KR20130046871A

KR20130046871A - Variable pitch control apparatus for wind turbine blade

Info

Publication number: KR20130046871A
Application number: KR1020110111520A
Authority: KR
Inventors: 강승원; 박동수
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-08

Abstract

PURPOSE: A device for controlling a variable pitch of a wind power turbine blade is light and inexpensive. CONSTITUTION: A device for controlling a variable pitch of a wind power turbine blade comprises a blade, a blade shaft(111), a blade cam(122), a pitch adjusting pressure plate(123), and a compression spring(124). The blade is primarily fixed to include an angle of attack. The blade shaft is eccentric to the blade. The blade can is joined to the blade shaft. The pitch adjusting pressure plate supports the blade cam. The compression spring supports the pitch adjusting pressure plate.

Description

Wind Turbine Blade Variable Pitch Control Unit {VARIABLE PITCH CONTROL APPARATUS FOR WIND TURBINE BLADE}

본 발명은 가변 피치 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수평축 풍력 터빈 블레이드의 피치를 제어하는 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a variable pitch control device, and more particularly to a device for controlling the pitch of a horizontal axis wind turbine blade.

풍력 발전은 바람 에너지를 기계 에너지로 변환하고 이를 다시 전기 에너지로 변환하는 원리를 이용한 발전 방식이다.Wind power generation is a power generation method using the principle of converting wind energy into mechanical energy and back to electrical energy.

바람 에너지를 기계 에너지로 변환하기 위해 블레이드라는 장치를 사용하는데, 블레이드는 바람의 공기 역학적 에너지를 기계적인 회전력으로 변화시키는 역할을 하며 효율이 좋은 양력형 블레이드가 많이 사용된다.In order to convert wind energy into mechanical energy, a device called a blade is used. The blade serves to convert the aerodynamic energy of the wind into mechanical rotational force, and an efficient lift type blade is often used.

바람 에너지는 풍속의 3제곱에 비례하기 때문에 풍속이 강할수록 더욱 더 많은 바람 에너지를 가지게 되며 더 큰 회전력을 일으키게 된다.Wind energy is proportional to the third square of the wind speed, so the stronger the wind speed, the more wind energy it has and the greater the rotational force.

이때, 블레이드의 회전수는 블레이드 받음각(angle of attack)과 풍속에 따라 결정된다.At this time, the rotation speed of the blade is determined according to the angle of attack and the wind speed.

즉, 풍속의 변화에도 불구하고 일정한 회전수를 유지하기 위해서는 블레이드의 받음각을 조절하여야 한다.That is, in order to maintain a constant rotation speed despite the change in wind speed, the angle of attack of the blade must be adjusted.

또한, 블레이드의 회전 속도는 풍력 터빈 발전 장치 전체의 안정성과 밀접한 관련이 있기 때문에 일정 속도 이내로 제한하여야 하며, 특히, 공진 영역에서는 절대 운전되지 않도록 설계되고 제어되어야 한다.In addition, since the rotational speed of the blade is closely related to the stability of the whole wind turbine generator, it should be limited within a certain speed, and in particular, it should be designed and controlled so as not to operate in the resonance region.

도 1은 일반적인 대형 풍력 터빈의 피치 제어 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a pitch control device of a general large wind turbine.

대형 풍력 터빈의 경우는 타워 외부에 풍속계를 설치하여 풍속을 측정하며 풍속에 따라 블레이드의 받음각을 제어하여 블레이드의 회전 속도를 일정하게 제어한다.In the case of large wind turbines, an anemometer is installed outside the tower to measure the wind speed, and the blade rotation angle is controlled by controlling the angle of attack of the blade according to the wind speed.

블레이드의 받음각은 피치 제어를 통해 가능한데, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어 장치 및 기계적 장치가 복잡 하고 중량이 많이 나가게 된다.The angle of attack of the blade is possible through pitch control, as shown in FIG. 1, which results in a complex and heavy weight control device and mechanical device.

따라서 보통의 소형 풍력 터빈에서는 회전수를 일정하게 유지하기 위한 정속 제어 방식 대신 변속 제어 방식을 채택하고 있으며, 특정 풍속 이상에서는 꼬리 날개의 장치를 이용하여 바람의 방향에 대한 블레이드 회전 평면 방향이 직각에서 틀어지게 함으로써 회전 속도를 줄이거나, 공기 역학적인 실속 제어에 의하여 과속도가 발생하지 않도록 제어하게 된다.Therefore, in general small wind turbines, the shift control method is adopted instead of the constant speed control method to maintain the constant rotation speed. Above a certain wind speed, the blade rotation plane direction is perpendicular to the wind direction by using the device of the tail wing. By twisting, the rotational speed is reduced, or the overspeed is controlled by the aerodynamic stall control.

그러나, 이러한 제어 방법은 풍속 범위를 효율적으로 이용하지 못해, 결국 설비 이용률이 떨어질 수 밖에 없는 한계가 있다.However, such a control method does not use the wind speed range efficiently, and thus there is a limit that the utilization rate of the facility may be reduced.

한편, 한국공개특허 제10-2010-0093545호(풍력 터빈의 블레이드의 피치를 제어하기 위한 전자-유압 작동기)에서는, 다수의 가변 피치 블레이드들 중 한 블레이드의 피치를 제어하는 전자-유압 작동기, 전자-유압 작동기가 전류를 공급받아 작동하도록 구성된 모터, 모터에 의해 구동되며 모터에 공급된 전류의 작용에 따라 유압 출력을 제공하도록 설치된 펌프, 펌프의 유압 출력의 작용에 따라 관련된 블레이드의 피치를 선택적으로 변동시키도록 작동 가능하게 설치된 유압 작동기를 포함하는 풍력 터빈에 관한 기술을 개시하고 있다.On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-2010-0093545 (electro-hydraulic actuator for controlling the pitch of the blades of the wind turbine), electro-hydraulic actuator for controlling the pitch of one of the plurality of variable pitch blades, A motor configured to operate with a current supplied by the hydraulic actuator, a pump driven by the motor and installed to provide a hydraulic output according to the action of the current supplied to the motor, and optionally the pitch of the associated blades according to the action of the hydraulic output of the pump A technique is disclosed for a wind turbine comprising a hydraulic actuator operably installed to vary.

그러나, 이러한 기술을 소형 풍력 터빈에 적용하기에는 상기한 각종 제어 장치의 중량으로 인해 무리가 있으며, 전체 시스템 구충 비용 대비 제어 시스템 구축 비용의 점유 비율이 커 경제적이지 못한 문제가 있다.However, there is a problem in applying such a technology to a small wind turbine due to the weight of the various control devices described above, and the occupancy ratio of the control system construction cost to the total system insect cost is not economical.

따라서, 풍력 터빈의 블레이드 피치를 제어하는데 있어, 경제적으로 저렴하면서 중량이 가벼운 제어 기술이 요구되고 있는 실정이다.
Therefore, in controlling the blade pitch of the wind turbine, there is a need for a control technology that is economically inexpensive and light in weight.

한국공개특허 제10-2010-0093545호, ‘풍력 터빈의 블레이드의 피치를 제어하기 위한 전자-유압 작동기’Korean Patent Application Publication No. 10-2010-0093545, 'Electro-hydraulic actuator for controlling the pitch of the blades of wind turbines'

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 경제적으로 저렴하면서 중량이 가벼운 풍력 터빈 블레이드 가변 피치 제어 장치를 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a wind turbine blade variable pitch control device that is economically inexpensive and light in weight.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 터빈 블레이드 가변 피치 제어 장치는, 미리 정해진 받음각(angle of attack)을 가지도록 초기 고정된 복수의 블레이드, 상기 블레이드에 편심된 블레이드 축, 상기 블레이드 축과 결합된 블레이드 캠, 상기 블레이드 캠을 지지하는 피치 조절 압력판 및 상기 피치 조절 압력판을 지지하는 압축 스프링을 포함한다.In order to achieve the above object, the wind turbine blade variable pitch control apparatus according to an aspect of the present invention, a plurality of blades initially fixed to have a predetermined angle of attack (angle of attack), the blade axis eccentric to the blade, A blade cam coupled with the blade shaft, a pitch adjustment pressure plate for supporting the blade cam and a compression spring for supporting the pitch adjustment pressure plate.

