KR101105415B1 - 풍력 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대형의 풍력 발전기를 용이하게 정비할 수 있으며 작업자의 안전을 도모할 수 있는 풍력 발전기를 개시한다.
본 발명의 풍력 발전기는, 지면에 고정되는 기둥부, 기둥부의 상단부에 배치되는 너셀 플랫폼, 너셀 플랫폼에 결합되는 발전기 어셈블리, 발전기 어셈블리에 회전 가능하게 결합되는 로터 허브, 로터 허브에 결합되어 바람에 의하여 로터 허브를 회전시키는 블레이드들, 기둥부에 결합되는 브레이크 디스크와 브레이크 디스크와 상대 이동을 하며 너셀 플랫폼 측에 결합되는 메인 프레임을 포함하며 블레이드가 바람의 방향을 향하도록 너셀 플랫폼을 회전시키는 요 장치, 그리고 요 장치에 설치되며 브레이크 디스크와 메인 프레임이 상대적 이동하는 것을 제한하는 요 록킹수단을 포함한다.
풍력, 발전, yaw, 록킹, 너셀, 플랫폼

Description

풍력 발전기{Wind power generator}
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대형 풍력 발전기를 용이하게 정비할 수 있으며 작업자의 안전을 도모할 수 있는 풍력 발전기에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력 발전기는 기둥부, 기둥부에 설치되는 너셀 플랫폼, 너셀 플랫폼에 설치되는 발전기 어셈블리, 발전기 어셈블리에 결합되는 로터 허브, 그리고 로터 허브에 결합되는 블레이드들을 포함한다.
이러한 풍력 발전기는 기둥부와 상단에 요 장치(yaw device)가 설치된다. 요 장치는 블레이드가 바람의 방향을 향하도록 조절한다.
이러한 풍력 발전기를 보수할 필요가 있는 경우 작업자가 너셀 플랫폼에 올라가는 경우가 발생한다. 즉, 풍력 발전기의 중요 결함으로 인하여 정지하거나 또는 발전기의 제어 불능 상태, 요 장치의 정비, 요 브레이크(yaw brake)의 고장과 유압 라인의 파손 등이 발생하는 경우 작업자가 너셀 플랫폼에 올라가 보수를 하게 된다.
이때, 요 장치는 일시적으로 안전하게 잠금된 상태를 유지할 필요가 있으나, 기존에는 별도의 요 장치를 록킹하는 장치를 구비하고 있지 않으므로 요 장치를 안전하게 고정시키는데 충분히 대응할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 요 장치에 록킹 장치를 설치하여 풍력 발전기를 유지보수 할 때 작업자의 안전을 도모하는 풍력 발전기를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 지면에 고정되는 기둥부, 상기 기둥부의 상단부에 배치되는 너셀 플랫폼, 상기 너셀 플랫폼에 결합되는 발전기 어셈블리, 상기 발전기 어셈블리 또는 너셀 플랫폼에 회전 가능하게 결합되는 로터 허브, 상기 로터 허브에 결합되어 바람에 의하여 상기 로터 허브를 회전시키는 블레이드들, 상기 기둥부에 결합되는 브레이크 디스크와 상기 브레이크 디스크와 상대 이동을 하며 상기 너셀 플랫폼 측에 결합되는 메인 프레임을 포함하며 상기 블레이드가 바람의 방향을 향하도록 상기 너셀 플랫폼을 회전시키는 요 장치, 상기 요 장치에 설치되며 상기 브레이크 디스크와 상기 메인 프레임이 상대 적 이동하는 것을 제한하는 요 록킹수단을 포함하는 풍력 발전기를 제공한다.
상기 요 록킹 수단은 상기 메인 프레임에 고정되는 케이스, 상기 케이스의 내부를 따라 승강 또는 하강하여 상기 브레이크 디스크에 제공되는 록킹 홀에 삽입될 수 있는 록킹 로드, 상기 록킹 로드의 사이드 부분에 설치되며 상기 록킹 로드 의 이동을 제한하는 스토퍼들, 상기 케이스에 결합되며 상기 스토퍼들의 이동을 제한하는 걸림부재들을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 록킹 홀은 상기 브레이크 디스크의 회전 중심으로부터 동일한 거리에 일정한 간격으로 제공되는 것이 바람직하다.
