KR20130068038A

KR20130068038A - 블레이드에 홀을 형성한 풍력발전기

Info

Publication number: KR20130068038A
Application number: KR1020110135174A
Authority: KR
Inventors: 곽진성
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-25

Abstract

본 발명은 회전축을 중심으로 배치되어, 바람에 의해 회전하는 블레이드, 상기 블레이드의 일면에 홀(hole)을 형성하는 적어도 하나의 튜브 홈, 상기 블레이드의 회전력을 이용하여 전기에너지로 변환하는 나셀, 및 상기 나셀을 지지하는 타워를 포함하는 풍력발전기를 제공한다.

Description

블레이드에 홀을 형성한 풍력발전기{AEROGENERATOR FORMED HOLE ON BLADE}

본 발명은 풍력발전기의 효율을 증대시키기 위한 방안에 관한 것이다.

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.

이러한 풍력발전기의 블레이드는 바람의 방향 즉, 풍향에 대해 가로 방향으로 배치된다.

도 1은 종래기술에 따른 풍력발전기의 블레이드 상의 와류를 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 풍력발전기에서 사용되는 블레이드의 일면에는 종종 유체의 회전운동에 의하여 주류와 반대방향으로 소용돌이 치는 흐름인 와류(110)가 발생한다. 와류(Vortex)는 강하게 회전하면서 흐르는 유체의 형태를 소용돌이인데, 수로의 불규칙성, 장애물 등으로 인하여 흔히 발생하게 된다.

이와 같이, 블레이드의 일면에 와류가 발생하게 되면, 회전 운동해야 하는 블레이드의 효율이 떨어지게 되어, 결과적으로 풍력발전기의 효율을 떨어뜨리는 결과를 가져온다.

본 발명의 일실시예는 블레이드의 일면에 홀을 형성하는 튜브 홈을 형성함으로써, 블레이드의 일면에 발생하는 와류현상을 감소시켜, 블레이드 상의 양력 계수를 증가시킬 수 있도록 하는 풍력발전기를 제공한다.

본 발명의 일실시예는 블레이드의 효율을 극대화시킬 수 있도록 블레이드의 일면에 형성되는 튜브 홈의 홀 형태, 홀 깊이, 홀 간격을 조정함으로써, 풍력발전기의 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 풍력발전기를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기는 회전축을 중심으로 배치되어, 바람에 의해 회전하는 블레이드, 상기 블레이드의 일면에 적어도 하나의 홀을 형성하는 튜브 홈, 상기 블레이드의 회전력을 이용하여 전기에너지로 변환하는 나셀, 및 상기 나셀을 지지하는 타워를 포함한다.

상기 튜브 홈은 슬릿형, 타원형, 튜브형, 반원형 중 어느 하나로 상기 홀 형태가 형성될 수 있다.

상기 튜브 홈은 (1)상기 블레이드의 기점부터 상기 블레이드의 끝단까지 상기 홀이 일정 간격으로 형성되거나, (2)상기 회전축에 가까운 상기 블레이드의 기점에서부터 멀어질수록, 상기 홀이 작도록 형성되거나, 또는 (3)상기 블레이드의 기점부터 상기 블레이드의 끝단까지 순차적으로 상기 홀이 크도록 형성될 수 있다.

상기 튜브 홈은 상기 홀의 형태, 크기, 깊이 또는 간격 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 블레이드의 일면에 홀을 형성하는 튜브 홈을 형성함으로써, 블레이드의 일면에 발생하는 와류현상을 감소시켜, 블레이드 상의 양력 계수를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 블레이드의 효율을 극대화시킬 수 있도록 블레이드의 일면에 형성되는 튜브 홈의 홀 형태, 홀 크기, 홀 깊이, 홀 간격을 조정함으로써, 풍력발전기의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 풍력발전기의 블레이드 상의 와류를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 홀을 형성한 블레이드의 일측을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 홀을 형성한 블레이드의 일면에 홀을 형성하는 일례를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 풍력발전기의 블레이드 상의 와류를 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 도면이다.

도 2를 참고하면, 풍력발전기는 블레이드(10), 튜브 홈(20), 나셀(40), 및 타워(50)를 포함하여 구성된다.

블레이드(10, Blade)는 회전축(30)을 중심으로 배치되어, 바람에 의해 회전한다. 블레이드(10)는 상기 회전에 의한 회전력으로 회전 운동에너지를 생산할 수 있다.

튜브 홈(20)은 블레이드(10)의 일면에 적어도 하나의 홀(hole)을 형성한다.

실시예로, 튜브 홈(20)은 슬릿(slit)형, 타원형, 튜브형, 반원형 중 어느 하나로 상기 홀 형태가 형성될 수 있다. 이때, 튜브 홈(20)은 블레이드(10)의 기점(starting point)부터 상기 블레이드의 끝단(End Point)까지 상기 홀이 일정 간격으로 형성될 수 있다. 또는, 튜브 홈(20)은 회전축(30)에 가까운 블레이드(10)의 기점에서부터 멀어질수록, 상기 홀이 작도록 형성될 수 있다. 또는, 튜브 홈(20)은 블레이드(10)의 기점부터 블레이드(10)의 끝단까지 순차적으로(Sequentially) 상기 홀이 크도록 형성될 수 있다. 이러한, 튜브 홈(20)은 상기 홀의 형태, 크기, 깊이 또는 간격 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.

따라서, 튜브 홈(20)은 블레이드(10) 일면에 발생하는 와류를 감소시켜, 블레이드(10) 상의 양력 계수(Lift coefficient)를 증가시킬 수 있다.

튜브 홈(20)에 대해서는 이하 도 3, 4를 통해 상세히 설명하기로 한다.

회전축(30)은 블레이드(10)가 고정되어 회전함에 따라 연동하는 중심축으로, 나셀(40)과 연결되어 나셀(40)에 회전 운동에너지를 공급할 수 있다.

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.

타워(50)는 나셀(40)을 지지하는 구조물이며, 내부에 나셀(40)에서 생산된 전력을 내보내는 전력송출라인 등이 통과한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 홀을 형성한 블레이드의 일측을 도시한 측면도이다.

도 3을 참고하면, (a)에서, 풍력발전기의 블레이드(10) 일면을 수직으로 자르면, (b)와 같은 단면이 나온다.

(b)에서, 튜브 홈(20)은 블레이드(10)의 일면인 '외주연'에 적어도 하나의 홀을 형성한다. 상기 외주연은 블레이드(10)의 넓은 단면인 곡선으로 형성된 면을 말한다. 튜브 홈(20)은 상기 홀의 횡단면으로 슬릿(slit)형, 타원형, 튜브형, 반원형 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 즉, 튜브 홈(20)은 블레이드(10)의 일면에 흐르는 압력을 낮춰 충분한 양력을 얻을 수 있도록 하는 형태로 상기 홀을 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 홀을 형성한 블레이드의 일면에 홀을 형성하는 일례를 도시한 정면도이다.

도 4를 참고하면, (a)에서와 같이, 튜브 홈(20)은 회전축(30)에 가까운 블레이드(10)의 기점부터 블레이드(10)의 끝단까지 홀이 일정 간격으로 형성될 수 있다. 즉, 블레이드(10)의 기점부터 블레이드(10)의 끝단까지 형성된 홀 간의 간격은 모두 동일하다.

(b)에서와 같이, 튜브 홈(20)은 블레이드(10)의 기점에서부터 멀어질수록, 상기 홀이 작도록 형성될 수 있다. 예컨대, 튜브 홈(20)은 블레이드(10)의 기점에서부터 블레이드(10)의 끝단까지 상기 홀의 크기, 및 깊이가 점점 작아지도록 형성될 수 있다.

(c)에서와 같이, 튜브 홈(20)은 블레이드(10)의 기점부터 블레이드(10)의 끝단까지 순차적으로 상기 홀이 크도록 형성될 수 있다. 예컨대, 튜브 홈(20)은 블레이드(10)의 기점에서부터 블레이드(10)의 끝단까지 상기 홀의 크기 및 깊이가 점점 커지도록 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 풍력발전기의 블레이드 상의 와류를 도시한 도면이다.

도 5를 참고하면, 블레이드(10)의 일면에 발생하는 와류현상이 나타나지 않음을 알 수 있다. 따라서, 튜브 홈(20)은 홀의 형태, 크기, 깊이 또는 간격 중 적어도 하나를 조정하여 블레이드(10)의 회전운동을 향상시킬 수 있도록 한다.

따라서, 튜브 홈(20)은 블레이드(10) 단면에 발생하는 와류를 감소시키기 위하여, 상기 홀의 형태, 크기, 깊이 또는 간격 중 적어도 하나를 조정함으로써, 블레이드(10)의 회전 운동을 증대시킬 수 있다.

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.

10: 블레이드
20: 튜브 홈
30: 회전축
40: 나셀
50: 타워

Claims

회전축을 중심으로 배치되어, 바람에 의해 회전하는 블레이드;
상기 블레이드의 일면에 적어도 하나의 홀(hole)을 형성하는 튜브 홈;
상기 블레이드의 회전력을 이용하여 전기에너지로 변환하는 나셀; 및
상기 나셀을 지지하는 타워
를 포함하는 풍력발전기.
제1항에 있어서,
상기 튜브 홈은,
슬릿(slit)형, 타원형, 튜브형, 반원형 중 어느 하나로 상기 홀 형태가 형성되는, 풍력발전기.
제2항에 있어서,
상기 튜브 홈은,
(1)상기 블레이드의 기점(starting point)부터 상기 블레이드의 끝단(End Point)까지 상기 홀이 일정 간격으로 형성되거나,
(2)상기 회전축에 가까운 상기 블레이드의 기점에서부터 멀어질수록, 상기 홀이 작도록 형성되거나, 또는
(3)상기 블레이드의 기점부터 상기 블레이드의 끝단까지 순차적으로(Sequentially) 상기 홀이 크도록 형성되는, 풍력발전기.
제1항에 있어서,
상기 튜브 홈은,
상기 홀의 형태, 크기, 깊이 또는 간격 중 적어도 하나를 조정하는, 풍력발전기.