KR101426697B1

KR101426697B1 - 풍력 발전기용 기어박스

Info

Publication number: KR101426697B1
Application number: KR1020130040920A
Authority: KR
Inventors: 조덕래; 이정훈
Original assignee: 한국고벨주식회사
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2014-08-07

Abstract

본 발명은 풍력 발전기용 기어박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력에 의하여 회전하는 블레이드와 발전기 사이에 장착되어, 블레이드의 회전 동력을 증속시켜 발전기로 전달할 수 있도록 한 새로운 구조의 풍력 발전기용 기어박스에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 블레이드와 기어박스의 입력축을 직결시키는 동시에 기어박스의 출력축을 발전기에 직결시키고, 기어박스의 입력축으로부터 출력축까지 동축을 이루는 기어열을 배치하여 동력전달이 이루어지도록 함으로써, 블레이드의 피치 제어용 동력선을 배설하기 위한 중공홀을 동축을 이루는 각 기어열의 중심부에 형성할 수 있고, 풍력발전기의 소형화는 물론 소음 진동이 적고, 조립성이 우수한 풍력 발전기용 기어박스를 제공하고자 한 것이다.

Description

풍력 발전기용 기어박스{WIND TURBINE GEARBOX}

본 발명은 풍력 발전기용 기어박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력에 의하여 회전하는 블레이드와 발전기 사이에 장착되어, 블레이드의 회전 동력을 증속시켜 발전기로 전달할 수 있도록 한 새로운 구조의 풍력 발전기용 기어박스에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력 발전은 환경 저해요인이 거의 없는 무공해 발전기술로서, 점차 그 적용 범위가 증가하고 있는 추세에 있다.

풍력을 이용한 발전기는 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로서, 바람에 의하여 저속 회전하는 블레이드와, 블레이드의 회전력을 증속시키는 기어박스(변속장치)와, 기어박스의 출력축에 연결되어 전력을 생산하는 발전기를 포함하여 구성되어 있다.

따라서, 상기 블레이드의 회전력은 메인샤프트를 통해 기어박스로 전달된 후, 기어박스의 기어열에 의하여 발전기에서 요구되는 회전수로 증속되고, 증속된 회전수를 기반으로 발전기는 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환함으로써, 풍력 발전이 이루어지게 되며, 대개 발전량은 바람의 세기와 블레이드의 크기에 좌우되는 것으로 알려져 있다.

첨부한 도 3의 위쪽 도면은 종래의 풍력발전기에 대한 구성을 보여주는 개략도로서, 도면부호 12는 블레이드(10)의 중심축과 동축을 이루면서 후방으로 연장된 메인샤프트를 나타낸다.

상기 메인샤프트(12)는 블레이드(10)의 피치 제어 즉, 블레이드의 회전 각도를 조절하는 피치 제어용 동력선(POWER LINE, 제어신호라인)을 배설하기 위하여 블레이드(10)의 배면 중심으로부터 일체로 연장된 중공 홀 구조로 구비되며, 내부의 중공홀을 통하여 피치 제어용 동력선이 블레이드쪽으로 삽입 배설된다.

이때, 상기 메인샤프트(12)는 기어박스(20)의 입력축과 연결되고, 또한 기어박스(20)의 출력축에는 발전기(30)가 연결된다.

특히, 상기 기어박스(20)는 블레이드(10)로부터 연장된 메인샤프트(12)와 연결되는 입력축과, 발전기와 연결되는 출력축과, 입력축과 출력축 사이에 배열되어 회전력을 증속시키는 3단 이상의 기어열을 포함하여 구성되어 있다.

종래의 기어박스 내부에 배열된 3단 이상의 기어열 구성은 1단은 유성기어를 사용하는 동시에 2단 및 3단은 헬리컬 기어를 적용하거나, 1단 및 2단은 유성기어를 사용하는 동시에 3단은 헬리컬 기어를 적용하는 등 여러가지 형태의 기어열 조합이 적용될 수 있다.

이렇게 여러가지 형태의 기어열을 조합함에 따라, 상기 블레이드(10)로부터 연장된 메인샤프트(12)와 연결되는 종래의 기어박스(20)의 입력축(도 3의 도시 각도상 미도시됨)과 발전기(30)와 연결되는 출력축(22)은 동축이 아닌 편심(offset)을 이루게 된다.

따라서, 종래의 기어박스는 공개특허공보 2010-0080007(2010.07.08) 및 공개실용신안공보 2012-0003511(2012.05.21) 등에 개시된 바와 같이, 대부분 입력축(블레이드쪽과 연결됨)과 출력축(발전기쪽에 연결됨)이 그 내부의 기어열에 의하여 동축이 아닌 편심(offset)을 이루고 있기 때문에 별도의 블레이드의 피치 제어용 동력선을 블레이드까지 배설하기 위한 홀 공간을 가공 내지 확보하는데 어려움이 있다.

그에 따라, 상기와 같이 블레이드(10)의 배면 중심축과 기어박스(20)의 입력축을 중공홀을 갖는 메인샤프트(12)로 연결하고, 이 메인샤프트(12)의 중공홀내에 블레이드의 피치 제어용 동력선(미도시됨)을 배설하고 있다.

그러나, 종래의 풍력 발전기는 다음과 같은 단점이 있다.

첫째, 메인샤프트가 동력선을 배설하는 공간을 활용되지만, 블레이드와 기어박스의 입력축이 메인샤프트를 매개로 연결됨에 따라, 전체적인 풍력발전기의 길이방향 크기 및 부피가 증가하는 단점이 있다.

둘째, 블레이드가 기어박스에 직결되지 않고 메인샤프트로 연결됨에 따라, 블레이드의 회전시 진동이 메인샤프트로 전달되어 진동 및 소음이 발생하는 단점이 있다.

셋째, 기어박스내의 각 기어열이 동축이 아닌 편심을 이룸에 따라, 동력전달경로가 복잡하고, 각 기어열의 동력전달 회전시 진동 및 소음이 많이 발생하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 블레이드와 기어박스의 입력축을 직결시키는 동시에 기어박스의 출력축을 발전기에 직결시키고, 기어박스의 입력축으로부터 출력축까지 동축을 이루는 기어열을 배치하여 동력전달이 이루어지도록 함으로써, 블레이드의 피치 제어용 동력선을 배설하기 위한 중공홀을 동축을 이루는 각 기어열의 중심부에 형성할 수 있고, 풍력발전기의 소형화는 물론 소음 진동이 적고, 조립성이 우수한 풍력 발전기용 기어박스를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 풍력발전용 블레이드와 직결되는 입력축과; 발전기와 연결되는 출력축과; 상기 입력축 및 출력축과 동축을 이루면서 입력축과 출력축 사이에 배치되어, 블레이드의 회전력을 증속시키는 3단 기어열; 을 포함하여 구성하되, 서로 동축을 이루는 입력축과, 3단 기어열과, 출력축의 각 내부에는 블레이드의 피치 제어용 동력선이 배설되도록 일자형 경로를 이루는 중공홀이 가공된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스를 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 3단 기어열은: 어느 하나의 작동요소가 입력축과 동력전달 가능하게 연결되는 동시에 다른 하나의 작동요소가 입력축과 동축을 이루는 제1유성기어세트와; 어느 하나의 작동요소가 제1유성기어세트와 동력전달 가능하게 연결되며 동축을 이루는 제2유성기어세트와; 어느 하나의 작동요소가 제2유성기어세트와 동력전달 가능하게 연결되는 동시에 다른 하나의 작동요소가 출력축과 동축을 이루는 제3유성기어세트; 가 조합된 것임을 특징으로 한다.

상기 3단 기어열 중 제1유성기어세트는: 입력축과 연결되는 제1유성기어와; 제1유성기어가 맞물리는 외접기어인 제1선기어와; 제1유성기어가 맞물리는 내접기어로서 기어케이스의 내벽에 형성되는 제1링기어; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 입력축의 전단부는 블레이드와 직결되고, 후단부는 유성기어의 캐리어 구조로 형성되며, 내부 중심에는 길이방향을 따라 제1중공홀이 가공된 것을 특징으로 한다.

상기 3단 기어열 중 제2유성기어세트는: 제1유성기어세트의 제1선기어의 중심에 삽입 체결되어, 입력축과 동축으로 이루는 제2캐리어와; 제2캐리어와 연결되는 제2유성기어와; 제2유성기어가 맞물리는 외접기어로서 제2캐리어와 동축을 이루는 제2선기어와; 제2유성기어와 맞물리는 내접기어로서 기어케이스의 내벽에 형성되는 제2링기어; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제2캐리어의 내부 중심에는 입력축의 제1중공홀과 일치하는 제2중공홀이 가공된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2선기어의 내부 중심에는 제2캐리어의 제2중공홀과 일치되는 제3중공홀이 가공되고, 제2선기어의 후단부는 캐리어 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 3단 기어열 중 제3유성기어세트는: 제2유성기어세트의 제2선기어와 연결되는 제3유성기어와; 제3유성기어와 맞물리는 외접기어로서 제2선기어와 동축을 이루는 제3선기어와; 제3유성기어와 맞물리는 내접기어로서 기어케이스의 내벽에 형성되는 제3링기어; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제3선기어의 내부 중심에는 제2선기어의 제3중공홀과 일치되는 제4중공홀이 가공되고, 제3선기어의 후단부에는 출력축이 일체로 연장 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 기존의 메인샤프트를 삭제하여 풍력 발전용 블레이드와 기어박스의 입력축을 직결시키고, 기어박스의 입력축으로부터 출력축까지 3단 기어열인 제1 내지 제3유성기어세트를 동축으로 연속 배열함으로써, 기어박스를 포함하는 전체 풍력 발전기의 부피 및 크기를 줄여서 소형화 및 컴팩트화를 실현시킬 수 있다.

또한, 기존의 메인샤프트에 의하여 발생되는 소음 및 진동을 배제할 수 있으므로, 블레이드의 동력 전달시 소음 및 진동을 최소화시킬 수 있다.

또한, 기존의 기어박스의 기어열은 입력축에서 출력축까지 편심을 이루기 때문에, 각 기어열을 조립하는 과정 및 동력 전달 과정이 복잡한 단점이 있었으나, 본 발명의 기어박스내의 기어열은 제1 내지 제3유성기어세트를 동축으로 연결함에 따라 조립 구조가 간편하고, 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 기어박스내 3단 기어열로서, 입력축을 포함하는 제1유성기어세트와, 제2유성기어세트와, 출력축을 포함하는 제3유성기어세트가 서로 동축으로 연결됨에 따라, 입력축과 각 기어열과 출력축의 내부 중심에 서로 일치하는 일자형의 중공홀 가공이 가능하고, 가공된 중공홀을 블레이드의 피치 제어용 동력선을 배설하는 공간으로 유용하게 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력 발전기용 기어박스로서, 3단 기어열 구성이 분리된 상태를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 풍력 발전기용 기어박스로서, 3단 기어열 구성이 조립된 상태를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 풍력 발전기용 기어박스의 외관과, 종래의 기어박스 외관을 비교하여 나타낸 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1 및 도 2에서, 도면부호 102는 풍력발전용 블레이드(10)와 직결되는 입력축을 나타내는 바, 이 입력축(102)은 블레이드(10)의 회전력이 최초 입력되는 요소이면서 기어박스내의 3단 기어열 중 제1유성기어세트(110)의 캐리어 역할을 한다.

상기 기어박스내에 배열되는 3단 기어열(100)은 입력축(102)에서 출력축(104)까지 동축을 이루며 배열되는 제1유성기어세트(110)와, 제2유성기어세트(120)와, 제3유성기어세트(130)가 조합된 것으로 채택된다.

