KR101501273B1 - 원심력에 의해 이동되는 이동캠부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 원심력에 의해 이동되는 이동캠부를 포함하는 이동풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치는, 풍력발전기에 구비된 블레이드의 경사각을 조절하는 경사각 조절장치에 있어서, 상기 블레이드의 중심축을 형성하는 메인샤프트, 상기 블레이드에 연결되며, 상기 메인샤프트에 축회전 가능하게 구비되고, 끝단에는 경사면이 형성된 고정캠부, 상기 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 메인샤프트의 외측으로 슬라이딩되도록 형성되고, 상기 고정캠부의 경사면을 가압함에 따라 상기 고정캠부를 축회전시켜 상기 블레이드의 경사각을 조절하는 이동캠부 및 상기 이동캠부에 의해 경사각이 조절된 블레이드를 복원시키는 복원부를 포함한다.

Description

원심력에 의해 이동되는 이동캠부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치{Feathering Apparatus of Blade of Wind Power Generator Having Moving Cam Part Moved by Centrifugal Force}

본 발명은 풍력발전기의 출력을 조절하기 위한 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과풍속에 의한 파손을 방지하기 위해 원심력에 의해 외측 방향으로 슬라이딩 이동되는 이동캠부에 의해 블레이드의 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 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 경사각 조절 구조를 간단하게 하여 제조 비용을 절감하고, 내구성을 향상시키기 위한 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 원심력에 의해 이동되는 이동캠부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치는, 풍력발전기에 구비된 블레이드의 경사각을 조절하는 경사각 조절장치에 있어서, 상기 블레이드의 중심축을 형성하는 메인샤프트, 상기 블레이드에 연결되며, 상기 메인샤프트에 축회전 가능하게 구비되고, 끝단에는 경사면이 형성된 고정캠부, 상기 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 메인샤프트의 외측으로 슬라이딩되도록 형성되고, 상기 고정캠부의 경사면을 가압함에 따라 상기 고정캠부를 축회전시켜 상기 블레이드의 경사각을 조절하는 이동캠부 및 상기 이동캠부에 의해 경사각이 조절된 블레이드를 복원시키는 복원부를 포함한다.

그리고 상기 고정캠부는 상기 블레이드와 일체로 형성될 수 있다.

또한 상기 이동캠부가 회전되는 것을 방지하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 가이드부는, 상기 메인샤프트의 외주면 및 상기 이동캠부의 내주면 중 어느 하나에 형성된 가이드돌기 및 상기 메인샤프트의 외주면 및 상기 이동캠부의 내주면 중 다른 하나에 형성되고, 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈을 포함할 수 있다.

또한 상기 이동캠부의 둘레 중 적어도 일부는 평탄면으로 형성되며, 나셀의 블레이드회전축과 연결되고, 상기 메인샤프트가 고정되며, 상기 평탄면에 대향되는 대향면을 가지는 베이스부를 더 포함하고, 상기 이동캠부는 상기 평탄면이 상기 대향면에 접촉된 상태로 슬라이딩될 수 있다.

또한 상기 이동캠부는, 상기 고정캠부의 경사면에 대응되는 경사면을 가지고, 상기 고정캠부의 경사면을 가압하는 가압돌기를 포함할 수 있다.

그리고 상기 고정캠부의 경사면은, 제1방향으로 경사진 제1영역과, 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 경사진 제2영역을 포함하고, 상기 이동캠부의 가압돌기는, 상기 제1영역의 경사에 대응되는 제1가압돌기와, 상기 제2영역의 경사에 대응되는 제2가압돌기를 포함할 수 있다.

또한 상기 복원부는, 상기 이동캠부에 의해 축회전된 상기 고정캠부를 복원시키는 제1탄성부재를 포함할 수 있다.

그리고 상기 복원부는, 상기 이동캠부와 상기 고정캠부 사이에 구비되어, 상기 이동캠부와 상기 고정캠부를 서로 멀어지는 방향으로 외력을 제공하는 제2탄성부재를 포함할 수 있다.

또한 상기 복원부는, 상기 이동캠부보다 내측에 구비되어, 상기 이동캠부를 내측으로 잡아당기는 외력을 제공하는 제3탄성부재를 포함할 수 있다.

그리고 상기 이동캠부보다 내측에 구비되어 상기 이동캠부를 외측으로 밀되, 상기 복원부의 복원력보다 작은 외력을 제공하는 제3탄성부재를 포함할 수 있다.

또한 상기 이동캠부의 최대 후방 이동거리를 제한하는 스토퍼부를 더 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 원심력에 의해 이동되는 이동캠부를 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, 원심력에 의한 이동캠부의 이동에 따라 고정캠부가 블레이드를 회전시켜 블레이드가 페더링됨에 따라 과풍속에 의해 발생되는 충격을 효과적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

셋째, 풍속에 따라 이동캠부의 이동 거리가 변화하므로, 블레이드의 경사각이 바람의 풍속에 따라 대응되도록 조절되어 인가되는 부하를 일정 범위 내로 유지할 수 있는 장점이 있다.

넷째, 블레이드 경사각을 조절하기 위한 별도의 동력이 요구되지 않는 장점이 있다.

다섯째, 이동캠부 및 고정캠부의 경사각 및 형상을 다양하게 형성하여 경사각 조절 패턴을 다양화할 수 있는 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 조절장치의 전체 모습을 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 각 구성요소의 연결 구조를 나타낸 분해사시도;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 이동캠부가 슬라이딩되지 않는 상태를 나타낸 측면도;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 이동캠부에 원심력이 작용하여 외측으로 이동함에 따라 블레이드가 회전되는 모습을 나타낸 측면도;
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 블레이드가 복원되는 모습을 나타낸 측면도;
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 이동캠부 및 고정캠부의 모습을 나타낸 사시도;
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 모습을 나타낸 측면도;
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 구조를 나타낸 측면도;
도 10은 본 발명의 제5실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 구조를 나타낸 측면도; 및
도 11은 본 발명의 제6실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 구조를 나타낸 측면도이다.

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 풍력발전기의 모습을 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 풍력발전기는 타워(10), 나셀(12), 블레이드(15) 및 블레이드 경사각 조절장치(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)에 형성된 블레이드회전축에 블레이드 경사각 조절장치(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(20)는 상기 나셀(12)에 형성된 블레이드 회전축에 연결되어 함께 회전되며, 각 블레이드(15)와 결합되어 과풍속이 발생할 경우 블레이드(15)를 페더링시켜 풍력발전기의 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(20)의 전체 모습을 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(20)에 있어서, 각 구성요소의 연결 구조를 나타낸 분해사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(20)는 메인샤프트(110)와, 고정캠부(130)와, 이동캠부(120)와, 복원부를 포함한다.

상기 메인샤프트(110)는 상기 블레이드(15)의 중심축을 형성하는 구성요소이다. 그리고 본 실시예에서 상기 메인샤프트(110)는 고정부(115)의 고정홀(116)에 삽입되어 베이스부(30)에 고정된 상태를 가진다. 다만, 상기 메인샤프트(110)는 상기 고정유닛(115) 외의 다른 방법으로도 베이스부(30)에 연결될 수 있음은 물론이다.

상기 베이스부(30)는 상기 메인샤프트(110)가 결합되는 베이스 역할을 수행하며, 상기 풍력발전기의 나셀에 형성된 블레이드회전축에 회전 가능하게 연결된다. 그리고 본 실시예에서 상기 베이스부(30)는 전체적으로 원형으로 형성되고, 복수의 블레이드(15)가 둘레를 따라 결합되는 것으로 하였다.

한편 본 실시예와 달리 상기 블레이드(15) 및 상기 경사각 조절장치(20)는 베이스(30) 없이 나셀에 형성된 블레이드회전축에 직접 연결될 수도 있을 것이다.

상기 고정캠부(130)는 상기 블레이드(15)에 연결되며, 상기 메인샤프트(110)에 축회전 가능하게 구비된다. 그리고 상기 고정캠부(130)의 끝단에는 소정의 경사면(134)이 형성된다.

본 실시예에서 상기 고정캠부(130)는 상기 메인샤프트(110)가 삽입되는 삽입홀(132)을 가지며, 상기 블레이드(15)와 블레이드연결부(140)에 의해 연결된다. 따라서 상기 고정캠부(130)가 상기 메인샤프트(110)을 축으로 하여 회전될 경우, 상기 블레이드(15) 및 상기 블레이드연결부(140)는 상기 고정캠부(130)와 함께 회전되어, 블레이드(15)의 경사각이 변경될 수 있다.

