KR100533499B1 - 풍력발전기의 회전날개 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력발전기의 회전날개에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력발전기의 회전날개를 구성하는 다수의 날개편이 태풍 및 돌풍 등의 강한 바람으로 인해 날개편이 손상되지 않도록 지지할 수 있는 풍력발전기의 회전날개에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 회전날개를 구성하는 다수의 날개편에 가로방향과 세로방향에 지지구 및 보강편으로 이루어진 보강부재를 결합함으로써 태풍 및 돌풍 등의 강한 바람에도 날개편이 손상되지 않게 지지할 수 있을 뿐만 아니라 날개편의 강도를 향상시킬 수 있는 풍력발전기의 회전날개를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 풍력발전기의 회전축에 방사형으로 구비된 다수의 날개살과, 상기 날개살의 종단부에 연결되는 다수의 날개편과, 상기 날개편의 일측에 풍력에 대한 강도를 향상시키는 날개편 보강부재로 구성된 풍력발전기의 회전날개에 있어서, 상기 날개편 보강부재(30)는, 상기 날개편(116)의 가로방향에 고정된 다수의 지지구(31)와, 상기 날개편(116)에 셀 형상으로 상호 직교하도록 구비된 다수의 보강편(32)과, 상기 보강편(32)의 상부를 연결하며 상기 날개편(116)에 고정되는 커버부재(33)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

풍력발전기의 회전날개{Rotor blade of a wind generator}
본 발명은 풍력발전기의 회전날개에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력발전기의 회전날개를 구성하는 다수의 날개편이 태풍 및 돌풍 등의 강한 바람으로 인해 날개편이 손상되지 않도록 지지할 수 있는 풍력발전기의 회전날개에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력발전은 자연현상인 바람을 이용하여 전력을 얻는 장치로서 다른 발전시설물과는 달리 설치비용이 저렴하고 가정이나 지역단위로 개별적 발전을 하기 용이한 장점을 가지고 있는 것으로, 최근에는 바람의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 풍력발전기를 개발하는데 주력하고 있는 실정이다.
그 일 실시예로서, 본 발명의 출원인이 국내에 선출원한 특허 제2002-0030577호(출원일:2002. 5. 31)의 "다중 회전날개가 구비된 풍력발전기"가 개시되어 있는데. 이는 도 4 내지 도 6과 같이 바람을 이용하여 전기를 발전하는 풍력발전장치에 있어서, 다수의 날개편(116)을 날개살(115)로 연결하여 이루어지되, 각각 회전반경이 다르게 구비된 다수개의 회전날개(111a,112a,113a,114a)와, 상기 다수개의 회전날개(111a,112a,113a,114a) 중 하나의 회전날개가 각각 구비되고, 일정간격을 유지하며 상호 대응되게 설치된 제1/4회전축(111,114)과, 상기 제1/4회전축(111,114)이 회전가능하도록 관통되며 일측에 회전날개가 각각 구비된 제2/3회전축(112,113)과, 상기 제1/4회전축(111,114) 상에 구비되어 유입되는 바람을 가속시킴과 아울러 상기 다수의 날개편(116)으로 안내하는 제1/2가속커버(120,121)와, 상기 다수개의 회전날개(111a,114a)에 구비되어 풍압의 변동에 따라 상기 날개편(116)의 유동을 탄성적으로 지지하는 날개편 지지수단(130)과, 상기 날개편 지지수단(130)의 일측과 강선(142)으로 연결되어 돌풍시 상기 날개편(116)의 각도를 조절하여 바람의 영향을 과도하게 받는 것을 방지하는 안전수단과, 상기 제1/2/3/4회전축(11,12,13,14)과 기어열로 연결되어 회전속도를 변속하는 변속장치(150)와, 상기 변속장치(150)의 일측과 결착된 샤프트(161)에 의해 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기(160)와, 상기 발전기(160)의 샤프트(161)가 회전가능하도록 관통되며, 상기 변속장치(150)를 내장한 변속장치 하우징(150a)과, 상기 변속장치 하우징(150a)의 저부를 지지함과 아울러 상기 발전기(160)가 소정위치에 장착된 베이스프레임(170)으로 구성된 것이다.
또한, 상기 날개편 지지수단(130)은, 상기 날개살(115)이 회전가능하게 삽입될 수 있도록 관형의 형상으로 구비된 고정관(132)과, 상기 날개살(115)의 일측으로부터 연장형성된 연장편(115a)과 힌지(134)로 결합된 이동봉(135)과, 상기 이동봉(135)에 끼워지며 돌풍에 의해 상기 날개편(116)에 전달되는 충격을 흡수하는 제1/2스프링(137,138)과, 상기 제1/2스프링(137,138) 사이에 위치하도록 상기 이동봉(135)에 끼워지며 상기 안전수단의 일측과 강선(142)으로 연결된 이동편(136)으로 구성된다.
상기 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기는 바람을 제1/2가속커버(120,121)에 의해 가속시켜줌과 아울러 개별적으로 회전되는 상기 제1/2/3/4회전날개(111a,112a,113a,114a)의 날개편(116)으로 안내시켜줌으로써 바람의 방향이 일정치 않을 경우에 발생되는 바람에 대한 저항요소와 부하를 감소시킬 수 있어 효과적인 회전력을 얻을 수 있으며, 풍압의 변동에 따라 상기 날개편 지지수단(130)과 안전수단에 의해 상기 제1/2/3/4회전날개(111a,112a,113a,114a)를 탄성적으로 지지함과 아울러, 상기 날개편(116)이 바람의 방향에 수평하게 단계적으로 회전되도록 지지함으로써 풍력의 이용효율을 높일 수 있는 장점이 있었으나, 태풍 및 돌풍 등의 강한 바람으로 인해 날개편이 손상될 우려가 있는 구조상의 문제점이 있었다.
즉, 날개편(116)은 단순하게 판상의 형상으로 구비되어 상기 제1/2가속커버(120,121)를 통해 강한 바람이 불어올 경우에, 바람의 충격력에 의해 상기 날개편(116)이 구부러지거나 파손될 우려가 있었던 것이다.
따라서, 상기 날개편(116)을 구조적으로 보강하여 풍력에 대한 저항력을 향상시킬 수 있는 별도의 장치가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 회전날개를 구성하는 다수의 날개편에 가로방향과 세로방향에 지지구 및 보강편으로 이루어진 보강부재를 결합함으로써 태풍 및 돌풍 등의 강한 바람에도 날개편이 손상되지 않게 지지할 수 있을 뿐만 아니라 날개편의 강도를 향상시킬 수 있는 풍력발전기의 회전날개를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 풍력발전기의 회전축에 방사형으로 구비된 다수의 날개살과, 상기 날개살의 종단부에 연결되는 다수의 날개편과, 상기 날개편의 일측에 풍력에 대한 강도를 향상시키는 날개편 보강부재로 구성된 풍력발전기의 회전날개에 있어서, 상기 날개편 보강부재는, 상기 날개편의 가로방향에 고정된 다수의 지지구와, 상기 날개편에 셀 형상으로 상호 직교하도록 구비된 다수의 보강편과, 상기 보강편의 상부를 연결하며 상기 날개편에 고정되는 커버부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
삭제
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기 회전날개의 날개편을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 분리사시도이고, 도 3은 도 1의 "A-A"에서 바라본 단면도이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 풍력발전기 회전날개는 풍력발전기의 회전축에 방사형으로 구비된 다수의 날개살(115)과, 상기 날개살(115)의 종단부에 연결되는 다수의 날개편(116)으로 구성되는데, 상기 날개편(116)의 일측에는 풍력에 대한 강도를 향상시키는 날개편 보강부재(30)가 구비된다.
여기서, 상기 날개살(115)의 사이에는 베어링(B)이 구비되는데, 상기 풍력발전기의 회전축과 상기 베어링(B) 하부에 고정된 제1날개살(115-1)과, 상기 베어링(B)의 내부에 회전가능하게 일측이 삽입되고 타측이 상기 다수의 날개편(116)에 고정되는 제2날개살(115-2)로 구성되어 상기 제2날개살(115-2)과 상기 날개편(116)은 상기 베어링(B)을 축으로 동일하게 회전하게 된다.
본 발명의 주요 구성요소로서 상기 날개편 보강부재(30)는, 상기 날개편(116)의 가로방향에 고정된 다수의 지지구(31)와, 상기 지지구(31) 사이에 위치하며 상기 날개편(116)에 직교하도록 구비된 다수의 보강편(32)과, 상기 보강편(32)의 상부를 연결하며 상기 날개편(116)에 고정되는 커버부재(33)로 구성된다.
상기 날개편(116)은 염분에 대한 내식성이 강한 금속제로 구비되거나, 연성과 강도가 있고 산화를 방지할 수 있는 합성수지제 또는 비닐수지로 구비할 수도 있을 것이다.
상기 지지구(31)는 봉체 형상으로 구비되어 상기 날개편(116)의 골격을 형성하게 되며, 상기 보강편(32)은 "I" 형상으로 상기 날개편(116)의 후면부에 셀(cell) 형상으로 상호 교차되도록 고정되어 상기 날개편(116)을 지지함과 동시에 상기 지지구(31)를 견고하게 고정하게 된다.
또한, 상기 보강편(32) 중 양측 보강편보다 중앙의 보강편이 가장 길게 돌출되고 상기 커버부재(33)도 중앙이 만곡되게 구비되어 상기 커버부재(33)를 상기 날개편(116)에 고정하면 아치(arch) 형상을 이루게 된다.
한편, 상기 베어링(B)에 회전가능하게 삽입된 상기 제2날개살(115-2)이 상기 커버부재(33)와 상기 보강편(32)에 관통되며 상기 커버부재(33)의 양측에 구비된 베어링(B)에 의해 지지된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면, 풍력발전기의 날개편(116)의 후면부에 구조적인 강도를 향상시키기 위해 날개편 보강부재(30)를 연결하여 풍력발전기의 회전날개를 제작한다.
이때, 상기 날개편 보강부재(30)로서 상기 날개편(116)의 후면부에 봉체형상을 갖는 다수의 지지구(31)를 연결하여 골격을 형성함으로써 강한 풍력에도 상기 날개편(116)이 쉽게 구부러지는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 날개편(116)에 셀(cell) 형상으로 다수의 보강편(32)을 연결하고 그 상부를 커버부재(33)로 아치(arch) 형상을 이루도록 고정함으로써 상기 날개편(116)의 수직방향으로 작용하는 풍력에 대한 강도를 향상시키게 된다.
한편, 상기 커버부재(33)와 상기 보강편(32)에는 베어링(B)이 각각 내설되고, 상기 베어링(B)에 지지될 수 있도록 상기 제2날개살(115-2)이 관통됨으로써 풍력의 세기에 따라 상기 날개편(116) 및 제2날개살(115-2)이 일정 각도로 회전한다.
즉, 상기 제2날개살(115-2)의 상부는 상기 날개편(116)에 일체형으로 고정되고, 상기 제2날개살(115-2)의 하부는 베어링(B)에 회전가능하게 삽입되어 풍력의 세기에 따라 상기 날개편(116) 및 제2날개살(115-2)이 동일하게 일정 각도로 회전하게 되는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 날개편 보강부재(30)는 회전날개를 구성하는 상기 날개편(116)의 강도를 향상시킴으로써 태풍 및 돌풍과 같은 강한 바람에도 상기 날개편(116)의 형태가 변화되거나 파손되지 않도록 안전하게 보호함과 동시에, 상기 날개살(115)의 회전을 지지하는 것으로, 본원 출원인이 선출원한 특허 제2002-0030577호의 단점을 보완할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 회전날개를 구성하는 다수의 날개편에 보강부재를 결합함으로써 태풍 및 돌풍 등의 강한 바람에도 날개편이 손상되지 않게 지지할 수 있으며, 날개편의 강도를 향상시킬 수 있어 회전날개의 수명을 장시간 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기 회전날개의 날개편을 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 분리사시도,
도 3은 도 1의 "A-A"에서 바라본 단면도,
도 4은 종래의 다중 회전날개가 구비된 풍력발전기의 사시도,
도 5는 종래의 풍력발전기의 변속장치를 도시한 단면도,
도 6는 종래의 회전날개의 날개편을 도시한 부분확대사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
30 : 날개편 보강부재 31 : 지지구
32 : 보강편 33 : 커버부재
115 : 날개살 115a : 연장편
115-1 : 제1날개살 115-2 : 제2날개살
116 : 날개편 B : 베어링

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 풍력발전기의 회전축에 방사형으로 구비된 다수의 날개살과, 상기 날개살의 종단부에 연결되는 다수의 날개편과, 상기 날개편의 일측에 풍력에 대한 강도를 향상시키는 날개편 보강부재로 구성된 풍력발전기의 회전날개에 있어서,
    상기 날개편 보강부재는, 상기 날개편의 가로방향에 고정된 다수의 지지구와,
    상기 날개편에 셀 형상으로 상호 직교하도록 구비된 다수의 보강편과,
    상기 보강편의 상부를 연결하며 상기 날개편에 고정되는 커버부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전날개.
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