좀 더 상세하게는, 상기 3단 기어열(100)은 어느 하나의 작동요소가 입력축(102)과 동력전달 가능하게 연결되는 동시에 다른 하나의 작동요소가 입력축(102)과 동축을 이루는 제1유성기어세트(110)와, 어느 하나의 작동요소가 제1유성기어세트(110)와 동력전달 가능하게 연결되며 동축을 이루는 제2유성기어세트(120)와, 어느 하나의 작동요소가 제2유성기어세트(120)와 동력전달 가능하게 연결되는 동시에 다른 하나의 작동요소가 출력축(104)과 동축을 이루는 제3유성기어세트(130)가 조합된 것으로 채택된다.

바람직하게는, 상기 제1 내지 제3유성기어세트(110,120,130)는 제1유성기어세트(110)의 각 작동요소들의 크기 및 직경 등이 가장 크고, 제2 및 제3유성기어세트(120,130)의 각 작동요소들의 크기 및 직경 등은 점차 감소된 것으로 적용되어, 블레이드의 저속 회전력을 증속시킬 수 있다.

이때, 상기 출력축(104)은 제3유성기어세트(130)의 제3선기어(134)로부터 일체로 연장되어 발전기(30)에 직결된다.

이렇게 상기 입력축(102) 및 출력축(104), 그리고 입력축(102)과 출력축(104) 사이에 배치되어 블레이드(10)의 회전력을 증속시키는 3단 기어열(100)인 제1 내지 제3유성기어세트(110,120,130)가 서로 동축을 이루게 된다.

특히, 서로 동축을 이루는 입력축(102)과, 3단 기어열(100)과, 출력축(104)의 각 내부에는 블레이드(10)의 피치 제어용 동력선이 배설되도록 서로 직선으로 일치되는 제1 내지 제4중공홀(141,142,143,144)을 포함하는 일자형의 중공홀(140)이 가공된다.

여기서, 본 발명의 기어박스내에 배열되는 3단 기어열에 대한 구성과 연결 관계를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 3단 기어열(100) 중 제1유성기어세트(110)의 제1유성기어(112)에 입력축(102)이 연결되는 바, 이때 입력축(102)의 후단부는 마치 유성기어의 캐리어와 같이 제1유성기어(112)에 동력 전달 가능하게 연결된다.

이때, 상기 입력축(102)의 전단부는 블레이드(10)와 직결되고, 그 후단부는 위와 같이 유성기어의 캐리어 구조로 형성되어 제1유성기어(112)와 연결되며, 특히 입력축(102)의 내부 중심에는 그 길이방향을 따라 제1중공홀(141)이 가공된다.

또한, 상기 제1유성기어(112)의 안쪽에는 제1유성기어(112)가 맞물리는 외접기어인 제1선기어(114)가 배치되고, 제1유성기어(112)의 바깥쪽에는 제1유성기어(112)가 맞물리는 내접기어인 제1링기어(116)가 기어케이스(150)의 내벽에 형성된다.

여기서, 상기 제1유성기어세트(110)의 후부에는 제2유성기어세트(120)가 동력 전달 가능하게 배열된다.

이를 위해, 상기 제1유성기어세트(110)의 출력기어 즉, 제1선기어(114)의 중심부에 제2유성기어세트(120)의 제2캐리어(128)의 전단부가 동력 전달 가능하게 삽입 체결되는 바, 이때 입력축(102)과 제2캐리어(128)는 동축을 이루게 된다.

이렇게, 상기 입력축(102)과 제2캐리어(128)는 동축을 이루게 되므로, 상기 제2캐리어(128)의 내부 중심에 입력축(102)의 제1중공홀(141)과 일치하는 제2중공홀(142)이 가공될 수 있다.

