KR20140012409A - 풍력발전기 - Google Patents

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Abstract

풍력발전기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기는 허브에 형성된 요홈부; 및 요홈부에 삽입되어 허브에 부착되는 마그네트 및 마그네트와 결합하고 지지 대상물을 홀딩하는 홀더를 포함하는 지지부를 포함한다.

Description

풍력발전기{Wind power generator}
본 발명은 풍력발전기에 관한 것이다.
풍력발전기의 허브는 블레이드에 작용하는 풍하중이 전달되는 부재로서 극한하중 및 피로하중을 견디도록 설계된다.
허브의 내부에는 각종 장비가 배치될 수 있다. 허브 내의 장비들은 케이블 등으로 연결되고, 이러한 케이블 등은 허브에 지지된다.
허브에 지지되는 케이블 등은 허브가 회전할 때 지지 위치에서 이탈될 수 있기 때문에 허브에 단단히 지지되어야 한다.
통상적으로 케이블 등을 허브에 단단히 지지시키기 위해 볼트가 사용된다. 이 경우, 볼트에 의해 지지부재가 허브에 고정되고, 지지부재에 케이블 등이 고정된다. 이와 같이 볼트가 사용되는 경우, 뾰족하고 긴 볼트에 의해 형성되는 볼트 구멍에 응력이 집중됨으로써 허브의 전체적인 강도가 낮아질 수 있다.
또는 케이블 등을 허브에 단단히 지지하기 위해 접착제가 사용된다. 이 경우, 접착제가 적용되는 접착면의 도장 상태 또는 곡률 등에 따라 접착력의 차이가 발생하고, 허브가 회전함에 따라 접착수명이 짧아지는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는, 지지 대상물을 허브에 효과적으로 부착시키도록 구성된 풍력발전기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 블레이드가 결합되는 허브를 포함하는 풍력발전기에 있어서, 상기 허브에 형성된 요홈부; 및 상기 요홈부에 삽입되어 상기 허브에 부착되는 마그네트 및 상기 마그네트와 결합하고 지지 대상물을 홀딩하는 홀더를 포함하는 지지부를 포함하는, 풍력발전기가 제공될 수 있다.
이때, 상기 요홈부는 상기 허브의 일면에 직접 형성될 수 있다.
한편 상기 요홈부는 상기 허브의 일면에 돌출된 보스부에 형성될 수 있다.
이때, 상기 요홈부의 깊이는 상기 허브의 일면에 대한 상기 보스부의 높이보다 작을 수 있다.
한편, 상기 마그네트는 상기 요홈부의 형상과 상응할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지지 대상물을 지지하는 지지부의 마그네트가 허브의 일면에 형성된 요홈부에 삽입되어 부착됨으로써, 허브가 회전할 때 지지부가 허브의 일면을 따라 밀리는 것이 방지되고, 지지부에 홀딩되는 지지 대상물이 허브에 효과적이고 단단히 부착될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 허브를 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 요홈부를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 A-A 단면을 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 지지부를 나타내는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 요홈부의 일 변형례를 나타내는 도면이고,
도 7은 도 6의 B-B 단면을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 허브를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 요홈부를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 A-A 단면을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 풍력발전기(1)는 복수의 블레이드(10)가 결합되는 허브(20)를 포함한다. 허브(20)는 나셀(30)에 회전 가능하게 결합되고, 나셀(30)은 타워(40)에 회전 가능하게 설치될 수 있다.
허브(20)는 주물에 의해 제작될 수 있다. 허브(20)는 내부가 빈 중공형상을 가질 수 있다. 허브(20)의 내부에는 피치 시스템(미도시), 윤활 시스템(미도시) 및 각종 센서(미도시) 등이 배치될 수 있다.
허브(20)는 허브 몸체(21)와 보강판(23)을 포함할 수 있다.
허브 몸체(21)에는 블레이드(10)가 결합되는 블레이드 결합 영역(Z)이 마련된다. 블레이드 결합 영역(Z)에는 블레이드(10)의 루트부가 결합된다. 블레이드 결합 영역(Z)과 블레이드(10) 사이에 피치 베어링(미도시)이 개재될 수 있다.
블레이드 결합 영역(Z)에는 허브 몸체(21)의 내부에서 외부로 통하는 관통부(22)가 마련된다. 블레이드(10)가 블레이드 결합 영역(Z)에 결합되면, 작업자는 허브 몸체(21)의 내부에서 관통부(22)를 통해 블레이드(10) 내부를 관찰하거나 블레이드(10)와 허브 몸체(21) 사이에 마련된 피치 베어링(미도시)을 관찰 할 수 있다.
관통부(22)에는 보강판(23)이 배치될 수 있다. 보강판(23)은 풍하중에 의해 블레이드(10)의 루트부가 변형될 때 블레이드(10) 루트부와 결합되는 블레이드 결합 영역(Z)이 변형되는 것을 방지한다. 보강판(23)은 소위 피치 플레이트(pitch plate) 또는 스티프너(stiffner)라 불리기도 한다.
보강판(23)은 평판 형상으로 이루어질 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 보강판(23)은 허브 몸체(21)와 주물에 의해 일체로 제작될 수 있다. 보강판(23)에는 전동 모터(미도시)를 포함하는 피치 시스템(미도시)이 설치되어 지지될 수 있다.
보강판(23)에는 개구부(24)가 형성될 수 있다. 개구부(24)는 보강판(23)이 배치되어 폐쇄되는 관통부(22)의 일부를 개방시킨다. 이 경우, 작업자는 허브 몸체(21)의 내부에서 보강판(23)의 개구부(24)를 통해 블레이드(10) 내부를 관찰하거나 블레이드(10)와 허브 몸체(21) 사이에 마련된 피치 베어링(미도시)을 관찰할 수 있다.
다만, 허브(20)는 도시되지 않았으나 보강판(23) 없이 허브 몸체(21)를 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.
허브(20)의 일면에는 도 3에 도시된 바와 같이 요홈부(110)가 형성된다. 요홈부(110)는 후술하는 마그네트가 삽입되며, 마그네트가 허브(20)의 일면을 따라 미끄러지는 것을 방지한다.
요홈부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 원형 단면을 가질 수 있으나 이에 국한되지 않고 다각형 또는 타원 등 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
요홈부(110)는 허브 몸체(21) 및 보강판(23) 중 적어도 어느 하나에 형성될 수 있다. 예를 들어 요홈부(110)는 허브 몸체(21)에 형성될 수 있다. 이 경우, 요홈부(110)는 허브 몸체(21)의 내측면 또는 외측면에 형성될 수 있다. 또는 요홈부(110)는 보강판(23)에 형성될 수 있다. 이 경우, 요홈부(110)는 보강판(23)의 외측면 또는 내측면에 형성될 수 있다.
요홈부(110)는 허브(20)의 일면에 직접 형성될 수 있다. 이 경우, 요홈부(110)는 허브(20)의 일면에 오목하게 파인 형태로 형성된다.
요홈부(110)는 허브(20)를 주물로 제작할 때 허브(20)와 일체로 제작될 수 있다. 대안적으로 요홈부(110)는 허브(20)를 주물로 제작한 후 허브(20)의 일면을 가공함으로써 형성될 수 있다.
요홈부(110)의 깊이(D1)는 요홈부(110)가 형성된 허브(20)의 일 영역의 두께(T)의 10% 이하일 수 있다. 예를 들어, 요홈부(110)가 형성된 허브(20)의 일 영역의 두께(T)가 50mm이면, 요홈부(110)의 깊이(D1)는 5mm 이하 일 수 있다.
이와 같이 요홈부(110)의 깊이(D1)가 허브(20)의 두께(T)의 10% 이하인 경우, 요홈부(110)에 응력이 집중되지 않아 허브(20) 전체의 강도가 유지될 수 있다.
또한 요홈부(110)의 깊이(D1)에 대한 요홈부(110)의 최대폭(Wmax)은 1을 초과할 수 있다. 참고로 요홈부(110)의 최대폭(Wmax)은 요홈부(110)의 단면 중 상호 대향하는 임의의 두 점 사이의 거리가 최대값을 가질 때 그 최대값을 의미한다. 예컨대, 요홈부(110)의 단면이 도 3에 도시된 바와 같이 원형 단면을 가지는 경우, 요홈부(110)의 최대폭(Wmax)은 원형 단면의 직경이 될 수 있다. 또는 요홈부(110)의 단면이 직사각형인 경우, 요홈부(110)의 최대폭(Wmax)은 직사각형 단면의 대각선 길이가 될 수 있다.
요홈부(110)의 깊이(D1)에 대한 요홈부(110)의 최대폭(Wmax)이 1을 초과한다는 것은, 예를 들어 요홈부(110)의 깊이(D1)가 5mm 이면 요홈부(110)의 최대폭(Wmax)은 5mm를 초과한다는 것을 의미한다.
이와 같이 요홈부(110)의 깊이(D1)에 대한 요홈부(110)의 최대폭(Wmax)이 1을 초과하는 경우, 요홈부(110)는 깊이에 비해 넓은 단면을 갖게 되어 요홈부(110)에 집중되는 응력이 효과적으로 분산될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 지지부를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 지지부(120)는 지지 대상물(M)을 홀딩하여 허브(20)에 지지하기 위한 것으로 마그네트(121)와 홀더(123)를 포함할 수 있다.
참고로, 지지부(120)에 의해 지지되는 지지 대상물(M)은 허브(20)의 내부에 배치되는 피치 시스템, 윤활 시스템 및 각종 센서 등과 연결되는 연결 라인일 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 지지 대상물(M)이 연결 라인인 경우, 도 5와 같이 전선 또는 배관의 형태를 가질 수 있다.
마그네트(121)는 요홈부(110)에 삽입되어 허브(20)에 부착된다. 요홈부(110)에 삽입된 마그네트(121)는 허브(20)가 회전하더라도 요홈부(110)에 걸림 지지되기 때문에 허브(20)의 일면을 따라 이동하지 못하고 효과적이고 단단히 허브(110)에 부착될 수 있다.
마그네트(121)는 요홈부(110)에 상응하도록 제작될 수 있다. 예를 들어 요홈부(110)가 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 원형 단면을 갖는 경우 마그네트(121)는 요홈부(110)에 상응하도록 원형 단면을 가질 수 있다.
홀더(123)는 마그네트(121)와 결합될 수 있다. 이 경우, 홀더(123)의 일측을 관통하여 마그네트(121)와 결합되는 볼트(미도시)가 홀더(123)와 마그네트(121)를 상호 결합시킬 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
홀더(123)는 지지 대상물(M)을 홀딩한다. 홀더(123)는 지지 대상물(M)을 홀딩하기 용이한 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 지지 대상물(M)이 전선 또는 배관의 형태를 갖는 경우, 홀더(123)는 마그네트(121)와 결합되는 홀더 몸체(124)에 지지 대상물(M)이 수용되는 수용부(125)가 형성된 형태를 가질 수 있다. 이때, 수용부(125)의 입구는 수용부(125)에 수용된 지지 대상물(M)이 빠져나가지 못하도록 지지 대상물(M)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
이상에서 살펴본 본 실시예에 따른 풍력발전기(1)의 경우, 지지 대상물(M)을 지지하는 지지부(120)의 마그네트(121)가 허브(20)의 일면에 형성된 요홈부(110)에 삽입되어 부착됨으로써, 허브(20)가 회전할 때 지지부(120)가 허브(20)의 일면을 따라 밀리는 것이 방지되고, 지지부(120)에 홀딩되는 지지 대상물(M)이 허브(20)에 효과적이고 단단히 부착될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 요홈부의 일 변형례를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6의 B-B 단면을 나타내는 도면이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 요홈부(110)는 허브(20)의 일면에 돌출된 보스부(130)에 형성될 수 있다. 보스부(130)는 허브(20)가 주물에 의해 제작될 때 허브(20)의 일면과 일체로 형성된다.
요홈부(110)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 보스부(130)의 일면에 형성될 수 있다. 이 경우, 요홈부(110)는 주물에 의해 보스부(130)와 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로 요홈부(110)는 보스부(130)가 형성된 후 보스부(130)의 일면을 가공함으로써 형성될 수 있다.
요홈부(110)의 깊이(D2)는 허브(20)의 일면에 대한 보스부(130)의 높이(H)보다 작을 수 있다. 이 경우, 요홈부(110)가 허브(20)의 일면을 침범하여 형성되지 않기 때문에 허브(20)의 강도를 효과적으로 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : 블레이드 20 : 허브
21 : 허브 몸체 23 : 보강판
30 : 나셀 40 : 타워
110 : 요홈부 120 : 지지부
121 : 마그네트 123 : 홀더
124 : 홀더 몸체 125 : 수용부

Claims (5)

  1. 복수의 블레이드가 결합되는 허브를 포함하는 풍력발전기에 있어서,
    상기 허브에 형성된 요홈부; 및
    상기 요홈부에 삽입되어 상기 허브에 부착되는 마그네트 및 상기 마그네트와 결합하고 지지 대상물을 홀딩하는 홀더를 포함하는 지지부를 포함하는, 풍력발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요홈부는 상기 허브의 일면에 직접 형성되는, 풍력발전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 요홈부는 상기 허브의 일면에 돌출된 보스부에 형성되는, 풍력발전기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 요홈부의 깊이는 상기 허브의 일면에 대한 상기 보스부의 높이보다 작은, 풍력발전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트는 상기 요홈부의 형상과 상응하는, 풍력발전기.
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