KR100913133B1 - 풍력 발전 장치용 로터 블레이드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 발전 장치용 로터 블레이드에 관한 것으로서, 풍력 발전 설비에 따른 로터 블레이드는 그 내부 또는 회전축상에 별도로 로터 블레이드의 저전압에서 회전구동하는 회전가변수단을 구비하여 회전가변수단의 구동으로 하여금 로터 블레이드에 대한 회전시 각 로터 블레이드의 회전 방향 자중을 증가시켜 바람이 없거나, 비교적 낮은 풍속에서도 로터 블레이드를 풍력 발전에서 필요로 하는 충분한 전기에너지가 얻어질 수 있는 정도로 회전속도를 구가하여 풍력 발전을 실행함으로써 효율적인 전기에너지의 보급 운영효과가 뛰어나다.
풍력, 발전, 로터 블레이드, 회전축, 솔레노이드, 웨이트, 가변

Description

풍력 발전 장치용 로터 블레이드{ROTOR BLADE OF A WIND ENERGY FACILITY}
본 발명은 풍력 발전 장치용 로터 블레이드에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 풍력 발전 설비(wind power installation)에 적용된 로터 블레이드(rotor blade)에 있어, 풍력발전으로부터 얻어진 전기적인 에너지 중 저전력 에너지 이용으로 로터 블레이드의 회전을 유도하여 작은 풍속에서도 풍력발전이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 풍력 발전 설비는 로터 블레이드의 설치로서 자연 풍속에 의해 회전량을 얻어 자연적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력 발전 설비에서 흔히 볼 수 있다.
풍력 발전으로 하여금 기대할 수 있는 효과는, 바람의 운동에너지를 이용한 발전방식으로 화석연료 대체효과가 매우 크고, 전기시설의 보급이 어려운 낙후 지역에 경제성 있는 전력 보급이 가능하며, 풍향이 우수한 해안 및 산간지역에 설치함으로써 국내 토지이용을 합리화할 수 있고, 일부 특정지역의 경우 대규모 풍력발전단지 조성으로 관광자원으로 활용이 가능하다.
풍력 발전 설비에 따른 구성을 살피면, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미 에 방향타가 마련된 동체가 지주의 상부에 설치되고, 상기 동체의 선단에는 로터 블레이드가 회전가능하게 설치되고, 이 로터 블레이드의 회전축은 통상의 회전자가 설치되고, 상기 동체로부터 회전축을 지지하는 중심축에는 고정자가 설치되어 로터 블레이드의 회전에 따라 유도기전력을 발생하고, 여기서 발생된 전자기장은 별로로 구비된 축전지에 충전되는 구조로서 풍력 발전에 의한 전기에너지를 얻어 필요로 하는 곳에 사용되고 있다.
상기 로터 블레이드는 회전축상에 보통 2개 이상 설치되어 풍속에 따라 일방향으로 회전되도록 구성된 것인바, 지금까지 개발되어온 로터 블레이드는 블레이드의 역학적 설계 및 블레이드의 가변조건을 충족시켜 원활한 회전을 구하는 설계에 만족하고 있다.
비교적 많은 양의 전기에너지를 얻기 위해 로터 블레이드의 크기 및 형상을 중점으로 설계되었는바, 비교적 큰 로터 블레이드는 풍속이 4m/sec 이상 일 때 회전이 시작된다.
비교적 상기와 같은 풍력발전 설비는 풍속이 많은 지역을 택하여 설치되어 운영되고 있다.
한편, 일부 발전 설비의 규모가 매우 작은 경우는 아파트나 공원 등에 풍력발전 설비 자체를 조형물을 겸해서 설치되는 경우가 많고, 여기서 얻어지는 전기에너지를 조경등을 점등시키는 조건으로 사용되고 있다. 이는 특정지역과 관계없이 설치되어 주어진 풍력에 의존하여 충전된 전기에너지를 일시적으로 활용하는 예이다.
