KR101556264B1 - 균형 제공 장치 - Google Patents

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KR101556264B1
KR101556264B1 KR1020140113804A KR20140113804A KR101556264B1 KR 101556264 B1 KR101556264 B1 KR 101556264B1 KR 1020140113804 A KR1020140113804 A KR 1020140113804A KR 20140113804 A KR20140113804 A KR 20140113804A KR 101556264 B1 KR101556264 B1 KR 101556264B1
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고경민
윤태원
이춘식
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 균형 제공 장치에 관한 것으로서, 풍력 발전기의 허브에 블레이드를 결합하는 작업을 수행함에 있어서 가속 기어에 가해지는 토크를 감소시키기 위하여 허브에 임시로 결합되는 균형 제공 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치는 풍력 발전기의 허브에 착탈되는 착탈부와, 상기 허브에 착탈되는 방향에 대하여 일정 각도를 두고 상기 착탈부로부터 연장된 몸체를 구비하는 제 1 부재, 및 상기 제 1 부재와의 결합체의 무게 중심을 결정하기 위하여 일정 크기 이상의 질량을 가지고 상기 몸체에 연결된 제 2 부재를 포함한다.

Description

균형 제공 장치{Balance providing apparatus}
본 발명은 균형 제공 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력 발전기의 허브에 블레이드를 결합하는 작업을 수행함에 있어서 가속 기어에 가해지는 토크를 감소시키기 위하여 허브에 임시로 결합되는 균형 제공 장치에 관한 것이다.
풍력 발전기는 바람에 의한 운동 에너지를 전기 에너지를 변환하는 장치이다. 풍력 발전기는 크게 블레이드, 허브, 나셀 및 타워로 구성되는데, 바람의 운동 에너지가 블레이드를 회전시키면 블레이드의 회전력이 전기 에너지로 변환되는 것이다.
허브에는 복수의 블레이드가 부착될 수 있는데, 바람의 방향에 대한 블레이드의 각도 즉, 피치를 조절하는 시스템이 허브의 내부에 구비될 수 있다. 블레이드의 피치가 조절됨에 따라 바람으로부터 전달받을 수 있는 에너지의 크기가 달라질 수 있게 된다.
허브의 뒤편에는 나셀이 구비되는데, 나셀의 내부에는 허브의 일단에 결합되어 허브 및 블레이드 결합체의 회전력을 전달하는 저속 축, 저속 축의 회전 속도를 가속시키는 가속 기어박스, 가속 기어박스의 회전력을 전달하는 고속 축 및 고속 축의 회전력을 전기 에너지로 변환하는 발전기가 구비되어 있다.
비교적 크기가 작은 풍력 발전기의 경우 허브에 블레이드를 결합하는 작업을 수행함에 있어서 크게 어려움이 없을 수 있다. 예를 들어, 허브 및 블레이드가 조립된 조립체의 무게가 작기 때문에 허브 및 블레이드의 조립체를 그대로 나셀에 결합시킬 수 있기 때문이다.
이에 반하여, 비교적 크기가 큰 풍력 발전기(예를 들어, 발전량이 5MW급인 풍력 발전기)의 경우, 허브에 블레이드를 결합하는 것은 용이하지 않다. 블레이드를 모두 결합시킨 허브 및 블레이드의 조립체의 무게가 매우 크기 때문에 타워(11)의 상부에 구비된 나셀까지 조립체를 이동시키는 데에는 무리가 따른다.
이에, 일반적으로 나셀에 허브가 결합된 상태에서 블레이드를 허브에 결합시키는 과정을 통해 허브에 블레이드를 결합시킨다. 즉, 타워(11)의 상부에 허브가 결합되어 있는 나셀이 구비되어 있고, 복수의 블레이드를 순차적으로 허브에 결합시키는 것이다.
블레이드는 크레인(20)에 의하여 이동될 수 있는데, 이동성 및 안정성을 고려하여 수평 방향으로 자세를 가진 상태로 블레이드를 이동시킨다. 이 때, 허브의 결합 부분이 블레이드의 결합 부분을 향하도록 허브를 회전시킬 수 있다.
즉, 하나의 블레이드를 허브에 결합시키고, 또 다른 블레이드의 결합을 위하여 허브를 회전시키는 것으로서, 이러한 과정은 모든 블레이드가 결합될 때까지 반복된다.
그런데, 허브의 회전은 가속 기어에 의하여 수행되는데, 일부 블레이드만 결합된 상태에서 허브를 회전시키는 경우 가속 기어에 매우 큰 토크가 가해질 수 있다. 예를 들어, 하나의 블레이드만 결합된 상태에서 허브를 회전시키는 경우 해당 블레이드의 질량만큼의 토크가 가속 기어에 가해지는 것이다.
따라서, 가속 기어에 가해지는 토크를 감소시키면서 블레이드가 허브에 결합되도록 하는 발명의 등장이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0607916호 (2006.07.26)
본 발명은 풍력 발전기의 허브에 블레이드를 결합하는 작업을 수행함에 있어서 가속 기어에 가해지는 토크를 감소시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치는 풍력 발전기의 허브에 착탈되는 착탈부와, 상기 허브에 착탈되는 방향에 대하여 일정 각도를 두고 상기 착탈부로부터 연장된 몸체를 구비하는 제 1 부재, 및 상기 제 1 부재와의 결합체의 무게 중심을 결정하기 위하여 일정 크기 이상의 질량을 가지고 상기 몸체에 연결된 제 2 부재를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 균형 제공 장치에 따르면 풍력 발전기의 허브에 블레이드를 결합하는 작업을 수행할 때 가속 기어에 가해지는 토크를 감소시킴으로써 가속 기어의 회전에 이용되는 동력의 크기를 감소시킬 수 있으며, 가속 기어의 마모를 방지하는 장점이 있다.
도 1은 풍력 발전기의 블레이드가 허브에 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 블레이드가 결합된 허브가 회전하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치의 측면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치가 허브에 장착된 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치가 장착된 허브가 회전한 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치가 장착된 허브에 블레이드가 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치 및 블레이드가 장착된 허브에 또 다른 블레이드가 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치가 허브에서 탈거되는 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치가 탈거된 허브 결합부에 블레이드가 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 질량체가 균형 제공 장치에 장착되는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 풍력 발전기의 블레이드가 허브에 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
풍력 발전기(10)는 타워(11), 나셀(12) 및 허브(13)를 구비하여 바람에 의한 운동 에너지를 전기 에너지를 변환한다.
허브(13)에는 복수의 블레이드(14)가 부착되어 있는데, 바람에 의하여 블레이드(14)가 회전함에 따라 회전력이 나셀(12) 내부로 전달되고, 나셀(12) 내부에 구비된 발전기가 전달된 회전력을 전기 에너지로 변환하는 것이다.
풍력 발전기(10)를 설치함에 있어서 블레이드(14)를 허브(13)에 결합시키는 작업이 수반되는데, 풍력 발전기(10)의 용량에 따라 블레이드(14)의 결합 난이도가 달라질 수 있다.
예를 들어, 용량이 작은 풍력 발전기의 경우 블레이드의 무게가 크지 않기 때문에 허브(13)에 전체 블레이드를 결합시킨 상태에서 블레이드가 결합된 허브(13)를 이동시켜 타워(11)의 위에 구비된 나셀(12)에 결합시킬 수 있지만, 용량이 큰 풍력 발전기의 경우 블레이드의 무게가 크기 때문에 블레이드가 결합된 허브(13)를 나셀(12)까지 이동시키는 데에는 무리가 따른다.
이러한 경우 블레이드(14)를 하나씩 허브(13)에 결합시키는데, 이동성 및 안정성을 고려하여 수평 방향으로 자세를 가진 상태로 블레이드(14)를 허브(13)에 결합시킨다.
블레이드(14)의 이동에는 크레인(20)이 이용될 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 블레이드(14)를 수평 방향으로 눕힌 상태에서 크레인(20)으로 블레이드(14)를 허브(13)까지 이동시키는 것이다.
허브(13)까지 이동된 블레이드(14)는 허브(13)에 결합되고, 블레이드(14)가 결합된 허브(13)를 회전시켜 또 다른 블레이드가 결합될 수 있도록 한다. 즉, 또 다른 블레이드가 수평 방향으로 이동하여 허브(13)에 결합될 수 있도록 하는 것이다.
도 2는 블레이드가 결합된 허브가 회전하는 것을 나타낸 도면으로서, 하나의 블레이드(14)가 허브(13)에 결합된 이후에 허브(13)가 회전하는 것을 나타낸 도면이다.
블레이드(14)는 수평 방향으로 이동하여 허브(13)에 결합되는데, 또 다른 블레이드의 결합을 위하여 허브(13)는 회전하여야 한다. 전술한 바와 같이, 블레이드(14)의 무게에 따른 이동성 및 안정성을 고려하여 블레이드(14)가 수평 방향으로만 허브(13)에 결합될 수 있기 때문이다.
도 2는 3개의 블레이드가 결합되는 허브(13)를 나타내고 있는데, 이러한 경우 하나의 블레이드(14)가 결합된 이후에 또 다른 블레이드를 결합시키기 위하여 허브(13)는 120도만큼 회전하여야 하며, 도 2는 하나의 블레이드(14)가 결합된 허브(13)가 120도만큼 회전한 것을 나타내고 있다.
나셀(12)의 내부에는 가속 기어 및 회전 동력 수단이 구비되어 있고, 허브(13)는 회전축을 통해 가속 기어에 연결되어 있고, 회전 동력 수단이 가속 기어를 회전시킴으로써 허브(13)가 회전할 수 있게 된다.
한편, 블레이드(14)를 허브(13)에 결합시킬 당시에는 허브(13)를 고정(로터 락)시키기 때문에 블레이드(14)가 결합되더라도 가속 기어에는 어떠한 힘도 전달되지 않는다.
그러나, 또 다른 블레이드의 결합을 위하여 허브(13)의 고정을 해제한 경우 이미 결합되어 있는 블레이드(이하, 고정 블레이드라 한다)에 의하여 토크가 발생하고 이에 따른 회전력이 회전축을 따라 가속 기어로 전달된다.
또한, 또 다른 블레이드의 결합을 위하여 허브(13)를 회전시킴에 있어서 회전 동력 수단이 가속 기어에 회전력을 전달하는데, 그 힘은 고정 블레이드에 의한 토크보다 커야 한다.
이와 같이, 복수의 블레이드(14)를 순차적으로 허브(13)에 결합시킴에 있어서 고정 블레이드(14)에 의하여 토크가 발생하는데, 가속 기어가 감당할 수 있는 크기 이상의 토크가 전달되는 경우 가속 기어가 마모되는 등의 문제가 발생될 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치(300)는 가속 기어에 가해지는 힘을 완화시켜 복수의 블레이드(14)가 허브(13)에 순차적으로 결합될 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치를 나타낸 도면으로서, 균형 제공 장치(300)는 제 1 부재(310) 및 제 2 부재(320)를 포함하여 구성된다.
제 1 부재(310)는 풍력 발전기(10)의 허브(13)에 착탈되는 착탈부(311)와, 허브(13)에 착탈되는 방향에 대하여 일정 각도를 두고 착탈부(311)로부터 연장된 몸체(312)를 구비한다.
착탈부(311)는 허브(13)에 결합되는 블레이드(14)의 말단과 그 형태가 유사한 것이 바람직하다. 블레이드(14)의 피치 제어를 위하여 블레이드(14)의 말단 및 허브(13)의 결합부(이하, 허브 결합부라 한다)는 원형으로 구성되는데, 허브 결합부에 견고하게 장착될 수 있도록 착탈부도 그 단면이 원형으로 구성될 수 있는 것이다.
