WO2011078490A2 - 풍력 발전기 - Google Patents

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WO2011078490A2
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    • F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind generator.
  • the wing portion included in the wind power generator can adjust the pitch angle of the wing
  • the pitch angle unit is used to adjust the pitch angle of the wing.
  • the pitch angle unit includes a bearing to rotate the blade relative to the hub.
  • a bearing is operated so that the inner ring rotates with respect to the outer ring by rotating the inner tooth of the inner ring to the driving gear.
  • Embodiments of the present invention seek to provide a wind turbine configured to be easy to maintain and repair.
  • a wind generator comprising a tower, a nacelle rotatably supported by the tower, and a wing portion disposed in front of the nacelle, wherein the wing portion comprises: a hub; Wings coupled to the hub; And a pitch angle adjusting unit interposed between the hub and the blade to adjust a pitch angle of the blade, wherein the pitch angle adjusting unit includes an outer ring coupled to the hub and an inner ring engaged with the blade and mounted on an inner surface thereof.
  • a bearing including an inner ring in which a car is formed; And a first drive gear engaged with the inner tooth, the first driving portion being provided to the hub to provide a driving force for rotating the inner ring with respect to the outer ring, wherein the hub includes: an available inner tooth; If the region is damaged, a wind turbine is provided, wherein an installation region is provided for installing a second drive portion including a second driving gear that engages with the region other than the available region.
  • the pitch angle adjusting unit may further include a first lubricant supply unit supplying a lubricant between the first driving gear and the internal tooth.
  • the pitch angle control unit further comprises a second lubricant supply unit for supplying a lubricant between the second drive gear and the internal gear.
  • the first driving part may be used as the second driving part installed in the installation area after being removed from the hub.
  • the first driving gear of the first driving part may be used as the second driving gear.
  • the entire hub is separated from the nacelle for the replacement of the whole bearing or the bearing replacement operation, and the ground is not damaged.
  • maintenance and repair can be easy, and maintenance and repair costs can be reduced.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a wind power generator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded view of a wing included in a wind turbine according to an embodiment of the present invention, and a view schematically showing a part thereof.
  • the wind power generator 1 is a view schematically showing a wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • the wind power generator 1 may include a tower 10, a nacelle 20, and a wing 30.
  • the tower 10 is a structure having rigidity for supporting another configuration of the wind turbine 1 from a supporting surface such as the ground 5.
  • Tower 10 may comprise concrete or metal.
  • the nacelle 20 may be disposed above the tower 10.
  • the nacelle 20 may be rotatably supported by the tower 10.
  • a gearbox (not shown), a generator (not shown), a control device (not shown), etc., are used to convert and convert rotational kinetic energy generated by the wing 30, which will be described later, into electrical energy.
  • the wing part 30 may be disposed in front of the nacelle 20.
  • the wing 30 is a configuration for generating rotational energy by using wind, and may be connected to the nacelle 20 by the main shaft 22.
  • the main shaft 22 may transmit the rotational energy of the wing 30 to the generator (not shown) inside the nacelle 20.
  • the wing part 30 includes a hub 31 coupled to the main shaft 22, a wing 32 coupled to the hub 31, and a pitch angle adjustment unit (not shown) for adjusting the pitch angle of the wing 32. ) May be included.
  • the wings 32 may be formed in plural, and the plurality of wings 32 may be spaced apart along the outer surface of the hub 31.
  • the pitch angle adjusting unit 40 may include a bearing 50 and a first driver 60.
  • the bearing 50 may include an outer ring 51 that engages the hub 31, and an inner ring 53 that engages the vanes 32 (see FIG. 1) and has an inner tooth 53a formed on an inner side thereof. Can be.
  • the first drive unit 60 provides a driving force for rotating the inner ring 53 with respect to the outer ring 51, and is engaged with the inner tooth 53a of the inner ring 53 of the bearing 50.
  • the hub 31 may include a support plate 34 for supporting the first driver 60.
  • the first drive gear 62 may be rotatably disposed on the outer surface of the support plate 34 to be engaged with the internal gear 53a of the inner ring 53.
  • the first driving unit 60 may further include a motor (not shown) coupled to the first driving gear 62.
  • the first driving unit 60 may further include a gear unit (not shown) interposed between the first driving gear 62 and the motor.
  • the motor and the gear portion may be disposed on the inner side of the support plate 34.
  • the blade 32 (see FIG. 1) engaged with the inner ring 53 is The pitch angle of the blade 32 can be adjusted while rotating about the outer ring 51 and the hub 31.
  • the pitch angle means an angle formed by the front edge of the wing 32 and the wind.
  • the pitch angle of the blade 32 may be 0 degrees or more and 90 degrees or less.
  • the pitch angle of the vane 32 corresponds to the available area of the internal tooth 53a.
  • the available area of the inner tooth 53a is an area which is engaged with the first drive gear 62 of the inner tooth 52a when the inner ring 53 rotates with respect to the outer ring so that the blade 32 has a predetermined pitch angle. Means.
  • the available area of the internal tooth 53a may correspond to 1/4 of the whole area.
  • the pitch angle adjustment unit 40 may further include a first lubricant supply part 71 installed on the support plate 34 of the hub 30.
  • the first lubricant supply part 71 may be disposed adjacent to the first driving gear 62.
  • the first lubricant supply unit 71 is engaged with the internal gear 53a and rotates to operate to supply lubricant between the internal gear 53a and the first drive gear 62.
  • an installation region 80 for installing a second driving unit may be provided in the hub 30.
  • the installation region 80 may be provided on the support plate 34 of the hub 30.
  • the second driving unit may include a second driving gear (not shown) that engages with an area different from the available area when the available area of the internal tooth 53a is damaged.
  • the second drive gear may be disposed on the outer surface of the support plate 34.
  • Such a second driving unit may further include a motor (not shown) coupled to the second driving gear. Furthermore, the second driving unit may further include a gear unit (not shown) interposed between the second driving gear and the motor. In this case, the motor and the gear portion may be disposed on the inner side of the support plate 34.
  • the entire hub 30 is nacelle to replace the entire bearing 50 or to replace the bearing 50.
  • the second drive part (not shown) is provided in the installation area 80 without using the other area of the inner tooth 53a, which is not damaged, and is not separated from the ground 20, and is easily maintained and maintained. Maintenance costs can be reduced.
  • the second driving unit when the available area of the internal gear 53a is damaged, the second driving unit may be installed in the installation area 80.
  • the first driving gear 62 may be removed from the first driving part 60, and the removed first driving gear 62 may be used as the second driving gear of the second driving part.
  • the second driving part installed in the installation area 80 may be the first driving part 60. That is, the first driving unit 60 may be removed from the installation position of the hub 31 and then re-installed in the installation region 80. In this case, the first driving unit removed from the hub 31 may be used as the second driving unit installed in the installation region 80.
  • the pitch angle adjusting unit 40 may further include a second lubricant supply unit 72 installed in the hub 30.
  • the second lubricant supply unit 72 may be disposed adjacent to the installation region 80.
  • the second lubricant supply unit 72 operates to supply lubricant between the second drive gear (not shown) and the internal gear 53a provided in the installation region 80.
  • the second lubricant supply 72 can be controlled to operate after the second drive is installed.
  • the second lubricant supply 72 can be operated in the same manner as the first lubricant supply 71.

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Abstract

풍력 발전기가 개시된다. 이 풍력발전기는 날개부를 포함하고, 날개부는 허브와 날개와 피치각 조절 유니트를 포함하고, 피치각 조절 유니트는 베어링과 제 1 구동부를 포함하고, 상기 허브에는 내치차의 가용 영역이 손상된 경우, 가용 영역과 다른 영역에 맞물리는 제 2 구동 치차를 포함하는 제 2 구동부를 설치하기 위한 설치 영역이 마련될 수 있다. 이에 따라 유지 및 보수가 용이하고, 유지 및 보수 비용이 저감될 수 있다.

Description

풍력 발전기
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기에 포함된 날개부는 날개의 피치각을 조절할 수 있고, 날개의 피치각을 조절하기 위해 피치각 유니트가 사용된다.
통상적으로 피치각 유니트는 날개를 허브에 대해 상대 회전 시키기 위해 베어링을 포함한다. 이와 같은 베어링은 내륜의 내치차를 구동치차로 회전시킴으로써 내륜이 외륜에 대해 회전하도록 작동된다.
이러한 피치각 유니트를 사용하는 경우, 베어링 내륜의 내치차가 손상되면 베어링 전체를 교체해야 하기 때문에 유지 및 보수가 어렵고, 유지 및 보수 비용이 증가하는 문제가 있었다.
본 발명의 실시예들은 유지 및 보수가 용이하도록 구성된 풍력발전기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 타워와, 상기 타워에 회전 가능하게 지지되는 나셀과, 상기 나셀의 전방에 배치된 날개부를 포함하는 풍력발전기 풍력발전기에 있어서, 상기 날개부는, 허브; 상기 허브에 결합되는 날개; 및 상기 허브 및 상기 날개 사이에 개재되어 상기 날개의 피치각을 조절하는 피치각 조절 유니트를 포함하고, 상기 피치각 조절 유니트는, 상기 허브와 결합하는 외륜과, 상기 날개와 결합하고 내측면에 내치차가 형성된 내륜을 포함한 베어링; 및 상기 내치차와 맞물리는 제 1 구동치차를 포함하고, 상기 내륜을 상기 외륜에 대해 회전시키기 위한 구동력을 제공하도록 상기 허브에 설치되는 제 1 구동부를 포함하고, 상기 허브에는, 상기 내치차의 가용 영역이 손상된 경우, 상기 가용 영역과 다른 영역에 맞물리는 제 2 구동 치차를 포함하는 제 2 구동부를 설치하기 위한 설치 영역이 마련된 것을 특징으로 하는 풍력발전기가 제공된다.
상기 피치각 조절 유니트는, 상기 제 1 구동치차와 상기 내치차 사이에 윤활제를 공급하는 제 1 윤활제 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 피치각 조절 유니트는, 상기 제 2 구동치차와 상기 내치차 사이에 윤활제를 공급하는 제 2 윤활제 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
상기 내치차의 가용 영역이 손상된 경우, 상기 제 1 구동부는 상기 허브에서 제거된 후 상기 설치 영역에 설치되는 상기 제 2 구동부로 사용될 수 있다.
상기 내치차의 가용 영역이 손상된 경우, 상기 제 1 구동부의 제 1 구동치차는 상기 제 2 구동 치차로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제 1 구동치차에 의해 내치차의 가용 영역이 손상된 경우, 베어링 전체를 교체하거나 베어링 교체 작업을 위해 허브 전체를 나셀에서 분리하여 지상으로 내리지 않고, 손상되지 않은 내치차의 다른 영역을 사용함으로써, 유지 및 보수가 용이하고, 유지 및 보수 비용이 저감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기에 포함된 날개부를 분해하고, 그 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 타워
20 : 나셀
30 : 날개부
31 : 허브
32 : 날개
40 : 피치각 조절 유니트
50 : 베어링
51 : 외륜
53 : 내륜
53a : 내치차
60 : 제 1 구동부
62 : 제 1 구동치차
80 : 설치 영역
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일하거나 대응되는 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 풍력발전기(1)는 타워(10)와, 나셀(20)과, 날개부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
타워(10)는 지면(5)과 같은 지지면으로부터 풍력발전기(1)의 다른 구성을 지지하기 위한 것으로서 강성을 갖는 구조체이다. 타워(10)는 콘크리트 또는 금속을 포함하여 이루어질 수 있다.
타워(10)의 상측에 나셀(20)이 배치될 수 있다. 나셀(20)은 타워(10)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 나셀(20)의 내부에는 후술하는 날개부(30)에 의해 발생되는 회전 운동에너지를 전기 에너지로 변환 변환시키기 위한 기어박스(미도시), 제너레이터(미도시) 및 제어장치(미도시) 등이 배치될 수 있다.
나셀(20)의 전방에 날개부(30)가 배치될 수 있다. 날개부(30)는 바람을 이용하여 회전 에너지를 발생시키는 구성으로서, 메인 샤프트(22)에 의해 나셀(20)과 연결될 수 있다. 여기서, 메인 샤프트(22)는 날개부(30)의 회전 에너지를 나셀(20) 내부의 제너레이터(미도시)로 전달할 수 있다.
날개부(30)는 메인 샤프트(22)에 결합되는 허브(31)와, 허브(31)에 결합되는 날개(32)와, 날개(32)의 피치각을 조절하는 피치각 조절 유니트(미도시) 등을 포함할 수 있다. 날개(32)는 복수로 이루어질 수 있고, 복수의 날개(32)는 허브(31)의 외측면을 따라 이격되어 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기에 포함된 날개부를 분해하고, 그 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 피치각 조절 유니트(40)는 베어링(50)과 제 1 구동부(60)를 포함할 수 있다.
보다 상세히, 베어링(50)은 허브(31)와 결합하는 외륜(51)과, 날개(32)(도 1참조)와 결합하고 내측면에 내치차(53a)가 형성된 내륜(53)을 포함할 수 있다.
제 1 구동부(60)는 내륜(53)을 외륜(51)에 대해 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 것으로서, 베어링(50)의 내륜(53)의 내치차(53a)와 맞물리는 제 1 구동치차(62)를 포함할 수 있다. 허브(31)는 제 1 구동부(60)를 지지하기 위한 지지 플레이트(34)를 구비할 수 있다. 제 1 구동치차(62)는 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 지지 플레이트(34)의 외측면에 회전 가능하게 배치되어 내륜(53)의 내치차(53a)와 맞물릴 수 있다.
이와 같은 제 1 구동부(60)는 제 1 구동치차(62)와 결합되는 모터(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 나아가, 제 1 구동부(60)는 제 1 구동치차(62)와 모터 사이에 개재되는 기어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 모터 및 기어부는 지지 플레이트(34)의 내측면에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제 1 구동치차(62)가 베어링(50)의 내륜(53)의 내치차(53a)와 맞물려 회전하면, 내륜(53)과 결합한 날개(32)(도 1 참조)는 외륜(51) 및 허브(31)에 대해 회전하면서 날개(32)의 피치각을 조절할 수 있다. 여기서 피치각이란 날개(32)의 앞날과 바람이 이루는 각을 의미한다.
날개(32)의 피치각은 0도 이상 90도 이하일 수 있다. 날개(32)의 피치각은 내치차(53a)의 가용 영역과 대응한다. 여기서, 내치차(53a)의 가용 영역은 날개(32)가 소정의 피치각을 갖도록 내륜(53)이 외륜에 대해 회전할 때 내치차(52a) 중 제 1 구동치차(62)와 맞물리는 영역을 의미한다. 날개(32)의 피치각이 0도 이상 90도 이하일 때, 내치차(53a)의 가용 영역은 전체 영역의 1/4에 해당할 수 있다.
피치각 조절 유니트(40)는 허브(30)의 지지 플레이트(34)에 설치된 제 1 윤활제 공급부(71)를 더 포함할 수 있다. 제 1 윤활제 공급부(71)는 제 1 구동치차(62)와 인접하여 배치될 수 있다. 이와 같은 제 1 윤활제 공급부(71)는 내치차(53a)와 맞물려 회전하면서 내치차(53a)와 제 1 구동치차(62) 사이에 윤활제를 공급하도록 작동한다.
본 실시예에 따르면, 허브(30)에 제 2 구동부(미도시)를 설치하기 위한 설치영역(80)이 마련될 수 있다. 설치 영역(80)은 허브(30)의 지지 플레이트(34)에 마련될 수 있다.
제 2 구동부(미도시)는 내치차(53a)의 가용 영역이 손상된 경우, 가용 영역과 다른 영역에 맞물리는 제 2 구동치차(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제 2 구동치차는 지지 플레이트(34)의 외측면에 배치될 수 있다.
이와 같은 제 2 구동부는 제 2 구동치차와 결합되는 모터(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 나아가, 제 2 구동부는 제 2 구동치차와 모터 사이에 개재되는 기어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 모터 및 기어부는 지지 플레이트(34)의 내측면에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제 1 구동치차(62)에 의해 내치차(53a)의 가용 영역이 손상된 경우, 베어링(50) 전체를 교체하거나 베어링(50) 교체 작업을 위해 허브(30) 전체를 나셀(20)에서 분리하여 지상으로 내리지 않고, 설치 영역(80)에 제 2 구동부(미도시)를 설치하여 손상되지 않은 내치차(53a)의 다른 영역을 사용함으로써 유지 및 보수가 용이하고, 유지 및 보수 비용이 저감될 수 있다.
본 실시예에 따른 풍력발전기(1)의 운용과 관련하여, 내치차(53a)의 가용 영역이 손상된 경우, 제 2 구동부가 설치 영역(80)에 설치될 수 있다. 이 경우, 제 1 구동치차(62)는 제 1 구동부(60)에서 제거될 수 있고, 제거된 제 1 구동치차(62)는 제 2 구동부의 제 2 구동치차로 사용될 수 있다.
또는, 내치차(53a)의 가용 영역이 손상된 경우, 설치 영역(80)에 설치되는 제 2 구동부는 제 1 구동부(60)일 수 있다. 즉, 제 1 구동부(60)를 허브(31)의 설치 위치에서 제거한 후 이를 설치 영역(80)에 재 설치할 수 있다. 이 경우, 허브(31)에서 제거된 제 1 구동부는 설치 영역(80)에 설치되는 제 2 구동부로 사용될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 피치각 조절 유니트(40)는 허브(30)에 설치된 제 2 윤활제 공급부(72)를 더 포함할 수 있다. 제 2 윤활제 공급부(72)는 설치영역(80)에 인접하여 배치될 수 있다. 제 2 윤활제 공급부(72)는 설치 영역(80)에 설치된 제 2 구동치차(미도시)와 내치차(53a) 사이에 윤활제를 공급하도록 작동한다. 제 2 윤활제 공급부(72)는 제 2 구동부가 설치된 이 후에 작동되도록 제어될 수 있다. 제 2 윤활제 공급부(72)는 제 1 윤활제 공급부(71)와 동일한 방법으로 작동될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 타워와, 상기 타워에 회전 가능하게 지지되는 나셀과, 상기 나셀의 전방에 배치된 날개부를 포함하는 풍력발전기 풍력발전기에 있어서,
    상기 날개부는,
    허브;
    상기 허브에 결합되는 날개; 및
    상기 허브 및 상기 날개 사이에 개재되어 상기 날개의 피치각을 조절하는 피치각 조절 유니트를 포함하고,
    상기 피치각 조절 유니트는,
    상기 허브와 결합하는 외륜과, 상기 날개와 결합하고 내측면에 내치차가 형성된 내륜을 포함한 베어링; 및
    상기 내치차와 맞물리는 제 1 구동치차를 포함하고, 상기 내륜을 상기 외륜에 대해 회전시키기 위한 구동력을 제공하도록 상기 허브에 설치되는 제 1 구동부를 포함하고,
    상기 허브에는, 상기 내치차의 가용 영역이 손상된 경우, 상기 가용 영역과 다른 영역에 맞물리는 제 2 구동 치차를 포함하는 제 2 구동부를 설치하기 위한 설치 영역이 마련된 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피치각 조절 유니트는,
    상기 제 1 구동치차와 상기 내치차 사이에 윤활제를 공급하는 제 1 윤활제 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피치각 조절 유니트는,
    상기 제 2 구동치차와 상기 내치차 사이에 윤활제를 공급하는 제 2 윤활제 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내치차의 가용 영역이 손상된 경우, 상기 제 1 구동부는 상기 허브에서 제거된 후 상기 설치 영역에 설치되는 상기 제 2 구동부로 사용되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내치차의 가용 영역이 손상된 경우, 상기 제 1 구동부의 제 1 구동치차는 상기 제 2 구동 치차로 사용되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
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