KR101724895B1 - 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템 및 이의 실링 시너지 드라이 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템 및 이의 실링 시너지 드라이 제어방법을 제공하는 바, 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템은 풍력발전기와, 정류 유닛, DC 버스바 및 인버터 유닛을 포함하는 컨버터 를 포함하되, 상기 인버터 유닛은 전력망과 연결되고, 정류 유닛과 풍력발전기 사이의 제1 송전선로에는 송전 스위치가 설치되며 직접구동식 영구자석 풍력발전기는 스테이터와 로터를 포함하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템에 있어서, 에어 시스템, 전력망측 역송전 스위치, 스위치 컨트롤러 및 제트 실링 장치를 더 포함하고, 스위치 컨트롤러는 에어 시스템, 송전 스위치 및 전력망측 역송전 스위치와 연결되어 송전 스위치와 전력망측 역송전 스위치의 온/오프 및 에어 시스템의 온/오프를 제어한다. 본 발명은 에어 시스템에서 생성된 기류, 풍력발전기가 발전시 스테이터 권선에 의해 생성된 열량 또는 전력망이 풍력발전기에 역송전 시 생성되는 열량에 대한 종합적인 제어 이용을 통하여 풍력발전기의 실링 시너지 드라이를 실현한다.
Description
본 발명은 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템 및 이의 실링 시너지 드라이 제어 방법에 관한 것으로서, 풍력발전 기술분야에 속한다.
선행기술에서 개방형 직접구동식 영구자석 외부 로터 풍력발전기가 자연풍에 의하여 냉각을 온 시키는 구조는 자연 통풍으로 열교환 하는 것에 유리하고, 폴은 영구자석 재료를 사용하여 온도 상승이 표준을 초과한 후의 자성 저하에 도움이 되나 발전기가 흔히 극도의 열악한 환경(바람, 서리, 비, 눈, 황사, 소금안개 등에 노출됨) 조건에 노출되게 된다.
발명인은 실제 작동 중에서 선행기술에 하기와 같은 흠결이 존재함을 발견하였다.
(1) 직접구동식 영구자석 외부 로터 풍력발전기는 자연풍으로 스테이터 코어 브라켓 및 로터 외벽을 냉각시킴과 동시에 일정한 양의 자연환경 속의 바람은 발전기의 스테이터와 로터 간극을 거쳐 모터 챔버에 침입하며 다시 에어갭으로부터 축방향을 따라 타단에 흘러 밀집되고 침적 후 가벼운 공기는 후단 실링으로부터 배출 공기를 압출시킨다. 모터 내부의 공극을 경과하는 것은 기체(증기), 액체, 고체 다상흐름(그중에는 공기, 수증기, 비, 눈, 소금안개, 황사, 솜모양의 물질 등이 존재함)인 바, 이들은 절연성능을 악화시켜 모터의 절연 전기성능, 기계성능의 열화를 초래하고, 나머지 내압수준 및 수명을 감소시켜 최종적으로 절연 파괴를 초래한다.
(2) 60-100미터의 공중작업, 특히 캐빈에서 점검수리 작업을 진행하는 경우, 흔히 인적 물적으로 미칠 수 없으며 심지어 불가능하게 된다. 풍력발전기의 실링, 건조조치 및 이의 유지보수(점검수리, 교체)는 지면에서 가동되는 화력발전, 수력발전의 발전기 작업 난이도에서 큰 차이가 있다. 일부 지면에서 사용하는 좋은 방법들은 공중에서 가동되는 풍력발전유닛에서 전개하기 불편하며 심지어 적용하기 어렵다.
(3)별도로 열풍건조법에 의하는 것은 단지 표면 건조 기술로서 스테이터 코어 내부의 라미네이션 층 사이에 습기가 찬 후의 건조수요는 해결할 수 없다.
(4) 개방형 구조를 적용하는 것은 비바람이 휘몰아치는 날씨 또는 눈보라가 휘몰아치는 날씨에 비 또는 눈을 구비한 공기가 발전기에 침입함으로써 초래되는 위해를 막지 못할뿐만 아니라 "절연 수평 저하”는 발전기의 냉각에 대가를 지불한다.
(5) 셧 다운 후, 발전기 챔버 내, 에어갭 내에 습한 공기가 응축되어 모터에 침투됨으로 인해 모터 스테이터, 영구자석 폴 표면의 피복층에 습기가 차게 되어 이들의 사용수명에 영향을 주게 된다.
본 발명의 실시예의 목적은 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템 및 이의 실링 시너지 드라이 제어방법을 제공하여 에어 시스템에서 생성된 기류, 풍력발전기가 발전 시 스테이터 권선 및 코어에서 생성되는 열량 및 역송전 시 생성되는 열량에 의하여 실링 시너지 드라이를 실현하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템을 제공하는 바, 풍력발전기와, 정류 유닛, DC 버스바(DC busbar) 및 인버터(Inverter) 유닛을 포함하는 컨버터(converter)를 포함하되, 상기 인버터 유닛은 전력망과 연결되고 상기 정류 유닛과 상기 풍력발전기 사이의 제1 송전선로에는 송전 스위치가 설치되며 상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기는 스테이터와 로터를 포함하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템에 있어서,
에어 시스템, 전력망측 역송전 스위치, 스위치 컨트롤러 및 제트 실링(jet sealing)장치를 더 포함하고, 여기서,
상기 스테이터는 스테이터 브라켓, 스테이터 브라켓의 외주벽에 설치된 스테이터 코어, 패들(Paddle)측 치판(tooth plate) 및 패들측 보드 패널(board panel)을 포함하고, 상기 패들측 치판은 상기 스테이터 코어의 패들측 축방향 단면에 설치되어 상기 스테이터와 매칭되는 로터에 로터 실링 링(sealing ring)을 구비하며;
상기 스테이터 브라켓의 외주벽에 적어도 하나의 제1 기공이 구비되고, 상기 패들측 치판에 적어도 하나의 제2 기공이 구비되며;
상기 스테이터는 상기 제1 기공과 제2 기공을 연통하고 상기 스테이터 코어의 내부를 통과하는 적어도 하나의 기류통로를 더 포함하고;
상기 에어 시스템은 상기 제1 기공과 연통되며;
상기 제트 실링장치와 상기 제2 기공은 연통되어 상기 제2 기공의 기류를 양 방향으로 가이드하여 그 중의 한 기류가 상기 패들측 보드 패널과 상기 로터 실링 링이 형성한 환형 갭으로 흐르도록 하고 다른 하나의 기류가 상기 스테이터와 상기 로터 사이의 에어갭으로 흐르도록 하며;
상기 전력망측 역송전 스위치는 상기 DC 버스바와 상기 풍력발전기 사이에 구비된 제2 송전선로에 설치되고;
상기 스위치 컨트롤러는 상기 에어 시스템, 송전 스위치 및 전력망측 역송전 스위치와 연결되어 상기 송전 스위치와 상기 전력망측 역송전 스위치의 온/오프 및 상기 에어 시스템의 온/오프를 제어한다.
본 발명의 실시예는 상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템에 의해 실행되는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 실링 시너지 드라이 제어방법을 더 제공하는 바, 이는, 풍력발전기의 홈부 절연부근 및/또는 코어 라미네이션 간극위치의 습도를 검출하거나 풍력발전기 권선의 절연 저항값을 검출하는 단계;
윈드팜이 무풍 또는 컷인(cut in) 풍속보다 작은 시간대에 상기 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 또는 상기 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 상기 송전 스위치를 오프시킴과 동시에 상기 전력망측 역송전 스위치를 온 시키고 상기 에어 시스템을 작동시키는 단계;
상기 풍력발전기가 계통연결형 발전 시간대에 있을 경우, 상기 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 또는 상기 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 상기 에어 시스템을 작동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 또 상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템에 의해 실행되는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 실링 시너지 드라이 제어방법을 제공하는 바, 이는, 눈 또는 비가 내리는 시간대에는 윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 상태이면 상기 송전 스위치를 오프시킴과 동시에 상기 전력망측 역송전 스위치를 온 시키고 상기 에어 시스템을 작동시키며;
풍력발전기가 계통연계형 발전인 상태이면 상기 에어 시스템을 작동시키며,
눈과 비가 내리지 않는 시간대에는 풍력발전기의 홈부 절연 근처 및/또는 코어 라미네이션 간극위치의 습도를 검출하거나 풍력발전기 권선의 절연 저항값을 검출하고;
윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 시간대에 상기 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 상기 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 상기 송전 스위치를 오프시킴과 동시에 상기 전력망측 역송전 스위치를 온 시키고 에어 시스템을 작동시키며;
상기 풍력발전기가 계통연계형 발전인 시간대에 있을 경우, 만약 상기 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 상기 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 상기 에어 시스템을 작동시키는 처리단계를 수행하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템 및 이의 실링 시너지 드라이 제어방법은 스위치 컨트롤러가 에어 시스템, 송전 스위치 및 전력망측 역송전 스위치에 대해 스위칭 제어하는 것을 통하여 한편으로 풍력발전기의 패들측 보드 패널 및 로터 실링 링에 의해 형성된 환형 갭 위치에 대한 기체 실링을 실현할 수 있다. 이 밖에, 역방향 기류를 이용하여 스테이터와 로터 사이의 에어갭을 건조시켜 스테이터 내부로부터 배출된 습한 기체를 제거할 수 있는 동시에 발전 시 권선에서 생성되는 열량 및 역송전 시 권선에서 생성되는 열량으로 모터 내부를 건조시켜 습한 기체가 스테이터와 로터 사이의 에어갭으로 배출되며 에어 시스템에서 생성되는 기류가 제거되어 실링 시너지 드라이를 실현한다.
도1은 본 발명의 실시예1의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 구조 단면도이다.
도2는 도1의 부분 구조 모식도이다.
도3은 도1 의 A-A 방향에 따른 단면 모식도이다.
도4는 본 발명의 실시예1의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 코어 내부의 기류 경로의 축방향 설명도이다.
도5는 본 발명의 실시예1의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 내의 기류 획득 경로이다.
도6은 본 발명의 실시예2의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 구조 모식도이다.
도7은 도6의 부분 구조 모식도이다.
도8은 본 발명의 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 전체 기류 경로 모식도이다.
도9는 본 발명의 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 전체적인 제어 구조 모식도이다.
도10은 본 발명의 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 외부 구조 모식도이다.
도11은 도10의 A위치의 부분 확대 모식도이다.
도2는 도1의 부분 구조 모식도이다.
도3은 도1 의 A-A 방향에 따른 단면 모식도이다.
도4는 본 발명의 실시예1의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 코어 내부의 기류 경로의 축방향 설명도이다.
도5는 본 발명의 실시예1의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 내의 기류 획득 경로이다.
도6은 본 발명의 실시예2의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 구조 모식도이다.
도7은 도6의 부분 구조 모식도이다.
도8은 본 발명의 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 전체 기류 경로 모식도이다.
도9는 본 발명의 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 전체적인 제어 구조 모식도이다.
도10은 본 발명의 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 외부 구조 모식도이다.
도11은 도10의 A위치의 부분 확대 모식도이다.
우선, 본 발명의 실시예의 응용환경 및 기술원리에 대하여 요약하여 소개한다.
1. 해결방법의 건조이론 및 기술적 지원
"건조”란 자재에서 액체(주로 수분)를 이탈시키는 과정을 말하나 대다수의 건조자재는 다공매체인 바, 다공매체의 건조과정은 바로 다공매체에서 액체(또는 수분)를 이탈시키는 문제이다. 학술 상, 건조과정은 비가역 열역학, 상전이 열역학, 유체 역학, 유변학, 표면학과 연관된다.
여기서, 모터 내부를 건조시키는 목적은 권선의 홈부 절연 및 코어, 영구자석 모터 로터 폴 복합재료 보호층을 상대적으로 건조한 상태로 유지하기 위한 것이다. 열 건조방법은 가장 광범위한 주요 건조방법으로서 열 건조법에서는 자재에 에너지를 제공하여 자재 중의 수분을 수증기로 변화시켜 자재에서 이탈되도록 한다.
대류건조 과정의 특징은, 온도가 비교적 높은 기류와 젖은 자재가 직접적으로 접촉하는 경우 기상, 고상사이에서 발생하는 것은 열, 질량이 동시에 전달되는 과정이다. 어떠한 상황하에서든 열량(현열)은 언제나 고온 위치에서 저온 위치로 전달되고 질량은 언제나 고 분압상에서 저 분압상으로 전달된다. 온도는 열전달 방향의 판단 의거이고 분압은 질량 전달 방향의 판단 의거인 바, 공기 중 수증기를 함유한 기체가 포화상태에 도달하지 못하면(미포화 공기) 상기 공기와 동일한 온도에서의 수증기는 상호 접촉하여 이의 질량 전달 방향비가 수증기로부터 기체에 이르도록 하고, 자재 표면 온도가 기류 온도보다 낮으면 기체는 고체에 열 전달하며, 기류 중의 수증기 분압이 고체 표면수의 분압보다 낮은 경우, 수증기는 기화되어 기상으로 인입되고, 젖은 자재 내부의 수분은 액체형태 또는 수증기의 형식으로 표면에 확산되는 것은 자명한 것이다. 따라서, 대류건조는 열, 질량의 역방향 전달 과정이다.
2. 수분이 기체-고체상에서의 평형
수분은 고체 자재에서 상이한 형태로 존재하여 상이한 방식으로 고체와 상호 결합할 수 있다. 고체 자재가 결정체 구조를 갖는 경우 여기에는 일정한 양의 결정수를 함유할 수 있는 바, 이 부분의 수분은 화학력으로 고체와 상호 결합한다. 고체의 자재가 다공성이면 이가 함유한 수분은 세공 중에 존재할 수 있으며 홀벽 모세관 힘의 작용을 받는다. 고체 표면이 흡착성을 가지면 이가 함유하는 수분은 흡착력을 받으므로 고체의 내, 외면에 결합될 수 있다. 상기의 이러한 화학력 또는 물리 화학력에 의해 고체와 상호 결합하는 수분을 결합수라고 총칭한다. 자재에 수분함량이 비교적 많을 경우 일부 수분이 고체와 결합되는 것 외 나머지 수분은 단지 기계적으로 고체 표면에 부착되어 있는 바, 이러한 수분을 비 결합수라 칭한다. 결합수와 비 결합수의 기본 구별은 이들이 표현하는 평형 증기압력이 상이한 데 있다. 비 결합수의 성질은 순수한 물와 동일하고 이가 표현하는 평형 증기 압력은 바로 동일한 온도에서 순수한 물의 포화 및 증기 압력이다. 하지만 결합수는 상이한 바, 화학 및 물리 화학력의 존재로 인하여 표현하는 증기 압력은 동일한 온도에서 순수한 물의 포화 및 증기 압력보다 낮다. 자재 중에 비 결합수가 존재하면 그 양이 얼마인지를 막론하고 이의 평형 증기 압력은 변하지 않으며 언제나 순수한 물의 포화 증기 압력이다. 함수량이 감소될 경우 비 결합수는 존재하지 않으며 그 후 결합이 비교적 약한 수분을 우선적으로 제거하고 그 다음은 결합이 비교적 강한 수분을 제가함으로써 평형 증기 압력은 점차 하강된다. 고체 자재 중의 수분이 모두 비 결합수에 속하면 공기가 포화상태에 미달하고 충분한 접촉시간이 있기만 하면 원칙상에서 모든 수분은 마치 비온 뒤 도로의 빗물이 바람에 마른 것마냥 공기에 의해 제거된다. 하지만, 결합수가 존재하면 상황은 달라지는 바, 상대 습도ψ의 공기가 동일한 온도의 젖은 고체를 스치면 오랜 시간 후 고체 자재의 함수량은 원래보다 저하되나 절대적으로 건조될 수 없다. 자재가 지정된 공기 조건에서 건조되는 극한을 상기 공기 상태에서의 평형 함수량이라고 칭하고, 지정된 공기에 의해 제거될 수 있는 모든 수분을 자유수분이라 칭한다. 수분과 결합되는지의 여부는 고체 자재의 성질인 바, 공기 상태와 무관하다. 고체의 함수량이 비교적 낮고(모두 결합수에 속함) 공기의 상대적인 습도ψ가 비교적 높을 때, 양자의 접촉은 자재를 건조시키는 목적에 도달하지 못할 뿐만 아니라 수분이 기상에서 고상으로 전이될 수도 있다. 즉 흡습현상이 일어나는 바, 일례로는 과자가 눅눅해지는 현상이다. 전반 건조과정은 일정한 속도의 건조단계와 감속 건조단계로 구분할 수 있으며 매 건조단계의 열전달, 질량전달은 각자의 특징을 갖는다.
