KR20120097131A

KR20120097131A - 수직형 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치

Info

Publication number: KR20120097131A
Application number: KR1020110016507A
Authority: KR
Inventors: 지인호
Original assignee: 태창엔이티 주식회사
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2012-09-03
Also published as: KR101293541B1

Abstract

본 발명은 수직형 풍력발전 시스템의 브레이크 장치에 관한 것으로서, 수직형 날개의 하부에 원형의 브레이크 림을 설치하고, 브레이크 림에 대해 한쌍의 브레이크 패드를 밀착 또는 이격시켜 브레이크를 작동시키는 복수의 브레이크 장치를 설치하며, 제어장치에 의해 풍속에 따라 상기 복수의 브레이크 장치를 작동시켜 브레이크를 작동 또는 해제시키도록 구성됨을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명은, 원형의 브레이크 림에 대해서 등간격의 복수의 브레이크 장치가 작동되어 브레이크를 작동/해제 시키므로, 브레이크 작동시 날개가 받는 풍압에 대해 분산시켜 고정지지할 수 있어서 안정성을 확보할 수 있는 것이다.

Description

수직형 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치{Brake apparatus for vertical type wind generator system}

본 발명은 수직형 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직형 날개의 하부에 원형의 브레이크 림을 설치하고, 브레이크 림에 대해서 브레이크 패드로 브레이크를 걸어주는 복수의 브레이크 장치를 등간격으로 설치하여 날개 정지시 등간격의 복수 위치에서 고정 지지할 수 있도록 함으로써 안정성을 확보할 수 있도록 한 수직형 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 바람에 의해 날개를 회전시켜 발전기를 구동시키는 동력장치로서, 적정한 풍속에서 전기를 생산하지만 태풍과 같이 과풍속인 경우는 발전기 손상 또는 발전 시스템의 구조물 파손의 우려 등이 있었다. 이에 따라 과풍속인 경우 풍력발전기 시스템을 정지시키는 브레이크 장치가 설치된다.

일반적으로 종래의 풍력발전기의 브레이크 장치는, 발전기에 연결된 회전축의 회전을 정지시키는 구조이다.

그런데, 수평형 풍력발전기는 날개가 설치된 너셀부가 바람의 방향에 따라 회동되는 요잉 (Yawing) 구조를 구비하고 있기 때문에 회전축을 정지시킨 상태에서도 너셀부의 요잉으로 인하여 시스템 구조물에 바람의 영향을 최소화할 수 있다.

그러나, 수직형 풍력발전기는 요잉 시스템이 없는 구조이기 때문에 강풍이 불어 브레이크를 걸어 정지시키게 되면, 정지 상태의 날개 전체가 바람에 의한 압력을 받기 때문에 날개의 파손 우려가 크고, 회전축의 상부에 날개가 설치되어 상부 날개 전체에 강풍에 의한 풍압이 걸리기 때문에 시스템 구조물의 안정성에 문제가 생기고, 날개 구조물의 파손으로 안한 안전사고 우려가 커진다.

따라서, 수직형 풍력발전기에서 브레이크를 작동시킬때에 날개 및 시스템 구조물의 안정성으로 확보할 수 있는 수단이 필요하게 된다.

본 발명은, 종래 수직형 풍력발전기의 브레이크 장치의 문제점을 개선하기 위하여 수직형 풍력발전기 날개의 하부에 원형 형태의 브레이크 장치를 설치하여 강풍이 불때 날개를 지지하여 고정시킴으로써 안정성을 확보할 수 있도록 한 수직형 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은,

수직형 회전축에 복수의 수직형 날개가 설치되고, 상기 회전축에 커플러를 통해 발전기를 설치하여 전기를 생산하는 수직형 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치에 있어서,

상기 수직형 날개의 하부를 연결하고 하부로 브레이크 림이 돌출 형성된 원형의 브레이크 프레임과;

상기 브레이크 림이 브레이크 패드 사이에 끼워지게 설치되고, 브레이크 동력수단에 의해 회동링크를 작동시켜 상기 브레이크 패드를 브레이크 림에 밀착시켜 브레이크를 작동시키거나, 브레이크 패드를 브레이크 림에서 이격시켜 브레이크를 해제시키는 복수의 브레이크 장치와;

상기 복수의 브레이크 장치를 하부에서 지지하여 고정시키는 브레이크 지지프레임과;

