KR20030064848A - 풍력 발전 설비를 위한 회전자 날개 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 발전 설비를 위한 회전자 날개와 상기 회전자 날개를 최소한 하나 이상 갖춘 풍력 발전 설비에 관한 것이다. 바람이 작용하는 표면 면적, 즉 회전자 날개의 면적이 작을수록 설비가 설계되는 부하 레벨이 작아지고, 그 결과 회전자 날개가 쉽게 운발될 수 있다. 반면에, 풍력 발전 설비의 회전자 날개는 동작을 위해서 피할 수 없는 최소의 크기를 요구하고 있으며, 이는 풍력 발전 설비 작동이 중단되지 않기 위함이다.

본 발명은 기체 동역학적으로 요구되는 표면 면적을 보장하면서 회전자 날개의 면적과 깊이가 특정 상황에서 변형 또는 움직일 수 있는 특징을 갖는 회전자 날개를 제공한다.

Description

풍력 발전 설비를 위한 회전자 날개{ROTOR BLADE FOR A WIND POWER INSTALLATION}

풍력 발전 설비를 위한 회전자 날개는 이미 잘 알려져 있으며, 풍력 발전 설비에서 흔히 볼 수 있다. 이와 같은 화전자 날개는 관련된 특정 기체 동역학 (aerodynamics)적 요구를 수용하는 외형을 지니고 있다. 재료의 사용을 절약하고 무게를 낮추기 위해서, 상기 회전자 날개는 제1 내부 운반자 구조와 상기 내부 운반자 구조를 둘러 싸며 기체 동역학적으로 유리한 형태를 갖는 표면으로 구성된다.

대용량 풍력 발전 설비에 있어서, 상기 회전자 날개의 크기는 기체 동역학적 이유에서 매우 대형화된다. 그 결과, 한편으로 제조 및 운송에 영향을 주게 되고 다른 한편으로는 동작 중인 풍력 발전 설비에 작용하는 부하에 영향을 준다. 특히, 회전자 날개의 크기가 증가함에 따라 자동적으로 날개의 표면 면적이 증가하게 되고, 그 결과 상기 회전자 날개에 의해 회전 시에 휩쓰는 면적이 증가하게 된다.

풍력 발전 설비는 주어진 부하 조건에 따라 주어진 선정된 가이드 라인에 따라 설계되어야 한다. 여기서, 가이드 라인이란 한편으로는 동작 중에 나타나는 부하량(동작 부하라 칭함)이며, 또 다른 한편으로는 소위 극한 상황의 부하 조건이다.

여기서, 극한 상황의 부하 조건이란 예를 들어 전력 네트워크 장애 발생, 회전자 날개 조절 장애, 엄청난 폭풍(예를 들어, 50년만에 최대 풍속의 폭풍)과 같은 교란 또는 비상 상황을 의미한다.

그러한 점에서, 회전자 날개에 의해 풍력 발전 설비에 전달되는 부하는 바람에 노출되는 회전자 날개의 면적에 상당히 의존한다는 사실을 인식할 수 있다. 최대 부하량(extreme load)을 산출하기 위해서, 전체 회전자 날개 표면 면적이 최대 풍속에 노출된 것으로 가정한다. 구동 트레인(drive train), 기계 운반자(machine carrier), 파일론(pylon) 및 기초시설(foundations)들과 같은 부속 부품들이 적절히 설계되어야 한다.

이는, 바람이 작용하는 표면 면적이 작으면 작을 수록, 즉 회전자 날개의 표면 면적이 작으면 작을 수록, 발전 설비가 설계되어야 하는 부하 레벨이 작아진다는 것을 의미한다. 그 결과, 재질 소모량이 적어지고 비용이 절감된다.

그러나, 풍력 발전 설비를 작동시키기 위하여 필요한 힘을 인가하기 위하여, 즉 발전기를 돌리기 위해서는 기체 동역학적 이유에서 필요한 최소 표면 면적 크기는 전술한 개념과 서로 상충된다. 이러한 점에서, 종래 기술에 따른 회전자 날개는 기술적 단점을 지니고 있으며, 특히 회전자 날개 밑동(blade root) 부근에 있어서, 회전자 날개의 크기를 증가시킴에 따라서 회전자 날개의 깊이도 증대시켜야 한다. 이 경우 회전자 날개의 깊이가 너무 커져서 상기 회전자 날개를 지상에서 운반하는 것이 불가능해지고, 그렇지 않다 하더라도 운송비용이 매우 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 풍력 발전 설비(wind power installation)를 위한 회전자 날개(rotor blade) 및 본 발명에 따른 회전자 날개를 적어도 하나 이상 구비한 풍력 발전 설비에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 회전자 날개의 전체 평면도를 나타낸 도면.

도2는 본 발명에 따를 회전자 날개의 전면 부위를 나타낸 평면도.

도3은 본 발명에 따른 회전자 날개의 제1 실시예의 단면을 나타낸 개략도.

도4는 본 발명에 따른 회전자 날개의 제2 실시예의 단면을 나타낸 개략도.

도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 회전자 날개의 제3 실시예의 단면을 나타낸 개략도.

도6은 본 발명에 따른 회전자 날개의 제4 실시예의 단면을 나타낸 개략도.

도7은 본 발명에 따른 회전자 날개의 제5의 실시예의 단면을 나타낸 개략도.

도8a 및 도8b는 본 발명에 따른 회전자 날개의 제6 실시예의 단면을 나타낸 개략도.

도9는 본 발명에 따른 회전자 날개의 구조적 변형의 평면도를 나타낸 도면.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 극복하고 공기 기체 동역학적으로 요구되는 표면 면적을 갖는 회전자 날개를 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 부속 특허 청구 범위 제1항에 기재된 회전자 날개에 의해 달성된다. 부속하는 다른 특허 청구 범위에서 본 발명의 다른 양호한 실시예가 기술된다.

주어진 회전자 날개 영역(통상 영역; nominal area)은 풍력 발전 설비의 정상 동작에 있어서 요구되지만 어떤 경우에는 상기 공칭 영역이 예를 들어 운송 중인 경우와 같이 극한 풍속 상황에서는 너무 크기 때문에 본 발명에 따른 구현이 필요하다.

본 발명에 따라 본 명세서의 서두에 기술되어 있는 종류의 회전자 날개는 표면의 일부가 변형되거나 또는 움직일 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 회전자 날개를 제공한다.

본 발명의 양호한 실시예로서, 표면의 일부는 폐쇄된 용기(closed container )의 부분으로서 변형 가능한 재질로 형성될 수 있다. 상기 폐쇄된 용기는 예를 들어 기체 물질로 채워질 수 있으며, 상기 기체 물질은 특정 기압으로 작용될 수 있다.

이로 인해서 회전자 날개에는 부분적으로 팽창될 수 있는 표면을 제공하게 되고, 운송 중 또는 극심한 폭풍 상황에서는 내부 기체를 빼내도록 하여, 부피를 작게 하고 바람의 압력 하에 견디도록 한다. 그와 같이 하여, 회전자 날개의 표면 면적과 이에 작용하는 바람의 면적이 감소하게 된다. 동시에 파일론을 포함한 부속 부품에 대한 부하가 경감된다.

본 발명의 양호한 실시예로서, 회전자 날개는 제2 운반자 구조를 가질 수 있으며, 상기 제2 운반자 구조는 그 위에 또는/및 그 내부에 움직일 수 있다. 그 경우 상기 변형 가능한 재질은 상기 제2 운반자 구조의 선정된 위치에 고정될 수 있다. 더욱이, 변형 가능한 재질은 회전 가능한 권선 코어(winding core)에 한 면으로 고정될 수 있다.

풍력 발전 설비의 정상 동작에서 상기 제2 운반자 구조는 확장될 수 있으며, 즉 접이 암(folding arm)이 완전히 펼쳐지거나 또는 망원경 식으로 접어지는 암(telescopic arm)이 완전히 펼쳐질 수 있다. 변형 가능한 재질이 회전 가능한 권선 코아의 한 측면에 고착될 수 있다. 만일 회전자 날개 영역이 감소되어지기 위한다면, 권선 코아는 차일(awning)이나 햇빛 가리개(sun blind)처럼 상기 변형 가능한 재질 상에서 감아지도록 회전되어 진다. 동시에 상기 접이 암은 상기 회전자 날개의 표면적이 줄어들도록 접어져서, 상기 제2 운반자 구조의 크기를 줄여야 한다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 회전자 날개의 표면의 일부는 막대 형상 (bar-like) 또는 얇은 판자 조각(lamellar strip) 형상을 지닐 수 있으며, 그것의장축(longitudinal axis)을 중심으로 피봇 운동 가능한 운반자 레일 상에 각각 구성될 수 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 정상 동작 시에는 상기 회전자 날개 중에서 기체 동역학적으로 동작 가능한 표면 영역을 확장하도록 상기 회전자 날개가 놓여지게 된다.

운송 중이거나 또는 극심한 폭풍 상황 하에서는 운반자 레일은 상기 날개들이 예를 들어 나머지 날개의 바람막이 영역 안으로 들어가도록 하거나, 회전자 날개의 표면적이 감소되는 방향으로 피봇 운동되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 특징적 실시예로서, 상기 회전자 날개 중 기체 동역학적으로 작동 가능한 표면의 이동 가능한 부분은 상기 회전자 날개의 깊이 방향으로 변이 가능한 단위 표면 요소(surface element)를 구성한다. 정상 동작에서, 상기 표면 요소는 상기 회전자 날개의 표면을 연장시키고, 보다 바람직하게는 넓고 기체 동역학적으로 작용 가능한 표면을 제공하기 위하여 흡입 측면에서 표면을 연장시킨다.

표면 면적을 감소시키기 위하여, 상기 표면 요소는 상기 회전자 날개 속으로 밀려 들어가서 상기 회전자 날개의 나머지 표면에 의해 덮어지거나, 또는 상기 회전자 날개의 표면 위로 밀려들어가서 상기 회전자 날개의 표면을 커버하도록, 마치 비행기 날개의 보조익(flap) 시스템처럼, 표면 면적을 줄이기 위해서 상기 표면 요소가 변위될 수 있다.

결국, 이와 같이 하여 회전자 날개의 표면 면적의 감소를 가져오게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 제1 운반자 구조의 일 측면에 또는 상기 회전자 날개의 트레일 엣지에 상기 표면 요소가 피봇 운동 가능하도록 마운트 되어질 수 있다.

상기 회전자 날개 표면 면적의 크기를 변화시킬 목적으로, 상기 회전자 날개의 흡입 측 또는 압력 측으로 피봇 축을 중심으로 상기 표면 요소가 피봇 운동되어질 수 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 상기 표면 요소의 약 90°를 통한 피봇 운동은 회전자 날개에 있어서 공기의 유속 방향에 직각으로 상기 요소를 놓이도록 하여, 상기 회전자 날개의 표면을 따라 흐르는 공기에 장애를 형성하므로 브레이크 효과를 띠게 된다.

본 발명에 따른 복수개의 다양한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 회전자 날개의 전체 구조를 나타낸 도면이다. 회전자 날개(10)는 두개의 영역으로 분리된다. 이 경우, 회전자 날개(10)는 주요 부위에 있어서 종래의 구조를 갖게 된다. 그러나, 상기 회전자 날개 밑동(12), 즉 최대 날개 깊이 영역에 있어서 회전자 날개가 양분되어 있음을 확인할 수 있다.

이와 같은 양분은 필요 시에 표면 영역이 감소되는 회전자 날개(14) 영역을 특징지으며, 그 결과 거친 바람의 작용에 견딜 수 있다.