그러나, 상기와 같이 비교적 로터 블레이드가 점점 대형화될수록 풍속조건이 1m/sec로 풍속이 매우 작은 경우는, 로터 블레이드가 차지하는 자중이 크기 때문에 미비한 풍속에서는 회전되지 않는 단점이 있다. 이와 같은 사례는 풍속이 일정치 않거나, 계절에 의해 풍속에 영향을 미치는 대한민국 및 그외 특정지역에서도 동일하게 나타나기 때문에 실질적으로 풍력 발전으로 얻어지는 전기에너지는 풍력발전을 얻기 위한 시설투자비용에 비해 현실적으로 매우 부족한 편이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 풍력 발전 설비(wind power installation)에 적용된 로터 블레이드(rotor blade)에 있어, 풍력발전으로부터 얻어진 전기적인 에너지 중 저전력 에너지 이용으로 로터 블레이드의 회전을 유도하여 작은 풍속에서도 풍력발전이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 지면으로부터 수직 설치되는 지주와, 상기 지주의 최상부에 횡으로 설치되며, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미에 방향타가 마련되고, 전방에 고정자를 갖춘 고정축이 마련된 동체와, 상기 고정축으로부터 회전가능하게 설치되며, 내부에 회전자가 마련된 회전축 및 상기 회전축의 외측둘레에 두개 이상 설치되어 풍속에 의해 회전축을 회전구동하는 로터 블레이드와, 상기 로터 블레이드의 회전구동에 따라 발생한 유도기전력을 전기 에 너지로 충전하는 축전지를 포함하여서 된 풍력발전 설비에 있어서,
각각의 로터 블레이드의 내부에 풍력발전 설비의 축전지로부터 전원이 인가되는 회전가변수단을 각각 내장하여 전원을 공급하되, 다수의 로터 블레이드중 중력발생영역에 진입한 로터 블레이드의 회전가변수단에만 전원을 공급하여 회전가변수단의 무게를 차별 가중시킴으로 전체 로터 블레이드의 회전력을 증가시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 지면으로부터 수직 설치되는 지주와, 상기 지주의 최상부에 횡으로 설치되며, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미에 방향타가 마련되고, 전방에 고정자를 갖춘 고정축이 마련된 동체와, 상기 고정축으로부터 회전가능하게 설치되며, 내부에 회전자가 마련된 회전축 및 상기 회전축의 외측둘레에 두개 이상 설치되어 풍속에 의해 회전축을 회전구동하는 로터 블레이드와, 상기 로터 블레이드의 회전구동에 따라 발생한 유도기전력을 전기 에너지로 충전하는 축전지를 포함하여서 된 풍력발전 설비에 있어서, 상기 각각의 로터 블레이드가 설치되는 회전축상에 풍력발전 설비의 축전지로부터 전원이 인가되는 회전가변수단이 설치되는 한편, 상기 회전가변수단은 속이 빈 봉 형상의 케이스가 회전축상의 로터 블레이드가 위치한 후방에 부착 설치되고, 상기 케이스 내부에는 솔레노이드 및 솔레노이드의 작동축으로부터 연결되는 웨이트로 구성되어 다수의 로터 블레이드 중 중력발생영역에 진입한 로터 블레이드 후방의 회전가변수단에만 전원을 공급하여 회전가변수단의 무게를 차별 가중시킴으로 전체 로터 블레이드의 회전력을 증가시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 풍력 발전 설비에 따른 로터 블레이드는 그 내부 또는 회전축상에 별도로 로터 블레이드의 저전압에서 회전구동하는 회전가변수단을 구비하여 회전가변수단의 구동으로 하여금 로터 블레이드에 대한 회전시 각 로터 블레이드의 회전방향 자중을 증가시켜 바람이 없거나, 비교적 낮은 풍속에서도 로터 블레이드를 풍력 발전에서 필요로 하는 충분한 전기에너지가 얻어질 수 있는 정도로 회전을 구가 하여 풍력 발전을 실행함으로써 효율적인 전기에너지의 보급 운영효과가 뛰어나다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.
첨부된 도 1은 일반적인 풍력 발전 설비를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 로터 블레이드를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 로터 블레이드 및 로터 블레이드 내의 회전가변수단의 설치상태를 도시한 측단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 풍력 발전 설비의 동체 선단을 도시한 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 로터 블레이드의 작동에 따른 회전가변수단의 작동상태를 순차적으로 예시한 정면도이다.
본 발명은, 지면으로부터 수직 설치되는 지주(10)와, 상기 지주의 최상부에 횡으로 설치되며, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미에 방향타(21)가 마련되고, 전방에 고정자(22)를 갖춘 고정축(23)이 마련된 동체(20)와, 상기 고정축(23)으로부터 회전가능하게 설치되며, 내부에 회전자(31)가 마련된 회전축(30) 및 상기 회전축(30)의 외측둘레에 두개 이상 설치되어 풍속에 의해 회전축을 회전구동하는 로터 블레이드(40)와, 상기 로터 블레이드(40)의 회전구동에 따라 발생한 유도기전력을 전기 에너지로 충전하는 축전지(50)를 포함하여서 된 풍력발전 설비에 있어서,
상기 각각의 로터 블레이드(40)는 내부에 로터 블레이드의 회전 위치에 따라 각 블레이드의 무게중심을 가변하여 회전력을 증가하는 회전가변수단(100)이 내장 설치된다.
상기 회전가변수단(100)이 설치되기 위한 로터 블레이드(40)는 통상적으로 바람의 저항을 받기 위해 길이방향 한쪽은 둥근 유선형으로 두께를 가지면서 형성되기 때문에 이점을 고려하여 상기 로터 블레이드(40)는 양측으로 결합되는 구조를 갖도록 하면서 내부에 설치공간을 확보하여 상기 회전가변수단을 안내 설할 수 있도록 한다.
상기 로터 블레이드(40)에 대한 상기 동체(20)의 선단에는 회전축(30)의 회전각에 따라 전기를 공급, 차단하기 위한 평면접속단자(24)가 축전지(50)로부터 전기적으로 연결 설치된다.
그리고, 상기 평면접속단자(24)에 대해 회전축(30)의 후방에는 상기 회전가변수단(100)에 전압을 공급하는 회전접속편(32)이 설치된다. 여기서 상기 평면접속단자(24)는 회전접속편(32)의 회전동작중 180도에서 상기 회전가변수단(100)의 동작이 제어되도록 반원형의 띠 형상으로 형성되어 전기적인 온/오프가 이루어지도록 한다.
상기 회전가변수단(100)은 축전지(50)로부터 전기적으로 설치되는 2차축전지(51)를 통해 전압이 공급되는 구조로 설치된다. 여기서 상기 2차축전지(51)는 비교적 소형으로 제작되며, 상기 동체(20) 내에 설치된다.
상기 회전가변수단(100)은 솔레노이드(110) 및 솔레노이드의 작동축(111)으로부터 연결되는 웨이트(120)로 구성된다.
첨부된 도 6은 본 발명에 따른 로터 블레이드에 회전가변수단이 설치된 일예를 도시한 정면도이고, 도 7은 도 6에서의 회전가변수단의 동작상태를 도시한 정면 도로서, 상기 솔레노이드(110) 및 웨이트(120)는 로터 블레이드(40)의 폭 방향으로 다수개 설치되어 로터 블레이드(40)의 회전각에 따라 솔레노이드(110)의 작동축(111)을 순차적으로 구동하고 복귀시켜 로터 블레이드(40)의 회전이 가속화하도록 구성된다.
또한, 첨부된 도 8은 본 발명에 따른 로터 블레이드에 적용된 회전 가변수단의 설치된 일예를 도시한 정면도로서, 상기 회전가변수단(100)은 로터 블레이드(40)의 회전이 가속화 되도록 로터 블레이드(40)의 길이방향에 대해 정면에서 바라볼 때 대각선상으로 경사지게 설치될 수 있다.
한편, 첨부된 도 9는 본 발명에 따른 회전가변수단이 설치된 일 실시예를 도시한 로터 블레이드의 후면 사시도이고, 도 10은 도 9에서의 회전가변수단의 동작상태를 순차적으로 도시한 정면도이다.
일 실시예에 따른 풍력 발전 설비는 각각의 로터 블레이드(40)가 설치된 회전축(30)의 원주 상에 로터 블레이드(40)의 후방에 위치되어 로터 블레이드의 회전 위치에 따라 각 블레이드의 무게중심을 가변하여 회전력을 증가하는 회전가변수단(100)이 설치되고, 상기 동체(20)의 선단에는 회전축(30)의 회전각에 따라 전기를 공급, 차단하기 위한 평면접속단자(24)가 축전지(50)로부터 전기적으로 연결 설치되며, 상기 평면접속단자(24)에 대해 회전축(30)의 후방에는 상기 회전가변수단(100)에 전압을 공급하는 회전접속편(32)이 설치되고, 상기 회전가변수단(100)은 축전지(50)로부터 전기적으로 설치되는 2차축전지(51)를 통해 전압이 공급되는 구조로 설치된다.
상기 회전가변수단(100)은 회전축(30)상으로부터 속이 빈 봉 형상의 케이스(112)가 회전축(30)상의 로터 블레이드(40)가 위치한 후방에 부착 설치되고, 상기 케이스(112) 내부에는 솔레노이드(110) 및 솔레노이드의 작동축(111)으로부터 연결되는 웨이트(120)로 구성되어 다수의 로터 블레이드(40)중 중력발생영역(200)에 진입한 로터 블레이드(40) 후방의 회전가변수단(100)에만 전원을 공급하여 회전가변수단(100)의 무게를 차별 가중시킴으로 전체 로터 블레이드(40)의 회전력을 증가시키도록 구성된다.
도면 중 미설명 부호 A는 12시 방향을 나타내고 B는 6시 방향을 나타내며, 부호 200은 상기 12시와 6시에 배치된 평면접속단자(24)가 설치된 구역으로 이는 로터 블레이드의 회전과정에서 중력을 발생시키는 중력발생영역을 나타낸 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명인 풍력 발전 장치용 로터 블레이드에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 풍력 발전 설비는 충분한 풍속상태에서는 별도의 전기적인 에너지의 공급을 필요로 하지 않는 범위에서 전기에너지를 생산할 수 있다.
이는 지주로부터 설치된 동체(20)는 그 후미에 설치된 방향타(21)로서 바람의 방향을 찾아 위치시키고, 여기서 동체와 연결 설치된 회전축(30)상의 로터 블레이드(40)를 회전운동시키며, 이때 회전자(31)와 고정자(22)를 통해 얻는 유도기전력으로서 전기에너지를 축전지(50)에 충전할 수 있다.
3m/sec 이상의 풍속에 따라 통상적인 회전운동하는 로터 블레이드(40)는 바람의 영향으로 회전속도 및 회전에 따른 풍력 발전이 양호하지만, 풍속 1m/sec로 극히 작은 경우일 지라도 회전축으로부터 설치된 로터 블레이드는 그 내부에 각각 설치된 회전가변수단(100)의 동작으로서 충분히 발전가능한 정도로 로터 블레이드(40)를 회전구동시킬 수 있다.
좀더 구체적으로는 동체(20)측에 설치된 2차축전지(51)는 축전지(50)으로부터 전기적으로 연결 설치되어 필요로 하는 전기에너지를 축적하였다가 상기와 같이 풍속이 1m/sec로 작을 경우에 상기 회전가변수단(100)에 전원을 인가하여 이때부터는 전기의 힘으로 작동시키게 된다.
상기 회전가변수단(100)의 동작은 첨부된 도 5에서 도시된 바와 같이 각 로터 블레이드(40)가 중심점을 기점으로 표시한 12시 방향의 A지점부터 B지점까지 전기적인 접촉과 아울러 솔레노이드(110)의 작동축(111)을 전진동작시킨다.
상기 A지점과 B지점 사이는 중력발생영역(200)으로서, 동체(20)의 선단에 설치된 평면접촉단자(24)로부터 로터 블레이드(40)가 설치된 회전축(30)상에 마련된 회전접속편(32)이 접촉됨과 동시에 회전되고, 중력발생영역(200)에서 전기적인 통전상태에서 상기 솔레노이드(110)의 작동축(111)을 전진 동작시켜 웨이트(120)로 하여금 무게중심을 가변시킬 수 있는 부분이다.
상기 작동축(111)의 단부로부터 설치된 웨이트(120)는 상기 해당하는 로터블레이드(40)가 A지점인 12시 방향을 통과하는 시점부터 작동축에 의해 전진 동작되어 웨이트(120)를 로터 블레이드(40)의 외측 단부 방향으로 전진시켜 줌으로써, 회전되고 있는 로터 블레이드의 회전속도를 가속화한다.
