KR20120051425A - Hub for wind turbine and the method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력발전기 허브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블레이드 루트를 고정하기 위한 체결구멍을 원주의 축방향으로 형성하기 위해 해당 위치에 파이프를 삽입한 후 성형하여 허브를 제조하므로 조직의 연속성을 유지할 수 있도록 된 풍력발전기 허브 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a wind turbine hub and a method for manufacturing the same, and more particularly, to manufacture a hub by inserting a pipe at a corresponding position to form a fastening hole for fixing the blade root in the circumferential direction and then forming the hub. It relates to a wind turbine hub and a method of manufacturing the same that can maintain the continuity of the.
일반적으로 지구는 대기가 존재하지 않는다면 태양으로부터 받은 빛에너지를 그대로 방출하므로 표면의 평균온도가 -20℃가 된다. 하지만 지구는 대기가 존재하기 때문에 태양으로부터 받는 긴 파장의 빛이 외부로 방출되지 못하고 대기 중에 흡수되어 기체분자의 운동량을 증가시키므로 표면의 평균온도는 15℃까지 올라간다.In general, the Earth emits light energy from the sun as it is without the atmosphere, so the average surface temperature is -20 ° C. However, since the Earth exists, the long-wavelength light from the sun is not emitted to the outside and is absorbed in the atmosphere, increasing the momentum of gas molecules.
하지만 최근에 들어 산업이 발전함에 따라 석유나 석탄 같은 화석연료의 사용량이 증가하고 농지를 확보하기 위해 숲을 파괴함에 따라 온실가스의 원인이 되는 이산화탄소의 양이 급격히 증가하므로 지구 온난화가 가속되고 있다.However, as the industry develops in recent years, global warming is accelerating as the amount of fossil fuels such as petroleum and coal increases and the forests are destroyed to secure farmland.
이에 따라 국제사회는 지구 온난화로 인한 기상이변 등의 재앙을 막기 위해 다양한 국제협약을 통하여 각국에서 배출하는 온실가스의 양을 규제하고 있다.Accordingly, the international community regulates the amount of greenhouse gases emitted by each country through various international agreements to prevent disasters such as extreme weather caused by global warming.
이러한 온실가스의 양을 줄이기 위해 화석연료를 대신하는 대체에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to reduce the amount of greenhouse gases, researches on alternative energy instead of fossil fuels are being actively conducted.
상기 대체에너지로 자연환경을 이용한 태양열발전, 조력발전, 지열발전, 풍력발전 등이 개발되고 있다.As alternative energy, solar power generation, tidal power generation, geothermal power generation and wind power generation using natural environment are being developed.
여기서 풍력발전은 무공해 에너지원으로 현재의 대체에너지 중 유지보수비용이 가장 저렴하여 경제성이 매우 높아 가장 각광을 받고 있다.Here, wind power generation is the most pollution-free energy source, and the maintenance cost is the lowest among the current alternative energy, which is very economical and is the most popular.
이러한 풍력발전을 하는 풍력발전기는 바람을 이용하여 로터를 회전시키므로 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 장치로서, 지면에 적정 높이로 고정되게 설치된 지주의 상단에 바람 방향에 따라 회동하는 회동본체를 설치하고, 상기 회동본체의 전단에는 블레이드를 갖는 풍차를 설치하며, 상기 풍차의 회전축에 마그네트가 부착된 로터를 고정하고, 상기 로터의 외측에 스테이터를 배치하여 스테이터로부터 전기가 발생하도록 한다.Wind turbines that generate wind power use the wind to rotate the rotor, which converts mechanical energy into electrical energy.It installs a rotating body that rotates in accordance with the direction of the wind on the top of the strut which is fixed to the ground at an appropriate height. In front of the rotating body, a windmill having a blade is installed, and a magnet is attached to a rotating shaft of the windmill, and a stator is disposed outside the rotor to generate electricity from the stator.
여기서 풍차에는 블레이드를 결합하기 위한 실린더 형상의 허브가 설치된다. 이러한 허브는 가볍고 강도가 우수한 복합재료로 만들어진다. 또한 상기 허브는 블레이드가 결합되는 체결구멍이 허브의 축방향을 따라 다수개가 형성된다.Here, the windmill is provided with a cylindrical hub for coupling the blades. These hubs are made of lightweight, high strength composites. In addition, the hub is provided with a plurality of fastening holes coupled to the blade along the axial direction of the hub.
이러한 체결구멍은 드릴을 이용하여 드릴링 작업을 통해 형성된다. 하지만 상기 드릴링 작업시 복합재료로 이루어진 허브 조직의 연속성이 단절되어 부분적으로 강도가 떨어지는 문제점이 있다.This fastening hole is formed through a drilling operation using a drill. However, the continuity of the hub structure made of a composite material during the drilling operation is broken, there is a problem that the strength is partially lowered.
또한 드릴링 작업시 인체에 해로운 발암물질인 유리섬유분진이 발생하므로 환경오염 및 산업재해의 위험성이 상존하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the risk of environmental pollution and industrial accidents exist because the glass fiber dust, which is a carcinogen harmful to the human body occurs during drilling.
또한 풍력발전기 허브의 경우 그 규모가 대형이라서 드릴링 작업을 위해서 고가의 장비가 필요하므로 이로 인해 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.
In addition, since the wind turbine hub has a large size, expensive equipment is required for drilling, which causes a problem in that manufacturing cost increases.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 체결구멍 또는 관통홀을 수지성형에 의해 제조하여 드릴링이 필요 없도록 함으로써 유리섬유 조직의 단절로 인한 강도의 저하를 방지할 수 있도록 된 풍력발전기 허브 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made in order to solve the above problems, by manufacturing a fastening hole or a through hole by resin molding to avoid the need for drilling wind power that can prevent the degradation of strength due to the breakage of the glass fiber tissue An object of the present invention is to provide a generator hub and a method of manufacturing the same.
또한 본 발명은 상기와 같이 드릴링이 필요 없도록 함으로써 드릴링 작업시 유리섬유 분진의 배출을 억제함으로써 환경오염을 방지할 수 있도록 된 풍력발전기 허브 및 그 제조방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a wind turbine hub and a method for manufacturing the same, which can prevent environmental pollution by suppressing the discharge of glass fiber dust during drilling by eliminating the need for drilling as described above.
또한 본 발명은 상기와 같이 드릴링이 필요 없도록 함으로써 고가의 장비가 필요 없게 되어 제조원가를 절감할 수 있도록 된 풍력발전기 허브 및 그 제조방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a wind turbine hub and a method for manufacturing the same, which eliminates the need for drilling as described above, thereby eliminating the need for expensive equipment.
또한 본 발명은 체결구멍을 형성하기 위한 코어의 형상이 T형상으로 이루어짐에 따라 체결구멍 및 관통홀을 동시에 형성할 수 있도록 된 풍력발전기 허브 및 그 제조방법에 관한 것이다.
In addition, the present invention relates to a wind turbine hub and a method for manufacturing the same, which is capable of simultaneously forming a fastening hole and a through hole as the core shape for forming the fastening hole is formed in a T shape.
본 발명은 일측면에 의하면 실린더 형상으로 이루어진 허브의 선단에 축방향으로 체결구멍이 형성되고, 상기 체결구멍에 반경방향으로 관통홀이 형성된 풍력발전기 허브에 있어서, 상기 풍력발전기 허브의 체결구멍이 수지성형에 의해 제조되는 풍력발전기 허브를 제공한다.According to an aspect of the present invention, a fastening hole is formed at an end of a hub having a cylindrical shape in an axial direction, and a through hole is formed in a radial direction in the fastening hole. Provided is a wind turbine hub manufactured by molding.
여기서 상기 관통홀 또한 수지성형에 의해 제조되는 것이 바람직하다.Here, the through hole is also preferably produced by resin molding.
또한 본 발명은 다른 측면에 의하면 중간에 코어가 삽입되도록 적층된 유리섬유시트를 금형의 상부에 위치시키는 배치단계와; 상기 적층된 유리섬유시트의 상부에 액상의 수지를 도포하는 함침단계와; 상기 도포된 액상의 수지를 경화시키는 경화단계;를 포함하는 풍력발전기 허브의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention is the batching step of placing the glass fiber sheet laminated so that the core is inserted in the middle of the mold; An impregnation step of applying a liquid resin on top of the laminated glass fiber sheet; It provides a method of manufacturing a wind turbine hub comprising a curing step of curing the resin of the applied liquid.
여기서 상기 코어는 T형상으로 이루어진 것이 바람직하다.
Here, the core is preferably made of a T shape.
상기와 같이 본 발명에 따른 풍력발전기 허브 및 그 제조방법은 체결구멍 또는 관통홀을 수지성형에 의해 제조하여 드릴링이 필요 없도록 함으로써 유리섬유 조직의 단절로 인한 강도의 저하를 방지할 수 있도록 된 풍력발전기 허브 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.As described above, the wind turbine hub and its manufacturing method according to the present invention are manufactured by fastening holes or through holes by resin molding so that no drilling is required, thereby preventing a decrease in strength due to breakage of the glass fiber tissue. It is an object to provide a hub and a method of manufacturing the same.
또한 본 발명에 따른 풍력발전기 허브 및 그 제조방법은 상기와 같이 드릴링이 필요 없도록 함으로써 드릴링 작업시 유리섬유 분진의 배출을 억제함으로써 환경오염을 방지할 수 있다.In addition, the wind turbine hub and its manufacturing method according to the present invention can prevent the environmental pollution by suppressing the discharge of the glass fiber dust during the drilling operation by eliminating the need for drilling as described above.
또한 본 발명에 따른 풍력발전기 허브 및 그 제조방법은 상기와 같이 드릴링이 필요 없도록 함으로써 고가의 장비가 필요 없게 되어 제조원가를 절감할 수 있다.In addition, the wind turbine hub and its manufacturing method according to the present invention can reduce the manufacturing cost by eliminating the need for expensive equipment by drilling as described above.
또한 본 발명에 따른 풍력발전기 허브 및 그 제조방법은 체결구멍을 형성하기 위한 코어의 형상이 T형상으로 이루어짐에 따라 체결구멍 및 관통홀을 동시에 형성할 수 있다.
In addition, the wind turbine hub and a method of manufacturing the same according to the present invention can form the fastening hole and the through-hole at the same time as the shape of the core for forming the fastening hole is T-shaped.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기의 허브를 나타내는 부분절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기 허브의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기 허브의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기 허브의 성형시 사용되는 코어를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기 허브의 성형시 금형의 상부에 유리섬유시트와 수지가 적층된 상태를 나타내는 상태도이다.1 is a partial cutaway perspective view showing a hub of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a wind turbine hub according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a wind turbine hub according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a core used when forming a wind turbine hub according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a state diagram showing a state in which a glass fiber sheet and a resin laminated on the upper portion of the mold during the molding of the wind turbine hub according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기 허브 및 그 제조방법을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a wind turbine hub and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기의 허브(10)는 실린더 형상으로 이루어지며 기지재인 수지와 강화제인 유리섬유가 함침되어 강도가 우수하고 가벼운 복합재료로 이루어진다.
상기 허브는 도 1에 도시된 바와 같이 블레이드(미도시)를 조립하기 위한 체결구멍(16)이 허브(10)의 축방향으로 형성된다. 상기 체결구멍(16)에는 반경방향으로 관통홀(18)이 형성된다. 상기 체결구멍(16)에는 종방향볼트(미도시)가 체결되고, 관통홀(18)에는 횡방향볼트(미도시)가 체결될 수 있다. 여기서 상기 체결구멍(16)과 관통홀(18)은 수지성형에 의해 형성한다. 따라서 상기 체결구멍(16) 및 관통홀(18)이 수지성형에 의해 형성됨에 따라 조직의 연속성이 유지되어 체결구멍(16) 및 관통홀(18) 부근의 강도 저하를 최소화할 수 있다.As shown in FIG. 1, the hub is provided with a
본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기 허브의 제조방법은 중간에 T자 형상의 코어(30)가 삽입되도록 적층된 유리섬유시트(14)를 금형(40)의 상부에 안착시키는 배치단계(S1)와, 적층된 유리섬유시트(14)의 상부에 액상의 수지를 도포하는 함침단계(S2)와, 도포된 액상의 수지를 경화시키는 경화단계(S3)를 포함한다.In the manufacturing method of the wind turbine hub according to an embodiment of the present invention, the arrangement step (S1) for seating the laminated glass fiber sheet 14 on the upper part of the
먼저 유리섬유시트(14)를 금형(40)의 상부에 안착시키는 배치단계(S1)는 허브(10)의 음각 형상을 갖는 금형(40)의 상부에 유리섬유시트(14)를 적층한다. 이 때 상기 유리섬유시트(14)는 내부에 체결구멍(12)과 관통홀(14)이 형성될 위치에 코어(30)가 삽입된다. 여기서 상기 코어(30)는 T자형상으로 체결구멍(16)이 형성될 몸체부(30a)와, 관통홀(18)이 형성될 헤드부(30b)로 이루어진다.First, the arrangement step S1 of mounting the glass fiber sheet 14 on the upper portion of the
다음으로 함침단계(S2) 유리섬유시트(14)가 적층된 금형(40)의 상부에 용융된 수지를 유입하는 단계로서 본 실시예에서는 금형(40)을 필름(42)으로 덮어 외부와 밀폐하고 진공펌프(44)를 이용하여 공기를 배기하므로 금형(40)의 내부는 진공이 형성되도록 한다. 상기 금형(40)의 내부에 진공이 형성되면 용융된 수지통(미도시)과 금형(42)을 연결하여 압력차에 의해 용융된 수지가 금형(40)으로 유입되도록 한다. 따라서 유입된 수지가 금형(40)의 형상을 따라 금형(40)의 요부에 충전되므로 유리섬유시트(14)와 함께 함침된다. 이 때 코어(30)는 용융된 수지가 침투될 수 없으므로 코어(30)가 설치된 공간에는 수지가 유입되지 않는다.Next, the impregnating step (S2) is a step of injecting the molten resin to the upper portion of the
다음으로 액상의 수지를 경화시키는 경화단계(S3)는 함침된 수지와 유리섬유의 복합재료층을 경화시키는 단계로서 본 실시예에서는 서냉을 통하여 복합재료층을 경화시킨다. 하지만 필요에 따라 냉각장치를 사용할 수 있음은 물론이다.
Next, the curing step (S3) of curing the resin in the liquid phase is a step of curing the composite material layer of the impregnated resin and glass fiber, and in this embodiment, the composite material layer is cured through slow cooling. However, of course, you can use a cooling system as needed.
10 : 허브 14 : 유리섬유시트
16 : 체결구멍 18 : 관통홀
30 : 코어 30a : 몸체부
30b : 헤드부 40 : 금형
42 : 필름 44 : 진공펌프
S1 : 배치단계 S2 : 함침단계
S3 : 경화단계10: hub 14: glass fiber sheet
16
30:
30b: head 40: mold
42: film 44: vacuum pump
S1: batching step S2: impregnation step
S3: curing step
Claims (4)
상기 풍력발전기 허브의 체결구멍이 수지성형에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 허브.
In the wind turbine hub having a fastening hole formed in the axial direction at the tip of the hub having a cylindrical shape, the through hole formed in the fastening hole in the radial direction,
Wind turbine hub, characterized in that the fastening hole of the wind turbine hub is manufactured by resin molding.
상기 관통홀이 수지성형에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 허브.
The method according to claim 1,
The wind turbine hub, characterized in that the through-hole is manufactured by resin molding.
상기 적층된 유리섬유시트의 상부에 액상의 수지를 도포하는 함침단계와;
상기 도포된 액상의 수지를 경화시키는 경화단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 허브의 제조방법.
An arrangement step of placing the laminated glass fiber sheets on the upper part of the mold to insert the core in the middle thereof;
An impregnation step of applying a liquid resin on top of the laminated glass fiber sheet;
Curing step of curing the resin of the applied liquid; manufacturing method of a wind turbine hub comprising a.
상기 코어는 T형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전기 허브의 제조방법.The method according to claim 2,
The core is a method of manufacturing a wind turbine hub, characterized in that consisting of a T-shape.
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Legal Events
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |