KR20090077105A

KR20090077105A - 풍력발전기

Info

Publication number: KR20090077105A
Application number: KR1020080002856A
Authority: KR
Inventors: 이민성
Original assignee: 이민성
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2009-07-15
Also published as: WO2009088171A3; WO2009088171A2

Abstract

본 발명은 풍력발전기에 관한 것이다. 본 발명은, 회전날개를 갖는 회전축 하단부에 설치되는 증속기어박스와, 상기 회전축에 설치된 RPM센서와 풍속계에 의해 제어되는 제어부 및 D/C발전부 및 축전지로 이루어진 풍력발전기에 있어서, 상기 제어부의 신호에 따라 동작하며 상기 증속기어박스의 오일펌프가동축과 연결되어 가동하는 오일펌프와; 변화하는 풍속에 따른 상기 회전축의 회전수 및 풍속계의 감지신호를 제공받는 상기 제어부 및 오일펌프에 의해 가동하는 A/C발전부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 어떠한 종류의 바람에서도 견딜 수 있는 회전날개 및 프레임에 기초하여 풍력발전기의 고장 및 파손에 따른 발전이 중단됨이 없고, 소음없이 안정적으로 지속적인 발전이 가능한 이점이 있으며, 회전축과 연결된 D/C발전부에서 초과한 발전용량을 제어부(CPU)에서 감지하여 오일펌프를 가동시켜 A/C발전부를 순차적으로 가동할 수 있기 때문에 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서도 기계적인 충격의 완충작용이 가능함과 더불어 발전의 중단됨이 없이 안정적이고 지속적인 발전을 행하는 효과가 있다.

풍력발전기, D/C발전부, 오일펌프, 유압유저장탱크, 고압유저장탱크, 제 1 내지 제 3 유압모터, 제 1 내지 제 3 A/C발전기, A/C발전부

Description

풍력발전기{AEROGENERATOR}

본 발명은, 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 미풍에서도 발전이 가능하며, 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서도 풍력발전기의 고장 및 파손에 의해 발전이 중단됨이 없고, 모든 풍속에 따른 최대 발전용량을 순차적으로 수용하면서 발전을 원활하게 할 수 있도록 한 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는, 회전날개를 이용하여 자연의 바람에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 방식의 발전기를 의미하며, 이와 같은 풍력발전기는 회전날개와, 회전날개에 의해 회전하는 회전축과, 회전축에 의해 발전하는 발전부 및 축전지를 구비하고 있으며, 상기 회전축은 수직축과 수평축 중 어느 하나로 이루어진다.

종래의 풍력발전기는 다양하게 제안된바 있으며, 이와 같은 풍력발전기의 최대 과제는 미풍일 때에도 발전이 가능하고, 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서도 풍력발전기의 파손없이 발전이 원활할 수 있도록 하는 것이다.

이에 종래에도 미풍일 때에도 발전이 가능하고, 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서도 풍력발전기의 파손없이 발전 가능하도록 한 풍력발전기를 다양하게 제안한 바 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 풍력발전기는 그 필수구성을 이루는 구조물의 취약성 때문에 미풍에서는 발전이 원활치 못했으며, 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서는 풍력발전기의 구조물이 파손되어 발전이 중단되는 단점이 있는 한편, 구조물이 심각하게 파손되는 결함 등의 문제 때문에 풍력발전 현장에 설치되어 근래까지 발전을 행하는 풍력발전기는 그리 많지 않은 실정이다. 특히 상기와 같은 종래의 풍력발전기가 구조적으로 모든 풍속에 견딜 수 있는 구조를 가졌다 해도 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서는 최대 발전용량이 초과되어 발전을 원활하게 할 수 없다는 폐단이 있다.

한편, 일반적으로 풍력발전 현장에 많이 설치되어 풍력발전을 행하고 있는 풍력발전기는 탑 형상으로 된 하나의 수직프레임과, 그 수직프레임의 상부에서 수평으로 설치된 회전축과 이에 마련된 "Y"형 회전날개를 구비한 풍력발전기가 있다.

이와 같은 종래의 풍력발전기는 회전날개가 대형인 관계로 회전날개의 회전에 따른 소음이 심하여 주변 민가의 항의가 빈번하였고, 그 회전날개로 인한 회전그림자가 농작물에 그늘을 발생시키는 등으로 이러한 풍력발전기가 설치된 현장주변 민가는 피해 및 환경폐해가 극심하게 발생하는 등의 문제점이 있다.

