KR101227256B1 - 타워 및 사전조립된 타워 모듈 - Google Patents

타워 및 사전조립된 타워 모듈 Download PDF

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Abstract

타워(100)는 타워용의 외측 덮개를 형성하는 외측 부분(104)과, 외측 부분 안에 배치된 내측 부분(102)을 포함한다. 내측 부분은 상방으로 연장하는 지지체(116) 및 상방으로 연장하는 지지체를 넘어서 외측으로 연장하는 전기 부품을 포함하는 사전조립된 파워 모듈과, 제 1 단부에서 상방으로 연장하는 지지체에 결합되고 전기 부품을 넘어서 외측으로 연장하는 가이드 지지체(130)를 포함한다.

Description

타워 및 사전조립된 타워 모듈{GUIDE SYSTEM FOR POWER MODULES}
본 명세서에 개시된 주제는 타워의 전기 부분(electrical section)에 관한 것으로서, 특히 타워의 전기 부분 내의 모듈용 안전 가이드 시스템에 관한 것이다.
풍력 터빈은 종래 기술에 알려져 있는 바와 같이 타워 부분과, 타워 부분의 상부에 탑재된 로터를 포함한다. 로터 부분은 바람이 존재할 때 중심점(로터)을 중심으로 회전하는 하나 이상의 블레이드를 포함할 수 있다. 로터 운동은 그 다음에 공지된 수단에 의해 전기 또는 다른 에너지로 변환될 것이다.
많은 풍력 터빈은 (로터 부분으로부터의) 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 풍력 터빈 안에 전기 기계를 포함한다. 공간을 절약하기 위해, 전기 기계는 타워 부분 내에 위치된다. 전기 기계는 예를 들어 컨버터 전자기기, 전압 스위치 기어 및 변압기를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 이들 부품 각각은 사전조립된 파워 모듈(pre-assembled power module, PPM)로 제조될 수 있다. PPM은 서로의 상부 위에 하나가 적층되고 그 다음에 타워 부분에 의해 둘러싸인다.
윈드 타워를 건조하는 것은 전형적으로 맨 먼저 복수의 적층된 PPM을 포함하는 전기 타워를 건조하는 것을 포함한다. [단일 피스(piece) 또는 별개의 피스로서] 타워 부분은 그 다음에 위로부터 하강되어 PPM을 둘러싼다. 일단 하강되면, 하부 타워 부분은 토대(foundation) 또는 토대 상에 위치된 타워 토대 어댑터에 고정된다.
전형적으로, 타워 부분이 하강될 때, 타워 부분이 적층된 PPM 각각 상의 전자기기와 접촉하여 손상시키지 않는 것을 보장하기 위해 기술자가 각 내부 층에 위치된다. 윈드 타워는 전형적으로 바람 흐름이 잦은 지역에 위치되기 때문에, 타워 부분이 하강중일 때 돌풍이 타워 부분을 이동시키는 것이 통상적이다. 이것은 만약 이동하는 타워 부분에 의해 접촉된다면 전자기기에 대한 손상으로 이어질 수 있다.
본 발명의 목적은 이러한 종래의 문제를 해결한 타워를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 타워용 외측 덮개를 형성하는 외측 부분을 포함하는 타워가 제공된다. 이 실시형태의 타워는 외측 부분 안에 배치된 내측 부분을 포함한다. 내측 부분은 상방으로 연장하는 지지체 및 상방으로 연장하는 지지체를 넘어서 외측으로 연장하는 전기 부품을 포함하는 사전조립된 파워 모듈과, 제 1 단부에서 상방으로 연장하는 지지체에 결합되고 전기 부품을 넘어서 외측으로 연장하는 가이드 지지체를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 타워에서 사용하기 위한 사전조립된 파워 모듈이 제공된다. 이 실시형태의 이 모듈은 상방으로 연장하는 지지체 및 상방으로 연장하는 지지체를 넘어서 외측으로 연장하는 전기 부품을 포함한다. 모듈은 또한 제 1 단부에서 상방으로 연장하는 지지체에 결합되고 전기 부품을 넘어서 외측으로 연장하는 가이드 지지체를 포함한다.
이들 및 다른 이점 및 특징이 도면과 관련하여 기재된 이하의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
본 발명으로서 간주되는 주제가 명세서의 마지막의 청구의 범위에 구체적으로 지적되고 명료하게 청구된다. 본 발명의 위에서 말한 특징 및 다른 특징, 이점이 첨부 도면과 관련하여 기재된 이하의 상세한 설명으로부터 명확하다.
도 1은 건조중일 때의 타워의 전기 부분의 일부의 측면도,
도 2는 일 실시예에 따른 타워의 전기 부분의 절단 평면도,
도 3은 건조중일 때의 타워의 전기 부분의 변형 실시예의 측면도.
상세한 설명은 도면을 참조하여 예로서 이점 및 특징과 함께 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타워(100)의 전기 부분의 일부를 도시한다. 일 실시예에서, 타워(100)의 전기 부분은 풍력 터빈의 타워 부분일 수 있지만, 그러한 적용으로 한정되지 않는다.
타워(100)의 전기 부분은 내측 부분(102) 및 외측 부분(104)을 포함한다. 외측 부분(104)은 내측 부분(102)을 둘러싸도록 화살표(A)로 도시된 방향으로 위로부터 하강될 수 있다. 전술한 바와 같이, 외측 부분(104)의 어떠한 측방향 운동도 외측 부분(104)이 내측 부분(102)과 접촉하는 것을 야기할 수 있기 때문에, 바람이 불어치는 상황 동안 외측 부분(104)을 하강시키는 것은 종래 기술에서 어려운 것으로 판명될 수 있다. 이것은 예를 들어 내측 부분(102)에 의해 수용된 전기 부품의 손상으로 이어질 수 있다. 그러한 손상을 피하기 위해, 종래 기술에서는, 외측 부분(104)이 내측 부분(102)의 주위로 하강될 때 각 층(예를 들어, 106, 108, 110)에 기술자가 필요했을 것이다. 그러나, 기술자가 있다고 하더라도, 전기 타워(100)의 전기 부품의 손상 가능성은 여전히 존재할 수 있다.
타워(100)의 전기 부분은 이 예에서 3개의 층(106, 108, 110)을 포함한다. 일 실시예에서, 이들 층 중 일부 또는 전부는 사전조립된 파워 모듈(pre-assembled power modules, PPM)일 수 있다. 물론, 임의의 개수의 층이 포함될 수 있으며, 도 1에 도시된 3개의 층은 예시일 뿐이다.
일 실시예에서, 최상부 층(16)은 컨버터 층이다. 최상부 층(106)은 전기 컨버트 유닛(들)(112)을 포함할 수 있다. 최상부 층(106)은 또한 PPM의 기본 구조를 형성하는 구조 요소를 포함할 수 있다. 이 예에서, 최상부 층(106)은 PPM의 기초부를 형성하는 수평 지지체(114) 및 상방으로 연장하는 지지체(116)를 포함한다. 각 PPM이 도면에 도시된 다수의 상방으로 연장하는 지지체보다는 사실상 중앙에 위치된 하나의 상방으로 연장하는 지지체만을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다.
최상부 층(106)의 아래는 중간 층(108)이다. 일 실시예에서, 중간 층(108)은 제어기 층이다. 중간 층(108)은 제어기 유닛(들)(118)을 포함할 수 있다. 중간 층(108)은 또한 PPM의 기본 구조를 형성하는 구조 요소를 포함할 수 있다. 이 예에서, 최상부 층(106)과 유사하게 중간 층(108)은 PPM의 기초부를 형성하는 수평 지지체(114) 및 상방으로 연장하는 지지체(116)를 포함한다.
중간 층(108)의 아래는 기초 층(110)이다. 일 실시예에서, 기초 층(110)은 변압기 층이다. 바닥 층(110)은 전기 변압기 유닛(120)을 포함할 수 있다. 바닥 층(110)은 또한 PPM의 기본 구조를 형성하는 구조 요소를 포함할 수 있다. 이 예에서, 바닥 층(110)은 PPM의 기초부를 형성하는 수평 지지체(114) 및 상방으로 연장하는 지지체(116)를 포함한다.
기초 층(110)은 토대(140) 위에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 토대(140)는 외측 부분(104)이 토대(140) 위에 위치될 때 외측 부분(104)에 지지를 제공하도록 구성된, 토대에 부착된 타워 토대 어댑터(142)를 가질 수 있다.
타워(100)의 전기 부분의 각 층은 상방으로 연장하는 지지체(116)에 결합된 가이드 지지체(130)를 포함한다. 이 가이드 지지체(130)는 상방으로 연장하는 지지체(116)로부터 외측으로 연장한다. 일 실시예에서, 가이드 지지체(130)는 또한 외측으로 연장하여 수평 지지체(114)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 가이드 지지체(130)는 적어도 특정 층의 임의의 전기 부품 또는 다른 부품을 넘어서 연장한다. 일 실시예에서, 가이드 지지체(130)는 수평 지지체(114)가 부착된 임의의 특정 층의 수평 지지체(114)를 넘어서 외측으로 연장할 수 있다. 물론, 모든 층이 가이드 지지체(130)를 포함할 필요는 없다. 일 실시예에서, 한 층만이 가이드 지지체(130)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 2개 이상의 층이 가이드 지지체(130)를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 가이드 지지체(130)는 외부 레일(132)에 결합된다. 외부 레일의 개수는 변할 수 있지만, 일 실시예에서 내측 부분(102)은 2개의 외부 레일(132)을 포함한다. 그러나, 외부 레일(132)이 필요하지 않고 예를 들어 가이드 지지체(130)의 말단부에서 휠로 대체될 수 있음을 이해하여야 한다. 여하튼, 레일(132)(또는 휠)은 기술자를 필요로 하는 일 없이 외측 부분(104)이 임의의 층에서 어떠한 전기 부품과도 접촉하지 못하게 하는 장벽을 제공한다.
도 2는 전기 타워(100)의 절단 평면도이다. 도 2에 도시된 도면은 전기 층을 둘러싸는 외측 부분(104)을 포함한다. 도 2에서, 도시된 전기 층은 컨버터 층(106)이다. 물론, 전기 층은 임의의 유형의 층일 수 있다.
컨버터 층(106)은 구조 요소(202)를 포함한다. 이 구조 요소(202)는 상방으로 연장하는 지지체(116)에 결합되어 PPM 구조물을 형성할 수 있다. PPM 구조물은 예를 들어 PPM 구조물에 결합된 컨버터 유닛(112)과 같은 전기 부품을 포함할 수 있다.
컨버터 층(106)(또는 임의의 다른 층)은 또한 가이드 지지체(130)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 가이드 지지체(130)는 상방으로 연장하는 지지체(116)에 결합된다. 물론, 가이드 지지체(130)는 PPM 구조물의 임의의 부분에 결합될 수 있다. 예를 들어, 가이드 지지체(130)는 구조 요소(202)에 결합될 수 있다.
가이드 지지체(130)는 일 실시예에서 PPM 구조물로부터 외측으로 PPM 구조물의 임의의 다른 부분을 넘어서 연장한다. 즉, 외측 부분(104) 안에 위치될 때, 가이드 지지체(130)는 외측 부분(104)이 가이드 지지체와 맨 먼저 접촉하는 일 없이 PPM 구조물의 임의의 부분 또는 PPM 구조물에 부착된 임의의 전기 부품과 접촉할 수 없도록 PPM 구조물로부터 멀리 연장한다.
일 실시예에서, 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 가이드 지지체(130)는 말단 단부에서 가이드 레일(132)에 결합된다. 가이드 레일(132)은 수평보다는 수직인 방향으로 연장할 수 있다. 가이드 레일(132)은 따라서 PPM을 둘러싸는 외부 구조물을 형성할 수 있다. 이 외부 구조물은 외측 부분(104)이 하강하여 PPM을 둘러쌀 때 PPM의 모든 부분이 외측 부분(104)과 접촉하는 것을 방지한다.
일 실시예에서, 가이드 지지체(130)는 외측 부분(104)이 고정된 후에 제거될 수 있다. 물론, 그러한 실시예에서, 가이드 레일(132)이 또한 제거될 수 있다. 다른 실시예에서, 가이드 지지체(130), 가이드 레일(132) 또는 둘 모두가 PPM 구조물에 결합되어 유지될 수 있다.
도 3은 타워(100)의 전기 부분의 변형 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 타워(100)의 전기 부분은 풍력 터빈의 타워 부분일 수 있지만, 그러한 적용으로 한정되지 않는다.
타워(100)의 전기 부분은 내측 부분(102) 및 외측 부분(104)을 포함한다. 외측 부분(104)은 내측 부분(102)을 둘러싸도록 화살표(A)로 도시된 방향으로 위로부터 하강될 수 있다. 전술된 바와 같이, 외측 부분(104)의 어떠한 측방향 운동도 외측 부분(104)이 내측 부분(102)과 접촉하는 것을 야기할 수 있기 때문에, 바람이 불어치는 상황 동안 외측 부분(104)을 하강시키는 것은 종래 기술에서 어려운 것으로 판명될 수 있다. 이것은 예를 들어 내측 부분(102)에 의해 수용된 전기 부품의 손상으로 이어질 수 있다.
도시된 바와 같이, 내측 부분(102)은 최상부 층(106), 중간 층(108) 및 바닥 층(110)을 포함한다. 각 층은 예를 들어 개별 PPM으로 제조될 수 있다.
타워(100)의 전기 부분의 각 층은 상방으로 연장하는 지지체(116)에 결합된 가이드 지지체(130)를 포함한다. 이 가이드 지지체(130)는 상방으로 연장하는 지지체(116)로부터 외측으로 연장한다. 일 실시예에서, 가이드 지지체(130)는 또한 외측으로 연장하여 수평 지지체(114)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 가이드 지지체(130)는 적어도 특정 층의 임의의 전기 부품 또는 다른 부품을 넘어서 연장한다. 일 실시예에서, 가이드는 수평 지지체(114)가 부착된 임의의 특정 층의 수평 지지체(114)를 넘어서 외측으로 연장할 수 있다. 물론, 모든 층이 가이드 지지체(130)를 포함할 필요는 없다. 일 실시예에서, 한 층만이 가이드 지지체(130)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 2개 이상의 층이 가이드 지지체(130)를 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 전술된 레일보다는, 각 가이드 지지체(130)가 가이드 지지체(130)의 말단 단부에 부착된 휠(302)을 포함할 수 있다. 이 휠(302)은 가요성일 수 있고, 일 실시예에서 회전할 수 있다. 본 발명의 실시예가 도 2 및 도 3에 도시된 실시예의 부분들의 일부 또는 전부를 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 즉, 가이드 지지체(130) 중 일부는 레일에 결합되고 나머지는 휠에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 가이드 지지체(130)는 응력 하에서 원래의 배향으로부터 편향할 수 있도록 부착될 수 있다. 예를 들어, 가이드 지지체(130)는 가이드 지지체의 편향을 허용하는 스프링 부분을 포함할 수 있다. 추가로, 가이드 지지체(130)는 외측 부분(104)이 토대를 향해서 하강될 때 거의 외측 부분(104)에 닿는 거리까지 연장하도록 크기설정될 수 있다. 그러한 것으로서, 강한 바람이 존재하는 경우에도, 외측 부분(104)은 운동, 및 만약 가이드 지지체(130)와 접촉한다면 외측 부분이 내측 부분에 가할 수 있는 운동 에너지의 양이 제한될 수 있다.
본 발명이 한정된 개수의 실시예와 관련하여서만 상세하게 설명되었지만, 본 발명이 그러한 개시된 실시예로 한정되지 않음을 기꺼이 이해하여야 한다. 오히려, 본 발명은 이제까지 설명되지 않았지만 본 발명의 사상 및 범위에 상응하는 임의의 개수의 변형, 변경, 대체 또는 동등 배열을 포함하도록 변경될 수 있다. 추가로, 본 발명의 다양한 실시예가 설명되었지만, 본 발명의 실시형태는 설명된 실시예의 일부만을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것으로 생각되어서는 안되며, 첨부된 청구의 범위의 범위에 의해서만 한정된다.
100 : 타워 102 : 내측 부분
104 : 외측 부분 106 : 컨버터 층
108 : 제어기 층 110 : 변압기 층
112 : 전기 컨버트 유닛 114 : 수평 지지체
116 : 상방으로 연장하는 지지체 130 : 가이드 지지체
132 : 외부 레일 104 : 토대
202 : 구조 요소 302 : 휠

Claims (10)

  1. 타워에 있어서,
    풍력 터빈 타워용의 외측 덮개를 형성하는 외측 부분과,
    상기 외측 부분 안에 배치된 내측 부분을 포함하고,
    상기 내측 부분은,
    상방으로 연장하는 지지체, 및 상기 상방으로 연장하는 지지체를 넘어서 외측으로 연장하는 전기 부품을 포함하는 사전조립된 파워 모듈과,
    상기 상방으로 연장하는 지지체에 제 1 단부에서 결합되고, 상기 전기 부품을 넘어서 외측으로 연장하는 가이드 지지체와,
    상기 가이드 지지체 중 적어도 하나의 제 2 단부에 결합되고 상기 내측 부분의 적어도 일부분을 따라서 상방으로 연장하는 외부 레일을 포함하는
    타워.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 부분은, 상기 가이드 지지체 중 다른 가이드 지지체의 제 2 단부에 결합된 휠을 더 포함하는
    타워.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 부분은, 상기 가이드 지지체 중 다른 가이드 지지체의 제 2 단부에 결합되고 상기 내측 부분의 적어도 일부분을 따라서 연장하는 추가의 외부 레일을 더 포함하는
    타워.
  4. 타워에 있어서,
    풍력 터빈 타워용의 외측 덮개를 형성하는 외측 부분과,
    상기 외측 부분 안에 배치된 내측 부분을 포함하고,
    상기 내측 부분은,
    상방으로 연장하는 지지체, 및 상기 상방으로 연장하는 지지체를 넘어서 외측으로 연장하는 전기 부품을 포함하는 사전조립된 파워 모듈과,
    상기 상방으로 연장하는 지지체에 제 1 단부에서 결합되고, 상기 전기 부품을 넘어서 외측으로 연장하는 가이드 지지체를 포함하며,
    상기 내측 부분은, 상기 가이드 지지체 중 적어도 하나의 제 2 단부에 결합된 회전가능한 휠을 더 포함하는
    타워.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 지지체는 외력(external force)에 응답하여 편향하는
    타워.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 사전조립된 파워 모듈은 하나 이상의 추가의 상방으로 연장하는 지지체를 더 포함하는
    타워.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 부분 및 상기 외측 부분은 토대에 의해 지지되는
    타워.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 부분은 추가의 사전조립된 파워 모듈을 더 포함하고,
    상기 추가의 사전조립된 파워 모듈은 상방으로 연장하는 지지체, 및 상기 상방으로 연장하는 지지체를 넘어서 외측으로 연장하고 상기 사전조립된 파워 모듈의 상부 위에 위치된 전기 부품을 포함하며,
    상기 추가의 사전조립된 파워 모듈은, 상기 상방으로 연장하는 지지체에 제 1 단부에서 결합되고 상기 전기 부품을 넘어서 외측으로 연장하는 가이드 지지체를 더 포함하는
    타워.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 사전조립된 파워 모듈의 가이드 지지체 중 하나에, 그리고 상기 추가의 사전조립된 파워 모듈의 가이드 지지체 중 하나에 결합된 외부 레일을 더 포함하는
    타워.
  10. 타워에 사용하기 위한 사전조립된 파워 모듈에 있어서,
    상방으로 연장하는 지지체와,
    상기 상방으로 연장하는 지지체를 넘어서 외측으로 연장하는 전기 부품과,
    상기 상방으로 연장하는 지지체에 제 1 단부에서 결합되고 상기 전기 부품을 넘어서 외측으로 연장하는 가이드 지지체와,
    상기 가이드 지지체 중 적어도 하나의 제 2 단부에 결합되고 상기 전기 부품의 적어도 일부분을 따라서 상방으로 연장하는 외부 레일을 포함하는
    사전조립된 파워 모듈.
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