3. 직접구동식 외부 로터 영구자석 풍력발전기 내부 건조과정의 거시적 특성
(1) 발전기 로터 영구자석 재료 폴 복합재료 보호층 및 스테이터 외면과 건조 공기 사이의 습도양, 열량 전달 규칙
발전기 로터 폴 복합재료 보호층 및 스테이터(코어 및 권선) 외면과 건조공기 사이의 열량, 질량 교환 메커니즘을 간략하여 분석한다.
발전기 로터 폴 복합재료 보호층 및 스테이터(코어 및 권선) 외부의 열량, 질량 교환 중 그들 표면에 두께가 δ인 외부 매체 한계층(경계층)은 중요한 작용을 하는 바, 상기 한계층에서 수분(액상 수 및 증기) 농도, 외부 매체 열공기의 속도와 온도 및 압력의 분포는 모터 내부 챔버 환경의 대공간과 상이하다.
로터 폴의 건조과정에서 한계층내에서의 농도, 온도, 압력, 속도는 변화규칙이 상이하다. 0-δ의 한계층에서 모터내 건조 매체의 속도는 오름차순이고 온도도 오름차순인 바, 외부 매체의 속도구배와 온도구배의 방향은 일치하나 습도농도는 내림차순이고 증기분압도 내림차순이며 습도양 구배, 증기분압 구배와 속도구배, 온도구배는 서로 반대된다. 구배가 서로 반대되는 현상 및 한계층내 습도 농도가 높은 사실은 모두 자재(로터 폴 복합재료 보호층, 스테이터를 가리킴)가 외부로의 수분 전달량을 감소시켜 건조속도를 저하시킨다. 하지만 한계층δ부터 0 방향을 따라 구배가 비교적 크므로 외부 매체 분자량이 비교적 무거운 공기가 자재 표면에 흘러들고 분자량이 비교적 가벼운 수증기는 모터 스테이터, 로터 사이의 에어갭 위치로 향함과 동시에 열공기는 열량을 가져오는 바, 열공기의 인입은 한계층이 파괴되어 열전달과 건조를 강화한다.
(2) 발전기 로터 영구자석 재료 폴 복합재료 보호층 및 스테이터 외부 질량 교환의 정량 분석
일정한 속도의 건조시기에 수증기가 확산하여 한계층을 통하여 발전기 로터 폴 복합재료 보호층 및 스테이터(코어 및 권선)의 외부 건조공기로 수분을 전달하는 경우 그들과 건조공기 사이의 수분 전달량 및 대류 질량 전달 공식을 하기와 같이 설명한다.
자재가 외부로 전달하는 수분질량 유율=(화학 퍼텐셜을 전달 퍼텐셜로 하는 대류 질량전달 계수) ×(자재 표면과 외부 매체(본 발명의 응용환경에서 구체적으로 건조공기와 대응됨) 중의 습한 공기 화학 퍼텐셜의 차이), 그 중 본 발명의 응용환경에 있어서, 여기서 말하는 자재는 구체적으로 로터 폴 보호층 및 스테이터 표면 부분과 대응될 수 있고, 매체는 건조공기와 대응될 수 있다.
한계층의 온도구배가 매우 작은 경우, 그들과 외부매체의 습도량 전달은 증기분압이 증기 전달 퍼텐셜로 이루어지는 바, 증기 이전량 밀도=(증기압력을 습도전달 퍼텐셜의 대류 질량전달 계수로 함) ×(자재 표면 증기압력과 외부매체 증기압력 차이) ×760/대기압이다.
감속건조 시기에 상대적인 습도량 농도u는 수분(증기를 포함함)이 자재 표면으로부터 주위 매체를 향한 전달 퍼텐셜인 바, 수분 전달량=(습도량 농도를 질량전달 퍼텐셜의 대류 질량전달 계수로 함) ×(자재 표면 습도량 농도와 평형 습도량 농도 차이)이다.
(3) 생산제조 공정에서는 발전기 로터 폴이 습한 공기에 침투되어 후환을 남긴다.
유리섬유 강화수지로 구성된 영구자석 재료 폴 보호층, 자석강과 로터 자석요크벽 간극에 충진되는 접착제는 이러한 공정 공극에서 공기, 수증기를 흡착한다.
발전기 로터가 수직축으로 방치된 상테에서 진공 플라스틱 사출을 진행하는 바, 더욱 주의해야 할 점은 진공상태에서 기화되는 부착수는 섭씨 43도 정도에서 기화된다. 유리섬유 직물은 다공재료에 속하는 바, 사용전 습한 공기 수분을 휴대한 입체 망상 구조는 침윤기간에 습한 공기를 감싸는 물질 조건을 제공한다. 폴보호층 성형공법 과정에서의 가열 및 기화는 진공을 추출할 때 가압 압출되어 기포로 형성되는 것에 해당되고 유리섬유 직물은 다공재료 입체 망상 구조에 속하는 동시에 수증기 기화 핵심물질 구조의 필요조건에 부합된다.
(4) 발전기 스테이터 코어 및 홈 내 권선 열전달 결합수의 기화 제거 메커니즘
발전기 스테이터 진공 니스 회전 베이킹 공법과정, 가동 사용 과정, 셧다운 과정, 기후와 계절 교체 과정 중의 발전기 재료가 있을 여러 환경을 분석한다. 스테이터 코어(고상 프레임)의 라미네이션 사이, 권선의 도선과 다층(고분자) 절연재료 사이, 홈 내 절연 사이를 "다공재료” 속성 범주로 정한다. 스테이터 재료 내부의 열전달, 공극간 기체, 액체유동의 열대류, 액상 수증기와 기상 수증기가 응결된 상변화 열전달; 스테이터 내부 및 재료와 환경사이의 물, 수증기 및 공기(소금안개가 포함됨) 질량 확산의 질량전달 범주; 도선에서 생성된 열에 의하여 스테이터 내부 재료간 기체(수증기와 건조공기) 상태변화(상변화: 액상 수 증발 또는 수증기 응결), 재료가 가열과정에 있을 경우, 그 중의 수증기 질량은 상변화에 의해 변하는 바, 이로 인하여 재료 사이, 재료 내부의 수증기 실링 분포가 변하여 수증기 실링 구배를 형성한다(확산의 구동력); 내부 함수율 변화와 환경의 상대 습도가 상호 평형되고(모터 외 측 습한 공기와 에어갭 내부, 재료 내부의 습한 공기 습도의 크기가 내 측 외 측의 수증기 질량전달 즉 수증기 전달방향을 결정함); 증거 이미지 데이터는 하기와 같은 내용을 나타낸다: 권선 온도 상승규칙은 라미네이션 사이 자연풍냉측 먼쪽의 온도 상황을 반영하지 못하고, 다공 재료 내부에서 생성된 열기압 변화는 빠른 속도로 상승함을 나타내나 내부 여러곳의 누설경로가 불일치 함으로 인해 압력 강하 속도도 불일치한 상황이 생성한다. 특히 중요한 점은 재료 내부 라미네이션 사이, 도선과 다층(고분자) 절연 재료, 홈 내 절연사이가 수증기 개입에 제공할 수 있는 자체 공극과 공극율은 상기 메커니즘이 존재하는 전제인 것이다.
강한 자기장의 작용하에 물이 자화되는 경우, 물분자 자체의 결합 상태도 롱체인으로부터 쇼트체인으로 변하여 물이 견고한 코어 라미네이션 갭 위치에 용이하게 침투되어 라미네이션 사이의 모세현상을 촉진하고 물이 진공 압력 니스를 경과한 후의 견고한 다공 재료에 더욱 용이하게 침투되게 함으로써 코어 부식후에 형태에 변화가 생겨 수류에 의해 제거된 푸석한 퇴적물로 변하도록 한다.
(5) 발전기 로터 폴 복합재료 보호층의 열량함습량전달법칙
발전기 로터의 영구자석 재료인 폴 유리섬유 강화수지 보호층 등 이러한 "모세”를 구비한 다공 습재료의 가열 건조과정에서, 재료의 함습량이 비교적 작을 때, 재료 내 함습량 전달은 증기 이전을 주요방식으로 하고, 재료의 함습량이 비교적 클 때, 재료 내 함습량은 부분적으로 액체수 형태로 재료의 증발층에 이동되어 여기서 증발된 후 또 증기형태로 이출된다. 증발이 시작될 때, 증발층은 재료 표면에 접근 후 점차 재료 내부로 이동한다. 가열이 강렬해져 재료 내부의 수분이 격렬하게 기화되고 증기의 이동 속도가 기화 속도보다 낮을 때 물 및 증기의 체적은 격렬하게 증대된다. 하지만 다공자재 공극에는 비교적 큰 유동 저항력이 존재하므로 자재 내에 비교적 큰 압력 구배를 형성한다. 이러한 압력 구배가 바로 증기 운동을 조성하는 구동력이다. 이 밖에, 다공자재 모세 공극 통로벽면에는 물 박막이 유동되는 바, 이도 역시 액체수가 자재 내에서 이전되는 중요한 방식으로서 이러한 이전은 증발층에 부단히 액체수를 공급하여 증발을 강화한다. 자재 내 함습량의 농도구배와 온도구배의 방향이 일치할 경우, 그 함습량 전달 과정은 하기와 같이 표시할 수 있다.
자재 내 함습량 흐름율= (자재 내 함습량의 농도구배로 인한 함습량 흐름 밀도) + (자재 내 온도차이로 인한 함습량 전송 밀도) + (자재 내 압력차이로 인한 함습량 전송 밀도)
즉 함습량 구배, 온도구배, 압력구배 등 세개의 구배가 연합하여 결정한다.
4. 풍력발전기 작업환경 및 실링 메커니즘 분석
풍력발전기의 작업과정에서 패들측은 보통 역풍향을 마주하는 바, 역풍향 흐름은 발전기 스테이터 브라켓과 부딪쳐 반등, 스퍼터링이 생성되고, 다시 로터 실링 링과 부딪친 후 반사, 축적이 생성되어 기류 압력의 회복성 상승을 일으킨다(흐름과 비교했을 때). 이러한 기류는 패들측 보드 패널과 로터 실링 사이의 환형상 에어갭 내에 침입한다.
본 발명의 실시예는 바로 이러한 기술적 과제와 관련하여 제출한 것이다. 본 발명의 실시예의 기술적 원리는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 스테이터 코어 내의 기류 통로를 이용하여 유닛 내부의 공기 열원을 스테이터 코어의 축방향 단면에 인입하고, 또한 패들측 보드 패널과 로터 실링 링에 의해 형성된 환형 갭 위치에 제트 실링장치를 설치하여(바람직한 실시예에서 패들측 보드 패널과 로터 실링 링에 의해 형성된 환형 갭 위치에 스파이럴 콤 수단을 설치함) 풍력발전기의 스테이터와 로터가 조합된 후 형성된 내부 공간에 마이크로 정압 환경을 구축하여 외부의 열악한 기류(기체, 액체, 고체 다상흐름, 그 중에는 공기, 수증기, 비, 눈, 소금안개、황사, 솜모양의 물질 등이 존재함)의 침입을 방지한다. 본 발명의 실시예에서 언급한 "마이크로 정압”은 모터 시스템 내부의 공기 열원을 통하여 생성된 기류를 가리킨다. 스테이터와 로터사이의 "환형 실링 간극" 위치에 생성된 압력은 외부의 흐름이 이 입구에 생성한 압력보다 크고, 압력의 크기는 외부의 기류가 모터 내부에 진입하지 못하도록 하면 된다. 여기서 상기 열악한 기류는 주로 빗물의 기체 액체 2상흐름 또는 바람과 눈의 기체 고체 2상흐름을 가리킨다. 물론 극도의 상황에서 기체, 액체, 고체의 다상흐름도 존재하는 바, 예를 들면 공기, 수증기, 비, 눈, 소금안개, 황사, 솜모양의 물질 등이다. 이러한 열악한 기류는 주로 비 또는 눈 등 열악한 날씨 상황에서 나타나므로 본 발명의 실시예의 장치는 주로 이러한 열악한 기류를 방지하기 위하여 설계한 것이다. 하지만 정상적인 건조한 날씨에는 본 발명의 실시예의 장치를 사용하지 않고 건조한 기류가 풍력발전기 발전기에 인입되도록 하여 풍력발전기를 건조, 냉각시킬 수 있다.
이하 첨부도면과 결부하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
실시예1
본 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템은 전반적으로 풍력발전기 및 컨버터를 포함하는 기초상에서 에어 시스템, 전력망측 역송전 스위치, 스위치 컨트롤러 및 제트장치를 더 포함하고, 상기 시스템의 여러 부분의 시너지 작업을 통하여 풍력발전기의 실링 및 건조를 실현하는 바, 이하 각 부분에 대하여 각각 설명하기로 한다.
도1에 도시된 바와 같이, 이는 본 발명의 실시예1의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 구조 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 도1의 상방향을 패들측(풍력발전기 작업과정에서 패들측은 보통 윈드워드(windward) 측과 마주함)으로 정의하고, 하방향을 타워측(풍력발전기 작업과정에서 타워측은 보통 다운윈드(downwind) 측과 마주함)으로 정의하며 수평방향을 반경 방향으로 정의하고 수직방향을 축방향(풍력발전기의 회전축을 따른 방향)으로 정의한다.
본 발명의 실시예의 풍력발전기는 스테이터 및 로터 두 부분을 포함하는 바, 도1은 단면도의 방식으로 풍력발전기의 구조를 도시한다. 여기서, 스테이터는 스테이터 브라켓(1), 스테이터 브라켓(1)의 외주벽에 설치된 스테이터 코어(8), 스테이터 코어(8)의 패들측 축방향 단면에 설치된 패들측 치판(6) 및 패들측 보드 패널(3)을 포함한다. 여기서, 스테이터 브라켓(1)의 외주벽은 스테이터 코어(8) 또는 스테이터 코어(8)의 펀칭 고정키(7)(도3을 참조바람)와 맞닿거나 서로 인접하는 측벽, 즉 스테이터 브라켓(1)의 최외측 부분이다. 이 밖에, 스테이터와 매칭되는 로터는 패들측에 위치하고 패들측 보드 패널(3)과 환형 갭을 형성하는 로터 실링 링(16)을 구비한다.
상기 스테이터 구조 중 스테이터 브라켓(1)의 외주벽에는 적어도 하나의 제1기공(2)이 설치될 수 있고, 패들측 치판(6)에는 적어도 하나의 제2기공(5)이 설치될 수 있다. 스테이터는 제1기공(2)과 제2기공(5)을 연통하고 스테이터 코어(8)의 내부를 통과하는 적어도 하나의 기류통로(9)를 더 포함한다.
풍력발전기 외에, 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템은 에어 시스템 및 제트 실링장치를 더 포함하는데, 에어 시스템은 제트 실링장치에 기체를 공급하기 위한 것이고, 상기 에어 시스템은 제1기공(2)과 연결되며, 제트 실링장치는 제2기공(5)과 연통되어 제트 실링장치를 통하여 제2기공(5)에서 생성된 기류를 두개 방향으로 흐르도록 가이드함으로써 그 중 한갈래 기류(도1의 상부의 대략 좌측방향으로의 화살표)는 패들측 보드 패널(3)과 로터 실링 링(16)으로 형성된 환형 갭으로 흘러 주로 환형 갭 위치에 실링하여 외부의 열악한 기류의 침입을 방지하기 위한 것이고, 다른 한갈래 기류(도1의 상부의 대략 우측방향으로의 화살표)는 스테이터와 로터사이의 에어갭으로 흘러 주로 스테이터, 로터 표면, 폴 표면을 건조시키고 모터 내부에 배출된 습기를 제거하기 위한 것이다.
모터 내부의 습기를 배출하기 위하여, 본 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템은 또한 컨버터를 제어함으로써 풍력발전기를 이용하여 발전 시 스테이터 권선의 발열에 의하여(정상 발전 시의 방열 및 컨버터 역송전을 통한 발열이 포함됨) 스테이터 내부를 건조시켜 습기를 스테이터 표면 및 스테이터와 로터 사이의 에어갭 위치에 배출시킨다. 여기서, 도9에 도시된 바와 같이, 컨버터는 정류유닛, DC 버스바 및 인버터유닛을 포함하고 인버터유닛은 전력망과 연결된다. 정류유닛과 풍력발전기 사이의 제1 송전선로(L1)에는 송전스위치(K1)가 설치되고 DC 버스바와 풍력발전기 사이에 구비된 제2 송전선로(L2)에는 전력망측 역송전 스위치(K2)가 설치된다. 이 밖에, 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템은 스위치 컨트롤러를 더 포함하되, 이는 에어 시스템, 송전 스위치(K1) 및 전력망측 역송전 스위치(K2)와 연결되어(도9의 점선은 연결관계를 제어하는 것을 표시함) 송전 스위치(K1) 및 전력망측 역송전 스위치(K2)의 온/오프 및 에어 시스템의 온/오프를 제어한다.
