[发明专利]利用宽度和厚度相同的翼型叶片的水平轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机，更详细地，涉及水平轴风力发电机，该水平轴风力发电机利用宽度和厚度相同的翼型叶片，由此利用风和叶片相接触而产生的升力引起的旋转力，提高风力发电机的发电效率及运转效率。

背景技术

随着从化石能源产生的温室气体被指定为引起全球变暖的要素，全世界为了防止全球变暖而通过了国际气候变化公约，并为了抑制这种温室气体的排放而实施着多种计划。当前，韩国同样面临着寻找用于减少温室气体的排放的解决方案，并谋求用于积极减少化石能源的使用的多种对策。

由此，被定义为代替石油、煤炭、原子能及天然气等化石燃料的新能源的可再生能源备受瞩目，可再生能源是指利用液化煤炭、氢能等新能源和动植物有机物、阳光、风、水、地热等转换为环保且可再生的能源的能源的统称。

这些可再生能源具有能够再生、环保且无限制的优点，但具有为了提高效率需要不断研发以及克服不确定的市场前景的问题。

利用作为可再生能源之一的风的风力发电，是利用空气流动所具有的动能的空气动力学特性使转子旋转，从而转换为机械能，并利用该机械能产生电能的技术。

风力发电领域最近被提升为替代能源，并且作为持续高速增长趋势的产业，由于全世界性温室气体缩减义务化，随着技术发展发电单价的下降等理由，成长不断加速。

风力发电由于利用任何地方都存在的无公害的无限制的风，因而对环境产生的影响少，能够有效地利用国土，并且，就大规模发电区域的发电单价而言，即使与现有的发电方式相比，也不会降低效率，因此是非常有用的发电方法。

但由于风较为稀薄，从而在能源密度较低的情况下难以进行发电，因而只能仅限于特定地区进行设置，并且只有在具有定量的风的情况下才能发电，因而为了稳定的供电而需要储存装置等设备，最近因风力发电机的大型化而存在产生噪声的问题，并具有初期投资费用高的缺点。

现有的风力发电机的结构包括：高层的塔架，立在地面上，机舱（nacelle），设置于塔架的上端，旋转轴，与上述机舱相结合，以及多个叶片，设在上述旋转轴的外周面；机舱的内部设有增速器、发电机及控制装置等，叶片的旋转力经由旋转轴到达发电机。

此时，上述叶片普遍以如下形态形成，即，在与上述旋转轴相结合的轮毂部分形成约30°的俯仰角，在叶尖部分形成约2°～3°的俯仰角，且上述叶片以扭曲的方式形成，宽度和厚度逐渐变窄变薄。在此情况下，由于形成俯仰角的叶片倾斜地接收从正面吹来的风，并使风自然地通过叶片的旋转面的后侧，借助由此引起的阻力，使得上述叶片旋转，随着叶片的旋转，叶片的末端部分产生升力，从而提高叶片的旋转力。即，由于向叶片的旋转面吹来的风在通过旋转面的过程中向叶片传递能源，因而风的速度降低约2/3左右，由此，风的流动能的最高59.26％（贝茨（Betz）定律）将转换为旋转动力。

但由于如上所述的风力发电机利用的是风通过叶片的旋转面从而向叶片传递旋转动力的结构，因而风在通过叶片之后，风速降低，且风所具有的流动能中与所降低的速度的大小相应的大小的能源转换为旋转动力，因此存在动力转换效率（Cp）不高的局限性。由此，虽然可适当地适用于降低基本负荷的占有率的大型风力发电机，但适用于并非如此的小型风力发电机的情况下，由于动力转换效率相对下降约30％，因而存在发电输出功率下降的问题。

并且，现有的风力发电机由于在叶片的结构特性方面所需的启动风速高，因而在低风速区域存在使用方面的效率下降的问题。尤其，当观察全年的不同风速的频率分布时，若考虑4m/s以下的低风速的频率占60％以上的问题，则存在风力发电机的实际运转效率非常低的问题。

发明内容

技术问题

本发明为了解决如上所述的现有技术的问题而提出的，本发明的目的在于提供如下的风力发电机，其利用宽度和厚度相同的翼型叶片提高动力转换效率，从而发电效率及运转效率高。

并且，本发明的再一目的在于提供如下的风力发电机，其具有在小型的风力发电机中也可根据风速来调节俯仰角的结构，从而提高发电效率，且即使在非常强的风中也能确保稳定性。

并且，本发明的另一目的在于，利用逆风（Up Wind）方式及顺风（Down Wind）方式降低现有的发电方式中存在的噪声及振动，上述逆风方式利用可沿着风吹过来的方向保持重心的尾翼，顺风方式在不包括尾翼的情况下，使吹过来的风向外侧挤出，而不贯通。

本发明所要解决的技术问题并不局限于以上所述的技术问题，未提及的其他技术问题可由所属领域的普通技术人员通过本发明的记载明确地理解。

技术方案