KR20140077011A - 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체 - Google Patents

풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체 Download PDF

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KR20140077011A
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민소홍
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우림기계(주)
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Abstract

본 발명은 캐리어에 캐리어핀을 조립하는 과정이 단순한 수작업을 통해 수행될 수 있도록 하면서도 캐리어핀이 안정적으로 고정된 상태를 유지할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 복수의 유성기어가 설치되는 캐리어 조립체와 선기어 및 링기어를 포함하여 구성된 복수의 유성 감속기가 점진적인 감속을 수행할 수 있도록 적층 구조를 이루면서 서로 연결되어 이루어진 풍력발전기용 요 드라이브에 있어서, 상기 캐리어 조립체는 둘레면을 따라 상기 각 유성기어가 수용되도록 복수의 수용홈이 형성됨과 더불어 상면에는 상기 각 수용홈 내부와 연통되는 관통공이 형성되어 이루어진 캐리어와, 상기 캐리어의 상면에 형성된 관통공을 관통하여 상기 수용홈 내에 수용된 유성기어의 축공을 통과하도록 설치되는 캐리어핀과, 상기 캐리어의 둘레면 중 상기 수용홈의 상부측 혹은, 저부측 부위 중 적어도 어느 한 부위에 상기 캐리어의 반경 방향으로 관통하면서 상기 캐리어핀의 상단 혹은, 하단을 가압하여 고정하는 가압부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체가 제공된다.

Description

풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체{carrier assembly of yaw drive for wind power generator}
본 발명은 풍력발전기용 요 드라이브에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 복수의 유성기어가 회전 가능하게 설치되면서 상기 각 유성기어가 선기어와 연결될 수 있도록 하는 캐리어와 상기 캐리어에 상기 각 유성기어를 결합하는 캐리어핀 간의 조립을 위한 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어핀 조립 구조에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기는 바람으로부터 얻은 회전력을 전기 에너지로 변환하여 전기를 생산하는 기기로써, 지면에 설치되면서 몸체를 이루는 타워부와, 상기 타워부의 상단에 결합되면서 발전장치가 내장된 너셀(nacelle)과, 상기 너셀의 전방에 회전 가능하게 설치되면서 바람에 의해 회전되는 블레이드(blade)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 너셀과 상기 타워부 간은 요 드라이브(yaw drive)에 의해 연결되며, 이때 상기 요 드라이브는 상기 너셀에 장착되는 블레이드의 방향을 바람이 불어오는 측과 일치시키도록 너셀을 회전시키는 장치이다.
첨부된 도 1은 상기한 풍력발전기용 요 드라이브의 내부 구조를 나타내고 있다.
이와 같은 풍력발전기용 요 드라이브는 대형 구조물로 이루어진 너셀에 대한 방향을 안정적이면서도 정확히 조절할 수 있도록 유성기어(11)와 선기어(12) 및 링기어(13)를 포함하여 구성된 복수의 유성 감속기(10)가 점진적인 감속을 수행할 수 있도록 서로 연결되어 이루어진다.
즉, 구동모터(20)의 구동에 의해 모터축(21)으로부터 전달된 구동력은 어느 한 유성 감속기(10)의 선기어(12)를 통해 캐리어(31) 내의 각 유성기어(11)를 회전시킴과 더불어 이러한 유성기어(11)들의 회전에 의해 이 유성기어(11)들을 감싸는 링기어(13)가 회전되면서 상기 링기어(13)에 결합된 제2유성 감속기어의 선기어(12)를 구동시키고, 동일한 원리로 제3유성 감속기 및 제4유성 감속기 등으로 점진적인 감속이 이루어지면서 너셀을 회전시킬 수 있는 작동력을 전달하게 된다.
한편, 상기한 풍력발전기용 요 드라이브 중 캐리어(31)와 유성기어(11) 간은 캐리어핀(32)에 의해 서로 결합되도록 구성된다. 즉, 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 상기 유성기어(11)는 상기 캐리어(31)의 둘레측 내부로 요입 설치되고, 상기 캐리어핀(32)은 상기 캐리어(31)의 상단을 관통하여 상기 유성기어(11)의 중심을 통과한 후 상기 캐리어(31)의 하단을 관통하면서 고정되도록 구성된다.
하지만, 전술된 바와 같은 종래 기술에 따른 캐리어(31)와 캐리어핀(32) 간은 상기 캐리어핀(32)의 상단 및 하단을 상기 캐리어(31)의 상단 및 하단에 압입 고정하는 방식으로 조립을 함에 따라 조립 상의 문제점을 가지고 있다.
즉, 요 드라이브에 사용되는 유성 감속기의 경우 대형 구조물임을 고려할 때 상기 캐리어(31)와 캐리어핀(32) 간의 조립은 프레스 장치를 이용하여 수행할 수밖에 없었으며, 이로 인한 제조 단가의 상승이 야기되었던 것이다.
뿐만 아니라, 상기 캐리어핀(32)을 프레스 장치로 캐리어(31)에 결합하기 전에는 상기 캐리어핀(31)을 가열하여 열박음이 용이하게 이루어질 수 있도록 하여야 함에 따라 작업 시간 역시 오래 걸릴 수밖에 없다는 문제점이 있다.
더욱이, 상기한 프레스 장치를 이용한 프레스 작업은 과도한 힘을 상기 캐리어핀(32) 및 캐리어(31)로 제공함에 따라 상기 캐리어(31)나 캐리어핀(32) 혹은, 유성기어(11)의 내구성을 저하시키게 된 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 캐리어에 캐리어핀을 조립하는 과정이 단순한 수작업을 통해 수행될 수 있도록 하면서도 상기 캐리어핀이 안정적으로 고정된 상태를 유지할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체에 따르면 복수의 유성기어가 설치되는 캐리어 조립체와 선기어 및 링기어를 포함하여 구성된 복수의 유성 감속기가 점진적인 감속을 수행할 수 있도록 적층 구조를 이루면서 서로 연결되어 이루어진 풍력발전기용 요 드라이브에 있어서, 상기 캐리어 조립체는 둘레면을 따라 상기 각 유성기어가 수용되도록 복수의 수용홈이 형성됨과 더불어 상면에는 상기 각 수용홈 내부와 연통되는 관통공이 형성되어 이루어진 캐리어와, 상기 캐리어의 상면에 형성된 관통공을 관통하여 상기 수용홈 내에 수용된 유성기어의 축공을 통과하도록 설치되는 캐리어핀과, 상기 캐리어의 둘레면 중 상기 수용홈의 상부측 혹은, 저부측 부위 중 적어도 어느 한 부위에 상기 캐리어의 반경 방향으로 관통하면서 상기 캐리어핀의 상단 혹은, 하단을 가압하여 고정하는 가압부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 캐리어핀은 상기 캐리어의 상면에 형성된 관통공과 오차 범위 이내의 가공 정밀도를 갖도록 형성되어 수작업에 의한 결합이 가능하도록 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 캐리어핀의 둘레면에는 상기 캐리어를 관통하여 관통공 내로 돌출되는 가압부재가 수용되도록 수용홈이 요입 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 캐리어핀에 형성되는 수용홈은 상기 캐리어핀의 둘레면 전체를 따라 링 형상으로 요입되도록 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압부재는 각 캐리어핀을 가압하여 고정하는 부위가 둘 이상이 될 수 있도록 둘 이상의 복수로 제공됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압부재는 회전 조작에 의해 상기 캐리어를 관통하여 점진적으로 돌출되도록 볼트 구조로 형성됨을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 본 발명의 풍력발전기용 요 드라이버의 캐리어 조립체는 캐리어와 캐리어핀 간의 결합이 가압부재에 의한 수동 조작을 통해 간단히 이루어질 수 있으며, 이로 인한 조립 시간의 단축을 이룰 수 있게 된 효과를 가진다.
특히, 별도의 프레스 장치가 필요치 않기 때문에 제조 단가의 저감을 이룰 수 있게 되었고, 캐리어핀을 별도로 가열할 필요도 없을 뿐 아니라 프레싱에 의한 캐리어핀이나 캐리어 혹은, 유성기어의 내구성 저하 역시 방지될 수 있게 된 효과를 가진다.
도 1은 종래 일반적인 풍력발전기용 요 드라이브의 구조를 설명하기 위해 나타낸 구성도
도 2는 종래 일반적인 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체를 설명하기 위해 나타낸 일부 분해도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전기용 요 드라이브의 구조를 설명하기 위해 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체를 설명하기 위해 나타낸 일부 분해도
도 5는 도 3의 “A”부 확대도
이하, 본 발명의 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
실시예의 설명에 앞서, 본 발명에 따른 풍력발전기용 요 드라이버는 첨부된 도 1을 참조하여 설명되었던 종래 기술과 같이 구동모터(20)와 복수의 유성 감속기(10)를 포함하여 구성되며, 이때 상기 각 유성 감속기(10)들은 적층 구조를 이루면서 서로 연결되어 이루어짐으로써 상기 구동모터(20)의 구동에 따른 회전력을 점진적으로 감속할 수 있도록 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 캐리어 조립체(300)는 상기한 각 유성 감속기(10)를 이루는 부위로써, 복수의 유성기어(11)가 설치되어 이루어진 구성이다. 이때, 상기 유성기어(11)는 둘레면을 따라 기어가 형성됨과 더불어 축 방향측의 중앙 부위에는 축공(11a)이 관통 형성되어 이루어진다.
첨부된 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체를 나타내고 있다.
이에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체(300)는 캐리어(310)와 캐리어핀(320) 및 가압부재(330)를 포함하여 구성됨을 특징으로 제시한다.
이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 캐리어(310)는 캐리어 조립체(300)의 외관 몸체를 이루는 부위로써 둘레면을 따라 상기 각 유성기어(11)의 일부가 수용되도록 복수의 수용홈(311)이 형성된 블록으로 형성된다.
상기 각 수용홈(311)은 상기 캐리어(310)의 원주 방향을 따라 등간격을 이루면서 서로 구획된 상태로 형성되며, 유성기어(11)의 절반 이상이 수용될 수 있을 정도의 공간을 갖도록 형성된다.
이와 함께, 상기 캐리어(310)의 높이는 상기 유성기어(11)의 높이에 비해 높게 형성되며, 이로 인해 상기 캐리어(310)의 각 부위 중 상기 수용홈(311)의 상측 및 하측에는 상기 유성기어(11)의 상면 및 저면을 덮는 소정 두께의 상부단(312) 및 하부단(313)이 구비된다.
또한, 상기 캐리어(310)의 상면 및 저면에는 상기 캐리어(310)의 상부단(312) 및 하부단(313)을 순차적으로 관통하면서 상기 각 수용홈(311) 내부와 연통되는 관통공(314)이 각각 형성된다. 이때 상기 관통공(314)은 후술될 캐리어핀(312)이 통과되어 설치되는 부위이다.
또한, 상기 캐리어(310)의 하부단(313)에는 상기 하부단(313)의 둘레면 외벽으로부터 상기 하부단(313) 내측의 관통공(314) 내주면에 이르기까지 관통 형성된 체결공(315)이 형성된다. 이때, 상기 체결공(315)은 후술될 가압부재(330)가 관통되면서 고정되는 부위로써 상기 캐리어(310)의 반경 방향으로 관통되도록 형성된다.
다음으로, 상기 캐리어핀(320)은 상기 캐리어(310)의 수용홈(311) 내에 수용된 유성기어(11)를 회전 가능하게 지지하는 구성이다.
상기 캐리어핀(320)은 상기 캐리어(310)의 상면에 형성된 관통공(314)을 관통하여 상기 수용홈(311) 내에 수용된 유성기어(11)의 축공(11a)을 통과하도록 설치된다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 캐리어핀(320)이 상기 캐리어(310)의 상면에 형성된 관통공(314)과 가공 오차 범위 이내의 가공 정밀도를 갖도록 형성됨을 제시한다. 이때, 상기 가공 오차 범위라 함은 통상적인 축과 이 축이 삽입되는 구멍 혹은, 홈 간의 규격화된 가공 공차를 의미한다.
즉, 상기 캐리어핀(320)과 캐리어(310) 간의 결합이 종래 기술과 같은 프레스를 이용한 억지 결합식이 아니라 수작업으로도 쉽게 결합될 수 있도록 한 것이며, 이는 후술될 가압부재(330)로 인해 상기 캐리어핀(320)과 상기 캐리어(310) 간이 안정적인 고정 상태를 유지할 수 있기 때문이다.
이와 함께, 상기 본 발명의 실시예에서는 상기 캐리어핀(320)의 각 부위 중 상기 캐리어(310)의 하부단(313)에 형성된 관통공(314) 내로 수용되는 하단측 부위의 둘레면에는 결합홈(321)이 요입 형성됨을 추가로 제시하며, 이때 상기 결합홈(321)은 상기 캐리어핀(320)의 둘레면 전체를 따라 링 형상으로 요입되도록 형성되도록 한다.
상기한 결합홈(321)의 구조는 후술될 가압부재(330)의 일부가 요입 결합될 수 있도록 하면서도 상기 캐리어핀(320)을 캐리어(310) 및 유성기어(11)에 결합할 때 방향성을 갖지 않도록 한 것으로써, 상기 가압부재(330)의 일부가 요입된 상태로 결합됨으로 인해 상기 캐리어핀(320)이 원치않게 상하로 유동될 수 있는 문제점이 방지될 수 있음과 더불어 캐리어핀(320)의 방향에 상관없이 상기 가압부재(330)가 원활히 요입 결합될 수 있도록 한 것이다.
다음으로, 상기 가압부재(330)는 상기 캐리어(310)의 관통공(314)을 관통하여 설치되는 캐리어핀(320)이 해당 설치 부위에서 고정될 수 있도록 하는 구성이다.
상기한 가압부재(330)는 상기 캐리어(310)의 하부단에 형성된 체결공(315)을 통과하여 상기 캐리어핀(320)의 결합홈(321) 내에 요입 결합되면서 해당 부위를 가압하여 고정하도록 구성된다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 가압부재(330)가 회전 조작에 의해 상기 캐리어(310)를 관통하여 점진적으로 돌출되도록 볼트 구조로 형성되며, 이때 상기 가압부재(330)는 다양한 종류의 볼트 중에서도 렌치볼트 혹은, 무두 볼트로 구성함으로써 상기 가압부재(330)가 캐리어(310)의 둘레면으로부터 외향 돌출되어 야기될 수 있는 여타 구성요소와의 간섭 및 파손의 우려가 미연에 방지될 수 있도록 함이 더욱 바람직하다.
하기에서는, 전술된 본 발명의 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체에 대한 조립 과정에 대하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
우선, 별개로 제조된 캐리어(310)와 캐리어핀(320) 및 가압부재(330)를 각각 준비한다.
이의 상태에서 상기 캐리어(310)의 둘레면에 형성된 수용홈(311) 내로 유성기어(11)를 각각 삽입하여 수용되도록 한다. 이때 상기 유성기어(11)에 형성된 축공(11a)은 상기 캐리어(310)의 상부단 상면에 형성된 관통공(314)의 위치와 일치되도록 한다.
그리고, 상기한 유성기어(11)의 설치가 완료되면 캐리어핀(320)을 결합한다.
상기 캐리어핀(320)은 상기 캐리어(310)의 상부단(312)에 형성된 관통공(314)과 상기 수용홈(311) 내의 유성기어(11)에 형성된 축공(11a) 및 상기 캐리어(310)의 하부단(313)에 형성된 관통공(314)을 순차적으로 관통하도록 결합한다.
이의 과정에서, 상기 캐리어핀(320)은 상기 관통공(314)과 오차 범위 이내의 가공 정밀도를 갖도록 형성되기 때문에 단순한 수작업으로도 상기 캐리어핀(320)을 상기 관통공(314)에 정확히 결합할 수 있다.
그리고, 상기한 캐리어핀(320)의 설치가 완료되면 상기 캐리어(310)의 하부단(313) 둘레면에 형성된 체결공(315)을 통해 가압부재(330)를 삽입 결합하여 상기 가압부재(330)가 상기 캐리어핀(320)의 하단 둘레면에 형성된 결합홈(321) 내로 상기 가압부재(330)가 요입 결합되도록 한다.
이때, 상기 캐리어핀(320)에 형성된 결합홈(321)은 상기 캐리어핀(320)의 전 둘레면을 따라 형성되기 때문에 상기 캐리어핀(320)을 상기 캐리어(310)에 결합하는 과정에서 굳이 방향성에 유의하여 결합하지 않더라도 상기 가압부재(330)가 상기 결합홈(321) 내로 정확히 요입 결합될 수 있다.
결국, 전술한 과정을 통해 캐리어 조립체(300)의 조립이 완료되면 이렇게 조립된 캐리어 조립체(300)를 별도 조립 과정 혹은, 제조 과정을 통해 제조된 링기어(13) 및 선기어(12)와 결합함으로써 하나의 유성 감속기(10)를 형성하게 되고, 이러한 복수의 유성 감속기(10)를 서로 연결한 후 구동모터(20)에 결합함으로써 풍력발전기용 요 드라이브가 완성된다.
한편, 본 발명에 따른 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체는 전술된 실시예의 구성으로만 한정되지는 않는다.
예컨대, 가압부재(330)의 경우 실시예로 도시한 각 도면에서와 같이 각 캐리어핀(320) 마다 하나씩만 각각 제공되도록 구성될 수도 있지만 상기 캐리어핀(320)의 고정력을 더욱 향상시킬 수 있도록 둘 이상의 복수로 제공될 수도 있으며, 이는 캐리어(310)의 각 하부단(313) 둘레면에 복수의 체결공(315)을 상기 캐리어핀(320)의 방사 방향으로 형성함과 더불어 이 각 체결공(315)에 가압부재(330)를 각각 삽입 결합함으로써 가능하다.
뿐만 아니라, 도시하지는 않았지만 상기 캐리어(310)를 이루는 상부단(312) 둘레면에도 각각의 체결공(315)을 형성함과 더불어 이 체결공(315) 내에는 가압부재(330)를 삽입 결합하도록 구성하며, 캐리어핀(320)의 상단측 둘레면에도 결합홈(321)이 추가로 형성되도록 구성함으로써 상기 캐리어(310)에 결합되는 캐리어핀(320)의 상단측 및 하단측 모두를 안정적으로 고정할 수도 있는 것이다.
이렇듯, 본 발명에 따른 풍력발전기용 요 드라이버의 캐리어 조립체는 캐리어(310)와 캐리어핀(320) 간의 결합이 가압부재(330)에 의한 수동 조작을 통해 간단히 이루어질 수 있기 때문에 별도의 프레스 장치가 필요치 않을 뿐 아니라 조립 시간 역시 짧게 이루어질 수 있게 된다.
더욱이, 프레스 작업이 이루어지지 않기 때문에 캐리어핀(320)을 가열할 필요도 없을 뿐 아니라 프레싱에 의한 캐리어핀(320)이나 캐리어(310) 혹은, 유성기어(11)의 내구성 저하 역시 방지될 수 있게 된다.
10. 유성 감속기 11. 유성기어
11a. 축공 20. 구동모터
21. 모터축 300. 캐리어 조립체
310. 캐리어 311. 수용홈
312. 상부단 313. 하부단
314. 관통공 315. 체결공
320. 캐리어핀 321. 결합홈
330. 가압부재

Claims (6)

  1. 복수의 유성기어가 설치되는 캐리어 조립체와 선기어 및 링기어를 포함하여 구성된 복수의 유성 감속기가 점진적인 감속을 수행할 수 있도록 적층 구조를 이루면서 서로 연결되어 이루어진 풍력발전기용 요 드라이브에 있어서,
    상기 캐리어 조립체는
    둘레면을 따라 상기 각 유성기어가 수용되도록 복수의 수용홈이 형성됨과 더불어 상면에는 상기 각 수용홈 내부와 연통되는 관통공이 형성되어 이루어진 캐리어와,
    상기 캐리어의 상면에 형성된 관통공을 관통하여 상기 수용홈 내에 수용된 유성기어의 축공을 통과하도록 설치되는 캐리어핀과,
    상기 캐리어의 둘레면 중 상기 수용홈의 상부측 혹은, 저부측 부위 중 적어도 어느 한 부위에 상기 캐리어의 반경 방향으로 관통하면서 상기 캐리어핀의 상단 혹은, 하단을 가압하여 고정하는 가압부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어핀은 상기 캐리어의 상면에 형성된 관통공과 가공 오차 범위 이내의 가공 정밀도를 갖도록 형성되어 수작업에 의한 결합이 가능하도록 구성됨을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어핀의 둘레면에는 상기 캐리어를 관통하여 관통공 내로 돌출되는 가압부재가 삽입 결합되는 결합홈이 요입 형성됨을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 캐리어핀에 형성되는 결합홈은 상기 캐리어핀의 둘레면 전체를 따라 링 형상으로 요입되도록 형성됨을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압부재는 각 캐리어핀을 가압하여 고정하는 부위가 둘 이상이 될 수 있도록 둘 이상의 복수로 제공됨을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압부재는
    회전 조작에 의해 상기 캐리어를 관통하여 점진적으로 돌출되도록 볼트 구조로 형성됨을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 조립체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101694924B1 (ko) * 2016-03-16 2017-01-13 우림기계(주) 풍력발전기용 요 드라이브의 캐리어 지지장치

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