KR200415738Y1

KR200415738Y1 - 풍력발전기의 회전날개 제어장치

Info

Publication number: KR200415738Y1
Application number: KR2020050034097U
Authority: KR
Inventors: 한재덕; 권순석
Original assignee: (주)기미전자
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2006-05-08

Abstract

본 고안은 풍력발전기의 회전날개 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바람의 세기에 따라 회전날개의 과도한 회전을 자동으로 제어함으로써 풍력발전기의 파손을 방지할 수 있으며, 외관의 미려함을 크게 향상시킨 풍력발전기의 회전날개 제어장치에 관한 것이다.

본 고안의 풍력발전기의 회전날개 제어장치의 몸체부는 바람의 세기에 따라 접철됨으로 회전날개의 과도한 회전을 자동으로 제어할 수 있어 풍력발전기의 파손을 방지할 수 있음과 동시에 경사지게 부착되어 있는 브라켓과 이에 대응하는 체결공이 형성된 방향지시대에 의해서 자동으로 원상복귀 즉, 펼쳐진 상태로 신속하게 복귀되어 그 외관을 유지할 수 있으므로 외관의 미려함을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

풍력발전기, 허브, 발전기, 축전부, 회전체, 브라켓

Description

풍력발전기의 회전날개 제어장치{AN AUTOMATIC CONTROL OF PROPELLER THE WIND FORCE GENERATOR}

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전기의 사용 상태를 도시한 사시도.

도 2는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 풍력발전기의 부분 확대 사시도.

도 3은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 풍력발전기의 분리 사시도.

도 4는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 풍력발전기의 평면도.

도 5는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 도 4의 A-A선 단면도.

도 6은 본 고안의 다른 일실시예에 따른 몸체부와 방향지시대의 연결부분 확대도.

도 7은 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 풍력발전기의 몸체부 작동을 나타내는 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 풍력발전기 12 : 회전날개

14 : 허브 16 : 발전기

20 : 몸체부 22 : 꼬리부

24,36 : 경사면 26 : 연결부

30 : 방향지시대 32 : 방향판

34 : 체결공 40 : 브라켓

41 : 삽입공 42 : 핀

50 : 지주대 52 : 회전체

60 : 축전부 70 : 전등

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

이러한 풍력발전기는 통상적으로 회전날개, 허브 및 상기 회전날개의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전부를 포함하는 몸체부와 상기 몸체부를 회전가능하게 결합하는 지주대와 상기 발전부에서 발생된 전기에너지를 저장하는 축전부를 포함하여 구성된다.

하지만, 자연에서 불어오는 바람은 항상 일정하지 않아 바람의 방향이나 강도가 상시 변화됨으로 강풍이 불어오게 되면 회전날개는 과도한 회전을 하게 되어 회전날개 파손 및 풍력발전기의 파손을 초래하게 되었다. 따라서, 이러한 변화에 효율적으로 대응하기 위해서 풍속의 세기에 따른 회전날개의 제어장치가 요구되고 있는 실정이다.

종래에도 상기한 목적을 달성하기 위한 풍력발전기의 회전날개 제어장치가 제안되고 있다. 즉, 실용신안등록번호 제0377991호의 풍력발전기 회전날개 제어창지를 살펴보면, 강풍에 의한 회전날개의 과도한 회전을 방지하기 위해서 회전로터를 구속하는 별도의 로터구속수단을 두고, 이를 수동으로 제어하는 권취드럼을 설치하여 강한 바람이 불어오면 권취드럼을 회전시켜 감기는 와이어가 상기 로터구속수단을 당겨 구속함으로써 회전날개의 회전을 강제로 구속하게 됨을 알 수 있다.

이때, 상기 로터구속수단과 이를 조작하는 장치들은 너무 복잡하여 잔고장이 상시 발생되었고, 강풍시 사용자가 매번 이를 조작해야 되는 문제점이 발생되었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 바람의 세기에 따라 회전날개의 과도한 회전을 자동으로 제어함으로써 풍력발전기의 파손을 방지할 수 있음과 동시에 외관의 미려함을 크게 향상시킬 수 있는 풍력발전기의 회전날개 제어장치를 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 배면 일측으로 경사면이 형성되어 편심된 꼬리부가 형성되고, 상기 꼬리부에는 브라켓이 우측 방향으로 경사지게 부착된 몸체부; 및 일측에는 방향판이 구비되고, 타측에는 상기 브라켓의 경사에 대응하는 경사진 체결공이 형성되어 상기 브라켓에 핀으로 회전 가능하도록 결합되는 방향지시대를 포함하여 구성된다.

바람직하게 상기 꼬리부의 끝단에 구비되는 브라켓은 상기 꼬리부를 중심축으로 하여 우측으로 2 ~ 4°의 경사각을 가지도록 부착된다.

또한, 상기 몸체부의 접철되는 각도를 높일 수 있도록 상기 몸체부의 경사면에 대응하는 상기 방향지시대의 모서리 부분에도 경사면이 형성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 풍력발전기의 회전날개 제어장치를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전기의 사용 상태를 도시한 개략적 사시도이고, 도 2는 풍력발전기를 일부 확대 도시한 사시도이고, 도 3은 풍력발전기의 분리 사시도이다.

먼저 도 1을 참조로 하여 상세히 설명하면, 최상단에 설치되는 풍력발전기(10)와 상기 풍력발전기를 지지하는 지주대(50)와 상기 지주대(50)의 하단부에 구비되는 축전부(60) 및 상기 축전부(60)로부터 전원을 공급받는 전등(70)이 예시되어 있다.

이때, 지주대(50)의 최상단에 부착되는 상기 풍력발전기(10)는 회전 가능하게 부착되는데, 이는 상기 지주대(50)의 상부에 별도의 회전체(52)를 구비하여 풍력발전기(10)를 부착함으로 가능한 것이다. 상기 회전체(52)는 내부에 베어링 등이 구비되어 있음은 당연하며, 이는 통상적으로 사용됨으로 상세한 설명은 생략한다.

이렇게 구성된 상기 풍력발전기(10)는 자연에서 발생되는 바람의 힘으로 전기에너지를 만들어 지주대(50)의 하단부에 구비되어 있는 축전부(60)에 전기를 저장하며, 이 저장된 전기는 다시 전등(70)에 공급하는 방식이다. 여기서는 풍력발전기(10)를 가로등에 전원을 공급하는 실시예를 들었지만, 풍력발전기(10)는 아주 다양하게 이용됨으로 가로등에 한정하는 것이 아님은 명백하다.

이때, 도 2와 도 3을 살펴보면, 상기 풍력발전기(10)는 크게 몸체부(20)와 상기 몸체부(20)의 배면에 부착되는 방향지시대(30)로 구성되어 있음을 알 수 있다.

상기 몸체부(20)는 전면에 설치된 회전날개(12)와 상기 회전날개(12)를 고정하는 허브(14) 및 상기 회전날개(12)의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전부(16)와 배면 일측으로 경사면(24)이 형성되어 뽀족함은 물론이고 몸체부(20)의 중심에서 편심되게 형성된 꼬리부(22)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 꼬리부(22)의 끝단에는 브라켓(40)이 경사지게 부착되며, 하단부에는 지주대(50)의 회전체(52)에 체결되는 연결부(26)가 형성되어 있다. 이때, 상기 브라켓(40)의 중앙에 는 삽입공(41)이 형성됨은 당연하다.

상기 방향지시대(30)는 일측에 방향판(32)이 구비되고, 타측에는 체결공(34)이 형성되어 있다. 상기 체결공(34)은 상기 꼬리부(22)에 경사지게 부착된 상기 브라켓(40)의 경사에 대응되도록 경사지게 형성되어 있다. 결국, 경사진 브라켓(40)에 결합되는 방향지시대(30)는 경사진 체결공(34)이 브라켓(40)의 경사각을 수용함으로 그 형상은 전체적으로 수직, 수평을 이루도록 부착되고, 상기 몸체부(20)를 중심으로 편심 결합되는 것이다. 이때, 상기 꼬리부(22)에 경사지게 부착되는 브라켓(40)은 그 경사각이 아주 미약함으로 사시도에서는 명확하게 도시되지 않음을 인지하여야 될 것이다.

또한, 핀(42)이 구비되어 상기 몸체부(20)에 편심 결합되는 방향지시대(30)를 회전 가능하게 결합함을 알 수 있다.

도 4는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 평면도이다.

도면을 참조로 하여 상세히 설명하면, 풍력발전기(10)를 평면 도시한 것이며, 그 일측에는 몸체부(20)와 방향지시대(30)의 연결부분이 확대 도시되고 있음을 알 수 있다.

즉, 몸체부(20)의 배면에 형성된 꼬리부(22)는 일측으로 경사면(24)이 형성됨으로 그 끝단부가 뽀족함은 물론이고 몸체부(20)의 중심에서 편심되게 형성되어 있는 것이다. 상기 꼬리부(22) 끝단부에는 브라켓(40)이 부착되어 있으며, 상기 브라켓(40)을 매개로 방향지시대(30)가 핀(42)으로 회전 가능하도록 부착되어 있다.

여기서, 일단에 도시된 확대도를 살펴보면, 먼저 몸체부(20)의 일측으로는 라운딩된 경사면(24)이 형성되어 방향지시대(30)의 모서리에 간섭받지 않도록 형성됨을 알 수 있다. 반대쪽에는 경사면(24)이 형성되어 있지 않으므로 상기 몸체부(20)의 수평한 면과 방향지시대(30)의 모서리는 상호 간섭하도록 구성되어 있다. 즉, 경사면(24)의 경사 정도에 따라 몸체부(20)의 회전 각도가 상이하게 될 것은 당연함을 인지하여야 될 것이다.

결국, 상기 몸체부(20)는 경사면(24)이 형성된 쪽으로는 회전 가능하게 구성되며, 그 반대쪽으로는 회전을 못하게 구성되는 것이다.

도 5는 본 고안의 바람직한 일실시예에 따른 도 4의 A-A선을 도시한 개략적 단면도이다.

도면을 참조로 하여 상세히 설명하면, 몸체부(20)의 중심에서 편심된 꼬리부(22)에는 브라켓(40)이 우측방향으로 소정의 각도만큼 경사지게 부착되어 있음을 알 수 있다. 즉, 브라켓(40)을 경사지게 부착함으로써 중앙에 형성되어 있는 삽입공(41)이 경사지게 형성되도록 구현한 것이다.

이렇게 경사지게 부착되어 있는 브라켓(40)의 내부에 방향지시대(30)가 삽입되며, 외부에 구비되는 핀(42)이 브라켓(40)의 삽입공(41)과 방향지시대(30)의 체결공(34)을 각각 관통하여 결합하게 된다. 이때, 상기 방향지시대(30)의 체결공 (34)이 상기 브라켓(40)의 경사에 대응되게 형성되어 상기 브라켓(40)의 경사를 수용함으로 상기 방향지시대(30)는 브라켓(40)의 경사와 상관없이 수직, 수평을 이루며 결합되는 것이다.

따라서, 몸체부(20)에 체결되는 방향지시대(30)는 연결부분에서 경사지게 형성됨으로 경사진 방향으로 무게 중심이 기울게 된다. 결국, 몸체부(20)의 일측에 형성된 경사면(24) 즉, 접철되는 반대 방향으로 방향지시대(30)와 몸체부(20)의 연결부분이 경사지게 구비됨으로 강풍에 의해 상기 몸체부(20)가 경사면(24) 쪽으로 접힌 후 상기 강풍이 미풍으로 변하게 되면 자연스럽게 펼쳐짐으로 원상복귀 되어 탱탱함을 유지할 수 있도록 구현한 것이다.

여기서, 만약 브라켓(40)의 경사를 많이 주게 되면 몸체부(20)는 아주 신속하게 펼쳐지겠지만 반대로 접히는데 어려움이 발생될 것이다. 그러므로 원활하게 접히고, 자연스럽게 펼쳐지기 위해서 몸체부(20)를 중심축으로 하여 브라켓(40)이 가지는 각도를 2 ~ 4° 사이로 형성함이 바람직하다.

도 6은 다른 일실시예에 따른 몸체부와 방향지시대의 연결부를 확대 도시한 평면도이다.

도면을 참조로 하면, 상기 몸체부(20)의 접철되는 각도를 높일 수 있도록 상기 방향지시대(30)의 체결공(34) 일측에는 상기 몸체부(20)의 경사면(24)에 대응하는 경사면(36)이 형성되어 있다. 이는, 몸체부(20)와 이에 대응하는 방향지시대(30)의 모서리 부분에 쌍방으로 경사면(24)(36)을 줌으로써 접철되는 몸체부(20)의 회전 각도를 더욱 크게 할 수 있도록 구현한 것이다.

도 7은 풍속의 변화에 의해 풍력발전기가 변화되는 것을 도시한 개략도이다.

도면을 참조로 하면, 먼저 "가" 단계는 정상적인 풍속에 의해 본 고안의 풍력발전기(10)가 정상 회전되면서 전기에너지를 공급하는 것이며, "나" 단계는 정상적인 풍속보다 조금 강한 풍속에 의해 풍력발전기(10)의 몸체부(20)가 경사면(24)이 형성된 방향으로 접히게 됨으로 회전날개(12)의 과도한 회전을 방지하는 것이고, "다" 단계를 살펴보면 강풍에 의해 몸체부(20)가 직각으로 접히게 되어 회전날개(12)의 회전을 방지하게 되는 것을 예시하고 있다.

이때, 상기 몸체부(20)의 배면은 방향지시대(30)와 접철 가능하도록 구성되어 있고, 하단부는 회전체(52)에 회전 가능하도록 부착되어 있으므로 평상시 정상적인 회전을 하는 회전날개(12)는 강풍을 맞으면 저항을 많이 받을 것인데, 이로 인해 몸체부(20)가 접히게 되는 것이다.

상기 "나"와 "다" 단계에서 풍속이 약하게 변화되면 회전날개(12)를 압박하는 저항이 줄어들어 몸체부(20)는 "가" 단계로 자연스럽게 펼쳐지게 되는데, 몸체부(20)의 배면에 경사지게 부착되어 있는 브라켓(40)과 이 브라켓(40)에 대응되는 경사를 가진 체결공(34)에 의해서 접히는 부분의 무게 중심이 몸체부(20)가 접히는 반대 방향으로 상시 기울어져 있으므로 상기 몸체부(20)는 자동으로 펼쳐지는 것이다. 또한, 펼쳐진 몸체부(20)는 탱탱함을 유지할 수 있게 된다.

따라서, 바람의 세기에 따라 몸체부(20)는 접철되어 회전날개(12)의 과도한 회전을 자동으로 제어할 수 있어 풍력발전기(10)의 파손을 방지할 수 있음과 동시에 경사지게 부착되어 있는 브라켓(40)과 이에 대응하는 체결공(34)이 형성된 방향지시대(30)에 의해서 미풍이나 바람이 없는 날에는 신속하게 원상복귀 즉, 펼쳐지게 되며 펼쳐진 그 상태를 상시 유지할 수 있으므로 외관의 미려함을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

전술한 내용은 후술할 고안의 실용신안등록청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 고안의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 고안의 실용신안등록청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 고안의 개념과 특정 실시예는 본 고안과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 고안에서 개시된 고안의 개념과 실시예가 본 고안의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 실용신안청구범위에서 기술한 고안의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안의 풍력발전기의 회전날개 제어장치의 몸 체부는 바람의 세기에 따라 접철됨으로 회전날개의 과도한 회전을 자동으로 제어할 수 있어 풍력발전기의 파손을 방지할 수 있음과 동시에 경사지게 부착되어 있는 브라켓과 이에 대응하는 체결공이 형성된 방향지시대에 의해서 자동으로 원상복귀 즉, 펼쳐진 상태로 신속하게 복귀되어 그 외관을 유지할 수 있으므로 외관의 미려함을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 도모할 수 있다.

Claims

전면에 설치된 회전날개, 허브 및 상기 회전날개의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전부를 포함하는 몸체부와 상기 몸체부를 회전가능하게 결합하는 지주대와 상기 발전부에서 발생된 전기에너지를 저장하는 축전부를 포함하여 구성되는 풍력발전기에 있어서,

배면 일측으로 경사면이 형성되어 편심된 꼬리부가 형성되고, 상기 꼬리부에는 브라켓이 우측 방향으로 경사지게 부착된 몸체부; 및

일측에는 방향판이 구비되고, 타측에는 상기 브라켓의 경사에 대응하는 경사진 체결공이 형성되어 상기 브라켓에 핀으로 회전 가능하도록 결합되는 방향지시대를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전날개 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 꼬리부의 끝단에 구비되는 브라켓은 상기 꼬리부를 중심축으로 하여 우측으로 2 ~ 4°의 경사각을 가지도록 부착되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전날개 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 몸체부의 접철되는 각도를 높일 수 있도록 상기 몸체부의 경사면에 대응하는 상기 방향지시대의 모서리 부분에도 경사면이 형성됨을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전날개 제어장치.