특히 상기와 같이 "Y"형 회전날개를 갖는 풍력발전기도 초 강풍으로 인해 회전날개의 각도가 변형되고 동체 등이 파손되는 등의 것으로 인해 발전이 중단되는 문제점과 아울러 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서는 발전기 최대 발전용량이 한계에 도달하여 발전을 지속적으로 원활하게 할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 어떠한 종류의 바람에서도 견딜 수 있는 회전날개 및 프레임에 기초하여 풍력발전기의 고장 및 파손에 따른 발전이 중단됨이 없고 소음없이 안정적으로 지속적인 발전이 가능하도록 하며, 여기에 회전축과 연결된 D/C발전부에서 초과한 발전용량을 제어부(CPU)에서 감지하여 오일펌프를 가동시켜 A/C발전부를 순차적으로 가동할 수 있도록 함으로써 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서도 기계적인 충격의 완충작용과 더불어 발전을 원활하고 지속적으로 행할 수 있는 풍력발전기에 관한 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전날개를 갖는 회전축 하단부에 설치되는 증속기어박스와, 상기 회전축에 설치된 RPM센서와, 풍속계에 의해 제어되는 제어부 및 D/C발전부 및 축전지로 이루어진 풍력발전기에 있어서, 상기 제어부의 신호에 따라 동작하며 상기 증속기어박스의 오일펌프가동축과 연결되어 가동하는 오일펌프와; 변화하는 풍속에 따른 상기 회전축의 회전수 및 풍속계의 감지신호를 제공받는 상기 제어부 및 오일펌프에 의해 가동하는 A/C발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 증속기어박스는, 상기 회전축의 하단부를 지지하는 제 1 베어링 및 상기 회전축 하단부 영역에 설치된 플라이휠링기어와; 상기 증속기어박스 내 부에서 상기 D/C발전부의 발전기 축 하단부를 지지하는 제 2 베어링 및 상기 발전기 축 하단부 영역에 설치되어 상기 플라이휠링기어와 치합된 제 1 피니언기어와; 상기 플라이휠링기어와 치합되며 상기 증속기어박스 내부로부터 외출되는 오일펌프가동축을 갖는 제 2 피니언기어로 이루어진 것이 바람직하다.

그리고, 상기 D/C발전부는, 상기 증속기어박스 내부로 마련된 발전기 축과 연결되는 것이 효과적이다.

한편, 상기 A/C발전부는, 오일필터 및 제 1 첵 밸브가 설치된 제 1 파이프라인을 갖고 상기 오일펌프와 연결된 유압유저장탱크와; 로타리밸브 및 제 2 첵 밸브를 갖고 상기 고압유저장탱크와 연결된 2 파이프라인과; 제 3 첵 밸브와 제 1 컷오프밸브를 갖고 상기 고압유저장탱크와 연결된 제 3 파이프라인과;상기 제 3 파이프라인의 일측에 설치된 제 1 유압모터 및 제 1 A/C발전기와; 제 2 컷오프밸브와 제 1 바이패스밸브를 갖고 상기 제3 파이프라인과 연결된 제 4 파이프라인과; 상기 제 4 파이프라인의 일측에 설치된 제 2 유압모터 및 제 2 A/C발전기와; 제 3 컷오프밸브와 제 2 바이패스밸브를 갖고 상기 제 4 파이프라인과 연결된 제 5 파이프라인과; 상기 제 5 파이프라인의 일측에 설치된 제 3 유압모터 및 제 3 A/C발전기와; 상기 제 5 파이프라인과 연결되어 상기 유압유저장탱크와 연결된 제 6 파이라인과; 상기 제 1 내지 제 3 유압모터와 연결되어 상기 유압유저장탱크와 연결된 제 1 내지 제 3 바이패스파이프라인으로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 유압유저장탱크는, 상기 제어부(CPU)에 신호를 보내는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서에 의해 동작하도록 설치된 히팅코일을 더 포함하는 것 이 효과적이다.

그리고, 상기 제 1 내지 제 4 컷오프밸브 사이에 상기 제 4 내지 제 5 파이프라인 내부의 오일압력을 감지할 수 있도록 설치한 오일압력센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 풍력발전기에 의하면, 어떠한 종류의 바람에서도 견딜 수 있는 회전날개 및 프레임에 기초하여 풍력발전기의 고장 및 파손에 따른 발전이 중단됨이 없고, 소음없이 안정적으로 지속적인 발전이 가능한 이점이 있으며, 회전축과 연결된 D/C발전부에서 초과한 발전용량을 제어부(CPU)에서 감지하여 오일펌프를 가동시켜 A/C발전부를 순차적으로 가동할 수 있기 때문에 강풍과 그 이상의 강풍인 태풍 및 순간 돌풍에서도 기계적인 충격의 완충작용이 가능함과 더불어 발전의 중단됨이 없이 안정적이고 지속적인 발전을 행하는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 발명에 따른 풍력발전기를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기의 전체 구성을 보인 정면도에 관한 것이다.

이 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기는, 프레임(100)과, 프레임에 설치된 회전축(111)과, 회전축에 설치된 회전날개(113)를 구비하고 있다.

여기서 회전축(111)에 설치된 회전날개(113)의 상부는, 프레임(100)의 상부에서 볼트(200)로 고정된 하우징(201) 및 베어링(202)은 너트(203)로 고정되며, 회전날개(113)의 하단부 영역의 회전축(111) 단부에는 스플라인홈(210)이 형성되며, 이와 같은 회전축(111)은 프레임(100)에 볼트(212)로서 고정된 하우징(213) 및 베어링(214)에 축삽되어 있고, 스플라인홈(210)은 스플라인조인트(220)에 결속되어 있다. 그리고 프레임(100)의 상부영역은 암수조인트(230)(240)의 구성을 취하고 있고 이들 암수조인트는 고정볼트(250)에 의해 고정됨으로써 프레임(100)의 분해 조립이 용이하도록 하고 있다.

본 발명에 따른 회전축(111) 주변에는 회전축의 회전수를 감지하는 RPM센서(120)를 설치하고 있고, 프레임(100)에는 풍속계(121)를 설치하고 있는데, 상기 풍속계는 복수 개 이상 설치할 수 있다. 그리고 회전축(111)의 하단부 영역에는 종래와 달리 비교적 간단한 구성으로 증속기어박스(140)를 설치하고 있고, 증속기어박스에 설치된 발전기 축(131)은 D/C발전부(3)와 연결되어 D/C발전부가 발전을 행하여 축전지(300)에 축전할 수 있도록 하며, 증속기어박스(140) 상부에는 이하에서 설명될 A/C발전부(2)를 가동하는 오일펌프가동축(1a)을 갖는 오일펌프(1)를 설치하고 있다.

본 발명에 따른 증속기어박스(140) 내부에는 회전축(111)의 하단부를 지지하여 회전축의 회전충격을 완충시키는 제 1 베어링(114)을 설치하고 있으며, 회전축(111)의 하단부 영역에는 플라이휠링기어(117)를 설치하고 있다. 그리고 증속기어박스(140)의 내부에는 상기 D/C발전부(3)의 발전기 축(131) 하단부를 지지하는 제 2 베어링(115)을 설치하고 있으며, 발전기 축(131) 하단부 영역에는 상기 플라이휠링기어(117)와 치합된 제 1 피니언기어(118)를 설치하고 있고, 발전기 축(131)의 상부영역은 스플라인홈(260)을 갖는 슬플라인조인트(270)로 결속하고 있다.

한편, 본 발명에 따른 풍력발전기는 상기 RPM센서(120)와 풍속계(121)로부터 전달되는 신호에 의해 상기 D/C발전부(3)와 유압펌프(1)와 A/C발전부(2)를 순차적으로 동작시키는 제어부(CPU)(90)를 설치하고 있다.

본 발명에 적용되는 프레임(100) 및 회전날개(113)는, 본원 출원인이 발명한 특허 등록 제7071320호(2007.04.06 등록)에서 제안된 프레임 및 회전날개를 적용하는 것이 바람직하나, 프레임 및 회전날개는 다양하게 변형되어도 본 발명에 따른 특징적 내용의 적용은 가능하다.

이미 위의 등록 특허에서는 본원 프레임(100)과 동일 유사한 프레임을 설명하였고, 상기 프레임에 설치된 회전날개(113) 또한 기계학적으로 어떠한 강풍에서도 견딜 수 있으며, 특히 소음이 없고, 효율이 매우 높다는 것은 이미 설명된바 있다.

본 발명은, 회전축(111)에 대형 제 1 베어링(114)을 설치하고, 증속기어박스(140)의 내부에 수용한 윤활유로서 수직축 풍력발전기의 최대 단점인 회전날개(113)를 포함한 회전축(111)의 총 중량에 따른 하중 부하를 견딜 수 있도록 함과 아울러 회전축의 고속회전으로 인한 마찰열을 식힐 수 있도록 하고 있다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 A/C발전부를 발췌하여 상세 내부구조를 보인 확대 단면도이다.

이 도면에 의하면, A/C발전부(2)는, 상기 오일펌프(1)에 연결되어 가동하는 고압유저장탱크(20)와, 내부에 유압유체크아이(23)가 설치되고 상부에 환기구(24)가 설치되며 하부 일측에 드레인콕크(25)가 설치된 유압유저장탱크(19)와, 제 1 내지 제 3 A/C발전기(50)(51)(52) 및 제 1 내지 제 3 A/C발전기를 가동하는 제 1 내지 제 3 유압모터(60)(61)(62)를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.

본 발명에 따른 오일펌프(1)는, 오일필터(11)와 제 1 첵 밸브(12)를 갖는 제 1 파이프라인(30)으로 유압유저장탱크(19)의 하부영역과 연결되어 있는 한편, 오일펌프(1)는 로타리밸브(36)와 제 2 첵 밸브(13)가 설치된 상태로 고압유저장탱크(20)의 상부와 연결된 제 2 파이프라인(31)과 연결되어 있다.

제 1 유압모터(60)는, 고압유저장탱크(20)와 제 3 첵 밸브(14)와 제 1 컷오프밸브(70)가 설치된 제 3 파이프라인(32)과 연결되어 있고, 제 2 내지 제 3 유압모터(61)(62)는, 제 2 내지 제 4 컷오프밸브(71)(72)(73)가 설치된 제 4 내지 제 5 파이프라인(33)(34)과 연결되어 있으며, 제 3 내지 제 5 파이프라인의 일측에는 제 1 내지 제 3 바이패스밸브(80)(81)(82)가 부속 연결되어 유압유저장탱크(19)의 상부영역과 연결되어 있다. 그리고, 제 1 내지 제 3 유압모터(60)(61)(62)는 제 1 내지 제 3 바이패스파이프라인(40)(41)(42)과 연결되고 이들 제 1 내지 제 3 바이패스파이프라인의 일단은 유압유저장탱크(19)의 상부영역과 연결되어 있다.

여기서 본 발명에 따른 제 1 내지 제 3 첵 밸브(12)(13)(14)와 로타리밸브(36)와 제 1 내지 제 4 컷오프밸브(70)(71)(72)(73)와 제 1 내지 제 3 바이패스밸브(80)(81)(82)는 상기 제어부(CPU)(90)에 의해 동작 된다.

본 발명에 따른 제 1 파이프라인(30)에 설치된 오일필터(11)는 오일에 포함된 불순물에 의해 오일펌프(1) 및 A/C발전부(2)를 이루는 각 정밀 부품들의 손상을 방지할 수 있으며, 유압유저장탱크(19)에 설치된 드레인콕크(25)는 정기적으로 오일을 교환하는데 사용된다.

본 발명에 따른 A/C발전부(2)에는 오일압력센서(37)(38)(39)를 설치하고 있는데 이는 각기 다른 압력(PSI)(예컨대, 150PSI, 350PSI, 500PSI)에 의해 한 개의 파이프라인이 작동을 멈춰도 대체 제어기능을 수행할 수 있도록 일방통행 바이패스밸브(80)(81)(82)를 설치하여 제 1 내지 제 4 컷오프밸브(70)(71)(72)(73)가 고장나 작동을 못 하여도 해당 파이프라인이 일정압력에 도달하면 자동으로 유압이 바이패스되어 제 2 내지 제 3 A/C발전기(51)(52)를 가동할 수 있도록 하고 있다.

본 발명에 따른 유압유저정탱크(19) 내부에 히팅코일(22)을 설치하고 유압유 저장탱크(19) 내부의 온도를 감지하는 온도감지센서(21)를 설치함으로써 제어부(CPU)(90)에 의해 히팅코일(22)이 가동되어 혹한기 영하 5℃ 이하의 온도에 의해 유압유 저장탱크(19) 내부의 유압유(0)가 얼어 오일펌프(1)의 동작을 방해하는 일이 없도록 적당 온도를 유지토록 하고 있으며, 제 1 파이프라인(30)에 제 1 첵 밸브(12)를 설치함으로써 오일펌프(1)가 바람이 불지 않아 정지할 때 유압유저장탱크(19)로 유압유(O)가 역류해 오일펌프(1)에 공기가 차 작동이 멈춰지는 것을 방지할 수 있도록 하고 있다.

한편, 제 2 파이프라인(31)에 제 2 첵 밸브(13)를 설치하여 고압유저장탱크(20)의 압력이 오일펌프(1)로 역류되는 것을 방지하며, 유압유저장탱크(19)에 환 기구(24)를 설치함으로써 오일펌프(1)가 작동시 유압유저장탱크(19)에 배력 즉 진공이 형성되어 오일펌프(1)의 작동이 불량해지는 것을 막고, 유압유저장탱크(19)에 오일량점검창(141)을 설치하여 유압유(O)의 량과 오염상태를 점검할 수 있도록 하고 있으며, 필요시 드레인콕크(25)를 통해 오염된 유압유를 교환할 수 있도록 하고 있다.

또한, 제 2 파이프라인(31)에 로타리밸브(36)를 설치하여 미풍 및 약풍시는 오일펌프(1)에서 펌핑되는 고 유압을 리사이클시켜 공회전할 수 있게 하고, 증속기어박스(140)의 구조를 종래와 달리 최대한 단순, 견고화시켜 고장의 원인을 미연에 차단하고, 오일펌프(1)에서 나오는 고 유압을 아주 부드럽게 에너지 저장탱크인 고압유저장탱크(20)로 유도할 수 있게 하고 있다.

도 3은 본 발명의 풍력발전기에 따른 회전축이 저회전 또는 초 미풍일 때의 D/C발전기의 동작상태를 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 A/C발전부에 있어서, 제 1 A/C발전기의 동작을 보인 회로도이며, 도 5는 본 발명에 따른 A/C발전부에 있어서, 제 2 A/C 발전기의 동작을 보인 회로도이다. 그리고 도 6은 D/C발전부가 최고용량 이상일 때 오일펌프의 초기 동작을 보인 정면도이다.

이들 도면을 참고하여 본 발명에 따른 풍력발전기의 가동상태를 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 풍력발전장치의 회전축(111)이 정지하고 있거나 초 미풍일 때, 본 발명에 따른 풍력발전기의 가동상태를 설명한다.

회전축(111)이 정지 또는 초 미풍일 때에는, 회전날개(113)와 회전축(111) 그리고 증속기어박스(140) 내부에 설치된 플라이휠링기어(117)와 D/C발전부(3)와 연결된 발전기 축(131)의 제 1 피니언기어(118)와 오일펌프가동축(1a)에 설치된 제 2 피니언기어(119)는 상호 치합된 상태로 있고, D/C발전부(3)는 로터필드선 전류가 RPM센서(120)와 풍속계(121)의 자료 전송에 의거 제어부(CPU)(90)에서 전원이 차단된 상태로 정지해 있거나 또는 미약하게 회전하더라도 무 발전상태가 되며, 이때 오일펌프(1) 또한 공회전상태가 된다. 즉, 제 1 내지 제 3 A/C발전기(50)(51)(52)의 중간 연결 동력원인 오일펌프(1)의 오일펌프가동축(1a)에 설치된 제 2 피니언기어(119)가 플라이휠링기어(117)에 치합되어 있고, 정지시나 초 미풍시 그리고 D/C발전부(3)의 최대용량이 발전량에 도달할 때까지 RPM센서(120)와 풍속계(121)의 자료전송 신호에 의거 제어부(CPU)(90)에서 로터리밸브(36)를 바이패스 위치로 전환시켜 무 부하 상태로 공회전한다.

한편, 미풍 또는 그 이상의 바람이 불어왔을 때의 본 발명에 따른 풍력발전기의 가동상태를 설명한다.

미풍과, 미풍 이상의 중풍이 불어오면 회전축(111)의 하단 영역에 설치된 플라이휠링기어(117)와 치합된 제 1 피니언기어(118)가 회전되는 것에 의해 D/C발전부(3)가 가동하면서 RPM센서(120)와 풍속계(121)의 자료전송 신호를 제어부(CPU)(90)에 전송하고, 회전축(111)의 적정 RPM이 형성되면 제어부(CPU)(90)에서 적정한 전압의 전류를 D/C발전부(3)의 로터입력단자에 공급하여 발전을 시작하여 발전된 전력은 축전지(300)에 축전한다. 이때까지 오일펌프(1)는 무부하 상태로 공회전한다.

이어서 순풍과 초기 강풍일 때의 본 발명에 따른 풍력발전기의 가동상태를 설명한다.

풍량이 증가하여 D/C발전부(3)의 최대발전용량 이상이 될 즈음 이것을 RPM센서(120)와 풍속계(121)에서 보내진 신호를 감지한 제어부(CPU)(90)에서 로터리밸브(36)를 순환방향 위치로 열면, 증속기어박스(140) 내의 플라이휠링기어(117)와 치합되 공회전하고 있던 오일펌프(1)는 유압유저장탱크(19)의 오일(O)을 일 방향인 제 1 첵 밸브(12)를 통해 고압유저장탱크(20)로 송출함으로써 고압유저장탱크(20) 내의 압력이 상승하게 된다. 이때 제어부(CPU)(90)에서 로터리밸브(36)를 동작시켜 오일펌프(1)를 가동시키면서 바로 D/C발전부(3) 측 로터필드단자의 전원을 차단하여 D/C발전부(3)는 가동을 중단한다.

즉, 고압유저장탱크(20)와 연결된 제 3 파이프라인(32)에 일정압력 즉, 제 1 A/C발전기(50)의 가동압력이 형성되면, 제 3 파이프라인(32)에 설치된 제 1 오일압력센서(37)의 자료를 제어부(CPU)(90)에 전송하고, 자료를 받은 제어부(CPU)(90)에서는 제 1 A/C발전기(50)의 제 1 컷오프밸브(70)에 신호를 보내 제 3 파이프라인(32)을 열어서 고압유저장탱크(20)에 저장되어 있던 고 유압유(10)를 1차 A/C발전기(50) 측의 제 1 유압모터(60)에 송출하여 제 1 A/C 발전기(50)를 가동함으로써 전력을 생산하여 별도의 선로를 통해 송출한다.

이어서 초기강풍과 그 이상의 강풍이상일 때의 본 발명에 따른 풍력발전기의 가동상태를 설명한다.

제 1 A/C발전기(50)의 최대용량 이상의 풍력이 조성되면, 이것을 감지한 RPM 센서(120)와 풍속계(121)의 자료를 받은 제어부(CPU)(90)에서 전원을 용량이 제 1 A/C 발전기(50) 보다 작고 풍속에 따라 수시로 출력을 자유롭게 조절할 수 있는 D/C발전부(3)의 로터필드선단자에 전류를 공급하기 시작하여 제 1 A/C 발전기(50)와 D/C발전부(3)를 동시에 가동 발전하여 D/C발전부(3)를 통해 축전된 전력은 본 발명에 따른 풍력발전기의 필요전력으로 사용하고 제 1 A/C발전기(50)를 통해 발전된 전력은 별도의 선로를 통하여 송출한다.

D/C발전부(3)와 제 1 A/C발전기(50)가 작동중 강풍이상이 불어 D/C발전부(3)와 제 1 A/C발전기(50)가 최대출력 용량에 도달하면, 이를 RPM센서(120)와 풍속계(121) 그리고 제 1 오일압력센서(37)에 의해 감지되고, 그 자료를 제어부(CPU)(90)에 전송하면 제어부(CPU)(90)에서는 제 2 A/C발전기(51) 측의 제 2 컷오프밸브(71)에 신호를 보내서 열고, 고 유압유(10)를 제 2 유압모터(61)에 송출하여 제 2 A/C발전기(51)를 가동함과 동시에 D/C발전부(3)의 로터필드선의 전원을 차단하여 D/C발전부(3)의 작동을 멈추게 함으로써 원활하고 안정적으로 제 1 내지 제 2 A/C발전기(51)(52)는 가동한다.

한편, 강풍이상 및 태풍일 때의 본 발명에 따른 풍력발전기의 가동상태를 설명한다.

제 1 내지 제 2 A/C발전기(50)(51)를 가동하는 중에 최대 풍속이상의 강풍이 지속 된다면, 위에서 서술한 바와 같이 강풍일 때와 같은 방법으로 제 3 A/C발전기(52)를 가동한다. 또한 그 이상의 풍력 즉, 제 1 내지 제 3 A/C발전기(50)(51)(52)의 최대발전용량의 풍력 즉 순간 돌풍이 불어와 발전의 안전가동용 량 이상의 상황이 오면, 이는 RPM센서(120)와 풍속계(121) 그리고 제 3 오일압력센서(39)에 의해 감지되고, 감지된 자료 신호를 제어부(CPU)(90)에 전송하면 제어부(CPU)(90)에서는 제 4 컷오프밸브(73)를 적당량 열어 제 1 내지 제 3 A/C발전기(50)(51)(52) 측에 형성되는 과다 고 유압유(10)를 바이패스시켜 과다출력에 의한 제 1 내지 제 3 A/C발전기(50)(51)(52)들의 손상을 방지하는 동시에, 초대형 태풍 속에서도 발전의 가동을 중단하는 일이 전혀 없고 그런 중에서도 제 1 내지 제 3 A/C발전기(50)(51)(52)들은 안정적인 최대 출력의 발전을 지속적으로 유지할 수 있으며, D/C발전부(3)를 통해 생산된 전력은 축전지(300)에 축전 본원 풍력발전기의 필요전력으로 사용하고 나머지는 송출하며, 제 1 A/C발전기(50) 통해 발전된 전력은 별도의 선로를 통하여 송출한다.

도 7은 본 발명에 따른 A/C발전부에 있어서 히팅코일의 작동 회로를 보인 도면에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유압유저장탱크(19) 내부에 설치된 히팅코일(22)은 유압유저장탱크(19) 내부의 온도를 감지하는 온도감지센서(21)에 의해 가동되어 혹한기 영하 5℃ 이하의 온도에 의해 유압유저장탱크(19) 내부의 오일(O)이 얼어 오일펌프(1)의 동작을 방해하는 일이 없도록 적당 온도를 유지토록 하고 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기는, 회전축의 RPM을 감지하는 RPM센서 및 풍속계에 의해 감지된 자료신호를 제어부(CPU)에 보내 미풍일 때에는 축전지의 전원을 D/C발전부에 적당한 로터입력전압을 주어 발전을 하며, D/C발전부의 최대 발전용량이 초과할 때에는 제어부(CPU)에서 A/C발전부를 가동시 켜 유압유를 고압유저장탱크에 송출하고, 일정 압력이상이 되면 오일압력센서와 RPM센서에서 감지된 자료신호를 제어부(CPU)가 파악하여 적절하게 각 파이프라인에 설치된 각 밸브를 열어 각 유압모터를 동작시켜 제 1 내지 제 3 A/C 발전기를 순차적으로 가동 발전하여 축전지에 축전된 전력은 본 발명에 따른 풍력발전기의 가동전력으로 사용하고 남은 전력은 송출하며, A/C발전부에서 생산된 전력은 별도로 선로를 통해 송출함으로써 발전을 원활하고 지속적으로 할 수 있어서 변칙적인 바람에도 송출전력의 기복이 적다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기의 전체 구성을 보인 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 A/C발전부를 발췌하여 상세 내부구조를 보인 확대 단면도,

도 3은 본 발명의 풍력발전기에 따른 회전축이 정지 또는 초 미풍일 때의 D/C발전기의 동작상태를 도시한 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 A/C발전부에 있어서, 제 1 A/C발전기의 동작을 보인 회로도,

도 5는 본 발명에 따른 A/C발전부에 있어서, 제 2 A/C발전기의 동작을 보인 회로도,

도 6은 D/C발전부가 최고용량 이상일 때 오일펌프의 초기 동작을 보인 정면도,

도 7은 본 발명에 따른 A/C발전부에 있어서 히팅코일의 작동 회로를 보인 단면도이다.

- 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 오일펌프 1a : 오일펌프가동축

3 : D/C발전부 11 : 오일필터

12~14 : 제 1 내지 제 4 첵 밸브 19 : 유압유저장탱크 20 : 고압유저장탱크 21 : 온도감지센서 22 : 히팅코일23 23 : 유압체크아이 25 : 드레인콕크크 30~35 : 제 1 내지 제 5 파이프라인 36 : 로타리밸브 37~39 : 오일압력센서

40~42 : 바이패스파이프라인 50~52 : 제 1 내지 제 3 A/C발전기

60~62 : 제 1 내지 제 3 유압모터 70~73 : 제 1 내지 제 4 컷오프밸브

80~82 : 제 1 내지 제 3 바이패스밸브 90 : 제어부(CPU)

100 : 프레임 111 : 회전축

113 : 회전날개 114~116: 제 1 내지 제 3 베어링

117 : 플라이휠링기어 118 : 제 1 피니언기어

119 : 제 2 피니언 120 : RPM센서

121 : 풍속계 131 : 발전기 축 140 : 증속기어박스 141 : 오일량점검창 142 : 오일교환콕크 O : 오일

Claims

회전날개를 갖는 회전축 하단부에 설치되는 증속기어박스와, 상기 회전축에 설치된 RPM센서와, 풍속계에 의해 제어되는 제어부 및 D/C발전부 및 축전지로 이루어진 풍력발전기에 있어서,

상기 제어부의 신호에 따라 동작하며 상기 증속기어박스의 오일펌프가동축과 연결되어 가동하는 오일펌프와;

변화하는 풍속에 따른 상기 회전축의 회전수 및 풍속 감지신호를 제공받아 상기 제어부 및 오일펌프에 의해 가동하는 A/C발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
제 1항에 있어서,

상기 증속기어박스는,

상기 회전축의 하단부를 지지하는 제 1 베어링 및 상기 회전축 하단부 영역에 설치된 플라이휠링기어와;

상기 증속기어박스 내부에서 상기 D/C발전부의 발전기 축 하단부를 지지하는 제 2 베어링 및 상기 발전기 축 하단부 영역에 설치되어 상기 플라이휠링기어와 치합된 제 1 피니언기어와;

상기 플라이휠링기어와 치합되며 상기 증속기어박스 내부로부터 외출되는 오일펌프가동축을 갖는 제 2 피니언기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
상기 D/C발전부는,

상기 증속기어박스 내부로 마련된 발전기 축과 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
제 1 항에 있어서,

상기 A/C발전부는,

오일필터 및 제 1 첵 밸브가 설치된 제 1 파이프라인을 갖고 상기 오일펌프와 연결된 유압유저장탱크와;

로타리밸브 및 제 2 첵 밸브를 갖고 상기 고압유저장탱크와 연결된 2 파이프라인과;

제 3 첵 밸브와 제 1 컷오프밸브를 갖고 상기 고압유저장탱크와 연결된 제 3 파이프라인과;

상기 제 3 파이프라인의 일측에 설치된 제 1 유압모터 및 제 1 A/C발전기와;

제 2 컷오프밸브와 제 1 바이패스밸브를 갖고 상기 제3 파이프라인과 연결된 제 4 파이프라인과;

상기 제 4 파이프라인의 일측에 설치된 제 2 유압모터 및 제 2 A/C발전기와;

제 3 컷오프밸브와 제 2 바이패스밸브를 갖고 상기 제 4 파이프라인과 연결된 제 5 파이프라인과;

상기 제 5 파이프라인의 일측에 설치된 제 3 유압모터 및 제 3 A/C발전기와;

상기 제 5 파이프라인과 연결되어 상기 유압유저장탱크와 연결된 제 6 파이라인과;

상기 제 1 내지 제 3 유압모터와 연결되어 상기 유압유저장탱크와 연결된 제 1 내지 제 3 바이패스파이프라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
제 2항에 있어서,

상기 유압유저장탱크는, 상기 제어부(CPU)에 신호를 보내는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서에 의해 동작하도록 설치된 히팅코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
제 3항에 있어서,

상기 제 1 내지 제 4 컷오프밸브 사이에 상기 제 4 내지 제 5 파이프라인 내부의 오일압력을 감지할 수 있도록 설치한 오일압력센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.