KR20140015405A - 풍력을 이용하기 위한 시스템 - Google Patents

풍력을 이용하기 위한 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20140015405A
KR20140015405A KR1020137025319A KR20137025319A KR20140015405A KR 20140015405 A KR20140015405 A KR 20140015405A KR 1020137025319 A KR1020137025319 A KR 1020137025319A KR 20137025319 A KR20137025319 A KR 20137025319A KR 20140015405 A KR20140015405 A KR 20140015405A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
wind
rotor shaft
rotation
wind power
Prior art date
Application number
KR1020137025319A
Other languages
English (en)
Inventor
라이너 샘슨
Original Assignee
라이너 샘슨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 라이너 샘슨 filed Critical 라이너 샘슨
Publication of KR20140015405A publication Critical patent/KR20140015405A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/02—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/14—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/213—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Savonius type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

본 발명은 하나 이상의 로터를 가진 풍력을 이용하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 상기 로터는 수직 방향으로 배열된 회전축을 가진 로터 샤프트를 가지며 상기 로터 샤프트의 회전 방향에서 똑같은 각도만큼 서로 오프셋 배열된 로터 블레이드가 상기 로터 샤프트 위에 배열되고, 각각의 로터는 풍력 모듈의 프레임 내에 수용되며, 상기 로터 샤프트는 로터 샤프트가 로터 샤프트의 두 단부에서 회전될 수 있도록 프레임의 리셉터클 내에서 지지되고, 몇몇 풍력 모듈의 독립 로터는 로터 샤프트용 리셉터클에 의해 논-포지티브 방식으로 서로 결합될 수 있다. 상기 시스템은 융통성 있게 사용될 수 있으며 고-효율성을 갖는다.

Description

풍력을 이용하기 위한 시스템{SYSTEM FOR USING WIND POWER}
본 발명은 하나 이상의 로터를 포함하는 풍력을 이용하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 상기 로터는 수직 방향으로 배열된 회전축을 가진 로터 샤프트를 가지며 상기 로터 샤프트의 회전 방향에서 똑같은 각도만큼 서로 오프셋 배열된 로터 블레이드가 상기 로터 샤프트 위에 배열된다.
통상적으로, 수직 방향으로 배열된 회전축을 가진 풍력을 이용하기 위한 시스템은 바람 방향으로 배열된 수평 회전축을 가진 로터를 포함하는 풍력을 이용하기 위한 시스템에 비해 효율성이 낮아서 이에 따라 비용 측면에서 경제적이지 못하다. 이 경우는 특히 로터가 저항형 로터(resistance rotor)로서 형성되는 경우이다. 이와 같은 낮은 효율성은 바람이 바람 방향으로 회전하는 로터 블레이드에 항상 부딪히며 바람 방향에 대해 반대로 회전하는 로터 블레이드에는 바람이 부적절하게 배출된다는 사실에 의해 종종 발생된다. 따라서, 하우징이 로터 주위에 부분적으로 배열될 때 공기 흐름을 편향시키거나 전환하기 위한 노력이 기울여졌지만 바람이 오직 한 방향으로부터만 차단될(intercepted) 수 있는 단점이 발생된다. 게다가, 수평 방향으로 배열된 회전축을 가진 풍력을 이용하기 위한 시스템 및 수직 방향으로 배열된 회전축을 가진 풍력을 이용하기 위한 시스템은 일반적으로 일단 구축되고(erected) 난 뒤에는 연장될 수 없다. 예를 들어, 필수 부품들을 교체하지 않고서는, 변경된 성능 프로파일(performance profile)에 대한 변형도 가능하지 않는데, 상기와 같이 필수 부품을 교체하는 과정은 일반적으로 전체 풍력을 이용하기 위한 시스템의 해체가 요구된다.
본 발명의 목적은 융통성 있게 사용될 수 있으며 연장될 수 있고 수직방향 회전축을 가진 종래의 저항형 로터(resistance rotor)에 비해 더 높은 효율성을 가진 풍력을 이용하기 위한 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적은 본 발명의 청구항 제1항에 따른 풍력을 이용하기 위한 시스템으로 구현된다. 상기 풍력을 이용하기 위한 시스템의 또 다른 변형예와 바람직한 형상들은 종속항들인 제2항 내지 제10항에 제공된다.
