KR20130068041A - 블레이드 피치 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블레이드 피치를 제어할 때 과부하를 방지할 수 있도록 피치 제어 구조가 개선된 블레이드 피치 제어장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복수의 블레이드와, 복수의 블레이드가 방사상으로 일정 간격을 두고 연결되는 허브와, 블레이드와 허브 사이에 배치되어 블레이드와 허브 사이를 연결하는 연결부와, 블레이드의 자유단 영역에 배치되며 블레이드의 길이 방향을 회전축선으로 하여 회전 운동되는 피치 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 블레이드와 독립적으로 피치 블레이드를 배치하여 피치 블레이드를 회전 운동시켜 블레이드 피치 제어를 수행함으로써, 블레이드의 과부하를 방지함과 더불어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

블레이드 피치 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING PITCH OF BLADE}

본 발명은 블레이드 피치 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 블레이드 피치를 조절할 수 있는 블레이드 피치 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 바람의 세기가 큰 곳에 설치된다. 예를 들어, 산악 지역이나 해안가 같은 충분한 풍력이 있는 곳에 설치된다. 풍력발전기의 구조는 풍력에 따라 회전하는 블레이드와 블레이드의 회전력을 전기 에너지로 전환하는 나셀로 구성된다.

이러한 풍력발전기는 바람의 세기 변화 또는 풍향에 따라 블레이드의 피치를 조절해야만 블레이드의 파손을 방지할 수 있다.

한편, 종래의 풍력발전기의 블레이드 피치 제어는 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 블레이드 피치 제어장치(101)는 블레이드(110), 블레이드(110)와 연결되어 블레이드(110)에 의해 회전되는 허브(130) 및 블레이드(110)와 허브(130) 사이을 연결하는 연결부(150)로 구성된다. 또한, 종래의 블레이드 피치 제어장치는 "대한민국 공개특허공보 제2010-0035206호"인 "풍력발전기용 블레이드 자동 조절장치"에 개시되어 있다.

그런데, 도 1에 도시된 종래의 블레이드 피치 제어장치(101)는 블레이드(110)와 허브(130) 사이를 연결하는 연결부(150)를 회전 운동, 즉 블레이드(110) 전체를 회전 운동시킴으로써 연결부(150)에 과부하를 일으킬 수 있는 문제점이 있다. 또한, 상술한 선행문헌의 "풍력발전기용 블레이드 자동 조절장치"는 도 1에 도시된 바와 같이, 블레이드 피치 제어를 위해 블레이드 전체를 회전시킴으로써 과부하를 초래할 수 있는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제2010-0035206호

본 발명의 목적은 블레이드 피치 제어 시 과부하를 방지할 수 있도록 피치 제어장치의 구조를 개선한 블레이드 피치 제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 복수의 블레이드와, 복수의 상기 블레이드가 방사상으로 일정 간격을 두고 연결되는 허브와, 상기 블레이드와 상기 허브 사이에 배치되어 상기 블레이드와 상기 허브 사이를 연결하는 연결부와, 상기 블레이드의 자유단 영역에 배치되며 상기 블레이드의 길이 방향을 회전축선으로 하여 독립적으로 회전 운동되는 피치 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 피치 제어장치에 의해 이루어진다.

여기서, 상기 블레이드의 일측부를 루트 및 타측부를 팁이라 하고, 상기 허브의 중심으로부터 상기 팁까지의 거리를 R, 그리고 상기 허브의 중심으로부터 상기 피치 블레이드의 중심까지의 거리를 r이라 할 때,

상기 피치 블레이드의 위치에 대한 수학식은 다음과 같은 것을 특징으로 하는 블레이드 피치 제어장치.

r/R = 0.75

바람직하게, 상기 피치 블레이드는 상기 수학식에 의해 정해진 상기 블레이드의 위치의 일영역에 배치되어 회전 운동될 수 있다.

또한, 바람직하게 상기 피치 블레이드는 상기 블레이드에 자유단에 회전 운동 가능하게 연결될 수 있다.

상기 블레이드는 유리섬유강화플라스틱(GFRP)을 포함하고, 상기 피치 블레이드는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 포함할 수 있다.

한편, 바람직하게 상기 연결부는 상기 허브와 상기 블레이드를 상호 고정시킬 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 블레이드 피치 제어장치는 블레이드와 독립적으로 피치 블레이드를 배치하여 피치 블레이드를 회전 운동시켜 블레이드 피치 제어를 수행함으로써, 블레이드의 과부하를 방지함과 더불어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 블레이드 피치 제어장치에 대한 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 블레이드 피치 제어장치에 대한 사시도,
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 블레이드 피치 제어장치에 대한 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 구성 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 블레이드 피치 제어장치에 대해 설명한다.

설명하기에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 블레이드 피치 제어장치는 제1 및 제2실시 예로 구분되나, 동일한 명칭에 대해 동일한 부호로 기재되었음을 미리 밝혀둔다.

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 블레이드 피치 제어장치에 대한 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 블레이드 피치 제어장치(1)는 블레이드(10), 허브(30), 연결부(50) 및 피치 블레이드(70)를 포함한다.

블레이드(10)는 복수개로 마련되어, 바람의 세기에 따라 회전 운동된다. 블레이드(10)는 몸체(12), 허브(30)에 인접한 루트(14) 및 루트(14)와 대향된 팁(16)으로 구성된다. 블레이드(10)의 단면은 유선형으로 마련되어 바람의 세기에 따라 그 회전력이 변경될 수 있다. 블레이드(10)는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)과 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastic) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.

허브(30)는 블레이드(10)에 의해 회전 운동된다. 허브(30)는 원형으로 마련되며, 허브(30)의 외곽 둘레를 따라 복수의 블레이드(10)가 방사상으로 일정 간격을 두고 배치된다. 블레이드(10)에 의한 허브(30)의 회전 에너지는 본 발명에 도시되지 않은 나셀에 전달되어 전기 에너지로 변화된다.

연결부(50)는 블레이드(10)와 허브(30) 사이에 배치된다. 연결부(50)는 블레이드(10)와 허브(30) 사이를 고정 지지한다. 즉, 연결부(50)는 허브(30)에 대해 블레이드(10)가 회전 운동되지 않도록 블레이드(10)와 허브(30)를 고정 지지하는 것이다.

피치 블레이드(70)는 블레이드(10)의 자유단 영역 즉, 블레이드(10)의 팁에 인접하여 배치된다. 피치 블레이드(70)는 블레이드(10)의 절개된 영역에 배치되어 블레이드(10)의 길이 방향을 회전축선으로 하여 회전 운동된다.

본 발명의 제1실시 예의 피치 블레이드(70)는 허브(30)의 중심으로부터 팁(16)까지의 길이를 R이라고 하고 허브(30)의 중심으로부터 피치 블레이드(70)의 중심을 r이라 할 때, r/R = 075가 된다. 이러한 수학식에 의해 피치 블레이드(70)의 위치가 정해진다. 피치 블레이드(70)는 블레이드(10) 내부에 설치된 구동부(미도시)에 연결되어, 구동부의 구동력에 따라 블레이드(10)의 길이 방향을 따라 회전 운동된다. 이렇게, 피치 블레이드(70)가 회전 운동되어 블레이드(10)의 피치 제어를 수행함으로써, 블레이드(10) 피치 제어에 따른 과부하를 방지할 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 블레이드 피치 제어장치에 대한 사시도이다.

본 발명의 제2실시 예에 따른 블레이드 피치 제어장치(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 블레이드(10), 허브(30), 연결부(50) 및 피치 블레이드(70)를 포함한다.

본 발명의 제2실시 예에 따른 블레이드 피치 제어장치(1)는 제1실시 예와 달리, 블레이드(10)와 피치 블레이드(70)가 상호 분리되어 연결된다. 즉, 피치 블레이드(70)는 블레이드(10)의 팁(16)에 연결된다.

본 발명의 제2실시 예의 블레이드(10)는 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastic)으로 제작되고, 피치 블레이드(70)는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic)의 이종 재질로 제작된다. 이렇게 블레이드(10)와 피치 블레이드(70)가 이종의 재질로 제작된 이유는 유리섬유강화플라스틱과 탄소섬유강화플라스틱의 가격 차이 뿐만 아니라, 실질적으로 피치 제어를 위해 회전 운동되는 피치 블레이드(70)의 중량을 감소시키기 위함이다.

피치 블레이드(70)는 블레이드(10)의 팁(16)에 연결되어 회전 운동될 수 있고, 이에 따라 블레이드(10)보다 가벼운 피치 블레이드(70)를 회전 운동시킴으로써, 블레이드(10)의 피치 제어에 대한 과부하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

이에, 블레이드와 독립적으로 피치 블레이드를 배치하여 피치 블레이드를 회전 운동시켜 블레이드 피치 제어를 수행함으로써, 블레이드의 과부하를 방지함과 더불어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 블레이드 피치 제어장치 10: 블레이드
12: 몸체 14: 루트
16: 팁 30: 허브
50: 연결부 70: 피치 블레이드

Claims (6)

1. 복수의 블레이드와;
   복수의 상기 블레이드가 방사상으로 일정 간격을 두고 연결되는 허브와;
   상기 블레이드와 상기 허브 사이에 배치되어, 상기 블레이드와 상기 허브 사이를 연결하는 연결부와;
   상기 블레이드의 자유단 영역에 배치되며, 상기 블레이드의 길이 방향을 회전축선으로 하여 독립적으로 회전 운동되는 피치 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 피치 제어장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 블레이드의 일측부를 루트 및 타측부를 팁이라 하고, 상기 허브의 중심으로부터 상기 팁까지의 거리를 R, 그리고 상기 허브의 중심으로부터 상기 피치 블레이드의 중심까지의 거리를 r이라 할 때,
   상기 피치 블레이드의 위치에 대한 수학식은 다음과 같은 것을 특징으로 하는 블레이드 피치 제어장치.
   r/R = 0.75
3. 제2항에 있어서,
   상기 피치 블레이드는 상기 수학식에 의해 정해진 상기 블레이드의 위치의 일영역에 배치되어 회전 운동되는 것을 특징으로 하는 블레이드 피지 제어장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 피치 블레이드는 상기 블레이드에 자유단에 회전 운동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 블레이드 피치 제어장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 블레이드는 유리섬유강화플라스틱(GFRP)을 포함하고, 상기 피치 블레이드는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 피치 제어장치.
6. 제2항 또는 제4항에 있어서,
   상기 연결부는 상기 허브와 상기 블레이드를 상호 고정시키는 것을 특징으로 하는 블레이드 피치 제어장치.

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