KR100968593B1 - 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치 - Google Patents

풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 보조프레임(30)에 지지블럭(31)이 일체로 구비되고, 상기 지지블럭(31)에 대해 이동베이스(36)가 이동가능하게 위치된다. 상기 이동베이스(36)의 상판부(37)에는 댐퍼부(46)가 일체로 구비되고, 상기 댐퍼부(46)의 상단에는 발전기(32)의 레그(34)를 관통하는 연결볼트(48)가 구비된다. 상기 연결볼트(48)에는 연결너트(50)가 체결된다. 상기 이동베이스(36)의 상판부(37)에 직교하게 상기 지지블럭(31)의 측면과 마주보는 측판부(38)가 구비된다. 상기 측판부(38)를 관통하여서는 조정공(40)이 형성되고, 상기 조정공(40)을 관통하여 선단이 상기 지지블럭(31)에 밀착되는 회전구동체(42)가 설치된다. 이와 같은 본 발명에서는 보조프레임(30)의 지지블럭(31)에 대해 상대 이동되는 이동베이스(36)의 상판부에 댐퍼부(46)가 설치되어 발전기(32)를 지지하므로 보조프레임(30)의 강도 손상이 방지되고 발전기(32)와 댐퍼부(46)가 함께 이동되어 발전기(32)의 정렬이 보다 정확하게 이루어지는 이점이 있다.
풍력발전, 발전기, 정렬, 댐퍼

Description

풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치{Generator alignment device for wind turbine}
본 발명은 풍력발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전시스템에서 사용되는 중량물인 발전기의 회전축이 증속기의 출력축과 정확하게 정렬될 수 있도록 하는 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치에 관한 것이다.
도 1에는 일반적인 풍력발전시스템의 요부 구성이 사시도로 도시되어 있고, 도 2에는 종래 기술에 의한 발전기용 정렬장치의 구성이 사시도로 도시되어 있다.
이에 따르면, 풍력발전시스템에는 소정의 높이를 가지는 타워부(1)가 구비되고, 상기 타워부(1) 상단에는 보조프레임(3)이 설치된다. 상기 보조프레임(3)은 상기 타워부(1)의 상단에서 외팔보 형상으로 돌출되어 있다. 상기 보조프레임(3) 상에는 증속기(5)와 발전기(7)가 설치되어 있다. 상기 증속기(5)와 연결되어서는 상기 발전기(7)의 반대쪽에 바람의 힘으로 회전하는 로터부(도시되지 않음)가 구비된다. 참고로, 상기 증속기(5)와 발전기(7)를 포함하는 구성을 너셀부라고 하는데, 상기 너셀부는 로터부의 회전운동을 전기에너지로 변환하는 역할을 한다.
상기 보조프레임(3)에 상기 발전기(7)를 설치하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발전기(7)의 하측면 4군데에는 레그(9)가 구비된다. 참고로, 상기 도 2에 도시된 발전기(7)와 그 인접한 구성은 도 1에 개시된 것과는 다른 것이다. 상기 레그(9)는 상기 발전기(7)를 상기 보조프레임(3)에 안착시키는 역할을 한다. 상기 레그(9)와 보조프레임(3)의 사이에는 댐퍼(11)가 설치된다. 상기 댐퍼(11)는 상기 보조프레임(3)과 발전기(7)의 레그(9) 사이에서 진동이 전달되는 것을 차단하는 역할을 한다.
한편, 상기 발전기(7)의 레그(9)에 인접한 보조프레임(3) 상에는 이동구(13)가 설치된다. 상기 이동구(13)는 중량물인 상기 발전기(7)를 상기 보조프레임(3)상에서 약간씩 이동시켜 발전기(7)와 증속기(5)의 축이 서로 정확하게 정렬될 수 있도록 한다. 상기 이동구(13)는 상기 보조프레임(3)에 설치되는 고정프레임(15)과 상기 고정프레임(15)을 관통하고 일단부가 상기 레그(9)에 접촉되는 회전구동체(17)로 구성된다.
상기 이동구(13)는 상기 회전구동체(17)를 상기 고정프레임(15)에 대해 회전시켜 상기 레그(9)를 회전구동체(17)의 이동방향으로 밀어 발전기(7)를 이동시킨다. 이와 같은 이동구(13)는 상기 발전기(7)의 4개의 레그(9)에 각각 설치되어 다른 방향으로의 이동을 만들어 낸다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
상기 이동구(13)의 고정프레임(15)을 상기 보조프레임(3)에 설치하기 위해서는 나사부가 내면에 형성된 볼트공을 상기 보조프레임(3)에 천공하여야 한다. 하지 만, 상기 보조프레임(3)에 이와 같은 볼트공을 천공하면 보조프레임(3)의 강도가 약해지고, 특히 응력집중이 쉽게 발생할 수 있게 되는 문제점이 있다.
그리고, 종래 기술에서는 상기 댐퍼(11)와 이동구(13)가 별개로 구성되어 있어, 상기 이동구(13)를 사용하여 발전기(7)를 이동시키더라도, 그 이동을 상기 댐퍼(11)가 흡수해버리는 문제점이 있다. 즉, 상기 이동구(13)를 이용하여 상기 발전기(7)를 원하는 방향으로 밀더라도, 단지 상기 댐퍼(11)가 약간 변형되었다가 상기 이동구(13)가 미는 힘이 제거되면 발전기(7)가 원래의 위치로 이동하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발전기가 설치되는 보조프레임의 강도를 약화시키지 않는 발전기용 정렬장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 발전기의 진동을 흡수하기 위한 댐퍼를 정렬장치에 일체화하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 보조프레임에 안착되는 발전기를 상기 보조프레임에 대해 이동시켜 발전기가 원하는 위치에 있도록 하는 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치에 있어서, 상기 보조프레임에 일체로 구비되는 다수개의 지지블럭과, 상기 지지블럭 상에 각각 설치되어 지지블럭에 대해 상기 발전기와 함께 상대 이동하는 상기 지지블럭과 대응되는 갯수의 이동베이스와, 상기 이동베이스 상에 일체로 설치되고 상기 발전기를 지지하여 진동을 흡수하는 댐퍼부와, 상기 이동베이스에 구비되어 선단이 상기 지지블럭의 측면에 밀착되어 회전됨에 의해 상기 이동베이스를 상기 지지블럭에 대해 이동시키는 회전구동체를 포함하여 구성된다.
상기 이동베이스는 상기 지지블럭의 상면에 안착되는 상판부와, 상기 상판부에서 직교하게 연장되고 상기 지지블럭의 측면과 마주보도록 형성되고 상기 회전구동체가 결합되어 관통되는 적어도 하나 이상의 측판부를 포함하여 구성된다.
상기 측판부 끼리는 서로 직교하게 상기 상판부에 구비된다.
상기 이동베이스의 상판부에는 상기 지지블럭에 형성된 체결공과 대응되는 위치에 체결장공이 형성되어 이동베이스가 지지블럭에 대해 이동된 상태를 고정하는 체결볼트가 관통하여 상기 체결공에 체결되도록 하는데, 상기 체결장공은 상기 이동베이스의 이동방향으로는 상기 지지블럭의 체결공보다 직경이 크게 형성된다.
상기 회전구동체는 머리부와 상기 머리부에서 일체로 연장된 몸체부로 구성되는데, 상기 머리부는상기 몸체부보다 직경이 크게 형성되고 상기 머리부의 외면에는 나사부가 형성되어 상기 이동베이스의 측판부에 형성된 조정공의 나사부와 결합된다.
상기 댐퍼부의 상단에는 발전기의 레그를 관통하는 연결볼트가 일체로 구비되고, 상기 연결볼트에는 상기 연결볼트가 레그를 관통한 상태에서 연결너트가 체결된다.
본 발명에 의한 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치는 발전기측에 설치되어 보조프레임에 대해 이동되면서 발전기의 정렬을 수행하므로 보조프레임의 강도에 전혀 영향을 주지 않는다. 따라서, 외팔보 형상으로 되는 풍력발전시스템의 보조프레임의 강도를 최상으로 유지할 수 있어 풍력발전시스템의 내구성이 좋아지는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 발전기에서 발생하는 진동을 흡수하는 댐퍼부가 보조 프레임에 대해 발전기의 정렬을 위해 상대적으로 이동하는 이동베이스 상에 일체로 설치되므로, 이동베이스가 이동되면 발전기도 동일한 양만큼 이동하게 되어 발전기의 정렬이 정확하게 이루어지는 효과가 있다.
이하 본 발명에 의한 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4에는 본 발명에 의한 발전기용 정렬장치의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 이에 따르면, 풍력발전시스템의 너셀부가 위치되는 보조프레임(30)은 타워부의 상단에 설치되는 것으로, 외팔보 형상을 가진다.
상기 보조프레임(30)에는 지지블럭(31)이 설치된다. 상기 지지블럭(31)은 상기 보조프레임(30)상에 일체로 구비되는 것으로, 보조프레임(30)의 상면에 돌출되게 형성된다. 상기 지지블럭(31)은 상기 보조프레임(30)을 형성하는 부재의 일부를 돌출되게 형성하여 구성할 수도 있고, 별도의 블럭형상의 것을 용접등에 의해 체결할 수도 있다. 상기 지지블럭(31)은 본 실시예에서는 육면체 형상으로 되어 있으나 반드시 그러할 필요는 없다. 상기 지지블럭(31)에는 도면상에 도시되지는 않았지만, 체결공이 다수개 형성된다.
상기 지지블럭(31)은 발전기(32)의 레그(34)와 대응되는 위치에 있다. 상기 발전기(32)의 레그(34)는 발전기(32)의 하면 4곳에 구비된다. 따라서, 상기 지지블럭(31)도 상기 보조프레임(30)에 4곳에 구비된다.
상기 지지블럭(31)상에는 이동베이스(36)가 설치된다. 상기 이동베이스(36)는 상기 지지블럭(31)의 상면을 차폐하는 상판부(37)를 구비한다. 상기 상판부(37)는 사각형의 판상으로 상기 지지블럭(31)의 체결공과 대응되는 위치에 체결장공(37')이 형성된다. 상기 체결장공(37')은 상기 이동베이스(36)의 이동방향쪽이 상기 지지블럭(31)의 체결공에 비해 상대적으로 길게 형성된다. 이는 상기 이동베이스(36)가 상기 지지블럭(31)의 체결공에 대해 이동되더라도 아래에서 설명될 체결볼트(44)가 상기 이동베이스(36)와 간섭되지 않도록 하기 위함이다. 만약 이동베이스(36)가 2 방향으로 이동가능하다면, 상기 지지블럭(31)의 체결공에 비해 상기 체결장공(37')은 상기 이동베이스(36)가 이동되는 2방향 모두에 대해 그 직경이 상대적으로 길게 형성된다.
상기 상판부(37)의 가장자리에서 직교하게 연장되게 측판부(38)가 구비된다. 상기 측판부(38)는 상기 상판부(37)에 적어도 하나 이상이 형성된다. 상기 측판부(38)는 상기 지지블럭(31)의 측면과 마주보도록 형성된다. 본 실시예에서는 2개의 측판부(38)가 상기 상판부(37)에서 연장되어 있다. 상기 측판부(38)에는 조정공(40)이 형성된다. 상기 조정공(40)의 내면에는 나사부가 형성되어 있다. 상기 측판부(38)가 2개가 구비되는 경우에는 측판부(38)끼리도 서로 직교하도록 되어야 한다. 이는 상기 측판부(38)에 직교하는 방향으로 상기 이동베이스(36)가 이동하므로, 측판부(38)끼리 서로 직교하도록 있어야 서로 직교하는 2방향으로 이동베이스(36)가 이동할 수 있기 때문이다.
상기 조정공(40)을 관통하여 상기 지지블럭(31)의 측면에 선단이 밀착되도록 회전구동체(42)가 구비된다. 상기 회전구동체(42)는 머리부(43)와 몸체부(43')로 구성되는데, 상기 머리부(43)는 상기 몸체부(43')에 비해 직경이 상대적으로 크게 형성된다. 상기 몸체부(43')는 상기 머리부(43)에서 길게 연장되어 형성되는 것으로, 그 외면에는 나사부가 형성되어 있다. 상기 몸체부(43')의 외면에 형성된 나사부는 상기 조정공(40)의 내면에 형성된 나사부와 결합된다. 상기 회전구동체(42)는 그 몸체부(43')의 선단이 상기 지지블럭(31)의 측면에 밀착된 상태에서 회전되면, 상기 조정공(40)에서 회전하여 상기 이동베이스(36)가 상기 지지블럭(31)에 대해 상대 이동하게 된다.
상기 이동베이스(36)의 상판부(37)에 형성된 상기 체결장공(37')을 관통하여 상기 지지블럭(31)의 체결공에는 체결볼트(44)가 체결된다. 상기 체결볼트(44)는 상기 이동베이스(36)가 상기 지지블럭(31)에 대해서 이동된 상태가 그대로 유지될 수 있도록 하는 것이다.
상기 이동베이스(36)의 상판부(37)상에는 댐퍼부(46)가 일체로 구비된다. 상기 댐퍼부(46)는 상기 발전기(32)에서 발생하는 진동을 흡수하는 역할을 한다. 물론, 상기 보조프레임(30)에서 발전기(32)로 진동이 전달되는 것도 차단한다. 상기 댐퍼부(46)의 구체적인 구성은 본 발명의 요지가 아니므로 그 설명은 생략한다. 상기 댐퍼부(46)는 상기 상판부(37)와 일체로 되므로 상기 이동베이스(36)의 이동시에 함께 이동하게 된다.
상기 댐퍼부(46)의 상단에는 연결볼트(48)가 구비된다. 상기 연결볼트(48)는 상기 발전기(32)의 레그(34)를 관통하여 댐퍼부(46)와 발전기(32)의 레그(34)가 서 로 연결되도록 하는 부분이다. 상기 연결볼트(48)에는 연결너트(50)가 체결된다. 상기 연결너트(50)는 상기 연결볼트(48)가 상기 레그(34)를 관통한 상태에서 상기 연결볼트(48)에 체결되어 연결볼트(48)와 레그(34)가 견고하게 결합되도록 한다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치의 작용을 상세하게 설명한다.
본 발명의 정렬장치는 상기 발전기(32)가 상기 보조프레임(30) 상에 설치되기 전에 미리 설치된다. 즉, 상기 보조프레임(30)의 지지블럭(31) 상에 상기 댐퍼부(46)가 일체로 형성된 이동베이스(36)를 설치한다. 상기 이동베이스(36)는 모두 4곳의 지지블럭(31)상에 각각 설치된다. 상기 이동베이스(36)는 상기 발전기(32)의 레그(34)와 대응되는 위치에 대략 정렬이 된 상태이고, 이에 상기 발전기(32)가 설치된다.
즉, 상기 발전기(32)의 레그(34)를 상기 연결볼트(48)가 관통하도록 하여 상기 댐퍼부(46)에 의해 상기 발전기(32)가 지지되도록 한다. 다음으로, 모두 4곳의 이동베이스(36)를 상기 회전구동체(42)를 회전시켜 각각의 지지블럭(31)에 대해 이동시켜 발전기(32)의 위치, 보다 정확하게는 발전기(32)의 회전축과 증속기의 축을 맞추게 된다.
이를 보다 상세히 설명하면, 상기 이동베이스(36)의 측판부(38)에 형성된 조정공(40)을 관통하여 설치된 회전구동체(42)를 상기 지지블럭(31)에 몸체부(43')의선단이 밀착된 상태로 회전시키면, 상기 회전구동체(42)에 대해 상기 이동베이스(36)가 상대 이동을 하게 된다. 따라서, 상기 각각의 회전구동체(42)를 회전시켜 상기 이동베이스(36)를 이동시키면, 발전기(32)의 위치를 이동시켜 발전기(32)의 회전축과 증속기의 축을 맞출 수 있게 된다.
일단, 상기 이동베이스(36)가 상기 지지블럭(31)에 대해 원하는 위치로 이동되면, 상기 체결볼트(44)를 체결하여 상기 이동베이스(36)가 상기 지지블럭(31)에 대해 이동되지 않도록 하여 발전기(32)를 고정시킨다. 그리고, 상기 발전기(32)의 설치 위치가 정확하게 되면 상기 연결너트(50)를 연결볼트(48)에 체결한다. 물론, 상기 연결너트(50)와 연결볼트(48)는 미리 체결할 수도 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도 1은 일반적인 풍력발전시스템의 요부 구성을 보인 사시도.
도 2는 종래 기술에 의한 발전기용 정렬장치의 구성을 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 4는 본 발명 실시예의 요부 구성을 보인 분해사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30: 보조프레임 31: 지지블럭
32: 발전기 34: 레그
36: 이동베이스 37: 상판부
37': 체결공 38: 측판부
40: 조정공 42: 회전구동체
44: 체결볼트 46: 댐퍼부
48: 연결볼트 50: 연결너트

Claims (6)

  1. 보조프레임에 안착되는 발전기를 상기 보조프레임에 대해 이동시켜 발전기가 원하는 위치에 있도록 하는 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치에 있어서,
    상기 보조프레임에 일체로 구비되는 다수개의 지지블럭과,
    상기 지지블럭 상에 각각 설치되어 지지블럭에 대해 상기 발전기와 함께 상대 이동하는 상기 지지블럭과 대응되는 갯수의 이동베이스와,
    상기 이동베이스 상에 일체로 설치되고 상기 발전기를 지지하여 진동을 흡수하는 댐퍼부와,
    상기 이동베이스에 구비되어 선단이 상기 지지블럭의 측면에 밀착되어 회전됨에 의해 상기 이동베이스를 상기 지지블럭에 대해 이동시키는 회전구동체를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이동베이스는 상기 지지블럭의 상면에 안착되는 상판부와,
    상기 상판부에서 직교하게 연장되고 상기 지지블럭의 측면과 마주보도록 형성되고 상기 회전구동체가 결합되어 관통되는 적어도 하나 이상의 측판부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 측판부 끼리는 서로 직교하게 상기 상판부에 구비됨을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 이동베이스의 상판부에는 상기 지지블럭에 형성된 체결공과 대응되는 위치에 체결장공이 형성되어 이동베이스가 지지블럭에 대해 이동된 상태를 고정하는 체결볼트가 관통하여 상기 체결공에 체결되도록 하는데, 상기 체결장공은 상기 이동베이스의 이동방향으로는 상기 지지블럭의 체결공보다 직경이 크게 형성됨을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전구동체는 머리부와 상기 머리부에서 일체로 연장된 몸체부로 구성되는데, 상기 머리부는상기 몸체부보다 직경이 크게 형성되고 상기 머리부의 외면에는 나사부가 형성되어 상기 이동베이스의 측판부에 형성된 조정공의 나사부와 결합됨을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 댐퍼부의 상단에는 발전기의 레그를 관통하는 연결 볼트가 일체로 구비되고, 상기 연결볼트에는 상기 연결볼트가 레그를 관통한 상태에서 연결너트가 체결됨을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 발전기용 정렬장치.
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