KR100752755B1 - 풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 수직날개의 일측에 형성된 통공을 통해 바람이 통과되어 공기의 저항을 줄일 수 있는 풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 풍력 발전기의 수직날개는, 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축과, 상기 샤프트 축의 둘레에 연결수단을 통해 연결 구비되며 일측에 반원형으로 형성된 원형홈부와 이 원형홈부의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판으로 이루어진 다수의 수직날개와, 상기 샤프트 축에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 수직날개(2)의 일측인 원형홈부(21)와 굴곡판(22)의 일부에는 다수의 통공이 형성됨을 특징으로 한다.

그리고 풍력 발전기의 수직날개 성형방법은, 평판을 벤딩작업하여 일측에 반원형의 원형홈부를 형성하고 상기 원형홈부의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판으로 이루어진 수직날개를 성형하는 단계와, 상기 수직날개에 다수의 코킹을 통해 반원형상의 함몰홈부를 형성하는 단계와, 상기 함몰홈부에 뾰족한 도구를 관통시켜 홀을 형성하여 풍력 발전기의 수직날개를 완성시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

풍력 발전기, 수직날개, 원형홈부, 함몰홈부, 주름부, 홀

Description

풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법{A vertical wings of aerogenerator and theforming method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전기의 수직날개를 나타낸 사용상태 사시도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기의 수직날개를 나타낸 평단면도.

도 4는 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기의 수직날개 성형방법을 나타낸 공정도.

도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기의 수직날개 성형방법의 각 단계를 나타낸 것으로,

도 5a는 평판을 벤딩작업하여 수직날개를 성형하는 단계를 나타낸 도면이고,

도 5b는 수직날개에 함몰홈부를 형성하는 단계를 나타낸 도면이며,

도 5c는 수직날개의 함몰홈부에 홀을 형성하는 단계를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 제3 실시예의 풍력 발전기의 수직날개를 나타낸 사용 상태 사시도.

도 7은 도 6의 B-B선 단면도.

도 8는 종래의 풍력 발전기를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 샤프트 축

11 : 회전 브라켓

111 : 베어링, 112 : 연결대

2 : 수직날개

21 : 원형홈부

22 : 굴곡판

221 : 통공

23 : 함몰홈부

231 : 홀

24 : 주름부

241 : 홀

25 : 내판

26 : 외판

27 : 보강망

3 : 발전기

4 : 코킹 정

5 : 충격완화수단

본 발명은 풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 수직날개의 일측에 형성된 통공을 통해 바람이 통과되어 공기의 저항을 줄일 수 있는 풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전기라함은 바람에 의한 풍력이 풍력 발전기의 구성인 로터 브레이드를 통해 운동에너지로 변환되었다가 발전기를 통해 전기 에너지를 얻을 수 있도록 하는 장치를 말한다.

즉 석탄이나 석유등의 화석연료 사용으로 인해 다량의 이산화탄소가 대기 중에 쌓이면서 두꺼운 이산화탄소층을 형성함으로써 지구의 온난화가 발생하는 문제점이 있으며, 또한 급변하는 원유가격의 상승으로 인해 대체에너지의 필요성이 알려지면서 풍력발전에 관한 연구개발이 확대되고 있는 것이다.

이에 도 8은 종래의 풍력 발전기를 나타낸 도면으로서, 종래의 풍력 발전기는 지면에 대해 수직으로 구비되어 있는 샤프트 축(100)과, 상기 샤프트 축(100)의 외측 둘레에 돌출 구비되어 있는 연결대(101)를 통해 연결되어 풍력으로 회전하게 되는 수직날개(200)와, 상기 샤프트 축(100)의 외측과 상기 연결대(101)의 내측 사이에 구비된 발전기(300)로 구성되는 것이다.

따라서 풍력으로 인하여 상기 샤프트 축에 연결 구비된 수직날개가 회전하게 되면 발전기에 의해 발전이 이루어지는 것이다.

그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 풍력 발전기의 수직날개는, 반원형상의 홈부가 형성됨으로써 외부의 바람을 수용하는데는 용이하지만 공기의 저항을 많이 받게되었다.

그러므로 공기의 저항으로 인해 바람을 이용한 수직날개의 회전이 원활하지 못하기 때문에 풍력을 이용한 발전 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 수직날개의 일측에 형성된 통공을 통해 바람이 통과되어 공기의 저항을 줄일 수 있는 풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법을 제공하는데 있다.

그리고, 수직날개의 일측에 홀을 포함한 함몰홈부가 형성되어 고속 회전시 공기의 저항을 줄일 수 있는 풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법을 제공하는데 있다.

또한, 수직날개의 일측에 형성된 주름부를 통해 수직날개의 난류현상을 줄여 공기의 저항을 줄일 수 있는 풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법을 제공하는데 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전기의 수직날개를 나타낸 사용 상태 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전기의 수직날개는, 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)의 둘레에 연결수단을 통해 연결 구비되며 일측에 반원형으로 형성된 원형홈부(21)와 이 원형홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 이루어진 다수의 수직날개(2)와, 상기 샤프트 축(1)에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기(3)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 수직날개(2)의 일측인 원형홈부(21)와 굴곡판(22)의 일부에는 다수의 통공(221)이 형성됨을 특징으로 한다.

특히 상기 연결수단은, 상기 샤프트 축(1)의 외측에 구비되며 회전에 따른 마찰을 줄이도록 구비된 베어링(111)을 포함하는 회전 브라켓(11)과, 상기 회전 브라켓(11)의 외측에 돌출 구비되어 상기 수직날개(2)들에 연결되는 다수의 연결대(112)로 구성된다.

그리고 상기 수직날개(2)는 평판에 다수의 통공(221)을 형성시킨 후 철판 벤딩기에 의해 평판을 벤딩함으로써 원형홈부(21)와 굴곡판(22)이 형성되는 것이다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기의 수직날개를 나타낸 평단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기의 수직날개는, 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)의 둘레에 연결수단을 통해 연결 구비되며 일측에 반원형으로 형성된 원형홈부(21)와 이 원형 홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 이루어진 다수의 수직날개(2)와, 상기 샤프트 축(1)에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기(3)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 수직날개(2)의 일측인 원형홈부(21)와 굴곡판(22)의 일부에는 홀(231)을 포함하는 다수의 함몰홈부(23)가 형성됨을 특징으로 한다.

그리고 상기 연결수단은, 상기 샤프트 축(1)의 외측에 구비되며 회전에 따른 마찰을 줄이도록 구비된 베어링(111)을 포함하는 회전 브라켓(11)과, 상기 회전 브라켓(11)의 외측에 돌출 구비되어 상기 수직날개(2)들에 연결되는 다수의 연결대(112)로 구성된다.

또한 상기 함몰홈부(23)는 곡선형으로 형성되며 외측이 넓고 내측이 좁게 형성된다. 아울러 상기 함몰홈부(23)를 형성하기 위해 코킹 정을 사용하게 되며 상기 함몰홈부(23) 형성시 수직날개(2)의 변형을 방지하기 위해 원통형의 단단한 스티로폼이나 우레탄을 원형홈부(21)에 구비한 후 코킹작업을 하게 된다.

특히, 상기 홀(231)은 못과 같은 뾰족한 도구를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이때 도구에 의해 형성된 상기 홀(231)의 형상은 십자형상이지만 그 밖에 원형이나 사각형 또는 삼각형 등의 다양한 형상을 모두 포함한다.

따라서 상기 함몰홈부(23)의 외측에서 내측으로 공기의 이동이 용이하여 저항이 감소되며, 상기 함몰홈부(23)에 의해 수직날개(2)의 강도를 향상시킴으로써 바람의 저항에 잘 견딜 수 있는 것이다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기의 수직날개 성형방 법을 나타낸 공정도이며, 도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기의 수직날개 성형방법의 각 단계를 나타낸 것으로, 도 5a는 함몰홈부를 형성하는 단계를 나타낸 도면이고, 도 5b는 홀을 형성하는 단계를 나타낸 도면이며, 도 5c는 수직날개의 함몰홈부에 홀을 형성하는 단계를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기의 수직날개 성형방법은, 평판을 벤딩작업하여 일측에 반원형의 원형홈부(21)를 형성하고 상기 원형홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 이루어진 수직날개(2)를 성형하는 단계(100)와, 상기 수직날개(2)에 다수의 코킹을 통해 반원형상의 함몰홈부(23)를 형성하는 단계(200)와, 상기 함몰홈부(23)에 뾰족한 도구를 관통시켜 홀(231)을 형성하여 풍력 발전기의 수직날개(2)를 완성시키는 단계(300)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 평판을 벤딩작업하여 수직날개(2)를 성형하는 단계(100)는, 적당한 크기의 평판을 철판 벤딩기의 벤딩작업을 통해 반원형의 원형홈부(21)를 형성하고 상기 원형홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 이루어진 수직날개(2)를 성형한다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 수직날개(2)에 함몰홈부(23)를 형성하는 단계(200)는, 상기 원형홈부(21)에 원통형의 단단한 스티로폼이나 우레탄과 같은 충격완화수단(5)을 구비한 후 코킹 정(4)을 사용하여 수직날개(2)에 다수의 함몰홈 부(23)를 형성한다. 따라서 수직날개(2)에 함몰홈부(23)를 형성하는 경우에 충격에 의해 발생될 수 있는 수직날개(2)의 변형을 방지하게 된다.

특히 상기 함몰홈부(23)는 반원형상으로 형성되며, 상기 함몰홈부(23)에 의해 수직날개(2)의 일측으로 공기의 이동이 용이하여 저항이 감소되고 수직날개(2)의 고속회전시 수직날개(2)의 일측에 공기의 저항이 감소되어 안정적으로 회전하게 된다.

또한 상기 함몰홈부(23)는 외측이 넓고 내측이 좁게 형성되는 것으로, 공기의 유입면적이 넓은 함몰홈부(23)의 외측 공기의 저항이 감소되며, 수직날개(2)의 내부로 들어온 공기는 외부로 빠져 나가는 양이 줄어들게 된다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기의 수직날개(2)를 완성시키는 단계(300)는, 코킹 정(4)을 사용하여 수직날개(2)에 형성된 다수의 함몰홈부(23)에 못을 관통시켜 홀(231)을 형성한다. 이때 도구에 의해 형성된 상기 홀(231)의 형상은 십자형, 원형, 사각형, 삼각형 등의 다양한 형상을 모두 포함한다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 제3 실시예의 풍력 발전기의 수직날개를 나타낸 사용상태 사시도이고, 도 7은 도 6의 B-B선 단면도이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제3 실시예의 풍력 발전기의 수직날개는, 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)의 둘레에 연결수단을 통해 연결 구비되며 일측에 반원형으로 형성된 원형홈부(21)와 이 원형홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 이루어진 다수의 수직날개(2) 와, 상기 샤프트 축(1)에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기(3)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서, 상기 수직날개(2)의 일측인 원형홈부(21)와 굴곡판(22)의 일부에는 내측 중앙에 형성된 홀(241)을 포함하는 다수의 주름부(24)가 형성됨을 특징으로 한다.

즉 상기 수직날개(2)의 주름부(24)를 통해 수직날개(2)의 회전에 따른 난류현상이 줄어들고 경계층이 낮아져 공기의 저항이 감소되며, 외부의 바람은 수직날개(2)의 주름부(24)에 다량으로 통과하여 공기의 저항이 감소되고 수직날개(2) 내부의 바람은 소량으로 통과하여 직진성이 증가하여 출력이 증대된다.

특히 상기 연결수단은, 상기 샤프트 축(1)의 외측에 구비되며 회전에 따른 마찰을 줄이도록 구비된 베어링(111)을 포함하는 회전 브라켓(11)과, 상기 회전 브라켓(11)의 외측에 돌출 구비되어 상기 수직날개(2)들에 연결되는 다수의 연결대(112)로 구성된다.

그리고, 상기 수직날개(2)는 내,외판(25,26)과, 상기 내,외판(25,26)사이에 구비되어 상기 수직날개(2)를 보강하게 되는 보강망(27)으로 구성된다.

따라서 상기 내,외벽(25,26) 사이에 구비된 보강망(27)을 통해 바람의 저항으로 인해 수직날개(2)가 휘어지거나 부서지는 현상을 사전에 미리 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 풍력 발전기의 수직날개 및 그 성형방법은, 수직날개의 일측에 형성된 통공을 통해 바람이 통과되어 공기의 저항을 줄이는 효과를 가지는 것이다.

그리고, 수직날개의 일측에 홀을 포함한 함몰홈부가 형성되어 고속 회전시 공기의 저항을 줄이는 효과를 가지는 것이다.

또한, 수직날개의 일측에 형성된 주름부를 통해 수직날개의 난류현상을 줄여 공기의 저항을 줄이는 효과를 가지는 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (6)

1. 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)의 둘레에 연결수단을 통해 연결 구비되며 일측에 반원형으로 형성된 원형홈부(21)와 이 원형홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 이루어진 다수의 수직날개(2)와, 상기 샤프트 축(1)에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기(3)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서,

   상기 수직날개(2)의 일측인 원형홈부(21)와 굴곡판(22)의 일부에는 다수의 통공(221)이 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기의 수직날개.
2. 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)의 둘레에 연결수단을 통해 연결 구비되며 일측에 반원형으로 형성된 원형홈부(21)와 이 원형홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 이루어진 다수의 수직날개(2)와, 상기 샤프트 축(1)에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기(3)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서,

   상기 수직날개(2)의 일측인 원형홈부(21)와 굴곡판(22)의 일부에는 홀(231)을 포함하는 다수의 함몰홈부(23)가 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기의 수직날개.
3. 제 2항에 있어서, 상기 함몰홈부(23)는,

   곡선형으로 형성되며 외측이 넓고 내측이 좁게 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기의 수직날개.
4. 지면에서 수직으로 세워지는 샤프트 축(1)과, 상기 샤프트 축(1)의 둘레에 연결수단을 통해 연결 구비되며 일측에 반원형으로 형성된 원형홈부(21)와 이 원형홈부(21)의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판(22)으로 이루어진 다수의 수직날개(2)와, 상기 샤프트 축(1)에 구비되어 전기를 발생시키는 발전기(3)를 포함하는 풍력 발전기에 있어서,

   상기 수직날개(2)의 일측인 원형홈부(21)와 굴곡판(22)의 일부에는 내측 중앙에 형성된 홀(241)을 포함하는 다수의 주름부(24)가 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기의 수직날개.
5. 제 4항에 있어서, 상기 수직날개(2)는,

   내,외판(25,26)과,

   상기 내,외판(25,26)사이에 구비되어 상기 수직날개(2)를 보강하게 되는 보강망(27)으로 구성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기의 수직날개.
6. 평판을 벤딩작업하여 일측에 반원형의 원형홈부를 형성하고 상기 원형홈부의 후방으로부터 타측으로 돌출되도록 전방으로 굴곡된 다음 후방으로 굴곡되게 형성되는 곡선형의 굴곡판으로 이루어진 수직날개를 성형하는 단계와,

   상기 수직날개에 다수의 코킹을 통해 반원형상의 함몰홈부를 형성하는 단계와,

   상기 함몰홈부에 뾰족한 도구를 관통시켜 홀을 형성하여 풍력 발전기의 수직날개를 완성시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 수직날개 성형방법.

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