KR20210130979A - Wind speed interlocking blade type wind power generator - Google Patents

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KR20210130979A KR1020200049184A KR20200049184A KR20210130979A KR 20210130979 A KR20210130979 A KR 20210130979A KR 1020200049184 A KR1020200049184 A KR 1020200049184A KR 20200049184 A KR20200049184 A KR 20200049184A KR 20210130979 A KR20210130979 A KR 20210130979A
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Abstract

Provided is a wind speed interlocking blade type wind power generator. The wind power generator provided with a plurality of blades comprises: a hub plate positioned in front of a nacelle of the wind power generator; a connection plate having one side hinge-coupled to the hub plate and the other side on which a blade is installed; a rotary shaft connecting the hub plate to the nacelle; a linear bush formed to be movable in the axial direction on the rotary shaft; a shaft spring inserted between the hub plate of the rotary shaft and the linear bush; and a fixation bar connecting the connection plate to the linear bush. According to the present invention, an elastic force of the shaft spring is transmitted to the connection plate in accordance with a wind speed so that a blade engagement angle is varied.

Description

풍속 연동 블레이드형 풍력발전기{Wind speed interlocking blade type wind power generator}Wind speed interlocking blade type wind power generator

본 발명은 고 풍속시에도 운전가능한 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 허브플레이트에 블레이드를 탄성 결합시켜 고 풍속시 블레이드의 피치를 조절할 수 있고, 축스프링의 압축 또는 인장을 통해 블레이드의 피치제어 범위를 확장시킬 수 있으며, 턴버클의 길이 조절을 통해 풍력발전기가 설치되는 환경의 풍속에 따라 블레이드의 피치제어 범위를 더욱 확장시킬 수 있도록 함으로써 고 풍속시에도 기계적 구조의 소손 없이 운전가능하도록 하는 풍력발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generator that can be operated even at high wind speeds, and more particularly, by elastically coupling the blades to a hub plate, the pitch of the blades can be adjusted at high wind speeds, and the pitch control of the blades through compression or tension of the shaft spring. The range can be expanded, and by adjusting the length of the turnbuckle, the pitch control range of the blade can be further extended according to the wind speed of the environment where the wind turbine is installed, so that it can be operated without damage to the mechanical structure even at high wind speed. is about

풍력발전이란 풍력으로 터빈 등의 장치를 가동하여 기계적에너지로 변환시키고, 이를 활용하여 전기를 생산하는 장치를 말한다. 풍력에너지는 최근 신재생에너지로 각광받으며 전 세계적으로 수요가 점차 확대되고 있는 추세이다. 바람은 광범위하게 분포하고 끊임없이 재생되며, 자원이 풍부하고 깨끗하다. 또한 이를 활용할 때 온실가스의 배출이 없다는 점에서 화석에너지 고갈에 대처할 수 있는 에너지원으로서 주목받고 있다.Wind power generation refers to a device that operates a device such as a turbine with wind power, converts it into mechanical energy, and uses this to produce electricity. Wind energy has recently been in the spotlight as a new and renewable energy, and its demand is gradually increasing worldwide. Winds are widely distributed and constantly regenerated, and the resources are plentiful and clean. Also, since there is no greenhouse gas emission when using it, it is attracting attention as an energy source that can cope with the depletion of fossil energy.

이러한 풍력발전을 일으키는 풍력발전기는 일반적으로 수평축 및 수직축 발전기로 나뉘는데, 수직축 풍력발전기는 날개가 수직축을 중심으로 회전하여 바람의 방향에 영향을 받지 않고 구조가 간단하며 정비가 쉬운 장점이 있으나, 효율의 문제로 소형에서 중대형 발전기에 이르기까지 수평축 풍력발전기가 많이 사용되고 있다.Wind power generators that cause such wind power generation are generally divided into horizontal axis and vertical axis generators. The vertical axis wind generator has the advantage of being simple in structure and easy to maintain without being affected by the wind direction as the blades rotate around the vertical axis, but the efficiency is high. As a problem, horizontal axis wind turbines are widely used, ranging from small to medium-sized generators.

수평축 풍력발전기는 타워와, 타워의 상단에 설치된 나셀(Nacelle) 및 나셀의 선단에 설치된 회전체로 구성된다. 회전체에는 블레이드가 구비되며, 나셀은 기어 박스, 발전기 등으로 이루어진다.The horizontal axis wind turbine consists of a tower, a nacelle installed at the top of the tower, and a rotating body installed at the tip of the nacelle. The rotating body is provided with a blade, and the nacelle is composed of a gearbox, a generator, and the like.

한편 이와 같은 수평축 풍력발전기는 정격 풍속을 초과한 과 풍속의 강풍이 불 경우 과열에 의한 기계적 구조의 소손이 생기는 문제가 있다. 이를 방지하기 위해, 과 풍속의 강풍이 불 경우 회전체와 나셀을 바람 방향으로부터 벗어나게 하거나 회전체의 회전 수를 감소시키는 등 여러 가지 형태의 과 풍속 제어 장치를 사용한다.On the other hand, such a horizontal axis wind power generator has a problem in that the mechanical structure is damaged due to overheating when a strong wind with an excessive wind speed exceeding the rated wind speed blows. In order to prevent this, when a strong wind of excessive wind speed blows, various types of overwind speed control devices are used, such as moving the rotating body and the nacelle away from the wind direction or reducing the number of rotations of the rotating body.

이러한 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치에 대한 기술로서, '후방 이동식 하우징을 포함하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치(등록번호 : 10-1528500)'에서는 과 풍속에 의한 파손을 방지하기 위해 하우징이 바람에 의해 후방으로 이동됨에 따라 블레이드의 경사각을 조절할 수 있도록 함으로써, 물리적 손실을 최소화하는 풍력발전기의 블레이드 경사각 조절장치를 개시하고 있다.As a technology for such a blade inclination angle control device of a wind power generator, in 'a wind power generator blade inclination angle control device including a rear movable housing (registration number: 10-1528500)', in order to prevent damage due to excessive wind speed, the housing is damaged by the wind. Disclosed is a blade inclination angle adjusting device of a wind power generator that minimizes physical loss by allowing the inclination angle of the blade to be adjusted as it moves backward by the wind turbine.

그러나 하우징이 후방으로 이동됨에 따라 과 풍속에 의하여 발생되는 충격을 효과적으로 감소시키기 위한 기술 구성인 블레이드의 페더링샤프트에 결합되는 슬라이딩 부재가 상하면에 위치되는 각 스토퍼의 간격에 한정되어 블레이드의 각도 조절 범위가 제한적이므로 적용 가능한 과 풍속의 범위 또한 제한적이라는 한계점이 있으므로 이에 따른 새로운 기술 개발이 절실히 요구되고 있는 시점이다.However, as the housing is moved backward, the sliding member coupled to the feathering shaft of the blade, which is a technical configuration for effectively reducing the shock generated by the excessive wind speed, is limited to the interval of each stopper located on the upper and lower surfaces, so the angle adjustment range of the blade Since there is a limitation in that the range of applicable overwind speed is also limited, the development of new technology is urgently required.

KRUS 10-152850010-1528500 B1B1

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 허브플레이트에 블레이드를 탄성 결합시켜 고 풍속시 블레이드의 피치를 조절할 수 있고, 축스프링의 압축 또는 인장을 통해 블레이드의 피치제어 범위를 확장시킬 수 있으며, 턴버클의 길이 조절을 통해 풍력발전기가 설치되는 환경의 풍속에 따라 블레이드의 피치제어 범위를 더욱 확장시킬 수 있도록 함으로써 고 풍속시에도 기계적 구조의 소손 없이 운전가능하도록 하는 풍력발전기에 관한 것이다.The present invention is to solve the above problems, it is possible to adjust the pitch of the blades at high wind speed by elastically coupling the blades to the hub plate, and to extend the pitch control range of the blades through compression or tension of the shaft spring, By adjusting the length of the turnbuckle to further expand the pitch control range of the blades according to the wind speed of the environment in which the wind turbine is installed, it relates to a wind power generator that enables operation without damage to the mechanical structure even at high wind speeds.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 상기 풍력발전기의 나셀 전방에 위치되는 허브플레이트; 상기 허브플레이트에 일측은 힌지 결합되고 타측에는 블레이드가 설치되는 연결판; 상기 허브플레이트와 상기 나셀을 연결하는 회전축; 상기 회전축에 축방향 이동가능하도록 형성된 리니어부시; 상기 회전축의 허브플레이트와 리니어부시 사이에 삽입시킨 축스프링; 및 상기 연결판과 상기 리니어부시를 연결시키는 고정바;를 포함하여 구성되어 풍속에 따라 상기 축스프링의 탄성력이 상기 연결판에 전달되어 블레이드 결합각을 가변시키는 것을 기술적 특징으로 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the hub plate is located in front of the nacelle of the wind power generator; a connecting plate having one side hinge-coupled to the hub plate and a blade installed on the other side; a rotating shaft connecting the hub plate and the nacelle; a linear bush formed to be movable in the axial direction on the rotating shaft; a shaft spring inserted between the hub plate of the rotary shaft and the linear bush; and a fixing bar connecting the connecting plate and the linear bush to each other so that the elastic force of the shaft spring is transmitted to the connecting plate according to the wind speed to vary the blade engagement angle.

이러한 풍속 연동 블레이드형 풍력발전기는 상기 연결판의 타측에 탄성력에 의하여 상기 블레이드 결합각을 변형시키는 탄성힌지;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.This wind speed interlocking blade type wind power generator further comprises an elastic hinge for deforming the blade engagement angle by an elastic force on the other side of the connecting plate.

이러한 풍속 연동 블레이드형 풍력발전기는 저풍속구간에서는 상기 탄성힌지에 의하여 상기 블레이드의 고정각이 우선 변형되고, 고풍속구간에서는 상기 축스프링에 의하여 상기 블레이드의 고정각이 변형되는 것을 특징으로 한다.The wind speed interlocking blade type wind power generator is characterized in that the fixed angle of the blade is first deformed by the elastic hinge in the low wind speed section, and the fixed angle of the blade is deformed by the shaft spring in the high wind speed section.

이러한 풍속 연동 블레이드형 풍력발전기의 상기 고정바는, 축 회전시 길이가 변형되는 턴버클로 형성되어 설치지역 풍속에 따라 상기 블레이드 고정각을 변경시키는 것을 특징으로 한다.The fixing bar of the wind speed interlocking blade type wind power generator is formed as a turnbuckle whose length is deformed when the shaft rotates, and the blade fixing angle is changed according to the wind speed of the installation area.

상기 과제의 해결수단에 의한 본 발명은, 풍력발전기의 블레이드를 탄성 결합시킴으로써 풍속의 변화에 따라 블레이드의 고정각 및 회전 반경이 자동 조절되어 풍력발전기의 과열을 방지하고, 기계적, 물리적 손실을 최소화할 수 있다.The present invention by means of solving the above problems, by elastically coupling the blades of the wind power generator, the fixed angle and the rotation radius of the blades are automatically adjusted according to the change in wind speed to prevent overheating of the wind power generator, and to minimize mechanical and physical losses. can

또한, 고정바가 길이 조절 가능한 턴버클로 형성되어 풍력발전기가 설치되는 환경의 평균 풍속에 맞게 블레이드의 고정각 및 회전 반경 설정이 가능하여 바람이 약한 지역에서도 풍력발전기의 발전 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, since the fixed bar is formed as a length-adjustable turnbuckle, the fixed angle and rotation radius of the blade can be set according to the average wind speed of the environment where the wind power generator is installed, so that the power generation efficiency of the wind generator can be improved even in areas with weak wind. have.

따라서, 블레이드의 고정각 및 회전 반경의 조절이 용이하여 넓은 범위의 풍속 하에서 발전이 가능한 풍력발전기를 제공할 수 있다.Therefore, it is possible to provide a wind power generator capable of generating power under a wide range of wind speed by easy adjustment of the fixed angle and rotation radius of the blade.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기의 정면도.
도 3은 도 2의 A의 확대도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기의 축스프링 결합부위 확대도.
도 5는 축스프링에 의한 블레이드 각도 조절을 나타내는 설명도.
도 6은 고정바에 의한 블레이드 각도 조절을 나타내는 설명도.
1 is a perspective view of a wind power generator according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view of the wind power generator according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is an enlarged view of A of Fig. 2;
Figure 4 is an enlarged view of the shaft spring coupling portion of the wind power generator according to an embodiment of the present invention.
5 is an explanatory view showing the blade angle adjustment by the shaft spring.
6 is an explanatory view showing the angle adjustment of the blade by the fixing bar.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 풍력발전에서의 블레이드 설계, 요잉시스템 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings 1 to 4 . On the other hand, in the drawings and detailed description, blade design in general wind power generation, yaw system Illustrations and references to configurations and actions that can be easily understood by those skilled in this field from others have been simplified or omitted. In particular, in the drawings and detailed descriptions, detailed descriptions and illustrations of specific technical configurations and actions of elements not directly related to the technical features of the present invention are omitted, and only the technical configurations related to the present invention are briefly illustrated or described. did.

본 발명에 따른 고 풍속시에도 운전가능한 풍력발전기는 풍속에 따라 블레이드(40)의 각도 조절이 가능한 풍력발전기로서, 도 1과 도 2에서와 같이 타워(10), 나셀(20), 허브플레이트(30), 블레이드(40)를 포함한다.The wind power generator that can be operated even at high wind speed according to the present invention is a wind power generator capable of adjusting the angle of the blade 40 according to the wind speed, and as shown in FIGS. 1 and 2, a tower 10, a nacelle 20, a hub plate ( 30), including a blade (40).

타워(10)는 수직 방향으로 길게 형성되어 나셀(20)을 지지면으로부터 지지하는 구성이다. 나셀(20)은 블레이드(40)가 결합되는 허브플레이트(30)의 회전축(60)을 가지며, 블레이드(40)에 의한 회전력을 전기력으로 변환시키는 기어박스 및 발전기 등을 포함하는 구성이다.The tower 10 is formed elongated in the vertical direction to support the nacelle 20 from the supporting surface. The nacelle 20 has a rotation shaft 60 of the hub plate 30 to which the blade 40 is coupled, and includes a gearbox and a generator for converting rotational force by the blade 40 into electric power.

허브플레이트(30)는 블레이드(40)가 결합되는 구성이다. 허브플레이트(30)의 중앙에는 회전축(60)이 관통하여 결합되고, 중앙으로부터 절곡된 각 면에 블레이드(40)가 결합된다. 본 실시예에서는 블레이드(40)가 결합되는 각 면이 절곡된 형상의 허브플레이트(30)를 설명하였지만, 허브플레이트(30)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 이때, 도 2의 A와 같이 블레이드(40)는 연결판(50)을 이용하여 허브플레이트(30)에 결합되도록 하는 것이 바람직하다.The hub plate 30 is configured to be coupled to the blade 40 . The rotation shaft 60 penetrates and is coupled to the center of the hub plate 30 , and the blade 40 is coupled to each surface bent from the center. In the present embodiment, although the hub plate 30 having a shape in which each surface to which the blade 40 is coupled is described has been described, the shape of the hub plate 30 is not limited thereto. At this time, it is preferable that the blade 40 is coupled to the hub plate 30 using the connecting plate 50 as shown in FIG. 2A .

연결판(50)은 도 3에 도시된 바와 같이 델타힌지(51)와 탄성힌지(52)로 구성될 수 있다. 델타힌지(51)는 금속 재질로 형성되며, 허브플레이트(30)에 고정결합되는 구성이다. 탄성힌지(52)는 탄성 재질로 형성되며, 양단이 델타힌지(51)와 블레이드(40)에 각각 결합된다. 본 실시예에서는 탄성힌지(52)가 블레이드(40)의 뿌리 내부에 삽입되는 형상으로 설명하였으나 탄성힌지(52)에 의해 블레이드(40)가 탄성 결합되는 형태라면 어떤 방식이든 가능하다.The connecting plate 50 may be composed of a delta hinge 51 and an elastic hinge 52 as shown in FIG. 3 . The delta hinge 51 is formed of a metal material, and is configured to be fixedly coupled to the hub plate 30 . The elastic hinge 52 is formed of an elastic material, and both ends are coupled to the delta hinge 51 and the blade 40, respectively. In this embodiment, the elastic hinge 52 has been described as being inserted into the root of the blade 40 , but any method is possible as long as the blade 40 is elastically coupled by the elastic hinge 52 .

이러한 결합구조로 인하여 풍속이 강해지면 탄성힌지(52)의 탄성에 의하여 블레이드(40)가 전방으로 접히면서 블레이드(40)의 각도가 조절되도록 피치제어가 수행된다. 이때, 블레이드(40)와 델타힌지(51)는 서로 부딪혀 마모되지 않도록 설계되어야 한다.When the wind speed is strong due to this coupling structure, the pitch control is performed so that the angle of the blade 40 is adjusted while the blade 40 is folded forward by the elasticity of the elastic hinge 52 . At this time, the blade 40 and the delta hinge 51 should be designed so that they do not collide with each other and wear out.

한편, 블레이드(40)를 지지하기 위한 구성으로 고정바(90)가 더 포함될 수 있다. 도 4를 참조하면, 고정바(90)는 블레이드(40)가 결합된 델타힌지(51)에 일측단이 고정되고, 타측단은 회전축(60)에 형성된 리니어부시(80)에 고정된다.Meanwhile, a fixing bar 90 may be further included as a configuration for supporting the blade 40 . Referring to FIG. 4 , one end of the fixing bar 90 is fixed to the delta hinge 51 to which the blade 40 is coupled, and the other end is fixed to the linear bush 80 formed on the rotating shaft 60 .

리니어부시(80)는 나셀(20)과 허브플레이트(30) 사이의 회전축(60)에 구비되어 회전축(60)을 따라 전후방으로 직선 이동이 가능한 구성이다.The linear bush 80 is provided on the rotation shaft 60 between the nacelle 20 and the hub plate 30 and is configured to be linearly moved forward and backward along the rotation shaft 60 .

이러한 리니어부시(80)와 허브플레이트(30) 사이의 회전축(60)에는 축스프링(70)이 구비된다.A shaft spring 70 is provided on the rotation shaft 60 between the linear bush 80 and the hub plate 30 .

풍속과 연동하여 블레이드의 고정각을 변형시키는 방법은 도 5와 같이 저풍속구간과 고풍속구간으로 나누어 설명할 수 있다.A method of changing the fixed angle of the blade in conjunction with the wind speed can be described by dividing it into a low wind speed section and a high wind speed section as shown in FIG. 5 .

본 발명은 풍속에 따라 플레이드의 고정각을 변형시켜 블레이드 회전속도를 유지시키는 것을 목적으로 하며, 저풍속구간에서는 탄성힌지(52)의 탄성력에 의지하여 블레이드 고정각을 변경되고, 고풍속구간에서는 축스프링(70)의 탄성력에 의지하여 블레이드 고정각이 변결되도록 탄성힌지의 탄성력과 축스프링의 탄성력을 설계한다.The present invention aims to maintain the blade rotation speed by changing the fixed angle of the plate according to the wind speed, and in the low wind speed section, the blade fixing angle is changed depending on the elastic force of the elastic hinge 52, and in the high wind speed section The elastic force of the elastic hinge and the elastic force of the shaft spring are designed so that the blade fixing angle is changed depending on the elastic force of the shaft spring 70 .

이하, 이에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다. Hereinafter, this will be described in detail.

상기, 저풍속구간과 고풍속구간은 풍속 9 ~ 13 m/sec를 기준으로 하여 구분되므로, 상기 풍속 9 ~ 13 m/sec을 기준풍속으로 정의한다.Since the low wind speed section and the high wind speed section are divided based on the wind speed of 9 to 13 m/sec, the wind speed of 9 to 13 m/sec is defined as the reference wind speed.

저풍속구간에서는 탄성힌지(52)의 탄성에 의한 블레이드(40) 각도 조절로 피치제어가 수행되어 블레이드(40)의 회전속도가 유지된다. In the low wind speed section, pitch control is performed by adjusting the angle of the blade 40 by the elasticity of the elastic hinge 52 to maintain the rotational speed of the blade 40 .

이처럼 탄성힌지(52)에 의하여 블레이드(40)의 고정각이 우선 변형되었다가, 저풍속구간과 기준풍속구간의 경계범위인 풍속 9 ~ 13 m/sec에서는 축스프링(70)에 의한 블레이드(40) 고정각 변화가 시작된다. As such, the fixed angle of the blade 40 is first deformed by the elastic hinge 52, and then the blade 40 by the shaft spring 70 at a wind speed of 9 to 13 m/sec, which is the boundary range between the low wind speed section and the reference wind speed section. ) the fixed angle change begins.

기준풍속구간 내에서는 탄성힌지(52)에 의한 블레이드(40) 고정각 변형과 축스프링(70)에 의한 블레이드(40) 고정각 변형이 병행되며, 탄성힌지(52)에 의한 블레이드(40) 고정각 변형이 최대로 발생된 이후에는 상기 축스프링(70)에 의해서만 블레이드(40)의 고정각이 변형된다.Within the reference wind speed section, the fixed angle deformation of the blade 40 by the elastic hinge 52 and the fixed angle deformation of the blade 40 by the shaft spring 70 are paralleled, and the blade 40 is fixed by the elastic hinge 52 . After each deformation is maximized, the fixed angle of the blade 40 is deformed only by the shaft spring 70 .

상세하게는, 저풍속구간에서 탄성힌지(52)의 탄성에 의한 블레이드(40) 각도 조절로 피치제어가 수행되는 중에 순간 풍속이 급상승하는 등 고풍속구간으로 진입하여 탄성힌지(52)로 조절 가능한 한계치에 다다르게 되면 리니어부시(80)가 축스프링(70)을 압축시키면서 허브플레이트(30)측으로 이동한다. 이때, 고정바(90)는 연결판(50)의 델타힌지(51)를 회전시켜 블레이드(40)의 각도조절 범위가 더 넓어질 수 있고, 그에 따라 블레이드(40)의 회전 반경이 조절될 수 있다.In detail, it is possible to enter into a high wind speed section such as a sudden increase in wind speed while the pitch control is performed by adjusting the angle of the blade 40 by the elasticity of the elastic hinge 52 in the low wind speed section, and can be adjusted with the elastic hinge 52 When the limit value is reached, the linear bush 80 moves toward the hub plate 30 while compressing the shaft spring 70 . At this time, the fixed bar 90 rotates the delta hinge 51 of the connecting plate 50 so that the angle adjustment range of the blade 40 can be wider, and accordingly, the rotation radius of the blade 40 can be adjusted. have.

즉, 저풍속구간에서는 축스프링(70)에 인장력 또는 압축력이 작용하지 않고 블레이드(40)에 결합된 탄성힌지(52)의 탄성력만으로 피치제어가 수행되는 반면, 고풍속구간에서는 블레이드(40)에 강한 풍압이 가해지고, 축스프링(70)을 압축시키면서 리니어부시(80)가 허브플레이트(30) 측으로 직선 이동된다. 이때, 블레이드(40)의 지지를 위해 리니어부시(80)에 고정되는 고정바(90)가 함께 이동하면서 고정바(90)의 타측단에 연결된 델타힌지(51)의 힌지각도가 조절되고, 그에 따라 블레이드(40)의 고정각 및 회전 반경이 조절되어 블레이드(40)에 가해지는 기계적, 물리적 손실이 최소화될 수 있다.That is, in the low wind speed section, the pitch control is performed only with the elastic force of the elastic hinge 52 coupled to the blade 40 without tensile or compressive force acting on the shaft spring 70, whereas in the high wind speed section, the blade 40 A strong wind pressure is applied, and the linear bush 80 is linearly moved toward the hub plate 30 while compressing the shaft spring 70 . At this time, the hinge angle of the delta hinge 51 connected to the other end of the fixing bar 90 is adjusted while the fixing bar 90 fixed to the linear bush 80 moves together to support the blade 40, Accordingly, the fixed angle and the rotation radius of the blade 40 are adjusted, so that mechanical and physical losses applied to the blade 40 can be minimized.

풍속이 다시 약해지는 등 기준풍속구간 또는 저풍속구간으로 복귀하면 축스프링(70)에 가해지던 압축력이 가압 해제되면서 리니어부시(80)가 나셀(20)측으로 이동하며, 고정바(90)가 델타힌지(51)를 복귀시켜 블레이드(40)의 고정각도 원상태로 복귀된다.When the wind speed returns to the reference wind speed section or the low wind speed section, such as when the wind speed weakens again, the compression force applied to the shaft spring 70 is released and the linear bush 80 moves to the nacelle 20 side, and the fixed bar 90 moves to the delta By returning the hinge 51, the fixed angle of the blade 40 is returned to its original state.

한편, 고정바(90)는 축회전 시 길이가 변형되는 턴버클(turnbuckle)로 형성될 수 있다.On the other hand, the fixed bar 90 may be formed of a turnbuckle that is deformed in length when the shaft rotates.

턴버클이란, 두 점 사이에 연결된 강삭 등을 죄는 데 사용하는 죔 기구의 하나로, 좌우에 나사 막대가 있고 나사부가 공통 너트로 연결된 장치이다. 일측의 수나사는 오른나사이고, 타측의 수나사는 왼나사로 형성되며, 암나사가 있는 너트를 회전하면 양측 2개의 수나사는 서로 접근하고, 너트를 반대로 회전하면 2개의 수나사는 서로 멀어지게 되므로 축회전 시 길이가 변형되는 것이다.A turnbuckle is one of the clamping mechanisms used to clamp a steel rod connected between two points, and it is a device with a screw rod on the left and right and a threaded part connected with a common nut. The male thread on one side is a right-hand thread, and the male thread on the other side is a left-hand thread. When a nut with a female thread is rotated, the two male threads on both sides approach each other, and when the nut is rotated counterclockwise, the two male threads move away from each other. will be transformed

고정바(90)가 턴버클로 형성되면, 풍력발전기가 설치되는 장소의 평균 풍속에 맞추어 고정바(90)의 길이설정을 통해 블레이드(40)의 회전직경을 설정할 수 있다는 장점이 있다. 또는 같은 장소여도 계절 등에 따라 풍속의 세기가 크게 차이나는 지역에서는 사전에 고정바(90)의 길이를 조절하여 블레이드(40)에 가해지는 기계적, 물리적 손실을 최소화 할 수 있다.When the fixed bar 90 is formed as a turnbuckle, there is an advantage that the rotational diameter of the blade 40 can be set by setting the length of the fixed bar 90 according to the average wind speed of the place where the wind power generator is installed. Alternatively, even in the same place, in an area where the strength of wind speed varies greatly depending on seasons, etc., the mechanical and physical losses applied to the blade 40 can be minimized by adjusting the length of the fixing bar 90 in advance.

즉, 저풍속에서는 고정바(90)의 길이가 짧게 설정되어 그에 따른 델타힌지(51)의 힌지각도가 조절되어 블레이드(40)의 회전 반경이 커지고, 고풍속에서는 고정바(90)의 길이가 길게 설정되어 그에 따른 델타힌지(51)의 힌지각도가 조절되어 블레이드(40)의 회전 반경이 작아지는 효과를 얻을 수 있다.That is, at low wind speed, the length of the fixed bar 90 is set to be short, and accordingly the hinge angle of the delta hinge 51 is adjusted to increase the rotation radius of the blade 40, and at high wind speed, the length of the fixed bar 90 is long. It is set and the hinge angle of the delta hinge 51 is adjusted accordingly, so that the rotation radius of the blade 40 can be reduced.

평균적으로 저풍속이 부는 지역에 설치되는 경우를 예로들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 고정바(90)의 길이를 짧게 설정하여 델타힌지(51)의 힌지각을 조절하면 블레이드(40)의 고정각과 회전 반경을 조절할 수 있다. For example, in the case of being installed in an area where the average low wind speed blows, as shown in FIG. 6 , when the hinge angle of the delta hinge 51 is adjusted by setting the length of the fixing bar 90 to be short, the blade 40 is Fixed angle and turning radius can be adjusted.

상술한 방법으로 비교적 약풍으로도 블레이드(40) 회전이 용이하도록 함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있다. 반면, 바람이 강하게 부는 지역에서는 고정바(90)의 길이를 길게 설정하여 델타힌지(51)의 힌지각 조절을 통해 블레이드(40)의 고정각과 회전 반경을 조절하면 블레이드(40)의 부하가 커지는 효과를 얻을 수 있고, 강풍에도 블레이드(40)의 과열을 방지할 수 있다.Power generation efficiency can be improved by making the blade 40 easy to rotate even in a relatively weak wind by the above-described method. On the other hand, in an area where the wind blows strongly, by setting the length of the fixed bar 90 to be long and adjusting the fixed angle and the rotation radius of the blade 40 through the hinge angle adjustment of the delta hinge 51, the load of the blade 40 increases. The effect can be obtained, and it is possible to prevent overheating of the blade 40 even in strong winds.

따라서 턴버클로 형성되는 고정바(90)의 길이 설정을 통해 블레이드(40)의 고정각 및 회전 반경을 조절하여 강한 바람이 부는 지역에서는 풍력발전기의 과열을 방지하고, 약한 바람이 부는 지역에서는 발전 효율을 향상시킬 수 있으므로 풍속이 강한 지역이나 약한 지역 모두에 설치할 수 있다. 또한, 계절마다 풍속의 변화가 큰 지역에서는 강한 바람이 부는 계절과 약한 바람이 부는 계절에 따라 사전에 고정바(90)의 길이 설정을 통해 넓은 범위의 풍속하에서 발전 가능하다는 효과가 있다.Therefore, by adjusting the fixed angle and rotation radius of the blade 40 through the setting of the length of the fixed bar 90 formed as a turnbuckle, overheating of the wind turbine is prevented in a strong windy area, and power generation efficiency in a weak windy area It can be installed in both areas with strong wind speed and areas with weak wind speed. In addition, in an area with a large change in wind speed for each season, there is an effect that power can be generated under a wide range of wind speed by setting the length of the fixed bar 90 in advance according to the season in which strong wind blows and the season in which weak wind blows.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기에는 풍향 변화로 인하여 로터 회전면과 풍향이 수직이 되지 않아 에너지 활용도가 떨어지는 요에러에 대응할 수 있도록 하는 요잉시스템을 구비하는 것이 바람직하다. 요잉시스템에 의하여 풍력발전기에 불어오는 풍향은 항상 일정하게 유지될 수 있다.In addition, the wind power generator according to the embodiment of the present invention is preferably provided with a yaw system capable of responding to a yaw error in which the energy utilization is reduced because the rotor rotational surface and the wind direction are not perpendicular to each other due to a change in the wind direction. The wind direction blowing to the wind turbine by the yaw system can always be kept constant.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 고 풍속시에도 운전가능한 풍력발전기를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.As described above, although the wind power generator operable even at high wind speed according to the embodiment of the present invention is illustrated according to the above description and drawings, this is merely an example and within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. It will be appreciated by those skilled in the art that various changes and modifications are possible.

10: 타워
20: 나셀
30: 허브플레이트
40: 블레이드
50: 연결판
51: 델타힌지
52: 탄성힌지
60: 회전축
70: 축스프링
80: 리니어부시
90: 고정바
10: Tower
20: Nacelle
30: hub plate
40: blade
50: connection plate
51: delta hinge
52: elastic hinge
60: axis of rotation
70: shaft spring
80: linear bush
90: fixed bar

Claims (4)

복수 개의 블레이드가 구비된 풍력발전기에 있어서,
상기 풍력발전기의 나셀(20) 전방에 위치되는 허브플레이트(30);
상기 허브플레이트(30)에 일측은 힌지 결합되고 타측에는 블레이드(40)가 설치되는 연결판(50);
상기 허브플레이트(30)와 상기 나셀(20)을 연결하는 회전축(60);
상기 회전축(60)에 축방향 이동가능하도록 형성된 리니어부시(80);
상기 회전축(60)의 허브플레이트(30)와 리니어부시(80) 사이에 삽입시킨 축스프링(70); 및
상기 연결판(50)과 상기 리니어부시(80)를 연결시키는 고정바(90);를 포함하여 구성되어
풍속에 따라 상기 연결판(50)에 가해지는 풍압이 상기 축스프링(70)에 전달되어 블레이드(40) 결합각을 가변시키는 것을 특징으로 하는 풍속 연동 블레이드형 풍력발전기.
In the wind power generator provided with a plurality of blades,
a hub plate 30 positioned in front of the nacelle 20 of the wind power generator;
a connecting plate 50 on which one side is hinged to the hub plate 30 and a blade 40 is installed on the other side;
a rotating shaft 60 connecting the hub plate 30 and the nacelle 20;
a linear bush (80) formed to be movable in the axial direction on the rotating shaft (60);
a shaft spring 70 inserted between the hub plate 30 of the rotary shaft 60 and the linear bush 80; and
and a fixing bar 90 connecting the connecting plate 50 and the linear bush 80 to each other.
Wind speed interlocking blade type wind power generator, characterized in that the wind pressure applied to the connecting plate (50) according to the wind speed is transmitted to the shaft spring (70) to change the blade (40) engagement angle.
제1항에 있어서,
상기 연결판(50)의 타측에는 탄성력에 의하여 상기 블레이드(40) 결합각을 변형시키는 탄성힌지(52);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍속 연동 블레이드형 풍력발전기.
According to claim 1,
Wind speed interlocking blade type wind power generator, characterized in that it further comprises; on the other side of the connecting plate (50), an elastic hinge (52) for deforming the coupling angle of the blade (40) by an elastic force.
제2항에 있어서,
풍속 9 ~ 13 m/sec 를 기준풍속으로 할 때, 상기 기준풍속보다 저풍속구간에서는 상기 탄성힌지(52)에 의하여 상기 블레이드(40)의 고정각이 우선 변형되고,
상기 기준풍속보다 고풍속구간에서는 상기 축스프링(70)에 의하여 상기 블레이드(40)의 고정각이 변형되는 것을 특징으로 하는 풍속 연동 블레이드형 풍력발전기.
3. The method of claim 2,
When a wind speed of 9 to 13 m/sec is set as a reference wind speed, in a wind speed section lower than the reference wind speed, the fixed angle of the blade 40 is first deformed by the elastic hinge 52,
Wind speed interlocking blade type wind power generator, characterized in that the fixed angle of the blade (40) is deformed by the shaft spring (70) in the section of wind speed higher than the reference wind speed.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정바(90)는,
축 회전시 길이가 변형되는 턴버클로 형성되어 설치지역 풍속에 따라 상기 블레이드(40) 고정각을 변경시키는 것을 특징으로 하는 풍속 연동 블레이드형 풍력발전기.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The fixing bar 90,
Wind speed interlocking blade type wind power generator, characterized in that it is formed as a turnbuckle whose length is deformed when the shaft rotates, and the angle of fixation of the blade 40 is changed according to the wind speed of the installation area.
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