KR101725010B1 - 풍력 발전 시스템 - Google Patents

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이꾸오 토비나가
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

신뢰성을 향상시킬 수 있는 풍력 발전 시스템을 제공할 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 바람을 받아서 회전하는 로터를 지지하는 너셀(3)과, 너셀(3)을 회전 가능하게 지지하는 타워(4)와, 타워(4)에 대한 너셀(3)의 위치를 변화시키는 복수의 요 구동 장치(10)와, 복수의 요 구동 장치(10) 중 적어도 하나의 요 구동 장치(10)의 이상을 검출하는 이상 검출 수단과, 이상 검출 수단이 이상을 검출한 경우, 지령에 의해 이상이 검출된 요 구동 장치(10)의 구동력의 전달을 해제하는 해제 수단(20)을 구비한다.

Description

풍력 발전 시스템{WIND POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은, 풍력 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 요 구동 장치의 이상 대응에 관한 것이다.
안정된 에너지 자원의 확보나 지구 온난화 방지와 같은 관점에서, 풍력 발전의 도입이 진행되고 있다. 풍력 발전 시스템에서는, 요 구동 장치(이하, 요 액추에이터라고도 함)를 사용해서 타워에 대한 너셀의 위치를 변화시킴으로써, 너셀에 지지되는 로터의 위치를 풍향에 따라서 변화시킨다.
풍력 발전 시스템의 방식으로서 로터가 타워나 너셀보다 바람이 불어오는 쪽에 위치해서 발전하는 업 윈드형과, 로터가 타워나 너셀보다 바람이 불어가는 쪽에 위치해서 발전하는 다운 윈드형이 있다. 그리고, 어느 방식에서도 로터의 회전면이 풍향에 수직이 되도록 요 제어되며, 요 구동 장치가 이상을 초래하면, 로터의 위치를 풍향에 따라서 변화시키는 데 있어서 차질이 생기기 때문에, 요 구동 장치가 이상을 초래한 경우에 대비해 둘 것이 요망된다.
여기서, 본 기술 분야의 배경 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1에는, 풍차용 구동 장치가 기재되어 있고, 출력축으로부터 피니언 기어까지에 있어서의 구동력이 전달되는 경로인 구동력의 전달 경로에 설치되어, 소정의 크기 이상의 토크가 작용했을 때에 구동력의 전달 경로의 연결을 분리하는 절단 기구로서 설치된 절결부를 구비하고 있다.
또한 특허문헌 2에는, 풍차용 구동 장치가 기재되어 있고, 소정의 크기 이상의 토크가 작용했을 때에, 구동력의 전달 경로를 연결시키는 연결 상태로부터 구동력의 전달 경로의 연결을 분리해서 해제시키는 연결 해제 상태로 작동 상태가 전환되어, 작동 상태가 연결 해제 상태로 전환된 후, 작용하는 토크의 크기가 소정의 크기 미만으로 되었을 때에, 연결 상태로 복귀 가능해지는 작동 전환 기구를 구비하고 있다.
일본특허공개 제2011-226339호 공보 일본특허공개 제2013-83247호 공보
풍력 발전 시스템에서는, 로터가 옆바람을 받는 경우에, 바람으로부터 큰 하중을 받게 되지만, 그와 같은 사태가 일어나기 어렵도록, 가령 요 구동 장치가 이상을 초래하더라도 요 제어를 계속할 수 있는 것이 신뢰성 향상의 관점에서도 요망된다.
여기서, 상기 양 문헌에는, 소정의 크기 이상의 토크가 작용했을 때에 구동력 전달 경로의 연결을 분리하는 기구를 구비하는 풍차용 구동 장치가 기재되어 있다. 당해 기구는 소정의 크기 이상의 토크가 작용했을 때에, 작용하는 토크 그 자체에 의해 자연스럽게 절단이나 전환이 생기도록 하고 있다. 이와 같은 기구로 함으로써, 간소한 구조에 의해 전술한 고장 시의 대응을 실현할 수 있다. 여기서, 작용하는 토크 그 자체에 의해 자연스럽게 절단되는 경우, 확실하게 절단되도록 의도적으로 강도가 약한 부분을 설치해 둘 필요가 있지만, 풍력 발전 시스템과 같이 장기간 가혹한 환경 하에서 사용되는 기기의 경우, 경년 열화 등이 생기는 경우도 상정된다. 또한, 자연스럽게 전환 및 복귀를 반복하는 기구의 경우, 이상의 원인을 해소시키지 않고 복귀함으로써 이상이 진행될 가능성이 있어, 이상의 정도를 진행시키지 않기 때문에, 오히려 복귀가 자동으로 일어나지 않는 것이 바람직한 경우도 있다.
본 발명은 상기 점을 감안하여 이루어진 것으로, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 풍력 발전 시스템을 제공할 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 풍력 발전 시스템은, 바람을 받아서 회전하는 로터를 지지하는 너셀과, 상기 너셀을 회전 가능하게 지지하는 타워와, 상기 타워에 대한 상기 너셀의 위치를 변화시키는 복수의 요 구동 장치와, 상기 복수의 요 구동 장치 중 적어도 하나의 상기 요 구동 장치의 이상을 검출하는 이상 검출 수단과, 상기 이상 검출 수단이 이상을 검출한 경우, 지령에 의해 이상이 검출된 상기 요 구동 장치의 구동력의 전달을 해제하는 해제 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 풍력 발전 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 전체 개요를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 타워 정상부 근방을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 타워 정상부 근방을 도시하는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 기어 박스의 일부를 도시하는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 스토퍼를 도시하는 도면이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 스토퍼를 도시하는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 11은 종래의 풍력 발전 시스템 요 액추에이터의 일부를 도시하는 도면이다.