스위치 컨트롤러를 통하여 에어 시스템을 작동시킬 경우, 제트 실링장치는 기류를 분출하여 패들측 환형 갭의 실링을 실현하는 동시에 로터와 스테이터 사이의 에어갭을 경과하는 기류를 생성함으로써 스테이터, 로터 표면, 폴 표면을 건조시킨다. 이와 동시에, 풍력발전기가 발전상태에 있을 경우, 스테이터 권선 자체에 전류가 경과하여 열량을 생성하고, 풍력발전기가 비 발전상태인 경우, 스위치 컨트롤러를 통하여 송전 스위치를 오프시켜 역송전 스위치가 오프되도록 한다. 이렇게 전력망에 의한 역송전 역시 스테이터 권선을 방열시킨다. 스테이터 권선이 발열함으로써 스테이터 내부를 건조시켜 습기가 스테이터 표면 및 스테이터와 로터 사이의 에어갭 위치에 배출되도록 하고 다시 제트 실링장치에서 생성되는 기류와 배합시켜 배출된 습기를 제거함으로써 모터 내부에 대한 건조작용을 실현한다. 이로부터 보아낼 수 있다 시피, 에어 시스템, 제트 실링장치, 권선 발전 방열 제어 및 권선 역송전 발열제어를 통한 시너지 배합은 풍력발전기가 외부의 열악한 기류에 대한 실링, 스테이터 및 로터 표면에 대한 건조, 스테이터 내부에 대한 건조 등 여러 기능을 실현할 수 있으며 진정으로 풍력발전기 내의 실링 시너지 드라이를 실현하고 스위치 컨트롤러를 통하여 에어 시스템, 송전 스위치 및 전력망측 역송전 스위치에 대해 합리적으로 제어함으로써 외부환경(날씨 상황에 유리함) 및 풍력발전기가 있을 상태(발전상태 또는 셧다운 상태 등)에 근거하여 합리적으로 시간대를 제어할 수 있다.
이하 상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 주요 부분에 대해 각각 상세히 소개하기로 한다.
（1）제트 실링장치
제트 실링장치의 구체적인 구조는 제1 스파이럴 콤 수단(4)이 바람직한 바, 도2에 도시된 바와 같이, 이는 도1의 부분 구조 모식도이고, 상기 도면은 스파이럴 콤을 사용하는 능동적인 실링 구조이다. 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 패들측 보드 패널(3)의 로터에 근접된 일측에는 적어도 하나의 콤 공기 흡입홀(21)이 설치되고 콤형 공기 흡입홀(21)과 제2기공(5) 사이는 공기 안내관(22)을 통하여 대응되게 연결되며 패들측 보드 패널(3)의 로터 실링 링(16)에 근접된 일측에는 전체적으로 환형의 형상을 갖는 제1 스파이럴 콤형 수단(4)이 설치되고 제1 스파이럴 콤형 수단(4)과 콤 공기 흡입홀(21)은 상호 연통되며 제1 스파이럴 콤형 수단(4)은 제1 스파이럴 콤을 구비하는 바, 제1 스파이럴 콤은 패들측 보드 패널(3)과 로터 실링 링(16)으로 형성된 환형 갭까지 연장되어 상기 환형 갭에 나선운동을 하는 기류를 생성한다.
상기 구조에서, 제1기공(2), 기류통로(9) 및 제2기공(5)을 통하여 내부 공기 열원에서 생성된 기류가 스테이터 코어(8)의 축방향 단면에 인입되도록 하고, 진일보로, 다시 공기 안내관(22) 및 패들측 보드 패널(3)에 설치된 콤 공기 흡입홀(21)을 통하여 기류를 제2기공(5)으로부터 패들측 보드 패널(3)의 제1 스파이럴 콤형 수단(4)으로 인출하여 환형 갭에서 스파이럴 기류를 생성한다.
여기서, 제1기공(2), 제2기공(5) 및 콤 공기 흡입홀(21)은 원형이거나 삼각형 또는 타원형일 수 있고, 이 밖에 기공은 기타 형상의 기체 오리피스(gas orifice)일 수 있는 바, 요컨대 기류를 도통시킬 수만 있으면 된다. 바람직하게, 상기 기공은 원형 기공으로서 원형 기공은 기류에 대한 유동 마찰 저항을 줄일 수 있다.
실제 응용에서 로터 실링 링(16)의 단부를 적당히 외부로 돌출되도록 하고 로터 실링 링(16)의 단부를 상대적으로 비교적 얇게 제작하여(도1에 도시된 바와 같음) 스파이럴 콤이 충분한 길이를 보장하여 스파이럴 도류의 효과를 충분히 발휘할 수 있도록 한다.
상기의 제1 스파이럴 콤형 수단(4)을 휴대한 스테이터 구조는 스테이터 내부의 기류를 스테이터 코어(8)의 축방향 단면에 인입하여 환형 갭 위치에 설치된 제1 스파이럴 콤형 수단(4)을 통하여 스파이럴 기류를 생성하는 바, 스파이럴 기류 자체에 일정한 기체 밀봉 작용이 있으므로 환형 갭 위치에서 마이크로 정압환경을 만들어 패들측 보드 패널(3)과 로터 실링 링(16) 사이의 환형 갭으로부터 침입한 외부의 열악한 기류(예를 들면 비 또는 눈 등)를 방지하여 상기 기류가 모터 내부로의 인입을 어렵게 하여 영구자석 폴(18)의 사용수명을 연장시킬 수 있고 모터 내부 소자의 "절연수평 저하”를 방지하며 모터가 열악한 기류(예를 들면 비 또는 눈 등)의 침식을 당하는 위험을 감소시키고 절연 신뢰성이 보장받을 수 있도록 한다.
진일보로, 도2에서 보아낼 수 있다 시피, 공기 흡입홀(21)은 제1 스파이럴 콤형 수단(4)의 중부에 위치할 수 있고, 콤형 공기 흡입홀(21)을 중심으로 제1 스파이럴 콤을 두 부분으로 분리하되, 그 중 스테이터 브라켓과 멀리 떨어진 제1 스파이럴 콤을 제1 상부 스파이럴 콤(41)이라고 칭하고, 스테이터 브라켓 일측과 근접된 제1 스파이럴 콤을 제1 하부 스파이럴 콤(42)이라고 칭한다.
바람직하게, 제1 상부 스파이럴 콤(41)과 제1 하부 스파이럴 콤(42)의 스파이럴 방향은 서로 반대되므로 회전방향이 서로 반대되는 두갈래 기류를 형성할 수 있으며 분류 및 실링 작용을 더욱 잘 발휘할 수 있다.
진일보로, 도2의 단면도에서 보아낼 수 있다 시피, 제1 상부 스파이럴 콤(41)은 스테이터 브라켓으로부터 멀리 떨어진 방향으로 경사지고, 제1 하부 스파이럴 콤(42)은 스테이터 브라켓과 근접되는 방향으로 경사진다. 스파이럴 콤의 경사각은 기류에 대한 작용력의 방향을 변경시켜 나선운동의 기류가 스파이럴 콤의 경사방향으로 향하는 전진속도를 증대시키는데 상, 하 스파이럴 콤의 회전방향이 서로 반대되는 특징과 배합시켜 두갈래 나선운동 방향이 서로 반대되고 상, 하 두개 방향으로 가속으로 행진하는 기류를 형성하여 역방향 쌍 스파이럴 실링을 형성함으로써 스파이럴 실링 효과를 크게 증가시킨다. 이 밖에, 풍력발전기는 작업과정에서 로터의 운동으로 인하여 역시 상, 하 두갈래 기류를 두개의 방향으로 퇴치함으로써 진일보로 역방향 쌍 스파이럴 실링 효과를 향상시킬 수 있다.
구체적으로 말하면, 제1 스파이럴 콤형 수단(4)에서 기류의 전체 운동은 대체로 스테이터의 원주방향을 따라 진행되는 나선운동과 대체로 스테이터 축선 방향을 따라 진행되는 직선운동으로 구획할 수 있다. 도2를 결부시켜 보면, 도2 의 모든 스파이럴 콤이 모두 수평으로 설치된 경우(여기서 언급하는 수평은 단지 도2에 도시된 평면을 가리킨다), 기류의 스파이럴 방향은 대체로 종이면과 수직되고 수평인 평면이며(즉 도2의 중부 콤(23)이 위치하는 평면), 동시에 기류는 나선운동의 방식으로 도2의 상, 하 두개 방향으로 전진하나 스파이럴 콤 방향이 수평방향이 아니라 일정한 경사각을 가지는 경우, 제1 상부 스파이럴 콤(41)이 위로 경사진 것처럼 도2의 상방향으로 전진하는 기류의 나선운동은 더 이상 수평이 아니라 나선운동의 경사각은 스테이터 브라켓에서 멀리 떨어진 방향을 향하는 바, 같은 도리로, 제1 하부 스파이럴 콤(42)에서는 나선운동의 경사각이 스테이터 브라켓에 근접되는 방향의 기류를 생성하고 이러한 설계는 기류가 유동하는 방향으로의 전진을 가속화하여 외부 기류를 더욱 잘 방지하는 작용을 발휘할 수 있다.
