KR101536755B1 - 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템 - Google Patents

풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템 Download PDF

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조덕래
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한국고벨주식회사
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Abstract

본 발명은 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블레이드와 증속기 및 발전기를 직렬로 연결하여 컴팩트화시키는 동시에 증속기와 발전기 사이에 피치 제어용 동력선을 손쉽게 설치할 수 있는 커플링부를 구성시킨 새로운 구조의 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 풍력발전기용 수직타워의 상면에 일체로 조립되는 프레임과, 블레이드의 중심축과 직결되어 블레이드의 회전속도를 증속시키는 증속기와, 상기 증속기의 출력축에 연결되어 발전을 하는 발전기를 포함하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템에 있어서, 상기 증속기의 입력축 및 출력축을 포함하는 동력전달축의 중심부를 비롯하여 상기 발전기의 회전축 중심부에 피치 제어용 동력선 배설용 배설관이 동시 회전 가능하게 일체로 내장되고, 상기 피치 제어용 동력선을 배설을 위한 공간 확보를 위하여 증속기의 출력축과 발전기의 회전축 사이에는 배설관의 단절구간을 분리 또는 결합시킬 수 있는 커플링부가 설치된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템을 제공한다.

Description

풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템{Integrated power transmission drive system for wind power plant}
본 발명은 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블레이드와 증속기 및 발전기를 직렬로 연결하여 컴팩트화시키는 동시에 증속기와 발전기 사이에 피치 제어용 동력선을 손쉽게 설치할 수 있는 커플링부를 구성시킨 새로운 구조의 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력을 이용한 발전기는 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로서, 바람에 의하여 저속 회전하는 블레이드와, 블레이드의 회전력을 증속시키는 증속기와, 증속기의 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 된다.
종래의 풍력발전기는 공개특허공보 2010-0080007(2010.07.08) 및 공개실용신안공보 2012-0003511(2012.05.21) 등에 개시된 바와 같다.
첨부한 도 5는 종래의 풍력발전기 동력전달 계통을 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 증속기(20)의 입력축과 연결되고, 또한 증속기(20)의 출력축에는 발전기(30)가 연결된다.
그러나, 종래의 풍력발전기용 동력전달장치는 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.
또한, 종래에는 메인샤프트가 피치 제어용 동력선을 배설하는 공간으로 활용되지만, 블레이드와 기어박스가 별도의 메인샤프트를 매개로 연결됨에 따라 전체적인 풍력발전기의 길이 방향 크기 및 부피가 크게 증가하는 단점이 있다.
또한, 블레이드에 메인샤프트를 매개로 증속기가 연결되고, 증속기의 각 기어열이 동축이 아닌 편심을 이루는 등, 동력전달경로가 길고 복잡하여 진동 및 소음이 많이 발생하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 블레이드가 메인샤프트없이 증속기의 입력축과 직결되고, 증속기의 출력축에 발전기가 바로 연결되도록 하는 등 전체적인 구성을 일체화시켜 풍력발전기 크기를 컴팩트화시킬 수 있고, 진동 소음 흡수 구조를 적용하여 진동 소음을 최소화시킬 수 있도록 한 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 발전기의 후단부에 피치 제어용 동력선 꼬임 방지를 위한 슬립링을 장착하고, 슬립링으로부터 연장되는 피치 제어용 동력선을 블레이드까지 배설하기 위한 배설관을 증속기와 발전기 등의 중심에 내장시키는 동시에 증속기와 발전기 사이에 배설관의 연결부분을 분리 또는 체결시킬 수 있는 커플링부를 설치함으로써, 커플링부를 통하여 피치 제어용 동력선을 손쉽게 배설할 수 있도록 한 점에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 풍력발전기용 수직타워의 상면에 일체로 조립되는 프레임과, 블레이드의 중심축과 직결되어 블레이드의 회전속도를 증속시키는 증속기와, 상기 증속기의 출력축에 연결되어 발전을 하는 발전기를 포함하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템에 