KR200477799Y1 - Apparatus of rigidity transition for aerogenerator system's mount using the piezo-electric element - Google Patents

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KR200477799Y1 KR2020100011648U KR20100011648U KR200477799Y1 KR 200477799 Y1 KR200477799 Y1 KR 200477799Y1 KR 2020100011648 U KR2020100011648 U KR 2020100011648U KR 20100011648 U KR20100011648 U KR 20100011648U KR 200477799 Y1 KR200477799 Y1 KR 200477799Y1
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Abstract

본 고안이 해결하려는 과제는 풍력발전기의 진동이 감쇠되도록 상기 진동에 따라 마운트부의 강성을 능동적으로 변화시키기 위한 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치를 제공하는 것이다. 본 고안인 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치는, 블레이드의 회전력을 기반으로 전기에너지를 발생시키는 발전기가 고정 결합되는 플랜지; 상기 회전력에 의해 상기 플랜지에서 발생하는 진동을 감쇠시키고 진동에 따라 전압을 발생시키는 마운트부; 및 상기 마운트부에서 발생된 전압을 기반으로, 진동이 감쇠되도록 상기 마운트부의 강성을 변화시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의하면, 압전소자를 구비함으로써, 진동에 따라 압전소자에서 발생되는 전압을 기반으로 마운트부의 강성을 능동적으로 변화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 이로 인해 회전력에 의해 발생하는 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있으며, 진동이 감쇠됨으로써 풍력발전기의 내구성이 더욱 향상되는 효과가 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a stiffness changing device for a wind power generation system mount using a piezoelectric element for actively changing a stiffness of a mount portion in accordance with the vibration so that vibration of the wind power generator is attenuated. According to the present invention, there is provided a stiffness changing apparatus for a wind power system using a piezoelectric element, comprising: a flange to which a generator generating electric energy based on a rotational force of the blade is fixedly coupled; A mounting portion for attenuating vibration generated in the flange by the rotational force and generating a voltage in accordance with the vibration; And a control unit for changing the rigidity of the mount unit so that vibration is attenuated based on the voltage generated in the mount unit. According to the present invention, by providing the piezoelectric element, there is an advantage that the rigidity of the mount portion can be actively changed based on the voltage generated in the piezoelectric element according to the vibration. In addition, the vibration generated by the rotational force can be damped effectively, and the durability of the wind power generator is further improved by damping the vibration.

Description

압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치{Apparatus of rigidity transition for aerogenerator system's mount using the piezo-electric element}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a rigidity change apparatus for a wind power generation system using a piezoelectric element,

본 고안은 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전기의 진동에 의해 압전소자에서 발생하는 전압을 기반으로 상기 진동이 감쇠되도록 마운트부의 강성을 변화시키는 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a stiffness changing device for a mount for a wind power generation system using a piezoelectric element, and more particularly to a stiffness changing device for a stiffness changing device for a stiffness changing device, To a rigidity changing apparatus for a mount for a wind power generation system using a piezoelectric element.

현재 97% 이상의 에너지원을 해외에서 수입하고 있는 우리나라에서 풍력에너지의 활용은 원유 수입 절감을 통한 단순한 외화 절약뿐만 아니라 화석연료의 고갈에 대비하는 재생 가능한 에너지원 확보, 비산유국으로서 에너지 자립 등을 위해 반드시 필요하다. 신재생 에너지 산업은 전 지구적 환경산업으로, 경제협약으로 발전되고 있는 기후변화 협약에 대응하는 가장 확실한 해결책의 하나로 볼 수 있다.In Korea, which imports more than 97% of the energy source from abroad, utilization of wind energy is not only for saving foreign currency through reduction of crude oil import, but also for securing renewable energy source against depletion of fossil fuel, It is absolutely necessary. The renewable energy industry is a global environmental industry, and it can be seen as one of the most obvious solutions to counter the climate change convention being developed as an economic convention.

이러한 풍력발전기술은 공기 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(Aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(Rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기에너지를 얻는 것이다. 풍력발전기는 블레이드(Blade)와 허브(Hub)로 구성된 회전자와 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속장치(Gear Box), 발전기 및 각종 안전장치를 제어하는 제어장치, 유압 브레이크 장치와 전력 제어 장치 및 타워 등으로 구성되며 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류된다.This wind power generation technique uses the aerodynamic characteristic of the kinetic energy of the air flow to rotate the rotor to convert it into mechanical energy, and to obtain electrical energy from the mechanical energy. The wind turbine generator is composed of a rotor composed of a blade and a hub, a gear box for driving the generator by increasing the rotation speed, a controller for controlling the generator and various safety devices, a hydraulic brake device and a power control device And a tower, and are classified into a horizontal type and a vertical type according to the direction of the rotation axis with respect to the ground.

상기와 같은 풍력발전기에 있어서, 회전자의 회전력에 의해 발생하는 하중에 의한 발전기의 위치변화를 방지하고, 상기 회전력에 의해 발생하는 진동을 감쇠시키는 것은 중요한 기술적 문제이다. 즉, 회전력에 의해 발생하는 하중에 의해 발전기의 위치가 변화되어 회전축이 변형되어 발전효율이 저하되는 문제가 발생하고, 진동에 의해 풍력발전기의 내구성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.In the above-described wind turbine, it is an important technical problem to prevent the position change of the generator due to the load generated by the rotational force of the rotor and to attenuate the vibration caused by the rotational force. That is, there is a problem that the position of the generator is changed due to the load generated by the rotational force, the rotational axis is deformed to lower the power generation efficiency, and the durability of the wind power generator is lowered due to the vibration.

즉, 풍력발전시스템의 발전기는 일반적인 발전기 시설처럼 고정 프레임에 고정 결합되지 않고, 동적하중, 진동 및 압력변화가 심한 나셀프레임에 고정 결합되므로 마운트부에 하중이 크게 발생한다. 또한, 풍속은 계속적으로 변화하므로, 상기 풍속에 따라 발전기의 회전 속도가 달라지게 되어 마운트부에 상당한 하중의 변화가 발생하고, 이로 인해 상당한 크기의 진동이 발생하게 된다.That is, the generator of the wind power generation system is not fixedly fixed to the fixed frame like a general generator facility but is fixedly coupled to the nacelle frame having a large dynamic load, vibration and pressure change. In addition, since the wind speed continuously changes, the rotation speed of the generator varies according to the wind speed, so that a considerable change in load occurs in the mount portion, which causes vibration of a considerable size.

종래에는 지속적으로 발생하는 하중에 의한 발전기의 위치변화를 방지하고 진동을 감쇠시키기 위하여, 마운트부에 고무댐퍼를 설치하였다. 그러나, 상기 고무댐퍼를 장시간 사용하면 고무의 특성상 자연노화가 발생하고, 이로 인해 고무댐퍼의 강성이 작아지므로 회전력에 의해 발생하는 하중에 의해 발전기의 위치가 변화하고, 발생하는 진동을 효과적으로 감쇠시키지 못하는 문제점이 있었다.Conventionally, a rubber damper is installed on the mount part to prevent the position change of the generator caused by the continuously generated load and to damp vibration. However, when the rubber damper is used for a long period of time, natural aging occurs due to the characteristics of the rubber, and the rigidity of the rubber damper is thereby reduced. Therefore, the position of the generator changes due to the load generated by the rotational force, There was a problem.

즉, 발생하는 하중과 진동에 따라 마운트부의 강성을 능동적으로 제어하지 못하므로, 진동을 효과적으로 감쇠시키지 못하는 문제점이 있었다.That is, since the rigidity of the mount portion can not be actively controlled according to the generated load and vibration, the vibration can not be effectively damped.

본 고안을 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로,The present invention has been made to solve the above-mentioned problems,

본 고안이 해결하려는 과제는 풍력발전기의 진동이 감쇠되도록 상기 진동에 따라 마운트부의 강성을 능동적으로 변화시키기 위한 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치를 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a stiffness changing device for a wind power generation system mount using a piezoelectric element for actively changing a stiffness of a mount portion in accordance with the vibration so that vibration of the wind power generator is attenuated.

또한, 본 고안이 해결하려는 과제는 압전소자에서 발생하는 전압을 기반으로 마운트부의 강성을 변화시키기 위한 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a stiffness changing device for a mount for a wind power generation system using a piezoelectric element for changing a rigidity of a mount portion based on a voltage generated in the piezoelectric element.

또한, 본 고안이 해결하려는 과제는 압전소자에서 발생된 전기에너지의 주파수 특성 및 전력 특성을 조절하기 위한 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a device for changing the stiffness of a mount for a wind power generation system using a piezoelectric element for adjusting frequency characteristics and power characteristics of electric energy generated from the piezoelectric elements.

또한, 본 고안이 해결하려는 과제는 압전소자에서 발생된 전기에너지를 저장하기 위한 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a device for changing the stiffness of a mount for a wind power generation system using a piezoelectric element for storing electric energy generated in the piezoelectric element.

본 고안인 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치는, 블레이드의 회전력을 기반으로 전기에너지를 발생시키는 발전기가 고정 결합되는 플랜지; 상기 회전력에 의해 상기 플랜지에서 발생하는 진동을 감쇠시키고 진동에 따라 전압을 발생시키는 마운트부; 및 상기 마운트부에서 발생된 전압을 기반으로, 진동이 감쇠되도록 상기 마운트부의 강성을 변화시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, there is provided a stiffness changing apparatus for a wind power system using a piezoelectric element, comprising: a flange to which a generator generating electric energy based on a rotational force of the blade is fixedly coupled; A mounting portion for attenuating vibration generated in the flange by the rotational force and generating a voltage in accordance with the vibration; And a control unit for changing the rigidity of the mount unit so that vibration is attenuated based on the voltage generated in the mount unit.

