(57)【要約】風力発電機のブレードの角度を風速に応じて調節する装置において、シャフトと、前記シャフトの回転ができるように設けられるハウジングと、前記シャフトと前記ハウジングに末端がそれぞれ固定されることによって、前記シャフトと前記ハウジングの相対的な回転によって弾性エネルギーを保存し、相対的な回転に必要な力が解除される際に、前記シャフトと前記ハウジングが元の状態に復帰するように逆方向に相対的な回転をするようにする螺子と、を含み、前記シャフトと前記ハウジングとのうち、何れか一つは、前記ブレードが風圧によって回転するように設けられるブレード設置部に固定され、他の一つは、前記ブレードに固定され、風圧を受ける前記ブレードの面積が前記螺子の弾性力によって風速の大きさに応じて調節されるようにする、風力発電機のブレード角度調節装置及びこれを有する風力発電機に関する。【選択図】図１
2016516946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電機のブレードの角度を風速に応じて調節する装置において、
シャフトと、
前記シャフトの回転ができるように設けられるハウジングと、
前記シャフトと前記ハウジングに末端がそれぞれ固定されることによって、前記シャフトと前記ハウジングの相対的な回転によって弾性エネルギーを保存し、相対的な回転に必要な力が解除される際に、前記シャフトと前記ハウジングが元の状態に復帰するように逆方向に相対的な回転をするようにする螺子と、を含み、
前記シャフトと前記ハウジングとのうち、何れか一つは、前記ブレードが風圧によって回転するように設けられるブレード設置部に固定され、他の一つは、前記ブレードに固定され、風圧を受ける前記ブレードの面積が前記螺子の弾性力によって風速の大きさに応じて調節されるようにする
ことを特徴とする風力発電機のブレード角度調節装置。
【請求項２】
前記シャフトは、
前記風力発電機のハブを中心として半径方向に延長されるように前記ハブに設けられる前記ブレード設置部に長さ方向に沿って位置するように固定され、
前記ハウジングは、
前記ブレードに固定されるブレード固定板が側部に突き出されるように設けられる
請求項１に記載の風力発電機のブレード角度調節装置。
【請求項３】
前記螺子は、
前記シャフトに一端が固定され、前記シャフトを包むように前記ハウジング内に設けられ、他の一端が前記ハウジングの内側面に固定され、
前記シャフトは、
前記螺子の両側に位置するように前記ハウジング内にそれぞれ設けられる軸受によって回転できるように支持される
請求項１に記載の風力発電機のブレード角度調節装置。
【請求項４】
前記シャフトに突き出されるように設けられるストッパーと、
前記ストッパーの回転軌跡内に位置するように前記ハウジングに設けられ、前記螺子の弾性力によって回転する前記ブレードに対して風圧を受ける面積が願望する大きさを超えないように前記ストッパーに係り止められるようになる係止片と、を更に含み、
前記係止片は、
前記回転軌跡内で多数の位置のうち、何れか一つに選択的に固定されることで、前記ブレードが風圧を受ける面積の最大の大きさの調節ができるようにする
請求項１に記載の風力発電機のブレード角度調節装置。
【請求項５】
風力発電機において、
ナセルに回転できるように設けられるハブと、
前記ハブを中心として半径方向に延長され、回転が抑制されるように固定されるブレード設置部と、
前記ブレード設置部に設けられるブレード角度調節部と、
前記ブレード角度調節部に固定されるブレードと、を含み、
前記ブレード角度調節部は、
請求項１から４のうち、何れか１つの請求項に記載された風力発電機のブレード角度調節装置からなる
ことを特徴とするブレード角度調節装置を有する風力発電機。
【請求項６】
前記ブレード角度調節部は、
前記ブレード設置部に長さ方向に沿って間隔を空いて多数設けられ、それぞれが前記ブレードの側部に固定され、
前記ブレード設置部は、
風向に対して前記ブレードの前方に位置する
請求項５に記載のブレード角度調節装置を有する風力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電機のブレード角度調節装置及びこれを有する風力発電機に関し、より詳しくは、風速に応じてブレードの角度を変化させることができる風力発電機のブレード角度調節装置及びこれを有する風力発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、風力発電機は、空気の運動エネルギー、即ち、風の資源から得られたエネルギーを回転運動エネルギーに変換した後、電気エネルギーに変換する装置である。
【０００３】
このような風力発電機は、たいてい風によって回転するローター（ｒｏｔｏｒ）、ローターの回転力を電力に変換するナセル（ｎａｃｅｌｌｅ）、及びナセルとローターを支持するタワー（ｔｏｗｅｒ）を含む。ここで、ローターは風によって回転力を誘発させるブレード（ｂｌａｄｅ）が多数設けられ、ナセルに回転できるように設けられる。また、ナセルは、ローターの回転力を伝達するギヤボックスと、このような回転力によって動作する発電機と、が設けられる。また、タワーは、上部に設けられたナセルとローターの荷重を支持するよう、設置場所に垂直に設けられる。
【０００４】
このような風力発電機は、設置場所に応じて多様な方向や強さの風が吹くため、特定の何れか一つの構造では、このような風を全て収容して動作することは難しい。よって、地域と場所に適しており、高効率の風力発電機の構造が必要となっている。例えば、風力発電機からブレードの幅を広くする場合、低速の風を用いるのに役立つが、強い風では不利である。特に、強い風でブレードに加えられる危険を避けるために、ブレード全体の角を変化させる水平軸タイプのブレードである場合、回転する方向の回転角が変わって、ローターの回転時に振動などの安全に対する問題を引き起こす。よって、広い面積のブレードを有すると共に、強弱の風を全て用いることができる風力発電機及びその構造が必要となった。
【０００５】
このような問題を解決するために、従来の技術として、特許文献１（２０１２年２月２７日登録）の「風力発電機用ブレードの角度制御装置」と、特許文献２（１９９４年７月１３日登録）の「水風力可変風車」が提示されているところ、このような従来の技術は、水平軸風力発電機のブレードが風速に応じて回転する際、ブレードの角度を調節して強風の危険を避けるためのことを要旨としており、風の強弱に応じてブレードの角度が調節されるようにするためにヒンジを使用しており、ブレードの角度が変わる際に、ローター及びナセル全体の角度が変わるようになるところ、これは風が弱いときには広い面積のブレードが有利であるが、強風では不利である。よって、強風での不利を避けるためにブレードの角度を変化させるところ、この際、ヒンジはブレードの面積と風速に合うブレードの変化の視点の力を調節できない問題点を有している。特に、ローターの軸が水平である水平軸タイプのブレードにおいて、ブレード全体の角度が変われば、ブレードの回転方向の角度が変わるので、ブレードの安全において問題を発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国登録実用新案第２０−０４５９０１５号
【特許文献２】日本登録実用新案第３００２３６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来技術の問題点を解決するために、本発明は、風速の大きさに応じてブレードが風圧を受ける面積が調節されるように、迅速かつ安定的に回転を引き起こすようして、微風及び強風で高い回転力を発生させ、更に、このようなブレードの面積の調節が安全に行われるようにすることを目的としている。本発明の他の目的は、以下の実施例で説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するために、本発明の一側面によると、風力発電機のブレードの角度を風速に応じて調節する装置において、前記シャフトの回転ができるように設けられるハウジングと、前記シャフトと前記ハウジングに末端がそれぞれ固定されることによって、前記シャフトと前記ハウジングの相対的な回転によって弾性エネルギーを保存し、相対的な回転に必要な力が解除される際に、前記シャフトと前記ハウジングが元の状態に復帰するように逆方向に相対的な回転をするようにする螺子と、を含み、前記シャフトと前記ハウジングとのうち、何れか一つは、前記ブレードが風圧によって回転するように設けられるブレード設置部に固定され、他の一つは、前記ブレードに固定され、風圧を受ける前記ブレードの面積が前記螺子の弾性力によって風速の大きさに応じて調節されるようにする、風力発電機のブレード角度調節装置が提供される。
【０００９】
前記シャフトは、前記風力発電機のハブを中心として半径方向に延長されるように前記ハブに設けられる前記ブレード設置部に長さ方向に沿って位置するように固定され、前記ハウジングは、前記ブレードに固定されるブレード固定板が側部に突き出されるように設けられ得る。
【００１０】
前記螺子は、前記シャフトに一端が固定され、前記シャフトを包むように前記ハウジング内に設けられ、他の一端が前記ハウジングの内側面に固定され、前記シャフトは、前記螺子の両側に位置するように前記ハウジング内にそれぞれ設けられる軸受によって回転できるように支持され得る。
【００１１】
前記シャフトに突き出されるように設けられるストッパーと、前記ストッパーの回転軌跡内に位置するように前記ハウジングに設けられ、前記螺子の弾性力によって回転する前記ブレードに対して風圧を受ける面積が願望する大きさを超えないように前記ストッパーに係り止められるようになる係止片と、を更に含み、前記係止片は、前記回転軌跡内で多数の位置のうち、何れか一つに選択的に固定されることで、前記ブレードが風圧を受ける面積の最大の大きさの調節ができるようにすることができる。
【００１２】
本発明の他の側面によると、風力発電機において、ナセルに回転できるように設けられるハブと、前記ハブを中心として半径方向に延長され、回転が抑制されるように固定されるブレード設置部と、前記ブレード設置部に設けられるブレード角度調節部と、前記ブレード角度調節部に固定されるブレードと、を含み、前記ブレード角度調節部は、前記風力発電機のブレード角度調節装置からなる、ブレード角度調節装置を有する風力発電機が提供される。
【００１３】
前記ブレード角度調節部は、前記ブレード設置部に長さ方向に沿って間隔を置いて多数設けられ、それぞれが前記ブレードの側部に固定されることができ、前記ブレード設置部は風向に対して前記ブレードの前方に位置することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る風力発電機のブレード角度調節装置及びこれを有する風力発電機によると、風速の大きさに応じて風圧を受けるブレードの面積を調節できるようにして、微風や強風に拘れることなく、安定的な回転力が得られるようにすると共に、強風でもブレードを含み、構成部品の損傷を防止し、風速の変化によってブレードが迅速かつ安定的に回転を引き起こすようにし、風速に応じて風圧を受けるブレードの面積の変化とブレードの回転時点の調節が容易になるようにし、場所と地域の条件に合わせて水平軸タイプと垂直軸タイプの風力発電機の両方ともに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機を示す側面図
【図２】本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機の動作を説明するための側面図
【図３】本発明の一実施例に係る風力発電機のブレード角度調節装置を示す斜視図
【図４】本発明の一実施例に係る風力発電機のブレード角度調節装置を示す側端面図
【図５】本発明の一実施例に係る風力発電機のブレード角度調節装置を示す正端面図
【図６】本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機を示すブレード設置部の内部構造を示す斜視図
【図７】本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機を示すブレード設置部を示す断面図
【図８】本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機のブレードとブレード設置部を示す側面図
【図９】本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機のブレードとブレード設置部を示す反対方向の側面図
【図１０】本発明の第１の実施例に係る風力発電機のブレード角度調節装置の動作を説明するための正端面図
【図１１】本発明の第２の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機の要部を示す側面図
【図１２】本発明の第２の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機のブレード設置部の内部構造を示す側面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施例について詳しく説明し、図面符号に関係なく同一であるか、対応している構成要素に対しては同じ参照番号を付与し、これに対して重複している説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機を示す側面図であり、図２は、本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機の動作を説明するための側面図であり、図３は、本発明の一実施例に係る風力発電機のブレード角度調節装置を示す斜視図である。
【００１７】
図１ないし図３に示すように、本発明の一実施例に係る風力発電機のブレード角度調節装置１００は、風力発電機２００のブレード２４０の角度、即ち、ピッチを風速に応じて調節する装置であって、シャフト１１０、ハウジング１２０、及び螺子１３０（図４に示す）を含み、シャフト１１０とハウジング１２０とのうちの何れか一つは、ブレード２４０が風圧によって回転するように設けられるブレード設置部２５０に固定され、他の一つはブレード２４０に固定され、風圧を受けるブレード２４０の面積が螺子１３０（図４に示す）の弾性力によって、風速の大きさに応じて調節されるようにする。ここで、風圧を受けるブレード２４０の面積は、風向と直交する方向を基準としてブレード２４０が占めている面積を意味する。
【００１８】
図４に示すように、シャフト１１０は、ハウジング１２０に貫通するように設けられることができ、これによってハウジング１２０との相対的な回転ができるように設けられ得る。ここで、シャフト１１０とハウジング１２０の相対的な回転は、シャフト１１０とハウジング１２０とのうち、何れか一つは固定され、他の一つは回転できることを意味する。
【００１９】
ハウジング１２０は、シャフト１１０が回転できるように設けられるように、シャフト１１０の周囲に設けられるところ、本実施例のように、内部空間を有する円筒状を有することができ、、シャフト１１０が両端を貫通するように設けられ得る。
【００２０】
螺子１３０は、シャフト１１０とハウジング１２０に末端がそれぞれ固定されることで、シャフト１１０とハウジング１２０の相対的な回転によって弾性エネルギーを保存し、相対的な回転に必要な力が、部分又は全部解除時、即ち、保存された弾性エネルギーが風圧によってブレード２４０に印可される力より大きい場合、シャフト１１０とハウジング１２０が元の状態に復帰されるように逆方向に相対的な回転をする。
【００２１】
螺子１３０は、シャフト１１０の一端が固定されてシャフト１１０を包むようにハウジング１２０内に設けられることができ、他の一端がハウジング１２０の内側面に固定されることができる。このために、例えば、シャフト１１０は、螺子１３０の中心に位置する末端が嵌め込まれて固定されるように、外周面に螺子固定部１１１が設けられ得る。尚、ハウジング１２０は、螺子１３０の周縁の末端が嵌め込まれて固定されるように、内側面に螺子固定部（未図示）が設けられ得る。
【００２２】
シャフト１１０は、螺子１３０の両側に位置するように、ハウジング１２０内にそれぞれ設けられる軸受１５０によって回転できるように支持され得る。ここで、軸受１５０は、シャフト１１０の外周面に固定される内輪１５１と、内輪１５１の外側に、未図示のボールやローラーなどを媒介として回転できるように結合され、ハウジング１２０の内周面に固定ボルト１２１で固定される外輪１５２と、を含むことができる。一方、内輪１５１は、スリーブ１１２を媒介としてシャフト１１０の外周面に固定され得る。
【００２３】
図６及び図８に示す本実施例のように、シャフト１１０は、風力発電機２００のハブ２３０を中心として半径方向に延長されるようにハブ２３０に設けられるブレード設置部２５０に長さ方向に沿って位置するように固定され得る。また、ハウジング１２０は、ブレード２４０に固定されるブレード固定板１４０が側部に突き出されるように設けられ得る。ブレード固定板１４０は、ハウジング１２０と一体をなしたり、ハウジング１２０とは別個に構成され、ハウジング１２０の外周面に嵌め込み結合、スライド結合、ボルティング、リベッティング、または溶接などの様々な方法によって垂直になるように固定され得る。ここで、ブレード設置部２５０は、本実施例のように、別個に構成されるものではなく、ハブ２３０であることができ、この場合、ブレード２４０がハブ２３０に直接に回転できるように設けられるために、シャフト１１０がハブ２３０に直接に固定されることができる。
【００２４】
ブレード２４０に対する角度、即ち、ピッチを制限するために、ストッパー１６１と係止片１６２が設けられ得る。ここで、ストッパー１６１は、シャフト１１０に突き出されるように設けられることができ、その一例として、バー（ｂａｒ）で構成され得る。なお、係止片１６２はストッパー１６１の回転軌跡内に位置するようにハウジング１２０内に設けられることができ、螺子１３０の弾性力によって回転するブレード２４０に対して風圧を受ける面積が願望する大きさを超えないようにストッパー１６１に係り止められる。
【００２５】
図５を参照すると、係止片１６２は、シャフト１１０の回転によるストッパー１６１の回転軌跡内で、多数の位置のうち、何れか１つに選択的に固定されることで、ブレード２４０が風圧を受ける面積の最大の大きさを調節することができる。一例として、係止片１６２は、外輪１５２に固定されることができ、この際、外輪１５２は円周方向に沿って多数の締結溝１６４が形成されることで、係止片１６２が固定ボルト１６３によって多数の締結溝１６４の一部に選択的に固定されることができ、これによって係止片１６２がストッパー１６１の回転許容角度を調節して螺子１３０が解けることを制限することができる。この際、ストッパー１６０は元の位置から１６０°〜２００°程度で回転できるように構成されることができ、例えば、６０°〜８０°であることができ、一例として、７０°であることができる。
【００２６】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機２００は、上記したような風力発電機のブレード角度調節装置１００を含むところ、一例として、ナセル（ｎａｃｅｌｌｅ）２２０に回転ができるように設けられるハブ２３０と、ハブ２３０を中心として半径方向に延長されて回転が抑制されるようにハブ２３０に固定されるブレード設置部２５０と、ブレード設置部２５０に設けられるブレード角度調節部と、ブレード角度調節部に固定されるブレード２４０と、を含むが、ブレード角度調節部は、前述したような本発明に係る風力発電機のブレード角度調節装置１００で構成されることができる。また、本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機２００は、一例として、ローターの軸が水平を成す水平軸タイプの風力発電機を示している。
【００２７】
ハブ２３０は、ブレード２４０と共にローター（ｒｏｔｏｒ）を構成するところ、回転軸によってナセル２２０に回転ができるように設けられる。ここで、ナセル２２０は、風向に一列に配列されるように、後尾に尾翼２２１が設けられることができ、タワー２１０の上に固定され得る。また、ナセル２２０は、風圧に応じて、抵抗するブレード２４０によって回転するハブ２３０の回転力を伝達するためのギアボックスと、ギアボックスを通じて伝達される回転力を用いて駆動する発電機が設けられ得る。
【００２８】
図６及び図７を参照すると、ブレード設置部２５０は、ハブ２３０に固定されるためのハブ固定部２５１が設けられ得るところ、ブレード角度調節部、即ち、風力発電機のブレード角度調節装置１００は、ブレード設置部２５０に長さ方向に沿って間隔を置いて多数設けられ得る。このため、ブレード設置部２５０は、風力発電機のブレード角度調節装置１００が収容されるための収容空間が長さ方向に沿って間隔を置いて多数設けられ、軸固定部２５２によってシャフト１１０（図４に示す）の両端が回転されないように溶接や凹凸結合などによって固定されることができ、収容空間を遮断するように収容空間の開放側に遮断板２５３が設けられる。この際、遮断板２５３は、ハウジング１２０に固定され、ハウジング１２０と共に回転でき、ハウジング１２０の回転が干渉を受けない大きさ及び形態を有することができる。
【００２９】
ブレード設置部３５０は、一側にカバー２５４が装着され得るが、このようなカバー２５４は、風力発電機のブレード角度調節装置１００だけでなく、内側の構成部品を保護する役割をすると共に、ハウジング１２０の回転によるブレード固定板１４０の回動に干渉を起こさないように、側部が長さ方向に沿って開放された構造を有することができる。
【００３０】
ブレード設置部２５０は、ハブ２３０に固定される軸部材で構成されることができ、風向に対してブレード２４０の前方に位置することで、ブレード２４０のヘッド部分を成すことができる。よって、ブレード２４０は、ブレード設置部２５０の後方に位置して、風圧による抵抗を受ける場合、ブレード設置部２５０を基準として尾翼のように回転されるようになる。
【００３１】
図８及び図９を参照すると、ブレード角度調節部、即ち、風力発電機のブレード角度調節装置１００のそれぞれは、ブレード２４０の側部に固定され得るが、前述したように、ブレード固定板１４０によってブレード２４０の側部に固定され得る。一方、ブレード２４０は、側部に沿ってブレード固定板１４０がそれぞれ固定されるように、未図示の固定溝が長さ方向に沿って間隔を置いて多数形成され得る。
【００３２】
図１０を参照すると、ブレード２４０は、風力発電機のブレード角度調節装置１００の螺子１３０（図４に示す）が提供する弾性力が、自分が受ける風圧に比べて相対的に大きい場合であって、比較的に風速が弱い場合、螺子１３０の弾性力によって風圧が受ける面積が大きくなる状態Ａ（図１の状態）を維持するようになる。螺子１３０が解けられる場合、図５に示すストッパー１６１と係止片１６２によってブレード２４０が最大の回転力を発生させ得る回転角度を維持するようにセッティングすることができ、これは風速とブレード２４０の面積や曲率などの特性を考慮して決定され得る。
【００３３】
また、ブレード２４０は、螺子１３０（図４に示す）が提供する弾性力が、自分が受ける風圧に比べて相対的に少ない場合であって、比較的に風速が強い場合、螺子１３０を巻きながら風圧が受ける面積が小さくなる状態Ｂ（図２の状態）で回転するようになる。よって、強風によってブレード２４０が受ける抵抗を減らして、ブレード２４０を含み、ローターの構造的な損傷を防止するようになり、強風にもかかわらずブレード２４０が願望する回転力を発生させる。一方、風速が減少されれば、螺子１３０（図４に示す）に保存された弾性エネルギーがシャフト１１０とブレード固定板１４０を通じてブレード２４０に伝達されることで、ブレード２４０が風圧が受ける面積が増加する状態Ａ（図１の状態）に自動的に復帰される。
【００３４】
螺子１３０は、風速が一定サイズの以上である場合、ブレード２４０が風圧が受ける面積が小さくなるように回転するための弾性力ないし弾性係数を有するように製作され得る。また、ブレード２４０は、ブレード設置部２５０がヘッドに該当されることによって、ブレード設置部２５０の後方に位置するように設けられ、尾翼の役割をするようになり、これによって回転が抑制されたブレード設置部２５０からシャフト１１０とハウジング１２０の相対的な回転によって回転角度、即ち、ピッチが風速の大きさに応じて容易かつ迅速に変換されるようにする。
【００３５】
図１１は、本発明の第２の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機の要部を示す側面図であり、図１２は、本発明の第２の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機のブレード設置部の内部構造を示す側面図である。
【００３６】
図１１及び図１２を参照すると、本発明の第２の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機３００は、ローターの軸が垂直である垂直軸タイプの風力発電機を示すものであって、ハブ３３０と水平になるように固定されるブレード設置部３５０の上側と下側に風力発電機のブレード角度調節装置１００を媒介としてブレード３４０がそれぞれ設けられ得る。風力発電機のブレード角度調節装置１００は、シャフト１１０がブレード設置部３５０に設けられた軸固定部３５２によって回転が抑制されるように、一列に多数個が固定されることができ、それぞれのブレード固定板１４０がブレード３４０の側部にそれぞれ固定されることができる。風力発電機のブレード角度調節装置１００は、多数個がブレード設置部３５０に設けられてブレード３４０のそれぞれに固定されることで、ブレード３４０の回転復帰が安定的に行われるようにすることができる。一方、ブレード設置部３５０にはコントロールボックス３７０が設けられることができ、これらのコントロールボックス３７０に設けられた固定片３７１がブレード３４０に固定され得る。
【００３７】
ブレード３４０は、上下回転時に相互間の干渉を回避するように干渉防止部３４１が形成され得る。また、ブレード３４０には、風力による駆動効率を高めるために補助翼３６０が設けられ得るところ、このような補助翼３６０は、翼固定片３６１によってブレード３４０の一側面に付着され得る。また、補助翼３６０は、風力発電機のブレード角度調節装置１００を媒介として翼固定片３６１に連結され得る。例えば、風力発電機のブレード角度調節装置１００は、シャフト１１０が翼固定片３６１に固定されることができ、ブレード固定板１４０が補助翼３６０に固定されることができる。
【００３８】
本発明の第２の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機３００は、ローターの回転軸が水平を成す点を除いては、前述した第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機２００と同様の動作及び作用を行うようになり、本実施例のように、ブレード３４０が２つである両葉型であることができ、これに限らず、ブレード３４０が１つであるか、３つ以上であることもできる。
【００３９】
このような本発明に係る風力発電機のブレード角度調節装置及びこれを有する風力発電機の作用について、本発明の第１の実施例に係るブレード角度調節装置を有する風力発電機２００を中心として説明すれば、次のようである。
【００４０】
風力発電機２００が発生させる力は、風速と、風圧を受けるブレード２４０の面積に応じて異なる。風速の人為的な調節が難しいが、風力発電機のブレード角度調節装置１００によってブレード２４０の面積を制御できるようになり、これによって風速の強弱に応じてブレード２４０のピッチを調節して、発電効率を高めるために、風速が遅い場合、風圧が作用するブレード２４０の面積を大きくし、風速が大きい場合、風圧が作用するブレード２４０の面積を小さくして、強風によってブレード２４０の曲がりや破損、または風力発電機２００内のギアボックスや軸部材、または発電機などが損傷されることを防止することができる。
【００４１】
ブレード２４０は、ブレード設置部２５０がヘッドの役割をするように、風向に対してブレード設置部２５０の後側に位置して尾翼の役割を遂行するように設けられることができ、全面回転方向の角度が変わらないようにすることで、風力発電機のブレード角度調節装置１００の動作時に、風速の変化に迅速かつ安定的に回転できるようにすると共に、逆風での抵抗を最小化することができ、風速に従う最上の回転力を発生させるようにして、発電効率を極大化することができる。
【００４２】
風力発電機のブレード角度調節装置１００による螺子１３０の弾性力によってブレード２４０が回転する時点が、風圧が作用するブレード２４０の面積及び風速に合わせて調節することができ、風速が遅い場合でも、風圧が作用するブレード２４０の面積を増やして安定した回転力を発生させることができる。このようにブレード２４０の頂部に該当するブレード設置部２５０の角度が変化せず、その後方の尾翼の役割をするブレード２４０のみの角度が風速の大きさに応じて変わり、螺子１３０の弾性力によって一定の強さ以上の風速である場合のみにブレード２４０が回転するようにして、風力発電の効率を高めることができ、これは風力発電機２００の種類に応じて効率を高めるように変更され得る。
【００４３】
また、風力発電機のブレード角度調節装置１００は、多数がブレード２４０に弾性力を印可することで、ブレード２４０が風圧に抵抗する力がその個数の倍数に該当するようになり、願望する風速で角度が変わるようになる時、ストッパー１６１と係止片１６２によってブレード２４０が停止された状態で螺子１３０をさらに巻こうとする時に求められる力を、風力発電機のブレード角度調節装置１００の個数で掛けた大きさが、風圧を受けるブレード２４０の面積（ｍ２）に風速を掛けた値よりも小さいか同じ場合である。
【００４４】
このように添付された図面を参照しながら本発明を説明したが、本発明の技術的思想を超えない範囲内で様々な修正及び変形が行われることは当然である。よって、本発明の範囲は、説明された実施例に限られてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、このような特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
上記のような目的を達成するために、本発明の一側面によると、風力発電機のブレードの角度を風速に応じて調節する装置において、シャフトと、前記シャフトの回転ができるように設けられるハウジングと、前記シャフトと前記ハウジングに末端がそれぞれ固定されることによって、前記シャフトと前記ハウジングの相対的な回転によって弾性エネルギーを保存し、相対的な回転に必要な力が解除される際に、前記シャフトと前記ハウジングが元の状態に復帰するように逆方向に相対的な回転をするようにする螺子と、を含み、前記シャフトと前記ハウジングとのうち、何れか一つは、前記ブレードが風圧によって回転するように設けられるブレード設置部に固定され、他の一つは、前記ブレードに固定され、風圧を受ける前記ブレードの面積が前記螺子の弾性力によって風速の大きさに応じて調節されるようにする、風力発電機のブレード角度調節装置が提供される。
【００４６】
前記シャフトは、前記風力発電機のハブを中心として半径方向に延長されるように前記ハブに設けられる前記ブレード設置部に長さ方向に沿って位置するように固定され、前記ハウジングは、前記ブレードに固定されるブレード固定板が側部に突き出されるように設けられ得る。
【００４７】
前記螺子は、前記シャフトに一端が固定され、前記シャフトを包むように前記ハウジング内に設けられ、他の一端が前記ハウジングの内側面に固定され、前記シャフトは、前記螺子の両側に位置するように前記ハウジング内にそれぞれ設けられる軸受によって回転できるように支持され得る。
【００４８】
前記シャフトに突き出されるように設けられるストッパーと、前記ストッパーの回転軌跡内に位置するように前記ハウジングに設けられ、前記螺子の弾性力によって回転する前記ブレードに対して風圧を受ける面積が願望する大きさを超えないように前記ストッパーに係り止められるようになる係止片と、を更に含み、前記係止片は、前記回転軌跡内で多数の位置のうち、何れか一つに選択的に固定されることで、前記ブレードが風圧を受ける面積の最大の大きさの調節ができるようにすることができる。
【００４９】
本発明の他の側面によると、風力発電機において、ナセルに回転できるように設けられるハブと、前記ハブを中心として半径方向に延長され、回転が抑制されるように固定されるブレード設置部と、前記ブレード設置部に設けられるブレード角度調節部と、前記ブレード角度調節部に固定されるブレードと、を含み、前記ブレード角度調節部は、前記風力発電機のブレード角度調節装置からなる、ブレード角度調節装置を有する風力発電機が提供される。
【００５０】
前記ブレード角度調節部は、前記ブレード設置部に長さ方向に沿って間隔を空いて多数設けられ、それぞれが前記ブレードの側部に固定されることができ、前記ブレード設置部は、風向に対して前記ブレードの前方に位置することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、風力発電機において産業上有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１１０  シャフト
１１１  螺子固定部
１１２  スリーブ
１２０  ハウジング
１２１  固定ボルト
１３０  螺子
１４０  ブレード固定板
１４１  固定孔
１５０  軸受
１５１  内輪
１５２  外輪
１６１  ストッパー
１６２  係止片
１６３  固定ボルト
１６４  締結溝
２１０  タワー
２２０  ナセル
２２１  尾翼
２３０  ハブ
２４０  ブレード
２５０  ブレード設置部
２５１  ハブ固定部
２５２  軸固定部
２５３  遮断板
２５４  カバー
３３０  ハブ
３４０  ブレード
３４１  干渉防止部
３５０  ブレード設置部
３５２  軸固定部
３６０  補助翼
３６１  翼固定片
３７０  コントロールボックス
３７１  固定片
【図１】
2016516946.tif 000003
【図２】
2016516946.tif 000004
【図３】
2016516946.tif 000005
【図４】
2016516946.tif 000006
【図５】
2016516946.tif 000007
【図６】
2016516946.tif 000008
【図７】
2016516946.tif 000009
【図８】
2016516946.tif 000010
【図９】
2016516946.tif 000011
【図１０】
2016516946.tif 000012
【図１１】
2016516946.tif 000013
【図１２】
2016516946.tif 000014
【国際調査報告】
2016516946.tif 000015
2016516946.tif 000016
2016516946.tif 000017
2016516946.tif 000018