그리고 상기 고정캠부(130)의 경사면(134)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 끝단으로 갈수록 하향 경사진 형태를 가지는 것으로 하였다. 상기 고정캠부(130)의 다른 형태에 대해서는 후술하도록 한다.

한편 본 실시예의 경우 상기 고정캠부(130)는 블레이드연결부(140)에 의해 상기 블레이드(15)와 연결되는 것으로 하였으나, 이에 제한되지는 않으며 상기 블레이드(15)는 상기 블레이드연결부(140)와 일체로 형성되어 상기 고정캠부(130)에 직접 연결될 수도 있으며, 더 나아가 상기 고정캠부(130) 자체가 상기 블레이드(15)와 일체로 형성되어 상기 블레이드(15)에 포함되는 형태일 수도 있다.

상기 이동캠부(120)는 상기 메인샤프트(110)가 관통되는 관통홀(122)을 가지며, 상기 블레이드(15)가 나셀의 블레이드회전축을 중심으로 회전될 경우, 이에 따른 원심력에 의해 상기 메인샤프트(110)의 외측으로 슬라이딩되도록 형성된다. 이때 상기 이동캠부(120)는 슬라이딩 시 상기 고정캠부(130)의 경사면(134)을 가압하게 되고, 이에 따라 상기 고정캠부(130)를 축회전시키게 된다.

또한 상기 이동캠부(120)는 원심력의 증가에 따라 이동 거리 역시 증가하게 되므로, 블레이드(15)의 회전 속도가 증가함에 따라 상기 블레이드(15)의 경사각이 커지도록 조절할 수 있다.

상기 복원부는 상기 이동캠부(120)에 의해 경사각이 조절된 블레이드(15)를 복원시키는 구성요소이다. 즉 블레이드(15)의 회전 속도가 감소되어 상기 이동캠부(120)에 가해지는 원심력이 감소되면, 상기 블레이드(15)의 경사각을 원래대로 복원시키는 역할을 수행한다.

그리고 상기 복원부는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 실시예의 경우 상기 복원부는 상기 이동캠부(120)에 의해 축회전된 상기 고정캠부(130)를 복원시키는 제1탄성부재(150)를 포함한다. 구체적으로 상기 제1탄성부재(150)는 토션 스프링 형태로 형성되어, 상기 고정캠부(130)가 회전될 경우 비틀림에 대한 복원력을 제공할 수 있다.

따라서 블레이드(15)의 회전 속도가 감소될 경우, 상기 제1탄성부재(150)는 상기 고정캠부(130)를 복원시키고, 상기 고정캠부(130)의 경사면(134)에 의해 상기 이동캠부(120)를 밀어낼 수 있다.

본 실시예와 같은 형태 이외에도 상기 복원부는 다양한 방식으로 구현이 가능하며, 이에 대해서는 후술하도록 한다.

한편 본 실시예에서 상기 이동캠부(120)에는 상기 고정캠부(130)의 경사면(134)에 대응되는 경사면을 가지고, 상기 고정캠부(130)의 경사면(134)을 가압하는 가압돌기(124)를 포함한다. 상기 가압돌기(124)는 상기 이동캠부(120)에 원심력이 가해질 경우, 상기 고정캠부(130)의 경사면(134)을 보다 용이하게 가압하여 축회전시킬 수 있다.

이때 상기 가압돌기(124) 역시 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 또한 복수 개가 구비될 수도 있다.

그리고 상기 이동캠부(120)가 상기 고정캠부(130)를 가압 시 상기 이동캠부(120)가 회전되는 것을 방지하기 위해, 가이드부가 더 구비될 수 있다.

본 실시예에서 상기 가이드부는 상기 메인샤프트(110)의 외주면에 형성된 가이드돌기(112)와, 상기 이동캠부(120)의 내주면에 형성된 가이드홈(123)을 포함한다. 즉 상기 가이드돌기(112)는 전후 방향으로 길게 형성된 가이드홈(123)에 삽입된 상태를 가지며, 이에 따라 상기 이동캠부(120)에 원심력이 가해져 상기 이동캠부(120)가 슬라이딩될 경우, 상기 이동캠부(120)는 어느 일측으로 회전되지 않고 직진 이동될 수 있다.

