KR20120111911A

KR20120111911A - 풍력 발전용 풍차의 제진 장치 및 풍력 발전용 풍차

Info

Publication number: KR20120111911A
Application number: KR1020117008394A
Authority: KR
Inventors: 미노루 가와바타; 아츠시 구보
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-10-11
Also published as: KR101255502B1; CA2735345A1; JPWO2012090259A1; AU2010291891A1; US20120063915A1; WO2012090259A1; JP5594696B2; US8322975B2; CA2735345C; CN102713278A

Abstract

지주의 중량 증가를 수반하지 않고, 지주 내의 협소한 스페이스에 설치할 수 있음과 함께, 그 고유 진동수를 변화시킬 수 있는 풍력 발전용 풍차의 제진 장치를 제공한다. 지주의 높이 방향을 따라 연장됨과 함께, 상기 지주의 상부에 형성된 대들보 (15, 16) 에, 제 1 유니버설 조인트 (31) 를 개재하여 매달린 요동 로드 (23) 와, 상기 요동 로드 (23) 의 상단부 외표면으로부터, 둘레 방향을 따라 직경 방향 외측으로 연장되는 플랜지부 (24) 와, 상기 요동 로드 (23) 에 장착되고, 또한 상기 요동 로드 (23) 의 축 방향을 따라 승강 가능한 중추 (25) 를 구비한 진자 (21) 와, 상기 대들보 (15, 16) 에, 제 2 유니버설 조인트 (32) 를 개재하여 그 상단부가 장착되고, 상기 플랜지부 (24) 에, 제 3 유니버설 조인트 (33) 를 개재하여 그 하단부가 장착되는 복수 개의 감쇠 장치 (22) 를 구비하고 있다.

Description

풍력 발전용 풍차의 제진 장치 및 풍력 발전용 풍차{VIBRATION DAMPING DEVICE OF WINDMILL FOR WIND POWER GENERATION AND WINDMILL FOR WIND POWER GENERATION}

본 발명은, 풍력 발전용 풍차에 적용되기에 바람직한 제진 장치에 관한 것이다.

최근, 풍력 발전용 풍차는, 그 발전 효율의 향상 및 발전량의 증대를 도모하기 위해 대형화되고, 그 허브 높이 (지면으로부터 허브 중심까지의 높이) 가 100 m 를 초과하는 것을 실현하고자 설계되고 있다.

그러나, 허브 높이가 100 m 를 초과하는 것에서는, 지주(支柱) (타워) 의 1 차 고유 진동수가, 로터 헤드 및 풍차 회전 날개의 회전에 수반되는 공진역과 합치되어, 지주의 피로 하중이 대폭 증가될 우려가 있다. 그 때문에, 지주의 피로 하중을 저감시키기 위해 지주의 두께를 두껍게 하지 않으면 안되어, 지주의 중량이 대폭 증가되는 등의 문제점이 있었다.

그래서, 이와 같은 문제점을 회피하기 위해, 예를 들어 특허문헌 1 에 개시된 제진 장치를 이용하여, 지주의 1 차 고유 진동수가, 로터 헤드 및 풍차 회전 날개의 회전에 수반되는 공진역과 합치되어도 응답을 저감시킬 수도 있다.

일본 공개특허공보 2008-31735호

그러나, 특허문헌 1 에 개시된 제진 장치를 풍력 발전용 풍차에 적용한 경우, 댐퍼 (감쇠 장치) 의 일단이 지주의 내벽면에 고정되게 된다. 그 때문에, 당해 지주의 내벽면을 보강하지 않으면 안되어, 지주의 중량이 증가되는 등의 문제점이 있었다.

또, 제진 장치를 풍력 발전용 풍차에 적용하는 데에 있어서는, 미관을 해치는 구조가 되지 않도록 함과 함께, 지주 내의 협소한 스페이스에 설치해야 하기 때문에, 제진 장치를 가능한 한 소형화할 필요가 있다.

또한, 풍력 발전용 풍차를 조립할 때, 지주만이 완성된 단계, 지주의 상단에 나셀이 설치된 단계, 나셀에 로터 헤드 및 풍차 회전 날개가 장착되고, 풍력 발전용 풍차의 전체가 완성된 단계에서, 지주의 고유 진동수는, 그 때마다 변화되어 간다 (작아져 간다). 그 때문에, 그것에 맞춰 제진 장치의 고유 진동수를 변화시킬 수 있으면 바람직하다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 지주의 중량 증가를 수반하지 않고, 지주 내의 협소한 스페이스에 설치할 수 있음과 함께, 그 고유 진동수를 변화시킬 수 있는 풍력 발전용 풍차의 제진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용했다.

본 발명에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치는, 풍력 발전용 풍차의 지주의 내부에 격납되어 설치되는 풍력 발전용 풍차의 제진 장치로서, 연직 방향을 따라 연장됨과 함께, 상기 지주의 상부에 형성된 대들보에, 제 1 유니버설 조인트를 개재하여 매달린 요동 로드와, 상기 요동 로드의 상단부로부터, 수평 방향을 따라 외측으로 연장되는 플랜지부와, 상기 요동 로드에 장착되고, 또한 연직 방향을 따라 승강 가능한 중추 (重錘) 를 구비한 진자와, 상기 대들보에, 제 2 유니버설 조인트를 개재하여 그 상단부가 장착되고, 상기 플랜지부에, 제 3 유니버설 조인트를 개재하여 그 하단부가 장착되는 복수 개의 감쇠 장치를 구비하고 있다.

본 발명에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치에 의하면, 지주 1 차 진동의 감쇠를 증가시키는 효과가 있고, 감쇠 증가에 의해 풍차 회전 날개의 회전에 수반되는 지주 1 차의 진동?진폭을 억제하는 효과가 있다. 이로써, 지주의 중량 증가를 회피할 수 있고, 허브 높이가 100 m 를 초과하는 풍력 발전용 풍차를 용이하게 설계할 수 있다.

또, 제진 장치의 일부 (예를 들어, 댐퍼 (감쇠 장치)) 가 지주의 내벽면에 고정되는 일은 없기 때문에, 당해 지주의 내벽면을 보강할 필요가 없어져, 지주의 중량 증가를 회피할 수 있다.

또한, 중추를 요동 로드의 축 방향을 따라 승강시킴으로써, 제진 장치의 고유 진동수가 변화하게 된다. 즉, 풍력 발전용 풍차를 조립할 때, 지주만이 완성된 단계, 지주의 상단에 나셀이 설치된 단계, 나셀에 로터 헤드 및 풍차 회전 날개가 장착되고, 풍력 발전용 풍차의 전체가 완성된 단계에 따라, 지주의 고유 진동수가 그 때마다 변화된다. 이로써, 풍력 발전용 풍차를 안전, 또한 신속하게 조립할 수 있다.

상기 풍력 발전용 풍차의 제진 장치에 있어서, 상기 진자와 상기 감쇠 장치를 구비한 진자식 TMD 를 적어도 2 기 구비하고, 서로 이웃하는 상기 중추끼리가, 연결 장치를 개재하여 서로 연결되어 있으면 더욱 바람직하다.

이와 같은 풍력 발전용 풍차의 제진 장치에 의하면, 일방의 진자식 TMD 를 구성하는 감쇠 장치의 일부 또는 전부가 고장난 경우 (기능하지 않게 된 경우) 에도, 연결 장치를 개재하여 연결된 다른 일방의 진자식 TMD 에 의해 제진된다 (연결 장치 (41) 를 개재하여 연결된 다른 일방의 진자식 TMD (18) 가 페일 세이프로서 기능한다). 이로써, 당해 제진 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상기 풍력 발전용 풍차의 제진 장치에 있어서, 상기 대들보는, 상기 지주의 최상부에 형성된 탑 플로어를 지지하는 대들보이면 더욱 바람직하다.

이와 같은 풍력 발전용 풍차의 제진 장치에 의하면, 감쇠 효과가 가장 잘 얻어지는 위치에 설치되므로, 당해 제진 장치의 소형화를 더욱 도모할 수 있다.

상기 풍력 발전용 풍차의 제진 장치에 있어서, 상기 탑 플로어의 바로 아래에서, 또한 작업원이 상기 감쇠 장치에 액세스 가능한 위치에, 메인터넌스 플로어가 형성되어 있으면 더욱 바람직하다.

이와 같은 풍력 발전용 풍차의 제진 장치에 의하면, 감쇠 장치를 용이하게, 또한 신속하게 메인터넌스할 수 있고, 메인터넌스의 작업성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관련된 풍력 발전용 풍차는, 지주의 중량 증가를 수반하지 않고, 지주 내의 협소한 스페이스에 설치할 수 있음과 함께, 그 고유 진동수를 변화시킬 수 있는 풍력 발전용 풍차의 제진 장치를 구비하고 있다.

