KR20130059554A - 풍력발전기 - Google Patents

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KR20130059554A
KR20130059554A KR1020110125587A KR20110125587A KR20130059554A KR 20130059554 A KR20130059554 A KR 20130059554A KR 1020110125587 A KR1020110125587 A KR 1020110125587A KR 20110125587 A KR20110125587 A KR 20110125587A KR 20130059554 A KR20130059554 A KR 20130059554A
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main bearing
shaft
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KR1020110125587A
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정민우
이춘식
최병해
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삼성중공업 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

풍력발전기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기는, 블레이드로부터 회전력을 전달받아 회전하는 메인 샤프트와, 메인 샤프트를 지지하는 메인 베어링과, 메인 샤프트와 메인 베어링에 마련되고 메인 베어링을 메인 샤프트에 분리가능하게 결합하는 베어링 착탈부를 포함한다.

Description

풍력발전기{WIND POWER GENERATOR}
본 발명은, 풍력발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 블레이드로부터 회전력을 전달받아 회전되는 샤프트를 지지하는 메인 베어링이 메인 샤프트에 분리가능하게 결합됨으로써 유지보수를 위해 메인 베어링을 메인 샤프트에서 분리 후 다시 재결합하여 사용할 수 있는 풍력발전기에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력발전기(혹은 풍력 터빈)는 바람에 의해 회전되는 블레이드(blade)로부터 전기에너지를 생산하는 장치로서, 화석연료의 고갈과 환경문제로 인해 점차 그 비중이 커지고 있다.
이러한 풍력발전기는 바람에 의해 회전되는 다수의 블레이드(blade)가 로터(rotor)에 연결되어 나셀 커버(nacelle cover)에 결합되는 구조를 갖는다.
나셀 커버의 내부에는 나셀(nacelle)이 마련된다. 여기서, 나셀은, 블레이드와 연결된 로터(rotor)의 회전운동을 전달받아 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 등 풍력발전기를 구동시키는데 있어 중요한 역할을 담당하는 기계부품들, 예컨대 블레이드의 회전력을 전달받아 회전하는 메인 샤프트(main shaft), 메인 샤프트를 지지하는 메인 베어링(main bearing), 기어 박스(gear box), 제너레이터(generator)와 같은 기계부품들이 구조적으로 결합되어 있는 구조체를 일컫는다.
여기서 메인 베어링은 메인 샤프트의 외주면에 끼워져 메인 샤프트를 지지하는데, 종래기술에 따른 풍력발전기에서 메인 베어링은 억지끼움방식을 통해 메인 샤프트에 결합되었다.
억지끼움방식은, 메인 베어링에 열을 가하여 메인 베어링 내륜의 내경을 일시적으로 증가시킨 후 메인 베어링을 메인 샤프트의 외주면에 끼우는 방법이다.
이렇게 메인 샤프트에 끼워진 메인 베어링이 냉각되면, 메인 베어링이 수축되면서 메인 베어링의 내륜이 메인 샤프트의 외주면에 고정된다.
그런데 이와 같은 억지끼움방식은 여러가지 문제점이 있다.
첫째, 메인 베어링의 열팽창 및 냉각을 기다려야 하기 때문에 작업시간이 길어진다.
둘째, 메인 베어링의 열팽창 및 냉각과정에서 메인 베어링이 메인 샤프트의 축방향으로 수축되어 메인 베어링에 고장이 발생될 수 있다.
셋째, 메인 베어링이 메인 샤프트에 오조립되거나 풍력발전기의 가동 후 유지보수가 필요한 경우 메인 베어링과 메인 샤프트를 분리하는 것이 매우 어려운 문제가 있다.
따라서 메인 베어링과 메인 샤프트의 결합 시 결합시간을 단축할 수 있으며, 결합과정에서 메인 베어링에 고장이 발생하는 것을 방지하며, 설치 후 유지보수를 위해 메인 샤프트에서 메인 베어링이 분리한 후 재결합할 수 있는 풍력발전기가 필요한 실정이다.
특허공개번호 KR 10-2010-0028736 (허현강), 2010.03.15
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 메인 샤프트를 지지하는 메인 베어링이 메인 샤프트에 분리가능하게 결합됨으로써, 유지보수 시 메인 베어링을 메인 샤프트에서 분리 후 재결합할 수 있는 풍력발전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 블레이드로부터 회전력을 전달받아 회전하는 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트를 지지하는 메인 베어링과, 상기 메인 샤프트와 메인 베어링에 마련되고, 상기 메인 샤프트와 메인 베어링에 마련되고, 상기 메인 베어링을 상기 메인 샤프트에 분리가능하게 결합하는 베어링 착탈부를 포함하는 풍력발전기를 제공할 수 있다.
상기 베어링 착탈부는, 회전에 의해 상기 메인 베어링을 상기 메인 샤프트에서 착탈하는 회전형 착탈부일 수 있다.
상기 회전형 착탈부는, 상기 메인 샤프트의 외주면에 마련되는 제1 나사부와, 상기 메인 베어링의 내륜에 마련되며, 상기 제1 나사부에 치합되는 제2 나사부를 포함할 수 있다.
상기 제1 나사부와 상기 제2 나사부는, 상기 메인 샤프트의 축방향으로 경사지게 나사산이 형성될 수 있다.
상기 제1 나사부의 나사산과 상기 제2 나사부의 나사산이 밀착되도록 상기 메인 베어링을 가압하는 제1 베어링 가압부를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 베어링의 내륜에는, 상기 샤프트의 축방향으로 관통공이 형성되고, 상기 샤프트에는, 상기 샤프트의 축방향으로 상기 관통공과 연통되며, 내주면에 나사산이 마련되는 결합홈이 형성되며, 상기 제1 베어링 가압부는, 상기 관통공을 통과하여 상기 결합홈에 치합되는 가압용 볼트를 포함할 수 있다.
상기 메인 베어링의 내륜에는, 상기 관통공이 형성되며, 상기 내륜의 내벽에서 상기 메인 샤프트의 반경방향으로 돌출되는 내륜 연장부가 마련될 수 있다.
상기 메인 샤프트에는, 상기 메인 샤프트의 외주면에서 함몰형성되고, 측벽에 상기 결합홈이 형성되며, 상기 내륜 연장부가 안착되는 안착부가 마련될 수 있다.
상기 베어링 착탈부는, 슬라이딩 이동에 의해 상기 메인 베어링을 상기 메인 샤프트에서 착탈하는 슬라이딩형 착탈부일 수 있다.
상기 슬라이딩형 착탈부는, 상기 샤프트의 외주면에 메인 샤프트의 축방형으로 경사지게 마련되는 제1 테이퍼부와. 상기 메인 베어링의 내륜에 마련되며, 상기 제1 테이퍼부에 형상맞춤되게 경사진 각도를 가지는 제2 테이퍼부와, 상기 제1 테이퍼부와 상기 제2 테이퍼부가 밀착되도록 상기 메인 베어링을 가압하는 제2 베어링 가압부를 포함할 수 있다.
상기 메인 베어링의 외륜을 부분적으로 감싸며, 상기 메인 베어링의 외륜과 분리가능하게 결합되는 베어링 하우징과, 상기 메인 베어링이 상기 메인 샤프트의 축방향으로 이동되는 것을 저지하는 락넛(lock nut)을 더 포함하며, 상기 메인 베어링은, 상기 내륜과 상기 외륜 사이에 롤러가 배치되는 롤러 베어링일 수 있다.
상기 메인 베어링의 외륜은, 분리가능하게 결합되는 복수개의 외륜형성부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 블레이드에 의해 회전되는 메인 샤프트를 지지하는 메인 베어링이 메인 샤프트에 분리가능하게 결합됨으로써 메인 베어링을 메인 샤프트에서 분리 후 재결합할 수 있어 유지보수가 용이하고, 메인 베어링과 메인 샤프트의 결합시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 메인 샤프트와 메인 베어링의 결합구조을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전기의 메인 샤프트와 메인 베어링의 결합구조를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에서 제1 베어링 가압부가 메인 베어링를 가압한 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에서 베어링 가압부의 가압 이전과 이후의 제1 나사부와 제2 나사부가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전기의 메인 샤프트와 메인 베어링의 결합구조를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에서 제2 베어링 가압부가 메인 베어링을 가압한 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 풍력발전기의 메인 샤프트와 메인 베어링의 결합구조를 도시한 도면이다
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 메인 샤프트와 메인 베어링의 결합구조을 도시한 도면이다.
도 1 또는 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기는, 블레이드(B)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 메인 샤프트(110)와, 메인 샤프트(110)를 지지하는 메인 베어링(120)과, 메인 샤프트(110)와 메인 베어링(120)에 마련되고, 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 분리가능하게 결합하는 베어링 착탈부(130)를 포함한다.
또한 본 실시예에 따른 풍력발전기는, 메인 샤프트(110)의 회전력을 전기에너지로 변환하는 발전기(140)와, 메인 샤프트(110)의 회전수를 발전기(140)의 발전에 필요한 회전수로 변환하는 기어박스(gear box, 150)와, 전기적인 구성요소들을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함한다.
블레이드(B)는, 바람을 향하여 배치되며, 바람과 충돌함에 따라 발생되는 회전력을 메인 샤프트(110)에 전달한다.
메인 베어링(120)은 메인 샤프트(110)를 지지하며, 메인 샤프트(110)가 원활하게 회전되도록 한다. 본 실시예에서 메인 베어링(120)은, 내륜(121)과 외륜(122) 사이에 롤러(R)가 배치되는 롤러 베어링(roller bearing)으로 설명되지만, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며 볼 베어링(roller bearing)과 같은 다양한 형태의 레이디얼 베어링(radial bearing)도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
메인 베어링(120)의 외륜(122)은, 분리가능하게 결합되는 3개의 외륜형성부재(125,126,127)를 포함한다. 본 실시예에서 외륜(122)은 3개의 외륜형성부재(125,126,127)가 결합되어 이루어지지만, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며, 외륜(122)은 단일의 부재 또는 복수개의 외륜형성부재(125,126,127)가 결합되어 이루어질 수 있다.
이와 같이 외륜(122)이, 분리가능하게 결합되는 3개의 외륜형성부재(125, 126, 127)로 이루어지면, 외륜형성부재(125, 126, 127) 중 일부(예를 들어 외륜형성부재(125))만을 분리시키더라도, 메인 베어링(120)의 내부상태(고장 여부 및 손상정도)를 간편하게 인지할 수 있어 유지보수가 용이하다.
이러한 메인 베어링(120)은, 내륜(121)과 외륜(122) 사이로 이물질이 침입하는 것을 방지하는 씰립(seal lip, S)을 포함한다.
한편, 메인 베어링(120)의 내륜(121)에는, 내륜(121)의 내벽에서 메인 샤프트(110)의 반경방향으로 돌출되는 내륜 연장부(123)가 마련된다. 또한 메인 샤프트(110)에는, 메인 샤프트(110)의 외주면에서 함몰형성되고, 내륜 연장부(123)가 안착되는 안착부(111)가 마련된다.
이러한 내륜 연장부(123)와 안착부(111)는, 베어링 착탈부(130)가 메인 샤프트(110)에 메인 베어링(120)을 결합하는 것을 돕는다. 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 결합 시 내륜 연장부(123)와 안착부(111)의 역할은 설명의 편의를 위해 후술한다.
한편, 베어링 착탈부(130)는, 메인 샤프트(110)와 메인 베어링(120)에 마련되고, 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 분리가능하게 결합한다. 이러한 베어링 착탈부(130)에 의해 메인 베어링(120)과 메인 샤프트(110)의 분리 및 재결합이 용이하다.
본 실시예에서 베어링 착탈부(130)는, 회전에 의해 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에서 착탈하는 회전형 착탈부(130)로 이루어진다.
회전형 착탈부(130)는, 메인 샤프트(110)의 외주면에 마련되는 제1 나사부(131)와, 메인 베어링(120)의 내륜(121)에 마련되며, 제1 나사부(131)에 치합되는 제2 나사부(132)를 포함한다.
제1 나사부(131)는 메인 샤프트(110)의 외주면에 마련되며, 제2 나사부(132)는 메인 베어링(120) 내륜(121)의 내벽에 마련된다.
또한 제1 나사부(131)와 제2 나사부(132)는, 메인 샤프트(110)의 축방향으로 경사지게 나사산이 형성된다.
이와 같이, 제1 나사부(131)와 제2 나사부(132)가 메인 샤프트(110)의 축방향으로 경사지는 테이퍼 나사(taper thread)의 형태로 이루어지면, 나사산 사이의 클리어런스(clearance)를 줄일 수 있어 메인 베어링(120)과 메인 샤프트(110)가 더욱 기밀하게 결합된다.
본 실시예와 같이 제1 나사부(131)와 제2 나사부(132)의 나사산 사이의 클리어런스를 작으면, 풍력발전기의 운전 시 충격 등에 의해 제1 나사부(131)와 제2 나사부(132)가 손상되는 것이 방지된다.
한편, 제1 나사부(131) 및 제2 나사부(132)의 나사산의 감김 방향은, 풍력발전기의 운전 시 메인 샤프트(110)의 회전방향과 동일하게 한다. 예를 들어 풍력발전기의 운전 시 메인 샤프트(110)의 회전방향이 시계방향이라면, 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 결합 시 메인 베어링(120) 또는 메인 샤프트(110)의 회전방향 역시 시계방향이다.
이와 같이 제1 나사부(131) 및 제2 나사부(132)의 나사산의 감김 방향이 풍력발전기의 운전 시 메인 샤프트(110)의 회전방향과 동일하면, 풍력발전기의 운전 시 메인 샤프트(110)의 회전에 의해 메인 샤프트(110)의 외주면이 메인 베어링(120)의 내륜(121)의 내주면에서 슬립(slip)되지 않는다.
한편, 본 실시예는, 메인 베어링(120)의 외륜(122)을 부분적으로 감싸며, 메인 베어링(120)의 외륜(122)과 분리가능하게 결합되는 베어링 하우징(170)을 더 포함한다.
베어링 하우징(170) 역시 메인 베어링(120)의 외륜(122)과 분리가능하게 결합되기 때문에 풍력발전기의 유지보수 시 메인 샤프트(110)와 메인 베어링(120)의 분리 및 재결합이 용이하다.
또한 본 실시예는, 메인 베어링(120)이 메인 샤프트(110)의 축방향으로 이동되는 것을 저지하는 락넛(lock nut, 180)을 더 포함한다.
락넛(180)은, 메인 샤프트(110)에 결합이 완료된 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)의 축방향으로 지지함으로써, 메인 샤프트(110)에 결합이 완료된 메인 베어링(120)이 메인 샤프트(110)의 축방향으로 이동되는 것을 저지한다.
이하에서 본 실시예에 따른 풍력발전기의 작동에 대해 설명한다.
먼저 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 결합하는 과정을 설명을 설명한다.
메인 베어링(120)과 메인 샤프트(110)의 결합을 위해, 메인 샤프트(110)를 회전시켜 제1 나사부(131)와 제2 나사부(132)를 치합한다.
제1 나사부(131)와 제2 나사부(132)의 치합에 의해 메인 샤프트(110)는 조금씩 앞으로 전진되며, 이러한 메인 샤프트(110)의 전진에 의해 내륜 연장부(123)와 안착부(111)의 측벽이 접촉되어 메인 베어링(120)과 메인 샤프트(110)의 결합이 완료된다.
이후 락넛(180)을 메인 샤프트(110)에 결합하여 메인 베어링(120)을 지지함으로써, 풍력발전기의 운전 중 메인 베어링(120)이 메인 샤프트(110)의 축방향으로 이동되지 않는다.
다음, 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에서 분리하는 과정을 설명한다.
메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에서 분리하는 과정은 앞서 설명한 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 결합하는 과정의 역순이므로 간략히 설명한다.
메인 베어링(120)과 메인 샤프트(110)의 분리를 위해, 먼저 락넛(180)을 메인 샤프트(110)에서 분리한다. 이후 메인 샤프트(110)를 회전시켜 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에서 분리한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 풍력발전기는, 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 결합시킨 후에도 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에서 분리한 후 새로운 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 결합할 수 있어 풍력발전기의 유지보수가 용이하다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전기의 메인 샤프트와 메인 베어링의 결합구조를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에서 제1 베어링 가압부가 메인 베어링를 가압한 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 도 3에서 베어링 가압부의 가압 이전과 이후의 제1 나사부와 제2 나사부가 도시된 도면이다.
도 5에서, (a)는 베어링 가압부의 가압 이전의 제1 나사부와 제2 나사부가 도시된 도면이며, (b)는 베어링 가압부의 가압 이후의 제1 나사부와 제2 나사부가 도시된 도면이다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 제1 베어링 가압부(160)의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 또는 도 2의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 제1 베어링 가압부(160)의 구성을 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예는, 제1 나사부(131)의 나사산과 제2 나사부(132)의 나사산이 밀착되도록 메인 베어링(120)을 가압하는 제1 베어링 가압부(160)를 포함한다.
내륜 연장부(123)에는, 샤프트의 축방향으로 관통공(124)이 형성된다. 또한 안착부(111)의 측벽에는, 샤프트의 축방향으로 관통공(124)과 연통되며 내주면에 나사산(미도시)이 마련되는 결합홈(112)이 형성된다.
이러한 관통공(124)과 결합홈(112)은, 제1 베어링 가압부(160)가 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)의 축방향으로 가압 시 이용된다.
제1 베어링 가압부(160)는, 관통공(124)을 통과하여 결합홈(112)에 치합되는 가압용 볼트(160)를 포함한다.
본 실시예에서 가압용 볼트(160)는 메인 베어링(120)의 관통공(124)을 관통하여 메인 샤프트(110)의 결합홈(112)에 치합되기 때문에, 가압용 볼트(160)를 조이면 가압용 볼트(160)가 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)의 축방향으로 가압한다.
이러한 메인 베어링(120)의 가압에 의해 제1 나사부(131)의 나사산과 제2 나사부(132)의 나사산이 밀착됨으로써, 풍력발전기의 운전 시 메인 샤프트(110)의 회전에 의해 메인 샤프트(110)의 외주면이 메인 베어링(120)의 내륜(121)의 내주면에서 슬립(slip)되지 않는다.
한편, 본 실시예는, 가압용 볼트(160)가 메인 베어링(120)의 가압하고, 락넛(180)이 가압용 볼트(160)의 가압방향과 반대방향에서 메인 베어링(120)을 지지한다. 따라서 메인 샤프트(110)에 결합이 완료된 메인 베어링(120)이 풍력발전기의 운전 시 메인 샤프트(110)의 축방향으로 이동되지 않는다.
이와 같이 본 실시예에 따른 풍력발전기는 가압용 볼트(160)가 메인 베어링(120)을 가압하여 제1 나사부(131)의 나사산과 제2 나사부(132)의 나사산이 밀착됨으로써, 풍력발전기의 운전 시 메인 샤프트(110)의 회전에 의해 메인 샤프트(110)의 외주면이 메인 베어링(120)의 내륜(121)의 내주면에서 슬립(slip)되지 않으며, 풍력발전기의 운전 시 발생되는 충격 등에 의해 제1 나사부(131)와 제2 나사부(132)가 충돌되는 것이 방지된다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전기의 메인 샤프트와 메인 베어링의 결합구조를 도시한 도면이고, 도 7은 도 6에서 제2 베어링 가압부가 메인 베어링를 가압한 상태를 도시한 도면이다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 베어링 착탈부(130a)의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 또는 도 2의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 베어링 착탈부(130a)의 구성을 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에서, 베어링 착탈부(130a)는, 슬라이딩 이동에 의해 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에서 착탈하는 슬라이딩형 착탈부(130a)로 이루어진다.
슬라이딩형 착탈부(130a)는, 샤프트의 외주면에 메인 샤프트(110)의 축방향으로 경사지게 마련되는 제1 테이퍼부(131a)와, 메인 베어링(120)의 내륜(121)에 마련되며, 제1 테이퍼부(131a)에 형상맞춤되게 경사진 각도를 가지는 제2 테이퍼부(132a)와, 제1 테이퍼부(131a)와 제2 테이퍼부(132a)가 밀착되도록 메인 베어링(120)을 가압하는 제2 베어링 가압부(133a)를 포함한다.
내륜 연장부(123)에는, 샤프트의 축방향으로 관통공(124)이 형성된다. 또한 안착부(111)의 측벽에는, 샤프트의 축방향으로 관통공(124)과 연통되며 내주면에 나사산(미도시)이 마련되는 결합홈(112)이 형성된다.
이러한 관통공(124)과 결합홈(112)은, 제2 베어링 가압부(133a)가 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)의 축방향으로 가압 시 이용된다.
제2 베어링 가압부(133a)는, 관통공(124)을 통과하여 결합홈(112)에 치합되는 가압용 볼트(133a)를 포함한다.
본 실시예에서 가압용 볼트(133a)는 메인 베어링(120)의 관통공(124)을 관통하여 메인 샤프트(110)의 결합홈(112)에 치합되기 때문에, 가압용 볼트(133a)를 조이면 가압용 볼트(133a)가 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)의 축방향으로 가압한다.
이러한 메인 베어링(120)의 가압에 의해 제1 테이퍼부(131a)와 제2 테이퍼부(132a)가 밀착됨으로써, 풍력발전기의 운전 시 메인 샤프트(110)의 회전에 의해 메인 샤프트(110)의 외주면이 메인 베어링(120)의 내륜(121)의 내주면에서 슬립(slip)되는 것이 방지된다.
한편, 본 실시예는, 가압용 볼트(133a)가 메인 베어링(120)의 가압하고, 락넛(180)이 가압용 볼트(133a)의 가압방향과 반대방향에서 메인 베어링(120)을 지지한다. 따라서 메인 샤프트(110)에 결합이 완료된 메인 베어링(120)이 풍력발전기의 운전 시 메인 샤프트(110)의 축방향으로 이동되지 않는다.
이와 같이 본 실시예에 따른 풍력발전기는 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 결합시킨 후에도 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에서 분리한 후 새로운 메인 베어링(120)을 메인 샤프트(110)에 결합할 수 있어 풍력발전기의 유지보수가 용이하다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 풍력발전기의 메인 샤프트와 메인 베어링의 결합구조를 도시한 도면이다
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 외륜(122a)과 베어링 하우징(170a)의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 또는 도 2의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 외륜(122a)과 베어링 하우징(170a)의 구성을 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예에서 베어링 하우징(170a)이, 도 2의 제1 실시예의 외륜(122a)의 외륜형성부재(125,126,127) 중 일부의 외륜형성부재(127)를 대신한다.
이와 같이 베어링 하우징(170a)이 외륜형성부재(125,126)와 함께 외륜(122a)의 기능을 수행하면, 메인 베어링(120)를 메인 샤프트(110)에 결합 및 분리하는 시간이 줄어들고, 메인 베어링(120)를 메인 샤프트(110)에 결합 및 분리하는 작업이 간편해져 풍력발전기의 유지보수가 용이하다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110: 메인 샤프트 111: 안착부
112: 결합홈 120: 메인 베어링
121: 내륜 122: 외륜
123: 내륜 연장부 124: 관통공
130,130a: 베어링 착탈부 131: 제1 나사부
131a: 제1 테이퍼부 132: 제2 나사부
132: 제2 나사부 132a: 제2 테이퍼부
133a: 제2 베어링 가압부 140: 발전기
150: 기어박스 160: 제1 베어링 가압부
170: 베어링 하우징 180: 락넛
B: 블레이드

Claims (12)

  1. 블레이드로부터 회전력을 전달받아 회전하는 메인 샤프트;
    상기 메인 샤프트를 지지하는 메인 베어링; 및
    상기 메인 샤프트와 메인 베어링에 마련되고, 상기 메인 베어링을 상기 메인 샤프트에 분리가능하게 결합하는 베어링 착탈부를 포함하는 풍력발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 착탈부는,
    회전에 의해 상기 메인 베어링을 상기 메인 샤프트에서 착탈하는 회전형 착탈부인 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전형 착탈부는,
    상기 메인 샤프트의 외주면에 마련되는 제1 나사부; 및
    상기 메인 베어링의 내륜에 마련되며, 상기 제1 나사부에 치합되는 제2 나사부를 포함하는 풍력발전기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 나사부와 상기 제2 나사부는,
    상기 메인 샤프트의 축방향으로 경사지게 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 나사부의 나사산과 상기 제2 나사부의 나사산이 밀착되도록 상기 메인 베어링을 가압하는 제1 베어링 가압부를 더 포함하는 풍력발전기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 메인 베어링의 내륜에는, 상기 샤프트의 축방향으로 관통공이 형성되고, 상기 샤프트에는, 상기 샤프트의 축방향으로 상기 관통공과 연통되며 내주면에 나사산이 마련되는 결합홈이 형성되며,
    상기 제1 베어링 가압부는,
    상기 관통공을 통과하여 상기 결합홈에 치합되는 가압용 볼트를 포함하는 풍력발전기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메인 베어링의 내륜에는,
    상기 관통공이 형성되며, 상기 내륜의 내벽에서 상기 메인 샤프트의 반경방향으로 돌출되는 내륜 연장부가 마련되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 메인 샤프트에는,
    상기 메인 샤프트의 외주면에서 함몰형성되고, 측벽에 상기 결합홈이 형성되며, 상기 내륜 연장부가 안착되는 안착부가 마련되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 착탈부는,
    슬라이딩 이동에 의해 상기 메인 베어링을 상기 메인 샤프트에서 착탈하는 슬라이딩형 착탈부인 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이딩형 착탈부는,
    상기 샤프트의 외주면에 메인 샤프트의 축방형으로 경사지게 마련되는 제1 테이퍼부;
    상기 메인 베어링의 내륜에 마련되며, 상기 제1 테이퍼부에 형상맞춤되게 경사진 각도를 가지는 제2 테이퍼부; 및
    상기 제1 테이퍼부와 상기 제2 테이퍼부가 밀착되도록 상기 메인 베어링을 가압하는 제2 베어링 가압부를 포함하는 풍력발전기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 메인 베어링의 외륜을 부분적으로 감싸며, 상기 메인 베어링의 외륜과 분리가능하게 결합되는 베어링 하우징; 및
    상기 메인 베어링이 상기 메인 샤프트의 축방향으로 이동되는 것을 저지하는 락넛(lock nut)을 더 포함하며,
    상기 메인 베어링은,
    상기 외륜과 내륜의 사이에 롤러가 배치되는 롤러 베어링인 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 메인 베어링의 외륜은, 분리가능하게 결합되는 복수개의 외륜형성부재를 포함하는 풍력발전기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101475275B1 (ko) * 2013-09-27 2014-12-23 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기

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