또한 이 경우 상기 이동캠부(120)는 상기 가이드홈(123) 및 상기 가이드돌기(112)에 의해 이동 범위가 제한되므로, 상기 블레이드(15)의 경사각 역시 소정 범위 내에서 조절될 수 있다. 이는 상기 가이드홈(123)의 길이에 따라 그 범위가 정해질 수 있을 것이다.

그리고 본 실시예와 반대로, 상기 가이드홈(123)은 상기 메인샤프트(110) 측에 형성되고, 상기 가이드돌기(112)가 상기 이동캠부(120) 측에 형성될 수도 있음은 물론이다.

이와 같이 상기 가이드부는 그 형성 위치에 제한이 없으며, 또한 상기 가이드돌기(112) 및 상기 가이드홈(123) 외의 다른 형태로 구현될 수도 있다.

예를 들어, 상기 가이드부는 상기 이동캠부(120) 및 상기 베이스부(30)에 각각 형성되어 상기 이동캠부(120)를 가이드할 수도 있다.

또는 상기 이동캠부(120)의 둘레 중 적어도 일부는 평탄면으로 형성되며, 베이스부(30)에는 상기 평탄면에 대향되는 대향면이 형성되어, 상기 이동캠부(120)는 상기 평탄면이 상기 대향면에 접촉된 상태로 슬라이딩되도록 할 수도 있다. 이와 같은 경우에도 이동캠부(120)의 회전을 방지할 수 있다.

도 4 내지 도 6은, 상기 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(20)가 구동되는 일련의 과정을 나타내는 도면들이다. 도 4 내지 도 6을 참조하여 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(20)의 구동 과정을 설명하면, 다음과 같다.

먼저, 도 4는 기준값 이하의 풍속이 작용하는 경우로서, 상기 이동캠부(120)는 원심력에 의해 슬라이딩되지 않으며, 이에 따라 블레이드(15) 경사각의 변경이 이루어지지 않는다.

그리고 도 5는 기준값 초과의 과풍속이 작용하는 경우로서, 상기 이동캠부(120)는 원심력에 의해 메인샤프트(110)의 외측으로 슬라이딩되고, 이에 따라 상기 가압돌기(124)는 상기 고정캠부(130)의 경사면(134)을 가압하게 된다. 결과적으로 상기 고정캠부(130)는 일측으로 축회전되고, 블레이드연결부(140) 및 블레이드(15) 역시 함께 회전되어 상기 블레이드(15)의 경사각이 변경되고, 과풍속에 의해 발생되는 충격을 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다. 이때 풍속에 따라 상기 블레이드(15)의 경사각이 조절될 수 있음은 물론이다.

다음으로 도 6은, 상기 블레이드(15)의 경사각이 조절된 상태에서 다시 기준값 이하의 풍속이 작용하는 경우로서, 이와 같은 경우 상기 고정캠부(130), 블레이드연결부(140) 및 블레이드(15)는 전술한 복원부에 의해 최초의 위치로 복원된다.

그리고 이에 따라 상기 고정캠부(130)의 경사면(134)에 의해 상기 이동캠부(120) 역시 최초의 위치로 복원될 수 있다.

이상 설명한 본 실시예의 경우, 풍속에 따라 이동캠부(120)의 이동 거리가 변화하므로 블레이드(15)의 경사각이 바람의 풍속에 따라 대응되도록 조절되어 인가되는 부하를 일정 범위 내로 유지할 수 있으며, 블레이드(15)의 경사각을 조절하기 위한 별도의 동력이 요구되지 않는 장점을 가진다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 대해 차례대로 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 이동캠부(220) 및 고정캠부(230)의 모습을 나타낸 사시도이다.

도 7에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 모든 구성요소가 동일하게 형성되나, 이동캠부(220) 및 고정캠부(230)의 형상이 다르게 형성된다.

본 실시예에서 상기 고정캠부(230)는 서로 다른 2개의 영역으로 분할된 경사면을 가진다. 보다 구체적으로 상기 고정캠부(230)의 경사면은 제1방향으로 경사진 제1영역(234a)과, 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 경사진 제2영역(234b)을 포함한다.