상기 스토퍼들은 일정한 간격을 두고 서로 다른 방향으로 돌출되는 것이 바람직하다.
상기 걸림부재들은 일정한 간격을 두고 상기 케이스의 상부 및 하부에 배치되는 제 1 걸림부재와 상기 제 2 걸림부재를 포함하며, 상기 스토퍼들은 서로 일정한 간격을 두고 배치되며 상기 제 1 걸림부재에 의하여 이동이 제한되는 제 1 스토퍼와 상기 제 2 걸림부재에 의하여 이동이 제한되는 제 2 스토퍼를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 걸림부재는 가운데 부분에 축방향으로 관통되어 제공되며 상기 록킹 로드를 안내하는 제 1 안내홀, 상기 제 1 안내홀에서 방사상 방향으로 연장되며 상기 제 1 스토퍼가 통과하는 제 1 키홈들, 상기 제 1 키홈들과 연결되어 상기 제 1 스토퍼가 걸림 상태로 놓여지는 제 1 걸림홈을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 걸림부재는 가운데 부분에 축 방향으로 관통되어 제공되며 상기 록킹 로드를 안내하는 제 2 안내홀, 상기 안내홀에서 방사상 방향으로 연장되며 상기 제 2 스토퍼가 통과하는 제 2 키홈들, 상기 제 2 키홈들과 연결되어 상기 제 2 스토퍼가 걸림 상태로 놓여지는 제 2 걸림홈을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 록킹 로드는 상부 가운데 부분에 축 방향으로 나사홈이 제공된 공구 연 결부가 제공되는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 풍력 발전기를 유지 보수할 때 요 록킹수단을 작동시켜 너셀 플랫폼이 회전하는 것을 방지하여 작업자의 안전을 도모할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면으로, 지상에 설치되는 베이스(1), 베이스(1)에 세워져 고정되는 기둥부(3), 기둥부(3)의 위 부분에 배치되는 너셀 플랫폼(5), 너셀 플랫폼(5)에 결합되는 발전기 어셈블리(7), 발전기 어셈블리(7)에 결합되는 로터 허브(9), 그리고 로터 허브(9)에 결합되는 블레이드(11, 13, 15)들을 포함한다.
베이스(1)는 기둥부(3)를 견고하게 고정하기 위하여 지면에 콘크리트 타설을 통하여 만들어지는 구조물이다. 기둥부(3)는 통상적으로 수십미터 이상의 크기로 이루어질 수 있으며 콘크리트 타설물 또는 금속재가 견고하게 조립되어 만들어질 수 있다.
너셀 플랫폼(5)은 기둥부(3)의 상단부에 설치되며, 발전에 필요한 부품들이 배치될 수 있다.
발전기 어셈블리(7)는 너셀 플랫폼(5)에 통상의 체결부재에 의하여 결합된 다. 발전기 어셈블리(7)는 외부에 케이스를 구비하고 있고 그 내부에 풍력 발전에 필요한 장치들이 배치되는 것이 바람직하다.
발전기 어셈블리(7)는 본 발명의 실시예에서는 너셀 플랫폼(5)과 분리된 구조로 이루어진 예를 도시하여 설명하고 있으나, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며 너셀 플랫폼(5)의 내부에 수용되는 구조도 본 발명의 실시예에 적용될 수 있다.
그리고 로터 허브(9)는 발전기 어셈블리(7)에 회전 가능하게 결합된다. 로터 허브(9)에는 통상적으로 3개의 블레이드(11, 13, 15)들이 결합된다.
그러나 본 발명의 실시예에서는 단지 일 예로 3개의 블레이드(11, 13, 15)가 결합되는 예를 도시하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수의 블레이드가 결합되는 예로 실시할 수 있다.
상술한 너셀 플랫폼(5)과 기둥부(3) 사이에는, 도 2와 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 요 장치(21, yaw device)와 요 장치(21)를 잠그는 요 록킹 수단(23)이 설치된다.
요 장치(21)는 너셀 플랫폼(5)과 일체로 회전하는 메인 프레임(25)과 기둥부(3)에 고정되는 브레이크 디스크(27)를 포함한다. 그리고 요 장치(21)는 도시는 생략하였으나 메인 프레임(25)에 설치되는 요 드라이브(yaw drive)를 포함한다.
요 드라이브는 브레이크 디스크(27)의 외주면에 제공된 기어치에 치합되는 기어(도시생략)를 통하여 메인 프레임(25)을 회전시킬 수 있다. 따라서 요 드라이브는 메인 프레임(25)의 회전됨으로써 너셀 플랫폼(5)이 함께 회전하여 블레이드(11, 13, 15)가 항상 바람의 방향으로 향하도록 제어할 수 있다. 이러한 요 장 치(21)의 상세한 구조는 풍력 발전기에 적용되는 통상적인 구조가 사용될 수 있다.
요 록킹 수단(23)은, 도 3 및 도 5 내지 도 7에 도시하고 있는 바와 같이, 케이스(41), 록킹 로드(43), 스토퍼(45)들, 걸림부재(47)들을 포함한다.
케이스(41)는 중앙부에 축 방향으로 관통된 구멍(41a)이 제공된다. 그리고 이 구멍(41a)에 록킹 로드(43)가 삽입되어 축 방향으로 이동될 수 있다. 케이스(41)에는 외주면에 플랜지부(41b)가 제공된다. 플랜지부(41b)에는 다수의 결합공(41c)들이 제공된다. 케이스(41)는 플랜지부(41b)의 결합공(41c)들을 통하여 메인 프레임(25)에 볼트 등의 체결부재(B)로 결합된다.
록킹 로드(43)는 케이스(41)의 관통된 구멍(41a)을 따라 축 방향으로 승강 또는 하강할 수 있도록 배치된다. 록킹 로드(43)는 일측(도 7 기준으로 상부) 가운데 부분에 축 방향으로 나사홈이 제공된 공구 연결부(43b)가 제공된다. 공구 연결부(43b)는 작업자가 나사홈에 대응되는 나사산을 구비한 공구를 일시적으로 결합하여 록킹 로드(43)를 회전시키거나 승강, 하강시키기 위한 것이다.
록킹 로드(43)는 사이드 측에 일정한 간격을 두고 스토퍼(45)들이 결합된다. 즉, 록킹 로드(43)에는 사이드 측에 일정한 거리가 띄워진 위치에 홈(43a)들이 제공된다. 그리고 이들 홈(43a)에는 록킹 로드(43)의 중심에서 원주측 방향으로 돌출되는 스토퍼(45)들이 또 다른 볼트 등의 체결부재에 의하여 결합된다. 스토퍼(45)는 위쪽(도 7 기준)에 제 1 스토퍼(49)와 아래쪽 부분에 배치되는 제 2 스토퍼(51)들을 포함한다.
제 1 스토퍼(49)와 제 2 스토퍼(51)는 서로 다른 방향(예를 들면 90°로 회 전한 위치)으로 돌출되는 것이 바람직하다.
걸림부재(47)들은 케이스(41)의 위쪽(도 7 기준)에 배치되는 제 1 걸림부재(53)와 케이스(41)의 아래쪽(도 7 기준)에 배치되는 제 2 걸림부재(55)를 포함한다. 제 1 걸림부재(53)와 제 2 걸림부재(55)는 또 다른 볼트 등의 체결부재(B)에 의하여 케이스(41)에 결합된다.
제 1 걸림부재(53)는 가운데 부분에 축방향으로 관통되는 제 1 안내홀(53a), 제 1 안내홀(53a)에서 방사상 방향으로 연장되는 제 1 키홈(53b)들, 그리고 제 1 키홈(53b)들과 연결되어 제 1 스토퍼(49)가 걸림 상태로 놓여지는 제 1 걸림홈(53c)을 포함한다.
제 1 안내홀(53a)은 록킹 로드(43)를 안내하여 승하강이 이루어질 수 있다. 그리고 키홈(53b)들은 제 1 스토퍼(49)들이 통과할 수 있다. 제 1 스토퍼(49)는 키홈(53b)을 통과하여 제 1 걸림홈(53c)의 위치까지 이동된다. 제 1 걸림홈(53c)의 형상은 대략 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 제 1 스토퍼(49)가 상기 제 1 걸림홈(53c)에 맞닿은 케이스(41)의 위부분에 접촉되면서 제 1 스토퍼(49)는 정지상태를 유지할 수 있다.
제 2 걸림부재(55)는 가운데 부분에 축방향으로 관통되는 제 2 안내홀(55a), 제 2 안내홀(55a)에서 방사상 방향으로 연장되는 제 2 키홈(55b)들, 그리고 제 2 키홈(55b)들과 연결되어 제 2 스토퍼(51)가 걸림 상태로 놓여지는 제 2 걸림홈(55c)을 포함한다.
제 2 안내홀(55a)은 상술한 록킹 로드(43)를 안내하여 승하강이 이루어질 수 있다. 그리고 키홈(55b)들은 제 2 스토퍼(51)들이 통과할 수 있다. 제 2 스토퍼(51)는 키홈(55b)을 통과하여 제 2 걸림홈(55c)의 위치까지 이동된다. 제 2 걸림홈(55c)의 형상은 대략 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 제 2 걸림부재(55)는 제 1 걸림부재(53)와 동일한 형상으로 이루어질 수 있다.
한편, 상술한 록킹 로드(43)는 브레이크 디스크(27)에 제공된 록킹 홀(27a, 도 4에 도시하고 있음)에 삽입될 수 있다. 즉, 브레이크 디스크(27)에는 중심에서부터 일정한 거리에 있는 위치에 일정한 간격으로 관통되는 록킹 홀(27a)들이 제공된다. 상기 록킹 로드(29)는 상, 하 방향으로 이동되면서 이 록킹 홀(27a)에 삽입될 수 있는 것이다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
풍력 발전기의 유지보수를 할 필요가 발생하게 되면 작업자가 너셀 플랫폼(5)에 올라가게 된다. 이때 요 장치(21)를 정지시킨 후 요 록킹수단(23)을 구동한다.
즉, 작업자는 록킹 로드(43)의 일측에 설치되어 있는 공구 연결부(43b)에 공구(도시생략)를 삽입하여 고정한다. 이때 공구는 공구 연결부(43b)에 형성되어 있는 나사홈에 결합되는 나사산이 제공되는 것이 사용된다. 작업자는 공구를 록킹 로드(43)에 고정한 상태에서 공구를 일방향으로 회전시키면 록킹 로드(43)가 함께 회전된다.
록킹 로드(43)가 회전되면서 자중에 의하여 제 2 스토퍼(51)가 제 2 걸림부재(55)의 키홈(55b)을 통과하여 하방으로 이동한다(도 3 및 도 5에 도시한 상태).
그러면 록킹 로드(43)는 브레이크 디스크(27)에 제공된 록킹 홀(27a)에 삽입된다.
이때 록킹 로드(43)에 제공된 제 1 스토퍼(49)는 제 1 걸림부재(53)의 키홈(53b)을 통과하여 제 1 걸림홈(53c)에 위치한다. 그러므로 록킹 로드(43)의 이동은 제한된다(도 3과 도 5에 도시한 상태).
따라서 메인 프레임(25)과 브레이크 디스크(27)는 고정상태를 유지한다. 메인 프레임(25)이 고정되면 이와 일체로 결합된 너셀 플랫폼(5)이 고정된다. 그러면 너셀 플랫폼(5)에 고정된 발전기 어셈블리(7)와 이 발전기 어셈블리(7)에 결합된 로터 허브(9)가 회전되지 않고 고정되는 것이다.
따라서 작업자는 너셀 플랫폼(5)에서 안전하게 작업을 할 수 있는 것이다.
그리고 작업이 완료되면 작업자는 공구를 위로 들어 올린 상태에서 회전시킨다. 그러면 록킹 로드(43)가 브레이크 디스크(27)의 록킹 홀(27a)에서 이탈된다. 즉, 록킹 로드(43)가 위쪽으로 상승하는 것이다. 이때 제 1 스토퍼(49)는 제 1 걸림부재(53)의 제 1 키홈(53b)을 통과하여 상승한다.
그리고 제 2 스토퍼(51)는 제 2 걸림부재(55)의 제 2 키홈(55b)을 통과하여 제 2 걸림홈(55c)에 위치한다. 따라서 록킹 로드(43)가 록킹 홀(27a)에서 분리되면서 요 장치(21)를 작동시킬 수 있는 것이다(도 8에 도시한 상태).
이와 같이 본 발명의 실시예는 풍력 발전기를 유지 보수할 필요가 있을 때 요 록킹 수단(23)을 이용하여 요 장치(21)를 일시적으로 정지시키는 록킹 기능을 수행함으로써 작업자의 안전사고를 방지할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 풍력 발전기의 전체적인 형상을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 요 장치의 주요부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ부를 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 브레이크 디스크의 형상을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 요 록킹수단을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ부를 잘라서 본 단면도이다.
도 7은 도 5를 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 작용을 설명하기 위하여 록킹이 해제된 상태의 요 록킹 수단을 도시한 도면이다.

Claims (8)

  1. 지면에 고정되는 기둥부, 상기 기둥부의 상단부에 배치되는 너셀 플랫폼, 상기 너셀 플랫폼에 결합되는 발전기 어셈블리, 상기 발전기 어셈블리 또는 너셀 플렛폼에 회전 가능하게 결합되는 로터 허브, 상기 로터 허브에 결합되어 바람에 의하여 상기 로터 허브를 회전시키는 블레이드들, 상기 기둥부에 결합되는 브레이크 디스크와 상기 브레이크 디스크와 상대 이동을 하며 상기 너셀 플랫폼 측에 결합되는 메인 프레임을 포함하며 상기 블레이드가 바람의 방향을 향하도록 상기 너셀 플랫폼을 회전시키는 요 장치, 그리고 상기 요 장치에 설치되며 상기 브레이크 디스크와 상기 메인 프레임이 상대 적 이동하는 것을 제한하는 요 록킹수단을 포함하며,
    상기 요 록킹 수단은
    상기 메인 프레임에 고정되는 케이스, 상기 케이스의 내부를 따라 승강 또는 하강하여 상기 브레이크 디스크에 제공되는 록킹 홀에 삽입될 수 있는 록킹 로드, 상기 록킹 로드의 사이드 부분에 설치되며 상기 록킹 로드의 이동을 제한하는 스토퍼들, 상기 케이스에 결합되며 상기 스토퍼들의 이동을 제한하는 걸림부재들을 포함하며,
    상기 걸림부재들은 일정한 간격을 두고 상기 케이스의 상부 및 하부에 배치되는 제 1 걸림부재와 제 2 걸림부재를 포함하며,
    상기 스토퍼들은 서로 일정한 간격을 두고 배치되며 상기 제 1 걸림부재에 의하여 이동이 제한되는 제 1 스토퍼와 상기 제 2 걸림부재에 의하여 이동이 제한되는 제 2 스토퍼를 포함하고,
    상기 제 1 걸림부재는
    가운데 부분에 축방향으로 관통되어 제공되며 상기 록킹 로드를 안내하는 제 1 안내홀, 상기 제 1 안내홀에서 방사상 방향으로 연장되며 상기 제 1 스토퍼가 통과하는 제 1 키홈들, 상기 제 1 키홈과 연결되어 상기 제 1 스토퍼가 걸림 상태로 놓여지는 제 1 걸림홈을 포함하는 풍력 발전기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 록킹 홀은
    상기 브레이크 디스크의 회전 중심으로부터 동일한 거리에 일정한 간격으로 제공되는 풍력 발전기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스토퍼들은
    일정한 간격을 두고 서로 다른 방향으로 돌출되는 풍력 발전기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 걸림부재는
    가운데 부분에 축 방향으로 관통되어 제공되며 상기 록킹 로드를 안내하는 제 2 안내홀,
    상기 안내홀에서 방사상 방향으로 연장되며 상기 제 2 스토퍼가 통과하는 제 2 키홈들,
    상기 제 2 키홈과 연결되어 상기 제 2 스토퍼가 걸림 상태로 놓여지는 제 2 걸림홈
    을 포함하는 풍력 발전기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 록킹 로드는
    상부 가운데 부분에 축 방향으로 나사홈이 제공된 공구 연결부가 제공되는 풍력 발전기.
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