본 발명에 관련된 풍력 발전용 풍차에 의하면, 허브 높이가 100 m 를 초과하는 풍력 발전용 풍차의 대형화에 대응할 수 있다.

본 발명에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치에 의하면, 지주의 중량 증가를 수반하지 않고, 지주 내의 협소한 스페이스에 설치할 수 있음과 함께, 그 고유 진동수를 변화시킬 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치를 구비한 풍력 발전용 풍차의 개략을 나타내는 측면도로서, 지주의 좌측방으로부터 본 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치를 구비한 풍력 발전용 풍차의 지주 내의 모습을 나타내는 단면도로서, 지주의 좌측방으로부터 본 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는 도 3 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 5 는 탑 플로어의 하면에 배치된 세로 대들보 및 가로 대들보, 및 이들 대들보에 장착된 유니버설 조인트의 위치 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 탑 플로어를 상방으로부터 본 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 도면으로서, 지주의 전방에서 본 도면이다.
도 8 은 도 7 의 A-A 화살표에서 본 단면도이다.
도 9 는 연결 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 도면으로서, 지주의 전방에서 본 도면이다.
도 10 은 다른 실시형태에 관련된 탑 플로어의 하면에 배치된 세로 대들보 및 가로 대들보, 및 이들 대들보에 장착된 유니버설 조인트의 위치 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 탑 플로어를 상방으로부터 본 도면이다.
도 11 은 다른 실시형태에 관련된 탑 플로어의 하면에 배치된 세로 대들보 및 가로 대들보, 및 이들 대들보에 장착된 유니버설 조인트의 위치 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 탑 플로어를 상방으로부터 본 도면이다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치에 대해, 도 1 내지 도 9 를 참조하면서 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치를 구비한 풍력 발전용 풍차의 개략을 나타내는 측면도로서, 지주의 좌측방으로부터 본 도면, 도 2 는 본 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치를 구비한 풍력 발전용 풍차의 지주 내의 모습을 나타내는 단면도로서, 지주의 좌측방으로부터 본 도면, 도 3 은 본 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치의 구성을 나타내는 도면, 도 4 는 도 3 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면, 도 5 는 탑 플로어의 하면에 배치된 세로 대들보 및 가로 대들보, 및 이들 대들보에 장착된 유니버설 조인트의 위치 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 탑 플로어를 상방으로부터 본 도면, 도 6 은 본 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 사시도, 도 7 은 본 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 도면으로서, 지주의 전방에서 본 도면, 도 8 은 도 7 의 A-A 화살표에서 본 단면도, 도 9 는 연결 장치의 주요부를 확대하여 나타내는 도면으로서, 지주의 전방에서 본 도면이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 풍력 발전용 풍차 (1) 는, 기초 (2) 상에 세워 형성되는 지주 (타워) (3) 와, 지주 (3) 의 상단에 설치되는 나셀 (4) 과, 대략 수평한 축선 주위에 회전 가능하게 하여 나셀 (4) 에 형성되는 로터 헤드 (5) 와, 로터 헤드 (5) 의 회전 축선 주위에 방사상으로 장착된 복수 장, 예를 들어 3 장의 풍차 회전 날개 (6) 를 구비하고 있다. 그리고, 로터 헤드 (5) 의 회전 축선 방향으로부터 풍차 회전 날개 (6) 에 닿은 바람의 힘이, 로터 헤드 (5) 를 회전 축선 주위에 회전시키는 동력으로 변환되게 되어 있다.

나셀 (4) 의 상부에는, 주변의 풍속값을 측정하는 풍속계 (7) 와, 풍향을 측정하는 풍향계 (8) 와, 피뢰침 (도시 생략) 이 구비되어 있다.

나셀 (4) 의 내부에는, 모두 도시를 생략했지만, 로터 헤드 (5) 와 동축의 증속기를 개재하여 연결된 발전기가 설치되어 있다. 즉, 로터 헤드 (5) 의 회전을 증속기로 증속시켜 발전기를 구동함으로써, 발전기로부터 발전기 출력이 얻어지게 되어 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치 (이하, 「제진 장치」라고 한다) (11) 는, 예를 들어 지주 (3) 내의 최상부에 형성된 탑 플로어 (12) 의 하면 (14) 을 지지하는 가로 대들보 (15) 및 세로 대들보 (16) (도 3 내지 도 7 참조) 로부터 매달리도록 하여 설치되어 있다. 여기서, 탑 플로어 (12) 의 하면 (14) 이란, 탑 플로어 (12) 의 바로 아래에 형성된 엘리베이터 정지 플로어 (메인터넌스 플로어) (13) 의 천정면을 말한다.

또한, 도 2 중의 부호 17 은, 지주 (3) 의 높이 방향 (길이 방향) 을 따라 지주 (3) 의 최하부에서 최상부에 걸쳐서 형성된 「래더」로 불리는 부분을 나타내고 있고, 이 래더 (17) 의 내부에는, 도시되지 않은 엘리베이터가 승강하게 되어 있다.

도 6, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 제진 장치 (11) 는, 복수 대 (본 실시형태에서는 2 대 (2 기)) 의 진자식 TMD (Tuned Mass Damper : 튠드?매스?댐퍼) (18) 를 구비하고 있다.

각 진자식 TMD (18) 는, 하나의 진자 (21) 와, 복수 개 (본 실시형태에서는 4 개) 의 오일 댐퍼 (감쇠 장치) (22) 를 구비하고 있다.

도 3, 도 4, 도 6, 도 7 중 적어도 어느 하나의 도면에 나타내는 바와 같이, 진자 (21) 는, 요동 로드 (23) 와, 플랜지부 (테두리부) (24) 와, 중추 (25) 를 구비하고 있다. 요동 로드 (23) 는, 지주 (3) (도 1, 도 2 참조) 의 높이 방향을 따라 연장되어 있다. 플랜지부 (24) 는, 요동 로드 (23) 의 상단부 외표면 (외주면) 으로부터, 둘레 방향을 따라 직경 방향 외측으로 연장되는 (요동 로드 (23) 의 축 방향 (길이 방향) 과 직교하는) 평면, 즉, 수평면을 따라 외측으로 연장되어 있다. 중추 (25) 는, 요동 로드 (23) 에 장착되고, 또한 요동 로드 (23) 의 축 방향, 즉, 연직 방향을 따라 승강 가능하게 구성되어 있다.

또한, 도 3 중에 실선으로 나타내는 중추 (25) 는, 진자 길이 (유니버설 조인트 (31) 의 중심으로부터, 중추 (25) 의 높이 방향 (도 3 에서 상하 방향) 에 있어서의 중심까지의 거리) 를 3 m 로 한 경우를 나타내고 있다.

또, 도 3 중에 이점쇄선 (가상선) 으로 나타내는 중추 (25) 는, 진자 길이 (유니버설 조인트 (31) 의 중심으로부터, 중추 (25) 의 높이 방향 (도 3 에서 상하 방향) 에 있어서의 중심까지의 거리) 를 7 m 로 한 경우를 나타내고 있다.

일방 (좌방) 의 진자식 TMD (18) 를 구성하는 요동 로드 (23) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, (제 1) 유니버설 조인트 (자재 조인트) (31) 를 개재하여 매달려 있다. 이 유니버설 조인트 (31) 는, 지주 (3) 의 높이 방향을 따라 연장되는 지주 (3) 의 중심축선에 직교함과 함께, 지주 (3) 의 횡 (좌우) 방향 (도 5 에서 좌우 방향) 을 따라 연장되고, 또한 지주 (3) 의 좌측 절반 (도 5 에서 좌측 절반) 에 위치하는 가로 대들보 (15) 의 중앙부 하면에 장착되어 있다. 또, 타방 (우측) 의 진자식 TMD (18) 를 구성하는 요동 로드 (23) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 유니버설 조인트 (31) 를 개재하여 매달려 있다. 이 유니버설 조인트 (31) 는, 지주 (3) 의 높이 방향을 따라 연장되는 지주 (3) 의 중심축선에 직교함과 함께, 지주 (3) 의 횡 방향을 따라 연장되고, 또한 지주 (3) 의 우측 절반 (도 5 에서 우측 절반) 에 위치하는 가로 대들보 (15) 의 중앙부 하면에 장착되어 있다.

지주 (3) 의 좌측 절반에 위치하는 가로 대들보 (15) 의 중앙부에는, 가로 대들보 (15) 를 포함하는 평면 내에서 가로 대들보 (15) 와 연속하도록 하여 직교하는 세로 대들보 (16) 가 접속 (접합) 되어 있다. 또, 지주 (3) 의 우측 절반에 위치하는 가로 대들보 (15) 의 중앙부에는, 가로 대들보 (15) 를 포함하는 평면 내에서 가로 대들보 (15) 와 연속하도록 하여 직교하는 세로 대들보 (16) 가 접속 (접합) 되어 있다.

또, 지주 (3) 의 좌측 절반에 위치하는 가로 대들보 (15) 의 중앙에서 좌우 방향으로 등거리 떨어진 가로 대들보 (15) 의 하면에는, 오일 댐퍼 (22) 의 상단부가 장착되는 (제 2) 유니버설 조인트 (자재 조인트) (32) 가 각각 1 개씩 장착되어 있다. 지주 (3) 의 좌측 절반에 위치하는 가로 대들보 (15) 의 중앙으로부터 세로 (전후) 방향 (도 5 에서 상하 방향) 으로 등거리 떨어진 세로 대들보 (16) 의 하면에는, 오일 댐퍼 (22) 의 상단부가 장착되는 유니버설 조인트 (32) 가 각각 1 개씩 장착되어 있다. 지주 (3) 의 우측 절반에 위치하는 가로 대들보 (15) 의 중앙에서 좌우 방향으로 등거리 떨어진 가로 대들보 (15) 의 하면에는, 오일 댐퍼 (22) 의 상단부가 장착되는 유니버설 조인트 (32) 가 각각 1 개씩 장착되어 있다. 지주 (3) 의 우측 절반에 위치하는 가로 대들보 (15) 의 중앙으로부터 세로 방향으로 등거리 떨어진 세로 대들보 (16) 의 하면에는, 오일 댐퍼 (22) 의 상단부가 장착되는 유니버설 조인트 (32) 가 각각 1 개씩 장착되어 있다.

도 3, 도 4, 도 6, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 플랜지부 (24) 는, 평면에서 보아 원형상을 나타내는 (대략) 원반상의 부재이다. 유니버설 조인트 (32) 의 바로 아래에 위치하는 (유니버설 조인트 (32) 와 대향하는) 플랜지부 (24) 의 상면에는, 오일 댐퍼 (22) 의 하단부가 장착되는 (제 3) 유니버설 조인트 (자재 조인트) (33) (도 3, 도 4 참조) 가 각각 1 개씩 장착되어 있다.

도 3, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 중추 (25) 는, 예를 들어 동일한 내경, 동일한 외경, 동일한 무게의 고리형 (도너츠 형상) 의 추를, 요동 로드 (23) 의 축 방향을 따라 복수 장 (본 실시형태에서는 15 장) 적층한 것으로, 본 실시형태에서는, 중추 (25) 의 총 중량은 3.3 톤으로 설정되어 있다.

또, 본 실시형태에서는, 진자 길이 (유니버설 조인트 (31) 의 중심으로부터, 중추 (25) 의 높이 방향 (도 3 에서 상하 방향) 에 있어서의 중심까지의 거리) 를 3 m 로 한 경우, 제진 장치 (11) 의 고유 진동수가 0.3 Hz, 요동 로드 (23) 의 선단 (하단) 의 진폭 (스트로크) 이 ±300 ㎜ 가 된다. 또, 진자 길이를 7 m 로 한 경우, 제진 장치 (11) 의 고유 진동수가 0.2 Hz, 요동 로드 (23) 의 선단 (하단) 의 진폭 (스트로크) 이 ±200 ㎜ 가 되도록 설정되어 있다.

또한, 도 3, 도 4 중의 부호 34 는, 중추 (25) 를 위치 결정하고, 중추 (25) 의 낙하를 방지하는 위치 결정 (낙하 방지) 기구 (예를 들어, 핀) 이다.

도 6, 도 7, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 일방의 진자식 TMD (18) 를 구성하는 중추 (25) 와, 타방의 진자식 TMD (18) 를 구성하는 중추 (25) 는, 연결 장치 (41) 를 개재하여 서로 연결되어 있다.

연결 장치 (41) 는, 복수 개 (본 실시형태에서는 2 개) 의 연결봉 (플랫 바) (42) 과, 연결봉 (42) 의 각 단부 (端部) 와 중추 (25) 의 외표면 (외주면) 을 연결하는 복수 개 (본 실시형태에서는 4 개) 의 연결구 (43) (도 9 참조) 를 구비하고 있다.

연결봉 (42) 은, 도 6, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제진 장치 (11) 를 하방 (또는 상방) 으로부터 보았을 때, 서로 소정의 각도 (예를 들어, 60 도) 로 교차하고, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제진 장치 (11) 를 전방 (또는 후방) 으로부터 보았을 때, 서로 평행이 되도록 하여 배치되어 있다. 또, 연결봉 (42) 의 각 단부에는, 구면 (미끄러짐) 베어링 (44) 이 연결되어 있다 (장착되어 있다).

도 9 에 나타내는 바와 같이, 각 연결구 (43) 는, 상하 2 장 (1 세트) 의 아이플레이트 (45, 46) 와, 볼트 (핀) (47) 와, 너트 (48) 를 구비하고 있다. 아이플레이트 (45, 46) 는, 중추 (25) 의 외표면으로부터 대응하는 연결봉 (42) 의 단부를 상하로부터 사이에 끼워 넣도록 하여 돌출되어 있다. 볼트 (핀) (47) 는, 아이플레이트 (45, 46) 에 형성된 관통공 (도시 생략) 및 구면 베어링 (44) 의 내륜 (도시 생략) 에 형성된 관통공 (도시 생략) 에 삽입 통과된다. 너트 (48) 는, 볼트 (47) 의 선단 (하단) 에 나사식으로 결합된다.

본 실시형태에 관련된 제진 장치 (11) 에 의하면, 지주 1 차 진동의 감쇠를 증가시키는 효과가 있고, 감쇠 증가에 의해 풍차 회전 날개의 회전에 수반되는 지주 1 차의 진동?진폭을 억제하는 효과가 있다. 이로써, 지주 (3) 의 중량 증가를 회피할 수 있고, 허브 높이가 100 m 를 초과하는 풍력 발전용 풍차 (1) 를 용이하게 설계할 수 있다.

또, 제진 장치 (11) 의 일부 (예를 들어, 댐퍼 (감쇠 장치)) 가 지주 (3) 의 내벽면에 고정되는 일은 없기 때문에, 당해 지주 (3) 의 내벽면을 보강할 필요가 없어져, 지주 (3) 의 중량 증가를 회피할 수 있다.

또한, 중추 (25) 를 요동 로드 (23) 의 축 방향을 따라 승강시킴으로써, 제진 장치 (11) 의 고유 진동수가 변화하게 된다. 즉, 풍력 발전용 풍차 (1) 를 조립할 때, 지주 (3) 만이 완성된 단계, 지주 (3) 의 상단에 나셀 (4) 이 설치된 단계, 나셀 (4) 에 로터 헤드 (5) 및 풍차 회전 날개 (6) 가 장착되고, 풍력 발전용 풍차 (1) 의 전체가 완성된 단계에 따라, 지주 (3) 의 고유 진동수가 그 때마다 변화된다. 이로써, 풍력 발전용 풍차 (1) 를 안전, 또한 신속하게 조립할 수 있다.

또한, 일방의 진자식 TMD (18) 를 구성하는 오일 댐퍼 (22) 의 일부 또는 전부가 고장난 경우 (기능하지 않게 된 경우) 에도, 연결 장치 (41) 를 개재하여 연결된 다른 일방의 진자식 TMD (18) 에 의해 제진된다 (연결 장치 (41) 를 개재하여 연결된 다른 일방의 진자식 TMD (18) 가 페일 세이프로서 기능한다). 이로써, 당해 제진 장치 (11) 의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관련된 제진 장치 (11) 는, 감쇠 효과가 가장 잘 얻어지는 탑 플로어 (12) 로부터 매달리게 되므로, 당해 제진 장치 (11) 의 소형화를 더욱 도모할 수 있다.

또한, 탑 플로어 (12) 의 바로 아래에서, 또한 작업원이 서서 손을 위로 뻗으면, 오일 댐퍼 (22) 의 메인터넌스를 할 수 있는 위치, 즉, 액세스 가능한 위치에, 엘리베이터 정지 플로어 (메인터넌스 플로어) (13) 가 형성되어 있다. 이로써, 오일 댐퍼 (22) 를 용이, 또한 신속하게 메인터넌스할 수 있고, 메인터넌스의 작업성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시형태에 관련된 풍력 발전용 풍차 (1) 는, 지주 (3) 의 중량 증가를 수반하지 않고, 지주 (3) 내의 협소한 스페이스에 설치할 수 있음과 함께, 그 고유 진동수를 변화시킬 수 있는 제진 장치 (11) 를 구비하고 있다. 이로써, 허브 높이가 100 m 를 초과하는 풍력 발전용 풍차의 대형화에 대응할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 적절히 필요에 따라 변형?변경 실시 가능하다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 2 기의 진자식 TMD (18) 를 구비한 제진 장치 (11) 를 일 구체예로서 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 하나의 유니버설 조인트 (31) 를 개재하여 1 기의 진자식 TMD (18) 를 매단 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 유니버설 조인트 (31) 는, 세로 대들보 (16) 의 중앙부에서, 또한 가로 대들보 (15) 의 중앙부 하면에 장착되어 있다. 세로 대들보 (16) 는, 지주 (3) 의 높이 방향을 따라 연장되는 지주 (3) 의 중심축선에 직교함과 함께, 지주 (3) 의 세로 (전후) 방향 (도 10 에서 상하 방향) 을 따라 연장되는 대들보이다. 가로 대들보 (15) 는, 지주 (3) 의 높이 방향을 따라 연장되는 지주 (3) 의 중심축선에 직교함과 함께, 지주 (3) 의 횡 (좌우) 방향 (도 10 에서 좌우 방향) 을 따라 연장되는 대들보이다.

또, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 유니버설 조인트 (31) 를 개재하여 1 기의 진자식 TMD (18) 를 매단 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 유니버설 조인트 (31) 의 첫 번째 것은, 세로 대들보 (16) 의 전반부에서, 또한 이 세로 대들보 (16) 의 전반부에 직교하는 가로 대들보 (15) 의 중앙부 하면에 장착되어 있다. 유니버설 조인트 (31) 의 두 번째 것은, 가로 대들보 (15) 의 우측 절반부에서, 또한 이 가로 대들보 (15) 의 중앙부에 직교하는 세로 대들보 (16) 의 중앙부 하면에 장착되어 있다. 유니버설 조인트 (31) 의 세 번째 것은, 가로 대들보 (15) 의 좌측 절반부에서, 또한 이 가로 대들보 (15) 의 중앙부에 직교하는 세로 대들보 (16) 의 중앙부 하면에 장착되어 있다.

1 : 풍력 발전용 풍차
3 : 지주 (타워)
11 : 제진 장치 (풍력 발전용 풍차의 제진 장치)
12 : 탑 플로어
13 : 엘리베이터 정지 플로어 (메인터넌스 플로어)
15 : 가로 대들보
16 : 세로 대들보
18 : 진자식 TMD
21 : 진자
22 : 오일 댐퍼 (감쇠 장치)
23 : 요동 로드
24 : 플랜지부
25 : 중추
31 : (제 1) 유니버설 조인트
32 : (제 2) 유니버설 조인트
33 : (제 3) 유니버설 조인트
41 : 연결 장치

Claims

풍력 발전용 풍차의 지주의 내부에 격납되어 설치되는 풍력 발전용 풍차의 제진 장치로서,
연직 방향을 따라 연장됨과 함께, 상기 지주의 상부에 형성된 대들보에, 제 1 유니버설 조인트를 개재하여 매달린 요동 로드와,
상기 요동 로드의 상단부로부터, 수평 방향을 따라 외측으로 연장되는 플랜지부와,
상기 요동 로드에 장착되고, 또한 연직 방향을 따라 승강 가능한 중추를 구비한 진자와,
상기 대들보에, 제 2 유니버설 조인트를 개재하여 그 상단부가 장착되고, 상기 플랜지부에, 제 3 유니버설 조인트를 개재하여 그 하단부가 장착되는 복수 개의 감쇠 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 풍차의 제진 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 진자와 상기 감쇠 장치를 구비한 진자식 TMD 를 적어도 2 기 구비하고,
서로 이웃하는 상기 중추끼리가, 연결 장치를 개재하여 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 풍차의 제진 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 대들보는, 상기 지주의 최상부에 형성된 탑 플로어를 지지하는 대들보인 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 풍차의 제진 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 탑 플로어의 바로 아래에서, 또한 작업원이 상기 감쇠 장치에 액세스 가능한 위치에, 메인터넌스 플로어가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 풍차의 제진 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 풍력 발전용 풍차의 제진 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 풍차.