KR101039728B1 - 자동 피치 조절 가능한 풍력발전기용 블레이드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발전부와, 상기 발전부와 연결된 회전축과, 상기 회전축에서 가로방향으로 설치된 지지축과 상기 지지축에 설치된 복수 개의 블레이드로 이루어진 풍력발전기용 블레이드에 있어서, 상기 블레이드의 내부에 위치한 상기 지지축에서 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 편심 설치되어 상기 블레이드와 함께 회동하는 회동프레임과; 상기 회동프레임 상부영역 일 측에 설치된 제 1 케이싱과, 상기 케이싱의 개구를 폐쇄하는 제 1 마개와, 상기 마개를 관통하여 나사 조립된 제 1 볼트와, 상기 제 1 볼트의 하단에 설치된 제 1 스프링과, 일단이 상기 제 1 스프링의 하단과 연결되며 타단은 상기 지지축과 연결된 제 1 케이블로 이루어진 피치조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 변화하는 풍력에 의해 회전하는 블레이드의 피치를 자동으로 조절하는 피치조절수단을 구비함으로써, 풍력에 의해 회전하는 블레이드의 피치를 자동으로 조절하여 약풍에서도 블레이드가 원활히 회전할 수 있는 이점이 있으며, 블레이드가 강한 바람을 받는 면적이 최소화되어 강풍에서는 블레이드의 파손을 방지할 수 있어서 블레이드를 대형화할 수 있는 이점과 아울러, 블레이드에 중량맞춤수단을 구비하여 블레이드의 상부영역 및 하부영역의 중량을 동일하게 함으로써 날개가 중력을 받지 않아 지지축의 파손 및 비틀림을 방지할 수 있어서 원활한 발전을 행할 수 있는 효과가 있다.
풍력발전기, 중량맞춤수단, 피치조절수단, 자동 피치조절

Description

자동 피치 조절 가능한 풍력발전기용 블레이드{blade for wind power generation able to ragulate auto-pitch}
본 발명은 자동 피치 조절 가능한 풍력발전기용 블레이드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 변화하는 풍력에 의해 회전하는 블레이드의 피치를 자동으로 조절함으로써, 약풍에서도 블레이드가 원활하게 회전하며, 강풍에서는 블레이드에 강한 바람을 받는 면적이 최소화되어 블레이드의 파손을 방지할 수 있어서 블레이드를 대형화할 수 있으며, 블레이드의 상부영역 및 하부영역의 중량을 동일하게 형성함으로써 날개가 중력을 받지 않아 지지축 및 회전축의 파손 및 비틀림을 사전에 방지할 수 있도록 한 자동 피치 조절 가능한 풍력발전기용 블레이드에 관한 것이다.
풍력발전이란 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적 특성을 이용하여 회전자를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고, 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 기술이다.
또한, 풍력발전은 어느 곳에나 산재되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있으며, 대 규모 발전 단지의 경우에는 발전 단가도 기존의 발전 방식과 경쟁 가능한 수준의 신 에너지 발전 기술이다.
이와 같은 풍력발전기는 일반적으로 소정 높이를 갖는 타워 상부에 회전 가능한 동체를 구비하고, 상기 동체에 풍력에 의해 회전되는 적어도 2개 이상의 블레이드를 등 간격으로 구비하며, 상기 블레이드의 회전력이 전기에너지를 얻기 위한 회전속도를 갖추게 하는 증속기를 포함하고, 상기 증속기를 통한 회전력을 전기에너지로 전환시키는 발전기로 구성된다.
그런데, 상기와 같은 종래의 풍력발전기는 자연의 풍속에 의해 회전되는 블레이드를 통해 전기에너지를 발생시키는 것으로, 강풍 시 블레이드의 회전속도가 일정치 이상 높아지면 블레이드의 피치가 자동 조절되지 않고, 따라서 강한 풍압이 블레이드에 가해지면 블레이드가 파손되는 현상과 아울러, 증속기를 통해 그 회전력이 가중되고, 이로 인해 발전기에 과부하가 발생하여 풍력발전기의 수명을 단축시키며, 심하게는 발전기의 과열로 인한 화재 등 각종 안전사고가 발생하는 문제점이 있다.
이에 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 풍력발전용 블레이드 피치 조절장치가 제안된바 있으나, 그 구성을 위한 부품 수가 많아 복잡한 단점과 아울러 잦은 고장이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 본원 출원인은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 특허출원 제2008-94424호 "풍력발전기용 블레이드 피치 자동조절 장치"를 제안한바 있다.
상기 특허출원 제2008-94424호 "풍력발전기용 블레이드 피치 자동조절 장치" 는, 발전축의 일단에 설치된 회전체, 축을 갖고 상기 회전체에서 회전하도록 등 간격으로 설치된 적어도 복 수개 이상의 블레이드, 상기 축의 회전에 의해 상기 블레이드의 피치(경사각)를 자동 조절하는 피치 자동 조절수단을 포함하는 구성을 취하고 있으며, 상기 피치 자동 조절수단은, 상기 축을 상기 회전체에 고정하는 복 수개의 베어링과; 상기 축에 설치된 피니언과; 상기 피니언과 치합되는 랙 로드를 갖고 상기 회전체의 일면에 고정된 쇼크압소버로 이루어진 것이다.
그러나 이와 같은 풍력발전기용 블레이드 피치 자동 조절장치는 풍력에 의해 블레이드의 피치를 자동으로 조절할 수 있는 장점은 있으나, 블레이드를 대형화할 경우 지지축으로부터 블레이드의 편향된 중량 때문에 블레이드를 지지하는 지지축 또는 지지축과 연결된 회전축에 블레이드의 전체 중량이 실려 지지축 및 회전축이 비틀림이 발생하여 파손되는 문제점이 있다.
한편, 본원 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 특허등록 제754367호 "풍력발전기용 회전날개"에는 소정 중량을 갖고 제 2 날개지지대의 하부영역에 설치되는 추를 포함한 구성이 있다.
그러나 상기와 같이 제 2 날개지지대의 하부영역에 설치된 추의 역할은 풍력이 점차적으로 강해지면 풍력에 의해 날개의 회전속도가 증가되고, 따라서 날개가 부착된 제 2 날개지지대는 빠르게 회전되며 이때 추는 제 2 날개지지대 및 날개를 외측 방향을 따라 점차적으로 벌리어 제 1 날개지지대와 수평이 되도록 뉘임으로써 회전축의 회전속도를 배가(倍加)시켜 발전을 효율적으로 하는 역할을 할 뿐이다. 즉 상기와 같은 추는 날개의 자중이나 추의 무게로 날개의 원심력이 통제되면서 날 개가 점진적으로 지면과 수평을 이루므로 강풍에서도 날개의 파손을 방지하는 역할을 행할 뿐이다.
따라서 풍력에 의해 블레이드의 자동으로 피치 조절이 가능하고 강풍에서는 바람을 받는 면적이 최소화되어 블레이드를 대형화할 수 있으며, 지지축을 중심으로 블레이드의 상부영역과 하부영역의 중량이 동일하여 중력을 영향을 받지 않고 지지축 및 회전축의 비틀림 및 파손현상을 사전에 방지할 수 있는 블레이드의 제안이 필요한 실정이다.
따라서 본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 본 발명의 목적은, 변화하는 풍력에 의해 회전하는 블레이드의 피치를 자동으로 조절하는 피치조절수단을 구비하여 풍력에 의해 회전하는 블레이드의 피치를 자동으로 조절함으로써, 약풍에서도 블레이드가 원활하게 회전하게 할 수 있으며, 강풍에서는 블레이드가 강한 바람을 받는 면적이 최소화되어 블레이드의 파손을 방지할 수 있어서 블레이드를 대형화할 수 있으며, 블레이드에 중량맞춤수단을 구비하여 블레이드의 상부영역 및 하부영역의 중량을 동일하게 함으로써 날개가 중력을 받지 않아 지지축의 파손 및 비틀림을 방지할 수 있도록 한 자동 피치조절 가능한 풍력발전기용 블레이드를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 발전부와, 상기 발전부와 연결된 회전축과, 상기 회전축에서 가로방향으로 설치된 지지축과 상기 지지축에 설치된 복수 개의 블레이드로 이루어진 풍력발전기용 블레이드에 있어서, 상기 블레이드의 내부에 위치한 상기 지지축에서 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 편심 설치되어 상기 블레이드와 함께 회동하는 회동프레임과; 상기 회동프레임 상부영역 일 측에 설치된 제 1 케이싱과, 상기 케이싱의 개구를 폐쇄하는 제 1 마개와, 상기 마개를 관통하여 나사 조립된 제 1 볼트와, 상기 제 1 볼트의 하단에 설치된 제 1 스프링과, 일단이 상기 제 1 스프링의 하단과 연결되며 타단은 상기 지지축과 연결된 제 1 케이블로 이루어진 피치조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 피치 조절이 가능한 풍력발전기용 블레이드에 의해 달성된다.
여기서, 상기 피치조절수단은, 상기 회동프레임 상부영역 타측에 설치된 제 2 케이싱과, 상기 제 2 케이싱의 개구를 폐쇄하는 제 2 마개와, 상기 마개를 관통하여 나서 조립된 제 2 볼트와, 상기 제 2 볼트의 하단에 설치된 제 2 스프링과, 일단이 상기 제 2 스프링의 하단과 연결되며 타단은 상기 지지축과 연결된 제 2 케이블로 이루어진 피치조절수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 블레이드의 상부영역에는 상기 지지축을 중심으로 상기 블레이드의 하부영역과 상부영역의 중량이 동일하도록 중량맞춤수단을 설치한 것이 효과적이다.
본 발명은 상기 중량맞춤수단은 상기 회동프레임의 개구를 폐쇄하는 마개와; 상기 마개를 관통하여 삽입되어 상기 마개로부터 공회전하는 스크루 축과; 상기 스크루 축에 나사조립되어 상기 스크루 축의 정·역회전에 따라 상기 회동프레임으로부터 상하 이동되는 추로 이루어진 것이 바람직하다.
한편 본 발명에 따르면, 발전부와, 상기 발전부와 연결된 회전축과, 상기 회전축에서 가로방향으로 설치된 지지축과 상기 지지축에 설치된 복수 개의 블레이드로 이루어진 풍력발전기용 블레이드에 있어서, 상기 블레이드의 내부에 위치한 상기 지지축에서 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 편심 설치되어 상기 블레이드와 함께 회동하는 회동프레임과; 상기 회동프레임의 상부영역 양 측면에서 각각 설치되는 축공이 형성된 제 3 및 제 4 케이싱과, 상기 제 3 케이싱의 내부에서 일단은 상기 제 3 케이싱의 일 측에 고정되고 타단은 상기 회동프레임에 일 측에 고정된 제 3 스프링과, 상기 제 4 케이싱의 내부에서 일단은 상기 제 4 케이싱의 일 측에 고정되고 타단은 상기 회동프레임의 일측에 고정된 제 4 스프링으로 이루어진 피치조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 피치 조절이 가능한 풍력발전기용 블레이드에 의해서도 달성될 수 있다.
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이상과 같은 본 발명은, 변화하는 풍력에 의해 회전하는 블레이드의 피치를 자동으로 조절하는 피치조절수단을 구비함으로써, 풍력에 의해 회전하는 블레이드의 피치를 자동으로 조절하여 약풍에서도 블레이드가 원활히 회전할 수 있는 이점이 있으며, 블레이드가 강한 바람을 받는 면적이 최소화되어 강풍에서는 블레이드의 파손을 방지할 수 있어서 블레이드를 대형화할 수 있는 이점과 아울러, 블레이드에 중량맞춤수단을 구비하여 블레이드의 상부영역 및 하부영역의 중량을 동일하게 함으로써 날개가 중력을 받지 않아 지지축의 파손 및 비틀림을 방지할 수 있어서 원활한 발전을 행할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 블레이드가 설치된 풍력발전기를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 요부를 발췌하여 분리시킨 분리사시도이며, 도 3은 도 2에 블레이드를 적용시켜 내부구조를 보인 단면도이다.
이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 발전부(100)와 연결된 회전축(111)에 설치된다.
본 발명은 지지축(10)과, 상기 지지축(10)에서 회동가능하도록 복수 개 이상 설치된 블레이드(20)와, 상기 블레이드(20) 내부에 위치한 지지축(10)에서 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 편심 설치되어 상기 블레이드(20)와 함께 회동하는 회동프레임(30)과, 상기 블레이드(20) 내부에 위치한 회동프레임(30)과 지지축(10)에 설치되어 풍력의 정도에 따라 회동프레임(30)의 회동을 간섭하여 결과적으로 블레이드(20)의 피치를 자동으로 조절하는 피치조절수단(50)을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 지지축(10)은 블레이드(20)가 지지축(10)에서 회동가능하게 지지하는 역할을 하며, 지지축(10)은 블레이드(20)를 대형화시켜 크게 형성할 경우 그 길에 따라 크게 형성할 수도 있다. 따라서 본 발명에 도시된 블레이드(20)는 본 발명의 구조와 작용의 이해만을 돕기 위해 도시한 것이다.
본 발명에 따른 블레이드(20)는 지지축(10)을 중심으로 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량을 동일하게 형성하고 있고, 이와 같은 블레이드(20)는 지지축(10)에 삽입되어 풍력에 의해 지지축(10)으로부터 회동하며, 바람이 불지 않을 때에는 블레이드(20)가 도 1에서와 같이 지지축(10)으로부터 지면과의 수직상태를 유지한다.
본 발명에 따른 회동프레임(30)은 블레이드(20) 내부에 위치하는 지지축(10)에서 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 편심 설치하고, 회동프레임(30)은 블레이드(20)의 내부와 고정되어 블레이드(20)와 함께 지지축(10)으로부터 회동하며, 상기 회동프레임(30)은 블레이드(20)의 골격 역할을 함으로써 블레이드(20)의 견고성을 증가시켜 파손을 방지하는 역할도 한다.
본 발명에 따른 피치조절수단(50)(50')은 도 1 내지 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 복수 개가 설치된다.
상기 피치조절수단(50)(50') 중 어느 하나의 피치조절수단(50)은, 지지축(10)에 설치된 회동프레임(30)에 설치되어 블레이드(20)의 회동을 간섭하여 결과적으로 풍력에 의해 회동하는 블레이드(20)의 피치를 풍력에 의해 자동으로 조절된다.
상기 피치조절수단(50)은 회동프레임(30)의 상부영역 일 측에 설치된 제 1 케이싱(51)과, 상기 제 1 케이싱(51)의 개구를 폐쇄하는 제 1 마개(52)와, 제 1 마개를 관통하여 나사 조립된 제 1 볼트(53)와, 제 1 볼트(53)의 하단에 설치된 제 1 스프링(54)과, 일단이 제 1 스프링(54)의 하단과 연결되며 타단은 지지축(10)과 연결된 제 1 케이블(55)을 포함하는데, 여기서 제 1 케이블(55)은 무풍시에도 긴장된 상태가 된다. 그리고 제 1 볼트(53)는 제 1 스프링(54)의 긴장 상태를 임으로 조절하는데 사용된다.
본 발명에 따른 나머지 하나의 피치조절수단(50')은 회동프레임(30) 상부영역 타측에 설치된 제 2 케이싱(51')과, 제 2 케이싱(51')의 개구를 폐쇄하는 제 2 마개(52')와, 제 2 마개를 관통하여 나사 조립된 제 2 볼트(53')와, 제 2 볼트의 하단에 설치된 제 2 스프링(54')과, 일단이 제 2 스프링(54)의 하단과 연결되며 타단은 지지축(10)과 연결된 제 2 케이블(55')을 포함하여 구성된다.
상기 피치조절수단(50')에 설치된 제 2 케이블(55')은 무풍시에는 늘어져 있도록 설치되어 있다가 상기 회동프레임(30)과 함께 회동하는 블레이드(20)가 풍력에 의해 일정한 피치 이상으로 회동하면 제 2 케이블(55')은 인장상태에서 블레이드(20)가 더 이상의 회동을 못하도록 점차적으로 억제하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 제 2 볼트(53')는 제 2 스프링(54')의 긴장 상태를 임으로 조절하는데 사용되며, 상기 제 1 및 제 2 스프링(54)(54')은 사전에 변화하는 풍력에 알맞도록 탄력성을 감안하여 탄력강도가 다른 것으로 설치할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 블레이드(50)의 상부영역(H)에는 지지축(10)을 중심으로 블레이드(50)의 하부영역(L)과 상부영역(H)의 중량이 동일하도록 회동프레임(30)의 내부에 중량맞춤수단(60)을 설치하고 있다.
