KR20140003597U - Trailing edge reinforced blade for wind power generator - Google Patents

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Abstract

본 고안은 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 상대적으로 얇은 블레이드의 트레일링 에지에 대한 굽힘 강성을 증대시킴으로써 국부적인 좌굴을 방지하고, 이로 인해 블레이드에 대한 구조적인 안정성과 내구성을 향상시키고, 풍력 발전기의 유지 및 관리 비용을 절감하도록 할 뿐만 아니라, 풍력 발전기의 가동 효율 저하를 방지할 수 있는 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드에 관한 것이다.
본 고안에 따른 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드는 풍력 발전기용 블레이드에 있어서, 트레일링 에지가 형성되는 블레이드 셀; 및 상기 트레일링 에지의 내측에 좌굴 방지를 위해 채워지는 코어부재를 포함한다.The present invention relates to a blade for a wind turbine reinforced with trailing edges and more particularly to a blade for preventing local buckling by increasing the bending stiffness of a relatively thin blade on a trailing edge, And more particularly to a blade for a wind turbine reinforced with a trailing edge that can improve stability and durability, reduce the maintenance and management cost of the wind turbine generator, and prevent the deterioration of the operation efficiency of the wind turbine generator.
A blade for a wind power generator having a reinforced trailing edge according to the present invention is a blade for a wind power generator, comprising: a blade cell in which a trailing edge is formed; And a core member filled inside the trailing edge to prevent buckling.

Description

트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드{TRAILING EDGE REINFORCED BLADE FOR WIND POWER GENERATOR}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a blade for a wind turbine having a trailing edge reinforced therein,

본 고안은 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 상대적으로 얇은 블레이드의 트레일링 에지에 대한 굽힘 강성을 증대시킴으로써, 국부적인 좌굴을 방지할 수 있도록 구성된 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드에 관한 것이다.The present invention relates to a blade for a wind turbine reinforced with a trailing edge, and more particularly to a blade having a trailing edge configured to prevent local buckling by increasing the bending stiffness of the relatively thin blade trailing edge To a reinforced blade for a wind turbine.

전 세계적으로 화석 에너지에 대한 고갈과 환경 오염 문제의 심각성이 부각되면서, 신재생 에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 풍력 발전이 경쟁력이 큰 대안책으로 제시되고 있다. 이러한 풍력 발전은 급성장하는 에너지 공급원으로서, 화석 기반의 에너지 공급원에 비하여 청정하면서 재생 가능하며, 생태학적으로 자연 친화적인 에너지를 제공한다. As the global exhaustion of fossil fuels and the seriousness of environmental pollution problems are highlighted, research on new and renewable energy is actively being carried out, and wind power generation is being proposed as a competitive alternative. Such wind power generation is a rapidly growing energy source, providing clean, renewable and ecologically friendly energy compared to fossil-based energy sources.

풍력 발전을 위한 풍력 발전기는 블레이드의 회전으로부터 전력을 생산하는 발전기와, 발전기로부터 생산된 전력을 계통에 공급하기 위한 전력으로 변환하는 전력변환기를 가진다. 따라서 블레이드를 이용하여 풍력 에너지를 회전 에너지와 같은 기계적 에너지로 변환하고, 변환된 기계적 에너지를 이용하여 발전기를 구동시킴으로써 전력을 생산하고, 생산된 전력을 전력변환기에 의하여 계통에 공급하기 위한 전력으로 변환한다.Wind turbines for wind power generation have generators that generate power from the rotation of the blades and power converters that convert the power generated from the generator to power to supply the system. Therefore, by using the blade, it is possible to convert wind energy into mechanical energy such as rotational energy, generate electric power by driving the generator using the converted mechanical energy, and convert the produced electric power into electric power to be supplied to the system by the electric power converter do.

풍력 발전기는 전력 생산에서 차지하는 비중이 커짐에 따라 더 큰 발전용량이 요구되고 있으며, 설치 지역이 풍력 에너지가 지속적으로 공급됨과 동시에, 환경적 제약이 적은 해상으로 옮겨지면서, 발전 용량에 큰 역할을 차지하는 블레이드의 크기도 함께 커지고 있다. 이와 같이 풍력 발전기에서 가장 중요한 부분은 블레이드라고 할 수 있는데, 블레이드는 그 성능이 발전 용량을 크게 좌우할 뿐만 아니라, 전체 시스템에서 많은 비용을 차지한다.As the proportion of wind power generators in electric power production increases, larger power generation capacity is required. As the installed area is continuously supplied with wind energy, it is transferred to the marine environment with less environmental constraints, The size of the blades is also increasing. In this way, the most important part of the wind turbine is the blade, which not only greatly affects the capacity of the generator, but also the cost of the entire system.

종래의 풍력 발전기용 블레이드를 첨부된 도면을 참조하면 설명하면 다음과 같다. A conventional blade for a wind turbine generator will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 기술에 따른 풍력 발전기용 블레이드를 도시한 횡단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a blade for a wind power generator according to a conventional technique.

도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 풍력 발전기용 블레이드(10)는 상부 셀(11a)과 하부 셀(11b)을 접착물질로 접합시킴으로써 블레이드 셀(11)을 이루게 되고, 블레이드 셀(11)의 내측에 내부 보강을 위하여 쉐어 웨브(shear web; 12)가 수직을 이루도록 설치된다. 여기서 블레이드 셀(11)은 풍력에 의해 회전하도록 양력을 발생시키는 구조를 가지고, 회전방향에 따라 선행하는 리딩 에지(leading edge; 11c)와 후행하는 트레일링 에지(trailing edge; 11d)가 각각 형성된다. 또한 쉐어 웨브(12)는 블레이드 셀(11)의 양측면을 가로지르도록 설치됨으로써 블레이드 셀(11)이 비틀림에 저항하도록 한다.Referring to FIG. 1, a blade 10 for a wind turbine according to the related art forms a blade cell 11 by bonding an upper cell 11a and a lower cell 11b with an adhesive material, A shear web 12 is installed vertically for internal reinforcement. Here, the blade cell 11 has a structure for generating lifting force by the wind force, and a leading leading edge 11c and trailing trailing edge 11d are formed respectively in the rotating direction . The shear webs 12 are also provided across the opposite side surfaces of the blade cells 11 to allow the blade cells 11 to resist twisting.

그러나 이와 같은 종래의 풍력 발전기용 블레이드(10)는 길이 방향으로 최대 코드에서 상대적으로 얇은 트레일링 에지(11d)에서 좌굴이 발생하게 되고, 이로 인해 블레이드(10)의 구조적인 안정성을 해치게 되며, 블레이드 셀(11)의 접합 부위 파손 등을 비롯하여 블레이드(10)에 결함을 발생시켜서 내구성 저하로 인한 풍력 발전기의 유지 및 관리 비용을 증가시킴과 아울러, 풍력 발전기의 가동 효율을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.However, the conventional blade 10 for a wind turbine generates buckling at a relatively thin trailing edge 11d at a maximum code length in the length direction, thereby deteriorating the structural stability of the blade 10, Defects are generated in the blades 10 including breakage of the joints of the cells 11 and the like, thereby increasing the maintenance and management cost of the wind turbine due to the durability deterioration, and also reducing the operating efficiency of the wind turbine.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상대적으로 얇은 블레이드의 트레일링 에지에 대한 굽힘 강성을 증대시킴으로써 국부적인 좌굴을 방지하고, 이로 인해 블레이드에 대한 구조적인 안정성과 내구성을 향상시키는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to prevent local buckling by increasing the bending rigidity of the trailing edge of a relatively thin blade, thereby improving the structural stability and durability of the blade There is a purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기용 블레이드에 있어서, 트레일링 에지가 형성되는 블레이드 셀; 및 상기 트레일링 에지의 내측에 좌굴 방지를 위해 채워지는 코어부재를 포함하는 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a blade for a wind power generator, comprising: a blade cell in which a trailing edge is formed; And a core member that is filled inside the trailing edge to prevent buckling, the blade being reinforced with a trailing edge.

상기 코어부재는 상기 트레일링 에지의 내측에서 상기 블레이드 셀의 길이방향을 따라 설치될 수 있다.The core member may be installed along the longitudinal direction of the blade cell inside the trailing edge.

상기 코어부재는 상기 트레일링 에지의 내측 공간에 상응하는 형상으로 제작되어 상기 트레일링 에지의 내측에 부착될 수 있다.The core member may be formed in a shape corresponding to the inner space of the trailing edge and attached to the inside of the trailing edge.

상기 코어부재는 PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethyleneterephthalate), SAN 수지(styrene acrylonitrile copolymers), 발사우드(balsa wood) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.The core member may be made of any one of polyvinyl chloride (PVC), polyethyleneterephthalate (PET), styrene acrylonitrile copolymers (SAN), and balsa wood, or a combination thereof.

상기 코어부재는 상기 블레이드 셀을 이루는 상부 셀과 하부 셀의 내측에 마련되는 접착층에 의해 부착될 수 있다.The core member may be attached by an adhesive layer provided on the inner side of the upper cell and the lower cell forming the blade cell.

본 고안의 다른 측면에 따르면, 풍력 발전기용 블레이드에 있어서, 트레일링 에지의 내측에 코어부재가 채워지는 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a blade for a wind turbine in which, for a blade for a wind turbine, the trailing edge is reinforced with a core member filled in the inside of the trailing edge.

본 고안에 따르면, 상대적으로 얇은 블레이드의 트레일링 에지에 대한 굽힘 강성을 증대시킴으로써 국부적인 좌굴을 방지하고, 이로 인해 블레이드에 대한 구조적인 안정성과 내구성을 향상시키고, 풍력 발전기의 유지 및 관리 비용을 절감하도록 할 뿐만 아니라, 풍력 발전기의 가동 효율 저하를 방지할 수 있다.According to the present invention, local buckling is prevented by increasing the bending stiffness of the trailing edge of the relatively thin blade, thereby improving the structural stability and durability of the blade, and reducing maintenance and management costs of the wind turbine generator And it is also possible to prevent the deterioration of the operation efficiency of the wind power generator.

도 1은 종래의 기술에 따른 풍력 발전기용 블레이드를 도시한 횡단면도.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드를 도시한 횡단면도.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드를 도시한 종단면도.1 is a cross-sectional view of a blade for a wind turbine according to the prior art;
2 is a cross-sectional view of a blade for a wind turbine with a trailing edge reinforced according to one embodiment of the present invention;
3 is a longitudinal sectional view showing a blade for a wind turbine in which a trailing edge is reinforced according to an embodiment of the present invention;

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following examples can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드를 도시한 횡단면도이다.2 is a cross-sectional view of a blade for a wind turbine with a trailing edge reinforced according to an embodiment of the present invention;

도 2를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드(100)는 트레일링 에지(trailing edge; 114)의 내측에 코어부재(120)가 채워질 수 있으며, 이를 위해 블레이드 셀(blade shell; 110)과 코어부재(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a blade 100 for a wind turbine with a trailing edge reinforced according to an embodiment of the present invention may be filled with a core member 120 inside a trailing edge 114, For this purpose, a blade shell 110 and a core member 120 may be included.

블레이드 셀(110)은 일례로 접착제로 접합되는 상부 셀(111)과 하부 셀(112)로 이루어질 수 있고, 풍력에 의해 일방향으로 회전하기 위한 양력을 발생시키기 위하여, 양측면에 가압면(pressure surface)과 부압면(suction surface)이 각각 형성될 수 있으며, 회전방향에 따라 선행하는 리딩 에지(leading edge; 113)와 후행하는 트레일링 에지(trailing edge; 114)가 각각 형성될 수 있다. 여기서 상부 셀(111)과 하부 셀(112)은 섬유 보강 에폭시 수지나 폴리에스테르를 비롯하여 다양한 고강도 섬유나 복합재료를 적층하여, 수지의 주입 및 경화에 의해 형성될 수 있다.The blade cell 110 may be composed of an upper cell 111 and a lower cell 112 joined together by an adhesive and has a pressure surface on both sides in order to generate lifting force for rotating in one direction by wind force, And a leading edge 113 and a trailing edge 114 may be formed in accordance with the rotation direction, respectively. Here, the upper cell 111 and the lower cell 112 may be formed by laminating various high-strength fibers or composites including fiber-reinforced epoxy resin or polyester, and injecting and curing the resin.

