KR101346177B1 - 풍력발전기용 로터 회전장치 - Google Patents

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김성준
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김성훈
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

풍력발전기용 로터 회전장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치는, 로터의 허브에 연결된 회전샤프트가 관통 삽입되되, 허브와 연동하여 회전하는 로터 락 디스크; 및 로터 락 디스크의 외주면에 치합되되, 로터 락 디스크를 회전시키는 회전구동력을 제공하는 기어식 디스크 메인구동부를 포함한다.

Description

풍력발전기용 로터 회전장치{ROTOR ROTATING APPARATUS FOR WIND TURBINE}
본 발명은, 풍력발전기용 로터 회전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 로터의 허브를 회전시킬 수 있는 풍력발전기용 로터 회전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기를 생산하기 위한 대표적인 발전 형태로는 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전 및 핵분열을 이용하는 원자력발전을 들 수 있다.
그러나, 화력발전은 화석연료의 연소에 의해 발생하는 에너지를 이용함에 따른 공해유발의 문제와 함께 막대한 건설비가 요구되는 문제점이 있다.
그리고, 원자력발전은 많은 양의 전기를 생산하는데 유리하지만 방사선 누출을 차단하기 위한 막대한 시설비가 요구됨은 물론 방사선 누출의 위험성 때문에 지역주민들의 강한 반발이 예상되며, 나아가 폐기물처리도 쉽지 않으며, 사소한 사고라할지라도 심각한 환경파괴를 초래할 수 있는 위험이 항상 존재하는 등 다양한 문제점이 있다.
이에, 화력이나 원자력 발전으로 인한 공해문제로부터 자유롭고 고갈될 염려없는 영구적인 에너지원으로서 풍력, 조력, 수력, 태양열 등과 같은 자연 에너지를 에너지원으로 활용하려는 연구들이 활발하게 진행되고 있다.
특히, 자연 에너지를 이용한 발전 가운데 청정 에너지원을 이용한다는 측면에서 풍력발전이 대안으로 부각되고 있으며, 풍력발전은 구조나 설치 등이 간단함과 동시에 운영 및 관리가 용이하고 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 최근에 도입이 비약적으로 증가하고 있는 실정이다.
한편, 과거에는 풍력발전 구조물들이 주로 육상에서 이루어졌으나, 소음과 진동 등에 의한 환경피해가 속출하고 발전용량이 대형화되고, 미관, 장소의 제약 등의 여러문제로 인하여 최근에는 해상에 풍력발전단지를 집약적으로 집단화시켜 건설하는 것이 추세이다.
풍력발전기는 바람에 의한 회전에너지로부터 전기에너지를 생산하는 장치로서, 바람에 의해 회전되는 복수의 블레이드(blade)가 연결되는 허브(hub)를 구비한 로터(rotor)와, 로터와 연결되는 나셀(nacelle)을 지지하면서 보호하는 나셀커버(nacelle cover)와, 블레이드, 로터, 나셀 및 나셀커버를 지지하는 타워(tower)를 포함한다.
한편, 허브에 블레이드를 설치하는 작업은, 블레이드 그립핑 장치를 이용하여 블레이드를 그립핑하고, 크레인 등을 이용하여 블레이드 그립핑 장치 및 블레이드를 허브에 인접하게 이송한다.
예를 들어, 블레이드를 허브에 인접되게 이송하여 허브에 블레이드를 순차로 복수 개 설치하는 경우에 있어, 하나의 블레이드를 허브에 설치한 후, 두번째 블레이드를 허브에 설치될 수 있도록 허브를 회전시켜야 한다.
이와 같이, 종래에는 블레이드를 복수 개 순차로 설치함에 있어 허브를 블레이드가 집입되는 방향으로 회전시키는 데 있어, 허브에 연동하여 회전하는 회전샤프트가 연결된 기어박스와 기어박스에서 전달된 회전샤프트의 회전력에 의해 구동되는 발전기를 연결하는 고속 회전샤프트 상에 인칭기어를 연결한 후, 인칭기어를 강제로 회전시켜 역으로 허브를 회전시켰다. 여기서, 인칭기어는 회전샤프트를 강제로 회전시키기 위한 장비로서, 별도로 마련된 구동모터에 의해 회전될 수 있도록 회전샤프트 상에 장착된 기어이다.
즉, 기어박스와 발전기를 연결하는 고속 회전샤프트를 강제로 회전시켜 역으로 허브를 회전시켰다. 그러나, 고속 회전샤프트를 강제로 회전시키는 경우, 즉 기어박스 내부의 종동축에 연결된 종동기어를 회전시켜 주동축에 연결된 주동기어를 회전시키는 경우에 종동기어가 손상되는 등의 문제점이 발생할 수 있다.
[문헌1] 대한민국 등록특허 제10-0988920호 (에이펙스 주식회사, 2010.10.20.)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 허브에 블레이드를 설치함에 있어, 정밀하고 안전하게 로터의 허브를 회전시킬 수 있는 풍력발전기용 로터 회전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 로터의 허브에 연결된 회전샤프트가 관통 삽입되되, 상기 허브와 연동하여 회전하는 로터 락 디스크; 및 상기 로터 락 디스크의 외주면에 치합되되, 상기 로터 락 디스크를 회전시키는 회전구동력을 제공하는 기어식 디스크 메인구동부를 포함하는 풍력발전기용 로터 회전장치가 제공될 수 있다.
상기 기어식 디스크 메인구동부는, 상기 회전샤프트가 관통삽입되는 베어링하우징을 지지하는 프레임부의 전단부에 마련되되, 상기 로터 락 디스크에 접근 또는 이격되면서 상기 로터 락 디스크의 외주면에 치합 또는 치합 해제되는 적어도 하나의 제1 구동기어를 포함하며, 상기 로터 락 디스크의 외주면에는, 상기 적어도 하나의 제1 구동기어와 치합되는 기어치가 형성될 수 있다.
상기 기어식 디스크 메인구동부는, 상기 제1 구동기어에 연결되되, 상기 제1 구동기어를 상기 로터 락 디스크에 치합 또는 치합 해제되게 이송하는 제1 구동기어 이송부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 구동기어 이송부는, 상기 프레임부의 전단부에 상기 프레임부의 폭방향을 따라 마련된 제1 가이드레일; 상기 제1 가이드레일을 따라 슬라이딩 가능하게 연결되되, 상기 적어도 하나의 제1 구동기어를 지지하는 제1 지지블록; 및 상기 제1 지지블록에 연결되되, 상기 제1 지지블록을 상기 제1 가이드레일을 따라 이동시키는 제1 지지블록 이송부를 포함할 수 있다.
상기 로터 락 디스크는, 상기 회전샤프트가 관통 삽입되는 제1 디스크; 및 상기 제1 디스크의 외주면에 삽입되되, 상기 제1 디스크와 연동하여 회전하는 제2 디스크를 포함하며, 상기 적어도 하나의 제1 구동기어는, 상기 제2 디스크의 외주면에 치합 또는 치합 해제될 수 있다.
상기 로터 락 디스크는, 상기 제1 디스크의 두께가 상기 제2 디스크의 두께보다 두껍도록 단차지게 형성되되, 풍력발전기용 나셀커버의 상부에 착탈가능하게 마련되고, 상기 제1 디스크의 외주면에 연결되어 상기 제1 디스크를 회전시키는 보조구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 보조구동부는, 상기 나셀커버의 상부에 착탈가능하게 마련된 몸체부; 상기 몸체부에 마련되되, 회전구동력을 제공하는 제2 구동기어; 및 상기 나셀커버의 상부를 관통하여 상기 제2 구동기어 및 상기 제1 디스크의 외주면에 권취되고, 상기 제2 구동기어의 회전구동력을 전달하는 구동력 전달부를 포함할 수 있다.
상기 보조구동부는, 상기 몸체부에 연결되고, 상기 몸체부를 상기 나셀커버의 길이방향으로 이송하는 몸체부 이송부를 더 포함할 수 있다.
상기 몸체부 이송부는, 상기 나셀커버의 상부에 상기 나셀커버의 길이방향을 따라 마련되되, 상기 몸체부가 슬라이딩 가능하게 연결된 제2 가이드레일; 상기 나셀커버의 상부에 상기 나셀커버의 길이방향을 따라 마련된 랙기어; 및 상기 몸체부의 저면에 마련되되 상기 랙기어와 치합되는 구동체를 포함할 수 있다.
상기 로터 락 디스크에는 원주방향으로 상호 이격된 복수의 핀홀부가 마련되며, 상기 복수의 홀부 중 적어도 어느 하나에 삽입되어 상기 로터 락 디스크를 고정하는 락킹핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 로터 락 디스크에 치합되어 로터 락 디스크를 회전시키는 기어식 디스크 메인구동부를 구비함으로써, 허브에 블레이드를 설치함에 있어 허브를 정밀하고 안전하게 회전시킬 수 있다.
도 1은 풍력발전기의 정면도로서, 하나의 블레이드가 이송되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치를 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치를 나타내는 측면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치의 동작 전후 상태를 나타내는 정면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 풍력발전기의 정면도로서, 하나의 블레이드가 이송되는 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치를 나타내는 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치를 나타내는 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 풍력발전기는 나셀(nacelle, 미도시)에 연결되고 바람에 의해 회전되는 복수의 블레이드(110, blade)와, 블레이드(110)의 회전에 따라 회전하되 블레이드(110)가 연결되는 허브(121)를 구비한 로터(120,rotor)와, 나셀, 로터(120) 및 블레이드(110)를 지지하는 타워(140)를 포함한다.
블레이드(110)는 바람에 의해 회전되어 회전운동을 발생시키는 일종의 날개이다. 로터(120)를 기준으로 방사상으로 배치되는 블레이드(110)는 바람에 의해 쉽게 회전될 수 있도록 유선형의 날개 형상을 가진다.
그리고, 본 실시예에 따른 풍력발전기는 바람의 특성을 최대한 활용하면서 안정성을 추구할 수 있도록 3개의 블레이드(110)를 구비하나, 이에 한정되지 않으며 블레이드(110)의 개수에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
로터(120)의 허브(121)는 복수의 블레이드(110)가 연결되는 장소이다.
허브(121)는 정면에서 바라볼 때 대략 원형의 형상을 가지며, 측면에서 바라볼 때는 돔(dome)형상을 가질 수 있다.
그리고, 허브(121)의 일측에는 블레이드(110)의 회전운동을 전달받아 전기에너지를 생산하는 나셀(nacelle, 미도시)이 연결되며, 나셀은 나셀커버(130, nacelle cover)에 의해 보호된다.
나셀은 블레이드(110)의 회전운동을 전달받아 전기에너지를 생산하는 등 풍력발전기를 구동시키는데 있어 중요한 역할을 담당하는 기계부품들, 예컨대 허브에 연결된 회전샤프트(160), 관통삽입된 회전샤프(160)트를 지지하는 베어링하우징(170), 베어링하우징(170)을 관통한 회전샤프트(160)가 연결되는 기어박스(180), 기어박스(180)의 일측에 마련되되 기어박스(180)에서 전달된 회전샤프트(160)의 회전력에 의해 구동되는 발전기(미도시)와, 베어링하우징(170)과 기어박스(180) 등을 지지하는 프레임부(190) 등이 결합되어 있는 구조체를 통틀어 일컫는다.
이처럼, 나셀커버(130)는 나셀의 외부에 결합되어 나셀을 보호하는 역할을 한다.
나셀커버(130)는 외기에 그대로 노출되어 눈, 비 혹은 햇볕 등에 상시 노출되기 때문에 어느 정도의 강성이 보장되어야 한다. 따라서 나셀커버(130)는 내구성이 우수한 비금속 혹은 금속 복합 재질로 제작된다.
한편, 타워(140)는 상하로 길게 배치되는 축으로서, 복수의 블레이드(110), 허브(121), 나셀 및 나셀커버(130) 등의 구조물에 대한 축 방향 하중을 지지한다.
타워(140)는 위치별로 아랫부분의 로워 타워(lower tower)와, 윗부분의 어퍼 타워(upper tower)로 구분될 수 있다.
타워(140)는 내부가 빈 파이프(pipe) 형의 구조물이며, 타워(140)의 내부 빈 공간을 통해 케이블(cable) 등이 통과된다. 케이블은 송전용 파워 케이블(power cable), 통신용 케이블(cable) 등을 포함한 다양한 종류의 케이블일 수 있다.
한편, 허브에 복수의 블레이드를 설치하는 작업은, 그립핑유닛(300)으로 블레이드(110)를 그립핑한 후, 하나의 블레이드(110)를 허브(121)에 인접하게 이송한다. 이때, 그립핑유닛(300)은 블레이드 루트부를 그립핑하는 루트그립퍼(310)와, 블레이드 팁부를 그립핑하는 팁그립퍼(350)를 포함한다.그리고, 하나의 블레이드(110)를 허브(121)의 블레이드 접속부(123)에 설치한 후, 허브(121)의 블레이드 접속부(123)를 수평상태로 유지되게 허브(121)를 회전시킨다.
그러나, 허브(121)를 회전시킴에 있어, 종래와 같이 기어박스(180)와 발전기를 연결하는 회전샤프트(160) 상에 인칭기어(미도시)를 연결한 후, 인칭기어를 강제로 회전시켜 역으로 허브(121)를 회전시키는 경우에, 기어박스(180) 내부에 마련된 주동기어(미도시) 및 종동기어(미도시)가 손상될 수 있다. 여기서, 인칭기어는 회전샤프트(160)를 강제로 회전시키기 위한 장비로서, 별도로 마련된 구동모터(미도시)에 의해 회전될 수 있도록 회전샤프트(160) 상에 장착된 기어이다.
따라서, 기어박스(180) 내의 주동기어 및 종동기어가 손상되지 않으면서, 허브(121)를 정밀하고 안전하게 회전시킬 수 있는 풍력발전기용 로터 회전장치가 요구된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치는, 로터(120)의 허브(121)에 연결된 회전샤프트(160)가 관통 삽입되되 허브(121)와 연동하여 회전하는 로터 락 디스크(200)와, 로터 락 디스크(200)의 외주면에 치합되되 로터 락 디스크(200)를 회전시키는 회전구동력을 제공하는 기어식 디스크 메인구동부(230)와, 나셀커버(130)의 상부에 착탈가능하게 마련되되 로터 락 디스크(200)를 회전시키는 보조구동부(250)와, 로터 락 디스크(200)를 고정하는 락킹핀(270)을 포함한다.
본 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치는, 기어식 디스크 메인구동부(230)와, 보조구동부(250)를 이용하여 로터 락 디스크(200) 및 허브(121)를 회전시킨다.
허브(121)에 연결된 회전샤프트(160)는 나셀커버(130) 내부의 베어링하우징(170), 기어박스(180) 등에 순차로 연결되어 회전한다.
이때, 로터 락 디스크(200)는, 나셀커버(130) 내부에 마련되되, 회전샤프트(160)를 지지하는 베어링하우징(170)의 전면부에 배치된다.
로터 락 디스크(200)는 허브(121) 및 회전샤프트(160)와 연동하여 회전되며, 풍력발전기를 보수 시 또는 허브(121)에 블레이드(110)를 설치 및 교체 시 허브(121) 및 회전샤프트(160)를 고정하는 역할을 한다.
전술한 바와 같이, 허브(121)에 블레이드(110)를 설치하기 위해서는 허브(121)를 회전시켜야 하는데, 본 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치는 로터 락 디스크(200)를 회전시켜 허브(121)를 회전시킨다.
로터 락 디스크(200)는, 회전샤프트(160)가 관통 삽입되는 제1 디스크(210)와, 제1 디스크(210)의 외주면에 삽입되되 제1 디스크(210)와 연동하여 회전하는 제2 디스크(211)를 포함한다.
즉, 로터 락 디스크(200)는, 회전샤프트(160)가 관통되는 제1 디스크(210)의 외주면에 제2 디스크(211)가 결합되어 구성된다.
그리고, 제1 디스크(210)의 두께를 제2 디스크(211)의 두게보다 두껍게 형성하여 제1 디스크(210)가 제2 디스크(211) 표면에서 돌출되게 결합한다.
따라서, 후술할 보조구동부(250)를 이용하여 제1 디스크(210)를 회전시킬 수 있으며, 이로써 로터 락 디스크(200) 전체를 회전시킬 수 있다.
기어식 디스크 메인구동부(230)는, 로터 락 디스크(200)를 회전시키는 역할을 한다. 특히, 기어식 디스크 메인구동부(230)는 제2 디스크(211)의 외주면에 치합되어 제2 디스크(211)를 회전시킴으로써 로터 락 디스크(200) 전체를 회전시킨다.
기어식 디스크 메인구동부(230)는, 회전샤프트(160)가 관통 삽입되는 베어링하우징(170)을 지지하는 프레임부(190)의 전단부에 마련되되 로터 락 디스크(200)에 접근 및 이격되면서 로터 락 디스크(200)의 외주면에 치합 또는 치합 해제되는 적어도 하나의 제1 구동기어(231)와, 제1 구동기어(231)에 연결되되 제1 구동기어(231)를 로터 락 디스크(200)에 치합 또는 치합 해제되게 이송하는 제1 구동기어 이송부(235)를 포함한다.
제1 구동기어(231)는 구동모터(미도시)의 구동력을 로터 락 디스크(200)에 전달하는 역할을 한다.
제1 구동기어(231)는 로터 락 디스크(200), 특히 제2 디스크(211)의 외주면에 치합된다. 이때, 제2 디스크(211)의 외주면에는 제1 구동기어(231)와 치합되는 제1 기어치(213)가 형성된다.
제1 구동기어(231)는 프레임부(190)의 전단부에 마련되어 제2 디스크(211)의 외주면에 접근되면서 제2 디스크(211)에 치합 및 회전되어 제2 디스크(211)를 회전시키며, 제2 디스크(211)의 외주면에서 이격되면서 제2 디스크(211)에 치합 해제된다.
제1 구동기어(231)의 제2 디스크(211)로의 접근 및 이격은 제1 구동기어 이송부(235)에 의해 달성된다.
제1 구동기어 이송부(235)는, 프레임부(190)의 전단부에 프레임부(190)의 폭방향을 따라 마련된 제1 가이드레일(236)과, 제1 가이드레일(236)을 따라 슬라이딩 가능하게 연결되되 적어도 하나의 제1 구동기어(231)를 지지하는 제1 지지블록(237)과, 제1 지지블록(237)에 연결되되, 제1 지지블록(237)을 제1 가이드레일(236)을 따라 이동시키는 제1 지지블록 이송부(238)를 포함한다.
도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 제1 구동기어(231)가 연결되는 프레임부(190)의 전단부에는 폭방향으로 제1 가이드레일(236)이 마련되며, 제1 지지블록(237)은 제1 가이드레일(236)을 따라 슬라이딩 이동되어 제1 구동기어(231)를 제2 디스크(211)의 외주면에 치합 및 치합해제되게 이송한다.
이때, 제1 지지블록(237)의 이송은 제1 지지블록 이송부(238)에 의해 이뤄지며, 제1 지지블록 이송부(238)는 유압실린더, 공압실린더를 포함한 엑츄에이터로 구성될 수 있다.
엑츄에이터의 실린더로드가 제1 지지블록(237)에 연결되고, 실린더로드의 신장 및 수축에 의해 제1 지지블록(237)이 제1 가이드레일(236)을 따라 제2 디스크(211)에 접근 및 이격되면서 제1 구동기어(231)가 제2 디스크(211)의 외주면에 치합 또는 치합 해제된다.
한편, 본 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치는, 기어식 디스크 메인구동부(230)를 보조하여 로터 락 디스크(200)를 회전시키는 보조구동부(250)가 더 마련된다.
보조구동부(250)는, 나셀커버(130)의 상부에 착탈가능하게 마련되어 제1 디스크(210)를 회전시키는 역할을 한다. 즉, 보조구동부(250)는 제2 디스크(211)의 표면에서 돌출된 제1 디스크(210)를 회전시킴으로써, 전체적으로 로터 락 디스크(200)를 회전시키는 역할을 한다.
보조구동부(250)는, 나셀커버(130)의 상부에 착탈가능하게 마련된 몸체부(251)와, 몸체부(251)에 마련되되 회전구동력을 제공하는 제2 구동기어(252)와, 나셀커버(130)의 상부를 관통하여 제2 구동기어(252) 및 제1 디스크(210)의 외주면에 권취되되 제2 구동기어의 회전구동력을 전달하는 구동력 전달부(253)와, 몸체부(251)에 연결되되 몸체부(251)를 나셀커버(130)의 길이방향으로 이송하는 몸체부 이송부(255)를 포함한다.
몸체부(251)는, 나셀커버(130)의 상부에 착탈가능하게 결합되어 제2 구동기어(252)를 지지하는 역할을 한다.
그리고, 몸체부(251)는 후술할 몸체부 이송부(255)에 의해 나셀커버(130)의 길이방향으로 이송되며, 제1 디스크(210)를 회전시키는 것 외에 필요에 따라 구조물을 이송하는 호이스트 기능을 수행할 수 있다.
제2 구동기어(252)는 몸체부(251)의 전단부 측에 연결되어 제1 디스크(210)를 회전시키는 구동력을 제공하는 역할을 한다.
도 2 및 도 3에서는 제2 구동기어(252)가 한 쌍의 기어로 도시되어 있으나, 발명의 권리범위는 제2 구동기어(252)의 결합형태에 의해 영향을 받지 않는다.
그리고, 제2 구동기어(252)의 구동력은 구동력 전달부(253)에 의해 제1 디스크(210)에 전달된다.
구동력 전달부(253)는 나셀커버(130)의 상부에 마련된 관통홀부(131)에 삽입되고 제2 구동기어(252) 및 제1 디스크(210)의 외주면에 권취되어 제2 구동기어(252)의 회전방향으로 회전되면서, 제2 구동기어(252)의 구동력을 제1 디스크(210)에 전달한다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 제2 구동기어(252) 및 제1 디스크(210)의 외주면에는 제2 기어치(214)가 형성되고 구동력 전달부(253)는 제2 구동기어(252) 및 제1 디스크(210)의 제2 기어치(214)에 맞물려 회전되는 타이밍 벨트로 형성되어 있으나, 제2 구동기어(252) 및 제1 디스크(210)의 외주면에 각각 스프라켓이 형성되고 구동력 전달부(253)가 스프라켓에 걸려 회전되는 체인으로 구성될 수 도 있다.
그리고, 몸체부 이송부(255)는, 몸체부(251)를 나셀커버(130)의 상부에서 길이방향으로 이송하는 역할을 한다.
몸체부 이송부(255)는, 나셀커버(130)의 상부에 나셀커버(130)의 길이방향을 따라 마련되되 몸체부(251)가 슬라이딩 가능하게 연결된 제2 가이드레일(256)과, 나셀커버(130)의 상부에 나셀커버(130)의 길이방향을 따라 마련된 랙기어(257)와, 몸체부(251)의 저면에 마련되되 랙기어(257)와 치합되는 구동체(미도시)를 포함한다.
몸체부(251)가 나셀커버(130)의 상부에서 길이방향으로 슬라이딩되어 이송되도록 제2 가이드레일(256)이 나셀커버(130)의 상부에 길이방향으로 배치된다.
그리고, 제2 가이드레일(256)로부터 이격되며 나셀커버(130)의 상부에서 나셀커버(130)의 길이방향을 따라 랙기어(257)가 마련된다.
즉, 몸체부(251)는 저면에 마련된 구동체(미도시)가 랙기어(257)에 치합되어 회전되면, 몸체부(251)는 제2 가이드레일(256)을 따라 나셀커버(130)의 상부에서 왕복운동된다.
여기서, 구동체는 랙기어(257)와 맞물려 회전하는 피니언기어를 포함한다.
한편, 도 2 및 도 4를 참조하면, 로터 락 디스크(200)와 허브(121) 및 회전샤프트(160)는 상호 연동하여 회전되므로, 풍력발전기를 보수 시 또는 허브(121)에 블레이드(110)를 설치 및 교체 시 허브(121) 및 회전샤프트(160)를 고정하기 위해 락킹핀(270)을 로터 락 디스크(200)에 삽입하여 고정한다.
락킹핀(270)은 로터 락 디스크(200)의 복수의 핀홀부(215) 중 어느 하나에 삽입될 수 있도록 프레임부(190)의 상부에서 왕복운동 가능하게 설치된다.
이때, 로터 락 디스크(200)의 핀홀부(215)는 로터 락 디스크(200)의 표면에 원주방향으로 상호 이격되게 복수개 마련된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치의 동작 전후 상태를 나타내는 정면도이다.
허브(121)에 복수 개의 블레이드(110)를 설치함에 있어, 블레이드(110) 접속부(123)를 수평상태로 유지하기 위해 허브(121)를 회전시켜야 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 풍력발전기용 로터 회전장치에는, 허브(121)와 연동하여 회전하는 로터 락 디스크(200)를 회전시키는 기어식 디스크 메인구동부(230)와 보조구동부(250)가 마련된다.
먼저, 로터 락 디스크(200)를 회전시키기 전의 상태를 설명하면 다음과 같다.
도 5는 로터 락 디스크(200)를 회전시키기 전의 상태를 나타내는 것으로서, 로터 락 디스크(200)의 양측에 기어식 디스크 메인구동부(230)를 마련한다.
즉, 프레임부(190)의 전단부에 마련된 제1 가이드레일(236)에 제1 구동기어(231)를 지지하는 제1 지지블록(237)을 설치하고, 제1 지지블록(237)의 일측에 제1 지지블록 이송부(238)를 설치한다.
또한, 나셀커버(130) 상부에 보조구동부(250)를 설치하여, 구동력 전달부(253)를 제1 디스크(210)에 권취한다.
한편, 도 4에서 도시한 바와 같이, 로터 락 디스크(200)의 핀홀부(215)에 락킹핀(270)을 삽입하여 로터 락 디스크(200)가 회전되는 것을 방지한다.
다음으로, 로터 락 디스크(200)를 회전시키는 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 6에서 도시한 바와 같이, 제1 지지블록 이송부(238)를 이용하여 제1 구동기어(231)가 제2 디스크(211)의 외주면에 치합되게 이송한다.
그리고, 로터 락 디스크(200)의 핀홀부(215)에서 락킹핀(270)을 삽입 해제한 후, 기어식 디스크 메인구동부(230)의 제1 구동기어(231)로 제2 디스크(211)를 회전시킨다. 또한, 보조구동부(250)의 제2 구동기어(252)로 제1 디스크(210)를 회전시킨다.
이때, 제1 디스크(210)와 제2 디스크(211)가 동일한 각속도로 회전될 수 있도록 제1 구동기어(231) 및 제2 구동기어(252)의 각속도를 조절한다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110: 블레이드 121: 허브
130: 나셀커버 140: 타워
160: 회전샤프트 170: 베어링하우징
180: 기어박스 190: 프레임부
200: 로터 락 디스크 210: 제1 디스크
211: 제2 디스크 215: 핀홀부
230: 기어식 디스크 메인구동부 231: 제1 구동기어
235: 제1 구동기어 이송부 236: 제1 가이드레일
237: 제1 지지블록 238: 제1 지지블록 이송부
250: 보조구동부 251: 몸체부
252: 제2 구동기어 253: 구동력 전달부
255: 몸체부 이송부 256: 제2 가이드레일
257: 랙기어 270: 락킹핀

Claims (10)

  1. 로터의 허브에 연결된 회전샤프트가 관통 삽입되되, 상기 허브와 연동하여 회전하는 로터 락 디스크; 및
    상기 로터 락 디스크의 외주면에 치합되되, 상기 로터 락 디스크를 회전시키는 회전구동력을 제공하는 기어식 디스크 메인구동부를 포함하며,
    상기 기어식 디스크 메인구동부는,
    상기 회전샤프트가 관통삽입되는 베어링하우징을 지지하는 프레임부의 전단부에 마련되되, 상기 로터 락 디스크에 접근 또는 이격되면서 상기 로터 락 디스크의 외주면에 치합 또는 치합 해제되는 적어도 하나의 제1 구동기어; 및
    상기 제1 구동기어에 연결되되, 상기 제1 구동기어를 상기 로터 락 디스크에 치합 또는 치합 해제되게 이송하는 제1 구동기어 이송부를 포함하며,
    상기 로터 락 디스크의 외주면에는, 상기 적어도 하나의 제1 구동기어와 치합되는 기어치가 형성되고,
    상기 제1 구동기어 이송부는,
    상기 프레임부의 전단부에 상기 프레임부의 폭방향을 따라 마련된 제1 가이드레일;
    상기 제1 가이드레일을 따라 슬라이딩 가능하게 연결되되, 상기 적어도 하나의 제1 구동기어를 지지하는 제1 지지블록; 및
    상기 제1 지지블록에 연결되되, 상기 제1 지지블록을 상기 제1 가이드레일을 따라 이동시키는 제1 지지블록 이송부를 포함하는 풍력발전기용 로터 회전장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로터 락 디스크는,
    상기 회전샤프트가 관통 삽입되는 제1 디스크; 및
    상기 제1 디스크의 외주면에 삽입되되, 상기 제1 디스크와 연동하여 회전하는 제2 디스크를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제1 구동기어는, 상기 제2 디스크의 외주면에 치합 또는 치합 해제되는 풍력발전기용 로터 회전장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로터 락 디스크는, 상기 제1 디스크의 두께가 상기 제2 디스크의 두께보다 두껍도록 단차지게 형성되되,
    풍력발전기용 나셀커버의 상부에 착탈가능하게 마련되고, 상기 제1 디스크의 외주면에 연결되어 상기 제1 디스크를 회전시키는 보조구동부를 더 포함하는 풍력발전기용 로터 회전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조구동부는,
    상기 나셀커버의 상부에 착탈가능하게 마련된 몸체부;
    상기 몸체부에 마련되되, 회전구동력을 제공하는 제2 구동기어; 및
    상기 나셀커버의 상부를 관통하여 상기 제2 구동기어 및 상기 제1 디스크의 외주면에 권취되고, 상기 제2 구동기어의 회전구동력을 전달하는 구동력 전달부를 포함하는 풍력발전기용 로터 회전장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보조구동부는,
    상기 몸체부에 연결되고, 상기 몸체부를 상기 나셀커버의 길이방향으로 이송하는 몸체부 이송부를 더 포함하는 풍력발전기용 로터 회전장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 몸체부 이송부는,
    상기 나셀커버의 상부에 상기 나셀커버의 길이방향을 따라 마련되되, 상기 몸체부가 슬라이딩 가능하게 연결된 제2 가이드레일;
    상기 나셀커버의 상부에 상기 나셀커버의 길이방향을 따라 마련된 랙기어; 및
    상기 몸체부의 저면에 마련되되 상기 랙기어와 치합되는 구동체를 포함하는 풍력발전기용 로터 회전장치.
  10. 제1항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 락 디스크에는 원주방향으로 상호 이격된 복수의 핀홀부가 마련되며,
    상기 복수의 홀부 중 적어도 어느 하나에 삽입되어 상기 로터 락 디스크를 고정하는 락킹핀을 더 포함하는 풍력발전기용 로터 회전장치.






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