KR102207076B1 - A wind turbine generator with a fluid guide to maximize Magnus effect - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자전하는 회전체와 이를 지나가는 유체의 상호작용에 따른 마그누스 효과를 이용하되, 별도로 구비된 유체가이드에 의하여 회전체에 가해지는 유체의 양이 차등하게 공급되도록 하여 발전효율을 극대화하는 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generator equipped with a fluid guide maximizing the magnus effect, and more particularly, using a magnus effect according to the interaction of a rotating body and a fluid passing through it, but is rotated by a separately provided fluid guide. The present invention relates to a wind power generator equipped with a fluid guide maximizing a magnus effect that maximizes power generation efficiency by differentially supplying an amount of fluid applied to the whole.
환경오염의 문제와 자원 에너지의 고갈이라는 문제로 인하여, 친환경 무한 에너지에 대한 관심은 꾸준히 증가되고 있었다.Due to the problem of environmental pollution and the depletion of resource energy, interest in eco-friendly infinite energy has been steadily increasing.
특히, 최근에는 석탄발전에 대한 제재와 원자력 발전소의 증설을 중지하는 정책 방향으로 인하여 신재생에너지에 대한 사회적 요구는 극대화된 상태이다.In particular, the social demand for new and renewable energy has been maximized in recent years due to sanctions on coal power generation and policy directions to stop the expansion of nuclear power plants.
이러한 요구에 대하여, 무한하게 발생되는 풍력에너지를 이용한 풍력발전기가 그 하나의 예로서 개발이 되고 있다.In response to these demands, a wind turbine generator using infinitely generated wind energy is being developed as an example.
일반적으로 풍력발전기의 가장 대표적인 형태는 바람개비 형태를 가지는 풍력발전기로서, 복수개의 블레이드가 형성되되 바람이 불어오는 방향에 대향하도록 설치되어, 블레이드의 회전을 인가함으로써 발전을 일으키는 방식이 이용되는데, 이는 지면과 회전축의 위치가 수평을 이루고 있어 수평 풍력발전기로 지칭된다.In general, the most representative form of a wind turbine is a wind turbine having a pinwheel shape, and a plurality of blades is formed but installed to face the direction in which the wind blows, and a method of generating power generation by applying the rotation of the blades is used. It is referred to as a horizontal wind power generator because the position of the and rotation shaft is horizontal.
이와는 달리, 지면과 회전축의 위치가 수직을 이루는 수직 풍력발전기도 있는데, 이 역시 바람에 의해 발생되는 항력 및 양력을 이용하여, 이들은 바람에 대향하도록 설치된 블레이드와 같은 면에 가해지는 힘인 항력을 이용하거나, 그 면을 흐르면서 생기는 양력을 이용하는 방식을 이용하고 있다.In contrast, there are also vertical wind turbines in which the position of the ground and the axis of rotation are vertical, which also uses drag and lift generated by the wind, and these also use drag, which is the force applied to the same surface as the blades installed to face the wind. , It uses the method of using the lift generated by flowing through the surface.
특히, 양력을 발생시키는 방법 중에는 회전하는 복수개의 회전체 주변을 흐르는 바람이, 회전체의 회전에 따라 생기는 그 상면과 하면의 압력차에 의해 그 진행방향이 휘는 현상인 마그누스 효과(Magnus effect)를 이용한 풍력발전기가 개발되어 있다.Particularly, among the methods of generating lift, the Magnus effect, which is a phenomenon in which the wind flowing around a plurality of rotating rotating bodies is bent in the direction of travel due to the pressure difference between the upper and lower surfaces generated by the rotation of the rotating body. Wind power generators used have been developed.
그러나, 기존의 마그누스 효과를 이용한 수직축 풍력발전기는, 바람의 방향에 위치한 일측에서는 마그누스 효과에 의해 강한 회전력을 일으킬 수 있으나, 그 반대측에서는 바람에 의해 회전의 반대방향으로 마그누스 효과가 발생하여 회전력을 감쇄시켜 발전효율이 낮아지는 문제점이 있었다.However, in the conventional vertical axis wind turbine generator using the Magnus effect, a strong rotational force can be generated by the Magnus effect on one side located in the direction of the wind, but the Magnus effect is generated in the opposite direction of rotation by the wind on the opposite side to reduce the rotational force. As a result, there was a problem that the power generation efficiency was lowered.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 바람이 공급되는 위치를 균일하게 이루어지도록 하는 추가적인 구조물을 가지는 발명이 이루어져, 종래 회전력의 감쇄로 인한 발전효율 저하 문제는 개선이 되었다.In order to solve this problem, the invention has been made with an additional structure that makes the position where the wind is supplied uniformly, and the problem of lowering the power generation efficiency due to attenuation of the conventional rotational force has been improved.
