KR20120060581A - 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부에 노출되어, 외기온도 저하에 따라 결빙되는 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치는 풍력발전기 로터부의 교류전원에서 전력을 공급받아 전원을 공급하는 코일부, 상기 코일부와 연결되어, 블레이드 팁부분의 온도를 감지하는 센서부, 상기 코일부와 연결되어, 상기 코일부에서 발생한 자속을 유기하여, 와전류를 형성하고, 열을 발생시키는 전도체를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 히팅 장치의 형성으로 발생하는 블레이드 전체 하중의 부담을 줄이고, 블레이드 히팅 장치의 제작 비용을 절감하고, 제작공정을 간소화하는 것을 기술적 목적으로 한다.

Description

풍력발전기의 블레이드 히팅 장치{Blade heating apparatus for wind power generation}

본 발명은 풍력발전기의 블레이드의 히팅 장치에 관한 것으로, 더 자세히는 외부에 노출되어, 외기온도 저하에 따라 블레이드 팁이 결빙되는 현상을 방지하기 위한 블레이드 히팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 산간, 해안 및 기상 환경이 극악한 조건에서 운전하게 된다.

또한, 풍력발전기의 블레이드는 외부에 노출되어 있어, 환경적인 영향을 많이 받게 되며, 특히 블레이드 팁(Blade Tip)부분은 항상 물이 고이고, 한랭 기후(cold climate) 지역에서는 블레이드에 결빙 현상이 일어난다.

이러한 블레이드의 결빙현상은 풍력발전기의 효율을 저하시키고, 진동을 증가시킴과 동시에 급작스러운 시스템의 가동을 중단(shutdown)시키는 문제점을 일으킨다.

종래, 이러한 풍력발전기 블레이드의 결빙 현상을 방지하기 위하여, 블레이드 내부에 히팅 시스템을 설치하여, 해결하고자 하였다.

하지만 종래, 풍력발전기 블레이드의 히팅 시스템의 전원은 로터부의 교류 전원에 케이블을 직접적으로 연결하는데, 이러한 경우, 블레이드 내부 표면에 고가의 열선이 설치되어야 한다.

이러한 열선 설치는 블레이드의 전체 하중을 증가시키는 문제를 발생하며, 고가의 블레이드 제작비용이 소요되며, 제작공정이 복잡해지는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,

본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치의 목적은 풍력발전기의 로터부 전원으로부터 전력을 공급받아, 블레이드가 기준 온도보다 낮은 온도가 되는 것을 감지하여, 열을 발생시키는 블레이드 히팅 장치를 제공하는데 있다.

다른 목적은, 코일부를 제1차코일부 및 제2차코일부로 형성하여, 전기에너지를 자기에너지로 변환하고, 변환된 자기에너지를 전기에너지로 변환하는데 있다.

또 다른 목적은, 코일부를 블레이드의 고강도 섬유층 중간측에 삽입하여, 유기된 자속의 전달이 용이하도록 하는데 있다.

또 다른 목적은, 센서부를 더 포함하여, 외부 온도 및 습도에 따른 블레이드 온도를 실시간으로 감지하는데 있다.

본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치는 풍력발전기 로터부의 교류전원에서 전력을 공급받아 전원을 공급하는 코일부, 상기 코일부와 연결되어, 블레이드 팁부분의 온도를 감지하는 센서부, 상기 코일부와 연결되어, 상기 코일부에서 발생한 자속을 유기하여, 와전류를 형성하고, 열을 발생시키는 전도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치의 코일부는 풍력발전기 로터부의 교류전원에서 전력을 공급받아 전기에너지를 자기에너지로 변환하는 제1차측코일 및 상기 제1차측코일과 연결되어, 자기에너지를 전기에너지로 변환하여, 유기전압을 이용하여, 상기 센서부를 동작시키는 제2차측코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치의 코일은 블레이드의 고강도 섬유 중간측에 삽입 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치의 센서부는 외부 온도 및 습도에 따른 블레이드 온도를 감지하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치는 풍력발전기의 로터부 전원으로부터 전력을 공급받아, 블레이드가 기준 온도보다 낮은 온도가 되는 것을 감지 후, 전도체를 이용하여, 열을 발생시킴으로써, 블레이드 결빙에 따른 효율 감소, 진동 증가 및 shutdown 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래 열선을 전도체로 대체함으로써, 블레이드 하중을 감소시키고, 나아가 엔진실(nacelle) 및 타워(tower)의 하중을 감소하여, 풍력발전기 전체 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 코일부를 제1차코일부 및 제2차코일부로 형성함으로써, 전기에너지를 자기에너지로 변환하고, 변환된 자기에너지를 전기에너지로 변환하기 용이한 효과가 있다.

또한, 코일부를 블레이드의 고강도 섬유층 중간측에 삽입함으로써, 유기된 자속의 전달이 용이하도록 하는 효과가 있다.

또한, 센서부를 더 포함함으로써, 외부 온도 및 습도에 따른 블레이드 온도를 실시간으로 감지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치의 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치의 B-B' 단면도.
도 4는 종래 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치의 구성도.

이하, 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치를 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.

[도 1]은 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치의 구성도로, 코일부(4, 5), 전도체(3) 및 센서부(6)를 포함한다.

상기 코일부(4, 5)는 풍력발전기 로터부의 교류전원에서 전력을 공급받아 전원을 공급하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 상기 코일부(4, 5)는 제1차측코일부(4) 및 제2차측코일부(5)를 포함한다.

상기 제1차측코일부(4)는 풍력발전기 로터부의 교류전원에서 전력을 공급받아 전기에너지를 자기에너지로 변환하는 역할을 한다.

상기 제2차측코일부(5)는 블레이드(1)의 팁 부분에 설치되고, 상기 제1차측코일(4)과 연결되어, 자기에너지를 전기에너지로 변환하여, 유기전압을 이용하여, 상기 센서부(6)를 동작시키는 역할을 한다.

즉, 상기 제1차측코일부(4)에 공급된 전류에 의해 자속이 발생하며, 상기 제2차측코일(5)에 유기된다.

또한, 제2차측코일(5)은 유기전압을 발생시켜, 상기 센서부(6)를 동작시키게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 상기 코일부(4, 5)는 [도 3]에 도시된 바와 같이, 상기 블레이드(1)의 고강도 섬유 중간측에 삽입 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 코일부(4, 5)를 상기 블레이드(1)의 고강도 섬유 중간측에 삽입함으로써, 상기 코일부(4, 5)에서 유기된 자속의 전달이 용이하도록 하는 효과가 있는 것이다.

상기 센서부(6)는 [도 2]에 도시된 바와 같이, 상기 제2차측코일부(5)와 연결되어, 블레이드 팁부분의 온도를 감지하는 역할을 한다.

본 발명에 따른 상기 센서부(6)는 외부 온도 및 습도에 따른 블레이드 온도를 감지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치에 있어서, 상기 블레이드(1)의 적정온도는 사전에 설정되는 것이 바람직하며, 상기 센서부(6)는 설정된 온도보다 블레이드 온도가 낮아지는 것을 감지하는 역할을 하는 것이다.

상기 전도체(3)는 상기 제1차측코일부(4)와 연결되어, 상기 코일부에서 발생한 자속을 유기하여, 와전류를 형성하고, 열을 발생시키는 역할을 한다.

즉, 상기 센서부(6)가 동작함에 따라 상기 블레이드(1) 팁의 결빙 위험을 감지하고, 상기 전도체(3)를 이용하여, 자기적 현상에 의해 발열하여, 상기 블레이드(1)의 온도를 효율적으로 증가시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 블레이드(1)의 팁 결빙을 방지하기 위해 발열하는 발열체를 종래 열선에서 상기 전도체(3)로 대체함으로써, 상기 블레이드(1)의 하중을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 전도체(3)를 포함함으로써, 본 발명에 따른 블레이드 히팅 장치의 설치에 따른 제작비용 및 제작 공정을 간소화 할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치는 풍력발전기의 로터부 전원으로부터 전력을 공급받아, 블레이드가 기준 온도보다 낮은 온도가 되는 것을 감지 후, 열을 발생시킴으로써, 블레이드 결빙에 따른 효율 감소, 진동 증가 및 shutdown 발생을 방지할 수 있는 효과를 누릴 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 전도체의 이용은 블레이드 하중을 줄일 수 있으며, 블레이드 히팅 장치의 제작 비용을 절감하고, 제작공정을 간소화하는 효과를 누릴 수 있도록 한다.

나아가, 블레이드 하중의 감소는 nacelle 및 tower의 하중으로 이어져, 풍력발전기 전체 제작 비용이 감소할 수 있는 효과를 누릴 수 있다.

이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치로 구현할 수 있다.

1 : 블레이드 2 : 열선
3 : 전도체 4 : 제1차측코일
5 : 제2차측코일 6 : 센서부
7 : 섬유 중간층

Claims (4)

1. 풍력발전기 로터부의 교류전원에서 전력을 공급받아 전원을 공급하는 코일부;
   상기 코일부와 연결되어, 블레이드 팁부분의 온도를 감지하는 센서부;
   상기 코일부와 연결되어, 상기 코일부에서 발생한 자속을 유기하여, 와전류를 형성하고, 열을 발생시키는 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 코일부는,
   풍력발전기 로터부의 교류전원에서 전력을 공급받아 전기에너지를 자기에너지로 변환하는 제1차측코일 및
   상기 제1차측코일과 연결되어, 자기에너지를 전기에너지로 변환하여, 유기전압을 이용하여, 상기 센서부를 동작시키는 제2차측코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 코일은 블레이드의 고강도 섬유 중간측에 삽입 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는 외부 온도 및 습도에 따른 블레이드 온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 히팅 장치.

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