KR20120042371A - 브레이크 시스템 및 이를 구비한 풍력 발전기 - Google Patents

브레이크 시스템 및 이를 구비한 풍력 발전기 Download PDF

Info

Publication number
KR20120042371A
KR20120042371A KR1020100104043A KR20100104043A KR20120042371A KR 20120042371 A KR20120042371 A KR 20120042371A KR 1020100104043 A KR1020100104043 A KR 1020100104043A KR 20100104043 A KR20100104043 A KR 20100104043A KR 20120042371 A KR20120042371 A KR 20120042371A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
yaw
brake disc
brake
tower
caliper
Prior art date
Application number
KR1020100104043A
Other languages
English (en)
Inventor
엄재광
임인규
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020100104043A priority Critical patent/KR20120042371A/ko
Publication of KR20120042371A publication Critical patent/KR20120042371A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0244—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/02—Braking members; Mounting thereof
    • F16D65/04—Bands, shoes or pads; Pivots or supporting members therefor
    • F16D65/092—Bands, shoes or pads; Pivots or supporting members therefor for axially-engaging brakes, e.g. disc brakes
    • F16D65/095—Pivots or supporting members therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/321—Wind directions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

브레이크 시스템 및 이를 포함하는 풍력발전기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 시스템은 타워 및 타워의 상측에 위치되어 타워를 중심으로 좌우 방향으로 회전가능한 너셀을 포함하는 풍력 발전기의 좌우 방향 회전을 제어하는 브레이크 시스템으로서, 타워의 상부 외측면에 타워의 외주부를 따라 형성되는 요 브레이크 디스크, 요 브레이크 디스크에 제동을 걸기 위해서 일측이 너셀의 하측부에 설치되며, 타측에 요 브레이크 디스크의 외주부가 수용되는 수용부가 형성된 캘리퍼를 포함한다.

Description

브레이크 시스템 및 이를 구비한 풍력 발전기 {Brake system and wind generator having the same}
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 보다 작은 힘으로 동일 요 모멘트(yaw moment)를 제어할 수 있는 브레이크 시스템을 구비한 풍력 발전기에 관한 것이다.
풍력 발전은 풍력으로 발전기를 구동하여 전력을 생산한다. 풍력 발전은 기존의 화석연료나 우라늄 등을 이용한 발전 방식과 달리 공해가 발생하지 않는 전력 생산 방식이다.
풍력 발전기는 풍력에 의해 회전되는 로터(rotor)와, 이 로터에 연결되어 회전운동을 전달하는 드라이브 트레인(저속축, 증속기, 고속축)과 이의 후단에 연결된 발전기, 상기 기기들이 설치되는 너셀(nacelle) 및 너셀을 지지하는 타워(tower)로 구성된다.
한편, 너셀에는 요 에러(yaw error ; 로터의 회전면과 풍향이 수직상태로부터 벗어나는 각도로서, 값이 클수록 풍력 활용도가 저하되어 출력이 감소되고, 시스템에 불안정한 하중이 작용하게 되어 수명 단축을 초래하는 원인이 된다.)에 대응하기 위하여 요 시스템(yaw system)이 구비된다. 즉, 요 시스템은 풍력 발전기가 최고의 효율로 전력을 생산할 수 있도록 하기 위하여 항상 맞바람이 부는 방향으로 풍력 발전기의 블레이드 및 너셀을 회전시키는 장치이다.
너셀이 회전하게 될 경우, 매우 큰 요 모멘트(yaw moment)가 발생하게 되는데, 이를 제어하기 위하여, 브레이크 시스템(brake system)이 필요하다. 브레이크 시스템이 타워를 중심으로 회전을 하고 있는 너셀에 제동을 걸 경우, 브레이크 시스템의 요 브레이크 디스크에 제동력이 걸린 상태에서 너셀이 적절한 속도로 회전하게 된다.
