KR101944098B1 - Vertical Type Wind Turbine with Contra-Rotating - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직형 이중반전 풍력발전기에 관한 것으로, 서로 반대방향으로 회전하는 이중 로터 구조로 형성되어 회전력을 배가시킬 수 있는 수직형 이중반전 풍력발전기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical double-inverted wind turbine generator, and more particularly, to a vertical double-inverted wind turbine generator having a double rotor structure that rotates in opposite directions to double the rotational force.
Description
본 발명은 수직방향으로 2대의 동일한 구조를 갖는 풍력터빈을 마주보게 조립하여 각각의 풍력터빈들로 하여금 발전기의 영구자석과 발전코일을 상호 반대방향으로 회전시키는 풍력발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각각의 풍력터빈에 풍력의 유입이 용이하도록 풍력터빈 외주에 루버를 형성하고, 양력과 항력을 동시에 발생시키는 터빈날개를 구비토록 함으로서 풍력터빈 회전력을 배가시키며, 나아가서 발전기의 영구자석과 발전코일의 어느 한쪽이 고정된 기존의 발전기에 비해 상기 영구자석과 발전코일의 상대속도를 2배로 증가시켜 발전량을 높일 수 있는 수직형 이중반전 풍력발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generator for assembling two wind turbines having the same structure in the vertical direction so that each wind turbine rotates the permanent magnets of the generator and the power generation coils in opposite directions to each other, A louver is formed on the outer periphery of the wind turbine so as to facilitate the inflow of wind power into each of the wind turbines and a turbine blade for simultaneously generating lifting force and drag force is provided so as to double the rotational force of the wind turbine. The present invention relates to a vertical double-inverted wind turbine generator capable of doubling the relative speed between the permanent magnet and the power generation coil to increase the amount of generated power, compared to an existing generator having one fixed therein.
일반적으로 풍력발전기는 풍력에너지를 전기에너지로 변환하는 장치를 말한다. 풍력발전기는 보통 설치대에 고정되는 고정자와, 상기 고정자에 회전되게 장착되어 외력에 의해 회전하는 회전축과, 상기 회전축과 함께 회전하는 회전자로 구성되며, 상기 고정자와 회전자는 발전코일 혹은 영구자석으로 이루어지고, 상기 발전코일과 영구자석은 각각 다수의 권선으로 이루어지는 코일과 다수의 영구자석 조각이 일정한 피치로 배열되도록 형성된다.Generally, a wind turbine generator is a device that converts wind energy into electric energy. The wind turbine generator includes a stator fixed to a mounting base, a rotating shaft rotatably mounted on the stator and rotated by an external force, and a rotor rotating together with the rotating shaft. The stator and the rotor are formed of a power generation coil or a permanent magnet The power generation coil and the permanent magnet are formed such that a coil composed of a plurality of windings and a plurality of permanent magnet pieces are arranged at a constant pitch.
상기 회전축이 풍력에 의해 회전하면, 상기 회전축에 결합된 발전코일 또는 영구자석이 회전하면서 상기 자석에서 발생하는 자기장에 의해 상기 코일 내부에는 전류가 흐르게 된다. 이와 같은 법칙을 플레밍의 오른손 법칙이라 한다.When the rotary shaft is rotated by the wind force, a current flows through the coil due to a magnetic field generated by the magnet while the power generation coil or the permanent magnet coupled to the rotary shaft rotates. Such a law is called Fleming's right-hand rule.
한편, 풍력 발전기는 발전기를 구동하는 회전축의 방향에 따라 크게 수평으로 설치되는 수평축 풍력발전기와 수직으로 설치되는 수직축 풍력발전기로 분류될 수 있으며, 풍력을 회전력으로 변환시키는 풍력터빈 날개의 형상에 따라 항력을 이용하는 사보니우스형(Savonius type)과 양력을 주로 이용하는 다리우스형(Darrieus type) 및 상기 항력과 양력을 동시에 이용하는 에어로포일(Aerofoil type)으로 구분된다.On the other hand, the wind turbine generator can be classified into a horizontal axis wind turbine installed horizontally and a vertical axis wind turbine installed vertically according to the direction of the rotation axis driving the generator, and the wind turbine blade A Darrieus type using a lift force mainly, and an Aerofoil type using both a drag force and a lift force at the same time.
이 중 사보니우스형은 네덜란드 사람 사보니우스의 이름을 딴 것으로서, 반 원통형인 2장 날개로 구성되며, 마주보는 날개에 서로 다르게 원주 방향으로 다소 중첩되는 부분을 남겨서 엇갈리게 조합한 구성이다. 이러한 구성에 따라 두 날개 사이를 빠져나가는 바람을 반대쪽 날개 뒷면에 흘러 들어가게 함으로써 회전 방향으로 작용하는 항력을 발생시킴과 동시에 전연부의 마찰저항을 감소시켜 회전력을 증가시킨다.Among them, the Sabonius type is named after the Dutch Savonius, consisting of two semi-cylindrical wings, and is composed of staggered combinations of wings that are slightly overlapping in the circumferential direction. According to this configuration, the wind exiting between the two wings flows into the reverse side of the opposite wing, thereby generating a drag acting in the direction of rotation and reducing the frictional resistance of the leading edge and increasing the rotational force.
또한, 다리우스형은 프랑스인 다리우스에 의해 발명된 풍력터빈이며, 터빈날개의 수는 2~3개가 일반적이고, 항력을 이용하는 사보니우스형과 달리 양력을 이용하기 때문에 회전수가 매우 큰 것이 특징이다.The Darius type is a wind turbine invented by the Frenchman Darius, and the number of turbine blades is generally two or three, and unlike the Savonius type which uses drag, it is characterized by a very large number of revolutions because it uses lift.
그러나, 상기와 같이 항력이나 양력 어느 한가지만을 이용하는 풍력발전기는, 풍력이 비교적 약한 지역에 속하는 우리나라에 설치될 경우, 최저기동속도(Stall speed)가 상대적으로 높을 뿐만 아니라 발전효율이 매우 낮기 때문에, 이들 항력과 양력을 동시에 이용하고, 회전력을 발생시키는 터빈날개 회전각을 증가시킬 뿐만 아니라 풍력터빈 배기영역에서 발생되는 와류를 신속하게 제거시키는 구조의 터빈날개를 선택해야 한다.However, as described above, when a wind turbine using only one of the drag force and the lift is installed in a country belonging to a relatively weak region of the wind, since the minimum stall speed is relatively high and the power generation efficiency is very low, It is necessary to select turbine blades having a structure that simultaneously uses drag and lift, increases turbine blade rotation angle that generates rotational force, and quickly removes vortex generated in the wind turbine exhaust area.
이에 따라, 항력과 양력을 복합시킨 회전력을 이용하는 에어로포일형(Aerofoil type) 등의 풍력발전기도 제안되었지만 이 또한 미미하여, 우리나라와 같이 풍력이 비교적 약한 지역에서 기존 에어로포일형 보다 더 많은 항력을 발생시키기 위해 날개 양면 캠버(camber) 방향이 동일한 방향으로 형성되도록 하는 변형된 에어로포일형 풍력발전기의 필요가 절실히 요구되고 있다.As a result, a wind turbine generator such as an aerofoil type that uses rotational force combining drag force and lift force has been proposed. However, this is also insufficient to generate more drag force than the conventional aerofoil type in a region where wind power is relatively weak like Korea There is a great need for a modified aerofoil-type wind power generator in which the direction of the camber on both sides of the camber is formed in the same direction.
한편, 상기와 같이 설명된 발전코일과 영구자석으로 구성되는 풍력발전기에 있어서, 기존처럼 어느 한쪽만을 회전시킬 경우 발전코일과 영구자석의 상대속도는 양쪽을 상호 반대방향으로 회전시키는 이중반전 발전기에 비해 50%의 효율을 형성하므로 설치면적이나 중량이 제한되는 설치장소에서는 기존의 풍력발전기의 구동방법을 적용하기 어려운 실정이다. Meanwhile, in the wind power generator constituted by the power generation coil and the permanent magnet as described above, the relative speed between the power generation coil and the permanent magnet is different from that of the dual inversion power generator, 50% efficiency, it is difficult to apply the existing wind turbine drive method at installation sites where the installation area or weight is limited.
이러한 문제점을 해결함과 동시에, 보다 발전된 형태로서 터빈날개에서의 복합적인 회전력을 발생시켜 풍력발전기의 출력을 증가시키고, 나아가 설치 및 유지관리를 개선할 수 있는 풍력발전기의 구성에 대한 모색이 필요하였다.In addition to solving these problems, it is necessary to search for a configuration of a wind turbine generator capable of increasing the output of the wind turbine generator and further improving the installation and maintenance by generating a combined rotational force in the turbine blade as a more advanced form .
본 발명은 상기의 필요에 따른 해결방법으로서, 발전기를 구성하는 발전코일과 영구자석을 서로 반대방향으로 회전시키도록 동일한 구조(Modular structure)를 갖는 2대의 풍력터빈을 마주보게 연결하고 그 중간 위치에 발전코일과 영구자석을 상호 반대방향으로 회전시키도록 이중 반전형으로 구성하며, 상/하로 배치되는 각각의 풍력터빈에서 양력과 항력 및 와류가 터빈날개의 회전각에 따라 동시 또는 순차적으로 발생되도록 함으로서, 기존 풍력발전기에 비해 회전력을 배가시킬 수 있는 수직형 이중반전 풍력발전기를 제공하는데 목적이 있다.The present invention relates to a method of solving the above-mentioned problems, comprising the steps of: connecting two wind turbines having the same structure (Modular structure) facing each other so as to rotate the power generating coil and the permanent magnet constituting the generator in opposite directions, The power generation coil and the permanent magnet are constructed so as to be rotated in mutually opposite directions and the lift, the drag and the vortex are generated simultaneously or sequentially in accordance with the rotation angle of the turbine blade in each of the wind turbines arranged up and down And a vertical double-inverted wind turbine capable of doubling the rotational force as compared with a conventional wind turbine.
여기서, 양력, 항력 및 와류가 동시 또는 순차적으로 발생되도록 제안되는 터빈날개 단면형상은 에어로포일형의 양쪽면 캠버를 동일방향으로 유지시켜 항력발생 회전각을 증가시키게 하는 변형된 에어로포일형이라 할 수 있다.Here, the cross-sectional shape of the turbine blade proposed to generate lift, drag, and vortex simultaneously or sequentially is a modified aerofoil type in which the camber of both sides of the aerofoil type is maintained in the same direction, have.
또 다른 관점에서 본 발명은, 수직방향뿐만 아니라 수평방향으로 설치가 가능하고, 풍속이 대략 3m/s(최저기동속도) 정도로 낮은 지역에서도 운전이 가능할 뿐만 아니라, 운전 중 소음이 기존 제품에 비해 3~5dB(A) 정도를 개선시키는 풍력발전기를 제공하는데 목적이 있다.From another point of view, the present invention can be installed not only in a vertical direction but also in a horizontal direction, and can be operated in a region where the wind speed is as low as about 3 m / s (minimum starting speed). In addition, (A) to about 5 dB (A).
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기는 수직 또는 수평으로 설치되어 풍력에 의해 일방향으로 회전력을 발생시키는 제1 풍력터빈; 상기 제1 풍력터빈과 동일 중심선상에 배열되되, 제1 풍력터빈과 반대로 설치되어 역방향으로 회전력을 발생시키는 제2 풍력터빈; 상기 제1 및 제2 풍력터빈 사이에 마련되어 각 풍력터빈의 회전축과 연결되는 발전부를 포함하며, 상기 발전부는, 제1 및 제2 풍력터빈의 이중반전(Contra-Rotating)에 의해 발전효율이 배가 될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vertical dual inversion wind turbine, comprising: a first wind turbine installed vertically or horizontally to generate rotational force in one direction by wind; A second wind turbine arranged on the same center line as the first wind turbine and installed opposite to the first wind turbine and generating a rotational force in a reverse direction; And a power generation unit provided between the first and second wind turbines and connected to the rotation axis of each of the wind turbines, wherein the power generation unit is configured such that the power generation efficiency is doubled by contra-rotation of the first and second wind turbines .
