KR20120071045A - 풍력발전기용 분리형 메인 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 큰 크기를 갖는 메인 프레임의 구조로 인한 생산적 제약을 해결할 수 있는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 타워상부에 연결되는 풍력발전기용 메인 프레임에 있어서, 상기 메인 프레임은 둘 이상으로 분리 제조된 후, 조립에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임을 제공하며, 이와 같이 형성된 메인 프레임을 통해 작은 용탕설비 또는 이러한 용탕설비 없이도 메인 프레임을 제조할 수 있고, 작은 크기로 형성됨에 따라 운반 및 취급이 용이한 효과를 갖는다.

Description

풍력발전기용 분리형 메인 프레임{Separable main frame for Wind turbine}

본 발명은 풍력발전기용 분리형 메인 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 큰 크기를 갖는 메인 프레임의 구조로 인한 생산적 제약을 해결할 수 있는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임에 관한 것이다.

풍력발전은 자연상태의 무공해 에너지원으로서 대체에너지원 중의 하나로, 경제성이 높은 에너지원이다. 일반적으로 풍력발전기는 다양한 형태의 회전날개를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 장치를 말한다.

도 4는 종래 풍력발전기에 대한 개략적인 도면으로, 이에 도시된 바와 같이 종래의 풍력발전기는 타워(100), 상기 타워(100)의 상부에 형성되는 너셀(nacelle)(200), 상기 너셀(200)의 전방측에 형성되는 회전날개(300)를 포함하여 구성된다.

여기서 너셀(200)이란, 상기 회전날개에 의해 얻어진 회전력을 전기에너지로 변환시키기 위한 구성으로, 상기 회전날개(300)와 연결되는 주축(210), 상기 주축(210)에 의해 구동되는 발전기(220), 상기 타워의 상단부에 설치되는 메인 프레임(230) 및 상기 주축을 회전가능하게 지지하도록 형성되는 베어링 하우징(240)을 포함한다. 그리고 상기 베어링하우징(240)과 발전기(220) 사이에는 기어박스(250)가 설치된다.

아울러 상기 메인 프레임(230)의 길이가 충분하지 않을 때에는 예를 들어, 메인 프레임(230)에 발전기 등을 설치할 수 없는 경우 상기 메인 프레임의 후방측으로 보조프레임(235)이 설치될 수도 있다.

도 5는 종래 메인 프레임을 보인 사시도로, 상기 메인 프레임(230)은 타워의 상단부에 회전가능하게 설치되는 것으로, 풍력발전기의 주요 구성부품을 지탱하여 주는 역할을 한다.

이러한 메인 프레임(230)은 도 5에 도시된 것과 같이 일체형으로 형성되는 주조품으로 설계 및 제작이 어렵다. 따라서 풍력 발전기 제조를 위해 메인 프레임의 생산은 사전에 확인하여야 하는 생산기술 중의 하나이다. 특히, 과도한 중량과 크기를 갖기 때문에 큰 용탕 설비를 필요로 하여, 생산에 있어 제약을 받는다는 문제점을 갖는다. 이에 따라 메인 프레임을 주조 가능한 회사 또한 제약적이다.

또한, 해상 풍력 발전기를 비롯한 풍력 발전기의 대형화 추세에 따라 메인 프레임 또한 그 크기가 대형화되는 추세이다. 이에 대형 풍력 발전기 개발을 위해서는 이러한 메인 프레임의 제조기술이 시급하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,

큰 용탕 설비없이도 제조가 가능한 풍력발전기용 분리형 메인 프레임을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 작은 용탕 설비만으로 제조될 수 있고, 조립이 용이하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 메인 프레임의 지지력을 높이는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 용탕이나 주조설비 없이 제조가능하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 메인프레임에 보조프레임을 결합할 때, 작업성을 개선하는데 있다.

본원발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

타워상부에 연결되는 풍력발전기용 메인 프레임에 있어서,

상기 메인 프레임은 둘 이상으로 분리 제조된 후, 조립에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임을 제공한다.

또한, 상기 메인 프레임은 주조를 통해 앞?뒤 혹은 좌?우로 분리된 둘 이상의 프레임편으로 형성되어 상기 레임편의 서로 마주하는 면에 형성된 플랜지가 볼트결합되어 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임편에는 플랜지의 연장평면에 보강부재가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 프레임은 다수의 후판이 용접에 의해 결합되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 후판은 각 후판의 단면이 서로 접하는 연결부가 용접되어 결합되는 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 프레임의 후방측에는 다수의 후판으로 구성되어 용접에 의해 결합되는 보조프레임이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 풍력발전기용 분리형 메인 프레임은 분리 제조되어 추후 조립되는 것이기 때문에 제조시 크기가 축소될 수 있어 대형의 용탕 설비 없이도 제조가 가능한 효과를 갖는다.

또한, 둘 이상의 프레임 편이 볼트결합되어 형성되기 때문에 간편하게 조립가능하며, 작은 용탕만으로도 충분히 주조가 가능하여 생산적 제약을 해소할 수 있고, 기존보다 작은 크기로 제조되기 때문에 운반이나 취급이 용이한 효과를 갖는다.

또한, 보강부재에 의해 지지되므로 보다 우수한 강성을 갖을 수 있고, 베어링 하우징 등의 지탱력을 높여 풍력발전기가 원활하게 운용될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

또한, 용접에 의해 다수의 후판을 조립하여 형성됨에 따라 별도의 용탕설비나 주조설비를 필요로 하지 않아 대형 풍력 발전기의 생산상의 제약을 해소할 수 있고, 후판으로 존재하기 때문에 운송 및 취급, 보관이 용이하며, 용접을 통해 일체로 형성되므로 대형 풍력 발전기의 메인 프레임으로 사용시 강한 강도를 갖으면서도 보다 용이하게 형성이 가능한 효과를 갖는다.

또한, 다수의 후판을 용접시킴으로써 메인프레임의 후방에 용이하게 보조프레임을 형성시킬 수 있으므로 종래 보조프레임과 메인프레임의 결합을 위해 볼트구멍을 맞추는 등의 작업을 필요로 하지 않아 작업성이 개선되고, 생산성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 분리형 메인 프레임을 보인 분리사시도.
도 2는 도 1의 결합상태를 보인 결합사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기용 분리형 메인 프레임을 나타낸 사시도.
도 4는 종래 풍력발전기에 대한 개략적으로 나타낸 개념도.
도 5는 종래 메인 프레임을 보인 사시도.

이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기용 분리형 메인 프레임을 보인 분리사시도이고, 도 2는 도 1의 결합상태를 보인 결합사시도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명은 타워 상부에 연결되는 풍력발전기용 메인 프레임(10)에 관한 것이다.

상기 메인 프레임(10)은 타워 상단부에 연결되어 베어링 하우징을 비롯한 너셀 내부의 주요 부품 등을 지지하기 위한 강성을 가진 지지체로, 타워 상부에 회전가능하게 설치된다.

여기서 메인 프레임(10)은 필요에 따라 베어링 하우징 만을 지탱하기도 하고, 이 외에 기어박스 및 발전기를 지지할 수도 있다.

본 발명에서 상기 메인 프레임(10)은 둘 이상으로 분리 제조된 후, 조립에 의해 일체로 형성된 것이다.

이와 같이 메인 프레임(10)이 분리 제조되어 추후 조립되면, 제조시 크기가 축소될 수 있기 때문에 대형의 용탕 설비 없이도 제조가 가능하다.

보다 구체적으로 상기 메인 프레임(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 주조를 통해 앞?뒤 혹은 좌?우로 분리된 둘 이상의 프레임편(11)으로 형성되어 상기 프레임편(11)의 서로 마주하는 면에 형성된 플랜지(13)가 볼트결합되어 조립될 수 있다.

상기와 같이 메인 프레임(10)이 주조를 통해 앞?뒤 혹은 좌?우로 분리된 프레임편(11)으로 제조되면, 주조품의 크기가 줄기 때문에 용탕 크기를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 대형의 주조품을 제조하기 위한 대형 용탕을 필요로 하지 않고, 작은 용탕만으로도 주조가 가능하기 때문에 생산상의 제약을 줄일 수 있다.

아울러 작게 제작되기 때문에 운송 및 취급이 용이하고, 볼트결합을 통해 조립되기 때문에 풍력발전기 제작시에도 용이하게 제작이 가능하다.

한편, 상기와 같이 형성된 프레임 편(11)에는 일측에 플랜지(13)가 형성된다. 이 플랜지(13)는 둘 이상의 프레임 편(11)이 조립될 때 용이하게 볼트결합시킬 수 있도록 하기 위하여 형성되는 것으로, 서로 마주하는 프레임편(11)의 대응면에 형성된다.

이에 따라 상기 플랜지(13)가 서로 대응되는 위치에 오도록 프레임 편(11)을 마주하고 볼트결합시키는 단순한 작업만으로 용이하게 메인 프레임(10)으로 조립이 가능하게 된다.

즉, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 풍력발전기용 분리형 메인 프레임은 둘 이상의 프레임 편이 볼트결합되어 형성되기 때문에 작은 용탕만으로도 충분히 주조가 가능하여 생산적 제약을 해소할 수 있고, 기존보다 작은 크기로 제조되기 때문에 운반이나 취급이 용이하다.

한편, 상기 프레임편(11)에는 플랜지(13)의 연장평면에 보강부재(15)가 형성될 수도 있다.

이는 메인 프레임(10)에 지탱되는 베어링 하우징을 보다 잘 지지할 수 있도록 하는 동시에 메인 프레임(10)의 강성을 높이기 위한 것으로, 상기 보강부재(15)는 플랜지(13)의 연장평면으로부터 연장되어 형성되되, 중심부는 베어링 하우징이 안치될 수 있도록 굴곡지게 형성된다.

이와 같은 보강부재의 형성으로 본 발명에 따른 풍력 발전기용 분리형 메인 프레임은 보강부재에 의해 지지되어 보다 우수한 강성을 갖을 수 있고, 베어링 하우징 등의 지탱력을 높여 풍력발전기가 원활하게 운용될 수 있도록 하여준다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기용 분리형 메인 프레임을 나타낸 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이 상기 메인 프레임(10)은 다수의 후판(17)이 용접에 의해 결합되어 형성될 수 있다.

상기 후판(17)은 두껍게 형성된 판으로, 여러 개의 후판(17)이 각각 메인 프레임(10)의 형태에 맞도록 절단 형성되고, 이 절단 형성된 다수의 후판(17)을 도 3에 도시된 바와 같이 메인 프레임(10)의 형태를 고려하여 각각 배치하고, 각 후판(17)의 단면이 서로 접하는 연결부(171)를 용접을 통해 결합시킴으로써 제조되는 것이다.

상기와 같이 용접에 의해 다수의 후판을 조립하여 형성되는 메인 프레임은 주조품이 아니기 때문에 별도의 용탕설비나 주조설비를 필요로 하지 않아 대형 풍력 발전기의 생산상의 제약을 해소할 수 있고, 후판으로 존재하기 때문에 운송 및 취급, 보관이 용이하다.

아울러 이와 같은 후판을 용접을 통해 결합되어 일체로 형성되므로 대형 풍력 발전기의 메인 프레임으로 사용시 강한 강도를 갖으면서도 보다 용이하게 형성이 가능하다.

한편, 상기 메인 프레임(10)의 후방측에는 보조프레임(20)이 더 형성될 수 있는데, 이때 이 보조프레임(20) 또한 다수의 후판(17)으로 구성되어 용접에 의해 결합되도록 할 수도 있다.

이때 보조프레임(20)에 사용되는 다수의 후판(17)은 보조프레임(20)의 형태에 맞도록 절단 형성된 것으로, 각각의 보조프레임(20)용 후판(17)을 그 형태에 맞게 배치시키고, 서로 접하는 단면을 용접시킴으로써 메인프레임(10)의 후방측에 보조프레임(20)이 용이하게 형성될 수 있다.

즉, 이와 같이 보조프레임을 메인 프레임에 직접 용접결합하면, 종래 보조프레임과 메인 프레임을 볼트 결합시킬 때 보조프레임을 들어올린 상태로 볼트 구멍을 맞추는 등 불편하였던 작업을 개선할 수 있어 작업성 및 생산성이 향상될 수 있다.

10: 보조프레임 11: 프레임편
13: 플랜지 15: 보강부재
17: 후판 171: 연결부
20: 보조프레임

Claims (6)

1. 타워상부에 연결되는 풍력발전기용 메인 프레임(10)에 있어서,
   상기 메인 프레임(10)은 둘 이상으로 분리 제조된 후, 조립에 의해 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 메인 프레임(10)은 주조를 통해 앞?뒤 혹은 좌?우로 분리된 둘 이상의 프레임편(11)으로 형성되어 상기 프레임편(11)의 서로 마주하는 면에 형성된 플랜지(13)가 볼트결합되어 조립되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 프레임편(11)에는 플랜지(13)의 연장평면에 보강부재(15)가 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 메인 프레임(10)은 다수의 후판(17)이 용접에 의해 결합되어 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 다수의 후판(17)은 각 후판(17)의 단면이 서로 접하는 연결부(171)가 용접되어 결합되는 것임을 특징으로 하는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임.
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 메인 프레임(10)의 후방측에는 다수의 후판(17)으로 구성되어 용접에 의해 결합되는 보조프레임(20)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 분리형 메인 프레임.

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