또한, 상기 제2캐리어(128)의 후단부는 제2유성기어(122)와 동력 전달 가능하게 연결되고, 제2유성기어(122)의 안쪽에는 제2유성기어(112)가 맞물리는 외접기어인 제2선기어(124)가 배치되며, 이때 제2선기어(124)는 제2캐리어(128)와 동축을 이루게 된다.

특히, 상기 제2선기어(124)와 제2캐리어(128)가 동축을 이루게 되므로, 제2선기어(124)의 내부 중심에 제2캐리어(128)의 제2중공홀(142)과 일치되는 제3중공홀(143)이 가공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2선기어(124)의 후단부는 제3유성기어세트(130)의 제3유성기어(132)와 연결되도록 마치 유성기어의 캐리어 구조로 형성된다.

한편, 상기 제2유성기어(122)의 바깥쪽에는 제2유성기어(122)와 맞물리는 내접기어인 제2링기어(126)가 기어케이스(150)의 내벽에 형성된다.

여기서, 상기 제2유성기어세트(120)의 후부에 제3유성기어세트(130)가 동력 전달 가능하게 연결된다.

이를 위해, 상기 제2유성기어세트(120)의 제2선기어(124) 즉, 캐리어 구조를 갖는 제2선기어(124)의 후단부가 제3유성기어(132)와 동력 전달 가능하게 연결된다.

또한, 상기 제3유성기어(132)의 안쪽에는 제3유성기어(132)와 맞물리는 외접기어인 제3선기어(134)가 배치되며, 이때 제3선기어(134)는 제2선기어(124)와 동축을 이루는 상태가 된다.

이렇게, 상기 제3선기어(134)와 제2선기어(124)가 동축을 이루게 되므로, 제3선기어(134)의 내부 중심에 제2선기어(124)의 제3중공홀(143)과 일치되는 제4중공홀(144)이 가공될 수 있다.

이때, 상기 제3선기어(134)의 후단부에는 발전기(30)에 직결되는 출력축(104)이 일체로 연장 형성된다.

한편, 상기 제3유성기어(132)와 맞물리는 내접기어인 제3링기어(136)가 기어케이스(150)의 내벽에 형성된다.

참고로, 상기한 기어박스내에 배열되는 3단 기어열 즉, 제1 내지 제3 유성기어세트를 구성하는 각 작동요소 간의 섭동면과, 각 작동요소와 기어케이스 간의 섭동면과, 선택된 작동요소를 커버하는 케이지(CAGE) 커버와 각 작동요소 간의 섭동면 등에는 당업자에게 자명한 사항인 베어링이 장착됨을 밝혀둔다.

여기서, 상기한 구성으로 조합된 본 발명의 기어박스내의 동력전달 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 블레이드(10)의 저속 회전력이 입력축(102)에 입력되는 동시에 입력축(102)에서 제1유성기어세트(110)의 제1유성기어(112)로 전달되어, 제1유성기어(112)는 제1링기어(116)를 따라 공전하는 동시에 제1선기어(114)를 따라 자전하면서 제1선기어(114)에 동력을 전달하게 되며, 이때 1차 감속이 이루어진다.

이와 동시에, 상기 제1선기어(114)의 중심에 직결된 제2유성기어세트(120)의 제2캐리어(128)가 동시에 회전을 하게 된다.

연이어, 상기 제2캐리어(128)의 회전동력이 제2유성기어세트(120)의 제2유성기어(122)로 전달되면, 제2유성기어(122)가 제2링기어(126)를 따라 공전하는 동시에 제2선기어(114)를 따라 자전하면서 제2선기어(124)에 동력을 전달하게 되며, 이때 2차 감속이 이루어진다.

다음으로, 상기 제2선기어(124)의 후단부와 연결된 제3유성기어세트(130)의 제3유성기어(132)에 제2선기어(124)의 회전동력이 전달되면, 제3유성기어(132)가 제3링기어(136)를 따라 공전하는 동시에 제3선기어(134)를 따라 자전하면서 제3선기어(134)에 동력을 전달하게 되며, 이때 3차 감속이 이루어진다.

결국, 상기 제3선기어(134)의 후단부에 일체로 연장된 출력축(104)을 통하여 발전기(30)에 증속된 회전동력이 전달됨으로써, 발전기(30)의 발전이 이루어진다.

이와 같이, 기존의 메인샤프트를 삭제하여 풍력 발전용 블레이드(10)와 기어박스의 입력축(102)을 직결시키고, 기어박스의 입력축(102)으로부터 출력축(104)까지 3단 기어열인 제1 내지 제3유성기어세트(110,120,130)를 동축으로 연속 조립함으로써, 첨부한 도 3의 비교도면에서 보듯이 기어박스를 포함하는 전체 풍력 발전기의 부피 및 크기를 줄여서 소형화 및 컴팩트화를 실현시킬 수 있고, 동력전달경로를 단축시켜 동력전달 효율을 높일 수 있다.

특히, 상기와 같이 블레이드의 피치 제어용 동력선을 배설할 수 있도록 한 중공홀(140) 즉, 입력축(102)의 제1중공홀(141)과, 제2유성기어세트(120)의 제2캐리어(128)에 형성된 제2중공홀(142) 및 제2선기어(124)에 형성된 제3중공홀(143)과, 제3유성기어세트(130)의 제4중공홀(144)이 동축을 이루면서 서로 일자로 일치되는 상태가 되므로, 블레이드의 피치 제어용 동력선을 블레이드까지 용이하게 배설할 수 있다.

이렇게 입력축을 비롯한 제1 내지 제3유성기어세트에 블레이드의 피치 제어용 동력선을 배설할 수 있는 중공홀 가공이 가능하므로, 기존에 피치 제어용 동력선을 배설하던 중공의 메인샤프트를 삭제할 수 있고, 그에 따라 기존의 메인샤프트의 회전시 발생하던 소음 및 진동을 배제할 수 있으므로, 블레이드의 동력 전달시 소음 및 진동을 최소화시킬 수 있다.

본 발명의 입력축(102) 및 출력축(104)은 그 재질이 노듈러 주철로 이루어지는 것이 바람직하다.

노듈러 주철은, 이반 회주철의 용탕에 마그네슘 등을 첨가하여 응고과정에서 흑연이 구상으로 정출된 주철이므로 회주철에 비하여 흑연의 형태가 구상이다. 이러한 노듈러 주철은 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.

본 발명의 입력축(102) 및 출력축(104)은 노듈러 주철을 1620∼1680℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.5∼0.9% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1555∼1595℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.

여기서, 노듈러 주철을 1620℃ 미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1680℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 노듈러 주철을 1620∼1680℃로 가열하는 것이 바람직하다.

용융된 노듈러 주철에는 마그네슘이 0.5∼0.9% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.5% 미만이면 구상화 처리제를 투입효과가 극히 미미해 지며, 0.9%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않는 반면에, 고가의 재료비가 증가되는 문제점이 있다. 그러므로 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.5∼0.9% 정도가 적합하다.

용융된 노듈러 주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1555∼1595℃에서 구상화 처리를 실시한다. 구상화 처리 온도가 1555℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 1595℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않는 반면에 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상화 처리 온도는 1555∼1595℃가 적합하다.

10 : 블레이드 12 : 메인샤프트
20 : 기어박스 30 : 발전기
22 : 출력축
100 : 3단 기어열 102 : 입력축
104 : 출력축 110 : 제1유성기어세트
112 : 제1유성기어 114 : 제1선기어
116 : 제1링기어 120 : 제2유성기어세트
122 : 제2유성기어 124 : 제2선기어
126 : 제2링기어 128 : 제2캐리어
130 : 제3유성기어세트 132 : 제3유성기어
134 : 제3선기어 136 : 제3링기어
140 : 중공홀 141 : 제1중공홀
142 : 제2중공홀 143 : 제3중공홀
144 : 제4중공홀 150 : 기어케이스

Claims

풍력발전용 블레이드(10)와 직결되는 입력축(102)과;
발전기(30)와 연결되는 출력축(104)과;
상기 입력축(102) 및 출력축(104)과 동축을 이루면서 입력축(102)과 출력축(104) 사이에 배치되어, 블레이드(10)의 회전력을 증속시키는 3단 기어열(100)을 포함하여 구성하되, 서로 동축을 이루는 입력축(102)과, 3단 기어열(100)과, 출력축(104)의 각 내부에는 블레이드(10)의 피치 제어용 동력선이 배설되도록 일자형 경로를 이루는 중공홀(140)이 가공되고;
입력축(102) 및 출력축(104)은 그 재질이 노듈러 주철로 이루어지되, 노듈러 주철을 1620∼1680℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.5∼0.9% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1555∼1595℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스.
청구항 1에 있어서,
상기 3단 기어열(100)은:
어느 하나의 작동요소가 입력축(102)과 동력전달 가능하게 연결되는 동시에 다른 하나의 작동요소가 입력축(102)과 동축을 이루는 제1유성기어세트(110)와;
어느 하나의 작동요소가 제1유성기어세트(110)와 동력전달 가능하게 연결되며 동축을 이루는 제2유성기어세트(120)와;
어느 하나의 작동요소가 제2유성기어세트(120)와 동력전달 가능하게 연결되는 동시에 다른 하나의 작동요소가 출력축(104)과 동축을 이루는 제3유성기어세트(130);
가 조합된 것임을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 3단 기어열(100) 중 제1유성기어세트(110)는:
입력축(102)과 연결되는 제1유성기어(112)와;
제1유성기어(112)가 맞물리는 외접기어인 제1선기어(114)와;
제1유성기어(112)가 맞물리는 내접기어로서 기어케이스(150)의 내벽에 형성되는 제1링기어(116);
로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스.
청구항 3에 있어서,
상기 입력축(102)의 전단부는 블레이드(10)와 직결되고, 후단부는 유성기어의 캐리어 구조로 형성되며, 내부 중심에는 길이방향을 따라 제1중공홀(141)이 가공된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 3단 기어열(100) 중 제2유성기어세트(120)는:
제1유성기어세트(110)의 제1선기어(114)의 중심에 일체로 삽입 체결되어, 입력축(102)과 동축으로 이루는 제2캐리어(128)와;
제2캐리어(128)와 연결되는 제2유성기어(122)와;
제2유성기어(122)가 맞물리는 외접기어로서 제2캐리어(128)와 동축을 이루는 제2선기어(124)와;
제2유성기어(122)와 맞물리는 내접기어로서 기어케이스(150)의 내벽에 형성되는 제2링기어(126);
로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스.
청구항 5에 있어서,
상기 제2캐리어(128)의 내부 중심에는 입력축(102)의 제1중공홀(141)과 일치하는 제2중공홀(142)이 가공된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스.
청구항 5에 있어서,
상기 제2선기어(124)의 내부 중심에는 제2캐리어(128)의 제2중공홀(142)과 일치되는 제3중공홀(143)이 가공되고, 제2선기어(124)의 후단부는 캐리어 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 3단 기어열(100) 중 제3유성기어세트(130)는:
제2유성기어세트(120)의 제2선기어(124)와 연결되는 제3유성기어(132)와;
제3유성기어(132)와 맞물리는 외접기어로서 제2선기어(124)와 동축을 이루는 제3선기어(134)와;
제3유성기어(132)와 맞물리는 내접기어로서 기어케이스(150)의 내벽에 형성되는 제3링기어(136);
로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스.
청구항 8에 있어서,
상기 제3선기어(134)의 내부 중심에는 제2선기어(124)의 제3중공홀(143)과 일치되는 제4중공홀(144)이 가공되고, 제3선기어(134)의 후단부에는 출력축(104)이 일체로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기용 기어박스.