KR101469945B1 - 가이드부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 - Google Patents

가이드부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 가이드부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치는, 풍력발전기에 구비된 블레이드의 경사각을 조절하는 경사각 조절장치에 있어서, 상기 블레이드의 중심축을 형성하는 메인샤프트, 상기 블레이드와 연결되고, 상기 메인샤프트에 슬라이딩 가능하게 결합되어, 상기 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 외측으로 슬라이딩됨과 동시에 상기 블레이드의 페더링 방향으로 회전하여 상기 블레이드의 경사각을 조절하는 페더링부, 상기 메인샤프트의 양측 중 적어도 어느 일측에 상기 메인샤프트의 길이 방향과 나란한 방향으로 구비된 가이드샤프트, 상기 블레이드와 연결되고, 상기 가이드샤프트에 슬라이딩 가능하게 결합되어, 상기 페더링부의 구동과 연동되어 구동하며 상기 블레이드의 슬라이딩 이동을 가이드하는 가이드부 및 상기 블레이드의 회전에 따른 원심력의 반대 방향으로 탄성력을 제공하는 복원부를 포함한다.

Description

가이드부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치{Feathering Apparatus of Blade of Wind Power Generator Having Guide Part}
본 발명은 풍력발전기의 출력을 조절하기 위한 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과풍속에 의한 파손을 방지하기 위해 블레이드를 원심력에 의해 외측 방향으로 슬라이딩 이동시키는 동시에 경사각을 조절하도록 할 수 있는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기는 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 구체적으로 공기가 날개형의 물체를 지날 때 양력이 발생되는 공기역학적 특성을 통해 회전자가 회전하게 되는데, 이때 발생되는 기계적 회전 에너지가 발전기를 통해 전기 에너지로 변환된다.
또한 풍력발전기는 회전축의 방향에 따라 수평축형과 수직축형으로 구분되는데, 현재는 주로 수평축 풍력발전기가 주로 사용된다. 수평축 풍력발전기는 타워와, 타워의 상단에 설치된 나셀(Nacelle) 및 나셀의 선단에 설치된 회전체로 구성된다.　회전체에는 블레이드가 구비되며, 나셀은 기어박스, 발전기 등으로 이루어진다. 이때 종류에 따라 기어박스와 발전기가 회전체 안에 구비되는 경우도 있다.
한편 이와 같은 수평축 풍력발전기는 정격 풍속을 초과한 과풍속의 강풍이 불 경우 과열에 의한 기계적 구조의 소손이 생기는 문제가 있다.　 이를 방지하기 위해, 과풍속의 강풍이 불 경우 회전체와 나셀을 바람 방향으로부터 벗어나게 하거나 회전체의 회전 수를 감소시키는 등 여러 가지 형태의 과풍속 제어 장치를 사용한다.
특히 업윈드 방식 풍력발전기의 경우, 블레이드를 페더링시켜 회전체의 회전 수를 감소시키는 방법이 널리 사용되고 있으며, 이와 같이 블레이드의 페더링을 위한 구조를 가지는 다양한 장치들이 개발되고 있다.
하지만, 종래의 풍력발전기는 블레이드를 페더링시키는 과정에서의 물리적 손실이 크며, 과풍속에 의한 충격이 회전체 및 나셀에 그대로 전달되는 문제가 있다. 따라서 정격 이상의 풍속에 대한 신뢰도가 크게 떨어지는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국공개특허공보 제10-2010-0035206호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 합리적인 블레이드의 경사각 조절 방법을 가지며, 과풍속에 의해 발생되는 충격량을 효과적으로 감소시킬 수 있는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치를 제공하기 위함이다.
