WO2023022395A1 - 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치 - Google Patents

인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치 Download PDF

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WO2023022395A1
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the disclosed content relates to a wind power generator having an artificial intelligence-based automatic braking device that is interlocked with weather information via the Internet and brakes the wind power generator according to the weather information.
  • Korean Patent Registration No. 10-1977137 (registered on May 3, 2019) includes a power generation system including an alternator and a rectifier connected to the output line of the alternator.
  • a thermal switch is installed on the output line of the alternator to cut off and connect a circuit connecting the output lines of the alternator, and the thermal switch senses the temperature and operates.
  • Power generation characterized in that the heat source for the above is at least one of the AC generator, the rectifier, the heat generating element installed on the output line of the AC generator, the heat generating element installed on the output line of the rectifier, and a load and storage battery connected to the output line of the rectifier.
  • a mechanical brake device is disclosed.
  • the above-described automatic braking device senses the temperature inside the generator and brakes, so there is a problem that braking is delayed when a rapid wind blows.
  • Korean Patent Registration No. 10-2134764 (registered on July 10, 2020) includes a braking member that brakes a braking shaft by air pressure and air pressure supplied to the braking member. It is made of a pneumatic member for controlling, and the braking shaft of the braking member is braked by the pneumatic member, and the main shaft of the wind power generator connected to the braking shaft is braked. Consisting of a piston sliding in the cylinder, a connect rod connected to the piston, a crank connected to the connect rod, and a braking shaft connected to the crank to rotate, and the pneumatic member communicates with the hollow part of the cylinder.
  • a braking device for a wind power generator characterized in that it is composed of a control tool for selectively connecting an exhaust pipe is disclosed.
  • Korean Patent Publication No. 10-2018-0107977 discloses a braking device for a wind power generator having a control unit for controlling a brake that brakes a rotating shaft of a generator, in which commercial power is applied to the control unit.
  • the control unit includes a first relay for switching DC power applied to the brake, a second relay for short-circuiting each phase of the generator when the commercial power is not applied, and a magnetic switch for short-circuiting each phase of the generator, a drive control unit for controlling driving of the magnetic switch and the first and second relays, a rotation speed sensor for detecting the number of rotations of the rotation shaft, and a brake operation.
  • a braking device for a small wind power generator comprising a brake operation setting unit for setting conditions for predicting turbulent wind based on and setting a brake operation procedure when turbulent wind including typhoons and gusts blows do.
  • the power generation efficiency can be increased by amplifying the strength of the wind by supplying the wind at an angle to the rotating part, and when the rotation of the rotating part becomes faster due to strong wind, it is equipped with real-time braking and artificial intelligence-based braking device that automatically brakes the rotating part. Therefore, it is intended to provide a wind power generator capable of preemptively braking by applying braking to a rotating part in advance according to weather conditions.
  • a suction part for sucking in wind and supplying the sucked wind to the rotating part at an angle, a rotating part provided on the upper part of the suction part and generating rotational force by the wind supplied from the suction part, and provided at the upper center of the suction part. and a power generation unit connected to the lower end of the rotation unit to receive rotational force from the rotation unit to generate electricity, a braking unit provided at upper and lower portions of the suction unit to supply braking force to the rotation unit or the power generation unit, and a lower portion of the suction unit.
  • a controller provided in the power generation unit and the braking unit to control their operation by interlocking with the power generation unit and the braking unit, and a controller provided in the lower part of the suction unit and interlocking with the controller to transmit weather information supplied through wireless communication to the controller A communicator and a battery provided at a lower portion of the suction unit and connected to the power generation unit to store power generated from the power generation unit, wherein the controller is configured to perform the controller when the rotational speed of the power generation unit exceeds a set range.
  • a wind power generator equipped with an artificial intelligence-based automatic braking device characterized in that, is presented as an embodiment.
  • the intake unit is formed in the shape of a cylinder having an outer diameter of an upper end smaller than an outer diameter of a lower end of the intake unit main body for supplying wind sucked downward to the rotation unit provided at an upper portion, and the suction unit.
  • a plurality of first suction part fixing ends formed at regular intervals along the outer circumference of the main body and fixing the lower part of the rotating part, and a second suction part formed at the upper center of the suction part body to fix the power generation unit therein It includes a fixed end and a through end formed at a lower portion of the suction part body and serving as a moving passage for a connection cable connected from the power generation unit and the braking unit to the controller and the battery.
  • the rotating part is formed in the shape of a cylinder, and the lower part is fixed to the upper part of the suction part to determine the rotational direction of the rotor and protect the rotor from turbulence.
  • a rotor provided inside, the upper end of which is rotatably fixed to the center of the first rotating unit cover member, the lower end of which is connected to the upper end of the power generation unit, and rotated by the wind supplied from the suction unit to generate rotational force; and the rotating unit main body.
  • Is provided on the upper end of the central portion is formed in the shape of a disc having a fixing hole for fixing the upper portion of the rotor in the center, and one end of the peripheral portion is connected to the outer circumference of the central portion and the other end is formed to be bent downward, so that the rotating part body
  • a first rotating part cover member formed in the shape of a plurality of rectangular plates fixed to the upper end at a predetermined interval and formed in the shape of a cylinder provided at the center of the upper end of the first rotating part cover member and having an outer diameter of the upper end smaller than an outer diameter of the lower end. and a second rotation unit cover member that protects the fixing hole of the first rotation unit cover member from contamination.
  • the rotating unit main body a first rotating unit fixing member formed in a cylindrical shape on an upper portion of the rotating unit body and having an upper end fixed to the other end of the periphery of the first rotating unit cover member, and the rotating unit body
  • a second rotating part fixing member and an ellipse formed in a cylindrical shape at the bottom, the lower part fixed to the upper part of the suction part, and the inner circumferential surface tapering toward the top to supply wind supplied from the suction part to the rotor at an angle.
  • It is formed in the shape of a column and is connected to the first rotational unit fixing member so that the upper end coincides with the upper end of the first rotational unit fixing member, and the lower end extends to a position spaced apart from the lower end of the second rotational unit fixing member by a predetermined distance to form the second rotational unit.
  • It includes a plurality of guide vanes connected to the rotating unit fixing member, and the plurality of guide vanes are disposed spaced apart from each other at predetermined intervals on the left and right over the entire outer circumference of the first rotation unit fixing member and the second rotation unit fixing member, respectively. They are arranged in a direction that bends in the same direction.
  • the rotor is formed in the shape of a polygonal column, the upper part is rotatably fixed to the fixing hole of the first rotary part cover member, and the lower part is connected to the upper end of the power generation unit and rotates with a rotating rod;
  • the furnace is formed in the center of the flat part of the polygonal column of the rotating rod, and is vertically formed to a position spaced a certain distance from the upper end of the rotating rod in the lower direction to a plurality of blade fixing grooves and elliptical columns for fixing a plurality of blades, respectively. It is formed into a shape and includes a plurality of blades each slot-coupled to the plurality of blade fixing grooves.
  • the plurality of blades are formed in a plurality of blade bodies, each formed in the shape of an elliptical column, and each formed on one side of the plurality of blade bodies to form a plurality of blade bodies in a plurality of blade fixing grooves.
  • Each includes a plurality of blade coupling members slotted together and a plurality of blade forming members each maintaining the elliptical columnar shape of the plurality of blade bodies, and each of the plurality of blade bodies has a radius of curvature of the wind-received surface, respectively. greater than the radius of curvature of the windless surface.
  • the rotating part is formed in the shape of a cylinder, and the lower part is fixed to the upper part of the suction part to determine the rotational direction of the rotor and protects the rotor from turbulence.
  • a rotor having an upper end rotatably fixed to the center of the first rotation unit cover member, a lower end connected to the upper end of the power generation unit, and rotating by wind supplied from the suction unit to generate rotational force;
  • the central portion is formed in the shape of a disc having a fixing hole for fixing the upper portion of the rotor in the center, and the peripheral portion has one end connected to the outer circumference of the central portion and the other end bent downward to form an upper end of the rotating part body.
  • a first rotating part cover member formed in the shape of a plurality of rectangular plates fixed at regular intervals and provided on the upper part of the first rotating part cover member, the upper end is formed in the shape of a disc, and the lower end is formed in the shape of a disc.
  • a second rotating part that extends in the direction and extends to a position spaced apart by a predetermined distance and is formed to cover a position spaced apart from the upper end of the rotating part body by a predetermined distance in the lower direction to prevent contaminants from entering the inside of the rotating part It includes a cover member.
  • the rotating unit main body a first rotating unit fixing member formed in a cylindrical shape on an upper portion of the rotating unit body and having an upper end fixed to the other end of the periphery of the first rotating unit cover member, and the rotating unit body Formed in a cylindrical shape at the lower part, the lower part fixed to the upper part of the suction part, and the inner circumferential surface tapered toward the upper end to obliquely supply the wind supplied from the suction part to the rotor
  • the shape of the second rotating part fixing member and the elliptical column is connected to the first rotation unit fixing member so that the upper end coincides with the upper end of the first rotation unit fixing member, and the lower end extends to a position spaced apart from the lower end of the second rotation unit fixing member by a predetermined distance to form the second rotation unit fixing member.
  • It includes a plurality of guide vanes connected to, and the plurality of guide vanes are disposed spaced apart from each other at regular intervals in the left and right directions around the entire outer circumference of the first rotation unit fixing member and the second rotation unit fixing member, respectively, in the same direction. It is arranged in the direction of bending.
  • the rotor is formed in the shape of a polygonal column, the upper part is rotatably fixed to the fixing hole of the first rotary part cover member, and the lower part is connected to the upper end of the power generation unit and rotates with a rotating rod;
  • the furnace is formed at the center of the flat part of the polygonal column of the rotating rod, and is vertically formed to a position spaced apart from the upper end of the rotating rod by a certain distance in the lower direction, a plurality of blade fixing grooves and bent rectangles for fixing a plurality of blades, respectively It is formed in the shape of a plate and includes a plurality of blades each slot-coupled to the plurality of blade fixing grooves.
  • the plurality of blades are formed in the shape of a rectangular plate and are bent at a position spaced apart by a predetermined distance from one side of the rectangular plate to the other side, and a plurality of blade bodies and one side of the plurality of blade bodies. and a plurality of blade coupling members respectively formed on the plurality of blade bodies to slot-couple the plurality of blade bodies to the plurality of blade fixing grooves, and the plurality of blade bodies are bent in the same direction, respectively.
  • the braking unit includes a first brake provided on one side of an upper portion of the suction unit and supplying a braking force to the rotation unit by a wind flow when the wind strength exceeds a set range, and the suction unit A second brake that is provided on the other side of the upper part and receives a preemptive braking signal from the controller and supplies a braking force to the rotating part by driving a second brake linear motor and a second brake that is provided at the center of the lower part of the suction part and is provided from the controller and a third brake that receives a real-time brake signal and supplies braking force to the power generation unit by magnetization of an excitation part of a third brake coil.
  • the suction unit further includes a control unit including the controller, the communicator and the battery therein.
  • control unit further includes a rectifier provided inside the control unit to convert alternating current to direct current and an inverter provided inside the control unit to convert frequency into constant power by adjusting the frequency. do.
  • the inlet is provided at the bottom of the inlet and telescopically extends in the vertical direction, and further includes a support including the controller, the communicator, and the battery therein.
  • the support unit further includes a rectifier provided inside the support unit for converting alternating current into direct current, and an inverter provided inside the support unit for converting constant power by adjusting a frequency.
  • wind is supplied at an angle to the rotation unit to amplify the strength of the wind to increase power generation efficiency.
  • FIG. 1 is a perspective view of a wind power generator equipped with an artificial intelligence-based automatic braking device according to an embodiment of the disclosure.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of a wind power generator equipped with an artificial intelligence-based automatic braking device according to an embodiment of the disclosure.
  • Figure 3 is a part view of a wind power generator equipped with an artificial intelligence-based automatic braking device according to an embodiment of the disclosure.
  • Figure 4 is a perspective view and a horizontal cross-sectional view of a wind power generator equipped with an artificial intelligence-based automatic braking device according to another embodiment of the disclosed subject matter.
  • Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view of a wind power generator equipped with an artificial intelligence-based automatic braking device according to another embodiment of the disclosed subject matter.
  • Figure 6 is a part view of a wind power generator equipped with an artificial intelligence-based automatic braking device according to another embodiment of the disclosed subject matter.
  • FIG. 7 is a perspective view of a suction unit according to an embodiment of the disclosed subject matter.
  • FIG. 8 is a perspective view of a suction unit according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a perspective view of a braking unit according to an embodiment of the disclosed subject matter.
  • FIG. 10 is a perspective view and a state of use of a support unit according to an embodiment of the disclosed subject matter
  • FIG. 11 is a block diagram of a wind power generator having an artificial intelligence-based automatic braking device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the real-time braking signal means a braking signal transmitted from the controller when the strength of the currently blowing wind exceeds a set range.
  • the preemptive braking signal means a braking signal transmitted from the controller when the strength of wind to be blown in the future after a certain time from the present exceeds a set range.
  • deep learning refers to an artificial intelligence method based on a recurrent neural network (RNN).
  • RNN recurrent neural network
  • FIG. 1 is a perspective view of a wind power generator having an artificial intelligence-based automatic braking device according to an embodiment of the disclosed subject matter
  • FIG. 2 is a wind power generator having an artificial intelligence-based automatic braking device according to an embodiment of the disclosed subject matter. A cross-sectional view of the generator.
  • the wind power generator 10 having the artificial intelligence-based automatic braking device includes a suction unit 100, a rotation unit 200, and a power generation unit. 300, a braking unit 400, a controller 500, a communicator 600, and a battery 700 may be included.
  • wind may be sucked into the suction unit 100 .
  • the suction unit 100 may supply the sucked wind to the rotating unit 200 at an angle.
  • the rotating part 200 may be provided on the upper part of the suction part 100 .
  • the rotating part 200 may generate rotational force by wind supplied from the suction part 100 .
  • the power generation unit 300 may be provided at the upper center of the suction unit 100 .
  • the power generation unit 300 is connected to the lower end of the rotation unit 200 and receives rotational force from the rotation unit 200 to generate electricity.
  • the braking unit 400 may be provided at upper and lower portions of the suction unit 100 .
  • the braking unit 400 may supply braking force to the rotation unit 200 or the power generation unit.
  • the controller 500 may be provided under the suction part 100 .
  • the controller 500 may interlock with the power generation unit 300 and the braking unit 400 to control their operations.
  • the controller may derive wind strength information by a deep learning model based on a Recurrent Neural Network (RNN) using weather information supplied from the communicator 600 .
  • RNN Recurrent Neural Network
  • the communicator 600 may be provided under the suction part 100 .
  • the communicator 600 may interwork with the controller 500 to transmit weather information received through wireless communication to the controller 500 .
  • the battery 700 may be provided under the suction part 100 .
  • the battery 700 may be connected to the power generation unit 300 to store power generated from the power generation unit 300 .
  • Figure 3 is a part view of a wind power generator equipped with an artificial intelligence-based automatic braking device according to an embodiment of the disclosure.
  • the rotating unit 200 includes a rotating unit body 210, a rotor 220, a first rotating unit cover member 230 and a second rotating unit cover member. (240).
  • the rotating unit body 210 may be formed in a cylindrical shape. A lower portion of the rotating unit body 210 may be fixed to an upper portion of the suction unit 100 . The rotating unit body 210 may determine the rotation direction of the rotor 220 and protect the rotor 220 from turbulent flow.
  • the rotor 220 may be provided inside the rotating part body 210 .
  • An upper end of the rotor 220 may be rotatably fixed to the center of the first rotating part cover member 230 .
  • the lower end of the rotor 220 may be connected to the upper end of the power generation unit 300 .
  • the rotor 220 is rotated by wind supplied from the suction unit 100 and may generate rotational force.
  • the first rotation unit cover member 230 may be provided on an upper end of the rotation unit body 210 .
  • the first rotation unit cover member 230 may include a central portion 231 and a peripheral portion 233 .
  • the central portion 231 may be formed in the shape of a disk in which a fixing hole 232 for fixing the upper portion of the rotor 220 is formed in the center.
  • the peripheral portion 233 may be formed in the shape of a plurality of rectangular plates. One end of the peripheral part 233 may be connected to the outer circumference of the central part 231 . The other end of the peripheral portion 233 may be bent downward. The other end of the peripheral part 233 may be fixed to the top of the rotating part body 210 at a predetermined interval.
  • the second rotation unit cover member 240 may be provided at the center of the upper end of the first rotation unit cover member 230 .
  • the second rotating part cover member 240 may be formed in the shape of a cylinder at the center of the upper end where the outer diameter of the upper end is smaller than the outer diameter of the lower end.
  • the second rotation unit cover member 240 may protect the fixing hole 232 of the first rotation unit cover member from contamination.
  • the rotation unit body 210 includes a first rotation unit fixing member 211, a second rotation unit fixing member 212 and a plurality of guide wings. (214).
  • the first rotation unit fixing member 211 may be formed in a cylindrical shape on the upper portion of the rotation unit body 210 .
  • An upper end of the first rotation unit fixing member 211 may be fixed to the other end of the peripheral portion 233 of the first rotation unit cover member 230 .
  • the second rotation unit fixing member 212 may be formed in a cylindrical shape at the lower portion of the rotation unit body 210 .
  • the lower part of the second rotating part fixing member 212 may be fixed to the upper part of the suction part 100 .
  • the second rotating part fixing member 212 may have an inner circumferential surface that is tapered toward an upper end. Accordingly, the second rotating part fixing member 212 can supply wind supplied from the suction part 100 to the rotor 220 at an angle.
  • each of the plurality of guide wings 214 may be formed in the shape of an elliptical column.
  • the plurality of guide vanes 214 may be connected to the first rotation unit fixing member 211 so that each upper end coincides with the upper end of the first rotation unit fixing member 211 .
  • Each of the plurality of guide wings 214 may extend to a position spaced apart from the lower end of the second rotation unit fixing member 212 by a predetermined distance and be connected to the second rotation unit fixing member 212 .
  • the plurality of guide vanes 214 may be spaced apart from each other at predetermined intervals on the left and right over the entire outer circumference of the first rotation unit fixing member 211 and the second rotation unit fixing member 212 .
  • the plurality of guide wings 214 may be arranged in a direction bent in the same direction, respectively.
  • the rotor 220 may include a rotating rod 221 and a plurality of blades 223 as shown in FIGS. 2 and 3 .
  • the rotating rod 221 may be formed in the shape of a polygonal column. An upper portion of the rotating rod 221 may be rotatably fixed to the fixing hole 232 of the first rotation unit cover member 230 . The rotating rod 221 may have a lower portion connected to an upper portion of the power generation unit 300 .
  • the plurality of blade fixing grooves 222 may be formed in the center of a flat portion of the polygonal column of the rotating rod 221 in the horizontal direction.
  • the plurality of blade fixing grooves 222 may be formed in a vertical direction from an upper end of the rotating rod 221 to a position spaced a certain distance from the lower end.
  • the plurality of blade fixing grooves 222 may fix the plurality of blades 223 .
  • each of the plurality of blades 223 may be formed in the shape of an elliptical column.
  • the plurality of blades 223 may be slot-coupled to each of the plurality of blade fixing grooves 222 .
  • the rotation bar 221 may be formed in a hexagonal prism shape. Accordingly, each of the plurality of blade fixing grooves 222 and the plurality of blades 223 may be formed by six.
  • the plurality of blades 223 include a plurality of blade bodies 224, a plurality of blade coupling members 225, and a plurality of blade moldings. Each member 226 may be included.
  • each of the plurality of blade bodies 224 may be formed in the shape of an elliptical column.
  • the plurality of blade coupling members 225 may be formed on one side of the plurality of blade bodies 224, respectively.
  • the plurality of blade coupling members 225 may slot-couple the plurality of blade bodies 224 to the plurality of blade fixing grooves 222, respectively.
  • the plurality of blade forming members 226 may maintain the elliptical columnar shapes of the plurality of blade bodies 224, respectively.
  • a radius of curvature of a surface receiving wind may be greater than a radius of curvature of a surface not receiving wind.
  • the rotation unit 200 may be formed of a material selected from the group consisting of polymers, metals, ceramics, natural materials, and mixtures thereof.
  • the rotating part 200 may be formed of a non-combustible material with low flammability.
  • FIG. 4 is a perspective view and a horizontal cross-sectional view of a wind power generator having an artificial intelligence-based automatic braking device according to another embodiment of the disclosed subject matter
  • FIG. 5 is an artificial intelligence-based automatic braking device according to another embodiment of the disclosed subject matter.
  • FIG. 6 is a part view of a wind power generator with an artificial intelligence-based automatic braking device according to another embodiment of the disclosed subject matter.
  • the rotating unit 200 includes a rotating unit body 210, a rotor 220, a first rotating unit cover member 230 and a second rotating unit cover member. (240).
  • the rotating unit body 210 may be formed in a cylindrical shape. A lower portion of the rotating unit body 210 may be fixed to an upper portion of the suction unit 100 . The rotating unit body 210 may determine the rotation direction of the rotor 220 and protect the rotor 220 from turbulent flow.
  • the rotor 220 may be provided inside the rotating part body 210 .
  • An upper end of the rotor 220 may be rotatably fixed to the center of the first rotating part cover member 230 .
  • the lower end of the rotor 220 may be connected to the upper end of the power generation unit 300 .
  • the rotor 220 is rotated by wind supplied from the suction unit 100 and may generate rotational force.
  • the first rotation unit cover member 230 may be provided on an upper end of the rotation unit body 210 .
  • the first rotation unit cover member 230 may include a central portion 231 and a peripheral portion 233 .
  • the central portion 231 may be formed in the shape of a disk in which a fixing hole 232 for fixing the upper portion of the rotor 220 is formed in the center.
  • the peripheral portion 233 may be formed in the shape of a plurality of rectangular plates. One end of the peripheral part 233 may be connected to the outer circumference of the central part 231 . The other end of the peripheral portion 233 may be bent downward. The other end of the peripheral part 233 may be fixed to the top of the rotating part body 210 at a predetermined interval.
  • the second rotation unit cover member 240 may be provided above the first rotation unit cover member 230 .
  • the upper end of the second rotating part cover member 240 may be formed in the shape of a disk.
  • the lower end of the second rotating part cover member 240 may extend downward from the circumference of the disk shape to a position spaced apart from it by a predetermined distance.
  • the second rotating unit cover member 240 may be formed to cover a position spaced apart by a predetermined distance from the upper end of the rotating unit main body 210 to the lower end. Accordingly, the second rotation unit cover member 240 can prevent contaminants from being introduced into the rotation unit 200 .
  • the rotation unit body 210 includes a first rotation unit fixing member 211, a second rotation unit fixing member 212 and a plurality of guide wings. (214).
  • the first rotation unit fixing member 211 may be formed in a cylindrical shape on the upper portion of the rotation unit body 210 .
  • An upper end of the first rotation unit fixing member 211 may be fixed to the other end of the peripheral portion 233 of the first rotation unit cover member 230 .
  • the second rotation unit fixing member 212 may be formed in a cylindrical shape at the lower portion of the rotation unit body 210 .
  • the lower part of the second rotating part fixing member 212 may be fixed to the upper part of the suction part 100 .
  • the second rotating part fixing member 212 may have an inner circumferential surface that is tapered toward an upper end. Accordingly, the second rotating part fixing member 212 can supply wind supplied from the suction part 100 to the rotor 220 at an angle.
  • each of the plurality of guide wings 214 may be formed in the shape of an elliptical column.
  • the plurality of guide vanes 214 may be connected to the first rotation unit fixing member 211 so that each upper end coincides with the upper end of the first rotation unit fixing member 211 .
  • Each of the plurality of guide wings 214 may extend to a position spaced apart from the lower end of the second rotation unit fixing member 212 by a predetermined distance and be connected to the second rotation unit fixing member 212 .
  • the plurality of guide vanes 214 may be spaced apart from each other at predetermined intervals on the left and right over the entire outer circumference of the first rotation unit fixing member 211 and the second rotation unit fixing member 212 .
  • the plurality of guide wings 214 may be arranged in a direction bent in the same direction, respectively.
  • the rotor 220 may include a rotating rod 221 and a plurality of blades 223 as shown in FIGS. 4 to 6 .
  • the rotating rod 221 may be formed in the shape of a polygonal column. An upper portion of the rotating rod 221 may be rotatably fixed to the fixing hole 232 of the first rotation unit cover member 230 . The rotating rod 221 may have a lower portion connected to an upper portion of the power generation unit 300 .
  • the plurality of blade fixing grooves 222 may be formed in the center of a flat portion of the polygonal column of the rotating rod 221 in the horizontal direction.
  • the plurality of blade fixing grooves 222 may be formed in a vertical direction from an upper end of the rotating rod 221 to a position spaced a certain distance from the lower end.
  • the plurality of blade fixing grooves 222 may fix the plurality of blades 223 .
  • each of the plurality of blades 223 may be formed in a bent rectangular shape.
  • the plurality of blades 223 may be slot-coupled to each of the plurality of blade fixing grooves 222 .
  • the rotation bar 221 may be formed in a hexagonal prism shape. Accordingly, each of the plurality of blade fixing grooves 222 and the plurality of blades 223 may be formed by six.
  • the plurality of blades 223 include a plurality of blade bodies 224, a plurality of blade coupling members 225, and a plurality of blade moldings. Each member 226 may be included.
  • each of the plurality of blade bodies 224 may be formed in a rectangular shape.
  • the plurality of blade bodies 224 may be bent at positions spaced apart by a predetermined distance from one side of the rectangular plate to the other.
  • the plurality of blade coupling members 225 may be formed on one side of the plurality of blade bodies 224, respectively.
  • the plurality of blade coupling members 225 may slot-couple the plurality of blade bodies 224 to the plurality of blade fixing grooves 222, respectively.
  • each of the plurality of blade bodies 224 may be bent in the same direction.
  • the rotation unit 200 may be formed of a material selected from the group consisting of polymers, metals, ceramics, natural materials, and mixtures thereof.
  • the rotating part 200 may be formed of a non-combustible material with low flammability.
  • FIG. 7 is a perspective view of a suction unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • the suction part 100 includes a suction part body 110, a plurality of first suction part fixing ends 120, a second It may include a suction part fixing end 130 and a through end 140.
  • the inlet main body 110 may be formed in the shape of a cylinder, the outer diameter of which is smaller than the outer diameter of the lower end.
  • the suction part main body 110 may supply wind sucked downward to the rotation part 200 provided at the upper part at an angle.
  • the plurality of first suction part fixing ends 120 may be formed to be spaced apart at regular intervals along the outer circumference of the suction part body 110 .
  • the plurality of first suction part fixing ends 120 may respectively fix the lower part of the rotating part 200 .
  • the first suction unit fixed end 120 includes a plurality of fixed end bases 121, a plurality of first fixed end plates 122, and a plurality of first fixed end plates 122, as shown in FIG. 2
  • the fixed end plate 123 may include a plurality of fixed end slots (Slots, 124) and a plurality of fixed end reinforcing plates 125.
  • the plurality of fixed end bases 121 are each connected to the outer circumference of the suction part main body 110 and extend in a direction opposite to the direction of the second suction part fixed end 130 to form a right triangle. can be formed as
  • the plurality of first fixed end plates 122 may be respectively formed at one end of an upper portion of the plurality of fixed end bases 121 .
  • Each of the plurality of first fixed end plates 122 may be formed in the form of a vertical plate having a relatively wide surface facing the direction of the second suction part fixed end 130 .
  • the plurality of second fixed end plates 123 extend from the plurality of first fixed end plates 122 on the upper part of the plurality of fixed end bases 121 in the direction of the second suction part fixed end 130. Each may be formed to be spaced apart by a predetermined distance. Each of the plurality of second fixed end plates 123 may be formed in the form of a vertical plate having a relatively wide surface facing the direction of the second suction unit fixed end 130 .
  • the plurality of fixed end slots 124 may be respectively formed between the plurality of first fixed end plates 122 and the plurality of second fixed end plates 123 .
  • a portion of the lower portion of the rotation unit 200 shown in FIG. 1 may be inserted into and fixed to the plurality of fixed end slots 124 .
  • the plurality of fixed end reinforcing plates 125 may be formed on the other upper side of the plurality of fixed end bases 121, respectively.
  • the plurality of fixed end reinforcing plates 125 may be respectively formed between the second suction unit fixed end 13 and each of the plurality of second fixed end plates 123 .
  • the plurality of fixed end reinforcing plates 125 may respectively fix the plurality of second fixed end plates 123 .
  • the plurality of fixed end reinforcing plates 125 may maintain the shapes of the plurality of fixed end slots 124 , respectively. Accordingly, the plurality of fixed end reinforcing plates 125 can firmly fix a portion of the lower part of the rotating part 200 shown in FIG. 1 to the plurality of fixed end slots 124 .
  • the second suction part fixing end 130 may be formed at the upper center of the suction part body 110 .
  • the second suction unit fixing end 130 may fix the power generation unit 300 therein.
  • the through-end 140 may include a plurality of through-holes (not shown) respectively formed in the lower portion of the inlet main body 110 .
  • the through end 140 may be a moving path of a plurality of connection cables 20 connected from the power generation unit 300 and the braking unit 400 to the controller 500 and the battery 700, respectively.
  • FIG. 8 is a perspective view of a suction unit according to another embodiment of the present disclosure.
  • suction part 100 is substantially the same as the suction part 100 of FIG. 7 except for the through end 140, the same reference numbers and names are used and overlapping descriptions omit
  • the through-end 140 may include through-holes (not shown) respectively formed in the lower portion of the inlet main body 110, as shown in FIGS. 5, 6, and 8. can
  • the through end 140 may be a movement path of the connection cable 20 connected from the power generation unit 300 and the braking unit 400 to the controller 500 and the battery 700, respectively.
  • FIG. 9 is a perspective view of a braking unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • the brake unit 400 may include a first brake 410, a second brake 420, and a third brake 430, as shown in FIGS. 2 to 9 . there is.
  • the first brake 410 may be provided on one side of the upper portion of the suction part 100 .
  • the first brake 410 may supply a braking force to the rotation unit 200 by a wind flow when the wind strength exceeds a set range.
  • the first brake 410 includes a first brake guide (Guide, 411), a guide slope 412, a first brake rod (Rod, 413), It may include a first brake pad (Pad, 414) and a spring (Spring, not shown).
  • the first brake guide 411 may be formed in the shape of a hexahedron. One end of the first brake guide 411 may be disposed in the direction of the suction part main body 110 and the second suction part fixing end 130 shown in FIG. 4 .
  • the guide inclined surface 412 may be formed at the other end of the first brake guide 411 .
  • the guide inclined surface 412 may be inclined toward a direction opposite to the direction of the second suction part fixing end 130 and toward a lower direction.
  • first brake rod 413 is formed in a cylindrical shape, one end is connected to the first brake pad 414, and the other end passes through the second suction part fixing end 130 to form the first brake guide ( 411) can be connected.
  • the first brake pad 414 may be formed in a rectangular parallelepiped shape. One side of the first brake pad 414 may be concave and adhered to or separated from the rotation bar 221 , and the other side may be connected to one side of the first brake rod 413 . Accordingly, as the first brake rod 413 moves in the horizontal direction, one side of the first brake pad 414 may come into close contact with or be separated from the rotating rod 221 .
  • a spring (not shown) may be shaped to surround the outer circumference of the first brake rod 413 between the first brake guide 411 and the second suction unit fixing end 130 .
  • the spring may elastically bias the upper end of the first brake guide toward the inclined surface 412 of the guide. Accordingly, when the upper part of the first brake guide 411 is moved in the direction of the rotating rod 221, the spring generates an elastic force at one end of the upper part of the first brake guide 411 in the direction of the inclined surface 412 of the guide. can make it
  • the wind colliding with the guide inclined surface 412 can move the first brake rod 413. Accordingly, the first brake pad 414 may come into close contact with the rotation rod 221 to reduce the rotational speed of the rotation rod 221 .
  • the first brake rod 413 may not be moved by the elastic force of the spring.
  • the second brake 420 may be provided on the other upper side of the suction part 100 .
  • the second brake 420 may receive a preemptive braking signal from the controller 500 and supply braking force to the rotation unit 200 by driving the second brake linear motor 421 .
  • the controller 500 sends a preemptive braking signal to the braking unit 400 when wind strength information derived by a deep learning model through weather information received from the communicator 600 exceeds a set range. can transmit.
  • the controller 500 uses weather information such as current temperature, humidity, wind direction, and wind speed supplied through the communicator 600 to determine the future main wind direction, wind speed, and precipitation in a local area.
  • weather information such as current temperature, humidity, wind direction, and wind speed supplied through the communicator 600 to determine the future main wind direction, wind speed, and precipitation in a local area.
  • the second brake 420 can transmit a preemptive braking signal.
  • the third brake 430 may be provided at the lower center of the suction part 100 .
  • the third brake 430 receives a real-time braking signal from the controller 500 and supplies braking power to the power generation unit by magnetization of the third brake coil excitation unit 432 .
  • the third brake 430 may be interlocked with the controller 500 and the power generation unit 300 .
  • the controller 500 sends a real-time braking signal to the braking unit 400 when the rotational speed of the power generation unit 300 exceeds a set range through a sensor (not shown) attached to the power generation unit 300. can transmit.
  • the third brake 430 may include a third brake disc 431 and a third brake coil excitation unit 432 .
  • the third brake disc 431 may be provided below the power generation unit 300 shown in FIG. 2 .
  • the third brake disc 431 is made of a conductor and can be attached to a magnet.
  • the third brake coil excitation part 432 may be provided below the third brake disk 431 .
  • the third brake coil excitation unit 432 may be magnetized by receiving a real-time braking signal from the controller 500 when the speed of the power generation unit 300 exceeds a set range. Accordingly, a braking force may be generated in the third brake disk 431 to reduce the rotational speed of the rotating bar 221 .
  • the wind power generator having the artificial intelligence-based automatic braking device may further include a controller 800 as shown in FIGS. 2 to 6 .
  • control unit 800 may be provided below the suction unit 100 .
  • the controller 800 may accommodate the controller 500, the communicator 600, and the battery 700 therein, as shown in FIGS. 2 to 6 .
  • the communicator 600 may be connected to the controller 500 and the battery 700 and transmit weather information received from the outside through wireless communication to the controller 500 .
  • the control unit 800 may include a sensor (not shown) capable of detecting external temperature and humidity.
  • the sensor may interwork with the controller 500 to transmit temperature and humidity information to the controller 500 .
  • the controller 500 may cut off the power of the wind power generator 10 equipped with the AI-based automatic braking device when the temperature and humidity exceed a set range.
  • FIG. 10 is a perspective view and a state of use of a support unit according to an embodiment of the disclosed subject matter.
  • the wind power generator having the AI-based automatic braking device may further include a support unit 900 .
  • the support part 900 may be provided under the suction part 100 .
  • the support part 900 may be telescopically stretched in the vertical direction.
  • the support part 900 may accommodate the controller 500, the communicator 600, and the battery 700 therein.
  • the support 900 includes a first support 910, a first support groove 911, a second support 920, and a second support groove 921, as shown in FIG. ), the third support 930, the third support groove 931, the fourth support 940, and the fourth support groove 941 may be included.
  • the first support 910 may be formed in a cylindrical shape.
  • the lower end of the first support 910 may be fixed to the ground.
  • first support groove 911 may be formed through a drilling operation to a position spaced a certain distance from the outer circumference of the first support 910 in the inner circumferential direction.
  • the second support 920 may be formed in a cylindrical shape.
  • the outer diameter of the second support 920 may be smaller than the inner diameter of the first support 910 . Accordingly, the second support 920 can be accommodated inside the first support 910 .
  • the second support groove 921 may be formed through a drilling operation to a position spaced a certain distance from the outer circumference of the second support 920 in the inner circumferential direction.
  • the third support 930 may be formed in a cylindrical shape.
  • the outer diameter of the third support 930 may be smaller than the inner diameter of the second support 920 . Accordingly, the third support 930 can be accommodated into the first support 910 and the second support 920 .
  • the third support groove 931 may be formed through a drilling operation to a position spaced a certain distance from the outer circumference of the third support 930 in the inner circumferential direction.
  • the fourth support 940 may be formed in a cylindrical shape.
  • the outer diameter of the fourth support 940 may be smaller than the inner diameter of the third support 930 . Accordingly, the fourth support 940 can be accommodated into the first support 910 , the second support 920 and the third support 930 .
  • the fourth support member groove 941 may be formed through a drilling operation from the outer circumference of the fourth support member 940 to a position spaced a certain distance in the inner circumferential direction.
  • some of the first support groove 911, the second support groove 921, the third support groove 931, and the fourth support groove 941 may not be formed.
  • controller 500, the communicator 600, and the battery 700 are provided in the first support groove 911, the second support groove 921, the third support groove 931, and the fourth support groove 941. may be provided.
  • a camera (not shown) is installed in any one of the first support groove 911, the second support groove 921, the third support groove 931, and the fourth support groove 941. may be provided.
  • the battery 700 having the heaviest weight may be provided in the first support groove 911 located at the bottom.
  • controller 500 to be interlocked with the power generation unit 300 and the braking unit 400 shown in FIG. 2 may be provided in the fourth support groove 941 located at the top.
  • the communicator 600 interworking with the controller 500 may be provided in the groove 931 of the third support.
  • an additional battery 700 may be provided in the second support groove 921 and the camera (not shown) may be provided.
  • the photographing unit (not shown) is a video device including a camera, and referring to FIGS. 2, 5, and 10, the controller 500, the communicator 600, and the power generation unit It is connected to 300 and transmits a video or image around the wind power generator 10 equipped with the artificial intelligence-based automatic braking device to the outside through the communicator 600.
  • the first support 910, the second support 920, the third support 930, and the fourth support 940 are telescopically extended in an upward direction.
  • the first support groove 911, the second support groove 921, the third support groove 931, and the fourth support groove 941 are formed by drilling in the elongated state, and the controller 500
  • the communicator 600, battery 700, camera (not shown), inverter (not shown) and rectifier circuit (not shown) are provided, concrete is placed on the top of the fourth support 940. It can be cast into the inside of the fourth support 940 from the opening.
  • the controller 500, the communicator 600, the battery 700, the camera (not shown), the inverter (not shown), and the rectifier circuit (not shown) are fixed, and the support 900 is placed on the ground. can be stably fixed on
  • the first support groove 911, the second support groove 921, the third support groove 931, and the fourth support groove 941 detect external temperature and humidity.
  • a plurality of sensors may be provided. The plurality of sensors may interwork with the controller 500 to transmit temperature and humidity information to the controller 500, respectively.
  • the controller 500 may cut off the power of the wind power generator 10 equipped with the AI-based automatic braking device when the temperature and humidity exceed a set range.
  • FIG. 11 is a block diagram of a wind power generator having an artificial intelligence-based automatic braking device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the controller 500 may be interlocked with the rectifier circuit 510 and the inverter 520 as shown in FIGS. 1 to 11 .
  • the rectifier circuit 510 may be provided in the control unit 800 or the support unit 900 .
  • the rectifier circuit 510 may be an electric device that converts alternating current into direct current.
  • the inverter 520 may be provided in the control unit 800 or the support unit 900 .
  • the inverter 520 may convert a constant frequency to constant power by adjusting a non-constant frequency due to a change in wind power.
  • power supplied from the power generation unit 300 may be supplied to the battery 700 through the controller 500 after passing through the rectifier circuit 510 .
  • power supplied from the power generation unit 300 may be supplied to the battery 700 immediately after passing through the rectifier circuit 510 .
  • the braking unit 400 may receive a real-time braking signal or a preemptive braking signal from the controller 500 . Accordingly, the braking unit 400 may supply braking force to the rotation unit 200 or the power generation unit 300 .
  • suction unit body 120 first suction unit fixing end
  • fixed end base 122 first fixed end plate
  • rotating unit body 211 rotating unit fixing member
  • first rotating part cover member 231 center
  • first brake 411 first brake guide
  • first brake pad 420 second brake
  • rectifier circuit 520 inverter
  • a wind power generator equipped with an artificial intelligence-based automatic braking device is easily installed in a place where it is difficult to install a large wind power generation facility, so that necessary power can be supplied to the area.
  • the wind power generator having an artificial intelligence-based automatic braking device uses artificial intelligence based on weather information supplied through wireless communication to prevent expensive power generation facilities from being damaged by strong winds. By deriving information such as the strength of the wind through the system, when it is expected that the wind will blow enough to damage the power generation facility, a preemptive braking signal is transmitted to the brake unit so that the rotation of the rotating unit can be reduced.

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Abstract

개시된 내용은 바람이 회전부로 경사지게 공급되게 하여 바람의 세기를 증폭시켜 발전효율을 높일 수 있고, 바람이 세게 불어 회전부의 회전이 빨라지면 자동으로 회전부에 제동을 가하는 실시간 제동과 함께 인공지능 기반의 제동장치를 구비하여 기상상황에 따라 미리 회전부에 제동을 가하는 선제적 제동이 가능한 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치에 관한 것이다. 개시된 내용은 회전부, 발전부, 제동부, 컨트롤러(Controller), 통신기 및 배터리(Battery)를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 발전부의 회전속도가 설정된 범위를 초과하면 상기 제동부에 실시간 제동신호를 전송하고, 상기 통신기로부터 전송받은 기상 정보를 통하여 딥러닝(Deep Learning) 모델에 의하여 도출된 바람의 세기 정보가 설정된 범위를 초과하면 상기 제동부에 선제적 제동신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치를 일 실시예로 제시한다.

Description

인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치
개시된 내용은 인터넷으로 기상정보와 연동되어 기상정보에 따라 풍력발전장치에 제동을 가하게 되는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치에 관련된다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재되었다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
최근에 탄소 중립 목표 달성을 위하여 친환경 발전이 강조되고 있고 이에 따라 풍력발전장치도 기존의 대형 설비 위주의 발전에서 탈피하여 생활환경 주변에 설치가 가능한 소형 풍력발전장치들이 새롭게 대두되고 있다.
그러나 풍력발전장치는 바람이 거세게 불게 되면 회전부의 회전이 빨라져서 발전기 등의 주요 장치에 부하가 걸리게 되므로, 바람이 필요 이상으로 세게 불면 자동으로 회전부에 제동을 거는 자동 제동장치가 필요하다.
이에 따라 여러 가지 종류의 자동 제어 장치를 구비한 풍력발전장치들이 제시되고 있다.
이러한 자동 제어 장치를 구비한 풍력발전장치의 일 예로, 대한민국 특허 등록 제10-1977137호(2019.05.03. 등록)에는 교류발전기와, 상기 교류발전기의 출력선에 접속된 정류기를 구비한 발전시스템에 사용되는 발전기용 브레이크 장치에 있어서, 상기 교류발전기의 출력선에, 감열스위치가 교류발전기의 출력선끼리 사이를 접속하는 회로의 차단과 접속이 가능하게 설치되고, 상기 감열스위치가 온도를 감지하여 작동하기 위한 열원이, 상기 교류발전기, 정류기, 교류발전기의 출력선에 설치된 발열소자와 정류기의 출력선에 설치된 발열소자, 정류기의 출력선에 접속된 부하 및 축전지중 적어도 어느 하나인 것을 특장으로 하는 발전기용 브레이크장치가 개시된다.
그러나 전술한 자동 제동장치는 발전기 내부의 온도를 감지하여 제동을 하는 것으로 급격한 바람이 부는 경우에는 제동이 늦게 된다는 문제가 있었다.
바람의 세기에 의하여 제동을 가하는 자동 제동장치의 일 예로, 대한민국 특허 등록 제10-2134764호(2020.07.10. 등록)에는 공기압에 의하여 제동축을 제동하는 제동부재 및 상기 제동부재에 공급되는 공기압을 제어하는 공압부재로 이루어지고, 상기 공압부재에 의하여 상기 제동부재의 상기 제동축이 제동되고, 상기 제동축에 연결되는 풍력발전기의 주축이 제동되게 구성되되, 상기 제동부재는 중공부가 형성되는 실린더와, 상기 실린더에서 활주되는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되는 커넥트로드와, 상기 커넥트로드에 연결되는 크랭크 및 상기 크랭크에 연결되어 회전하는 제동축으로 구성되고, 상기 공압부재는 상기 실린더의 중공부와 연통되어 공기를 주입하는 흡기관과, 상기 실린더의 중공부와 연통되어 공기가 배출되는 배기관과, 공기가 압축되는 압축탱크와, 상기 압축탱크와 연통되는 연결관 및 상기 연결관을 상기흡기관 또는 상기 배기관을 선택적으로 연결하는 제어구로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 제동장치가 개시된다.
또한, 대한민국 특허 공개 제10-2018-0107977호(2018.10.04. 공개)에는 발전기의 회전축을 제동하는 브레이크를 제어하는 제어유닛을 구비한 풍력발전기의 제동장치에서, 상기 제어유닛에는 상용전원이 인가되고, 상기 제어유닛은, 상기 브레이크에 인가되는 직류 전원을 스위칭하는 제1릴레이와, 상기 상용전원이 인가되지 않을 때, 상기 발전기의 각 상을 서로 단락시키는 제2릴레이와, 상기 상용전원이 인가된 때, 상기 발전기의 각 상을 서로 단락시키는 마그네틱 스위치와, 상기 마그네틱 스위치와 상기 제1 및 제2릴레이의 구동을 제어하는 구동제어부와, 상기 회전축의 회전수를 감지하는 회전수감지부 및 브레이크 동작에 기초하여 난류성 바람을 예측하기 위한 조건을 설정하고, 태풍과 돌풍을 포함하는 난류성 바람이 부는 경우 브레이크의 동작 절차를 설정하는 브레이크동작 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 풍력발전기의 제동장치가 개시된다.
그러나 전술한 바와 같은 종래의 바람의 세기를 감지하여 제동을 하는 자동 제동장치는, 강한 바람이 불 것을 미리 예상하고 방지할 수는 없으므로 발전장치에 부하가 걸릴 우려는 여전히 존재하고 있었다.
바람이 회전부로 경사지게 공급되게 하여 바람의 세기를 증폭시켜 발전효율을 높일 수 있고, 바람이 세게 불어 회전부의 회전이 빨라지면 자동으로 회전부에 제동을 가하는 실시간 제동과 함께 인공지능 기반의 제동장치를 구비하여 기상상황에 따라 미리 회전부에 제동을 가하는 선제적 제동이 가능한 풍력발전장치를 제공하고자 한다.
또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용은 바람이 흡입되고 흡입된 바람을 회전부로 경사지게 공급하는 흡입부와, 상기 흡입부의 상부에 구비되어 상기 흡입부로부터 공급받은 바람에 의하여 회전력을 발생시키는 회전부와, 상기 흡입부의 상부 중앙에 구비되고 상기 회전부의 하단에 연결되어 상기 회전부로부터 회전력을 공급받아 전기를 생산하는 발전부와, 상기 흡입부의 상부 및 하부에 구비되어 상기 회전부 또는 발전부에 제동력을 공급하는 제동부와, 상기 흡입부의 하부에 구비되고 상기 발전부 및 제동부와 연동되어 이들의 동작을 제어하는 컨트롤러(Controller)와, 상기 흡입부의 하부에 구비되고 상기 컨트롤러와 연동되어 무선통신을 통하여 공급받은 기상 정보를 상기 컨트롤러로 전송하는 통신기 및 상기 흡입부의 하부에 구비되고 상기 발전부와 연결되어 상기 발전부로부터 생산된 전력을 저장하는 배터리(Battery)를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 발전부의 회전속도가 설정된 범위를 초과하면 상기 제동부에 실시간 제동신호를 전송하고, 상기 통신기로부터 전송받은 기상 정보를 통하여 딥러닝(Deep Learning) 모델에 의하여 도출된 바람의 세기 정보가 설정된 범위를 초과하면 상기 제동부에 선제적 제동신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치를 일 실시예로 제시한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 흡입부는, 상단의 외경이 하단의 외경보다 작은 원기둥의 형상으로 형성되어 하부로 흡입된 바람을 상부에 구비된 상기 회전부로 경사지게 공급하는 흡입부 본체와, 상기 흡입부 본체의 외주 둘레를 따라 일정간격 이격되게 형성되어 상기 회전부의 하부를 고정시키는 복수의 제 1흡입부 고정단과, 상기 흡입부 본체의 상부 중앙에 형성되어 내부에 상기 발전부를 고정시키는 제 2흡입부 고정단 및 상기 흡입부 본체의 하부에 형성되어 상기 발전부 및 제동부로부터 상기 컨트롤러 및 배터리로 연결되는 연결케이블의 이동통로가 되는 관통단을 포함한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 회전부는, 원통의 형상으로 형성되고 하부가 상기 흡입부의 상부에 고정되어 로터(Rotor)의 회전방향을 결정하고 난류로부터 로터를 보호하는 회전부 본체와, 상기 회전부 본체의 내부에 구비되고 상단이 제 1회전부 덮개부재의 중앙에 회전가능하게 고정되며 하단이 상기 발전부의 상단에 연결되어 상기 흡입부로부터 공급받은 바람에 의하여 회전되며 회전력을 발생시키는 로터와, 상기 회전부 본체의 상단에 구비되고 중심부는 중앙에 상기 로터의 상부를 고정시키는 고정홀이 형성된 원판의 형상으로 형성되고 주변부는 일단은 상기 중심부의 외주 둘레에 연결되고 타단은 하부 방향으로 구부러지게 형성되어 상기 회전부 본체의 상단에 일정 간격 이격되게 고정되는 복수의 직사각형판의 형상으로 형성되는 제 1회전부 덮개부재 및 상기 제 1회전부 덮개부재의 상단 중앙에 구비되고 상단의 외경이 하단의 외경보다 작은 원기둥의 형상으로 형성되어 상기 제 1회전부 덮개부재의 고정홀을 오염으로부터 보호하는 제 2회전부 덮개부재를 포함한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 회전부 본체는, 회전부 본체의 상부에 원통의 형상으로 형성되고 상단이 상기 제 1회전부 덮개부재의 주변부의 타단에 고정되는 제 1회전부 고정부재와, 상기 회전부 본체의 하부에 원통의 형상으로 형성되고 하부가 상기 흡입부의 상부에 고정되며 내주면이 상단 방향으로 테이퍼(Taper)지게 형성되어 상기 흡입부로부터 공급 받은 바람을 상기 로터로 경사지게 공급하는 제 2회전부 고정부재 및 타원기둥의 형상으로 형성되고 상단이 상기 제 1회전부 고정부재의 상단과 일치되도록 상기 제 1회전부 고정부재에 연결되고 하단이 상기 제 2회전부 고정부재의 하단으로부터 일정거리 이격된 위치까지 연장되어 상기 제 2회전부 고정부재에 연결되는 복수의 가이드 날개를 포함하고, 복수의 상기 가이드 날개는, 상기 제 1회전부 고정부재 및 제 2회전부 고정부재의 외주 둘레의 전체에 각각 좌우로 일정간격 이격되게 배치되며, 각각 동일한 방향으로 절곡되는 방향으로 배치된다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 로터는, 다각형 기둥의 형상으로 형성되고 상부가 제 1회전부 덮개부재의 고정홀에 회전 가능하게 고정되며 하부가 상기 발전부의 상단에 연결되어 회전하는 회전봉과, 가로로는 상기 회전봉의 다각형 기둥의 평평한 부분의 중앙에 형성되고 세로로는 상기 회전봉의 상단으로부터 하단 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 형성되어 복수의 블레이드를 각각 고정시키는 복수의 블레이드 고정홈 및 타원기둥의 형상으로 형성되어 복수의 상기 블레이드 고정홈에 각각 슬롯 결합되는 복수의 블레이드를 포함한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 복수의 상기 블레이드는, 각각 타원기둥의 형상으로 형성된 복수의 블레이드 본체와, 복수의 상기 블레이드 본체의 일측에 각각 형성되어 복수의 상기 블레이드 본체를 복수의 상기 블레이드 고정홈에 각각 슬롯 결합시키는 복수의 블레이드 결합부재 및 복수의 상기 블레이드 본체의 타원 기둥 형상을 각각 유지시키는 복수의 블레이드 성형부재를 각각 포함하고, 복수의 상기 블레이드 본체는, 각각 바람을 받은 면의 곡률 반경이 바람을 받지 않는 면의 곡률 반경보다 크다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 회전부는, 원통의 형상으로 형성되고 하부가 상기 흡입부의 상부에 고정되어 로터의 회전방향을 결정하고 난류로부터 로터를 보호하는 회전부 본체와, 상기 회전부 본체의 내부에 구비되고 상단이 제 1회전부 덮개부재의 중앙에 회전가능하게 고정되며 하단이 상기 발전부의 상단에 연결되어 상기 흡입부로부터 공급받은 바람에 의하여 회전되며 회전력을 발생시키는 로터와, 상기 회전부 본체의 상단에 구비되고 중심부는 중앙에 상기 로터의 상부를 고정시키는 고정홀이 형성된 원판의 형상으로 형성되고 주변부는 일단은 상기 중심부의 외주 둘레에 연결되고 타단은 하부 방향으로 구부러지게 형성되어 상기 회전부 본체의 상단에 일정 간격 이격되게 고정되는 복수의 직사각형판의 형상으로 형성되는 제 1회전부 덮개부재 및 상기 제 1회전부 덮개부재의 상부에 구비되고 상단은 원판의 형상으로 형성되며 하단은 상기 원판의 형상의 둘레로부터 하부 방향으로 확장되면서 일정 거리 이격된 위치까지 연장되게 형성되고 상기 회전부 본체의 상단으로부터 하단 방향으로 일정거리 이격된 위치까지를 덮도록 형성되어 오염 물질이 상기 회전부의 내부로 유입되는 것을 방지하는 제 2회전부 덮개부재를 포함한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 회전부 본체는, 회전부 본체의 상부에 원통의 형상으로 형성되고 상단이 상기 제 1회전부 덮개부재의 주변부의 타단에 고정되는 제 1회전부 고정부재와, 상기 회전부 본체의 하부에 원통의 형상으로 형성되고 하부가 상기 흡입부의 상부에 고정되며 내주면이 상단 방향으로 테이퍼지게 형성되어 상기 흡입부로부터 공급 받은 바람을 상기 로터로 경사지게 공급하는 제 2회전부 고정부재 및 타원기둥의 형상으로 형성되고 상단이 상기 제 1회전부 고정부재의 상단과 일치되도록 상기 제 1회전부 고정부재에 연결되고 하단이 상기 제 2회전부 고정부재의 하단으로부터 일정거리 이격된 위치까지 연장되어 상기 제 2회전부 고정부재에 연결되는 복수의 가이드 날개를 포함하고, 복수의 상기 가이드 날개는, 상기 제 1회전부 고정부재 및 제 2회전부 고정부재의 외주 둘레의 전체에 각각 좌우로 일정간격 이격되게 배치되며, 각각 동일한 방향으로 절곡되는 방향으로 배치된다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 로터는, 다각형 기둥의 형상으로 형성되고 상부가 제 1회전부 덮개부재의 고정홀에 회전 가능하게 고정되며 하부가 상기 발전부의 상단에 연결되어 회전하는 회전봉과, 가로로는 상기 회전봉의 다각형 기둥의 평평한 부분의 중앙에 형성되고 세로로는 상기 회전봉의 상단으로부터 하단 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 형성되어 복수의 블레이드를 각각 고정시키는 복수의 블레이드 고정홈 및 절곡된 직사각형판의 형상으로 형성되어 복수의 상기 블레이드 고정홈에 각각 슬롯 결합되는 복수의 블레이드를 포함한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 복수의 상기 블레이드는, 직사각형판의 형상으로 형성되고 상기 직사각형판의 일측으로부터 타측 방향으로 일정거리 이격된 위치에서 절곡되는 복수의 블레이드 본체 및 복수의 상기 블레이드 본체의 일측에 각각 형성되어 복수의 상기 블레이드 본체를 복수의 상기 블레이드 고정홈에 각각 슬롯 결합시키는 복수의 블레이드 결합부재를 각각 포함하고, 복수의 상기 블레이드 본체는, 각각 동일한 방향으로 절곡된다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제동부는, 상기 흡입부의 상부 일측에 구비되고 바람의 세기가 설정된 범위를 초과하면 바람의 흐름에 의하여 상기 회전부에 제동력을 공급하는 제 1제동기와, 상기 흡입부의 상부 타측에 구비되고 상기 컨트롤러로부터 선제적 제동신호를 전송받아 제 2제동기 리니어 모터(Linear Motor)의 구동에 의하여 상기 회전부에 제동력을 공급하는 제 2제동기 및 상기 흡입부의 하부 중앙에 구비되고 상기 컨트롤러로부터 실시간 제동신호를 전송받아 제 3제동기 코일(Coil) 여자부의 자화에 의하여 상기 발전부에 제동력을 공급하는 제 3제동기를 포함한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 흡입부의 하부에 구비되어 내부에 상기 컨트롤러, 통신기 및 배터리를 포함하는 제어부를 더 포함한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 다르면, 상기 제어부는, 상기 제어부의 내부에 구비되어 교류를 직류로 바꾸는 정류장치 및 상기 제어부의 내부에 구비되어 주파수를 조정하여 일정한 전력으로 전환하는 인버터(Inverter)를 더 포함한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 흡입부의 하부에 구비되어 세로 방향으로 텔레스코픽(Telescopic)하게 길이 신축되며 내부에 상기 컨트롤러, 통신기 및 배터리를 포함하는 지지부를 더 포함한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 지지부는, 상기 지지부의 내부에 구비되어 교류를 직류로 바꾸는 정류장치 및 상기 지지부의 내부에 구비되어 주파수를 조정하여 일정한 전력으로 전환하는 인버터를 더 포함한다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치에 의하면, 바람이 회전부로 경사지게 공급되게 하여 바람의 세기를 증폭시켜 발전효율을 높일 수 있다.
또한, 바람이 세게 불어 회전부의 회전이 빨라지면 자동으로 회전부에 제동을 가하는 실시간 제동과 함께 인공지능 기반의 제동장치를 구비하여 기상상황에 따라 미리 회전부에 제동을 가하는 선제적 제동이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 사시도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 단면도.
도 3은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 부품도.
도 4는 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 사시도 및 가로 방향 단면도.
도 5는 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 세로 방향 단면도.
도 6은 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 부품도.
도 7은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 흡입부의 사시도.
도 8은 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 흡입부의 사시도.
도 9는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 제동부의 사시도.
도 10은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 지지부의 사시도 및 사용상태도.
도 11은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
본 명세서에서 실시간 제동신호란 현재 불고 있는 바람의 세기가 설정된 범위를 초과할 때 컨트롤러로부터 전송되는 제동신호를 의미한다.
본 명세서에서 선제적 제동신호란 현재로부터 일정 시간 후의 장래에 불게 될 바람의 세기가 설정된 범위를 초과할 때 컨트롤러로부터 전송되는 제동신호를 의미한다.
본 명세서에서 딥러닝이란 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)을 기반으로 한 인공지능 방식을 의미한다.
도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 사시도이고, 도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 단면도이다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치(10)는 도 1 내지 도 2에 도시되는 바와 같이, 흡입부(100), 회전부(200), 발전부(300), 제동부(400), 컨트롤러(500), 통신기(600) 및 배터리(700)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 흡입부(100)는 바람이 흡입될 수 있다. 상기 흡입부(100)는 흡입된 바람을 회전부(200)로 경사지게 공급할 수 있다.
또한, 상기 회전부(200)는 상기 흡입부(100)의 상부에 구비될 수 있다. 상기 회전부(200)는 상기 흡입부(100)로부터 공급받은 바람에 의하여 회전력을 발생시킬 수 있다.
그리고 상기 발전부(300)는 상기 흡입부(100)의 상부 중앙에 구비될 수 있다. 상기 발전부(300)는 상기 회전부(200)의 하단에 연결되어 상기 회전부(200)로부터 회전력을 공급받아 전기를 생산할 수 있다.
또한, 상기 제동부(400)는 상기 흡입부(100)의 상부 및 하부에 구비될 수 있다. 상기 제동부(400)는 상기 회전부(200) 또는 발전부에 제동력을 공급할 수 있다.
그리고 상기 컨트롤러(500)는 상기 흡입부(100)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 컨트롤러(500)는 상기 발전부(300) 및 제동부(400)와 연동되어 이들의 동작을 제어할 수 있다. 상기 컨트롤러는 통신기(600)로부터 공급받은 기상 정보를 이용하여 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기반의 딥러닝(Deep Learning) 모델(Model)에 의하여 바람의 세기 정보를 도출할 수 있다.
또한, 상기 통신기(600)는 상기 흡입부(100)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 통신기(600)는 상기 컨트롤러(500)와 연동되어 무선통신을 통하여 공급받은 기상 정보를 상기 컨트롤러(500)로 전송할 수 있다.
그리고 상기 배터리(700)는 상기 흡입부(100)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 배터리(700)는 상기 발전부(300)와 연결되어 상기 발전부(300)로부터 생산된 전력을 저장할 수 있다.
도 3은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 부품도이다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 회전부(200)는 도 2 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 회전부 본체(210), 로터(220), 제 1회전부 덮개부재(230) 및 제 2회전부 덮개부재(240)를 포함할 수 있다.
여기에서 상기 회전부 본체(210)는 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 회전부 본체(210)는 하부가 상기 흡입부(100)의 상부에 고정될 수 있다. 상기 회전부 본체(210)는 로터(220)의 회전방향을 결정하고 난류로부터 로터(220)를 보호할 수 있다.
또한, 상기 로터(220)는 상기 회전부 본체(210)의 내부에 구비될 수 있다. 상기 로터(220)는 상단이 제 1회전부 덮개부재(230)의 중앙에 회전가능하게 고정될 수 있다. 상기 로터(220)는 하단이 상기 발전부(300)의 상단에 연결될 수 있다. 상기 로터(220)는 상기 흡입부(100)로부터 공급받은 바람에 의하여 회전되며 회전력을 발생시킬 수 있다.
그리고 상기 제 1회전부 덮개부재(230)는 상기 회전부 본체(210)의 상단에 구비될 수 있다. 상기 제 1회전부 덮개부재(230)는 중심부(231) 및 주변부(233)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 중심부(231)는 중앙에 상기 로터(220)의 상부를 고정시키는 고정홀(232)이 형성된 원판의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 주변부(233)는 복수의 직사각형판의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 주변부(233)는 일단이 상기 중심부(231)의 외주 둘레에 연결될 수 있다. 상기 주변부(233)는 타단이 하부 방향으로 구부러지게 형성될 수 있다. 상기 주변부(233)는 타단이 상기 회전부 본체(210)의 상단에 일정 간격 이격되게 고정될 수 있다.
그리고 상기 제 2회전부 덮개부재(240)는 상기 제 1회전부 덮개부재(230)의 상단 중앙에 구비될 수 있다. 상기 제 2회전부 덮개부재(240)는 상단 중앙에 상단의 외경이 하단의 외경보다 작은 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 2회전부 덮개부재(240)는 상기 제 1회전부 덮개부재의 고정홀(232)을 오염으로부터 보호할 수 있다.
한편, 개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 회전부 본체(210)는 도 2 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 제 1회전부 고정부재(211), 제 2회전부 고정부재(212) 및 복수의 가이드 날개(214)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제 1회전부 고정부재(211)는 상기 회전부 본체(210)의 상부에 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 1회전부 고정부재(211)는 상단이 상기 제 1회전부 덮개부재(230)의 주변부(233)의 타단에 고정될 수 있다.
또한, 상기 제 2회전부 고정부재(212)는 상기 회전부 본체(210)의 하부에 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 2회전부 고정부재(212)는 하부가 상기 흡입부(100)의 상부에 고정될 수 있다. 상기 제 2회전부 고정부재(212)는 내주면이 상단 방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2회전부 고정부재(212)는 상기 흡입부(100)로부터 공급 받은 바람을 상기 로터(220)로 경사지게 공급할 수 있다.
그리고 복수의 상기 가이드 날개(214)는 각각 타원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 상기 가이드 날개(214)는 각각의 상단이 상기 제 1회전부 고정부재(211)의 상단과 일치되도록 각각 상기 제 1회전부 고정부재(211)에 연결될 수 있다. 복수의 상기 가이드 날개(214)는 각각의 하단이 상기 제 2회전부 고정부재(212)의 하단으로부터 일정거리 이격된 위치까지 연장되어 각각 상기 제 2회전부 고정부재(212)에 연결될 수 있다.
또한, 복수의 상기 가이드 날개(214)는 상기 제 1회전부 고정부재(211) 및 제 2회전부 고정부재(212)의 외주 둘레의 전체에 각각 좌우로 일정간격 이격되게 배치될 수 있다.
그리고 복수의 상기 가이드 날개(214)는 각각 동일한 방향으로 절곡되는 방향으로 배치될 수 있다.
한편, 개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 로터(220)는 도 2 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 회전봉(221) 및 복수의 블레이드(223)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 회전봉(221)은 다각형 기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 회전봉(221)은 상부가 제 1회전부 덮개부재(230)의 고정홀(232)에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 상기 회전봉(221)은 하부가 상기 발전부(300)의 상단에 연결될 수 있다.
또한, 복수의 상기 블레이드 고정홈(222)은 가로방향으로 상기 회전봉(221)의 다각형 기둥의 평평한 부분의 중앙에 형성될 수 있다. 복수의 상기 블레이드 고정홈(222)은 세로 방향으로 상기 회전봉(221)의 상단으로부터 하단 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 형성될 수 있다. 복수의 상기 블레이드 고정홈(222)은 복수의 블레이드(223)를 고정시킬 수 있다.
그리고 복수의 상기 블레이드(223)는 각각 타원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 상기 블레이드(223)는 복수의 블레이드 고정홈(222)에 각각 슬롯(Slot) 결합될 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 회전봉(221)은 육각기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 블레이드 고정홈(222) 및 복수의 상기 블레이드(223)는 각각 6개씩 형성될 수 있다.
한편, 개시된 내용의 일 실시예에 따른 복수의 상기 블레이드(223)는 도 2 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 복수의 블레이드 본체(224), 복수의 블레이드 결합부재(225) 및 복수의 블레이드 성형부재(226)를 각각 포함할 수 있다.
여기에서, 복수의 상기 블레이드 본체(224)는 각각 타원기둥의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 복수의 상기 블레이드 결합부재(225)는 복수의 상기 블레이드 본체(224)의 일측에 각각 형성될 수 있다. 복수의 상기 블레이드 결합부재(225)는 복수의 상기 블레이드 본체(224)를 복수의 상기 블레이드 고정홈(222)에 각각 슬롯 결합시킬 수 있다.
그리고 복수의 상기 블레이드 성형부재(226)는 복수의 상기 블레이드 본체(224)의 타원 기둥 형상을 각각 유지시킬 수 있다.
또한, 복수의 상기 블레이드 본체(224)는 각각 바람을 받은 면의 곡률 반경이 바람을 받지 않는 면의 곡률 반경보다 클 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면, 상기 회전부(200)는 고분자, 금속, 세라믹, 천연소재 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 소재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전부(200)는 재료의 연소성이 낮은 불연성 소재로 형성될 수 있다.
도 4는 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 사시도 및 가로 방향 단면도이고, 도 5는 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 세로 방향 단면도이며, 도 6은 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 부품도이다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 회전부(200)는 도 4 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 회전부 본체(210), 로터(220), 제 1회전부 덮개부재(230) 및 제 2회전부 덮개부재(240)를 포함할 수 있다.
여기에서 상기 회전부 본체(210)는 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 회전부 본체(210)는 하부가 상기 흡입부(100)의 상부에 고정될 수 있다. 상기 회전부 본체(210)는 로터(220)의 회전방향을 결정하고 난류로부터 로터(220)를 보호할 수 있다.
또한, 상기 로터(220)는 상기 회전부 본체(210)의 내부에 구비될 수 있다. 상기 로터(220)는 상단이 제 1회전부 덮개부재(230)의 중앙에 회전가능하게 고정될 수 있다. 상기 로터(220)는 하단이 상기 발전부(300)의 상단에 연결될 수 있다. 상기 로터(220)는 상기 흡입부(100)로부터 공급받은 바람에 의하여 회전되며 회전력을 발생시킬 수 있다.
그리고 상기 제 1회전부 덮개부재(230)는 상기 회전부 본체(210)의 상단에 구비될 수 있다. 상기 제 1회전부 덮개부재(230)는 중심부(231) 및 주변부(233)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 중심부(231)는 중앙에 상기 로터(220)의 상부를 고정시키는 고정홀(232)이 형성된 원판의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 주변부(233)는 복수의 직사각형판의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 주변부(233)는 일단이 상기 중심부(231)의 외주 둘레에 연결될 수 있다. 상기 주변부(233)는 타단이 하부 방향으로 구부러지게 형성될 수 있다. 상기 주변부(233)는 타단이 상기 회전부 본체(210)의 상단에 일정 간격 이격되게 고정될 수 있다.
그리고 상기 제 2회전부 덮개부재(240)는 상기 제 1회전부 덮개부재(230)의 상부에 구비될 수 있다. 상기 제 2회전부 덮개부재(240)는 상단은 원판의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 2회전부 덮개부재(240)는 하단은 상기 원판의 형상의 둘레로부터 하부 방향으로 확장되면서 일정거리 이격된 위치까지 연장되게 형성될 수 있다. 상기 제 2회전부 덮개부재(240)는 상기 회전부 본체(210)의 상단으로부터 하단 방향으로 일정거리 이격된 위치까지를 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2회전부 덮개부재(240)는 오염 물질이 상기 회전부(200)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 회전부 본체(210)는 도 4 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 제 1회전부 고정부재(211), 제 2회전부 고정부재(212) 및 복수의 가이드 날개(214)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제 1회전부 고정부재(211)는 상기 회전부 본체(210)의 상부에 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 1회전부 고정부재(211)는 상단이 상기 제 1회전부 덮개부재(230)의 주변부(233)의 타단에 고정될 수 있다.
또한, 상기 제 2회전부 고정부재(212)는 상기 회전부 본체(210)의 하부에 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 2회전부 고정부재(212)는 하부가 상기 흡입부(100)의 상부에 고정될 수 있다. 상기 제 2회전부 고정부재(212)는 내주면이 상단 방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2회전부 고정부재(212)는 상기 흡입부(100)로부터 공급 받은 바람을 상기 로터(220)로 경사지게 공급할 수 있다.
그리고 복수의 상기 가이드 날개(214)는 각각 타원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 상기 가이드 날개(214)는 각각의 상단이 상기 제 1회전부 고정부재(211)의 상단과 일치되도록 각각 상기 제 1회전부 고정부재(211)에 연결될 수 있다. 복수의 상기 가이드 날개(214)는 각각의 하단이 상기 제 2회전부 고정부재(212)의 하단으로부터 일정거리 이격된 위치까지 연장되어 각각 상기 제 2회전부 고정부재(212)에 연결될 수 있다.
또한, 복수의 상기 가이드 날개(214)는 상기 제 1회전부 고정부재(211) 및 제 2회전부 고정부재(212)의 외주 둘레의 전체에 각각 좌우로 일정간격 이격되게 배치될 수 있다.
그리고 복수의 상기 가이드 날개(214)는 각각 동일한 방향으로 절곡되는 방향으로 배치될 수 있다.
한편, 개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 로터(220)는 도 4 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 회전봉(221) 및 복수의 블레이드(223)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 회전봉(221)은 다각형 기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 회전봉(221)은 상부가 제 1회전부 덮개부재(230)의 고정홀(232)에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 상기 회전봉(221)은 하부가 상기 발전부(300)의 상단에 연결될 수 있다.
또한, 복수의 상기 블레이드 고정홈(222)은 가로방향으로 상기 회전봉(221)의 다각형 기둥의 평평한 부분의 중앙에 형성될 수 있다. 복수의 상기 블레이드 고정홈(222)은 세로 방향으로 상기 회전봉(221)의 상단으로부터 하단 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 형성될 수 있다. 복수의 상기 블레이드 고정홈(222)은 복수의 블레이드(223)를 고정시킬 수 있다.
그리고 복수의 상기 블레이드(223)는 각각 절곡된 직사각형의 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 상기 블레이드(223)는 복수의 블레이드 고정홈(222)에 각각 슬롯(Slot) 결합될 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 회전봉(221)은 육각기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 블레이드 고정홈(222) 및 복수의 상기 블레이드(223)는 각각 6개씩 형성될 수 있다.
한편, 개시된 내용의 일 실시예에 따른 복수의 상기 블레이드(223)는 도 4 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 복수의 블레이드 본체(224), 복수의 블레이드 결합부재(225) 및 복수의 블레이드 성형부재(226)를 각각 포함할 수 있다.
여기에서, 복수의 상기 블레이드 본체(224)는 각각 직사각형의 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 상기 블레이드 본체(224)는 상기 직사각형판의 일측으로부터 타측 방향으로 일정거리 이격된 위치에서 각각 절곡될 수 있다.
또한, 복수의 상기 블레이드 결합부재(225)는 복수의 상기 블레이드 본체(224)의 일측에 각각 형성될 수 있다. 복수의 상기 블레이드 결합부재(225)는 복수의 상기 블레이드 본체(224)를 복수의 상기 블레이드 고정홈(222)에 각각 슬롯 결합시킬 수 있다.
그리고 복수의 상기 블레이드 본체(224)는 각각 동일한 방향으로 절곡될 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면, 상기 회전부(200)는 고분자, 금속, 세라믹, 천연소재 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 소재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전부(200)는 재료의 연소성이 낮은 불연성 소재로 형성될 수 있다.
도 7은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 흡입부의 사시도이다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 흡입부(100)는 도 2, 도 3 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 흡입부 본체(110), 복수의 제 1흡입부 고정단(120), 제 2흡입부 고정단(130) 및 관통단(140)을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 흡입부 본체(110)는 상단의 외경이 하단의 외경보다 작은 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 흡입부 본체(110)는 하부로 흡입된 바람을 상부에 구비된 상기 회전부(200)로 경사지게 공급할 수 있다.
또한, 복수의 상기 제 1흡입부 고정단(120)은 상기 흡입부 본체(110)의 외주 둘레를 따라 일정간격 이격되게 형성될 수 있다. 복수의 상기 제 1흡입부 고정단(120)은 각각 상기 회전부(200)의 하부를 고정시킬 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제 1흡입부 고정단(120)은 도 7에 도시되는 바와 같이, 복수의 고정단 베이스(121), 복수의 제 1고정단 판(122), 복수의 제 2고정단 판(123) 복수의 고정단 슬롯(Slot, 124) 및 복수의 고정단 보강판(125)을 포함할 수 있다.
여기에서, 복수의 상기 고정단 베이스(121)는 각각 상기 흡입부 본체(110)의 외주에 연결된 상태로 상기 제 2흡입부 고정단(130)의 방향과 반대 방향을 향해 연장되어 직각삼각형의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 복수의 상기 제 1고정단 판(122)은 복수의 상기 고정단 베이스(121)의 상부 일단에 각각 형성될 수 있다. 복수의 상기 제 1고정단 판(122)은 각각 상대적으로 넓은 면이 상기 제 2흡입부 고정단(130)의 방향으로 향하는 수직 판의 형태로 형성될 수 있다.
그리고 복수의 상기 제 2고정단 판(123)은 복수의 상기 고정단 베이스(121)의 상부에 복수의 상기 제 1고정단 판(122)으로부터 상기 제 2흡입부 고정단(130)의 방향으로 각각 일정거리 이격되게 형성될 수 있다. 복수의 상기 제 2고정단 판(123)은 각각 상대적으로 넓은 면이 상기 제 2흡입부 고정단(130)의 방향으로 향하는 수직 판의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 복수의 상기 고정단 슬롯(124)은 복수의 상기 제 1고정단 판(122)과 복수의 상기 제 2고정단 판(123)의 사이에 각각 형성될 수 있다. 복수의 상기 고정단 슬롯(124)에는 도 1에 도시된 상기 회전부(200)의 하부의 일부분이 삽입되어 고정될 수 있다.
그리고 복수의 상기 고정단 보강판(125)은 각각 복수의 상기 고정단 베이스(121)의 상부 타측에 형성될 수 있다. 복수의 상기 고정단 보강판(125)은 상기 제 2흡입부 고정단(13)과 복수의 상기 제 2고정단 판(123)의 각각의 사이에 각각 형성될 수 있다. 복수의 상기 고정단 보강판(125)은 복수의 상기 제 2고정단 판(123)을 각각 고정시킬 수 있다. 복수의 상기 고정단 보강판(125)은 복수의 상기 고정단 슬롯(124)의 형태를 각각 유지시킬 수 있다. 이에 따라 복수의 상기 고정단 보강판(125)은 도 1에 도시된 상기 회전부(200)의 하부의 일부분을 복수의 상기 고정단 슬롯(124)에 견고하게 고정시킬 수 있다.
또한, 상기 제 2흡입부 고정단(130)은 상기 흡입부 본체(110)의 상부 중앙에 형성될 수 있다. 상기 제 2흡입부 고정단(130)은 내부에 상기 발전부(300)를 고정시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관통단(140)은 상기 흡입부 본체(110)의 하부에 각각 형성된 복수의 관통홀(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 관통단(140)은 각각 상기 발전부(300) 및 제동부(400)로부터 상기 컨트롤러(500) 및 배터리(700)로 연결되는 복수의 연결케이블(20)의 이동통로가 될 수 있다.
도 8은 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 흡입부의 사시도이다.
본 또 다른 실시예에 다른 상기 흡입부(100)는 상기 관통단(140)을 제외하면, 도 7의 흡입부(100)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호와 명칭을 사용하고 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관통단(140)은 도 5, 도 6 및 도 8에 도시되는 바와 같이 상기 흡입부 본체(110)의 하부에 각각 형성된 관통홀(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 관통단(140)은 각각 상기 발전부(300) 및 제동부(400)로부터 상기 컨트롤러(500) 및 배터리(700)로 연결되는 연결케이블(20)의 이동통로가 될 수 있다.
도 9는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 제동부의 사시도이다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제동부(400)는 도 2 내지 도 9에 도시되는 바와 같이, 제 1제동기(410), 제 2제동기(420) 및 제 3제동기(430)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제 1제동기(410) 상기 흡입부(100)의 상부 일측에 구비될 수 있다. 상기 제 1제동기(410)는 바람의 세기가 설정된 범위를 초과하면 바람의 흐름에 의하여 상기 회전부(200)에 제동력을 공급할 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제 1제동기(410)는 도 9에 도시되는 바와 같이, 제 1제동기 가이드(Guide, 411), 가이드 경사면(412), 제 1제동기 로드(Rod, 413), 제 1제동기 패드(Pad, 414) 및 스프링(Spring, 미도시)을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제 1제동기 가이드(411)는 육면체의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 1제동기 가이드(411)의 일단은 도 4에 도시된 상기 흡입부 본체(110) 및 제 2흡입부 고정단(130)의 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 가이드 경사면(412)은 상기 제 1제동기 가이드(411)의 타단에 형성될 수 있다. 상기 가이드 경사면(412)은 상기 제 2흡입부 고정단(130)의 방향의 반대 방향 및 하부 방향을 향하여 경사지게 형성될 수 있다.
그리고 상기 제 1제동기 로드(413)는 원기둥의 형태로 형성되고 일단은 상기 제 1제동기 패드(414)에 연결되며 타단은 상기 제 2흡입부 고정단(130)을 관통하여 상기 제 1제동기 가이드(411)에 연결될 수 있다.
또한, 제 1제동기 패드(414)는 직육면체의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 1제동기 패드(414)의 일측은 오목하게 형성되어 상기 회전봉(221)에 밀착되거나 분리되고 타측은 상기 제 1제동기 로드(413)의 일측에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1제동기 로드(413)의 가로방향으로의 이동에 따라 상기 제 1제동기 패드(414)의 일측이 상기 회전봉(221)에 밀착되거나 분리될 수 있다.
그리고 스프링(미도시)은 상기 제 1제동기 가이드(411)와 제 2흡입부 고정단(130)의 사이에서 상기 제 1제동기 로드(413)의 외주 둘레를 둘러싸도록 형상될 수 있다. 스프링은 상기 제 1제동기 가이드의 상부 일단을 상기 가이드 경사면(412)의 방향으로 탄성 편향되게 지지할 수 있다. 이에 따라 상기 스프링은 상기 제 1제동기 가이드(411)의 상부가 상기 회전봉(221)의 방향으로 이동되면 제 1제동기 가이드(411)의 상부 일단에 상기 가이드 경사면(412)의 방향으로의 탄성력을 발생시킬 수 있다.
따라서 복수의 상기 제 1흡입부 고정단(120)의 사이로 흡입되는 바람의 세기가 설정된 범위를 초과하면 상기 가이드 경사면(412)에 충돌되는 바람이 상기 제 1제동기 로드(413)를 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1제동기 패드(414)가 상기 회전봉(221)에 밀착되어 상기 회전봉(221)의 회전 속도를 감속시킬 수 있다.
반대로 복수의 상기 제 1흡입부 고정단(120)의 사이로 흡입되는 바람의 세기가 설정된 범위의 이내이면 상기 스프링의 탄성력에 의하여 상기 제 1제동기 로드(413)는 이동되지 않을 수 있다.
또한, 개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제 2제동기(420)는 상기 흡입부(100)의 상부 타측에 구비될 수 있다. 상기 제 2제동기(420)는 상기 컨트롤러(500)로부터 선제적 제동신호를 전송받아 제 2제동기 리니어 모터(421)의 구동에 의하여 상기 회전부(200)에 제동력을 공급할 수 있다. 상기 컨트롤러(500)는 상기 통신기(600)로부터 전송받은 기상 정보를 통하여 딥러닝(Deep Learning) 모델에 의하여 도출된 바람의 세기 정보가 설정된 범위를 초과하면 상기 제동부(400)에 선제적 제동신호를 전송할 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 컨트롤러(500)는 상기 통신기(600)를 통하여 공급받은 현재의 온도, 습도, 풍향 및 풍속 등 기상 정보를 이용하여 국소적인 영역에서 미래의 주로 풍향, 풍속, 강수확률 및 강수량 등 기상 환경을 예측하는 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기반의 딥러닝(Deep Learning) 모델(Model)에 의하여 도출된 바람의 세기 정보가 설정된 범위를 초과하면 상기 제 2제동기(420)에 선제적 제동신호를 전송할 수 있다.
그리고 개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제 3제동기(430)는 상기 흡입부(100)의 하부 중앙에 구비될 수 있다. 상기 제 3제동기(430)는 상기 컨트롤러(500)로부터 실시간 제동신호를 전송받아 제 3제동기 코일 여자부(432)의 자화에 의하여 상기 발전부에 제동력을 공급할 수 있다. 상기 제 3제동기(430)는 상기 컨트롤러(500) 및 발전부(300)와 연동될 수 있다. 상기 컨트롤러(500)는, 상기 발전부(300)에 부착된 센서(Sensor, 미도시)를 통하여 상기 발전부(300)의 회전속도가 설정된 범위를 초과하면 상기 제동부(400)에 실시간 제동신호를 전송할 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제 3제동기(430)는 제 3 제동기 디스크(431) 및 제 3제동기 코일(Coil) 여자부(432)를 포함할 수 있다.
여기에서, 제 3제동기 디스크(431)는 도 2에 도시된 상기 발전부(300)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 제 3제동기 디스크(431)는 도체로 형성되어 자석에 붙을 수 있다.
또한, 상기 제 3제동기 코일 여자부(432)는 상기 제 3제동기 디스크(431)의 하부에 구비될 수 있다. 제 3제동기 코일 여자부(432)는 상기 발전부(300)의 속도가 설정된 범위를 초과하면 상기 컨트롤러(500)로부터 실시간 제동신호를 전송받아 자화될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 3제동기 디스크(431)에 제동력을 발생시켜 상기 회전봉(221)의 회전 속도를 감속시킬 수 있다.
한편, 개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치는 도 2 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 제어부(800)를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제어부(800)는 상기 흡입부(100)에 하부에 구비될 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제어부(800)는 도 2 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 내부에 상기 컨트롤러(500), 통신기(600) 및 배터리(700)를 수용할 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 통신기(600)는 상기 컨트롤러(500) 및 배터리(700)와 연결되어 외부로부터 무선통신을 통하여 공급받은 기상 정보를 상기 컨트롤러(500)로 전송할 수 있다.
그리고 개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제어부(800)에는 외부의 온도 및 습도를 감지할 수 있는 센서(Sensor, 미도시)가 구비될 수 있다. 상기 센서는 상기 컨트롤러(500)와 연동되어 상기 컨트롤러(500)로 온도 및 습도 정보를 전송할 수 있다. 상기 컨트롤러(500)는 온도 및 습도가 설정된 범위를 초과하면 상기 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치(10)의 전원을 차단시킬 수 있다.
도 10은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 지지부의 사시도 및 사용상태도이다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 상기 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치는 도 2 내지 도 10에 도시되는 바와 같이, 지지부(900)를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 지지부(900)는 상기 흡입부(100)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 지지부(900)는 세로 방향으로 텔레스코픽(Telescopic)하게 길이 신축될 수 있다. 상기 지지부(900)는 내부에 상기 컨트롤러(500), 통신기(600) 및 배터리(700)를 수용할 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 지지부(900)는 도 6에 도시되는 바와 같이, 제 1지지대(910), 제 1지지대 홈(911), 제 2지지대(920), 제 2지지대 홈(921), 제 3지지대(930), 제 3지지대 홈(931), 제 4지지대(940) 및 제 4지지대 홈(941)을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제 1지지대(910)는 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 1지지대(910)의 하단은 지면에 고정될 수 있다.
또한, 상기 제 1지지대 홈(911)은 상기 제 1지지대(910)의 외주로부터 내주 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 천공작업을 통하여 형성될 수 있다.
그리고 상기 제 2지지대(920)는 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 2지지대(920)의 외경은 상기 제 1지지대(910)의 내경보다 작게 형상될 수 있다. 이에 따라 상기 제 2지지대(920)는 상기 제 1지지대(910)의 내부로 수용될 수 있다.
또한, 상기 제 2지지대 홈(921)은 상기 제 2지지대(920)의 외주로부터 내주 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 천공작업을 통하여 형성될 수 있다.
그리고 상기 제 3지지대(930)는 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 3지지대(930)의 외경은 상기 제 2지지대(920)의 내경보다 작게 형상될 수 있다. 이에 따라 상기 제 3지지대(930)는 상기 제 1지지대(910) 및 제 2지지대(920)의 내부로 수용될 수 있다.
또한, 상기 제 3지지대 홈(931)은 상기 제 3지지대(930)의 외주로부터 내주 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 천공작업을 통하여 형성될 수 있다.
그리고 상기 제 4지지대(940)는 원통의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제 4지지대(940)의 외경은 상기 제 3지지대(930)의 내경보다 작게 형상될 수 있다. 이에 따라 상기 제 4지지대(940)는 상기 제 1지지대(910), 제 2지지대(920) 및 제 3지지대(930)의 내부로 수용될 수 있다.
또한, 상기 제 4지지대 홈(941)은 상기 제 4지지대(940)의 외주로부터 내주 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 천공작업을 통하여 형성될 수 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제 1지지대 홈(911), 제 2지지대 홈(921), 제 3지지대 홈(931) 및 제 4지지대 홈(941) 중 형성되지 않는 부분이 있을 수 있다.
또한, 상기 제 1지지대 홈(911), 제 2지지대 홈(921), 제 3지지대 홈(931) 및 제 4지지대 홈(941)에는 상기 컨트롤러(500), 통신기(600) 및 배터리(700)가 구비될 수 있다.
그리고 개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제 1지지대 홈(911), 제 2지지대 홈(921), 제 3지지대 홈(931) 및 제 4지지대 홈(941) 중 어느 하나에는 촬영기(미도시)가 구비될 수 있다.
또한, 개시된 내용의 일 실시예에 따르면 가장 무게가 많이 나가는 배터리(700)가 가장 아래에 위치된 상기 제 1지지대 홈(911)에 구비될 수 있다.
그리고 도 2에 도시된 상기 발전부(300) 및 제동부(400)와 연동되어야 할 상기 컨트롤러(500)가 가장 위에 위치된 상기 제 4지지대 홈(941)에 구비될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러(500)와 연동되는 상기 통신기(600)는 상기 제 3지지대 홈(931)에 구비될 수 있다.
그리고 상기 제 2지지대 홈(921)에는 추가적인 배터리(700)가 구비될 수 있고 상기 촬영기(미도시)가 구비될 수도 있다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 촬영부(미도시)는 카메라(Camera)를 포함하는 영상 기기이고 도 2, 도 5 및 도 10을 참조하면 상기 컨트롤러(500), 통신기(600) 및 발전부(300)와 연결되어 상기 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치(10)의 주변의 영상 또는 이미지(Image)를 상기 통신기(600)를 통하여 외부로 전송할 수 있다.
또한, 개시된 내용의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1지지대(910), 제 2지지대(920), 제 3지지대(930) 및 제 4지지대(940)를 상부의 방향으로 텔레스코픽(Telescopic)하게 길이 신장시킨 상태에서 천공 작업을 하여 상기 제 1지지대 홈(911), 제 2지지대 홈(921), 제 3지지대 홈(931) 및 제 4지지대 홈(941)을 형성하고 여기에 상기 컨트롤러(500), 통신기(600), 배터리(700), 촬영기(미도시), 인버터(미도시) 및 정류회로(미도시)등을 각각 구비한 후에는 콘크리트(Concrete)를 상기 제 4지지대(940)의 상부 개구부로부터 상기 제 4지지대(940)의 내부로 타설할 수 있다.
콘크리트가 경화되면 상기 컨트롤러(500), 통신기(600), 배터리(700), 촬용기(미도시), 인버터(미도시) 및 정류회로(미도시) 등은 고정되고 상기 지지부(900)는 지면에 안정적으로 고정될 수 있다.
그리고 개시된 내용의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1지지대 홈(911), 제 2지지대 홈(921), 제 3지지대 홈(931) 및 제 4지지대 홈(941)에는 외부의 온도 및 습도를 감지할 수 있는 복수의 센서(Sensor, 미도시)가 구비될 수 있다. 복수의 상기 센서는 상기 컨트롤러(500)와 각각 연동되어 상기 컨트롤러(500)로 온도 및 습도 정보를 각각 전송할 수 있다. 상기 컨트롤러(500)는 온도 및 습도가 설정된 범위를 초과하면 상기 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치(10)의 전원을 차단시킬 수 있다.
도 11은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치의 블록도이다.
개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 컨트롤러(500)는 도 1 내지 도 11에 도시되는 바와 같이 정류회로(510) 및 인버터(520)와 연동될 수 있다.
여기에서, 상기 정류회로(510)는 상기 제어부(800) 또는 지지부(900)에 구비될 수 있다. 상기 정류회로(510)는 교류를 직류로 바꾸는 전기장치일 수 있다.
또한, 상기 인버터(520)는 상기 제어부(800) 또는 지지부(900)에 구비될 수 있다. 상기 인버터(520)는 풍력의 변화로 일정하지 않은 주파수를 조정하여 일정한 전력으로 전환할 수 있다.
그리고 개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 발전부(300)로부터 공급된 전력은 상기 정류회로(510)를 통과한 후 상기 컨트롤러(500)를 거쳐 상기 배터리(700)로 공급될 수 있다.
또한, 개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 발전부(300)로부터 공급된 전력은 상기 정류회로(510)를 통과한 후 바로 상기 배터리(700)로 공급될 수 있다.
한편, 개시된 내용의 일 실시예에 따르면 상기 제동부(400)는 상기 컨트롤러(500)로부터 실시간 제동신호 또는 선제적 제동신호를 받을 수 있다. 이에 따라, 상기 제동부(400)는 상기 회전부(200) 또는 발전부(300)에 제동력을 공급할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도면에 부여된 부호의 명칭은 하기와 같다.
100 : 흡입부
110 : 흡입부 본체 120 : 제 1흡입부 고정단
121 : 고정단 베이스 122 : 제 1고정단 판
123 : 제 2고정단 판 124 : 고정단 슬롯
125 : 고정단 보강판
130 : 제 2흡입부 고정단 140 : 관통단
200 : 회전부
210 : 회전부 본체 211 : 제 1회전부 고정부재
212 : 제 2회전부 고정부재 213 : 경사면
214 : 가이드 날개
220 : 로터 221 : 회전봉
222 : 블레이드 고정홈 223 : 블레이드
224 : 블레이드 본체 225 : 블레이드 결합부재
226 : 블레이드 성형부재
230 : 제 1회전부 덮개부재 231 : 중심부
232 : 고정홀 233 : 주변부
240 : 제 2회전부 덮개부재
300 : 발전부
310 : 발전기 320 : 구동축
400 : 제동부
410 : 제 1제동기 411 : 제 1제동기 가이드
412 : 가이드 경사면 413 : 제 1제동기 로드
414 : 제 1제동기 패드 420 : 제 2제동기
421 ; 제 2제동기 리니어 모터 422 : 제 2제동기 로드
423 : 제 2제동기 패드 430 : 제 3제동기
431 : 제 3제동기 디스크 432 : 제 3제동기 코일 여자부
500 : 컨트롤러
510 : 정류회로 520 : 인버터
600 : 통신기
700 : 배터리
800 : 제어부
810 : 제어부 본체
900 : 지지부
910 : 제 1지지대 911 : 제 1지지대 홈
920 : 제 2지지대 921 : 제 2지지대 홈
930 : 제 3지지대 931 : 제 3지지대 홈
940 : 제 4지지대 941 : 제 4지지대 홈
10 : 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치
20 : 연결 케이블
실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치는 대형 풍력발전설비가 설치되기 어려운 장소에 간편하게 설치되어 해당 지역에 필요한 전력을 공급할 수 있도록 한다.
실시예에 따른 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치는 고가의 발전설비가 강한 바람에 의하여 파손되는 것을 방지할 수 있도록, 무선통신을 통하여 공급받은 기상정보를 기반으로 하여 인공지능을 통한 바람의 세기 등의 정보를 도출하여 발전설비에 손상을 가할 정도의 바람이 불 것이 예상되면 선제적 제동신호를 제동부로 전송하여 회전부의 회전을 감소시킬 수 있도록 한다.

Claims (15)

  1. 바람이 흡입되고 흡입된 바람을 회전부로 경사지게 공급하는 흡입부;
    상기 흡입부의 상부에 구비되어 상기 흡입부로부터 공급받은 바람에 의하여 회전력을 발생시키는 회전부;
    상기 흡입부의 상부 중앙에 구비되고 상기 회전부의 하단에 연결되어 상기 회전부로부터 회전력을 공급받아 전기를 생산하는 발전부;
    상기 흡입부의 상부 및 하부에 구비되어 상기 회전부 또는 발전부에 제동력을 공급하는 제동부;
    상기 흡입부의 하부에 구비되고 상기 발전부 및 제동부와 연동되어 이들의 동작을 제어하는 컨트롤러;
    상기 흡입부의 하부에 구비되고 상기 컨트롤러와 연동되어 무선통신을 통하여 공급받은 기상 정보를 상기 컨트롤러로 전송하는 통신기; 및
    상기 흡입부의 하부에 구비되고 상기 발전부와 연결되어 상기 발전부로부터 생산된 전력을 저장하는 배터리;를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 발전부의 회전속도가 설정된 범위를 초과하면 상기 제동부에 실시간 제동신호를 전송하고, 상기 통신기로부터 전송받은 기상 정보를 통하여 딥러닝 모델에 의하여 도출된 바람의 세기 정보가 설정된 범위를 초과하면 상기 제동부에 선제적 제동신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입부는,
    상단의 외경이 하단의 외경보다 작은 원기둥의 형상으로 형성되어 하부로 흡입된 바람을 상부에 구비된 상기 회전부로 경사지게 공급하는 흡입부 본체;
    상기 흡입부 본체의 외주 둘레를 따라 일정간격 이격되게 형성되어 상기 회전부의 하부를 고정시키는 복수의 제 1흡입부 고정단;
    상기 흡입부 본체의 상부 중앙에 형성되어 내부에 상기 발전부를 고정시키는 제 2흡입부 고정단; 및
    상기 흡입부 본체의 하부에 형성되어 상기 발전부 및 제동부로부터 상기 컨트롤러 및 배터리로 연결되는 연결케이블의 이동통로가 되는 관통단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전부는,
    원통의 형상으로 형성되고 하부가 상기 흡입부의 상부에 고정되어 로터의 회전방향을 결정하고 난류로부터 로터를 보호하는 회전부 본체;
    상기 회전부 본체의 내부에 구비되고 상단이 제 1회전부 덮개부재의 중앙에 회전가능하게 고정되며 하단이 상기 발전부의 상단에 연결되어 상기 흡입부로부터 공급받은 바람에 의하여 회전되며 회전력을 발생시키는 로터;
    상기 회전부 본체의 상단에 구비되고 중심부는 중앙에 상기 로터의 상부를 고정시키는 고정홀이 형성된 원판의 형상으로 형성되고 주변부는 일단은 상기 중심부의 외주 둘레에 연결되고 타단은 하부 방향으로 구부러지게 형성되어 상기 회전부 본체의 상단에 일정 간격 이격되게 고정되는 복수의 직사각형판의 형상으로 형성되는 제 1회전부 덮개부재; 및
    상기 제 1회전부 덮개부재의 상단 중앙에 구비되고 상단의 외경이 하단의 외경보다 작은 원기둥의 형상으로 형성되어 상기 제 1회전부 덮개부재의 고정홀을 오염으로부터 보호하는 제 2회전부 덮개부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 회전부 본체는,
    회전부 본체의 상부에 원통의 형상으로 형성되고 상단이 상기 제 1회전부 덮개부재의 주변부의 타단에 고정되는 제 1회전부 고정부재;
    상기 회전부 본체의 하부에 원통의 형상으로 형성되고 하부가 상기 흡입부의 상부에 고정되며 내주면이 상단 방향으로 테이퍼지게 형성되어 상기 흡입부로부터 공급 받은 바람을 상기 로터로 경사지게 공급하는 제 2회전부 고정부재; 및
    타원기둥의 형상으로 형성되고 상단이 상기 제 1회전부 고정부재의 상단과 일치되도록 상기 제 1회전부 고정부재에 연결되고 하단이 상기 제 2회전부 고정부재의 하단으로부터 일정거리 이격된 위치까지 연장되어 상기 제 2회전부 고정부재에 연결되는 복수의 가이드 날개;를 포함하고,
    복수의 상기 가이드 날개는,
    상기 제 1회전부 고정부재 및 제 2회전부 고정부재의 외주 둘레의 전체에 각각 좌우로 일정간격 이격되게 배치되며,
    각각 동일한 방향으로 절곡되는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 로터는,
    다각형 기둥의 형상으로 형성되고 상부가 제 1회전부 덮개부재의 고정홀에 회전 가능하게 고정되며 하부가 상기 발전부의 상단에 연결되어 회전하는 회전봉;
    가로로는 상기 회전봉의 다각형 기둥의 평평한 부분의 중앙에 형성되고 세로로는 상기 회전봉의 상단으로부터 하단 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 형성되어 복수의 블레이드를 각각 고정시키는 복수의 블레이드 고정홈; 및
    타원기둥의 형상으로 형성되어 복수의 상기 블레이드 고정홈에 각각 슬롯 결합되는 복수의 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    복수의 상기 블레이드는,
    각각 타원기둥의 형상으로 형성된 복수의 블레이드 본체;
    복수의 상기 블레이드 본체의 일측에 각각 형성되어 복수의 상기 블레이드 본체를 복수의 상기 블레이드 고정홈에 각각 슬롯 결합시키는 복수의 블레이드 결합부재; 및
    복수의 상기 블레이드 본체의 타원 기둥 형상을 각각 유지시키는 복수의 블레이드 성형부재;를 각각 포함하고,
    복수의 상기 블레이드 본체는,
    각각 바람을 받은 면의 곡률 반경이 바람을 받지 않는 면의 곡률 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전부는,
    원통의 형상으로 형성되고 하부가 상기 흡입부의 상부에 고정되어 로터의 회전방향을 결정하고 난류로부터 로터를 보호하는 회전부 본체;
    상기 회전부 본체의 내부에 구비되고 상단이 제 1회전부 덮개부재의 중앙에 회전가능하게 고정되며 하단이 상기 발전부의 상단에 연결되어 상기 흡입부로부터 공급받은 바람에 의하여 회전되며 회전력을 발생시키는 로터;
    상기 회전부 본체의 상단에 구비되고 중심부는 중앙에 상기 로터의 상부를 고정시키는 고정홀이 형성된 원판의 형상으로 형성되고 주변부는 일단은 상기 중심부의 외주 둘레에 연결되고 타단은 하부 방향으로 구부러지게 형성되어 상기 회전부 본체의 상단에 일정 간격 이격되게 고정되는 복수의 직사각형판의 형상으로 형성되는 제 1회전부 덮개부재; 및
    상기 제 1회전부 덮개부재의 상부에 구비되고 상단은 원판의 형상으로 형성되며 하단은 상기 원판의 형상의 둘레로부터 하부 방향으로 확장되면서 일정 거리 이격된 위치까지 연장되게 형성되고 상기 회전부 본체의 상단으로부터 하단 방향으로 일정거리 이격된 위치까지를 덮도록 형성되어 오염 물질이 상기 회전부의 내부로 유입되는 것을 방지하는 제 2회전부 덮개부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 회전부 본체는,
    회전부 본체의 상부에 원통의 형상으로 형성되고 상단이 상기 제 1회전부 덮개부재의 주변부의 타단에 고정되는 제 1회전부 고정부재;
    상기 회전부 본체의 하부에 원통의 형상으로 형성되고 하부가 상기 흡입부의 상부에 고정되며 내주면이 상단 방향으로 테이퍼지게 형성되어 상기 흡입부로부터 공급 받은 바람을 상기 로터로 경사지게 공급하는 제 2회전부 고정부재; 및
    타원기둥의 형상으로 형성되고 상단이 상기 제 1회전부 고정부재의 상단과 일치되도록 상기 제 1회전부 고정부재에 연결되고 하단이 상기 제 2회전부 고정부재의 하단으로부터 일정거리 이격된 위치까지 연장되어 상기 제 2회전부 고정부재에 연결되는 복수의 가이드 날개;를 포함하고,
    복수의 상기 가이드 날개는,
    상기 제 1회전부 고정부재 및 제 2회전부 고정부재의 외주 둘레의 전체에 각각 좌우로 일정간격 이격되게 배치되며,
    각각 동일한 방향으로 절곡되는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 로터는,
    다각형 기둥의 형상으로 형성되고 상부가 제 1회전부 덮개부재의 고정홀에 회전 가능하게 고정되며 하부가 상기 발전부의 상단에 연결되어 회전하는 회전봉;
    가로로는 상기 회전봉의 다각형 기둥의 평평한 부분의 중앙에 형성되고 세로로는 상기 회전봉의 상단으로부터 하단 방향으로 일정거리 이격된 위치까지 형성되어 복수의 블레이드를 각각 고정시키는 복수의 블레이드 고정홈; 및
    절곡된 직사각형판의 형상으로 형성되어 복수의 상기 블레이드 고정홈에 각각 슬롯 결합되는 복수의 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    복수의 상기 블레이드는,
    직사각형판의 형상으로 형성되고 상기 직사각형판의 일측으로부터 타측 방향으로 일정거리 이격된 위치에서 절곡되는 복수의 블레이드 본체; 및
    복수의 상기 블레이드 본체의 일측에 각각 형성되어 복수의 상기 블레이드 본체를 복수의 상기 블레이드 고정홈에 각각 슬롯 결합시키는 복수의 블레이드 결합부재;를 각각 포함하고,
    복수의 상기 블레이드 본체는,
    각각 동일한 방향으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제동부는,
    상기 흡입부의 상부 일측에 구비되고 바람의 세기가 설정된 범위를 초과하면 바람의 흐름에 의하여 상기 회전부에 제동력을 공급하는 제 1제동기;
    상기 흡입부의 상부 타측에 구비되고 상기 컨트롤러로부터 선제적 제동신호를 전송받아 제 2제동기 리니어 모터의 구동에 의하여 상기 회전부에 제동력을 공급하는 제 2제동기; 및
    상기 흡입부의 하부 중앙에 구비되고 상기 컨트롤러로부터 실시간 제동신호를 전송받아 제 3제동기 코일 여자부의 자화에 의하여 상기 발전부에 제동력을 공급하는 제 3제동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입부의 하부에 구비되어 내부에 상기 컨트롤러, 통신기 및 배터리를 포함하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제어부의 내부에 구비되어 교류를 직류로 바꾸는 정류장치; 및
    상기 제어부의 내부에 구비되어 주파수를 조정하여 일정한 전력으로 전환하는 인버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입부의 하부에 구비되어 세로 방향으로 텔레스코픽하게 길이 신축되며 내부에 상기 컨트롤러, 통신기 및 배터리를 포함하는 지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 지지부의 내부에 구비되어 교류를 직류로 바꾸는 정류장치; 및
    상기 지지부의 내부에 구비되어 주파수를 조정하여 일정한 전력으로 전환하는 인버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치.
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KR20110005920A (ko) * 2009-07-08 2011-01-20 김덕보 터보형 수직축 풍력장치
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CN109555649A (zh) * 2018-11-25 2019-04-02 大连龙腾流体设备有限公司 一种车载的风力发电设备

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