KR102250535B1

KR102250535B1 - 풍력 발전기의 블레이드 및 이를 포함하는 풍력 발전기

Info

Publication number: KR102250535B1
Application number: KR1020200007358A
Authority: KR
Inventors: 오인규; 이정훈
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2021-05-11

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전기의 블레이드는 외형을 이루는 외측 스킨, 상기 외측 스킨에서 이격된 내측 스킨, 상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하는 코어 패널, 상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하며 블레이드의 길이 방향으로 이어진 스파캡, 상기 외측 스킨의 외면에 부착되며 블레이드의 길이방향으로 이어진 도전성 시트 및 상기 도전성 시트와 상기 스파캡을 연결하며 전기 전도성을 갖는 연결 시트를 포함할 수 있다.

Description

풍력 발전기의 블레이드 및 이를 포함하는 풍력 발전기{BLADE OF WIND TURBINE AND WIND TURBINE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 풍력 발전기의 블레이드 및 풍력 발전기에 관한 것으로 보다 상세하게는 스파캡을 포함하는 풍력 발전기의 블레이드 및 풍력 발전기에 관한 것이다.

풍력발전이란 풍차를 이용해 바람이 가진 에너지를 기계적인 에너지(회전력)로 변환시키고, 이 기계적 에너지가 발전기를 구동함으로써 전기적인 에너지로 변환되어 전력을 얻는 발전 방식을 말한다.

풍력발전은 현재까지 개발된 신재생 에너지원 중에서 가장 경제성이 높을 뿐 아니라 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장점 때문에 유럽은 물론 미주와 아시아 등지에서도 적극적인 투자가 이뤄지고 있는 실정이다.

이러한 풍력발전을 위한 풍력 발전기는 회전축의 방향에 따라 수직축 풍력 발전기와 수평축 풍력 발전기로 구분될 수 있다. 현재까지는 수직축에 비해 수평축 풍력 발전기의 효율이 높고 안정적이어서 상업용 풍력발전단지에는 대부분 수평축 풍력 발전기가 적용되고 있다.

풍력 발전기는 복수의 블레이드를 포함하며, 블레이드의 내부에는 블레이드의 강도를 향상시키기 위한 스파캡(spar cap)이 설치된다. 이러한 스파캡은 블레이드의 상부(흡입면)와 하부(압력면)에 각각 배치되며 전단 웹을 통해서 연결된다.

블레이드에 낙뢰가 발생하면 블레이드의 선단에 설치된 리셉터에서 루트부로 전류가 전달되어 전류가 소멸된다. 그러나 블레이드의 쉘이 전도성을 갖지 않은 강화섬유 플라스틱으로 이루어지고, 스파캡이 탄소섬유 강화 플라스틱으로 이루어지면 스파캡과 도전체 사이의 전압 차이로 인하여 섬락(flash over)이 발생하고, 아크로 인하여 블레이드 및 스파캡이 손상될 수 있다.

한편, 블레이드의 파손을 방지하기 위해서 종래에는 구멍을 형성하고 접지를 위한 부재를 삽입하는 방법이 제안되었다. 그러나 블레이드에 구멍을 형성하면 블레이드의 강도가 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명은 블레이드 낙뢰 시에 블레이드의 파손을 방지할 수 있는 블레이드 및 이를 포함하는 풍력 발전기를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 외측 스킨은 적층된 복수의 스킨섬유 시트와 스킨섬유 시트 사이에 배치된 스킨 수지층을 포함하며, 일부의 상기 연결 시트는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 연결 시트는 적층된 상기 스킨섬유 시트 사이의 공간을 통해서 상기 도전성 시트에서 상기 스파캡까지 이어질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 스킨섬유 시트들에는 절단부가 형성되고, 상기 연결시트는 상기 절단부를 관통하여 상기 도전성 시트에서 상기 스파캡까지 이어질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 절단부들은 상기 블레이드의 폭방향으로 이격 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 스파캡은 강화 시트와 강화 시트 사이에 배치된 강화 수지층을 포함하고, 상기 연결 시트는 상기 강화 시트에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 연결 시트는 상기 스파캡에 연결된 제1 시트와 상기 도전성 시트에 연결된 제2 시트를 포함하고, 상기 제1 시트와 상기 제2 시트는 서로 접합되어 시트 연결부를 형성하고, 상기 시트 연결부는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 시트 연결부는 상기 코어 패널과 마주하도록 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 연결 시트는 전기 전도성을 갖는 접착층을 매개로 상기 스파캡 및 상기 도전성 시트에 접합될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 연결 시트는 상기 스킨 수지층에 의하여 상기 도전성 시트 및 상기 스파 캡에 고정될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 블레이드에서 허브와 결합되는 부분에는 금속으로 이루어진 루트 플레이트가 설치되고, 상기 블레이드의 길이방향 단부에는 금속으로 이루어진 팁 리셉터가 설치되며, 상기 도전성 시트는 상기 루트 플레이트와 상기 팁 리셉터를 전기적으로 연결할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 도전성 시트는 금속재 메쉬체로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 연결 시트는 탄소섬유로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 연결 시트는 상기 스파캡의 길이방향으로 이어져 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 풍력 발전기는 세워져 설치된 타워와 상기 타워 상에 설치되며 블레이드를 갖는 로터를 포함하고, 상기 블레이드는, 외형을 이루는 외측 스킨, 상기 외측 스킨에서 이격된 내측 스킨, 상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하는 코어 패널, 상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하며 블레이드의 길이 방향으로 이어진 스파캡, 상기 외측 스킨의 외면에 부착되며 블레이드의 길이방향으로 이어진 도전성 시트, 및 상기 도전성 시트와 상기 스파캡을 연결하며 전기 전도성을 갖는 연결 시트를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 상기 외측 스킨은 적층된 복수의 스킨섬유 시트와 스킨섬유 시트 사이에 배치된 스킨 수지층을 포함하며, 일부의 상기 연결 시트는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 상기 연결 시트는 적층된 상기 스킨섬유 시트 사이의 공간을 통해서 상기 도전성 시트에서 상기 스파캡까지 이어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 상기 스킨섬유 시트들에는 절단부가 형성되고, 상기 연결시트는 상기 절단부를 관통하여 상기 도전성 시트에서 상기 스파캡까지 이어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 상기 스파캡은 강화 시트와 강화 시트 사이에 배치된 강화 수지층을 포함하고, 상기 연결 시트는 상기 강화 시트에 연결되며, 상기 연결 시트는 상기 스파캡에 연결된 제1 시트와 상기 도전성 시트에 연결된 제2 시트를 포함하고, 상기 제1 시트와 상기 제2 시트는 서로 접합되어 시트 연결부를 형성하고, 상기 시트 연결부는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 상기 도전성 시트는 금속재 메쉬체로 이루어지고, 상기 연결 시트는 탄소섬유로 이루어질 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따르면, 스파캡과 도전성 시트가 연결 시트에 의하여 전기적으로 연결되므로 낙뢰 시에 스파캡이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나셀과 로터를 도시한 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 블레이드를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 블레이드를 두께 방향으로 잘라 본 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 A1을 확대하여 본 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도전성 시트와 스파 캡이 연결 시트에 의하여 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도전성 시트와 스파 캡이 연결 시트에 의하여 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도전성 시트와 스파 캡이 연결 시트에 의하여 연결된 상태를 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 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 발명에서, '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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나셀과 로터를 도시한 절개 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 제1 실시예에 따른 풍력 발전기(10)는, 타워(110), 나셀(120), 로터(130)를 포함한다. 본 실시예에 따른 풍력 발전기(10)는 육상 또는 해상에 설치될 수 있으며, 기어박스를 갖거나 기어박스를 갖지 않는 다이렉트 타입으로 이루어질 수 있다.

타워(110)는 지상 또는 해상에서 일정한 높이로 세워져 설치되며, 나셀(120)과 로터(130)를 지지한다. 타워(110)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 증가하는 관형 형상을 가질 수 있다. 이때, 타워(110)는 복수의 관형 부재가 적층된 다단 형태로 이루어질 수 있다. 한편, 타워(110) 내부에는 유지 보수를 위해 작업자나 작업도구를 이송시키는 계단, 컨베이어 또는 승강기가 설치될 수 있다.

타워(110)의 상부에는 나셀(120)이 타워(110)에 대하여 요잉(yawing) 가능하도록 설치될 수 있다. 나셀(120)은 타워(110)의 상부에 위치하며 타워(110) 하부에 대하여 회전 가능하게 결합될 수 있다.

나셀(120)는 발전기 등을 수용하는 하우징으로, 통상적으로 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 그러나, 나셀(120)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, 원통, 타원체 등으로 이루어질 수도 있다.

나셀(120)의 내부에는 로터(130)와 연결된 메인 샤프트(121), 메인 샤프트(121)와 연결된 증속기(123), 메인 샤프트(121)의 회전을 제어하는 브레이크(124), 증속기(123)와 연결되어 전력을 생산하는 발전기(125)가 설치된다.

메인 샤프트(121)는 로터(130)의 회전력을 증속기(123)로 전달하는데, 고속으로 회전하는 메인 샤프트(121)는 메인 베어링(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

증속기(123)는 기어를 이용해 블레이드(132)에 의해 회전하는 메인 샤프트(121)의 회전속도를 발전에 적합한 회전속도로 변환하는 장치로, 증속기(123) 내부에는 다수의 기어를 포함하는 증속기어(미도시)가 마련되어 있다. 한편, 증속기어의 윤활 및 냉각을 위해 증속기(123) 내에는 증속기용 오일(미도시)이 구비될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 발전기와 메인 샤프트가 직접 연결되며 증속기를 갖지 않는 기어리스 타입으로 이루어질 수도 있다.

브레이크(124)는 증속기(123)와 인접한 위치에 배치되어, 메인 샤프트(121)의 회전력을 제어할 수 있다. 이때, 브레이크(124)는 디스크 방식이 주로 사용될 수 있다.

발전기(125)는 입력되는 회전에너지를 이용하여 전기를 생산하는 장치로, 그 내부에 회전축에 연결 고정된 회전자(미도시) 및 고정자(미도시)가 구비된다. 회전자가 고정자 주위로 고속 회전함으로써 전기를 발생시키게 된다.

로터(130)는 나셀(120)의 전방에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 로터(130)에서 발생된 회전력이 메인 샤프트(121)를 통해 증속기(123)에 전달된다. 로터(130)는 허브(131)와 복수의 블레이드(132)로 이루어지는데, 허브(131)는 나셀(120)의 전면에 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 복수의 블레이드(132)는 허브(131)의 외주면에 원주 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 이격되어 결합된다. 하나의 허브(131)에는 3개의 블레이드(132)가 설치될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

블레이드(132)는 바람에 의해 허브(131)의 중심축을 중심으로 회전한다. 블레이드(132)는 폭 방향으로 유선형 단면을 가지며, 내부에는 공간부가 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 블레이드를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 블레이드를 두께 방향으로 잘라 본 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 A1을 확대하여 본 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 블레이드(132)는 허브(131)와 연결되는 루트 부분은 원통형으로 이루어지며 외측으로 갈수록 익형(air foil)의 단면을 갖는다.

블레이드(132)의 선단부에는 팁 리셉터(142)가 설치되고 루트부에는 루트 플레이트(141)가 설치된다. 팁 리셉터(142)와 루트 플레이트(141)는 금속으로 이루어질 수 있다. 팁 리셉터(142)는 낙뢰 시에 번개와 접촉되는 부분으로서 전류를 모아서 루트 플레이트(141)로 전달한다. 팁 리셉터(142)와 루트 플레이트(141)는 도전성 시트(153)를 매개로 연결되며 도전성 시트(153)는 블레이드(132)의 길이 방향으로 이어져 형성된다. 도전성 시트(153)는 구리, 알루미늄 등의 금속으로 이루어질 수 있다. 도전성 시트(153)는 복수의 구멍이 형성된 메쉬체로 이루어질 수 있다.

블레이드(132)에 낙뢰가 발생하면 팁 리셉터(142)가 번개와 접촉하여 전류를 수집하고 도전성 시트(153)를 통해서 루트 플레이트(141)로 전달한다. 루트 플레이트(141)는 허브(131)를 거쳐서 타워(110)에 접지되어 전류를 방출할 수 있다.

블레이드(132)는 블록하게 돌출된 흡입면(132a)과 오목하게 함몰된 압력면(132b)을 포함하며, 흡입면(132a)과 압력면(132b)의 압력차에 의하여 로터(130)가 회전한다. 블레이드(132)는 외측 스킨(151), 코어 패널(156), 내측 스킨(152), 스파캡(161), 전단 웹(162)을 포함할 수 있다. 블레이드(132)는 복수의 쉘(140)이 결합된 구조로 이루어질 수 있다.

내측 스킨(152)과 외측 스킨(151) 사이에 코어 패널(156)이 위치하며, 블레이드(132)는 내측 스킨(152)과 외측 스킨(151)이 코어 패널(156)과 스파캡(161)을 감싸는 샌드위치 패널 형태로 이루어질 수 있다. 내측 스킨(152)과 외측 스킨(151)은 섬유 강화 플라스틱(FRP)으로 이루어질 수 있다. 특히 내측 스킨(152)과 외측 스킨(151)은 유리섬유 강화 플라스틱(GFRP) 또는 탄소섬유와 탄소섬유가 혼재된 하이브리드 강화 플라스틱(CFRP)로 이루어질 수 있다. 내측 스킨(152)과 외측 스킨(151)을 이루는 섬유 시트는 부도체로 이루어질 수 있다.

외측 스킨(151)은 적층된 복수의 스킨섬유 시트(151a)와 스킨섬유 시트(151a) 사이에 형성된 스킨 수지층(151b)을 포함한다. 복수의 스킨섬유 시트(151a)는 적층 배치되며 적층된 스킨섬유 시트(151a) 사이로 수지를 주입하여 경화시켜서 스킨 수지층을 형성한다. 또한, 내측 스킨(152)도 외측 스킨(151)과 동일하게 스킨섬유 시트(152a)와 스킨 수지층(152b)을 포함할 수 있다.

코어 패널(156)은 나무(balsa wood)로 이루어지거나 발포 폼으로 이루어질 수 있다. 또한, 코어 패널(156)은 우레탄 폼으로 이루어질 수 있다.

스파캡(161)은 코어 패널(156) 사이에 위치하며 블레이드(132)의 강성을 강화시킨다. 스파캡(161)은 기 설정된 폭을 갖고 블레이드(132)의 길이방향으로 이어진 판 형상으로 이루어질 수 있다. 스파캡(161)은 블레이드(132)의 두께 방향으로 이격되어 흡입면(132a)과 압력면(132b)에 각각 설치된다.

스파캡(161)은 섬유 강화 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 특히 탄소섬유 강화 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 스파캡(161)은 강화 시트들(161a)과 강화 시트(161a)들 사이에 형성된 강화 수지층(161b)을 포함한다. 여기서 강화 시트(161a)는 탄소섬유 시트로 이루어질 수 있다. 적층된 강화 시트(161a) 사이로 수지가 주입되고 경화되어 강화 수지층(161b)이 형성될 수 있다.

전단 웹(162)은 압력면(132b)에 설치된 스파캡(161)과 흡입면(132a)에 설치된 스파캡(161)을 연결하며 블레이드(132)의 두께방향으로 세워져 설치된다. 스파캡(161)에는 2개의 전단 웹(162)이 설치되며 전단 웹(162)은 블레이드(132)의 길이방향으로 이어져 형성될 수 있다. 전단 웹(162)은 샌드위치 패널 형태로 이루어질 수 있으며 스파캡들(141)을 연결하여 하중을 지지한다. 전단 웹(162)은 금속판 또는 섬유 강화 플라스틱판 사이에 발포 폼 또는 목재가 삽입된 구조로 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도전성 시트와 스파 캡이 연결 시트에 의하여 연결된 상태를 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 블레이드(132)는 도전성 시트(153)와 스파캡(161)을 연결하며 전기 전도성을 갖는 연결 시트(170)를 더 포함할 수 있다. 연결 시트(170)는 도전성 시트(153)와 스파캡(161)을 연결하여 등전위 본딩을 형성한다. 연결 시트(170)는 탄소 섬유로 이루어질 수 있으며, 스파캡(161)의 길이방향으로 이어져 형성될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 것은 아니며 연결 시트(170)는 금속 박판으로 이루어질 수도 있다.

스킨섬유 시트들(151a)이 오버랩되어 형성되는 틈새로 연결 시트(170)가 삽입되어 일부의 연결 시트(170)는 스킨섬유 시트(151a) 사이에 위치할 수 있다. 연결 시트(170)는 적층된 스킨섬유 시트(151a) 사이의 공간을 통해서 도전성 시트(153)에서 스파캡까지 이어져 형성될 수 있다. 연결 시트(170)의 상단은 강화 시트(161a)에 접합되고, 연결 시트(170)의 하단은 도전성 시트(153)에 접합될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 하나의 스파캡(161)에는 2개의 연결 시트(170)가 설치될 수 있으며, 연결 시트(170)는 스파캡(161)의 측단과 인접하도록 배치될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 하나의 스파캡(161)에는 하나의 연결 시트(170)가 설치될 수도 있다.

또한, 연결 시트(170)는 스파캡(161)에 연결된 제1 시트(171)와 도전성 시트(153)에 연결된 제2 시트(172)를 포함하고, 제1 시트(171)와 제2 시트(172)는 서로 접합되어 시트 연결부(173)를 형성할 수 있다.

시트 연결부(173)는 스킨섬유 시트(151a) 사이에 위치하되 스파캡(161) 및 도전성 시트(153)와 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 시트 연결부(173)는 스파캡(161)의 하부에 형성된 공간에서 측방향으로 이격되어 코어 패널(156)과 마주하도록 배치된다. 코어 패널(156)은 발포 수지 또는 목재로 이루어지므로 부도체이다.

연결 시트(170)와 스파캡(161)의 접촉이 불량한 경우, 시트 연결부(173)에 전류가 집중되어 시트 연결부(173)와 스파캡(161) 사이에 아크가 발생할 수 있다. 그러나 시트 연결부(173)가 코어 패널(156)과 마주하도록 배치되면 시트 연결부(173)와 스파캡(161) 사이에서 아크 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

연결 시트(170)는 스킨 수지층(151b)에 의하여 도전성 시트(153) 및 스파캡(161)에 고정될 수 있다. 연결 시트(170)가 스킨섬유 시트(151a)에 사이에 삽입되고, 도전성 시트(153) 및 스파캡(161)에 접촉된 상태에서 스킨 수지가 주입될 수 있으며, 스킨 수지가 경화되는 과정에서 연결 시트(170)는 외측 스킨(151)과 일체로 형성되고 스킨 수지층(151b)에 의하여 도전성 시트(153) 및 스파캡(161)에 고정될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 제1 실시예에 따르면 도전성 시트(153)와 스파캡(161)이 연결 시트(170)에 의하여 전기적으로 연결되므로 스파캡(161)이 낙뢰에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 탄소 섬유로 이루어진 연결 시트(170)가 블레이드(132)의 길이방향으로 이어져 형성되므로 추가적으로 설치된 연결 시트(170)에 의하여 외측 스킨(151)의 강도가 향상될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 블레이드에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도전성 시트와 스파 캡이 연결 시트에 의하여 연결된 상태를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 블레이드는 연결 시트(270)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 블레이드와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.

외측 스킨(151)은 적층된 복수의 스킨섬유 시트(151a)와 스킨섬유 시트(151a) 사이에 배치된 스킨 수지층(151b)을 포함하며, 스킨섬유 시트(151a)에는 잘려진 절단부(155)가 형성될 수 있다. 절단부(155)는 적층된 스킨섬유 시트(151a) 각각에 형성되며, 스킨섬유 시트(151a)에 형성된 절단부(155)는 블레이드의 폭방향으로 이격 배치될 수 있다.

연결 시트(270)는 절단부(155)에 삽입되어 스파캡(161)에서 도전성 시트까지 이어질 수 있다. 연결 시트(270)는 일체로 형성되며 하나의 시트가 절단부(155)에 삽입되어 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 연결 시트(270)의 상단은 강화 시트(161a)에 접합되고, 연결 시트(270)의 하단은 도전성 시트(153)에 접합될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 블레이드에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도전성 시트와 스파 캡이 연결 시트에 의하여 연결된 상태를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 블레이드는 연결 시트(170)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 블레이드와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.

연결 시트(170)는 탄소 섬유로 이루어질 수 있으며, 스파캡(161)의 길이방향으로 이어져 형성될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 것은 아니며 연결 시트(170)는 금속 박판으로 이루어질 수도 있다.

스킨섬유 시트들(151a)이 오버랩되어 형성되는 틈새로 연결 시트(170)가 삽입되어 일부의 연결 시트(170)는 스킨섬유 시트(151a) 사이에 위치할 수 있다. 연결 시트(170)는 적층된 스킨섬유 시트(151a) 사이의 공간을 통해서 도전성 시트(153)에서 스파캡(161)까지 이어져 형성될 수 있다.

또한, 연결 시트(170)는 스파캡(161)에 연결된 제1 시트(171)와 도전성 시트(153)에 연결된 제2 시트(172)를 포함하고, 제1 시트(171)와 제2 시트(172)는 서로 접합되어 시트 연결부(173)를 형성할 수 있다. 시트 연결부(173)는 스킨섬유 시트(151a) 사이에 위치하되 스파캡(161) 및 도전성 시트(153)와 평행하게 배치될 수 있다.

연결 시트(170)의 상단은 강화 시트(161a)에 접합되고, 연결 시트(170)의 하단은 도전성 시트(153)에 접합될 수 있다. 연결 시트(170)는 전기 전도성을 갖는 접착층(190)을 매개로 강화 시트(161a) 및 도전성 시트(153)에 접합될 수 있다. 여기서 전기 전도성을 갖는 접착층(190)은 금, 백금, 구리, 알루미늄, 은 등의 금속 파티클 또는 탄소, 그라파이트 파티클이 포함된 수지로 이루어질 수 있다.

이와 같이 연결 시트(170)가 전기 전도성을 갖는 접착층(190)을 매개로 스파캡(161) 및 도전성 시트(153)에 접합되면 연결 시트(170)를 통해서 스파캡(161)과 도전성 시트(153)가 안정적으로 등전위 본딩될 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 풍력 발전기
110: 타워
120: 나셀
130: 로터
131: 허브
132: 블레이드
132a: 흡입면
132b: 압력면
151: 외측 스킨
152: 내측 스킨
156: 코어 패널
161: 스파캡
162: 전단 웹
170: 연결 시트
171: 제1 시트
172: 제2 시트
173: 시트 연결부
190: 접착층

Claims

외형을 이루는 외측 스킨;
상기 외측 스킨에서 이격된 내측 스킨;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하는 코어 패널;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하며 블레이드의 길이 방향으로 이어진 스파캡;
상기 외측 스킨의 외면에 부착되며 블레이드의 길이방향으로 이어진 도전성 시트; 및
상기 도전성 시트와 상기 스파캡을 연결하며 전기 전도성을 갖는 연결 시트;를 포함하며,
상기 스파캡은 강화 시트와 강화 시트 사이에 배치된 강화 수지층을 포함하고, 상기 연결 시트는 상기 강화 시트에 연결된 풍력 발전기의 블레이드.
제1항에 있어서,
상기 외측 스킨은 적층된 복수의 스킨섬유 시트와 스킨섬유 시트 사이에 배치된 스킨 수지층을 포함하며,
일부의 상기 연결 시트는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입된 풍력 발전기의 블레이드.
제2항에 있어서,
상기 연결 시트는 적층된 상기 스킨섬유 시트 사이의 공간을 통해서 상기 도전성 시트에서 상기 스파캡까지 이어진 풍력 발전기의 블레이드.
외형을 이루는 외측 스킨;
상기 외측 스킨에서 이격된 내측 스킨;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하는 코어 패널;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하며 블레이드의 길이 방향으로 이어진 스파캡;
상기 외측 스킨의 외면에 부착되며 블레이드의 길이방향으로 이어진 도전성 시트; 및
상기 도전성 시트와 상기 스파캡을 연결하며 전기 전도성을 갖는 연결 시트;를 포함하며,
상기 외측 스킨은 적층된 복수의 스킨섬유 시트와 스킨섬유 시트 사이에 배치된 스킨 수지층을 포함하며,
일부의 상기 연결 시트는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입되고,
상기 스킨섬유 시트들에는 절단부가 형성되고, 상기 연결시트는 상기 절단부를 관통하여 상기 도전성 시트에서 상기 스파캡까지 이어진 풍력 발전기의 블레이드.
제4항에 있어서,
상기 절단부들은 상기 블레이드의 폭방향으로 이격 배치된 풍력 발전기의 블레이드.
삭제
제2항에 있어서,
상기 연결 시트는 상기 스파캡에 연결된 제1 시트와 상기 도전성 시트에 연결된 제2 시트를 포함하고, 상기 제1 시트와 상기 제2 시트는 서로 접합되어 시트 연결부를 형성하고, 상기 시트 연결부는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입된 풍력 발전기의 블레이드.
제7항에 있어서,
상기 시트 연결부는 상기 코어 패널과 마주하도록 배치된 풍력 발전기의 블레이드.
외형을 이루는 외측 스킨;
상기 외측 스킨에서 이격된 내측 스킨;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하는 코어 패널;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하며 블레이드의 길이 방향으로 이어진 스파캡;
상기 외측 스킨의 외면에 부착되며 블레이드의 길이방향으로 이어진 도전성 시트; 및
상기 도전성 시트와 상기 스파캡을 연결하며 전기 전도성을 갖는 연결 시트;를 포함하며,
상기 외측 스킨은 적층된 복수의 스킨섬유 시트와 스킨섬유 시트 사이에 배치된 스킨 수지층을 포함하며,
일부의 상기 연결 시트는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입되고,
상기 연결 시트는 전기 전도성을 갖는 접착층을 매개로 상기 스파캡 및 상기 도전성 시트에 접합된 풍력 발전기의 블레이드.
외형을 이루는 외측 스킨;
상기 외측 스킨에서 이격된 내측 스킨;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하는 코어 패널;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하며 블레이드의 길이 방향으로 이어진 스파캡;
상기 외측 스킨의 외면에 부착되며 블레이드의 길이방향으로 이어진 도전성 시트; 및
상기 도전성 시트와 상기 스파캡을 연결하며 전기 전도성을 갖는 연결 시트;를 포함하며,
상기 외측 스킨은 적층된 복수의 스킨섬유 시트와 스킨섬유 시트 사이에 배치된 스킨 수지층을 포함하며,
일부의 상기 연결 시트는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입되고,
상기 연결 시트는 상기 스킨 수지층에 의하여 상기 도전성 시트 및 상기 스파 캡에 고정된 풍력 발전기의 블레이드.
제1항에 있어서,
상기 블레이드에서 허브와 결합되는 부분에는 금속으로 이루어진 루트 플레이트가 설치되고, 상기 블레이드의 길이방향 단부에는 금속으로 이루어진 팁 리셉터가 설치되며, 상기 도전성 시트는 상기 루트 플레이트와 상기 팁 리셉터를 전기적으로 연결하는 풍력 발전기의 블레이드.
제11항에 있어서,
상기 도전성 시트는 금속재 메쉬체로 이루어진 풍력 발전기의 블레이드.
제1항에 있어서,
상기 연결 시트는 탄소섬유로 이루어진 풍력 발전기의 블레이드.
제1항에 있어서,
상기 연결 시트는 상기 스파캡의 길이방향으로 이어져 형성된 풍력 발전기의 블레이드.
세워져 설치된 타워와 상기 타워 상에 설치되며 블레이드를 갖는 로터를 포함하고,
상기 블레이드는,
외형을 이루는 외측 스킨;
상기 외측 스킨에서 이격된 내측 스킨;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하는 코어 패널;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하며 블레이드의 길이 방향으로 이어진 스파캡;
상기 외측 스킨의 외면에 부착되며 블레이드의 길이방향으로 이어진 도전성 시트; 및
상기 도전성 시트와 상기 스파캡을 연결하며 전기 전도성을 갖는 연결 시트;를 포함하며,
상기 스파캡은 강화 시트와 강화 시트 사이에 배치된 강화 수지층을 포함하고, 상기 연결 시트는 상기 강화 시트에 연결된 풍력 발전기.
제15항에 있어서,
상기 외측 스킨은 적층된 복수의 스킨섬유 시트와 스킨섬유 시트 사이에 배치된 스킨 수지층을 포함하며,
일부의 상기 연결 시트는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입된 풍력 발전기.
제16항에 있어서,
상기 연결 시트는 적층된 상기 스킨섬유 시트 사이의 공간을 통해서 상기 도전성 시트에서 상기 스파캡까지 이어진 풍력 발전기.
세워져 설치된 타워와 상기 타워 상에 설치되며 블레이드를 갖는 로터를 포함하고,
상기 블레이드는,
외형을 이루는 외측 스킨;
상기 외측 스킨에서 이격된 내측 스킨;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하는 코어 패널;
상기 외측 스킨과 내측 스킨 사이에 위치하며 블레이드의 길이 방향으로 이어진 스파캡;
상기 외측 스킨의 외면에 부착되며 블레이드의 길이방향으로 이어진 도전성 시트; 및
상기 도전성 시트와 상기 스파캡을 연결하며 전기 전도성을 갖는 연결 시트;를 포함하며,
상기 외측 스킨은 적층된 복수의 스킨섬유 시트와 스킨섬유 시트 사이에 배치된 스킨 수지층을 포함하며,
일부의 상기 연결 시트는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입되고,
상기 스킨섬유 시트들에는 절단부가 형성되고, 상기 연결시트는 상기 절단부를 관통하여 상기 도전성 시트에서 상기 스파캡까지 이어진 풍력 발전기.
제16항에 있어서,
상기 연결 시트는 상기 스파캡에 연결된 제1 시트와 상기 도전성 시트에 연결된 제2 시트를 포함하고, 상기 제1 시트와 상기 제2 시트는 서로 접합되어 시트 연결부를 형성하고, 상기 시트 연결부는 상기 스킨섬유 시트 사이에 삽입된 풍력 발전기.
제15항에 있어서,
상기 도전성 시트는 금속재 메쉬체로 이루어지고, 상기 연결 시트는 탄소섬유로 이루어진 풍력 발전기.