KR200377991Y1

KR200377991Y1 - 풍력발전기의 회전날개 제어장치

Info

Publication number: KR200377991Y1
Application number: KR20-2004-0034787U
Authority: KR
Inventors: 이현주; 문채주
Original assignee: 이현주
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2005-03-11

Abstract

본 고안은 풍력발전기의 회전날개를 사용자가 임의로 제어할 수 있게 하여 강풍으로 회전날개가 과도하게 회전하여 풍력발전기를 파손시키는 것을 방지할 수 있는 풍력발전기의 회전날개 제어장치에 관한 것이다.

이를 위해서 본 고안은 회전부(10), 발전부(20), 축전부(30)가 구비되는 풍력발전기(100)에 있어서, 상기 발전부(20)의 발전기축(21)에 소정의 길이만큼 연장되는 길이연장부(40)와, 상기 길이연장부(40)에 결합되는 회전로터(50)와, 상기 회전로터(50)의 외주면에 설치되어 회전로터(50)를 구속 및 해지하는 로터구속수단(60)과, 상기 로터구속수단(60)과 연결되는 와이어(70), 상기 와이어(70)를 감거나 풀어주는 조정핸들(82)에 의해 정,역회전하는 권취드럼(80)으로 구성되어 상기 조정핸들(82)의 조작에 의해 로터구속수단(60)이 회전로터(50)를 제어하도록 되고, 상기 와이어(70)에 설치되는 와이어꼬임방지수단(90)은 내륜(91a)과 외륜(91b) 사이에 구름부재(91c)가 삽입되어 상기 구름부재(91c)를 매개로 내,외륜(19a,91b)이 서로 미끄럼운동하도록 구성되는 것을 특징으로 함,

Description

풍력발전기의 회전날개 제어장치{WIND FORCE GENERATER}

본 고안은 바람을 이용하여 전기에너지를 발생시키는 풍력발전기의 회전날개를 사용자가 임의로 제어할 수 있게 하여 강풍시 회전날개가 과도하게 회전하면서 풍력발전기를 파손시키는 것을 방지할 수 있도록 개량된 풍력발전기의 회전날개 제어장치에 관한 것이다.

풍력발전기는 자연에서 발생하는 바람을 이용하여 발전하는 것으로 최근 환경오염을 방지한다는 측면에서 각광을 받고 있는 무공해, 무연료 에너지 발생장치중의 하나이다.

상기 풍력발전기는 바람에 의해서 회전할 수 있는 회전날개부와, 상기한 회전력을 전기에너지로 변환시키는 에너지 발생부인 발전부와, 상기 발전부에서 발생된 전기를 저장하는 축전지를 포함하고 있다.

하지만, 자연에서 불어오는 바람은 항상 일정하지 않아 바람의 방향이나 강도의 변화에 효율적으로 대응하기 어렵다. 따라서 바람의 방향에 따라 최대의 풍력을 받는 위치로 자유로이 변화 가능하면서도 바람의 강도가 큰 경우 유연하게 대처할 수 있는 풍력발전기를 필요로 하였다.

종래에는 강한 바람이 불어오면 꼬리날개부분이 강풍과 맞물리도록 90°방향으로 꺽어지도록 꼬리날개를 제어하는 방식과 회전날개에 스프링을 장착하여 강풍시 위치를 변화시켜 회전날개를 제어하는 방식으로 구성된 제동시스템이 이용되기도 하였다.

하지만 종래의 제동시스템은 기기의 외형 변화를 초래하여 장기간 사용시 눈, 비, 바람 등과 같은 자연현상으로 인해 외부로 노출된 이들 장치가 쉽게 부식되는 문제점으로 사용 수명이 짧고, 강풍이 지나간 뒤 정상상태 복귀가 신속하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.

또한, 풍력발전기의 대부분은 지상으로부터 일정높이이상 위치하도록 설치되는 관계로 이의 조작 및 제어에 힘이 들고, 고속 회전시에는 유지, 보수작업에 어려움과 위험성을 안게되는 등의 문제점이 있다.

이와 같이 종래의 풍력발전기는 꼬리날개 또는 회전날개의 위치를 변경시키면서 회전 운동을 제어하는 방식으로 회전날개가 과도하게 회전하는 것을 제어하게 되므로 사용 및 조작이 어렵고, 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.

이에 본 고안은 상기한 종래의 문제점을 감안 해소하고자 고안된 것으로, 본 고안은 기존 풍력발전기의 본체의 외형은 아무런 변화 없이 풍력발전기의 회전 날개를 사용자 임의로 제어(회전 또는 정지)가 가능하도록 개선하여 사용 및 조작에 편의성을 도모함은 물론 구조도 간단하여 유지 보수가 용이하고, 사용 수명도 장구한 풍력발전기의 회전날개 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 풍력발전기의 내측에 회전날개가 회전하는 것을 제어하는 제어장치를 내장되게 설치하여 사용자가 회전날개의 회전을 임의로 제어가 가능하도록 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참고하여 그 구성 및 효과를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2은 본 고안이 적용된 풍력발전기의 구성을 나타낸 예시도를 도시한 것으로, 이에 도시된 바와 같이 바람이 불어오는 방향에 대해서 소정의 각도를 가지도록 설치된 회전날개(11)를 포함하는 회전부(10), 상기 회전부(10)의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전부(20), 발전부(20)에서 발생된 전기에너지를 저장하는 축전부(30)로 구성되어 바람에 의한 회전력을 전기에너지로 변환시키는 풍력발전기(100)에 있어서, 상기 발전부(20)의 발전기축(21)의 일측단으로 소정의 길이만큼 연장되는 길이연장부(40)와, 상기 길이연장부(40)에 결합되어 함께 회전하도록 된 회전로터(50)와, 상기 회전로터(50)의 외주면에 설치되어 회전로터(50)의 외주면을 일시적으로 구속하는 로터구속수단(60)과, 상기 로터구속수단(60)과 연결되는 와이어(70)를 긴장되게 감거나 느슨하게 풀어주도록 지상으로부터 소정의 높이에 위치하도록 본체에 지지 고정되는 권취드럼(80)과, 상기 권취드럼(80)을 시계방향 또는 반시계방향으로 정,역회시키는 조정핸들(82)로 구성되어 사용자의 조정핸들(82) 조작에 의해 와이어(70)로 연결된 로터구속수단(60)을 회전로터(50)의 외주면으로 밀착시켜 회전날개(11)가 회전하는 것을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.

도 3a에 나타낸 바와 같이 로터구속수단(60)은 회전로터(50)의 외주면과 밀착되는 내측면에 패드(62)가 부착되는 디스크(61)와, 상기 디스크(61)를 수용하는 수용부가 형성된 원통형 케이스(63)로 구성되고, 디스크(61)에 부착된 패드(62)가 마모 및 손상되었을 경우에는 부분적으로 교체가 가능하도록 되고, 상기 케이스(63)는 발전기축(21)에 조립되어진다.

또한 디스크(61)는 길이가 길고 폭이 좁게 형성된 벤드형태의 소재를 원통형으로 구부려 평상시에는 외향되게 벌어지려는 탄성을 보유하는 판스프링 기능을 구비하게 하여 회전로터(50)가 회전할 때 간섭을 일으키지 않도록 구성하였다.

그리고 디스크(61)는 그 일측단부가 케이스(63)에 축핀(64)으로 고정되는 고정단으로 형성하고 타측단부는 디스크(61)를 제어하는 와이어(70)가 연결되는 자유단을 이루도록 구성하여 상기 와이어(70)를 통해 외력이 전달되면 디스크(61)의 내측면에 부착된 패드(62)가 회전로터(50)의 외주면과 접촉하여 회전로터(50)를 구속시키고, 와이어(70)의 외력이 제거되면 디스크(61)가 케이스(63)의 수용부로 밀착되어 회전로터(50)와 간섭을 일으키지 아니하고 자유롭게 회전하도록 하였다.

상기 디스크(61)의 내측면에 부착되는 패드(62)는 도 3a에 나타낸 바와 같이 회전로터(50)의 외주면 거의 대부분과 감싸는 일체형 패드 또는 도 5와 같이 2개이상으로 분할 형성되는 분할형으로 구성하여 각각의 분할형 패드(62a,62b)가 회전로터(50)의 외주면을 감싸듯이 부분적으로 밀착되게 구성할 수 있는 것이다.

또한, 로터구속수단(60)을 제어하는 와이어(70)에는 바람의 방향을 따라 풍력발전기 동체가 임의로 회전하더라도 와이어(70)가 꼬이는 것을 방지하는 와이어 꼬임방지수단(90)이 제공된다.

도 4에서와 같이 와이어꼬임방지수단(90)은 내륜(91a)과 외륜(91b) 사이에 볼과 같은 구름부재(91c)가 삽입되어 상기 구름부재(91c)를 매개로 내,외륜(19a,91b)이 미끄럼운동할 수 있도록 와이어(70)의 중간부분을 절단하여 절단된 양끝단부중 와이어(70)의 일측단부는 와이어꼬임방지수단(90)의 외륜(91b)에 고정되는 상부케이스(92)의 고리(93)에 고정하고, 타측단은 와이어꼬임방지수단(90)의 내륜(91a)에 고정되는 고리(96)에 각각 고정되게 연결하여 바람에 의해 풍력발전기의 동체가 임의의 방향으로 회전할 때 상부측에 위치한 와이어(70a)가 와이어꼬임방지수단(90)의 외륜(91b)과 동일한 방향으로 회전하더라도 그 하부측에 위치한 와이어(70b)는 와이어꼬임방지수단(90)의 내륜(91a)에 의해 정지상태로 있게 하여 와이어(70)가 꼬이게 되는 것을 방지할 수 있게 하였다.

이와 같이 구성된 본 고안은 전기에너지를 발생시키도록 된 풍력발전기의 회전날개(11)가 회전하지 않도록 제어하는 별도의 제어수단이 구비되므로써 자연현상으로 인해 일시적으로 강한 바람이 불어오는 경우 회전날개(11)를 사용자가 임의로 정지시킬 수 있다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 강풍이 불어오는 것을 미리 예상하였거나 강풍을 느껴 사용자 또는 관리자가 회전날개(11)를 제어하고자 하는 경우에는 먼저 조정핸들(82)을 어느 한쪽방향으로 회전시키면 조정핸들(82)과 함께 회전하는 권취드럼(80)은 와이어(70)를 서서히 감게된다.

권취드럼(80)에 와이어(70)가 감겨짐에 따라 작용하는 견인력에 의해 디스크(61)는 도 3b에 나타낸 바와 같이 회전로터(50)의 외주면쪽으로 점차 오무러들게 될 때 디스크(61)의 한쪽 끝단은 케이스(63)에 핀축(61)으로 고정되는 고정단을 제외한 나머지가 회전로터(50)의 회전로터(50)의 외주면으로 밀착되어 회전로터(50)가 회전하지 못하도록 구속하게 된다.

따라서 회전로터(50)가 정지하면 회전날개(11)도 회전하지 않게 되어 풍력발전기는 바람의 영향을 받게되는 꼬리부분에 의해 동체만이 유동적으로 움직이게 되어 강풍이 불더러도 풍력발전기가 파손되는 것을 예방할 수 있게된다.

한편, 풍력발전기의 회전날개(11)를 다시 회전시키고자 하는 경우에는 회전로터(50)를 구속하고 있던 디스크(61)의 외력 즉, 조정핸들(82)을 반대방향으로 회전시켜 와이어(70)를 느슨하게 풀어주면 디스크(61)는 회전로터(50)의 고정상태를 해제하게 된다. 이처럼 회전로터(50)의 구속력이 해제되면 회전날개(11)도 회전할 수 있게되어 또 다시 풍력에 의한 발전을 시작하면서 축전지에 전기를 저장할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 풍력발전기는 풍력발전기의 회전날개를 제어하는 별도의 제어장치를 구비하고 있어 여 이상기후로 인해 강한 바람이 불 경우 사용자는 제어장치를 이용하여 회전날개가 회전하지 않도록 정지시킬 수 있게되어 회전날개의 과도한 회전으로 인하여 풍력발전기가 파손되는 것을 예방하는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 풍력발전기의 회전날개를 제어하는 제어장치의 구조가 간단하여 고장의 염려가 없고 유지 보수도 용이할 뿐만 아니라 , 조작 및 사용도 편리하고, 외형 변화 없이 본체에 내장되는 내장형이라 외관도 미려하고 사용 수명도 길어지는 효과가 있다.

도1은 종래 풍력발전기의 예시도,

도2는 본 고안에 따른 회전날개 제동장치가 부설된 풍력발전기의 예시도,

도3a은 본 고안에 따른 풍력발전기에 있어 로터구속수단의 상세단면도,

도3b는 본 고안에 따른 풍력발전기에 있어 로터구속수단의 작동관계도,

도4는 본 고안이 적용된 풍력발전기에 있어 와이어꼬임방지수단의 구성을 나타낸 분해사시도,

도5는 본 발명에 따른 풍력발전기에 있어 로터구속수단의 또 다른 실시예도,

＜도면의 주요 부분에 대한 부호 설명＞

10: 회전부 11: 회전날개

20: 발전부 21: 발전기축

30: 축전부 40: 길이연장부

50: 회전로터 60: 로터구속수단

70: 와이어 80: 권취드럼

82: 조정핸들 90: 와이어꼬임방지수단

91a: 내륜 91b: 외륜

91c: 구름부재 100: 풍력발전기

Claims

회전날개(11)를 포함하는 회전부(10), 상기 회전부(10)의 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전부(20), 전기에너지를 저장하는 축전부(30)가 구비되는 풍력발전기(100)에 있어서, 상기 발전부(20)의 발전기축(21)에 소정의 길이만큼 연장되는 길이연장부(40)와, 상기 길이연장부(40)에 결합되는 회전로터(50)와, 상기 회전로터(50)의 외주면에 설치되어 회전로터(50)를 구속 및 해지하는 로터구속수단(60)과, 일측단이 상기 로터구속수단(60)과 연결되어 이를 제어하도록 된 와이어(70), 상기 와이어(70)를 감거나 풀어주도록 조정핸들(82)이 구비된 권취드럼(80)으로 구성되어 상기 조정핸들(82)에 의해 와이어(70)가 로터구속수단(60)을 제어하여 회전로터(50)를 정지시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전날개 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 로터구속수단(60)은 회전로터(50)의 외주면으로 밀착되는 패드(62)가 구비된 디스크(61)와, 발전기축(21)에 조립되어 그 내측으로 상기 디스크(61)를 수용하는 수용부가 형성된 케이스(63)로 되고, 상기 디스크(61)는 그 일측단이 케이스(63)에 축핀(61)으로 고정되며 타측단은 디스크(61)를 제어하는 와이어(70)와 연결되는 자유단으로 이루어져 상기 와이어(70)에 의해 패드(62)가 회전로터(50)의 외주면을 구속시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전날개 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 와이어(70)에는 와이어꼬임방지수단(90)이 설치되고, 상기 와이어꼬임방지수단(90)은 내륜(91a)과 외륜(91b) 사이에 구름부재(91c)가 삽입되어 상기 구름부재(91c)를 매개로 내,외륜(19a,91b)이 서로 미끄럼운동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전날개 제어장치.