KR102221312B1 - Wind turbine blade pitch control apparatus - Google Patents

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Abstract

Provided are a pitch control apparatus and method of a small wind power generator for automatically adjusting a pitch, which is an inclination angle of a blade, to a blade to which wind pressure by wind power is transmitted. To this end, the pitch control apparatus of a small wind power generator comprises: a blade supported on a blade shaft; a blade bearing; a hub; and a hub shaft. The hub shaft is fixedly coupled to a shaft, the hub is fixedly coupled to the hub shaft, a plurality of blade bearings are provided, and the blade shaft is fixedly coupled to the blade bearings.

Description

소형풍력발전기의 피치제어장치{Wind turbine blade pitch control apparatus}Pitch control apparatus for small wind power generator {Wind turbine blade pitch control apparatus}

본 발명은 풍력에 의한 풍압이 전달되는 풍력발전기의 블레이드에 피치를 자동으로 조절하는 피치제어장치를 설치함으로써, 풍압을 받는 블레이드의 경사각을 변화시켜서 그 면적이 감소하도록 한다. 이에 따라 필요이상의 강풍은 통과시키고, 바람이 약한 경우에는 블레이드 면적이 최대로 넓어져 블레이드의 회전을 촉진시키며, 바람을 부드럽게 받아들여 블레이드의 파손방지 및 전체적인 스트레스와 소음을 감소시키며 강풍에서 미풍까지 발전 가능한 소형풍력발전기의 피치제어장치 및 방법에 관한 것이다.In the present invention, by installing a pitch control device that automatically adjusts the pitch on a blade of a wind turbine through which wind pressure is transmitted by wind, the inclination angle of the blade subjected to the wind pressure is changed so that the area thereof is reduced. Accordingly, more than necessary strong wind passes through, and when the wind is weak, the blade area is maximized to promote the rotation of the blade, and the wind is gently accepted to prevent damage to the blade, reduce overall stress and noise, and develop from strong wind to breeze. It relates to a possible pitch control device and method of a small wind power generator.

풍력발전기는 소정 높이를 갖는 타워 상부에 회전 가능한 너셀을 구비하고, 너셀의 전방에 위치한 허브에 풍력에 의해 회전되는 적어도 하나 또는 복 수개의 블레이드를 등 간격으로 구비하며, 블레이드의 회전력이 전기에너지를 얻기 위한 회전속도를 갖추게 하는 증속기와, 증속기를 통한 회전력을 전기에너지로 전환시키는 발전기를 너셀의 내부에 구비하고 있다. 도 1을 참조한다.A wind turbine generator has a rotatable knuckles at the top of a tower having a predetermined height, and at least one or a plurality of blades rotated by wind power on a hub located in front of the knuckles at equal intervals, and the rotational force of the blades generates electric energy. It is equipped with a gearbox that provides a rotational speed to obtain it, and a generator that converts the rotational force through the gearbox into electrical energy. See Figure 1.

풍력발전기에 있어서, 지역 평균 풍속에 따라 설치 운영하였으나 바람은 미풍에서 시작하여 강풍까지 되었다가 다시 미풍으로 끝나기 때문에 강풍 전용이나 미풍 전용으로는 효율성과 견고성이 저하되며, 강풍인 경우 설치지역이 제한되어 각 사용처까지 이동하는 경로에서 전선의 저항 등에 의해 생산량 즉 공급량의 상상량이 소멸되기도 하는 현상이 발생할 수 있어서, 소형풍력발전기용 블레이드 피치 자동 조절장치에 대한 공개특허 제35206호(2010.04.05.)가 개시되어 있다.Wind power generators were installed and operated according to the regional average wind speed, but since the wind started from a breeze to a strong breeze, and then ended with a breeze, the efficiency and robustness deteriorated in the case of strong winds or breezes. A phenomenon in which the imaginary amount of production, that is, the supply amount, may be extinguished due to the resistance of the electric wire in the path that travels to each place of use. It is disclosed.

즉, 소정 높이를 갖는 타워와, 타워의 상부에 회전 가능하게 설치되며 내부에 증속기 및 증속기를 통한 회전력을 전기에너지로 전환시키는 발전기를 구비한 동체와, 동체로부터 외출된 발전축을 갖는 풍력발전기에 있어서, 발전축의 일단에 설치된 회전체와, 축을 갖고 회전체에서 회전하도록 등 간격으로 설치된 적어도 복 수개 이상의 블레이드와, 축의 회전에 의해 블레이드의 피치를 자동 조절하는 피치 자동 조절수단으로 구성된다. 여기에서 블레이드의 피치제어는 각 블레이드에 대한 피치제어가 다르게 가하여질 수 있도록 제공되므로, 상대적으로 블레이드의 직경이 작고 회전속도가 빠른 소형풍력발전기에는 효과가 적고, 장시간 운용으로 각 블레이드의 피치를 고정하는 탄성체의 탄성력이 서로 다르게 변하는 경우 각 블레이드의 피치가 각각이어서 진동에 의한 수명감소와 소음공해가 발생할 수 있다. 도 2를 참조한다.That is, a tower having a predetermined height, a fuselage that is rotatably installed on the top of the tower, and has a generator that converts rotational force through the gearbox and the gearbox into electrical energy, and a wind turbine having a power generation shaft that goes out from the fuselage. In this regard, it is composed of a rotating body installed at one end of the power generation shaft, at least a plurality of blades having a shaft and installed at equal intervals so as to rotate in the rotating body, and a pitch automatic adjusting means for automatically adjusting the pitch of the blades by rotation of the shaft. Here, the pitch control of the blade is provided so that the pitch control for each blade can be applied differently, so it is less effective for a small wind power generator with a relatively small blade diameter and a fast rotational speed, and the pitch of each blade is fixed by long-term operation. When the elastic force of the elastic body is changed differently, the pitch of each blade is respectively, and thus the life span and noise pollution due to vibration may be reduced. See FIG. 2.

더하여, 등록특허 제2008662호(2019.08.02.)에는 풍력발전기의 날개 수평각 조정장치에 관한 구성이 개시되어 있다. 즉, 회전축에 대해 이동 가능하게 결합된 무빙 홀더; 무빙 홀더와 이격 설치되고 구동축에 회전 가능하게 결합된 베이스 플레이트; 무빙 홀더와 상기 베이스 플레이트 사이에 설치되고 내부를 회전축이 관통하는 댐퍼 유닛; 베이스 플레이트의 전면에 피벗 가능하게 설치되고, 베이스 플레이트와 평행하도록 날개가 고정되는 다수의 날개 고정블록; 및 일단이 무빙 홀더에 고정되고, 타단이 베이스 플레이트에 형성된 관통구멍을 통하여 날개 고정블록 각각에 결합하는 다수의 링크로 구성되어 있다.In addition, Registration Patent No. 2008662 (2019.08.02.) discloses a configuration related to a blade horizontal angle adjustment device of a wind turbine. That is, a moving holder coupled to be movable with respect to the rotation axis; A base plate installed spaced apart from the moving holder and rotatably coupled to the drive shaft; A damper unit installed between the moving holder and the base plate and through which a rotating shaft passes; A plurality of wing fixing blocks which are pivotably installed on the front surface of the base plate and to which the wings are fixed to be parallel to the base plate; And a plurality of links having one end fixed to the moving holder and the other end coupled to each of the wing fixing blocks through a through hole formed in the base plate.

소음 진동을 줄일 수 있는 소형풍력발전기에 적합한 블레이드 피치제어장치를 제공하고자 하며, 구성이 상대적으로 간단하고 견고하며 허브 내부에 장착될 수 있도록 하여서, 유지보수 시에 허브와 같은 어느 한 부분만 간단히 정비하거나 교체할 수 있도록 하여 유지보수가 용이한 피치제어장치를 제공하고자 한다. We want to provide a blade pitch control device suitable for small wind power generators that can reduce noise and vibration, and because the configuration is relatively simple and robust, and can be installed inside the hub, only one part such as the hub is easily maintained during maintenance. It is intended to provide a pitch control device that is easy to maintain and maintain by allowing it to be replaced or replaced.

블레이드축에 지지받는 블레이드, 블레이드축받이 및 허브를 포함하는 소형풍력발전기의 피치제어장치 및 방법에 있어서,In the pitch control apparatus and method of a small wind power generator including a blade supported by a blade shaft, a blade shaft, and a hub,

피치유도슬라이더, 스프링, 스프링지지판 및 허브축을 더 포함하고, 샤프트에 허브축이 고정결합이 되고, 허브축은 후단부에 스프링지지판을 포함하고, 허브축에 피치유도슬라이더가 길이방향으로 이동 가능하게 슬라이딩결합이 되고, 피치유도슬라이더와 스프링지지판 사이에 개재되는 방법으로 허브축에 스프링이 끼워지고, 허브축에 허브가 고정결합이 되고, 허브의 외주변에 등 간격으로 복수 개의 피치유도절개홈이 형성되고, 각 피치유도절개홈의 길이방향 일측면에는 래크기어가 형성되고, 피치유도슬라이더의 외주변에 등 간격으로 복수 개의 블레이드축받이가 회전결합이 되고, 각 블레이드축받이는 외주변에 피니언기어를 구비하고, 각 피니언기어와 래크기어가 치합이 되고, 각 블레이드축이 블레이드축받이에 고정결합이 되어서,It further includes a pitch induction slider, spring, spring support plate and hub shaft, and the hub shaft is fixedly coupled to the shaft, the hub shaft includes a spring support plate at the rear end, and the pitch induction slider slides to the hub shaft to move in the longitudinal direction. A spring is fitted to the hub shaft in a way that is coupled and interposed between the pitch guide slider and the spring support plate, the hub is fixedly coupled to the hub shaft, and a plurality of pitch guide cut grooves are formed on the outer periphery of the hub at equal intervals. A rack size gear is formed on one side of each pitch induction incision groove in the longitudinal direction, and a plurality of blade shafts are rotated at equal intervals on the outer periphery of the pitch induction slider, and each blade shaft is provided with a pinion gear on the outer periphery. And, each pinion gear and rack size gear are engaged, and each blade shaft is fixedly coupled to the blade shaft,

풍압에 의해 피치유도슬라이더가 이동을 하면, 위치가 고정된 래크기어에 치합된 피니언기어가 피치유도슬라이더를 따라 이동하면서 회전이 이루어지고, 이에 따라 블레이드의 피치 조절이 이루어지며, 풍압이 해지되면 피치유도슬라이더가 스프링에 의해 원위치로 탄성복귀하면서 피니언기어가 역방향으로 회전하여 블레이드의 피치조절이 원위치 되는 것을 특징으로 하는 소형풍력발전기의 피치제어장치 및 방법을 제공한다.When the pitch induction slider moves by the wind pressure, the pinion gear engaged with the fixed position of the rack gear rotates while moving along the pitch induction slider, and the pitch of the blade is adjusted accordingly, and when the wind pressure is terminated It provides a pitch control apparatus and method of a small wind power generator, characterized in that the pitch induction slider is elastically returned to its original position by a spring, and the pinion gear rotates in the reverse direction so that the pitch of the blade is adjusted to the original position.

풍력발전에 필요한 블레이드의 피치제어장치를 제공하여 블레이드에 작용하는 바람의 하중을 변동하여, 비교적 간단한 구성으로 소음진동을 줄이고 유지보수가 용이한 소형풍력발전기의 피치제어장치 및 방법이 제공된다.A pitch control device and method of a small wind power generator, which provides a pitch control device for a blade required for wind power generation, changes the load of the wind acting on the blade, reduces noise and vibration with a relatively simple configuration, and is easy to maintain.

도 1은 종래기술에 따른 풍력발전기의 전체를 보인 예시도.
도 2는 종래기술에 따른 풍력발전기의 주요 부분을 보인 사시도 및 블레이드의 평단면도.
도 3은 본 발명에 따른 소형풍력발전기의 부분을 각각 다른 방향에서 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 소형풍력발전기의 분해된 모습을 보인 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 소형풍력발전기의 동작을 측면에서 각각 예시한 상태도.1 is an exemplary view showing the entire wind power generator according to the prior art.
Figure 2 is a perspective view showing the main part of the wind turbine according to the prior art and a plan sectional view of the blade.
Figure 3 is a perspective view showing a portion of the small wind power generator according to the present invention from different directions.
4 is an exploded perspective view showing an exploded view of a small wind power generator according to the present invention.
Figure 5 is a state diagram illustrating the operation of the small wind power generator according to the present invention from the side, respectively.

일반적으로 풍력발전기는 소정 높이를 갖는 타워(10)(Tower)와, 타워(10)의 상부에 회전 가능하게 설치되며 내부에 증속기(Gear) 및 증속기를 통한 회전력을 전기에너지로 전환시키는 발전기(Generator)가 구비되어 너셀(20)(Nacelle)과, 너셀(20)로부터 외출된 로터(Rotor) 또는 샤프트(30)(Shaft)와, 로터 또는 샤프트(30)의 일단에 설치된 허브(40)에 등 간격으로 설치된 적어도 복수 개의 블레이드(50)를 구비하고 있으며, 허브(40)에는 피치제어장치(41a)를 장착하고 있다.In general, a wind turbine is a tower 10 having a predetermined height, and a generator that is rotatably installed on the top of the tower 10 and converts rotational force through a gear and a gearbox into electrical energy ( Generator) is provided to the nucleus 20 (Nacelle), the rotor or shaft 30 (Shaft) out of the nucleus 20, and the hub 40 installed at one end of the rotor or shaft 30. At least a plurality of blades 50 are provided at equal intervals, and a pitch control device 41a is mounted on the hub 40.

피치제어장치(41a)는, 허브(40)의 일면에 고정되어 블레이드축(51)을 회전가능하도록 축설하고 있는 복수 개의 베어링(60)과, 블레이드축(51)에 설치된 피니언(61a)(Pinion)과, 피니언(61a)과 치합되는 래크(63a)(Rack)를 갖고 허브(40)의 일면에 고정된 쇼크압소버(65)(Shock absorber)를 포함하여 이루어진다.The pitch control device 41a includes a plurality of bearings 60 that are fixed to one surface of the hub 40 so that the blade shaft 51 can be rotated, and a pinion 61a installed on the blade shaft 51. ), and a shock absorber 65 fixed to one surface of the hub 40 having a rack 63a and a rack engaged with the pinion 61a.

쇼크압소버(65)의 역할은 강한 풍력, 풍압(風壓)을 받은 블레이드(50)가 블레이드축(51)에 그 압력을 가하면 블레이드축(51)이 회전되고, 블레이드축(51)에 설치된 피니언(61a)이 회전하여 래크(63a)를 전후 이동시키므로 그 가압력은 완충되어 블레이드(50)의 피치(Pitch, 경사각)를 조절하고 이어, 풍압이 약해지면 래크(63a)가 원위치하는 것에 의해 블레이드(50)가 원위치하는 역할을 행한다. 이상의 설명에 있어서 부분적으로 도 1 및 도 2를 참조한다.The role of the shock absorber 65 is that when the blade 50 subjected to strong wind and wind pressure applies its pressure to the blade shaft 51, the blade shaft 51 is rotated and installed on the blade shaft 51. Since the pinion 61a rotates to move the rack 63a back and forth, the pressing force is buffered to adjust the pitch (inclination angle) of the blade 50, and then, when the wind pressure decreases, the rack 63a moves back and forth, (50) plays the role of home position. In the above description, reference is made to FIGS. 1 and 2 in part.

이하, 본 발명 소형풍력발전기의 피치제어장치 및 방법의 피치시스템(41)에 대하여 상세히 알아본다.여기서 피치시스템(41)은 피치제어장치(41a)에 대응된다. 도 3 내지 도 5를 참조한다.Hereinafter, the pitch system 41 of the pitch control apparatus and method for a small wind turbine of the present invention will be described in detail. Here, the pitch system 41 corresponds to the pitch control apparatus 41a. See FIGS. 3 to 5.

블레이드축(51)은 블레이드(50)를 지지하며, 블레이드축(51)은 원통형의 블레이드축받이(52)에 고정결합(움직일 수 없도록 결합)이 되되, 유지보수나 교체작업 시에 착탈 가능하게 고정된다. 이때, 블레이드축(51)의 하단부가 끼워져 고정될 수 있도록 블레이드축받이(52)의 상단부에는 블레이드축(51)의 외주변에 대응된 홈이 패여 형성되는 블레이드축고정홈(x2)이 자리할 수 있다. 블레이드축받이(52)는 그 외주변에 형성되거나 끼워져 고정되는 피니언기어(61)를 구비한다. 여기서 피니언기어(61)는 피니언(61a)에 대응된다. 블레이드축받이(52)는 원통형의 피치유도슬라이더(32) 외주변에 등 간격으로 복수 개(도면 예시는 3개) 구비되며, 그 하단부가 피치유도슬라이더(32)에 회전결합(회전이 가능하게 결합)으로 고정된다. 도면에는, 피치유도슬라이더(32) 외주변에 등 간격으로, 블레이드축받이(52)의 하단부에 대응되는 복수 개(도면의 예시는 3개)의 홈이 패여 형성되는 블레이드축받이고정홈(x3)이 자리하고, 이 곳에 블레이드축받이(52)의 하단부가 베어링을 통하여 끼워져 고정되도록 예시되어 있다.The blade shaft 51 supports the blade 50, and the blade shaft 51 is fixedly coupled (coupled so that it cannot be moved) to the cylindrical blade support 52, but it is detachably fixed during maintenance or replacement work. do. At this time, a blade shaft fixing groove (x2) formed by recessing a groove corresponding to the outer periphery of the blade shaft 51 may be located at the upper end of the blade shaft support 52 so that the lower end of the blade shaft 51 can be inserted and fixed. have. The blade bearing 52 includes a pinion gear 61 formed or fitted around the outer periphery thereof and fixed. Here, the pinion gear 61 corresponds to the pinion 61a. The blade shaft support 52 is provided at equal intervals on the outer periphery of the cylindrical pitch induction slider 32 (three in the drawing example), and its lower end is rotatably coupled to the pitch induction slider 32 (rotationally coupled ) Is fixed. In the drawing, a plurality of grooves corresponding to the lower end of the blade bearing 52 at equal intervals on the outer periphery of the pitch induction slider 32 (3 examples in the drawing) are formed by recessing the blade bearing fixing grooves (x3). It is located, and it is illustrated that the lower end of the blade shaft support 52 is fitted and fixed there through a bearing.

피치유도슬라이더(32)는 허브축(31)에 끼워져 길이방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 슬라이딩결합(슬라이딩이 가능하게 결합)을 하며, 피치유도슬라이더(32)의 가운데에는 허브축(31)의 외주변에 대응되어 끼워질 수 있는 홈이 길이방향으로 관통된 슬라이딩홈(x4)이 형성된다. 피치유도슬라이더(32)의 전체적이 모습은 원통형 고리형태를 취한다.The pitch induction slider 32 is inserted into the hub shaft 31 and is slidably coupled (slidably coupled) so that it can slide in the longitudinal direction, and in the center of the pitch induction slider 32, the outer periphery of the hub shaft 31 A sliding groove (x4) through which a groove that can be fitted in correspondence with the groove is formed is formed. The overall shape of the pitch induction slider 32 takes the shape of a cylindrical ring.

허브축(31)은 길이를 갖는 파이프 또는 원통형을 취하고 샤프트(30)에 일직선으로 일치되게 고정결합이 이우러지되 유지보수 등을 위하여 착탈이 가능하게 고정된다. 이를 위하여 허브축(31)의 후단부에는 샤프트(30)의 외주변에 대응되는 홈이 패여 형성된 샤프트고정홈(x5)이 자리하고 이곳에 샤프트(30)의 전단부가 끼워져 고정될 수 있는 것이다. 그리고 허브축(31)의 후단부 측에는 그 외주변으로 디스크 형상의 스프링지지판(91)이 구비된다. 스프링지지판(91)은 허브축(31)의 외주변으로 돌출하여 형성되거나, 가운데에 관통된 홈을 내어 별도로 제작된 후 가운데가 허브축(31)에 끼워져 고정결합이 된다.The hub shaft 31 is a pipe or cylinder having a length and is fixedly coupled to be aligned with the shaft 30 in a straight line, but is detachably fixed for maintenance and the like. To this end, a shaft fixing groove (x5) formed by depressing a groove corresponding to the outer periphery of the shaft 30 is located at the rear end of the hub shaft 31, and the front end of the shaft 30 is inserted therein to be fixed. In addition, a disk-shaped spring support plate 91 is provided around the rear end of the hub shaft 31. The spring support plate 91 is formed to protrude to the outer periphery of the hub shaft 31, or is separately manufactured by making a groove penetrating in the center, and then the center is inserted into the hub shaft 31 to be fixedly coupled.

상술한 구성을 갖는 허브축(31)에 스프링(90)이 끼워진 후 스프링(90)의 후단부는 스프링지지판(91)에 접촉되어 그쪽으로 이동이 차단된다. 그리고 허브축(31)에 피치유도슬라이더(32)가 끼워져 슬라이딩결합(슬라이딩이 가능하게 결합)이 되어서 길이방향을 따라 움직일 수 있으며, 피치유도슬라이더(32)는 스프링지지판(91)로부터 대략 스프링(90))의 길이만큼 이격되게 배치되어서, 피치유도슬라이더(32)의 후단부가 스프링(90)의 전단부에 접촉되어 그쪽으로 이동이 차단되거나 자유롭지 못하게 된다. 이를 통하여, 피치유도슬라이더(32)는 허브축(31)의 길이를 따라 움직이되 항상 스프링(90)의 탄성력을 받으면서 원위치 탄성복귀를 할 수 있도록 설정(셋팅)이 되는 것이다.After the spring 90 is fitted to the hub shaft 31 having the above-described configuration, the rear end of the spring 90 is in contact with the spring support plate 91 to block movement therefrom. In addition, the pitch induction slider 32 is fitted to the hub shaft 31 so as to be slidably coupled (slidably coupled) to move along the longitudinal direction, and the pitch induction slider 32 is approximately spring from the spring support plate 91 ( 90)), the rear end of the pitch induction slider 32 is in contact with the front end of the spring 90, so that movement therefrom is blocked or not free. Through this, the pitch induction slider 32 moves along the length of the hub shaft 31 but is set (set) so that it can return to its original position while always receiving the elastic force of the spring 90.

허브축(31)의 전단부에는 허브(40)의 전단부가 고정결합이 된다. 허브축(31)과 허브(40)는 처음부터 한 몸체로 만들어 질 수 있지만, 제작 및 유지보수 등의 편의를 위하여 별도로 제작되어 탈착 가능하게 고정될 수 있다. 허브(40)는 허브축(31)의 길이방향으로 소정 나란한 길이를 가지는 원통형으로 되어 있고, 이 길이를 따라 절개되는 홈으로 형성되는 피치유도절개홈(x1)이 마련된다. 피치유도절개홈(x1)은 허브(40)의 외주변 둘레에 등 간격 형성되어 복수 개(도면의 예시는 3개)로 이루어진다. 피치유도절개홈(x1)의 절개된 좌우 측단면(x1a, x1b) 중 어느 하나의 측단면에는 절개된 길이방향을 따라 래크기어(63)가 형성된다. 여기서 래크기어(63)는 래크(63a)에 대응된다. 래크기어(63)의 치형(기어의 이 형상)은 피니언기어(61)의 치형과 서로 치합(기어의 이가 맞물림)될 수 있도록 대응되게 형성된다.The front end of the hub 40 is fixedly coupled to the front end of the hub shaft 31. The hub shaft 31 and the hub 40 may be made into one body from the beginning, but may be separately manufactured for convenience such as manufacturing and maintenance, and may be detachably fixed. The hub 40 has a cylindrical shape having a length parallel to a predetermined length in the longitudinal direction of the hub shaft 31, and a pitch induction cutting groove x1 formed as a groove cut along this length is provided. A plurality of pitch-guided incision grooves x1 are formed at equal intervals around the outer periphery of the hub 40 (three examples in the drawing). A rack sizer 63 is formed in any one of the cut left and right side end surfaces x1a and x1b of the pitch induction cut groove x1 along the cut length direction. Here, the rack size 63 corresponds to the rack 63a. The teeth of the rack gear 63 (the teeth of the gears) are formed to correspond to the teeth of the pinion gear 61 (the teeth of the gears are engaged).

도 5의 예시와 함께 동작 상태를 살펴보면, 회전 가능한 원형태의 피니언기어(61)가 위치이동이 고정된 직선형태의 래크기어(63)와 치합된 후, 외력에 의해 피니언기어(61)가 길이방향으로 이동(mv1)을 하게 되면 결국 피니언기어(61)는 회전(sp1)을 하도록 되어 있다. 이동 및 회전은, 블레이드(50)가 풍압에 의한 외력으로 후방(또는 전방)으로 밀려나 이동하게 되면서 시작되는 것으로, 이와 동시에 블레이드축(51), 블레이드축받이(52) 및 피치유도슬라이더(32)가 함께 일체가 되어 이동을 하게 되며, 피치유도슬라이더(32)의 이동에 따라 래크기어(63)와 치합된 피니언기어(61)가 회전을 하게 되고, 피니언기어(61)의 회전에 따라 이와 동체로 구성된 블레이드축받이(52)가 동시 회전을 하고, 블레이드축받이(52)의 회전에 따라 이에 고정된 블레이드축(51)이 일체로 회전을 하여 블레이드(50)의 바람 받는 면적 크기를 변화시킨다. 이때, 피치유도슬라이더(32)는 스프링(90)의 탄성력에 의한 하중을 받는 중이므로, 위치변위를 일으키는 풍압이 약해지면 원상으로 복귀하는 이동 즉, 반대방향 이동(mv2)을 수행하게 되고, 이에 따라 회전의 방향도 원상으로 복귀하는 회전 즉, 반대방향 회전(sp2)을 수행하게 된다. 스프링(90)의 탄성력과 풍압 사이에서 피치유도슬라이더(32)의 위치변위가 결정되고 이에 따라 피니언기어(61)의 회전이 결정되어 결국은, 블레이드(50)가 회전하여 바람을 받는 단면적의 크기가 결정이 되는 것이다.Looking at the operation state with the example of FIG. 5, after the pinion gear 61 in a rotatable circular shape is engaged with the linear rack gear 63 in which the position movement is fixed, the pinion gear 61 is removed by an external force. When the movement in the longitudinal direction (mv1) is performed, the pinion gear 61 is eventually rotated (sp1). Movement and rotation is started as the blade 50 is pushed back (or forward) by an external force due to wind pressure and moved, and at the same time, the blade shaft 51, the blade shaft 52, and the pitch induction slider 32 The pinion gear 61 engaged with the rack size gear 63 rotates as a result of the movement of the pitch induction slider 32, and the pinion gear 61 rotates according to the rotation of the pinion gear 61. The blade shaft (52) composed of is rotated simultaneously, and according to the rotation of the blade shaft (52), the blade shaft (51) fixed thereto rotates integrally to change the size of the wind-receiving area of the blade (50). At this time, since the pitch induction slider 32 is receiving a load by the elastic force of the spring 90, when the wind pressure causing the positional displacement becomes weak, the movement to return to its original state, that is, the opposite direction movement (mv2), is performed. The direction of rotation is also rotated to return to the original state, that is, the opposite direction rotation (sp2) is performed. The positional displacement of the pitch induction slider 32 is determined between the elastic force of the spring 90 and the wind pressure, and accordingly, the rotation of the pinion gear 61 is determined, and eventually, the size of the cross-sectional area receiving the wind by rotating the blade 50 Is the decision.

상술한 바와 같이 본 발명은 허브(40) 내에서 장착되는 비교적 간단하고 견고한 구성으로 풍압에 따른 블레이드(50)의 회전을 직접적이고 정확히 유도하여 용이하게 블레이드의 바람에 노출되는 단면적 방향을 회전시켜 변환할 수 있다. 그리고 유지보수 때에도 피치시스템(41) 또는 피치시스템(41)이 구성되어 있는 허브(40)만을 풍력발전기로부터 교체하여 신속하고 저비용의 운용이 가능하다.As described above, the present invention directly and accurately induces rotation of the blade 50 according to the wind pressure with a relatively simple and robust configuration mounted in the hub 40, and easily rotates the direction of the cross-sectional area exposed to the wind of the blade. can do. In addition, during maintenance, only the pitch system 41 or the hub 40 in which the pitch system 41 is configured is replaced from the wind turbine, thereby enabling rapid and low-cost operation.

피치시스템(41); 블레이드축(51); 블레이드축받이(52); 피니언기어(61); 피치유도슬라이더(32); 허브축(31);Pitch system 41; Blade shaft 51; Blade bearing 52; Pinion gear 61; Pitch induction slider 32; Hub shaft 31;

Claims (1)

소형풍력발전기의 피치제어장치에 있어서,
피치유도슬라이더(32), 스프링(90), 스프링지지판(91) 및 허브축(31)을 포함하고,
소형풍력발전기의 샤프트(30)에 허브축(31)이 고정결합이 되고, 허브축(31)은 후단부에 스프링지지판(91)을 포함하고, 허브축(31)에 피치유도슬라이더(32)가 길이방향으로 이동 가능하게 슬라이딩결합이 되고, 피치유도슬라이더(32)와 스프링지지판(91) 사이에 개재되는 방법으로 허브축(31)에 스프링(90)이 끼워지고, 허브축(31)에 허브(40)가 고정결합이 되고, 허브(40)의 외주변에 등 간격으로 복수 개의 피치유도절개홈(x1)이 형성되고, 각 피치유도절개홈(x1)의 길이방향 일측면에는 래크기어(63)가 형성되고, 피치유도슬라이더(32)의 외주변에 등 간격으로 복수 개의 블레이드축받이(52)가 회전결합이 되고, 각 블레이드축받이(52)는 외주변에 피니언기어(61)를 구비하고, 각 피니언기어(61)와 래크기어(63)가 치합이 되고, 각 블레이드(50)의 블레이드축(51)이 블레이드축받이(52)에 고정결합이 되는 것을 특징으로 하는 소형풍력발전기의 피치제어장치.In the pitch control device of a small wind power generator,
Including a pitch induction slider 32, a spring 90, a spring support plate 91 and a hub shaft 31,
The hub shaft 31 is fixedly coupled to the shaft 30 of a small wind turbine, and the hub shaft 31 includes a spring support plate 91 at the rear end, and a pitch induction slider 32 on the hub shaft 31 The spring 90 is inserted into the hub shaft 31 in a way that is slidingly coupled to be movable in the longitudinal direction and interposed between the pitch induction slider 32 and the spring support plate 91, and the spring 90 is inserted into the hub shaft 31. The hub 40 is fixedly coupled, and a plurality of pitch-guided incision grooves (x1) are formed at equal intervals on the outer periphery of the hub 40, and a rack size is formed on one side of the length direction of each pitch-guided incision groove (x1). A gear 63 is formed, and a plurality of blade shafts 52 are rotated at equal intervals on the outer periphery of the pitch induction slider 32, and each blade shaft 52 has a pinion gear 61 on the outer periphery. A small wind power generator, characterized in that the pinion gear 61 and the rack gear 63 are engaged, and the blade shaft 51 of each blade 50 is fixedly coupled to the blade bearing 52 Pitch control device.
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