KR101741773B1 - Device for supporting carrier in yaw drive for wind power generation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력발전기용 요 드라이브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양기어의 성형이 용이하게 수행될 수 있음과 동시에 캐리어를 정확한 위치에 지지할 수 있도록 구성되는 풍력발전기용 요 드라이브에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a yaw drive for a wind turbine generator, more particularly, to a yaw drive for a wind turbine generator capable of easily forming a sun gear and supporting a carrier at an accurate position.
풍력발전기는 바람의 힘으로 부터 회전력을 발생시키고, 이러한 회전력을 전기 에너지로 변환하는 발전장치라고 할 수 있다. 이러한 풍력발전기는, 지면에서 일정한 높이로 설치되는 타워와, 이러한 타워의 상단부에 결합되어 발전장치가 내장되는 너셀(Nacelle), 그리고 상기 너셀의 전방에 설치되어 바람에 의하여 회전하는 다수의 블레이드로 구성되고 있다. A wind turbine generator is a power generator that generates rotational force from the wind force and converts the rotational force into electric energy. Such a wind turbine generator includes a tower installed at a predetermined height from the ground, a Nacelle coupled to the upper end of the tower to house a power generator, and a plurality of blades installed in front of the nacelle and rotated by the wind .
이러한 풍력발전기에서, 피치 드라이브는 풍력 발전을 위한 적절한 회전수를 가질 수 있도록 블레이드를 조절하는 것이고, 요 드라이브는 너셀이 바람에 대한 정확한 방향을 설정할 수 있도록 설치되는 것이다. 이와 같은 요 드라이브의 개략적인 구성이 도 1에 도시되어 있다. In such a wind turbine, the pitch drive is to adjust the blade so that it has the appropriate number of revolutions for wind power generation, and the yaw drive is installed so that the noselle can set the exact direction of the wind. A schematic configuration of such a yaw drive is shown in Fig.
이러한 요 드라이브는 저속이면서도 큰 토오크를 발생시키기 위하여 다수의 유성치차 감속기를 이용하고 있다. 즉 도시된 바와 같이, 제1유성치차 감속기(2), 제2유성치차 감속기(4), 제3유성치가 감속기(6), 그리고 제4유성치차 감속기(8)를 이용하여 저속 및 고토크의 출력을 출력 피니언(10)에 발생시키게 된다. The yaw drive uses a plurality of planetary gear reducers to generate a large torque at a low speed. That is, as shown in the drawing, the first
제1유성치차 감속기(2)는, 구동모터(M)의 출력을 입력축(2a)으로 전달받아서, 태양기어, 유성기어, 그리고 캐리어를 통하여 다음 단의 태양기어로 전달하는 구성을 가지고 있다. 이와 같은 유성치차 감속기 자체의 구성 및 동작 원리는 공지된 것이어서 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. The first
여기서 각 유성치차 감속기(2,4,6,8)의 구성 및 동작 원리는 동일한 것이어서, 대표적으로 도 2에 도시한 어느 하나의 유성치가 감속기를 통하여 주변 구성을 살펴보기로 한다. 여기서 도 2에 도시한 유성치차 감속기를 제3유성치차 감속기(6)라고 가정하고 설명한다. 다단으로 구성되는 유성치차 감속기의 원리 상, 중앙에 설치되는 태양기어(6)는, 위로는 윗단의 유성치차 감속기로부터 캐리어(4a)와 맞물리고, 아래로는 주변에 설치되는 다수의 유성기어(7)와 맞물려서 동력을 전달하게 된다. Here, the configuration and operation principle of each planetary gear reducer (2, 4, 6, 8) are the same, and one of the planetary gears shown in FIG. Here, it is assumed that the planetary gear reducer shown in Fig. 2 is the third
즉, 태양기어(6)는, 그 윗단의 캐리어(4a)와 스플라인 치형을 통하여 맞물리는 상부 스플라인 치형부(6a)와, 이러한 상부 스플라인 치형부(6a)의 하부에 일체로 성형되고 외측의 유성기어(7)와 맞물리는 하부 치형부(6b)를 구비하고 있다. 여기서 상부 스플라인 치형부(6a)와 하부 치형부(6b)는 실질적으로 직경이 상이하다. That is, the
이와 같은 종래의 기술에 의하면, 상기 캐리어(4a)가 하방으로 이동하는 것을 방지하고 정확한 위치에 유지될 수 있도록 하기 위하여, 태양기어(6)의 상부에 설치되는 트러스트(Thrust) 플레이트(5) 및 스탭링(3)을 이용하여 캐리어(4a)를 지지함으로써 위치를 유지할 수 있도록 구성하고 있어서, 실질적으로 구성이 복잡한 단점이 제기될 수 있다. In order to prevent the
그리고 태양기어(6)의 상부 스플라인 치형부(6a) 및 하부 치형부(6b)의 크기가 상이할 뿐만 아니라 치형도 상이한 사양이기 때문에, 2번에 걸친 치형 성형 가공, 즉 치절 가공이 요구된다. 따라서 종래의 기술에 의하면, 태양기어 자체의 구성에 의하여 태양 기어 자체의 가공이 복잡할 뿐만 아니라, 이러한 태양기어를 이용한 캐리어의 위치 고정을 위한 구조의 복잡함에 기인하는 단점이 제기되고 있다.
그리고 일본 특허공개 제2012-251522에서도 위와 실질적으로 동일한 구성 및 단점을 가지고 있다.Since the upper
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-251522 has substantially the same configuration and disadvantages as the above.
본 발명은 이와 같은 단점을 해소하기 위한 것으로, 보다 간단한 구조를 가지고 캐리어를 충분히 지지할 수 있는, 풍력 발전기용 요 드라이브에서의 캐리어 지지장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a carrier supporting apparatus in a yaw drive for a wind power generator which can sufficiently support a carrier with a simpler structure.
본 발명의 다른 목적은, 풍력 발전기의 요 드라이브에 사용되는 다수의 캐리어를 보다 효율적으로 지지할 수 있는 태양기어의 가공 방법을 제공하는 것이라고 할 수 있다. It is another object of the present invention to provide a method of processing a sun gear capable of more efficiently supporting a plurality of carriers used in a yaw drive of a wind turbine generator.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 풍력발전기용 요 드라이브에 내장되는 다수의 유성치차 감속기에서의 캐리어 지지장치에 있어서; 태양기어는 캐리어와 맞물리는 상부치형과 다수의 유성기어가 외접하는 하부치형을 구비하고, 상부치형은 하부치형 보다 크게 성형되며, 상부치형과 하부치형 사이에는 캐리어의 하단부를 지지하는 수평지지면가 성형되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a carrier supporting apparatus for a planetary gear reducer incorporated in a yaw drive for a wind turbine generator, The sun gear is provided with an upper gear tooth engaging with the carrier and a lower gear tooth abutting a plurality of planetary gears. The upper gear tooth is formed larger than the lower gear tooth. A horizontal support surface for supporting the lower end of the carrier is formed between the upper gear tooth and the lower gear tooth, .
본 발명의 실시례에 의하면, 태양기어는, 원통 형상의 재료의 외측면에 1번의 호빙 가공에 의하여, 상하 전체에 걸쳐 치형을 성형하는 것에 의하여 하부치형이 성형되고, 상부의 일부를 제거하는 것에 의하여 상부치형이 형성되고 있다.According to the embodiment of the present invention, the sun gear is formed by forming a tooth on the outer surface of a cylindrical material by hoisting one time over the entire upper and lower parts, and removing a part of the upper part An upper tooth profile is formed.
이와 같은 본 발명에 의하면, 풍력발전기용 요 드라이브에서 다단으로 설치되는 유성치차 감속기에 사용되는 캐리어를 보다 간단한 구조로 정해진 위치에 지지할 수 있게 되는 장점이 기대된다. 즉 종래와 같이 트러스트 플레이트 및 스냅링의 구성, 그리고 캐리어의 일측에 스냅링의 삽입을 위한 가공 등이 불필요하게 되어, 궁극적으로 최적의 구조를 가질 수 있는 장점을 기대할 수 있을 것이다. According to the present invention, it is expected that a carrier used for a planetary gear reducer installed in multiple stages in a yaw drive for a wind turbine can be supported at a predetermined position with a simpler structure. That is, the structure of the thrust plate and the snap ring and the process for inserting the snap ring into one side of the carrier are not required as in the conventional art, and ultimately, the advantage of being able to have the optimum structure can be expected.
그리고 본 발명에 의한 태양기어는, 상하에 대하여 2번의 치형 가공에 대신하여, 1번의 호빙 가공으로 전체적인 치형을 성형함으로써, 하부치형이 먼저 완성된다. 그리고 이어서 단차가 형성되도록 상부의 일부분을 절삭 가공하는 것에 의하여 상부치형도 완성될 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 태양기어는, 캐리어의 하단부와 맞물리는 상부치형 및 유성기어가 외접하는 하부치형이 각각 상이한데, 이러한 가공에서 호빙 가공은 1번으로 수행되기 때문에 생산성을 충분히 높일 수 있는 장점도 기대된다고 할 수 있다. 또한 종래기술에서 상부의 스플라인 치형과 하부의 기어 치형으로 분리된 형상에서, 본 발명에서는 일체형 치절(호빙) 가공으로 변경됨에 따라서, 상부 치형의 외접 원주(즉, 외경)의 증가로 인하여 기어 강도가 상승하는 효과도 기대될 수 있다. In the sun gear according to the present invention, the entire tooth profile is formed by one hobbing process instead of the two tooth profile processes with respect to the up and down direction, so that the lower tooth profile is completed first. Subsequently, an upper tooth can be completed by cutting a portion of the upper portion so as to form a step. In other words, the sun gear according to the present invention is different from the upper gear tooth engaged with the lower end portion of the carrier and the lower gear tooth contacted by the planetary gear. In this processing, hobbing is performed in one operation, Is also expected. Further, in the present invention, in the shape separated from the upper spline tooth profile and the lower gear tooth profile in the prior art, the gear strength is increased due to the increase of the circumscribed circumference (i.e., outer diameter) of the upper tooth profile, A rising effect can be expected.
