KR20090017341A - Vertical axis wind turbine with wingletted cam-tiltable blades - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 윙렛형의 캠-틸팅형 블레이드를 구비하는 수직 축선 풍력 터빈에 관한 것으로서, 특히 블레이드의 틸팅 또는 선회(swiveling) 각도를 제어하여 블레이드가 풍향지향적(windward; 바람이 불어오는 쪽) 위치로 자동적으로 셋팅되어 다양한 방향으로부터의 풍력 에너지를 수용할 수 있게 함으로써 낮은 풍속 조건하에서도 샤프트가 발전기를 구동시킬 수 있게 하고 그에 따라 최적의 발전 성능을 구현할 수 있도록, 캠 및 크랭크 아암으로 구성된 가이드 수단, 및 공기역학적인 힘(aerodynamic force)을 이용하는 수직 축선 풍력 터빈에 관한 것이다. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a vertical axis wind turbine with a winglet cam-tilting blade, in particular controlling the tilting or swiveling angle of the blade so that the blade is in a windward position. Guide means, consisting of a cam and crank arm, which are automatically set to receive wind energy from various directions, allowing the shaft to drive a generator even under low wind conditions and thus achieving optimal power generation performance, And a vertical axis wind turbine utilizing aerodynamic forces.
화석 연료의 소비가 증대됨에 따라, 화석 연료의 보유량이 점차적으로 고갈되고 있고 이산화탄소의 레벨이 높아져서 지구 대기에 심각한 "온실" 현상을 초래하고 있다. 따라서, 국제연합은 지구 온난화에 대처하기 위한 규정 및 명령을 제정하고 그에 대한 노력을 조율하고 있다. 최근에, 세계적으로 많은 국가들이 재생가능한 에너지의 개발에 많은 노력을 기울이고 있으며, 그러한 대체 에너지 중 풍력 에너지가 최고라 할 수 있을 것인데, 이는 풍력 스테이션(wind power stations) 이 어떠한 이산화탄소도 방출하지 않으며 원자력에 의한 오염의 위험성이 전혀 없기 때문이다. As the consumption of fossil fuels increases, the reserves of fossil fuels are gradually being depleted and the levels of carbon dioxide are raised, leading to serious "greenhouse" phenomena in the global atmosphere. The United Nations, therefore, is enacting and coordinating efforts to address global warming. In recent years, many countries around the world have been working hard on the development of renewable energy, and wind energy is the best of such alternatives, because wind power stations emit no carbon dioxide and nuclear power. This is because there is no danger of contamination by.
전력은 "진보적인" 에너지로 간주되며 매우 넓은 분야에 적용될 수 있을 것이다. 전기는 또한 현대 문명의 기초가 되며, 현대 사회에서 가장 필수적인 것이다. Power is considered "progressive" energy and could be applied to a very wide field. Electricity is also the basis of modern civilization and the most essential in modern society.
일반적으로, 공지된 수평 축선 풍력 스테이션은 50 미터 정도 높이의 타워를 필요로 하며, 그 타워는 발전기 및 상기 발전기를 구동하기 위해 타워의 상부에 위치되는 블레이드 조립체를 포함한다. 그에 따라, 타워는 매우 대형(bulky)이 되고, 비용이 많이 소요되며, 유지 보수가 어렵게 된다. 따라서, 수평 축선 풍력 터빈의 공지된 구성은 풍력 스테이션에 대한 이상적인 해결책이 되지 못한다는 것을 분명히 알 수 있다. In general, known horizontal axis wind stations require a tower about 50 meters high, which includes a generator and a blade assembly located on top of the tower for driving the generator. As a result, the tower becomes very bulky, expensive and difficult to maintain. Thus, it is clear that the known configuration of horizontal axis wind turbines is not an ideal solution for wind stations.
풍차 또는 풍력 터빈 발전기가 기재된 또는 논의된 종래의 참조 문헌은, 예를 들어, 미국 특허 4,496,283; 384,232; 440,266; 505,736; 685,774; 830,917; 1,076,713; 4,534,703; 4,679,985; 4,818,180; 5,256,034; 4,220,870; 7,118,344; 6,749,399; 963,359; 5,269,647; 6,000,907; 6,537,018; 5,083,902; 6,749,393; 863,715; 4,509,899; 4,421,458; 6,726,439; 5,195,871; 및 4,245,958 를 포함하나, 이러한 것으로 제한되는 것은 아니다. 이러한 공지된 참조 문헌들은 적어도 이하의 단점을 공통적으로 가진다. Conventional references in which windmills or wind turbine generators are described or discussed are described, for example, in US Pat. No. 4,496,283; 384,232; 440,266; 505,736; 685,774; 830,917; 1,076,713; 4,534,703; 4,679,985; 4,818,180; 5,256,034; 4,220,870; 7,118,344; 6,749,399; 963,359; 5,269,647; 6,000,907; 6,537,018; 5,083,902; 6,749,393; 863,715; 4,509,899; 4,421,458; 6,726,439; 5,195,871; And 4,245,958, but is not limited to such. These known references have at least the following disadvantages in common.
(1) 구성이 복잡하고, 조립이 곤란하며, 그에 따라 비용이 증대된다; (1) the configuration is complicated and difficult to assemble, thereby increasing the cost;
(2) 유입되는 공기 유동의 방향을 향하도록 블레이드를 선회 또는 틸팅시키 는 것이 공기역학적인 힘에 의해 실행되지 않으며, 그에 따라 전달 메카니즘(transmission mechanism)에 의해 블레이드에 결합된 윈드 베인(wind vane)과 같이 블레이드를 선회 또는 틸팅시키기 위한 추가적인 장치가 요구된다; 그리고(2) the turning or tilting of the blades in the direction of the incoming air flow is not carried out by aerodynamic forces, and thus the wind vanes coupled to the blades by a transmission mechanism. As such, additional devices are needed to pivot or tilt the blades; And
(3) 구조물의 디자인이 열악(poor)한데, 이는 바람의 방향을 향하도록 블레이드를 선회시키기 위해서는 거대한 초기 구동력이 필요하기 때문이며, 그에 따라 블레이드가 낮은 풍속 조건하에서 적절하게 선회될 수 없어 발전 효율을 저하시키게 된다. (3) The design of the structure is poor, because a large initial driving force is required to pivot the blades in the direction of the wind, so that the blades cannot be properly turned under low wind speed conditions, resulting in increased power generation efficiency. Will be degraded.
미국 특허 3,995,170; 6,688,842; 및 6,749,394 를 포함하는 다른 참조 문헌들이 공지되어 있는데, 그들 중 어느 것에도 공기역학적인 힘의 효과적 이용이 개시되어 있지 않으며, 그 참조 문헌들은 다음과 같은 단점을 갖는다;U.S. Patent 3,995,170; 6,688,842; And 6,749,394 are known, none of which discloses the effective use of aerodynamic forces, which references have the following disadvantages;
(1) 모든 블레이드들은 수직 상태로 개별적으로 정렬되며, 선회가 용이하도록 상호연결되어 있지 않으며(미국 특허 3,995,170 의 블레이드들은 상호연결되어 있으나, 그러한 상호연결을 위해서는 전달 메가니즘이 요구된다), 그에 따라 블레이드들을 선회시키기 위한 초기 구동력이 매우 크게 된다; (1) All the blades are individually aligned in a vertical state and are not interconnected to facilitate pivoting (the blades of US Pat. No. 3,995,170 are interconnected, but a transfer mechanism is required for such interconnection), accordingly The initial driving force for turning the blades is very large;
(2) 블레이드들은 거대한 초기 구동력에 의해 바람의 방향을 향해 선회되며(최대 180도의 각도에 이르도록), 그에 따라 블레이드들은 낮은 풍속 조건하에서는 선회될 수 없으며, 결국, 이는 발전 효율을 저하시킨다. (2) The blades are turned in the direction of the wind by a huge initial driving force (up to an angle of up to 180 degrees), so that the blades cannot be turned under low wind speed conditions, which in turn lowers the power generation efficiency.
(3) 작은 초기 구동력을 이용하여 블레이드들을 용이하게 선회시킬 수 있을 정도로 블레이드들이 양호하게 디자인되거나 구성될 수 없다. (3) The blades cannot be well designed or constructed so that the blades can be easily pivoted using a small initial driving force.
미국 특허 4,383,801 과 같은 종래 참조 문헌에서는 캠을 통해 블레이드의 선회를 용이하게 하게 위해 대형 윈드 베인을 이용한다. 이러한 공지된 장치는 적어도 다음과 같은 단점을 갖는다:Conventional references, such as US Pat. No. 4,383,801, utilize large wind vanes to facilitate the turning of the blade through the cam. Such known devices have at least the following disadvantages:
(1) 구성이 복잡하고 조립이 어려우며, 따라서 비용이 증대된다; 그리고(1) the configuration is complicated and difficult to assemble, thus increasing the cost; And
(2) 블레이드들의 선회가 기계적 전달에 의해 구동되며, 그에 따라 블레이드들을 선회시키기 위한 초기 구동력이 매우 크게 되고 낮은 풍속 조건하에서는 블레이드들이 선회될 수 없게 되며, 이는 발전 효율을 저하시킨다. (2) The turning of the blades is driven by mechanical transmission, so that the initial driving force for turning the blades becomes very large and the blades cannot be turned under low wind speed conditions, which lowers the power generation efficiency.
중국 특허 96120092.8과 같은 추가적인 참조 문헌에는 바람 방향을 추적하기 위해 윈드 베인을 이용하고 블레이드를 선회시키는 서보 모터를 제어하기 위한 전자적 신호를 생성하는 블레이드 선회 시스템이 개시되어 있으나, 상기 블레이드는 서보 모터에 의해서만 구동되어야 하며, 이는 전력 소모를 초래하고 또 전자 부품의 바람직하지 못한 온도 및/또는 습도의 영향에 의한 고장 위험을 높인다. 또한, 회전 부재(rotary member)에 모터가 장착되고 회전 조인트가 전력을 전달하도록 구성되어야 하며, 이는 고장의 위험을 높인다. Additional references, such as Chinese patent 96120092.8, disclose a blade turning system that uses wind vanes to track the wind direction and generates an electronic signal for controlling a servo motor that turns the blade, but the blade is only driven by the servo motor. It must be driven, which leads to power consumption and increases the risk of failure due to the effects of undesirable temperature and / or humidity of the electronic components. In addition, a motor must be mounted on the rotary member and the rotary joint must be configured to deliver power, which increases the risk of failure.
또한, 중국 특허 02232245.0과 같은 참조 문헌에 기재된 기술은 다음과 같은 여러 가지 단점을 가진다:In addition, the techniques described in the references, such as Chinese Patent 02232245.0, have several disadvantages such as:
(1) 유입되는 공기 유동의 방향을 향하도록 블레이드를 틸팅 또는 선회시키기 위해서는 큰 초기 구동력이 필요하고, 그리고 일반적으로 낮은 풍속 조건에서는 블레이드들의 틸팅 또는 선회가 불가능하며, 그에 따라 발전 효율이 상당히 낮다. (1) A large initial driving force is required to tilt or pivot the blades in the direction of the incoming air flow, and in general, the tilting or turning of the blades is not possible at low wind speed conditions, and thus the power generation efficiency is quite low.
(2) 블레이드의 틸팅 또는 선회를 용이하게 하기 위한 추가적인 윙렛의 이용을 포함하여 블레이드의 디자인이 열악(poor)하며, 그에 따라 블레이드들의 선회를 위해서는 큰 초기 구동력이 필요하게 된다. (2) The design of the blades is poor, including the use of additional winglets to facilitate tilting or turning of the blades, thus requiring a large initial driving force for the turning of the blades.
따라서, 공지된 기술/장치는 충분히 양호하지 않다. 본원의 발명자는 실험 및 테스트를 통해 풍력 터빈의 개발에 시간 및 에너지를 투자하였다. 그에 따라, 본 발명은 윙렛형 캠-틸팅형 블레이드를 구비한 수직 축선 윈드 터빈을 제공함으로써 공지된 장치들의 단점을 해소 및/또는 경감하는 것을 목적으로 한다. Thus, known techniques / apparatuses are not good enough. The inventors of the present invention have invested time and energy in the development of wind turbines through experiments and tests. Accordingly, the present invention aims to alleviate and / or alleviate the disadvantages of known devices by providing a vertical axis wind turbine with a winglet cam-tilting blade.
본 발명에 따라, 윙렛형 캠-틸팅형 블레이드를 구비하는 수직 축선 윈드 터빈이 제공되며, 상기 윈드 터빈은: 발전기, 상기 발전기에 상호연결된 샤프트, 및 상기 샤프트에 결합된 다수의 블레이드 세트를 포함한다. 캠 부재가 샤프트의 내부에 제공되고 미리-정해진 소정 형상의 가이드 섹션(guide sections)을 구비한다. 블레이드 세트는 상기 가이드 섹션과 접촉하는 크랭크 아암과 결합된 블레이드들을 포함한다. 그에 따라, 블레이드들이 풍향지향적 위치 및 반-풍향지향적(leeward; 바람이 불어가는 쪽) 위치에 각각 위치될 때, 다양한 방향으로부터의 풍력 에너지를 수용하기 위해서 블레이드들은 가이드 섹션들에 의해 최적의 압력-수용 조건 및 최소 바람-저항 조건으로 자동적으로 그리고 용이하게 셋팅되며, 그에 따라 낮은 풍속에서도 샤프트가 회전되어 최적의 동력을 얻을 수 있게 된다. According to the present invention, there is provided a vertical axis wind turbine with a winglet cam-tilting blade, the wind turbine comprising: a generator, a shaft interconnected to the generator, and a plurality of blade sets coupled to the shaft. . A cam member is provided inside the shaft and has guide sections of a predetermined shape. The blade set includes blades associated with the crank arm in contact with the guide section. Thus, when the blades are positioned in the wind-facing position and the lee-windward position respectively, the blades are guided by the guide sections to accommodate the wind energy from the various directions. It is automatically and easily set to acceptance conditions and minimum wind-resistance conditions, so that at low wind speeds the shaft can rotate to achieve optimum power.
전술한 목적 및 요약내용은 본 발명을 간단히 소개하기 위한 것이다. 본 발명 자체 및 본 발명의 이러한 목적 및 기타 목적을 완전히 이해하기 위해서는, 첨부 도면을 참조하여, 이하의 상세한 설명 및 특허청구범위를 읽어야 할 것이며, 본 발명은 소위 당업자에게 분명하게 이해될 수 있을 것이다. 명세서 및 도면을 통해, 동일한 참조 부호는 동일한 부분 또는 유사한 부분을 나타낸다. The above objects and summary are briefly introduced to the present invention. In order to fully understand the present invention and these and other objects of the present invention, the following detailed description and claims should be read with reference to the accompanying drawings, and the present invention will be clearly understood by those skilled in the art. . Throughout the specification and drawings, like reference numerals refer to like or similar parts.
상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하면, 소위 당업자는 본 발명의 다른 많은 이점들 및 특징들을 분명히 이해할 수 있을 것이며, 상기 상세한 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 원리를 포함하는 바람직한 실시예가 예시되어 있다. DETAILED DESCRIPTION Referring to the detailed description and the accompanying drawings, those skilled in the art will clearly understand many other advantages and features of the present invention, which illustrate a preferred embodiment that incorporates the principles of the present invention.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 이하의 설명으로부터, 소위 당업자는 본 발명을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. With reference to the accompanying drawings, from the following description of the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will clearly understand the present invention.
본원 발명에 따라, 블레이드들이 최적의 압력-수용 조건 및 최소의 바람-저항 조건으로 각각 자동적으로 그리고 용이하게 셋팅될 수 있으며, 그에 따라 여러 방향으로부터의 풍력 에너지를 수용할 수 있고 따라서 최적의 발전 성능을 제공할 수 있다. According to the present invention, the blades can be automatically and easily set to optimal pressure-accommodating conditions and minimum wind-resistance conditions respectively, thus receiving wind energy from different directions and thus optimal power generation performance. Can be provided.
이하의 설명은 단지 예시적인 실시예에 관한 것으로서, 본 발명의 범위, 이용가능성 또는 구성을 제한하기 위한 것이 아니다. 이하의 내용은 본 발명의 예시적인 실시예의 실시에 관한 설명을 제공한다. 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 설명된 요소들의 기능 및 구성의 범위내에서, 설명된 실시예에 대한 다양한 변화가 가능할 것이다. The following description is merely illustrative and is not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the present invention. The following provides a description of the implementation of an exemplary embodiment of the invention. Various changes to the described embodiments will be possible without departing from the scope of the invention as set forth in the claims, within the scope and function of the described elements.
첨부 도면, 특히 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따라 구성된 수직 축선 윈드 터빈은 발전기(10), 샤프트(20), 제 1 캠 부재(31), 제 2 캠 부재(32), 다수의 블레이드 세트(40), 캠 드라이버 장치(50), 및 지지 프레임(60)을 포함한다. 블레이드 세트(40)는 크랭크 아암(44)에 각각 결합된 블레이드(43)들을 포함하고, 상기 크랭크 아암은 제 1 및 제 2 캠 부재(31, 32)의 가이드 섹션(311, 321)에 결합된다. 블레이드(43)들이 풍향지향적 위치 및 반-풍향지향적 위치에 각각 있을 때, 그 블레이드들은 가이드 섹션(311, 321)에 의해 조작되어 최적 압력-수용 조건 및 최소 바람-저항 조건으로 각각 자동적으로 그리고 용이하게 셋팅될 수 있으며, 그에 따라 여러 방향으로부터의 풍력 에너지를 수용할 수 있고 따라서 최적의 발전 성능을 제공할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 1 to 6, a vertical axis wind turbine constructed in accordance with the present invention comprises a
발전기(10)는 회전상의 기계적 에너지를 전력으로 변환하는 기능을 한다. The
샤프트(20)는 기어(11, 12)에 의해 발전기(10)에 결합되고, 샤프트(20)의 회전은 발전기(10)를 구동시켜 전력을 생산하게 하는 기능을 한다. 중공형(hollow)의 샤프트(20)는 캠 샤프트(21) 및 상기 캠 샤프트(20)상에 장착된 외측 재킷(22; jacket)을 포함한다. The
제 1 캠 부재(31) 및 제 2 캠 부재(32)는 수직으로 정렬되고 상기 외측 재킷(22)상에 장착된다. 제 1 캠 부재(31) 및 제 2 캠 부재(32)는 체결부재에 의해 캠 샤프트(21) 및 재킷(22)에 고정된다. 재킷(22)은 각 채결부재가 연장하는 위치에 슬롯(221)을 형성하여, 캠 샤프트(21)가 제 1 캠 부재(31)를 소정 거리만큼 하향 이동시킬 수 있게 허용한다. 제 1 및 제 2 캠 부재(31, 32)는 대향하는 면들을 구비하며, 그 대향하는 면들 사이에는 가이드 채널(33)이 위치된다. 상기 대향하 는 면들은 또한 가이드 섹션(311, 321)으로서 각각 작용하고, 상기 가이드 섹션들은 두 개의 대각선 방향으로 대향하는 지점들에서 경사진 섹션(312, 322)을 구비한다. The
블레이드 세트(40)는, 서로 교호적인 방식(alternate manner)으로 적층되어 단일 모듈로서 기능하는 상부-레벨 블레이드 세트 및 하부-레벨 블레이드 세트가 샤프트(20)에 고정되고 각 쌍(pair)의 블레이드 세트(40)가 샤프트(20)의 대향 측부상에 서로 반대되는 방식으로 정렬되는 부분들을 포함하도록, 정렬된다. 필요한 경우에, 상부-레벨 및 하부 레벨 블레이드 세트들의 하나의 쌍을 이용할 수 있으며, 또는 그 대신에, 국부적인 지형(local topography) 및 윈드 필드(wind field)를 기초로 하여, 하나 이상의 추가적인 블레이드 세트의 쌍을 추가적으로 적층하여 발전 효율을 높일 수 있다. 블레이드 세트(40)는 샤프트(20)의 각 측부에 위치되고 바람 저항의 감소를 위해 윙렛(411)을 형성하는 원격(remote)의 자유 단부를 구비하는 프레임(41)을 포함한다. 프레임(41)은 다수의 블레이드 로드(42)를 회전가능하게 지지하며, 각 블레이드 로드는 블레이드(43)를 구비한다. 각 블레이드 로드(42)는 가이드 섹션(311, 321)을 이동가능한 방식으로 결합시키기 위해 대응하는 가이드 채널(33)내로 연장하는 크랭크 아암(44)을 형성하는 기저 단부를 구비한다. 상기 블레이드(43)의 기저부에 위치하는 내측 단부는 소정 각도로 셋팅되고 유입 풍압의 집중(concentration)을 용이하게 하는 제 2 윙렛(45)을 형성한다. The blade set 40 is stacked in an alternating manner with each other, and the upper-level blade set and the lower-level blade set are fixed to the
캠 드라이버 장치(50)는 윈드 베인이 샤프트(20)의 외측 상방향으로 돌출하는 상태로 샤프트(20)에 수용되는 윈드 베인 조립체(51), 상기 윈드 베인 조립 체(51) 아래쪽에 정렬된 풍향 센서(52), 캠 샤프트(21)의 하단부의 나사형 섹션(211)이 나사 결합 방식으로 결합되는 스탠드(53), 제 1 모터(54) 및 제 2 모터(55)를 포함하며, 상기 제 1 모터(54)는 기어(541, 542)를 통해 나사형 섹션(211)을 구비하는 캠 샤프트(21)를 축방향으로 구동시키고 상기 제 2 모터(55)는 기어(551, 552)를 통해 윈드 베인의 회전 및 그 방향의 변화와 관련하여 캠 샤프트(21) 및 재킷(22)을 회전 구동시킨다. 제 2 모터(55)는 윈드 베인 조립체(51)가 공기 유동 또는 바람에 의해 회전되었을 때 풍향 센서(52)에 의해 활성화된다. The
지지 프레임(60)은 샤프트(20)를 지지하기 위한 다수-레벨(multi-level) 프레임워크(framework)를 형성하는 다수의 수평 및 수직 바아(61; bars)로 이루어진다. The
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 윈드 터빈이 (화살표로 표시한 바와 같이) 바람에 의해 작용될 때, 제 1 캠 부재(31) 및 제 2 캠 부재(32)가 윈드 베인 조립체(51)에 의해 표시된 방향에 따라 미리-결정된 소정의 위치로 셋팅된다. 상부-레벨 블레이드 세트(40)의 일 측부의 블레이드(43)들은 제 1 캠 부재(31) 및 제 2 캠 부재(32)에 의해 가이드되고, 공기역학적 힘에 의해, 수직 블레이드(43)들이 가장 큰 풍압을 받게 되는 수직 상태로 자동적으로 선회된다. 한편, 상부-레벨 블레이드 세트(40)의 다른 측부상의 블레이드(43)는 초기 선회 각도를 셋팅하기 위해제 1 캠 부재(31)에 의해 안내되며, 블레이드(43)에 작용하는 풍압으로 인해, 바람의 저항이 최소화되는 수평 상태로 자동적으로 선회되며, 그에 따라 블레이드 세트(40)는 샤프트(20)를 예를 들어 반시계 방향으로 회전 구동시킨다. 동시에, 하 부-레벨 블레이드 세트(40)는 바람의 공기 유동에 실질적으로 평행하며, 그에 따라 풍압을 잃게 되지만(그리고 그에 따라 힘의 손실이 발생된다), 하부-레벨 블레이드 세트(40)의 일 측부상의 블레이드(43)들은 수평 상태에 있게 되고, 바람의 공기역학적 힘에 의해 수직 상태로 선회될 수 있는 준비 상태에 있게 된다. 7 and 8, when the wind turbine of the present invention is actuated by wind (as indicated by the arrow), the
도 9에는 도 7에 도시된 상태의 후속 상태를 도시한다. 상부-레벨 및 하부-레벨 블레이드 세트(40)들이 반시계 방향으로 추가적으로 회전하면, 바람의 공기역학적 힘을 수용할 준비가 되어 있는 수평 상태에 있는 하부-레벨 블레이드 세트(40)의 블레이드(43)들은 (하부-레벨 블레이드 세트(40)의 다른 측부의 블레이드(43)들은 수직 상태에 있다) 크랭크 아암(44)이 제 2 캠 부재(32)의 경사진 섹션(322)을 따라 이동하게 하며 그에 따라 그들의 초기 각도가 캠 작용에 의해 변화되게 한다. 그러한 각도의 변화 후에, 블레이드(43)들은 풍압을 받으며, 그에 따라 자동적으로 그리고 용이하게 상향 선회될 수 있다. 블레이드(43)들이 선회되고 수직 상태에 접근할 때, 블레이드(43)들은 제 1 캠 부재(31)의 가이드 섹션(311)의 경사진 섹션(322)과 결합되고 그에 따라 자동적으로 정지된다. 여기서, 블레이드(43)들은 함께 수직 표면을 형성하며, 그 수직 표면은 샤프트(20)를 회전 구동시키기 위한 풍압을 효과적으로 수용하는 최적의 바람-수용 표면으로서 작용한다. 9 shows a subsequent state of the state shown in FIG. As the upper- and lower-level blade sets 40 further rotate counterclockwise, the
도 10은 또한 도 7의 후속 상태를 도시한다. 하부-레벨 블레이드 세트(40)의 일 측부상의 블레이드(43)들이 풍압을 받기 시작하고 선회되어 수직 표면을 형성하였을 때, 원래 수직 상태였던 하부-레벨 블레이드 세트(40)의 다른 측부의 블레이드(43)들은 반-풍향지향적 위치를 가지기 시작한다. 크랭크 아암(44)이 제 1 캠 부재(31)의 가이드 섹션(311)의 경사진 섹션(312)에 도달하고 그에 따라 각도 변화가 유도됨으로써, 수직 상태에 있었던 블레이드(43)가 수평 상태 즉, 바람의 저항이 적은 상태로 용이하게 선회된다. FIG. 10 also shows the subsequent state of FIG. 7. When the
도 11 및 도 12를 참조하면, 하부-레벨 블레이드 세트(40)의 일 측부의 블레이드(43)들이 수직 상태에 있고 가장 큰 풍압을 받을 때, 하부-레벨 블레이드 세트(40)의 다른 측부의 블레이드(43)들은 반-풍향지향적 위치에 위치되고 최소의 바람에 대한 저항을 제공한다. 이러한 순간에, 상부-레벨 블레이드 세트(40)가 바람의 공기 유동 방향에 실질적으로 평행하며, 그에 따라 풍압이 손실되고(그에 따라 힘이 손실된다), 하부-레벨 블레이드 세트(40)는 상부-레벨 블레이드 세트(40)의 회전력을 이어 받는다. 그 경우에, 낮은 풍속에서도 발전기(10)를 구동시키기 위해 샤프트(20)를 회전시킬 수 있도록, 가변적인 방향의 풍력 에너지가 교차(intersect)될 수 있고 최적의 발전 성능이 보장될 수 있을 것이다. 11 and 12, when the
도 13, 도 14 및 도 15를 참조하면, 나사형 섹션(211)을 스탠드(53)내에서 수직 방향 아래쪽으로 이동시키고 그에 따라 제 1 캠 부재가 수직방향 아래쪽으로 소정 거리만큼 이동되어 가이드 채널(33)의 폭을 감소시키도록 하기 위해, 캠 샤프트(21)는 캠 드라이버 장치(50)의 제 1 모터(54)에 의해 회전된다. 이는 블레이드(43)의 이동 범위를 감소시킨다. 풍속이 빠른 경우에, 과다한 풍속에 의해 유발되는 손상을 방지하기 위해, 블레이드(43)의 이동 범위를 조절하여 풍압을 조정할 수 있다. 13, 14 and 15, the threaded
바람직한 실시예를 참조하여 본원 발명을 설명하였지만, 특허청구범위에 기 재된 본 발명의 범위내에서 다양한 변형 실시예 및 변화가 가능하다는 것을 소위 당업자는 분명히 이해할 수 있을 것이다. While the present invention has been described with reference to preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the scope of the invention as set forth in the claims.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 수직 축선 윈드 터빈의 사시도이다. 1 is a perspective view of a vertical axis wind turbine constructed in accordance with the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 수직 축선 윈드 터빈의 블레이드 세트의 전개도이다.2 is an exploded view of a blade set of a vertical axis wind turbine according to the present invention.