상기 중량맞춤수단(60)은 회동프레임(30)의 개구를 폐쇄하는 마개(61)와, 마개를 관통하여 삽입되어 마개로부터 공회전하는 스크루 축(62)과, 상기 스크루 축(62)에 나사조립되어 스크루 축(62)의 정·역회전에 따라 회동프레임(30)으로부터 상하 이동되는 추(63)로 구성된다.
여기서 본 발명에 따른 블레이드(20)는 상기 중량맞춤수단(60)에 의해 지지축(30)을 중심으로 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량을 동일하게 함으로써, 무풍시에는 블레이드(20)가 지지축(10)에서 수평으로 위치할 수 있도록 추(63)를 사용하고 있지만, 추(63)를 사용하지 않고도 블레이드(20)의 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량을 동일하게 맞출 수 있을 것이다. 예컨대 블레이드(20)의 상부영역(H)은 무겁게 하고 하부영역(L)은 공간부를 형성함으로써 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량을 동일하게 맞출 수도 있을 것이다.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 피치조절수단의 다른 예를 보인 것이다.
이 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 발전부(100)와, 연결된 회전축(111)과, 상기 회전축(111)에 설치되는 복수 개 이상의 지지축(10')과, 상기 지지축(10')에 편심 설치되어 지지축(10')으로부터 회동하며, 지지축(10')을 중심으로 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량이 동일하게 맞춤 된 복수 개 이상의 블레이드(20')와, 상기 블레이드(20')의 내부에 위치하는 지지축(10')에서 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 편심 설치되어 지지축(10')으로부터 블레이드(20')와 함께 회동하는 회동프레임(30')과, 회동프레임(30')의 상부영역 양 측면에서 각각 설치되는 축공(71)(71')이 형성된 제 3 케이싱 및 제 4 케이싱(72)(72')을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 제 3 케이싱(72)의 내부에는 일단이 제 3 케이싱(72)의 일 측에 고정되고 타단은 회동프레임(30')의 일 측에 고정된 제 3 스프링(73)을 설치하고 있으며, 본 발명에 따른 제 4 케이싱(72')의 내부에는 일단이 제 4 케이싱(72')의 일 측에 고정되고 타단은 회동프레임(30')의 일 측에 고정된 제 4 스프링(75)으로 이루어진 피치조절수단을 구성하고 있으며, 여기서 도면 중 미설명 부호 40은 베어링이다.
이하에서는 본 발명의 동작상태를 설명한다.
본 발명에 따르면, 무풍시에는 지지축(10)(10')을 중심으로 회동가능하게 설치된 회동프레임(30)(30') 및 블레이드(20)(20')는 지지축(10)(10')에서 지면을 향해 수직상태로 위치되는데, 이것이 가능한 이유는 지지축(10(10')에 설치된 블레이드(10)(10')의 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량이 동일하게 형성되어 있고, 제 1 스프링(55) 또는 제 3 스프링 및 제 4 스프링(73)(75)이 블레이드(20)(20')가 넘어가는 것을 제어하고 있기 때문에 가능하다.
도 1 내지 도 3 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 중량맞춤수단(60)은 추(63)(63')에 의해 중량맞춤이 가능하다. 즉 스크루 축(63)(63')을 회전시키면 스크루 축(63)(63')은 마개(61)(61')로부터 공회전하고, 따라서 추(63)(63')는 회동프레임(30)(30')의 내부에서 상하 이동하는 것으로서 블레이드(20)(20')의 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량을 사전에 동일하게 맞춤할 수 있다.
본 발명은 지지축(10)(10')으로부터 지면과 수직상태로 있던 블레이드(20)(20')는 풍력이 발생하면 지지축(10)(10')으로부터 회동한다.
즉 미풍이 블레이드(20)(20')에 전달되면 블레이드(20)(20')가 일정한 회동각으로 회동하면서 피치가 자동으로 만들어지는데, 이때 지지축(10)에 일단이 고정된 제 1 케이블(55) 및 제 3 스프링(73)은 블레이드(20)(20')와 함께 회동하는 회동프레임(30)(30')에 감기고, 따라서 제 1 스프링(54) 및 제 3 스프링(73)은 풍력의 정도에 따라 늘어나는 것이 가감되므로 블레이드(20)(20')는 일정한 피치가 자동 형성되어 회전축(111)에서 원활하게 회동한다.
한편, 무풍시에는 제 1 케이블(55)이 제 1 스프링(54)의 탄성복귀력에 의해 원상복귀되며 및 제 3 스프링(73)은 탄발력에 의해 원상복귀하여 블레이드(20)(20')는 지지축(10)(10')에서 지면과 수직상태로 위치한다.
또한, 바람의 정도가 강풍이면 그 풍력은 블레이드(20)(20')에 전달되고 따라서 블레이드(20(20')는 지지축(10)(10') 즉 지면과 수평에 가깝게 회동 위치하므로 블레이드(20)(20')는 강한 풍력으로부터 벗어나게 되어 강한 풍력에도 파손되지 않는다.
이와 같은 것이 가능한 것은, 피치조절수단(50')의 제 2 스프링(54')과 연결된 제 2 케이블(55')은 미풍 또는 중풍에서는 늘어져 있다가 강풍이 불면 블레이드(20)(20')가 회동하는 것에 의해 지지축(10)에 끝까지 감기면 이때 블레이드(20)(20')는 지면과 수평상태를 유지하고, 제 4 스프링(75)은 끝까지 감긴 후 멈춰지면 이때 블레이드(20)(20')는 지면과 수평상태를 유지하므로 강풍을 피하게 되는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 지지축(10)(10')에 회동가능하게 설치된 회동프레임(30)(30')과 함께 회동하는 블레이드(20)(20')는 피치조절수단(50)(50') 또는 제 3 및 제 4 스프링(73)(75)에 의해 피치가 자동조절되며, 강풍에서는 제 2 및 제 4 스프링(54')(75)의 인장되어 블레이드(20)(20')가 지지축(10)(10')으로부터 지면과의 수평에 가깝도록 회동한 상태를 유지하여 강풍을 통 과시킨 후 원상 복귀한다.
본 발명에 따른 추(63)는 매우 중요하다.
상기 지지축(10)(10')을 중심으로 편심 설치된 블레이드(20(20')의 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량을 동일하게 함으로써 블레이드(20)(20')가 중력의 영향을 받지 않고, 제 1 내지 제 4 스프링(54)(54')(73)(75)은 오직 풍력에 의해서만 블레이드 전체 중심을 잡아주기 때문에 블레이드는 피치 자동제어가 가능하고 강풍에서 벗어날 수 있다.
본 발명은 블레이드 회동시 지지축(10(10')에 편심되어 있는 블레이드(20)(20')의 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량이 동일하지 않고 어느 한쪽이 무거워지면 블레이드(20(20')의 어느 한쪽이 풍력으로 인해 어느 피치각으로 유지한다면 중력과 풍력으로 인해 블레이드(20)(20')는 바람을 받는 피치각을 넘어서 넘어가므로 발전을 위한 정상작동이 힘들어지고 따라서 가늘고 긴 블레이드만을 통제 가능한데 이것은 풍력발전기의 설치장소를 많이 차지하게 되며 블레이드와 블레이드 사이의 풍력이 헛되이 통과시키는 결과를 초래한다.
또한 상기 추(63)를 이용하여 블레이드(20)(20')의 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량을 맞추지 않고 블레이드의 전체 중량을 제어하기 위하여 제 1 및 제 2 스프링(54)(54')과, 제 3 및 제 4 스프링(73)(75)의 탄력을 강하게 하면 블레이드의 피치조절이 원활하지 않아 강풍에서만 작동하는 현존 상용화된 블레이드와 차이가 없어지게 된다.
따라서 지지축(10)(10')에서 회동가능하게 편심된 블레이드(20)(20')의 상부영역(H)과 하부영역(L)의 중량이 동일하게 하면 폭이 넓고 길이가 짧아지게 되어 풍력발전기의 설치장소를 축소할 수 있으며 미풍에서도 에너지 생산이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 블레이드가 설치된 풍력발전기를 보인 사시도,
도 2는 본 발명의 요부를 발췌하여 분리시킨 분리사시도,
도 3은 도 2에 블레이드를 적용시켜 내부구조를 보인 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 블레이드의 피치조절상태를 예시한 블레이드의 측 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 피치조절수단의 다른 예를 보인 단면도이다.
- 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10, 10' : 지지축 20, 20' : 블레이드
30, 30' : 회동프레임 50, 50' : 피치조절수단
51 : 제 1 케이싱 52 : 제 1 마개
53 : 제 1 볼트 54 : 제 1 스프링
55 : 제 1 케이블 51' : 제 2 케이싱
52' : 제 2 마개 53' : 제 2 볼트
54' : 제 2 스프링 55' : 제 2 케이블
60 : 중량맞춤수단 61 : 마개
62 : 스크루 축 63 : 추
71, 71' : 축공 72 : 제 3 케이싱
72' : 제 4 케이싱 73 : 제 3 스프링
75 : 제 4 스프링 H : 상부영역
L : 하부영역

Claims (6)

  1. 발전부와, 상기 발전부와 연결된 회전축과, 상기 회전축에서 가로방향으로 설치된 지지축과 상기 지지축에 설치된 복수 개의 블레이드로 이루어진 풍력발전기용 블레이드에 있어서,
    상기 블레이드의 내부에 위치한 상기 지지축에서 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 편심 설치되어 상기 블레이드와 함께 회동하는 회동프레임과;
    상기 회동프레임 상부영역 일 측에 설치된 제 1 케이싱과, 상기 케이싱의 개구를 폐쇄하는 제 1 마개와, 상기 마개를 관통하여 나사 조립된 제 1 볼트와, 상기 제 1 볼트의 하단에 설치된 제 1 스프링과, 일단이 상기 제 1 스프링의 하단과 연결되며 타단은 상기 지지축과 연결된 제 1 케이블로 이루어진 피치조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 피치 조절이 가능한 풍력발전기용 블레이드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피치조절수단은, 상기 회동프레임 상부영역 타측에 설치된 제 2 케이싱과, 상기 제 2 케이싱의 개구를 폐쇄하는 제 2 마개와, 상기 마개를 관통하여 나서 조립된 제 2 볼트와, 상기 제 2 볼트의 하단에 설치된 제 2 스프링과, 일단이 상기 제 2 스프링의 하단과 연결되며 타단은 상기 지지축과 연결된 제 2 케이블로 이루어진 피치조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 피치 조절이 가능한 풍력발전기용 블레이드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드의 상부영역에는 상기 지지축을 중심으로 상기 블레이드의 하부영역과 상부영역의 중량이 동일하도록 중량맞춤수단을 설치한 것을 특징으로 하는 자동 피치 조절이 가능한 풍력발전기용 블레이드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 중량맞춤수단은 상기 회동프레임의 개구를 폐쇄하는 마개와;
    상기 마개를 관통하여 삽입되어 상기 마개로부터 공회전하는 스크루 축과;
    상기 스크루 축에 나사조립되어 상기 스크루 축의 정·역회전에 따라 상기 회동프레임으로부터 상하 이동되는 추로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 피치 조절이 가능한 풍력발전기용 블레이드.
  5. 발전부와, 상기 발전부와 연결된 회전축과, 상기 회전축에서 가로방향으로 설치된 지지축과 상기 지지축에 설치된 복수 개의 블레이드로 이루어진 풍력발전기용 블레이드에 있어서,
    상기 블레이드의 내부에 위치한 상기 지지축에서 일정한 간격을 두고 적어도 하나 이상 편심 설치되어 상기 블레이드와 함께 회동하는 회동프레임과;
    상기 회동프레임의 상부영역 양 측면에서 각각 설치되는 축공이 형성된 제 3 및 제 4 케이싱과, 상기 제 3 케이싱의 내부에서 일단은 상기 제 3 케이싱의 일 측에 고정되고 타단은 상기 회동프레임에 일 측에 고정된 제 3 스프링과, 상기 제 4 케이싱의 내부에서 일단은 상기 제 4 케이싱의 일 측에 고정되고 타단은 상기 회동프레임의 일측에 고정된 제 4 스프링으로 이루어진 피치조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 피치 조절이 가능한 풍력발전기용 블레이드.
  6. 삭제
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