KR20230097912A - A system for wind power generation protecting blade based on airflow, blade and method for controlling it - Google Patents
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Abstract
풍량을 기반으로 블레이드를 보호하는 풍력 발전 시스템이 개시되어 있다. 상기 풍력 발전 시스템은, 수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일, 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체, 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하는 복수의 블레이드, 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀 및 상기 이동체 및 블레이드를 제어하기 위한 제어부를 포함할 수 있다. 각각의 블레이드는 복수의 에어포켓을 포함하고, 제어부로부터 인가되는 면적 제어 신호에 응답하여 적어도 두 개의 에어포켓이 겹쳐지도록 접거나 겹쳐지지 않도록 폄으로써 상기 복수의 에어포켓의 면적을 조절할 수 있다.A wind power generation system that protects blades based on air volume is disclosed. The wind power generation system includes a rail providing a movement path in a horizontal direction, a movable body configured to slide along the movement path of the rail, and a plurality of movable bodies installed on the movable body to provide power for movement of the movable body based on energy according to wind. It may include a nacelle equipped with a generator for generating electric power by rotating in conjunction with the movement of at least one of the blade, the movable body, and the blade, and a control unit for controlling the movable body and the blade. Each blade includes a plurality of air pockets, and the area of the plurality of air pockets may be adjusted by folding or unfolding at least two air pockets to overlap each other in response to an area control signal applied from the controller.
Description
본 발명은 풍량을 기반으로 블레이드를 보호하는 풍력 발전 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 블레이드를 구비하는 하나 또는 다수 개의 이동체를 기반으로 풍력 발전을 수행하는 풍력 발전 시스템으로서, 풍량에 따라 블레이드의 면적을 조절함으로써 블레이드를 보호할 수 있는 풍력 발전 시스템과 그에 적용되는 블레이드 및 제어 방법 등에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generation system that protects blades based on air volume, and more particularly, to a wind power generation system that performs wind power generation based on one or a plurality of movable bodies having blades, wherein the blades are It relates to a wind power generation system capable of protecting blades by adjusting the area, blades and control methods applied thereto, and the like.
풍력 발전기는 바람이 지니고 있는 에너지를 전기 에너지로 바꿔주는 장치이다. 불어오는 바람은 풍력 발전기의 날개를 회전시키게 된다. 이때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산할 수 있다. 구체적으로 풍력 발전기는 날개, 변속장치, 발전기의 세 부분으로 구성될 수 있다. 날개는 바람에 의해 회전되어 풍력 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이다. 발전기는 날개에서 발생한 기계적인 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다.A wind generator is a device that converts wind energy into electrical energy. Blowing wind causes the blades of a wind generator to rotate. The rotational force of the wings generated at this time can generate electricity. Specifically, a wind power generator may consist of three parts: a wing, a gearbox, and a generator. A wing is a device that is rotated by the wind and converts wind energy into mechanical energy. The generator is a device that converts the mechanical energy generated by the wings into electrical energy.
이와 같은 풍력 발전은 기존의 화석 연료를 대체하기 위한 신재생 에너지로서 주목받고 있으나, 통상적인 구성의 날개 회전식 풍력 발전기에서는 보다 큰 전기 에너지를 얻기 위해 회전 날개의 대형화가 필수적인 반면, 회전 날개의 대형화는 주변에 소음을 발생시키는 문제점이 있다.Such wind power generation has been attracting attention as a new renewable energy to replace conventional fossil fuels, but in a typical configuration of a blade-rotating wind power generator, it is necessary to increase the size of the rotor blades to obtain greater electrical energy, whereas the size of the rotor blades is There is a problem of generating noise around.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 블레이드를 구비하는 하나 또는 다수 개의 이동체를 기반으로 풍력 발전을 수행하는 풍력 발전 시스템으로서, 풍량에 따라 블레이드의 면적을 조절함으로써 블레이드를 보호할 수 있는 풍력 발전 시스템과 그에 적용되는 블레이드 및 제어 방법 등을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention for solving the above problems is a wind power generation system for performing wind power generation based on one or a plurality of movable bodies having blades, which can protect the blades by adjusting the area of the blades according to the wind volume. Its purpose is to provide a power generation system, a blade applied thereto, a control method, and the like.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited thereto, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일 측면에서 풍량을 기반으로 블레이드를 보호하는 풍력 발전 시스템을 제공한다. 상기 풍력 발전 시스템은, 수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일; 상기 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체; 상기 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 상기 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하는 복수의 블레이드; 상기 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀 (nacelle); 및 상기 이동체 및 블레이드를 제어하기 위한 제어부를 포함한다. 각각의 상기 블레이드는 복수의 에어포켓을 포함하고, 상기 제어부로부터 인가되는 면적 제어 신호에 응답하여 적어도 두 개의 상기 에어포켓이 겹쳐지도록 접거나 겹쳐지지 않도록 폄으로써 상기 복수의 에어포켓의 면적을 조절할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a wind power generation system that protects blades based on wind volume in one aspect. The wind power generation system includes a rail providing a horizontal movement path; a movable body configured to slide and move along the movement path of the rail; A plurality of blades installed on the mobile body to provide power for movement of the mobile body based on energy according to wind; a nacelle equipped with a generator generating electric power by rotating in conjunction with the movement of at least one of the moving body and the blade; and a controller for controlling the moving body and the blade. Each of the blades includes a plurality of air pockets, and in response to an area control signal applied from the controller, the area of the plurality of air pockets can be adjusted by folding or unfolding the at least two air pockets so that they do not overlap. there is.
상기 블레이드는, 바람을 받는 제 1 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 1 박막; 바람을 받는 제 2 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 2 박막; 상기 제 1 박막이 상기 제 1 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막이 상기 제 2 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 2 박막 지지부를 구비하고, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 힌지 형태로 수용하여 상호간에 접거나 펼칠 수 있도록 하는 프레임부; 및 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 배향을 조정하기 위하여 프레임부를 회전시키는 회전부를 포함할 수 있다.The blade may include a sail-shaped first thin film forming a first air pocket receiving wind; a second thin film in the form of a sail forming a second air pocket receiving wind; A first thin film support for supporting the first thin film to form the first air pocket and a second thin film support for supporting the second thin film to form the second air pocket, wherein the first thin film support and the a frame unit for accommodating the second thin film support unit in the form of a hinge so that it can be folded or unfolded; And it may include a rotation unit for rotating the frame unit to adjust the orientation of the first thin film and the second thin film.
상기 면적 제어 신호는, 상기 복수의 에어포켓의 면적을 감소시킬 것을 나타내는 제 1 면적 제어 신호; 및 상기 복수의 에어포켓의 면적을 증가시킬 것을 나타내는 제 2 면적 제어 신호를 포함할 수 있다.The area control signal may include: a first area control signal indicating to reduce the area of the plurality of air pockets; and a second area control signal indicating to increase the area of the plurality of air pockets.
상기 제 1 면적 제어 신호는 상기 블레이드가 받는 실시간 풍량이 설정된 값 이상일 경우 상기 복수의 에어포켓의 면적을 감소시키도록 하여 상기 블레이드의 파손을 방지하기 위한 신호일 수 있다.The first area control signal may be a signal for preventing breakage of the blade by reducing the area of the plurality of air pockets when the real-time air volume received by the blade is equal to or greater than a set value.
상기 블레이드는, 상기 제 1 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 적어도 일부가 겹쳐지도록 접어, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에어포켓의 총 면적을 감소시킬 수 있다.The blade, based on receiving the first area control signal, controls the first thin film support and the second thin film support to fold at least a portion of the first thin film and the second thin film to overlap, It is possible to reduce the total area of a plurality of air pockets formed in the blade.
상기 블레이드는, 상기 제 2 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막이 겹쳐지지 않도록 펼쳐, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에이포켓의 총 면적을 증가시킬 수 있다.The blade, based on receiving the second area control signal, controls the first thin film support and the second thin film support to spread the first thin film and the second thin film so that they do not overlap, and in the blade It is possible to increase the total area of the plurality of formed a-pockets.
상기 블레이드는 수직 방향으로 연결된 복수의 접철형 에어포켓 유닛을 포함하고, 각각의 상기 접철형 에어포켓 유닛은 상기 복수의 에어포켓을 서로 겹쳐지도록 접거나 펼칠 수 있도록 구성될 수 있다.The blade may include a plurality of foldable air pocket units connected in a vertical direction, and each of the foldable air pocket units may be configured to fold or unfold the plurality of air pockets to overlap each other.
상기 레일은 루프를 형성하고, 각각의 상기 블레이드는, 상기 루프 내에서의상기 복수의 블레이드 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 상기 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 적응적으로 회전하도록 구성될 수 있다.The rail forms a loop, and each of the blades determines the target movement direction based on information about a target movement direction determined according to a position of each of the plurality of blades in the loop and information about a wind direction. It can be configured to rotate adaptively to maximize the power to.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다른 측면에서 블레이드를 제공한다. 상기 블레이드는, 수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일, 상기 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체, 상기 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀 (nacelle); 및 상기 이동체 및 블레이드를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 풍력 발전 시스템에 적용되며, 복수의 상기 블레이드가 상기 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 상기 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하고, 각각의 상기 블레이드는 복수의 에어포켓을 포함하고, 상기 제어부로부터 인가되는 면적 제어 신호에 응답하여 적어도 두 개의 상기 에어포켓이 겹쳐지도록 접거나 겹쳐지지 않도록 폄으로써 상기 복수의 에어포켓의 면적을 조절할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a blade in another aspect. The blade is equipped with a rail providing a horizontal movement path, a moving body configured to slide and move along the moving path of the rail, and a generator generating electric power by rotating in conjunction with the movement of at least one of the moving body and the blade. nacelle; And applied to a wind power generation system including a control unit for controlling the movable body and the blades, a plurality of the blades are installed on the movable body to provide power for movement of the movable body based on energy according to wind, and each The blade includes a plurality of air pockets, and in response to an area control signal applied from the controller, the area of the plurality of air pockets may be adjusted by folding or unfolding the at least two air pockets to overlap each other.
상기 블레이드는, 바람을 받는 제 1 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 1 박막; 바람을 받는 제 2 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 2 박막; 상기 제 1 박막이 상기 제 1 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막이 상기 제 2 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 2 박막 지지부를 구비하고, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 힌지 형태로 수용하여 상호간에 접거나 펼칠 수 있도록 하는 프레임부; 및 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 배향을 조정하기 위하여 프레임부를 회전시키는 회전부를 포함할 수 있다.The blade may include a sail-shaped first thin film forming a first air pocket receiving wind; a second thin film in the form of a sail forming a second air pocket receiving wind; A first thin film support for supporting the first thin film to form the first air pocket and a second thin film support for supporting the second thin film to form the second air pocket, wherein the first thin film support and the a frame unit for accommodating the second thin film support unit in the form of a hinge so that it can be folded or unfolded; And it may include a rotation unit for rotating the frame unit to adjust the orientation of the first thin film and the second thin film.
상기 면적 제어 신호는, 상기 복수의 에어포켓의 면적을 감소시킬 것을 나타내는 제 1 면적 제어 신호; 및 상기 복수의 에어포켓의 면적을 증가시킬 것을 나타내는 제 2 면적 제어 신호를 포함할 수 있다.The area control signal may include: a first area control signal indicating to reduce the area of the plurality of air pockets; and a second area control signal indicating to increase the area of the plurality of air pockets.
상기 제 1 면적 제어 신호는 상기 블레이드가 받는 실시간 풍량이 설정된 값 이상일 경우 상기 복수의 에어포켓의 면적을 감소시키도록 하여 상기 블레이드의 파손을 방지하기 위한 신호일 수 있다. 상기 블레이드는, 이러한 상기 제 1 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 적어도 일부가 겹쳐지도록 접어, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에어포켓의 총 면적을 감소시킬 수 있다.The first area control signal may be a signal for preventing breakage of the blade by reducing the area of the plurality of air pockets when the real-time air volume received by the blade is equal to or greater than a set value. Based on receiving the first area control signal, the blade controls the first thin film support and the second thin film support to fold at least a portion of the first thin film and the second thin film to overlap, A total area of a plurality of air pockets formed in the blade may be reduced.
상기 블레이드는, 상기 제 2 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막이 겹쳐지지 않도록 펼쳐, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에이포켓의 총 면적을 증가시킬 수 있다.The blade, based on receiving the second area control signal, controls the first thin film support and the second thin film support to spread the first thin film and the second thin film so that they do not overlap, and in the blade It is possible to increase the total area of the plurality of formed a-pockets.
상기 블레이드는 수직 방향으로 연결된 복수의 접철형 에어포켓 유닛을 포함하고, 각각의 상기 접철형 에어포켓 유닛은 상기 복수의 에어포켓을 서로 겹쳐지도록 접거나 펼칠 수 있도록 구성될 수 있다.The blade may include a plurality of foldable air pocket units connected in a vertical direction, and each of the foldable air pocket units may be configured to fold or unfold the plurality of air pockets to overlap each other.
상기 레일은 루프를 형성하고, 각각의 상기 블레이드는, 상기 루프 내에서의상기 복수의 블레이드 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 상기 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 적응적으로 회전하도록 구성될 수 있다.The rail forms a loop, and each of the blades determines the target movement direction based on information about a target movement direction determined according to a position of each of the plurality of blades in the loop and information about a wind direction. It can be configured to rotate adaptively to maximize the power to.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 또 다른 측면에서 풍력 발전 시스템에 적용되는 블레이드의 제어 방법을 제공한다. 상기 제어 방법은, 수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일, 상기 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체, 상기 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 상기 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하는 복수의 블레이드- 각각의 상기 블레이드는 복수의 에어포켓을 포함함-, 상기 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀 (nacelle), 및 상기 이동체 및 블레이드를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 풍력 발전 시스템에서 상기 블레이드의 제어 방법으로서, 상기 제어부로부터 면적 제어 신호를 수신하는 단계; 및 수신되는 상기 면적 제어 신호에 응답하여 적어도 두 개의 상기 에어포켓이 겹쳐지도록 접거나 겹쳐지지 않도록 폄으로써 상기 복수의 에어포켓의 면적을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a blade control method applied to a wind power generation system in another aspect. The control method includes a rail providing a movement path in a horizontal direction, a moving body configured to slide and move along the movement path of the rail, and providing power for moving the moving body based on energy according to wind installed on the moving body. A plurality of blades-each blade including a plurality of air pockets-, a nacelle equipped with a generator for generating electric power by rotating in conjunction with the movement of at least one of the moving body and the blade, and the moving body and A control method of a blade in a wind power generation system including a control unit for controlling the blade, comprising: receiving an area control signal from the control unit; and adjusting the areas of the plurality of air pockets by folding or unfolding the at least two air pockets to overlap each other in response to the received area control signal.
상기 블레이드는, 바람을 받는 제 1 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 1 박막; 바람을 받는 제 2 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 2 박막; 상기 제 1 박막이 상기 제 1 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막이 상기 제 2 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 2 박막 지지부를 구비하고, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 힌지 형태로 수용하여 상호간에 접거나 펼칠 수 있도록 하는 프레임부; 및 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 배향을 조정하기 위하여 프레임부를 회전시키는 회전부를 포함할 수 있다.The blade may include a sail-shaped first thin film forming a first air pocket receiving wind; a second thin film in the form of a sail forming a second air pocket receiving wind; A first thin film support for supporting the first thin film to form the first air pocket and a second thin film support for supporting the second thin film to form the second air pocket, wherein the first thin film support and the a frame unit for accommodating the second thin film support unit in the form of a hinge so that it can be folded or unfolded; And it may include a rotation unit for rotating the frame unit to adjust the orientation of the first thin film and the second thin film.
상기 면적 제어 신호는, 상기 복수의 에어포켓의 면적을 감소시킬 것을 나타내는 제 1 면적 제어 신호; 및 상기 복수의 에어포켓의 면적을 증가시킬 것을 나타내는 제 2 면적 제어 신호를 포함할 수 있다.The area control signal may include: a first area control signal indicating to reduce the area of the plurality of air pockets; and a second area control signal indicating to increase the area of the plurality of air pockets.
상기 제 1 면적 제어 신호는 상기 블레이드가 받는 실시간 풍량이 설정된 값 이상일 경우 상기 복수의 에어포켓의 면적을 감소시키도록 하여 상기 블레이드의 파손을 방지하기 위한 신호일 수 있다. 상기 블레이드는, 이러한 상기 제 1 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 적어도 일부가 겹쳐지도록 접어, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에어포켓의 총 면적을 감소시킬 수 있다.The first area control signal may be a signal for preventing breakage of the blade by reducing the area of the plurality of air pockets when the real-time air volume received by the blade is equal to or greater than a set value. Based on receiving the first area control signal, the blade controls the first thin film support and the second thin film support to fold at least a portion of the first thin film and the second thin film to overlap, A total area of a plurality of air pockets formed in the blade may be reduced.
상기 블레이드는, 상기 제 2 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막이 겹쳐지지 않도록 펼쳐, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에이포켓의 총 면적을 증가시킬 수 있다.The blade, based on receiving the second area control signal, controls the first thin film support and the second thin film support to spread the first thin film and the second thin film so that they do not overlap, and in the blade It is possible to increase the total area of the plurality of formed a-pockets.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, so it should not be understood that the scope of rights of the disclosed technology is limited thereby.
본 발명에 따르면, 레일부가 제공하는 이동 경로를 따라 풍력을 사용하여 이동하는 이동체를 기반으로 전력을 발생시키는 풍력 발전 시스템을 실현하며 특히 실시간 풍량에 따라 블레이드의 면적, 예컨데 블레이드에 구비된 복수의 돛 형태의 박막을 접철하여 에어포켓의 면적을 조절함으로써 강풍에 의한 블레이드의 파열을 사전에 예방할 수 있어 풍력 발전 시스템의 유지 보수 측면에서 용이한 장점을 제공할 수 있다.According to the present invention, a wind power generation system that generates power based on a moving body using wind power along a moving path provided by a rail unit is realized, and in particular, according to the real-time air volume, the area of the blade, for example, a plurality of sails provided on the blade By folding the shaped thin film to adjust the area of the air pocket, it is possible to prevent the rupture of the blade due to strong wind in advance, thereby providing an advantage in terms of easy maintenance of the wind power generation system.
또한, 레일이 제공하는 이동 경로를 따라 이동하는 복수의 블레이드 및/또는 이동체의 이동을 이용하여 발전기의 회전 축이 회전하도록 구성함으로써, 종래 대형 회전 날개의 회전에 따른 소음 발생 문제를 해결할 수 있다. In addition, by configuring the rotating shaft of the generator to rotate using the movement of a plurality of blades and / or moving bodies moving along the movement path provided by the rail, it is possible to solve the noise generation problem due to the rotation of the conventional large rotary blades.
또한, 대량의 전력을 생산할 수 있는 윈드팜 (Wind Farm) 을 구성함에 있어서 종래의 날개 회전 방식의 풍력 발전기에 비해 공간 효율성을 증대시킬 수 있고, 건설 비용 역시 감축시킬 수 있다. In addition, in constructing a wind farm capable of producing a large amount of electricity, space efficiency can be increased and construction costs can be reduced compared to conventional blade rotation type wind power generators.
또한, 바람의 방향에 적응적으로 블레이드가 회전 가능하도록 구성하는 것에 의해, 기상 조건의 변화에 구애받지 않고 높은 효율로 전력을 생산할 수 있다. In addition, by configuring the blades to be rotatable adaptively to the direction of the wind, power can be produced with high efficiency regardless of changes in weather conditions.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 개념도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프형 풍력 발전 시스템의 사시도이다.
도 3 은 제 1 측면에 따른 블레이드 및/또는 이동체와 발전기 중심 축 간의 동력 전달 구조를 나타낸다.
도 4 는 제 2 측면에 따른 블레이드 및/또는 이동체와 발전기 중심 축 간의 동력 전달 구조를 나타낸다.
도 5 는 베르누이의 정리에 대한 개념도이다.
도 6 은 바람과 범주 형태에 따른 세일링 요트의 속력을 나타낸다.
도 7 은 일 측면에 따른 블레이드 지지대의 단면도이다.
도 8 은 일 측면에 따른 고도 분리형 블레이드의 예시도이다.
도 9 는 일 측면에 따른 레일, 이동체 및 블레이드의 결합 관계도이다.
도 10 은 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 상면도이다.
도 11 은 블레이드 간격 조절이 가능한 풍력 발전 시스템의 상면도이다.
도 12 는 발전기 중심 축의 배치에 대한 예시도이다.
도 13 은 기어 변환이 가능한 풍력 발전 시스템의 예시도이다.
도 14 는 분리 건설되는 격납고에 대한 예시도이다.
도 15 는 레일 상에 건설되는 격납고에 대한 예시도이다.
도 16 은 블레이드 간 체결 형태에 대한 예시도이다.
도 17 은 지면 방향으로 폴딩 가능한 블레이드의 예시도이다.
도 18 은 동심을 가지는 복수 레일 배치 형태에 대한 예시도이다.
도 19 는 적층형 복수 레일 배치 형태에 대한 예시도이다.
도 20 은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 개념도이다.
도 21 은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 개념도이다.
도 22 는 도 21 의 실시 형태에서 이동체와 발전기 중심 축 간의 동력 전달 구조를 나타낸다.
도 23은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 개념도이다.
도 24는 도 23에 도시된 레일 및 이동체의 정합 구조와, 이들과 회전축 및 나셀의 연결 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 25는 도 24에 발전기에 의항 발전된 전력이 전송로로 전달되는 경로를 예시적으로 설명하기 위한 예시도이다.
도 26은 바퀴와 레일 간을 톱니 바퀴 형태로 구성하여 미끄러짐을 방지하는 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 27은 루프를 이루는 레일부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 28은 복수의 루프를 이루는 복수의 레일부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 29는 에어 포켓의 면적을 가변적으로 조절할 수 있는 블레이드의 구조를 예시적으로 나타내는 사시도이다.
도 30은 이동 지지부와 트랙 간의 연결 관계를 예시적으로 나타내는 단면도이다.
도 31은 제 1 면적 제어 신호에 따라 돛 형태의 박막의 면적을 감소시킨 상태를 나타내는 사시도이다.
도 32는 도 29에 도시된 블레이드 구조를 채용한 블레이드 유닛들을 수직방향으로 복수 개 연결한 고도 분리형 블레이드를 나타내는 사시도이다.
도 33은 복수의 박막을 구비하고 복수의 박막을 겹쳐 에어 포켓 면적을 가변적으로 조절할 수 있는 블레이드의 구조를 예시적으로 나타내는 사시도이다.
도 34는 제 1 면적 제어 신호에 따라 에어포켓의 총 면적을 감소시킨 상태를 나타내는 사시도이다.
도 35는 도 33에 도시된 블레이드 구조를 채용한 블레이드 유닛들을 수직방향으로 복수 개 연결한 고도 분리형 블레이드를 나타내는 사시도이다.
도 36은 다른 실시예로서 다중 접철형 구조를 기반으로 돛 형태의 박막을 접어 에어 포켓의 면적을 감소시킬 수 있는 블레이드 구조를 나타낸다.
도 37은 본 발명의 도 29, 도 33 및 도 25를 참조한 실시예의 설명하였던 면적을 조절하는 블레이드를 포함하는 풍력 발전 시스템의 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 38은 블레이드의 면적을 조절하는 단계의 세부 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 39는 기존 풍력 발전기와 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 출력에 대한 비교 결과를 나타낸다.1 is a conceptual diagram of a wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a loop-type wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
3 shows a power transmission structure between a blade and/or a movable body and a central shaft of a generator according to the first aspect.
4 shows a power transmission structure between a blade and/or a movable body and a central shaft of a generator according to a second aspect.
5 is a conceptual diagram of Bernoulli's theorem.
6 shows the speed of a sailing yacht according to the wind and category type.
7 is a cross-sectional view of a blade support according to one side.
8 is an exemplary view of a highly separable blade according to one aspect;
9 is a coupling relationship diagram of a rail, a movable body, and a blade according to an aspect.
10 is a top view of a wind power generation system according to one aspect;
11 is a top view of a wind power generation system with adjustable blade spacing.
12 is an exemplary view of the arrangement of the central shaft of the generator.
13 is an exemplary view of a wind power generation system capable of gear change.
14 is an exemplary view of a hangar constructed separately.
15 is an exemplary view of a hangar built on rails.
16 is an exemplary view of a fastening form between blades.
17 is an exemplary view of a blade that can be folded in the direction of the ground.
18 is an exemplary view of a multiple rail arrangement form having concentricity.
19 is an exemplary view of a stacked multi-rail arrangement form.
20 is a conceptual diagram of a wind power generation system according to a second embodiment of the present invention.
21 is a conceptual diagram of a wind power generation system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 22 shows a power transmission structure between a movable body and a central shaft of a generator in the embodiment of FIG. 21 .
23 is a conceptual diagram of a wind power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a cross-sectional view for explaining the matching structure of the rail and the movable body shown in FIG. 23 and the connection structure between them, the rotating shaft and the nacelle.
FIG. 25 is an exemplary diagram for illustratively explaining a path through which the power generated by the generator in FIG. 24 is transmitted to a transmission line.
26 is a conceptual diagram for explaining a structure in which a slip is prevented by configuring a gear between a wheel and a rail in the form of a gear.
27 is a perspective view for explaining a rail part forming a loop.
28 is a perspective view for explaining a plurality of rail parts constituting a plurality of loops.
29 is a perspective view exemplarily illustrating the structure of a blade capable of variably adjusting the area of an air pocket.
30 is a cross-sectional view exemplarily illustrating a connection relationship between a movable support unit and a track.
31 is a perspective view illustrating a state in which the area of a sail-shaped thin film is reduced according to a first area control signal.
32 is a perspective view illustrating a highly separable blade in which a plurality of blade units employing the blade structure shown in FIG. 29 are vertically connected.
33 is a perspective view illustratively illustrating a structure of a blade having a plurality of thin films and having an air pocket area variably adjustable by overlapping the plurality of thin films.
34 is a perspective view illustrating a state in which the total area of an air pocket is reduced according to a first area control signal;
35 is a perspective view illustrating a highly separable blade in which a plurality of blade units employing the blade structure shown in FIG. 33 are vertically connected.
