KR101520159B1 - 발전 장치 - Google Patents

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마사유키 우츠노미야
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가부시키가이샤 야스카와덴키
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Abstract

실시예에 따른 발전 장치는 로터 샤프트, 슬립 링, 검출 샤프트, 및 위치 센서를 포함한다. 프로펠러로부터의 선이 관통 삽입되는 로터 샤프트는 프로펠러와 함께 회전한다. 슬립 링은 하나의 단부에서 로터 샤프트에 결합된다. 검출 샤프트는 슬립 링의 다른 단부에 제공되고 로터 샤프트와 함께 회전한다. 위치 센서는 검출 샤프트의 회전 위치를 검출하고, 이에 의해 프로펠러의 회전 위치를 검출한다.

Description

발전 장치{POWER GENERATOR}
본 명세서에서 논의되는 실시예는 발전 장치에 관한 것이다.
바람, 해류, 및 다른 유체로 프로펠러를 회전시킴으로써 발전을 행하는 프로펠러 발전 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 풍력 발전 장치는 바람을 받음으로써 회전하는 프로펠러의 기계 에너지를 발전기를 사용해 전기 에너지로 변환한다.
프로펠러 발전 장치는 발전 장치의 프로펠러의 회전 위치를 검출하는 인코더(encoder)와 같은 위치 센서를 포함할 수 있다. 관련 기술의 일부 발전 장치는 그러한 위치 센서를 프로펠러 샤프트 상에 갖는다. 위치 센서는 프로펠러 샤프트의 회전 위치를 검출하고, 이에 의해 프로펠러의 회전 위치를 검출한다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제 2011-208635 호 참조).
그러나, 프로펠러 샤프트는 일반적으로 큰 샤프트 직경을 갖고, 이것은 위치 센서가 프로펠러 샤프트 상에 설치될 때 더 크게 되게 할 수 있다.
전술된 불리한 점을 고려해, 프로펠러의 회전 위치를 검출하기 위한 위치 센서가 소형화될 수 있는 발전 장치를 제공하는 것이 실시예의 태양의 목적이다.
실시예의 태양에 따른 발전 장치는 로터 샤프트(a rotor shaft), 슬립 링(slip ring), 검출 샤프트(detecting shaft), 및 위치 센서를 포함한다. 프로펠러로부터의 배선(wire)이 관통 삽입되는 로터 샤프트는 프로펠러와 함께 회전한다. 슬립 링은 그 단부 중 하나가 로터 샤프트에 결합된다. 슬립 링의 다른 단부에 제공된 검출 샤프트는 로터 샤프트와 함께 회전한다. 위치 센서는 검출 샤프트의 회전 위치를 검출하고, 이에 의해 프로펠러의 회전 위치를 검출한다.
실시예의 태양에 따르면, 프로펠러의 회전 위치를 검출하기 위한 위치 센서가 소형화될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 하기의 실시예의 설명에서 본 발명이 보다 완전히 인식될 수 있고 본 발명의 이점이 용이하게 이해될 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 나셀(nacelle) 내의 장치의 배열을 도시하는 개략 측면도,
도 3은 프로펠러와 슬립 링(slip ring) 사이의 관계를 도시하는 개략도,
도 4는 증속기 및 발전기의 개략 측단면도,
도 5는 슬립 링의 개략 측단면도,
도 6은 로터 샤프트의 다른 구성을 도시하는 개략 측단면도,
도 7 및 도 8은 나셀 내의 장치의 다른 구성을 도시하는 개략 측면도.
첨부 도면을 참조하여, 본 출원에 개시되는 발전 장치의 실시예가 이하에 상세하게 설명될 것이다. 하기의 실시예에서, 본 출원에 개시되는 발전 장치가 풍력 발전 장치에 적용되는 예가 설명된다. 그러나, 본 출원에 개시되는 발전 장치는 또한 풍력 발전 장치 이외에 프로펠러 발전 장치에 적용될 수 있다. 본 출원에 개시되는 발전 장치는 또한 예를 들어 해류로 프로펠러를 회전시킴으로써 발전을 행하는 조력 발전 장치에 적용될 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 풍력 발전 장치(1)는 전력 계통(30)에 전력을 제공하기 위해 풍력 발전 유닛(10) 및 전력 변환기(20)를 포함한다. 용이하게 이해되도록, 구성의 일부 부분이 도 1로부터 생략되어 있다. 하기의 설명에서 위치 관계를 명확하게 하기 위해, 서로 직교하는 X축 및 Y축이 규정된다. X축의 양의 방향이 수직 상향 방향을 나타낸다.
풍력 발전 유닛(10)은 타워 몸체(110), 나셀(120) 및 프로펠러(130)를 갖는 풍차(140)를 포함한다. 프로펠러(130)는 허브(130a), 및 허브(130a) 상의 상이한 위치에 설치된 복수의 블레이드(130b)를 포함한다.
복수의 블레이드(130b)는 그것의 피치각(pitch angle)이 가변인 상태로 제공된다. 피치각은 프로펠러(130)의 회전 평면과 블레이드(130b)의 코드(chord)에 의해 형성되는 각도를 말한다. 피치각이 보다 작게 되는 경우, 바람을 받는 블레이드(130b)의 면적은 보다 커지게 된다. 다시 말해서, 바람으로 인한 블레이드(130b)의 항력이 커지게 되기 때문에, 보다 큰 양의 에너지가 바람으로부터 획득될 수 있다.
나셀(120)은 타워 몸체(110)에 의해 회전가능하게 지지된다. 나셀(120)은 프로펠러 샤프트(150)를 통해 프로펠러(130)에 결합된 발전기(13)를 수용한다. 발전기(13)는 모터로서 사용될 수 있는 회전 전기 기계, 예를 들어 영구 자석 회전 전기 기계이다. 프로펠러 샤프트(150)는 프로펠러(130)의 허브(130a)에 결합된다.
발전기(13)에 의해 발전된 전력은 전력 변환기(20)로 출력되고, 전력 변환기(20)에 의해 변환되며, 전력 계통(30)으로 공급된다. 전력 변환기(20)의 구성 및 작동이 나중에 설명될 것이다.
나셀(120)은 또한 풍력에 의해 회전되는 프로펠러(130)의 회전 위치를 검출하기 위한 위치 센서(16)를 포함한다. 제 1 실시예에서, 위치 센서(16)는 절대 위치를 검출하는 절대값 인코더이다. 따라서, 절대값 인코더는 프로펠러(130)가 예를 들어 전력 차단 상태 동안에 강한 바람으로 인해 회전되는 경우에도 원점으로 복귀하는 일 없이 프로펠러(130)의 현재 회전 위치를 검출할 수 있다.
위치 센서(16)에 의해 검출된 프로펠러(130)의 회전 위치는 통합 제어 유닛(40)을 통해 피치 제어 유닛(50)으로 출력된다. 통합 제어 유닛(40)을 통해 프로펠러(130)의 회전 위치를 획득한 후에, 피치 제어 유닛(50)은 각각의 블레이드(130b)의 피치각이 프로펠러(130)의 회전 위치에 따라 변화되는 피치 제어 처리를 수행한다. 통합 제어 유닛(40) 및 피치 제어 유닛(50)의 구체적인 작동이 나중에 설명될 것이다.
프로펠러 샤프트의 샤프트 직경은 보통 강도 또는 발전 효율의 관점에서 다소 더 크게 형성된다. 이것은 프로펠러 샤프트의 회전 위치를 검출함으로써 프로펠러의 회전 위치를 검출하기 위해 프로펠러의 회전 위치를 검출하기 위한 위치 센서를 프로펠러 샤프트에 설치할 때 위치 센서가 보다 크게 되게 할 수 있다.
또한, 샤프트 직경이 보다 크게 되는 경우, 전달가능한 토크가 증가한다. 이것은 위치 센서를 큰 샤프트 직경을 갖는 프로펠러 샤프트에 설치할 때 위치 센서에 대량의 기계적 응력을 부과할 수 있다.
프로펠러(130)는 블레이드(130b)를 구동시킴으로써 블레이드(130b)의 피치각을 변화시키는 피치 구동 유닛과 같은 몇몇 장치를 포함한다. 나셀(120)은 또한 이 장치에 전력을 공급하기 위한 슬립 링(15)을 수용한다.
구체적으로, 풍력 발전 장치(1)는 프로펠러(130)에 결합된 로터 샤프트를 포함한다. 슬립 링(15)이 설치되는 로터 샤프트를 통해 배선(wire)이 삽입된다. 슬립 링(15)은 프로펠러(130)로부터의 배선이 접속되는 회전 유닛, 및 회전 유닛에 전기적으로 결합되는 고정 유닛을 갖는다. 프로펠러(130)로부터의 배선은 슬립 링(15)의 회전 유닛 및 고정 유닛을 통해 외부의 배선에 접속된다. 이것은 프로펠러(130)와 함께 그리고 프로펠러(130) 내에서 회전하는 장치와 회전하지 않는 외부 장치 사이에서의 전력 및 신호의 송신 또는 수신을 가능하게 한다.
따라서, 풍력 발전 장치(1)는 프로펠러 샤프트(150) 이외에 프로펠러(130)와 함께 회전하는 로터 샤프트를 포함한다. 따라서, 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1)에서, 프로펠러(130)의 회전 위치는 위치 센서(16)를 사용해 로터 샤프트의 회전 위치를 검출함으로써 검출되도록 설계된다.
로터 샤프트는 프로펠러 샤프트(150)의 샤프트 직경보다 작은 샤프트 직경을 갖는다. 이것은 프로펠러 샤프트(150)의 회전 위치가 검출되는 예와 비교해 위치 센서(16)를 소형화시킬 수 있고, 이에 의해 위치 센서(16)에의 기계적 응력을 감소시킬 수 있다.
이하에, 위치 센서(16)의 배열 및 접속 관계가 상세하게 설명될 것이다. 도 2는 나셀(120) 내의 장치의 배열을 도시하는 개략 측면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 나셀(120)은 전술된 발전기(13), 슬립 링(15), 및 위치 센서(16)에 부가해 베어링(11), 증속기(12), 브레이크(14), 출력 샤프트(160), 로터 샤프트(170), 검출 샤프트(180)를 수용한다.
베어링(11), 증속기(12), 발전기(13), 브레이크(14), 슬립 링(15), 및 위치 센서(16)는 프로펠러(130)에 가장 가까운 측으로부터 이러한 순서로 배열된다. 이하에, 프로펠러(130)가 제공되는 일측은 풍력 발전 장치(1)의 전방으로 정의되는 반면에, 위치 센서(16)가 제공되는 타측은 풍력 발전 장치(1)의 후방으로 정의된다.
제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1)에서, 증속기(12)의 입력 샤프트 및 출력 샤프트, 발전기(13)의 입력 샤프트, 로터 샤프트(170), 및 검출 샤프트(180)는 프로펠러 샤프트(150)의 중심축(R)(즉, 프로펠러(130)의 회전축)과 동축으로 배열된다. 이것은 이들 장치를 수용하는 나셀(120)을 소형화할 수 있다. "동축으로"는 엄격히 필요하지는 않다. 즉, 이들 샤프트는 서로로부터 약간 오프셋(offset)을 가질 수 있다. 이하에도 동일하게 적용될 것이다.
베어링(11)은 예를 들어 롤러 베어링을 사용함으로써 프로펠러 샤프트(150)를 회전가능하게 지지하는 부재이다. 증속기(12)는 프로펠러 샤프트(150)에 대해 입력 샤프트가 결합되어 프로펠러 샤프트(150)의 회전 속도를 증가시켜 출력한다. 증속기(12)의 입력 샤프트 및 출력 샤프트는 프로펠러 샤프트(150)의 중심축(R)과 동축으로 배열된다.
제 1 실시예에서, 도 2에 도시된 출력 샤프트(160)는 증속기(12)의 출력 샤프트에 대응한다. 보다 구체적으로, 제 1 실시예에서, 증속기(12)의 출력 샤프트(160)가 또한 발전기(13)의 입력 샤프트이고 발전기(13)를 관통해 발전기(13)의 후방으로 연장되는 예가 설명된다. 그러나, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않으며, 증속기(12)의 출력 샤프트는 발전기(13)의 입력 샤프트와는 별개로 형성될 수 있다.
발전기(13)는 증속기(12)로부터의 출력을 사용함으로써 발전을 행한다. 구체적으로, 발전기(13)는 증속기(12)의 출력 샤프트(160)로부터 입력되는 회전 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 증속기(12)와 유사하게, 발전기(13)의 입력 샤프트(즉, 출력 샤프트(160))는 프로펠러 샤프트(150)와 동축으로 배열된다. 증속기(12) 및 발전기(13)의 구체적인 구성이 도 4를 참조해 나중에 설명될 것이다.
발전기(13)의 후방으로 연장되는 출력 샤프트(160)의 일부분 상에 브레이크(14)가 제공된다. 브레이크(14)는 브레이크(14)와 출력 샤프트(160) 사이의 접촉에 의해 발생되는 마찰로 출력 샤프트(160)의 회전을 정지시킴으로써 프로펠러(130)의 회전을 정지시킨다. 브레이크(14)는 예를 들어 통합 제어 유닛(40)(도 1 참조)으로부터의 명령에 따라 작동한다.
슬립 링(15)은 프로펠러(130) 내의 피치 구동 유닛 또는 다른 장치와 외부 장치 사이에서 전력 및 신호를 송신 또는 수신하기 위한 집전 장치(current collector)이다. 슬립 링(15)은 로터 샤프트(170)를 통해 프로펠러(130)에 결합된다. 프로펠러(130)와 슬립 링(15) 사이의 접속 관계가 도 3을 참조해 설명될 것이다. 도 3은 프로펠러(130)와 슬립 링(15) 사이의 관계를 도시하는 개략도이다.
용이하게 이해되기 위해, 블레이드(130b) 중 하나만이 도 3에 도시되어 있다. 더욱이, 단일 블레이드(130b)에 대응하여 제공되는 장치 및 배선만이 도 3에 도시되어 있는 반면에, 다른 블레이드(130b)에 대응하여 제공되는 장치 및 배선은 생략되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프로펠러(130)의 허브(130a)는 피치 제어 유닛(50)으로부터의 명령에 따라 블레이드(130b)의 피치각을 변화시키는 피치 구동 유닛(31)을 포함한다. 블레이드(130b)는 위치 센서(32)를 포함한다.
피치 구동 유닛(31)은 기어(31a), 모터(31b), 및 교류(AC) 구동기(31c)를 포함한다. 피치 구동 유닛(31)은 AC 구동기(31c)를 사용함으로써 모터(31b)를 구동시킨다. 모터(31b)의 회전은 기어(31a)를 회전시키고, 이에 의해 기어(31a)에 결합된 블레이드(130b)를 회전시킨다. 이것은 블레이드(130b)의 피치각을 변화시킨다. 위치 센서(32)는 예를 들어 블레이드(130b)의 현재의 피치각을 검출하여 피치 제어 유닛(50)으로 출력하는 절대값 인코더이다.
AC 구동기(31c)는 전력 공급 케이블(81) 및 신호선(82)을 포함하는 반면에, 위치 센서(32)는 신호선(83)을 포함한다. 전력 공급 케이블(81) 및 신호선(82, 83)은 슬립 링(15)의 회전 유닛(151)에 결합된다.
슬립 링(15)의 고정 유닛(152)은 피치 제어 유닛(50) 및 전력 공급 유닛(60)에 결합된다. 고정 유닛(152)은 회전 유닛(151)이 프로펠러(130)와 함께 회전 중일 때에도 회전 유닛(151)과 전기 접속을 유지하도록 구성된다.
따라서, 프로펠러(130) 내의 피치 구동 유닛(31) 및 위치 센서(32)는 슬립 링(15)의 회전 유닛(151) 및 고정 유닛(152)을 통해 피치 제어 유닛(50) 및 전력 공급 유닛(60)에 전기적으로 결합된다. 슬립 링(15)의 구체적인 구성이 도 5를 참조하여 나중에 설명될 것이다.
피치 제어 유닛(50)은 신호선(83) 및 슬립 링(15)을 통해 위치 센서(32)로부터 블레이드(130b)의 피치각 정보를 획득하고, 슬립 링(15) 및 신호선(82)을 통해 AC 구동기(31c)에 제어 신호를 보낸다. 전력 공급 유닛(60)은 슬립 링(15) 및 전력 공급 케이블(81)을 통해 AC 구동기(31c)에 전력을 공급한다.
전술된 바와 같이, 슬립 링(15)을 제공함으로써, 회전 유닛측에 있는 피치 구동 유닛(31) 및 위치 센서(32)를 고정 유닛측에 있는 피치 제어 유닛(50) 및 전력 공급 유닛(60)에 전기적으로 결합시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 공급 케이블(81) 및 신호선(82, 83)은 슬립 링(15)의 회전 유닛(151)에 결합되도록 로터 샤프트(170) 내부를 통해 삽입된다. 로터 샤프트(170)는 로터 샤프트의 단부 중 하나가 프로펠러(130)에 고정되고 다른 단부가 슬립 링(15)의 회전 유닛(151)에 결합된 상태로 프로펠러 샤프트(150)와 동축으로 배열된다(도 2 참조).
즉, 슬립 링(15)의 회전 유닛(151)은 로터 샤프트(170)를 통해 프로펠러(130)에 결합되고, 이에 의해 회전 유닛(151)은 프로펠러(130)와 일체로 그리고 동축으로 회전한다.
제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1)에서, 검출 샤프트(180)가 슬립 링(15)의 회전 유닛(151)의 후방측에 제공된다. 프로펠러(130)의 회전 위치는 위치 센서(16)를 사용해 검출 샤프트(180)의 회전 위치를 검출함으로써 검출될 수 있다.
검출 샤프트(180)는 로터 샤프트(170)와는 다르게 프로펠러(130)로부터 검출 샤프트를 통해 삽입된 배선을 갖지 않는다. 따라서, 검출 샤프트(180)는 로터 샤프트(170)의 강도와 유사한 강도를 갖는 중실형(solid)으로 형성될 수 있고, 이에 의해 로터 샤프트(170)의 샤프트 직경보다 샤프트 직경을 감소시킬 수 있다. 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1)에서, 위치 센서(16)는 검출 샤프트(180) 상에 제공되고, 이에 의해 위치 센서(16)는 더욱더 소형화될 수 있고 위치 센서(16)에의 기계적 응력은 더욱더 감소될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 위치 센서(16)는 증속기 또는 감속기와 같은 변속 기구가 사이에 개재됨이 없이 프로펠러(130)와 동일한 회전 속도로 회전하는 샤프트를 통해서만 프로펠러(130)에 결합된다. 그 결과, 위치 센서(16)는 프로펠러(130)의 회전 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
증속기(12), 발전기(13), 슬립 링(15) 등 사이의 구체적인 구성을 설명하면서, 위치 센서(16)와 프로펠러(130) 사이의 접속 관계가 더 상세하게 설명될 것이다. 이하에서, 로터 샤프트(170)와 프로펠러(130) 사이의 접속 관계가 도 4를 참조하여 설명될 것이고, 이어서 로터 샤프트(170)와 위치 센서(16) 사이의 접속 관계가 도 5를 참조하여 설명될 것이다. 도 4는 증속기(12) 및 발전기(13)의 개략 측단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 프로펠러 샤프트(150)는 개방된 양 단부를 갖는 중공형 부재이다. 프로펠러 샤프트(150)는 전방 단부에서 프로펠러(130)의 허브(130a)에 결합되고, 프로펠러(130)와 함께 회전한다. 프로펠러 샤프트(150)는 프로펠러(130)의 회전을 증속기(12)의 입력 샤프트로 전달하기 위한 샤프트이다. 본 명세서에서 프로펠러 샤프트(150)는 허브(130a)에 결합된 하나의 단부로부터 증속기(12)의 입력 샤프트에 결합된 다른 단부까지 연장되는 프로펠러 샤프트로 정의된다. "중공형 형상"은 실시예에 도시된 형상으로 한정되지 않는다. 이하에도 동일하게 적용될 것이다.
증속기(12)는 관형 형상으로 형성된 프레임(121)을 갖고, 내부에 링(122), 커플링 샤프트(123), 유성 기어(124), 및 베어링(125)을 포함한다. 프레임(121)은 예를 들어 지지체(도시되지 않음)에 의해 나셀(120)에 고정된다.
링(122)은 증속기(12)의 입력 샤프트이다. 링(122)은 커플링 샤프트(123)를 통해 프로펠러 샤프트(150)에 고정되고, 프로펠러 샤프트(150)의 중심축(R)(도 2 참조)과 동일한 중심축을 갖는다. 링(122)은 프레임(121) 내의 홈 내로 끼워맞춤된다. 유성 기어(124)는 링(122)의 내주연부와 출력 샤프트(160)의 외주연부 사이에 회전가능하게 배열된다.
출력 샤프트(160)는 프로펠러 샤프트(150)의 샤프트 직경보다 작은 샤프트 직경을 갖는 증속기(12)의 출력 샤프트이고, 프로펠러 샤프트(150)의 중심축과 동일한 중심축을 갖는다. 출력 샤프트(160)는 프레임(121)에 고정된 베어링(125)에 의해 회전가능하게 지지된다.
전술된 바와 같이 구성된 증속기(12)에서, 링(122)은 프로펠러(130)의 허브(130a)의 회전과 함께 회전한다. 링(122)의 회전과 함께, 유성 기어(124)의 그것의 축상에서 회전하고, 출력 샤프트(160) 둘레를 회전한다. 유성 기어(124)의 회전은 출력 샤프트(160)를 회전시킨다.
그 결과, 프로펠러 샤프트(150)의 회전 속도(즉, 프로펠러(130)의 회전 속도)는 증속기(12)에 의해 증가되고 출력 샤프트(160)로부터 출력된다. 따라서, 출력 샤프트(160)는 프로펠러(130)보다 더 높은 속도로 회전한다.
증속기(12)가 1단의 유성 기어 기구를 갖는 예가 설명되었지만, 증속기(12)는 다단 유성 기어 기구를 가질 수 있다. 다단 유성 기어 기구는 출력 샤프트(160)를 더 높은 증속비로 회전시킬 수 있다.
전술된 증속기(12)는 유성 기어 유형이지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 증속기(12)는 예를 들어 유성 롤러 유형일 수 있다. 유성 기어 기구 또는 유성 롤러 기구는 하중을 그것의 유성 기어 또는 유성 롤러로 분산시킬 수 있기 때문에, 마모, 기어 크랙, 및 다른 결함 발생이 비교적 적다. 따라서, 유성 기어 기구 또는 유성 롤러 기구만으로 증속기(12)를 구성하는 것은 풍력 발전 장치(1)의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
유성 유형의 증속기에서, 입력 샤프트 및 출력 샤프트는 동축으로 배열될 수 있다. 그 결과, 유성 기어 기구 또는 유성 롤러 기구로 증속기(12)를 구성함으로써, 프로펠러 샤프트(150), 증속기(12), 발전기(13), 슬립 링(15), 및 위치 센서(16)가 동축으로 배열될 수 있다. 더욱이, 나중에 설명되는 바와 같이, 프로펠러 샤프트(150)와 동축으로 배열된 로터 샤프트(170)는 프로펠러(130)에 결합되도록 출력 샤프트(160)의 중공형 부분을 통해 삽입될 수 있다.
프로펠러 샤프트(150)가 링(122)에 결합되는 예가 설명되었지만, 프로펠러 샤프트(150)는 커플링 샤프트를 통해 유성 기어(124)에 결합될 수 있다. 이러한 경우에, 유성 기어(124)는 증속기(12)의 입력 샤프트로서 역할을 한다.
발전기(13)는 출력 샤프트(160)의 회전을 사용함으로써 발전을 행한다. 발전기(13)는 프레임(131), 고정자(132), 회전자(133), 및 베어링(134)을 포함한다.
프레임(131)은 예를 들어 관형 형상으로 형성되고, 지지체(도시되지 않음)에 의해 나셀(120)에 고정된다. 출력 샤프트(160)를 지지하는 베어링(134)은 프레임(131)에 회전가능하게 고정된다.
제 1 실시예에서, 출력 샤프트(160)는 브레이크(14)를 설치하기 위해 발전기(13)의 후방으로 연장되었지만, 출력 샤프트(160)는 발전기(13)의 후방으로 연장될 필요는 없다. 이러한 경우에, 풍력 발전 장치(1)는 프로펠러 샤프트(150) 상에 브레이크를 가질 수 있고, 이에 의해 브레이크는 프로펠러(130)를 정지시키기 위해 프로펠러 샤프트(150)의 회전을 정지시킨다.
발전기(13)의 프레임(131)의 내주연부 상에, 고정자(132)가 체결된다. 고정자(132)는 고정자 코어(132a) 및 고정자 코일(132b)을 포함한다. 고정자(132)의 내주연부 측에, 간극이 사이에 개재된 상태로 회전자(133)가 고정자(132)에 대향하여 배열된다. 회전자(133)는 출력 샤프트(160)의 외주연부 상에 제공된 관형 회전자 코어(133a) 및 회전자 코어(133a)의 외주연부를 따라 배열된 복수의 영구 자석(133b)을 포함하고, 출력 샤프트(160)와 동축으로 회전한다.
전술된 바와 같이 구성된 발전기(13)에서, 회전자(133)는 출력 샤프트(160)의 회전과 함께 회전하고, 이에 의해 고정자(132)의 고정자 코일(132b) 상에 전류를 발생시킨다.
발전기(13)의 프레임(131)은 증속기(12)의 프레임(121)에 고정된다. 즉, 발전기(13)의 프레임(131)은 증속기(12)의 프레임(121)과 일체로 형성된다. 다시 말해서, 발전기(13)는 증속기(12)의 출력 샤프트인 출력 샤프트(160) 그리고 또한 발전기(13)의 입력 샤프트가 증속기(12)와 발전기(13) 사이에서 외부에 노출되지 않도록(즉, 프레임(121) 및 프레임(131)에 의해 덮임) 구성된다.
전술된 바와 같이, 발전기(13)를 증속기(12)와 일체로 형성함으로써, 즉 증속기를 갖는 발전기(13)를 제조함으로써, 발전기(13) 및 증속기(12)를 수용하는 나셀(120)이 소형화될 수 있다.
출력 샤프트(160)는 개방된 양 단부를 갖는 중공형 부재이고, 전술된 바와 같이 프로펠러 샤프트(150)와 동축으로 배열된다. 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1)에서, 로터 샤프트(170)는 출력 샤프트(160)의 중공형 부분을 통해 삽입된다.
로터 샤프트(170)는 프로펠러 샤프트(150) 및 출력 샤프트(160)와 동축으로 배열되고, 프로펠러(130)의 허브(130a)에 고정되도록 출력 샤프트(160)의 중공형 부분(즉, 증속기(12) 및 발전기(13)의 중공형 부분) 및 프로펠러 샤프트(150)의 중공형 부분을 통해 삽입된다.
로터 샤프트(170)는 개방된 양 단부를 갖는 중공형 형상으로 형성된다. 로터 샤프트(170)를 통해, 프로펠러(130)로부터의 배선(전력 공급 케이블(81), 신호선(82, 83) 등)이 삽입된다.
로터 샤프트(170)는 다른 단부에서 슬립 링(15)의 회전 유닛(151)에 결합된다. 제 1 실시예에 따른 위치 센서(16)는 슬립 링(15)의 회전 유닛(151) 및 검출 샤프트(180)를 통해 로터 샤프트(170)에 결합된다.
이하에서, 슬립 링(15) 및 검출 샤프트(180)의 구성을 설명하면서, 로터 샤프트(170)와 위치 센서(16) 사이의 접속 관계가 도 5를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. 도 5는 슬립 링(15)의 개략 측단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 슬립 링(15)은 회전 유닛(151), 고정 유닛(152), 프레임(153), 및 베어링(154)을 포함한다. 프레임(153)은 예를 들어 지지체(도시되지 않음)에 의해 나셀(120)에 고정된다.
회전 유닛(151)은 개방된 전방 단부를 갖는, 중공형 형상의 관형 부재이다. 회전 유닛(151)은 전방 단부에서 로터 샤프트(170)에 결합되고, 로터 샤프트(170)의 중심축과 동일한 중심축을 갖는다. 회전 유닛(151)은 프레임(153)에 고정된 베어링(154)에 의해 회전가능하게 지지된다. 따라서, 회전 유닛(151)은 프로펠러(130) 및 로터 샤프트(170)와 일체로 회전한다.
회전 유닛(151)에, 출력 샤프트(160)의 중공형 부분을 통해 삽입된 전력 공급 케이블(81) 및 신호선(82, 83)이 각각 결합되는 집전 링(collector ring)(151a, 151b, 151c)이 제공된다.
고정 유닛(152)은 프레임(153)에 고정된 단자(152a, 152b, 152c), 및 단자(152a, 152b, 152c)에 각각 제공된 브러시(152d, 152e, 152f)를 포함한다.
브러시(152d, 152e, 152f)는 집전 링(151a, 151b, 151c)과 각각 접촉하면서 보유된다. 그 결과, 회전 유닛(151)이 회전하는 동안에도, 집전 링(151a, 151b, 151c)과 브러시(152d, 152e, 152f) 사이의 전기적 접속은 유지된다. 단자(152a)는 전력 공급 유닛(60)에 결합되는 반면에, 단자(152b, 152c)는 피치 제어 유닛(50)에 결합된다.
전술된 바와 같이 구성된 슬립 링(15)에서, 회전 유닛(151)은 로터 샤프트(170) 및 프로펠러(130)와 일체로 회전하고, 고정 유닛(152)의 브러시(152d, 152e, 152f)는 회전하고 있는 회전 유닛(151)의 집전 링(151a, 151b, 151c)과 활주식으로 접촉한다. 그 결과, 프로펠러(130) 내에 배열된 피치 구동 유닛(31) 및 위치 센서(32)(도 3 참조)는 피치 제어 유닛(50) 또는 전력 공급 유닛(60)에 전기적으로 결합된다.
도 5에서 3개의 집전 링, 3개의 단자, 및 3개의 브러시가 슬립 링(15)에 제공되는 예가 도시되었지만, 슬립 링(15)에 제공되는 집전 링, 단자, 및 브러시의 개수는 도 5에 도시된 예로 한정되지 않는다.
전술된 바와 같이, 슬립 링(15)의 회전 유닛(151)은 하나의 단부에서 로터 샤프트(170)에 결합되고, 로터 샤프트(170) 및 프로펠러(130)와 일체로 회전한다.
회전 유닛(151)의 다른 단부에서, 로터 샤프트(170)보다 더 작은 샤프트 직경을 갖는 검출 샤프트(180)가 결합된다. 검출 샤프트(180)는 프로펠러 샤프트(150), 로터 샤프트(170), 및 회전 유닛(151)과 동축으로 배열된다.
검출 샤프트(180)는 제 1 샤프트(180a), 제 2 샤프트(180b), 및 샤프트 커플링(180c)을 포함한다. 제 1 샤프트(180a)는 회전 유닛(151)에 고정되는 반면에, 제 2 샤프트(180b)는 위치 센서(16)에 고정된다. 제 1 샤프트(180a) 및 제 2 샤프트(180b)는 동일한 중심축을 갖도록 샤프트 커플링(180c)에 의해 결합된다.
전술된 바와 같이, 검출 샤프트(180)는 로터 샤프트(170) 및 회전 유닛(151)과 동축으로 배열되고, 회전 유닛(151)과 일체로 회전한다. 위치 센서(16)는 검출 샤프트(180)의 회전 위치를 검출함으로써 프로펠러(130)의 회전 위치를 검출할 수 있다.
위치 센서(16)에 의해 검출된 프로펠러(130)의 회전 위치는 통합 제어 유닛(40)으로 출력되고, 이어서 이로부터 이 정보가 피치 제어 유닛(50) 및 전력 변환기(20)로 출력된다.
전력 변환기(20), 통합 제어 유닛(40), 및 피치 제어 유닛(50)이 도 1을 참조하여 다시 설명될 것이다. 전력 변환기(20)는 전력 변환 유닛(21), 변환 제어 유닛(22), 및 조작 유닛(23)을 포함한다. 전력 변환기(20)는 타워 몸체(110) 내에 배열된다.
전력 변환 유닛(21)은 풍력 발전 유닛(10)의 발전기(13)와 전력 계통(30) 사이에서 양방향으로 전력을 변환한다. 예를 들어 매트릭스 변환기가 전력 변환 유닛(21)으로서 사용될 수 있다.
변환 제어 유닛(22)은 전력 변환 유닛(21)이 발전기(13)로부터 전력 계통(30)으로의 전력을 변환하는 것을 가능하게 하는 발전 제어 처리를 수행하도록 전력 변환 유닛(21)에 제어 신호를 출력한다. 그 결과, 발전기(13)에 의해 발전된 전력이 전력 변환 유닛(21)에 의해 DC로부터 DC로 변환되어 전력 계통(30)으로 공급된다.
변환 제어 유닛(22)은 전력 변환 유닛(21)이 전력 계통(30)으로부터 발전기(13)로의 전력을 변환하는 것을 가능하게 하도록 전력 변환 유닛(21)에 제어 신호를 출력한다. 따라서, 변환 제어 유닛(22)은 또한 모터로서 발전기(13)를 사용함으로써 프로펠러(130)의 회전 위치를 제어하는 프로펠러 위치 제어 처리를 수행한다. 프로펠러 위치 제어 처리는 예를 들어 블레이드(130b)의 교체 동안에 조작 유닛(23)에 대한 조작에 기초해 수행된다.
더 구체적으로, 변환 제어 유닛(22)은, 위치 센서(16)에 의해 검출된 프로펠러(130)의 회전 위치 및 조작 유닛(23)에 대한 조작에 의해 지정된 목표 위치에 기초해, 프로펠러(130)의 회전 위치를 목표 위치에 일치시키도록 제어 신호를 발생시킨다. 그 다음에, 변환 제어 유닛(22)은 이와 같이 발생된 제어 신호를 전력 변환 유닛(21)으로 출력한다. 그 결과, 프로펠러(130)의 회전 위치는 각각의 블레이드(130b)에 대해 미리설정된 목표 위치, 예를 들어 각각의 블레이드(130b)가 용이하게 설치되거나 제거될 수 있는 위치로 설정될 수 있다.
전술된 바와 같이, 변환 제어 유닛(22)은 전력 변환 유닛(21)이 발전기(13)와 전력 계통(30) 사이에서 양방향으로 전력을 변환하는 것을 가능하게 하도록 전력 변환 유닛(21)으로 제어 신호를 출력하고, 이에 의해 발전 제어 처리 또는 프로펠러 위치 제어 처리를 수행한다.
풍력 발전 장치(1)는 위치 센서(16)로부터의 출력인 프로펠러(130)의 회전 위치에 기초해, 블레이드(130b)의 피치각이 블레이드(130b)의 위치에 따라 변화되는 피치 제어 처리를 수행하기 위해 통합 제어 유닛(40) 및 피치 제어 유닛(50)을 추가로 포함한다. 통합 제어 유닛(40)은 예를 들어 타워 몸체(110) 내에 제공되는 반면에, 피치 제어 유닛(50)은 예를 들어 나셀(120) 내에 제공된다.
통합 제어 유닛(40)은 위치 센서(16)로부터 프로펠러(130)의 회전 위치를 획득하고, 이와 같이 획득된 회전 위치 정보를 피치 제어 유닛(50)으로 출력한다. 전술된 바와 같이, 위치 센서(16)에 의해 검출된 프로펠러(130)의 회전 위치는 통합 제어 유닛(40)을 통해 피치 제어 유닛(50)으로 입력된다.
통합 제어 유닛(40)을 통해 위치 센서(16)에 의해 검출된 프로펠러(130)의 회전 위치를 획득한 후에, 피치 제어 유닛(50)은 프로펠러(130)의 회전 위치에 따라 각각의 블레이드(130b)에 대한 피치각 변화 명령을 발생시키고, 이와 같이 발생된 피치각 변화 명령에 기초해 각각의 블레이드(130b)의 피치각을 변화시킨다.
전술된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1)는 로터 샤프트(170), 슬립 링(15), 검출 샤프트(180), 및 위치 센서(16)를 포함한다. 프로펠러(130)로부터의 배선이 삽입되는 로터 샤프트(170)는 프로펠러(130)와 일체로 회전한다. 슬립 링(15)은 하나의 단부에서 로터 샤프트(170)에 결합된다. 검출 샤프트(180)가 슬립 링(15)의 다른 단부에 제공되고 로터 샤프트(170)와 함께 회전한다. 위치 센서(16)는 검출 샤프트(180)의 회전 위치를 검출하고, 이에 의해 프로펠러(130)의 회전 위치를 검출한다.
제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1)에서, 프로펠러 샤프트(150)의 샤프트 직경보다 작은 샤프트 직경을 갖는 검출 샤프트(180)의 회전 위치가 위치 센서(16)에 의해 검출된다. 이것은 프로펠러 샤프트(150)의 회전 위치가 위치 센서(16)에 의해 검출되는 예와 비교해 위치 센서(16)를 소형화할 수 있다.
또한, 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1)에서, 프로펠러 샤프트(150), 증속기(12)의 입력 샤프트(링(122)) 및 출력 샤프트(160), 발전기(13)의 입력 샤프트(즉, 출력 샤프트(160)), 로터 샤프트(170), 및 검출 샤프트(180)가 동축으로 배열된다. 이것은 이들 장치가 수용되는 나셀(120)을 소형화할 수 있다.
더욱이, 제 1 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1)에서, 증속기(12)의 입력 샤프트(링(122)) 및 출력 샤프트(160), 발전기(13)의 입력 샤프트(즉, 출력 샤프트(160))는 모두 중공형 형상으로 형성되어, 로터 샤프트(170)가 증속기(12) 및 발전기(13)의 중공형 부분에 삽입된다. 그 결과, 장치가 나셀(120) 내에 보다 컴팩트하게 배열될 수 있다. 부가적으로, 로터 샤프트(170)는 직선형으로 형성될 수 있고, 이에 의해 로터 샤프트(170)의 중심축이 프로펠러 샤프트(150)의 중심축(R)과 용이하게 정렬될 수 있다.
더욱이, 제 1 실시예에 따른 위치 센서(16)는 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 나셀(120) 내의 장치 중에서 최후방 위치에 배열된다. 이것은 위치 센서(16)의 설치, 제거, 또는 정비를 용이하게 한다.
마지막으로, 로터 샤프트(170)는 프로펠러(130) 상에 제공되고, 이에 의해 프로펠러(130)의 회전을 위치 센서(16)에 보다 직접적으로 전달한다.
전술된 제 1 실시예에서, 로터 샤프트(170)가 프로펠러(130) 상에 제공되는 예가 설명되었지만, 로터 샤프트(170)는 프로펠러(130)에 직접 결합될 필요는 없다.
따라서, 제 2 실시예에서, 로터 샤프트(170)가 프로펠러(130)에 간접적으로 결합되는 예가 도 6을 참조하여 설명된다. 도 6은 로터 샤프트(170)의 다른 구성을 도시하는 개략 측단면도이다. 하기의 설명에서, 이미 설명된 구성요소와 유사한 구성요소는 이미 설명된 구성요소의 도면 부호와 유사한 도면 부호에 의해 지시되고, 이것의 중복되는 설명은 생략될 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1a)에서, 로터 샤프트(170a)가 프로펠러 샤프트(150a) 상에 제공된다. 프로펠러 샤프트(150a) 및 로터 샤프트(170a)는 서로 일체로 형성되거나, 나중에 서로 결합되는 각각의 별체로서 형성될 수 있다.
제 1 실시예에 따른 로터 샤프트(170)와 유사하게, 로터 샤프트(170a)는 슬립 링(15)의 전방측에 결합되도록 프로펠러 샤프트(150a)와 동축으로 배열된다. 로터 샤프트(170a)는 중공형 형상으로 형성된다. 허브(130a)로부터의 배선(예를 들어, 전력 공급 케이블(81), 신호선(82, 83))이 슬립 링(15)의 회전 유닛(151)에 결합되도록 프로펠러 샤프트(150a) 및 로터 샤프트(170a)를 통해 삽입된다.
전술된 바와 같이, 로터 샤프트(170a)는 프로펠러 샤프트(150a)를 통해 프로펠러(130)에 결합될 수 있다. 이러한 예에서도, 로터 샤프트(170a)는 제 1 실시예와 마찬가지로 프로펠러(130)의 허브(130a)와 일체로 회전하고, 프로펠러(130)의 회전 위치는 위치 센서(16)를 사용해 로터 샤프트(170a)의 회전 위치를 검출함으로써 검출될 수 있다.
제 2 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1a)에 따르면, 프로펠러 샤프트(150a) 상에 로터 샤프트(170a)를 제공하는 것은 프로펠러 샤프트(150a)와 로터 샤프트(170a)의 축방향 정렬을 용이하게 한다.
본 발명은 도 6에 도시된 예로 한정되지 않는다. 로터 샤프트는 프로펠러와 프로펠러 샤프트 둘 모두에 고정될 수 있거나, 프로펠러 또는 프로펠러 샤프트 상에 제공된 다른 부재가 개재되는 상태로 프로펠러 또는 프로펠러 샤프트 상에 제공될 수 있다.
더욱이, 풍력 발전 유닛의 구성, 즉 나셀 내의 장치의 구성은 실시예에 설명된 예로 한정되지 않는다. 이하에서, 풍력 발전 유닛의 다른 구성이 설명될 것이다. 도 7 및 도 8은 나셀(120) 내의 장치의 다른 구성을 도시하는 개략 측면도이다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 풍력 발전 장치(1c)는 증속기를 개재시키지 않고 프로펠러(130_2)의 회전을 발전기(13c)에 직접 전달하는 이른바 직접 구동 풍력 발전 장치일 수 있다. 이러한 예(제 3 실시예)에 따른 풍력 발전 장치(1c)는 전술된 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1, 1a)와는 다르게 증속기를 포함하지 않는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 발전기(13c), 브레이크(14c), 슬립 링(15), 및 위치 센서(16c)는 프로펠러(130_2)에 가장 가까운 측으로부터 이 순서로 배열된다.
발전기(13c)는 정격 회전 속도가 전술된 실시예에 따른 발전기(13)의 정격 회전 속도보다 작은 발전기의 유형이다. 출력 샤프트(160c)는 발전기(13c)의 출력 샤프트이고, 예를 들어 프로펠러 샤프트(150c)와 일체로 형성된다. 출력 샤프트(160c)는 중공형 형상으로 형성된다. 출력 샤프트(160c), 로터 샤프트(170c), 및 검출 샤프트(180)는 발전기(13c)의 입력 샤프트인 프로펠러 샤프트(150c)와 동축으로 배열된다.
로터 샤프트(170c)는 출력 샤프트(160c)의 중공형 부분 및 프로펠러 샤프트(150c)의 중공형 부분을 통해 삽입된 상태에서 프로펠러(130_2)와 일체로 회전한다. 로터 샤프트(170c)는 제 1 실시예에 따른 로터 샤프트(170)와 마찬가지로 허브(130a_2) 상에 제공될 수 있거나, 그렇지 않으면 제 2 실시예에 따른 로터 샤프트(170a)와 마찬가지로 프로펠러 샤프트(150c) 상에 제공될 수 있다.
제 3 실시예에 따른 위치 센서(16c)는 로터 샤프트(170c), 슬립 링(15), 및 검출 샤프트(180)를 통해 프로펠러(130_2)에 결합된다. 전술된 실시예와 유사하게, 제 3 실시예에 따른 위치 센서(16c)는 검출 샤프트(180)의 회전 위치를 검출하고, 이에 의해 프로펠러(130_2)의 회전 위치를 검출한다.
전술된 바와 같이, 본 출원에 개시된 발전 장치는 직접 구동 풍력 발전 장치에 적용될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 풍력 발전 장치(1d)는 발전기(13d)의 입력 샤프트가 프로펠러 샤프트(150d)와 동축으로 배열되지 않는 풍력 발전 장치일 수 있다. 풍력 발전 장치(1d)에서, 증속기(12d)는 전술된 증속기(12)의 증속비와 비교해 더 높은 증속비를 갖기 위해, 예를 들어 유성형 증속기 및 평행 축을 갖는 기어 쌍이 다단식으로 조합되도록 구성된다.
출력 샤프트(160d)는 증속기(12d)의 출력 샤프트이다. 출력 샤프트(160d)는 전술된 실시예에 따른 풍력 발전 장치(1, 1a, 1c)와 다르게, 프로펠러 샤프트(150d)의 중심축과는 상이한 축을 따라 배열된다. 발전기(13d)는 발전기(13d)가 결합되는 출력 샤프트(160d)의 회전에 의해 발전을 행한다. 출력 샤프트(160d)는 브레이크(14d)를 갖는다.
프로펠러 샤프트(150d)는 하나의 단부에서 프로펠러(130_3)의 허브(130a_3)에 결합되고, 다른 단부에서 증속기(12d)의 입력 샤프트에 결합된다. 프로펠러 샤프트(150d) 및 증속기(12d)의 입력 샤프트 둘 모두는 로터 샤프트(170d)가 관통 삽입되는 중공형 형상으로 형성된다.
로터 샤프트(170d)는 프로펠러 샤프트(150d)의 중공형 부분 및 증속기(12d)의 중공형 부분을 통해 삽입된 상태에서 프로펠러(130_3)와 일체로 회전한다. 로터 샤프트(170d)는 제 1 실시예에 따른 로터 샤프트(170)와 유사하게 허브(130a_3) 상에 제공될 수 있거나, 그렇지 않으면 제 2 실시예에 따른 로터 샤프트(170a)와 유사하게 프로펠러 샤프트(150d) 상에 제공될 수 있다. 로터 샤프트(170d) 및 검출 샤프트(180)는 프로펠러 샤프트(150d)와 동축으로 배열된다.
제 3 실시예에 따른 위치 센서(16d)는 로터 샤프트(170d), 슬립 링(15) 및 검출 샤프트(180)를 통해 프로펠러(130_3)에 결합된다. 전술된 실시예와 유사하게, 위치 센서(16d)는 검출 샤프트(180)의 회전 위치를 검출하고, 이에 의해 프로펠러(130_3)의 회전 위치를 검출한다.
전술된 바와 같이, 본 출원에 개시된 발전 장치는 발전기의 입력 샤프트가 프로펠러 샤프트와 동축으로 배열되지 않는 풍력 발전 장치의 유형에 또한 적용될 수 있다.
1 : 풍력 발전 장치 10 : 풍력 발전 유닛
12 : 증속기 13 : 발전기
15 : 슬립 링 16 : 위치 센서
20 : 전력 변환기 30 : 전력 계통
110 : 타워 몸체 120 : 나셀
130 : 프로펠러 140 : 풍차
150 : 프로펠러 샤프트 160 : 출력 샤프트
170 : 로터 샤프트 180 : 검출 샤프트

Claims (9)

  1. 발전 장치에 있어서,
    프로펠러와 함께 회전하고 상기 프로펠러로부터의 배선이 내부에 관통 삽입되는 로터 샤프트(rotor shaft)와,
    상기 로터 샤프트에 하나의 단부가 결합되는 슬립 링(slip ring)과,
    상기 슬립 링의 다른 단부에 제공되고, 상기 로터 샤프트보다 샤프트 직경이 작고 상기 로터 샤프트와 함께 회전하는 검출 샤프트(detecting shaft)와,
    상기 검출 샤프트의 회전 위치를 검출함으로써 상기 프로펠러의 회전 위치를 검출하는 위치 센서를 포함하는
    발전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로펠러에 결합된 프로펠러 샤프트와,
    상기 프로펠러 샤프트에 결합된 증속기(speed-increasing gear)와,
    상기 증속기로부터의 출력에 의해 발전을 행하는 발전기를 더 포함하고,
    상기 프로펠러 샤프트, 상기 증속기의 입력 샤프트 및 출력 샤프트, 상기 발전기의 입력 샤프트, 상기 로터 샤프트, 및 상기 검출 샤프트는 동축으로 배열되는
    발전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증속기의 입력 샤프트 및 출력 샤프트와, 상기 발전기의 입력 샤프트는 중공형(hollow) 형상으로 형성되고,
    상기 로터 샤프트는 상기 증속기의 중공형 부분 및 상기 발전기의 중공형 부분을 통해 삽입된 상태에서 상기 프로펠러와 함께 회전하는
    발전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 샤프트는 상기 프로펠러 상에 제공되는
    발전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 샤프트는 중실형인
    발전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 샤프트는,
    상기 슬립 링에 고정되는 제 1 샤프트와,
    상기 위치 센서에 고정되는 제 2 샤프트와,
    상기 제 1 샤프트와 상기 제 2 샤프트를 연결하는 샤프트 커플링을 구비하는
    발전 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 샤프트는 상기 프로펠러 샤프트 상에 제공되는
    발전 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 발전기는 상기 증속기와 일체로 형성되는
    발전 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 증속기는 유성 기어 박스(planetary gear box)인
    발전 장치.
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