KR20200091207A - Brake for wind generators - Google Patents

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KR20200091207A
KR20200091207A KR1020190008192A KR20190008192A KR20200091207A KR 20200091207 A KR20200091207 A KR 20200091207A KR 1020190008192 A KR1020190008192 A KR 1020190008192A KR 20190008192 A KR20190008192 A KR 20190008192A KR 20200091207 A KR20200091207 A KR 20200091207A
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조영곤
조상욱
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조영곤
조상욱
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Abstract

The present invention relates to a brake for a wind generator, which allows a shaft to always rotate at a safe speed regardless of wind speed and air volume to stably generate power, can prevent wear and damage of parts related to power generation to reduce maintenance costs, and can solve a safety problem which may be caused by overspeed of a blade. The brake for a wind generator of the present invention comprises: a hub mounted on a front end of a fuselage installed to be free from directionality on an upper end of a tower vertically erected on a base; a blade radially installed on the hub; a shaft installed in a direction around an axis inside the fuselage; and a brake for restricting greater rotation than a speed set in a middle part of the shaft. The brake includes: a fixed brake wheel fixed to rotate with the shaft in the middle part of the shaft; a movable brake wheel installed at one side of the fixed brake wheel to perform braking by causing friction with the fixed brake wheel while being connected to and separated from the fixed brake wheel; and a connection means for connecting the movable brake wheel in the direction of the fixed brake wheel when the speed is fast due to the centrifugal force generated by the rotation of the shaft, and returning to an original state when the speed is slow to separate the movable braking wheel.

Description

풍력발전기용 브레이크{BRAKE FOR WIND GENERATORS}BRAKE FOR WIND GENERATORS

본 발명은 풍력발전기용 브레이크에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 풍력을 이용하여 발전을 수행하는 풍력발전기에 적용하여 바람에 의하여 블레이드가 과속하는 것을 방지하여 항상 일정한 속도(안전속도) 이하를 유지할 수 있도록 유지하는 신규한 브레이크의 제공에 관한 것이다.The present invention relates to a brake for a wind power generator, and more specifically, it is applied to a wind power generator that performs power generation using wind power to prevent blades from being overspeed by the wind and to maintain a constant speed (safety speed) or lower at all times. It relates to the provision of a new brake.

전기발생을 위한 다양한 발전시스템이 개발되어 사용되고 있으며, 그 중 하나가 풍력발전기이며, 이러한 풍력발전기는 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적 특성을 이용하여 회전자를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 기술이다.Various power generation systems for electricity generation have been developed and used, and one of them is a wind power generator, which uses aerodynamic properties of the kinetic energy of the air flow to rotate the rotor to convert it into mechanical energy, and It is a technology that obtains electricity from mechanical energy.

상기와 같은 풍력발전기는 어느 곳에나 산재되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있으며, 대규모 발전 단지의 경우에는 발전 단가도 기존의 발전 방식과 경쟁 가능한 수준의 신 에너지 발전 기술이다.The wind power generator as described above uses pollution-free, infinite wind scattered everywhere, so it has little impact on the environment, can efficiently use the land, and in the case of large-scale power generation complex, the power generation cost is also different from the existing power generation method. It is a competitive new energy generation technology.

이와 같은 풍력발전기는 일반적으로 소정 높이를 갖는 타워 상부에 회전 가능한 동체를 구비하고, 상기 동체에 풍력에 의해 회전되는 적어도 2개 이상의 블레이드를 등 간격으로 구비하며, 상기 블레이드의 회전력이 전기에너지를 얻기 위한 회전속도를 갖추게 하는 증속기를 포함하고, 상기 증속기를 통한 회전력을 전기에너지로 전환시키는 발전기로 구성된다.Such a wind power generator generally has a rotatable fuselage on top of a tower having a predetermined height, and at least two or more blades rotated by wind on the fuselage at equal intervals, and the rotational force of the blades obtains electrical energy It includes a speed increaser to have a rotational speed for, and is composed of a generator that converts the rotational force through the speed increase to electrical energy.

상기와 같은 풍력발전기에서 바람의 세기에 따라 블레이드의 회전이 빨라지거나 느려지게 되는 데, 블레이드가 필요이상의 속도로 회전하는 것을 방지하여 일정 속도를 유지할 수 있도록 하기 이한 브레이크가 설치되어 사용되고 있다.In the wind power generator as described above, the rotation of the blade becomes faster or slower depending on the strength of the wind, and the following brakes are installed and used to prevent the blade from rotating at a speed higher than necessary to maintain a constant speed.

종래 기술이 적용되는 풍력발전기용 브레이크 또한 다양한 종류가 있으며 이를 특허문헌을 통하여 살펴보면 다음과 같다.There are also various types of brakes for wind power generators to which the prior art is applied, and looking at them through patent literature as follows.

특허문헌 1은, 전방으로 디스크(20)가 내입되는 내입홈(2)이 형성되게 상하 양분되는 캘리퍼(3)(4)에는 내입홈(2) 쪽으로 작동하도록 캘리퍼(3)(4)에 실린더홈(3a)(4a)을 형성하여 피스톤(6)을 설치하고, 피스톤(6)에는 패드(8)를 고정하는 패드고정판(7)을 결합하고, 상기 캘리퍼(3)(4)들에는 유압이 제거된 상태에서 패드고정판(7)을 캘리퍼(3)(4) 쪽으로 밀착시켜서 패드(8)를 디스크(20)와 확실하게 이완시키는 탄성수단(13)을 설치한 공지된 요 브레이크(1)를 구성함에 있어서,Patent document 1, the cylinder 20 in the caliper (3) (4) so as to operate toward the indent groove (2) in the caliper (3) (4), which is divided up and down so that the indent groove (2) in which the disk 20 is inserted inward A groove (3a) (4a) is formed to install the piston (6), a pad fixing plate (7) for fixing the pad (8) is coupled to the piston (6), and the calipers (3) (4) are hydraulic Known yaw brake (1) provided with elastic means (13) for reliably relaxing the pad (8) with the disk (20) by bringing the pad holding plate (7) into contact with the caliper (3) (4) in the removed state In constructing,

상기 실린더홈(3a)(4a)에는 오일을 공급하도록 실린더홈(3a)(3a) 후방으로 관통된 2개소의 유로(10)를 형성하되, 상기 상측과 하측의 캘리퍼(3)(4)에 형성된 2개소의 유로(10) 중 1개소는 유압장치와 연결되는 유체공급관(11)을 배관하고, 나머지 1개소는 서로 연결관(12)으로 연결하여 상측과 하측 캘리퍼(3)(4)에 동시에 유압을 제공할 수 있게 구성하고, 상기 탄성수단(13)은 캘리퍼(3)(4)에 형성된 자리파기 구멍(3b)(4b)을 통해서 패드고정판(7)의 배면에 고정되는 볼트(14)와, 상기 캘리퍼(3)(4)와 볼트머리(14a) 사이에 위치하도록 개재된 스프링(15)으로 구성하고 있다.The cylinder grooves (3a) (4a) to form two flow paths (10) through the rear of the cylinder grooves (3a) (3a) to supply oil, the upper and lower calipers (3) (4) One of the formed two flow paths 10 pipes the fluid supply pipe 11 connected to the hydraulic device, and the other one is connected to each other by the connection pipe 12 to the upper and lower calipers 3 and 4 At the same time, it is configured to provide hydraulic pressure, and the elastic means (13) are bolts (14) fixed to the back surface of the pad fixing plate (7) through the hole (3b) (4b) formed in the caliper (3) (4). ) And the spring 15 interposed between the calipers 3 and 4 and the bolt head 14a.

특허문헌 2는, 증속 기어박스(5)와 고속 샤프트(6)로 연결되는 발전기(3) 사이에 고속 샤프트(6)의 회전력을 제어할 수 있도록 설치되며, 유압에 의해서 브레이킹이 이루어지는 풍력발전기(1)용 로터 브레이크(10)에 있어서;Patent document 2 is installed so as to control the rotational force of the high-speed shaft 6 between the generator 3 connected to the high-speed gearbox 5 and the high-speed shaft 6, a wind power generator that is braked by hydraulic pressure ( In the rotor brake 10 for 1);

증속 기어박스(5)에 고정되는 베이스패널(11)과; 상기 베이스패널(11)에 세워지며 상단에는 스프링 지지판(14)이 결합된 한 쌍의 서포터(12)와; 상기 서포터(12)에 설치된 상태에서 베이스패널(11) 쪽으로 가압하는 플로팅스프링(15)에 의해 가압되는 캘리퍼설치판(13)과; 상기 캘리퍼설치판(13)의 상측과 하측에 디스크(16)가 내입되는 디스크내입부(17)가 형성되도록 볼트(20)로 조립한 캘리퍼(18)(19)와; 상기 디스크(16)와 면접하도록 상하측 캘리퍼(18)(19)에 결합되는 패드(22)가 고정된 패드결합판(23)(24)과; 상기 상측 패드결합판(23)이 결합되는 가압판(26)을 캘리퍼(18)에 고정하도록 4개소가 설치되며, 캘리퍼(18)에 형성된 자리파기 구멍(41)을 통해서 가압판(26)의 배면에 고정되는 볼트(42)와, 상기 캘리퍼(18)와 볼트머리 사이에 위치하도록 개재한 스프링(43)으로 구성된 탄성수단(40)과; 상기 상측 캘리퍼(18)에 형성된 실린더홈(28) 및 실린더홈(28)에 조립되며 유압이 제공될 때 상측 캘리퍼(18)를 기준으로 상측 패드결합판(23)에 고정된 패드(22)의 반대쪽으로 작동되어 디스크(16)에서 패드(22)를 이완시키는 피스톤(29)을 결합한 실린더(27)와; 상기 캘리퍼(18)에 고정 설치되는 스프링가압판(31)과 피스톤(29) 사이에 설치되며 피스톤(29)을 캘리퍼(18) 쪽으로 가압하는 판스프링(30)과; 하단이 상기 패드결합판(23)과 접하도록 피스톤(29)에 내장 설치되며, 상단은 피스톤(29)과 함께 스프링가압판(31) 외부로 노출된 상태에서 나사부(32a)가 형성되어 조절너트(33)가 체결하며, 나사부(32a)의 상단에 사각축부(32b)를 형성한 샤프트(32)를 포함하며; 상기 하측 캘리퍼(19)에는 베이스패널(11)에 볼트머리(21a)가 접하도록 양측으로 조정볼트(21)를 설치한 구성이다.A base panel 11 fixed to the increasing gear box 5; A pair of supporters 12 built on the base panel 11 and coupled with a spring support plate 14 at the top; A caliper mounting plate 13 pressurized by a floating spring 15 pressurized toward the base panel 11 while installed in the supporter 12; A caliper (18) (19) assembled with bolts (20) such that a disk indentation (17) into which a disk (16) is inserted is formed on the upper and lower sides of the caliper mounting plate (13); A pad coupling plate 23 and 24 having a pad 22 fixed to the upper and lower calipers 18 and 19 to interview the disc 16; Four places are installed to fix the pressure plate 26 to which the upper pad coupling plate 23 is coupled to the caliper 18, and are provided on the rear surface of the pressure plate 26 through the hole 41 formed in the caliper 18. An elastic means 40 consisting of a bolt 42 to be fixed, and a spring 43 interposed between the caliper 18 and the bolt head; It is assembled to the cylinder groove 28 and the cylinder groove 28 formed in the upper caliper 18, and when hydraulic pressure is provided, the pad 22 fixed to the upper pad coupling plate 23 based on the upper caliper 18 A cylinder 27 coupled to a piston 29 that is operated in the opposite direction to relax the pad 22 in the disk 16; A plate spring 30 installed between the spring pressing plate 31 and the piston 29 fixed to the caliper 18 and pressing the piston 29 toward the caliper 18; The lower end is installed in the piston 29 so as to come into contact with the pad coupling plate 23, and the upper end of the spring pressing plate 31 together with the piston 29 is formed with a screw part 32a to form an adjusting nut ( 33) is fastened, and includes a shaft 32 formed with a square shaft portion 32b on the upper end of the screw portion 32a; The lower caliper 19 has a configuration in which the adjustment bolts 21 are installed on both sides so that the bolt head 21a is in contact with the base panel 11.

특허문헌 3은, 바람에 의해 회전하는 로터와, 상기 로터의 회전력을 증속시켜 발전기에 연결된 발전기축으로 전달하는 증속기를 구비한 풍력발전기의 브레이크 시스템으로서, 상기 발전기의 외부에서 상기 발전기축에 설치되는 브레이크 모터; 상기 브레이크 모터와 전기적으로 연결되고, 상기 브레이크 모터의 작동을 제어하는 브레이크 컨트롤러; 및 상기 브레이크 컨트롤러에 전력을 공급하거나 공급받는 브레이크 전력공급수단을 포함하되, 상기 브레이크 모터는 회전하는 상기 발전기축을 정지시키거나 정지된 상기 발전기축을 회전시키도록 형성되는 구성이다.Patent Document 3 is a brake system of a wind power generator having a rotor rotating by wind and an accelerator for increasing the rotational force of the rotor and transmitting it to a generator shaft connected to a generator, which is installed on the generator shaft outside the generator. Brake motor; A brake controller electrically connected to the brake motor and controlling operation of the brake motor; And brake power supply means for supplying or receiving power to the brake controller, wherein the brake motor is configured to stop the rotating generator shaft or rotate the stopped generator shaft.

실용신안등록 제 20 - 0451113 - 0000 호Utility model registration No. 20-0451113-0000 특허 제 10 - 1102956 - 0000 호Patent No. 10-1102956-0000 특허 제 10 - 1293522 - 0000 호Patent No. 10-1293522-0000

없슴.No.

상기와 같은 선행기술 중 특허문헌 1은, 캘리퍼, 패트 및 디스크와 같이 일반적인 자동차에 적용되는 브레이크시스템을 적용한 것이고, 특허문헌 2 역시 디스크와 패드를 포함하는 구성이어서 특허문헌 1과 대동소이한 구성이며, 특허문헌 3은, 디스크에 자석을 이용하여 허브를 소정의 각도로 회전시켜 블레이드의 장착을 용이하게 할 수 있도록 한 구성임을 확인할 수 있다.Among the prior arts described above, Patent Document 1 is a brake system applied to a general vehicle, such as a caliper, a pat, and a disk, and Patent Document 2 is also a configuration that includes a disk and a pad, which is roughly the same as Patent Document 1 , Patent Document 3, it can be confirmed that the configuration is made to facilitate mounting of the blade by rotating the hub at a predetermined angle using a magnet on the disk.

이와 같이 선행기술들에서는 블레이드와 연결된 샤프트에 브레이크를 설치하여 정비 등을 위하여 블레이드의 회전을 정지시키고자 할 경우에 샤프트를 정지시키고, 또는 블레이드를 설치하기 위하여 샤프트를 정지시키는 목적으로 사용되는 것이다.As described above, in the prior arts, a brake is installed on a shaft connected to the blade to stop the shaft when the rotation of the blade is to be stopped for maintenance or the like, or to stop the shaft to install the blade.

이러한 이유에 의하여 블레이드가 바람의 세기에 따라 회전이 빨라지거나 느려지게 되는 현상이 발생하는 데, 이때 블레이드가 고속으로 회전하게 될 경우에는 과속으로 인하여 샤프트와 더불어 발전을 위한 부품 등에 무리가 발생하여 마모와 손상으로 이어질 수 있고, 이로 인하여 풍력발전기의 유지보수에 보다 많은 비용과 시간이 소요되는 문제점이 발생한다.For this reason, a phenomenon occurs in which the blade rotates faster or slower depending on the strength of the wind. At this time, when the blade rotates at a high speed, excessive speed causes excessive wear on the shaft and parts for power generation. And it can lead to damage, and this causes a problem that more cost and time is required for maintenance of the wind turbine.

또한, 태풍과 같이 자연재해에 가까운 바람이 발생할 경우에는 안전을 위하여 풍력발전기의 작동을 정지시키야 하는 것은 물론, 바람의 세기가 태풍과 같은 수준이 아니라도 설계치 이상의 풍속이 발생할 경우에도 풍력발전기의 안전을 위하여 작동을 정지시켜야 하는 불편이 따르게 된다.In addition, when a wind close to a natural disaster such as a typhoon occurs, it is necessary to stop the operation of the wind power generator for safety, and even when the wind strength is not at the same level as the typhoon, a wind speed exceeding a design value may cause the safety of the wind power generator. In order to stop the operation, there is a inconvenience.

상기와 같이 풍력을 이용하여 발전을 수행하기 위하여 개발되었음에도 불구하고 바람이 강할 경우 발전을 수행하지 못하고 정지시켜야 하는 불편으로 인하여 풍력발전기 설치에 소요된 제반비용을 회수하는 데 큰 어려움이 따르는 것은 물론, 빈번한 공전으로 인하여 발전수요를 충족시키지 못하게 되는 등 여러 문제점들이 발생하고 있는 실정이다.Despite the fact that it was developed to perform power generation using wind power as described above, it is difficult to recover the overall cost of installing the wind power generator due to the inconvenience of not being able to perform power generation and stopping when the wind is strong. A number of problems are occurring, such as being unable to meet the demand for power generation due to frequent idling.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 베이스(101)에 수직으로 세워지는 타워(102) 상단에 방향성 자유롭게 설치되는 동체(103) 선단에 장착되는 허브(104)와, 상기 허브(104)에 방사상으로 설치되는 블레이드(105)와, 상기 동체(103) 내부 축중심 방향으로 설치되는 샤프트(106)와, 상기 샤프트(106)의 중도에 설정된 속도 이상으로 회전하는 것을 제한하기 위한 브레이크(110)를 더 설치하고;Accordingly, in the present invention, as the invention was invented to solve the above problems, the hub 104 mounted on the front end of the fuselage 103, which is freely directionally installed on the top of the tower 102, which is perpendicular to the base 101, and the To limit the rotation of the blade 105 radially installed on the hub 104, the shaft 106 installed in the inner axis center direction of the fuselage 103, and the speed set in the middle of the shaft 106 The brake 110 is further installed;

상기 브레이크(110)는, 샤프트(106)의 중도에 샤프트(106)와 함께 회전하도록 고정하는 고정브레이크휠(111)과;The brake 110 includes a fixed brake wheel 111 that is fixed to rotate with the shaft 106 in the middle of the shaft 106;

상기 고정브레이크휠(111)의 일측에 고정브레이크휠(111)과 접속 및 이탈하면서 고정브레이크휠(111)과 마찰을 일으켜 제동을 수행하게 설치하는 가동브레이크휠(112)과;A movable brake wheel 112 installed to perform braking by causing friction with the fixed brake wheel 111 while being connected to and separated from the fixed brake wheel 111 on one side of the fixed brake wheel 111;

상기 샤프트(106)의 회전으로 발생하는 원심력에 의하여 속도가 빠르면 가동브레이크휠(112)을 고정브레이크휠(111) 방향으로 접속시키고, 속도가 느려지면 원래의 상태로 복귀하여 이탈시키는 접속수단(115)을 포함하여;When the speed is high due to the centrifugal force generated by the rotation of the shaft 106, the movable brake wheel 112 is connected in the direction of the fixed brake wheel 111, and when the speed is slowed, the connecting means 115 returns to the original state and exits. Including);

풍속과 풍량에 관계없이 항상 안전한 속도로 샤프트가 회전할 수 있도록 함으로서 안정된 발전을 가능하게 하면서 발전관련 부품들의 마모와 손상을 방지하여 유지관리비용을 절감할 수 있고, 블레이드의 과속으로 야기될 수 있는 안전문제를 해소할 수 있는 목적 달성이 가능하다.By allowing the shaft to rotate at a safe speed at all times regardless of wind speed and air volume, it enables stable power generation and prevents wear and damage of power generation-related parts, thereby reducing maintenance costs, and may result from blade overspeed. It is possible to achieve the purpose of solving the safety problem.

본 발명은 풍력발전기의 블레이드를 유지하는 샤프트의 중도에 설치하여 풍속에 따라 블레이드가 회전할 때 일정한 속도 이상이면 자동으로 브레이킹을 수행하여 항상 일정한 속도 이하로 회전할 수 있도록 함으로서 풍력발전기의 안전을 담보할 수 있는 효과를 가진다.The present invention ensures the safety of the wind power generator by installing it in the middle of a shaft that holds the blades of the wind power generator so that when the blade rotates according to the wind speed, if the speed is higher than a certain speed, it is automatically braked so that it can always rotate below a certain speed. It has the effect to do.

풍력발전기가 바람의 세기에 관계없이 항상 일정한 속도 이하로 회전할 수 있도록 브레이킹 함으로서 과속으로 야기될 수 있는 관련 부품의 마모와 손상을 방지하여 불필요한 유지보수가 없어도 되므로 관리의 편의성을 확보할 수 있고, 관리비용과 시간을 대폭 절감할 수 있는 효과를 가진다.By breaking the wind power generator so that it always rotates at a certain speed or less regardless of the wind strength, it prevents wear and damage of related parts that may be caused by overspeed, so there is no need for unnecessary maintenance. It has the effect of significantly reducing management cost and time.

풍력에 의하여 항상 일정하게 회전하여 발전을 수행할 수 있게 되므로 계절이나 날씨에 관계없이 공전율을 최소화 할 수 있어 발전효율성을 극대화할 수 있는 등 다양한 효과를 가진는 발명이다.It is an invention that has various effects such as power generation efficiency can be minimized regardless of season or weather because power can be constantly rotated by wind to minimize power generation.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크를 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크를 도시한 전체 사시도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크를 도시한 파절 상태의 사시도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크를 도시한 단면 상태의 구성도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크의 언브레이킹 상태 구성도.
도 6은 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크의 브레이킹 상태 구성도.
도 7은 본 발명을 설명하기 위하여 도시한 풍력발전기를 도시한 간략적인 구성도.1 is an exploded perspective view showing a brake for a wind turbine to which the technology of the present invention is applied.
Figure 2 is an overall perspective view showing a brake for a wind turbine to which the technology of the present invention is applied.
3 is a perspective view of a broken state showing a brake for a wind turbine to which the technology of the present invention is applied.
Figure 4 is a configuration of a cross-sectional view showing a brake for a wind turbine to which the technology of the present invention is applied.
Figure 5 is a configuration diagram of the unbreaking state of the brake for a wind turbine to which the technology of the present invention is applied.
6 is a configuration diagram of a braking state of the brake for a wind turbine to which the technology of the present invention is applied.
7 is a simplified configuration diagram showing a wind turbine shown to illustrate the present invention.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred configuration and operation of the present invention for achieving the above object in connection with the accompanying drawings will be described.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크를 도시한 분해 사시도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크를 도시한 전체 사시도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크를 도시한 파절 상태의 사시도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크를 도시한 단면 상태의 구성도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크의 언브레이킹 상태 구성도, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크의 브레이킹 상태 구성도, 도 7은 본 발명을 설명하기 위하여 도시한 풍력발전기를 도시한 간략적인 구성도로서 함께 설명한다.1 is an exploded perspective view showing a brake for a wind power generator to which the technology of the present invention is applied, FIG. 2 is an overall perspective view showing a brake for a wind power generator to which the technology of the present invention is applied, and FIG. 3 is for a wind power generator to which the technology of the present invention is applied. A perspective view of a fractured state showing the brake, FIG. 4 is a configuration diagram of a sectional state showing a brake for a wind power generator to which the technology of the present invention is applied, and FIG. 5 is a configuration diagram of a brake state for a wind power generator to which the technology of the present invention is applied. , FIG. 6 is a configuration diagram of a braking state of a brake for a wind turbine to which the technology of the present invention is applied, and FIG. 7 is described together as a simplified configuration diagram showing a wind turbine shown to describe the present invention.

풍력발전기(100)는, 지면에 구축되는 베이스(101)에 수직으로 소정의 높이로 세워지는 타워(102)의 상단에 방향성이 자유로운 동체(103)가 설치되고, 상기 동체(103)의 선단에는 허브(104)가 장착되며, 상기 허브(104)에는 방사상으로 다수개의 블레이드(105)를 설치하여 구성된다.The wind power generator 100 is provided with a freely oriented fuselage 103 at the top of the tower 102 that is erected at a predetermined height perpendicular to the base 101 that is built on the ground, and at the tip of the fuselage 103 The hub 104 is mounted, and the hub 104 is configured by radially installing a plurality of blades 105.

상기 허브(104)는 동체(103) 내부 축중심 방향으로 설치되는 샤프트(106)와 연결되고, 상기 샤프트(106)는 발전수단과 연결되어 바람을 전달받은 블레이드(105)에 의하여 회전하는 힘으로 발전이 이루어지게 된다.The hub 104 is connected to a shaft 106 installed in the central axis direction of the inside of the fuselage 103, and the shaft 106 is connected to a power generation means and rotated by a blade 105 that receives wind. Development will take place.

본 발명에서는 상기 샤프트(106)의 중도에 풍속이 강할 경우에도 설정된 속도 이상으로 회전하는 것을 제한하여 항상 설정속도 이하로 샤프트(106)가 회전할 수 있도록하는 브레이크(110)를 더 설치하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, even when the wind speed is strong in the middle of the shaft 106, it is characterized in that the brake 110 is further installed so that the shaft 106 can be rotated below the set speed by limiting rotation above the set speed. Is done.

상기 브레이크(110)는, 샤프트(106)의 중도에 샤프트(106)와 함께 회전하도록 고정브레이크휠(111)을 고정하고, 상기 고정브레이크휠(111)의 일측에는 고정브레이크휠(111)과 접속 및 이탈하면서 고정브레이크휠(111)과 마찰을 일으켜 제동을 수행하는 가동브레이크휠(112)을 설치한다.The brake 110 is fixed to the fixed brake wheel 111 to rotate with the shaft 106 in the middle of the shaft 106, and connected to the fixed brake wheel 111 on one side of the fixed brake wheel 111 And a movable brake wheel 112 that performs braking by causing friction with the fixed brake wheel 111 while separating.

상기 가동브레이크휠(112)은 샤프트(106)에 고정되지 않고 샤프트(106)의 회전으로 발생하는 원심력에 의하여 속도가 빠르면 고정브레이크휠(111) 방향으로 접속시키고, 속도가 느려지면 원래의 상태로 복귀하여 이탈되도록 하는 접속수단(115)과 연결한다.The movable brake wheel 112 is not fixed to the shaft 106 but is connected in the direction of the fixed brake wheel 111 when the speed is high due to the centrifugal force generated by the rotation of the shaft 106, and when the speed is slow, it returns to the original state. It is connected to the connecting means 115 to return and escape.

상기 가동브레이크휠(112)의 축중심 위치의 직경은 샤프트(106)의 직경보다 크게 형성하여 샤프트(106)의 회전에 지장이 없도록 하고, 가동브레이크휠(112)이 원활하게 접속 및 이탈할 수 있도록 메탈베어링이나 부싱과 같은 마찰저감수단(113)을 개재할 수도 있을 것이다.The diameter of the shaft center position of the movable brake wheel 112 is larger than the diameter of the shaft 106 so that there is no obstacle to the rotation of the shaft 106, and the movable brake wheel 112 can be smoothly connected and detached. In order to be able to interpose the friction reducing means 113 such as a metal bearing or bushing.

상기 고정브레이크휠(111)과 가동브레이크휠(112)의 접속면에는 제동을 효율적으로 수행하도록 마찰력이 우수한 재질로 이루어진 제동패드(114)를 고정하도록 한다.On the connection surface of the fixed brake wheel 111 and the movable brake wheel 112, a braking pad 114 made of a material having excellent frictional force is fixed to efficiently perform braking.

상기 고정브레이크휠(111)과 가동브레이크휠(112)을 본 발명에서는 콘 타입으로 구성하여 서로 접속할 수 있도록 예시하고 있으나, 반대 형상으로 구성하여도 되고, 한 쌍의 원판타입의 휠 형태로 구성하여 서로 접속 및 이탈되도록 하는 등 다양한 형태로의 실시가 가능할 것이다.In the present invention, the fixed brake wheel 111 and the movable brake wheel 112 are illustrated in a cone type so that they can be connected to each other, but may be configured in opposite shapes, or in the form of a pair of disc-type wheels. It may be possible to implement in various forms, such as to be connected to each other and separated.

상기 접속수단(115)은, 가동브레이크휠(112)의 측방(고정브레이크 휠의 반대방향)에 샤프트(106)에 고정되어 샤프트(106)와 함께 회전하는 원판형상의 접속바디(116)를 구비하고, 상기 접속바디(116)의 내측(가동브레이크휠 방향)에는 방사상으로 다수개의 접속브라켓(117)을 돌출시킨다.The connecting means 115 is provided on the side of the movable brake wheel 112 (opposite to the fixed brake wheel), the shaft 106 is fixed to the shaft 106 and rotates with the shaft 106 is provided with a disk-shaped connecting body 116 And, a plurality of connecting brackets 117 are projected radially inside the connecting body 116 (in the direction of the movable brake wheel).

상기 접속브라켓(117)에는 가동브레이크휠(112)의 측방에 브라켓(117)의 수 만큼 일체로 형성하여 돌출시키는 가동브라켓(118)과 개략 "ㄱ" 형상의 작동링크(120)와 연결한다.The connecting bracket 117 is integrally formed with the number of the brackets 117 on the side of the movable brake wheel 112, and is connected to the movable bracket 118 protruding from the operation link 120 in the form of an approximately "a" shape.

상기 작동링크(120)는, 샤프트(106)의 축중심에 대항 직각방향으로 위치하는 수직바(121)와, 상기 수직바(121)의 상부에서 일체로 형성되어 샤프트(106)의 축중심과 수평을 이루게 형성되는 수평바(122)로 구성한다.The operation link 120, the vertical bar 121 is positioned perpendicular to the axis center of the shaft 106 and the vertical bar 121 is formed integrally on top of the shaft 106 and the shaft center It consists of a horizontal bar (122) formed to form a horizontal.

상기 수직바(121)의 하단은 가동브라켓(118)과 힌지핀(123)으로 연결하고, 수직바(121)의 상단은 접속브라켓(117)과 힌지핀(123)으로 연결하고, 상기 수평바(122)의 끝단에는 중량체(124)를 고정하여 샤프트(106)의 회전으로 원심력이 발생하여 중량체(124)가 샤프트(106)의 축중심과 멀어지면 작동링크(120)가 가동브레이크휠(112)을 고정브레이크휠(111) 방향으로 밀어서 접속시키도록 구성한다.The lower end of the vertical bar 121 is connected by a movable bracket 118 and a hinge pin 123, the upper end of the vertical bar 121 is connected by a connection bracket 117 and a hinge pin 123, and the horizontal bar When the weight 124 is fixed to the end of the 122 and centrifugal force is generated by rotation of the shaft 106, and the weight 124 moves away from the shaft center of the shaft 106, the operation link 120 moves the brake wheel. It is configured to push (112) in the direction of the fixed brake wheel 111 to connect.

상기 수직바(121)의 하단에는 가동브라켓(118)과 연결하는 힌지핀(123)이 수직바(121)의 원호운동에 대하여 접속브라켓(117)을 수평운동으로 전환하는 것이 가능하게 장공(125)을 형성하는 것이 바람직하다.At the lower end of the vertical bar 121, a hinge pin 123 connecting with the movable bracket 118 is capable of converting the connecting bracket 117 into a horizontal motion with respect to the circular motion of the vertical bar 121. It is preferred to form.

상기 수평바(122)와 접속바디(116) 사이에는 스프링(126)을 연결하여 샤프트(106)의 속도가 느려질 경우 작동링크(120)를 원래의 위치로 신속하게 복귀할 수 있도록 한다.A spring 126 is connected between the horizontal bar 122 and the connection body 116 so that the operation link 120 can be quickly returned to its original position when the speed of the shaft 106 becomes slow.

상기 중량체(124)는, 샤프트(106)의 속도와 원심력을 계산하여 무게를 결정하여 샤프트(106)의 최대 회전속도 또는 설정속도를 결정할 수 있도록 함으로서 설정한 속도 이상으로 샤프트(106)가 회전하면 브레이킹이 이루어지도록 하는 것은 당연하다 할 것이다.The weight body 124, by determining the weight by calculating the speed and centrifugal force of the shaft 106 to determine the maximum rotational speed or the set speed of the shaft 106, the shaft 106 rotates more than the set speed If you do, it would be natural to have a break.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 풍력발전기용 브레이크의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the use state of the brake for a wind turbine to which the technology of the present invention is applied as described above is as follows.

풍력발전기(100)가 바람에 의하여 블레이드(105)가 회전하면 샤프트(106)도 함께 회전하면서 샤프트(106)와 연결된 주지의 발전수단을 통하여 발전이 이루어지게 된다.When the blade 105 is rotated by the wind of the wind power generator 100, the shaft 106 is also rotated, and power is generated through a known power generation means connected to the shaft 106.

이러한 과정에서 강한 바람에 의하여 설정속도 이상이 될 경우에는 브레이크(110)가 작동하여 바람에 관계없이 샤프트(106)를 설정속도 이하가 되도록 브레이킹이 이루어지고, 설정속도 이하로 떨어지게 되면 브레이킹이 멈추는 동작이 반복되어 항상 설정속도 이하로 회전가능하게 함으로서 안정되게 샤프트(106)가 회전할 수 있게 되는 것은 물론 발전 또한 안정적으로 수행할 수 있고, 풍력발전기(100)의 구성품이 이상마모 되거나 손상되는 것을 방지하여 내구성을 높이고 안전을 담보할 수 있게 된다.In this process, when the speed exceeds the set speed due to strong wind, the brake 110 is operated so that the shaft 106 is braked to be below the set speed regardless of the wind, and the brake stops when it falls below the set speed. This repetition is always possible to rotate below the set speed so that the shaft 106 can be stably rotated, as well as the power generation can be stably performed, and the components of the wind power generator 100 are prevented from being abnormally worn or damaged. This increases durability and ensures safety.

상기와 같이 브레이크(110)가 작동하여 설정치 이상의 속도로 샤프트(106)가 회전하는 것을 제한하는 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.The process of limiting the rotation of the shaft 106 at a speed equal to or greater than the set value by operating the brake 110 as described above will be described in detail as follows.

블레이드(105)가 바람의 영향으로 회전하면 샤프트(106)로 전달되어 샤프트(106)가 회전하게 되는 데, 이 과정에서 샤프트(106)에 고정되어 있는 고정브레이크휠(111)과 접속바디(116)가 샤프트(106)와 함께 회전하게 되고, 원심력에 의하여 작동링크(120)의 수평바(122) 끝단에 고정된 중량체(124)가 샤프트(106)의 축중심에 대하여 외측으로 벌어지게 된다.When the blade 105 rotates under the influence of wind, it is transmitted to the shaft 106 and the shaft 106 rotates. In this process, the fixed brake wheel 111 fixed to the shaft 106 and the connecting body 116 ) Is rotated together with the shaft 106, and the weight 124 fixed to the end of the horizontal bar 122 of the working link 120 by the centrifugal force is opened outward with respect to the shaft center of the shaft 106. .

즉, 샤프트(106)의 회전속도가 설정치 이상일 경우에만 원심력에 의하여 중량체(124)가 외측으로 벌어지게 되므로 작동링크(120)는 접속브라켓(117)과 연결된 힌지핀(123)을 기점으로 수평바(122)는 샤프트(106)의 외측으로 벌어지게 되므로 수직바(121)의 하단부는 고정브레이크휠(111) 방향으로 회동하는 형태가 된다.That is, since the weight 124 is opened outward by the centrifugal force only when the rotational speed of the shaft 106 is greater than or equal to the set value, the operating link 120 is horizontal with respect to the hinge pin 123 connected to the connection bracket 117 as a starting point. Since the bar 122 is opened to the outside of the shaft 106, the lower end of the vertical bar 121 is rotated in the direction of the fixed brake wheel 111.

상기 수직바(121)의 하단부는 가동브레이크휠(112)에 돌출되는 가동브라켓(118)과 힌지핀(123)으로 연결되어 있으므로 결국에는 가동브레이크휠(112)이 고정브레이크휠(111) 방향으로 이동하여 연접되게 된다.The lower end of the vertical bar 121 is connected to the movable bracket 118 and the hinge pin 123 protruding from the movable brake wheel 112, so that the movable brake wheel 112 eventually moves toward the fixed brake wheel 111. It is moved and connected.

그러므로 고정브레이크휠(111)과 가동브레이크휠(112)의 연접면에 고정된 제동패드(114)가 서로 마찰을 일으켜 브레이킹 되므로 샤프트(106)의 회전을 잡아주어 설정속도에 도달할 수 있게 하고, 설정속도에 도달하게 되면 원심력이 저하되므로 중량체(124)가 원래의 위치로 복귀하게 되어 브레이킹 상태가 해제되는 것이다.Therefore, the braking pads 114 fixed to the joint surfaces of the fixed brake wheel 111 and the movable brake wheel 112 cause friction with each other to break, so that the rotation of the shaft 106 is held to reach the set speed, When the set speed is reached, the centrifugal force is lowered, so that the weight 124 is returned to its original position and the braking state is released.

이 과정에서 수직바(121)와 접속바디(116) 사이에 연결된 스프링(126)이 인장되었다가 원래의 위치로 돌아가려는 힘에 의하여 중량체(124)의 복귀를 도울 수 있게 된다.In this process, the spring 126 connected between the vertical bar 121 and the connecting body 116 is tensioned, and it is possible to assist the return of the weight 124 by the force to return to the original position.

또한, 상기 수직바(121)의 하단에는 장공(125)을 형성하고 이 장공(125)에 힌지핀(123)을 이용하여 가동브라켓(118)과 연결하고 있으므로 수직바(121)가 원호운동을 하더라도 힌지핀(123)이 장공(123)을 따라 상,하방향으로 이동하면서 접속브라켓(117)을 수평운동시켜 결국에는 가동브레이크휠(112)을 고정브레이크휠(111) 방향으로 수평이동시키는 것이 가능하게 되는 것이다.In addition, the vertical bar 121 forms a long hole 125 at the bottom of the vertical bar 121, and is connected to the movable bracket 118 using a hinge pin 123 to the long hole 125, so that the vertical bar 121 performs circular motion. Even if the hinge pin 123 moves up and down along the long hole 123, horizontally moving the connection bracket 117 to eventually move the movable brake wheel 112 in the direction of the fixed brake wheel 111 It becomes possible.

상기 샤프트(106)에는 브레이크(110)와 별도로 풍력발전기(100)의 완전한 정지를 위하여 통상적이면서 주지된 기술의 수동브레이크를 더 장착하여 설치와 유지 보수가 가능하도록 하는 것은 자명하다 할 것이다.It will be apparent that the shaft 106 is additionally equipped with a manual brake of a conventional and well-known technique to completely stop the wind power generator 100 separately from the brake 110 to enable installation and maintenance.

상기와 같은 본 발명은 풍속과 풍량에 관계없이 항상 안전한 속도로 샤프트가 회전할 수 있도록 함으로서 안정된 발전을 가능하게 하면서 발전관련 부품들의 마모와 손상을 방지하여 유지관리비용을 절감할 수 있고, 블레이드의 과속으로 야기될 수 있는 안전문제를 해소할 수 있는 등 다양한 장점을 가지는 발명이다.As described above, the present invention enables stable power generation by always allowing the shaft to rotate at a safe speed regardless of wind speed and air volume, thereby preventing maintenance and abrasion of wear-related parts and reducing maintenance costs. It is an invention that has various advantages such as solving a safety problem that can be caused by overspeed.

100; 풍력발전기 105; 블레이드
106; 샤프트 110; 브레이크
111; 고정브레이크휠 112; 가동브레이크휠
115; 접속수단 116; 접속바디
117; 접속브라켓 118; 가동브라켓
120; 작동링크 121; 수직바
122; 수평바 125; 중량체
126; 스프링100; Wind power generator 105; blade
106; Shaft 110; brake
111; Fixed brake wheel 112; Movable brake wheel
115; Connection means 116; Connection body
117; Connection bracket 118; Movable bracket
120; Operation link 121; Vertical bar
122; Horizontal bar 125; Weight
126; spring

Claims (3)

베이스(101)에 수직으로 세워지는 타워(102) 상단에 방향성 자유롭게 설치되는 동체(103) 선단에 장착되는 허브(104)와, 상기 허브(104)에 방사상으로 설치되는 블레이드(105)와, 상기 동체(103) 내부 축중심 방향으로 설치되는 샤프트(106)와, 상기 샤프트(106)의 중도에 설정된 속도 이상으로 회전하는 것을 제한하기 위한 브레이크(110)를 더 설치하고;
상기 브레이크(110)는, 샤프트(106)의 중도에 샤프트(106)와 함께 회전하도록 고정하는 고정브레이크휠(111)과;
상기 고정브레이크휠(111)의 일측에 고정브레이크휠(111)과 접속 및 이탈하면서 고정브레이크휠(111)과 마찰을 일으켜 제동을 수행하게 설치하는 가동브레이크휠(112)과;
상기 샤프트(106)의 회전으로 발생하는 원심력에 의하여 속도가 빠르면 가동브레이크휠(112)을 고정브레이크휠(111) 방향으로 접속시키고, 속도가 느려지면 원래의 상태로 복귀하여 이탈시키는 접속수단(115)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 브레이크.The hub 104 mounted on the front end of the fuselage 103 which is freely directionally installed on the top of the tower 102 vertically built on the base 101, and the blade 105 radially installed on the hub 104, and Further, a shaft 106 installed in the inner axis center direction of the fuselage 103 and a brake 110 for limiting rotation of the shaft 106 at a speed higher than a predetermined speed are further installed;
The brake 110 includes a fixed brake wheel 111 that is fixed to rotate with the shaft 106 in the middle of the shaft 106;
A movable brake wheel 112 installed to perform braking by causing friction with the fixed brake wheel 111 while being connected to and separated from the fixed brake wheel 111 on one side of the fixed brake wheel 111;
When the speed is high due to the centrifugal force generated by the rotation of the shaft 106, the movable brake wheel 112 is connected in the direction of the fixed brake wheel 111, and when the speed is slowed, the connecting means 115 returns to the original state and exits. Brake for a wind turbine characterized in that it comprises a. 제 1 항에 있어서;
상기 접속수단(115)은, 가동브레이크휠(112)의 측방에서 샤프트(106)에 고정되어 샤프트(106)와 함께 회전하는 접속바디(116)와;
상기 접속바디(116)의 내측에 방사상으로 돌출시키는 다수개의 접속브라켓(117)과;
상기 가동브레이크휠(112)의 측방에 브라켓(117)의 수 만큼 일체로 형성하여 돌출시키는 가동브라켓(118)과;
상기 샤프트(106)의 축중심에 대항 직각방향으로 위치하는 수직바(121)와, 상기 수직바(121)의 상부에서 일체로 형성되어 샤프트(106)의 축중심과 수평을 이루는 수평바(122)로 구성되어 접속브라켓(117)과 가동브라켓(118)을 연결하는 작동링크(120)와;
상기 수직바(121)의 하단은 가동브라켓(118)과 힌지핀(123)으로 연결하고, 수직바(121)의 상단은 접속브라켓(117)과 힌지핀(123)으로 연결하고,
상기 수평바(122)의 끝단에 고정하여 샤프트(106)의 회전으로 원심력이 발생하여 샤프트(106)의 축중심과 멀어지면 작동링크(120)가 가동브레이크휠(112)을 고정브레이크휠(111) 방향으로 밀어서 접속시키는 중량체(124)와;
상기 가동브라켓(118)과 연결하는 힌지핀(123)이 수직바(121)의 원호운동에 대하여 접속브라켓(117)을 수평운동으로 전환하는 것이 가능하게 수직바(121)의 하단에 형성하는 장공(125)과;
상기 수평바(122)와 접속바디(116) 사이에 연결하여 샤프트(106)의 속도가 느려질 경우 작동링크(120)를 원래 위치로 복귀시키는 스프링(126)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 브레이크.According to claim 1;
The connecting means 115 includes a connecting body 116 fixed to the shaft 106 on the side of the movable brake wheel 112 and rotating together with the shaft 106;
A plurality of connection brackets 117 protruding radially inside the connection body 116;
A movable bracket 118 formed integrally with the number of brackets 117 on the side of the movable brake wheel 112 to protrude;
A vertical bar 121 positioned perpendicular to the axis center of the shaft 106 and a horizontal bar 122 formed integrally with the upper part of the vertical bar 121 to form a horizontal level with the axis center of the shaft 106 ) Is composed of an operation link 120 for connecting the connecting bracket 117 and the movable bracket 118;
The lower end of the vertical bar 121 is connected to the movable bracket 118 and the hinge pin 123, and the upper end of the vertical bar 121 is connected to the connection bracket 117 and the hinge pin 123,
When the end of the horizontal bar 122 is fixed and the centrifugal force is generated due to the rotation of the shaft 106, the operating link 120 moves the movable brake wheel 112 to the fixed brake wheel 111 when it is distant from the shaft center of the shaft 106. ) By pushing in the direction to connect the weight (124);
The hinge pin 123 connecting with the movable bracket 118 is formed in the lower end of the vertical bar 121 to be able to convert the connection bracket 117 into a horizontal motion with respect to the circular motion of the vertical bar 121 (125) and;
For the wind power generator characterized in that it comprises a spring 126 to return to the original position when the speed of the shaft 106 is slow by connecting between the horizontal bar 122 and the connection body 116 brake. 제 1 항에 있어서;
상기 고정브레이크휠(111)과 가동브레이크휠(112)의 접속면에 고정하여 제동력을 높이도록하는 제동패드(114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 브레이크.According to claim 1;
Brake pad for wind turbines characterized in that it comprises a braking pad 114 to increase the braking force by fixing to the connection surface of the fixed brake wheel 111 and the movable brake wheel (112).
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