그리고 블레이드의 슬라이딩 이동을 안정적으로 수행할 수 있도록 하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가이드부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치는, 풍력발전기에 구비된 블레이드의 경사각을 조절하는 경사각 조절장치에 있어서, 상기 블레이드의 중심축을 형성하는 메인샤프트, 상기 블레이드와 연결되고, 상기 메인샤프트에 슬라이딩 가능하게 결합되어, 상기 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 외측으로 슬라이딩됨과 동시에 상기 블레이드의 페더링 방향으로 회전하여 상기 블레이드의 경사각을 조절하는 페더링부, 상기 메인샤프트의 양측 중 적어도 어느 일측에 상기 메인샤프트의 길이 방향과 나란한 방향으로 구비된 가이드샤프트, 상기 블레이드와 연결되고, 상기 가이드샤프트에 슬라이딩 가능하게 결합되어, 상기 페더링부의 구동과 연동되어 구동하며 상기 블레이드의 슬라이딩 이동을 가이드하는 가이드부 및 상기 블레이드의 회전에 따른 원심력의 반대 방향으로 탄성력을 제공하는 복원부를 포함한다.
그리고 일면에는 상기 블레이드가 연결되고, 타면에는 상기 페더링부 및 상기 가이드부가 연결되는 연결플레이트를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 복원부는, 상기 가이드샤프트에 구비되어, 상기 가이드부에 탄성력을 제공할 수 있다.
그리고 상기 가이드부의 후방에 구비되어 상기 가이드샤프트의 일측을 지지하는 제1지지부와, 상기 가이드부의 전방에 구비되어 상기 가이드샤프트의 타측을 지지하는 제2지지부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 복원부는 압축에 대한 복원력을 가지도록 형성되고, 상기 가이드부 및 상기 제2지지부 사이에 구비될 수 있다.
그리고 상기 복원부는, 내부에 중공이 형성되고, 외경 및 내경이 점진적으로 증가하도록 형성된 복수 개의 복원부재를 포함하며, 상기 복수 개의 복원부재는 정방향 및 역방향으로 교대로 배열될 수 있다.
또한 상기 복원부는 인장에 대한 복원력을 가지도록 형성되고, 상기 가이드부 및 상기 제1지지부 사이에 구비될 수 있다.
그리고 상기 메인샤프트의 둘레에는 나선 형태의 나사산이 형성되며, 상기 페더링부에는 상기 메인샤프트의 나사산에 치합되는 나사산이 형성될 수 있다.
또한 상기 메인샤프트 및 상기 페더링부 중 어느 하나에는 나선 형태의 가이드홈이 형성되고, 다른 하나에는 상기 가이드홈에 삽입되는 삽입돌기가 형성될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가이드부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 블레이드의 경사각을 조절하기 위한 구조가 간단하고 합리적이므로 물리적 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 과풍속의 바람이 발생할 경우, 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 블레이드가 외측으로 슬라이딩 및 페더링됨에 따라 과풍속에 의한 발생되는 충격을 효과적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
셋째, 페더링부의 양측 중 적어도 어느 일측에 가이드부가 구비되므로, 블레이드의 슬라이딩 이동에 따른 횡 방향 지지력을 보강하고, 메인샤프트에 발생하는 전단력을 감소시킬 수 있어 블레이드의 슬라이딩 이동을 원활하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
넷째, 블레이드의 경사각이 바람의 풍속에 따라 대응되도록 조절되므로 인가되는 부하를 일정 범위 내로 유지할 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 블레이드 경사각을 조절하기 위한 별도의 동력이 요구되지 않는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치가 구비된 풍력발전기의 모습을 나타낸 사시도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 어셈블리의 모습을 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 구조를 나타낸 사시도;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 메인샤프트 및 페더링부의 모습을 나타낸 사시도;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 블레이드가 외측으로 슬라이딩됨에 따라 경사각이 조절되는 모습을 나타낸 사시도;
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 블레이드가 외측으로 슬라이딩됨에 따라 블레이드 경사각 조절장치의 각 구성요소가 슬라이딩되는 모습을 나타낸 사시도;
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 가이드샤프트, 가이드부 및 복원부의 모습을 나타낸 평면도;
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 페더링부의 슬라이딩 이동에 따라 가이드부가 연동되어 이동하는 모습을 나타낸 평면도;
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 복원부에 의한 복원력에 의해 가이드부 및 페더링부가 원래 위치로 복원되는 모습을 나타낸 평면도;
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 블레이드가 원래 위치로 복원됨에 따라 경사각이 조절되는 모습을 나타낸 사시도; 및
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 메인샤프트 및 페더링부의 모습을 나타낸 사시도이다.
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.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치가 구비된 풍력발전기(1)의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 풍력발전기(1)는 타워(10), 나셀(12), 블레이드(15) 및 블레이드 경사각 조절장치 어셈블리(20)를 포함한다.
상기 타워(10)는 상하 방향으로 길게 형성되고, 나셀(12)을 지면으로부터 지지하는 구성요소이다.
그리고 나셀(12)은 상기 블레이드(15)의 회전축을 가지며, 도시되지는 않았으나 블레이드(15)의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전부가 구비될 수 있다. 또한 이때 블레이드(15)의 회전비를 변화시키는 변속부가 더 구비될 수도 있다. 즉 블레이드(15) 및 나셀(12)에 의해 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있다.
블레이드(15)는 나셀(12)의 회전축에 블레이드 경사각 조절장치 어셈블리(20)를 통해 연결되도록 구비되며, 특히 본 실시예의 경우 각 블레이드(15)는 복수 개가 서로 동일 각도를 유지하며 바깥쪽으로 연장된다.
한편 블레이드 경사각 조절장치 어셈블리(20)는 상기 나셀(12)의 회전축에 연결되어 함께 회전되며, 각 블레이드(15)와 결합되는 경사각 조절장치를 포함한다. 상기 블레이드 경사각 조절장치는 과풍속이 발생할 경우 블레이드(15)를 페더링시켜 풍력발전기(1)의 터빈이 정격 속도 이상으로 회전하는 것을 방지할 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 이하에서는 이에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 어셈블리(20)의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 어셈블리(20)는 나셀의 회전축에 연결되어 회전되는 베이스(30)와, 블레이드(15)와 연결되는 블레이드 경사각 조절장치(100)와, 상기 블레이드 경사각 조절장치(100)를 상기 베이스(30)에 연결시키는 연결유닛(40)을 포함한다.
즉 이와 같이, 본 실시예에서 각 블레이드(15)는 경사각 조절장치(100)와 연결되며, 상기 경사각 조절장치는 베이스(30)에 의해 나셀의 회전축과 연결된다. 다만, 본 발명의 형태는 이에 제한되지는 않으며, 블레이드 경사각 조절장치(100)는 다양한 방법에 의해 나셀의 회전축과 연결될 수 있다. 예를 들어, 베이스(30)가 구비되지 않고, 블레이드 경사각 조절장치(100)가 나셀의 회전축에 직접 연결되는 방법 등 다양한 방법이 적용될 수 있을 것이다.
한편 이하 설명의 편의를 위해, 블레이드(15)의 연장 방향을 전방이라 하고, 베이스(30)가 구비된 방향을 후방이라 정의하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(100)의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 블레이드 경사각 조절장치(100)는 메인샤프트(120)와, 페더링부(122)와, 가이드샤프트(130)와, 가이드부(132)와, 복원부(136)를 포함한다.
메인샤프트(120)는 상기 블레이드의 중심축을 형성하는 구성요소로서, 상기 블레이드를 나셀의 회전축에 연결하여 지지할 수 있도록 한다. 본 실시예의 경우, 상기 메인샤프트(120)는 전술한 연결유닛(40)에 의해 베이스에 고정될 수 있다.
페더링부(122)는 상기 메인샤프트(120)에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 상기 블레이드와 연결되는 구성요소이다. 즉 페더링부(122)는 메인샤프트(120)를 따라 슬라이딩되며, 이에 따라 상기 블레이드가 상기 메인샤프트(120)의 길이 방향을 따라 함께 슬라이딩될 수 있도록 한다. 즉 상기 블레이드는 나셀의 회전축을 중심으로 회전할 경우, 원심력에 의해 외측 방향으로 슬라이딩되며 확장될 수 있다.
그리고 상기 페더링부(122)는 상기 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 외측으로 슬라이딩됨과 동시에, 상기 블레이드의 페더링 방향으로 회전하여 상기 블레이드의 경사각을 조절한다. 즉 페더링부(122)는 메인샤프트(120)에 대해 슬라이딩 이동과 함께 회전이 가능하도록 구비된다.
이는 페더링부(122)와 메인샤프트(120)의 결합 방식에 의해 다양한 방법으로 구현될 수 있으며, 본 실시예의 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 나사산에 의해 페더링부(122)의 슬라이딩 이동 및 회전이 가능하도록 형성된다.
