KR20090072412A - Wind generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 풍력 발전기용 로터의 회전 속도를 검출하기 위한 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a wind generator, and more particularly to a structure for detecting the rotational speed of the rotor for a wind generator.
일반적으로 풍력 발전기는 공기의 운동 에너지 즉, 바람 자원으로부터 얻어진 에너지를 회전 운동 에너지로 변환한 후 전기 에너지로 변환하는 전력 변환 장치이다.In general, a wind generator is a power converter that converts kinetic energy of air, that is, energy obtained from wind resources, into rotational kinetic energy and then into electrical energy.
상기한 풍력 발전기는 첨부된 도 1과 같이 크게 로터(rotor)(1)와 너셀(nacelle)(2) 및 타워부(3)로 구성된다.The wind generator is largely composed of a rotor (1), a nucelle (2) and a tower portion (3) as shown in FIG.
이때, 상기 로터(1)는 바람 자원에 의해 회전되는 날개이고, 상기 너셀(2)은 상기 로터(1)의 회전에 의해 얻어지는 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키기 위한 각종 부품들을 포함하는 부위이며, 상기 타워부(3)는 지면에 설치되면서 상기한 로터(1) 및 너셀(2)을 지지하기 위한 구성이다.At this time, the rotor (1) is a blade that is rotated by the wind resources, the nussel (2) is a portion containing various components for converting the rotational kinetic energy obtained by the rotation of the rotor (1) into electrical energy. The
전술한 풍력 발전기 중 로터(1)와 너셀(2) 간의 연결 부위에는 첨부된 도 2와 같이 상기 로터(1)의 회전 속도를 검출하기 위한 복수의 검출 센서(4)가 구비된다.A plurality of
이때, 상기 각 검출 센서(4)는 비접촉식 와전류 센서로 구성되면서 상기 각 검출 센서(4) 전면부를 통과하는 락킹 플레이트(5)의 락킹홀(5a) 개수를 세어 나가는 방식으로 로터(1)의 회전 속도를 검출하게 된다.At this time, each of the
상기 락킹 플레이트(5)는 로터(1)의 허브에 설치되면서 그 중앙으로 회전축(6)이 관통되는 링 형상의 플레이트이며, 상기 너셀(2)에 고정된 복수의 락킹 장치(7)의 피스톤 로드(7a)가 상기 각 랑킹홀(5a)에 선택적으로 삽입되면서 상기 로터(1)의 회전(혹은, 유동)을 방지하도록 이루어진 일련의 구성이다.The
최근에는 풍력 발전기의 대형화로 인해 상기 락킹 장치(7)에 의한 락킹 성능을 향상시킬 수 있도록 피스톤 로드(7a)의 직경 역시 점차 커지고 있고, 상기한 락킹 플레이트(5)의 두께 역시 점차 두꺼워지고 있다.In recent years, the diameter of the
그러나, 전술한 바와 같이 종래의 로터 회전 속도를 검출하기 위한 구조는 대형화된 풍력 발전기에의 적용이 곤란하다.However, as described above, the conventional structure for detecting the rotor rotation speed is difficult to apply to an enlarged wind generator.
즉, 락킹 플레이트(5)의 크기(직경)는 한정되어 있는 반면 락킹 장치(7)를 구성하는 피스톤 로드(7a)의 직경은 점차적으로 커짐에 따라 상기 락킹 플레이트(5)에 형성되는 각 락킹홀(5a)의 직경 역시 커질 수밖에 없기 때문에 실질적으로 상기 각 락킹홀(5a)의 개수는 줄어들 수밖에 없다.That is, while the size (diameter) of the
이로 인해, 상기 락킹홀(5a)의 개수 부족으로 인한 로터 회전 속도 측정은 정밀하지 못하였고, 특히 저속 상태에서는 로터(1)의 회전 속도가 대략 10∼20RPM 수준임을 고려할 때 상기 락킹홀(5a)의 개수가 적음에 따라 회전 속도의 측정 오류가 자주 발생되었던 것이다.Due to this, the rotor rotation speed measurement due to the lack of the number of the locking holes (5a) was not accurate, especially in the low speed state considering that the rotation speed of the
물론, 전술한 문제를 해결하기 위해 락킹 플레이트(5)의 전체 직경을 더욱 키음으로써 락킹홀(5a)의 개수를 증가시킬 수는 있다. 하지만, 풍력 발전기가 대형화됨에 따라 락킹 플레이트(5)의 두께 역시 점차 두꺼워질 수밖에 없었기 때문에 상기 락킹홀(5a)의 가공이 어려워졌고, 이로 인해 상기 락킹홀(5a) 가공비의 상승이 야기되었다.Of course, in order to solve the above problem, the number of the
본 발명은 전술한 종래 기술이 가지는 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 풍력 발전기의 크기에 상관없이 락킹 플레이트의 범용적인 사용이 가능하고, 회전축이 저속 운전되더라도 로터의 회전 속도에 대한 측정이 정확히 이루어질 수 있도록 한 새로운 형태의 로터 속도 검출 구조를 가지는 풍력 발전기를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the various problems of the prior art described above, the object of the present invention is to enable the universal use of the locking plate irrespective of the size of the wind generator, even if the rotating shaft is operated at low speed rotation of the rotor It is to provide a wind generator with a new type of rotor speed detection structure that allows the measurement of the speed accurately.