즉 상기 고정캠부(230)의 경사면은 2개의 영역으로 분할되고, 이들은 서로 반대 방향의 경사를 가지며, 이때 제1영역(234a) 및 제2영역(234b)의 최대 돌출 지점은 서로 반대 측 영역의 최대 함몰 지점과 인접하여 단차를 형성하게 된다.

그리고 상기 이동캠부(220)는 상기 제1영역(234a)의 경사에 대응되는 제1가압돌기(224a)와, 상기 제2영역(234b)의 경사에 대응되는 제2가압돌기(224b)를 포함한다.

이에 따라 상기 이동캠부(220)의 제1가압돌기(224a) 및 상기 제2가압돌기(224b)는 서로 상기 고정캠부(230)를 동일한 방향으로 회전시키도록 가압하게 되며, 이때 상기 제1가압돌기(224a) 및 상기 제2가압돌기(224b)는 서로 반대 측에 위치되므로 상기 고정캠부(230)의 양측을 균일한 힘으로 가압할 수 있어 안정적인 구동이 가능하다는 장점이 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치는 상기 고정캠부(230)와 상기 이동캠부(220)가 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 모습을 나타낸 측면도이다.

도 8에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 모든 구성요소가 동일하게 형성되나, 복원부의 형태가 다르게 형성된다.

구체적으로 본 실시예에서 상기 복원부는 상기 이동캠부(320)와 상기 고정캠부(330) 사이에 구비되어, 상기 이동캠부(320)와 상기 고정캠부(330)를 서로 멀어지는 방향으로 외력을 제공하는 제2탄성부재(360)를 더 포함한다.

즉 상기 제2탄성부재(360)는 압축스프링 형태로 형성되어, 상기 이동캠부(320)가 외측으로 슬라이딩 이동 시 압축되고, 기준값 이하의 풍속이 작용할 경우 상기 이동캠부를 원래 위치로 밀어 복원시킨다. 그리고 제1탄성부재(미도시)는 전술한 제1실시예와 같이 상기 블레이드(15)를 원래의 위치로 회전시키게 된다.

또한 본 실시예의 경우 상기 고정캠부(330)에는 상기 제2탄성부재(360)를 지지할 수 있도록 하는 지지부재(336)가 더 구비되는 것으로 하였다.

도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 구조를 나타낸 측면도이다.

도 9에 도시된 본 발명의 제4실시예의 경우, 전술한 제3실시예와 모든 구성요소가 동일하게 형성되나, 상기 이동캠부(420)의 후방에 구비되어 상기 이동캠부(420)의 최대 후방 이동거리를 제한하는 스토퍼부(470)를 더 포함하는 것이 다르다.

본 실시예의 경우, 상기 스토퍼부(470)는 상기 이동캠부(420)가 일정 이상 후방으로 밀리지 않도록 고정시키게 되고, 이에 따라 상기 블레이드(15)의 경사각 영점을 용이하게 조절할 수 있도록 한다.

도 10은 본 발명의 제5실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 구조를 나타낸 측면도이다.

도 10에 도시된 본 발명의 제5실시예의 경우, 전술한 제4실시예와 모든 구성요소가 동일하게 형성되나, 상기 스토퍼부(570)가 보다 후방으로 후퇴되고, 상기 이동캠부(520) 및 상기 스토퍼부(570) 사이에 제4탄성부재(562)가 구비되는 것이 다르게 형성된다.

상기 제4탄성부재(562)는 압축스프링 형태로 형성되며, 상기 이동캠부(520)보다 내측에 구비되어 상기 이동캠부를 외측으로 밀어 내는 외력을 가하게 된다. 따라서 본 실시예의 경우, 기준값 초과의 풍속이 작용하는 경우, 상기 제4탄성부재(562)는 상기 이동캠부(520)의 슬라이딩 이동을 보다 원활하게 하여, 블레이드(15)의 경사각 조절을 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

다만, 상기 제4탄성부재(562)의 탄성력은 상기 복원부의 복원력보다 작게 형성되어, 기준값 이하의 풍속이 작용하는 경우 상기 블레이드(15)의 복원에는 지장이 없도록 하였다.

