KR20160140532A - Mobile offset axis wind power generator - Google Patents

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KR20160140532A
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김정열
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Abstract

The present invention relates to a wind power generator capable of generating electricity by attaching a plurality of rotor blades, a plurality of rotation shafts, and a frame structure, operated as a mobile offset axis, to one single pole. Existing coaxial multirotor devices are installed on a low pole, have a low arrangement function of a shaft by a wind direction, and have a rear rotor influenced by wind, flowing into a front rotor, as general type rotor blades are overlapped. To solve the problems and produce more energy than before, a plurality of rotation shafts, including a rotational axis moving left, right, and upward depending on wind, and a plurality of double-sided rotor blades, producing rotational force in a change state of a receiving angle, are installed on a high pole, an inclined pole, or curved pole. Therefore, a mobile offset axis wind power generator is capable of being operated as an offset axis by changing a rotational axis direction of a drive shaft depending on the strength and direction change of wind.

Description

유동적 오프셋 축 풍력발전기{MOBILE OFFSET AXIS WIND POWER GENERATOR}{MOBILE OFFSET AXIS WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 하나의 지주에 다수의 오프셋 축 샤프트로 구성된 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경사를 갖는 지주 또는 휨을 허용하는 탄력성 곡선 지주 및 와이어 로프(Wire Rope) 등을 포함하는 지주 구조의 한 부분에, 다수의 회전 샤프트와 각각의 회전 샤프트 동축(Co Axis)에 다수의 이중면 로터 블레이드를, 유동적(Mobile) 오프셋 축(Offset Axis) 형태로 작동되는 프레임 구조를 부착되어, 바람의 힘으로 전기 에너지를 생산하는 풍력발전기에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a wind turbine comprising a plurality of offset shaft shafts in one strut, and more particularly to a wind turbine comprising a strut with a warp or a strut structure including a flexible curved strut and a wire rope, , A plurality of rotating shafts and a plurality of double-sided rotor blades on each rotating shaft coax (Co Axis) are attached to a frame structure operating in the form of a mobile offset axis, The present invention relates to a wind turbine generating electric energy.

일반적으로 지상 풍력발전장치의 출력과 효율을 높이기 위해서, 양호한 풍력 자원 공간에 발전 장치를 설치하여 로터 회전력을 증대시키거나, 로터의 형태나 크기 또는 고효율의 터빈 개발 등 각 요소의 성능 향상을 위한 연구가 진행중에 있다. Generally, in order to increase the output and efficiency of the ground wind power generator, it is necessary to improve the performance of each element such as increasing the rotor torque by installing a power generator in a good wind resource space, developing the shape and size of the rotor, Is in progress.

그 각 요소들 중 터빈의 출력 증가를 위한 중요한 요소는 안정된 풍속의 지속성과 로터의 형태와 크기이다. 그러므로 지상 바람의 풍속과 풍향의 불규칙성 등의 문제점을 해결하기 위하여 일반적으로 강한 풍속과 안정된 풍향을 갖는 높은 지주에 발전 장치를 설치함으로써 문제점을 개선할 수가 있다. 또한, 높은 지주의 발전 장치에 부착될 로터의 크기와 형태, 재질 등과 로터의 회전력을 전달하는 회전 샤프트의 구성과 배열구조 등을 통합적으로 고려함으로써 발전장치의 성능 향상이 가능하게 된다.One of the important factors for increasing the output of the turbine is the stability of the stable wind speed and the shape and size of the rotor. Therefore, in order to solve the problems such as irregularity of the wind speed and the wind direction of the ground, it is generally possible to improve the problem by installing a power generator on a high pillar having a strong wind speed and a stable wind direction. Also, by considering the size, shape, material and the like of the rotor to be attached to the high stiffness power generation device and the configuration and arrangement structure of the rotating shaft for transmitting the rotating force of the rotor, performance of the power generation device can be improved.

그러나 종래의 풍력발전 기술, 특히 소형 동축 멀티 로터 풍력 터빈(CO-AXIAL MULTI-ROTOR WIND TURBINE) 기술 등은 구조적인 한계 때문에 낮은 높이에 고정된 지주형태를 채택하고, 회전 축이 특정한 오프셋 각도(Offset Angle)로 고정되어 있거나, 바람의 방향과 강도에 따른 적정한 오프셋 각도 변화가 제한되어, 축의 정렬(Line up) 기능의 문제점이 발생하여, 다수 로타의 특징적 장점을 살리지 못하는 경향이 있고, 또 한 개의 긴 드라이브 샤프트(Drive Shaft)의 강도와 휨 현상에 따른 회전 안정성의 문제 및 소형 로터 블레이드의 회전력의 한계 등의 문제점이 있었다.However, the conventional wind power generation technology, particularly the CO-AXIAL MULTI-ROTOR WIND TURBINE technology, adopts a low-height fixed stake type due to structural limitations, and the rotation axis has a certain offset angle Angle, or a proper offset angle change depending on the direction and intensity of the wind is limited, and there arises a problem of the line up function of the axis, so that there is a tendency not to take advantage of the characteristic advantages of the multiple rotors, There is a problem in that the strength of the long drive shaft (drive shaft) and the stability of rotation due to the bending phenomenon, and the limitation of the turning force of the small rotor blades.

[문헌1] US 6692230 (SELSAM, D.S) 2004.02.17[Patent Document 1] US 6692230 (SELSAM, D.S) 2004.02.17 [문헌2] US 20060233635 (SELSAM, D.S) 2006.10.19[Document 2] US 20060233635 (SELSAM, D.S) 2006.10.19 [문헌2] US 20130071228 (SELSAM, D.S) 2013.03.21[Literature 2] US 20130071228 (SELSAM, D.S) 2013.03.21

종래의 소형 풍력발전기는 낮은 지주와 단일 소형 로터에 설치되어, 충분한 바람 자원을 이용하기 어렵고, 낮은 출력 효율과 YAW 안정성이 미흡하여 지속적인 에너지 생산에 많은 문제점을 보이고 있다.Conventional small-sized wind turbines are installed in a low-stiffness and small-sized rotor, so that it is difficult to utilize sufficient wind resources, low output efficiency and YAW stability are insufficient, and thus there are many problems in continuous energy production.

특히 종래의 동축 멀티로터(Co-Axis Multi-Rotor) 장치들을 고정식 지주에 일정한 각도의 오프셋(Offset)된 드라이브 샤프트(Drive Shaft)를 체결하는 기술은 “각 로터에 실질적으로 방해받지 않는 신선한 바람의 일정한 유입수단” 즉, 샤프트의 오프셋 각도와 로터 사이의 간격분리를 통해서, 여러 로터가 서로 독립적이고 분리된 바람에 작용하는 이상적 기체 흐름(Ideal Flow)을 가정하여 오프셋 기술을 적용하였으나, 실제의 기체 흐름(Stall Version : Actual Flow)과는 많은 차이가 존재한다. 따라서 이러한 오프셋 기술은 바람 방향에 따른 샤프트의 정렬(Line Up) 기능과 안정성이 낮고, 또 그 샤프트에 크기가 동일한 일반적 형태의 로타 블레이드를 연속적으로 부착함으로써, 전방에 위치한 로터에 유입되었던 잔여 바람과 와류(Vortex) 등에 의해 영향을 받게 될 후방의 로터 블레이드의 회전력 감소에 관한 고려가 부족하였다.In particular, the technique of fastening conventional Co-Axis Multi-Rotor devices with a fixed angle offsets a drive shaft to a stationary stalk is called " The offset technique is applied assuming an ideal flow in which a plurality of rotors are independent of each other and operated in separate winds through separation of a gap between the offset angle of the shaft and the rotor, There are many differences from the Stall Version (Actual Flow). Therefore, this offset technology has a function to line up the shaft according to the wind direction, and has a low stability, and by continuously attaching a general type of rotor blade having the same size to the shaft, There has been a lack of consideration for reducing the rotational force of the rear rotor blades which will be influenced by the vortex or the like.

상기의 과제들을 해결하기 위하여 본 발명은, 일반적인 풍력 발전기에서 채택되는 지주 구조에, 경사 지주, 곡선 지주 또는 와이어 로프 등을 포함하는 지주 구조의 한 부분에, 바람에 따라 좌우 상방(Left/ Right/ Upward)을 움직일 수 있는 프레임을 장착하고, 그 프레임에 다수의 회전 샤프트와, 그 샤프트에 크기가 서로 다른 다수의 이중의 면을 가진 로터 블레이드로 구성된 어셈블을 설치하여, 일정 공간에서 종래의 로터보다 많은 에너지를 생산하기 위해서, 바람의 방향 변화와 강도에 따라서 드라이브 샤프트의 회전 축이 좌우동요(Yawing)와 상하동요(Pitching)를 허용하는 상태에서, 수평과 수직축(Horizontal And Vertical Axis) 각도 방향으로 유동적(Mobile)으로 오프셋 축 (Offset Axis) 형태로 작동되는 것을 특징으로 하는 유동적 오프셋 축 풍력발전기(Mobile Offset Axis Wind Power Generator)에 관한 것이다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a structure for a wind turbine in which a left-right / right-side wind turbine is installed on a part of a strut structure including an inclined strut, a curved strut or a wire rope, Upward of the rotor is mounted, and a plurality of rotating shafts and a plurality of rotor blades each having a plurality of different sizes are installed on the shaft. In order to produce a lot of energy, the rotation axis of the drive shaft, depending on the wind direction change and strength, allows the yawing and pitching of the drive shaft in the direction of the horizontal and vertical axes (Horizontal And Vertical Axis) Characterized in that it is operated in the form of an Offset Axis in a Mobile (Mobile Offset Axi) s Wind Power Generator.

본 발명에 따른 풍력발전기는 유동적 오프셋 축(Offset Axis) 형태의 새로운 멀티 로터 풍력발전기로써, 단일 로터 또는 종래의 멀티 로터 발전기보다 출력 증가가 가능하고, 기본적인 형태로 소형 경량 모듈화 방식의 생산 방법을 통해서 단가를 낮추어 저비용 구조가 가능하고, 일반적인 수직 지주를 포함한 경사진 지주나 곡선 지주 구조, 와이어 로프 등에 장치가 가능하여, 해상 도서지방 또는 산악 지형 등에 독립적인 설치가 가능하며, 도시 빌딩 지대나 강변 도로변 등의 다양한 장소 설치가 가능할 뿐만 아니라, 구조의 대형화를 통해서 대단위 풍력 벨트 등 운용이 가능하여 풍력발전 산업에 이바지할 것이다. The wind turbine generator according to the present invention is a new multi-rotor wind turbine in the form of a flexible offset axis and can generate power more than a single rotor or a conventional multi-rotor generator. It is possible to construct low-cost structure by lowering the unit cost, and it can be installed in tilted support, curved strut structure, wire rope, etc. including general vertical support, so that it can be installed independently on the sea island or mountainous terrain, It is possible to install large scale wind turbine belt through the enlargement of the structure and contribute to the wind power generation industry.

도 1은 오프셋 축 풍력발전기의 수직 지주 기본모듈의 사시도
도 2는 오프셋 축 풍력발전기의 수직 지주 멀티 구조 (수직 기본모듈 확장) 사시도
도 3은 오프셋 축 풍력발전기의 경사 지주 기본모듈의 사시도
도 4는 오프셋 축 풍력발전기의 경사 지주 멀티 구조 (경사 기본모듈 확장) 사시도
도 5는 오프셋 축 풍력발전기의 커브 지주 기본모듈의 사시도
도 6은 중심 프레임(허브 프레임)의 종류
도 7은 메인 프레임의 구조도(메인 프레임과 보조 프레임의 분해도)
도 8는 보조 어셈블과 드라이버 샤프트를 연결하는 플렌지 베어링과 스프링 구조도
도 9은 메인 프레임 기준, 유동적 오프셋 축의 수직 방향 변화 범위도
도 10은 유연성 있는 이중의 면(플렉시벌 듀얼 스페이스) 로터 블레이드 구조도
도 11은 로터 블레이드의 한계 풍속 이후 변화 이미지
도 12은 오프셋 각도와 블레이드 회전 궤적에 따른 연형 포일(Kite Foil) 추상도
Figure 1 is a perspective view of a vertical strut base module of an offset axial wind power generator.
Figure 2 is a perspective view of a vertical strut multi-structure (vertical base module extension) perspective view of an offset axial wind power generator.
Fig. 3 is a perspective view of an inclined support basic module of an offset axial wind power generator
Fig. 4 is a perspective view of an inclined support multi-structure (inclined basic module extension) perspective view of an offset axial wind power generator
Fig. 5 is a perspective view of a curve holding base module of an offset axial wind power generator.
Fig. 6 is a diagram showing the relationship between the type of the center frame (hub frame)
7 is a structural view of a main frame (an exploded view of a main frame and an auxiliary frame)
8 shows a flange bearing and a spring structure connecting an auxiliary assembly and a driver shaft
Fig. 9 is a diagram showing a main frame reference, a vertical change range of a flexible offset axis
Figure 10 shows a flexible dual-face (flexibil dual space) rotor blade structure
Figure 11 shows the change image after the limit wind speed of the rotor blade
12 is a Kite Foil abstraction diagram according to an offset angle and a blade rotation locus

상기의 과제들을 해결하기 위하여 본 발명은, 일반적 풍력발전기 지주 형태에서 채택하고 있는 수직 타워(110)를 포함한 경사를 갖는 지주(130) 또는, 지주의 탄성 변형(Elastic Deformation)에 따른 탄성 곡선(Erastic Curve) 즉, 휨(Bending)이 허용되는 탄력성 곡선 지주(150) 및 케이블 등을 포함하는 지주 구조의 한 부분에, 중심 프레임(Hub Frame)(111)(도 6)을 장착한다. 중심 프레임은 보조 프레임의 부착 형태에 따라 타원형 타입(Oval Type)(161)과 플렌지 베어링 타입(Flange Bearing Type)(162) 그리고 아크 로드 타입(Arc Rod Type)(163)으로 구분할 수 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a wind turbine having a tilting stanchion 130 including a vertical tower 110 adopted in a general wind turbine stanchion shape, or an elastic curve according to an elastic deformation of the stanchion A hub frame 111 (Fig. 6) is mounted on a part of a strut structure including a curved strut 150, that is, a flexible curve strut 150 allowing bending, and a cable and the like. The center frame can be divided into an elliptic type (161), a flange bearing type (162), and an arc rod type (163) according to the attachment form of the auxiliary frame.

이 중심 프레임(타원형 타입)은 설치규모에 따라 단일 중심 프레임(Single Hub)(도1)(도3 )과 여러 개의 단일 프레임 구조로 구성된 멀티 중심 프레임(Multi Hub)(도2)(도4)으로 구분한다.2) (Fig. 4) which is composed of a single central frame (Fig. 1) (Fig. 3) and a plurality of single frame structures, .

이러한 중심 프레임(111)은 베어링과 삽입 링으로 지주에 연결되어 지주의 축 가로 단면을 중심으로 360도 회전 가능한 주 프레임(Main Frame)(171)과, 주 프레임에 힌지 로드(Hinge Rod)(182)로 연결되고 수평 플랫폼(172) 스프링(173)에 얹혀져 있으면서 경사 안정판(174)에 통제되는 보조 프레임(Aux Frame)(181) 형태로 구성된다.The center frame 111 includes a main frame 171 connected to the strut by a bearing and an insert ring and rotatable 360 degrees about an axial cross section of the strut and a hinge rod 182 And is configured in the form of an auxiliary frame (Aux Frame) 181 which is connected to the horizontal platform 172 spring 173 and controlled by the inclined stabilizer plate 174.

주 프레임(171)은 한 쌍의 베어링으로 지주와 체결되고, 그 하단에는 삽입 링(175)이 설치되며, 지주에 부착된 장치들을 바람에 따라 좌우방향(Yaw)으로 회전시키는 기능을 수행하며, 주 프레임이 체결된 지주 구간은 직선 지주가 채택 된다.The main frame 171 is fastened to the strut by a pair of bearings and the insertion ring 175 is provided at the lower end thereof and functions to rotate the devices attached to the strut in the left and right directions in the wind, Straight holding is adopted as the holding period in which the main frame is clamped.

또한, 보조 프레임(181)은 부착된 장치들을 상하방향(Pitch)으로 회전시키는 기능을 수행하며, 중심 프레임의 전방에서 후방과 좌우로 십자(+) 형태로 구성되어, 부착된 구조물을 직접 지지하는 주 어셈블(Main Assemble)(183)과 주 어셈블 좌우로 연결되어 회전 샤프트(112)를 지지하는 보조 어셈블(Aux Assemble)(184)로 구성된다.The auxiliary frame 181 functions to rotate the attached devices in a pitch direction and is formed in a forward (+) shape from the front to the rear of the center frame to directly support the attached structure A main assembly 183 and an auxiliary assembly 184 connected to the left and right sides of the main assembly to support the rotation shaft 112.

또한, 주 어셈블(183)의 후미에는 수직 안정판(113)과 수평 안정판(114)이 위치하며, 수직 안정판은 바람 방향에 따라서 보조 프레임(181)을 움직이게 하여, 주 프레임(171)을 360도 회전하게 하는 주요 방향 통제(Primary Directional Control) 역할 수행을 한다. 한편, 전체 구조물이 중심 프레임으로부터 후방으로 치우쳐 공기역학 중심과 무게 중심이 바람의 후방으로 위치하게 설계된 로터 블레이드와 회전 샤프트의 구조 및 기능에 따라 보조적으로 방향 통제(Secondary Directional Control)된다.The vertical stabilizer plate 113 and the horizontal stabilizer plate 114 are positioned at the rear of the main assembly 183. The vertical stabilizer plate moves the auxiliary frame 181 along the wind direction and rotates the main frame 171 360 degrees (Primary Directional Control). Secondary directional control is performed according to the structure and function of the rotor blade and the rotary shaft, in which the entire structure is biased rearward from the center frame, and the aerodynamic center and the center of gravity are located at the rear of the wind.

또한, 수평 안정판(114)은 주 어셈블(183)의 상하동요(Pitching) 안정을 확보하고, 안정판의 각도에 따라 바람에 의해 생성된 에어포일(Airfoil)이 일정 양력(Lift Off Moment) 생산을 가능하게 하여, 전체 구조물의 풍하 쪽 기울어짐을 방지하는 제한적 역할로 작용 되며, 이러한 수평 안정판의 에어포일과 로타 블레이드의 회전궤적(213)이 만든 연형 포일(212)이 회전 샤프트를 수직축으로부터 유동적으로 작동하게 하고, 여기서 생성된 양력(Lift Off Moment)이 각각의 프레임과 지주의 하중부하를 줄인다.The horizontal stabilizer 114 secures the vertical stability of the main assembly 183 and enables the airfoil generated by the wind to produce a lift off moment according to the angle of the stabilizer plate. And the flexible foil 212 made of the airfoil of the horizontal stabilizer and the rotation locus 213 of the rotor blade operates in a floating manner from the vertical shaft And the Lift Off Moment created here reduces the load load on each frame and stanchion.

또한, 주 어셈블(183)은 중심 프레임(Hub) 종류에 따라서, 지주 상단(118)이나 상방 중심 프레임(Upper Hub)의 주 어셈블에 연결된 케이블(115)을 통해서 중량 균형을 유지한다.The main assembly 183 also maintains the weight balance through the cable 115 connected to the main assembly of the strut top 118 or the upper hub in accordance with the type of center frame Hub.

보조 어셈블(116)은 본 발전기의 형태나 규모(Shape And Size)에 따라서 주 어셈블 좌우에 여러 쌍으로 설치된다. 보조 어셈블 종단에는 회전 샤프트(112)를 지지하는 지지 장치(190)가 연결된다. 이러한 각각의 지지 장치는 수평축에 대하여 오프셋 된 샤프트 축의 회전을 보장(189)하고, 각 지지 장치 구간 이내에서 제한된 축의 일정량 방향 변화를 허용하는 플렌지 베어링(188)과 지지 구조의 중심(186)을 기준으로 축의 좌우 완충 작용을 가능하게 하는 스프링 장치(187)로 구성되어, 각 지지 구간에서 연장된 드라이브 샤프트의 요동(Fluctuation)을 흡수한다.The auxiliary assemblies 116 are installed in pairs on the left and right sides of the main assembly depending on the shape and size of the generator. The supporting assembly 190 supporting the rotating shaft 112 is connected to the auxiliary assembly termination. Each of these support devices 189 ensures the rotation of the shaft shaft offset relative to the horizontal axis, and the center 186 of the support structure and the flange bearing 188, which permits a constant directional variation of the limited shaft within each support device section, And a spring device 187 for enabling left and right cushioning of the shaft, thereby absorbing the fluctuation of the drive shaft extending from each support section.

본 발명에서의 드라이브 샤프트(Drive Shaft)(112)는 기본 형태의 모듈화를 위해 두개의 샤프트를 기본 단위 구조(도 1)(도 3)로 하여 설치되지만, 지주나 케이블의 길이에 따라 두 개 이상의 중심 프레임(Hub Frame)이 설치된 확장 구조(도 2)(도 4))가 가능하다.The drive shaft 112 according to the present invention is provided with two shafts as a basic unit structure (Fig. 1) (Fig. 3) for modularization in a basic form, (Fig. 2) (Fig. 4) in which a center frame (Hub Frame) is installed) is possible.

이 드라이브 샤프트는 분리 가능한 형태이며, 각 어셈블의 지지장치(190)에 의해 지지 되고, 두 개 이상의 로터 블레이드와 동일 축으로 체결되고, AFPM 발전기(117)가 축의 중단에 위치한다.This drive shaft is of a detachable shape, supported by a support device 190 of each assembly, and coaxially secured with two or more rotor blades, and the AFPM generator 117 is located at the interruption of the shaft.

본 발명의 주요 문제 해결 수단인 유동적( Mobile) 오프셋(Offset) 축 발전방식은, 종래의 동축 멀티로터(Co-Axis Multi-Rotor) 기술 방식인, 동일 회전축에 여러 개의 로터가 설치된 상태에서 순차적으로 설치된 각 로터가 전방 로터에 유입된 잔여 바람과 방해받은 바람만으로는 충분한 회전력을 보장할 수 없기 때문에, 후방의 로터에 최대한 방해 받지 않은 바람이 유입될 수 있도록 블레이드의 크기를 점진적으로 확대하거나 오프셋 각도를 일정한 범위 내에서 증가한다.A mobile offset off-axis power generation system, which is a main problem solving means of the present invention, is a conventional coaxial multi-rotor technology system in which a plurality of rotors are installed on the same rotation axis, Since each installed rotor can not guarantee a sufficient rotational force only by the residual wind that has flowed into the front rotor and the obstructed wind, gradually increase the size of the blade so that the uninterrupted wind can enter the rear rotor, It increases within a certain range.

구체적으로는 수평축(X-axis) 방향 오프셋(210)은 발전 장치의 프레임이나 어셈블을 제작할 때 적용되는 각도로서 본 발명에서는 10∼30도로 한정한다.Specifically, the offset 210 in the X-axis direction is an angle used when the frame or the assembly of the power generator is manufactured, and is limited to 10 to 30 degrees in the present invention.

또한, 장치의 작동중 수평축 오프셋은 바람에 따라 수시로 변화하려는 경향성을 가질 수가 있으나, 장치의 후단에 설치된 안정판(113)(114)의 기능과 전체 프레임의 무게 중심과 항력 중심이 풍하 방향 쪽으로 편향되게 설계되어, 중심 프레임(Hub Frame)(111)에 대한 전체 구조 장치가 바람 방향으로 정렬하도록 한 기능 때문에 항상 제작된 각도로 유지하기 위해 수렴된다.In addition, although the horizontal axis offset during operation of the apparatus may have a tendency to change from time to time depending on the wind, the functions of the stabilizers 113 and 114 installed at the rear end of the apparatus and the center of gravity and the drag center of the entire frame are biased toward the downwind direction And is always converged to maintain the fabricated angle because of the function of the entire structure device with respect to the center frame (Hub Frame) 111 to align in the wind direction.

다음으로, 바람의 강도와 지주의 경사 또는 지주의 곡선 형태에 따라 유동적(Mobile)인 수직축(Y-axis) 방향 오프셋(211)의 초기 기준 값은 15∼20도로 보조 프레임(181)이 수평 플랫폼(172) 스프링(173)에 얹혀져 있는 각도이다. 이것은 낮은 풍속 상태에서 발전장치 전체 구조의 하중을 지주나 케이블 축 중심 방향으로 의도적으로 옮겨서 후방으로 경사지려는 요인을 감소시킨다.Next, the initial reference value of the Y-axis direction offset 211, which is mobile according to the wind intensity and the slope or the curve shape of the stanchions, is 15-20 degrees, (172) and the spring (173). This reduces the factor of intentionally moving the load of the overall structure of the power generation system in the low wind speed direction or intentionally moving it toward the center of the cable axis to tilt backward.

또한, 적정 풍속 상태에서는 전체 로터 블레이드의 회전 궤적(213)의 적산량이 연 형태(Kite foil)(212)로 생성되어 양력(Lift Off Moment)이 발생 될 수 있는 적정 각도가 된다. 이러한 수직축 오프셋은 지주의 형태나 바람의 강도에 따라서 유동적으로 변동(191)되고, 지주(130)와 보조 프레임(181)의 최대 각도(192)는 60도로 고정된다. 변동된 오프셋 각도는 일정 시간 간격 동안 평균값을 유지하여 축의 안정성을 유지한다. In addition, in a proper wind speed state, an integrated amount of the rotation locus 213 of the entire rotor blades is generated as a kite foil 212 and becomes an appropriate angle at which a lift off moment can be generated. This vertical axis offset is fluidically varied 191 according to the shape of the support or the strength of the wind and the maximum angle 192 of the support 130 and the support frame 181 is fixed at 60 degrees. The varying offset angle maintains the stability of the axis by maintaining an average value over a period of time.

이러한 수평축과 수직축의 오프셋을 통해서, 전방에 위치한 로터 블레이드 기준으로 볼 때, 후방의 로터 블레이드의 회전 궤적(213)은 보다 바깥쪽으로, 보다 위쪽으로 형성되게 되는데, 이것은 일차적으로 전방 로터 블레이드에 유입되었던 잔여 바람과, 좌(우) 상 방향으로 오프셋 되어 생성된 확장된 블레이드 회전면에 도달한 신선한 바람이, 최소한의 방해 상태로 로터 블레이드를 회전 가능하게 한다.Through the offset of the horizontal axis and the vertical axis, the rotational locus 213 of the rear rotor blade is formed more outwardly and upwardly with respect to the forwardly located rotor blade, The residual wind and the fresh wind reaching the extended blade rotation surface offset in the left (right) upward direction enable the rotor blade to rotate with minimal disturbance.

이중면 로터 블레이드(Dual Surface Rotor Blade)(도 10)는, 발전기 구조 중에서 회전력을 생산하는 가장 핵심적 구조로서 상부면 중심(202)과 주익면 중심(203)에서 회전축과 체결된다., 회전축을 오프셋 한 결과 블레이드 회전 단면적 감소, 즉 유입되는 바람량의 감소와 구조의 비틀림이 유발되는데, 이를 보정 하기 위해서 이중면 로터 블레이드를 적용한다.The dual surface rotor blades (FIG. 10) are fastened to the rotating shafts at the top surface center 202 and the wing surface center 203 as the most critical structures for producing rotational force in the generator structure. As a result, the reduction of the rotating sectional area of the blades, that is, the reduction of the amount of wind and the distortion of the structure are caused, and a double-sided rotor blade is applied to correct this.

이 블레이드는 일반적인 로터 블레이드보다 날개 면이 넓고 경량이며, 유연성을 갖는 재질로 구성된, 유연 이중면 로터 블레이드(Flexible Dual Surface Rotor Blade)로서, 피치 제어가 없이 설정된 풍속 이상에서 블레이드 주 익면(Main Surface)(200)이 풍하 방향으로 점진적으로 휘어져서(210) 바람 접촉 면을 감소시켜 회전 속도를 제어한다.This blade is a flexible dual surface rotor blade composed of a flexible wing surface that is wider and wider than a general rotor blade. It is a flexible dual surface rotor blade, (200) is gradually bent in the downward direction (210) to reduce the wind contact surface to control the rotation speed.

또한, 상부면(Upper Surface)(201)은 오프셋 축이 유동적으로 변하는 각 단계에서 유입되는 수직축 방향의 바람 성분(Factor)이 생성되는데, 이 바람을 활용하여 회전력을 형성함으로써 주익 면의 기능을 보조하고, 유연한 재질로 구성된 주익 면을 강풍 상태에서 지렛대 역할로서 당겨서 지지한다.In addition, the upper surface (201) generates a vertical wind direction factor that flows in each step in which the offset axis is fluidically changed. By utilizing this wind, a rotating force is generated to assist the function of the wing surface And the wing surface made of a flexible material is pulled and supported as a lever in a strong wind.

본 발명의 주요 내용을 다시 요약하면, 높은 지주를 채택하기 위해 지주의 경사나 곡선을 허용하였고, 단일 로터보다 많은 회전력을 확보하기 위해 멀티 로터 방식을 채택하고자 하였을 때, 동일 회전축에서 작동하는 각각의 멀티 로터가, 전방 로터의 바람 방해를 최소화하여, 후방 로터에 신선한 바람의 유입량을 확대하기 위해서 회전축의 방향을 유동적 오프셋 방식으로 채택하였고, 오프셋 된 축 때문에 생긴 블레이드의 받음각(Angle Of Attack) 변화에 대응하기 위해, 블레이드 형태(Shape)를 유연 이중면 로터 블레이드를 적용하여, 동일 축 멀티 로터 발전기의 문제점을 해결하고자 하였다.The main contents of the present invention are summarized as follows. In order to adopt a multi-rotor type in order to allow a slope or a curve of a strut to adopt a high stiffness and to secure more than a single rotor, In order to minimize the wind disturbance of the front rotor and to increase the amount of fresh wind inflow to the rear rotor, the multi-rotor adopts a floating offset method as the direction of the rotation axis and changes the angle of attack of the blades caused by the offset axis In order to cope with this problem, a flexible double-sided rotor blade was used to solve the problems of the coaxial multi-rotor generators.

130 경사 지주
150 곡선 지주
111 중심프레임(Hub Frame)
171 주 프레임(Main Frame)
181 보조 프레임(Aux Frame)
183 주 어셈블(Main Assemble)
184 보조 어셈블(Aux assemble)
201 유연 이중면 로터 블레이드(Flexible Dual Surface Rotor Blade) 상부면
130 incline
150 curve holding
111 Hub Frame
171 Main Frame
181 Aux Frame
183 Main Assemble
184 Aux assemble
201 Flexible Dual Surface Rotor Blade Top surface

Claims (5)

동축 멀티 로터 풍력 발전장치에 있어서, 수직 직선 지주 구조에, 경사 지주, 곡선 지주 또는 와이어 로프를 포함하는 지주 구조와, 좌우 상방(Left/ Right/ Upward)을 움직일 수 있는 프레임 구조와, 그 프레임에 다수의 회전 샤프트와, 그 샤프트에 다수의 서로 다른 크기의 이중면 로터 블레이드가 체결되고, 바람의 방향 변화와 강도에 따라서 드라이브 샤프트의 회전 축이 수평과 수직축(Horizontal And Vertical Axis) 각도 방향으로 유동적(Mobile)으로 오프셋 축 (Offset Axis) 형태로 작동되는 풍력발전기(Mobile Offset Axis Wind Power Generator)A coaxial multi-rotor wind power generator comprising: a vertical straight-strand structure having a strut structure including an inclined strut, a curved strut or a wire rope, a frame structure capable of moving left / right / upward, A plurality of different size double-sided rotor blades are fastened to the shaft, and the rotation axis of the drive shaft is moved in the horizontal and vertical directions (horizontal and vertical directions) (Mobile Offset Axis Wind Power Generator) that operates in the form of Offset Axis (Mobile) 청구항 1항에 있어서,
수직 직선 구조의 지주에 경사지주 곡선지주, 또는 와이어 로프를 포함하는 지주 구조에 장착된 풍력발전기
The method according to claim 1,
A wind power generator mounted on a strut structure that includes an inclined strut crest strut or a wire rope on a vertical straight strut
청구항 1항에 있어서,
경사지주 곡선지주 와이어 로프를 포함하는 지주에 좌우 수평방향 360도 회전 가능한 프레임이 체결되고, 상방으로 수직방향 60도 회전 가능한 프레임이 부착된 풍력발전기
The method according to claim 1,
A wind turbine with a frame that is coupled with a frame that can rotate 360 degrees horizontally in a right and left direction and which is rotatable upwards at 60 degrees in a vertical direction to a strut including an inclined support curve holding wire rope
청구항 1항에 있어서,
회전 샤프트에 서로 다른 크기의 이중면 로터 블레이드가 한 개 이상 체결되고, 그 이중면 로터의 상부면은 축의 변화시 형성되는 수직 방향의 바람을 이용하여 회전력을 생성하고, 로터의 주익면은 유연성 재질로 구성되어 설정된 풍속 이상에서 점진적으로 휨이 발생하여 로타의 단면을 감소시켜 회전속도를 제어하는 이중면 로타 블레이드
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the rotor blades of different sizes is fastened to the rotary shaft and the upper surface of the rotor produces a rotational force using vertical wind generated when the shaft changes, A double-faced rotor blade, which is configured to rotate at a speed higher than the set wind speed to reduce the cross-
청구항 1항에 있어서,
직선 지주나 경사지주, 또는 곡선 지주나 와이어 로프에 상기 발전기를 2 대 이상 연속적으로 설치된 풍력발전기
The method according to claim 1,
A linear propeller, an inclined propeller, or a curved propeller or a wire rope,
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US6692230B2 (en) 2001-06-14 2004-02-17 Douglas Spriggs Selsam Balanced, high output, rapid rotation wind turbine (Weathervane multi-rotor windmill)
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