KR20190098501A - Multi type wind turbine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 타워에 복수의 단위 발전 유닛이 설치된 멀티형 풍력 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind generator, and more particularly to a multi-type wind power generator is provided with a plurality of unit power generation units in one tower.
풍력발전(風力發電)이란 풍차를 이용해 바람이 가진 에너지를 기계적인 에너지(회전력)로 변환시키고, 이 기계적 에너지가 발전기를 구동함으로써 전기적인 에너지로 변환되어 전력을 얻는 발전 방식을 말한다.Wind power generation refers to a power generation method in which wind energy is converted into mechanical energy (rotary power) using a windmill, and the mechanical energy is converted into electrical energy by driving a generator to obtain electric power.
풍력발전은 현재까지 개발된 신재생 에너지원 중에서 가장 경제성이 높을 뿐 아니라 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장점 때문에 유럽은 물론 미주와 아시아 등지에서도 적극적인 투자가 이뤄지고 있는 실정이다.Wind power generation is not only the most economical among the renewable energy sources developed so far, but also has been actively invested not only in Europe but also in the Americas and Asia due to the advantages of being able to generate power using the wind, which is an unlimited clean energy source for the wind. to be.
이러한 풍력발전을 위한 풍력 발전기는 회전축의 방향에 따라 수직축 풍력 발전기와 수평축 풍력 발전기로 구분될 수 있다. 현재까지는 수직축에 비해 수평축 풍력 발전기의 효율이 높고 안정적이어서 상업용 풍력발전단지에는 대부분 수평축 풍력 발전기가 적용되고 있다.Wind generators for such wind power generation may be divided into a vertical axis wind generator and a horizontal axis wind generator according to the direction of the rotation axis. Until now, the horizontal axis wind generators are more efficient and stable than the vertical axis, so most of the commercial wind farms are applied with the horizontal axis wind generators.
통상적인 수평축 풍력발전기는 많은 동력을 얻기 위해서는 블레이드의 크기를 키우거나 블레이드 크기에 상응하는 용량을 갖는 발전기를 장착해야 한다. 하지만, 블레이드가 커지거나 발전기의 용량이 커질수록 블레이드와 발전기의 무게가 증가하게 되어 무거운 블레이드와 발전기를 지지할 타워와 구조물의 규모가 같이 커져야 하며, 블레이드와 발전기를 포함한 발전시설이 무거워지면 그 무게의 지지를 위한 베어링과 같은 부품도 증가해야 하고, 바람의 방향에 따라 회전날개부의 방향을 돌려주는 요(yaw) 동작을 위해 별도의 특수 장치가 설치되어야 한다.Conventional horizontal axis wind turbines need to be equipped with a generator having a capacity corresponding to the size of the blade or to increase the size of the blade to obtain a lot of power. However, as the blade becomes bigger or the capacity of the generator increases, the weight of the blade and generator increases, so that the tower and the structure supporting the heavy blade and the generator must grow in size, and the weight of the power generation facility including the blade and the generator becomes heavy. Parts, such as bearings for supporting the bearings, must be increased, and a special device is to be installed for the yaw movement which turns the direction of the rotor blade according to the wind direction.
이로 인해 설치 및 유지비용이 기하급수적으로 증가하게 되며, 이러한 기술적인 난이도와 비용의 증가로 인하여 풍력 발전기의 폭넓은 보급에 막대한 장애를 초래하는 문제점이 있었다.As a result, installation and maintenance costs increase exponentially, and this technical difficulty and increase in cost have a problem that causes a huge obstacle to widespread deployment of wind power generators.
최근에는 하나의 타워 주변에 원주방향을 따라 복수의 단위 발전 유닛을 배치하는 멀티형 풍력 발전기가 알려져 있다. 멀티형 풍력 발전기는, 한 개의 타워에 요잉 시스템(yawing system)에 의해 회전 가능한 단일의 메인 나셀을 설치하고, 메인 나셀에 복수의 서포트 아암을 방사상으로 결합하며, 각 서포트 아암에 단위 발전 유닛을 각각 설치하고 있다. 단위 발전 유닛은 발전기를 포함한 서브 나셀, 서브 나셀에 회전 가능하게 결합되는 로터 및 그 로터에 결합되어 함께 회전하는 소형 블레이드를 포함하고 있다.Recently, a multi-type wind generator is known which arranges a plurality of unit power generation units along a circumferential direction around one tower. Multi-type wind generators install a single main nacelle rotatable by a yawing system in one tower, radially combine a plurality of support arms in the main nacelle, and install a unit power generation unit in each support arm. Doing. The unit power generation unit includes a sub nacelle including a generator, a rotor rotatably coupled to the sub nacelle, and a small blade coupled to the rotor and rotating together.
이처럼 단일의 메인 나셀에 복수의 단위 발전 유닛이 설치 운용됨으로써 요잉 시스템에 하중이 집중되므로 파손을 방지하기 위해서 타워 및 요 베어링의 외경을 증가시켜야 하는 문제가 있다.Since a plurality of unit power generation units are installed and operated in a single main nacelle, the load is concentrated in the yawing system, so that the outer diameters of the tower and the yaw bearing need to be increased to prevent breakage.
본 발명은 요잉 시스템에 집중되는 하중을 견딜 수 있는 멀티형 풍력 발전기를 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a multi-type wind generator capable of withstanding loads concentrated in the yawing system.
본 발명의 일 측면에 따른 멀티형 풍력 발전기는, 타워, 타워에 회전 가능하게 결합된 메인 나셀, 메인 나셀에 방사상으로 설치된 복수의 서포트 아암, 각 서포트 아암의 단부에 설치된 복수의 단위 발전 유닛, 및 타워의 내측 또는 외측에 설치되며, 타워의 길이방향으로 서로 이격되어 설치된 제1 및 제2 요 베어링을 포함하는 요잉 시스템을 포함하며, 제1 및 제2 요 베어링 중 적어도 하나는 한 쌍으로 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-type wind power generator, a tower, a main nacelle rotatably coupled to a tower, a plurality of support arms radially installed on the main nacelle, a plurality of unit power generation units installed at ends of each support arm, and a tower. And an yawing system installed on an inner side or an outer side of the tower, the yawing system including first and second yaw bearings spaced apart from each other in the longitudinal direction of the tower, wherein at least one of the first and second yaw bearings is formed in a pair.
또한, 요잉 시스템은, 메인 나셀의 일측에 고정 결합되고, 동력이 전달되는 피니언 기어가 마련된 요 드라이브 모터와, 제1 및 제2 요 베어링 중 상측의 내륜 혹은 외륜 외주면에 형성되어 피니언 기어가 이동 가능하도록 연결된 치열 및 제1 및 제2 요 베어링 중 치열이 형성되지 않은 상·하측의 내륜 혹은 외륜을 회전 가능하게 연결시키는 연결샤프트를 더 포함한다.In addition, the yawing system is fixed to one side of the main nacelle, the yaw drive motor provided with a pinion gear for transmitting power, and the inner or outer ring outer peripheral surface of the upper and the first and second yaw bearings are formed to move the pinion gear It further comprises a connecting shaft for rotatably connecting the inner and outer rings of the upper and lower teeth is not formed of the teeth and the first and second yaw bearings connected to each other.
또한, 제1 및 제2 요 베어링 중 한 쌍으로 이루어진 요 베어링은, 상기 타워의 길이방향을 따라 적층된다.In addition, a yaw bearing consisting of a pair of first and second yaw bearings is stacked along the longitudinal direction of the tower.
또한, 제1 요 베어링은, 메인 나셀의 메인 프레임에 결합되며 연결샤프트의 일측과 회전 가능하게 연결된 제1 내륜과, 타워에 고정되어 제1 내륜을 지지하는 제1 외륜으로 구성되며, 제2 요 베어링은, 연결샤프트의 타측과 회전 가능하게 연결된 제2 내륜과, 타워에 고정되어 제2 내륜을 지지하는 제2 외륜으로 구성된다.In addition, the first yaw bearing is composed of a first inner ring coupled to the main frame of the main nacelle and rotatably connected to one side of the connecting shaft, and a first outer ring fixed to the tower to support the first inner ring. The bearing is composed of a second inner ring rotatably connected to the other side of the connecting shaft and a second outer ring fixed to the tower to support the second inner ring.
또한, 연결샤프트는, 타워의 길이방향으로 연장된 관 형상으로 형성된다.In addition, the connecting shaft is formed in a tubular shape extending in the longitudinal direction of the tower.
또한, 연결샤프트의 내주면에는, 판 형상의 플랫폼이 설치된다.In addition, a plate-shaped platform is provided on the inner circumferential surface of the connecting shaft.
또한, 타워는, 복수의 관형 부재가 적층된 다단 형태로 형성되며, 그 내주면에 판 형상의 플랫폼이 설치된다.The tower is formed in a multi-stage configuration in which a plurality of tubular members are stacked, and a plate-like platform is provided on the inner circumferential surface thereof.
또한, 요잉 시스템은, 제1 및 제2 요 베어링 중 적어도 한 곳과 대응되게 설치되어 요잉 시스템의 가동을 정지시킬 수 있는 브레이크부를 더 포함한다.In addition, the yawing system further includes a brake portion that is installed to correspond to at least one of the first and second yaw bearings to stop the operation of the yawing system.
또한, 브레이크부는, 메인 나셀의 메인 프레임에 지지된 제1 브레이크 캘리퍼와, 일측이 제1 브레이크 캘리퍼에 삽입되고 타측이 타워에 고정된 제1 브레이크 디스크로 구성된 제1 브레이크를 포함한다.In addition, the brake unit includes a first brake caliper supported by the main frame of the main nacelle, and a first brake including a first brake disc inserted at one side of the first brake caliper and fixed at the other side of the tower.
또한, 브레이크부는, 타워에 고정 설치된 제2 브레이크 캘리퍼와, 일측이 제2 브레이크 캘리퍼에 삽입되고 타측이 연결샤프트에 고정된 제2 브레이크 디스크로 구성된 제2 브레이크를 포함한다.In addition, the brake unit includes a second brake caliper fixed to the tower, and a second brake including a second brake disc inserted at one side of the second brake caliper and fixed at the other side to the connecting shaft.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 멀티형 풍력 발전기에 의하면, 타워 및 요 베어링의 외경을 증가시키지 않고 요잉 시스템에 집중되는 하중을 타워로 분산시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the multi-type wind power generator according to the present invention, there is an advantage that the load concentrated in the yawing system can be distributed to the tower without increasing the outer diameter of the tower and the yaw bearing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티형 풍력 발전기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 메인 나셀의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 도 1의 단위 발전 유닛의 내부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 변형 예를 보인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티형 풍력 발전기의 터빈 내부를 보인 단면도이다.
도 7은 도 6의 변형 예를 보인 단면도이다.1 is a perspective view showing a multi-type wind power generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view schematically illustrating the interior of the main nacelle of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2.
4 is a view illustrating the interior of the unit power generation unit of FIG. 1.
5 is a cross-sectional view illustrating a modified example of FIG. 3.
Figure 6 is a cross-sectional view showing the inside of the turbine of the multi-type wind generator according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating a modified example of FIG. 6.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. The present invention should be interpreted as meanings and concepts in accordance with the technical spirit of the present invention based on the principle that it can be defined, it can be applied to a variety of transformations and have a number of embodiments, to illustrate the specific embodiments and detailed description It will be described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, the terms 'comprise' or 'have' are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it is noted that the same components in the accompanying drawings are represented by the same reference numerals as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may blur the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted or schematically illustrated.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티형 풍력 발전기에 대해 설명한다.Hereinafter, a multi-type wind power generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티형 풍력 발전기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 메인 나셀의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이고, 도 4는 도 1의 단위 발전 유닛의 내부를 도시한 도면이다.1 is a perspective view showing a multi-type wind power generator according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view schematically showing the interior of the main nacelle of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2, and FIG. 4 is a view illustrating the interior of the unit power generation unit of FIG. 1.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티형 풍력 발전기(10)는, 타워(100), 요잉 시스템(yawing system, 200), 메인 나셀(300), 서포트 아암(500) 및 복수의 단위 발전 유닛(700)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a
타워(100)는 지면으로부터 일정한 높이로 세워져 설치되며, 메인 나셀(300), 복수의 단위 발전 유닛(700) 등을 지지할 수 있다. 타워(100)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 증가하는 관 형상을 가질 수 있다. 이때, 타워(100)는 복수의 관형 부재가 적층된 다단 형태로 이루어질 수 있다. 한편, 타워(100) 내부에는 단위 발전 유닛(700)의 유지 보수를 위해 작업자나 작업도구를 이송시키는 계단, 컨베이어 또는 승강기가 설치될 수 있다. The
메인 나셀(main nacelle, 300)은 타워(100)의 상부에 위치하며 타워(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있는바, 그 회전 매커니즘에 대해서는 후술하기로 한다. 메인 나셀(300)에는 복수의 서포트 아암(support arm, 500)이 방사상으로 결합되며, 복수의 서포트 아암(500) 각각의 단부에는 단위 발전 유닛(700)이 결합될 수 있다. 즉, 메인 나셀(300)이 타워(100)에 대해 회전하는 경우, 메인 나셀(300)과 함께 복수의 단위 발전 유닛(700)도 회전할 수 있다.Main nacelle (300) is located on the top of the
이때, 메인 나셀(300)은 외형만 통상의 나셀 모양과 유사하게 형성되고, 내부에는 기어박스나 발전기 등이 구비되지 않을 수 있다. 그러나, 메인 나셀(300)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, 원기둥 형상으로 이루어질 수도 있다. In this case, the
서포트 아암(500)은 메인 나셀(300)과 단위 발전 유닛(700)을 서로 연결하는 부재로서, 메인 나셀(300)에서 멀어질수록 직경이 작아지거나, 또는 직경이 균일한 관형 형상일 수 있다. 이때, 서포트 아암(500)에는 단위 발전 유닛(700)의 유지 보수를 위해 계단 또는 컨베이어가 설치될 수도 있다. The
한편, 메인 나셀(300)에는 복수의 서포트 아암(500)이 결합되는데, 메인 나셀(300)을 정면으로 바라볼 때 타워(100)를 기준으로 타워(100)의 좌측 및 우측에 동일한 개수의 서포트 아암(500)이 배치된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 타워(100)의 좌측에는 2개의 서포트 아암(500)이 배치되고, 타워(100)의 우측에는 2개의 서포트 아암(500)이 배치된다. Meanwhile, a plurality of
도 2 및 도 3을 참조하면, 메인 나셀(300) 내부에는 요잉 시스템(200)이 배치되어, 단위 발전 유닛(700)의 블레이드(711)가 바람과 마주하도록 단위 발전 유닛(700)이 결합된 메인 나셀(300)을 회전시킬 수 있다. 요잉 시스템(200)은 요 드라이브 모터(210), 피니언 기어(230), 한 쌍의 요 베어링(240), 연결샤프트(260) 및 브레이크부(270)를 포함할 수 있다.2 and 3, the
요 드라이브 모터(210)는 메인 나셀(300)의 일측에 고정 결합되고, 요 드라이브 모터(210)의 하단에는 피니언 기어(230)가 결합될 수 있다. 한편, 상측 요 베어링(240)의 외륜(241) 외주면에는 치열(250)이 형성되어, 요 드라이브 모터(210)의 피니언 기어(230)가 치열(250)에 기어 결합될 수 있다. 이때, 피니언 기어(230)는 요 드라이브 모터(210)의 구동에 따라 회전하는 동시에, 피니언 기어(230)가 치열(250)을 따라 회전하게 된다. 따라서, 요 드라이브 모터(210)가 회전하면, 요 드라이브 모터(210)가 결합된 메인 나셀(300)이 타워(100) 상에서 요잉 운동을 하게 된다.The
타워(100)와 메인 나셀(300)은 한 쌍의 요 베어링(240)을 매개로 서로 연결되어 메인 나셀(300)이 지면에 고정 설치된 타워(100)에 대해 회동, 즉 요잉 운동을 할 수 있다. The
한 쌍의 요 베어링(240)은 도 3에 도시된 바와 같이 상측의 제1 요 베어링(241)과, 하측의 제2 요 베어링(242)으로 나뉜다. 상측의 제1 요 베어링(241)은 제1 내륜(241-1)과 제1 외륜(241-2)으로 구분되고, 제1 내륜(241-1)은 메인 나셀(300)의 메인 프레임(310)에 고정되고, 제1 외륜(241-2)은 타워(100)에 고정될 수 있다. 또, 하측의 제2 요 베어링(242)은 제2 내륜(242-1)과 제2 외륜(242-2)으로 구분되고, 제2 내륜(242-1)은 제1 요 베어링(241)의 제1 내륜(241-1)에 지지된 연결샤프트(260)에 고정되고 제2 외륜(242-2)은 타워(100)에 고정될 수 있다.As shown in FIG. 3, the pair of
이와 같은 요잉 시스템(200)은 상·하측 한 쌍의 요 베어링(240)이 타워(100)의 길이방향으로 이격 설치되며, 연결샤프트(260)를 통해 한 쌍의 요 베어링(240)의 회전이 서로 지지됨으로써 집중되는 하중을 분산시킬 수 있게 된다.The
연결샤프트(260)는 타워(100)의 길이방향으로 연장된 일정 길이의 관 형상으로써 제1 요 베어링(241)의 제1 내륜(241-1)과 제2 요 베어링(242)의 제2 내륜(242-1)을 서로 연결하여 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 연결샤프트(260)는 그 내주면에 설치되는 적어도 하나의 판 형상의 플랫폼(261)으로 지지될 수 있다.The connecting
브레이크부(270)는 제1 요 베어링(241) 및 제2 요 베어링 (242) 중 적어도 한 곳과 대응되게 설치되어 요잉 시스템(200)의 가동을 정지시킬 수 있다. 이를 위해 브레이크부(270)는 제1 브레이크(271)와, 제2 브레이크(272)로 구분될 수 있다. 제1 브레이크(271)는 메인 나셀(300)의 메인 프레임(310)에 지지된 제1 브레이크 캘리퍼(271-1)와, 일측이 제1 브레이크 캘리퍼(271-1)에 삽입되고 타측이 타워(100)에 고정된 제1 브레이크 디스크(271-2)로 구성될 수 있다. 또, 제2 브레이크(272)는 타워(100)에 고정 설치된 제2 브레이크 캘리퍼(272-1)와, 일측이 제2 브레이크 캘리퍼(272-1)에 삽입되고 타측이 연결샤프트(260)에 고정된 제2 브레이크 디스크(272-2)로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 메인 나셀(300)의 회전을 정지시키고자 할 경우에 어느 하나의 브레이크 캘리퍼에 유압 또는 공압을 부여하여 대응된 브레이크 디스크를 가압함으로써 그 목적이 달성될 수 있다.The
도 4를 참조하면, 각 단위 발전 유닛(700)은 로터(710)의 회전에 의해 전기를 개별적으로 생산하도록 각각의 서포트 아암(500)을 통해 메인 나셀(300)에 고정 결합될 수 있다.Referring to FIG. 4, each unit
서포트 아암(500)의 단부에 결합되는 단위 발전 유닛(700)은 바람을 이용하여 전기를 생산하는 것으로, 로터(710), 서브 나셀(sub nacelle, 730), 메인 샤프트(740), 증속기(gearbox, 750), 브레이크(760) 및 발전기(770)를 포함한다. The unit
로터(710)는 서브 나셀(730)의 전방에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 로터(710)에서 발생된 회전력이 메인 샤프트(740)를 통해 증속기(750)에 전달된다. 로터(710)는 허브(713)와 복수의 블레이드(711)로 이루어지는데, 허브(713)는 메인 샤프트(740)의 일단에 결합되어 서브 나셀(730)의 전면에 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 복수의 블레이드(711)는 허브(713)의 외주면에 원주 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 이격되어 결합된다. The
허브(713)는 바람의 저항을 감소시키기 위해 전방으로 볼록하게 돌출된 원추형으로 이루어질 수 있다. 블레이드(711)는 바람에 의해 허브(713)의 중심축을 중심으로 회전한다. 블레이드(711)는 폭 방향으로 유선형 단면을 가지며, 내부에는 공간부가 형성될 수 있다.
서브 나셀(730)는 증속기(750), 발전기(770) 등을 수용하는 하우징으로, 통상적으로 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 그러나, 서브 나셀(730)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, 원기둥 형상 등으로 이루어질 수도 있다. The
메인 샤프트(740)는 로터(710)의 회전력을 증속기(750)로 전달하는데, 고속으로 회전하는 메인 샤프트(740)는 메인 베어링(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지된다. The
증속기(750)는 기어를 이용해 블레이드(711)에 의해 회전하는 메인 샤프트(740)의 회전속도를 발전에 적합한 회전속도로 변환하는 장치로, 증속기(750) 내부에는 다수의 기어를 포함하는 증속기어부(미도시)가 마련되어 있다. 한편, 증속기어부 내의 다수의 기어의 윤활 및 냉각을 위해 증속기(750) 내에는 증속기용 오일(미도시)이 구비될 수 있다. The
브레이크(760)는 증속기(750)와 인접한 위치에 배치되어, 메인 샤프트(740)의 회전력을 제어할 수 있다. 이때, 브레이크(760)는 디스크 방식이 주로 사용될 수 있다. The
발전기(770)는 입력되는 회전에너지를 이용하여 전기를 생산하는 장치로, 그 내부에 회전축에 연결 고정된 회전자(미도시) 및 고정자(미도시)가 구비된다. 회전자가 고정자 주위로 고속 회전함으로써 전기를 발생시키게 된다.
한편, 도 5는 도 3의 변형 예를 보인 단면도로서, 메인 나셀(300)을 지지하는 상·하측 요 베어링(240)을 보강하여 구성될 수 있다. 보강된 상·하측 요 베어링(240)은 상측에 적층된 한 쌍의 제1 요 베어링(241)과, 하측에 적층된 한 쌍의 제2 요 베어링(242)으로 나뉠 수 있다. 상측의 각 제1 요 베어링(241)은 제1 내륜(241-1)과 제1 외륜(241-2)으로 구분되고, 제1 내륜(241-1)은 메인 나셀(300)의 메인 프레임(310)에 고정되고 제1 외륜(241-2)은 타워(100)에 고정될 수 있다. 또, 하측의 각 제2 요 베어링(242)은 제2 내륜(242-1)과 제2 외륜(242-2)으로 구분되고, 제2 내륜(242-1)은 제1 요 베어링(240)의 제1 내륜(241-1)에 지지된 연결샤프트(260)에 고정되고 제2 외륜(242-2)은 타워(100)에 고정될 수 있다.On the other hand, Figure 5 is a cross-sectional view showing a modified example of Figure 3, may be configured by reinforcing the upper and
연결샤프트(260)는 일정 길이의 관 형상으로써 제1 요 베어링(241)의 제1 내륜(241-1)과 제2 요 베어링(242)의 제2 내륜(242-1)을 서로 연결하여 회전 가능하게 설치될 수 있다. 연결샤프트(260)는 그 내주면에 설치되는 적어도 하나의 판 형상의 플랫폼(261)으로 지지될 수 있다.The connecting
브레이크부(270)는 제1 요 베어링(241) 및 제2 요 베어링 (242) 중 적어도 한 곳과 대응되게 설치되어 요잉 시스템(200)의 가동을 정지시킬 수 있다. 이를 위해 브레이크부(270)는 제1 브레이크(271)와, 제2 브레이크(272)로 구분될 수 있다. 제1 브레이크(271)는 메인 나셀(300)의 메인 프레임(310)에 지지된 제1 브레이크 캘리퍼(271-1)와, 일측이 제1 브레이크 캘리퍼(271-1)에 삽입되고 타측이 타워(100)에 고정된 제1 브레이크 디스크(271-2)로 구성될 수 있다. 또, 제2 브레이크(272)는 타워(100)에 고정 설치된 제2 브레이크 캘리퍼(272-1)와, 일측이 제2 브레이크 캘리퍼(272-1)에 삽입되고 타측이 연결샤프트(260)에 고정된 제2 브레이크 디스크(272-2)로 구성될 수 있다. The
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티형 풍력 발전기를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a multi-type wind power generator according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티형 풍력 발전기의 터빈 내부를 보인 단면도이다. 다만, 일 실시예와 동일한 구성에 대해서는 도 1을 참조하며 동일한 부호를 사용하기로 한다.Figure 6 is a cross-sectional view showing the inside of the turbine of the multi-type wind generator according to another embodiment of the present invention. However, for the same configuration as the exemplary embodiment, the same reference numerals will be used to refer to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티형 풍력 발전기(10)는, 타워(100), 요잉 시스템(200), 메인 나셀(300), 서포트 아암(500) 및 복수의 단위 발전 유닛(700)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the
타워(100)는 지면으로부터 일정한 높이로 세워져 설치되며, 메인 나셀(300), 복수의 단위 발전 유닛(700) 등을 지지할 수 있다. 타워(100)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 증가하는 관 형상을 가질 수 있다. 이때, 타워(100)는 복수의 관형 부재가 적층된 다단 형태로 이루어질 수 있다. 한편, 타워(100) 내부에는 단위 발전 유닛(700)의 유지 보수를 위해 작업자나 작업도구를 이송시키는 계단, 컨베이어 또는 승강기가 설치될 수 있다. 또, 타워(100)는 그 내주면에 설치되는 적어도 하나의 판 형상의 플랫폼(110)으로 지지될 수 있다.The
메인 나셀(main nacelle, 300)은 타워(100)의 상부에 위치하며 타워(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있는바, 그 회전 매커니즘에 대해서는 후술하기로 한다. 메인 나셀(300)에는 복수의 서포트 아암(support arm, 500)이 방사상으로 결합되며, 복수의 서포트 아암(500) 각각의 단부에는 단위 발전 유닛(700)이 결합될 수 있다. 즉, 메인 나셀(300)이 타워(100)에 대해 회전하는 경우, 메인 나셀(300)과 함께 복수의 단위 발전 유닛(700)도 회전할 수 있다.Main nacelle (300) is located on the top of the
이때, 메인 나셀(300)은 외형만 통상의 나셀 모양과 유사하게 형성되고, 내부에는 기어박스나 발전기 등이 구비되지 않을 수 있다. 그러나, 메인 나셀(300)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않고, 원기둥 형상으로 이루어질 수도 있다.In this case, the
서포트 아암(500)은 메인 나셀(300)과 단위 발전 유닛(700)을 서로 연결하는 부재로서, 메인 나셀(300)에서 멀어질수록 직경이 작아지거나, 또는 직경이 균일한 관형 형상일 수 있다. 이때, 서포트 아암(500)에는 단위 발전 유닛(700)의 유지 보수를 위해 계단 또는 컨베이어가 설치될 수도 있다.The
각 단위 발전 유닛(700)은 로터의 회전에 의해 전기를 개별적으로 생산하도록 각각의 서포트 아암(500)을 통해 메인 나셀(300)에 고정 결합될 수 있다.Each unit
한편, 메인 나셀(300)에는 복수의 서포트 아암(500)이 결합되는데, 메인 나셀(300)을 정면으로 바라볼 때 타워(100)를 기준으로 타워(100)의 좌측 및 우측에 동일한 개수의 서포트 아암(500)이 배치된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 타워(100)의 좌측에는 2개의 서포트 아암(500)이 배치되고, 타워(100)의 우측에는 2개의 서포트 아암(500)이 배치된다.Meanwhile, a plurality of
메인 나셀(300) 내부에는 요잉 시스템(200)이 배치되어, 단위 발전 유닛(700)의 블레이드(711)가 바람과 마주하도록 단위 발전 유닛(700)이 결합된 메인 나셀(300)을 회전시킬 수 있다. 요잉 시스템(200)은 요 드라이브 모터(도시 생략), 한 쌍의 상·하측 요 베어링(220), 피니언 기어(도시 생략), 연결샤프트(280) 및 브레이크부(290)를 포함할 수 있다.The
요 드라이브 모터는 메인 나셀(300)의 일측에 고정 결합되고, 요 드라이브 모터의 하단에는 피니언 기어가 결합될 수 있다. 한편, 상측 요 베어링(220)의 내주면에는 치열(도시 생략)이 형성되어, 요 드라이브 모터의 피니언 기어가 치열에 기어 결합될 수 있다.The yaw drive motor may be fixedly coupled to one side of the
이때, 피니언 기어는 요 드라이브 모터의 구동에 따라 회전하는 동시에, 피니언 기어가 치열을 따라 회전하게 된다. 따라서, 요 드라이브 모터가 회전하면, 요 드라이브 모터가 결합된 메인 나셀(300)이 타워(100) 상에서 요잉 운동을 하게 된다.At this time, the pinion gear rotates as the yaw drive motor is driven, and the pinion gear rotates along the teeth. Therefore, when the yaw drive motor rotates, the
타워(100)와 메인 나셀(300)은 한 쌍의 요 베어링(220)을 매개로 서로 연결되는데, 요 베어링(220)에 의해 메인 나셀(300)이 지면에 고정 설치된 타워(100)에 대해 회동, 즉 요잉 운동을 할 수 있다. The
요 베어링(220)은 도 6에 도시된 바와 같이 상측의 제1 요 베어링(221)과, 하측의 제2 요 베어링(222)으로 구분될 수 있다. 상측의 제1 요 베어링(221)은 제1 내륜(221-1)과 제1 외륜(221-2)으로 구분되고, 제1 내륜(221-1)은 타워(100)에 고정되고 제1 외륜(221-2)은 메인 나셀(300)의 메인 프레임(310)에 고정될 수 있다. 또, 하측의 제2 요 베어링(222)은 제2 내륜(222-1)과 제2 외륜(222-2)으로 구분되고, 제2 내륜(222-1)은 타워(100)에 고정되고 제2 외륜(222-2)은 제1 요 베어링(220)의 제1 외륜(221-2)에 지지된 연결샤프트(280)에 고정될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 타워(100)가 연결샤프트(280) 내부에 위치하여, 타워(100)와 연결샤프트(280)가 한 쌍의 요 베어링(220)을 매개로 회전 가능하게 결합될 수 있다. As shown in FIG. 6, the
연결샤프트(280)는 타워(100)의 길이방향으로 연장된 일정 길이의 관 형상으로써 제1 요 베어링(221)의 제1 외륜(221-2)과 제2 요 베어링(222)의 제2 외륜(222-2)을 서로 연결하여 회전 가능하게 설치될 수 있다.The connecting
브레이크부(290)는 상측의 제1 요 베어링(221)과 대응되게 설치되어 요잉 시스템(200)의 가동을 정지시킬 수 있다. 이를 위해 브레이크부(290)는 메인 나셀(300)의 메인 프레임(310)에 지지된 브레이크 캘리퍼(291)와, 일측이 브레이크 캘리퍼(291)에 삽입되고 타측이 타워(100)에 고정된 브레이크 디스크(292)로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 메인 나셀(300)의 회전을 정지시키고자 할 경우에 브레이크 캘리퍼(291)에 유압 또는 공압을 부여하여 브레이크 디스크(292)를 가압함으로써 그 목적을 달성될 수 있다.The
도 7은 도 6의 변형 예를 보인 단면도로서, 메인 나셀(300)을 지지하는 요 베어링(220)을 보강하여 구성될 수 있다. 보강된 요 베어링(220)은 상측의 제1 요 베어링(221)과, 하측에 적층된 한 쌍의 제2 요 베어링(222)으로 나뉜다. 상측의 제1 요 베어링(221)은 제1 내륜(221-1)과 제1 외륜(221-2)으로 구분되고, 제1 내륜(221-1)은 타워(100)에 고정되고 제1 외륜(221-2)은 메인 나셀(300)의 메인 프레임(310)에 고정될 수 있다. 또, 하측의 각 제2 요 베어링(222)은 제2 내륜(222-1)과 제2 외륜(222-2)으로 구분되고, 제2 내륜(222-1)은 타워(100)에 고정되고 제2 외륜(222-2)은 제1 요 베어링(220)의 제1 외륜(221-2)에 지지된 연결샤프트(260)에 고정될 수 있다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a modified example of FIG. 6, and may be configured by reinforcing a
연결샤프트(280)는 일정 길이의 관 형상으로써 제1 요 베어링(221)의 제1 외륜(221-2)과 제2 요 베어링(222)의 제2 외륜(222-2)을 서로 연결하여 회전 가능하게 설치될 수 있다.The connecting
브레이크부(290)는 제1 요 베어링(221)과 대응되게 설치되어 요잉 시스템(200)의 가동을 정지시킬 수 있다. 이를 위해 브레이크부(290)는 메인 나셀(300)의 메인 프레임(310)에 지지된 브레이크 캘리퍼(291)와, 일측이 브레이크 캘리퍼(291)에 삽입되고 타측이 타워(100)에 고정된 브레이크 디스크(292)로 구성될 수 있다.The
상술한 바와 같은 본 발명의 멀티형 풍력 발전기에 의하면, 타워 및 요 베어링의 외경을 증가시키지 않고 요잉 시스템에 집중되는 하중을 타워로 분산시킬 수 있는 장점이 있다.According to the multi-type wind generator of the present invention as described above, there is an advantage that the load concentrated in the yawing system can be distributed to the tower without increasing the outer diameter of the tower and the yaw bearing.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described through limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited thereto, and the present invention has been described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
100: 타워
200: 요잉 시스템
210: 요 드라이브 모터
220, 240: 상·하측 요 베어링
230: 피니언 기어
250: 치열
260, 280: 연결샤프트
270, 290: 브레이크부
300: 메인 나셀
500: 서포트 아암
700: 복수의 단위 발전 유닛100: tower
200: yawing system
210: yaw drive motor
220, 240: Upper and lower yaw bearings
230: pinion gear
250: fierce
260, 280: connecting shaft
270, 290: brake part
300: main nacelle
500: support arm
700: multiple unit power generation unit
Claims (10)
상기 타워에 회전 가능하게 결합된 메인 나셀;
상기 메인 나셀에 방사상으로 설치된 복수의 서포트 아암;
상기 각 서포트 아암의 단부에 설치된 복수의 단위 발전 유닛; 및
상기 타워의 내측 또는 외측에 설치되며, 상기 타워의 길이방향으로 서로 이격되어 설치된 제1 및 제2 요 베어링을 포함하는 요잉 시스템;을 포함하며,
상기 제1 및 제2 요 베어링 중 적어도 하나는 한 쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.tower;
A main nacelle rotatably coupled to the tower;
A plurality of support arms radially installed on the main nacelle;
A plurality of unit power generation units provided at ends of the respective support arms; And
And a yawing system installed inside or outside the tower, the yawing system including first and second yaw bearings spaced apart from each other in the longitudinal direction of the tower.
At least one of the first and second yaw bearing is a multi-type wind generator, characterized in that consisting of a pair.
상기 요잉 시스템은,
상기 메인 나셀의 일측에 고정 결합되고, 동력이 전달되는 피니언 기어가 마련된 요 드라이브 모터;
상기 제1 및 제2 요 베어링 중 상측의 내륜 혹은 외륜 외주면에 형성되어 상기 피니언 기어가 이동 가능하도록 연결된 치열; 및
상기 제1 및 제2 요 베어링 중 상기 치열이 형성되지 않은 상·하측의 내륜 혹은 외륜을 회전 가능하게 연결시키는 연결샤프트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.The method of claim 1,
The yawing system,
A yaw drive motor fixedly coupled to one side of the main nacelle and provided with a pinion gear to which power is transmitted;
Teeth formed on an inner circumferential or outer ring outer circumferential surface of an upper side of the first and second yaw bearings so that the pinion gear is movable; And
And a coupling shaft configured to rotatably connect the inner and outer rings of the upper and lower sides of the first and second yaw bearings in which the teeth are not formed.
상기 제1 및 제2 요 베어링 중 한 쌍으로 이루어진 요 베어링은,
상기 타워의 길이방향을 따라 적층되는 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.The method of claim 2,
Yaw bearing consisting of a pair of the first and second yaw bearing,
Multi-type wind generator, characterized in that stacked along the longitudinal direction of the tower.
상기 제1 요 베어링은,
상기 메인 나셀의 메인 프레임에 결합되며 상기 연결샤프트의 일측과 회전 가능하게 연결된 제1 내륜과, 상기 타워에 고정되어 상기 제1 내륜을 지지하는 제1 외륜으로 구성되며,
상기 제2 요 베어링은,
상기 연결샤프트의 타측과 회전 가능하게 연결된 제2 내륜과, 상기 타워에 고정되어 상기 제2 내륜을 지지하는 제2 외륜으로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.The method of claim 3,
The first yaw bearing,
A first inner ring coupled to the main frame of the main nacelle and rotatably connected to one side of the connection shaft, and a first outer ring fixed to the tower to support the first inner ring,
The second yaw bearing,
And a second inner ring rotatably connected to the other side of the connecting shaft, and a second outer ring fixed to the tower to support the second inner ring.
상기 연결샤프트는,
상기 타워의 길이방향으로 연장된 관 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.The method of claim 2,
The connecting shaft,
Multi-type wind generator characterized in that formed in the tubular shape extending in the longitudinal direction of the tower.
상기 연결샤프트의 내주면에는,
판 형상의 플랫폼이 설치된 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.The method of claim 5,
On the inner circumferential surface of the connecting shaft,
Multi-type wind generator characterized in that the plate-shaped platform is installed.
상기 타워는,
복수의 관형 부재가 적층된 다단 형태로 형성되며, 그 내주면에 판 형상의 플랫폼이 설치된 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.The method of claim 1,
The tower,
The multi-type wind generator is formed in a multi-stage form of a plurality of tubular members stacked, the plate-shaped platform is installed on the inner peripheral surface.
상기 요잉 시스템은,
상기 제1 및 제2 요 베어링 중 적어도 한 곳과 대응되게 설치되어 상기 요잉 시스템의 가동을 정지시킬 수 있는 브레이크부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.The method of claim 4, wherein
The yawing system,
And a brake unit installed to correspond to at least one of the first and second yaw bearings to stop the operation of the yawing system.
상기 브레이크부는,
상기 메인 나셀의 메인 프레임에 지지된 제1 브레이크 캘리퍼와,
일측이 상기 제1 브레이크 캘리퍼에 삽입되고 타측이 상기 타워에 고정된 제1 브레이크 디스크로 구성된 제1 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.The method of claim 8,
The brake unit,
A first brake caliper supported by the main frame of the main nacelle,
And a first brake having one side inserted into the first brake caliper and the other side comprising a first brake disk fixed to the tower.
상기 브레이크부는,
상기 타워에 고정 설치된 제2 브레이크 캘리퍼와,
일측이 상기 제2 브레이크 캘리퍼에 삽입되고 타측이 상기 연결샤프트에 고정된 제2 브레이크 디스크로 구성된 제2 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티형 풍력 발전기.The method of claim 8,
The brake unit,
A second brake caliper fixed to the tower,
And a second brake having one side inserted into the second brake caliper and the other side composed of a second brake disk fixed to the connecting shaft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180018524A KR20190098501A (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | Multi type wind turbine |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020180018524A KR20190098501A (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | Multi type wind turbine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190098501A true KR20190098501A (en) | 2019-08-22 |
Family
ID=67766982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020180018524A KR20190098501A (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | Multi type wind turbine |
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KR (1) | KR20190098501A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102189487B1 (en) * | 2019-09-24 | 2020-12-11 | 진수곤 | Wind power generator |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110089293A (en) | 2009-06-16 | 2011-08-05 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | Wind-driven generator |
-
2018
- 2018-02-14 KR KR1020180018524A patent/KR20190098501A/en active Search and Examination
Patent Citations (1)
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KR20110089293A (en) | 2009-06-16 | 2011-08-05 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | Wind-driven generator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102189487B1 (en) * | 2019-09-24 | 2020-12-11 | 진수곤 | Wind power generator |
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