KR20110022905A - Blade of wind power generator - Google Patents

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KR20110022905A KR1020090080405A KR20090080405A KR20110022905A KR 20110022905 A KR20110022905 A KR 20110022905A KR 1020090080405 A KR1020090080405 A KR 1020090080405A KR 20090080405 A KR20090080405 A KR 20090080405A KR 20110022905 A KR20110022905 A KR 20110022905A
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Abstract

PURPOSE: A variable blade structure of a wind power generator is provided to stably maintain a maximum generation rate according to natural wind conditions by individually controlling the rotation of each blade. CONSTITUTION: A variable blade structure of a wind power generator comprises a generator(100) using wind forces, a headstock(210) which is axially connected to the generator to input rotating power, upper connection bars(220) which are radially connected to the headstock and rotate together, lower connection bars(230) which are radially connected to the headstock under the upper connection bars and rotate together, blades(240) which are installed to individually rotate between the upper and lower connection bars, blade driving devices(250) which are installed on the rotary shaft of each blade and control rotation, a shaft support stand(300) which is axially connected to the top of the headstock and keeps the headstock vertical to the surface, and an observation unit(400) which acquires information wind direction and speed and provides control signals to the blade driving devices.

Description

풍력발전기의 블레이드의 가변구조{Blade of wind power generator}Blade of wind power generator

본 발명은 풍력발전기의 블레이드에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 블레이드를 향해 불어오는 바람을 적극적으로 포용할 수 있게 한 풍력발전기의 블레이드의 가변구조에 관한 것이다.The present invention relates to a blade of a wind turbine, and more particularly, to a variable structure of the blade of the wind turbine capable of actively embracing the wind blowing toward the blade.

일반적으로 풍력발전기에 사용되는 블레이드는 불어오는 바람을 적극적으로 포용할 수 있어야만 발전효율을 높일 수 있다.In general, blades used in wind power generators can increase power generation efficiency only if they can actively embrace the blowing wind.

종래에도 바람의 포용량을 증가시키기 위하여 여러 가지 형태의 블레이드를 개발하여 왔다.Conventionally, various types of blades have been developed to increase the wind capacity.

예로서 블레이드의 플레이트를 바람을 받아 부풀어지게 형성하여 바람의 포용량을 증가시키는 기술이 있었고, 그 전에도 블레이드의 형상과 구조변화로서 포용량을 증가시키고자 하는 노력이 있었다.As an example, there has been a technique of increasing the capacity of the wind by forming the blade of the blade to be swollen by the wind, and before that, there has been an effort to increase the capacity by changing the shape and structure of the blade.

그러나, 종래에 개발된 기술들은 블레이드가 제자리에서만 바람을 맞게 되어 있어 이러한 방식으로는 블레이드의 포용량을 높이는 데에 한계가 있었다.However, the techniques developed in the past have been limited in increasing the blade's capacity in this way because the blade is only blown in place.

도 1은 종래기술에 따른 수직형 풍력발전기를 도시한 사시도이고, 도 2는 바람에 의해 풍향계와 임펠러의 작동관계를 설명하기 위해 도 1의 수직형 풍력발전기를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 종래기술에 따른 수직형 풍력발전기의 일부를 절취하여 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.1 is a perspective view showing a vertical wind power generator according to the prior art, Figure 2 is a plan view schematically showing the vertical wind power generator of Figure 1 to explain the operation relationship between the wind vane and the impeller by the wind, Figure 3 Is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a vertical wind power generator according to the prior art.

동 도면에서 보는 바와 같은 종래기술의 수직형 풍력발전기는 메인 샤프트(1)의 하단에 발전기(2)가 연결되고, 상기 메인 샤프트(1)에서 방사상으로 다수개의 상부 연결축(3) 및 하부 연결축(5)이 연장되며, 상기 상부 연결축(3) 및 하부 연결축(5) 사이에 임펠러(11)가 각각 장착되고, 상기 임펠러(11)가 날개 정면각 조정장치(31)를 통해 풍향계(7)와 연결된다.The vertical wind power generator of the prior art as shown in the figure is connected to the generator (2) at the bottom of the main shaft (1), a plurality of upper connecting shaft (3) and the lower connection radially from the main shaft (1) The shaft 5 extends, and the impeller 11 is mounted between the upper connecting shaft 3 and the lower connecting shaft 5, respectively, and the impeller 11 is wind vane through the wing front angle adjusting device 31. Connected with (7).

상기한 수직형 풍력발전기는 다음과 같이 작동한다.The vertical wind turbine operates as follows.

