KR101348619B1 - Aerogenerator Having Impact Absorbing Unit - Google Patents

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KR101348619B1
KR101348619B1 KR1020120006041A KR20120006041A KR101348619B1 KR 101348619 B1 KR101348619 B1 KR 101348619B1 KR 1020120006041 A KR1020120006041 A KR 1020120006041A KR 20120006041 A KR20120006041 A KR 20120006041A KR 101348619 B1 KR101348619 B1 KR 101348619B1
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신상명
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Abstract

충격완화유닛이 구비된 풍력 발전기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기는, 복수 개의 블레이드를 가지며, 외력에 의해 일 방향으로 회전되는 날개와, 상기 날개의 회전축을 가지며, 상기 날개의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전부가 구비된 나셀 및 상하 방향으로 길게 형성되어 상기 나셀을 지지하며, 상기 블레이드가 인접 시 상기 블레이드의 팁에 대응되는 위치에는 상기 블레이드의 회전 방향에 대응되는 방향으로 회전하는 충격완화유닛이 구비된 타워를 포함한다.Disclosed is a wind generator having a shock absorbing unit. Wind generator according to an embodiment of the present invention, the blade having a plurality of blades, rotated in one direction by an external force, and has a rotation axis of the blade, the power generation unit for generating electricity by the rotation of the blade is provided It is formed in the nacelle and up and down in the vertical direction to support the nacelle, when the blade is adjacent to the tip corresponding to the tip of the blade includes a tower having an impact relaxation unit that rotates in a direction corresponding to the rotation direction of the blade. .

Description

충격완화유닛이 구비된 풍력발전기{Aerogenerator Having Impact Absorbing Unit}Wind generator with shock mitigation unit {Aerogenerator Having Impact Absorbing Unit}

본 발명은 풍력발전기의 블레이드와 타워 간에 물리적 충격이 발생하는 것을 완화시키기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 타워에 블레이드의 회전 방향에 대응되는 방향으로 회전하는 충격완화유닛이 구비된 풍력발전기이다.The present invention is to mitigate the occurrence of physical shock between the blade and the tower of the wind turbine, more specifically, the tower is a wind turbine having an impact relaxation unit that rotates in a direction corresponding to the rotation direction of the blade.

최근 국제 추세에 따라, 친환경적인 발전 방법으로서 풍력발전기가 세계적으로 널리 사용되고 있다. 이와 같은 풍력발전기는 바람에 의해 일 방향으로 회전되는 날개를 가지며, 이때 발생된 에너지를 전기에너지로 변환시키게 된다.According to the recent international trend, wind power generators are widely used around the world as an environmentally friendly power generation method. Such a wind turbine has a blade that is rotated in one direction by the wind, and converts the generated energy into electrical energy.

일반적으로, 풍력발전기는 회전하는 날개와, 상기 날개를 회전 가능하게 고정시키는 나셀과, 나셀을 지지하는 타워로 구성된다. 이때, 날개의 회전에 따라 풍력발전기의 주위에서는 압력장이 형성되고, 이는 풍력발전기의 작동에 영향을 미쳐 다양한 문제를 발생시킬 수 있다.In general, a wind turbine is composed of a blade that rotates, a nacelle for rotatably fixing the blade, and a tower supporting the nacelle. At this time, a pressure field is formed around the wind turbine as the blade rotates, which may affect the operation of the wind turbine and cause various problems.

구체적으로, 날개는 복수 개의 블레이드를 가지며, 이와 같은 블레이드가 타워에 근접할 경우, 블레이드와 타워 사이의 압력이 급격히 낮아지는 현상이 발생한다. 즉, 블레이드가 회전하며 타워에 근접할 경우에는 상호 간에 간섭이 발생하며, 측정 결과 이 순간에는 블레이드의 공력 성능이 윈드 시어(wind shear)에 의해 약 35%가, 타워와의 간섭에 의해 약 30.3% 정도로 크게 떨어지는 것으로 분석되었다.Specifically, the blade has a plurality of blades, when such a blade close to the tower, a phenomenon that the pressure between the blade and the tower is sharply lowered. In other words, when the blades rotate and approach the tower, interference occurs.At the result of the measurement, the aerodynamic performance of the blade is about 35% due to wind shear and about 30.3 due to interference with the tower. It was analyzed to fall as much as%.

결과적으로, 이와 같은 현상은 소음과 진동이 증가하는 원인이 되며, 풍력발전기 자체의 수명을 크게 떨어뜨리게 되는 문제가 있다.As a result, such a phenomenon causes noise and vibration to increase, and there is a problem that the lifespan of the wind turbine itself is greatly reduced.

따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 최근에는 IPC(individual pitch control) 시스템을 적용하기도 하며, 이는 블레이드의 공력 성능이 윈드 시어 또는 타워와의 간섭에 의해 변동되는 것을 최소화하도록 한 것이다. 다만, IPC에 의해 지표면 근처에서의 공력 성능을 향상시킬 경우, 블레이드에는 바람을 받는 방향으로 큰 힘이 작용하여 블레이드가 타워 방향으로 휘어지는 문제가 발생한다.Accordingly, in order to solve such a problem, an IPC (individual pitch control) system has recently been applied, which minimizes the variation of the aerodynamic performance of the blade due to interference with wind shears or towers. However, when the aerodynamic performance near the ground surface is improved by the IPC, a large force is applied to the blade in the direction of the wind, causing the blade to bend toward the tower.

도 1에는 종래 풍력발전기에 있어서, 날개가 회전함에 따라 블레이드 팁(300a)과 타워(100)에 충돌이 발생하는 모습이 도시된다. 도시된 바와 같이, 블레이드(300)는 상기와 같은 이유에 의해 타워(100) 측으로 휘어지게 되어 상호 충돌이 발생할 가능성이 있다.In Figure 1, in the conventional wind turbine, the blade tip 300a and the tower 100 is shown as a collision occurs as the blade rotates. As shown, the blade 300 may be bent toward the tower 100 for the same reason as described above, so that there is a possibility of mutual collision.

따라서, 이와 같은 경우에는 풍력발전기의 내구성이 크게 감소하고, 유지, 보수에 따른 비용이 과다 소요되며, 발전 효율을 크게 떨어뜨리게 된다.Therefore, in such a case, the durability of the wind power generator is greatly reduced, the cost of maintenance and repair is excessive, and the power generation efficiency is greatly reduced.

한편, 상기와 같은 이유 외에도, 블레이드(300)와 타워(100)의 충돌은 IPC의 오작동, 돌풍에 의해 발생될 수도 있으며, 블레이드(300) 간의 밸런스가 맞지 않을 경우, 블레이드(300)의 체결 볼트가 느슨해질 경우 등 다양한 원인에 의해 발생될 수 있다.On the other hand, in addition to the above reasons, the collision of the blade 300 and the tower 100 may be caused by a malfunction or gust of IPC, if the balance between the blades 300 is not balanced, the fastening bolt of the blade 300 This can be caused by a variety of reasons, such as a loosening.

따라서, 이와 같은 문제점을 원천적으로 방지하기 위한 기술이 요구되고 있다.Therefore, a technique for fundamentally preventing such a problem is required.

본 발명의 실시예들은, 타워에 블레이드의 회전 방향에 대응되는 방향으로 회전하는 충격완화유닛이 구비되어, 블레이드와 타워의 물리적 간섭에 의한 충격을 방지하고자 한다.Embodiments of the present invention, the tower is provided with an impact relaxation unit that rotates in a direction corresponding to the rotational direction of the blade, to prevent the impact caused by physical interference between the blade and the tower.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 블레이드를 가지며, 외력에 의해 일 방향으로 회전되는 날개와, 상기 날개의 회전축을 가지며, 상기 날개의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전부가 구비된 나셀과, 상하 방향으로 길게 형성되어 상기 나셀을 지지하며, 상기 블레이드가 인접 시 상기 블레이드의 팁에 대응되는 위치에는 충격완화유닛이 구비된 타워를 포함하고, 상기 충격완화유닛은 상기 블레이드가 회전하면 상기 타워의 둘레를 따라 회전할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a nacelle having a plurality of blades, a blade rotated in one direction by an external force, a shaft having a rotation axis of the blade, and a power generation unit generating electricity by rotation of the blade; It is formed long in the direction to support the nacelle, the blade corresponding to the tip of the blade when the adjoining includes a tower provided with a shock mitigation unit, the shock mitigation unit is the circumference of the tower when the blade rotates Can rotate along.

또한, 상기 블레이트 팁은 회전반경에서 접선방향으로 형성된 블레이드 팁의 회전속도의 접선방향 크기를 가지고, 상기 충격완화유닛이 상기 블레이드 팁과 접촉시, 상기 블레이드 팁과의 접촉면에서의 회전속도의 접선방향 크기가 상기 블레이드 팁의 회전속도의 접선방향 크기와 동일할 수 있다.In addition, the blade tip has a tangential size of the rotational speed of the blade tip formed in the tangential direction at the radius of rotation, when the impact relaxation unit is in contact with the blade tip, the tangent of the rotational speed at the contact surface with the blade tip The magnitude of the direction may be equal to the tangential magnitude of the rotational speed of the blade tip.

또한, 상기 충격완화유닛은, 상기 타워의 둘레에 구비되어, 상기 타워의 둘레를 따라 회전 가능하게 설치되는 회전부 및 상기 블레이드가 회전하면 상기 회전부를 상기 타워의 둘레를 따라 회전 구동시키는 구동부를 포함할 수 있다.The shock absorbing unit may include a rotating part provided around the tower to be rotatable along the circumference of the tower and a driving part rotating the rotating part along the circumference of the tower when the blade rotates. Can be.

또한, 원통형의 상기 타워는 원통형의 상기 회전부가 구비되는 제1 영역과 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역으로 구획되며, 상기 제1 영역의 외경은 상기 제2 영역의 외경과 동일할 수 있다.In addition, the cylindrical tower may be partitioned into a first region in which the cylindrical rotating part is provided and a second region except the first region, and the outer diameter of the first region may be the same as the outer diameter of the second region.

또한, 상기 충격완화유닛 내에는 상기 타워 내측 방향으로 외력이 작용 시 압축되는 탄성부재가 구비될 수 있다.In addition, the impact relief unit may be provided with an elastic member that is compressed when an external force acts in the tower inner direction.

또한, 상기 충격완화유닛은 탄성을 가지도록 형성될 수 있다.In addition, the shock absorbing unit may be formed to have an elasticity.

또한, 상기 타워 및 상기 블레이드 중 적어도 어느 하나에는 상기 충격완화유닛과 상기 블레이드의 이격 거리를 센싱하는 센서가 구비되며, 상기 충격완화유닛은 상기 센서의 센싱 결과에 따라 상기 블레이드가 인접할 경우에만 회전될 수 있다.In addition, at least one of the tower and the blade is provided with a sensor for sensing the separation distance between the impact relaxation unit and the blade, the impact relaxation unit is rotated only when the blade is adjacent to the sensing result of the sensor Can be.

또한, 상기 센서는 상기 충격완화유닛 및 상기 블레이드의 팁 중 적어도 어느 하나에 구비될 수 있다.In addition, the sensor may be provided on at least one of the impact relief unit and the tip of the blade.

또한, 상기 센서는 상기 충격완화유닛의 상측에 위치될 수 있다.In addition, the sensor may be located on the upper side of the shock absorbing unit.

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본 발명의 실시예들은, 타워에 블레이드의 회전 방향에 대응되는 방향으로 회전하는 충격완화유닛이 구비됨으로써, 타워와 블레이드 간에 물리적 충격이 발생하는 것을 원천적으로 방지하거나 저감시킬 수 있다는 장점이 있다.Embodiments of the present invention, the tower is provided with an impact relaxation unit that rotates in a direction corresponding to the rotational direction of the blade, there is an advantage that the physical impact between the tower and the blade can be prevented or reduced at the source.

또한, 충격완화유닛의 회전 속도를 조절하여 블레이드의 회전에 따른 상대 속도를 0으로 만들 수 있으므로, 타워와 블레이드 사이의 압력 변화 및 상호 간섭을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the relative speed according to the rotation of the blade can be made zero by adjusting the rotational speed of the shock absorbing unit, there is an advantage that the pressure change and mutual interference between the tower and the blade can be minimized.

또한, 이에 따라 풍력발전기의 날개 회전 시 소음 및 진동 발생이 크게 저감될 수 있다는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that noise and vibration can be greatly reduced during the rotation of the blades of the wind turbine.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 종래 풍력발전기의 날개가 회전함에 따라 블레이드 팁과 타워에 충돌이 발생하는 모습을 나타낸 측면도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 전체 모습을 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 충격완화유닛이 회전되는 모습을 나타낸 사시도;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 충격완화유닛의 내부 구조를 나타낸 단면도;
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 충격완화유닛의 내부 구조를 나타낸 단면도;
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 블레이드 팁과 충격완화유닛에 센서가 구비된 모습을 나타낸 측면도;
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 충격완화유닛보다 상향된 위치에 센서가 구비된 모습을 나타낸 사시도; 및
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 타워의 모습을 나타낸 측면도이다.1 is a side view showing the appearance of a collision between the blade tip and the tower as the wing of the conventional wind turbine rotates;
2 is a perspective view showing the overall appearance of a wind turbine according to a first embodiment of the present invention;
3 is a perspective view showing a state in which a shock absorbing unit is rotated in the wind power generator according to the first embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the shock absorbing unit in the wind power generator according to the first embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view showing the internal structure of the shock absorbing unit in the wind power generator according to the second embodiment of the present invention;
6 is a side view showing a state in which a sensor is provided on the blade tip and the shock absorbing unit in the wind power generator according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a sensor is provided at a position higher than a shock absorbing unit in a wind power generator according to a fourth embodiment of the present invention; FIG. And
8 is a side view showing the appearance of a tower in the wind power generator according to the fifth embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same designations and the same reference numerals are used for the same components, and further description thereof will be omitted.

도 2에는, 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기(1)의 전체 모습이 도시된다. 도 1을 참조하면, 풍력발전기(1)는 전체적으로 타워(10), 나셀(20), 복수의 블레이드(30)를 가지는 날개를 포함한다.2 shows an overall view of the wind turbine 1 according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the wind power generator 1 includes a wing having a tower 10, a nacelle 20, and a plurality of blades 30 as a whole.

먼저, 날개는 복수 개의 블레이드(30)를 가지며, 바람에 의해 어느 한 방향으로 회전 가능하게 형성된다.First, the blade has a plurality of blades 30, is formed to be rotatable in any direction by the wind.

그리고, 나셀(20)은 상기 날개의 회전축을 가지고, 상기 날개가 회전될 수 있도록 고정시키며, 날개의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전부가 구비된다. 또한, 이때 날개의 회전비를 변화시키는 변속부가 더 구비될 수 있다. 즉, 날개 및 나셀(20)에 의해 본 발명의 풍력발전기(1)는 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있다.In addition, the nacelle 20 has a rotating shaft of the blade, and the blade is fixed so that the blade can be rotated, the power generation unit for generating electricity by the rotation of the blade is provided. In addition, the transmission unit for changing the rotation ratio of the blade may be further provided at this time. That is, the wind turbine 1 of the present invention by the wing and nacelle 20 can convert the kinetic energy of the wind into electrical energy.

다음으로, 타워(10)는 상하 방향으로 길게 형성되고, 나셀(20)을 지지한다. 그리고, 블레이드(30)가 인접하였을 경우를 기준으로, 블레이드(30)의 팁(30a)에 대응되는 위치에는 충격완화유닛(40)이 구비된다. 이에 대해서는 이하에서 보다 자세히 설명하도록 한다.Next, the tower 10 is formed long in the vertical direction, and supports the nacelle 20. And, on the basis of the case where the blade 30 is adjacent, the impact relief unit 40 is provided at a position corresponding to the tip (30a) of the blade (30). This will be described in more detail below.

도 3을 참조하면, 충격완화유닛(40)의 모습이 더욱 자세히 도시된다. 도시된 바와 같이 제1실시예에서 충격완화유닛(40)은 블레이드가 회전하면 타워(10)의 중심을 축으로 회전함을 알 수 있다.Referring to Figure 3, the appearance of the impact mitigating unit 40 is shown in more detail. As shown, it can be seen that in the first embodiment, the shock absorbing unit 40 rotates about the center of the tower 10 when the blade rotates.

발명의 배경이 되는 기술 부분에서 설명한 바와 같이, 블레이드(30)의 회전 시 다양한 원인에 의해 타워(10)에 충돌될 가능성이 있으며, 본 발명의 제1실시예에서 충격완화유닛(40)이 구비되는 것은 이와 같은 물리적 간섭에 의한 충돌을 완화 및 방지하기 위해서이다.As described in the technical background that is the background of the invention, there is a possibility of impinging on the tower 10 due to various causes during the rotation of the blade 30, in the first embodiment of the present invention is provided with an impact relief unit 40 This is to alleviate and prevent collisions caused by such physical interference.

보다 구체적으로, 이와 같은 충돌은 회전계에 해당하는 블레이드(30)와 정지계에 해당하는 타워(10)의 물리적 간접에 의해 일어나게 된다. 따라서, 블레이드(30)의 팁(30a)의 회전에 따라 타워(10)를 함께 회전시킬 경우, 이에 의해 물리적인 충격량이 저감될 수 있다. 이는 이하 기재된 식을 통해 설명될 수 있다.
More specifically, such a collision is caused by the physical indirect of the blade 30 corresponding to the rotation system and the tower 10 corresponding to the stationary system. Therefore, when the tower 10 is rotated together in accordance with the rotation of the tip 30a of the blade 30, the physical impact amount can be reduced thereby. This can be explained through the equations described below.

<식 1> F = Ma<Equation 1> F = Ma

<식 2> M1v1 + M2v2 = M1V1 + M2V2<Equation 2> M1v1 + M2v2 = M1V1 + M2V2

<식 3> e = (V1 - V2) / (v1 - v2)
<Equation 3> e = (V1-V2) / (v1-v2)

상기 식 1 내지 식 3에 있어, F는 블레이드(30)가 타워(10)와 물리적으로 간섭하는 힘이며, M은 블레이드(30)의 질량, a는 블레이드(30)의 가속도를 나타낸다. 그리고, v1, v2는 충돌 전 두 물체의 속도, V1, V2는 충돌 후 두 물체의 속도를 나타내며, M1, M2는 두 물체의 질량을 나타낸다. 또한, e는 반발계수를 나타낸다.In Equations 1 to 3, F is a force that the blade 30 physically interferes with the tower 10, M is the mass of the blade 30, a represents the acceleration of the blade 30. And, v1, v2 represents the speed of two objects before the collision, V1, V2 represents the speed of the two objects after the collision, M1, M2 represents the mass of the two objects. In addition, e represents a repulsive coefficient.

이와 같은 식을 참조하면, 블레이드 팁(30a)이 타워와 충돌 시 반발계수가 작을수록 충격량이 적어질 것임을 예상할 수 있다. 특히, 블레이드(30)와 타워(10)의 상대 속도가 0일 경우, 반발계수 e 역시 0이 될 수 있으며, 즉 이는 운동량이 보전되지 않음을 의미한다.Referring to this equation, it can be expected that the smaller the repulsion coefficient when the blade tip 30a collides with the tower, the smaller the impact amount will be. In particular, when the relative speed of the blade 30 and the tower 10 is zero, the repulsive coefficient e may also be zero, that is, the momentum is not conserved.

결과적으로, 타워(10)의 회전 속도를 블레이드(30)의 회전 진행 속도에 맞추어 조절할 경우, 양자 간의 물리적 간섭을 최소화할 수 있다. 다만, 실질적으로 타워(10) 전체를 회전시키는 것이 어려우며 비효율적이므로, 본 발명의 제1실시예에서는 블레이드 팁(30a)에 대응되는 부분에 충격완화유닛(40)이 구비되는 것이다.As a result, when the rotational speed of the tower 10 is adjusted according to the rotational progression speed of the blade 30, physical interference between the two may be minimized. However, since it is difficult and inefficient to rotate the entire tower 10 substantially, in the first embodiment of the present invention, the impact relief unit 40 is provided at a portion corresponding to the blade tip 30a.

그리고, 도 4에는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 충격완화유닛(40)의 단면이 도시된다.4 shows a cross section of the shock mitigating unit 40 in the wind power generator according to the first embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 제1실시예에서 충격완화유닛(40)은 타워(10)의 둘레 외측에, 타워(10)의 둘레를 따라 회전 가능한 회전부(41)와, 또한 도시되지는 않았으나 상기 회전부(41)를 회전 구동시키는 구동부를 포함한다. 즉, 상기 구동부는 모터 등의 액추에이터 형태로 의해 구현되어 회전부(41)를 회전시킬 수 있다.As shown, the shock absorbing unit 40 in the first embodiment is a rotating portion 41 which is rotatable along the circumference of the tower 10, outside the circumference of the tower 10, and also not shown, the rotating portion ( And a driving unit for rotating the drive 41). That is, the driving unit may be implemented in the form of an actuator such as a motor to rotate the rotating unit 41.

이때, 충격완화유닛(40)과 타워(10) 사이에는 볼 베어링(44)이 구비될 수 있으며, 특히 제1실시예에서 충격완화유닛(40) 내에는 타워(10) 내측 방향으로 외력이 작용 시 압축되는 탄성부재(42)가 구비된다. 이로 인해 충격완화유닛(40)은 타워(10)의 둘레를 원활히 회전할 수 있으며, 외부로부터 충격이 가해질 경우에도 탄성부재(42)에 의해 그 충격을 일정량 흡수할 수 있다.In this case, a ball bearing 44 may be provided between the impact alleviating unit 40 and the tower 10. In particular, in the first embodiment, an external force acts inside the tower 10. An elastic member 42 which is compressed at the time is provided. Due to this, the shock mitigation unit 40 can smoothly rotate the circumference of the tower 10, and can absorb a certain amount of the impact by the elastic member 42 even when an impact is applied from the outside.

그리고, 충격완화유닛(40)의 두께는 가능한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 블레이드 팁(30a)와의 이격 거리를 충분히 확보할 수 있기 때문이다. 즉, 볼 베어링(44)과 회전부의 폭은 작게 형성될 필요가 있다. 제1실시예의 경우, 볼 베어링(44)은 타워(10) 단면 직경의 5%정도에 해당하는 두께를 가지도록 형성된다.And, the thickness of the impact mitigating unit 40 is preferably formed as thin as possible. This is because the separation distance from the blade tip 30a can be sufficiently secured. That is, the width of the ball bearing 44 and the rotating part needs to be formed small. In the case of the first embodiment, the ball bearing 44 is formed to have a thickness corresponding to about 5% of the diameter of the cross section of the tower 10.

또한, 회전부의 외측에는 추가적으로 충격을 흡수할 수 있도록 고무 또는 EVA 등의 충격 완충재가 설치될 수 있다. 이와 같은 충격 완충재는 타워(10) 단면 직경의 10%정도에 해당하는 두께를 가지는 경우 전체적으로 두께를 크게 증가시키지 않으면서도 완충 효과를 충분히 얻을 수 있다.In addition, the shock absorber, such as rubber or EVA may be installed on the outside of the rotating unit to absorb the shock. Such a shock absorbing material can sufficiently obtain a buffering effect without significantly increasing the overall thickness when the tower 10 has a thickness corresponding to about 10% of the diameter of the cross section.

다음으로, 도 5에는 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 충격완화유닛(140)의 단면이 도시된다. 제2실시예에 따른 충격완화유닛(140)은 제1실시예의 경우와 마찬가지로 회전부와 구동부를 포함하나, 탄성부재가 구비되지 않으며, 충격완화유닛(140) 자체의 재질이 탄성을 가지도록 형성되는 것이 다르다.Next, FIG. 5 is a cross-sectional view of the shock absorbing unit 140 in the wind power generator according to the second embodiment of the present invention. The impact mitigation unit 140 according to the second embodiment includes a rotating part and a driving part as in the case of the first embodiment, but the elastic member is not provided, and the material of the impact mitigation unit 140 itself is formed to have elasticity. Is different.

이와 같이, 충격완화유닛(140)은 충격 흡수를 위한 다양한 형태를 가질 수 있다.As such, the shock absorbing unit 140 may have various forms for shock absorption.

한편, 본 발명에 있어서, 충격완화유닛(140)은 멈추지 않고 지속적으로 회전되도록 구현될 수도 있으나, 블레이드(30)의 접근 시에만 회전하도록 설계될 수도 있다. 이는 도 6에 도시된 본 발명의 제3실시예를 통해 설명하도록 한다.On the other hand, in the present invention, the shock absorbing unit 140 may be implemented to rotate continuously without stopping, it may be designed to rotate only when the blade 30 approaches. This will be described through a third embodiment of the present invention shown in FIG.

도 6을 참조하면, 타워(10)의 충격완화유닛(40) 및 블레이드 팁(30a)에는 각각 센서(36, 46)가 구비된다.Referring to FIG. 6, sensors 36 and 46 are provided at the impact mitigating unit 40 and the blade tip 30a of the tower 10, respectively.

이와 같은 센서(36, 46)는 타워(10) 또는 블레이드(30) 중 적어도 어느 일측에 구비될 수 있으며, 충격완화유닛(40)과 블레이드(30)의 이격 거리를 센싱한다.Such sensors 36 and 46 may be provided on at least one side of the tower 10 or the blade 30, and sense a separation distance between the shock absorbing unit 40 and the blade 30.

즉, 블레이드(30)가 회전 시 충격완화유닛(40)에 접근하는 것을 센싱할 수 있으며, 충격완화유닛(40)은 센싱 결과에 따라 블레이드(30)가 인접할 경우에만 회전하도록 제어될 수 있다. 따라서, 지속적인 회전에 의한 액추에이터의 과열 및 마모를 방지할 수 있다.That is, the blade 30 may sense the approach of the shock mitigation unit 40 during rotation, and the shock mitigation unit 40 may be controlled to rotate only when the blade 30 is adjacent according to the sensing result. . Therefore, overheating and abrasion of the actuator due to continuous rotation can be prevented.

특히, 제3실시예에서 센서(36, 46)는 각각 블레이드 팁(30a)과 충격완화유닛(40)에 구비되므로, 블레이드 팁(30a)과 충격완화유닛(40)의 이격 거리를 보다 직접적으로 센싱할 수 있다.In particular, in the third embodiment, since the sensors 36 and 46 are provided in the blade tip 30a and the impact mitigation unit 40, respectively, the distance between the blade tip 30a and the impact mitigation unit 40 is more directly. You can sense it.

그리고, 이와 같은 센서는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 일반적인 광센서뿐 아니라 거리를 센싱하기 적합한 RFID 등이 사용될 수 있음은 물론이다. 더불어, 제3실시예와 같이 센서의 센싱 결과에 따라 충격완화유닛(40)을 회전시킬 경우에는, 지연시간 없이 신속하게 충격완화유닛(40)을 회전시킬 수 있는 액추에이터를 사용할 필요가 있다.In addition, such a sensor may have various forms, and of course, an RFID, etc. suitable for sensing a distance as well as a general optical sensor may be used. In addition, when rotating the shock mitigation unit 40 according to the sensing results of the sensor as in the third embodiment, it is necessary to use an actuator that can quickly rotate the shock mitigation unit 40 without a delay time.

한편, 충격완화유닛(40)의 전체 길이는 상하 여유를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 IPC오작동, 돌풍 또는 블레이드(30) 자체의 좌굴 파손 등에 의해 블레이드(30)의 회전 균형이 흐트러지는 것 등에 의한 블레이드(30)와 타워(10) 간의 간섭을 방지할 뿐 아니라, 블레이드(30)의 체결 볼트 등이 약화되어 블레이드(30)가 이탈 시 블레이드(30)와 타워(10)의 파손을 최소화할 수 있다.On the other hand, the entire length of the shock absorbing unit 40 is preferably formed to have a vertical margin. This not only prevents interference between the blade 30 and the tower 10 due to disturbance of the rotational balance of the blade 30 due to an IPC malfunction, a gust or a buckling failure of the blade 30 itself, etc., and also the blade 30 The fastening bolt of the weakened, such that when the blade 30 is detached can minimize the damage of the blade 30 and the tower (10).

그리고, 이와 같이 충격완화유닛(40)이 충분한 길이를 가질 경우, 센서(46) 역시 복수 개가 구비될 수 있다.In addition, when the impact alleviating unit 40 has a sufficient length, a plurality of sensors 46 may also be provided.

다음으로, 도 7에는 본 발명의 제4실시예에 따른 풍력발전기가 도시된다. 제4실시예의 경우, 제3실시예와 같이 블레이드(30)와 타워(10) 간의 이격 거리를 센싱하기 위한 센서가 구비되는 것은 동일하나, 그 설치 위치가 제3실시예와 다르다.Next, FIG. 7 illustrates a wind turbine according to a fourth embodiment of the present invention. In the case of the fourth embodiment, the sensor for sensing the separation distance between the blade 30 and the tower 10 is the same as in the third embodiment, but its installation position is different from that of the third embodiment.

구체적으로, 제3실시예에서 센서가 각각 블레이드 팁(30a)과 충격완화유닛(40)에 구비된 것과 달리, 제4실시예에서는 타워(10) 측의 센서(46)는 충격완화유닛(40)보다 상향된 위치에 구비되며, 블레이드(30) 측의 센서는 블레이드 팁(30a)에서 날개의 회전 중심 방향으로 이격된 위치에 구비된다.Specifically, in the third embodiment, unlike the sensors are provided in the blade tip 30a and the impact mitigation unit 40, in the fourth embodiment, the sensor 46 on the side of the tower 10 is the impact mitigation unit 40. It is provided at a position higher than), the sensor on the blade 30 side is provided at a position spaced apart in the direction of the rotation center of the blade at the blade tip (30a).

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한편, 제3실시예 및 제4실시예에 있어, 센서는 타워(10) 또는 블레이드(30)에 각각 구비될 수 있을 뿐 아니라, 어느 일측에만 구비되는 것도 가능함은 물론이다.On the other hand, in the third embodiment and the fourth embodiment, the sensor may not only be provided in the tower 10 or the blade 30, respectively, but also may be provided on only one side.

도 8에는 본 발명의 제5실시예에 따른 풍력발전기가 도시된다. 도시된 바와 같이, 제5실시예의 경우 충격완화유닛(240)이 설치된 영역이 타워(110)의 폭과 동일하게 형성된 것을 확인할 수 있다.8 shows a wind turbine according to a fifth embodiment of the present invention. As shown, in the case of the fifth embodiment, it can be seen that the area in which the impact mitigating unit 240 is installed is formed equal to the width of the tower 110.

구체적으로, 원통형의 상기 타워(110)는 원통형의 상기 회전부가 구비되는 제1 영역과 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역으로 구획되며, 상기 제1 영역의 외경은 상기 제2 영역의 외경과 동일할 수 있다. 즉, 미리 충격완화유닛(240)의 두께를 고려하여 타워(110)를 제작하고, 충격완화유닛(240)이 설치될 경우 전체적으로 일정한 폭을 유지할 수 있도록 설계된 것이다.Specifically, the cylindrical tower 110 is partitioned into a first region in which the cylindrical rotating part is provided and a second region except the first region, and the outer diameter of the first region is the same as the outer diameter of the second region. can do. That is, the tower 110 is manufactured in consideration of the thickness of the impact mitigation unit 240 in advance, and when the impact mitigation unit 240 is installed, the overall width is designed to be maintained.

이에 따라, 제5실시예의 경우 블레이드 팁(30a)과 충격완화유닛(240) 간의 이격 거리를 충분히 확보할 수 있다는 장점이 있다.
Accordingly, in the case of the fifth embodiment, there is an advantage that the separation distance between the blade tip 30a and the shock absorbing unit 240 can be sufficiently secured.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.

1: 풍력발전기 10: 타워
20: 나셀 30: 블레이드
30a: 블레이드 팁 36, 36: 센서
40: 충격완화유닛 42: 탄성부재
44: 볼 베어링1: wind turbine 10: tower
20: nacelle 30: blade
30a: blade tip 36, 36: sensor
40: shock absorbing unit 42: elastic member
44: ball bearing

Claims (10)

복수 개의 블레이드를 가지며, 외력에 의해 일 방향으로 회전되는 날개;
상기 날개의 회전축을 가지며, 상기 날개의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전부가 구비된 나셀; 및
상하 방향으로 길게 형성되어 상기 나셀을 지지하며, 상기 블레이드가 인접 시 상기 블레이드의 팁에 대응되는 위치에는 충격완화유닛이 구비된 타워를 포함하고,
상기 충격완화유닛은 상기 블레이드가 회전하면 상기 타워의 둘레를 따라 회전하는 풍력 발전기.A blade having a plurality of blades, the blade being rotated in one direction by an external force;
A nacelle having a rotational axis of the blade and including a power generation unit generating electricity by rotation of the blade; And
Is formed long in the vertical direction to support the nacelle, when the blade is adjacent to a position corresponding to the tip of the blade includes a tower with an impact relaxation unit,
The shock absorbing unit is a wind generator that rotates along the circumference of the tower when the blade rotates. 제1항에 있어서,
상기 블레이드 팁은 회전반경에서 접선방향으로 형성된 블레이드 팁의 회전속도의 접선방향 크기를 가지고,
상기 충격완화유닛이 상기 블레이드 팁과 접촉시, 상기 블레이드 팁과의 접촉면에서의 회전속도의 접선방향 크기가 상기 블레이드 팁의 회전속도의 접선방향 크기와 동일한 풍력 발전기.The method of claim 1,
The blade tip has a tangential size of the rotational speed of the blade tip formed in a tangential direction at the rotation radius,
And the tangential magnitude of the rotational speed at the contact surface with the blade tip is equal to the tangential magnitude of the rotational speed of the blade tip when the impact alleviating unit is in contact with the blade tip. 제1항에 있어서,
상기 충격완화유닛은,
상기 타워의 둘레에 구비되어, 상기 타워의 둘레를 따라 회전 가능하게 설치되는 회전부; 및
상기 블레이드가 회전하면 상기 회전부를 상기 타워의 둘레를 따라 회전 구동시키는 구동부;
를 포함하는 풍력 발전기.The method of claim 1,
The shock absorbing unit,
A rotating part provided around the tower and rotatably installed along the circumference of the tower; And
When the blade rotates the rotating portion along the circumference of the tower A driving unit for rotating the drive;
Wind generator comprising a. 제3항에 있어서,
원통형의 상기 타워는 원통형의 상기 회전부가 구비되는 제1 영역과 상기 제1 영역을 제외한 제2 영역으로 구획되며,
상기 제1 영역의 외경은 상기 제2 영역의 외경과 동일한 풍력 발전기.The method of claim 3,
The cylindrical tower is partitioned into a first region in which the cylindrical rotating part is provided and a second region except the first region,
The outer diameter of the first region is the same as the outer diameter of the second region. Wind power generator. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충격완화유닛 내에는 상기 타워 내측 방향으로 외력이 작용 시 압축되는 탄성부재가 구비된 풍력 발전기.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The wind generator is provided with an elastic member in the shock absorbing unit is compressed when an external force acts in the tower inner direction. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충격완화유닛은 탄성을 가지도록 형성된 풍력 발전기.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The shock absorbing unit is a wind generator formed to have an elasticity. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타워 및 상기 블레이드 중 적어도 어느 하나에는 상기 충격완화유닛과 상기 블레이드의 이격 거리를 센싱하는 센서가 구비되며,
상기 충격완화유닛은 상기 센서의 센싱 결과에 따라 상기 블레이드가 인접할 경우에만 회전되는 풍력 발전기.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
At least one of the tower and the blade is provided with a sensor for sensing the separation distance of the impact relaxation unit and the blade,
The shock absorbing unit is a wind generator that is rotated only when the blades are adjacent in accordance with the sensing results of the sensor. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타워 및 상기 블레이드 팁 중 적어도 어느 하나에는 상기 충격완화유닛과 상기 블레이드 팁의 이격 거리를 센싱하는 센서가 구비되며,
상기 충격완화유닛은 상기 센서의 센싱 결과에 따라 상기 블레이드 팁이 인접할 경우에만 회전되는 풍력 발전기.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
At least one of the tower and the blade tip is provided with a sensor for sensing the separation distance between the impact relief unit and the blade tip,
The shock absorbing unit is rotated only when the blade tip is adjacent to the wind generator according to the sensing result of the sensor. 제7항에 있어서,
상기 센서는 상기 충격완화유닛의 상측에 위치되는 풍력 발전기.The method of claim 7, wherein
The sensor is a wind generator is located on the upper side of the shock absorbing unit. 삭제delete
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