KR101480312B1 - 풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전축 양단에 각각 축착된 단부 원판에 지지되는 수직날개판이 동력으로 회전하는 풍력발전기의 원통형풍차에서,
단부원판(10)에 방사상의 일정 각도로 이격 고정되고 단부에 수직날개판(20)과 각도 조절용 힌지축(32)을 유착시키는 고정바(30);
단부원판(10)에 축착된 회전축(31) 상단에서 제 1베어링(41)으로 유착되며 상면에 편심돌기(43)를 돌출시킨 편심커플링(40);
상기 편심돌기(43) 외측면에 제 2베어링(42)으로 유착되는 도너츠형 편심원판(50);
상기 편심돌기(43) 상면에 일체로 고정되는 풍향바(60);
상기 편심원판(50)과 각 수직날개판(20)의 거리가 조절되도록 연결하며 힌지축(32)을 중심으로 수직날개판(20)의 풍향각도가 가변되도록 기능하는 링크부(70)를 포함하여 구성한 풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차이다.

Description

풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차{Cylindrical windmill aerogenerator with eccentric link means}

본 발명은 풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차에 관한 것이다.

풍력발전 기술은 프로펠러형, 원통형 날개구조 등 다양한 형태로 개발되었으나 풍력의 세기가 일정하지 않아 일정한 발전을 이루기가 쉽지 않다.

풍력발전기의 원통체 외면에 수직의 날개 각도가 가변적으로 펼쳐지는 구조가 국내 등록특허 10-0620948호, 10-0743475호, 10-0938669호로 개발(제 1 기술 그룹)되었고,

진원의 풍력발전기의 원통체 표면에서 수직의 날개의 각도가 표면 안쪽으로 가변적으로 접어지면서 풍력을 발생하는 구조가 국내 공개특허 10-2010-0084805호 및 국내등록특허 10-1121012호로 개발(제 2 기술그룹)되었으며, 이들은 수직의 날개의 모서리 부근에서 펼치거나 닫히도록 이루어진 것으로,

이들 구조는 평소에는 수직의 각 날개가 원통형과 동축의 진원을 이루다가 바람이 일정 수준 이상의 풍압일 때만 날개가 펼쳐지거나(제 1 기술 그룹), 날개가 들어가 풍력을 발생(제 2 기술 그룹)하는 것으로, 정지 상태에서 초기 회전을 시작하는 순간까지의 정지기간(날개를 펼치거나 접도록 가하는 풍압의 조건에 도달하는 시간)을 가지는 것이어서, 미세한 풍압에도 풍향을 따라서 회전하여 발전을 가능토록 하는 발전기용 원통형풍차의 개발은 이루어지지 않고 있다.

또한 풍력발전기의 회전원통체가 회전축에 편심회전하여 날개판을 풍향에 따라서 펼치거나 닫히도록 하는 기술이 국내특허등록 제 10-0938669호로 개발되었으나, 편심축이 회전축의 상단에만 설치되어 떨림현상이 발생하고, 구조가 복잡한 문제점을 가진다.

또한 풍력발전기의 회전원통체에 회전날개가 풍력을 받을 경우 원통체 안으로 들어가고 이때 생긴 공간으로 풍압을 받아서 회전하며, 회전원통체와 회전축 사이에 설치한 편심베어링에 의하여 회전원통체와 회전력이 분리되고 편심베어링 상단에 바람유도판을 유착시켜 바람유도판의 작용에 따라 연동하는 편심베어링의 회전력에 의하여 수직의 날개판이 풍력을 받아 펼쳐지도록 하는 기술이 국내공개특허 제 10-2010-0084805호로 개발되었으나, 날개가 들어감으로써 풍력이 약할 때 회전이 어렵고, 편심베어링이 노출되어 내구성이 저하되는 문제점을 가진다.

본 발명은 이를 해결하고자하는 것으로, 본 발명의 목적은 원통형 회전체에 방사상으로 수직날개판을 설치하고, 각 수직날개판은 회전력을 전달받으며 회전각도조절용 힌지축 기능을 하는 고정바와, 회전축에서 편심기능을 하도록 유착된 편심돌기에 의하여 회전하는 편심원판에 의한 풍향에 따른 각도를 이루어 수직날개판의 경사각도를 조절하는 링크부의 유기적 작용으로 풍향에 따라 바람을 받는 쪽은 수직날개판이 자동적으로 펼쳐져서 발전 기능을 수행토록 하는 풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수직날개판에서 회전력을 전달받는 수직축에 유착되는 편심커플링의 상부에 역시 편심을 이루도록 편심 돌출한 편심돌기에 수직날개판의 각도조절용 편심원판이 편심 기능으로 작용하도록 유착되도록 편심커플링을 통한 편심전달로, 회전축은 정회전하고, 편심커플링을 통하여는 풍향에 따라 편심되게 링크부를 개재하여 수직날개판의 각도를 소음 없이 조절가능토록 하는 풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 편심력을 수직날개판에 전달하는 링크부를 이루는 제 1 링크와 제 2 링크를 유착시키는 링크축 중의 하나는 고정축으로 고정시켜 링크결합에 의한 동력전달축으로 기능하도록 하여 별도의 링크조절 수단이 필요 없도록 하는 풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본원발명은 회전축 양단에 각각 축착된 단부 원판에 지지되는 수직날개판이 동력으로 회전하는 풍력발전기의 원통형 풍차에서,

단부원판에 방사상의 일정 각도로 이격 고정되고 단부에 수직날개판과 각도 조절용 힌지축을 유착시키는 고정바;

단부원판에 축착된 회전축 상단에서 제 1베어링으로 유착되며 상면에 편심돌기를 돌출시킨 편심커플링;

상기 편심돌기 외측면에 제 2베어링으로 유착되는 도너츠형 편심원판;

상기 편심돌기 상면에 일체로 고정되는 풍향바;

상기 편심원판과 각 수직날개판의 거리가 조절되도록 연결하며 힌지축을 중심으로 수직날개판의 풍향각도가 가변되도록 기능하는 링크부를 포함하여 구성한 풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차를 제공한다.

이상과 같이 본원발명은 원통형 회전체에 방사상으로 수직날개판을 설치하고, 각 수직날개판은 회전력을 전달받으며 회전각도조절용 힌지축 기능을 하는 고정바와, 회전축에서 편심기능을 하도록 유착된 편심돌기에 의하여 회전하는 편심원판에 의한 풍향에 따른 각도를 이루어 수직날개판의 경사각도를 조절하는 링크부의 유기적 작용으로 풍향에 따라 바람을 받는 쪽은 수직날개판이 자동적으로 펼쳐져서 발전 기능을 수행토록 한다.

본원 발명은 수직날개판에서 회전력을 전달받는 수직축에 유착되는 편심커플링의 상부에 역시 편심을 이루도록 편심 돌출한 편심돌기에 수직날개판의 각도조절용 편심원판이 편심 기능으로 작용하도록 유착되도록 편심커플링을 통한 편심전달로, 회전축은 정회전하고, 편심커플링을 통하여는 풍향에 따라 편심되게 링크부를 개재하여 수직날개판의 각도를 소음 없이 조절가능토록 한다.

본원 발명은 편심력을 수직날개판에 전달하는 링크부를 이루는 제 1 링크와 제 2 링크를 유착시키는 링크축 중의 하나는 고정축으로 고정시켜 링크결합에 의한 동력전달축으로 기능하도록 하여 별도의 링크조절 수단이 필요 없도록 한다.

도 1은 본 발명의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 조립상태의 부분 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 예를 보인 요부 단면도,
도 4는 본 발명의 풍향바를 생략한 상태의 평면도,
도 5는 본 발명의 수직날개판의 날개 각도가 변하는 것을 보인 요부 평면도,
도 6은 본 발명의 사용 상태 평면도이다.

이하 본원발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 회전축 양단에 각각 축착된 단부 원판에 지지되는 수직날개판이 동력으로 회전하는 풍력발전기의 원통형풍차에서,

단부원판(10)에 방사상의 일정 각도로 이격 고정되고 단부에 수직날개판(20)과 각도 조절용 힌지축(32)을 유착시키는 고정바(30);

단부원판(10)에 축착된 회전축(31) 상단에서 제 1베어링(41)으로 유착되며 상면에 편심돌기(43)를 돌출시킨 편심커플링(40);

상기 편심돌기(43) 외측면에 제 2베어링(42)으로 유착되는 도너츠형 편심원판(50);

상기 편심돌기(43) 상면에 일체로 고정되는 풍향바(60);

상기 편심원판(50)과 각 수직날개판(20)의 거리가 조절되도록 연결하며 힌지축(32)을 중심으로 수직날개판(20)의 풍향각도가 가변되도록 기능하는 링크부(70)를 포함하여 구성한다.

상기, 수직날개판(20)은 내측면 일측 힌지브라켓(33)에 유착된 힌지축(32)과,

내측면 타측에서 상기 힌지축(32)과 폭 방향으로 이격된 위치의 링크브라켓(34)에 단부가 유착되는 링크축(35)을 포함하며,

링크축(35)에는 링크부(70)가 유착된다.

상기, 링크부(70)는 편심원판(50)에 방사상으로 링크축(72)을 개재하여 일단에서 유착되는 제 1링크(71)와,

제 1링크(71) 타단에서 중간링크축(73)으로 일단에서 링크결합하는 제 2링크(74)를 포함하여 구성하며,

제 2링크(74) 타단은 링크축(35)과 유착되며,

방사상의 제 1링크(71) 중 하나의 중간링크축(73')은 고정나사로 고정결합 된다.

상기, 수직날개판(20)의 내측 또는 외측면에는 풍향력을 증대시키는 턱부(22)를 형성한다.

상기, 편심원판(50)은 제 2베어링(42)을 수용하도록 저면에 링상으로 돌출된 베어링댐(52)과,

편심돌기(43)에 편심원판(50)의 회전력이 전달되지 않도록 중심축 부위에 형성하여 풍향바(60)와 결합하는 풍향바고정축(62) 하단이 편심돌기(43)에 고정되는 풍향바고정축(62)이 위치하도록 기능하는 편심돌기공(54)을 포함하여 구성한다.

도 3은 도 2의 다른 실시예로, 편심돌기(43)의 형태를 변경한 것이며, 실질적인 기능 및 구성은 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이와같이 구성한 본원발명은 도 1 과 같은 회전축(31)에 축착된 단부원판(10)에 방사상으로 고정한 고정바(30)의 외측단에 힌지브라켓(33)에 유착시킨 힌지축(32)으로 각 수직날개판(20)을 유착시켜 도 6 과 같이 고정바 회전직경으로 회전축(31)을 중심으로 회전시킨다.

또한, 회전축(31)의 상단에는 제 1 베어링(41)을 개재하여 편심커플링(40)을 유착시킨다. 편심커플링(40)은 상부면에 편심돌기(42)가 돌출되고, 돌출된 편심돌기(43)에 제 2 베이링(42)을 개재하여 편심원판(50)의 베이링댐(52)내에 유착시킨다.

이어 편심돌기(43) 상단면에 풍향바고정축(62)을 고정시켜 풍향바(60)와 편심커플링(40)이 풍향에 나란하게 일체로 이동토록 한다.

한편, 편심원판(50)에는 방사상으로 링크부(70)가 유착되고, 링크부의 외단은 링크브라켓(34)에 링크축(35)을 개재하여 수직날개판(20)을 지지한다.

본 발명은 도 6과 같이 풍향이 화살표 방향으로 이동하면 점선 화살표와 같은 형태로 풍향바(60)가 방향을 유지하게 되고, 풍향바(60)에 연동하는 편심커플링(40)은 회전축공(45)으로 노출된 회전축(31)에 고정바(30)로 결합된 수직날개판(20)이 힌지축(32)에서는 힌지축으로 작용하고,

풍향에 따라 편심방향을 이루는 편심돌기(43)에 의하여 편심원판(50)이 회전축(31) 기준으로 도 6 과 같이 편심회전하는 형태를 이루어 풍력을 수직날개판(20)에서 받아 회전축(31)으로 동력을 전달하여 발전을 하게 된다.

이 경우 편심력은 수직날개판(20)에 편심커플링(40)에 연동하여 도 5 와 같이 힌지축(32)은 고정바(30)에 의하여 일정한 반경을 이루고, 편심커플링(40)에 연동하는 편심원판(50)에 의하여 링크부(70)의 관절 구부림 정도에 의하여 수직날개판(20)이 실선이나 점선과 같이 수직각도가 달라지고, 이는 도 6 과 같이 풍향을 받는 쪽의 각도가 커지도록 작용한다.

아울러 본 발명에서 링크부(70)는 제 1링크(71)와 제 2링크(74)가 중간링크축(73)은 유착되는 구조가 방사상으로 이루어지나, 한곳은 고정나사(73')로 이루어져서 동력전달시의 고정상태를 유지하고, 이러한 한 곳의 고정나사에 의한 고정관절 구조에 의하여 힘의 전달바 기능을 하여, 편심원판(50)과 단부원판(10)이 편심베어링(40)에 의한 편심력과 링크부(70)의 관절구조가 상호 유기적으로 동력 전달하도록 작용한다. 물론 소음 방지를 위하여 힌지축(32), 링크축(35)에 베어링을 개재하여 진동 및 소음 없이 동력전달이 가능해진다.

10;단부원판 20;수직날개판 30;고정바 31;회전축 32;힌지축 33;힌지브라켓 34;링크브라켓 40;편심커플링 41;제1베어링 42;제 2베어링 43;편심돌기 50;편심원판 52;베어링댐 60;풍향바 62;풍향바고정축 70;링크부 71;제 1링크 72;링크축 73;중간링크축 74;제 2링크

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 회전축 양단에 각각 축착된 단부 원판에 지지되는 수직날개판이 동력으로 회전하는 풍력발전기의 원통형풍차에서,
   단부원판(10)에 방사상의 일정 각도로 이격 고정되고 단부에 수직날개판(20)과 각도 조절용 힌지축(32)을 유착시키는 고정바(30);
   단부원판(10)에 축착된 회전축(31) 상단에서 제 1베어링(41)으로 유착되며 상면에 편심돌기(43)를 돌출시킨 편심커플링(40);
   상기 편심돌기(43) 외측면에 제 2베어링(42)으로 유착되는 도너츠형 편심원판(50);
   상기 편심돌기(43) 상면에 일체로 고정되는 풍향바(60);
   상기 편심원판(50)과 각 수직날개판(20)의 거리가 조절되도록 연결하며 힌지축(32)을 중심으로 수직날개판(20)의 풍향각도가 가변되도록 기능하는 링크부(70)를 포함하여 구성하고;
   상기, 수직날개판(20)은 내측면 일측 힌지브라켓(33)에 유착된 힌지축(32)과,
   내측면 타측에서 상기 힌지축(32)과 폭 방향으로 이격된 위치의 링크브라켓(34)에 단부가 링크축(35)을 포함하며, 링크축(35)에는 링크부(70)가 유착되며;
   상기, 링크부(70)는 편심원판(50)에 방사상으로 링크축(72)을 개재하여 일단에서 유착되는 제 1링크(71)와,
   제 1링크(71) 타단에서 중간링크축(73)으로 일단에서 링크결합하는 제 2링크(74)를 포함하여 구성하며,
   상기, 제 2링크(74) 타단은 링크축(35)과 유착되며,
   방사상의 제 1링크(71) 중 하나의 중간링크축(73)은 고정나사로 고정결합된 것을 특징으로 하는 풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차.
   
4. 삭제
5. 회전축 양단에 각각 축착된 단부 원판에 지지되는 수직날개판이 동력으로 회전하는 풍력발전기의 원통형풍차에서,
   단부원판(10)에 방사상의 일정 각도로 이격 고정되고 단부에 수직날개판(20)과 각도 조절용 힌지축(32)을 유착시키는 고정바(30);
   단부원판(10)에 축착된 회전축(31) 상단에서 제 1베어링(41)으로 유착되며 상면에 편심돌기(43)를 돌출시킨 편심커플링(40);
   상기 편심돌기(43) 외측면에 제 2베어링(42)으로 유착되는 도너츠형 편심원판(50);
   상기 편심돌기(43) 상면에 일체로 고정되는 풍향바(60);
   상기 편심원판(50)과 각 수직날개판(20)의 거리가 조절되도록 연결하며 힌지축(32)을 중심으로 수직날개판(20)의 풍향각도가 가변되도록 기능하는 링크부(70)를 포함하여 구성하고;
   상기, 편심원판(50)은 제 2베어링(42)을 수용하도록 저면에 링상으로 돌출된 베어링댐(52)과,
   편심돌기(43)에 편심원판(50)의 회전력이 전달되지 않도록 중심축 부위에 형성하여 풍향바(60)와 결합하는 풍향바고정축(62) 하단이 편심돌기(43)에 고정되는 풍향바고정축(62)이 위치하도록 기능하는 편심돌기공(54)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 풍향에 따라 날개각도가 가변되는 풍력발전기의 원통형풍차.

Images