풍향계(7)는 항상 바람이 불어오는 방향으로 일직선으로 정렬된다. 따라서, 바람이 X축 방향으로 분다고 가정하면, 풍향계(7)는 언제나 X축 방향으로 정렬되지만, 회전 모멘트가 큰 시계방향으로 임펠러가 항상 회전하게 되어, 날개 정면각 조정장치(31 ;도 1 참조)에 의해 임펠러(11)가 바람 부분 방향에 일정한 각을 갖도록 배치되는 것과 동시에 바람에 의해 메인샤프트(1)를 축으로 하여 시계방향으로 원주운동을 하게 된다. The wind vane 7 is always aligned in a straight line in the wind blowing direction. Therefore, assuming that the wind blows in the X-axis direction, the wind vane 7 is always aligned in the X-axis direction, but the impeller always rotates clockwise with a large rotation moment, so that the wing front angle adjusting device 31 (Fig. 1). The impeller 11 is arranged to have a constant angle in the direction of the wind portion, and at the same time, the circumferential movement is performed clockwise around the main shaft 1 by the wind.

즉, a 위치에서 풍향계(7)와 임펠러(11a)가 X축 방향을 향하고, 상기 임펠러가 원주운동(공전)을 하여 b 위치에 위치하게 되면, 바람의 방향과 일치되도록 풍향계(7)가 회전하고, 상기 풍향계(7)의 회전각만큼 날개 정면각 조정장치(15)에 의해 임펠러(11b)는 X축에 대해 -45도 방향으로 경사지게 배치되고, 상기 임펠러가 메인 샤프트(1)를 축으로 하여 더 회전하여 c 위치에 도달하면, 풍향계(7)가 바람의 방향과 일치되도록 회전됨으로써, 날개 정면각 조정장치(15)가 상기 풍향계(7)의 회전각을 임펠러(11c)로 전달하여 임펠러(11c)가 -90도 회전하여 바람의 방향에 대해 수직하게 배치되고, d 위치에서 풍향계(7) 및 날개 정면각 조정장치(15)에 의해 임펠러(11d)는 바람의 방향에 대해 -125도 경사지게 배치된다. That is, when the wind vane 7 and the impeller 11a are positioned in the X-axis direction at the a position, and the impeller is positioned at the b position by the circumferential movement (orbit), the wind vane 7 is rotated to match the direction of the wind. The impeller 11b is inclined in the direction of −45 degrees with respect to the X axis by the vane angle adjusting device 15 by the rotation angle of the wind vane 7, and the impeller is driven around the main shaft 1. By further rotating to reach the c position, the wind vane 7 is rotated to coincide with the direction of the wind, so that the wing front angle adjusting device 15 transmits the rotation angle of the wind vane 7 to the impeller 11c. (11c) is rotated by -90 degrees perpendicular to the direction of the wind, the impeller 11d by the wind vane 7 and the wing front angle adjuster 15 in the d position is -125 degrees to the direction of the wind It is arranged to be inclined.

따라서, 풍향계의 각회전을 임펠러로 전달하는 날개 정면각 조정장치(31)에 의해 임펠러가 항상 바람을 안고 회전 모멘트가 큰 어느 한 방향으로 원주운동을 하게 되며 임펠러의 원주운동에 의해 메인 샤프트(1)가 회전함으로써, 메인 샤프트(1)의 하단에 배치된 발전기(2)가 발전하게 된다.Therefore, the impeller always carries the wind and circumferentially moves in one direction with a large rotation moment by the wing front angle adjusting device 31 which transmits the angular rotation of the wind vane to the impeller, and the main shaft 1 by the circumferential movement of the impeller. By rotating), the generator 2 arranged at the lower end of the main shaft 1 is generated.

위에서 바람이 0도 방향으로 불었을 때를 예로 들고 있지만, 바람이 어느 방향으로 불어도 풍향계(7)가 항상 바람이 불어오는 방향으로 일직선으로 정렬되기 때문에 임펠러는 위에서 예시한 위치로 배치된다. As an example, the wind is blown in the 0 degree direction from above, but the impeller is disposed at the position illustrated above because the wind vane 7 is always aligned in a direction in which the wind is blown in any direction.

또한, 위에서 설명한 바와 같은 종래기술은 상기 임펠러(11)의 원주운동과 자전 비율은 2:1이 가장 바람직하다.In addition, in the related art as described above, the circumferential motion and rotation ratio of the impeller 11 are most preferably 2: 1.

위에서 설명한 바와 같이, 바람이 불 때 풍향계는 항상 바람이 불어오는 방향으로 배치되지만, 임펠러(11)가 바람이 불어오는 방향에 대해 정면으로 배치될 수 있게 하는 날개 정면각 조정장치(31)에 대해 자세하게 설명하기로 한다.As described above, the wind vane is always placed in the direction of the wind when the wind is blowing, but for the wing front angle adjuster 31 which allows the impeller 11 to be placed in front of the direction of the wind. This will be described in detail.

