KR200443245Y1 - Windmill Hub With Rearward Sloped Blades - Google Patents

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Abstract

본 고안은 후퇴날개식 풍차 허브에 관한 것으로서 좀 더 자세하게는 풍차날개가 고속비행기의 날개처럼 후방으로 경사를 이루는 후방날개(Down Wind)구조로서 피치 제어가 가능하며, 스크루형태의 베어링으로 날개 축을 지지하는 풍차 허브에 관한 것이다.The present invention relates to a retraction wing type windmill hub. More specifically, the windmill wing is a rear wing structure in which the wind blade is inclined to the rear like a wing of a high-speed plane, and pitch control is possible, and a screw-type bearing supports the wing axis. To the windmill hub.

본 고안의 구성은 도 1 내지 도 4 에 표시한 바와 같이 공 형태의 허브박스(10)에 메인샤프트(21)를 삽설하고, 날개축 베어링(28)을 이용하여 날개 축(29)을 회동자재 도록 착설 함으로써, 날개 축(29)이 후방으로 경사각을 이루며 허브박스(10)에 돌설되는 후방날개구조(Down Wind)를 특징으로 하며, 메인샤프트(21) 내부에 크랭크 샤프트(20)를 삽설하고, 날개 축(29)의 근저부에 피치 제어판(27)을 착설하고 2 관절조인트(25)를 피치 암(26)과 크랭크 암(24)에 회동자제토록 결합함으로써 크랭크 샤프트(20)의 직선운동이 날개 축(29)의 피치 변화로 연결되며, 4각형의 나사 골(34)이 너트의 나사처럼 형성된 팔찌형태의 외부 링(31)에 나사 산(40)이 형성된 내부 링(39)을 삽설하고, 내부 링(39)의 양단에 리데나(38)와 리데나커버(37)를 각각 삽설하고, 볼트(36)를 이용하여 고정한 나사형태의 스크루베어링(30)을 포함한다.1 to 4, the main shaft 21 is inserted into the ball-shaped hub box 10, and the blade shaft 29 is rotated using the blade shaft bearing 28. By installing so that the wing shaft 29 is inclined to the rear, characterized in that the rear wing structure (Down Wind) protruding in the hub box 10, the crankshaft 20 is inserted into the main shaft 21 and The linear movement of the crankshaft 20 by installing the pitch control board 27 at the base of the wing shaft 29 and coupling the two joint joints 25 to the pitch arm 26 and the crank arm 24. The inner ring 39 is formed with a thread 40 formed on a bracelet-shaped outer ring 31, which is connected by a pitch change of the wing shaft 29, and a quadrangular screw valley 34 is formed like a screw of a nut. And inserting the lidena 38 and lidena cover 37 respectively at both ends of the inner ring 39, and fixing them with the bolt 36. A sand bearing screw bearing 30 is included.

본 고안은 풍차날개가 고속비행기의 날개처럼 경사진 형태의 후방날개구조(Down Wind)로서 나셀이 자동조향(Free Yawing) 됨과 아울러 지지력이 강한 스크루베어링을 날개 축에 사용함으로써 강풍을 이용한 발전이 가능하며 약풍발전을 위한 광폭 날개사용이 가능하다. 또한, 지지 탑과 날개 사이의 간격이 넓어 하부가 넓은 철탑이 가능한 효과가 있다.The present invention is a windmill with a rear wing structure inclined like a wing of a high-speed aircraft, and the nacelle is free steering, and a strong bearing force is used for the wing shaft to generate power using high winds. It is also possible to use wide wings for weak wind power generation. In addition, the spacing between the support tower and the wings is wide, there is an effect that can be a wide iron tower.

후퇴날개, 풍차, 허브, 나셀, 풍력발전, 스크루, 베어링, 철탑 Retraction wing, windmill, hub, nacelle, wind power, screw, bearing, steel tower

Description

후퇴날개식 풍차허브{Windmill Hub With Rearward Sloped Blades}Windmill Hub With Rearward Sloped Blades

본 고안은 후퇴날개식 풍차 허브에 관한 것으로서 좀 더 자세하게는 풍차날개가 고속비행기의 날개처럼 후방으로 경사를 이루는 후방날개(Down Wind)구조로서 피치 제어가 가능하며, 스크루형태의 베어링으로 날개 축을 지지하여 날개지지력을 강하게 하는 풍차 허브에 관한 것이다.The present invention relates to a retraction wing type windmill hub. More specifically, the windmill wing is a rear wing structure in which the wind blade is inclined to the rear like a wing of a high-speed plane, and pitch control is possible, and a screw-type bearing supports the wing axis. It relates to a windmill hub to strengthen the wing support.

