KR20130096011A - Blade for aerogenerator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A blade for a wind power generator is provided to reduce the size of vortex generated in the rear side of the blade during the rotation of the blade by forming grooves on the rear side of the blade, thereby improving power generation efficiency and durability. CONSTITUTION: A blade (110) for a wind power generator comprises multiple grooves (120). The grooves are lengthily formed in the lateral direction of the blade. A length of the grooves is longer than a depth of the grooves. A pressure generated by wind in the rear side of the blade having the grooves is lower than the front side of the blade.

Description

풍력발전기용 블레이드 { Blade for aerogenerator }Blades for wind turbines {Blade for aerogenerator}

본 발명은 풍력발전기용 블레이드에 관한 것으로서, 특히 바람에 의해 회전하여 전기에너지를 발생시키는 풍력발전기용 블레이드에 관한 것이다.The present invention relates to a blade for a wind turbine, and more particularly, to a blade for a wind turbine that rotates by wind to generate electrical energy.

근래에는 석탄 또는 석유와 같은 화석 연료를 사용하지 아니하고, 태양열, 조석 간만의 차이 또는 바람을 이용한 자연 친화적인 신재생 에너지를 이용한 발전 장치 및 발전 방법이 각광을 받고 있다.In recent years, without using fossil fuels such as coal or petroleum, a generator and a method of generating power using natural renewable energy using solar heat, tidal difference or wind are attracting attention.

상기 신재생 에너지를 이용한 발전 장치중, 풍력 발전 장치는 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환시켜, 전기를 생산하는 발전 장치로서, 일반적인 풍력 발전 장치의 일례가 도 1 내지 도 2에 도시되어 있다(공개특허공보 제10-2011-0136296호).Among the power generation apparatuses using the renewable energy, the wind power generator is a power generation apparatus that converts wind energy into electrical energy to produce electricity, and an example of a general wind power generation apparatus is illustrated in FIGS. Publication 10-2011-0136296).

도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 풍력 발전 장치(200)에는 복수의 블레이드(5)와, 복수의 블레이드(5)가 연결되는 허브(60)와, 허브(60)가 회전 가능하게 연결되는 발전기 본체(210)와, 발전기 본체(210)를 바닥면에 대하여 지지하는 지주부(220)가 구비된다.1 and 2, the general wind power generator 200 includes a plurality of blades 5, a hub 60 to which the plurality of blades 5 are connected, and a hub 60 rotatably connected thereto. The generator main body 210 and the support part 220 which supports the generator main body 210 with respect to the bottom surface are provided.

복수의 블레이드(5)는 허브(60)를 중심으로 배치되어, 블레이드 몸체(50)에 풍력이 작용하게 되면, 일방향으로 회전됨으로써, 발전기 본체(210)에서 전기가 생산될 수 있도록 한다.The plurality of blades 5 are disposed around the hub 60, and when wind power acts on the blade body 50, the blades 5 rotate in one direction so that electricity can be produced in the generator body 210.

블레이드 몸체(50)에는, 작용되는 풍력에 의하여 블레이드 몸체(50)를 회전시킬 수 있는 양력이 발생될 수 있도록, 가압면(Pressure surface,53) 및 부압면(Suction surface,54)이 형성된다.The blade body 50 is formed with a pressure surface 53 and a suction surface 54 so that lift force capable of rotating the blade body 50 can be generated by the applied wind force.

이때, 블레이드(5)가 상기 양력에 의하여 회전되면, 블레이드 몸체(50)를 따라서 흐르는 기류와 블레이드 몸체(50)의 표면 사이의 마찰에 의하여, 블레이드 몸체(50)의 표면 부근에서의 상기 기류의 속도는 0으로 수렴하게 된다.At this time, if the blade (5) is rotated by the lift force, by the friction between the air flow flowing along the blade body 50 and the surface of the blade body 50, of the air flow in the vicinity of the surface of the blade body 50 Speed converges to zero.

또한, 블레이드 몸체(50)의 일측 단부에 형성되어 허브(60)에 연결되는 루트부(51)는, 일반적으로 상기 기류에 대하여 기울어지는 각도, 즉 받음각이 상대적으로 블레이드 몸체(51)의 타측 단부에 형성되는 팁부(52)에 비하여 매우 크게 형성된다. In addition, the root portion 51 formed at one end of the blade body 50 and connected to the hub 60 generally has an angle of inclination with respect to the airflow, that is, an angle of attack relatively at the other end of the blade body 51. Compared to the tip portion 52 formed in the is formed very large.

따라서, 루트부(51)에 인접되는 블레이드 몸체(50)의 일부 영역을 따라 흐르는 상기 기류의 속도는 상대적으로 팁부(52)에 인접되는 영역을 따라 흐르는 상기 기류의 속도에 비하여 매우 작다.Thus, the velocity of the airflow flowing along the partial region of the blade body 50 adjacent to the root portion 51 is relatively small compared to the velocity of the airflow flowing along the region adjacent to the tip portion 52.

따라서, 블레이드(5)가 회전되는 과정에서, 루트부(51)에 인접되는 블레이드 몸체(50)의 일부 영역에서는 기류의 속도가 0인 유동 박리층(S)이 일정 크기로 형성되며, 유동 박리층(S)에 의하여 블레이드(5) 주위의 난류 천이 및 와류 진동이 발생하게 된다. Therefore, in the process of rotating the blade 5, in some areas of the blade body 50 adjacent to the root portion 51, a flow separation layer S having a velocity of zero airflow is formed to a predetermined size, and flow separation The layer S causes turbulent transitions and vortex vibrations around the blades 5.

상기 유동 박리층(S)에 형성된 와류 등은 상기 블레이드(5)가 일정속도 이상으로 회전하게 되면, 심하게 되어, 블레이드(5)의 회전력을 저하시켜 풍력발전장치의 발전효율을 저하시키는 요소로 작용하게 된다.Vortex, etc. formed in the flow separation layer (S) is severe when the blade 5 is rotated at a predetermined speed or more, and acts as a factor to lower the rotational force of the blade (5) to reduce the power generation efficiency of the wind turbine Done.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 블레이드의 회전시 블레이드의 배면에서 발생하는 와류의 크기를 작게 하여, 블레이드 배면의 압력 저하 현상으로 완화시켜 발전효율 및 블레이드의 내구성 등을 향상시킬 수 있는 풍력발전기용 블레이드를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, by reducing the size of the vortex generated on the back of the blade when the blade rotates, can be reduced to the pressure drop phenomenon on the back of the blade to improve the power generation efficiency and durability of the blade, etc. It is an object of the present invention to provide a blade for a wind turbine.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 풍력발전기용 블레이드는, 바람에 의해 회전하는 풍력발전기용 블레이드에 있어서, 바람이 불어오는 방향의 반대방향에 위치한 상기 블레이드의 배면에는 다수개의 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the blade for a wind turbine of the present invention is a blade for a wind turbine that is rotated by wind, wherein a plurality of grooves are formed on the back of the blade located in a direction opposite to the direction in which the wind blows. do.

상기 홈은 상기 블레이드의 폭 방향으로 길게 형성된다.The groove is formed long in the width direction of the blade.

상기 홈의 길이는 상기 홈의 깊이보다 크게 형성된다.The length of the groove is formed larger than the depth of the groove.

상기 홈이 형성된 상기 블레이드의 배면은 상기 블레이드의 전면(前面)보다 바람에 의한 압력이 낮다.The back surface of the blade in which the groove is formed has a lower wind pressure than the front surface of the blade.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 풍력발전기용 블레이드에 따르면, 블레이드의 배면에 홈을 형성함으로써, 블레이드의 회전시 블레이드의 배면에서 발생하는 와류의 크기를 작게 하여, 블레이드 배면의 압력 저하 현상으로 완화시켜 발전효율 및 블레이드의 내구성 등을 향상시킬 수 있다.According to the blade for a wind turbine of the present invention as described above, by forming a groove in the back of the blade, the size of the vortex generated in the back of the blade during the rotation of the blade to reduce the size of the blade back to the pressure drop phenomenon Power generation efficiency and blade durability can be improved.

도 1은 종래의 일반적인 풍력발전기의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 풍력발전기용 블레이드의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 배면도,
도 5는 도 3의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 6은 종래 블레이드와 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 바람에 따른 와류형성을 도시한 비교도,1 is a perspective view of a conventional wind turbine,
2 is a cross-sectional view of the blade for the wind power generator shown in FIG.
3 is a plan view of a blade according to an embodiment of the present invention;
4 is a rear view of the blade according to the embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3;
6 is a comparative view showing the vortex formation according to the wind of the conventional blades and the blade according to an embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 배면도이며, 도 5는 도 3의 A-A선을 취하여 본 단면도이고, 도 6은 종래 블레이드와 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 바람에 따른 와류형성을 도시한 비교도이다.Figure 3 is a plan view of a blade according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a rear view of the blade according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of Figure 3, Figure 6 is a conventional blade And it is a comparison diagram showing the vortex formation according to the wind of the blade according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 블레이드는 풍력발전기에 장착되어 바람에 의해 회전함으로써, 전기에너지를 발생토록 하는 것이다.The blade of the present invention is mounted on the wind turbine to rotate by the wind, thereby generating electrical energy.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 블레이드(110)는 전체적인 형상이 일반적인 풍력발전기용 블레이드 형상과 거의 동일하다.As shown in Figures 3 to 5, the blade 110 of the present invention is almost the same as the general blade shape for a wind turbine.

다만, 본 발명의 블레이드(110)는 배면(112) 즉 바람이 불어오는 방향의 반대방향에 위치한 면에 다수개의 홈(120)이 형성되어 있다.However, the blade 110 of the present invention has a plurality of grooves 120 are formed on the rear surface 112, that is, the surface located in the opposite direction to the wind blowing direction.

이때, 상기 홈(120)이 형성된 상기 블레이드의 배면(112)은, 불어오는 바람에 직접적으로 부딪히는 상기 블레이드의 전면(前面, 111)보다 바람에 의한 압력이 낮다.At this time, the back surface 112 of the blade formed with the groove 120, the pressure by the wind is lower than the front surface (111) of the blade that is directly hit by the blowing wind.

즉, 상기 블레이드(110)를 회전시킬 수 있는 양력이 발생하도록 하기 위해, 상기 블레이드(110)의 단면 형상은 에어포일 형상으로 형성되고, 상기 홈(120)은 바람에 의해 상대적으로 압력이 낮은 상기 블레이드의 배면(112)에 형성된다.That is, in order to generate a lifting force capable of rotating the blade 110, the cross-sectional shape of the blade 110 is formed in an airfoil shape, the groove 120 is relatively low pressure by the wind It is formed on the back 112 of the blade.

위와 같이 상기 블레이드의 배면(112)에 다수개의 홈(120)을 형성함으로써, 상기 블레이드의 배면(112)에 형성되는 와류의 크기를 작게 할 수 있다.By forming a plurality of grooves 120 on the back 112 of the blade as described above, the size of the vortex formed on the back 112 of the blade can be reduced.

이는 골프공의 표면에 딤플을 형성하여 골프공의 후면부에 작용하는 와류의 크기를 줄이는 원리로부터 이해될 수 있다.This can be understood from the principle of forming dimples on the surface of the golf ball to reduce the size of the vortex acting on the back of the golf ball.

도 6(a)에 도시된 바와 같이 종래의 블레이드(110) 즉 블레이드의 배면(112)에 홈(120)이 형성되어 있지 않은 경우에는 큰 와류가 발생하게 되어, 블레이드(110)의 회전력이 저하되어 결국 발전효율이 저하되는 단점이 있으며, 또한 풍속이 강할 경우 와류가 극심하게 되어 블레이드(110)가 배면에서 작용하는 큰 응력으로 인해 파손될 위험이 있다.As shown in FIG. 6 (a), when the groove 120 is not formed in the conventional blade 110, that is, the back surface 112 of the blade, large vortices occur, thereby reducing the rotational force of the blade 110. As a result, there is a disadvantage in that the power generation efficiency is lowered, and when the wind speed is strong, the vortex becomes severe and there is a risk that the blade 110 is damaged due to the large stress acting on the rear surface.

그러나, 도 6(b)에 도시된 본 발명은 블레이드의 배면(112)에 상기 홈(120)이 형성되어 있어 상기 블레이드의 배면(112)에 형성되는 와류의 크기를 작게 할 수 있는바, 상기 블레이드(110)의 회전시 와류에 의해 상기 블레이드의 배면(112)에 발생하는 압력저하현상을 완화시킬 수 있다.However, the present invention shown in Figure 6 (b) is the groove 120 is formed on the back 112 of the blade can reduce the size of the vortex formed on the back 112 of the blade, the When the blade 110 rotates, the pressure drop occurring on the back surface 112 of the blade may be alleviated by the vortex.

따라서, 상기 블레이드(110)가 와류에 의한 회전력이 저하되는 것을 최소화하여 기존 블레이드(110)를 사용하는 경우보다 발전효율을 증대시킬 수 있고, 또한 와류의 크기가 작기 때문에 풍속이 강해도 블레이드(110)가 배면에서 작용하는 응력에 의해 파손되는 것을 최소화할 수 있다.Therefore, the blade 110 may increase the power generation efficiency by minimizing the reduction of the rotational force due to the vortex compared to the case of using the existing blade 110, and also because the size of the vortex is small, even if the wind speed is strong blade 110 Can be minimized by the stress acting on the back surface.

이러한 본 발명의 블레이드(110)에 형성된 홈(120)은 일반적인 원형형상으로 형성될 수도 있으나, 상기 블레이드(110)의 폭 방향으로 길게 형성되도록 함이 바람직하다.The groove 120 formed in the blade 110 of the present invention may be formed in a general circular shape, it is preferable to be formed long in the width direction of the blade 110.

즉, 상기 홈(120)은 상기 블레이드(110)의 길이방향에 수직방향인 폭방향을 따라 길게 형성된다.That is, the groove 120 is formed long in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the blade 110.

이때, 상기 홈(120)의 길이는 상기 홈(120)의 깊이보다 크게 형성되도록 한다.At this time, the length of the groove 120 is to be formed larger than the depth of the groove 120.

이러한 상기 홈(120)의 형상에 의해 상기 블레이드의 배면(112)에 형성된 와류의 크기를 작게 하면서 동시에 와류의 세기를 작게 할 수 있어, 상기 블레이드(110)의 회전력을 더욱 증대시킬 수 있다.The shape of the groove 120 can reduce the size of the vortex formed on the back 112 of the blade and at the same time reduce the strength of the vortex, thereby further increasing the rotational force of the blade 110.

본 발명인 풍력발전기용 블레이드는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.Blade for the wind turbine of the present invention is not limited to the above-described embodiment, it can be carried out in a variety of modifications within the allowable range of the technical idea of the present invention.

110 : 블레이드, 111 : 블레이드의 전면, 112 : 블레이드의 배면, 120 : 홈,110: blade, 111: front of the blade, 112: back of the blade, 120: groove,

Claims (4)

바람에 의해 회전하는 풍력발전기용 블레이드에 있어서,
바람이 불어오는 방향의 반대방향에 위치한 상기 블레이드의 배면에는 다수개의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드.In the wind turbine blade rotated by the wind,
Blades for wind turbines, characterized in that a plurality of grooves are formed on the back of the blade located in the opposite direction to the wind blowing direction. 청구항1에 있어서,
상기 홈은 상기 블레이드의 폭 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드.The method according to claim 1,
The groove is a wind turbine blade, characterized in that formed long in the width direction of the blade. 청구항2에 있어서,
상기 홈의 길이는 상기 홈의 깊이보다 큰 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드.The method of claim 2,
The length of the groove is a blade for a wind turbine, characterized in that greater than the depth of the groove. 청구항1에 내지 청구항3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홈이 형성된 상기 블레이드의 배면은 상기 블레이드의 전면(前面)보다 바람에 의한 압력이 낮은 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The back of the blade is formed with the groove blades for wind turbines, characterized in that the pressure due to the wind is lower than the front (front) of the blade.
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