도 12는 요 구동부에 있어서의 브레이크 기구를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 사용해서 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다. 각 실시예에 의하면, 요 구동 장치에 고착 등의 이상이 발생한 경우에 있어서도, 이상 검출 수단이 이상을 검출하여, 지령을 받아서 해제 수단으로 요 액추에이터로부터 타워 또는 너셀에 설치한 베어링 기어로의 구동력의 전달을 해제하도록 하고 있다. 이에 의해, 이상을 일으킨 요 액추에이터의 구동력의 전달을 해제함으로써, 이상을 일으킨 요 액추에이터가 풍력 발전 시스템의 그 후의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 따라서, 가일층의 액티브 제어나 바람에 대하여 수동적인 프리 요 제어라고 하는 요 제어를 계속할 수 있다. 즉, 요 액추에이터가 이상을 초래하더라도 요 제어를 계속할 수 있으므로, 큰 하중을 받는 요인이 되는 옆바람 등을 받을 일이 없어, 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다. 옆바람을 받기 어려워지면, 필요한 강도를 유지한 채로, 예를 들어 하중을 저감한 최적 설계를 하는 것도 가능해진다. 또한, 요 제어를 계속할 수 있으므로, 수리나 교환이 행해질 때까지의 동안에도 운전을 계속할 수 있어, 풍력 발전 시스템의 가동률 향상을 도모하는 것도 가능하다. 이것은 특히 액세스성에 어려움이 있는 해상에 설치되어 있는 경우나 산악지에 설치되어 있는 경우에는 한층 더 효과적이다. 또한, 이상의 형태에 대해서는 고착에 한정되는 것이 아닌 것은 말할 것까지도 없다.
이상 검출 수단에 관해서 말하면, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착을 포함시킨 요 액추에이터(10)의 고장 검출은, 예를 들어 제어반(8) 등에 있는 요 인버터(50)를 통해서 행하는 등, 구동 모터(13)에 흐르는 전류를 검지함으로써 행하는 것이 가능하다. 구동 모터(13)에 흐르는 전류를 검지하는 것에는, 구동 모터(13)에 흐르는 전류를 제어하는 요 인버터의 전류를 검지하는 것 등이 포함된다. 고장 시에는, 고장난 요 액추에이터(10)에 있어서의 구동 모터(13)는 통상 시 혹은 다른 정상적인 요 액추에이터와 비교해서 다른 토크를 발생하게 된다. 즉, 요 인버터의 정격 전류를 감시하거나, 요 인버터의 전류값에 소정의 인터로크값을 설정하는 등으로 구동 모터(13)에 흐르는 전류를 검지함으로써 이상을 검출할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 요 인버터의 전류값이 정격 전류를 초과하거나, 소정의 인터로크값을 초과한 경우, 이상으로 검출하는 것이 생각된다. 요 인버터는, 요 액추에이터마다 설치되어 있다. 물론, 이것은 이상 검출의 일례이며, 자기 자신의 고장의 전후에서의 변화나 복수의 요 액추에이터(10)간의 상호 비교를 행하여 이상 검출을 행하는 것이면 어떠한 수단을 채용하는 것도 가능하다. 이상 검출 수단이 이상을 검출한 경우, 이상이 검출된 요 액추에이터의 구동력의 전달을 지령에 의해 해제 수단이 해제하게 된다. 또한, 여기서 말하는 지령은, 자동 제어에 의한 지령의 경우 외에, 수동 제어에 의한 지령으로서 행하는 것도 가능하다. 지령을 내는 주체로서, 이상 검출 수단 자신으로부터의 지령에 의한 경우는 물론, 이상 검출 수단과 지령을 내는 수단이 다른 경우여도 무방하다. 이상 검출 수단은, 요 액추에이터마다 설치되어 있어도 되고, 또한 하나의 이상 검출 수단에 의해 복수의 요 액추에이터의 각각의 이상을 검출할 수 있도록 해도 된다.
또한, 액티브 제어에 관해서는, 해제 수단에 의한 해제 후에는, 정상적인 요 액추에이터(바꿔 말하면 해제되어 있지 않은 나머지 요 액추에이터)에서 요 제어에 필요한 구동력을 발생시키면 된다. 이 경우, 해제 수단에 의한 해제에 연동해서 정상적인 각 상기 요 구동 장치에 대하여 정상적인 요 액추에이터의 개수에 따라서 증가한 출력 지령을 보내도록 하는 것이 생각된다. 그를 위해서는, 증가한 출력 지령에 대응할 수 있도록 개별의 액추에이터의 능력을 설계하는 것이 바람직하다.
너셀(3)이나 로터가 타워(4)에 대한 위치를 풍향에 따라서 바꾸는 프리 요 제어(액티브한 요 제어를 행하지 않고, 풍향에 따라서 요가 자유롭게 움직이는 상태로 하는 제어)는, 해제 수단에 의한 해제 후, 또한 소정의 풍속(예를 들어 컷아웃 풍속) 이상 또는 풍력 발전 시스템이 접속되는 전력 계통의 정전 시 중 적어도 어느 하나인 경우에 행하는 것이 예를 들어 가능하다. 소정의 풍속(예를 들어 컷아웃 풍속) 이상과 같은 폭풍 시에는, 바람으로부터 받는 하중이 과대해지므로, 하중 저감을 위해서 프리 요 제어로 하는 것이 효과적이다. 또한, 정전 시에는 요 액추에이터를 제어하는 전원이 부족하므로, 수동적인 프리 요 제어가 유효해진다. 또한, 해제 수단에 의한 해제 후에도 액티브 제어와 수동적인 프리 요 제어를 병용해도 된다. 예를 들어 컷아웃 풍속 등의 소정 풍속 미만의 풍속 영역에서는 액티브 제어로 하는 것도 가능하다. 또한 프리 요 시에는, 요 액추에이터(구체적으로는, 본 실시예에서는 요 액추에이터 내에 있어서의 구동 모터(13))가 단순히 무부하 운전하는 것으로도 실현될 수 있다.
해제 수단으로서는 여러가지 방식이 생각되며, 몇 가지를 실시예로서 본 명세서 내에서 설명하고 있지만, 그 이외의 수단을 사용하는 것도 물론 가능하다. 또한, 각 실시예에서는 자중을 이용해서 해제하는 경우를 주로 설명하고 있지만, 이것은 간소한 기구로 실현하는 데 기여할 수 있는 점에서 유리하다. 또한, 사고의 심각화 방지의 관점에서 적극적으로 복귀할 수 없게 하는 것으로도 이어진다. 이상이 검지된 요 액추에이터(10)는, 수리나 교환 등 안전성이 확인될 때까지는, 구동력의 전달을 해제받은 상태 그대로 해서, 수리나 교환 등 안전성이 확인된 후에 복귀하도록 하는 것이 생각된다. 수리나 교환 등 안전성이 확인될 때까지 복귀하지 않도록(자중처럼) 기계적 기구로서, 혹은 제어 상의 로직으로서 담보해 두는 것은 유효하다.
또한 각 실시예에서는 피니언 기어(11)와 베어링 기어(9)의 맞물림을 떼어 냄으로써, 요 액추에이터(10)를 요 구동력 전달 경로로부터 떼어 내는 경우를 예로 들어 설명하고 있지만, 요 구동력을 발생시키는 부재(예를 들어, 전동기인 요 모터)로부터 베어링 기어(9)까지의 사이이면 다른 부위여도 무방하다. 피니언 기어(11)에의 이물 혼입에 의해 부하가 커지는 경우, 커진 부하에 의해 변속기나 구동 모터(13)가 손상으로 이어져서, 고착하게 될 수 있지만, 얼마간 다른 요 액추에이터의 부하는 커지기는 하지만, 다른 요 액추에이터에서 부하를 분담함으로써 운전 계속은 가능해진다. 부하의 분담의 방법으로서는, 상술한 바와 같이, 정상적인 요 액추에이터의 개수에 따라서 정상적인 요 액추에이터의 부하를 증가시키는 것이 예를 들어 생각된다. 이하의 각 실시예에서는, 해제 수단의 구체적 예를 중심으로 설명한다.
[실시예 1]
도 1에 본 발명의 일 실시예인 풍력 발전 시스템의 전체 구성을 나타낸다. 실시예 1에 있어서의 풍력 발전 시스템은, 도 1에 도시한 바와 같이, 지상 또는 해상에 설치된 기초(5) 및 발전기의 지주가 되는 타워(4) 위에 증속기(6)나 발전기(7) 등이 내장된 너셀(3)이 설치되어 있다. 너셀(3)의 일단부에는, 허브(2) 및 복수의 블레이드(1)로 구성되는 로터가 구비되고, 로터는 바람을 받아서 회전 에너지로 변환되고, 그 회전 에너지를 로터에 연결된 증속기(6)를 통해서 발전기(7)로 전달하여 전력을 발생한다. 너셀(3) 내에는 풍력 발전 시스템의 제어에 필요한 제어 기기류나 계기류를 구비한 제어반(8) 등도 설치되어 있다.
타워(4)와 너셀(3)의 연결 부분에는, 타워(4)에 설치된 요 베어링 기어(9) 및 너셀(3)에 설치된 복수의 요 액추에이터(10)가 설치되어 있고, 타워(4)에 대한 너셀(3)과 로터 즉 허브(2) 및 복수의 블레이드(1)의 위치를 제어하는 요 구동 장치로서 기능한다. 복수의 요 액추에이터(10)가 협동해서 동작함으로써, 풍향에 따라서 타워(4)에 대한 너셀(3)의 위치를 변화시킨다. 도 1은, 너셀(3)의 바람이 불어가는 쪽측의 단부에 허브(2) 및 복수의 블레이드(1)로 이루어지는 로터를 설치한 다운 윈드형 풍력 발전 시스템의 예이다. 로터가 너셀(3)이나 타워(4)보다 바람이 불어가는 쪽에 배치되는 다운 윈드형인 경우, 로터에는 풍향계와 같이 바람이 불어가는 쪽을 향하는 힘이 바람으로부터 가해지기 때문에, 업 윈드형과 비교해서 바람으로부터 받는 하중을 저감할 수 있는 점에서 이점이 있다. 또한, 다운 윈드형이면, 로터의 회전면이 바람에 정면으로 마주 대하므로 강한 옆바람을 받는 일이 없어, 정전 시에 강한 옆바람을 받을 우려가 있는 업 윈드형과 비교해서 저감된 하중에 견디도록 설계할 수 있어, 보다 간소화된 구조로 풍력 발전 시스템을 형성하는 것을 본질적으로 기대할 수 있다.
도 2 및 도 3에 본 발명의 일 실시예인 풍력 발전 시스템의 타워(4)의 정상부 근방을 나타낸다. 도 2 및 도 3에서는, 타워(4)의 정상부 근방의 모습을 알기 쉽도록 너셀(3)을 투시한 형태로 도시하고 있다. 타워(4)의 정상부에는 요 구동 장치의 일부가 되는 요 베어링 기어(9)가 설치되어 있다. 너셀(3)에는 요 구동 장치의 일부가 되는 요 액추에이터(10)가 복수 설치되어 있다. 요 액추에이터(10)의 설치수는 풍력 발전 시스템의 종류나 규모에 따라 다르지만, 예를 들어 발전량(출력)이 2MW 정도에서는 4기 정도 설치되어 있고, 5MW 정도의 규모에서는 8기 정도 타워(4)의 정상부를 에워 싸도록 설치된다.
요 액추에이터(10)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 요 구동(요 선회)의 동력원으로 되는 구동 모터(13), 구동 모터(13)의 구동력을 피니언 기어(11)에 전달하는 기어 박스(변속기)(12), 요 베어링 기어(9)와 맞물리도록 설치되는 피니언 기어(11)가 연결되어 구성되어 있다.
실시예 1에 있어서의 풍력 발전 시스템은, 상기와 같은 구성으로 되어 있고, 복수의 요 액추에이터(10)를 구동시켜서, 로터 즉 허브(2) 및 복수의 블레이드(1)가 바람을 최대한 받도록, 타워(4)에 대한 너셀(3) 및 로터의 위치를 제어한다. 또한, 타워(4)에 대한 너셀(3) 및 로터의 위치는, 풍력 발전 시스템에 설치된 풍향계 등의 데이터에 기초하여, 제어반(8)의 요 인버터(50) 등의 제어 기기에 의해 제어된다. 요 인버터(50)에는 전류 검출기(51)가 접속된다. 이하의 각 실시예에서는, 요 인버터(50)의 전류 검출을 행하는 경우를 예로 들고 있지만, 전류 검출을 행하는 대상이나, 이상 검출의 방법(각 실시예에서는 전류 검출을 예로 들어 설명)은 이것에 한정되지 않는다. 요 인버터에 대해서 본 실시예에서는, 제어반(8) 내에 수납되어 있지만, 설치 장소는 이것에 한정되지 않는다.
도 4a 및 도 4b를 사용하여, 실시예 1에 있어서의 요 액추에이터(10)의 작용 효과를 상세하게 설명한다. 도 4a 및 도 4b는, 요 액추에이터(10)를 구성하는 기어 박스(변속기)(12)의 일부분을 나타내고 있다. 기어 박스(12)는, 그 내부에 복수단의 기어의 조합 즉 기어의 맞물림부를 갖고 있으며, 도 4a 및 도 4b는, 기어 박스(12) 내에 설치된 복수단의 기어의 맞물림부 중, 피니언 기어(11)와 요 베어링 기어(9)의 맞물림부측에 가까운 기어(바꿔 말하면 출력축(14)에 가까운 측의 기어)의 맞물림부의 모습을 나타내고 있다.
실시예 1의 기어 박스(12)는, 도 4a에 도시하는 바와 같이 출력축(14)이 피니언 기어(11)에 연결되어, 피니언 기어(11)가 요 베어링 기어(9)와 맞물리고 있다. 기어 박스(12) 내에는 출력축(14)을 받는 베어링(15)이 설치되고, 베어링(15)과 접하도록 시일재(16)가 설치되어 있다. 여기서, 기어 박스(12)의 내부는 오일로 충전되어 있고, 이 시일재(16)에 의해 오일이 기어 박스(12) 밖으로 누설되는 것을 막고 있다. 출력축(14)은 피니언 기어와 연결하는 부분의 반대측에 기어(19)를 구비하고 있고, 상술한 구동 모터(13)로부터의 요 구동력을 기어(18)로부터 전달받아, 출력축(14)을 통해서 피니언 기어(11)에 전달한다.
출력축(14)에는, 기어 박스(12) 내에서, 지지부(17)로 되는 돌기가 형성되어 있고, 스토퍼(20)에 의해 지지되어 있다. 이와 같이 출력축(14)에 설치된 지지부(17)를 스토퍼(20)가 지지함으로써, 기어(18)와 기어(19)가 맞물려서, 구동 모터(13)로부터의 요 구동력을, 출력축(14)을 통해서 피니언 기어(11)에 전달하고 있다. 이에 의해, 풍향에 따라서, 구동 모터(13)를 구동시켜, 타워(4)에 대한 너셀(3) 및 로터의 위치를 바꿀 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같이, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 시징이나 이물의 물림에 의한 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착이 발생한 경우, 구동 모터(13)의 요 구동력이 피니언 기어(11)로부터 요 베어링 기어(9)에 잘 전달할 수 없게 되어, 요 제어(액티브 제어나 프리 요 제어)가 불가능하게 되어 버린다.
요 제어를 할 수 없게 되는 영향은 업 윈드형 및 다운 윈드형의 양쪽에 미치게 되어, 양 방식에 있어서 중요하다. 한편, 그 영향은 다운 윈드형에 있어서 한층 더 큰 것이 된다. 상술한 바와 같이 로터가 너셀(3)이나 타워(4)보다 바람이 불어가는 쪽에 배치되는 다운 윈드형인 경우, 업 윈드형과 비교해서 바람으로부터 받는 하중을 저감할 수 있는 점에서 이점이 있지만, 그러한 이점을 보다 확실하게 향수하기 위해서는, 요 액추에이터에 이상을 초래한 경우에도 액티브 제어 및 프리 요에 의한 요 제어를 계속할 수 있을 필요가 있기 때문이다. 구체적으로는, 로터의 회전면이 풍향에 실질적으로 평행해지는 것과 같은 경우, 바꿔 말하면 옆바람을 받는 것과 같은 경우, 풍력 발전 시스템에는 최대 하중이 생기게 된다. 그와 같은 조건이 되지 않도록, 가령 요 액추에이터가 이상을 초래하더라도 요 제어를 계속할 수 있는 것이, 예를 들어 하중을 저감한 설계를 하는 데 있어서는 중요해지기 때문이다. 옆바람을 받지 않도록 하는 이점은 액티브 제어에 있어서는 업 윈드형에도 공통되지만, 다운 윈드형에 있어서는 풍향계 효과에 의해 풍향에 너셀을 맞추는 힘이 작용하므로 요 액추에이터에 의해 풍향에 너셀을 맞추는 하중은 업 윈드형에 비해서 저감할 수 있다.
실시예 1의 풍력 발전 시스템에서는, 도 4b에 도시한 바와 같이, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착 등의 이상이 생긴 경우에는, 스토퍼(20)를 지지부(17)로부터 빠지도록 이동시킴으로써, 피니언 기어(11) 및 출력축(14), 기어(19)가 자중에 의해 기어 박스(12)의 하방으로 낙하한다. 낙하 시에, 시일재(16)는 지지부(17)의 쿠션재로서 기능한다. 이에 의해, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 맞물림은 해방되어, 피니언 기어(11)로부터 요 베어링 기어(9)로의 요 구동력의 전달이 해제된다. 그 결과, 이상이 생긴 요 액추에이터(10)는 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다.
도 5a 내지 도 5c를 사용하여, 상술한 스토퍼(20)의 동작을 설명한다. 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 스토퍼(20)에는 개구(절결)가 형성되어 있고, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착 등의 이상이 생긴 경우에, 예를 들어 압봉(21)과 같은 스토퍼 해제 수단을 스토퍼(20)의 개구(절결)에 삽입함으로써, 스토퍼(20)가 지지부(17)로부터 빠지도록 이동하여, 피니언 기어(11) 및 출력축(14), 기어(19)를 기어 박스(12)의 하방으로 낙하시킨다. 이에 의해 기어 박스(12) 내에서 출력축(14)과 함께 회전하는 기어(19)의 맞물림을 떼어 낼 수 있다. 도 5b는, 도 5a에 있어서의 a-a' 평면도이다. 또한, 도 5c는, 도 5b에 있어서의 b-b' 평면도이다. 도 5c에 도시한 바와 같이, 스토퍼(20)는 지지부(17)를 원활하게 지지할 수 있도록 지지부(17)와의 접촉면의 코너부에 모따기가 실시되어 있다.
이상 검출 수단에 대해서 설명한다. 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착을 포함시킨 요 액추에이터(10)의 고장 검지는, 예를 들어 제어반(8) 등에 있는 요 인버터를 통해서 행하는 등에 의해 구동 모터(13)에 흐르는 전류를 검지하는 것이 가능하다. 구동 모터(13)에 흐르는 전류를 검지하는 것에는, 구동 모터(13)에 흐르는 전류를 제어하는 요 인버터의 전류를 검지하는 것이 포함된다. 고장 시에는, 고장난 요 액추에이터(10)에 있어서의 구동 모터(13)는 통상 시 혹은 다른 정상적인 요 액추에이터와 비교해서 다른 토크를 발생시킨다. 즉, 요 인버터의 정격 전류를 감시하거나, 요 인버터의 전류값에 소정의 인터로크값을 설정하는 등으로 구동 모터(13)에 흐르는 전류를 검지하여, 요 인버터의 전류값이 정격 전류를 초과하거나, 소정의 인터로크값을 초과한 경우, 이상이라고 검출할 수 있다. 물론, 이것은 이상 검출의 일례이며, 자기 자신의 고장의 전후에서의 변화나 복수의 요 액추에이터(10)간의 상호 비교를 행하여 이상 검출을 행하는 것이라도 어느 수단을 채용하는 것도 가능하다. 이상 검출 수단이 이상을 검출한 경우, 이상이 검출된 요 액추에이터의 구동력의 전달을 지령에 의해 해제 수단이 해제하게 된다. 또한, 여기서 말하는 지령은, 자동 제어에 의한 지령인 경우 외에, 본 실시예와 같이 수동 제어에 의한 지령으로서 행하는 것도 가능하다. 자동 제어에 대해서는 후술하는 실시예에서 설명한다. 수동 제어에 의한 지령으로서는, 예를 들어 본 실시예에서 나타낸 바와 같이 상술한 압봉(21)을 수동으로 스토퍼(20)의 개구(절결)에 삽입하여, 스토퍼(20)에 의한 지지부(17)의 지지를 해제하는 것이 생각된다. 또한, 지령을 내는 주체로서, 이상 검출 수단 자신으로부터의 지령에 의한 경우에는 물론, 이상 검출 수단과 지령을 내는 수단이 다른 경우여도 된다.
해제 수단으로서는 여러가지 방식이 생각되며, 몇 가지를 실시예로서 본 명세서 내에서 설명하고 있지만, 이외의 수단을 사용하는 것도 물론 가능하다. 또한, 각 실시예에서는 자중을 이용해서 해제하는 경우를 주로 설명하고 있는데, 이것은 간소한 기구로 실현하는 데 기여할 수 있는 점에서 유리하다. 또한, 사고의 심각화 방지의 관점에서 적극적으로 복귀할 수 없게 하는 것으로도 이어진다. 이상이 검지된 요 액추에이터(10)는, 수리나 교환 등 안전성이 확인될 때까지는, 구동력의 전달을 해제받은 상태 그대로로 해서, 수리나 교환 등 안전성이 확인된 후에 복귀할 수 있다. 수리나 교환 등 안전성이 확인될 때까지 복귀하지 않도록(자중처럼) 기계적 기구로서, 혹은 제어 상의 로직으로서 담보해 두는 것은 유효하다.
실시예 1의 풍력 발전 시스템에 의하면, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착 즉 요 구동 장치의 고착 등의 이상이 발생한 경우에 있어서도, 이상 검출 수단이 이상을 검출하여, 지령을 받아서 해제 수단으로 기어 박스(12) 내의 스토퍼(20)에 의한 지지부(17)의 지지를 해제한다. 이에 의해, 이상을 일으킨 요 액추에이터의 구동력의 전달을 해제함으로써, 이상을 일으킨 요 액추에이터가 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 따라서, 가일층의 액티브 제어나 바람에 대하여 수동적인 프리 요 제어라고 하는 요 제어를 계속할 수 있다.
[실시예 2]
도 6a 및 도 6b에, 본 발명의 다른 실시예인 풍력 발전 시스템에 있어서의 요 액추에이터(10)의 일부를 나타낸다. 실시예 2에 있어서의 풍력 발전 시스템에 대해서는, 실시예 1에서 설명한 부분과 공통되는 부분에 대해서, 그 상세한 설명을 생략해서 설명한다.
실시예 2에 있어서의 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터(10)를 구성하는 기어 박스(12)는, 출력축(14)에 지지부(17)가 되는 돌기가 형성되어 있는 점에 있어서, 실시예 1과 마찬가지의 구성으로 되어 있다. 또한, 지지부(17)가 스토퍼(23)에 의해 지지됨으로써, 기어(18) 및 기어(19)가 맞물리고, 구동 모터(13)로부터의 요 구동력을, 출력축(14)을 통해서 피니언 기어(11)에 전달하고 있는 점에서도 실시예 1과 동일하다.
실시예 2에 있어서의 스토퍼(23)는 구동 모터(22)에 연결되어, 요 구동력의 전달을 해제하는 자동 해제 수단 즉 스토퍼(23)를 해제 수단 구동 장치인 구동 모터(22)에 의해 이동시키고, 지지부(17)의 지지를 자동으로 해제하는 점에서 실시예 1과 다르다. 스토퍼(23)를 구동 모터(22)에 의해 지지부(17)로부터 빠지도록 이동시킴으로써, 피니언 기어(11) 및 출력축(14), 기어(19)가 자중에 의해 기어 박스(12)의 하방으로 낙하한다. 이에 의해, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 맞물림은 해방되어, 피니언 기어(11)로부터 요 베어링 기어(9)로의 요 구동력의 전달이 해제된다. 그 결과, 이상이 생긴 요 액추에이터(10)는 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 이상 검출에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지로 행하는 것이 가능하다.
실시예 2의 풍력 발전 시스템에 의하면, 실시예 1과 마찬가지로, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착 즉 요 구동 장치의 고착 등의 이상이 발생한 경우에 있어서도, 요 인버터의 전류값의 감시 등을 연동시켜, 이상을 검출하여, 자동으로 기어 박스(12) 내의 스토퍼(23)에 의한 지지부(17)의 지지를 해제한다. 이에 의해, 이상을 일으킨 요 액추에이터의 구동력의 전달을 해제함으로써, 이상을 일으킨 요 액추에이터가 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 따라서, 가일층의 액티브 제어나 바람에 대하여 수동적인 프리 요 제어라고 하는 요 제어를 계속할 수 있다. 또한, 자동 해제 수단에 대해서는, 본 실시예에서 나타낸 구체적 형태에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 3]
도 7a 및 도 7b에, 본 발명의 다른 실시예인 풍력 발전 시스템에 있어서의 요 액추에이터(10)의 일부를 나타낸다. 실시예 3에 있어서의 풍력 발전 시스템에 대해서는, 실시예 1에서 설명한 부분과 공통되는 부분에 대해서, 그 상세한 설명을 생략해서 설명한다.
실시예 3에 있어서의 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터(10)를 구성하는 기어 박스(12)는, 출력축(14)에 지지부(17)가 되는 돌기가 형성되어 있는 점에 있어서, 실시예 1과 마찬가지의 구성으로 되어 있다. 또한, 도 7a 및 도 7b에는 나타나지 않았지만, 기어 박스(12)에 구동력을 입력하는 입력축을 구비하고 있다. 입력축에 대해서는 후술하는 실시예에서 나타낸다. 또한, 지지부(17)가 스토퍼(24)에 의해 지지됨으로써, 기어(18) 및 기어(19)가 맞물림하여, 구동 모터(13)로부터의 요 구동력을, 출력축(14)을 통해서 피니언 기어(11)로 전달하고 있는 점에서도 실시예 1과 동일하다.
실시예 3에 있어서의 지지부(17) 및 스토퍼(24)는, 기어 박스(12) 내에 있어서, 출력축(14)과 함께 회전하는 각 기어(11, 19)보다 입력축측에 설치되어 있는 점에서 실시예 1과 다르다. 스토퍼(24)를, 실시예 1과 같이 수동 조작에 의해, 혹은 실시예 2와 같이 구동 모터에 의해 자동으로, 지지부(17)로부터 빠지도록 이동시킴으로써, 피니언 기어(11) 및 출력축(14), 기어(19)가 자중에 의해 기어 박스(12)의 하방으로 낙하한다. 이에 의해, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 맞물림은 해방되어, 피니언 기어(11)로부터 요 베어링 기어(9)로의 요 구동력의 전달이 해제된다. 그 결과, 이상이 생긴 요 액추에이터(10)는 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 이에 의해, 이상을 일으킨 요 액추에이터의 구동력의 전달을 해제함으로써, 이상을 일으킨 요 액추에이터가 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 따라서, 가일층의 액티브 제어나 바람에 대하여 수동적인 프리 요 제어라고 하는 요 제어를 계속할 수 있다.
[실시예 4]
도 8a 및 도 8b에, 본 발명의 다른 실시예인 풍력 발전 시스템에 있어서의 요 액추에이터(10)의 일부를 나타낸다. 실시예 4에 있어서의 풍력 발전 시스템에 대해서는, 실시예 1에서 설명한 부분과 공통되는 부분에 대해서, 그 상세한 설명을 생략해서 설명한다.
실시예 4에 있어서의 풍력 발전 시스템은, 기어 박스(12)가, 그 내부에 복수단의 기어의 맞물림을 갖고 있는 점에서는, 실시예 1과 마찬가지이다. 실시예 4의 기어 박스(12)는 그 외부에 브래킷(25)이 설치되고, 브래킷(25)에 출력축(14)을 지지하도록 스토퍼(26)가 설치되어 있다. 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)에 고착 등의 이상이 생긴 경우, 기어 박스(12)의 외부에 설치된 스토퍼(26)를 해방함으로써, 출력축(14)이 브래킷(25)을 관통하도록 기어 박스(12)의 하방으로 낙하하여, 피니언 기어(11)와 요 베어링 기어(9)의 맞물림이 해방되어, 요 구동력의 전달을 해제한다. 그 결과, 이상이 생긴 요 액추에이터(10)는 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 여기에서는, 출력축(14)에 설치된 기어를 예로 들어 설명하고 있지만, 기어 박스(12) 내에 있어서의 기어이면, 어느 것에 대해서도 마찬가지로 적용 가능하다.
기어 박스(12)의 외부에 설치된 스토퍼(26)의 해제는, 실시예 1과 마찬가지로, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착 등의 이상을 검출하고, 동작시킨다. 이상 검출에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지로 행하는 것이 가능하다. 이상을 검출한 경우, 지령에 의해 스토퍼(26)에 의한 출력축(14)의 지지를 해제한다. 스토퍼(26)의 해제는, 실시예 1과 같이 수동 조작에 의해, 혹은 실시예 2와 같이 구동 모터에 의해 자동으로 해제한다. 스토퍼(26)에 의한 출력축(14)의 지지의 해제에 의해, 피니언 기어(11) 및 출력축(14), 기어(19)가 자중에 의해 기어 박스(12)의 하방으로 낙하한다.
이에 의해, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 맞물림은 해방되어, 피니언 기어(11)로부터 요 베어링 기어(9)로의 요 구동력의 전달이 해제된다. 그 결과, 이상이 생긴 요 액추에이터(10)는 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 이에 의해, 이상을 일으킨 요 액추에이터의 구동력의 전달을 해제함으로써, 이상을 일으킨 요 액추에이터가 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 따라서, 가일층의 액티브 제어나 바람에 대하여 수동적인 프리 요 제어라고 하는 요 제어를 계속할 수 있다.
[실시예 5]
도 9a 및 도 9b에, 본 발명의 다른 실시예인 풍력 발전 시스템에 있어서의 요 액추에이터(10)의 일부를 나타낸다. 실시예 5에 있어서의 풍력 발전 시스템에 대해서는, 실시예 1에서 설명한 부분과 공통되는 부분에 대해서, 그 상세한 설명을 생략해서 설명한다.
실시예 5에 있어서의 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터(10)를 구성하는 기어 박스(12)는, 그 내부에 복수단의 기어의 맞물림을 갖고 있는 점에서는, 실시예 1과 마찬가지이다. 실시예 5에 있어서의 기어 박스(12)는, 그 입력축(33)에 지지부(17)가 되는 돌기 및 스토퍼(32)를 설치하고 있는 점에 있어서, 다른 실시예와 다르다. 기어 박스(12) 내에서, 구동 모터(34)(도 3에 있어서의 구동 모터(13))측에 설치된 기어(31), 바꿔 말하면 입력축과 함께 회전하는 기어(31)의 맞물림을 해방함으로써, 요 구동력의 전달을 해제한다.
스토퍼(32)를, 실시예 1과 같이 수동 조작에 의해, 혹은 실시예 2와 같이 구동 모터에 의해 자동으로, 지지부(17)로부터 빠지도록 이동시킴으로써, 출력축(33), 기어(31)가 자중에 의해 하방으로 낙하한다. 이에 의해, 기어(30)와 기어(31)의 맞물림은 해방되어, 기어(31)로부터 기어(30)로의 요 구동력의 전달이 해제된다.
스토퍼(32)의 해제는, 실시예 1과 마찬가지로, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착 등의 이상을 검출하고, 동작시킨다. 이상 검출에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지로 행하는 것이 가능하다. 이상을 검출한 경우, 지령에 의해 스토퍼(32)에 의한 지지부(17) 즉 입력축(33)의 지지를 해제한다. 스토퍼(32)의 해제는, 실시예 1과 같이 수동 조작에 의해, 혹은 실시예 2와 같이 구동 모터에 의해 자동으로 해제한다. 스토퍼(32)에 의한 지지부(17)의 해제에 의해, 입력축(33), 기어(31)가 자중에 의해 하방으로 낙하한다.
이에 의해, 기어(30)와 기어(31)의 맞물림은 해방되어, 기어(31)로부터 기어(30)로의 요 구동력의 전달이 해제된다. 피니언 기어(11)에의 이물 혼입에 의해 부하가 커지는 경우, 커진 부하에 의해 변속기나 구동 모터(13)가 손상으로 이어져서, 고착하게 될 수 있지만, 얼마간 다른 요 액추에이터의 부하는 커지기는 하지만, 다른 요 액추에이터에서 부하를 분담함으로써 운전 계속은 가능해진다. 그 결과, 이상이 생긴 요 액추에이터(10)는 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 따라서, 이상을 일으킨 요 액추에이터의 구동력의 전달을 해제함으로써, 이상을 일으킨 요 액추에이터가 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 따라서, 가일층의 액티브 제어나 바람에 대하여 수동적인 프리 요 제어라고 하는 요 제어를 계속할 수 있다.
[실시예 6]
도 10a 및 도 10b에, 본 발명의 다른 실시예인 풍력 발전 시스템에 있어서의 요 액추에이터(10)의 일부를 나타낸다. 실시예 6에 있어서의 풍력 발전 시스템에 대해서는, 실시예 1에서 설명한 부분과 공통되는 부분에 대해서, 그 상세한 설명을 생략해서 설명한다.
실시예 6에 있어서의 풍력 발전 시스템의 요 액추에이터(10)를 구성하는 기어 박스(12)는, 그 내부에 복수단의 기어의 맞물림을 갖고 있는 점에서는, 실시예 1과 마찬가지이다. 실시예 6에서는, 입력축(33), 출력축(14)에 더하여 입력축(33) 및 출력축(14) 사이에 배치되는 중간축을 구비하고 있다. 그리고, 본 실시예에 있어서의 기어 박스(12)는, 기어 박스 내에 있어서, 중간축과 함께 회전하는 기어의 맞물림을 해방함으로써, 요 구동력의 전달을 해제한다.
기어 박스(12)의 중단에 위치하는 기어(37) 및 기어(40)를 연결하는 샤프트(중간축)(44) 부분에 지지부(17)가 되는 돌기를 형성하여, 스토퍼(38)로 지지하고 있다. 스토퍼(38)의 해제는, 실시예 1과 같이 수동 조작에 의해, 혹은 실시예 2와 같이 구동 모터에 의해 자동으로, 지지부(17)로부터 빠지도록 이동시킴으로써, 기어 박스(12)의 중단의 기어(37), 기어(40) 및 그들을 연결하는 샤프트가 자중에 의해 하방으로 낙하한다. 이에 의해, 기어(36)와 기어(37), 기어(39)와 기어(40)의 맞물림은 해방되어, 기어(39)로부터 기어(40)로의 요 구동력의 전달 및 기어(37)로부터 기어(36)로의 요 구동력의 전달이 해제된다.
스토퍼(38)의 해제는, 실시예 1과 마찬가지로, 요 베어링 기어(9)와 피니언 기어(11)의 고착 등의 이상을 검출하고, 동작시킨다. 이상 검출에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지로 행하는 것이 가능하다. 이상을 검출한 경우, 지령에 의해 스토퍼(38)에 의한 기어(37)와 기어(40)를 연결하는 샤프트 부분에 설치한 지지부(17)의 지지를 해제한다.
그 결과, 이상이 생긴 요 액추에이터(10)는 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 이에 의해, 이상을 일으킨 요 액추에이터의 구동력의 전달을 해제함으로써, 이상을 일으킨 요 액추에이터가 풍력 발전 시스템의 요 구동의 장해로 되지 않게 된다. 따라서, 가일층의 액티브 제어나 바람에 대하여 수동적인 프리 요 제어라고 하는 요 제어를 계속할 수 있다.
도 12에는, 상기 각 실시예에 적용 가능한 요 구동에 대한 브레이크 기구를 나타내고 있다. 타워(4)의 상단은 플랜지 구조로 되어 있고, 이 플랜지 구조 위에 선회 베어링(45)을 지지하고 있다. 그리고, 선회 베어링(45)과 타워(4)의 상단 사이에 브레이크 디스크(47)를 설치하고 있다. 선회 베어링(45), 타워(4)의 상단의 플랜지 구조 및 브레이크 디스크(47)는 볼트로 체결되어 있다. 브레이크 디스크(47)나 브레이크(49)는 요 액추에이터(10) 외부에 설치되어 있다. 선회 베어링(45)의 전동체 열을 통해서 내경측에는, 너셀(3) 내에 있어서 발전기(7)에 동력을 전달하는 드라이브 트레인(도시하지 않음) 등을 지지하는 가구(46)가 접속되어 있다. 선회 베어링(45)보다 타워(4)의 내측에서, 가구(46)의 하부에는 케이싱(48)이 설치되어 있고, 케이싱(48)의 하부에는 브레이크(49)가 접속되어 있다. 가구(46), 케이싱(48) 및 브레이크(49)는 볼트로 체결되어 있다. 그리고, 브레이크(49)는 브레이크 디스크(47)를 상하로 끼울 수 있는 구조로 되어 있어, 브레이크 지령에 따라, 브레이크를 걸 수 있다. 브레이크의 강도에 따라서 요 구동을 정지 또는 감속시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 프리 요 제어 상태에서 무부하의 요 구동 모터의 회전수를 검출해서 회전수에 따라서 브레이크 지령을 내는 것이 가능하다. 정전 시의 제어를 위해서는, 배터리 등의 보조 전원을 구비해 두는 것이 유용하다.
프리 요의 경우, 아무런 브레이크를 설치하지 않으면 풍향의 순간적 변화에 즉시 추종해 버리는데, 그 경우, 요 액추에이터(10) 내의 요 모터 등의 구동력의 전달부에는, 기어 박스(12)를 통해서 과대한 토크가 발생해 버린다. 이와 같은 토크는 요 액추에이터(10)에 있어서 부담이 되기 때문에, 프리 요 시에는 순간적인 신속한 위치 변화가 발생하지 않도록 브레이크로 요 구동을 감속하거나 또는 필요에 따라 정지하는 것이 유효하다.
또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 여러가지 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해서 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
1 : 블레이드
2 : 허브
3 : 너셀
4 : 타워
5 : 기초
6 : 증속기
7 : 발전기
8 : 제어반
9 : 요 베어링 기어
10 : 요 액추에이터
11 : 피니언 기어
12 : 기어 박스
13, 22, 34 : 구동 모터
14 : 출력축
15 : 베어링
16 : 시일재(쿠션재)
17 : 지지부
18, 19, 27, 28, 30, 31, 36, 37, 39, 40, 41, 42 : 기어
20, 23, 24, 26, 32, 38 : 스토퍼
21 : 압봉
25 : 브래킷
29, 35 : 샤프트
33 : 입력축
43 : 고착부
44 : 샤프트
45 : 선회 베어링
46 : 가구
47 : 브레이크 디스크
48 : 케이싱
49 : 브레이크
50 : 요 인버터
51 : 전류 검출기

Claims (15)

  1. 바람을 받아서 회전하는 로터를 지지하는 너셀과,
    상기 너셀을 회전 가능하게 지지하는 타워와,
    상기 타워에 대한 상기 너셀의 위치를 변화시키는 복수의 요(yaw) 구동 장치와,
    상기 복수의 요 구동 장치 중 적어도 하나의 상기 요 구동 장치의 이상을 검출하는 이상 검출 수단과,
    상기 이상 검출 수단이 이상을 검출한 경우, 지령에 의해 이상이 검출된 상기 요 구동 장치의 구동력의 전달을 해제하는 해제 수단
    을 구비하고,
    상기 너셀 또는 상기 타워는 베어링 기어를 구비하고,
    상기 요 구동 장치는, 상기 베어링 기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비하고,
    상기 해제 수단은, 상기 이상 검출 수단이 이상을 검출한 경우, 상기 피니언 기어와 상기 베어링 기어의 맞물림을 떼어 내는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해제 수단에 의한 해제 후에는, 정상적인 상기 요 구동 장치에서 요 제어에 필요한 구동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 해제 수단에 의한 해제 후에는, 정상적인 각 상기 요 구동 장치에 대하여 정상적인 상기 요 구동 장치의 개수에 따라서 증가한 출력 지령을 보내는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해제 수단에 의한 해제 후, 또한 소정의 풍속 이상 또는 상기 풍력 발전 시스템이 접속되는 전력 계통의 정전 시 중 적어도 어느 하나인 경우에는, 프리 요(free yaw)로 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    프리 요 시에는 상기 요 구동 장치는 무부하 운전하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    요 구동을 정지하거나 또는 감속하는 브레이크를 구비하고,
    프리 요 시에는 상기 브레이크로 요 구동을 감속하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 브레이크는 상기 요 구동 장치 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 요 구동 장치는 전동기를 구비하고 있고,
    상기 이상 검출 수단은, 상기 전동기에 흐르는 전류를 검지해서 상기 요 구동 장치의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전동기에 흐르는 전류를 제어하는 인버터를 구비하고,
    상기 이상 검출 수단은, 상기 인버터 내의 전류를 검지해서 상기 요 구동 장치의 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 피니언 기어에 연결된 변속기와,
    상기 변속기로부터 구동력을 출력하는 출력축을 구비하고,
    상기 변속기는 내부에서 복수단의 기어가 맞물려 있고,
    상기 해제 수단은, 상기 변속기 내에서 상기 출력축과 함께 회전하는 기어의 맞물림을 떼어 내는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 변속기에 구동력을 입력하는 입력축을 구비하고,
    상기 해제 수단은, 상기 변속기 내에서 상기 출력축과 함께 회전하는 각 기어보다 상기 입력축측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 피니언 기어에 연결된 변속기와,
    상기 변속기에 구동력을 입력하는 입력축과, 상기 변속기로부터 구동력을 출력하는 출력축과, 상기 입력축 및 상기 출력축 사이에 배치되는 중간축을 구비하고,
    상기 변속기는 내부에서 복수단의 기어가 맞물려 있고,
    상기 해제 수단은, 상기 변속기 내에서 상기 중간축과 함께 회전하는 기어의 맞물림을 떼어 내는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 피니언 기어에 연결된 변속기와,
    상기 변속기에 구동력을 입력하는 입력축을 구비하고,
    상기 변속기는 내부에서 복수단의 기어가 맞물려 있고,
    상기 해제 수단은, 상기 변속기 내에서 상기 입력축과 함께 회전하는 기어의 맞물림을 떼어 내는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 피니언 기어에 연결된 변속기를 구비하고,
    상기 해제 수단은, 상기 변속기의 외부에 설치되어, 상기 변속기 내에 있어서의 기어의 맞물림을 떼어 내는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
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