있어서, 상기 증속기의 입력축 및 출력축을 포함하는 동력전달축의 중심부를 비롯하여 상기 발전기의 회전축 중심부에 피치 제어용 동력선 배설용 배설관이 동시 회전 가능하게 일체로 내장되고, 상기 피치 제어용 동력선 배설을 위한 공간 확보를 위하여 증속기의 출력축과 발전기의 회전축 사이에 배설관의 단절구간을 분리 또는 결합시킬 수 있는 커플링부가 설치된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 커플링부는: 배설관의 단절구간의 뒤쪽에 고정 장착되는 제1고정 커플링과; 배설관의 단절구간의 앞쪽 외경부에 스플라인 결합되어, 전진시 제1고정 커플링으로부터 분리되고, 제1고정 커플링과의 결합을 위하여 후진 가능한 제1이동 커플링과; 발전기의 회전축의 전단부 외경에 고정 장착되는 제2고정 커플링과; 증속기의 출력축과 스플라인 결합되어, 전진시 배설관의 단절구간이 보이도록 제2고정 커플링으로부터 분리되고, 제2고정 커플링과의 결합을 위하여 후진 가능한 제2이동 커플링; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 커플링부는 증속기의 출력측과 발전기의 입력측 사이에 장착되어, 이동 및 고정 커플링을 커버하여 보호하는 동시에 피치 제어용 동력선의 배설 작업 공간을 확보해주는 플랜지 타입 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 발전기의 후단부에는 배설관내에 배설되는 피치 제어용 동력선의 꼬임 방지를 위한 슬립링이 장착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임의 전면과 블레이드의 중심축 배면 간에는 블레이드의 회전 지지를 위한 베어링이 장착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임의 바닥면에는 커플링부의 플랜지 사이에 진동 및 소음 차단을 위한 완충부재가 장착된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 완충부재는: 프레임의 바닥면에 일체로 형성되는 지지대와; 지지대의 전후에 관통 형성된 핀홀내에 삽입되는 동시에 양끝단부는 커플링부의 플랜지와 연결되는 연결핀과; 지지대의 핀홀 내경과 연결핀의 외경 사이에 삽입되는 완충재; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 블레이드가 메인샤프트없이 증속기의 입력축과 직결되고, 증속기의 출력축에 발전기를 바로 연결하는 등 전체적인 구성을 일체화시켜 풍력발전기 크기를 컴팩트화시킬 수 있다.
둘째, 기존에 증속기와 발전기 사이 등에 슬립링이 복잡하게 장착되는 것과 달리 발전기의 후단부에 피치 제어용 동력선 꼬임 방지를 위한 슬립링을 손쉽게 장착할 수 있다.
셋째, 피치 제어용 동력선 배설을 위한 배설관을 증속기와 발전기 등의 중심에 내장시키는 동시에 증속기와 발전기 사이에 배설관의 단절구간을 분리 또는 체결시킬 수 있는 커플링부를 설치함으로써, 커플링부를 통하여 슬립링으로부터 블레이드까지 연장되는 피치 제어용 동력선을 배설관내에 손쉽게 배설할 수 있다.
넷째, 수직 타워의 상면에 증속기 및 발전기 등을 커버하는 프레임을 장착하는 동시에 프레임과 블레이드 간을 베어링에 의하여 지지되도록 함으로써, 블레이드의 회전 지지력을 보강할 수 있다.
다섯째, 프레임과 커플링부의 플랜지 사이에 진동 및 소음을 흡수하는 구조를 적용하여, 진동 소음을 최소화시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템을 나타낸 단면도이고, 도 1b는 요부 확대도,
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템의 커플링부가 해체 분리된 상태를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템의 커플링부가 동력 전달 가능하게 결합된 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템의 완충부재가 설치된 모습을 나타낸 배면도,
도 5는 종래의 풍력발전기용 동력전달 계통도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1a는 본 발명에 따른 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템을 나타낸 단면도이고, 도 1b는 요부 확대도이다.
도 1a 및 도 1b에서, 도면부호 10은 바람이 부는 방향과 마주보며 바람에 힘에 의하여 회전하는 블레이드를 지시한다.
상기 블레이드(10)의 중심축(18)에는 증속기(20)의 입력축(22)이 직결된다.
기존에는 별도의 메인샤프트를 매개로 블레이드(10)와 증속기(20)가 연결되지만, 본 발명에서는 블레이드(10)에 증속기(20)가 바로 동력 전달 가능하게 연결된다.
상기 증속기(20)는 통상적으로 2개 이상의 유성기어세트가 조합되어, 블레이드의 회전속도를 증속시키는 역할을 한다.
또한, 상기 증속기(20)의 출력축(24)에는 발전기(30)의 회전축(32)이 직결된다.
따라서, 풍력에 의하여 블레이드(10)가 회전하면, 증속기(20)가 증속 작동을 하게 되고, 증속기에서 증속된 회전동력이 발전기(30)의 회전축(32)으로 전달되어, 발전기(30)의 발전이 이루어진다.
이와 같이, 기존의 메인샤프트를 삭제하여 풍력 발전용 블레이드(10)와 증속기(20)를 직결시키고, 증속기(20)와 발전기(30)를 직결시킴에 따라, 전체 풍력 발전기의 부피 및 크기를 줄여서 소형화 및 컴팩트화를 실현시킬 수 있고, 동력전달경로를 단축시켜 동력전달 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 발전기(20)의 후단부에는 블레이드(10)까지 연장되는 피치 제어용 동력선(62)의 꼬임 방지를 위하여 슬립링(60)이 장착되며, 이 슬립링(60)으로부터 블레이드(10)의 중심축(18)내 단자부까지 피치 제어용 동력선(62)을 용이하게 배설해야 한다.
여기서, 본 발명에 따른 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템의 피치 제어용 동력선을 설치하는 구조 및 방법을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템의 구성 중, 피치 제어용 동력선을 설치하기 위한 커플링부의 해체 분리 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3은 커플링부가 동력 전달 가능하게 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
상기 발전기(20)의 후단부에 피치 제어용 동력선 꼬임 방지를 위한 슬립링(60)이 장착된 상태에서, 슬립링(60)으로부터 연장되는 피치 제어용 동력선(62)을 블레이드(10)의 중심축(18)내 단자부까지 배설하기 위한 배설관(40)이 증속기(20)와 발전기(30) 등의 중심에 내장된다.
특히, 상기 증속기(20)와 발전기(30) 사이에는 배설관(40)의 단절구간(42)이 존재하게 되고, 이 단절구간(42)에는 단절구간(42)을 분리 또는 체결시킬 수 있는 커플링부(50)가 설치된다.
보다 상세하게는, 상기 증속기(20)의 입력축(22) 및 출력축(24)을 포함하는 동력전달축의 중심부를 비롯하여, 상기 발전기(30)의 회전축(32) 등 중심부에 걸쳐 피치 제어용 동력선(62)의 배설을 위한 배설관(40)이 동시 회전 가능하게 일체로 내장되고, 또한 상기 피치 제어용 동력선(62)의 배설을 위한 작업 공간 확보를 위하여 상기 증속기(20)의 출력축(24)과 발전기(30)의 회전축(32) 사이에는 배설관(40)의 단절구간(42)을 분리 또는 결합시킬 수 있는 커플링부(50)가 설치된다.
상기 커플링부(50)는 피치 제어용 동력선(62)의 배설 작업시 배설관(40)의 단절구간(42)을 분리시켜 배설관(40)내에 피치 제어용 동력선(62)을 용이하게 배설할 수 있게 해주고, 배설관(40)의 단절구간(42)을 결합시켜 증속기(20)의 동력이 발전기(30)로 용이하게 전달될 수 있게 해주는 역할을 한다.
이를 위해, 상기 커플링부(50)의 일 구성 중 제1고정 커플링(51)이 배설관(40)의 단절구간(42)의 뒤쪽(발전기를 향하는 쪽) 외경부에 고정 장착되고, 배설관(40)의 단절구간(42)의 앞쪽 외경부에는 제1이동 커플링(52)의 내경부가 동력 전달 가능하게 그리고 전후진 가능하게 스플라인(44)으로 결합된다.
이에, 상기 제1이동 커플링(52)의 전진(증속기를 향하는 쪽)시, 제1고정 커플링(51)으로부터 분리되어 배설관(40)의 단절구간(42)이 외부로 노출되고, 반면 제1이동 커플링(52)의 후진(발전기를 향하는 쪽)시 제1고정 커플링(51)과 밀착되며 볼팅 결합되어 배설관(40)의 단절구간(42)이 가려지게 된다.
또한, 상기 발전기(30)의 회전축(32)의 전단부 외경에는 제2고정 커플링(53)이 고정 장착되고, 증속기(20)의 출력축(24)의 후단부 외경에는 제2이동 커플링(54)이 동력 전달 가능하게 그리고 전후진 가능하게 스플라인(44)으로 결합된다.
이에, 상기 제2이동 커플링(54)의 전진(증속기를 향하는 쪽)시, 제2고정 커플링(53)으로부터 분리되어 제1고정 커플링(51) 및 제1이동 커플링(52)의 결합 상태가 외부로 노출되거나, 제1이동 커플링(51)의 분리시에는 배설관(40)의 단절구간(42)이 외부로 노출되고, 반면 상기 제2이동 커플링(54)의 후진(발전기를 향하는 쪽)시에는 제2고정 커플링(53)과 밀착되어 볼팅 결합되어 제1고정 커플링(51) 및 제1이동 커플링(52)을 비롯하여 배설관(40)의 단절구간(42)이 가려지게 된다.
이때, 상기 커플링부(50)는 증속기(20)의 출력측과 발전기(30)의 입력측 사이에 장착되는 바, 상기한 제1 및 제2 이동커플링과 제1 및 제2고정 커플링 등을 커버하여 보호하는 동시에 피치 제어용 동력선(62)의 배설 작업 공간을 확보해주는 플랜지 타입 케이싱(55)을 더 포함한다.
즉, 상기 증속기(20)의 후단면과 발전기(30)의 전단면 사이에 일정 공간을 확보하는 플랜지 타입 케이싱(55)이 연결되어, 증속기(20)와 발전기(30) 간을 일체로 견고하게 연결하는 역할을 하게 되고, 또한 제1 및 제2 이동커플링과 제1 및 제2고정 커플링 등을 커버하여 보호하는 동시에 피치 제어용 동력선(62)의 배설 작업 공간을 확보해주는 역할을 하게 된다.
한편, 상기와 같이 발전기(30)의 후단부에는 배설관(40)내에 배설되는 피치 제어용 동력선(62)의 꼬임 방지를 위한 슬립링(60)이 장착된다.
여기서, 상기와 같이 구성된 커플링부를 이용하여 피치 제어용 동력선을 배설하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 발전기(30)의 후단부에 장착된 슬립링(60)에 피치 제어용 동력선(62)의 일단부를 꼬임 방지 가능하게 연결한다.
이어서, 슬립링(60)으로부터 연장된 피치 제어용 동력선(62)의 타단부를 발전기(30) 및 증속기(20)의 중심에 내장된 배설관(40)에 삽입시켜 블레이드(10)까지 배설한다.
이때, 상기 피치 제어용 동력선(62)의 길이가 길기 때문에 배설관(40)을 통하여 한 번에 블레이드(10)까지 배설하는데 어려움이 있다.
이에, 상기 제2고정 커플링(53)과 결합된 제2이동 커플링(54)을 풀어주는 동시에 전진시켜서 제2고정 커플링(53)으로부터 완전 분리되도록 함으로써, 제1고정 커플링(51)과 제1이동 커플링(52)의 결합 부분이 외부로 노출되도록 한다.
연이어, 상기 제1고정 커플링(51)과 결합된 제1이동 커플링(52)을 풀어주는 동시에 전진시킴으로써, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이 커플링부가 해체 분리되어 배설관(40)의 단절구간(42)이 외부로 노출되는 상태가 되도록 한다.
따라서, 상기 슬립링(60)으로부터 연장된 피치 제어용 동력선(62)의 타단부를 배설관(40)의 단절구간(42)에서 잡아 당기는 동시에 증속기(20)의 중심에 내장된 배설관(40)을 통하여 블레이드(10)쪽으로 연장 삽입시키는 작업을 진행함으로써, 피치 제어용 동력선(62)을 발전기(30) 및 증속기(20)의 중심에 내장된 배설관(40)을 통하여 블레이드(10)의 중심축(18)까지 용이하게 배설시킬 수 있다.
이렇게 블레이드(10)의 중심축(18)까지 용이하게 배설된 피치 제어용 동력선(62)의 타단부를 블레이드(10)의 중심축(18)내의 단자부에 연결하면 된다.
이와 같이, 기존에 증속기와 발전기 사이 등에 슬립링이 복잡하게 장착되는 것과 달리 발전기(30)의 후단부에 피치 제어용 동력선(62)의 꼬임 방지를 위한 슬립링(60)을 간단하게 장착하고, 피치 제어용 동력선 배설을 위한 배설관(40)을 증속기(20)와 발전기(30) 등의 중심에 내장시키는 동시에 증속기와 발전기 사이에 배설관(40)의 단절구간(42)을 분리 또는 체결시킬 수 있는 커플링부(50)를 설치함으로써, 커플링부(50)를 통하여 슬립링(60)으로부터 블레이드(10)까지 피치 제어용 동력선(62)을 손쉽게 배설할 수 있다.
한편, 상기 피치 제어용 동력선(62)의 배설 후, 상기 제1고정 커플링(51)과 제1이동 커플링(52)을 다시 결합시킴과 함께 상기 제2고정 커플링(53)과 제2이동 커플링(54)을 다시 결합되어, 증속기(20)의 동력이 발전기(30)로 전달 가능한 상태가 된다.
보다 상세하게는, 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이 상기 배설관(40)의 단절구간(42)의 앞쪽 외경부에 제1이동 커플링(52)의 내경부가 동력 전달 가능하게 스플라인(44)으로 결합된 상태에서 제1이동 커플링(52)이 제1고정 커플링(51)과 결합되고, 또한 증속기(20)의 출력축(24)의 후단부 외경에 제2이동 커플링(54)이 동력 전달 가능하게 스플라인(44)으로 결합된 상태에서 제2이동 커플링(54)이 제2고정 커플링(53)과 결합됨으로써, 증속기(20)의 동력이 발전기(30)로 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 풍력에 의하여 블레이드(10)가 회전하면, 증속기(20)가 증속 작동을 하게 되고, 증속기에서 증속된 회전동력이 커플링부(50)를 통하여 발전기(30)의 회전축(32)으로 전달되어 발전기(30)의 발전이 이루어진다.
또한, 상기 블레이드(10)의 회전시 피치 제어용 동력선(62)도 함께 등속도로 회전하게 되지만, 상기 슬립링(60)이 피치 제어용 동력선(62)과 함께 등속도로 슬립 회전을 하게 되므로, 배설관(40)내의 피치 제어용 동력선(62)의 꼬임이 용이하게 방지될 수 있다.
한편, 상기한 증속기 및 발전기 등은 풍력발전기용 수직타워(14)의 상면에 일체로 조립되는 프레임(16)에 의하여 보호된다.
상기 프레임(16)은 수직 타워(14)의 상면에 일체로 조립되는 바닥판과, 블레이드(10)의 중심축(18)과 마주보는 전면판과, 앞쪽에서 뒤쪽으로 갈수록 경사진 삼각형의 측면판이 일체로 된 구조로 구비된다.
이때, 첨부한 도 2 및 도 3에 보듯이, 상기 프레임(16)의 전면과 블레이드(10)의 중심축(18) 배면 간에 블레이드(10)의 회전 지지를 위한 베어링(17)이 장착됨으로써, 블레이드의 회전 지지력을 보강할 수 있다.
특히, 상기 프레임(17)의 바닥면에는 커플링부(50)의 플랜지(56) 사이에 진동 및 소음 차단을 위한 완충부재(70)가 장착된다.
보다 상세하게는, 상기 완충부재(70)의 골격체로서 프레임(17)의 바닥면에 일정 높이의 지지대(72)가 형성되고, 지지대(72)에는 전후방향으로 핀홀(74)이 관통 형성된다.
또한, 상기 커플링부(50)의 플랜지 타입 케이싱(55)의 하단부에는 플랜지(56)가 하방향으로 연장 형성된다.
이에, 상기 지지대(72)의 전후에 관통 형성된 핀홀(74)내에 연결핀(76)을 삽입하는 동시에 연결핀(76)의 양끝단부를 커플링부(50)의 플랜지(56)에 연결시킴으로써, 커플링부(50)의 플랜지(56)와 상호 연결되는 상태가 된다.
이때, 상기 지지대(72)의 핀홀(74) 내경과 연결핀(76)의 외경 사이에 고무댐퍼 등과 같은 완충재(78)가 삽입된다.
따라서, 블레이드의 회전시 증속기의 증속 작동 및 발전기의 발전 작동이 이루어지면서 진동 및 소음이 발생될 수 있지만, 증속기(20)와 발전기(30) 사이에 구비된 플랜지 타입 케이싱(55)의 플랜지(56)와 프레임(16)의 지지대(72)가 연결핀(76) 및 완충재(78)로 연결된 상태이므로, 진동 및 소음이 완충재(78)에서 흡수되어 최소화될 수 있다.
한편, 연결핀(76)에는 코팅층이 형성될 수 있다. 연결핀(76))에 세라믹 코팅을 하는 이유는 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.
이 코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 연결핀(76)의 둘레에 코팅된다.
산화크롬(Cr2O3)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.
이산화티타늄(TiO2)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO2)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO2)은, 코팅층이 연결핀(76)의 둘레에 확실하게 피복되도록 하며, 연결핀(76)에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 연결핀(76)의 손상을 방지시킨다.
여기서, 산화크롬(Cr2O3)과 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량%에 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.
산화크롬(Cr2O3)의 혼합비율이 96∼98중량%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr2O3)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 연결핀(76)의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.
이산화티타늄(TiO2)의 혼합비율이 2∼4중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr2O3)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 연결핀(76)의 둘레에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 연결핀(76)이 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 연결핀(76)의 둘레에 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 연결핀(76)이 산화되는 것이 방지되고, 연결핀(76)의 산화 방지에 의해 풍력발전기의 수명이 연장되어서 유지 보수비가 절감되는 효과가 있다.
10 : 블레이드 12 : 메인샤프트
14 : 수직타워 16 : 프레임
17 : 베어링 18 : 중심축
20 : 증속기 22 : 입력축
24 : 출력축 30 : 발전기
32 : 회전축 40 : 배설관
42 : 단절구간 44, 46 : 스플라인
50 : 커플링부 51 : 제1고정 커플링
52 : 제1이동 커플링 53 : 제2고정 커플링
54 : 제2이동 커플링 55 : 플랜지 타입 케이싱
56 : 플랜지 60 : 슬립링
62 : 피치 제어용 동력선 70 : 완충부재
72 : 지지대 74 : 핀홀
76 : 연결핀 78 : 완충재

Claims (7)

  1. 풍력발전기용 수직타워(14)의 상면에 일체로 조립되는 프레임(16)과, 블레이드(10)의 중심축(18)과 직결되어 블레이드(10)의 회전속도를 증속시키는 증속기(20)와, 상기 증속기(20)의 출력축에 연결되어 발전을 하는 발전기(30)를 포함하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템에 있어서,
    상기 증속기(20)의 입력축(22) 및 출력축(24)을 포함하는 동력전달축의 중심부를 비롯하여 상기 발전기(30)의 회전축(32) 중심부에 걸쳐 피치 제어용 동력선(62)의 배설을 위한 배설관(40)이 동시 회전 가능하게 일체로 내장되고, 상기 피치 제어용 동력선(62) 배설을 위한 공간 확보를 위하여 증속기(20)의 출력축(24)과 발전기(30)의 회전축(32) 사이에는 배설관(40)의 단절구간(42)을 분리 또는 결합시킬 수 있는 커플링부(50)가 설치되며;
    상기 커플링부(50)는:
    배설관(40)의 단절구간(42)의 뒤쪽에 고정 장착되는 제1고정 커플링(51)과;
    배설관(40)의 단절구간(42)의 앞쪽 외경부에 스플라인(44)으로 결합되어, 전진시 제1고정 커플링(51)으로부터 분리되고, 제1고정 커플링(51)과의 결합을 위하여 후진 가능한 제1이동 커플링(52)과;
    발전기(30)의 회전축(32)의 전단부 외경에 고정 장착되는 제2고정 커플링(53)과;
    증속기(20)의 출력축(24)과 스플라인(46)으로 결합되어, 전진시 배설관(40)의 단절구간(42)이 보이도록 제2고정 커플링(53)으로부터 분리되고, 제2고정 커플링(53)과의 결합을 위하여 후진 가능한 제2이동 커플링(54);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 커플링부(50)는 증속기(20)의 출력측과 발전기(30)의 입력측 사이에 장착되어, 상기 이동 및 고정 커플링들을 커버하여 보호하는 동시에 피치 제어용 동력선(62)의 배설 작업 공간을 확보해주는 플랜지 타입 케이싱(55)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 발전기(30)의 후단부에는 배설관(40)내에 배설되는 피치 제어용 동력선(62)의 꼬임 방지를 위한 슬립링(60)이 장착된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임(16)의 전면과 블레이드(10)의 중심축(18) 배면 간에는 블레이드(10)의 회전 지지를 위한 베어링(17)이 장착된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임(16)의 바닥면에는 커플링부(50)의 플랜지(56) 사이에 진동 및 소음 차단을 위한 완충부재(70)가 장착된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 완충부재(70)는:
    프레임(16)의 바닥면에 일체로 형성되는 지지대(72)와;
    지지대(72)의 전후에 관통 형성된 핀홀(74)내에 삽입되는 동시에 양끝단부는 커플링부(50)의 플랜지(56)와 연결되는 연결핀(76)과;
    지지대(72)의 핀홀(74) 내경과 연결핀(76)의 외경 사이에 삽입되는 완충재(78);
    로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 일체형 파워트랜스 드라이브 시스템.
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