KR20030035743A - Wind power generating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바람의 에너지를 이용하여 발전을 하는 풍력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력발전장치의 구성을 간소화하여 설비비용을 최소화시킬 수 있게 하고, 풍력의 손실을 감소시켜 발전의 효율을 극대화시킬 수 있게 한 풍력발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wind turbine generating power using wind energy, and more particularly, to simplify the configuration of the wind turbine to minimize the installation cost, and to reduce the loss of wind to improve the efficiency of power generation. It relates to a wind power generator that can be maximized.
풍력에너지는 바람의 속도와 방향이 자주 바뀌고 지속적이지 못한 단점이 있어 동력원으로서의 전환에 많은 기술들이 요구되어 생산가격이 상대적으로 높다는 문제점이 있다.Wind energy has the disadvantage that the speed and direction of the wind is frequently changed and not continuous, so many technologies are required for the conversion as a power source, and the production price is relatively high.
종래에 있어서의 풍력발전장치는 바람이 량이 많고 풍속이 높은 지역에서만 발전의 효율이 높아 설치위치에 제한이 있는 단점이 있다.In the related art, the wind power generator has a disadvantage in that the installation location is high due to the high efficiency of power generation only in a region where the wind is high and the wind speed is high.
또한 하나의 장치에서 발전되는 량이 적어 단지내에 수개의 발전장치를 설치시키지 않으면 아니되어 설비비용이 매우 높은 단점이 있는 것이다.In addition, since the amount of power generated by one device is small, it is necessary to install several power generation devices in the complex, which leads to a very high equipment cost.
본 발명은 종래에 있어서의 풍력발전장치를 개량하여 장치의 내구성을 향상시킬 수 있게 하는 동시에 풍향이 변화되더라도 전력의 생산을 효율적으로 할 수 있게 한 풍력발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a wind turbine generator that can improve the durability of the wind turbine generator according to the related art, and at the same time, efficiently produce electric power even if the wind direction is changed.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 다음과 같이 구성된다. 즉,본 발명은 바람을 받는 돛장치와, 돛장치가 설치되는 활차와, 활차가 이동하는 길인 레일과, 레일에 인접설치되고 이동하는 활차로부터 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기로 구성된다.The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention is composed of a sail device that receives the wind, a pulley on which the sail device is installed, a rail that is the way the pulley moves, and a generator that receives power from the pulley installed adjacent to the rail and generates electricity.
도 1 은 본 발명에 따른 풍력발전장치를 도시한 평면도1 is a plan view showing a wind power generator according to the present invention
도 2 는 본 발명에 따른 풍력발전장치를 발췌 도시한 사시도Figure 2 is a perspective view showing an extract of the wind power generator according to the invention
도 3 은 본 발명의 돛장치를 도시한 단면도Figure 3 is a cross-sectional view showing a sail device of the present invention
도 4 는 본 발명 돛의 방향이 변화된 상태를 도시한 평면도4 is a plan view showing a state in which the direction of the sail of the present invention is changed
도 5 는 본 발명의 돛방향조절장치를 발췌 도시한 단면도Figure 5 is a cross-sectional view showing an excerpt sail control device of the present invention
도 6 은 본 발명의 돛펼침장치를 발췌 도시한 사시도Figure 6 is a perspective view showing an extract of the sail spreader of the present invention;
도 7 은 본 발명의 도 2의 A-A선 단면도7 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 2 of the present invention;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1. 레일 2. 활차1. rail 2. pulley
3. 돛장치 4. 방향변환장치3. Sail 4. 4. Inverter
5. 돛방향조절장치 6. 돛펼침장치5. Sail control device 6. Sail spreader
20. 기어 25. 발전기20. Gear 25. Generator
30. 돛 32. 돛대30. Sails 32. Mast
37. 회전장치37. Rotator
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면 도 1 은 본 발명에 따른 풍력발전장치를 도시한 평면도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 풍력발전장치를 발췌 도시한 사시도이며, 도 3 은 본 발명의 돛장치를 도시한 단면도이고, 도 4 는 본 발명 돛의 방향이 변화된 상태를 도시한 평면도이며, 도 5 는 본 발명의 돛방향조절장치를 발췌 도시한 단면도이고, 도 6 은 본 발명의 돛펼침장치를 발췌 도시한 사시도이며, 도 7 은 본 발명의 도 2의 A-A선 단면도이다.1 is a plan view showing a wind power generator according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing an extract of the wind power generator according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a sail device of the present invention, Figure 4 is a plan view showing a state in which the direction of the sail of the present invention is changed, Figure 5 is a cross-sectional view showing an excerpt of the sail direction control apparatus of the present invention, Figure 6 is a perspective view showing an extract of the sail spreader of the present invention, 7 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 of the present invention.
도 1 내지 도 7 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 풍력장치는 연결구(23)에 연결되고 레일(1)을 따라 반복 순환되는 다수의 활차(2)상에 바람을 맞는 돛장치(3)를 설치시키고, 활차(2)의 일측에 기어(20)를 설치시키며, 레일(1)의 일측에 상기 기어(20)와 맞물리는 발전기(25)를 설치시켜 활차(2)의 이동하는 동력으로 전기를 발생시킬 수 있게 한 것이다.As shown in FIGS. 1 to 7, the wind power device of the present invention has a sail device 3 that blows wind on a plurality of pulleys 2 connected to the connector 23 and circulated repeatedly along the rail 1. The gear 20 is installed on one side of the pulley 2, and the generator 25 engaged with the gear 20 is installed on one side of the rail 1 to generate electricity by moving the pulley 2. To make it happen.
즉, 활차(2)에 설치된 돛장치(3)가 바람을 받게 되면 바람에 대한 저항력으로 활차(2)가 레일(1)을 따라 이동하는 과정에서 활차(2)의 이동에너지가발전기(25)에 전달되어 전기를 발생시키는 장치이다.That is, when the sail device 3 installed on the pulley 2 receives wind, the moving energy of the pulley 2 is moved in the process of moving the pulley 2 along the rail 1 with a resistance to the wind. It is a device that is delivered to generate electricity.
레일(1)은 활차(2)가 반복 순환될 수 있도록 레일(1)의 양측에 반환부위를 가지는 무한궤도로 구성되고, 레일(1)양측의 반환부위에는 돛(30)의 펼쳐진 방향을 변화시키는 방향변환장치(4)가 설치되며, 돛장치(3)는 활차(2)상에서 회전 가능하게 설치된다.The rail 1 is composed of an endless track having return parts on both sides of the rail 1 so that the pulley 2 can be repeatedly circulated, and the unfolded direction of the sail 30 is changed on the return parts on both sides of the rail 1. The turning device 4 is installed, the sail device 3 is rotatably installed on the pulley (2).
활차(2)의 저면 양측에 레일(1)의 상면양측을 따라 회전하는 바퀴(21)가 설치되고, 활차(2)의 저면 중앙에는 레일(1)의 저면에 밀착되는 바퀴(22)가 설치되어 활차(2)가 전복되는 것을 방지할 수 있게 구성된다.Wheels 21 that rotate along both sides of the upper surface of the rail 1 are installed on both sides of the bottom surface of the pulley 2, and wheels 22 closely attached to the bottom surface of the rail 1 are installed in the center of the bottom surface of the pulley 2. Thus, the pulley 2 is configured to be prevented from overturning.
돛장치(3)는 도면 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 활차(2)상에 수직으로 설치되는 중심축(31)과, 중심축(31)에 삽입되는 파이프 형상의 돛대(32)와, 돛대(32)의 상하에 돛(30)의 상하단에 결합되는 한쌍의 가로막대(33)(34)가 설치되어 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the sail device 3 includes a central shaft 31 installed vertically on the pulley 2 and a pipe-shaped mast 32 inserted into the central shaft 31. And a pair of horizontal bars 33 and 34 coupled to the upper and lower ends of the sail 30 at the upper and lower sides of the mast 32.
돛대(32)의 하단부에는 회전장치(37)가 설치되며, 회전장치는 돛대에 회전대(35)가 설치되고, 회전대(35)에는 모터(350)의 회전축에 설치된 구동기어(351)와 맞물려 모터(350)의 회전력으로 돛대(32)를 회전시킬 수 있게 기어부(36)가 형성되어 구성된다.A rotary device 37 is installed at the lower end of the mast 32, the rotary device is provided with a rotary table 35 on the mast, the rotary table 35 is engaged with the drive gear 351 installed on the rotating shaft of the motor 350 The gear unit 36 is formed to rotate the mast 32 by the rotational force of 350.
그리고 모터(350)의 일측에는 모터에 전원을 인가시키는 단자(355)가 돌출되어 형성된다.And one side of the motor 350 is formed to protrude a terminal 355 for applying power to the motor.
레일(1)양측의 반환부위에 설치되는 방향변환장치(4)는 모터(350)의 단자(355)가 이동하는 경로상에 설치되어 상기 단자(355)와 슬라이드 접촉되는 또다른 접촉단자(400)가 설치되고, 상기 접촉단자(400)에는 전원의 공급시간을 제어하는 타이머(401)가 연결되어 구성된다.The direction changer 4 installed at the return portions on both sides of the rail 1 is installed on a path through which the terminal 355 of the motor 350 moves, and another contact terminal 400 in sliding contact with the terminal 355. ) Is installed, the contact terminal 400 is configured to be connected to the timer 401 for controlling the supply time of the power.
또한 상기 접촉단자(400)의 선단에는 모터(350)의 단자(355)가 접촉되는 것을 감지하여 타이머(401)의 동작을 제어하는 센서(402)가 설치되어 구성된다.In addition, a sensor 402 is installed at the tip of the contact terminal 400 to detect the contact of the terminal 355 of the motor 350 to control the operation of the timer 401.
활차(2)의 이동으로 모터(350)의 단자(355)가 방향변환장치(4)의 접촉단자(400)와 접촉되기 시작하면 센서(402)가 단자(355)의 접촉을 감지하고 타이머(401)를 동작시켜 접촉단자(400)를 통하여 설정된 시간만큼 전원을 모터(350)에 공급시키게 된다.When the pulley 2 is moved, the terminal 355 of the motor 350 starts to contact the contact terminal 400 of the direction changer 4, and the sensor 402 detects the contact of the terminal 355 and the timer ( The 401 is operated to supply power to the motor 350 for a predetermined time through the contact terminal 400.
전원을 공급받은 모터(350)는 회전되기 시작하고, 모터(350)의 회전축에 설치된 구동기어(351)가 회전됨으로써 돛대(32)에 설치된 회전대(35)도 함께 회전되어 모터(350)가 회전되는 만큼 돛대(32)가 회전하게 되는 것이다.Powered motor 350 starts to rotate, and as the drive gear 351 installed on the rotating shaft of the motor 350 rotates, the rotating table 35 installed on the mast 32 is also rotated so that the motor 350 rotates. Mast 32 will be rotated as much.
모터(350)의 단자(355)가 접촉단자(400)를 벗어나는 시점에서 타이머(401)는 리셋팅되어 다음 활차의 모터단자와 접촉할 준비상태를 취하게 된다.At the time when the terminal 355 of the motor 350 leaves the contact terminal 400, the timer 401 is reset to prepare for contact with the motor terminal of the next pulley.
이와 같이 레일(1)의 양측 반환부위에 돛대(32)를 회전시키는 방향변환장치(4)가 설치됨으로써 레일(1)의 일측열에 위치되는 돛(30)은 바람의 진행방향에 대하여 펼쳐진 상태로 바람을 맞고, 또 다른 열은 바람을 돛(30)의 측면으로 받음에 따라 이동시의 저항을 최소화시키게 되는 것이다.As such, the direction changer 4 for rotating the mast 32 on both return portions of the rail 1 is installed so that the sail 30 positioned in one row of the rail 1 is unfolded with respect to the direction of the wind. To hit the wind, another heat is to minimize the resistance when moving as the wind receives the side of the sail (30).
이와 같은 방향변환장치(4)는 돛대(32)를 90°회전시키는 것으로 모터(350)에 전원을 공급시키는 타이머(401)에 의해 회전각도를 조절시킬 수 있다.Such a direction converting device 4 may rotate the mast 32 by 90 degrees to adjust the rotation angle by a timer 401 for supplying power to the motor 350.
바람은 그 부는 방향의 변화가 심하므로 돛(30)의 펼쳐진 각도를 적절하게변화시킬 수 있어야 한다.Since the wind is severely changed in the blowing direction, it should be able to appropriately change the spread angle of the sail (30).
이를 위하여 본 발명은 레일(1)에 인접하는 위치에 돛방향조절장치(5)를 설치시켜 구성하였다.To this end, the present invention was configured by installing the sail direction control device 5 in a position adjacent to the rail (1).
이러한 돛방향조절장치(5)는 방향변환장치(4)와 동일한 구성으로 형성된다.The sail direction control device 5 is formed in the same configuration as the direction converter (4).
즉, 모터(350)의 단자(355)가 이동하는 경로상에 설치되는 접촉단자(500)와, 상기 접촉단자(500)와 연결되고 전원의 공급시간을 제어하는 타이머(501)로 구성된다. 그리고 접촉단자(500)의 선단에는 센서(502)가 설치된다.That is, the contact terminal 500 is installed on a path through which the terminal 355 of the motor 350 moves, and a timer 501 connected to the contact terminal 500 and controlling a supply time of power. The sensor 502 is installed at the tip of the contact terminal 500.
다만 돛방향조절장치(5)는 풍향의 변화에 따라 운전자가 임의로 조정할 수 있게 하기 위하여 타이머(501)에 전원을 공급하는 라인에 온오프(on/off)스위치(503)를 설치시켜 구성되는 것이 방향변환장치(4)의 구성과 다른 점이다.However, the sail direction control device 5 is configured by installing an on / off switch 503 in the line for supplying power to the timer 501 in order to allow the driver to adjust arbitrarily according to the change of the wind direction. This is different from the configuration of the direction changer 4.
돛(30)의 펼쳐진 방향을 바람의 부는 방향에 대하여 적절하게 조정시키기 위하여는 장치 운전자가 바람의 부는 방향을 감지하고 돛(30)의 회전각도를 계산한 후 계산된 값을 기준으로 타이머(501)를 셋팅하고, 온오프 스위치(503)를 온(on)시킨다.In order to properly adjust the unfolding direction of the sail 30 with respect to the blowing direction of the wind, the device driver detects the blowing direction of the wind, calculates the rotation angle of the sail 30, and then uses the timer 501 based on the calculated value. ), And the on-off switch 503 is turned on.
이어 활차(2)의 이동으로 모터(350)의 단자(355)가 돛방향조절장치(5)의 접촉단자(500)와 접촉되기 시작하면, 센서(502)가 단자(355)의 접촉을 감지하고 타이머(501)를 동작시켜 접촉단자(500)를 통하여 설정된 시간만큼 전원을 모터(350)에 공급시켜 돛대(32)를 회전시킴으로서 돛(30)의 방향을 변환시키게 되는 것이다.Then, when the terminal 355 of the motor 350 starts to contact the contact terminal 500 of the sail direction control device 5 by the movement of the pulley 2, the sensor 502 detects the contact of the terminal 355. Then, the timer 501 is operated to supply power to the motor 350 for a predetermined time through the contact terminal 500 to rotate the mast 32 to change the direction of the sail 30.
바람은 부는 방향의 변화뿐만 아니라 바람의 세기 즉, 풍속과 풍량 또한 그변화가 매우 심하다.The wind not only changes the direction of blowing, but also the intensity of the wind, that is, the wind speed and the amount of wind.
풍속과 풍량의 심한 변화는 활차(2)의 이동속도를 일정하기 유지시키지 못하게 하는 인자로서 활차(2)의 이동속도가 일정하지 못하게 되면 발전되는 전기의 량 또한 일정하기 못하게 된다.Severe changes in wind speed and air volume are factors that keep the moving speed of the pulley 2 constant. If the moving speed of the pulley 2 is not constant, the amount of electricity generated is also not constant.
그리고 활차(2)의 불규칙한 이동속도는 장치의 내구성에도 불리함으로 풍속 및 풍량이 변화되더라도 활차(2)의 이동속도를 일정하게 유지시킬 필요가 있다.In addition, the irregular moving speed of the pulley 2 is also disadvantageous to the durability of the device, so it is necessary to keep the moving speed of the pulley 2 constant even if the wind speed and the air volume change.
이를 위하여 본 발명은 풍속과 풍량의 변화에 따라 돛(30)의 펼쳐지는 정도를 조절하는 돛펼침장치(6)를 돛장치(3)에 설치시켜 활차(2)의 이동속도를 일정하게 유지시킬 수 있게 하였다.To this end, the present invention is to install a sail spreader (6) to adjust the degree of unfolding of the sail (30) in accordance with the change of the wind speed and air volume to maintain the moving speed of the pulley (2) constant Made it possible.
첨부된 도면 에 도시되는 바와 같이, 돛펼침장치(6)는 돛(30)의 하단부가 고정되는 하부 가로막대(34)에 모터(60)의 회전축(61)을 결합하여 모터(60)의 회전에 의해 하부 가로막대(34)에 돛(30)이 감겨지고 풀려지게 하여 돛(30)의 펼침 정도를 조정할 수 있게 하였다.As shown in the accompanying drawings, the sail unfolding device 6 is coupled to the rotary shaft 61 of the motor 60 to the lower bar 34 to which the lower end of the sail 30 is fixed to rotate the motor 60. The sail 30 is wound and unwinded on the lower bar 34 so that the degree of spread of the sail 30 can be adjusted.
이렇게 하기 위하여는 돛(30)을 감거나 펼치는 동작을 따라 모터(60)가 상하로 이동될 수 있어야한다.In order to do this, the motor 60 should be able to move up and down along the operation of winding or unfolding the sail 30.
그래서 본 발명은 돛대(32)의 상부에 보강판(620)을 설치시키고, 보강판(620)과 회전대(35)의 상면사이에 다수의 보강기둥(621)을 설치시키고, 돛대(32)와 다수의 보강기둥(621)이 관통하는 받침판(630)에 모터(60)를 고정결합시키고, 모터(60)의 일측에 돛대(32)에 삽입되는 가이드관(66)을 설치시켜 돛(30)을 펼치고 감는 동작시 받침판(630)과 모터(60)가 돛대(32)와 보강기둥(621)에 안내되면서 상하로 이동될 수 있게 하였다.Thus, the present invention is to install a reinforcement plate 620 on the upper portion of the mast 32, a plurality of reinforcement pillars 621 between the reinforcement plate 620 and the upper surface of the swivel 35, the mast 32 and The motor 60 is fixedly coupled to the backing plate 630 through which the plurality of reinforcement columns 621 pass, and the guide tube 66 inserted into the mast 32 is installed at one side of the motor 60, so that the sail 30 is fixed. During the expansion and winding operation, the support plate 630 and the motor 60 were guided to the mast 32 and the reinforcement pillar 621 to be moved up and down.
또한 모터(60)의 양쪽 회전축(61) 즉, 돛(30)의 하단부가 감겨지는 하부 가로막대(34)의 양쪽에 원형기어(64)를 각각 설치시키고, 보강기둥(621)에 원형기어(64)와 맞물리는 랙기어(65)를 설치시켜 모터(60)의 상하 이동시 흔들림을 방지할 수 있게 구성하였다.In addition, circular gears 64 are provided on both rotation shafts 61 of the motor 60, that is, on both sides of the lower bar 34 on which the lower end of the sail 30 is wound, and circular gears ( 64) is installed to engage the rack gear 65 to prevent shaking during the vertical movement of the motor (60).
모터(60)에 전원을 공급하는 전원공급장치는 활차(2)에 설치되는 단자(655)와, 상기 단자의 이동경로상에 설치되는 접촉단자(600)와, 접촉단자(600)로 전원이 공급되는 시간을 제어하는 타이머(601)와, 타이머(601)로의 접원공급을 제어하는 온오프(on/off)스위치(603)로 구성된다.The power supply device for supplying power to the motor 60 is powered by a terminal 655 installed on the pulley 2, a contact terminal 600 installed on the movement path of the terminal, and a contact terminal 600. And a timer 601 for controlling the supplied time, and an on / off switch 603 for controlling the hospital supply to the timer 601.
이와 같이 구성되는 본 발명의 동작관계를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation relationship of the present invention configured as described above are as follows.
돛(30)이 바람을 맞아 저항이 생기면 돛대(32)가 설치된 활차(2)가 레일(1)을 따라 이동되기 시작한다.When the sails 30 are subjected to the wind to produce resistance, the pulley 2 on which the masts 32 are installed starts to move along the rails 1.
이동하는 활차(2)에 설치된 기어(20)가 발전기(25)의 기어와 맞물려 있어 발전기(25)가 회전되면서 전기를 발생시킨다.The gear 20 installed in the moving pulley 2 meshes with the gear of the generator 25 to generate electricity as the generator 25 rotates.
각각의 활차(2)에 설치된 기어(20)들이 연속적으로 발전기(25)의 기어와 맞물리게 되어 발전기(25)는 계속 회전하면서 전기를 발생시킨다.The gears 20 installed on each pulley 2 are continuously engaged with the gears of the generator 25 so that the generator 25 continues to rotate to generate electricity.
무한궤도인 레일(1)의 반환부위에 위치된 활차(2)는 바람의 진행방향과 반대의 방향으로 이동되어야 한다.The pulley 2 located at the return portion of the rail 1, which is an endless track, should be moved in the direction opposite to the direction of the wind.
이때 돛(30)은 바람의 부는 방향에 대하여 최소한의 면적이 되어야 저항을 줄일 수 있다.At this time, the sail 30 should be the minimum area with respect to the blowing direction of the wind to reduce the resistance.
이렇게 하기 위한 것이 레일(1)의 양측 반환부위에 설치되는 방향변환장치(4)이다.For this purpose, the direction changer 4 is installed on both return portions of the rail 1.
방향변환장치(4)를 통과한 돛(30)은 90°회전되어 바람부는 방향의 반대 즉, 회수되는 레일(1)에 위치한 돛들은 바람을 돛(30)의 측면으로 맞게되고, 레일(1)의 일측에 설치된 또 다른 방향변환장치(4)를 통과하면서 돛(30)이 다시 90°회전하여 넓은 면적으로 바람을 맞게 되는 것이다.The sail 30 passing through the direction changer 4 is rotated by 90 ° so that the sails located on the opposite side of the wind direction, that is, the retrieved rail 1, are fitted with the wind to the side of the sail 30, and the rail 1 While passing through another direction changer (4) installed on one side of the sail 30 is rotated 90 ° again to meet the wind in a large area.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 풍력발전장치를 개량하여 장치의 내구성을 향상시킬 수 있게 하는 동시에 풍향 및 풍량이 변화되더라도 전력의 생산량을 일정하게 유지시킬 수 있게 하며, 풍력발전장치의 유지보수를 경제적이고 편리하게 할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to improve the durability of the apparatus by improving the wind power generator, and to maintain a constant amount of power production even when the wind direction and the amount of wind are changed, and the maintenance of the wind power generator is economical. It is effective to make it convenient and convenient.
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