블레이드 셀(110)은 상부 셀(111)과 하부 셀(112)을 서로 연결시키도록 고정되는 쉐어 웨브(shear shell; 115)가 내측에 설치될 수 있다. 여기서 쉐어 웨브(115)는 블레이드 셀(110)의 양측면을 가로지르도록 설치됨으로써 블레이드 셀(110)이 비틀림에 저항하도록 하는 보강 부재의 역할을 한다.The blade cell 110 may be provided with a shear shell 115 which is fixed to connect the upper cell 111 and the lower cell 112 to each other. Here, the shear webs 115 are installed to cross both side surfaces of the blade cells 110, thereby serving as reinforcing members for allowing the blade cells 110 to resist twisting.

코어부재(120)는 트레일링 에지(114)의 내측에 좌굴 방지를 위해 채워지는데, 일례로 트레일링 에지(114)의 내측 공간에 상응하는 형상을 가지도록 몰드를 이용한 성형에 의해 미리 제작되어, 트레일링 에지(114)의 내측에 부착될 수 있다. The core member 120 is filled inside the trailing edge 114 in order to prevent buckling. For example, the core member 120 may be preformed by molding using a mold so as to have a shape corresponding to the inner space of the trailing edge 114, And may be attached to the inside of the trailing edge 114.

코어부재(120)는 트레일링 에지(114)에 대한 좌굴 방지에 적합한 강도를 유지할 수 있는 재질로 이루어지는데, 예를 들면, PVC(polyvinyl chloride, 폴리염화비닐), PET(polyethyleneterephthalate, 폴리에틸렌테레프탈레이트), SAN 수지(styrene acrylonitrile copolymers), 발사우드(balsa wood) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 따라서 코어부재(120)로 인한 블레이드(100)의 하중 부담을 최소화하면서도 블레이드(100)의 좌굴 방지에 필요한 강도를 확보할 수 있도록 한다.The core member 120 is made of a material capable of maintaining a strength suitable for preventing buckling of the trailing edge 114. Examples of the core member 120 include polyvinyl chloride (PVC), polyethyleneterephthalate (PET) , SAN resin (styrene acrylonitrile copolymers), balsa wood, or a combination thereof. Therefore, it is possible to secure the strength required to prevent the buckling of the blade 100 while minimizing the load burden of the blade 100 due to the core member 120.

코어부재(120)는 본 실시예에서처럼 블레이드 셀(110)을 이루는 상부 셀(111)과 하부 셀(112)의 내측에 마련되는 접착층(130)에 의해 부착될 수 있다. 여기서 접착층(130)은 에폭시 수지 계열의 접착제를 비롯하여, 그 밖에 코어부재(120)의 재질적인 특성을 고려하여 이에 적합한 접착 재료로 이루어질 수 있다. The core member 120 may be attached by an adhesive layer 130 provided inside the upper cell 111 and the lower cell 112 constituting the blade cell 110 as in the present embodiment. Here, the adhesive layer 130 may be made of an adhesive material suitable for the epoxy resin-based adhesive as well as other material properties of the core member 120.

도 3을 참조하면, 코어부재(120)는 트레일링 에지(114)의 내측에서 블레이드 셀(110)의 길이방향을 따라 설치될 수 있다. 따라서 블레이드 셀(110)의 좌굴이 블레이드 셀(110)의 길이방향 앞쪽에서부터 코드길이가 최대가 되는 지점에서 많이 발생하는 점을 감안하여 코어부재(120)가 블레이드 셀(110)의 길이방향을 따라 일부 또는 전체에 걸쳐서 설치되도록 할 수 있다. 한편 본 실시예에서 코어부재(120)는 블레이드 셀(110)의 길이방향을 따라 연속적으로 설치됨을 나타내었으나, 이에 한하지 않고 다수로 이루어져서 불연속적으로도 설치될 수 있다.Referring to FIG. 3, the core member 120 may be installed along the longitudinal direction of the blade cell 110 inside the trailing edge 114. Considering that buckling of the blade cell 110 occurs at a point where the cord length becomes maximum from the front of the blade cell 110 in the longitudinal direction, the core member 120 is moved along the longitudinal direction of the blade cell 110 Or may be installed partially or entirely. In the present embodiment, the core member 120 is continuously installed along the longitudinal direction of the blade cell 110. However, the core member 120 may be installed in a plurality of discontinuous manner.

이와 같은 본 고안에 따른 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드에 따르면, 블레이드(100)에서 코드 길이가 넓어지는 부분에서 트레일링 에지(114)의 좌굴을 방지할 수 있다. 즉, 상대적으로 얇은 블레이드(100)의 트레일링 에지(114)에 대한 굽힘 강성을 코어부재(120)에 의해 증대시킴으로써 국부적인 좌굴을 방지하도록 한다.According to the blade for a wind turbine in which the trailing edge is reinforced according to the present invention, it is possible to prevent buckling of the trailing edge 114 at a portion where the cord length is widened from the blade 100. That is, the bending stiffness of the relatively thin blade 100 to the trailing edge 114 is increased by the core member 120 to prevent local buckling.

이러한 코어부재(120)로 인해, 블레이드(100)에 대한 구조적인 안정성과 내구성을 향상시키고, 풍력 발전기의 유지 및 관리 비용을 절감하도록 할 뿐만 아니라, 풍력 발전기의 가동 효율 저하를 방지할 수 있다.This core member 120 improves the structural stability and durability of the blade 100, reduces the maintenance and management cost of the wind turbine generator, and prevents the deterioration of the operation efficiency of the wind turbine generator.

본 고안은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 고안의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is.

110 : 블레이드 셀 111 : 상부 셀
112 : 하부 셀 113 : 리딩 에지
114 : 트레일링 에지 115 : 쉐어 웨브
120 : 코어부재 130 : 접착층110: blade cell 111: upper cell
112: lower cell 113: leading edge
114: Trailing edge 115: Shared web
120: core member 130: adhesive layer

Claims (6)

풍력 발전기용 블레이드에 있어서,
트레일링 에지가 형성되는 블레이드 셀; 및
상기 트레일링 에지의 내측에 좌굴 방지를 위해 채워지는 코어부재를 포함하는 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드.In a blade for a wind power generator,
A blade cell in which a trailing edge is formed; And
Wherein a trailing edge is reinforced inside the trailing edge, the trailing edge including a core member filled to prevent buckling. 청구항 1에 있어서, 상기 코어부재는,
상기 트레일링 에지의 내측에서 상기 블레이드 셀의 길이방향을 따라 설치되는 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드.[2] The apparatus of claim 1,
And a trailing edge provided along the longitudinal direction of the blade cell inside the trailing edge is reinforced. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 코어부재는,
상기 트레일링 에지의 내측 공간에 상응하는 형상으로 제작되어 상기 트레일링 에지의 내측에 부착되는 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드.[3] The method according to claim 1 or 2,
And a trailing edge attached to the inside of the trailing edge is reinforced by being formed in a shape corresponding to an inner space of the trailing edge. 청구항 3에 있어서, 상기 코어부재는,
PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethyleneterephthalate), SAN 수지(styrene acrylonitrile copolymers), 발사우드(balsa wood) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드.
4. The semiconductor device according to claim 3,
A blade for a wind turbine reinforced with a trailing edge made of one of PVC (polyvinyl chloride), PET (polyethyleneterephthalate), SAN resin (styrene acrylonitrile copolymers), balsa wood or a combination thereof.
청구항 3에 있어서, 상기 코어부재는,
상기 블레이드 셀을 이루는 상부 셀과 하부 셀의 내측에 마련되는 접착층에 의해 부착되는 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드.4. The semiconductor device according to claim 3,
And a trailing edge attached by an adhesive layer provided inside the upper cell and the lower cell constituting the blade cell is reinforced. 풍력 발전기용 블레이드에 있어서,
트레일링 에지의 내측에 코어부재가 채워지는 트레일링 에지가 보강된 풍력 발전기용 블레이드.In a blade for a wind power generator,
A blade for a wind turbine reinforced with a trailing edge filled with a core member on the inside of a trailing edge.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160080587A (en) * 2014-12-30 2016-07-08 한국에너지기술연구원 Composite blade having Local reinforcement structure
CN114718802A (en) * 2022-04-12 2022-07-08 中国科学院工程热物理研究所 Improvement method for buckling resistance of active horizontal axis wind turbine blade

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