KR20090056280A

KR20090056280A - 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차

Info

Publication number: KR20090056280A
Application number: KR1020070123358A
Authority: KR
Inventors: 이준열
Original assignee: 이준열
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: KR100966523B1

Abstract

본 발명은 바람의 힘을 기계적 에너지로 효율적으로 변환할 수 있는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차를 개시한다. 본 발명에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차는, 풍력발전기의 로터회전축에 결합되어 상기 로터회전축과 함께 회전되는 케이스와; 바람에 의하여 상기 케이스가 회전되도록 상기 케이스의 원주방향 및 길이방향을 따라 일정간격으로 설치되어 있으며, 바람의 힘에 의하여 전개 및 접철되는 날개와; 상기 날개가 회동가능하게 설치되어 상기 케이스에 설치되어 있으며, 상기 날개가 바람을 맞는 방향에 따라 용이하게 전개 및 접철되도록 상기 날개를 회동시키는 구동부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 풍차가 회전되는 방향에 위치되는 날개는 바람과 닿는 면적이 넓어지도록 펼쳐지고, 풍차의 회전되는 방향의 반대방향에 위치되는 날개는 바람과 닿는 면적이 좁아지도록 접혀지게 설치되어 있으므로, 풍력발전기의 발전효율이 향상되는 효과가 있다.

바람, 풍력, 발전기, 날개

Description

가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차{WINDMILL FOR A WIND POWER AEROGENERATOR}

본 발명은 바람의 힘을 기계적 에너지로 효율적으로 변환할 수 있는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바람의 방향에 따라 날개가 접히거나 펴짐으로써, 회전되는 방향의 날개는 바람과 닿는 면적이 넓어지고 회전되는 방향의 반대방향에 위치되는 날개는 바람과 닿는 면적이 좁아지게 하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차에 관한 것이다.

일반적으로 현재 사용되는 발전방법으로는 대규모의 화석연료를 사용하는 화력발전, 우랴늄을 사용하는 원자력발전, 대규모의 담수설비가 필요한 수력발전 등이 많이 이용되고 있다. 화력발전은 석탄 또는 석유 등과 같은 연료를 연소시켜 발전을 해야 하므로, 연소가스가 많이 발생되어 대기오염을 가중시키고, 원자력발전은 대기를 오염시키는 연소가스는 배출되지 않으나 인체에 치명적인 방사선폐기물 이 다량으로 배출되며, 수력발전은 연소가스나 방사선폐기물 등이 배출되지 않고 별도의 연료를 필요로 하지 않는 반면에 환경을 파괴시키므로 친환경적이지 못한 문제가 있다. 이에 최근에는 친환경적이면서도 연료를 영구히 사용할 수 있는 태양열발전 및 풍력발전의 연구가 이루어지고 있다.

이중 바람의 힘을 이용한 풍력발전은 풍력발전이란 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시켜서 전력을 얻는 기술로서, 풍력 발전기는 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류되고, 주요 구성 요소로는 날개와 허브로 구성된 회전자와, 상기 회전자의 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속 장치, 발전기 및 각종 안전장치를 제어하는 제어 장치, 유압 브레이크 장치와 전력 제어 장치 및 철탑 등으로 구성된다.

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 경쟁 가능한 수준의 신에너지 발전기술이다.

이러한 풍력 발전기에서 풍차는 바람에 의해 회전되는 운동 에너지를 이용해서 전기 에너지로 바꾸게 되는데, 이때 풍차는 이론상으로 바람의 운동에너지 중 약 60% 정도가 기계적에너지로 변환되고 또 다시 이 기계적에너지를 전기에너지로 변환하는 과정에서 많은 에너지가 소모된다. 따라서 실질적으로 바람에너지가 전기에너지로 변환되는 변환효율은 풍차의 형상에 따른 다소 차이는 있으나, 대략 20 ~ 40%에 그치고 있는 실정이다.

그런데, 상기와 같은 종래의 풍력발전은 바람이 일정한 속도 이상으로 유지되고 공기의 밀도가 높아야 날개에 바람의 운동에너지가 전달되어 풍차가 회전되고 이에 의하여 바람의 운동에너지가 전기에너지로 변환되는 문제가 내포되어 있다. 즉, 바람이 약하여 미풍이 불어올 경우에는 풍차의 회전이 약해지므로, 풍력발전의 발전이 불가능하다는 문제가 발생되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 풍차의 날개들이 바람의 방향에 따라 접히거나 펴지도록 설치함으로써, 풍차가 회전되는 방향에 위치되는 날개는 바람과 닿는 면적이 넓어지도록 펼쳐지고, 풍차의 회전되는 방향의 반대방향에 위치되는 날개는 바람과 닿는 면적이 좁아지도록 접혀지게 설치하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차는, 풍력발전기의 로터회전축에 결합되어 상기 로터회전축과 함께 회전되는 케이스와; 바람에 의하여 상기 케이스가 회전되도록 상기 케 이스의 원주방향 및 길이방향을 따라 일정간격으로 설치되어 있으며, 바람의 힘에 의하여 전개 및 접철되는 날개와; 상기 날개가 회동가능하게 설치되어 상기 케이스에 설치되어 있으며, 상기 날개가 바람을 맞는 방향에 따라 용이하게 전개 및 접철되도록 상기 날개를 회동시키는 구동부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 날개는 상기 구동부재에 한개 또는 두 개가 회동가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부재는, 상기 케이스에 설치되어 있으며, 힌지를 통하여 상기 날개가 회동가능하게 부착되어 있는 브래킷과; 상기 브래킷에 설치되어 있으며, 내부에 작동공간부가 형성되어 있는 실린더와; 상기 작동공간부에 내장되어 직선왕복 운동되는 피스톤과; 상기 피스톤이 상기 날개 방향으로 탄성지지되도록 상기 작동공간부에 내장되어 있는 인장스프링과; 일단은 상기 날개에 연결되어 있고, 타단은 상기 피스톤에 연결되어 있는 링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부재는, 상기 케이스가 회전될 때 상기 날개에 작용하는 바람의 방향에 따라 상기 날개를 빠르게 전개 및 접철시킬 수 있도록 보조구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조동부는, 상기 실린더의 일측에 마련되어 있는 구동캠과; 일단은 상기 피스톤에 연결되어 있고, 타단은 상기 구동캠에 연결되어 있는 보조링크와; 상기 구동캠의 회동에 의하여 상기 피스톤이 직선왕복 운동되도록 상기 피스톤을 구동시키는 구동모터를 포한하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차는, 풍력발전기의 로터회전축에 결합되어 상기 로터회전축과 함께 회전되는 케이스와; 상기 케이스에 결합되어 있는 고정날개와; 힌지를 통하여 상기 고정날개에 회동가능하게 설치되어 있으며, 바람의 힘에 의하여 전개 및 접철되는 회동날개와; 상기 케이스에 설치되어 있으며, 상기 회동날개가 바람을 맞는 방향에 따라 용이하게 전개 및 접철되도록 상기 회동날개를 회동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 구동수단은, 일측은 상기 힌지에 결합되고 타측은 상기 케이스의 내측에 위치되는 작동로드와; 상기 로터회전축과 동일한 회전중심을 가지며, 내부에 상기 회전축이 관통되어 있는 회전체와; 상기 작동로드가 삽입되도록 상면에 원주방향을 따라 안내홈이 형성되어 상기 회전체에 결합되어 있으며, 상기 안내홈에 삽입된 상기 작동로드가 상기 케이스가 회전됨에 따라 회동되도록 상기 안내홈의 형성되는 깊이가 다르게 형성되어 있는 작동캠과; 상기 회전체의 일측에 결합되어 있는 종동기어와; 상기 종동기어에 치합되는 원동기어가 구동축에 결합되어 있는 구동모터 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에들 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차에 의하면, 풍차가 회전되는 방향에 위치되는 날개는 바람과 닿는 면적이 넓어지도록 펼쳐지고, 풍차의 회전되는 방향의 반대방향에 위치되는 날개는 바람과 닿는 면적이 좁아지도록 접혀지게 설치되어 있으므로, 풍차의 날개들이 바람의 방향에 따라 접 히거나 펴지게 되어 발전효율이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

<제1 실시예>

먼저, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차가 설치된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍차에 설치되는 날개와 구동부재의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 풍력발전기는 지면에 설치되는 하우징(10)과, 이 하우징(10)의 내부에 설치되어 있는 발전기(11)와, 일단부가 하우징(10)의 회측으로 노출되도록 발전기(11)에 구비되어 있는 로터회전축(13) 및 이 로터회전축(13)에 결합되는 풍차(100)로 구성되어 있다.

풍차(100)는, 로터회전축(13)에 결합되어 상기 로터회전축(13)과 함께 회전되는 케이스(110)와, 바람에 의하여 케이스(110)가 회전되도록 케이스(110)의 원주방향 및 길이방향을 따라 설치되어 있는 날개(120)들과, 이 날개(120)들이 바람을 맞는 방향에 따라 용이하게 전개 및 접철되도록 날개(120)들을 회동시키는 구동부재(130)를 포함한다.

날개(120)는, 바람에 의하여 상기 케이스(110)가 회전되도록 상기 케이스(110)의 원주방향 및 길이방향을 따라 일정간격으로 설치되어 있으며, 바람의 힘에 의하여 전개 및 접철된다. 이를 위하여, 날개(120)는 케이스(110)에 설치되어 있는 구동부재(130)에 회동가능하게 설치되어 있으며, 상기 구동부재(130)에 한 개 또는 두 개가 회동가능하게 설치되어 있다.

구동부재(130)는, 케이스(110)에 설치되어 있는 브래킷(131), 이 브래킷(131)에 설치되는 실린더(133)와, 이 실린더(133)의 내부에 설치되는 피스톤(135)과, 실린더(133) 내부에 내장되는 인장스프링(137) 및 일측은 날개에 연결되고 타측은 피스톤(135)에 연결되어 있는 링크(139)를 포함한다.

브래킷(131)은 일측이 케이스(110)에 고정되고 중앙부에는 힌지(H)를 통하여 상기 날개(120)가 회동가능하게 부착되어 있도다.

실린더(133)는 피스톤(135) 및 인장스프링(137)이 설치되도록 내부에 작동공 간부(133a)가 형성되어 있으며, 피스톤(135)은 인장스프링(137)에 의하여 작동공간부(133a)에서 직선왕복 운동된다. 구체적으로, 날개(120)의 전면(121)이 바람이 부는 방향과 마주보게 되면 날개(120)가 풍력에 의하여 브래킷(131)에서 회동되면서 펴지게 되고, 이로 인하여 날개(120)에 연결되어 있던 링크(139)가 이동되면서 피스톤(135)을 작동공간부(133a)에서 직선 운동시키게 된다. 즉, 바람을 맞는 날개(120)의 면적이 증가하게 되어 풍력이 풍차(100)에 더욱 많이 전달되어 풍차(100)의 회전력이 증가하게 된다. 이때, 인장스프링(137)은 피스톤(135)에 의하여 압축되어 있으며, 상기 피스톤(135)을 상기 날개(120) 방향으로 탄성지지한다.

그리고 풍차(100)가 회전되어 펴져 있던 날개(120)의 후면(123)이 바람이 부는 방향과 마주보게 되면, 날개(120)가 풍력 및 인장스프링(137)의 탄성에 의하여 브래킷(131)에서 신속하게 회동되어 접히게 된다. 이로 인하여, 날개(120)에 전달되는 풍력이 저하되므로, 풍차(100)의 회전력이 증가하게 된다.

정리하면, 풍차(100)에 원주방향을 따라 설치되어 있는 날개(120) 중 날개(120)의 전면(121)이 바람이 부는 방향으로 위치되어 있는 날개(120)는 바람에 의하여 전개되어 더 넓은 부위에 풍력이 전달되며, 이때, 날개(120)의 후면(123)이 바람이 부는 방향으로 위치되어 있는 날개(120)는 바람 및 인장스프링(137)에 의하여 신속하게 접히게 되어 바람이 닿는 부위가 좁아지게 되므로, 바람의 저항을 적게 받게 된다. 이로 인하여, 날개(120)가 바람이 부는 방향에 따라 전개 및 접철되면서 바람과 접하는 면적이 넓어지거나 감소하게 되어 풍차의 회전력이 더욱 증가하게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차는 바람이 부는 방향에 따라 날개를 전개 및 접철시킬 수 있도록 보조구동부가 더 구비되는데, 이를 도 4 및 도 5를 참조하면 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부재에 보조구동부가 설치된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부의 변형된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동부재(130)의 일측에는 풍차(100)가 회전될 때 날개(120)에 작용하는 바람의 방향에 따라 날개(120)를 빠르게 전개 및 접철시킬 수 있도록 보조구동부(140)가 더 구비되어 있다.

보조구동부(140)는, 구동부재(130)의 실린더(133)에 고정되어 있는 베이스플레이트(141)와, 이 베이스플레이트(141)에 회동가능하게 설치되는 구동캠(143)과, 피스톤(135)과 구동캠(143)을 연결하는 보조링크(145)와, 구동캠(143)을 구동시키는 구동모터(147)를 포함한다.

보조구동부(140)는, 날개(120)의 전면(121)이 바람이 부는 방향으로 위치되면 구동모터(147)가 구동캠(143)을 회동시키고, 이에 의하여 보조링크(145)가 이동되면서 피스톤(135)을 직선 운동시켜 날개(120)에 연결되어 있는 링크(139)를 잡아당기게 된다. 그러면, 접혀있던 날개(120)가 펴지면서 더 넓은 부위에 풍력이 전달된다.

그리고 날개(120)의 후면(123)이 바람이 부는 방향으로 위치하게 되면, 구동 모터(147)가 반대로 회전되면서 구동캠(143)을 반대방향으로 회동시켜 보조링크(145), 피스톤(135) 및 링크(139)를 연동시키게 되어 날개(120)가 접히게 되어 바람이 닿는 부위가 좁아지게 된다.

이때, 보조구동부(140)는, 바람의 세기에 따라 구동모터(147)를 보다 효과적으로 제어할 수 있도록 제어부(149) 및 풍량감지센서(149a)를 더 구비되어 있다. 풍량센서(149a)는 날개(120)에 부디치는 바람의 세기를 감지할 수 있도록 날개(120)의 전면(121) 및 후면(123)에 각각 부착되어 있으며, 풍량감지센서(149a)에서 감지되는 풍양은 제어부(149)로 수신된다. 제어부(149)는 풍량감지센서(149a)로부터 수신되는 풍양에 따라 구동모터(147)를 정회전시키거나, 역회전시키게 된다. 즉, 날개(120)의 후면(123)보다 전면(121)에 더 많은 풍양이 작용하게 되면, 제어부(149)에 의하여 구동모터(147)가 회전되면서 날개(120)를 전개시키며, 그 반대로 전면(121)보다 후면(123)에 더 많은 풍양이 작용하게 되면, 제어부(149)에 의하여 구동모터(147)가 회전되면서 날개(120)를 접철시키게 된다.

한편, 보조구동부(140)의 보조링크(145)는 구동캠(143)의 구동에 의하여 피스톤(135)을 이동시킬 때, 구동캠(143)의 구동력이 피스톤(135)에 보다 원활하게 전달되도록 일단은 실린더(133)를 관통하여 피스톤(135)에 회동가능하게 연결되고 타단은 구동캠(143)에 회동가능하게 연결되어 있으며, 그 중앙부는 회동되게 형성되어 있다.

본 실시예에 따른 보조구동부(140)는 도 5에 도시된 바와 같이, 구동캠(143)을 유압실린더(150)를 이용하여 회동시킬 수도 있다. 이를 위하여, 구동캠(143)의 중심에는 일단이 절곡된 회동축(151)이 결합되어 있고, 회동축(151)의 절곡부에는 유압실린더(150)의 로드(150a)가 힌지을 통하여 회동가능하게 연결되어 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍차(100)는, 날개(120)를 하나만 설치할 수도 있는데, 이를 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍차 날개의 변형된 상태를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 날개(120)의 변형된 예를 설명함에 있어 일 실시예와 동일 유사한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 그 구체적인 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 변형된 예에 따른 날개(120)는, 구동부재(130)의 브래킷(131)에 회동가능하게 설치되며, 브래킷(131)의 전면에 날개(120)가 원활하게 전개될 수 있도록 보조날개(125)가 부착되어 있다. 이때, 보조날개(125)는 바람에 의하여 날개(120)가 용이하게 전개될 수 있도록 그 단부가 하측으로 절곡되어 있다. 이는 날개(120)가 접혀 있을 때 바람이 보조날개(125)의 굴곡부를 통해 날개(120)와 보조날개(125) 사이로 원활하게 불어오게 하기 위함이다.

<제 2 실시예>

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차를 도 7 내지 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차가 설치된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍차의 날개를 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍차의 작동캠을 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍차의 작동캠을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 풍차를 설명함에 있어 일 실시예와 동일 유사한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 그 구체적인 설명은 생략한다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍차(100)는 풍력발전기의 로터회전축(13)에 결합되는 케이스(110)와, 이 케이스(110)에 결합되는 고정날개(127)와, 이 고정날개(127)에 회동가능하게 설치되는 회동날개(120)와, 회동날개(120)를 구동시키는 구동수단(160)을 포함한다.

회동날개(120)는 힌지(H)를 통하여 고정날개(127)에 회동가능하게 설치되며, 바람에 의하여 고정날개(127)에서 전개 및 접철된다.

고정날개(127)는 그 일면이 케이스(110)의 외면에 접합되어 있으며, 회동날개(120)를 용이하게 결합할 수 있도록 힌지돌기(127a)가 형성되어 있다. 힌지돌기(127a)는, 회동날개(120)의 힌지(H)를 용이하게 삽입할 수 있도록 분할되어 있다.

구동수단(160)은, 상기 케이스(110)의 내부에 설치되어 상기 회동날개(120)가 바람을 맞는 방향에 따라 용이하게 전개 및 접철되도록 상기 회동날개(120)를 회동시킨다. 이를 위하여, 구동수단(160)은, 회동날개(120)의 힌지(H)에 결합되는 작동로드(161)와, 상기 로터회전축(13)에 설치되는 회전체(163)와, 이 회동체(163)에 설치되는 작동캠(165)과, 회전체(163)에 결합되는 종동기어(167) 및 이 종동기어(167)를 구동시키는 구동모터(169)를 포함한다.

작동로드(161)는 일측이 회전날개(120)의 힌지(H)에 고정되고 타측이 상기 케이스(110)를 관통하여 작동캠(165)에 접촉되며, 작동캠(165)의 회전 또는 풍차(100)의 회전에 따라 작동캠(165)에 접촉되어 이동되면서 회전날개(120)를 전개 및 접철시킨다.

회전체(163)는 로터회전축(13)과 동일한 회전중심을 가지면서 로터회전축(13)에서 회전되도록 내부로 로터회전축(13)이 관통되어 있다. 그리고 회전체(163)의 외면에는 작동로드(161)를 회동시키는 작동캠(165)이 결합되어 있으며, 그 하측에는 구동모터(169)와 연결되는 종동기어(167)가 결합되어 있다. 이때, 회전체(163)와 로터회전축(13) 사이에는 회전체(163)가 원활하게 회전될 수 있도록 윤활유가 주입되거나 또는 베어링(도시생략)이 설치되어 있다.

구동모터(169)는 회전체(163)를 회전시킬 수 있도록 종동기어(167)와 치합되는 원동기어(169a)가 구동축에 결합되어 있다.

회전체(163)와 함께 회전되는 작동캠(165)은, 작동로드(161)의 타측이 삽입되도록 원주방향을 따라 안내홈(165a)이 형성되어 있으며, 안내홈(165a)은 그 깊이가 작동캠(165)의 원주방향을 따라 다르게 형성되어 있다. 이때, 작동로드(161)는 작동캠(165)의 안내홈(165a)에서 용이하게 안내되면 회동되도록 안내홈(165a)과 접촉되는 부위에 롤러(161a)가 부착되어 있다. 한편, 안내홈(165a)은 복수의 작동로 드(161)를 각각 삽입할 수 있도록 복수개가 형성되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차(100)는 바람의 방향에 따라 작동캠(165)을 회전시키면, 작동로드(161)가 작동캠(165)의 안내홈(165a)을 따라 이동되면서 안내홈(165a)의 높낮이에 의하여 회동되면서 회동날개(120)를 회전시킨다. 이에 인하여, 회동날개(120)의 전면이 바람이 부는 방향으로 위치되면 회동날개(120)가 전개되어 더 넓은 부위에 풍력이 전달되며, 회동날개(120)의 후면이 바람이 부는 방향으로 위치되면 회동날개(120)가 접히게 되어 바람이 닿는 부위가 좁아지게 된다.

즉, 회동날개(120)는 바람이 방향에 따라 맞닿는 전면 및 후면의 위치에 의하여 전개 및 접철되면서 바람이 부는 방향에서는 바람과 접하는 회동날개(120)의 면적이 넓어지고, 바람이 부는 반대방향에서는 바람과 접하는 회동날개(120)의 면적이 감소하게 되므로, 풍차(100)의 회전력이 더욱 증가하게 된다.

한편, 도 11 및 도 12를 참조하면, 풍차의 날개가 바람이 불 때 보다 큰 힘을 받을 수 있도록 형성할 수도 있다. 날개(120)의 내측에 보조리브(129)들이 설치되고, 그 끝단부는 전면으로 굴곡(120a)지게 형성하여 날개(120)에 접촉되는 바람의 면적을 보다 넓게 할 수 있다. 즉, 보조리브(129) 및 굴곡부(120a)에 의하여 바람의 힘이 날개(120)에 보다 많이 전달되어 풍차(100)의 회전력이 증가된다.

또한, 도 11 및 도 12에는 쌍을 이루는 날개(120)가 모두 회동되는 것이 도시되어 있지만, 굴곡부(120a)가 형성된 날개(120)만이 회동되도록 하측의 날개(120)를 풍차(100)의 케이스(110)에 고정시킬 수도 있다. 이는 하측의 날개(120) 가 고정되어 있을 때 바랑에 의하여 굴곡부(120a)가 형성된 날개(120)가 더 많은 힘을 받게 하기 위함이다.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차가 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍차에 설치되는 날개와 구동부재의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부재에 보조구동부가 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부의 변형된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차가 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍차의 날개를 나타낸 사시도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍차의 작동캠을 나타낸 사시도이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍차의 작동캠을 나타낸 단면도이다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍차의 날개가 펼쳐진 상태의 사시도이다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍차의 날개가 접혀진 상태의 사시도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ♠

10 : 하우징 11 : 발전기

13 : 로터회전축 100 : 풍차

110 : 케이스 120 : 날개

130 : 구동부재 131 : 브래킷

133 : 실린더 135 : 피스톤

137 : 인장스프링 139 : 링크

140 : 보조구동부 141 : 베이스플레이트

143 : 구동캠 145 : 보조링크

147 : 구동모터 160 : 구동수단

161 : 작동로드 163 : 회전체

165 : 작동캠 167 : 종동기어

169 : 구동모터

Claims

풍력발전기의 로터회전축에 결합되어 상기 로터회전축과 함께 회전되는 케이스와;

바람에 의하여 상기 케이스가 회전되도록 상기 케이스의 원주방향 및 길이방향을 따라 일정간격으로 설치되어 있으며, 바람의 힘에 의하여 전개 및 접철되는 날개와;

상기 날개가 회동가능하게 설치되어 상기 케이스에 설치되어 있으며, 상기 날개가 바람을 맞는 방향에 따라 용이하게 전개 및 접철되도록 상기 날개를 회동시키는 구동부재;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차.
제 1 항에 있어서,

상기 날개는 상기 구동부재에 한개 또는 두 개가 회동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동부재는,

상기 케이스에 설치되어 있으며, 힌지를 통하여 상기 날개가 회동가능하게 부착되어 있는 브래킷과;

상기 브래킷에 설치되어 있으며, 내부에 작동공간부가 형성되어 있는 실린더와;

상기 작동공간부에 내장되어 직선왕복 운동되는 피스톤과;

상기 피스톤이 상기 날개 방향으로 탄성지지되도록 상기 작동공간부에 내장되어 있는 인장스프링과;

일단은 상기 날개에 연결되어 있고, 타단은 상기 피스톤에 연결되어 있는 링크;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차.
제 3 항에 있어서,

상기 구동부재는, 상기 케이스가 회전될 때 상기 날개에 작용하는 바람의 방향에 따라 상기 날개를 빠르게 전개 및 접철시킬 수 있도록 보조구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차.
제 4 항에 있어서, 상기 보조구동부는,

상기 실린더의 일측에 마련되어 있는 구동캠과;

일단은 상기 피스톤에 연결되어 있고, 타단은 상기 구동캠에 연결되어 있는 보조링크와;

상기 구동캠의 회동에 의하여 상기 피스톤이 직선왕복 운동되도록 상기 피스톤을 구동시키는 구동모터;

를 포한하는 것을 특징으로 하는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차.
풍력발전기의 로터회전축에 결합되어 상기 로터회전축과 함께 회전되는 케이스와;

상기 케이스에 결합되어 있는 고정날개와;

힌지를 통하여 상기 고정날개에 회동가능하게 설치되어 있으며, 바람의 힘에 의하여 전개 및 접철되는 회동날개와;

상기 케이스에 설치되어 있으며, 상기 회동날개가 바람을 맞는 방향에 따라 용이하게 전개 및 접철되도록 상기 회동날개를 회동시키는 구동수단;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차.
제 6 항에 있어서, 상기 구동수단은,

일측은 상기 힌지에 결합되고 타측은 상기 케이스의 내측에 위치되는 작동로드와;

상기 로터회전축과 동일한 회전중심을 가지며, 내부로 상기 로터회전축이 관통되어 있는 회전체와;

상기 작동로드가 삽입되도록 상면에 원주방향을 따라 안내홈이 형성되어 상기 회전체에 결합되어 있으며, 상기 안내홈에 삽입된 상기 작동로드가 상기 케이스가 회전됨에 따라 회동되도록 상기 안내홈의 형성되는 깊이가 다르게 형성되어 있는 작동캠과;

상기 회전체의 일측에 결합되어 있는 종동기어와;

상기 종동기어에 치합되는 원동기어가 구동축에 결합되어 있는 구동모터;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차.
제 1 항에 있어서,

상기 날개는, 바람이 불 때 보다 큰 힘을 받을 수 있도록 끝단부에 굴곡부가 형성되어 있고, 내면에 보조리브가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차.