도 1은 종래의 요 드라이브의 구성을 보인 예시도.
도 2는 종래의 캐리어 지지장치를 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 캐리어 지지장치를 보인 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 태양 기어의 가공예를 보이는 예시 설명도.1 is an exemplary view showing a configuration of a conventional yaw drive.
2 is an exemplary view showing a conventional carrier supporting device;
3 is an exemplary view showing a carrier supporting device of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of processing of a sun gear according to the present invention. FIG.
다음에는 도 3에 도시한 실시례에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 도 3은, 요 드라이브에서 다단으로 사용되는 유성치차 감속기 중에서, 하나의 유성치차 감속기에 대한 구성을 보인 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiment shown in FIG. Fig. 3 shows a configuration of one planetary gear reducer among multiple planetary gear reducers used in the yaw drive.
도시한 바와 같이, 어느 하나의 유성치차 감속기에는 입력축으로 사용되는 태양기어(12)를 구비하고 있다. 그리고 이러한 태양기어(12)는, 상부치형(12a)과 하부치형(12b)이 일체로 성형되어 있다. 여기서 상부치형(12a)과 하부치형(12b)을 가지는 부분은 실질적으로 상이한 직경을 가지고 있어서, 그 경계 부분에서는 수평면으로 형성되는 수평지지부(19)가 성형된다. As shown in the figure, one planetary gear reducer is provided with a
이와 같은 태양기어(12)는, 그 이전부분에 위치하는 유성치차 감속기 또는 구동원 등에서의 출력을 받아서 회전하게 된다. 예를 들면 그 이전 단의 유성치차 감속기의 캐리어(18)의 내측에 결합되어 캐리어(18)의 회전을 입력으로 하고 있다. 그리고 상기 태양기어(12)의 외측면에는 다수(예를 들면 3개)의 유성기어(14)가 설치되어 있다. 이러한 다수의 유성기어(14)는 캐리어핀(16)에 의하여 캐리어(18)와 연결되어 있다. 그리고 상기 유성기어(14)는 링기어(17)에 내접하면서 회전하게 되면서, 자전 및 공전이 발생하게 된다. Such a
즉 상기 태양기어(12)의 회전은, 다수의 유성기어(14)의 자전 및 공전을 일으키게 되는데, 이러한 유성기어(14)의 공전은 캐리어핀(14)을 통하여 연결된 캐리어(18)의 회전으로 나타나게 된다. 이러한 캐리어(18)는, 그 이후의 유성치차 감속기의 태양기어와 내접하면서 동력을 전달하게 된다. That is, the rotation of the
본 발명에 의하면, 요 드라이브를 구성하는 유성치차 감속기 중에서, 상술한 캐리어(18)의 하단부(18a)는, 태양기어(12)의 상부치형(12a)과 하부치형(12b) 사이의 경계에서 형성되는 수평지지부(19)에 의하여 지지된다. 여기서 실질적으로 수평지지부(19)는, 하부치형(12b)의 상면이라고 할 수 있을 것이다.According to the present invention, among the planetary gear reducers constituting the yaw drive, the
이와 같은 캐리어(18)의 지지구조를 종래의 것과 비교하여 보면, 스냅링을 이용하지 않고 있을 뿐만 아니라, 스냅링을 이용하여 걸릴 수 있도록 하기 위하여 캐리어(18)의 일부를 가공할 필요도 없어진다고 할 수 있다. 즉, 위에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 구조를 적용하게 되면, 전체적인 구성이 간단해지고 있는 것이고, 이하에서 설명하는 바와 같이 태양기어(12) 자체의 성형 과정에서도 상당한 장점을 기대할 수 있을 것이다.Compared with the conventional support structure of the
다음에는 도 4를 참조하면서 본 발명에 의한 태양기어(12)의 가공 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 본 발명의 태양기어(12)의 가공을 위해서는 먼저 원통상의 금속 재료를 준비하고[도 1의 (a) 상태)], 그 외면에 1번의 치형을 성형하는 호빙(Hobbing) 가공을 진행한다. 이러한 1번의 호빙 가공을 통하여, (b)에 도시한 바와 같이 상하 부분에서 동일한 하나의 치형이 만들어진다. 여기서 이러한 1번의 치형 가공에 의하여, 하부치형(12b) 뿐만 아니라 상부치형(12a)도 같이 가공된다고 할 수 있다. Next, a processing method of the
그리고 이러한 1번의 호빙 가공(치절 가공)이 완료되면, 다음에는, 상부치형(12a)에 대응하는 외측 부분(20)을 절삭 가공하여 제거하는 것에 의하여 (c)에 도시한 바와 같이 작은 치수를 가지는 상부치형(12a)이 완성된다. 그리고 (b)에 도시한 바와 같은 치형이 완성된 상태에서 상부치형(12a) 하부에는 하부치형(12b)이 그대로 남게 된다. 또한 상부치형(12a)과 하부치형(12b) 사이에는 수평지지면(19)이 형성되는데, 이러한 수평지지면(19)에는 상술한 바와 같이 캐리어(18)의 하단부가 지지된다. Then, after the one-time hobbing (jigging) is completed, the
