KR101550028B1 - Wind power generator having dual pitch control system - Google Patents

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KR101550028B1
KR101550028B1 KR1020140055235A KR20140055235A KR101550028B1 KR 101550028 B1 KR101550028 B1 KR 101550028B1 KR 1020140055235 A KR1020140055235 A KR 1020140055235A KR 20140055235 A KR20140055235 A KR 20140055235A KR 101550028 B1 KR101550028 B1 KR 101550028B1
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김명호
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

Disclosed is a wind power generator having a dual pitch control system. The wind power generator having a dual pitch control system comprises a rotor; and blades including a main rotating part coupled to the rotor, and a sub-rotating part which is extended from the main rotating part, and is coupled to at least one position of the rotor.

Description

이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기{Wind power generator having dual pitch control system}Technical Field [0001] The present invention relates to a wind power generator having a dual pitch control system,

본 발명은 이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기에 관한 것이다. The present invention relates to a wind turbine with a dual pitch control system.

일반적으로, 풍력 발전기는 공기의 유동이 가진 운동에너지를 이용하여 로터(rotor)를 회전시켜 기계에너지로 변환하고, 변환된 기계에너지로 발전기를 회전시켜 전기에너지를 얻는 장치이다. Generally, a wind turbine generator is a device that uses a kinetic energy of an air flow to rotate a rotor to convert it into mechanical energy, and to rotate the generator with the converted mechanical energy to obtain electric energy.

이러한 풍력 발전기는 풍력을 받기에 적합한 높이를 갖는 타워(tower)와, 타워의 상부에 설치되며 복수의 블레이드(blade)가 결합되어 풍력에 의해 회전하는 로터와, 로터에 연결된 주축의 회전 속도를 증가시켜 전달하는 기어박스(gear box), 및 기어박스에서 증속된 회전력을 전달받아 전기에너지로 변환하는 발전기로 구성된다.Such a wind turbine generator includes a tower having a height suitable for receiving wind power, a rotor installed on an upper portion of the tower and coupled with a plurality of blades to rotate by wind force, And a generator for converting rotational force, which is increased in the gear box, to electric energy.

또한, 풍력 발전기는 도 1에 도시된 바와 같이 피치 모터(Pitch motor)를 포함하는 피치 제어 시스템을 구비하고 있다. 피치 제어 시스템은 정격 풍속 이상에서 발전기의 출력을 정격으로 제한하기 위해 블레이드의 피치각을 제어하기 위한 것으로, 허브 내에 위치하는 서보 모터(servo motor)인 피치 모터를 이용하여 블레이드의 단부에 결합된 원형 기어를 회전시켜 블레이드의 피치각을 조절한다. The wind turbine also has a pitch control system including a pitch motor as shown in Fig. The pitch control system is used to control the pitch angle of the blades to limit the output of the generator at rated speeds above the rated wind speed. A pitch motor, which is a servomotor located in the hub, Adjust the pitch angle of the blade by rotating the gear.

풍속에 대응하여 효과적인 피치각 제어를 수행함으로써 풍력 발전기의 구조적 안정성 및 전력 생산의 안정성을 도모하기 위한 기술이 다양하게 개발되고 있으며, 관련 선행기술로 한국공개특허 제2013-00468741호(풍력 터빈 블레이드 가변 피치 제어 장치), 한국공개특허 제2013-0086130호(회전자 블레이드 피치 조절 장치) 등이 출원되어 있다. Various techniques have been developed to achieve structural stability and power generation stability of a wind turbine by performing effective pitch angle control in response to wind speed, and related arts are disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-00468741 (Wind Turbine Blade Variable Pitch control device), Korean Laid-Open Patent Application No. 2013-0086130 (rotor blade pitch adjusting device).

그러나 전술한 선행기술들은 허브에 대해 블레이드 전체가 회전함에 따라 풍력을 받는 블레이드 전체 길이를 대상으로 하는 단일의 피치 제어를 목적으로 하고 있어 피치 동작이 느린 동특성을 갖게 되는 문제점이 있다.However, the above-described prior arts have a problem in that the pitch operation has a slow dynamic characteristic because the whole of the blade is rotated with respect to the hub for the purpose of a single pitch control for the entire length of the blade receiving the wind force.

본 발명은 블레이드의 피치각을 메인 회전부 및/또는 서브 회전부 단위로 용이하게 개별 제어할 수 있도록 하여 시스템의 신뢰성과 성능을 개선할 수 있는 이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a wind power generator having a double pitch control system capable of easily controlling the pitch angles of the blades individually on the main rotation unit and / or the sub rotation unit, thereby improving the reliability and performance of the system.

본 발명은 복수의 피치 제어 모터를 개별적으로 제어함으로써 빠른 동특성과 느린 동특성을 필요에 따라 모두 만족시킬 수 있도록 하는 이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a wind power generator having a dual pitch control system that can control both a plurality of pitch control motors individually, thereby satisfying both fast dynamic characteristics and slow dynamic characteristics as needed.

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

본 발명의 일 측면에 따르면, 로터(rotor); 상기 로터에 결합되는 메인 회전부와 상기 메인 회전부에서 연장되는 서브 회전부를 포함하며, 상기 로터의 적어도 하나의 개소에 각각 결합되는 블레이드를 포함하는 이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기가 제공된다.According to an aspect of the invention, there is provided a rotor comprising: a rotor; There is provided a wind power generator having a double pitch control system including a main rotation part coupled to the rotor and a sub rotation part extending from the main rotation part, the blades being respectively coupled to at least one portion of the rotor.

상기 메인 회전부를 회전시켜 피치각을 제어하는 메인 피치 조절부; 및 상기 서브 회전부를 회전시켜 피치각을 제어하는 서브 피치 조절부가 더 포함될 수도 있다.A main pitch adjusting unit for rotating the main rotation unit to control a pitch angle; And a sub pitch adjusting unit for controlling the pitch angle by rotating the sub rotation unit.

상기 메인 회전부만이 회전되면, 상기 메인 회전부에서 연장된 서브 회전부도 동일한 피치각으로 연동 회전될 수 있다.When only the main rotation unit is rotated, the sub rotation unit extended from the main rotation unit may be rotated at the same pitch angle.

제어부는 피치각 제어를 위해 상기 메인 피치 조절부 및 상기 서브 피치 조절부를 개별 제어할 수 있다.The control unit may individually control the main pitch adjusting unit and the sub pitch adjusting unit for the pitch angle control.