종래에는 요 회전으로 인해 발생하는 요 모멘트(yaw moment)를 제동하기 위한 힘을 얻기 위해서 마찰 제동력을 요 브레이크 디스크 안쪽에서 발생시켰다. 그러나 이와 같은 경우 풍력 발전기의 요 모멘트(yaw moment)를 제어하기 위해서 비교적 큰 힘이 필요하였다.
또한 종래에 풍력 발전기에 설치되어 왔던 브레이크 시스템은 풍력 발전기 제작 후 예상치 못한 소음, 진동 등에 대해 적절히 대처하기가 힘든 상황이였다.
본 발명의 실시예들은 풍력 발전기의 요 모멘트(yaw moment)를 제어하기 위해서 비교적 작은 힘이 필요한 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 풍력 발전기 제작 후 예상치 못한 소음, 진동 등에 대해서 적절히 대처할 수 있는 브레이크 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 타워 및 상기 타워의 상측에 위치되어 상기 타워를 중심으로 좌우 방향으로 회전가능한 너셀을 포함하는 풍력 발전기의 좌우 방향 회전을 제어하는 브레이크 시스템으로서, 상기 타워의 상부 외측면에 상기 타워의 외주부를 따라 형성되는 요 브레이크 디스크, 상기 요 브레이크 디스크에 제동을 걸기 위해서 일측이 상기 너셀의 하측부에 설치되며, 타측에 상기 요 브레이크 디스크의 외주부가 수용되는 수용부가 형성된 캘리퍼를 포함하는, 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
이때, 상기 수용부에는 상기 요 브레이크 디스크를 가압할 수 있는 브레이크 피스톤 및 상기 브레이크 피스톤과 상기 요 브레이크 디스크 사이에 개재되는 패드가 설치될 수 있다.
또한, 상기 브레이크 피스톤 및 상기 패드는 상기 요 브레이크 디스크의 상면 및 하면 양측을 가압하도록 한 쌍으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 캘리퍼는 상기 요 브레이크 디스크의 외주부에 복수 개로 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 캘리퍼는 2개이며, 상기 2개의 캘리퍼는 상기 요 브레이크 디스크에 180도 간격으로 설치될 수 있다.
이때, 상기 브레이크 시스템의 외주부에 설치되며, 상기 캘리퍼의 유압크기와 다른 유압을 제공할 수 있는 보조 캘리퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 요 브레이크 디스크는 동심원 상에 배열되되 겹치지 않는 마찰면을 포함하는 복수의 링형 디스크를 포함하고, 상기 복수의 링형 디스크의 마찰면은 각각 서로 다른 마찰 계수를 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 마찰면에 각각 대응하는 복수의 캘리퍼를 포함할 수 있다.
이때, 상기 요 브레이크 디스크를 보호하도록 상기 타워의 상부측에 설치되며 상기 요 브레이크 디스크를 둘러싸는 차단막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 브레이크 시스템을 포함하는 풍력 발전기가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템을 사용함으로써 보다 작은 힘으로 풍력 발전기의 요 모멘트(yaw moment)를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템을 이용하면 풍력 발전기 제작 후 예상치 못한 소음, 진동 등에 대해 적절히 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템을 구비하는 풍력 발전기의 사시도 이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템에서 외주부에 캘리퍼 및 보조 캘리퍼가 형성된 요 브레이크 디스크의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 브레이크 시스템에서 복수 개의 링형 디스크로 형성된 요 브레이크 디스크의 평면도이다.
도 5는 요 브레이크 디스크가 타워의 외주부 및 내주부에 형성된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 브레이크 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 6은 차단막을 포함하는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 브레이크 시스템의 개략적인 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템을 구비하는 풍력 발전기의 사시도 이다. 도 2는 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2에서는 도면의 간략화를 위하여 너셀(200)의 도시는 생략하고, 너셀(200)의 하우징 하부면을 도면 번호 210으로 표시하였다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템에서 외주부에 캘리퍼 및 보조 캘리퍼가 형성된 요 브레이크 디스크의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템을 구비하는 풍력 발전기(10)는 로터(20), 타워(100) 및 너셀(200)을 포함한다. 이 때, 타워(100) 및 너셀(200) 사이에는, 요 시스템(300) 및 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)이 설치될 수 있다.
로터(20)는 블레이드(21) 및 허브(22)를 포함한다. 로터(20)의 블레이드(21)가 바람에 의해서 회전하고, 블레이드(21)가 회전하면 허브(22)가 회전하게 된다.
너셀(200)은 허브(22)에 연결되어 허브를 지지하는 하우징과, 하우징 내부에 설치되는 증속기 및 발전기 등의 구성 요소를 포함할 수 있다.
허브의 회전에 따라 너셀로 전달된 회전력은 너셀 내부의 증속기(미도시)를 통해서 증속된다. 증속된 회전력은 너셀 내부에 위치되는 발전기(도면 미도시)에 의하여 전기 에너지로 변환될 수 있다. 이와 같은 구성은 풍력 발전기에 있어서 일반적인 구성이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 너셀은 너셀의 하측에 위치되는 타워에 의하여 지지된다. 타워(100)는 하부가 넓고 가운데가 빈 원통형의 형상으로 이루어질 수 있다.
한편, 너셀(200)은 타워(100)의 상측에 위치되어 타워(100)를 중심으로 좌우 방향으로 회전한다. 여기에서 타워(100)를 중심으로 한 좌우 방향 회전은 요(yaw) 방향 회전으로 지칭될 수 있다.
이와 같이 너셀이 타워의 상측에서 바람이 불어오는 방향에 따라 요 방향으로 회전하기 위하여 너셀과 타워 사이에는 요 시스템(300)이 구비된다. 요 시스템(300)은 풍력 발전기의 로터와 나셀을 바람이 불어오는 방향으로 향하게 하여 풍력 발전기의 효율이 최대가 되게 하고, 풍력 발전기 전체에 작용하는 피로하중을 감소시키는 역할을 한다.
요 시스템(300)은 기어림(310), 요 베어링(320) 및 요 드라이브(330)를 포함할 수 있다.
기어림(Gear rim: 310)은 타워의 상부측 내주면에 설치되며 후술하는 요 드라이브의 구동 기어와 맞물리도록 형성된다.
기어림(310)과 너셀(200)의 하우징 하부면(210) 사이에는 너셀(200)이 타워(100) 상측에서 요 방향으로 용이하게 회전할 수 있도록 요 베어링(320)이 타워 내주면을 따라 설치된다.
요 드라이브(330)는 풍력 발전기의 너셀이 요 방향 회전을 수행할 수 있도록 하기 위한 구성 요소이다. 요 드라이브(330)는 너셀(200)의 하우징 하부면(210)의 상측에 위치되는 구동 모터(332)와 상기 구동 모터(332)로부터 하측으로 연장되는 회전축의 단부에서 회전가능한 구동 기어(334)를 포함할 수 있다. 구동 기어(334)는 기어림(310)의 내주면에 맞물리도록 형성된다. 이에 따라 구동 모터(332)에 의하여 구동 기어(334)가 회전하면 구동 기어(334)가 기어림(310)의 내주면을 따라 회전하고, 이에 따라 너셀이 타워 상부에서 요 방향으로 회전하게 된다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)은 타워(100)를 중심으로 좌우 방향으로 회전가능한 너셀(200)을 구비하는 풍력 발전기의 좌우 방향 회전을 제어한다.
이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)은 요 브레이크 디스크(410) 및 캘리퍼(420)를 포함할 수 있다.
요 브레이크 디스크(410)는 타워(100)의 상부 외측면에 상기 타워(100)의 외주부를 따라 형성된다. 도 3을 참조하면, 요 브레이크 디스크(410)는 하나의 링형 디스크로 구성될 수 있다. 이때, 도면에 도시되진 않았지만, 하나의 링형 디스크의 상부면 및 하부면에는 마찰면이 형성된다.
한편, 캘리퍼(420)는 요 브레이크 디스크(410)의 마찰면에 제동을 걸어 회전하는 너셀(200)의 요 방향의 회전을 약하게 하거나 혹은 멈추게 하기 위한 구성요소이다. 이를 위하여 캘리퍼(420)는 너셀(200)의 하우징의 하부면 하측에 설치된다. 이 때, 캘리퍼(420)의 일측은 하우징 하부면의 외주부, 즉 타워의 외측부에,설치된다. 캘리퍼의 하부측에는 상기 요 브레이크 디스크(410)의 외주부가 수용되는 수용부(421)가 형성된다.
상기 수용부(421)에는 상기 요 브레이크 디스크(410)를 가압할 수 있는 브레이크 피스톤(422) 및 상기 브레이크 피스톤(422)과 상기 요 브레이크 디스크(410) 사이에 개재되는 패드(423)가 설치될 수 있다. 브레이크 피스톤은 요 브레이크 디스크를 중심으로 상측 및 하측에 한쌍으로 형성될 수 있다. 이에 따라 브레이크 피스톤이 요 브레이크 디스크의 상면 및 하면을 각각 가압할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)의 캘리퍼(420)에 구비된 브레이크 피스톤(422)은 상하로 이동하여 브레이크 피스톤(422)과 결합되어 있는 패드(423)를 상하로 움직이게 할 수 있다. 이에 따라, 브레이크 피스톤(422)이 상하로 이동할 때, 패드(423)가 상하로 이동하여서 요 브레이크 디스크(410)에 접촉하고, 패드(423)가 요 브레이크 디스크(410)와 접촉함에 따라, 패드(423)면과 요 브레이크 디스크(410) 면 사이에 마찰이 발생하면, 패드(423)를 수용부에 구비하고 있는 캘리퍼(420)가 너셀(200)의 타워(100)를 중심으로 한 요 방향의 회전을 멈추게 할 수 있다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템에서는 요 브레이크 디스크에 제동을 걸기 위하여 상하방향으로 작동하는 브레이크 피스톤을 예로 들었으나, 타워의 외주면에 설치되는 요 브레이크 디스크의 외주면에 제동을 걸 수 있는 위치라면 브레이크 피스톤은 어떠한 위치에든 위치될 수 있을 것이며, 요 브레이크 디스크를 제동하기 위한 제동 장치의 구성으로서 브레이크 피스톤 및 마찰 패드의 구성도 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
한편, 너셀(200)에 가하는 제동력을 크게 하기 위해서 브레이크 피스톤 및 마찰 패드를 구비한 캘리퍼(420)는 상기 요 브레이크 디스크의 외주부에 복수 개로 형성될 수 있다.
이와 같이 캘리퍼(420)를 복수 개로 구성하여 요 브레이크 디스크(410)에 걸리는 제동력을 크게 하여 너셀(200)을 보다 빨리 멈추게 할 수 있다. 또한, 캘리퍼(420)를 복수 개로 구성할 경우, 제동력이 요 브레이크 디스크(410)의 한 지점에 가해지지 않고 요 브레이크 디스크(410)의 여러 지점에 분산되게 된다. 결국 제동력이 여러 지점에 분산되어, 제동시, 너셀(200)의 요 방향으로의 움직임을 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 이와 같이 구성함으로써 너셀(200)의 수직 방향으로의 움직임을 최소화시켜, 너셀(200)의 수직 방향으로 움직임 때문에 발생할 수 있는 소음을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)은 도 3에 도시된 바와 같이, 캘리퍼(420)는 2개로 구성되고, 2개의 캘리퍼(420)는 요 브레이크 디스크(410)에 180도 간격으로 설치될 수 있다. 2개의 캘리퍼(420)가 요 브레이크 디스크(410)에 180도 간격으로 설치됨으로써 두 개의 캘리퍼(420)가 한곳으로 몰렸을 때보다 균일한 제동력으로 요 브레이크 디스크를 제동할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)은 캘리퍼(420)를 2개로 구성하고, 요 브레이크 디스크(410)에 180도 간격으로 설치하였으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 2개 이상의 캘리퍼(420)가 요 브레이크 디스크(410) 상에서 동일한 각도 간격으로 설치될 수도 있을 것이다.
보다 상세히, 요 브레이크 디스크를 제동할 수 있는 캘리퍼(420)를 두 개 이상 설치할 때, 복수 개의 캘리퍼에서 요 브레이크 디스크를 제동하는 제동력이 동일하도록 구성하는 것이 일반적이나, 갑자기 바람이 일 방향으로 강하게 부는 경우와 같이 돌발적인 상황이 발생한 경우 각각의 캘리퍼(420)의 브레이크 피스톤(422)에 공급되는 공압 또는 유압을 다르게 구성하여 캘리퍼(420)의 수용부(421) 내에 설치되어 있는 패드(423)가 요 브레이크 디스크(410)를 서로 다른 힘으로 가압하게 할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면 상기 설치된 캘리퍼에 추가하여, 상기 캘리퍼(420)의 유압크기와 다른 유압을 제공할 수 있는 보조 캘리퍼(430)를 요 브레이크 디스크(410)의 외주부에 설치할 수도 있다.
보조 캘리퍼(430)들이 있을 경우에는, 앞에서와 설명한 바와 마찬가지로, 브레이크 시스템(400)이 보조 캘리퍼(430)들의 패드 각각에 걸리는 유압 또는 공압을 다르게 하여, 브레이크 시스템(400)이 패드(423)와 요 브레이크 디스크(410) 사이의 제동력을 세밀하게 제어할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)은 캘리퍼(caliper,420)를 요 브레이크 디스크(410)의 외주부에 위치시킴으로써, 요 브레이크 디스크가 타워의 내주면에 설치되고 요 브레이크 디스크의 내측면에서 요 브레이크 디스크를 제동하는 경우와 비교할 때, 요 모멘트(yaw moment)를 제어하기 위한 제동력의 크기, 즉 캘리퍼(420)의 브레이크 피스톤(422)에 공급되는 유압이나 공압의 크기를, 줄일 수 있다. 왜냐하면, 같은 유압이나 공압이 캘리퍼(420)의 브레이크 피스톤(422)에 공급되더라도, 상대적으로 타워(100)의 중심으로부터 반지름이 더 멀리 떨어진 요 브레이크 디스크(410) 상에 캘리퍼(420)의 패드(423)가 접촉할 때가 반지름이 작은 곳의 요 브레이크 디스크(410) 상에 캘리퍼(420)의 패드(423)가 접촉할 때보다 더 많은 제동력이 걸리기 때문이다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)의 캘리퍼(420)가 요 브레이크 디스크(410)에 수직하게 형성되었으나, 캘러퍼(420)가 요 브레이크 디스크(410)에 수평하게 형성될 수도 있다. 예를 들면, 캘리퍼(420)가 요 브레이크 디스크(410)에 수평하게 형성되기 위해서, 너셀(200)의 하측부에 'ㄴ' 형상으로 된 구조물을 연결하고, 너셀(200)의 하측부에 연결된 'ㄴ' 형상으로 된 구조물의 일측에 캘리퍼(420)를 수평하게 연결할 수 있다.
다음으로 너셀(200)에 설치되어 있는 캘리퍼(420)를 사용하여 요 브레이크 디스크(410)에 제동을 걸어 너셀(200)을 멈추게 하는 과정을 설명한다.
요 방향으로 회전하고 있는 너셀(200)을 멈추거나 회전 속도를 줄일 필요가 있는 경우, 외부로부터 유압 또는 공압을 공급하여 캘리퍼(420)의 수용부(421)에 설치되어 있는 브레이크 피스톤(422)들을 상하 방향으로 이동시킨다.
브레이크 피스톤(422)이 상하 방향으로 이동함에 따라서, 브레이크 피스톤(422)의 일측에 설치되어 있는 패드(423)가 요 브레이크 디스크(410)를 가압하게 된다.
요 브레이크 디스크(410)가 가압 됨에 따라서, 패드(423)와 요 브레이크 디스크(410)와의 사이에 마찰력이 발생하고, 발생된 마찰력에 의해서 요 브레이크 디스크(410)와 접촉되어 있는 패드(423)에 제동력이 가해진다.
이에 따라, 수용부에 패드(423)를 구비하고 있는 캘리퍼(420)가 캘리퍼(420)와 연결되어 있는 너셀(200)의 타워(100)를 중심으로 한 요 방향의 회전을 멈추게 한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 브레이크 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 이하 제 2 실시예를 설명함에 있어 제 1 실시예와 동일한 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하고 제 1 실시예와 구별되는 구성을 중심으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 브레이크 시스템에 있어서, 요 브레이크 디스크(410)는 동심원 상에 배열되되 겹치지 않는 마찰면을 포함하는 복수의 링형 디스크(112 114)를 포함할 수 있다.
이 때 복수의 링형 디스크의 마찰면은 각각 서로 다른 마찰 계수를 가질 수 있다. 그리고 요 브레이크 디스크의 외주면에 설치되는 복수의 캘리퍼(420' 430' 각각은 어느 하나의 링형 디스크의 마찰면을 가압할 수 있도록 할 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 캘리퍼(420')가 복수의 링형 디스크 중 내측에 위치되는 링형 디스크(114)를 제동할 수 있도록 하고, 제 2 캘리퍼(430')가 복수의 링형 디스크 중 외측에 위치되는 링형 디스크(112)를 제동할 수 있도록 구성하였다. 이 때, 제 1 캘리퍼 및 제 2 캘리퍼는 앞서 제 1 실시예에서 설명한 캘리퍼(420) 및 보조 캘리퍼(430)에 대응할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 브레이크 시스템(400')은 서로 다른 마찰면을 구비한 복수의 링형 요 브레이크 디스크를 서로 다른 제동력을 갖는 캘리퍼가 제동하도록 함으로써 보다 정확한 제동이 가능하므로 풍력 발전기 제작 후 예상치 못한 소음 또는 진동을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 브레이크 시스템(400')의 요 브레이크 디스크(410)는 두 개 이상의 링형 디스크(112 114)가 결합 되어 서로 다른 마찰면을 형성하였으나,이에 한정되지 않고, 요 브레이크 디스크(410)를 하나의 링형 디스크로 구성하고, 하나의 링형 디스크에 서로 다른 마찰면을 형성하여 각각의 마찰면에 서로 다른 캘리퍼(420')가 위치되게 할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 브레이크 시스템의 구성도이다.
이하 제 3 실시예를 설명함에 있어 제 1 실시예와 동일한 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하고 제 1 실시예와 구별되는 구성을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)은 보조 캘리퍼(430)가 요 브레이크 디스크(410)의 외주부에 위치하였으나, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 브레이크 시스템은 보조 캘리퍼(430")가 요 브레이크 디스크의 내주부에 위치하게 구성할 수 있다.
이를 위해서 본 발명의 제 3 실시예에 따른 브레이크 시스템에 있어서, 요 브레이크 디스크(410)는 상기 타워(100)를 관통하도록 구성되며, 요 브레이크 디스크(410)의 외주부는 타워(100)의 외주면을 따라 형성되게 하고, 요 브레이크 디스크(410)의 내주부는 타워(100)의 내주면을 따라 형성된다. 그리고, 캘리퍼(420")는 외주면에 형성된 요 브레이크 디스크를 제동하도록 타워의 외측부에 위치되며, 보조 캘리퍼(430")는 요 브레이크 디스크(410)의 내주부에 위치하여,요 브레이크 디스크(410)의 내주부에서 요 브레이크 디스크(410)를 가압한다.
한편, 도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 구성도이다. 이하 제 4 실시예를 설명함에 있어 제 1 실시예와 동일한 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하고 제 1 실시예와 구별되는 구성을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 브레이크 시스템(400)은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 브레이크 시스템에 추가하여 차단막(440)을 더 포함한다.
도 6을 참조하면, 차단막(440)은 요 브레이크 디스크(410)를 보호하도록 상기 타워의 상부측에 설치되며, 요 브레이크 디스크(410)를 둘러싸도록 형성된다.
이와 같이, 차단막(440)을 설치함에 따라서 외부로부터의 이물질이 브레이크 시스템(400)에 들어오지 않게 할 수 있다. 차단막이 없는 경우에는 브레이크 시스템(400)의 수용부에 먼지와 같은 이물질이 들어갈 경우, 브레이크 시스템(400)이 쉽게 파손될 수 있을 것인 바, 본 실시예에서는 이와 같은 브레이크 시스템의 손상을 방지하기 위하여 차단막이 설치되도록 한다. 차단막은 타워의 외주면에 설치될 수 있는 강성의 구조물이거나 또는 유연한 재질의 차단 방지막 등으로 형성될 수 있을 것인 바, 이와 같은 차단막의 구조 및 재질 등은 당업자가 고려할 수 있는 범위 내에서 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
10 : 풍력 발전기 20 : 로터
21 : 블레이드 22 : 허브
100 : 타워(tower) 200 : 너셀(nacell)
300 : 요 시스템 310 : 기어림
320 : 요 베어링 330 : 요 드라이브(yaw drive)
332 : 구동 모터 334 : 구동 기어
400 : 브레이크 시스템 410 : 요 브레이크 디스크
420 : 캘리퍼(caliper) 421 : 수용부
422 : 브레이크 피스톤 423 : 패드
430 : 보조 캘리퍼 440 : 차단막

Claims (9)

  1. 타워 및 상기 타워의 상측에 위치되어 상기 타워를 중심으로 좌우 방향으로 회전가능한 너셀을 포함하는 풍력 발전기의 좌우 방향 회전을 제어하는 브레이크 시스템으로서,
    상기 타워의 상부 외측면에 상기 타워의 외주부를 따라 형성되는 요 브레이크 디스크;
    상기 요 브레이크 디스크에 제동을 걸기 위해서 일측이 상기 너셀의 하측부에 설치되며, 타측에 상기 요 브레이크 디스크의 외주부가 수용되는 수용부가 형성된 캘리퍼;를 포함하는, 브레이크 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수용부에는 상기 요 브레이크 디스크를 가압할 수 있는 브레이크 피스톤 및 상기 브레이크 피스톤과 상기 요 브레이크 디스크 사이에 개재되는 패드가 설치되는, 브레이크 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 브레이크 피스톤 및 상기 패드는 상기 요 브레이크 디스크의 상면 및 하면 양측을 가압하도록 한 쌍으로 형성되는, 브레이크 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 캘리퍼는 상기 요 브레이크 디스크의 외주부에 복수 개로 형성되는, 브레이크 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 브레이크 시스템의 외주부에 설치되며, 상기 캘리퍼의 유압크기와 다른 유압을 제공할 수 있는 보조 캘리퍼를 더 포함하는, 브레이크 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 요 브레이크 디스크는 동심원 상에 배열되되 겹치지 않는 마찰면을 포함하는 복수의 링형 디스크를 포함하고, 상기 복수의 링형 디스크의 마찰면은 각각 서로 다른 마찰 계수를 갖는, 브레이크 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 마찰면에 각각 대응하는 복수의 캘리퍼를 포함하는, 브레이크 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 요 브레이크 디스크를 보호하도록 상기 타워의 상부측에 설치되며 상기 요 브레이크 디스크를 둘러싸는 차단막을 더 포함하는, 브레이크 시스템.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 시스템을 포함하는 풍력 발전기.
KR1020100104043A 2010-10-25 2010-10-25 브레이크 시스템 및 이를 구비한 풍력 발전기 KR20120042371A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100104043A KR20120042371A (ko) 2010-10-25 2010-10-25 브레이크 시스템 및 이를 구비한 풍력 발전기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100104043A KR20120042371A (ko) 2010-10-25 2010-10-25 브레이크 시스템 및 이를 구비한 풍력 발전기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120042371A true KR20120042371A (ko) 2012-05-03

Family

ID=46263137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100104043A KR20120042371A (ko) 2010-10-25 2010-10-25 브레이크 시스템 및 이를 구비한 풍력 발전기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120042371A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101524158B1 (ko) * 2014-02-19 2015-05-29 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기의 타워 승하강 장치
KR20160095918A (ko) * 2015-02-04 2016-08-12 두산중공업 주식회사 풍력 터빈 타워용 요 시스템
KR20170013812A (ko) * 2015-07-28 2017-02-07 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 풍력 발전 시스템
KR20170000672U (ko) 2015-08-12 2017-02-22 대우조선해양 주식회사 풍력 발전기의 요 브레이크 장치
EP3483425A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-15 General Electric Company Bi-directional clutch for wind turbine yaw system
CN111578051A (zh) * 2020-04-08 2020-08-25 珠海纳睿达科技有限公司 一种雷达天线及其保护装置、保护装置的安装方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101524158B1 (ko) * 2014-02-19 2015-05-29 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기의 타워 승하강 장치
KR20160095918A (ko) * 2015-02-04 2016-08-12 두산중공업 주식회사 풍력 터빈 타워용 요 시스템
KR20170013812A (ko) * 2015-07-28 2017-02-07 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 풍력 발전 시스템
KR20170000672U (ko) 2015-08-12 2017-02-22 대우조선해양 주식회사 풍력 발전기의 요 브레이크 장치
EP3483425A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-15 General Electric Company Bi-directional clutch for wind turbine yaw system
US10655600B2 (en) 2017-11-08 2020-05-19 General Electric Company Bi-directional clutch for wind turbine yaw locking system
CN111578051A (zh) * 2020-04-08 2020-08-25 珠海纳睿达科技有限公司 一种雷达天线及其保护装置、保护装置的安装方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120042371A (ko) 브레이크 시스템 및 이를 구비한 풍력 발전기
DK2273112T3 (en) Transmission system for a wind turbine generator
CN100400860C (zh) 风力涡轮机和操纵风力涡轮机的方法
CN107294273B (zh) 借助于转动装置的发电机的旋转运动控制
WO2013057836A1 (ja) 風力発電装置及び風力発電装置のヨー旋回制御方法
US11092140B2 (en) Yaw system for a wind turbine
KR101768340B1 (ko) 요 브레이크 시스템
CA2753611A1 (en) Rotor, generator and wind turbine
KR20130024610A (ko) 요 브레이크 시스템 소음 저감 장치
JP6009210B2 (ja) 建設機械の駆動装置
KR101665942B1 (ko) 풍력 터빈 타워용 요 시스템
JP2019526012A (ja) 風力タービン用のナセル及びロータ並びに方法
KR101259447B1 (ko) 브레이크 시스템
CN201874746U (zh) 风力发电机限速阻尼式制动系统
KR101625899B1 (ko) 요 브레이크 시스템
CN111425345A (zh) 风车总成
KR101571445B1 (ko) 풍력발전용 요 브레이크 시스템
KR101975794B1 (ko) 수직축 중형 풍력발전기
KR102036128B1 (ko) 멀티형 풍력 발전기의 요잉 시스템 및 이를 포함하는 멀티형 풍력 발전기
US20190195197A1 (en) Rotor arresting device for a wind turbine and method
JPS6246702B2 (ko)
KR20130107042A (ko) 유압 브레이크를 이용한 풍력 발전기의 증속기
RU2477811C2 (ru) Роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта магнуса
CN216111106U (zh) 一种用于风力发电的温度过载保护装置
CN209505430U (zh) 电动车及其轮毂电机

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application