도 11은 본 발명의 제6실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 구조를 나타낸 측면도이다.

도 10에 도시된 본 발명의 제6실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 모든 구성요소가 동일하게 형성되나, 스토퍼부(670)가 구비되고, 복원부의 형태가 다르게 형성된다.

본 실시예의 경우, 상기 복원부는 상기 이동캠부(620)보다 내측에 구비되어, 상기 이동캠부(620)를 내측으로 잡아당기는 외력을 제공하는 제3탄성부재(662)를 더 포함한다. 상기 제3탄성부재(662)는 인장스프링 형태로 형성되고, 이에 따라 상기 이동캠부(620)가 원심력에 의해 메인샤프트(610)의 외측으로 이동 시 상기 이동캠부(620)에 복원력을 제공할 수 있다.

이상 각 실시예와 같이, 본 발명은 다양한 형태로 구현이 가능하며, 또한 각 실시예의 구성요소들이 혼합 또는 교차 적용될 수 있음음 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.

10: 타워 12: 나셀
15: 블레이드 20: 블레이드 경사각 조절장치
30: 베이스부 110: 메인샤프트
112: 가이드돌기 115: 고정부
116: 고정홀 120: 이동캠부
122: 관통홀 123: 가이드홈
124: 가압돌기 130: 고정캠부
132: 삽입홀 134: 경사면
140: 블레이드연결부 150: 제1탄성부재

Claims (12)

1. 풍력발전기에 구비된 블레이드의 경사각을 조절하는 경사각 조절장치에 있어서,
   상기 블레이드의 중심축을 형성하는 메인샤프트;
   상기 블레이드에 연결되며, 상기 메인샤프트에 축회전 가능하게 구비되고, 끝단에는 경사면이 형성된 고정캠부;
   상기 블레이드의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 메인샤프트의 외측으로 슬라이딩되도록 형성되고, 상기 고정캠부의 경사면을 가압함에 따라 상기 고정캠부를 축회전시켜 상기 블레이드의 경사각을 조절하는 이동캠부; 및
   상기 이동캠부에 의해 경사각이 조절된 블레이드를 복원시키는 복원부;
   를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정캠부는 상기 블레이드와 일체로 형성된 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 이동캠부가 회전되는 것을 방지하는 가이드부를 더 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 메인샤프트의 외주면 및 상기 이동캠부의 내주면 중 어느 하나에 형성된 가이드돌기; 및
   상기 메인샤프트의 외주면 및 상기 이동캠부의 내주면 중 다른 하나에 형성되고, 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈;
   을 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 이동캠부의 둘레 중 적어도 일부는 평탄면으로 형성되며,
   나셀의 블레이드회전축과 연결되고, 상기 메인샤프트가 고정되며, 상기 평탄면에 대향되는 대향면을 가지는 베이스부를 더 포함하고,
   상기 이동캠부는 상기 평탄면이 상기 대향면에 접촉된 상태로 슬라이딩되는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 이동캠부는,
   상기 고정캠부의 경사면에 대응되는 경사면을 가지고, 상기 고정캠부의 경사면을 가압하는 가압돌기를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 고정캠부의 경사면은,
   제1방향으로 경사진 제1영역과, 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 경사진 제2영역을 포함하고,
   상기 이동캠부의 가압돌기는,
   상기 제1영역의 경사에 대응되는 제1가압돌기와, 상기 제2영역의 경사에 대응되는 제2가압돌기를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복원부는,
   상기 이동캠부에 의해 축회전된 상기 고정캠부를 복원시키는 제1탄성부재를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 복원부는,
   상기 이동캠부와 상기 고정캠부 사이에 구비되어, 상기 이동캠부와 상기 고정캠부를 서로 멀어지는 방향으로 외력을 제공하는 제2탄성부재를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 복원부는,
    상기 이동캠부보다 내측에 구비되어, 상기 이동캠부를 내측으로 잡아당기는 외력을 제공하는 제3탄성부재를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 이동캠부보다 내측에 구비되어 상기 이동캠부를 외측으로 밀되, 상기 복원부의 복원력보다 작은 외력을 제공하는 제4탄성부재를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 이동캠부의 최대 후방 이동거리를 제한하는 스토퍼부를 더 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.

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