진일보로, 콤형 공기 흡입홀(21)에는 제1 중부 콤(23)을 더 설치할 수 있는 바, 제1 중부 콤(23)은 콤형 공기 흡입홀(21)에 설치되고, 제1 중부 콤(23)은 콤형 공기 흡입홀로부터 유출된 기류를 분류하며(도1 및 도2에 도시된 바와 같음) , 제1 중부 콤(23)은 콤형 공기 흡입홀(21)를 상, 하 두개의 기류 출구로 분할, 즉 상부 기류 출구(211)와 하부 기류 출구(212)로 분할하여 일부 기류가 제1 상부 스파이럴 콤(41)을 통하여 스테이터 브라켓으로부터 멀리 떠어진 방향으로 유동하도록 하고 다른 일부 기류가 제1 하부 스파이럴 콤(42)의 을 통하여 스테이터 브라켓(1)에 근접된 방향으로 유동하도록 한다.
설명해야 할 점은, 제1 중부 콤(23)은 필수부재가 아니고 콤형 흡입홀(21)을 직접 제1 상부 스파이럴 콤(41) 및 제1 하부 스파이럴 콤(42)과 직면하도록 할 수도 있다. 즉 제1 중부 콤(23)을 생략할 수 있는 바, 콤형 공기 흡입홀(21)의 일부가 제1 상부 스파이럴 콤(41)의 시작단에 직면하도록 하고, 다른 일부가 제1 하부 스파이럴 콤(42)의 시작단에 직면하도록 하여 기류를 분류할 수도 있으나 단지 제1 중부 콤(23)을 설치한 상황하에서 기류 압력 및 유속의 손실을 감소시켜 상, 하 두갈래 스파이럴 기류가 더욱 잘 격리될 수 있다.
상기 제1 스파이럴 콤형 수단(4)에서 콤형 공기 흡입홀(21)을 중심으로 내부에서 생성된 공기 열원의 기류는 두갈래 기류로 분리된다.
한편, 제1 하부 스파이럴 콤(42)에 의해 전체 환형 갭 스파이럴을 따라 아래로 운동하는 기류를 생성할 수 있는 바, 이 기류는 제1 하부 스파이럴 콤(42)을 경과한 후 "압력 기류 환형상 배리어”를 구성하고 "스파이럴 콤 실링 조합”에 의해 (제1 하부 스파이럴 콤(42)의 경사각을 가지는 스파이럴 구조특징의 미로 실링) 역풍향에서 생성된, 모터의 역풍향 환형 간극에 인입하려는 "기체 액체 고체 다상흐름”을 능동적으로 방지한다.
다른 한편, 제1 상부 스파이럴 콤(41)에 의해 전체 환형 갭 스파이럴을 따라 위로 운동하는 기류를 생성할 수 있는 바, 이 기류는 제1 상부 스파이럴 콤(41)을 경과한 후 압력 실링 기류를 보조하여 충분한 압력을 구축하여 "압력 기류 환형상 배리어”를 구성하는 동시에 "스파이럴 콤 실링 조합”에 의해(제1 상부 스파이럴 콤(41)의 경사각을 가지는 스파이럴 구조특징의 미로 실링) 모터 에어갭(도1 우측의 스테이터와 로터사이의 에어갭)에 인입되어 모터 내부의 표면을 건조시킨 후 축방향을 따라 스테이터 단부의 캐빈 측(즉 타워측 치판(10)과 로터 엔드캡(19)사이)에 모여 마지막으로 엔드캡 실링 링(20)과 타워측 보드 패널(11) 사이의 환형상 간극을 경과하여 대기환경에 배출된다. 상기 위로 향하는 스파이럴 기류는 열교환 질량전달을 대류시키는 건조용 기류로서 스테이터 및 로터 표면, 폴 표면의 습기(모터 내부가 권선으로 인하여 열이 생성되고 배출된 습기)를 제거하기 위한 것으로써 이렇게 함으로써 습기가 모터로 리턴되는 것을 방지하여 리턴된 습기가 모터의 내부 절연재료의 절연성을 파괴하는 것을 방지한다.
진일보로, 제1 상부 스파이럴 콤(41)의 스파이럴 방향을 로터의 회전방향과 동일한 방향으로 설계할 수도 있다. 이러한 설계를 통하여 상부 스파이럴 콤을 경과하는 기류를 더욱 효과적으로 이용할 수 있는 바, 한편, 로터 실링 링(16)의 회전작용을 이용하여 로터 실링 링(16)과 기류사이의 마찰력에 의해 기류의 나선운동을 가속화 함으로써 기류의 상향운동을 가속화 할 수 있고, 더욱 빠른 속도로 스테이터와 로터사이의 에어갭(도1 우측의 기류를 표시하는 화살표가 통과하는 갭)에 도달 및 경과할 수 있어 모터에 대한 건조효율을 향상시킨다. 다른 한편, 기류가 스테이터와 로터사이의 에어갭 위치에 인입될 때 건조 로터 영구자석 폴이 방부식 유리섬유가 수지 피복층을 강화하는 작용을 진일보로 강화시키는 동시에 건조 스테이터의 표면을 강화하고 모테 챔버 내, 에어갭 내의 건조공기 유동장과 습한 공기 농도장이 비교적 높은 시너지가 이루어지도록 하여 건조를 강화시키는 목적을 달성한다.
진일보로 설명해야 할 점은, 하방향의 "스파이럴 콤 실링 조합”(즉 제1 상부 스파이럴 콤(41))에서 생성된 펌프 헤드(pump head)(스파이럴 콤의 단부)가 도1 및 도2에서는 하부로 향하는 것이고, 상방향의 "스파이럴 콤 실링 조합”에서 생성된 펌프 헤드는 상부를 향하는 것이며, 제1 상부 콤(42)의 스파이럴 방향을 서로 반대되는 방향으로 설치할 수 있다. 즉 제1 중부 콤(23)을 경계로 하여 양단에 회전방향이 서로 반대되는 스파이럴을 형성하여 나선운동의 방향과 서로 반대되는 기류를 생성함으로써 두개 기류의 분류에 더욱 유리하고 미로 실링의 작용을 증강하며 상, 하 두개 기류 출구에서 나온 기류는 각자 환 주위에서 관통되었으므로 "압력을 누적”하여 환의 주위가 일치한 압력 기류의 형성에 유리하다.
상기 내용을 종합해 보면, 본 발명의 실시예의 기술적 해결수단에서,기압 실링 기술을 사용하는 사상은 스파이럴 콤 내 제트 공기의 압력을 이용하여 개방형 모터의 역풍향 바람 흡입구 내의 환형상 간극에 "부분환형공간” 및 "마이크로 정압”을 구축하여 발전기 의 회전부재와 정지부재 사이의 간극을 폐쇄함으로써 역풍향 공기 흐름이 빗물 또는 눈을 구비하여 상기 간극에 인입하는 것을 방지함으로써 실링을 보장하고 공기 열원이 상기 실링에서 생성된 압력은 모터의 외부 자연환경의 압력보다 훨씬 크도록 하며 개방형 풍력발전기의 실링 방식 및 공기 흐름통로의 구체적인 구조를 구축한다.
상기 내용을 종합해 보면, 상기 실링 수단은 실링 상태에서 정적 실링 및 동적 실링 등 두가지 실링 상태를 포함하고 실링 메커니즘에 의해 콤, 스파이럴, 기압 등 세가지 실링 원리의 결합을 포함함으로써 충분히 다상 기류를 환형 에어갭 밖에 차폐시킬 수 있다.
이 밖에, 역풍향 공기 흐름은 빗물(또는 눈)을 구비하고 풍력발전기에 부딪쳐 저해를 받은 후 스테이터 보드 패널과 로터 실링 링(16)(보드 패널) 을 통과하며 그 후 패들측 보드 패널(3)과 로터 실링 링(16)사이의 환형상 간극에 도착하고 빗물의 기체 액체 2상흐름 또는 바람과 눈의 기체 고체 2상흐름은 발전기의 역풍향 환형상 간극 내에 압력을 형성한다. 유체역학의 평형상태의 기본원리를 이용하여 환형상 간극 중의 기압 실링 소재인 스파이럴 콤 수단의 출구 기류가 필요로 하는 압력 및 유속을 산출할 수 있다. 미로 실링의 팽창된 캐비티 내의 기류는 출구에 흘러 "개방 루프 나선상 회류챔버”를 구축하여 메인 파이프 회류의 균일한 압력을 충당하는 작용을 한다. 스파이럴 콤 조합 압력 실링은 공기 열원이 제공하는 충분한 압력에 의해 고속 기류를 생성하고 출구 유속, 유량을 제어할 수 있어 역풍향 기류 속도의 변화에 적응하도록 한다. 즉 기압 실링의 압력은 수요에 근거하여 자동으로 조절 가능한 바, "자동 적응”조절을 실현하여 공기 열원 소스의 소모전력을 비교적 작게 하는 목적을 달성한다.
이 밖에, 콤형 공기 흡입홀(21)과 제2기공(5) 사이의 공기 안내관은 하기와 같은 두가지 형태를 가질 수 있다.
1) 공기 안내관(22)은 전체적으로 환형을 이룬다. 즉 제1 스파이럴 콤형 수단(4)의 형태와 동일한 바, 공기 안내관(22)은 패들측 치판(6)의 둘레를 따라 연장되어 360도의 환형을 이룬다. 이러한 구조는 복수의 제2기공(5)으로부터 흘러나온 기류가 둘레방향에서 균일하게 혼합된 후 다시 콤형 공기 흡입홀(21)에 인입되어 콤형 공기 흡입홀(21)에 인입된 기류의 둘레방향에서의 압력이 균일하도록 한다.
2) 콤형 공기 흡입홀(21) 과 제2기공(5) 사이는 상호 분리된 복수개의 공기 안내관(22)과 대응되게 연결된다. 이러한 구조는 환형의 공기 안내관(22)을 제작할 필요가 없으므로 부재의 제작방면에서 상대적으로 간단하다. 공기 안내관(22)은 제2기공(5)의 수량에 근거하여 결정할 수 있는 바, 예를 들면 하기에 소개되는 기류통로는 48개 일 수 있고 그러면 서로 대응되게 공기 안내관(22)의 수량도 48개를 설치할 수 있다.
(2) 스테이터 코어 내부의 기류통로
스테이터 코어(8) 내부의 기류통로(9)는 스테이터 내부의 에어 시스템(12)에서 제공되는 공기 열원을 패들측 치판(6)에 설치된 적어도 하나의 제2기공(5) 위치에 인입하기 위한 것이다. 구체적으로, 도3에 도시된 바와 같이, 도3은 도1에서 A-A방향을 따른 단면 모식도이다. 스테이터 브라켓(1)의 외주벽에 펀칭 고정키(7)가 고정되고 스테이터 코어(8)(스테이터 코어(8)는 다수의 코어모듈이 조합되어 이루어지고 매개 코어모듈은 코어 라미네이션으로 구성됨)는 도브테일 홈을 구비하는 바, 상기 도브테일 홈은 펀칭 고정키(7)에 설치되어 스테이터 코어(8)를 스테이터 브라켓(1)의 외주벽에 고정시킨다. 제1기공(2)은 펀칭 고정키(7)와 접촉하는 스테이터 브라켓(1)의 외주벽에 위치할 수 있고 기류통로(9)는 펀칭 고정키(7)의 기공을 통과하여 제1기공(2)과 연통될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 기류통로(9)는 반경 방향 기류통로(92) 및 축방향 기류통로(91)를 포함할 수 있는 바, 반경 방향 기류통로(92)는 펀칭 고정키(7) 및 스테이터 코어(8)의 내부를 통과할 수 있고 반경 방향 기류통로(92)의 일단은 제1기공(2)과 연결되며 타단은 축방향 기류통로(91)와 연결되고 축방향 기류통로(91)는 축방향을 따라 스테이터 코어(8)의 내부를 통과하여 제2기공(5)과 연통될 수 있다. 여기서, 반경 방향 기류통로(92)는 축방향 기류통로(91)와 직접 연결되거나 임의의 굴곡을 경과한 후 다시 연결될 수도 있는 바, 요컨대, 반경 방향 기류통로(92)와 축방향 기류통로(91)를 연결하기만 하면 된다.
이 밖에, 제1기공(2), 제2기공(5) 및 기류통로(9)는 복수개이고 수량이 동일할 수 있으며 둘레를 따라 균일하게 설치할 수 있다. 여기서, 복수의 제1기공(2), 제2기공(5) 및 기류통로(9)는 대응되게 연통되어 복수의 독립된, 스테이터 브라켓(1)의 내벽으로부터 패들측 치판(6)까지의 기류통로를 형성한다. 바람직하게, 스테이터 코어(8)의 내부 패들측 치판(6)의 하방향에서 반경 방향 기류통로(92)는 스테이터 코어(8) 내부의 90도 회전방향에서 축방향 기류통로(91)에 인입되고, 축방향 기류통로(91)는 모터의 스테이터 축방향과 평형된다. 도4에 도시된 바와 같이, 도4는 본 발명의 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 코어 내부의 기류경로 모식도이다. 여기서, 반경 방향 기류통로는 축방향 기류통로와 각각 대응된다. 첨부 도면에서는 단지 축방향 기류통로만 도시하였으나 본 발명의 실시예에는 여러개의 기류통로가 구비된다. 바람직하게, 도4에 도시된 바와 같이, 도4는 본 발명의 실시예1의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 코어 내부의 기류경로 모식도인 바, 모두 48개 기류통로가 설치되어 있고, 그들의 길이(L1, L2...L48) /내경(d1, d 2...d48) /절대 거칠기(ε1, ε2...ε48)는 동일한 것이 바람직하며, 원주 방향 간격도 일치하다.
(3) 풍력발전기 내부의 에어 시스템
도5에 도시된 바와 같이, 풍력발전기 내부의 에어 시스템(12)(구체적으로, 에어 시스템(12)은 스테이터 브라켓 사이 또는 캐빈 공간 내에 설치될 수 있음) 중의 공기 열원은 캐빈 내의 기압 생성장치에서 획득할 수 있다. 에어 시스템(12)은 비, 눈이 내리는 날씨 시간대에 비와 바람의 "기체 액체 2상흐름” 및 바람과 눈의 "기체 고체 2상흐름”의 침입을 방지할 수 있고, 에어 시스템(12)은 모터 내부를 건조시켜야 할 시간대에 작업함으로써 발전기 스테이터 절연 및 로터 폴 보호층을 충분히 건조시키는 동시에 공기 열원의 에너지 소모를 감소한다. 스테이터에 설치된 기류통로(9)는 제1기공(2)을 통하여 에어 시스템(12)과 연결되어 풍력발전기 내부의 공기 열원을 기류통로(9)에 인입시킨다. 에어 시스템(12)은 기 설정된 압력기류를 생성하는 공기 열원 생성장치 및 기류에 대하여 정화 및 건조처리할 수 있는 공기 열원 처리장치를 포함할 수 있다.
공기 열원 생성장치는 공기 압축기 또는 송풍기 등일 수 있고 공기 압축기(또는 압축기라고 칭함)는 기압 생성장치로서 공기의 압력을 향상시키거나 공기를 이송하는 기계이며 원동기가 공급하는 기계적 에너지를 공기 압력 에너지로 변환시키는 변환장치이다. 공기 압축기의 작업 과정에서 압축기 실린더 중의 공기는 신속하게 압축되는 바 기체가 신속하게 압축되는 과정은 하나의 방열과정으로서 필연적으로 압축기 실린더의 온도를 상승시키므로 일반적으로 냉각시켜야 한다. 다단으로 압축하는 공기 압축기의 마지막 단계의 배기온도는 140―170℃에 도달할 수 있는 바, 이렇게 높은 온도에서 압축공기에는 흔히 일정한 기체오일과 수증기가 혼합되므로 냉각기를 설치하여 압축공기를 냉각시켜 압축공기에 함유된 오일과 수분을 초보적으로 분리시켜 유분과 수분이 압축공기를 따라 풍력발전기의 스테이터 코어 흐름통로에 인입되는 것을 방지하여야 한다. 따라서, 공기 열원 처리장치는 에어 필터, 냉각기, 유수분리기 및 건조기를 더 포함할 수 있다. 여기서, 에어 필터는 공기 압축기 실린더에 인입되기 이전의 기체(즉 필터 캐빈 내 공기속에 함유된 먼지와 기타 불순물)를 여과시키고 공기속의 먼지, 고체 불순물 등이 공기 압축기에 인입된 후 공기 압축기 실린더에서 상대적으로 운동하는 부재의 마찰 및 마모를 방지하기 위한 것이다.
