KR101400160B1 - 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치 및 방법 - Google Patents

풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치는 대상 블레이드의 피치를 제어할 때 사용되는 피치 모터; 피치 모터로부터 구동력을 제공받아 회전하되, 허브의 외측에 배치되고, 대상 블레이드를 지지하는 와이어가 감기는 드럼; 및 피치 모터의 구동력을 드럼에 전달하는 기어부를 포함한다.

Description

풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치 및 방법{Blade lifting apparatus and method for establishment or maintenance of wind power generator}
본 발명은 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래, 풍력발전기를 설치 또는 보수할 때 대형 크레인이 사용된다. 특히 블레이드를 허브에 설치하거나 보수를 위해 블레이드를 허브에서 분리할 때, 대형 크레인에 대상 블레이드를 지지하여 승강시킨다.
이러한 대형 크레인을 사용하는 경우, 풍력발전기 주변에 대형 크레인을 위한 넓은 작업 공간을 확보해야 하고, 특히 풍력발전기가 평지가 아닌 산악지와 같은 장소에 위치하는 경우 대형 크레인의 설치가 용이하지 않다는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는, 대형 크레인을 사용하지 않고도 설치 또는 보수의 대상인 블레이드를 승강시키도록 구성된 블레이드 승강 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 허브를 포함하는 풍력발전기를 설치 또는 보수할 때 대상 블레이드를 승강시키는 장치로서, 대상 블레이드의 피치를 제어할 때 사용되는 피치 모터; 피치 모터로부터 구동력을 제공받아 회전하되, 허브의 외측에 배치되고, 대상 블레이드를 지지하는 와이어가 감기는 드럼; 및 피치 모터의 구동력을 드럼에 전달하는 기어부를 포함하는 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치가 제공될 수 있다.
이때, 드럼 및 기어부 중 적어도 하나는 허브에 탈부착식으로 설치될 수 있다.
한편, 기어부는, 피치 모터의 모터 샤프트에 설치된 구동 기어와 맞물리고, 구동 기어와 평행한 회전축을 갖는 종동 기어; 종동 기어와 동일한 회전축을 가지고 종동 기어와 연동하는 제 1 베벨 기어; 및 제 1 베벨 기어와 맞물리고, 제 1 베벨 기어의 회전축에 수직한 회전축을 가지며, 드럼을 연동시키는 제 2 베벨 기어를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 허브를 포함하는 풍력발전기를 설치 또는 보수할 때 대상 블레이드를 승강시키는 방법으로서, 대상 블레이드의 피치를 제어할 때 사용되는 피치 모터를 사용하여 대상 블레이드를 승강시키는, 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 방법이 제공될 수 있다.
이 방법은 풍력발전기를 설치하는 경우에는, 허브에 대한 대상 블레이드의 설치 부위가 허브의 회전축으로부터 수직하게 아래 방향을 향하게 하는 단계; 허브의 외측에 배치되어 피치 모터에 의해 회전하는 드럼에 감긴 와이어를 대상 블레이드에 결합시키는 단계; 피치 모터를 구동시켜 드럼에 와이어를 감아 대상 블레이드를 상승시키는 단계를 포함하는 단계; 및 대상 블레이드와 대상 블레이드에 대응하는 피치 베어링을 상호 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
또는 이 방법은 풍력발전기를 보수하는 경우에는, 대상 블레이드가 허브의 회전축으로부터 수직하게 아래 방향을 향하게 하는 단계; 허브의 외측에 배치되어 피치 모터에 의해 회전하는 드럼에 감긴 와이어를 대상 블레이드에 결합시키는 단계; 대상 블레이드와 대상 블레이드에 대응하는 피치 베어링과의 결합을 해제하는 단계; 및 피치 모터를 구동시켜 드럼으로부터 와이어를 풀어 대상 블레이드를 하강시키는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 피치 모터와 드럼 사이에 기어부가 개재되고, 드럼 및 기어부 중 적어도 하나는 허브에 탈부착식으로 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 풍력발전기에 기 포함된 피치 모터를 사용하여 대상 블레이드를 승강시킴으로써 별도의 크레인 없이 간단하고 효과적인 블레이드 승강 작업이 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 승강 장치가 설치된 풍력발전기를 정면에서 바라본 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 승강 장치를 설명하기 위해 도 1의 풍력발전기의 허브를 투시한 개략적인 도면이고,
도 3 내지 도 5는 풍력 발전기를 설치하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 승강 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이고,
도 6 내지 도 8은 풍력 발전기를 보수하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 승강 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 승강 장치가 설치된 풍력발전기를 정면에서 바라본 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 승강 장치를 설명하기 위해 도 1의 풍력발전기의 허브를 투시한 개략적인 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 블레이드 승강 장치(100)는 다수의 블레이드(12)가 결합된 허브(11)를 포함하는 풍력발전기(10)를 설치 또는 보수할 때 설치 또는 보수의 대상인 블레이드(12)(이하, '대상 블레이드(12a)'라 함)를 승강시키기 위해 사용하는 것으로서, 피치 모터(110)와, 드럼(130)과, 기어부(150)를 포함하여 구성된다.
보다 상세히, 피치 모터(110)는 후술하는 드럼(130)에 구동력을 제공하기 위한 것으로, 통상적으로 블레이드(12)의 피치를 제어할 때 사용된다.
피치 모터(110)의 모터 샤프트(111)에는 후술하는 기어부(150)와 맞물리는 구동 기어(113)가 설치될 수 있다. 구동 기어(113)는 피치 모터(110)의 구동력을 드럼(130)에 전달하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 피치 베어링(13)과 맞물리지 않는 상태로 모터 샤프트(111)에 설치될 수 있다. 이 경우, 모터 샤프트(111)에는 피치 베어링(13)과 결합되는 별도의 기어(미도시)가 설치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 피치 모터(110)에 의해 회전하는 드럼(130)에는 와이어(131)가 감긴다. 드럼(130)에 감긴 와이어(131)는 대상 블레이드(12a)와 결합될 수 있다. 이때, 대상 블레이드(12a)의 외측면에는 와이어(131)와 결합되는 와이어 결합부(20)가 형성될 수 있다. 와이어 결합부(20)는 예를 들어 대상 블레이드(12a)를 제작할 당시에 형성될 수 있다. 또는 와이어 결합부(20)는 와이어(131)를 대상 블레이드(12a)에 결합시키는 과정에서 대상 블레이드(12a)에 형성될 수 있다.
드럼(130)은 허브(11)의 외측에 배치될 수 있다. 드럼(130)의 측부에 형성된 회전 샤프트(132)는 허브(11)를 관통하여 허브(11)의 내측으로 연장 배치될 수 있다. 이때, 회전 샤프트는 허브(11)에 지지된 축 베어링(미도시)에 회전 가능하게 지지될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
드럼(130)은 허브(11)에 탈부착식으로 설치될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 풍력발전기(10)를 정상 운행할 때 드럼(130)을 허브(11)에서 제거하여 사용하다가 대상 블레이드(12a)를 제거 또는 분리할 필요가 있을 때만 드럼(130)을 허브(11)에 부착하여 사용할 수 있다. 이와 같이 드럼(130)을 허브(11)에 탈부착식으로 설치하는 경우, 공기의 저항과 발전 효율 측면에서 효과적이다.
다만, 드럼(130)이 허브(11)에 고정식으로 설치될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에 따르면, 피치 모터(110)의 구동력은 기어부(150)를 통해 드럼(130)에 전달된다.
기어부(150)는 종동 기어(151)와, 제 1 베벨 기어(152)와, 제 2 베벨 기어(153)를 포함하여 구성될 수 있다.
종동 기어(151)는 피치 모터(110)의 모터 샤프트(111)에 설치된 구동 기어(113)와 맞물린다. 종동 기어(151)는 구동 기어(113)와 평행한 회전축을 가질 수 있다.
종동 기어(151)는 제 1 베벨 기어(152)를 연동시킨다. 제 1 베벨 기어(152)는 종동 기어(151)와 동일한 회전축을 가질 수 있다.
제 1 베벨 기어(152)는 제 2 베벨 기어(153)와 맞물린다. 제 2 베벨 기어(153)는 제 1 베벨 기어(152)의 회전축에 수직한 회전축을 가질 수 있다. 드럼(130)은 회전 샤프트(132)에 의해 연결된 제 2 베벨 기어(153)와 연동되어 제 2 베벨 기어(153)가 회전할 때 함께 회전할 수 있다.
이와 같이 구성된 기어부(150)에 의하면, 피치 모터(110)의 회전력이 구동 기어(113), 종동 기어(151), 제 1 베벨 기어(152) 및 제 2 베벨 기어(153)를 거쳐 드럼(130)으로 전달됨으로써 드럼(130)이 회전할 수 있다.
다만, 이와 같이 구성된 기어부(150)는 예시에 불과하고 다양한 형태의 기어부가 제안될 수 있음은 물론이다.
기어부(150)는 허브(11)에 탈부착식으로 설치될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 평소 기어부(150)를 허브(11)에서 제거하여 사용하다가 대상 블레이드(12a)를 제거 또는 분리할 필요가 있을 때만 기어부(150)를 허브(11)에 부착하여 사용할 수 있다. 이와 같이 기어부(150)를 허브(11)에 탈부착식으로 설치하는 경우, 허브(11) 내부의 공간을 효과적으로 활용할 수 있다.
다만, 기어부(150)가 허브(11)에 고정식으로 설치될 수 있음은 물론이다.
위와 같이 구성된 블레이드 승강 장치(100)는 풍력발전기(10)의 설치 또는 보수 시 하나 이상이 사용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 한 쌍의 블레이드 승강 장치(100)가 대상 블레이드(12a)를 지지하고 있으나 이에 국한되지 않는다. 블레이드 승강 장치(100)가 복수로 사용되는 경우 각 블레이드 승강 장치(100)의 피치 모터(110)는 상호 개별적으로 회전할 수 있다.
이상으로 살펴본 본 실시예에 따른 블레이드 승강 장치(100)는 풍력발전기(10)에 기 포함된 피치 모터(110)를 사용하여 대상 블레이드(12a)를 승강시킴으로써 별도의 크레인 없이 간단하고 효과적인 블레이드 승강 작업이 수행될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 풍력 발전기를 설치하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 승강 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 내지 도 8은 풍력 발전기를 보수하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 승강 장치의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 블레이드 승강 장치(100)의 작동 상태를 설명하되, 풍력발전기(10)를 설치하는 경우와, 풍력발전기(10)를 보수하는 경우로 나누어 설명한다.
풍력발전기를 설치하는 경우
먼저, 도 3을 참조하면, 허브(11)에 대한 대상 블레이드(미도시)의 설치 부위가 허브(11)의 회전축으로부터 수직하게 아래 방향을 향하게 한다.
이후, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 허브(11) 외측에 배치된 드럼(130)에 감긴 와이어(131)를 허브(11)의 아래에서 설치 대기 중인 대상 블레이드(12a)에 결합시킨다. 이때, 드럼(130)을 포함하는 블레이드 승강 장치(100)는 예를 들어 대상 블레이드(12a)의 균형을 잡기 용이하도록 한 쌍으로 이루어질 수 있고, 한 쌍의 드럼(130)에 감긴 와이어(131)는 각각 대상 블레이드(12a)의 일측과 타측에 결합될 수 있다. 만약, 드럼(130)과 기어부(150)가 허브(11)에 탈부착식으로 설치되는 경우라면, 드럼(130)에 감긴 와이어(131)를 대상 블레이드(12a)에 결합시키기 전에 드럼(130)과 기어부(150)를 허브(11)에 부착시키는 작업이 선행되어야 할 것이다.
이후, 피치 모터(110)를 구동시켜 와이어(131)를 드럼(130)에 감아 대상 블레이드(12a)를 상승시킨다.
이후, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 대상 블레이드(12a)가 허브(11)와의 결합 부위에 접촉하면 대상 블레이드(12a)를 대상 블레이드(12a)와 대응하는 피치 베어링(13)에 결합시킨다.
풍력발전기를 보수하는 경우
먼저 도 6을 참조하면, 대상 블레이드(12a)를 교체하거나 수리할 필요가 있을 때, 허브(11)에서 제거할 대상 블레이드가 허브(11)의 회전축으로부터 수직하게 아래 방향을 향하게 한다.
이후, 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 허브(11) 외측에 배치된 드럼(130)에 감긴 와이어(131)를 대상 블레이드(12a)에 결합시킨다. 이때, 드럼(130)을 포함하는 블레이드 승강 장치(100)는 예를 들어 대상 블레이드(12a)의 균형을 잡기 용이하도록 한 쌍으로 이루어질 수 있고, 한 쌍의 드럼(130)에 감긴 와이어(131)는 각각 대상 블레이드(12a)의 일측과 타측에 결합될 수 있다. 만약, 드럼(130)과 기어부(150)가 허브(11)에 탈부착식으로 설치되는 경우라면, 드럼(130)에 감긴 와이어(131)를 대상 블레이드(12a)에 결합시키기 전에 드럼(130)과 기어부(150)를 허브(11)에 부착시키는 작업이 선행되어야 할 것이다.
이후, 대상 블레이드(12a)와 대상 블레이드(12a)에 대응하는 피치 베어링(13)과의 결합을 해제한다. 이 경우, 피치 모터(110)의 회전력은 피치 베어링(13)에 전달되지 않는다.
이후, 도 8에서 알 수 있는 바와 같이 피치 모터(110)를 구동시켜 드럼(130)에서 와이어(131)를 풀어 대상 블레이드(12a)를 하강시킨다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
11 : 허브
12 : 블레이드
12a : 대상 블레이드
13 : 피치 베어링
110 : 피치 모터
113 : 구동 기어
130 : 드럼
150 : 기어부
151 : 종동 기어
152 : 제 1 베벨 기어
153 : 제 2 베벨 기어

Claims (7)

  1. 허브를 포함하는 풍력발전기를 설치 또는 보수할 때 대상 블레이드를 승강시키는 장치로서,
    상기 대상 블레이드의 피치를 제어할 때 사용되는 피치 모터;
    상기 피치 모터로부터 구동력을 제공받아 회전하되, 상기 허브의 외측에 배치되고, 상기 대상 블레이드를 지지하는 와이어가 감기는 드럼; 및
    상기 피치 모터의 구동력을 상기 드럼에 전달하는 기어부를 포함하는, 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드럼 및 상기 기어부 중 적어도 하나는 상기 허브에 탈부착식으로 설치되는 것을 특징으로 하는, 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기어부는,
    상기 피치 모터의 모터 샤프트에 설치된 구동 기어와 맞물리고, 상기 구동 기어와 평행한 회전축을 갖는 종동 기어;
    상기 종동 기어와 동일한 회전축을 가지고 상기 종동 기어와 연동하는 제 1 베벨 기어; 및
    상기 제 1 베벨 기어와 맞물리고, 상기 제 1 베벨 기어의 회전축에 수직한 회전축을 가지며, 상기 드럼을 연동시키는 제 2 베벨 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치.
  4. 삭제
  5. 허브를 포함하는 풍력발전기를 설치 또는 보수할 때 대상 블레이드를 승강시키는 방법으로서,
    상기 대상 블레이드의 피치를 제어할 때 사용되는 피치 모터를 사용하여 상기 대상 블레이드를 승강시키되,
    상기 풍력발전기를 설치하는 경우에는,
    상기 허브에 대한 상기 대상 블레이드의 설치 부위가 상기 허브의 회전축으로부터 수직하게 아래 방향을 향하게 하는 단계;
    상기 허브의 외측에 배치되어 상기 피치 모터에 의해 회전하는 드럼에 감긴 와이어를 상기 대상 블레이드에 결합시키는 단계;
    상기 피치 모터를 구동시켜 상기 드럼에 와이어를 감아 상기 대상 블레이드를 상승시키는 단계를 포함하는 단계; 및
    상기 대상 블레이드와 상기 대상 블레이드에 대응하는 피치 베어링을 상호 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 피치 모터와 상기 드럼 사이에 기어부가 개재되고,
    상기 드럼 및 상기 기어부 중 적어도 하나는 상기 허브에 탈부착식으로 설치되는 것을 특징으로 하는, 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 방법.
KR1020120054554A 2012-05-23 2012-05-23 풍력발전기의 설치 또는 보수를 위한 블레이드 승강 장치 및 방법 KR101400160B1 (ko)

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