회전자 날개(10)의 고정부가, 즉 표면적이 불변하는 부위, 도2에 도시되어 있다. 이 도면에서 알 수 있듯이, 회전자 날개(10)의 기체 동역학적 작동 표면이 현저히 감소되어, 특히 극한 바람 상황에서 부하가 종래 기술의 경우와 비교할 때에 현저히 감소된다.

도3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 단면을 나타낸 도면이다. 이 경우, 회전자 날개(10)는 전면 영역(11)과 후면 박스(14)로 양분된다. 후면 박스(14)는 상기 표면 영역(11)의 후면 벽과 함께 폐쇄 용기(16)를 형성하는 변형 가능한 재질(18)로 된 두개의 판(web)을 구성한다. 상기 폐쇄 용기(16)는 특정 압력 하에 기체 물질로 채워지므로, 변형 가능한 재질(18)은 표면의 일부(도1에서 도면부호 14로 나타냄)를 형성하고, 본 발명의 회전자 날개(10)로서 정상 동작에서 기체 동역학적으로 작동하게 된다.

충전 압력(filling pressure)의 적절한 선택은 회전자 날개(10)의 상기 부분에 관하여 안정성을 제공하게 되므로, 정상 풍속 상황 하에서 정상 작동을 전개한다.

그러나, 극한 풍속 상황 하에서는 회전자 날개(10)의 상기 부위에 작용하는 풍압은 내부 압력보다 더 커져서, 그 결과 후면 박스(14) 영역에 회전자 날개의 변형을 일으키게 되고 외측 풍압에 따르게 된다.

그 결과, 극심한 강한 바람이 작용하는 표면 면적이 감소되고 그 결과 부속 구조 부품에 작용하는 부하가 경감된다. 상기 후면 박스(그 안에 충전물이 넣어짐)의 이 부분은 회전자 날개의 표면 면적을 줄이기 위하여 예를 들어 선정된 풍속이 초과되는 경우에 능동적으로 비워질 수 있다.

상기 능동적 비움 동작은 상기 회전자 날개의 형태가 평상 시에는 정의되어 있다가 불명확한 상황이 발생하는 경우 외부 압력의 결과 상기 후면 박스가 상기 외부 압력에 굴복하여 변형된다.

특히, 용기(16)에 손상을 주는 것을 방지하기 위하여, 예를 들어 압력 이완 밸브(도시하지 않음)를 제공함으로써 용기(16)에 형성된 증가된 압력이 빠져나가도록 할 수 있다.

정상 동작을 위한 압력은 압축기(compressor; 17)를 사용함으로써 회복되게 할 수 있다. 만일 제어 밸브 및/또는 압력 센서(도시하지 않음)가 제공된다면, 용기(16) 안의 충전압은 항시 최적의 동작 상태를 유지하기 위하여 요동 발생 시에도조절되어 질 수 있다.

도4는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 도면으로 후면 박스(14) 전체를 사용하는 대신에 회전자 날개(10)의 흡입 측면의 표면이 연장되어 있다.

상기 연장된 부위는 전면 영역(11)의 표면과 인접하여 연장된 표면 요소(24)이다. 기체 동역학적으로 작동 가능한 표면 면적을 줄이기 위한 목적에서 표면 요소(24)는 화살표 방향으로 변위되어질 수 있다.

상기 변위는 예를 들어 수력(hydraulically)으로, 즉 적절한 수력 실린더(hydraulic cylinder)를 가지고 달성될 수 있으며, 또는 공기 작용에 의해서 즉 공기압 실린더(pneumatic cylider)를 이용해서, 또는 전기 구동 장치 또는 다른 적절한 방법으로 달성될 수 있다. 이를 위해서는 적절한 펌프, 압축기 또는 구동 장치(액추에이터; actuator) 등이 제공되어야 하지만 도면을 간단 명료하게 하기 위하여 도시하지는 않고 있다.

이 구성에 있어서 전면 영역(11)의 표면이 표면 요소(24)를 위로 커버하도록 하기 위해서 상기 변위는 전면 영역 속으로 발생하도록 할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 표면 요소(24)가 반대로 상기 전면 영역(11)의 표면의 해당 부위 위를 커버하도록 상기 전면 영역(11)의 표면 위에 발생하도록 할 수 있다. 상기 양 쪽 경우에 있어서, 기체 동역학적으로 동작 가능한 회전자 날개의 표면 면적을 감소시키게 된다.

본 발명에 따른 제3 실시예가 도5a 및 도b에 도시되어 있다. 도5a는 변형 가능한 재질의 권선(20)을 보여 주고 있으며, 도면 부호 30는 접어진 상태에 놓여있는 접이 암(folding arm)을 나타내고 있다. 여기에서, 메카니즘은 차일의 원리와 동일하다. 도5b는 정상 동작 하에서의 실시예를 나타낸 도면이다.

접이 압(30)은 확장되고 변형 가능한 재질(18)이 그곳에 부착되어 있으므로 상기 접이 암(30)이 확장되면 코일(20)로부터 풀어져서 권선 코아(21)는 더 이상 전체 재질 권선을 지니지 않게 된다. 풀어서 펼쳐진 상태에서 상기 변형 가능한 재질(18)은 한쪽으로 권선 코아(21)에 부착되고 다른 한쪽으로는 상기 접이 암(30)에 부착되므로 도면에서 오른 쪽으로 향하게 된다.

상기 접이 암(30)의 끝단은, 구조물의 강도를 더 높이기 위해, 또한 상기 변형 가능한 재질을 그 곳에 부착하기 위해 막대기(도시하지 않음)에 의해 연결되도록 할 수 있다.

상기 변형 가능한 재질(18)이 권선 코아(21)와 접이 암(30)의 외측 단부 사이에서 무너지는 것을 방지하기 위해서는 상기 접이 암(30)과 동기화되어서 작동하며 상기 변형 가능한 재질(18)을 확대된 상태에서 지탱하는 가위 격자 구조 장치를 하부에 제공할 수 있다.

동작 표면의 감소는 반대 방식으로 이루어진다. 즉, 접이 암(30)과 가위 격자 구조(도시하지 않음)가 후진하고(접어지고) 동시에 변형 가능한 재질(18)이 권선 코아(21) 상에 감겨져서 결국 권선 코아(20)는 도5a에 도시한 상태로 돌아가서 회전자 날개(10)의 작동 표면적이 감소하게 된다.

본 발명의 제4 실시예는 도6에 도시되어 있으며 표면 요소(24)는 전면 영역(11)의 후면 측부에 피봇(pivot) 운동을 하도록 마운트 되어 있으며 그 결과전면 영역(11)의 흡입 측면을 연장시킨다. 이 경우, 표면 요소(24)는 표면 요소(24)와 전면 영역(11)의 운반자 구조 사이에 설치된 압축 스프링(28)에 의해 지탱된다.

정상 동작에서 상기 압축 스프링(28)은 원하는 위치를 유지하도록 상기 표면 요소(24)를 지탱한다. 한편, 회전자 날개(10)의 꼭대기 측면 상에 정상 동작 조건 이상의 풍압이 있는 경우, 표면 요소(24)의 표면상에 작용하는 압력은 증가되어 스프링(28)의 힘을 극복하게 되고, 표면 요소(24)는 도b에서 아래로 눌리게 되어 그 결과 풍압에 무너져서 기체 동역학적으로 작동 가능한 표면 면적은 감소하게 된다.

상기 스프링(28)에 대한 다른 실시예로서 상기 표면 요소의 능동적 변위를 위하여 수력 장치, 기압 장치 또는 기계 장치와 같은 해당 망원 요소를 제공하는 것이 가능하며, 예를 들어 상기 표면 요소(24)를 제1 위치에서 제2 선정된 위치로 움직이기 위해 나사 머리를 한 막대기, 웜 드라이브(worm drive) 또는 이와 유사한 것을 사용하는 것이 가능하다.

상기 제어 부품들은 도면 상에 명료함을 위해 도시하지는 않았지만 적절한 펌프, 압축기, 또는 구동 장치를 요구할 수 있다.

동시에 상기 표면 요소(24)에 작용하는 풍력 부하를 검출하는 것이 가능하고, 순시 동작 상태를 위해 최적인 셋팅을 제공하기 위하여 검출된 풍력 부하에 따라 피봇 운동축을 중심으로 해서 상기 표면 요소가 피봇 운동을 하도록 할 수 있다.

도7은 본 발명에 따른 제5 실시예를 나타낸 도면이다. 제5 실시예에서는 전면 영역(11)의 후측면에 상기 표면 요소(24)가 피봇 운동 가능하도록 마운트되는 것 대신에, 표면 요소(24)는 장축 주위로 회전 가능한 피봇 스핀들(22) 상에 구성되어 있다.

도7에 도시된 위치에서 표면 요소(24)는 회전자 날개 중 기체 동역학적으로 동작 가능한 영역을 확장한다. 한편, 동작 가능한 표면을 줄이기 위해서 표면 요소(24)와 함께 그 곳에 부착된 피봇 스핀들(22)은 그것의 장축 주위로 표면 요소(24)의 외측 단부가 이중 머리를 지닌 화살표 방향 중 어느 한 방향으로 움직이도록 부착된다. 그 결과, 기체 동역학적으로 동작 가능한 회전자 날개(10)의 표면 면적을 감소시킬 수 있으며, 부수적으로 풍력 발전 설비의 부속품과 회전자 날개(10)에 작용하는 풍력 부하의 변화를 경감시킬 수 있다.

도7에 도시한 실시예의 한 변형이 도8a 및 도8b에 나타나 있다. 이 경우, 도7에 도면 부호 24로 표시된 표면 요소는 8a에 세개의 날(blade) 형태 또는 얇은 조각(lamella) 형태 요소(26)로 나눠진다. 이것들은 도8a에 그 분할을 분명히 보여주기 위해서 같은 간격으로 나타내고 있다.

실제 실시예에 있어서, 상기 세개의 요소들은 가능한 서로 근접하도록 배열된 표면을 형성하고 그 결과 회전자 날개(10)의 전면 영역(11)을 가능한 유연하게 인접하도록 구성될 수 있다.

각각의 회전자 날개(26)는 각각의 피봇 스핀들 상에 구성된다. 각각의 피봇 스핀들(28)은 각각 자신의 장축 주위로 회전가능하고 그 결과 장축 주위로 피봇 스핀들(28)이 회전함으로써 날개(26)의 피봇 운동을 가능하게 한다.

도8b는 회전자 날개(10) 중 기체 동역학적으로 동작 가능한 표면이 감소되도록 날개가 피봇 운동되는 상황을 나타내는 본 발명에 따른 장치를 나타낸 도면이다. 이 경우 날개(26)는 전면 영역(11)의 유속 음영 속으로 피봇 운동을 한다.

그 결과 한편으로 회전자 날개의 표면 영역으로의 작동이 중지되고, 다른 한편으로는 바람의 작용으로부터 제거되어 부하의 상승된 레벨에 직면하지 않게 된다.

장축 주위로 상기 피봇 스핀들(28)의 회전 이외에도 도면의 왼쪽에 있는 피봇 스핀들(28)과 회전자 날개(10)의 전면 영역(11) 사이에 간격 및 피봇 스핀들 (28) 사이의 간격이 감소한다.

도면이 표면의 흡입 측의 길이 연장을 나타내는 한, 교대로 또는 추가해서 압력 측의 표면이 변동되어질 수 있음을 이해하여야 한다. 만일 풍력 발전 설비에 전술한 회전자 날개가 제공되는 경우, 극심한 바람이 부는 상황에서 풍속 측정장치로 강한 풍력이 검출될 뿐 아니라, 적절한 제어에 의해 회전자 날개의 표면 면적이 현저히 감소될 수 있다.

예를 들어 도1 및 도2에 도시된 대로, 도1에 도시된 회전자 날개의 영역은 도2에 도시된 회전자 날개의 표면 영역보다 약 10% 더 많다. 회전자 날개의 정상 크기는 풍력 발전 설비의 통상 동작에 맞춰 놓을 수 있으며, 예를 들어 2 m/sec 내지 20 m/sec 범위의 풍속에서 표면 영역의 크기는 도2에 도시된 대로 표면 면적의 크기가 현저히 감소될 수 있도록, 20 m/sec 이상의 풍속에서 표면적이 감소될 수 있다. 바람직하게는 제어 시스템은 컴퓨터 제어 방식이 될 수 있으며 필요하다면회전자 날개를 위하여 최적으로 셋팅된 표면 면적을 제공할 수 있다.

도14는 본 발명에 따른 회전자 날개의 구조적 변형을 나타낸 도면이다. 이 경우, 구조는 변형 가능한 필름으로 덮여 있으며 피봇 운동 가능한 루프(32)에 의해 구성되며, 마운트 점(34)에 피봇 운동 가능하도록 마운트된다.

회전자 날개의 선단 방향(화살표로 도시함)으로의 움직임으로 인해 상기 피봇 루프는 예를 들어 마운트 점(34) 주위로 피봇 운동을 할 수 있으며 그 결과 후면 박스 프로파일을 변동시킬 수 있다. 도9a 내지 도14b는 전술한 도3 내지 도8b와 관련된 실시예에 대한 대체 실시예 또는 보충 실시예를 나타낸 도면이다.

도6에 관련된 보충 개념으로서 도11b(도11a는 도6에 대응됨)은 압력 측면에서의 요소(25)를 보여준다. 스프링(28)을 위한 접속점은 도6 및 도11a와 비교해서 변동되지 않았으며, 요소(24 및 25)들은 서로 날개의 트레일 엣지에 부착되어야 하며 그 결과 그들은 피봇 마운팅 점(26)을 주위로 피봇 운동 가능하다. 어떤 경우에 있어서는 회전자 날개의 길이를 따라 요소(25) 위에 회전자 날개 박스(11)를 오버랩 시키는 구조가 적절할 수 있다.

도12b(도7 및 도12a에 나타낸 부위의 확대도)는 압력 측면 요소(25)를 나타내고 있으며, 공통 축(12)에 흡입 측 요소(24)와 같은 기계 연결에 의해 고정될 수 있다.

도13a 및 도13b는 도8a 및 도8b에서 이미 설명한 것에 대한 실시예를 보여주고 있다. 이 경우 부분적으로 특정 축(28)이 압력 측 상의 해당 요소를 위해 도시되어 있다.

도8a에 유사하게 도13a는 정상 동작 중인 회전자 날개를 보여준다. 도13b는 해당 회전 또는 축(28)의 변위에 의해 후면 박스가 동작하지 않는 상황을 보여주고 있다.

본 발명은 풍력 발전 설비를 위한 회전자 날개와 상기 회전자 날개를 최소한 하나 이상 갖춘 풍력 발전 설비에 관한 것이다. 바람이 작용하는 표면 면적, 즉 회전자 날개의 면적이 작을수록 설비가 설계되는 부하 레벨이 작아지고, 그 결과 회전자 날개가 쉽게 운발될 수 있다. 반면에, 풍력 발전 설비의 회전자 날개는 동작을 위해서 피할 수 없는 최소의 크기를 요구하고 있으며, 이는 풍력 발전 설비 작동이 중단되지 않기 위함이다.

본 발명은 기체 동역학적으로 요구되는 표면 면적을 보장하면서 회전자 날개의 면적과 깊이가 특정 상황에서 변형 또는 움직일 수 있는 특징을 갖는 회전자 날개를 제공한다.

Claims (15)

1. 풍력 발전 설비를 위한 회전자 날개에 있어서, 상기 회전자 날개는 동작 상태에서 바람에 노출되는 표면 면적의 크기를 가변시키는 수단을 구비함을 특징으로 하는 회전자 날개.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전자 날개는 제1 운반자 구조와 상기 제1 운반자 구조를 둘러싸고 기체 동역학적으로 유용한 한 표면을 구비하되, 상기 회전자 날개의 표면 면적의 크기는 극한 바람 상태 또는/및 운송 중에서 정상 동작 시에서보다 상기 회전자 날개의 특정 부위에 있어서 현저히 작아지며, 상기 회전자 날개의 표면 면적의 크기를 가변시키는 수단은 상기 회전자 날개의 단면이 가변되거나, 변형되거나 및/또는 상기 수단으로 움직일 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 회전자 날개.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 면적의 크기를 가변시키는 수단은 상기 표면의 변형 가능한 부위에 형성되고, 상기 부위는 폐쇄 용기(16)의 부위임을 특징으로 하는 회전자 날개.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 면적의 크기를 가변시키는 수단은 자신 위 또는 내부에서 움직이는 것이 가능한 제1 운반자 구조에 의해 형성되고, 상기 회전자 날개의 표면(14)의 선정된 영역에 형성됨을 특징으로 하는 회전자 날개.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2 운반자 구조(30)의 선정된 위치에 변형 가능한 재질(18)의 점 부착(point-wise fixing)에 의해 특징되는 회전자 날개.
6. 제4항에 있어서, 상기 변형 가능한 재질(18)은 회전 가능한 권선 코어(21)에 한 측면에 고정됨을 특징으로 하는 회전자 날개.
7. 제4항에 있어서, 자신의 장축을 주위로 피봇 운동하는 것이 가능한 운반자 레일(22, 28) 최소한 한개에 의해 특징되고, 각각의 운반자 레일(22, 28) 상에 표면 유사 요소(surface-like elements; 24, 26)가 구성됨을 특징으로 하는 회전자 날개.
8. 제7항에 있어서, 자신의 장축을 주위로 피봇 운동하는 것이 가능한 복수개의 운반자 레일(28)과 상기 운반자 레일(28) 상에 구성된 표면 유사 요소(26)로 구성되고, 상기 운반자 레일 사이의 간격은 방사 방향으로 가변인 것을 특징으로 하는 회전자 날개.
9. 제4항에 있어서, 일 측면에 상기 제1 운반자 구조에 피봇 운동 가능하도록마운트 된 표면 요소(24)에 의해 특징되는 회전자 날개.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전자 날개는 표면의 일 부위에 의해 특징되고, 상기 회전자 날개(10)의 깊이 방향으로 움직이는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 회전자 날개.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서 또는 상기 회전자 날개 근처의 부위(도1의 도면 부호14)에 있는 상기 회전자 날개의 표면의 일 부위는 표면 면적의 크기를 변동하는 수단에 의해 가변됨을 특징으로 하는 회전자 날개.
12. 제1항 내지 제11항의 특징을 구비한 회전자 날개를 구비한 풍력 발전 설비.
13. 제12항에 있어서, 상기 표면 면적의 크기를 가변 시키는 수단이 조절되는 제어 수단을 포함하는 풍력 발전 설비.
14. 제13항에 있어서, 극한 풍력 상황이 검출되는 수단을 구비하되, 상기 검출 수단은 표면 면적의 크기를 가변하는 수단의 제어에 결합되어 극한 풍력 상황에서, 예를 들어 풍속이 20 m/sec 이상인 경우, 회전자 날개 또는 회전자 날개들의 표면 면적의 풍속이 20 m/sec 이하인 경우의 표면 면적보다 작도록 제어함을 특징으로 하는 풍력 발전 설비.
15. 제1 운반자 구조와, 상기 제1 운반자 구조를 둘러싸고 기체 동역학적으로 유용한 일 표면을 포함하고, 상기 일 표면의 면적의 크기를 가변하는 수단에 의해 특징되는 회전자 날개.