하나 이상의 로터를 포함하는 풍력을 이용하기 위한 시스템에서, 상기 로터는 수직 방향으로 배열된 회전축을 가진 로터 샤프트를 가지며 상기 로터 샤프트의 회전 방향에서 똑같은 각도만큼 서로 오프셋 배열된 로터 블레이드가 상기 로터 샤프트 위에 배열되는데, 본 발명에 따르면, 각각의 로터는 풍력 모듈(wind power module)의 프레임(frame) 내에 수용되며, 로터 샤프트는 프레임의 리셉터클(receptacle) 내에서 두 단부(end)와 함께 회전 가능하게 장착되고(rotatably mounte), 몇몇 풍력 모듈의 독립 로터는 로터 샤프트용 리셉터클에 의해 논-포지티브 방식으로 서로 결합될 수 있다(non-positively coupled).
2개의 로터 샤프트가 논-포지티브 방식으로 서로 연결될 수 있으며 내부에 로터 샤프트가 장착되는 리셉터클로 인해 2개 또는 그 이상의 풍력 모듈은 공통 발전기(common generator) 위에 위치될 수 있다. 풍력 모듈의 개수와 전체 생성 토크(torque)에 따라, 발전기의 요구 전력(required power)이 결정될 수 있다. 내부에 로터가 수용되는 프레임은 몇몇 풍력 모듈들로 구성된 시스템에 필요한 안정성을 제공한다. 이를 위하여, 풍력 모듈의 프레임은 장착 수단을 가지는 것이 바람직한데, 상기 장착 수단에 의해 풍력 모듈이 모듈 방식으로 연결되고 조합되어 하나의 시스템을 형성한다.
개별 풍력 모듈들이 조합되어 하나의 시스템을 형성할 수 있기 때문에, 풍력을 이용하기 위한 시스템의 크기는 상기 시스템이 배열된 위치에서 최대 가능 전력 또는 요구 전력에 대해 융통성 있게 정해질 수 있다. 그 뒤에도, 발전기 및 추가적인 풍력 모듈을 결부시킴으로써 더 연장하는 것도 가능하며, 상당한 비용 지출 없이도 필요 시에 교체될 수 있다.
바람의 유입 방향에 무관하게 본 시스템이 작동될 수 있도록 하기 위하여, 3개 이상의 로터 블레이드가 요구된다. 이 로터 블레이드는 120°의 각도로 로터의 회전축에 대해 수직인 평면에 배열되는 것이 바람직하며, 그 결과, 특히, 풍력 모듈의 수치들이 컴팩트하게(compact) 구현된다. 따라서, 로터 샤프트의 외주(circumference) 주위에서 사용가능한 공간이 최적으로 이용된다. 더 균일하고 더 높은 토크를 구현하기 위하여, 총 3개 이상의 로터 블레이드가 제공될 수 있는데, 이 로터 블레이드들은 각각 서로 상대적으로 작은 각도 공간(angular spacing)에 배열될 수 있다. 6개의 로터 블레이드가 로터의 회전축에 수직인 2개 이상의 평면에 배열되는 것도 바람직하며, 여기서, 한 평면에서 로터 블레이드의 각도 공간은 서로 120°만큼 떨어져 있고, 제 1 평면의 로터 블레이드는 제 2 평면에 대해 60°만큼 오프셋 배열되어 풍력 모듈에서 총 2개의 평면이 형성된다.
로터 블레이드가 다수라는 사실에 대한 추가적인 이점은 장치가 작동되는 동안에 발생될 수 있는 불균형(imbalance)이 감소되며 따라서 로터에 작용하는 방향에 따라 변경되는 하중(load)이 방지된다는 것이다. 이와 동시에, 로터가 회전함으로써 생성되는 토크가 요동(fluctuation)치는 횟수가 적다.
또 다른 변형예에 따르면, 로터 블레이드는 로터 샤프트로부터 일정한 거리에서 반경 방향으로 배열되며, 하나 이상의 바람 통로(wind passage)가 로터 블레이드와 로터 샤프트 사이에 형성된다. 바람 통로는 본 시스템의 작동 동안에 바람이 뒷면으로 흐르게 하고, 바람 방향에 대해 반대 방향으로 회전하는 로터 블레이드로부터 바람에 대한 저항이 로터 블레이드가 로터 샤프트 위에 정지된 경우에 비해 줄어드는 결과를 가져온다. 바람직하게는, 바람을 뒷면으로 흐르게 하는 로터 블레이드에 부딪히는 바람은 양쪽 면 위에서 즉 로터 샤프트를 향하는 면 위에서와 로터 샤프트로부터 멀어지는 면 위에서 날아가 버릴 수 있다(flow off). 바람 방향으로 회전하는 로터 블레이드에 부딪히는 바람이 상기 로터 블레이드들에 의해 교체되지 않고도 차단되기 때문에, 본 발명에 따른 로터는 역압(counterpressure)에 대한 압력의 비율이 특히 바람직하게 로터 블레이드에서 전체적으로 향상된 흐름 프로파일을 가진다. 그 결과, 본 시스템의 효율성이 특히 우수하다.
바람 통로의 수치를 충분히 형성될 수 있도록 하기 위하여, 로터 샤프트와 로터 블레이드 사이의 바람 통로의 표면적은 각각의 경우 로터 블레이드의 표면적의 1/6 이상, 특히 각각의 경우 로터 블레이드의 표면적의 1/4 이상, 보다 구체적으로는 로터 블레이드의 표면적의 1/2 이상이 되도록 제공된다. 이 수치들에 따르면, 바람이 뒷면으로 흐르는 로터 블레이드로부터 편향된(deflected) 공기는 로터 블레이드에 의해 공기가 축적(accumulation)되지 않고 최적의 방식으로 전환될 수 있는데, 여기서 적어도 요구되는 표면적은 로터 블레이드의 형상에 따른다. 로커 블레이드가 적절하게 특별히 형태가 형성되면, 바람 통로의 표면적은 로터 블레이드의 표면의 단지 1/8 내지 1/7일 수도 있다.
수직방향 연장에 있어서, 로터 샤프트와 로터 블레이드 사이에 형성된 바람 통로들은 각각의 경우 지지 암(supporting arm)에 의해 경계가 정해지는(delimited) 것이 바람직하다. 상기 지지 암들은 로터 샤프트에 연결되며 로터 블레이드용 지지 프레임을 형성하는 것이 바람직하며, 로터 블레이드는 지지 프레임에서 지지 암들 사이에 고정된다. 따라서, 바람 통로의 표면적은 가능한 최대가 된다. 또한, 지지 프레임의 스트럿(strut)으로 인해 공기 난류(air turbulence)가 방지된다. 로터 블레이드는 각각의 지지 암 위에 고정되며 이와 동시에 최적으로 고정되어, 디자인이 단순하고 경량의 지지 프레임이 제공된다.
독립적인 지지 암 또는 로터의 방향에 따라 상당히 변경되는 하중은 효율적으로 대응할 수 있으며(effectively counteracted) 이때 풍력 모듈의 회전 평면 내에 배열된 지지 암들은 모두 일체형 구성요소로서 형성된다. 적절한 기후 상태에서 얼음이 어는 것을 방지하기 위하여, 로터 블레이드 및/또는 지지 암들은 가열될 수 있도록 설계될 수 있다.
특히, 작동 동안 바람 방향에 대해 반대로, 바람이 뒷면으로 흐르는 로터 블레이드에 작용하는 역압은 유압적으로 바람직한 형상을 가진 로터 블레이드에 의해 최소화될 수 있다. 따라서, 로터 블레이드는 로터의 회전축의 회전 방향에서 외부 방향으로 구부러진(outwardly curved) 블레이드 깃(blade back)을 가진 함몰부(depression)로서 형성된다. 한 실시예에서, 함몰부는 반-원통형 형태로 구성되는데, 가령, 예를 들어, 로터 블레이드는 서로 평행한 표면 섹션들과 함께 지지 프레임의 지지 암들에 고정된다. 본 시스템의 작동 동안, 바람은 바람을 향해 열려 있는 로터 블레이드의 함몰부 내로 유입된다. 함몰부 내로 유입되는 바람은 차단되어(intercepted) 내부에 압력이 축적되어 로터의 회전 운동으로 변환된다. 바람은 바람에 대해 반대 방향인 로터 블레이드의 구부러진 블레이드 깃 주위로 단순하게 안내된다(guided). 이 경우, 각각의 함몰부 내의 압력은 로터 블레이드의 외부 방향으로 구부러진 블레이드 깃들에 작용하는 역압을 초과한다.
대안의 실시예에서, 로터 블레이드는 볼록하게 구부러진 블레이드 깃 표면을 가진 피라미드(pyramid) 형태를 가질 수 있으며, 상기 피라미드의 베이스 영역(base area)은 개방형 리세스(open recess) 또는 함몰부(depression)로서 형성된다. 이 형태는 구(sphere)에서의 바람직한 흐름 행태(flow behavior)에 매우 가까우며 이에 따라 볼록하게 구부러진 블레이드 깃 표면에 부딪히는 바람은 최적으로 날아가 버릴 수 있다. 이와 동시에, 피라미드의 베이스 영역은 가능한 최대한으로 많은 바람이 차단되어, 특히 베이스 영역이 직사각형으로 형성되는 경우, 로터를 추진시키기 위한 압력을 생성될 수 있는 커다란 유입 표면을 형성한다.
본 시스템으로 생성될 수 있는 토크는 로터 블레이드에 분포된 최적의 바람 하중에 의해 증가될 수 있다. 이를 위하여, 로터 블레이드는 바람 하중 초점(wind load focus)이 중심으로부터 외부를 향해 오프셋 배열된 비대칭 곡률(asymmetric curvature)을 가진다. 바람 하중 초점은 로터 블레이드의 형태에 좌우되며 함몰부가 형성되었을 때에는 주로 함몰부의 가장 깊은 영역에 좌우된다. 토크가 로터 샤프트의 거리와 함께 증가하기 때문에, 로터 블레이드의 함몰부의 가장 깊은 지점은 로터 샤프트로부터 가능한 최대로 멀리 떨어진 위치에 배열되어야 한다. 이 거리는 로터 자체의 수치들을 증가시키지 않고도 비대칭 곡률로 구현된다.
풍력 모듈로부터 형성된 본 시스템의 높은 안정성은 풍력 모듈의 프레임이 정사각형 지지표면(standing surface)을 가진 직사각형 형태로 구성되며, 상기 지지표면의 에지(edge)들은 지지표면에 대해 수직으로 배열된 에지들보다 더 길 때 구현될 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 직사각형 형태는 풍력 모듈이 특히 간단하게 서로 곁에 나란하게 배열되고 서로 상하로 배열될 수 있게 한다. 폭(width)에 대한 풍력 모듈의 전체적으로 낮은 높이는, 몇몇 풍력 모듈이 서로 상하로 배열되어 추가적인 스트럿 및/또는 고정 수단 없이도 몇몇 풍력 모듈이 서로 상하로 배열된 경우에서도 요구 안정성이 보장될 수 있을 때 특히 바람직하다. 이 경우, 로터 블레이드를 가진 로터는 프레임의 정사각형 지지표면의 에지들의 길이보다 더 짧은 스팬(span)을 가진다.
풍력 모듈의 로터 샤프트용 리셉터클은, 각각, 서로 평행하게 연장되는 풍력 모듈의 2개의 외측 표면 내에 중심이 배열되는(arranged centrally) 것이 바람직하다. 이 외측 표면들은 풍력 모듈의 상측 표면과 지지표면이며, 2개의 풍력 모듈의 상측 표면과 지지표면은 서로에 대해 접하도록 배열된다. 한 풍력 모듈의 지지표면과 다른 풍력 모듈의 상측 표면에 있는 2개의 리셉터클에 의해, 2개의 로터 샤프트의 논-포지티브 연결(non-positive connection)이 보장된다. 따라서, 서로 상하로 배열되고 공통 발전기를 구동하는 풍력 모듈의 개수는 특정 발전기에 적합하도록 구성될 수 있다.
풍력 모듈들을 서로 고정시키기 위해, 서로 연결될 수 있는 마운팅 플레이트(mounting plate)가 제공될 수도 있는데, 상기 마운팅 플레이트는 특히 풍력 모듈의 직사각형 프레임의 코너 부분들에 배열될 수 있다. 마운팅 플레이트는 지지표면과 상측 표면 둘 모두에 배열될 수 있으며 또한 풍력 모듈의 측면에 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명의 단일 도면은 풍력 모듈(1)을 도시한 투시도이다.
상기 풍력 모듈(1)은 직사각형의 프레임(2)을 갖는다. 상기 프레임(2)은 프레임(2)의 에지(edge)들을 따라 서로에 대해 직각으로 배열된 프레임 로드(frame rod)(3)들과 서로 평행하게 배열된 직사각형의 프레임(2)의 2개의 측표면(side surface) 내에 있는 교차형 대각선 스트럿(4)들로 구성된다. 대각선 스트럿(4)들의 측표면들은 지지표면(standing surface) 및 직사각형의 프레임(2)의 상측 표면으로서 형성되며 이들은 각각 정사각형의 표면적을 갖는다.
각각, 하나의 리셉터클(receptacle)(5 또는 5')이 대각선 스트럿(4)의 교차지점에 배열되는데, 수직 방향으로 배열된 회전축을 가진 로터 샤프트(6)가 상기 리셉터클(5 또는 5')들 사이에 장착된다. 상기 로터 샤프트(6)는 리셉터클(5, 5')에 의해 추가적인 풍력 모듈(1)의 로터 샤프트(6)에 연결될 수 있는데, 여기서 각각 하나의 리셉터클(5)과 하나의 리셉터클(5')은 서로 결합될 수 있다.
로터 블레이드(7)가 로터 샤프트(6)의 회전축에 수직인 두 평면에서 로터 샤프트(6) 위에 배열되는데, 상기 각각의 평면은 각각의 경우에서 서로 120°만큼 오프셋 배열된 3개의 로터 블레이드(7)를 가진다. 로터 블레이드(7)들은 각각 상측 지지 암(8)과 하측 지지 암(9)을 포함하는 지지 프레임에 의해 로터 샤프트(6) 위에 고정되는데, 6개의 지지 암(8)과 6개의 지지 암(9)들이 로터 샤프트(6)에 수직으로 배열된다.
로터 블레이드(7)들은 로터 샤프트(6)의 회전 방향에서 외부 방향으로 구부러진 블레이드 깃(blade back)을 가진 비대칭 함몰부(depression)들로서 형성된다. 각각의 로터 블레이드(7)는 약 20°의 각도로 서로에 기울어져 배열된 2개의 서로 맞은편에 있는 표면 섹션들을 추가로 가지며, 상기 표면 섹션들은 구부러진 섹션들에서 블레이드 깃을 형성하며 각각의 경우 지지 암(8, 9)들이 상기 표면 섹션들에 고정된다. 블레이드 깃과 함께, 로터 블레이드의 바람 유입 표면(wind inflow surface)이 두 표면 세그먼트들 사이에 형성되는데, 여기서 상기 표면 세그먼트들은 서로를 향해 테이퍼 배열되어(tapering) 블레이드 깃을 향해 배열된다. 각각, 하나의 바람 통로(10)가 로터 샤프트(6)와 로터 블레이드(7) 사이에 형성되며, 상기 바람 통로는 각각의 지지 암(8, 9)들에 의해 추가로 경계가 정해진다(delimited).
몇몇 풍력 모듈(1)을 모듈 방식으로 서로 결합시키기 위하여, 마운팅 플레이트(11)들이 풍력 모듈(1)의 리셉터클(5')이 있는 상측 표면과 리셉터클(5)이 있는 지지표면의 코너 부분들에 배열되며, 또 다른 풍력 모듈(1)의 마운팅 플레이트(11)들에 결합될 수 있다. 두 풍력 모듈(1)에 연결될 때, 인접한 상측 표면과 지지표면의 리셉터클(5 및 5')은 리셉터클(5, 5') 내에 고정된 로터 샤프트(6)들이 논-포지티브 방식으로(non-positively) 서로 결합되도록 서로 맞물린다(intermesh). 발전을 위해, 풍력 모듈(1)들 중 한 모듈의 로터 샤프트(6)는 리셉터클(5 또는 5')을 통해 발전기에 결합될 수 있다.
본 시스템의 작동 동안, 바람은 바람을 향해 열려 있는 로터 블레이드(7)의 공동(cavity)의 리세스(recess) 내부로 가해지며 로터 샤프트(6)가 회전하게 된다. 바람의 방향에 대해 반대로 회전하는 로터 블레이드(7)의 곡률로 인한 바람의 영향(wind impinging)은 로터 샤프트(6)에 대해 구부러지고(deflected) 곡선 위에서 외부 방향으로 향하며 단순하게 각각의 바람 통로(10)를 통해 로터 샤프트(6)의 측면에서 날아가 버린다(flow off).

Claims (12)

  1. 하나 이상의 로터를 포함하는 풍력을 이용하기 위한 시스템으로서, 상기 로터는 수직 방향으로 배열된 회전축을 가진 로터 샤프트를 가지며 상기 로터 샤프트의 회전 방향에서 똑같은 각도만큼 서로 오프셋 배열된 로터 블레이드가 상기 로터 샤프트 위에 배열되는 풍력을 이용하기 위한 시스템에 있어서,
    각각의 로터는 풍력 모듈(1)의 프레임(2) 내에 수용되며, 로터 샤프트(6)는 프레임(2)의 리셉터클(5, 5') 내에서 두 단부와 함께 회전 가능하게 장착되고, 몇몇 풍력 모듈(1)의 독립 로터는 로터 샤프트(6)용 리셉터클(5, 5')에 의해 논-포지티브 방식으로 서로 결합될 수 있는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    풍력 모듈(1)의 로터 블레이드(7)는 하나 이상의 회전 평면 특히 로터의 회전축에 대해 수직인 2개 이상의 회전 평면 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    로터 블레이드(7)는 로터 샤프트(6)로부터 일정한 거리에서 반경 방향으로 배열되며, 하나 이상의 바람 통로(10)가 로터 블레이드(7)와 로터 샤프트(6) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    로터 샤프트(6)와 로터 블레이드(7) 사이의 바람 통로(10)의 표면적은 로터 블레이드(7)의 표면적의 1/6 이상인 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 로터 블레이드(7)는 로터 샤프트(6)에 연결된 2개의 지지 암(8, 9)을 포함하는 지지 프레임 위에 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    풍력 모듈(1)의 회전 평면 내에 배열된 지지 암(8, 9)들은 모두 일체형 구성요소로서 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    로터 블레이드(7)는 로터의 회전축의 회전 방향에서 외부 방향으로 구부러진 블레이드 깃(blade back)을 가진 함몰부(depression)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    로터 블레이드(7)는 볼록하게 구부러진 블레이드 깃 표면을 가진 피라미드 형태를 가지며, 상기 피라미드의 베이스 영역은 개방형 리세스(8)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    로터 블레이드(7)는 바람 하중 초점(wind load focus)이 중심으로부터 외부를 향해 오프셋 배열된 비대칭 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    풍력 모듈(1)의 프레임(2)은 정사각형 지지표면을 가진 직사각형 형태로 구성되며, 상기 지지표면의 에지(edge)들은 지지표면에 대해 수직으로 배열된 에지들보다 더 긴 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    로터 블레이드(7)를 가진 로터는 프레임(2)의 정사각형 지지표면의 에지들의 길이보다 더 짧은 스팬(span)을 가지는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    풍력 모듈(1)의 로터 샤프트(6)용 리셉터클(5, 5')은, 각각, 서로 평행하게 연장되는 풍력 모듈(1)의 2개의 외측 표면 내에 중심이 배열되는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용하기 위한 시스템.
KR1020137025319A 2011-03-02 2012-02-23 풍력을 이용하기 위한 시스템 KR20140015405A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202011003456U DE202011003456U1 (de) 2011-03-02 2011-03-02 Anlage zur Nutzung von Windkraft
DE202011003456.9 2011-03-02
PCT/DE2012/000182 WO2012116679A1 (de) 2011-03-02 2012-02-23 Anlage zur nutzung von windkraft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140015405A true KR20140015405A (ko) 2014-02-06

Family

ID=44317515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137025319A KR20140015405A (ko) 2011-03-02 2012-02-23 풍력을 이용하기 위한 시스템

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20140056708A1 (ko)
EP (1) EP2681448A1 (ko)
JP (1) JP2014506975A (ko)
KR (1) KR20140015405A (ko)
CN (1) CN103688049A (ko)
BR (1) BR112013022215A2 (ko)
CA (1) CA2828620A1 (ko)
DE (2) DE202011003456U1 (ko)
WO (1) WO2012116679A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202011003442U1 (de) * 2011-03-02 2011-06-22 G&S World Bridge Trading Ag Vorrichtung zur Nutzung von Windkraft mit mindestens einem Rotor
CN103423084A (zh) * 2013-08-27 2013-12-04 汉德联合（北京）风力技术研究院有限公司 一种风墙装置
US10138869B2 (en) * 2015-09-15 2018-11-27 Ajey BAHEKAR Micro wind cell
US10408190B2 (en) * 2016-10-07 2019-09-10 Robert B. Deioma Wind turbine with open back blade
RU2673280C1 (ru) * 2017-10-24 2018-11-23 Денис Валентинович Тяглин Ветроэлектростанция
CN108150357B (zh) * 2017-12-22 2020-04-21 台州市黄岩日隆模具厂(普通合伙) 一种新能源发电装置
CN112576450A (zh) * 2019-09-27 2021-03-30 北京金风科创风电设备有限公司 拉索式塔架、风力发电机组及连接装置
CN111520280B (zh) * 2020-03-23 2021-05-25 北京恒聚化工集团有限责任公司 用于垂直轴风力发电装置的破冰集风机构

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5997252A (en) * 1997-12-24 1999-12-07 Miller; Duane G. Wind driven electrical power generating apparatus
US6857846B2 (en) * 2001-06-19 2005-02-22 Lewis H. Miller Stackable vertical axis windmill
DK1681463T3 (da) * 2003-10-22 2013-12-02 Global Energy Co Ltd Vindmølle med vertikal aksel
CN1594877A (zh) * 2004-05-13 2005-03-16 国盾 框架式多向风力发电机
JP2008121663A (ja) * 2006-10-19 2008-05-29 Masao Sawazaki 風力発電装置
JP3158471U (ja) * 2006-10-19 2010-04-02 征夫 澤崎 風力発電装置
US8322992B2 (en) * 2007-04-17 2012-12-04 Adam Fuller Modular wind-driven electrical power generator and method of manufacture
US20090196763A1 (en) * 2007-12-11 2009-08-06 Vinci-Tech Inc. Vertical axis wind turbines with blades for redirecting airflow
US20090246027A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-01 Carl Johnson Wind/fluid turbine
US7744338B2 (en) * 2008-09-04 2010-06-29 California Energy & Power Fluid turbine systems
CN201461245U (zh) * 2009-05-19 2010-05-12 四川腾中重工机械有限公司 垂直立轴多级重叠高效风能发电机组
CN201428555Y (zh) * 2009-05-19 2010-03-24 四川腾中重工机械有限公司 一种用于风能发电的风轮叶片
US20110194938A1 (en) * 2010-02-11 2011-08-11 Livingston Troy W Segmented wind turbine airfoil/blade
CN201705560U (zh) * 2010-05-14 2011-01-12 沈阳新东方机械有限公司 垂直轴风力发电设备
CN101943127B (zh) * 2010-09-02 2012-10-24 哈尔滨大功率立式风电装备工程技术研究中心有限公司 集风立式风力发电系统

Also Published As

Publication number Publication date
CA2828620A1 (en) 2012-09-07
US20140056708A1 (en) 2014-02-27
CN103688049A (zh) 2014-03-26
DE202011003456U1 (de) 2011-06-27
DE112012001050A5 (de) 2013-12-19
WO2012116679A1 (de) 2012-09-07
BR112013022215A2 (pt) 2016-12-06
JP2014506975A (ja) 2014-03-20
EP2681448A1 (de) 2014-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140015405A (ko) 풍력을 이용하기 위한 시스템
US6239506B1 (en) Wind energy collection system
US8961103B1 (en) Vertical axis wind turbine with axial flow rotor
DK2012007T3 (en) A wind turbine with the vertical axis
KR101241022B1 (ko) 다중 블레이드 배열 구조를 갖는 수직축 풍력발전장치
US20120121379A1 (en) Tower type vertical axle windmill
US9322392B2 (en) Enclosed vertical axis fluid rotor
ES2748702T3 (es) Pala de rotor para turbina eólica
US20140050588A1 (en) Device for using wind power having at least one rotor
JP2023095968A (ja) 風力発電所
US20080152495A1 (en) Vertical Axis Turbine Apparatus
CN204082443U (zh) 风力叶片装置
US8556572B2 (en) Wind power turbine
US11629691B2 (en) Vertical axis turbine
CN110242496B (zh) 一种摆动叶片式导流型垂直轴风轮机
US8779620B1 (en) Rotary windmill power generator
CN105089927A (zh) 风力叶片装置
US11946449B2 (en) Flow turbine rotor with twisted blades
CN107429659B (zh) 风力发电系统
RU2573441C2 (ru) Ветродвигатель
RU2453727C1 (ru) Горизонтально-турбинный ветрогенератор
KR20110007685A (ko) 풍력발전용 풍차의 회전날개
CA2997114C (en) Wind turbine blade with pocket-shaped drag portion, reversed-orientation airfoil trailing same, and auxiliary blade supports
US8202051B2 (en) Turbine apparatus
RU2240443C1 (ru) Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid