KR101466100B1 - 풍력 발전기 - Google Patents

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Abstract

풍력 발전기를 개시한다. 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전기는 블레이드가 결합된 허브와, 상기 허브에 결합된 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트에 형성되어 상기 허브와 함께 회전되는 락 디스크를 포함하는 풍력 발전기로서, 상기 락 디스크는, 원형으로 이루어진 베이스부, 및 상기 베이스부의 둘레면으로부터 멀어지는 방향으로 돌출 형성된 것으로, 상기 베이스부의 회전을 정지시키는 고정핀이 삽입되는 고정홀이 형성된 복수의 제1고정부를 포함할 수 있다.

Description

풍력 발전기{Wind power generator}
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것이다.
일반적으로 풍력 발전기는 자연 에너지인 바람을 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 장치이다.
한국공개특허 제2011-0138638호 (공개일 2011.12.28)에는 일반적인 풍력 발전기가 기술되어 있다.
풍력 발전기는 크게 로터(rotor)와, 나셀(nacelle) 및 타워(tower)로 구성된다. 여기서, 상기 로터는 복수의 블레이드(blade) 및 이 블레이드들이 결합되는 허브(hub)로 구성된다.
이러한 구조로 이루어진 풍력 발전기는 블레이드를 향하여 바람이 불어오면 블레이드가 회전하고, 회전하는 블레이드의 회전력을 이용하여 발전기가 발전을 하게 된다.
이러한 풍력 발전기의 내부에는 유지보수 작업시 블레이드의 회전을 정지시키기 위한 락 디스크가 설치될 수 있다. 이를 위한 종래의 락 디스크의 형상은 원판에 다수의 홀이 형성된 형상일 수 있다.
한편, 풍력 발전기의 유지보수를 위하여 작업자가 허브와 나셀 사이를 이동할 수 있도록, 락 디스크의 홀의 개수를 감소시키고, 작업자가 이동할 수 있는 출입문을 하나 또는 그 이상의 개수만큼 형성할 수 있다. 그러나, 이와 같이 홀의 개수가 감소하게 되면, 락 디스크가 정지되는 각도에 있어서 제한이 발생되므로, 블레이드를 특정 각도로 파킹(parking)시켜야 하는 상황에서 원하는 각도로 파킹 시키기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 작업자의 출입이 용이하면서 블레이드를 원하는 각도에 파킹시킬 수 있는 풍력 발전기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전기는 블레이드가 결합된 허브와, 상기 허브에 결합된 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트에 형성되어 상기 허브와 함께 회전되는 락 디스크를 포함하는 풍력 발전기로서, 상기 락 디스크는, 원형으로 이루어진 베이스부, 및 상기 베이스부의 둘레면으로부터 멀어지는 방향으로 돌출 형성된 것으로, 상기 베이스부의 회전을 정지시키는 고정핀이 삽입되는 고정홀이 형성된 복수의 제1고정부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 락 디스크는, 상기 베이스부의 둘레면에 탈착 가능하도록 형성되고, 상기 고정홀이 형성된 제2고정부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 락 디스크에서 상기 제2고정부가 결합되는 부분에는 평면으로 이루어진 제1결합면이 형성되고, 상기 제2고정부의 일측은 상기 락 디스크의 제1결합면과 대응되도록 평면으로 이루어진 제2결합면이 형성될 수 있다.
이때, 상기 제2고정부의 제2결합면에는 제1 볼트가 형성되고, 상기 락 디스크의 제1결합면에는 상기 제1 볼트가 수용되는 수용홀이 형성될 수 있다.
이때, 상기 베이스부의 가장자리를 따라 복수의 제1홀이 형성되고, 상기 제2고정부의 하부에는 제2홀이 형성되며, 상기 제2고정부의 하부의 일측면이 상기 베이스부의 가장자리의 일측면에 밀착된 상태에서 상기 제1홀과 제2홀을 관통하는 제2볼트에 의해 상기 제2고정부가 상기 베이스부에 체결될 수 있다.
이때, 상기 제1고정부는 상기 베이스부의 중심을 기준으로 일정 각도 마다 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전기는, 락 디스크가 베이스부와 제1고정부로 구성됨으로써, 락 디스크의 일측에 출입 공간이 형성될 수 있다. 이러한 출입 공간을 통하여 작업자가 나셀과 허브 사이를 용이하게 이동될 수 있다.
그러므로, 눈 또는 비가 오더라도, 고정핀이 제1고정부에 형성된 홀에 삽입되어 블레이드의 회전이 정지된 상태에서 작업자가 나셀과 허브 사이를 자유롭게 이동할 수 있다. 이에 따라, 나셀 외부로 이동하지 않아도 됨으로써, 작업자의 안정성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전기는 제2고정부에 의해 타워를 기준으로 다양한 각도로 블레이드를 파킹시킬 수 있다. 이에 따라, 풍력 발전기의 유지 보수가 필요하여 블레이드를 특정 위치에 파킹시켜야 하는 특수한 상황에서 작업자가 원하는 데로 블레이드를 파킹시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전기의 일부를 발췌하여 도시한 단면도.
도 3은, 도 2에 도시된 풍력 발전기에 포함된 락 디스크를 도시한 도면.
도 4는, 도 2에 도시된 풍력 발전기의 락 디스크의 제1 변형예를 도시한 도면.
도 5는, 도 2에 도시된 풍력 발전기의 락 디스크의 제2 변형예를 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 풍력 발전기의 핵심 구조를 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 풍력 발전기의 전체적인 구조에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전기의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 풍력 발전기(100)는 타워(110), 나셀(120), 로터(130) 및 블레이드(140)를 포함할 수 있다.
타워(110)는 지상에 수직하게 설치된다. 나셀(120)은 타워(110)의 상측에 회전 가능하게 설치된다. 로터(130)는 블레이드(140)와 허브(131)를 포함한다. 로터(130)는 메인 샤프트(160)와 일체로 형성되고, 메인 샤프트(160)는 나셀(120)과 결합된다. 블레이드(140)는 허브(131)에 결합된다.
여기서, 로터(130)는 허브(131)와 스피너(132)로 이루어질 수 있다. 스피너(132)는 허브(131)를 감싸도록 형성된다. 스피너(132)에 의해 허브(131)가 보호될 수 있다. 그리고 허브(131)에는 메인 샤프트(160)가 결합되고, 상기 메인 샤프트(160)에는 락 디스크(150)가 형성된다. 락 디스크(150)는 허브(131)와 함께 회전된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전기의 일부를 발췌하여 도시한 단면도이고, 도 3은, 도 2에 도시된 풍력 발전기에 포함된 락 디스크를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전기(100)의 락 디스크(150)는 베이스부(151)와, 복수의 제1고정부(152)를 포함할 수 있다.
베이스부(151)는 원형으로 이루어진다. 베이스부(151)는 락 디스크(150)의 몸체가 될 수 있다. 베이스부(151)의 내부에는 메인 샤프트(160)에 결합되는 홀이 형성될 수 있다. 이러한 홀의 내경은 메인 샤프트(160)의 외경과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
이와 같은 베이스부(151)는 메인 샤프트(160)와 일체로 형성되는 것도 가능할 수 있다.
제1고정부(152)는 베이스부(151)의 둘레면으로부터 멀어지는 방향으로 돌출 형성된다. 제1고정부(152)는 베이스부(151)의 회전을 정지시키는 고정핀(156)이 삽입되는 고정홀(H)이 형성된다.
고정핀(156)이 미도시된 구동 유닛에 의해 제1고정부(152)의 홀에 삽입되면, 베이스부(151)가 회전되지 않게 된다. 그리고, 베이스부(151)가 회전되지 않게 되면, 베이스부(151)와 연결된 메인 샤프트(160)의 회전도 제한되고, 허브(131)의 회전도 제한될 수 있다.
여기서, 제1고정부(152)는 베이스부(151)의 중심을 기준으로 일정 각도 마다 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1고정부(152)는 3개로 이루어질 수 있다. 이 경우, 3개의 제1고정부(152)들은 베이스부(151)의 중심을 기준으로 120°마다 형성될 수 있다.
이와 다르게, 제1고정부(152)는 4개로 이루어질 수 있다. 이 경우, 4개의 제1고정부(152)들은 베이스부(151)의 중심을 기준으로 90°마다 형성될 수 있다.
이러한 제1고정부(152)는 전술한 바와 같이 3개 또는 4개인 것으로 한정하지는 않으며, 더 이상의 개수로 이루어지는 것도 가능할 수 있다.
또한, 이러한 제1고정부(152)의 개수는 고정핀(156)의 개수가 따라 변동될 수도 있다. 또한, 제1고정부(152)의 개수는 블레이드(140)의 위치 및 형상에 따라 변경되는 것도 가능할 수 있다.
다만, 제1고정부(152)가 베이스부(151)의 둘레를 따라 촘촘하게 형성된 경우, 출입 공간(A)이 매우 좁아져서 작업자의 출입이 제한될 수 있다. 그러므로, 제1고정부(152)의 개수는 작업자가 원활하게 출입할 수 있을 정도의 크기로 출입 공간(A)이 형성되는 정도가 되도록 하는 것이 적절할 수 있다.
도 4는, 도 2에 도시된 풍력 발전기의 락 디스크의 변형예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 변형예에 따른 락 디스크(250)는 제2고정부(153)를 더 포함할 수 있다.
제2고정부(153)는 베이스부(151)의 둘레면에 탈착 가능하도록 형성된다. 제2고정부(153)에는 고정핀(156)이 삽입되는 고정홀(H)이 형성된다. 제2고정부(153)의 재질은 베이스부(151)와 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
베이스부(151)에서 제2고정부(153)가 결합되는 부분에는 평면으로 이루어진 제1결합면(151a)이 형성될 수 있다. 그리고, 제2고정부(153)의 일측은 락 디스크(250)의 제1결합면(151a)과 대응되도록 평면으로 이루어진 제2결합면(153a)이 형성될 수 있다. 이러한 제1결합면(151a)과 제2결합면(153a)은 베이스부(151)와 제2고정부(153)의 접촉 면적을 증가시켜서 결합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이러한 제2고정부(153)와 베이스부(151)의 결합 구조를 설명한다. 제2고정부(153)의 제2결합면(153a)에는 제1 볼트(154)가 형성될 수 있다. 그리고, 락 디스크(250)의 제1결합면(151a)에는 제1 볼트(154)가 수용되는 수용홀(155)이 형성될 수 있다.
제2고정부(153)가 베이스부(151)에 가까워지는 방향에 대해 직교하는 방향으로 회전되면서, 제2고정부(153)의 제1 볼트(154)가 베이스부(151)의 수용홀(155)에 결합된다. 이를 위하여 수용홀(155)의 내벽에는 나사선이 형성될 수 있다. 이러한 제1 볼트(154)는 제2고정부(153)와 베이스부(151)의 결합을 용이하게 한다. 뿐만 아니라, 이러한 제1 볼트(154)는 베이스부(151)와 제2고정부(153)가 더욱 안정적으로 결합될 수 있게 한다.
또한, 제2고정부(153)가 손상되어 유지보수가 필요한 경우에는, 파손된 제2고정부(153)를 베이스부(151)로부터 분리하여 새로운 제2고정부(153)를 베이스부(151)에 결합시켜서 유지보수를 완료할 수 있다.
단, 제2고정부(153)와 베이스부(151)의 결합 구조를 상기와 같은 구조로 한정하지는 않는다. 도 5를 참조하면, 제2고정부(153)와 베이스부(151)의 결합 구조의 다른 일례로, 베이스부(151)의 가장자리를 따라 복수의 제1홀(151b)이 형성되고, 제2고정부(153)의 하부에는 제2홀(153b)이 형성된다.
그리고, 제2고정부(153)의 하부의 일측면이 베이스부(151)의 가장자리의 일측면에 밀착된 상태에서 제1홀(151b)과 제2홀(153b)을 관통하는 제2볼트(254)에 의해 제2고정부(153)가 베이스부(151)에 체결될 수 있다.
이러한 구조에 의해 제2고정부(153)가 베이스부(151)의 다양한 위치에 결합될 수 있다.
이러한, 제2고정부(153)는, 특정 위치에 락 디스크(150)의 고정이 필요한 경우, 베이스부(151)에 제2고정부(153)를 결합시켜서 작업자가 원하는 위치에 락 디스크(150)의 회전이 정지될 수 있도록 할 수 있다.
즉, 전술한 실시예에 따른 풍력 발전기(100, 도 2 참조)에서는 제1고정부(152, 도 2참조)만 포함하고 있으므로, 제1고정부(152, 도 2참조)의 개수와 비례하여 블레이드(140)를 특정 각도로 파킹(parking)시킬 수 있다. 여기서, 파킹이란 락 디스크(150)의 고정홀(H)에 고정핀(156)이 삽입되어 락 디스크(150)의 회전이 정지된 상태이다.
그러나, 변형예에 따른 락 디스크(250)에 포함된 제2고정부(153)에 의해 타워(110)를 기준으로 다양한 각도로 블레이드(140)를 파킹시킬 수 있다. 이에 따라, 풍력 발전기(100)의 유지 보수가 필요하여 블레이드(140)를 특정 위치에 파킹시켜야 하는 특수한 상황에서 작업자가 원하는 데로 블레이드(140)를 파킹시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전기(100)는, 락 디스크(150)가 베이스부(151)와 제1고정부(152)로 구성됨으로써, 락 디스크(150)의 일측에 출입 공간(A)이 형성될 수 있다. 이러한 출입 공간(A)을 통하여 작업자가 나셀(120)과 허브(131) 사이를 용이하게 이동될 수 있다.
그러므로, 눈 또는 비가 오더라도, 고정핀(156)이 제1고정부(152)에 형성된 홀에 삽입되어 블레이드(140)의 회전이 정지된 상태에서 작업자가 나셀(120)과 허브(131) 사이를 자유롭게 이동할 수 있다. 이에 따라, 나셀(120) 외부로 이동하지 않아도 됨으로써, 작업자의 안정성이 향상될 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 풍력발전기 110: 타워
120: 나셀 130: 로터
131: 허브 132: 스피너
140: 블레이드 150: 락 디스크
151: 베이스부 151a: 제1결합면
151b: 제1홀 152: 제1고정부
153: 제2고정부 153a: 제2결합면
153b: 제2홀 154: 제1 볼트
155: 수용홀 156: 고정핀
254: 제2볼트 A: 출입 공간
H: 고정홀

Claims (6)

  1. 블레이드가 결합된 허브와, 상기 허브에 결합된 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트에 형성되어 상기 허브와 함께 회전되는 락 디스크를 포함하는 풍력 발전기로서,
    상기 락 디스크는,
    원형으로 이루어진 베이스부, 및
    상기 베이스부의 둘레면으로부터 멀어지는 방향으로 돌출 형성된 것으로, 상기 베이스부의 회전을 정지시키는 고정핀이 삽입되는 고정홀이 형성된 복수의 제1고정부를 포함하며,
    상기 락 디스크는,
    상기 베이스부의 둘레면에 탈착 가능하도록 형성되고, 상기 고정홀이 형성된 제2고정부를 더 포함하는 풍력 발전기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 락 디스크에서 상기 제2고정부가 결합되는 부분에는 평면으로 이루어진 제1결합면이 형성되고,
    상기 제2고정부의 일측은 상기 락 디스크의 제1결합면과 대응되도록 평면으로 이루어진 제2결합면이 형성된 풍력 발전기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2고정부의 제2결합면에는 제1 볼트가 형성되고,
    상기 락 디스크의 제1결합면에는 상기 제1 볼트가 수용되는 수용홀이 형성된 풍력 발전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부의 가장자리를 따라 복수의 제1홀이 형성되고, 상기 제2고정부의 하부에는 제2홀이 형성되며,
    상기 락 디스크는,
    상기 제2고정부의 하부의 일측면이 상기 베이스부의 가장자리의 일측면에 밀착된 상태에서 상기 제1홀과 제2홀을 관통하도록 형성된 제2볼트를 포함하는 풍력 발전기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1고정부는 상기 베이스부의 중심을 기준으로 일정 각도 마다 형성된 풍력 발전기.
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