구체적으로, 본 실시예에서 상기 메인샤프트(120)의 둘레에는 나선 형태의 나사산이 형성되며, 상기 페더링부(122)는 상기 메인샤프트(122)의 나사산에 치합되는 나사산이 형성된다. 따라서 블레이드에 원심력이 작용할 경우 페더링부(122)는 전방으로 슬라이딩 이동되는 동시에, 나사산에 의해 회전되어 상기 블레이드의 경사각을 조절할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 블레이드 경사각 조절장치(100)는 가이드샤프트(130)를 포함한다. 상기 가이드샤프트(130)는 상기 메인샤프트(120)의 양측 중 적어도 어느 일측에 상기 메인샤프트(120)의 길이 방향과 나란한 방향으로 구비되는 구성요소이다. 즉 가이드샤프트(130)는 상기 메인샤프트(120)의 일측에만 구비될 수도 있으며, 양측 모두에 구비될 수도 있다. 본 실시예의 경우, 가이드샤프트(130)는 메인샤프트(120)의 양측에 대칭되도록 구비된다.
가이드부(132)는 상기 가이드샤프트(130)에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 블레이드와 연결되는 구성요소이다. 가이드부(132)는 상기 페더링부(120)와 마찬가지로 블레이드와 연결되므로, 상기 페더링부(120)의 구동과 연동되어 구동된다. 즉 페더링부(120)가 슬라이딩되는 경우 함께 슬라이딩되며 상기 블레이드의 슬라이딩 이동을 가이드하는 동시에, 페더링부(120)의 회전과 함께 회전될 수 있다.
즉 가이드부(132)는 페더링부(120)의 측 방향에서 블레이드의 슬라이딩 이동에 따른 횡 방향 지지력을 보강하고, 메인샤프트(120)에 발생하는 전단력을 감소시킴에 따라 블레이드의 슬라이딩 이동을 원활하게 수행할 수 있도록 한다.
상기 가이드샤프트(130) 및 상기 가이드부(132)가 구비되지 않을 경우에는, 블레이드의 전체 길이에 대한 메인샤프트(120)의 폭 비율이 작아지게 된다. 따라서 블레이드의 회전에 따라 메인샤프트(120)에 가해지는 전단력이 과도하게 증가되고, 블레이드의 슬라이딩 이동 및 페더링이 원활하게 이루어지지 않게 되어 풍력발전기의 구동에 지장을 초래할 수 있는 문제가 있다.
즉 본 발명의 블레이드 경사각 조절장치(100)는 가이드샤프트(130) 및 가이드부(132)에 의해 블레이드를 외측으로 원활하게 슬라이딩 및 페더링시킬 수 있으므로, 과풍속에 의한 발생되는 충격을 효과적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
한편 본 실시예의 경우, 일면에는 상기 블레이드가 연결되고, 타면에는 상기 페더링부(122) 및 상기 가이드부(132)가 연결되는 연결플레이트(110)를 포함한다. 상기 연결플레이트(110)는 페더링부(122)와 가이드부(132)를 동시에 고정하게 되므로 페더링부(122)와 가이드부(132) 서로의 구동을 연동시킬 수 있도록 하며, 또한 상기 페더링부(122) 및 상기 가이드부(132)와 블레이드를 서로 연결시키는 역할을 수행한다.
또한 본 실시예의 블레이드 경사각 조절장치(100)는, 메인샤프트(120)의 일측을 고정시키는 제1고정부(124a)와, 메인샤프트(120)의 타측을 고정시키는 제2고정부(124b)를 더 포함한다. 상기 제1고정부(124a)와 상기 제2고정부(124b)는 메인샤프트(120)를 고정시켜 페더링부(122)와 상대 회전시킬 수 있도록 한다.
그리고 본 실시예는 상기 가이드부(132)의 후방에 구비되어 상기 가이드샤프트(130)의 일측을 지지하는 제1지지부(134a)와, 상기 가이드부(132)의 전방에 구비되어 상기 가이드샤프트(130)의 타측을 지지하는 제2지지부(134b)를 더 포함한다.
