KR101257869B1 - Rotor blade of aerogenerator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 발전기의 로터 블레이드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동력원인 자연바람을 로터 블레이드에 집중적으로 공급되게 하고, 특히 풍향을 따라가면서 자연바람을 로터 블레이드에 집중적으로 공급할 수 있도록 하여 미풍에서도 발전이 가능한 풍력 발전기의 로터 블레이드를 제공하려는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 풍력 발전기의 로터 블레이드는, 발전기의 회전자 샤프트축에는 소정의 간격을 두고 패널들이 구성된 원형의 로터 블레이드가 설치되며,
상기 회전자 샤프트축의 상단부와 발전기 커버의 원통관체에는 원활한 회전을 할 수 있게 베어링이 구비된 상하 프레임을 설치하고, 상기 상하 프레임을 연결하는 지지프레임을 일체로 구성하며, 상단부에는 풍향계가 설치되고, 지지프레임에는 곡면으로 구성되고, 풍량조절구가 구비된 바람막이가 설치된 것이 본 발명에 특징이며, 본 발명에 의하면, 자연바람에 의한 풍력을 적절하게 모아서 로터 블레이드에 집중적으로 공급할 수 있도록 하여 미풍에서도 발전하여 전기를 효율적으로 생산할 수 있는 효과가 있으며,
특히, 풍향을 따라가면서 풍력을 회전에너지로 바꿔주는 로터 블레이드에 풍력을 모아 로터 블레이드를 통해 회전에너지로 바꿔줄 수 있게 하여 풍력 손실을 방지하여 발전 효율을 극대화시키는 효과가 있다.The present invention relates to a rotor blade of a wind generator, and more particularly, to supply the natural wind as a power source to the rotor blades intensively, and in particular to allow the natural wind to be concentrated to the rotor blades along the wind direction to generate power even in the breeze. This would be possible to provide a rotor blade for a wind generator.
The rotor blade of the wind generator according to the present invention for achieving the above object, the rotor shaft of the generator is provided with a circular rotor blade consisting of panels at a predetermined interval,
The upper end of the rotor shaft shaft and the cylindrical tube of the generator cover is installed in the upper and lower frames with a bearing to enable a smooth rotation, integrally constitute a support frame for connecting the upper and lower frames, the wind vane is installed on the upper end, The support frame is a curved surface, characterized in that the present invention is provided with a windshield provided with air volume control, according to the present invention, it is possible to collect wind power by natural wind appropriately to supply intensively to the rotor blade to generate power even in the breeze To produce electricity efficiently,
In particular, by collecting the wind in the rotor blades to change the wind to rotational energy while following the wind direction, it is possible to convert the rotational energy through the rotor blades to prevent the loss of wind to maximize the power generation efficiency.

Description

풍력 발전기의 로터 블레이드{Rotor blade of aerogenerator}Rotor blade of aerogenerator

본 발명은 풍력 발전기의 로터 블레이드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동력원인 풍력을 로터 블레이드에 집중적으로 공급되게 하고, 특히 풍향을 따라가면서 풍력을 로터 블레이드에 집중적으로 공급할 수 있도록 하여 미풍에서도 발전이 가능한 풍력 발전기의 로터 블레이드에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor blade of a wind generator, and more particularly, to supply the wind power as the power source to the rotor blades intensively, and in particular, to follow the wind direction to supply the wind power to the rotor blades intensively possible to generate electricity in the breeze It relates to a rotor blade of a wind generator.

주지하는 바와 같이 외부 동력원을 이용한 발전기에 있어서, 발전의 원리는 도체 내의 전자와 자계 사이의 상대적 관계에 기초를 두고 있다.As is known, in generators using external power sources, the principle of power generation is based on the relative relationship between the electrons and the magnetic field in the conductor.

즉, 도체가 자속을 끊으면, 그 도체 양단에 전압이 유기되고 유기된 유도전압에 의해 전류가 흐르게 된다.That is, when the conductor breaks the magnetic flux, voltage is induced across the conductor and current flows by the induced induced voltage.

이때, 유도전압(E)의 크기는 자속밀도(B)와 그 자계 속의 도체의 길이(l) 및 도체의 운동 속도(v)의 곱인 E=Blv로 주어진다.In this case, the magnitude of the induced voltage E is given by E = Blv, which is the product of the magnetic flux density B, the length l of the conductor in the magnetic field, and the movement speed v of the conductor.

상기와 같이 외부 동력원으로부터 기계적 에너지를 전달받아 전기에너지를 발생시키는 방법으로서, 자연에서 채취된 예컨대 석탄과 같은 천연자원을 이용하여 인공적인 방법에 의해 발전을 실시하는 화력발전과 우라늄과 같은 천연자원을 이용한 원자력 발전과 최근 들어 활발히 연구되고 있는 태양광 및 태양열을 이용한 발전도 있다.As described above, as a method of generating electrical energy by receiving mechanical energy from an external power source, natural resources such as thermal power generation and uranium, which are generated by artificial methods using natural resources such as coal, which are collected from nature, are generated. There are also nuclear power generation and solar power generation, which are being actively studied in recent years.

그리고, 물의 위치에너지 차이를 이용한 수력발전과 풍력을 이용한 풍력발전이 있다.In addition, there are hydroelectric power generation using the potential energy difference of water and wind power generation using the wind power.

상기와 같은 발전 메카니즘 중에 풍력을 이용한 풍력발전기는 풍력을 회전 에너지로 바꿔주는 로터 블레이드와 상기 로터 블레이드의 회전력으로 전기를 만드는 발전기로 구분될 수 있다.Wind turbines using wind in the power generation mechanism as described above may be divided into a rotor blade for converting the wind into rotational energy and a generator for generating electricity by the rotational force of the rotor blade.

상기와 같은 풍력발전기는 약 5~100KW 발전기를 구동하기 위하여 그에 적합한 대형의 로터 블레이드가 설치됨으로써, 강풍이 발생하여야만 발전이 가능하도록 구성되어 있다.The wind power generator as described above is configured to be capable of generating power only when strong wind is generated by installing a large rotor blade suitable for driving the generator about 5 to 100 KW.

특히, 풍력을 회전에너지로 바꿔주는 로터 블레이드의 구성은 로터 블레이드가 닿는 부분에만 풍력이 발생하여 회전하고 돌아올 때에는 풍력에 저항을 받도록 구성되었기 때문에 풍력 손실이 막대하였다.In particular, the configuration of the rotor blade for converting the wind into the rotational energy is large because the wind is generated only in the part where the rotor blades touch, so that the wind is lost because it is configured to be resisted by the wind.

따라서 상기와 같이 구성된 풍력발전기는 미풍에서는 발전이 불가능하여 만족할만한 발전효과를 기대할 수 없는 문제점이 있었다.Therefore, the wind power generator configured as described above has a problem in that power generation is not possible in a breeze and a satisfactory power generation effect cannot be expected.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 풍력을 회전에너지로 바꿔주는 로터 블레이드에 풍력을 적절하게 모아주는 것은 물론이고, 풍향을 따라가면서 풍력을 모아 로터 블레이드를 통해 회전에너지로 바꿔줄 수 있게 하고, 로터 블레이드가 회전후, 돌아올 때 풍력의 저항을 받지 않게 구성함으로써, 풍력 손실이 막대하였던 문제점을 해결하여 미풍에도 발전이 가능하도록 구성된 풍력 발전기의 로터 블레이드를 제공하는데 소기의 목적하는 바가 있다.The present invention is to solve the above problems, as well as to properly collect the wind on the rotor blade for converting the wind to rotational energy, as well as to collect the wind along the wind direction can be converted into rotational energy through the rotor blades It is intended to provide a rotor blade of a wind generator, which is configured to allow generation of wind power by solving the problem of wind loss by configuring the rotor blade not to be subjected to wind resistance when returning after rotation. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 풍력 발전기의 로터 블레이드는, 발전기의 회전자 샤프트축에는 소정의 간격을 두고 패널들이 구성된 로터 블레이드가 설치되며,In the rotor blade of the wind power generator according to the present invention for achieving the above object, a rotor blade composed of panels at predetermined intervals is installed on the rotor shaft shaft of the generator,

상기 회전자 샤프트축의 상단부와 발전기 커버의 원통 관체에는 원활한 회전을 할 수 있게 베어링이 구비된 상하 프레임을 설치하고, 상기 상하 프레임을 연결하는 지지프레임을 일체로 구성하며, 상단부에는 풍향계가 설치되고, 지지프레임에는 곡면으로 구성되고, 풍량조절구가 구비된 바람막이가 설치된 것이 본 발명에 특징이다.The upper end of the rotor shaft shaft and the cylindrical tube of the generator cover is installed in the upper and lower frames with a bearing to enable a smooth rotation, integrally constitute a support frame for connecting the upper and lower frames, the wind vane is installed on the upper end, The support frame is composed of a curved surface, it is characterized in that the windshield is provided with a wind volume control.

본 발명에 의한 풍력 발전기의 로터 블레이드에 의하면, 풍력을 적절하게 모아서 로터 블레이드에 집중적으로 공급할 수 있고, 회전후, 돌아올 때 풍력의 저항을 받지 않기 때문에 미풍에서도 전기를 효율적으로 생산할 수 있는 효과가 있으며,According to the rotor blades of the wind generator according to the present invention, the wind power can be collected properly and intensively supplied to the rotor blades, and since it does not receive the resistance of the wind when it comes back after rotation, there is an effect of efficiently producing electricity even in the breeze. ,

특히, 풍향을 따라가면서 풍력을 회전에너지로 바꿔주는 로터 블레이드에 풍력을 모아 로터 블레이드를 통해 회전에너지로 바꿔줄 수 있게 하여 풍력 손실을 방지하여 발전 효율을 극대화시키는 효과가 있다.In particular, by collecting the wind in the rotor blades to change the wind to rotational energy while following the wind direction, it is possible to convert the rotational energy through the rotor blades to prevent the loss of wind to maximize the power generation efficiency.

도 1은 본 발명에 의한 풍력 발전기 로터 블레이드의 개략적 구성을 보인 사시도
도 2는 본 발명에 의한 풍력 발전기 로터 블레이드의 내부 구성도
도 3은 본 발명에 의한 풍력 발전기 로터 블레이드의 평면도
도 4는 본 발명에 의한 풍력 발전기 로터 블레이드의 작용상태 예시도1 is a perspective view showing a schematic configuration of a wind generator rotor blade according to the present invention
Figure 2 is an internal configuration diagram of a wind generator rotor blade according to the present invention
Figure 3 is a plan view of a wind generator rotor blade according to the present invention
Figure 4 is an exemplary state of operation of the wind turbine rotor blade according to the present invention

이하, 본 발명에 의한 풍력 발전기의 로터 블레이드에 관한 구체적인 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a detailed embodiment of a rotor blade of a wind generator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 풍력 발전기 로터 블레이드의 개략적 구성을 보인 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 풍력 발전기 로터 블레이드의 내부 구성도, 도 3은 본 발명에 의한 풍력 발전기 로터 블레이드의 평면도, 도 4는 본 발명에 의한 풍력 발전기 로터 블레이드의 작용상태 예시도이다.1 is a perspective view showing a schematic configuration of a wind generator rotor blade according to the present invention, Figure 2 is an internal configuration diagram of a wind generator rotor blade according to the present invention, Figure 3 is a plan view of a wind generator rotor blade according to the present invention, Figure 4 Is an exemplary state of operation of the wind generator rotor blade according to the present invention.

본 발명에 의한 풍력 발전기의 로터 블레이드는,The rotor blade of the wind generator according to the present invention,

발전기의 회전자 샤프트(12)에는 소정의 간격을 두고 패널(11)들이 구성된 로터 블레이드(10)가 설치되며,The rotor shaft 12 of the generator is provided with a rotor blade 10 composed of panels 11 at predetermined intervals,

상기 회전자 샤프트축(12)의 상단부와 발전기 커버의 원통관체(5)에는 원활한 회전을 할 수 있게 베어링(6)이 구비된 상하 프레임(1)(2)을 설치하고, 상기 상하 프레임(1)(2)을 연결하는 지지프레임(3)을 일체로 구성하며,On the upper end of the rotor shaft shaft 12 and the cylindrical tube 5 of the generator cover, a vertical frame (1) (2) having a bearing (6) is provided to enable smooth rotation, and the vertical frame (1) (2) integrally constitute a support frame (3) connecting the

상기 회전자 샤프트축(12)의 상단에는 바람막이(4)가 풍향에 따라갈 수 있게 풍향계(7)를 설치하고, 지지프레임(3)에는 곡면으로 구성된 바람막이(4)가 설치되며,The top of the rotor shaft shaft 12 is provided with a wind vane 7 so that the windshield 4 can follow the wind direction, the support frame 3 is provided with a windshield 4 consisting of a curved surface,

상기 바람막이(4)에는 풍량조절구(40)가 설치되는데, 상기 풍량조절구(40)는 바람막이(4)에 배풍구(41)를 형성하고, 상기 배풍구를가 풍력에 의해서 열리고 닫혀질 수 있게 밀폐판(42)을 힌지(43)로 연결하고, 스프링(44)을 설치하여 강풍이 불 때에는 밀폐판(42)이 열려질 수 있도록 구성된 것이다.The windshield 4 is provided with a wind volume control opening 40, the air volume control opening 40 is formed in the windshield 4, the vent opening 41, so that the vent opening can be opened and closed by the wind power. The sealing plate 42 is connected to the hinge 43, and the spring 44 is installed so that the sealing plate 42 can be opened when a strong wind blows.

도면의 미설명 부호 50은 발전기의 고정자, 51은 발전기의 회전자를 의미하는 것이다.In the drawings, reference numeral 50 denotes a stator of the generator, and 51 denotes a rotor of the generator.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 풍력 발전기의 로터 블레이드에 관한 구체적으로 작용을 살펴본다.Looking at the specific action with respect to the rotor blades of the wind generator according to the present invention configured as described above.

본 발명에 의한 풍력 발전기의 회전자 샤프트(12)는 바람에 의해서 소정의 간격을 두고 패널(11)들이 구비된 로터 블레이드(10)에 의해서 회전을 하게 된다.The rotor shaft 12 of the wind generator according to the present invention is rotated by the rotor blade 10 provided with the panels 11 at predetermined intervals by the wind.

그러면, 발전기의 회전자 샤프트(12)가 회전자(51)와 같이 회전하여 고정자(50)와 상호 작용하여 전기를 생산하게 되는 것이다.Then, the rotor shaft 12 of the generator rotates with the rotor 51 to interact with the stator 50 to produce electricity.

상기와 같은 발전기의 작용은 일반적인 것이므로 구체적인 설명을 생략하며,본 발명에 의한 작용을 설명한다.Since the operation of the generator as described above is a general one, a detailed description thereof will be omitted and the operation according to the present invention will be described.

상기와 같이 풍력발전기 통상적인 작용을 하는 중에 회전자 샤프트축(12)의 상단부에 설치된 풍향계(7)가 풍향을 따라가게 된다.As described above, the wind vane 7 installed at the upper end of the rotor shaft shaft 12 during the wind turbine normal operation follows the wind direction.

또한, 풍향계(7)와 상하프레임(1)(2) 및 지지프레임(3)이 연결되어 있기 때문에 바람막이(4)도 같이 이동한다.In addition, since the wind vane 7 and the upper and lower frames 1 and 2 and the support frame 3 are connected, the windshield 4 also moves together.

상기와 같은 작용을 하는 동시에 바람막이(4)가 바람을 모아서 로터 블레이드(10)를 구성하는 패널(11)들 쪽으로 집중되게 한다.At the same time as described above, the windshield 4 collects wind and concentrates toward the panels 11 constituting the rotor blade 10.

그러면, 로터 블레이드(10)의 주변으로 지나가는 바람을 모아주게 되므로 좀 더 많은 바람으로 로터 블레이드(10)를 회전시킬 수 있다.Then, since the wind passing around the rotor blades 10 is collected, the rotor blades 10 can be rotated with more wind.

따라서, 발전기의 회전자 샤프트(12)에 구비된 회전자(51)의 회전이 빨라지게 되므로 고정자(50)와 상호 작용하여 많은 전기를 생산하게 됨은 당연하고, 바람을 모아주는 동시에 풍향계에 의해서 바람을 따라가면서 발전하기 때문에 미풍에도 발전이 가능하여 발전기의 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, since the rotation of the rotor 51 provided in the rotor shaft 12 of the generator is faster, it is natural to produce a lot of electricity by interacting with the stator 50, and at the same time collects the wind by the wind vane It is possible to improve the efficiency of the generator because it is possible to generate power in accordance with the breeze because it is generated along.

상기와 같이 전기를 생산하는 작용을 하는 과정에서 강풍이 불어오면, 풍량조절구(40)가 작용을 하게 된다.If a strong wind blows in the process of producing electricity as described above, the airflow control mechanism 40 is to act.

즉, 상기 바람막이(4)에 형성된 배풍구(41)를 밀폐하고 있는 밀폐판(42)이 강풍에 의해서 열리게 되면서 배풍구(41)를 통해 배출되고, 이때 스프링(44)은 탄성을 부여받게 된다.That is, the sealing plate 42 sealing the air vent 41 formed in the windshield 4 is discharged through the air vent 41 while being opened by the strong wind, and the spring 44 is given elasticity. .

그리고, 미풍으로 바꿔지게 되면, 스프링(44)의 탄성작용으로 밀폐판(42)이 북귀하여 배풍구(41)를 밀폐하게 되는 것이다.And, if it is changed to a breeze, the sealing plate 42 is north due to the elastic action of the spring 44 is to close the vent hole 41.

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1: 상부 샤프트
2: 하부 샤프트
3: 지지프레임
4: 바람막이
5: 원형관체
6: 베어링
7: 풍향계
10: 원형 로터 블레이드
11: 패널
40: 풍량조절구1: upper shaft
2: lower shaft
3: support frame
4: windscreen
5: round tube
6: bearing
7: weather vane
10: circular rotor blade
11: panel
40: air volume control

Claims (1)

발전기의 회전자 샤프트(12)에 소정의 간격을 두고 패널(11)들이 구성된 원형의 로터 블레이드(10)를 구성함에 있어서,
상기 회전자 샤프트축(12)의 상단부와 발전기 커버의 원통관체(5)에는 베어링(6)이 구비된 상하 프레임(1)(2)이 설치되고, 상기 상하 프레임(1)(2)을 연결하는 지지프레임(3)이 일체로 구성되며,
상기 회전자 샤프트축(12)의 상단에는 바람막이(4)가 풍향에 따라갈 수 있게 화살표 형상으로 상하 프레임(1)(2)의 상부에 고정된 풍향계(7)가 설치되고, 지지프레임(3)에는 풍량조절구(40)가 구비된 바람막이(4)가 설치되며, 상기 풍량조절구(40)는 바람막이(4)에 형성된 배풍구(41)가 풍력에 의해 개폐될 수 있게 배풍구(41)에 밀폐판(42)이 구성되고, 상기 밀폐판(42)의 일측에는 힌지(43)가 상,하로 구성되며, 상기 힌지(43)의 사이에는 스프링(44)을 설치하여 강풍이 불 때에는 밀폐판(42) 개방될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 로터 블레이드.In constructing a circular rotor blade 10 composed of panels 11 at predetermined intervals on the rotor shaft 12 of the generator,
The upper and lower frames 1 and 2 with bearings 6 are installed on the upper end of the rotor shaft shaft 12 and the cylindrical tube 5 of the generator cover, and connect the upper and lower frames 1 and 2 to each other. The supporting frame 3 is composed of one,
At the upper end of the rotor shaft shaft 12, a wind vane 7 fixed to an upper portion of the upper and lower frames 1 and 2 in an arrow shape is installed so that the windshield 4 can follow the wind direction, and a support frame 3 is provided. The wind volume control unit 40 is provided with a windshield (4) is provided, the air volume control opening 40 is a vent hole 41 formed in the windshield 4 to be opened and closed by the wind power outlet 41 The sealing plate 42 is formed in the hinge plate 43, the hinge 43 is configured up and down on one side of the sealing plate 42, and the spring 43 is installed between the hinges 43 to seal when a strong wind blows. Rotor blades of the wind generator, characterized in that the plate 42 is configured to be open.
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