KR20020072949A - Torque combination device of wind power plant - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A rotational force engaging apparatus for a wind power generator is provided to reduce the number of the generating facilities, thereby reducing the weight of the wind power generator to reduce the design strength of the supporter. CONSTITUTION: A wind power generator includes a planetary gear train(3) having two input shafts and one output shaft. A main shaft(2) is connected with the shaft of a rotator of two wind power generators installed at a supporter(13). A gear transmission(6) is installed at each of the rotational main shaft(2). A rotational force engaging apparatus is connected with a sun gear and a ring gear which are components of the planetary gear train(3) to engage the rotational force. A carrier of the planetary gear train(3) is connected with one generating device to supply the rotational force and generate electricity.

Description

풍력발전기의 회전력 결합장치{Torque combination device of wind power plant}Torque combination device of wind power plant

본 발명은 풍력발전기의 회전력 결합장치에 관한 것으로서, 지지대 위에 설치한 두 개의 풍력발전기의 회전자의 축에 연결한 각각의 회전주축에 기어전동장치를 설치하여 유성기어장치의 입력축에 연결함으로서 회전력을 결합하여 하나의 발전기에 전달하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전력 결합장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rotational force coupling device of a wind power generator, and installs a gear transmission on each of the rotational shafts connected to the shafts of the rotor of the two wind turbines installed on the support by connecting the rotational force to the input shaft of the planetary gear device It relates to a rotational force coupling device of the wind power generator, characterized in that coupled to deliver to one generator.

일반적으로 풍력발전기의 주요 부분은 회전자, 증속기어장치, 발전기, 그리고 축전설비 등으로 구성되어 있다. 회전자는 풍력발전기에서 풍압에너지를 기계적인 에너지로 변환시켜 주는 운동량 변환장치이며, 허브와 회전자날개로 구성되어 있다.In general, the main part of the wind turbine is composed of rotor, gearbox, generator, and power storage equipment. The rotor is a momentum converter that converts wind pressure energy into mechanical energy in a wind power generator, and consists of a hub and rotor blades.

동력을 전달하는 장치인 증속기어장치는 회전자에서 발생한 회전력을 증속하여 발전기에 전달하는 장치이다. 증속방식에는 기어식과 벨트식이 있지만 기어식이 수명도 길고 동력전달이 확실하기 때문에 소형 풍력발전기에서는 주로 기어식을 채택하여 회전자의 회전속도를 발전 가능한 회전속도까지 증속시키고 있다. 기존의 풍력발전기의 증속기어장치는 유성기어장치 또는 일반 기어장치를 증속기어장치로 채택하고, 그리고 회전자마다 증속기어장치와 발전기를 수용하고 있다. 또한, 기존의 수평축 풍력발전기는 증속기어장치(12)와 발전기(4)를 지지대 상부에 수용하고 있다. 이것은 무게를 지탱하기 위한 지지대의 설계강도가 커야 한다는 것을 의미한다. 그런데 상대적으로 아주 낮은 풍속에 놓인 소형 풍력발전기의 회전자에서 발생한 회전력은 증속기어의 마찰 토크 등의 저항력 때문에 증속기어를 구동하지 못하게 되고, 결국은 어느 정도의 토크를 얻지 못하면 발전은 불가능하게 된다. 그래서 기존의 풍력발전기는 가동율과 효율문제가 발생하기 때문에 설치장소의 제한을 받는다.The gearbox, which is a power transmission device, is a device that increases the rotational force generated from the rotor and transmits it to the generator. There are gear type and belt type, but the gear type has long life and reliable power transmission. Therefore, small wind turbines mainly adopt gear type to increase the rotational speed of the rotor to the speed of development. The speed increase gear device of the existing wind power generator adopts a planetary gear device or a general gear device as a speed increase gear device, and accommodates a speed increase gear device and a generator for each rotor. In addition, the existing horizontal shaft wind turbine is accommodated in the gearbox 12 and the generator 4 in the upper portion of the support. This means that the design strength of the support to support the weight must be large. However, the rotational force generated in the rotor of a small wind turbine at a relatively low wind speed is unable to drive the gearbox due to the frictional force of the gearbox, and eventually, if a certain amount of torque is not obtained, power generation is impossible. Therefore, the existing wind power generator is limited in the installation place because of the problems of operation rate and efficiency.

중첩의 원리에 의하면, 유성기어장치(3)에서 출력 회전수는 태양기어(10)에 의한 출력 회전수에다 링기어(7)에 의한 출력 회전수를 더한 값과 같다. 그러므로 만약 지지대 위에 설치된 두 개의 풍력발전기의 회전자의 회전력을 결합하여 사용하면, 저속의 풍속에서도 증속기어 장치는 안전하게 구동하게 되고, 동시에 발전이 가능하게 될 것이다.According to the principle of superposition, the output rotation speed in the planetary gear device 3 is equal to the output rotation speed by the sun gear 10 plus the output rotation speed by the ring gear 7. Therefore, if the combined rotational force of the rotors of two wind turbines installed on the support is used, the gearbox will be safely operated even at low wind speeds, and power generation will be possible at the same time.

그리고 지지대 위에 설치된 두 개의 회전자에서 발생한 회전력을 결합할 수 있다는 사실로부터, 발전기의 숫자는 줄일 수 있을 것이다. 마찬가지로 지지대의 설계강도를 줄일 수 있게 하며, 저속의 풍속에서도 발전이 가능하도록 해주고, 풍력발전기의 설치 장소의 제한을 완화해 줄 것이다. 그러므로 기존의 소형 풍력발전기의 증속기어장치는 개선되어야 할 필요성이 크다 하겠다.And from the fact that you can combine the torque generated by two rotors mounted on the support, the number of generators will be reduced. Likewise, it will reduce the design strength of the support, allow generation at low wind speeds, and ease the restrictions on the installation site of the wind turbine. Therefore, it is necessary to improve the gearbox of the existing small wind turbine.

따라서 본 발명의 주된 목적은 지지대 위에 설치된 두 개의 풍력발전기의 회전자에서 발생한 회전력을 결합하여 발전기에 전달하는 수단을 제공하여, 낮은 풍속에서도 풍력발전이 가능하도록 하는 회전력 결합장치의 수단을 제공하는 것이다.Therefore, the main object of the present invention is to provide a means for combining the rotational force generated in the rotor of the two wind turbines installed on the support to transmit the power to the generator, to provide a means of rotational force coupling device to enable wind power at low wind speed .

도 1은 기존의 수직축 풍력발전기1 is a conventional vertical axis wind power generator

도 2는 기존의 수평축 풍력발전기Figure 2 is a conventional horizontal axis wind power generator

도 3은 본 발명의 회전력 결합장치가 구비된 풍력발전기의 계략도Figure 3 is a schematic diagram of a wind power generator having a rotational force coupling device of the present invention

도 4는 본 발명의 회전력 결합장치의 계략도4 is a schematic diagram of a rotational force coupling device of the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 풍력발전기의 회전자날개1: rotor blade of wind power generator

2 : 풍력발전기의 회전자의 축에 연결한 회전주축2: Rotating spindle connected to the shaft of the rotor of the wind power generator

3 : 유성기어장치 4 : 발전기 5 : 축전설비3 planetary gear device 4 generator 5 power storage equipment

6 : 기어전동장치 7 : 링기어 8 : 유성기어6 gear transmission 7 ring gear 8 planetary gear

9 : 케리어 10 : 태양기어 11 : 기어전동장치 축9: carrier 10: sun gear 11: gear transmission shaft

12 : 기존의 수직축 풍력발전기의 증속기어장치12: Gearbox of conventional vertical axis wind power generator

13 : 지지대13: support

14 : 기존의 수평축 풍력발전기의 증속기어장치14: Gearbox of existing horizontal axis wind power generator

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지지대 위에 설치된 두 개의 풍력발전기의 회전자의 축에 연결한 회전주축(2)에 각각의 기어전동장치(6)가 설치되고, 설치된 두 개의 기어전동장치(6)는 유성기어 장치(3)에 연결되며, 유성기어 장치는 회전력을 결합하여 하나의 발전기(4)에 공급하는 것을 특징으로 한다. 이때 유성기어장치(3)에 동력을 전달하기 위한 기어전동장치(6)로는 베벨기어를 채택하거나 또는 워엄기어를 채택할 수 있을 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides two gear transmissions (6), each gear transmission device (6) of which is installed on the rotating spindle (2) connected to the shaft of the rotor of the two wind turbines installed on the support ) Is connected to the planetary gear device (3), the planetary gear device is characterized in that to supply a single generator (4) by combining the rotational force. In this case, the gear transmission 6 for transmitting power to the planetary gear device 3 may adopt a bevel gear or a worm gear.

본 발명은 첨부된 도면에 의하여 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면의 도 1은 기존의 수직축 풍력발전기의 개략도이고, 도 2는 기존의 수평축 풍력발전기의 개략도이다. 도 3은 본 발명의 회전력 결합장치가 구비된 풍력발전기의 계략도이다. 도 4는 본 발명의 회전력 결합장치의 계략도를 나타내고 있다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. 1 of the accompanying drawings is a schematic diagram of a conventional vertical axis wind power generator, Figure 2 is a schematic diagram of a conventional horizontal axis wind power generator. Figure 3 is a schematic diagram of a wind turbine with a rotational force coupling device of the present invention. Figure 4 shows a schematic diagram of the rotational force coupling device of the present invention.

상기 도면에서 부호 3은 본 발명이 적용되는 유성기어장치를 나타내고 있으며, 이는 두 개의 기어전동장치(6)으로부터 공급되는 회전력을 결합하여 발전기(4)로 전달함으로서 발전을 일으키게 한다. 이러한 구성은 풍력발전기의 유성기어장치가 증속작용을 한다는 것은 종래와 동일한 의미를 갖지만, 본 발명에서 지지대(13) 위에 설치한 두 개의 풍력발전기의 회전자로부터 발생하는 회전력을 결합하여 발전기(4)에 회전력을 전달한다는 의미에서 전혀 다르다.In the figure, reference numeral 3 denotes a planetary gear device to which the present invention is applied, which combines the rotational force supplied from the two gear transmissions 6 to the generator 4 to generate electricity. This configuration has the same meaning as the prior art that the planetary gear device of the wind turbine speeds up, the generator 4 by combining the rotational force generated from the rotor of the two wind turbines installed on the support 13 in the present invention (4) It's totally different in the sense of transmitting torque to it.

이를 좀더 상세히 설명하면, 지지대(13) 위에 설치한 두 개의 풍력발전기의 회전자부터 발생한 회전력은, 회전자의 축에 연결된 회전주축(2)에 설치한 기어전동장치(6)를 사용하여, 유성기어장치에 전달되며, 이때 두 개의 풍력발전기의 회전자중에서 하나의 풍력발전기의 회전자로부터 발생한 회전력은 유성기어장치(3)의 태양기어(10)를 구동하고, 다른 하나의 풍력발전기의 회전자로부터 발생한 회전력은 링기어(7)를 구동한다. 그리고 유성기어장치(3)의 케리어(9)는 발전기(4)를 구동시키는 축에 연결되어 있다.In more detail, the rotational force generated from the rotor of the two wind turbines installed on the support 13, using the gear transmission 6 installed on the rotating spindle (2) connected to the shaft of the rotor, The rotational force generated from the rotor of one wind generator among the rotors of the two wind generators drives the sun gear 10 of the planetary gear device 3, and the rotor of the other wind generator. The rotational force generated from the drive the ring gear 7. The carrier 9 of the planetary gear device 3 is connected to a shaft for driving the generator 4.

이와 같이 기어전동장치, 유성기어장치 등으로 구성된 본 발명의 회전력 결합장치는 태양기어(10)와 링기어(7)는 유성기어장치의 입력측이되고, 케리어(9)는 발전기(4)를 구동시키는 축에 연결되어 발전기에 동력을 전달함으로서 저속의 풍속에서도 풍력발전이 가능하게 하고 풍력발전장치의 회전력 증속장치로서 새로운 기능을 제공한다.As described above, in the rotational force coupling device of the present invention composed of a gear transmission device and a planetary gear device, the sun gear 10 and the ring gear 7 are the input side of the planetary gear device, and the carrier 9 drives the generator 4. It is connected to the main shaft to transmit power to the generator to enable wind power even at low wind speeds and provides a new function as a rotational speed increasing device of the wind power generator.

또한, 본 발명에서 기어비에 의한 증속작용은 베벨기어를 기어전동장치(6)로 사용하여 얻을 수 있고, 또는 기어전동장치(6)로 워엄기어를 사용함으로서 유성기어장치(3)의 구성 요소인 태양기어, 링기어, 케리어 중에서 두 요소에 연결하여 증속 및 동력전달을 할 수 있는 회전력 결합장치로 사용할 수 있다. 그 이유는 유성기어장치는 두 개의 입력을 주면 나머지 한 요소는 이들 두 요소의 작용을 받아서 회전하기 때문이다.Further, in the present invention, the speed increase action by the gear ratio can be obtained by using the bevel gear as the gear transmission device 6, or by using the worm gear as the gear transmission device 6, which is a component of the planetary gear device 3; It can be used as a torque coupling device that can increase speed and power transmission by connecting two elements among sun gear, ring gear and carrier. The reason is that the planetary gear device gives two inputs and the other one rotates under the action of these two elements.

소형 풍력발전기의 회전자날개는 가벼우므로 약한 풍속에서도 민감하게 작동되어 풍력이 약할 때도 회전이 원할하게 이루어 질 것이다. 그러므로 도 3에서 보는 바와 같이 다수의 풍력발전기의 회전자를 지지대 위에 연속으로 설치하여 회전력 결합장치를 사용함으로서 약한 풍속에서도 발전이 가능할 것이다.The rotor blades of a small wind turbine are light, so they operate sensitively even at low wind speeds. Therefore, as shown in Figure 3 by using a rotational force coupling device by continuously installing the rotor of the plurality of wind generators on the support it will be possible to generate power at low wind speed.

본 발명은 상기한 바와 같이 지지대 위에 설치된 두 개의 풍력발전기의 회전자의 회전력을 결합하여 사용함으로서 증속기어장치는 안전하게 구동되고, 저속의 풍속에서도 발전이 가능하도록 해주고, 발전설비의 숫자를 줄일 수 있고, 결국은, 풍력발전기의 무게를 절감함으로서 지지대의 설계강도를 줄여 준다.The present invention by using a combination of the rotational force of the rotor of the two wind turbines installed on the support as described above, the gearbox is safely driven, to enable the power generation at low wind speed, can reduce the number of power generation equipment In the end, the weight of the wind turbine is reduced, reducing the design strength of the support.

본 발명은 지지대 위에 설치된 두 개의 풍력발전기의 회전자의 회전력을 결합함으로서, 낮은 속도의 풍속에서 풍력발전이 가능하도록 하는 것을 주안점으로 하기 때문에, 도 3에서 보는 바와 같이 지지대 위에 회전자를 연속하여 설치한다면, 두 개의 회전자의 회전력을 결합하여 발전함으로서, 낮은 풍속에 대하여도 집단적인 설치가 가능하게 될 것이다.The present invention is to combine the rotational force of the rotor of the two wind turbines installed on the support, the main focus is to enable the wind power at a low speed wind speed, as shown in Figure 3 to install the rotor continuously on the support If so, by combining the rotational forces of the two rotors, it will be possible to collectively install even at low wind speeds.

본 발명의 회전력 결합장치를 적용한 소형의 풍력발전기는 저속의 풍속에서도 풍력발전이 가능하고 초기 투자비도 소규모이기 때문에, 일반 가정에서도 설비가 충분히 가능하여 가정용으로도 농업용으로도 에너지대체효과를 얻을 수 있다. 그리고 설치가 용이한 만치 유지 보수 및 제거 작업도 용이한 장점을 갖고 있다. 그리고 소형의 풍력발전기는 풍력발전의 대중화를 불러 올 수 있고, 결국에는 산업화가 가능하게 된다. 또한 가정에서의 소형풍력발전에 의한 자가발전은 향후 사용될 전기 자동차의 자가축전설비의 전력원으로 사용이 가능하게 될 것이다.The small wind power generator using the rotational force coupling device of the present invention is capable of generating wind power at low wind speeds and has a small initial investment cost, and thus can be sufficiently equipped in a general home, and thus energy replacement effect can be obtained for household and agricultural use. . In addition, easy maintenance and removal work is easy to install has the advantage. And small wind turbines can lead to the popularization of wind power, and eventually industrialization is possible. In addition, self-power generation by small wind power generation at home will be able to be used as a power source for self-power storage facilities of electric vehicles to be used in the future.

Claims (3)

풍력발전기에서 두 개의 입력축(7,10)과 한개의 출력축(9)을 갖는 유성기어장치를 구비하고, 지지대 위에 설치한 두 개의 풍력발전기의 회전자의 축에 회전주축(2)이 연결되며, 각각의 회전주축(2)에 기어전동장치(6)를 설치하여, 유성기어장치의 구성요소인 태양기어(10)와 링기어(7)에 연결하여 회전력을 결합하고, 유성기어장치의 케리어(9)는 하나의 발전장치에 연결하여 결합한 회전력을 공급함으로서 전력을 생산하도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전력 결합장치In the wind turbine, there is a planetary gear device having two input shafts (7, 10) and one output shaft (9), and a rotating spindle (2) is connected to the shafts of the rotors of the two wind turbines installed on the support. The gear transmission device 6 is installed on each of the rotational spindles 2, connected to the sun gear 10 and the ring gear 7, which are components of the planetary gear device, to couple rotational force, and to the carrier of the planetary gear device ( 9) is connected to one of the power generating unit by combining the rotational force of the wind turbine generator, characterized in that to produce electric power by supplying combined rotational force 상기 1항에서 유성기어장치의 구성요소인 태양기어와 링기어 및 케리어 중에서 두 요소를 유성기어장치의 입력측으로하고, 나머지 한 요소를 출력측으로하여, 지지대 위에 설치한 두 개의 풍력발전기의 회전자의 회전력을 결합함으로서 전력을 생산하도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전력 결합장치The rotor of the two wind turbine generators installed on the support of claim 1, with two elements of the planetary gear device, the sun gear, the ring gear and the carrier being the input side of the planetary gear device and the other one the output side. Rotor force coupling device of a wind turbine, characterized in that to produce electric power by combining the rotation force 다수의 풍력발전기의 회전자를 지지대 위에 연속으로 설치하여, 상기 1항 또는 2항의 방법으로 회전력을 결합함으로서 전력을 생산하도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 회전력 결합장치Rotor force coupling device of the wind turbine, characterized in that to install a plurality of rotors of the wind turbine continuously on the support to produce power by combining the rotational force in the method of claim 1 or 2.
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