36 illustrates a blade structure capable of reducing the area of an air pocket by folding a sail-shaped thin film based on a multi-folding structure as another embodiment.
37 is a flowchart for explaining a control operation of the wind power generation system including blades for adjusting the area described in the embodiment with reference to FIGS. 29, 33 and 25 of the present invention.
38 is a flowchart for explaining the detailed process of adjusting the area of the blade.
39 shows a comparison result of the output of an existing wind power generator and a wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. In order to facilitate overall understanding in the description of the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.
전술한 바와 같이, 풍력 발전은 기존의 화석 연료를 대체하기 위한 신재생 에너지로서 주목받고 있으나, 통상적인 구성의 날개 회전식 풍력 발전기에서는 보다 큰 전기 에너지를 얻기 위해 회전 날개의 대형화가 필수적인 반면, 회전 날개의 대형화는 주변에 소음을 발생시키는 문제점이 있다. 회전 소음에 따른 피해를 최소화 하기 위해, 풍력 발전기의 설치 위치를 해상으로 변경하는 시도가 이루어지기도 했으나, 해상 설치의 경우 건설 비용의 증대로 풍력 발전의 장점인 경제성을 오히려 악화시키는 문제점이 있으며, 환경적인 측면에서도 큰 문제를 발생시킬 수 있다. As described above, wind power generation has been attracting attention as a new and renewable energy to replace conventional fossil fuels, but in a blade rotary wind power generator with a typical configuration, it is necessary to increase the size of the rotor blades to obtain greater electrical energy, while the rotor blades There is a problem of generating noise around the large size. In order to minimize damage due to rotational noise, attempts have been made to change the installation location of the wind turbine to the sea, but in the case of offshore installation, there is a problem that rather worsens the economics, which is the advantage of wind power generation, due to the increase in construction cost, and environmental On the negative side, it can cause big problems.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 레일이 제공하는 이동 경로를 따라 이동하는 복수의 블레이드 및/또는 이동체의 이동을 이용하여 발전기의 회전 축이 회전하도록 구성함으로써, 종래 대형 회전 날개의 회전에 따른 소음 발생 문제를 해결할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 대해서 보다 구체적으로 설명한다. The present invention is intended to solve the above problems, and a wind power generation system according to an embodiment of the present invention uses movement of a plurality of blades and/or a moving body moving along a movement path provided by a rail to generate a generator. By configuring the rotary shaft to rotate, it is possible to solve the problem of generating noise due to the rotation of a conventional large rotary blade. Hereinafter, a wind power generation system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
<제 1 실시 형태><First Embodiment>
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 개념도이이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프형 풍력 발전 시스템의 사시도이다. 도 1 또는 도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템 (100) 은 레일 (10), 이동체 (20), 복수의 블레이드 (30) 및 발전기가 구비된 나셀 (nacelle) (40) 을 포함할 수 있다. 1 is a conceptual diagram of a wind power generation system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a loop type wind power generation system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 or 2, the wind
레일 (10) 은 이동체 (20) 및/또는 복수의 블레이드 (30) 가 슬라이딩되어 이동할 수 있는 이동 경로를 제공할 수 있다. 도 1 을 통해 도시된 실시예에서 레일 (10) 은 이동체 (20) 의 측면에서 이동 경로를 제공하는 것으로 예시되어 있으나, 레일 (10) 은 이동체 (20) 및/또는 복수의 블레이드 (30) 가 슬라이딩되어 이동할 수 있는 이동 경로를 제공할 수 있는 다양한 설계 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 기차 레일이나 모노 레일과 같은 형태가 채용될 수도 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 (10) 은 지면에 설치되거나 지지대를 통해 설치되어 이동체 (20) 및/또는 복수의 블레이드 (30) 들의 수평 방향의 이동 경로를 제공하도록 구성될 수 있다. The
이동체 (20) 는 레일 (10) 이 제공하는 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성될 수 있고, 복수의 블레이드 (30) 들은 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 이동체 (20) 의 이동을 위한 동력을 제공할 수 있다. 즉, 바람이 불면, 바람이 제공하는 에너지가 블레이드 (30) 들에 작용하고 블레이드 (30) 들 및 상기 블레이드들이 연결된 이동체 (20) 가 이동하도록 구성된다. 도 1 에 도시된 실시예에서는 이동체 (20) 가 레일 (10) 접촉하고 이동체 (20) 상에 복수의 블레이드 (30) 가 설치되는 것으로 예시되어 있으나, 레일 (10), 이동체 (20) 및 블레이드 (30) 의 설치 형태 및 구조는 다양한 변형이 채용될 수 있다. 예를 들어, 일 측면에서 블레이드 (30) 들 각각이 레일 (10) 상에서 슬라이드 이동 가능하도록 구성되고, 이동체 (20) 는 복수의 블레이드 (30) 를 연결하는 구성으로서 기능할 수도 있다. 일 측면에서 이동체 (20) 는 도 1 에 도시된 바와 같이 일체 형태일 수도 있고, 다른 측면에서 복수의 분절 구조를 가지는 체인 형태일 수도 있다. 또한, 실시 형태에 따라 이동체 (20) 는 가요성을 가지는 재질로서 구성될 수도 있다. The
다시 도 1 을 참조하면, 이동체 (20) 및/또는 블레이드 (30) 와 인접하여, 발전기가 구비된 나셀 (40) 이 배치될 수 있다. 일 측면에 따라, 발전기는 발전기 중심 회전 축에 결합된 발전기 중심 축 기어 (45) 의 회전에 따라 전력을 생산하는 발전기일 수 있으며, 상기 발전기의 중심 회전 축은 이동체 (20) 및 블레이드 (30) 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전하도록 구성될 수 있다. 도 1 에는 이동체 (20) 의 이동에 연동하여 발전기 중심 회전 축이 회전하는 구성이 예시되어 있다. Referring back to FIG. 1 , adjacent to the
관련하여, 도 3 은 제 1 측면에 따른 블레이드 및/또는 이동체와 발전기 중심 회전 축 간의 동력 전달 구조를 나타내고, 도 4 는 제 2 측면에 따른 블레이드 및/또는 이동체와 발전기 중심 회전 축 간의 동력 전달 구조를 나타낸다. In relation to this, FIG. 3 shows a power transmission structure between a blade and/or a movable body and a generator central rotation shaft according to a first aspect, and FIG. 4 shows a power transmission structure between a blade and/or a movable body and a generator central rotation shaft according to a second aspect. indicates
도 3 에 도시된 바와 같이, 발전기는 발전기 중심 회전 축 (45c) 및 발전기 중심 회전 축 (45c) 에 결합된 원형 톱니 기어 (45) 를 구비하고, 이동체 (20) 및 블레이드 (30) 중 적어도 하나의 발전기를 대향하는 면에는 복수 개의 톱니 산 (20a) 이 구비되며, 이동체 (20) 및 블레이드 (30) 중 적어도 하나의 이동에 따라 톱니 산 (20a) 이 원형 톱니 기어 (45) 의 톱니 산 (45a) 와 맞물려 이동함에 따라 발전기 중심 회전 축 (45c) 이 회전하도록 구성될 수 있다. 도 3 에는 이동체 (20) 에 톱니 산 (20a) 이 구비되는 것으로 예시적으로 도시되었으나, 블레이드 (30) 의 발전기를 대향하는 면에 톱니 산 (20a) 이 구비될 수도 있다. As shown in FIG. 3, the generator has a generator
또는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 예를 들어 블레이드 (30) 의 발전기를 대향하는 측면으로 블레이드 동력 전달 막대 (30a) 가 구비될 수 있고, 블레이드 동력 전달 막대 (30a) 가 이동하면서 발전기 중심 축 기어 (45) 에 형성된 기어 톱니 산 (45a) 에 작용하는 것에 의해 발전기 중심 회전 축 (45c) 이 회전하도록 구성될 수도 있다. 도 4 에 도시된 바와 달리, 이동체 (20) 의 발전기를 대향하는 측면으로 소정 간격을 가지고 동력 전달 막대가 구비되어 중심 회전 축 (45c) 의 회전을 유발하도록 구성될 수도 있다. Alternatively, as shown in FIG. 4, for example, a blade
도 12 는 발전기 중심 축의 배치에 대한 예시도이다. 도 12 에 도시된 바와 같이, 발전기 중심 축은 레일과의 관계에서 다양한 실시 형태를 가질 수 있다. 일 측면에 따르면, 도 2 또는 도 12 에 도시된 바와 같이 레일 (10) 및 이동체 (20) 가 루프를 형성하는 실시 형태에서, 발전기 중심 회전 축 (1210, 1220) 은 루프의 외부에 위치할 수도 있고, 루프의 내부에 위치할 수도 있다. 또한 발전기 중심 회전 축 (1210, 1220) 의 회전은 이동체 및/또는 블레이드의 이동에 직접 연동될 수도 있고, 발전기 중심 회전 축 (1230) 과 같이 매개 수단을 구비하여 회전 연동하도록 구성될 수도 있다. 도 12 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 이동체 (20) 및 블레이드 (30) 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전하는 동력 전달 샤프트 (1231) 를 더 포함하고, 동력 전달 샤프트 (1231) 에 구비된 회전 풀리와 발전기의 발전기 중심 회전 축 (1230) 에 구비된 회전 풀리가 회전 벨트 (1233) 에 따라 회전 연동하도록 구성될 수도 있다. 회전 벨트 (1233) 는 예를 들어 컨베이터 벨트 또는 체인 형태로서 구성될 수도 있다. 12 is an exemplary view of the arrangement of the central shaft of the generator. As shown in FIG. 12, the central axis of the generator may have various embodiments in relation to the rail. According to one aspect, in an embodiment in which the
다시 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 레일 (10) 은 루프를 형성하도록 구성될 수 있다. 일 측면에 따르면, 레일 (10) 은 복수의 상부 프레임 지지대 (13) 에 의해 지지되는 상부 프레임 (11) 을 더 포함할 수 있고, 상부 프레임 (11) 은 블레이드 (30) 의 상부를 이동 가능하게 유지하여 블레이드 (30) 들의 기립 안정성을 향상시키도록 구성될 수 있다. Referring back to FIG. 2 , in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, the
레일 (10) 이 루프로 형성되는 것에 의해, 복수의 블레이드들 및/또는 이동체의 이동 경로는 순환되는 구조를 가질 수 있다. 여기서, 복수의 블레이드 (30) 들 각각은, 루프 내에서의 상기 복수의 블레이드 (30) 들 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 적응적으로 회전하도록 구성될 수 있다.Since the
다른 측면에 따르면, 복수의 블레이드 (30) 들 각각은, 가요성을 가지는 소재로 구성되어 복수의 에어 포켓을 구비하며, 루프 내에서의 복수의 블레이드들 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 복수의 에어 포켓 중 적어도 하나의 에어 포켓에 대한 공기 충전량을 제어함으로써 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키는 형상으로 변형되도록 구성될 수도 있다. According to another aspect, each of the plurality of
목표 이동 방향과 관련하여, 도 10 을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 10 은 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 상면도이다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레일 (10) 이 형성하는 루프는, 예를 들어 제 1 방향의 이동 경로를 제공하는 제 1 부분 (1010), 제 1 방향과 반대인 제 2 방향의 이동 경로를 제공하는 제 2 부분 (1030), 제 1 부분으로부터 제 2 부분으로의 이동 경로를 제공하는 제 1 조인트 부분 (1020) 및 제 2 부분으로부터 제 1 부분으로의 이동 경로를 제공하는 제 2 조인트 부분 (1040) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 루프 내에서 블레이드들이 시계 방향으로 이동하도록 구성될 수 있으며, 따라서 제 1 부분 (1010) 에서 블레이드들의 목표 이동 방향은 도 10 에서 (우 → 좌) 방향일 수 있고, 제 1 조인트 부분 (1020) 에서 블레이드들의 목표 이동 방향은 블레이드가 제 1 부분 (1010) 에서 제 2 부분 (1030) 으로 이동한 정도에 따라, (우 → 좌) 방향에서, (하 → 상) 방향으로, 그리고 다시 (좌 → 우) 방향으로 점진적으로 변화하게 된다. 한편, 제 2 부분 (1030) 에서의 블레이드들의 목표 이동 방향은 (좌 → 우) 방향으로 결정되며, 제 2 조인트 부분 (1040) 에서의 블레이드들의 목표 이동 방향은 블레이드가 제 2 부분 (1030) 에서 제 1 부분 (1010) 으로 이동한 정도에 따라, (좌 → 우) 방향에서, (상 → 하) 방향으로, 그리고 다시 (우 → 좌) 방향으로 점진적으로 변화하게 된다. 즉, 블레이드들의 목표 이동 방향은 루프 내에서의 각각의 블레이드의 위치에 따라 각기 다르게 결정될 수 있다. Regarding the target movement direction, it will be described in detail with reference to FIG. 10 . 10 is a top view of a wind power generation system according to one aspect; As shown in FIG. 10, according to one embodiment of the present invention, the loop formed by the
각 블레이드들의 목표 이동 방향이 결정되면, 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 각 블레이들의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 각 블레이드의 배향이 변경되도록, 각 블레이드를 적응적으로 회전하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 블레이드들 각각의 회전은, 지면에 수직인 회전축을 기준으로 수행될 수 있다. When the target movement direction of each blade is determined, each blade is adaptively rotated so that the orientation of each blade is changed to maximize the power of each blade in the target movement direction based on the wind direction information. can do. For example, rotation of each of the plurality of blades may be performed based on a rotational axis perpendicular to the ground.
바람 방향에 따른 목표 이동 방향으로의 동력 최대화와 관련하여, 도 5 는 베르누이의 정리에 대한 개념도이고, 도 6 은 바람과 범주 형태에 따른 세일링 요트의 속력을 나타낸다. 도 5 에 도시된 바와 같이 베르누이의 정리는 공기의 흐름에 대한 속도를 변화시켜 압력 차이를 발생시킴으로써 양력을 발생되는 현상을 설명할 수 있으며, 베르누이의 정리를 적용하여 바람의 방향에 빠라 원하는 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화 시키도록 블레이드들이 배향되도록 구성할 수 있다. 또한, 도 6 은 바람과 범주 형태에 따른 세일링 요트의 속력을 나타낸다. 도 6 에 도시된 바와 같이 세일링 요트는 돛 (sail) 의 방향을 적절히 조절하는 것에 의해 동일 바람 방향에 대해서도 원하는 방향으로 배가 진행하도록 동력을 생성할 수 있다. 이와 유사한 원리로, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에서도 블레이드의 위치에 따라 목표 이동 방향이 결정되었을 때, 바람의 방향을 고려하여 목표 이동 방향으로의 동력이 최대화될 수 있도록 블레이드들을 회전시켜 블레이드의 배향을 변경시킬 수 있다. Regarding the maximization of power in the target movement direction according to the wind direction, FIG. 5 is a conceptual diagram of Bernoulli's theorem, and FIG. 6 shows the speed of the sailing yacht according to the wind and category type. As shown in FIG. 5, Bernoulli's theorem can explain the phenomenon in which lift is generated by generating a pressure difference by changing the speed of the air flow, and by applying Bernoulli's theorem, the desired target moves fast in the direction of the wind. The blades can be oriented to maximize power in that direction. 6 also shows the speed of the sailing yacht according to the wind and category type. As shown in FIG. 6, the sailing yacht can generate power to move the ship in a desired direction even in the same wind direction by properly adjusting the direction of the sail. Similarly, in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, when the target movement direction is determined according to the position of the blades, the blades are rotated to maximize the power in the target movement direction in consideration of the wind direction. to change the orientation of the blade.
예를 들어, 복수의 블레이드들 각각은, 목표 이동 방향이 바람의 방향과 일치한다는 결정에 응답하여, 풍하 범주를 수행하는 방향으로 회전하도록 구성되고, 목표 이동 방향이 바람의 방향과 반대라는 결정에 응답하여, 풍상 범주를 수행하는 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 도 10 에서, 바람의 방향이 (우 → 좌) 방향일 때, 제 1 부분 (1010) 에서는 풍하 범주를 수행하는 방향으로 블레이드가 회전되고, 제 2 부분 (1030) 에서는 풍상 범주를 수행하는 방향으로 블레이드가 회전할 수 있다. 제 1 조인트 부분 (1020) 및 제 2 조인트 부분 (1030) 에서는 블레이드들 각각의 위치에 따른 목표 이동 방향에 따라 동력이 최대화되도록 블레이드가 회전될 수 있다. For example, each of the plurality of blades is configured to rotate in a direction performing a downwind category in response to a determination that the target movement direction coincides with a wind direction, and in response to a determination that the target movement direction is opposite to the wind direction. In response, it can be configured to turn in a direction that performs a wind category. In FIG. 10 , when the wind direction is (right → left), the blade is rotated in the direction of performing the downwind category in the
본 발명의 일 측면에 따르면, 각각의 블레이드는 세일링 요트의 돛 (sail) 과 같은 형태로 구성될 수 있다. 각각의 블레이드가 지지대를 구비하고, 돛 (sail) 형태의 박막이 지지대에 의해 유지되도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템은 대형 회전 날개를 구비하는 종래의 풍력 발전기에 비해 현저하게 감축된 설비 비용으로 구성하는 것이 가능하다. 돛 형태의 박막은 마포나 면포와 같은 천막 재질로 형성되거나, 테트론과 같은 합성 섬유, 또는 폴리머 융합체가 사용될 수도 있다. According to one aspect of the present invention, each blade may be configured in the same form as a sail of a sailing yacht. Each blade may be provided with a support, and a thin film in the form of a sail may be configured to be held by the support. Therefore, the wind power generation system according to one aspect of the present invention can be configured with significantly reduced equipment costs compared to conventional wind power generators having large rotary blades. The sail-shaped thin film may be formed of a tent material such as hemp cloth or cotton cloth, or a synthetic fiber such as Tetron or a polymer fusion material may be used.
한편, 전술한 바와 같이 베르누이의 원리 및/또는 세일링 요트의 진행 방향 조정 원리와 관련하여, 블레이드들 (30) 각각이 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키는 형상을 가지도록 변형시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 베르누이의 정리에 따라, 블레이드의 일 측면의 구배를 증가시키고 타 측면의 구배에 비해 커지도록 함으로써 블레이드 양 측면에서의 공기 흐름 속도를 변화시키는 것에 따라 블레이드의 특정 측면으로부터 반대 측면으로의 동력을 생성하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, as described above, in relation to Bernoulli's principle and/or the principle of adjusting the traveling direction of a sailing yacht, it is possible to deform each of the
일 예시적인 실시예에서, 복수의 블레이드들 각각은, 가요성을 가지는 소재로 구성될 수 있고, 복수의 에어 포켓을 구비하며, 복수의 에어 포켓 중 특정 에어 포켓에 선택적으로 공기 충전량을 변경시키는 것에 의해, 소정 바람 조건 하에서 원하는 방향으로 블레이드가 동력을 가지는 형상을 구현할 수 있다. 공기 충전량 변경을 위해서는 예를 들어 공기 펌프가 사용될 수 있다. In one exemplary embodiment, each of the plurality of blades may be composed of a material having flexibility, has a plurality of air pockets, and selectively changes the air filling amount in a specific air pocket among the plurality of air pockets. As a result, it is possible to implement a shape in which the blade has power in a desired direction under a predetermined wind condition. For changing the air charge, an air pump can be used, for example.
다른 실시예에서는, 별도의 에어 포켓을 구비하지 않는 박막 형태의 블레이드가 분절 단위로 각도 변경이 가능한 격자 형태의 지지대에 의해 제어될 수 있고, 각각의 격자 단위로 회전량을 변화시키는 것에 의해 주어진 바람 조건 하에서의 원하는 이동 방향으로의 동력을 최대화 시키는 형상으로 블레이드를 변형하도록 구성될 수도 있다. In another embodiment, a blade in the form of a thin film without a separate air pocket can be controlled by a support in the form of a lattice whose angle can be changed in units of segments, and the wind given by changing the amount of rotation in units of each lattice. It may be configured to deform the blade into a shape that maximizes power in a desired direction of movement under conditions.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 각각의 블레이드의 회전은 예를 들어 지면에 수직인 회전 축을 기준으로 수행될 수 있다. 도 7 은 일 측면에 따른 블레이드 지지대의 단면도이다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 각각의 블레이드들의 지지대는 돛 형태의 박막을 지지하도록 구성되는 상부 지지대 (31) 및 상기 상부 지지대 (31) 가 회전 가능하게 결합되는 하부 지지대 (32) 를 포함할 수 있다. 하부 지지대 (32) 는 상부 지지대 (31) 에 결합된 블레이드 회전 축 (35) 이 통과할 수 있는 공동을 제공한다. 블레이드 회전 축 (35) 은 모터 축 (34) 과 연결되어 모터 (33) 로부터의 회전력을 기반으로 회전하는 것에 의해 상부 지지대를 회전 시키고, 돛 형태의 박막의 배향을 원하는 방향으로 조정하도록 할 수 있다. Meanwhile, according to one aspect of the present invention, rotation of each blade may be performed based on a rotational axis perpendicular to the ground, for example. 7 is a cross-sectional view of a blade support according to one side. As shown in FIG. 7, the support of each blade may include an
한편, 도 8 은 일 측면에 따른 고도 분리형 블레이드의 예시도이다. 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 전력 생산 효율을 극대화시키기 위한 적절한 블레이드의 크기는 상당히 큰 규모일 수 있고, 고도에 따라 바람의 방향이 상이할 수 있다. 따라서, 고도에 따라 바람의 방향이 각기 상이한 경우에도, 블레이드 (30) 의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키기 위해, 블레이드는 고도에 따라 구분되는 제 1 부분 (37a), 제 2 부분 (37b) 및 제 3 부분 (37c) 을 구비하고, 제 1 조인트 (38a), 제 2 조인트 (38b) 및 제 3 조인트 (38c) 를 구비하여, 각 조인트 부분을 각각 회전 가능하도록 구성하는 것에 의해, 각 부분들에 포함된 돛 형태의 박막의 배향을 각기 다르게 설정할 수 있다. 즉, 복수의 블레이드 (30) 들 각각은, 높이 방향으로 구분된 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드를 구비하고, 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드는 서로 독립적으로 회전 가능하도록 구성되며, 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드가 각각 배치된 높이에서의 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로 블레이드 (30) 의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 회전될 수 있다. On the other hand, Figure 8 is an exemplary view of a highly separated blade according to one aspect. In the wind power generation system according to one aspect of the present invention, the size of a suitable blade for maximizing power generation efficiency may be quite large, and the direction of the wind may be different depending on the altitude. Therefore, even when the wind direction is different depending on the altitude, in order to maximize the power of the
블레이드의 목표 이동 방향을 결정하기 위한 위치 정보, 바람의 방향에 관한 정보 등의 획득은 통상적인 센서 시스템 중 임의의 것을 채용하는 것에 의해 달성될 수 있고, 블레이드의 배향 결정 및 변경을 위한 제어 시스템 역시 통상의 제어 시스템 중 임의의 것을 선택할 수 있다. Acquisition of positional information, wind direction information, etc. for determining the target movement direction of the blades can be achieved by employing any of the conventional sensor systems, and a control system for determining and changing the orientation of the blades can also be achieved. Any of the conventional control systems can be selected.
예를 들어, 루프 내에서의 상기 복수의 블레이드들 각각의 위치에 대한 정보는, 복수의 블레이드들 각각에 구비되는 위치 신호 수신 장치가, 루프 내에 복수 개 구비되는 위치 식별 신호 발생 장치 중 적어도 하나로부터의 위치 식별 신호를 수신하는 것에 의해 획득될 수 있다. 또 다른 측면에서, GPS 와 같은 위치 결정 시스템에 의해 각 블레이드의 위치 정보를 결정할 수 있다. 블레이드의 위치에 따른 목표 이동 방향은 데이터베이스에 저장된 테이블 정보에 따라 결정될 수도 있고, 각 위치 및 루프 형상을 기반으로 컴퓨팅 디바이스가 실시간으로 계산하도록 구성될 수도 있다. 한편, 바람의 방향에 관한 정보는, 복수의 블레이드들 각각에 구비되는 풍향 센서로부터 획득되어, 각 블레이드 마다의 바람의 방향에 대한 정확한 정보를 사용하도록 할 수도 있다. 배향 결정과 같은 연산을 수행하는 제어 시스템은, 각각의 블레이드 마다 별도의 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서가 구비되도록 설정될 수 있고, 또는 각각의 블레이드와 정보를 송수신하도록 구성된 통합 제어 시스템을 구비하여 통합 제어 시스템이 각각의 블레이드에 대한 제어를 수행하도록 구성할 수도 있다. For example, information about the position of each of the plurality of blades in the loop is obtained from at least one of a plurality of position identification signal generators provided in the loop by a position signal receiving device provided in each of the plurality of blades. It can be obtained by receiving a location identification signal of. In another aspect, position information of each blade may be determined by a positioning system such as GPS. The target movement direction according to the position of the blade may be determined according to table information stored in a database, or may be configured to be calculated by the computing device in real time based on each position and loop shape. Meanwhile, information on the wind direction may be obtained from a wind direction sensor provided in each of the plurality of blades, and accurate information on the wind direction for each blade may be used. The control system that performs calculations such as orientation determination may be configured such that a separate computing device or processor is provided for each blade, or an integrated control system configured to transmit and receive information to and from each blade is provided so that the integrated control system is It can also be configured to perform control for each blade.
다시 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템 (100) 은 복수의 나셀을 구비할 수 있다. 예를 들어 나셀 (40) 은 발전기 중심 축 기어 (45-1) 를 구비하는 발전기를 구비할 수 있고, 발전기 중심 축 기어 (45-2) 를 구비하는 추가적인 발전기가 포함된 별도의 나셀이 더 구비될 수도 있다. Referring back to FIG. 2 , the wind
한편, 풍력 발전기의 형태에 따라, 나셀 (40) 에 구비된 발전기는 미리 결정된 목표 회전 속도를 가지도록 구성될 수도 있다. 또는, 필요에 따라 목표 회전 속도를 조정하는 것이 요구될 수 있다. Meanwhile, depending on the type of wind power generator, the generator provided in the
관련하여, 복수의 블레이드 (30) 들 각각은, 이동체 (20) 에 대한 설치 위치가 변경 가능하도록 구성될 수 있고, 따라 블레이드 (30) 들 간의 간격이 조정될 수도 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 블레이드 (30) 들 각각이 레일 (10) 상에서 슬라이딩 가능하도록 구성되고, 이동체 (20) 는 각각의 블레이드 (30) 를 연결하는 체인 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우에도, 이동체 (20) 와 블레이드 (30) 의 결합은 재조정이 가능한 형태로 구성될 수 있다. 도 9 는 일 측면에 따른 레일, 이동체 및 블레이드의 결합 관계도이다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 레일 (10) 상에서 복수의 블레이드 (30) 들이 슬라이딩 이동 가능하도록 구비될 수 있고, 이동체 (20) 는 각각의 블레이드들 (30) 을 연동시키되, 결합 위치가 재조정이 가능한 형태로 구비될 수 있다. 다만, 도 9 의 레일, 이동체 및 블레이드의 결합 관계도는 일 예시적인 형태이며, 레일 (10) 상에서 이동체 (20) 및/또는 블레이드 (30) 가 슬라이딩 이동 가능하도록 구성되는 다양한 실시 형태가 채용될 수 있다. In this regard, each of the plurality of
도 10 은 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 상면도이고, 도 11 은 블레이드 간격 조절이 가능한 풍력 발전 시스템의 상면도이다. 발전기 중심 회전 축의 회전 속도 조절을 위한 측면에서, 블레이드의 이동 속도가 제어되는 형태가 가능하다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 레일은 직선 구간 (1110) 및 곡선 구간 (1120-1, 1120-2) 을 포함할 수 있고, 복수의 블레이드들은, 직선 구간 (1110) 에 위치할 때보다 곡선 구간 (1120-1, 1120-2) 에 위치할 때 더 좁은 간격으로 배치되도록 구성될 수 있다. 10 is a top view of a wind power generation system according to an aspect, and FIG. 11 is a top view of a wind power generation system with adjustable blade spacing. In terms of adjusting the rotational speed of the generator's central rotating shaft, it is possible to control the moving speed of the blades. As shown in FIG. 11 , the rail may include a
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은 앞서 도 2 에 예시된 바와 같이 레일 (10) 이 루프를 형성하도록 구성될 수 있고, 루프의 내부에 형성되어 루프보다 더 짧은 이동 경로를 제공하는 내부 루프를 더 포함하고, 발전기는, 미리 결정된 목표 회전 속도를 가지도록 구성되며, 풍속에 관한 정보를 기반으로, 상기 목표 회전 속도에 더 가까운 회전 속도를 달성하도록 상기 루프 및 상기 내부 루프 중 어느 하나의 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전하도록 구성될 수 있다. On the other hand, in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 2 above, the
보다 구체적으로, 도 13 은 기어 변환이 가능한 풍력 발전 시스템의 예시도이다. 도 13 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 루프 (1310) 와, 제 1 내부 루프 (1320) 및 제 2 내부 루프 (1330) 를 포함할 수 있다. 제 1 내부 루프 (1320) 는 루프 (1310) 보다 더 짧은 이동 경로를 가지도록 구성되고, 제 2 내부 루프 (1330) 는 제 1 내부 루프 (1320) 보다도 더 짧은 이동 경로를 가지도록 구성된다. 동일한 풍속에도, 루프 (1310), 제 1 내부 루프 (1320) 및 제 2 내부 루프 (1330) 는 각기 다른 이동 속도를 가지도록 구성될 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 발전기는 목표 회전 속도를 가지도록 구성될 수 있으므로, 풍속에 따라 상기 발전기의 목표 회전 속도에 가장 적합한 회전 속도를 제공할 수 있는 루프에 선택적으로 회전 연동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 13 에 도시된 바와 같이, 발전기 중심 회전 축 (1340) 은 제 1 회전 벨트 (1341) 를 통해 루프 (1310) 에 대한 제 1 회전 연동 샤프트 (1311) 와 연결될 수 있고, 제 2 회전 벨트 (1342) 를 통해 제 1 내부 루프 (1320) 에 대한 제 2 회전 연동 샤프트 (1321) 와 연결될 수 있고, 제 3 회전 벨트 (1343) 를 통해 제 2 내부 루프 (1330) 에 대한 제 3 회전 연동 샤프트 (1331) 와 연결될 수 있다. 제 1 회전 벨트 (1341) 내지 제 3 회전 벨트 (1343) 각각은, 발전기 중심 회전 축 (1340) 과 회전 연동이 온/오프 가능하도록 구성될 수 있어, 제 1 회전 벨트 (1341) 내지 제 3 회전 벨트 (1343) 중 어느 하나를 선택적으로 발전기 중심 회전 축 (1340) 와 회전 연동시킬 수 있다. 다만 도 13 에 도시된 실시 형태는 예시적인 것이며, 기어 박스와 같이 다양한 실시 형태를 통해 복수의 루프 중 어느 하나의 루프가 발전기의 중심 회전 축을 회전시키도록 선택되는 구성이 달성될 수 있다. More specifically, FIG. 13 is an exemplary view of a wind power generation system capable of gear change. As shown in FIG. 13 , a wind power generation system according to an embodiment of the present invention may include a
여기서, 풍속에 관한 정보는 풍속 센서로부터 획득될 수 있다. 풍속 센서는 단일 개 구비될 수도 있고, 또는 각각에 루프마다, 또는 각각의 블레이드마다 설치되어 각각의 풍속에 따른 각 루프의 예상 이동 속도를 연산하도록 구성될 수도 있다. Here, information about wind speed may be obtained from a wind speed sensor. The wind speed sensor may be provided singly, or may be installed for each loop or for each blade to calculate the expected moving speed of each loop according to each wind speed.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 태풍의 발생과 같이 풍력 발전 시스템의 정상적인 작동이 담보되지 않는 상황에서는 블레이드를의 보호를 위한 조치가 필요할 수 있다. 관련하여, 예를 들면 블레이드들의 보관을 위한 격납고가 설치되거나, 블레이들 간의 체결에 이루어지거나, 블레이드가 지면을 향해 폴딩되는 형태로 블레이드의 보호 조치가 수행될 수 있다. Meanwhile, in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, in a situation where normal operation of the wind power generation system is not guaranteed, such as when a typhoon occurs, measures for protecting the blades may be required. In this regard, for example, a hangar for storing the blades may be installed, the blades may be fastened together, or the blades may be folded toward the ground to protect the blades.
도 14 는 분리 건설되는 격납고에 대한 예시도이다. 도 14 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 복수의 블레이드들이 격납되는 격납고 (1430), 레일에 포함되는 분기점 (1410) 및 분기점으로부터 격납고 까지의 이동 경로를 제공하는 격납 레일 (1420) 을 더 포함하고, 복수의 블레이드 (30) 들은 분기점 (1410) 및 격납 레일 (1420) 을 경유하여 격납고 (1430) 에 격납되도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이 이동체 (20) 및/또는 블레이드 (30) 의 레일 (10) 에 대한 결합관계는 다양한 실시 형태를 가지고 구현될 수 있으며, 블레이드 (30) 자체가 레일 (10) 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 구성되는 경우, 보호 조치가 필요한 시점에 블레이드 (30) 들은 레일 (10) 상의 분기점 (1410) 에서 격납 레일 (1420) 로 이동되도록 조치되고, 격납 레일 (1420) 을 따라 슬라이딩 이동 되어 격납고 (1430) 에 격납 조치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 이동체 (20) 가 레일 (10) 상에서 슬라이딩 이동 되고, 블레이드 (30) 는 이동체 (20) 상에서 설치 위치가 변경 가능하도록 구비될 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 이동체 (20) 는 루프의 일부분이 분리 가능하도록 구성되고, 블레이드의 보호 조치가 필요한 시점에 이동체 (20) 의 루프 일부분이 분리되어 분기점 (1410) 을 경유하여 격납 레일 (1420) 을 따라 격납고 (1430) 까지 연장되도록 이동할 수 있다. 블레이드들은 이동체 (20) 상에서 설치 위치가 변경 가능하므로, 격납 레일 (1420) 을 따라 연장된 이동체 (20) 상에서 이동되어 격납고 (1430) 에 격납될 수 있다. 14 is an exemplary view of a hangar constructed separately. As shown in FIG. 14, the wind power generation system according to an embodiment of the present invention provides a
도 15 는 레일 상에 건설되는 격납고에 대한 예시도이다. 도 15 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 레일 (10) 이 관통하도록 구성된 격납고 (1530) 를 더 포함하고, 복수의 블레이드 (30) 들은 레일 (10) 을 따라 이동하여 격납고 (1530) 에 격납되도록 구성될 수도 있다. 도 15 에 의해 예시된 실시예에서도, 도 14 에서와 같이 이동체 및/또는 블레이드의 레일과의 결합 관계에 따라 다양한 방법으로 블레이드 (30) 들이 격납고 (1530) 로 이동될 수 있다. 15 is an exemplary view of a hangar built on rails. As shown in FIG. 15, the wind power generation system according to an embodiment of the present invention further includes a
도 16 은 블레이드 간 체결 형태에 대한 예시도이다. 도 16 에 도시된 바와 같이, 블레이드 (1630-1) 내지 블레이드 (1630-2) 의 복수의 블레이드들은 태풍에 대한 보호 조치가 필요할 때 상호 결합되도록 할 수 있다. 16 is an exemplary view of a fastening form between blades. As shown in FIG. 16 , a plurality of blades of a blade 1630-1 to a blade 1630-2 may be mutually coupled when protective measures against typhoons are required.
일 측면에 따르면, 복수의 블레이드들 각각은, 복수의 블레이드들의 간격이 최소화되었을 때 인접하는 블레이드와 결합되도록 하는 체결 수단을 포함할 수 있다. 즉, 인접 블레이드 간의 체결을 통해 결과적으로 복수 블레이드들이 전부 결합되어, 태풍에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다. According to one aspect, each of the plurality of blades may include a fastening means to be coupled with an adjacent blade when the distance between the plurality of blades is minimized. That is, as a result of the fastening between adjacent blades, all of the plurality of blades are coupled, so that resistance to typhoons can be improved.
다른 측면에 따르면, 복수의 블레이드들은, 복수의 블레이드들의 간격이 최소화되었을 때 가장 좌측에 위치하는 제 1 블레이드 (1630-1) 와 가장 우측에 위치하는 제 2 블레이드 (1630-2) 를 포함하고, 제 1 블레이드 (1630-1) 및 제 2 블레이드 (1630-2) 는 각각 체결 수단을 구비하며, 제 1 블레이드의 체결 수단 및 제 2 블레이드의 체결 수단이 상호 체결되는 것에 의해 복수의 블레이드들이 결합되도록 구성될 수도 있다. 이외에도 다양한 실시 형태를 통해 복수의 블레이드들이 결합되는 구성이 가능하다. According to another aspect, the plurality of blades include a first blade 1630-1 located at the leftmost side and a second blade 1630-2 located at the most right side when the distance between the plurality of blades is minimized, The first blade 1630-1 and the second blade 1630-2 each have a fastening means, and the fastening means of the first blade and the fastening means of the second blade are mutually fastened so that the plurality of blades are coupled. may be configured. In addition, a configuration in which a plurality of blades are coupled through various embodiments is possible.
도 17 은 지면 방향으로 폴딩 가능한 블레이드의 예시도이다. 도 17 에 도시된 바와 같이, 복수의 블레이드들 각각은, 지면 방향을 향해 폴딩 가능하도록 구성될 수 있다. 평상시에 정상 위치 (1730) 에 위치하여 바람의 에너지를 기반으로 동력을 생성하는 블레이드들은, 태풍 위험과 같이 보호 조치가 필요한 시점에는 지면 인접 위치 (1740) 로 폴딩되어, 바람의 영향을 최소화하도록 할 수 있다. 17 is an exemplary view of a blade that can be folded in the direction of the ground. As shown in FIG. 17 , each of the plurality of blades may be configured to be foldable toward the ground. The blades, which are normally located at the normal position (1730) and generate power based on wind energy, are folded to a position adjacent to the ground (1740) when protective measures are required, such as a typhoon risk, to minimize the influence of wind. can
한편, 대용량의 전력을 발생시킬 수 있는 윈드 팜 (Wind Farm) 의 형태로 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템을 구성하는 것이 가능하다. 관련하여, 도 18 은 동심을 가지는 복수 레일 배치 형태에 대한 예시도이고, 도 19 는 적층형 복수 레일 배치 형태에 대한 예시도이다. 도 18 에 도시된 바와 같이, 제 1 루프 (1810), 제 2 루프 (1820) 및 제 3 루프 (1830) 가 동심을 가지되 상이한 이동 길이를 가지도록 배치되어, 공간 활용도를 향상시킬 수 있다. 또는 도 19 에 도시된 바와 같이, 제 1 루프 (1810), 제 2 루프 (1820) 및 제 3 루프 (1830) 가 수직 방향으로 차례로 적층되어, 공간 활용도를 향상시킬 수 있다. 도 18 및 도 19 의 실시 형태가 복합적으로 구현될 수도 있다. On the other hand, it is possible to configure the wind power generation system according to an embodiment of the present invention in the form of a wind farm capable of generating large amounts of power. In relation to this, FIG. 18 is an exemplary view of a multi-rail arrangement having concentricity, and FIG. 19 is an exemplary view of a stacked multi-rail arrangement. As shown in FIG. 18 , the
한편, 도면들에 레일은 지면에 완전히 수평적인 형태로 도시되었으나, 지형에 따라 상당한 수준의 굴곡이 레일에 적용될 수도 있고, 또한 직선 형태가 아닌 다수의 커브를 포함하는 형태의 레일이 구현되는 것도 가능하다. 본 발명에서 "수평 방향"은 위와 같이 완전한 수평 방향 뿐만 아니라, 수직 방향 이외의 대략적인 경사를 가지는 방향을 전부 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. On the other hand, although the rails are shown in a completely horizontal form on the ground in the drawings, a significant level of curvature may be applied to the rails depending on the topography, and it is also possible to implement a rail in the form of a number of curves rather than straight lines. do. In the present invention, the "horizontal direction" should be understood to include all directions having an approximate inclination other than the vertical direction as well as the complete horizontal direction as described above.
<제 2 실시 형태><Second Embodiment>
도 20 은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 개념도이다. 도 20 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템 (2000) 은 레일 (2010), 이동체 (2020), 복수의 블레이드 (2030), 결합체 (2050) 및 발전기가 구비된 나셀 (nacelle) (2040) 을 포함할 수 있다. 20 is a conceptual diagram of a wind power generation system according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 20, a wind
레일 (2010) 은 복수의 이동체 (2020) 가 슬라이딩 되어 이동할 수 있는 수평 방향의 이동 경로를 제공할 수 있다. 여기서 수평 방향은 전술한 바와 같이 수학적 의미의 완전한 수평방향 뿐만 아니라, 대략적으로 지면 또는 수면을 따르는 이동 경로로 이해될 수 있다. 도 20 을 통해 도시된 실시예에서 레일 (2010) 상에 이동체 (2020) 가 슬라이딩 되도록 이동 경로를 제공하는 것으로 예시되어 있으나, 앞서 예를 들어 도 1 또는 도 2 에 도시된 바와 같이 레일 (2010) 이 이동체 (2020) 의 측면에서 이동 경로를 제공하는 형태를 포함하여, 레일 (2010) 은 이동체 (2020) 가 슬라이딩 되어 이동할 수 있는 이동 경로를 제공할 수 있는 다양한 설계 형태를 가질 수 있다. 도 20 에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 (2010) 은 지면에 설치되거나 지지대를 통해 설치되어 이동체 (2020) 들의 수평 방향의 이동 경로를 제공하도록 구성될 수 있다. The
복수의 이동체 (2020) 는 레일 (2010) 이 제공하는 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성될 수 있다. 여기서, 복수의 이동체 (2020) 각각은 복수의 이동체에 각각 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 복수의 이동체 각각의 이동을 위한 동력을 제공하는 블레이드 (2030) 를 구비할 수 있다. 즉, 각각의 이동체 (2020) 는 바람을 기반으로 하는 블레이드 (2030) 의 동력에 따라 레일 (2010) 이 제공하는 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동할 수 있다. The plurality of
환언하면, 복수의 블레이드 (2030) 들은 이동체 (2020) 에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 이동체 (2020) 의 이동을 위한 동력을 제공할 수 있다. 즉, 바람이 불면, 바람이 제공하는 에너지가 블레이드 (2030) 들에 작용하고 블레이드 (2030) 들 및 이러한 블레이드들이 연결된 이동체 (2020) 가 이동하도록 구성된다. 도 20 에 도시된 실시예에서는 이동체 (2020) 가 레일 (2010) 접촉하고 이동체 (2020) 상에 블레이드 (2030) 가 설치되는 것으로 예시되어 있으나, 레일 (2010), 이동체 (2020) 및 블레이드 (2030) 의 설치 형태 및 구조는 다양한 변형이 채용될 수 있다. In other words, the plurality of
도 20 에 도시된 바와 같이, 복수의 이동체 각각에 구비된 블레이드의 상단에 체결되고, 블레이드에 의해 제공되는 동력을 기반으로 이동하는 결합체 (2050) 가 구비될 수 있다. 일 측면에서 결합체 (2050) 는 도 20 에 도시된 바와 같이 일체 형태일 수도 있고, 다른 측면에서 복수의 분절 구조를 가지는 체인 형태일 수도 있다. 또한, 실시 형태에 따라 결합체 (2050) 는 가요성을 가지는 재질로서 구성될 수도 있다. As shown in FIG. 20 , an
다시 도 20 을 참조하면, 결합체 (2050) 와 인접하여, 발전기가 구비된 나셀 (2040) 이 배치될 수 있다. 일 측면에 따라, 발전기는 발전기 중심 회전 축에 결합된 발전기 중심 축 기어 (2045) 의 회전에 따라 전력을 생산하는 발전기일 수 있으며, 상기 발전기의 중심 회전 축은 결합체 (2050) 의 이동에 연동하여 회전하도록 구성될 수 있다. 도 20 에는 결합체 (2050) 의 이동에 연동하여 발전기 중심 회전 축이 회전하는 구성이 예시적으로 도시되어 있다. Referring back to FIG. 20 , a
관련하여, 앞서 제 1 실시 형태와 관련하여 설명된 바와 같이, 도 3 은 제 1 측면에 따른 블레이드 및/또는 이동체와 발전기 중심 회전 축 간의 동력 전달 구조를 나타내고, 도 4 는 제 2 측면에 따른 블레이드 및/또는 이동체와 발전기 중심 회전 축 간의 동력 전달 구조를 나타낸다. 관련하여, 제 2 실시 형태의 결합체 (2050) 와 발전기 중심 회전 축 간의 동력 전달 구조에도 도 3 및 도 4 의 동력 전달 구조가 채용될 수 있다. In this regard, as described above in connection with the first embodiment, FIG. 3 shows a power transmission structure between a blade and/or a movable body and a generator central rotation shaft according to the first aspect, and FIG. 4 shows a blade according to the second aspect and/or a power transmission structure between a movable body and a generator center rotation axis. In this regard, the power transmission structure of FIGS. 3 and 4 can also be employed for the power transmission structure between the
예를 들어, 도 3 에 도시된 바와 같이, 발전기는 발전기 중심 회전 축 (45c) 및 발전기 중심 회전 축 (45c) 에 결합된 원형 톱니 기어 (45) 를 구비할 수 있고, 결합체 (도 20 의 2050) 의 발전기를 대향하는 면에는 복수 개의 톱니 산이 구비되며, 결합체 (2050) 의 이동에 따라 톱니 산이 원형 톱니 기어 (45) 의 톱니 산 (45a) 와 맞물려 이동함에 따라 발전기 중심 회전 축 (45c) 이 회전하도록 구성될 수 있다. For example, as shown in FIG. 3 , the generator may have a generator center axis of
유사한 취지로, 이하, 제 1 실시 형태 및 관련 도면을 통해 설명되었던 본 발명의 특징들은 제 2 실시 형태에도 적용될 수 있다. 이하 설명에서는 제 1 실시 형태의 레일 및 이동체의 도면 부호와 함께 설명되나, 통상의 기술자라면 해당 설명에 따라 제 2 실시 형태에 대해서도 쉽게 적용할 수 있을 것이다. In a similar vein, the features of the present invention described below through the first embodiment and related drawings can also be applied to the second embodiment. In the following description, the reference numerals of the rail and the movable body of the first embodiment are described, but those skilled in the art will be able to easily apply them to the second embodiment according to the corresponding description.
도 12 는 발전기 중심 축의 배치에 대한 예시도이다. 도 12 에 도시된 바와 같이, 발전기 중심 축은 레일과의 관계에서 다양한 실시 형태를 가질 수 있다. 일 측면에 따르면, 도 12 에 도시된 바와 같이 레일 (10) 및 이동체 (20) 가 루프를 형성하는 실시 형태에서, 발전기 중심 회전 축 (1210, 1220) 은 루프의 외부에 위치할 수도 있고, 루프의 내부에 위치할 수도 있다. 또한 발전기 중심 회전 축 (1210, 1220) 의 회전은 결합체 (2050) 의 이동에 직접 연동될 수도 있고, 발전기 중심 회전 축 (1230) 과 같이 매개 수단을 구비하여 회전 연동하도록 구성될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 결합체 (2050) 의 이동에 연동하여 회전하는 동력 전달 샤프트 (1231) 를 더 포함하고, 동력 전달 샤프트 (1231) 에 구비된 회전 풀리와 발전기의 발전기 중심 회전 축 (1230) 에 구비된 회전 풀리가 회전 벨트 (1233) 에 따라 회전 연동하도록 구성될 수도 있다. 회전 벨트 (1233) 는 예를 들어 컨베이터 벨트 또는 체인 형태로서 구성될 수도 있다. 12 is an exemplary view of the arrangement of the central shaft of the generator. As shown in FIG. 12, the central axis of the generator may have various embodiments in relation to the rail. According to one aspect, in an embodiment in which the
한편, 도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 레일 (10) 은 루프를 형성하도록 구성될 수 있다. 일 측면에 따르면, 제 2 실시 형태에서 있어서 레일 (2010) 은 복수의 상부 프레임 지지대에 의해 지지되는 상부 프레임을 더 포함할 수 있으며, 상부 프레임은 결합체 (2050) 를 이동 가능하게 유지하여 블레이드 (2030) 들의 기립 안정성을 향상시키도록 구성될 수 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 1 and 2 , in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, the
레일 (10, 2010) 이 루프로 형성되는 것에 의해, 복수의 블레이드들 및/또는 이동체의 이동 경로는 순환되는 구조를 가질 수 있다. 여기서, 복수의 블레이드 (2030) 들 각각은, 루프 내에서의 상기 복수의 블레이드 (2030) 들 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 적응적으로 회전하도록 구성될 수 있다. Since the
*101다른 측면에 따르면, 복수의 블레이드 (2030) 들 각각은, 가요성을 가지는 소재로 구성되어 복수의 에어 포켓을 구비하며, 루프 내에서의 복수의 블레이드들 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 복수의 에어 포켓 중 적어도 하나의 에어 포켓에 대한 공기 충전량을 제어함으로써 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키는 형상으로 변형되도록 구성될 수도 있다. * 101 According to another aspect, each of the plurality of
목표 이동 방향과 관련하여, 도 10 을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 10 은 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 상면도이다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레일 (10) 이 형성하는 루프는, 예를 들어 제 1 방향의 이동 경로를 제공하는 제 1 부분 (1010), 제 1 방향과 반대인 제 2 방향의 이동 경로를 제공하는 제 2 부분 (1030), 제 1 부분으로부터 제 2 부분으로의 이동 경로를 제공하는 제 1 조인트 부분 (1020) 및 제 2 부분으로부터 제 1 부분으로의 이동 경로를 제공하는 제 2 조인트 부분 (1040) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 루프 내에서 블레이드들이 시계 방향으로 이동하도록 구성될 수 있으며, 따라서 제 1 부분 (1010) 에서 블레이드들의 목표 이동 방향은 도 10 에서 (우 → 좌) 방향일 수 있고, 제 1 조인트 부분 (1020) 에서 블레이드들의 목표 이동 방향은 블레이드가 제 1 부분 (1010) 에서 제 2 부분 (1030) 으로 이동한 정도에 따라, (우 → 좌) 방향에서, (하 → 상) 방향으로, 그리고 다시 (좌 → 우) 방향으로 점진적으로 변화하게 된다. 한편, 제 2 부분 (1030) 에서의 블레이드들의 목표 이동 방향은 (좌 → 우) 방향으로 결정되며, 제 2 조인트 부분 (1040) 에서의 블레이드들의 목표 이동 방향은 블레이드가 제 2 부분 (1030) 에서 제 1 부분 (1010) 으로 이동한 정도에 따라, (좌 → 우) 방향에서, (상 → 하) 방향으로, 그리고 다시 (우 → 좌) 방향으로 점진적으로 변화하게 된다. 즉, 블레이드들의 목표 이동 방향은 루프 내에서의 각각의 블레이드의 위치에 따라 각기 다르게 결정될 수 있다. Regarding the target movement direction, it will be described in detail with reference to FIG. 10 . 10 is a top view of a wind power generation system according to one aspect; As shown in FIG. 10, according to one embodiment of the present invention, the loop formed by the
각 블레이드들의 목표 이동 방향이 결정되면, 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 각 블레이들의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 각 블레이드의 배향이 변경되도록, 각 블레이드를 적응적으로 회전하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 블레이드들 각각의 회전은, 지면에 수직인 회전축을 기준으로 수행될 수 있다. When the target movement direction of each blade is determined, each blade is adaptively rotated so that the orientation of each blade is changed to maximize the power of each blade in the target movement direction based on the wind direction information. can do. For example, rotation of each of the plurality of blades may be performed based on a rotational axis perpendicular to the ground.
예를 들어, 복수의 블레이드들 각각은, 목표 이동 방향이 바람의 방향과 일치한다는 결정에 응답하여, 풍하 범주를 수행하는 방향으로 회전하도록 구성되고, 목표 이동 방향이 바람의 방향과 반대라는 결정에 응답하여, 풍상 범주를 수행하는 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 도 10 에서, 바람의 방향이 (우 → 좌) 방향일 때, 제 1 부분 (1010) 에서는 풍하 범주를 수행하는 방향으로 블레이드가 회전되고, 제 2 부분 (1030) 에서는 풍상 범주를 수행하는 방향으로 블레이드가 회전할 수 있다. 제 1 조인트 부분 (1020) 및 제 2 조인트 부분 (1030) 에서는 블레이드들 각각의 위치에 따른 목표 이동 방향에 따라 동력이 최대화되도록 블레이드가 회전될 수 있다. For example, each of the plurality of blades is configured to rotate in a direction performing a downwind category in response to a determination that the target movement direction coincides with a wind direction, and in response to a determination that the target movement direction is opposite to the wind direction. In response, it can be configured to turn in a direction that performs a wind category. In FIG. 10 , when the wind direction is (right → left), the blade is rotated in the direction of performing the downwind category in the
본 발명의 일 측면에 따르면, 각각의 블레이드는 세일링 요트의 돛 (sail) 과 같은 형태로 구성될 수 있다. 각각의 블레이드가 지지대를 구비하고, 돛 (sail) 형태의 박막이 지지대에 의해 유지되도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템은 대형 회전 날개를 구비하는 종래의 풍력 발전기에 비해 현저하게 감축된 설비 비용으로 구성하는 것이 가능하다. 돛 형태의 박막은 마포나 면포와 같은 천막 재질로 형성되거나, 테트론과 같은 합성 섬유, 또는 폴리머 융합체가 사용될 수도 있다. According to one aspect of the present invention, each blade may be configured in the same form as a sail of a sailing yacht. Each blade may be provided with a support, and a thin film in the form of a sail may be configured to be held by the support. Therefore, the wind power generation system according to one aspect of the present invention can be configured with significantly reduced equipment costs compared to conventional wind power generators having large rotary blades. The sail-shaped thin film may be formed of a tent material such as hemp cloth or cotton cloth, or a synthetic fiber such as Tetron or a polymer fusion material may be used.
한편, 전술한 바와 같이 베르누이의 원리 및/또는 세일링 요트의 진행 방향 조정 원리와 관련하여, 블레이드들 (30) 각각이 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키는 형상을 가지도록 변형시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 베르누이의 정리에 따라, 블레이드의 일 측면의 구배를 증가시키고 타 측면의 구배에 비해 커지도록 함으로써 블레이드 양 측면에서의 공기 흐름 속도를 변화시키는 것에 따라 블레이드의 특정 측면으로부터 반대 측면으로의 동력을 생성하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, as described above, in relation to Bernoulli's principle and/or the principle of adjusting the traveling direction of a sailing yacht, it is possible to deform each of the
일 예시적인 실시예에서, 복수의 블레이드들 각각은, 가요성을 가지는 소재로 구성될 수 있고, 복수의 에어 포켓을 구비하며, 복수의 에어 포켓 중 특정 에어 포켓에 선택적으로 공기 충전량을 변경시키는 것에 의해, 소정 바람 조건 하에서 원하는 방향으로 블레이드가 동력을 가지는 형상을 구현할 수 있다. 공기 충전량 변경을 위해서는 예를 들어 공기 펌프가 사용될 수 있다. In one exemplary embodiment, each of the plurality of blades may be composed of a material having flexibility, has a plurality of air pockets, and selectively changes the air filling amount in a specific air pocket among the plurality of air pockets. As a result, it is possible to implement a shape in which the blade has power in a desired direction under a predetermined wind condition. For changing the air charge, an air pump can be used, for example.
다른 실시예에서는, 별도의 에어 포켓을 구비하지 않는 박막 형태의 블레이드가 분절 단위로 각도 변경이 가능한 격자 형태의 지지대에 의해 제어될 수 있고, 각각의 격자 단위로 회전량을 변화시키는 것에 의해 주어진 바람 조건 하에서의 원하는 이동 방향으로의 동력을 최대화 시키는 형상으로 블레이드를 변형하도록 구성될 수도 있다. In another embodiment, a blade in the form of a thin film without a separate air pocket can be controlled by a support in the form of a lattice whose angle can be changed in units of segments, and the wind given by changing the amount of rotation in units of each lattice. It may be configured to deform the blade into a shape that maximizes power in a desired direction of movement under conditions.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 각각의 블레이드의 회전은 예를 들어 지면에 수직인 회전 축을 기준으로 수행될 수 있다. 도 7 은 일 측면에 따른 블레이드 지지대의 단면도이다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 각각의 블레이드들의 지지대는 돛 형태의 박막을 지지하도록 구성되는 상부 지지대 (31) 및 상기 상부 지지대 (31) 가 회전 가능하게 결합되는 하부 지지대 (32) 를 포함할 수 있다. 하부 지지대 (32) 는 상부 지지대 (31) 에 결합된 블레이드 회전 축 (35) 이 통과할 수 있는 공동을 제공한다. 블레이드 회전 축 (35) 은 모터 축 (34) 과 연결되어 모터 (33) 로부터의 회전력을 기반으로 회전하는 것에 의해 상부 지지대를 회전 시키고, 돛 형태의 박막의 배향을 원하는 방향으로 조정하도록 할 수 있다. Meanwhile, according to one aspect of the present invention, rotation of each blade may be performed based on a rotational axis perpendicular to the ground, for example. 7 is a cross-sectional view of a blade support according to one side. As shown in FIG. 7, the support of each blade may include an
한편, 도 8 은 일 측면에 따른 고도 분리형 블레이드의 예시도이다. 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 전력 생산 효율을 극대화시키기 위한 적절한 블레이드의 크기는 상당히 큰 규모일 수 있고, 고도에 따라 바람의 방향이 상이할 수 있다. 따라서, 고도에 따라 바람의 방향이 각기 상이한 경우에도, 블레이드 (30) 의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키기 위해, 블레이드는 고도에 따라 구분되는 제 1 부분 (37a), 제 2 부분 (37b) 및 제 3 부분 (37c) 을 구비하고, 제 1 조인트 (38a), 제 2 조인트 (38b) 및 제 3 조인트 (38c) 를 구비하여, 각 조인트 부분을 각각 회전 가능하도록 구성하는 것에 의해, 각 부분들에 포함된 돛 형태의 박막의 배향을 각기 다르게 설정할 수 있다. 즉, 복수의 블레이드 (30) 들 각각은, 높이 방향으로 구분된 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드를 구비하고, 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드는 서로 독립적으로 회전 가능하도록 구성되며, 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드가 각각 배치된 높이에서의 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로 블레이드 (30) 의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 회전될 수 있다. On the other hand, Figure 8 is an exemplary view of a highly separated blade according to one aspect. In the wind power generation system according to one aspect of the present invention, the size of a suitable blade for maximizing power generation efficiency may be quite large, and the direction of the wind may be different depending on the altitude. Therefore, even when the wind direction is different depending on the altitude, in order to maximize the power of the
블레이드의 목표 이동 방향을 결정하기 위한 위치 정보, 바람의 방향에 관한 정보 등의 획득은 통상적인 센서 시스템 중 임의의 것을 채용하는 것에 의해 달성될 수 있고, 블레이드의 배향 결정 및 변경을 위한 제어 시스템 역시 통상의 제어 시스템 중 임의의 것을 선택할 수 있다. Acquisition of positional information, wind direction information, etc. for determining the target movement direction of the blades can be achieved by employing any of the conventional sensor systems, and a control system for determining and changing the orientation of the blades can also be achieved. Any of the conventional control systems can be selected.
예를 들어, 루프 내에서의 상기 복수의 블레이드들 각각의 위치에 대한 정보는, 복수의 블레이드들 각각에 구비되는 위치 신호 수신 장치가, 루프 내에 복수 개 구비되는 위치 식별 신호 발생 장치 중 적어도 하나로부터의 위치 식별 신호를 수신하는 것에 의해 획득될 수 있다. 또 다른 측면에서, GPS 와 같은 위치 결정 시스템에 의해 각 블레이드의 위치 정보를 결정할 수 있다. 블레이드의 위치에 따른 목표 이동 방향은 데이터베이스에 저장된 테이블 정보에 따라 결정될 수도 있고, 각 위치 및 루프 형상을 기반으로 컴퓨팅 디바이스가 실시간으로 계산하도록 구성될 수도 있다. 한편, 바람의 방향에 관한 정보는, 복수의 블레이드들 각각에 구비되는 풍향 센서로부터 획득되어, 각 블레이드 마다의 바람의 방향에 대한 정확한 정보를 사용하도록 할 수도 있다. 배향 결정과 같은 연산을 수행하는 제어 시스템은, 각각의 블레이드 마다 별도의 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서가 구비되도록 설정될 수 있고, 또는 각각의 블레이드와 정보를 송수신하도록 구성된 통합 제어 시스템을 구비하여 통합 제어 시스템이 각각의 블레이드에 대한 제어를 수행하도록 구성할 수도 있다. For example, information about the position of each of the plurality of blades in the loop is obtained from at least one of a plurality of position identification signal generators provided in the loop by a position signal receiving device provided in each of the plurality of blades. It can be obtained by receiving a location identification signal of. In another aspect, position information of each blade may be determined by a positioning system such as GPS. The target movement direction according to the position of the blade may be determined according to table information stored in a database, or may be configured to be calculated by the computing device in real time based on each position and loop shape. Meanwhile, information on the wind direction may be obtained from a wind direction sensor provided in each of the plurality of blades, and accurate information on the wind direction for each blade may be used. The control system that performs calculations such as orientation determination may be configured such that a separate computing device or processor is provided for each blade, or an integrated control system configured to transmit and receive information to and from each blade is provided so that the integrated control system is It can also be configured to perform control for each blade.
다시 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템 (100) 은 복수의 나셀을 구비할 수 있다. 예를 들어 나셀 (40) 은 발전기 중심 축 기어 (45-1) 를 구비하는 발전기를 구비할 수 있고, 발전기 중심 축 기어 (45-2) 를 구비하는 추가적인 발전기가 포함된 별도의 나셀이 더 구비될 수도 있다. Referring back to FIG. 2 , the wind
한편, 풍력 발전기의 형태에 따라, 나셀 (40) 에 구비된 발전기는 미리 결정된 목표 회전 속도를 가지도록 구성될 수도 있다. 또는, 필요에 따라 목표 회전 속도를 조정하는 것이 요구될 수 있다.Meanwhile, depending on the type of wind power generator, the generator provided in the
관련하여, 제 2 실시 형태에서, 결합체 (2050) 와 복수의 블레이드 (2030) 들 각각은, 복수의 블레이드들 간의 간격을 조정하기 위해 이동 가능하도록 체결될 수 있다. 여기서, 일 측면에 따르면 결합체 (2050) 는 각각의 블레이드 (2030) 를 연결하는 체인 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우에도, 결합체 (2050) 와 블레이드 (2030) 의 결합은 재조정이 가능한 형태로 구성될 수 있다. In relation to this, in the second embodiment, the
도 10 은 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 상면도이고, 도 11 은 블레이드 간격 조절이 가능한 풍력 발전 시스템의 상면도이다. 발전기 중심 회전 축의 회전 속도 조절을 위한 측면에서, 블레이드의 이동 속도가 제어되는 형태가 가능하다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 레일은 직선 구간 (1110) 및 곡선 구간 (1120-1, 1120-2) 을 포함할 수 있고, 복수의 블레이드들은, 직선 구간 (1110) 에 위치할 때보다 곡선 구간 (1120-1, 1120-2) 에 위치할 때 더 좁은 간격으로 배치되도록 구성될 수 있다. 10 is a top view of a wind power generation system according to an aspect, and FIG. 11 is a top view of a wind power generation system with adjustable blade spacing. In terms of adjusting the rotational speed of the generator's central rotating shaft, it is possible to control the moving speed of the blades. As shown in FIG. 11 , the rail may include a
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은 레일 (2010) 이 루프를 형성하도록 구성될 수 있고, 루프의 내부에 형성되어 루프보다 더 짧은 이동 경로를 제공하는 내부 루프를 더 포함하고, 발전기는, 미리 결정된 목표 회전 속도를 가지도록 구성되며, 풍속에 관한 정보를 기반으로, 상기 목표 회전 속도에 더 가까운 회전 속도를 달성하도록 상기 루프 및 상기 내부 루프 중 어느 하나의 결합체의 이동에 연동하여 회전하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the wind power generation system according to an embodiment of the present invention may be configured such that the
보다 구체적으로, 도 13 은 기어 변환이 가능한 풍력 발전 시스템의 예시도이다. 도 13 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 루프 (1310) 와, 제 1 내부 루프 (1320) 및 제 2 내부 루프 (1330) 를 포함할 수 있다. 제 1 내부 루프 (1320) 는 루프 (1310) 보다 더 짧은 이동 경로를 가지도록 구성되고, 제 2 내부 루프 (1330) 는 제 1 내부 루프 (1320) 보다도 더 짧은 이동 경로를 가지도록 구성된다. 동일한 풍속에도, 루프 (1310), 제 1 내부 루프 (1320) 및 제 2 내부 루프 (1330) 는 각기 다른 이동 속도를 가지도록 구성될 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 발전기는 목표 회전 속도를 가지도록 구성될 수 있으므로, 풍속에 따라 상기 발전기의 목표 회전 속도에 가장 적합한 회전 속도를 제공할 수 있는 루프에 선택적으로 회전 연동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 13 에 도시된 바와 같이, 발전기 중심 회전 축 (1340) 은 제 1 회전 벨트 (1341) 를 통해 루프 (1310) 에 대한 제 1 회전 연동 샤프트 (1311) 와 연결될 수 있고, 제 2 회전 벨트 (1342) 를 통해 제 1 내부 루프 (1320) 에 대한 제 2 회전 연동 샤프트 (1321) 와 연결될 수 있고, 제 3 회전 벨트 (1343) 를 통해 제 2 내부 루프 (1330) 에 대한 제 3 회전 연동 샤프트 (1331) 와 연결될 수 있다. 제 1 회전 벨트 (1341) 내지 제 3 회전 벨트 (1343) 각각은, 발전기 중심 회전 축 (1340) 과 회전 연동이 온/오프 가능하도록 구성될 수 있어, 제 1 회전 벨트 (1341) 내지 제 3 회전 벨트 (1343) 중 어느 하나를 선택적으로 발전기 중심 회전 축 (1340) 와 회전 연동시킬 수 있다. 다만 도 13 에 도시된 실시 형태는 예시적인 것이며, 기어 박스와 같이 다양한 실시 형태를 통해 복수의 루프 중 어느 하나의 루프가 발전기의 중심 회전 축을 회전시키도록 선택되는 구성이 달성될 수 있다. More specifically, FIG. 13 is an exemplary view of a wind power generation system capable of gear change. As shown in FIG. 13 , a wind power generation system according to an embodiment of the present invention may include a
여기서, 풍속에 관한 정보는 풍속 센서로부터 획득될 수 있다. 풍속 센서는 단일 개 구비될 수도 있고, 또는 각각에 루프마다, 또는 각각의 블레이드마다 설치되어 각각의 풍속에 따른 각 루프의 예상 이동 속도를 연산하도록 구성될 수도 있다. Here, information about wind speed may be obtained from a wind speed sensor. The wind speed sensor may be provided singly, or may be installed for each loop or for each blade to calculate the expected moving speed of each loop according to each wind speed.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 태풍의 발생과 같이 풍력 발전 시스템의 정상적인 작동이 담보되지 않는 상황에서는 블레이드를의 보호를 위한 조치가 필요할 수 있다. 관련하여, 예를 들면 블레이드들의 보관을 위한 격납고가 설치되거나, 블레이들 간의 체결에 이루어지거나, 블레이드가 지면을 향해 폴딩되는 형태로 블레이드의 보호 조치가 수행될 수 있다. Meanwhile, in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, in a situation where normal operation of the wind power generation system is not guaranteed, such as when a typhoon occurs, measures for protecting the blades may be required. In this regard, for example, a hangar for storing the blades may be installed, the blades may be fastened together, or the blades may be folded toward the ground to protect the blades.
도 14 는 분리 건설되는 격납고에 대한 예시도이다. 도 14 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 복수의 블레이드들이 격납되는 격납고 (1430), 레일에 포함되는 분기점 (1410) 및 분기점으로부터 격납고 까지의 이동 경로를 제공하는 격납 레일 (1420) 을 더 포함하고, 복수의 블레이드 (30) 들은 분기점 (1410) 및 격납 레일 (1420) 을 경유하여 격납고 (1430) 에 격납되도록 구성될 수 있다. 복수의 이동체 (2020) 가 레일 (2010) 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 구성되는 경우, 보호 조치가 필요한 시점에 블레이드 (2030) 를 구비하는 이동체 (2020) 들은 레일 (2010) 상의 분기점 (1410) 에서 격납 레일 (1420) 로 이동되도록 조치되고, 격납 레일 (1420) 을 따라 슬라이딩 이동 되어 격납고 (1430) 에 격납 조치될 수 있다. 14 is an exemplary view of a hangar constructed separately. As shown in FIG. 14, the wind power generation system according to an embodiment of the present invention provides a
도 15 는 레일 상에 건설되는 격납고에 대한 예시도이다. 도 15 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 레일 (10) 이 관통하도록 구성된 격납고 (1530) 를 더 포함하고, 복수의 블레이드 (30) 들은 레일 (10) 을 따라 이동하여 격납고 (1530) 에 격납되도록 구성될 수도 있다. 제 2 실시 형태에서, 블레이드 (2030) 를 구비하는 복수의 이동체 (2020) 들은 레일 (2010) 을 따라 이동하여 격납고에 격납되도록 구성될 수 있다. 15 is an exemplary view of a hangar built on rails. As shown in FIG. 15, the wind power generation system according to an embodiment of the present invention further includes a
도 16 은 블레이드 간 체결 형태에 대한 예시도이다. 도 16 에 도시된 바와 같이, 블레이드 (1630-1) 내지 블레이드 (1630-2) 의 복수의 블레이드들은 태풍에 대한 보호 조치가 필요할 때 상호 결합되도록 할 수 있다. 16 is an exemplary view of a fastening form between blades. As shown in FIG. 16 , a plurality of blades of a blade 1630-1 to a blade 1630-2 may be mutually coupled when protective measures against typhoons are required.
일 측면에 따르면, 복수의 블레이드들 각각은, 복수의 블레이드들의 간격이 최소화되었을 때 인접하는 블레이드와 결합되도록 하는 체결 수단을 포함할 수 있다. 즉, 인접 블레이드 간의 체결을 통해 결과적으로 복수 블레이드들이 전부 결합되어, 태풍에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다. According to one aspect, each of the plurality of blades may include a fastening means to be coupled with an adjacent blade when the distance between the plurality of blades is minimized. That is, as a result of the fastening between adjacent blades, all of the plurality of blades are coupled, so that resistance to typhoons can be improved.
다른 측면에 따르면, 복수의 블레이드들은, 복수의 블레이드들의 간격이 최소화되었을 때 가장 좌측에 위치하는 제 1 블레이드 (1630-1) 와 가장 우측에 위치하는 제 2 블레이드 (1630-2) 를 포함하고, 제 1 블레이드 (1630-1) 및 제 2 블레이드 (1630-2) 는 각각 체결 수단을 구비하며, 제 1 블레이드의 체결 수단 및 제 2 블레이드의 체결 수단이 상호 체결되는 것에 의해 복수의 블레이드들이 결합되도록 구성될 수도 있다. 이외에도 다양한 실시 형태를 통해 복수의 블레이드들이 결합되는 구성이 가능하다. According to another aspect, the plurality of blades include a first blade 1630-1 located at the leftmost side and a second blade 1630-2 located at the most right side when the distance between the plurality of blades is minimized, The first blade 1630-1 and the second blade 1630-2 each have a fastening means, and the fastening means of the first blade and the fastening means of the second blade are mutually fastened so that the plurality of blades are coupled. may be configured. In addition, a configuration in which a plurality of blades are coupled through various embodiments is possible.
<제 3 실시 형태><Third Embodiment>
도 21 은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 개념도이다. 도 21 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템 (2100) 은 레일 (2110), 이동체 (2120), 복수의 블레이드 (2130) 및 발전기가 구비된 나셀 (nacelle) (2140) 을 포함할 수 있다. 21 is a conceptual diagram of a wind power generation system according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 21, a wind
레일 (2110) 은 복수의 이동체 (2120) 가 슬라이딩 되어 이동할 수 있는 수평 방향의 이동 경로를 제공할 수 있다. 여기서 수평 방향은 전술한 바와 같이 수학적 의미의 완전한 수평방향 뿐만 아니라, 대략적으로 지면 또는 수면을 따르는 이동 경로로 이해될 수 있다. 도 21 을 통해 도시된 실시예에서 레일 (2110) 상에 이동체 (2120) 가 슬라이딩 되도록 이동 경로를 제공하는 것으로 예시되어 있으나, 앞서 예를 들어 도 1 또는 도 2 에 도시된 바와 같이 레일 (2110) 이 이동체 (2120) 의 측면에서 이동 경로를 제공하는 형태를 포함하여, 레일 (2110) 은 이동체 (2120) 가 슬라이딩 되어 이동할 수 있는 이동 경로를 제공할 수 있는 다양한 설계 형태를 가질 수 있다. 도 21 에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 (2110) 은 지면에 설치되거나 지지대를 통해 설치되어 이동체 (2120) 들의 수평 방향의 이동 경로를 제공하도록 구성될 수 있다. The
복수의 이동체 (2120) 는 레일 (2110) 이 제공하는 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성될 수 있다. 여기서, 복수의 이동체 (2120) 각각은 복수의 이동체에 각각 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 복수의 이동체 각각의 이동을 위한 동력을 제공하는 블레이드 (2130) 를 구비할 수 있다. 즉, 각각의 이동체 (2120) 는 바람을 기반으로 하는 블레이드 (2130) 의 동력에 따라 레일 (2110) 이 제공하는 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동할 수 있다. The plurality of
환언하면, 복수의 블레이드 (2130) 들은 이동체 (2120) 에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 이동체 (2120) 의 이동을 위한 동력을 제공할 수 있다. 즉, 바람이 불면, 바람이 제공하는 에너지가 블레이드 (2130) 들에 작용하고 블레이드 (2130) 들 및 이러한 블레이드들이 연결된 이동체 (2120) 가 이동하도록 구성된다. 도 21 에 도시된 실시예에서는 이동체 (2120) 가 레일 (2110) 접촉하고 이동체 (2120) 상에 블레이드 (2130) 가 설치되는 것으로 예시되어 있으나, 레일 (2110), 이동체 (2120) 및 블레이드 (2130) 의 설치 형태 및 구조는 다양한 변형이 채용될 수 있다. In other words, the plurality of
다시 도 21 을 참조하면, 이동체 (2120) 및/또는 블레이드 (2130) 와 인접하여, 발전기가 구비된 나셀 (2140) 이 배치될 수 있다. 일 측면에 따라, 발전기는 발전기 중심 회전 축에 결합된 발전기 중심 축 기어 (2145) 의 회전에 따라 전력을 생산하는 발전기일 수 있으며, 상기 발전기의 중심 회전 축은 이동체 (2120) 및 블레이드 (2130) 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전하도록 구성될 수 있다. 도 21 에는 이동체 (2120) 의 이동에 연동하여 발전기 중심 회전 축이 회전하는 구성이 예시되어 있다. 관련하여, 도 21 의 예시적인 실시예에서는 이동체 (2120) 의 발전기를 대향하는 면에 동력 전달 막대 (2125) 가 구비될 수 있다. Referring back to FIG. 21 , a
보다 구체적으로, 도 22 는 도 21 의 실시 형태에서 이동체와 발전기 중심 축 간의 동력 전달 구조를 나타낸다. 도 22 에 도시된 바와 같이, 발전기는 발전기 중심 회전 축 (2145c) 및 발전기 중심 회전 축 (2145c) 에 결합된 원형 톱니 기어 (2145a) 를 구비하고, 예를 들어 이동체 (2120) 의 발전기를 대향하는 측면으로 블레이드 동력 전달 막대 (2125) 가 구비될 수 있고, 블레이드 동력 전달 막대 (2125) 가 이동하면서 발전기 중심 축 기어 (2145) 에 형성된 기어 톱니 산 (2145a) 에 작용하는 것에 의해 발전기 중심 회전 축 (2145c) 이 회전하도록 구성될 수도 있다. 도 22 에 도시된 바와 달리, 블레이드 (2130) 의 발전기를 대향하는 측면으로 동력 전달 막대가 구비되어 중심 회전 축 (2145c) 의 회전을 유발하도록 구성될 수도 있다. More specifically, FIG. 22 shows a power transmission structure between a movable body and a central shaft of a generator in the embodiment of FIG. 21 . As shown in FIG. 22, the generator has a generator center axis of
유사한 취지로, 이하, 제 1 실시 형태 및 관련 도면을 통해 설명되었던 본 발명의 특징들은 제 3 실시 형태에도 적용될 수 있다. 이하 설명에서는 제 1 실시 형태의 레일 및 이동체의 도면 부호와 함께 설명되나, 통상의 기술자라면 해당 설명에 따라 제 3 실시 형태에 대해서도 쉽게 적용할 수 있을 것이다. In a similar sense, the features of the present invention described below through the first embodiment and related drawings can also be applied to the third embodiment. In the following description, reference numerals of the rail and the movable body of the first embodiment will be described, but those skilled in the art will be able to easily apply the third embodiment according to the corresponding description.
도 12 는 발전기 중심 축의 배치에 대한 예시도이다. 도 12 에 도시된 바와 같이, 발전기 중심 축은 레일과의 관계에서 다양한 실시 형태를 가질 수 있다. 일 측면에 따르면, 도 2 또는 도 12 에 도시된 바와 같이 레일 (10) 및 이동체 (20) 가 루프를 형성하는 실시 형태에서, 발전기 중심 회전 축 (1210, 1220) 은 루프의 외부에 위치할 수도 있고, 루프의 내부에 위치할 수도 있다. 또한 발전기 중심 회전 축 (1210, 1220) 의 회전은 이동체 및/또는 블레이드의 이동에 직접 연동될 수도 있고, 발전기 중심 회전 축 (1230) 과 같이 매개 수단을 구비하여 회전 연동하도록 구성될 수도 있다. 도 12 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 이동체 (20) 및 블레이드 (30) 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전하는 동력 전달 샤프트 (1231) 를 더 포함하고, 동력 전달 샤프트 (1231) 에 구비된 회전 풀리와 발전기의 발전기 중심 회전 축 (1230) 에 구비된 회전 풀리가 회전 벨트 (1233) 에 따라 회전 연동하도록 구성될 수도 있다. 회전 벨트 (1233) 는 예를 들어 컨베이어 벨트 또는 체인 형태로서 구성될 수도 있다. 12 is an exemplary view of the arrangement of the central shaft of the generator. As shown in FIG. 12, the central axis of the generator may have various embodiments in relation to the rail. According to one aspect, in an embodiment in which the
한편, 도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 레일 (10) 은 루프를 형성하도록 구성될 수 있다. 일 측면에 따르면, 제 3 실시 형태에서 있어서 레일 (2110) 은 복수의 상부 프레임 지지대에 의해 지지되는 상부 프레임을 더 포함할 수 있으며, 상부 프레임은 이동체 (2120) 에 구비된 블레이드들 (2130) 을 이동 가능하게 유지하여 블레이드 (2130) 들의 기립 안정성을 향상시키도록 구성될 수도 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 1 and 2 , in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, the
레일 (10, 2110) 이 루프로 형성되는 것에 의해, 복수의 블레이드들 및/또는 이동체의 이동 경로는 순환되는 구조를 가질 수 있다. 여기서, 복수의 블레이드 (2130) 들 각각은, 루프 내에서의 상기 복수의 블레이드 (2130) 들 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 적응적으로 회전하도록 구성될 수 있다. When the
다른 측면에 따르면, 복수의 블레이드 (2130) 들 각각은, 가요성을 가지는 소재로 구성되어 복수의 에어 포켓을 구비하며, 루프 내에서의 복수의 블레이드들 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 복수의 에어 포켓 중 적어도 하나의 에어 포켓에 대한 공기 충전량을 제어함으로써 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키는 형상으로 변형되도록 구성될 수도 있다. According to another aspect, each of the plurality of
목표 이동 방향과 관련하여, 도 10 을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 10 은 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 상면도이다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레일 (10) 이 형성하는 루프는, 예를 들어 제 1 방향의 이동 경로를 제공하는 제 1 부분 (1010), 제 1 방향과 반대인 제 2 방향의 이동 경로를 제공하는 제 2 부분 (1030), 제 1 부분으로부터 제 2 부분으로의 이동 경로를 제공하는 제 1 조인트 부분 (1020) 및 제 2 부분으로부터 제 1 부분으로의 이동 경로를 제공하는 제 2 조인트 부분 (1040) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 루프 내에서 블레이드들이 시계 방향으로 이동하도록 구성될 수 있으며, 따라서 제 1 부분 (1010) 에서 블레이드들의 목표 이동 방향은 도 10 에서 (우 → 좌) 방향일 수 있고, 제 1 조인트 부분 (1020) 에서 블레이드들의 목표 이동 방향은 블레이드가 제 1 부분 (1010) 에서 제 2 부분 (1030) 으로 이동한 정도에 따라, (우 → 좌) 방향에서, (하 → 상) 방향으로, 그리고 다시 (좌 → 우) 방향으로 점진적으로 변화하게 된다. 한편, 제 2 부분 (1030) 에서의 블레이드들의 목표 이동 방향은 (좌 → 우) 방향으로 결정되며, 제 2 조인트 부분 (1040) 에서의 블레이드들의 목표 이동 방향은 블레이드가 제 2 부분 (1030) 에서 제 1 부분 (1010) 으로 이동한 정도에 따라, (좌 → 우) 방향에서, (상 → 하) 방향으로, 그리고 다시 (우 → 좌) 방향으로 점진적으로 변화하게 된다. 즉, 블레이드들의 목표 이동 방향은 루프 내에서의 각각의 블레이드의 위치에 따라 각기 다르게 결정될 수 있다. Regarding the target movement direction, it will be described in detail with reference to FIG. 10 . 10 is a top view of a wind power generation system according to one aspect; As shown in FIG. 10, according to one embodiment of the present invention, the loop formed by the
각 블레이드들의 목표 이동 방향이 결정되면, 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 각 블레이들의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 각 블레이드의 배향이 변경되도록, 각 블레이드를 적응적으로 회전하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 블레이드들 각각의 회전은, 지면에 수직인 회전축을 기준으로 수행될 수 있다. When the target movement direction of each blade is determined, each blade is adaptively rotated so that the orientation of each blade is changed to maximize the power of each blade in the target movement direction based on the wind direction information. can do. For example, rotation of each of the plurality of blades may be performed based on a rotational axis perpendicular to the ground.
예를 들어, 복수의 블레이드들 각각은, 목표 이동 방향이 바람의 방향과 일치한다는 결정에 응답하여, 풍하 범주를 수행하는 방향으로 회전하도록 구성되고, 목표 이동 방향이 바람의 방향과 반대라는 결정에 응답하여, 풍상 범주를 수행하는 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 도 10 에서, 바람의 방향이 (우 → 좌) 방향일 때, 제 1 부분 (1010) 에서는 풍하 범주를 수행하는 방향으로 블레이드가 회전되고, 제 2 부분 (1030) 에서는 풍상 범주를 수행하는 방향으로 블레이드가 회전할 수 있다. 제 1 조인트 부분 (1020) 및 제 2 조인트 부분 (1030) 에서는 블레이드들 각각의 위치에 따른 목표 이동 방향에 따라 동력이 최대화되도록 블레이드가 회전될 수 있다. For example, each of the plurality of blades is configured to rotate in a direction performing a downwind category in response to a determination that the target movement direction coincides with a wind direction, and in response to a determination that the target movement direction is opposite to the wind direction. In response, it can be configured to turn in a direction that performs a wind category. In FIG. 10 , when the wind direction is (right → left), the blade is rotated in the direction of performing the downwind category in the
본 발명의 일 측면에 따르면, 각각의 블레이드는 세일링 요트의 돛 (sail) 과 같은 형태로 구성될 수 있다. 각각의 블레이드가 지지대를 구비하고, 돛 (sail) 형태의 박막이 지지대에 의해 유지되도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템은 대형 회전 날개를 구비하는 종래의 풍력 발전기에 비해 현저하게 감축된 설비 비용으로 구성하는 것이 가능하다. 돛 형태의 박막은 마포나 면포와 같은 천막 재질로 형성되거나, 테트론과 같은 합성 섬유, 또는 폴리머 융합체가 사용될 수도 있다. According to one aspect of the present invention, each blade may be configured in the same form as a sail of a sailing yacht. Each blade may be provided with a support, and a thin film in the form of a sail may be configured to be held by the support. Therefore, the wind power generation system according to one aspect of the present invention can be configured with significantly reduced equipment costs compared to conventional wind power generators having large rotary blades. The sail-shaped thin film may be formed of a tent material such as hemp cloth or cotton cloth, or a synthetic fiber such as Tetron or a polymer fusion material may be used.
한편, 전술한 바와 같이 베르누이의 원리 및/또는 세일링 요트의 진행 방향 조정 원리와 관련하여, 블레이드들 (2130) 각각이 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키는 형상을 가지도록 변형시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 베르누이의 정리에 따라, 블레이드의 일 측면의 구배를 증가시키고 타 측면의 구배에 비해 커지도록 함으로써 블레이드 양 측면에서의 공기 흐름 속도를 변화시키는 것에 따라 블레이드의 특정 측면으로부터 반대 측면으로의 동력을 생성하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, as described above, in relation to Bernoulli's principle and/or the principle of adjusting the traveling direction of a sailing yacht, each of the
일 예시적인 실시예에서, 복수의 블레이드들 각각은, 가요성을 가지는 소재로 구성될 수 있고, 복수의 에어 포켓을 구비하며, 복수의 에어 포켓 중 특정 에어 포켓에 선택적으로 공기 충전량을 변경시키는 것에 의해, 소정 바람 조건 하에서 원하는 방향으로 블레이드가 동력을 가지는 형상을 구현할 수 있다. 공기 충전량 변경을 위해서는 예를 들어 공기 펌프가 사용될 수 있다. In one exemplary embodiment, each of the plurality of blades may be composed of a material having flexibility, has a plurality of air pockets, and selectively changes the air filling amount in a specific air pocket among the plurality of air pockets. As a result, it is possible to implement a shape in which the blade has power in a desired direction under a predetermined wind condition. For changing the air charge, an air pump can be used, for example.
다른 실시예에서는, 별도의 에어 포켓을 구비하지 않는 박막 형태의 블레이드가 분절 단위로 각도 변경이 가능한 격자 형태의 지지대에 의해 제어될 수 있고, 각각의 격자 단위로 회전량을 변화시키는 것에 의해 주어진 바람 조건 하에서의 원하는 이동 방향으로의 동력을 최대화 시키는 형상으로 블레이드를 변형하도록 구성될 수도 있다. In another embodiment, a blade in the form of a thin film without a separate air pocket can be controlled by a support in the form of a lattice whose angle can be changed in units of segments, and the wind given by changing the amount of rotation in units of each lattice. It may be configured to deform the blade into a shape that maximizes power in a desired direction of movement under conditions.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 각각의 블레이드의 회전은 예를 들어 지면에 수직인 회전 축을 기준으로 수행될 수 있다. 도 7 은 일 측면에 따른 블레이드 지지대의 단면도이다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 각각의 블레이드들의 지지대는 돛 형태의 박막을 지지하도록 구성되는 상부 지지대 (31) 및 상기 상부 지지대 (31) 가 회전 가능하게 결합되는 하부 지지대 (32) 를 포함할 수 있다. 하부 지지대 (32) 는 상부 지지대 (31) 에 결합된 블레이드 회전 축 (35) 이 통과할 수 있는 공동을 제공한다. 블레이드 회전 축 (35) 은 모터 축 (34) 과 연결되어 모터 (33) 로부터의 회전력을 기반으로 회전하는 것에 의해 상부 지지대를 회전 시키고, 돛 형태의 박막의 배향을 원하는 방향으로 조정하도록 할 수 있다. Meanwhile, according to one aspect of the present invention, rotation of each blade may be performed based on a rotational axis perpendicular to the ground, for example. 7 is a cross-sectional view of a blade support according to one side. As shown in FIG. 7, the support of each blade may include an
한편, 다른 실시예로서 블레이드의 회전뿐만 아니라 블레이드의 에어포켓의 면적을 감소시키거나 증가시키는 구조도 제안될 수 있다. 이러한 구조는, 특히 과다한 풍량으로 인한 블레이드의 파손을 방지하는데 유용할 수 있다. 예를 들어, 블레이드가 감당하기 어려운 과다한 풍량을 블레이드에 공급될 경우 블레이드의 파손이 발생할 수 있으며, 블레이드의 파손은 막대한 손실과 재건설 비용을 발생시킬 수 있다. 본 발명은 이러한 블레이드의 파손을 방지하기 위하여 블레이드에 구비된 돛 형태의 박막을 통하여 형성되는 에어포켓의 면적을 감소시킴으로써 과다한 풍량 공급으로 인한 블레이드의 로드를 감소시킬 수 있는 실시예를 기재하기로 한다. 이러한 실시예는 추후 도 29 내지 도 38을 참조한 실시예를 통하여 설명될 것이다.Meanwhile, as another embodiment, a structure for reducing or increasing the area of an air pocket of a blade as well as rotation of the blade may be proposed. Such a structure may be particularly useful in preventing blade damage due to excessive air volume. For example, if an excessive amount of air that is difficult for the blade to handle is supplied to the blade, the blade may be damaged, and the damage to the blade may cause huge losses and reconstruction costs. The present invention will describe an embodiment capable of reducing the load of the blade due to excessive air volume supply by reducing the area of the air pocket formed through the sail-shaped thin film provided on the blade in order to prevent damage to the blade. . This embodiment will be described later through embodiments with reference to FIGS. 29 to 38 .
한편, 도 8 은 일 측면에 따른 고도 분리형 블레이드의 예시도이다. 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 전력 생산 효율을 극대화시키기 위한 적절한 블레이드의 크기는 상당히 큰 규모일 수 있고, 고도에 따라 바람의 방향이 상이할 수 있다. 따라서, 고도에 따라 바람의 방향이 각기 상이한 경우에도, 블레이드 (30) 의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키기 위해, 블레이드는 고도에 따라 구분되는 제 1 부분 (37a), 제 2 부분 (37b) 및 제 3 부분 (37c) 을 구비하고, 제 1 조인트 (38a), 제 2 조인트 (38b) 및 제 3 조인트 (38c) 를 구비하여, 각 조인트 부분을 각각 회전 가능하도록 구성하는 것에 의해, 각 부분들에 포함된 돛 형태의 박막의 배향을 각기 다르게 설정할 수 있다. 즉, 복수의 블레이드 (30) 들 각각은, 높이 방향으로 구분된 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드를 구비하고, 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드는 서로 독립적으로 회전 가능하도록 구성되며, 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드가 각각 배치된 높이에서의 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로 블레이드 (30) 의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 회전될 수 있다. On the other hand, Figure 8 is an exemplary view of a highly separated blade according to one aspect. In the wind power generation system according to one aspect of the present invention, the size of a suitable blade for maximizing power generation efficiency may be quite large, and the direction of the wind may be different depending on the altitude. Therefore, even when the wind direction is different depending on the altitude, in order to maximize the power of the
블레이드의 목표 이동 방향을 결정하기 위한 위치 정보, 바람의 방향에 관한 정보 등의 획득은 통상적인 센서 시스템 중 임의의 것을 채용하는 것에 의해 달성될 수 있고, 블레이드의 배향 결정 및 변경을 위한 제어 시스템 역시 통상의 제어 시스템 중 임의의 것을 선택할 수 있다. Acquisition of positional information, wind direction information, etc. for determining the target movement direction of the blades can be achieved by employing any of the conventional sensor systems, and a control system for determining and changing the orientation of the blades can also be achieved. Any of the conventional control systems can be selected.
예를 들어, 루프 내에서의 상기 복수의 블레이드들 각각의 위치에 대한 정보는, 복수의 블레이드들 각각에 구비되는 위치 신호 수신 장치가, 루프 내에 복수 개 구비되는 위치 식별 신호 발생 장치 중 적어도 하나로부터의 위치 식별 신호를 수신하는 것에 의해 획득될 수 있다. 또 다른 측면에서, GPS 와 같은 위치 결정 시스템에 의해 각 블레이드의 위치 정보를 결정할 수 있다. 블레이드의 위치에 따른 목표 이동 방향은 데이터베이스에 저장된 테이블 정보에 따라 결정될 수도 있고, 각 위치 및 루프 형상을 기반으로 컴퓨팅 디바이스가 실시간으로 계산하도록 구성될 수도 있다. 한편, 바람의 방향에 관한 정보는, 복수의 블레이드들 각각에 구비되는 풍향 센서로부터 획득되어, 각 블레이드 마다의 바람의 방향에 대한 정확한 정보를 사용하도록 할 수도 있다. 배향 결정과 같은 연산을 수행하는 제어 시스템은, 각각의 블레이드 마다 별도의 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서가 구비되도록 설정될 수 있고, 또는 각각의 블레이드와 정보를 송수신하도록 구성된 통합 제어 시스템을 구비하여 통합 제어 시스템이 각각의 블레이드에 대한 제어를 수행하도록 구성할 수도 있다. For example, information about the position of each of the plurality of blades in the loop is obtained from at least one of a plurality of position identification signal generators provided in the loop by a position signal receiving device provided in each of the plurality of blades. It can be obtained by receiving a location identification signal of. In another aspect, position information of each blade may be determined by a positioning system such as GPS. The target movement direction according to the position of the blade may be determined according to table information stored in a database, or may be configured to be calculated by the computing device in real time based on each position and loop shape. Meanwhile, information on the wind direction may be obtained from a wind direction sensor provided in each of the plurality of blades, and accurate information on the wind direction for each blade may be used. The control system that performs calculations such as orientation determination may be configured such that a separate computing device or processor is provided for each blade, or an integrated control system configured to transmit and receive information to and from each blade is provided so that the integrated control system is It can also be configured to perform control for each blade.
다시 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템 (100) 은 복수의 나셀을 구비할 수 있다. 예를 들어 나셀 (40) 은 발전기 중심 축 기어 (45-1) 를 구비하는 발전기를 구비할 수 있고, 발전기 중심 축 기어 (45-2) 를 구비하는 추가적인 발전기가 포함된 별도의 나셀이 더 구비될 수도 있다. Referring back to FIG. 2 , the wind
한편, 풍력 발전기의 형태에 따라, 나셀 (40) 에 구비된 발전기는 미리 결정된 목표 회전 속도를 가지도록 구성될 수도 있다. 또는, 필요에 따라 목표 회전 속도를 조정하는 것이 요구될 수 있다. Meanwhile, depending on the type of wind power generator, the generator provided in the
제 3 실시 형태에서, 복수의 이동체 (2120) 들은 레일 (2110) 상에서 각각 이동 가능하여, 이동체 (2120) 간의 간격이 변경될 수 있다. 도 10 은 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 상면도이고, 도 11 은 블레이드 간격 조절이 가능한 풍력 발전 시스템의 상면도이다. 발전기 중심 회전 축의 회전 속도 조절을 위한 측면에서, 블레이드의 이동 속도가 제어되는 형태가 가능하다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 레일은 직선 구간 (1110) 및 곡선 구간 (1120-1, 1120-2) 을 포함할 수 있고, 복수의 블레이드들은, 직선 구간 (1110) 에 위치할 때보다 곡선 구간 (1120-1, 1120-2) 에 위치할 때 더 좁은 간격으로 배치되도록 구성될 수 있다. In the third embodiment, the plurality of
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 태풍의 발생과 같이 풍력 발전 시스템의 정상적인 작동이 담보되지 않는 상황에서는 블레이드를의 보호를 위한 조치가 필요할 수 있다. 관련하여, 예를 들면 블레이드들의 보관을 위한 격납고가 설치되거나, 블레이들 간의 체결에 이루어지거나, 블레이드가 지면을 향해 폴딩되는 형태로 블레이드의 보호 조치가 수행될 수 있다. Meanwhile, in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, in a situation where normal operation of the wind power generation system is not guaranteed, such as when a typhoon occurs, measures for protecting the blades may be required. In this regard, for example, a hangar for storing the blades may be installed, the blades may be fastened together, or the blades may be folded toward the ground to protect the blades.
도 14 는 분리 건설되는 격납고에 대한 예시도이다. 도 14 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 복수의 블레이드들이 격납되는 격납고 (1430), 레일에 포함되는 분기점 (1410) 및 분기점으로부터 격납고 까지의 이동 경로를 제공하는 격납 레일 (1420) 을 더 포함하고, 복수의 블레이드 (30) 들은 분기점 (1410) 및 격납 레일 (1420) 을 경유하여 격납고 (1430) 에 격납되도록 구성될 수 있다. 제 3 실시 형태와 같이, 각각의 이동체 (2120) 에 구비되는 블레이드들 (2130) 이 레일 (2110) 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 구성되는 경우, 보호 조치가 필요한 시점에 블레이드 (2130) 가 구비된 이동체 (2120) 들은 레일 (2110) 상의 분기점 (1410) 에서 격납 레일 (1420) 로 이동되도록 조치되고, 격납 레일 (1420) 을 따라 슬라이딩 이동 되어 격납고 (1430) 에 격납 조치될 수 있다. 14 is an exemplary view of a hangar constructed separately. As shown in FIG. 14, the wind power generation system according to an embodiment of the present invention provides a
도 15 는 레일 상에 건설되는 격납고에 대한 예시도이다. 도 15 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 레일 (10) 이 관통하도록 구성된 격납고 (1530) 를 더 포함하고, 복수의 블레이드 (30) 들은 레일 (10) 을 따라 이동하여 격납고 (1530) 에 격납되도록 구성될 수도 있다. 도 15 에 의해 예시된 실시예에서도, 도 14 에서와 같이 이동체 및/또는 블레이드의 레일과의 결합 관계에 따라 다양한 방법으로 블레이드 (30) 들이 격납고 (1530) 로 이동될 수 있다. 제 3 실시 형태에서, 복수의 이동체 (2120) 들이 레일 (2120) 을 따라 이동하여 격납고에 격납되도록 구성될 수도 있다. 15 is an exemplary view of a hangar built on rails. As shown in FIG. 15, the wind power generation system according to an embodiment of the present invention further includes a
도 16 은 블레이드 간 체결 형태에 대한 예시도이다. 도 16 에 도시된 바와 같이, 블레이드 (1630-1) 내지 블레이드 (1630-2) 의 복수의 블레이드들은 태풍에 대한 보호 조치가 필요할 때 상호 결합되도록 할 수 있다. 16 is an exemplary view of a fastening form between blades. As shown in FIG. 16 , a plurality of blades of a blade 1630-1 to a blade 1630-2 may be mutually coupled when protective measures against typhoons are required.
일 측면에 따르면, 복수의 블레이드들 각각은, 복수의 블레이드들의 간격이 최소화되었을 때 인접하는 블레이드와 결합되도록 하는 체결 수단을 포함할 수 있다. 즉, 인접 블레이드 간의 체결을 통해 결과적으로 복수 블레이드들이 전부 결합되어, 태풍에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다. According to one aspect, each of the plurality of blades may include a fastening means to be coupled with an adjacent blade when the distance between the plurality of blades is minimized. That is, as a result of the fastening between adjacent blades, all of the plurality of blades are coupled, so that resistance to typhoons can be improved.
다른 측면에 따르면, 복수의 블레이드들은, 복수의 블레이드들의 간격이 최소화되었을 때 가장 좌측에 위치하는 제 1 블레이드 (1630-1) 와 가장 우측에 위치하는 제 2 블레이드 (1630-2) 를 포함하고, 제 1 블레이드 (1630-1) 및 제 2 블레이드 (1630-2) 는 각각 체결 수단을 구비하며, 제 1 블레이드의 체결 수단 및 제 2 블레이드의 체결 수단이 상호 체결되는 것에 의해 복수의 블레이드들이 결합되도록 구성될 수도 있다. 이외에도 다양한 실시 형태를 통해 복수의 블레이드들이 결합되는 구성이 가능하다. According to another aspect, the plurality of blades include a first blade 1630-1 located at the leftmost side and a second blade 1630-2 located at the most right side when the distance between the plurality of blades is minimized, The first blade 1630-1 and the second blade 1630-2 each have a fastening means, and the fastening means of the first blade and the fastening means of the second blade are mutually fastened so that the plurality of blades are coupled. may be configured. In addition, a configuration in which a plurality of blades are coupled through various embodiments is possible.
도 17 은 지면 방향으로 폴딩 가능한 블레이드의 예시도이다. 도 17 에 도시된 바와 같이, 복수의 블레이드들 각각은, 지면 방향을 향해 폴딩 가능하도록 구성될 수 있다. 평상시에 정상 위치 (1730) 에 위치하여 바람의 에너지를 기반으로 동력을 생성하는 블레이드들은, 태풍 위험과 같이 보호 조치가 필요한 시점에는 지면 인접 위치 (1740) 로 폴딩되어, 바람의 영향을 최소화하도록 할 수 있다.17 is an exemplary view of a blade that can be folded in the direction of the ground. As shown in FIG. 17 , each of the plurality of blades may be configured to be foldable toward the ground. The blades, which are normally located at the normal position (1730) and generate power based on wind energy, are folded to a position adjacent to the ground (1740) when protective measures are required, such as a typhoon risk, to minimize the influence of wind. can
<제 4 실시 형태><Fourth Embodiment>
한편, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 철도 형태의 레일부를 구성하고, 적어도 하나의 블레이드를 구비하여 풍력을 기반으로 철도를 통하여 이동할 수 있는 이동체를 레일부 상에서 이동시키고, 이동체에서 자체적으로 발전을 수행한 후 철도를 통하여 발전된 전력을 전송할 수 있는 풍력 발전 시스템을 구현할 수도 있다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, a rail part in the form of a railway is formed, and a movable body having at least one blade and capable of moving through a railroad based on wind power is moved on the rail part, and the movable body performs power generation by itself. After that, it is also possible to implement a wind power generation system capable of transmitting the generated power through the railroad.
도 23은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 풍력 발전 시스템에 대한 개념도이다.23 is a conceptual diagram of a wind power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.
도 23에 도시된 바와 같이, 제 4 실시 형태에 따른 풍력 발전 시스템(3000)은 수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일부(3010) 및 상기 레일부(3010)의 이동 경로에 따라 이동하도록 구성된 복수의 이동체(3020)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 23 , the wind
상기 이동체(3020)는 바람에 따른 에너지를 기반으로 상기 이동체(3020)의 이동을 위한 동력을 제공하는 적어도 하나의 블레이드(3030)를 구비할 수 있다. 도 23에 도시된 실시예에서는 이동체(3030)당 하나의 블레이드(3030)을 구비한 예를 도시하고 있으나, 이동체(3020)에 구비되는 블레이드는 복수일 수도 있음은 물론이다.The
상기 이동체(3020)는 상기 블레이드(3030)에 의하여 제공되는 풍력 기반 동력을 기반으로 운동 에너지를 제공받는다. 상기 이동체(3020)는 상기 블레이드(3030)에 의하여 제공되는 동력을 기반으로 상기 레일부(3010)에 정합되어 회전함에 의하여 상기 레일부(3010)의 이동 경로에 따라 상기 이동체를 이동시키는 복수의 바퀴(3022)를 구비할 수 있다. The
도 24는 도 23에 도시된 레일부(3010) 및 이동체(3020) 정합 구조와, 이들과 회전축 및 나셀의 연결 구조를 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 24 is a cross-sectional view for explaining the matching structure of the
도 24에 도시된 바와 같이, 상기 레일부(3010)는 2개의 레일이 평행하게 쌍을 이루고 하부에는 레일 쌍을 고정하기 위한 지지판(3040)이 설치된다. 즉, 레일부(3010)는 철도 형태로 구성될 수 있다. 이에 상응하여, 이동체(3020)를 이동시키기 위하여 이동체(3020)에 구비되는 바퀴(3022)의 외주면 중심부에는 상기 레일부(3010)의 레일이 삽입되기 위한 정합홈(3024)이 형성될 수 있다. 따라서, 이동체(3020)은 기차의 이동 구조와 유사한 형태로 구성되어 레일부(3010) 상에서 이동할 수 있다.As shown in FIG. 24 , in the
이동체(3020)에 구비되는 바퀴는 복수일 수 있는데 예를 들어 도 24에서는 4개의 바퀴를 구비한 예를 설명하였으나, 이동체(3020)에 구비된 바퀴(3022)의 개수는 실시 환경에 따라 다양할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예들에 따르면 레일부 또한 모노레일과 같이 하나의 레일로 구성될 수도 있고, 3개 이상의 레일 쌍으로 구성될 수도 있다.The number of wheels provided in the
이동체(3020)의 내부에는 상기 바퀴(3022)의 회전력을 기반으로 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀(nacelle)(3028)이 포함된다. 나셀(3028)에 구비된 발전기의 회전 축은 바퀴(3022)의 회전축(3026)과 직접 또는 간접적으로 연결됨으로써, 발전기는 바퀴(3022)의 회전에 따른 회전력을 기반으로 전력을 발생시킨다.Inside the
도 25는 도 24에 발전기에 의항 발전된 전력이 전송로로 전달되는 경로를 예시적으로 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 25 is an exemplary diagram for illustratively explaining a path through which the power generated by the generator in FIG. 24 is transmitted to a transmission line.
도 23 및 도 25를 참조하면, 발전기, 바퀴의 회전축(3026), 바퀴(3022), 레일부(3010) 및 외부로 전력을 전송하기 위한 전송로(3080)는 전기적으로 연결되어, 도 25에 도시된 전력 전송 경로와 같이, 나셀(3028)내의 발전기로부터 생성된 전력 및/또는 발전기에 의하여 생성되어 나셀 내의 축전기에 축전된 전력이 회전축(3026), 바퀴(3022) 및 레일부(3010)을 통하여 전송로(3080)로 전송될 수 있다. 이를 위하여 회전축(3026), 바퀴(3022) 및 레일부(3010) 각각의 적어도 일부분은 전기 전달이 용이한 도체로 구성될 수 있다.23 and 25, the generator, the
즉, 본 발명의 바람직한 제 4 실시 형태에 따르면 철도 형태의 레일부(3010) 상에서 풍력을 기반으로 이동하는 이동체(3020)가 바퀴(3022)의 회전력을 이용하여 자체적으로 발전하고, 발전한 전력을, 별도의 전송로의 설치 없이도, 레일부(3010)를 활용하여 외부로 전송할 수 있는 풍력 발전 시스템을 구현할 수 있다.That is, according to the fourth preferred embodiment of the present invention, the
도 26은 바퀴와 레일 간을 톱니 바퀴 형태로 맞물리게 구성하여 미끄러짐을 방지하고 제어가 용이하도록 하는 구조를 설명하기 위한 개념도이다.26 is a conceptual diagram for explaining a structure in which a wheel and a rail are interlocked in a gear shape to prevent slipping and facilitate control.
도 26에 도시된 바와 같이, 레일부(4010)의 바퀴 접촉면, 예컨대 상면에는 복수의 제 1 톱니 바퀴 산(4012)이 형성된다. 이에 상응하여 이동체의 바퀴(4022)의 레일부 접촉면, 예컨대 레일부 정합홈에는 그 외주면을 따라 레일부(4010)의 톱니 바퀴 산(4012)에 상응하여 맞물릴 수 있는 복수의 제 2 톱니 바퀴 산(4023)이 형성된다.As shown in FIG. 26 , a plurality of
이 경우 이동체의 불필요한 미끄러짐이 방지될 수 있으며, 긴급 상황 시 이동체의 제동이 용이해진다. 따라서, 이동체의 이동에 대한 정밀하고 정확한 제어가 가능해진다. 톱니 바퀴 산의 모양은 단면을 기준으로 사각형, 삼각형 등 다각형을 비롯하여 반원형, 물결형 등과 같이 다양한 모양이 가능하다.In this case, unnecessary slip of the movable body can be prevented, and braking of the movable body becomes easy in an emergency. Therefore, it is possible to precisely and accurately control the movement of the moving body. The shape of the gear mountain can be of various shapes, such as a semicircle, a wavy shape, as well as a polygon such as a rectangle and a triangle, based on the cross section.
도 27은 루프를 이루는 레일부를 설명하기 위한 사시도로서, 앞서 설명한 제 1 실시 형태 내지 제 3 실시 형태에서와 동일한 취지로, 레일부(3010)는 루프를 형성할 수 있다.FIG. 27 is a perspective view for explaining a rail part forming a loop, and the
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 풍력 발전 시스템은 복수의 레일부를 구비하여 복수의 루프를 형성할 수도 있다. 도 28은 복수의 루프를 이루는 복수의 레일부를 설명하기 위한 사시도로서, 도 28에 도시된 바와 같이, 복수 개의 상기 레일부는, 제 1 루프를 형성하는 제 1 레일부(3010-1) 및 상기 제 1 루프(3010-1)의 내부에 배치되는 상대적으로 작은 크기의 제 2 루프를 형성하는 제 2 레일부(3010-2)를 포함할 수 있다.Also, according to another embodiment of the present invention, the wind power generation system may include a plurality of rails to form a plurality of loops. 28 is a perspective view for explaining a plurality of rail parts constituting a plurality of loops, and as shown in FIG. 28, the plurality of rail parts include a first rail part 3010-1 forming a first loop and the first rail part 3010-1 A second rail portion 3010-2 forming a relatively small second loop disposed inside the first loop 3010-1 may be included.
한편, 유사한 취지로, 이하, 제 1 실시 형태 및 관련 도면을 통해 설명되었던 본 발명의 특징들은 제 4 실시 형태에도 적용될 수 있다. 이하 설명에서는 제 1 실시 형태의 레일 및 이동체의 도면 부호와 함께 설명되나, 통상의 기술자라면 해당 설명에 따라 제 4 실시 형태에 대해서도 쉽게 적용할 수 있을 것이다. On the other hand, in a similar sense, the features of the present invention described below through the first embodiment and related drawings can also be applied to the fourth embodiment. In the following description, the reference numerals of the rail and the movable body of the first embodiment are described, but those skilled in the art will be able to easily apply them to the fourth embodiment according to the corresponding description.
예를 들어, 도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 레일 (10) 은 루프를 형성하도록 구성될 수 있으며 동일한 취지로 제 4 실시 형태에서의 레일부(3010)은, 도 27 내지 도 28에 도시된 바와 같이, 루프를 형성하도록 구성될 수 있다. 일 측면에 따르면, 제 4 실시 형태에서 있어서 풍력 발전 시스템은 복수의 상부 프레임 지지대에 의해 지지되는 상부 프레임을 더 포함할 수 있으며, 상부 프레임은 이동체 (3020) 에 구비된 블레이드들 (3030)을 이동 가능하게 유지하여 블레이드 (3030) 들의 기립 안정성을 향상시키도록 구성될 수도 있다. For example, referring to FIGS. 1 and 2 , in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, the
레일 (10, 3010) 이 루프로 형성되는 것에 의해, 복수의 블레이드들 및/또는 이동체의 이동 경로는 순환되는 구조를 가질 수 있다. 여기서, 복수의 블레이드 (3030) 들 각각은, 루프 내에서의 상기 복수의 블레이드 (3030) 들 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 적응적으로 회전하도록 구성될 수 있다. When the
다른 측면에 따르면, 복수의 블레이드 (3030) 들 각각은, 가요성을 가지는 소재로 구성되어 복수의 에어 포켓을 구비하며, 루프 내에서의 복수의 블레이드들 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 복수의 에어 포켓 중 적어도 하나의 에어 포켓에 대한 공기 충전량을 제어함으로써 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키는 형상으로 변형되도록 구성될 수도 있다. According to another aspect, each of the plurality of
목표 이동 방향과 관련하여, 도 10 을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 10 은 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 상면도이다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레일 (10)(제 4 실시예에서의 레일부(3010)에 대응) 이 형성하는 루프는, 예를 들어 제 1 방향의 이동 경로를 제공하는 제 1 부분 (1010), 제 1 방향과 반대인 제 2 방향의 이동 경로를 제공하는 제 2 부분 (1030), 제 1 부분으로부터 제 2 부분으로의 이동 경로를 제공하는 제 1 조인트 부분 (1020) 및 제 2 부분으로부터 제 1 부분으로의 이동 경로를 제공하는 제 2 조인트 부분 (1040) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 루프 내에서 블레이드들이 시계 방향으로 이동하도록 구성될 수 있으며, 따라서 제 1 부분 (1010) 에서 블레이드들의 목표 이동 방향은 도 10 에서 (우 → 좌) 방향일 수 있고, 제 1 조인트 부분 (1020) 에서 블레이드들의 목표 이동 방향은 블레이드가 제 1 부분 (1010) 에서 제 2 부분 (1030) 으로 이동한 정도에 따라, (우 → 좌) 방향에서, (하 → 상) 방향으로, 그리고 다시 (좌 → 우) 방향으로 점진적으로 변화하게 된다. 한편, 제 2 부분 (1030) 에서의 블레이드들의 목표 이동 방향은 (좌 → 우) 방향으로 결정되며, 제 2 조인트 부분 (1040) 에서의 블레이드들의 목표 이동 방향은 블레이드가 제 2 부분 (1030) 에서 제 1 부분 (1010) 으로 이동한 정도에 따라, (좌 → 우) 방향에서, (상 → 하) 방향으로, 그리고 다시 (우 → 좌) 방향으로 점진적으로 변화하게 된다. 즉, 블레이드들의 목표 이동 방향은 루프 내에서의 각각의 블레이드의 위치에 따라 각기 다르게 결정될 수 있다. Regarding the target movement direction, it will be described in detail with reference to FIG. 10 . 10 is a top view of a wind power generation system according to one aspect; As shown in FIG. 10, according to one embodiment of the present invention, the loop formed by the rail 10 (corresponding to the
각 블레이드들의 목표 이동 방향이 결정되면, 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 각 블레이들의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 각 블레이드의 배향이 변경되도록, 각 블레이드를 적응적으로 회전하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 블레이드들 각각의 회전은, 지면에 수직인 회전축을 기준으로 수행될 수 있다. When the target movement direction of each blade is determined, each blade is adaptively rotated so that the orientation of each blade is changed to maximize the power of each blade in the target movement direction based on the wind direction information. can do. For example, rotation of each of the plurality of blades may be performed based on a rotational axis perpendicular to the ground.
예를 들어, 복수의 블레이드들 각각은, 목표 이동 방향이 바람의 방향과 일치한다는 결정에 응답하여, 풍하 범주를 수행하는 방향으로 회전하도록 구성되고, 목표 이동 방향이 바람의 방향과 반대라는 결정에 응답하여, 풍상 범주를 수행하는 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 도 10 에서, 바람의 방향이 (우 → 좌) 방향일 때, 제 1 부분 (1010) 에서는 풍하 범주를 수행하는 방향으로 블레이드가 회전되고, 제 2 부분 (1030) 에서는 풍상 범주를 수행하는 방향으로 블레이드가 회전할 수 있다. 제 1 조인트 부분 (1020) 및 제 2 조인트 부분 (1030) 에서는 블레이드들 각각의 위치에 따른 목표 이동 방향에 따라 동력이 최대화되도록 블레이드가 회전될 수 있다. For example, each of the plurality of blades is configured to rotate in a direction performing a downwind category in response to a determination that the target movement direction coincides with a wind direction, and in response to a determination that the target movement direction is opposite to the wind direction. In response, it can be configured to turn in a direction that performs a wind category. In FIG. 10 , when the wind direction is (right → left), the blade is rotated in the direction of performing the downwind category in the
본 발명의 일 측면에 따르면, 각각의 블레이드는 세일링 요트의 돛 (sail) 과 같은 형태로 구성될 수 있다. 각각의 블레이드가 지지대를 구비하고, 돛 (sail) 형태의 박막이 지지대에 의해 유지되도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템은 대형 회전 날개를 구비하는 종래의 풍력 발전기에 비해 현저하게 감축된 설비 비용으로 구성하는 것이 가능하다. 돛 형태의 박막은 마포나 면포와 같은 천막 재질로 형성되거나, 테트론과 같은 합성 섬유, 또는 폴리머 융합체가 사용될 수도 있다. According to one aspect of the present invention, each blade may be configured in the same form as a sail of a sailing yacht. Each blade may be provided with a support, and a thin film in the form of a sail may be configured to be held by the support. Therefore, the wind power generation system according to one aspect of the present invention can be configured with significantly reduced equipment costs compared to conventional wind power generators having large rotary blades. The sail-shaped thin film may be formed of a tent material such as hemp cloth or cotton cloth, or a synthetic fiber such as Tetron or a polymer fusion material may be used.
한편, 전술한 바와 같이 베르누이의 원리 및/또는 세일링 요트의 진행 방향 조정 원리와 관련하여, 블레이드들 (3030) 각각이 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키는 형상을 가지도록 변형시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 베르누이의 정리에 따라, 블레이드의 일 측면의 구배를 증가시키고 타 측면의 구배에 비해 커지도록 함으로써 블레이드 양 측면에서의 공기 흐름 속도를 변화시키는 것에 따라 블레이드의 특정 측면으로부터 반대 측면으로의 동력을 생성하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, as described above, in relation to Bernoulli's principle and/or the principle of adjusting the traveling direction of a sailing yacht, it is possible to deform each of the
일 예시적인 실시예에서, 복수의 블레이드들 각각은, 가요성을 가지는 소재로 구성될 수 있고, 복수의 에어 포켓을 구비하며, 복수의 에어 포켓 중 특정 에어 포켓에 선택적으로 공기 충전량을 변경시키는 것에 의해, 소정 바람 조건 하에서 원하는 방향으로 블레이드가 동력을 가지는 형상을 구현할 수 있다. 공기 충전량 변경을 위해서는 예를 들어 공기 펌프가 사용될 수 있다. In one exemplary embodiment, each of the plurality of blades may be composed of a material having flexibility, has a plurality of air pockets, and selectively changes the air filling amount in a specific air pocket among the plurality of air pockets. As a result, it is possible to implement a shape in which the blade has power in a desired direction under a predetermined wind condition. For changing the air charge, an air pump can be used, for example.
다른 실시예에서는, 별도의 에어 포켓을 구비하지 않는 박막 형태의 블레이드가 분절 단위로 각도 변경이 가능한 격자 형태의 지지대에 의해 제어될 수 있고, 각각의 격자 단위로 회전량을 변화시키는 것에 의해 주어진 바람 조건 하에서의 원하는 이동 방향으로의 동력을 최대화 시키는 형상으로 블레이드를 변형하도록 구성될 수도 있다. In another embodiment, a blade in the form of a thin film without a separate air pocket can be controlled by a support in the form of a lattice whose angle can be changed in units of segments, and the wind given by changing the amount of rotation in units of each lattice. It may be configured to deform the blade into a shape that maximizes power in a desired direction of movement under conditions.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 각각의 블레이드의 회전은 예를 들어 지면에 수직인 회전 축을 기준으로 수행될 수 있다. 도 7 은 일 측면에 따른 블레이드 지지대의 단면도이다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 각각의 블레이드들의 지지대는 돛 형태의 박막을 지지하도록 구성되는 상부 지지대 (31) 및 상기 상부 지지대 (31) 가 회전 가능하게 결합되는 하부 지지대 (32) 를 포함할 수 있다. 하부 지지대 (32) 는 상부 지지대 (31) 에 결합된 블레이드 회전 축 (35) 이 통과할 수 있는 공동을 제공한다. 블레이드 회전 축 (35) 은 모터 축 (34) 과 연결되어 모터 (33) 로부터의 회전력을 기반으로 회전하는 것에 의해 상부 지지대를 회전 시키고, 돛 형태의 박막의 배향을 원하는 방향으로 조정하도록 할 수 있다. Meanwhile, according to one aspect of the present invention, rotation of each blade may be performed based on a rotational axis perpendicular to the ground, for example. 7 is a cross-sectional view of a blade support according to one side. As shown in FIG. 7, the support of each blade may include an
한편, 도 8 은 일 측면에 따른 고도 분리형 블레이드의 예시도이다. 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 전력 생산 효율을 극대화시키기 위한 적절한 블레이드의 크기는 상당히 큰 규모일 수 있고, 고도에 따라 바람의 방향이 상이할 수 있다. 따라서, 고도에 따라 바람의 방향이 각기 상이한 경우에도, 블레이드 (30) 의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키기 위해, 블레이드는 고도에 따라 구분되는 제 1 부분 (37a), 제 2 부분 (37b) 및 제 3 부분 (37c) 을 구비하고, 제 1 조인트 (38a), 제 2 조인트 (38b) 및 제 3 조인트 (38c) 를 구비하여, 각 조인트 부분을 각각 회전 가능하도록 구성하는 것에 의해, 각 부분들에 포함된 돛 형태의 박막의 배향을 각기 다르게 설정할 수 있다. 즉, 복수의 블레이드 (30) 들 각각은, 높이 방향으로 구분된 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드를 구비하고, 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드는 서로 독립적으로 회전 가능하도록 구성되며, 제 1 부분 블레이드 및 제 2 부분 블레이드가 각각 배치된 높이에서의 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로 블레이드 (30) 의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 회전될 수 있다. On the other hand, Figure 8 is an exemplary view of a highly separated blade according to one aspect. In the wind power generation system according to one aspect of the present invention, the size of a suitable blade for maximizing power generation efficiency may be quite large, and the direction of the wind may be different depending on the altitude. Therefore, even when the wind direction is different depending on the altitude, in order to maximize the power of the
블레이드의 목표 이동 방향을 결정하기 위한 위치 정보, 바람의 방향에 관한 정보 등의 획득은 통상적인 센서 시스템 중 임의의 것을 채용하는 것에 의해 달성될 수 있고, 블레이드의 배향 결정 및 변경을 위한 제어 시스템 역시 통상의 제어 시스템 중 임의의 것을 선택할 수 있다. Acquisition of positional information, wind direction information, etc. for determining the target movement direction of the blades can be achieved by employing any of the conventional sensor systems, and a control system for determining and changing the orientation of the blades can also be achieved. Any of the conventional control systems can be selected.
예를 들어, 루프 내에서의 상기 복수의 블레이드들 각각의 위치에 대한 정보는, 복수의 블레이드들 각각에 구비되는 위치 신호 수신 장치가, 루프 내에 복수 개 구비되는 위치 식별 신호 발생 장치 중 적어도 하나로부터의 위치 식별 신호를 수신하는 것에 의해 획득될 수 있다. 또 다른 측면에서, GPS 와 같은 위치 결정 시스템에 의해 각 블레이드의 위치 정보를 결정할 수 있다. 블레이드의 위치에 따른 목표 이동 방향은 데이터베이스에 저장된 테이블 정보에 따라 결정될 수도 있고, 각 위치 및 루프 형상을 기반으로 컴퓨팅 디바이스가 실시간으로 계산하도록 구성될 수도 있다. 한편, 바람의 방향에 관한 정보는, 복수의 블레이드들 각각에 구비되는 풍향 센서로부터 획득되어, 각 블레이드 마다의 바람의 방향에 대한 정확한 정보를 사용하도록 할 수도 있다. 배향 결정과 같은 연산을 수행하는 제어 시스템은, 각각의 블레이드 마다 별도의 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서가 구비되도록 설정될 수 있고, 또는 각각의 블레이드와 정보를 송수신하도록 구성된 통합 제어 시스템을 구비하여 통합 제어 시스템이 각각의 블레이드에 대한 제어를 수행하도록 구성할 수도 있다. For example, information about the position of each of the plurality of blades in the loop is obtained from at least one of a plurality of position identification signal generators provided in the loop by a position signal receiving device provided in each of the plurality of blades. It can be obtained by receiving a location identification signal of. In another aspect, position information of each blade may be determined by a positioning system such as GPS. The target movement direction according to the position of the blade may be determined according to table information stored in a database, or may be configured to be calculated by the computing device in real time based on each position and loop shape. Meanwhile, information on the wind direction may be obtained from a wind direction sensor provided in each of the plurality of blades, and accurate information on the wind direction for each blade may be used. The control system that performs calculations such as orientation determination may be configured such that a separate computing device or processor is provided for each blade, or an integrated control system configured to transmit and receive information to and from each blade is provided so that the integrated control system is It can also be configured to perform control for each blade.
한편, 풍력 발전기의 형태에 따라, 나셀에 구비된 발전기는 미리 결정된 목표 회전 속도를 가지도록 구성될 수도 있다. 또는, 필요에 따라 목표 회전 속도를 조정하는 것이 요구될 수 있다. Meanwhile, depending on the shape of the wind power generator, the generator provided in the nacelle may be configured to have a predetermined target rotational speed. Alternatively, it may be required to adjust the target rotational speed as needed.
제 4 실시 형태에서, 복수의 이동체 (3020) 들은 레일부(3010) 상에서 각각 이동 가능하여, 이동체 (3020) 간의 간격이 변경될 수 있다. 예를 들어, 이동체(3020) 간을 연결하는 연결부(3050)은 이동체 간의 간격을 가변적으로 조절하도록 구성될 수 있다. 도 10 은 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 상면도이고, 도 11 은 블레이드 간격 조절이 가능한 풍력 발전 시스템의 상면도이다. 발전기 중심 회전 축의 회전 속도 조절을 위한 측면에서, 블레이드의 이동 속도가 제어되는 형태가 가능하다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 레일은 직선 구간 (1110) 및 곡선 구간 (1120-1, 1120-2) 을 포함할 수 있고, 복수의 블레이드들은, 직선 구간 (1110) 에 위치할 때보다 곡선 구간 (1120-1, 1120-2) 에 위치할 때 더 좁은 간격으로 배치되도록 구성될 수 있다. In the fourth embodiment, the plurality of
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 태풍의 발생과 같이 풍력 발전 시스템의 정상적인 작동이 담보되지 않는 상황에서는 블레이드를의 보호를 위한 조치가 필요할 수 있다. 관련하여, 예를 들면 블레이드들의 보관을 위한 격납고가 설치되거나, 블레이들 간의 체결에 이루어지거나, 블레이드가 지면을 향해 폴딩되는 형태로 블레이드의 보호 조치가 수행될 수 있다. Meanwhile, in the wind power generation system according to an embodiment of the present invention, in a situation where normal operation of the wind power generation system is not guaranteed, such as when a typhoon occurs, measures for protecting the blades may be required. In this regard, for example, a hangar for storing the blades may be installed, the blades may be fastened together, or the blades may be folded toward the ground to protect the blades.
도 14 는 분리 건설되는 격납고에 대한 예시도이다. 도 14 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 복수의 블레이드들이 격납되는 격납고 (1430), 레일에 포함되는 분기점 (1410) 및 분기점으로부터 격납고 까지의 이동 경로를 제공하는 격납 레일 (1420) 을 더 포함하고, 복수의 블레이드 (30) 들은 분기점 (1410) 및 격납 레일 (1420) 을 경유하여 격납고 (1430) 에 격납되도록 구성될 수 있다. 제 3 실시 형태와 같이, 각각의 이동체 (2120) 에 구비되는 블레이드들 (2130) 이 레일 (2110) 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 구성되는 경우, 보호 조치가 필요한 시점에 블레이드 (2130) 가 구비된 이동체 (2120) 들은 레일 (2110) 상의 분기점 (1410) 에서 격납 레일 (1420) 로 이동되도록 조치되고, 격납 레일 (1420) 을 따라 슬라이딩 이동 되어 격납고 (1430) 에 격납 조치될 수 있다. 14 is an exemplary view of a hangar constructed separately. As shown in FIG. 14, the wind power generation system according to an embodiment of the present invention provides a
도 15 는 레일 상에 건설되는 격납고에 대한 예시도이다. 도 15 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은, 레일 (10) 이 관통하도록 구성된 격납고 (1530) 를 더 포함하고, 복수의 블레이드 (30) 들은 레일 (10) 을 따라 이동하여 격납고 (1530) 에 격납되도록 구성될 수도 있다. 도 15 에 의해 예시된 실시예에서도, 도 14 에서와 같이 이동체 및/또는 블레이드의 레일과의 결합 관계에 따라 다양한 방법으로 블레이드 (30) 들이 격납고 (1530) 로 이동될 수 있다. 제 4 실시 형태에서, 복수의 이동체 (2120) 들이 레일 (2120) 을 따라 이동하여 격납고에 격납되도록 구성될 수도 있다. 15 is an exemplary view of a hangar built on rails. As shown in FIG. 15, the wind power generation system according to an embodiment of the present invention further includes a
도 17 은 지면 방향으로 폴딩 가능한 블레이드의 예시도이다. 도 17 에 도시된 바와 같이, 복수의 블레이드들 각각은, 지면 방향을 향해 폴딩 가능하도록 구성될 수 있다. 평상시에 정상 위치 (1730) 에 위치하여 바람의 에너지를 기반으로 동력을 생성하는 블레이드들은, 태풍 위험과 같이 보호 조치가 필요한 시점에는 지면 인접 위치 (1740) 로 폴딩되어, 바람의 영향을 최소화하도록 할 수 있다.17 is an exemplary view of a blade that can be folded in the direction of the ground. As shown in FIG. 17 , each of the plurality of blades may be configured to be foldable toward the ground. The blades, which are normally located at the normal position (1730) and generate power based on wind energy, are folded to a position adjacent to the ground (1740) when protective measures are required, such as a typhoon risk, to minimize the influence of wind. can
한편, 본 발명의 다른 실시예로서 블레이드의 회전뿐만 아니라 블레이드의 에어포켓의 면적을 감소시키거나 증가시키는 구조를 설명하기로 한다. 이러한 구조는, 특히 과다한 풍량으로 인한 블레이드의 파손을 방지하는데 유용할 수 있다. 예를 들어, 블레이드가 감당하기 어려운 과다한 풍량을 블레이드에 공급될 경우 블레이드의 파손이 발생할 수 있으며, 블레이드의 파손은 막대한 손실과 재건설 비용을 발생시킬 수 있다. 본 발명은 이러한 블레이드의 파손을 방지하기 위하여 블레이드에 구비된 돛 형태의 박막을 통하여 형성되는 에어포켓의 면적을 감소시킴으로써 과다한 풍량 공급으로 인한 블레이드의 로드를 감소시킬 수 있는 실시예를 기재하기로 한다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, a structure for reducing or increasing the area of the air pocket of the blade as well as the rotation of the blade will be described. Such a structure may be particularly useful in preventing blade damage due to excessive air volume. For example, if an excessive amount of air that is difficult for the blade to handle is supplied to the blade, the blade may be damaged, and the damage to the blade may cause huge losses and reconstruction costs. The present invention will describe an embodiment capable of reducing the load of the blade due to excessive air volume supply by reducing the area of the air pocket formed through the sail-shaped thin film provided on the blade in order to prevent damage to the blade. .
도 29는 에어 포켓의 면적을 가변적으로 조절할 수 있는 블레이드의 구조를 예시적으로 나타내는 사시도이다.29 is a perspective view exemplarily illustrating the structure of a blade capable of variably adjusting the area of an air pocket.
도 29를 참조하면, 블레이드(5000)는 바람을 받는 상기 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 박막(5300)을 구비한다. 상기 돛 형태의 박막(5300)의 제 1 측, 예컨대 좌측은 제 1 지지부인 회전 지지부(5200)에 의하여 지지되고, 제 1 측에 대향된 제 2 측, 예컨대 우측은 제 2 지지부인 이동 지지부(5100)에 의하여 지지될 수 있다. 즉, 박막(5300)은 회전 지지부(5200) 및 이동 지지부(5100)의 지지에 의하여 바람을 받아 이동력을 발생시킬 수 있는 에어 포켓을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 29 , a
상기 회전 지지부(5200)는 고정부(5500)의 상부 일측에 고정되며 박막을 감거나 풀도록 회전할 수 있다. 예를 들어, 도 29에 도시된 회전 지지부(5200)는 원통형으로써 회전축에 따라 회전하면서 박막(5300)을 외주면에 감을 수 있도록 구성된다. 회전 지지부(5200)는 수직 축 중심으로 회전할 수 있도록 하는 통상의 구성, 예컨대 모터 등을 포함할 수 있다.The
상기 이동 지지부(5100)는 고정부(5500)의 상부 타측에 구비된 트랙(5400)을 따라 수평 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이동 지지부(5100)는 회전 지지부(5200)의 회전에 따라 박막이 감기면서 회전 지지부(5200) 쪽으로 박막(5300)이 당겨짐에 따라 회전 지지부(5200) 쪽으로 트랙(5400)을 따라 이동할 수 있다.The
도 30은 이동 지지부(5100)와 트랙(5400) 간의 연결 관계를 예시적으로 나타내는 단면도로서, 도 30을 참조하면, 고정부(5500) 상부에 구비된 트랙(5400) 내에서 이동 지지부(5100)의 하단부가 이탈되지 않으면서도 슬라이딩되면서 수평 이동할 수 있도록 체결되어 있다.30 is a cross-sectional view illustrating a connection relationship between the
풍력 발전 시스템에 구비되는 각각의 블레이드는, 레일(예컨대, 루프) 내에서, 블레이드 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 적응적으로 회전하도록 구성된다. 블레이드(5000), 특히 돛 형태의 박막(5300)의 배향을 조정하기 위하여 고정부(5500)의 하부에는 고정부(5500)를 회전시키는 회전부(5600)가 구비된다.Each blade provided in the wind power generation system, within the rail (eg, loop), based on the information about the target movement direction determined according to the position of each blade and the information about the direction of the wind, in the target movement direction It is configured to rotate adaptively to maximize power. In order to adjust the orientation of the
풍력 발전 시스템은, 앞선 실시예들에서 언급햇듯이, 수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일, 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체, 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하는 복수의 블레이드, 상기 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀(nacelle)을 포함할 수 있다.As mentioned in the previous embodiments, the wind power generation system includes a rail providing a horizontal movement path, a movable body configured to slide and move along the movement path of the rail, and a movable body installed on the movable body to generate energy according to wind. It may include a plurality of blades that provide power for movement, and a nacelle equipped with a generator that generates power by rotating in conjunction with the movement of at least one of the movable body and blades.
본 실시예에서는 이동체 및 블레이드를 제어하기 위한 제어 시스템이 구비될 수 있다. 앞서도 언급햇듯이, 배향 결정과 같은 연산을 수행하는 제어 시스템은, 각각의 블레이드 마다 별도의 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서가 구비되도록 설정될 수 있고, 또는 각각의 블레이드와 정보를 송수신하도록 구성된 통합 제어 시스템을 구비하여 통합 제어 시스템이 각각의 블레이드에 대한 제어를 수행하도록 구성할 수도 있다.In this embodiment, a control system for controlling the moving body and the blade may be provided. As mentioned above, the control system that performs operations such as orientation determination may be configured such that a separate computing device or processor is provided for each blade, or an integrated control system configured to transmit and receive information to and from each blade. Thus, the integrated control system may be configured to control each blade.
본 실시예에서 제어 시스템은 블레이드(5000)가 받는 실시간 풍량 값을 센서로부터 수집하여 블레이드(5000)가 파손되지 않고 안전하게 견딜 수 있는 임계 풍량값을 데이터베이스(미도시)로부터 추출하여 실시간 풍량값과 임계 풍량값을 비교분석하여 블레이드(5000)로 면적 제어 신호를 전송함으로써 블레이드(5000)가 형성하는 에어포켓의 면적을 조절할 수 있다.In this embodiment, the control system collects real-time air volume values received by the
상기 면적 제어 신호는 상기 에어포켓의 면적을 감소시킬 것을 나타내는 제 1 면적 제어 신호 및 에어포켓의 면적이 감소된 상태에서 다시 상기 에어포켓의 면적을 증가시킬 것을 나타내는 제 2 면적 제어 신호를 포함할 수 있다. 상기 제 1 면적 제어 신호는 상기 블레이드(5000)가 받는 실시간 풍량이 설정된 값 이상일 경우 상기 에어포켓의 면적을 감소시키도록 하여 상기 블레이드의 파손을 방지하기 위한 신호를 의미할 수 있다.The area control signal may include a first area control signal indicating to decrease the area of the air pocket and a second area control signal indicating to increase the area of the air pocket again in a state in which the area of the air pocket is reduced. there is. The first area control signal may refer to a signal for preventing damage to the blade by reducing the area of the air pocket when the real-time air volume received by the
제 1 면적 제어 신호를 수신하는 블레이드(5000)에서는, 제 1 면적 제어 신호에 응답하여, 회전 지지부(5200)가 상기 돛 형태의 박막을 감는 방향으로 회전하고, 상기 이동 지지부(5100)는 트랙(5400)을 따라 상기 회전 지지부(5200)에 근접하도록 이동함으로써, 상기 돛 형태의 박막(5300)의 면적을 감소시킬 수 있다. 여기서 박막(5300)의 면적은 박막이 펼쳐져 돛처럼 에어포켓을 형성할 수 있는 면적, 즉 실질적으로 풍력 발전에 활용할 수 있는 면적을 의미할 수 있다.In the
도 31은 제 1 면적 제어 신호에 따라 돛 형태의 박막(5300)의 면적을 감소시킨 상태를 나타내는 사시도이다.31 is a perspective view illustrating a state in which the area of the sail-shaped
도 31에 도시된 바와 같이, 제 1 면적 제어 신호에 응답하여 회전 지지부(5200)가 시계 방향으로 회전함에 따라 박막이 회전 지지부(5200)의 외주면에 감기면서, 이동 지지부(5100)는 트랙을 따라 회전 지지부(5200)에 근접한 위치까지 이동하였음을 알 수 있다. 따라서, 박막(5300)의 대부분이 회전 지지부(5200)에 감긴 상태가 되어 박막의 면적이 감소한다. 즉 에어포켓의 면적이 감소하게 되는 것이다.As shown in FIG. 31, as the
한편, 상기 블레이드(5000)는, 상기 제 2 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 회전 지지부가(5200) 상기 돛 형태의 박막의 박막을 푸는 방향으로 회전하고, 이동 지지부(5100)는 트랙(5400)을 따라 회전 지지부(5000)에 멀어지도록 이동함으로써, 상기 돛 형태의 박막(5300)의 면적을 증가시킬 수 있다.On the other hand, in the
한편, 다른 실시예에 따르면 블레이드는 회전 지지부 및 이동 지지부의 하부를 고정하는 제 1 고정부 및 회전 지지부 및 이동 지지부의 상부를 고정하는 제 2 고정부를 구성할 수도 있다. 즉, 도 29에 도시된 블레이드(5000)의 형태에 상부를 고정하는 제 2 고정부가 부가되는 것이다. 이 경우 상부에 마련된 제 2 고정부의 하단 일측은 회전 지지부(5200)를 고정할 수도 있고, 제 2 고정부의 하단 타측에는 이동 지지부(5100)의 상단과 슬라이딩 가능하도록 정합하기 위한 트랙이 형성될 수도 있다.Meanwhile, according to another embodiment, the blade may constitute a first fixing part for fixing the lower part of the rotary support part and the movable support part, and a second fixing part for fixing the upper part of the rotary support part and the movable support part. That is, a second fixing part for fixing the upper part is added to the shape of the
도 32는 도 29에 도시된 블레이드 구조를 채용한 블레이드 유닛들을 수직방향으로 복수 개 연결한 고도 분리형 블레이드를 나타내는 사시도이다.32 is a perspective view illustrating a highly separable blade in which a plurality of blade units employing the blade structure shown in FIG. 29 are vertically connected.
도 32에 도시된 바와 같이, 앞서 설명햇던 회전 지지부와 이동 지지부의 동작 메커니즘에 의하여 에어포켓의 면적을 감소시키거나 증가시킬 수 있는 구조를 갖는 블레이드 유닛들이 복수 개 수직방향으로 연결되어 고도 분리형 블레이드를 형성할 수 있다.As shown in FIG. 32, a plurality of blade units having a structure capable of reducing or increasing the area of an air pocket are connected in a vertical direction by the operation mechanism of the rotational support part and the movable support part described above to form a highly separated blade. can form
앞서 도 8을 참조한 설명에서도 언급했듯이, 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 전력 생산 효율을 극대화시키기 위한 적절한 블레이드의 크기는 상당히 큰 규모일 수 있고, 고도에 따라 바람의 방향이 상이할 수 있다. 따라서, 고도에 따라 바람의 방향이 각기 상이한 경우에도, 블레이드의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키기 위해, 블레이드는 고도에 따라 구분되는 제 1 블레이드 유닛(5000a), 제 2 블레이드 유닛(5000b) 및 제 3 블레이드 유닛(5000c)을 구비하고, 각각 독립적으로 회전 가능하도록 구성하는 것에 의해, 각 부분들에 포함된 돛 형태의 박막의 배향을 각기 다르게 설정할 수 있다.As mentioned above in the description with reference to FIG. 8, in the wind power generation system according to one aspect of the present invention, the size of a suitable blade for maximizing power generation efficiency may be quite large, and the wind direction is different depending on the altitude. can do. Therefore, even when the direction of the wind is different depending on the altitude, in order to maximize the power in the target moving direction of the blade, the blade is divided according to the altitude, the first blade unit (5000a), the second blade unit (5000b), and By having the
예를 들어, 복수의 블레이드들 각각은, 높이 방향으로 구분된 제 1 블레이드 유닛(5000a) 및 제 2 블레이드 유닛(5000b)을 구비하고, 제 1 블레이드 유닛(5000a) 및 제 2 블레이드 유닛(5000b)는 서로 독립적으로 회전 가능하도록 구성되며, 제 1 블레이드 유닛(5000a) 및 제 2 블레이드 유닛(5000b)이 각각 배치된 높이에서의 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로 블레이드의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 회전될 수 있다.For example, each of the plurality of blades is provided with a first blade unit (5000a) and a second blade unit (5000b) divided in the height direction, the first blade unit (5000a) and the second blade unit (5000b) Is configured to be rotatable independently of each other, and the first blade unit (5000a) and the second blade unit (5000b) based on the information on the direction of the wind at the height where each is disposed, the power in the target moving direction of the blade can be rotated to maximize
블레이드의 목표 이동 방향을 결정하기 위한 위치 정보, 바람의 방향에 관한 정보 등의 획득은 통상적인 센서 시스템 중 임의의 것을 채용하는 것에 의해 달성될 수 있고, 블레이드의 배향 결정 및 변경을 위한 제어 시스템 역시 통상의 제어 시스템 중 임의의 것을 선택할 수 있다. Acquisition of positional information, wind direction information, etc. for determining the target movement direction of the blades can be achieved by employing any of the conventional sensor systems, and a control system for determining and changing the orientation of the blades can also be achieved. Any of the conventional control systems can be selected.
도 33은 복수의 박막을 구비하고 복수의 박막을 겹쳐 에어 포켓 면적을 가변적으로 조절할 수 있는 블레이드의 구조를 예시적으로 나타내는 사시도이다.33 is a perspective view illustratively illustrating a structure of a blade having a plurality of thin films and having an air pocket area variably adjustable by overlapping the plurality of thin films.
도 33를 참조하면, 블레이드(6000)는 바람을 받는 제 1 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 1 박막(6300a) 및 바람을 받는 제 2 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 2 박막(6300b)을 구비한다. Referring to FIG. 33, the
제 1 박막 지지부(6210, 6220)는 상기 제 1 박막(6300a)이 제 1 에어포켓을 형성하도록 제 1 박막(6300a)의 적어도 상단과 하단을 지지하고, 제 2 박막 지지부(6230, 6240)는 제 2 박막(6300b)이 제 2 에어포켓을 형성하도록 제 2 박막(6300b)의 적어도 상단과 하단을 지지한다.The first
이러한 상기 제 1 박막 지지부(6210, 6220) 및 상기 제 2 박막 지지부(6230, 6240)는 상호 간에 접거나 펼칠 수 있도록 힌지 형태로 프레임부(6100)에 결합될 수 있다.The first thin
풍력 발전 시스템은, 앞선 실시예들에서 언급햇듯이, 수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일, 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체, 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하는 복수의 블레이드, 상기 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀(nacelle)을 포함할 수 있다.As mentioned in the previous embodiments, the wind power generation system includes a rail providing a horizontal movement path, a movable body configured to slide and move along the movement path of the rail, and a movable body installed on the movable body to generate energy according to wind. It may include a plurality of blades that provide power for movement, and a nacelle equipped with a generator that generates power by rotating in conjunction with the movement of at least one of the movable body and blades.
여기서 각각의 블레이드는, 레일, 예컨대 루프 내에서, 블레이드 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 적응적으로 회전하도록 구성된다. 도 33에 도시된 블레이드(6000)에서, 특히 돛 형태의 제 1 박막(6300a) 및 제 2 박막(6300b)의 배향을 조정하기 위하여 프레임부(6100)의 하부에는 프레임부(6100)를 회전시키는 회전부(6400)가 구비된다. 회전부(6400)와 프레임부(6100)는 동일한 중심축상에 형성될 수 있다.Here, each blade is adaptive to maximize the power in the target movement direction based on the information on the target movement direction and the wind direction determined according to the position of each blade in the rail, for example, the loop. It is configured to rotate with In the
본 실시예에서는 이동체 및 블레이드를 제어하기 위한 제어 시스템이 구비될 수 있다. 앞서도 언급햇듯이, 배향 결정과 같은 연산을 수행하는 제어 시스템은, 각각의 블레이드 마다 별도의 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서가 구비되도록 설정될 수 있고, 또는 각각의 블레이드와 정보를 송수신하도록 구성된 통합 제어 시스템을 구비하여 통합 제어 시스템이 각각의 블레이드에 대한 제어를 수행하도록 구성할 수도 있다.In this embodiment, a control system for controlling the moving body and the blade may be provided. As mentioned above, the control system that performs operations such as orientation determination may be configured such that a separate computing device or processor is provided for each blade, or an integrated control system configured to transmit and receive information to and from each blade. Thus, the integrated control system may be configured to control each blade.
본 실시예에서 제어 시스템은 블레이드(6000)가 받는 실시간 풍량 값을 센서로부터 수집하여 블레이드(6000)가 파손되지 않고 안전하게 견딜 수 있는 임계 풍량값을 데이터베이스(미도시)로부터 추출하여 실시간 풍량값과 임계 풍량값을 비교분석하여 블레이드(6000)로 면적 제어 신호를 전송함으로써 블레이드(6000)가 형성하는 에어포켓의 면적을 조절할 수 있다.In this embodiment, the control system collects the real-time air volume value received by the
상기 면적 제어 신호는 상기 에어포켓의 면적을 감소시킬 것을 나타내는 제 1 면적 제어 신호 및 상기 에어포켓의 면적을 증가시킬 것을 나타내는 제 2 면적 제어 신호를 포함할 수 있다. 상기 제 1 면적 제어 신호는 상기 블레이드(6000)가 받는 실시간 풍량이 설정된 값 이상일 경우 상기 에어포켓의 면적을 감소시키도록 하여 상기 블레이드(6000)의 파손을 방지하기 위한 신호를 의미할 수 있다.The area control signal may include a first area control signal indicating to decrease the area of the air pocket and a second area control signal indicating to increase the area of the air pocket. The first area control signal may refer to a signal for preventing damage to the
상기 제 1 면적 제어 신호를 수신하는 블레이드(6000)에서는, 상기 제 1 박막 지지부(6210, 6220) 및 상기 제 2 박막 지지부(6230, 6240)를 제어하여 상기 제 1 박막(6300a) 및 상기 제 2 박막(6300b)의 적어도 일부가 겹쳐지도록 접어, 상기 블레이드(6000)에서 형성되는 복수의 에어포켓의 총 면적을 감소시킬 수 있다.The
반면, 블레이드(6000)는 상기 제 2 면적 제어 신호가 수신되는 경우, 상기 제 1 박막 지지부(6210, 6220) 및 상기 제 2 박막 지지부(6230, 6240)를 제어하여 상기 제 1 박막(6300a) 및 상기 제 2 박막(6300b)이 겹쳐지지 않도록 펼쳐, 상기 블레이드(6000)에서 형성되는 복수의 에이포켓의 총 면적을 증가시킬 수 있다.On the other hand, when the second area control signal is received, the
도 34는 제 1 면적 제어 신호에 따라 에어포켓의 총 면적을 감소시킨 상태를 나타내는 사시도이다.34 is a perspective view illustrating a state in which the total area of an air pocket is reduced according to a first area control signal;
도 34에 도시된 바와 같이, 제 1 면적 제어 신호에 응답하여, 상기 제 1 박막 지지부(6210, 6220) 및 상기 제 2 박막 지지부(6230, 6240)가 힌지에 의하여 접힘으로써, 상기 제 1 박막(6300a) 및 상기 제 2 박막(6300b)의 적어도 일부가 겹쳐지도록 접혀져, 상기 블레이드(6000)에서 형성되는 복수의 에어포켓의 총 면적을 감소하게 된다.As shown in FIG. 34, in response to a first area control signal, the first thin film supports 6210 and 6220 and the second thin film supports 6230 and 6240 are folded by a hinge, so that the first thin film ( 6300a) and at least a portion of the second
도 35는 도 33에 도시된 블레이드 구조를 채용한 블레이드 유닛들을 수직방향으로 복수 개 연결한 고도 분리형 블레이드를 나타내는 사시도이다.35 is a perspective view illustrating a highly separable blade in which a plurality of blade units employing the blade structure shown in FIG. 33 are vertically connected.
도 35에 도시된 바와 같이, 앞서 설명햇던 복수의 박막을 구비하고 복수의 박막을 서로 겹쳐지도록 접어 에어포켓의 총 면적을 감소시킬 수 있는 구조를 갖는 접철형 블레이드 유닛들이 복수 개 수직방향으로 연결되어 고도 분리형 블레이드를 형성할 수 있다.As shown in FIG. 35, a plurality of foldable blade units having a structure capable of reducing the total area of an air pocket by folding the plurality of thin films so as to overlap each other and having a plurality of thin films described above are connected in a vertical direction. A highly separable blade can be formed.
앞서도 언급햇듯이, 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템에 있어서, 전력 생산 효율을 극대화시키기 위한 적절한 블레이드의 크기는 상당히 큰 규모일 수 있고, 고도에 따라 바람의 방향이 상이할 수 있다. 따라서, 고도에 따라 바람의 방향이 각기 상이한 경우에도, 블레이드의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키기 위해, 블레이드는 고도에 따라 구분되는 제 1 블레이드 유닛(6000a), 제 2 블레이드 유닛(6000b) 및 제 3 블레이드 유닛(6000c)을 구비하고, 각각 독립적으로 회전 가능하도록 구성하는 것에 의해, 각 부분들에 포함된 돛 형태의 박막의 배향을 각기 다르게 설정할 수 있다.As mentioned above, in the wind power generation system according to one aspect of the present invention, the size of a suitable blade for maximizing power generation efficiency may be quite large, and the wind direction may be different depending on the altitude. Therefore, even when the wind direction is different depending on the altitude, in order to maximize the power of the blade in the target moving direction, the blade is divided according to the altitude, the first blade unit (6000a), the second blade unit (6000b), and By having the
예를 들어, 복수의 블레이드들 각각은, 높이 방향으로 구분된 제 1 블레이드 유닛(6000a) 및 제 2 블레이드 유닛(6000b)을 구비하고, 제 1 블레이드 유닛(6000a) 및 제 2 블레이드 유닛(6000b)는 서로 독립적으로 회전 가능하도록 구성되며, 제 1 블레이드 유닛(6000a) 및 제 2 블레이드 유닛(6000b)이 각각 배치된 높이에서의 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로 블레이드의 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 회전될 수 있다.For example, each of the plurality of blades is provided with a first blade unit (6000a) and a second blade unit (6000b) divided in the height direction, the first blade unit (6000a) and the second blade unit (6000b) Is configured to be rotatable independently of each other, the first blade unit (6000a) and the second blade unit (6000b) based on the information on the direction of the wind at the height where each is disposed, the power in the target movement direction of the blade can be rotated to maximize
블레이드의 목표 이동 방향을 결정하기 위한 위치 정보, 바람의 방향에 관한 정보 등의 획득은 통상적인 센서 시스템 중 임의의 것을 채용하는 것에 의해 달성될 수 있고, 블레이드의 배향 결정 및 변경을 위한 제어 시스템 역시 통상의 제어 시스템 중 임의의 것을 선택할 수 있다. Acquisition of positional information, wind direction information, etc. for determining the target movement direction of the blades can be achieved by employing any of the conventional sensor systems, and a control system for determining and changing the orientation of the blades can also be achieved. Any of the conventional control systems can be selected.
도 36은 다른 실시예로서 다중 접철형 구조를 기반으로 돛 형태의 박막을 접어 에어 포켓의 면적을 감소시킬 수 있는 블레이드 구조를 나타낸다. 도 36에 도시된 바와 같이, 블레이드(7000)은 다중 접철 가능하고, 다중 접철을 통하여 면적 제어 신호에 응답하여 에어 포켓의 면적을 감소시킬 수 있다. 또한 이러한 다중 접철형 구조의 블레이드 유닛을 수직 방향으로 연결하여 독립적으로 회전하도록 함으로써 고도 분리형 블레이드를 형성할 수도 있다.36 illustrates a blade structure capable of reducing the area of an air pocket by folding a sail-shaped thin film based on a multi-folding structure as another embodiment. As shown in FIG. 36 , the
도 37은 본 발명의 도 29, 도 33 및 도 25를 참조한 실시예의 설명하였던 면적을 조절하는 블레이드를 포함하는 풍력 발전 시스템의 제어 동작을 설명하기 위한 흐름도로서, 수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일, 상기 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체, 상기 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 상기 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하는 복수의 블레이드, 상기 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀 (nacelle)을 포함하는 풍력 발전 시스템의 제어 시스템에 의하여 수행될 수 있다.37 is a flowchart for explaining a control operation of a wind power generation system including a blade for adjusting an area described in the embodiment with reference to FIGS. 29, 33, and 25 of the present invention, a rail providing a horizontal movement path. , A moving body configured to slide along the movement path of the rail, a plurality of blades installed on the moving body to provide power for movement of the moving body based on energy according to wind, movement of at least one of the moving body and the blades It can be performed by a control system of a wind power generation system including a nacelle equipped with a generator generating electric power by rotating in conjunction with the wind power generation system.
도 37을 참조하면, 먼저, 제어 시스템은 적어도 하나의 상기 블레이드에 공급되는 실시간 풍량을 측정하는 센서로부터 실시간 풍량 정보를 수신할 수 있다(단계:S11). 여기서 상기 실시간 풍량 정보는 블레이드를 식별하기 위한 블레이드 식별 정보 및 상기 블레이드 식별 정보에 대응하는 실시간 풍량 값을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 37 , first, the control system may receive real-time air volume information from a sensor that measures a real-time air volume supplied to at least one blade (step: S11). Here, the real-time air volume information may include blade identification information for identifying blades and a real-time air volume value corresponding to the blade identification information.
다음으로, 제어 시스템은 상기 블레이드 식별 정보에 대응하는 임계 풍량 값을 데이터베이스로부터 추출할 수 있다(단계:S12). 상기 블레이드 식별 정보에 대응하는 임계 풍량값음 데이터베이스에 미리 저장되어 관리될 수 있다.Next, the control system may extract a critical air volume value corresponding to the blade identification information from the database (step: S12). The blade identification information may be pre-stored and managed in a critical air volume sound database corresponding to the blade identification information.
블레이드에 대응하는 실시간 풍량 정보 및 임계 풍량 값이 학보되면, 제어 시스템은 블레이드에 대응하는 실시간 풍량 값 및 임계 풍량값을 비교하는 것을 기반으로 하여 상기 블레이드의 면적을 조절할 수 있다(단계:S13).When the real-time air volume information and the critical air volume value corresponding to the blade are reported, the control system may adjust the area of the blade based on comparing the real-time air volume value corresponding to the blade and the critical air volume value (step: S13).
도 38은 블레이드의 면적을 조절하는 단계의 세부 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.38 is a flowchart for explaining the detailed process of adjusting the area of the blade.
도 38을 참조하면, 제어 시스템은 블레이드 식별자에 대응하는 블레이드의 실시간 풍량 값 및 임계 풍량 값을 입력하고(단계:S21), 추출된 임계 풍량 값과 상기 실시간 풍량 값을 비교할 수 있다(단계:S22).Referring to FIG. 38 , the control system may input a real-time air volume value and a threshold air volume value of a blade corresponding to a blade identifier (step: S21), and compare the extracted threshold air volume value with the real-time air volume value (step: S22). ).
여기서 만약 상기 실시간 풍량 값이 상기 임계 풍량 값 이상이면, 이는 블레이드가 감당하기 어려운 정도의 바람이 블레이드에 공급되고 있다는 것으로 간주할 수 있으므로, 제어 시스템은 상기 블레이드 식별 정보에 대응하는 블레이드의 에어포켓의 면적을 감소시킬 것을 나타내는 제 1 면적 제어 신호를 상기 블레이드 식별 정보에 대응하는 블레이드로 전송할 수 있다(단계:S23). 예를 들어, 상기 제 1 면적 제어 신호는 돛 형태의 박막을 감아 에어 포켓의 면적을 감소시킬 것을 지시하는 제 1 제어 신호일 수도 있고, 복수의 박막의 적어도 일부가 겹쳐지도록 접어 에어 포켓의 총 면적을 감소시킬 것을 지시하는 제 2 제어 신호일 수도 있다.Here, if the real-time air volume value is greater than or equal to the critical air volume value, it can be regarded that the blade is supplied with wind that is difficult for the blade to handle. A first area control signal indicating to reduce the area may be transmitted to the blade corresponding to the blade identification information (step: S23). For example, the first area control signal may be a first control signal instructing to reduce the area of an air pocket by winding a sail-shaped thin film, or by folding at least a portion of the plurality of thin films so as to overlap the total area of the air pocket. It may be a second control signal instructing to decrease.
이와 같이, 블레이드에 공급되는 풍량에 따라, 블레이드의 에어포켓의 면적을 감소시키거나 증가시키는 구조를 설명하였다. 이러한 실시예는 과다한 풍량으로 인한 블레이드의 파손을 방지하는데 유용할 수 있다. 예를 들어, 블레이드가 감당하기 어려운 과다한 풍량을 블레이드에 공급될 경우 블레이드의 파손이 발생할 수 있으며, 블레이드의 파손은 막대한 손실과 재건설 비용을 발생시킬 수 있다. 본 발명은 이러한 블레이드의 파손을 방지하기 위하여 블레이드에 구비된 돛 형태의 박막을 통하여 형성되는 에어포켓의 면적을 감소시킴으로써 과다한 풍량 공급으로 인한 블레이드의 로드를 감소시킬 수 있다.In this way, the structure of reducing or increasing the area of the air pocket of the blade according to the amount of air supplied to the blade has been described. This embodiment may be useful in preventing blade damage due to excessive air volume. For example, if an excessive amount of air that is difficult for the blade to handle is supplied to the blade, the blade may be damaged, and the damage to the blade may cause huge losses and reconstruction costs. The present invention can reduce the load of the blade due to excessive air volume supply by reducing the area of the air pocket formed through the sail-shaped thin film provided in the blade in order to prevent damage to the blade.
한편, 실시간 풍량 정보에 따라 블레이드의 회전을 제어하여 블레이드가 받는 로드를 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 풍력 발전 시스템은, 수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일, 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체, 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 상기 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하는 복수의 블레이드, 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀 (nacelle) 및 상기 이동체 및 블레이드를 제어하는 제어부를 포함하는 풍력 발전 시스템에서, 상기 레일은 루프를 형성하고, 각각의 상기 블레이드는, 상기 루프 내에서의 상기 복수의 블레이드 각각의 위치에 따라 결정되는 목표 이동 방향에 관한 정보 및 바람의 방향에 관한 정보를 기반으로, 상기 목표 이동 방향으로의 동력을 최대화시키도록 적응적으로 회전하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the rotation of the blade may be controlled according to the real-time air volume information to reduce the load received by the blade. For example, a wind power generation system includes a rail providing a horizontal movement path, a movable body configured to slide along the movement path of the rail, and power for moving the movable body based on energy according to wind installed in the movable body. In a wind power generation system including a nacelle equipped with a generator that generates power by rotating in conjunction with the movement of at least one of a plurality of blades, a movable body and blades providing Rails form a loop, and each of the blades determines the target movement direction based on information about a target movement direction determined according to a position of each of the plurality of blades in the loop and information about a wind direction. It can be configured to rotate adaptively to maximize the power to the.
상기 제어부는 적어도 하나의 상기 블레이드에 공급되는 실시간 풍량을 측정하는 센서로부터 실시간 풍량 정보를 수신하고, 수신되는 실시간 풍량 정보 및 상기 블레이드에 대응하는 임계 풍량값을 기반으로 하여 적어도 하나의 상기 블레이드가 받는 풍량이 감소되는 방향으로 회전하도록 제어하는 회전 변경 제어 신호를 전송할 수 있다.The control unit receives real-time air volume information from a sensor that measures a real-time air volume supplied to at least one blade, and receives real-time air volume information and a critical air volume value corresponding to the blade. A rotation change control signal for controlling rotation in a direction in which an air volume is reduced may be transmitted.
상기 회전 변경 제어 신호는 적어도 하나의 상기 블레이드가 받는 실시간 풍량이 설정된 값 이상일 경우 블레이드가 받는 풍량이 감소되는 방향으로 적어도 하나의 상기 블레이드가 회전하도록 함에 의하여, 블레이드의 파손을 방지하기 위한 신호일 수 있다.The rotation change control signal may be a signal for preventing breakage of the blade by rotating the at least one blade in a direction in which the air volume received by the blade is reduced when the real-time air volume received by the at least one blade is greater than a set value. .
상기 실시간 풍량 정보는 블레이드를 식별하기 위한 블레이드 식별 정보 및 상기 블레이드 식별 정보에 대응하는 실시간 풍량 값을 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 블레이드 식별 정보에 대응하는 임계 풍량 값을 데이터베이스로부터 추출하고, 추출된 임계 풍량 값과 상기 실시간 풍량 값을 비교하여, 상기 실시간 풍량 값이 상기 임계 풍량 값 이상이면 상기 블레이드 식별 정보에 대응하는 블레이드로 상기 회전 변경 제어 신호를 전송할 수 있다.The real-time air volume information may include blade identification information for identifying blades and a real-time air volume value corresponding to the blade identification information. The control unit extracts a critical air volume value corresponding to the blade identification information from a database, compares the extracted critical air volume value with the real-time air volume value, and if the real-time air volume value is greater than or equal to the critical air volume value, the blade identification information The rotation change control signal may be transmitted to a corresponding blade.
<실험예><Experimental example>
본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템은 종래 대형 팬 방식의 풍력 발전기에 비해 개선된 발전 효율 및 저감된 소음 발생을 달성할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전 시스템의 발전 성능 및 소음 발생에 대한 실험을 위해 실험예의 풍력 발전 시스템에 대한 컴퓨터 유체역학 모델은 아래와 같은 설계 조건으로 구현될 수 있다. The wind power generation system according to one aspect of the present invention can achieve improved power generation efficiency and reduced noise compared to conventional large-fan type wind power generators. For an experiment on power generation performance and noise generation of the wind power generation system according to an aspect of the present invention, a computer fluid dynamics model for the wind power generation system of the experimental example may be implemented under the following design conditions.
- 복수의 블레이드들이 루프를 형성하는 레일 상에 순차적으로 배치되어 바람을 기반으로 구동 에너지를 형성- A plurality of blades are sequentially arranged on a rail forming a loop to form driving energy based on wind
- 계산 영역 크기 : 300 x 250 x 200 (m3) (제주 가시리 발전소와 동일 규모)- Calculation area size: 300 x 250 x 200 (m 3 ) (same size as Jeju Gasiri Power Plant)
- 터빈 익형 (NACA0009 - 돛 모양) : 수평 길이 = 90 (m) / 수직 높이 = 120 (m) / 최대양력 입사각 = 5.5 degree / 터빈 간 거리 = 150 (m) / 레일 상 이동 속도 = 1.9 m/s (제너레이터 최대효율 기준)- Turbine airfoil (NACA0009 - sail shape): horizontal length = 90 (m) / vertical height = 120 (m) / maximum lift angle of incidence = 5.5 degree / distance between turbines = 150 (m) / moving speed on rail = 1.9 m/ s (based on generator maximum efficiency)
- 풍황 조건 : 평균 풍속 = 11.4 m/s (Rechord 7 x 107) / 풍황조건 = 0 (headwind), 45, 90 (crosswind), 180 (tailwind) 도- Wind conditions: Average wind speed = 11.4 m/s (Re chord 7 x 10 7 ) / wind conditions = 0 (headwind), 45, 90 (crosswind), 180 (tailwind) degrees
컴퓨터 유체역학 해석이 상기 모델의 이동하는 블레이드들이 레일 상의 직선 영역에서 발생시키는 에너지를 기반으로 하는 전력 생성 양에 대한 측정을 위해 사용되었으며, 종래의 풍력 발전 시스템의 효율과 비교하였다. Computational fluid dynamics analysis was used to estimate the amount of power generation based on the energy generated by the moving blades of the model in a straight area on the rail, and compared to the efficiency of a conventional wind power system.
기존 풍력 터빈 대비 출력 측정을 위한 발전기 (Power generator) 의 선정/특성과 관련하여, 94.4 % 의 효율을 가지는 제너레이터를 기준으로 평가하였다. 허브 (기어) 는 레일에 연결되어 발전기 나셀의 중심 축으로 토크 (torque) 를 전달하도록 구성된다. 허브 및 나셀의 속성은 5 MW NREL 의 참조 풍력 터빈에 의해 결정되었다 (https://www.nrel.gov/docs/fy09osti/38060.pdf 참조). Regarding the selection/characteristics of a power generator for measuring output compared to existing wind turbines, a generator with an efficiency of 94.4% was evaluated as a standard. A hub (gear) is connected to the rail and configured to transmit torque to the central axis of the generator nacelle. The properties of the hub and nacelle were determined by a reference wind turbine of 5 MW NREL (see https://www.nrel.gov/docs/fy09osti/38060.pdf ).
출력을 측정하기 위한 방법으로서, 측풍 (Crosswind) 내의 흐름 (Flow) 및 소용돌이 (Vortex) 를 고려하였다. 하기의 수학식 1 에 따라 생성되는 전력을 추산하였다. As a method for measuring the output, the flow and vortex in the crosswind were considered. The generated power was estimated according to Equation 1 below.
여기서, 는 블레이드의 이동 방향의 유닛 벡터를 나타낸다. here, represents the unit vector of the moving direction of the blade.
풍향 별 출력 계산 값은 아래의 표 1 과 같다. The output calculation values for each wind direction are shown in Table 1 below.
힘X direction
strength
힘Y direction
strength
전력estimated
power
도 39는 기존 풍력 발전기와 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 출력에 대한 비교 결과를 나타낸다. 도 39 에는, 기존 풍력 발전기 (NREL's EMD turbine installed in California, USA (rotor diameter 77m)) 와 비교하여, 예측되는 전력 출력이 도시된다. 관련하여, 최대 출력이 발생하는 tailwind 를 받는 개별 터빈의 경우 범용 풍력터빈 대비 유사하거나 높은 출력을 보이는 것을 알 수 있다. 뿐만 아니라, 소음의 발생과 관련된 압력 손실이 기존 범용 터빈의 65분 1 정도로 작은 것으로 나타났다 (최대압력손실 기준 260 Pa,) (참조: Li et al., 2020, Renewable Energy).39 shows a comparison result of the output of an existing wind power generator and a wind power generation system according to an embodiment of the present invention. 39 shows the predicted power output compared to an existing wind generator (NREL's EMD turbine installed in California, USA (rotor diameter 77m)). In relation to this, it can be seen that individual turbines subjected to tailwind that generate maximum output show similar or higher output than general-purpose wind turbines. In addition, it was found that the pressure loss associated with noise generation was as small as 1/65 of that of conventional general-purpose turbines (260 Pa based on maximum pressure loss) (Reference: Li et al., 2020, Renewable Energy).
유체역학 분석 결과, 개별 돛 모양 터빈의 경우 tailwind 와 가까운 풍향의 경우 기존 범용 풍력 터빈과 유사하거나 더 우수한 출력을 기대할 수 있었고, 다만 레일을 따라 터빈의 입장에서 풍향이 tailwind에서 벗어나 headwind 경향의 풍향으로 바뀌면 급격한 출력의 저감이 있어 전체적으로 같은 설비 용량의 기존 풍력단지 대비 출력이 낮은 것으로 평가된다. 다만, 본 발명의 일 측면에 따라 바람의 방향에 따라 적응적으로 블레이드의 회전을 통해 최대의 동력을 받도록 하는 경우, 출력 저감 문제가 해소될 것으로 예상된다. As a result of the hydrodynamic analysis, in the case of individual sail-shaped turbines, in the case of a wind direction close to the tailwind, similar or better output could be expected than that of the existing general-purpose wind turbine. When it is changed, there is a rapid decrease in output, so the overall output is evaluated as lower than that of the existing wind farm with the same facility capacity. However, when maximum power is received through the rotation of the blade adaptively according to the direction of the wind according to one aspect of the present invention, it is expected that the problem of reducing the output will be solved.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템은 기존 풍력 터빈 대비 구동부가 적고, 구조가 단순하여 더 큰 규모의 터빈을 사용하면 추가적인 출력의 향상을 기대할 수 있다. 나아가, 풍력 발전 소음과 직결된 압력 손실이 동 규모의 기존 풍력 터빈 대비 65분의 1 수준 (최대 압력손실 기준) 으로 저소음 운전의 강점이 있는 것으로 나타났다. In addition, since the wind power generation system according to an embodiment of the present invention has fewer driving units and a simpler structure than conventional wind turbines, additional output can be expected to be improved by using a larger-scale turbine. Furthermore, it was found that the pressure loss directly related to the noise of wind power generation is 1/65th (based on maximum pressure loss) compared to existing wind turbines of the same size, which shows the strength of low-noise operation.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to the drawings and examples, it does not mean that the scope of protection of the present invention is limited by the drawings or examples, and those skilled in the art will understand the scope of the present invention described in the claims below. It will be understood that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.Although the present invention described above has been described based on a series of functional blocks, it is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are made within the scope of the technical spirit of the present invention. That this is possible will be apparent to those skilled in the art.
Claims (22)
수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일;
상기 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체;
상기 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 상기 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하는 복수의 블레이드;
상기 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀 (nacelle); 및
상기 이동체 및 블레이드를 제어하기 위한 제어부를 포함하고,
각각의 상기 블레이드는 복수의 에어포켓을 포함하고, 상기 제어부로부터 인가되는 면적 제어 신호에 응답하여 적어도 두 개의 상기 에어포켓이 겹쳐지도록 접거나 겹쳐지지 않도록 폄으로써 상기 복수의 에어포켓의 면적을 조절하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
As a wind power generation system,
A rail providing a horizontal movement path;
a movable body configured to slide and move along the movement path of the rail;
A plurality of blades installed on the mobile body to provide power for movement of the mobile body based on energy according to wind;
a nacelle equipped with a generator generating electric power by rotating in conjunction with the movement of at least one of the moving body and the blade; and
Including a control unit for controlling the moving body and the blade,
Each of the blades includes a plurality of air pockets, and in response to an area control signal applied from the control unit, the area of the plurality of air pockets is adjusted by folding or unfolding the at least two air pockets so that they do not overlap. A wind power generation system, characterized in that.
바람을 받는 제 1 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 1 박막;
바람을 받는 제 2 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 2 박막;
상기 제 1 박막이 상기 제 1 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막이 상기 제 2 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 2 박막 지지부를 구비하고, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 힌지 형태로 수용하여 상호간에 접거나 펼칠 수 있도록 하는 프레임부; 및
상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 배향을 조정하기 위하여 프레임부를 회전시키는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
The method of claim 1, wherein the blade,
A first thin film in the form of a sail forming a first air pocket receiving wind;
a second thin film in the form of a sail forming a second air pocket receiving wind;
A first thin film support for supporting the first thin film to form the first air pocket and a second thin film support for supporting the second thin film to form the second air pocket, wherein the first thin film support and the a frame unit for accommodating the second thin film support unit in the form of a hinge so that it can be folded or unfolded; and
and a rotation unit for rotating the frame unit to adjust orientations of the first thin film and the second thin film.
상기 복수의 에어포켓의 면적을 감소시킬 것을 나타내는 제 1 면적 제어 신호; 및
상기 복수의 에어포켓의 면적을 증가시킬 것을 나타내는 제 2 면적 제어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
3. The method of claim 2, wherein the area control signal comprises:
a first area control signal indicating to reduce the area of the plurality of air pockets; and
And a second area control signal indicating to increase the area of the plurality of air pockets.
The method of claim 3, wherein the first area control signal is a signal for preventing damage to the blade by reducing the area of the plurality of air pockets when the real-time air volume received by the blade is greater than a set value. wind power system.
상기 제 1 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 적어도 일부가 겹쳐지도록 접어, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에어포켓의 총 면적을 감소시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
The method of claim 3, wherein the blade,
Based on receiving the first area control signal, the first thin film support portion and the second thin film support portion are controlled to fold at least a portion of the first thin film and the second thin film so as to overlap, and formed on the blade A wind power generation system characterized by reducing the total area of a plurality of air pockets.
상기 제 2 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막이 겹쳐지지 않도록 펼쳐, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에이포켓의 총 면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
The method of claim 3, wherein the blade,
Based on receiving the second area control signal, the first thin film support and the second thin film support are controlled to spread the first thin film and the second thin film so as not to overlap, thereby forming a plurality of blades formed on the blade. A wind power generation system characterized by increasing the total area of the apex.
각각의 상기 접철형 에어포켓 유닛은 상기 복수의 에어포켓을 서로 겹쳐지도록 접거나 펼칠 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
The method of claim 1, wherein the blade includes a plurality of foldable air pocket units connected in a vertical direction,
Each of the foldable air pocket units is a wind power generation system, characterized in that configured to fold or unfold the plurality of air pockets to overlap each other.
The method of claim 1, wherein the rail forms a loop, and each of the blades is based on information about a target movement direction and information about a wind direction determined according to positions of each of the plurality of blades in the loop. The wind power generation system, characterized in that configured to rotate adaptively to maximize power in the target movement direction.
수평 방향의 이동 경로를 제공하는 레일, 상기 레일의 이동 경로에 따라 슬라이딩 되어 이동하도록 구성된 이동체, 상기 이동체 및 블레이드 중 적어도 하나의 이동에 연동하여 회전함으로써 전력을 생성하는 발전기가 구비된 나셀 (nacelle); 및 상기 이동체 및 블레이드를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 풍력 발전 시스템에 적용되며,
복수의 상기 블레이드가 상기 이동체에 설치되어 바람에 따른 에너지를 기반으로 상기 이동체의 이동을 위한 동력을 제공하고,
각각의 상기 블레이드는 복수의 에어포켓을 포함하고, 상기 제어부로부터 인가되는 면적 제어 신호에 응답하여 적어도 두 개의 상기 에어포켓이 겹쳐지도록 접거나 겹쳐지지 않도록 폄으로써 상기 복수의 에어포켓의 면적을 조절하는 것을 특징으로 하는 블레이드.
As a blade,
A nacelle equipped with a rail providing a horizontal movement path, a moving body configured to slide and move along the moving path of the rail, and a generator that generates power by rotating in conjunction with the movement of at least one of the moving body and the blade. ; And it is applied to a wind power generation system including a control unit for controlling the moving body and the blade,
A plurality of the blades are installed on the moving body to provide power for movement of the moving body based on energy according to wind,
Each of the blades includes a plurality of air pockets, and in response to an area control signal applied from the control unit, the area of the plurality of air pockets is adjusted by folding or unfolding the at least two air pockets so that they do not overlap. A blade characterized in that.
바람을 받는 제 2 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 2 박막;
상기 제 1 박막이 상기 제 1 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막이 상기 제 2 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 2 박막 지지부를 구비하고, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 힌지 형태로 수용하여 상호간에 접거나 펼칠 수 있도록 하는 프레임부; 및
상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 배향을 조정하기 위하여 프레임부를 회전시키는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드.
10. The method of claim 9, further comprising: a sail-shaped first thin film forming a first air pocket receiving wind;
a second thin film in the form of a sail forming a second air pocket receiving wind;
A first thin film support for supporting the first thin film to form the first air pocket and a second thin film support for supporting the second thin film to form the second air pocket, wherein the first thin film support and the a frame unit for accommodating the second thin film support unit in the form of a hinge so that it can be folded or unfolded; and
A blade characterized in that it comprises a rotation unit for rotating the frame unit to adjust the orientation of the first thin film and the second thin film.
상기 복수의 에어포켓의 면적을 감소시킬 것을 나타내는 제 1 면적 제어 신호; 및
상기 복수의 에어포켓의 면적을 증가시킬 것을 나타내는 제 2 면적 제어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드.
11. The method of claim 10, wherein the area control signal comprises:
a first area control signal indicating to reduce the area of the plurality of air pockets; and
A blade characterized in that it comprises a second area control signal indicating to increase the area of the plurality of air pockets.
12. The method of claim 11, wherein the first area control signal is a signal for preventing breakage of the blade by reducing the area of the plurality of air pockets when the real-time air volume received by the blade is greater than a set value. blade.
The method of claim 11 , based on receiving the first area control signal, controlling the first thin film support and the second thin film support to fold at least a portion of the first thin film and the second thin film to overlap each other. , A blade, characterized in that for reducing the total area of a plurality of air pockets formed in the blade.
12. The method of claim 11 , based on receiving the second area control signal, controlling the first thin film support and the second thin film support so that the first thin film and the second thin film do not overlap, A blade characterized by increasing the total area of a plurality of apokets formed in the blade.
각각의 상기 접철형 에어포켓 유닛은 상기 복수의 에어포켓을 서로 겹쳐지도록 접거나 펼칠 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 블레이드.
The method of claim 9, including a plurality of foldable air pocket units connected in a vertical direction,
Each of the foldable air pocket units is a blade, characterized in that configured to fold or unfold the plurality of air pockets to overlap each other.
10. The method of claim 9, wherein the rail forms a loop, and each of the blades is based on information about a target movement direction determined according to a position of each of the plurality of blades in the loop and information about a wind direction. The blade, characterized in that configured to rotate adaptively to maximize the power in the target movement direction.
상기 제어부로부터 면적 제어 신호를 수신하는 단계; 및
수신되는 상기 면적 제어 신호에 응답하여 적어도 두 개의 상기 에어포켓이 겹쳐지도록 접거나 겹쳐지지 않도록 폄으로써 상기 복수의 에어포켓의 면적을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
A rail providing a horizontal movement path, a movable body configured to slide and move along the movement path of the rail, and a plurality of blades installed on the movable body to provide power for movement of the movable body based on energy according to wind- Each of the blades includes a plurality of air pockets-, a nacelle equipped with a generator generating electric power by rotating in conjunction with the movement of at least one of the moving body and the blade, and for controlling the moving body and the blade. As a control method of the blade in a wind power generation system including a control unit,
receiving an area control signal from the controller; and
and adjusting the areas of the plurality of air pockets by folding or unfolding at least two of the air pockets to overlap each other in response to the received area control signal.
바람을 받는 제 1 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 1 박막;
바람을 받는 제 2 에어 포켓을 형성하는 돛 형태의 제 2 박막;
상기 제 1 박막이 상기 제 1 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막이 상기 제 2 에어포켓을 형성하도록 지지하는 제 2 박막 지지부를 구비하고, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 힌지 형태로 수용하여 상호간에 접거나 펼칠 수 있도록 하는 프레임부; 및
상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 배향을 조정하기 위하여 프레임부를 회전시키는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
The method of claim 17, wherein the blade,
A first thin film in the form of a sail forming a first air pocket receiving wind;
a second thin film in the form of a sail forming a second air pocket receiving wind;
A first thin film support for supporting the first thin film to form the first air pocket and a second thin film support for supporting the second thin film to form the second air pocket, wherein the first thin film support and the a frame unit for accommodating the second thin film support unit in the form of a hinge so that it can be folded or unfolded; and
and a rotation unit for rotating the frame unit in order to adjust orientations of the first thin film and the second thin film.
상기 복수의 에어포켓의 면적을 감소시킬 것을 나타내는 제 1 면적 제어 신호; 및
상기 복수의 에어포켓의 면적을 증가시킬 것을 나타내는 제 2 면적 제어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
19. The method of claim 18, wherein the area control signal comprises:
a first area control signal indicating to reduce the area of the plurality of air pockets; and
And a second area control signal indicating to increase the area of the plurality of air pockets.
The method of claim 19, wherein the first area control signal is a signal for preventing damage to the blade by reducing the area of the plurality of air pockets when the real-time air volume received by the blade is greater than a set value. control method.
상기 제 1 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막의 적어도 일부가 겹쳐지도록 접어, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에어포켓의 총 면적을 감소시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
The method of claim 19, wherein the blade,
Based on receiving the first area control signal, the first thin film support portion and the second thin film support portion are controlled to fold at least a portion of the first thin film and the second thin film so as to overlap, and formed on the blade A control method characterized by reducing the total area of a plurality of air pockets.
상기 제 2 면적 제어 신호를 수신하는 것을 기반으로 하여, 상기 제 1 박막 지지부 및 상기 제 2 박막 지지부를 제어하여 상기 제 1 박막 및 상기 제 2 박막이 겹쳐지지 않도록 펼쳐, 상기 블레이드에서 형성되는 복수의 에이포켓의 총 면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.The method of claim 19, wherein the blade,
Based on receiving the second area control signal, the first thin film support and the second thin film support are controlled to spread the first thin film and the second thin film so as not to overlap, thereby forming a plurality of blades formed on the blade. A control method characterized by increasing the total area of the apex.
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