KR102452988B1 - 횡축 로터 - Google Patents

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가부시키가이샤 글로벌 에너지
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Abstract

본 발명은 높은 수풍 효율, 내파괴성, 및 높은 회전 효율을 갖는 블레이드를 구비하는, 풍력 터빈 또는 수력 터빈에 적합한 횡축 로터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
허브(2)의 주면에 고정된 반경 방향을 향하는 복수의 블레이드(3)를 갖는 로터(1)에 있어서, 각각의 상기 블레이드(3)는 현 길이가 정면에서 볼 때 기단부(4A)로부터 블레이드 말단(3G)까지 서서히 증가되는 양력형이고, 블레이드(3)의 반경 방향 중간부(3A)로부터 원위부는 전향 만곡부(5)이고, 상기 전향 만곡부의 전향 선단의 전단면(5A)은 정면에서 볼 때 리딩 에지(5F)가 두꺼운 양력형이다.

Description

횡축 로터
본 발명은 큰 양력의 발생을 통해 강한 원심력이 작용해도 풍력 터빈 블레이드가 파괴될 위험이 작고, 더욱이 저풍속에서도 효율 좋은 회전이 가능한 횡축 로터에 관한 것이다.
프로펠러식 횡축 풍력 터빈은, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 터빈은 지지 기둥에 의해 선회가능하게 지지되는 너셀(nacelle)로부터 수평의 로터 축이 돌출되어 있고, 수평의 로터축의 선단에 고정되어 있는 로터에 복수의 블레이드가 반경 방향을 향해서 고정된다.
일본 특허공개 2013-189970
특허문헌 1에 개시된 발명에 있어서, 블레이드는 전체에 걸쳐서 동일한 두께이며, 또한 현 길이가 선단으로부터 기단까지 동일하다, 또한 선단이 단순히 전향으로 구부러져 있다. 이 풍력 터빈은 핀휠로서 바람직하게 회전하지만, 풍력 터빈이 발전 장치와 접속되면, 발전 장치에 자석의 코깅 토크가 작용해서, 회전력이 극도로 저하하여, 이 풍력 터빈은 발전 장치용으로서는 실용성이 열등하다.
특히, 블레이드는 평판상이므로, 코안다 효과(Coanda effect)를 충분히 발휘시키는 것이 어렵다. 특히 대형 풍력 터빈에서는, 발전 효율이 우수하지 않으면, 비용 부담만이 커지고, 실용성은 부족해진다.
대형 풍력 터빈의 블레이드는 회전 원심력과 풍압에 의해 파괴되기 쉽고, 강성이 증가하면, 블레이드가 무거워져서 회전 효율이 악화되고, 또한 저풍속에서는 시동이 곤란해서 실용성이 부족해진다.
이러한 상황의 관점에서, 본 발명은 수풍 성능이 우수하고, 파괴되기 어렵고, 또한 회전 효율이 높은 블레이드를 제공하고, 또한 이 블레이드를 구비한 풍력 터빈 및 수력 터빈에 적합한 횡축 로터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 기술적 수단을 강구했다.
(1) 허브, 및 반경 방향을 향하고 허브의 주면에 고정된 복수의 블레이드를 포함하는 횡축 로터로서, 각각의 블레이드는 정면에서 볼 때 기단부로부터 블레이드 말단까지 현 길이가 서서히 증가되는 양력형이고, 블레이드의 반경 방향 중간부로부터 원위부는 전향 만곡부이고, 또한 전향 만곡부의 전향 선단의 전단면은 정면에서 볼 때 리딩 에지가 두꺼운 양력형인 횡축 로터.
(2) 상기 전향 만곡부의 전향 선단의 전단면은 정면에서 볼 때 리딩 에지가 두꺼운 양력형이고, 또한 상기 전단면의 리딩 에지 및 트레일링 에지는 동일한 회전 트랙 상에 위치되는, 상기 (1)에 기재된 횡축 로터.
(3) 상기 전향 만곡부의 곡률 반경은 횡축 로터의 블레이드의 측면에서 볼 때 만곡 외면에서보다 만곡 내면에서 더 큰, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 횡축 로터.
(4) 상기 전향 만곡부의 측면에서 볼 때, 상기 전향 선단의 전단면의 기단에 있어서의 축심선과 평행한 부분의 두께는 상기 블레이드의 최대 두께 부분인 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 횡축 로터.
(5) 상기 전향 만곡부의 전향 선단에서의 전단면은 측면으로 볼 때 축심선과 직교하고, 또한 상기 리딩 에지보다 상기 트레일링 에지가 평면으로 볼 때 회전 방향에 대하여 후면 방향을 향해서 더욱 경사진 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 횡축 로터.
(6) 상기 전향 만곡부의 전향 선단에서의 전단면의 최대 두께는 기부의 기단부의 두께의 대략 50%이도록 설정되고, 상기 전단면의 전방부가 두꺼운 양력형인 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 횡축 로터.
(7) 상기 블레이드의 기부의 후면은 측면에서 볼 때 축심선과 직교하고, 또한 상기 기부의 전면은 기단부로부터 상기 블레이드의 반경 방향 중간부까지 후면 방향을 향해서 서서히 경사지는 상기 (1)∼(6) 중 어느 하나에 기재된 횡축 로터.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 달성된다.
상기 (1)에 기재된 발명에 있어서는, 각각의 블레이드는 정면에서 볼 때 기단부로부터 블레이드 말단까지 현 길이가 서서히 증가되는 양력형이고, 또한 블레이드의 반경 방향 중간부로부터 원위부는 전향 만곡부이므로, 블레이드가 전방으로부터 기류를 받으면, 현 길이가 긴 전향 만곡부에 부딪친 유체는 전향 만곡부의 만곡 내면에 블레이드 선단 방향으로부터 블레이드의 반경 방향 중간부를 향해서 고속으로 집합하고, 반경 방향 중간부의 트레일링 에지로부터 비스듬히 후향으로 통과하고, 또한 반작용으로서 블레이드는 회전 방향으로 회전한다.
상기 (2)에 기재된 발명에 있어서, 전향 만곡부의 전향 선단의 전단면은 정면에서 볼 때 리딩 에지가 두꺼운 양력형이고, 전단면의 리딩 에지와 트레일링 에지는 동일 회전 트랙 상에 위치되어 있으므로, 블레이드의 회전에 따라 블레이드의 주면을 따라 통과하는 유체는 코안다 효과에 의해 고속이 되어서 회전 트랙 상의 후향으로 통과하고, 또한 반작용으로서 블레이드는 회전 트랙 상의 전향으로 이동한다. 특히, 전향 선단의 전단면에 가까운 부분은 최대 두께이므로, 고속류가 블레이드를 통과하고, 반작용으로서 블레이드는 코안다 효과에 의해 고속 회전으로 회전한다.
상기 (3)에 기재된 발명에 있어서는, 전향 만곡부의 곡률 반경은 횡축 로터의 블레이드의 측면에서 볼 때 만곡 외면에서보다 만곡 내면에서 크므로, 블레이드 말단이 상향을 향하고 있을 경우에 횡단면의 두께가 증가할 수 있고, 회전에 따른 그 부분에서의 코안다 효과로 인한 유속의 증가에 의해 부압이 발생하고, 부압 부분으로 주위의 대기압이 순시에 쇄도하고, 블레이드는 기압차에 의해 회전?향을 향해서 이동한다.
상기 (4)에 기재된 발명에 있어서는, 전향 만곡부를 측면에서 볼 때, 전향 선단에서의 전단면의 기단에서의 축심선과 평행하는 부분의 두께는 블레이드의 최대 두께이므로, 표면을 통과하는 기류는 코안다 효과에 의해 고속류가 되고, 고속류의 유체압은 저하하고, 만곡 내면에 부딪치는 유체는 블레이드 말단을 향해서 이동하고, 대량의 유체가 통과함으로써 회전 효율이 향상된다.
상기 (5)에 기재된 발명에 있어서는, 전향 만곡부의 전향 선단의 전단면은 측면에서 볼 때 축심선과 직교하고, 리딩 에지보다 트레일링 에지가 평면에서 볼 때 회전 방향에 대해서 후면 방향을 향해서 더 경사져 있으므로, 블레이드의 회전에 따라 전향 선단의 전단면을 따르는 유체는 트레일링 에지 방향을 향해서 통과하고, 반작용으로서 블레이드는 회전?향을 향해서 이동한다.
상기 (6)에 기재된 발명에 있어서는, 전향 만곡부의 전향 선단의 전단면의 최대 두께는 기부의 기단부의 두께의 대략 50%이도록 설정되고, 전단면의 전방부가 두꺼운 양력형이므로, 블레이드 말단에서도 코안다 효과에 의한 고속류가 발생하고, 회전 효율이 향상된다.
상기 (7)에 기재된 발명에 있어서는, 블레이드의 기부의 후면은 측면에서 볼 때 축심선과 직교하고, 기부의 전면은 기단부로부터 블레이드의 반경 방향 중간부까지 후면 방향을 향해서 서서히 경사져 있으므로, 블레이드의 기부의 전면에 부딪치는 유체는 블레이드의 회전에 따라 전향 만곡부의 만곡 내면을 향해서 이동하고, 대량의 유체는 회전 방향으로 만곡 내면을 압박하면서 트레일링 에지로부터 외부 방향을 향해서 통과하고, 코안다 효과에 의한 고속류가 발생하고, 반작용으로서 블레이드가 고속 회전한다.
도 1은 본 발명에 따른 횡축 로터의 정면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 II-II선 종단면도이다.
도 3은 도 1에 있어서의 III-III선 횡단면도이다.
도 4는 도 1에 있어서의 IV-IV선 횡단면도이다.
도 5는 도 1에 있어서의 V-V선 횡단면도이다.
도 6은 도 1에 있어서의 VI-VI선 횡단면도이다.
도 7은 도 1에 있어서의 VII-VII선 횡단면도이다.
도 8은 도 1에 있어서의 VIII-VIII선 횡단면도이다.
본 발명에 따른 일 실시형태를 도면을 참조해서 설명한다. 실시형태의 횡축 로터(1)는 풍력 터빈용으로서 설명하지만, 본 발명은 수력 터빈용에도 적용할 수 있다.
정면도인 도 1에 있어서, 본 발명에 따른 횡축 로터(1)에 있어서는, 허브(2)의 주면에 복수의 양력형 블레이드(3)(도 1에서는 5개의 블레이드)가 등간격으로 반경 방향을 향해서 고정되어 있다. 횡축 로터(1)는, 예를 들면 그 직경이 430㎝이고, 블레이드(3)의 최대 현 길이가 100㎝이고, 기단부(4A)의 현 길이가 약 39㎝인 중형 로터이다. 횡축 로터(1)는 전방으로부터 바람을 받으면 반시계 방향으로 회전한다. 이들 치수는 단지 예시임을 유의해야 한다.
도 2는 도 1의 II-II선 종단면도이다. 블레이드(3)의 반경 방향 중간부(3A)를 경계로 하는 허브(2)에 접하는 기부(4)의 선단에, 정면 방향을 향해서 크게 만곡하는 전향 만곡부(5)가 형성되어 있다. 블레이드(3)의 정면 형상에 있어서, 기단부(4A)로부터 블레이드 말단까지 현 길이가 서서히 증가하고, 회전시에 원심 부분에서의 수풍 면적이 증가한다.
기단부(4A)의 두께는, 예를 들면 회전 반경의 20％±2%이고, 또한 반경 방향에 있어서의 반경 방향 중간부(3A)까지 후면(4C)은 허브(2)의 축심선(G)과 직교한다. 전면(4B)은 기단부(4A)로부터 반경 방향 중간부(3A)까지 후향으로 서서히 경사지고, 반경 방향 중간부(3A)의 두께는 기단부(4A)의 두께보다 약간 더 얇다.
상기 전향 만곡부(5)에 있어서, 측면에서 볼 때 전향 선단의 전단면(5A)은 축심선(G)과 직교한다. 전단면(5A)의 기단(5B)으로부터 반경 방향 중간부(3A)까지의 전면은 만곡 내면(5D)이다. 전향 선단의 전단면(5A)의 선단(5C)으로부터 후면은 반경 방향 중간부(3A)까지 만곡 외면(5E)이다.
만곡 내면(5D)의 곡률 반경은 만곡 외면(5E)의 곡률 반경보다 크고, 반경 방향 중간부(3A)로부터 선단(5C)까지 두께가 감소한다. 그러나, 도 5∼도 8의 횡단 면에 나타내어진 바와 같이, 전향 만곡부(5)는 도 2에 있어서의 반경 방향 중간부(3A)로부터 블레이드 선단 방향을 향해서 서서히 두꺼워진다.
회전시에 있어서의 블레이드(3)의 표면에 발생하는 코안다 효과는 블레이드(3)가 두꺼워질수록 커지고, 유속은 빨라진다. 전향 만곡부(5)에 있어서의 도 1의 VIII-VIII선의 횡단면 부근에서 두께가 두껍고 현 길이가 길어서, 이 부분에서 속도가 최대가 되고, 고속 회전시의 블레이드(3)의 효율이 향상된다.
도 2 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 전향 만곡부(5)는 두꺼우므로, 코안다 효과가 크고 고속류가 발생되고, 또한 풍속이 저하되어도 회전에 따른 코안다 효과의 계속에 의해 횡축 로터(1)의 회전이 유지된다.
도 1에 있어서, 블레이드(3)의 현 길이는 블레이드 말단부에서, 예를 들면 회전 반경의 50％±5%이고, 실험을 거듭한 결과 이 값이 바람직하다. 이 값은 기단부(4A)의 방향을 향해서 서서히 감소된다. 축심선(G)으로부터 회전 반경의 20%인 트레일링 에지(3C)에 있어서의 IV-IV선의 위치에서의 절개점(3D)으로부터 리딩 에지(3B) 방향을 향해서 절개부(3E)가 형성되고, 현 길이가 감소한다. 절개부(3E)의 현 길이는 회전 반경의 약 20％±2%이다. 도 1의 III-III선 단면은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 기부(4)에서 실질적으로 원형이고, 또한 원주 형상이다.
블레이드(3)의 리딩 에지(3B)는 축심선(G)으로부터 선단 방향을 향해서, 즉 도 1에 있어서의 회전 반경의 80%에 해당하는 만곡 기점(3F)으로부터 기부(4)의 기단부(4A)를 향하여 실질적으로 직선이고, 또한 트레일링 에지(3B)는 상기 만곡 기점(3F)으로부터 블레이드 말단(3G)까지는 볼록 만곡면이며, 리딩 에지(5F)는 전향으로 돌출되어 있다.
도 1에 있어서, 전향 만곡부(5)의 전향 선단에서의 전단면(5A)의 형상은 도 5∼도 8에 나타낸 블레이드(3)의 횡단면의 두께가 서서히 감소된 양력형이고, 최대 두께는 기부(4)에 있어서의 기단부(4A)의 약 50%이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 블레이드(3)의 전단면(5A)은 축심선(G)과 직교한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 전향 만곡부(5)에 있어서의 전향 선단의 전단면(5A)의 현 길이는 구심 방향을 향해서 VIII-VIII선 횡단면으로부터 서서히 감소되고, 또한 리딩 에지(5F)는 전향으로 돌출하고, 또한 만곡 내면(5D)은 리딩 에지(5F)로부터 트레일링 에지(5G)까지 후면 방향을 향해서 경사져 있다.
그 결과, 도 8에 있어서의 사선 부분의 폭보다 도 2에 있어서의 전향 선단의 전단면(5A)의 기단(5B)에서의 두께가 크고, 이 부분에 있어서의 회전에 따른 코안다 효과에 의해 발생되는 고속 회전에 의해, 블레이드(3) 전체의 회전 효율이 향상된다.
이 경우, 전향 선단의 전단면(5A)은 축심선(G)과 직교하고, 또한 도 8에 나타낸 바와 같이, 리딩 에지(5F)보다 트레일링 에지(5G)가 만곡 외면(5E)의 방향을 향해서 6도∼12도 경사져 있으므로, 전방방향으로부터 바람을 받으면, 블레이드(3)는 리딩 에지(5F)를 향해서 압박되고, 회전 효율이 향상된다.
또한, 전향 선단의 전단면(5A)의 리딩 에지(5F)와 트레일링 에지(5G)는 모두 동일한 회전 트랙(T) 상에 위치되므로, 회전시의 저항이 작다.
도 1에 있어서 블레이드 말단(3G)이 상향을 향하고 있는 블레이드(3)의 단면에 있어서, 도 3∼도 8에 나타낸 바와 같이, 기부(4)는 실질적으로 원형이고, 정면으로부터 받는 기류는 절개부(3E)를 저항없이 통과한다.
도 4에 있어서, 축심선(G)으로부터 트레일링 에지(5G)까지는, 회전 방향에 대하여 약 37도만큼 후면(4C) 방향을 향해서 경사져 있어서, 전방으로부터 기류가 부딪치면, 블레이드(3)가 리딩 에지(3B) 방향을 향해 압박되어 회전한다. 도 5에 있어서, 축심선(G)으로부터 트레일링 에지(5G)까지는, 회전 방향에 대하여, 예를 들면 약 30도만큼 후면(4C) 방향을 향해서 경사져 있고, 기부(4)의 전면(4B)에 부딪치는 기류는 기부(4)의 트레일링 에지(3C) 방향을 향해서 이동하고, 블레이드(3)는 반시계 방향으로 강하게 이동한다.
도 6에 있어서, 축심선(G)으로부터 트레일링 에지(5G)까지는, 회전 방향에 대하여, 예를 들면 약 26도만큼 후면(4C) 방향을 향해서 경사져 있고, 전향 만곡부(5)의 만곡 내면(5D)에 부딪치는 기류는 전향 만곡부(5)의 트레일링 에지(5G) 방향을 향해서 이동하고, 블레이드(3)는 회전 방향을 향해서 이동한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 축심선(G)으로부터 트레일링 에지(5G)까지는, 회전 방향에 대하여, 예를 들면 약 23도만큼 후면(4C) 방향을 향해서 경사져 있고, 또한 도 8에 있어서, 축심선(G)으로부터 트레일링 에지(5G)까지는, 회전 방향에 대하여 약 25도만큼 후면(4C) 방향을 향해서 경사져 있다.
만곡 내면(5D)에 부딪치는 기류는 도 1에 있어서의 VI-VI선 부분과, VIII-VIII선으로부터 VII-VII선까지의 부분에서 집합되고, 전향 만곡부(5)의 트레일링 에지(5G) 방향으로 이동하므로, 블레이드(3)는 회전 방향을 향해서 기압차에 의해 힘차게 회전한다.
다시 말해, 블레이드(3)의 기부(4)에서, 도 1에 있어서 전면에 부딪치는 기류는 반경 방향 중간부(3A)로부터 기부(4)의 기단부(4A) 방향으로 전면(4B)에서의 트레일링 에지(3C)의 외부를 향해서 통과하고, 코안다 효과의 반작용으로서 블레이드(3)가 회전 방향을 향해서 끌어당겨지는 작용이 증가된다.
도 3∼도 8에 나타낸 바와 같이, 전향 선단의 전단면(5A)에 있어서, 트레일링 에지(5G)는 리딩 에지(5F)보다 축심선(G)에 직교하는 회전 방향에 대하여 약 10도만큼 후면(4C) 방향을 향해서 더욱 경사져 있다.
전향 만곡부(5)에 있어서는, 도 1에 있어서, 전향 선단의 전단면(5A)에서의 리딩 에지(5F)와 트레일링 에지(5G)는 회전 트랙(T) 상에 위치하고 있으므로, 이 주면을 통과하는 기류는 회전 트랙(T) 상에 대해 후향으로 통과하고, 그 반작용에 의해 블레이드(3)는 회전 트랙 상에 대해 반시계 방향으로 강하게 끌어당겨져서, 회전 효율이 향상된다.
도 2에 있어서, 전향 선단에서의 전단면(5A)의 기단(5B)으로부터 만곡 내면(5D)으로 블레이드(3)의 반경 방향 중간부(3A)의 방향을 향해서 슬라이딩하는 기류와, 도 1에 있어서의 블레이드(3)의 반경 방향 중간부(3A)의 방향으로부터 VII-VII선의 부분으로 이동하는 기류가 집합된 집합 기류는 그 부분에서의 블레이드(3)의 트레일링 에지(5G)의 외부 방향으로 고속으로 통과하고, 그 코안다 효과의 반작용으로서 블레이드(3)가 고속 회전한다.
도 2에 있어서, 화살표 X로 나타내는 기류가 만곡 내면(5D)에 부딪치면, 기류 시작점(P)으로부터 기류 도착점(Q)까지의 기류의 속도보다, 점(5B)으로부터 기류 도착점(Q)까지의 만곡 내면(5D) 상을 슬라이딩하는 기류의 속도가 더 빨라지므로(기압 저하), 다량의 공기가 기류 도착점(Q)의 부분에 집합되고, 트레일링 에지(5G)의 외부 방향으로 고속으로 통과하고, 반작용으로서 블레이드(3)의 회전 효율이 향상된다.
블레이드(3)의 기부(4)의 기단부(4A)로부터 블레이드(3)의 반경 방향 중간부(3A)까지 후향으로 경사진 전면(4B)에 부딪치고, 블레이드 말단쪽으로 빠져나가는 기류는 전향 만곡부(5)에 강하게 부딪쳐서 블레이드(3)를 회전 방향으로 회전시키고, 트레일링 에지(5G)로부터 외부를 향해서 통과한다.
전향 만곡부(5)의 반경 방향 길이는, 예를 들면 블레이드(3)의 회전 반경의 약50%이며, 그 전향 선단의 전단면(5A)은 기부(4)의 후면(4C)으로부터 길이 방향의 대략 72%에 해당하는 길이만큼 전향으로 돌출된다.
이 특이한 형상의 제 1 특징은 만곡 내면(5D)에 받아드려진 기류는 도 2의 기류 도착점(Q) 부분에 집합되고, 트레일링 에지(5G)의 외부 방향으로 통과되는 작용을 갖는다.
또한, 전향 만곡부(5)의 리딩 에지(5F)의 부분이 두꺼우므로, 코안다 효과에 의한 고속류가 효율적으로 발생하고, 고속류의 통과시 그 반작용으로서 블레이드(3)가 기압차에 의해 회전 방향으로 강하게 끌어당겨져서, 고속 회전력이 발생된다.
이 블레이드(3)에 있어서, 반경 방향 중간부(3A)로부터 선단 부분은 전향으로 만곡하는 전향 만곡부(5)이고, 그 현 길이가 길게 되어 있으므로, 회전 원심 부분에 있어서의 수풍 면적이 커지고, 회전 효율이 향상된다.
정면으로부터 만곡 내면(5D)에 부딪치는 기류는 만곡 내면(5D)에서 고속으로 되고, 전향 만곡부(5)의 중심부에서 집합되고, 또한 가속화된 다량의 기류가 트레일링 에지(5G)로부터 외부를 향해서 통과하므로, 반작용으로서 블레이드(3)가 고속으로 회전한다.
또한, 전향 만곡부(5)의 리딩 에지(5F)의 부분이 두꺼우므로, 블레이드(3)의 표면을 따라 이동하는 기류는 코안다 효과에 의해 고속으로 통과하고, 반작용으로서 블레이드(3)의 회전 효율이 향상된다.
전향 만곡부(5)는 현 길이가 길고, 또한 기부(4)보다 더욱 전방으로 크게 돌출되어 있으므로, 비스듬한 방향으로부터 기류를 효율적으로 받아들일 수 있어서, 기류 방향이 변화해도, 회전 속도가 저하되는 일없이 블레이드(3)가 계속해서 회전할 수 있다.
더욱이, 두꺼운 전향 만곡부(5)에 있어서, 표면을 통과하는 기류의 유속이 증가하므로, 전방부에서의 압력이 저하하고, 후방부에서의 흐름이 본래대로 복귀되고, 압력이 증가한다. 그 때문에, 회전력이 급격하게 저하하지 않고, 회전이 계속되고, 높은 회전 토크가 유지된다.
본 발명의 횡축 로터(1)는 직경 약 5㎝의 소형에서부터 직경 10m 이상의 대형의 것까지 적용될 수 있어서, 풍력 터빈 및 수력 터빈에 적합하다.
블레이드 길이의 중심으로부터 전향으로 만곡된 전향 만곡부는 블레이드 말단의 스톨링을 일으키지 않으므로, 회전 효율이 향상된다. 또한, 본 발명의 횡축 로터(1)는 두꺼운 전향 만곡부를 가지므로, 코안다 효과에 의해 회전 효율이 높고, 또한 높은 강성을 구비하고 있어, 풍력 발전 장치 및 수력 발전 장치에 사용된다.
1. 횡축 로터
2. 허브
3. 블레이드
3A. 반경 방향 중간부
3B．리딩 에지
3C．트레일링 에지
3D．절개점
3E．절개부
3F．만곡 기점
3G．블레이드 말단
4. 기부
4A. 기단부
4B．전면
4C．후면
5. 전향 만곡부
5A. 전단면
5B．기단
5C．선단
5D．만곡 내면
5E．만곡 외면
5F．리딩 에지
5G．트레일링 에지
E．중심선
G．축심선
P．기류 시작점
Q．기류 도착점

Claims (7)

  1. 허브, 및 반경 방향을 향하고 상기 허브의 주면에 고정된 복수의 블레이드를 포함하는 횡축 로터로서, 각각의 상기 블레이드는 정면에서 볼 때 기단부로부터 블레이드 말단까지 현 길이가 서서히 증가되는 양력형이고, 상기 블레이드의 반경 방향 중간부로부터 원위부는 전향 만곡부이고, 또한 상기 전향 만곡부의 전향 선단의 전단면은 정면에서 볼 때 리딩 에지가 두꺼운 양력형인 횡축 로터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전향 만곡부의 전향 선단의 전단면은 정면에서 볼 때 리딩 에지가 두꺼운 양력형이고, 또한 상기 전단면의 리딩 에지 및 트레일링 에지는 동일한 회전 트랙 상에 위치되는 횡축 로터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전향 만곡부의 곡률 반경은 횡축 로터의 블레이드의 측면에서 볼 때 만곡 외면에서보다 만곡 내면에서 더 큰 횡축 로터.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전향 만곡부의 측면에서 볼 때, 상기 전향 선단의 전단면의 기단에서의 축심선과 평행한 부분의 두께는 상기 블레이드의 최대 두께 부분인 횡축 로터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전향 만곡부의 전향 선단에서의 전단면은 측면으로 볼 때 축심선과 직교하고, 또한 상기 리딩 에지보다 트레일링 에지가 평면으로 볼 때 회전 방향에 대하여 후면 방향을 향해서 더욱 경사진 횡축 로터.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전향 만곡부의 전향 선단에서의 전단면의 최대 두께가 기부의 기단부의 두께의 대략 50%이도록 설정되고, 상기 전단면의 전방부가 두꺼운 양력형인 횡축 로터.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 블레이드의 기부의 후면은 측면에서 볼 때 축심선과 직교하고, 또한 기부의 전면은 상기 기단부로부터 상기 블레이드의 반경 방향 중간부까지 후면 방향을 향해서 서서히 경사지는 횡축 로터.
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