KR101293522B1

KR101293522B1 - 풍력발전기의 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR101293522B1
Application number: KR1020110053871A
Authority: KR
Inventors: 김인규
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2013-08-05
Also published as: KR20120134740A

Abstract

풍력발전기의 브레이크 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 브레이크 시스템은, 바람에 의해 회전하는 로터와, 로터의 회전력을 증속시켜 발전기에 연결된 발전기축으로 전달하는 증속기를 구비한 풍력발전기의 브레이크 시스템으로서, 발전기의 외부에서 발전기축에 설치되는 브레이크 모터와, 브레이크 모터와 전기적으로 연결되고, 브레이크 모터의 작동을 제어하는 브레이크 컨트롤러와, 브레이크 컨트롤러에 전력을 공급하거나 공급받는 브레이크 전력공급수단을 포함하되, 브레이크 모터는 회전하는 발전기축을 정지시키거나 정지된 발전기축을 회전시키도록 형성된다.

Description

풍력발전기의 브레이크 시스템{BRAKE SYSTEM FOR WIND TURBINE}

본 발명은 풍력발전기의 브레이크 시스템에 관한 것이다.

풍력발전은 화석연료를 대체할 수 있는 유망한 대체에너지원으로, 환경오염을 거의 유발하지 않는 청정에너지원이다. 풍력발전은 현재 기술에 의한 대체에너지원 중 가장 경제성이 높은 것으로 알려져 있다. 따라서, 풍력발전기에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 풍량이 풍부한 지역을 선정하여 풍력발전기를 설치하는 사례가 증가되고 있는 추세이다.

일반적으로 풍력발전기에는 복수의 블레이드(blade)가 결합되어 바람의 힘에 의해 회전하는 로터(rotor)와, 로터에 연결된 주축(main shaft)으로부터 회전력을 전달받아 전기에너지로 변환하는 발전기가 구비된다.

여기서 풍력발전기는, 로터의 회전력을 발전기로 전달할 때 로터의 회전속도를 그대로 발전기에 전달하는 기어리스 타입(gearless type)과, 증속기(gear box)를 이용하여 로터의 회전속도를 증가시켜 발전기로 전달하는 기어드 타입(geared type)으로 나눌 수 있다.

한편, 풍력발전기에는 로터가 회전되지 않도록 하는 브레이크가 설치될 수 있다. 브레이크는 작업자의 안전을 위하여 풍력발전기를 설치하거나 유지보수 작업 등을 할 때 로터의 정지상태가 유지되도록 할 수 있다.

전술한 기어드 타입 풍력발전기의 경우, 큰 회전력을 갖는 주축보다는 작은 회전력을 갖는 증속기의 출력축, 즉 발전기축에 주로 브레이크가 설치되며, 브레이크로는 디스크 브레이크가 사용되는 것이 일반적이다.

그런데 디스크 브레이크를 작동시키면 디스크와 캘리퍼(calliper) 사이의 마찰에 의하여 분진 및 소음이 발생될 수 있는데, 풍력발전기의 경우 다양한 기계장치 및 전기장치가 너셀(nacelle) 내에 설치되므로, 이러한 분진이 기계장치의 간섭이나 전기장치의 단락(short circuit)을 유발할 가능성이 높으며, 이러한 원인의 사고가 실제로 발생되고 있는 실정이다.

또한, 풍력발전기를 산악이나 사막, 해상 등에 설치할 경우에는 작업공간 또는 사용 가능한 장비의 제약에 의해 블레이드(blade)를 허브(hub)에 먼저 결합시킨 상태로 허브를 들어올려 주축에 결합시키지 못하고, 허브를 주축에 먼저 결합시킨 후 블레이드를 허브에 하나씩 결합시키는 경우가 있다.

이때, 블레이드를 허브의 소정 위치에 결합시키기 위해서는 허브를 소정 각도로 회전시킬 수 있어야 하는데, 현재는 작업자가 브레이크 디스크를 손으로 회전시켜 허브가 회전되도록 하는 방법이 행해지고 있다. 특히, 전력을 용이하게 공급받을 수 없는 산간오지나 해상 등에서는 수작업으로 허브를 회전시켜야 하는 경우가 더 빈번하다.

그런데 풍력발전기가 설치되는 장소는 풍량이 풍부한 곳이므로, 작업자가 브레이크 디스크를 수작업으로 회전시키는 동안 바람이 다소 강하게 부는 경우, 브레이크 디스크가 회전하여 작업자에게 위험한 상황이 초래될 수 있고, 허브를 원하는 각도만큼 회전시키기 위해서는 작업자가 직접 허브의 회전각도를 확인하면서 브레이크 디스크를 회전시켜야 하므로 작업에 장시간이 소요되는 등의 단점이 있다.

본 발명의 실시예는 제동에 의한 분진이 발생되지 않고, 허브에 블레이드를 설치할 때 로터를 소정의 각도로 회전시킬 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 바람에 의해 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전력을 증속시켜 발전기에 연결된 발전기축으로 전달하는 증속기를 구비한 풍력발전기의 브레이크 시스템으로서, 상기 발전기의 외부에서 상기 발전기축에 설치되는 브레이크 모터와, 상기 브레이크 모터와 전기적으로 연결되고, 상기 브레이크 모터의 작동을 제어하는 브레이크 컨트롤러와, 상기 브레이크 컨트롤러에 전력을 공급하거나 공급받는 브레이크 전력공급수단을 포함하되, 상기 브레이크 모터는 회전하는 상기 발전기축을 정지시키거나 정지된 발전기축을 회전시키도록 형성되는, 풍력발전기의 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

상기 브레이크 모터는, 상기 발전기축에 결합된 브레이크 디스크와 상기 브레이크 디스크의 일면 또는 양면에 배치된 복수의 자석을 포함하는 회전자 및 상기 회전자에 근접하게 배치된 복수의 코일이 구비된 고정자를 포함할 수 있고, 상기 복수의 자석은 N극 및 S극이 교대로 상기 브레이크 디스크의 일면 또는 양면을 향하도록 배치될 수 있다.

여기서 상기 자석은, 상기 브레이크 디스크에 결합된 영구자석 또는 상기 브레이크 디스크의 표면에 착자 된 것일 수 있다.

상기 브레이크 컨트롤러는, 회전하는 상기 발전기축을 정지시킬 경우, 상기 브레이크 모터가 발전하도록 하며, 정지된 상기 발전기축을 회전시킬 경우, 상기 로터가 소정의 각도만큼 회전되도록 상기 브레이크 전력공급수단으로부터 공급받은 전력의 주파수 및 전압을 조절하여 상기 코일에 공급할 수 있다. 여기서 상기 브레이크 컨트롤러는 인버터일 수 있다.

상기 브레이크 전력공급수단은 충전지 또는 이동식 발전장치일 수 있다.

본 발명의 실시예는 브레이크 시스템에서 물리적인 마찰이 발생되지 않으므로 소음 및 분진에 의한 피해가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 외부로부터 전력을 공급받지 못하는 상황일 때에도 브레이크 전력공급수단으로부터 공급되는 전력을 이용하여 허브에 블레이드를 설치하기 용이하도록 허브를 소정의 각도로 회전시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 브레이크 시스템을 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 브레이크 시스템의 브레이크 모터의 구조를 예시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 브레이크 시스템을 이용하여 블레이드를 설치하는 과정의 일 예.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 브레이크 시스템을 이용하여 블레이드를 설치하는 과정의 다른 예.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 브레이크 시스템을 구비한 풍력발전기의 블록도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 브레이크 시스템을 구비한 풍력발전기(100, 이하 '풍력발전기'라 칭함)에는 로터(110), 너셀(120), 타워(130), 제어부(140) 및 전력변환부(150)가 포함될 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 브레이크 시스템에는 브레이크 모터(124), 브레이크 컨트롤러(125) 및 브레이크 전력공급수단(142)이 포함될 수 있다.

로터(110)는 바람에 의해 회전되는 부분으로, 로터(110)에는 허브(111) 및 복수의 블레이드(112)가 포함될 수 있다. 블레이드(112)의 수는 필요에 따라 가감될 수 있다.

참고로, 복수의 블레이드(112)는 바람의 방향에 대한 피치각이 조절될 수 있도록 허브(111)에 각각 회전 가능하게 결합되며, 허브(111) 내에는 복수의 블레이드(112)를 회전시켜 피치각을 조절하는 피치각 조절장치(도시되지 않음)가 설치될 수 있다.

너셀(120)의 내부에는 증속기(122), 브레이크 모터(124), 발전기(126) 및 컨트롤 박스(127) 등이 설치될 수 있다. 여기서, 증속기(122) 및 로터(110)는 주축(121)에 의해 연결되어, 로터(110)가 바람에 의해 회전되면 그 회전력이 주축(121)을 통하여 증속기(122)로 전달될 수 있다.

증속기(122)는 발전기(126)에 구비된 발전기축(123)에 연결될 수 있다. 증속기(122)는 주축(121)을 통하여 전달되는 로터(110)의 회전력을 증속시켜 발전기축(123)을 통하여 발전기(126)로 전달할 수 있다. 발전기(126)로 전달된 회전력은 발전기(126)에 의해 전기에너지로 변환될 수 있다.

발전기축(123)에는 브레이크 모터(124)가 설치될 수 있고, 브레이크 모터(124)에는 브레이크 컨트롤러(125)가 전기적으로 연결될 수 있다.

브레이크 모터(124)는 회전하는 발전기축(123)을 제동시키거나, 정지된 발전기축(123)을 회전시킬 수 있고, 브레이크 컨트롤러(125)는 브레이크 모터(124)의 작동을 제어할 수 있다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 브레이크 시스템의 브레이크 모터의 구조가 예시되어 있다.

도 2를 참조하면, 브레이크 모터(도 1의 124)에는 회전자(10) 및 고정자(30)가 포함될 수 있다.

회전자(10)에는 브레이크 디스크(11) 및 자석(15)이 포함될 수 있다.

브레이크 디스크(11)는 중심부분에 형성된 축공(12)에는 발전기축(123)이 결합되어, 브레이크 디스크(11)는 발전기축(123)과 함께 회전할 수 있다.

자석(15)에는 복수의 영구자석(15a, 15b)가 포함될 수 있는데, 영구자석(15a, 15b)은 도시된 바와 같이 N극 및 S극이 교대로 브레이크 디스크(11)의 일면을 향하도록 배치될 수 있다. 참고로, 도시되지는 않았으나 자석(15)으로는 영구자석(15a, 15b) 대신 브레이크 디스크(11)의 표면이 자성을 갖도록 착자한 것이 사용될 수도 있다.

고정자(30)에는 코어 프레임(31), 베어링(32), 코일(35) 및 지지대(38, 39)가 포함될 수 있다.

코어 프레임(31)에는 도시된 바와 같이 도선이 권선되어 형성된 복수의 코일(35)이 분산 배치될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 코일(35)은 브레이크 컨트롤러(도 1의 125)에 전기적으로 연결될 수 있다.

코어 프레임(31)의 중심 부분에는 베어링(32)이 설치될 수 있으며, 베어링(32)에는 발전기축(123)이 결합될 수 있다. 지지대(38, 39)는 너셀(도 1의 120)에 결합되어 코어 프레임(31)을 지지할 수 있다. 따라서, 코어 프레임(31)은 발전기축(123)의 회전과 관계없이 너셀(도 1의 120)에 의해 고정 지지될 수 있다.

고정자(30)는 회전자(10)와 근접한 위치에 나란하게 배치될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상술한 바와 같이 브레이크 컨트롤러(125)는 도시되지 않은 회전자의 코일(도 2의 35)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 브레이크 컨트롤러(125)로는 인버터(inverter)가 사용될 수 있다.

참고로 인버터는 다이오드, 사이리스터(thyristor), 트랜지스터와 같은 전력용 반도체를 사용하여 교류전원을 직류전원으로 변환시킨 후, 이를 다시 소정의 주파수 및 소정의 전압의 교류로 전환시켜 모터의 회전속도를 제어할 수 있다.

컨트롤 박스(127)는 입출력 포트(도시되지 않음) 등이 구비된 전기적 연결장치로, 유지보수작업을 용이하게 하기 위하여 로터(110) 및 너셀(120)에 포함된 각종 장치, 즉 전술한 피치각 조절용 전동기(도시되지 않음), 브레이크 컨트롤러(125) 등을 후술할 메인 컨트롤러(141)와 전기적으로 연결시키기 위한 단자 등을 집합시킨 것이다.

너셀(120)은 타워(130)에 의해 지면으로부터 소정의 높이에 지지된다. 너셀(120)은 타워(130)의 상단부에 요잉(yawing) 가능하게, 즉 타워(130)의 길이방향 축을 중심으로 회전 가능하게 설치될 수 있는데, 이는 잘 알려진 사항이므로 상세한 설명을 생략한다.

제어부(140)에는 메인 컨트롤러(141) 및 브레이크 전력공급수단(142)이 포함될 수 있고, 제어부(140)는 너셀(120)의 하중을 감소시키기 위하여 지상에 설치될 수 있다.

메인 컨트롤러(141)는 풍력발전기(100)를 설치, 유지보수 및 풍력발전을 행하는 경우 등의 상황에 맞게 로터(110), 너셀(120), 후술할 제어부(140) 및 전력변환부(150)에 포함된 각종 장치의 작동을 제어할 수 있다. 참고로, 메인 컨트롤러(141)로는 논리연산제어장치(Programmable Logic Controller; PLC)가 사용될 수 있다.

브레이크 전력공급수단(142)은 브레이크 컨트롤러(125)에 전력을 공급하거나 공급받을 수 있는 장치로서, 브레이크 전력공급수단(142)으로는 충전지 및 이동식 발전장치를 이용할 수 있고, 인근의 전력선으로부터 전력을 공급받는 방법을 사용할 수도 있다.

여기서, 풍력발전기(100)가 산간오지나 해상에 설치될 경우에는 그 인근에 전력선이 설치되어 있지 않을 수 있으므로, 브레이크 전력공급수단(142)으로는 충전지 또는 이동식 발전장치를 사용하는 것이 용이할 수 있다.

전력변환부(150)에는 보조 트랜스포머(153), 컨버터(converter: 151) 및 메인 트랜스포머(152)가 포함될 수 있다. 보조 트랜스포머(153), 컨버터(151) 및 메인 트랜스포머(152)는 발전기(126)와 전기적으로 연결될 수 있다.

트랜스포머(transformer: 152, 153)는 전자기유도현상을 이용하여 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치를 지칭한다.

컨버터(151)는 로터(110)의 회전에 의해 발전기(126)로부터 생성된 전기에너지를 전기관련 규정에 적합하고 안정적인 전력으로 변환할 수 있으며, 메인 트랜스포머(152) 및 보조 트랜스포머(153)는 직류상태의 전력을 교류상태로 변환할 수 있다. 전력변환부(150)에 의해 변환된 전력은 송전선로(160)로 공급될 수 있다.

좀 더 자세히 설명하자면, 메인 트랜스포머(152)는 컨버터(151)에서 발생된 저전압을 송전선로(160)를 통하여 전송할 수 있는 고전압으로 승압하는 작용을 할 수 있다. 예를 들어, 컨버터(151)에서 발생된 전력의 전압이 690V일 경우 메인 트랜스포머(152)는 이를 15400V 또는 22900V로 승압할 수 있다.

그리고 보조 트랜스포머(153)는 도시되지 않은 풍력발전기(100) 내의 각종 장치들을 제어하는데 사용되는 전력의 전압을 감압하는 작용을 할 수 있다. 예를 들어, 컨버터(151)로부터 인가된 전압이 690V일 경우 보조 트랜스포머(153)는 이를 110 내지 400V 등으로 감압할 수 있다.

풍력발전기(100)가 바람을 이용하여 발전을 하는 중에는 브레이크 모터(124)가 작동되지 않을 수 있다. 그러나, 풍력발전기(100)를 새로 설치하거나, 유지보수 작업을 위하여 로터(110)의 회전을 정지시키고자 할 경우에는 브레이크 모터(124)를 작동시켜 발전기축(123)의 회전을 정지시킬 수 있다.

예를 들면, 발전기축(123)의 회전을 정지시키고자 할 경우, 메인 컨트롤러(141)는 브레이크 컨트롤러(125)를 이용하여 브레이크 모터(124)가 발전을 하도록 할 수 있다. 즉, 브레이크 모터(124)가 서로 인접하게 배치된 자석(도 2의 15) 및 코일(35) 사이의 상대적인 위치변화에 의해 유도발전을 하게 되면, 브레이크 모터(124)에는 발전저항에 의한 힘이 작용하게 되어 발전기축(123)을 제동하게 된다.

이때, 브레이크 모터(124)에서 발생된 전력은, 전력변환부(150)를 통하여 송전선로(160)로 공급되도록 하거나, 브레이크 전력공급수단(142)으로써 충전지가 사용될 경우에는 브레이크 전력공급수단(142)으로 공급되도록 함으로써 전력공급수단(142)이 충전되도록 할 수 있다.

전술한 바와 같이 브레이크 모터(124)를 이용하여 발전기축(123)을 제동시키게 되면 허브(111)의 회전을 정지시킬 수 있다. 이때, 브레이크 모터(124)가 발전기축(123)을 제동하는 과정에서 기계적인 마찰이 발생되지 않으므로, 소음 및 분진이 발생되지 않을 수 있다.

한편, 풍력발전기(100)를 설치 또는 유지보수를 위하여 허브(111)에 블레이드(112)를 결합시키거나 교체할 경우에는 전술한 바와 같이 정지되어 있는 허브(111)를 소정의 각도로 회전시킬 수 있어야 한다.

허브(111)를 소정의 각도로 회전시키기 위해서는 발전기축(123)의 회전각을 조절할 수 있어야 하는데, 이는 브레이크 모터(124)가 발전기축(123)을 회전되도록 함으로써 구현될 수 있다.

예를 들면, 브레이크 모터(124)로 정지되어 있는 발전기축(123)을 회전시키고자 하는 경우, 메인 컨트롤러(141)는 작업자에 의해 입력된 허브(111)의 회전각도를 입력 받은 후, 브레이크 컨트롤러(125)가 브레이크 전력공급수단(142)으로부터 공급되는 전력을 브레이크 모터(124)에 공급하도록 하여 브레이크 모터(124)를 작동시킬 수 있다.

이때, 브레이크 컨트롤러(125)는 브레이크 전력공급수단(142)으로부터 공급되는 전력의 주파수 및 전압을 조절하여 코일(도 2의 35)에 공급하게 되고, 메인 컨트롤러(141)는 브레이크 컨트롤러(125)의 작동을 제어하여 발전기축(123)의 총 회전량을 조절할 수 있다.

한편, 브레이크 전력공급수단(142) 및 브레이크 컨트롤러(125)는 도면에 점선으로 표시된 바와 같이 메인 컨트롤러(141)를 거치지 않고 직접 전기적으로 연결될 수도 있다. 예를 들면, 작업자가 너셀(120) 내에 위치하는 경우에는 메인 컨트롤러(141)를 가동시키지 않고도 브레이크 컨트롤러(125)를 직접 조작할 수 있기 때문이다.

따라서, 작업자는 허브(111)를 원하는 각도만큼 회전시킬 수 있으므로, 블레이드(112)의 설치, 교체 및 수리작업을 용이하게 할 수 있다.

도 3 및 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 브레이크 시스템을 이용하여 블레이드를 설치하는 과정의 일 예가 도시되어 있다.

도 3에는 풍력발전기(100)가 설치되는 작업장소의 여건상 허브(111)에 우선 하나의 블레이드(112a)를 결합시킨 것을 도시한 것이며, 도 4에는 다른 하나의 블레이드(112b)를 허브(111)에 결합시키는 장면을 도시한 것이다.

일반적으로 풍력발전기(100)를 설치하는 작업장소에 충분한 공간적 여유가 있고 크레인 등의 장비를 사용할 수 있을 경우에는, 전술한 바와 같이 허브(111)에 도시된 블레이드(112a) 외에 도시되지 않은 복수의 블레이드를 모두 설치한 후, 이를 너셀(120)의 높이만큼 들어올려 허브(111)가 주축(도 1의 121 참조)에 결합되도록 할 수 있다.

그러나 전술한 바와 같이, 풍력발전기(100)를 설치하는 작업장소가 협소하거나 해상인 경우에는 도시된 바와 같이 하나의 블레이드(112a)만 결합시킨 상태로 허브(111)를 주축(도 1의 121 참조)에 결합시킨 후, 도시되지 않은 나머지 복수의 블레이드를 하나씩 들어올려 허브(111)에 결합시킬 수 있다.

블레이드(112b)를 허브(111)에 결합시키기 위하여, 도시되지 않은 크레인과 같은 장비로 다른 하나의 블레이드(112b)를 권양시킨 후 허브(111)를 향해 하강시킬 수 있다.

허브(111)에는 도시된 블레이드(112a, 112b) 외에 도시되지 않은 나머지 블레이드가 결합되는 부분이 등간격으로 각각 형성될 수 있다. 따라서 블레이드(112b)를 허브에 결합시키기 위해서는, 전술한 블레이드(112b)가 결합될 부분이 도시된 바와 같이 블레이드(112b)의 단부를 향하도록 허브(111)를 회전시킬 수 있다.

이때, 허브(111)가 타워(130)의 길이방향을 기준으로 A만큼 회전되어야 할 경우, 작업자는 너셀(120) 내로 이동하지 않고 지상에 설치된 메인 컨트롤러(도 1의 141)를 조작하여 브레이크 모터(124)를 작동시킴으로써 블레이드(112a)가 타워(130)의 길이방향과 이루는 각도를 확인하며 허브(111)를 회전시킬 수 있다.

블레이드(112a)가 타워(130)의 길이방향과 A의 각도를 이루게 되면 작업자는 메인 컨트롤러(도 1의 141)를 조작하여 브레이크 모터(124)가 발전기축(123)의 회전을 정지시키고, 정지된 상태를 유지하도록 함으로써 다른 하나의 블레이드(112b)를 허브(111)에 용이하게 결합시키도록 할 수 있다.

도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기 브레이크 시스템을 이용하여 블레이드를 설치하는 과정의 다른 예가 도시되어 있다.

풍력발전기(100)가 설치되는 장소의 여건상 크레인과 같은 장비를 사용할 수 없을 경우에는 도르래(도시되지 않음) 등을 허브(111) 또는 너셀(120)에 설치한 후 와이어(도시되지 않음)의 일단부를 또 다른 블레이드(112c)의 단부에 연결하고 도르래(도시되지 않음)를 거쳐 윈치(도시되지 않음) 등의 장비로 타단부를 견인하는 방법을 사용할 수 있다.

이런 경우, 도 4를 참조하여 설명했던 경우와는 달리, 작업자는 블레이드(112a)가 타워(130)의 길이방향을 기준으로 B만큼 회전되도록 허브(111)를 회전시켜 또 다른 블레이드(112c)의 단부와 허브(111)가 용이하게 결합되도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 브레이크 시스템은, 작업자가 지상에서 허브(111)를 원하는 각도로 회전시킬 수 있게 함으로써 작업자의 안전성을 향상시킬 수 있고, 작업에 소요되는 시간이 절약되도록 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기의 브레이크 시스템에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 풍력발전기 110: 로터
111: 허브 112: 블레이드
120: 너셀 121: 주축
122: 증속기 123: 발전기축
124: 브레이크 모터 125: 모터 컨트롤러
126: 발전기 127: 컨트롤 박스
130: 타워 140: 제어부
141: 메인 컨트롤러 142: 브레이크 전력공급수단
150: 전력변환부 160: 송전선로

Claims

바람에 의해 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전력을 증속시켜 발전기에 연결된 발전기축으로 전달하는 증속기를 구비한 풍력발전기의 브레이크 시스템으로서,
상기 발전기의 외부에서 상기 발전기축에 설치되는 브레이크 모터;
상기 브레이크 모터와 전기적으로 연결되고, 상기 브레이크 모터의 작동을 제어하는 브레이크 컨트롤러; 및
상기 브레이크 컨트롤러에 전력을 공급하거나 공급받는 브레이크 전력공급수단을 포함하되,
상기 브레이크 모터는 회전하는 상기 발전기축을 정지시키거나 정지된 상기 발전기축을 회전시키도록 형성되는, 풍력발전기의 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 브레이크 모터는,
상기 발전기축에 결합된 브레이크 디스크와, 상기 브레이크 디스크의 일면 또는 양면에 배치된 복수의 자석을 포함하는 회전자; 및
상기 회전자에 근접하게 배치된 복수의 코일이 구비된 고정자를 포함하고,
상기 복수의 자석은 N극 및 S극이 교대로 상기 브레이크 디스크의 일면 또는 양면을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 브레이크 시스템.
제2항에 있어서,
상기 자석은,
상기 브레이크 디스크에 결합된 영구자석 또는 상기 브레이크 디스크의 표면에 착자된 것임을 특징으로 하는 풍력발전기의 브레이크 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 브레이크 컨트롤러는,
회전하는 상기 발전기축을 정지시킬 경우, 상기 브레이크 모터가 발전하도록 하며,
정지된 상기 발전기축을 회전시킬 경우, 상기 로터가 소정의 각도만큼 회전되도록 상기 브레이크 전력공급수단으로부터 공급받은 전력의 주파수 및 전압을 조절하여 상기 코일에 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 브레이크 시스템.
제4항에 있어서,
상기 브레이크 컨트롤러는 인버터인 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 브레이크 전력공급수단은 충전지 또는 이동식 발전장치인 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 브레이크 시스템.