KR101526236B1 - 풍력발전기용 블레이드 캡 - Google Patents
풍력발전기용 블레이드 캡 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101526236B1 KR101526236B1 KR1020140049809A KR20140049809A KR101526236B1 KR 101526236 B1 KR101526236 B1 KR 101526236B1 KR 1020140049809 A KR1020140049809 A KR 1020140049809A KR 20140049809 A KR20140049809 A KR 20140049809A KR 101526236 B1 KR101526236 B1 KR 101526236B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- blade
- cap
- front plate
- upper front
- wind
- Prior art date
Links
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 7
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005206 flow analysis Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
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
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
-
- 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
- F03D7/06—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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
본 발명은 풍력발전기용 블레이드 캡에 관한 것으로, 블레이드(110)의 단면과 동일한 형상이고 상기 블레이드(110)의 상,하단부에 끼워져 지지되는 블레이드 삽입부(10)와; 상기 블레이드 삽입부(10)의 측단부에 일체로 부착되고 상기 블레이드(110)의 상부 또는 하부로 연장되는 측면판(20)과; 상기 측면판(20)의 상단 전면부에서 블레이드(110)의 중심을 향하여 연장되어 형성되는 상부 전면판(30)과; 상기 상부 전면판(30)을 상기 블레이드(110)의 윗면에 부착시키는 전면판 고정부(40)를 포함하여 구성되어 블레이드에 항력 발생부가 추가되도록 하여 항력에 의한 기동력을 발생시켜 풍력 발전기 로터의 회전시까지 걸리는 기동 소요시간을 감소시킬 수 있고 블레이드에 간단하게 항력 발생부를 추가함으로써 항력(기동력)의 조절이 간단하고 용이하게 할 수 있으며, 항력을 발생시키는 블레이드 캡의 돌출부가 유선형으로 제작되어 유동박리에 의한 소음을 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 풍력발전기용 블레이드 캡에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블레이드의 상,하단부에 항력발생부가 형성된 블레이드 캡을 씌워 기동항력이 발생하도록 하여 기동력을 증가시킴으로써 로터의 회전시까지 걸리는 기동시간을 감소시켜 기동 효율을 높일 수 있는 풍력발전기용 블레이드 캡에 관한 것이다.
일반적으로 풍차는 수직으로 회전하는 수평축 풍차와 수평으로 회전하는 수직축 풍차로 대별되고 있다. 수평축 풍차는 프로펠라 구조가 일반적이며 이는 회전축이 수평으로 공중에 떠 있어 구조상 대형화가 힘들며 높은 생산원가를 요구할 뿐 아니라 바람의 일방향 풍향에 의해 회전되는 원리이기 때문에 풍력과 비례하여 회전력이 미흡하고 따라서 회전 에너지에 비해 발전효율이 높지 못한 문제점이 있다.
또 수직축형은 회전축이 지상에 수직으로 설치되므로 수평축의 단점은 해소할 수 있으나 고출력 발전을 위해서는 날개의 대형화가 요구되므로 하중이 증가되고 이와같은 고하중 상태에서의 회전을 위해서는 바람을 많이 받아야 하므로 회전축을 높게 설치하여야 한다.
따라서 이와 같이 높게 구성되는 회전축은 회전축에 걸리는 모멘트가 매우 커지게 되므로 쉽게 마모될 뿐 아니라 내마모성을 위한 견고성 유지가 곤란하여 과다한 유지 보수비를 초래하고 있다. 그리고 상기한 수평 또는 수직축형의 풍차는 공히 발전용으로만 사용할 수 있어 용도가 극히 제한적이다.
도 1a에 수직축 풍력발전용 블레이드 1개의 받음각별 토크 곡선이 도시된다.
고속의 바람이 불어올 때 블레이드의 받음각이 도 5 기준 대략 160°∼200°(180° 회전시 -20°∼+20°)근처에서 양력이 최대로 발생하며, 이때 블레이드에서 발생하는 토크량이 최대치가 되고 이는 풍력발전기의 회전력이 된다.
