KR20130106952A - 풍력발전기의 증속기용 기어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전기의 증속기용 기어장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치는, 내주연에 링 기어(22)가 형성되고 풍력에 의해 회전되는 하우징(20); 상기 링 기어(22)에 내접되어 맞물리고 상기 하우징(20)의 회전속도보다 증속되어 회전되는 제1, 제2 유성 기어(210, 220); 상기 제1 유성 기어(210)와 상기 제2 유성 기어(220)가 이격되어 설치되는 핀 축(50); 상기 핀 축(50)이 설치되고 상기 제1 유성 기어(210)와 상기 제2 유성 기어(220)의 사이에 배치되는 캐리어(100); 상기 캐리어(100)의 내부에 관통되어 배치되고 상기 제1, 제2 유성 기어(210, 220)에 외접되어 맞물리며 상기 제1, 제2 유성기어(210, 220)의 회전속도보다 증속되어 회전되는 선 기어(60);를 포함한다.

Description

풍력발전기의 증속기용 기어장치{the gear unit of gearbox for wind driven generator}

본 발명은 풍력발전기의 증속기용 기어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전기에 증속기가 설치되고, 그 증속기의 내부에는 배치되어 입력되는 회전속도를 증속시켜 출력하도록 하는 풍력발전기의 증속기용 기어장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 블레이드와 증속기와 발전기가 구비된다. 풍력에 의해 블레이드가 회전되면, 증속기는 블레이드의 회전속도를 발전에 필요한 고속으로 증속시켜 출력한다. 발전기는 증속기에서 출력되는 동력을 이용하여 회전자를 회전시켜 전기를 생산하게 된다.

증속기의 내부에는 기어장치가 구비되고, 그 기어장치는 복수의 기어 열로 구성된다.

종래의 증속기의 기어장치는 첨부도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

첨부도면 도 1은 종래의 풍력발전기의 증속기용 기어장치를 설명하기 위한 도면이다. 첨부도면 도 2 및 도 3은 종래의 풍력발전기의 증속기용 기어장치에서 기어 열을 설명하기 위한 도면이다.

종래의 증속기(10)는 하우징(20)의 내부에 링 기어(22)가 형성되고, 링 기어(22)의 내측에는 링 기어(22)와 내접하는 복수의 유성기어(40)가 맞물린다. 복수의 유성기어(40)는 캐리어(30)에 설치된다. 복수의 유성기어(40)에는 선 기어(60)와 외접되어 맞물린다.

하우징(20)이 회전되면, 링 기어(40)는 복수의 유성기어(40)를 회전시키고, 이때 링 기어(40)의 회전속도 보다 유성 기어(40)의 회전속도가 더 빠르게 증속되어 회전된다. 또한, 유성기어(40)의 회전속도 보다 선 기어(60)의 회전속도가 더 빠르게 증속되어 회전된다.

즉, 기어 열에 의해 증속되는 것으로 하우징(20)이 저속으로 회전되더라도 선 기어(60)는 고속으로 증속되는 것이다.

유성기어(40)는 핀 축(50)의 외측에 회전 가능하게 배치되는 것이고, 복수의 유성기어(40)에는 각각 베어링(42)이 구비된다. 핀 축(50)의 양단은 상술한 캐리어(30)에 고정된다.

캐리어(30)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 보스(32)의 외측에 제1 휠(34)이 형성되고, 제1휠(34)의 다른 한쪽에는 제2 휠(36)이 조립된다.

제2 휠(36)은 유성기어(40)을 수용할 수 있는 폭 만큼 한쪽에 칼럼(38)이 형성된다.

칼럼(38)과 제1 휠(34)에는 볼트 홀(74)과 암나사(76)가 형성되고, 볼트 홀(74)과 암나사(76)의 양측에는 핀(72)이 배치되어 볼트 홀(74)과 암나사(76)의 중심을 일치시킨다.

상술한 볼트 홀(74)과 핀(72)에 볼트(70)가 삽입되어 암나사(76)에 체결된다.

즉, 상술한 바와 같이, 종래의 캐리어(30)는 유성 기어(40)를 내부에 수용하기 위하여 두 개의 제1, 제2 휠(34, 36)이 제공되어야 한다. 또한, 제1 휠(34)과 제2 휠(36)에 각각 형성된 보스의 중심을 정밀하게 일치시키기 위하여 볼트 홀(74)와 암나사(76)을 정밀하게 가공하여야 하고 핀(72)을 정교하게 조립하여야 하므로 제조 원가가 상승하는 문제가 있다.

다른 한편으로 양쪽의 제1 휠(34)과 제2 휠(36)이 정교하게 조립되지 않을 경우에 핀 축(50)의 변형이 발생할 수 있다. 핀 축(50)의 변형이 발생하는 경우에는 베어링(42)에 편하중이 발생하여 베어링(42)의 수명이 비정상적으로 단축되는 문제가 있다.

또한, 제1, 제2 휠(34, 36)을 단품으로 가공이 곤란하며 특히 주조 또는 단조 등의 가공이 곤란하여 제조원가가 높은 문제점이 있다.

다른 한편으로, 풍력발전기의 증속기는 고공에 설치되는 것으로써 경량화 및 소형화가 요구된다.

그러나 종래의 증속기는 도 3에 나타낸 바와 같이 유성기어(40)의 양측에 캐리어(30)의 제1, 제2 휠(34, 36)이 배치되므로 전체적은 폭(L1)이 크고, 캐리어(30)의 부피가 크므로 무게가 무거운 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 증속기의 캐리어와 유성기어의 조립 구성을 개선하여 경량화 및 소형화를 구현할 수 있도록 하는 풍력발전기의 증속기용 기어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 유성 기어에 구비되는 베어링에 편하중이 작용되는 것 방지하여 베어링의 수명이 비정상적으로 단축되는 것을 방지할 수 있도록 하는 풍력발전기의 증속기용 기어장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치는, 내주연에 링 기어(22)가 형성되고 풍력에 의해 회전되는 하우징(20); 상기 링 기어(22)에 내접되어 맞물리고 상기 하우징(20)의 회전속도보다 증속되어 회전되는 제1, 제2 유성 기어(210, 220); 상기 제1 유성 기어(210)와 상기 제2 유성 기어(220)가 이격되어 설치되는 핀 축(50); 상기 핀 축(50)이 설치되고 상기 제1 유성 기어(210)와 상기 제2 유성 기어(220)의 사이에 배치되는 캐리어(100); 상기 캐리어(100)의 내부에 관통되어 배치되고 상기 제1, 제2 유성 기어(210, 220)에 외접되어 맞물리며 상기 제1, 제2 유성기어(210, 220)의 회전속도보다 증속되어 회전되는 선 기어(60);를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치는, 상기 제1, 제2 유성기어(210, 220)는 복수로 구비되고 상기 선 기어(60)를 중심 점대칭으로 배치되는 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치는 캐리어의 양측에 유성기어를 배치함으로써, 캐리어와 유성기어가 조립된 전체적인 폭을 줄일 수 있고, 무게를 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 풍력발전기의 증속기용 기어장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 종래의 풍력발전기의 증속기용 기어장치에서 기어 열을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치에서 기어 열을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치에서 캐리어를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치에서 기어 열을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하고, 종래의 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여 동일한 부호를 부여하고 그에 따른 설명은 생량한다.

한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치에서 기어 열을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치에서 캐리어를 설명하기 위한 도면이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치에서 기어 열을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기의 증속기용 기어장치는 하우징(20)의 내부에 제1, 제2 유성기어(210, 220)와 선기어(60)가 배치된다.

하우징(20)의 내주연에는 링 기어(22)가 형성되고, 하우징(20)은 풍력에 의해 회전된다. 좀 더 상세하게는 풍력발전기의 블레이드와 하우징(20)은 기구적으로 연결되는 것으로 풍력에 의해 블레이드가 회전하고, 이로써 하우징(20)이 회전되는 것이다.

제1, 제2 유성기어(210, 220)는 링 기어(22)에 내접되어 맞물리고, 하우징(20)의 회전속도보다 증속되어 회전된다. 또한, 제1, 제2 유성기어(210, 220)는 복수로 구비되고 선 기어(60)를 중심 점대칭으로 배치된다.

제1 유성 기어(210)와 제2 유성 기어(220)는 이격되어 핀 축(50)에 설치된다. 제1, 제2 유성기어(210, 220)에 각각 베어링(212, 222)가 배치되며, 스냅 링(230)에 의해 핀 축(50)에서 이탈되는 것이 방지된다.

캐리어(100)에는 보스(110)가 형성되고, 보스(110)에는 상술한 핀 축(50)이 설치된다. 상술한 제1 유성기어(210)와 상술한 제2 유성기어(220)의 사이에 캐리어(100)가 배치된다.

즉, 캐리어(100)의 양측에 제1, 제2 유성기어(210, 220)가 배치되는 것이다.

선 기어(60)는 캐리어(100)의 내부에 관통되어 배치되고, 제1, 제2 유성 기어(210, 220)에 외접되어 맞물린다. 한편, 선 기어(60)는 제1, 제2 유성기어(210, 220)의 회전속도보다 증속되어 회전된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 캐리어(100)와 제1, 제2 유성기어(210, 220)의 조립 구성은 전체적인 폭(L2)이 종래의 캐리어(30)에서 구현되는 폭(L1)보다 현저하게 좁게 구성되는 것으로 증속기의 크기를 소형화할 수 있다.

또한, 캐리어(100)의 크기를 줄임으로써 무게를 줄일 수 있고, 이로써 증속기의 경량화를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 캐리어(100)는 디스크 형상으로 제공되는 것으로 주조 또는 단조의 제조 방식으로 제조가 가능한 것으로 제조원가를 대폭 낮출 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기어 장치에 구비되는 핀 축(50)은 중간 부분이 캐리어(100)에 설치됨으로써 캐리어(100)에 의한 핀 축(50)의 변형이 발생하지 않거나 최소화됨으로써 제1, 제2 베어링(212, 222)에 과도한 편하중이 작용되지 않고, 이로써 제1, 제2 베어링(212, 222)의 수명이 비정상적으로 단축되는 것이 방지된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 기어장치는 풍력발전기의 증속기에 구비되어 입력된 회전속도를 증속하여 출력하는 데에 이용될 수 있다.

10: 증속기 20: 하우징
22: 링 기어 30: 캐리어
32: 보스 34, 36: 제1, 제2 휠
38: 칼럼 40: 유성기어
42: 베어링 50: 핀 축
60: 선 기어 70: 볼트
72: 핀
100: 캐리어 110: 보스
210, 220: 제1, 제2 유성기어
212, 222: 제1, 제2 베어링
230: 스냅 링

Claims (2)

1. 내주연에 링 기어(22)가 형성되고 풍력에 의해 회전되는 하우징(20);
   상기 링 기어(22)에 내접되어 맞물리고 상기 하우징(20)의 회전속도보다 증속되어 회전되는 제1, 제2 유성 기어(210, 220);
   상기 제1 유성 기어(210)와 상기 제2 유성 기어(220)가 이격되어 설치되는 핀 축(50);
   상기 핀 축(50)이 설치되고 상기 제1 유성 기어(210)와 상기 제2 유성 기어(220)의 사이에 배치되는 캐리어(100);
   상기 캐리어(100)의 내부에 관통되어 배치되고 상기 제1, 제2 유성 기어(210, 220)에 외접되어 맞물리며 상기 제1, 제2 유성기어(210, 220)의 회전속도보다 증속되어 회전되는 선 기어(60);
   를 포함하는 풍력발전기의 증속기용 기어장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1, 제2 유성기어(210, 220)는 복수로 구비되고 상기 선 기어(60)를 중심 점대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 증속기용 기어장치.

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