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전기에 따르면 다수의 블레이드 및 허브로 구성된 로터(rotor); 상기 로터의 회전에 의해 얻어진 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키기 위한 각종 부속품이 내장되는 너셀(nacelle); 상기 허브의 각 부위 중 상기 너셀과의 대향 부위에 설치되어 상기 허브와 함께 회전되고, 면상에는 락킹 장치의 로드가 걸리도록 다수의 락킹홀이 형성된 락킹 플레이트; 상기 락킹 플레이트의 둘레 부위를 따라 설치되면서 상기 락킹 플레이트와 함께 회전되고, 면상에는 다수의 센싱홀이 형성된 센싱 플레이트; 그리고, 상기 너셀의 각 부위 중 상기 센싱 플레이트의 각 센싱홀이 형성된 부위와 대응되는 곳에 고정 설치되면서 상기 센싱 플레이트의 회전에 따른 로터의 회전 속도를 검출하는 속도 검출 센서:를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.According to the wind power generator of the present invention for achieving the above object (rotor) consisting of a plurality of blades and hub; A nucelle in which various accessories are incorporated for converting rotational kinetic energy obtained by the rotation of the rotor into electrical energy; A locking plate installed at an opposite portion of the hub of the hub to be rotated together with the hub, and having a plurality of locking holes formed on a surface thereof so as to receive a rod of the locking device; A sensing plate installed along a circumference of the locking plate and rotating together with the locking plate, the sensing plate having a plurality of sensing holes formed on a surface thereof; And a speed detection sensor fixedly installed at a portion corresponding to each sensing hole of the sensing plate, among the portions of the nussel, to detect a rotational speed of the rotor according to the rotation of the sensing plate. do.
여기서, 상기 센싱 플레이트는 상기 락킹 플레이트에 비해 두께가 얇게 형성됨을 특징으로 한다.Here, the sensing plate is characterized in that the thickness is formed thinner than the locking plate.
또한, 상기 락킹 플레이트에 형성된 각 락킹홀 간의 간격에 비해 상기 센싱 플레이트에 형성된 각 센싱홀 간의 간격이 더욱 좁게 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the spacing between the sensing holes formed in the sensing plate is narrower than the spacing between the locking holes formed in the locking plate.
또한, 상기 센싱 플레이트는 다수로 분할 형성되면서 상기 락킹 플레이트에 각각 결합됨을 특징으로 한다.In addition, the sensing plate is divided into a plurality, characterized in that coupled to the locking plate, respectively.
이상에서와 같은 본 발명의 풍력 발전기는 로터의 회전 속도를 검출하기 위한 구조의 개선을 통해 검출 결과에 대한 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.The wind generator of the present invention as described above can significantly improve the reliability of the detection result through the improvement of the structure for detecting the rotational speed of the rotor.
즉, 속도 검출 센서에 의해 센싱되는 센싱홀이 로터 잠금 장치를 위해 사용되는 락킹홀이 형성된 락킹 플레이트와는 별개의 부품인 센싱 플레이트에 형성되기 때문에 상기 센싱홀의 개수가 최대한 많이 형성될 수 있을 뿐 아니라 서로 간의 간격을 좁게 유지할 수 있게 되어 센싱에 따른 신뢰성이 향상될 수 있게 된 것이다.That is, since the sensing holes sensed by the speed detection sensor are formed on the sensing plate, which is a separate part from the locking plate on which the locking holes used for the rotor locking device are formed, the number of the sensing holes may be formed as much as possible. Since it is possible to keep the distance between each other narrow, the reliability of sensing can be improved.
뿐만 아니라, 본 발명의 풍력 발전기는 센싱 플레이트가 단순히 로터의 속도 검출을 위해서만 사용되기 때문에 상기 센싱 플레이트의 두께를 얇게 형성할 수 있고, 이로 인해 각 센싱홀의 가공을 위한 공정이 편리하게 진행될 수 있게 된 효과를 가진다.In addition, the wind generator of the present invention can form a thin thickness of the sensing plate because the sensing plate is used only for the speed detection of the rotor, and thus the process for the processing of each sensing hole can be carried out conveniently. Has an effect.
이하, 전술한 본 발명의 풍력 발전기에 대한 바람직한 실시에를 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to Figures 3 and 4 attached to a preferred embodiment of the wind generator of the present invention described above.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기큰 크게 로터(100)와, 너셀(200)과, 락킹 플레이트(500)와, 센싱 플레이트(800) 및 속도 검출 센서(400)를 포함하 여 구성된다.First, the wind generator according to the embodiment of the present invention is largely configured to include a
이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail for each component as follows.
먼저, 상기 로터(rotor)(100)에 대하여 첨부된 도 3을 참조하여 설명한다.First, the
상기 로터(100)는 바람에 의해 회전되면서 회전 운동 에너지를 얻는 부위로써, 다수의 블레이드(도시는 생략됨))와, 상기 각 블레이드가 설치되는 허브(120)로 구성된다.The
다음으로, 상기 너셀(nacelle)(200)에 대하여 설명한다.Next, the
상기 너셀(200)은 상기 로터(100)의 회전에 의해 얻어진 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 일련의 구성이며, 내부에는 상기한 에너지 변환을 위한 각종 부속품이 내장된다.The
특히, 상기 로터(100)의 허브(120)에는 회전축(600)의 선단이 연결되고, 상기 회전축(600)의 후단은 상기 너셀(200)의 내부에 연결되어 상기 회전축(210)에 의해 상기 로터(1000의 회전 운동 에너지가 상기 너셀(200)로 제공된다.In particular, the front end of the rotating
다음으로, 상기 락킹 플레이트(300)에 대하여 설명한다.Next, the locking plate 300 will be described.
상기 락킹 플레이트(300)는 로터 락킹 장치(700)에 의한 락킹이 이루어지는 부위이며, 상기 로터 락킹 장치(700)라 함은 풍력 발전기의 유지 보수시나 상기 풍력 발전기의 설치시에 상기 로터(100)의 회전됨을 방지하기 위한 일련의 장치이다.The locking plate 300 is a portion in which the locking by the
이때, 상기 로터 락킹 장치(700)는 선택적으로 돌출되는 로드(710)가 포함되어 구성되고, 상기 락킹 플레이트(500)에는 상기 로드(710)가 관통되어 걸리는 복수의 락킹홀(510)이 형성되어 이루어진다.In this case, the
특히, 상기한 락킹 플레이트(500)는 상기 허브(120)의 각 부위 중 상기 너셀(200)과의 대향 부위에 설치되며, 상기 허브(120)와 너셀(200)을 연결하는 회전축(600)의 둘레를 감싸도록 링 형상으로 형성된다.In particular, the
다음으로, 상기 센싱 플레이트(800) 및 속도 검출 센서(400)에 대하여 설명한다.Next, the
상기 센싱 플레이트(800)는 상기 락킹 플레이트(500)와는 별개로 구성되면서 상기 락킹 플레이트(500)의 둘레 부위를 따라 설치되어 상기 락킹 플레이트(500)와 함께 회전되는 일련의 구성이며, 상기 속도 검출 센서(400)는 상기 센싱 플레이트(800)의 회전에 따른 로터(100)의 회전 속도를 검출하는 비접촉식 와전류 센서이다.The
여기서, 상기 센싱 플레이트(800)는 철로 형성되며, 상기 센싱 플레이트(800)의 둘레 부위를 따라서는 다수의 센싱홀(810)이 관통 형성된다. 상기 센싱 플레이트(800)를 철로 형성하는 이유는 속도 검출 센서(400)에 의한 센싱이 가능하도록 Here, the
상기 각 센싱홀(810)의 크기(개구폭)은 상기 락킹 플레이트(500)에 형성된 각 락킹홀(510)의 크기(개구폭)에 비해 작게 형성되며, 상기 각 센싱홀(810) 간의 간격은 상기 락킹 플레이트(500)에 형성된 각 락킹홀(510) 간의 간격에 비해 더욱 좁게 형성됨이 바람직하다. 이러한 구조는 실질적인 속도 검출 센서(400)에 의한 속도 검출이 종래와 같이 락킹 플레이트(500)에서 진행되는 것이 아니라 상기 센싱 플레이트(800)를 통해 진행될 수 있도록 하기 위함이다.The size (opening width) of each
즉, 풍력 발전기의 대형화가 이루어져 상기 락킹 플레이트(500)의 두께가 더욱 증가됨과 더불어 상기 락킹 플레이트(500)에 형성되는 각 락킹홀(510)의 크기가 더욱 커진다 하더라도 상기 센싱 플레이트(800)가 상기 락킹 플레이트(500)를 통해 수행된 속도 검출에 대한 역할을 대신할 수 있도록 함으로써, 상대적으로 저속 상태에서도 각 센싱홀(810) 간의 간격이 좁고 수량이 많음에 따라 더욱 정확한 속도 검출이 가능한 것이다.That is, even if the size of each
특히, 상기 센싱 플레이트(800)는 상기 락킹 플레이트(500)에 비해 두께가 얇게 형성됨으로써, 재료비의 절감을 이룰 수 있다는 장점을 가진다.In particular, since the
뿐만 아니라 본 발명의 실시예에서는 첨부된 도 4와 같이 상기한 센싱 플레이트(800)가 다수로 분할 형성되면서 상기 락킹 플레이트(500)에 각각 결합됨을 제시한다. 이러한 구조 역시 전체적인 재료비의 절감을 얻을 수 있도록 한 것이며, 결합 작업이 최대한 쉽게 진행될 수 있도록 하기 위한 것이다.In addition, the embodiment of the present invention proposes that the
상기한 센싱 플레이트(800)는 다양한 구조로 상기 락킹 플레이트(500)에 결합될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 상기한 센싱 플레이트(800)가 별도의 체결 브라켓(820)에 의해 허브(혹은, 락킹 플레이트)에 결합됨을 제시한다.The
이때, 상기 체결 브라켓(820)은 일단이 상기 센싱 플레이트(800)에 볼트 체결되고, 타단은 상기 일단으로부터 절곡된 상태로 상기 허브(120)에 체결 고정되는 브라켓으로써, 분할된 각 센싱 플레이트(800)를 안정적으로 고정할 수 있도록 복수로 제공된다.In this case, one end of the
하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 로터 회전 속도 검출을 위한 과정에 대하여 설명하도록 한다.In the following, the process for detecting the rotor rotational speed of the wind generator according to the embodiment of the present invention described above will be described.
우선, 로터 잠금 장치가 해제된 상태에서 바람의 영향으로 인해 로터(100)가 회전되면 상기 로터(100)의 회전 운동력은 회전축(600)을 통해 너셀(200)로 전달된다.First, when the
그리고, 상기한 로터(100)의 회전으로 인해 상기 로터(100)의 허브(120)에 결합된 락킹 플레이트(500) 및 센싱 플레이트(800)는 상기 허브(120)와 함께 회전된다.In addition, the
상기와 같이 로터(100)가 회전되는 도중 속도 검출 센서(400)는 전면을 지나는 상기 센싱 플레이트(800)의 각 센싱홀(810)에 대한 개수를 카운트하게 된다.As the
이때, 상기 속도 검출 센서(400)가 각 센싱홀(810)의 개수를 세는 방법은 상기 속도 검출 센서(400)의 전면부에 철 성분의 센싱 플레이트(800)가 접근함에 따라 와전류가 발생하고, 각 센싱홀(810)이 형성된 부위가 통과될 경우에는 상기 와전류가 사라지는 것을 센싱하는 과정에 의해 수행된다.In this case, the
따라서, 상기 속도 검출 센서(400)에 의해 센싱되는 신호(각 센싱홀의 카운트 신호)는 제어부(도시는 생략됨)로 제공되어 상기 제어부에서 전체 센싱홀(810)의 개수 등과 비교됨으로 인해 실질적인 로터(100)의 회전 속도가 검출된다.Accordingly, a signal (count signal of each sensing hole) sensed by the
이때, 상기 각 센싱홀(810)은 각 락킹홀(510)의 개수에 비해 많고 또한, 각 센싱홀(810) 간의 간격은 상기 각 락킹홀(510) 간의 간격에 비해 좁게 형성됨을 고려할 때 상기 속도 검출 센서(400)가 상기 각 락킹홀(510)의 개수를 카운트하여 로터(100)의 회전 속도를 검출하는 방법에 비해 월등히 향상된 검출 성능을 얻을 수 있게 되고, 또한 검출된 회전 속도에 대한 신뢰도가 높다.In this case, the
도 1은 종래의 일반적인 풍력 발전기를 나타낸 정면도1 is a front view showing a conventional wind generator in the related art
도 2는 종래 풍력 발전기의 로터 속도 검출을 위한 구성의 설치 구조를 설명하기 위해 나타낸 요부 사시도Figure 2 is a perspective view of the main portion shown to explain the installation structure of the configuration for detecting the rotor speed of the conventional wind generator
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로터 속도 검출을 위한 구성의 설치 구조를 설명하기 위해 나타낸 요부 사시도Figure 3 is a perspective view of the main portion shown to explain the installation structure of the configuration for the rotor speed detection according to an embodiment of the present invention
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센싱 플레이트의 구조를 설명하기 위해 나타낸 요부 사시도Figure 4 is a perspective view of the main portion shown to explain the structure of the sensing plate according to an embodiment of the present invention
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