KR100798939B1

KR100798939B1 - 풍력발전기 강풍제어장치

Info

Publication number: KR100798939B1
Application number: KR1020060058689A
Authority: KR
Inventors: 이현주; 정권성
Original assignee: 이현주
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2008-01-29
Also published as: KR20060083188A

Abstract

본 발명은 강풍이 불더라도 허용속도로만 회전할 수 있도록 풍력발전기를 제어하여 날개파손방지와 발전기의 보호를 할 수 있는 풍력발전기를 제공한다.

본 발명은 바람에 의해 회전 운동하는 회전날개(20)가 구비된 회전부(10)의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기(30)와 본체(90) 사이에 한쌍의 브레이크 디스크(40)와 마찰패드(40a)가 소정의 간격만큼 이격되게 배치되어 회전날개(20)가 허용속도 이상으로 회전시 스프링(80)의 반력을 갖는 브레이크 디스크(40)를 마찰패드(40a)에 접촉시켜 회전날개(20)가 허용속도 이상으로 회전하는 것을 제어하는 풍력발전기에 있어서, 상기 본체(90)의 내치기어(50)에 발전기(30)의 발전기축(90a)을 조립하여 발전기축(90a)에 형성되는 샤프트기어(50a)가 내치기어(50)를 따라 전,후로 슬라이딩되면서 브레이크디스크(40)를 마찰패드(40a)에 접촉시키도록 구성하되, 상기 스프링(80)은 발전기축(90a)의 나사탭(60A)에 형성되는 너트(60)에 일측단을 고정하고 타측단은 발전기축(90a)의 선단부를 지지하는 고정판(70)의 스프링커버(70a)에 각각 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 강풍제어장치를 제공한다.

발전기, 브레이크 디스크, 마찰패드, 샤프트기어, 내치기어, 스프링

Description

풍력발전기 강풍제어장치 {Windpower generator strong wind controll device}

도1은 종래의 풍력발전기 예시도,

도2는 본 고안에 따른 풍력발전기 강풍보호장치가 부설된 풍력발전기의 예시도,

도3은 본 발명에 따른 풍력발전기의 브레이크디스크와 마찰패드의 구성을 나타낸 정면도,

도4는 본 발명에 따른 풍력발전기 축의 구성을 나타내는 분해사시도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

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본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강풍이 불더라도 풍력발전기는 허용속도로만 회전할 수 있도록 제어하여 풍력발전기의 날개파손 및 유지 보수가 간편하게 이루어질 수 있는 풍력발전기 강풍제어장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이 고유가로 인한 전기사용절감과 환경오염으로 인한 대체에너지의 개발과 보급이 확대되고 있다. 우리나라의 어느 곳이라도 바람이 잘 부는 곳에는 풍력발전기의 보급도 늘고 있다.

한편, 풍력발전기는 일정한 속도의 이상의 바람이 불었을 때 배터리에 충전할 수 있는 전기가 생산되고 컨트롤러를 통해 과충전이나 과부하, 또는 강풍시 관리자가 수동으로 발전장치를 멈추게 하여 꼬리를 제쳐주거나 임의로 브레이크를 잡아주어 다시 해제하기 전까지 배터리에 충전이 되지 않는다.

그러므로 풍력발전기는 풍속과 풍향이 지속적이고 일정해야 가장 좋은 출력을 얻게되지만 강풍에서는 발전기의 회전속도는 증가하나 전기출력이 떨어져 무부하가 되어 과도한 회전이 발전기의 파손으로 연결되어 이로 인한 사고를 가져오거나 발전기의 한계이상으로 되어 고장의 원인이 되기도 한다.

이를 방지하기 위해 기존의 방식은 발전기 출력선을 아예 단락시켜 발전기가 회전을 멈추어 전기생산이 없어지게 된다.

이러한 방식은 강풍시 발전기를 제어하여 사용하지 못하게 하거나 잦은 쇼트로 인한 고장의 원인이 될 수 있다는 지적이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안 해소하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 지속적인 전기 생산을 위해 회전 운동하는 풍력발전기가 강풍에도 하용속도내로 회전하게 하여 발전기나 날개 그리고 본체의 소손이나 고장을 방지하는 브레이크장치가 구비된 풍력발전기 강풍제어장치를 제공함에 있는 것이다.

또한, 본 고안은 풍력발전기가 최고출력을 낼 수 있는 이상의 바람이 불었을 때 속도를 줄여주어 균일한 전기생산과 더불어 발전량을 가변 조정하여 꾸준히 충전이 가능하도록 된 브레이크장치가 구비된 소형풍력발전기를 제공함에 또 다른 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안의 브레이크장치가 구비된 소형풍력발전기는, 날개에 바람이 부딪치며 회전운동을 연계시켜 전기를 발생시키는 발전기, 상기 발전기에 부착된 브레이크 디스크가 강풍에 밀려 본체에 부착된 마찰패드에 접촉하면서 속도를 줄여 전기를 지속적으로 생산하도록 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 발전기에 있는 발전기 축은 뒤로 밀리면서 발전기만 회전할 수 있도록 잡아주는 샤프트기어와 내치기어, 발전기축의 샤프트기어 뒤에 탭을 내어 너트로 고정시켜 발전기가 본체로부터 분리되지 않도록 하고, 본체에는 고정판을 부착하여 스프링 커버를 부착하고 스프링을 스프링 커버에 고정한 다음 발전기축을 스프링 넣고 축에서 나온 출력선을 고정판의 구멍을 통해 밖으로 빼내주는 것으로 발전기가 바람에 따라 앞뒤로 스프링이 힘에 맞게 조정하도록 하는 것을 또 다른 특징으로 하고 있다.

삭제

이하, 본 고안에 따른 브레이크 장치가 구비된 풍력발전기의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명이 적용된 풍력발전기 강풍제어장치의 구성을 나타낸 예시도를 도시한 것으로, 바람이 불어오는 방향에 대해서 소정의 각도를 가지도록 설치된 회전날개(20)를 포함하는 회전부(10), 상기 회전부(10)의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기(30), 발전기(30)의 발전기축(90a)이 회전 운동할 수 있도록 고정되어 상기 발전기(30)에 결합된 디스크브레이크(40)와 접촉하는 마찰패드(40a)에 의해 발전기(30)의 속도를 감속시키면서 바람에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환시키도록 구성되는 것은 종래와 동일하다.
다만, 본 발명은 상기 본체(90)의 내치기어(50)에 발전기(30)의 발전기축(90a)이 관통되게 조립하여 발전기축(90a)에 형성되는 샤프트기어(50a)가 내치기어(50)를 따라 전,후로 슬라이딩되면서 브레이크디스크(40)를 마찰패드(40a)에 접촉시키도록 구성하되, 상기 스프링(80)은 발전기축(90a)의 나사탭(60A)에 형성되는 너트(60)에 일측단을 고정되게 지지하고 타측단은 발전기축(90a)의 선단부를 지지하는 고정판(70)의 스프링커버(70a)에 각각 고정되는 것을 특징으로 하고 있다.
이처럼 본 발명은 발전기(30)에서 나온 발전기축(90a)과 본체(90)와 고정으로 좌우 흔들림 방지 및 발전기축(90a)의 회전을 잡아주고, 강풍이 불었을 때 앞,뒤로 움직일 수 있는 발전기축(90a)의 샤프트기어(50a)와 본체(90)의 내치기어(50), 상기 발전기축(90a)의 샤프트기어(50a)의 강풍에 의한 앞,뒤 운동시 발전기(30)가 밖으로 빠지지 않게 고정하는 발전기축(90a)의 나사탭(60a)과 너트(60), 상기 너트(60)의 뒤에 강풍에 의해 발전기(30)가 뒤로 일정하게 밀리게 하여 일정한 속도로 줄어들면 앞으로 밀어내는 스프링(80), 상기 스프링(80)이 튕기거나 좌우로 뒤틀림을 방지하기 위한 스프링커버(70a), 그리고 상기 스프링커버(70a)를 단단히 고정시키는 고정판(70)으로 강풍에 의해 회전부(10)가 회전하면서 밀리면 발전기축(90a)의 샤프트기어(50a)와 본체(90)의 내치기어(50)의 홈사이로 발전기 축(90a)이 밀리고 스프링(80)이 힘을 버텨주며, 발전기(30)의 브레이크디스트(40)와 본체(90)의 마찰패드(40a)와 접촉하여 마찰로 인한 회전을 감속시켜 발전기(30)와 날개(20)가 본체(90)로 미는 힘을 감소시키게 되어 스프링이 발전기(30)를 다시 앞으로 밀어내어 발전기(30)가 일정하게 회전하게 제어하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기의 브레이크디스크와 마찰패드의 구성을 나타낸 것으로, 발전기(30)의 구속수단은 발전기(30)에 부착된 브레이크디스크(40)의 원형면이 발전기,디스크 연결판(41)에 부착되어 발전기(30)에 디스크연결볼트(42)로 연결하고, 본체앞면(91)의 마찰패드(40a)의 원형면은 본체,마찰패드연결판(92)에 부착되어 본체앞면(91)에 마찰패드연결볼트(93)로 연결되어, 각각의 브레이크디스크(40)와 마찰패드(40a)는 마모 및 손상되었을 경우에 부분적으로 교체가 가능하도록 되고, 상기 브레이크디스크(40)와 마찰패드(40a)는 발전기(30)와 본체(90)에 발전기축(90a)이 통과하도록 중심부에 발전기축(90a)의 바깥면이 접촉되지 않는 원형의 구멍을 내어 각각 조립되어지고 브레이크 디스크(40)와 마찰패드(40a)는 일정한 간격으로 고정되어 회전시 서로 접촉하지 않도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기 축의 구성을 나타내는 분해사시도로서, 내치기어단면(51)과 샤프트기어단면(52)은 서로 암, 수의 형태로 앞,뒤의 유동이 있게 부드러워야 하며, 샤프트기어(50a)가 스프링(80)에 의해 앞으로 나올 때 본체 밖으로 노출이 되지 않도록 하였다. 탭(60a)과 너트(60)의 뒷부분의 발전기축(90a)은 상기 너트(60)가 들어갈수 있게 작게 하였고, 스프링(80)의 내경이 발전기축(90a)에 들어가고, 스프링커버(70a)에 스프링(80)과 함께 삽입될 수 있게 하였다.
또한 스프링커버(70a)는 본체(90)의 바닥에 고정되어진 고정판(70)에 고정되고, 상기 고정판(70)은 발전기축(90a)에서 나온 출력선을 뺄 수 있게 전선홀(71)을 스프링 커버(70a)의 내경보다 적게 뚫어 주었다. 상기 고정판(70)과 발전기 축(90a)은 맞닿지 않게 발전기축(90a)의 유격만큼의 간격을 주어 발전기의 출력전선이 접히지 않고 같이 유격이 있게 하였다.

이와 같이 구성된 본 발명은 전기에너지를 발생시키도록 된 풍력발전기의 회전날개(20)가 강풍이 불어도 일정하게 회전하도록 별도의 제어수단이 구비되므로써 자연현상으로 인해 일시적으로 강한 바람이 불어오는 경우 사용자가 회전날개(20)를 임의적으로 제어함이 없이 스스로 제어하여 풍력발전기를 보호하게 된다.

따라서 예측하지 못한 강풍이 불어오는 경우에 발전기의 회전날개(20)가 강하게 회전하면서 바람을 받는 면적이 많아지게 되어 풍력발전기는 발전기(30)의 회전속도가 허용속도를 넘기기 전에 고정판(70)에서 발전기(30)를 버티고 있던 스프링(80)이 줄어들면서 샤프트기어(50a)와 내치기어(50)의 홈을 따라 뒤로 밀려 발전기(30)의 브레이크디스크(40)와 본체(90)의 마찰패드(40a)가 접촉됨에 따라 속도가 감소하게 된다.

이처럼 발전기(30) 속도가 줄어들면 상기 발전기(30)는 허용속도로 계속 회전하며 알맞은 전기생산을 하게 되고 과도한 회전으로 인한 풍력발전기가 파손되는 것을 막아주고 발전기(30)와 날개(20)를 보호하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 풍력발전기는 풍력발전기의 발전기를 제어하는 별도의 제어장치를 구비하고 있어 이상기후로 인해 강한 바람이 불 경우 관리자의 제어가 필요없이 발전을 꾸준히 하고 또한 과도한 회전으로 인하여 풍력발전기가 파손되는 것을 예방하는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 풍력발전기의 발전기를 제어하는 구조가 간단하여 고장의 염려가 없고 유지보수도 용이할 뿐 아니라, 발전기와 본체의 사이의 틈에 원형으로 부착되는 형식이라 외관의 변형이 없고 별도의 관리자 없이 강풍에도 스스로 제어하며 꾸준히 발전하는 효과가 있다.

Claims

삭제
바람에 의해 회전 운동하는 회전날개(20)가 구비된 회전부(10)의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기(30)와 본체(90) 사이에 한쌍의 브레이크 디스크(40)와 마찰패드(40a)가 배치되어 회전날개(20)가 허용속도 이상으로 회전시 스프링(80)의 반력을 갖는 브레이크 디스크(40)를 마찰패드(40a)에 접촉시켜 회전날개(20)가 허용속도 이상으로 회전하는 것을 제어하는 풍력발전기에 있어서,

상기 본체(90)의 내치기어(50)에 발전기(30)의 발전기축(90a)을 조립하여 발전기축(90a)에 형성되는 샤프트기어(50a)가 내치기어(50)를 따라 전,후로 슬라이딩되면서 브레이크디스크(40)를 마찰패드(40a)에 접촉시키되, 스프링(80)은 발전기축(90a)의 나사탭(60A)에 형성되는 너트(60)에 일측단이 고정되고 타측단은 발전기축(90a)의 선단부를 지지하는 고정판(70)의 스프링커버(70a)에 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 강풍제어장치.