KR20130064878A - Wind turbine having nacelle having guide part - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A wind power generator having a nacelle having a guide part is provided to perform a correct yaw control by having the guide part, which amends an outflow air current flowing to a rear after passing through a wing to the same direction as an inflow air current before passing through a wing, in a nacelle. CONSTITUTION: A wind power generator having a nacelle having a guide part comprises a wing(30), a nacelle(20), and a tower(10). The wing has multiple blades and rotates by an external force. The nacelle comprises a generating unit, a measuring unit(22), and a guide unit. The generating unit generates electricity by the rotation of the wing. The measuring unit measures the direction and speed of wind of an outflow air current flowing to a rear after passing through a wing. The guide unit guides an outflow air current deflected by a rotation of the wing. An outflow air current amended to a same direction as an inflow air current before passing through a wing passes through the measuring unit. The tower supports the nacelle.

Description

가이드부를 가지는 나셀이 구비된 풍력 발전기{Wind Turbine Having Nacelle Having Guide Part}Wind generator with nacelle with guide part {Wind Turbine Having Nacelle Having Guide Part}

본 발명은 풍력발전기의 날개를 통과하여 후방으로 유동되는 편향된 유출기류의 풍속 및 풍향을 측정함에 따라 정확하지 못한 제어가 이루어지는 것을 방지하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 나셀에 가이드부가 구비되어 편향된 유출기류를 유입기류와 동일 방향으로 보정할 수 있는 풍력발전기이다.The present invention is to prevent the inaccurate control is made by measuring the wind speed and the wind direction of the deflected outflow flows flowing backward through the blades of the wind power generator, more specifically the deflected outflow air provided with a guide portion in the nacelle The wind turbine can be calibrated in the same direction as the inflow stream.

최근 국제 추세에 따라, 친환경적인 발전 방법으로서 풍력발전기가 세계적으로 널리 사용되고 있다. 이와 같은 풍력발전기는 바람에 의해 일 방향으로 회전되는 날개를 가지며, 이때 발생된 에너지를 전기에너지로 변환시키게 된다.According to the recent international trend, wind power generators are widely used around the world as an environmentally friendly power generation method. Such a wind turbine has a blade that is rotated in one direction by the wind, and converts the generated energy into electrical energy.

일반적으로, 풍력발전기는 회전하는 날개와, 상기 날개를 회전 가능하게 고정시키는 나셀과, 나셀을 지지하는 타워로 구성된다. 이때, 날개를 통과한 후 후방으로 유동되는 유출기류는 날개를 통과하기 전의 유입기류에 비해 일측으로 편향되는 현상이 나타나며, 이는 날개가 일 방향으로 지속적으로 회전되기 때문이다. 그리고, 이때 유출기류의 편향각은 일반적으로 평균 약 11°인 것으로 알려져 있다.In general, a wind turbine is composed of a blade that rotates, a nacelle for rotatably fixing the blade, and a tower supporting the nacelle. At this time, the outflow airflow flowing backward after passing through the wing is deflected to one side compared to the inflow airflow before passing through the wing, because the wing is continuously rotated in one direction. In this case, the deflection angle of the outflow stream is generally known to be about 11 ° on average.

한편, 나셀에는 날개를 통과한 후 후방으로 유동되는 유출기류의 풍속 및 풍량을 측정하여 Yaw 제어를 수행하기 위한 풍속/풍향계가 구비될 수 있다. 다만, 상기와 같이 유출기류는 일측으로 편향되며, X, Y, Z 방향으로 지속적으로 변동하는 경향으로 보이므로 Yaw 제어 수행 시 오차가 발생할 수 있다는 문제가 있다. 그리고, 이는 곧 풍력 발전기 전체 성능 저하로 직결된다.On the other hand, the nacelle may be provided with a wind speed / wind gauge for performing Yaw control by measuring the wind speed and air flow rate of the outflow air flowing backward after passing through the wing. However, as described above, the outflow airflow is deflected to one side, and thus, it is likely to continuously change in the X, Y, and Z directions, which may cause an error when performing the Yaw control. This, in turn, leads directly to the decline in overall wind generator performance.

따라서, 이와 같은 문제점을 원천적으로 방지하기 위한 기술이 요구되고 있다.Therefore, a technique for fundamentally preventing such a problem is required.

