KR101313212B1

KR101313212B1 - Wind turbine

Info

Publication number: KR101313212B1
Application number: KR1020110084183A
Authority: KR
Inventors: 서종무; 김종주; 배준홍; 김성환
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2013-09-30
Also published as: KR20130021736A

Abstract

풍력 발전기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기는, 길이방향을 따라 연장된 내부공간을 구비한 블레이드(blade)와; 풍속의 세기에 따라 상기 블레이드의 내부공간을 상기 블레이드의 길이방향으로 직선왕복운동하는 복수의 무게추(weight); 및 상기 무게추를 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.A wind turbine generator is disclosed. Wind generator according to an embodiment of the present invention, the blade (blade) having an inner space extending in the longitudinal direction; A plurality of weights for linearly reciprocating the inner space of the blade in the longitudinal direction of the blade according to the strength of the wind speed; And it may include a driving unit for moving the weight.

Description

Wind Generators {WIND TURBINE}

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것이다.
The present invention relates to a wind power generator.

풍력 발전은 바람을 이용하여 발전기를 구동시킴으로써 전기 에너지를 생산하는 발전방식이다. Wind power generation is a method of generating electrical energy by driving a generator using wind.

이러한 풍력 발전은 태양광 발전과 달리 주간이나 일광이 없는 야간에도 풍력이 존재하기만 하면 발전을 할 수 있는 반면, 바람의 풍량, 풍속, 풍향 등 발전효율을 결정하는 풍질이 시간과 장소에 따라 일정하지 않으며, 무풍, 미풍, 발전최적풍(정격풍속), 과풍 등 각각의 바람의 발생주기도 일정하지 않고 불규칙하게 발생하기 때문에 고출력 고효율의 풍력 에너지를 얻기가 어렵다.Unlike solar power generation, such wind power generation can be generated only if wind power is present even during daytime or daylight without daylight, while the wind quality, such as wind volume, wind speed, and wind direction, is determined according to time and place. It is difficult to obtain wind power with high output and high efficiency because the generation cycle of each wind such as no wind, breeze, optimal wind power (rated wind speed), and super wind is also irregular and occurs irregularly.

이러한 문제점들을 해결하고자 바람의 변화에 따라 각운동량 보존법칙(law of conservation of angular momentum)을 이용하여 정격풍속 이상으로 부는 바람의 잉여에너지를 적극적으로 회수할 수 있는 능동형 풍력 발전기가 요구되고 있다.In order to solve these problems, there is a demand for an active wind generator capable of actively recovering surplus energy of wind blowing above the rated wind speed by using a law of conservation of angular momentum.

특허문헌 1 : 미국등록특허 제5,456,579호Patent Document 1: US Patent No. 5,456,579 특허문헌 2 : 미국공개특허 제2003/0011197호Patent Document 2: US Patent Publication No. 2003/0011197

본 발명의 실시예들은, 발전기를 돌리는 풍속의 변화에 따라 블레이드의 회전속도를 제어하여, 발전기의 발전효율을 극대화할 수 있는 풍력 발전기를 제공하는 것이다.
Embodiments of the present invention, by controlling the rotational speed of the blade according to the change in the wind speed of the generator, to provide a wind generator that can maximize the power generation efficiency of the generator.

본 발명의 일 측면에 따르면, 길이방향을 따라 연장된 내부공간을 구비한 블레이드(blade)와; 풍속의 세기에 따라 상기 블레이드의 내부공간을 상기 블레이드의 길이방향으로 직선왕복운동하는 복수의 무게추(weight); 및 상기 무게추를 이동시키는 구동부를 포함하는, 풍력 발전기가 제공된다. According to an aspect of the present invention, a blade having an inner space extending in the longitudinal direction; A plurality of weights for linearly reciprocating the inner space of the blade in the longitudinal direction of the blade according to the strength of the wind speed; And a driving unit for moving the weight.

상기 내부공간은 서로 다른 크기의 횡단면을 가진 적어도 두 개의 내부공간으로 분할될 수 있다. The inner space may be divided into at least two inner spaces having cross sections of different sizes.

상기 무게추는 상기 내부공간의 크기에 따른 서로 다른 크기를 갖는 복수 개로 구비될 수 있다.The weight may be provided in plurality having different sizes according to the size of the internal space.

상기 내부공간의 횡단면 형상은 익형, 원형, 타원형, 사각형, 다각형을 포함할 수 있으며, 상기 무게추는 상기 무게추의 횡단면 형상에 상응하는 횡단면 형상을 가질 수 있다.The cross-sectional shape of the inner space may include airfoil, circle, oval, square, polygon, and the weight may have a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the weight.

상기 무게추는 금속재질로 이루어질 수 있다.The weight may be made of a metal material.

상기 내부공간에는 길이방향을 따라 래크 기어(rack gear)가 형성될 수 있으며, 상기 구동부는 상기 무게추에 회전가능하게 결합되며 상기 래크 기어에 치합되는 피니언 기어(pinion gear)와; 상기 무게추에 결합되며 상기 피니언 기어를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.A rack gear may be formed in the inner space along a longitudinal direction, and the drive unit may include a pinion gear rotatably coupled to the weight and engaged with the rack gear; It may include a motor coupled to the weight and for rotating the pinion gear.

상기 내부공간에는 길이방향을 따라 설치되어 상기 무게추를 관통하는 가이딩 로드(guiding rod)를 더 포함할 수 있으며, 상기 구동부는 상기 가이딩 로드의 단부에 결합되어 상기 가이딩 로드를 축회전시킬 수 있으며, 상기 가이딩 로드는 외주면을 따라 나사선이 형성될 수 있으며, 상기 무게추는 상기 가이딩 로드가 관통되는 관통홀의 내면에 상기 나사선에 대응하는 홈이 형성될 수 있다.The inner space may further include a guiding rod installed along the longitudinal direction and penetrating the weight, and the driving unit may be coupled to an end of the guiding rod to axially rotate the guiding rod. The guiding rod may have a screw thread formed along an outer circumferential surface thereof, and the weight may have a groove corresponding to the screw thread on an inner surface of a through hole through which the guiding rod penetrates.

상기 풍력 발전기는 상기 풍속의 세기에 따라 상기 무게추가 이동하도록 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The wind generator may further include a controller for controlling the operation of the driving unit to move the weight in accordance with the strength of the wind speed.

상기 무게추에는 상기 내부공간에서 상기 무게추의 상대적인 위치정보를 제공하는 자기위치확인센서가 설치될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 위치정보에 따라 상기 구동부의 동작을 제어할 수 있다.The weight may be provided with a magnetic positioning sensor for providing the relative position information of the weight in the internal space, the control unit may control the operation of the drive unit according to the position information.

상기 블레이드가 회전하기 시작하는 초기에는, 상기 무게추를 상기 블레이드의 회전축에 최대한 인접하게 위치시킬 수 있다.At the beginning of the blade starts to rotate, the weight can be positioned as close as possible to the axis of rotation of the blade.

상기 풍력 발전기의 발전기가 정격 회전수에 도달하면, 상기 무게추를 상기 블레이드의 회전축으로부터 점차 멀어지도록 제어할 수 있다.When the generator of the wind generator reaches the rated rotation speed, the weight can be controlled to be gradually away from the rotation axis of the blade.

상기 풍력 발전기의 발전기가 정격 회전수를 초과하면, 상기 무게추를 상기 블레이드의 회전축으로부터 최대한 멀어지도록 제어할 수 있다.
When the generator of the wind generator exceeds the rated rotation speed, the weight can be controlled to be as far as possible from the rotation axis of the blade.

본 발명의 실시예에 따르면, 발전기를 돌리는 블레이드의 회전속도를 일정하게 유지함으로써 발전기의 발전효율을 극대화할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the power generation efficiency of the generator can be maximized by maintaining a constant rotational speed of the blade for rotating the generator.

또한, 블레이드 회전 시 각운동량(angular momentum)을 최대한으로 확보함으로써 정격풍속 이상으로 부는 바람의 잉여 에너지(즉, 기존의 버려지던 에너지)를 적극적으로 회수할 수 있다.
In addition, by securing the maximum angular momentum (rotational momentum) during the rotation of the blade it is possible to actively recover the surplus energy of the wind blowing over the rated wind speed (that is, the conventional abandoned energy).

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드 내에서 무게추가 작동하는 상태를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드 내에서 이동하는 무게추의 내부구조를 나타낸 도면.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 풍력 발전기의 작동원리를 나타낸 부분확대도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드를 나타낸 도면.1 is a front view showing a wind generator according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a blade of the wind generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view schematically showing a state in which the weight operation in the blade of the wind generator according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the internal structure of the weight moving in the blade of the wind generator according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are partially enlarged views showing the operating principle of the wind generator shown in FIG.
7 is a view showing a blade of the wind generator according to another embodiment of the present invention.

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 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 풍력 발전기의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, an embodiment of a wind generator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and duplicate description thereof. Will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기(100)을 나타낸 정면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기(100)의 블레이드(110)의 내부를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 실시예에 따른 풍력 발전기(100)의 블레이드(110) 내에서 무게추(120)가 작동하는 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 풍력 발전기(100)의 블레이드(110) 내에서 그 길이방향을 따라 이동하는 무게추(120)의 내부구조를 나타낸 도면이다. 1 is a front view showing a wind generator 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing the interior of the blade 110 of the wind generator 100 according to an embodiment of the present invention. 3 is a perspective view schematically showing a state in which the weight 120 operates in the blade 110 of the wind generator 100 according to the present embodiment, and FIG. 4 is a view of the wind generator 100 according to the present embodiment. The internal structure of the weight 120 to move along the longitudinal direction in the blade 110 is a view.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 풍력 발전기(100)는 풍속의 변화에 상관없이 발전기를 돌리는 블레이드의 회전속도(RPM)를 일정하게 유지함으로써 발전기의 발전효율을 높일 수 있는 풍력발전기(100)에 관한 것이다.Referring to FIG. 1, the wind generator 100 according to the present embodiment maintains a constant rotational speed (RPM) of a blade that rotates a generator regardless of a change in wind speed, thereby increasing the power generation efficiency of the generator 100. ).

본 실시예에 따른 풍력 발전기(100)는, 블레이드(110), 무게추(120), 구동부(130)(도 4 참조)를 포함하여 구성되며, 블레이드(110)가 결합되는 허브(3), 블레이드(110)의 회전력에 의해 돌아가는 발전기(미도시)를 수용한 너셀(nacelle, 2)과 이러한 너셀(2)을 지지하는 타워(1)를 더 포함할 수 있다.The wind generator 100 according to the present embodiment includes a blade 110, a weight 120, a driving unit 130 (see FIG. 4), and a hub 3 to which the blade 110 is coupled, It may further include a nacelle 2 accommodating a generator (not shown) that is rotated by the rotational force of the blade 110, and a tower 1 supporting the necelle 2.

참고로, 발전기가 고정자와 회전자의 상대적 회전에 의해 전기 에너지를 얻는 구조는 잘 알려진 내용이므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.For reference, since the generator obtains electrical energy by the relative rotation of the stator and the rotor, a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에 따르면, 복수의 무게추(120)를 블레이드(110)의 내부공간(112)에 배열하고 풍속의 변화에 따라 이들 무게추(120)를 각각 개별적으로 이동시킴으로써, 발전기를 돌리는 블레이드(110)의 회전속도를 일정하게 유지할 수 있으며, 결과적으로 발전기의 발전효율을 극대화할 수 있다.According to this embodiment, by arranging a plurality of weights 120 in the inner space 112 of the blade 110 and by moving each of these weights 120 individually according to the change of the wind speed, the blade for turning the generator ( 110) can maintain a constant rotation speed, and as a result can maximize the power generation efficiency of the generator.

즉, 블레이드(110)의 내부 구조나 형상에 맞게끔 복수의 무게추(120)를 블레이드(110)의 내부공간(112)에 다단으로 구비하고 이들 다단의 무게추(120)를 각각 구동하여 이동시킴으로써, 블레이드(110) 회전 시 각운동량(angular momentum)을 최대한으로 확보할 수 있으며, 이를 통해 정격풍속 이상으로 부는 바람의 잉여 에너지(즉, 기존의 버려지던 에너지)를 적극적으로 회수할 수 있다.That is, the plurality of weights 120 are provided in multiple stages in the internal space 112 of the blade 110 so as to conform to the internal structure or shape of the blade 110, and the weights 120 of these multiple stages are driven to move. By doing so, the angular momentum (angular momentum) can be secured to the maximum when the blade 110 rotates, thereby actively recovering surplus energy (ie, conventionally abandoned energy) of wind blowing above the rated wind speed.

블레이드(110)의 형상은 특정되지 않으나, 대체적으로 허브(3)에서부터 끝단으로 갈수록 가늘어진다. 따라서, 내부공간(112)을 허브(3)에서부터 끝단으로 갈수록 단계적으로 작아지도록 여러 개로 분할하고, 다수 개의 무게추(120)를 내부공간(112)의 크기에 맞춰 배치시킨다. 블레이드(110)의 내부공간(112)을 다단으로 형성하는 이유는 최대한의 무게추(120)를 내부공간(112)에 배치시키기 위함이다. The shape of the blade 110 is not specified but is generally tapered towards the end from the hub 3. Therefore, the inner space 112 is divided into several pieces so as to become smaller step by step from the hub 3 to the end, and a plurality of weights 120 are arranged in accordance with the size of the inner space 112. The reason for forming the inner space 112 of the blade 110 in multiple stages is to place the maximum weight 120 in the inner space 112.