블레이드의 형상마다 토크량의 레벨차 등 차이가 있겠지만 풍속이 낮을 때는 토크량의 최대치가 매우 낮다. 초기 기동및 정지시에는 토크량(=회전력)이 낮아서, 이를 보완할 수 있는 방안이 필요하다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 블레이드의 형상을 항력발생부가 증가하도록 개선하여 저속풍력에서도 블레이드가 효과적으로 회전하는 동시에 블레이드 내향면의 공기가 흐르는 단면적을 조절하여 저속으로 흡입되는 공기를 고속으로 변화시켜 블레이드의 회전력을 증가시킬 수 있는 "수직형 3상 블레이드를 이용하는 발전장치"가 한국등록특허 제10-1064357 호에 도 1b에 도시된 바와 같이 제안되어 있다.
도 1b는 종래의 기술에 의한 양력발생부와 항력발생부를 구비하는 로터 블레이드의 예시도가 도시된다.
본 발명인 수직형 3 상 블레이드를 이용하는 풍력발전장치(10)는 3 개의 수직형 블레이드를 이용하여 풍력발전을 하는 시스템으로서, 구체적으로는 지지부(100); 상기 지지부(100)의 상단에 형성되는 회전축(200); 원형으로 형성되어 상기 회전축에 회전가능하도록 끼워지는 지지대 몸체(320), 및 상기 지지대 몸체(320)의 외부면에 방사상으로 형성되며, 단면이 상기 회전축의 회전방향에 대하여 에어포일의 형상으로 형성되는 3 개의 지지대 날개(340)를 포함하여 구성되는 지지대(300); 상기 지지대 날개(340)의 타단에 각각 구비되는 3 개의 수직형으로 설치되는 블레이드(400); 상기 블레이드(400)에서 발생하는 회전력을 이용하여 전기를 발생시키는 발전기 ; 및 상기 발전기에서 발생하는 전기를 축적하는 축전지를 포함하여 구성되되, 상기 블레이드(400)는 상기 블레이드 전단부의 외측은 에어포일 형상으로 형성되어 양력을 발생시키는 양력발생부(440)를 형성하고, 상기 블레이드 전단부의 내측은 항력을 발생시키는 제 1 항력발생부(460)를 형성하고, 일단은 상기 지지대의 타단에 고정연결되고 타단은 상기 블레이드에 고정연결되어 제 2 항력발생부를 형성하는 고정대(480)로 구성된다.
그러나 종래의 기술에서는 블레이드 몸체에 일체로 항력 발생부가 형성되어 항력의 조절에 제약이 있었고, 항력을 조절하기 위해 블레이드 전체를 수정해야 하는 번거로움이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 블레이드에 항력부가 추가된 블레이드 캡을 끼워서 항력에 의한 기동력을 발생시켜 풍력 발전기 로터의 회전시까지 걸리는 기동 소요시간을 감소시킬 수 있도록 한 풍력발전기용 블레이드 캡을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 블레이드에 항력부가 추가된 블레이드 캡을 끼워서 블레이드에 간단하게 항력 발생부를 추가함으로써 항력(기동력)의 조절이 간단하고 용이한 풍력발전기용 블레이드 캡을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 항력을 발생시키는 블레이드 캡의 돌출부가 유선형으로 제작되어 유동박리에 의한 소음을 최소화하는 풍력발전기용 블레이드 캡을 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 풍력발전기용 블레이드 캡은 블레이드의 단면과 동일한 형상이고 상기 블레이드의 상,하단부에 끼워져 지지되는 블레이드 삽입부와; 상기 블레이드 삽입부의 측단부에 일체로 부착되고 상기 블레이드의 상부 또는 하부로 연장되는 측면판과; 상기 측면판의 상단 전면부에서 상기 블레이드의 중심을 향하여 연장되어 형성되는 상부 전면판을 포함하여 구성된다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상부 전면판을 상기 블레이드의 윗면에 부착시키는 전면판 고정부를 포함를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 측면판은 상기 블레이드 삽입부 보다 상부로 불룩하게 유선형으로 형성되며 상기 블레이드의 두께의 1/2만큼 블레이드 삽입부 보다 상부로 불룩하게 유선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 측면판의 전연과 후연 사이의 길이 d4는 상기 블레이드의 전연과 후연 사이의 길이와 동일하고, 상하 두께는 상기 블레이드의 두께보다 1.5∼2배 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 상부 전면판은 상기 블레이드의 윗면에 부착되어 항력 발생부를 형성하며 전후 길이 d3는 상기 블레이드의 전연과 후연 사이의 길이 d4의 1/2∼1/3이고, 상기 상부 전면판의 좌우 폭 d2는 상기 블레이드의 길이의 10∼15%, 로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 상부 전면판의 전단부는 상기 블레이드의 전면에 부착되고, 상부 전면판의 후단부는 상기 블레이드의 표면으로부터 높이 h1 으로 벌어져서 바람이 들어와 모이는 유입구를 형성하고, 상기 블레이드가 중,고속으로 회전시에 소음현상이 발생하지 않도록 상기 상부 전면판의 전단부로부터 후단부까지 높이가 완만하게 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 상부 전면판의 전단부로부터 후단부까지 높이가 완만하게 증가하는 비율은 상기 블레이드의 전연에서 중간까지 두께가 증가하는 비율로 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 블레이드 캡은 그 입구가 블레이드의 표면으로부터 h1의 높이를 가지며 전면이 폐쇄된 형태의 항력 발생부를 형성하여 바람이 불게 되면 상기 항력 발생부는 바람에 저항하여 항력을 발생시켜 정지된 블레이드를 회전시키는 기동력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드 캡에 의해 블레이드에 항력 발생부가 추가되도록 하여 항력에 의한 기동력을 발생시켜 풍력 발전기 로터의 회전시까지 걸리는 기동 소요시간을 감소시킬 수 있고 블레이드에 간단하게 항력 발생부를 추가함으로써 항력(기동력)의 조절이 간단하고 용이하게 할 수 있으며, 항력을 발생시키는 블레이드 캡의 돌출부가 유선형으로 제작되어 유동박리에 의한 소음을 최소화할 수 있다.
도 1a는 수직축 풍력발전용 블레이드 1개의 받음각 별 토크 곡선,
도 1b는 종래의 기술에 의한 양력발생부와 항력발생부를 구비하는 로터 블레이드의 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 블레이드 캡을 블레이드에 끼워 3상 수직형 풍력발전기에 적용한 실시예,
도 3a는 본 발명에 따른 블레이드 캡의 일실시예를 좌측 위에서 바라본 사시도,
도 3b는 본 발명에 따른 블레이드 캡의 일실시예를 좌측 아래에서 바라본 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 블레이드 캡이 끼워진 블레이드에 바람이 작용하여 항력을 발생하는 상태를 나타내는 설명도,
도 5는 본 발명에 의한 수평가고 측정장치의 수평 수준기에 의해 수평을 측정하는 실시예,
도 6은 본 발명에 의한 블레이드 캡을 적용한 3상 수직형 풍력발전기의 블레이드를 풍속 4 ㎧ 입구조건하에서 2차원 유동해석 결과를 나타내는 속도선도,
도 7은 본 발명에 의한 블레이드 캡을 적용한 블레이드의 속도와 일반 블레이드의 속도를 CFD 해석한 결과를 나타내는 그래프,
도 8 은 본 발명에 의한 블레이드 캡을 적용한 블레이드와 일반 블레이드를 풍동실험한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 1b는 종래의 기술에 의한 양력발생부와 항력발생부를 구비하는 로터 블레이드의 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 블레이드 캡을 블레이드에 끼워 3상 수직형 풍력발전기에 적용한 실시예,
도 3a는 본 발명에 따른 블레이드 캡의 일실시예를 좌측 위에서 바라본 사시도,
도 3b는 본 발명에 따른 블레이드 캡의 일실시예를 좌측 아래에서 바라본 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 블레이드 캡이 끼워진 블레이드에 바람이 작용하여 항력을 발생하는 상태를 나타내는 설명도,
도 5는 본 발명에 의한 수평가고 측정장치의 수평 수준기에 의해 수평을 측정하는 실시예,
도 6은 본 발명에 의한 블레이드 캡을 적용한 3상 수직형 풍력발전기의 블레이드를 풍속 4 ㎧ 입구조건하에서 2차원 유동해석 결과를 나타내는 속도선도,
도 7은 본 발명에 의한 블레이드 캡을 적용한 블레이드의 속도와 일반 블레이드의 속도를 CFD 해석한 결과를 나타내는 그래프,
도 8 은 본 발명에 의한 블레이드 캡을 적용한 블레이드와 일반 블레이드를 풍동실험한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하에는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2에 본 발명에 따른 블레이드 캡을 블레이드에 끼워 3상 수직형 풍력발전기에 적용한 실시예가 도시된다.
본 발명에 따른 블레이드 캡(100)을 블레이드(110)의 상,하단부에 끼우고, 3 개의 수직형 블레이드(110)를 120°의 각을 이루면서 지지대(300)에 의해 회전축(200)에 연결하여 바람이 불때 상기 회전축(200)이 회전하도록 설치하고 상기 회전축(200)의 회전력을 이용하여 발전기를 회전시켜 풍력발전을 하게 되며, 콘크리트 구조물 등으로 구성되는 바닥에 지지되는 지지부의 상단에 회전축(200)을 설치하고, 회전축(200)에 회전가능하도록 지지대 고리(320)가 끼워진다.
3 개의 수직형 블레이드(110)를 지지하는 지지대(300)는 상기 회전축(200)에 회전가능하도록 끼워져서 바람에 의해 회전하게 된다. 지지대(300)는 서로 120°의각을 이루는 지지대 암(340)과 상기 암(340)을 지지하는 지지대 고리(320)로 형성된다.
상기 3 개의 수직형 블레이드(110)는 상기 지지대 암(340)의 단부에 각각 부착되어 설치된다. 상기 블레이드(110)에서 발생하는 회전력을 상기 회전축(200)을 통해 발전기에 인가하여 전기를 발생시키게 된다.
도 3a에 본 발명에 따른 블레이드 캡의 일실시예를 좌측 위에서 바라본 사시도가 도시되고, 도 3b에 본 발명에 따른 블레이드 캡의 일실시예를 좌측 아래에서 바라본 사시도가 도시된다.
본 발명에 따른 블레이드 캡(100)은 블레이드(110)의 단면과 동일한 형상이고 상기 블레이드(110)의 상,하단부에 끼워져 지지되는 블레이드 삽입부(10)와; 상기 블레이드 삽입부(10)의 측단부에 일체로 부착되고 상기 블레이드(110)의 상부 또는 하부로 연장되는 측면판(20)과; 상기 측면판(20)의 상단 전면부에서 블레이드(110)의 중심을 향하여 연장되어 형성되는 상부 전면판(30)과; 상기 상부 전면판(30)을 상기 블레이드(110)의 윗면에 부착시키는 전면판 고정부(40)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 블레이드 삽입부(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 블레이드(110)의 상,하단부에 끼워지도록 블레이드(110)의 단면과 동일한 형상이고 상기 블레이드(110)의 상,하단부에 형성되는 공동부 구멍에 끼워져 지지되기 위해 일정한 길이 d1, 예를 들면 5∼7㎝로 돌출된다.
블레이드 삽입부(10)는 블레이드(110)의 상,하단부에 끼워진 후 블레이드(110)가 예를 들면 200 rpm 으로 회전하는 경우에도 빠지지 않도록 접착제 또는 볼트, 나사 등의 결합수단으로 블레이드(110)의 상, 하단부에 결합될 수 있다.
측면판(20)은 블레이드 삽입부(10) 보다 상부로 불룩하게 유선형으로 형성되며 예를 들면 블레이드(110)의 두께의 1/2만큼 블레이드 삽입부(10) 보다 상부로 불룩하게 유선형으로 형성된다.
측면판(20)의 전연과 후연 사이의 길이 d4는 블레이드(110)의 전연과 후연 사이의 길이와 동일하고, 상하 두께는 블레이드(110)의 두께보다 1.5∼2배 정도 두껍게 형성된다.
상부 전면판(30)은 블레이드(110)의 윗면에 부착되어 항력 발생부(50)를 형성하며 전후 길이 d3는 블레이드(110)의 전연과 후연 사이의 길이 d4의 1/2∼1/3이고, 상부 전면판(30)의 좌우 폭 d2는 블레이드(110)의 길이의 10∼15%, 예를 들면 블레이드(110)의 길이가 2m 일 때 상부 전면판(30)의 좌우 폭은 20∼30㎝로 형성된다.
상부 전면판(30)의 전단부는 블레이드(110)의 전면에 부착되고, 상부 전면판(30)의 후단부는 블레이드(110)의 표면으로부터 높이 h1 으로 벌어져서 바람이 들어와 모이는 유입구를 형성한다.
또한 블레이드(110)가 중,고속으로 회전시에 유동박리 등의 소음현상이 발생하지 않도록 상부 전면판(30)의 전단부로부터 후단부까지 높이가 완만하게 증가하도록 형성된다. 즉 블레이드(110)의 전연에서 중간까지 두께가 증가하는 비율로 증가하도록 형성된다.
도 4에 본 발명에 의한 블레이드 캡을 블레이드에 끼우고 수평으로 누여서 바라본 상태를 나타내는 사시도가 도시된다.
풍력발전기의 블레이드(110)에 끼워진 블레이드 캡(100)은 도시된 바와 같이 그 입구가 블레이드(110)의 표면으로부터 h1의 높이를 가지며 전면이 폐쇄된 형태의 항력 발생부(50)를 형성한다.
즉 화살표 방향으로 바람이 불게 되면 항력 발생부(50)는 바람에 저항하여 항력 T1 을 발생시켜 정지된 블레이드(110)를 회전시킨다.
도 5에 본 발명에 의한 블레이드 캡이 끼워진 블레이드에 바람이 작용하여 항력을 발생하는 상태를 나타내는 설명도가 도시된다.
바람의 방향에 대해 블레이드(110)의 받음각이 0∼120°의 상태에 있는 제3 블레이드(110c)와 240∼360°의 상태에 있는 제2 블레이드(110b)에서는 거의 양력에 의한 토크가 발생하기 어려운 상태이며, 특히 정지시에는 저항으로만 작용한다.
기동시 저항으로 작용하는 받음각이 0∼120°의 상태에 있는 제3 블레이드(110c)에 끼워진 블레이드 캡(100c)의 항력 발생부(50)에 의해 약한 바람에도 항력 F 에 의한 기동력이 발생하도록 하여 기동력을 향상시킨다.
받음각이 대략 -15∼50°구간에서 블레이드(110)의 상하단부에 끼워진 블레이드 캡(110)에 의해 항력 F를 발생시켜 블레이드(110)의 기동시에 회전력을 보조하도록 한다.
도 6에 본 발명에 의한 블레이드 캡을 적용한 3상 수직형 풍력발전기의 블레이드를 풍속 4 ㎧ 입구조건하에서 2차원 유동해석 결과를 나타내는 속도선도가 도시된다.
도시된 바와 같이 받음각이 120∼240°의 상태에 있는 제1 블레이드(110a)의 주변을 흐르는 바람의 풍속은 블레이드 윗면에서 최고가 되며, 베르누이 정의에 따라 블레이드 윗면 및 아랫면에서의 속도차이에 의한 압력차로 양력이 발생하며, 이때 블레이드 주변을 흐르는 바람의 속도가 최대 5.6 ㎧ 를 나타내고 있으며, 240∼360°의 상태에 있는 제2 블레이드(110b)에서는 블레이드가 바람의 저항으로 작용하고 있으며 이때 블레이드 주변 바람의 속도는 블레이드 윗면과 아랫면에서 약 0∼2 ㎧ 이하의 하늘색으로 표시되고, 받음각이 0∼120°의 상태에 있는 제3 블레이드(110c)에서는 블레이드 캡(100)에 의해 항력이 일부 발생한다.
이와 같이 본 발명에 의한 블레이드 캡(100)의 항력 발생부(50)는 풍속이 저속인 경우 기동시에 기동력을 보충함으로써 큰 기동력을 발생시켜 풍력 발전기 로터의 회전시까지 걸리는 기동 소요시간을 감소시킬 수 있다.
도 7 에 본 발명에 의한 블레이드 캡을 적용한 블레이드의 속도와 일반 블레이드의 속도를 CFD 해석한 결과를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 7에 도시된 바와 같이 전산유체역학(CFD:Computer Fluid Dynamics)의 해석결과에 의하면 바람의 속도 4 m/s 기준 60 rpm 까지 도달하는 시간은 일반블레이드가 33.1초 걸리고 블레이드 캡을 적용한 블레이드가 31.53초 걸려 2초 빠르게 도달하는 결과를 보여준다.
이 그래프의 비교결과 초기회전의 확보를 위해서는 본 발명에 의한 블레이드 캡(100)을 사용하는 것이 기동력을 증가시킬 수 있으므로 일반 블레이드 모델에 비해 유리하나 시간이 지나 고속회전, 예를들면 200 (RPM)에서는 본 발명에 의한 블레이드 캡(100)은 회전을 방해할 수 있다.
따라서 바람의 풍속이 중,고속인 경우에 양력이 발생하는 120∼240°의 구간에서 항력 발생부(50)에서 양력을 감소시키는 유동박리 등이 발생하지 않도록 상부 전면판(30)을 블레이드(110)의 윗면 곡률과 유사한 유선형으로 형성한다.
도 8 에 본 발명에 의한 블레이드 캡을 적용한 블레이드와 일반 블레이드를 풍동실험한 결과를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 블레이드 캡(100)을 적용한 블레이드와 일반 블레이드를 풍동실험한 결과 컷인(Cut in) 속도(2.5 m/s) 기준 60 rpm 에 도달하는 시간은 일반블레이드가 347초 걸리고 블레이드 캡을 적용한 블레이드가 337초 걸려 10초 빠르게 도달하는 결과를 보여준다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경을 형성하는 기술사상에 대한 것인 한 청구 범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10: 블레이드 삽입부 20: 측면판
30: 상부 전면판 40: 전면판 고정부
50: 항력 발생부 100: 블레이드 캡
110: 블레이드
30: 상부 전면판 40: 전면판 고정부
50: 항력 발생부 100: 블레이드 캡
110: 블레이드
Claims (8)
- 블레이드의 단면과 동일한 형상이고 상기 블레이드의 상,하단부에 끼워져 지지되는 블레이드 삽입부와;
상기 블레이드 삽입부의 측단부에 일체로 부착되고 상기 블레이드의 상부 또는 하부로 연장되는 측면판과;
상기 측면판의 상단 전면부에서 상기 블레이드의 중심을 향하여 연장되어 형성되는 상부 전면판을 포함하여 구성되며,
그 입구가 블레이드의 표면으로부터 h1의 높이를 가지며 전면이 폐쇄된 형태의 항력 발생부를 형성하여 바람이 불게 되면 상기 항력 발생부는 바람에 저항하여 항력을 발생시켜 정지된 블레이드를 회전시키는 기동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드 캡. - 제 1항에 있어서,
상기 상부 전면판을 상기 블레이드의 윗면에 부착시키는 전면판 고정부를 포함를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드 캡. - 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 측면판은 상기 블레이드 삽입부 보다 상부로 불룩하게 유선형으로 형성되며 상기 블레이드의 두께의 1/2만큼 블레이드 삽입부 보다 상부로 불룩하게 유선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드 캡. - 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 측면판의 전연과 후연 사이의 길이 d4는 상기 블레이드의 전연과 후연 사이의 길이와 동일하고, 상하 두께는 상기 블레이드의 두께보다 1.5∼2배 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드 캡. - 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 상부 전면판은 상기 블레이드의 윗면에 부착되어 항력 발생부를 형성하며 전후 길이 d3는 상기 블레이드의 전연과 후연 사이의 길이 d4의 1/2∼1/3이고, 상기 상부 전면판의 좌우 폭 d2는 상기 블레이드의 길이의 10∼15%, 로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드 캡. - 제 5 항에 있어서,
상기 상부 전면판의 전단부는 상기 블레이드의 전면에 부착되고, 상부 전면판의 후단부는 상기 블레이드의 표면으로부터 높이 h1 으로 벌어져서 바람이 들어와 모이는 유입구를 형성하고, 상기 블레이드가 중,고속으로 회전시에 소음현상이 발생하지 않도록 상기 상부 전면판의 전단부로부터 후단부까지 높이가 완만하게 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드 캡. - 제 6 항에 있어서,
상기 상부 전면판의 전단부로부터 후단부까지 높이가 완만하게 증가하는 비율은 상기 블레이드의 전연에서 중간까지 두께가 증가하는 비율로 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드 캡. - 삭제
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140049809A KR101526236B1 (ko) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | 풍력발전기용 블레이드 캡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140049809A KR101526236B1 (ko) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | 풍력발전기용 블레이드 캡 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101526236B1 true KR101526236B1 (ko) | 2015-06-09 |
Family
ID=53503958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140049809A KR101526236B1 (ko) | 2014-04-25 | 2014-04-25 | 풍력발전기용 블레이드 캡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101526236B1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190030073A (ko) * | 2017-09-13 | 2019-03-21 | (주)썬테크 | 풍력 발전기 및 풍력 발전기의 블레이드 팁 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101029100B1 (ko) * | 2009-04-24 | 2011-04-13 | 이동근 | 이동식 풍력발전기 |
-
2014
- 2014-04-25 KR KR1020140049809A patent/KR101526236B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101029100B1 (ko) * | 2009-04-24 | 2011-04-13 | 이동근 | 이동식 풍력발전기 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190030073A (ko) * | 2017-09-13 | 2019-03-21 | (주)썬테크 | 풍력 발전기 및 풍력 발전기의 블레이드 팁 |
KR101973065B1 (ko) | 2017-09-13 | 2019-04-26 | (주)썬테크 | 풍력 발전기 및 풍력 발전기의 블레이드 팁 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103742362A (zh) | 直驱永磁风力发电机组的独立变桨控制系统及方法 | |
US9273666B2 (en) | Magnus type wind power generator | |
CN101749188A (zh) | 用于风力涡轮机叶片的根部套筒 | |
CN104018996B (zh) | 一种自动调节迎风面积的风力发电机叶片 | |
KR101216252B1 (ko) | 풍력발전기 블레이드의 팁 에어포일 | |
US20080019832A1 (en) | Turbine/rotorcraft/oar blade | |
CN205578183U (zh) | 一种自适应变桨的垂直轴风力驱动装置及风力发电机 | |
JP5110550B1 (ja) | 小型発電機用プロペラ風車 | |
KR101526236B1 (ko) | 풍력발전기용 블레이드 캡 | |
US20130224039A1 (en) | Rotor for Vertical Wind Power Station | |
KR20150069066A (ko) | 양항력 블레이드 및 그 양항력 블레이드를 갖는 수직축 풍력 발전용 로터 장치 | |
CN205669456U (zh) | 一种叶片带襟翼的变桨垂直轴风力驱动装置及风力发电机 | |
JP2010156305A (ja) | 風力発電用風車 | |
KR101562384B1 (ko) | 방향타 및 브레이크가 구비되는 풍력발전장치 | |
JP2017166324A (ja) | タービン用t形先端翼 | |
JP5196961B2 (ja) | ジャイロミル型風車用の翼 | |
KR20120062051A (ko) | 바람의 방향에 따라 날개의 각도가 조절되는 수직축형 풍력발전기 | |
CN103410665A (zh) | 一种带有失速调节的风力发电机组 | |
CN203248313U (zh) | 一种新型的风力发电机 | |
US20160222942A1 (en) | Wind Turbine Having a Wing-Shaped Turbine Blade | |
JP2009299650A (ja) | 整流型流体車 | |
CN106837683B (zh) | 迎风面的出流切线倾角的最优值确定方法 | |
JP5805913B1 (ja) | 風車翼及びそれを備えた風力発電装置 | |
US20180355845A1 (en) | Low friction vertical axis-horizontal blade wind turbine with high efficiency | |
CN109356787A (zh) | 低风速自启动垂直轴升阻复合型风力发电机风轮结构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |