KR20130068037A - Aerogenerator attached bump on blade - Google Patents

Aerogenerator attached bump on blade Download PDF

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KR20130068037A KR1020110135173A KR20110135173A KR20130068037A KR 20130068037 A KR20130068037 A KR 20130068037A KR 1020110135173 A KR1020110135173 A KR 1020110135173A KR 20110135173 A KR20110135173 A KR 20110135173A KR 20130068037 A KR20130068037 A KR 20130068037A
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곽진성
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

PURPOSE: A wind power generator with a blade having protrusions is provided to increase a lift coefficient by reducing vortex generated from one surface of the blade. CONSTITUTION: The wind power generator with a blade(10) having protrusions(20) comprises a nacelle(40) and a tower(50). The blade is placed around a rotary shaft, and rotates by wind. The protrusions are attached to one side of the blade. The nacelle converts rotational power into electric energy. The tower supports the nacelle. One side of the blade is divided into first and second sections. The protrusions are attached to the first section which is wider than the second section.

Description

블레이드에 돌기를 부착한 풍력발전기{AEROGENERATOR ATTACHED BUMP ON BLADE}Wind generator with protrusion on blade {AEROGENERATOR ATTACHED BUMP ON BLADE}

본 발명은 풍력발전기의 효율을 증대시키기 위한 방안에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for increasing the efficiency of a wind turbine.

일반적으로, 풍력발전기는 바람의 세기가 강한 산악지역이나 해안과 같은 지역에 설치된다. 풍력발전기는 바람의 세기에 따라 회전 운동되는 복수개의 블레이드와, 블레이드의 회전력을 전기에너지로 변환하는 나셀과, 나셀을 지지하는 타워로 구성된다.In general, wind turbines are installed in areas such as mountainous areas or coasts where wind strength is strong. The wind turbine is composed of a plurality of blades that rotate in accordance with the strength of the wind, a nacelle for converting the rotational force of the blade into electrical energy, and a tower supporting the nacelle.

이러한 풍력발전기의 블레이드는 바람의 방향 즉, 풍향에 대해 가로 방향으로 배치된다. The blades of this wind generator are arranged in the transverse direction with respect to the wind direction, that is, the wind direction.

도 1은 종래기술에 따른 풍력발전기의 블레이드 상의 와류를 도시한 도면이다.1 shows a vortex on a blade of a wind turbine according to the prior art.

도 1을 참고하면, 종래의 풍력발전기에서 사용되는 블레이드의 일면에는 (110)에서처럼, 종종 유체의 회전운동에 의하여 주류와 반대방향으로 소용돌이 치는 흐름인 와류(Vortex)가 발생한다. 와류는 강하게 회전하면서 흐르는 유체의 형태를 소용돌이 또는 와류라 부르는데, 수로의 불규칙성, 장애물 등으로 인하여 흔히 발생하게 된다. (120)은 블레이드의 일면으로 바람이 매끄럽게 부딪히지 못하고, 소용돌이치는 현상을 나타내는 것이다.Referring to FIG. 1, on one surface of a blade used in a conventional wind power generator, a vortex, which is a flow vortexing in a direction opposite to the mainstream due to a rotational motion of a fluid, is generated, as in 110. Vortex is called the vortex or vortex, which is a type of fluid that flows strongly and is often caused by channel irregularities, obstacles, and the like. 120 indicates that the wind does not hit smoothly on one surface of the blade, swirling.

이와 같이, 블레이드의 일면에 와류가 발생하게 되면, 회전 운동해야 하는 블레이드의 효율이 떨어지게 되어, 결과적으로 풍력발전기의 효율을 떨어뜨리는 결과를 가져온다.
As such, when the vortex is generated on one surface of the blade, the efficiency of the blade to be rotated is reduced, resulting in a decrease in the efficiency of the wind turbine.

본 발명의 일실시예는 블레이드의 일면에 돌기를 부착함으로써, 블레이드의 일면에 발생하는 와류를 감소시켜, 블레이드 상의 양력 계수를 증가시킬 수 있도록 하는 풍력발전기를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a wind power generator by attaching a protrusion to one surface of the blade, thereby reducing the vortex generated on one surface of the blade, thereby increasing the lift coefficient on the blade.

본 발명의 일실시예는 블레이드를 효율을 극대화시킬 수 있도록 돌기를 부착하는 형태를 달리함으로써, 풍력발전기의 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 풍력발전기를 제공한다.
One embodiment of the present invention provides a wind power generator that can improve the efficiency of the wind power generator by varying the shape of attaching the projection to maximize the efficiency of the blade.

본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기는 회전축을 중심으로 배치되어, 바람에 의해 회전하는 블레이드, 상기 블레이드의 일면에 부착되는 복수의 돌기, 상기 블레이드의 회전력을 이용하여 전기에너지로 변환하는 나셀, 및 상기 나셀을 지지하는 타워를 포함한다.Wind turbine according to an embodiment of the present invention is disposed around the rotation axis, a blade that rotates by wind, a plurality of protrusions attached to one surface of the blade, a nacelle to convert into electrical energy using the rotational force of the blade, And a tower supporting the nacelle.

상기 블레이드의 일측은 제1 영역 및 제2 영역으로 구분하고, 상기 복수의 돌기는 상기 제2 영역보다 상대적으로 큰 단면을 가진 제1 영역에 부착될 수 있다.One side of the blade is divided into a first region and a second region, and the plurality of protrusions may be attached to a first region having a cross section relatively larger than the second region.

상기 복수의 돌기는 상기 회전축에 가까운 상기 블레이드의 기점부터 상기 블레이드의 끝단까지 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착될 수 있다.The plurality of protrusions may be attached in a line to have a predetermined interval from the starting point of the blade close to the rotation axis to the end of the blade.

상기 복수의 돌기는 상기 기점에서부터 멀어질수록 간격이 좁아지도록 부착될 수 있다.The plurality of protrusions may be attached to be narrower apart from the starting point.

상기 복수의 돌기는 상기 기점에서부터 상기 블레이드의 중앙까지 제1 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착되고, 상기 중앙에서 상기 끝단까지 상기 제1 일정 간격보다 작은 제2 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착될 수 있다.
The plurality of protrusions may be attached in a line to have a first predetermined interval from the origin to the center of the blade, and may be attached in a line to have a second predetermined interval smaller than the first predetermined interval from the center to the end.

본 발명의 일실시예에 따르면, 블레이드의 일면에 돌기를 부착함으로써, 블레이드의 일면에 발생하는 와류를 감소시켜, 블레이드 상의 양력 계수를 증가시킬 수 있다.According to one embodiment of the invention, by attaching a protrusion on one side of the blade, it is possible to reduce the vortices generated on one side of the blade, thereby increasing the lift coefficient on the blade.

본 발명의 일실시예에 따르면, 블레이드를 효율을 극대화시킬 수 있도록 돌기를 부착하는 형태를 달리함으로써, 풍력발전기의 효율을 향상시킬 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, by varying the shape of attaching the projection to maximize the efficiency of the blade, it is possible to improve the efficiency of the wind turbine.

도 1은 종래기술에 따른 풍력발전기의 블레이드 상의 와류를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드의 일측을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드에 부착되는 돌기를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기 내 블레이드 상의 와류를 도시한 도면이다.1 shows a vortex on a blade of a wind turbine according to the prior art.
2 is a view showing a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing one side of the blade according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a protrusion attached to a blade according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the vortex on the blade in the wind turbine according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 도면이다.2 is a view showing a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 풍력발전기는 블레이드(10), 돌기(20), 나셀(40), 및 타워(50)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the wind generator includes a blade 10, a protrusion 20, a nacelle 40, and a tower 50.

블레이드(10, Blade)는 회전축(30)을 중심으로 배치되어, 바람에 의해 회전한다. 즉, 블레이드(10)는 자연적으로 불어오는 바람에서 회전 운동에너지를 생산하는 것이다.The blade 10 is disposed about the rotation axis 30 and rotates by wind. In other words, the blade 10 is to produce the rotational kinetic energy from the wind blowing naturally.

돌기(20)는 블레이드(10)의 일면에 복수 개 부착된다. 이때, 블레이드(10)의 일측은 제1 영역 및 제2 영역으로 구분하고, 돌기(20)는 상기 제2 영역보다 상대적으로 큰 단면을 가진 제1 영역에 부착될 수 있다.A plurality of protrusions 20 are attached to one surface of the blade 10. In this case, one side of the blade 10 may be divided into a first region and a second region, and the protrusion 20 may be attached to a first region having a cross section relatively larger than the second region.

실시예로, 돌기(20)는 회전축(30)에 가까운 블레이드(10)의 기점(starting point)부터 블레이드(10)의 끝단(End Point)까지 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착될 수 있다. 또는, 돌기(20)는 상기 기점에서부터 멀어질수록 간격이 좁아지도록 부착될 수도 있다. 또는, 돌기(20)는 상기 기점에서부터 상기 블레이드의 중앙(middle)까지 제1 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착되고, 상기 중앙에서 상기 끝단까지 상기 제1 일정 간격보다 작은 제2 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착될 수도 있다.In an embodiment, the protrusions 20 may be attached in a line to have a predetermined distance from the starting point of the blade 10 close to the rotation axis 30 to the end point of the blade 10. Alternatively, the protrusions 20 may be attached to be narrower as they get farther from the starting point. Alternatively, the protrusions 20 are attached in a line to have a first constant distance from the origin to the middle of the blade, and in a line to have a second constant distance smaller than the first constant distance from the center to the end. It may be attached.

이러한, 돌기(20)는 블레이드(10) 일면에 발생하는 와류를 감소시켜, 블레이드(10) 상의 양력 계수(Lift coefficient)를 증가시킴으로써, 블레이드(10)의 회전 운동을 증대시킬 수 있다.The protrusion 20 may reduce the vortices generated on one surface of the blade 10 and increase the lift coefficient on the blade 10, thereby increasing the rotational motion of the blade 10.

돌기(20)에 대해서는 이하 도 3, 4를 통해 상세히 설명하기로 한다.The protrusions 20 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4 below.

회전축(30)은 블레이드(10)가 고정되어 회전함에 따라 연동하는 중심축으로, 나셀(40)과 연결되어 나셀(40)에 회전 운동에너지를 공급할 수 있다.The rotating shaft 30 is a central axis that interlocks as the blade 10 is fixed and rotates, and is connected to the nacelle 40 to supply rotational kinetic energy to the nacelle 40.

나셀(40, nacelle)은 블레이드(10)의 회전력을 이용하여 전기에너지로 변환한다. 즉, 나셀(40)은 상기 공급된 회전 운동에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다. 예컨대, 나셀(40)은 상기 회전 운동에너지를 상기 전기에너지로 변환하는 발전기, 기타 제어장치, 감속장치 등을 내장할 수 있다.Nacelle 40 (nacelle) is converted into electrical energy using the rotational force of the blade (10). That is, the nacelle 40 may convert the supplied rotational kinetic energy into electrical energy. For example, the nacelle 40 may include a generator for converting the rotational kinetic energy into the electrical energy, another control device, a deceleration device, and the like.

타워(50)는 나셀(40)을 지지하는 구조물이며, 내부에 나셀(40)에서 생산된 전력을 내보내는 전력송출라인 등이 통과한다.The tower 50 is a structure for supporting the nacelle 40, and a power transmission line through which the electric power produced by the nacelle 40 is discharged passes.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드의 일측을 도시한 도면이다.3 is a view showing one side of the blade according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, (a)에서, 풍력발전기의 블레이드(10) 일면을 수직으로 자르면, (b)와 같은 단면이 나온다.Referring to FIG. 3, in (a), when one surface of the blade 10 of the wind turbine is vertically cut, a cross section as shown in (b) is obtained.

(b)에서, 상기 블레이드의 일측은 제1 영역 및 제2 영역으로 구분할 수 있다. 상기 제1 영역은 상기 블레이드의 기점부터 중심까지의 영역이고, 상기 제2 영역은 상기 중심부터 끝단까지의 영역이다. 도시한 바와 같이, 제1 영역의 단면은 제2 영역의 단면보다 넓은 것을 알 수 있다. 따라서, 돌기(20)는 상기 제2 영역보다 상대적으로 큰 단면을 가진 상기 제1 영역에 부착될 수 있다.In (b), one side of the blade may be divided into a first region and a second region. The first area is an area from the origin to the center of the blade, and the second area is an area from the center to the end. As shown, it can be seen that the cross section of the first region is wider than that of the second region. Therefore, the protrusion 20 may be attached to the first region having a cross section relatively larger than the second region.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드에 부착되는 돌기를 도시한 도면이다.4 is a view showing a protrusion attached to a blade according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 410에서, 복수의 돌기(20)들은 회전축(30)에 가까운 블레이드(10)의 기점부터 블레이드(10)의 끝단까지 일정 간격(a1 ... an)을 갖도록 일렬로 부착될 수 있다. 도시한 바와 같이, a1부터 an은 그 길이가 동일하다.Referring to FIG. 4, at 410, the plurality of protrusions 20 are arranged so as to have a predetermined distance a 1 ... a n from the origin of the blade 10 close to the rotation axis 30 to the end of the blade 10. Can be attached. As shown, a 1 to a n have the same length.

420에서는, 복수의 돌기(20)들은 상기 기점에서부터 멀어질수록 간격이 좁아지도록 부착될 수도 있다. 도시한 바와 같이, 기점과 가까운 b1은 b2보다 길이가 길고, bn -1은 bn보다 길이가 길 수 있다. 따라서, b1에서부터 bn까지 순차적으로 길이가 점점 좁아지도록 돌기(20)를 부착할 수 있다.In 420, the plurality of protrusions 20 may be attached to be narrower as the distance from the starting point 20 decreases. As shown, b 1 near the origin may be longer than b 2 , and b n −1 may be longer than b n . Therefore, the protrusions 20 may be attached so that the length becomes gradually narrower from b 1 to b n .

430에서는, 돌기(20)는 상기 기점에서부터 블레이드(10)의 중앙(middle)까지 제1 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착되고, 상기 중앙에서 상기 끝단까지 상기 제1 일정 간격보다 작은 제2 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착될 수도 있다. 도시한 바와 같이, 기점과 가까운 제1 일정 간격인 c1은 제2 일정 간격인 d1보다 길이가 길다. 따라서, 중앙을 기준으로 기점에서 중앙까지, 중앙에서 끝단까지 돌기(20)를 부착하는 간격차를 서로 다르게 함으로써, 블레이드(10)의 회전 운동을 더욱 증대시킬 수 있다.At 430, the protrusions 20 are attached in a row to have a first constant distance from the origin to the middle of the blade 10, and a second constant distance smaller than the first constant distance from the center to the end. It may be attached in a line to have. As shown, the first constant interval c 1 close to the origin is longer than the second constant interval d 1 . Therefore, the rotational motion of the blade 10 can be further increased by varying the intervals for attaching the protrusions 20 from the starting point to the center and the center to the end with respect to the center.

따라서, 돌기(20)는 블레이드(10) 단면에 발생하는 와류를 감소시켜, 블레이드(10)의 회전 운동을 증대시킬 수 있다.Therefore, the protrusion 20 can reduce the vortex generated in the cross section of the blade 10, thereby increasing the rotational movement of the blade 10.

여기서, 돌기(20)의 형태는 돌출형으로, 삼각, 타원, 다각형, 렌티큘라(Lenticular) 등과 같은 모양을 형성할 수 있다.Here, the shape of the protrusion 20 may be a protrusion, and may form a shape such as a triangular shape, an ellipse, a polygon, a lenticular, or the like.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기 내 블레이드 상의 와류를 도시한 도면이다.5 is a view showing the vortex on the blade in the wind turbine according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 블레이드에 돌기를 부착하는 경우, 블레이드의 단면에는 510와 같이 와류가 발생하지 않고, 바람이 매끄럽게(Smooth) 통과하게 된다. 도 1의 110과 비교하면, 510에서는 블레이드의 단면에 바람이 부딪치지만 소용돌이치지 않고 매끄럽게 통과하게 된다. 520에서도 블레이드의 단면에 바람이 매끄럽게 통화하므로, 회전력을 증대시키는 효과를 가져온다.Referring to FIG. 5, when the protrusion is attached to the blade, vortices do not occur in the cross section of the blade as in 510, and the wind passes smoothly. Compared with 110 of FIG. 1, in 510, the wind strikes the cross section of the blade but passes smoothly without swirling. Even at 520, the wind smoothly talks to the cross section of the blade, resulting in an increase in rotational force.

따라서, 본 발명의 풍력발전기는 블레이드의 회전 운동을 향상시켜 블레이드의 효율을 높이게 되어, 결과적으로 풍력발전기의 효율을 증대시킬 수 있다.Therefore, the wind turbine of the present invention improves the rotational motion of the blade to increase the efficiency of the blade, as a result can increase the efficiency of the wind turbine.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

10: 블레이드
20: 돌기
30: 회전축
40: 나셀
50: 타워10: blade
20: turning
30:
40: nacelle
50: tower

Claims (5)

회전축을 중심으로 배치되어, 바람에 의해 회전하는 블레이드;
상기 블레이드의 일면에 부착되는 복수의 돌기;
상기 블레이드의 회전력을 이용하여 전기에너지로 변환하는 나셀; 및
상기 나셀을 지지하는 타워
를 포함하는 풍력발전기.A blade disposed about a rotation axis and rotating by wind;
A plurality of protrusions attached to one surface of the blade;
A nacelle for converting into electric energy using the rotational force of the blade; And
Tower supporting the nacelle
Wind generator comprising a. 제1항에 있어서,
상기 블레이드의 일측은 제1 영역 및 제2 영역으로 구분하고,
상기 복수의 돌기는,
상기 제2 영역보다 상대적으로 큰 단면을 가진 제1 영역에 부착되는, 풍력발전기.The method of claim 1,
One side of the blade is divided into a first region and a second region,
The plurality of protrusions,
And a wind turbine, wherein the wind turbine is attached to a first region having a larger cross section than the second region. 제2항에 있어서,
상기 복수의 돌기는,
상기 회전축에 가까운 상기 블레이드의 기점(starting point)부터 상기 블레이드의 끝단(End Point)까지 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착되는, 풍력발전기.The method of claim 2,
The plurality of protrusions,
Wind turbines are attached in a row with a predetermined distance from the starting point (starting point) of the blade close to the rotation axis to the end point (End Point) of the blade. 제2항에 있어서,
상기 복수의 돌기는,
상기 회전축에 가까운 상기 블레이드의 기점에서부터 멀어질수록 간격이 좁아지도록 부착되는, 풍력발전기.The method of claim 2,
The plurality of protrusions,
The wind generator is attached to the narrower the distance away from the origin of the blade close to the axis of rotation. 제2항에 있어서,
상기 복수의 돌기는,
상기 회전축에 가까운 상기 블레이드의 기점에서부터 상기 블레이드의 중앙(middle)까지 제1 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착되고, 상기 중앙에서 상기 블레이드의 끝단까지 상기 제1 일정 간격보다 작은 제2 일정 간격을 갖도록 일렬로 부착되는, 풍력발전기.The method of claim 2,
The plurality of protrusions,
Attached in a row from the origin of the blade close to the axis of rotation to the middle of the blade with a first constant distance, and in a row from the center to the end of the blade with a second constant distance less than the first constant distance Attached with a wind turbine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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