즉, 본 발명에 의하면, 1번의 호빙 가공에 의하여 전체 외주면에 치형이 성형되는데, 실질적으로 이러한 치형은 하부치형(12b)에 해당한다. 그리고 상부를 일정 깊이로 절삭 등에 의하여 제거함으로써 캐리어와 맞물리는 상부치형(12a)이 가공됨을 알 수 있다. 그리고 이러한 상부치형(12a) 및 하부치형(12b)과 맞물리는 각각의 치형의 설계 등에서 후처리 가공이 필요할 수 있음은 당연하다고 생각된다.That is, according to the present invention, the tooth profile is formed on the entire outer peripheral surface by one hobbing process, and substantially this tooth profile corresponds to the
본 발명에 의하면, 다수의 유성기어(14)와 캐리어핀(16)을 통하여 연결되는 캐리어(18)는, 그 하단부가 태양기어(12)의 외측면에 형성되어 있는 수평지지면(19)에 의하여 지지됨을 알 수 있다. 따라서 종래와 같이 스냅링을 이용하는 복잡한 구조를 생략하고 간단한 구조를 통하여 캐리어를 정위치에 지지할 수 있음을 알 수 있다. The
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 구조에 비하여 현저하게 간단한 구조를 가지면서도, 수평지지면에 의하여 캐리어는 정확한 위치를 그대로 유지할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허 청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다. As described above, according to the present invention, it is understood that the carrier can maintain its precise position by the horizontal support surface while having a remarkably simple structure as compared with the conventional structure. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
12 ..... 태양기어
12a ..... 상부치형
12b ..... 하부치형
14 ..... 유성기어
16 ..... 캐리어핀
17 .... 링기어
18 ..... 캐리어
18a ..... 캐리어의 하단부
19 ..... 수평지지면12 ..... sun gear
12a ..... upper tooth type
12b ..... lower teeth
14 ..... planetary gear
16 ..... carrier pin
17 .... ring gear
18 ..... carrier
18a ..... the lower end of the carrier
19 ..... horizontal support surface
Claims (2)
태양기어(12)는 캐리어와 맞물리는 상부치형(12a)과 다수의 유성기어가 외접하는 하부치형(12b)을 구비하고, 상부치형은 하부치형 보다 작게 성형되며, 상부치형(12a)과 하부치형(12b) 사이에서 형성되는 수평지지면(19)이 캐리어(18)의 하단부(18a)를 지지하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 지지장치.
A carrier supporting apparatus in a plurality of planetary gear reducers incorporated in a yaw drive for a wind turbine generator, comprising:
The sun gear 12 has an upper tooth 12a that engages with the carrier and a lower tooth 12b that abuts a plurality of planet gears. The upper tooth is formed smaller than the lower tooth, and the upper tooth 12a and the lower tooth Characterized in that the horizontal support surface (19) formed between the carrier (12b) supports the lower end (18a) of the carrier (18).
원통 형상의 재료의 외측면에 1번의 호빙 가공에 의하여, 상하 전체에 걸쳐 치형을 성형하는 것에 의하여 하부치형이 성형되고, 절삭가공에 의하여 상부의 일부를 제거하는 것에 의하여 상부치형이 형성되는 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 지지장치.
2. The sun gear according to claim 1,
A bottom tooth is formed by forming a tooth profile on the entire upper and lower sides by one hobbing process on the outer side surface of the cylindrical material, and a part of the upper tooth is removed by cutting, A carrier support device for a yaw drive.
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