본 발명의 일 측면에서, 상대풍(relative wind)이 미리 정해진 풍속을 초과하는 경우, 상기 블레이드는 상기 초기 고정된 상태에서 상기 받음각이 작아지는 방향으로 회전하고, 상기 블레이드 캠은 상기 블레이드의 회전에 따라 상기 피치 조절 압력판에 압력을 가하여 후방으로 이동시키며, 상기 압축 스프링은 상기 피치 조절 압력판의 이동에 따라서 압축된다.In one aspect of the invention, when the relative wind exceeds a predetermined wind speed, the blade is rotated in a direction that the angle of attack becomes smaller in the initial fixed state, the blade cam is the rotation of the blade As a result, pressure is applied to the pitch adjusting pressure plate to move backwards, and the compression spring is compressed according to the movement of the pitch adjusting pressure plate.

또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 상대풍이 상기 미리 정해진 풍속 이하인 경우, 상기 피치 조절 압력판은 상기 압축 스프링의 복원력에 의해서 전방으로 이동되고, 상기 블레이드 캠은 상기 피치 조절 압력판의 이동에 따라서 회전하며, 상기 블레이드는 상기 블레이드 캠의 회전에 따라서 상기 받음각을 가지는 초기 고정 상태로 복원된다.Further, in one aspect of the invention, when the relative wind is less than the predetermined wind speed, the pitch adjustment pressure plate is moved forward by the restoring force of the compression spring, the blade cam is rotated in accordance with the movement of the pitch adjustment pressure plate The blade is restored to an initial fixed state having the angle of attack according to the rotation of the blade cam.

또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 블레이드는 미리 정해진 정격 회전수를 일정하게 유지한다.In addition, in one aspect of the invention, the blade maintains a predetermined rated speed constant.

또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 피치 조절 압력판은 상기 블레이드 캠과 접촉되는 위치에 상기 블레이드의 피치각(pitch angle)을 조절하기 위한 피치 조절 경로부가 형성된다.In addition, in one aspect of the present invention, the pitch adjustment pressure plate is formed in the pitch adjusting path portion for adjusting the pitch angle (pitch angle) of the blade at the position in contact with the blade cam.

또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 블레이드 캠은 적어도 하나의 굴절부를 가지며, 상기 블레이드 캠의 일단은 상기 피치 조절 경로부를 따라 이동하면서 상기 피치 조절 압력판에 압력을 가한다.In addition, in one aspect of the present invention, the blade cam has at least one bent portion, one end of the blade cam to apply pressure to the pitch adjustment pressure plate while moving along the pitch adjustment path portion.

또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 풍력 터빈 블레이드 가변 피치 제어 장치는, 상기 블레이드 캠의 회전으로 인해 상기 블레이드가 미리 정해진 피치 각의 범위를 벗어나지 않도록 하는 스탑퍼(stopper)를 더 포함한다.In addition, in one aspect of the present invention, the wind turbine blade variable pitch control device further includes a stopper to prevent the blade from leaving the range of a predetermined pitch angle due to the rotation of the blade cam.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to fully inform the owner of the scope of the invention.

전술한 본 발명의 풍력 터빈 블레이드 가변 피치 제어 장치의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, According to one of the problem solving means of the wind turbine blade variable pitch control apparatus of the present invention described above,

경제적으로 저렴하면서 중량이 가벼워 소형 풍력 발전 시스템의 설비 이용률을 향상시킬 수 있다.It is economically inexpensive and light in weight, which improves the utilization of small wind power systems.

또한, 기어, 유압 기기, 제어기, 모터, 풍속계 등과 같은 복잡한 장치를 사용하지 않고 순수 기계적인 원리를 이용하여 풍력 터빈 블레이드의 피치를 제어하므로, 장치의 신뢰성과 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the pitch of the wind turbine blade is controlled using purely mechanical principles without using complicated devices such as gears, hydraulic machines, controllers, motors, anemometers, and the like, the reliability and durability of the device can be improved.

또한, 태풍과 같은 강풍에서도 풍력 발전기의 안정성 및 내구성을 유지할 수 있다.In addition, even in strong winds such as typhoons can maintain the stability and durability of the wind generator.

또한, 공중 풍력 발전 시스템에 적용할 경우, 장치 무게의 경량화와 블레이드 피치 제어가 모두 가능하다.
In addition, when applied to an aerial wind power generation system, both weight reduction and blade pitch control are possible.

도 1은 일반적인 대형 풍력 터빈의 피치 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드 가변 피치 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 피치 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 피치 제어 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a pitch control device of a general large wind turbine.
2A and 2B are views illustrating a configuration of a wind turbine blade variable pitch control device according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are views illustrating a variable pitch control device according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are views illustrating a variable pitch control device according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

참고로, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성 요소를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다.For reference, in the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with other components in between. It also includes the case.

또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 ‘포함’한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may include other components, not to exclude other components unless specifically stated otherwise.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드 가변 피치 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.2A and 2B are views illustrating a configuration of a wind turbine blade variable pitch control device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드 가변 피치 제어 장치(이하, ‘가변 피치 제어 장치’라 칭함)(100)는 블레이드(110), 블레이드 축(111), 베어링(121), 블레이드 캠(122), 피치 조절 압력판(123), 압축 스프링(124), 피치 조절 경로부(125), 스탑퍼(stopper)(126), 피치 조절부 박스(120) 및 피치 조절 캡(130)을 포함한다.Wind turbine blade variable pitch control device (hereinafter referred to as "variable pitch control device") 100 according to an embodiment of the present invention is a blade 110, blade axis 111, bearing 121, blade cam ( 122, pitch adjustment pressure plate 123, compression spring 124, pitch adjustment path portion 125, stopper (126), pitch adjustment box 120 and pitch adjustment cap 130 .

각 구성 요소를 설명하면, 블레이드(110)는 미리 정해진 받음각(angle of attack)을 가지도록 초기 고정되며, 블레이드 축(111)은 블레이드(110)에 편심되어 위치한다.In describing each component, the blade 110 is initially fixed to have a predetermined angle of attack, and the blade axis 111 is eccentrically positioned with the blade 110.

참고로, 블레이드(110) 면에 작용하는 바람의 압력이 크게 되면 즉, 풍속이 풍력 발전 시스템의 설계 풍속(정격 풍속)보다 커지는 경우, 블레이드(110) 면에 작용하는 풍압이 증가하면서, 편심된 블레이드 축(111)의 회전 토크 역시 증가하게 된다.For reference, when the wind pressure acting on the blade 110 becomes large, that is, when the wind speed becomes larger than the design wind speed (rated wind speed) of the wind power generation system, the wind pressure acting on the blade 110 increases, while being eccentric. The rotational torque of the blade shaft 111 also increases.

이는, 캠의 원리에 따라서, 후술하는 블레이드 캠(122)이 회전하도록 하여 피치 피치 조절 압력판(123)에 압력을 가하게 함으로써, 압축 스프링(124)을 압축 시킬 수 있다.This allows the compression spring 124 to be compressed by applying a pressure to the pitch pitch adjusting pressure plate 123 by rotating the blade cam 122, which will be described later, according to the principle of the cam.

또한, 블레이드 축(111)은 도 2에 도시된 바와 같이 베어링(121)에 의해 지지될 수 있으며, 베어링(121)은 피치 조절부 박스(120)에 위치할 수 있다.In addition, the blade shaft 111 may be supported by the bearing 121, as shown in Figure 2, the bearing 121 may be located in the pitch adjuster box 120.

한편, 블레이드 캠(122)은 블레이드 축(111)과 결합되어 회전할 수 있으며, 적어도 하나의 굴절부(예를 들어, 갈고리 모양)를 가지고 일단이 피치 조절 경로부(125)를 따라 이동하면서 피치 조절 압력판(123)에 압력을 가할 수 있다.On the other hand, the blade cam 122 may be combined with the blade shaft 111 to rotate, and has at least one refraction (eg, hook-shaped) and one end is moving along the pitch adjustment path portion 125 pitch Pressure may be applied to the adjustable pressure plate 123.

한편, 피치 피치 조절 압력판(123)은 블레이드 캠(122)을 지지하며, 블레이드 캠(122)과 접촉되는 위치에 블레이드의 피치각(pitch angle)을 조절하기 위한 피치 조절 경로부(125)가 형성될 수 있다.On the other hand, the pitch pitch adjustment pressure plate 123 supports the blade cam 122, the pitch adjustment path portion 125 for adjusting the pitch angle (pitch angle) of the blade is formed at the position in contact with the blade cam 122 Can be.

또한, 피치 피치 조절 압력판(123)은 블레이드 캠(122)이 회전하면서 가하는 압력에 의해서 전방 또는 후방으로 이동할 수 있다.In addition, the pitch pitch adjusting pressure plate 123 may move forward or backward by the pressure applied by the blade cam 122 to rotate.

한편, 압축 스프링(124)은 상기 피치 조절 압력판(123)을 지지하며, 압축 스프링(124)이 팽창함에 따라서 피치 조절 압력판(123)이 전방으로 이동하고, 블레이드 캠(122)이 회전하면서 피치 피치 조절 압력판(123)을 가압하는 경우 압축 스프링(124)은 수축하게 된다.On the other hand, the compression spring 124 supports the pitch adjustment pressure plate 123, the pitch adjustment pressure plate 123 moves forward as the compression spring 124 expands, the pitch pitch as the blade cam 122 rotates When pressing the control pressure plate 123, the compression spring 124 is contracted.

한편, 피치 조절 경로부(125)는 피치 조절 압력판(123) 상에서 블레이드 캠(122)의 일단과 접촉되는 위치에 형성될 수 있다.On the other hand, the pitch adjustment path portion 125 may be formed at a position in contact with one end of the blade cam 122 on the pitch adjustment pressure plate 123.

블레이드 캠(122)의 일단이 피치 조절 경로부(125)를 따라 이동하면서 피치 조절 압력판(123)에 압력을 가할 수 있다.One end of the blade cam 122 may apply pressure to the pitch adjusting pressure plate 123 while moving along the pitch adjusting path 125.

한편, 스탑퍼(stopper)(126)는 피치 조절부 박스(120) 내에 형성될 수 있으며, 블레이드 캠(122)의 회전으로 인해 블레이드(110)가 미리 정해진 피치 각의 범위를 벗어나는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, the stopper 126 may be formed in the pitch adjusting box 120, and the blade 110 may be prevented from moving out of the range of the predetermined pitch angle due to the rotation of the blade cam 122. have.

한편, 피치 조절 캡(130)은 피치 조절부 박스(120)와 결합되어 외부로부터 피치 조절부 박스(120) 내의 구성 요소들을 보호할 수 있으며, 가변 피치 제어 장치(100)에 대한 공기 저항을 감소시킬 수 있다.On the other hand, the pitch adjustment cap 130 may be coupled with the pitch control box 120 to protect the components in the pitch control box 120 from the outside, reducing the air resistance for the variable pitch control device 100 You can.

이하, 전술한 가변 피치 제어 장치(100)의 구성 요소에 의한 가변 피치 제어 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, the variable pitch control method by the components of the variable pitch control apparatus 100 described above will be described.

상대풍(relative wind)이 미리 정해진 풍속을 초과하는 경우, 블레이드(110)는 초기 고정된 상태에서 받음각이 작아지는 방향으로 회전하고, 블레이드 캠(122)은 블레이드(110)의 회전에 따라 피치 조절 압력판(123)에 압력을 가하여 후방으로 이동시키며, 압축 스프링(124)은 피치 조절 압력판(123)의 이동에 따라서 압축된다.When the relative wind exceeds the predetermined wind speed, the blade 110 rotates in a direction in which the angle of attack becomes smaller in the initial fixed state, and the blade cam 122 adjusts the pitch according to the rotation of the blade 110. Pressure is applied to the pressure plate 123 to move backwards, and the compression spring 124 is compressed in accordance with the movement of the pitch adjustment pressure plate 123.

따라서, 블레이드(110)의 받음각이 작아져 블레이드(110)의 회전 속도는 느려지게 되고 블레이드(110)는 정격 속도를 일정하게 유지할 수 있다.Therefore, the angle of attack of the blade 110 is reduced, so that the rotational speed of the blade 110 is slowed, and the blade 110 can maintain the rated speed constant.

결국, 블레이드 캠(122)이 피치 조절 압력판(123)에 압력을 가하는 힘과 압축 스프링(124)의 반발력이 서로 평행을 이루는 점에서 피치 각도가 조절될 수 있다.As a result, the pitch angle may be adjusted in that the blade cam 122 presses the pitch adjusting pressure plate 123 and the repulsive force of the compression spring 124 is parallel to each other.

참고로, 블레이드(110)의 받음각이 ‘초기 고정’되었다는 것은, 블레이드(110)의 받음각이 변경되지 않음을 의미하는 것이 아니며, 상대풍(relative wind)에 의해 블레이드(110)가 정격 속도로 회전할 수 있는 받음각을 가지는 상태를 의미한다.For reference, when the angle of attack of the blade 110 is 'initial fixed' does not mean that the angle of attack of the blade 110 is not changed, and the blade 110 rotates at a rated speed by relative wind. It means a state of having a possible angle of attack.

또한, 상대풍이 미리 정해진 풍속 이하인 경우, 피치 조절 압력판(123)은 압축 스프링(124)의 복원력에 의해서 전방으로 이동되고, 블레이드 캠(122)은 피치 조절 압력판(123)의 이동에 따라서 회전하며, 블레이드(110)는 블레이드 캠(122)의 회전에 따라서 정격 속도로 회전할 수 있는 받음각을 가지는 초기 고정 상태로 복원될 수 있다.In addition, when the relative wind is less than or equal to the predetermined wind speed, the pitch adjustment pressure plate 123 is moved forward by the restoring force of the compression spring 124, the blade cam 122 is rotated in accordance with the movement of the pitch adjustment pressure plate 123, The blade 110 may be restored to an initial fixed state having an angle of attack that may rotate at a rated speed according to the rotation of the blade cam 122.

도 2a 및 도 2b에 도시된 경우는, 상대풍(relative wind)이 미리 정해진 풍속을 초과하는 경우로서, 블레이드(110)가 초기 고정된 상태에서 받음각이 작아지는 방향으로 회전하고, 블레이드 캠(122)이 블레이드(110)의 회전에 따라 피치 조절 압력판(123)에 압력을 가함으로써 압축 스프링(124)이 압축된 것을 볼 수 있다.2A and 2B, the relative wind exceeds a predetermined wind speed, and the blade 110 rotates in a direction in which the angle of attack becomes small while the blade 110 is initially fixed, and the blade cam 122 is rotated. The compression spring 124 is compressed by applying pressure to the pitch adjusting pressure plate 123 according to the rotation of the blade 110.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 피치 제어 장치(100)를 도시한 도면이다.3A and 3B are views illustrating a variable pitch control device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b는에 도시된 경우는, 상대풍이 미리 정해진 풍속 이하인 경우로서, 피치 조절 압력판(123)이 압축 스프링(124)의 복원력에 의해서 전방으로 이동되고, 블레이드 캠(122)은 피치 조절 압력판(123)의 이동에 따라서 회전하여, 블레이드(110)가 정격 속도로 회전할 수 있는 받음각을 가지는 초기 고정 상태로 복원된 것을 볼 수 있다.3A and 3B, when the relative wind is less than or equal to a predetermined wind speed, the pitch adjusting pressure plate 123 is moved forward by the restoring force of the compression spring 124, and the blade cam 122 is pitch adjusting. As the pressure plate 123 rotates, it can be seen that the blade 110 is restored to an initial fixed state having an angle of attack that can rotate at a rated speed.

또한, 스탑퍼(126)로 인하여 피치 조절 압력판(123)이 일정 거리 이상 전방으로 이동되는 것을 억제함으로써, 블레이드(110)가 미리 정해진 피치 각의 범위를 벗어나는 것을 방지할 수 있다.In addition, by suppressing the pitch adjustment pressure plate 123 from moving forward by a predetermined distance or more due to the stopper 126, the blade 110 may be prevented from moving out of a range of a predetermined pitch angle.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 피치 제어 장치(100)를 도시한 도면이다.4A and 4B are views illustrating a variable pitch control device 100 according to another embodiment of the present invention.

도 4a에 도시된 바와 같이, 세 개의 블레이드(110)를 가지는 풍력 터빈으로서, 도 4b에 가변 피치 제어 장치(100)를 확대하여 도시하였다.As shown in FIG. 4A, the wind turbine having three blades 110 is shown in enlarged scale in FIG. 4B.

블레이드 축(111)에 블레이드 캠(122)이 결합되어 있고, 블레이드 캠(122)의 일단이 피치 피치 조절 압력판(123)에 형성된 피치 조절 경로부(125)와 각각 접촉되어 있음을 볼 수 있다.It can be seen that the blade cam 122 is coupled to the blade shaft 111, and one end of the blade cam 122 is in contact with the pitch adjusting path part 125 formed on the pitch pitch adjusting pressure plate 123, respectively.

전술한 바와 같이, 상대풍(relative wind)이 미리 정해진 풍속을 초과하는 경우, 각 블레이드(110)는 초기 고정된 상태에서 받음각이 작아지는 방향으로 회전하고, 각 블레이드 캠(122)은 각 블레이드(110)의 회전에 따라 피치 조절 압력판(123)에 동시에 압력을 가할 수 있다.As described above, when the relative wind exceeds the predetermined wind speed, each blade 110 is rotated in a direction in which the angle of attack is small in the initial fixed state, each blade cam 122 is rotated in each blade ( As the 110 rotates, pressure may be applied to the pitch adjusting pressure plate 123 at the same time.

반대로, 상대풍이 미리 정해진 풍속 이하인 경우, 압축 스프링(미도시)의 복원력에 의해서 피치 조절 압력판(123)이 전방으로 이동함으로써 각 블레이드 캠(122)이 동시에 회전하게 되고, 각 블레이드(110)는 각 블레이드 캠(122)의 회전에 따라서 정격 속도로 회전할 수 있는 받음각을 가지는 초기 고정 상태로 복원될 수 있다.On the contrary, when the relative wind is less than or equal to a predetermined wind speed, the blade cam 122 rotates at the same time by moving the pitch adjusting pressure plate 123 forward by the restoring force of the compression spring (not shown), and the respective blades 110 In accordance with the rotation of the blade cam 122 may be restored to the initial fixed state having an angle of attack that can rotate at the rated speed.

참고로, 다수의 블레이드를 사용하는 경우, 각 블레이드의 피치는 모드 같은 양으로 조절될 수 있다.For reference, when using a plurality of blades, the pitch of each blade can be adjusted by the same amount of mode.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

100 : 가변 피치 제어 장치
110 : 블레이드
111 : 블레이드 축
120 : 피치 조절부 박스
121 : 베어링
122 : 블레이드 캠
123 : 피치 조절 압력판
124 : 압축 스프링
125 : 피치 조절 경로부
126 : 스탑퍼
130 : 피치 조절 캡100: variable pitch control device
110: blade
111: blade axis
120: pitch adjustment box
121: Bearing
122: Blade Cam
123: pitch adjustment pressure plate
124: compression spring
125: pitch adjustment path portion
126: stopper
130: pitch adjustment cap

Claims

In the wind turbine blade variable pitch control device,
A plurality of blades initially fixed to have a predetermined angle of attack,
A blade axis eccentric to the blade,
A blade cam coupled with the blade shaft,
Pitch adjusting pressure plate for supporting the blade cam and
A compression spring supporting the pitch adjusting pressure plate
A variable pitch control device comprising a.

The method of claim 1,
When the relative wind exceeds a predetermined wind speed, the blade rotates in a direction in which the angle of attack becomes smaller in the initial fixed state, and the blade cam presses the pitch adjusting pressure plate according to the rotation of the blade. Moving backwards by applying a force, and the compression spring is compressed in accordance with the movement of the pitch adjustment pressure plate.

The method of claim 2,
When the relative wind is less than or equal to the predetermined wind speed, the pitch adjusting pressure plate is moved forward by the restoring force of the compression spring, the blade cam rotates according to the movement of the pitch adjusting pressure plate, and the blade rotates the blade cam. The variable pitch control device is restored to an initial fixed state having the angle of attack according to.

The method according to claim 2 or 3,
And the blade maintains a predetermined rated speed constant.

The method of claim 1,
And the pitch adjusting pressure plate is provided with a pitch adjusting path portion for adjusting a pitch angle of the blade at a position in contact with the blade cam.

The method of claim 5, wherein
And the blade cam has at least one deflection portion, and one end of the blade cam applies pressure to the pitch adjusting pressure plate while moving along the pitch adjusting path portion.

The method of claim 1,
A stopper that prevents the blade from going out of a range of predetermined pitch angles due to the rotation of the blade cam.
Further comprising a variable pitch control device.