KR101465638B1 - Rotor for wind generator - Google Patents

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부산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 날개에 형성된 딤플(dimple)이 회전 중심이 되는 회전축을 등지도록 설치되는 풍력발전기용 회전체에 관한 것이다.
본 발명에 의한 풍력발전기용 회전체는, 회전 중심이 되는 회전축(100)과; 상기 회전축(100)으로부터 일정 거리 이격 설치되며, 바람에 의해 회전하는 다수의 날개(200)와; 상기 회전축(100)과 날개(200) 사이에 구비되어, 날개(200)가 회전축(100)에 고정 지지되도록 하는 지지대(300)를 포함하며; 상기 날개(200)에는, 내측으로 함몰된 딤플(400)이 형성되고; 상기 딤플(400)은, 상기 회전축(100)에 대해 등지도록 외측을 향하도록 설치된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 풍력발전기의 회전 효율이 향상되는 이점이 있다.The present invention relates to a rotating body for a wind turbine, wherein a dimple formed on a blade is provided so as to rotate around a rotating shaft as a center of rotation.
The rotating body for a wind turbine according to the present invention comprises: a rotating shaft (100) serving as a rotating center; A plurality of vanes 200 spaced a predetermined distance from the rotating shaft 100 and rotated by the wind; And a supporter 300 provided between the rotary shaft 100 and the wing 200 to fix the wing 200 to the rotary shaft 100; In the vane (200), a dimple (400) recessed inward is formed; The dimples 400 are installed so as to face outwardly with respect to the rotating shaft 100. According to the present invention, there is an advantage that the rotation efficiency of the wind power generator is improved.

Description

풍력발전기용 회전체{Rotor for wind generator}{Rotor for wind generator}

본 발명은 풍력발전기용 회전체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 날개에 형성된 딤플(dimple)이 회전 중심이 되는 회전축을 등지도록 설치되는 풍력발전기용 회전체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a rotating body for a wind turbine generator, and more particularly, to a rotating body for a wind turbine generator in which a dimple formed on a blade is arranged to rotate around a rotating shaft.

일반적으로, 풍력발전기(wind power generator, 風力發電機)는, 바람의 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 장치를 통칭하는 것으로, 자연적으로 불어오는 바람이 풍력발전기의 날개를 회전시켜 이때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산하도록 구성된다.Generally, a wind power generator (wind power generator) collectively refers to a device that converts wind energy into electric energy. A natural wind blows the wing of a wind power generator, And is configured to produce electricity.

그리고, 이러한 풍력발전기는 날개, 변속장치, 발전기 등으로 구성되며, 근래에 에너지의 고갈로 인하여 다양한 풍력발전기의 개발이 이루어지고 있다.Such a wind turbine is composed of a wing, a transmission, a generator, etc. Recently, a variety of wind turbine generators have been developed due to depletion of energy.

그러나, 기존의 블레이드 형상에서는 공기역학적 측면에서 양력식 풍력발전기는 시동풍속이 낮은 문제점이 있다.However, in the conventional blade shape, there is a problem that the wind speed of the lift type wind turbine is low in aerodynamic aspect.

특히, 자연 발생되는 바람을 효율적으로 이용하기 위해, 한국 특허 제10-1143144호(발명의 명칭 : 다리우스형 풍력발전장치) 등과 같은 구성도 개시되고 있으나, 자체의 무게와 저항 등으로 적은 바람에는 효율적이지 못한 문제점이 있다.In particular, in order to utilize naturally occurring winds efficiently, Korean Patent No. 10-1143144 (the name of the invention: Darius type wind power generation device) has been disclosed, There is a problem that can not be achieved.

특허 제10-1143144호Patent No. 10-1143144

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 날개 일면에 내측으로 함몰된 딤플(dimple)이 회전축을 등지도록 설치되는 풍력발전기용 회전체를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a rotating body for a wind turbine, in which a dimple recessed inward is formed on one surface of a wing so as to be rotatable about a rotating shaft.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 풍력발전기용 회전체는, 회전 중심이 되는 회전축과; 상기 회전축으로부터 일정 거리 이격 설치되며, 바람에 의해 회전하는 다수의 날개와; 상기 회전축과 날개 사이에 구비되어, 날개가 회전축에 고정 지지되도록 하는 지지대를 포함하며; 상기 날개에는, 내측으로 함몰된 딤플이 형성되고; 상기 딤플은, 상기 회전축에 대해 등지도록 외측을 향하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a rotor for a wind turbine according to the present invention, including: a rotating shaft as a center of rotation; A plurality of blades spaced a predetermined distance from the rotation axis and rotated by wind; And a support provided between the rotary shaft and the wing so that the wing is fixedly supported on the rotary shaft; The wings are formed with dimples recessed inwardly; And the dimple is directed to the outside so as to be equal to the rotation axis.

상기 날개는, 유선형으로 이루어지며, 상기 딤플은 선단으로부터 1/3지점에 형성됨을 특징으로 한다.The wing is formed in a streamline shape, and the dimple is formed at a point 1/3 from the tip.

상기 날개는, 선단부에 유선형의 형상으로 성형되며, 내측으로 갈수록 점차 두께가 증가하는 헤드와; 상기 헤드의 반대편에 이격 형성되며, 상하로 대칭되는 형상을 가지고, 끝단으로 갈수록 점차 두께가 감소하는 형상을 가지는 꼬리와; 상기 헤드와 꼬리 사이에 형성되는 몸체를 포함하며; 상기 헤드와 몸체의 상면 또는 하면 중 어느 하나에는, 내측으로 함몰된 딤플이 형성됨을 특징으로 한다.Wherein the wing is formed in a streamlined shape at a tip end and has a thickness gradually increasing toward the inside; A tail spaced apart from the opposite side of the head and having a shape symmetrical up and down, the tail having a shape gradually decreasing in thickness toward an end; A body formed between the head and the tail; And dimples that are recessed inward are formed on either the upper surface or the lower surface of the head and the body.

상기 딤플은, 상기 몸체에 형성되며, 내측으로 라운드지게 함몰된 함몰부와; 상기 함몰부의 일단에 형성되며, 외측으로 라운드지게 돌출된 돌출부와; 상기 함몰부의 다른 일단에 형성되며, 반원 형상을 가지는 반원홈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The dimple includes a depression formed in the body and recessed inwardly; A protrusion formed on one end of the depression and protruding outwardly; And a semicircular groove formed at the other end of the depression and having a semicircular shape.

상기 함몰부와 돌출부는, 상기 몸체에 형성되며; 상기 반원홈은, 상기 헤드에 형성되고, 상기 헤드의 선단 방향으로 함몰되게 형성됨을 특징으로 한다.The depression and the protrusion are formed on the body; Wherein the semicircular groove is formed in the head and is formed so as to be recessed in the head direction of the head.

본 발명에 의한 풍력발전기용 회전체는 다음과 같은 효과가 있다.The rotor for a wind turbine according to the present invention has the following effects.

본 발명에서는 날개가 상하로 서로 대칭되는 유선형으로 이루어진다. 그리고, 이러한 날개의 상면 또는 하면 중 어느 하나에 내측으로 함몰된 딤플(dimple)이 형성된다. 따라서, 딤플(dimple)이 없는 경우에 비해 항력이 감소되는 효과가 있다.In the present invention, the wings are formed in a streamlined shape in which the wings are symmetrical with respect to each other. A dimple that is recessed inward is formed on either the upper surface or the lower surface of the vane. Therefore, the drag force is reduced as compared with the case where there is no dimple.

이처럼, 본 발명에 의한 풍력발전기용 회전체에 의하면, 항력이 감소되어 풍력발전기의 회전력이 증대되므로 발전효율이 향상되는 장점이 있다. 즉, 본 발명은, 블레이드 형상을 개량하여 발전 효율을 높이는 효과를 가져온다.As described above, according to the rotor for a wind turbine according to the present invention, the drag force is reduced and the turning force of the wind turbine is increased, so that the power generation efficiency is improved. That is, the present invention has the effect of improving the generation efficiency of the blade by improving the shape of the blade.

또한, 본 발명에서는, 날개에 형성되는 딤플(dimple)이 회전축을 등지도록 외측 방향으로 설치된다. 따라서, 날개가 공기방향으로 진입하는 경우에는 항력이 감소되고, 공기에 의해 밀려나는 경우에는 딤플(dimple)에 의해 항력이 증가되는 효과가 있다. 이와 같이 본 발명에서는 딤플(dimple)이 공기에 부딪혀 최대의 항력이 생성되도록 함으로써 날개의 회전을 증대시켜 효율을 극대화한 장점이 있다.Further, in the present invention, a dimple formed on the vane is installed in the outward direction so as to keep the rotating shaft back. Therefore, when the blade enters the air direction, the drag force is reduced, and when the blade is pushed by the air, the drag is increased by the dimple. As described above, in the present invention, the maximum dimple is struck against the air to generate the maximum drag, thereby increasing the rotation of the wing, thereby maximizing the efficiency.

도 1은 본 발명 실시예를 구성하는 풍력발전기용 회전체의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 발명 실시예를 구성하는 풍력발전기용 회전체의 바람직한 실시예의 구성을 보인 평면도.
도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 날개의 구성을 보인 정단면도.
도 4는 본 발명 실시예의 항력감소를 입증하기 위한 것으로, 딤플이 없는 경우의 날개 형상을 보인 단면도.
도 5는 본 발명 실시예의 항력감소를 입증하기 위한 것으로, 딤플이 반원홈 형상을 가지는 경우의 날개의 형상을 보인 단면도.
도 6은 본 발명 실시예의 항력감소를 입증하기 위한 것으로, 딤플이 넓은 영역에 걸쳐 형성된 경우의 날개의 형상을 보인 단면도.1 is a perspective view showing a configuration of a preferred embodiment of a rotating body for a wind turbine constituting an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a configuration of a preferred embodiment of a rotating body for a wind power generator constituting an embodiment of the present invention.
3 is a front sectional view showing a configuration of a wing constituting an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a blade shape in the absence of a dimple for demonstrating drag reduction in the embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing the shape of a wing when the dimple has a half-circle groove shape to demonstrate the drag reduction of the embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing the shape of a wing when dimples are formed over a wide area for demonstrating drag reduction in the embodiment of the present invention.

이하 본 발명에 의한 풍력발전기용 회전체의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of a rotor for a wind turbine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 풍력발전기용 회전체는, 수직형 풍력발전기에 주로 사용되어 회전을 발생시키는 장치에 관한 것이다.A rotary body for a wind turbine generator according to the present invention is mainly used in a vertical type wind turbine generator to generate rotation.

풍력발전기(wind power generator, 風力發電機)는, 바람의 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 장치로서, 풍력발전기의 날개를 회전시켜 이때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산한다. A wind power generator (wind power generator) is a device that turns wind energy into electric energy. It generates electricity by rotating the wing of the wind power generator and generating the rotational force of the wing.

이처럼 풍력발전기는 바람이 지니고 있는 에너지를 우리가 유용하게 사용할 수 있는 전기에너지로 바꿔주는 장치이다.As such, wind power generators are devices that convert the wind energy into electrical energy that we can use to our advantage.

자연에서 불어오는 바람은 풍력발전기의 날개를 회전시키게 되고, 이때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산하여 우리가 사용하게 되는 것이다. 구체적으로 풍력발전기는 날개, 변속장치, 발전기의 세 부분으로 구성되어 있다. The wind blowing from nature rotates the wing of the wind power generator, and the electric power is produced by the rotating power of the wing which is used at that time. Specifically, a wind turbine consists of three parts: a wing, a transmission, and a generator.

날개는 바람에 의해 회전되어 풍력에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이다. 변속장치는 날개에서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해서 변속기어에 전달되어 발전기에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기를 회전시킨다. 발전기는 날개에서 발생한 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다.The wing is a device that turns wind energy into mechanical energy. The transmission transmits the rotational force generated by the wing to the transmission gear through the central rotary shaft and increases the rotational speed required by the generator to rotate the generator. A generator is a device that converts the mechanical energy generated by a wing into electric energy.

따라서, 바람에 의해 회전력을 발생시키는 것은 날개이므로, 이 날개가 중요하다. 그리고, 날개의 형상에 따라 항력이 증감되어, 회전력을 변화시키게 된다.Therefore, since the wing generates the rotational force by the wind, the wing is important. Then, the drag force is increased or decreased according to the shape of the wing, and the rotational force is changed.

도 1 및 도 2에는 본 발명 실시예를 구성하는 풍력발전기용 회전체의 바람직한 실시예의 구성이 사시도와 평면도로 각각 도시되어 있다.1 and 2 show, in a perspective view and a plan view, a configuration of a preferred embodiment of a rotating body for a wind power generator constituting an embodiment of the present invention.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 풍력발전기용 회전체는, 회전 중심이 되는 회전축(100)과, 바람에 의해 회전하는 다수의 날개(200)와, 상기 회전축(100)과 날개(200) 사이에 구비되는 지지대(300) 등으로 구성된다.As shown in these figures, the rotating body for a wind turbine according to the present invention includes a rotating shaft 100 serving as a rotating center, a plurality of blades 200 rotated by wind, 200, and the like.

상기 회전축(100)은, 가는 환봉 형상으로 이루어져, 중심축 역할을 한다. 그리고, 이러한 회전축(100)은 발전기(도시되지 않음)에 연결되어 회전력을 전달한다.The rotary shaft 100 has a thin round bar shape and serves as a central shaft. The rotary shaft 100 is connected to a generator (not shown) to transmit rotational force.

상기 날개(200)는, 도시된 바와 같이, 상기 회전축(100)으로부터 소정 거리 이격되게 회전축(100)으로부터 방사상으로 설치된다. 그리고, 이러한 날개(200)에 바람이 부딪히게 되어 날개(200)와 회전축(100)이 회전한다.The vanes 200 are installed radially from the rotary shaft 100 at a predetermined distance from the rotary shaft 100, as shown in the figure. The wing 200 and the rotary shaft 100 are rotated by the wind.

상기 날개(200)는, 도시된 바와 같이, 물고기와 같은 유선형의 형상을 가지며, 2개 내지 4개가 동일한 형상으로 설치되어, 바람에 의해 회전하게 된다. 본 발명에서는 상기 날개(200)가 3개가 설치된 상태가 도시되어 있다.As shown in the figure, the vanes 200 have a streamlined shape such as a fish, and two to four of the vanes 200 are installed in the same shape and are rotated by the wind. In the present invention, three wings (200) are installed.

상기 지지대(300)는, 상기 날개(200)가 회전축(100)에 고정 지지되도록 하는 것으로, 도시된 바와 같이 상하에 쌍으로 설치되어 각각의 날개(200)를 지지하게 된다. 상기 지지대(300)는 가는 환봉 형상으로 이루어진다.The supporter 300 supports the wings 200 to be fixed to the rotary shaft 100. The supporter 300 supports upper and lower wings 200 as shown in FIG. The support base 300 has a thin round bar shape.

물론, 상기 지지대(300)도 상기 날개(200)와 같이 유선형의 단면을 가지는 형상으로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.Of course, it is needless to say that the support 300 may have a streamlined cross-sectional shape like the vane 200.

상기 날개(200)에는, 아래에서 상세히 설명할 딤플(400)이 형성된다. In the vane 200, a dimple 400 to be described in detail below is formed.

