KR20210130979A - Wind speed interlocking blade type wind power generator - Google Patents
Wind speed interlocking blade type wind power generator Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210130979A 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
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wind speed
- blade
- power generator
- wind
- wind power
- Prior art date
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
- F03D7/0224—Adjusting blade pitch
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/21—Rotors for wind turbines
- F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
- F05B2240/31—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
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.
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
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
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
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
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
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
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
리니어부시(80)는 나셀(20)과 허브플레이트(30) 사이의 회전축(60)에 구비되어 회전축(60)을 따라 전후방으로 직선 이동이 가능한 구성이다.The
이러한 리니어부시(80)와 허브플레이트(30) 사이의 회전축(60)에는 축스프링(70)이 구비된다.A
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
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
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
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
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
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
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
한편, 고정바(90)는 축회전 시 길이가 변형되는 턴버클(turnbuckle)로 형성될 수 있다.On the other hand, the fixed
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
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
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
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
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
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: 고정바10: 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)
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200049184A KR102353102B1 (en) | 2020-04-23 | 2020-04-23 | Wind speed interlocking blade type wind power generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200049184A KR102353102B1 (en) | 2020-04-23 | 2020-04-23 | Wind speed interlocking blade type wind power generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210130979A true KR20210130979A (en) | 2021-11-02 |
KR102353102B1 KR102353102B1 (en) | 2022-01-19 |
Family
ID=78476246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200049184A KR102353102B1 (en) | 2020-04-23 | 2020-04-23 | Wind speed interlocking blade type wind power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102353102B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230070760A (en) | 2021-11-15 | 2023-05-23 | 진윤겸 | Wind power generator |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102458362B1 (en) | 2022-07-08 | 2022-10-21 | 김기석 | Wind power generator with variable blade |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55142671U (en) * | 1979-03-31 | 1980-10-13 | ||
US4310284A (en) * | 1979-08-27 | 1982-01-12 | Randolph Arthur J | Automatically controlled wind propeller and tower shadow eliminator |
KR20050088522A (en) * | 2004-03-02 | 2005-09-07 | 김영민 | Hybrid axis wind turbine syetem with single rotor |
KR101528500B1 (en) | 2013-09-25 | 2015-06-12 | 주식회사서영테크 | Feathering Apparatus of Blade of Wind Power Generator Having Back Moving Type Housing |
-
2020
- 2020-04-23 KR KR1020200049184A patent/KR102353102B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55142671U (en) * | 1979-03-31 | 1980-10-13 | ||
US4310284A (en) * | 1979-08-27 | 1982-01-12 | Randolph Arthur J | Automatically controlled wind propeller and tower shadow eliminator |
KR20050088522A (en) * | 2004-03-02 | 2005-09-07 | 김영민 | Hybrid axis wind turbine syetem with single rotor |
KR101528500B1 (en) | 2013-09-25 | 2015-06-12 | 주식회사서영테크 | Feathering Apparatus of Blade of Wind Power Generator Having Back Moving Type Housing |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230070760A (en) | 2021-11-15 | 2023-05-23 | 진윤겸 | Wind power generator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102353102B1 (en) | 2022-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8573937B2 (en) | System for providing dynamic pitch control in a wind turbine | |
CA2425976C (en) | Vertical axis wind turbine | |
US20110006526A1 (en) | Pitch control arrangement for wind turbine | |
US20120141267A1 (en) | Wind turbine blade automatic pitch control using centrifugal force | |
KR102353102B1 (en) | Wind speed interlocking blade type wind power generator | |
CN201339544Y (en) | Passive pitch-controlled wind-powered generator with shifting device | |
US8821121B2 (en) | Speed regulatable rotor assembly for wind turbine | |
EP3473851B1 (en) | Wind turbine generator | |
KR20060088814A (en) | Wind power generator | |
WO2005068833A2 (en) | Wind turbine with variable pitch blades | |
US20120027587A1 (en) | Wind turbine torque-speed control | |
US20090160194A1 (en) | Wind turbine blade and assembly | |
AU2012276300A1 (en) | Vertical axis wind turbine with variable pitch mechanism | |
KR20100035206A (en) | The wind turbine blade pitch automatic control device | |
JP2010261431A (en) | Flat-plate airfoil cantilever support system (fan system) multi-blade propeller-shaped wind turbine with blade angle adjusting function (also serving as flat-plate airfoil characteristic testing machine) | |
KR101508649B1 (en) | Wind Turbine Blade Pitch Control Device and Wind Turbine Having the Same | |
KR101304916B1 (en) | Method for controlling the pitch of blade for wind turbine | |
CN210919333U (en) | Umbrella-type wind turbine power adjusting device capable of actively adjusting contraction angle and attack angle of blade | |
GB2474961A (en) | Turbine with upwind horizontal axis rotor and passive yaw adjustment | |
KR101469945B1 (en) | Feathering Apparatus of Blade of Wind Power Generator Having Guide Part | |
JP5433808B1 (en) | Wind turbine blade pitch angle control device | |
CN209976696U (en) | Sail wing type vertical axis wind turbine | |
CN112196731A (en) | Blade pitch angle variable vertical axis wind turbine power generation device | |
US20210062785A1 (en) | Foldable blade for a wind turbine and method of use | |
JP2006152864A (en) | Blade for wind power generator and wind power generation device having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right |