WO2011065748A2 - 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기 - Google Patents

블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기 Download PDF

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WO2011065748A2
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손정희
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Definitions

  • the present invention relates to a wind turbine, and more particularly, it is possible to adjust the degree of rotation by the blades according to the strength of the wind, without having to configure a special motor or control device in a non-powered, in advance that the components of the wind turbine are damaged. It relates to a wind turbine with a blade orientation angle control unit to prevent.
  • a wind power generator rotates a blade by blowing wind, and forms a stator and a rotor made of a magnet-core by the rotational force, so that electricity is generated.
  • large wind power generators adopt a configuration of a self-driving motor that rotates the direction of the blade to be adjusted. When a strong wind blows, the blade is rotated at an angle not affected by the wind under the control of the control room. do. Therefore, even if the wind is abnormally strong can be used without damage in large wind turbines.
  • the small wind power generator according to the prior art is difficult to implement a rotation control configuration, such as a blade drive motor, or a control configuration circuit, it was difficult to apply the spindle and blade adjustment function for strong wind.
  • the wind turbine was only able to apply the technology to wind turbines out of wind by adjusting the angle of the tail wing.
  • the present invention for solving the problems described above can adjust the degree of rotation by the blades according to the strength of the wind, without having to configure a special motor or control device with no power, so as to prevent damage to the components of the wind turbine in advance.
  • the purpose is to.
  • the instrumentation device or the functional configuration could not be added due to the constraint of a narrow space.
  • the instrumentation device is a non-powered, unusual instrumentation device. It is possible to adjust the pitch between the bevel gear and the pinion gear of the blade by using the wind, which is the driving force of power generation, and the small wind power generator also controls the pitch between the bevel gear and the pinion gear of the blade as in the large wind power generator. The purpose is to enable the function.
  • the pitch between the bevel gear and the pinion gear of the blade is adjusted according to the strength of the wind speed to control the number of revolutions, it protects the equipment such as the generator. In high winds, the bevel gear and the pinion gear of the blade are not required even without a separate brake device. By controlling the pitch between the stalls to stop the rotation, it is possible to protect the equipment of the small wind turbine and to continue to develop.
  • Wind turbine with a blade-oriented angle control unit for achieving the above object, the wind generator to be generated by the rotation of a plurality of blades rotatably coupled to the upper portion of the main shaft (11)
  • a wind speed sensing plate 22 operated by wind is provided, and the direction of the blade 21 is changed in association with the wind speed sensing plate 22 so that the power generation unit It is characterized in that the blade orientation angle control unit 30 is provided to adjust the rotational speed of the electron.
  • the blade face plate 23 having the blade shaft 211 of the blade 21 rotatably coupled is provided, and the blade face plate 23 is rotated by the rotational force of the plurality of blades 21.
  • the blade face plate 23 is fixed to the generator body 241 of the power generation unit 24, the generator body 241 of the power generation unit 24 is a generator fixing bracket 242 fixed to the wind turbine body 12 It is provided to rotate about the power generating rotation shaft (243) fixed to the, and is fixed to the power generating rotation shaft (243) is made of a disk shape is provided with a power generation fixing plate 244 including a plurality of magnetic members, fixed It may be provided to be generated by the power generation core of the generator body 241 is rotated around the power generation fixing plate 244.
  • the link shaft 252 which is the rotation axis of the link 221 of the wind speed sensing plate 22, is fixed to the wind speed operation bracket 25, and coupled to flow along the operating field groove 251 on the upper part of the wind speed operation bracket 25.
  • the link groove 222 of the link 221 is provided to be flowably coupled to the flow shaft 253, and the flow shaft 253 is integrally coupled with the flow cylinder 254, and the center of the flow cylinder 254 is provided.
  • An operating holder 255 coupled to rotate is provided, and an inner shaft 26 connected to the blade orientation angle adjusting unit 30 is provided to be coupled to the operating holder 255, and the wind speed sensing plate 22 is provided.
  • the inner shaft 26 is moved forward or rearward by the flow cylinder 254 rotated about the link shaft 252 of the wind speed operation bracket 25 by the rotation of the wind turbine, so that the blade is connected to the inner shaft 26.
  • Angle adjustment unit 30 may be provided to operate.
  • a drag spring 27 is provided between the wind speed operating bracket 25 and the flow cylinder 254, when the wind strength is not counted, the blade cylinder angle adjustment to the flow cylinder 254 and the inner shaft 26 It may be provided to be located to the side 30.
  • the blade orientation angle control unit 30 is provided with a bevel gear 31 coupled with the inner shaft 26 that is interlocked by the operation of the wind speed sensing plate 22, one side of the bevel gear 31 Is provided with a transfer guide pin 32, the guide groove 261 of the spiral shape is formed on the outer peripheral surface of the inner shaft 26, the feed guide pin 32 is introduced into the guide groove 261, As the inner shaft 26 is moved forward or backward, the feed guide pin 32 and the bevel gear 31 are rotated according to the spiral shape of the guide groove 261, and the blade shaft 211 of the blade 21 is rotated.
  • the pinion gear 33 and the bevel gear 31 coupled to the gear to be geared, so that the rotational force of the bevel gear 31 is transmitted to the blade shaft 211, the blade 21 may be provided to rotate. .
  • the blade orientation angle control unit 30 is provided with an arm bracket 35 coupled with the inner shaft 26 that is interlocked by the operation of the wind speed sensing plate 22, the outward of the arm bracket 35
  • An arm extension part 351 extending in the direction in which the blade 21 is positioned is formed, and a lever bracket 36 coupled to the blade shaft 211 of the blade 21 is provided, and the lever bracket 36 is provided.
  • a lever arm 37 for connecting the lever 361 and the arm extension part 251 of the) is provided, and the inner shaft 26 is moved backward by the wind speed sensing plate 22. 35 and the lever 261 of the lever bracket 36 connected to the lever arm 37 can be rotated, so that the blade 21 connected to the lever bracket 36 can be rotated.
  • the tail wing 40 which is connected to the rear of the wind turbine body 12 rotatably connected to the main shaft 11 is provided, it may be provided so that the wind turbine is rotated according to the blowing wind direction.
  • the present invention configured as described above can adjust the degree of rotation by the blades according to the strength of the wind, without having to configure a special motor or control device with no power, an excellent effect to prevent the components of the wind turbine from being damaged in advance. There is.
  • the instrumentation device or the functional configuration could not be added due to the limitation of the narrow space.
  • the configuration such as adjusting the direction of the blade and controlling the rotational speed of the blade, no instrumentation device is used. It is possible to control the pitch of the blade by using the wind, which is the driving force of power generation, and there is an advantage in that a small wind turbine can realize a blade pitch adjustment function as in a large wind turbine.
  • the blade pitch is adjusted according to the strength of the wind speed to control the number of revolutions, it protects the equipment such as the generator.In high winds, the blade pitch can be stalled to stop the rotation by controlling the blade pitch without a separate brake device. This will enable the protection of wind turbines and the continued development of wind turbines.
  • the present invention is equipped with a linkage device having a pitch control function on the front and rear tail wing side of the generator, to be affected by the wind at the rear end, such that the configuration is transmitted to the front end, this is the operating force transmitted in the front end It is to realize the interlocking operation configuration with no power, such as to change the blade orientation angle.
  • FIG. 1 is a perspective view of a wind power generator according to the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of a schematic configuration of the gear binding method of the wind power generator according to the present invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a schematic configuration of the gear binding method of the wind power generator according to the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view of a schematic configuration of the link connection method of the wind power generator according to the present invention.
  • Figure 5 is an exploded perspective view of a schematic configuration of the link connection method of the wind power generator according to the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view of the wind speed operation bracket and wind speed detection plate of the wind power generator according to the present invention.
  • Figure 7 is an exemplary side view of the internal configuration of the wind power generator according to the present invention.
  • FIG 8 is a detailed side view illustrating the configuration of the power generation unit of the wind power generator according to the present invention.
  • Figure 9 is a schematic plan view of the wind speed operating bracket of the wind power generator according to the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a wind turbine according to the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of a schematic configuration of the gear binding method of the wind turbine according to the invention
  • Figure 3 is a gear binding method of the wind turbine according to the invention
  • 4 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a link connection method of a wind power generator according to the present invention
  • FIG. 5 is a schematic configuration of a link connection method of a wind power generator according to the present invention.
  • 6 is a perspective view of the wind speed operating bracket and the wind speed sensing plate of the wind power generator according to the present invention
  • FIG. 7 is a side view illustrating the internal configuration of the wind power generator according to the present invention
  • FIG. 8 is a wind power according to the present invention.
  • Figure 9 is a schematic plan view of the wind speed operation bracket of the wind turbine according to the present invention, respectively The.
  • the wind power generator 10 equipped with the blade orientation angle adjusting unit 30 according to the present invention is rotatably coupled to the upper portion of the main shaft 11, as shown in FIGS. 1 to 9, and a plurality of blades 21. It relates to a wind generator 10 to be generated by the rotation of.
  • the blade 21 may be made of FRP, carbon fiber, synthetic resin and the like.
  • the rear of the wind generator 10 is provided with a wind speed sensing plate 22 that operates according to the degree of wind strength, the direction of the blade 21 is adjusted by the operation of the wind speed sensing plate 22.
  • Blade rotation angle adjustment unit 30 is provided so as to rotate.
  • Such a configuration of the wind turbine generator 10 having the blade-oriented angle control unit 30 according to the present invention may be applicable to a large wind turbine, but will be more effective if applied to a small wind turbine in particular. .
  • the wind speed sensing plate 22 is flipped backwards, and the blade directing angle adjusting unit 30 is operated so that the directing angle of the blade 21 is adjusted by rotation so that the power generation unit is rotated by the blade 21.
  • the main feature is that the rotation speed of the electron is provided to be adjusted.
  • the generator body 241 which will be described later, will correspond to the rotor of the power generation unit 24.
  • the stator corresponding to the rotor of the power generation unit 24 will be described below. It may be provided. However, the present invention may be applied as a rotor and a stator that may be generally used according to the spirit of the present invention.
  • the blade 21 is rotated by the wind is to generate electricity by the power generating members in the wind turbine (10).
  • the intensity of the blowing wind is too high, as the blade 21 rotates too quickly, the blade 21 and the rotating member may be damaged, or internal power generation members may be damaged.
  • the wind speed sensing plate 22 is coupled to the rear, if the wind blows too hard, the wind speed sensing plate 22 is flipped backward, the blade by the internal connection member Orientation angle control unit 30 is to operate.
  • the blade orientation angle control unit 30 the blade-oriented direction of the blade 21 is rotated in a direction less affected by wind. Therefore, when the wind blows strongly, the number of rotations of the blade 21 is reduced, thereby preventing damage to the blade 21, the rotational member, and the power generating members therein, and thus has the advantage of smoothly generating operation.
  • the wind generator is provided to rotate in accordance with the direction of the blowing wind.
  • Wind generator 10 according to the present invention provided as described above is always stable because the blade 21 is directed in the wind blowing direction by the tail wing 40 of the rear wind turbine 10 when the wind direction is changed This is done.
  • the power is made when the wind blows in a state that is not appropriate or not too high, but if the strong wind blows so that the orientation angle of the blade 21 is appropriately rotated, blade 21, rotation It is to prevent damage to the wind turbine generator 10, including the member, the power generating member.
  • the blade bracket 231 to which the blade shaft 211 of the blade 21 is rotatably coupled is fixed to the blade face plate 23, and the blade face plate 23 is rotated by the plurality of blades 21. It is provided to rotate.
  • the blade bracket 231 is integrally formed by welding or the like on the blade face plate 23 by the number of blades 21. Therefore, the blade shaft 211 and the blade 21 are freely rotated by the bearing between the blade bracket 231 and the blade shaft 211 provided in the blade face plate (23).
  • a bearing or a metal bush may be used between the blade bracket 231 and the blade shaft 211.
  • the blade face plate 23 is fixed to the generator body 241 of the power generation unit 24, the plurality of blades 21 is provided in the blade face plate 23, the center of the blade face plate 23 It is rotated about an axis, and the rotational force of the blade face plate 23 is transmitted to the generator body 241.
  • the blade face plate 23 may be provided with a pipe-shaped blade shaft 232 integrally coupled to the center.
  • the blade shaft 232 it is to be stably fixed to the center of the generator fixing bracket 242 fixed to the wind turbine body (12). That is, the blade shaft 232 is fixed to the inside of the generator fixing bracket 242 by a bearing on the blade face plate 23 side and a bearing of the bearing housing boss 233 provided on the opposite side of the blade shaft 232. It is rotatably coupled to the inside of the rotation shaft (243).
  • the blade shaft 232 is fixed to the inside of the generator fixing bracket 242 and the power generating shaft 243 in a rotatable state, and eventually includes a plurality of blade face plates 23 coupled to the front of the blade shaft 232.
  • the blade 21 is to be provided to be able to rotate stably.
  • the generator body 241 of the power generation unit 24 is provided to rotate around the power generating rotation shaft 243 fixed to the generator fixing bracket 242 fixed to the wind turbine body 12.
  • the power generating shaft 243 is fixed to the generator fixing bracket 242, and is firmly fixed by a set pin and a fixing bolt.
  • the generator body 241 is fixedly installed on the power generating shaft 243 and has a disc shape, and includes a power generation fixing plate 244 including a plurality of magnetic members, and rotates around the fixed power generation fixing plate 244. It is provided to be developed by the power generation core (not shown). Accordingly, the power line (not shown) and the external power member (not shown) may be provided to transmit power by a general line connection method.
  • the configuration of the power supply member may generally be configured as an external home appliance, a power product, or a power supply device, and such a configuration of the power supply member may be made of a general configuration.
  • the generator body of the power generation unit 24 with respect to the generator fixing bracket 242 and the power generating shaft 243, and the plate-shaped power generation fixing plate 244 fixed to the wind turbine body 12, etc. 241 is rotated.
  • the power generation core of the generator body 241 which is the rotating body by the magnetic force generated in the power generation fixing plate 244 which is a stationary body (not shown) Electricity is generated, and the generated electricity is transferred to the outside.
  • the electricity is generated by the rotational operation between the generator body 241 and the power generation fixing plate 244 that receive the rotational force of the blade 21, and the wind power generator 10 according to the present invention is according to the strength of the wind. It is provided so that the direction of the blade 21 is directed.
  • the link axis 252 the rotation axis of the link 221 of the wind speed sensing plate 22 is fixed to the wind speed operation bracket 25, the operating field groove 251 on the upper portion of the wind speed operation bracket 25
  • Link groove 222 of the link 221 is provided to be coupled to the flow shaft 253 coupled to flow along the ().
  • the flow shaft 253 is integrally coupled with the flow cylinder 254, the operating holder 255 is provided to be coupled to rotate in the center of the flow cylinder 254, the blade orientation angle control unit 30 and
  • the inner shaft 26 to be connected is provided to be coupled to the operation holder 255.
  • the inner shaft 26 is assembled to protrude toward the front of the front blade face plate 23, and the bevel gear or arm bracket to be described later can be combined.
  • the inner shaft 26 is moved forward or rearward by the flow cylinder 254 that flows about the link shaft 252 of the wind speed actuating bracket 25 by the rotation of the wind speed sensing plate 22.
  • the blade orientation angle control unit 30 connected to the 26 is provided to operate.
  • the inner shaft 26 is coupled to the operation holder 255 of the flow cylinder 254 to the rear, the operation holder 255 is installed freely rotatable inside the flow cylinder 254. Accordingly, the inner shaft 26 also becomes freely rotatable, and as the blade face plate 23, which is a front portion of the inner shaft 26, is rotated, the blade orientation angle adjusting unit 30 provided in the blade face plate 23 is rotated. Since also rotates together, the inner shaft 26 is also freely rotated in accordance with the rotation of the blade face plate 23 and the blade 21 after all.
  • the blade orientation angle control unit 30 is operated due to the movement in the front and rear directions. That is, the inner shaft 26 is provided to enable the linear reciprocating movement in the axial direction together with the rotation operation.
  • the drawing is made as an embodiment which shows that the movement of the inner shaft 26 by the rotation of the wind speed sensing plate 22 is moved backward by the wind blowing hard.
  • the blow may be implemented as the movement of the inner shaft 26 is moved forward.
  • the configuration of the blade orientation angle control unit 30 interlocked with this may also be modified to be appropriately implemented.
  • a drag spring 27 is provided between the tension cylinder 256 of the wind speed operation bracket 25 and the flow cylinder 254, when the wind strength is not strong.
  • the flow cylinder 254 and the inner shaft 26 are provided to be positioned toward the blade orientation angle control unit 30 side.
  • the tension control plate 256 it may be provided with a member for adjusting the tension. Or it may be provided to adjust the strength of the drag spring 27 by adjusting the fastening distance between the tension control plate 256 and the wind speed operating bracket (25).
  • the wind force sensing plate 22 is provided so that the wind speed sensing plate 22 is not bent backward by the force by the drag spring 27.
  • the force pushing the wind speed sensing plate 22 overcomes the force of the drag spring 27, so that the force caused by the wind speed sensing plate moves the inner shaft 26.
  • the degree of elastic repulsion of the drag spring 27 is such that the strength of blowing wind is too high so as not to damage the generator member, including the blade, and may be adjusted according to the rotational speed of the blade. .
  • the strength of the force spring 27 may be appropriately set according to the strength of the wind blowing from the installation place of the wind turbine 10, the capacity of the wind turbine generator, including blades, and other weather changes.
  • the wind power generator 10 is oriented stably in the direction of the blowing wind, while stably generating power while preventing damage to the generator members by adjusting the rotational speed by the blades according to the strength of the wind. To make it happen.
  • the direction angle of the blade may be made by an electronic device and a dedicated rotating motor.
  • the small wind power generator to which the present invention can be optimally applied there is no space for an electronic device or a dedicated motor for a separate rotation. Accordingly, in the present invention, in order to overcome this problem, when the strength of the blowing wind is weak and when the strong wind blows, the blade and the power generating members are stably developed while preventing damage.
  • This configuration is basically a blade 21 for power generation is coupled to the front of the wind turbine 10, the rear wind speed sensing plate 22 is provided to operate according to the strength of the wind.
  • the blade directing angle adjusting unit 30 for changing the directing angle of the blade 21 by the operating force by the wind speed sensing plate 22 is provided together.
  • the configuration of the blade orientation angle control unit 30 is an embodiment according to the gear binding method by the gear coupling as shown in Figs. 2 and 3, and the link connection method by the link member as shown in Figs. It may be implemented in the embodiment according to. If the configuration is such that the direction of the blade 21 is changed by the force of the inner shaft 26 moved by the wind speed sensing plate 22, it is natural that the configuration can be modified to include the spirit of the present invention. .
  • the blade orientation angle control unit 30 is coupled to the inner shaft 26 that is interlocked by the operation of the wind speed sensing plate 22.
  • the gear 31 is provided, and the transfer guide pin 32 is provided at one side of the bevel gear 31.
  • a spiral guide groove 261 is formed on the outer circumferential surface of the inner shaft 26 so that the transfer guide pin 32 is inserted into the guide groove 261 so that the inner shaft 26 is forward or backward. As it moves, the feed guide pin 32 and the bevel gear 31 are rotated according to the spiral shape of the guide groove 261.
  • the pinion gear 33 and the bevel gear 31 coupled to the blade shaft 211 of the blade 21 to be geared, so that the rotational force of the bevel gear 31 is transmitted to the blade shaft 211, The blade 21 is provided to rotate.
  • the bevel gear 31 is rotated by the transfer of the inner shaft 26, and the pinion gear 33 gear-coupled with the bevel gear 31. ), The blade shaft 211 and the blade 21 is rotated with respect to the blade bracket 231.
  • a lever bracket 36 coupled to the blade shaft 211 of the blade 21 is provided, and a lever arm for connecting the lever 361 of the lever bracket 36 and the arm extension part 351 ( 37) is provided.
  • the orientation angle of the blade 21 is changed according to the intensity of the blowing wind, so that a stable power generation is achieved.

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Abstract

본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무동력으로 특별한 모터나 제어장치를 구성하지 않아도 바람의 세기에 따라 블레이드에 의한 회전 정도를 조절할 수 있어, 풍력발전기의 구성부재들이 손상되는 것을 미연에 방지하도록 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명의 특징은 주축의 상부에 회전가능하게 결합된 다수의 블레이드의 회전에 의해 발전되도록 하는 풍력발전기에 있어서, 풍력발전기의 후방에는 바람에 의하여 작동되는 풍속감지판이 구비되고, 풍속감지판과의 연동으로 블레이드의 지향각도가 변화되도록 하여 발전부 회전자의 회전속도가 조절되도록 하는 블레이드지향각도조절부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기
본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무동력으로 특별한 모터나 제어장치를 구성하지 않아도 바람의 세기에 따라 블레이드에 의한 회전 정도를 조절할 수 있어, 풍력발전기의 구성부재들이 손상되는 것을 미연에 방지하도록 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기는 불어오는 바람에 의하여 블레이드가 회전하면서, 그 회전력으로 자석 - 코어로 하는 고정자 및 회전자를 구성하여, 전기가 발전되도록 하는 것이다.
이에 불어오는 바람의 세기가 세면 셀수록 블레이드 회전이 빠르게 되어 더욱 효과적으로 발전이 이뤄지게 된다. 하지만 태풍이나, 강풍, 돌풍 등과 같이 비정상적으로 바람의 세기가 너무 강하게 되면, 블레이드에 의한 회전속도가 너무 빠를 수 있으므로, 이러한 환경에서 풍력발전기의 손상을 방지할 수 있어야 할 것이다. 이에 일반적으로 대형 풍력발전기에서는 블레이드의 지향각도가 조절되게 회전되도록 하는 자체 구동모터의 구성을 적용하여, 강한 바람이 불게 되면 통제실의 제어에 의하여 블레이드가 바람영향을 받지 않는 각도로 하여 블레이드를 회동시키게 된다. 따라서 비정상적으로 바람이 강하게 불더라도 대형 풍력발전기에서는 손상됨 없이 사용이 가능한 것이다.
그러나 종래기술에 따른 소형 풍력발전기는 블레이드구동모터, 또는 제어구성회로 등과 같은 회전제어구성을 구조상 구현하기 힘들게 되어 있어서, 강풍에 대비한 주축과 블레이드 조절 기능을 적용하기가 힘들었다.
그래서 지금껏 소형 풍력발전기에 강풍에 대비한 장치는 꼬리 날개의 각도 조정으로 풍차가 바람과 비켜서는 정도의 기술 실현밖에 적용할 수밖에 없었다.
이는 소형 풍력발전기의 구조상 좁은 공간에 기타 많은 장치나 제어 기능을 할 수 있는 구성을 실현하기 곤란하기 때문에, 불가능할 것으로 여겨져 대형 풍력발전기에서처럼 블레이드의 피치조절기능을 할 수 있는 장치를 할 수 없는 것이다. 그리하여 비정상적으로 강한 바람이 불 때는 블레이드를 비롯하여 소형 풍력발전기가 손상될 수 있는 문제점이 있는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 무동력으로 특별한 모터나 제어장치를 구성하지 않아도 바람의 세기에 따라 블레이드에 의한 회전 정도를 조절할 수 있어, 풍력발전기의 구성부재들이 손상되는 것을 미연에 방지하도록 하는 목적이 있다.
특히 소형 풍력발전기에 있어서 좁은 공간의 제약으로 계장 장치나 기능구성을 추가할 수 없었으나, 본 발명에서 블레이드의 지향각도의 조절 및 발전회전속도 조절 등과 같은 구성을 구현함으로써, 무동력으로, 특이한 계장장치를 하지 않고 발전의 원동력인 바람을 이용하여 블레이드의 베벨기어와 피니언기어 사이의 피치를 조절가능하게 하여, 소형 풍력발전기도 대형 풍력발전기에서와 같이 블레이드의 베벨기어와 피니언기어 사이의 피치를 조절하는 기능을 실현할 수 있도록 하는 목적이 있다.
그리하여 풍속의 세기에 따라 블레이드이의 베벨기어와 피니언기어 사이의 피치가 조절되어 회전수를 제어하게 하면, 발전기 등의 기기를 보호하게 되며, 강풍시엔 별도의 브레이크 장치가 없어도 블레이드의 베벨기어와 피니언기어 사이의 피치제어로 실속을 만들어 회전을 멈출 수 있게 만들어 소형 풍력발전기의 기기보호 및 지속적인 발전을 가능케 할 수 있게 되는 것이다.
이러한 본 발명에서는 발전기 전단과 후단 꼬리날개 측에 피치제어 기능을 갖는 연동장치를 장착케 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기는, 주축(11)의 상부에 회전가능하게 결합된 다수의 블레이드(21)의 회전에 의해 발전되도록 하는 풍력발전기에 있어서, 상기 풍력발전기의 후방에는 바람에 의하여 작동되는 풍속감지판(22)이 구비되고, 상기 풍속감지판(22)과의 연동으로 상기 블레이드(21)의 지향각도가 변화되도록 하여 발전부 회전자의 회전속도가 조절되도록 하는 블레이드지향각도조절부(30)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이에 상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)이 회동가능하게 결합된 블레이드면판(23)이 구비되어, 다수의 상기 블레이드(21)에 의한 회전력으로 상기 블레이드면판(23)이 회전되도록 구비되고, 상기 블레이드면판(23)은 발전부(24)의 제너레이터바디(241)에 고정되며, 상기 발전부(24)의 제너레이터바디(241)는 풍력발전기몸체(12)에 고정된 제너레이터고정브라켓(242)에 고정된 발전회동축(243)을 중심으로 회전되도록 구비되고, 상기 발전회동축(243)에 고정설치되며 원판 형상으로 이루어져 다수의 자성부재가 포함된 발전고정플레이트(244)가 구비되어, 고정된 발전고정플레이트(244)의 주변으로 회전되는 제너레이터바디(241)의 발전코어에 의해 발전되도록 구비될 수 있다.
또한 상기 풍속감지판(22)의 링크(221) 회전 축인 링크축(252)이 풍속작동브라켓(25)에 고정되고, 풍속작동브라켓(25) 상부의 작동장홈(251)을 따라 유동되도록 결합되는 유동축(253)에 링크(221)의 링크홈(222)이 유동가능하게 결합되어 구비되며, 상기 유동축(253)은 유동실린더(254)와 일체로 결합되고, 유동실린더(254)의 중앙에 회동되도록 결합되는 작동홀더(255)가 구비되고, 상기 블레이드지향각도조절부(30)와 연결되는 이너샤프트(26)가 상기 작동홀더(255)에 결합되도록 구비되어, 상기 풍속감지판(22)의 회동으로 풍속작동브라켓(25)의 링크축(252)을 중심으로 회동되는 유동실린더(254)에 의하여 이너샤프트(26)가 전방 또는 후방으로 이동되어, 이너샤프트(26)와 연결된 블레이드지향각도조절부(30)가 작동되도록 구비될 수 있다.
그리고 상기 풍속작동브라켓(25)과 상기 유동실린더(254) 사이에는 항력스프링(27)이 구비되어, 바람의 세기가 세지 않을 경우, 유동실린더(254) 및 이너샤프트(26)를 블레이드지향각도조절부(30) 측으로 위치되도록 구비될 수 있다.
이에 더하여 상기 블레이드지향각도조절부(30)는 상기 풍속감지판(22)의 작동으로 연동되는 이너샤프트(26)와 결합된 베벨기어(31)가 구비되고, 상기 베벨기어(31)의 일측으로는 이송가이드핀(32)이 구비되며, 상기 이너샤프트(26)의 선단 외주면에는 나선 형태의 가이드홈(261)이 형성되어, 가이드홈(261)에 이송가이드핀(32)이 인입되도록 하여, 이너샤프트(26)가 전방 또는 후방으로 이동됨에 따라 가이드홈(261)의 나선 형상에 따라 이송가이드핀(32) 및 베벨기어(31)가 회동되도록 하고, 상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)에 결합된 피니언기어(33)와 베벨기어(31)가 기어결합되도록 하여, 베벨기어(31)의 회전력이 블레이드축(211)으로 전달되도록 하여, 블레이드(21)가 회동되도록 구비될 수 있다.
또한 상기 블레이드지향각도조절부(30)는 상기 풍속감지판(22)의 작동으로 연동되는 이너샤프트(26)와 결합된 아암브라켓(35)이 구비되고, 상기 아암브라켓(35)의 외향으로는 상기 블레이드(21)가 위치된 방향으로 연장된 아암연장부(351)가 형성되며, 상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)에 결합된 레버브라켓(36)이 구비되고, 상기 레버브라켓(36)의 레버(361)와 상기 아암연장부(251)가 연결되도록 하는 레버아암(37)이 구비되어, 상기 풍속감지판(22)에 의하여 이너샤프트(26)가 후방으로 이동됨에 따라 아암브라켓(35) 및 레버아암(37)과 연결된 레버브라켓(36)의 레버(261)가 회동되도록 하여, 레버브라켓(36)과 연결된 블레이드(21)가 회동되도록 구비될 수 있다.
나아가 상기 주축(11)에 회동가능하게 연결되는 풍력발전기몸체(12)의 후방에 결되는 꼬리날개(40)가 구비되어, 불어오는 바람 방향에 따라 풍력발전기가 회동되도록 구비될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 무동력으로 특별한 모터나 제어장치를 구성하지 않아도 바람의 세기에 따라 블레이드에 의한 회전 정도를 조절할 수 있어, 풍력발전기의 구성부재들이 손상되는 것을 미연에 방지하도록 하는 탁월한 효과가 있다.
특히 소형 풍력발전기에 있어서 좁은 공간의 제약으로 계장 장치나 기능구성을 추가할 수 없었으나, 본 발명에서 블레이드의 지향각도 조절 및 발전회전속도 조절 등과 같은 구성을 구현함으로써, 무동력, 특이한 계장장치를 하지 않고 발전의 원동력인 바람을 이용하여 블레이드의 피치조절을 가능하게 하여, 소형 풍력발전기도 대형 풍력발전기에서와 같이 블레이드 피치조절 기능을 실현할 수 있도록 하는 장점이 있다.
이로써 풍속의 세기에 따라 블레이드의 피치가 조절되어 회전수를 제어하게 하면, 발전기 등의 기기를 보호하게 되며, 강풍시엔 별도의 브레이크 장치가 없어도 블레이드 피치제어로 실속을 만들어 회전을 멈출 수 있게 만들어 소형 풍력발전기의 기기보호 및 지속적인 발전을 가능케 할 수 있게 되는 것이다.
또한 이러한 본 발명에서는 발전기 전단과 후단 꼬리날개 측에 피치제어 기능을 갖는 연동장치를 장착케 하여, 후단에서 바람의 영향을 받도록 하고, 이러한 구성이 전단으로 전달되도록 하며, 이에 전단에서는 전달되는 작동력으로 블레이드의 지향각도가 변화되도록 하는 등, 무동력으로 연동작동구성을 실현하도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기에 대한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기의 기어결속방식에 대한 개략적인 구성에 대한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기의 기어결속방식에 대한 개략적인 구성에 대한 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기의 링크연결방식에 대한 개략적인 구성에 대한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기의 링크연결방식에 대한 개략적인 구성에 대한 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 풍력발전기의 풍속작동브라켓 및 풍속감지판에 대한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 풍력발전기의 내부 구성에 대한 측면 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 풍력발전기의 발전부 구성에 대한 측면 상세 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 풍력발전기의 풍속작동브라켓에 대한 개략적인 평면도.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기에 대한 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기의 기어결속방식에 대한 개략적인 구성에 대한 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기의 기어결속방식에 대한 개략적인 구성에 대한 분해 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기의 링크연결방식에 대한 개략적인 구성에 대한 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 풍력발전기의 링크연결방식에 대한 개략적인 구성에 대한 분해 사시도, 도 6은 본 발명에 따른 풍력발전기의 풍속작동브라켓 및 풍속감지판에 대한 사시도, 도 7은 본 발명에 따른 풍력발전기의 내부 구성에 대한 측면 예시도, 도 8은 본 발명에 따른 풍력발전기의 발전부 구성에 대한 측면 상세 예시도, 그리고 도 9는 본 발명에 따른 풍력발전기의 풍속작동브라켓에 대한 개략적인 평면도가 각각 도시된 것이다.
즉 본 발명에 따른 블레이드지향각도조절부(30)가 구비된 풍력발전기(10)는 도 1 내지 도 9 등에서와 같이, 주축(11)의 상부에 회전가능하게 결합되어, 다수의 블레이드(21)의 회전에 의해 발전되도록 하는 풍력발전기(10)에 관한 것이다. 이러한 블레이드(21)는 FRP, 카본화이버, 합성수지 등으로 만들어질 수 있을 것이다.
특히 이러한 상기 풍력발전기(10)의 후방에는 바람의 세기 정도에 따라 작동되는 풍속감지판(22)이 구비되어 있고, 상기 풍속감지판(22)의 작동으로 상기 블레이드(21)의 지향각도가 조절되도록 회동작동되는 블레이드지향각도조절부(30)가 구비되어 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 블레이드지향각도조절부(30)가 구비된 풍력발전기(10)의 구성은, 대형 풍력발전기에도 적용이 가능할 수 있으나, 특히 소형의 풍력발전기에 적용되어 실시되면 더욱 효과적일 것이다. 즉 대형 풍력발전기에서는 바람세기에 따른 블레이드 지향각도를 바꿀 장치나 모터 등을 구비할 공간이 많으나, 소형 풍력발전기에서는 공간제약이 있어 본 발명에서와 같은 블레이드지향각도조절부 등의 부재가 적용됨이 바람직할 것이다.
그리하여 바람 세기가 세어지면 풍속감지판(22)이 후방으로 젖혀지면서 블레이드지향각도조절부(30)가 작동되어 블레이드(21)의 지향각도가 회동으로 조절되도록 하여 블레이드(21)에 의하여 발전부 회전자의 회전속도가 조절되도록 구비되는 것이 주요 특징인 것이다. 물론 본 발명에 있어서 이러한 발전부(24)의 회전자로는 후술되는 제너레이터바디(241)가 해당될 것이고, 이러한 발전부(24)의 회전자에 대응되는 고정자로는 후술되는 발전고정플레이트(244)가 구비될 수 있을 것이다. 그러나 본 발명의 사상을 포함하여 실시됨에 따라 일반적으로 이용될 수 있는 회전자와 고정자로 하여 적용될 수도 있을 것이다.
그리고 불어오는 바람의 세기가 너무 세지 않고, 알맞게 불어오게 되면, 바람에 의하여 블레이드(21)가 회전되어 풍력발전기(10) 내부의 발전부재들에 의해서 전기가 발전되는 것이다. 그러나 불어오는 바람의 세기가 너무 세어, 블레이드(21)가 너무 빨리 돌게 됨에 따라 블레이드(21) 및 회전부재가 파손되거나, 또는 내부의 발전부재들이 파손될 우려가 있을 것이다.
이에 본 발명에 따른 풍력발전기(10)에 의하면, 후방으로 풍속감지판(22)이 결합되어, 바람이 너무 세게 불면, 풍속감지판(22)이 후방으로 젖혀지면서, 내부의 연결부재에 의하여 블레이드지향각도조절부(30)가 작동되는 것이다. 이에 세부 작동구성은 후술하겠으나, 이러한 블레이드지향각도조절부(30)의 작동으로, 블레이드(21)의 날개 지향방향이 바람의 영향을 적게 받는 방향으로 회동되게 된다. 따라서 강하게 바람이 불면 블레이드(21)의 회동수가 적어지도록 함으로써, 블레이드(21), 회동부재, 그리고 내부의 발전부재들의 손상을 방지하여, 발전작동이 원활하도록 하는 장점이 있는 것이다.
이와 함께 상기 주축(11)에 회동가능하게 연결되는 풍력발전기몸체(12)의 후방에 결합되는 꼬리날개(40)가 구비되어, 불어오는 바람 방향에 따라 풍력발전기가 회동되도록 구비되는 것이다.
이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 풍력발전기(10)는 바람방향이 바뀌게 되면, 풍력발전기(10) 후방의 꼬리날개(40)에 의하여 바람불어오는 방향으로 블레이드(21)가 향하기 때문에 항상 안정적으로 발전이 이뤄지는 것이다.
또한 불어오는 바람의 세기에 대해서, 알맞거나 너무 세지 않는 상태로 바람이 불면 발전이 이뤄지도록 하되, 너무 강한 바람이 불면 블레이드(21)의 지향각도가 알맞도록 회동되도록 하여, 블레이드(21), 회동부재, 발전부재를 비롯하여 풍력발전기(10)의 손상을 방지하는 것이다.
이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 풍력발전기(10)의 세부 구성을 살펴보면 다음과 같다.
즉 상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)이 회동가능하게 결합된 블레이드브라켓(231)이 블레이드면판(23)에 고정되어, 다수의 상기 블레이드(21)에 의한 회전력으로 상기 블레이드면판(23)이 회전되도록 구비된다. 또한 블레이드브라켓(231)은 블레이드(21)의 수 만큼 블레이드면판(23)에 용접 등으로 일체로 형성된 것이다. 따라서 블레이드면판(23)에 구비된 블레이드브라켓(231)과 블레이드축(211) 사이의 베어링에 의하여 블레이드축(211) 및 블레이드(21)가 자유롭게 회전되는 것이다. 이에 블레이드브라켓(231)과 블레이드축(211) 사이에는 베어링 또는 메탈부쉬 등이 이용될 수도 있을 것이다.
이러한 상기 블레이드면판(23)은 발전부(24)의 제너레이터바디(241)에 고정되는 것으로, 다수의 블레이드(21)는 블레이드면판(23)에 구비된 상태에서, 블레이드면판(23)의 중심을 축으로 하여 회동되며, 이러한 블레이드면판(23)의 회전력은 제너레이터바디(241)에 전달되는 것이다. 또한 블레이드면판(23)에는 중심으로 파이프형상의 블레이드샤프트(232)가 일체로 결합되어 구비될 수도 있을 것이다. 이러한 블레이드샤프트(232)에 의하여, 풍력발전기몸체(12)에 고정된 제너레이터고정브라켓(242)의 중심에 안정적으로 고정되는 것이다. 즉 블레이드샤프트(232)는 블레이드면판(23) 측의 베어링과, 블레이드샤프트(232)의 반대 측으로 구비된 베어링하우징보스(233)의 베어링 등에 의하여, 제너레이터고정브라켓(242)의 내부에 고정된 발전회동축(243)의 내부에 회동가능하게 결합되는 것이다.
따라서 블레이드샤프트(232)는 제너레이터고정브라켓(242) 및 발전회동축(243)의 내부에서 회동가능한 상태로 고정되는 것으로, 결국 블레이드샤프트(232)의 전방에 결합된 블레이드면판(23)을 비롯한 다수의 블레이드(21) 등이 안정적으로 회동가능하게 구비되는 것이다.
그리고 상기 발전부(24)의 제너레이터바디(241)는 풍력발전기몸체(12)에 고정된 제너레이터고정브라켓(242)에 고정된 발전회동축(243)을 중심으로 회전되도록 구비되는 것이다. 이에 발전회동축(243)은 제너레이터고정브라켓(242)에 고정되는 것으로, 세트용핀과 고정볼트 등에 의하여 견고히 고정되는 것이다.
또한 상기 발전회동축(243)에 고정설치되며 원판 형상으로 이루어져 다수의 자성부재가 포함된 발전고정플레이트(244)가 구비되어, 고정된 발전고정플레이트(244)의 주변으로 회전되는 제너레이터바디(241)의 발전코어(미도시됨)에 의해 발전되도록 구비되는 것이다. 이에 발전코어(미도시됨)의 회선과 외부의 전원부재(미도시됨)와는 일반적인 회선연결방식에 의하여 전력이 전달되도록 마련될 수 있을 것이다. 또한 전원부재의 구성도 일반적으로 외부의 가전제품, 전력제품, 또는 전력공급장치 등으로 구성될 수 있는 것으로, 이러한 전원부재의 구성도 일반적인 구성으로 이루어질 수 있을 것이다.
이에 상기에 언급된 바와 같이 풍력발전기몸체(12)에 고정된 제너레이터고정브라켓(242) 및 발전회동축(243), 그리고 원판 형태의 발전고정플레이트(244) 등에 대해 발전부(24)의 제너레이터바디(241)가 회동되는 것이다.
특히 발전고정플레이트(244)의 주위로 회전되는 제너레이터바디(241)와의 사이에서, 고정체인 발전고정플레이트(244)에서 발생되는 자력에 의해, 회전체인 제너레이터바디(241)의 발전코어(미도시됨)로부터 전기가 발전되는 것으로, 발전된 전기는 외부로 전력이송되게 된다.
이처럼 블레이드(21)의 회전력을 전달받은 제너레이터바디(241)와 발전고정플레이트(244) 사이의 회전작동에 의해 전기가 발전되는 것으로, 이러한 본 발명에 따른 풍력발전기(10)는 바람의 세기에 따라 블레이드(21)의 지향방향이 틀어지도록 마련된 것이다.
이를 위한 부재의 구성을 살펴보면, 상기 풍속감지판(22)의 링크(221) 회전 축인 링크축(252)이 풍속작동브라켓(25)에 고정되고, 풍속작동브라켓(25) 상부의 작동장홈(251)을 따라 유동되도록 결합되는 유동축(253)에 링크(221)의 링크홈(222)이 유동가능하게 결합되어 구비되는 것이다.
그리고 상기 유동축(253)은 유동실린더(254)와 일체로 결합되고, 유동실린더(254)의 중앙에 회동되도록 결합되는 작동홀더(255)가 구비되며, 상기 블레이드지향각도조절부(30)와 연결되는 이너샤프트(26)가 상기 작동홀더(255)에 결합되도록 구비되는 것이다. 이에 이러한 이너샤프트(26)는 전방의 블레이드면판(23)의 앞쪽으로 돌출되도록 조립되어, 후술되는 베벨기어 또는 아암브라켓 등이 결합될 수 있는 것이다.
그리하여 상기 풍속감지판(22)의 회동으로 풍속작동브라켓(25)의 링크축(252)을 중심으로 유동되는 유동실린더(254)에 의하여 이너샤프트(26)가 전방 또는 후방으로 이동되어, 이너샤프트(26)와 연결된 블레이드지향각도조절부(30)가 작동되도록 구비되는 것이다. 특히 이너샤프트(26)는 후방으로는 유동실린더(254)의 작동홀더(255)에 결합되는 것으로, 작동홀더(255)는 유동실린더(254) 내부에서 자유로이 회동가능하게 설치된다. 따라서 이너샤프트(26)도 함께 자유로이 회전가능한 상태가 되며, 이너샤프트(26)의 전방 부분인 블레이드면판(23)이 회전됨에 따라, 블레이드면판(23)에 구비된 블레이드지향각도조절부(30)도 함께 회전되기 때문에, 결국 블레이드면판(23) 및 블레이드(21)의 회전에 따라 이너샤프트(26)도 함께 자유로이 회전되는 것이다.
다만 풍량의 세기에 따라 이너샤프트(26)가 회동되면서 동시에 전후 방향으로 이동되기 때문에, 이러한 전후 방향의 이동으로 인하여 블레이드지향각도조절부(30)가 작동하게 되는 것이다. 즉 이너샤프트(26)는 회전작동과 함께 축방향의 직선왕복이동도 가능하도록 마련되는 것이다.
그리고 첨부되는 도면의 예시에서는, 바람이 세게 불어 풍속감지판(22)의 회동에 의한 이너샤프트(26)의 이동이 후방으로의 이동되는 것을 예시한 실시예로 하여 도면이 작성되어 있다.
이와 달리 풍속감지판(22)에 의한 작동이 링크축(252), 풍속작동브라켓(25), 작동홀더(255), 유동축(253) 등의 구성 및 위치를 알맞게 변경하게 되면, 바람이 세게 불면 이너샤프트(26)의 이동이 전방으로의 이동되는 것으로 하여 실시될 수도 있을 것이다. 이처럼 이너샤프트(26)가 전방으로 밀리도록 하면 이와 연동되는 블레이드지향각도조절부(30)의 구성도 이에 알맞도록 변형되어 실시될 수 있음은 당연한 것이다.
이에 이하에서는 첨부된 도면에서와 같이 바람이 세게 불 경우 이너샤프트(26)가 후방으로 이동되도록 하는 실시예를 기준으로 하여 설명하기로 한다.
이러한 풍력발전기(10)에 있어서, 상기 풍속작동브라켓(25)의 장력조절판(256)과의 상기 유동실린더(254) 사이에는 항력스프링(27)이 구비되는 것으로, 바람의 세기가 세지 않을 경우, 유동실린더(254) 및 이너샤프트(26)를 블레이드지향각도조절부(30) 측으로 위치되도록 구비되는 것이다. 이에 장력조절판(256)에는 도시되지 않았으나, 장력을 조절하기 위한 부재가 함께 구비될 수 있을 것이다. 또는 장력조절판(256)과 풍속작동브라켓(25) 사이의 체결 거리를 조절함으로써 항력스프링(27)의 세기를 조절하도록 마련될 수도 있을 것이다.
따라서 이러한 항력스프링(27)의 힘에 의하여, 풍속작동브라켓(25) 및 링크축(252) 등으로 연결되는 풍속감지판(22)에 부는 바람의 세기를 지탱하고 있는 것이다. 즉 풍력발전기(10) 부재를 손상시킬 정도로 강한 바람의 세기가 아닌 경우에는, 항력스프링(27)에 의한 힘에 의하여, 풍속감지판(22)이 후방으로 젖혀지지 않도록 마련되는 것이다. 그러나 바람의 세기가 강하면 풍속감지판(22)을 밀어내는 힘이 항력스프링(27)의 힘을 극복하게 되어, 결국 풍속감지판에 의한 힘은 이너샤프트(26)를 움직이게 하는 것이다.
이에 항력스프링(27)의 탄성 반발력의 정도는, 불어오는 바람의 세기가 너무 세어 블레이드를 비롯한 발전기 부재를 손상시키지 않을 정도로 하기 위한 것으로, 블레이드의 회전 속도 여부에 따라 알맞게 조절되어 구비될 수 있을 것이다. 이러한 항력스프링(27)의 힘의 세기는 풍력발전기(10)의 설치장소에서 불어오는 바람의 세기, 블레이드를 비롯한 풍력발전기의 용량, 기타 일기변화의 상황 등에 따라 알맞게 설정되어 실시될 수 있을 것이다.
상기에 기술된 바와 같이 본 발명에 따른 풍력발전기(10)는 불어오는 바람의 방향에 향하도록 하면서, 바람의 세기에 따라 블레이드에 의한 회전속도를 조절하여 발전기 부재들의 손상을 방지하면서 안정적으로 발전이 이뤄지도록 하는 것이다.
특히 대형으로 제작될 수 있는 풍력발전기의 경우에는, 블레이드의 지향각도를 전자장치 및 전용 회동모터에 의하여 이루어질 수도 있을 것이다. 본 발명이 최적으로 적용될 수 있는 소형의 풍력발전기에서는 별도의 회동을 위한 전자장치나 전용모터 등이 구비될 공간이 없게 되는 것이다. 이에 본 발명에서는 이를 극복하기 위하여 불어오는 바람의 세기가 약할 경우와 너무 강한 바람이 불어올 경우에 따라, 블레이드 및 발전 부재들의 손상을 방지하면서 안정적으로 발전되도록 하는 것이다.
이러한 구성은 기본적으로 풍력발전기(10)의 전방으로는 발전을 위한 블레이드(21)가 결합되고, 후방으로는 바람의 세기에 따라 작동되는 풍속감지판(22)이 마련되는 것이다. 그리고 이러한 풍속감지판(22)에 의한 작동력으로 블레이드(21)의 지향각도가 변화되도록 하기 위한 블레이드지향각도조절부(30)가 함께 마련되는 것이다.
이러한 블레이드지향각도조절부(30)의 구성은, 도 2, 도 3에서와 같이 기어결합에 의한 기어결속방식에 따른 실시예와, 도 4, 도 5에서와 같이 링크부재에 의한 링크연결방식에 따른 실시예 등으로 실시될 수 있을 것이다. 기타 풍속감지판(22)에 의해 움직이는 이너샤프트(26)의 힘에 의해 블레이드(21)의 지향각도가 변화되도록 하는 구성이라면 본 발명의 사상을 포함한 구성으로 하여 변형되어 실시될 수 있음은 당연한 것이다.
이에 우선 도 2, 도 3에서와 같이 기어결속방식의 실시예를 살펴보면, 상기 블레이드지향각도조절부(30)는 상기 풍속감지판(22)의 작동으로 연동되는 이너샤프트(26)와 결합된 베벨기어(31)가 구비되고, 상기 베벨기어(31)의 일측으로는 이송가이드핀(32)이 구비되는 것이다.
그리고 상기 이너샤프트(26)의 선단 외주면에는 나선 형태의 가이드홈(261)이 형성되어, 가이드홈(261)에 이송가이드핀(32)이 인입되도록 하여, 이너샤프트(26)가 전방 또는 후방으로 이동됨에 따라 가이드홈(261)의 나선 형상에 따라 이송가이드핀(32) 및 베벨기어(31)가 회동되도록 하는 것이다.
또한 상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)에 결합된 피니언기어(33)와 베벨기어(31)가 기어결합되도록 하여, 베벨기어(31)의 회전력이 블레이드축(211)으로 전달되도록 하여, 블레이드(21)가 회동되도록 구비되는 것이다.
이처럼 기어결속방식에 의한 블레이드지향각도조절부(30)의 실시예에 의하면, 이너샤프트(26)의 이송으로 베벨기어(31)가 회동되고, 베벨기어(31)와 기어 결합된 피니언기어(33)에 의하여, 블레이드축(211) 및 블레이드(21)가 블레이드브라켓(231)에 대하여 회동되는 것이다.
다음으로 도 4, 도 5에서와 같이 링크부재에 의한 링크연결방식에 따른 블레이드지향각도조절부(30)를 살펴보면, 상기 풍속감지판(22)의 작동으로 연동되는 이너샤프트(26)와 결합된 아암브라켓(35)이 구비되고, 상기 아암브라켓(35)의 외향으로는 상기 블레이드(21)가 구비된 방향으로 연장된 아암연장부(351)가 형성되는 것이다.
그리고 상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)에 결합된 레버브라켓(36)이 구비되고, 상기 레버브라켓(36)의 레버(361)와 상기 아암연장부(351)가 연결되도록 하는 레버아암(37)이 구비되는 것이다.
그리하여 상기 풍속감지판(22)에 의하여 이너샤프트(26)가 후방으로 이동됨에 따라 아암브라켓(35), 레버아암(37)이 이동되고 아암브라켓(35), 레버아암(37)의 이동으로 아암브라켓(35) 및 레버아암(37)과 연결된 레버브라켓(36)의 레버(261)가 회동되도록 하여, 레버브라켓(36)과 연결된 블레이드(21)가 회동되도록 구비되는 것이다.
이처럼 링크연결방식으로 되는 블레이드지향각도조절부(30)에 의하면, 강한 바람이 불어 올 경우, 풍속감지판(22)에 의한 이너샤프트(26)의 이동으로 아암브라켓(35) 및 레버아암(37)이 후방으로 이동하고, 이에 레버아암(37)과 연결된 레버브라켓(36) 및 블레이드축(211)과 블레이드(21) 등이 함께 회동하게 된다.
그리하여 강한 바람이 불어올 경우, 불어오는 바람의 세기에 따라 블레이드(21)의 지향 각도가 변화되도록 하여, 안정적인 발전이 이뤄지도록 하는 것이다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니된다.

Claims (7)

  1. 주축(11)의 상부에 회전가능하게 결합된 다수의 블레이드(21)의 회전에 의해 발전되도록 하는 풍력발전기에 있어서,
    상기 풍력발전기의 후방에는 바람에 의하여 작동되는 풍속감지판(22)이 구비되고,
    상기 풍속감지판(22)과 연동되어 상기 블레이드(21)의 지향각도가 변화되도록 하여 발전부(24) 회전자의 회전속도가 조절되도록 하는 블레이드지향각도조절부(30)가 구비되는 것을 특징으로 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)이 회동가능하게 결합된 블레이드면판(23)이 구비되어, 다수의 상기 블레이드(21)에 의한 회전력으로 상기 블레이드면판(23)이 회전되도록 구비되고,
    상기 블레이드면판(23)은 발전부(24)의 제너레이터바디(241)에 고정되며,
    상기 발전부(24)의 제너레이터바디(241)는 풍력발전기몸체(12)에 고정된 제너레이터고정브라켓(242)에 고정된 발전회동축(243)을 중심으로 회전되도록 구비되고,
    상기 발전회동축(243)에 고정설치되며 원판 형상으로 이루어져 다수의 자성부재가 포함된 발전고정플레이트(244)가 구비되어, 고정된 발전고정플레이트(244)의 주변으로 회전되는 제너레이터바디(241)의 발전코어에 의해 발전되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 풍속감지판(22)의 링크(221) 회전 축인 링크축(252)이 풍속작동브라켓(25)에 고정되고, 풍속작동브라켓(25) 상부의 작동장홈(251)을 따라 유동되도록 결합되는 유동축(253)에 링크(221)의 링크홈(222)이 유동가능하게 결합되어 구비되며,
    상기 유동축(253)은 유동실린더(254)와 일체로 결합되고, 유동실린더(254)의 중앙에 회동되도록 결합되는 작동홀더(255)가 구비되고, 상기 블레이드지향각도조절부(30)와 연결되는 이너샤프트(26)가 상기 작동홀더(255)에 결합되도록 구비되어,
    상기 풍속감지판(22)의 회동으로 풍속작동브라켓(25)의 링크축(252)을 중심으로 회동되는 유동실린더(254)에 의하여 이너샤프트(26)가 전방 또는 후방으로 이동되어, 이너샤프트(26)와 연결된 블레이드지향각도조절부(30)가 작동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 풍속작동브라켓(25)과 상기 유동실린더(254) 사이에는 항력스프링(27)이 구비되어,
    바람의 세기가 세지 않을 경우, 유동실린더(254) 및 이너샤프트(26)를 블레이드지향각도조절부(30) 측으로 위치되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블레이드지향각도조절부(30)는 상기 풍속감지판(22)의 작동으로 연동되는 이너샤프트(26)와 결합된 베벨기어(31)가 구비되고, 상기 베벨기어(31)의 일측으로는 이송가이드핀(32)이 구비되며,
    상기 이너샤프트(26)의 선단 외주면에는 나선 형태의 가이드홈(261)이 형성되어, 가이드홈(261)에 이송가이드핀(32)이 인입되도록 하여, 이너샤프트(26)가 전방 또는 후방으로 이동됨에 따라 가이드홈(261)의 나선 형상에 따라 이송가이드핀(32) 및 베벨기어(31)가 회동되도록 하고,
    상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)에 결합된 피니언기어(33)와 베벨기어(31)가 기어결합되도록 하여, 베벨기어(31)의 회전력이 블레이드축(211)으로 전달되도록 하여, 블레이드(21)가 회동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블레이드지향각도조절부(30)는 상기 풍속감지판(22)의 작동으로 연동되는 이너샤프트(26)와 결합된 아암브라켓(35)이 구비되고, 상기 아암브라켓(35)의 외향으로는 상기 블레이드(21)가 구비된 방향으로 연장된 아암연장부(351)가 형성되며,
    상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)에 결합된 레버브라켓(36)이 구비되고,
    상기 레버브라켓(36)의 레버(361)와 상기 아암연장부(251)가 연결되도록 하는 레버아암(37)이 구비되어,
    상기 풍속감지판(22)에 의하여 이너샤프트(26)가 후방으로 이동됨에 따라 아암브라켓(35) 및 레버아암(37)과 연결된 레버브라켓(36)의 레버(261)가 회동되도록 하여, 레버브라켓(36)과 연결된 블레이드(21)가 회동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주축(11)에 회동가능하게 연결되는 풍력발전기몸체(12)의 후방에 결합되는 꼬리날개(40)가 구비되어,
    불어오는 바람 방향에 따라 풍력발전기가 회동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기.
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