KR20090034043A - 수직축형 풍력 발전 장치용 로터 - Google Patents

수직축형 풍력 발전 장치용 로터 Download PDF

Info

Publication number
KR20090034043A
KR20090034043A KR1020070099188A KR20070099188A KR20090034043A KR 20090034043 A KR20090034043 A KR 20090034043A KR 1020070099188 A KR1020070099188 A KR 1020070099188A KR 20070099188 A KR20070099188 A KR 20070099188A KR 20090034043 A KR20090034043 A KR 20090034043A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
drag
blades
hub
blade
Prior art date
Application number
KR1020070099188A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100906814B1 (ko
Inventor
김병준
Original Assignee
김병준
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김병준 filed Critical 김병준
Priority to KR1020070099188A priority Critical patent/KR100906814B1/ko
Publication of KR20090034043A publication Critical patent/KR20090034043A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100906814B1 publication Critical patent/KR100906814B1/ko

Links

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
    • F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • 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
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • 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
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • 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
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • 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

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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

본 발명은 수직축형 풍력 발전 장치용 로터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항력을 받는 항력 블레이드와 양력을 발생시키는 양력 블레이드가 일체로 구성되어 발전효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 구조가 간단하고 안전한 수직축형 풍력 발전 장치용 로터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터는, 중앙에 연직의 회전축이 연결되는 원기둥 형상의 허브와, 각각 중앙이 절곡되어 V자형의 단면 형상을 갖고 그 V자형 단면의 모서리가 회전방향을 향하도록 내측 말단이 상기 허브의 외주면에 연결되며, 복수개가 상기 허브의 원주방향으로 일정한 간격으로 배열된 항력 블레이드와, 각각 에어포일형 단면 형상을 갖고 전연이 회전방향을 향하도록 내측면이 상기 항력 블레이드의 외측 말단에 연결된 복수개의 양력 블레이드가 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.
풍력, 발전, 로터

Description

수직축형 풍력 발전 장치용 로터{ROTOR FOR WIND POWER GENERATOR WITH VERTICAL AXIS TYPE}
본 발명은 수직축형 풍력 발전 장치용 로터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항력을 받는 항력 블레이드와 양력을 발생시키는 양력 블레이드가 일체로 구성되어 발전효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 구조가 간단하고 안전한 수직축형 풍력 발전 장치용 로터에 관한 것이다.
풍력은 주로 발전 분야에 많이 도입되고 있지만 펌핑 및 열변환 등의 분야에도 이용되고 있는 에너지원이다. 1990년대 이후 기후변화 협약으로 인해 온실가스 감축이 발등에 떨어진 급박한 과제로 등장하면서 풍력발전은 화력이나 원자력 발전에 대응한 대안 중의 하나로 국내의 활용 가능성이 높게 인식되는 계기가 되었고 현재는 매우 빠른 속도로 발전하는 단계에 있다.
통상적으로 풍력 발전 장치는 풍차(windmill)라고 불리며, 이는 회전축을 통한 기계적인 힘을 이용해 전력을 생산하기 위해 사용되는 장치로서, 로터의 회전축이 놓인 방향에 따라 구분하면 수평축 풍력 발전 장치(horizontal axis wind turbine)와 수직축형 풍력 발전 장치(vertical axis wind turbine)가 있는데, 수직 축 발전 장치는 수평축에 비해 블레이드 면적이 크고 거추장스럽기 때문에 현재 풍력 발전 장치 시장에서 수평축 풍력 발전 장치가 주류를 이룬다.
그런데, 수평축 풍력 발전 장치는 프로펠러 방식으로서 공기 역학적으로 바람의 양력(lift force)을 이용한 블레이드로 구성된 로터를 사용하여 발전 효율은 비교적 높으나 바람이 부는 방향에 따라 로터의 방향을 바꾸어 주어야 하며, 바람의 세기에 따라 블레이드의 각도를 바꾸어 주어야 하는 장치가 필요하다. 따라서, 수평축 풍력 발전 장치는 해안지대처럼 항상 일정한 방향의 바람이 부는 곳에서는 효과적이지만, 바람의 방향이 자주 바뀌는 곳에서는 효율적이지 못하다.
또한 수평축 풍력 발전 장치는 로터의 축이 최소한 로터의 반지름보다 높은 곳에 위치하게 되므로 높은 곳에 위치한 로터의 축과 발전기를 연결하기 위해서는 발전기를 로터의 축과 같은 높이에 설치하여 발전기의 회전축과 로터의 회전축을 거의 동일한 위치에 설치하거나, 수평 회전력을 수직 회전력으로 전환하는 장치를 설치하여 발전기와 연결을 한다. 그런데, 전자의 경우에는 강한 바람에 의해 기구적인 손상이 발생할 수 있는 위험과 유지, 보수가 용이하지 않다는 문제점이 있으며, 후자의 경우에는 수평 회전력을 수직 회전력으로 전환하는 과정에서 에너지의 손실이 일어난다. 따라서, 수평축 풍력 발전 장치는 로터의 반경에 비례해서 탑의 높이도 높아져야 하기에 도심이나 민가에 가까이에서 설치하기 어려운 점이 있어서, 대체적으로 거주지에서 떨어진 한적한 곳에서 집단적으로 설치되어지고 있다.
우리나라는 산지가 많고 해양에 인접한 지형을 갖추고 있으며 계절풍의 영향을 받는 주기적인 기후대에 놓여있으면서도 지역별로 풍향이 수시로 변화하는 편이 므로, 우리나라에 시설되는 풍력 발전 장치는 풍향의 급격한 변화에 무관하게 지속적이고 안정적인 에너지 변환을 수행할 수 있는 구조를 갖출 필요가 있다. 상술한 바와 같이 풍향이 일정한 지형에 적합한 수평축 풍력 발전 장치는 풍향이 변화가 많은 경우 풍향 적응 장치를 부가하는 방식을 취하고 있으나 설계가 어렵고 시설비용이 높아진다.
상기와 같은 문제점을 보완하고자 안출된 것으로서, 수직축 구조를 적용하여 발전설비의 효율화를 도모하는 수직축형 풍력 발전 장치를 들 수 있다. 수직축형 풍력 발전 장치는 바람의 양력을 이용하는 방식인 다리우스식(Darrius Rotor)과 바람의 항력을 이용하는 사보니우스식(Savonius Rotor)이 있으나 다리우스식의 경우는 발전기의 출력이 약하고 초기에 스스로 기동하지 못하여 보조적인 1회전동력 장치가 필요하다는 문제가 있으며, 사보니우스식의 경우는 바람의 항력을 이용하므로 회전속도가 바람의 속도보다는 높을 수 없으므로 회전축의 회전수에 제한을 받으므로 회전수가 낮은 풍력동력기로 주로 사용되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 항력을 받는 항력 블레이드와 양력을 발생시키는 양력 블레이드가 일체로 구성되어 발전효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 구조가 간단하고 안전한 수직축형 풍력 발전 장치용 로터를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터는, 중앙에 연직의 회전축이 연결되는 원기둥 형상의 허브와, 각각 중앙이 절곡되어 V자형의 단면 형상을 갖고 그 V자형 단면의 모서리가 회전방향을 향하도록 내측 말단이 상기 허브의 외주면에 연결되며, 복수개가 상기 허브의 원주방향으로 일정한 간격으로 배열된 항력 블레이드와, 각각 에어포일형 단면 형상을 갖고 전연이 회전방향을 향하도록 내측면이 상기 항력 블레이드의 외측 말단에 연결된 복수개의 양력 블레이드가 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터는, 상기 항력 블레이드는 상하 한 쌍이 상하로 위치되게 상기 허브에 연결되고, 상기 양력 블레이드는 상기 상하의 항력 블레이드 한 쌍에 하나 씩 대응되어 내측면의 상하 위치가 상기 상하 항력 블레이드 한 쌍 각각의 외측 말단에 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터는, 상기 항력 블레이드는 외측 말단에서 내측 말단을 향하는 방향으로 진행할수록 V자형 단면의 모서리 가 회전방향으로 전진되게 V자형 단면의 양측 날의 폭이 넓어지게 형성되고, 그 내측 말단에서 V자형 단면의 모서리에 유출구가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터는 항력을 받는 항력 블레이드와 양력을 발생시키는 양력 블레이드가 일체로 구성되어 발전효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 구조가 간단하고 안전한 장점을 갖는다.
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터를 도시한 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터를 도시한 평면도 및 I-I에서의 단면도이다.
우선 본 발명의 일실시예에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터의 설명을 위해 본 발명의 일실시예에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터가 사용되는 수직축형 풍력 발전 장치를 설명하기로 한다.
도면을 참조하면, 상기 수직축형 풍력 발전장치는 베이스(10), 하우징(20), 본 발명에 따른 로터(30), 회전축(40), 클러치수단(50), 동력전달수단(60) 및 발전기(70)를 포함하여 구성된다.
상기 베이스(10)는 상기 하우징(20)이 연직으로 세워져 지지되기 위한 구성이다. 또한, 상기 베이스(10)의 내부에는 상기 로터(30)에 연결된 회전축(40)으로부터 전달된 회전력에 의해 전력을 생산하기 위한 발전기(70), 상기 회전축(40)으로부터 전달된 회전력을 단속하기 위한 클러치수단(50) 및 그 회전력을 상기 발전기(70)로 증속시켜 전달하기 위한 동력전달수단(60)이 설치된다.
상기 하우징(20)은 상기 베이스(10)의 상부에 연직으로 세워져 상기 로터(30) 및 회전축(40)이 회전지지되기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 하우징(20)은 상기 회전축(40)이 삽입되기 위한 축삽입공(21)이 중앙에 상하로 관통되게 형성된다. 상기 축삽입공(21)의 상부 입구에는 제1베어링 장착단(22)이 형성되어 그 제1베어링 장착단(22)에 제1베어링(23)의 외륜이 삽입 장착된다. 상기 하우징(20)의 외주에는 상기 로터(30)의 허브(31)가 지지되기 위한 제2베어링(25)이 장착되는데, 상기 제2베어링(25)의 내륜이 삽입 장착되도록 상기 하우징(20)의 외주면에는 제2베어링 장착단(24)이 형성된다. 상기 제2베어링(25)은 상기 제1베어링(23) 보다는 하부에 위치된다.
본 발명의 일실시예에 따른 로터(30)는 상기 회전축(40)에 일체로 연결되어 상기 하우징(20)에 회전지지되어 풍력에 의해 회전되면서 회전력을 발생시키기 위한 구성이다. 본 발명은 상기 로터(30)에 바람에 의한 항력으로 회전력을 얻기 위한 항력 블레이드(32,32')와 바람에 의한 양력차로 회전력을 얻기 위한 양력 블레이드(33)가 동시에 구비되어 로터(30)가 약한 바람에도 기동이 가능하며 충분한 회전력을 얻을 수 있는 구조를 갖는다. 도면을 참조하면, 상기 로터(30)는 허 브(31), 항력 블레이드(32,32') 및 양력 블레이드(33)로 구성된다.
상기 허브(31)는 상기 회전축(30)에 연결되어 상기 하우징(20)에 회전지지되기 위한 구성으로 원통형의 형상을 갖는다. 도면을 참조하면, 상부에 원반형상의 플랜지부(31a) 구비되어 그 플랜지부(32)는 상기 회전축(40)의 상부에 구비된 허브연결부(42)에 볼트와 같은 체결수단(도면에 미도시)에 의해 연결된다. 이에 따라, 상기 로터(30)는 상기 축과 용이하게 분리되며, 그에 따라 로터(30)의 교체 및 수리가 용이해진다. 상기 원반형상의 풀랜지부(31a)의 가장자리로부터는 원통형상의 원통체부(31b)가 하방으로 연장된다. 상기 원통체부(31b)는 상기 하우징(20)의 외부를 감싸게 하방으로 연장되며, 그 원통체부(31b)의 하단 내주면이 상기 제2베어링(25)의 외륜과 결합되어 그 제2베어링(25)에 회전지지된다. 본 발명은 하술하는 바와 같이 상기 회전축(40)이 상기 하우징(20)에 구비된 제1베어링(23)에 회전지지될 뿐만 아니라 그 회전축(40)이 연결된 로터(30)의 허브(31)가 상기 하우징(20)의 외주에 장착된 제2베어링(25)에 회전지지되도록 구성되어 강풍에 상기 로터(30)에 큰 힘이 가해지더라도 버틸 수 있는 구조를 갖는다. 특히, 본 발명은 상기 허브(31)의 원통체부(31b)의 상부와 하부 각각에 한 쌍의 항력 블레이드(32,32')가 상하로 연결되고, 그 항력 블레이드(32,32')의 외측 말단이 상기 양력 블레이드(33)에 의해 서로 연결됨으로써 그 강성이 튼튼해지게 된다. 상기 허브(31)의 외주면에는 상기 항력 블레이드(32,32')의 내측 말단이 연결되는데, 상기 항력 블레이드(32,32')가 분리가능하게 연결되도록 블레이드 연결브라켓(31c)가 부설된다. 상기 한 쌍의 항력 블레이드(32,32')와 하나의 양력 블레이드(33)는 일체로 제작되 어 상기 허브(31)에 구비된 블레이드 연결브라켓(31c)에 착탈가능하게 연결되며, 그에 따라 로터(30)의 제작 및 조립이 용이해지고, 파손 등에 의한 블레이드(32,32',33)의 교체가 용이해진다.
상기 항력 블레이드(32,32')는 풍압에 의한 항력을 받아 회전력을 발생시키기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 항력 블레이드(32,32')는 상하로 서로 대응되는 위치에서 상기 허브(31)를 일주하여 일정한 간격으로 배열되어 각각의 내측 말단이 상기 허브(31)의 원통체부(31b)의 외주면에 연결된다. 상기 항력 블레이드(32,32')의 외측 말단에는 상기 양력 블레이드(33)가 연결된다. 상기 항력 블레이드(32,32') 각각은 중앙이 'V'자 형상으로 꺽이게 절곡되어 'V'자형의 단면 형상을 갖고 양측 날(32c)이 만나는 단면의 모서리(32a)가 회전방향(R)을 향하도록 상기 허브(31)의 원통체부(31b)의 외주면에 연결된다. 상기 항력 블레이드(32,32')는 복수개가 상기 허브(31)의 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되며, 도면에는 원주방향으로 90°간격으로 항력 블레이드(32,32')가 배열된 예가 도시되어 있다. 상기와 같이 허브(31)에 연결된 항력 블레이드(32,32') 각각에는 'V'자 형상의 양측 날(33b) 사이의 내측에 위치된 골, 모서리(33a)의 반대 측 골의 방향으로 부는 바람(A2)에 의한 풍압이 가해지게 된다. 특히, 본 발명은 약한 바람이 부는 경우에도 항력 블레이드(32,32')에 가해지는 항력에 의해 로터(30)의 회전이 기동되게 된다. 도면을 참조하면, 상기 항력 블레이드(32,32')는 상하 한 쌍이 상하로 위치되게 상기 허브(31)에 연결되고, 상기 양력 블레이드(33)는 상기 상하의 항력 블레이드(32,32') 한 쌍에 하나 씩 대응되어 내측면의 상하 위치가 상기 상하 항력 블레이드(32,32') 한 쌍 각각의 외측 말단에 연결된다. 이에 따라 한 쌍의 항력 블레이드(32,32')와 양력 블레이드(33)가 일체로 연결되어 튼튼한 구조를 갖게 된다.
한편, 본 발명은 상기 항력 블레이드(32,32')에 충돌된 공기가 그 항력 블레이드(32,32')의 양측 날(32b) 사이의 골을 타고 내측으로 흘러 내측 말단에 구비된 유출구(32c)로 배출되어 회전방향으로 전방에 위치된 다른 항력 블레이드(32,32')에 충돌되도록 구성된 것을 특징으로 한다. 이를 위하여 상기 항력 블레이드(32,32')는 외측 말단에서 내측 말단을 향하는 방향으로 진행할수록 V자형 단면의 모서리(32a)가 회전방향(R)으로 전진되게 V자형 단면의 양측 날(32b)의 폭이 넓어지게 형성되고, 그 내측 말단에서 V자형 단면의 모서리(32a)에 유출구(32c)가 형성된 것을 특징으로 한다. 도 4는 상기와 같이 항력 블레이드에 충돌된 공기가 흘러 그 전방에 위치된 항력 블레이드에 충분히 충돌되도록 양측 날의 폭이 크게 확장되게 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터(130)를 도시한 평면도이다. 도 4를 참조하면, 로터(131)에 연결된 항력 블레이드(132)는 양력 블레이드(133)가 연결된 외측 말단으로부터 상기 허브(131)에 연결된 내측 말단으로 진행될 수록 양측 날(132b)의 폭이 넓어지도록 구성되고, 그 양측 날(132b) 사이의 내측에 위치된 골, 즉 모서리 반대측에 위치된 골이 회전방향으로 경사지게 형성되어 그 양측 날(132b)에 충돌된 바람(A)은 외측 말단에서 내측 말단으로 유동의 방향이 전환되어 흐르게 된다. 상기 항력 블레이드(132)가 상기 허브(131)에 연결된 내측 말단에는 상기 모서리(132a)가 끝나는 부분이 절취되어 개방된 유출구(132c)가 형성되 며, 상기 양측 날(132b) 사이의 골을 타고 흐른 바람의 유동(A')은 그 유출구(132c)로 유출되어 로터(130)의 회전방향으로 전방에 위치된 다음 항력 블레이드(132')에 충격을 가하게 된다. 이에 따라 바람(A)은 상기 항력 블레이드(132)에 1차적으로 충돌하여 회전력을 발생시키고, 그 충돌된 바람의 유동(A')은 상기 항력 블레이드(132)의 양측 날(132b) 사이의 골을 타고 흘러 유출구(132c)로 배출되어 다음 항력 블레이드(132'에 2차적으로 충돌하여 회전력을 발생시키게 된다.
상기 양력 블레이드(33)는 바람의 유동에 의한 양력(L)을 발생시키고 그 양력에 의한 회전력(L1)을 얻기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 양력 블레이드(34)는 비행기 날개의 단면 형상, 즉 에어포일형(익형,翼型)으로 형성되어 내측면 상단 및 하단 각각에 상기 한 쌍의 항력 블레이드(32,32') 각각의 외측 말단이 연결된다. 상기 양력 블레이드(33)는 전연(33a)이 회전방향(R)을 향하고, 후연(33b)가 후방에 위치되도록 내측면이 상기 항력 블레이드(32,32')의 외측 말단에 연결된다. 상기 양력 블레이드(33)에 바람(A1)이 가해지면 그에 따른 양력(L)이 발생되고, 그 양력(L) 중 회전방향(R)의 접선 성분(L1)은 로터(30)를 회전시키기 위한 토크를 발생시키게 된다.
상기 회전축(40)은 상기 로터(30)의 허브(31)에 상단부가 연결되어 로터(30)와 일체로 회전되는 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 회전축(40)은 원반형상의 허브연결부(42)가 상기 제1베어링(23)의 외륜과 결합되어 회전지지되고, 축부(41)가 상기 하우징(20)의 축삽입공(21)에 삽입되어 하단부가 상기 클러치수단(50)으로 연결된다. 상기 로터(30)와 일체로 회전되는 회전축(40)의 회전은 상기 클러치수 단(50) 및 동력전달수단(60)를 통해 발전기(70)로 입력된다.
상기 클러치수단(50)은 상기 발전기(70)의 회전속도를 소정 크기에서 일정하게 유지되도록 상기 회전축(40)으로부터 상기 발전기(70)으로 전달되는 회전력을 단속하기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 클러치수단(50)는 상기 회전축(40)의 회전력을 단속하기 위한 클러치(51)와, 상기 발전기(70)의 회전속도를 감지하기 위한 속도감지기(52)와, 상기 속도감지기(52)로부터 전달된 속도 신호에 따라 상기 클러치(51)의 연결을 단속하는 신호를 발생시키기 위한 컨트롤러(53) 및 상기 컨트롤러(53)의 신호에 따라 상기 클러치(51)를 작동시키기 위한 액츄에이터(54)로 구성된다. 이에 따라, 본 발명은 강풍에 의해 로터(30)가 빠르게 회전되는 경우에도 상기 발전기(70)는 일정한 속도로 회전되기 때문에 상기 발전기(70)에 의해 생산되는 전력은 일정한 크기의 출력을 갖게 된다.
상기 동력전달수단(60)는 상기 로터(30)와 일체로 회전되는 회전축(40)의 회전력을 상기 발전기(70)로 전달하기 위한 구성이다. 상기 동력전달수단(70)에는 상기 회전축(40)의 회전속도를 증속시켜 상기 발전기(70)로 전달하기 위한 증속기어열(61)이 설치된다.
상기 발전기(70)는 상기 로터(30)에 의해 발생된 회전력을 상기 클러치수단(50) 및 상기 동력전달수단(60)을 통해 전달받아 전력을 출력하기 위한 구성이다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 수직축형 풍력 발전 장치용 로터는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터를 도시한 측단면도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터를 도시한 분해 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터를 도시한 평면도 및 I-I에서의 단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직축형 풍력 발전 장치용 로터를 도시한 평면도
<주요 도면부호에 대한 간단한 설명>
10 베이스
20 하우징
21 축삽입공
22 제1베어링 장착단
23 제1베어링
24 제2베어링 장착단
25 제2베어링
30 로터
31 허브
31a 플랜지부
31b 원통체부
32,32' 항력 블레이드
33 양력 블레이드
40 회전축
41 축부
42 허브연결부
50 클러치수단
60 동력전달수단
70 발전기

Claims (3)

  1. 중앙에 연직의 회전축이 연결되는 원기둥 형상의 허브와,
    각각 중앙이 절곡되어 V자형의 단면 형상을 갖고 그 V자형 단면의 모서리가 회전방향을 향하도록 내측 말단이 상기 허브의 외주면에 연결되며, 복수개가 상기 허브의 원주방향으로 일정한 간격으로 배열된 항력 블레이드와,
    각각 에어포일형 단면 형상을 갖고 전연이 회전방향을 향하도록 내측면이 상기 항력 블레이드의 외측 말단에 연결된 복수개의 양력 블레이드가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 수직축형 풍력 발전 장치용 로터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 항력 블레이드는 상하 한 쌍이 상하로 위치되게 상기 허브에 연결되고,
    상기 양력 블레이드는 상기 상하의 항력 블레이드 한 쌍에 하나 씩 대응되어 내측면의 상하 위치가 상기 상하 항력 블레이드 한 쌍 각각의 외측 말단에 연결된 것을 특징으로 하는 수직축형 풍력 발전 장치용 로터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 항력 블레이드는 외측 말단에서 내측 말단을 향하는 방향으로 진행할수록 V자형 단면의 모서리가 회전방향으로 전진되게 V자형 단면의 양측 날의 폭이 넓어지게 형성되고,
    그 내측 말단에서 V자형 단면의 모서리에 유출구가 형성된 것을 특징으로 하는 수직축형 풍력 발전 장치용 로터.
KR1020070099188A 2007-10-02 2007-10-02 수직축형 풍력 발전 장치용 로터 KR100906814B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070099188A KR100906814B1 (ko) 2007-10-02 2007-10-02 수직축형 풍력 발전 장치용 로터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070099188A KR100906814B1 (ko) 2007-10-02 2007-10-02 수직축형 풍력 발전 장치용 로터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090034043A true KR20090034043A (ko) 2009-04-07
KR100906814B1 KR100906814B1 (ko) 2009-07-09

Family

ID=40760097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070099188A KR100906814B1 (ko) 2007-10-02 2007-10-02 수직축형 풍력 발전 장치용 로터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100906814B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102001376B1 (ko) * 2018-06-05 2019-07-18 에스씨씨 주식회사 타워형 풍력발전기

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2752144C (en) * 2003-06-09 2013-05-28 Shinko Electric Co., Ltd. Vertical axis type wind power station
JP4727277B2 (ja) * 2005-04-04 2011-07-20 大和ハウス工業株式会社 揚力・抗力複合型垂直軸風車

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102001376B1 (ko) * 2018-06-05 2019-07-18 에스씨씨 주식회사 타워형 풍력발전기

Also Published As

Publication number Publication date
KR100906814B1 (ko) 2009-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8328516B2 (en) Systems and methods of assembling a rotor blade extension for use in a wind turbine
CN201865840U (zh) 垂直轴风力发电机风叶及其风轮
EP2341245B1 (en) Apparatus for increasing lift on wind turbine blade
EP2194267B1 (en) Root sleeve for wind turbine blade
US20070231151A1 (en) Active flow control for wind turbine blades
EP2578875A1 (en) Wind turbine shroud
EP3564525B1 (en) Vertical shaft wind power generator driving device for self-adaptive variable-propeller, and wind power generator
US20140271216A1 (en) Horizontal axis wind or water turbine with forked or multi-blade upper segments
EP2204578A2 (en) Partial arc shroud for wind turbine blades
CN101802392A (zh) 具有气流偏导器的风力涡轮机
EP2436924A1 (en) Wind turbine appartus
EP2990643A1 (en) Rotor blade of a wind turbine
SE1550020A1 (sv) Wind turbine, wind farm, and method for generating energy
KR20110010241A (ko) 편심축을 가진 멀티 사이클로이드 곡선 시스템을 구현하는 풍력발전장치
JP2008057350A (ja) 風力発電装置
KR100906811B1 (ko) 수직축형 풍력 발전 장치
AU2008235238B2 (en) Wind wheel
KR102026954B1 (ko) 집풍식 풍력발전시스템
KR100906814B1 (ko) 수직축형 풍력 발전 장치용 로터
US8038400B2 (en) High-efficiency windmill
EP3396153A1 (en) A combination of a wind jet turbine and a wind turbine
KR20090051669A (ko) 풍력발전용 집풍형 풍차
KR101810872B1 (ko) 다중 풍력발전장치
US20200063709A1 (en) Rotor Blade Assembly Having Twist, Chord, and Thickness Distribution for Improved Performance
KR102021575B1 (ko) 집풍식 풍력 발전장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee