KR20110011193A - 풍력발전기의 블레이드의 가변구조 - Google Patents

풍력발전기의 블레이드의 가변구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력발전기의 블레이드 가변구조에 관한 것으로서, 풍력을 이용하는 발전기; 상기 발전기에 축 연결되어 회전동력이 입력되도록 하는 주축대; 상기 주축대에 다수가 방사상으로 연결되는 상부 연결대; 상기 상부 연결대의 하부에 다수가 방사상으로 주축대와 연결되는 하부 연결대; 상기 상부 연결대와 하부 연결대 사이에 다수의 블레이드가 각도 조절가능한 상태로 설치되고, 상기 모든 블레이드의 회전각도를 입력신호에 의해 일시에 가변할 수 있도록 하는 베이스구동부가 주축대 상에 설치되도록 한 회전체; 및 풍향 및 풍속 정보를 획득하여 상기 베이스구동부에 제어신호를 제공하도록 된 관측부;를 포함하여 구성된다.
본 발명은 주축대 상에 설치된 베이스 구동부의 조작에 의해 설치된 모든 블레이드를 동시에 각도 조절하게 됨으로써, 구조가 간단하고, 이로 인한, 설비비용이 절감되며, 구조가 단순하기 때문에 고장 유발원인이 최소화되어 유지 및 보수가 간편한 효과를 갖는다.
풍력발전기, 블레이드, 각도조절장치

Description

풍력발전기의 블레이드의 가변구조{Blade of wind power generator}
본 발명은 풍력발전기의 블레이드에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 블레이드를 향해 불어오는 바람을 적극적으로 포용할 수 있게 한 풍력발전기의 블레이드의 가변구조에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기에 사용되는 블레이드는 불어오는 바람을 적극적으로 포용할 수 있어야만 발전효율을 높일 수 있다.
종래에도 바람의 포용량을 증가시키기 위하여 여러 가지 형태의 블레이드를 개발하여 왔다.
예로서 블레이드의 플레이트를 바람을 받아 부풀어지게 형성하여 바람의 포용량을 증가시키는 기술이 있었고, 그 전에도 블레이드의 형상과 구조변화로서 포용량을 증가시키고자 하는 노력이 있었다.
그러나, 종래에 개발된 기술들은 블레이드가 제자리에서만 바람을 맞게 되어 있어 이러한 방식으로는 블레이드의 포용량을 높이는데에 한계가 있었다.
도 1은 종래기술에 따른 수직형 풍력발전기를 도시한 사시도이고, 도 2는 바람에 의해 풍향계와 임펠러의 작동관계를 설명하기 위해 도 1의 수직형 풍력발전기 를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 종래기술에 따른 수직형 풍력발전기의 일부를 절취하여 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
동 도면에서 보는 바와 같은 종래기술의 수직형 풍력발전기는 메인 샤프트(1)의 하단에 발전기(2)가 연결되고, 상기 메인 샤프트(1)에서 방사상으로 다수개의 상부 연결축(3) 및 하부 연결축(5)이 연장되며, 상기 상부 연결축(3) 및 하부 연결축(5) 사이에 임펠러(11)가 각각 장착되고, 상기 임펠러(11)가 날개 정면각 조정장치(31)를 통해 풍향계(7)와 연결된다.
상기한 수직형 풍력발전기는 다음과 같이 작동한다.
풍향계(7)는 항상 바람이 불어오는 방향으로 일직선으로 정렬된다. 따라서, 바람이 X축 방향으로 분다고 가정하면, 풍향계(7)는 언제나 X축 방향으로 정렬되지만, 회전 모멘트가 큰 시계방향으로 임펠러가 항상 회전하게 되어, 날개 정면각 조정장치(31 ;도 1 참조)에 의해 임펠러(11)가 바람 부분 방향에 일정한 각을 갖도록 배치되는 것과 동시에 바람에 의해 메인샤프트(1)를 축으로 하여 시계방향으로 원주운동을 하게 된다.
즉, a 위치에서 풍향계(7)와 임펠러(11a)가 X축 방향을 향하고, 상기 임펠러가 원주운동(공전)을 하여 b 위치에 위치하게 되면, 바람의 방향과 일치되도록 풍향계(7)가 회전하고, 상기 풍향계(7)의 회전각만큼 날개 정면각 조정장치(15)에 의해 임펠러(11b)는 X축에 대해 -45도 방향으로 경사지게 배치되고, 상기 임펠러가 메인 샤프트(1)를 축으로 하여 더 회전하여 c 위치에 도달하면, 풍향계(7)가 바람의 방향과 일치되도록 회전되므로서, 날개 정면각 조정장치(15)가 상기 풍향계(7) 의 회전각을 임펠러(11c)로 전달하여 임펠러(11c)가 -90도 회전하여 바람의 방향에 대해 수직하게 배치되고, d 위치에서 풍향계(7) 및 날개 정면각 조정장치(15)에 의해 임펠러(11d)는 바람의 방향에 대해 -125도 경사지게 배치된다.
따라서, 풍향계의 각회전을 임펠러로 전달하는 날개 정면각 조정장치(31)에 의해 임펠러가 항상 바람을 안고 회전 모멘트가 큰 어느 한 방향으로 원주운동을 하게 되며 임펠러의 원주운동에 의해 메인 샤프트(1)가 회전하므로서, 메인 샤프트(1)의 하단에 배치된 발전기(2)가 발전하게 된다.
위에서 바람이 0도 방향으로 불었을 때를 예로 들고 있지만, 바람이 어느 방향으로 불어도 풍향계(7)가 항상 바람이 불어오는 방향으로 일직선으로 정렬되기 때문에 임펠러는 위에서 예시한 위치로 배치된다.
또한, 위에서 설명한 바와 같은 종래기술은 상기 임펠러(11)의 원주운동과 자전 비율은 2:1이 가장 바람직하다.
위에서 설명한 바와 같이, 바람이 불 때 풍향계는 항상 바람이 불어오는 방향으로 배치되지만, 임펠러(11)가 바람이 불어오는 방향에 대해 정면으로 배치될 수 있게 하는 날개 정면각 조정장치(31)에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 상기 임펠러(11)는 "工" 형상의 프레임(13)에 돛 (15)이 장착되고, 상기 프레임(13)의 상부 수평부(13a)가 연결부재(17)에 의해 날개 정면각 조정장치(31)에 연결되고, 상기 프레임(13)의 하부 수평부(13b)에 연결된 볼(19)이 하부 연결축(5)에 회전가능하게 장착된다.
상기 연결부재(17)는 키이(key)에 의해 하부 샤프트(41)와 결합되고 하단이 임펠러(11)의 상부 수평부(13a)에 연결된다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래기술은 각각의 임펠러(11)마다 풍향계(7)와 날개 정면각 조정장치(31)를 설치하고 있어, 구조가 복잡한 문제가 있었다.
또한, 복잡한 구조로 인해 설치작업에 많은 시간이 소요되었고, 부품수의 증가로 인한 많은 설비비용이 증가되는 것은 물론, 보수비용 등이 증가하는 문제가 있었다.
그리고, 종래기술은 풍향계(7) 및 날개 정면각 조정장치(31)의 하중이 상,하부 연결축(3,5) 끝단에 집중됨으로써, 축 연결부에서의 조기 파손 문제가 있었다.
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 주축대 상에 설치된 베이스 구동부의 조작에 의해 설치된 모든 블레이드를 동시에 각도 조절하도록 된 풍력발전기의 블레이드 가변구조를 제공함에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 풍력발전기의 블레이드 가변구조는 풍력을 이용하는 발전기; 상기 발전기에 축 연결되어 회전동력이 입력되도록 하는 주축대; 상기 주축대에 다수가 방사상으로 연결되는 상부 연결대; 상기 상부 연결대의 하부에 다수가 방사상으로 주축대와 연결되는 하부 연결대; 상기 상부 연결대와 하부 연결대 사이에 다수의 블레이드가 각도 조절가능한 상태로 설치되고, 상기 모든 블레이드의 회전각도를 입력신호에 의해 일시에 가변할 수 있도록 하는 베이스구동부가 주축대 상에 설치되도록 한 회전체; 및 풍향 및 풍속 정보를 획득하여 상기 베이스구동부에 제어신호를 제공하도록 된 관측부;를 포함한다.
여기서, 상기 주축대와 상/하부 연결대는 각각 중공관체로 제작되어 있고, 상호 일체형으로 연결되며, 회전체를 탑재한 상태로 회전이 이루어지게 된다.
그리고, 상기 회전체는, 주축대 상에 설치되어 모터의 회전동력을 제공하는 베이스구동부; 상기 주축대 상측에 설치되어 베이스구동부의 회전동력을 전달받아 상부 연결대의 각 방향으로 동력이 분기되도록 하는 제1메인기어박스; 상기 제1메 인기어박스의 회전동력을 전달받아 수직방향으로 전달하는 제1위성기어박스; 및 상기 제1위성기어박스의 회전동력을 전달받아 회전가능한 상태로 상,하부 연결대 사이에 설치되는 제1블레이드;를 포함한다.
그리고, 상기 회전체는, 주축대 상에 설치되어 모터의 회전동력을 제공하는 베이스구동부; 상기 주축대 상측에 설치되어 베이스구동부의 회전동력을 전달받아 상부 연결대의 각 방향으로 동력이 분기되도록 하는 제1메인기어박스; 상기 제1메인기어박스의 회전동력을 전달받아 수직방향으로 전달하는 제1위성기어박스; 상기 제1위성기어박스의 회전동력을 전달받아 회전가능한 상태로 상,하부 연결대 사이에 설치되는 제1블레이드; 상기 주축대 하측에 설치되어 베이스구동부의 회전동력을 전달받아 하부 연결대의 각 방향으로 동력이 분기되도록 하는 제2메인기어박스; 상기 제2메인기어박스의 회전동력을 전달받아 수직방향으로 전달하는 제2위성기어박스; 및 상기 제2위성기어박스의 회전동력을 전달받아 회전가능한 상태로 상,하부 연결대 사이에 설치되는 제2블레이드;를 포함한다.
상기한 구성에 따는 본 발명은 주축대 상에 설치된 베이스 구동부의 조작에 의해 설치된 모든 블레이드를 동시에 각도 조절하게 됨으로써, 구조가 간단하고, 이로 인한, 설비비용이 절감되는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 구조가 단순하기 때문에 고장 유발원인이 최소화되어 유지 및 보수가 간편한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 모든 블레이드의 회전각도를 정확히 일치시켜 제어함으로써, 발전 효율을 높일 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 구조를 도시한 개략도이고, 도 5는 도 4의 평면설치구조를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 구조를 도시한 개략도이고, 도 7은 도 6의 평면설치구조를 도시한 도면이다.
동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명은 풍력을 이용해 발전되는 발전기(100)와, 상기 발전기(100)에 축 연결되어 회전동력이 입력되도록 하는 주축대(210)와, 상기 주축대(210)에 다수가 방사상으로 연결되는 상부 연결대(220)와, 상기 상부 연결대(220)의 하부에 다수가 방사상으로 주축대(210)와 연결되는 하부 연결대(230)와, 상기 상부 연결대(220)와 하부 연결대(230) 사이에 다수의 블레이드가 각도 조절가능한 상태로 설치되고, 상기 모든 블레이드의 회전각도를 입력신호에 의해 일시에 가변할 수 있도록 하는 베이스구동부(310)가 주축대(210) 상에 설치되도록 한 회전체(300)와, 풍향 및 풍속 정보를 획득하여 상기 베이스구동부(310)에 제어신호를 제공하도록 된 관측부(400)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기서, 상기 주축대(210)와 상,하부 연결대(220)(230)는 각각 중공관체로 제작되어 있고, 상호 일체형으로 연결되며, 회전체(300)를 탑재한 상태로 회전이 이루어지게 된다.
이때, 상기 중공관체의 구조는 회전체(300)의 조작을 위한 동력을 전달하는 통로의 기능을 제공하게 된다.
여기서, 상기 회전체(300)의 구성은 블레이드의 설치 개수에 따라 구조를 달리하게 되는데, 도 4와 도 5는 본 발명의 제1실시예로서, 블레이드의 개수를 4개 이하로 구성하는 예를 도시하고 있다.
도 4와 도 5에서 보는 바와 같은 본 발명의 회전체(300)는, 주축대(210) 상에 설치되어 모터(311)의 회전동력을 제공하는 베이스구동부(310)와, 상기 주축대(210) 상측에 설치되어 베이스구동부(310)의 회전동력을 전달받아 상부 연결대(220)의 각 방향으로 동력이 분기되도록 하는 제1메인기어박스(321)와, 상기 제1메인기어박스(321)의 회전동력을 전달받아 수직방향으로 전달하는 제1위성기어박스(325)와, 상기 제1위성기어박스(325)의 회전동력을 전달받아 회전가능한 상태로 상,하부 연결대(220)(230) 사이에 설치되는 제1블레이드(329)로 구성된다.
여기서, 상기 베이스구동부(310)는 동력을 발생하는 모터(311)와, 상기 모터(311)의 회전축에 결합된 웜기어(312)와, 상기 웜기어(312)의 회전력을 전달받는 평기어(313)와, 상기 평기어(313)의 회전력을 수직방향으로 전달하는 수직출력축(314)으로 구성된다.
이때, 상기 수직출력축(314)은 주축대(210)의 중공관을 따라 수직방향으로 연장 설치되어 있고, 모터(311), 웜기어(312), 평기어(313)는 주축대(210) 상에 별도의 케이스를 설치하거나, 주축대(210)의 중공관을 확관시켜 설치공간이 확보되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제1메인기어박스(321)는 수직출력축(314)의 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(322)와, 상기 수직출력 베벨기어(322)의 둘레에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 다수(도면에서는 4개로 도시됨)의 수평출력 베벨기어(323)와, 상기 수평출력 베벨기어(323)의 회전동력을 전달 받아 상부 연결대(220)의 중공관을 따라 수평방향으로 연장 설치되는 수평출력축(324)로 구성된다.
이때, 상기 제1메인기어박스(321)는 주축대(210) 상에 별도의 케이스를 설치하거나, 주축대(210)의 중공관을 확관시켜 설치공간이 확보되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제1위성기어박스(325)는, 수평출력축(324)의 회전동력을 전달받는 수평출력 베벨기어(326)와, 상기 수평출력 베벨기어(326)에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(327)로 구성된다.
그리고, 상기한 본 발명은 제1위성기어박스(325)와, 제1블레이드(329) 사이에는 동력전달을 차단하기 위한 제1전자클러치(328)가 설치되도록 할 수 있는데, 상기 제1전자클러치(328)는 태풍 등과 같은 강풍이 발생되는 경우, 동력전달을 차단시켜 제1블레이드(329)가 바람방향을 따라 자연스럽게 일직선으로 배열되도록 하여 발전기(100)에 과부하가 걸리는 것을 방지하게 된다.
상기한 구성으로 이루어지는 회전체(300)는 관측부(400)로부터 제어신호를 제공받아 제1블레이드(329)의 회전각도를 기 설정된 값에 의해 조절하게 된다.
이때, 상기 관측부(400)는 바람의 방향을 측정하기 위한 풍향계(411), 바람의 속도를 측정하기 위한 풍속계(413), 상기 풍향계(411)와 풍속계(413)의 정보를 수집하여 베이스 구동부(310)의 모터(311) 구동을 제어하기 위한 신호를 송출하는 신호부(415)로 구성될 수 있다.
상기한 관측부(400)는 회전체(300)의 상측에 설치하거나, 별도의 장소에 설치하는 것이 모두 가능하며, 풍향 및 풍속 정보를 획득하여 획득한 정보를 통해 최적의 블레이드 설치 각을 산출하여 상기 베이스구동부(310)에 제어신호를 제공함으로써, 발전효율을 향상할 수 있게 된다.
도 6과 도 7은 본 발명의 제2실시예로서, 블레이드의 개수를 4개 이상 8개 이하로 구성하는 예를 도시하고 있다.
도 6과 도 7에서 보는 바와 같은 본 발명의 회전체(300)는, 주축대(210) 상에 설치되어 모터(311)의 회전동력을 제공하는 베이스구동부(310)와, 상기 주축대(210) 상측에 설치되어 베이스구동부(310)의 회전동력을 전달받아 상부 연결대(220)의 각 방향으로 동력이 분기되도록 하는 제1메인기어박스(321)와, 상기 제1메인기어박스(321)의 회전동력을 전달받아 수직방향으로 전달하는 제1위성기어박스(325)와, 상기 제1위성기어박스(325)의 회전동력을 전달받아 회전가능한 상태로 상,하부 연결대(220)(230) 사이에 설치되는 제1블레이드(329)와, 상기 주축대(210) 하측에 설치되어 베이스구동부(310)의 회전동력을 전달받아 하부 연결대(230)의 각 방향으로 동력이 분기되도록 하는 제2메인기어박스(331)와, 상기 제2메인기어박스(331)의 회전동력을 전달받아 수직방향으로 전달하는 제2위성기어박스(335)와, 상기 제2위성기어박스(335)의 회전동력을 전달받아 회전가능한 상태로 상,하부 연결대(220)(230) 사이에 설치되는 제2블레이드(339)로 구성된다.
여기서, 상기 베이스구동부(310)는 동력을 발생하는 모터(311)와, 상기 모터(311)의 회전축에 결합된 웜기어(312)와, 상기 웜기어(312)의 회전력을 전달받는 평기어(313)와, 상기 평기어(313)의 회전력을 수직방향으로 전달하는 수직출력축(314)으로 구성된다.
이때, 상기 수직출력축(314)은 주축대(210)의 중공관을 따라 수직방향으로 연장 설치되어 있고, 모터(311), 웜기어(312), 평기어(313)는 주축대(210) 상에 별도의 케이스를 설치하거나, 주축대(210)의 중공관을 확관시켜 설치공간이 확보되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제1메인기어박스(321)는 수직출력축(314)의 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(322)와, 상기 수직출력 베벨기어(322)의 둘레에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 다수(도면에서는 4개로 도시됨)의 수평출력 베벨기어(323)와, 상기 수평출력 베벨기어(323)의 회전동력을 전달 받아 상부 연결대(220)의 중공관을 따라 수평방향으로 연장 설치되는 수평출력축(324)로 구성된 다.
이때, 상기 제1메인기어박스(321)는 주축대(210) 상에 별도의 케이스를 설치하거나, 주축대(210)의 중공관을 확관시켜 설치공간이 확보되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제1위성기어박스(325)는, 수평출력축(324)의 회전동력을 전달받는 수평출력 베벨기어(326)와, 상기 수평출력 베벨기어(326)에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(327)로 구성된다.
그리고, 상기한 본 발명은 제1위성기어박스(325)와, 제1블레이드(329) 사이에는 동력전달을 차단하기 위한 제1전자클러치(328)가 설치되도록 할 수 있는데, 상기 제1전자클러치(328)는 태풍 등과 같은 강풍이 발생되는 경우, 동력전달을 차단시켜 제1블레이드(329)가 바람방향을 따라 자연스럽게 일직선으로 배열되도록 하여 발전기(100)에 과부하가 걸리는 것을 방지하게 된다.
그리고, 상기 제2메인기어박스(331)는 수직출력축(314)의 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(332)와, 상기 수직출력 베벨기어(332)의 둘레에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 다수(도면에서는 4개로 도시됨)의 수평출력 베벨기어(333)와, 상기 수평출력 베벨기어(333)의 회전동력을 전달 받아 하부 연결대(230)의 중공관을 따라 수평방향으로 연장 설치되는 수평출력축(334)로 구성된다.
이때, 상기 제2메인기어박스(331)는 주축대(210) 상에 별도의 케이스를 설치 하거나, 주축대(210)의 중공관을 확관시켜 형성되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제2위성기어박스(335)는, 수평출력축(334)의 회전동력을 전달받는 수평출력 베벨기어(336)와, 상기 수평출력 베벨기어(336)에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(337)로 구성된다.
그리고, 상기한 본 발명은 제2위성기어박스(335)와, 제2블레이드(339) 사이에는 동력전달을 차단하기 위한 제2전자클러치(338)가 설치되도록 할 수 있는데, 상기 제2전자클러치(338)는 제1전자클러치(328)와 동일한 역할을 수행하는 것으로서, 관측부(400)의 풍속정보에 의해 제어되도록 할 수 있다.
상기한 구성으로 이루어지는 회전체(300)는 관측부(400)로부터 제어신호를 제공받아 제1블레이드(329) 및 제2블레이드(339)의 회전각도를 기 설정된 값에 의해 조절하게 된다.
이때, 상기 관측부(400)는 회전체(300)의 상측에 설치하거나, 별도의 장소에 설치하는 것이 모두 가능하며, 풍향 및 풍속 정보를 획득하여 획득한 정보를 통해 최적의 블레이드 설치 각을 산출하여 상기 베이스구동부(310)에 제어신호를 제공함으로써, 발전효율을 향상할 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 수직형 풍력발전기를 도시한 사시도.
도 2는 바람에 의해 풍향계와 임펠러의 작동관계를 설명하기 위해 도 1의 수직형 풍력발전기를 개략적으로 도시한 평면도.
도 3은 종래기술에 따른 수직형 풍력발전기의 일부를 절취하여 개략적으로 도시한 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 구조를 도시한 개략도.
도 5는 도 4의 평면설치구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기의 구조를 도시한 개략도.
도 7은 도 6의 평면설치구조를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 발전기 210: 주축대
220: 상부연결대 230: 하부연결대
300: 회전체 310: 베이스구동부
311: 모터 312: 웜기어
313: 평기어 314: 수직출력축
321: 제1메인기어박스 322: 수직출력 베벨기어
323:수평출력 베벨기어 324: 수평출력축
325: 제1위성기어박스 326: 수평출력 베벨기어
327: 수직출력 베벨기어 328: 제1전자클러치
329: 제1블레이드 331: 제2메인기어박스
332: 수직출력 베벨기어 333:수평출력 베벨기어
334: 수평출력축 335: 제2위성기어박스
336: 수평출력 베벨기어 337: 수직출력 베벨기어
338: 제2전자클러치 339: 제2블레이드
400: 관측부 411: 풍향계
413: 풍속계 415: 신호부

Claims (11)

  1. 풍력을 이용하는 발전기(100);
    상기 발전기(100)에 축 연결되어 회전동력이 입력되도록 하는 주축대(210);
    상기 주축대(210)에 다수가 방사상으로 연결되는 상부 연결대(220);
    상기 상부 연결대(220)의 하부에 다수가 방사상으로 주축대(210)와 연결되는 하부 연결대(230);
    상기 상부 연결대(220)와 하부 연결대(230) 사이에 다수의 블레이드가 각도 조절가능한 상태로 설치되고, 상기 모든 블레이드의 회전각도를 입력신호에 의해 일시에 가변할 수 있도록 하는 베이스구동부(310)가 주축대(210) 상에 설치되도록 한 회전체(300); 및
    풍향 및 풍속 정보를 획득하여 상기 베이스구동부(310)에 제어신호를 제공하도록 된 관측부(400);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주축대(210)와 상,하부 연결대(220)(230)는 각각 중공관체로 제작되어 있고, 상호 일체형으로 연결되며, 회전체(300)를 탑재한 상태로 회전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전체(300)는,
    주축대(210) 상에 설치되어 모터(311)의 회전동력을 제공하는 베이스구동부(310);
    상기 주축대(210) 상측에 설치되어 베이스구동부(310)의 회전동력을 전달받아 상부 연결대(220)의 각 방향으로 동력이 분기되도록 하는 제1메인기어박스(321);
    상기 제1메인기어박스(321)의 회전동력을 전달받아 수직방향으로 전달하는 제1위성기어박스(325); 및
    상기 제1위성기어박스(325)의 회전동력을 전달받아 회전가능한 상태로 상,하부 연결대(220)(230) 사이에 설치되는 제1블레이드(329);
    를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전체(300)는,
    주축대(210) 상에 설치되어 모터(311)의 회전동력을 제공하는 베이스구동 부(310);
    상기 주축대(210) 상측에 설치되어 베이스구동부(310)의 회전동력을 전달받아 상부 연결대(220)의 각 방향으로 동력이 분기되도록 하는 제1메인기어박스(321);
    상기 제1메인기어박스(321)의 회전동력을 전달받아 수직방향으로 전달하는 제1위성기어박스(325);
    상기 제1위성기어박스(325)의 회전동력을 전달받아 회전가능한 상태로 상,하부 연결대(220)(230) 사이에 설치되는 제1블레이드(329);
    상기 주축대(210) 하측에 설치되어 베이스구동부(310)의 회전동력을 전달받아 하부 연결대(230)의 각 방향으로 동력이 분기되도록 하는 제2메인기어박스(331);
    상기 제2메인기어박스(331)의 회전동력을 전달받아 수직방향으로 전달하는 제2위성기어박스(335); 및
    상기 제2위성기어박스(335)의 회전동력을 전달받아 회전가능한 상태로 상,하부 연결대(220)(230) 사이에 설치되는 제2블레이드(339);
    를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  5. 제3항, 4항에 있어서,
    상기 베이스구동부(310)는,
    동력을 발생하는 모터(311);
    상기 모터(311)의 회전축에 결합된 웜기어(312);
    상기 웜기어(312)의 회전력을 전달받는 평기어(313); 및
    상기 평기어(313)의 회전력을 수직방향으로 전달하는 수직출력축(314);
    을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  6. 제3항, 4항에 있어서,
    상기 제1메인기어박스(321)는,
    수직출력축(314)의 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(322);
    상기 수직출력 베벨기어(322)의 둘레에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 다수의 수평출력 베벨기어(323); 및
    상기 수평출력 베벨기어(323)의 회전동력을 전달 받아 상부 연결대(220)의 중공관을 따라 수평방향으로 연장 설치되는 수평출력축(324);
    를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  7. 제3항, 4항에 있어서,
    상기 제1위성기어박스(325)는,
    수평출력축(324)의 회전동력을 전달받는 수평출력 베벨기어(326); 및
    상기 수평출력 베벨기어(326)에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(327);
    를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  8. 제3항, 4항에 있어서,
    상기 제1위성기어박스(325)와, 제1블레이드(329) 사이에 동력전달을 차단하기 위한 제1전자클러치(328)가 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제2메인기어박스(331)는,
    수직출력축(314)의 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(332);
    상기 수직출력 베벨기어(332)의 둘레에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 다수의 수평출력 베벨기어(333); 및
    상기 수평출력 베벨기어(333)의 회전동력을 전달 받아 하부 연결대(230)의 중공관을 따라 수평방향으로 연장 설치되는 수평출력축(334);
    을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제2위성기어박스(335)는,
    수평출력축(334)의 회전동력을 전달받는 수평출력 베벨기어(336); 및
    상기 수평출력 베벨기어(336)에 90°방향으로 치접되어 회전동력을 전달받는 수직출력 베벨기어(337);
    를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 제2위성기어박스(335)와 제2블레이드(339) 사이에 동력전달을 차단하기 위한 제2전자클러치(338)가 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 블레이드 가변구조.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014104692A1 (ko) * 2012-12-26 2014-07-03 Min Young-Hee 회전블레이드 각도조절식 수직축 풍력발전기
EP2780584A1 (fr) * 2011-11-16 2014-09-24 José Ruiz Eolienne à géométrie variable
CN104271945A (zh) * 2012-12-26 2015-01-07 闵泳憙 具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机
KR101525553B1 (ko) * 2012-09-07 2015-06-03 강릉원주대학교산학협력단 수직 로터형 풍력발전 장치
KR101723107B1 (ko) * 2015-09-25 2017-04-05 연세대학교 원주산학협력단 블레이드 회전반경 조절장치를 갖는 수직형 풍력터빈
KR20180065980A (ko) 2016-12-08 2018-06-18 주식회사 싸이트로닉 에너지 변환 장치와 이의 작동 방법
CN108953059A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 安徽工业大学工商学院 一种用于风力发电的动力传输单元
CN108953064A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 安徽工业大学工商学院 一种风力发电***
CN108979964A (zh) * 2018-07-17 2018-12-11 安徽工业大学工商学院 一种双叶片式风力发电方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006052669A (ja) 2004-08-11 2006-02-23 Rikio Arai 風力発電装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2780584A1 (fr) * 2011-11-16 2014-09-24 José Ruiz Eolienne à géométrie variable
KR101525553B1 (ko) * 2012-09-07 2015-06-03 강릉원주대학교산학협력단 수직 로터형 풍력발전 장치
WO2014104692A1 (ko) * 2012-12-26 2014-07-03 Min Young-Hee 회전블레이드 각도조절식 수직축 풍력발전기
CN104271945A (zh) * 2012-12-26 2015-01-07 闵泳憙 具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机
KR101483461B1 (ko) * 2012-12-26 2015-01-21 민영희 회전블레이드 각도조절식 수직축 풍력발전기
US9605655B2 (en) 2012-12-26 2017-03-28 Young-Hee Min Vertical-axis wind power generator having adjustable-angle rotating blades
KR101723107B1 (ko) * 2015-09-25 2017-04-05 연세대학교 원주산학협력단 블레이드 회전반경 조절장치를 갖는 수직형 풍력터빈
KR20180065980A (ko) 2016-12-08 2018-06-18 주식회사 싸이트로닉 에너지 변환 장치와 이의 작동 방법
KR20190055049A (ko) 2016-12-08 2019-05-22 주식회사 싸이트로닉 에너지 변환 장치와 이의 작동 방법
CN108953059A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 安徽工业大学工商学院 一种用于风力发电的动力传输单元
CN108953064A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 安徽工业大学工商学院 一种风力发电***
CN108979964A (zh) * 2018-07-17 2018-12-11 安徽工业大学工商学院 一种双叶片式风力发电方法

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