다만, 이에 더하여 좀 더 간단한 구조로서 발전효율이 향상될 수는 없는지에 대한 요구와, 회전체를 한번 경유한 바람을 재사용할 수 있는 방법이나 동일한 바람으로 최대의 발전효율을 얻을 수 있는 방법에 대한 연구가 더욱 요구되고 있다.However, in addition to this, there is a request for whether the power generation efficiency can be improved with a simpler structure, and a method of reusing the wind once passed through the rotor or a method of obtaining maximum power generation efficiency with the same wind. Further research is required.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 유체가 공급되는 통로를 제공하되, 발전 효율의 향상을 위하여 회전력에 영향을 주는 각 회전체에 따라 차등하게 유체가 공급되도록 하는 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is invented to solve the above problems, and provides a passage through which the fluid is supplied, but maximizes the Magnus effect so that the fluid is differentially supplied according to each rotating body that affects the rotational force to improve power generation efficiency. There is an object to provide a wind turbine generator equipped with a fluid guide.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects that are not mentioned will be clearly understood from the following description.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기는 중심축에 수평외팔보를 통해 이격 결합되되 자전하는 복수개의 회전체로 이루어져, 상기 회전체를 통과하는 유체의 유속차에 의해 발생하는 마그누스 효과로 발전되는 수직형 풍력발전기;및 회전중심이 상기 중심축과 동일하게 구비되되 상기 풍력발전기의 외측에 회전가능하도록 이격 구비되며, 유체의 흐름방향과 이루는 각이 개별적으로 차등하도록 내부에 설치된 유체가이드가 구비되어 유체의 흐름방향이 조정되는 덕트;로 구성되고, 상기 덕트는 수평면을 기준으로 환형으로 구성되는 상면과 하면을 가지고, 상기 상면과 상기 하면은 수직한 복수개의 상기 유체가이드에 의해 결합되며, 복수개의 상기 유체가이드의 내측출구는 공통적으로 일지점을 향해 형성되되, 상기 일지점은, 유체의 공급방향에 수직하고 상기 중심축을 관통하는 법선면에 존재하면서, 상기 법선면에 위치한 상기 회전체의 중심인 것을 기술적 특징으로 한다.A wind power generator equipped with a fluid guide maximizing the magnus effect according to the present invention for achieving the above object is composed of a plurality of rotating bodies that are rotated while being spaced apart through a horizontal cantilever to a central axis, and the fluid passing through the rotating body is A vertical wind turbine that is generated by the Magnus effect generated by the difference in flow velocity; And the rotation center is provided with the same axis as the central axis, but is rotatably spaced outside the wind turbine, and the angle formed with the flow direction of the fluid is individually The duct is provided with a fluid guide installed inside so as to be differentially adjusted to adjust the flow direction of the fluid, and the duct has an upper surface and a lower surface configured in an annular shape with respect to a horizontal surface, and the upper surface and the lower surface are vertical plural Are coupled by the fluid guides, and the inner outlets of the plurality of fluid guides are commonly formed toward a point, the point being on a normal surface perpendicular to the supply direction of the fluid and penetrating the central axis, It is a technical feature that is the center of the rotating body located on the normal surface.
또한, 상기 유체가이드는 설치위치에 따라 제1유체가이드, 제2유체가이드 및 제3유체가이드로 구분되는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, the fluid guide is characterized in that it is divided into a first fluid guide, a second fluid guide and a third fluid guide according to the installation position.
또한, 상기 제1유체가이드는 만곡형인 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, the first fluid guide is characterized in that the curved type.
또한, 상기 제2유체가이드는 상기 제1유체가이드보다 상기 일지점에 근접하게 형성되되, 직선형인 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, the second fluid guide is formed closer to the one point than the first fluid guide, and is characterized in that it is linear.
또한, 상기 제3유체가이드는 유체의 흐름방향에 평행하도록 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, the third fluid guide is characterized in that it is formed to be parallel to the flow direction of the fluid.
상기한 구성에 의한 본 발명은 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다. The present invention according to the above configuration can expect the following effects.