또한 본 실시예는 고정플레이트(115)를 더 포함한다. 상기 고정플레이트(115)는 연결플레이트(110)의 반대 측에 구비되며, 전술한 제1지지부(134a), 제2지지부(134b), 제1고정부(124a) 및 제2고정부(124b)를 고정시켜 연결플레이트(110) 및 블레이드가 슬라이딩 이동될 수 있도록 하는 구성요소이다.
이하에서는, 이상 설명한 각 구성요소의 동작에 대해 설명하도록 한다.
전술한 바와 같이, 페더링부(122) 및 가이드부(132)는 연결플레이트(110)에 의해 서로 구동이 연동되므로, 페더링부(122)가 회전 시 가이드부(132) 역시 함께 회전하게 된다. 그리고 이에 따라 가이드샤프트(130), 제1지지부(134a), 제2지지부(134b), 제1고정부(124a), 제2고정부(124b) 및 고정플레이트(115) 역시 전체적으로 회전된다.
즉 도 5와 같이, 블레이드 경사각 조절장치(100)는 메인샤프트(120)를 제외한 모든 구성요소가 블레이드가 외측으로 확장됨에 따라 페더링부(122)의 회전과 함께 회전될 것이다.
한편 도 6을 참조하면, 이와 같이 회전된 상태에서는 연결플레이트(110)와, 페더링부(122)와, 가이드부(132)가 블레이드(15)와 함께 전방으로 슬라이딩된 상태를 가진다.
즉 가이드샤프트(130), 제1지지부(134a), 제2지지부(134b), 제1고정부(124a), 제2고정부(124b) 및 고정플레이트(115)는 블레이드(15)와 함께 슬라이딩 이동되지 않으며, 연결플레이트(110)와, 페더링부(122)와, 가이드부(132)만이 전방으로 슬라이딩되어 복원부(136)는 압축된 상태로 변형된다.
이상을 정리하면, 과풍속의 바람이 발생할 경우 블레이드(15)의 회전에 따른 원심력에 의해 블레이드(15), 연결플레이트(110), 페더링부(122), 가이드부(132)가 외측으로 슬라이딩되는 동시에 회전되며, 이에 따라 가이드샤프트(130), 제1지지부(134a), 제2지지부(134b), 제1고정부(124a), 제2고정부(124b) 및 고정플레이트(115)가 함께 회전된다.
본 실시예의 블레이드 경사각 조절장치(100)는 이와 같은 구조에 의해 과풍속에 의한 발생되는 충격을 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.
복원부(136)는 상기 블레이드의 회전에 따른 원심력의 반대 방향으로 탄성력을 제공하는 구성요소이다. 즉 복원부(136)는 블레이드가 원심력에 의해 외측으로 슬라이딩된 경우, 이를 원래의 위치로 복원시킬 수 있도록 탄성력을 제공한다. 그리고 이와 같은 복원부(136)는 다양한 방식으로, 다양한 위치에 구비될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 복원부(136)는 상기 가이드샤프트(130)에 구비되어, 상기 가이드부(132)에 탄성력을 제공한다.
보다 구체적으로, 도 7을 참조하면 전술한 바와 같이 본 실시예의 블레이드 경사각 조절장치(100)는 상기 가이드부(132)의 후방에 구비되어 상기 가이드샤프트(130)의 일측을 지지하는 제1지지부(134a)와, 상기 가이드부(132)의 전방에 구비되어 상기 가이드샤프트(130)의 타측을 지지하는 제2지지부(134b)를 포함한다.
그리고 복원부(136)는 압축에 대한 복원력을 가지도록 형성되고, 상기 가이드부(132) 및 상기 제2지지부(134b) 사이에 구비된다. 즉 복원부(136)는 가이드부(132)가 전방으로 슬라이딩됨에 따라 압축되고, 이에 따라 가이드부(132)를 원래 위치로 복원시키는 복원력을 제공한다.
또한 본 실시예의 경우, 상기 복원부(136)는, 내부에 중공이 형성되고, 외경 및 내경이 점진적으로 증가하도록 형성된 복수 개의 복원부재(136a, 136b)를 포함한다. 그리고 상기 복수 개의 복원부재(136a, 136b)는 정방향 및 역방향으로 교대로 배열된다.
즉 복원부(136)는 가이드샤프트(130)를 감싸도록 구비되며, 정방향으로 위치된 복원부재(136a)와 역방향으로 위치된 복원부재(136b)가 서로 교대로 연속적으로 구비된 형태를 가진다. 이에 따라 효과적으로 탄성력을 제공할 수 있으며, 복원부(136)의 전체 길이를 유동적으로 조절할 수 있다.
한편 복원부(136)는 본 실시예와 달리, 스프링 등의 탄성부재 형태로도 사용될 수 있음은 물론이다. 또한 상기 복원부(136)는 인장스프링 등과 같은 탄성부재에 의해 인장에 대한 복원력을 가지도록 형성되고, 상기 가이드부(132) 및 상기 제1지지부(134a) 사이에 구비될 수도 있다. 뿐만 아니라 복원부(136)는 가이드샤프트(130)가 아닌 별도의 위치에 구비될 수도 있으며, 페더링부(122)에 복원력을 제공하도록 할 수도 있다.
즉 복원부(136)는 블레이드가 원심력에 의해 외측으로 슬라이딩된 경우, 이를 원래의 위치로 복원시킬 수 있도록 탄성력을 제공하는 것이라면 어떤 형태든 그 제한이 없다.
이하에서는 이와 같은 복원부(136)에 의한 복원 과정을 설명하도록 한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 페더링부(122)가 전방으로 슬라이딩되면 연결플레이트에 의해 연결된 가이드부(132) 역시 전방으로 슬라이딩되며, 이에 따라 복원부(136)는 압축된다.
이후 블레이드의 회전에 따른 원심력이 복원부(136)의 탄성보다 작아지게 될 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 복원부(136)는 가이드부(132)를 원래의 위치로 복원시키고, 이에 따라 페더링부(122) 역시 원래의 위치로 복원된다.
그리고 도 10에 도시된 바와 같이, 페더링부의 이동과 함께 블레이드(15) 역시 내측으로 슬라이딩되며, 페더링 상태에서 원래의 수평 위치로 복원될 수 있다. 또한 이와 함께 블레이드 경사각 조절장치(100)의 각 구성 역시 원래의 위치로 복원된다.
즉 본 발명의 블레이드 경사각 조절장치(100)는 풍속에 따라 블레이드(15)의 확장 길이를 조절하고 및 페더링 각도를 유동적으로 조절할 수 있으므로, 과풍속에 의한 충격을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
이상으로 본 발명의 제1실시예에 대해 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 메인샤프트(220) 및 페더링부(222)의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치는 메인샤프트(220) 및 페더링부(222)가 전술한 제1실시예와 다르게 형성되며, 이에 따라 메인샤프트(220) 및 페더링부(222)의 회전 방식이 달라질 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 경우 상기 페더링부(222)의 내면에는 나선 형태의 가이드홈(223)이 형성되며, 메인샤프트(220)에는 상기 가이드홈(223)에 삽입되는 삽입돌기(221)가 형성된다. 즉 삽입돌기(221)는 가이드홈(223)을 따라 이동되도록 형성되므로, 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 페더링부(222)가 전방으로 슬라이딩될 경우 페더링부(222)는 나선 형태의 가이드홈에 의해 회전될 수 있다. 그리고 이에 따라 블레이드는 페더링 방향으로 회전된다.
이와 같이, 페더링부(222)의 회전 방식은 다양하게 이루어질 수 있다. 본 실시예의 경우 상기 페더링부(222)에 가이드홈(223)이 형성되며, 메인샤프트(220)에 삽입돌기(221)가 형성되었으나, 이와 반대로 상기 페더링부(222)에 삽입돌기가 형성되고, 메인샤프트(220)에 가이드홈이 형성될 수도 있음은 물론이다.
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.
1: 풍력발전기 10: 타워
12: 나셀 15: 블레이드
20: 블레이드 경사각 조절장치 어셈블리
30: 베이스 40: 연결유닛
100: 블레이드 경사각 조절장치 110: 연결플레이트
120: 메인샤프트 122: 페더링부
124a: 제1고정부 124b: 제2고정부
130: 가이드샤프트 132: 가이드부
134a: 제1지지부 134b: 제2지지부
136: 복원부

Claims (9)

  1. 풍력발전기에 구비된 블레이드의 경사각을 조절하는 경사각 조절장치에 있어서,
    상기 블레이드의 중심축을 형성하는 메인샤프트;
    상기 블레이드와 연결되고, 상기 메인샤프트에 슬라이딩 가능하게 결합되어, 상기 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 외측으로 슬라이딩됨과 동시에 상기 블레이드의 페더링 방향으로 회전하여 상기 블레이드의 경사각을 조절하는 페더링부;
    상기 메인샤프트의 양측 중 적어도 어느 일측에 상기 메인샤프트의 길이 방향과 나란한 방향으로 구비된 가이드샤프트;
    상기 블레이드와 연결되고, 상기 가이드샤프트에 슬라이딩 가능하게 결합되어, 상기 페더링부의 구동과 연동되어 구동하며 상기 블레이드의 슬라이딩 이동을 가이드하는 가이드부; 및
    상기 블레이드의 회전에 따른 원심력의 반대 방향으로 탄성력을 제공하는 복원부;
    를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  2. 제1항에 있어서,
    일면에는 상기 블레이드가 연결되고, 타면에는 상기 페더링부 및 상기 가이드부가 연결되는 연결플레이트를 더 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복원부는,
    상기 가이드샤프트에 구비되어, 상기 가이드부에 탄성력을 제공하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가이드부의 후방에 구비되어 상기 가이드샤프트의 일측을 지지하는 제1지지부와,
    상기 가이드부의 전방에 구비되어 상기 가이드샤프트의 타측을 지지하는 제2지지부를 더 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복원부는 압축에 대한 복원력을 가지도록 형성되고, 상기 가이드부 및 상기 제2지지부 사이에 구비되는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복원부는,
    내부에 중공이 형성되고, 외경 및 내경이 점진적으로 증가하도록 형성된 복수 개의 복원부재를 포함하며,
    상기 복수 개의 복원부재는 정방향 및 역방향으로 교대로 배열된 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 복원부는 인장에 대한 복원력을 가지도록 형성되고, 상기 가이드부 및 상기 제1지지부 사이에 구비되는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메인샤프트의 둘레에는 나선 형태의 나사산이 형성되며,
    상기 페더링부에는 상기 메인샤프트의 나사산에 치합되는 나사산이 형성된 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 메인샤프트 및 상기 페더링부 중 어느 하나에는 나선 형태의 가이드홈이 형성되고, 다른 하나에는 상기 가이드홈에 삽입되는 삽입돌기가 형성된 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113107769A (zh) * 2021-05-08 2021-07-13 郑州亨特利电子科技有限公司 一种新能源风力发电装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113357074A (zh) * 2021-07-27 2021-09-07 内蒙古工业大学 一种叶片倾角可变的水平轴风力发电设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100989877B1 (ko) * 2010-02-19 2010-10-26 이지현 풍력발전기의 블레이드의 피치 제어장치
KR100996130B1 (ko) * 2010-06-08 2010-11-25 (주) 파루 풍력 발전기용 날개 경사각 조절 장치
KR101004343B1 (ko) * 2010-06-23 2010-12-27 (주) 파루 풍력 발전기용 날개 경사각 조절 장치
JP2013015019A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Sonkyo Energy Sl 風力発電機のブレードピッチ調整装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003042053A (ja) * 2001-08-01 2003-02-13 Chiyuu Hayashi 風力発電用風車
KR101294010B1 (ko) * 2011-03-16 2013-08-27 고재욱 풍력발전기의 날개절첩장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100989877B1 (ko) * 2010-02-19 2010-10-26 이지현 풍력발전기의 블레이드의 피치 제어장치
KR100996130B1 (ko) * 2010-06-08 2010-11-25 (주) 파루 풍력 발전기용 날개 경사각 조절 장치
KR101004343B1 (ko) * 2010-06-23 2010-12-27 (주) 파루 풍력 발전기용 날개 경사각 조절 장치
JP2013015019A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Sonkyo Energy Sl 風力発電機のブレードピッチ調整装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113107769A (zh) * 2021-05-08 2021-07-13 郑州亨特利电子科技有限公司 一种新能源风力发电装置

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