본 발명의 실시예들은, 나셀에 가이드부가 구비되어, 유출기류의 방향을 유입기류와 동일하게 보정하고자 한다.Embodiments of the present invention, the nacelle is provided with a guide, to correct the direction of the outlet airflow to the same as the inlet airflow.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 블레이드를 가지며, 외력에 의해 회전되는 날개와, 상기 날개의 회전축을 가지며, 상기 날개의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전부와, 상기 날개를 통과하여 후방으로 유동되는 유출기류의 풍향 및 풍속을 측정하는 측정부와, 상기 날개와 측정부 사이에 구비되고, 상기 날개의 회전에 의해 편향된 유출기류를 가이드하여 상기 날개를 통과하기 전의 유입기류와 동일 방향으로 보정된 유출기류가 상기 측정부를 통과하도록 하는 가이드부를 포함하는 나셀과, 상기 나셀을 지지하는 타워를 포함할 수 있다.According to an aspect of the invention, having a plurality of blades, the blade rotated by an external force, and having a rotation axis of the blade, the power generation unit for generating electricity by the rotation of the blade, and through the blade to the rear A measuring unit for measuring the wind direction and the wind speed of the flowing outflow air flow, and provided between the wing and the measuring unit, guides the outflow airflow deflected by the rotation of the blade to correct in the same direction as the inflow airflow before passing through the blade It may include a nacelle including a guide for allowing the discharged air flow to pass through the measuring unit, and a tower for supporting the nacelle.

또한, 상기 가이드부는 복수 개의 가이드패널을 포함할 수 있다.In addition, the guide unit may include a plurality of guide panels.

또한, 상기 가이드패널은, 상기 편향된 유출기류를 진입시킬 수 있도록 상기 편향된 유출기류에 대응되는 방향으로 편향된 진입영역 및 상기 나셀의 길이 방향으로 형성되어 상기 진입영역에 진입된 유출기류를 상기 날개를 통과하기 전의 유입기류와 동일 방향으로 보정하는 보정영역을 포함할 수 있다.In addition, the guide panel is formed in the lengthwise direction of the entry region and the nacelle deflected in a direction corresponding to the deflected outflow air flow so that the deflected outflow air flows through the wing. It may include a correction area for correcting in the same direction as the inlet air flow before.

또한, 상기 진입영역은 상기 편향된 유출기류의 방향 변화에 대응되도록 각도 변경 가능하게 형성될 수 있다.In addition, the entry area may be formed so as to change the angle so as to correspond to the direction change of the deflected outlet airflow.

또한, 상기 진입영역은 상기 나셀 전후 방향의 중심선으로부터 10~12°의 각도로 구비될 수 있다.In addition, the entry area may be provided at an angle of 10 ~ 12 ° from the center line in the front and rear direction of the nacelle.

또한, 상기 가이드부는 상기 나셀의 전방으로부터 47%~67%에 대응되는 위치에 구비될 수 있다.In addition, the guide portion may be provided at a position corresponding to 47% to 67% from the front of the nacelle.

또한, 상기 가이드부는 서로 다른 길이를 가지는 두 종류의 가이드패널이 교대로 구비될 수 있다.In addition, the guide unit may be provided with two kinds of guide panels alternately having different lengths.

또한, 상기 가이드패널의 단면은 에어포일의 형태를 가질 수 있다.In addition, the cross section of the guide panel may have a form of an airfoil.

또한, 상기 가이드부는 상기 나셀의 상면에 구비될 수 있다.In addition, the guide part may be provided on an upper surface of the nacelle.

본 발명의 실시예들은, 날개를 통과한 후 후방으로 유동되는 유출기류는 날개를 통과하기 전의 유입기류와 동일 방향으로 보정하는 가이드부가 나셀에 구비됨으로써, 정확한 Yaw 제어를 수행할 수 있도록 하는 장점이 있다.Embodiments of the present invention, the outflow airflow flowing back after passing through the wing is provided with a guide portion for correcting in the same direction as the inflow airflow before passing through the wing, the advantage that can perform accurate Yaw control have.

또한, 이에 따라 날개의 성능을 최대로 확보할 수 있다는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that can ensure the maximum performance of the wing.

또한, 정확한 Yaw 제어에 의해 풍력발전기의 날개 회전 시 소음 및 진동 발생이 저감될 수 있다는 장점이 있다.In addition, by the accurate Yaw control there is an advantage that noise and vibration can be reduced during the rotation of the blades of the wind turbine.

또한, 가이드부는 별도의 동력을 필요로 하지 않아 경제적이라는 장점이 있다.In addition, the guide portion does not require a separate power has the advantage of economical.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기의 전체 모습을 나타낸 사시도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 날개의 회전에 따라 유출기류가 편향되는 모습을 나타낸 평면도;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 편향된 유출기류가 가이드부에 의해 보정되는 모습을 나타낸 평면도;
도 4는 나셀 상방에 유동되는 유출기류의 편향각 변화를 측정하기 위한 측정 포인트를 나타낸 측면도;
도 5는 각 측정 포인트에서 유출기류의 편향각 변동 경향을 그래프로 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 가이드부의 설치 영역을 나타낸 평면도;
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 가이드부의 설치 높이를 나타낸 단면도;
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 가이드부의 모습을 나타낸 평면도; 및
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 풍력발전기에 있어서, 가이드부의 모습을 나타낸 평면도이다.1 is a perspective view showing the overall appearance of a wind power generator according to a first embodiment of the present invention;
2 is a plan view showing a state in which the outlet airflow is deflected according to the rotation of the blade in the wind power generator according to the first embodiment of the present invention;
3 is a plan view showing a state in which the deflected outflow airflow is corrected by the guide unit in the wind power generator according to the first embodiment of the present invention;
4 is a side view showing a measurement point for measuring a change in the deflection angle of the outlet air flow flowing above the nacelle;
Fig. 5 is a graph showing the tendency of the deflection angle fluctuations of the outlet airflow at each measuring point;
6 is a plan view showing the installation region of the guide unit in the wind power generator according to the first embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view showing the installation height of the guide unit in the wind power generator according to the first embodiment of the present invention;
8 is a plan view showing a state of the guide unit in the wind power generator according to the second embodiment of the present invention; And
9 is a plan view showing a state of the guide unit in the wind power generator according to the third embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same designations and the same reference numerals are used for the same components, and further description thereof will be omitted.

도 1에는, 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전기(1)의 전체 모습이 도시된다. 도 1을 참조하면, 풍력발전기(1)는 전체적으로 타워(10), 나셀(20), 복수의 블레이드를 가지는 날개(30)를 포함한다.1 shows an overall view of a wind turbine 1 according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the wind power generator 1 includes a tower 10, a nacelle 20, and a blade 30 having a plurality of blades.

먼저, 타워(10)는 상하 방향으로 길게 형성되고, 나셀(20)을 지면으로부터 지지한다.First, the tower 10 is formed long in the vertical direction, and supports the nacelle 20 from the ground.

다음으로, 날개(30)는 복수 개의 블레이드를 가지며, 바람에 의해 어느 한 방향으로 회전 가능하게 형성된다.Next, the wing 30 has a plurality of blades, is formed to be rotatable in any direction by the wind.

그리고, 나셀(20)은 상기 날개(30)의 회전축을 가지고, 상기 날개(30)가 회전될 수 있도록 고정시키며, 날개(30)의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전부가 구비된다. 또한, 이때 날개(30)의 회전비를 변화시키는 변속부가 더 구비될 수 있다. 즉, 날개(30) 및 나셀(20)에 의해 본 발명의 풍력발전기(1)는 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있다.In addition, the nacelle 20 has a rotation shaft of the blade 30, and fixes the blade 30 so that the blade 30 can be rotated, and includes a power generation unit that generates electricity by the rotation of the blade 30. In addition, the transmission unit for changing the rotation ratio of the blade 30 may be further provided. That is, the wind turbine 1 of the present invention by the wing 30 and the nacelle 20 can convert the kinetic energy of the wind into electrical energy.

이와 더불어, 나셀(20)의 후방에는 날개(30)를 통과하여 후방으로 유동되는 유출기류의 풍향 및 풍속을 측정하는 측정부(22)가 구비된다. 측정부(22)는 유출기류의 풍속 및 풍량을 측정하여 Yaw 제어를 수행하기 위한 정보를 제공할 수 있다.In addition, the rear of the nacelle 20 is provided with a measuring unit 22 for measuring the wind direction and the wind speed of the outflow air flowing through the wing 30 to the rear. The measuring unit 22 may provide information for performing Yaw control by measuring the wind speed and the air volume of the outflow airflow.

한편, 도 2를 참조하면, 발명의 배경이 되는 기술 부분에서 서술한 바와 같이, 날개(30)를 통과한 후 후방으로 유동되는 유출기류가 날개(30)를 통과하기 전의 유입기류에 비해 일측으로 편향되는 것을 확인할 수 있다. 이는 날개(30)가 지속적으로 회전하기 때문으로, 이와 같이 편향된 유출기류가 측정부(22)에 진입할 경우, 날개(30)로 유입되는 유입기류와의 방향 차이로 인해 Yaw 제어 시 오차가 발생할 수 있어 풍력발전기(1)의 성능을 저하시킬 수 있다는 문제가 있다.On the other hand, referring to Figure 2, as described in the technical background that is the background of the invention, the outflow airflow flowing back after passing through the wing 30 to one side compared to the inlet airflow before passing through the wing 30 It can be seen that the deflection. This is because the wing 30 is continuously rotated, so that when the deflected outflow air enters the measuring unit 22, an error occurs in Yaw control due to a difference in direction from the inflow air flow introduced into the wing 30. There is a problem that can reduce the performance of the wind turbine (1).

결론적으로, 이와 같은 현상을 방지하여 풍력발전기(1)의 성능을 최대로 확보하기 위해서는 날개(30) 후방으로 유동되는 편향된 유출기류를 유입기류와 동일하게 보정하여야 할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 제1실시예에서는, 유출기류를 유입기류와 동일 방향으로 보정하기 위한 가이드부가 구비된다.In conclusion, in order to prevent such a phenomenon to maximize the performance of the wind power generator 1, it is necessary to correct the deflected outflow air flowing behind the wing 30 in the same way as the inflow airflow. Therefore, in the first embodiment of the present invention, a guide portion for correcting the outflow airflow in the same direction as the inflow airflow is provided.

보다 구체적으로 설명하면, 가이드부는 날개(30)와 측정부(22) 사이에 구비되며, 날개(30)의 회전에 의해 편향된 유출기류를 가이드하여 날개(30)를 통과하기 전의 유입기류와 동일 방향으로 보정시킨다.In more detail, the guide part is provided between the wing 30 and the measuring part 22, and guides the outflow air flow deflected by the rotation of the wing 30 to be in the same direction as the inflow air flow before passing through the wing 30. Correct with

따라서, 보정된 유출기류가 측정부(22)를 통과하게 되므로, Yaw 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 이는 곧 풍력발전기(1)의 성능 향상으로 연결된다.Therefore, since the corrected outflow air flows through the measuring unit 22, it is possible to improve the accuracy of the Yaw control, which leads to the improvement of the performance of the wind turbine 1.

그리고, 이와 같은 가이드부는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 특히 본 발명의 제1실시예에서 가이드부는 복수 개의 가이드패널(40)을 가진다.In addition, the guide part may be implemented in various forms. In particular, in the first embodiment of the present invention, the guide part has a plurality of guide panels 40.

도 3에는 나셀(20)을 보다 확대한 모습이 도시되며, 이를 통해 가이드패널(40)의 형태를 보다 정확하게 확인할 수 있다. 도 3을 참조하면, 가이드패널(40)은 소정 간격으로 상호 이격 구비되어, 각 가이드패널(40) 사이에는 유출기류의 가이드경로가 형성된다. 즉, 유출기류는 가이드패널(40)의 전방으로 진입 후 가이드경로를 따라 후방으로 배출된다.3 shows an enlarged view of the nacelle 20, through which the shape of the guide panel 40 can be confirmed more accurately. Referring to FIG. 3, the guide panels 40 are provided to be spaced apart from each other at predetermined intervals, and guide paths for the outlet airflow are formed between the guide panels 40. That is, the outlet airflow is discharged backward along the guide path after entering the front of the guide panel 40.

한편, 가이드패널(40)은 편향된 유출기류를 유입 기류와 동일 방향으로 보정하기 위해, 진입영역(40a) 및 보정영역(40b)을 포함하는 형태로 형성될 수 있다.On the other hand, the guide panel 40 may be formed in a form including the entry area 40a and the correction area 40b to correct the deflected outflow airflow in the same direction as the inflow airflow.

이때, 진입영역(40a)은 편향된 유출기류를 진입시킬 수 있도록 대응되는 방향으로 편향된 영역을 말하며, 보정영역(40b)은 나셀(20)의 길이 방향으로 형성되어 진입영역(40a)으로 진입된 유출기류를 유입 기류와 동일 방향으로 보정하는 영역을 말한다.In this case, the entry area 40a refers to an area deflected in a corresponding direction so as to allow the deflected outflow air to enter, and the correction area 40b is formed in the longitudinal direction of the nacelle 20 to enter the entry area 40a. Refers to the region that corrects the airflow in the same direction as the inflow airflow.

즉, 가이드패널(40)은 전체적으로 전방이 일측으로 휘어진 형태를 가지며, 이에 따라 유출기류는 보정영역(40b) 후방으로 배출되어 진입영역(40a)를 통해 측정부(22)에 직각으로 진입할 수 있다. 따라서, Yaw 제어 시 오차를 최소화할 수 있어 풍력발전기(1)의 성능을 최대로 확보할 수 있다.That is, the guide panel 40 has a form in which the front is bent to one side as a whole, so that the outflow air can be discharged to the rear of the correction area 40b to enter the measurement unit 22 at right angles through the entry area 40a. have. Therefore, it is possible to minimize the error during Yaw control can ensure the performance of the wind turbine (1) to the maximum.

그리고, 제1실시예에서 가이드패널(40)은 진입영역(40a)과 보정영역(40b)의 연결 부분이 절곡되는 형태를 가지나, 그 형태가 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 가이드패널(40)은 전체 영역에 걸쳐 완만한 곡선을 그리도록 만곡될 수도 있으며, 복수의 절곡 부분을 가질 수도 있다.In the first embodiment, the guide panel 40 has a form in which the connection portion between the entry area 40a and the correction area 40b is bent, but the form is not limited thereto. For example, the guide panel 40 may be curved to draw a gentle curve over the entire area, or may have a plurality of bent portions.

한편, 진입영역(40a)은 유출기류의 방향이 변화할 경우, 이에 대응되도록 각도 변경 가능하게 형성될 수도 있다. 이는 유출기류가 각 가이드패널(40) 사이에 용이하게 진입되도록 하기 위해서이다. 이와 같은 경우, 도시되지는 않았으나 유출기류의 방향을 센싱하는 센서가 더 구비될 수 있으며, 이에 따라 진입영역(40a)의 각도를 변경하는 제어 수단이 더 구비될 수도 있다.Meanwhile, when the direction of the outlet airflow changes, the entry area 40a may be formed to be changeable in angle so as to correspond thereto. This is to allow the outlet airflow to easily enter between each guide panel 40. In this case, although not shown, a sensor for sensing the direction of the outlet airflow may be further provided. Accordingly, a control means for changing the angle of the entry area 40a may be further provided.

또한, 가이드패널(40)의 재질은 가볍고 튼튼한 알루미늄 계의 금속재료 또는 강화 플라스틱 등으로 형성될 수 있다.In addition, the material of the guide panel 40 may be formed of a light and durable aluminum-based metal material or reinforced plastic.

그리고, 제1실시예에서 가이드부는 나셀(20)의 상면에 구비되며, 이는 측정부(22)의 설치 위치와 동기화하기 위해서이다. 물론, 가이드부는 측정부(22)가 별도의 위치에 설치될 경우 그에 대응되도록 구비될 수도 있으나, 중력 등의 요건을 고려할 경우 측정부(22)와 가이드부는 나셀(20)의 상면에 구비되는 것이 바람직하다.And, in the first embodiment, the guide portion is provided on the upper surface of the nacelle 20, in order to synchronize with the installation position of the measuring portion 22. Of course, the guide unit may be provided to correspond to the measurement unit 22 when installed in a separate position, but considering the requirements such as gravity, the measurement unit 22 and the guide unit is provided on the upper surface of the nacelle 20 desirable.

한편, 이와 같은 가이드부의 효과적인 기능 수행을 위해, 나셀(20) 상의 어느 위치에 가이드부를 설치할 것인지를 생각하여 볼 수 있다. 이를 위해, 날개(30)의 후방으로 유출되는 유출기류의 편향각을 나셀(20) 상의 전후 방향을 따라 측정하였다.On the other hand, in order to perform the effective function of the guide portion, it can be considered in which position on the nacelle 20 to install the guide portion. To this end, the deflection angle of the outflow airflow flowing out to the rear of the wing 30 was measured along the front-rear direction on the nacelle 20.

도 4에는, 나셀(20) 상방에 유동되는 유출기류의 편향각 변화를 측정하기 위한 측정 포인트가 각각 도시되며, 구체적으로 나셀(20)의 전방으로부터 후방을 따라 제1측정포인트(P1), 제2측정포인트(P2), 제3측정포인트(P3)를 설정하였다. 구체적으로, 제1측정포인트(P1)는 나셀의 전체 길이 중 전방으로부터 10%의 길이에 해당되는 위치에 대응되며, 제2측정포인트(P2)는 나셀의 전체 길이 중 전방으로부터 50%의 길이에 대응되고, 제3측정포인트(P3)은 나셀의 전체 길이 중 전방으로부터 90%의 길이에 대응된다.In FIG. 4, measurement points for measuring the change in the deflection angle of the outflow air flowing above the nacelle 20 are respectively shown, specifically, the first measurement point P 1 along the front to the rear of the nacelle 20, The second measuring point P 2 and the third measuring point P 3 are set. Specifically, the first measuring point P 1 corresponds to a position corresponding to a length of 10% from the front of the nacelle, and the second measuring point P 2 is 50% of the nacelle from the front of the entire length of the nacelle. Corresponding to the length, the third measuring point P 3 corresponds to 90% of the length from the front of the nacelle.

그리고, 도 5에는, 상기의 각 측정포인트로부터 수집된 데이터를 정리한 그래프가 도시된다. 도시된 그래프에서, 가로축은 날개(30)의 방위각을 나타내며, 세로축은 날개(30) 후방으로 유출되는 유출기류의 편향각을 나타낸다.5 shows a graph in which data collected from the respective measurement points are summarized. In the graph shown, the axis of abscissas represents the azimuth of the vanes 30, and the axis of ordinates represents the deflection angles of the outflow streams flowing out behind the vanes 30.

이를 살펴보면, 나셀(20)의 전방에 위치된 제1측정포인트(P1)에서는 유출기류의 편향각의 변동폭이 비교적 크게 나타나는 것을 알 수 있으며, 제2측정포인트(P2) 및 제3측정포인트(P3)에서의 편향각 변동폭은 제1측정포인트(P1)에 비해 현저히 줄어드는 것을 확인할 수 있다.Looking at this, it can be seen that the fluctuation range of the deflection angle of the outflow air is relatively large in the first measurement point P 1 located in front of the nacelle 20, and the second measurement point P 2 and the third measurement point It can be seen that the variation in the deflection angle at (P 3 ) is significantly reduced compared to the first measurement point (P 1 ).

이때, 편향각의 변동이 심할 경우 가이드부의 진입영역(40a)을 통해 유출기류를 효율적으로 수집하기 어려울 수 있다는 문제가 있다. 즉, 가이드부의 진입영역(40a)으로 유입되는 유출기류의 편향각 폭이 최소화될 경우 수집량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 보조발전유닛(40)은 제2측정포인트(P2)의 인근으로부터 후방에 설치되는 것이 바람직함을 알 수 있다.In this case, when the deflection angle is severely changed, it may be difficult to efficiently collect the outflow air through the entry area 40a of the guide part. That is, when the deflection angle width of the outlet airflow flowing into the guide area 40a of the guide part is minimized, the collection amount may be increased. Accordingly, it can be seen that the auxiliary power generation unit 40 is preferably installed rearward from the vicinity of the second measuring point P 2 .

다만, 제2측정포인트(P2)로부터 후방으로 갈수록 유출기류가 분산되며, 또한 유출기류의 이동 거리가 증가되므로 풍량의 최대 확보를 위해서는 가이드부가 제2측정포인트(P2)에 근접하도록 설치될 수 있을 것이다.However, the second and increasing leakage flow is distributed to the rear from the measurement point (P2), In addition, since the increase in the moving distance of the outlet air flow add to the maximum gain of the air flow guide may be installed as close to the second measurement point (P 2) There will be.

이를 토대로, 보조발전유닛(40)의 설치 영역을 산정할 수 있으며, 이는 도 6 및 도 7에 도시된다. 이를 참조하여 설명하면, 일반적인 규격(날개의 블레이드 반경: 약 51.5m, 나셀의 전체 길이: 약 10.5m)의 풍력 발전기의 경우, 날개(30)로부터 가이드부의 이격 거리(L1)는 약 5m~7m를 유지하는 것이 바람직하다. 즉, 이를 정리하면 가이드부는 나셀(20) 전체 길이 중 나셀(20)의 전방으로부터 약 47%~67%에 대응되는 위치에 설치될 수 있다.Based on this, the installation area of the auxiliary power generation unit 40 can be estimated, which is shown in FIGS. 6 and 7. Referring to this, in the case of a wind generator of the general standard (blade blade radius: about 51.5m, the total length of the nacelle: about 10.5m), the distance (L 1 ) of the guide portion from the blade 30 is about 5m ~ It is desirable to keep 7m. In other words, in summary, the guide part may be installed at a position corresponding to about 47% to 67% of the nacelle 20 from the front of the nacelle 20.

그리고, 가이드부의 길이(L2)와, 가이드부로부터 측정부(22)의 이격 거리(L3)를 각각 1m~2m로 설정할 경우, Yaw 제어 시 오차 발생을 최소로 줄일 수 있다.In addition, when the length L 2 of the guide part and the distance L 3 of the measurement part 22 from the guide part are set to 1 m to 2 m, respectively, the occurrence of an error during Yaw control can be minimized.

또한, 이와 같은 조건 하에서 가이드부의 폭(L4)은 측정부(22)의 폭(L5)에 비해 150%~250% 넓게 형성될 수 있으며, 가이드부의 높이(L6)는 가이드부의 최대 높이가 나셀(20)의 측정부(22)의 설치 높이에 비해 120% 정도가 되도록 설정할 수 있다.In addition, under such conditions, the width L 4 of the guide part may be 150% to 250% wider than the width L 5 of the measuring part 22, and the height L 6 of the guide part is the maximum height of the guide part. It can be set to be about 120% of the installation height of the measuring part 22 of the nacelle 20.

한편, 다시 도 5를 참조하면, 각 측정포인트에서 유출기류의 편향각의 평균치는 약 11° 근처에서 형성됨을 알 수 있다. 이에 따라, 가이드부의 진입영역(40a) 각도는 나셀(20) 전후 방향의 중심선으로부터 약 10~12°를 유지하는 것이 바람직하다.On the other hand, referring back to Figure 5, it can be seen that the average value of the deflection angle of the outlet airflow at each measurement point is formed around about 11 °. Accordingly, the angle of the entry region 40a of the guide portion is preferably maintained at about 10 to 12 degrees from the center line in the front-rear direction of the nacelle 20.

이상으로 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력 발전기에 대해 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명하도록 한다.The wind power generator according to the first embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력 발전기의 나셀(120)을 확대한 모습이 도시된다. 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 풍력 발전기는 가이드부의 형태가 제1실시예와 다르게 형성된다.8, an enlarged view of the nacelle 120 of the wind power generator according to the second embodiment of the present invention. As shown, the wind generator according to the second embodiment is formed in the shape of the guide portion different from the first embodiment.

구체적으로, 가이드부는 서로 다른 길이를 가지는 두 종류의 가이드패널(140a, 140b)이 교대로 구비된 형태를 가진다. 이와 같은 경우, 유출기류가 길이가 긴 가이드패널(140a)의 측면에 부딪혀 가이드경로로 보다 용이하게 유도될 수 있다는 장점이 있다. 즉, 유출기류가 진입되는 부분의 단면적이 크게 증가하게 되므로, 가장자리에 위치된 가이드패널의 바깥쪽을 따라 유출기류가 유실되는 현상을 최소화할 수 있는 것이다.Specifically, the guide portion has a form in which two kinds of guide panels 140a and 140b having different lengths are alternately provided. In such a case, the outflow air collides with the side of the long guide panel 140a and may be more easily guided to the guide path. That is, since the cross-sectional area of the portion into which the outlet airflow enters is greatly increased, the phenomenon that the outlet airflow is lost along the outer side of the guide panel located at the edge can be minimized.

또한, 유출기류의 편향각이 보다 커질 경우에도, 유출기류는 길이가 긴 가이드패널(140a)의 측면에 부딪혀 가이드경로로 유도될 수 있다.In addition, even when the deflection angle of the outflow stream becomes larger, the outflow stream may be directed to the guide path by hitting the side of the long guide panel 140a.

다음으로, 도 9를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 풍력 발전기의 나셀(220)을 확대한 모습이 도시된다. 도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 풍력 발전기 역시 가이드부의 형태가 제1실시예, 제2실시예와 다르게 형성된다.Next, referring to FIG. 9, there is shown an enlarged view of the nacelle 220 of the wind power generator according to the third embodiment of the present invention. As shown, the wind generator according to the third embodiment is also formed in the shape of the guide portion different from the first embodiment and the second embodiment.

구체적으로, 가이드부가 복수의 가이드패널(240)을 포함하는 것은 제1실시예와 동일하나, 제1실시예와 달리 가이드패널(240)의 단면은 에어포일(Airfoil) 형태를 가진다. 즉, 제3실시예의 가이드패널(240)은 유선형으로 형성되고, 전방으로부터 후방으로 진행할수록 폭이 좁아지는 형태를 가진다.Specifically, the guide unit includes a plurality of guide panels 240 is the same as the first embodiment, but unlike the first embodiment, the cross section of the guide panel 240 has an airfoil shape. That is, the guide panel 240 of the third embodiment is formed in a streamlined shape, the width of the guide panel 240 becomes narrower as it proceeds from the front to the rear.

이와 같은 경우, 상기와 같은 가이드패널(240)의 유선형 형상에 따라, 가이드패널(240)의 측면 부분에서 유출기류의 속도가 증가되어 나셀(220)에 냉각 효과를 일으킬 수 있다. 또한, 유출기류 운동에너지의 증가에 따라 소형의 보조발전유닛 등을 나셀(220)에 설치할 경우 Yaw 위치 제어의 동력에너지로도 활용할 수 있다는 장점이 있다.
In this case, according to the streamlined shape of the guide panel 240 as described above, the speed of the outflow air flow in the side portion of the guide panel 240 may be increased to cause a cooling effect on the nacelle 220. In addition, when a small auxiliary power generation unit or the like is installed in the nacelle 220 according to the increase in the effluent airflow energy, there is an advantage that it can be utilized as the power energy of the yaw position control.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments should be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus, the present invention is not limited to the above description and may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

1: 풍력발전기
10: 타워
20: 나셀
22: 측정부
30: 날개
40: 가이드패널
40a: 진입영역
40b: 보정영역1: wind power generator
10: Towers
20: Nacelle
22: measuring unit
30: wings
40: guide panel
40a: entry area
40b: correction range

Claims (9)

복수 개의 블레이드를 가지며, 외력에 의해 회전되는 날개;
상기 날개의 회전축을 가지며, 상기 날개의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전부와, 상기 날개를 통과하여 후방으로 유동되는 유출기류의 풍향 및 풍속을 측정하는 측정부와, 상기 날개와 측정부 사이에 구비되고, 상기 날개의 회전에 의해 편향된 유출기류를 가이드하여 상기 날개를 통과하기 전의 유입기류와 동일 방향으로 보정된 유출기류가 상기 측정부를 통과하도록 하는 가이드부를 포함하는 나셀; 및
상기 나셀을 지지하는 타워;
를 포함하는 풍력 발전기.A blade having a plurality of blades, the blade being rotated by an external force;
A power generation unit having a rotation axis of the blade and generating electricity by rotation of the blade, a measuring unit measuring wind direction and wind speed of the outflow air flowing through the blade and flowing backward, between the blade and the measuring unit A nacelle provided with a guide part for guiding the outflow air flow deflected by the rotation of the blade so that the outflow air flow corrected in the same direction as the inflow air flow before passing the blade flows through the measurement part; And
A tower supporting the nacelle;
Wind generator comprising a. 제1항에 있어서,
상기 가이드부는 복수 개의 가이드패널을 포함하는 풍력 발전기.The method of claim 1,
The guide unit wind generator comprising a plurality of guide panels. 제2항에 있어서,
상기 가이드패널은,
상기 편향된 유출기류를 진입시킬 수 있도록 상기 편향된 유출기류에 대응되는 방향으로 편향된 진입영역 및 상기 나셀의 길이 방향으로 형성되어 상기 진입영역에 진입된 유출기류를 상기 날개를 통과하기 전의 유입기류와 동일 방향으로 보정하는 보정영역을 포함하는 풍력 발전기.The method of claim 2,
The guide panel,
An entry area deflected in a direction corresponding to the deflected outflow stream so as to enter the deflected outflow stream and a longitudinal direction of the nacelle, and an outflow stream entering the entry area before passing through the blade in the same direction as the inflow stream; Wind generator comprising a correction area to correct with. 제3항에 있어서,
상기 진입영역은 상기 편향된 유출기류의 방향 변화에 대응되도록 각도 변경 가능하게 형성된 풍력 발전기.The method of claim 3,
The entry area is a wind generator is formed to be able to change the angle so as to correspond to the direction change of the deflected outflow. 제3항에 있어서,
상기 진입영역은 상기 나셀 전후 방향의 중심선으로부터 10~12°의 각도로 구비되는 풍력 발전기.The method of claim 3,
The entry region is a wind generator is provided at an angle of 10 ~ 12 ° from the center line in the front and rear direction of the nacelle. 제1항에 있어서,
상기 가이드부는 상기 나셀의 전방으로부터 47%~67%에 대응되는 위치에 구비되는 풍력 발전기.The method of claim 1,
The guide unit is a wind generator is provided at a position corresponding to 47% to 67% from the front of the nacelle. 제2항에 있어서,
상기 가이드부는 서로 다른 길이를 가지는 두 종류의 가이드패널이 교대로 구비된 풍력 발전기.The method of claim 2,
The guide unit is a wind generator having two kinds of guide panels alternately having different lengths. 제2항에 있어서,
상기 가이드패널의 단면은 에어포일의 형태를 가지는 풍력 발전기.The method of claim 2,
Cross section of the guide panel is a wind power generator having the form of an airfoil. 제1항에 있어서,
상기 가이드부는 상기 나셀의 상면에 구비되는 풍력 발전기.The method of claim 1,
The guide unit is a wind generator provided on the upper surface of the nacelle.
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