도 3 및 도 4는 본 발명의 수직 축선 윈드 터빈의 작동을 도시한 사시도이다. 3 and 4 are perspective views showing the operation of the vertical axis wind turbine of the present invention.
도 5는 본 발명의 수직 축선 윈드 터빈의 캠 샤프트를 부분적으로 단면 도시한 사시도이다. Fig. 5 is a perspective view, partly in cross section, of the camshaft of the vertical axis wind turbine of the present invention.
도 6은 본 발명의 수직 윈드 터빈의 캠 드라이버 장치를 부분적으로 단면 도시한 사시도이다. 6 is a partial cross-sectional perspective view of the cam driver device of the vertical wind turbine of the present invention.
도 7은 본 발명의 수직 축선 윈드 터빈의 작동을 도시한 사시도이다. 7 is a perspective view showing the operation of the vertical axis wind turbine of the present invention.
도 8은 도 7의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다. 8 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 9a, 9b, 9c 는 도 7의 선 B-B를 따라 취한 단면도로서, 수평 상태로부터 수직 상태로 상향 선회하는 블레이드들의 작동상태를 도시한 단면도이다. 9A, 9B, and 9C are cross-sectional views taken along the line B-B in FIG. 7, showing the operating states of the blades turning upward from the horizontal state to the vertical state.
도 10a, 10b, 10c 는 도 7의 선 C-C를 따라 취한 단면도로서, 수직 상태로부터 수평 상태로 선회하는 블레이드들의 작동상태를 도시한 단면도이다. 10A, 10B, and 10C are cross-sectional views taken along the line C-C in FIG. 7, showing the operating states of the blades turning from the vertical state to the horizontal state.
도 11은 본 발명의 수직 축선 윈드 터빈의 작동을 도시한 사시도이다. 11 is a perspective view showing the operation of the vertical axis wind turbine of the present invention.
도 12는 발전을 위해 발전기를 구동시키는 본 발명의 수직 축선 윈드 터빈의 샤프트의 작동 상태를 도시한 사시도이다. 12 is a perspective view showing an operating state of a shaft of the vertical axis wind turbine of the present invention for driving a generator for power generation.
도 13 및 도 14는 본 발명의 수직 축선 윈드 터빈에서 제 1 캠 부재를 하향 이동시키는 캠 드라이버 장치를 도시한 부분 단면 사시도이다. 13 and 14 are partial cross-sectional perspective views showing a cam driver device for moving the first cam member downward in the vertical axis wind turbine of the present invention.
도 15는 제 1 캠 부재의 하향 이동에 의한 블레이드들의 각도 조정을 도시한 단면도이다. 15 is a cross-sectional view illustrating angle adjustment of the blades by the downward movement of the first cam member.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070081998A KR20090017341A (en) | 2007-08-14 | 2007-08-14 | Vertical axis wind turbine with wingletted cam-tiltable blades |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020070081998A KR20090017341A (en) | 2007-08-14 | 2007-08-14 | Vertical axis wind turbine with wingletted cam-tiltable blades |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20090017341A true KR20090017341A (en) | 2009-02-18 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020070081998A KR20090017341A (en) | 2007-08-14 | 2007-08-14 | Vertical axis wind turbine with wingletted cam-tiltable blades |
Country Status (1)
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-
2007
- 2007-08-14 KR KR1020070081998A patent/KR20090017341A/en active IP Right Grant
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