KR20110034999A - 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법 - Google Patents

소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소형 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 풍력발전기에 꼬리날개를 설치하고 블레이드의 속도에 따라 꼬리날개의 위치를 가변시켜 풍력발전 효율을 높이게 되는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 풍력발전기의 가변형 꼬리날개는 지면상에 세워지는 지지대(10)와, 상기 지지대(10)의 상단에 설치되며 내부에 증속기와 발전기가 설치되는 낫셀(20)과, 상기 낫셀(20)의 일측에 회동가능 하도록 설치되는 로터블레이드(30)와, 상기 낫셀(20)의 타측에 연결되는 꼬리날개(40)를 포함하는 소형 풍력발전기에 있어서, 상기 꼬리날개(40)의 위치가 가변되도록 상기 낫셀(20)과 상기 꼬리날개(40) 사이에 구비되는 가변수단(50); 상기 가변수단(50)을 제어하기 위한 제어부(60);를 포함하되, 상기 낫셀(20)은 상기 지지대(10)와 횡방향으로 회동 가능하도록 결합되어, 상기 꼬리날개(40)의 위치에 따라 상기 낫셀(20)의 위치가 가변되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법은 고풍속 즉 정격풍속 이상에서도 최대의 출력을 유지하며 운전이 가능하기 때문에 대용량 풍력발전기의 구성을 적용하지 않고도 소형 풍력발전기의 발전 효율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
풍력발전기, 소형, 가변, 꼬리날개

Description

소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법{A Variable Tail Unit for Small Size Wind Powered Generator and Control Method of the Same}
본 발명은 소형 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 풍력발전기에 꼬리날개를 설치하고 블레이드의 속도에 따라 꼬리날개의 위치를 가변시켜 풍력발전 효율을 높이게 되는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법에 관한 것이다.
바람의 힘을 이용하여 전기에너지를 발생시키는 풍력발전기는 산업의 발달과 인구 증가에 의한 석유, 석탄, 천연가스 등의 천연자원의 고갈에 따라 대체 에너지원으로 많은 연구가 진행되고 있다.
풍력발전이란 공기 유동이 갖는 운동에너지를 기계적 에너지로 변환시킨 후 다시 전기에너지를 생산하는 기술로서, 자연에 존재하는 바람을 에너지원으로 이용하므로 비용이 들지 않으면서도 친환경적인 바, 점차 사용 범위가 증가하고 있다.
종래의 풍력발전기의 구조는 도 1에 도시한 바와 같이, 지면상에 세워지는 고층의 타워(1) 상단에 로터블레이드(3)를 회동 지지하는 나셀(2)을 회전 가능하도록 설치하고, 나셀(2) 내부에는 증속기, 발전기 및 제어장치(미도시)를 두어, 로터블레이트(3)의 회전력이 허브(4)를 거쳐 주축을 통해 발전기에 이르도록 구성된다. 한편, 공기 유동 후류에 해당하는 나셀(2)의 상단에는 풍향풍속계(5)가 배치된다. 이는 바람의 속도에 따라 전체 시스템을 최적 제어하고 발전량을 모니터링하기 위함인데, 풍향풍속계(5)에서 측정되는 풍향과 풍속에 기반하여 로터블레이드(3)의 피치 각도를 조절하고 나셀(2)의 방향을 유동 방향으로 전환하여 발전 효율을 극대화한다.
상기와 같은 구성의 풍력발전기는 주로 대용량의 풍력발전시스템에 설치되는 구성으로, 가정이나 산간 낙도 등지의 간이 상수도, 가로등시스템 등의 소용량 풍력발전시스템에는 비경제적이다.
소형 풍력발전기를 경제적으로 제조하기 위해서는 부수적인 대용량 풍력발전기의 일부요소(Part)를 제외하고 제작해야 한다. 하지만, 이로 인하여 풍력발전기는 바람에너지를 풍력발전기의 내구도 유지를 위해 일부분 손실시킬 수밖에 없다. 그 결과 도 2a에 도시된 바와 같이 정격풍속(14~18m/s)에서 최고의 출력을 얻게 되지만 정격풍속보다 풍속이 증가할수록 출력이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 소형 풍력발전기에 가변형 꼬리날개를 적용하여, 꼬리날개의 펄링(Furling)을 이용 로터블레이드에 가해지는 바람에너지를 포획할 수 있는 면적을 제어하여 도 2b에 도시된 바와 같이 정격풍속(14~18m/s)보다 풍속이 증가하여도 출력을 유지시키게 되는 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 풍력발전기의 가변형 꼬리날개는 지면상에 세워지는 지지대(10)와, 상기 지지대(10)의 상단에 설치되며 내부에 증속기와 발전기가 설치되는 낫셀(20)과, 상기 낫셀(20)의 일측에 회동가능 하도록 설치되는 로터블레이드(30)와, 상기 낫셀(20)의 타측에 연결되는 꼬리날개(40)를 포함하는 소형 풍력발전기에 있어서, 상기 꼬리날개(40)의 위치가 가변되도록 상기 낫셀(20)과 상기 꼬리날개(40) 사이에 구비되는 가변수단(50); 상기 가변수단(50)을 제어하기 위한 제어부(60);를 포함하되, 상기 낫셀(20)은 상기 지지대(10)와 횡방향으로 회동 가능하도록 결합되어, 상기 꼬리날개(40)의 위치에 따라 상기 낫셀(20)의 위치가 가변되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가변수단(50)은 상기 낫셀(20) 내부에 설치되어 상기 제어부(60) 에 의해 가동되는 서보모터(51)와, 상기 서보모터(51)에 연결되는 제 1기어부(52)와, 상기 제 1기어부(52)와 맞물리며 상기 꼬리날개(40)에 구비되는 제 2기어부(53)와, 상기 꼬리날개(40)가 수평방향으로 회동 가능하도록 상기 낫셀(20)의 타측과 상기 꼬리날개를 연결하는 힌지결합부(54)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가변수단(50)은 상기 낫셀(20)의 내부에 설치되어 상기 제어부(60)에 의해 가동되는 서보모터(51)와, 상기 서보모터(51)에 연결되는 풀리(55)와, 상기 꼬리날개(40)의 일측에 구비되는 브라켓(57)과, 상기 풀리(55)와 상기 브라켓(57)을 연결하는 로프(56)와, 상기 꼬리날개(40)가 수평방향으로 회동 가능하도록 상기 낫셀(20)의 타측과 상기 꼬리날개를 연결하는 힌지결합부(58)와 상기 브라켓(57)이 형성되는 반대 측면에 설치되는 탄성부재(59)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 제어방법은 지면상에 세워지는 지지대(10)와, 상기 지지대(10)의 상단에 설치되며 내부에 증속기와 발전기가 설치되는 낫셀(20)과, 상기 낫셀(20)의 일측에 회동가능 하도록 설치되는 로터블레이드(30)와, 상기 낫셀(20)의 타측에 연결되는 꼬리날개(40)를 포함하고, 상기 꼬리날개(40)의 위치가 가변되도록 상기 낫셀(20)과 상기 꼬리날개(40) 사이에 구비되는 가변수단(50); 상기 가변수단(50)을 제어하기 위한 제어부(60); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 제어방법에 있어서, 상기 가변형 꼬리날개 제어방법은 전원 공급 시 로터블레이드(30)의 회전 수(R1) 및 꼬리날개(40)의 위치(TP)가 감지되는 제 1단계(S1); 제어부(60)에 의하여 상기 로터블레이드(30)의 회전수(R1)가 설정된 회전수(R2)를 초과하는지 여부가 판단되는 제 2단계(S2); 및 상기 제 2단계(S2)를 만족하는 경우, 상기 가변수단(50)을 통해 상기 꼬리날개(40)를 회동시켜 상기 낫셀(20)과 꼬리날개(40)의 길이방향 기울기(θ)를 감소시키고, 상기 제 1단계(S1)를 수행하는 제 3단계(S3);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가변형 꼬리날개 제어방법은 상기 제 2단계(S2)에 해당하지 않을 경우, 제어부(60)에 의해 상기 꼬리날개(40)의 위치가 초기위치인지 여부가 판단되는 제 4단계(S4); 상기 제 4단계(S4)에 해당하지 않을 경우, 상기 가변수단(50)을 통해 상기 꼬리날개(40)를 회동시켜 상기 낫셀(20)과 꼬리날개(40)의 길이방향 기울기(θ)를 증가시키고 상기 제 1단계(S1)를 수행하는 제 5단계(S5);를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 제어방법.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법은 고풍속 즉 정격풍속 이상에서도 최대의 출력을 유지하며 운전이 가능하기 때문에 대용량 풍력발전기의 구성을 적용하지 않고도 소형 풍력발전기의 발전 효율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 소형풍력발전기 사시도이고, 도 3a는 본 발명의 소형풍력발전기 평면도이다. 도 3b는 본 발명의 꼬리날개 가변 시 평면도이고, 도 4는 본 발명의 소형풍력발전기 부분내부평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 소형풍력발전기의 가변형 꼬리날개는 지지대(10), 낫셀(20), 로터블레이드(30), 꼬리날개(40), 가변수단(50) 및 제어부(60)를 포함하여 이루어진다.
상기 지지대(10)는 몸체(11)와 회전부(12)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 몸체는 상하 길이방향으로 형성될 수 있다. 상기 몸체(11)의 하단은 지면에 고정되며, 상단에는 상기 회전부(12)가 형성될 수 있다. 상기 회전부(12)는 상면이 상기 낫셀(20)의 하단과 결합될 수 있다. 상기 회전부(12)는 상기 낫셀(20)을 수평방향으로 회전, 즉 피치(Pitch)운동 시키는 역할을 수행한다. 상기 지지대(10)의 구성은 통상적으로 사용되는 소형 풍력발전기의 지지대가 사용될 수 있다.
상기 낫셀(20)은 상기 지지대(10)의 상단에 결합될 수 있다. 상기 낫셀(20)은 소형 풍력발전기의 몸체역할을 수행한다. 상기 낫셀(20)은 바람의 방향에 따라 상기 로터블레이드(30)의 위치를 최적화하기 위해 횡방향으로 회전 가능하도록 상 기 지지대(10)에 힌지 결합될 수 있다. 상기 낫셀(20)은 일측에 상기 로터블레이드(30)가 회동 가능하도록 결합될 수 있다. 상기 낫셀(20)의 내부에는 증속기, 발전기가 구비될 수 있다. 상기 낫셀(20)은 상기 로터블레이트(30)의 회전력이 주축을 통해 발전기에 이르도록 구성될 수 있다. 상기 낫셀(20)의 타측에는 상기 꼬리날개(40)가 결합될 수 있다. 상기 낫셀(20)과 상기 꼬리날개(40)는 상기 가변수단(50)에 의해 결합되는바 이에 대한 상세 구성은 후술되는 가변수단(50)에서 설명하도록 한다.
상기 로터블레이드(30)는 상기 낫셀(20)의 주축에 연결되는 허브(31)와 상기 허브(31)를 중심으로 방사상으로 연결되는 날개(32)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 날개(32)는 2개 이상 다수개가 상기 허브(31)에 결합될 수 있다. 상기 날개(32)는 도면상에 3개로 도시되어 있으나, 상기 날개(32)의 개수를 3개로 한정하는 것은 아니며, 발전기의 용량 및 용도에 따라 그 수가 가변될 수 있다. 상기 로터블레이드(30)는 소형 풍력발전기에 통상적으로 사용되는 로터블레이드가 사용되는 바 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 꼬리날개(40)는 축(41) 및 수직날개(42)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 축(41)은 길이가 있는 봉형상으로 수평하게 형성되며, 일측은 상기 낫셀(20)에 연결되며, 타측에는 상기 수직날개(42)가 구비될 수 있다. 상기 수직날개(42)는 지면과 수직하게 상기 축(41)의 타측 상방 및 하방에 설치될 수 있다. 상기 수직날 개(42)는 상기 축(41)과 연결된 낫셀(20)의 위치를 바람이 불어오는 방향으로 유도하기 위해 설치될 수 있다. 상기 낫셀(20)과 상기 꼬리날개(40)는 상기 가변수단(50)에 의해 결합되는바 이에 대한 상세 구성은 후술되는 가변수단(50)에서 설명하도록 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 가변수단(50)은 서보모터(51), 제 1기어부(52), 제 2기어부(53), 및 힌지결합부(54)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 가변수단(50)은 상기 낫셀(20)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 가변수단(50)은 상기 꼬리날개(40)의 일측과 연결되어 상기 꼬리날개(40)를 수평방향으로 회전시키기 위한 역할을 수행한다.
상기 서보모터(51)는 상기 낫셀(20)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 서보모터(51)는 상기 제어부(60)의 제어에 의해 작동될 수 있다. 상기 서보모터(51)에는 제 1기어부(52)가 연결될 수 있다. 상기 제 1기어부(52)는 상기 서보모터(51)의 회전을 상기 제 2기어부(53)를 통해 상기 꼬리날개(40)에 전달하기 위해 형성될 수 있다. 상기 제 2기어부(53)는 상기 제 1기어부(52)와 맞물려 형성될 수 있다. 상기 제 2기어부(53)는 상기 꼬리날개(40)의 일측에 형성되어 상기 서보모터(51)의 회전을 상기 꼬리날개(40)에 전달하게 된다. 이때 상기 꼬리날개(40)는 힌지결합부(54)를 통해 상기 낫셀(20)에 힌지 결합될 수 있다. 상기 꼬리날개(40)는 초기에 상기 낫셀(20)의 길이방향축과 일직선이 되게 고정되며, 상기 서보모터(51)가 시계방향으로 회전함에 따라 상기 꼬리날개(40)는 힌지결합부(54)를 중심축으로 타측이 반 시계방향으로 최대 90도 까지 회동할 수 있다. 도면상에는 상기 꼬리날개(40)의 타측이 반시계방향으로 회전하는 것으로 도시되어 있으나, 그 구성을 반대로 하여 시계방향으로 회전할 수도 있다.
상기 제어부(60)는 상기 지지대(10)의 외주면 상에 구비될 수 있다. 상기 제어부(60)는 상기 로터블레이드(30)의 회전을 감지하여 풍속에 따라 상기 서보모터(51)를 제어하는 역할을 수행한다. 상기 제어부(60)는 상기 지지대(10)에 구비되는 것으로 도시되어 있지만, 상기 제어부(60)의 작동에 구애되지 않는 풍력발전기 상의 어떠한 곳에도 설치가 가능함은 자명하다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 제 2실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 소형풍력발전기의 제 2실시예의 부분내부평면도이다.
본 실시예의의 소형풍력발전기의 가변형 꼬리날개는 지지대(10), 낫셀(20), 로터블레이드(30), 꼬리날개(40), 가변수단(50) 및 제어부(60)를 포함하여 이루어진다. 다만 상기 가변수단(50)을 제외한 나머지 구성이 상기 제 1실시예와 동일하기 때문에 상기 가변수단(50)을 제외한 나머지 구성의 상세 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면 상기 가변수단(50)은 서보모터(51), 풀리(55), 로프(56), 브라켓(57), 힌지결합부(58) 및 탄성부재(59)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 가변수단(50)은 상기 낫셀(20)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 가변수단(50)은 상기 꼬리날개(40)의 일측과 연결되어 상기 꼬리날개(40)를 수평방향으로 회전시키기 위한 역할을 수행한다.