그리고, 상기 딤플(400)은, 내측으로 함몰된 홈 형상으로 이루어지며, 상기 회전축(100)에 대해 등지도록 외측을 향하게 된다. 즉, 상기 날개(200)는, 상기 회전축(100)과 마주보는 내면에는 딤플(400)이 형성되지 않고, 외측 방향의 외면에 딤플(400)이 형성되도록 설치된다. 이는 딤플(400) 부분이 바람에 부딪히도록 하여 항력이 증대되도록 하기 위함이다.The dimples 400 are formed in a recessed shape recessed inward and face outward so as to be flush with the rotating shaft 100. That is, the dimple 400 is not formed on the inner surface of the vane 200 facing the rotary shaft 100, but the dimple 400 is formed on the outer surface of the vane 200. This is to allow the dimple 400 to strike against the wind to increase the drag force.

상기에서 설명한 바와 같이, 상기 날개(200)는 유선형으로 이루어지며, 상기 딤플(400)은 선단으로부터 1/3지점에 형성된다. 즉, 상기 딤플(400)은 날개(200)의 헤드부분으로부터 1/3지점에 형성됨이 바람직하다. 그리고, 아래에서 상세히 설명하는 바와 같이, 상기 딤플(400)은 큰 반지름 곡률을 가지도록, 스무드하게 넓은 범위에 걸쳐 형성됨이 바람직하다.As described above, the wing 200 is formed in a streamline shape, and the dimple 400 is formed at a point 1/3 from the front end. That is, the dimple 400 is preferably formed at a position 1/3 from the head portion of the blade 200. And, as will be described in detail below, it is preferable that the dimples 400 are formed over a wide and smooth range so as to have a large radius curvature.

도 3에는 상기 날개(200)의 구성을 보인 정단면도가 도시되어 있다.3 is a front sectional view showing the configuration of the vane 200. As shown in FIG.

이에 도시된 바와 같이, 상기 날개(200)는, 전체적으로는 유선형 형상으로 이루어지며, 상하가 서로 대칭되는 형상을 가진다. 그리고, 선단은 중앙으로 갈수록 점차 두께가 증가하다가 다시 점점 감소하여 꼬리 부분으로 갈수록 점차 두께가 가늘어진다.As shown in the figure, the vanes 200 have a streamline shape as a whole and have a shape in which the upper and lower sides are symmetrical with respect to each other. Then, the tip gradually increases in thickness toward the center, then decreases gradually, and gradually becomes thinner toward the tail portion.

상기 날개(200)는, 선단에 유선형의 형상으로 성형되는 헤드(210)와, 끝단으로 갈수록 점차 두께가 감소하는 형상을 가지는 꼬리(220)와, 상기 헤드(210)와 꼬리(220) 사이에 형성되는 몸체(230) 등으로 구성된다.The wing 200 includes a head 210 formed in a streamlined shape at the tip thereof, a tail 220 having a shape gradually decreasing in thickness toward the end, and a wing 220 formed between the head 210 and the tail 220 And a body 230 formed thereon.

상기 헤드(210)는, 좌측에 형성된 선단 부분으로, 내측(도 3에서는 우측)으로 갈수록 점차 두께가 증가하도록 형성된다. 그리고, 이러한 헤드(210)는 상하가 서로 대칭되는 형상을 가진다.The head 210 is formed as a tip portion formed on the left side and gradually increases in thickness toward the inside (right side in FIG. 3). The head 210 has a shape in which the upper and lower sides are symmetrical to each other.

상기 꼬리(220)는 상기 헤드(210)의 우측(도 3에서)으로 소정 거리 이격된 위치에 형성된다. 즉, 상기 꼬리(220)는, 상기 헤드(210)의 반대편(도 3의 우측편)에 이격되게 형성되며, 상하로는 대칭되는 형상을 가진다. 그리고, 이러한 꼬리(220)는 끝단(도 3에서는 우측단)으로 갈수록 점차 두께가 감소하는 형상을 가진다.The tail 220 is formed at a position spaced a predetermined distance from the right side of the head 210 (in FIG. 3). That is, the tail 220 is formed to be spaced apart from the opposite side of the head 210 (right side in FIG. 3), and has a symmetrical shape in the up and down directions. The tail 220 has a shape in which the thickness gradually decreases toward the end (right end in FIG. 3).

상기 몸체(230)는, 도시된 바와 같이, 상기 헤드(210)와 꼬리(220) 사이에 형성되는 부분을 일컫는다.The body 230 refers to a portion formed between the head 210 and the tail 220 as shown.

그리고, 상기와 같은 구성을 가지는 날개(200)에는 상면이나 하면 중 어느 하나의 면에 딤플(dimple)이 형성된다. 즉, 오목한 형상의 홈이 형성된다.A dimple is formed on one of the upper surface and the lower surface of the blade 200 having the above-described configuration. That is, concave shaped grooves are formed.

구체적으로 살펴보면, 상기 헤드(210)와 몸체(230)의 상면에는 내측(도 3에서는 하측)으로 함몰된 딤플(400)이 형성된다. 즉, 상기 헤드(210)와 몸체(230)에 걸쳐서 하측으로 함몰된 딤플(400)이 형성된다.Specifically, a dimple 400 is formed on the upper surface of the head 210 and the body 230 so as to be depressed inward (downward in FIG. 3). That is, a dimple 400 is formed downward from the head 210 to the body 230.

물론, 이러한 딤플(400)은, 상기와 같은 구성을 가지는 날개(200)의 하면에 형성될 수도 있다.Of course, such a dimple 400 may be formed on the lower surface of the blade 200 having the above-described configuration.

따라서, 상기 딤플(400)은, 상기 헤드(210)와 몸체(230)의 하면에 내측(도 3에서는 상측)으로 함몰되게 형성될 수도 있다.Accordingly, the dimples 400 may be formed to be recessed inward (upper side in FIG. 3) on the lower surface of the head 210 and the body 230.

이와 같이, 상기 딤플(400)은, 유선형으로 형성되는 날개(200)의 상면이나 하면 중 어느 하나의 면에, 내측(상측 또는 하측)으로 함몰되게 형성된다.As described above, the dimple 400 is formed so as to be recessed inward (upward or downward) on either one of the upper surface and the lower surface of the wing 200 formed in a streamlined shape.

또한, 상기 딤플(400)은, 상기 몸체(230)의 일면(상면이나 하면)에 형성되거나, 상기 헤드(210)와 몸체(230)에 걸쳐 길게 형성될 수도 있다.The dimple 400 may be formed on one surface (upper surface or lower surface) of the body 230 or may be formed to extend over the head 210 and the body 230.

상기 딤플(400)은, 내측으로 함몰된 함몰부(410)와 외측으로 돌출된 돌출부(420) 그리고, 반원 형상의 단면을 가지는 반원홈(430) 등으로 이루어진다.The dimple 400 includes a depressed portion 410 recessed inwardly, a protruded portion 420 protruding outwardly, and a semicircular groove 430 having a semi-circular cross-section.

상기 함몰부(410)는, 도시된 바와 같이, 상기 몸체(230)에 형성되며, 내측(하측)으로 라운드지게 함몰된다.The depressed portion 410 is formed on the body 230 and is recessed inward (downward) as shown in the figure.

상기 돌출부(420)는, 상기 함몰부(410)의 일단에 형성되며, 외측으로 라운드지게 돌출되도록 형성된다. 즉, 상기 돌출부(420)는, 도시된 바와 같이, 상기 함몰부(410)의 우측으로부터 우측으로 연장되게 형성되며, 상측으로 라운드지게 돌출되도록 일정한 곡률을 가지게 된다.The protrusion 420 is formed at one end of the depression 410 and protrudes outwardly. That is, as shown in the drawing, the protrusion 420 is formed to extend from the right side of the depression 410 to the right, and has a predetermined curvature so as to protrude upward.

상기 반원홈(430)은, 상기 함몰부(410)의 다른 일단에 형성되며, 반원 형상을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 반원홈(430)은 도시된 바와 같이, 상기 함몰부(410)의 좌측에 형성되며, 반원형상의 단면을 가지도록 함몰되게 형성된다.The semi-circular groove 430 is formed at the other end of the depression 410, and preferably has a semicircular shape. That is, as shown in the figure, the semicircular groove 430 is formed on the left side of the depression 410 and is recessed to have a semicircular cross section.

보다 구체적으로는, 상기 반원홈(430)은 반원 형상의 단면을 가지도록 형성됨과 동시에, 상기 딤플(400)의 좌측면에 형성된다. 따라서, 상기 반원홈(430)은 상기 헤드(210)측으로 함몰되게 형성된다. 즉, 도시(도 3)된 바와 같이 좌측 반원형상의 단면을 가지도록 상기 함몰부(410)의 좌측에 형성된다.More specifically, the semicircular groove 430 is formed to have a semicircular cross section and is formed on the left side of the dimple 400. Therefore, the semicircular groove 430 is formed to be recessed toward the head 210 side. That is, it is formed on the left side of the depressed portion 410 so as to have a left semicircular cross section as shown in Fig.

그리고, 도시된 바와 같이, 상기 함몰부(410)와 돌출부(420)는, 상기 몸체(230)에 형성된다. 즉 상기 함몰부(410)의 좌측단으로부터 상기 돌출부(420)의 우측단까지의 영역이 상기 몸체(230) 부분을 형성한다. 그리고, 상기 함몰부(410)의 좌측은 상기 헤드(210) 영역이 되고, 상기 함몰부(410)의 우측은 상기 꼬리(220) 영역이 된다.As shown in the figure, the depression 410 and the protrusion 420 are formed on the body 230. That is, a region from the left end of the depression 410 to the right end of the protrusion 420 forms a portion of the body 230. The left side of the depression 410 is the area of the head 210 and the right side of the depression 410 is the area of the tail 220. [

상기 반원홈(430)은, 상기 헤드(210)에 형성되고, 상기 헤드(210)의 선단 방향으로 함몰되게 형성된다. 즉, 상기 반원홈(430)은 상기 함몰부(410)의 좌측에 형성되므로, 상기 헤드(210) 영역이 된다. 그리고, 이러한 반원홈(430)은 좌측(도 3에서)으로 함몰된 형상을 가지게 된다.The semicircular groove 430 is formed in the head 210 and is recessed toward the tip of the head 210. That is, since the semicircular groove 430 is formed on the left side of the depression 410, it becomes the area of the head 210. Then, the semicircular groove 430 has a shape recessed to the left (in FIG. 3).

한편, 상기와 같은 구성을 가지는 날개(200)의 최대두께(T)는, 상기 헤드(210)와 몸체(230)의 경계의 두께가 되다. 즉, 상기 헤드(210)의 두께는, 상기 헤드(210)와 몸체(230)의 경계에서 최대두께(T)가 된다.The maximum thickness T of the vane 200 having the above-described structure is the thickness of the boundary between the head 210 and the body 230. That is, the thickness of the head 210 becomes the maximum thickness T at the boundary between the head 210 and the body 230.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 헤드(210)는 내측(도 3에서는 우측)으로 갈수록 점차 두께(상하의 높이)가 점점 커지도록 형성되므로, 상기 헤드(210)의 두께는, 상기 헤드(210)와 몸체(230)의 경계가 되는 헤드(210)의 우측단에서 최대두께(T)가 된다.More specifically, the thickness of the head 210 is gradually increased toward the inner side (the right side in FIG. 3), so that the thickness of the head 210 is determined by the distance between the head 210 and the body 230 at the right end of the head 210,

그리고, 상기 함몰부(410)의 길이는, 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기와 대응되는 크기를 가진다. 즉, 상기 함몰부(410)의 좌우(도 3에서) 길이는 상기 헤드(210)의 최대두께(T)와 동일한 크기를 가진다.The length of the depressed portion 410 has a size corresponding to the maximum thickness T of the head 210. That is, the left and right (in FIG. 3) length of the depression 410 has the same size as the maximum thickness T of the head 210.

상기 함몰부(410) 및 돌출부(420)의 반지름 크기는, 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기의 10배이다. The radius of the depression 410 and the protrusion 420 is 10 times the maximum thickness T of the head 210.

구체적으로 살펴보면, 상기 함몰부(410)는 내측(도 3에서는 하측)으로 라운드진 곡률을 가지도록 형성되는데, 이러한 함몰부(410)의 곡률은 반지름 크기가 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기의 열배가 되는 크기를 가지게 된다.3, the radius of curvature of the depression 410 is set such that the radius of curvature of the depression 410 is equal to or less than the maximum thickness T (T) of the head 210. In other words, Quot;) size.

그리고, 상기 돌출부(420)는 외측(도 3에서는 상측)으로 라운드진 곡률을 가지도록 형성되는데, 이러한 돌출부(420)의 곡률도 반지름 크기가 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기의 열배가 되는 크기를 가지도록 형성된다.3, the radius of curvature of the protrusion 420 is equal to the radius of the maximum thickness T of the head 210. The radius of curvature of the protrusion 420 may be ten times the radius of the maximum thickness T of the head 210, As shown in FIG.

상기 돌출부(420)의 길이는, 상기 함몰부(410) 길이의 1/2 크기를 가진다. 즉, 상기 돌출부(420)의 좌우(도 3에서) 길이는 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기의 반이 된다. 따라서, 이러한 돌출부(420)의 좌우(도 3에서) 길이는, 상기 함몰부(410) 좌우 길이의 1/2 크기가 된다.The length of the protrusion 420 is a half of the length of the depression 410. That is, the left and right (in FIG. 3) length of the protrusion 420 is half the maximum thickness T of the head 210. 3) of the protrusion 420 is a half of the length of the left and right sides of the depressed portion 410. As shown in FIG.

한편, 상기 반원홈(430)의 반지름 크기는, 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기의 1/4 크기를 가지도록 형성된다. 즉, 상기 반원홈(430)의 곡률은 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기 또는 상기 함몰부(410) 좌우 길이의 1/4 크기가 되도록 형성된다.The radius of the semi-circular groove 430 is formed to be 1/4 of the maximum thickness T of the head 210. That is, the curvature of the semicircular groove 430 is formed to be a maximum thickness T of the head 210 or a quarter of the length of the depression 410.

상기와 같이, 날개(200)의 상면(또는 하면)에 딤플(dimple)을 형성하는 이유는 항력을 감소시켜 바람에 의한 날개의 회전력을 증대시키기 위함이다.As described above, the dimple is formed on the upper surface (or the lower surface) of the vane 200 in order to reduce the drag to increase the rotational force of the vane.

항력(drag, 抗力)은, 물체가 유체 내에서 운동할 때 받는 저항력을 말하며, 유체저항이라고도 한다.Drag (drag) is the resistance of an object when it moves in a fluid, also called a fluid resistance.

물체가 유체 내에서 운동하거나 흐르는 유체 내에 물체가 정지해 있을 때, 유체에 의해서 운동에 방해되는 힘을 받는데 이를 항력이라고 한다. 유체에 대한 물체의 상대속도(유체의 흐름을 따라 움직이는 관찰자가 본 물체의 속도)의 반대방향으로 항력이 작용한다.When an object is moving in a fluid, or when the object is stopped in a flowing fluid, it receives a force that interferes with movement by the fluid, which is called drag. The drag acts in a direction opposite to the relative velocity of the object to the fluid (the velocity of the object moving along the flow of the fluid).

따라서, 공기 중을 움직이는 자동차나 비행기, 물에서 움직이는 배나 잠수함은 항력을 줄이는 형태로 만드는 것이 중요하다. Therefore, it is important to make the form of reducing the drag in a car or airplane moving in the air, a ship moving in water or a submarine.

도 4 내지 도 6는 상기 날개(200)의 형상이 항력에 미치는 영향을 분석한 것이다.FIGS. 4 to 6 are views for analyzing the influence of the shape of the blade 200 on the drag force.

구체적으로 살펴보면, 도 4에는 본 발명 실시예의 항력감소를 입증하기 위한 것으로, 딤플(dimple)이 없는 경우의 날개(200)의 형상과 항력계수를 보인 단면도가 도시되어 있다.4 is a cross-sectional view showing the shape and drag coefficient of the wing 200 in the absence of a dimple to demonstrate drag reduction in the embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 여기에서는 날개(200)가 유선형으로 이루어지며, 상하가 서로 대칭되는 형상을 가진다. 그리고, 이러한 날개(200)에는 딤플(dimple)이 형성되어 있지 않다.As shown in this figure, the wings 200 are formed in a streamlined shape, and the upper and lower portions are symmetrical with respect to each other. The wing 200 is not provided with a dimple.

이 경우에는, 항력계수가 CD = 0.0016으로 나타났다. 이때 조건은 레이놀즈 수 = 3.6 × 105, 유속 = 43.8 m/s 이다.In this case, the drag coefficient was C D = 0.0016. The conditions are Reynolds number = 3.6 × 10 5 and flow rate = 43.8 m / s.

항력계수(drag coefficient, 抗力係數)는 풍차, 수차 등에서 공기의 흐름이 회전차의 날개에 미치는 저항의 정도를 나타내는 수치로, 항력을 나타내는 무차원 계수이며, 일반적으로 레이놀드(Reynolds)수의 함수이다. 즉, 항력계수(drag coefficient, 抗力係數)는, 물체형태나 표면의 상태에 의해서 결정되는 상수이다.The drag coefficient is a numerical value representing the degree of resistance of the flow of air to the wing of a rotating car in a windmill or aberration and is a dimensionless coefficient representing the drag and is generally expressed as a function of the Reynolds number to be. That is, the drag coefficient is a constant determined by the shape of the object or surface.

레이놀즈 수(Reynolds number)는, 유동하는 유체 내에 물체를 놓거나 관속을 유체가 흐를 때에 그 흐름의 상태를 특징짓는 무차원 수이며, 점성력에 대한 관성력의 비로 로 표현된다. 일반적으로, 레이놀즈 수가 큰 흐름은 점성의 영향을 무시해도 좋고, 반대로 레이놀즈 수가 작은 흐름은 관성력의 영향을 무시해도 좋다.The Reynolds number is a dimensionless number that characterizes the state of the flow when the object is placed in the flowing fluid or the fluid flows through the flowing fluid, expressed as the ratio of the inertial force to the viscous force. In general, a flow having a large Reynolds number may ignore the influence of viscosity, and conversely, a flow having a small Reynolds number may neglect the influence of inertia force.

도 5도 본 발명 실시예의 항력감소를 입증하기 위한 것으로, 딤플이 반원홈 형상을 가지는 경우의 날개(200)의 형상을 보인 단면도이다. 즉, 하측으로 함몰된 반원 형상의 단면을 가지는 딤플(dimple)이 형성된 경우의 항력을 수치해석적으로 분석한 것이다.5 is a cross-sectional view showing the shape of a wing 200 when dimples have a semicircular groove shape in order to demonstrate drag reduction in the embodiment of the present invention. That is, numerical analysis of the drag force in the case where a dimple having a semicircular section recessed downward is formed is analyzed.

이에 도시된 바와 같이, 이 경우에는 항력계수가 CD = 0.0017로 나타났다. 이때 조건은 상기에서와 같이 레이놀즈 수 = 3.6 × 105, 유속 = 43.8 m/s 이다.As shown in this figure, the drag coefficient is C D = 0.0017 in this case. At this time, the conditions are Reynolds number = 3.6 × 10 5 and flow rate = 43.8 m / s as described above.

따라서, 이때에는 도 4와 같은 형상의 날개를 가진 경우에 비해 반원 형상의 단면을 가지는 딤플(dimple)이 형성되면, 오히려 항력이 약 6.3% 증가됨을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the drag force is increased by about 6.3% when a dimple having a semicircular cross section is formed at this time as compared with the case having a blade having the shape as shown in FIG.

한편, 도 6에는 딤플(dimple)이 넓은 영역에 걸쳐 형성된 경우의 날개(200)의 형상을 보인 단면도가 도시되어 있다. 즉, 도 5과 같은 반원 형상의 딤플(dimple)만 형성되도록 하는 것이 아니라, 딤플(dimple)의 형상이 좌우로 길게 스무스(smooth)하게 형성되도록 한 경우이다.6 is a cross-sectional view showing the shape of a wing 200 when a dimple is formed over a wide area. That is, not only the semi-circular dimple as shown in FIG. 5 is formed but the shape of the dimple is smoothly formed long in the left and right direction.

이때에는 수치해석 결과, 항력계수가 CD = 0.0014로 나타났다. 이때 조건도 상기에서와 동일한 레이놀즈 수 = 3.6 × 105, 유속 = 43.8 m/s 이다.At this time, the numerical analysis results showed that the drag coefficient was C D = 0.0014. At this time, the conditions are the same Reynolds number as above and 3.6 x 10 5 , and the flow rate is 43.8 m / s.

여기에서 확인할 수 있는 바와 같이, 딤플(dimple)이 형상이 좌우로 길게 스무스(smooth)하게 형성되도록 한 경우에는 오히려 항력이 도 4의 단순 날개 형상보다도 약 12.5% 감소함을 알 수 있다.As can be seen here, when the dimple is formed so as to be smoothly long in the lateral direction, it can be seen that the drag force is reduced by about 12.5% as compared with the simple wing shape in FIG.

이와 같이, 상하로 대칭되는 유선형의 날개에 좌우로 길게 스무스(smooth)한 딤플(dimple)을 형성하면, 항력이 감소됨을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 날개(200)의 형상은 바람과 직접 대항하는 방향으로 나아가는 경우에는 항력감소를 가져오는 것임을 알 수 있다.As described above, it can be confirmed that the drag is reduced by forming a dimple that is long and smooth on the right and left in a streamlined wing symmetrical up and down. Accordingly, it can be seen that the shape of the vane 200 causes drag reduction when moving in a direction directly opposite to the wind.

즉, 상기와 같은 딤플(400)이 형성된 날개(200)를 사용하면, 마주오는 바람을 향해 전진하는 경우에는 항력이 감소되어 전진이 용이하며, 반대로 바람에 의해 밀려가는 경우에는 상기 딤플(400)에 의해 항력이 증가된다. 따라서, 다수의 날개(200)가 구비된 회전체에서는 어느 방향에서 바람이 불더라도 회전체의 회전 효율이 증가되는 효과를 가져오게 되는 것이다.That is, when the wing 200 having the dimple 400 described above is used, the drag is reduced to advance because the drag is advanced toward the opposite wind. On the other hand, when the dimple 400 is pushed by the wind, The drag force is increased. Therefore, in the rotating body provided with the plurality of vanes 200, the rotating efficiency of the rotating body is increased regardless of the wind direction in any direction.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the scope of the present invention.

100. 회전축 200. 날개
210. 헤드 220. 꼬리
230. 몸체 300. 지지대
400. 딤플 410. 함몰부
420. 돌출부 430. 반원홈100. Rotating shaft 200. Wing
210. Head 220. Tail
230. Body 300. Support
400. Dimple 410. Depression
420. Projection 430. Semicircular groove

Claims (6)

회전 중심이 되는 회전축(100)과;
상기 회전축(100)으로부터 일정 거리 이격 설치되어 바람에 의해 회전하며, 선단으로부터 1/3지점에는 내측으로 함몰된 딤플(400)이 형성되는 다수의 날개(200)와;
상기 회전축(100)과 날개(200) 사이에 구비되어, 날개(200)가 회전축(100)에 고정 지지되도록 하는 지지대(300)를 포함하며;
상기 날개(200)는,
선단부에 유선형의 형상으로 성형되며 내측으로 갈수록 점차 두께가 증가하는 헤드(210)와, 상기 헤드(210)의 반대편에 이격 형성되며 상하로 대칭되는 형상을 가지고 끝단으로 갈수록 점차 두께가 감소하는 형상을 가지는 꼬리(220)와, 상기 헤드(210)와 꼬리(220) 사이에 형성되는 몸체(230)를 포함하는 구성을 가지며;
상기 딤플(400)은,
상기 몸체(230)에 내측으로 라운드지게 함몰되게 형성되는 함몰부(410)와, 상기 함몰부(410)의 후단에 외측으로 라운드지게 돌출 형성되는 돌출부(420)와, 상기 함몰부(410)의 선단에 반원 형상을 가지도록 형성되는 반원홈(430)을 포함하고;
상기 함몰부(410)의 좌우 길이는 상기 헤드(210)의 최대두께(T)와 동일한 크기를 가지고, 상기 돌출부(420)의 좌우 길이는 상기 함몰부(410) 좌우 길이의 1/2 크기를 가지며;
상기 반원홈(430)의 반지름 크기는 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기의 1/4 크기를 가지고, 상기 반원홈(430)의 곡률은 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기 또는 상기 함몰부(410) 좌우 길이의 1/4 크기가 되도록 형성되며;
상기 함몰부(410) 및 돌출부(420)의 반지름 크기는 상기 헤드(210)의 최대두께(T) 크기의 10배임을 특징으로 하는 풍력발전기용 회전체.A rotating shaft 100 serving as a rotation center;
A plurality of blades 200 spaced a predetermined distance from the rotary shaft 100 and rotated by the wind and having a dimple 400 recessed inward at a 1/3 point from the front end;
And a supporter 300 provided between the rotary shaft 100 and the wing 200 to fix the wing 200 to the rotary shaft 100;
The wings (200)
A head 210 which is formed at a tip end thereof in a streamlined shape and gradually increases in thickness toward the inside thereof and a head 210 which is formed on the opposite side of the head 210 and has a shape symmetrical up and down, The branch having a configuration including a tail 220 and a body 230 formed between the head 210 and the tail 220;
The dimple (400)
A protrusion 420 protruding outwardly at the rear end of the depression 410 and a protrusion 420 protruding outwardly from the protrusion 420 of the depression 410, Circular groove (430) formed to have a semicircular shape at its tip;
The left and right lengths of the depressions 410 are the same as the maximum thickness T of the heads 210 and the left and right lengths of the protrusions 420 are half the length of the left and right lengths of the depressions 410 Having;
The curvature of the semicircular groove 430 is greater than the maximum thickness T of the head 210 and the curvature of the semicircular groove 430 is greater than the maximum thickness T of the head 210. [ Or a quarter of the left and right lengths of the depressions 410;
Wherein the radius of the depression (410) and the protrusion (420) is 10 times the maximum thickness (T) of the head (210). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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