또한, 상기 마운트부는, 상기 플랜지에서 발생하는 진동을 감쇠시키는 댐퍼; 및 상기 플랜지에서 발생하는 진동에 따라 전압을 발생시키는 압전소자를 더 포함하는 것이 바람직하다.The mounting portion may include: a damper for damping vibration generated in the flange; And a piezoelectric element for generating a voltage in accordance with the vibration generated in the flange.

또한, 상기 압전소자는, 상기 댐퍼의 하부, 상기 마운트부의 상부 및 하부에 구비되는 것이 바람직하다.It is preferable that the piezoelectric element is provided at a lower portion of the damper, an upper portion and a lower portion of the mount portion.

또한, 상기 제어부는, 상기 압전소자에 전원을 공급하여 상기 마운트부의 강성을 변화시키는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the control section changes the rigidity of the mount section by supplying power to the piezoelectric element.

또한, 상기 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치는, 상기 압전소자에서 발생된 전압의 주파수 특성과 전력 특성을 조절하기 위한 전력변환기를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the stiffness changing device of the mount for a wind power generation system using the piezoelectric element further includes a power converter for adjusting a frequency characteristic and a power characteristic of a voltage generated in the piezoelectric element.

또한, 상기 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치는, 상기 전력변환기에서 변환된 전기에너지를 저장하기 위한 저장부를 더 포함하는 것이 바람직하다.The stiffness changing device of the mount for a wind power generation system using the piezoelectric element may further include a storage unit for storing electric energy converted by the power converter.

본 고안에 의하면, 압전소자를 구비함으로써, 진동에 따라 압전소자에서 발생되는 전압을 기반으로 마운트부의 강성을 능동적으로 변화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 이로 인해 회전력에 의해 발생하는 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있으며, 진동이 감쇠됨으로써 풍력발전기의 내구성이 더욱 향상되는 효과가 있다.According to the present invention, by providing the piezoelectric element, there is an advantage that the rigidity of the mount portion can be actively changed based on the voltage generated in the piezoelectric element according to the vibration. In addition, the vibration generated by the rotational force can be damped effectively, and the durability of the wind power generator is further improved by damping the vibration.

또한, 전원공급을 통해 압전소자의 물리적 특성을 변화시킴으로써, 마운트부의 강성을 능동적으로 변화시켜 진동을 더욱 감쇠시킬 수 있는 장점이 있다.Further, by changing the physical characteristics of the piezoelectric element through power supply, there is an advantage that the vibration can be further damped by actively changing the rigidity of the mount portion.

또한, 전력변환기를 구비함으로써, 압전소자에서 발생된 전기에너지의 주파수 특성 및 전력 특성을 조절할 수 있으므로, 발생된 전기에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.Also, by providing the power converter, the frequency characteristics and the power characteristics of the electric energy generated in the piezoelectric element can be adjusted, so that the generated electric energy can be efficiently used.

또한, 저장부를 구비함으로써, 압전소자에서 발생된 전기에너지의 주파수 특성 및 전력 특성을 조절할 수 있으므로, 발생된 전기에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.Further, since the frequency characteristic and the power characteristic of the electric energy generated in the piezoelectric element can be adjusted by providing the storage unit, the generated electric energy can be efficiently used.

도 1은 본 고안에 의한 풍력발전기의 구성을 도시한 구성도.
도 2는 본 고안인 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치의 일 실시예를 도시한 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wind turbine generator according to the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus for changing the stiffness of a mount for a wind power generation system using a piezoelectric element.

이하 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치의 바람직한 일 실시예에 대하여 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 고안을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, a preferred embodiment of a stiffness changing apparatus for a mount for a wind power generation system using a piezoelectric element will be described in detail with reference to the drawings. Detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 고안에 의한 풍력발전기의 구성을 도시한 구성도로, 풍력발전기는 블레이드(Blade)와 허브(Hub)로 구성되어 회전력을 발생시키는 회전자(1)와 상기 회전자(1)의 회전력을 전기에너지로 변환하는 나셀(2)으로 구성된다.FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wind turbine generator according to the present invention. A wind turbine generator is composed of a blade 1 and a hub 2 to generate a rotating force, And a nacelle 2 for converting the electric energy into electric energy.

상기 나셀(2)은 회전축(60), 보조증속기(61), 고속축(62), 브레이킹부(63), 고속브레이킹부(64), 증속기(65), 주발전기(66), 플랜지(10) 및 고속축 커플링(67)을 포함하여 구성된다.The nacelle 2 includes a rotary shaft 60, an auxiliary booster 61, a high-speed shaft 62, a breaking portion 63, a high-speed breaking portion 64, a speed reducer 65, a main generator 66, (10) and a high-speed shaft coupling (67).

상기 회전축(60)은 블레이드가 결합된 허브에 연결되어 상기 블레이드의 회전력을 운동에너지로 변환하고, 변환된 운동에너지를 보조증속기(61)로 전송한다. 또한, 회전축(60)에는 회전 속도를 감소시키거나 정지시키기 위한 브레이킹부(63)가 설치된다.The rotary shaft 60 is connected to a hub to which the blades are coupled to convert rotational force of the blades into kinetic energy, and transmits the converted kinetic energy to the auxiliary gear unit 61. The rotating shaft 60 is provided with a breaking portion 63 for reducing or stopping the rotating speed.

상기 보조증속기(61)는 주회전축(60)에서 전송된 회전력을 증가시킨다. 즉, 전기에너지를 발생시키기 위한 충분한 회전력을 얻기 위하여, 보조증속기(61)를 이용하여 회전력을 증가시킨다. 또한, 풍속에 따라 블레이드의 회전 속도가 달라지고, 이로 인해 회전축(60)의 회전 속도도 달라지므로, 일정한 회전 속도를 얻기 위하여 회전력을 증가시킨다.The auxiliary booster 61 increases the rotational force transmitted from the main rotary shaft 60. That is, in order to obtain a sufficient rotational force for generating electric energy, the auxiliary booster 61 is used to increase the rotational force. In addition, since the rotational speed of the blades varies depending on the wind speed, and thus the rotational speed of the rotational shaft 60 changes, the rotational force is increased to obtain a constant rotational speed.

상기 고속축(62)은 보조증속기(61)와 증속기(65)의 사이에 설치되어, 보조증속기(61)에서 증가된 회전력을 증속기(65)로 전송한다. 또한, 고속축(62)에는 회전 속도를 감소시키거나 정지시키기 위한 고속브레이킹부(64)가 설치된다.The high speed shaft 62 is installed between the auxiliary booster 61 and the booster 65 and transmits the increased rotational force from the auxiliary booster 61 to the booster 65. The high-speed shaft 62 is provided with a high-speed breaking portion 64 for reducing or stopping the rotation speed.

상기 증속기(65)는 고속축(62)과 발전기(66)의 사이에 설치되어, 발전기(66)가 전기에너지를 발생시키기에 적합하도록 고속축(62)의 회전력을 변환시키고, 변환된 회전력을 고속축 커플링(67)을 통해 발전기(66)로 전송한다. 즉, 증속기(65)는 회전력변환기(Torque convertor) 또는 회전력을 변환하기 위한 기어로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 플랜지(10)는 발전기(66)의 하부에 위치하여, 발전기(66)를 고정 결합한다.
The speed changer 65 is provided between the high speed shaft 62 and the generator 66 to convert the rotational force of the high speed shaft 62 so that the generator 66 is suitable for generating electric energy, To the generator 66 via the high-speed shaft coupling 67. That is, the shaper 65 is preferably composed of a torque converter or a gear for converting the rotational force. Further, the flange 10 is located at a lower portion of the generator 66, and fixes the generator 66 in a fixed manner.

도 2는 본 고안인 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치의 일 실시예를 도시한 구성도로, 본 고안은 블레이드의 회전력을 기반으로 전기에너지를 발생시키는 발전기(66)가 고정 결합되는 플랜지(10); 상기 회전력에 의해 상기 플랜지(10)에서 발생하는 진동을 감쇠시키고 진동에 따라 전압을 발생시키는 마운트부(20); 및 상기 마운트부(20)에서 발생된 전압을 기반으로, 진동이 감쇠되도록 상기 마운트부(20)의 강성을 변화시키는 제어부(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.FIG. 2 is a view showing an embodiment of a stiffness changing device for a mount for a wind power generation system using a piezoelectric element according to the present invention. In this embodiment, a generator 66 for generating electric energy based on the rotational force of the blade is fixedly coupled (10); A mount portion 20 for attenuating vibration generated in the flange 10 by the rotational force and generating a voltage in accordance with the vibration; And a control unit (30) for changing the rigidity of the mount unit (20) so that the vibration is attenuated based on the voltage generated in the mount unit (20).

본 고안에서는 발전기(66)가 고정 결합되는 플랜지(10)를 중심으로 설명하였으나, 상기 플랜지(10)에 한정되지 않고 보조증속기(61), 증속기(65) 등이 고정 결합되는 플랜지에도 적용 가능하다.The present invention has been described with reference to the flange 10 to which the generator 66 is fixedly connected. However, the flange 10 is not limited to the flange 10 but may be applied to the flange in which the auxiliary booster 61, the speed reducer 65, It is possible.

