 구비하는 다수의 유성기어;

    상기 유성기어의 상,하부치차에 치합되는 상,하부치차가 형성되고, 유성기어에 맞물리는 상태로 연결축으로 동력을 전달하는 선기어; 및

    상기 회전링기어의 잇수보다 적은 잇수를 갖는 상태로 상기 회전링기어의 하측에 케이스 내에 고정되어, 상기 유성기어의 하부치차에 맞물려 연결축의 회전속도를 증가시키는 고정링기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
26. 제 25 항에 있어서,

    상기 유성기어의 상,하부치차와 상기 선기어의 상,하부치차의 잇수는 동일한 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
27. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,

    상기 케이스는 타워의 내측으로 연결되는 연결브라켓으로 고정되는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
28. 제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 증속부과 상기 발전기 사이에는 전달받은 회전력을 제동하는 제동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
29. 제 28 항에 있어서,

    상기 제동부는 상기 증속부의 연결축에 결합되는 보스;

    상기 보스의 외측에 판체 형상으로 형성되는 디스크;

    상기 디스크를 잡아 제동하도록 타워 내측에 구비되는 디스크 패드홀더; 및

    상기 디스크 패드홀더에 동력을 제공하는 작동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
30. 제 29 항에 있어서,

    상기 디스크 패드홀더 및 상기 작동부재는 상기 디스크의 테두리에서 일정 간격으로 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
31. 제 29 항에 있어서,

    상기 디스크 패드홀더는 힌지 방식으로 동작하고,

    상기 작동부재는 유,공압 실린더인 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
32. 제 1 항에 있어서,

    상기 동체의 상측에는 방향타 역할을 하는 꼬리날개를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.
33. 제 1 항에 있어서,

    상기 전방날개 및 상기 제3회전축의 중심 사이의 거리(L1)와, 상기 후방날개 및 상기 제3회전축의 중심 사이의 거리(L2)의 비율은, 1 : 1.8 ~ 2.2의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 쌍엽 풍력 발전장치.

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