KR100853350B1 - Wind power generator - Google Patents

Wind power generator Download PDF

Info

Publication number
KR100853350B1
KR100853350B1 KR1020070122174A KR20070122174A KR100853350B1 KR 100853350 B1 KR100853350 B1 KR 100853350B1 KR 1020070122174 A KR1020070122174 A KR 1020070122174A KR 20070122174 A KR20070122174 A KR 20070122174A KR 100853350 B1 KR100853350 B1 KR 100853350B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
blade
rotating shaft
wind
rotary
generator
Prior art date
Application number
KR1020070122174A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김희구
Original Assignee
김희구
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김희구 filed Critical 김희구
Priority to KR1020070122174A priority Critical patent/KR100853350B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100853350B1 publication Critical patent/KR100853350B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F03D7/0288—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power in relation to clearance between the blade and the tower, i.e. preventing tower strike
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/402—Transmission of power through friction drives
    • F05B2260/4023—Transmission of power through friction drives through a friction clutch
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

A wind generator is provided to reliably produce electricity while preventing the damage to the generator in spite of the turbulence and the sudden change in wind direction, to increase the utilization of wind power by giving a torsion angle to a blade, to maximize power generating efficiency by reducing the rotational resistance of the blade, and to efficiently generate power by increasing the resistance of wind introduced into an air guide. A wind generator includes a rotary vane which is installed at the upper portion of a support post to rotate around a rotating shaft, and a generator unit which generates power by the rotating force of the rotary vane. The rotary vane includes a blade(20) which is integrally provided on each of opposite sides of the rotating shaft, is bent in an arc shape to have an air guide therein, and is twisted at a predetermined angle from one side to the other side, and interference steps(25) which are provided on the inner circumference of the blade at regular intervals and interfere with wind introduced into an air guide to generate resistance. A braking member is provided on the support post(15) in such a way as to be coupled to the rotating shaft via a chain and controls the rotating speed of the rotating shaft in response to the rotation of the blade. The braking member is spaced apart from and coupled to the rotating shaft via a chain or belt, and includes a subsidiary rotating shaft, an electronic clutch, and a control unit. The subsidiary rotating shaft is equipped with a rotary encoder to measure the rotating speed of the rotating shaft. The electronic clutch is provided on the subsidiary rotating shaft and controls the rotating speed of the subsidiary rotating shaft by the operation of the control unit. The control unit operates the electronic clutch when the rotating speed measured by the rotary encoder is higher than a preset rotating speed.

Description

풍력발전기{WIND POWER GENERATOR}Wind Power Generators {WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난류와 풍향의 급격한 변화에도 기기의 손상을 방지한 상태로 에너지를 생산할 수 있으며, 블레이드에 비틀림 각을 주어 풍력을 보다 효율적으로 이용할 수 있도록 하며, 바람의 저항력을 높여 발전효율을 향상시키도록 하며, 또한 브레이킹장치를 구비하여 초강력 풍속에서도 안전성을 유지하면서 발전이 가능하도록 한 발전효율이 향상된 풍력발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind turbine, and more particularly, it is possible to produce energy in a state of preventing damage to the device even in a sudden change of turbulence and wind direction, by giving a twist angle to the blade to make more efficient use of wind power, It is to improve the power generation efficiency by increasing the resistance of the wind, and also to the wind power generator with improved power generation efficiency, which is equipped with a braking device to enable the power generation while maintaining safety even at super strong wind speed.

일반적으로 풍력발전기는 회전날개를 이용하여 자연의 바람에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 방식의 발전기를 의미한다.In general, a wind power generator refers to a generator that generates power by converting natural wind energy into mechanical energy using a rotary blade.

상기와 같은 풍력발전기는 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장치로서, 전력 생산단가의 가격경쟁력 향상 및 발전시스템 설치의 소요면적 최소화 등과 같은 원가적 측면과, 화석에너지 고갈에 대한 대체에너지원과 지구환경보호라는 사회환경적 측면과, 더불어 공급의 안정성 및 에너지 수입의 의존도 감소라는 경제적 측면을 얻을 수 있으며, 특히 근래에 들어서는 정부 에서 민간업자가 생산한 전력을 매입할 수 있기 때문에 풍력발전보급이 가속화가 되고 있다.Wind power generators as described above can be generated indefinitely, using the wind as a clean energy source for unused, cost-effective aspects such as improving the price competitiveness of the power production unit cost and minimizing the required area of the power generation system, fossil energy depletion In addition to the socio-environmental aspects of alternative energy sources and protection of the global environment, and economic aspects of supply stability and reduced dependence on energy imports, in particular, governments can purchase electricity produced by private contractors. Because of this, wind power supply is accelerating.

통상 풍력발전기는 외형상 바람을 회전에너지로 바꾸는 회전날개와, 회전날개에 의해 회전하는 회전축과, 이들을 지상으로부터 일정한 높이에 위치시키기 위한 지주를 포함하며, 지주의 상부 또는 하부에 부속설치되어 회전날개의 회전력에 의해 발전하는 발전장치를 포함하고 있다. 이때 상기 발전장치는 일정 풍속 이상에서 발전기 및 발전시스템을 보호하기 위하여 차단되게 한 상태로 사용하여 왔다.Typically, a wind turbine includes a rotary blade for converting the external wind into rotational energy, a rotary shaft rotated by the rotary blade, and a support for positioning them at a constant height from the ground, and are attached to the upper or lower portion of the support and the rotary wing. It includes a generator that generates power by its rotational force. At this time, the generator has been used in a state in which it is blocked in order to protect the generator and the power generation system over a certain wind speed.

상기와 같은 종래의 풍력발전기에 주로 사용되는 일반적인 회전날개는 2~6엽으로 된 블레이드이며, 한편 블레이드를 다양한 형태로 변형시키거나 또는 풍력에 의해 회전축을 회전시킬 수 있는 회전날개가 다양하게 제안되어 있는 실정이다.A general rotary blade mainly used in the conventional wind turbine as described above is a blade of two to six blades, on the other hand has been proposed a variety of rotary blades that can be modified in various forms or rotate the rotating shaft by wind power There is a situation.

그런데, 종래의 풍력발전기에 사용된 2~6엽의 블레이드는 비교적 많이 사용하고 있음을 볼 때 사용의 보편적인 편리성은 인정할 수도 있으나, 발전을 위해서는 블레이드의 전체길이를 크게 형성하여 회전지름을 넓게 형성하여야 하고, 따라서 넓은 설치장소를 필요로 하기 때문에 장소선택에 따른 제반 문제점이 있다.By the way, in view of the relatively large number of blades used in conventional wind generators 2-6 blades, the universal convenience of use can be recognized, but for the power generation to form a wide rotation diameter by forming the overall length of the blade wide Since there is a need for a wide installation place, there are various problems in accordance with the site selection.

또한 우리나라는 산지가 많고 해양에 인접한 지형을 갖추고 있으며 계절풍의 영향을 받는 주기적인 기후대에 놓여있으면서도 지역별로 풍향이 수시로 변화하는 편이므로, 우리나라에 시설되는 풍력발전기는 풍향의 급격한 변화에 무관하게 지속적이고 안정적인 에너지 변환을 수행할 수 있는 구조를 갖출 필요가 있다.In addition, because Korea has many mountainous regions, the terrain adjacent to the ocean, and the wind direction changes from region to region while being in a periodic climate zone affected by monsoon winds, the wind power generators installed in our country are continuously irrespective of the sudden change of wind direction. It is necessary to have a structure capable of performing a stable energy conversion.

그러나, 현재까지 연구되었던 풍력발전기의 회전날개는 대부분이 풍향 및 풍속에 대해 안정적이지 못할 뿐만 아니라 효율적인 발전을 이루지 못하고 있는 실정 이다.However, most of the rotor blades of wind turbines that have been studied so far are not stable for wind direction and wind speed, and have not achieved efficient development.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 난류와 풍향의 급격한 변화에도 기기의 손상을 방지한 상태로 안정적인 에너지 생산이 가능하며, 블레이드에 비틀림 각을 주어 풍력의 활용도를 배가시킴과 아울러 블레이드의 회전저항을 감소시켜 발전효율을 극대화시키도록 하며, 공기안내부로 유입된 바람의 저항력을 높임으로써 효율적인 발전을 이루도록 한 발전효율이 향상된 풍력발전기를 제공하는 데 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to produce a stable energy while preventing damage to the device even under rapid changes in turbulence and wind direction, giving a blade angle to the blade utilization of wind power In addition to reducing the rotational resistance of the blade to maximize the power generation efficiency, and to provide an improved wind power generator with improved power generation efficiency to achieve efficient power generation by increasing the resistance of the wind flowed into the air guide.

또한, 본 발명의 다른 목적은 회전축에 브레이킹장치를 구비하여 초강력 풍속 즉, 정격출력이상의 회전속도에서도 안전성을 유지하면서 발전이 가능하도록 한 발전효율이 향상된 풍력발전기를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a wind power generator having a power generation efficiency is improved to enable the power generation while maintaining the safety at a super strong wind speed, that is, a rotation speed above the rated output by providing a braking device on the rotating shaft.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 지지기둥의 상측에 설치되어 회전축을 중심으로 회전되는 회전날개와, 상기 회전날개의 회전력에 의해 발전되는 발전기를 포함하는 풍력발전기에 있어서, 상기 회전축(10)을 중심으로 서로 대향되는 양측에 일체로 형성되되 내측으로 공기안내부(23)가 형성되게 호형상으로 굴곡되어 형성되고, 일측에서 타측으로 갈수록 일정 각도로 비틀린 상태의 스크류형상으로 형성된 블레이드(20)와; 상기 블레이드(20)의 내주면에 상기 공기안내부(23)로 유입되는 바람이 간섭되면서 저항력이 발생되도록 일정 간격으로 돌출되게 설치되는 간섭턱(25)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The configuration of the present invention for achieving the above object, in the wind turbine comprising a rotary blade installed on the upper side of the support pillar and rotated about a rotating shaft, and the generator is generated by the rotational force of the rotary blade, the rotary shaft The blade is formed integrally on both sides facing each other with respect to the center (10) but bent in an arc shape so that the air guide portion 23 is formed inward, the blade formed in a screw shape twisted at a predetermined angle from one side to the other side 20; It is characterized in that it consists of an interference jaw 25 is installed to protrude at a predetermined interval so that the resistance is generated while the wind flowing into the air guide portion 23 on the inner circumferential surface of the blade (20).

여기서, 상기 블레이드(20)는 일측과 타측이 서로 180°~ 270°의 각도로 비틀린 상태로 형성되고, 상기 블레이드(20)의 길이방향의 일측에서부터 동일한 형상으로 3쌍의 제1블레이드(21a)와 제2블레이드(21b) 및 제3블레이드(21c)로 분리되게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 블레이드(20)는 회전시 무게중심이 상기 회전축(10)에 위치하도록 상기 회전축(10)에서 바깥쪽 단부로 갈수록 일정한 두께로 얇아지는 것이 바람직하다.Here, the blade 20 is formed in a state where one side and the other side is twisted at an angle of 180 ° ~ 270 ° with each other, three pairs of the first blade (21a) in the same shape from one side in the longitudinal direction of the blade 20 And the second blade 21b and the third blade 21c are preferably separated from each other, and the blade 20 is rotated outward from the rotation shaft 10 so that the center of gravity is located on the rotation shaft 10 during rotation. It is desirable to thin down to a constant thickness toward the end.

한편, 상기 지지기둥(15)에는 상기 회전축(10)에 체인연결되어 상기 블레이드(20)의 회전에 따른 상기 회전축(10)의 회전속도를 제어하도록 브레이킹부재가 구비되되, 상기 브레이킹부재는 상기 회전축(10)에 이격되어 체인연결되고, 상기 회전축(10)의 회전속도를 측정하도록 로터리엔코더(32)가 장착된 보조회전축(30)과; 상기 보조회전축(30)에 구비되어 제어부(40)에 의한 동작으로 상기 보조회전축(30)의 회전속도를 조절하는 전자클러치(35)와; 상기 로터리엔코더(32)에 의해 측정된 회전속도가 최초설정된 회전속도보다 높을 경우 상기 전자클러치(35)를 동작시키는 제어부(40)로 구성된 것이 바람직하다.On the other hand, the support pillar 15 is connected to the rotating shaft 10 is provided with a braking member to control the rotational speed of the rotating shaft 10 according to the rotation of the blade 20, the braking member is the rotating shaft An auxiliary rotary shaft 30 spaced apart from the chain 10 and mounted with a rotary encoder 32 to measure a rotational speed of the rotary shaft 10; An electronic clutch (35) provided on the auxiliary rotating shaft (30) to adjust the rotational speed of the auxiliary rotating shaft (30) by an operation by the controller (40); When the rotational speed measured by the rotary encoder 32 is higher than the initially set rotational speed, it is preferable that the controller 40 is configured to operate the electronic clutch 35.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 풍향 및 풍속의 급격한 변화에도 안정적인 에너지 생산이 가능하며, 스크류형상으로 비틀린 블레이드에 의해 풍력의 활용도를 배가시킴과 더불어 블레이드의 회전저항이 감소되어 발전효율을 극대화시킬 수 있게 된다.According to the present invention as described above, it is possible to produce stable energy even in a sudden change of wind direction and wind speed, and to maximize the power generation efficiency by reducing the rotational resistance of the blade while doubling the utilization of wind power by the screw blade twisted. Will be.

또한, 블레이드의 내측으로 유입되는 바람은 간섭턱에 의해 간섭되면서 저항 력이 높아져 동일시간내 더 많은 량의 발전을 이룰 수 있어 발전효율을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, the wind flowing into the inside of the blade is interfered by the interference jaw, the resistance is increased to achieve a greater amount of power generation within the same time it is possible to improve the power generation efficiency.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 풍력발전기를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the wind power generator of the present invention.

도 1은 본 발명에 의한 회전날개가 결합된 상태의 풍력발전기를 보인 상태도이고, 도 2a는 본 발명에 의한 블레이드의 Z축에 대한 회전속도를 보여주는 그래프이며, 도 2b는 도 2a에서의 블레이드 비틀림 각도에 따른 Y좌표변화를 보여주는 그래프이고, 도 3a는 본 발명에 의한 180도 비틀린 상태의 블레이드에 나타나는 응력을 보인 그래프이며, 도 3b는 본 발명에 의한 225도 비틀린 상태의 블레이드에 나타나는 응력을 보인 그래프이고, 도 3c는 본 발명에 의한 270도 비틀린 상태의 블레이드에 나타나는 응력을 보인 그래프이며, 도 4는 본 발명에 의한 브레이킹부재의 연결상태를 보인 개략적인 블럭도이다.1 is a state diagram showing a wind turbine in a state in which the rotary blades are coupled according to the present invention, Figure 2a is a graph showing the rotational speed with respect to the Z axis of the blade according to the present invention, Figure 2b is a blade twist in Figure 2a Figure 3a is a graph showing a change in the Y coordinate according to the angle, Figure 3a is a graph showing the stress appearing on the blade in a twisted state of 180 degrees according to the present invention, Figure 3b is a stress showing on the blade in a twisted state of 225 degrees according to the present invention Figure 3c is a graph showing the stress appearing on the blade 270 degrees twisted state according to the present invention, Figure 4 is a schematic block diagram showing a connection state of the braking member according to the present invention.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 풍력발전기는 지지기둥(15)에 의해 지상으로부터 일정 높이에 위치되게 구비되는 회전축(10)과, 상기 회전축(10)에 장착되어 회전축(10)을 중심으로 회전되는 회전날개와, 상기 회전날개의 회전력에 의해 발전되는 발전기를 포함하여 구성된다.As shown in the figure, the wind power generator according to the present invention is provided with a rotating shaft 10 provided to be positioned at a predetermined height from the ground by the support pillar 15, and the rotating shaft 10 is mounted to the rotating shaft 10 It is configured to include a rotary blade that rotates around the center, and the generator is generated by the rotational force of the rotary blade.

