JP2008546948A - 単一メインベアリングを有する風力発電機 - Google Patents

単一メインベアリングを有する風力発電機 Download PDF

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Abstract

一つのメインベアリングを使用して増速ギアボックスがナセルフレームから分離されて組み立てられ、回転子から伝達される荷重は回転トルクだけ前記増速ギアボックスに伝達され、回転トルクを除いた荷重は前記メインベアリングによって支持されて、前記増速ギアボックスの耐久性及び効率が向上される効果を有する単一メインベアリングを有する風力発電機が開示される。前記風力発電機は、前面に一つのメインベアリングが装着されるナセルフレームと；前記メインベアリングの内輪に装着される中空ドラム軸が後方に具備されるローターハブを有する回転子と；前記中空ドラム軸の端部に装着される入力軸を前方に有し、後方に出力軸を有し、前記ナセルフレームの内側に浮上されて分離された状態で前記入力軸の回転を増大させて前記出力軸に伝達する増速ギアボックスと；前記増速ギアボックスの自体回転を防止するように、前記増速ギアボックスと前記ナセルフレームの間に設置されるトルク支持体と；前記出力軸に連結される回転軸を有する発電機と；を含む。

Description

発明の詳細な説明
〔技術分野〕
本発明は風力発電機に関するもので、より詳細には、一つのメインベアリングを使用して増速ギアボックスがナセルフレームから分離されて組み立てられ、回転子から伝達される荷重は回転トルクだけ前記増速ギアボックスに伝達され、回転トルクを除いた荷重は前記メインベアリングによって支持されて前記ナセルフレームに伝達されるようにして、前記増速ギアボックスの耐久性及び効率が向上される効果を有する単一メインベアリングを有する風力発電機に関するものである。
〔背景技術〕
一般的に風力発電機は、自然の風で風車を回し、この風車の回転力を利用して発電機の軸を回して発電させるものである。
図９に示したとおり、従来の風力発電機は、地面に適正高さで固定されるように設置されたタワー１と、前記タワー１の上端に風の方向によって回転するナセルフレーム２と、前記ナセルフレーム２の先端に多数のブレード３aがローターハブ３bに設置される回転子３と、前記回転子３と連結され、二つのメインベアリング４aでジャーナリングされる回転軸４と、前記ナセルフレーム２の後端に設置される発電機５と、前記発電機５の入力軸の回転速度を増加させるために前記回転軸４と前記発電機５の間に設置される増速ギアボックス６とで構成される。
前記風力発電機は、増速ギアボックス６が３段に増速される構造で、高速に回転する出力軸を有し、前記発電機５は、二重巻線型誘導発電機で構成されるものである。
ところが、前記のような従来の技術には下記のような問題点がある。
前記のように、従来の風力発電機は、３段に増速される高速増速ギアボックスを使用して、高い増速比を介して発電機を高速に回転させることによって、前記増速ギアボックスの内部に具備されるベアリングなどの部品の疲労寿命が容易に減少され、同時に前記増速ギアボックスの内部に具備されるギアの歯列が容易に磨耗されながら、前記歯列の疲労破損が発生することになり、前記増速ギアボックスに大きな騒音及び振動が発生することになるという問題点がある。
また、図１０に示したとおり、従来の風力発電機は、ブレードが組み立てられるローターハブ１００aを有する回転子１００と、前記ローターハブ１００aの後方に装着され、端部にキャリアプレート２０１を有する遊星ホルダー２００と、ローラーベアリング３０１の内輪に組み立てられ、ギアボックス６００と組み立てられて回転不可能に設置されるリングギア３００と、前記リングギア３００の内側と噛み合い、ボギー軸４０１に回転可能に具備される遊星ギア４００と、前記遊星ギア４００と噛み合う太陽ギア５００と、前記リングギア３００が先端に装着され、前記遊星ギア４００が内側に具備され、端部に出力軸６０１を有するギアボックス６００と、前記ギアボックス６００が内側に装着されるナセルフレーム７００とを含む。
前記風力発電機は、風によって回転子１００が回転されながらローターハブ１００aが回転すると、これに装着された遊星ホルダー２００がローラーベアリング３０１によって支持された状態で回転し、前記遊星ホルダー２００の回転によってキャリアプレート２０１がリングギア３００の内側で回転されながらボギー軸４０１を押して前記リングギア３００の内側で円運動をさせることになり、前記ボギー軸４０１の円運動によって前記リングギア３００の内側と噛み合った遊星ギア４００が前記リングギア３００の内側に沿って回転しながら円運動をすることになる。
前記遊星ギア４００が回転しながら円運動をすることによって、これに噛み合った太陽ギア５００が回転しながら一段階に増速され、前記太陽ギア５００は、ギアボックス６００の内部に具備された平ギア（図示せず）を回転させながら多段階に増速された後、出力軸６０１を介して発電機（図示せず）の軸を高速に回転させることになる。
ところが、前記のような従来の技術には下記のような問題点がある。
前記のように、従来の風力発電機は、ローターハブと太陽ギアの間の構造が大変複雑で、遊星ホルダーとリングギア及び遊星ギアがナセルフレームの外部に設置されることによって、その組み立て及び分解がややこしくて、部品の交換及び維持管理が大変難しいという問題点がある。
また、従来のギアボックスがナセルフレームの内部に直接的にしっかりと装着されることによって、前記ナセルフレームを介して伝達される外力がそのまま前記ギアボックスに伝達され、前記ギアボックスの耐久性が低下されながら、騒音及び振動がひどく発生するという問題点がある。
また、従来の風力発電機は、ナセルフレームの内側にギアボックスが設置された後の故障による交換時、回転子をはじめとする前記ギアボックスの前面に配置されるすべての部品を完全に分解しなければならないので、前記ギアボックスの維持保守が大変難しいという問題点がある。
〔技術的課題〕
そこで、本発明は、前記のような従来の諸般問題点を解消するために案出されたもので、本発明の目的は、単一メインベアリングを使用して増速ギアボックスをナセルフレームから分離させて組み立てることによって、回転子から伝達される荷重は回転トルクだけ前記増速ギアボックスに伝達され、回転トルクを除いた荷重は前記メインベアリングを介してナセルフレームに直接伝達され、前記増速ギアボックスの耐久性が向上されるようにする単一メインベアリングを有する風力発電機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、簡単な構造で増速ギアボックスの自体回転、つまり自転が円滑に防止されながら、振動が低減されるようにする単一メインベアリングを有する風力発電機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、発電機とナセルフレームの間の回転力の伝達が安定的でありながら、精密になされるようにする単一メインベアリングを有する風力発電機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、遊星ギアを介して増速、つまり回転数の増大が安定的でありながら円滑になされるようにする単一メインベアリングを有する風力発電機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、増速ギアボックスと発電機のハウジングを一体に構成して、別途の軸繋ぎ部なしで、回転力の伝達が安定的になされながら、前記増速ギアボックスと発電機の設置及び組み立てが簡便になるようにする単一メインベアリングを有する風力発電機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、発電機とナセルフレームの間に防振が行われるようにする単一メインベアリングを有する風力発電機を提供することにある。
〔技術的解決方法〕
前記のような本発明の目的を達成するために、本発明の好ましい実施例による単一メインベアリングを有する風力発電機は、前面に一つのメインベアリングが装着されるナセルフレームと；前記メインベアリングの内輪に装着される中空ドラム軸が後方に具備されるローターハブを有する回転子と；前記中空ドラム軸の端部に装着される入力軸を前方に有し、後方に出力軸を有し、前記ナセルフレームの内側に浮上されて分離された状態で前記入力軸の回転を増大させて前記出力軸に伝達する増速ギアボックスと；前記増速ギアボックスの自体回転を防止するように、前記増速ギアボックスと前記ナセルフレームの間に設置されるトルク支持体と；前記出力軸に連結される回転軸を有する発電機と；を含むことを特徴とする。
また、前記増速ギアボックスは、前記入力軸の他端に結合されるギアハウジングと、前記ギアハウジングの内側に偏心されながら回転可能に結合される遊星ギアと、前記ギアハウジングの回転によって前記遊星ギアが回転されるように前記遊星ギアの外側に内側が噛み合う内接ギアと、前記遊星ギアの内側に一端が噛み合い、他端が前記出力軸に結合されるギア軸とをさらに含み、前記遊星ギアによって１段に増速されることを特徴とする。
また、前記増速ギアボックスは、前記ギア軸の端部に結合される結合ギアと、前記結合ギアと噛み合って増速されるように前記出力軸の先端に形成される増速ギアとをさらに含み、前記増速ギアによって２段に増速されることを特徴とする。
また、前記トルク支持体は、前記増速ギアボックスの両側面に突出されて前記ナセルフレームに固定されるトルクレバーと、前記増速ギアボックスの振動が前記ナセルフレームに伝達されるのを防止するように前記トルクレバーに組み立てられる防振ダンパーとをさらに含むことを特徴とする。
また、前記防振ダンパーは、前記増速ギアボックスから生成される振動が前記ナセルフレームに伝達されるのを低減させるように合成ゴム材質で形成されることを特徴とする。
また、前記出力軸と回転軸の間に偏角の許容された状態で回転力の伝達がなされるように前記出力軸と回転軸の間に設置される軸繋ぎ部をさらに含んでいることを特徴とする。
また、前記増速ギアボックスと前記発電機は、前記ナセルフレームの内側に一体で組み立て及び設置されるように、前記増速ギアボックス及び発電機のハウジングが一体に形成されていることを特徴とする。
また、前記発電機は、前記ナセルフレームと発電機の間に防振がなされるように、前記発電機の下面と前記ナセルフレームの上面の間に設置される発電機ダンパーをさらに含んでいることを特徴とする。
また、前記メインベアリングは、複列テーパーローラーベアリングであることを特徴とする。
また、前記発電機は、永久磁石同期発電機であることを特徴とする。
また、前記中空ドラム軸は、前記メインベアリングの内輪を支持するように、前記中空ドラム軸の外周面の先端に突出するように形成される支持段をさらに含むことを特徴とする。
〔発明の実施のための最善の形態〕
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の要部側断面図で、図２は、本発明の要部平断面図である。
ここに図示されているように、単一メインベアリングを有する風力発電機は、一つのメインベアリング１１を前面に有するナセルフレーム１０と、前記メインベアリング１１の内輪に装着される中空ドラム軸２２が後方に具備されるローターハブ２１を有する回転子２０と、前記中空ドラム軸２２に結合され、前記ナセルフレーム１０の内側に分離された状態で具備される増速ギアボックス３０と、前記増速ギアボックス３０の自転を防止するトルク支持体４０と、前記増速ギアボックス３０の後方に連結される発電機５０と、前記増速ギアボックス３０と前記発電機５０とを軸上に連結する軸繋ぎ部６０とを含む。
前記ナセルフレーム１０は、タワーTの上部に回転可能に設置されながら、前方にメインベアリング１１が装着されるもので、前記メインベアリング１１は、前記ナセルフレーム１０に単一、つまり一つ設置され、ローターハブ２１の後方に具備される中空ドラム軸２２が内輪に装着され、前記ローターハブ２１を含む回転子２０を回転可能に支持する役割をする。
つまり、前記ナセルフレーム１０は、その前面に一つのメインベアリング１１の外輪が装着されることによって、前記メインベアリング１１の内輪に装着される中空ドラム軸２２を回転可能な状態で直接支持することになり、これによって前記中空ドラム軸２２の具備されるローターハブ２１を含む回転子２０が前記ナセルフレーム１０の前方で回転可能に支持された状態で設置される。
並びに、前記中空ドラム軸２２は、メインベアリング１１によってナセルフレーム１０に回転可能に支持された状態で設置されることによって、前記中空ドラム軸２２に結合される増速ギアボックス３０が、前記ナセルフレーム１０と分離された状態でその内側に設置されることができるようになる。
また、前記回転子２０は、メインベアリング１１の内輪に装着される中空ドラム軸２２を後方に有するローターハブ２１にブレードが組み立てられるもので、前記ローターハブ２１に組み立てられるブレードが風によって回転されながら前記ローターハブ２１が回転されると同時に、前記メインベアリング１１によってナセルフレーム１０の前方に回転可能に設置された前記中空ドラム軸２２が回転されながら、前記中空ドラム軸２２と結合された増速ギアボックス３０に回転力を伝達する役割をする。
前記中空ドラム軸２２は、メインベアリング１１によってナセルフレーム１０に回転可能に支持され、ローターハブ２１を前記ナセルフレーム１０に対して回転可能に支持された状態で設置することができるようにしながら、同時に増速ギアボックス３０に回転力を伝達する役割をする。
前記中空ドラム軸２２は、ローターハブ２１の後方に一体型で具備されるか、分離型で具備され、ボルトなどで組み立てられる構造を有することができる。
また、前記増速ギアボックス３０は、中空ドラム軸２２の端部に装着される入力軸３１を前方に有し、後方に出力軸３２を有するもので、前記増速ギアボックス３０は、前記中空ドラム軸２２の回転と共に、これに連結されて回転される前記入力軸３１の回転速度を増大させた後、前記出力軸３２を介して外部に伝達する役割をする。
このような役割をする前記増速ギアボックス３０は、中空ドラム軸２２の内側中央に入力軸３１が結合され、後方の出力軸３２が軸繋ぎ部６０によって発電機５０の回転軸５１と連結されることによって、ナセルフレーム１０の内側に浮上されて分離された状態で具備される。
また、前記増速ギアボックス３０がナセルフレーム１０の内側に浮上された状態で分離されるように配置されることによって、前記ナセルフレーム１０を介した前記増速ギアボックス３０への外力の伝達を防止すると同時に、前記増速ギアボックス３０を介したナセルフレーム１０への外力の伝達を防止することができる。
つまり、前記中空ドラム軸２２から伝達される荷重は、ナセルフレーム１０に単一に設置されたメインベアリング１１で支持し、前記中空ドラム軸２２の回転トルクだけが入力軸３１を介して増速ギアボックス３０に伝達されることによって、前記増速ギアボックス３０への前記ナセルフレーム１０を介した外力が円滑に防止される。
従って、前記増速ギアボックス３０と、これに連結された部品が、ナセルフレーム１０を介して伝達される外力に影響を受けなくなりながら、同時にナセルフレーム１０に設置された部品も前記増速ギアボックス３０によって影響を受けなくなるので、前記増速ギアボックス３０の耐久性を向上させることができる。
並びに、前記ナセルフレーム１０の内側で、全体部品の分解なく、前記増速ギアボックス３０だけを容易に組み立て及び分解することができるようになる。
このように、前記増速ギアボックス３０の自体組み立て及び分解が容易になされることによって、前記増速ギアボックス３０を含むいろいろな部品の交換及び修理が容易に行われ、風力発電機の維持管理が簡便になされる。
また、前記トルク支持体４０は、増速ギアボックス３０の外部面とナセルフレーム１０の内部面の間に設置されるもので、ナセルフレーム１０の内側に浮上されて分離された状態で配置される増速ギアボックス３０が、回転子２０から伝達される回転トルクによって自体回転するのを防止する役割をする。
このような役割をする前記トルク支持体４０は、増速ギアボックス３０の両側面に突出されるトルクレバー４１と、前記トルクレバー４１とナセルフレーム１０の間に組み立てられる防振ダンパー４２とを含む。
前記トルクレバー４１は、一端が増速ギアボックス３０の外部面に装着され、他端がナセルフレーム１０に挿入固定されることによって、前記増速ギアボックス３０の自体回転を防止する役割をする。
前記防振ダンパー４２は、増速ギアボックス３０を介してナセルフレーム１０に伝達される振動を防止する役割をすると同時に、ナセルフレーム１０から前記増速ギアボックス３０に伝達される振動を防止する役割をする。
このような役割をする前記防振ダンパー４２は、増速ギアボックス３０から生成される振動がナセルフレーム１０に伝達されるのを低減させるように合成ゴム材質で形成されるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、合成ゴム以外に前記防振ダンパー４２は、スプリング、油圧シリンダー、空圧シリンダーなどのような防振能力を有する多様な構成品からなることができる。