먼저, 도 3을 참조하면, 상기 임펠러(11)는 "工" 형상의 프레임(13)에 돛 (15)이 장착되고, 상기 프레임(13)의 상부 수평부(13a)가 연결부재(17)에 의해 날개 정면각 조정장치(31)에 연결되고, 상기 프레임(13)의 하부 수평부(13b)에 연결된 볼(19)이 하부 연결축(5)에 회전가능하게 장착된다.First, referring to FIG. 3, the impeller 11 has a sail 15 mounted on a frame 13 having an “industrial” shape, and the upper horizontal portion 13a of the frame 13 is connected to the connecting member 17. It is connected to the wing front angle adjuster 31 by a ball 19 connected to the lower horizontal portion 13b of the frame 13 is rotatably mounted to the lower connecting shaft (5).

상기 연결부재(17)는 키이(key)에 의해 하부 샤프트(41)와 결합되고 하단이 임펠러(11)의 상부 수평부(13a)에 연결된다.The connecting member 17 is coupled to the lower shaft 41 by a key and the lower end thereof is connected to the upper horizontal portion 13a of the impeller 11.

그러나, 상기한 바와 같은 종래기술은 각각의 임펠러(11)마다 풍향계(7)와 날개 정면각 조정장치(31)를 설치하고 있어, 구조가 복잡한 문제가 있었다.However, according to the prior art as described above, the wind vane 7 and the blade front angle adjusting device 31 are provided for each impeller 11, and there is a problem in that the structure is complicated.

또한, 복잡한 구조로 인해 설치작업에 많은 시간이 소요되었고, 부품수의 증가로 인한 많은 설비비용이 증가되는 것은 물론, 보수비용 등이 증가하는 문제가 있었다.In addition, due to the complicated structure, a lot of time was required for installation work, and a lot of equipment costs are increased due to an increase in the number of parts, as well as a maintenance cost.

그리고, 종래기술은 풍향계(7) 및 날개 정면각 조정장치(31)의 하중이 상,하부 연결축(3,5) 끝단에 집중됨으로써, 축 연결부에서의 조기 파손 문제가 있었다.In the related art, the load of the wind vane 7 and the vane front angle adjusting device 31 is concentrated at the ends of the upper and lower connecting shafts 3 and 5, thereby causing premature failure at the shaft connecting portion.

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 관측부의 신호를 받아 블레이드 구동장치에서 각각의 블레이드의 자전운동을 직접 제어함으로써, 풍향 및 풍속의 자연조건에 따른 최대의 발전량을 안정적으로 얻을 수 있도록 하는 풍력발전기의 블레이드의 가변구조를 제공함에 있다.The object of the present invention devised to solve the above problems of the prior art, by directly controlling the rotational movement of each blade in the blade drive device in response to the signal of the observation unit, the maximum amount of generation according to the natural conditions of wind direction and wind speed It is to provide a variable structure of the blade of the wind power generator to obtain a stable.

또한, 본 발명의 다른 목적은 블레이드 구동장치를 간단한 구조로 제작하여 설치 시공 및 유지보수가 간편하도록 한 풍력발전기의 블레이드의 가변구조를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a variable structure of the blades of the wind power generator to simplify the installation and maintenance by making the blade drive device with a simple structure.

또한, 본 발명의 다른 목적은 돌풍이나 태풍 등과 같은 이상 강풍이 발생할 경우, 각 블레이드와 블레이드 구동장치 사이의 동력전달을 차단시키도록 함으로써, 블레이드 구동장치 또는 발전기에 과부하가 걸리는 것이 방지되도록 하는 풍력발전기의 블레이드의 가변구조를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to block the power transmission between each blade and the blade drive device in the event of an abnormal strong wind, such as a gust or typhoon, wind power generator to prevent the overload of the blade drive or generator To provide a variable structure of the blade.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 풍력발전기의 블레이드 가변구조는 풍력을 이용하는 발전기; 상기 발전기에 축 연결되어 회전동력이 입력되도록 하는 주축대; 상기 주축대에 다수가 방사상으로 연결되어 함께 회전하는 상부 연결대; 상기 상부 연결대 하측의 주축대 상에 다수가 방사상으로 연결되어 함께 회전하는 하부 연결대; 상기 상부 연결대와 하부 연결대 사이에 각각 자전운동이 가능한 상태로 설치 되는 다수의 블레이드; 상기 각 블레이드의 회전축 상에 설치되어 자전운동을 제어하는 블레이드 구동장치; 상기 주축대의 상단을 회전 가능한 상태로 축결합하고, 주축대가 지면에 대해 수직한 상태를 유지하도록 지지하는 축지지대; 및 상기 축지지대의 상부 중앙에 설치되어 풍향 및 풍속 정보를 획득하여 상기 블레이드구동장치에 제어신호를 제공하는 관측부;를 포함하여 구성된다.Blade variable structure of the wind power generator for achieving the object of the present invention generator using wind; A main shaft connected to the generator to allow rotational power to be input; A plurality of upper connecting rods connected radially to the main shaft and rotating together; A plurality of lower connecting rods connected radially on a main shaft below the upper connecting rod and rotating together; A plurality of blades installed between the upper connecting rod and the lower connecting rod in a state capable of rotating in each case; A blade driving device installed on a rotation shaft of each blade to control a rotating motion; A shaft support for axially coupling the upper end of the main shaft to a rotatable state and supporting the main shaft to be perpendicular to the ground; And an observation unit installed at an upper center of the shaft support to obtain wind direction and wind speed information and to provide a control signal to the blade driving device.

