JP3911478B2 - ステータ支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、風力タービン塔の頂部に配置された機械室内に、ステータとロータとを有する発電機を備えている風力タービン（wind turbine）に関するものである。ここで、ステータは、複数の支持アームを有する支持構造を備えている。風力タービンの発電機はリング型発電機（ring generator）である。
【０００２】
このタイプの風力発電は知られており、すでに数多く用いられている。風力タービンの開発は、より大きい出力の発電機に向かう傾向がある。この傾向は、しばしば、個別の部品（とくにそれらの支持アーム）の寸法、ひいては質量の増加を生じさせる。
【０００３】
現在、従来技術として、ナセルの重さ（機械室の重さ）が９０〜１００トンのオーダーである風力タービンがすでに知られている。この重さの一部は、発電機のステータを取り付けているステータ支持構造の重さである。しかしながら、このように大きい質量は、取り扱うのがむずかしく、塔と塔の基礎とにかなりの応力を生じさせ、風力タービンの前記の個別の部品に、物理的な応力の増加を生じさせるだけでなく、そのコストも増加させることになる。参考のため、風力タービンのナセル（すなわち、機械室）を建設現場まで輸送するだけでなく、多くの場合それらの個別の部品を塔の頂部に吊り上げなければならないといった事実があることを指摘しておく。
【０００４】
建築法の問題のほかに、とくに風力タービンで遭遇するもう１つの問題は、その近隣でこのようなタービンが受け入れられるかといった騒音にかかわる問題である。この点、最新式のタービンでも、騒音の発生が騒動を起こしており、それゆえこのようなタービンが受け入れられることは少なくなるかもしれない。
【０００５】
騒音の一部は、支持アームによって生成される。なぜなら、これらは内部が中空であり、外表面が封止され、その結果共鳴胴（resonant body）を形成するからである。
【０００６】
それゆえ、本発明の目的は、その部品の重さが低減され、その騒音が低減された風力タービンを提供することである。
【０００７】
この目的は、本発明にかかる開放構造を有するステータ支持構造により達成される。この開放構造は、一方では重さを低減し、他方では用いる材料を低減する結果となる。この開放構造により、支持アームはもはや共鳴胴を形成することはなく、少なくとも支持アームの騒音をなくすので、風力タービンの騒音が低減される。
【０００８】
本発明にかかるステータ支持構造は、周知の仕様のものに比べて軽量であることから、ナセルの質量を低減し、ひいては部品及び／又はナセル全体の取り扱い性と輸送性とを良くする。
その他の好ましい実施態様は、下位請求項により特徴づけられる。
【０００９】
以下、添付の図面を参照しつつ、実施の形態を詳細に説明する。
図１に側面立面図が示されている支持アーム１２は、開放構造（open structure）であり、このため共鳴胴を形成しない。支持アームの基部１８から上にみてゆけば、支持アーム１２に複数の穴部２２をみることができる。かくして、それらの間に横棒２４（lateral bar）と横支柱２６（traverse strut）とによって支持アーム構造が形成される。かくして、支持アーム１２は、共鳴胴を形成せず、それゆえ騒音を発生させない。
【００１０】
本発明にかかる支持アーム１２は、基部１８から、予め設定されたストレッチ（stretch：広がり）で伸びる。このストレッチは、上記支持アーム１２に取り付けられたステータ２０の寸法により生じる。基部１８とは反対側の支持アーム１２の端部で、部材１６（member）が支持アーム１２に対して垂直に伸び、そして上記部材１６はその端部に支持プレート１７を備えている。ステータ２０は、上記支持プレート１７に取り付けられている。支持プレート１７は、部材１６の断面積より大きい面積を有していてもよい。
【００１１】
図１に示すように、本発明にかかる支持アーム１２の実施形態においては、深さ（すなわち、この図において水平方向の伸び）は一定である。しかしながら、これに代えて、上記深さを変化させてもよく、この場合は、本発明にかかる支持アーム１２の断面積を変化させることが可能となる。
【００１２】
図２は、本発明にかかる複数の支持アーム１２を備えたステータ支持構造１０（stator support：ステータ支持体）の平面図である。この図によれば、棒２４（bar）と横部材２６（traverse member）とによって形成された支持アーム１２の開放された格子のような構造（lattice-like structure）がよく分かるであろう。
【００１３】
このように、支持アーム１２は、開放構造のものであり、内向きの基部１８でもって、ロータ軸（ロータ差し込み部（spigot））を貫通して伸長させることができる開口部を形成する。ここで、支持アーム１２は、単独の要素（single elements）のものを用いることができる。これに代えて、支持アーム１２は、例えば基部１８でともに結合されて、一体的なステータ支持構造１０又は複数のステータ支持セグメント（segment）を形成してもよい。それらの一部は単独で配置されてもよく、またともに結合されて一体的なステータ支持構造１０を形成してもよい。
【００１４】
各支持アーム１２の半径方向にみて外向きの端部は、２つの伸長アーム１４に分割されている。各伸長アーム１４の外側に、これと直角に配置された部材１６は、ロータ軸の軸線方向と平行な方向に伸びている。ステータが取り付けられる支持プレート１７の面積は、部材１６（portion）の断面積よりも大きい。
【００１５】
伸長アーム１４の断面は、基部１８からその外側端部に向かって、すなわちそれが垂直な部材１６に向かって外向きに伸びるのに伴って、その大きさ（size）が減少する。ここに示す実施の形態における支持アーム１２の断面の変化は、深さ方向（すなわち、図１中で支持アーム１２が水平に伸びる方向）については一定のままであり、幅方向（図２中で支持アーム１２が水平に伸びる方向）については、とくに伸長アーム１４において減少する。しかし、これに代えて、本発明にかかる支持アーム１２の深さ及び幅を変化させてもよい。
【００１６】
本発明の応用例を例示するため、ステータ２０の一部が搭載された状態で示されている。ステータ２０は、ステータ支持部の外縁部全体にわたってリング形に伸び、支持プレート１７が部材１６によって伸長アーム１４から離間させられている分（amount）だけ、上記ステータ支持構造から離間している。
【００１７】
本発明の１つの実施の形態においては、図示していないが、支持アーム１２は、その一部が機械室に堅固に取り付けられた下位構造（sub-construction：図示せず）に、一体的なロータ支持部１０として取り付けられ、あるいはセグメントとして単独で取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる支持アームの側面立面図である。
【図２】 複数の支持アームを備えた、本発明にかかるステータ支持構造の正面図である。
【符号の説明】
１０ ステータ支持構造、１２ 支持アーム、１４ 伸長アーム、１６ 部材、１７ 支持プレート、１８ 基部、２０ ステータ、２２ 穴部、２４ 横棒、２６ 横支柱。

Claims (10)

1. ステータとロータとを備えるとともに、上記ステータを保持する支持構造を備えているリング型発電機において、
   上記支持構造が、
   それぞれ、ロータ軸又はロータ差し込み部で内向きの基部（１８）からリング半径方向に伸びる、横棒の組立体からなる複数の開放構造の支持アーム（１２）と、
   上記支持アーム（１２）の外向きの端部に、該支持アームに対して角度をなす部材（１６）を介して取り付けられた複数の支持プレート（１７）とを備えていて、
   上記ステータが上記支持構造から軸方向にある距離を保つようにして、上記ステータは、上記支持プレート（１７）に取り付けられ、かつ該ステータの一方の側部で１つのみの支持構造によって支持されていることを特徴とするリング型発電機。
2. 請求項１の特徴を有するリング型発電機を備えた風力タービン。
3. 少なくとも１つの支持アーム（１２）が、その外向きの端部で、少なくとも２つの伸長アーム（１４）に分割されていることを特徴とする請求項２に記載の風力タービン。
4. 外側部分（１６）が、伸長アーム（１４）に対して予め設定された角度をなしていることを特徴とする請求項２又は３に記載の風力タービン。
5. 支持アーム（１２）の少なくとも１つの伸長アーム（１４）の断面積、又は支持アーム（１２）の断面積が、上記支持アームの基部（１８）から遠い方の端部に向かって減少していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の風力タービン。
6. 伸長アーム（１４）から遠い方の外側部分（１６）の端部に上記複数の支持プレート（１７）が配置され、該支持プレートの面積が上記外側部分（１６）の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の風力タービン。
7. 支持アーム（１２）が単一体のセグメントとして搭載され、ステータ支持部（１０）としてその位置で協働することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の風力タービン。
8. 少なくとも２つの支持アーム（１２）がともに結合されてセグメントを形成し、該セグメントがステータ支持部としてその位置で協働することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の風力タービン。
9. 支持アーム（１２）がともに結合されて一体的なステータ支持構造（１０）を形成していることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１つに記載の風力タービン。
10. それぞれ、内向きの基部（１８）からリング半径方向に伸びる、横棒の組立体からなる複数の開放構造の支持アーム（１２）と、
    上記支持アーム（１２）の外向きの端部に、該支持アームに対して角度をなす部材（１６）を介して取り付けられた複数の支持プレート（１７）であって、ステータが支持構造から軸方向にある距離を保つようにして、上記ステータが該支持プレート（１７）に取り付けられるようになっているものとを備えていて、上記ステータの１つの軸側のみで上記ステータを支持するようになっているリング型発電機のステータの支持構造。

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