유체의 공급방향을 임의적으로 조정하되, 유체에 의해 회전체에는 항력과 양력이 함께 작용하여 발전기의 회전력이 극대화되게 되고 발전효율이 급격하게 향상될 수 있다.Although the supply direction of the fluid is arbitrarily adjusted, drag and lift work together on the rotating body by the fluid, so that the rotational force of the generator is maximized, and the power generation efficiency can be rapidly improved.
간단한 구조로서 발전효율의 향상이 이루어질 수 있어, 설치작업이 용이하게 이루어질 수 있고, 간단한 구조는 필연적으로 유지와 보수에 있어서도 용이하게 이루어질 수 있어 적용이 간편할 수 있다.As a simple structure, power generation efficiency can be improved, installation work can be made easily, and a simple structure can inevitably be easily made in maintenance and repair, so that application can be simple.
특히, 기존의 풍력발전기에 적용이 가능하면서도, 풍력발전기와 별도로 구성되는 요소로 이루어져 있으므로 기존의 풍력발전기에 대한 수정이나 보완없이도 용이하게 적용이 가능하다.In particular, although applicable to an existing wind power generator, since it is composed of a separate component from the wind power generator, it can be easily applied without modification or supplementation to the existing wind power generator.
추가적인 동력이나 복잡한 구조물 또는 지지구조가 필요하지 않아, 풍력발전기의 규모에 관계없이 광범위하게 적용이 가능하여, 풍력발전의 전체적인 효율 향상을 이룰 수 있다.Since no additional power or complex structures or supporting structures are required, it can be widely applied regardless of the size of the wind power generator, and the overall efficiency of wind power generation can be improved.
궁극적으로는, 풍력발전의 효율향상을 이룰 수 있어, 화석연료에 의한 발전을 대체할 수 있게 되어, 환경오염의 방지라는 친환경 발전을 이룰 수 있으며, 생산 비용의 절감도 가능하여 경제적 효과도 얻을 수 있게 된다.Ultimately, the efficiency of wind power generation can be improved, so that it can replace power generation by fossil fuels, thereby achieving eco-friendly power generation by preventing environmental pollution, and reducing production costs, resulting in economic effects. There will be.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마그누스 효과가 극대화된 유체 가이드가 구비된 풍력발전기의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수직축 풍력발전기의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 덕트의 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a wind power generator provided with a fluid guide maximizing the Magnus effect according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a wind power generator equipped with a fluid guide maximizing the Magnus effect according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view of a wind turbine with a fluid guide maximizing the Magnus effect according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a configuration diagram of a vertical axis wind turbine according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a duct according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a wind turbine with a fluid guide maximizing the Magnus effect according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail as follows.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기의 전체 구성도, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마그누스 효과가 극대화된 유체 가이드가 구비된 풍력발전기의 평면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기의 측면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수직축 풍력발전기의 구성도 및 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 덕트의 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a wind turbine with a fluid guide maximizing the Magnus effect according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a fluid guide maximizing the Magnus effect according to a preferred embodiment of the present invention. 3 is a side view of a wind turbine with a fluid guide maximizing the Magnus effect according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a configuration of a vertical axis wind turbine according to a preferred embodiment of the present invention. And Figure 5 is a configuration diagram of a duct according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기는 도 1에 도시된 바와 같이 풍력발전기(100) 및 유체가이드(350)가 구비된 덕트(300)로 구성된다. A wind turbine with a fluid guide maximizing the Magnus effect according to a preferred embodiment of the present invention includes a
먼저, 상기 풍력발전기(100)를 살펴본다.First, a look at the
풍력발전기(100)는 유체, 특별히는 바람의 힘을 이용하여 회전함으로써, 그 회전력으로 전자기유도를 일으킴으로써 전기를 생산해내는 장치를 통칭하는 것일 수 있다.The
바람직하게는, 풍력발전기(100)는 회전축이 지면과 수직을 이루는 수직축 풍력발전기(100)일 수 있다.Preferably, the
풍력발전기(100)는 발전기(110)와 중심축(130), 연결축(150) 및 회전체(170)로 구성될 수 있다.The
발전기(110)는 중심축(130)의 회전으로 전기를 생산해내는 장치로서, 그 원리는 화력이나 수력 등 발전장비의 원리와 동일한 것이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
발전기(110)는 전체 구성의 가장 하부에 위치하는 것이, 중심축(130)의 회전에 미치는 영향을 최소화 및 구조적 안정성 측면에서 바람직할 수 있다.It may be desirable for the
중심축(130)은 하부 일측이 상기 발전기(110)에 결합되어 있고, 후술할 회전체(170)에 발생하는 마그누스 효과에 의하여 회전함으로써 발생되는 회전력을 발전기(110)에 전달하는 역할을 할 수 있다.The
중심축(130)은 기둥형 형태로 구성되되, 원기둥형, 사각기둥형 또는 삼각기둥 형태 등 어떠한 형태로 구성되어도 무방하나, 강성의 측면에서 원기둥형으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.The
중심축(130)의 내부는 중공형(中孔形)으로 구성하여 전선 등이 설치되어, 후술할 회전체(170)의 자전에 필요한 전력을 공급하도록 할 수 있다.The inside of the
중심축(130)은 전체 구성의 하중이 집중되는 곳이므로, 이를 지탱할 수 있을 정도의 강성이 구비되는 구조적인 해석을 통해 그 규모가 정해지는 것이 바람직하며, 원활한 회전이 이루어질 수 있도록 베어링이 구비되는 것도 가능할 수 있다.Since the
연결축(150)은 상하로 복수개 구비되되, 일측은 상기 중심축(130)의 상부와 하부에 수직하여 고정결합되고, 타측은 자유단으로 형성되어 상부와 하부의 자유단 사이에 후술할 회전체(170)가 구비될 수 있다.A plurality of
연결축(150)의 형상은 보(堡)형상으로 구비되되, 원기둥형, 사각기둥형 등 어떠한 형태로도 구성이 가능할 수 있다.The shape of the
다만, 구조적으로는 원기둥형이 가장 안정적인 형태가 될 수 있으나, 발전성능의 극대화를 위하여 마그누스 효과에 의한 양력외에 연결축(150)이 받는 항력도 이용하기 위하여 가장 접촉면이 넓은 형태인 사각기둥형으로 구성할 수도 있다.However, structurally, the cylindrical shape may be the most stable, but in order to maximize the power generation performance, in order to use the drag received by the connecting
회전체(170)는 상기 연결축(150)의 타측 끝단 상하부 사이에 결합형성될 수 있되, 바람직하게는 상부와 하부에 복수개 구비되어 있는 연결축(150)의 사이에 축회전가능하도록 결합될 수 있다.The rotating
연결축(150)이 복수개 형성되어 있으므로, 회전체(170)도 그에 따라 복수개 형성될 수 있다.Since a plurality of
회전체(170)는 자전하도록 구성되며, 복수개의 회전체(170)는 모두 일방향으로 동일하게 자전할 수 있는데, 바람의 방향에 따라 자전의 방향을 변경하는 것도 가능할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 이하 설명 및 도면에서는 시계방향 회전을 가정하고 설명하기로 한다.The rotating
자전하는 회전체(170)의 주위를 흐르는 유체가, 회전체(170)의 자전에 영향을 받아 유속의 차이를 발생하게 되고, 이러한 유속의 차이는 회전체(170) 주위의 압력차를 유도함으로써 중심축(130)을 회전시키는 접선방향 힘의 근원인 양력이 발생하게 되며, 이러한 효과가 마그누스 효과이다.The fluid flowing around the
다음으로, 상기 덕트(300)를 살펴본다.Next, the
덕트(300)는 상면(310), 하면(330), 유체가이드(350)로 구성될 수 있다.The
덕트(300)의 상면(310)과 하면(330)은 환형(環形)으로 구성되어 있되, 바람직하게는 환형의 일측이 단절되어, "C"자형태로 구성되는 것일 수 있다.The
상면(310)과 하면(330)의 단절된 형태는, 덕트(300)의 자중을 감소시켜 덕트(300)의 회전이 용이하도록 할 수 있으며, 유입된 유체가 상술한 회전체(170)를 경유한 이후에 덕트(300)의 단절된 부분으로 와류를 형성하지 않고 그대로 유출될 수 있도록 할 수 있다.The disconnected shape of the
상면(310)과 하면(330)은 후술할 유체가이드(350)에 의하여 결합되는데, 상세하게는 수평면상에 놓인 상면(310)과 하면(330)을 유체가이드(350)가 수직면상에 놓임으로써 결합될 수 있다.The
상면(310)과 하면(330)이 일측이 단절된 "C"자형태가 아닌 "O"자형태로 폐쇄되도록 이루어진 경우에는, 유체가이드(350)는 일측에만 구성하도록 하는 것도 가능할 수 있으며, 이러한 형태는 덕트(300)의 균형을 유지하는데 유리할 수 있다.When the
덕트(300)의 중심은 발전기(110)의 중심축(130)과 동심(同心)을 이룰 수 있는데, 중심축(130)을 중심으로 덕트(300)는 회전할 수 있다.The center of the
덕트(300)의 회전을 위하여, 덕트(300) 하면(330)의 하부에 활주(滑走)가 가능한 구성이 구비될 수도 있고, 덕트(300) 상면(310)과 하면(330)으로부터 중심축(130)의 상부와 하부로 연결되는 보(堡)와 같은 연결지지수단을 이용하여 결합되는 것도 가능할 수 있다.In order to rotate the
덕트(300)의 회전은, 별개로 구성되는 구동력이 전달되는 구성에 의하여 이루어질 수도 있다.Rotation of the
상면(310)과 하면(330)은 수평면상에 놓이는 것이 바람직할 수 있으나, 덕트(300) 외측으로부터 내측방향으로 경사지도록 배치되어, 결과적으로 덕트(300)의 외측은 큰 단면적을 가지고, 내측은 상대적으로 작은 단면적을 가지도록 하는 것도 가능할 수 있다. 이러한 구성은 단면적의 감소로 유체의 속력을 향상시켜 강한 유체의 흐름을 유도할 수도 있다.The
유체가이드(350)는, 상술한 바와 같이 상면(310)과 하면(330)의 사이에 수직하게 설치되되, 덕트(300)의 외측방향으로부터 내측방향으로 형성되는 격벽(隔璧)과 같은 형태로 구성되어, 측면에서 보았을 때 상면(310) 및 하면(330)과 수직하여 내측으로 연장 형성된 형태일 수 있다.The fluid guide 350 is vertically installed between the
유체가이드(350)의 설치로 인하여 덕트(300)의 외측에는 유체가 유입되는 외측입구(350a)가 형성되고, 덕트(300)의 내측에는 유체가 유출되는 내측출구(350b)가 형성될 수 있다.Due to the installation of the fluid guide 350, an
유체가이드(350)를 상세히 살펴보면, 그 위치에 따라 제1유체가이드(351), 제2유체가이드(352) 및 제3유체가이드(353)로 구성될 수 있다.Looking at the fluid guide 350 in detail, it may be composed of a
바람직하게는, 유체가이드(350)의 구분은 상기와 같이 3개로 한정할 것이 아니라, 그 규모에 따라 다수개로 구분하여 각 유체가이드(350) 사이의 설치형태를 별도로 구성하는 것도 가능할 수 있다. 이하에서는 용이한 이해를 위하여 단순하게 3개 정도로 구분하여 설명하기로 한다.Preferably, the classification of the fluid guides 350 is not limited to three as described above, but it may be divided into a plurality of fluid guides according to the scale, and an installation type between the fluid guides 350 may be separately configured. Hereinafter, for easy understanding, it will be simply divided into three and described.
덕트(300)의 내측출구(350b)는 중심축(130)의 방향으로 형성되는 것이 일반적이나, 본원발명의 제1유체가이드(351), 제2유체가이드(352) 및 제3유체가이드(353)의 내측출구(350b)는 중심축(130)의 방향으로 형성되지 않고, 공통적으로 일지점(A)의 방향으로 형성될 수 있다. 일지점(A)은, 유체의 공급방향에 수직하고 중심축(130)을 관통하는 평면인 법선면에 존재할 수 있다. 또한, 일지점(A)은 상기 법선면에 위치하는 회전체(170)의 중심일 수 있으며, 도 2에서는 제3회전체(173)의 중심위치에 해당할 수 있다.The
상세하게는, 상기 일지점(A)은 수직축 풍력발전기(100)의 회전반경과 중심축(130)을 통과하는 유체의 법선면이 교차하는 지점이되, 수직축 풍력발전기(100) 회전의 접선방향과 유체의 흐름방향이 동일한 지점일 수 있다. 도 2를 기준으로 살펴보면, 일지점(A)은 3번회전체(173)의 중심에 해당할 수 있다.Specifically, the one point (A) is a point where the rotation radius of the vertical
이러한 형태로 인하여, 제1유체가이드(351), 제2유체가이드(352) 및 제3유체가이드(353)는 그 설치형태가 차등하도록 덕트(300)의 상면(310)과 하면(330) 사이에 설치될 수 있다.Due to this shape, the
제1유체가이드(351)는 내측출구(350b)의 방향인 일지점(A)과 가장 이격된 위치에 구비될 수 있으므로, 유체의 흐름방향과 가장 큰 각을 이루며 형성될 수 있다.(θ1)Since the
제1유체가이드(351)에 입사되는 유체는 가장 큰 각도로 경로의 변화를 일으켜 일지점(A) 방향으로 이송되어야 하는 까닭에, 제1유체가이드(351)에 입사되는 유체에 의한 와류나 덕트(300)의 회전을 일으킬 수 있는 항력이 발생할 가능성이 높아진다.Since the fluid incident on the
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 제1유체가이드(351)는 만곡된 형태로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다.In order to solve this problem, it may be desirable that the
제2유체가이드(352)는 상기 제1유체가이드(351)보다 상대적으로 일지점(A)에 근접한 측에 위치할 수 있다.The
이러한 위치로 인하여, 제2유체가이드(352)는 유체의 흐름방향과 이루는 각이 상기 제1유체가이드(351)보다 작게 형성될 수 있다.(θ2)Due to this position, the
제1유체가이드(351)보다 상대적으로 작은 각도로 유체의 경로가 변화되어, 제1유체가이드(351)와 달리 와류나 덕트(300)의 회전을 일으킬 수 있는 항력의 발생 가능성이 낮아, 제2유체가이드(352)는 직선형으로 구성될 수 있다.(θ1 〉θ2)Since the path of the fluid is changed at a relatively smaller angle than the
어떠한 부재의 제작이나 부착을 고려하면, 만곡형보다 직선형이 훨씬 용이하다는 점에서 제1유체가이드(351)를 제외한 다른 유체가이드(350)를 직선형으로 구성하는 것은 덕트(300)의 생산이 용이하게 이루어질 수 있다는 의미를 가질 수 있다.Considering the manufacture or attachment of any member, it is easier to manufacture the
덕트(300) 내부에 설치되는 유체를 순차적으로 나열하면 제1유체가이드(351), 제2유체가이드(352), 제3유체가이드(353) 순으로 형성될 수 있으며, 따라서 제3유체가이드(353)는 제1유체가이드(351)와는 이격되고 제2유체가이드(352)와 접하는 위치에 형성될 수 있다.When the fluids installed inside the
이러한 설치위치상의 형태로 인하여 중심축(130)을 기준으로 일지점(A)에 먼 측에는 제1유체가이드(351)가, 가까운 측에는 제3유체가이드(353)가 위치하는 형태가 될 수 있다.Due to the shape of the installation location, the
상술한 바와 같이, 제3유체가이드(353)의 내측출구(350b)도 제1유체가이드(351) 및 제2유체가이드(352)와 동일하게 일지점(A)으로 향하도록 배치될 수 있는데, 일지점(A)은 제3유체가이드(353)의 내측출구(350b)와 근접한 위치에 있게 되어 제3유체가이드(353)는 유체의 흐름방향과 평행한 형태가 될 수 있다.As described above, the
상술한 제1유체가이드(351), 제2유체가이드(352) 및 제3유체가이드(353)의 설치형태가 차등하다는 점을 간단히 살펴보면, 각 유체가이드(350)가 덕트(300)의 외측에서 중심축(130) 방향으로 연결된 방사형 가상의 선을 고려하면, 유체가이드(350)의 외측은 가상의 선상에 있으나, 내측은 가상의 선상에서 어긋난 형태이며, 제1유체가이드(351), 제2유체가이드(352) 및 제3유체가이드(353)는 그 어긋난 정도가 차등하게 형성되어 있다.Briefly looking at the fact that the installation types of the
상술한 제1유체가이드(351), 제2유체가이드(352) 및 제3유체가이드(353)의 구별은, 설명의 편의를 위하여 거시적으로는 덕트(300) 내부에서 위치한 유체가이드(350)의 일정 구간을 설정하고 도면상에서 일부만 도시하였으나, 미시적으로는 각 유체가이드(350)의 개별 설치형태도 차등하게 형성될 수 있다.The distinction between the
즉, 제1유체가이드(351)를 예를 들면, 제1유체가이드(351) 내부에도 다수개의 유체가이드(350)가 조밀하게 형성되되, 각 유체가이드(350)는 위치에 따라 일지점(A)과 이루는 각이 다르기 때문에, 각 유체가이드(350)의 설치 형태도 개별로 차등하게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.That is, the
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마지막으로, 상기 덕트(300)의 구성에 따라 상기 풍력발전기(100)의 회전체(170)에 가해지는 유체의 흐름에 대해서 살펴보기로 한다.Finally, a flow of fluid applied to the
용이한 설명을 위하여, 도 2를 기준으로, 도 2에 게시된 5개의 회전체(170)를 도시된 바와 같이 1번회전체(171)부터 5번회전체(175)로 설정하되 게시된 위치를 중심으로 설명하기로 한다.For ease of explanation, based on FIG. 2, the 5
전체 구성의 중심에는 수직축 풍력발전기(100)의 중심축(130)이 형성되고, 중심축(130)에 수직부착된 연결축(150)에 의해 다수개의 회전체(170)가 중심축(130)을 중심으로 하는 원주상에 배치될 수 있다.The
각 회전체(170)는 시계방향으로 자전하게 되는데, 자전하는 회전체(170)의 주위를 흐르는 유체에 의하여 발생하는 마그누스 효과에 의해 중심축(130)을 회전시키려는 접선방향 힘의 근원인 양력이 발생하게 된다.Each
수직축 풍력발전기(100)의 외측에는 이격된 덕트(300)가 형성될 수 있는데, 덕트(300) 내부에는 유체의 흐름방향과 이루는 각이 차등하도록 설치된 유체가이드(350)가 구비되어 있어 유체의 흐름이 조정될 수 있다.A
이러한 덕트(300)가 없는 경우에는, 유체의 흐름은 1번회전체(171)와 2번회전체(172)가 위치한 부분에서는 중심축(130)을 시계방향으로 회전력을 견인하게 되나, 4번회전체(174)와 5번회전체(175)가 위치한 부분에서는 반시계방향으로 회전력을 견인하게 되어, 결과적으로 중심축(130)의 회전력이 저하되게 된다.In the absence of such a
이러한 문제점을 해결하기 위하여 4번회전체(174)와 5번회전체(175)의 위치에 유체의 흐름을 최소화할 필요가 있으며, 이를 위하여 유체가이드(350)가 구비된 덕트(300)에 의해 유체의 흐름이 조정될 수 있다.In order to solve this problem, it is necessary to minimize the flow of fluid at the positions of the
특히, 유체의 흐름을 3번회전체(173)의 위치로 견인함으로써, 1번회전체(171) 내지 3번회전체(173)의 위치에서는 중심축(130)의 시계방향 회전에 기여하는 양력을 발생시키고, 4번회전체(174)와 5번회전체(175)의 위치에는 양력이 발생하지 않도록 할 수 있다.In particular, by pulling the flow of the fluid to the position of the
또한, 회전체(170)에는 주위를 흐르는 유체에 의한 마그누스 효과에 의한 힘외에도, 회전체(170)에 직접적으로 가해지는 유체에 의한 항력이 발생하여 중심축(130)의 회전력이 배가될 수 있다.In addition, in addition to the force caused by the Magnus effect caused by the fluid flowing around the
각 유체가이드(350)를 통과하는 유체의 흐름을 살펴보면, 제1유체가이드(351)를 통과한 유체는 1번회전체(171)에서 마그누스 효과에 의한 양력과 항력을 발생시킨 후에, 3번회전체(173)의 방향으로 입사되어 다시 3번회전체(173)에서 양력과 항력을 발생시키게 된다.Looking at the flow of the fluid passing through each fluid guide 350, the fluid passing through the
제2유체가이드(352)를 통과한 유체는, 2번회전체(172)에서 양력과 항력을 발생시킨 후에, 3번회전체(173)의 방향으로 입사되어 다시 3번회전체(173)에서 양력과 항력을 발생시키게 된다.The fluid that has passed through the
제3유체가이드(353)를 통과한 유체는, 3번회전체(173)에서 항력을 발생시키게 된다.The fluid that has passed through the
제1유체가이드(351)와 제2유체가이드(352)를 통과하고 3번회전체(173)로 입사되는 유체는 속력이 감소하여 낮은 에너지 상태이므로, 제3유체가이드(353)를 통과한 높은 에너지를 가진 유체에 병합되어 유체의 흐름을 형성하게 되어 4번회전체(174) 및 5번회전체(175)로 입사되는 유체가 없게 된다.Since the fluid passing through the
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다. The above-described embodiments are merely exemplary, and other embodiments variously modified therefrom are possible by those of ordinary skill in the art.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should include not only the above embodiments but also variously modified other embodiments according to the technical idea of the invention described in the following claims.
100: 풍력발전기
110: 발전기
130: 중심축
150: 연결축
170: 회전체
171: 1번회전체
172: 2번회전체
173: 3번회전체
174: 4번회전체
175: 5번회전체
300: 덕트
310: 상면
330: 하면
350: 유체가이드
350a: 외측입구
350b: 내측출구
351: 제1유체가이드
352: 제2유체가이드
353: 제3유체가이드
A: 일지점100: wind power generator
110: generator
130: central axis
150: connecting shaft
170: rotating body
171: No. 1 rotation body
172: 2nd rotation body
173: 3rd rotation body
174: 4th rotation body
175: 5th rotation body
300: duct
310: top
330: if
350: fluid guide
350a: outer entrance
350b: inner exit
351: first fluid guide
352: second fluid guide
353: third fluid guide
A: One point
Claims (8)
회전중심이 상기 중심축과 동일하게 구비되되 상기 풍력발전기의 외측에 회전가능하도록 이격 구비되며, 유체의 흐름방향과 이루는 각이 개별적으로 차등하도록 내부에 설치된 유체가이드가 구비되어 유체의 흐름방향이 조정되는 덕트;로 구성되고,
상기 덕트는 수평면을 기준으로 환형으로 구성되는 상면과 하면을 가지고, 상기 상면과 상기 하면은 수직한 복수개의 상기 유체가이드에 의해 결합되며,
복수개의 상기 유체가이드의 내측출구는 공통적으로 일지점을 향해 형성되되,
상기 일지점은,
유체의 공급방향에 수직하고 상기 중심축을 관통하는 법선면에 존재하면서, 상기 법선면에 위치한 상기 회전체의 중심인 것을 특징으로 하는 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기.Vertical wind power generators that are spaced apart from the central axis through a horizontal cantilever and are composed of a plurality of rotating bodies that rotate, and are generated by the Magnus effect generated by the difference in flow velocity of the fluid passing through the rotating body; And
The rotation center is provided in the same manner as the central axis, but is provided rotatably on the outside of the wind turbine, and a fluid guide installed inside so that the angle formed with the flow direction of the fluid is individually differential is provided to adjust the flow direction of the fluid. Consisting of a duct;
The duct has an upper surface and a lower surface configured in an annular shape based on a horizontal plane, and the upper surface and the lower surface are coupled by a plurality of vertical fluid guides,
Inner outlets of the plurality of fluid guides are commonly formed toward one point,
One point above is,
A wind power generator with a fluid guide maximizing a magnus effect, characterized in that it is a center of the rotating body positioned on the normal surface while being on a normal surface perpendicular to the supply direction of the fluid and penetrating the central axis.
상기 유체가이드는 설치위치에 따라 제1유체가이드, 제2유체가이드 및 제3유체가이드로 구분되는 것을 특징으로 하는 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기.The method of claim 1,
The fluid guide is divided into a first fluid guide, a second fluid guide, and a third fluid guide according to an installation position. A wind turbine with a fluid guide maximizing the magnus effect.
상기 제1유체가이드는 만곡형인 것을 특징으로 하는 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기.The method of claim 4,
The first fluid guide is a wind power generator provided with a fluid guide maximizing the magnus effect, characterized in that the curved type.
상기 제2유체가이드는 상기 제1유체가이드보다 상기 일지점에 근접하게 형성되되, 직선형인 것을 특징으로 하는 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기.The method of claim 4,
The second fluid guide is formed closer to the one point than the first fluid guide, and a wind turbine having a fluid guide maximizing the magnus effect, characterized in that it has a linear shape.
상기 제3유체가이드는 유체의 흐름방향에 평행하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마그누스 효과가 극대화된 유체가이드가 구비된 풍력발전기.The method of claim 4,
The third fluid guide is a wind power generator provided with a fluid guide maximizing the magnus effect, characterized in that formed to be parallel to the flow direction of the fluid.
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2019
- 2019-07-26 KR KR1020190090939A patent/KR102207076B1/en active IP Right Grant
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