KR101505543B1 - 풍력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 발전기를 제공한다. 본 발명의 풍력 발전기는 바람에 의해 회전하는 블레이드; 블레이드가 고정되어 회전중심축이 되는 샤프트; 샤프트의 회전에 의해 전력을 생산하는 발전기가 마련되는 나셀; 나셀을 지지하는 타워 구조물; 및 나셀에서 타워 구조물을 따라 전달되는 고체음이 외부로 방출되는 것을 차단하기 위해 나셀 하부에 설치되고 타워 구조물의 상부를 감싸도록 제공되는 방음 커버를 포함한다.

Description

풍력 발전기{Wind power generator}

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 나셀에서 타워 구조물을 따라 전달되는 고체음을 차단할 수 있는 풍력 발전기에 관한 것이다.

자연 에너지인 풍력을 이용해서 발전하는 수평축 풍력 발전기는 타워 상에 설치된 나셀(nacelle), 나셀의 전방 측에 설치되는 허브 및 상기 허브에 설치되는 블레이드(blade)를 구비한다.

이때, 나셀은 허브와 일체로 회전하도록 형성된 메인 샤프트에 의하여 허브와 연결되며, 나셀의 내부에는 메인 샤프트와 연결된 증속기 및 증속기의 축 출력에 의해 구동되는 발전기가 설치된다.

이와 같이 구성된 풍력 발전기는 풍력 발전기를 향하여 바람이 불어오면 블레이드가 회전하고, 회전하는 블레이드의 회전력을 이용하여 발전기가 발전을 하게 된다.

그러나, 풍력 발전기에서 발전을 하는 과정에서 나셀의 증속기에서 발생하는 진동이 타워 구조물을 가진시켜 고체음(STRUCTURE BORNE NOISE)을 발생시키게 된다. 이러한 소음은 토널(tonal) 특성을 가지며 국제 규격에 의해 특정 값을 넘으면 패널티가 발생된다.

미국 특허공보 US7144216(2006.12.05)

본 발명은 나셀에서 타워 구조물을 따라 전달되는 고체음을 차단할 수 있는 풍력 발전기를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 바람에 의해 회전하는 블레이드; 상기 블레이드가 고정되어 회전중심축이 되는 샤프트; 상기 샤프트의 회전에 의해 전력을 생산하는 발전기가 마련되는 나셀; 상기 나셀을 지지하는 타워 구조물; 및 상기 나셀 하부에 설치되고 상기 타워 구조물의 상부를 감싸도록 제공되어 상기 나셀에서 상기 타워 구조물을 따라 전달되는 고체음이 외부로 방출되는 것을 차단하는 방음 커버를 포함하는 풍력 발전기를 제공하고자 한다.

또한, 상기 방음 커버는 상기 타워 구조물의 상부를 감싸도록 원통형으로 제공될 수 있다.

또한, 상기 풍력 발전기는 상기 나셀 회전시 상기 타워 구조물과의 마찰 없이 회전될 수 있도록 상기 방음 커버와 상기 타워 구조물 사이에 제공되는 롤러를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 방음 커버는 내측면에 설치되는 흡음 및 방음재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 원통형의 방음 커버가 나셀에서 타워 구조물로 전달되는 고체음이 외부로 방출되는 것을 차단함으로써 풍력 발전기에서의 소음을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에서 방음커버가 설치된 나셀을 보여주는 요부 사시도이다.
도 3은 도 1에 표시된 a-a선을 따라 절취한 평단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에서 방음커버가 설치된 나셀을 보여주는 요부 사시도이다. 도 3은 도 1에 표시된 a-a선을 따라 절취한 평단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 풍력 발전기(10)는 바람의 유동에 따른 운동에너지를 기계적 에어지로 변환시키는 블레이드(100), 블레이드(100)를 연결하는 허브(110), 허브(110)에 연결되는 주축(120), 주축(120)에 연결되는 증속기(130) 및 발전기(140), 주축(120)과 증속기(130) 및 발전기(140)가 내장되는 나셀(200), 나셀(200)을 지지하는 타워 구조물(300) 그리고 나셀(200)에 설치되는 방음 커버(400)를 포함한다.

블레이드(100)는 복수로 구비되어 허브(110)에 원주 방향을 따라 등각으로 배치 장착되며, 불어오는 바람의 운동에너지에 의하여 토크를 발생시킨다. 허브(110)에는 블레이드들(100)이 연결된다. 허브(110)는 블레이드들(100)의 회전 중심을 형성하여 블레이드(100)의 토크에 따라 회전 운동한다.

나셀(200)의 요잉 제어에 의하여, 허브(110)의 선단과 블레이드들(100)은 바람이 불어오는 방향을 향하게 된다. 주축(120)에서, 일측은 허브(110)에 연결되고 다른 일측은 증속기(130)에 연결된다. 따라서 주축(120)은 허브(110)의 토크를 증속기(130)로 전달한다. 증속기(130)는 허브(110) 및 주축(120)을 통하여 전달되는 블레이드(100)의 저속 회전수를 발전기(140)용 고속 회전수로 증속시킨다. 발전기(140)는 증속기(130)에 연결되어 증속기(130)의 고속 회전으로 전기에너지를 출력한다.

타워 구조물(300)은 나셀(200)을 지지하는 구조물로써, 지면(20)에 수직이 되도록 설치된다. 타워 구조물(300)의 내부에는 나셀(200)에서 생산된 전력를 내보내는 전력 송출라인 등이 통과한다.

방음 커버(400)는 나셀(200)에서 타워 구조물(300)을 따라 전달되는 고체음이 외부로 방출되는 것을 차단하기 위해 나셀(200) 하부에 설치된다. 방음 커버(400)는 타워 구조물(300)의 상부를 감싸도록 원통 형상으로 제공된다. 즉, 타워 구조물(300)로부터 방출되는 고체음은 방음 커버(400)에 부딪히면서 감쇠될 수 있다. 일 예로, 방음 커버(400)는 고체음의 감쇠 효과를 높이기 위해 내측면에 흡음 및 방음재(410)가 설치될 수 있다.

한편, 방음 커버(400)와 타워 구조물(300) 사이에는 롤러(420)들이 설치된다. 롤러(420)들은 방음 커버(400) 내측에 고정되며, 나셀(200) 회전시 타워 구조물(300)과의 마찰 없이 회전될 수 있도록 한다. 또한, 롤러(420)들은 타워 구조물(300)을 지지함으로써 타워 구조물(300)을 타고 흐르는 진동을 감쇠시킬 수 있다.

상기 구성에 의해, 풍력 발전기(10)는, 블레이드(100)들이 바람을 받으면 블레이드(100)들과 함께 주축(120)이 회전되고, 증속기(130)에 입력된 회전은 고속으로 증속되어 발전기(140)로 입력된다. 이것에 의해 풍력 발전기(10)는 발전기(140)에 의해서 발전한다.

여기서, 풍력 발전기(10)는 증속기(130)의 기어들이 변속하는 과정에서 진동이 발생되고, 이 진동은 나셀(200)을 통해 타워 구조물(300)로 전달된다. 이것에 의해 풍력 발전기(10)는 진동에 의해 타워 구조물(300)이 떨리면서 고체음이 발생된다. 특히, 풍력 발전기(10)에서 발생되는 고체음은 주로 타워 구조물(300) 상부에서 크게 발생하게 되는데, 본 발명의 풍력 발전기(10)는 방음 커버(400)에 의해 고체음이 외부로 방출되는 것을 차단함으로써 전체 노이즈를 감소시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 블레이드 200 : 나셀
300 : 타워 구조물 400 : 방음 커버

Claims (4)

1. 풍력 발전기에 있어서:
   바람에 의해 회전하는 블레이드;
   상기 블레이드가 고정되어 회전중심축이 되는 샤프트;
   상기 샤프트의 회전에 의해 전력을 생산하는 발전기가 마련되는 나셀;
   상기 나셀을 지지하는 타워 구조물;
   상기 나셀 하부에 설치되고 상기 타워 구조물의 상부를 감싸도록 제공되어 상기 나셀에서 상기 타워 구조물을 따라 전달되는 고체음이 외부로 방출되는 것을 차단하는 방음 커버; 및
   상기 나셀 회전시 상기 타워 구조물과의 마찰 없이 회전될 수 있도록 상기 방음 커버와 상기 타워 구조물 사이에 제공되는 롤러를 포함하는 풍력 발전기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 방음 커버는 상기 타워 구조물의 상부를 감싸도록 원통형으로 제공되는 풍력 발전기.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 방음 커버는
   내측면에 설치되는 흡음 및 방음재를 더 포함하는 풍력 발전기.
   
   

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