그러나, 본 발명의 착탈부(311)가 반드시 원형으로 구비되어야 하는 것은 아니며 장착 및 탈거가 용이하도록 다른 형태를 가질 수도 있다.
도 3은 그 단면이 직선인 착탈부(311)를 도시하고 있는데, 최소한 착탈부(311)가 허브 결합부에 장착될 수 있도록 하기 위하여 허브 결합부의 지름에 대응되도록 착탈부(311)의 길이가 결정되는 것이 바람직하다.
몸체(312)는 판형으로서, 그 형태의 변형을 방지하기 위하여 그 둘레를 따라 강성부재가 구비될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서 몸체(312)의 형태는 다양하게 구현될 수 있다.
다만, 제 1 부재(310)는 허브(13)에 착탈되는 방향에 대하여 일정 각도를 두고 착탈부(311)로부터 연장된 몸체(312)를 구비하는데, 이에 따라 착탈부(311)가 착탈되는 방향에 대하여 허브(13)의 중심에서 균형 제공 장치(300)의 무게 중심을 연결하는 가상선간의 각도가 형성된다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 통하여 후술하기로 한다.
일정 크기 이상의 질량을 갖는 제 2 부재(320)는 제 1 부재(310)의 몸체(312)에 연결되는데, 제 2 부재(320)의 질량에 의하여 제 1 부재(310)와 제 2 부재(320)를 결합한 결합체 즉, 균형 제공 장치(300)의 무게 중심(301)이 결정된다. 예를 들어, 제 2 부재(320)의 질량이 상대적으로 작은 경우 무게 중심은 제 1 부재(310)의 착탈부(311)에 가깝게 위치하게 되지만, 제 2 부재(320)의 질량이 상대적으로 큰 경우 무게 중심은 제 1 부재(310)의 몸체(312) 중 제 2 부재(320)에 가깝게 위치하거나 제 2 부재(320)에 위치하게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치의 측면을 나타낸 도면으로서, 착탈부(311)가 착탈되는 방향에 대하여 허브(13)의 중심(400)에서 균형 제공 장치(300)의 무게 중심(301)을 연결하는 가상선간의 각도(이하, 무게 중심 각도라 한다)(410)를 나타낸 도면이다.
무게 중심 각도(410)는 블레이드(14)의 회전면상에서의 각도를 포함하는데, 무게 중심 각도(410)가 형성됨에 따라 균형 제공 장치(300)가 장착된 허브(13)에 가해지는 토크의 패턴이 달라지게 된다. 즉, 허브(13)로의 블레이드(14) 결합은 균형 제공 장치(300)가 장착된 상태에서 허브(13)를 회전시키면서 수행되는데, 무게 중심 각도(410)가 0도인 경우에 비하여 일정 크기 이상의 무게 중심 각도(410)를 갖는 경우 허브(13)를 회전시킬 대 발생되는 토크의 크기가 감소되는 것이다.
허브(13)에 결합되는 각각의 블레이드(14)는 균일한 각도의 간격을 두고 허브(13)에 결합된다. 예를 들어, 3개의 블레이드로 구성된 풍력 발전기의 경우 각각의 블레이드는 120도의 간격을 두고 허브(13)에 결합되고, 4개의 블레이드로 구성된 풍력 발전기의 경우 각각의 블레이드는 90도의 간격을 두고 허브(13)에 결합되는 것이다.
그런데, 고정 블레이드와 균형 제공 장치(300)에 의하여 발생되는 토크의 크기는 무게 중심 각도(410)가 0도인 경우에 비하여 일정 크기 이상의 무게 중심 각도(410)를 갖는 경우 감소되는데, 이는 균형 제공 장치(300)에 의한 토크가 고정 블레이드에 의한 토크를 상쇄시키기 때문이다.
토크의 상쇄를 위하여 일정 크기 이상의 무게 중심 각도(410)가 존재하는 것으로서, 무게 중심 각도(410) 및 균형 제공 장치(300)의 질량은 허브(13)에 결합되는 인접한 블레이드간 각도 및 각 블레이드의 질량에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 블레이드가 3개인 풍력 발전기의 경우 무게 중심 각도(410)는 30도 내외로 결정될 수 있으며, 균형 제공 장치(300)의 질량은 하나의 블레이드의 질량과 유사하게 결정될 수 있는 것이다.
다만, 균형 제공 장치(300)만이 장착된 상태에서 허브(13)를 회전시켜야 하는 경우가 존재하는데, 균형 제공 장치(300)만이 장착된 허브(13)를 회전시킴에 따라 발생되는 최대 토크는 하나의 블레이드만이 장착된 상태에서 허브(13)를 회전시킴에 따라 발생되는 최대 토크보다 작은 것이 바람직하며, 이에 따라 균형 제공 장치(300)의 질량이 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치가 허브에 장착된 것을 나타낸 도면으로서, 균형 제공 장치(300)가 수평으로 이동함으로써 허브 결합부에 장착된 것을 나타낸 도면이다.
균형 제공 장치(300)도 블레이드와 마찬가지로 그 무게가 상대적으로 크기 때문에 이동성 및 안정성을 고려하여 수평 방향으로 이동시킴으로써 허브 결합부에 장착시키는 것이 바람직하며, 이를 위하여 허브 결합부 중 하나가 수평 방향으로 노출되도록 허브(13)를 회전시켜 나셀(12)에 고정시킨 이후에 해당 결합부에 균형 제공 장치(300)가 장착된다.
허브 결합부에는 피치 베어링이 구비될 수 있는데, 균형 제공 장치(300)의 착탈부(311)는 피체 베어링의 나사산에 끼워지는 형태로 허브 결합부에 장착될 수 있으며, 볼트 또는 용접에 의하여 장착될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 허브(13)가 타워(11)의 상부에 위치된 이후에 허브(13)에 균형 제공 장치(300)가 장착될 필요가 없다. 다시 말해, 균형 제공 장치(300)가 장착된 이후에 허브(13)가 타워(11)의 상부로 이동할 수도 있는 것이다.
또한, 균형 제공 장치(300)가 허브(13)에 장착된 이후에 허브(13) 및 균형 제공 장치(300)의 결합체(이하, 제 1 결합체라 한다) 또는 허브(13), 균형 제공 장치(300) 및 나셀(12)의 결합체(이하, 제 2 결합체라 한다)가 타워(11)가 있는 장소로 이동될 수 있고, 제 1 결합체 또는 제 2 결합체가 타워(11)의 상부로 이동될 수 있는데, 각 결합체의 무게 중심이 도 5와 같이 균형 제공 장치(300)가 허브(13)에 결합된 경우 결합체의 무게 중심이 허브(13) 또는 나셀(12)에서 벗어날 수 있으며 이에 따라 결합체의 운송 및 이동이 용이하지 않을 수 있다.
이를 위하여, 균형 제공 장치(300)가 장착된 상태에서 허브(13)를 회전시켜 균형 제공 장치(300)의 무게 중심(301)이 허브(13) 또는 나셀(12)의 무게 중심(미도시)의 수직 방향 근방에 위치하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치가 장착된 허브가 회전한 것을 나타낸 도면으로서, 도 5와 같이 균형 제공 장치(300)가 장착된 허브(13)를 60도 회전시킨 도면이다.
이와 같이, 균형 제공 장치(300)의 무게 중심(301)이 허브(13) 또는 나셀(12)의 무게 중심(미도시)의 수직 방향 근방에 위치함에 따라 제 1 결합체 또는 제 2 결합체의 안정적인 운송 또는 이동이 가능하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치가 장착된 허브에 블레이드가 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
일단 도 6과 같이 균형 제공 장치(300)가 허브(13)에 장착된 상태에서 허브(13)를 회전시켜 허브 결합부 중 하나가 수평 방향으로 노출되도록 한다. 도 7은 이를 나타낸 도면으로서 도 6의 허브(13)를 120도 좌측으로 회전시키거나 240도 우측으로 회전시킨 도면이다.
전술한 바와 같이, 균형 제공 장치(300)만이 장착된 상태에서의 토크는 블레이드(14)만이 결합된 상태에서의 토크보다 작기 때문에 도 7과 같은 자세로 허브(13)를 회전시킴에 있어서 기어 박스에 가해지는 토크는 감소될 수 있게 된다.
허브 결합부 중 하나가 수평 방향으로 노출되도록 허브(13)를 회전시킨 이후에 허브(13)는 나셀(12)에 고정되며, 이에 가속 기어에는 토크가 전달되지 않는다. 그리고, 균형 제공 장치(300)가 허브(13)에 장착된 상태에서 블레이드(14)가 수평 방향으로 허브 결합부에 결합되는데, 허브(13)가 나셀(12)에 고정되어 있기 때문에 균형 제공 장치(300) 및 블레이드(고정 블레이드)에 의한 토크가 가속 기어로 전달되지 않는다.
하나의 블레이드(14)가 수평 방향으로 허브(13)에 결합된 이후, 일정 각도만큼 회전된 허브(13)에 또 다른 블레이드(15)가 수평 방향으로 결합되는데, 또 다른 블레이드(15)를 결합시키기 위하여 나셀(12)에 대한 허브(13)의 고정을 해제하고 균형 제공 장치(300), 고정 블레이드(14) 및 허브(13)의 결합체를 회전시킨다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치 및 블레이드가 장착된 허브에 또 다른 블레이드가 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
균형 제공 장치(300), 고정 블레이드(14) 및 허브(13)의 결합체를 회전시켜 허브 결합부 중 하나가 수평 방향으로 노출되고, 또 다른 블레이드(15)가 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8과 같은 자세로 허브(13)를 회전시킴에 있어서 토크가 발생하여 기어 박스로 전달될 수 있는데, 이 때 발생하는 토크는 고정 블레이드(14)만이 결합된 상태에 비하여 작은 것일 수 있다. 즉, 균형 제공 장치(300)의 토크가 고정 블레이드(14)의 토크를 상쇄시킴으로써 전체적인 토크가 감소되는 것이다.
또 다른 블레이드(15)가 결합됨에 따라 균형 제공 장치(300) 및 2개의 고정 블레이드(14)가 허브(13)에 결합된 상태가 되며, 이러한 결합체는 균형 제공 장치(300)가 장착되어 있는 허브 결합부가 수평 방향으로 노출될 때까지 회전된다.
그리고, 균형 제공 장치(300)는 탈거되는데, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치(300)가 허브(13)에서 탈거되는 것을 나타낸 도면이다.
도 9와 같은 자세로 허브(13)를 회전시킴에 있어서 토크가 발생하여 기어 박스로 전달될 수 있는데, 이 때 발생하는 토크는 2개의 고정 블레이드(14, 15)만이 결합된 상태에 비하여 작은 것일 수 있다. 즉, 균형 제공 장치(300)의 토크가 2개의 고정 블레이드(14, 15)의 토크를 상쇄시킴으로써 전체적인 토크가 감소되는 것이다.
도 9와 같은 자세에서 허브(13)는 나셀(12)에 고정되고, 균형 제공 장치(300)는 허브(13)에서 탈거된다. 허브(13)가 나셀(12)에 고정된 상태에서 균형 제공 장치(300)가 탈거되어 있기 때문에 고정 블레이드(14, 15)에 의한 토크가 가속 기어로 전달되지 않는다.
균형 제공 장치(300)가 탈거된 이후에 또 다른 블레이드(16)가 해당 허브 결합부에 결합된다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 균형 제공 장치(300)가 탈거된 허브 결합부에 블레이드(16)가 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
마지막 블레이드(16)가 결합되었기 때문에 나셀(12)에 대한 허브(13)의 고정을 해제하더라도 가속 기어에는 토크가 가해지지 않게 된다.
이상은 3개의 블레이드(14, 15, 16)로 구성된 풍력 발전기(10)를 위주로 설명하였으나, 본원발명의 균형 제공 장치(300)에 이에만 적용되는 것은 아니며, 다양한 개수의 블레이드로 구성된 풍력 발전기에 적용될 수도 있다. 그러한 경우 무게 중심 각도(410) 및 무게 중심 위치는 블레이드의 개수 및 질량에 따라 달라질 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 질량체가 균형 제공 장치에 장착되는 것을 나타낸 도면이다.
무게 중심 각도(410)는 무게 중심(301)의 위치에 따라 결정되는데, 무게 중심(301)의 위치를 결정하기 위하여 제 2 부재(320)의 질량이 조절될 수 있다. 질량 조절을 위하여 제 2 부재(320)는 별도의 질량체(330)가 결합되거나 결합 해제될 수 있다.
도 11은 별도의 질량체(330)가 제 2 부재(320)에 삽입되는 것을 나타낸 도면으로서, 이를 위하여 제 2 부재(320)의 내부에는 질량체(330)를 수용할 수 있는 공간이 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 질량체(330)가 아니라 물과 같은 액체가 제 2 부재(320)에 수용될 수도 있는데, 필요에 따라 물을 공급하거나 배수시킴으로써 제 2 부재(320)의 질량을 조절할 수 있다.
예를 들어, 블레이드(14, 15)의 토크를 상쇄시키기 위하여 제 2 부재(320)에 질량체(330)를 결합시키거나 물을 공급할 수 있으며, 균형 제공 장치(300)의 장착 및 탈거를 용이하게 하기 위하여 질량체(330)의 결합을 해제하거나 물을 배수시킬 수 있는 것이다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
300: 균형 제공 장치 310: 제 1 부재
311: 착탈부 312: 몸체
320: 제 2 부재 330: 질량체

Claims (9)

  1. 풍력 발전기의 허브에 착탈되는 착탈부와, 상기 허브에 착탈되는 방향에 대하여 일정 각도를 두고 상기 착탈부로부터 연장된 몸체를 구비하는 제 1 부재; 및
    상기 제 1 부재와의 결합체의 무게 중심을 결정하기 위하여 일정 크기 이상의 질량을 가지고 상기 몸체에 연결된 제 2 부재를 포함하는 균형 제공 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 착탈부가 착탈되는 방향에 대하여 상기 허브의 중심에서 상기 결합체의 무게 중심을 연결하는 가상선간의 각도 및 상기 결합체의 질량은 상기 허브에 결합되는 인접한 블레이드간 각도 및 각 블레이드의 질량에 따라 결정되는 균형 제공 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 허브에 결합되는 각각의 블레이드는 균일한 각도의 간격을 두고 상기 허브에 결합되는 균형 제공 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 무게 중심의 위치를 결정하기 위하여 상기 제 2 부재의 질량이 조절되는 균형 제공 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 부재는 별도의 질량체가 결합되거나 결합 해제됨으로써 질량이 조절되는 균형 제공 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 착탈부가 착탈되는 방향에 대하여 상기 허브의 중심에서 상기 결합체의 무게 중심을 연결하는 가상선간의 각도는 블레이드의 회전면상에서의 각도를 포함하는 균형 제공 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 결합체가 상기 허브에 장착된 상태에서 블레이드가 상기 허브에 결합되는 균형 제공 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 블레이드는 수평 방향으로 상기 허브에 결합되는 균형 제공 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    하나의 블레이드가 수평 방향으로 상기 허브에 결합된 이후, 일정 각도만큼 회전된 상기 허브에 또 다른 블레이드가 수평 방향으로 결합되는 균형 제공 장치.
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