KR20150050927A - Pitch Bearing having Redundancy Gear Tooth - Google Patents

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김용천
홍혁수
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a pitch bearing to support the blade of a wind power generator to be pitched, comprising: an inner wheel (20) joined to an outer wheel (10) around a rolling element (15); and a gear-tooth-shaped unit (30) which is joined to the inner side of the inner wheel (20) around a friction reduction unit (42) and has a gear-tooth-shaped part (31) and a non-gear-tooth-shaped part (33). Therefore, the pitch bearing of a wind power generator is formed with gear teeth on a predetermined area to switch the position of one side of the gear teeth with the other side of the gear teeth when one side of the gear teeth is damaged without the use of heavy equipment, thereby reducing the maintenance cost.

Description

이중 치형을 지닌 피치 베어링{Pitch Bearing having Redundancy Gear Tooth}{Pitch Bearing having Redundancy Gear Tooth}

본 발명은 풍력발전기의 피치 베어링에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일정 영역에 치형을 형성하고 위치를 조정하여 사용하는 이중 치형을 지닌 피치 베어링에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a pitch bearing of a wind turbine generator, and more particularly, to a pitch bearing having a double tooth profile in which a toothed portion is formed and a position is adjusted in a certain region.

풍력발전기는 허브에 장착된 블레이드의 피치 운전을 수행하도록 피치 베어링을 개재하여 설치된다. 피치 베어링의 내벽에 형성되는 치형에 피치 드라이브가 연결되고, 피치 베어링의 베어링 내륜에는 블레이드가 결합된다. 이에 따라 바람의 세기와 방향에 대응한 블레이드의 피치각을 조절하므로 에너지 효율을 최적화할 수 있다.The wind turbine is installed via a pitch bearing to perform the pitch operation of the blades mounted on the hub. A pitch drive is connected to a tooth formed on the inner wall of the pitch bearing, and a blade is coupled to the bearing inner ring of the pitch bearing. As a result, the pitch angle of the blade corresponding to the strength and direction of the wind can be adjusted to optimize the energy efficiency.

이때, 통상적으로 피치 베어링은 분할되지 않은 일체형 구조물로 제작되는데 치형이 360˚의 전 영역에 형성되지만 실제로 운용되는 구간은 0~95˚ 범위에 지나지 않는다. 이에 치형에 손상이 발생하면 피치 베어링 전체를 교체하여 유지보수 비용을 증가시킨다.At this time, the pitch bearing is usually made of an integral structure that is not divided. The tooth profile is formed in the entire 360 ° range, but the actual operating range is only in the range of 0 to 95 °. If the tooth is damaged, the entire pitch bearing is replaced, which increases the maintenance cost.

이러한 문제점을 해소하기 위한 선행특허로서, 한국 공개특허공보 제2013-0110266호는 허브, 피치 베어링, 피치 드라이브를 포함하며. 상기 피치 베어링은 상기 허브에 고정되는 베어링 외륜; 및 상기 베어링 외륜의 반경 방향 내측에 배치되고 상기 블레이드와 연결되며, 원주 방향을 따라 분할되는 다수의 분할파트(division part)를 구비한다. 이에 따라, 피치 베어링의 국부적인 손상에 간편하게 대처할 수 있어 로스(loss) 발생을 감소하는 효과를 기대한다.As a prior patent for solving these problems, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0110266 includes a hub, a pitch bearing, and a pitch drive. The pitch bearing includes a bearing outer ring fixed to the hub; And a plurality of division parts disposed radially inwardly of the bearing outer ring and connected to the blade, the plurality of division parts being divided along the circumferential direction. Accordingly, it is possible to easily cope with the local damage of the pitch bearing, thereby reducing the occurrence of loss.

그러나, 상기한 선행특허에 의하면 피치 베어링의 내륜을 운전구간 분할파트와 비운전구간 분할파트로 구분하여 재질, 치수 등의 규격을 달리함을 요지로 하므로 유지보수에 소요되는 시간을 크게 단축하기에 한계를 보인다.However, according to the above-mentioned prior patent, since the inner ring of the pitch bearing is divided into the driving section dividing part and the non-exhausting front part dividing part, it is necessary to change specifications such as material and dimension, Respectively.

1. 한국 공개특허공보 제2013-0110266호 "풍력발전기 및 풍력발전기용 피치 베어링"(공개일자 : 2013. 10. 10.)1. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0110266 entitled "Pitch Bearing for Wind Turbine Generators and Wind Turbine Generators" (Published on October 10, 2013)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 블레이드를 지지하는 피치 베어링의 내면 일정 영역에 치형을 형성하고 일측의 치형에 손상이 발생하면 타측으로 위치를 변경하여 사용하는 이중 치형을 지닌 피치 베어링을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a double-tooth type in which a tooth is formed in a predetermined area of an inner surface of a pitch- To provide pitch bearing.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 풍력발전기의 블레이드를 피칭 가능하게 지지하는 피치 베어링에 있어서: 외륜과 전동체를 개재하여 결합되는 내륜; 및 상기 내륜의 내면에 마찰저감수단을 개재하여 결합되고, 치형부와 비치형부를 구비하는 치형수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a pitch bearing for pitchably supporting a blade of a wind power generator, comprising: an inner ring coupled via an outer ring and a rolling member; And tooth means coupled to the inner surface of the inner ring through friction reducing means and having a tooth portion and a notched portion.

또, 본 발명에 따르면 상기 치형수단은 내륜을 4분할하는 영역 중 대향하는 2개의 영역에 치형부를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the toothed portion is characterized in that the toothed portion is provided in two opposed regions of the inner ring divided into four regions.

또, 본 발명에 따르면 상기 치형수단의 마찰저감수단은 고마찰 베어링(high friction bearing)과 테프론 코팅 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the friction reducing means of the toothed means is characterized in that at least one of a high friction bearing and a Teflon coating is used.

또, 본 발명에 따르면 상기 치형수단은 내륜의 축방향 또는 반경방향으로 연결공을 구비하는 것을 특징으로 한다.Further, according to the present invention, the toothed member is characterized by having a connecting hole in an axial direction or a radial direction of the inner ring.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 풍력발전기의 피치 베어링에서 일정 영역에 치형을 형성하고 일측의 치형에 손상이 발생하면 별도의 중장비를 동원하지 않더라도 타측으로 신속하고 안전하게 위치를 변동하여 유지보수 비용을 절감하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, if a tooth is formed in a certain area in a pitch bearing of a wind turbine and damage is caused to one tooth, the position can be quickly and safely shifted to the other side, .

도 1은 본 발명에 따른 피치 베어링의 주요부를 확대하여 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 피치 베어링의 치형 배치를 나타내는 구성도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an enlarged schematic view of a main portion of a pitch-
2 is a schematic view showing a tooth arrangement of a pitch bearing according to the present invention;

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 풍력발전기의 블레이드를 피칭 가능하게 지지하는 피치 베어링에 관하여 제안한다. 피치 베어링은 발전기의 효율을 높이기 위해 모터가 장착된 피니언 기어와 맞물리도록 내면에 치형을 구비한다. 이에 따라 블레이드의 피치(Pitch)를 용이하게 제어(피칭 운동)할 수 있다. The present invention proposes a pitch bearing for pitchably supporting a blade of a wind power generator. The pitch bearing has a tooth profile on its inner surface to engage with a pinion gear equipped with a motor to increase the efficiency of the generator. Thus, the pitch of the blades can be easily controlled (pitching motion).

본 발명에 따르면 내륜(20)이 외륜(10)과 전동체(15)를 개재하여 결합되는 구조이다. 외륜(10)은 허브에 결합되는 체결공(12)을 지니고, 내륜(20)은 블레이드와 결합되는 체결공(22)을 지닌다. 외륜(10)과 내륜(20) 사이의 전동체(15)는 볼롤러(Ball roller)를 사용하여 구동저항을 최소화한다.According to the present invention, the inner ring (20) is coupled via the outer ring (10) and the rolling member (15). The outer ring 10 has a fastening hole 12 to be engaged with the hub and the inner ring 20 has a fastening hole 22 to be engaged with the blade. The rolling member 15 between the outer ring 10 and the inner ring 20 uses a ball roller to minimize the driving resistance.

또, 치형부(31)와 비치형부(33)를 구비하는 치형수단(30)이 본 발명에 따르면 상기 내륜(20)의 내면에 마찰저감수단(42)을 개재하여 결합되는 구조이다. 치형수단(30)은 내륜(20)의 내면에 밀착되도록 형성되고 양자의 상대 회전을 고려하여 사이에 마찰저감수단(42)이 개재된다. 치형수단(30)의 치형부(31)는 전술한 구동용 피니언 기어와 맞물리는 영역이고, 비치형부(33)는 치형부(31)에 인접하여 평탄한 곡면으로 형성되는 영역이다. 치형수단(30)에 비치형부(33)를 두는 것은 가공비를 줄여 유지보수 비용을 절감하는 측면에서 유리하다.The toothed means 30 having the teeth 31 and the notched portions 33 are coupled to the inner surface of the inner ring 20 via the friction reducing means 42 according to the present invention. The toothed means 30 is formed so as to be in close contact with the inner surface of the inner ring 20, and the friction reducing means 42 is interposed between the toothed wheels 30 in consideration of the relative rotation of the both. The tooth portion 31 of the toothed means 30 is an area engaged with the driving pinion gear described above and the notched portion 33 is a region adjacent to the toothed portion 31 and formed into a flat curved surface. Placing the notched portion 33 in the toothed means 30 is advantageous in terms of reducing the machining cost and reducing the maintenance cost.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 치형수단(30)은 내륜(20)을 4분할하는 영역 중 대향하는 2개의 영역에 치형부(31)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 2에서 내륜(20)의 내면에 치형부(31), 비치형부(33), 치형부(31), 비치형부(33)가 4분할 구조로 형성된다. 즉, 치형수단(30)은 일체화된 하나의 몸체 상에 4개의 영역을 구비한다. 물론 4분할은 완전하게 균등한 영역 분할이 아니고 치형부(31)의 각도 범위를 비치형부(33)보다 상대적으로 다소 넓게(예컨대 105˚) 배치할 수도 있다. 이는 치형부(31)와 피니언 기어의 맞물림 회전운동(피칭)이 실제로 운용되는 구간이 0~95˚ 범위인 점을 고려함이다.According to the detailed configuration of the present invention, the toothed means (30) is characterized in that the toothed portion (31) is provided in two opposed regions of the region where the inner ring (20) is divided into four regions. 2, a tooth portion 31, a notched portion 33, a tooth portion 31, and a notched portion 33 are formed on the inner surface of the inner ring 20 in a quadrant structure. That is, the toothed means 30 has four regions on one integrated body. Of course, the quadrant is not a perfectly uniform region division, and the angular range of the tooth 31 may be arranged somewhat wider (e.g., 105 degrees) than the notch 33. This takes into consideration that the interval in which the rotational movement (pitching) of the pinion gear and the toothed portion 31 is actually operated ranges from 0 to 95 degrees.

통상 피치 베어링은 수명동안(보통 20년) 대부분을 특정의 치형에서 피칭 제어를 수행한다. 이로 인하여 부분적 치형의 손상이 발생하는 경우 피치 베어링 전체를 교체함에 따른 비용을 절감하고자 치형부(31)와 비치형부(33)로 구분하는 이중(Redundancy) 개념을 도입하는 것이 바람직하다.Typically, pitch bearings perform pitching control for a specific tooth profile for most of the life span (usually 20 years). It is desirable to introduce the concept of redundancy which distinguishes between teeth 31 and non-teeth 33 in order to reduce the cost of replacing the entire pitch bearing when the partial tooth-type damage occurs.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 치형수단(30)의 마찰저감수단(42)은 고마찰 베어링(high friction bearing)과 테프론 코팅 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다. 고마찰 베어링은 플라스틱 볼을 채용하여 저소음이고 내마모성이 높은 형식을 사용할 수도 있다. 고마찰 베어링의 설치가 곤란한 경우 내륜(20)과 치형수단(30)의 접촉면에 데프론 코팅을 적용할 수도 있다. 테프론 수지는 마찰게수가 매우 낮으면서 내화학성, 내열성, 절연 안전성 등을 지닌다. 이 경우 치형수단(30)이 내륜(20)에서 축방향으로 이탈되지 않도록 지지하는 안내홈(도시 생략)을 부가하는 것이 좋다.According to the detailed construction of the present invention, the friction reducing means 42 of the toothed means 30 is characterized by using at least one of a high friction bearing and a Teflon coating. High friction bearings can be made of plastic balls, which can be of low noise and high abrasion resistance. If it is difficult to install the high friction bearing, a deflection coating may be applied to the contact surface between the inner ring 20 and the teeth 30. Teflon resin has very low friction coefficient and has chemical resistance, heat resistance and insulation safety. In this case, it is preferable to add a guide groove (not shown) for supporting the toothed means 30 so as not to be separated from the inner ring 20 in the axial direction.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 치형수단(30)은 내륜(20)의 축방향 또는 반경방향으로 연결공(35)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 치형수단(30)에 축방향으로 연결공(35)을 형성하는 경우 별도의 연결체(45)를 이용하여 내륜(20)과 일체로 결합한다. 이 경우 연결체(45)가 블레이드의 결합 자세에 영향을 주지 않도록 체결공(22)과 이격되어 연결공(35)을 형성한다. 치형수단(30)에 반경방향으로 연결공(35)을 형성하는 경우 연결체(45) 없이 내륜(20)과 일체로 결합할 수도 있다. 어느 경우에나 연결공(35)은 볼트를 체결하기 위한 암나사산을 구비하지만 이와 다르게 결합하는 방식을 배제하는 것은 아니다.According to the detailed configuration of the present invention, the toothed member 30 is provided with the connecting hole 35 in the axial direction or the radial direction of the inner ring 20. When the coupling hole 35 is formed in the axial direction of the toothed member 30, the toothed member 30 is integrally coupled to the inner ring 20 by using a separate coupling member 45. In this case, the coupling body 45 is spaced apart from the coupling hole 22 so as not to affect the coupling posture of the blade, thereby forming the coupling hole 35. When the coupling hole 35 is formed in the tooth-like means 30 in the radial direction, it may be integrally coupled with the inner ring 20 without the coupling member 45. [ In any case, the connection hole 35 is provided with a female thread for fastening the bolt, but does not preclude the manner of coupling it.

도 1과 도 2를 참조하면, 초기에 치형수단(30)의 일측 영역에 형성된 치형부(31)에 피니언 기어를 맞물리고 모터로 블레이드의 피칭을 제어하면서 발전을 수행한다. 만일 치형부(31)에서 특정부에 손상이 발생하면 발전을 중지하고 연결공(35)의 볼트를 해체하여 치형수단(30)을 180˚로 회전시키고, 타측 영역에 형성된 치형부(31)를 피니언 기어에 맞물린 다음 연결공(35)에 볼트를 결합한다. 이와 같은 방식에 의하면 결국 피치 베어링의 수명을 2배로 연장할 수 있다.Referring to Figs. 1 and 2, power generation is performed while initially engaging a pinion gear with a tooth portion 31 formed in one side region of the tooth means 30 and controlling the pitch of the blades with a motor. If damage occurs in the specific portion of the tooth 31, the power generation is stopped and the bolt of the connection hole 35 is disassembled to rotate the tooth 30 by 180 DEG, and the tooth 31 formed on the other side Engage the pinion gear and then connect the bolt to the connecting hole (35). In this way, the life of the pitch bearing can be doubled.

한편, 종래의 경우 피치 베어링에서 하나의 치형이 손상되어도 블레이드와 피치 베어링 전체를 분리하기 위해 중대형 크레인을 동원하므로 시간과 비용의 소요가 크다. 반면 본 발명은 중장비를 요하지 않으면서 교체 시간을 현저하게 줄일 수 있고, 교체 작업을 외부에서 하지 않아도 되므로 작업자의 안전성도 확보할 수 있다.On the other hand, in the conventional case, even if one tooth is damaged in the pitch bearing, the middle and large crane is mobilized in order to separate the entire blade and the pitch bearing. On the other hand, according to the present invention, the replacement time can be remarkably reduced without requiring the heavy equipment, and the safety of the operator can be ensured since the replacement operation can be omitted from the outside.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

10: 외륜 12: 체결공
15: 전동체 20: 내륜
22: 체결공 30: 치형수단
31: 치형부 33: 비치형부
35: 연결공 42: 마찰저감수단
45: 연결체10: outer ring 12: fastening hole
15: rolling body 20: inner ring
22: fastening hole 30: toothed means
31: tooth 33:
35: connecting hole 42: friction reducing means
45: connector

Claims (4)

풍력발전기의 블레이드를 피칭 가능하게 지지하는 피치 베어링에 있어서:
외륜(10)과 전동체(15)를 개재하여 결합되는 내륜(20); 및
상기 내륜(20)의 내면에 마찰저감수단(42)을 개재하여 결합되고, 치형부(31)와 비치형부(33)를 구비하는 치형수단(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 치형을 지닌 피치 베어링.A pitch bearing for pitchably supporting a blade of a wind power generator, comprising:
An inner ring (20) coupled via the outer ring (10) and the rolling member (15); And
And teeth means 30 coupled to the inner surface of the inner ring 20 via the friction reducing means 42 and having teeth 31 and notches 33. [ Pitch bearing. 청구항 1에 있어서,
상기 치형수단(30)은 내륜(20)을 4분할하는 영역 중 대향하는 2개의 영역에 치형부(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 치형을 지닌 피치 베어링.The method according to claim 1,
Characterized in that the toothed means (30) has a tooth portion (31) in two opposing regions of the region where the inner ring (20) is divided into four. 청구항 1에 있어서,
상기 치형수단(30)의 마찰저감수단(42)은 고마찰 베어링(high friction bearing)과 테프론 코팅 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 이중 치형을 지닌 피치 베어링.The method according to claim 1,
Characterized in that the friction reducing means (42) of the toothed means (30) uses at least one of a high friction bearing and a Teflon coating. 청구항 1에 있어서,
상기 치형수단(30)은 내륜(20)의 축방향 또는 반경방향으로 연결공(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 치형을 지닌 피치 베어링.The method according to claim 1,
Characterized in that the toothed means (30) comprises a connecting hole (35) in the axial direction or the radial direction of the inner ring (20).
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