KR101985149B1 - Variable speed transmission for wind turbine generation using motor and planetary gear mechanism - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a transmission device for wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism, comprising: a first input rotary shaft connected to a main power source to be rotated; a second input rotary shaft receiving rotational force from a motor; a planetary gear mechanism including a planetary gear carrier coupled to the first input rotary shaft to be rotated along therewith, a plurality of planetary gears rotationally installed at the planetary gear carrier, a ring gear having the inner circumferential surface geared with the outer circumferential surface of the planetary gears and receiving the rotational force from the second input rotary shaft, and a sun gear rotated after being geared with the planetary gears; an output shaft, one side of which is connected to the sun gear of the planetary gear mechanism to receive the rotational force, and the other side of which is connected to a generator; and a control unit controlling the motor to control the rotational direction and speed of the second input rotary shaft. Here, the second input rotary shaft is provided with a worm on the outer circumferential surface thereof. The ring gear is provided with an extension unit having a worm wheel geared with the worm on the outer circumferential surface. The first input rotary shaft is concentrically arranged with the output shaft, thereby facilitating ease of a shift, and simplifying and miniaturizing the transmission device.

Description

모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치{Variable speed transmission for wind turbine generation using motor and planetary gear mechanism}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a variable speed transmission for a wind turbine using a motor and a planetary gear mechanism,

본 발명은 변속장치에 관한 것으로서, 특히 링기어, 유성기어, 선기어 및 유성기어 캐리어를 포함하는 유성기어 메카니즘을 이용하여 동력을 전달하고 이러한 유성기어 메카니즘과 모터를 통해 변속을 용이하게 할 수 있으며, 단순 소형화가 가능한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission, and more particularly, to a planetary gear mechanism including a ring gear, a planetary gear, a sun gear and a planetary gear carrier to transmit power and facilitate shifting through the planetary gear mechanism and the motor, And more particularly to a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism capable of simple miniaturization.

일반적으로 풍력 발전설비(장치)는 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로서, 바람에 의해 저속 회전하는 로터 블레이드, 허브 및 메인샤프트, 저속의 메인샤프트의 회전력을 증속시키는 기어박스(증속장치), 기어박스에 의해 고속 회전하는 출력축에 연결되어 전력을 생산하는 발전기를 포함하여 구성된다.Generally, a wind power generation apparatus (apparatus) is a device for converting kinetic energy of wind into electric energy, and includes a rotor blade, a hub and a main shaft rotating at a low speed by wind, a gear box for increasing rotational force of a low speed main shaft ), And a generator connected to an output shaft rotating at a high speed by a gear box to produce electric power.

저속의 메인샤프트는 입력축으로서 기어박스에 연결되어 저속 회전력을 전달한다. 기어박스는 입력된 저속의 회전력을 증속시켜 출력축에 전달한다. 발전기는 기어박스에 연결된 고속의 출력축의 회전력을 전기로 변환한다. 종래의 기어박스는 메인샤프트에 대한 출력축의 회전속도를 고정된 비율로 증가시키는 복수의 기어(장치)들을 포함하여 구성된다.The low speed main shaft is connected to the gearbox as an input shaft to transmit the low rotational torque. The gearbox increases the input low-speed rotational force and transmits it to the output shaft. The generator converts the rotational force of the high-speed output shaft connected to the gearbox to electricity. The conventional gear box includes a plurality of gears (devices) that increase the rotational speed of the output shaft relative to the main shaft at a fixed ratio.

기어박스의 역할은 저속의 메인샤프트로부터 입력된 회전수를 전기발전에 적합한 회전수로 바꾸어 주는 역할을 한다. The role of the gearbox is to convert the rotational speed input from the low speed main shaft to the rotational speed suitable for electric power generation.

종래의 풍력발전용 기어박스는 로터의 메인샤프트의 회전속도 대비 기어박스 출력축의 회전속도가 일정 배수의 고정된 증속비율을 갖는다. 이에 따라 정격출력에 필요한 블레이드의 회전속도보다 낮거나 높은 블레이드의 회전수가 발생하면 피치제어 등 부가 시스템을 가동한다.The conventional gearbox for wind power generation has a fixed increase rate of the rotational speed of the gear box output shaft relative to the rotational speed of the main shaft of the rotor at a constant multiple. Accordingly, when the number of revolutions of the blade is lower or higher than the rotation speed of the blade required for the rated output, the additional control system such as the pitch control is activated.

이와 같은 종래의 풍력발전용 기어박스는 한국등록특허 10-1014691에서 제시된 것처럼 2개 이상의 유성기어장치를 활용하여 고정비율로 증속시키는데 구조가 상대적으로 복잡하면서 고정된 증속을 한다는 한계가 있다.Such conventional gearboxes for wind power generation have a limitation in that the structure is relatively complicated and the fixed speed increase is achieved by using two or more planetary gear devices as shown in Korean Patent No. 10-1014691.

KR 10-1014691KR 10-1014691

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 것으로서, 메인동력이 제공되는 저속의 제1입력회전축과 이 동력을 제공받아 변속과정을 거친 회전력을 외부로 전달하는 고속의 출력축을 동심원상에 배치하고, 변속을 위해 모터의 동력을 제공하는 제2입력회전축, 제1입력회전축 및 출력축을 유성기어 메카니즘의 구성요소 각각에 독립적으로 연결하여 단순, 소형화가 가능하고 고속 출력축이 설계 또는 목표 회전수로 회전되도록 변속이 용이한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력 발전용 변속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a high-speed power transmission device that includes a first input rotary shaft at a low speed, A second input rotary shaft, a first input rotary shaft, and an output shaft that provide motive power for shifting, independently of each of the components of the planetary gear mechanism, so that a simple and compact design is possible, And an object of the present invention is to provide a transmission for a wind power generation that uses a motor and a planetary gear mechanism that are easy to shift to rotate.

또한, 부품수를 적게 하고, 각 구성부품간의 결합을 단순하게 함으로써 제조비용을 절감할 수 있는 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력 발전용 변속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism that can reduce the number of parts and simplify the coupling between the respective components, thereby reducing manufacturing costs.

부수적으로, 수평축 풍력발전설비에 있어 나셀의 부피 및 중량을 감소시킬 수 있고, 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력 발전용 변속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, it is an object of the present invention to provide a transmission for a wind turbine using a motor and a planetary gear mechanism capable of reducing the volume and weight of a nacelle in a horizontal axis wind power generation facility and utilizing the space efficiently.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치는 메인동력원에 연결되어 회전하는 제1입력회전축과; 모터로부터 회전력을 제공받는 제2입력회전축과; 상기 제1입력회전축에 결합되어 함께 회전하는 유성기어 캐리어와, 상기 유성기어 캐리어에 회전가능하게 설치되는 복수의 유성기어와, 내주면이 상기 유성기어의 외주면에 치합되고 상기 제2입력회전축으로부터 회전력을 제공받는 링기어와, 상기 유성기어에 치합되어 회전하는 선기어를 포함하는 유성기어 메카니즘과; 일측이 상기 유성기어 메카니즘의 선기어에 연결되어 회전력을 제공받고, 타측이 발전기에 연결되는 출력축과; 상기 모터를 제어하여 제2입력회전축의 회전방향과 속도를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제2입력회전축은 외주면에 웜이 구비되고, 상기 링기어는 상기 웜이 치합되는 웜휠이 외주면에 구비된 연장부를 구비하며, 상기 제1입력회전축은 상기 출력축과 동심원상에 배치된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transmission for a wind turbine using a motor and a planetary gear mechanism, including: a first input rotary shaft connected to a main power source and rotating; A second input rotary shaft receiving a rotational force from the motor; A plurality of planetary gears rotatably mounted on the planetary gear carrier; and an inner peripheral surface of the plurality of planetary gears meshed with the outer peripheral surface of the planetary gear, A planetary gear mechanism including a ring gear which is provided and a sun gear which is rotated in conjunction with the planetary gear; An output shaft having one side connected to the sun gear of the planetary gear mechanism to receive a rotational force and the other side connected to the generator; And a control unit for controlling the rotation direction and speed of the second input rotary shaft by controlling the motor, wherein the second input rotary shaft is provided with a worm on the outer circumferential surface thereof, and the ring gear is provided on the outer peripheral surface of the worm wheel, And the first input rotary shaft is disposed concentrically with the output shaft.

여기서, 상기 제1입력회전축은 상기 유성기어 캐리어의 외측면에 연결되고, 상기 출력축은 상기 선기어에 연결된다.Here, the first input rotary shaft is connected to the outer surface of the planetary gear carrier, and the output shaft is connected to the sun gear.

그리고, 상기 제1입력회전축은 상기 유성기어 캐리어의 외주면에 연결되고, 상기 출력축은 상기 선기어에 연결될 수 있다.The first input rotary shaft may be connected to the outer peripheral surface of the planetary gear carrier, and the output shaft may be connected to the sun gear.

또한, 상기 연장부는 상기 링기어의 외측면에 구비된다.Further, the extended portion is provided on the outer surface of the ring gear.

그리고, 상기 연장부는 상기 링기어의 외주면에 구비될 수도 있다.Further, the extending portion may be provided on the outer peripheral surface of the ring gear.

또한, 상기 유성기어는 상기 선기어에 외접하여 회전하는 제1유성기어와; 상기 제1유성기어와 외접함과 아울러 상기 링기어에 내접하여 회전하는 제2유성기어;로 구성된다.Further, the planetary gear includes a first planetary gear that rotates circumscribed to the sun gear; And a second planetary gear that rotates in contact with the ring gear, as well as the first planetary gear and the outer ring.

한편, 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치는 메인동력원 연결되어 회전하는 제1입력회전축과; 모터로부터 회전력을 제공받는 제2입력회전축과; 상기 제1입력회전축에 결합되어 함께 회전하는 링기어와, 외주면이 상기 링기어의 내주면에 치합되는 복수의 유성기어와, 상기 유성기어가 회전가능하게 설치되고 상기 제2입력회전축으로부터 회전력을 제공받는 유성기어 캐리어와, 상기 유성기어에 치합되어 회전하는 선기어를 포함하는 유성기어 메카니즘과; 일측이 상기 유성기어 메카니즘의 선기어에 연결되어 회전력을 제공받고, 타측이 발전기에 연결되는 출력축과; 상기 모터를 제어하여 제2입력회전축의 회전방향과 속도를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있되, 상기 제2입력회전축은 외주면에 웜이 구비되고, 상기 유성기어 캐리어는 상기 웜이 치합되는 웜휠이 외주면에 구비된 연장부를 구비하며, 상기 제1입력회전축은 상기 출력축과 동심원상에 배치된다.Meanwhile, the transmission for wind power generation using the motor and the planetary gear mechanism according to the present invention includes a first input rotary shaft connected to a main power source and rotated; A second input rotary shaft receiving a rotational force from the motor; A ring gear coupled to the first input rotary shaft and rotating together, a plurality of planetary gears having an outer circumferential surface mated with an inner circumferential surface of the ring gear, and a plurality of planetary gears rotatably mounted on the planetary gears, A planetary gear mechanism including a planetary gear carrier and a sun gear rotating in engagement with the planetary gear; An output shaft having one side connected to the sun gear of the planetary gear mechanism to receive a rotational force and the other side connected to the generator; And a control unit for controlling the rotation direction and speed of the second input rotary shaft by controlling the motor, wherein the second input rotary shaft is provided with a worm on the outer circumferential surface thereof, and the planetary gear carrier includes a worm wheel And an extension provided on the outer circumferential surface, wherein the first input rotary shaft is disposed concentrically with the output shaft.

여기서, 상기 제1입력회전축은 상기 링기어의 외측면에 연결되고, 상기 출력축은 상기 선기어에 연결된다.Here, the first input rotary shaft is connected to the outer surface of the ring gear, and the output shaft is connected to the sun gear.

그리고, 상기 제1입력회전축은 상기 링기어의 외주면에 직결되고, 상기 출력축은 상기 선기어에 연결될 수 있다.The first input rotary shaft may be directly connected to the outer peripheral surface of the ring gear, and the output shaft may be connected to the sun gear.

또한, 상기 유성기어는 상기 선기어에 외접하여 회전하는 제1유성기어와; 상기 제1유성기어와 외접함과 아울러 상기 링기어에 내접하여 회전하는 제2유성기어;로 구성된다.Further, the planetary gear includes a first planetary gear that rotates circumscribed to the sun gear; And a second planetary gear that rotates in contact with the ring gear, as well as the first planetary gear and the outer ring.

또한, 상기 제1입력회전축은 다수의 기어가 조합되어 이루어진 기어박스의 최종 출력축이다.The first input rotary shaft is a final output shaft of a gear box in which a plurality of gears are combined.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치는 메인동력원으로부터 회전력을 제공받는 저속의 제1입력회전축과 고속의 출력축이 동심원상에 배치되고, 링기어, 선기어, 유성기어 캐리어 등을 포함하는 유성기어 메카니즘의 구성요소들이 제1입력회전축, 모터로부터 회전력을 제공받는 제2입력회전축 및 출력축에 각각 독립적으로 연결되며, 1개의 유성기어 메카니즘과 모터로 구성할 수 있어서 변속장치를 단순, 소형화할 수 있는 이점이 있다. The power transmission for a wind turbine using the motor and the planetary gear mechanism according to the present invention configured as described above includes a first input rotary shaft of a low speed and a high speed output shaft which are concentrically disposed at a low speed to receive a rotational force from a main power source, The components of the planetary gear mechanism including the planetary gear carrier and the like are independently connected to the first input rotation shaft, the second input rotation shaft and the output shaft that are supplied with rotational force from the motor, respectively, and can be constituted by one planetary gear mechanism and a motor There is an advantage that the transmission can be simplified and downsized.

즉, 1개의 유성기어 메카니즘과 모터를 이용하는 만큼 단순, 소형화가 가능하고, 쉽게 가변속이 가능하며, 수평축 발전기에 있어서 나셀의 부피 및 중량감소, 부가장치 생략 등이 가능하다.That is, it is possible to simplify and miniaturize as much as possible by using one planetary gear mechanism and a motor, and it is possible to make a variable speed easily, and it is possible to reduce the volume and weight of the nacelle in the horizontal axis generator,

또한, 부품수가 적고 구성 부품들간의 연결구조가 단순하기 때문에 제조원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the number of components is small and the connection structure between the component parts is simple, manufacturing cost can be advantageously reduced.

도 1은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제1실시예를 보인 도.
도 2는 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제2실시예를 보인 도.
도 3은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제3실시예를 보인 도.
도 4는 도 1에 도시된 변속장치에서 웜휠이 형성된 연장부가 링기어의 외주면에 일체로 구비된 모습을 보인 도.
도 5는 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제4실시예를 보인 도.
도 6은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제5실시예를 보인 도.
도 7은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제6실시예를 보인 도.
도 8은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치에 기어박스가 포함된 모습을 보인 도.1 is a view showing a first embodiment of a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention.
2 is a view showing a second embodiment of a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention.
3 is a view showing a third embodiment of a transmission for wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention.
Fig. 4 is a view showing a state where an extension formed with a worm wheel is integrally provided on the outer circumferential surface of the ring gear in the transmission shown in Fig. 1; Fig.
5 is a view showing a fourth embodiment of a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention.
6 is a view showing a fifth embodiment of a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention.
7 is a view showing a sixth embodiment of a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention.
8 is a view showing a gear box included in a transmission for wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention.

이하, 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제1실시예를 보인 도이고, 도 2는 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제2실시예를 보인 도이며, 도 3은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제3실시예를 보인 도이다.FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a transmission for a wind turbine using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention, FIG. 2 is a view showing a first embodiment of a transmission for a wind turbine using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention, FIG. 3 is a view showing a third embodiment of a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention.

그리고, 도 4는 도 1에 도시된 변속장치에서 웜휠이 형성된 연장부가 링기어의 외주면에 일체로 구비된 모습을 보인 도이다.FIG. 4 is a view showing a state in which a worm wheel is formed integrally with the outer peripheral surface of the ring gear in the transmission shown in FIG. 1. FIG.

도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명에 의한 변속장치는 풍력발전에 있어서 바람에 의한 블레이드 및 로터의 저속 회전속도를 발전기의 목표 회전속도로 증속하기 위한 것으로서, 외부에서 동력이 제공되는 제1입력회전축(10)과, 모터(21)로부터 회전력을 제공받는 제2입력회전축(20)과, 상기 제1입력회전축(10) 및 제2입력회전축(20)으로부터 회전력을 제공받는 유성기어 메카니즘(30)과, 상기 유성기어 메카니즘(30)으로부터 회전력을 제공받는 출력축(40)과, 상기 모터(21)를 제어하여 제2입력회전축(20)의 회전방향과 속도를 제어하는 제어부(50)를 포함하여 구성된다.The transmission according to the present invention shown in FIGS. 1 to 4 is for increasing the low speed rotation speed of the blades and the rotor due to the wind to the target rotation speed of the generator in the wind power generation. The first input A second input rotary shaft 20 receiving rotation force from the motor 21 and a planetary gear mechanism 30 provided with a rotational force from the first input rotary shaft 10 and the second input rotary shaft 20, An output shaft 40 receiving rotation force from the planetary gear mechanism 30 and a control unit 50 controlling the rotation direction and speed of the second input rotary shaft 20 by controlling the motor 21 .

상기 제1입력회전축(10)은 일측 끝단이 메인동력원(11)에 연결되어 회전력을 제공받음으로써 회전한다. One end of the first input rotary shaft 10 is connected to the main power source 11 and is rotated to receive the rotational force.

여기서, 상기 제1입력회전축(10)은 풍력발전장치의 메인 샤프트와 같은 것으로서, 이 메인 샤프트와 일체로 연장된 형태로 형성될 수도 있고, 별도의 샤프트를 메인 샤프트에 결합시켜 형성할 수도 있다. 로터 블레이드와 같은 메인동력원(11)의 회전에 의해 발생되는 회전력이 제1입력회전축(10)에 전달됨으로써 제1입력회전축(10)이 회전한다.Here, the first input rotary shaft 10 is the same as the main shaft of the wind power generator, and may be formed integrally with the main shaft, or may be formed by coupling a separate shaft to the main shaft. The rotational force generated by the rotation of the main power source 11 such as the rotor blade is transmitted to the first input rotary shaft 10 so that the first input rotary shaft 10 rotates.

상기 제2입력회전축(20)은 모터(21)로부터 회전력을 제공받아 회전하는 것으로서, 모터(21)의 회전축이 일체로 연장되어 형성될 수도 있고, 모터(21)의 회전축에 별도의 샤프트가 연결되어 형성될 수도 있다.The second input rotary shaft 20 is rotated by receiving a rotational force from the motor 21 and may be formed integrally with the rotary shaft of the motor 21. A separate shaft may be connected to the rotary shaft of the motor 21 .

여기서, 상기 모터(21)는 전동 모터, 유압모터 등이 될 수 있다.Here, the motor 21 may be an electric motor, a hydraulic motor, or the like.

상기 유성기어 메카니즘(30)은 유성기어 캐리어(31)와, 상기 유성기어 캐리어(31)에 회전가능하게 설치되는 복수의 유성기어(32)와, 내주면이 상기 유성기어(32)의 외주면에 치합되는 링기어(33)와, 상기 유성기어(32)와 치합되어 회전하는 선기어(34)를 포함하여 구성된다.The planetary gear mechanism 30 includes a planetary gear carrier 31, a plurality of planetary gears 32 rotatably mounted on the planetary gear carrier 31, an inner peripheral surface of the planetary gear 32 meshing with the outer peripheral surface of the planetary gear 32, And a sun gear 34 that meshes with the planetary gear 32 and rotates.

상기 유성기어 캐리어(31)는 다수의 유성기어(32)를 회전가능하게 지지하고, 외측면 중앙부분이 제1입력회전축(10)에 결합되어 제1입력회전축(10)과 함께 동일방향 동일속도로 회전한다.The planetary gear carrier 31 rotatably supports a plurality of planetary gears 32 and has an outer center portion coupled to the first input rotary shaft 10 to rotate at the same speed .

여기서, 제1입력회전축(10)과 유성기어 캐리어(31)의 중앙부분을 결합시키는데 스플라인과 보스의 결합관계를 적용하여, 제1입력회전축(10)의 외측면에 다수의 긴 돌기를 형성시키고 유성기어 캐리어(31)의 중앙부분에 돌기가 삽입되는 삽입홈을 형성함으로써, 제1입력회전축(10)의 회전력이 손실없이 유성기어 캐리어(31)에 전달될 수 있도록 하는 것이 가능하다. 이외에도 제1입력회전축(10)의 회전력을 손실없이 유성기어 캐리어(31)에 전달하기 위한 결합구조는 다양하므로 여기에서 다른 결합방식에 대한 설명은 생략하지만, 어느 방법이든 상황에 맞추어 최선의 방법을 채택할 수 있다.Here, the coupling relationship between the spline and the boss is applied to the first input rotary shaft 10 and the central portion of the planetary gear carrier 31 to form a plurality of long protrusions on the outer surface of the first input rotary shaft 10 It is possible to allow the rotational force of the first input rotary shaft 10 to be transmitted to the planetary gear carrier 31 without loss by forming an insertion groove into which the projection is inserted in the central portion of the planetary gear carrier 31. [ In addition, since the coupling structure for transmitting the rotational force of the first input rotary shaft 10 to the planetary gear carrier 31 without loss is diverse, a description of other coupling methods is omitted here. However, Can be adopted.

한편, 상기 유성기어 캐리어(31)는 앞서 설명한 것처럼 외측면 중앙부분이 제1입력회전축(10)에 연결될 수 있지만, 도 3에 도시된 것처럼 외주면이 제1입력회전축(10)과 직결되는 방식으로 연결될 수도 있다. 3, the outer peripheral surface of the planetary gear carrier 31 may be directly connected to the first input rotary shaft 10, as shown in FIG. 3, Lt; / RTI >

이렇게 유성기어 캐리어(31)의 외주면이 제1입력회전축(10)과 직결되는 방식에서도 스플라인과 보스의 결합방식 또는 그 외의 견고한 결합방식을 사용하여 제1입력회전축(10)의 회전력이 손실없이 유성기어 캐리어(31)에 전달될 수 있도록 한다. Even when the outer circumferential surface of the planetary gear carrier 31 is directly connected to the first input rotary shaft 10, the rotational force of the first input rotary shaft 10 can be transmitted to the planetary gear carrier 31 without loss by using a coupling method of the spline and the boss, To be transmitted to the gear carrier (31).

더불어, 도 3에 도시된 방식으로 유성기어 캐리어(31)의 외주면에 제1입력회전축(10)을 연결하는 경우에는, 유성기어 캐리어(31)의 외측면 중앙에 돌출부(31d)를 형성시키고 제1입력회전축(10)을 직경이 큰 파이프 형상으로 구성한 후, 돌출부(31d)를 제1입력회전축(10) 내부에 스플라인과 보스의 결합방식으로 삽입하여 고정시키는 것도 가능하다.3, when the first input rotary shaft 10 is connected to the outer peripheral surface of the planetary gear carrier 31, the protruding portion 31d is formed at the center of the outer surface of the planetary gear carrier 31, It is also possible to insert and fix the protrusion 31d in the first input rotary shaft 10 by the spline-boss coupling method after the one-input rotary shaft 10 is formed into a pipe shape having a large diameter.

이와 같은 유성기어 캐리어(31)는 다수의 지지축(31a)을 포함하는데, 상기 지지축(31a)은 유성기어(32)의 중앙 부분을 관통한다. 따라서 유성기어(32)는 유성기어 캐리어(31)의 지지축(31a)을 중심으로 하여 자전을 하게 된다.The planetary gear carrier 31 includes a plurality of support shafts 31a which pass through the central portion of the planetary gear 32. [ Therefore, the planetary gear 32 rotates about the support shaft 31a of the planetary gear carrier 31. [

상기 유성기어(32)는 유성기어 캐리어(31)의 지지축(31a)에 회전가능하게 지지되어 선기어(34) 둘레에 배치되는 것으로서, 도 1과 도 3, 그리고 도 4에 도시된 것처럼 선기어(34) 둘레에 다수의 유성기어(32)가 1열로 둘러싸고 있는 싱글피니언 유성기어시스템으로 구성될 수도 있고, 도 2에 도시된 것처럼 선기어(34) 둘레에 다수의 유성기어(32)가 2열로 둘러싸고 있는 더블피니언 유성기어시스템으로 구성될 수도 있다.The planetary gear 32 is rotatably supported on the support shaft 31a of the planetary gear carrier 31 and is disposed around the sun gear 34. The sun gear 34 Pinion planetary gear system in which a plurality of planetary gears 32 are surrounded by a single line around the sun gear 34 as shown in FIG. 2, and a plurality of planetary gears 32 are surrounded by two rows around the sun gear 34 A double pinion planetary gear system.

싱글피니언 유성기어시스템일 경우에는 유성기어(32)는 선기어(34)에 외접함과 아울러 링기어(33)에 내접하여 회전한다.In the case of a single pinion planetary gear system, the planetary gear 32 rotates in contact with the sun gear 34 and in contact with the ring gear 33.

더블피니언 유성기어시스템일 경우에는 제1유성기어(32a)와, 상기 제1유성기어(32a)에 외접하는 제2유성기어(32b)로 구성된다.And in the case of a double pinion planetary gear system, a first planetary gear 32a and a second planetary gear 32b that is in contact with the first planetary gear 32a.

상기 제1유성기어(32a)는 선기어(34)에 외접하여 회전한다.The first planetary gear 32a rotates circumscribed by the sun gear 34.

상기 제2유성기어(32b)는 제1유성기어(32a)에 외접함과 아울러 링기어(33)에 내접하여 회전한다.The second planetary gear 32b rotates in contact with the first planetary gear 32a and with the ring gear 33 in contact therewith.

부연하면, 제1유성기어(32a)와 제2유성기어(32b)는 링기어(33)와 선기어(34) 사이에 배치되는데, 제1유성기어(32a)는 선기어(34)와 외접하고, 제2유성기어(32b)는 링기어(33)와 내접하며, 제1유성기어(32a)와 제2유성기어(32b)는 상호 외접하며 회전방향이 반대이다.The first planetary gear 32a and the second planetary gear 32b are disposed between the ring gear 33 and the sun gear 34. The first planetary gear 32a is in contact with the sun gear 34, The second planetary gear 32b is in contact with the ring gear 33. The first planetary gear 32a and the second planetary gear 32b circumscribe each other and are rotated in opposite directions.

상기 링기어(33)는 제2입력회전축(20)으로부터 회전력을 제공받는 것으로서, 내주면에 기어치가 형성되어 있고, 이 내주면의 기어치에 유성기어(32,싱글피니언 유성기어시스템일 경우) 또는 제2유성기어(32b,더블피니언 유성기어시스템일 경우)가 치합된다.The ring gear 33 is provided with a rotational force from the second input rotary shaft 20 and is provided with gear teeth on the inner circumferential surface thereof. The planetary gear 32 (in the case of a single pinion planetary gear system) 2 planetary gear 32b (in the case of a double pinion planetary gear system).

이러한 링기어(33)는 중앙 외측부분에 출력축(40)을 둘러싸는 중공(中空)의 연장부(33a)가 돌출 형성되고(제1입력회전축을 둘러싸는 연장부를 형성할 수도 있음), 이 링기어(33)의 연장부(33a) 외주면에는 웜휠(33b)이 구비된다.The ring gear 33 has a hollow outer portion 33a protruding from the center outside portion thereof to surround the output shaft 40 and forming an extension surrounding the first input rotation axis, A worm wheel 33b is provided on the outer peripheral surface of the extended portion 33a of the gear 33. [

또한, 상기 링기어(33)는 도 4에 도시된 것처럼 외주면에 웜휠(33b)이 형성된 연장부(33a)가 일체로 구비될 수 있다.The ring gear 33 may be integrally formed with an extended portion 33a having a worm wheel 33b formed on its outer peripheral surface as shown in FIG.

그리고, 제2입력회전축(20)의 외주면에는 웜휠(33b)에 치합되는 웜(22)이 구비된다. 따라서, 모터(21)로부터 회전력이 전달되어 제2입력회전축(20)이 회전하면 웜(22)도 같이 회전을 하면서 웜(22)에 치합되는 웜휠(33b)을 회전시키고, 이 웜휠(33b)의 회전에 의해 링기어(33)의 연장부(33a)가 회전하며, 결과적으로 링기어(33)가 회전을 하게 된다.A worm 22 meshing with the worm wheel 33b is provided on the outer circumferential surface of the second input rotary shaft 20. When the second input rotary shaft 20 is rotated by the rotation of the motor 21 and the worm 22 rotates as well, the worm wheel 33b engaged with the worm 22 is rotated. When the worm wheel 33b is rotated, The extension portion 33a of the ring gear 33 rotates, and as a result, the ring gear 33 rotates.

상기 선기어(34)는 유성기어 메카니즘(30)의 가장 중앙에 위치하는 것으로서, 외주면을 따라 기어치가 형성되고, 이 외주면의 기어치가 유성기어(32)의 외주면에 형성된 기어치(도 1과 도 3 및 도 4에 도시된 싱글피니언 유성기어시스템일 경우) 또는 제1유성기어(32a)의 외주면에 형성된 기어치(도 2에 도시된 더블피니언 유성기어시스템일 경우)와 치합된다.The sun gear 34 is located at the center of the planetary gear mechanism 30 and has gear teeth formed along the outer circumferential surface thereof. The gear teeth of the outer circumferential surface of the sun gear 34 are engaged with gear teeth formed on the outer peripheral surface of the planetary gear 32 And a gear tooth (in the case of the double pinion planetary gear system shown in Fig. 2) formed on the outer peripheral surface of the first planetary gear 32a.

상기 출력축(40)은 일측이 유성기어 메카니즘(30)의 선기어(34)에 연결되어 회전력을 제공받고 타측이 발전기(41)에 연결되어, 선기어(34)의 회전력을 발전기(41)에 전달함으로써 전기를 발생시킬 수 있도록 한다.One end of the output shaft 40 is connected to the sun gear 34 of the planetary gear mechanism 30 and the other end of the output shaft 40 is connected to the generator 41 to transmit the rotational force of the sun gear 34 to the generator 41 So that electricity can be generated.

한편, 제1입력회전축(10)은 도 1과 도 2 및 도 4에 도시된 것처럼 유성기어 캐리어(31)의 외측면 중앙에 연결되거나, 도 3에 도시된 것처럼 유성기어 캐리어(31)의 외주면에 직결되는 방식으로 연결되고, 출력축(40)은 선기어(34)에 연결되어 제1입력회전축(10)과 출력축(40)은 동심원상에 배치된다. 그리고, 출력축(40)은 유성기어 캐리어(31)와 링기어(33) 및 선기어(34)와도 동심원상에 배치된다.The first input rotary shaft 10 may be connected to the center of the outer surface of the planetary gear carrier 31 as shown in Figs. 1 and 2 and 4, or may be connected to the outer peripheral surface of the planetary gear carrier 31 And the output shaft 40 is connected to the sun gear 34 so that the first input rotary shaft 10 and the output shaft 40 are concentrically arranged. The output shaft 40 is disposed concentrically with the planetary gear carrier 31, the ring gear 33, and the sun gear 34 as well.

더불어, 제2입력회전축(20)은 앞서 기재한 대로 외주면에 웜(22)이 형성되고 링기어(33)의 연장부(33a)에는 웜(22)에 치합되어 회전하는 웜휠(33b)이 구비되기 때문에, 제2입력회전축(20)과 링기어(33)의 연장부(33a)는 직각으로 교차된다.The worm 22 is formed on the outer peripheral surface of the second input rotary shaft 20 as described above and the worm wheel 33b is provided on the extended portion 33a of the ring gear 33 to rotate with the worm 22 The second input rotary shaft 20 and the extended portion 33a of the ring gear 33 intersect at right angles.

상기 제어부(50)는 모터(21)를 정역방향으로 회전시키고, 모터(21)의 회전속도를 제어한다.The control unit 50 rotates the motor 21 in the normal direction and controls the rotation speed of the motor 21. [

상기와 같이 구성되는 도 1 내지 도 4에 도시된 변속장치의 변속과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다.The shifting process of the transmission shown in FIG. 1 to FIG. 4 configured as described above will be briefly described below.

바람에 의해 메인동력원(11)인 로터 블레이드가 저속 회전하면 메인 샤프트가 저속 회전하고 메인 샤프트와 연결된 제1입력회전축(10)이 회전을 하게 되며, 제1입력회전축(10)의 회전력은 유성기어 캐리어(31)와 유성기어(32) 및 선기어(34)에 순차적으로 전달된다.When the rotor blade, which is the main power source 11, rotates at a low speed by the wind, the main shaft rotates at low speed and the first input rotary shaft 10 connected to the main shaft rotates. The rotational force of the first input rotary shaft 10 is transmitted to the planetary gear And is sequentially transmitted to the carrier 31, the planetary gear 32, and the sun gear 34.

동시에 모터(21)가 작동되어 제2입력회전축(20)이 회전을 하게 되면, 제2입력회전축(20)의 회전력은 링기어(33)와 유성기어(32)에 순차적으로 전달된다.The rotational force of the second input rotary shaft 20 is sequentially transmitted to the ring gear 33 and the planetary gear 32 when the motor 21 is operated and the second input rotary shaft 20 is rotated.

따라서, 메인동력원(11)으로부터 제공되는 회전력과 모터(21)로부터 제공되는 회전력은 조합 변속되어 선기어(34)를 거쳐 출력축(40)에 전달되고 연속적으로 발전기(41)에 전달된다.The rotational force provided from the main power source 11 and the rotational force provided from the motor 21 are combined and transmitted to the output shaft 40 via the sun gear 34 and continuously transmitted to the generator 41. [

한편, 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치는 도 5 내지 도 7에 도시된 것과 같이 구성할 수도 있다.Meanwhile, the transmission for wind power generation using the motor and the planetary gear mechanism according to the present invention may be constructed as shown in Figs. 5 to 7.

도 5는 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제4실시예를 보인 도이고, 도 6은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제5실시예를 보인 도이며, 도 7은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 제6실시예를 보인 도이다.5 is a view showing a fourth embodiment of a transmission for a wind turbine using the motor and the planetary gear mechanism according to the present invention and FIG. 6 is a view showing a fourth embodiment of the transmission for a wind turbine using the motor and the planetary gear mechanism according to the present invention. FIG. 7 is a view showing a sixth embodiment of a transmission for a wind power generation using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention.

도 5 내지 도 7에 도시된 본 발명에 의한 변속장치는 외부에서 동력이 제공되는 제1입력회전축(10)과, 모터(21)로부터 회전력을 제공받는 제2입력회전축(20)과, 상기 제1입력회전축(10) 및 제2입력회전축(20)으로부터 회전력을 제공받는 유성기어 메카니즘(30)과, 상기 유성기어 메카니즘(30)으로부터 회전력을 제공받는 출력축(40)과, 상기 모터(21)를 제어하여 제2입력회전축(20)의 회전방향과 속도를 제어하는 제어부(50)를 포함하여 구성된다.5 to 7 includes a first input rotary shaft 10 to which power is externally supplied, a second input rotary shaft 20 to receive a rotary force from the motor 21, A planetary gear mechanism 30 provided with a rotational force from a first input rotary shaft 10 and a second input rotary shaft 20; an output shaft 40 provided with a rotational force from the planetary gear mechanism 30; And a control unit 50 for controlling the rotational direction and the speed of the second input rotary shaft 20 by controlling the second input rotary shaft 20.

상기 제1입력회전축(10)은 일측 끝단이 메인동력원(11)에 연결되어 회전력을 제공받음으로써 회전하고, 타측 끝단은 유성기어 메카니즘(30)의 링기어(33)에 연결된다.One end of the first input rotary shaft 10 is connected to the main power source 11 and is rotated to receive the rotational force and the other end is connected to the ring gear 33 of the planetary gear mechanism 30.

상기 제2입력회전축(20)은 모터(21)로부터 회전력을 제공받아 회전하는 것으로서, 모터(21)의 회전축이 일체로 연장되어 형성될 수도 있고, 모터(21)의 회전축에 별도의 샤프트가 연결되어 형성될 수도 있다.The second input rotary shaft 20 is rotated by receiving a rotational force from the motor 21 and may be formed integrally with the rotary shaft of the motor 21. A separate shaft may be connected to the rotary shaft of the motor 21 .

여기서, 상기 모터(21)는 전동모터, 유압모터 등이 될 수 있다.Here, the motor 21 may be an electric motor, a hydraulic motor, or the like.

상기 유성기어 메카니즘(30)은 링기어(33)와, 외주면이 상기 링기어(33)의 내주면에 치합되는 복수의 유성기어(32)와, 상기 유성기어(32)가 회전가능하게 설치되는 유성기어 캐리어(31)와, 상기 유성기어(32)에 치합되어 회전하는 선기어(34)를 포함하여 구성된다.The planetary gear mechanism 30 includes a ring gear 33, a plurality of planetary gears 32 whose outer circumferential surfaces are engaged with the inner circumferential surface of the ring gear 33, planetary gears 32, A gear carrier 31, and a sun gear 34 that rotates in engagement with the planetary gear 32.

상기 링기어(33)는 내주면에 기어치가 형성되어 있고, 이 내주면의 기어치에 유성기어(32)가 치합되며, 제1입력회전축(10)에 결합되어 함께 회전한다.The planetary gear 32 meshes with the gear teeth on the inner circumferential surface of the ring gear 33 and is coupled to the first input rotary shaft 10 and rotates together.

부연하면, 링기어(33)는 외측면 중앙부분이 제1입력회전축(10)에 스플라인과 보스의 방식으로 결합되어 제1입력회전축(10)과 함께 동일방향 동일속도로 회전한다.The ring gear 33 is coupled to the first input rotary shaft 10 in the manner of a spline and a boss and rotates at the same speed in the same direction together with the first input rotary shaft 10.

한편, 상기 링기어(33)는 앞서 설명한 것처럼 외측면 중앙부분이 제1입력회전축(10)에 연결될 수 있지만, 도 7에 도시된 것처럼 외주면이 제1입력회전축(10)과 직결되는 방식으로 연결될 수도 있다.The outer peripheral surface of the ring gear 33 may be connected to the first input rotary shaft 10 as shown in FIG. 7, but the outer peripheral surface of the ring gear 33 may be directly connected to the first input rotary shaft 10 It is possible.

이렇게 링기어(33)의 외주면이 제1입력회전축(10)과 직결되는 방식에서도 스플라인과 보스의 결합방식 또는 그 외의 견고한 결합방식을 사용하여 제1입력회전축(10)의 회전력이 손실없이 링기어(33)에 전달될 수 있도록 한다. In this way, even when the outer peripheral surface of the ring gear 33 is directly connected to the first input rotary shaft 10, the rotational force of the first input rotary shaft 10 can be transmitted to the ring gear 33 without loss using the coupling method of the spline and the boss, (33).

더불어, 도 7에 도시된 방식으로 링기어(33)의 외주면에 제1입력회전축(10)을 연결하는 경우에는, 링기어(33)의 외주면에 돌출부(33c)를 형성시키고 제1입력회전축(10)을 직경이 큰 파이프 형상으로 구성한 후, 돌출부(33c)를 제1입력회전축(10) 내부에 스플라인과 보스의 결합방식으로 삽입하여 고정시키는 것도 가능하다.7, when the first input rotary shaft 10 is connected to the outer peripheral surface of the ring gear 33, a protruding portion 33c is formed on the outer peripheral surface of the ring gear 33 and the first input rotary shaft It is also possible to insert the protruding portion 33c into the first input rotary shaft 10 by inserting the spline and the boss in such a manner that the protruding portion 33c is fixed.

상기 유성기어(32)는 유성기어 캐리어(31)의 지지축(31a)에 회전가능하게 지지되어 선기어(34) 둘레에 배치되는 것으로서, 도 5 및 도 7에 도시된 것처럼 선기어(34) 둘레에 다수의 유성기어(32)가 1열로 둘러싸고 있는 싱글피니언 유성기어시스템으로 구성될 수도 있고, 도 6에 도시된 것처럼 선기어(34) 둘레에 다수의 유성기어(32)가 2열로 둘러싸고 있는 더블피니언 유성기어시스템으로 구성될 수도 있다.The planetary gear 32 is rotatably supported on the support shaft 31a of the planetary gear carrier 31 and is disposed around the sun gear 34 and is provided around the sun gear 34 as shown in Figures 5 and 7, A single pinion planetary gear system in which a plurality of planetary gears 32 are surrounded by one row and a double pinion planetary gear system in which a plurality of planetary gears 32 are surrounded by two rows around the sun gear 34, Gear system.

싱글피니언 유성기어시스템일 경우에는 유성기어(32)는 선기어(34)에 외접함과 아울러 링기어(33)에 내접하여 회전한다.In the case of a single pinion planetary gear system, the planetary gear 32 rotates in contact with the sun gear 34 and in contact with the ring gear 33.

더블피니언 유성기어시스템일 경우에는 제1유성기어(32a)와, 상기 제1유성기어(32a)에 외접하는 제2유성기어(32b)로 구성된다.And in the case of a double pinion planetary gear system, a first planetary gear 32a and a second planetary gear 32b that is in contact with the first planetary gear 32a.

상기 제1유성기어(32a)는 선기어(34)에 외접하여 회전한다.The first planetary gear 32a rotates circumscribed by the sun gear 34.

상기 제2유성기어(32b)는 제1유성기어(32a)에 외접함과 아울러 링기어(33)에 내접하여 회전한다. The second planetary gear 32b rotates in contact with the first planetary gear 32a and with the ring gear 33 in contact therewith.

부연하면, 제1유성기어(32a)와 제2유성기어(32b)는 링기어(33)와 선기어(34) 사이에 배치되는데, 제1유성기어(32a)는 선기어(34)와 외접하고, 제2유성기어(32b)는 링기어(33)와 내접하며, 제1유성기어(32a)와 제2유성기어(32b)는 상호 외접하며 회전방향이 반대이다.The first planetary gear 32a and the second planetary gear 32b are disposed between the ring gear 33 and the sun gear 34. The first planetary gear 32a is in contact with the sun gear 34, The second planetary gear 32b is in contact with the ring gear 33. The first planetary gear 32a and the second planetary gear 32b circumscribe each other and are rotated in opposite directions.

상기 유성기어 캐리어(31)는 다수의 유성기어(32)를 회전가능하게 지지하기 위하여 유성기어(32)의 중앙부분을 관통하는 지지축(31a)을 포함한다. 이러한 유성기어 캐리어(31)는 상기 제2입력회전축(20)으로부터 회전력을 제공받는다.The planetary gear carrier 31 includes a support shaft 31a passing through the center portion of the planetary gear 32 for rotatably supporting the plurality of planetary gears 32. [ The planetary gear carrier 31 is provided with rotational force from the second input rotary shaft 20.

부연하면, 유성기어 캐리어(31)는 중앙부분에 출력축(40)을 둘러싸는 중공의 연장부(31b)가 형성되고, 이러한 유성기어 캐리어(31)의 연장부(31b) 외주면에는 웜휠(31c)이 구비된다. 그리고, 제2입력회전축(20)에는 웜휠(31c)에 치합되는 웜(22)이 구비된다. 따라서, 모터(21)로부터 회전력이 전달되어 제2입력회전축(20)이 회전하면 웜(22)도 같이 회전을 하면서 웜(22)에 치합되는 웜휠(31c)을 회전시키고, 이 웜휠(31c)의 회전에 의해 유성기어 캐리어(31)의 연장부(31b)가 회전하며, 결과적으로 유성기어 캐리어(31)가 회전을 하게 된다.The planetary gear carrier 31 has a hollow extension portion 31b surrounding the output shaft 40 at its center portion and a worm wheel 31c is provided on the outer peripheral surface of the extension portion 31b of the planetary gear carrier 31, Respectively. The second input rotary shaft 20 is provided with a worm 22 that meshes with the worm wheel 31c. When the second input rotary shaft 20 is rotated by the rotation of the motor 21 and the worm 22 rotates as well, the worm wheel 31c engaged with the worm 22 is rotated, The extension portion 31b of the planetary gear carrier 31 rotates, and consequently the planetary gear carrier 31 rotates.

상기 선기어(34)는 유성기어 메카니즘(30)의 가장 중앙에 위치하는 것으로서, 외주면을 따라 기어치가 형성되고, 이 외주면의 기어치가 유성기어(32)의 외주면에 형성된 기어치(도 5 및 도 7에 도시된 싱글피니언 유성기어시스템일 경우) 또는 제1유성기어(32a)의 외주면에 형성된 기어치(도 6에 도시된 더블피니언 유성기어시스템일 경우)와 치합된다.The sun gear 34 is located at the very center of the planetary gear mechanism 30 and has gear teeth formed along the outer circumferential surface thereof. The gear teeth of the outer circumferential surface are engaged with gear teeth formed on the outer peripheral surface of the planetary gear 32 (In the case of the single pinion planetary gear system shown in Fig. 6) or a gear tooth (in the case of the double pinion planetary gear system shown in Fig. 6) formed on the outer peripheral surface of the first planetary gear 32a.