종래풍차의 구조를 개략적으로 살펴보면 3개의 날개가 부착된 허브가 나셀의 머리 부분에 착설 되어있고, 날개가 지지 탑보다 앞쪽에 있는 업윈드(up wind)방식으로서 아래쪽을 향한 날개는 지면과 수직을 이룬다. 날개를 지지하는 베어링은 볼베어링 또는 메탈베어링이 사용되며, 날개의 피치 제어는 각각의 날개마다 개별적으로 제어하는 형태와 모든 날개를 하나의 동력으로 공통으로 제어하는 형태가 있으며, 피치를 제어하는 동력으로는 전동모터 유압짹 스크류짹 등을 활용한다. 나셀의 방향은 요잉(Yawing)기어와 전동모터 등을 이용하여 풍향과 일치되도록 제어하며, 지지 탑은 굴뚝형태의 원형 탑으로 되어있다. In the structure of the conventional windmill, the hub with three wings is mounted on the head of the nacelle, and the wings are vertically perpendicular to the ground. Achieve. Ball bearings or metal bearings are used for bearings supporting the blades. Pitch control of the blades can be controlled individually for each wing and all blades can be controlled in common with one power. The electric motor uses a hydraulic tweeter screw tweeter. The direction of the nacelle is controlled to match the wind direction by using a yawing gear and an electric motor. The support tower is a chimney-shaped circular tower.

가장 이상적인 풍차는 태풍에 기체의 안전이 보장되고 강한 바람과 약한 바람에도 작동이 가능하며 설치비용이 저렴한 것이라 할 수 있다. 풍차에 있어서 허브는 메인샤프트와 함께 회전하면서 날개를 튼튼하게 지지하고 날개의 피치를 제어하는 역할을 하는 부분이므로 허브의 구조가 바뀌면 풍차의 구조와 날개의 위치 그리고 나셀의 조향방식과 지지 탑의 형태까지 바뀔 수 있다. 따라서 본 고안의 허브를 적용한 풍차의 구조는 상당부분이 종래풍차와 상이하게 되므로 관련되는 모든 부분에 대하여 살펴보기로 한다. The most ideal windmill is the one that guarantees the safety of gas in typhoon, can operate in strong and weak winds, and the installation cost is low. In the windmill, the hub rotates together with the main shaft to support the wings and to control the pitch of the wings, so if the hub structure changes, the structure of the windmill, the position of the wings, the steering method of the nacelle and the shape of the support tower Can be changed. Therefore, since the structure of the windmill to which the hub of the present invention is applied is substantially different from the conventional windmill, all the relevant parts will be described.

종래풍차의 안전성 문제를 살펴보기로 한다. 돌풍이 불 때 풍차의 안전성을 확보하기 위해서는 모든 날개의 각도를 바람의 방향과 일치시켜 바람의 영향을 감소시켜야 한다는 것을 전제로 할 때, 피치를 개별적으로 제어하는 경우와 피치를 공통으로 제어하는 경우가 상이함으로 두 가지 경우를 구분해서 살펴보기로 한다. 업윈드(up wind)방식의 풍차에서 각 날개의 피치를 공통으로 제어하는 경우 나셀의 방향과 각 날개의 피치를 모두 풍향과 일치시키기 위해서는 풍향이 변하면 나셀의 방향도 계속 풍향을 일치시켜야 하는 어려움이 있다. 그리고 나셀의 변화속도가 풍향의 변화속도보다 느리거나 요잉(Yawing) 제어장치에 이상이 발생할 경우에는 날개방향이 바람방향과 불일치되어 위험에 처하게 되는 문제점이 있다. 개별적 피치 제어 시스템의 경우 태풍이 불 면 나셀의 방향을 180도 회전시키고 각 날개를 자유롭게 움직이도록 하면 피치가 자동으로 풍향과 일치되어 풍차의 안전을 확보할 수 있다. 그러나 이 방식은 고도의 기술을 요하는 제어장치와 날개마다 피치를 제어하는 장치를 필요로 함으로 소형에는 적용하기 곤란한 문제점이 있다.The safety problem of the conventional windmill will be described. In order to ensure the safety of the windmill during a gust of wind, it is assumed that the angles of all the wings must be matched with the direction of the wind to reduce the influence of the wind. The difference between these two cases will be discussed. In the case of up wind windmills, when the pitch of each wing is controlled in common, in order to match both the direction of the nacelle and the pitch of each wing to the wind direction, it is difficult to keep the direction of the nacelle in the same direction. have. In addition, when the change speed of the nacelle is slower than the change speed of the wind direction or an abnormality occurs in the yawing control device, there is a problem in that the wing direction is inconsistent with the wind direction and is in danger. In the case of the individual pitch control system, if the typhoon blows, the direction of the nacelle is rotated 180 degrees and each wing is allowed to move freely so that the pitch automatically matches the direction of the wind, ensuring the safety of the windmill. However, this method requires a high-tech control device and a device for controlling the pitch of each wing, which makes it difficult to apply to a small size.

종래풍차의 강풍과 약풍의 활용문제를 살펴보기로 한다. 강한 바람을 이용 가능케 하려면 한계풍속을 높이고 약한 바람을 이용 가능케 하려면 정격풍속은 낮추어 설계하여야 한다. 날개가 지지 탑보다 앞쪽에 있는 업윈드(up wind)방식에서 한계풍속을 높이려면 나셀의 방향을 제어하는 요잉(Yawing)시스템의 기능과 피치 제어시스템의 기능을 예민하게 하여 급속히 변화하는 풍향의 변화에 신속히 반응토록 하여 강풍적응능력을 강하게 하여야 하며, 정격풍속을 낮추려면 터빈 날개의 개체수을 늘리거나 날개의 면적을 넓혀 약한 바람에도 풍차가 작동하도록 하여야한다. 그러나 업윈드(up wind) 방식에서는 나셀의 풍향 추종능력에 한계가 있기 때문에 한계풍속을 높이기가 어려우며, 또한 정격풍속을 낮추기 위하여 날개의 폭을 넓히거나 날개의 개체수를 늘리면 태풍에 취약해지는 문제점이 있다. 종래풍차의 지지 탑 구조를 살펴보기로 한다. 종래풍차의 날개는 아래로 향하면 지지 탑과 수평을 이루며, 지지 탑의 구조는 상부와 하부의 굵기가 거의 동일한 굴뚝형태이다. 일반적으로 탑의 형태는 하부가 넓고 상부가 좁은 구조가 안전성이나 경제적 측면에서 유리하나 종래풍차의 경우 지지 탑의 하부가 넓으면 회전하는 날개와의 충돌위험성 때문에 하부가 넓은 철탑사용이 곤란한 문제점이 있다. 예외적으로 바닷가에 철탑을 설치하는 경우 염분에 의한 부식문제가 발생함으로 철탑이 오히려 부적절한 경우도 있다고 보인다. 종래풍차의 베어링 구조를 살펴보기로 한다. 풍차의 날개는 날개뿌리 부근에 베어링이 체결되어 있어 피치 제어가 가능하며, 베어링은 대부분 2열의 볼베어링이 사용되고 있으나 풍차날개의 길이와 베어링지름 과의 비율이 크므로 베어링에는 매우 큰 힘이 이 작용하게 되어 베어링이 손상되는 경우가 있다.The application of the strong wind and weak wind of the conventional windmill will be described. To make the strong winds available, increase the marginal wind speed, and to make the weak winds available, reduce the rated wind speed. In order to increase the marginal wind speed in the up wind method where the wing is ahead of the supporting tower, the rapidly changing wind direction is made by sharpening the function of the yawing system that controls the direction of the nacelle and the function of the pitch control system. In order to respond rapidly to the strong wind adaptation capacity, the wind speed should be increased even by weak winds by increasing the number of turbine blades or increasing the wing area to lower rated wind speed. However, in the up wind method, it is difficult to increase the marginal wind speed because there is a limit in the wind direction following the nacelle, and there is a problem that it becomes vulnerable to the typhoon by increasing the width of the wings or increasing the number of wings in order to lower the rated wind speed. . The supporting tower structure of a conventional windmill will be described. The wing of the conventional windmill is horizontal to the support tower when facing downward, the structure of the support tower is in the form of a chimney almost the same thickness of the top and bottom. In general, the shape of the tower has a wide bottom and a narrow top, which is advantageous in terms of safety and economics, but in the case of conventional windmills, when the bottom of the support tower is wide, there is a problem in that it is difficult to use a steel tower with a wide bottom because of the risk of collision with the rotating wing. . The exception is that when the tower is installed by the seaside, the tower is rather inadequate because of corrosion problems caused by salt. The bearing structure of the conventional windmill will be described. The blades of the windmill can control the pitch because the bearings are fastened near the wing roots, and most of the bearings use two rows of ball bearings, but the ratio between the length of the windmill blade and the bearing diameter is large, so that the bearing has a very large force. As a result, the bearing may be damaged.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 풍차날개를 고속비행기의 날개처럼 경사진 형태의 후방날개구조(Down Wind)로 하여 나셀이 자동조향(Free Yawing)됨과 아울러 날개 축의 베어링을 스크루 형태로 하여 날개의 지지력을 강하게 함으로써 강풍을 이용한 발전을 가능케 하고 약풍발전을 위한 넓은 면적의 날개사용을 가능케 하고자 한다. 또한, 지지 탑과 날개 사이의 간격을 넓혀 하부가 넓은 지지 탑의 적용을 가능케 하고자하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is that the windmill blades are inclined like the wings of a high-speed airplane, so that the nacelle is free yawing and the bearings of the blade shaft are screw-shaped. By strengthening the power, it is possible to use the strong wind for power generation and to use the large-area wing for the weak wind power generation. In addition, to widen the gap between the support tower and the wings to enable the application of a wide support tower.

본 고안은 풍차날개가 고속비행기의 날개처럼 경사진 형태의 후방날개구조(Down Wind)로서 나셀이 자동조향(Free Yawing)됨과 아울러 지지력이 강한 스크루베어링을 날개 축에 사용함으로써 강풍을 이용한 발전이 가능하며 약풍발전을 위한 광폭날개사용이 가능하다. 또한, 지지 탑과 날개 사이의 간격이 넓어 하부가 넓은 철탑이 가능한 효과가 있다.The present invention is a windmill wing that is inclined like a wing of a high-speed airplane, and as a downwind, the nacelle is free steering, and a strong bearing force is used for the wing shaft to generate power using high winds. It is also possible to use wide wings for weak wind power generation. In addition, the spacing between the support tower and the wings is wide, there is an effect that can be a wide iron tower.

도 1 내지 4 에 표시한 바와 같이 앞 뒤쪽 수직면(11)의 외곽을 연결하는 앞 경사면(13)과 뒤 경사면(14)으로 이루어진 공 형태의 허브박스(10)에 있어서, 수직면(11)의 중앙에 있는 메인 홀(12)에 메인샤프트(21)를 삽설하고, 1개 이상의 날개 축 베어링(28)을 뒤 경사면(14)에 수직으로 착설하고, 각각의 날개축베어링(28)에 날개 축(29)을 회동자제토록 착설 함으로써, 1개 이상의 날개 축(29)이 후방으로 경사각을 이루며 허브박스(10) 외곽에 돌설되는 후방날개구조(Down Wind)를 특징으로 하며, 내부에 원형의 샤프트터널(23)과 끝 부분에 길게 형성된 샤프트홈(22)이 다수 있는 메인샤프트(21)의 내부에, 끝 부분에 다수개의 크랭크아암(24)이 외곽으로 돌설된 크랭크 샤프트(20)를 삽설하고, 날개 축(29)의 근저부에 피치 암(26)이 돌설된 피치 제어판(27)을 착설하고, 양쪽에 관절이 있는 2 관절조인트(25)의 한쪽 끝을 피치 암(26)에 회동자제토록 결합하고, 다른 한쪽을 크랭크 암(24)의 끝 부분에 회동자제토록 결합함으로써 크랭크 샤프트(20)의 직선운동이 날개 축(29)의 피치 변화로 연결되는 구조를 특징으로 하며, 4각형의 나사 골(34)이 너트의 나사처럼 형성된 팔찌형태의 외부 링(31)에, 4각형의 나사 산(40)이 볼트의 나사처럼 형성된 팔찌형태의 내부 링(39)을 삽설하고, 내부 링(39)의 양단에 반지 형태의 오일누설방지용 리데나(38)와 리데나커버(37)를 각각 삽설하고, 다수의 볼트(36)를 이용하여 외부 링(31)과 리데나커버(37)를 고정하고, 외부 링(31)의 중간지점에 형성된 내부로 통하는 급유통로(32)에 급유탱크(33)를 착설하고, 외부 링(31)의 끝 지점에 링후렌지(35)를 원형으로 돌출한 나사형태의 스크루베어링(30)을 특징으로 한다.As shown in FIGS. 1 to 4, in the hub box 10 having a ball shape formed of a front inclined surface 13 and a rear inclined surface 14 connecting the outside of the front and rear vertical surfaces 11, the center of the vertical surface 11 is shown. Insert the main shaft 21 into the main hole 12 in the center, install one or more wing shaft bearings 28 perpendicular to the rear inclined surface 14, and to each wing shaft bearing 28 a wing shaft ( 29) is installed so as to rotate the rotor, characterized in that the one or more wing shafts (29) to form a tilt angle to the rear and the rear wing structure (Down Wind) protruding outside the hub box (10), the circular shaft tunnel therein In the inside of the main shaft 21 having a plurality of shaft grooves 22 formed in the end portion 23 and the end portion, a crank shaft 20 in which a plurality of crank arms 24 protrude outward is inserted, The pitch control board 27 in which the pitch arm 26 protrudes from the base of the wing shaft 29 is installed, and the pipes are mounted on both sides. The linear motion of the crankshaft 20 is coupled by coupling one end of the jointed joint 25 with the pivot arm 26 to the pivot arm 26 and the other to the pivot arm 24 at the end of the crank arm 24. It is characterized by a structure that is connected by the pitch change of the wing shaft 29, and in the bracelet-shaped outer ring 31 formed like a screw of the nut 34 is formed, like a screw of the nut, Inserting the inner ring 39 of the bracelet shape formed like a screw of the bolt, inserting the ring-shaped oil leakage prevention lidena 38 and lidena cover 37 respectively at both ends of the inner ring 39, The outer ring 31 and the lidena cover 37 are fixed by using the bolt 36, and the oil supply tank 33 is installed in the oil supply passage 32 which is formed at an intermediate point of the outer ring 31. And, it characterized in that the screw bearing 30 of the screw form protruding the ring flange 35 to the end of the outer ring 31 in a circular manner.

다음은 도 2를 참조하여 본 고안의 피치 제어시스템이 어떻게 작동하는가에 대하여 설명하고자 한다. 허브박스(10)에 고정되어있는 메인샤프트(21)의 내부에 삽설되어 있는 크랭크 샤프트(20)가 외부의 어떠한 힘에 의하여 “A”의 방향으로 움직이면 크랭크 암(24)과 여기에 연결되어 있는 2 관절조인트(25)가 “A”의 방향으로 움직이게 된다. 한편, 날개 축(29)은 허브박스(10)에 고정되어있는 날개축베어링(28)에 의하여 회동자제토록 착설되어 있음으로 날개축(29)근저부에 착설되어있는 피치 제어판(27)의 피치 암(26)과 2 관절조인트(25)가 결합함으로써 날개 축(29)이 “A”의 방향으로 회전되며, 반대로 크랭크 샤프트(20)가 외부의 어떠한 힘에 의하여 “B”의 방향으로 움직이면 크랭크 암(24)과 여기에 연결되어 있는 2 관절조인트(25)가 “B”의 방향으로 움직이고, 2 관절조인트(25)의 일단은 날개 축(29)의 근저부에 착설 되어있는 피치 제어판(27)에 돌설된 피치 암(26)과 연결되어 있음으로 날개 축(29)이 “B”의 방향으로 회전하게 된다. 따라서 오일짹이나 전동모터 스크루짹 에어짹 등 외부의 힘으로 크랭크 샤프트(20)를 움직여 줌으로써 날개 축(29)의 피치를 제어할 수 있는 것이다.Next, the pitch control system of the present invention will be described with reference to FIG. 2. When the crankshaft 20 inserted in the main shaft 21 fixed to the hub box 10 moves in the direction of “A” by any external force, it is connected to the crank arm 24. 2 joint joint (25) is moved in the direction of "A". On the other hand, the pitch of the pitch control panel 27 is installed on the base of the wing shaft 29 because the wing shaft 29 is installed so that the rotor shaft by the wing shaft bearing 28 is fixed to the hub box (10) The arm 26 and the two joint joints 25 are coupled so that the wing shaft 29 is rotated in the direction of "A". On the contrary, if the crankshaft 20 moves in the direction of "B" by any external force, the crank The arm 24 and the two joint joint 25 connected thereto move in the direction of “B”, and one end of the two joint joint 25 is mounted on the bottom of the wing shaft 29 at the pitch control panel 27 The blade axis 29 rotates in the direction of "B" because it is connected to the pitch arm 26 protruding in the). Therefore, the pitch of the blade shaft 29 can be controlled by moving the crankshaft 20 by an external force such as an oil tweeter or an electric motor screw tweeter.

다음은 도 3과 도 4를 참조하여 본 고안의 스크루형태의 베어링에 대하여 설명하고자 한다. 내부 링(39)과 외부 링(31)으로 구성된 스크루베어링(30)은 볼트와 너트처럼 나선형구조의 나사 산(40)과 나사 골(34)이 있어 내부 링(39)을 회전시켜 결합 또는 분해할 수 있는 구조임으로 양방향 교대로 약간씩 회전하는 특수한 용도에만 사용가능한 베어링이다. 베어링의 형태를 나사형태로 하는 이유는 첫째, 나사 산(40)과 나사 골(34)의 수를 많게 하여 내부 링(39)과 외부 링(31)의 접촉면적을 넓게 함으로써 지지력을 크게 하고 또한 분해와 조립을 용이하게 하고자 하는 것이다. 본 고안의 실시 예에서는 외부 링(31)의 링후렌지(35)를 이용하여 허브박스(10)의 뒤 경사면(14)에 착설되며, 내부 링(39)의 안쪽에 날개 축(29)을 삽설하여 회동자제토록 착설된다. 급유탱크(33) 내에 있는 오일은 급유통로(32)를 통하여 나사 골(34)과 나사 산(40)의 접촉 면으로 공급되며 내부 링(39)에 밀착하는 리데나(38)와 리데나커버(37)를 삽설하고 볼트(36)를 이용하여 외부 링(31)과 고정함으로써 내부의 오일이 외부로 유출되지 않도록 하고 있다. Next, a screw-type bearing of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The screw bearing 30 composed of the inner ring 39 and the outer ring 31 has a threaded thread 40 and a screw valley 34 of a spiral structure, such as bolts and nuts, which rotate or engage or disassemble the inner ring 39. It is a structure that can be used, so it is a bearing that can be used only for special applications that rotate slightly in both directions. The reason why the bearing is screwed is firstly, by increasing the number of the threads 40 and the threaded valleys 34 to increase the contact area between the inner ring 39 and the outer ring 31, thereby increasing the bearing capacity. It is intended to facilitate disassembly and assembly. In the embodiment of the present invention is installed on the rear inclined surface 14 of the hub box 10 using the ring flange 35 of the outer ring 31, the blade shaft 29 is inserted into the inner ring 39. It is installed so that the governor can do it. The oil in the oil supply tank 33 is supplied to the contact surface of the screw valley 34 and the thread 40 through the oil supply passage 32 and closes to the inner ring 39 and the lidena 38 and lidena. The cover 37 is inserted and fixed to the outer ring 31 using the bolt 36 so that the oil inside does not flow out.

다음은 도 5를 참조하여 본 고안의 허브를 적용한 풍력발전시스템의 실시 예를 설명하고자 한다. 풍차를 지지하는 지지 탑(61)의 하부에는 지지대기초(62)가 있고 상부에는 요잉장치(60)가 있으며 요잉장치(60)위에는 나셀박스(50)와 허브박스(10)를 지탱하는 나셀샤프트(59)가 있고 나셀샤프트(59)내부에는 메인샤프트(21)가 나셀베어링(51)에 의하여 회동자제토록 삽설되어 있다. 나셀박스(50)내의 장치는 기존 풍차와 유사하여 메인샤프트(21)의 회전을 정지시키기 위한 브레이크(52)와 체인기어(56), 증속기어(57), 발전기(58)와 풍차를 제어하는 장치 등이 있으며 특이한 것은 메인샤프트(21)에 고정된 샤프트판넬(53)과 크랭크 샤프트(20)에 고정된 에어짹판넬(55)사이에 에어짹튜브(54)가 있어 에어짹튜브(54)를 수축 또는 팽창시킴에 따라 크랭크 샤프트(20)가 움직이도록 에어짹시스템 적용하였다는 것이다. 에어짹시스템은 공기압축기 등 공압장치를 필요로 하며 공기밸브 등 공압계통에서 약간의 공기압누출이 있어도 그 정도가 심하지 않으면 문제가 되지 않음으로 유지관리에 편리한 장점이 있다.Next, with reference to Figure 5 will be described an embodiment of the wind power generation system to which the hub of the present invention is applied. There is a support base 62 in the lower part of the support tower 61 for supporting the windmill, there is a yawing device 60 on the upper part, and a nacelle shaft for supporting the nacelle box 50 and the hub box 10 on the yawing device 60. There are (59), and inside the nacelle shaft 59, the main shaft 21 is inserted by the nacelle bearing 51 so that the rotor can be rotated. The device in the nacelle box 50 is similar to the existing windmill, and controls the brake 52, the chain gear 56, the gearbox 57, the generator 58 and the windmill to stop the rotation of the main shaft 21. There is a device and the like and there is an air tweeter tube 54 between the shaft panel 53 fixed to the main shaft 21 and the air tweeter panel 55 fixed to the crankshaft 20. Air crank system is applied to move the crankshaft 20 as it contracts or expands. The air tweeter system requires a pneumatic device such as an air compressor, and even if there is a slight air pressure leak in the pneumatic system such as an air valve, it is not a problem if the degree is not severe, which is convenient for maintenance.

다음은 도 6을 참조하여 본 고안을 적용한 풍차가 어떻게 자동조향(Free Yawing)되는가에 대하여 설명하고자 한다. 본 고안의 허브를 응용한 풍차의 구조는 나셀박스(50)가 지지 탑(61)의 앞쪽에 있고 허브박스(10)와 날개 판(63)이 뒤쪽에 있는 후방날개방식(Down Wind)으로서 고속비행기의 날개처럼 후방으로 경사각을 이루는 후퇴날개 모양으로 구성된다. 나셀박스(50)가 자동조향(Free Yawing)되는 원리는 "A"방향에서 바람이 불어온다고 가정하면 허브박스(10)가 지지 탑(61)보다 뒤쪽에 있고 또한 날개 판(63)A는 수직으로, 날개 판(63)B는 사면으로 작용하기 때문에 날개 판A에 작용하는 힘이 날개 판B에 작용하는 힘보다 세게 된다. 따라서 허브박스(10)와 나셀박스(50)가 A의 방향으로 회전하게 된다. 반대로 "B"방향에서 바람이 불어도 같은 원리로 허브박스(10)와 나셀박스(50)가 B의 방향으로 회전하게 되며 양쪽날개에 작용하는 힘이 균형을 이루어야 회전을 멈추게 된다. 즉 바람의 방향과 나셀박스(50)의 방향이 동일하여지면 회전을 멈춤으로써 자동조향(Free Yawing)의 목적을 달성할 수 가있는 것이다. Next, a description will be given of how the windmill to which the present invention is applied is automatically steered (Free Yawing) with reference to FIG. 6. The structure of the windmill applying the hub of the present invention is the high speed as the rear wing (Down Wind) in which the nacelle box 50 is in front of the support tower 61 and the hub box 10 and the wing plate 63 are in the rear. It is composed of a retreating wing shape that forms an inclination angle rearward like an airplane wing. The principle of the free yawing of the nacelle box 50 is based on the assumption that the wind blows from the direction "A". The hub box 10 is behind the support tower 61 and the wing plate 63 A is vertical. As a result, the wing plate 63 B acts as a slope, so that the force acting on the wing plate A is stronger than the force acting on the wing plate B. Therefore, the hub box 10 and the nacelle box 50 are rotated in the direction of A. On the contrary, even if the wind blows in the direction "B", the hub box 10 and the nacelle box 50 rotate in the direction of B, and the forces acting on both wings are balanced to stop the rotation. In other words, if the direction of the wind and the direction of the nacelle box 50 is the same, the purpose of automatic steering (Free Yawing) can be achieved by stopping the rotation.

후방날개방식(Down Wind)에서는 지지대가 날개보다 앞쪽에 있는 관계로 공기의 흐름을 방해하는 것이 문제가 될 수 있으나 지지대의 구조를 바람이 통과되는 철탑으로 하고 지지대와 날개 사이를 멀게 함으로써 문제를 해결할 수 있을 것이다. In the case of the down wing, it may be a problem to hinder the flow of air because the support is in front of the wing, but the structure of the support is solved by the steel tower through which the wind passes and the distance between the support and the wing is solved. Could be.

다음은 도 7을 참조하여 본 고안을 적용한 풍차가 태풍에 어떻게 대응하는가에 대하여 설명하고자 한다. 본 고안의 허브를 응용한 풍차의 구조는 나셀박스(50)가 지지 탑(61)의 앞쪽에 있고 허브박스(10)와 날개 판(63)이 뒤쪽에 있는 후방날개방식(Down Wind)으로 자동조향(Free Yawing)됨은 앞에서 설명한바 있으며 태풍이 불 때도 똑같이 작용한다. 다만, 적정풍속에서는 날개 판(63)이 바람의 영향을 최대한 많이 받도록 피치 각도를 제어하지만 태풍이 불 때는 바람의 영향을 가급적 적게 받도록 피치 각도를 제어한다는 점이 다를 뿐이다. 즉 날개 판(63)의 피치 각을 풍향과 일치하도록 제어함으로써 바람의 영향을 최소화하여 태풍으로부터 풍차를 보호 할 수 있는 것이다. 또한, 지지 탑(61)의 구조가 하부는 넓고 바람은 통과되는 철탑을 사용할 수 있기 때문에 태풍에 더욱 안전하다 할 수 있다.Next, the wind turbine to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. 7. The structure of the windmill applying the hub of the present invention is the nacelle box 50 is in front of the support tower 61, the hub box 10 and the wing plate 63 is automatically in the rear wing method (Down Wind) in the rear Free Yawing has been described earlier and works the same when a typhoon blows. However, at the proper wind speed, the wing plate 63 controls the pitch angle to receive as much of the influence of the wind as possible. However, the only difference is that the pitch angle is controlled so as to receive the influence of the wind as little as possible. In other words, by controlling the pitch angle of the wing plate 63 to match the wind direction to minimize the influence of the wind to protect the windmill from the typhoon. In addition, since the structure of the support tower 61 is wide and the bottom can be used to pass through the wind tower can be more safe for typhoons.

도 1은 본 고안의 전체 사시도 1 is an overall perspective view of the present invention

도 2는 본 고안의 허브 확대도2 is an enlarged view of the hub of the present invention

도 3은 본 고안의 스크루베어링 확대도3 is an enlarged view of the screw bearing of the present invention

도 4는 본 고안의 스크루베어링 분해도4 is an exploded view of the screw bearing of the present invention

도 5는 본 고안의 허브응용 예시도5 is an illustration of the hub application of the present invention

도 6은 본 고안의 자동요잉 원리도6 is an automatic yaw principle of the present invention

도 7은 본 고안의 태풍 시 날개각도 예시도 이고Figure 7 is an illustration of the wing angle during the typhoon of the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 허브박스 11: 수직면 12: 메인 홀 13: 앞 경사면 10: hub box 11: vertical plane 12: main hole 13: front slope

14: 뒤 경사면 20: 랭크샤프트 21: 메인샤프트 22: 샤프트 홈 14: rear slope 20: rank shaft 21: main shaft 22: shaft groove

23: 샤프트터널 24: 크랭크아암 25: 2관절조인트 26: 피치 암 23 shaft tunnel 24 crank arm 25 two-joint joint 26 pitch arm

27: 피치 제어판 28: 날개축베어링 29: 날개 축 30: 스크루베어링 27: pitch control panel 28: wing shaft bearing 29: wing shaft 30: screw bearing

31: 외부링 32: 급유통로 33: 급유탱크 34: 나사 골 31: outer ring 32: oil supply passage 33: oil supply tank 34: screw goal

35: 링후렌지 36: 볼트 37: 리데나커버 38: 리데나 35: ring flange 36: bolt 37: lidena cover 38: lidena

39: 내부링 40: 나사 산 50: 나셀박스 51: 나셀베어링 39: inner ring 40: thread 50: nacelle box 51: nacelle bearing

52: 브레이크 53: 샤프트판넬 54: 에어짹튜브 55: 에어짹판넬 52: Brake 53: Shaft panel 54: Air tweeter tube 55: Air tweeter panel

56: 체인기어 57: 증속기어 58: 발전기 59: 나셀샤프트 56: chain gear 57: increase gear 58: generator 59: nacelle shaft

60: 요잉장치 61: 지지 탑 62: 지지대기초 63: 날개 판 60: yawing device 61: support tower 62: support base 63: wing plate

Claims (3)

앞 뒤쪽 수직면(11)의 외곽을 연결하는 앞 경사면(13)과 뒤 경사면(14)으로 이루어진 공 형태의 허브박스(10)의 수직면(11)의 중앙에 있는 메인 홀(12)에 메인샤프트(21)를 삽설하고, 1개 이상의 날개축 베어링(28)을 뒤 경사면(14)에 수직으로 착설하고, 각각의 날개축베어링(28)에 날개 축(29)을 회동자제토록 착설하되, Main shaft 12 in the main hole 12 in the center of the vertical surface 11 of the ball-shaped hub box 10 consisting of the front inclined surface 13 and the rear inclined surface 14 connecting the outside of the front and rear vertical surface 11 21), the one or more wing shaft bearings 28 are installed perpendicular to the rear inclined surface 14, and the wing shafts 29 are installed on each wing shaft bearing 28 so as to be rotated. 4각형의 나사 골(34)이 너트의 나사처럼 형성된 팔찌형태의 외부 링(31)에, 4각형의 나사 산(40)이 볼트의 나사처럼 형성된 팔찌형태의 내부 링(39)을 삽설하고, 내부 링(39)의 양단에 반지 형태의 오일누설방지용 리데나(38)와 리데나 커버(37)를 각각 삽설하고, 다수의 볼트(36)를 이용하여 외부 링(31)과 리데나 커버(37)를 고정하고, 외부 링(31)의 중간지점에 형성된 내부로 통하는 급유통로(32)에 급유탱크(33)를 착설하고, 외부 링(31)의 끝 지점에 링후렌지(35)를 원형으로 돌출한 나사형태의 스크루베어링(30)을 포함하며, Into the bracelet-shaped outer ring 31 in which the four-threaded screw valley 34 is formed like a screw of a nut, and the bracelet-shaped inner ring 39 in which the four-threaded thread 40 is formed like a screw of a bolt is inserted. On both ends of the inner ring 39, a ring-shaped oil leakage preventing lidena 38 and lidena cover 37 are respectively inserted, and the outer ring 31 and lidena cover (using a plurality of bolts 36) are inserted. 37), the oil supply tank 33 is installed in the oil supply passage 32 to the inside formed at the intermediate point of the outer ring 31, and the ring flange 35 at the end of the outer ring 31. It includes a screw bearing 30 of the protruding circular shape, 1개 이상의 날개 축(29)이 후방으로 경사각을 이루며 허브박스(10)외곽에 돌설되는 후방날개구조(Down Wind)를 가지며,At least one wing shaft (29) has a rear wing structure (Down Wind) protruding outward from the hub box 10 to form an inclination angle to the rear, 상기 메인샤프트(21)의 내부에 원형의 샤프트터널(23)과 끝 부분에 길게 형성된 샤프트 홈(22)이 다수 있으며, 끝 부분에 다수개의 크랭크 암(24)이 외곽으로 돌설된 크랭크 샤프트(20)를 삽설하고, 날개 축(29)의 근저부에 피치 암(26)이 돌설된 피치 제어판(27)을 착설하고, 양쪽에 관절이 있는 2 관절조인트(25)의 한쪽 끝을 피치 암(26)에 회동자제토록 결합하고, 다른 한쪽을 크랭크 암(24)의 끝 부분에 회동자제토록 연결되는 것을 특징으로 하는 후퇴날개식 풍차 허브.The main shaft 21 has a circular shaft tunnel 23 and a plurality of shaft grooves 22 formed long at the end, the crank shaft 20 protruding out of the plurality of crank arms 24 at the end ), The pitch control panel 27 with the pitch arm 26 protruding at the base of the wing shaft 29 is installed, and one end of the two joint joint 25 having the joints at both ends is pitch arm 26. Retractable wing windmill hub, characterized in that coupled to the rotating rotor and connected to the other end of the crank arm (24). 삭제delete 삭제delete
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