KR20190122253A - 풍력 발전 설비의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 유닛 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 풍력 발전 설비(100)의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 유닛(202, 302), 조절 장치, 피치 조절 장치(200), 방위각 조절 장치(300), 풍력 발전 설비, 로터 블레이드 조절 및 풍향 추적을 위한 방법 및 조절 유닛 및/또는 조절 장치의 이용에 관한 것이다. 풍력 발전 설비(100)의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 유닛(202, 302)은 제 1 링형 플랜지(215, 311)에 배치될 수 있으며 편심 샤프트(340)를 갖는 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330), 제 1 링형 플랜지에 대해 회전 가능하게 배치된 제 2 링형 플랜지의 원주에 배치될 수 있는 제 1 맞물림 부재(380) 및 원주면(452)에 배치되고 제 1 캠 섹션에 대응하며 요철로 형성된 제 2 캠 섹션(454)을 갖는 제 2 맞물림 부재(272, 274, 350, 360, 450, 460)를 포함하며, 이 경우 제 1 맞물림 부재의 원주면에 요철로 형성된 제 1 캠 섹션(382, 482)이 배치된다.
Description
본 발명은 풍력 발전 설비의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 유닛, 조절 장치, 피치 조절 장치, 방위각 조절 장치, 풍력 발전 설비, 로터 블레이드 조절 및 풍향 추적을 위한 방법 및 조절 유닛 및/또는 조절 장치의 이용에 관한 것이다.
풍력 발전 설비들은 일반적으로 공개되어 있다. 풍력 발전 설비의 주된 구조적 형상은 현재 3-블레이드 수평축 풍력 발전 설비이며, 이러한 풍력 발전 설비에서 로터는 바람을 받는 측에서 작동하도록 설정되고, 상기 풍력 발전 설비의 기관실은 타워 위에 배치되어 능동적으로, 특히 방위각 조절 유닛에 의해 풍향을 추적한다. 또한, 일반적으로, 로터 블레이드는 피치 조절 유닛에 의해 길이방향 축을 중심으로 회전될 수 있다. 부품들이 서로에 대해 회전 이동되고, 특히, 제 1 회전 부품으로부터 제 2 회전 부품으로 변속이 실현되는 지점에서 풍력 발전 설비의 회전 조인트를 위해 기어 어셈블리의 이용도 일반적으로 공개되어 있다.
특히 방위각 조절 유닛 및/또는 피치 조절 유닛에 이러한 회전 조인트가 존재한다. 전술한 방식의 기어 어셈블리는 작동 중에, 특히 회전을 야기하는 구동에 의해 및 출력 측 힘과 모멘트에 의해 부하에 노출된다. 따라서, 서로 맞물려 있는 톱니들은 롤링 운동 외에도 항상 서로에 대해 정렬된 마찰 운동을 생성한다. 기어 어셈블리에서 톱니 플랭크의, 마찰이 가해지는 지점에 마모가 발생한다. 마모를 제한하기 위해, 기어 어셈블리의 기어 휠들은 일반적으로 윤활제 공급에 의해 윤활된다. 이로 인해 일반적으로 마모를 줄일 수는 있지만, 제거할 수는 없다.
특히 피치 구동기 및/또는 방위각 구동기의 영역에서, 특히 풍력 발전 설비를 위해 공개된 회전 조인트에서, 기어 어셈블리의 마모는 일반적으로 균일하게 발생하지 않는다. 이는 방위각 구동기의 영역에서 특히, 주로 우세한 풍향에서 바람이 불어 온다는 점으로 설명될 수 있다. 따라서 풍력 발전 설비의 로터는 특히 많은 시간 동안 이러한 우세한 풍향을 향하도록 배치된다. 이로써 풍력 발전 설비의 로터는 규칙적으로 및 특히 많은 시간 동안 작은 각도 영역, 즉 우세한 풍향의 각도 영역에서만 조절된다. 따라서, 하나 이상의 톱니는 구동하는 기어 휠의 대부분의 나머지 톱니들보다 빈번하게 반대편의 기어 휠과 하중 전달 방식으로 결합한다. 결과적으로 이러한 영역에 배치된 톱니들이 크게 마모된다. 로터 블레이드는 일반적으로 이것이 특히 자주 설정되는 바람직한 특정 피치 조절 영역을 갖기 때문에, 동일한 마모의 징후가 피치 구동기의 영역에서도 검출될 수 있다. 구동되는 기어 휠과 맞물리는 피치 구동기의 구동 기어 휠의 중앙 톱니 또는 중앙 톱니들은 골든 톱니 또는 골든 톱니들이라고도 한다.
이러한 기어 어셈블리는 또한, 예를 들어 톱니 파손에 의해 갑자기 작동하지 않을 수 있다는 단점을 갖는다. 또한, 예를 들어 다수의 기어 스테이지로 달성할 큰 기어 휠 대 작은 기어 휠의 변속비가 구현될 수 있기 때문에, 이러한 기어 휠 연결부는 종종 상당히 큰 크기를 갖는다. 또한, 이러한 기어 휠 연결부의 충격 하중이 제한된다. 또한, 기어 휠 연결부의 유격은 일반적으로 복잡한 조치에 의해, 예를 들어 기어 휠 연결부가 예비 응력을 받음으로써 감소하여야 한다. 현재 사용되는 기어 휠 연결부는 높은 고장 확률을 갖고, 이로 인해 풍력 발전 설비는 제한된 가용성을 갖게 된다. 이는 특히, 풍력 발전 설비의 비용을 높이고 및/또는 에너지 공급에 의해 달성할 수익이 감소하는 것을 야기한다. 또한, 일반적으로 사용되는 스퍼 기어 톱니부의 큰 크기로 인해 추가의 높은 비용이 발생한다.
독일 특허청은 본 출원에 대한 우선권 출원 시 하기 선행 기술들을 조사하였다: DE 102 26 713 A1, DE 10 2007 008 167 A1, DE 10 2007 009 575 A1, DE 10 2014 009 306 A1, US 2016/0 131 106 A1.
따라서, 본 발명의 과제는 언급된 하나 이상의 단점을 줄이거나 제거하는, 풍력 발전 설비의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 유닛, 조절 장치, 피치 조절 장치, 방위각 조절 장치, 풍력 발전 설비, 로터 블레이드 조절 및 풍향 추적을 위한 방법 및 조절 유닛 및/또는 조절 장치의 이용을 제공하는 것이다. 특히 본 발명의 과제는 풍력 발전 설비의 낮은 고장 확률을 가능하게 하는 해결 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 상기 과제는 제 1 링형 플랜지에 배치될 수 있으며 편심 샤프트를 갖는 구동 유닛, 제 1 링형 플랜지에 대해 회전 가능하게 배치된 제 2 링형 플랜지의 원주에 배치될 수 있고 원주면에 요철로 형성된 다수의 제 1 캠 섹션이 배치된 제 1 맞물림 부재, 원주면에 배치되고 제 1 캠 섹션에 대응하며 요철로 형성된 제 2 캠 섹션을 갖는 제 2 맞물림 부재를 포함하는 풍력 발전 설비의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 유닛에 의해 달성되며, 이 경우 편심 샤프트는 회전 가능하게 제 2 맞물림 부재에, 특히 제 2 맞물림 부재의 편심 지점에 배치되고, 상기 제 1 맞물림 부재와 상기 제 2 맞물림 부재는, 제 1 캠 섹션과 제 2 캠 섹션 사이에서 롤링 운동을 수행하도록 배치되고 형성된다.
요철로 형성된 제 1 및 제 2 캠 섹션은 상이한 기하학적 형상을 가질 수 있다. 특히 이러한 캠 섹션들은, 제 1 및 제 2 맞물림 부재가 인접해서 굴러갈 수 있도록 설계된다. 바람직하게 캠 섹션들은 파형 프로파일을 갖는다.
대안으로서 또는 추가로 바람직하게 캠 섹션들은 치형 및/또는 톱니형 프로파일을 갖는다. 다른 가능한 변형 실시예에서, 캠 부재들은 사다리꼴 치형 프로파일을 갖는다.
또한, 제 1 맞물림 부재의 제 1 캠 섹션 및/또는 제 2 맞물림 부재의 제 2 캠 섹션은 사이클로이드 치형을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 제 1 캠 섹션 및/또는 제 2 캠 섹션은 사이클로이드 치형을 갖는 것이 바람직하며, 이러한 치형에서 개별 플랭크는 피치 포인트의 상부에, 즉 플랭크 팁을 향해, 에피사이클로이드 지오메트리 또는 에피사이클로이드를 갖고 피치 포인트의 하부에, 즉 플랭크 팁으로부터 떨어져서, 하이포사이클로이드 지오메트리 또는 하이포사이클로이드를 갖는다. 바람직한 추가 변형 실시예에서, 제 1 캠 섹션 및/또는 제 2 캠 섹션은 곡선의 에피사이클로이드 및/또는 서로 맞물리는 하이포사이클로이드를 갖는 것이 제공된다. 사이클로이드 치형의 장점은, 양호한 윤활이 실현될 수 있다는 것이다. 또한, 플랭크 쌍은 오목한 섹션과 볼록한 섹션으로 구성되기 때문에, 플랭크 압축은 비교적 경미하며, 따라서 표면 접촉이 실현될 수 있다. 또한, 정상적인 구동 모멘트의 최대 500%의 높은 과부하 용량과 조용한 주행을 바람직한 효과로 들 수 있다.
기본적으로, 제 2 맞물림 부재에 대한 제 1 맞물림 부재의 사이클로이드 이동 시 원주 방향으로 제 1 및/또는 제 2 맞물림 부재의 이동을 야기하는 캠 섹션들에 대한 임의의 기하학적 형상이 가능하다.
편심 샤프트의 회전 이동 시 제 2 맞물림 부재는 편심 샤프트에 의해 바람직하게 편심 샤프트의 회전축에 대해 수직으로 정렬된 방향으로 병진 운동을 실행할 수 있다. 제 1 맞물림 부재의 방향으로 제 2 캠 섹션의 병진 운동으로 인해, 제 1 캠 섹션에서 제 2 캠 섹션의 롤링 운동이 이루어진다. 제 1 캠 섹션에서 제 2 캠 섹션의 이러한 롤링 운동에 의해 또한, 바람직하게 회전축을 중심으로, 제 1 맞물림 부재에 대한 제 2 맞물림 부재의 회전 운동이 이루어질 수 있다. 이로 인해, 제 2 플랜지에 대한 제 1 플랜지의 상대 이동이 이루어질 수 있다. 이러한 배치는 단순하고 견고한 구조에 의해 실현되는 높은 변속비를 제공하고, 상기 변속비는 간단하고 견고한 구조에 의해 실현된다. 간단한 구조는 특히, 제 2 플랜지에 제 1 맞물림 부재만이 배치될 수 있어, 유지 보수 비용이 낮은 것을 특징으로 한다.
본 발명은 특히, 현재 사용되는 스퍼 기어 연결부들이 여러 단점들을 수반한다는 인식에 기초한다. 특히, 제한된 변속비 크기, 높은 마모, 유지 보수 비용 및 톱니 파손 위험은 여러 기술적 및 경제적 단점을 야기한다. 방위각 조절의 영역 및/또는 피치 조절의 영역에서 본 발명에 따른 조절 유닛에 의해, 최적화된 풍력 추적 및/또는 최적화된 블레이드 조절이 실현될 수 있다. 본 발명에 따른 캠 부재에 의해 동시에 맞물려 있는 다수의 캠 섹션으로 하중 분배가 이루어지므로, 실질적으로 중심을 따라 하중을 받는 톱니는 형성되지 않는다. 또한, 이러한 배치는, 예를 들어 최대 500% 더 높을 수 있는 훨씬 증가한 충격 부하 용량을 제공한다. 또한, 복잡한 예비 응력은 생략될 수 있다. 그 결과 유격 없는 및/또는 안정적인 배치가 제공된다.
조절 유닛의 바람직한 실시예에서, 조절 유닛은 피치 조절 유닛으로서 형성되고, 제 1 플랜지는 허브 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 로터 블레이드 플랜지로서 형성되고, 또는 제 1 플랜지는 로터 블레이드 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 허브 플랜지로 형성되고, 및/또는 조절 유닛은 방위각 조절 유닛으로서 형성되고, 제 1 플랜지는 기관실 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 타워 플랜지로 형성되고, 또는 제 1 플랜지는 타워 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 기관실 플랜지로서 형성되는 것이 제공된다.
또한, 바람직하게는, 제 2 캠 섹션은 제 2 맞물림 부재의 외주면에 그리고 제 1 캠 섹션은 제 1 맞물림 부재의 내주면에 배치되고, 제 1 맞물림 부재의 볼록한 제 1 캠 섹션의 개수는 제 2 맞물림 부재의 오목한 제 2 캠 섹션의 개수를 적어도 하나 초과하고, 및/또는 제 2 캠 섹션은 제 2 맞물림 부재의 내주면에 그리고 제 1 캠 섹션은 제 1 맞물림 부재의 외주면에 배치되고, 제 2 맞물림 부재의 오목한 제 2 캠 섹션의 개수는 제 1 맞물림 부재의 볼록한 제 1 캠 섹션의 개수를 적어도 하나 초과한다.
특히 바람직한 실시예에서, 조절 유닛은 2개 이상의 구동 유닛을 포함하는 것이 제공된다. 또한, 바람직하게는, 구동 유닛은 모터 및/또는 기어 및/또는 브레이크를 포함한다. 2개 이상의 구동 유닛, 특히 모터는 바람직하게 동기화 부재에 결합된다.
조절 유닛의 바람직한 추가 개선예는, 조절 유닛이 이러한 2개 이상의 제 1 맞물림 부재 및/또는 2개 이상의 제 2 맞물림 부재를 포함하고, 2개 이상의 제 1 맞물림 부재는 서로, 바람직하게는 인접하게, 특히 단부측에서 인접하게 배치되고, 및/또는 2개 이상의 제 2 맞물림 부재는 바람직하게 인접하게, 특히 단부측에서 서로 인접하게 배치되는 것을 특징으로 한다. 디스크형 및/또는 링형으로 형성된 맞물림 부재들의 경우 이러한 방식으로 배치된 맞물림 부재들은, 실질적으로 평행하게 정렬된 표면 직교 또는 관통축을 갖는다. 또한, 바람직하게 이러한 표면 직교 또는 관통축은 방위각 조절 유닛으로서 형성된 조절 유닛의 경우 타워 축에 대해 실질적으로 평행하게 및/또는 피치 조절 유닛으로서 형성된 조절 유닛의 경우 로터 블레이드-길이방향 축에 대해 평행하게 정렬된다.
또한, 제 1 맞물림 부재 및/또는 제 1 캠 섹션 및/또는 제 2 맞물림 부재 및/또는 제 2 캠 섹션은 건식 작동 재료를 포함하거나 이것으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 건식 작동 재료는 바람직하게 섬유 에폭시 수지 복합 재료이다. 이러한 건식 작동 재료에 의해 그리스 및/또는 오일을 사용한 추가 윤활은 필요 없거나 필요하더라도 양은 감소한다. 이로써 전술한 부재들 중 하나, 2개 또는 그 이상의 부재 상의 건식 작동 재료는 유지 보수가 필요 없는 조절 유닛을 초래한다.
조절 유닛의 다른 바람직한 변형 실시예에서, 제 1 맞물림 부재 및/또는 제 2 맞물림 부재는 링형의 기하학적 형상을 가지며, 제 1 맞물림 부재와 2 맞물림 부재는 바람직하게 평행하게 배치된 관통축을 가지며, 상기 관통축들은 또한 바람직하게 편심 샤프트의 회전축에 대해 평행하게 정렬되는 것이 제공된다. 또한, 제 1 맞물림 부재는 제 2 맞물림 부재의 외경보다 큰 내경을 갖고, 및/또는 제 1 맞물림 부재는 제 2 맞물림 부재의 내경보다 작은 외경을 갖는 것이 바람직하다.
조절 유닛의 특히 바람직한 다른 변형 실시예는, 제 1 맞물림 부재는 볼트 링으로서 그리고 제 1 캠 섹션은 볼트로서 형성되고, 상기 볼트들은 바람직하게 원주 방향으로 등거리로 서로 이격되고, 또한 바람직하게 볼트 길이방향 축을 가지며, 볼트 길이방향 축들은 회전축에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되도록 배치되는 것을 제공한다. 또한, 제 1 캠 섹션은 구형 및/또는 반구형으로 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 구형 및/또는 반구형 바디는 원주 방향으로 등거리로 이격되는 것이 바람직하다. 또한, 볼트들 중 하나, 2개, 여러 개 또는 전부가 구형 및/또는 반구형 바디로 대체되어, 제 1 캠 섹션을 형성할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
바람직한 변형 실시예에서 추가로, 볼트 및/또는 구형 바디 및/또는 반구형 바디가 회전 가능하게 지지되는 것이 제공된다. 특히, 이들은 편심 샤프트에 대해 평행한 축을 중심으로 회전 가능하게 지지되는 것이 바람직하다. 조절 유닛의 다른 바람직한 개선예는, 볼트 및/또는 구형 바디 및/또는 반구형 바디가 카르단식으로 현수되는 것을 특징으로한다.
바람직한 변형 실시예는, 풍력 발전 설비의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 유닛이, 제 1 링형 플랜지에 배치될 수 있는, 회전축을 가진 편심 샤프트를 갖는 구동 유닛, 제 1 링형 플랜지에 대해 회전 가능하게 배치된 제 2 링형 플랜지의 원주에 배치될 수 있는 볼트 링, 볼트 링의 원주면에 배치되며 등거리로 위치 설정된 다수의 볼트, 방사 방향 원주면에 배치되고 상기 볼트에 대응하며 실질적으로 오목한 캠 섹션을 갖는 캠 부재를 포함하고, 상기 볼트는 볼트 길이방향 축에 대해 수직으로 적어도 부분적으로 볼록한, 특히 원형 횡단면을 갖고, 상기 볼트 길이방향 축은 회전축에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되며, 상기 캠 부재는, 평면 직교가 회전축에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되도록 배치되고, 상기 편심 샤프트는 캠 부재에, 특히 캠 부재의 편심 위치에 회전 가능하게 배치되고, 상기 캠 부재는 볼트에서 오목한 캠 섹션들로 롤링 운동을 수행하도록 배치되고 형성된다.
구동 유닛은 바람직하게 전기 및/또는 유압 모터를 포함할 수 있다. 또한, 구동 유닛은 2개 이상의 전기 및/또는 유압 모터를 포함하는 것이 바람직하다. 구동 유닛은 바람직하게 회전 이동 가능한 출력 샤프트를 갖는다. 이러한 출력 샤프트는 바람직하게 구동 유닛으로부터 떨어져 있는 출력 샤프트의 단부에 인접한 영역에 편심 샤프트로서 형성되거나 이를 포함한다. 편심 샤프트의 이러한 단부는 예를 들어 핀으로서 형성될 수 있으며, 상기 핀의 중심축은 편심 샤프트의 회전축 외부에 배치되고 따라서 동축으로 배치되지 않는다. 대안으로서 바람직하게 편심 샤프트는 회전축에 대해 동축으로 배치된 샤프트를 가질 수 있고, 구동 유닛으로부터 떨어져 있는 샤프트의 단부에 예를 들어 편심 배치된 디스크가 제공되며, 상기 디스크는 더 바람직하게, 예를 들어 롤링 베어링에 의해, 회전 가능하게 캠 부재에 지지된다. 기본적으로 편심 샤프트는 편심 배치된 부재 및/또는 편심 디자인을 갖는 회전 구동 가능한 샤프트의 임의의 형상을 취할 수 있다.
조절 유닛을 방위각 조절 유닛으로서 사용하는 경우, 편심 샤프트의 회전축은 바람직하게는 풍력 발전 설비-타워의 길이방향 축에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다. 조절 유닛을 피치 조절 유닛으로서 사용하는 경우, 편심 샤프트의 회전축은 바람직하게는 풍력 발전 설비-로터 블레이드의 길이방향 축에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다.
바람직한 변형 실시예에서, 등거리로 위치 설정된 다수의 볼트는 볼트 링의 내주면에 배치된다. 다른 바람직한 변형 실시예에서, 등거리로 위치 설정된 다수의 볼트는 볼트 링의 외주면에 배치된다. 또한, 캠 부재의 오목한 캠 섹션들은 캠 부재의 방사 방향 외주면에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 캠 부재의 오목한 캠 섹션들은 캠 부재의 방사 방향 내주면에 배치되는 것이 바람직하다. 특히, 등거리로 위치 설정된 다수의 볼트는 볼트 링의 내주면에 배치되고, 캠 부재의 오목한 캠 섹션들은 캠 부재의 방사 방향 외주면에 배치되는 것이 바람직하다. 대안으로서 또는 추가로, 등거리로 위치 설정된 다수의 볼트는 볼트 링의 외주면에 배치되고, 캠 부재의 오목한 캠 섹션들은 캠 부재의 방사 방향 내주면에 배치되는 것이 바람직하다.
볼트 링은 바람직하게는 볼트 링이 배치된 플랜지의 원주에 맞게 조정된 외경을 갖는다. 예를 들어 볼트 링은, 볼트 링이 배치된 플랜지의 내경과 실질적으로 동일한 치수를 갖는 외경을 가질 수 있다. 더 바람직하게 볼트 링은, 볼트 링이 배치된 플랜지의 외경의 100% 미만, 및/또는 90% 미만, 및/또는 80% 미만, 및/또는 70% 미만, 및/또는 60% 미만, 및/또는 50% 미만인 내경을 갖는다. 더 바람직하게 볼트 링은, 볼트 링이 배치된 플랜지의 내경의 100% 미만, 및/또는 90% 미만, 및/또는 80% 미만, 및/또는 70% 미만, 및/또는 60% 미만, 및/또는 50% 미만의 내경을 갖는다.
볼트 링은 풍력 발전 설비에 별도의 부품으로서 제공될 수 있거나, 예를 들어 플랜지 또는 베어링과 같은 다른 부품의 부분으로서 일체로 형성될 수 있다. 볼트 링은 특히, 등거리로 위치 설정된 다수의 볼트가 바람직하게 방사 방향 내주면 및/또는 외주면에 배치 및/또는 고정될 수 있도록 형성된다. 예를 들어 볼트 링은 내주면 및/또는 외주면에 등거리로 이격된, 예를 들어 공동부 및/또는 노치 형태의 리세스를 가질 수 있으며, 상기 리세스 내에 볼트가 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어 비형상-, 형상- 및/또는 재료 결합 방식의 연결에 의해 볼트 링에 볼트의 별도의 고정이 이루어질 수 있다. 또한, 볼트는 볼트 링에 일체로 연결될 수 있으며, 이 경우 특히, 볼트를 일체형으로 둘러싸는 볼트 링은 캐스팅 부로서 제조되거나 고체로부터 절삭되어, 특히 밀링에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 대안으로서 또는 추가로, 볼트는 추가 부재들과 함께 배치될 수도 있다. 볼트의 등거리 배치는 특히 볼트 링의 원주 방향으로 볼트의 등거리 간격과 관련된다.
볼트는 바람직하게는 길이방향 연장부를 가지며, 상기 연장부는 더 바람직하게 편심 샤프트의 회전축에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다. 또한, 바람직하게 볼트는 길이방향 연장부에 대해 수직 방향으로 횡단면을 갖는다. 횡단면은 예를 들어 원형 및/또는 타원형의 기하학적 형상을 가질 수 있다. 또한, 횡단면은 반원형 또는 반타원형으로 형성될 수도 있다. 반원형 또는 반타원형 횡단면에서, 볼트의 라운드 섹션은 볼트 링의 중심을 향하는 것이 바람직하다. 또한, 반원형 또는 반타원형 볼트의 직선 섹션은 볼트 링의 접선 방향에 대해 실질적으로 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 다른 바람직한 개선예에서 볼트는 다각형, 예를 들어 삼각형 및/또는 사각형 횡단면을 가질 수 있다. 또한, 볼트, 특히 링형으로 배치된 볼트에 의해 형성된 내주 및/또는 외주는 적어도 부분적으로 캠 부재의 캠 섹션의 네거티브 기하학적 구조를 갖는 것이 바람직하다. 볼트는 볼트 링 또는 볼트 링과 일체로 형성된 부품에 별도의 부재로서 배치될 수 있다. 대안으로서 볼트는 또한 볼트 링에 일체로 또는 볼트 링과 일체로 형성된 부품에 일체로 연결될 수 있다.
캠 부재는 예를 들어 캠 디스크로서 형성될 수 있다. 바람직하게는 캠 디스크로서 형성된 캠 부재는 개구 및/또는 홈을 가지며, 이들은 특히, 이를 통해 횡렬을 전달할 수 있도록 형성된다. 특히 개구 및/또는 홈은, 이러한 개구 및/또는 홈에 배치된 편심 샤프트가 캠 부재, 특히 캠 디스크로 횡력을 전달할 수 있도록 형성된다. 또한, 캠 부재는 링형의 기하학적 형상을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게 캠 부재는 볼트에 대응하는, 방사 방향 외주면 및/또는 내주면에 실질적으로 오목한 캠 섹션을 갖는다. 볼트에 대한 캠 섹션의 대응하는 디자인은 바람직하게, 캠 섹션들이 볼트에서 롤링 운동을 수행할 수 있도록 및 따라서 롤링 운동이 캠 부재에 접선 방향으로 작용하는 힘을 초래하도록 설계된다. 오목한 캠 섹션들은 예를 들어 캠 부재 상의 리세스에 의해 형성될 수 있다. 또한, 오목한 캠 섹션에 의해 볼록한 섹션들도 형성될 수 있다. 요철 캠 섹션들은 또한 바람직하게 캠 부재의 외주 및/또는 내주에 걸쳐 균일하게 분포 배치된다. 개선된 롤링 운동을 가능하게 하기 위해, 캠 부재의 이러한 볼록한 섹션은 바람직하게 볼록한 캠 섹션으로서 형성된다. 볼록한 섹션들은 완전히 또는 부분적으로 2개의 인접한 볼트 사이의 간극의 네거티브 기하학적 구조를 가질 수 있다. 또한, 볼록한 섹션들은 완전히 또는 부분적으로 볼트에 대응하는 기하학적 구조를 가질 수도 있다.
캠 부재는 바람직하게 볼록한 캠 섹션들을 고려하여 외경 또는 내경을 가지며, 상기 외경 또는 내경은 볼트를 고려하여 볼트 링의 내경 또는 외경과 동일한 치수를 갖는다. 볼트 링은 볼록한 캠 섹션을 고려하여 캠 부재의 외경 및/또는 내경보다 큰 치수를 갖는 내경 및/또는 외경도 가질 수 있다. 또한, 바람직하게 캠 부재는, 2개의 볼트 사이의 최대 거리의 치수와 동일한 외경을 갖는다. 또한, 바람직하게 캠 부재는 볼트 링의 내경의 100% 미만, 및/또는 90% 미만, 및/또는 80% 미만, 및/또는 70% 미만, 및/또는 60% 미만, 및/또는 50% 미만인 외경을 갖는다. 또한, 바람직하게 캠 부재는 2개의 볼트 사이의 저점과 대향 배치된 볼트 사이의 최대 치수보다 작은 외경을 갖는다. 또한, 바람직하게 캠 부재는 2개의 볼트 사이의 최대 거리의 치수와 동일한 내경을 갖는다. 또한, 바람직하게 캠 부재는 볼트 링의 외경의 100% 초과, 및/또는 110% 초과, 및/또는 120% 초과, 및/또는 130% 초과, 및/또는 140% 초과, 및/또는 150% 초과인 내경을 갖는다.
편심 샤프트의 회전 이동 시 캠 부재는 편심 샤프트에 의해 편심 샤프트의 회전축에 대해 수직으로 정렬된 방향으로 병진 운동을 수행할 수 있다. 볼트 링의 방향으로 오목한 캠 섹션들의 이러한 병진 운동에 의해 볼트에서 캠 섹션의 롤링 운동이 이루어진다. 볼트에서 오목한 캠 섹션의 이러한 롤링 운동에 의해 또한 회전축을 중심으로 볼트 링에 대해 캠 부재의 회전 운동이 이루어질 수 있다. 이로 인해 제 2 플랜지에 대한 제 1 플랜지의 상대 이동이 이루어질 수 있다. 이러한 배치는 매우 높은 변속비를 초래하며, 상기 변속비는 간단하고 견고한 구조에 의해 실현된다. 간단한 구조는 특히, 볼트 링과 볼트만이 제 2 플랜지에 배치될 수 있어, 유지 보수 비용이 매우 낮은 것을 특징으로 한다.
캠 부재는 바람직하게 내마모성 및/또는 저마모성 재료로 구성되거나 이를 포함한다. 캠 부재는 또한 바람직하게 금속 재료로 구성되거나 이를 포함한다. 특히, 이러한 재료는 알루미늄 및/또는 강인 것이 바람직하다. 특히, 고강도 강 및/또는 강합금이 바람직하다. 또한, 바람직하게 캠 부재는 플라스틱, 예를 들어 강화, 바람직하게는 섬유 강화 플라스틱으로 구성되거나 이를 포함할 수도 있다.
조절 유닛의 바람직한 변형 실시예에서, 조절 유닛은 피치 조절 유닛으로서 형성되고, 제 1 플랜지는 허브 플랜지로서 형성되고, 제 2 플랜지는 로터 블레이드 플랜지로서 형성되고, 및/또는 조절 유닛은 방위각 조절 유닛으로서 형성되고, 제 1 플랜지는 기관실 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 타워 플랜지로서 형성된다. 피치 조절 유닛 및/또는 방위각 조절 유닛으로서 조절 유닛의 형성은, 조절 유닛이 종래의 조절 유닛들에 비해 매우 작은 전체 크기를 갖고, 이로써 콤팩트한 구조를 제공한다는 장점을 수반한다. 결과적으로 또한, 허브 및/또는 기관실은 더 작은 전체 크기로 형성될 수 있다.
조절 유닛의 다른 바람직한 변형 실시예에 따라, 오목한 캠 섹션은 캠 부재의 외주면에 배치되고, 다수의 볼트는 볼트 링의 내주면에 배치되고, 캠 부재의 오목한 캠 섹션은 다수의 리세스로서 형성되고, 볼트 링의 볼트의 개수는 상기 리세스의 개수를 적어도 하나 초과하고, 및/또는 캠 부재의 내주면에 오목한 캠 섹션이 배치되고 볼트 링의 외주면에 다수의 볼트가 배치되고, 캠 부재의 오목한 캠 섹션들은 다수의 리세스로서 형성되고, 리세스의 개수는 볼트 링의 볼트의 개수를 적어도 하나 초과하는 것이 제공된다. 이러한 방식으로 형성된 조절 유닛에 의해, 각각의 캠 섹션이 인접하게 배치된 볼트에서 연속적으로 롤링하여, 마모 현상이 더욱 감소하는 것이 보장된다.
조절 유닛의 다른 바람직한 개선예는, 조절 유닛이 2개 이상의 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 2개 이상의 구동 유닛의 배치에 의해, 높은 구동력이 제공될 수 있어서 확실한 부하 전달이 보장될 수 있는 것이 제공될 수 있다. 특히, 2개 이상의 구동 유닛이 제 1 플랜지의 원주에 등거리로 배치되는 것이 바람직하다. 대안으로서 바람직하게는, 구동 유닛들은 제 1 플랜지의 원주에 등거리로 배치되지 않고, 예를 들어, 등거리로 또는 비 등거리로 배치될 수 있는 그룹으로 결합된다.
또한 바람직하게, 구동 유닛은 모터 및/또는 기어 및/또는 브레이크를 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 모터는 전기 모터 및/또는 유압 모터로서 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 기어는 유성 기어인 것이 바람직하다. 특히, 기어는 10 이하, 더 바람직하게는 20 초과, 특히 바람직하게는 30 초과의 변속비를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 변속비는 일반적으로 제공되는, 예를 들어 200인 변속비보다 훨씬 낮으므로, 더 작은 크기가 달성될 수 있다. 변속비에 의해 구동 측으로부터 출력 측으로 회전 속도가 감소하고, 구동 측으로부터 출력 측으로 토크가 증가한다. 증가한 토크로 인해, 특히 편심 샤프트가 배치된 출력 측은 높은 횡력에 의해 지지되는 것이 바람직하다. 이는, 예를 들어 적절한 가이드 또는 지지부 의해 이루어질 수 있다.
모터와 기어의 배치에 의해 구동 유닛의 영역에서 모터 회전 속도의 상응하게 큰 변속비는 높은 토크로 비교적 저속 회전 운동으로 변환될 수 있고, 이 경우 기어 출력 샤프트는 바람직하게 편심 샤프트를 형성하거나 포함한다. 구동 유닛의 영역에 브레이크의 배치는 또한, 예를 들어 피치 구동기 및/또는 방위각 구동기의 회전 운동이 여기서 감속될 수 있고, 바람직하게는 정지 상태에 이르는 장점을 갖는다. 이러한 상태에서, 예를 들어 상응하게 배치된 고정 장치는 기관실 또는 로터 블레이드를 록킹할 수 있다.
또한, 2개 이상의 구동 유닛, 특히 모터가 동기화 부재에 결합되는 것이 바람직하다. 특히, 동기화 부재는 200Nm 초과, 및/또는 250Nm 초과, 및/또는 300Nm 초과, 및/또는 320Nm 초과, 및/또는 350Nm의 최대 전달 토크를 갖는 것이 바람직하다. 동기화 부재는, 적어도 다수의 작동 시간 후에 배치된 다수의 구동 유닛 또는 그것의 모터가 설치 시와 정확히 동일한 회전 각도를 갖지 않는다는 사실에 기초한다. 그러나 구동 유닛들은, 볼트에서 캠 섹션들의 최적의 롤링 운동 및 대응하는 예비 응력을 실현하거나 보장하기 위해, 실질적으로 서로 동일한 소정의 회전 각도를 갖는 것이 바람직하다. 특히, 동기화 부재는 벨트로서 형성되고, 상기 벨트는 2개 이상의 구동 유닛의 회전 가능한 부재에 거의 슬립 없이 배치되는 것이 바람직하다. 특히, 벨트는 동일한 회전 속도를 갖는 회전 가능한 부재에 배치된다. 대안으로서 바람직하게 동기화 부재는 동기화 체인으로서 형성된다. 또한, 바람직하게 다수의 구동 유닛은 소프트웨어 제어부, 바람직하게는 전기 소프트웨어 제어부에 의해 서로 동기화된다. 또한, 모터 제어부에 의해 동기화가 이루어질 수 있다. 또한, 바람직하게, 특히 변속비를 갖지 않는 기어 스테이지로서 설계되는 중간 부재에 의해 동기화가 이루어진다.
조절 유닛의 다른 바람직한 개선예는, 구동 유닛이 모터를 갖고 제 2 구동 유닛이 동기화 부재에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.
조절 유닛의 특히 바람직한 다른 변형 실시예는, 바람직하게는 각각 볼트 링에 맞물림 영역을 갖는 2개 이상의 캠 부재를 포함하며, 상기 맞물림 영역은 또한 바람직하게 원주 방향으로 등거리로 서로 이격되는 것을 제공한다. 볼트 링 상의 캠 부재의 맞물림 영역은 특히, 여기에서 캠 섹션들이 접촉하여 볼트와 접촉하는 것을 특징으로 한다. 맞물림 영역의 위치는 가변적인 것이 추론된다. 원주 방향으로 맞물림 영역의 중심은 특히 캠 섹션에 의해 형성되며, 상기 캠 섹션은 실질적으로 완전히 볼트에 접촉한다. 맞물림 영역들의 등거리 간격은 특히 맞물림 영역들의 중심과 관련된다. 배치된 캠 부재가 2개인 경우, 맞물림 영역들의 중심들이 서로 마주 놓이게 배치되는 것이 특히 바람직하다. 배치된 캠 부재가 3개인 경우, 맞물림 영역들의 중심들 사이에 실질적으로 원주 방향으로 120도의 간격이 주어지는 것이 특히 바람직하다. 2개 이상의 캠 부재는 바람직하게 회전축의 방향으로 서로 인접하게 배치된다. 방위각 조절을 위한 조절 유닛의 작동 상태에서 캠 부재들은 예를 들어 부분적으로 서로 적층된다.
조절 유닛의 다른 바람직한 실시예에서, 볼트 및/또는 적어도 하나의 캠 부재는 건식 작동 재료를 포함하거나 이것으로 이루어지며, 상기 건식 작동 재료는 바람직하게 섬유 에폭시 수지 복합 재료인 것이 제공된다. 볼트의 이러한 건식 작동 재료에 의해 그리스 및/또는 오일을 사용한 추가 윤활이 필요하지 않거나 필요로 하더라도 양은 감소한다. 이로써 볼트 상의 건식 작동 재료로 인해 유지 보수가 필요 없는 조절 유닛이 제공된다.
본 발명의 다른 양상에 따라 전술한 과제는, 회전 가능하게 인접하게 배치된 제 1 링형 플랜지와 제 2 링형 플랜지 및 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 조절 유닛을 포함하는, 풍력 발전 설비의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 장치에 의해 해결되고, 이 경우 구동 유닛은 제 1 링형 플랜지에 배치되고, 바람직하게는 볼트 링으로서 형성된 제 1 맞물림 부재는 제 2 링형 플랜지의 원주에 배치되고, 바람직하게는 캠 부재로서 형성된 제 2 맞물림 부재는, 편심 샤프트의 회전 시, 바람직하게 제 1 플랜지와 제 2 플랜지 사이의 회전 상대 이동을 야기하도록 배치되고 형성된다. 또한, 구동 유닛은 제 2 링형 플랜지에 배치되고 볼트 링은 제 1 링형 플랜지의 원주에 배치되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따라 전술한 과제는 링형 허브 플랜지를 가지며 풍력 발전 설비의 허브에 고정되도록 형성되거나, 허브의 일부를 구성하는 실질적으로 링형 허브 어댑터, 링형 로터 블레이드 플랜지를 가지며 풍력 발전 설비의 로터 블레이드에 고정되도록 형성되거나 로터 블레이드의 일부를 구성하는 실질적으로 링형 로터 블레이드 어댑터, 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 조절 유닛을 포함하는 풍력 발전 설비의 로터의 로터 블레이드의 로터 블레이드 조절을 위한 피치 조절 장치에 의해 해결되며, 이 경우 링형 허브 플랜지는 링형 로터 블레이드 플랜지에 대해 회전 가능하게 배치되고, 허브 어댑터는 로터 블레이드 어댑터에 대해 실질적으로 동축으로 배치되고, 구동 유닛은 링형 허브 플랜지에 배치되고, 바람직하게는 볼트 링으로서 형성된 제 1 맞물림 부재는 링형 로터 블레이드 플랜지에 배치된다.
캠 부재는, 편심 샤프트의 회전 시 바람직하게 허브 플랜지와 로터 블레이드 플랜지 사이의 회전 상대 이동을 야기하도록 하기 위해, 볼트에서 오목한 캠 섹션들로 롤링 운동을 수행하도록 배치되고 형성된다.
바람직하게 허브 어댑터는 허브에 일체로 연결되고 및/또는 허브의 일부이다. 또한 바람직하게 허브 어댑터는 허브 플랜지로서만 형성되며, 상기 허브 플랜지는 바람직하게 허브에 일체로 배치된다. 또한, 바람직하게 로터 블레이드 어댑터는 로터 블레이드에 일체로 연결되고 및/또는 로터 블레이드의 일부이다. 또한, 바람직하게 로터 블레이드 어댑터는 로터 블레이드 플랜지로서만 형성되며, 상기 플랜지는 바람직하게 허브에 일체로 배치된다. 구동 유닛은 허브 플랜지에 배치되므로, 예를 들어 전류와 같은 공급 매체의 공급이 간단해진다. 따라서 제 1 플랜지는 허브 플랜지로서 형성된다. 볼트 링은 제 2 플랜지에 배치되며, 이 경우 제 2 플랜지는 로터 블레이드 플랜지로서 형성된다. 다른 바람직한 변형 실시예에서 제 1 플랜지는 로터 블레이드 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 허브 플랜지로서 형성된다.
피치 조절 장치의 바람직한 개선예는 또한, 허브 어댑터가 피치 베어링, 특히 롤러 베어링에 의해 로터 블레이드 어댑터에 결합되고, 바람직하게 볼트 링으로서 형성된 제 1 맞물림 부재는 피치 베어링의 원주면, 특히 내주면 및/또는 외주면에 배치되는 것을 특징으로 한다. 특히, 볼트 링은 피치 베어링의 외부 링의 내주면 및/또는 외주면에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 계선예는 추가로 바람직한데, 그 이유는 피치 베어링은 볼트 링과 함께 제조될 수 있고 따라서 생산 시 장점이 달성될 수 있기 때문이다. 또한, 이러한 배치에 의해 피치 조절 장치의 크기가 감소한다.
본 발명의 다른 양상에 따라 전술한 과제는, 링형 기관실 플랜지를 가지며 풍력 발전 설비의 기관실에 고정되도록 또는 기관실의 일부를 구성하도록 형성된 실질적으로 링형 기관실 어댑터, 링형 타워 플랜지를 가지며 풍력 발전 설비의 타워에 고정되도록 또는 타워의 일부를 구성하도록 형성된 실질적으로 링형 타워 어댑터 및 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 조절 유닛을 포함하는 풍력 발전 설비의 기관실의 풍향 추적을 위한 방위각 조절 장치에 의해 해결되며, 상기 기관실 플랜지는 타워 플랜지에 대해 회전 가능하게 배치되고, 상기 타워 어댑터는 기관실 어댑터에 대해 실질적으로 동축으로 배치되고, 구동 유닛은 링형 기관실 플랜지에 배치되고, 바람직하게는 볼트 링으로서 설계된 제 1 맞물림 부재는 링형 타워 플랜지에 배치된다. 또한, 구동 유닛이 링형 타워 플랜지에 그리고 볼트 링은 링형 기관실 플랜지에 배치될 수도 있다.
캠 부재는 특히, 편심 샤프트의 회전 시 기관실 플랜지와 타워 플랜지 사이의 상대 이동을 일으키도록 하기 위해, 볼트에서 오목한 캠 섹션들로 롤링 운동을 수행하도록 배치되고 형성된다.
바람직하게는, 기관실 어댑터는 기관실에 일체로 연결되고 및/또는 기관실의 일부이다. 또한, 바람직하게 기관실 어댑터는 바람직하게 기관실에 일체로 배치된 기관실 플랜지로서만 형성된다. 또한, 바람직하게 타워 어댑터는 타워에 일체로 연결되고 및/또는 타워의 일부이다. 또한, 바람직하게 타워 어댑터는, 바람직하게 타워에 일체로 배치된 타워 플랜지로서만 형성된다.
방위각 조절 장치의 바람직한 변형 실시예에서, 기관실 어댑터는 방위각 베어링, 특히 롤러 베어링에 의해 타워 어댑터에 결합되며, 바람직하게는 볼트 링으로서 형성된 제 1 맞물림 부재는 방위각 베어링의 원주면에, 특히 내주면 및/또는 외주면에 배치되는 것이 제공된다.
본 발명의 다른 양상에 따라 전술한 과제는, 풍력 발전 설비-타워, 기관실, 허브와 적어도 하나의 로터 블레이드를 갖는 로터를 포함하는 풍력 발전 설비에 의해 해결되고, 상기 풍력 발전 설비는 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 조절 유닛, 및/또는 전술한 양상에 따른 적어도 하나의 조절 장치, 및/또는 전술한 양상에 따른 적어도 하나의 피치 조절 장치, 및/또는 전술한 양상에 따른 방위각 조절 장치를 갖는다.
본 발명의 다른 양상에 따라 전술한 과제는, 적어도 하나의 로터 블레이드를 가진 로터를 마련하는 단계, 편심 샤프트를 구동하기 위해 그리고 바람직하게 캠 부재로서 형성된 제 2 맞물림 부재를 사이클로이드 이동 경로에서 이동시키기 위해 및 로터 블레이드를 길이방향 축을 중심으로 회전시키기 위해, 적어도 하나의 구동 유닛, 특히 모터를 제어하는 단계를 포함하는 풍력 발전 설비의 로터의 로터 블레이드의 로터 블레이드 조절을 위한 방법에 의해 해결되고, 이 경우 로터 블레이드 및 허브에 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 조절 유닛, 및/또는 전술한 양상에 따른 조절 장치가 배치된다.
본 발명의 다른 양상에 따라 전술한 과제는, 타워 및 기관실을 마련하는 단계, 편심 샤프트를 구동하기 위해 그리고 바람직하게 캠 부재로서 형성된 제 2 맞물림 부재를 사이클로이드 이동 경로에서 이동시키기 위해 및 길이방향 축을 중심으로 기관실을 회전시키기 위해, 적어도 하나의 구동 유닛, 특히 모터를 제어하는 단계를 포함하는 풍력 발전 설비의 기관실의 풍향 추적을 위한 방법에 의해 해결되고, 이 경우 타워 및 기관실에 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 조절 유닛 및/또는 전술한 양상에 따른 조절 장치가 배치된다.
본 발명의 다른 양상에 따라 전술한 과제는 풍력 발전 설비의 피치 조절 장치로서 및/또는 풍력 발전 설비의 방위각 조절 장치로서 및/또는 풍력 발전 설비의 로터의 로터 블레이드의 로터 블레이드 조절을 위해 및/또는 풍력 발전 설비의 기관실의 풍향 추적을 위해 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 조절 유닛 및/또는 전술한 양상에 따른 조절 장치의 이용에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 방법 및 그것의 가능한 개선예는, 본 발명에 따른 조절 유닛 및 그것의 개선예 또는 조절 장치 및/또는 방위각 조절 장치 및/또는 피치 조절 장치 및 그것의 개선예에 이용되기에 특히 적합한 특징 또는 방법 단계들을 갖는다. 이러한 추가 양상 및 그것의 가능한 개선예의 추가 장점, 변형 실시예 및 구현의 세부 사항들을 위해, 조절 유닛의 대응하는 특징들 및 추가 개선예에 관한 상기 설명이 또한 참조된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예를 들어 설명된다.
도 1은 풍력 발전 설비의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도 2는 4개의 구동 유닛을 갖는 피치 조절 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 피치 조절 장치의 개략적인 3차원 단면을 도시한 도면.
도 4는 방위각 조절 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한 도면.
도 5는 방위각 조절 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 상세도를 도시한 도면.
도 6은 선행 기술에 공개된 디스크 캠 메커니즘의 개략적인 2차원 단면을 도시한 도면.
도 7은 도 6에 도시된 디스크 캠 메커니즘의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도 8은 하이포사이클로이드 치형을 갖는 제 2 맞물림 부재의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한 도면.
도 9는 조절 유닛의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한 도면.
도 10은 볼트 링과 캠 디스크의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한 도면.
도 2는 4개의 구동 유닛을 갖는 피치 조절 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 피치 조절 장치의 개략적인 3차원 단면을 도시한 도면.
도 4는 방위각 조절 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한 도면.
도 5는 방위각 조절 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 상세도를 도시한 도면.
도 6은 선행 기술에 공개된 디스크 캠 메커니즘의 개략적인 2차원 단면을 도시한 도면.
도 7은 도 6에 도시된 디스크 캠 메커니즘의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도 8은 하이포사이클로이드 치형을 갖는 제 2 맞물림 부재의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한 도면.
도 9는 조절 유닛의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한 도면.
도 10은 볼트 링과 캠 디스크의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한 도면.
도면에서 동일하거나 실질적으로 기능적으로 동일하거나 유사한 부재들은 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1은 풍력 발전 설비의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한다. 도 1은 특히 타워(102)와 나셀(104)을 갖는 풍력 발전 설비(100)를 도시한다. 3개의 로터 블레이드(108)와 스피너(110)를 갖는 로터(106)는 나셀(104)에 배치된다. 로터(106)는 풍력에 의해 작동 시 회전 운동하고 이로 인해 나셀(104)에 있는 발전기를 구동한다. 풍력 발전 설비(100)는 타워(102)와 나셀(104) 내의 기관실 사이의 연결 지점에 조절 유닛을 더 가지며, 본 발명에 따른 조절 유닛이 제공됨으로써, 상기 조절 유닛은, 스퍼 기어를 사용하지 않고 수평면에서 로터(106)를 포함한 나셀(104)의 회전을 가능하게 한다. 또한, 로터(106)는 허브와 로터 블레이드(108) 사이의 연결 지점에 각각 본 발명에 따른 조절 유닛을 갖는다.
도 2 내지 도 5는 특히 이와 같은 조절 유닛에 관한 것으로, 이러한 조절 유닛에서 제 2 맞물림 부재의 외주면에 제 2 캠 섹션이 배치되고 제 1 맞물림 부재의 내주면에 제 1 캠 섹션이 배치되며, 모터와 기어를 갖는 다수의 구동 유닛이 배치되고, 단부측에서 인접하는 2개의 제 1 맞물림 부재가 배치된다. 또한, 도시된 조절 유닛은 평행하게 정렬된 관통축을 갖는 링형으로 형성된 제 1 및 제 2 맞물림 부재를 가지며, 상기 제 1 맞물림 부재는 제 2 맞물림 부재의 내경보다 작은 외경을 갖는다. 또한, 제 1 맞물림 부재는 볼트 링으로서 형성되고 제 1 캠 섹션은 볼트로서 형성되며, 이 경우 볼트들은 원주 방향으로 등거리로 서로 이격되고, 볼트 길이방향 축을 더 가지며, 볼트 길이방향 축들이 회전축에 대해 실질적으로 서로 평행하게 정렬되도록 배치된다.
도 2는 4개의 구동 유닛을 갖는 피치 조절 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한다. 피치 조절 장치(200)는 허브 어댑터(210)와 로터 블레이드 어댑터(220)를 갖는다. 허브 어댑터(210)와 로터 블레이드 어댑터(220)는 각각 원형 단면을 갖는 링형의 기하학적 형상을 갖는다. 또한, 허브 어댑터(210)와 로터 블레이드 어댑터(220)는 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 로터 블레이드 어댑터(220)와 허브 어댑터(210)는 또한 동축으로 인접하게 배치되며, 어댑터들(210, 220) 간의 이러한 배치는 회전 가능하게 지지되도록 설계된다. 특히 2개의 어댑터(210, 220) 사이에 롤러 베어링이 배치된다. 로터 블레이드 어댑터를 향한 허브 어댑터(210)의 내주 영역에 제 1 플랜지(215)가 배치된다. 제 1 플랜지(215)는 또한 링형으로 형성되며, 제 1 플랜지(215)의 외경은 실질적으로 허브 어댑터(210)의 내경에 대응한다. 제 1 플랜지(215)의 외경과 내경 사이의 간격은, 이러한 구동 유닛들(230, 240, 250, 260)을 수용할 수 있도록 설계된다.
이를 위해 제 1 플랜지(215)에 관통구가 더 제공되며, 상기 관통구들의 관통 방향은 허브 어댑터(210) 및 로터 블레이드 어댑터(220)의 관통축에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다. 구동 유닛들(230, 240, 250, 260)은 각각 모터(232, 242, 252, 262)와 기어(234, 244, 264)를 포함하고, 상기 기어(234, 244, 264)는 여기서 조절 장치의 필수 요소는 아니다. 기어(234)는 기어 하우징(236) 내에 배치된다. 모터(232, 242, 252, 262)와 관련 기어(234, 244, 264) 사이에, 여기에서 동기화 벨트 형태로 설계된 동기화 부재(270)가 배치될 수 있는 각각의 지점이 제공된다. 동기화 부재(270)는 90°의 랩 각도(wrap angle)로 각각의 구동 유닛 주위에 권취된다. 구동 유닛(230, 240, 250, 260)은 또한 제 1 플랜지(215)에 등거리로 배치된다.
특히 도 3에 베어링(212)을 이용한 허브 어댑터(210)와 로터 블레이드 어댑터(220) 사이의 연결이 도시된다. 또한, 구동기의 편심 샤프트에 캠 부재(272, 274)가 배치되며, 이 경우 특히 롤러 베어링을 이용한 고정 지지가 바람직하다. 도시되지 않은 편심 샤프트는 제 1 캠 부재(272)에 편심 배치된다. 캠 부재들(272, 274)은 본 경우에 링 부재로서 형성되고, 상기 링 부재들은 방사 방향 외주면에 여기에 도시되지 않은 캠 섹션을 갖고, 상기 캠 섹션들은 마찬가지로 도시되지 않은 볼트에 대응하며, 상기 볼트는 베어링(212)의 내주면에 그리고 어댑터(210, 220)의 관통축의 방향으로 길이방향으로 배치된다. 또한, 제 1 연결 플랜지(214)는 로터 블레이드 어댑터(220)로부터 떨어져 있는, 허브 어댑터(210)의 단부면 측에 배치된다. 제 1 연결 플랜지(214)는 특히, 풍력 발전 설비의 로터의 허브에 허브 어댑터(210)를 고정하도록 배치되고 형성된다. 대안으로서, 바람직하게는 허브 어댑터(210)는 허브의 일체형 부품일 수도 있다. 또한, 로터 블레이드 어댑터(220)는, 로터 블레이드에 로터 블레이드 어댑터(220)를 고정하도록 배치되고 형성된 제 2 연결 플랜지(224)를 갖는다. 대안으로서 바람직하게는 로터 블레이드 어댑터(220)는 로터 블레이드에 일체형으로 연결될 수도 있다.
도 4는 방위각 조절 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한다. 방위각 조절 장치(300)는 타워 어댑터(320)를 갖는다. 타워 어댑터는 관통축(D)을 중심으로 회전 대칭으로 형성된 링형 부재로서 형성된다. 타워 어댑터(320)는 단부측에 베어링(315)을 갖고, 상기 베어링은 롤러 베어링 외부 링(316) 및 상기 외부 링 내에서 롤링 부재로 지지되는 롤러 베어링 내부 링(318)을 갖는다. 타워 어댑터(320)의 상기 단부면에는 링형 기관실 어댑터(310)가 더 배치된다. 기관실 어댑터(310)는 마찬가지로 관통축(D)을 중심으로 회전 대칭으로 설계된 링형 부재로서 형성된다. 기관실 어댑터(310)는 또한 타워 어댑터(320)에 대해 동축으로 배치된다. 기관실 어댑터(310)는 단부측에서 롤러 베어링 내부 링(318)에 연결된다. 기관실 어댑터(310)는 따라서 관통축(D)을 중심으로 회전 가능하게 타워 어댑터(320)에 배치된다.
기계실 어댑터(310)는 또한 제 1 플랜지(311)를 갖는다. 제 1 플랜지(311)는 내경과 외경을 갖는 중공링형 기하학적 형상을 갖는다. 또한, 제 1 플랜지(311)는 상부면과 하부면 사이 및 외경과 내경 사이에 공동부를 갖는다. 또한, 제 1 플랜지(311)는 관통 방향(D)에 대해 평행한 관통 방향을 갖는 관통구를 갖는다. 제 1 플랜지(311) 내의 공동부에 의해, 관통구를 통해 상부 플랜지 개구(312)와 하부 플랜지 개구(314)가 형성되고, 상기 상부 플랜지 개구는 타워 어댑터로부터 떨어져 있고, 상기 하부 플랜지 개구(314)는 타워 어댑터(320)를 향한다. 상부 플랜지 개구(312)와 하부 플랜지 개구(314)에는 기어(334), 특히 유성 기어가 배치된다. 이러한 기어(334)의 구동축은 타워 어댑터(320)로부터 떨어져 있고, 기어(334)의 출력 샤프트는 타워 어댑터(320)를 향한다. 타워 어댑터(320)로부터 떨어져 있는 기어(334)의 단부에 모터(332)가 배치된다. 모터(332)는 도시되지 않은 출력 샤프트를 가지며, 상기 출력 샤프트의 회전축은 관통 방향(D)에 대해 평행하게 및 회전축(R)에 대해 동축으로 배치된다. 이러한 출력 샤프트에 의해 기어(334)의 구동 샤프트가 구동되어, 타워 어댑터(320)를 향한 기어(334)의 출력 샤프트는 모터(332)에 의해 구동된다.
기어(334)의 출력 샤프트는 기어(334)를 향한 제 1 편심 샤프트 섹션(342)과 기어(334)로부터 떨어져 있는 제 2 편심 샤프트 섹션(344)을 포함하는 편심 샤프트(340)로서 형성된다. 제 1 편심 샤프트 섹션(342)과 제 2 편심 샤프트 섹션(344)의 중심축은 회전축(R)에 대해 평행하게 배치되지만, 동축으로 배치되지는 않는다. 따라서, 상기 중심축들은 편심되어 편심 샤프트(340)를 형성한다. 제 1 편심 샤프트 섹션(342)은 제 1 캠 부재(350)의 제 1 캠 부재 개구(352)에서 제 1 편심 샤프트 베어링(354)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 제 1 캠 부재(350)는 링형의 기하학적 형상을 가지며, 상기 기하학적 형상의 관통축은 관통 방향(D)에 대해 평행하게 배치된다. 제 1 캠 부재(350)는 방사 방향 외주면에 오목한 캠 섹션들을 가지며, 상기 섹션들 사이에 바람직하게는 볼록한 영역들이 배치된다. 제 2 편심 샤프트 섹션(344)은 제 1 캠 부재(350)와 유사하게 롤러 베어링(364)에 의해 제 2 캠 부재(360)의 제 2 캠 부재 개구(362) 내에 배치된다.
롤링 베어링 외부 링(316)의 내주면은 본 경우 볼트 링(380)으로서 형성되며, 상기 볼트 링(380)에는 다수의 볼트(382)가 배치된다. 볼트(382)는 볼트 링의 내부 반경에 바람직하게 등거리로 배치된다. 특히, 볼트(382) 및 캠 부재(350, 360)는, 볼트(382)에서 롤링 운동을 실행할 수 있도록 배치되고 형성된다. 캠 부재(350, 360)에 의한 볼트(382)에서의 롤링 운동은 특히, 캠 부재들이 편심 지지부 및 편심 샤프트(342, 344)에 의해 회전축 또는 관통 방향(D)에 대해 수직 방향으로 일정하게 변위됨으로써 이루어진다. 볼트(382)에 캠 부재(350, 360)의 캠 섹션들이 맞물림으로써 볼트 링(380)의 원주 방향으로 힘이 가해진다. 타워 어댑터(320)는 바람직하게 회전 불가능하게 배치된 타워에 고정 연결되기 때문에, 편심 샤프트 섹션(342, 344)의 이동으로 인해 회전축(R)을 중심으로 타워 어댑터(320)에 대해 기관실 어댑터(310)가 회전한다.
모터(332)와 기어(334)를 포함하는 구동 유닛(330)은 동기화 벨트로서 형성된 동기화 부재(370)를 더 갖는다. 동기화 벨트(370)는 모터(332)와 기어(334) 사이에 배치된 영역을 다른 구동 유닛들의 이러한 영역에 연결하여, 방위각 조절 장치(300)의 2개 이상의 구동 유닛의 회전 운동이 동기화된다. 도 4에 도시된 방위각 조절 장치(300)의 기본 구조는 필수적인 조정에 의해 피치 조절 장치의 구조에도 상응한다.
도 5는 방위각 조절 장치의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 상세도를 도시한다. 도 5는 특히 제 1 캠 부재(450)와 제 2 캠 부재(460)를 갖는 방위각 조절 장치(400)를 도시한다. 특히 볼트(482)도 도시된다. 특히 도 5는 캠 부재(450)의, 특히 실질적으로 오목한 캠 섹션(454)을 갖는 캠 부재(450)의 방사 방향 외주면(452)의 가능한 기하학적 형상을 도시한다. 오목한 캠 섹션(454)과 볼트(482)의 원형 디자인에 의해 방위각 조절 장치(400)의 메커니즘이 명확해진다. 볼트(482)의 길이방향에 대해 수직으로 제 1 캠 부재(450)의 이동으로 인해, 힘에 의한 롤링 운동이 수행된다. 이러한 힘은 또한 특히 원주 방향으로 발생되고, 이로써 캠 부재(450)는 관통 방향에 대해 및 원주 방향에 대해 수직 방향으로 볼트에 접근된다. 이러한 접근은 편심 샤프트의 편심 지지에 의해 이루어지며, 상기 편심 샤프트는 모터의 구동에 의해 롤링 운동을 수행하게 한다.
도 6 및 도 7은 제 1 맞물림 부재(512)와 제 2 맞물림 부재(514)를 갖는 선행 기술에 공개된 디스크 캠 메커니즘(500)의 개략적인 단면도를 도시한다. 제 1 맞물림 부재(512)는 하나의 볼트 링(516)과 12개의 볼트(504)를 갖는다. 볼트(504)는 니들 베어링(502)에 의해 상기 볼트의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 출력 샤프트(506)는 제 2 맞물림 부재(514)의 관통구 내에서 지지되며, 상기 출력 샤프트(506)는 베어링(508)을 갖는 캠 롤러로서 제 2 맞물림 부재(514)의 영역에 형성된다. 제 2 맞물림 부재(514)의 구동은 편심 샤프트(510)에 의해 이루어지고, 상기 편심 샤프트는 롤링 베어링을 이용해서 제 2 맞물림 부재(514)의 중심에서 지지된다.
도 8은 서로 맞물린 하이포사이클로이드 치형을 갖는 제 2 맞물림 부재(604')의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한다. 볼트(602)에서 제 2 맞물림 부재(604')의 롤링은 서로 맞물린 하이포사이클로이드 형태를 갖는 롤링 운동을 생성한다. 이러한 제 2 맞물림 부재(604')는 예를 들어 도 9 따른 조절 유닛(600)에서도 사용될 수 있다. 도 9는 볼트 링(608)과 볼트(602)를 갖는 제 1 맞물림 부재 및 링형의 기하학적 형상을 갖는 2개의 제 2 맞물림 부재(604, 606)를 갖는 조절 유닛(600)의 예시적인 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시한다. 제 2 맞물림 부재(604, 606)는 각각 외주에 캠 섹션을 갖는다. 또한, 맞물림 부재(604, 606)는 각각 4개의 관통구를 가지며, 상기 개구 내에서 각각 베어링(612, 616, 620, 624)에 의해 편심 샤프트(610, 614, 618, 622)가 회전 가능하게 지지된다.
도 10은 볼트 링(700)과 캠 디스크(710)의 예시적인 추가 실시예의 개략적인 2차원 도면을 도시하며, 이 경우 볼트 링은 회전 가능하게 지지되는 다수의 볼트(702)를 갖는다. 캠 디스크(710)는 외주에 다수의 리세스(712)를 갖는다. 또한, 캠 디스크(710)는 편심 샤프트가 각각 회전 가능하게 지지될 수 있는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 편심 샤프트 개구(714, 716, 718, 720)를 갖는다.
특히 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 본 발명에 따른 조절 유닛에 의해 캠 부재들 및 대응하는 볼트들의 배치에 의해 대형 부품에서 특히 마모 없는 변속이 이루어질 수 있다. 특히, 이러한 배치는 극도로 마모 없는 배치를 초래하고, 또한 이러한 시스템은 매우 높은 안전성을 갖는데, 그 이유는 2개의 캠 섹션 사이의 융기부의 파손이 시스템의 고장을 일으키지 않기 때문이다.
100 : 풍력 발전 설비 102 : 타워
104 : 나셀 106 : 로터
108 : 로터 블레이드 110 : 스피너
200 : 피치 조절 장치 202, 302 : 조절 유닛
210 : 허브 어댑터 212 : 베어링
214 : 제 1 연결 플랜지 215, 311 : 제 1 플랜지
220 : 로터 블레이드 어댑터 224 : 제 2 연결 플랜지
230 : 제 1 구동 유닛 232 : 제 1 모터
234 : 제 1 기어 236 : 기어 하우징
240 : 제 2 구동 유닛 242 : 제 2 모터
244 : 제 2 기어 250 : 제 3 구동 유닛
252 : 제 3 모터 260 : 제 4 구동 유닛
262 : 제 4 모터 264 : 제 4 기어
270, 370 : 동기화 부재 272, 350, 450 : 제 1 캠 부재
274, 360, 460 : 제 2 캠 부재 300, 400 : 방위각 조절 장치
310 : 기관실 어댑터 312 : 상부 플랜지 개구
314 : 하부 플랜지 개구 315 : 롤러 베어링
316 : 롤러 베어링 외부 링 318 : 롤러 베어링 내부 링
320 : 타워 어댑터 330 : 구동 유닛
332 : 모터 334 : 기어
340 : 편심 샤프트 342 : 제 1 편심 샤프트 섹션
344 : 제 2 편심 샤프트 섹션 352 : 제 1 캠 부재 개구
354 : 제 1 편심 샤프트 베어링 362 : 제 2 캠 부재 개구
364 : 제 2 편심 샤프트 베어링 380 : 볼트 링
382, 482 : 볼트 452 : 방사방향 외주면
454 : 오목한 캠 섹션 500 : 디스크 캠 메커니즘
502 : 니들 베어링 504 : 볼트
506 : 출력 샤프트 508 : 베어링
510 : 편심 샤프트 512 : 제 1 맞물림 부재
514 : 제 2 맞물림 부재 516 : 볼트 링
600 : 조절 유닛 602 : 볼트
604, 604' : 제 2 맞물림 부재 605 : 하이포사이클로이드 리세스
606 : 제 2 맞물림 부재 608 : 볼트 링
610 : 편심 샤프트 612 : 베어링
614 : 편심 샤프트 616 : 베어링
618 : 편심 샤프트 620 : 베어링
622 : 편심 샤프트 624 : 베어링
700 : 볼트 링 702 : 볼트
710 : 캠 디스크 712 : 리세스
714 : 제 1 편심 샤프트 개구 716 : 제 2 편심 샤프트 개구
718 : 제 3 편심 샤프트 개구 720 : 제 4 편심 샤프트 개구
D : 관통 방향 R : 회전축
104 : 나셀 106 : 로터
108 : 로터 블레이드 110 : 스피너
200 : 피치 조절 장치 202, 302 : 조절 유닛
210 : 허브 어댑터 212 : 베어링
214 : 제 1 연결 플랜지 215, 311 : 제 1 플랜지
220 : 로터 블레이드 어댑터 224 : 제 2 연결 플랜지
230 : 제 1 구동 유닛 232 : 제 1 모터
234 : 제 1 기어 236 : 기어 하우징
240 : 제 2 구동 유닛 242 : 제 2 모터
244 : 제 2 기어 250 : 제 3 구동 유닛
252 : 제 3 모터 260 : 제 4 구동 유닛
262 : 제 4 모터 264 : 제 4 기어
270, 370 : 동기화 부재 272, 350, 450 : 제 1 캠 부재
274, 360, 460 : 제 2 캠 부재 300, 400 : 방위각 조절 장치
310 : 기관실 어댑터 312 : 상부 플랜지 개구
314 : 하부 플랜지 개구 315 : 롤러 베어링
316 : 롤러 베어링 외부 링 318 : 롤러 베어링 내부 링
320 : 타워 어댑터 330 : 구동 유닛
332 : 모터 334 : 기어
340 : 편심 샤프트 342 : 제 1 편심 샤프트 섹션
344 : 제 2 편심 샤프트 섹션 352 : 제 1 캠 부재 개구
354 : 제 1 편심 샤프트 베어링 362 : 제 2 캠 부재 개구
364 : 제 2 편심 샤프트 베어링 380 : 볼트 링
382, 482 : 볼트 452 : 방사방향 외주면
454 : 오목한 캠 섹션 500 : 디스크 캠 메커니즘
502 : 니들 베어링 504 : 볼트
506 : 출력 샤프트 508 : 베어링
510 : 편심 샤프트 512 : 제 1 맞물림 부재
514 : 제 2 맞물림 부재 516 : 볼트 링
600 : 조절 유닛 602 : 볼트
604, 604' : 제 2 맞물림 부재 605 : 하이포사이클로이드 리세스
606 : 제 2 맞물림 부재 608 : 볼트 링
610 : 편심 샤프트 612 : 베어링
614 : 편심 샤프트 616 : 베어링
618 : 편심 샤프트 620 : 베어링
622 : 편심 샤프트 624 : 베어링
700 : 볼트 링 702 : 볼트
710 : 캠 디스크 712 : 리세스
714 : 제 1 편심 샤프트 개구 716 : 제 2 편심 샤프트 개구
718 : 제 3 편심 샤프트 개구 720 : 제 4 편심 샤프트 개구
D : 관통 방향 R : 회전축
Claims (20)
- 풍력 발전 설비(100)의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 유닛(202, 302)으로서,
- 제 1 링형 플랜지(215, 311)에 배치될 수 있으며 편심 샤프트(340)를 갖는 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330),
- 제 1 링형 플랜지에 대해 회전 가능하게 배치된 제 2 링형 플랜지의 원주에 배치될 수 있는 제 1 맞물림 부재(380),
- 제 1 맞물림 부재의 원주면에 배치되고, 요철로 형성된 다수의 제 1 캠 섹션(382, 482), 및
- 원주면(452)에 배치되고 제 1 캠 섹션에 대응하며 요철로 형성된 제 2 캠 섹션(454)을 갖는 제 2 맞물림 부재(272, 274, 350, 360, 450, 460)
를 포함하고,
- 상기 편심 샤프트는 회전 가능하게 제 2 맞물림 부재에, 특히 제 2 맞물림 부재의 편심 지점에 배치되고,
- 상기 제 1 맞물림 부재와 상기 제 2 맞물림 부재는, 제 1 캠 섹션과 제 2 캠 섹션 사이에서 롤링 운동을 수행하도록 배치되고 형성되는 것인 조절 유닛. - 제 1 항에 있어서, 상기 조절 유닛은 피치 조절 유닛으로서 형성되고,
- 상기 제 1 플랜지(215, 311)는 허브 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 로터 블레이드 플랜지로서 형성되거나, 또는
- 상기 제 1 플랜지(215, 311)는 로터 블레이드 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 허브 플랜지로서 형성되거나, 및/또는
상기 조절 유닛은 방위각 조절 유닛으로서 형성되고,
- 제 1 플랜지는 기관실 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 타워 플랜지로서 형성되거나, 또는
- 제 1 플랜지는 타워 플랜지로서 그리고 제 2 플랜지는 기관실 플랜지로서 형성되는 것인 조절 유닛. - 제 1 항 및 제 2 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 제 2 캠 섹션(454)은 상기 제 2 맞물림 부재(272, 274, 350, 360, 450, 460)의 외주면에 그리고 상기 제 1 캠 섹션(382, 482)은 상기 제 1 맞물림 부재(380)의 내주면에 배치되고, 제 1 맞물림 부재의 볼록한 제 1 캠 섹션(454)의 개수는 제 2 맞물림 부재의 오목한 제 2 캠 섹션의 개수를 적어도 하나 초과하고, 및/또는
상기 제 2 캠 섹션(454)은 상기 제 2 맞물림 부재(272, 274, 350, 360, 450, 460)의 내주면에 그리고 상기 제 1 캠 섹션(382, 482)은 상기 제 1 맞물림 부재(380)의 외주면에 배치되고, 제 2 맞물림 부재의 오목한 제 2 캠 섹션의 개수는 제 1 맞물림 부재의 볼록한 제 1 캠 섹션(454)의 개수를 적어도 하나 초과하는 것인 조절 유닛. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 한 항에 있어서, 2개 이상의 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330)을 포함하는 것인 조절 유닛.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330)은 모터(232, 242, 252, 262, 332) 및/또는 기어(234, 244, 264, 334) 및/또는 브레이크를 포함하는 것인 조절 유닛.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 적어도 한 항에 있어서, 2개 이상의 상기 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330), 특히 상기 모터(232, 242, 252, 262, 332)는 동기화 부재(270, 370)에 결합되는 것인 조절 유닛.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 적어도 한 항에 있어서, 2개 이상의 제 1 맞물림 부재(380) 및/또는 2개 이상의 제 2 맞물림 부재(272, 274, 350, 360, 450, 460)를 포함하고, 상기 2개 이상의 제 1 맞물림 부재는 서로, 바람직하게 인접하게, 특히 단부측에서 인접하게 배치되고, 및/또는 상기 2개 이상의 제 2 맞물림 부재는 서로, 바람직하게 인접하게, 특히 단부측에서 인접하게 배치되는 것인 조절 유닛.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 제 1 맞물림 부재 및/또는 상기 제 1 캠 섹션(382, 482) 및/또는 상기 제 2 맞물림 부재(272, 274, 350, 360, 450, 460) 및/또는 제 2 캠 섹션은 건식 작동 재료를 포함하거나 이것으로 이루어지며, 상기 건식 작동 재료는 바람직하게 섬유 에폭시 수지 복합 재료인 것인 조절 유닛.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 제 1 맞물림 부재 및/또는 상기 제 2 맞물림 부재는 링형의 기하학적 형상을 가지며, 상기 제 1 맞물림 부재와 상기 제 2 맞물림 부재는 바람직하게 평행하게 배치된 관통축을 가지며, 상기 관통축들은 또한 바람직하게 편심 샤프트의 회전축(R)에 대해 평행하게 정렬되는 것인 조절 유닛.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 제 1 맞물림 부재는 상기 제 2 맞물림 부재의 외경보다 큰 내경을 갖고, 및/또는 상기 제 1 맞물림 부재는 상기 제 2 맞물림 부재의 내경보다 작은 외경을 갖는 것인 조절 유닛.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 제 1 맞물림 부재는 볼트 링으로서 그리고 제 1 캠 섹션은 볼트로서 형성되며, 상기 볼트들은 바람직하게 원주 방향으로 등거리로 서로 이격되고, 또한 바람직하게 볼트 길이방향 축을 가지며, 볼트 길이방향 축들은 회전축에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되도록 배치되는 것인 조절 유닛.
- 풍력 발전 설비(100)의 방위각 조절 및/또는 피치 조절을 위한 조절 장치로서, 서로에 대해 회전 가능하게 배치된 제 1 링형 플랜지와 제 2 링형 플랜지 및 제 1 항 내지 제 11 항 중 적어도 한 항에 따른 조절 유닛(202, 302)을 포함하고,
- 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330)은 제 1 링형 플랜지에 배치되고,
- 제 1 맞물림 부재는 제 2 링형 플랜지의 원주에 배치되고,
- 제 2 맞물림 부재는, 편심 샤프트의 회전 시 제 1 플랜지와 제 2 플랜지 사이의 상대 이동을 야기하도록, 배치되고 형성되는 것인 조절 장치. - 풍력 발전 설비(100)의 로터(106)에 있는 로터 블레이드(108)의 로터 블레이드 조절을 위한 피치 조절 장치(200)로서,
- 링형 허브 플랜지를 갖는 실질적으로 링형 허브 어댑터(210) - 상기 허브 어댑터는 풍력 발전 설비의 허브에 고정되도록 형성되거나 허브의 일부를 구성함 -,
- 링형 로터 블레이드 플랜지를 갖는 실질적으로 링형 로터 블레이드 어댑터(220) - 상기 로터 블레이드 어댑터는 풍력 발전 설비의 로터 블레이드(108)에 고정되도록 형성되거나 로터 블레이드의 일부를 구성함 -, 및
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 적어도 한 항에 따른 조절 유닛(202, 302)
을 포함하고,
- 상기 링형 허브 플랜지는 상기 링형 로터 블레이드 플랜지에 대해 회전 가능하게 배치되고,
- 상기 허브 어댑터는 상기 로터 블레이드 어댑터에 대해 실질적으로 동축으로 배치되고,
- 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330)은 링형 허브 플랜지에 배치되고,
- 제 1 맞물림 부재(380)는 링형 로터 블레이드 플랜지에 배치되는 것인 피치 조절 장치. - 제 13 항에 있어서, 상기 허브 어댑터(210)는 피치 베어링(212), 특히 롤러 베어링에 의해 상기 로터 블레이드 어댑터(220)에 결합되고, 상기 제 1 맞물림 부재(380)는 피치 베어링의 원주면에, 특히 내주면 및/또는 외주면에 배치되는 것인 피치 조절 장치.
- 풍력 발전 설비(100)의 기관실의 풍향 추적을 위한 방위각 조절 장치(300)로서,
- 링형 기관실 플랜지를 갖는 실질적으로 링형 기관실 어댑터(310) - 상기 기관실 어댑터는, 풍력 발전 설비의 기관실에 고정되도록 또는 기관실의 일부를 구성하도록 형성됨 -,
- 링형 타워 플랜지를 갖는 실질적으로 링형 타워 어댑터(320) - 상기 타워 어댑터는, 풍력 발전 설비의 타워(102)에 고정되도록 또는 타워의 일부를 구성하도록 형성됨 -, 및
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 적어도 한 항에 따른 조절 유닛(202, 302)
을 포함하고,
- 상기 기관실 플랜지는 타워 플랜지에 대해 회전 가능하게 배치되고,
- 상기 타워 어댑터는 상기 기관실 어댑터에 대해 실질적으로 동축으로 배치되고,
- 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330)은 링형 기관실 플랜지에 배치되고,
- 제 1 맞물림 부재(380)는 링형 타워 플랜지에 배치되는 것인 방위각 조절 장치. - 제 15 항에 있어서, 상기 기관실 어댑터(310)는 방위각 베어링, 특히 롤러 베어링에 의해 상기 타워 어댑터(320)에 결합되고, 상기 제 1 맞물림 부재(380)는 방위각 베어링의 원주면에, 특히 내주면 및/또는 외주면에 배치되는 것인 방위각 조절 장치.
- 풍력 발전 설비-타워(102), 기관실, 및 허브와 적어도 하나의 로터 블레이드(108)를 갖는 로터(106)를 포함하는 풍력 발전 설비(100)로서,
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 적어도 한 항에 따른 조절 유닛(202, 302), 및/또는
- 제 12 항에 따른 적어도 하나의 조절 장치, 및/또는
- 제 13 항 및 제 14 항에 따른 적어도 하나의 피치 조절 장치(200), 및/또는
- 제 15 항 및 제 16 항에 따른 방위각 조절 장치(300)를 포함하는 것인 풍력 발전 설비. - 풍력 발전 설비(100)의 로터(106)에 있는 로터 블레이드(108)의 로터 블레이드 조절 방법으로서,
- 적어도 하나의 로터 블레이드를 가진 로터를 마련하는 단계 - 상기 로터 블레이드 및 허브에 제 1 내지 제 11 항 중 적어도 한 항에 따른 조절 유닛(202, 302) 및/또는 제 12 항에 따른 조절 장치가 배치됨 -; 및
- 편심 샤프트(340)를 구동하기 위해 그리고 제 2 맞물림 부재(272, 274, 350, 360, 450, 460)를 사이클로이드 이동 경로에서 이동시키기 위해, 그리고 이에 따라 로터 블레이드를 길이방향 축을 중심으로 회전시키기 위해, 적어도 하나의 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330), 특히 모터 (232, 242, 252, 262, 332)를 제어하는 단계
를 포함하는 로터 블레이드 조절 방법. - 풍력 발전 설비(100)의 기관실의 풍향 추적 방법으로서,
- 타워(102) 및 기관실을 마련하는 단계 - 상기 타워 및 기관실에 제 1 항 내지 제 11 항 중 적어도 한 항에 따른 조절 유닛(202, 302) 및/또는 제 12 항에 따른 조절 장치가 배치됨 -; 및
- 편심 샤프트(340)를 구동하기 위해 그리고 제 2 맞물림 부재(272, 274, 350, 360, 450, 460)를 사이클로이드 이동 경로에서 이동시키기 위해, 그리고 이에 따라 및 기관실을 길이방향 축을 중심으로 회전시키기 위해, 적어도 하나의 구동 유닛(230, 240, 250, 260, 330), 특히 모터(232, 242, 252, 262, 332)를 제어하는 단계
를 포함하는 풍향 추적 방법. - 풍력 발전 설비(100)의 피치 조절 장치(200)로서 및/또는 풍력 발전 설비(100)의 방위각 조절 장치(300)로서 및/또는 풍력 발전 설비(100)의 로터(106)의 로터 블레이드(108)의 로터 블레이드 조절을 위해 및/또는 풍력 발전 설비(100)의 기관실의 풍향 추적을 위해 제 1 항 내지 제 11 항 중 적어도 한 항에 따른 조절 유닛(202, 302) 및/또는 제 12 항에 따른 조절 장치의 이용.
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