KR102063837B1

KR102063837B1 - 풍력발전기의 날개구조

Info

Publication number: KR102063837B1
Application number: KR1020180148721A
Authority: KR
Inventors: 주종탁
Original assignee: 주종탁
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-02-11

Abstract

본 발명은 풍력발전기에 설치된 날개의 구조에 관한 것으로, 메인 날개가 일정 속도 이상 회전하게 되면 보조날개가 펼쳐지며 바람을 직접 받는 면적을 넓혀 발전량을 증가시킬 수 있도록 한 풍력발전기의 날개구조에 관한 것이다.
본 발명의 풍력발전기의 날개구조는, 풍력에 의해 발생되는 회전력에 의해 전기를 발생시키는 풍력발전기의 날개에 있어서, 상기 날개는 고정지주(1) 상부의 회전축(2)에 방사상으로 설치된 다수 개의 메인날개(100); 상기 메인날개(100)의 전면 외측 단부에 위치하며 그 메인날개(100)보다 작은 면적으로 형성된 보조날개(200); 상기 보조날개(200)의 후면에 돌출 형성되되 끝단부로 갈수록 회전축(2)을 향하여 내측 방향으로 경사지게 형성된 슬라이딩바(310)와, 상기 슬라이딩바(210)가 관통하여 끼워질 수 있도록 상기 메인날개(100)를 관통하여 형성된 슬라이딩홀(320)로 구성된 슬라이딩부(300);로 구성되며, 상기 슬라이딩바(310)의 길이는 상기 메인날개(100)의 두께보다 긴 길이로 형성되고, 상기 슬라이딩바(310)의 끝단부에는 그 슬라이딩바(310)가 상기 슬라이딩홀(320)로부터 이탈되지 않도록 걸림구(330)가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

풍력발전기의 날개구조{BLADE STURUCTURE FOR AEROGENERATOR}

본 발명은 풍력발전기에 설치된 날개의 구조에 관한 것으로, 메인 날개가 일정 속도 이상 회전하게 되면 보조날개가 펼쳐지며 바람을 직접 받는 면적을 넓혀 발전량을 증가시킬 수 있도록 한 풍력발전기의 날개구조에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력을 이용한 풍력발전기는 공기 역학적으로 바람의 양력(Lift Force)를 이용하여 회전축에 고정된 날개를 회전축을 중심으로 회전시켜 전기를 발생시키는 장치로서, 현재 다양한 풍력발전기가 존재하고 있으며, 보통 수직으로 설치되는 지지대와, 상기 지지대에 직교되게 설치하는 회전축과, 상기 회전축에 설치되는 다수개의 날개와, 상기 회전축에 연결되어 전력을 발생시키는 발전기로 이루어진다.

상기 날개는 바람에 의하여 회전축을 회전시킬 수 있도록 소정의 각도로 틀어져 설치되며, 강풍에 의해 부러지지 않도록 날개 자체가 탄성력을 갖도록 형성되거나, 날개를 회전축에 설치할 때에 탄성 부재를 매개로 설치하고 있다.

그러나 상기와 같이 강풍에 의해 날개가 후방으로 기울어지는 경우 바람을 마주하는 면적이 작아짐에 따라 그 날개의 회전력이 저하되어 발전량이 줄어드는 문제점이 있었다.

보조 날개를 사용하여 발전량 저하를 방지하거나 발전량을 증가시키기 위한 종래의 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2010-0124893호(2010.11.30.)가 개시되어 있다.

상기 기술은 바람에 의해 회전되는 블레이드의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기에 있어서,

지상에서 일정 높이까지 고정 설치되는 지지프레임(11)과, 상기 지지프레임(11)의 끝단부에서 수직으로 설치되는 몸체프레임(12)과, 상기 몸체프레임(12)의 내부에 구비되어 회전 가능하도록 설치된 회전축(13)과, 상기 회전축(13)의 전단부에 설치되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 전방블레이드(14)와 후단부에 설치되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 후방블레이드(15)와, 상기 회전축(13)에 수직으로 설치되면서 상기 회전축(13)의 회전력을 전달받아 회전되는 수직회동축(16)과, 상기 회전축(13)의 회전력을 상기 수직회동축(16)에 수직으로 전달할 수 있도록 설치되는 베벨기어수단(17)과, 상기 후방블레이드(15)의 직후방에 구비되어 상기 후방블레이드(15)의 회전력에 추력을 가해줄 수 있도록 된 보조블레이드(18)와, 상기 수직회동축(16)에 연결 구비되면서 그로부터 전달되는 회전력을 통해 전력을 생산할 수 있도록 하는 발전장치(19)로 구성되어 이루어진 것이다.

상기와 같이 형성된 종래 기술은 후방블레이드와 보조블레이드 구성을 통하여 발전량을 증가하고자 한 기술이지만, 바람을 마주하는 블레이드(날개)가 후방으로 기울어져 바람을 마주하는 면적이 작아짐에 따라 날개의 회전력이 저하되어 발전량이 줄어드는 문제점을 해결하지는 못하였다.

특허공개공보 제10-2010-0124893호(2010.11.30, 보조블레이드를 갖는 풍력발전기)

본 발명의 목적은 메인 날개가 마주하는 바람에 의해 후방으로 기울어지더라도 발전량의 저하가 발생하지 않도록, 그 메인 날개가 일정 속도 이상 회전하게 되면 보조날개가 펼쳐지며 바람을 직접 받는 면적을 넓힘으로써 발전량 저하방지 및 발전량의 증가를 도모할 수 있도록 한 풍력발전기의 날개구조를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력발전기의 날개구조는,

풍력에 의해 발생되는 회전력에 의해 전기를 발생시키는 풍력발전기의 날개에 있어서, 상기 날개는 고정지주(1) 상부의 회전축(2)에 방사상으로 설치된 다수 개의 메인날개(100); 상기 메인날개(100)의 전면 외측 단부에 위치하며 그 메인날개(100)보다 작은 면적으로 형성된 보조날개(200); 상기 보조날개(200)의 후면에 돌출 형성되되 끝단부로 갈수록 회전축(2)을 향하여 내측 방향으로 경사지게 형성된 슬라이딩바(310)와, 상기 슬라이딩바(210)가 관통하여 끼워질 수 있도록 상기 메인날개(100)를 관통하여 형성된 슬라이딩홀(320)로 구성된 슬라이딩부(300);로 구성되며, 상기 슬라이딩바(310)의 길이는 상기 메인날개(100)의 두께보다 긴 길이로 형성되고, 상기 슬라이딩바(310)의 끝단부에는 그 슬라이딩바(310)가 상기 슬라이딩홀(320)로부터 이탈되지 않도록 걸림구(330)가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 이루어진 풍력발전기의 날개구조에 따르면, 메인날개가 일정 속도 이상으로 회전하게 되면 원심력에 의해 보조날개가 확장되며 바람을 받는 면적이 넓어지게 되므로, 상기 메인날개가 바람에 의해 후방으로 기울어지더라도 발전량의 저하가 발생하지 않으며 발전량이 증가되는 효과도 얻을 수 있게 된다.

도 1은 종래의 풍력발전기를 나타낸 사시 상태도,
도 2a 및 2b는 종래의 풍력발전기의 날개구조를 나타낸 평면 상태도,
도 3은 본 발명의 풍력발전기의 날개구조를 나타낸 사시 상태도,
도 4는 본 발명의 풍력발전기의 날개구조를 나타낸 발췌 사시 상태도,
도 5a 및 5b는 본 발명의 풍력발전기의 날개구조를 나타낸 평면 상태도,
도 6은 본 발명의 풍력발전기의 날개구조의 보조날개의 다른 실시예를 나타낸 평면 상태도.

풍력을 이용한 풍력발전기는 공기 역학적으로 바람의 양력(Lift Force)를 이용하여 회전축에 고정된 날개를 회전축을 중심으로 회전시켜 전기를 발생시키는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 보통 수직으로 설치되는 고정지주(1)와, 상기 고정지주(1)에 직교되게 설치하는 회전축(2)과, 상기 회전축(2)에 설치되는 다수개의 날개(B)와, 상기 회전축(2)에 연결되어 전력을 발생시키는 발전기(3)로 이루어진다.

상기와 같이 회전축에 설치된 날개는 강풍에 의해 부러지지 않도록 날개 자체가 탄성력을 갖도록 형성되거나, 날개를 회전축에 설치할 때에 탄성 부재를 매개로 설치하고 있다.

도 2a는 종래의 풍력발전기의 날개가 마주하는 바람의 영향을 받기 전 상태를 나타낸 것이고, 도 2b는 마주하는 바람의 힘에 의해 후방으로 기울어진 상태를 나타난 것이다.

도 2b에 도시된 바와 같이 강풍에 의해 날개가 후방으로 기울어지는 경우 바람을 마주하는 면적이 작아짐에 따라 그 날개의 회전력이 저하되어 발전량이 줄어드는 문제점이 있었다.

본 발명 풍력발전기의 날개구조는 상기한 문제점을 해결하고, 바람의 세기가 약할 때에도 발전량을 극대화할 수 있도록 하기 위해 발병된 것이다.

그리고 일반적으로 날개는 회전축에 설치될 때에 소정의 각도로 틀어져 설치되나 본 명세서의 도면에서는 설명의 용이성을 위하여 설치 각도는 배제하여 도시하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 날개구조를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 풍력발전기의 날개구조는 풍력에 의해 발생되는 회전력에 의해 전기를 발생시키는 풍력발전기의 날개에 있어서, 메인날개(100), 보조날개(200), 슬라이딩부(300)을 포함하여 이루어진 것이다.

상기 메인날개(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 고정지주(1) 상부의 회전축(2)에 방사상으로 설치된 다수 개 설치된 것으로, 회전축(2)에 설치되는 개 수는 도면에 도시된 수에 한정되지 않는다.

또한, 그 형상 및 두께는 풍력발전기의 종류에 따라 얼마든지 변형 가능한 것이며 그 재질 역시 한정되지 않는다.

상기 보조날개(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 메인날개(100)의 전면 외측 단부에 위치하며 그 메인날개(100)보다 작은 면적으로 형성된 것으로, 후면이 상기 메인날개(100)의 전면에 접촉되게 위치시키는 것이 바람직하다.

상기 보조날개(200)의 두께 및 형상 역시 도면에 도시된 형상과 두께에 한정되지는 않으며, 상기에 기재된 바와 같이 메인날개(100)보다 작은 면적으로 형성되어 확장되었을 때에 메인날개(100)의 회전력에 도움을 줄 수 있는 형상으로 된 것이면 어떠한 형상으로 형성되어도 무방한 것이다.

상기 슬라이딩부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 보조날개(200)의 후면에 돌출 형성되되 끝단부로 갈수록 회전축(2)을 향하여 내측 방향으로 경사지게 형성된 슬라이딩바(310)와, 상기 슬라이딩바(210)가 관통하여 끼워질 수 있도록 상기 메인날개(100)를 관통하여 형성된 슬라이딩홀(320)로 구성된 것이다.

이때, 상기 슬라이딩바(310)가 형성된 각도는 상기 보조날개(200)가 상기 메인날개(200)로부터 이격됨에 따라 그 보조날개(200)가 외측방향으로 이동할 수 있는 각도로 형성되는 것이며, 상기 슬라이딩바(310)의 길이는 상기 메인날게(100)의 두께보다 길게 형성하여야만 상기 슬라이딩바(310)가 상기 슬라이딩홀(320) 상에서 슬라이딩할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기에 기재된 바와 같이 상기 보조날개(200)가 상기 메인날개(200)로부터 이격될 때에 상기 슬라이딩바(310)가 완전히 이탈하는 것을 방지하기 위하여 상기 슬라이딩바(310)의 끝단부에는 걸림구(330)를 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 슬라이딩바(310)의 끝단부와 상기 걸림구(330)의 결합은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 슬라이딩바(310)의 끝단부에 결합돌기(311)를 형성하고 상기 걸림구(330)상에 상기 결합돌기(311)가 끼워져 결합되는 결합홀(331)을 형성하여 결합할 수 있고, 상기 결합돌기(311)와 결합홀(331)은 형성되는 위치를 상호 맞바꾸어 형성해도 무방하다.

아울러, 상기에 기재된 결합돌기(311)와 결합홀(331) 외에 별도의 결합수단을 사용하여 상기 슬라이딩바(310)의 끝단부와 상기 걸림구(330)를 결합시켜도 무방하다.

상기한 구성으로 이루어진 풍력발전기의 날개구조에 따르면, 도 5a 도시된 바와 같이 바람의 영향을 받지 않는 상태의 메인날개(100)가 도 5b에 도시된 바와 같이 전방으로부터 불어오는 바람의 향을 받아 후방으로 기울어지게 되더라도, 상기 메인날개(100)가 일정 속도 이상으로 회전하게 되면 원심력에 의해 보조날개(200)가 메인날개(100)의 외측 방향으로 이격 확장되며 바람을 받는 면적이 확장되어 전기 발전량의 저하가 발생하지 않게 되는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 강풍에 의해 메인날개(100)가 후방으로 기울어지지 않더라도 원심력에 의해 보조날개(200)가 확장되면 발전량이 증가되는 효과도 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 풍속이 약해 상기 보조날개(200)는 첨부된 도면 도 6에 도시된 바와 같이 그 내측 단부의 형상을 상향 절곡하여 형성할 수 있으며, 상기와 같이 보조날개(200)의 내측 단부를 상향 절곡하여 형성하게 되면 풍속이 약하여 보조날개(200)가 확장될 만큼의 속도로 메인날개(100)가 회전하지 못하는 경우, 즉 보조날개(200)가 확장될 만큼의 원심력이 발휘되지 못하는 경우에도, 상기 메인날개(100)의 외측단부로 흐르는 바람이 상기와 같이 상향 절곡된 보조날개(200)의 내측 단부를 밀어올려 보조날개(200)가 풍력이 세지 않는 바람에 의해서도 확장될 수 있는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 일 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1 : 고정지주 2 : 회전축
100 : 메인날개 200 : 보조날개
300 : 슬라이딩부 310 : 슬라이딩바
320 : 슬라이딩홀 330 : 걸림구

Claims

풍력에 의해 발생되는 회전력에 의해 전기를 발생시키는 풍력발전기의 날개에 있어서,
상기 날개는 고정지주(1) 상부의 회전축(2)에 방사상으로 설치된 다수 개의 메인날개(100);
상기 메인날개(100)의 전면 외측 단부에 위치하며 그 메인날개(100)보다 작은 면적으로 형성된 보조날개(200);
상기 보조날개(200)의 후면에 돌출 형성되되 끝단부로 갈수록 회전축(2)을 향하여 내측 방향으로 경사지게 형성된 슬라이딩바(310)와, 상기 슬라이딩바(310)가 관통하여 끼워질 수 있도록 상기 메인날개(100)를 관통하여 형성된 슬라이딩홀(320)로 구성된 슬라이딩부(300);로 구성되며,
상기 슬라이딩바(310)의 길이는 상기 메인날개(100)의 두께보다 긴 길이로 형성되고, 상기 슬라이딩바(310)의 끝단부에는 그 슬라이딩바(310)가 상기 슬라이딩홀(320)로부터 이탈되지 않도록 걸림구(330)가 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 날개구조.
제 1항에 있어서,
상기 보조날개(200)는 내측 단부가 상향 절곡된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 날개구조.