이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 풍력 발전기(100)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, each configuration of the wind power generator 100 according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 4.

블레이드(110)는 바람에 의해 회전하여 회전력을 얻는 장치이다. The blade 110 is a device that rotates by wind to obtain rotational force.

도 1에 도시된 바와 같이, 블레이드(110)는 타워(1)의 상단부에 회전 가능하게 결합된 너셀(2)의 단부에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 즉, 블레이드(110)는 너셀(2)의 단부에 형성된 허브(3)에 결합될 수 있다. As shown in FIG. 1, the blade 110 may be rotatably supported at an end of the nussel 2 rotatably coupled to the upper end of the tower 1. That is, the blade 110 may be coupled to the hub 3 formed at the end of the nussel 2.

본 실시예의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 3개의 블레이드(110)가 대략 120도의 간격으로 허브에 결합된 예가 도시되어 있다. 그러나, 도 1에 도시된 예 이외에도, 블레이드(110)의 개수와 그 배치는 설계조건에 따라 다양하게 변형이 가능하다.In this embodiment, as shown in FIG. 1, an example in which three blades 110 are coupled to the hub at intervals of approximately 120 degrees is shown. However, in addition to the example shown in FIG. 1, the number and arrangement of the blades 110 may be variously modified according to design conditions.

도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(110)는 그 내부에 복수의 무게추(120)가 그 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 복수의 내부공간(112)을 구비한다.As shown in FIG. 2, the blade 110 has a plurality of internal spaces 112 therein to allow the plurality of weights 120 to move along the longitudinal direction thereof.

구체적으로, 내부공간(112)은 서로 다른 크기의 횡단면을 가진 제1 내부공간(112a)과 제2 내부공간(112b)을 포함할 수 있다.In detail, the inner space 112 may include a first inner space 112a and a second inner space 112b having cross sections of different sizes.

제1 내부공간(112a)과 제2 내부공간(112b) 각각에는 후술할 무게추(120)의 제1 무게추(120a)와 제2 무게추(120b)가 수용될 수 있다. 제1 무게추(120a)와 제2 무게추(120b)는 각각 제1 내부공간(112a)과 제2 내부공간(112b)의 크기에 대응하여 설치된다. Each of the first internal space 112a and the second internal space 112b may accommodate the first weight 120a and the second weight 120b of the weight 120 to be described later. The first weight 120a and the second weight 120b are installed corresponding to the sizes of the first inner space 112a and the second inner space 112b, respectively.

본 실시예의 경우, 2개로 구성된 내부공간(112)을 예로 들어 설명하고 있으나, 내부공간(112)의 개수와 형태는 설계조건에 따라 다양하게 변동될 수 있다. 이 경우, 무게추(120)의 개수도 내부공간(112)의 개수에 상응하여 변동될 수 있다. 또한, 하나의 내부공간(112)에 여러 개의 무게추(120)가 설치될 수도 있다. In the present embodiment, the internal space 112 composed of two is described as an example, but the number and shape of the internal space 112 may vary depending on the design conditions. In this case, the number of weights 120 may also vary corresponding to the number of internal spaces 112. In addition, several weights 120 may be installed in one internal space 112.

도 2에 도시된 바와 같이, 무게추(120)는 풍속의 세기에 따라 블레이드(110)의 내부공간(112)을 그 길이방향을 따라 직선왕복운동하는 부재로서, 풍속의 세기에 따라 블레이드(110)가 회전할 때 블레이드(110)의 각운동량을 최대한 확보하도록 돕는 장치이다.As shown in FIG. 2, the weight 120 is a member that linearly reciprocates the inner space 112 of the blade 110 along its longitudinal direction according to the strength of the wind speed, and the blade 110 according to the strength of the wind speed. ) Is a device that helps to secure the maximum amount of angular momentum of the blade 110 when rotating.

참고로, 각운동량 보존법칙(law of conservation of angular momentum)이란, 계의 외부로부터 힘이 작용하지 않으면 계 내부의 전체 각운동량은 항상 일정한 값으로 보존된다는 법칙으로서, 반지름과 회전속도가 반비례하며, 예를 들어 회전하는 피겨스케이팅 선수의 회전동작과 같이, 반지름이 작아지면 회전속도가 빨라지고 반지름이 커지면 회전속도가 느려지는 성질을 가지고 있다.For reference, the law of conservation of angular momentum is the law that the total angular momentum inside the system is always preserved at a constant value unless a force is applied from the outside of the system. For example, as the figure skater rotates, the smaller the radius, the faster the rotation speed, and the larger the radius, the slower the rotation speed.

도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 풍력 발전기(100)의 작동원리를 나타낸 부분확대도이다.5 and 6 are partially enlarged views showing the operating principle of the wind generator 100 shown in FIG.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 풍속이 약해서 블레이드(110)가 약하게 회전할 경우, 또는 블레이드(110)가 회전하기 시작하는 작동 초기에 약하게 회전하는 경우, 복수의 무게추(120)를 회전축에 최대한 가깝게, 즉 허브(3)에 최대한 인접하게 위치시킴으로써, 허브(3)(회전축)로부터 블레이드의 무게중심까지의 거리(R1)를 최소화하여 작은 에너지로도 블레이드(110)를 회전시킬 수 있다. That is, as shown in Figure 5, when the blade 110 is weakly rotated due to the wind speed is weak, or when the blade 110 is weakly rotated at the beginning of the operation starts to rotate, a plurality of weights 120 of the rotary shaft By positioning as close as possible to, i.e., as close as possible to, the hub 3, the blade 110 can be rotated with a small amount of energy by minimizing the distance R1 from the hub 3 (rotational axis) to the center of gravity of the blade. .

또한, 발전기의 정격 회전수에 도달하였을 때는 복수의 무게추(120)를 허브(3)(회전축)로부터 점차 멀리 위치시킴으로써, 블레이드(110)가 정지하지 않으려는 관성(inertia)을 최대한 이용할 수 있다.In addition, when the rated rotational speed of the generator is reached, by placing the plurality of weights 120 gradually away from the hub 3 (rotation shaft), the inertia that the blade 110 does not stop can be utilized to the maximum. .

또한, 바람의 풍속이 강하여 발전기의 정격 회전수를 초과할 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 무게추(120)를 허브(3)(회전축)로부터 최대한 멀리 위치시킴으로써, 허브(3)(회전축)로부터 블레이드(110)의 무게중심까지의 거리(R2)를 최대한 크게 하여 블레이드(110)의 회전속도를 지연시킴으로써, 기존에 버려지던 에너지를 회수할 수 있다. 종래에는 정격풍속 이상의 과풍속에서는 풍력발전기의 보호를 위해 블레이드(110)의 회전을 정지시켜야 했지만, 본 발명에 따르면, 정격풍속 이상의 과풍속에서도 블레이드(110)의 회전속도를 지연시켜서 발전을 지속할 수 있다. In addition, when the wind speed is strong and exceeds the rated rotation of the generator, as shown in Figure 6, by placing the plurality of weights 120 as far as possible from the hub 3 (rotation shaft), the hub (3) By delaying the rotational speed of the blade 110 by increasing the distance R2 from the (rotation shaft) to the center of gravity of the blade 110 as much as possible, it is possible to recover the energy discarded. In the past, the rotation of the blades 110 had to be stopped in order to protect the wind power generators at the overwind speeds above the rated wind speed. Can be.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 경우 무게추(120)는 제1 무게추(120a)와 제2 무게추(120b)를 포함할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the weight 120 may include a first weight 120a and a second weight 120b.

구체적으로, 제1 무게추(120a)는 제1 내부공간(112a)에 수용되어 제1 내부공간(112a)의 길이방향을 따라 이동할 수 있으며, 제2 무게추(120b)는 제2 내부공간(112b)에 수용되어 제1 내부공간(112a)과 제2 내부공간(112b)의 길이방향을 따라 이동할 수 있다. 제1 무게추(120a)는 제2 내부공간(112b)에 비해 크기가 크기 때문에 제1 내부공간(112a) 내에서만 이동하고, 제2 무게추(120b)는 제1 내부공간(112a)과 제2 내부공간(112b) 내에서 모두 이동할 수 있다. Specifically, the first weight 120a may be accommodated in the first internal space 112a to move along the length direction of the first internal space 112a, and the second weight 120b may be the second internal space ( It is accommodated in 112b) can move along the longitudinal direction of the first inner space (112a) and the second inner space (112b). Since the first weight 120a is larger in size than the second internal space 112b, the first weight 120a moves only in the first internal space 112a, and the second weight 120b is formed of the first internal space 112a and the first weight. 2 can move all in the interior space (112b).

이와 같이, 내부공간(112)은 크기가 다른 여러 개로 분할 할 수 있고, 무게추(120)는 각각 분할된 내부공간(112)의 크기에 따라 설치될 수 있다. As such, the inner space 112 may be divided into several pieces having different sizes, and the weights 120 may be installed according to the sizes of the divided inner spaces 112, respectively.

본 실시예에서는 횡단면 형상이 사각형인 무게추(120)를 예로 들어 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 무게추(120)의 횡단면 형상은 예를 들어 블레이드(110)의 단면에 따라 익형(날개모양), 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상이 가능하다.In this embodiment, the cross-sectional shape is shown as an example of the weight 120 is rectangular, the present invention is not limited to this, the cross-sectional shape of the weight 120 is for example airfoil according to the cross section of the blade 110 Various shapes such as (wing shape), round, oval, and polygon are possible.

이 경우, 내부공간(112)은 무게추(120)의 횡단면 형상에 상응하는 횡단면 형상을 가질 수 있다.In this case, the internal space 112 may have a cross sectional shape corresponding to the cross sectional shape of the weight 120.

또한, 무게추(120)는 바람의 세기에 따라 블레이드(110)의 각운동량을 최대한 확보할 수 있도록 비중이 큰 금속재질로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 무게추(120)로는 스테인리스스틸이 사용될 수 있다.In addition, the weight 120 may be made of a metal material having a large specific gravity so as to secure the maximum amount of angular movement of the blade 110 according to the wind strength. Specifically, stainless steel may be used as the weight 120.

구동부(130)는, 이러한 무게추(120)가 블레이드(110)의 내부공간(112)을 따라 직선왕복운동할 수 있도록 무게추(120)를 이동시키는 장치이다.The driving unit 130 is a device for moving the weight 120 so that the weight 120 can linearly reciprocate along the inner space 112 of the blade 110.

구체적으로, 구동부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 바퀴(132)와 모터(134)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 블레이드(110)의 내부공간(112)에는 그 길이방향을 따라 레일(114)이 형성될 수 있다.Specifically, the driving unit 130 may be configured to include a wheel 132 and a motor 134 as shown in FIG. In this case, the rail 114 may be formed along the longitudinal direction of the inner space 112 of the blade 110.

바퀴(132)는, 도 4에 도시된 바와 같이 무게추(120)에 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 레일(114)을 따라 무게추(120)가 이동하도록 레일(114) 표면에 치합될 수 있다.The wheel 132 may be rotatably coupled to the weight 120 as shown in FIG. 4, and may be engaged with the surface of the rail 114 to move the weight 120 along the rail 114. have.

이 경우, 바퀴(132)가 레일(114) 상에서 미끄러지지 않도록 바퀴(132)와 레일(114) 표면에는 각각 톱니가 형성될 수 있다.In this case, teeth may be formed on the surfaces of the wheel 132 and the rail 114 so that the wheel 132 does not slip on the rail 114.

본 실시예의 경우, 바퀴(132)는 피니언 기어(pinion gear)가 사용될 수 있으며, 레일(114)은 피니언 기어에 기어결합되는 래크 기어(rack gear)가 사용될 수 있다.In this embodiment, the wheel 132 may be a pinion gear (pinion gear) may be used, the rail 114 may be used a rack gear (gear gear) is coupled to the pinion gear.

모터(134)는, 도 4에 도시된 바와 같이 무게추(120) 내부에 탑재될 수 있으며, 바퀴(132)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있다. 구동부(130)에 공급되는 전원(미도시)은 종래 공지된 여러가지 기술을 차용할 수 있다.The motor 134 may be mounted inside the weight 120 as shown in FIG. 4, and may provide power for rotating the wheel 132. The power (not shown) supplied to the driver 130 may employ various conventionally known techniques.

한편, 본 실시예에 따른 풍력 발전기(100)는 풍속에 따라 무게추(120)가 이동하도록 구동부(130)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the wind generator 100 according to the present embodiment may further include a controller (not shown) for controlling the operation of the drive unit 130 to move the weight 120 according to the wind speed.

이 경우, 제어부는 구동부(130)에 동작 신호를 인가함으로써 풍속에 따라 모터(134)의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 제어부는 유선 또는 무선으로 구동부(130)를 제어할 수 있다. In this case, the controller may control the operation of the motor 134 according to the wind speed by applying an operation signal to the driver 130. Here, the controller may control the driver 130 by wire or wirelessly.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 무게추(120)에는 무게추(120)의 현재위치에 관한 위치정보를 제공하는 자기위치확인센서(122)가 설치될 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 4, the weight 120 may be provided with a magnetic positioning sensor 122 for providing position information about the current position of the weight (120).

자기위치확인센서(122)는, 복수의 무게추(120) 각각에 설치되며, 내부공간(112)에서 각각의 무게추(120)의 현재위치를 감지하여 상대적인 위치정보를 실시간으로 제어부에 제공하게 된다.The magnetic positioning sensor 122 is installed on each of the plurality of weights 120, and detects the current position of each weight 120 in the internal space 112 to provide the relative position information to the controller in real time. do.

제어부는 자기위치확인센서(122)로부터 수신된 위치정보를 기초로 하여 풍속의 세기에 따라 각각의 무게추(120)의 이동을 명령하게 된다. 이 경우, 비록 도시되지는 않았으나, 풍속의 세기를 감지하여 그 정보를 제어부에 제공할 수 있는 풍속감지센서(미도시)가 풍력 발전기(100)에 구비될 수 있다.The controller commands the movement of each weight 120 according to the strength of the wind speed on the basis of the position information received from the magnetic positioning sensor 122. In this case, although not shown, a wind speed sensor (not shown) capable of detecting the intensity of the wind speed and providing the information to the controller may be provided in the wind generator 100.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기(102)의 블레이드(110)를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a blade 110 of the wind generator 102 according to another embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 풍력 발전기(101)는 블레이드(110), 무게추(120), 구동부(130), 가이딩 로드(140)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 7, the wind generator 101 according to the present embodiment may include a blade 110, a weight 120, a driver 130, and a guiding rod 140.

전술한 실시예(100)와 차이점으로 본 실시예의 경우, 레일(114)을 대신하여 가이딩 로드(140)가 제공되며, 가이딩 로드(140)를 축회전시키는 구동부(130)에 차이가 있다.In the present embodiment, the guiding rod 140 is provided in place of the rail 114, and there is a difference in the driving unit 130 for axially rotating the guiding rod 140. .

가이딩 로드(140)는 내부공간(112)의 길이방향을 따라 그 내부공간(112)에 설치되는 막대 형상의 부재로서, 무게추(120)가 내부공간(112)의 길이방향을 따라 직선왕복운동할 수 있도록 경로를 제공하는 역할을 한다.The guiding rod 140 is a rod-shaped member installed in the inner space 112 along the longitudinal direction of the inner space 112, and the weight 120 is linearly reciprocated along the length direction of the inner space 112. It provides a route to exercise.

즉, 무게추(120)는 가이딩 로드(140)를 따라 이동할 수 있다.That is, the weight 120 may move along the guiding rod 140.

본 실시예의 경우, 가이딩 로드(140)는 그 외주면을 따라 나사선이 형성되고, 무게추(120)를 관통하여 설치된다. 가이딩 로드(140)는 예를 들어 잭스크류(jack screw)일 수 있다. 무게추(120)는 가이딩 로드(140)가 관통될 수 있도록 관통홀(미도시)이 형성되고, 관통홀의 내면은 상기 나사선에 대응하는 홈이 형성될 수 있다. 이 경우 구동부(130)는 가이딩 로드(140)의 단부에 결합되어 가이딩 로드(140)를 축회전시킨다. 구동부(130)는 예를 들어 모터를 포함할 수 있다.In the present embodiment, the guiding rod 140 is formed with a thread along the outer circumferential surface thereof, and is installed through the weight 120. The guiding rod 140 may be a jack screw, for example. The weight 120 may have a through hole (not shown) to allow the guiding rod 140 to penetrate therein, and an inner surface of the through hole may have a groove corresponding to the screw line. In this case, the driving unit 130 is coupled to the end of the guiding rod 140 to rotate the guiding rod 140. The driver 130 may include a motor, for example.

즉, 본 실시예에 따른 가이딩 로드(140)는 도 7에 도시된 바와 같이 구동부(130)의 모터로부터 제공된 회전력에 의해 축회전(도 7의 화살표 참조)될 수 있으며, 무게추(120)는 가이딩 로드(140)의 회전에 의해 나사선을 따라 내부공간(112)을 직선왕복운동할 수 있다.That is, the guiding rod 140 according to the present embodiment may be axially rotated (see the arrow in FIG. 7) by the rotational force provided from the motor of the driving unit 130 as shown in FIG. The linear reciprocating motion of the inner space 112 along the thread by the rotation of the guiding rod 140.

제1무게추(120a)는 제1내부공간(112a) 내에서 직선왕복운동하고, 제2무게추(120b)는 제1내부공간(112a)과 제2내부공간(112b) 내에서 직선왕복운동하기 때문에, 하나의 가이딩 로드(140)에 제1무게추(120a)와 제2무게추(120b)가 함께 설치되어 있는 경우, 제1무게추(120a)가 이동을 정지한 후에도 제2무게추(120b)는 계속 이동해야 하는 경우가 발생한다. 따라서, 본 실시예에서는 하나의 무게추(120)에 하나의 가이딩 로드(140)가 설치되도록 복수의 가이딩 로드(140)가 설치되거나, 각각의 무게추(120)에 따라 가이딩 로드(140)의 나사선을 다르게 형성하는 등의 종래 공지된 여러 기술을 차용할 수 있다. The first weight 120a moves linearly in the first inner space 112a, and the second weight 120b moves linearly in the first inner space 112a and the second inner space 112b. Therefore, when the first weight 120a and the second weight 120b are installed together on one guiding rod 140, the second weight even after the first weight 120a stops moving. There is a case where the weight 120b needs to continue to move. Therefore, in the present embodiment, a plurality of guiding rods 140 are installed so that one guiding rod 140 is installed on one weight 120, or a guiding rod (according to each weight 120). Various conventionally known techniques, such as differently forming the thread of 140, may be employed.

이와 같이 상술한 다양한 실시예에 따르면, 발전기를 돌리는 풍속의 변화에 따라 블레이드의 회전속도를 제어하여 발전기의 발전효율을 극대화할 수 있다.As described above, according to various embodiments of the present disclosure, it is possible to maximize the power generation efficiency of the generator by controlling the rotational speed of the blade according to the change in the wind speed of turning the generator.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

1: 타워 2: 너셀(nacelle)
3: 허브 100: 풍력 발전기
110: 블레이드 112: 내부공간
112a: 제1 내부공간 112b: 제2 내부공간
114: 레일 120: 무게추
120a: 제1 무게추 120b: 제2 무게추
122: 자기위치확인센서 130: 구동부
132: 바퀴 134: 모터
140: 가이딩 로드(guiding rod)1: tower 2: nacelle
3: hub 100: wind generator
110: blade 112: internal space
112a: first internal space 112b: second internal space
114: rail 120: weight
120a: first weight 120b: second weight
122: magnetic positioning sensor 130: drive unit
132: wheel 134: motor
140: guiding rod

Claims

A blade having an inner space extending in the longitudinal direction;
A plurality of weights for linearly reciprocating the inner space of the blade in the longitudinal direction of the blade according to the wind speed;
A driving unit for moving the weight; And
A control unit for controlling the operation of the drive unit to move the weight in accordance with the strength of the wind speed,
The inner space is divided into at least two inner spaces having cross sections of different sizes,
The weight has a plurality of weights having different sizes according to the size of the internal space,
The weight is provided with a magnetic positioning sensor that provides relative position information of the weight in the inner space,
The control unit is a wind generator for controlling the operation of the drive unit according to the position information.

delete

The method of claim 1,
The cross-sectional shape of the inner space includes airfoil, circle, oval, rectangle, polygon,
The weight generator has a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the inner space.

The method of claim 1,
The weight generator is made of a metallic material.

The method according to any one of claims 1, 4, and 5,
The rack gear (rack gear) is formed along the longitudinal direction in the inner space,
The driving unit includes:
A pinion gear rotatably coupled to the weight and engaged with the rack gear;
A wind generator coupled to the weight, comprising a motor for rotating the pinion gear.

The method according to any one of claims 1, 4, and 5,
The inner space further includes a guiding rod installed in the longitudinal direction and penetrating the weight.
The driving unit is coupled to the end of the guiding rod to axially rotate the guiding rod,
The guiding rod is threaded along the outer circumferential surface,
The weight generator has a groove corresponding to the screw thread is formed on the inner surface of the through hole through which the guiding rod is penetrated.

delete

The method of claim 1,
In the initial stage of the blade starts to rotate, the wind generator to position the weight as close as possible to the axis of rotation of the blade.

The method of claim 1,
And controlling the weight to gradually move away from the rotation axis of the blade when the generator of the wind generator reaches the rated speed.

12. The method of claim 11,
If the generator of the wind generator exceeds the rated speed, the wind generator to control the weight as far as possible from the rotation axis of the blade.