상기한 구성에 따는 본 발명은 관측부의 신호를 받아 블레이드 구동장치에서 각각의 블레이드의 자전운동을 직접 제어함으로써, 풍향 및 풍속의 자연조건에 따른 최대의 발전량을 안정적으로 유지하게 되는 효과를 갖는다.The present invention according to the above configuration has an effect of stably maintaining the maximum amount of generation according to the natural conditions of the wind direction and wind speed by directly controlling the rotational motion of each blade in the blade drive device receives the signal of the observation unit.

또한, 본 발명은 블레이드 구동장치의 구조가 간단하기 때문에 설치 시공 및 유지보수가 간편한 효과가 있고, 설비비용이 절감되는 효과를 갖는다.In addition, the present invention has the effect that the installation and maintenance is easy because the structure of the blade drive device is simple, and the equipment cost is reduced.

또한, 본 발명은 돌풍이나 태풍 등과 같은 이상 강풍이 발생할 경우, 각 블레이드와 블레이드 구동장치 사이의 동력전달을 차단시켜 공회전되도록 함으로써, 블레이드 구동장치 또는 발전기에 과부하가 걸리는 것을 방지하고, 이로 인해 발전기의 수명이 연장되도록 하는 효과를 갖는다.In addition, the present invention, when an abnormal strong wind, such as a gust or typhoon, the power transmission between each blade and the blade driving device is to be idle to prevent the overload of the blade drive or the generator, thereby It has the effect of extending the life.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기의 구조를 도시한 개략도이고, 도 5는 도 4의 평면설치구조를 도시한 도면이다.Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of a wind power generator according to the present invention, Figure 5 is a view showing a planar installation structure of FIG.

동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명은 회전동력을 받아 발전이 이루어지는 발전기(100)가 설치된다.The present invention as shown in the figure is provided with a generator 100 that generates power under rotational power.

이때, 상기 발전기(100)에는 회전동력을 전달하기 위한 주축대(210)가 축 연결되는데, 상기 주축대(210)는 축 지지대(300)에 의해 수직방향으로 지지되고 있다.At this time, the generator 100 is connected to the main shaft shaft 210 for transmitting the rotational power, the main shaft 210 is supported in the vertical direction by the shaft support 300.

상기 축 지지대(300)는 하단부가 지중에 매설되고 상단부가 수평방향으로 절곡되어 주축대(210)의 상부를 회전 가능한 상태로 축 지지하게 되는데, 축 지지방향은 적어도 3방향 이상에서 안정적으로 지지되도록 하는 것이 바람직하다.The shaft support 300 has a lower end embedded in the ground and the upper end is bent in a horizontal direction to support the upper portion of the main shaft 210 in a rotatable state, the shaft support direction is to be stably supported in at least three directions or more It is desirable to.

그리고, 상기한 주축대(210)에는 상부 연결대(220) 및 하부 연결대(230)가 방사상으로 연결되고 있다.The upper stem 220 and the lower stem 230 are radially connected to the main shaft 210.

이때, 상기 상부 연결대(220) 및 하부 연결대(230)는 3~8개가 상하 대향되도록 방사상으로 배치되는데, 풍력발전 용량에 따라서는 설치 개수를 늘이거나 줄이는 것이 가능하다.At this time, the upper connecting rod 220 and the lower connecting rod 230 is arranged radially so that three to eight are faced up and down, it is possible to increase or decrease the number of installation depending on the wind power generation capacity.

상기 상부 연결대(220) 및 하부 연결대(230) 사이에는 바람을 포용하여 그 힘으로 주축대(210)를 회전시키기 위한 블레이드(240)가 설치되고 있다.Between the upper connector 220 and the lower connector 230 is a blade 240 for embracing the wind to rotate the headstock 210 by the force.

상기 블레이드(240)는 상부 연결대(220) 및 하부 연결대(230) 사이에 축 결합되는데, 블레이드(240)는 설치 각이 고정되어 있지 않고, 가변되는 구조로 이루어져 있다.The blade 240 is axially coupled between the upper connecting rod 220 and the lower connecting rod 230, the blade 240 is not fixed to the installation angle, it is made of a variable structure.

이는, 주축대(210)를 중심으로 원주 운동되는 블레이드(240)를 해당 원주위치에 연동하여 자전되도록 하여 설치각을 가변함으로써, 바람을 적극 수용할 수 있도록 하기 위함이다.This is to allow the blade 240, which is circumferentially moved around the main shaft 210, to rotate in conjunction with the corresponding circumferential position, thereby varying the installation angle, so as to actively receive the wind.

즉, 바람이 부는 방향에서 보았을 때, 주축대(210)의 오른쪽 최외각에 위치한 블레이드(240)에서 가장 많은 바람을 수용하도록 하는 한편, 블레이드(240)는 주축대(210)의 왼쪽방향으로 이동하면서 바람과의 대향각을 점차 좁혀가다 주축대(210)의 왼쪽방향 최외각에 위치했을 때, 바람과의 대향각이 최소가 되도록 블레이드(240)를 자전시키게 된다.That is, when viewed from the wind blowing direction, the blade 240 located at the outermost right side of the main shaft 210 to accommodate the most wind, while the blade 240 moves in the left direction of the main shaft 210 While gradually narrowing the opposite angle to the wind while being positioned at the leftmost outer side of the main shaft 210, the blade 240 is rotated to minimize the opposite angle to the wind.

이후, 주축대(210)의 왼쪽방향 최외각에 위치했던 블레이드(240)가 주축대(210)의 오른쪽 방향으로 원주 이동하면서 점차 바람과의 대향각을 키워가다 오른쪽 방향 최외각에 위치했을 때, 대향각이 최대에 이르게 된다.Subsequently, when the blade 240 positioned at the left outermost side of the headstock 210 circumferentially moves in the right direction of the headstock 210, the counter angle with the wind gradually increases, and is positioned at the rightmost outermost side, The opposing angle reaches maximum.

상기한 바와 같은 블레이드(240)의 자전운동은 블레이드 구동장치(250)에 의해 이루어지게 된다.Rotating movement of the blade 240 as described above is made by the blade drive device 250.

상기 블레이드 구동장치(250)는 각 블레이드(240)의 하단 회전축 상에 설치되고 있다.The blade driving device 250 is installed on the lower axis of rotation of each blade (240).

이에 대한 구성을 살펴보면, 블레이드(240)의 회전축 상에 평기어(251)가 설치되고, 상기 평기어(251)와 맞물리도록 웜기어(253)가 설치되며, 상기 웜기어(253)를 구동시키기 위한 모터(255)가 하부 연결대(230)에 설치되고 있다.Looking at the configuration for this, the spur gear 251 is installed on the rotating shaft of the blade 240, the worm gear 253 is installed to mesh with the spur gear 251, the motor for driving the worm gear 253 Reference numeral 255 is installed in the lower connecting table 230.

즉, 모터(255)에 의한 회전동력을 전달받은 웜기어(253)가 평기어(251)를 회전시켜 블레이드(240)의 자전운동이 이루어지도록 하는 것이다.That is, the worm gear 253 receiving the rotational power by the motor 255 rotates the spur gear 251 to allow the blade 240 to rotate.

이때, 동력의 전달방향은 모터(255)-웜기어(253)-평기어(251)-블레이드(240) 순으로 전달되며, 역방향으로의 동력전달 즉, 블레이드(240)-평기어(251)-웜기어(253)-모터(255)의 동력전달은 이루어지지 않는다.At this time, the transmission direction of the power is transmitted in the order of the motor 255-worm gear 253-spur gear 251-blade 240, power transmission in the reverse direction, that is, blade 240-spur gear 251- Power transmission of the worm gear 253 and the motor 255 is not made.

상기 블레이드 구동장치(250)는 관측부(400)를 통해 구동신호를 제공받게 되는데, 이와 같은 관측부(400)는 축지지대(300)의 상부 중앙에 설치되고 있다.The blade driving device 250 is provided with a driving signal through the observation unit 400, the observation unit 400 is installed in the upper center of the shaft support (300).

상기 관측부(400)는 축지지대(300)의 상부 중앙에 콘트롤박스(430)가 위치하고, 상기 콘트롤박스(430)의 상부에는 풍향 및 풍속을 계측하기 위한 풍향계(410)와 풍속계(420)가 설치된다.The observation unit 400 has a control box 430 is located in the upper center of the shaft support 300, the wind vane 410 and the anemometer 420 for measuring the wind direction and wind speed at the top of the control box 430 Is installed.

그리고, 상기 콘트롤박스(430)의 하부에는 블레이드(240)의 원주위치를 실시간 검출하도록 된 위치검출부(440)를 설치하고 있다.And, the lower portion of the control box 430 is provided with a position detection unit 440 to detect the circumferential position of the blade 240 in real time.

이때, 상기 위치검출부(440)는 콘트롤 박스(430) 하단에 원주방향의 베이스기판(441)을 설치하고, 상기 베이스기판(441)의 원주둘레에는 다수의 고정센서(442) 들을 등 간격 분할 설치한다.At this time, the position detection unit 440 is installed in the circumferential base substrate 441 at the bottom of the control box 430, and the plurality of fixed sensors 442 are equidistantly installed around the circumference of the base substrate 441 do.

이때, 상기 각각의 고정센서(442)들은 주축대(210)를 중심으로 하는 원주둘레에 설치되는 것으로서, 기준위치에 따른 고유의 위치정보를 갖게 된다.At this time, each of the fixed sensors 442 is installed on the circumference around the main shaft 210, and has a unique position information according to the reference position.

여기서, 기준위치 정보는 풍향에 따라 매번 변경될 수 있다.Here, the reference position information may be changed every time according to the wind direction.

그리고, 상기 베이스기판(441)의 중심에는 주축대(210)가 회전 가능한 상태로 축 결합되고 있고, 상기 주축대(210)에서 방사상으로 연결된 상부 연결대(220)에는 고정센서(442)와의 대향 위치에 각각 이동센서(443) 들이 탑재되고 있다.In addition, a main shaft 210 is rotatably coupled to a center of the base substrate 441, and an upper position of the upper stem 220 connected radially from the main shaft 210 is opposite to the fixed sensor 442. The movement sensors 443 are mounted on the respective sides.

상기 이동센서(443)는 주축대(210)의 회전에 의해 원주방향으로 이동하게 되 는데, 이때, 상부의 고정센서(442)들과 교차시, 신호가 발생되고, 이때의 신호에 의해 블레이드(240)가 기 설정된 각도만큼 회동되도록 블레이드 구동장치(250)에 제어신호를 송출하게 된다.The movement sensor 443 is moved in the circumferential direction by the rotation of the main shaft 210, at this time, when crossing the fixed sensor 442 of the upper, a signal is generated, by the signal of the blade ( The control signal is transmitted to the blade driving device 250 so that the 240 is rotated by a predetermined angle.

즉, 풍향계(410)의 정보에 의해 바람의 방향을 파악하게 되면, 이때의 풍향정보를 이용해 고정센서(442) 들 중 기준위치 센서를 선정하고, 상기 기준위치 센서를 기점으로 하여 다른 고정센서(442) 들의 고유위치정보(예: A1,A2,A3.....An 등)를 설정하게 된다. 이때, 각각의 고정센서(442)는 1도 간격으로 배치될 수도 있고, 5도나 10도 간격으로 배치되는 등, 정하는 바에 의해 설치될 수 있다.That is, when the direction of the wind is determined by the information of the wind vane 410, the reference position sensor is selected from the fixed sensors 442 using the wind direction information at this time, and another fixed sensor ( 442) unique location information (eg, A1, A2, A3 ..... An) is set. At this time, each of the fixed sensor 442 may be arranged at intervals of 1 degree, may be installed by the bar, such as arranged at intervals of 5 or 10 degrees.

따라서, 상기 고정센서(442)의 고유위치정보를 통해 이동센서(443)의 상대 위치를 파악하는 것이 가능하며, 이는, 주축대(210)를 중심으로 원주 운동되는 블레이드(240)를 해당 원주위치와 풍향에 연동하여 설치각을 적절히 가변시키는 것이 가능하게 된다.Therefore, it is possible to determine the relative position of the movement sensor 443 through the unique position information of the fixed sensor 442, which is, the circumferential position of the blade 240 circumferentially moved around the main axis 210 It becomes possible to vary the installation angle appropriately in conjunction with the wind direction.

이때, 상기 콘틀롤 박스(430)는, 풍향계(410)의 정보를 취득하여 다수의 고정센서(442)들 중에서 기준위치 센서를 선정한 다음, 풍속계(420)의 정보를 취득하여 블레이드(240)의 공전속도를 환산하고, 상기 기준위치 센서와 이동센서(443)의 교차신호 발생시, 블레이드(240)가 주축대(210)를 중심으로 1회전 공전할 때, 1회전 자전될 수 있도록 블레이드 구동장치(250)를 제어할 수도 있다.In this case, the control roll box 430 acquires information of the wind vane 410, selects a reference position sensor among the plurality of fixed sensors 442, and then acquires information of the anemometer 420 to obtain the information of the blade 240. The blade driving device converts the idle speed and rotates one revolution when the blade 240 revolves about the main shaft 210 when the cross position signal between the reference position sensor and the movement sensor 443 occurs. 250 may be controlled.

이는, 이동센서(443)가 모든 고정센서(442)와 교차신호를 발생시키지 않아도 되기 때문에 제어신호를 간략화 할 수 있게 된다.This can simplify the control signal since the movement sensor 443 does not have to generate a cross signal with all the fixed sensors 442.

그리고, 상기한 본 발명은 블레이드(240)와 블레이드구동장치(250) 사이에 동력차단을 위한 전자클러치(260)가 설치되도록 할 수 있는데, 상기 전자클러치(260)는 태풍 등과 같은 강풍이 발생되는 경우, 동력전달을 차단시켜 블레이드(240)가 바람의 방향을 따라 자연스럽게 일직선으로 배열되도록 하여 블레이드 구동장치(250)에 과부하가 걸리는 것을 방지하는 한편, 주축대(210)가 회전되는 것을 차단시켜 발전기(100)에 과부하가 걸리는 것을 방지하게 된다.In addition, the present invention described above may allow the electronic clutch 260 for power cutoff between the blade 240 and the blade driving device 250 to be installed. The electronic clutch 260 may have a strong wind such as a typhoon. In this case, the power transmission is cut off so that the blades 240 are naturally arranged in a straight line along the direction of the wind to prevent the blade drive unit 250 from being overloaded, while blocking the rotation of the headstock 210, thereby generating a generator. Overloading of the 100 is prevented.

이때, 상기 관측부(400)는 축지지대(300)의 상부 중앙에 설치하거나, 별도의 장소에 설치하는 것이 모두 가능하며, 풍향 및 풍속 정보를 획득하여 획득한 정보를 통해 최적의 블레이드 설치 각을 산출하여 상기 블레이드 구동장치(250)에 제어신호를 제공함으로써, 발전효율을 최적화 할 수 있게 된다.In this case, the observation unit 400 may be installed at the upper center of the shaft support 300, or may be installed in a separate place, and obtain the optimal blade installation angle through the information obtained by obtaining the wind direction and wind speed information. By calculating and providing a control signal to the blade driving device 250, it is possible to optimize the power generation efficiency.

상기한 구성에 따는 본 발명은 관측부의 신호를 받아 블레이드 구동장치에서 각각의 블레이드의 자전운동을 직접 제어함으로써, 풍향 및 풍속의 자연조건에 따른 최대의 발전량을 안정적으로 유지할 수 있고, 블레이드 구동장치의 구조가 간단하기 때문에 설치 시공 및 유지보수가 간편하며, 돌풍이나 태풍 등과 같은 이상 강풍이 발생할 경우, 각 블레이드와 블레이드 구동장치 사이의 동력전달을 차단시키도록 함으로써, 블레이드 구동장치 또는 발전기에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있게 된다.According to the present invention according to the above configuration by directly controlling the rotation of each blade in the blade drive device in response to the signal of the observation unit, it is possible to stably maintain the maximum amount of generation according to the natural conditions of the wind direction and wind speed, Because of its simple structure, it is easy to install and maintain, and in case of abnormal strong wind such as gust or typhoon, it cuts off the power transmission between each blade and the blade drive, which overloads the blade drive or generator. Can be prevented.

도 1은 종래기술에 따른 수직형 풍력발전기를 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a vertical wind power generator according to the prior art.

도 2는 바람에 의해 풍향계와 임펠러의 작동관계를 설명하기 위해 도 1의 수직형 풍력발전기를 개략적으로 도시한 평면도.Figure 2 is a plan view schematically showing the vertical wind turbine of Figure 1 to explain the operation relationship between the wind vane and the impeller by the wind.

도 3은 종래기술에 따른 수직형 풍력발전기의 일부를 절취하여 개략적으로 도시한 부분 단면도.3 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of a vertical wind power generator according to the prior art.

도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기의 구조를 도시한 개략도.Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of a wind power generator according to the present invention.

도 5는 도 4의 평면설치구조를 도시한 도면.5 is a view showing a planar installation structure of FIG.

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

100: 발전기 210: 주축대100: generator 210: headstock

220: 상부연결대 230: 하부연결대220: upper connector 230: lower connector

240: 블레이드 250: 블레이드구동장치240: blade 250: blade drive device

251: 평기어 253: 웜기어251: spur gear 253: worm gear

255: 모터 260: 전자클러치255: motor 260: electromagnetic clutch

300: 축지지대 400: 관측부300: shaft support 400: observation

410: 풍향계 420: 풍속계410: wind vane 420: anemometer

430: 콘트롤 박스 430: 위치검출부430: control box 430: position detection unit

441: 베이스기판 442: 고정센서441: base substrate 442: fixed sensor

443: 이동센서443: moving sensor

Claims (8)

