KR20110088828A

KR20110088828A - Vertical axis wind turbine

Info

Publication number: KR20110088828A
Application number: KR1020100008527A
Authority: KR
Inventors: 서형우; 류민웅; 이승철
Original assignee: (주)엔티시; 서형우
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-08-04
Also published as: KR101192854B1

Abstract

PURPOSE: A vertical axis wind turbine for wind power generation is provided to improve the torque at high and low speed by increasing the drag for driving at low speed and enhancing the aerodynamic characteristic of blades at high speed. CONSTITUTION: A vertical axis wind turbine for wind power generation comprises a frame, a rotary shaft, blades(40), a drag generating member(50), and a driving part(60). The rotary shaft is installed in the frame. The blades are formed in an airfoil shape and installed at regular intervals along the outer circumference of the rotary shaft. The drag generating member is installed on the side of the blade facing the rotary shaft and movable between first and second positions to be projected out of and inserted into the blade. The driving part transfers the drag generating member to the first position in case of the low speed rotation of the rotary shaft and to the second position in case of the high speed rotation of the rotary shaft.

Description

Vertical axis wind turbine}

본 발명은 수직 풍차에 관한 것으로, 더 상세하게는 풍력 발전기의 초기 구동 시 항력을 증가시켜 기동력을 증가시키고, 고속 회전 시 항력을 줄일 수 있는 풍력 발전용 수직 풍차에 관한 것이다. The present invention relates to a vertical windmill, and more particularly to a vertical windmill for wind power generation that can increase the maneuverability by increasing the drag during the initial driving of the wind generator, and can reduce the drag during high-speed rotation.

일반적으로 풍차는 자연바람으로 블레이드를 회전시키게 되고, 이것을 기어기구 등을 이용하여 속도를 높여 발전기를 돌리게 됨으로써 전기적인 발전으로 변환시킨다. 이러한 풍력 발전을 위한 풍차는 네덜란드형 풍차로 대표되는 것으로 바람에 대해 회전축이 수평으로 되어 있는 수평축형 풍차와, 바람에 대해 회전축이 수직으로 되어 있는 수직축형 풍차가 알려져 있다.In general, a windmill rotates a blade by natural wind, and converts it into electrical power by rotating a generator by increasing the speed by using a gear mechanism or the like. Such windmills for wind power generation are represented by Dutch windmills, and a horizontal shaft windmill whose rotation axis is horizontal with respect to the wind, and a vertical shaft windmill whose rotation axis is perpendicular to the wind are known.

이 중 수직축형 풍차에는 패들형이나 사보니우스형 등과 같이 블레이드에 발생되는 항력으로 풍차를 회전시키는 항력형과, 다리우스형이나 자이로밀형 등과 같이 블레이드에 발생되는 양력으로 풍차를 회전시키는 양력형이 알려져 있다.Among these, the vertical axis windmill is known as a drag type that rotates the windmill by the drag generated on the blade, such as a paddle type or savonius type, and a lift type that rotates the windmill by the lifting force generated on the blade, such as the Darius type or the gyromill type. have.

즉, 전자는 불어 올리는 측을 향하는 블레이드의 저항을 작게 하여 항력차에 의해 풍차를 회전시키는 데 반해, 후자는 블레이드에 발생되는 양력에 의해 풍차를 회전시키도록 되어 있다.That is, the former rotates the windmill by the drag difference by reducing the resistance of the blade toward the blow-up side, while the latter rotates the windmill by the lift force generated in the blade.

상기 수직축형인 전자(항력형)의 경우, 주속비(블레이드의 에어 포일 단부 속도/풍속)가 1이 되면 풍차를 그 이상으로 회전시키는 모멘트가 발생되지 않아, 풍속이 올라가도 그 이상의 회전수를 얻을 수도 없고 발전 효율이 낮다는 문제가 있었다. In the case of the electron (drag type) of the vertical axis type, when the circumferential speed ratio (blade air foil end speed / wind speed) is 1, a moment for rotating the windmill no longer occurs, and even if the wind speed rises, even more rotational speed may be obtained. And low power generation efficiency.

그리고 후자(양력형)의 경우 주속비가 1 이상에서는, 풍차의 공력 특성이 좋아져 풍차를 효율적으로 회전시키는 것이 가능하지만, 주속비가 1 이하에서는 풍차의 공력 특성이 나빠져 풍차를 회전시키는 모멘트가 작아진다. 또한, 기동 모멘트가 작아 정지 상태로부터의 기동이 매우 곤란해지는 결점이 있었다.In the latter case (lift type), the aerodynamic characteristics of the windmill are improved when the circumferential ratio is 1 or more, and the windmill can be efficiently rotated. In addition, there is a drawback that the starting moment is small and the starting from the stop state becomes very difficult.