상기 출력축(40)은 일측이 유성기어 메카니즘(30)의 선기어(34)에 연결되어 회전력을 제공받고 타측이 발전기(41)에 연결되어, 선기어(34)의 회전력을 발전기(41)에 전달함으로써 전기를 발생시킬 수 있도록 한다.One end of the output shaft 40 is connected to the sun gear 34 of the planetary gear mechanism 30 and the other end of the output shaft 40 is connected to the generator 41 to transmit the rotational force of the sun gear 34 to the generator 41 So that electricity can be generated.

한편, 제1입력회전축(10)은 도 5와 도 6에 도시된 것처럼 링기어(33)의 외측면 중앙에 연결되거나, 도 7에 도시된 것처럼 링기어(33)의 외주면에 직결되는 방식으로 연결되고, 출력축(40)은 선기어(34)에 연결되어 제1입력회전축(10)과 출력축(40)은 동심원상에 배치된다. 그리고, 출력축(40)은 유성기어 캐리어(31)와 링기어(33) 및 선기어(34)와도 동심원상에 배치된다.On the other hand, the first input rotary shaft 10 is connected to the center of the outer surface of the ring gear 33 as shown in Figs. 5 and 6, or directly connected to the outer circumferential surface of the ring gear 33 as shown in Fig. 7 And the output shaft 40 is connected to the sun gear 34 so that the first input rotary shaft 10 and the output shaft 40 are arranged concentrically. The output shaft 40 is disposed concentrically with the planetary gear carrier 31, the ring gear 33, and the sun gear 34 as well.

더불어, 제2입력회전축(20)은 앞서 기재한 대로 외주면에 웜(22)이 형성되고 유성기어 캐리어(31)의 연장부(31b)에는 웜(22)에 치합되어 회전하는 웜휠(31c)이 구비되기 때문에, 제2입력회전축(20)과 유성기어 캐리어(31)의 연장부(31b)는 직각으로 교차된다.The worm 22 is formed on the outer circumferential surface of the second input rotary shaft 20 as described above and the worm wheel 31c is rotated on the extension portion 31b of the planetary gear carrier 31 by engagement with the worm 22 The second input rotary shaft 20 and the extended portion 31b of the planetary gear carrier 31 intersect at right angles.

상기 제어부(50)는 모터(21)를 정역방향으로 회전시키고, 모터(21)의 회전속도를 제어한다.The control unit 50 rotates the motor 21 in the normal direction and controls the rotation speed of the motor 21. [

상기와 같이 구성되는 도 5 내지 도 7에 도시된 변속장치의 변속과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다.The shifting process of the transmission shown in FIG. 5 to FIG. 7 configured as described above will be briefly described below.

바람에 의해 메인동력원(11)인 로터 블레이드가 저속 회전하면 메인 샤프트가 저속 회전하고 메인 샤프트와 연결된 제1입력회전축(10)이 회전을 하게 되며, 제1입력회전축(10)의 회전력은 링기어(33)와 유성기어(32) 및 선기어(34)에 순차적으로 전달된다.When the rotor blade, which is the main power source 11, rotates at a low speed by the wind, the main shaft rotates at low speed and the first input rotary shaft 10 connected to the main shaft rotates. The rotational force of the first input rotary shaft 10 is transmitted to the ring gear The sun gear 33, the planetary gear 32 and the sun gear 34 in sequence.

동시에 모터(21)가 작동되어 제2입력회전축(20)이 회전을 하게 되면, 제2입력회전축(20)의 회전력은 유성기어 캐리어(31)와 유성기어(32)에 순차적으로 전달된다.The rotational force of the second input rotary shaft 20 is sequentially transmitted to the planetary gear carrier 31 and the planetary gear 32 when the motor 21 is operated and the second input rotary shaft 20 is rotated.

따라서, 메인동력원(11)으로부터 제공되는 회전력과 모터(21)로부터 제공되는 회전력은 조합 변속되어 선기어(34)를 거쳐 출력축(40)에 전달되고 연속적으로 발전기(41)에 전달된다.The rotational force provided from the main power source 11 and the rotational force provided from the motor 21 are combined and transmitted to the output shaft 40 via the sun gear 34 and continuously transmitted to the generator 41. [

한편, 도 8은 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치에 기어박스가 포함된 모습을 보인 도로서, 풍력 발전설비에 포함되는 기어박스(60)의 선단에 메인동력원(11)인 로터 블레이드가 메인 샤프트를 통해 연결되어 회전력을 전달받고, 기어박스(60)의 출력축이 제1입력회전축(10)로서 링기어(33)에 연결되어 링기어(33)에 회전력을 전달하는 구조를 보이고 있다.8 is a view showing a gear box including a gearbox for a wind turbine using a motor and a planetary gear mechanism according to the present invention. The gear box 60 includes a main power source And the output shaft of the gear box 60 is connected to the ring gear 33 as the first input rotary shaft 10 to transmit the rotational force to the ring gear 33 .

이러한 모습을 보이는 도 8은 앞서 설명한 도 5에 기어박스(60)를 포함시켜 구성한 것인데, 이러한 기어박스(60)는 도 5 뿐만 아니라 도 1 내지 도 4와 도 6 및 도 7에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다.FIG. 8 showing such a configuration includes the gear box 60 shown in FIG. 5 described above. This gear box 60 is applied in the same manner to FIGS. 1 to 4, 6, and 7 as well as FIG. .

위와 같이 구성되는 본 발명에 의한 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치의 변속과정과 범위에 대하여 도 1과 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.The shift process and range of the power transmission for a wind power generation using the motor and the planetary gear mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 6. FIG.

먼저, 도 1을 참조하여 싱글피니언 유성기어 메카니즘에서의 변속 효과에 대해 간략히 설명한다.First, the shifting effect in the single pinion planetary gear mechanism will be briefly described with reference to FIG.

저속의 제1입력회전축(10)은 유성기어 메카니즘(30)의 유성기어 캐리어(31)와 동일방향 동일속도로 회전한다. 제2입력회전축(20)은 웜(22)과 웜휠(33b)의 기어치합의 결과로 링기어(33)의 회전속도가 감속되어 회전된다. 즉, 링기어(33)의 회전방향과 회전속도가 목표수준이 되도록 모터(21)와 제2입력회전축(20)을 제어한다. 고속의 출력축(40)은 선기어(34)와 동일방향과 속도로 회전한다.The low-speed first input rotary shaft 10 rotates at the same speed as the planetary gear carrier 31 of the planetary gear mechanism 30 in the same direction. The rotational speed of the ring gear 33 is decelerated by the second input rotary shaft 20 as a result of gear summing of the worm 22 and the worm wheel 33b. That is, the motor 21 and the second input rotary shaft 20 are controlled so that the rotational direction and the rotational speed of the ring gear 33 become the target levels. The high-speed output shaft 40 rotates in the same direction and speed as the sun gear 34.

따라서, 제1입력회전축(10)의 회전방향과 회전속도는 유성기어 캐리어(31)의 회전방향과 회전속도라 할 수 있고, 출력축(40)의 회전방향과 회전속도는 선기어(34)의 회전방향과 회전속도라 할 수 있다.The rotation direction and the rotational speed of the first input rotary shaft 10 can be referred to as the rotational direction and the rotational speed of the planetary gear carrier 31. The rotational direction and the rotational speed of the output shaft 40 are determined by the rotation of the sun gear 34 Direction and rotational speed.

먼저, 모터(21)가 정지상태여서 모터(21)의 회전력을 제공받는 링기어(33)가 고정되고, 유성기어 캐리어(31)가 입력요소로 선기어(34)가 출력요소로 작용될 경우, 도 1과 같이 선기어(34) 둘레에 다수의 유성기어(32)가 1렬로 둘러싸고 있는 싱글피니언 유성기어시스템에서의 고정된 변속비는 유성기어 캐리어(31) 1회전시 선기어(34)는 (선기어 잇수 + 링기어 잇수) / 선기어 잇수 배 만큼 증속된다.First, when the ring gear 33, to which the motor 21 is in the stopped state and is given the rotational force of the motor 21, is fixed and the planetary gear carrier 31 is the input element and the sun gear 34 is acting as the output element, 1, a fixed speed ratio in a single pinion planetary gear system in which a plurality of planetary gears 32 surround one another around the sun gear 34 is a fixed speed ratio when the sun gear 34 rotates one revolution + Number of teeth of ring gear) / number of sun gear teeth.

링기어(33) 잇수(ZR)를 120, 선기어(34) 잇수(ZS)를 12이라 하면, (ZS+ZR)/ZS = 132/12 = 11로 11배 증속된다.The number of teeth of the ring gear 33 is set to 120 and the number of teeth 34 of the sun gear 34 is set to 12, the speed is increased 11 times by (ZS + ZR) / ZS = 132/12 =

블레이드의 회전에 의한 메인샤프트의 회전속도는 4rpm, 이를 유성기어 캐리어(31)가 동일 속도로 회전하는 것과 같다고 가정하면, 출력축(40)과 선기어(34)의 회전속도는 4rpm × (ZS+ZR)/ZS = 44rpm이다.Assuming that the rotational speed of the main shaft due to the rotation of the blades is 4 rpm and that the planetary gear carrier 31 rotates at the same speed, the rotation speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 is 4 rpm x (ZS + ZR ) / ZS = 44 rpm.

상기 계산식을 적용하여 유성기어 캐리어(31)가 4, 8, 12rpm으로 회전되면, 출력축(40)과 선기어(34)의 회전방향과 회전속도는 각각 44, 88, 132rpm이 된다. When the planetary gear carrier 31 is rotated at 4, 8, and 12 rpm, the rotational direction and rotational speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 are 44, 88, and 132 rpm, respectively,

표 1은 이에 대한 요약 표이다. 이하 편의상 회전축을 기준으로 + 는 시계방향으로, - 는 반시계방향으로 정하고, + 표시는 생략한다.Table 1 is a summary table. For convenience, + is set clockwise and - is set counterclockwise with respect to the rotation axis, and the + sign is omitted.

1st Input (Carrier)1 st Input (Carrier) 4 rpm4 rpm 8 rpm8 rpm 12 rpm12 rpm 2nd Input (Ring)2 nd Input (Ring) 0 rpm0 rpm 0 rpm0 rpm 10 rpm10 rpm Output (Sun)Output (Sun) 44 rpm 44 rpm 88 rpm88 rpm 132 rpm132 rpm

한편, 메인동력원(11)의 회전력을 제공받는 유성기어 캐리어(31)가 고정되고, 모터(21) 및 제2입력회전축(20)과 연결된 링기어(33)가 입력요소로, 선기어(34)가 출력요소로 작용될 경우, 싱글피니언 유성기어 메카니즘에서의 고정된 변속비는 링기어(33) 1회전시 선기어(34)는 ― 링기어 잇수 / 선기어 잇수 배 만큼 역전증속된다. A planetary gear carrier 31 which is provided with a rotational force of the main power source 11 is fixed and a ring gear 33 connected to the motor 21 and the second input rotary shaft 20 is an input element. The fixed speed ratio in the single pinion planetary gear mechanism is increased by the number of teeth of the sun gear 34 by the number of teeth of the ring gear / sun gear when the ring gear 33 is rotated once.

싱글피니언 유성기어 메카니즘에서 링기어의 회전방향과 선기어의 회전방향은 상호 반대이다. 상기의 잇수를 적용하면, -ZR/ZS = -120/12 = -10로 10배 역전증속된다. In the single pinion planetary gear mechanism, the rotation direction of the ring gear and the rotation direction of the sun gear are opposite to each other. When the above number of teeth is applied, -ZR / ZS = -120/12 = -10.

표 2는 메인동력원(11)과 연결된 유성기어 캐리어(31)가 정지상태에서 모터(21) 및 제2입력회전축(20)과 연결된 링기어(33)가 ―30rpm, 0rpm, +30rpm으로 각각 회전할 경우에 출력축(40)과 선기어(34)의 회전방향과 회전속도를 나타낸 것이다.Table 2 shows that when the planetary gear carrier 31 connected to the main power source 11 is in the stopped state and the ring gear 33 connected to the motor 21 and the second input rotary shaft 20 rotates at -30 rpm, The rotation direction and rotation speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 are shown.

1st Input (Carrier)1 st Input (Carrier) 0 rpm0 rpm 0 rpm0 rpm 0 rpm0 rpm 2nd Input (Ring)2 nd Input (Ring) - 30 rpm- 30 rpm 0 rpm0 rpm + 30 rpm+ 30 rpm Output (Sun)Output (Sun) + 300 rpm+ 300 rpm 0 rpm 0 rpm - 300 rpm- 300 rpm

메인동력원(11)과 연결된 제1입력회전축(10)과 유성기어 캐리어(31)의 회전속도가 4rpm으로 일정하고, 모터(21) 및 제2입력회전축(20)과 연결된 링기어(33)가 ―30rpm, 0rpm, +30rpm을 각각 회전할 경우에 출력축(40)과 선기어(34)의 회전방향과 회전속도는 표 3과 같다.The ring gear 33 connected to the motor 21 and the second input rotary shaft 20 has a constant rotational speed of 4 rpm and the rotational speed of the first input rotary shaft 10 and the planetary gear carrier 31 connected to the main power source 11 Table 3 shows the rotation direction and rotation speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 when rotating at -30 rpm, 0 rpm and +30 rpm, respectively.

1st Input (Carrier)1 st Input (Carrier) 4 rpm4 rpm 4 rpm4 rpm 4 rpm4 rpm 2nd Input (Ring)2 nd Input (Ring) - 30 rpm- 30 rpm 0 rpm0 rpm + 30 rpm+ 30 rpm Output (Sun)Output (Sun) 344 rpm344 rpm 44 rpm 44 rpm - 256 rpm- 256 rpm

앞서 기술한 바와 같이 싱글피니언 유성기어 메카니즘 구조는 링기어와 선기어 잇수 차이와 입/출력 요소 등에 의해 다양한 출력 회전속도가 생성된다. As described above, in the single pinion planetary gear mechanism structure, various output rotational speeds are generated by the difference in the number of sun gear teeth and the input / output elements of the ring gear.

링기어 잇수(ZR) 120, 선기어 잇수(ZS) 12의 조건하에서는 메인동력원(11)과 연결된 제1입력회전축(10)과 유성기어 캐리어(31)가 4 rpm으로 일정하게 회전하고, 모터(21) 및 제2입력회전축(20)과 연결된 링기어(33)가 고정(0 rpm)이면, 출력축(40)과 선기어(34)의 회전속도는 44rpm으로 생성되는 것을 알 수 있다. The first input rotary shaft 10 connected to the main power source 11 and the planetary gear carrier 31 constantly rotate at 4 rpm under the condition of the number of teeth of the ring gear ZR 120 and the number of teeth of the sun gear ZS 12, And the ring gear 33 connected to the second input rotary shaft 20 is fixed (0 rpm), the rotational speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 is generated at 44 rpm.

아울러 유성기어 캐리어(31)가 4rpm으로 일정하게 회전하고 링기어(33)가 시계방향(+)으로 또는 시계반대방향(-)으로 각각 30rpm씩 회전하면, 출력요소인 선기어(34)는 각각 -256rpm, 344 rpm으로 변속이 발생된다. When the planetary gear carrier 31 rotates constantly at 4 rpm and the ring gear 33 rotates clockwise (+) or counterclockwise (-) by 30 rpm, the sun gear 34, which is an output element, The shift occurs at 256 rpm and 344 rpm.

따라서, 모터와 싱글피니언 유성기어 메카니즘을 이용하여 변속을 할 수 있다.Therefore, the shifting can be performed using the motor and the single pinion planetary gear mechanism.

표 4는 제1입력요소로서 유성기어 캐리어(31)가 4rpm, 8rpm, 12rpm으로 회전하고, 제2입력요소로서 링기어(33)가 ―120 ~ +120rpm까지 30rpm씩 회전속도가 변화할 때 출력요소인 선기어(34)의 변화된 회전속도 데이터이다.Table 4 shows that when the planetary gear carrier 31 rotates at 4 rpm, 8 rpm, 12 rpm as the first input element and the rotational speed of the ring gear 33 as the second input element changes from 30 rpm to -120 rpm to -120 rpm, Is the changed rotational speed data of the sun gear 34, which is an element.

1st Input (Carrier) rpm1 st Input (Carrier) rpm 4 rpm4 rpm 8 rpm8 rpm 12 rpm12 rpm 2nd Input
(Ring)2 nd Input
(Ring) 120 rpm120 rpm -1156-1156 -1112-1112 -1068-1068 90 rpm90 rpm -856-856 -812-812 -768-768 60 rpm60 rpm -556-556 -512-512 -468-468 30 rpm30 rpm -256-256 -212-212 -168-168 0 rpm0 rpm 44 44 8888 132132 -30 rpm-30 rpm 344344 388388 432432 -60 rpm-60 rpm 644644 688688 732732 -90 rpm-90 rpm 944944 988988 10321032 -120 rpm-120 rpm 12441244 12881288 13321332

종래의 풍력발전장치에 있어, 증속기는 고정 증속비율로 증속하는데 로터의 회전속도가 4, 8, 12 rpm이라 하고, 고정 증속비가 100배라 할 경우에 각각의 출력축 회전속도는 400, 800, 1200 rpm이 된다.In a conventional wind power generator, the speed of the accelerator is increased at a fixed speed increasing ratio, and the rotational speed of the rotor is 4, 8, 12 rpm. When the fixed speed increasing ratio is 100, the output shaft rotational speed is 400, 800, .

본 발명의 변속장치가 장착될 경우에는 모터의 회전수 제어를 통해 로터의 회전속도가 목표 설계 회전속도보다 저속인 4 rpm, 8 rpm이라 하여도 출력축 회전속도를 1,200rpm으로 할 수 있고, 도시는 하지 않았지만 블레이드의 회전속도가 목표범위를 초과할 경우에 발전기의 목표 로터 회전수로 회전속도를 조절할 수도 있다. 이 경우에 출력축에 토크를 분기할 별도의 장치를 부가하여 제2의 발전기를 배치할 수도 있다. When the transmission of the present invention is mounted, the output shaft rotation speed can be set to 1,200 rpm even if the rotation speed of the rotor is controlled to be 4 rpm or 8 rpm, which is lower than the target design rotation speed, If the rotational speed of the blade exceeds the target range, the rotational speed of the generator may be adjusted by the target rotor speed. In this case, the second generator may be disposed by adding a separate device for branching the torque to the output shaft.

표 4에서 알 수 있듯이, 메인동력원(11)과 연결된 제1입력회전축(10)과 유성기어 캐리어(31)가 4 rpm, 8 rpm 혹은 12 rpm 등으로 회전되면, 모터(21)와 제2입력회전축(20)과 연결된 링기어(33)를 시계방향(+) 혹은 반시계방향(-)으로 ―120 rpm ~ 120rpm으로 회전시키면, 출력축(40)과 연결된 선기어(34)의 회전수는 목표 회전수로 변속될 수 있다. As shown in Table 4, when the first input rotary shaft 10 connected to the main power source 11 and the planetary gear carrier 31 are rotated at 4 rpm, 8 rpm or 12 rpm, the motor 21 and the second input When the ring gear 33 connected to the rotary shaft 20 is rotated in the clockwise direction (+) or the counterclockwise direction (-) at -120 rpm to 120 rpm, the number of rotations of the sun gear 34 connected to the output shaft 40 becomes the target rotation Gt;

표 4는 모터(21)와 제2입력회전축(20)과 연결된 링기어(33)의 회전속도 간격을 30rpm으로 설정한 결과인데, 링기어(33)의 회전속도를 1rpm으로 설정할 수도 있다. 본 발명의 변속장치는 무단 변속이 가능하다. 아울러, 모터(21)와 제2입력회전축(20)과 연결된 링기어(33)의 회전속도를 ± 120 rpm 이상으로 하여 목표 발전 회전속도로 출력축(40)이 회전하도록 할 수도 있다.Table 4 shows the result of setting the rotation speed interval of the ring gear 33 connected to the motor 21 and the second input rotary shaft 20 to 30 rpm. However, the rotation speed of the ring gear 33 can be set to 1 rpm. The transmission of the present invention is capable of continuously-variable shifting. The output shaft 40 may be rotated at the target generator rotational speed by setting the rotational speed of the ring gear 33 connected to the motor 21 and the second input rotational shaft 20 to ± 120 rpm or more.

도 1의 경우처럼 싱글피니언 유성기어 메카니즘에서 유성기어 캐리어(31)를 메인동력원(11)과 연결된 제1입력요소로, 모터(21)와 연결된 링기어(33)를 제2입력요소로 할 경우에, 출력요소인 선기어(34)의 회전속도는 표 4에 나타나듯이 [선기어 잇수(ZS) + 링기어 잇수(ZR)]/선기어 잇수(ZS) 배 만큼 증속과 -ZR/ZS 배 만큼 역전증속이 조합되어 변속이 된다. 여기서, 링기어 잇수(ZR)와 선기어 잇수(ZS)는 조정가능하다.In the single pinion planetary gear mechanism as in the case of Fig. 1, when the planetary gear carrier 31 is the first input element connected to the main power source 11 and the ring gear 33 connected to the motor 21 is the second input element , The rotational speed of the sun gear 34 as an output element is increased by the amount of [sun gear number (ZS) + number of ring gear teeth (ZR)] / number of sun gear teeth (ZS) So that a shift is made. Here, the number of teeth of the ring gear ZR and the number of teeth of the sun gear ZS can be adjusted.

지금부터는 도 6을 참조하여 더블피니언 유성기어 메카니즘에서의 변속효과에 대해 간략히 설명한다.Hereinafter, the shifting effect in the double pinion planetary gear mechanism will be briefly described with reference to FIG.

제1입력회전축(10)은 유성기어 메카니즘(30)의 링기어(33)와 동일방향 동일속도로 회전한다. 제2입력회전축(20)은 웜휠(31c)과 웜(22)의 기어치합의 결과로 유성기어 캐리어(31)의 회전속도가 감속되어 회전된다. 즉, 유성기어 캐리어(31)의 회전방향과 회전속도가 목표수준이 되도록 모터(21)와 제2입력회전축(20)을 제어한다. 출력축(40)은 선기어(34)와 동일방향과 속도로 회전한다.The first input rotary shaft 10 rotates at the same speed as the ring gear 33 of the planetary gear mechanism 30 in the same direction. The rotational speed of the planetary gear carrier 31 is reduced by rotating the second input rotary shaft 20 as a result of gear summing of the worm wheel 31c and the worm 22. That is, the motor 21 and the second input rotary shaft 20 are controlled such that the rotational direction and the rotational speed of the planetary gear carrier 31 become the target levels. The output shaft 40 rotates in the same direction and speed as the sun gear 34.

따라서, 제1입력회전축(10)의 회전방향과 회전속도는 링기어(33)의 회전방향과 회전속도라 할 수 있고, 출력축(40)의 회전방향과 회전속도는 선기어(34)의 회전방향과 회전속도라 할 수 있다.The rotational direction and the rotational speed of the first input rotary shaft 10 can be referred to as the rotational direction and the rotational speed of the ring gear 33. The rotational direction and the rotational speed of the output shaft 40 are set in the rotational direction of the sun gear 34 And the rotation speed.

먼저, 모터(21)가 정지상태여서 모터(21)의 회전력을 제공받는 유성기어 캐리어(31)가 고정되고, 링기어(33)가 입력요소로 선기어(34)가 출력요소로 작용될 경우, 도 6과 같이 선기어(34) 둘레에 다수의 유성기어(32)가 2열로 둘러싸고 있는 더블피니언 유성기어 메카니즘에서의 고정된 변속비는 링기어(33)가 1회전시 선기어(34)는 링기어 잇수/선기어 잇수 배 만큼 증속된다. First, when the planetary gear carrier 31 to which the motor 21 is stopped and is given the rotational force of the motor 21 is fixed and the ring gear 33 as the input element and the sun gear 34 as the output element, The fixed speed ratio in the double pinion planetary gear mechanism in which a plurality of planetary gears 32 are surrounded by the sun gear 34 in two rows as shown in Fig. 6 is that when the ring gear 33 rotates once, the sun gear 34 is rotated at the ring gear teeth number / It is increased by the number of sun gear teeth.

링기어(33) 잇수(ZR)를 120, 선기어(34) 잇수(ZS)를 12라 하면, 링기어 잇수(ZR)/선기어 잇수(ZS) = 120/12 = 10로 10배 증속된다.The number of teeth of the ring gear 33 is 120, and the number of teeth of the sun gear 34 is 12, the number of teeth of the ring gear ZR / the number of teeth of the sun gear ZS = 120/12 = 10.

메인샤프트의 회전속도가 4rpm, 이를 링기어(33)가 동일 속도로 회전하는 것과 같다고 가정하면, 출력축(40)과 선기어(34)의 회전속도는 4rpm × ZR/ZS = 40rpm이다. Assuming that the rotation speed of the main shaft is 4 rpm and that the ring gear 33 rotates at the same speed, the rotation speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 is 4 rpm x ZR / ZS = 40 rpm.

상기 계산식을 적용하여 링기어(33)가 4, 8, 12rpm으로 회전하면, 출력축(40)과 선기어(34)의 회전방향과 회전속도는 각각 40, 80, 120rpm이 된다.When the ring gear 33 rotates at 4, 8, and 12 rpm, the rotational direction and rotational speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 are 40, 80, and 120 rpm, respectively, by the above calculation formula.

표 5는 이에 대한 요약 표이다. 이하 편의상 회전축을 기준으로 + 는 시계방향으로, - 는 반시계방향으로 정하고, + 표시는 생략한다.Table 5 is a summary table. For convenience, + is set clockwise and - is set counterclockwise with respect to the rotation axis, and the + sign is omitted.

1st Input (Ring)1 st Input (Ring) 4 rpm4 rpm 8 rpm8 rpm 12 rpm12 rpm 2nd Input (Carrier)2 nd Input (Carrier) 0 rpm0 rpm 0 rpm0 rpm 0 rpm0 rpm Output (Sun)Output (Sun) 40 rpm40 rpm 80 rpm 80 rpm 120 rpm120 rpm

한편, 메인동력원(11)의 회전력을 제공받는 링기어(33)가 고정되고, 모터(21) 및 제2입력회전축(20)과 연결된 유성기어 캐리어(31)가 입력요소로, 선기어(34)가 출력요소로 작용될 경우, 더블피니언 유성기어 메카니즘에서의 고정된 변속비는 유성기어 캐리어(31) 1회전시 선기어(34)는 [선기어 잇수(ZS) - 링기어 잇수(ZR)] / 선기어 잇수(ZS) 배 만큼 역전증속된다.A planetary gear carrier 31 connected to the motor 21 and the second input rotary shaft 20 is an input element and a sun gear 34 is connected to the sun gear 34. [ The fixed speed ratio in the double pinion planetary gear mechanism is set such that when one revolution of the planetary gear carrier 31, the sun gear 34 is rotated in the [sun gear teeth number ZS - ring gear teeth number ZR] / sun gear teeth number (ZS) times.

더블피니언 유성기어 메카니즘에서 링기어의 회전방향과 선기어의 회전방향은 동일하다. 상기의 잇수를 적용하면, (ZS-ZR)/ZS = (12-120)/12) = -9로 9배 역전증속된다. In the double pinion planetary gear mechanism, the rotation direction of the ring gear and the rotation direction of the sun gear are the same. When the above number of teeth is applied, the reverse rotation speed is increased 9 times by (ZS-ZR) / ZS = (12-120) / 12) = -9.

표 6은 메인동력원(11)과 연결된 링기어(33)가 정지상태에서 모터(21) 및 제2입력회전축(20)과 연결된 유성기어 캐리어(31)가 ―30rpm, 0rpm, +30rpm으로 각각 회전할 경우에 출력축(40)과 선기어(34)의 회전방향과 회전속도를 나타낸 것이다.Table 6 shows that when the planetary gear carrier 31 connected to the motor 21 and the second input rotary shaft 20 is rotated at -30 rpm, 0 rpm, and +30 rpm, respectively, while the ring gear 33 connected to the main power source 11 is stopped, The rotation direction and rotation speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 are shown.

1st Input (Ring)1 st Input (Ring) 0 rpm0 rpm 0 rpm0 rpm 0 rpm0 rpm 2nd Input (Carrier)2 nd Input (Carrier) - 30 rpm- 30 rpm 0 rpm0 rpm + 30 rpm+ 30 rpm Output (Sun)Output (Sun) 270 rpm270 rpm 0 rpm 0 rpm - 270 rpm- 270 rpm

메인동력원(11)과 연결된 제1입력회전축(10)과 링기어(33)의 회전속도가 4rpm으로 일정하고, 모터(21) 및 제2입력회전축(20)과 연결된 유성기어 캐리어(31)가 ―30rpm, 0rpm, +30rpm을 각각 회전할 경우에 출력축(40)과 선기어(34)의 회전방향과 회전속도는 표 7과 같다.The planetary gear carrier 31 connected to the motor 21 and the second input rotary shaft 20 has a constant rotational speed of 4 rpm and the rotational speed of the first input rotary shaft 10 and the ring gear 33 connected to the main power source 11 Table 7 shows the rotation direction and rotation speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 when rotating at -30 rpm, 0 rpm and +30 rpm, respectively.

1st Input (Ring)1 st Input (Ring) 4 rpm4 rpm 4 rpm4 rpm 4rpm4 rpm 2nd Input (Carrier)2 nd Input (Carrier) - 30 rpm- 30 rpm 0 rpm0 rpm + 30 rpm+ 30 rpm Output (Sun)Output (Sun) 310 rpm310 rpm 40 rpm 40 rpm - 230 rpm- 230 rpm

앞서 기술한 바와 같이 더블피니언 유성기어 메카니즘 구조는 링기어와 선기어 잇수 차이와 입/출력 요소 등에 의해 다양한 출력 회전속도가 생성된다. As described above, the double pinion planetary gear mechanism structure generates various output rotational speeds by the difference in the number of sun gear teeth and the input / output elements of the ring gear.

링기어 잇수(ZR) 120, 선기어 잇수(ZS) 12의 조건하에서는 메인동력원(11)과 연결된 제1입력회전축(10)과 링기어(33)가 4 rpm으로 일정하게 회전하고, 모터(21) 및 제2입력회전축(20)과 연결된 유성기어 캐리어(31)가 고정(0 rpm)이면, 출력축(40)과 선기어(34)의 회전속도는 40rpm으로 생성되는 것을 알 수 있다. The first input rotary shaft 10 and the ring gear 33 connected to the main power source 11 are constantly rotated at 4 rpm under the condition of the number of teeth of the ring gear ZR 120 and the number of teeth of the sun gear ZS 12, And the planetary gear carrier 31 connected to the second input rotary shaft 20 is fixed (0 rpm), the rotational speed of the output shaft 40 and the sun gear 34 is generated at 40 rpm.

아울러 링기어(33)가 4rpm으로 일정하게 회전하고 유성기어 캐리어(31)가 시계방향(+)으로 혹은 시계반대방향(-)으로 각각 30rpm씩 회전하면, 출력요소인 선기어(34)는 각각 -230rpm, 310rpm으로 변속이 발생된다. When the ring gear 33 rotates constantly at 4 rpm and the planetary gear carrier 31 rotates clockwise (+) or counterclockwise (-) by 30 rpm, the sun gear 34, which is an output element, 230 rpm, 310 rpm.

따라서, 모터와 더블피니언 유성기어 메카니즘을 이용하여 변속을 할 수 있다.Therefore, the shift can be performed using the motor and the double pinion planetary gear mechanism.

표 8은 제1입력요소로서 링기어(33)가 4rpm, 8rpm, 12pm으로 회전하고, 제2입력요소로서 유성기어 캐리어(31)가 ―40 ~ +40rpm까지 30rpm씩 회전속도가 변화할 때 출력요소인 선기어(34)의 변화된 회전속도 데이터이다.Table 8 shows the output when the ring gear 33 rotates at 4 rpm, 8 rpm and 12 pm as the first input element and the rotational speed of the planet gear carrier 31 as the second input element changes from -40 to +40 rpm, Is the changed rotational speed data of the sun gear 34, which is an element.

1st Input (Ring) rpm1 st Input (Ring) rpm 4 rpm4 rpm 8 rpm8 rpm 12 rpm12 rpm 2nd Input
(Carrier)2 nd Input
(Carrier) 120 rpm120 rpm -1040-1040 -1000-1000 -960-960 90 rpm90 rpm -770-770 -730-730 -690-690 60 rpm60 rpm -500-500 -460-460 -420-420 30 rpm30 rpm -230-230 -190-190 -150-150 0 rpm0 rpm 4040 8080 120120 -30 rpm-30 rpm 310310 350350 390390 -60 rpm-60 rpm 580580 620620 660660 -90 rpm-90 rpm 850850 890890 930930 -120 rpm-120 rpm 11201120 11601160 12001200

표 8에서 알 수 있듯이, 메인동력원(11)과 연결된 제1입력회전축(10)과 링기어(33)를 4, 8 또는 12rpm 등으로 일정하게 회전하면서, 모터(21)와 제2입력회전축(20)과 연결된 유성기어 캐리어(31)를 시계방향(+) 혹은 반시계방향(-)으로 ―120 rpm ~ 120 rpm으로 회전시키면, 출력축(40)과 연결된 선기어(34)의 회전수는 변속될 수 있다.As can be seen from Table 8, the first input rotary shaft 10 and the ring gear 33 connected to the main power source 11 are constantly rotated at 4, 8, or 12 rpm while the motor 21 and the second input rotary shaft The number of rotations of the sun gear 34 connected to the output shaft 40 is changed by rotating the planetary gear carrier 31 connected to the output shaft 40 from -120 rpm to 120 rpm in the clockwise direction .

표 8은 모터(21)와 제2입력회전축(20)과 연결된 유성기어 캐리어(31)의 회전속도 간격을 30rpm으로 설정한 결과로 유성기어 캐리어(31)의 회전속도를 1rpm으로도 설정할 수 있다. 본 발명으로 무단변속이 가능하다. 아울러, 모터(21)와 제2입력회전축(20)과 연결된 링기어(33)의 회전속도를 ± 120 rpm 이상으로 하여 목표 발전 회전속도로 출력축(40)이 회전하도록 할 수도 있다.Table 8 can set the rotational speed of the planetary gear carrier 31 to 1 rpm as a result of setting the rotational speed interval of the planetary gear carrier 31 connected to the motor 21 and the second input rotational shaft 20 to 30 rpm . The present invention enables a continuously variable transmission. The output shaft 40 may be rotated at the target generator rotational speed by setting the rotational speed of the ring gear 33 connected to the motor 21 and the second input rotational shaft 20 to ± 120 rpm or more.

도 6의 경우처럼 더블피니언 유성기어 메카니즘에서 링기어(33)를 메인동력원(11)과 연결된 제1입력요소로, 모터(21)와 연결된 유성기어 캐리어(31)를 제2입력요소로 할 경우에, 출력요소인 선기어(34)의 회전속도는 표 8에 나타나듯이 링기어 잇수(ZR)/선기어 잇수(ZS) 배 만큼 증속과 [선기어 잇수(ZS)- 링기어 잇수(ZR)] / 선기어 잇수(ZS) 배 만큼 역전증속이 조합되어 증감속이 된다. 여기서 링기어 잇수(ZR)와 선기어 잇수(ZS)는 조정가능하다.In the double pinion planetary gear mechanism as in the case of Fig. 6, when the ring gear 33 is the first input element connected to the main power source 11 and the planetary gear carrier 31 connected to the motor 21 is the second input element The number of teeth of the sun gear (ZS) to the number of teeth of the ring gear (ZR) / the number of teeth of the sun gear (ZR) by the number of teeth of the ring gear ZR / the number of teeth of the sun gear ZS as shown in Table 8, (ZS) times the reverse rotation speed increase / decrease. Here, the number of teeth of the ring gear ZR and the number of teeth of the sun gear ZS are adjustable.

본 발명의 변속장치가 장착될 경우에, 로터의 저속 메인샤프트의 회전속도가 발전기의 목표(설계) 회전속도보다 저속이거나 가변속이더라도 목표 설계 회전속도로 발전기가 회전되도록 할 수 있다. 즉, 모터와 유성기어 메카니즘을 이용하여 발전기와 연결된 출력축이 목표 설계 회전속도로 회전되도록 할 수 있다.When the transmission of the present invention is mounted, the generator can be rotated at the target design rotational speed even if the rotational speed of the rotor's low speed main shaft is slower than the target (design) rotational speed of the generator or is variable. That is, by using the motor and the planetary gear mechanism, the output shaft connected to the generator can be rotated at the target design rotational speed.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that various modifications may be made by those skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or viewpoint of the present invention.

10: 제1입력회전축 11: 메인동력원
20: 제2입력회전축 21: 모터
22: 웜 30: 유성기어 메카니즘
31: 유성기어 캐리어 31a: 지지축
31b: 연장부 31c: 웜휠
31d: 돌출부 32: 유성기어
32a: 제1유성기어 32b: 제2유성기어
33: 링기어 33a: 연장부
33b: 웜휠 33c: 돌출부
34: 선기어 40: 출력축
41: 발전기 50: 제어부
60: 기어박스10: first input rotary shaft 11: main power source
20: second input rotary shaft 21: motor
22: Worm 30: Planetary gear mechanism
31: planetary gear carrier 31a: support shaft
31b: extension part 31c: worm wheel
31d: protrusion 32: planetary gear
32a: first planetary gear 32b: second planetary gear
33: ring gear 33a: extension part
33b: worm wheel 33c:
34: sun gear 40: output shaft
41: Generator 50:
60: Gear box

Claims (11)

메인동력원(11)에 연결되어 회전하는 제1입력회전축(10)과;
모터(21)로부터 회전력을 제공받는 제2입력회전축(20)과;
상기 제1입력회전축(10)에 결합되어 함께 회전하는 유성기어 캐리어(31)와, 상기 유성기어 캐리어(31)에 회전가능하게 설치되는 복수의 유성기어(32)와, 내주면이 상기 유성기어(32)의 외주면에 치합되고 상기 제2입력회전축(20)으로부터 회전력을 제공받는 링기어(33)와, 상기 유성기어(32)에 치합되어 회전하는 선기어(34)를 포함하는 유성기어 메카니즘(30)과;
일측이 상기 유성기어 메카니즘(30)의 선기어(34)에 연결되어 회전력을 제공받고, 타측이 발전기(41)에 연결되는 출력축(40)과;
상기 모터(21)를 제어하여 제2입력회전축(20)의 회전방향과 속도를 제어하는 제어부(50);를 포함하되,
상기 제2입력회전축(20)은 외주면에 웜(22)이 구비되고, 상기 링기어(33)는 상기 웜(22)이 치합되는 웜휠(33b)이 외주면에 구비된 연장부(33a)를 구비하며,
상기 제1입력회전축(10)은 상기 출력축(40)과 동심원상에 배치되고,
상기 제1입력회전축(10)은 상기 유성기어 캐리어(31)의 외주면에 연결되고, 상기 출력축(40)은 상기 선기어(34)에 연결되는 것을 특징으로 하는 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치.A first input rotary shaft (10) connected to the main power source (11) and rotated;
A second input rotary shaft (20) receiving a rotational force from the motor (21);
A plurality of planetary gears 32 rotatably mounted on the planetary gear carrier 31 and an inner peripheral surface of the planetary gears 31, A planetary gear mechanism (30) including a ring gear (33) meshing with the outer peripheral surface of the first input rotary shaft (32) and receiving rotation force from the second input rotary shaft (20), and a sun gear )and;
An output shaft 40 having one side connected to the sun gear 34 of the planetary gear mechanism 30 to receive a rotational force and the other side connected to the generator 41;
And a control unit (50) controlling the motor (21) to control the rotational direction and speed of the second input rotary shaft (20)
The second input rotary shaft 20 is provided with a worm 22 on the outer circumferential surface thereof and the ring gear 33 has an extended portion 33a having an outer circumferential surface with a worm wheel 33b to which the worm 22 meshes In addition,
The first input rotary shaft 10 is disposed concentrically with the output shaft 40,
Wherein the first input rotary shaft 10 is connected to the outer peripheral surface of the planetary gear carrier 31 and the output shaft 40 is connected to the sun gear 34. [ Transmission. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 연장부(33a)는 상기 링기어(33)의 외측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치.The method according to claim 1,
And the extension portion (33a) is provided on an outer surface of the ring gear (33). 청구항 1에 있어서,
상기 연장부(33a)는 상기 링기어(33)의 외주면에 구비되는 것을 특징으로 하는 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치.The method according to claim 1,
And the extension portion (33a) is provided on the outer peripheral surface of the ring gear (33). 청구항 1에 있어서,
상기 유성기어(32)는 상기 선기어(34)에 외접하여 회전하는 제1유성기어(32a)와;
상기 제1유성기어(32a)와 외접함과 아울러 상기 링기어(33)에 내접하여 회전하는 제2유성기어(32b);로 구성된 것을 특징으로 하는 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치.The method according to claim 1,
The planetary gear 32 includes a first planetary gear 32a that rotates circumscribed to the sun gear 34;
And a second planetary gear (32b) which rotates in contact with the ring gear (33) in addition to the first planetary gear (32a) and the outer contact, and a second planetary gear . 메인동력원(11)에 연결되어 회전하는 제1입력회전축(10)과;
모터(21)로부터 회전력을 제공받는 제2입력회전축(20)과;
상기 제1입력회전축(10)에 결합되어 함께 회전하는 링기어(33)와, 외주면이 상기 링기어(33)의 내주면에 치합되는 복수의 유성기어(32)와, 상기 유성기어(32)가 회전가능하게 설치되고 상기 제2입력회전축(20)으로부터 회전력을 제공받는 유성기어 캐리어(31)와, 상기 유성기어(32)에 치합되어 회전하는 선기어(34)를 포함하는 유성기어 메카니즘(30)과;
일측이 상기 유성기어 메카니즘(30)의 선기어(34)에 연결되어 회전력을 제공받고, 타측이 발전기(41)에 연결되는 출력축(40)과;
상기 모터(21)를 제어하여 제2입력회전축(20)의 회전방향과 속도를 제어하는 제어부(50);를 포함하되,
상기 제2입력회전축(20)은 외주면에 웜(22)이 구비되고, 상기 유성기어 캐리어(31)는 상기 웜(22)이 치합되는 웜휠(31c)이 외주면에 구비된 연장부(31b)를 구비하며,
상기 제1입력회전축(10)은 상기 출력축(40)과 동심원상에 배치되고,
상기 제1입력회전축(10)은 상기 링기어(33)의 외주면에 직결되고, 상기 출력축(40)은 상기 선기어(34)에 연결되는 것을 특징으로 하는 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치.A first input rotary shaft (10) connected to the main power source (11) and rotated;
A second input rotary shaft (20) receiving a rotational force from the motor (21);
A plurality of planetary gears 32 whose outer circumferential surfaces are engaged with the inner circumferential surface of the ring gear 33; A planetary gear mechanism (30) comprising a planetary gear carrier (31) rotatably installed to receive rotational force from the second input rotary shaft (20), and a sun gear (34) rotating in engagement with the planetary gear (32) and;
An output shaft 40 having one side connected to the sun gear 34 of the planetary gear mechanism 30 to receive a rotational force and the other side connected to the generator 41;
And a control unit (50) controlling the motor (21) to control the rotational direction and speed of the second input rotary shaft (20)
The second input rotary shaft 20 is provided with a worm 22 on the outer circumferential surface thereof and the planetary gear carrier 31 includes an extension portion 31b having a worm wheel 31c engaged with the worm 22 on the outer circumferential surface thereof Respectively,
The first input rotary shaft 10 is disposed concentrically with the output shaft 40,
Wherein the first input rotary shaft is directly connected to the outer peripheral surface of the ring gear and the output shaft is connected to the sun gear. Device. 삭제delete 삭제delete 청구항 7에 있어서,
상기 유성기어(32)는 상기 선기어(34)에 외접하여 회전하는 제1유성기어(32a)와;
상기 제1유성기어(32a)와 외접함과 아울러 상기 링기어(33)에 내접하여 회전하는 제2유성기어(32b);로 구성된 것을 특징으로 하는 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치.The method of claim 7,
The planetary gear 32 includes a first planetary gear 32a that rotates circumscribed to the sun gear 34;
And a second planetary gear (32b) which rotates in contact with the ring gear (33) in addition to the first planetary gear (32a) and the outer contact, and a second planetary gear . 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
상기 제1입력회전축(10)은 다수의 기어가 조합되어 이루어진 기어박스(60)의 최종 출력축인 것을 특징으로 하는 모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 풍력발전용 변속장치.The method of claim 1 or claim 7,
Wherein the first input rotary shaft (10) is a final output shaft of a gear box (60) having a plurality of gears combined therewith.
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