상기와 같이 회전이 시계방향으로 A지점에서부터 B지점, 즉 회전축(30)의 후미에 설치된 회전접속편(32)은 평면접촉단자(24)의 전기를 통전하여 솔레노이드(110)를 동작시키기 위한 180도 범위 내에서 작동되는 것이고, B지점을 지나는 범위에서는 전기의 통전은 오프 상태로 되어 결국 솔레노이드(110)의 작동축(111)을 복귀시켜 웨이트(120)를 끌어 올려주는 작용을 한다.
즉, 중력발생영역(200)에서 위치하는 로터 블레이드(40)는 회전가변수단(100)의 웨이트(120) 위치를 로터 블레이드의 단부 방향으로 편중되게 하여 A지점을 지난 로터 블레이드에 회전방향에 무게를 순간 늘려주게 되고, B지점을 통과하여 A지점을 향하는 로터 블레이드에는 웨이트를 후퇴동작시켜 그만큼 중력발생영역과 대칭되는 동작구현으로서 점차 로터 블레이드의 회전 관성을 높여 줄 수 있게 한다.
상기와 같이 웨이트(120)가 초기상태로 복귀되는 상태의 로터 블레이드(40)는 B지점인 6시 방향을 지나면서 다시 A지점으로 향할 때 이때 해당 로터 블레이드(40)가 위치한 회전축(30)측 회전접속편(32)이 중력발생영역(200)에 해당하는 평면접촉단자(24)로부터는 전기적인 접속이 오프 상태가 되며, 이때 상기 웨이트(120)의 무게중심은 회전축방향으로 향하도록 하여 로터 블레이드의 회전에 따른 회전방향 자중을 줄이는 동작으로 도면에서 도시된 3개의 로터 블레이드의 회전 관성은 상술한 바와 반복적으로 이루어지는 동작으로서 로터 블레이드의 회전에 속도를 부여하게 된다.
이로서 상기 회전축(30)의 회전은 그 내부에 설치된 회전자(31)와 동체(20)측 고정축(23)에 설치된 고정자(22)에서 발생하는 유도기전력을 통상의 축전지(50)에 충전하는 방식으로서 풍력 발전에 따른 전기적인 에너지를 축적할 수 있게 된다.
상기 로터 블레이드(40)의 회전은 A지점과 B지점을 반복으로 회전됨으로써, 여기서 로터 블레이드는 바람이 거의 없는 상태에서도 저속으로 회전은 이루어지나, 발전에 따른 에너지 축적은 어렵다.
상기한 저속회전은 가령 풍속이 1m/sec정도만 되더라도 충분히 로터 블레이드(40)의 회전을 상술한 솔레노이드(110)와 웨이트(120)의 무게중심의 반복 가변작용에 의해 회전을 최초의 구동시보다는 회전속도를 점차 높여가면서 풍력발전에서 얻어지는 전기 에너지를 모을 수 있게 된다.
한편, 도 6에 도시된 회전가변수단을 구성하고 있는 일 예의 솔레노이드(110)는 로터 블레이드(40)의 폭 방향으로 나란히 배열 형성된 구성으로서, 이 또한 동체(20)의 고정축(22)을 기준하여 볼 때 도 7에서 도시된 바와 같이, A지점을 통과하기 이전, 로터 블레이드(40)의 회전 원심력에 의해 실질적으로는 솔레노이드(110)의 작동축(111)이 전진되는 동작을 취하면서, A지점을 지나는 상태에서 웨이트(120)를 밀어낸다.
이와 같이 웨이트(120)가 인출된 상태는 무게중심점이 가변되는 시점으로, B점에 이르기 전 솔레노이드(110)의 작동축(111)은 서서히 후진동작으로서 웨이트(120)를 끌어올리는 동작을 취하고, 이어서 B지점을 지나는 상태에서는 웨이트를 완전히 후진상태로 유지하면서 로터 블레이드는 회전이 연속되고, 회전가변수단은 다시 A지점에 이르기 전에 상술한 바와 같은 동작으로 반복하면서 로터 블레이드를 회전시킨다.
참고로 상기 작동축에 연결된 웨이트(120)는 중력발생영역에 위치하는 로터블레이드에 대해 순간 금속한 속도로 전진시키고, 중력발생영역에서 벗어나려는 시점에서는 서서히 웨이트를 끌어당겨 솔레노이드측으로 위치시킴으로써, 로터 블레이드의 회전방향에 따른 관성에 영향을 주지않는 범위에서 동작되도록 한 것이다.
상기 웨이트(120)를 전진시키고, 후진시키는 동작의 반복은 로터 블레이드가 회전하는 360도 중 순간적으로 무게를 싣거나 무게를 상대 로터 블레이드에 비해 무게를 줄여주는 동작을 구가하여 로터 블레이드의 회전속도를 가속화하는 것이며, 로터 블레이드내의 회전가변수단들의 상호 비대칭동작이 연속 반복되어 이때 회전속도는 로터 블레이드의 크기에 비례하는 회전력을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 일 실시예로서 첨부된 도 8에서 도시된 바와 같이 로터 블레이드(40)에 적용 설치되는 회전가변수단의 설치에 변화를 줌으로써, 상술한 바와 같이 로터 블레이드의 회전을 가속시킬 수 있다.
이는 로터 블레이드(40) 내에 회전가변수단(100)인 솔레노이드(110)와 웨이트(120)를 로터 블레이드(40)에 면적에 대해 대각선상으로 위치되도록 경사지게 설치한 것으로, 이 또한 회전되는 로터 블레이드 회전방향 자중을 상기 솔레노이드(110)의 작동에 따른 웨이트(120)의 전진동작과 후진동작시 무게중심을 순간 변화시켜 풍력발전에 필요로 회전속도를 가속화하여 충분히 발전이 이루어질 수 있게 한다.
한편, 회전가변수단의 일 실시예로 도시된 도 9에서는 봉 형상의 케이스(112)내에 회전가변수단(100)을 내장 설치하되, 이는 회전축(30)상의 위치된 로터 블레이드(40)의 후방에 설치하여 상술한 바와 같은 솔레노이드(110)와 작동축(111) 및 웨이트(120)의 무게중심 이동에 따른 작용으로서 도 10에서 같이 로터 블레이드(40)를 회전시켜 풍력발전에 필요로 하는 전기적인 에너지를 얻을 수 있다.
상술한 바의 모든 회전가변수단(100)을 로터 블레이드(40) 내에 적용하거나, 회전축(30)상에서 로터 블레이드와는 별개로 설치하여 작용하는 무게 중심점의 가변은 2차 축전지(51)로부터 공급되는 전기공급에 의해 작동되는 것으로, 작은 용량의 전기에너지로서 회전가변수단을 작동하여 전반적으로 로터 블레이드의 회전을 증가속하여 얻어지는 풍력발전은 큰 발전을 이루는 형태로, 풍속이 많은 지역은 물론, 풍속이 적은 지역, 기후에 지장을 받지 않고서도 동작할 수 있기 때문에 적용장소의 광범위한 선택과 시설투자비용 대비 높은 전기에너지를 생산해 낼 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 풍력 발전 설비를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 로터 블레이드를 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 로터 블레이드 및 로터 블레이드 내의 회전가변수단의 설치상태를 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 풍력 발전 설비의 동체 선단을 도시한 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 로터 블레이드의 작동에 따른 회전가변수단의 작동상태를 순차적으로 예시한 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 로터 블레이드에 회전가변수단이 설치된 일 예를 도시한 정면도,
도 7은 도 6에서의 회전가변수단의 동작상태를 도시한 정면도,
도 8은 본 발명에 따른 로터 블레이드에 적용된 회전 가변수단의 설치된 일예를 도시한 정면도,
도 9는 본 발명에 따른 회전가변수단이 설치된 일 실시예를 도시한 로터 블레이드의 후면 사시도,
도 10은 도 9에서의 회전가변수단의 동작상태를 순차적으로 도시한 정면도.
◎ 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ◎
10: 지주 20: 동체
24: 평면접속단자 30: 회전축
32: 회전접촉편 40: 로터 블레이드
100: 회전가변수단 110: 솔레노이드
111: 작동축 112: 케이스
120: 웨이트 200: 중력발생영역

Claims (8)

  1. 지면으로부터 수직 설치되는 지주(10)와, 상기 지주의 최상부에 횡으로 설치되며, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미에 방향타(21)가 마련되고, 전방에 고정자(22)를 갖춘 고정축(23)이 마련된 동체(20)와, 상기 고정축(23)으로부터 회전가능하게 설치되며, 내부에 회전자(31)가 마련된 회전축(30) 및 상기 회전축(30)의 외측둘레에 두개 이상 설치되어 풍속에 의해 회전축을 회전구동하는 로터 블레이드(40)와, 상기 로터 블레이드(40)의 회전구동에 따라 발생한 유도기전력을 전기에너지로 충전하는 축전지(50)를 포함하여서 된 풍력발전 설비에 있어서,
    각각의 로터 블레이드(40)의 내부에 풍력발전 설비의 축전지(50)로부터 전원이 인가되는 회전가변수단(100)을 각각 내장하여 전원을 공급하되, 다수의 로터 블레이드(40)중 중력발생영역(200)에 진입한 로터 블레이드(40)의 회전가변수단(100)에만 전원을 공급하여 회전가변수단(100)의 무게를 차별 가중시킴으로 전체 로터 블레이드(40)의 회전력을 증가시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치용 로터 블레이드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전가변수단(100)은 솔레노이드(110) 및 솔레노이드의 작동축(111)으로부터 연결되는 웨이트(120)로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치용 로터 블레이드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 솔레노이드(110) 및 웨이트(120)는 로터 블레이드(40)의 폭 방향으로 다수개 설치되어 로터 블레이드(40)의 회전각에 따라 솔레노이드 (110)의 작동축(111)을 순차적으로 구동하고 복귀시켜 로터 블레이드(40)의 회전이 가속화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치용 로터 블레이드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전가변수단(100)은 로터 블레이드(40)의 회전이 가속화 되도록 로터 블레이드(40)의 길이방향에 대해 대각선상으로 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치용 로터 블레이드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 동체(20) 내에는 축전지(50)로부터 전기 에너지를 축적하고, 회전가변수단(100)에 전원을 공급하기 위한 2차축전지(51)가 설치된 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치용 로터 블레이드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 동체(20)의 전면에 반원형의 띠 형상을 갖는 평면접속단자(24)가 마련되고, 평면접속단자(24)와 대응되는 회전축(30)의 후단에 회전접속편(32)이 설치되어 회전가변수단(100)이 동작제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치용 로터 블레이드.
  7. 지면으로부터 수직 설치되는 지주(10)와, 상기 지주의 최상부에 횡으로 설치되며, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미에 방향타(21)가 마련되고, 전방에 고정자(22)를 갖춘 고정축(23)이 마련된 동체(20)와, 상기 고정축(23)으로부터 회전가능하게 설치되며, 내부에 회전자(31)가 마련된 회전축(30) 및 상기 회전축(30)의 외측둘레에 두개 이상 설치되어 풍속에 의해 회전축을 회전구동하는 로터 블레이드(40)와, 상기 로터 블레이드(40)의 회전구동에 따라 발생한 유도기전력을 전기에너지로 충전하는 축전지(50)를 포함하여서 된 풍력발전 설비에 있어서,
    상기 각각의 로터 블레이드(40)가 설치되는 회전축(30)상에 풍력발전 설비의 축전지(50)로부터 전원이 인가되는 회전가변수단(100)이 설치되는 한편, 상기 회전가변수단(100)은 속이 빈 봉 형상의 케이스(112)가 회전축(30)상의 로터 블레이드(40)가 위치한 후방에 부착 설치되고, 상기 케이스(112) 내부에는 솔레노이드(110) 및 솔레노이드의 작동축(111)으로부터 연결되는 웨이트(120)로 구성되어 다수의 로터 블레이드(40)중 중력발생영역(200)에 진입한 로터 블레이드(40) 후방의 회전가변수단(100)에만 전원을 공급하여 회전가변수단(100)의 무게를 차별 가중시킴으로 전체 로터 블레이드(40)의 회전력을 증가시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치용 로터 블레이드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030011197A1 (en) * 2001-07-10 2003-01-16 Matthew Earley Wind (Water) turbine with centrifugal weight control
WO2004011801A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Bankuti Attila Wind turbine with blades of variable inertia

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030011197A1 (en) * 2001-07-10 2003-01-16 Matthew Earley Wind (Water) turbine with centrifugal weight control
WO2004011801A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Bankuti Attila Wind turbine with blades of variable inertia

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102434401A (zh) * 2011-12-22 2012-05-02 洛阳维琦太阳能技术有限公司 提高风力发电效率的装置

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