여기서, 상기 제1 또는 제2 풍력터빈은, 대칭되는 중공된 원판형의 상/하부 베인 지지판 사이 둘레를 따라 등간격으로 고정 설치되며, 후연부가 일측을 향하여 만곡되는 단면을 형성하는 다수의 가이드 베인을 포함하여, 풍력터빈 외측에 구성되는 루버부; 대칭상태로 폐쇄된 원판형의 상/하부 날개 지지판 사이 외측 둘레를 따라 등간격으로 설치되며, 상기 가이드 베인과 대향되는 다리우스형, 사보니우스형 및 에어로포일(aerofoil)형의 복합형 단면을 형성하는 터빈날개를 포함하여, 상기 루버부 내측으로 이격되도록 구성되는 로터부 및 상기 터빈날개 내경에 인접하는 외경을 형성하도록 축심부에 배치되어, 양단이 상기 상/하부 날개 지지판과 일체로 형성되는 원통형의 와류발생 방지통을 포함하며, 상기 루버부는 일측에 고정되어 내측으로 풍력을 유도하고, 상기 로터부는 중심에 상기 발전부와 연결되는 회전축이 결합되어, 상기 루버부로부터 유도되는 풍력에 의해 발생되는 양력과 항력 및 와류를 동시에 받아 회전할 수 있다.Here, the first or second wind turbine may include a plurality of guide vanes that are fixed at regular intervals along the circumference between symmetrical hollow disc-shaped upper / lower vane support plates and form a cross section whose trailing edge is curved toward one side A louver portion formed outside the wind turbine, including; Shaped cross-section is formed at equal intervals along the outer circumference between the upper and lower wing support plates, which are closed in a symmetrical state, and forms a composite cross section of a Darius type, a Sabonius type and an aerofoil type opposite to the guide vane A turbine blade including a rotor portion configured to be spaced apart from the inside of the louver portion and a cylindrical portion disposed at an axial center to form an outer diameter adjacent to the inner diameter of the turbine blade, the both ends of the cylindrical portion being integrally formed with the upper / Wherein the louver portion is fixed to one side to induce the wind force to the inside and the rotor portion is connected to a rotation axis connected to the power generation portion at the center thereof and is generated by the wind force induced from the louver portion It can rotate at the same time lift, drag and vortex.
또한, 상기 가이드 베인은, 풍력 유입방향을 기준하여 상기 터빈날개의 회전방향으로 43° 내지 47°의 각도로 만곡되어 배열될 수 있다.The guide vane may be curved at an angle of 43 ° to 47 ° with respect to the direction of the wind turbine blade in the direction of rotation of the turbine blade.
또한, 상기 상/하부 베인 지지판의 중심에는 적어도 4개의 지지봉이 방사상으로 대칭 형성되는 지지판이 결합되거나 일체로 형성되며, 상기 지지판의 외측으로는 지지판과 상응하는 면을 제외한 모든 면이 지면과 평행하도록 형성되는 받침판이 복수의 인장볼트에 의해 연결되도록 설치되어 수직 또는 수평설치가 용이할 수 있다.In addition, the upper and lower vane support plates may have at least four supporting rods symmetrically formed on the upper and lower vane support plates in a radially symmetrical manner, or may be formed integrally with the support plate so that all surfaces except the surface corresponding to the support plate are parallel to the ground surface The base plate to be formed may be connected by a plurality of tension bolts so that vertical or horizontal installation can be facilitated.
또한, 상기 발전부는, 상기 제1 풍력터빈의 회전축과, 제2 풍력터빈의 회전축이 각각 일면과 타면을 관통하는 발전기 케이싱; 상기 제1 풍력터빈 또는 제2 풍력터빈의 회전축 단부에 결합되는 발전코일 및 상기 발전코일의 둘레를 따라 소정의 간격으로 이격되도록 상기 발전기 케이싱에 장착되어 상기 제1 풍력터빈 또는 제2 풍력터빈의 회전축 단부와 연결되는 영구자석을 포함할 수 있다.The power generating unit may include a generator casing having a rotary shaft of the first wind turbine and a rotary shaft of the second wind turbine passing through one surface and the other surface, respectively; A power generating coil coupled to an end portion of a rotating shaft of the first wind turbine or the second wind turbine and a power generating unit mounted on the generator casing so as to be spaced apart at a predetermined interval along the periphery of the power generating coil, And a permanent magnet connected to the end portion.
또한, 상기 루버부 및 로터부는, 유리섬유 아라미드 보강 플라스틱(GARP, Glass fiber aramid reinforced plastics)으로 제조될 수 있다.Also, the louver portion and the rotor portion may be made of glass fiber aramid reinforced plastics (GARP).
본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기는 동일 중심선상에서 서로 반대방향으로 회전하는 이중 로터 구조로 형성되어 영구자석과 발전코일 모두 회전시킬 수 있으며, 각 로터는 풍력의 힘으로 발생될 수 있는 양력과 항력 및 와류를 동시에 이용하여 회전력을 극대화함으로써 종전의 풍력발전기보다 발전량이 배가될 수 있는 효과가 있다.The vertical dual inversion wind turbine according to an embodiment of the present invention may be formed as a double rotor structure rotating in opposite directions on the same center line so that both the permanent magnet and the power generation coil can be rotated, And maximizes the rotational force by simultaneously utilizing the lift, drag, and vortex, thereby achieving an effect that the power generation amount can be doubled as compared with the conventional wind power generator.
또한, 수직형 또는 수평형으로 모두 설치가 가능할 뿐만 아니라, 풍력발전기의 설치, 유지, 보수를 위해 각각의 풍력터빈 외부에 마주보는 설치고정판을 구비토록 함으로서, 설치상태에서의 지지 와이어로프 조립, 횡방향 설치대에서의 받침대 생략, 운송 중 요동방지 등의 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.In addition, it is possible to install both the vertical type and the horizontal type. In addition, the mounting and fixing plate facing the outside of each wind turbine is installed for installation, maintenance and repair of the wind power generator, It is possible to obtain effects such as the omission of the pedestal in the direction installation stand and the prevention of rocking during transportation.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기가 수직으로 설치되었을 때의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기가 수평으로 설치되었을 때의 평면도이다.
도 3은 도 1의 수직형 이중반전 풍력발전기의 일 구성인 제1 풍력터빈의 사시도이다.
도 4는 도 3의 제1 풍력터빈의 평면투영도이다.
도 5는 본 발명의 가이드 베인과 터빈날개를 통해 유동되는 풍력의 흐름도이다.
도 6은 풍력 흐름에 따른 터빈날개 단면에서의 압력분포와 작용력을 벡터화한 도면이다.
도 7은 터빈날개의 회전에 따른 양력, 항력, 와류의 발생영역을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기가 받침판을 구성하여 수직으로 설치되었을 때의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기가 받침판을 구성하여 수평으로 설치되었을 때의 평면도이다.
도 10은 도 1의 수직형 이중반전 풍력발전기의 일 구성인 발전부의 단면도이다.1 is a perspective view of a vertical dual inversion wind power generator installed vertically according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a vertical dual inversion wind power generator according to an embodiment of the present invention installed horizontally.
3 is a perspective view of a first wind turbine, which is an embodiment of the vertical dual inversion wind turbine of FIG.
Fig. 4 is a plan view of the first wind turbine of Fig. 3; Fig.
5 is a flow chart of the wind force flowing through the guide vane and turbine blades of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the pressure distribution and the force acting on the cross section of the turbine blade according to the flow of the wind.
Fig. 7 is a view showing generation areas of lift, drag, and vortex due to rotation of the turbine blade.
FIG. 8 is a perspective view of a vertical dual inversion wind power generator according to an embodiment of the present invention when it is vertically installed as a support plate.
FIG. 9 is a plan view of a vertical dual inversion wind power generator according to an embodiment of the present invention when it is installed horizontally as a support plate.
10 is a cross-sectional view of a power generation part which is an embodiment of the vertical dual inversion wind power generator of FIG.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to a specific embodiment, and various transformations can be applied and various embodiments can be made. It is to be understood that the following description covers all changes, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, the terms first, second, and the like are used to describe various components and are not limited to their own meaning, and are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numerals used throughout the specification denote like elements.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms " comprising, "" comprising, "or" having ", and the like are intended to designate the presence of stated features, integers, And should not be construed to preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a vertical dual inversion wind power generator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10. FIG.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기가 수직으로 설치되었을 때의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기가 수평으로 설치되었을 때의 평면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a vertical dual inversion wind power generator according to an embodiment of the present invention installed vertically, FIG. 2 is a plan view of a vertical double inversion wind power generator according to an embodiment of the present invention, to be.
먼저, 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기는 제1 풍력터빈(100), 제2 풍력터빈(200) 및 발전부(300)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 풍력터빈(100) 및 제2 풍력터빈(200)는 발전부(300)에서 발전을 할 수 있도록 회전력을 발생시키도록 형성되며, 발전부(300)는 회전력을 전달받도록 제1 풍력터빈(100) 및 제2 풍력터빈(200)와 각각 회전축(150, 250)으로 연결될 수 있다.1 and 2, a vertical dual inversion wind power generator according to an embodiment of the present invention may include a
또한, 발전부(300)는 각 풍력터빈(100, 200)마다 개별적으로 구비되는 것이 아닌 하나의 발전부(300)로 구성되어 제1 풍력터빈(100)과 제2 풍력터빈(200)의 회전력을 모두 전달받아 발전할 수 있도록 형성되는 것인데, 이를 위해 발전부(300)는 제1 풍력터빈(100)과 제2 풍력터빈(200) 사이에 위치될 수 있다.The
즉, 발전부(300)는 제1 풍력터빈(100)과 제2 풍력터빈(200) 사이에서 제1 및 제2 풍력터빈(100, 200)의 회전력에 의해 발전할 수 있다.That is, the
보다 구체적으로, 제1 풍력터빈(100)은 수직 또는 수평으로 설치될 수 있으며, 외부로부터 불어오는 풍력에 의해 일방향으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 또한, 제2 풍력터빈(200)은 제1 풍력터빈(100)과 동일 중심선상에 배열될 수 있다. 즉, 제2 풍력터빈(200)은 제1 풍력터빈(100)이 수평으로 설치될 시에 동일하게 수평으로 설치되어 일렬로 배열되며, 수직으로 설치 시에는 동일하게 수직으로 설치되어 일렬로 배열될 수 있다.More specifically, the
여기서, 제2 풍력터빈(200)은 제1 풍력터빈(100)과 구조적으로는 동일하나, 회전방향이 제1 풍력터빈(100)과 역방향으로 형성될 수 있도록 설치된다. 즉, 제2 풍력터빈(200)은 동일한 구조를 형성하여 제1 풍력터빈(100)과 동일 중심선상에 배열되나, 반대로 설치되어 제1 풍력터빈(100)과 다른 방향으로 회전력을 발생시키는 구조이다.Here, the
이에 따라, 제1 풍력터빈(100) 및 제2 풍력터빈(200) 사이에서 연결되는 발전부(300)는 동일 중심선상에서 상호 반대방향 회전(Contra-rotating)에 의해 발전할 수 있으며, 이는 2개의 풍력터빈(100, 200)이 회전력을 발생시킴으로써 종래의 일측을 고정시키고 타측만 회전시키는 풍력발전 방식에 비해 발전효율이 배가될 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the
또한, 상기의 이중반전 회전(Contra-rotating)구조는, 각 풍력터빈(100, 200) 회전방향이 반대이므로, 발전부(300)에 전기를 공급하여 발전부(300) 회전방향과 반대방향으로 회전시키는 전동기로 전환시켜서 비상정지를 위한 전자기적 제동장치로 사용할 수 있으며, 기동 또는 정지시킬 때 급격한 부하변동에 따른 지지구조물의 비틀림이나 흔들림을 최소화 할 수 있어 안정적인 운전이 가능할 수도 있다. In the contra-rotating structure, the rotation direction of each of the
상기 구조의 수직형 이중반전 풍력발전기는 각 풍력터빈(100, 200)이 풍력을 최대한으로 활용하여 회전력을 상승시키며, 풍력흐름이 원활하도록 하여 난류를 최소화 하며 와류 발생을 방지하는 구조로 형성되어 발전효율이 현저히 상승할 수 있는 특징이 있다.The vertical dual inversion wind turbine of the above structure has a structure in which each of the
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 발전효율을 상승시킬 수 있는 각 풍력터빈(100, 200)과 발전부(300)의 구체적인 형태를 살펴보기로 한다. 이로 인해 본 발명의 특징이 보다 명확해질 것이다. Hereinafter, specific shapes of the
또한, 제1 풍력터빈(100)과 제2 풍력터빈(200)은 각기 다른 방향으로 설치되어 회전방향만 다를 뿐 그 구조는 모두 동일하므로, 이하에서는 제1 풍력터빈(100)에 한하여 각 풍력터빈(100, 200)을 모두 설명하기로 한다. 즉, 제2 풍력터빈(200)은 이하에서 서술되는 제1 풍력터빈(100)의 구조와 설치되는 방향을 제외하고는 실질적으로 동일함을 의미한다. The
도 3은 도 1의 수직형 이중반전 풍력발전기의 일 구성인 제1 풍력터빈의 사시도이며, 도 4는 도 3의 제1 풍력터빈의 평면투영도이고, 도 5는 본 발명의 가이드 베인과 터빈날개를 통해 유동되는 풍력의 흐름도이며, 도 6은 풍력 흐름에 따른 터빈날개의 단면에서의 압력분포와 작용력을 벡터화한 도면이고, 도 7은 터빈날개의 회전에 따른 양력, 항력, 와류의 발생영역을 도시한 도면이다.3 is a perspective view of the first wind turbine of FIG. 3, and FIG. 5 is a perspective view of the guide vane and turbine blade of the present invention. FIG. 3 is a perspective view of a first wind turbine, FIG. 6 is a diagram showing a pressure distribution and a force acting on a cross section of a turbine blade according to a wind power flow as a vector. FIG. 7 is a view showing a generation area of lift, drag and vortex due to rotation of the turbine blade Fig.
또한, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기가 받침판을 구성하여 수직으로 설치되었을 때의 사시도이며, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기가 받침판을 구성하여 수평으로 설치되었을 때의 평면도이다.FIG. 8 is a perspective view of a vertical dual inversion wind power generator according to an embodiment of the present invention when the vertical dual inversion wind power generator is installed as a support plate, FIG. 9 is a perspective view of the vertical double inversion wind power generator according to the embodiment of the present invention, And is horizontally installed.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 제1 풍력터빈(100)은 루버부(120) 및 로터부(140)로 구성될 수 있다. 여기서, 루버부(120)는 외측에 형성되며 로터부(140)는 내측에 형성되는 것이다. 즉, 로터부(140)는 루버부(120) 내측으로 배치될 수 있다.1 to 9, the
보다 구체적으로, 루버부(120)는 풍력의 흐름을 안내하기 위한 다수의 가이드 베인(126)과, 가이드 베인(126)들을 지지하기 위한 상/하부 베인 지지판(122, 124)을 포함할 수 있다.More specifically, the
여기서, 상/하부 베인 지지판(122, 124)은 중공된 원판형으로 형성되어 대칭되며 소정의 간격만큼 이격될 수 있고, 다수의 가이드 베인(126)은 상/하부 베인 지지판(122, 124)이 이격된 사이로 둘레를 따라 등간격으로 고정 설치될 수 있다. The upper and lower
또한, 가이드 베인(126)은 상/하부 베인 지지판(122, 124)과 일체로 형성되며, 그 길이는 상/하부 베인 지지판(122, 124)의 외경과 내경 사이 폭만큼 형성될 수 있고, 특히 도 4에 도시된 바와 같이 후연부가 일측을 향하여 만곡되는 굴곡(curve)형의 단면을 형성할 수 있다. 즉, 가이드 베인(126)은 전연과 후연이 각각 상/하부 베인 지지판(122, 124)의 외경 및 내경과 일치점을 가지며, 후연의 경우 만곡되어 전연보다 일측에 치우치도록 상/하부 베인 지지판(122, 124)의 내경과 일치점을 가질 수 있다.The
이때, 가이드 베인(126)은 풍력 유입방향에 기준하여 후술하는 터빈날개(146)의 회전방향으로 43° 내지 47°의 각도로 만곡되도록 배열될 수 있으며, 바람직하게는 45°각도로 만곡되도록 배열될 수 있다. 이는, 터빈날개(146)로 풍력이 용이하게 유도될 수 있게 하고자 함으로, 가이드 베인(126)에 의해 유도되는 풍력을 받는 터빈날개(146)는 양력과 항력이 보다 수월하게 발생될 수 있으며, 보다 상세한 설명은 터빈날개(146)의 설명에서 덧붙이기로 한다.At this time, the
로터부(140)는 루버부(120) 내측으로 소정의 간격 이격되도록 형성될 수 있으며, 다수의 터빈날개(146)와, 터빈날개(146)들을 지지하기 위한 상/하부 날개 지지판(142, 144)을 포함할 수 있다.The
여기서, 상/하부 날개 지지판(142, 144)은 발전부(300)와 연결되는 회전축의 관통부를 제외하고는 모두 밀폐되는 폐쇄된 원판형으로 형성되어 대칭됨으로써 소정의 간격만큼 이격거리를 형성할 수 있고, 다수의 터빈날개(146)는 소정의 길이를 형성하여 상/하부 날개 지지판(142, 144)이 이격된 사이로 외측 둘레를 따라 등간격으로 설치될 수 있다.Here, the upper and lower
또한, 터빈날개(146)는 상술한 가이드 베인(126)과 대향되는 방향으로 형성될 수 있는데, 특히 다리우스형, 사보니우스형 및 에어로포일(Aerofoil)형의 복합형 단면을 형성하여 가이드 베인(126)과 대향되도록 배열될 수 있다.The
상기의 다리우스형, 사보니우스형 및 에어로포일(Aerofoil)형의 복합형 날개형상은, 항력, 양력 및 와류를 동시에 이용하여 회전하는 형상으로서, 도 6을 참조하면 풍력이 전연부로 유입되어 곡면을 따라 유동될 때, 만곡이 큰 표면에서 양력이 발생하고 만곡이 작은 표면에서 항력을 발생하며, 후연부에서는 와류가 발생하는데 이 양력과 항력 및 와류가 동시에 발생하여 회전력이 증가될 수 있다.The composite wing shape of the Darius type, the Sabonius type, and the Aerofoil type is a shape that rotates simultaneously using drag, lift and vortex. Referring to FIG. 6, the wind force flows into the leading edge portion, When it flows along, a lift occurs on a surface having a large curvature and a drag is generated on a surface having a small curvature. In the rear edge, a vortex is generated, and the lift, drag and vortex are generated at the same time.
보다 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이 가이드 베인(126)을 통해 터빈날개(146)로 유입된 풍력은 양력발생 영역에서 양력과 와류로 인한 회전력을 발생시키고, 더욱 회전하면 항력과 와류로 인한 회전력을 발생시키며, 루버부(120)의 풍력 유입구와 배출구의 압력 차와 터빈날개(146)의 와류에 의한 유입공기 배출촉진 등의 효과로 인해 최저기동속도(stall speed)를 저감시킴으로써 동일한 풍력조건에서도 출력량을 증가시킬 수 있는 특징이 있다.More specifically, as shown in FIG. 7, the wind force introduced into the
이에 따라, 상술한 바와 같이 다리우스형, 사보니우스형 및 에어로포일(Aerofoil)형의 복합형 형상의 터빈날개(146)의 외측에서 터빈날개(146)의 회전방향으로 만곡된 다수의 가이드 베인(126)이 터빈날개(146)와 대향 배열되도록 고정설치 될 때에는, 가이드 베인(126)으로 유입되는 풍력의 흐름이 가이드 베인(126)의 곡면을 따라 유연하게 터빈날개(146)에 유도되고, 터빈날개(146)로부터 양력과 항력 및 와류를 동시에 발생시켜 보다 큰 회전이 가능하도록 할 수 있다. Accordingly, a plurality of guide vanes bent in the rotational direction of the
더불어, 터빈날개(146)를 회전시킨 후 배출되는 풍력이 반대쪽 가이드 베인(126)을 통과하게 되는데, 이때 풍력흐름이 단절되지 않도록 함으로써 소음발생도 최소로 유지될 수 있어 풍력단지 주변에서의 소음공해를 방지할 수도 있는 부가적인 장점도 있다.In addition, the wind power discharged after rotating the
또한, 제1 풍력터빈(100)은 양단이 상/하부 날개 지지판(142, 144)과 일체로 형성되는 와류발생 방지통(160)을 더 포함할 수 있는데, 이는 터빈날개(146)의 곡면을 따라 후연부로 배출되는 풍력이 난류로 인해 로터부(140) 중심에서 와류가 발생되는 것을 방지하고자 함이다.The
여기서, 로터부(140) 중심에서 발생되는 와류는 터빈날개(146)로 유입되는 모든 풍력이 합쳐져 생기는 난류로서, 상술한 각각의 터빈날개(146)가 이용하는 개별적으로 발생되는 와류와는 다른 것이다. 즉, 와류발생 방지통(160)은 터빈날개(146)의 후연부에서 발생되는 개별적인 와류가 아닌 로터부(140) 중심에서의 통합적인 와류를 방지하기 위한 것임을 알아야 할 것이다.The vortex generated at the center of the
상기의 와류발생 방지통(160)은, 터빈날개(146)와 소정의 거리만큼 이격되되, 터빈날개(146)에 인접하도록 이격되는 것이 바람직하다. 즉, 와류발생 방지통(160)은 제1 풍력터빈(100)의 축심부에 배치되어 터빈날개(146) 내경에 인접하는 외경을 형성할 수 있다.Preferably, the vortex
또한, 와류발생 방지통(160)은 풍력흐름에 대한 저항을 최소화 하도록 원통형으로 형성될 수 있으나, 이는 바람직한 형태로서 반드시 한정되는 사항은 아니며 풍력흐름을 최소화 할 수 있는 구조면 다른 형태로 형성되어도 무관하다.The
이러한 와류발생 방지통(160)으로 인해 터빈날개(146)의 양력과 항력 및 와류를 발생시킨 풍력은 터빈날개(146)의 곡면을 따라 후연부에서 난류를 최소화하며, 원활하고 신속하게 배기될 수 있다.This vortex
한편, 가이드 베인(126)과 터빈날개(146)는 상기에서 다수의 개수로 설명되었으나, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 각각 16개와 12개로 구비될 수 있다. 이는, 가이드 베인(126)과 터빈날개(146)의 엇갈림을 가장 효율적으로 하게 하기 위한 개수로서, 풍력흐름을 보다 원활하게 할 수 있다.Meanwhile, although the
또한, 풍력의 흐름을 원활하게 하기 위해 가이드 베인(126)의 피치(pitch)는 로터부(140)의 터빈날개(146)의 피치와 다르게 설치될 수 있다.The pitch of the
또한, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상/하부 날개 지지판(142, 144) 각각에는 그 중심에 플랜지(172)가 장착되어 발전부(300)와 연결되는 회전축(150)과 결합할 수 있고, 상/하부 베인 지지판(122, 124)의 중심에는 적어도 4개의 지지봉(174a)이 방사상으로 대칭 형성되는 지지판(174)이 결합되거나 일체로 형성되어 그 중심에는 상기 회전축(150)이 관통하는 베어링 결합체(미 도시)가 구비될 수 있고, 이로 인해 회전축(150)의 결합과 회전이 원활할 수 있다. 1 to 4, each of the upper and lower
즉, 루버부(120)는 양 끝단부가 모두 로터부(140)보다 돌출되도록 형성되어 양 끝단부에 지지판(174)을 형성할 수 있으며, 지지판(174)으로 하여금 베어링 결합체(미 도시)를 결합함으로써 발전부(300)와 연결되며 각 풍력터빈(100, 200)을 관통하는 회전축(150, 250)의 일측과 타측으로 베어링 결합체(미 도시)를 구성할 수 있다.That is, both end portions of the
여기서, 상기와 같은 지지판(174) 구조를 통한 본 발명을 수직 설치 시에는 도 1과 같이 하부측 지지판(174) 하단으로 받침부를 구성하여 설치하거나, 받침부 없이 지면에 바로 설치할 수 있으며, 수평 설치 시에는 도 2와 같이 지지판(174)에서 일측으로 연장되는 연장봉(174b) 등을 형성하여 지면에 거치하거나 고정할 수 있다. 그러나, 이는 이해를 돕기 위한 예시로서 반드시 한정되는 것은 아니며, 받침판(176) 등을 더 포함하여 수직과 수평설치가 용이하도록 할 수 있다.When the present invention is vertically installed through the structure of the
구체적으로, 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 지지판(174)의 외측으로는 상술한 받침판(176)을 설치함으로써, 받침판(176)을 통해 지면 또는 평평한 부재 등에 거치하거나 고정하는 것이 가능한데, 이로써 본 발명의 수직형 이중반전 풍력발전기의 수직 또는 수평 설치가 용이할 수 있다.Specifically, as shown in Figs. 8 to 9, it is possible to mount or fix on the ground or a flat member or the like through the
이때, 받침판(176)은 지면 또는 평평한 부재 등에 대한 거치가 용이하도록 상기 지지판(174)과 상응하는 일면을 제외하고는 모두 평평하게 형성될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 사각형에서 일면이 지지판(174)의 굴곡과 상응하는 굴곡홈을 내측으로 형성하는 형태일 수 있다. At this time, the
또한, 받침판(176)은 풍력터빈이 2개가 구성됨에 따라 각 풍력터빈(100, 200)의 양단에, 각 단마다 양측으로 2개씩 대칭 구비되어 총 8개 구비되는 것이 바람직한데, 이때 각 받침판(176)은 복수의 인장볼트(177)에 의해 연결될 수 있으며, 인장볼트(177) 끝단에는 볼트(미도시)가 체결되어 마무리 될 수 있다. It is preferable that the
한편, 플랜지(172), 베어링 결합체(미 도시), 지지판(174), 지지봉(174a), 연장봉(174b), 받침판(176) 등의 구성의 여부나, 그 구조적 설치는 설치 환경 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 상기에서 설명된 형태 외에도 설치구조와 각 풍력터빈의 지지형태 등은 다양하게 실시 변경될 수 있음을 의미한다.Whether or not the
상기와 같은 구조의 루버부(120) 및 로터부(140)를 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기는, 종래의 다이우스형이나 사보니우스형에 비해 최저풍속이 약 30% 내지 40% 감소되며, 양력과 항력 및 와류의 힘을 동시에 받아 현저히 상승된 회전력을 발전부(300)로 전달할 수 있다.The vertical dual inversion wind power generator according to the embodiment of the present invention including the
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기는, 루버부(120) 및 로터부(140)의 구조 외에도 상술한 바와 같이 제1 풍력터빈(100) 및 제2 풍력터빈(200)의 양방향 회전에 의해 발전량을 보다 극대화 할 수 있는데, 이는 도 10을 참조하여 그 발전 형태를 상세히 살펴보기로 한다.The vertical dual inversion wind power generator according to the embodiment of the present invention can be applied to the
도 10은 도 1의 수직형 이중반전 풍력발전기의 일 구성인 발전부의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a power generation part which is an embodiment of the vertical dual inversion wind power generator of FIG.
도 10을 참조하면, 발전부(300)는 발전기 케이싱(310), 발전코일(320) 및 영구자석(330)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the
구체적으로, 발전기 케이싱(310)은 발전부(300)의 외관을 구성하되, 제1 풍력터빈(100)과 제2 풍력터빈(200)의 회전축(250)이 관통하는 하우징으로써 본 발명의 수직형 이중반전 풍력발전기가 수직으로 설치되었을 시의 기준으로 발전기 케이싱(310)의 상/하면으로 2개의 회전축(150, 250)이 관통할 수 있다.Specifically, the generator casing 310 constitutes an external appearance of the
이때, 제2 풍력터빈(200)의 회전축(250)은 발전기 케이싱(310)에 연결될 수 있고, 제1 풍력터빈(100)의 회전축(150)은 단부에 발전코일(320)이 장착될 수 있다. 또한, 발전코일(320) 둘레를 따라 형성될 수 있으되, 바람직하게는 발전코일(320)의 상하방향에 위치되도록 영구자석(330)이 발전기 케이싱(310)에 장착될 수 있다.The
또한, 발전코일(320)과 영구자석(330)은 자기저항(Reductance)을 최소화하기 위해 0.7 : 1의 비율로 폭을 형성하여 발전전압이나 출력을 증가시킬 수도 있다.Also, the
이로 인해, 제1 풍력터빈(100)과 연결되는 발전코일(320)과 제2 풍력터빈(200)과 연결되는 영구자석(330)이 자기저항을 최소화 하며 서로 역방향으로 회전하면서 발전할 수 있어, 종래의 한쪽은 고정되고 한쪽만 발전하던 형태보다 많은 발전량을 낼 수 있다.Therefore, the
한편, 상기에서는 이해가 쉽도록 도면과 같이 제1 풍력터빈(100)에 발전코일(320)이 연결되고, 제2 풍력터빈(200)에 영구자석(330)이 연결되는 형태를 예시적으로 설명하였으나, 이는 한정적이지 아니하며 그 반대로 구성되어 제1 풍력터빈(100)에 영구자석(330)이 연결되고, 제2 풍력터빈(200)에 발전코일(320)이 연결될 수도 있다. 즉, 제1 풍력터빈(100)이 발전기 케이싱(310)과 연결됨을 의미한다.In the above description, the
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 발전부(300)는 발전기 케이싱(310) 외에도 외부 케이싱(미 도시)으로 보호될 수도 있다. 구체적으로, 외부 케이싱(미 도시)은 제1 풍력터빈(100) 및 제2 풍력터빈(200) 사이를 밀폐하도록 설치될 수 있으며, 외부 케이싱(미 도시)은 발전부(300) 뿐만 아니라 각 풍력터빈의 회전축(150, 250)과, 도 1 내지 2 또는 도 8 내지 도 9에 도시된 회전축 등을 축 이음하는 커플링(도면부호 미 도시)을 외부환경으로부터 보호할 수 있다.Also, although not shown in the drawings, the
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이중반전 풍력발전기는, 루버부(120) 및 로터부(140)의 재질이 탄소섬유, 보론섬유, 아라미드섬유 및 유리섬유 중 하나 이상의 섬유를 결속사로 사용하는 복합재로 형성될 수 있으나, 바람직하게는 유리섬유-아라미드 보강 플라스틱(GARP, Glass fiber aramid reinforced plastics)을 재질로 제조될 수 있다.In addition, the vertical dual inversion wind power generator according to the embodiment of the present invention is characterized in that the materials of the
이는, 인장강도 및 제조원가 등을 고려한 것으로서, 탄소섬유 및 보론섬유는 인장강도는 좋으나 제조원가가 높음에 따라 제조원가 대비 적당한 인장강도를 형성하는 아라미드섬유와 유리섬유를 사용하는 것이 경제적이기 때문이다.This is because it is economical to use aramid fibers and glass fibers, which have appropriate tensile strength in comparison with the manufacturing cost, because carbon fiber and boron fiber have good tensile strength but high manufacturing cost.
그러나, 설치 환경 등에 따라 탄소섬유 및 보론섬유도 사용할 수 있음은 물론이다.However, it goes without saying that carbon fiber and boron fiber can also be used depending on the installation environment and the like.
이와 같은 본 발명의 수직형 이중반전 풍력발전기는 5kW 형으로 만들어 일본, 중국에서 생산된 다리우스형 풍력발전기 모델(5kW급)과 비교하여 실험적으로 비교한 바, 풍력터빈 지름은 25% 내지 46%, 발전효율의 향상은 200% 내지 230%, 중량감소는 35% 내지 45%, 소음레벨은 3dB(A) 이상 저감된 것을 확인하였다.The vertical dual inversion wind turbine of the present invention is 5 kW type and is experimentally compared with a Darius type wind turbine model (5 kW class) produced in Japan and China. The wind turbine diameter is 25% to 46% It was confirmed that the improvement of the power generation efficiency was reduced by 200% to 230%, the weight reduction by 35% to 45%, and the noise level by 3 dB (A) or more.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. The embodiments described above are therefore to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.
100 : 제1 풍력터빈
120 : 루버부
122 : 상부 베인 지지판
124 : 하부 베인 지지판
126 : 가이드 베인
140 : 로터부
142 : 상부 날개 지지판
144 : 하부 날개 지지판
146 : 터빈날개
150 : 제1 풍력터빈 회전축
160 : 와류발생 방지통
172 : 플랜지
174 : 지지판
174a : 지지봉
174b : 연장봉
176 : 받침판
177 : 인장볼트
200 : 제2 풍력터빈
300 : 발전부
310 : 발전기 케이싱
320 : 발전코일
330 : 영구자석100: First wind turbine
120: Louver portion
122: upper vane support plate
124: Lower vane support plate
126: Guide vane
140:
142: upper blade support plate
144: Lower wing support plate
146: turbine blade
150: First wind turbine rotary shaft
160: Vortex generation prevention barrel
172: flange
174: Support plate
174a:
174b: Extension rod
176:
177: Tension bolt
200: Second wind turbine
300:
310: Generator casing
320: power generation coil
330: permanent magnet
Claims (6)
대칭되는 중공된 원판형의 상/하부 베인 지지판 사이 둘레를 따라 등간격으로 고정 설치되며, 만곡되는 굴곡(curve)형의 단면을 형성하는 다수의 가이드 베인을 포함하여, 풍력터빈 외측에 구성되는 루버부 및
대칭상태로 폐쇄된 원판형의 상/하부 날개 지지판 사이 외측 둘레를 따라 등간격으로 설치되며, 상기 가이드 베인과 대향되는 다리우스형, 사보니우스형 및 에어로포일(aerofoil)형의 복합형 단면을 형성하는 터빈날개를 포함하여, 상기 루버부 내측으로 이격되도록 구성되는 로터부를 포함하며,
상기 루버부는 일측에 고정되어 내측으로 풍력을 유도하고,
상기 로터부는 중심에 발전부와 연결되는 회전축이 결합되어, 상기 루버부로부터 유도되는 풍력에 의해 발생되는 양력과 항력 및 와류를 동시에 받아 회전하며,
상기 가이드 베인은 터빈날개 보다 많은 개수를 형성하는 것을 특징으로 하는 수직형 이중반전 풍력발전기
A dual inversion wind turbine incorporating two wind turbines installed vertically or horizontally and rotating in mutually opposite directions by wind force,
And a plurality of guide vanes fixed at regular intervals along the circumference between the symmetrical hollow disc-shaped upper and lower vane support plates and forming a curved cross section, And
Shaped cross-section is formed at equal intervals along the outer circumference between the upper and lower wing support plates, which are closed in a symmetrical state, and forms a composite cross section of a Darius type, a Sabonius type and an aerofoil type opposite to the guide vane And a rotor portion configured to be spaced apart from the inside of the louver portion,
The louver portion is fixed to one side to guide the wind force inward,
The rotor portion is coupled to a rotation shaft connected to the power generating portion at the center, receives the lift, the drag and the vortex generated by the wind force induced from the louver portion,
Characterized in that the guide vanes form a greater number of turbine blades than the turbine blades
상기 가이드 베인은,
풍력 유입방향을 기준하여 상기 터빈날개의 회전방향으로 43° 내지 47°의 각도로 만곡되어 배열되는 것을 특징으로 하는 수직형 이중반전 풍력발전기.
The method according to claim 1,
The guide vane,
Wherein the wind turbine blade is arranged at an angle of 43 to 47 degrees with respect to the direction of the wind turbine blade in the direction of the wind turbine inlet.
상기 상/하부 베인 지지판의 중심에는 적어도 4개의 지지봉이 방사상으로 대칭 형성되는 지지판이 결합되거나 일체로 형성되고,
상기 지지판의 외측으로는 터빈날개 축심이 지면과 수평으로 형성되도록 지면과 직교하거나, 터빈날개 축심이 지면과 수직으로 형성도록 지면과 평행하게 형성되는 받침판이 복수의 인장볼트에 의해 연결되도록 설치되어 수직 또는 수평설치가 용이한 것을 특징으로 하는 수직형 이중반전 풍력발전기.
The method according to claim 1,
A support plate having at least four support rods formed in a radially symmetrical manner is coupled to or integrally formed with the center of the upper / lower vane support plate,
The support plate is installed outside the support plate so that the turbine blade axis is perpendicular to the ground or the support plate is formed parallel to the ground so that the turbine blade axis is perpendicular to the ground. Or horizontal installation of the wind turbine.
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