이때, 상기 회전날개는 상기 지지기둥(15)의 단부에 회전축(10)을 매개로 결합될 수 있으나 도 1과 같이 상기 지지기둥(15)에 연결프레임(12)으로 연결되게 상기 회전축(10)이 회전되게 결합되고, 상기 회전축(10)의 일측에는 회전축(10)의 회 전력에 의해 발전하는 발전기(17)가 결합되어 있다.At this time, the rotary blade may be coupled to the end of the support pillar 15 via the rotation shaft 10, but as shown in Figure 1 the rotation shaft 10 to be connected to the support pillar 15 to the connecting frame 12 This is rotatably coupled, one side of the rotary shaft 10 is coupled to the generator 17 which is generated by the rotational power of the rotary shaft 10 is coupled.

본 발명에서는 상기 회전축(10)의 회전에 따른 상기 발전기(17)의 발전구조에 대해서는 공지의 기술인 관계로 설명하지 않기로 하며, 상기 회전축(10)을 회전시키는 회전날개에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.In the present invention, the power generation structure of the generator 17 according to the rotation of the rotary shaft 10 will not be described in relation to the known art, and will be described in detail with respect to the rotary blade for rotating the rotary shaft 10. .

본 발명의 회전날개는 상기 회전축(10)을 중심으로 서로 대향되는 양측에 일체로 형성되는 블레이드(20)와, 상기 블레이드(20)의 내주면에 일정 간격으로 돌출되게 설치되는 간섭턱(25)으로 구성된다.Rotating blade of the present invention as the blade 20 is formed integrally on both sides facing each other with respect to the rotation axis 10, and the interference jaw 25 is protruded at a predetermined interval on the inner peripheral surface of the blade (20) It is composed.

상기 블레이드(20)는 내측으로 바람이 통과할 수 있도록 공기안내부(23)가 형성되게 호형상으로 굴곡되어 형성되고, 일측에서 타측으로 갈수록 일정 각도로 비틀린 상태의 스크류형상으로 형성된다.The blade 20 is formed to be bent in an arc shape so that the air guide portion 23 is formed to pass the wind inward, and is formed in a screw shape of the twisted state at a predetermined angle from one side to the other side.

또한, 상기 블레이드(20)는 무게중심이 상기 회전축(10)에 위치하도록 상기 회전축(10)에서 바깥쪽 단부로 갈수록 일정한 두께로 얇아지도록 형성되게 하여 회전시 바람에 의해 상기 블레이드(20)의 손상 및 파손을 방지함과 아울러 원활한 회전으로 효율적인 발전이 가능하게 한다.In addition, the blade 20 is formed so that the center of gravity is located on the rotary shaft 10 to be thinner with a certain thickness toward the outer end from the rotary shaft 10 to damage the blade 20 by the wind during rotation And while preventing damage and smooth rotation enables efficient power generation.

이때, 상기 블레이드(20)의 비틀림 각도는 180°~ 270°인 것이 바람직한 것으로, 이는 풍향과 풍속에 효과적으로 대응하여 동일 시간동안 발전효율을 높이기 위한 것이다.At this time, the torsion angle of the blade 20 is preferably 180 ° ~ 270 °, which is to effectively respond to the wind direction and wind speed to increase the power generation efficiency for the same time.

상기 블레이드(20)의 비틀림 각에 따른 회전속도를 보면, 도 2a와 같이 40m/s의 바람에 의한 회전날개의 변화를 회전축인 Z축에 대한 Node 1441의 회전속도를 기준으로 하여 살펴보면 도 2b에서와 같이 Node 1438의 시간에 따른 Y 좌표변 화에서 180도의 경우 39회이고, 225도와 270도의 경우 40회임을 알 수 있으며, 이는 블레이드의 비틀림 각에 따른 속도의 변화는 비슷함을 알 수 있다.Looking at the rotational speed according to the torsion angle of the blade 20, as shown in Figure 2a to see the change of the rotation blades by the wind of 40m / s based on the rotational speed of Node 1441 with respect to the Z-axis rotation axis in Figure 2b As shown in Fig. 1, the Y coordinate change over time of Node 1438 is 39 times for 180 degrees and 40 times for 225 degrees and 270 degrees, which indicates that the change in velocity according to the torsional angle of the blade is similar.

또한, 상기 블레이드(20)의 비틀림 각에 따른 해석 안전율(항복응력/블레이드에 나타나는 응력)을 보면, 도 3a와 같이 상기 블레이드(20)의 각도가 180도의 경우에는 해석안전율이 1.6(30/18.66451)이고, 도 3b와 같이 225도의 경우에는 해석안전율이 1.5(30/20.61021)이며, 도 3c와 같이 270도의 경우에는 해석안전율이 1.2(30/25.25912)임을 알 수 있다. 상기한 해석안전율과 같이 블레이드(20)의 각도가 180도와 225도의 경우에는 안전할 것으로 예상되나 270도의 경우에는 보완이 필요할 것으로 보임으로써 상기 블레이드(20)의 각도는 가능하면 180도에서 225도의 사이에서 결정하도록 한다.In addition, looking at the analysis safety factor (yield stress / stress in the blade) according to the torsion angle of the blade 20, when the angle of the blade 20 is 180 degrees, as shown in Figure 3a the analysis safety factor is 1.6 (30 / 18.66451) In the case of 225 degrees as shown in FIG. 3B, the analysis safety factor is 1.5 (30 / 20.61021), and in the case of 270 degrees as shown in FIG. 3C, the analysis safety factor is 1.2 (30 / 25.25912). As described above, the angle of the blade 20 is expected to be safe when the angle of the blade 20 is 180 degrees and 225 degrees. However, in the case of 270 degrees, the angle of the blade 20 needs to be supplemented. Decide on

한편, 상기 블레이드(20)는 설치지역에 따라 다양한 형상으로 형성할 수 있음은 당연하며, 별도의 보강을 위한 지지대를 구비하거나 일측과 타측이 균형을 이루는 안정적인 형태로 형성할 수도 있다.On the other hand, the blade 20 can be formed in a variety of shapes depending on the installation area, it may be provided with a support for a separate reinforcement or may be formed in a stable form that balances one side and the other side.

또한, 상기 블레이드(20)는 상기 블레이드(20)의 길이방향의 일측에서부터 동일한 형상으로 3쌍의 제1블레이드(21a)와 제2블레이드(21b) 및 제3블레이드(21c)로 분리되게 형성할 수 있는 것으로, 상기 제1블레이드(21a)와 제2블레이드(21b) 및 제3블레이드(21c)에 일체로 형성된 상기 회전축(10)도 동일하게 세개의 낱개로 분리되게 하여 상기 회전축(10)의 분리결합으로 상기 블레이드(20)를 결합시키도록 할 수도 있다.In addition, the blade 20 is formed to be separated into three pairs of the first blade 21a, the second blade 21b and the third blade 21c in the same shape from one side in the longitudinal direction of the blade 20. The rotation shaft 10 integrally formed on the first blade 21a, the second blade 21b, and the third blade 21c may be equally separated into three pieces of the rotation shaft 10. It is also possible to couple the blade 20 by a separate coupling.

이는 상기 블레이드(20)의 설치를 용이하게 함과 아울러 금형제작시 하나의 금형만으로도 각각의 블레이드를 성형한 후 각각의 블레이드의 결합으로 본 발명의 스크류형상을 갖는 블레이드를 형성할 수 있도록 하기 위함이다.This is to facilitate the installation of the blade 20 and to form a blade having a screw shape of the present invention by combining the respective blades after molding each blade with only one mold during the mold production. .

여기서, 본 발명의 상기 간섭턱(25)은 상기 공기안내부(23)로 유입되는 바람이 간섭되면서 저항력이 발생되게 하기 위한 것으로, 상기 저항력으로 상기 블레이드(20)의 회전속도를 높여주도록 함으로써 발전량을 높이기 위함이다.Here, the interference jaw 25 of the present invention is to cause the resistance force is generated while the wind flowing into the air guide portion 23, the amount of power generated by increasing the rotational speed of the blade 20 by the resistance force To increase the

따라서, 동일한 시간동안 동일풍속으로 불어오는 바람을 이용하여 보다 많은 량의 에너지를 생산할 수 있게 되는 것이다.Therefore, it is possible to produce a greater amount of energy using the wind blowing at the same wind speed for the same time.

본 발명의 풍력발전기에는 초강력 풍속에서도 안정적인 발전이 가능하도록 브레이킹부재가 구비된다.The wind turbine of the present invention is provided with a braking member to enable stable power generation even at very high wind speeds.

상기 브레이킹부재는 상기 지지기둥(15)에 구비되는 것으로, 상기 회전축(10)에 체인연결되어 상기 블레이드(20)의 회전에 따른 상기 회전축(10)의 회전속도를 제어하도록 구비된다.The braking member is provided on the support pillar 15 and is connected to the rotation shaft 10 so as to control the rotation speed of the rotation shaft 10 according to the rotation of the blade 20.

더욱 구체적으로 상기 브레이킹부재는 상기 회전축(10)에 이격되어 체인연결되는 보조회전축(30)과, 상기 보조회전축(30)에 장착되어 상기 회전축(10)의 회전속도를 측정하는 로터리엔코더(32)와, 상기 보조회전축(30)에 구비되어 제어부(40)에 의한 동작으로 상기 보조회전축(30)의 회전속도를 조절하는 전자클러치(35)와, 상기 로터리엔코더(32)에 의해 측정된 회전속도가 최초설정된 회전속도보다 높을 경우 상기 전자클러치(35)를 동작시키는 제어부(40)로 구성된다.More specifically, the braking member is the auxiliary rotary shaft 30 spaced apart from the rotary shaft 10 and the rotary encoder 32 mounted on the auxiliary rotary shaft 30 to measure the rotational speed of the rotary shaft 10 And the electronic clutch 35 provided on the auxiliary rotation shaft 30 to control the rotation speed of the auxiliary rotation shaft 30 by the operation of the controller 40, and the rotation speed measured by the rotary encoder 32. When the higher than the initially set rotational speed is composed of a control unit 40 for operating the electronic clutch 35.

따라서, 상기 제어부(40)에 본 발명의 풍력발전기의 동작 전에 블레이드(20)의 회전속도를 설정한 상태에서 상기 블레이드(20)의 회전속도가 최초 설정된 회전 속도보다 높을 경우 상기 제어부(40)에서는 상기 전자클러치(35)를 동작시켜 상기 보조회전축(30)의 회전속도를 조절하게 되고, 상기 보조회전축(30)에 체인 또는 벨트연결된 회전축(10)의 회전속도를 조절하게 되는 것이다.Therefore, when the rotation speed of the blade 20 is higher than the initially set rotation speed in the state in which the rotation speed of the blade 20 is set before the operation of the wind turbine of the present invention, the controller 40 The electronic clutch 35 is operated to adjust the rotational speed of the auxiliary rotational shaft 30, and to control the rotational speed of the rotational shaft 10 connected to the auxiliary rotational shaft 30 by a chain or a belt.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 살펴보면, 금형을 제작한 후 동일한 형태의 제1블레이드(21a)와 제2블레이드(21b) 및 제3블레이드(21c)를 성형하고, 이때 회전축(10)도 세개로 분리된 상태로 상기 각각의 블레이드와 일체로 형성되어 진다.Looking at the effects of the present invention configured as described above, after the mold is manufactured to form the first blade 21a, the second blade 21b and the third blade 21c of the same shape, wherein the rotating shaft 10 also The three blades are formed integrally with each of the blades.

이 후, 상기 제2블레이드(21b)의 양측에 상기 제1블레이드(21a)와 제3블레이드(21c)가 결합되게 상기 회전축(10)을 연결하고, 상기 회전축(10)의 양단부를 연결프레임(12)으로 결합시킨 상태에서 지지기둥(15)에 결합시킨다. 이때 발전기(17)는 상기 회전축(10)에 직결되게 연결하여 기기의 소형화를 이루도록 함과 아울러 유지보수가 용이하도록 한다.Thereafter, the rotating shaft 10 is connected to both sides of the second blade 21b so that the first blade 21a and the third blade 21c are coupled, and both ends of the rotating shaft 10 are connected to a frame ( 12) is coupled to the support pillar (15) in a state of coupling. At this time, the generator 17 is connected directly to the rotary shaft 10 to achieve the miniaturization of the device and to facilitate maintenance.

이와 같은 상태에서 바람이 불게 되면, 불어오는 바람은 상기 블레이드(20)의 내측인 공기안내부(23)로 집풍되어 비틀린 각도를 따라 안내되면서 블레이드(20)를 회전시키게 되고, 이때 상기 공기안내부(23)를 따라 이동되는 경우 일정 간격으로 돌출된 간섭턱(25)에 간섭되면서 상기 블레이드(20)를 더욱 세게 회전시키게 되어 발전량을 높이게 된다.When the wind is blown in such a state, the blowing wind is collected by the air guide unit 23 which is the inner side of the blade 20 is guided along the twisted angle to rotate the blade 20, wherein the air guide When moved along the 23, the blade 20 is rotated harder as the interference jaw 25 protrudes at a predetermined interval, thereby increasing the amount of power generated.

한편, 초강풍이 불어 상기 블레이드(20)가 정격 회전속도 이상으로 회전되어 지면, 제어부(40)에서 이를 판단한 후 전자클러치(35)를 동작시켜 보조회전축(30)의 회전속도를 조절함으로써 상기 보조회전축(30)에 체인 또는 밸트연결된 회전 축(10)의 속도를 제어하여 안정적인 발전을 이룰 수 있게 된다.On the other hand, if the blade 20 is rotated at the rated rotational speed or more by the strong wind, the control unit 40 determines this by operating the electronic clutch 35 to adjust the rotational speed of the auxiliary rotation shaft 30 by the auxiliary rotation shaft By controlling the speed of the rotating shaft 10 chain or belt connected to 30 it is possible to achieve a stable power generation.

이와 같이 본 발명은 풍향 및 풍속에 대해 안정적으로 동작되어 짐과 아울러 바람의 효율적인 유도로 발전량을 대폭 높일 수 있는 유용한 발명이다.As described above, the present invention is a useful invention that can be stably operated with respect to the wind direction and the wind speed, and can greatly increase the amount of power generated by the efficient induction of wind.

도 1은 본 발명에 의한 회전날개가 결합된 상태의 풍력발전기를 보인 상태도,1 is a state diagram showing a wind turbine in a state in which the rotary blade is coupled according to the present invention,

도 2a는 본 발명에 의한 블레이드의 Z축에 대한 회전속도를 보여주는 그래프,Figure 2a is a graph showing the rotational speed about the Z axis of the blade according to the present invention,

도 2b는 도 2a에서의 블레이드 비틀림 각도에 따른 Y좌표변화를 보여주는 그래프,2b is a graph showing a change in Y coordinate according to the blade twist angle in FIG. 2a;

도 3a는 본 발명에 의한 180도 비틀린 상태의 블레이드에 나타나는 응력을 보인 그래프,Figure 3a is a graph showing the stress appearing on the blade in a twisted state of 180 degrees according to the present invention,

도 3b는 본 발명에 의한 225도 비틀린 상태의 블레이드에 나타나는 응력을 보인 그래프,Figure 3b is a graph showing the stress appearing on the blade in a 225 degree twisted state according to the present invention,

도 3c는 본 발명에 의한 270도 비틀린 상태의 블레이드에 나타나는 응력을 보인 그래프,Figure 3c is a graph showing the stress appearing on the blade in a 270 degree twisted state according to the present invention,

도 4는 본 발명에 의한 브레이킹부재의 연결상태를 보인 개략적인 블럭도.Figure 4 is a schematic block diagram showing a connection state of the braking member according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10: 회전축 12: 연결프레임10: axis of rotation 12: connecting frame

15: 지지기둥 17: 발전기15: support pillar 17: generator

20: 블레이드 21a: 제1블레이드20: blade 21a: first blade

21b: 제2블레이드 21c: 제3블레이드21b: Second Blade 21c: Third Blade

23: 공기안내부 25: 간섭턱23: air guide portion 25: interference jaw

30: 보조회전축 32: 로터리엔코더30: auxiliary rotation shaft 32: rotary encoder

35: 전자클러치 40: 제어부35: electronic clutch 40: control unit

Claims (4)

지지기둥의 상측에 설치되어 회전축을 중심으로 회전되는 회전날개와, 상기 회전날개의 회전력에 의해 발전되는 발전기를 포함하는 풍력발전기에 있어서,In the wind power generator including a rotary blade installed on the upper side of the support pillar and rotated about a rotation axis, and a generator generated by the rotational force of the rotary blade, 상기 회전날개는, 상기 회전축(10)을 중심으로 서로 대향되는 양측에 일체로 형성되되 내측으로 공기안내부(23)가 형성되게 호형상으로 굴곡되어 형성되고, 일측에서 타측으로 갈수록 일정 각도로 비틀린 상태의 스크류형상으로 형성된 블레이드(20)와; 상기 블레이드(20)의 내주면에 상기 공기안내부(23)로 유입되는 바람이 간섭되면서 저항력이 발생되도록 일정 간격으로 돌출되게 설치되는 간섭턱(25)으로 구성되고,The rotary blade is formed integrally on both sides facing each other with respect to the rotation axis (10) to be formed in an arc shape so that the air guide portion 23 is formed inward, twisted at a predetermined angle from one side to the other side A blade 20 formed in a screw shape in a state; It consists of an interference jaw (25) which is installed to protrude at a predetermined interval so that the resistance is generated while the wind flowing into the air guide portion 23 on the inner circumferential surface of the blade 20, 상기 지지기둥(15)에는 상기 회전축(10)에 체인연결되어 상기 블레이드(20)의 회전에 따른 상기 회전축(10)의 회전속도를 제어하도록 브레이킹부재가 구비되되, 상기 브레이킹부재는 상기 회전축(10)에 이격되어 체인 또는 밸트연결되고, 상기 회전축(10)의 회전속도를 측정하도록 로터리엔코더(32)가 장착된 보조회전축(30)과;The support column 15 is connected to the rotating shaft 10 is provided with a braking member to control the rotational speed of the rotating shaft 10 according to the rotation of the blade 20, the braking member is the rotating shaft 10 Auxiliary rotary shaft 30 is spaced apart from the chain and the belt is connected, the rotary encoder 32 is mounted to measure the rotational speed of the rotary shaft (10); 상기 보조회전축(30)에 구비되어 제어부(40)에 의한 동작으로 상기 보조회전축(30)의 회전속도를 조절하는 전자클러치(35)와;An electronic clutch (35) provided on the auxiliary rotating shaft (30) to adjust the rotational speed of the auxiliary rotating shaft (30) by an operation by the controller (40); 상기 로터리엔코더(32)에 의해 측정된 회전속도가 최초설정된 회전속도보다 높을 경우 상기 전자클러치(35)를 동작시키는 제어부(40)로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기.Wind turbine generator, characterized in that consisting of a control unit 40 for operating the electronic clutch 35 when the rotation speed measured by the rotary encoder 32 is higher than the initially set rotation speed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 블레이드(20)는 일측과 타측이 서로 180°~ 270°의 각도로 비틀린 상태로 형성되고,The blade 20 is formed in a state where one side and the other side is twisted at an angle of 180 ° ~ 270 ° with each other, 상기 블레이드(20)의 길이방향의 일측에서부터 동일한 형상으로 3쌍의 제1블레이드(21a)와 제2블레이드(21b) 및 제3블레이드(21c)로 분리되게 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.Wind turbine generator, characterized in that formed in the same shape from one side in the longitudinal direction of the blade (20) separated into three pairs of the first blade (21a), the second blade (21b) and the third blade (21c). 삭제delete 삭제delete
KR1020070122174A 2007-11-28 2007-11-28 Wind power generator KR100853350B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070122174A KR100853350B1 (en) 2007-11-28 2007-11-28 Wind power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070122174A KR100853350B1 (en) 2007-11-28 2007-11-28 Wind power generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100853350B1 true KR100853350B1 (en) 2008-08-21

Family

ID=39878313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070122174A KR100853350B1 (en) 2007-11-28 2007-11-28 Wind power generator

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100853350B1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100935713B1 (en) 2009-07-23 2010-01-08 김희구 Wind power generator
WO2010021735A2 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 Natural Power Concepts, Inc. Decorative wind turbine having flame-like appearance
WO2011037870A2 (en) * 2009-09-22 2011-03-31 Roberto Vallejo Vertical-axis wind turbine
KR101053907B1 (en) * 2010-12-24 2011-08-04 김대용 Wind power generater
CN102251924A (en) * 2011-06-17 2011-11-23 大连尚能科技发展有限公司 System for confirming propeller blade position of wind turbine and system for controlling variable propeller pitch
KR101517444B1 (en) 2013-05-21 2015-05-04 이태희 Wind speed increasing device
CN104895742A (en) * 2015-06-03 2015-09-09 何排枝 Wind power generator used on two sides of roads
ES2578554A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-27 Clean & Wind Spain, S.L. Turbine and vertical axis wind turbine for power generation (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
CN112963311A (en) * 2021-02-26 2021-06-15 吴海 Wind-solar complementary vertical axis wind driven generator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060126784A (en) * 2004-01-21 2006-12-08 하비스트 윈드 에너지 코포레이션 Methods and devices for utilizing flowing power

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060126784A (en) * 2004-01-21 2006-12-08 하비스트 윈드 에너지 코포레이션 Methods and devices for utilizing flowing power

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010021735A2 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 Natural Power Concepts, Inc. Decorative wind turbine having flame-like appearance
WO2010021735A3 (en) * 2008-08-22 2010-07-01 Natural Power Concepts, Inc. Decorative wind turbine having flame-like appearance
KR100935713B1 (en) 2009-07-23 2010-01-08 김희구 Wind power generator
WO2011037870A2 (en) * 2009-09-22 2011-03-31 Roberto Vallejo Vertical-axis wind turbine
WO2011037870A3 (en) * 2009-09-22 2011-07-14 Roberto Vallejo Vertical-axis wind turbine
KR101053907B1 (en) * 2010-12-24 2011-08-04 김대용 Wind power generater
CN102251924A (en) * 2011-06-17 2011-11-23 大连尚能科技发展有限公司 System for confirming propeller blade position of wind turbine and system for controlling variable propeller pitch
KR101517444B1 (en) 2013-05-21 2015-05-04 이태희 Wind speed increasing device
ES2578554A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-27 Clean & Wind Spain, S.L. Turbine and vertical axis wind turbine for power generation (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
CN104895742A (en) * 2015-06-03 2015-09-09 何排枝 Wind power generator used on two sides of roads
CN112963311A (en) * 2021-02-26 2021-06-15 吴海 Wind-solar complementary vertical axis wind driven generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100853350B1 (en) Wind power generator
KR101179277B1 (en) Wind Turbine which have Nacelle Fence
US20140271216A1 (en) Horizontal axis wind or water turbine with forked or multi-blade upper segments
CN104131952B (en) Vertical-axis wind driven generator
US8162589B2 (en) Moving fluid energy recovery system
Zhao et al. Study on variable pitch strategy in H-type wind turbine considering effect of small angle of attack
US20090202356A1 (en) Vertical axis rotor-type wind turbine
KR20110010241A (en) Wind power generator has eccentric an axis multi cycloid system
Liu et al. Modeling, simulation, hardware implementation of a novel variable pitch control for H-type vertical axis wind turbine
KR102471788B1 (en) rotor for electric generator
KR200379582Y1 (en) Wind power generator with same axle seperatable rotation
CN204226104U (en) Small-sized hybrid vertical axis wind energy collecting device
CN101004167A (en) High efficiency wind driven generator with vertical axis of petal type fan blades
RU2642706C2 (en) The wind-generating tower
KR20150069066A (en) Lift-Drag Blade and Rotor for Vertical Axis Wind-Turbine
KR101566501B1 (en) Downwind Windpower Generating Apparatus having Swept Blade Tip
KR101027129B1 (en) Water-power generating apparatus using water pressure
KR100812788B1 (en) An electric generator making use of wind velocity
KR101757354B1 (en) Savonius vertical-axis wind turbine for wind power generation
CN111322199A (en) Wind energy machine
KR100755737B1 (en) The wind power generator with multiple spiral blades
KR200473807Y1 (en) Blade for power generation
KR100755739B1 (en) The wind power generator with multiple spiral blades
KR101386010B1 (en) Wind power generator
RU2213254C2 (en) Wind power-generating plant

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120611

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130731

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150812

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161223

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee