KR101430403B1 - 이상발생부위의 판별이 가능한 연속가변식 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 변속기 내의 감지신호에 근거하여 자체적으로 이상이 발생한 부위를 판별할 수 있는 연속가변식 변속기를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명은, 구동축 및 종동축과, 상기 구동축 및 종동축에 각각 설치된 구동풀리 및 종동풀리와, 상기 구동풀리 및 종동풀리에 감겨 구동축의 회전력을 종동축에 전달하는 V벨트와, 상기 구동풀리와 종동풀리 중 어느 하나에 포함되는 것으로 상기 V벨트가 감기는 풀리폭이 조절되도록 풀리축 방향을 따라 이동하는 가동풀리디스크를 구비하여 종동축에서 출력되는 회전수의 조절이 가능한 연속가변식 변속기에 있어서, 상기 가동풀리디스크의 이동량을 조절하기 위해 회전을 발생시키는 변위조절모터와, 상기 변위조절모터의 회전력을 전달받아 축방향으로 이동하면서 가동풀리디스크를 함께 이동시키는 운동변환부재와, 상기 구동축의 회전수를 감지하는 구동축회전수감지센서와, 상기 종동축의 회전수를 감지하는 종동축회전수감지센서와, 상기 운동변환부재의 이동량을 감지하기 위해 설치되는 변위센서와, 상기 구동축회전수감지센서에서 감지된 구동축의 회전수에 따라 변위조절모터의 회전을 조절함으로써 상기 종동축이 일정한 회전수를 출력하도록 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 종동축회전수감지센서 및 변위센서의 측정값과 상기 변위조절모터의 회전수에 기초하여 이상이 발생한 부위를 판별하는 것을 특징으로 한다.

Description

이상발생부위의 판별이 가능한 연속가변식 변속기{Continuously variable transmission having function of distinguishing the position of error part}

본 발명은 이상발생부위의 판별이 가능한 연속가변식 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동축과 종동축이 V벨트에 의해 변속되어 종동축에 일정한 회전이 전달되는 변속기에 있어서, 변속기 내에서 이상이 발생한 부위를 판별할 수 있는 기능이 부가된 연속가변식 변속기에 관한 것이다.

차량이나 이륜차, 풍력발전기 등 동력전달이 요구되는 부분에 변속비를 제어할 수 있도록 V벨트를 사용하는 연속가변식 변속기가 사용되고 있다.

도 1 및 도 2는 한국등록특허공보 제10-0652521호에 기재된 것으로서, 종래의 V벨트를 사용하는 연속가변식 변속기를 도시하고 있다.

도 1은 연속가변식 변속기의 구동축 주변의 구성을 도시한 것이고, 도 2는 구동축의 구동풀리와 V벨트로서 연결된 종동풀리가 설치되는 종동축 주변의 구성을 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 구동축(1)의 외주에는 구동풀리(11)가 설치되고, 구동풀리(11)는 구동축(1)의 축단에 설치된 고정풀리부분(11a)과, 구동축(1)의 축방향으로 이동자유로운 가동풀리부분(11b)으로 이루어진다. 구동풀리(11)에는 도 2에 도시된 종동풀리(73)에 걸쳐지는 V벨트(2)가 걸려있다. 가동풀리부분(11b)의 허브는 슬라이더(3)와 베어링(3d)에 의해 결합되어 가동풀리부분(11b)이 슬라이더(3)와 함께 구동축 방향으로 이동할 수 있다.

슬라이더(3)의 기어를 구동하는 구동부는 기어장치와 모터(4)를 갖는다. 모터축(4a)의 선단에는, 출력기어가 형성되고, 상기 모터(4)의 회전은 출력기어, 제1단기어 및 제2단기어를 순차로 거쳐 슬라이더(3)의 기어에 전달되고, 슬라이더(3)를 회전시킨다.

슬라이더(3)가 회전되면, 이송링(3b)이 통체(3c)의 주위에서 나선을 따라 회전하고, 그 결과 슬라이더(3)는 상대적으로 구동축(1)의 축방향으로 나사이송된다. 슬라이더(3)가 구동축(1)을 따라 변위하면, 그 움직임은 베어링(3d)을 통해 가동풀리부분(11b)에 전달되고, 가동풀리부분(11b)과 고정풀리부분(11a)의 간격을 변화시킨다. 이에 따라, V벨트(2)가 구동풀리(11)에 감기는 직경이 변화하게 되어 변속비를 변화시킨다.

도 2는 종동축 주변의 구성을 도시하는 것으로서, 종동풀리(61)는, 고정풀리 부분(61a)과 가동풀리부분(61b)으로 이루어진다. 종동풀리(61)를 지지하는 종동축(6)은 베어링으로 지지된다. 또한, 가동풀리부분(61b)과 지지플레이트(7a)와의 사이에는 가동풀리부분(61b)을 고정풀리부분(61a)측으로 탄지하는 코일용수철(7)이 끼워져 있다.

종동축(6)은 입력기어와 중기어 및 최종기어를 통해 출력축(8)에 회전을 전달한다.

전술한 구성의 연속가변식 변속기는 모터(4)의 회전에 의해 구동풀리(11) 측에서 V벨트(2)의 감김 직경이 확장하면, V벨트(2)의 장력은 증가하고, 그 장력의 증대에 의해, 종동풀리(61)의 가동풀리부분(61b)과 고정풀리부분(61a)의 사이를 확대하는 힘이 작용한다. 그 결과, 종동측에서는 V벨트(2)의 감김 직경이 작아지고 감속비가 작아진다. 한편, 상기 구동 풀리(11) 측에서 V벨트(2)의 감김직경이 축소된면, V벨트(2)의 장력은 감소한다. 그 장력의 감소에 의해, 코일용수철(7)의 부세력이 V벨트(2)에 걸리는 장력의 분력을 상회하면, 종동풀리(61)의 가동풀리부분61a)과 고정풀리부분(61b) 사이를 축소하는 힘이 발생한다. 그 결과, 종동측에서는 V벨트(2)의 감김직경이 커지고 감속비가 커진다.

그러나, 전술한 연속가변식 변속기는 V벨트(2)와 구동풀리(11) 및 종동풀리(61)의 마찰에 의해 접촉면이 마모됨으로 인하여 가동풀리부분(11b)의 정확한 이동에도 불구하고 정확한 변속비를 제어할 수 없고, 가동풀리부분(11b)를 이송시키는 이송계통에도 마모 등으로 인한 오차가 발생하는 경우에 정확한 변속비를 얻을 수 없다.

그러한 출력오차가 발생한 경우, 부품교체 및 정비를 위하여 오차발생의 원인위치를 정확히 파악할 필요가 있으나, 그 이상부위를 발견하지 못하면 전체 구성품을 분해해서 조사해야 하는 번거로움이 발생하고 있다.

특히, 풍력발전기와 같이 변동폭이 큰 입력회전수에 대하여 일정한 출력회전수를 발생시키는 변속기가 설치되는 경우, 빈번한 변속에 의해 구성품의 마모가 쉽게 발생할 수 있으므로, 출력성능을 유지하기 위해서는 주기적으로 분해 및 교체가 이루어져야 하는 바, 이상이 발생한 부위를 사전에 특정할 수 있는 경우 수리 및 교체에 소요되는 시간과 노력을 크게 절감할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속기 내의 감지신호에 근거하여 자체적으로 이상이 발생한 부위를 판별할 수 있는 연속가변식 변속기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 자체적으로 이상발생부위를 판별할 수 있는 연속가변식 변속기를 구비한 풍력발전장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

이에 따라 본 발명은, 구동축 및 종동축과, 상기 구동축 및 상기 종동축에 각각 설치된 구동풀리 및 종동풀리와, 상기 구동풀리 및 상기 종동풀리에 감겨 상기 구동축의 회전력을 상기 종동축에 전달하는 V벨트와, 상기 구동풀리와 상기 종동풀리 중 어느 하나에 포함되는 것으로 상기 V벨트가 감기는 풀리폭이 조절되도록 풀리축 방향을 따라 이동하는 가동풀리디스크를 구비하여 상기 종동축에서 출력되는 회전수의 조절이 가능한 연속가변식 변속기에 있어서, 상기 가동풀리디스크의 이동량을 조절하기 위해 회전을 발생시키는 변위조절모터와, 상기 변위조절모터의 회전력을 전달받아 축방향으로 이동하면서 상기 가동풀리디스크를 함께 이동시키는 운동변환부재와, 상기 구동축의 회전수를 감지하는 구동축회전수감지센서와, 상기 종동축의 회전수를 감지하는 종동축회전수감지센서와, 상기 운동변환부재의 이동량을 감지하기 위해 설치되는 변위센서와, 상기 구동축회전수감지센서에서 감지된 상기 구동축의 회전수에 따라 상기 변위조절모터의 회전을 조절함으로써 상기 종동축이 일정한 회전수를 출력하도록 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 종동축회전수감지센서 및 상기 변위센서의 측정값과 상기 변위조절모터의 회전수에 기초하여 이상이 발생한 부위를 판별하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 변위조절모터의 회전축의 회전량를 감지하는 모터회전감지기가 더 설치되고, 상기 변위조절모터의 회전수는 상기 제어기에 입력되는 상기 모터회전감지기의 측정값인 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제어기가 상기 제어기에서 상기 변위조절모터에 전송된 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기의 측정값이 일치하지 않는 경우에는, 상기 변위조절모터 또는 상기 모터회전감지기의 이상으로 판별하는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제어기가 상기 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기의 측정값이 일치하고, 상기 모터회전감지기의 측정값과 상기 종동축의 회전수가 일치하되, 상기 모터회전감지기의 측정값과 상기 변위센서의 측정값이 일치하지 않는 경우에는, 상기 변위센서의 이상으로 판별하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제어기가 상기 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기의 측정값이 일치하고, 상기 모터회전감지기의 측정값과 상기 종동축의 회전수가 일치하지 않으며, 상기 모터회전감지기의 측정값과 상기 변위센서의 측정값이 일치하는 경우에는, 상기 V벨트 또는 풀리의 이상으로 판별하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 표시장치가 더 구비되고, 상기 제어기는 상기 표시장치에 판별한 결과를 표시하한다.