풍력을 이용하는 발전기(100);A generator 100 using wind power; 상기 발전기(100)에 축 연결되어 회전동력이 입력되도록 하는 주축대(210);A main shaft 210 connected to the generator 100 to receive a rotational power; 상기 주축대(210)에 다수가 방사상으로 연결되어 함께 회전하는 상부 연결대(220);A plurality of upper connecting rods 220 radially connected to the headstock 210 and rotating together; 상기 상부 연결대(220) 하측의 주축대(210) 상에 다수가 방사상으로 연결되어 함께 회전하는 하부 연결대(230);A plurality of lower connecting rods 230 connected to the plurality of radially on the main shaft 210 under the upper connecting rod 220 and rotating together; 상기 상부 연결대(220)와 하부 연결대(230) 사이에 각각 자전운동이 가능한 상태로 설치되는 다수의 블레이드(240);A plurality of blades 240 installed between the upper connector 220 and the lower connector 230 in a state in which a rotating motion is possible; 상기 각 블레이드(240)의 회전축 상에 설치되어 자전운동을 제어하는 블레이드 구동장치(250);A blade drive device 250 installed on a rotation shaft of each blade 240 to control a rotating motion; 상기 주축대(210)의 상단을 회전 가능한 상태로 축결합하고, 주축대(210)가 지면에 대해 수직한 상태를 유지하도록 지지하는 축지지대(300); 및An axis support 300 for axially coupling the upper end of the main spindle 210 in a rotatable state and supporting the main spindle 210 in a state perpendicular to the ground; And 상기 축지지대(300)의 상부 중앙에 설치되어 풍향 및 풍속 정보를 획득하여 상기 블레이드구동장치(250)에 제어신호를 제공하는 관측부(400);An observation unit 400 installed at an upper center of the shaft support 300 to obtain wind direction and wind speed information and provide a control signal to the blade driving device 250; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.Blade variable structure of the wind power generator comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 연결대(220) 및 하부 연결대(230)는 3~8개가 상하 대향되도록 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.The upper connecting member 220 and the lower connecting member 230 is a variable structure of the blade of the wind turbine, characterized in that the radial arrangement so that three to eight are opposed to up and down. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 블레이드(240)는, 주축대(210)의 오른쪽 최외각에서 바람에 대한 대향각이 최대가 되고, 주축대(210)의 왼쪽 최외각에서 바람에 대한 대향각이 최소가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.The blade 240, the opposite angle to the wind is the maximum at the right outermost of the headstock 210, the opposite angle to the wind at the left outermost of the headstock 210 is characterized in that the minimum Blade variable structure of wind power generator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 블레이드 구동장치(250)는,The blade drive device 250, 블레이드(240)의 회전축 상에 설치되는 평기어(251)와, 상기 평기어(251)와 맞물리도록 설치되는 웜기어(253), 및 상기 웜기어(253)를 구동시키기 위한 모터(255)로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.Spur gear 251 is installed on the rotating shaft of the blade 240, a worm gear 253 is installed to engage with the spur gear 251, and a motor 255 for driving the worm gear 253 Blade variable structure of the wind turbine, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 관측부(400)는,The observation unit 400, 축지지대(300)의 상부 중앙에 위치하는 콘트롤박스(430)와,A control box 430 positioned at an upper center of the shaft support 300; 상기 콘트롤박스(430)의 상부에서 풍향 및 풍속을 계측하는 풍향계(410), 풍속계(420), 및Wind vane 410, anemometer 420 for measuring the wind direction and wind speed at the top of the control box 430, and 상기 콘트롤박스(430)의 하부에 설치되어 블레이드(240)의 원주위치를 실시간 검출하도록 된 위치검출부(440)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.The blade variable structure of the wind power generator, characterized in that the position is installed in the lower portion of the control box 430 made of a position detection unit 440 to detect the circumferential position of the blade 240 in real time. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 위치검출부(440)는, The position detection unit 440, 콘트롤 박스(430) 하단에 설치한 원주방향의 베이스기판(441)과,Base substrate 441 in the circumferential direction provided on the bottom of the control box 430, 상기 베이스기판(441)의 원주둘레에 다수를 등 간격 설치한 고정센서(442), 및A fixed sensor 442 provided with a plurality of equal intervals around the circumference of the base substrate 441, and 상기 고정센서(442)와 대향되는 위치의 상부 연결대(220)에 탑재되는 이동센서(443)로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.Blade variable structure of the wind power generator, characterized in that consisting of a movement sensor 443 mounted on the upper connecting rod 220 at a position opposite to the fixed sensor (442). 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 콘트롤 박스(430)는, 풍향계(410)의 정보를 취득하여 다수의 고정센서(442)들 중에서 기준위치 센서를 선정하고, 상기 기준위치 센서를 기점으로 하여 다른 고정센서(442)들의 고유위치정보가 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 가변구조.The control box 430 acquires information of the wind vane 410, selects a reference position sensor from among the plurality of fixed sensors 442, and inherent positions of the other fixed sensors 442 based on the reference position sensor. Blade variable structure of the wind generator, characterized in that the information is set. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 콘틀롤 박스(430)는, 풍향계(410)의 정보를 취득하여 다수의 고정센서(442)들 중에서 기준위치 센서를 선정하고, 풍속계(420)의 정보를 취득하여 블레이드(240)의 공전속도를 환산한 다음, 상기 기준위치 센서와 이동센서(443)의 교차신호 발생시, 블레이드(240)가 주축대(210)를 중심으로 1회전 공전할 때, 1회전 자전될 수 있도록 블레이드 구동장치(250)를 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.The control roll box 430 acquires information of the wind vane 410, selects a reference position sensor from among the plurality of fixed sensors 442, and acquires information of the anemometer 420 to revolve the blades 240. Then, the blade drive device 250 to be rotated one rotation when the blade 240 rotates one revolution about the main shaft 210 when the cross signal between the reference position sensor and the movement sensor 443 occurs Blade variable structure of the wind power generator, characterized in that for controlling.
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