KR200475628Y1 - Connecting apparatus of gear box and main axis in wind turbine - Google Patents
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Abstract
본 고안은 굽힘 하중과 축방향 하중으로 인한 기어박스의 고장을 최소화할 수 있어 내구성이 향상될 수 있는 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치에 관한 것으로, 풍력발전기의 주축과 기어박스 축이 스플라인에 의해 결합되는 것을 특징으로 하여 발전에 필요한 토크만이 기어박스로 전달될 수 있어 축방향 하중 또는 굽힘 하중으로 인한 기어박스 내의 기어 치합불량이 최소화될 수 있고, 이에 따라 고장이 예방되어 내구성이 향상될 수 있으며, 기어박스 고장시 너셀 내에서 볼트 체결을 제거하는 것만으로 주축과 기어박스를 용이하게 분리할 수 있는 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치를 제공한다.The present invention relates to a coupling device between a main shaft and a gear box of a wind turbine generator which can minimize the failure of a gear box due to a bending load and an axial load, Only the torque necessary for power generation can be transmitted to the gear box, so that the faulty engagement of the gear in the gear box due to the axial load or the bending load can be minimized, thereby preventing the failure and improving the durability The present invention provides a coupling device of a main shaft and a gear box of a wind turbine generator which can easily separate a main shaft and a gear box by only removing a bolt fastening in a nugget cell when a gear box fails.
Description
본 고안은 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 굽힘 하중과 축방향 하중으로 인한 기어박스의 고장을 최소화할 수 있어 내구성이 향상될 수 있는 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치를 제공한다.The present invention relates to a coupling device between a main shaft and a gear box of a wind turbine generator, and more particularly, to a turbomachine having a main shaft and a gear box of a wind turbine generator capable of minimizing a failure of a gear box due to a bending load and an axial load, Of the present invention.
일반적으로 풍력발전기는 자연적으로 발생되는 바람을 이용하여 풍차를 돌리고 상기 풍차의 회전력을 이용하여 발전기의 축을 돌려 전기를 생산하는 장비이다.Generally, a wind turbine generator is a device that turns a windmill using naturally generated wind and turns the axis of the generator using the rotational power of the windmill to produce electricity.
상기와 같은 풍력발전기는 지지 기둥 상에 설치된 너셀에 로터 블레이드를 부착한 회전자 허브와 상기 회전자 허브와 일체로 회전하도록 연결된 주축과, 로터 블레이드에 풍력을 받아 회전하는 주축을 연결하여 로터의 회전속도를 증속시키는 기어박스와, 상기 기어박스의 축 출력에 의해 구동되는 발전기를 구비한다.The wind turbine generator includes a rotor hub having a rotor blade mounted on a support column, a main shaft coupled to the rotor hub so as to rotate integrally with the rotor hub, and a main shaft rotatably receiving the wind turbine, And a generator driven by the shaft output of the gear box.
이러한 풍력발전기는 풍력을 로터 블레이드를 통해 회전력으로 변환시키고, 이 회전력을 주축을 통해 기어박스로 전달하며, 기어박스는 로터 블레이드의 저속회전을 고속회전으로 증속시켜 블레이드의 회전력을 발전기로 전달하는 것이다.The wind turbine converts the wind force into rotational force through a rotor blade, transfers the rotational force to the gear box through the main shaft, and the gear box transmits the rotational force of the blade to the generator by increasing the low- .
도 4는 종래 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결상태를 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이 종래 주축(100)과 기어박스의 연결은 기어박스 축(200)이 주축(100)을 감싸도록 설치되고, 이 기어박스 축(200) 위에 쉬링크 디스크(300)가 장착되고 압착을 하여 기어박스 축과 주축을 결합하는 리지드(Rigid) 축 연결방법이 주로 사용되었다. 4 is a cross-sectional view showing a connection state between a main shaft and a gear box of a conventional wind power generator. As shown in the figure, the connection between the
보다 구체적으로 쉬링크 디스크(300)는 기어박스 축(200)의 외측에 고정되는 고정디스크(310)와 상기 고정디스크의 외측에 볼트(400)체결되는 가동디스크(320)로 구성되는 것으로, 상기 고정디스크 및 가동디스크는 각각 서로 상접하는 경사면 을 갖고 있어 상기 볼트(400)를 조이면 이 조임력에 의해서 가동디스크(320)의 경사면이 고정디스크(310)의 경사면을 따라 화살표 방향으로 이동하게 되어 주축에 대하여 기어박스축을 일정압력으로 밀착 고정할 수 있게 된다.More specifically, the
한편, 풍력발전기는 바람의 속도나 방향 등이 수시로 변화하기 때문에 발전에 필요한 회전력 뿐만 아니라 축방향 하중 및 굽힙 하중이 로터 블레이드로부터 주축을 통해 기어박스로 전달된다.On the other hand, since the wind speed and direction of the wind turbine change from time to time, the axial load and the bending load as well as the rotational force required for power generation are transmitted from the rotor blade to the gear box through the main shaft.
그런데 기어박스는 통상 비틀림하중을 기준으로 설계하기 때문에 상기 축방향 하중 또는 굽힘하중에 취약하여 고장의 원인이 된다. 특히 상기와 같이 종래의 리지드 축 연결방법은 기어박스에 토크 뿐만 아니라 축방향 하중 및 굽힘하중을 그대로 전달하게 되어 기어 치합 불량에 의한 기어 수명단축을 초래할 수 있다.However, since the gear box is designed on the basis of a normal torsional load, it is vulnerable to the axial load or the bending load, which is a cause of failure. In particular, as described above, the conventional rigid-shaft connection method transmits not only the torque but also the axial load and the bending load to the gear box, thereby shortening the life of the gear due to the gear engagement failure.
또한, 주축과 기어박스 축의 연결부가 압착으로 인하여 소성변형이 발생하는 경우, 쉬링크 디스크의 압착력을 제거하더라도 기어박스가 고착되어 주축으로부터 분리해내는 것이 어려운 문제점이 있다.
In addition, when plastic deformation occurs due to compression of the connecting portion between the main shaft and the gear box shaft, it is difficult to separate the gear box from the main shaft even if the compression force of the shrink disk is removed.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,The present invention has been made to solve the above problems,
스플라인을 이용하여 기어박스로 전달되는 축방향하중, 굽힘 하중을 경감시켜 이로 인한 기어박스의 고장을 예방하고, 주축과 기어박스를 용이하게 분리할 수 있는 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The coupling between the main shaft and the gearbox of the wind turbine, which can reduce the axial load and bending load transmitted to the gearbox using the spline to prevent the failure of the gearbox due to this, and to easily separate the main shaft and the gear box. The purpose is to provide.
본 고안의 또 다른 목적은 윤활유의 누유를 방지하도록 하는데 있다.Another purpose of this invention is to prevent leakage of lubricant.
본 고안의 또 다른 목적은 굽힘하중에 대해 더욱 유연하게 거동할 수 있도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to make it possible to move more flexibly with respect to the bending load.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은In order to achieve the above object,
풍력발전기의 주축과 기어박스 축이 스플라인에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치를 제공한다.And a main shaft of the wind turbine and a gear box shaft are coupled by a spline.
또한, 상기 주축과 기어박스 축은 서로 마주보는 면에 각각 주축 플랜지와 기어박스 축 플랜지가 볼트결합되고,The main shaft and the gear box shaft are bolted to the main shaft flange and the gear box shaft flange, respectively,
상기 주축플랜지의 외주면에는 스플라인 외치차가 형성되고, 상기 기어박스 축 플랜지에는 내주면에 상기 스플라인 외치차와 치합되는 스플라인 내치차가 형성된 스플라인 바디가 볼트결합된 것을 특징으로 한다.And a spline body having a spline internal difference difference which is fitted to the spline external teeth difference is formed on an inner circumferential surface of the gear box shaft flange, and the spline body is bolted to the outer circumferential surface of the spindle flange.
또한, 상기 스플라인 바디에는 주축의 외주면에 구비되어 누유를 방지하는 커버가 볼트결합된 것을 특징으로 한다.In addition, the spline body is provided with a cover on the outer circumferential surface of the main shaft, which prevents leakage, and is bolted.
또한, 상기 커버와 주축의 사이 및 기어박스 축 플랜지와 주축 플랜지의 사이에는 누유를 방지하기 위한 오링이 더 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, an O-ring is further provided between the cover and the main shaft and between the gear box shaft flange and the main shaft flange to prevent oil leakage.
또한, 상기 스플라인 외치차는 이끝면이 크라우닝 가공된 것을 특징으로 한다.The end face of the spline tooth groove is crowned.
상술한 바와 같이 본 고안에 따른 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치는 주축과 기어박스가 직접적으로 결합되지 않고 스플라인을 통해 결합되기 때문에 발전에 필요한 토크만이 기어박스로 전달될 수 있어 축방향 하중 또는 굽힘 하중으로 인한 기어박스 내의 기어 치합불량이 최소화될 수 있고, 이에 따라 고장이 예방되어 내구성이 향상될 수 있으며, 기어박스 고장시 너셀 내에서 볼트 체결을 제거하는 것만으로 주축과 기어박스를 용이하게 분리할 수 있다. 더 나아가 상기와 같이 주축과 기어박스를 연결하면, 주축과 기어박스 축의 길이를 상대적으로 짧게 설계하는 것이 가능하여 궁극적으로 너셀 길이를 짧게 설계할 수도 있고, 유지보수 공간을 더 확보가능한 효과를 갖는다.As described above, since the main shaft and the gear box are connected to each other through the spline without directly coupling the main shaft and the gear box, the torque required for power generation can be transmitted to the gear box, It is possible to minimize the failure of the gear engagement in the gear box due to the load or the bending load, thereby preventing the failure and improving the durability. In case of failure of the gear box, by removing the bolt fastening, It can be easily separated. Further, when the main shaft and the gear box are connected as described above, the length of the main shaft and the gear box shaft can be designed to be relatively short, so that the nose length can be designed to be short, and a maintenance space can be further secured.
또한, 커버와, 오링을 구비함에 따라 본 고안의 연결장치에 저장된 윤활유가 누유되는 것을 보다 효과적으로 방지하는 효과를 갖는다.Further, since the cover and the o-ring are provided, it is possible to more effectively prevent the leakage of the lubricating oil stored in the connecting device of the present invention.
또한, 스플라인 외치차가 크라우닝 가공되어 굽힘하중의 발생으로 주축플랜지 변형이 발생하더라도 유연하게 거동할 수 있어 더욱 효과적으로 기어박스에 토크만을 전달하는 효과를 갖는다.Further, even when the spindle external teeth difference is crowned and the bending load is generated, even if the spindle flange deformation occurs, it is possible to flexibly move and more effectively transmit only the torque to the gear box.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치를 보인 정단면도.
도 2는 도 1의 측단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치의 일부를 보인 정단면도.
도 4는 종래 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결상태를 보인 단면도.1 is a front sectional view showing a coupling device of a main shaft and a gear box of a wind turbine according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a side sectional view of Fig. 1; Fig.
3 is a front sectional view showing a part of a coupling device of a main shaft and a gear box of a wind turbine according to another embodiment of the present invention.
4 is a sectional view showing a connection state between a main shaft and a gear box of a conventional wind power generator.
이하에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하기로 하나, 본 고안이 도면에 도시된 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치를 보인 정단면도이고, 도 2는 도 1의 측단면도이다.FIG. 1 is a front sectional view showing a coupling device of a main shaft and a gear box of a wind turbine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view of FIG.
이에 도시된 바와 같이 본 고안은 풍력발전기의 주축(100)과 기어박스 축(200)이 스플라인에 의해 결합되는 것으로, 여기서 상기 주축(100)은 로터 블레이드의 동력을 기어박스로 전달하는 축이고, 상기 기어박스 축(200)은 기어박스 입력축으로 상기 주축과 기어박스 축의 스플라인 결합을 통해 로터블레이드의 회전력이 주축을 통해 기어박스로 전달된다.As shown in this drawing, the present invention is characterized in that a
보다 구체적으로 상기 주축(100)과 기어박스 축(200)은 서로 마주보는 면에 각각 주축 플랜지(10)와 기어박스 축 플랜지(20)가 볼트(30) 결합된다.More specifically, the
상기 주축 플랜지(10)는 외주면에 스플라인 외치차(11)를 형성하여 추후 스플라인 바디(40)의 스플라인 내치차(41)와 결합시키기 위한 것으로, 이는 주축(100)의 일면에 주축보다 큰 직경을 갖도록 형성되며, 주축의 일면에 다수의 볼트(30) 결합을 통해 결합된다.The
아울러 상기 기어박스 축 플랜지(20)는 기어박스 축(200)과 스플라인 바디(40)를 결합시키기 위하여 구비되는 것으로, 상기 기어박스 축 플랜지(20)는 스플라인 바디(40)를 결합시킬 수 있는 공간이 확보될 수 있도록 기어박스 축(200)보다 큰 직경을 갖도록 형성되며, 주축(100)의 일면과 마주보는 기어박스 축(200)의 면에 다수의 볼트(30) 결합을 통해 결합된다. The gear
그리고 상기 기어박스 축 플랜지(20)에는 스플라인 바디(40)가 볼트 결합되는데, 상기 스플라인 바디(40)의 내주면에는 상기 스플라인 외치차(11)와 치합될 수 있는 스플라인 내치차(41)가 형성된다. A
이와 같이 스플라인 내치차(41)가 형성된 스플라인 바디(40)는 스플라인 내치차(41)가 주축 플랜지(10)에 형성된 스플라인 외치차(11)에 치합된 상태로 스플라인 바디(40)가 주축 플랜지(10)를 감싸도록 장착되어 다수의 볼트(30) 결합을 통해 기어박스 축 플랜지(20)에 결합된다. The
이와 같이 상기 스플라인 외치차(11)에 스플라인 내치차(41)가 치합됨에 따라 주축(100)의 회전에 따라 스플라인 바디(40)도 함께 회전되어 동력을 전달할 수 있고, 이를 통해 주축의 동력이 기어박스로 그대로 전달될 수 있다.The
나아가 상기 스플라인 내치차(41)는 스플라인 외치차(11)보다 이의 폭이 넓게 형성되는 것이 더욱 바람직한데, 이는 축방향으로 베어링의 틈새만큼 스플라인의 위치가 변경될 수 있기 때문에 이와 같은 변경이 발생하더라도 원활하게 동력의 전달이 지속될 수 있다.Furthermore, it is more preferable that the in-
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치는 주축과 기어박스가 직접적으로 결합되지 않고 스플라인을 통해 결합되기 때문에 발전에 필요한 토크만이 기어박스로 전달될 수 있어 축방향 하중 또는 굽힘 하중으로 인한 기어박스 내의 기어 치합불량이 최소화될 수 있고, 이에 따라 고장이 예방되어 내구성이 향상될 수 있으며, 기어박스 고장시 너셀 내에서 볼트 체결을 제거하는 것만으로 주축과 기어박스를 용이하게 분리할 수 있다.Since the main shaft and the gear box are coupled through the spline without being directly coupled to each other, only the torque required for power generation can be transmitted to the gear box, It is possible to minimize the failure of the gear engagement in the gear box due to the directional load or the bending load. Therefore, the failure can be prevented and the durability can be improved. In case of failure of the gearbox, Can be easily separated.
더 나아가 상기와 같이 주축과 기어박스를 연결하면, 주축과 기어박스 축의 길이를 상대적으로 짧게 설계하는 것이 가능하여 궁극적으로 너셀 길이를 짧게 설계할 수도 있고, 유지보수 공간을 더 확보할 수도 있다.
Furthermore, when the main shaft and the gear box are connected as described above, the length of the main shaft and the gear box shaft can be designed to be relatively short, so that the nose length can be designed to be short and the maintenance space can be further secured.
한편, 본 고안에 따른 주축과 기어박스의 연결장치에는 윤활제를 필요로 하기 때문에 이러한 윤활제를 누유 없이 저장할 수 있도록 상기 스플라인 바디(40)에는 주축(100)의 외주면에 구비되어 누유를 방지하는 커버(50)가 볼트(30) 결합 될 수 있다.The
즉, 상기 커버(50)는 주축(100)의 외주면을 둘러싸도록 구비되되, 커버(50)의 외주면이 기어박스 축 플랜지(20)의 외주면과 동일선 상에 위치될 수 있는 직경을 갖도록 형성되어 하나의 볼트(30)를 통해 기어박스 축 플랜지(20), 스플라인 바디(40), 커버(50)가 한번에 결합될 수 있도록 한다.That is, the
아울러 더욱 효과적으로 누유를 방지할 수 있도록 상기 커버(50)와 주축(100)의 사이 및 기어박스 축 플랜지(20)와 주축 플랜지(10)의 사이에는 각각 누유를 방지하기 위한 오링(60)이 더 구비될 수 있다.An o-
이러한 오링(60)은 커버(50)의 내주면과 이와 접하는 주축(100)의 외주면 사이에 구비되어 커버(50)와 주축(100) 사이의 기밀성을 높여 누유를 방지하여 주고, 기어박스 축 플랜지(20)의 측면과 이와 마주하는 주축 플랜지(10)의 측면 사이에 오링(60)이 구비되어 기밀성을 높임에 따라 윤활유의 누유를 방지하여 줄 수 있다.
The O-
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치의 일부를 보인 정단면도로, 이에 도시된 바와 같이 상기 스플라인 외치차(11)는 이끝면이 크라우닝 가공될 수 있다.FIG. 3 is a front sectional view showing a part of a connecting device of a main shaft and a gear box of a wind turbine according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the spline
이와 같이 스플라인 외치차(11)가 크라우닝 가공을 통해 이끝면이 이의 폭방향으로 둥그스름하게 형성되면 스플라인 외치차(11)와 스플라인 내치차(41)가 맞물려 고정되었을 때 여유 공간부가 형성될 수 있기 때문에 굽힘하중의 발생으로 주축플랜지의 변형이 발생하더라도 유연하게 거동할 수 있어 더욱 효과적으로 기어박스에 토크만을 전달할 수 있게 된다.When the end face of the
10: 주축 플랜지 11: 스플라인 외치차
20: 기어박스 축 플랜지 30: 볼트
40: 스플라인 바디 41: 스플라인 내치차
50: 커버 60: 오링10: Main spindle flange 11: Spline spokes
20: gearbox shaft flange 30: bolt
40: Spline body 41: In-spline gear
50: Cover 60: O-ring
Claims (5)
상기 주축(100)과 기어박스 축(200)은 서로 마주보는 면에 각각 주축 플랜지(10)와 기어박스 축 플랜지(20)가 볼트(30) 결합되고,
상기 주축플랜지(10)의 외주면에는 스플라인 외치차(11)가 형성되고, 상기 기어박스 축 플랜지(20)에는 내주면에 상기 스플라인 외치차(11)와 치합되는 스플라인 내치차(41)가 형성된 스플라인 바디(40)가 볼트(30) 결합된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치.The main shaft 100 of the wind power generator and the gear box shaft 200 are coupled by a spline,
The main shaft 100 and the gear box shaft 200 are coupled with bolts 30 on the surfaces facing each other with the main shaft flange 10 and the gear box shaft flange 20,
A spline external tooth profile 11 is formed on the outer circumferential surface of the spindle flange 10 and a spline body 41 having an internal spline inner tooth gear 41 engaging with the spline external tooth profile 11 is formed on the inner circumferential surface of the gear box shaft flange 20. [ (40) is coupled with a bolt (30).
상기 스플라인 바디(40)에는 주축의 외주면에 구비되어 누유를 방지하는 커버(50)가 볼트결합된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치.The method according to claim 1,
Wherein the spline body (40) is provided with a cover (50) provided on an outer circumferential surface of the main shaft to prevent oil leakage. The spline body (40) is bolted to the main shaft of the wind turbine.
상기 커버(50)와 주축(100)의 사이 및 기어박스 축 플랜지(20)와 주축 플랜지(10)의 사이에는 각각 누유를 방지하기 위한 오링(60)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치.The method of claim 3,
Wherein an o-ring (60) for preventing oil leakage is further provided between the cover (50) and the main shaft (100) and between the gear box shaft flange (20) and the main shaft flange Connection of main shaft and gearbox.
상기 스플라인 외치차(11)는 이끝면이 크라우닝 가공된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 주축과 기어박스의 연결장치.The method of claim 1, 3, or 4,
Wherein the spline external teeth (11) is formed by crowning the end surfaces of the spline external teeth (11).
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JP2009138578A (en) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | E & E Kk | Rotor supporting structure of horizontal axis wind turbine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR20120003513U (en) | 2012-05-21 |
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