상기 서브 피치 조절부는, 상기 메인 회전부에 설치된 구동기어와, 상기 구동기어에 치합되며 상기 서브 회전부에 고정된 종동기어와, 상기 구동기어를 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다.The sub-pitch adjusting unit may include a driving gear provided in the main rotating part, a driven gear engaged with the driving gear and fixed to the sub-rotating part, and a driving motor rotating the driving gear.

상기 구동기어는 상기 종동기어의 내측에 접하여, 상기 구동기어와 상기 종동기어가 내접기어를 형성할 수 있다.The drive gear is in contact with the inside of the driven gear, and the drive gear and the driven gear can form an internal gear.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 블레이드의 피치각을 메인 회전부 및/또는 서브 회전부 단위로 용이하게 개별 제어할 수 있도록 하여 시스템의 신뢰성과 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to easily control the pitch angles of the blades in units of the main rotation part and / or the sub rotation part, thereby improving the reliability and performance of the system.

또한 복수의 피치 제어 모터를 개별적으로 제어함으로써 빠른 동특성과 느린 동특성을 필요에 따라 모두 만족시킬 수 있도록 하는 효과도 있다.In addition, by controlling the plurality of pitch control motors individually, it is possible to satisfactorily satisfy fast dynamic characteristics and slow dynamic characteristics as needed.

도 1은 일반적인 풍력 터빈의 피치 제어 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 사시도.
도 3은 도 2의 루트 회전부와 서브 회전부의 모습을 도시한 절개 사시도.
도 4는 블레이드가 받는 바람의 세기를 도시한 그래프.
도 5는 회전부가 회전하여 피치각이 조절되는 모습을 도시한 도면.
도 6 및 도 7은 블레이드의 피치각을 제어하는 모습을 도시한 작동도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a diagram of a pitch control system of a typical wind turbine.
2 is a perspective view of a wind turbine according to an embodiment of the present invention;
3 is an exploded perspective view showing a state of the root rotation part and the sub rotation part of FIG. 2;
Fig. 4 is a graph showing the wind intensity received by the blade. Fig.
5 is a view showing a state in which a pitch angle is adjusted by rotating a rotating part.
Figs. 6 and 7 are operation diagrams showing a state in which a pitch angle of a blade is controlled. Fig.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms "part," "unit," "module," "device," and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, Lt; / RTI >

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.It is to be understood that the components of the embodiments described with reference to the drawings are not limited to the embodiments and may be embodied in other embodiments without departing from the spirit of the invention. It is to be understood that although the description is omitted, multiple embodiments may be implemented again in one integrated embodiment.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기에관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 사시도이고, 도 3은 도 2의 루트 회전부와 서브 회전부의 모습을 도시한 절개 사시도이며, 도 4는 블레이드가 받는 바람의 세기를 도시한 그래프이다. 도 5는 회전부가 회전하여 피치각이 조절되는 모습을 도시한 도면이고, 도 6 및 도 7은 블레이드의 피치각을 제어하는 모습을 도시한 작동도이다.FIG. 2 is a perspective view of a wind turbine according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cutaway perspective view showing a state of a root rotary part and a sub rotary part of FIG. 2, to be. FIG. 5 is a view showing a state in which the rotating part rotates to adjust the pitch angle, and FIGS. 6 and 7 are operation diagrams showing a state in which the pitch angle of the blade is controlled.

이하에서 구체적으로 설명되는 바와 같이, 본 실시예에 따른 풍력 발전기(1)는 공기가 블레이드(12)를 지날 때 양력과 항력이 발생하는 공기역학적 특성에 의해 로터(10)가 회전하는데, 이 때 발생하는 기계적 회전 에너지를 발전기(20)를 통해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 풍력 발전기(1)는 메인 회전부(13) 및 서브 회전부(14)를 이용하여 블레이드(12)의 전체 길이 중 일부분만을 독립적으로 회전시키거나 전체적으로 회전시킴으로써 블레이드(12)의 피치각을 제어할 수 있다. 따라서, 피치 제어 시스템의 구동시 빠른 동특성 또는 느린 동특성을 요구하는 외부 환경에 동적으로 대응할 수 있는 특징이 있다.As will be described in detail below, the wind turbine 1 according to the present embodiment rotates the rotor 10 by the aerodynamic characteristic that the lift and the drag are generated when the air passes through the blade 12, And converts the generated mechanical rotational energy into electric energy through the generator 20. [ The wind turbine generator 1 can control the pitch angle of the blade 12 by independently rotating or entirely rotating only a part of the entire length of the blade 12 using the main rotation section 13 and the sub rotation section 14 . Therefore, there is a feature that the pitch control system can dynamically respond to an external environment requiring fast or slow dynamic characteristics when driving the pitch control system.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 이중 피치 제어 시스템을 구비하는 풍력 발전기(1)는 풍력에 의해 회전하는 로터(10), 전기를 생산하는 발전기(20) 및 피치각을 제어하는 피치 조절부(30, 90)를 포함할 수 있다.2, a wind turbine generator 1 having a double pitch control system according to the present embodiment includes a rotor 10 rotated by wind power, a generator 20 for generating electricity, and a pitch control (30, 90).

바람을 받아 주축(101)을 중심으로 회전하는 로터(10)는 허브(11)와, 허브(11)에 결합되는 적어도 하나의 블레이드(12)를 포함할 수 있다. The rotor 10 receiving wind and rotating about the main axis 101 may include a hub 11 and at least one blade 12 coupled to the hub 11.

주축(101)은 로터(10)의 회전축이 되는 동시에 발생된 회전력을 전달하는 역할을 하며, 예를 들어 로터(10)의 전체 크기에 대응하여 길이 및 두께가 형성될 수 있다. 주축(101)의 일단에는 허브(11)가 회전 가능하게 결합된다.The main shaft 101 serves as a rotation axis of the rotor 10 and transmits the generated rotational force. For example, the main shaft 101 may have a length and a thickness corresponding to the overall size of the rotor 10. A hub (11) is rotatably coupled to one end of the main shaft (101).

허브(11)는 주축(101)과 블레이드(12)의 단부를 연결하는 동시에 보호하는 역할을 하며, 적어도 하나의 블레이드(12)가 결합된다. 허브(11)는 예를 들어 공기의 유동이 원활하게 안내되어 로터(10)가 더욱 용이하게 회전될 수 있도록, 풍력 발전기(1)의 전방으로 갈수록 단면적이 작아지는 원추형의 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 허브(11)가 원추형의 형상으로 한정되는 것은 아니며, 형상은 예를 들어 타원형의 형상 등과 같이 다양하게 변형될 수 있다. The hub 11 serves to connect and protect the main shaft 101 and the end of the blade 12, and at least one blade 12 is engaged. The hub 11 can be formed in a conical shape having a smaller cross-sectional area toward the front of the wind turbine 1, for example, so that the flow of air can be guided smoothly and the rotor 10 can be rotated more easily . However, the hub 11 is not limited to a conical shape, and the shape can be variously modified, for example, an elliptical shape or the like.

허브(11)에 결합되는 복수의 블레이드(12)는 전방에서 불어오는 바람을 받아 일 방향으로 회전하게 되며, 일정한 회전 속도를 유지하도록 조절될 수 있다. The plurality of blades 12 coupled to the hub 11 receive wind blowing from the front and rotate in one direction and can be adjusted to maintain a constant rotational speed.

블레이드(12)가 바람을 받아 회전함에 따라 허브(11)와 주축(101)도 함께 회전하게 된다. 블레이드(12)의 개수는 일반적으로 3개로 허브(11)에 설치되지만, 필요에 따라 조절될 수 있다. 각각의 블레이드(12)는 일정한 간격으로 이격되어 배치되며, 허브(11)의 외주면을 따라 방사형으로 설치될 수 있다. As the blade 12 rotates with the wind, the hub 11 and the main shaft 101 rotate together. The number of blades 12 is generally three in the hub 11, but can be adjusted as needed. Each of the blades 12 is spaced apart at regular intervals, and may be radially installed along the outer circumferential surface of the hub 11.

블레이드(12)는 허브(11)에 결합되는 메인 회전부(13)와, 메인 회전부(13)로부터 연장되는 서브 회전부(14)를 포함할 수 있다. The blade 12 may include a main rotation part 13 coupled to the hub 11 and a sub rotation part 14 extending from the main rotation part 13.

일반적으로, 허브(11)로부터 1/4 ~ 1/3 이격된 부분에서 블레이드(12)의 팁 부분 사이의 횡단면 형상이 익형(翼型)으로 형성되고, 블레이드(12)의 가장 넓은 면적이 포함므로, 대부분의 바람은 허브(11)로부터 약 1/4 내지 약 1/3 이격된 부분에서부터 블레이드(12)의 끝단부인 팁(tip) 부분에 걸리게 된다. 따라서 블레이드(12)의 루트(root) 부분(즉, 허브(11)에 연결되는 부분)으로부터 예를 들어 약 1/4 내지 약 1/3 이격된 부분에 메인 회전부(13)와 서브 회전부(14)의 결합부가 형성될 수 있다. Generally, the cross-sectional shape between the tip portions of the blade 12 is formed into an airfoil shape at a portion spaced 1/4 to 1/3 from the hub 11, and the widest area of the blade 12 is included So that most of the wind is caught at a tip portion which is the end portion of the blade 12 from a portion separated from the hub 11 by about 1/4 to about 1/3. The main rotation part 13 and the sub rotation part 14 are provided at a part spaced from, for example, about 1/4 to about 1/3 of the root part (i.e., the part connected to the hub 11) Can be formed.

메인 회전부(13)는 허브(11)에 결합되는 부분으로, 블레이드(12) 전체를 지지하는 역할을 할 뿐 아니라 메인 피치 조절부(90)의 조작에 의해 허브(11)에 결합된 일단부가 회전하여 블레이드(12)의 피치각을 전체적으로 조절하게 된다. 허브(11) 내부에 구비되고, 블레이드(12)를 전체적으로 회전하도록 하는 메인 피치 조절부(90)의 구성 및 동작은 당업자에게 자명하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The main rotating part 13 is a part coupled to the hub 11 and serves not only to support the entire blade 12 but also to rotate the main rotating part 13 at one end coupled to the hub 11 by the operation of the main pitch adjusting part 90 Thereby adjusting the pitch angle of the blade 12 as a whole. The construction and operation of the main pitch adjusting unit 90 provided in the hub 11 and causing the blade 12 to rotate as a whole will be obvious to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

여기서, 피치각은 절대적인 기준면에 대해 블레이드(12)가 기울어진 각도를 의미하며, 절대적인 기준면이라 함은, 예를 들어 로터(10)의 허브(11)가 될 수 있다.Here, the pitch angle means an angle at which the blade 12 is tilted with respect to an absolute reference plane, and the absolute reference plane can be, for example, the hub 11 of the rotor 10.

메인 회전부(13)의 회전 조작에 의해 블레이드(12) 전체 영역이 회전되며, 이때 후술되는 바와 같이 서브 피치 조절부(30)의 조작에 의해 서브 회전부(14)가 추가적으로 회전 조작될 수도 있다. 물론, 메인 회전부(13)의 회전 조작 없이 서브 회전부(14)만이 개별적으로 회전 조작될 수도 있다. 메인 피치 조절부(90)와 서브 피치 조절부(30)가 각각 어느 각도 만큼의 피치각 조절을 수행할 것인지는 제어부(도시되지 않음)에 의해 각각 제어될 수 있을 것이다.The entire rotation of the blade 12 is rotated by the rotation operation of the main rotation unit 13. At this time, the sub rotation unit 14 may be additionally rotated by the operation of the sub-pitch adjustment unit 30 as described later. Of course, only the sub rotation portion 14 may be individually operated without rotating the main rotation portion 13. It is possible to control by which angle the pitch angle adjustment unit 90 and the sub-pitch adjustment unit 30 respectively perform pitch angle adjustment by a control unit (not shown).

메인 회전부(13)의 단부에는 서브 회전부(14)가 결합된다. 서브 회전부(14)는 서브 피치 조절부(30)의 조작에 의해 회전하여 피치각이 조절되는 부분으로, 메인 회전부(13)로부터 연장되어 형성된다. The sub rotation portion 14 is coupled to the end of the main rotation portion 13. The sub rotation portion 14 is a portion that is rotated by the operation of the sub pitch adjusting portion 30 to adjust the pitch angle, and is formed extending from the main rotation portion 13.

서브 회전부(14)는 메인 회전부(13)에 결합된 일단부가 회전하여 블레이드(12)의 피치각을 개별적으로 조절하게 된다. 전술한 메인 회전부(13) 및/또는 서브 회전부(14)가 블레이드(12)의 피치각을 적절하게 조절함으로써, 블레이드(12)는 일정한 회전 속도를 유지하여 발전기(20)의 출력을 정격으로 제한할 수 있다. The sub rotation part 14 rotates one end coupled to the main rotation part 13 to adjust the pitch angle of the blade 12 individually. By properly adjusting the pitch angle of the blade 12, the main rotor 13 and / or the sub-rotor 14 maintains a constant rotational speed and limits the output of the generator 20 to a rated value can do.

서브 회전부(14)는 블레이드(12)를 일 방향으로 회전시킬 수 있는 양력이 발생할 수 있도록 유선형의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 서브 회전부(14)는 횡단면 형상이 익형(翼型)으로 형성되어 횡단면적이 급격하게 확장되었다가 점차 좁아지며 연장되는 영역으로 결정될 수 있다.The sub rotation part 14 may have a streamlined shape so that a lift force capable of rotating the blade 12 in one direction can be generated. For example, the sub-rotation part 14 may be formed as an airfoil having a cross-sectional shape, and the cross-sectional area may be rapidly expanded and gradually narrowed and extended.

도 3을 참조하면, 서브 회전부(14)는 메인 회전부(13)와 결합되는 일단부에 지지부(141)가 형성될 수 있다. 지지부(141)는 메인 회전부(13)와 서브 회전부(14)를 서로 연결하여 서브 회전부(14)가 메인 회전부(13)에 안정적으로 지지될 수 있도록 한다. 즉, 서브 회전부(14)는 지지부(141)에 의해 지지되어 메인 회전부(13)로부터 이탈하지 않고 원활하게 회전할 수 있다. Referring to FIG. 3, the sub rotation part 14 may be formed with a support part 141 at one end coupled to the main rotation part 13. The support portion 141 connects the main rotation portion 13 and the sub rotation portion 14 so that the sub rotation portion 14 can be stably supported on the main rotation portion 13. [ That is, the sub-rotation portion 14 is supported by the support portion 141 and can smoothly rotate without detaching from the main rotation portion 13. [

지지부(141)는 일측이 서브 회전부(14)의 외측으로 일정 길이 돌출되고, 타 측은 서브 회전부(14)의 내측으로 완전히 수용되도록 구성될 수 있다. 지지부(141)는 일 측이 메인 회전부(13)의 만입부(131)에 수용될 수 있도록 만입부(131)의 내측에 대응하는 형상과 크기를 가지며, 타 측에는 적어도 하나의 지지봉(142)이 형성될 수 있다. 지지봉(142)은 지지부(141)의 측면을 따라 형성되며, 서브 회전부(14)의 내벽에 고정 삽입되어 지지부(141)를 서브 회전부(14)에 완전히 고정시킬 수 있다. 또한, 지지부(141)는 외측에 적어도 하나의 롤러(143)가 결합될 수 있다. 롤러(143)는 서브 회전부(14)의 외측으로 돌출된 지지부(141)의 외주면을 따라 형성될 수 있고, 메인 회전부(13)의 만입홈(133)에 개재되어 만입홈(133)을 따라 회전 이동될 수 있다. 즉, 서브 회전부(14)는 롤러(143)의 회전 이동에 의해 메인 회전부(13)로부터 회전하여 블레이드(12)의 피치각을 개별적으로 또한 추가적으로 조절할 수 있다.The support portion 141 may be configured such that one side thereof protrudes outside of the sub-rotation portion 14 by a predetermined length, and the other side thereof is completely received inside the sub-rotation portion 14. The support portion 141 has a shape and size corresponding to the inside of the indent portion 131 so that one side can be received in the indent portion 131 of the main rotation portion 13 and at least one support rod 142 . The support rod 142 is formed along the side surface of the support portion 141 and is fixedly inserted into the inner wall of the sub rotation portion 14 so that the support portion 141 can be completely fixed to the sub rotation portion 14. In addition, at least one roller 143 may be coupled to the outside of the support portion 141. The roller 143 may be formed along the outer circumferential surface of the support portion 141 protruding outward of the sub rotation portion 14 and may be interposed in the recessed recess 133 of the main rotation portion 13, Can be moved. In other words, the sub-rotary part 14 can be rotated from the main rotary part 13 by the rotation of the roller 143 to separately and additionally adjust the pitch angles of the blades 12.

도 5를 참조하면, 서브 회전부(14)는 블레이드(12)가 받는 바람의 양의 약 60 ~ 90%를 받을 수 있다. 실제로, 블레이드(12)의 성능은 블레이드(12)가 받는 바람의 양에 의해 크게 좌우되는데, 바람은 대부분 허브(11)로부터 1/4 ~ 1/3 이격된 부분에서 블레이드(12)의 끝단부인 팁(tip) 부분 사이에 걸리게 된다. Referring to FIG. 5, sub-rotation portion 14 may receive about 60-90% of the amount of wind that blade 12 receives. Indeed, the performance of the blades 12 is highly dependent on the amount of wind the blade 12 receives, which winds are most often at the ends of the blades 12 at a portion spaced 1/4 to 1/3 away from the hub 11 And is caught between tip portions.

따라서, 블레이드(12)의 피치각 조절 시, 메인 회전부(13)를 회전시켜 블레이드(12) 전체를 회전시키는 대신, 허브(11)로부터 1/4 ~ 1/3 이격된 부분에서 블레이드(12)의 팁 부분까지인 서브 회전부(14)만을 독립적으로 회전시키는 경우 더욱 용이하게 피치각 조절이 가능할 수 있다. 이는, 서브 회전부(14)는 블레이드(12) 면적의 대부분을 차지하지만 관성 모멘트가 블레이드(12) 전체의 관성 모멘트보다는 작게 형성될 수 있기 때문이다.Therefore, when the pitch angle of the blade 12 is adjusted, instead of rotating the main rotating portion 13 to rotate the entire blade 12, the blade 12 is rotated at 1/4 to 1/3 of the distance from the hub 11, The pitch angle can be adjusted more easily when only the sub rotation part 14 is rotated independently. This is because the sub rotation portion 14 occupies most of the area of the blade 12, but the inertial moment may be formed to be smaller than the inertia moment of the entire blade 12. [

따라서 돌풍 등의 경우로 신속한 피치각 조절이 필요한 경우 서브 회전부(14)만을 신속하게 피치각 제어하여 대응할 수 있고, 풍속이 점차 증가함에 따라 피치각 제어가 필요한 경우 요구되는 대응 속도에 따라 메인 회전부(13) 및 서브 회전부(14) 중 하나 이상의 피치각 제어를 통해 대응할 수 있다. 그리고, 피치각 제어를 위한 조절부가 메인 피치 조절부(90)와 서브 피치 조절부(30)로 이중화됨으로써 어느 하나의 고장시에도 안정적인 피치각 조절이 가능해질 수 있다.Accordingly, in the case of gust wind or the like, it is possible to quickly control the pitch angle only when the pitch angle is to be adjusted quickly, and when the pitch angle is gradually increased, the main rotation part 13 and the sub-rotation section 14. [0050] In addition, since the control unit for pitch angle control is duplicated in the main pitch control unit 90 and the sub pitch control unit 30, it is possible to stably control the pitch angle even in the event of a failure.

물론 LVRT 상황이나 타워 새도우 이펙트(tower shadow effect) 구현 등의 경우와 같이 최대한 빠른 동특성을 요구하는 상황에서는 메인 회전부(13)와 서브 회전부(14)를 개별적으로 예를 들어 약 45도씩 동시에 회전 조작함(즉, 피치각 제어의 분배 처리)으로써 바람의 대부분이 걸리는 서브 회전부(14) 영역에 대한 신속한 피치각 조절이 가능해질 수도 있다.Of course, in a situation in which the maximum dynamic characteristic is required as in the case of the LVRT situation or the implementation of the tower shadow effect, the main rotation section 13 and the sub-rotation section 14 are separately rotated simultaneously, for example, by about 45 degrees (That is, distribution processing of the pitch angle control), it is possible to quickly adjust the pitch angle to the area of the sub rotation portion 14 where most of the wind is applied.

블레이드(12)의 피치각은 메인 회전부(13)의 피치각을 조절하는 메인 피치 조절부(90)와 서브 회전부(14)의 피치각을 조절하는 서브 피치 조절부(30)에 의해 각각 제어된다. 메인 피치 조절부(90)는 블레이드(12) 전체(즉, 메인 회전부(13)와 메인 회전부(13)의 단부에 결합된 서브 회전부(14))의 피치각을 조절하기 위해 일측이 허브(11)에 설치되고 타측이 메인 회전부(13)에 설치되며, 서브 피치 조절부(30)는 서브 회전부(14)만의 피치각 조절을 수행하기 위해 일측이 메인 회전부(13) 내에 설치되고 타측이 서브 회전부(14) 내에 설치된다.The pitch angle of the blade 12 is controlled by a main pitch adjusting portion 90 for adjusting the pitch angle of the main rotation part 13 and a sub pitch adjusting part 30 for adjusting the pitch angle of the sub rotation part 14 . The main pitch adjusting portion 90 is provided on one side of the hub 11 to adjust the pitch angle of the entire blade 12 (i.e., the sub rotation portion 14 coupled to the main rotation portion 13 and the end portion of the main rotation portion 13) And the other side is installed in the main rotation part 13. The sub pitch adjustment part 30 is installed in the main rotation part 13 to adjust the pitch angle of the sub rotation part 14 only, (14).

메인 피치 조절부(90)와 서브 피치 조절부(30)가 블레이드(12)의 피치각을 적절하게 조절함으로써, 로터(10)의 회전 속도가 일정하게 유지되어 발전기(20)에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 메인 피치 조절부(90)와 서브 피치 조절부(30)는 인위적으로 피치각을 조절하여 발전효율을 높이거나, 사고 발생 시 급격한 제어를 통해 발전기(20)의 출력변동을 제한할 수도 있다. The main pitch adjusting portion 90 and the sub pitch adjusting portion 30 appropriately adjust the pitch angle of the blade 12 so that the rotational speed of the rotor 10 is kept constant and the generator 20 is overloaded . The main pitch adjusting unit 90 and the sub pitch adjusting unit 30 may artificially increase the power generation efficiency by adjusting the pitch angle or may limit the output fluctuation of the generator 20 through abrupt control when an accident occurs .

서브 피치 조절부(30)의 구성이 예시된 도 3을 참조하면, 서브 피치 조절부(30)는 구동기어(31)와, 종동기어(33), 및 구동모터(32)를 포함할 수 있다. 메인 피치 조절부(90)는 서브 피치 조절부(30)와 동일 또는 유사한 구성을 가지도록 구현될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.3, in which the configuration of the sub-pitch adjusting section 30 is exemplified, the sub-pitch adjusting section 30 may include a driving gear 31, a driven gear 33, and a driving motor 32 . The main pitch adjusting unit 90 may be configured to have the same or similar configuration as the sub-pitch adjusting unit 30, and thus a detailed description thereof will be omitted.

구동기어(31)는 메인 회전부(13)에 설치되는 것으로, 외주면을 따라 톱니가 형성된 원형 기어로 형성될 수 있다. 구동기어(31)는 메인 회전부(13)의 내부에 설치된 구동모터(32)로부터 구동력을 전달받아 회전하며, 구동모터(32)와 구동기어(31)는 구동축(321)에 의해 서로 연결될 수 있다. 구동축(321)은 구동모터(32)의 구동력을 구동기어(31)에 전달하는 역할을 하며, 메인 회전부(13)의 밀폐벽(132)을 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 구동모터(32)는 메인 회전부(13)의 내부에 위치하고, 구동기어(31)는 고정부(13)의 만입부(131)에 위치할 수 있다. 구동축(321)은 외측 둘레를 따라 베어링(도시되지 않음)이 설치되어 더욱 원활하게 회전하며 구동력을 전달할 수 있다. 구동기어(31)는 종동기어(33)와 치합된다.The driving gear 31 is installed in the main rotary part 13 and may be formed as a circular gear having teeth formed along the outer circumferential surface thereof. The driving gear 31 is rotated by receiving a driving force from a driving motor 32 provided inside the main rotating part 13 and the driving motor 32 and the driving gear 31 can be connected to each other by a driving shaft 321 . The driving shaft 321 serves to transmit the driving force of the driving motor 32 to the driving gear 31 and may be formed through the sealing wall 132 of the main rotating part 13. That is, the drive motor 32 may be located inside the main rotation section 13, and the drive gear 31 may be located at the indentation 131 of the fixed section 13. The drive shaft 321 is provided with a bearing (not shown) along the outer circumference thereof to rotate more smoothly and to transmit a driving force. And the drive gear 31 is engaged with the driven gear 33. [

종동기어(33)는 서브 회전부(14)에 고정되는 것으로, 내주면을 따라 톱니가 형성된 원형 기어로 형성될 수 있다. 즉, 구동기어(31)는 종동기어(33)의 내측에 접하는 구조이며, 구동기어(31)와 종동기어(33)는 서로 내접기어를 이루게 된다. 종동기어(33)는 서브 회전부(14)의 외측으로 돌출된 지지부(141)의 내주면에 형성되며, 구동기어(31)에 비해 상대적으로 톱니의 개수가 많게 형성될 수 있다. 구동기어(31)의 톱니와 종동기어(33)의 톱니는 서로 맞물리면서 같은 방향으로 회전하게 되고, 지지부(141)에 결합된 롤러(143)는 만입홈(133)을 따라 회전 이동하게 된다. 따라서, 서브 회전부(14)는 메인 회전부(13)로부터 회전하여 블레이드(12)의 피치각을 조절하게 된다.The driven gear 33 is fixed to the sub-rotary part 14 and may be formed as a circular gear having teeth formed along the inner peripheral surface thereof. That is, the drive gear 31 is in contact with the inside of the driven gear 33, and the drive gear 31 and the driven gear 33 form internal gears. The driven gear 33 is formed on the inner circumferential surface of the support portion 141 protruding outward of the sub rotation portion 14 and may have a larger number of teeth than the drive gear 31. The teeth of the driving gear 31 and the teeth of the driven gear 33 rotate in the same direction while being engaged with each other and the roller 143 coupled to the supporting portion 141 rotates along the indentation groove 133. Thus, the sub-rotation part 14 rotates from the main rotation part 13 to adjust the pitch angle of the blade 12. [

그러나, 구동기어(31)와 종동기어(33)가 서로 내접기어를 이루는 것으로 한정될 것은 아니며, 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 구동기어(31)와 종동기어(33)는 서로 외접기어를 이룰 수도 있다.However, the driving gear 31 and the driven gear 33 are not limited to the internal gears, and the structure may be variously modified. For example, the driving gear 31 and the driven gear 33 may form external gears with respect to each other.

그리고 서브 회전부(14)와 메인 회전부(13) 각각은 도 4에 예시된 바와 같이, 피치각(a)이 90도 보다 크게 회전하도록 구성될 수도 있다. 피치각(a)은 블레이드(12)가 회전하여 허브(11)에 대해 기울어진 각도로, 피치각(a)이 0도인 경우, 블레이드(12)는 전방에서 불어오는 바람의 양의 100%를 받게 된다. Each of the sub rotation part 14 and the main rotation part 13 may be configured such that the pitch angle a rotates more than 90 degrees, as illustrated in FIG. The pitch angle a is an angle at which the blade 12 is rotated and tilted with respect to the hub 11 and when the pitch angle a is 0 degree, the blade 12 is 100% of the amount of wind blowing from the front .

만약, 정격 풍속 이상의 바람이 불어 로터(10)가 과속 회전을 하는 경우, 메인 피치 조절부(90) 및 서브 피치 조절부(30) 중 하나 이상이 작동하여 피치각(a)을 제어하게 된다. At least one of the main pitch adjusting portion 90 and the sub pitch adjusting portion 30 is operated to control the pitch angle a when the wind 10 blows over the rated wind speed.

여기서, 서브 회전부(14)만이 피치각 제어되는 경우를 예로 들어 설명하면, 서브 회전부(14)는 블레이드(12)를 계속 회전시키려고 하는 로터(10)의 회전력과 로터(10)를 멈추게 하려는 서브 회전부(14)의 회전력이 상쇄되는 지점까지 회전하게 되며, 이 때, 피치각(a)은 90도 보다 클 수 있다. 그러나, 서브 회전부(14)가 블레이드(12)가 정지하는 지점까지 회전하여 피치각(a)을 조절하거나, 피치각(a)이 90도 보다 크게 회전하는 것으로 한정될 것은 아니다. 예를 들어, 서브 회전부(14)는 피치각(a)이 90도 보다 작게 회전하여 블레이드(12)의 회전 속도를 일부 감속시킬 수도 있다.Here, the sub rotation portion 14 includes a rotation force of the rotor 10 which is to rotate the blade 12 and a rotation of the sub rotation portion 14 to stop the rotor 10, The pitch angle a may be greater than 90 degrees. However, the present invention is not limited to the case where the sub rotation portion 14 rotates to the point at which the blade 12 stops to adjust the pitch angle a, or the pitch angle a rotates more than 90 degrees. For example, the sub rotation part 14 may rotate the pitch angle a less than 90 degrees to partially reduce the rotation speed of the blade 12. [

다시 도 2를 참조하면, 로터(10)에서 발생된 회전력은 발전기(20)에 전달된다. 발전기(20)는 로터(10)의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 것으로, 로터(10)와 기계적으로 연결될 수 있다. 발전기(20)는 외부로부터 전기를 공급받아 로터(10)에 구동력을 전달할 수도 있다. 발전기(20)는 로터(10)의 회전으로 발생된 기계적 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을 하며, 이를 위해 풍력 발전기(1)에는 적어도 하나의 발전기(20)가 설치될 수 있다. 발전기(20)는 기어박스(40)에 의해 로터(10)와 연결될 수 있다.Referring again to FIG. 2, the rotational force generated in the rotor 10 is transmitted to the generator 20. The generator 20 receives the rotational force of the rotor 10 to generate electricity, and may be mechanically connected to the rotor 10. The generator 20 may receive electric power from the outside and transmit the driving force to the rotor 10. The generator 20 converts the mechanical rotation energy generated by the rotation of the rotor 10 into electric energy. To this end, at least one generator 20 may be installed in the wind power generator 1. The generator 20 can be connected to the rotor 10 by a gear box 40.

기어박스(40)는 로터(10)의 회전력을 증속시켜 발전기(20)에 전달하는 역할을 하며, 로터(10)와 발전기(20) 사이에 개재된다. 기어박스(40)는 로터(10)와 연결되는 주축(101)과 발전기(20)와 연결되는 보조축(41)을 내부에 수용하며, 주축(101)과 보조축(41)은 서로 나란하게 배치될 수 있다. 주축(101)과 보조축(41)에는 각각 톱니가 형성된 기어가 결합되는데, 주축(101)에는 톱니가 많은 큰 기어가 설치되고 보조축(41)에는 톱니가 적은 작은 기어가 설치될 수 있다. 따라서, 주축(101)의 회전에 의해 두 기어의 톱니가 서로 맞물리면서 보조축(41)의 회전 속도가 증가하게 된다. 보조축(41) 상에는 적어도 하나의 브레이크(50)가 결합될 수 있다. 브레이크(50)는 보조축(41)의 회전 속도를 제어하여 발전기(20)에 일정한 크기의 동력이 전달되도록 할 수 있다.The gear box 40 serves to increase the rotational force of the rotor 10 and transmit it to the generator 20 and is interposed between the rotor 10 and the generator 20. The gear box 40 accommodates therein a main shaft 101 connected to the rotor 10 and a sub shaft 41 connected to the generator 20. The main shaft 101 and the sub shaft 41 are arranged side by side . The spindle 101 and the auxiliary shaft 41 are each coupled with a gear having teeth. The spindle 101 may be provided with a large gear having a large number of teeth and the auxiliary shaft 41 with a small number of teeth. Accordingly, the rotation of the main shaft 101 causes the teeth of the two gears to mesh with each other, and the rotation speed of the auxiliary shaft 41 increases. At least one brake 50 may be coupled to the auxiliary shaft 41. The brake 50 may control the rotational speed of the auxiliary shaft 41 to transmit a predetermined amount of power to the generator 20.

발전기(20)로 전달된 동력은 전기 에너지로 변환되며, 변환된 전기 에너지는 컨버터부(60)에 공급된다. 컨버터부(60)는 발전기(20)로부터 공급된 전기 에너지를 사용 가능한 전압과 위상을 갖는 상태로 변환하는 것으로, 일 측이 발전기(20)에 연결될 수 있다. 발전기(20)에서 변환된 전기 에너지는 전압과 위상이 불안정한 상태이므로, 전력계통부(70)에 공급하여 사용할 수 없다. 따라서, 컨버터부(60)는 불안정한 상태의 전기 에너지를 안정된 전압과 위상을 갖는 상태로 변환하여 전력계통부(70)에 공급한다.The power transmitted to the generator 20 is converted into electric energy, and the converted electric energy is supplied to the converter unit 60. The converter unit 60 converts electric energy supplied from the generator 20 into a state having a usable voltage and phase, and one side can be connected to the generator 20. The electric energy converted by the generator 20 is in an unstable state of voltage and phase and can not be supplied to the power system unit 70 and used. Therefore, the converter unit 60 converts the unstable electric energy into a state having a stable voltage and phase, and supplies it to the electric power system unit 70.

전력계통부(70)는 전력 회사 또는 발전 회사에서 제공하는 교류 전원 시스템으로, 발전소, 변전소 등을 포함할 수 있다. 전력계통부(70)는 풍력 발전기(1)의 작동을 위한 전원을 공급하며, 풍력 발전기(1)에서 생산된 전력을 소비처로 수송 및 배분 하는 역할을 한다. 전력계통부(70)는 타워(2)의 하부에 설치되어 지면과 가깝게 배치될 수 있다.The power system unit 70 is an AC power system provided by a power company or a power generation company, and may include a power plant, a substation, and the like. The power system unit 70 supplies power for operation of the wind turbine generator 1 and serves to transport and distribute the power generated by the wind turbine generator 1 to the consumer. The power system barrel 70 may be disposed at a lower portion of the tower 2 and disposed close to the ground.

이하, 블레이드(12)의 피치각 제어 모습이 도시된 도 6 및 도 7을 참조하여 블레이드(12)의 피치각을 제어하는 과정에 관해 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the process of controlling the pitch angle of the blade 12 will be described in more detail with reference to Figs. 6 and 7, in which the pitch angle control of the blade 12 is shown.

본 실시예에 따른 풍력 발전기(1)는 블레이드(12)의 일부분인 서브 회전부(14)만 회전시켜 블레이드(12)의 피치각을 제어할 수 있을 뿐 아니라, 메인 회전부(13)를 회전시켜 블레이드(12) 전체에 대한 피치각을 제어할 수 있다. 또한 메인 회전부(13)와 서브 회전부(14) 각각의 피치각이 개별적으로 제어될 수도 있다.The wind turbine 1 according to the present embodiment can not only control the pitch angle of the blade 12 by rotating only the sub rotation portion 14 which is a part of the blade 12 but also rotate the main rotation portion 13, It is possible to control the pitch angle with respect to the whole body 12. Also, the pitch angle of each of the main rotation part 13 and the sub rotation part 14 may be separately controlled.

도 6에 도시된 바와 같이 전방으로부터 바람이 불어오면, 불어오는 바람에 의해 블레이드(12)와 허브(11)는 일 방향으로 회전한다. 블레이드(12)의 회전 방향은 블레이드(12)가 로터(10)에 결합된 각도에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로, 블레이드(12)는 회전부(14)의 횡단면이 형성하는 익형의 꼬리부분과 반대 방향으로 회전할 수 있다. 여기서, 꼬리부분은 익형의 뾰족한 부분을 의미한다. 블레이드(12)와 허브(11)는 주축(101)을 중심으로 회전한다. 로터(10)에서 발생된 회전력은 주축(101)에 의 해 기어박스(40)에 전달되며, 기어박스(40)에서 증속되어 발전기(20)로 전달된다. 발전기(20)는 로터(10)의 회전력을 전달받아 전기 에너지로 변환한다.When the wind is blown from the front as shown in Fig. 6, the blade 12 and the hub 11 are rotated in one direction by the blowing wind. The direction of rotation of the blades 12 may vary depending on the angle at which the blades 12 are coupled to the rotor 10 and generally the blades 12 are disposed opposite the tail portion of the airfoil formed by the cross- Direction. Here, the tail portion refers to the pointed portion of the airfoil. The blade (12) and the hub (11) rotate about the main shaft (101). The rotational force generated in the rotor 10 is transmitted to the gear box 40 by the main shaft 101 and is further increased by the gear box 40 to be transmitted to the generator 20. The generator 20 receives the rotational force of the rotor 10 and converts it into electric energy.

한편, 정격 풍속 이상의 바람이 불어 로터(10)의 과속 회전이 발생하는 경우, 발전기(20)에 과부하가 걸리게 되므로 블레이드(12)의 피치각을 제어해야 한다. 이를 위한 피치각 제어가 서브 회전부(14)에 대해서만 수행되는 경우를 예로 들어 설명한다.On the other hand, when the wind speed exceeds the rated wind speed and the rotor 10 is overspeed, the generator 20 is overloaded, so that the pitch angle of the blade 12 must be controlled. And the pitch angle control for this is performed only for the sub-rotation part 14 as an example.

이때, 도 7에 예시된 바와 같이, 블레이드(12)의 피치각을 제어하기 위해 서브 피치 조절부(30)는 메인 회전부(13)로부터 서브 회전부(14)를 회전시키게 된다. 서브 피치 조절부(30)는 메인 회전부(13)에 설치된 구동모터(32)를 작동하여 구동력을 제공하고, 구동축(321)은 구동모터(32)의 구동력을 구동기어(31)에 전달한다. 구동기어(31)는 구동력을 전달받아 회전하며 서브 회전부(14)에 설치된 종동기어(33)와 치합된다. 메인 회전부(13)의 구동기어(31)와 서브 회전부(14)의 종동기어(33)가 서로 치합됨으로써, 지지부(141)에 결합된 롤러(143)는 메인 회전부(13)의 만입홈(133)을 따라 회전 이동하게 된다. 이에 따라, 서브 회전부(14)는 메인 회전부(13)로부터 회전하여 블레이드(12)의 피치각을 조절한다. 이 때, 서브 회전부(14)는 예를 들어 로터(10)가 회전되는 회전력을 상쇄시켜 블레이드(12)가 정지하는 지점까지 회전되도록 피치각을 조절할 수 있다.7, the sub-pitch adjusting section 30 rotates the sub-rotation section 14 from the main rotation section 13 to control the pitch angle of the blade 12. [ The sub pitch adjusting unit 30 operates the drive motor 32 provided in the main rotation unit 13 to provide the drive force and the drive shaft 321 transmits the drive force of the drive motor 32 to the drive gear 31. The driving gear 31 receives the driving force and rotates and meshes with the driven gear 33 provided in the sub-rotation part 14. [ The drive gear 31 of the main rotation part 13 and the driven gear 33 of the sub rotation part 14 are engaged with each other so that the roller 143 coupled to the support part 141 is engaged with the indentation groove 133 of the main rotation part 13 As shown in Fig. Thus, the sub-rotation part 14 rotates from the main rotation part 13 to adjust the pitch angle of the blade 12. [ At this time, the sub rotation part 14 can adjust the pitch angle so that the sub rotation part 14 rotates to the point where the rotation of the rotor 10 is canceled and the blade 12 stops.

로터(10)의 과속 회전이 종료되거나 정격 풍속 이하의 바람이 불어 로터(10)의 감속 회전이 발생하는 경우, 서브 피치 조절부(30)는 다시 피치각을 제어를 통해 발전기(20)의 출력을 일정하게 유지시킬 수도 있다.When the over-speed rotation of the rotor 10 is terminated or the wind speed less than the rated wind speed is blown and the reduced rotation of the rotor 10 occurs, the sub-pitch adjusting section 30 again controls the pitch angle to control the output May be kept constant.

이제까지 도 6 및 도 7을 참조하여 서브 회전부(14)에 대한 피치각 제어를 통해 로터(10)의 과속 회전이나 감속 회전에 대응하는 방법을 예로 들어 설명하였다. The method corresponding to the overspeed rotation or the deceleration rotation of the rotor 10 through the pitch angle control for the sub rotation portion 14 has been described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.

그러나, 동일한 경우에서 서브 회전부(14)가 아닌 메인 회전부(13)에 대한 피치각 제어를 통해 대응할 수도 있고, 보다 빠른 대응이 가능하도록 하기 위해 메인 회전부(13)와 서브 회전부(14) 각각이 제어부(도시되지 않음)의 제어에 의해 피치각 분배 제어 처리가 수행될 수도 있음은 앞서 설명한 바와 같다.However, in the same case, the main rotation part 13 and the sub rotation part 14 may correspond to each other through the pitch angle control to the main rotation part 13 instead of the sub rotation part 14, The pitch angle distribution control process may be performed by the control of the pitch angle distribution control process (not shown).

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

1: 풍력발전기 2: 타워
10: 로터 101: 주축
11: 허브 12: 블레이드
13: 메인 회전부 131: 만입부
132: 밀폐벽 133: 만입홈
14: 서브 회전부 141: 지지부
142: 지지봉 143: 롤러
20: 발전기 30: 피치조절부
31: 구동기어 32: 구동모터
321: 구동축 33: 종동기어
40: 기어박스 41: 보조축
50: 브레이크 60: 컨버터부
70: 전력계통부 1: Wind generator 2: Tower
10: rotor 101: spindle
11: hub 12: blade
13: main rotating part 131:
132: sealing wall 133: indentation groove
14: Sub-rotation part 141: Support part
142: support rod 143: roller
20: generator 30: pitch control unit
31: drive gear 32: drive motor
321: drive shaft 33: driven gear
40: gear box 41: auxiliary shaft
50: brake 60: converter section
70: Power meter

Claims (6)

로터(rotor);
상기 로터에 결합되는 메인 회전부와 상기 메인 회전부에서 연장되는 서브 회전부를 포함하는 블레이드;
상기 메인 회전부를 회전시켜 피치각을 제어하는 메인 피치 조절부; 및
상기 서브 회전부를 회전시켜 피치각을 제어하는 서브 피치 조절부를 포함하되,
상기 블레이드는 상기 로터의 적어도 하나의 개소에 각각 결합되는, 이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기.A rotor;
A blade including a main rotation part coupled to the rotor and a sub rotation part extending from the main rotation part;
A main pitch adjusting unit for rotating the main rotation unit to control a pitch angle; And
And a sub-pitch control unit for controlling the pitch angle by rotating the sub-rotation unit,
Wherein the blades are each coupled to at least one point of the rotor. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 메인 회전부만이 회전되면, 상기 메인 회전부에서 연장된 서브 회전부도 동일한 피치각으로 연동 회전되는, 이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기.The method according to claim 1,
And a sub-rotation part extending from the main rotation part is also rotated together with the same pitch angle when only the main rotation part is rotated. 제1항에 있어서,
제어부는 피치각 제어를 위해 상기 메인 피치 조절부 및 상기 서브 피치 조절부를 개별 제어하는, 이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기.The method according to claim 1,
And the control unit controls the main pitch adjusting unit and the sub pitch adjusting unit separately for the pitch angle control. 제1항에 있어서,
상기 서브 피치 조절부는,
상기 메인 회전부에 설치된 구동기어와, 상기 구동기어에 치합되며 상기 서브 회전부에 고정된 종동기어와, 상기 구동기어를 회전시키는 구동모터를 포함하는, 이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기.The method according to claim 1,
The sub-
A driven gear provided on the main rotating portion, a driven gear meshed with the driving gear and fixed to the sub-rotating portion, and a drive motor for rotating the driving gear. 제5항에 있어서,
상기 구동기어는 상기 종동기어의 내측에 접하여, 상기 구동기어와 상기 종동기어가 내접기어를 이루는, 이중 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기.
6. The method of claim 5,
Wherein the drive gear is in contact with the inside of the driven gear, and the drive gear and the driven gear form an internal gear.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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