풍속검출장치로부터 검출된 풍속이 미리 설정된 풍력발전기 정지 풍속 이상인 경우, 또는 운전자의 정지 조작에 의거하여 상기 브레이크 장치의 브레이크 동력수단을 작동시켜 브레이크를 작동시키는 제어장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 브레이크 동력수단은, 모터와, 모터의 회전동력을 직선 왕복운동으로 변환시켜 상기 회동링크를 작동시키는 기어박스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 브레이크 동력수단은, 왕복운동에 의해 상기 회동링크를 작동시키는 솔레이노드로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 브레이크 프레임은, 상기 날개의 하면에 고정되거나, 상기 날개를 상기 회전축에 고정하는 지지바의 하면에 고정되어 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은, 수직형 풍력발전기 시스템에 있어서, 날개의 하부에 원형의 브레이크 프레임을 설치하고, 브레이크 프레임에 돌출 형성된 브레이크 림을 브레이크 패드에 의해 밀착시켜 브레이크를 작동시키거나 이격시켜 해제하는 브레이크 장치를 복수 개 설치함으로써, 브레이크 작동력이 복수 개로 분산되어 브레이크 작동이 용이해지고, 정지된 날개가 받는 풍압을 복수의 브레이크 장치가 분산하여 지지 고정하므로 정지시의 풍압에 대한 안정성이 향상되어 날개 및 시스템 구조물의 파손 우려를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수직 풍력발전 시스템의 브레이크 장치 구성을 보인 개략 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 수직 풍력발전 시스템의 브레이크 장치 구성을 보인 정면 개요도.
도 3은 본 발명에 의한 수직 풍력발전 시스템의 브레이크 장치 설치 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 브레이크 장치의 작동 설명도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 수직 풍력발전 시스템의 브레이크 장치 구성을 보인 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 수직 풍력발전 시스템의 브레이크 장치 구성을 보인 정면 개요도이며, 도 3은 본 발명에 의한 수직 풍력발전 시스템의 브레이크 장치 설치 예시도이다.

이에 도시된 바와 같이,

수직형 회전축(10)에 지지바(21)에 의해 복수의 수직형 날개(20)가 설치되고, 상기 회전축(10)에 커플러(40)를 통해 발전기(50)를 설치하여 전기를 생산하는 수직형 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치에 있어서,

상기 수직형 날개(10)의 하부를 연결하여 형성된 원형의 브레이크 림(31)과;

상기 브레이크 림(31)에 대해서 내외측에서 브레이크 패드(71)를 밀착 또는 이격시켜 브레이크 작동 또는 해제를 시키는 복수의 브레이크 장치(70)와;

상기 복수의 브레이크 장치(70)를 하부에서 지지하여 고정시키는 브레이크 지지프레임(60)과;

풍속검출장치(90)로부터 검출된 풍속에 의거하여 상기 복수의 브레이크 장치(70)의 작동을 제어하는 제어장치(80)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 브레이크 장치(70)는, 원형의 브레이크 림(31)에 대해서 등간격으로 적어도 2개 이상 복수개가 설치된 것을 특징으로 한다.

각 브레이크 장치(70)는, 상기 브레이크 림(31)의 내외측에 대응해서 설치되는 한 쌍의 브레이크 브라켓(72)과, 상기 한 쌍의 브레이크 브라켓(72)의 내측면에 각가 부착되는 한 쌍의 브레이크 패드(71)와, 상기 한 쌍의 브레이크 브라켓(72)의 하단부에 회동가능하게 결합되는 한 쌍의 회동링크(73)와, 상기 한 쌍의 회동링크(73)의 타단부를 공통으로 회동가능하게 연결하여 왕복 운동되는 작동로드(74)와, 상기 제어장치(80)의 브레이크 제어신호에 의해 구동되어 상기 작동로드(74)를 왕복운동시켜 브레이크를 작동시키는 브레이크 동력수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 브레이크 동력수단은, 상기 제어장치(80)의 제어에 의해 정/역회전이 가능한 모터(76)와, 상기 모터(76)의 회전동력을 직선 왕복운동으로 변환시켜 상기 작동로드(74)를 작동시키는 기어박스(75)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또는 상기 브레이크 동력수단은, 상기 제어장치(80)의 제어에 의해 구동되어 왕복운동에 의해 상기 작동로드(74)를 왕복운동시키는 솔레이노드로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 도면에서는 상기 브레이크림(31)은, 상기 브레이크 프레임(30)의 하면에 돌출형성되고, 브레이크 프레임(30)이 날개(20)의 하면에 고정설치된 것을 실시예로 설명하고 있으나, 반드시 브레이크 프레임을 설치하고 림을 돌출 형성할 필요는 없으며, 브레이크 림 자체를 날개 하면 또는 날개 지지바에 고정시켜 원형의 브레이크 림으로 설치하면 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 수직 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치는, 수직형 날개(20)의 하면에 원형의 브레이크 프레임(30)을 설치하고, 원형의 브레이크 프레임(30)에 하부로 돌출되는 브레이크 림(31)을 형성하여 구성되고, 상기 브레이크 림(31)에 대해서 브레이크 패드(71)를 밀착 또는 이격시켜 브레이크를 걸어주거나 해제시키는 브레이크 장치(70)를 등간격으로 복수 개를 설치한 특징이 있다.

제어장치(80)내의 콘트롤러(도면에 도시안됨)는 풍속검출장치(90)로부터 풍속을 검출하고, 미리 설정된 브레이크 작동 풍속 이상이 검출되면, 복수의 브레이크장치(70)를 제어하여 브레이크를 작동시킨다.

도 4는 본 발명에 의한 브레이크 장치의 작동 설명도이다.

브레이크 장치(70)는, 제어장치(80)의 제어에 의해 브레이크 동력수단인 모터(76)가 구동되어 기어박스(75)에서 모터의 회전동력이 직선운동으로 변환되면서 작동로드(74)를 당기게 된다.

이에 따라 도 4의 (a)와 같은 상태에서 도 4의 (b) 와 같은 상태로 회동링크(73)가 당겨지면서 브레이크 패드(71)가 브레이크 림(31)을 밀착시켜 브레이크를 작동시킨다.

이후, 브레이크 해제시에는, 제어장치(80)의 제어에 의해 모터(76)가 구동되어 기어박스(75)를 통해서 작동로드(74)를 밀어주어 한 쌍의 회동링크(73)를 도 4의 (a)와 같이 수평 상태로 유지시키면, 브레이크 패드(71)는 브레이크 림(31)으로부터 이격되어 브레이크 해제상태를 유지하게 된다.

이와 같이 본 발명에 의해 수직 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치를 작동시키게 되면, 복수의 브레이크 장치(70)가 원형의 브레이크 림(31)을 지지 고정하고 있는 상태가 되므로, 날개(20)의 회전을 정지시킬 수 있다. 즉, 복수의 위치에서 브레이크를 걸어주기 때문에 작은 동력으로도 쉽게 날개를 정지시킬 수 있다.

또한, 복수의 브레이크 장치(70)가 등간격으로 원형의 브레이크 림(31)을 지지 고정하기 때문에 날개 정지에 따른 풍압에 대해서 분산하여 복수 위치에서 지지하기 때문에 안정성이 확보되며, 바람의 방향이 바뀌는데에도 영향을 받지 않게 된다.

10 : 회전축 20 : 날개
21 : 지지바 30 : 브레이크 프레임
31 : 브레이크 림 40 : 커플러
50 : 발전기 60 : 브레이크 지지프레임
70 : 브레이크 장치 71 : 브레이크 패드
72 : 브레이크 브라켓 73 : 회동링크
74 : 작동로드 75 : 기어박스
76 : 모터 80 : 제어장치
90 : 퐁속검출장치

Claims

수직형 회전축(10)에 복수의 수직형 날개(20)가 설치되고, 상기 회전축(10)에 커플러(40)를 통해 발전기(50)를 설치하여 전기를 생산하는 수직형 풍력발전기 시스템의 브레이크 장치에 있어서,
상기 수직형 날개(10)의 하부를 연결하여 형성된 원형의 브레이크 림(31)과;
상기 브레이크 림(31)에 대해서 내외측에서 브레이크 패드(71)를 밀착 또는 이격시켜 브레이크 작동 또는 해제를 시키는 복수의 브레이크 장치(70)와;
상기 복수의 브레이크 장치(70)를 하부에서 지지하여 고정시키는 브레이크 지지프레임(60)과;
풍속검출장치(90)로부터 검출된 풍속에 의거하여 상기 복수의 브레이크 장치(70)의 작동을 제어하는 제어장치(80)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전 시스템의 브레이크장치.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 브레이크 장치(70)는,
원형의 브레이크 림(31)에 대해서 등간격으로 적어도 2개 이상 복수개가 설치된 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전 시스템의 브레이크장치.
제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 장치(70)는,
상기 브레이크 림(31)의 내외측에 대응해서 설치되는 한 쌍의 브레이크 브라켓(72)과, 상기 한 쌍의 브레이크 브라켓(72)의 내측면에 각가 부착되는 한 쌍의 브레이크 패드(71)와, 상기 한 쌍의 브레이크 브라켓(72)의 하단부에 회동가능하게 결합되는 한 쌍의 회동링크(73)와, 상기 한 쌍의 회동링크(73)의 타단부를 공통으로 회동가능하게 연결하여 왕복 운동되는 작동로드(74)와, 상기 제어장치(80)의 브레이크 제어신호에 의해 구동되어 상기 작동로드(74)를 왕복운동시켜 브레이크를 작동시키는 브레이크 동력수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전 시스템의 브레이크장치.
제 3 항에 있어서, 상기 브레이크 동력수단은,
상기 제어장치(80)의 제어에 의해 정/역회전이 가능한 모터(76)와, 상기 모터(76)의 회전동력을 직선 왕복운동으로 변환시켜 상기 작동로드(74)를 작동시키는 기어박스(75)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전 시스템의 브레이크장치.
제 3 항에 있어서, 상기 브레이크 동력수단은,
상기 제어장치(80)의 제어에 의해 구동되어 왕복운동에 의해 상기 작동로드(74)를 왕복운동시키는 솔레이노드로 구성된 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전 시스템의 브레이크장치.