KR101180743B1 - 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지주의 상단에 나셀이 회전 가능하게 설치된 수평축 풍력 발전기의 과풍속 제어 장치에 관한 것이다.　 과풍속 제어 장치는 회전 날개를 구비하여 나셀의 선단에 결합되되, 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불면 나셀과 함께 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 회전하도록, 나셀의 축선으로부터 옵셋된 회전체; 바람 방향을 추종하도록 나셀의 후단에 설치된 꼬리 날개; 및 과풍속에 따라 나셀이 작동 위치부터 바람 회피 위치로 회전할 때 위치 에너지가 증가하게 되도록 꼬리 날개를 나셀에 회전 가능하게 연결하는 힌지 기구를 포함한다.　 과풍속이 그치면, 증가한 위치 에너지로부터 작동 위치를 향한 힘이 나셀에 가해짐으로써, 나셀은 용이하게 바람 방향을 향한 작동 위치로 복귀할 수 있다.

Description

수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치{APPARATUS FOR EVADING HIGH SPEED WIND IN HORIZONTAL AXIS WIND POWER GENERATOR}
본 발명은 풍력발전기에 관한 것이며, 더 구체적으로는 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불 때 풍력발전기의 터빈이 정격 속도 이상으로 회전하지 못하도록 바람 방향으로부터 회피시키고 과풍속이 그치면 회피된 터빈을 바람 방향을 향하도록 제어함으로써 과풍속으로부터 안전한 운전을 보장할 수 있는 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치에 관한 것이다.
풍력발전기는 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다.　 공기가 익형 위를 지날 때 양력이 발생되는 공기역학적 특성을 통해 회전자가 회전하게 되는데 이때 발생되는 기계적 회전 에너지가 발전기를 통해 전기 에너지로 변환되게 된다.
풍력발전기는 회전축의 방향에 따라 수평축형과 수직축형으로 구분되는데, 현재는 주로 수평축 또는 프로펠러 풍력발전기가 주로 사용된다.
수평축 풍력발전기는 지주(또는 타워)와 지주의 상단에 설치된 나셀(nacelle) 및 나셀의 선단에 설치된 회전체로 구성된다.　 회전체에는 회전 날개가 구비되며, 나셀은 기어박스, 발전기 등으로 이루어진다. 물론, 기어박스와 발전기는 회전체 안에 구비되는 경우도 있다.
이와 같은 수평축 풍력발전기는 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불 경우 과열에 의한 기계적 구조의 소손이 생기는 문제가 있다.　 이를 방지하기 위해, 과풍속의 바람이 불 경우 회전체와 나셀을 바람 방향으로부터 벗어나게 하거나 회전 날개의 회전수를 감소시키는 여러 가지 형태의 과풍속 제어 장치를 사용한다.　 소형 풍력발전기는 꼬리 날개에 의해 회전체와 나셀을 바람 방향으로부터 벗어나게 하고 있다.　 한편, 대형 풍력발전기는 풍향기로부터의 신호에 의해 전기적으로 회전체 및 나셀을 바람 방향으로부터 벗어나도록 하거나 회전 날개의 피치를 제어하여 회전 날개의 회전력을 감소시키고 있다.
이하 도 1 내지 3을 참조하여 종래기술에 따른 소형 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치에 대해 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른 과풍속 제어 장치를 구비한 소형 수평축 풍력발전기(10)의 평면도이고, 도 2는 도 1의 화살표 B의 방향으로 바라본 사시도이며, 도 3은 도 1의 과풍속 제어 장치의 동작을 설명하는 평면도이다.
먼저, 도 1과 2를 참조하면, 소형 수평축 풍력발전기(10)는 지주(2)의 상단에 연결부(12)를 통해 연결된 나셀(14)과 그 선단의 회전체(16) 및 후단의 꼬리 날개(20)로 구성된다.　 나셀(14)은 지주(2)의 축을 중심으로 수평 방향으로 회전할 수 있도록 구성된다.
회전체(16)는 회전 날개(18)가 장착되어 바람으로부터 얻은 회전력을 나셀(14) 내부의 (도시하지 않은) 기어박스와 발전기로 전달한다. 물론, 소형의 풍력발전기의 경우, 기어박스와 발전기는 회전체(16) 안에 구비될 수 있다.
소형 수평축 풍력발전기에 사용되는 종래기술의 과풍속 제어 장치는 나셀(14)의 축선(A1)으로부터 옵셋된 축(A2)을 갖는 회전체(16)와 힌지 기구(30)를 통해 나셀(14)의 후단에 힌지 연결된 꼬리 날개(20)를 포함한다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 회전체(16)는 그 회전중심(D)과 나셀(14)의 중심(C)을 지나가는 옵셋라인(l 1)이 나셀(14)의 축(A1)으로부터 미리 정해진 각도(θ)를 형성하도록, 회전체(16)의 축(A2)은 나셀(14)의 축(A1)과 일정한 간격을 두고 설치되어 있다.
꼬리 날개(20)는 고정 바(22)가 힌지 기구(30)를 통해 나셀(14)의 후단에 연결된다.　 도 2를 참조하여 이를 구체적으로 설명한다.　 힌지 기구(30)에서, "ㅛ"자 형태의 브래킷(32)이 볼트(34)에 의해 나셀(14)의 후단에 고정 부착되고, 연결블록(38)이 볼트(36)로 브래킷(32)에 힌지 연결되어 있다.　 연결블록(38)의 후단에는 꼬리 날개(20)에 고정된 고정 바(22)가 볼트(40)로 연결되어 있다. 한편, 브래킷(32) 의 측면에는 수지와 같은 탄성 소재로 이루어진 완충부재(44)가 부착된 스토퍼(42)가 장착되어 있다.
이와 같이, 종래기술에 따른 과풍속 제어 장치에서는, 회전체(16)의 축(A2)을 나셀(14)의 축(A1)으로부터 옵셋시켜 배치하면, 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불 때, 회전체(16)와 나셀(14)은 시계반대방향으로 회전하게 된다.　 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 화살표(A)를 따라 실선으로 도시한 위치로 회전하여, 바람 방향을 회피하게 된다.　 이렇게 하면, 회전체(16)를 통해 나셀(14)에 전달되는 회전 에너지가 줄어들어 나셀(14) 내부의 소손 등의 손상을 방지할 수 있게 된다.　 그에 반해, 꼬리 날개(20)는 힌지 기구(30)가 힌지되어 여전히 바람 방향을 추종하게 된다.
이후, 풍속이 정격 풍속 이내로 잦아지면, 회전체(16)와 나셀(14)은 화살표(A)를 따라 점선으로 도시한 위치로 회전하게 된다.　 즉, 바람 방향을 따라 시계방향으로 회전하여 정상적으로 풍력발전을 수행하게 된다.
한편, 회전체(16)와 나셀(14)이 원위치로 복귀할 때, 나셀(14)의 후미가 힌지 기구(30)의 연결블록(38)과 충돌할 우려가 있다.　 따라서, 전술한 바와 같이 탄성 소재로 이루어진 스토퍼(42)를 브래킷(32)의 측부에 장착하여 연결블록(38)과 나셀(14) 사이의 충격을 방지하게 된다.
하지만, 회전체(16)와 나셀(14)이 바람 방향을 회피한 다음 원위치로 복귀하는 순간마다 꼬리 날개(20) 쪽의 연결블록(38)이 나셀(14) 후미의 스토퍼(42)에 지속적으로 충돌하게 되면 발전시스템에 진동이 지속적으로 가해져 시스템이 파손되거나 힌지 기구(30)가 손상될 우려가 있다.
또한, 꼬리 날개가 수평으로 장착되므로, 과풍속이 그치고 정속 풍속이 된 후에도 꼬리 날개가 즉시 원위치로 회복되지 않고 계속해서 회전된 상태로 있게 되어 발전기의 정상 동작이 지연되는 문제도 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제를 해결하고자 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불 때 풍력발전기의 터빈이 정격 속도 이상으로 회전하지 못하도록 바람 방향으로부터 회피시키고 과풍속이 그치면 회피 중에 축적된 위치 에너지를 이용하여 회피된 터빈을 바람 방향을 향하도록 제어함으로써 과풍속으로부터 안전한 운전을 보장할 수 있는 풍력발전기의 과풍속 제어 장치에 관한 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 지주의 상단에 나셀이 회전 가능하게 설치된 수평축 풍력 발전기의 과풍속 제어 장치는 회전 날개를 구비하여 나셀의 선단에 결합되되, 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불면 나셀과 함께 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 회전하도록, 나셀의 축선으로부터 옵셋된 회전체; 바람 방향을 추종하도록 나셀의 후단에 설치된 꼬리 날개; 및 과풍속에 따라 나셀이 작동 위치부터 바람 회피 위치로 회전할 때 위치 에너지가 증가하게 되도록 꼬리 날개를 나셀에 회전 가능하게 연결하는 힌지 기구;를 포함한다.　 이에 따라, 과풍속이 그치면, 증가한 위치 에너지로부터 작동 위치를 향한 힘이 나셀에 가해짐으로써, 나셀은 용이하게 작동 위치로 복귀할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 힌지 기구는 나셀이 바람 회피 위치로 회전할 때 꼬리 날개가 상승하도록 안내할 수 있다.
또한, 힌지 기구는 아래에서 위로 가면서 나셀의 후단으로부터 미리 정해진 각도로 벌어지도록 배치된 내부 힌지 축과 내부 힌지 축을 회전 가능하게 감싸면서 꼬리날개에 연결된 외부 힌지 축을 포함할 수 있다.　 또한, 힌지 기구는 내부 힌지 축을 지지하도록 나셀의 후단에 고정된 브래킷을 더 포함할 수 있다.　 또한, 힌지 기구는 브래킷의 상단에 연결되어 내부 힌지 축이 브래킷에 대해 미리 정해진 각도로 배치되도록 내부 힌지 축을 고정하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
힌지 기구는 나셀이 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 회전하거나 그 반대로 회전할 때 나셀과 꼬리 날개 사이의 상대적인 운동을 감속하도록, 내부 힌지 축과 외부 힌지 축 사이에 연결된 완충기를 더 포함할 수 있다.　 한편, 완충기는 일단이 내부 힌지 축에 고정되고 타단이 외부 힌지 축에 고정된 코일 스프링일 수 있다.
전술한 바와 같이, 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불 때 풍력발전기의 터빈이 정격 속도 이상으로 회전하지 못하도록 바람 방향으로부터 회피시키고 과풍속이 그치면, 별도의 바람이나 외부의 힘이 없더라도 회피 중에 축적된 위치 에너지를 이용하여 회피된 터빈을 바람을 향한 작동 위치로 복귀하도록 제어함으로써 과풍속으로부터 안전한 운전을 보장할 수 있다.
또한, 나셀이 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 회전하거나 그 반대로 회전할 때 나셀이 과격하게 회전하여 힌지 기구나 다른 구성요소에 충격을 받는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 과풍속 제어 장치를 구비한 소형 수평축 풍력발전기의 평면도이다.
도 2는 도 1의 화살표 B의 방향으로 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1의 과풍속 제어 장치의 동작을 설명하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 과풍속 제어 장치를 구비한 소형 수평축 풍력발전기의 정면도이다.
도 5는 도 4의 A 부분의 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 5의 힌지 기구의 분해도이다.
도 8은 도 4의 과풍속 제어 장치의 동작을 보여주는 정면도이다.
도 9는 도 4의 과풍속 제어 장치의 동작 원리를 보여주는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 과풍속 제어 장치의 힌지 기구의 다른 실시예의 단면도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과풍속 제어 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 과풍속 제어 장치를 구비한 소형 수평축 풍력발전기(100)의 정면도이고, 도 5는 도 4의 A 부분의 사시도이고, 도 6은 도 5의 A-A 선을 따라 절단한 단면도이며, 도 7은 도 5의 힌지 기구(130)의 분해도이다.
도 4 내지 7을 참조하면, 수평축 풍력발전기(100)는 지주(2)의 상단에 연결부(102)를 통해 연결된 나셀(104)과 그 선단의 회전체(106) 및 후단의 꼬리 날개(120)로 구성된다.　 나셀(104)은 지주(2)의 축을 중심으로 수평 방향으로 회전할 수 있도록 구성된다.
회전체(106)는 회전 날개(108)가 장착되어 바람으로부터 얻은 회전력을 나셀(104) 내부의 (도시하지 않은) 기어박스와 발전기로 전달한다. 물론, 소형의 풍력발전기의 경우, 기어박스와 발전기는 회전체(106) 안에 구비될 수 있다.
이와 같은 수평축 풍력발전기(100)에 사용되는 본 실시예에 따른 과풍속 제어 장치는 회전체(106), 꼬리 날개(120) 및 힌지 기구(130)를 포함한다.
회전체(106)는 나셀(104)의 축선으로부터 옵셋된 축을 갖는다.　 이에 대해서는 도 1을 참조하여 전술한 바와 동일하므로, 회전체(106)의 구성에 대해서는 종래기술에서 전술한 것으로 갈음한다.
이와 같이 회전체(106)는 나셀(104)의 축선으로부터 옵셋되어 설치됨으로써, 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불면 나셀(104)과 함께 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 회전하게 된다(도 3 참조).
꼬리 날개(120)는 바람 방향을 추종하도록 나셀(104)의 후단에 설치된 것으로서, 힌지 기구(130)에 의해 나셀(104)의 후단에 회전 가능하게 연결된다.
즉, 꼬리 날개(120)의 고정 바(122)가 힌지 기구(130)에 연결되고 힌지 기구(130)는 나셀(104)의 후단에 결합됨으로써, 꼬리 날개(120)는 나셀(104)에 회전 가능하게 연결된다.
이때, 힌지 기구(130)는 과풍속에 따라 나셀(104)이 바람 방향의 작동 위치(도 3의 점선 상태)로부터 바람 회피 위치(도 3의 실성 상태)로 회전할 때 위치 에너지가 증가하게 되도록 꼬리 날개(120)를 나셀(104)에 연결함으로써, 과풍속이 그치면 위와 같이 증가한 위치 에너지로부터 작동 위치 방향의 힘이 나셀(104)에 가해지게 한다.
이와 같은 힌지 기구(130)의 구성을 도 5 내지 7을 참조하여 상세히 살펴본다.
도시한 힌지 기구(130)에서, "ㅛ"자 형태의 브래킷(140)이 볼트(146)에 의해 나셀(104)의 후단에 고정 장착된다.　 브래킷(140)의 상단부에는 한 쌍의 상부 돌기(142)가 간격을 두고 형성되고, 각 돌기에는 나사 구멍(142a)이 뚫려 있다.　 브래킷(140)의 하단부에는 하부 돌기(144)가 형성되어 있다.　 하부 돌기(144)는 상면이 경사면(144a)이고, 관통공(144b)이 형성되는데, 이 관통공(144b)은 지면에 수직인 방향으로부터 미리 정해진 각도(θ)로 형성된다.
상부 돌기(142) 사이에는 연결 부재(150)의 일단이 배치되는데, 연결 부재(150)는 그 일단에 폭 방향으로 형성된 폭 방향 구멍(156)이 상부 돌기(142)의 나사 구멍(142a)과 일렬로 정렬되도록 배치되어 있다.　 이들 나사 구멍(142a)과 연결 부재(150)의 폭 방향 구멍(156)을 볼트(158a)가 관통하여 너트(158b)로 체결됨으로써, 연결 부재(150)는 경사진 상태로 브래킷(140)에 결합된다.　 한편, 연결 부재(150)의 경사는 브래킷(140)의 하부 돌기(144)의 경사면(144a)의 경사와 동일한 것이 바람직하다.　 또, 연결 부재(150)는 두께 방향으로 나사 구멍(152)이 뚫려 있고, 이 나사 구멍(152)은 연결 부재(150)가 위와 같은 경사로 배치될 때 아래에 위치한 브래킷(140)의 하부 돌기(144)의 관통공(144b)과 마주보는 위치에 형성된다.
한편, 내부 힌지 축이 되는 힌지 핀(160)이 브래킷(140)과 연결 부재(150)에 결합되어 있다.　 힌지 핀(160)은 각진 헤드(162)가 상단에 형성되고 상단에 인접한 부분에는 내부 나사(164)가 형성되어 있다.　 힌지 핀(160)은 그 하단부가 브래킷(140)의 하부 돌기(144)의 관통공(144b)에 삽입되고 나사(164)가 연결 부재(150)의 내부 나사(164)와 맞물린다.　 따라서, 브래킷(140)과 연결 부재(150)는 힌지 핀(160)을 지지하게 되며, 힌지 핀(160)은 아래에서 위로 가면서 나셀(104)의 후단으로부터 미리 정해진 각도로 벌어지도록 배치된다.　 즉, 힌지 핀(160)은 지면에 수직인 방향으로부터 미리 정해진 각도(θ)로 위쪽으로 벌어지도록 배치된다.
또, 외부 힌지 축이 되는 핀 홀더(170)가 내부 힌지 축이 되는 힌지 핀(160)의 둘레에 회전 가능하게 체결되어 있다.　 핀 홀더(170)는 꼬리 날개(120)의 고정 바(122)와 일체로 형성되어 있다.　 물론, 핀 홀더(170)는 별체로 형성되어 꼬리 날개(120)의 고정 바(122)에 고정될 수도 있다.　 핀 홀더(170)는 상하로는 이동하지 않으면서 회전할 수 있도록 힌지 핀(160)과 결합된 원통형 구조로서, 원활히 회전하도록 그 내벽의 양단에 베어링(172)이 설치된다.
도 8은 도 4의 과풍속 제어 장치의 동작을 보여주는 정면도이며, 도 9는 도 4의 과풍속 제어 장치의 동작 원리를 보여주는 개념도이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 정격 풍속 이하의 바람이 불어 나셀(104)이 작동 위치(도 3의 점선)에 있을 때, 꼬리 날개(120)는 지면과 수평인 상태로 있게 된다(도 8의 실선).　 하지만, 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불어 나셀(104)이 바람 회피 위치(도 3의 실선)로 회전하면, 꼬리 날개(120')는 지면과 수평인 상태로부터 상승한 상태로 이동한다(도 8의 점선).
이는 도 4 내지 7을 참조하여 전술한 바와 같이, 내부 힌지 축이 되는 힌지 핀(160)이 미리 정해진 각도(θ)로 위로 벌어지도록 배치되고, 힌지 핀(160) 둘레의 외부 힌지 축이 되는 힌지 홀더(170)가 꼬리 날개(120)에 일체로 연결되어 있기 때문이다.
즉, 꼬리 날개(120)는 나셀(104)과 일렬로 배치되면 지면과 수평이 되지만(도 8의 실선), (도 3의 실선과 같이) 나셀(104)과 각도를 두고 배치되면 힌지 핀(160)의 각도(θ)에 해당하는 각도만큼 상승하게 된다.　 이렇게 되면, 꼬리 날개(120')는 자체 중량에 의해 하강하려는 위치 에너지를 갖게 된다.
따라서, 나셀(104)이 강풍을 회피하여 바람 회피 방향(도 3의 실선)으로 회전한 후, 바람이 정격 풍속 이하가 되었을 때, 이러한 위치 에너지에 의해 꼬리 날개(120')가 하강하려 한다.　 이 하강하려는 힘이 나셀(104)에 가해짐으로써, 나셀(104)은 용이하게 작동 위치(도 3의 점선)로 복귀할 수 있다.
이와 같이 하면, 나셀(104)은 강풍을 회피한 후 별도의 바람이나 외부의 힘이 없더라도 꼬리 날개(120')의 위치 에너지에 의해 자연스럽게 원래 위치인 작동 위치로 복귀할 수 있다.
이러한 위치 에너지는 꼬리 날개(120)의 무게, 크기, 길이(예컨대, 힌지 핀(160)으로부터 꼬리 날개(120)의 자유단까지의 거리)와 힌지 핀(160)의 각도(θ)에 따라 정해진다.
한편, 힌지 핀(160)의 각도(θ)를 변화시키면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 9를 참조하면, 힌지 핀(160)의 각도(θ)가 θ1이라면, 중심 위치 또는 작동 위치(도 3의 점선, 도 8의 실선)는 P0이 되고, 바람 회피 위치(도 3의 실선, 도 8의 점선)는 P11이나 P12가 된다.　 (여기서, P11과 P12는 나셀(104)의 수평 회전 방향에 따라 정해진다.　 예컨대, 시계방향의 수평 회전한 바람 회피 위치는 P11로, 시계반대방향으로 수평 회전한 바람 회피 위치는 P12로 나타낼 수 있다.　 물론, 그 역도 성립한다.)　 한편, 힌지 핀(160)의 각도(θ)가 θ2라면(θ1<θ2), 작동 위치(도 3의 점선, 도 8의 실선)는 P0이 되고, 바람 회피 위치(도 3의 실선, 도 8의 점선)는 P21이나 P22가 된다.
도 9에서, "응답시간"은 나셀(104)이 바람 회피 위치로부터 작동 위치로 복귀하는 시간을 나타낸다.　 따라서, 힌지 핀(160)의 경사(θ)를 크게 할수록 나셀(104)이 바람 회피 위치로부터 작동 위치로 더 빨리 복귀한다는 것을 알 수 있다.
한편, 나셀(104)이 바람 회피 위치로 더 많이 회전할수록 꼬리 날개(120')의 위치 에너지가 증가하므로, 나셀(104)이 바람 회피 위치에 가까워질수록 위치 에너지에 따른 회전 저항력이 커지게 된다.　 따라서, 나셀(104)이 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 과격하게 회전하여 힌지 기구(130)나 다른 구성요소가 충격을 받는 것을 방지할 수 있다.
이는 나셀(104)이 바람 회피 위치로부터 작동 위치로 복귀하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.　 나셀(104)은 작동 위치로 복귀할 때 그 관성에 의해 작동 위치를 지나갈 수 있지만, 작동 위치로부터 멀어짐에 따라 위치 에너지에 따른 회전 저항력이 증가하고 그에 따라 감속된 후 작동 위치로 되돌아간다.　 따라서, 위치 에너지가 큰 경우에도 나셀(104)이 바람 회피 위치로부터 작동 위치로 과격하게 회전하여 힌지 기구(130)나 다른 구성요소가 충격을 받는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 과풍속 제어 장치의 힌지 기구(130)의 다른 실시예의 단면도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 힌지 기구(130)는 코일 스프링(180)을 더 포함한다.　 코일 스프링(180)은 힌지 핀(160) 둘레에 배치되고 일단(182)이 힌지 핀(160)에 고정되고 타단(184)이 힌지 홀더(160)에 고정되어 있다.　 이때 코일 스프링(180)의 나머지 부분은 일정한 간격을 두고 힌지 핀(160) 둘레에 배치될 수 있다.
이러한 코일 스프링(180)은 나셀(104)이 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 회전하거나 그 반대로 회전할 때 나셀(104)과 꼬리 날개(120) 사이의 상대적인 운동을 감속하는 완충기를 구성한다.　 그에 따라, 나셀(104)이 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 또는 그 반대로 과격하게 회전하여 힌지 기구(130)나 다른 구성요소가 충격을 받는 것을 더 효과적으로 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치는 소형 수평축 풍력발전기에 적용된 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.　 본 발명의 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치는 중형의 수평축 풍력발전기에도 적용할 수 있고, 경우에 따라 대형의 수평축 풍력발전기에도 적용할 수 있다.
100: 수평축 풍력발전기　　
104: 나셀
106: 회전체
108: 회전 날개
120: 꼬리 날개
122: (꼬리 날개) 고정 바
130: 힌지 기구
140: 브래킷
150: 연결 부재
160: 힌지 핀
170: 힌지 홀더
172: 베어링
180: 코일 스프링

Claims (7)

  1. 지주의 상단에 나셀이 회전 가능하게 설치된 수평축 풍력 발전기에 있어서,
    회전 날개를 구비하여 상기 나셀의 선단에 결합되되, 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불면 상기 나셀과 함께 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 회전하도록, 상기 나셀의 축선으로부터 옵셋된 회전체;
    바람 방향을 추종하도록 상기 나셀의 후단에 설치된 꼬리 날개; 및
    과풍속에 따라 상기 나셀이 작동 위치부터 바람 회피 위치로 회전할 때 위치 에너지가 증가하게 되도록 상기 꼬리 날개를 상기 나셀에 상방향으로 회전 가능하게 연결하되, 아래에서 위로 가면서 나셀의 전후방향의 수직면을 기준으로 상기 나셀의 후단으로부터 미리 정해진 각도로 벌어지도록 배치된 내부 힌지 축과 상기 내부 힌지 축을 회전 가능하게 감싸면서 상기 꼬리날개에 연결된 외부 힌지 축을 포함하는 힌지 기구;
    를 포함하며,
    과풍속이 그치면, 증가한 위치 에너지로부터 작동 위치를 향한 힘이 상기 나셀에 가해지는, 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 힌지 기구는 상기 내부 힌지 축을 지지하도록 상기 나셀의 후단에 고정된 브래킷을 더 포함하는 것인, 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 힌지 기구는 상기 브래킷의 상단에 연결되어 상기 내부 힌지 축이 상기 브래킷에 대해 미리 정해진 각도로 배치되도록 상기 내부 힌지 축을 고정하는 연결 부재를 더 포함하는 것인, 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 힌지 기구는 상기 나셀이 작동 위치로부터 바람 회피 위치로 회전하거나 그 반대로 회전할 때 상기 나셀과 상기 꼬리 날개 사이의 상대적인 운동을 감속하도록, 상기 내부 힌지 축과 상기 외부 힌지 축 사이에 연결된 완충기를 더 포함하는 것인, 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 완충기는 일단이 상기 내부 힌지 축에 고정되고 타단이 상기 외부 힌지 축에 고정된 코일 스프링인 것인, 수평축 풍력발전기의 과풍속 제어 장치.
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