KR20110029863A

KR20110029863A - 풍력발전기의 길이 조절형 피뢰장치

Info

Publication number: KR20110029863A
Application number: KR1020090087715A
Authority: KR
Inventors: 이창수; 조성희; 채승희
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-03-23

Abstract

본 발명은 풍력발전기의 길이 조절형 피뢰장치를 개시한다. 상기 피뢰장치는 풍력발전기에 포함되는 나셀에 길이 조절이 가능한 피뢰부재가 구성된 것으로, 이를 통해 낙뢰가 나셀은 물론 날개에 가해지는 문제를 방지하면서 낙뢰로부터 풍력발전기 전체를 보다 효과적으로 보호하도록 한 것이다.

풍력발전기, 낙뢰, 나셀, 날개, 길이 조절

Description

풍력발전기의 길이 조절형 피뢰장치{Lightning protector of the adjustable for wind turbine}

본 발명은 풍력발전기에 적용되는 피뢰장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피뢰장치의 길이 가변이 이루어지도록 하여 풍력발전기를 이루는 나셀은 물론 로터 블레이드를 동시에 보호할 수 있도록 하는 풍력발전기의 길이 조절형 피뢰장치에 관한 것이다.

풍력발전기는 지상으로부터 약 100m 이상의 높이에 설치되는 것으로, 이러한 풍력발전기는 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이 크게 타워(1), 나셀(nacelle)(2), 날개(블레이드) 등으로 구성되며, 상기 타워(1) 위에 나셀(2)이 얹혀 있고, 상기 나셀(2)의 앞쪽에 날개(3)가 설치돼 바람의 힘을 전기에너지로 변환시키는 것이다.

그리고, 상기 나셀(2)에는 피뢰침(4)이 부착되어, 낙뢰로부터 상기 풍력발전기를 보호하도록 하였다.

그러나, 종래 나셀(2)에 부착되는 피뢰침(4)은 고정형으로 낙뢰로부터 나셀(2)을 보호하는 것에는 효과적인 반면, 날개(3)에 발생하는 낙뢰에 대하여는 그 역할을 제대로 수행하지 못하는 문제가 있다.

즉, 나셀(2)에 부착되는 피뢰침(4)은 날개(3)의 높이보다 낮은 관계로, 상기 날개(3)에 낙뢰가 떨어질 때 이를 효과적으로 수뢰하지 못하는 문제가 있고, 이에따라 종래에는 낙뢰에 의해 날개(3)가 파손되는 문제가 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 풍력발전기에 포함되는 나셀에 길이 조절이 가능한 피뢰부재를 구성하여 둠으로써, 낙뢰가 나셀은 물론 날개에 가해지는 문제를 방지하고, 이를 통해 낙뢰로부터 풍력발전기를 보다 효과적으로 보호할 수 있도록 하는 풍력발전기의 길이 조절형 피뢰장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 풍력발전기의 길이조절형 피뢰장치는, 타워 위에 나셀이 얹혀 있고, 상기 나셀의 앞쪽에 날개가 설치되어 바람의 힘을 전기에너지로 변환하는 풍력발전기를 구성하고, 상기 나셀에 길이 조절형의 피뢰장치를 구성하되, 상기 길이 조절형의 피뢰장치는 낙뢰 발생을 감지하는 센서; 상기 센서에 의해 낙뢰 발생이 감지될 때 길이가 연장되는 길이 조절형의 피뢰침부; 및, 상기 피뢰침부의 길이 조절이 이루어지도록 구동하는 구동부; 를 포함하여 구성한 것이다.

또한, 상기 피뢰침부는, 상기 나셀에 고정 설치되는 고정 피뢰침부; 상기 고정 피뢰침부내에 구성되면서 일단에 이탈방지용의 걸림턱부를 가지며 승하강이 가능한 제 1 유동 피뢰침부; 상기 제 1 유동 피뢰침부내에 구성되면서 양단에 이탈방지용의 걸림턱부를 가지며 상기 구동부의 구동시 상기 제 1 유동 피뢰침부와 순차적으로 승하강이 이루어지는 제 2 유동 피뢰침부를 포함하여 구성한 것이다.

또한, 상기 구동부는, 상기 고정 피뢰침부내에 구성되고 센서에 의한 낙뢰 감지시 정방향 회전의 구동이 이루어지고, 센서에 의한 낙뢰 감지가 없을때에는 역방향 회전의 구동이 이루어지는 스텝모터; 상기 스텝모터의 정/역방향 회전에 따라 연동 회전하고 외주연에 기어부를 형성한 피딩롤러; 및, 상기 피딩롤러에 권취된 상태에서 끝단부는 상기 제 2 유동 피뢰침부에 연결되고, 상기 피딩롤러의 정/역방향 회전시 상기 제 1,2 유동 피뢰침부를 순차적으로 승하강시키도록 일면에 기어부를 형성한 띠 형상의 피더(feeder); 를 포함하여 구성한 것이다.

이 같은 본 발명은 풍력발전기에 포함되는 나셀에 길이 조절이 가능한 피뢰부재를 구성한 것으로, 이를 통해 낙뢰가 나셀은 물론 날개에 가해지는 문제를 방지하면서 낙뢰로부터 풍력발전기 전체를 보다 효과적으로 보호하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예로 풍력발전기에 길이 조절형 피뢰장치가 설치된 상태의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예로 풍력발전기에 길이 조절형 피뢰장치가 설치된 상태의 측면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예로 길이조절형 피뢰침부 및 구동부에 대한 상세 단면도를 도시한 것이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 길이 조절형 피뢰장치는(100)는 타워(11) 위에 나셀(12)이 얹혀 있고, 상기 나셀(12)의 앞쪽에 날개(13) 가 설치되는 풍력발전기에 설치되는 것으로, 센서(20), 피뢰침부(30), 그리고 구동부(40)를 포함한다.

상기 센서(20)는 상기 풍력발전기의 나셀(12)측에 고정 설치되어 낙뢰 발생을 감지하는 것으로, 낙뢰시 발생하는 적외선 파장 또는 낙뢰시 발생하는 전자기 방출량을 통해 낙뢰 발생 여부를 감지하도록 구성된 것이다.

상기 피뢰침부(30)는 상기 센서(20)에 의해 낙뢰 발생이 감지될 때 상기 구동부(40)의 구동으로부터 길이가 상기 날개(13)의 길이보다 길게 연장되어 상기 낙뢰가 날개(13)에 가해지는 것을 방지하는 것으로, 고정 피뢰침부(31), 제 1,2 유동 피뢰침부(32)(33)를 포함하여 구성한 것이다.

상기 고정 피뢰침부(31)는 상기 나셀(12)에 고정 설치되며, 지면으로 연장되는 접지선(200)이 연결 구성된다.

상기 제 1 유동 피뢰침부(32)는 상기 고정 피뢰침부(31)내에 구성되면서 일단에 이탈방지용의 걸림턱부(32a)를 형성한 것으로, 상기 제 2 유동 피뢰침부(33)에 의해 승하강이 결정되는 것이다.

상기 제 2 유동 피뢰침부(33)는 상기 제 1 유동 피뢰침부(32)내에 구성되면서 양단에 이탈방지용의 걸림턱부(33a)(33b)를 형성한 것으로, 상기 구동부(40)에 연결된 상태에서 상기 구동부(40)의 구동시 상기 제 1 유동 피뢰침부(32)를 끌어올리거나 또는 내리는 승하강을 하도록 구성된 것이다.

상기 구동부(40)는 상기 피뢰침부(30)를 이루는 고정 피뢰침부(31)와 제 1,2 유동 피뢰침부(32)(33)의 길이 조절이 이루어지도록 구동력을 제공하는 것이며, 스 텝모터(41), 피딩롤러(42), 그리고 피더(43)를 포함하여 구성한 것이다.

상기 스텝모터(41)는 상기 고정 피뢰침부(31)내에 구성되어 상기 센서(20)에 의한 낙뢰 감지시에는 정방향 회전의 구동을 하고, 상기 센서(20)에 의한 낙뢰 감지가 없을때에는 역방향 회전의 구동을 하도록 구성된다.

상기 피딩롤러(42)는 상기 스텝모터(41)에 연결되어 연동 회전을 하는 것으로, 외주연에는 기어부가 형성된 것이다.

상기 피더(43)는 일면에 기어부를 형성한 띠 형상의 구조물로서, 상기 피딩롤러(42)에 권취된 상태에서 끝단부는 상기 제 2 유동 피뢰침부(33)에 연결 고정되며, 상기 피딩롤러(42)의 정/역방향 회전시 상기 제 1,2 유동 피뢰침부(32)(33)를 순차적으로 승하강시키도록 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기의 길이 조절형 피뢰장치는 첨부된 도 3 내지 도 5에서와 같이, 우선 낙뢰가 없을 경우 센서(30)에 의한 낙뢰 감지신호는 발생하지 않게 되며, 이에따라 상기 풍력발전기의 나셀(12)에서 피뢰침부(30)는 날개(13)의 높이보다 낮은 상태로서 수납이 이루어진다.

즉, 상기 피뢰침부(30)에 포함되는 고정 피뢰침부(31)내에 제 1 유동 피뢰침부(32)가 수납되고, 상기 제 1 유동 피뢰침부(32)내에는 제 2 유동 피뢰침부(33)가 수납되는 것이다.

이때, 낙뢰가 발생하는 경우, 상기 낙뢰는 센서(20)에 의해 감지되고, 상기 감지신호는 고정 피뢰침부(31)내에 구성되는 구동부(40)의 스텝모터(41)로 전달되는 바, 상기 스텝모터(41)는 정방향 회전 구동을 하고, 이에따라 피딩롤러(42)도 정방향 회전(풀림)을 하게 된다.

그러면, 상기 피딩롤러(42)에 권취되어 있던 피더(43)의 풀림이 이루어지면서, 상기 피더(43)의 끝단부가 연결 고정되는 제 2 유동 피뢰침부(33)는 상승이 이루어진다.

이때, 상기 제 2 유동피뢰침부(33)의 일단에 형성되는 걸림턱부(33a)가 제 1 유동 피뢰침부(33)내의 상측에 걸림동작을 할 때, 상기 걸림턱부(33a)는 상기 제 1 유동 피뢰침부(32)를 상방향으로 끌어 올리게 된다.

그리고, 상기 제 1 유동 피뢰침부(32)의 일단에 형성되는 걸림턱부(32a)가 고정 피뢰침부(31)내의 상측에서 걸림동작을 하게 되면, 상기 제 1,2 유동 피뢰침부(32)(33)의 승강은 완료되며, 이러한 승강높이는 풍력발전기의 날개(13)에 대한 높이보다 높아진다.

따라서, 상기 날개(13)의 높이보다 높아진 상기 피뢰침부(30)에 낙뢰가 가해지고, 이에따라 상기 낙뢰에 의한 전류는 제 2 유동 피뢰침부(33)→제 1 유동 피뢰침부(32)→고정 피뢰침부(31)를 거쳐 타워(11)를 따라 지면으로 접지가 이루어지는 접지전(200)을 통해 지면으로 흐르게 되고, 이에따라 상기 풍력발전기를 구성하는 나셀(12)은 물론 날개(13)가 낙뢰로부터 보호될 수 있는 것이다.

한편, 낙뢰 발생이 없어지면서 센서(20)에 의한 감지신호 출력이 발생하지 않을 때, 고정 피뢰침부(31)내에 구성되는 구동부(40)의 스텝모터(41)는 역방향 회전 구동을 하고, 이에따라 피딩롤러(42)도 역방향 회전(감김)을 하게 된다.

그러면, 상기 피딩롤러(42)로부터 풀림이 이루어진 피더(43)의 감김이 이루 어지면서, 상기 피더(43)의 끝단부가 연결 고정되는 제 2 유동 피뢰침부(33)는 하강이 이루어진다.

이때, 상기 제 2 유동피뢰침부(33)의 타단에 형성되는 걸림턱부(33b)가 제 1 유동 피뢰침부(33)의 외부 상측에 걸림동작을 하여, 상기 제 1 유동 피뢰침부(32)를 하상방향으로 끌어 내리게 되며, 이에따라 상기 제 1,2 유동 피뢰침부(32)(33)는 고정 피뢰침부(31)내에 수납될 수 있는 것이다.

이하, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1은 종래 풍력발전기에 고정형 피뢰침이 설치된 상태의 정면도.

도 2는 종래 풍력발전기에 고정형 피뢰침이 설치된 상태의 측면도.

도 3은 본 발명의 실시예로 풍력발전기에 길이 조절형 피뢰장치가 설치된 상태의 정면도.

도 4는 본 발명의 실시예로 풍력발전기에 길이 조절형 피뢰장치가 설치된 상태의 측면도.

도 5는 본 발명의 실시예로 길이조절형 피뢰침부 및 구동부에 대한 상세 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11; 타워 12; 나셀

13; 날개 20; 센서

30; 피뢰침부 31; 고정 피뢰침부

32; 제 1 유동 피뢰침부 33; 제 2 유동 피뢰침부

40; 구동부 41; 스텝모터

42; 피딩롤러 43; 피더

100; 피뢰장치

Claims

타워 위에 나셀이 얹혀 있고, 상기 나셀의 앞쪽에 날개가 설치되어 바람의 힘을 전기에너지로 변환하는 풍력발전기를 구성하고, 상기 나셀에 피뢰장치를 구성하되, 상기 피뢰장치는,

낙뢰 발생을 감지하는 센서;

상기 센서에 의해 낙뢰 발생이 감지될 때 길이가 연장되는 길이 조절형의 피뢰침부; 및,

상기 피뢰침부의 길이 조절이 이루어지도록 구동하는 구동부; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 길이 조절형 피뢰장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피뢰침부는,

상기 나셀에 고정 설치되는 고정 피뢰침부;

상기 고정 피뢰침부내에 구성되면서 일단에 이탈방지용의 걸림턱부를 가지며 승하강이 가능한 제 1 유동 피뢰침부;

상기 제 1 유동 피뢰침부내에 구성되면서 양단에 이탈방지용의 걸림턱부를 가지며 상기 구동부의 구동시 상기 제 1 유동 피뢰침부와 순차적으로 승하강이 이루어지는 제 2 유동 피뢰침부; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 길이 조절형 피뢰장치.
제 2 항에 있어서, 상기 구동부는,

상기 고정 피뢰침부내에 구성되고 센서에 의한 낙뢰 감지시 정방향 회전의 구동이 이루어지고, 센서에 의한 낙뢰 감지가 없을때에는 역방향 회전의 구동이 이루어지는 스텝모터;

상기 스텝모터의 정/역방향 회전에 따라 연동 회전하고 외주연에 기어부를 형성한 피딩롤러; 및,

상기 피딩롤러에 권취된 상태에서 끝단부는 상기 제 2 유동 피뢰침부에 연결되고, 상기 피딩롤러의 정/역방향 회전시 상기 제 1,2 유동 피뢰침부를 순차적으로 승하강시키도록 일면에 기어부를 형성한 띠 형상의 피더; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 길이 조절형 피뢰장치.