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KR101375847B1 - Planetary gears unit for a wind power generator - Google Patents

Planetary gears unit for a wind power generator Download PDF

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Publication number
KR101375847B1
KR101375847B1 KR1020100110714A KR20100110714A KR101375847B1 KR 101375847 B1 KR101375847 B1 KR 101375847B1 KR 1020100110714 A KR1020100110714 A KR 1020100110714A KR 20100110714 A KR20100110714 A KR 20100110714A KR 101375847 B1 KR101375847 B1 KR 101375847B1
Authority
KR
South Korea
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planetary gear
shaft
gear
planetary
planetary gears
Prior art date
Application number
KR1020100110714A
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Korean (ko)
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Inventor
박정훈
Original Assignee
두산중공업 주식회사
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Filing date
Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D15/00Transmission of mechanical power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/403Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05B2260/40311Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

본 발명은 풍력발전기용 유성기어장치에 관한 것으로, 풍력발전기의 프로펠라가 장착된 주축으로서의 입력축(101)에 결합된 링기어(102) 내측에 복수개의 전단 유성기어(103)들이 링기어와 함께 회전하도록 치합되어 있고, 후단 유성기어(105)들은 태양기어(107)에 외접하여 치합되어 있고, 상기 태양기어(107)는 출력축(109)에 일체로 연결되며, 상기 출력축(109)은 발전기의 로터축에 일체로 연결되어 바람에 의한 회전력을 통해 발전기의 로터축으로 전달되어 발전하도록 된 풍력발전기용 유성기어장치에 있어서, 상기 전단 유성기어(103)와 링기어(102)의 조립오차에 따라 증대되는 치합하중을 탄성변형으로 흡수하여 감소시키도록 상기 각각의 유성기어(103)들은 가요성의 유연축부(104)를 통하여 후단 유성기어(105)들이 장착된 상대적으로 경한 유성기어축(106)과 일체로 연결되게 구성함으로써, 조립오차에 따른 치합하중의 증대를 상기 유연축부의 탄성변형에 의해 흡수하여 유성기어간 하중 분산을 향상시키고, 설계하중을 감소시킬 수 있으며, 설계하중 감소를 통해 기어박스의 중량과 부피를 줄일 수 있어 풍력발전기의 경량화 및 유지 보수성을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a planetary gear device for a wind turbine, wherein a plurality of shear planetary gears (103) inside the ring gear (102) coupled to the input shaft (101) as a main shaft on which the propeller of the wind turbine is mounted rotates with the ring gear. And the rear planetary gears 105 are externally engaged with the sun gear 107, the sun gear 107 is integrally connected to the output shaft 109, the output shaft 109 is a rotor of the generator In the planetary gear unit for a wind power generator which is integrally connected to the shaft and transmitted to the rotor shaft of the generator through the rotational force of the wind, the increase in accordance with the assembly error of the shear planetary gear 103 and the ring gear 102 Each of the planetary gears 103 has a relatively hard planetary gear shaft 106 equipped with rear planetary gears 105 through a flexible flexible shaft 104 to absorb and reduce the engagement loads to the elastic deformation. By being integrally connected, the increase in the mating load due to the assembly error is absorbed by the elastic deformation of the flexible shaft portion, thereby improving the load distribution between the planetary gears, reducing the design load, and reducing the design load. By reducing the weight and volume of the wind turbine generator, there is an effect to increase the weight and maintainability.

Description

풍력발전기용 유성기어장치{Planetary gears unit for a wind power generator}Planetary gears unit for a wind power generator

본 발명은 풍력발전기용 유성기어장치에 관한 것으로, 특히 프로펠러가 설치되는 주축과 발전기 사이에 설치되는 기어박스에서 주축의 회전속도와 토크를 발전에 적합하게 변환하도록 제공되는 유성기어들간의 하중분산기능이 개선된 풍력발전기용 유성기어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a planetary gear device for a wind power generator, in particular a load distribution function between planetary gears provided to convert the rotational speed and torque of the main shaft in the gear box installed between the main shaft and the generator is installed propeller The improved planetary gear unit for a wind turbine.

풍력발전기는 바람에 의해 프로펠러가 회전되고 그 프로펠러가 고정된 주축의 회전으로 발전기의 로터를 회전시켜 발전하며, 상기 주축과 발전기 사이에는 기어박스가 제공되어 주축의 회전속도와 토크를 발전에 적합하게 변환한다.Wind power generator is produced by rotating the rotor of the generator by the rotation of the propeller is fixed by the wind propeller is rotated by the wind, the gearbox is provided between the main shaft and the generator to adjust the rotational speed and torque of the main shaft for power generation Convert.

현재 화석에너지의 고갈에 대한 대비와 자연환경의 파괴를 방지하기 위하여 그린에너지로서 태양광 발전과 함께 풍력발전이 점차 증대되고 있으며, 이러한 풍력발전기는 점점 대형화되어 가고 있는 추세로 풍력발전기 주요 구성품을 포함하여 너셀의 무게 및 부피를 줄이는데 설계의 초점을 맞추고 있다. In order to prepare for the depletion of fossil energy and to prevent the destruction of the natural environment, wind power is increasing along with photovoltaic power generation as green energy, and these wind power generators are becoming larger and larger, including the main components of wind power generators. The design focuses on reducing the weight and volume of the nussel.

이를 위해 일부 풍력 발전기용 동력전달계는 복합 유성기어열(compound planetary stage)로 불리우는 유성기어장치를 사용하는 기어박스와 다수의 폴(pole)을 갖는 영구자석 동기 발전기를 조합이 사용되고 있다. 복합 유성기어열을 적용한 기어박스는 저속의 로터 회전수를 전기 생산에 맞도록 회전속도를 15~30배 증가시키는 역할을 수행한다. To this end, some wind power transmission systems use a combination of a gearbox using a planetary gear called a compound planetary stage and a permanent magnet synchronous generator with multiple poles. The gearbox using the compound planetary gear train increases the rotational speed by 15 to 30 times to match the low speed rotor rotation with electricity production.

이러한 복합 유성 기어열은 일반적인 유성 기어열과는 달리 유성기어가 교번 굽힘(reverse bending)을 받지 않도록 설계되어 있고 한 축상에 전.후 2개의 유성기어가 연결되어 있으며 전단 유성기어는 링기어와 후단 유성기어는 태양기어와 기어 물림으로 구성되어 1단의 기어열이 2단의 증속비를 낼 수 있도록 설계되어 있다.Unlike the general planetary gear train, the compound planetary gear train is designed so that the planetary gear does not undergo reverse bending, and the two planetary gears are connected to the front and rear planets on one axis, and the shear planetary gear is the ring gear and the rear planetary gear. The gear consists of a sun gear and a gear bite so that the gear train in the first stage can have a speed increase ratio in the second stage.

기존의 일반적인 유성 기어열은 유연핀(flexible pin) 적용을 통해 하중 분산(load distribution)를 균등하게 할 수 있어 설계하중을 줄이도록 하고 있고, 또한 설계 하중 감소에 의해 기어박스의 무게 및 부피를 줄일 수 있다.Conventional planetary gear trains reduce load by designing flexible pins to reduce load, and reduce weight and volume of gearbox by reducing design load. Can be.

그러나, 복합 유성기어열을 사용하는 경우, 유성기어(planet)와 링기어(ring gear)간의 치합과 유성기어(planet)와 태양기어(sun gear)와의 치합이 서로 분리 되어 있어 유연핀 적용을 통한 하중 분산효과의 향상을 기대할 수 없다. However, in the case of using a compound planetary gear train, the engagement between the planetary gear and the ring gear and the planetary gear and the sun gear are separated from each other. Improvement of load distribution effect cannot be expected.

도 1은 경한(rigid) 축을 사용한 기존의 유성기어장치의 복합 유성기어열을 보여주며, 도면에서 바람에 의해 발생된 동력은 프로펠라에 연결된 주축으로서의 입력축(1)을 통해 기어박스에 전달된다. 1 shows a composite planetary gear train of a conventional planetary gear system using a rigid shaft, in which the power generated by the wind is transmitted to the gearbox through the input shaft 1 as the main shaft connected to the propeller.

입력축(1)에는 링기어(2)가 고정되어 있고, 링기어(2)는 전단 유성기어(3)과 치합(기어물림)되어 회전력을 전달하며, 전단 유성기어(3)는 경한 유성기어 축(6)을 통해 후단 유성기어(5)로 회전력을 전달하고, 후단 유성기어(5)는 태양기어(7)와 맞물려 태양기어축(9)을 통해 회전력을 발전기로 전달한다. 축 베어링은(21,22)(23,24) 축마다 2개의 베어링이 사용되고 축의 양 끝단에 설치된다. 즉, 일반적으로 축상 기어는 양 베어링 사이에 위치하게 된다.A ring gear 2 is fixed to the input shaft 1, and the ring gear 2 is engaged with the shear planetary gear 3 (bited) to transmit rotational force, and the shear planetary gear 3 is a hard planetary gear shaft. (6) transmits the rotational force to the rear planetary gear (5), the rear planetary gear (5) meshes with the sun gear (7) and transmits the rotational force through the solar gear shaft (9) to the generator. Axle bearings are used for each of the shafts (21, 22) and (23, 24), and are installed at both ends of the shaft. That is, generally the axial gears are located between both bearings.

이러한 복합 유성기어는 통상 3개 이상의 유성기어 집합체(3,5)를 사용하며, 이러한 종래의 복합 유성기어열은 단단한 회전축(6,9)를 적용하고 있어 복합 유성기어열의 제작시, 축의 조립 위치가 조금만 틀리게 가공되어도 하중분산은 급격하게 나빠지게 되므로, 기존의 복합 유성기어열은 유성기어간 하중분산을 균등하게 할 수 없어 4개 이상의 유성기어 집합체(3,5)를 일반적으로 사용하지 않으며, 이를 보다 도 2와 도 3을 참고하여 보다 구체적으로 설명한다.The compound planetary gears generally use three or more planetary gear assemblies 3 and 5, and the conventional compound planetary gear trains employ rigid rotation shafts 6 and 9, and thus, when the composite planetary gear trains are manufactured, the shaft assembly positions Even if the machine is slightly misaligned, the load dispersion is rapidly worsened. Therefore, the conventional planetary gear trains cannot uniformly distribute the load distribution between the planetary gears, and thus, four or more planetary gear assemblies (3, 5) are not generally used. More specifically with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 4개의 전단 유성기어를 채용한 유성기어 집합체의 제작 및 조립 위치 오차 발생에 의한 하중 분산을 보여주며, 도면에서 좌측부분은 제작 및 조립 오차 없이 복합 유성 기어열이 제작된 경우 링기어(2)와 전단 유성기어간의 하중 분포를 개략적으로 보여주고 있고, 제작 및 조립 오차가 없는 경우 하중 분산이 균등하게 발생함을 알 수 있다. 도2의 우측부분은 유성기어 조립시 전단 유성기어의 예를들어 2번째(3-2)와 3번째(3-3) 유성기어 집합체의 조립시 필연적으로 발생되는 제작 및 조립 위치 오차가 있는 경우의 하중분산을 개략적으로 보여주며, 이로부터 2번째 전단 유성기어(3-2)와 링기어(2) 간에 과다한 치합이 발생하여 하중이 급격히 증가하는 반면, 3번째 전단 유성기어(3-3)의 경우 치합이 감소하여 하중이 급격히 감소함을 알 수 있다. Figure 2 shows the load distribution due to the manufacturing and assembly position error of the planetary gear assembly employing four shear planetary gear, the left part of the figure is a ring gear (when the composite planetary gear train is produced without fabrication and assembly error) The load distribution between 2) and the shear planetary gear is shown schematically, and it can be seen that the load distribution occurs evenly when there is no manufacturing and assembly error. The right part of FIG. 2 is an example of the shear planetary gear when the planetary gear is assembled. For example, if there is a manufacturing and assembly position error inevitably generated when assembling the second (3-2) and the third (3-3) planetary gear assemblies. The load distribution of is shown schematically. From this, excessive engagement occurs between the second shear planetary gear (3-2) and the ring gear (2), resulting in a sharp increase in load, while the third shear planetary gear (3-3). In this case, it can be seen that the load decreases rapidly due to the decrease in the engagement.

도 3은 유성기어 집합체의 제작 및 조립 위치 오차 발생에 의한 후단 유성기어와 태양기어간 하중 분산을 보여준다. 도 3의 좌측부분은 이론적으로 제작 및 조립 오차없이 복합 유성 기어열이 제작된 경우의 후단 유성기어(5-1~5-4)와 태양기어(7)간의 하중 분포를 개략적으로 보여주고 있으며, 제작 및 조립 오차가 없는 경우 하중 분산이 균등하게 발생함을 알 수 있다. 이에 대하여 실제 복수개의 유성기어들의 제작시 제작 및 조립오차가 필연적으로 수반되며, 예를들어 2번째(5-2) 3번째(5-3) 유성기어 집합체의 조립 위치 오차가 발생한 경우 하중분산을 보여준다. 도면에서 보는 바와 같이, 2번째 전단 유성기어(5-2)와 태양기어(7) 간에 치합이 감소하여 하중이 급격히 감소함을 알 수 있고, 또한 3번째 후단 유성기어(5-3)의 경우 과다한 치합이 발생하여 하중이 급격히 증가함을 알 수 있다. 3 shows the load distribution between the rear planetary gear and the sun gear due to the manufacturing and assembly position error of the planetary gear assembly. The left part of FIG. 3 schematically shows the load distribution between the rear planetary gears 5-1 to 5-4 and the sun gear 7 when the composite planetary gear train is manufactured without theoretically manufacturing and assembling errors. It can be seen that the load distribution occurs evenly if there is no manufacturing and assembly error. On the other hand, manufacturing and assembling errors are inevitably involved in the manufacture of a plurality of planetary gears. For example, if the assembly position error of the second (5-2) and the third (5-3) planetary gear assemblies occurs, Shows. As shown in the figure, it can be seen that the engagement decreases between the second shear planetary gear 5-2 and the sun gear 7 and the load is drastically reduced, and in the case of the third rear planetary gear 5-3. It can be seen that excessive load occurs and the load increases rapidly.

도 2와 3으로부터 기존의 복합유성기어열에 있어서 4개 이상의 유성기어열을 채용하는 경우 유성기어들이 대향되게 배치되므로, 유성기어들의 제작 및 조립시 필연적으로 발생되는 오차에 의한 유성기어열과 태양기어들에서의 하중분산의 불균일은 유성기어와 축의 조기손상 및 소음을 초래하게 되므로, 이로 인해 설계시 높은 하중 분산 계수를 사용하게 되면 기어박스의 중량과 부피가 증가하게 되는 문제가 발생되며, 또한 제작 및 조립 오차는 기어박스의 하중 분산에 민감한 영향을 미쳐 균질한 제품 생산 및 관리가 어려워지는 문제가 있었다.When the four or more planetary gear trains are adopted in the existing composite planetary gear trains from FIGS. 2 and 3, since the planetary gears are disposed to face each other, the planetary gear trains and the sun gears due to the errors inevitably generated when the planetary gears are manufactured and assembled. The nonuniformity of the load distribution in EW causes the premature damage and noise of the planetary gears and shafts. Therefore, the use of high load distribution coefficients in the design increases the weight and volume of the gearbox. Assembly error has a sensitive effect on the load distribution of the gearbox has a problem that it is difficult to produce and manage a homogeneous product.

본 발명은 풍력발전기에 적용되는 복합유성기어열에 있어서의 제작 및 조립 오차에 의한 치합하중의 증대에 따라 탄성변형에 의해 흡수하여 전체적으로 하중분산이 안정되고 허용가능한 수준으로 이루어질 수 있도록 복합 유성 기어열에서 유성기어들을 연결하는 축부분과 유성기어와 태양기어를 연결하는 축부분에 가요성의 유연축부(flexible shaft)를 갖는 풍력발전기용 유성기어장치의 제공을 목적으로 한다.The present invention is a composite planetary gear train so as to be absorbed by the elastic deformation in accordance with the increase in the engagement load due to the manufacturing and assembly error in the composite planetary gear train applied to the wind turbine so that the load distribution as a whole can be made to a stable and acceptable level It is an object of the present invention to provide a planetary gear unit for a wind power generator having a flexible shaft in the shaft portion connecting the planetary gears and the shaft portion connecting the planetary gears and the sun gear.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 풍력발전기용 유성기어장치는, 풍력발전기의 프로펠라가 장착된 주축으로서의 입력축에 결합된 링기어 내측에 복수개의 전단 유성기어들이 링기어와 함께 회전하도록 치합되어 있고, 후단 유성기어들은 태양기어에 외접하여 치합되어 있고, 상기 태양기어는 출력축에 일체로 연결되며, 상기 출력축은 발전기의 로터축에 일체로 연결되어 바람에 의한 회전력을 통해 발전기의 로터축으로 전달되어 발전하도록 구성되는 풍력발전기용 유성기어장치에 있어서, 상기 전단 유성기어와 링기어의 조립오차에 따라 증대되는 치합하중을 탄성변형으로 흡수하여 감소시키도록 상기 각각의 유성기어들은 가요성의 유연축부를 통하여 후단 유성기어들이 장착된 상대적으로 경한 유성기어축과 일체로 연결되는 것을 특징으로 하여 구성된다.In order to achieve the above object, the planetary gear unit for a wind turbine according to the present invention is coupled to a plurality of shear planetary gears to rotate together with the ring gear inside the ring gear coupled to the input shaft as a main shaft on which the propeller of the wind turbine is mounted. The planetary gears of the rear stage are externally engaged with the sun gear, and the sun gear is integrally connected to the output shaft, and the output shaft is integrally connected to the rotor shaft of the generator and transmitted to the rotor shaft of the generator through rotational force by wind. In the planetary gear device for a wind power generator is configured to generate power, each of the planetary gears are flexible flexible shaft portion to absorb and reduce the engagement load increased by the elastic deformation of the shear planetary gear and the ring gear Integrally connected with relatively hard planetary gear shafts equipped with rear planetary gears through It is configured to feature.

상기 후단 유성기어와 태양기어의 조립오차에 따라 증대되는 치합하중을 탄성변형으로 흡수하여 감소시키도록 상기 태양기어는 가요성의 유연축부를 통하여 상대적으로 경한 출력축에 일체로 연결될 수 있다.The sun gear may be integrally connected to a relatively light output shaft through a flexible flexible shaft so as to absorb and reduce the engagement load increased according to the assembly error of the rear planetary gear and the sun gear with elastic deformation.

상기 후단 유성기어를 지지하는 경한 유성기어축은 전후측 단부에 각각 베어링들이 배치되어 지지되는 것이 바람직하다.The hard planetary gear shaft supporting the rear planetary gear is preferably supported by bearings disposed at front and rear ends thereof.

본 발명에 따라, 복합 유성 기어열에서 전단 유성기어를 후단 유성기어의 상대적으로 경한 축에 가요성의 유연축부로 연결함으로써 조립오차에 따른 치합하중의 증대를 상기 유연축부의 탄성변형에 의해 흡수하여 유성기어간 하중 분산을 향상시키고, 설계하중을 감소시킬 수 있으며, 설계하중 감소를 통해 기어박스의 중량과 부피를 줄일 수 있어 풍력발전기의 경량화 및 유지 보수성을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by connecting the shear planetary gear to the flexible shaft portion of the rear planetary gear in a flexible planetary gear train in the composite planetary gear train, the increase in the engagement load according to the assembly error is absorbed by the elastic deformation of the flexible shaft portion The load distribution between planetary gears can be improved, the design load can be reduced, and the weight and volume of the gearbox can be reduced by reducing the design load, thereby improving the weight and maintenance of the wind turbine.

도 1은 종래 풍력발전기용 유성기어장치의 구성을 보여주는 개략적인 단면도.
도 2는 도 1의 유성기어장치에서 4개의 전단 유성기어를 채용한 유성기어 집합체의 제작 및 조립시 이론적인 상태와 오차 발생에 의한 하중 분산 상태를 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 유성기어 집합체의 제작 및 조립 위치 오차 발생에 의한 후단 유성기어와 태양기어간 하중 분산을 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따라 유연축부를 구비한 유성기어장치의 개략적인 구성도.
도 5는 도 4의 유성기어장치에서의 전단 유성기어에 연결된 유연축에 의한 하중 분산의 개선을 개략적으로 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따라 유연축부를 구비한 태양기어에 연결된 유연축에 의한 하중분산 개선을 개략적으로 보여주는 도면.
도 7은 도 6에서 점선으로 표시된 유성기어와 태양기어 사이의 하중 분산효과를 보여주는 확대도.
1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional planetary gear device for a wind turbine.
FIG. 2 is a view schematically illustrating a theoretical state and a load distribution state due to an error when fabricating and assembling a planetary gear assembly employing four shear planetary gears in the planetary gear device of FIG. 1; FIG.
3 is a view schematically showing the load distribution between the rear planetary gear and the sun gear due to the manufacturing and assembly position error of the planetary gear assembly;
Figure 4 is a schematic configuration diagram of a planetary gear device having a flexible shaft portion in accordance with the present invention.
5 is a view schematically showing an improvement in load distribution by a flexible shaft connected to a shear planetary gear in the planetary gear apparatus of FIG.
6 is a view schematically showing an improvement in load distribution by a flexible shaft connected to a sun gear having a flexible shaft according to the present invention.
Figure 7 is an enlarged view showing the load distribution effect between the planetary gear and the sun gear shown by the dotted line in FIG.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which embodiments of the invention are shown.

도 4와 도 5에 있어서, 4개의 유성기어(103)들이 풍력발전기의 프로펠라가 장착된 주축으로서의 입력축(101)에 결합된 링기어(102) 내측에 서로 대향되게 링기어와 함께 회전하도록 치합되어 있고, 상기 각각의 유성기어(103)들은 유연축부(104)를 통하여 후단 유성기어(105)들이 장착된 경한 유성기어축(106)과 일체로 연결되고, 상기 경한 유성기어축(106)은 전후측 단부에 각각 베어링(121,122)들이 배치되어 지지된다. 상기 후단 유성기어(105)들은 태양기어(107)에 외접하여 치합되어 있고, 상기 태양기어(107)는 유연축부(108)를 통하여 경한 출력축(109)에 일체로 연결되며, 상기 출력축(109)은 두개의 축베어링(123,124)들에 의해 지지되어 미도시된 발전기의 로터축에 일체로 연결되어 바람에 의한 회전력이 입력축, 링기어, 전후단의 유성기어들과 태양기어를 통해 발전기의 로터축으로 전달되어 발전하게 된다. 4 and 5, four planetary gears 103 are engaged to rotate together with the ring gears to face each other inside the ring gear 102 coupled to the input shaft 101 as the main shaft on which the propeller of the wind turbine is mounted. Each of the planetary gears 103 is integrally connected to the hard planetary gear shaft 106 on which the rear planetary gears 105 are mounted through the flexible shaft unit 104, and the hard planetary gear shaft 106 is moved forward and backward. Bearings 121 and 122 are disposed and supported at the side ends, respectively. The rear planetary gears 105 are externally engaged with the sun gear 107, and the sun gear 107 is integrally connected to the output shaft 109 through the flexible shaft 108, and the output shaft 109. Is supported by two shaft bearings (123, 124) is integrally connected to the rotor shaft of the generator (not shown) so that the rotational force of the wind through the input shaft, ring gear, front and rear planetary gears and solar gear It is delivered to develop.

본 명세서에서 사용한 유성기어장치는 단지 유성기어들만을 지칭하는 것이 아니고 복수의 유성기어들과 태양기어가 결합된 기어장치를 지칭하는 것으로 이해되어야 함을 밝혀둔다.It should be noted that the planetary gear device used in the present specification should be understood not only to refer to planetary gears but also to a gear device in which a plurality of planetary gears and a sun gear are combined.

본 발명에 따른 유성기어장치에서는 도 1의 종래 유성기어장치와 링기어에 내접하여 치합된 4개의 전단 유성기어와, 전단 유성기어들에 각각 연결된 후단 유성기어들과 치합된 태양기어의 배열 구조 자체는 동일하지만, 이와 구조상 차이점은 4개의 대향 배치되는 전단 유성기어들 각각은 후단 유성기어를 지지하는 각각의 경한 유성기어축(106)들에 유연축부(104)에 의해 연결되어 있음과, 각각의 후단 유성기어의 경한 유성기어축(106)만 전후 양단부에서 베어링에 의해 지지되는 점 및태양기어(107) 또한 유연축부(108)에 의해 출력축(109)에 연결되어 있는 점에서 차이가 있고, 이로써 전단 유성기어(102)들은 경한 유성기어축(106)에 대하여 그리고 태양기어(107)는 경한 출력축(109)에 대하여 가요성의 유연축부(104,108)를 통하여 연결됨으로써 마치 외팔보와 같이 전단 유성기어와 태양기어에 작용하는 하중에 의해 굽힘성 또는 가요성을 갖게 될 수 있고, 이로써 기어와 축의 제작시 공차와 조립 위치의 오차로 인하여 전단 유성기어와 태양기어에 작용하게 되는 하중에 따라 순응하여 탄성 변형될 수 있게 되어 그러한 오차를 수용할 수 있게 된다.In the planetary gear device according to the present invention, an arrangement structure of four planetary planetary gears which are inscribed in the conventional planetary gear device and the ring gear of FIG. However, the structural difference is that each of the four oppositely arranged front planetary gears is connected by the flexible shaft part 104 to respective hard planetary gear shafts 106 supporting the rear planetary gears. There is a difference in that only the hard planetary gear shaft 106 of the rear planetary gear is supported by the bearing at both front and rear ends, and the sun gear 107 is also connected to the output shaft 109 by the flexible shaft 108. The shear planetary gears 102 are connected with respect to the hard planetary gear axis 106 and the sun gear 107 with respect to the light output shaft 109 through the flexible flexible shafts 104 and 108, which is like a cantilever beam. It may be flexible or flexible due to the load acting on the shear planetary gear and the sun gear, and accordingly, depending on the load acting on the shear planetary gear and the sun gear due to tolerances and assembly position errors in the manufacture of gears and shafts. It can be compliant and elastically deformed to accommodate such errors.

도 5의 좌측부분에서 볼 수 있듯이, 링기어(102)에 대향되게 내접하여 치합되는 4개의 전단 유성기어(103-1, 103-2, 103-3, 103-4)들이 이론적인 설계와 같이 제작되고 이상적으로 조립된 경우에는 화살표로 표시한 바와 같이 동일한 치합하중을 받게 되지만, 실제로는 제조상의 허용 공차와 조립상의 오차로 인하여 도 2의 우측부분에서 예를들어 유성기어(103-2)(3-3)들에서 조립오차가 발생되는 경우 증대된 치합하중은 유성기어(102)가 연결된 가요성의 유연축부(104)의 탄성 변형에 의해 흡수되고 유성기어(103-2)는 점선의 위치에서 실선의 위치로 변화되며, 유성기어(103-3)의 치합하중은 감소하게 된다. 따라서, 전단 유성기어들에서 조립오차가 발생되더라도 그에 의한 치합하중의 증가분은 가요성의 유연축부(104)에서의 탄성변형으로 흡수되어 전체적으로 4개의 전단 유성기어들에서 후단 유성기어들의 축으로 전달되는 하중은 도 2의 기존 기어박스의 하중분산에 비해 도 5의 우측에서 같은 크기의 화살표로 표시된 바와 같이 하중분산이 향상된다.As can be seen in the left part of FIG. 5, four shear planetary gears 103-1, 103-2, 103-3, and 103-4 are internally engaged to face the ring gear 102 as shown in the theoretical design. When manufactured and ideally assembled, the same mating load is received as indicated by the arrow, but in reality, for example, the planetary gear 103-2 is shown in the right part of FIG. 2 due to manufacturing tolerances and assembly errors. When the assembly error occurs in (3-3), the increased engagement load is absorbed by the elastic deformation of the flexible flexible shaft portion 104 to which the planetary gear 102 is connected, and the planetary gear 103-2 has a dotted line. The position changes from the position to the position of the solid line, and the engagement load of the planetary gear 103-3 is reduced. Therefore, even if an assembly error occurs in the shear planetary gears, the increase in the engagement load thereby is absorbed by the elastic deformation in the flexible flexible shaft portion 104 and is transmitted from the four shear planetary gears to the shafts of the rear planetary gears as a whole. The load is improved in load distribution as indicated by arrows of the same size on the right side of FIG. 5 compared to the load distribution of the conventional gearbox of FIG. 2.

도 6의 좌측부분에서 후단 유성기어(105-1, 105-2, 105-3, 105-4)들이 외접하는 태양기어(107)에 이상적으로 조립되는 경우에 후단 유성기어들에 의해 태양기어에 작용하게 되는 하중은 동일하지만, 도 6의 우측부분과 도 7에서 표시된 바와같이 후단 유성기어(105-2,105-3)가 조립위치의 오차가 발생되는 경우에 점선으로 표시된 태양기어(107)의 위치에서 치합하중에 의해 유연축부(108)의 탄성변형에 의해 태양기어가 실선으로 표시된 위치로 이동하게 되고 도 3의 기존 기어박스에 비해 화살표로 표시된 바와같이 균일한 하중 분산효과를 얻게 된다.In the left part of FIG. 6, when the rear planetary gears 105-1, 105-2, 105-3, and 105-4 are ideally assembled to the outer sun gear 107, the rear planetary gears are connected to the sun gear by the rear planetary gears. The load acting is the same, but the position of the sun gear 107 indicated by the dotted line when the rear planetary gears 105-2 and 105-3 have an error in assembly position as shown in the right part of FIG. 6 and FIG. The elastic gear of the flexible shaft 108 is moved to the position indicated by the solid line by the engagement load at, and a uniform load distribution effect is obtained as indicated by the arrow compared to the conventional gearbox of FIG. 3.

상기한 전단 유성기어들과 후단 유성기어들 각각을 연결하는 부분에 탄성변형의 가요성의 유연축부를 형성하고, 후단 유성기어들과 치합하는 태양기어와 출력축을 연결하는 부분에 탄성변형의 가요성을 갖는 유연축부를 형성함으로써 후단 유성기어 또는 태양기어의 조립오차에 의한 치합하중을 유연축부의 탄성변형으로 흡수하여 전체적으로 축 하중 분산 효과를 갖게 된다. The flexible flexible shaft portion of the elastic deformation is formed at the portion connecting the front planetary gears and the rear planetary gears, and the flexibility of the elastic deformation at the portion connecting the output shaft and the sun gear meshed with the rear planetary gears. By forming the flexible shaft portion, the coupling load caused by the assembly error of the rear planetary gear or the sun gear is absorbed by the elastic deformation of the flexible shaft portion, and the axial load distribution effect is obtained as a whole.

상기한 유연축부의 가요성, 즉 탄성변형 정도는 발전용량에 따른 유성기어장치의 크기와, 유성기어와 태양기어의 조립시 오차에 따라 축에 작용하는 치합하중의 크기등을 감안하여 설계되어야 하며, 이러한 탄성변형을 위하여 유연축부의 재질과 유성기어의 축과 발전기의 로터 축에 비하여 직경을 감안하여 유연축부의 직경 감소율의 선택 및 중공부를 형성하는 등의 형상으로 적정하게 설계함으로써 조립오차에 의한 치합하중 증대를 탄성변형으로 수용할 수 있으며, 이러한 것은 단순 설계사항으로 당업자에 의해 용이하게 실시될 수 있을 것이다.The flexibility of the flexible shaft portion, that is, the degree of elastic deformation, should be designed in consideration of the size of the planetary gear device according to the generation capacity and the magnitude of the engagement load acting on the shaft according to the error in assembling the planetary gear and the sun gear. For this elastic deformation, it is appropriately designed in such a way as to select the diameter reduction rate of the flexible shaft portion and form the hollow portion in consideration of the diameter of the flexible shaft portion, the shaft of the planetary gear, and the rotor shaft of the generator. Increasing the engagement load by the elastic deformation can be accommodated, this can be easily implemented by those skilled in the art with a simple design.

본 발명은 유성기어장치에서의 조립오차에 따른 치합하중의 증대에 따른 축 직경을 증대시키지 않고도 전단 유성기어와 후단 유성기어를 연결하는 축 부분에 조립오차에 따른 치합하중 증대를 탄성변형으로 흡수하여 전체적으로 축하중이 분산되도록 가요성을 갖는 유연축부를 적용함으로써 예를들어 풍력발전기의 대형화, 경량화를 위하여 적용할 수 있다.According to the present invention, the increase in the joining load due to the assembly error to the shaft portion connecting the front planetary gear and the rear planetary gear to the elastic deformation without increasing the shaft diameter due to the increase of the joining load due to the assembly error in the planetary gear device. By applying a flexible shaft portion having flexibility to absorb the overall celebration during the absorption, it can be applied, for example, to increase the size and weight of the wind power generator.

101 : 입력축 102 : 링기어
103 : 전단 유성기어 104, 108 : 유연축부
105 : 후단 유성기어 106 : (유성기어) 축
107 : 태양기어 109 : 출력축
121.122 : (유성기어) 축 베어링
123,124 : (태양기어) 축 베어링
101: input shaft 102: ring gear
103: shear planetary gear 104, 108: flexible shaft portion
105: rear planetary gear 106: (planetary gear) shaft
107: sun gear 109: output shaft
121.122: (Planetary Gears) Shaft Bearings
123,124: (Sun Gear) Shaft Bearing

Claims (3)

풍력발전기의 프로펠라가 장착된 주축으로서의 입력축(101)에 결합된 링기어(102) 내측에 복수개의 전단 유성기어(103)들이 링기어와 함께 회전하도록 치합되어 있고, 후단 유성기어(105)들은 태양기어(107)에 외접하여 치합되어 있고, 상기 태양기어(107)는 출력축(109)에 일체로 연결되며, 상기 출력축(109)은 발전기의 로터축에 일체로 연결되어 바람에 의한 회전력을 통해 발전기의 로터축으로 전달되어 발전하도록 구성되는 풍력발전기용 유성기어장치에 있어서,
상기 전단 유성기어(103)와 링기어(102)의 조립오차에 따라 증대되는 치합하중을 탄성변형으로 흡수하여 감소시키도록 상기 각각의 유성기어(103)들은 가요성의 유연축부(104)를 통하여 후단 유성기어(105)들이 장착된 상대적으로 경한 유성기어축(106)과 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 유성기어장치.
A plurality of front planetary gears 103 are engaged to rotate with the ring gears inside the ring gear 102 coupled to the input shaft 101 as the main shaft on which the propeller of the wind turbine is mounted, and the rear planetary gears 105 are sun It is engaged externally to the gear 107, the sun gear 107 is integrally connected to the output shaft 109, the output shaft 109 is integrally connected to the rotor shaft of the generator through the rotational force by the wind generator In the planetary gear unit for a wind turbine is configured to be transmitted to the rotor shaft of the power generator,
Each of the planetary gears 103 is provided through the flexible flexible shaft 104 to absorb and reduce the engagement load increased by the assembly error of the shear planetary gear 103 and the ring gear 102 by elastic deformation. Planetary gear device for a wind turbine, characterized in that the rear planetary gear 105 is integrally connected to the relatively hard planetary gear shaft 106 is mounted.
제 1항에 있어서, 상기 후단 유성기어(105)와 태양기어(107)의 조립오차에 따라 증대되는 치합하중을 탄성변형으로 흡수하여 감소시키도록 상기 태양기어(107)는 가요성의 유연축부(108)를 통하여 상대적으로 경한 출력축(109)에 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 유성기어장치.According to claim 1, The sun gear 107 is a flexible flexible shaft (A) so as to absorb and reduce the engagement load increases according to the assembly error of the rear planetary gear 105 and the sun gear 107 by elastic deformation. Planetary gear device for a wind turbine, characterized in that integrally connected to the relatively light output shaft (109) through 108. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 후단 유성기어를 지지하는 경한 유성기어축(106)은 전후측 단부에 각각 베어링(121,122)들이 배치되어 지지되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 유성기어장치.3. The planetary gear apparatus of claim 1, wherein the hard planetary gear shafts 106 supporting the rear planetary gears are supported by bearings 121 and 122 disposed at front and rear ends thereof.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7273016B2 (en) 2004-05-20 2007-09-25 Deere & Company Variable speed drive for agricultural seeding machines
KR20080008563A (en) * 2006-07-20 2008-01-24 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 An operation device for the cooling fan in heavy construction equipment
KR20100116596A (en) * 2008-01-03 2010-11-01 모벤타스 오이 Arrangement in a planetary gearing and a planetary gear

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7273016B2 (en) 2004-05-20 2007-09-25 Deere & Company Variable speed drive for agricultural seeding machines
KR20080008563A (en) * 2006-07-20 2008-01-24 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 An operation device for the cooling fan in heavy construction equipment
KR20100116596A (en) * 2008-01-03 2010-11-01 모벤타스 오이 Arrangement in a planetary gearing and a planetary gear

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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