한편, 다른 관점에서 본 발명은 회전블레이드와, 상기 회전블레이드의 회전력을 받아 발전하는 발전기와, 상기 회전블레이드의 회전축에 구동축이 연결되고 상기 발전기의 회전축에 종동축이 연결되어 상기 종동축에서 회전수가 일정하게 출력되도록 설치된 연속가변식 변속기를 포함하는 풍력발전기에 있어서, 상기 연속가변식 변속기는 상기 구동축 및 상기 종동축에 각각 설치된 구동풀리 및 종동풀리와, 상기 구동풀리 및 상기 종동풀리에 감겨 상기 구동축의 회전력을 상기 종동축에 전달하는 V벨트와, 상기 구동풀리와 상기 종동풀리 중 어느 하나에 포함되는 것으로 상기 V벨트가 감기는 풀리폭이 조절되어 상기 종동축에서 출력되는 회전수의 조절이 가능하도록 풀리축 방향을 따라 이동가능한 가동풀리디스크와, 상기 가동풀리디스크의 이동량을 조절하기 위해 회전을 발생시키는 변위조절모터와, 상기 변위조절모터의 회전력을 전달받아 상기 종동축 방향으로 이동하면서 상기 가동풀리디스크를 함께 이동시키는 운동변환부재와, 상기 구동축의 회전수를 감지하는 구동축회전수감지센서와, 상기 종동축의 회전수를 감지하는 종동축회전수감지센서와, 상기 운동변환부재의 이동량을 감지하기 위해 설치되는 변위센서와, 상기 구동축회전수감지센서에서 감지된 상기 구동축의 회전수에 따라 상기 종동축에서 설정된 출력회전수가 일정하게 발생하도록 상기 변위조절모터의 회전량을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 종동축회전수감지센서 및 상기 변위센서의 측정값과 상기 변위조절모터의 회전수에 기초하여 이상이 발생한 부위를 판별하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서도 상기 변위조절모터의 회전축의 회전량를 감지하는 모터회전감지기가 더 설치되고, 상기 변위조절모터의 회전량은 상기 제어기에 입력되는 상기 모터회전감지기의 측정값이고, 상기 제어기는 상기 제어기에서 상기 변위조절모터에 전송된 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기의 측정값이 일치하지 않는 경우에는,

상기 변위조절모터 또는 상기 모터회전감지기의 이상으로 판별한다.

또한 상기 제어기는 상기 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기의 측정값이 일치하고, 상기 모터회전감지기의 측정값과 상기 종동축의 회전수가 일치하되, 상기 모터회전감지기의 측정값과 상기 변위센서의 측정값이 일치하지 않는 경우에는, 상기 변위센서의 이상으로 판별하고, 상기 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기의 측정값이 일치하고, 상기 모터회전감지기의 측정값과 상기 종동축의 회전수가 일치하지 않으며, 상기 모터회전감지기의 측정값과 상기 변위센서의 측정값이 일치하는 경우에는, 상기 V벨트 또는 풀리의 이상으로 판별한다.

본 발명에 따른 이상발생부위의 판별이 가능한 연속가변식 변속기는, 종동축 출력회전수의 이상발생이나 제어기의 제어를 위한 측정값에 이상이 발생한 경우, 그 이상발생부위를 판별하고 별도의 표시장치를 이용하여 관리자에게 메시지를 전달할 수 있다.

이에 따라, 복잡한 구조를 가진 변속기를 모두 분해하여 이상발생부위를 탐색하지 않고 제어기에 의해 판별된 이상발생부위만을 점검하거나 교체함으로써 수리가 완료될 수 있는 바, 유지보수를 위한 노력과 시간을 크게 절감할 수 있다.

도 1은 종래의 연속가변식 변속기에서 구동축 주변의 구성을 도시하는 단면구성도
도 2는 도 1에서 도시된 종래의 연속가변식 변속기에서 종동축 주변의 구성을 도시하는 단면구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연속가변식 변속기의 전체적인 구성을 도시하는 구성설명도
도 4는 도 3의 “A"부분에 대한 확대단면도
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연속가변식 변속기의 작동상태를 도시하는 작동상태도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연속가변식 변속기에서 제어기의 제어동작을 설명하기 위한 순서도

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연속가변식 변속기의 전체 구성도이고, 도 4는 도 3의 “A"부분에 대한 확대단면도이다.

먼저 도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 연속가변식 변속기는 구동축(10) 및 종동축(20)과, 상기 구동축(10) 및 종동축(20)에 각각 설치된 구동풀리(12) 및 종동풀리(13)와, 상기 구동풀리(12) 및 종동풀리(13)에 감겨 상기 구동축(10)의 회전력을 상기 종동축(20)에 전달하는 V벨트(30)와, 상기 구동풀리(12)와 종동풀리(13) 중 어느 하나에 포함되는 것으로 V벨트(30)가 감기는 풀리폭이 조절되도록 풀리축 방향을 따라 이동하는 가동풀리디스크(132)와, 상기 가동풀리디스크(132)의 이동량을 조절하기 위해 회전을 발생시키는 변위조절모터(60)와, 상기 변위조절모터(60)의 회전력을 전달받아 축방향으로 이동하면서 가동풀리디스크(132)를 함께 이동시키는 운동변환부재(42)와, 상기 구동축(10)의 회전수를 감지하는 구동축회전수감지센서(15)와, 상기 종동축(20)의 회전수를 감지하는 종동축회전수감지센서(25)와, 상기 운동변환부재(42)의 이동량을 감지하기 위해 설치되는 변위센서(50)와, 상기 구동축회전수감지센서(15)에서 감지된 구동축(10)의 회전수에 따라 변위조절모터(60)의 회전을 조절함으로써 종동축(20)이 일정한 회전수를 출력하도록 제어하는 제어기(70)를 포함한다.

상기 구동풀리(12)는 V벨트(30)의 설치를 위해 구동축(10)에 설치되는 것으로서, 구동축(10)에 직결될 수도 있으나, 본 실시예에서는 구동축(10)의 일부를 구성하는 보조구동축(105)을 더 설치하고, 기어장치(103)를 이용하여 감속되고 있는 보조구동축(105)에 구동풀리(12)가 설치된다.

구동풀리(12)는 고정풀리디스크(121)와 조절풀리디스크(122)로 이루어지고, 그들이 함께 이루는 V자형의 내측 경사면에 V벨트(30)가 밀착하여 전동하도록 한다.

상기 조절풀리디스크(122)는 보조구동축(105)의 축방향을 따라 이동가능하고 코일스프링(124)에 의해 고정풀리디스크(121) 방향으로 탄성력을 받고 있다. 따라서, V벨트(30)의 장력 및 코일스프링(124)의 탄성력에 따라 조절풀리디스크(122)는 축방향으로 전진 또는 후진되어 벨트가 감기는 직경이 자동조절될 수 있다.

상기 종동풀리(13)는 회전력이 출력되는 종동풀리(13)에 설치되어 V벨트(30)가 걸려 종동축(20)에 회전력을 전달한다. 종동풀리(13)도 고정풀리디스크(131)와 가동풀리디스크(132)로 이루어지고, 그들이 함께 이루는 V자형의 내측 경사면에 V벨트(30)의 양측이 밀착된다.

상기 변위조절모터(60)는 종동풀리(13)의 가동풀리디스크(132)를 축방향으로 강제 이동시키기 위해 설치된다. 변위조절모터(60)의 회전축(62) 선단에는 기어치(62)가 형성되어 운동변환부재(42)에 회전력을 전달하여 가동풀리디스크(132)를 이동시키고 있다. 상기 변위조절모터(60)는 회전량이 제어될 수 있는 서보모터가 될 수 있다. 변위조절모터(60)에는 모터회전감지기(65)가 설치되어 변위조절모터(60)의 회전축(62)의 회전량을 감지하고 그 감지값이 제어기(70)에 전달되어 제어기(70)는 변위조절모터(60)의 회전량을 입력받을 수 있다.

상기 운동변환부재(42)는 중간기어(41)를 매개로 변위조절모터(60)의 회전력을 전달받아 종동축(20)을 따라 슬라이딩이 이루어진다. 이를 위하여 운동변환부재(42)는 외주면에는 중간기어(41)와 치합되고 내주면에는 고정되어 있는 고정원통체(43)의 외주면의 나선(432)과 나선결합되는 나선(422)이 형성되어 있다. 이에 따라, 운동변환부재(42)가 종동축(20)을 중심으로 회전하면 고정원통체(43)와의 나선회전에 따라 종동축(20) 방향으로 이동할 수 있다.

상기 운동변환부재(42)는 내주면의 선단에 설치되는 베어링(46)에 의해 가동풀리디스크(132)와 결합됨으로써 가동풀리디스크(132)가 운동변환부재(42)의 간섭없이 종동축(20)을 중심으로 회전할 수 있으면서도 종동축(20) 방향에 대하여는 운동변환부재(42)와 가동풀리디스크(132)가 함께 이동한다.

본 실시예에서는 종동풀리(13)에 가동풀리디스크(132)가 설치되고 변위조절모터(60)가 가동풀리디스크(132)의 이동량을 조절하여 변속비가 조절되도록 구성되어 있으나, 구동풀리(12)에 가동풀리디스크(132)가 설치되고 변위조절모터(60)가 그 가동풀리디스크(132)의 이동량을 조절하도록 종동풀리(13)와 구동풀리(12)의 구성을 서로 바꾸어 구성하는 것도 가능하다.

한편, 상기 구동축회전수감지센서(15) 및 종동축회전수감지센서(25)는 구동축(10)과 종동축(20)의 회전수(rpm)을 측정하고 있다. 회전축에 대한 회전수(rpm) 측정방식은 흔히 알려져 있으므로 공지의 감지센서을 채택하여 이루어질 수 있다.

상기 변위센서(50)는 운동변환부재(42)의 이동량을 감지하기 위해 설치되는 것으로, 운동변환부재(42)의 축방향 이동량을 감지함으로써 운동변환부재(42)와 함께 이동하는 가동풀리디스크(132)의 이동량을 측정할 수 있다. 변위센서(50)는 접촉방식과 비접촉방식이 모두 채용될 수 있다. 그러나, 비접촉방식은 주변 이물질이나, 자기장의 영향으로 오작동이 발생할 수 있으므로, 프로브(51)가 운동변환부재(42)의 접촉부(421)에 탄성접촉하여 운동변환부재(42)의 이동량에 따라 돌출 또는 몰입됨으로써 운동변환부재(42)의 이동량을 측정하는 방식이 오차 및 이상발생을 줄일 수 있어 가장 바람직하다.

상기 제어기(70)는 구동축회전수감지센서(15)에서 감지된 상기 구동축(10)의 회전수에 따라 상기 종동축(20)에서 설정된 출력회전수가 일정하게 발생하도록 상기 변위조절모터(60)의 회전량을 제어하고 있다. 특히, 본 실시예의 변속기가 풍력발전기에 적용된 경우, 풍력발전기의 회전축에서 구동축(10)으로 전달되는 회전수가 시간에 따라 일정하지 않으므로 본 변속기의 출력회전수는 일정하도록 하여 종동축(20)에 연결된 발전기의 발전출력이 일정할 수 있도록 한다.

또한, 상기 제어기(70)는 상기 종동축회전수감지센서(25) 및 변위센서(50)의 측정값과 변위조절모터(60)의 회전수에 기초하여 이상이 발생한 부위를 판별하고 있다. 이와 같은 작용에 대하여는 후술하기로 한다.

또한, 하우징(85)의 외측에는 제어기(70)의 제어에 의해 구동축(10)을 제동하기 위하여, 상기 구동축(10)에 고정된 브레이크디스크(81)와, 브레이크디스크(81)를 잡는 파지력 조절이 가능한 파지장치(82)로 이루어지는 제동장치가 더 설치된다

한편, 도 5 및 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 연속가변식 변속기의 작동상태를 도시하고 있다.

도 5는 구동축(10)으로 입력되는 회전수가 높은 상태로서, V벨트(30)가 구동풀리(12)에서 작은 직경으로 감긴 상태이고, 종동풀리(13)에서 큰 직경으로 감긴 상태이므로, 감속비가 큰 상태로 감속이 이루어지고 있다.

본 실시예의 변속기가 풍력발전기에 적용된 경우, 상기와 같은 상태에서 풍력발전기의 블레이드가 받는 풍력이 약해지는 등의 이유로 구동축(10)으로 입력되는 회전수(rpm)가 낮아지는 경우, 제어기(70)는 구동축회전수감지센서(15)에서 입력받은 구동축(10)의 회전수(rpm)를 기초로 변위조절모터(60)의 회전을 제어한다.

즉, 도 6과 같이, 가동풀리디스크(132)가 후퇴하여 고정풀리디스크(131)와의 간격이 벌어지고 V벨트(30)가 감기는 직경이 감소한다. 종동풀리(13)에서 V벨트(30)가 감기는 직경이 감소하여 V벨트(30)의 장력이 감소하면 코일스프링(124)이 조절풀리디스크(122)를 구동풀리(12)의 고정풀리디스크(121) 방향으로 밀어내고 있으므로 V벨트(30)가 외측으로 이동하여 감기는 직경이 증가하게 된다. 따라서, V벨트(30)의 장력은 항상 일정하게 유지될 수 있고, 감속비가 줄어들어 구동축(10)으로 입력되는 회전수(rpm)가 낮아지더라도 종동축(20)에서 출력되는 회전수(rpm)가 감소하지 않고 일정하게 유지되도록 한다.

제어기(70)에서 제어하는 변위조절모터(60)의 회전수는, 구동축회전수감지센서(15)에서 입력받은 구동축(10)의 회전수(rpm)에 따라 사전에 데이터테이블형식으로 설정되어 있고, 그에 따라 종동축(20)의 출력회전수가 일정하게 유지될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 가변식 변속기의 제어기(70)가 이상부위를 판별하는 작용을 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연속가변식 변속기에서 제어기(70)의 제어동작을 설명하기 위한 순서도이다.

도 7을 참고하면, 제어기(70)는 먼저 구동축(10)과 종동축(20)의 회전수(rpm)을 구동축회전수감지센서(15)와 종동축회전수감지센서(25)로부터 입력받는다.(S10단계) 입력받은 측정치를 판단(S20단계) 하여 종동축(20)의 회전수가 정상이면 변위조절모터(60)는 작동하지 않고(S30단계), 구동축(10)과 종동축(20)의 회전수(rpm)를 입력받는 과정을 반복한다. 종동축(20)의 회전수는 설정범위 예컨대, 1800rpm이 기준출력이면 1780~1820rpm의 범위가 설정되어 그 범위 이내인 경우는 정상상태로 판정한다.

만일, 입력된 종동축(20) 회전수가 정상이 아닌 경우(S20단계), 즉 설정된 회전수 범위를 벗어난 경우에는 구동축(10) 회전수(rpm)에 따라 설정되어 있는 변위조절모터(60)의 회전량을 저장되어 있는 데이터 테이블에 기초하여 결정한다.(S40단계) 결정된 회전량은 변위조절모터(60)에 지령치로써 전달되고, 전달된 지령치에 의해 변위조절모터(60)가 회전한다.(S50단계)

변위조절모터(60)의 회전축의 회전에 의해 종동풀리(13)의 폭의 조절이 완료된 후, 종동축(20) 회전수(rpm), 모터회전감지기(65)의 측정값 및 변위센서(50) 측정값이 제어기(70)에 입력된다.(S60단계)

이후, 변위조절모터(60)를 회전시키기 위해 제어기(70)에서 전송되었던 모터회전지령치와 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하는지 여부를 판단한다.(S70단계)

여기서, 모터회전지령치와 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하는지 여부판단는 사전에 설정된 서로 대응하는 값인지를 판단하는 것을 의미하고 이하에서의 일치여부판단도 동일하다.

제어기(70)에서 전송된 모터회전지령치와 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하지 않으면, 변위조절모터(60)가 정상작동하지 않았거나, 모터회전감지기(65)가 정상작동하지 않는 경우이므로 변위조절모터(60) 또는 모터회전감지기(65)의 이상으로 판단하고 별도의 표시장치(90)에 관련 정보를 표시하도록 한다.

한편, 변위조절모터(60)를 회전시키기 위해 제어기(70)에서 전송된 모터회전지령치와 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하는지 여부를 판단한 결과, 제어기(70)에서 전송된 모터회전지령치와 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치한다면, 변위조절모터(60)와 모터회전감지기(65)에는 이상이 없는 상태라 볼 수 있는 바, 모터회전감지기(65)의 측정값과 종동축회전수감지센서(25)에서 측정된 종동축(20)의 회전수(rpm)가 서로 일치하고 있는지를 판단한다. (S80단계)

모터회전감지기(65)의 측정값과 종동축(20)의 회전수가 일치하는 경우, 변위조절모터(60)의 회전에 대응하는 종동축(20)의 회전수가 정상적으로 출력되고 있다고 볼 수 있으므로, 변위센서(50)의 이상유무를 파악하기 위해 모터회전감지기(65)의 측정값과 변위센서(50)의 측정값이 서로 일치하는 값인지 판단한다.(S90단계) 모터회전감지기(65)의 측정값과 변위센서(50)의 측정값이 서로 일치하는 것은 사전에 세팅된 서로 대응하는 값임을 의미한다.

모터회전감지기(65)의 측정값과 변위센서(50) 측정값이 서로 일치하는 값인 경우에는, 모든 작동과정이 정상적으로 이루어지고 있는 바, 구동축(10) 및 종동축(20)의 회전수(rpm)을 입력받아(S10단계) 종동축(20) 회전수가 정상인지를 판단하는 과정(S20단계)이 처음부터 다시 시작된다.

한편, 모터회전감지기(65)의 측정값과 변위센서(50)의 측정값이 서로 일치하지 않는 경우에는, 변위조절모터(60)의 작동도 정상이고 종동축(20)의 회전수도 정상인 상태에서 변위센서(50)의 이상만 발생한 경우이므로 변위센서(50)의 이상으로 판단한다.(S220단계) 상기 변위센서(50)의 이상은 변위센서(50) 자체의 고장이거나, 변위센서(50)의 돌출된 프로브(51)가 운동변환부재(42)와 접촉하는 부분(421)에서 마멸이 발생하여 측정값에 오차가 발생한 경우라 볼 수 있다.

한편, 모터회전감지기(65)의 측정값과 종동축(20) 회전수가 일치하지 않는 경우(S80단계), 변위센서(50)의 이상유무를 파악하기 위해 모터회전감지기(65)의 측정값과 변위센서(50)의 측정값이 서로 일치하는 값인지 판단한다.(S100단계)

그 판단결과, 모터회전감지기(65)의 측정값과 변위센서(50)의 측정값이 서로 일치하는 경우에는, 변위센서(50)의 작동이 정상적으로 이루어진 상황이고 운동변환부재(42)의 이동도 정상적으로 이루어진 경우라 볼 수 있으므로, 모터회전감지기(65)의 측정값과 종동축(20) 회전수가 불일치한 이유는, V벨트(30) 및 풀리의 작동이상으로 볼 수 있는 바, V벨트(30) 및 풀리의 이상으로 판별하고 관련정보를 표시한다. 그 이상의 구체적인 예로서는, V벨트(30)와 구동풀리 및 종동풀리의 빈번한 접촉에 따라 그 양측의 접촉부분이 마멸되어 V벨트(30)의 감아 도는 직경이 정확히 변경되지 않고 오차가 발생하는 경우라 볼 수 있다.

한편, 그 판단(S100단계) 결과, 모터회전감지기(65)의 측정값과 변위센서(50)의 측정값이 서로 일치하지 않는 경우에는, 운동변환부재(42)가 정상적으로 이동하지 않는 경우로 볼 수 있다. 즉, 이 경우 변위센서(50)의 이상도 고려할 수 있으나, 변위센서(50)의 이상과 운동변환부재(42)의 작동이상은 동시에 발생할 확률이 극히 낮고 일반적으로는 시간차를 두고 발생하는 것이며, 변위센서(50)에 이상이 있었다면, 모터회전감지기(65)의 측정값과 종동축(20) 회전수가 일치하고(S80단계), 모터회전감지기(65)의 측정값과 변위센서(50) 측정값이 일치하는지를 판별하는 과정(S90단계)에서 변위센서의 이상으로 판별되었을 것인 바, 위의 경우에는 운동변환부재(42)의 이상이 발생한 경우라 볼 수 있다. 그 구체적인 예로서, 운동변환부재(42)의 장기간 반복작동에 따른 마멸 등으로 오차가 발생하여 정상적으로 이루어지지 않은 경우라 볼 수 있다. 따라서, 제어기(70)는 운동변환부재(42) 또는 관련 기어장치의 이상으로 판단하여 별도의 표시장치(90)에 표시한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

1,10; 구동축 2,30; V벨트
3; 슬라이더 3b; 이송링
3c; 통체 3d; 베어링
4; 모터 4a; 모터축
6,20; 종동축 7; 코일용수철
7a; 지지플레이트 8; 출력축
11,12; 구동풀리 11a; 고정풀리부분
11b; 가동풀리부분 13; 종동풀리
15; 구동축회전수감지센서 25; 종동축회전수감지센서
41; 중간기어 42; 운동변환부재
43; 고정원통체 46; 베어링
50; 변위센서 51; 프로브
60; 변위조절모터 61; 종동풀리
61a; 고정풀리 부분 61b; 가동풀리부분
62; 회전축 65; 모터회전감지
70; 제어기 73; 종동풀리
81; 브레이크디스크 82; 파지장치
90; 표시장치 103; 기어장치
105; 보조구동축 121,131; 고정풀리디스크
122; 조절풀리디스크 124; 코일스프링
132; 가동풀리디스크 421; 접촉부
422,432; 나선

Claims (9)

1. 구동축(10) 및 종동축(20)과,
   상기 구동축(10) 및 상기 종동축(20)에 각각 설치된 구동풀리(12) 및 종동풀리(13)와,
   상기 구동풀리(12) 및 상기 종동풀리(13)에 감겨 상기 구동축(10)의 회전력을 상기 종동축(20)에 전달하는 V벨트(30)와,
   상기 구동풀리(12)와 상기 종동풀리(13) 중 어느 하나에 포함되는 것으로 상기 V벨트(30)가 감기는 풀리폭이 조절되도록 풀리축 방향을 따라 이동하는 가동풀리디스크(132)를 구비하여 상기 종동축(20)에서 출력되는 회전수의 조절이 가능한 연속가변식 변속기에 있어서,
   상기 가동풀리디스크(132)의 이동량을 조절하기 위해 회전을 발생시키는 변위조절모터(60)와,
   상기 변위조절모터(60)의 회전력을 전달받아 축방향으로 이동하면서 상기 가동풀리디스크(132)를 함께 이동시키는 운동변환부재(42)와,
   상기 구동축(10)의 회전수를 감지하는 구동축회전수감지센서(15)와,
   상기 종동축(20)의 회전수를 감지하는 종동축회전수감지센서(25)와,
   상기 운동변환부재(42)의 이동량을 감지하기 위해 설치되는 변위센서(50)와,
   상기 구동축회전수감지센서(15)에서 감지된 상기 구동축(10)의 회전수에 따라 상기 변위조절모터(60)의 회전을 조절함으로써 상기 종동축(20)이 일정한 회전수를 출력하도록 제어하는 제어기(70)를 포함하되,
   상기 제어기(70)는 상기 종동축회전수감지센서(25) 및 상기 변위센서(50)의 측정값과 상기 변위조절모터(60)의 회전수에 기초하여 이상이 발생한 부위를 판별하는 것이고,
   상기 변위조절모터(60)의 회전축의 회전량를 감지하는 모터회전감지기(65)가 더 설치되며,
   상기 변위조절모터(60)의 회전수는
   상기 제어기(70)에 입력되는 상기 모터회전감지기(65)의 측정값이고,
   상기 제어기(70)는
   상기 변위조절모터(60)에 전송된 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하고, 상기 모터회전감지기(65)의 측정값과 상기 종동축(20)의 회전수가 일치하되, 상기 모터회전감지기(65)의 측정값과 상기 변위센서(50)의 측정값이 일치하지 않는 경우에는,
   상기 변위센서(50)의 이상으로 판별하는 것이며,
   상기 제어기(70)는
   상기 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하지 않는 경우에는,
   상기 변위조절모터(60) 또는 상기 모터회전감지기(65)의 이상으로 판별하고,
   표시장치(90)가 더 구비되고,
   상기 제어기(70)는 상기 표시장치(90)에 판별한 결과를 표시하는 것을 특징으로 하는 이상발생부위의 판별이 가능한 연속가변식 변속기
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어기(70)는
   상기 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하고, 상기 모터회전감지기(65)의 측정값과 상기 종동축(20)의 회전수가 일치하지 않으며,
   상기 모터회전감지기(65)의 측정값과 상기 변위센서(50)의 측정값이 일치하는 경우에는,
   상기 V벨트(30) 또는 풀리의 이상으로 판별하는 것을 특징으로 하는 이상발생부위의 판별이 가능한 연속가변식 변속기
3. 회전블레이드와,
   상기 회전블레이드의 회전력을 받아 발전하는 발전기와,
   상기 회전블레이드의 회전축에 구동축(10)이 연결되고 상기 발전기의 회전축에 종동축(20)이 연결되어 상기 종동축(20)에서 회전수가 일정하게 출력되도록 설치된 연속가변식 변속기를 포함하는 풍력발전기에 있어서,
   상기 연속가변식 변속기는
   상기 구동축(10) 및 상기 종동축(20)에 각각 설치된 구동풀리(12) 및 종동풀리(13)와,
   상기 구동풀리(12) 및 상기 종동풀리(13)에 감겨 상기 구동축(10)의 회전력을 상기 종동축(20)에 전달하는 V벨트(30)와,
   상기 구동풀리(12)와 상기 종동풀리(13) 중 어느 하나에 포함되는 것으로 상기 V벨트(30)가 감기는 풀리폭이 조절되어 상기 종동축(20)에서 출력되는 회전수의 조절이 가능하도록 풀리축 방향을 따라 이동가능한 가동풀리디스크(132)와,
   상기 가동풀리디스크(132)의 이동량을 조절하기 위해 회전을 발생시키는 변위조절모터(60)와,
   상기 변위조절모터(60)의 회전력을 전달받아 상기 종동축(20) 방향으로 이동하면서 상기 가동풀리디스크(132)를 함께 이동시키는 운동변환부재(42)와,
   상기 구동축(10)의 회전수를 감지하는 구동축회전수감지센서(15)와,
   상기 종동축(20)의 회전수를 감지하는 종동축회전수감지센서(25)와,
   상기 운동변환부재(42)의 이동량을 감지하기 위해 설치되는 변위센서(50)와,
   상기 구동축회전수감지센서(15)에서 감지된 상기 구동축(10)의 회전수에 따라 상기 종동축(20)에서 설정된 출력회전수가 일정하게 발생하도록 상기 변위조절모터(60)의 회전량을 제어하는 제어기(70)를 포함하되,
   상기 제어기(70)는 상기 종동축회전수감지센서(25) 및 상기 변위센서(50)의 측정값과 상기 변위조절모터(60)의 회전수에 기초하여 이상이 발생한 부위를 판별하는 것이고,
   상기 변위조절모터(60)의 회전축의 회전량를 감지하는 모터회전감지기(65)가 더 설치되며,
   상기 변위조절모터(60)의 회전수는
   상기 제어기(70)에 입력되는 상기 모터회전감지기(65)의 측정값이고,
   상기 제어기(70)는
   상기 변위조절모터(60)에 전송된 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하고, 상기 모터회전감지기(65)의 측정값과 상기 종동축(20)의 회전수가 일치하되, 상기 모터회전감지기(65)의 측정값과 상기 변위센서(50)의 측정값이 일치하지 않는 경우에는,
   상기 변위센서(50)의 이상으로 판별하는 것이며,
   상기 제어기(70)는
   상기 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하지 않는 경우에는,
   상기 변위조절모터(60) 또는 상기 모터회전감지기(65)의 이상으로 판별하고,
   표시장치(90)가 더 구비되고,
   상기 제어기(70)는 상기 표시장치(90)에 판별한 결과를 표시하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어기(70)는
   상기 모터회전지령치와 상기 모터회전감지기(65)의 측정값이 일치하고, 상기 모터회전감지기(65)의 측정값과 상기 종동축(20)의 회전수가 일치하지 않으며,
   상기 모터회전감지기(65)의 측정값과 상기 변위센서(50)의 측정값이 일치하는 경우에는,
   상기 V벨트(30) 또는 풀리의 이상으로 판별하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기
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