상기 마운트부(20)는 플랜지(10)의 하부에 설치되어, 플랜지(10)와 나셀프레임(68)을 결합시키는 기능을 한다. 또한, 마운트부(20)는 회전력에 의해 발생하는 진동을 감쇠시켜 나셀프레임(68)에 전달하고, 상기 진동에 따라 전압을 발생시킨다.The mounting portion 20 is provided at a lower portion of the flange 10 and functions to couple the flange 10 and the nacelle frame 68 together. Further, the mount 20 attenuates the vibration generated by the rotational force and transmits it to the nacelle frame 68, and generates a voltage in accordance with the vibration.

즉, 마운트부(20)는 댐퍼(21)와 압전소자(22)를 포함하며, 댐퍼(21)는 진동을 감쇠시켜 나셀프레임(68)에 전달하고 압전소자(22)는 진동에 따라 전압을 발생시킨다.That is, the mount portion 20 includes the damper 21 and the piezoelectric element 22, and the damper 21 attenuates the vibration to transmit it to the nacelle frame 68, and the piezoelectric element 22 changes the voltage .

상기 댐퍼(21)로 고무댐퍼 또는 유압댐퍼를 사용할 수 있으며, 고무댐퍼를 장시간 사용하는 경우에 강성이 저하되는 문제점이 발생하므로 유압댐퍼를 사용하는 것이 바람직하다. 댐퍼(21)로 유압댐퍼를 사용하는 경우에 하중과 진동에 따라 유압을 조절하여 마운트부(20)의 강성을 변화시킬 수 있다. 즉, 상대적으로 큰 하중이 가해지는 경우에 댐퍼(21)의 압력을 증가시켜 강성을 증가시킬 수 있으며, 상대적으로 작은 하중이 가해지는 경우에 댐퍼(21)의 압력을 줄여 강성을 저하시킬 수 있다.A rubber damper or a hydraulic damper can be used as the damper 21 and a rigidity is lowered when the rubber damper is used for a long time. Therefore, it is preferable to use a hydraulic damper. When the hydraulic damper is used as the damper 21, the rigidity of the mount portion 20 can be changed by adjusting the hydraulic pressure according to the load and the vibration. That is, when a relatively large load is applied, the stiffness can be increased by increasing the pressure of the damper 21, and the stiffness can be reduced by reducing the pressure of the damper 21 when a relatively small load is applied .

또한, 댐퍼(21)가 설치되는 위치는 도 2에 도시된 위치에 한정되는 것은 아니며, 플랜지(10)에서 발생하는 진동을 감쇠시킬 수 있는 어느 위치에나 설치될 수 있다.The position where the damper 21 is installed is not limited to the position shown in FIG. 2, but may be installed at any position capable of attenuating the vibration generated in the flange 10.

또한, 압전소자(22)란 압전효과를 이용하여 압력 가속도 스트레인을 측정하여 전기신호로 변화시키는 장치로, 본 고안에서 압전소자(22)는 댐퍼(21)의 하부, 마운트부(20)의 상부 및 하부에 설치되는 것이 바람직하다.The piezoelectric element 22 is a device for changing the strain of the pressure acceleration to an electric signal by measuring the strain of the pressure acceleration by using the piezoelectric effect. In the present invention, the piezoelectric element 22 is disposed at a lower portion of the damper 21, And is preferably installed at the lower portion.

즉, 압전소자(22)는 댐퍼(21)의 하부에 설치되어 상기 댐퍼(21)의 진동에 의해 전기에너지를 발생시키고, 또한 마운트부(20)의 상부에 설치되어 플랜지(10)의 진동에 의해 전기에너지를 발생시키고, 또한 마운트부(20)의 하부에 설치되어 상기 마운트부(20)의 진동에 의해 전기에너지를 발생시킨다.That is, the piezoelectric element 22 is provided at the lower portion of the damper 21 to generate electric energy by the vibration of the damper 21, and is provided at the upper portion of the mount portion 20, And generates electric energy by the vibration of the mount portion 20 provided at the lower portion of the mount portion 20. [

또한, 압전소자(22)가 설치되는 위치는 도 2에 도시된 위치에 한정되는 것은 아니며, 발생된 진동에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있는 어느 위치에나 설치될 수 있다.
In addition, the position where the piezoelectric element 22 is provided is not limited to the position shown in FIG. 2, and it can be installed at any position capable of generating electric energy by the generated vibration.

상기 제어부(30)는 압전소자(22)에서 발생된 전압을 분석하고, 분석된 결과를 기반으로 진동이 감쇠되도록 마운트부(20)의 강성을 제어한다. 즉, 플랜지(10)에 가해지는 하중 및 진동에 따라 압전소자(22)에서 발생되는 전압이 상이하므로, 상기 전압을 기반으로 어느 위치에 큰 하중 및 진동이 발생하는지 여부를 분석하고, 분석된 결과에 따라 상대적으로 큰 하중 및 진동이 발생하는 부분에 위치하는 마운트부(20)의 강성을 증가시키고, 상대적으로 작은 하중 및 진동이 발생하는 부분에 위치하는 마운트부(20)의 강성이 작아지도록 한다.The control unit 30 analyzes the voltage generated in the piezoelectric element 22 and controls the rigidity of the mount unit 20 so that the vibration is attenuated based on the analyzed result. That is, since the voltage generated in the piezoelectric element 22 differs according to the load and the vibration applied to the flange 10, it is analyzed based on the voltage whether or not a large load and vibration are generated, The rigidity of the mount portion 20 located at a portion where a relatively large load and vibration is generated is increased and the rigidity of the mount portion 20 located at a portion where a relatively small load and vibration is generated is reduced .

이때, 제어부(30)는 압전소자(22)에 전원을 공급하여 상기 압전소자(22)의 물리적 특성을 변화시켜 마운트부(20)의 강성을 변화시킬 수 있으며, 댐퍼(21)로 유압댐퍼가 사용되는 경우에 상기 유압댐퍼의 압력을 조절하여 마운트부(20)의 강성을 변화시킬 수 있다.At this time, the control unit 30 can supply power to the piezoelectric element 22 to change the physical properties of the piezoelectric element 22 to change the rigidity of the mount 20. The damper 21 can be a hydraulic damper The rigidity of the mount portion 20 can be changed by adjusting the pressure of the hydraulic damper when used.

상술한 바와 같이, 하중과 진동에 따라 압전소자(22)에서 발생한 전압을 기반으로 마운트부(20)의 강성을 능동적으로 변화시킬 수 있으므로, 지속적으로 가해지는 하중에 의해 발생하는 발전기(66)의 위치변화를 방지하고 진동에 의한 풍력발전기의 내구성 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
As described above, since the rigidity of the mount portion 20 can be actively changed based on the voltage generated in the piezoelectric element 22 according to the load and the vibration, the stiffness of the generator 66 generated by the continuously applied load There is an advantage that it is possible to prevent positional change and prevent the durability of the wind turbine generator from being lowered due to vibration.

또한, 상기 압전소자를 이용한 풍력발전기용 마운트의 강성 변화 장치는, 상기 압전소자(22)에서 발생된 전압의 주파수 특성과 전력 특성을 조절하기 위한 전력변환기(40)를 더 포함하는 것이 바람직하다.The stiffness changing device of the mount for a wind power generator using the piezoelectric element may further include a power converter 40 for adjusting a frequency characteristic and a power characteristic of the voltage generated in the piezoelectric element 22. [

일반적으로 사용되는 전기는 교류의 형태이며 30Hz 또는 68Hz의 주파수를 갖는다. 그러나 본 고안의 압전소자(22)에서 발생되는 전기에너지는 30Hz 또는 68Hz의 주파수를 갖지 못한다.Generally used electricity is in the form of alternating current and has a frequency of 30 Hz or 68 Hz. However, the electric energy generated in the piezoelectric element 22 of the present invention does not have a frequency of 30 Hz or 68 Hz.

따라서, 전력변환기(40)를 이용하여 압전소자(10)에서 발생된 전기에너지의 주파수 특성을 조절하여 일반적으로 사용되는 주파수(30Hz 또는 68Hz)로 조절한다. 또한, 전력변환기(40)를 이용하여 압전소자(22)에서 발생된 전기에너지의 전력특성을 조절할 수도 있다.
Therefore, the frequency characteristic of the electric energy generated in the piezoelectric element 10 is adjusted by using the power converter 40 to adjust it to a commonly used frequency (30 Hz or 68 Hz). Also, the power converter 40 may be used to adjust the power characteristics of the electric energy generated in the piezoelectric element 22.

또한, 상기 압전소자를 이용한 풍력발전기용 마운트의 강성 변화 장치는, 상기 전력변환기(40)에서 변환된 전기에너지를 저장하기 위한 저장부(50)를 더 포함하는 것이 바람직하다.The stiffness changing device of the mount for a wind turbine generator using the piezoelectric element may further include a storage unit 50 for storing the electric energy converted by the power converter 40.

즉, 압전소자(22)에서 발생된 전기에너지를 저장부(50)에 저장하고, 필요시에 저장부(50)에 저장된 전기에너지를 사용할 수 있다. 또한, 압전소자(22)에서 발생된 전기에너지를 풍력발전기의 소모 전력으로 사용할 수도 있다.
That is, the electric energy generated in the piezoelectric element 22 can be stored in the storage unit 50, and the electric energy stored in the storage unit 50 can be used when necessary. Further, the electric energy generated in the piezoelectric element 22 may be used as the power consumed by the wind power generator.

또한, 블레이드의 회전에 의해 발생되는 회전자(1)의 진동 주파수와 나셀(2)의 진동 주파수가 동일한 경우에 공진현상이 발생하여 풍력발전기가 손상되므로, 상기 공진현상을 회피하기 위하여 압전소자(22)에 전원을 인가하여 나셀(2)의 진동 주파수를 변화시킬 수 있다. 즉, 압전소자(22)에 전원을 인가하는 경우에 진동이 발생하므로, 이를 이용하여 나셀(2)의 진동 주파수를 변화시켜 공진현상을 회피할 수 있다.
Further, when the vibration frequency of the rotor 1 generated by the rotation of the blade is the same as the vibration frequency of the nacelle 2, resonance occurs to damage the wind turbine generator. Therefore, in order to avoid the resonance phenomenon, 22 to change the vibration frequency of the nacelle 2. That is, since vibration occurs when power is applied to the piezoelectric element 22, the resonance phenomenon can be avoided by changing the vibration frequency of the nacelle 2 using the vibration.

이상 본 고안인 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치의 구성과 기능에 대하여 상세하게 설명하였다. 이하 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치의 사용상태에 대하여 상세하게 설명한다.
The configuration and function of the stiffness changing device of the mount for the wind power generation system using the piezoelectric element, which has been described above, have been described in detail. Hereinafter, the use state of the rigidity changing device of a mount for a wind power generation system using a piezoelectric element will be described in detail.

풍력발전기가 가동되면 회전자(1)의 블레이드가 회전하여 회전력이 발생하고, 상기 회전력은 회전축(60), 보조증속기(61), 고속축(62), 증속기(62) 및 고속축 커플링(67)을 통해 발전기(66)로 전달된다. 이때, 보조증속기(61)와 증속기(62)에 의해 회전력이 증가되고, 증가된 회전력에 의해 발생된 하중 및 진동이 발전기(66)가 고정 결합되는 플랜지(10)에 가해지게 된다. 또한, 플랜지(10)는 일반적인 발전기에 사용되는 플랜지와 달리 고정프레임에 고정 결합되지 않고, 동적하중, 진동 및 압력변화가 심한 나셀프레임(68)에 고정 결합되므로 더 큰 하중 및 진동이 플랜지(10)에 가해지게 된다.When the wind power generator is operated, the blade of the rotor 1 rotates to generate a rotating force. The rotating force is transmitted to the rotating shaft 60, the auxiliary booster 61, the high speed shaft 62, And is transmitted to the generator 66 through the ring 67. At this time, the rotational force is increased by the auxiliary booster 61 and the booster 62, and the load and the vibration generated by the increased rotational force are applied to the flange 10 to which the generator 66 is fixedly coupled. Further, the flange 10 is fixedly coupled to the nacelle frame 68, which is not fixedly coupled to the fixed frame, unlike the flange used in general generators, and has a dynamic load, vibration, ).

상기 하중 및 진동에 따라 압전소자(22)에서 전압이 발생하고, 제어부(30)는 상기 전압을 분석한다. 즉, 플랜지(10)에 가해지는 하중 및 진동에 따라 압전소자(22)에서 발생되는 전압이 상이하므로, 상기 전압을 기반으로 어느 부분에 상대적으로 큰 하중 및 진동이 발생하는지 여부를 분석하고, 분석된 결과에 따라 상대적으로 큰 하중 및 진동이 발생하는 부분에 위치하는 마운트부(20)의 강성을 증가시키고, 상대적으로 작은 하중 및 진동이 발생하는 부분에 위치하는 마운트부(20)의 강성이 작아지도록 한다.A voltage is generated in the piezoelectric element 22 according to the load and the vibration, and the controller 30 analyzes the voltage. That is, since the voltage generated in the piezoelectric element 22 differs according to the load and vibration applied to the flange 10, it is analyzed whether a relatively large load and vibration are generated on the basis of the voltage, The rigidity of the mount portion 20 located at a portion where a relatively large load and vibration is generated is increased and the rigidity of the mount portion 20 located at a portion where a relatively small load and vibration are generated is small Respectively.

이때, 제어부(30)는 압전소자(22)에 전원을 공급하여 상기 압전소자(22)의 물리적 특성을 변화시켜 마운트부(20)의 강성을 변화시킬 수 있으며, 댐퍼(21)로 유압댐퍼가 사용되는 경우에 상기 유압댐퍼의 압력을 조절하여 마운트부(20)의 강성을 변화시킬 수 있다.
At this time, the control unit 30 can supply power to the piezoelectric element 22 to change the physical properties of the piezoelectric element 22 to change the rigidity of the mount 20. The damper 21 can be a hydraulic damper The rigidity of the mount portion 20 can be changed by adjusting the pressure of the hydraulic damper when used.

또한, 전력변환기(40)를 이용하여 압전소자(22)에서 발생된 전기에너지의 주파수 특성을 조절하여 일반적으로 사용되는 주파수(30Hz 또는 68Hz)로 조절한다. 또한, 전력변환기(40)를 이용하여 압전소자(22)에서 발생된 전기에너지의 전력특성을 조절할 수도 있다.Further, the power converter 40 adjusts the frequency characteristic of the electric energy generated in the piezoelectric element 22 to adjust it to a commonly used frequency (30 Hz or 68 Hz). Also, the power converter 40 may be used to adjust the power characteristics of the electric energy generated in the piezoelectric element 22.

또한, 압전소자(22)에서 발생된 전기에너지를 저장부(50)에 저장하고, 필요시에 저장부(50)에 저장된 전기에너지를 사용할 수 있으며, 압전소자(22)에서 발생된 전기에너지를 풍력발전기의 소모 전력으로 사용할 수도 있다.
The electric energy generated in the piezoelectric element 22 may be stored in the storage unit 50 and used if necessary and the electric energy stored in the storage unit 50 may be used. It can also be used as the power consumed by wind turbines.

이상, 본 고안의 일 실시예로 설명하였으나 본 고안의 기술적 사상이 상기 일 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치를 구현할 수 있다.
The technical idea of the present invention is not limited to the above embodiment, but the stiffness change of the mount for a wind power system using various piezoelectric elements in a category that does not depart from the technical idea of the present invention Device can be implemented.

1… 회전자 2… 나셀
10… 플랜지 20… 마운트부
21… 댐퍼 22… 압전소자
30… 제어부 40… 전력변환기
50… 저장부 60… 회전축
61… 보조증속기 62… 고속축
63… 브레이킹부 64… 고속브레이킹부
65… 증속기 66… 발전기
67… 고속축 커플링 68… 나셀프레임One… Rotor 2 ... Nacelle
10 ... Flange 20 ... Mount portion
21 ... Damper 22 ... Piezoelectric element
30 ... The control unit 40 ... Power converter
50 ... The storage unit 60 ... Rotating shaft
61 ... Auxiliary booster 62 ... High-speed axis
63 ... The breaking portion 64 ... High-speed breaking portion
65 ... Speedometer 66 ... generator
67 ... High speed shaft couplings 68 ... Nacelle frame

Claims (6)

블레이드의 회전력을 기반으로 전기에너지를 발생시키는 발전기(66)가 고정 결합되는 플랜지(10);
상기 회전력에 의해 상기 플랜지(10)에서 발생하는 진동을 감쇠시키고 진동에 따라 전압을 발생시키는 마운트부(20); 및
상기 마운트부(20)에서 발생된 전압을 기반으로, 진동이 감쇠되도록 상기 마운트부(20)의 강성을 변화시키는 제어부(30);를 포함하고,
상기 마운트부(20)는,
상기 플랜지(10)에서 발생하는 진동을 감쇠시키는 댐퍼(21); 및
상기 플랜지(10)에서 발생하는 진동에 따라 전압을 발생시키는 압전소자(22);를 더 포함하며,
상기 압전소자(22)는, 상기 댐퍼(21)의 하부, 상기 마운트부(20)의 상부 및 하부에 구비되고,
상기 압전소자(22)에서 발생된 전압의 주파수 특성을 30Hz 또는 68Hz의 주파수로 조절하기 위한 전력변환기(40);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치.A flange 10 to which a generator 66 generating electric energy based on the rotational force of the blade is fixedly coupled;
A mount portion 20 for attenuating vibration generated in the flange 10 by the rotational force and generating a voltage in accordance with the vibration; And
And a control unit (30) for changing the rigidity of the mount unit (20) so that vibration is attenuated based on the voltage generated in the mount unit (20)
The mounting portion (20)
A damper (21) for attenuating vibration generated in the flange (10); And
And a piezoelectric element (22) generating a voltage in accordance with the vibration generated in the flange (10)
The piezoelectric element 22 is provided at the lower portion of the damper 21, the upper portion and the lower portion of the mount portion 20,
And a power converter (40) for adjusting a frequency characteristic of a voltage generated in the piezoelectric element (22) to a frequency of 30 Hz or 68 Hz. The piezoelectric device according to claim 1, . 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제어부(30)는,
상기 압전소자(22)에 전원을 공급하여 상기 마운트부(20)의 강성을 변화시키는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치.The apparatus of claim 1, wherein the controller (30)
Wherein a rigidity of the mount portion (20) is changed by supplying power to the piezoelectric element (22). 제1항에 있어서, 상기 제어부(30)는,
공진현상을 회피하기 위하여 상기 압전소자(22)에 전원을 인가하여 나셀(2)의 진동 주파수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치.The apparatus of claim 1, wherein the controller (30)
Wherein a vibration frequency of the nacelle (2) is changed by applying power to the piezoelectric element (22) in order to avoid a resonance phenomenon. 제1항에 있어서, 상기 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치는,
상기 전력변환기(40)에서 변환된 전기에너지를 저장하기 위한 저장부(50);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 풍력발전시스템용 마운트의 강성 변화 장치.The stiffness changing device of a mount for a wind power generation system using the piezoelectric element according to claim 1,
And a storage unit (50) for storing the electrical energy converted by the power converter (40). ≪ Desc / Clms Page number 20 >
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