KR20230028540A

KR20230028540A - 특히 높은 회전 속도의 적용 분야를 위한 적어도 구동 유닛을 포함하는 구동 시스템, 및 구동 시스템의 작동 방법

Info

Publication number: KR20230028540A
Application number: KR1020237003255A
Authority: KR
Inventors: 페터 보이저
Original assignee: 렌크 게엠베하
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2023-02-28
Also published as: US20230265910A1; WO2022008168A1; DE102020118257A1; JP2023532961A; CN115803541A; EP4179229A1

Abstract

본 발명은 적어도 구동 유닛(11)을 포함하는 구동 시스템(10)에 관한 것으로서, 여기서 적어도 구동 유닛(11)은 다음을 포함한다: 중심 샤프트(12); 중심 기어 휠(16) ― 중심 기어 휠(16)은 중심 기어 휠(16)이 중심 샤프트(12)의 회전 속도에 따라 회전하도록 중심 샤프트(12)에 연결됨 ― ; 2 개 또는 3 개 또는 4 개의 분산형 기어 휠(17) ― 분산형 기어 휠(17)은 중심 기어 휠(16)의 둘레 주위에 분포되고, 중심 기어 휠(16)의 회전 속도가 분산형 기어 휠(17)의 회전 속도의 적어도 0.5 배에 해당하도록 중심 기어 휠(16)과 맞물림 ― ; 및 적어도 4,000 rpm의 회전 속도로 작동될 수 있는 복수의 전기 기계(18) ― 각각의 분산형 기어 휠(17)은 단일의 전기 기계(18) 또는 2 개의 전기 기계(18)에 직접 그리고 변속 없는 방식으로 결합됨 ― .

Description

특히 높은 회전 속도의 적용 분야를 위한 적어도 구동 유닛을 포함하는 구동 시스템, 및 구동 시스템의 작동 방법

본 발명은 특히 높은 회전 속도의 적용 분야를 위한 구동 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 구동 시스템의 작동 방법에 관한 것이다.

특히 터빈 및 압축기와 같은 터보 기계와 상호 작용하고 1 MW 초과의 구동 출력, 특히 1 MW 내지 10 MW의 구동 출력을 전달하는 실제 알려진 구동 시스템은 많은 설치 공간을 필요로 하고, 무겁고, 그리고 비싸다. 이것은 발전기 방향으로 터빈에 의해 제공되는 출력을 전달하는 구동 시스템과, 전기 기계에서 시작하여 압축기 방향 또는 원심 펌프 방향으로 구동 출력을 전달하는 구동 시스템 모두에 적용된다. 따라서, 1 MW 초과의 구동 출력을 전달하는 경우에도 상대적으로 적은 설치 공간을 필요로 하고, 상대적으로 적은 중량을 갖고, 그리고 비용 효율적인 구동 시스템에 대한 필요성이 존재한다.

이를 기초로 하여, 본 발명의 목적은 새로운 구동 시스템 및 이러한 구동 시스템을 작동하는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본원의 청구항 제1항에 따른 구동 시스템에 의해 달성된다.

이 구동 시스템에는 적어도 구동 유닛을 포함한다.

구동 시스템의 적어도 구동 유닛은 각각의 경우에 다음을 포함한다: 중심 샤프트. 중심 기어 휠 ― 중심 기어 휠은 중심 기어 휠이 중심 샤프트의 회전 속도에 따라 회전하도록 중심 샤프트에 연결됨 ― . 적어도 2 개 내지 최대 4 개, 즉, 2 개 또는 3 개 또는 4 개의 분산형 기어 휠 ― 분산형 기어 휠은 중심 기어 휠의 둘레 주위에 분포되고, 중심 기어 휠의 회전 속도가 분산형 기어 휠 회전 속도의 적어도 0.5 배에 해당하도록 중심 기어 휠과 맞물림 ― . 적어도 4,000 rpm의 회전 속도로 작동될 수 있는 복수의, 즉, 적어도 2 개 내지 최대 8 개의 전기 기계 ― 각각의 분산형 기어 휠은 각각의 경우에 단일의 전기 기계 또는 2 개의 전기 기계와 직접 그리고 변속 없는 방식으로 결합됨 ― .

구동 시스템은, 각각의 구동 유닛에 대해, 중심 샤프트, 중심 샤프트와 함께 회전하는 중심 기어 휠, 분산형 기어 휠, 및 분산형 기어 휠과 직접 그리고 변속 없는 방식으로 결합되는 전기 기계를 갖는다.

각각의 구동 유닛의 분산형 기어 휠은, 중심 기어 휠의 회전 속도가 각각의 구동 유닛의 전기 기계와 동일한 회전 속도로 회전하는 분산형 기어 휠의 회전 속도의 적어도 0.5 배에 해당하는 방식으로 각각의 구동 유닛의 중심 기어 휠과 맞물린다. 각각의 구동 유닛의 전기 기계는 이 경우 적어도 4,000 rpm의 회전 속도로 회전하며, 이는 중심 샤프트의 회전 속도가 적어도 2,000 rpm임을 의미한다. 중심 샤프트가 적어도 2,000 rpm의 회전 속도로 회전하는 구동 시스템 또는 구동 유닛은 높은 회전 속도의 적용 분야를 위한 구동 시스템 또는 구동 유닛이다. 본 발명에 따른 구동 시스템은 상업적으로 이용 가능하고 비용 효율적인 전기 기계에 의존할 수 있으므로, 상대적으로 적은 비용으로 구현될 수 있다. 또한, 이러한 구동 시스템은 상대적으로 가볍고, 작은 설치 공간을 필요로 한다.

달성 가능한 이점은 특히, 종래의 구동 장치 솔루션이 훨씬 더 느리게 작동하는 전기 기계를 사용하여, 동일한 출력에 대해 훨씬 더 높은 토크를 필요하다는 사실에 기초한다. 본 발명에 따라 제안된 바와 같이 적어도 4,000 rpm의 회전 속도로 회전하는 더 빠르게 작동하는 전기 기계가 사용되는 경우, 훨씬 더 작은 부품이 생성된다.

어쨌든 터빈 또는 압축기의 회전 속도가 높기 때문에, 트랜스미션 기어는 빠르게 작동하는 전기 기계의 낮은 토크로 작동하기 때문에, 트랜스미션 기어도 또한 더 작고 가벼워지고 있다.

빠르게 작동하는 전기 기계는 특별한 구조로 알려져 있으며, 기어 없이 터빈 또는 압축기에 결합될 수 있다. 그러나 이러한 전기 기계는 상당한 로터 동적 요구 사항을 수반하고, 복잡한 베어링 기술을 필요로 하며, 매우 비용이 많이 든다.

한편으로는 구동 시스템을 구동 유닛으로 모듈화하고, 다른 한편으로는 구동 유닛을 복수의 전기 기계 및 분산형 기어 휠로 모듈화하는 것이 제안된다. 따라서 적어도 1 MW의 구동 출력을 제공하는 구동 시스템을 구성할 때 상대적으로 컴팩트하고 가벼우며 비용 효율적인 표준 컴포넌트에 접근할 수 있다. 특별한 구조 대신에, 작은 부분 출력의 공통 시리즈 부품이 결합되어 구동 작업에 상응하는 전체 출력을 형성한다.

적어도 구동 유닛은 또한 중심 샤프트 및 분산형 샤프트를 위한 관련 베어링을 포함한다. 또한, 적어도 구동 유닛은 특히 오일 안내 하우징을 포함한다.

구동 시스템이 복수의 구동 유닛을 포함하는 경우, 모든 구동 유닛은 서로 동일하다. 구동 유닛 내에서 분산형 기어 휠, 베어링, 및 특히 또한 전기 기계도 동일하다.

본 발명의 발전예에 따르면, 각각의 구동 유닛의 분산형 기어 휠은, 중심 기어 휠의 회전 속도가 분산형 기어 휠의 회전 속도의 0.5 배 내지 4.0 배, 바람직하게는 0.8 배 내지 3.0 배, 특히 바람직하게는 1.0 배 초과 내지 최대 2.5 배에 해당하는 방식으로 각각의 구동 유닛의 중심 기어 휠과 맞물린다.

각각의 구동 유닛의 중심 기어 휠의 회전 속도가 특히 각각의 구동 유닛의 분산형 기어 휠의 회전 속도의 0.5 배 내지 3.0 배, 0.5 배 내지 2.5 배, 0.8 배 내지 4.0 배, 0.8 배 내지 2.5 배, 1.0 배 초과 내지 최대 4.0 배, 1.0 배 초과 내지 최대 3.0 배, 2.5 배 내지 4.0 배 또는 3.0 배 내지 4.0 배에 해당하도록 상기 하위 범위의 조합도 포함된다는 점에 유의해야 한다.

각각의 구동 유닛의 중심 기어 휠이 분산형 기어 휠 및 이에 따라 각각의 구동 유닛의 전기 기계보다 빠르게 회전하는 경우, 전기 모터로서의 전기 기계가 예를 들어 압축기의 방향으로 구동 출력을 전달하는 구동 시스템 또는 각각의 구동 유닛은 가속 변속비를 제공한다. 특히 이러한 적용을 위해, 복수의, 특히 동일한 전기 기계에 기초하여 압축기를 구동하기 위한 구동 시스템이 특히 낮은 중량 및 특히 작은 설치 공간에서 특히 비용 효율적인 방식으로 제공될 수 있다.

본 발명의 발전예에 따르면, 구동 시스템은 직렬로 연결된 복수의 구동 유닛을 포함하며, 여기서 구동 유닛들의 중심 샤프트들은 결합된다. 단일 구동 유닛이 전달할 수 있는 것보다 더 많은 구동 출력이 전달되어야 한다면, 구동 시스템은 직렬로 연결된 복수의 구동 유닛을 포함한다. 이러한 구동 시스템의 모듈성 및 구동 유닛들의 모듈성으로 인해, 종래의 구동 시스템에 비해 설치 공간, 비용, 및 중량이 절약될 수 있다.

바람직하게는 각각의 구동 유닛의 전기 기계는 분산형 기어 휠을 구동하는 구동 모터이고, 여기서 각각의 구동 유닛의 중심 샤프트는 바람직하게는 압축기 또는 원심 펌프가 구동될 조립체로서 결합될 수 있는 피구동 샤프트이다.

대안적으로, 각각의 구동 유닛의 전기 기계는 분산형 기어 휠을 통해 구동될 수 있는 발전기이고, 여기서 각각의 구동 유닛의 중심 샤프트는 바람직하게는 터빈이 구동 조립체로서 결합될 수 있는 구동 샤프트이다.

특히 바람직하게는, 본 발명은 중심 샤프트에 결합된 구동될 조립체, 예를 들어 압축기 또는 원심 펌프를 구동하기 위해 전기 기계가 구동 조립체로서 작용할 때 사용된다. 이러한 경우, 분산형 기어 휠과 중심 기어 휠 사이의 변속은, 각각의 구동 유닛의 중심 기어 휠이 각각의 구동 유닛의 전기 기계보다 더 빠른 회전 속도로 회전하도록 전기 기계에서 시작하여 가속 변속이 이루어지는 방식으로 설계된다. 따라서, 적어도 4,000 rpm의 회전 속도로 작동되는 전기 기계에서, 예를 들어 16,000 rpm의 회전 속도가 중심 샤프트 및 이에 따라 구동될 조립체에 제공될 수 있다.

각각의 구동 유닛의 전기 기계는 바람직하게는 주파수 변환기를 갖는 동기식 기계이다.

구동 시스템의 작동 방법은 청구항 제10항에 정의되어 있다. 주파수 변환기의 주파수를 조정함으로써, 공칭 조건에서 전기 기계의 출력 회전 속도가 4,000 내지 9,000 rpm의 대역폭 내에서 쉽게 변경될 수 있다. 전기 기계의 상이한 출력 회전 속도가 사용 가능할 수 있기 때문에, 구동 시스템의 동일한 설계를 통해 동일한 구동 시스템이 광범위한 적용 분야에 항상 사용될 수 있다. 프로젝트별 조정은 각각의 추가 프로젝트에서 다시 새롭게 발생하는 비용을 발생하므로, 여기에서 추가의 절감 가능성이 존재한다.

본 발명의 바람직한 발전예들은 종속 청구항 및 다음의 설명으로부터 나타난다. 본 발명의 예시적인 실시예들은 도면을 참조하여 더 상세히 설명되지만, 이에 제한되지 않는다.

도 1은 구동 시스템의 구동 유닛의 측면도를 도시한다.
도 2는 부분적으로 분해된 전기 기계를 갖는 도 1의 구동 유닛의 사시도를 도시한다.
도 3은 전기 기계 중 하나의 부착 영역에서의 도 1 및 도 2의 구동 유닛의 상세도를 도시한다.
도 4는 도 1에 대해 90° 회전된 구동 유닛의 도면을 도시한다.
도 5는 분산형 기어 휠 및 2 개의 전기 기계의 영역에서의 도 1 및 도 2의 구동 유닛의 상세도를 도시한다.
도 6은 3 개의 구동 유닛이 직렬로 결합된 구동 시스템의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 6의 구동 시스템의 측면도를 도시한다.

본 발명은 적어도 구동 유닛을 갖는 구동 시스템에 관한 것이다. 구동 시스템은 복수의 동일한 구동 유닛을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 구동 시스템은 바람직하게는 터보 기계와 관련하여 사용되는데, 즉, 구동 모터로 설계된 전기 기계에서 시작하여 압축기 방향으로 모터 구동 출력을 전달하기 위해, 또는 터빈에서 시작하여 기계적 구동 출력을 발전기로 설계된 전기 기계 방향으로 전달하기 위해 사용된다.

전달될 구동 출력은 여기서 1 MW 초과, 바람직하게는 1 MW 내지 10 MW, 바람직하게는 2.5 MW 내지 10 MW이다.

도 1 내지 도 4는 구동 유닛(11)을 갖는 구동 시스템(10)의 상이한 도면 및 세부사항을 개략적으로 도시한다.

구동 유닛(11)은 중심 샤프트(12)를 갖는다. 중심 샤프트(12)는 구동 유닛(11)의 하우징(13)에 회전 가능하게 장착된다. 도 1 및 도 2에 따르면, 하우징(13)은 2 개의 하우징 절반부(14, 15)로 분할된다.

구동 유닛(11)은, 중심 샤프트(12)에 연결되고 중심 샤프트(12)와 함께 회전하는 중심 기어 휠(16)(도 5 참조)을 더 갖는다. 중심 기어 휠(16)은 중심 샤프트(12)에 직접 그리고 변속 없는 방식으로 연결된다.

구동 유닛(11)은 또한 적어도 2 개 내지 최대 4 개, 즉, 2 개, 3 개 또는 4 개의 분산형 기어 휠(17)을 가지며, 이 분산형 기어 휠은 바람직하게는 중심 기어 휠(16)의 둘레 주위에 균일하게 분포되고, 중심 기어 휠(16)의 회전 속도가 분산형 기어 휠(17) 회전 속도의 적어도 0.5 배에 해당하도록 중심 기어 휠(16)과 맞물린다. 중심 기어 휠(16)의 둘레 주위에 균일하게 분포된 4 개의 분산형 기어 휠(17)이 바람직하다.

바람직하게는 분산형 기어 휠(17)은 중심 기어 휠(16)의 회전 속도가 분산형 기어 휠(17)의 회전 속도의 적어도 0.8 배, 특히 바람직하게는 1.0 배 초과에 해당하는 방식으로 중심 기어 휠(16)과 맞물린다.

바람직하게는, 구동 유닛(11)의 분산형 기어 휠(17)은, 중심 기어 휠(16)의 회전 속도가 분산형 기어 휠(17)의 회전 속도의 0.5 배 내지 4.0 배, 바람직하게는 0.8 배 내지 3.0 배, 특히 바람직하게는 1.0 배 초과 내지 최대 2.5 배에 해당하는 방식으로 구동 유닛(11)의 중심 기어 휠(16)과 맞물리는 것이 제공된다.

각각의 구동 유닛(11)의 중심 기어 휠(16)의 회전 속도가 각각의 구동 유닛(11)의 분산형 기어 휠(17)의 회전 속도의 특히 0.5 배 내지 3.0 배, 0.5 배 내지 2.5 배, 0.8 배 내지 4.0 배, 0.8 배 내지 2.5 배, 1.0 배 초과 내지 최대 4.0 배, 1.0 배 초과 내지 최대 3.0 배, 2.5 배 내지 4.0 배, 또는 또한 3.0 배 내지 4.0 배에 해당하도록 상기 하위 범위들의 조합이 또한 포함된다는 점에 유의해야 한다.

구동 유닛(11)의 분산형 기어 휠(17)은 중심 기어 휠(16)과 직접 또는 다이렉트로 맞물린다. 따라서 구동 유닛(11)의 분산형 기어 휠(17)은 추가 기어 휠의 개재 없이 구동 유닛(11)의 중심 기어 휠(16)과 맞물린다.

구동 유닛(11)은 또한 복수의, 즉, 적어도 2 개 내지 최대 8 개의 전기 기계(18)를 갖는다. 각각의 분산형 기어 휠(17)은 단일의 전기 기계(18)에 결합되거나, 또는, 도 1 내지 도 4의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 2 개의 전기 기계(18)에 직접 그리고 변속 없는 방식으로 결합된다. 전기 기계(18)의 회전 속도는 분산형 기어 휠(17)의 회전 속도에 해당한다.

도 5는 2 개의 전기 기계(18)와 직접 그리고 변속 없는 방식으로 결합되는 분산형 기어 휠(17) 영역의 구동 유닛(11)의 상세도를 도시한다. 도 5에 도시된 분산형 기어 휠(17)은, 양 단부에서 각각의 전기 기계(18)에 직접 그리고 변속 없는 방식으로 결합되는 샤프트(19)에 연결된다. 이 샤프트(19)는 베어링(20)을 통해 하우징(13)에 회전 가능하게 장착된다.

구동 유닛(11)의 전기 기계(18)는 이 경우 적어도 4,000 rpm의 회전 속도로 회전한다. 각각의 구동 유닛(11)의 중심 샤프트(12)의 회전 속도는 적어도 2,000 rpm이다. 중심 샤프트(12)가 적어도 2,000 rpm의 회전 속도로 회전하는 구동 시스템(10) 또는 구동 유닛(11)은 높은 회전 속도의 적용 분야를 위한 구동 시스템(10) 또는 구동 유닛(11)이다.

전기 기계(18)의 회전 속도가 4,000 rpm이고 분산형 기어 휠(17)과 중심 기어 휠(16) 사이의 변속비가 4.0 이면, 중심 샤프트(12)의 회전 속도는 16,000 rpm이다. 4.0 의 변속비에서, 중심 기어 휠(16) 및 이에 따른 중심 샤프트(12)의 회전 속도는 분산형 기어 휠(17) 및 이에 따라 전기 기계(18)의 회전 속도의 4.0 배에 해당한다. 전기 기계(18)의 더 높은 회전 속도에서는, 더 높은 회전 속도가 물론 중심 샤프트(16)에서 구현될 수 있다.

바람직하게는 각각의 구동 유닛(11)의 각각의 전기 기계(18)의 샤프트는 각각의 분산형 기어 휠(17), 즉, 각각의 분산형 기어 휠(17)을 지지하는 샤프트(19)에 직접 결합되고, 여기서 각각의 전기 기계는 각각의 구동 유닛(11)의 하우징(13)에 고정된다.

각각의 구동 유닛(11)은 바람직하게는, 적어도 방사형 베어링 및, 필요한 경우, 축방향 베어링을 포함하는 중심 샤프트(12)를 위한 2 개의 중심 베어링을 갖는다.

이미 언급된 바와 같이, 분산형 기어 휠(17)에 연결된 각각의 샤프트(19)는 베어링(20)을 통해 하우징(13)에 회전 가능하게 장착된다. 베어링(20)은 적어도 방사형 베어링 및, 필요한 경우, 축방향 베어링을 포함한다.

전기 기계(18)는 바람직하게는 스플라인을 통해 이 샤프트(19)에 결합된다.

도 3에 따르면, 전기 기계(18)는 부싱(21)을 통해 구동 유닛(11)의 하우징(13)에 연결된다. 전기 기계(18)는 쉽게, 즉 수평 방향으로 조립 및 분해될 수 있다.

전기 기계(18)는 특히 최대 500 kW의 출력을 제공하거나 또는 수용할 수 있다. 바람직하게는 각각의 전기 기계(18)의 출력은 100 kW 내지 500 kW, 특히 100 kW 내지 350 kW 또는 350 kW 내지 500 kW이다. 전기 기계(18)는 또한 500 kW 초과의 출력을 가질 수 있다.

예를 들어, 전기 기계의 출력이 300 kW인 경우, 8 개의 동일한 전기 기계(18)를 갖는 도 1 내지 도 4에 도시된 구동 유닛(11)의 총 출력은 2.4 MW이다.

더 많은 출력이 필요한 경우, 직렬로 연결된 복수의 구동 유닛(11)으로 이루어진 구동 시스템(10)이 제공될 수 있다. 각각의 구동 유닛이 2.4 MW를 갖는 경우, 직렬로 연결된 4 개의 구동 유닛을 통해 9.6 MW의 출력이 제공될 수 있다.

도 6 및 도 7은 직렬로 연결된 3 개의 구동 유닛(11)을 갖는 구동 시스템(10)을 도시한다. 도 7에 따르면, 연결된 구동 유닛(11)의 중심 샤프트들(12)은 클러치(22)를 통해 서로 결합된다.

클러치(22)는 전환 가능한 클러치(22) 또는 또한 고정된 전환 불가능한 클러치(22)일 수 있다. 클러치(22)는 오일 배출 개구를 갖는 클러치 케이싱에 의해 둘러싸일 수 있다.

도 6 및 도 7에서, 각각의 구동 유닛(11)의 각각의 하우징(13) 아래에는 장착 블록(23) 및 윤활유 공급부 및/또는 냉각유 공급부가 배열된다. 각각의 구동 유닛(11)의 중심 베어링은 각각의 장착 블록(23)에 의해 지지된다.

이미 언급된 바와 같이, 각각의 구동 유닛(11)의 하우징(13)은 바람직하게는 수직으로 분할된다. 수평 분리도 또한 가능하다.

분산형 기어 휠(17)은 바람직하게는 중심 기어 휠(16)의 둘레 주위에 균일하게 분포되어 배열된다. 중심 기어 휠(16)에서 서로 정반대에 있는 2 개의 분산형 기어 휠(17)의 회전축 또는 중심점을 통과하는 직선은 중심 기어 휠(16)의 회전축 또는 중심점과 교차한다. 분산형 기어 휠(17) 또는 전기 기계(18)의 회전축은 하우징(13)의 분리 평면에 직교하여 연장된다. 4 개의 분산형 기어 휠(17)의 경우, 그 회전축 또는 중심점은 2 개의 평행한 평면에 배열된다. 2 개의 분산형 기어 휠(17)의 회전축 또는 중심점은 이들 2 개의 평면 각각에 위치된다. 이러한 대칭은 특히 바람직하며, 베어링 하중을 가능한 한 낮게 유지한다.

본 발명의 제1 변형예에서, 구동 유닛(11)의 전기 기계(18)는 변속 없는 방식으로 분산형 기어 휠(17)을 구동하는 구동 모터인 것이 제공된다. 이러한 경우, 분산형 기어 휠(17)은 중심 기어 휠(16) 및 중심 샤프트(12)를 구동하고, 이 경우 구동될 조립체, 바람직하게는 압축기 또는 원심 펌프가 중심 샤프트(12)에 결합된다.

본 발명의 제2 변형예에서, 각각의 구동 유닛(11)의 전기 기계(18)는 분산형 기어 휠(17)을 통해 구동되는 발전기인 것이 제공된다. 이러한 경우, 중심 샤프트(12)에는 구동 조립체가 결합되고, 이 구동 조립체는 중심 샤프트(12)를 구동하고, 이 중심 샤프트(12)를 통해 중심 기어 휠(16)을 구동하고, 중심 기어 휠(16)을 통해, 중심 기어 휠(16)과 맞물려 있는 분산형 기어 휠(17)을 구동하여, 궁극적으로 발전기로서 역할을 하는 전기 기계(18)를 구동한다. 이 경우 터빈이 구동 조립체로서 중심 샤프트(12)에 결합되는 것이 바람직하다.

구동 시스템(10)은 높은 수준의 모듈성을 특징으로 한다. 필요한 출력에 따라, 구동 시스템(10)은 하나 이상의 구동 유닛(11)을 포함한다. 구동 유닛(11)이 복수 개인 경우, 이들은 서로 동일하게 구성된다. 각각의 구동 유닛(11)은 중심 샤프트(12), 중심 기어 휠(16), 및 중심 기어 휠(16)과 맞물리고 각각 하나 또는 각각 2 개의 전기 기계(18)와 직접 그리고 변속 없는 방식으로 결합되는 2 개 내지 4 개의 분산형 기어 휠(17)을 갖는다. 구동 유닛(11)의 전기 기계들(18)은 이 경우 바람직하게는 동일하다. 분산형 기어 휠(17)은 동일하고, 바람직하게는 중심 기어 휠(16)의 둘레에 균일하게 분포되어 배열된다. 간단하고 표준화된 구성 요소에 대한 액세스를 통해, 구동 시스템(10)의 고 출력과 함께, 설치 공간이 거의 필요하지 않은 비용 효율적이고 가벼운 구성의 구동 시스템이 제공될 수 있다. 중심 샤프트(12)의 최대 토크는 개별 전기 기계(18)에 의해 제공되는 토크의 합을 분산형 기어 휠(17)과 중심 기어 휠(16) 사이의 변속비로 나눈 값만큼 크다.

각각의 구동 유닛(11)의 전기 기계(18)는 바람직하게는 주파수 변환기를 갖는 동기식 기계로서 설계된다. 주파수 변환기의 주파수를 조정함으로써, 전기 기계(18)의 출력 회전 속도는 공칭 조건에서 4,000 내지 9,000 rpm의 대역폭 내에서 쉽게 변경될 수 있다. 또한, 결합된 조립체에 의한 각각의 구동 유닛(11)의 기동은 주파수 변환기의 도움으로 훨씬 더 용이해지고, 출력망에 비정상적인 부하를 나타내지 않는다. 주파수 변환기로 인해 전기 기계(18)의 상이한 출력 회전 속도가 이용 가능하기 때문에, 항상 동일한 구동 시스템이 동일한 설계의 구동 시스템으로 광범위한 적용 분야에 대해 사용될 수 있다. 프로젝트별 조정은 각각의 추가 프로젝트에서 다시 새롭게 발생하는 비용을 발생하므로, 여기에서 추가의 절감 가능성이 존재한다. 바람직하게는 전기 기계(18)는 소위 그 코너 지점에서 작동된다. 코너 지점 아래 및 위에서 전기 기계(18)를 작동시키는 것도 또한 가능하다.

10 : 구동 시스템
11 : 구동 유닛
12 : 중심 샤프트
13 : 하우징
14 : 하우징 상부 부분
15 : 하우징 하부 부분
16 : 중심 기어 휠
17 : 분산형 기어 휠
18 : 전기 기계
19 : 샤프트
20 : 베어링
21 : 부싱
22 : 클러치
23 : 장착 블록

Claims

적어도 구동 유닛(11)을 갖는 구동 시스템(10)으로서,
상기 적어도 구동 유닛(11)은 각각:
중심 샤프트(12),
중심 기어 휠(16) ― 상기 중심 기어 휠(16)은 상기 중심 기어 휠(16)이 상기 중심 샤프트(12)의 회전 속도에 따라 회전하도록 상기 중심 샤프트(12)와 연결됨 ― ,
2 개 또는 3 개 또는 4 개의 분산형 기어 휠(17) ― 상기 분산형 기어 휠(17)은 상기 중심 기어 휠(16)의 둘레 주위에 분포되고, 상기 중심 기어 휠(16)의 회전 속도가 상기 분산형 기어 휠(17) 회전 속도의 적어도 0.5 배에 해당하도록 상기 중심 기어 휠(16)과 맞물림 ― ,
적어도 4,000 rpm의 회전 속도로 작동될 수 있는 복수의 전기 기계(18) ― 각각의 분산형 기어 휠(17)은 각각 단일의 전기 기계(18) 또는 2 개의 전기 기계(18)와 직접 그리고 변속 없는 방식으로 결합됨 ― 를 포함하는, 구동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 각각의 구동 유닛(11)의 상기 분산형 기어 휠(17)은, 상기 중심 기어 휠(16)의 회전 속도가 상기 분산형 기어 휠(17) 회전 속도의 0.5 배 내지 4.0 배에 해당하도록, 상기 각각의 구동 유닛의 상기 중심 기어 휠(16)과 맞물리는 것인, 구동 시스템.
제2항에 있어서,
상기 각각의 구동 유닛(11)의 상기 분산형 기어 휠(17)은, 상기 중심 기어 휠(16)의 회전 속도가 상기 분산형 기어 휠(17)의 회전 속도의 0.8 배 내지 3.0 배, 특히 1.0 배 초과 내지 최대 2.5 배에 해당하도록, 상기 각각의 구동 유닛의 상기 중심 기어 휠(16)과 맞물리는 것인, 구동 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각각의 구동 유닛(11)의 상기 분산형 기어 휠(17)은 상기 중심 기어 휠(16)의 둘레 주위에 균일하게 분포되는 것인, 구동 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각각의 구동 유닛(11)의 상기 분산형 기어 휠들(17) 및 바람직하게는 또한 상기 전기 기계들(18)은 동일한 것인, 구동 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 직렬로 연결된 동일한 구동 유닛들(11)을 포함하고,
상기 구동 유닛들의 상기 중심 샤프트들(12)은 결합되는 것인, 구동 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각각의 구동 유닛(11)의 상기 전기 기계(18)는 상기 분산형 기어 휠(17)을 구동하는 구동 모터이고,
상기 각각의 구동 유닛(11)의 상기 중심 샤프트(12)는, 바람직하게는 압축기 또는 원심 펌프가 구동될 조립체로서 결합될 수 있는 피구동 샤프트인 것인, 구동 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각각의 구동 유닛(11)의 상기 전기 기계(18)는 상기 분산형 기어 휠(17)을 통해 구동될 수 있는 발전기이고,
상기 각각의 구동 유닛(11)의 상기 중심 샤프트(11)는, 바람직하게는 터빈이 구동 조립체로서 결합될 수 있는 구동 샤프트인 것인, 구동 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 유닛(11)의 상기 전기 기계(18)는 주파수 변환기를 갖는 전기 기계인 것인, 구동 시스템.
제9항에 따른 구동 시스템(10)의 작동 방법으로서,
상기 각각의 구동 유닛(11)의 상기 전기 기계(18)의 출력 회전 속도가 상기 주파수 변환기의 주파수를 조정함으로써 변경되는, 구동 시스템의 작동 방법.