대한민국 등록 특허 제 0637297호에는 풍력 발전장치가 개시되어 있다. 개시된 풍력 발전장치는 수직 회전축에 직교하는 면 내에서, 상기 회전축을 중심으로 하여 일정 각도마다 복수의 블레이드가 설치된 것으로, 상기 블레이드는 낮은 레이놀즈 수로 높은 양력 계수를 갖는 에어 포일형이며, 상기 에어 포일 하면의 후연부에 절결부가 형성된다.Korean Patent No. 0637297 discloses a wind power generator. The disclosed wind power generator has a plurality of blades installed at a predetermined angle about the rotation axis in a plane orthogonal to a vertical rotation axis, and the blade is an air foil type having a high lift coefficient with a low Reynolds number. A cutout is formed at the trailing edge of the.

상술한 바와 같은 풍력 발전장치는 바람이 부는 방향에 대한 항력이 상대적으로 약하여 낮은 풍속에서 구동을 위한 항력이 낮아 저속의 바람에서 구동력이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 상기 풍력 발전기는 전방에서 작용하는 항력과 후방에서 작용하는 항력의 차이를 주어 저속에서 기동성을 향상시키고 있다.그러나 이 풍력 발전용 풍차는 고속에서 블레이드의 면적 감소로 인하여 효율이 떨어지는 문제점이 있다.The wind power generator as described above has a problem in that the drag force in the direction of the wind is relatively weak and the drag force for driving at low wind speed is relatively low driving force at low wind speed. That is, the wind generator improves maneuverability at low speed by giving a difference between drag acting at the front and drag acting at the rear. However, this wind turbine has a problem of low efficiency due to the reduction of the blade area at high speed. .

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개 특허 제 2009-0101513호에는 수직축형 풍차가 개시되어 있다. 개시된 수직축형 풍차는 수직 회전축과 직교하는 면 내에서, 상기 수직 회전축을 중심으로 하여 등각도 간격으로 복수 개의 블레이드(blade)가 설치된 수직축형 풍차로서, 상기 블레이드는 1.0 이상의 양력(揚力) 계수를 가지는 유선형의 날개형이며, 상기 블레이드의 배면에 전단부가 축 지지되고, 후단부는 상기 블레이드에 대하여 개폐되는 개폐 부재와, 상기 블레이드의 회전 속도와 풍속의 비에 따라 상기 개폐 부재의 개폐 동작을 제어하는 개폐 제어 수단을 포함한다.In order to solve the above problems, Korean Patent Publication No. 2009-0101513 discloses a vertical shaft windmill. The disclosed vertical axis windmill is a vertical axis windmill provided with a plurality of blades at equiangular intervals about the vertical axis of rotation in a plane perpendicular to the vertical axis of rotation, wherein the blade has a lift coefficient of 1.0 or more. It is a streamlined wing type, the opening and closing member is axially supported on the back of the blade, the rear end opening and closing the opening and closing member to control the opening and closing operation of the opening and closing member according to the ratio of the rotational speed and the wind speed of the blade Control means.

상술한 수직축형 풍차는 개폐부재를 개폐동작시키기 위한 개폐제어수단이 날개의 내부에 설치되어 있으므로 상대적으로 구조가 복잡하다. 상대적으로 구조가 복잡하다. The vertical axis windmill described above is relatively complicated in structure because the opening and closing control means for opening and closing the opening and closing member is installed inside the wing. Relatively complicated structure.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초기 구동 시 항력을 증가시켜 초기 구동력을 향상시키고, 고속회전 시 항력을 감소시켜 풍력에 의한 구동력을 높일 수 있는 풍력 발전용 수직 풍차를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems as described above, to increase the drag during the initial driving to improve the initial driving force, and to provide a vertical windmill for wind power generation that can increase the driving force by the wind power by reducing the drag during high-speed rotation The purpose is.

본 발명의 다른 목적은 블레이드의 회전수의 증가로 향상된 원심력에 의해 항력발생깃을 인입 및 인출시킬 수 있는 풍력 발전용 수직 풍차를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a vertical windmill for wind power generation that can draw in and pull out the drag generation target by the improved centrifugal force by increasing the number of revolutions of the blade.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력발전용 수직풍차는 프레임과, 상기 프레임에 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 등간격으로 설치되며, 에어포일형으로 형성된 다수의 블레이드와, 상기 회전축에 대향되는 상기 블레이드의 측면에, 상기 블레이드 외부로 돌출되는 제 1위치와 상기 블레이드 내부로 인입되는 제 2위치 사이에 이동가능하게 설치된 항력발생부재와, 상기 회전축의 저속 회전 시 상기 항력발생부재를 상기 제 1위치로 이동시키고, 상기 회전축의 고속 회전 시 상기 항력발생부재를 상기 제 2위치로 이동시킬 수 있게 상기 회전축의 회전시 상기 블레이드에 작용하는 원심력에 의해 발생하는 기구의 운동을 상기 항력발생부재의 상기 제 1 및 제 2위치 사이의 직선운동으로 변환하는 구동부를 구비한다. Vertical windmill for wind power generation according to the present invention for achieving the above object is a frame, a rotating shaft rotatably installed on the frame, and is installed at equal intervals along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the rotating shaft, a plurality of air foil type And a drag generating member movably installed between a blade of the blade, a side of the blade opposite to the rotating shaft, and a first position projecting out of the blade and a second position leading into the blade, and a low speed rotation of the rotating shaft. Mechanism generated by the centrifugal force acting on the blade during the rotation of the rotating shaft to move the drag generating member to the first position when moving the drag generating member to the second position at high speed rotation of the rotary shaft To convert the motion of the linear motion between the first and second positions of the drag generating member And a.

상기 구동부는 상기 블레이드의 내부에 회동가능하게 설치된 메인링크와, 상기 메인링크의 일단부에 설치되어, 상기 블레이드에 작용하는 원심력에 의해 상기 메인링크를 회동시키는 웨이트부재와, 상기 블레이드의 내부에 회동가능하게 설치되며, 상기 메인링크에 발생된 회전력의 회전방향을 변환할 수 있게 일단부에 상기 메인링크의 타단부가 회동 및 슬라이딩 가능하게 설치된 서브링크와, 상기 서브링크의 회전운동을 상기 제 1 및 제 2위치 사이의 상기 항력발생부재의 직선운동으로 변환할 수 있게 상기 서브링크의 타단부에 일단부가 회동 및 슬라이딩 가능하게 설치되며, 타단부는 상기 항력발생부재가 설치된 구속로드와, 상기 메인링크에 설치되어 상기 메인링크를 초기 설치위치로 탄성바이어스 시키는 탄성부재를 구비하는 것이 바람직하다. The drive unit is provided with a main link rotatably provided in the blade, a weight member installed at one end of the main link to rotate the main link by centrifugal force acting on the blade, and rotated inside the blade. And a sub link provided at one end thereof so that the other end of the main link is rotatable and slidable so as to change the rotational direction of the rotational force generated in the main link, and the rotational motion of the sub link. And one end rotatably and slidably provided at the other end of the sub-link so as to be converted into a linear motion of the drag generating member between the second position, the other end of which is a constraint rod provided with the drag generating member, and the main It is preferable to have an elastic member installed in the link to elastically bias the main link to the initial installation position. The.

상기 메인링크 및 서브링크는 상기 블레이드의 내벽면에 회동가능하게 설치되고, 상기 블레이드의 내벽면에 의해 회동이 간섭되는 것을 방지할 수 있게 각 회동중심을 기준으로 절곡되게 형성된다. The main link and the sub link are rotatably installed on the inner wall surface of the blade, and are bent relative to each rotation center to prevent the rotation of the blade from interfering with the inner wall surface of the blade.

상기 블레이드는 상기 회전축에 대향되는 측면에 상기 제 1 및 제 2위치 사이로 상기 항력발생부재가 이동할 수 있게 관통구가 형성되고, 상기 관통구를 통해 상기 제 1 및 제 2위치로 이동하는 상기 항력발생부재를 가이드할 수 있게 상기 관통구의 가장자리에, 상기 블레이드의 내측으로 돌출형성된 가이드부재를 구비하는 것이 바람직하다. The blade has a through hole formed so that the drag generating member can move between the first and second positions on a side opposite to the rotation axis, and the drag generation moves to the first and second positions through the through hole. Preferably, a guide member protruding inwardly of the blade is provided at an edge of the through hole so as to guide the member.

본 발명에 따른 풍력 발전용 수직풍차는 저속에서 구동을 위한 항력을 증가시키고, 고속에서 회전에 양력이 작용하는 블레이드의 공력특성을 향상시켜 저속과 고속에서의 회전토크를 증가시킬 수 있다. 그리고 고속에서 양력을 증가시킴으로써 발전용량을 향상시킬 수 있다. The vertical windmill for wind power generation according to the present invention can increase the drag for driving at low speed, and improve the aerodynamic characteristics of the blade acting on the rotation at high speed to increase the rotation torque at low speed and high speed. And the power generation capacity can be improved by increasing the lift at high speed.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전용 수직풍차에 대한 사시도이고,
도 2는 도 1의 풍력발전용 수직풍차의 구동부에 대한 단면도이고,
도 3은 도 1의 풍력발전용 수직풍차의 구동부에 대한 사시도이고,
도 4는 도 1의 풍력발전용 수직풍차의 고속 회전시 구동부의 단면도이다. 1 is a perspective view of a vertical windmill for wind power generation according to the present invention;
2 is a cross-sectional view of a driving unit of the vertical wind turbine for wind power generation of FIG. 1,
3 is a perspective view of a driving unit of the vertical windmill for wind power generation of FIG. 1,
4 is a cross-sectional view of the driving unit at high speed rotation of the vertical wind turbine for wind power generation of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 풍력발전용 수직풍차를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the vertical windmill for wind power generation according to the present invention.

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 풍력발전용 수직풍차(10)가 도시되어 있다. 1 to 4 illustrate a vertical windmill 10 for wind power generation according to the present invention.

도면을 참조하면, 풍력발전용 수직풍차(10)는 첨탑, 건물, 별도의 지주 등에 설치되는 것으로 프레임(20)과, 프레임(20)에 회전가능하게 설치된 회전축(30)과, 회전축(30)의 외주면에 등간격으로 설치된 다수의 블레이드(40)와, 블레이드(40)의 외부로 돌출되는 제 1위치와 블레이드(40) 내부로 인입되는 제 2위치 사이에 이동가능하게 설치된 항력발생부재(50)와, 항력발생부재(50)를 이동시키는 구동부(60)를 구비한다. Referring to the drawings, the vertical windmill 10 for wind power is installed on a steeple, a building, a separate prop, etc., the frame 20, a rotating shaft 30 rotatably installed on the frame 20, and the rotating shaft 30. A drag generating member 50 movably installed between a plurality of blades 40 installed at equal intervals on the outer circumferential surface of the blade 40 and a second position protruding to the outside of the blade 40 and a second position drawn into the blade 40. And a driving unit 60 for moving the drag generating member 50.

회전축(30)은 상하방향으로 연장되게 형성된 환봉형으로 형성되며, 하단이 프레임(20)에 회전가능하게 설치된다. The rotating shaft 30 is formed in an annular bar shape formed to extend in the vertical direction, and the lower end is rotatably installed in the frame 20.

블레이드(40)는 회전축(30)의 외주면에 원주방향을 따라 등간격을 이루며 다수개가 설치되며, 단면이 항공기의 날개 단면과 같은 에어포일형으로 형성된다. 즉, 블레이드(40)는 내부에 소정의 설치공간(43)이 마련된 본체부(42)와, 상기 본체부(42)의 전면에 형성되는 엣지부(44) 및 본체부(42)의 후단부에 위치되는 테일부(45)를 구비한다. Blade 40 is formed on the outer circumferential surface of the rotating shaft 30 at equal intervals in the circumferential direction, the plurality of blades 40 is formed in an airfoil shape such as the cross section of the wing of the aircraft. That is, the blade 40 has a main body portion 42 having a predetermined installation space 43 therein, and an edge portion 44 and a rear end portion of the main body portion 42 formed on the front surface of the main body portion 42. The tail portion 45 is positioned at.

블레이드(40)는 회전축(30)에 대해 이격된 위치에 설치될 수 있게 다수의 지지바(41)를 구비한다. The blade 40 has a plurality of support bars 41 to be installed at a position spaced apart from the rotation shaft 30.

지지바(41)는 소정의 반경을 갖는 환봉형으로 형성된며, 양단이 각각 회전축(30)의 외주면과, 회전축(30)에 대향되는 블레이드(40)의 측면에 고정된다. 지지바들(41)은 상하방향으로 상호 이격된 위치의 블레이드(40)의 측면에 고정되는 것이 바람직하다. The support bar 41 is formed in an annular bar shape having a predetermined radius, and both ends thereof are fixed to the outer circumferential surface of the rotation shaft 30 and the side of the blade 40 opposite to the rotation shaft 30, respectively. The support bars 41 are preferably fixed to the side surfaces of the blades 40 spaced apart from each other in the vertical direction.

한편, 블레이드(40)의 회전축(30)에 대향되는 측면에는 항력발생부재(50)가 블레이드(40)의 외부로 돌출되는 제 1위치와, 블레이드(40)의 내부로 인입되는 제 2위치 사이에 이동가능하게 설치될 수 있게 상하방향으로 관통구(46)가 형성된다. On the other hand, the side opposite to the rotation axis 30 of the blade 40 between the first position where the drag generating member 50 protrudes out of the blade 40 and the second position introduced into the blade 40 The through-hole 46 is formed in the vertical direction to be installed to be movable in.

이때, 관통구(46)는 항력발생부재(50)가 테일부(45)에 인접된 위치에서 인입 및 인출될 수 있게, 블레이드(40)의 테일부(45)에 인접된 위치에 형성되는 것이 바람직하다. At this time, the through hole 46 is formed in a position adjacent to the tail portion 45 of the blade 40 so that the drag generating member 50 can be drawn in and out at a position adjacent to the tail portion 45. desirable.

관통구(46)에 대응되는 위치의 블레이드(40) 내부에는 블레이드(40)의 내부로 슬라이딩되는 항력발생부재(50)를 가이드할 수 있게 가이드부재(47)가 형성되어 있다. A guide member 47 is formed in the blade 40 at a position corresponding to the through hole 46 to guide the drag generating member 50 sliding into the blade 40.

가이드부재(47)는 관통구(46)의 가장자리를 따라 블레이드(40)의 내부로 돌출되게 형성되며, 항력발생부재(50)의 설치각도에 대응되는 각도로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. Guide member 47 is formed to protrude into the blade 40 along the edge of the through hole 46, it is preferably formed to be inclined at an angle corresponding to the installation angle of the drag generating member (50).

항력발생부재(50)는 관통구(46)를 통하여 초기 구동시와 같이 회전축(30)의 저속 회전시 블레이드(40)의 외부로 인출되고, 회전축(30)의 주 회전 시 즉, 주속비가 1 이상의 회전시에 관통구(46)를 통하여 인입된다. The drag generating member 50 is drawn out of the blade 40 during the low-speed rotation of the rotary shaft 30 through the through hole 46, that is, the main speed ratio is 1 It pulls in through the through-hole 46 at the time of the above rotation.

항력발생부재(50)는 단면이 판형 또는 에어포일형으로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지 않고 항력을 증가시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 또한, 블레이드(40)의 측면에 대한 항력발생부재(50)의 설치각도는 10도 내지 80도를 유지할 수 있으나, 55도 내지 65도를 유지하는 것이 바람직하다. The drag generating member 50 may have a cross section having a plate shape or an air foil type, but is not limited thereto, and may be any structure that can increase drag force. In addition, the installation angle of the drag generating member 50 with respect to the side of the blade 40 can maintain 10 to 80 degrees, it is preferable to maintain 55 to 65 degrees.

또한, 항력발생부재(50)의 인출길이는 블레이드(40)에 대한 항력발생부재(50)의 설치위치에 따라 달라질 수 있다. In addition, the withdrawal length of the drag generating member 50 may vary depending on the installation position of the drag generating member 50 with respect to the blade 40.

한편, 본 발명에 따른 구동부(60)를 상세히 설명하면 다음과 같다. Meanwhile, the driving unit 60 according to the present invention will be described in detail as follows.

구동부(60)는 본체부(42)의 설치공간(43) 내에 설치되어 항력발생부재(50)를 관통구(46)를 통하여 제 1위치로 인출시키거나, 제 2위치로 인입시킬 수 있게 회전축(30)의 회전 시 발생하는 원심력에 의해 발생하는 링크의 회전운동을 항력발생부재(50)의 제 1 및 제 2위치 사이의 직선운동으로 변환한다. The driving part 60 is installed in the installation space 43 of the main body part 42 to draw the drag generating member 50 to the first position through the through hole 46, or to rotate the shaft to be drawn into the second position. The rotational movement of the link generated by the centrifugal force generated during rotation of the 30 is converted into a linear movement between the first and second positions of the drag generating member 50.

구동부(60)는 본체부(42) 내부에 회동가능하게 설치된 메인링크(61)와, 메인링크(61)의 일단부에 설치된 웨이트부재(62)와, 본체부(42) 내부에 회동가능하게 설치되되, 메인링크(61)의 타단부에 일단부가 회동 및 슬라이딩 가능하게 설치된 서브링크(63)와, 서브링크(63)의 타단부에 일단부가 회동 및 슬라이딩 가능하게 설치되며, 타단부에 항력발생부재(50)가 설치된 구속로드(64)와, 메인링크(61)의 회전축(30)에 설치되어 메인링크(61)를 탄성바이어스시키는 탄성부재(65)를 구비한다. The drive unit 60 is rotatably formed in the main link 61 provided in the main body portion 42 in a rotatable manner, a weight member 62 provided in one end of the main link 61, and the main body portion 42 in a rotatable manner. It is installed, the sub-link 63 is installed at one end to the other end of the main link 61 so as to be rotated and slid, and the other end of the sub-link 63 is installed to be rotatable and slidable, the other end drag The restraining rod 64 is provided with the generating member 50, and the elastic member 65 is provided on the rotating shaft 30 of the main link 61 to elastically bias the main link 61.

메인링크(61)는 소정의 두께를 갖는 바형으로 형성되며, 메인링크(61)의 중심부는 회전축(30)에 대응되는 블레이드(40) 내부의 내벽면에 형성된 메인브라켓(66)에 회동가능하게 설치된다.The main link 61 is formed in a bar shape having a predetermined thickness, and the center of the main link 61 is rotatably attached to the main bracket 66 formed on the inner wall surface of the blade 40 corresponding to the rotation shaft 30. Is installed.

메인링크(61)의 타단의 상면 및 하면에는 후술되는 서브링크(63)의 일단부에 회동 및 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있게 상측 및 하측으로 돌출되게 각각 제 1결합핀(67)이 형성되어 있다. First and second coupling pins 67 are formed on the upper and lower surfaces of the other end of the main link 61 so as to protrude upward and downward so as to be rotatable and slidable at one end of the sub link 63 to be described later. .

메인링크(61)는 원심력에 의해 회동 시, 블레이드(40)의 내벽면에 의해 회동이 간섭되는 것을 방지할 수 있게 메인링크(61)의 회동중심을 기준으로 소정 각도로 절곡되게 형성되는 것이 바람직하다. When the main link 61 is rotated by the centrifugal force, the main link 61 may be bent at a predetermined angle with respect to the center of rotation of the main link 61 so as to prevent the rotation from interfering with the inner wall surface of the blade 40. Do.

웨이트부재(62)는 메인링크(61)의 일단에 고정되며, 회전축(30)의 회전시 웨이트부재(62)의 자중에 의해 원심력이 발생한다. 이때, 메인링크(61)는 웨이트부재(62)에 작용하는 원심력에 의해 회동한다. The weight member 62 is fixed to one end of the main link 61, the centrifugal force is generated by the weight of the weight member 62 when the rotation shaft 30 rotates. At this time, the main link 61 is rotated by the centrifugal force acting on the weight member 62.

서브링크(63)는 소정의 두께를 갖는 바형으로 형성되어 있으며, 서브링크(63)의 중심부는 메인브라켓(66)에 대해 테일부(45) 방향으로 이격된 위치의 블레이드(40)의 내벽면에 형성된 서브브라켓(68)에 회전가능하게 설치된다. The sublink 63 is formed in a bar shape having a predetermined thickness, and the center of the sublink 63 has an inner wall surface of the blade 40 at a position spaced apart from the main bracket 66 in the tail portion 45 direction. It is rotatably installed in the sub bracket 68 formed in.

서브링크(63)의 일단부에는 제 1결합핀(67)이 삽입되어, 메인링크(61)의 타단부가 회동 및 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있게 서브링크(63)의 길이방향으로 제 1슬라이딩홈(63a)이 형성되어 있다. The first coupling pin 67 is inserted into one end of the sub link 63 so that the other end of the main link 61 can be installed to be rotatable and slidably. The groove 63a is formed.

또한, 서브링크(63)의 타단부에는 구속로드(64)가 회동 및 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있게 후술되는 구속로드(64)의 제 2결합핀(69)이 삽입될 수 있게 서브링크(63)의 길이방향으로 제 2슬라이딩홈(63b)이 형성되어 있다. In addition, the other end of the sublink 63, the second link pin 69 of the restraining rod 64, which will be described later so that the restraining rod 64 can be pivotally and slidably installed. The second sliding groove 63b is formed in the longitudinal direction of the cross section.

서브링크(63)는 메인링크(61)에 의해 회동시 블레이드(40) 내벽면에 의해 회동이 간섭되는 것을 방지할 수 있게, 서브링크(63)의 회동중심을 기준으로 소정 각도 절곡되게 형성된다. The sublink 63 is formed to be bent at a predetermined angle with respect to the rotation center of the sublink 63 so as to prevent rotation by the inner wall of the blade 40 when the main link 61 is rotated. .

한편, 서브링크(63)는 메인링크(61)의 상면 및 하면에 각각 형성된 제 1결합핀(67)을 용이하게 구속할 수 있게 메인링크(61)의 두께에 대응되는 길이만큼 상하방향으로 이격되게 복수개가 형성되는 것이 바람직하다. On the other hand, the sublink 63 is spaced apart in the vertical direction by a length corresponding to the thickness of the main link 61 to easily restrain the first coupling pin 67 formed on the upper and lower surfaces of the main link 61, respectively. Preferably, a plurality is formed.

구속로드(64)는 소정 두께를 갖는 바형으로 형성되며, 일단부의 상면 및 하면에는 제 2슬라이딩홈(63b)에 삽입될 수 있도록 제 2결합핀(69)이 각각 돌출형성되어 있다. The restraining rod 64 is formed in a bar shape having a predetermined thickness, and the second coupling pins 69 protrude from the top and bottom surfaces of one end so as to be inserted into the second sliding groove 63b.

구속로드(64)의 타단부에는 고정볼트와 같은 고정수단에 의해 항력발생부재(50)의 단부가 고정되어 있다. The other end of the restraining rod 64 is fixed to the end of the drag generating member 50 by a fixing means such as a fixing bolt.

탄성부재(65)는 메인링크(61)의 회전축(30)에 설치되어 메인링크(61)가 초기위치로 회동되도록 탄성바이어스시킨다. 탄성부재(65)는 용이하게 메인링크(61)에 탄성력을 제공할 수 있도록 토션스프링인 것이 바람직하다. The elastic member 65 is installed on the rotation shaft 30 of the main link 61 to elastically bias the main link 61 to rotate to an initial position. The elastic member 65 is preferably a torsion spring so as to easily provide an elastic force to the main link 61.

탄성부재(65)의 코일부는 메인링크(61)의 회전축(30)에 감기도록 형성되며, 탄성부재(65)의 일단은 메인링크(61)에 고정되며, 타단은 메인브라켓(66)에 고정되어 있다. 탄성부재(65)는 메인링크(61)의 일단부가 블레이드(40)의 내벽면에 인접하도록 메인링크(61)를 탄성적으로 가압한다.The coil part of the elastic member 65 is formed to be wound around the rotation shaft 30 of the main link 61, one end of the elastic member 65 is fixed to the main link 61, the other end is fixed to the main bracket 66. It is. The elastic member 65 elastically presses the main link 61 so that one end of the main link 61 is adjacent to the inner wall surface of the blade 40.

한편, 구동부(60)는 상술한 실시 예에 의해 한정되지 않고, 원심력을 인용하여 수직풍차(10)의 고속회전 시 예컨대, 주속비가 1이상일 때에 항력발생부재(50)를 관통구(46)를 통하여 본체의 내부로 인입시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. On the other hand, the drive unit 60 is not limited to the above-described embodiment, the high speed rotation of the vertical windmill 10 by quoting the centrifugal force, for example, when the circumferential speed ratio is one or more, the through hole 46 through the drag generating member 50. Any structure can be used as long as it can lead into the inside of the main body.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 구동부(60)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the drive unit 60 according to the present invention configured as described above in detail as follows.

회전축(30)의 기동 또는 저속으로 회동시, 메인링크(61)의 일단부는 탄성부재(65)에 의해 블레이드(40)의 내벽면에 인접되게 위치하며, 항력발생부재(50)는 블레이드(40)의 외부로 인출된 상태를 유지한다. When the rotating shaft 30 is started or rotated at a low speed, one end of the main link 61 is positioned adjacent to the inner wall surface of the blade 40 by the elastic member 65, and the drag generating member 50 is the blade 40. Maintain drawn state to outside.

회전축(30)이 고속으로 회전 시, 웨이트부재(62)에 원심력이 발생하며, 상기 원심력에 의해 메인링크(61)는 일단부가 블레이드(40)의 중심방향으로 회동한다. 이때, 메인링크(61)의 타단부에 회동 및 슬라이딩 가능하게 설치된 서브링크(63)는 서브링크(63)의 일단부가 블레이드(40)의 내벽면 방향으로 회전하며, 서브링크(63)의 타단부에 설치된 구속로드(64)를 블레이드(40)의 내측으로 이동시킨다. When the rotating shaft 30 rotates at high speed, centrifugal force is generated in the weight member 62, and one end of the main link 61 rotates toward the center of the blade 40 by the centrifugal force. At this time, one end of the sublink 63 is rotated in the direction of the inner wall surface of the blade 40, the sublink 63 is pivotally and slidably installed at the other end of the main link 61, the other of the sublink 63 The restraining rod 64 installed at the end is moved inside the blade 40.

블레이드(40)의 내부로 이동하는 구속로드(64)에 의해 항력발생부재(50)는 블레이드(40)의 내부로 인입된다. The drag generating member 50 is drawn into the blade 40 by the restraining rod 64 moving into the blade 40.

상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 풍력발전용 수직풍차(10)는 공기력을 발생시키는 블레이드(40)에 작용하는 항력(抗力)과 양력을 이용하여 저속과 고속에서 회전력을 얻을 수 있다. The vertical wind turbine for wind power generation 10 according to the present invention configured as described above can obtain the rotational force at low and high speed by using drag and lift force acting on the blade 40 for generating the air force.

즉, 본 발명에 따른 수직형 풍차는 미풍( 0.5 내지 1.5m/sec)에서 블레이드(40) 후방인 테일부(45)와 인접되는 측에 형성된 관통구(46)를 통하여 항력발생부재(50)를 인출시킴으로써 바람에 의한 테일부(45)에서 항력과 엣지부(44)로부터의 항력과의 차이가 생기는 형상으로 제공함으로써 공기 역학적으로 스보니우스 효과를 얻어 미풍속역에서의 기동을 가능하게 하고, 고속주행 시 항력을 줄이고 양력이 작용하는 블레이드(40) 면을 넓게하여 자이로밀 효과를 극대화 시킬 수 있다. That is, the vertical windmill according to the present invention is the drag generating member 50 through the through hole 46 formed in the side adjacent to the tail portion 45, which is the back of the blade 40 in the breeze (0.5 to 1.5m / sec) By providing the shape in which the difference between the drag from the drag portion 44 and the drag portion from the edge portion 44 by the wind is obtained aerodynamically the Sbonius effect to enable the maneuver in the low wind speed zone To reduce the drag during high-speed driving, and widen the surface of the blade 40 to lift the gyro mill effect can be maximized.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 주속비가 1이하에서 상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 블레이드(40)에 항력발생부재(50)가 돌출된 상태로 지지되어 있으므로 블레이드(40)의 테일부(45)의 항력이 엣지부(44)의 항력보다 상대적으로 커지게 되어 미풍에서 회전하게 되고, 상기 회전력에 의해 지속적으로 회전축(30)이 회전하게 됨으로써 스보니우스 효과를 극대화 할 수 있다. In more detail, since the drag generating member 50 is supported by the blade 40 in a protruding state as shown in FIGS. 1 and 2 at a peripheral speed ratio of 1 or less, the tail portion of the blade 40 ( The drag of 45) becomes relatively larger than the drag of the edge portion 44 to rotate in the breeze, and the rotary shaft 30 is continuously rotated by the rotation force, thereby maximizing the Svonius effect.

즉, 항력발생부재(50)가 돌출됨으로써 테일부(45)측에서의 항력 발생면적이 상대적으로 넓어지게 되므로 미풍에서의 구동력과 회동력을 증가시킬 수 있다. That is, since the drag generating area 50 protrudes, the drag generating area at the tail part 45 side is relatively widened, thereby increasing the driving force and the turning force in the breeze.

본 발명인의 실험에 의하면 미풍(0.5 내지 1 m/sec)에서 항력 발생부재가 관통구(46)로부터 인출된 상태에서 항력을 기존의 블레이드(40) 즉, 항공기 날개 형상의 블레이드(40)에 비하여 4,8배 증가시킬 수 있었다.According to the experiment of the inventors, the drag force is drawn in the state where the drag generating member is drawn out from the through hole 46 in the breeze (0.5 to 1 m / sec), compared to the conventional blade 40, that is, the blade 40 of the aircraft wing shape. It could increase by 4 and 8 times.

한편, 회전수가 증가함에 따라 상기 블레이드(40)에는 원심력이 작용하게 되면, 도 4에 도시된 바와 메인링크(61) 및 서브링크(63)가 원심력에 의해 회전됨에 따라 구속로드(64)가 블레이드(40) 내부로 당겨져 항력발생부재(50)를 블레이드(40) 내부로 인입시킨다. 따라서 고속회전 시 블레이드(40)가 항력에 의해 회전이 방해되는 것을 방지할 수 있다. On the other hand, when the centrifugal force acts on the blade 40 as the number of rotations increases, the restraining rod 64 blades as the main link 61 and the sublink 63 are rotated by the centrifugal force as shown in FIG. 4. 40 is drawn into the drag generating member 50 into the blade 40. Therefore, it is possible to prevent the rotation of the blade 40 is prevented by the drag during the high speed rotation.

본 발명의 풍력 발전용 수직풍차(10)는 항력형의 수직축형 풍차와 양력형의 수직축형 풍차의 장점을 겸비하는 것으로, 스보니우스 효과와 자이로밀 효과를 최대한으로 얻을 수 있다. The vertical windmill 10 for wind power generation of the present invention combines the advantages of the drag type vertical axis windmill and the lift type vertical axis windmill, and can obtain the sbonius effect and the gyromill effect to the maximum.

따라서 풍속(회전 정지 상태로부터 기동하는 데 필요한 풍속)을 종래의 수직축형 풍차보다 더 낮게 할 수 있는 동시에, 저풍속역(2~5m/sec)에 있어서의 회전력을 대폭 증대시킬 수 있고, 또한 중고속역(6m/sec 이상)에서의 회전수를 보다 증대시킬 수 있다. Therefore, the wind speed (wind speed required to start from the rotation stop state) can be lower than that of the conventional vertical shaft windmill, and the rotational force in the low wind speed range (2-5 m / sec) can be greatly increased, The rotation speed in the high speed range (6 m / sec or more) can be further increased.

즉, 광범위의 풍속역에 있어서, 풍차의 효율(풍력을 회전력으로 변환시키는 효율) 을 대폭 향상시켜, 발전 효율 등의 향상을 도모할 수 있다.That is, in a wide range of wind speeds, the efficiency of windmills (efficiency for converting wind power into rotational force) can be greatly improved, and power generation efficiency and the like can be improved.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

10: 풍력발전용 수직풍차
20: 프레임
30: 회전축
40: 블레이드
46: 관통구
47: 가이드부재
50: 항력발생부재
60: 구동부
61: 메인링크
62: 웨이트부재
63: 서브링크
64: 구속로드
65: 탄성부재10: Vertical windmill for wind power generation
20: frame
30: axis of rotation
40: blade
46: through hole
47: guide member
50: drag generating member
60: drive unit
61: main link
62: weight member
63: sublink
64: restraint rod
65: elastic member

Claims

A frame;
A rotating shaft rotatably installed on the frame;
A plurality of blades installed at equal intervals along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the rotating shaft and formed in an airfoil type;
A drag generating member movably installed on a side of the blade opposite to the rotation axis, between a first position protruding out of the blade and a second position leading into the blade;
Centrifugal force acting on the blade during rotation of the rotating shaft to move the drag generating member to the first position during low speed rotation of the rotary shaft and to move the drag generating member to the second position during high speed rotation of the rotary shaft. And a drive unit for converting the motion of the mechanism generated by the linear motion between the first and second positions of the drag generating member.

The driving unit
A main link rotatably installed in the blade;
A weight member installed at one end of the main link to rotate the main link by centrifugal force acting on the blade;
A sub-link rotatably installed in the blade, the sub-link of which the other end of the main link is rotatably and slidable at one end thereof so as to change the rotational direction of the rotational force generated in the main link;
One end of the sublink is pivotally and slidably installed at the other end of the sublink so as to convert the rotational motion of the sublink into a linear motion of the drag generating member between the first and second positions. A restraining rod provided with a generating member;
And an elastic member installed on the main link to elastically bias the main link to an initial installation position.

The method of claim 2,
The main link and the sub-link is rotatably installed on the inner wall surface of the blade, characterized in that formed to be bent relative to the center of rotation so as to prevent the rotation is interfered by the inner wall surface of the blade Vertical windmill for power generation.

The method of claim 3, wherein
The blade is formed with a through hole to move the drag generating member between the first and second positions on the side opposite to the rotation axis,
And a guide member protruding inwardly of the blade at an edge of the through hole so as to guide the drag generating member moving to the first and second positions through the through hole. windmill.