また、前記発電機５０は、軸繋ぎ部６０によって出力軸３２と連結される回転軸５１を有し、前記出力軸３２の回転と共に前記回転軸５１が回転しながら電気を生産する役割をする。
また、前記軸繋ぎ部６０は、出力軸３２と回転軸５１の間に設置されるもので、増速ギアボックス３０の出力軸３２と発電機５０の回転軸５１とを偏角の許容された状態で連結し、前記回転軸５１に前記出力軸３２の回転力を安定的に伝達する役割をする。
つまり、前記軸繋ぎ部６０は、出力軸３２と回転軸５１の間を偏角の形成が可能な状態で連結するフレキシブルカップリングで、前記出力軸３２と回転軸５１の間がずれて偏角を有しても、前記出力軸３２によって前記回転軸５１が安定的に回転することになる。
図３は、本発明によるメインベアリングの要部断面図である。
ここに図示されているように、ナセルフレーム１０に一つ設置されるメインベアリング１１は、複列テーパーローラーベアリングで構成され、外輪が前記ナセルフレーム１０にボルトで組み立てられ、内輪は中空ドラム軸２２と組み立てられて装着される。
前記メインベアリング１１は、中空ドラム軸２２を介して伝達される回転子２０の機械的荷重をナセルフレーム１０に伝達しながら、同時に前記回転子２０で発生して前記中空ドラム軸２２を介して伝達される回転トルクを、内部に復列で設置されるテーパーローラー１１１を介して回転可能に支持して増速ギアボックスに伝達されるようにする。
このように、前記メインベアリング１１は、ナセルフレーム１０に単一、つまり一つ設置され、回転子２０から伝達される機械的荷重を前記ナセルフレーム１０に伝達することによって、前記回転子２０で発生する機械的荷重が増速ギアボックスに伝達されるのを遮断しながら、前記増速ギアボックスには前記回転子２０で発生する回転トルクだけが伝達されることになる。
前記中空ドラム軸２２は、その外周面の先端に突出するように形成される支持段２２１をさらに含む。前記支持段２２１は、メインベアリング１１の内輪を安定的に支持する役割をするもので、前記中空ドラム軸２２は、前記支持段２２１によって前記メインベアリング１１の内輪に安定かつ容易に組み立てられる。
図４は、本発明による増速ギアボックスの要部側断面図である。
ここに図示されているように、増速ギアボックス３０は、先端に露出されるように具備される入力軸３１と、後端に露出されるように具備される出力軸３２と、前記入力軸３１の他端に結合されるギアハウジング３３と、前記ギアハウジング３３に回転可能に具備される遊星ギア３４と、前記遊星ギア３４と噛み合う内接ギア３５と、前記遊星ギア３４と一端が噛み合い、他端が前記出力軸３２に結合されるギア軸３６とを含む。
前記増速ギアボックス３０は、入力軸３１が回転されながらギアハウジング３３が回転され、前記ギアハウジング３３の回転によって前記ギアハウジング３３の内側に具備された遊星ギア３４が内接ギア３５にそって回転し、前記遊星ギア３４の回転によって回転速度が増大されながら、前記遊星ギア３４に噛み合ったギア軸３６と前記ギア軸３６に結合された出力軸３２とが増速された状態で回転することになるのである。
このように、前記増速ギアボックス３０は、遊星ギア３４と内接ギア３５とによって入力軸３１の回転速度を１段階に安定かつ精密に増大させて出力軸３２に伝達するのである。
図５は、本発明の他の実施例を示した要部側断面図で、図６は、図５の概略的な平断面図である。
ここに図示されているように、風力発電機は、前面に一つのメインベアリング１１を有するナセルフレーム１０と、前記メインベアリング１１に装着される中空ドラム軸２２を後方に有するローターハブ２１を含む回転子２０と、前記中空ドラム軸２２に結合され、前記ナセルフレーム１０の内側に分離された状態で具備される増速ギアボックス３０と、前記増速ギアボックス３０の自転を防止するトルク支持体４０と、前記増速ギアボックス３０の後方に連結される発電機５０と、前記増速ギアボックス３０と前記発電機５０が防振されるように軸上に連結する軸繋ぎ部６０とを含む。
前記ナセルフレーム１０は、タワーTの上部に回転可能に設置され、単一、つまり一つのメインベアリング１１を介して中空ドラム軸２２を回転可能に支持する役割をしながら、後方に発電機５０を安定的に支える役割をする。
前記メインベアリング１１は、ナセルフレーム１０に単一、つまり一つ設置された状態で、その内輪に装着される中空ドラム軸２２を介してローターハブ２１を含む回転子２０を回転可能な状態で直接支持することになり、これによって前記中空ドラム軸２２に組み立てられる増速ギアボックス３０が前記ナセルフレーム１０の内側に分離された状態で設置されることができるようになる。
また、前記回転子２０は、風によってブレードが回転されながらローターハブ２１が回転されると同時に、これに装着された中空ドラム軸２２をメインベアリング１１によって回転可能にナセルフレーム１０の前方に支持された状態で回転させ、前記中空ドラム軸２２に組み立てられる増速ギアボックス３０に風力によって発生された回転力を伝達する役割をする。
また、前記増速ギアボックス３０は、中空ドラム軸２２の回転と共に、ここに連結されて回転される入力軸３１の回転速度を増大させた後、出力軸３２を介して外部に伝達する役割をする。
このような役割をする前記増速ギアボックス３０は、中空ドラム軸２２の内側中央に入力軸３１が結合され、後方の出力軸３２が軸繋ぎ部６０によって発電機５０の回転軸５１と連結されることによって、ナセルフレーム１０の内側に浮上されて分離された状態で具備され、それによって前記増速ギアボックス３０と、ここに連結された部品とが、ナセルフレーム１０を介して伝達される外力に影響を受けなくなりながら、同時に前記ナセルフレーム１０に設置された部品も前記増速ギアボックス３０によって影響を受けなくなる。
並びに、前記ナセルフレーム１０の内側で全体部品の分解なしに増速ギアボックス３０だけを容易に組立及び分解できるようになることによって、前記増速ギアボックス３０自体の組立及び分解が容易になされ、部品の交換及び前記増速ギアボックス３０自体の交換が容易になされる。
また、前記トルク支持体４０は、ナセルフレーム１０の内側に浮上されて分離された状態で配置される増速ギアボックス３０の自転を防止しながら、前記増速ギアボックス３０から前記ナセルフレーム１０に、または前記ナセルフレーム１０から前記増速ギアボックス３０に伝達される振動を防止する役割をする。
また、前記発電機５０は、軸繋ぎ部６０によって出力軸３２と連結される回転軸５１を有し、ナセルフレーム１１の上面に装着されるもので、前記出力軸３２の回転と共に前記回転軸５１が回転されながら電気を生産する役割をする。
このような役割をする前記発電機５０は、その下面とナセルフレーム１０の上面の間に設置される発電機ダンパー５２を更に含む。前記発電機ダンパー５２は、発電機５０からナセルフレーム１０に、または前記ナセルフレーム１０から前記発電機５０に伝達される振動を防止する役割をする。
前記発電機５０は、永久磁石同期発電機であることが好ましく、これはコイルが巻線された非同期発電機のように励磁させる必要をなくし、作動上の便利性を増進させるためのものである。
また、前記軸繋ぎ部６０は、出力軸３２と回転軸５１の間に設置されるもので、増速ギアボックス３０の出力軸３２と発電機５０の回転軸５１とを偏角の許容された状態で連結して、前記出力軸３２の回転力を偏角を有した状態でも前記回転軸５１に安定的に伝達する役割をする。
従って、本風力発電機は、単一で設置されるメインベアリング１１を使用して、増速ギアボックス３０がナセルフレーム１０の内側に浮上されて分離された状態で配置されることによって、前記増速ギアボックス３０の耐久性及び効率を向上させ、故障の発生時、その解体及び組立が容易になされる。
図７は、図５による増速ギアボックスの要部側断面図である。
ここに図示されているように、前記増速ギアボックス３０は、先端に露出されるように具備される入力軸３１と、後端に露出されるように具備される出力軸３２と、前記入力軸３１の他端に結合されるギアハウジング３３と、前記ギアハウジング３３に回転可能に具備される遊星ギア３４と、前記遊星ギア３４と噛み合う内接ギア３５と、前記遊星ギア３４と一端が噛み合い、他端が前記出力軸３２に結合されるギア軸３６と、前記ギア軸３６の端部に結合される結合ギア３７と、前記結合ギア３７と噛み合って増速されるように前記出力軸３２の先端に形成される増速ギア３８とを含む。
前記増速ギアボックス３０は、入力軸３１が回転しながらギアハウジング３３を回転させることになり、前記ギアハウジング３３の回転によって遊星ギア３４が内接ギア３５に沿って回転しながら、１次的に増速された状態でギア軸３６を回転させることになる。
このように、前記ギア軸３６が増速された状態で回転されることによって、これに噛み合った結合ギア３７が回転し、前記結合ギア３７の回転によって、これに噛み合った増速ギア３８が２次的に増速された状態で回転しながら出力軸３２を回転させることになる。
このように、前記増速ギアボックス３０は、遊星ギア３４と内接ギア３５とによって入力軸３１の回転速度を１段階に増大させた後、結合ギア３７と増速ギア３８とによって回転速度を２段階に増大させた後に出力軸３２に伝達することによって、前記入力軸３１の回転力が２段階に増大された後、前記出力軸３２に伝達される。
図８は、本発明のまた他の実施例を示した要部側断面図である。
ここに図示されているように、風力発電機は、前面に一つのメインベアリング１１を有するナセルフレーム１０と、前記メインベアリング１１の内輪に装着される中空ドラム軸２２を後方に有し、ブレードBが組み立てられるローターハブ２１を含む回転子２０と、前記中空ドラム軸２２に組み立てられ、前記ナセルフレーム１０の内側に分離された状態で具備される増速ギアボックス３０と、前記増速ギアボックス３０の自転を防止するトルク支持体４０と、前記増速ギアボックス３０とハウジングが一体に形成されて組み立てられる発電機５０とを含む。
前記増速ギアボックス３０と発電機５０は、そのハウジングが一体に形成されることによって、前記増速ギアボックス３０と発電機５０の間の偏角解消のための軸繋ぎ部が除去されながら、前記増速ギアボックス３０の出力軸３２と発電機５０の回転軸５１とが直接連結される。
このように、前記増速ギアボックス３０の出力軸３２と発電機５０の回転軸５１とがボルトによって直接連結されることによって、前記出力軸３２と回転軸５１の間での偏角の発生を未然に防止し、それによって前記出力軸３２と回転軸５１間の偏角の発生による前記出力軸３２と回転軸５１の疲労荷重の増加が円滑に解消される。
〔産業上の利用可能性〕
上述したように、本発明は、コンパクトな構造で、設置が簡便でありながら、組立及び分解が容易で、一つのメインベアリングを使用して増速ギアボックスをナセルフレームから分離させ、回転子から伝達される機械的荷重を前記メインベアリングを介して前記ナセルフレームに直接伝達し、回転トルクだけ前記増速ギアボックスに伝達することによって、前記増速ギアボックスの維持保守が容易に行われ、動力の伝達が安定的で精密に行われ、増速ギアボックスの耐久性及び効率が増加する効果を有する。
また、本発明は、簡単な構造で増速ギアボックスの自体回転、つまり自転が円滑に防止されながら、振動が低減されるようにすることによって、増速ギアボックスの自転防止が簡便に行われ、振動の低減によって作動上の安定性が向上されながら、騒音の発生が著しく減少される効果を有する。
また、本発明は、増速ギアボックスと発電機の間で回転力の伝達が安定かつ精密に行われるようにすることによって、回転力の不安定な伝達による軸部の損傷及び破損が未然に防止される効果を有する。
また、本発明は、遊星ギアを介して増速、つまり回転数の増大が安定かつ円滑になされるようにすることによって、過度な増速による歯列の磨耗及び破損が低減された状態で増速運転が安定的になされるという効果を有する。
また、本発明は、増速ギアボックスと発電機のハウジングを一体に構成して、別途の軸繋ぎ部なしで、回転力の伝達が安定的になされながら、前記増速ギアボックスと発電機の設置及び組み立てが簡便になるようにすることによって、偏角による疲労荷重の増加が未然に防止されながら、円滑に解消され、設置及び組立作業が短時間に簡便に行われるという効果を有する。
また、本発明は、発電機とナセルフレームの間で防振がなされるようにすることによって、振動による部品の損傷が防止されながら、騒音が低減され、発電機の寿命が延長されるという効果を有する。
本発明の要部側断面図である。 本発明の要部平断面図である。 本発明によるメインベアリングの要部断面図である。 図１による増速ギアボックスの要部側断面図である。 本発明の他の実施例を示した要部側断面図である。 図５の概略的な平断面図である。 図５による増速ギアボックスの要部側断面図である。 本発明のまた他の実施例を示した要部側断面図である。 従来の一例を示した要部側断面図である。 従来の他の例を示した要部側断面図である。

Claims (10)

  1. 前面に一つのメインベアリングが装着されるナセルフレームと；
    前記メインベアリングの内輪に装着される中空ドラム軸が後方に具備されるローターハブを有する回転子と；
    前記中空ドラム軸の端部に装着される入力軸を前方に有し、後方に出力軸を有し、前記ナセルフレームの内側に浮上されて分離された状態で前記入力軸の回転を増大させて前記出力軸に伝達する増速ギアボックスと；
    前記増速ギアボックスの自体回転を防止するように、前記増速ギアボックスと前記ナセルフレームの間に設置されるトルク支持体と；
    前記出力軸に連結される回転軸を有する発電機と；
    前記ナセルフレームと発電機の間に防振がなされるように、前記発電機の下面と前記ナセルフレームの上面の間に設置される発電機ダンパーと；を含むことを特徴とする単一メインベアリングを有する風力発電機。
  2. 前記増速ギアボックスは、
    前記入力軸の他端に結合されるギアハウジングと、
    前記ギアハウジングの内側に偏心されながら回転可能に結合される遊星ギアと、
    前記ギアハウジングの回転によって前記遊星ギアが回転されるように前記遊星ギアの外側に内側が噛み合う内接ギアと、
    前記遊星ギアの内側に一端が噛み合い、他端が前記出力軸に結合されるギア軸とをさらに含み、前記遊星ギアによって１段に増速されることを特徴とする請求項１に記載の単一メインベアリングを有する風力発電機。
  3. 前記増速ギアボックスは、
    前記ギア軸の端部に結合される結合ギアと、
    前記結合ギアと噛み合って増速されるように前記出力軸の先端に形成される増速ギアとをさらに含み、前記増速ギアによって２段に増速されることを特徴とする請求項２に記載の単一メインベアリングを有する風力発電機。
  4. 前記トルク支持体は、
    前記増速ギアボックスの両側面に突出されて前記ナセルフレームに固定されるトルクレバーと、
    前記増速ギアボックスの振動が前記ナセルフレームに伝達されるのを防止するように前記トルクレバーに組み立てられる防振ダンパーとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の単一メインベアリングを有する風力発電機。
  5. 前記防振ダンパーは、
    前記増速ギアボックスから生成される振動が前記ナセルフレームに伝達されるのを低減させるように合成ゴム材質で形成されることを特徴とする請求項４に記載の単一メインベアリングを有する風力発電機。
  6. 前記出力軸と回転軸の間に偏角の許容された状態で回転力の伝達がなされるように前記出力軸と回転軸の間に設置される軸繋ぎ部をさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載の単一メインベアリングを有する風力発電機。
  7. 前記増速ギアボックスと前記発電機は、
    前記ナセルフレームの内側に一体で組み立て及び設置されるように、前記増速ギアボックス及び発電機のハウジングが一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の単一メインベアリングを有する風力発電機。
  8. 前記メインベアリングは、
    複列テーパーローラーベアリングであることを特徴とする請求項１に記載の単一メインベアリングを有する風力発電機。
  9. 前記発電機は、
    永久磁石同期発電機であることを特徴とする請求項１に記載の単一メインベアリングを有する風力発電機。
  10. 前記中空ドラム軸は、
    前記メインベアリングの内輪を支持するように、前記中空ドラム軸の外周面の先端に突出するように形成される支持段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の単一メインベアリングを有する風力発電機。
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