상기 서보모터(51)는 상기 낫셀(20)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 서보모터(51)는 상기 제어부(60)의 제어에 의해 작동될 수 있다. 상기 서보모터(51)에는 상기 풀리(55)가 연결될 수 있다. 상기 풀리(55)는 측면에 상기 로프(56)가 감길 수 있는 수용공간을 가지고 형성될 수 있다. 상기 풀리(55)는 측면에 상기 로프(56)의 일측이 연결되며, 상기 서보모터(51)의 작동에 따라 상기 로프(56)를 감거나 푸는 역할을 수행할 수 있다. 상기 풀리(55)는 상기 서보모터(51)의 회전을 상기 로프(56)를 통해 상기 꼬리날개(40)에 전달하기 위해 형성될 수 있다. 상기 로프(56)의 일측은 상기 풀리(55)에 고정되며 타측은 상기 브라켓(57)에 고정될 수 있다. 상기 로프(56)는 통상의 끈이 사용될 수 있다. 상기 브라켓(57)은 상기 꼬리날개(40)의 일측에 형성되어 상기 서보모터(51)의 회전을 상기 꼬리날개(40)에 전달하게 된다. 이때 상기 꼬리날개(40)에는 상기 브라켓(57)이 형성되는 반대 측면에 탄성부재(59)가 구비될 수 있다. 상기 탄성부재(59)는 상기 로프(56)의 장력을 유지시키는 역할을 수행한다. 즉 상기 서보모터(51)가 반시계방향으로 회전할 때 상기 꼬리날개(40)를 원위치 시키는 역할을 수행하기 위함이다. 이때 상기 꼬리날개(40)는 힌지결합부(58)를 통해 상기 낫셀(20)에 힌지 결합될 수 있다. 상기 꼬리날개(40)는 초기에 상기 낫셀(20)의 길이방향축과 일직선이 되게 고정되며, 상기 서보모터(51)가 시계방향으로 회전함에 따라 상기 꼬리날개(40)는 힌지결합부(54) 를 중심축으로 타측이 반시계방향으로 최대 90도 까지 회동할 수 있다. 도면상에는 상기 꼬리날개(40)의 타측이 반시계방향으로 회전하는 것으로 도시되어 있으나, 그 구성을 반대로 하여 시계방향으로 회전할 수도 있다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 제어방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 소형풍력발전기 제어방법 순서도이다.
먼저, 전원이 공급된 후, 상기 제어부(60)에 의해 풍력발전기의 출력전압 및 주파수를 통해 발전기의 회전수(R1)를 감지하고, 상기 꼬리날개(40)의 위치(TP)를 감지하는 제 1단계(S1)를 진행한다. 여기서 상기 회전수(R1)는 로터블레이드(30)의 분당 회전수를 의미하며, 상기 꼬리날개(40)의 위치(TP)는 상기 낫셀(20)의 길이방향축과 상기 꼬리날개(40)의 길이방향축이 이루는 기울기(θ)로 나타낼 수 있다.(도4b에 도시) 또한 상기 꼬리날개(40)의 초기 위치라 함은 상기 꼬리날개(40)의 길이방향축이 상기 낫셀(20)의 길이방향축과 일직선이 된 상태 측 기울기(θ)가 180도 임을 의미한다. 아울러 상기 제어부(60)에 의한 상기 가변수단(50)의 작동은 1회 작동 시에 상기 낫셀(20)의 길이방향축과 상기 꼬리날개(40)의 길이방향축이 이루는 기울기(θ)가 1~10도 증가 또는 감소되는 것으로 정의할 수 있다.
상기 제 1단계(S1)의 감지 결과, 회전수(R1)가 설정된 회전수(R2)보다 높은지 여부를 비교하는 제 2단계(S2)를 진행한다.
여기서 설정된 회전수(R2)를 수치로 정의하지 않는 이유는 풍력발전기의 용 량 및 구성에 따라 최적화된 회전수(R2)가 다르기 때문이다. 따라서 설정된 회전수(R2)는 당업자의 의도에 따라 정의될 수 있다.
상기 제 2단계(S2)의 비교 결과, 상기 회전수(R1)가 설정된 회전수(R2)보다 크면 상기 가변수단(50)을 작동시켜 상기 낫셀(20)의 길이방향축과 상기 꼬리날개(40)의 길이방향축이 이루는 기울기(θ)가 1~10도 감소할 수 있도록 상기 꼬리날개(40)를 회동시키는 제 3단계(S3)를 진행한다.
즉, 상기 회전수(R1)가 설정회전수(R2)보다 크면 로터블레이드(30)에 걸리는 하중이 커지고 출력이 줄어들기 때문에 꼬리날개(40)를 가변시켜 낫셀(20)의 위치를 이동시키고, 로터블레이드(30)가 바람에너지를 받는 면적을 줄어들게 하여 회전수를 조절하는 것이다.
상기 회전수(R1)가 설정된 회전수(R2)보다 작으면, 제어부(60)에 의해 상기 꼬리날개(40)의 위치(TP)가 초기위치, 즉 상기 꼬리날개(40)의 길이방향축과 상기 낫셀(20)의 길이방향축이 이루는 기울기(θ)가 180도인지를 판단하는 제 4단계(S4)를 진행한다.
상기 제 4단계(S4)의 비교 결과, 상기 기울기(θ)가 180도가 아닐 경우, 상기 가변수단(50)을 작동시켜 상기 낫셀(20)의 길이방향축과 상기 꼬리날개(40)의 길이방향축이 이루는 기울기(θ)가 1~10도 증가할 수 있도록 상기 꼬리날개(40)를 회동시키는 제 5단계(S5)를 진행한다.
즉 회전수(R1)가 설정회전수(R2)보다 작아지면 상기 낫셀(20)의 길이방향축과 상기 꼬리날개(40)의 길이방향축이 이루는 기울기(θ)를 증가시키되, 상기 꼬리 날개(40)가 초기 위치에 다다른 경우 더 이상의 회동을 제한시키는 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1a는 종래의 소형풍력발전기의 풍속과 출력관계를 나타낸 그래프
도 1b는 본 발명의 소형풍력발전기의 풍속과 출력관계를 나타낸 그래프
도 2는 본 발명의 소형풍력발전기 사시도
도 3a는 본 발명의 소형풍력발전기 평면도
도 3b는 본 발명의 꼬리날개 가변 시 평면도
도 4는 본 발명의 소형풍력발전기 부분내부평면도
도 5는 본 발명의 소형풍력발전기의 제 2실시예의 부분내부평면도
도 6은 본 발명의 소형풍력발전기 제어방법 순서도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 지지대 11 : 몸체
12 : 회전부
20 : 낫셀
30 : 로터블레이드 31 : 허브
32 : 날개
40 : 꼬리날개 41 : 축
42 : 수직날개
50 : 가변수단 51 : 서보모터
60 : 제어부

Claims (5)

  1. 지면상에 세워지는 지지대(10)와, 상기 지지대(10)의 상단에 설치되며 내부에 증속기와 발전기가 설치되는 낫셀(20)과, 상기 낫셀(20)의 일측에 회동가능 하도록 설치되는 로터블레이드(30)와, 상기 낫셀(20)의 타측에 연결되는 꼬리날개(40)를 포함하는 소형 풍력발전기에 있어서,
    상기 꼬리날개(40)의 위치가 가변되도록 상기 낫셀(20)과 상기 꼬리날개(40) 사이에 구비되는 가변수단(50);
    상기 가변수단(50)을 제어하기 위한 제어부(60);
    를 포함하되, 상기 낫셀(20)은 상기 지지대(10)와 횡방향으로 회동 가능하도록 결합되어, 상기 꼬리날개(40)의 위치에 따라 상기 낫셀(20)의 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가변수단(50)은
    상기 낫셀(20) 내부에 설치되어 상기 제어부(60)에 의해 가동되는 서보모터(51)와, 상기 서보모터(51)에 연결되는 제 1기어부(52)와, 상기 제 1기어부(52)와 맞물리며 상기 꼬리날개(40)에 구비되는 제 2기어부(53)와, 상기 꼬리날개(40)가 수평방향으로 회동 가능하도록 상기 낫셀(20)의 타측과 상기 꼬리날개를 연결하 는 힌지결합부(54)를
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가변수단(50)은
    상기 낫셀(20)의 내부에 설치되어 상기 제어부(60)에 의해 가동되는 서보모터(51)와, 상기 서보모터(51)에 연결되는 풀리(55)와, 상기 꼬리날개(40)의 일측에 구비되는 브라켓(57)과, 상기 풀리(55)와 상기 브라켓(57)을 연결하는 로프(56)와, 상기 꼬리날개(40)가 수평방향으로 회동 가능하도록 상기 낫셀(20)의 타측과 상기 꼬리날개를 연결하는 힌지결합부(58)와 상기 브라켓(57)이 형성되는 반대 측면에 설치되는 탄성부재(59)를
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개.
  4. 지면상에 세워지는 지지대(10)와, 상기 지지대(10)의 상단에 설치되며 내부에 증속기와 발전기가 설치되는 낫셀(20)과, 상기 낫셀(20)의 일측에 회동가능 하도록 설치되는 로터블레이드(30)와, 상기 낫셀(20)의 타측에 연결되는 꼬리날 개(40)를 포함하고, 상기 꼬리날개(40)의 위치가 가변되도록 상기 낫셀(20)과 상기 꼬리날개(40) 사이에 구비되는 가변수단(50); 상기 가변수단(50)을 제어하기 위한 제어부(60); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 제어방법에 있어서,
    상기 가변형 꼬리날개 제어방법은 전원 공급 시 로터블레이드(30)의 회전수(R1) 및 꼬리날개(40)의 위치(TP)가 감지되는 제 1단계(S1);
    제어부(60)에 의하여 상기 로터블레이드(30)의 회전수(R1)가 설정된 회전수(R2)를 초과하는지 여부가 판단되는 제 2단계(S2); 및
    상기 제 2단계(S2)를 만족하는 경우, 상기 가변수단(50)을 통해 상기 꼬리날개(40)를 회동시켜 상기 낫셀(20)과 꼬리날개(40)의 길이방향 기울기(θ)를 감소시키고, 상기 제 1단계(S1)를 수행하는 제 3단계(S3);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가변형 꼬리날개 제어방법은 상기 제 2단계(S2)에 해당하지 않을 경우, 제어부(60)에 의해 상기 꼬리날개(40)의 위치가 초기위치인지 여부가 판단되는 제 4단계(S4);
    상기 제 4단계(S4)에 해당하지 않을 경우, 상기 가변수단(50)을 통해 상기 꼬리날개(40)를 회동시켜 상기 낫셀(20)과 꼬리날개(40)의 길이방향 기울기(θ)를 증가시키고 상기 제 1단계(S1)를 수행하는 제 5단계(S5);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014051277A1 (ko) * 2012-09-26 2014-04-03 한국에너지기술연구원 가변 형 수평 날개를 갖는 소형 풍력발전기 및 이의 출력 제어방법
KR20190032034A (ko) 2017-09-19 2019-03-27 한국에너지기술연구원 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법
KR102326425B1 (ko) * 2021-02-02 2021-11-17 홍순원 도시형 풍력발전기

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