KR101548690B1 - 원심력에 의해 이동되는 이동부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 - Google Patents

원심력에 의해 이동되는 이동부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 원심력에 의해 이동되는 이동부를 포함하는 이동풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치는, 풍력발전기의 블레이드에 연결되고, 상기 블레이드의 페더링 방향으로 회전 가능하게 형성되는 동시에 상기 페더링 방향의 반대 방향으로 탄성 복원 가능하게 형성된 블레이드연결부, 상기 블레이드연결부가 결합되고, 상기 풍력발전기의 나셀에 형성된 블레이드회전축에 회전 가능하게 연결된 베이스부, 상기 베이스부의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 베이스부의 회전 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 이동부 및 일측은 상기 블레이드연결부와 연결되고, 타측은 상기 이동부와 연결되어 상기 이동부의 이동에 따라 상기 블레이드연결부를 회전시키는 이동력전달부를 포함한다.

Description

원심력에 의해 이동되는 이동부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치{Feathering Apparatus of Blade of Wind Power Generator Having Moving 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 이동부에 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 이동부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치는, 풍력발전기의 블레이드에 연결되고, 상기 블레이드의 페더링 방향으로 회전 가능하게 형성되는 동시에 상기 페더링 방향의 반대 방향으로 탄성 복원 가능하게 형성된 블레이드연결부, 상기 블레이드연결부가 결합되고, 상기 풍력발전기의 나셀에 형성된 블레이드 회전축에 회전 가능하게 연결된 베이스부, 상기 베이스부의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 베이스부의 회전 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 이동부 및 일측은 상기 블레이드연결부와 연결되고, 타측은 상기 이동부와 연결되어 상기 이동부의 이동에 따라 상기 블레이드연결부를 회전시키는 이동력전달부를 포함한다.
그리고 상기 블레이드연결부는 상기 블레이드와 일체로 형성될 수 있다.
또한 상기 블레이드연결부는, 상기 블레이드의 중심축을 형성하는 메인샤프트, 상기 블레이드와 연결되고, 상기 메인샤프트에 상기 블레이드의 페더링 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 블레이드의 경사각을 조절하는 페더링유닛 및 상기 페더링유닛에 상기 페더링 방향과 반대 방향의 탄성력을 제공하는 복원부재를 포함할 수 있다.
그리고 상기 메인샤프트의 외주면 및 상기 페더링유닛의 내주면 중 어느 하나에는 가이드돌기가 형성되고, 다른 하나에는 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성될 수 있다.
또한 상기 이동부의 최대 이동을 제한하는 스토퍼부를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 스토퍼부는, 양단이 개방되고, 상기 이동부를 감싸도록 형성되어 상기 이동부의 이동을 가이드하는 가이드하우징 및 상기 가이드하우징의 개방된 양단 중 상기 이동부의 원심력에 의한 이동 방향 측에 구비되어 상기 이동부의 최대 이동을 제한하는 이동방지판을 포함할 수 있다.
또한 상기 이동력전달부는 로프 형태 또는 체인 형태로 형성될 수 있다.
그리고 상기 이동력전달부의 소정 위치에 대응되도록 하나 이상 구비되어 상기 이동력전달부의 이동력 전달 방향을 변환하는 방향전환부를 더 포함할 수 있다.
또한 내부에 소정의 경로가 형성되고, 상기 이동력전달부를 감싸도록 구비되어 상기 이동력전달부가 상기 경로를 따라 가이드되도록 하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 가이드부의 내부에는 윤활제가 수용될 수 있다.
또한 상기 블레이드연결부는 상기 베이스부의 둘레를 따라 복수 개가 구비되며, 상기 복수 개의 블레이드연결부에 각각 대응되는 복수 개의 이동력전달부가 둘레를 따라 감기도록 형성되고, 상기 베이스부에 회전 가능하게 연결되어, 상기 복수 개의 이동력전달부의 구동을 상호 연동시키는 회전연동부를 더 포함할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 원심력에 의해 이동되는 이동부를 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 이동부의 이동에 따라 이동력전달부가 블레이드연결부를 회전시켜 블레이드가 페더링됨에 따라 과풍속에 의한 발생되는 충격을 효과적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
셋째, 풍속에 따라 이동부의 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.
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, 이동부 및 스토퍼부의 구조를 나타낸 정면도;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 이동부의 이동에 따라 블레이드가 회전되는 모습을 나타낸 사시도;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 블레이드연결부의 구조를 나타낸 사시도;
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 블레이드가 복원되는 모습을 나타낸 사시도;
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 전체 모습을 나타낸 정면도;
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 가이드부의 모습을 나타낸 단면도;
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 구조를 나타낸 정면도; 및
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 회전연동부의 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 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 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(20)는 베이스부(30)와, 블레이드연결부와, 이동부(130)와, 이동력전달부(160)를 포함한다.
상기 베이스부(30)는 상기 블레이드연결부가 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.
상기 블레이드연결부는 상기 베이스부(30)에 결합되며, 풍력발전기의 블레이드(15)에 연결되고, 상기 블레이드(15)의 페더링 방향으로 회전 가능하게 형성되는 동시에 상기 페더링 방향의 반대 방향으로 탄성 복원 가능하게 형성된다.
본 실시예의 경우, 상기 블레이드연결부는 메인샤프트(110)와, 페더링유닛(120)과, 본 도면에는 도시되지 않은 복원부재를 포함한다.
상기 메인샤프트(110)는 상기 블레이드(15)의 중심축을 형성하는 구성요소이며, 본 실시예에서는 고정유닛(115)에 의해 베이스부(30)에 고정된 상태를 가진다. 다만, 상기 고정유닛(115) 외의 다른 방법으로 베이스부(30)에 연결될 수 있음은 물론이다.
상기 페더링유닛(120)은 상기 블레이드(15)와 연결되고, 상기 메인샤프트(110)에 상기 블레이드(15)의 페더링 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 블레이드의 경사각을 조절하는 구성요소이다.
보다 구체적으로 본 실시예에서 상기 페더링유닛(120)은 상기 메인샤프트(110)의 둘레를 감싸는 형태로 형성되어 상기 메인샤프트(110)의 둘레를 따라 회전 가능하게 형성되고, 일측에는 확장부(118)가 구비되어 블레이드(15)가 결합될 수 있도록 하였다.
상기 복원부재는 상기 페더링유닛(120)에 상기 페더링 방향과 반대 방향의 탄성력을 제공하는 구성요소이다. 즉 상기 페더링유닛(120)이 페더링 방향으로 회전된 경우, 이를 원래의 위치로 복원시키도록 할 수 있다. 상기 복원부재에 대해서는 후술하도록 한다.
한편 본 실시예와 같이 상기 블레이드연결부는 상기 블레이드(15)와 베이스부(30) 사이에서 상기 블레이드(15)를 회전 가능하게 연결시키도록 구비될 수도 있으나, 이와 달리 상기 블레이드연결부는 상기 블레이드(15)와 일체로 형성된 형태일 수도 있다.
즉 본 실시예에서는 상기 블레이드연결부가 상기 블레이드(15)와 별도의 구성으로 구비되나, 상기 블레이드연결부는 이에 한정되지 않고 상기 블레이드(15)의 일부를 형성할 수도 있다. 이와 같은 경우에는 상기 블레이드(15)의 일측이 블레이드연결부로 형성되어 상기 베이스부(30)에 회전 가능하게 결합되는 형태일 수 있다.
상기 이동부(130)는 상기 베이스부(130)의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 베이스부(30)의 회전 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 구성요소이다.
본 실시예에서 상기 이동부(130)는 무게추 형태로 형성되어, 베이스부(130)의 회전에 따른 원심력에 의해 용이하게 이동되도록 하였다. 상기 이동부(130)는 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한 본 실시예의 경우 상기 이동부(130)의 최대 이동을 제한하는 스토퍼부(140)가 더 구비될 수 있으며, 이에 대해서는 후술하도록 한다.
상기 이동력전달부(160)는 일측이 상기 블레이드연결부와 연결되고, 타측이 상기 이동부(130)와 연결된다. 그리고 상기 이동부(130)의 이동에 따라 상기 블레이드연결부를 회전시킬 수 있다. 즉 상기 이동력전달부(160)는 상기 이동부(130)의 이동력을 상기 블레이드연결부에 전달하여 회전력으로 변환하게 되며, 이때 상기 이동력전달부(160)는 로프 형태, 체인 형태 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 실시예에서 상기 이동력전달부(160)는 로프 형태로 형성되어, 일측 소정 길이가 페더링유닛(120)에 감긴 상태를 가지고, 타측은 이동부(130)에 연결된다. 따라서 상기 이동부(130)가 원심력에 의해 베이스부(30)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동할 경우, 상기 이동력전달부(160)가 이동부(130)의 이동에 의해 당겨지게 되어 상기 페더링유닛(120)을 페더링 방향으로 회전시키게 된다.
반대로 상기 페더링유닛(120)이 전술한 복원부재에 의해 복원될 경우, 상기 이동력전달부(160)는 이동부(130)를 베이스부(30)의 중심 방향으로 이동시킬 수 있을 것이다.
또한 본 실시예의 경우, 상기 이동력전달부(160)의 소정 위치에 대응되도록 하나 이상 구비되어 상기 이동력전달부(160)의 이동력 전달 방향을 변환하는 방향전환부(150)를 더 포함한다.
구체적으로 상기 방향전환부(150)는 블레이드(15)의 페더링 방향과 이동부(130)의 원심력에 의한 이동 방향이 일치되지 않아 이동력 전달 효율이 떨어지는 것을 방지하도록 상기 이동력전달부(160)의 이동력 전달 방향을 변환시킬 수 있다.
특히 본 실시예에서 상기 방향전환부(150)는 블레이드(15)의 회전 방향 측에 구비되어 상기 이동력전달부(160)의 연장 경로를 변환하는 제1방향전환부(152)와, 상기 이동력전달부(160)의 연장 경로를 이동부(130)의 이동 방향 측으로 재변환하는 제2방향전환부(154)를 포함한다. 이에 따라 상기 이동부(130)의 이동력이 블레이드(15) 측에 원활하게 전달될 수 있다. 설계에 따라 상기 방향전환부(150)의 개수 및 위치는 다양하게 형성될 수 있음은 물론이다.
한편 상기 이동력전달부(160)가 본 실시예와 달리 체인 형태로 형성되는 경우, 상기 페더링유닛(120)과 상기 방향전환부(150)가 상기 이동력전달부(160)와 접촉되는 부분에는 체인과 서로 치합되는 이가 형성되어 구동력의 손실을 최소화할 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 이동부(130) 및 스토퍼부(140)의 구조를 나타낸 정면도이다.
전술한 바와 같이, 상기 이동부(130)는 베이스부(30)의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 베이스부(30)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다. 이때 과풍속에 의해 베이스부(30)의 회전 속도가 과도하게 증가될 경우, 상기 이동부(130)가 이탈되어 안전사고 등이 발생할 수 있다.
따라서 본 실시예에서는 상기 이동부(130)의 최대 이동을 제한하는 스토퍼부(140)가 더 포함된다.
구체적으로 상기 스토퍼부(140)는 양단이 개방되고, 상기 이동부(130)를 감싸도록 형성되어 상기 이동부(130)의 이동을 가이드하는 가이드하우징(142)과, 상기 가이드하우징(142)의 개방된 양단 중 상기 이동부(130)의 원심력에 의한 이동 방향 측에 구비되어 상기 이동부(130)의 최대 이동을 제한하는 이동방지판(144)을 포함한다.
결과적으로 상기 스토퍼부(140)는 상기 이동부(130)가 수용되는 수용공간(S)을 가지며, 이때 상기 가이드하우징(142)은 상기 이동부(130)가 측 방향으로 이탈되는 것을 방지하고, 직선 방향으로의 이동을 유도하여 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 상기 가이드하우징(142)의 단면은 상기 이동부(130)의 단면 형상에 대응되도록 형성될 수 있을 것이다.
또한 상기 이동방지판(144)은 상기 이동부(130)가 일정 거리 이상 이동된 상태에서 더 이상 이동되는 것을 방지하도록 이동 경로를 차폐하게 된다. 이때 상기 이동부(130)의 이동 거리는 상기 블레이드의 페더링 각도에 대응되도록 다양하게 설계될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(20)에 있어서, 이동부(130)의 이동에 따라 블레이드(15)가 회전되는 모습을 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(20)에 있어서, 블레이드연결부의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 과풍속에 의해 베이스부(30)의 회전 속도가 증가하게 되면 이동부(130)가 베이스부(30)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동되고, 이에 따라 이동력전달부(160)는 페더링유닛(120)을 회전시켜 블레이드(15)가 경사각을 형성하도록 할 수 있다.
이때 본 실시예에서는 도 5와 같이, 블레이드연결부의 메인샤프트(110) 외주면에는 가이드돌기(112)가 형성되고, 페더링유닛(120)의 내주면에는 가이드홈(123)이 형성된다.
즉 상기 메인샤프트(110)가 페더링유닛(120)의 중공(122)에 삽입된 상태에서 상기 가이드돌기(112)는 상기 가이드홈(123)에 삽입될 수 있으며, 상기 가이드홈(123)은 소정 길이로 형성되어 상기 페더링유닛(120)의 최대 회전을 제한하도록 할 수 있다. 따라서 상기 가이드홈(123)의 길이에 따라 블레이드(15)의 페더링 각도를 조절할 수 있을 것이다.
이때 상기 가이드홈(123)은 이동부(130)의 최대 이동을 제한하는 용도로도 사용될 수 있으며, 이와 같은 경우 전술한 스토퍼부가 생략될 수도 있을 것이다.
또한 본 실시예와 반대로, 상기 페더링유닛(120)의 내주면에 가이드돌기가 형성되고, 상기 메인샤프트(110)의 외주면에 가이드홈이 형성될 수도 있음은 물론이다.
한편 전술한 바와 같이 블레이드연결부는 복원부재(126)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 상기 복원부재(126)는 토션 스프링 형태로 형성되어, 상기 페더링유닛(120)이 회전 시 비틀려 이후 최초 위치로 복원되도록 복원력을 제공할 수 있다. 상기 복원부재(126)는 본 실시예 외의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
그리고 본 실시예의 경우, 상기 페더링유닛(120)의 외주면에는 상기 이동력전달부(160)가 이탈되지 않고 용이하게 감길 수 있도록 하는 삽입홈(125)이 형성될 수 있다. 이때 상기 삽입홈(125)의 일측에는 상기 이동력전달부(160)를 고정시키는 고정부재(124)가 더 구비될 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(20)에 있어서, 블레이드(15)가 복원되는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 풍속이 일정 이하가 될 경우 상기 베이스부(30)의 회전 속도가 감소하게 되며, 상기한 블레이드연결부의 구조로 인해 블레이드(15) 및 블레이드연결부가 최초의 위치로 복원된다. 따라서 이동력전달부(160)는 페더링유닛(120)을 따라 당겨지고, 이동부(130) 역시 최초의 위치로 복원될 수 있다.
이상으로 본 발명의 제1실시예에 대해 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 전체 모습을 나타낸 정면도이며, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 가이드부(170)의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 모든 구성요소가 동일하게 형성되나, 이동력전달부(160)의 이동력 전달 방향을 변환하는 구성요소가 가이드부(170)로 대체된 것이 다르다.
구체적으로 상기 가이드부(170)는 내부에 소정의 경로(172)가 형성되고, 상기 이동력전달부(160)를 감싸도록 구비되어 상기 이동력전달부(160)가 상기 경로(172)를 따라 가이드되도록 하는 구성요소이다.
즉 전술한 제1실시예에서 상기 이동력전달부(160)의 이동력 전달 방향을 변환하기 위해 방향전환부를 방향 전환 위치마다 설치한 것과 달리, 본 실시예의 경우 상기 가이드부(170) 자체가 소정 형상의 경로(172)를 가지도록 형성되어 이동력전달부(160)의 이동력 전달 방향을 가이드할 수 있다.
이때 상기 가이드부(170)의 절곡 부분에서는 상기 이동력전달부(160)와 상기 가이드부(170)의 내면 사이에 과도한 마찰이 발생할 수 있으므로, 상기 가이드부(170)의 내부에는 윤활제가 수용될 수 있다.
그리고 본 실시예의 경우 상기 윤활제가 누설되는 것을 방지하기 위해 상기 가이드부(170)의 양단에는 밀폐형롤러(174)가 구비되는 것으로 하였다.
한편 본 실시예에서는 하나의 가이드부(170)는 경로 전체를 형성하는 것으로 하였으나, 이와 달리 상기 가이드부(170)는 상기 이동력전달부(160)의 방향 전환 위치마다 구비될 수도 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치의 구조를 나타낸 정면도 및 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 있어서, 회전연동부(35)의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 제3실시예의 경우, 상기 베이스부(30)에는 회전연동부(35)가 구비되어, 각 블레이드(15a, 15b, 15c)의 회전을 서로 연동시킬 수 있도록 형성된다.
구체적으로 본 실시예에서는 상기 블레이드(15a, 15b, 15c)가 복수 개 구비됨으로 인해 상기 블레이드연결부 역시 상기 베이스부(30)의 둘레를 따라 복수 개가 구비된다. 그리고 상기 회전연동부(35)는 상기 복수 개의 블레이드연결부에 각각 대응되는 복수 개의 이동력전달부(160a, 160b, 160c)가 둘레를 따라 감기도록 형성된다.
이에 따라 상기 스토퍼부(140a, 140b, 140c) 내에 구비된 이동부 중 어느 하나만이 베이스부(30)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동될 경우에도, 상기 회전연동부(35)는 해당되는 이동력전달부(150a, 150b, 150c)에 의해 회전되어 다른 이동력전달부(150a, 150b, 150c)에 이동력을 전달할 수 있다.
결과적으로 본 실시예에서는 모든 블레이드(15a, 15b, 15c)가 상기 회전연동부(35)의 회전 각도에 대응되어 동일한 각도로 페더링될 수 있도록 구동이 상호 연동되므로, 각 블레이드(15a, 15b, 15c) 간의 페더링 각도가 서로 어긋나는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
또한 본 실시예의 경우 상기 회전연동부(35)는 블레이드(15a, 15b, 15c) 간의 구동 연동뿐 아니라 방향전환부(150a, 150b, 150c)와 함께 상기 이동력전달부(160a, 160b, 160c)의 이동력 전달 방향을 전환시키는 역할을 수행할 수 있다.
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
115: 고정유닛 118: 확장부
120: 페더링유닛 126: 복원부재
130: 이동부 140: 스토퍼부
142: 가이드하우징 144: 이동방지판
150: 방향전환부 160: 이동력전달부

Claims (11)

  1. 풍력발전기의 블레이드에 연결되고, 상기 블레이드의 페더링 방향으로 회전 가능하게 형성되는 동시에 상기 페더링 방향의 반대 방향으로 탄성 복원 가능하게 형성된 블레이드연결부;
    상기 블레이드연결부가 결합되고, 상기 풍력발전기의 나셀에 형성된 블레이드회전축에 회전 가능하게 연결된 베이스부;
    상기 베이스부의 회전에 따른 원심력에 의해 상기 베이스부의 회전 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 이동부; 및
    일측은 상기 블레이드연결부와 연결되고, 타측은 상기 이동부와 연결되어 상기 이동부의 이동에 따라 상기 블레이드연결부를 회전시키는 이동력전달부;
    를 포함하며,
    상기 블레이드연결부는,
    상기 블레이드의 중심축을 형성하는 메인샤프트;
    상기 블레이드와 연결되고, 상기 메인샤프트에 상기 블레이드의 페더링 방향으로 회전 가능하게 연결되어 상기 블레이드의 경사각을 조절하는 페더링유닛; 및
    상기 페더링유닛에 상기 페더링 방향과 반대 방향의 탄성력을 제공하는 복원부재;
    를 포함하며,
    상기 메인샤프트의 외주면 및 상기 페더링유닛의 내주면 중 어느 하나에는 가이드돌기가 형성되고, 다른 하나에는 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성된 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드연결부는 상기 블레이드와 일체로 형성된 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동부의 최대 이동을 제한하는 스토퍼부를 더 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스토퍼부는,
    양단이 개방되고, 상기 이동부를 감싸도록 형성되어 상기 이동부의 이동을 가이드하는 가이드하우징; 및
    상기 가이드하우징의 개방된 양단 중 상기 이동부의 원심력에 의한 이동 방향 측에 구비되어 상기 이동부의 최대 이동을 제한하는 이동방지판;
    을 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동력전달부는 로프 형태 또는 체인 형태로 형성된 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이동력전달부의 소정 위치에 대응되도록 하나 이상 구비되어 상기 이동력전달부의 이동력 전달 방향을 변환하는 방향전환부를 더 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  9. 제7항에 있어서,
    내부에 소정의 경로가 형성되고, 상기 이동력전달부를 감싸도록 구비되어 상기 이동력전달부가 상기 경로를 따라 가이드되도록 하는 가이드부를 더 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가이드부의 내부에는 윤활제가 수용된 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드연결부는 상기 베이스부의 둘레를 따라 복수 개가 구비되며,
    상기 복수 개의 블레이드연결부에 각각 대응되는 복수 개의 이동력전달부가 둘레를 따라 감기도록 형성되고, 상기 베이스부에 회전 가능하게 연결되어, 상기 복수 개의 이동력전달부의 구동을 상호 연동시키는 회전연동부를 더 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치.
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