KR20090077766A - 풍력 발전기 설비의 구동 벨트 증속 구동 장치 - Google Patents

풍력 발전기 설비의 구동 벨트 증속 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본원발명의 풍력 발전기 설비의 전송 벨트 증속 구동 장치에는, 프레임, 상기 프레임 위에 설치된 발전기 및 증속 전동 벨트 장치 등이 포함되며, 상기 증속 전동 벨트 장치는 발전기의 입력측과 풍차 사이에 설치되며, 그중에는 증속 전동 벨트 장치의 1차 풀리 축이 커플링을 통과하여 풍차와 연결된다.
Figure P1020097006900
풍력 발전, 전동 벨트, 증속

Description

풍력 발전기 설비의 구동 벨트 증속 구동 장치 {A DRIVING BELT SPEEDUP DRIVING DEVICE OF A WIND GENERATING SET}
본 발명은 일종의 풍력 에너지를 이용한 발전 기술과 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 일종의 풍력 발전기 설비의 전동 벨트 증속 구동 장치에 관한 것이다.
풍력전기에 대한 사회의 사용 요구를 만족시키며, 환경 보호를 강화하기 위하여, 풍력 에너지는 석탄, 석유 등 화석연료 에너지원의 대체재로서 그리고 재생 가능한 에너지로서 세계 각국에서 보편적으로 중시되고 있다. 또한, 풍력발전 산업은 이미 세계 각국에서 주목을 받고 있으며, 현재 신속히 발전하고 있다. 현재 풍력 발전기의 풍차와 발전기 사이의 증속 전동(speedup transmission)은 기어 박스를 통하여 이루어지고 있으나, 풍력 발전기에서 고장율이 가장 높은 부분이 바로 이러한 기어 박스이다. 일반적인 기어 박스의 중량은 10여 톤으로부터 몇십 톤이며, 전체 기어박스는 지면으로부터 몇십 미터 심지어 백여 미터 높이에 설치되므로, 일단 고장이 발생하면, 부품의 보수 및 교체가 매우 어려우며, 보수 비용도 매우 높다. 대형 풍력 발전기가 빠르게 발전함에 따라, 기어박스는 더욱더 커지고 더욱더 무거워지고 있으며, 이로써 운송 및 설치도 어렵게 된다. 기어 박스는 풍 력 발전기의 필수적인 중요한 부품이며, 정밀도에 대한 요구가 높고, 가격이 비싸기에, 풍력 발전에 대한 원가도 증가시키게 된다.
본 발명의 목적은 풍력 발전기 설비에서 풍차와 발전기 사이의 속도를 증가 시키는데 사용되는 풍력 발전기 설비의 전송 벨트 증속 구동 장치를 제공함으로써, 발전 원가를 감소시키며 사용 내구성을 증가시키고자 하는 것이다.
상기의 목적은 이하의 기술 방안을 통하여 실현된다.
풍력 발전기 설비의 전송 벨트 증속 구동 장치에는, 프레임, 상기 프레임 위에 설치된 발전기 및 증속 전동 벨트 장치 등이 포함되며, 상기 증속 전동 벨트 장치는 발전기의 입력측과 풍차 사이에 설치되며, 그중에는 증속 전동 벨트 장치의 1차 풀리 축이 커플링을 통과하여 풍차와 연결된다.
상기 풍력 발전기 설비의 전송 벨트 증속 구동 장치에서, 상기 증속 전동 벨트 장치는 전동 벨트 및 풀리 조합으로 이루어진 1-4 세트로 된 전동 벨트 구조이며, 상기 풀리 중의 종동 풀리의 지름은 구동 풀리의 지름보다 작으며, 각 세트의 전동 벨트 구조 사이는 커플링을 통하여 연결하였으며, 상기 전동 벨트에는 텐셔너가 설치된다.
상기 풍력 발전기 설비의 전동 벨트 증속 구동 장치에서, 상기 전동 벨트가 아크형 기어 동기 벨트(arc-gear synchronous belt) 혹은 T형 기어 동기 벨트(T type synchronous belt) 혹은 V벨트(V-ribbed belt) 혹은 결합 벨트(banded belt)이다.
본 발명의 유리한 효과:
1. 일반적으로 풍차(wind wheel)라고 불리는 날개(blade)는 주축에 고정된 휠 허브(wheel hub)에 고정된다. 풍력의 작용하에서, 날개가 바람에 의해 구동되어 주축을 함께 회전시킨다. 커플링(coupling)의 작용하에서, 1차 구동 풀리(pulley)에 동적 에너지가 전달되고, 전동 벨트의 작용하에서 종동 풀리가 구동되며, 이때 구동 풀리의 지름은 속도를 증가시키기 위한 목적을 달성하기 위하여 종동 풀리의 지름보다 더 크다. 종동 풀리는 커플링을 통하여, 속도가 증가된 후의 동력을 2차 전동 시스템에 전달시키며, 2차 전동 시스템은 다시 속도를 증가시켜, 속도가 증가된 동력을 3차 전동 시스템에 전달시킨다. 3차 전동 시스템은 또 한번 속도를 증가시킨 후, 이후 발전기에 동력을 전달시킴으로써 전체과정을 통하여 증속 전동 목적을 실현하게 된다. 증속 전동의 목적을 달성하기 위하여, 상기 각 차수의 전동 시스템의 구동 풀리의 지름은 종동 풀리의 지름보다 크다. 필요에 따라, 전송 벨트 증속 시스템은 단일 단 전동기(single level transmission) 또는 다단 전동기(multi-level transmission) 형태일 수 있다. 기존의 기어 박스 전동기를 전동 벨트 증속 전동기로 대체함으로써 풍력 발전기의 원가를 절감할 수 있다. 또한, 전동 벨트 증속 전동기는 발전기의 진동을 감소시켜 사용 내구성을 증가시키고 소음을 감소시킨다는 점 등의 장점을 가진다.
2. 본 발명의 전체 전동 시스템은 전동을 위해 전동 벨트를 사용하고 있다. 전동 벨트 증속 구동 장치는 발전기의 조건을 충족시키도록 단일 단 전동이나 다단 전동 방식을 사용할 수 있다. 구동 풀리의 지름은 종동 풀리의 지름보다 더 커서, 증속 목적을 실현하며, 비싼 기어 박스를 대체할 수 있어 전동기 시스템의 원가를 낮출 수 있게 한다. 전동 벨트 증속 구동 장치는 풍력 발전기 설비의 원가를 감소시킬 수 있으므로, 풍력 발전 산업의 발전에 좋은 영향을 미치게 될 것이다.
3. 본 발명의 제품은 전동 부분의 중량을 감소시켰으며, 전동 벨트는 특수 규격 및 재료로 제조된다. 기존 기어박스 전동기와 비교해 볼 때, 본원발명에 따른 장치는 가볍고, 고장 발생률이 낮으며 설치 및 교체가 편리하다는 등의 장점이 있으며, 또한 풍력 발전기 설비의 원가를 대폭적으로 절감할 수 있다.
4. 전동 벨트를 사용함으로써, 보수 및 교체가 편리하며, 보수비용도 기존 기어 박스보다 더욱 많이 절감할 수 있다. 대형 풍력 발전기 설비가 빠르게 발전함에 따라, 본 발명의 제품은, 운송 및 설치 등 방면에서 더욱 많은 편리함을 부여하고 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 도시한다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 발전기 프레임 2. 발전기
3. 커플링 4. 베어링 박스
5. 전동 벨트 6. 종동 풀리
7. 종동 풀리 축 8. 2차 구동 풀리 축
9. 베어링 박스 10. 2차 구동 풀리
11. 전동 벨트 12. 커플링
13. 종동 풀리 14. 전동 벨트
15. 베어링 박스 16. 종동 풀리 축
17. 텐셔너 18. 휠 허브
19. 날개 20. 주축
21. 프레임 22. 베어링 박스
23. 커플링 24. 1차 구동 풀리 축
25. 프레임 26. 1차 구동 풀리
27. 베어링 박스 28. 탑 기둥
29. 종동 풀리 축 30. 종동 풀리
31. 프레임 32. 베어링 박스
33. 커플링 34. 3차 구동 풀리
35. 프레임 36. 베어링 박스
37. 3차 구동 풀리 축 38. 스탠드
39. 텐셔너 40. 텐셔너.
실시예1.
본 발명은 3단 증속 기구를 실시예로 선택하였지만, 사용에 있어서는 그 중의 1단 혹은 2단만도 사용 가능하고, 또한 4단 혹은 더욱 많은 단수로 증가하여 사용할 수도 있으며, 도시된 구조는 단지 본원발명의 일 실시예일 뿐이다. 본 실시예의 구조는 발전기 프레임(1) 발전기(2), 커플링(3), 베어링 박스(4), 전동 벨트(5)를 포함하여, 전동 벨트의 형식은 아크형 기어 동기 벨트(arc-gear synchronous belt) 혹은 T형 기어 동기 벨트 혹은 V벨트 혹은 결합 벨트(banded belt)이며, 또한 기타 형식으로 된 벨트도 사용할 수 있다. 1차 전동 부품 중에는 종동 풀리(6), 종동 풀리 축(7)도 포함한다. 또한, 2차 구동 풀리 축(8), 베어링 박스(9), 2차 구동 풀리(10), 전동 벨트(11), 커플링(12), 종동 풀리(13), 전동 벨트(14), 베어링 박스(15), 종동 풀리 축(16), 텐셔너(17), 휠 허브(18), 날개(19), 주축(20), 프레임(21), 베어링 박스(22), 커플링(23), 1차 구동 풀리 축(24), 프레임(25), 1차 구동 풀리(26), 베어링 박스(27), 탑 기둥(28), 종동 풀리 축(29), 종동 풀리(30), 프레임(31), 베어링 박스(32), 커플링(33), 3차 구동 풀리(34), 프레임(35), 베어링 박스(36), 3차 구동 풀리 축(37), 스탠드(38), 텐셔너(39), 텐셔너(40)도 포함한다.
날개(19)는 휠 허브(18)와 연결되어 있으며, 베어링 박스(22)는 주축(20)의 좌우에 각각 장착되어 프레임(21) 상에 고정되며, 주축(20)의 일단은 휠 허브(18) 상에 결합되고 타단은 커플링(23)과 연결 되였으며, 상기 커플링(23)은 동력 전동을 실현시키도록 1차 구동 풀리 축(24)과 연결되며, 1차 구동 풀리(26)는 1차 구동 풀리 축(24) 상에 고정되며, 상기 1차 구동 풀리 축(24) 상에는 2개의 베어링 박스(27)가 각각 좌우측 상에 설치되어 프레임(25) 상에 고정된다. 종동 풀리(13)는 종동 풀리 축(16) 상에 고정되며, 상기 종동 풀리 축(16) 상에는 2개의 베어링 박스(15)가 각각 좌우측 상에 설치되어 프레임(25) 상에 고정된다. 1차 구동 풀리(26)는 전동 벨트(14)를 통하여 종동 풀리(13)와 연결되어 증속 전동을 실현할 수 있다. 텐셔너(17)의 양단은 프레임(25) 상에 고정되어 전동 벨트(14)를 조이거나 느슨하게 하는데 사용되며, 커플링(12)의 일단은 종동 풀리 축(16)과 연결되고 타단은 2차 구동 풀리 축(8)과 연결되어 동력 전동을 실현한다.
2차 구동 풀리(10)는 2차 구동 풀리 축(8) 상에 고정되고, 상기 2차 구동 풀리 축(8) 상에는 2개의 베어링 박스(9)가 각각 좌우측 상에 설치되어 프레임(31) 상에 고정되며, 2차 구동 풀리(10)는 전동 벨트(11)를 통해 종동 풀리(30)와 연결되어 증속 전동을 실현한다. 텐셔너(39)의 양단은 프레임(31) 상에 고정되어 전동 벨트(11)를 조이거나 느슨하게 하는데 사용되며, 종동 풀리(30)는 종동 풀리 축(29) 상에 설치되며, 상기 종동 풀리 축(29) 상에는 2개의 베어링 박스(32)가 각각 좌우측 상에 설치되어 프레임(31) 상에 고정되며, 커플링(33)의 일단은 종동 풀리 축(29)과 연결되고 타단은 3차 구동 풀리 축(37)과 연결되어 전동을 실현한다. 3차 구동 풀리(34)는 3차 구동 풀리 축(37)에 고정되며, 상기 3차 구동 풀리 축(37) 상에는 2개의 베어링 박스(36)가 각각 좌우측 상에 설치되어 프레임(35) 상 에 고정되며, 3차 구동 풀리(34)는 전동 벨트(5)를 통해 종동 풀리(6)와 연결되어 증속 전동을 실현한다. 텐셔너(40)의 양단은 각각 프레임(35) 상에 고정되어 전동 벨트(5)를 조이거나 느슨하게 하는데 사용되며, 종동 풀리(6)는 종동 풀리 축(7) 상에 고정되며, 상기 종동 풀리 축(7) 상에는 2개의 베어링 박스(4)가 각각 좌우측 상에 설치되어 프레임(34) 상에 고정되며, 커플링(3)의 일단은 종동 풀리 축(7)과 연결되고 타단은 발전기(2)와 연결되어 동력 전동을 실현하며 최종적으로 발전을 실현한다. 발전기(2)는 발전기 프레임(1) 상에 고정되며, 프레임(35), 프레임(31), 프레임(25), 프레임(21) 및 발전기 프레임(1)은 각각 스탠드(38) 상에 고정되며, 이러한 스탠드(38)는 탑 기둥(28) 상에 고정된다.

Claims (3)

  1. 풍력 발전기 설비의 전동 벨트 증속 구동 장치로서,
    프레임;
    상기 프레임 위에 설치된 발전기; 및
    증속 전동 벨트 장치; 를 포함하며,
    상기 증속 전동 벨트 장치는 발전기의 입력측과 풍차 사이에 설치되며, 증속 전동 벨트 장치의 1차 풀리 축이 커플링을 통하여 상기 풍차와 연결되는,
    풍력 발전기 설비의 전동 벨트 증속 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전동 벨트 증속 구동 장치는 전동 벨트 및 풀리의 조합으로 구성된 1-4 세트의 전동 벨트 구조이며, 상기 풀리 중에서 종동 풀리의 지름은 구동 풀리의 지름보다 작으며, 상기 전동 벨트 메커니즘의 각 세트는 커플링을 통해 연결되며, 상기 전동 벨트에는 텐셔너가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    풍력 발전기 설비의 전동 벨트 증속 구동 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전동 벨트가 아크형 기어 동기 벨트 혹은 T형 기어 동기 벨트 혹은 V벨트 혹은 결합 벨트인 것을 특징으로 하는,
    풍력 발전기 설비의 전동 벨트 증속 구동 장치.
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