(57)【要約】  本発明は、設計可能な発電機の直径の制限を最小化し、かつ、ローター及び発電機がタワーに安定的に固定されるようにした前方配置型発電機を有する風力発電機に関するものであって、中央部にハブが形成され、このハブの後側に回転軸が突出し、前記ハブの外側に複数のローターブレードが結合されたローターと、このローターの後側にタワーの上部外側が配置され、円筒形胴体の内側面に固定子が結合されたハウジングと、このハウジングの内側に回転可能に結合されて前記ローターの回転により回転作動される回転子から構成されて電力を発電する発電機と、前記タワーの上端に固定されてローター及び発電機がタワーに一体に固定されるようにする支持ブラケットと、を含んで構成される。これによって、回転軸の曲げ剛性が増大し、発電機の固定子と回転子が対応する位置での角速度が極大化しながらシステムの重量が最小化する効果を有する。
2012528982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部にハブが形成され、該ハブの後側に回転軸が突出し、前記ハブの外側に複数のローターブレードが結合されたローターと、
該ローターの後側にタワーの上部の外側に配置され、円筒形胴体の内側面に固定子が結合されたハウジングと、該ハウジングの内側に回転可能に結合されて前記ローターの回転により回転作動される回転子とから構成されて電力を発電する発電機と、
前記タワーの上端に固定され、前面に前記ハウジングが固定されて、前記ローター及び発電機がタワーに一体に結合されるようにする支持ブラケットとを備えていることを特徴とする前方配置型発電機を有する風力発電機。
【請求項２】
前記ハウジングの前面及び後面に前記回転軸が挿入されるように貫通された貫通孔が形成され、
該貫通孔の内側面に前記回転軸を支持するベアリングが備えられ、
前記回転子の中央部に前記回転軸が挿入されて結合される結合孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の前方配置型発電機を有する風力発電機。
【請求項３】
前記回転軸が、
前記ハブと結合される前側の直径が後側の直径より徐々に大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載の前方配置型発電機を有する風力発電機。
【請求項４】
前記回転軸の後側が、開放された円筒形に形成されて前記ハブの後側に一体に延長形成され、
前記回転子の中央部に前記回転軸が挿入されて一体に結合される円筒形の結合孔が形成され、
前記支持ブラケットの前側に前記ハウジング及び回転軸の内部を通過して前記ハブが回転可能に結合される固定軸が突出固定されていることを特徴とする請求項１に記載の前方配置型発電機を有する風力発電機。
【請求項５】
前記回転軸の後側が、開放された円筒形に形成されて前記ハブの後側に一体に延長形成され、
前記ハウジングの前面に前記回転軸が挿入されるようにハウジングの内側方に円筒形に折曲形成され、内側面に前記回転軸を支持するベアリングが結合された軸挿入孔が形成され、
前記回転子の中央部に前記回転軸の直径と対応する直径に形成されて回転軸の端部に一体に固定される結合管が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の前方配置型発電機を有する風力発電機。
【請求項６】
前記回転軸の後側が、開放された円筒形に形成されて前記ハブの後側に一体に延長形成され、
前記回転子の中央部に前記回転軸と対応する直径に貫通形成されて回転軸の端部が一体に固定される結合孔が形成され、
前記支持ブラケットの前側に前面が開放されて前記支持ブラケットの内側空間と連通され、前記ハウジングの内側に挿入固定され、外側端部に前記回転軸が回転可能に結合されるようにベアリングが結合された支持管が突出形成されていることを特徴とする請求項１に記載の前方配置型発電機を有する風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローターの回転エネルギーが増速器を経ないで直接発電機に連結されるようにした前方配置型発電機を有する風力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、風力発電機は自然の風により回転するローターの動力を用いて電力を発電するものであって、通常的に地面と離隔したタワーの上端に風の力により回転するローターと、ローターの回転速度を増加させる増速器、及び増速器に結合されて回転しながら電力を発電する発電機が順次に結合されている。
【０００３】
しかしながら、上記のように増速器が結合される場合には風力発電機の全体的な構造が複雑になって、製作及びメインテナンスが困難になるだけでなく、風力発電機の重量が増加して、それに従ってタワーの構造的な強度も増加しなければならないという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解消するために、本願出願人により２００６年３月２４日付で出願され登録された韓国登録特許第６９５０１２号では、増速器が除外された風力発電機の構造を提案したことがあるが、図５に示すように、地面から一定高さにタワー１００が設けられ、タワー１００の上部側にハブ２０１を中心に複数のローターブレード２０２が固定されたローター２００が設けられ、ローター２００の後側にはタワー１００が結合されて回転する回転軸３００がベアリング３０１により支持されるようにし、回転軸３００の後方端部に発電機４００を結合している。
【０００５】
また、前述した発電機４００は、円筒形に形成されたハウジング４０１の内側空間に回転軸３００と結合されて回転する回転板４０２を備え、回転板４０２の外側端部の周りに沿って回転子４０３が結合されるようにし、ハウジング４０１の内側面に沿って回転子４０３と電磁気誘導現象を起こす固定子４０４が結合されるようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記のように回転軸３００がタワー１００の上端を横切って結合された場合には、回転軸３００の長さがタワー１００の直径より長くなるにつれて、風力発電機の全体的な重量が増加するだけでなく、回転軸３００の垂れ及び捩れが発生する問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここに、本発明は上記のような従来の諸問題を解消するために案出したものであって、その目的は設計可能な発電機の直径の制限を最小化し、かつ、ローター及び発電機がタワーに安定的に固定されるようにしたローターと発電機とが支持ブラケットの前面に結合された前方配置型発電機を有する風力発電機を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、回転軸を支持するベアリングの直径が小さい、かつ、ハウジングとの堅い結合がなされるようにすることにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、回転軸の曲げ剛性が増大するようにし、ローターが回転するとき、回転軸の後方への移動が防止されるようにすることにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、ローターが支持ブラケットから突出した固定軸に直接固定されるようにすることにある。
【００１１】
また、本発明の目的は、ハウジングと回転軸との間の隙間を通じてハウジングの内側に雨水やホコリなどが流入することが防止され、かつ、ローターが円滑に回転するようにすることにある。
【００１２】
また、本発明の目的は、回転軸の捩れ剛性が極大化するとともに、作業者が支持ブラケットと発電機及びハブとの間を簡便に移動できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のような目的を達成するために、本発明は、中央部にハブが形成され、該ハブの後側に回転軸が突出し、前記ハブの外側に複数のローターブレードが結合されたローターと、該ローターの後側にタワーの上部の外側に配置され、円筒形胴体の内側面に固定子が結合されたハウジングと該ハウジングの内側に回転可能に結合されてローターの回転により回転作動される回転子とから構成されて電力を発電する発電機と、前記タワーの上端に固定されてローター及び発電機がタワーに一体固定されるようにする支持ブラケットとにより構成されている。
【００１４】
また、前記ハウジングの前面及び後面に前記回転軸が挿入されるように貫通された貫通孔が形成され、該貫通孔の内側面に前記回転軸を支持するベアリングが備えられ、前記回転子の中央部に回転軸が挿入されて結合される結合孔が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記回転軸が、前記ハブと結合される前側の直径が後側の直径より徐々に大きく形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、前記回転軸の後側が、開放された円筒形に形成されてハブの後側に一体に延長形成され、前記回転子の中央部に回転軸が挿入されて一体に結合される円筒形の結合孔が形成され、前記支持ブラケットの前側にハウジング及び回転軸の内部を通過して前記ハブが回転可能に結合される固定軸が突出固定されていることを特徴とする。
【００１７】
また、前記回転軸の後側が、開放された円筒形に形成されてハブの後側に一体に延長形成され、前記ハウジングの前面に回転軸が挿入されるようにハウジングの内側方に円筒形に折曲形成され、内側面に前記回転軸を支持するベアリングが結合された軸挿入孔が形成され、前記回転子の中央部に回転軸の直径と対応する直径に形成されて回転軸の端部に一体固定される結合管が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、前記回転軸の後側が、開放された円筒形に形成されてハブの後側に一体に延長形成され、前記回転子の中央部に回転軸と対応する直径に貫通形成されて回転軸の端部が一体に固定される結合孔が形成され、前記支持ブラケットの前側に前面が開放されて支持ブラケットの内側空間と連通され、前記ハウジングの内側に挿入固定され、外側端部に前記回転軸が回転可能に結合されるようにベアリングが結合された支持管が突出形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、設計可能な発電機の直径の制限を最小化し、かつ、ローター及び発電機がタワーに安定的に固定されるようにした風力発電機を提供することで、発電機の固定子と回転子とが対応する位置での角速度が極大化しながらシステムの重量が最小化するようにし、発電機をタワーの上端に堅く固定して発電機の振動を最小化する効果が得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、ハウジングに貫通孔を形成し、回転軸が貫通孔に挿入されるようにして回転軸を支持するベアリングの直径が小さい、かつ、ハウジングとの堅い結合がなされるようにすることで、ベアリングの設置及び分解補修が簡便になされ、かつ、ローターの作動過程で発生する振動が低減する効果が得られる。
【００２１】
また、本発明によれば、回転軸の長さが短くなっただけ、曲げ剛性が増大し、前側の直径が後側より大きく形成されるようにして、ローターが回転するとき、回転軸の後方への移動が防止されるようにすることで、強風による回転軸の撓みまたは損傷が防止できるだけでなく、発電機がより安定的に電力を発電できる効果が得られる。
【００２２】
また、本発明は、固定軸を備えてローターが支持ブラケットから突出した固定軸に直接固定されるようにすることで、発電機にトルクを伝達するベアリングの直径が小さくなって、ハブの重量が減少するだけでなく、ローターの荷重が発電機を経ないで直接支持ブラケットに伝達されて支持力が極大化する効果が得られる。
【００２３】
また、本発明によれば、ハウジングに軸挿入孔を形成し、回転子に結合管を形成してハウジングと回転軸との間の隙間を通じてハウジングの内側への雨水やホコリなどの流入が防止され、かつ、ローターが円滑に回転するようにすることで、雨水の流入による発電機の内部の腐食の発生を減らすだけでなく、発電機の内部へのホコリの流入による効率の低下及び故障を減らす効果が得られる。
【００２４】
また、本発明によれば、支持ブラケットに回転軸が結合される円筒形の支持管を形成して作業者が支持ブラケットと発電機及びハブとの間を簡便に移動できるようにすることで、風力発電機のメインテナンス作業がより簡便になされる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す縦断面図である。
【図５】従来の風力発電機の一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面を参考してより詳細に説明すれば、次の通りである。
【００２７】
図１は本発明の第１実施形態を示す縦断面図であって、図示したように、本発明は風の力により回転するローター２０と発電機３０との間に別途の増速器が結合されず、ローター２０の回転が直接発電機３０に連結されるようにした風力発電機に関するものであって、特に発電機３０がタワー１０の上端から離隔した位置に配置されて、支持ブラケット４０により固定されるようにして設計可能な発電機３０の直径に制約が消えるようにしたローター２０と発電機３０が支持ブラケット４０の前面に結合された風力発電機に関するものである。
【００２８】
タワー１０は風力発電機の各種の部品を地面と離隔した位置で支持する構造物であって、剛性を有する金属棒材などで形成されるようにし、風速及び風量の大きい高い位置でローター２０が配置されるようにするために地面と垂直に配置されるようにする。
【００２９】
ローター２０は、風の力により回転しながら回転子３３を回転作動させるものであって、中央部に前述した回転子３３と同一中心を有するハブ２１が形成されるようにし、ハブ２１の後側に回転軸が突出結合されるようにし、ハブ２１の外側に複数のローターブレードを結合して風の力がローターブレードを回転させればハブ２１が回転しながら最終的にこれに結合された回転軸が回転するようにする。
【００３０】
発電機３０はローター２０の回転により回転しながら電力を発電するものであって、ローター２０の後側にタワー１０の上端部の外側に配置され、円筒形胴体の内側面に結合されたハウジングと、このハウジングの内側空間に回転可能に結合され、前述したローター２０と結合されて回転する回転子３３とから構成される。
【００３１】
この際、前記ハウジングの内側面には発電機３０の固定子３２が固定配置されるようにすることによって、回転子３３との電磁気誘導による円滑な電力発電がなされるようにすることが好ましく、ハウジングの内側には回転軸を支持する複数のベアリング３１２が結合されるようにすることが好ましい。
【００３２】
支持ブラケット４０は、発電機３０及びローター２０がタワー１０の上端に一体に固定されるようにするとともに、発電機３０及びローター２０の荷重が安定的にタワー１０に伝えられるようにするものであって、下面が平面をなしながらタワー１０の上端に固定されるようにし、前側が地面と垂直方向に配置されるようにして発電機３０が固定されるようにし、後側には発電機３０の後面側に上向き傾斜するように配置された後方荷重支持部４１を形成して、発電機３０及びローター２０の荷重が分散しながら堅い固定がなされるようにする。
【００３３】
上記のように構成されるによって、ハウジングの直径が大きくなってもハウジングがタワー１０に掛かるか、接触しなくなって、ハウジング及び回転子３３の設計可能な直径に制約が減るようになり、これによって、ハウジング及び回転子３３の直径を大きく製作できるようになり、固定子３２と回転子３３が対向する部分での角速度が増加して電力発電効率が向上する。
【００３４】
併せて、前述した回転軸は剛性を有する金属棒材などで形成されるようにし、かつ、前記ハウジングの前面及び後面には前記回転軸が挿入されるように貫通された貫通孔３１１が形成されるようにし、貫通孔３１１の内側面に前記回転軸を支持するベアリング３１２が備えられるようにし、前述した回転子３３の中央部には前記回転軸が挿入されて結合される管形状の結合孔３３１が形成されるようにする。
【００３５】
これによって、回転軸の前側及び後側が同時にハウジングに支持されることによって、回転軸の回転過程で発生する振動が防止されるだけでなく、回転軸の反りをより効果的に防止し、ベアリング３１２の直径を最小化できるようになって、風力発電機のメインテナンスが簡便になされるようになる。
【００３６】
また、前記回転軸はハブ２１と連結される前側の直径がその反対側の直径より徐々に大きくなるように形成されるようにすることで、強風が吹きながらローター２０が発電機３０側に押されるとき、回転軸の移動距離が制限されながら発電機３０の回転子３３が円滑な回転を維持できるようになって、安定した電力の発電がなされるようにすることが好ましい。
【００３７】
図２は本発明の第２実施形態を示す縦断面図であって、本実施形態では前述した第１実施形態の構成要素のうち、前述した回転軸は後面が開放された円筒形に形成されるようにしてハブ２１の後側に突出するようにし、回転子３３の中央部には前記回転軸が挿入されて一体に結合される円筒形の結合孔３３１が形成されるようにし、支持ブラケット４０の前側に前記ハウジング及び回転軸の内部を通過してハブ２１の内側に回転可能に結合される固定軸４２が突出して固定されるようにする。
【００３８】
この際、固定軸４２は前記回転軸及び結合孔３３１とは離隔した状態を維持するようにして、回転軸及び回転子３３が回転するとき、固定軸４２との摩擦が発生しないようにすることが好ましく、ハブ２１の内側には固定軸４２が回転可能に結合されるようにする１つ以上のベアリング３１２を備えてローター２０の荷重が発電機３０を経ないで固定軸４２を通じて直接支持ブラケット４０に伝えられるようにする。
【００３９】
これによって、ローター２０の荷重と発電機３０の荷重が各々別途に支持ブラケット４０に分散されて伝えられることによって、支持ブラケット４０の荷重支持力が極大化するだけでなく、発電機３０にトルクを伝達するベアリング３１２の直径が小さくなってハブ２１の重量が減少する。
【００４０】
図３は本発明の第３実施形態を示す縦断面図であって、本実施形態では前述した第１実施形態の構成要素のうち、前述した回転軸が後面の開放された円筒形に形成されるようにして、ハブ２１の後側に突出するようにし、前記ハウジングの前面には前記回転軸が挿入されるようにハウジングの内側方に向けて円筒形に折り曲げられ、内側面に回転軸を支持するベアリング３１２が結合された軸挿入孔３１３が形成されるようにし、回転子３３の中央部には回転軸の直径と対応する直径に形成されて回転軸の端部に一体に固定される結合管３３２が形成されるようにする。
【００４１】
これによって、回転軸とハウジングの軸挿入孔３１３との間にベアリング３１２が配置されることにより、雨水や雪またはホコリなどの発電機３０の内部への流入を効果的に遮断できるようになって、湿気及び異質物による短絡を防止するだけでなく、発電機３０の内部の各部品の腐食を防止できるようになる。
【００４２】
図４は本発明の第４実施形態を示す縦断面図であって、本実施形態では前述した第１実施形態の構成要素のうち、前述した回転軸が後面の開放された円筒形に形成されるようにして、ハブ２１の後側に突出形成されるようにし、回転子３３の中央部には回転軸の直径と対応する直径に貫通形成されて前記回転軸が一体に固定される結合孔３３１が形成されるようにし、前述した支持ブラケット４０の前側には前面が開放されながら支持ブラケット４０の内側空間と連通され、前記ハウジングの内側に挿入固定され、外側端部には前記回転軸が回転可能に結合されるようにするベアリング３１２が結合された支持管４３が突出形成されるようにする。
【００４３】
これによって、支持ブラケット４０の内側空間から発電機３０を通過してハブ２１の内側空間が一体に連通されて形成されることによって、作業者が昇降機などを用いて支持ブラケット４０の内側空間に入った後、簡便にハブ２１まで接近できるようになって、風力発電機のメインテナンス作業が簡便になされるようになる。
【図１】
2012528982.tif 000003
【図２】
2012528982.tif 000004
【図３】
2012528982.tif 000005
【図４】
2012528982.tif 000006
【図５】
2012528982.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月30日(2011.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローターの回転エネルギーが増速器を経ないで直接発電機に連結されるようにした前方配置型発電機を有する風力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、風力発電機は自然の風により回転するローターの動力を用いて電力を発電するものであって、通常的に地面と離隔したタワーの上端に風の力により回転するローターと、ローターの回転速度を増加させる増速器、及び増速器に結合されて回転しながら電力を発電する発電機が順次に結合されている。
【０００３】
しかしながら、上記のように増速器が結合される場合には風力発電機の全体的な構造が複雑になって、製作及びメインテナンスが困難になるだけでなく、風力発電機の重量が増加して、それに従ってタワーの構造的な強度も増加しなければならないという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解消するために、本願出願人により２００６年３月２４日付で出願され登録された韓国登録特許第６９５０１２号（特許文献１）では、増速器が除外された風力発電機の構造を提案したことがあるが、図５に示すように、地面から一定高さにタワー１００が設けられ、タワー１００の上部側にハブ２０１を中心に複数のローターブレード２０２が固定されたローター２００が設けられ、ローター２００の後側にはタワー１００が結合されて回転する回転軸３００がベアリング３０１により支持されるようにし、回転軸３００の後方端部に発電機４００を結合している。
【０００５】
また、前述した発電機４００は、円筒形に形成されたハウジング４０１の内側空間に回転軸３００と結合されて回転する回転板４０２を備え、回転板４０２の外側端部の周りに沿って回転子４０３が結合されるようにし、ハウジング４０１の内側面に沿って回転子４０３と電磁気誘導現象を起こす固定子４０４が結合されるようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記のように回転軸３００がタワー１００の上端を横切って結合された場合には、回転軸３００の長さがタワー１００の直径より長くなるにつれて、風力発電機の全体的な重量が増加するだけでなく、回転軸３００の垂れ及び捩れが発生する問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国登録特許第６９５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここに、本発明は上記のような従来の諸問題を解消するために案出したものであって、その目的は設計可能な発電機の直径の制限を最小化し、かつ、ローター及び発電機がタワーに安定的に固定されるようにしたローターと発電機とが支持ブラケットの前面に結合された前方配置型発電機を有する風力発電機を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、回転軸を支持するベアリングの直径が小さい、かつ、ハウジングとの堅い結合がなされるようにすることにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、回転軸の曲げ剛性が増大するようにし、ローターが回転するとき、回転軸の後方への移動が防止されるようにすることにある。
【００１１】
また、本発明の目的は、ローターが支持ブラケットから突出した固定軸に直接固定されるようにすることにある。
【００１２】
また、本発明の目的は、ハウジングと回転軸との間の隙間を通じてハウジングの内側に雨水やホコリなどが流入することが防止され、かつ、ローターが円滑に回転するようにすることにある。
【００１３】
また、本発明の目的は、回転軸の捩れ剛性が極大化するとともに、作業者が支持ブラケットと発電機及びハブとの間を簡便に移動できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するために、本発明は、中央部にハブが形成され、該ハブの後側に回転軸が突出し、前記ハブの外側に複数のローターブレードが結合されたローターと、該ローターの後側にタワーの上部の外側に配置され、円筒形胴体の内側面に固定子が結合されたハウジングと該ハウジングの内側に回転可能に結合されてローターの回転により回転作動される回転子とから構成されて電力を発電する発電機と、前記タワーの上端に固定されてローター及び発電機がタワーに一体固定されるようにする支持ブラケットとにより構成されている。
【００１５】
また、前記ハウジングの前面及び後面に前記回転軸が挿入されるように貫通された貫通孔が形成され、該貫通孔の内側面に前記回転軸を支持するベアリングが備えられ、前記回転子の中央部に回転軸が挿入されて結合される結合孔が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、前記回転軸が、前記ハブと結合される前側の直径が後側の直径より徐々に大きく形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、前記回転軸の後側が、開放された円筒形に形成されてハブの後側に一体に延長形成され、前記回転子の中央部に回転軸が挿入されて一体に結合される円筒形の結合孔が形成され、前記支持ブラケットの前側にハウジング及び回転軸の内部を通過して前記ハブが回転可能に結合される固定軸が突出固定されていることを特徴とする。
【００１８】
また、前記回転軸の後側が、開放された円筒形に形成されてハブの後側に一体に延長形成され、前記ハウジングの前面に回転軸が挿入されるようにハウジングの内側方に円筒形に折曲形成され、内側面に前記回転軸を支持するベアリングが結合された軸挿入孔が形成され、前記回転子の中央部に回転軸の直径と対応する直径に形成されて回転軸の端部に一体固定される結合管が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、前記回転軸の後側が、開放された円筒形に形成されてハブの後側に一体に延長形成され、前記回転子の中央部に回転軸と対応する直径に貫通形成されて回転軸の端部が一体に固定される結合孔が形成され、前記支持ブラケットの前側に前面が開放されて支持ブラケットの内側空間と連通され、前記ハウジングの内側に挿入固定され、外側端部に前記回転軸が回転可能に結合されるようにベアリングが結合された支持管が突出形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、設計可能な発電機の直径の制限を最小化し、かつ、ローター及び発電機がタワーに安定的に固定されるようにした風力発電機を提供することで、発電機の固定子と回転子とが対応する位置での角速度が極大化しながらシステムの重量が最小化するようにし、発電機をタワーの上端に堅く固定して発電機の振動を最小化する効果が得られる。
【００２１】
また、本発明によれば、ハウジングに貫通孔を形成し、回転軸が貫通孔に挿入されるようにして回転軸を支持するベアリングの直径が小さい、かつ、ハウジングとの堅い結合がなされるようにすることで、ベアリングの設置及び分解補修が簡便になされ、かつ、ローターの作動過程で発生する振動が低減する効果が得られる。
【００２２】
また、本発明によれば、回転軸の長さが短くなっただけ、曲げ剛性が増大し、前側の直径が後側より大きく形成されるようにして、ローターが回転するとき、回転軸の後方への移動が防止されるようにすることで、強風による回転軸の撓みまたは損傷が防止できるだけでなく、発電機がより安定的に電力を発電できる効果が得られる。
【００２３】
また、本発明は、固定軸を備えてローターが支持ブラケットから突出した固定軸に直接固定されるようにすることで、発電機にトルクを伝達するベアリングの直径が小さくなって、ハブの重量が減少するだけでなく、ローターの荷重が発電機を経ないで直接支持ブラケットに伝達されて支持力が極大化する効果が得られる。
【００２４】
また、本発明によれば、ハウジングに軸挿入孔を形成し、回転子に結合管を形成してハウジングと回転軸との間の隙間を通じてハウジングの内側への雨水やホコリなどの流入が防止され、かつ、ローターが円滑に回転するようにすることで、雨水の流入による発電機の内部の腐食の発生を減らすだけでなく、発電機の内部へのホコリの流入による効率の低下及び故障を減らす効果が得られる。
【００２５】
また、本発明によれば、支持ブラケットに回転軸が結合される円筒形の支持管を形成して作業者が支持ブラケットと発電機及びハブとの間を簡便に移動できるようにすることで、風力発電機のメインテナンス作業がより簡便になされる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す縦断面図である。
【図５】従来の風力発電機の一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面を参考してより詳細に説明すれば、次の通りである。
【実施例１】
【００２８】
図１は本発明の第１実施形態を示す縦断面図であって、図示したように、本発明は風の力により回転するローター２０と発電機３０との間に別途の増速器が結合されず、ローター２０の回転が直接発電機３０に連結されるようにした風力発電機に関するものであって、特に発電機３０がタワー１０の上端から離隔した位置に配置されて、支持ブラケット４０により固定されるようにして設計可能な発電機３０の直径に制約が消えるようにしたローター２０と発電機３０が支持ブラケット４０の前面に結合された風力発電機に関するものである。
【００２９】
タワー１０は風力発電機の各種の部品を地面と離隔した位置で支持する構造物であって、剛性を有する金属棒材などで形成されるようにし、風速及び風量の大きい高い位置でローター２０が配置されるようにするために地面と垂直に配置されるようにする。
【００３０】
ローター２０は、風の力により回転しながら回転子３３を回転作動させるものであって、中央部に前述した回転子３３と同一中心を有するハブ２１が形成されるようにし、ハブ２１の後側に回転軸が突出結合されるようにし、ハブ２１の外側に複数のローターブレードを結合して風の力がローターブレードを回転させればハブ２１が回転しながら最終的にこれに結合された回転軸が回転するようにする。
【００３１】
発電機３０はローター２０の回転により回転しながら電力を発電するものであって、ローター２０の後側にタワー１０の上端部の外側に配置され、円筒形胴体の内側面に結合されたハウジングと、このハウジングの内側空間に回転可能に結合され、前述したローター２０と結合されて回転する回転子３３とから構成される。
【００３２】
この際、前記ハウジングの内側面には発電機３０の固定子３２が固定配置されるようにすることによって、回転子３３との電磁気誘導による円滑な電力発電がなされるようにすることが好ましく、ハウジングの内側には回転軸を支持する複数のベアリング３１２が結合されるようにすることが好ましい。
【００３３】
支持ブラケット４０は、発電機３０及びローター２０がタワー１０の上端に一体に固定されるようにするとともに、発電機３０及びローター２０の荷重が安定的にタワー１０に伝えられるようにするものであって、下面が平面をなしながらタワー１０の上端に固定されるようにし、前側が地面と垂直方向に配置されるようにして発電機３０が固定されるようにし、後側には発電機３０の後面側に上向き傾斜するように配置された後方荷重支持部４１を形成して、発電機３０及びローター２０の荷重が分散しながら堅い固定がなされるようにする。
【００３４】
上記のように構成されるによって、ハウジングの直径が大きくなってもハウジングがタワー１０に掛かるか、接触しなくなって、ハウジング及び回転子３３の設計可能な直径に制約が減るようになり、これによって、ハウジング及び回転子３３の直径を大きく製作できるようになり、固定子３２と回転子３３が対向する部分での角速度が増加して電力発電効率が向上する。
【００３５】
併せて、前述した回転軸は剛性を有する金属棒材などで形成されるようにし、かつ、前記ハウジングの前面及び後面には前記回転軸が挿入されるように貫通された貫通孔３１１が形成されるようにし、貫通孔３１１の内側面に前記回転軸を支持するベアリング３１２が備えられるようにし、前述した回転子３３の中央部には前記回転軸が挿入されて結合される管形状の結合孔３３１が形成されるようにする。
【００３６】
これによって、回転軸の前側及び後側が同時にハウジングに支持されることによって、回転軸の回転過程で発生する振動が防止されるだけでなく、回転軸の反りをより効果的に防止し、ベアリング３１２の直径を最小化できるようになって、風力発電機のメインテナンスが簡便になされるようになる。
【００３７】
また、前記回転軸はハブ２１と連結される前側の直径がその反対側の直径より徐々に大きくなるように形成されるようにすることで、強風が吹きながらローター２０が発電機３０側に押されるとき、回転軸の移動距離が制限されながら発電機３０の回転子３３が円滑な回転を維持できるようになって、安定した電力の発電がなされるようにすることが好ましい。
【実施例２】
【００３８】
図２は本発明の第２実施形態を示す縦断面図であって、本実施形態では前述した第１実施形態の構成要素のうち、前述した回転軸は後面が開放された円筒形に形成されるようにしてハブ２１の後側に突出するようにし、回転子３３の中央部には前記回転軸が挿入されて一体に結合される円筒形の結合孔３３１が形成されるようにし、支持ブラケット４０の前側に前記ハウジング及び回転軸の内部を通過してハブ２１の内側に回転可能に結合される固定軸４２が突出して固定されるようにする。
【００３９】
この際、固定軸４２は前記回転軸及び結合孔３３１とは離隔した状態を維持するようにして、回転軸及び回転子３３が回転するとき、固定軸４２との摩擦が発生しないようにすることが好ましく、ハブ２１の内側には固定軸４２が回転可能に結合されるようにする１つ以上のベアリング３１２を備えてローター２０の荷重が発電機３０を経ないで固定軸４２を通じて直接支持ブラケット４０に伝えられるようにする。
【００４０】
これによって、ローター２０の荷重と発電機３０の荷重が各々別途に支持ブラケット４０に分散されて伝えられることによって、支持ブラケット４０の荷重支持力が極大化するだけでなく、発電機３０にトルクを伝達するベアリング３１２の直径が小さくなってハブ２１の重量が減少する。
【実施例３】
【００４１】
図３は本発明の第３実施形態を示す縦断面図であって、本実施形態では前述した第１実施形態の構成要素のうち、前述した回転軸が後面の開放された円筒形に形成されるようにして、ハブ２１の後側に突出するようにし、前記ハウジングの前面には前記回転軸が挿入されるようにハウジングの内側方に向けて円筒形に折り曲げられ、内側面に回転軸を支持するベアリング３１２が結合された軸挿入孔３１３が形成されるようにし、回転子３３の中央部には回転軸の直径と対応する直径に形成されて回転軸の端部に一体に固定される結合管３３２が形成されるようにする。
【００４２】
これによって、回転軸とハウジングの軸挿入孔３１３との間にベアリング３１２が配置されることにより、雨水や雪またはホコリなどの発電機３０の内部への流入を効果的に遮断できるようになって、湿気及び異質物による短絡を防止するだけでなく、発電機３０の内部の各部品の腐食を防止できるようになる。
【実施例４】
【００４３】
図４は本発明の第４実施形態を示す縦断面図であって、本実施形態では前述した第１実施形態の構成要素のうち、前述した回転軸が後面の開放された円筒形に形成されるようにして、ハブ２１の後側に突出形成されるようにし、回転子３３の中央部には回転軸の直径と対応する直径に貫通形成されて前記回転軸が一体に固定される結合孔３３１が形成されるようにし、前述した支持ブラケット４０の前側には前面が開放されながら支持ブラケット４０の内側空間と連通され、前記ハウジングの内側に挿入固定され、外側端部には前記回転軸が回転可能に結合されるようにするベアリング３１２が結合された支持管４３が突出形成されるようにする。
【００４４】
これによって、支持ブラケット４０の内側空間から発電機３０を通過してハブ２１の内側空間が一体に連通されて形成されることによって、作業者が昇降機などを用いて支持ブラケット４０の内側空間に入った後、簡便にハブ２１まで接近できるようになって、風力発電機のメインテナンス作業が簡便になされるようになる。
【符号の説明】
【００４５】
１０    ・・・  タワー
２０    ・・・  ローター
２１    ・・・  ハブ
３０    ・・・  発電機
３２    ・・・  固定子
３３    ・・・  回転子
４０    ・・・  支持ブラケット
４１    ・・・  後方荷重支持部
４２    ・・・  固定軸
４３    ・・・  支持管
３１１  ・・・  貫通孔
３１２  ・・・  ベアリング
３１３  ・・・  軸挿入孔
３３１  ・・・  結合孔
３３２  ・・・  結合管
【国際調査報告】
2012528982.tif 000008
2012528982.tif 000009
2012528982.tif 000010
2012528982.tif 000011