이 밖에, 유수분리기(기액분리기)는 압축공기 중에 함유된 유분 및 수분을 진일보로 분리시켜 압축 후의 공기가 초보적인 정화처리를 거칠 수 있도록 하여 유분 및 수분이 모터 스테이터 브라켓 및 코어 내의 흐름 통로, 발전기 내부에 대한 오염, 부식을 제거하기 위한 것이다.
이 외에, 압축공기는 냉각기와 유수분리기를 경과한 후, 여전히 일정한 수분을 함유하게 되는바 그 함유량은 공기의 온도, 압력 및 상대적 습도의 크기에 의해 결정된다. 모터 내에서는 건조공기를 필요로 하는 바, 공기 건조장치 즉 건조기를 설치하여야 한다.
진일보로, 도5에 도시된 바와 같이, 도5는 본 발명의 실시예1의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 내 기류 획득 경로인 바, 에어 시스템(12)은 메인 파이프(13) 및 분기 파이프(14)를 통하여 제1기공(2)과 연결될 수 있고 메인 파이프(13)에서 제1기공(2)과 수량이 동일한 분기 파이프(14)를 인출할 수 있으며 분기 파이프(14)는 제1기공(2)과 대응되게 연결된다. 바람직하게, 메인 파이프(13)는 원형 루프 형태이고 분단된 원형 루프 분단일 수도 있으므로 기류에 대한 유동으로 인한 마찰 저항을 감소할 수 있다.
이 밖에, 건조용 열원은 두가지가 존재할 수 있는 바, 하나는 상기 에어 시스템(12)에 건조기를 설치하는 것이고 다른 하나는 스테이터 코일이다. 스테이터 코일을 건조열원으로서 이용하면 셧다운 상태에서도 응용할 수 있는 바, 전력망을 통하여 컨버터의 인버터 유닛을 거쳐 발전기의 스테이터에 역송전 함으로써 스테이터에서 생성된 열량으로 스테이터 내부구조 및 내부재료를 건조시킨다. 두가지 열원을 배합하여 사용하는 정황하에서, 스테이터 내부의 습기는 스테이터 자체에서 생성되는 열량으로 습기를 스테이터의 표면에 배출시킨 후 다시 내부 에어 시스템(12)에서 생성된 건조공기를 이용하여 습기를 스테이터 표면에서 제거함으로써 스테이터 내부 외부가 동시에 제습되는 효과를 달성한다.
(4) 기류 유동경로
캐빈 내 공기 기류는 에어 시스템(12)의 여과, 건조, 압축후 스테이터 브라켓(1)의 제1기공(2)에 이송되고, 기류는 제1기공(2)으로부터 펀칭 고정키(7)를 통과하여 스테이터 코어(8)의 반경 방향 기류통로(92)에 진입하며, 기류는 반경 방향 기류통로(92)를 따라 축방향 기류통로(91)에 전입된 후 축방향 기류통로(91)로부터 패들측 치판(6) 상의 제2기공(5)을 통과하고, 이 후 공기 안내관(22)을 통하여 기류를 패들측 보드 패널(3)의 콤형 공기 흡입홀(21)에 인입시키며 콤형 공기 흡입홀(21)로부터 분출된 기류는 상기 제1 스파이럴 콤형 수단(4)에 인입되어 상, 하 두갈래 스파이럴 기류를 형성하고 하향 나선운동을 하는 기류는 환형상 회전간극을 폐쇄하여 비와 눈의 기체 고체 2상흐름 또는 빗물과 기체의 기체 액체 2상흐름의 침입을 막으며 상향 나선운동을 하는 기류는 로터 실링 링(16)과 부딪쳐 부딪친 후의 반등기류는 스테이터와 로터 사이의 에어갭 위치에 인입하여 축방향을 따라 스테이터 단부의 캐빈 측(즉 타워측 치판(10)과 로터 엔드캡(19)사이)에 모여져 최후에 엔드캡 실링 링(20)와 타워측 보드 패널(11) 사이의 환형상 간극을 경과하여 대기환경에 배출되는 바, 이러한 모터 내부의 반등하는 부분적 기류는 권선의 단부 링크(17)및 폴(18)도 건조시킬 수 있다.
(5) 센서, 스위치 컨트롤러 및 스위치 제어 전략
에어 시스템, 송전 스위치 및 전력망측 역송전 스위치에 대해 더욱 합리적으로 제어하기 위하여 풍력발전기에 센서 또는 검출장치를 설치할 수 있는 바, 풍력발전기 내부의 습도 및/절연상황을 검출함으로써 스위치 컨트롤러로서 제어를 수행하는 의거로 한다.
구체적으로, 본 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템은 풍력발전기 홈부의 절연근처 및/또는 코어 라미네이션 간극 위치에 설치된 습도센서를 더 포함할 수 있는 바, 습도센서와 스위치 컨트롤러가 연결된 상황에서 스위치 컨트롤러는 하기와 같은 제어에 사용될 수 있다:
윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 경우, 습도 센서에서 검출된 습도값을 판정하여 습도값이 기 설정된 습도 임계값을 초과하면 송전 스위치를 오프시키고 전력망측 역송전 스위치를 온 시킴과 동시에 에어 시스템을 작동시키고;
풍력발전기가 계통연계형 발전 상태에 있는 경우, 습도 센서에서 검출된 습도값을 판정하여 습도값이 기 설정된 습도 임계값을 초과하면 에어 시스템을 작동시킨다.
이 외에, 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템은 풍력발전기 홈부 절연근처 및/또는 코어 라미네이션 간극위치의 절연 저항값 측정장치를 더 포함할 수 있는 바, 절연 저항값 측정장치가 스위치 컨트롤러와 연결되는 상황에서 스위치 컨트롤러는 하기와 같은 제어에 사용될 수 있다:
윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 낮은 경우, 절연 저항값 측정장치에서 검출된 절연 저항값을 판정하여 상기 절연 저항값이 기 설정된 절연 저항 표준값보다 낮으면 송전 스위치를 오프시키고 전력망측 역송전 스위치를 온 시킴과 동시에 에어 시스템을 작동시키고;
풍력발전기가 계통연계형 발전 상태에 있는 경우, 절연 저항값 측정장치에서 검출된 절연 저항값을 판정하여 절연 저항값이 기 설정된 절연 저항표준보다 작으면 에어 시스템을 작동시킨다.
설명해야 할 점은, 상기의 습도센서 및 절연 저항값 측정장치는 동시에 존재할 수도 있고 그 중의 하나만 설치할 수도 있는데 대응되게 동시에 습도센서와 절연값 측정장치를 설치한 상황하에서 스위치 컨트롤러의 제어전략은 상기 두가지 상황의 결합일 수 있다.
실시예2
실시예1의 기초상에서, 본 실시예의 스테이터는 타워측의 타워측 보드 패널에도 스파이럴 콤형 수단을 설치한다. 구체적으로, 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 도6은 본 발명의 실시예2의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 스테이터 구조 모식도이고, 도7은 도6의 부분 구조 모식도이다. 타워측 방향에서 스테이터는 타워측 치판(10) 및 타워측 보드 패널(11)을 더 포함할 수 있고, 타워측 치판(10)는 스테이터 코어(8)의 타워측 축방향 단면에 설치된다. 대응되게, 로터 브라켓(15)에는 엔드캡 실링 링(20), 엔드캡 실링 링(20)과 타워측 보드 패널(11) 사이에 환형상의 간극을 형성한다.
패들측 보드 패널(3)의 로터 실링 링(16)에 근접하는 일측에 전체적으로 환형인 제2 스파이럴 콤형 수단(24)이 설치되고, 제2 스파이럴 콤형 수단은 제2 스파이럴 콤(241)을 구비하며, 제2 스파이럴 콤(241)은 패들측 보드 패널(3)과 로터 실링 링(16)으로 형성된 환형 갭에 나선운동을 하는 기류를 생성함으로써 엔드캡 실링 링(20)과 타워측 보드 패널(11)사이에 형성된 환형상 간극에 "압력기류 환형상 배리어”를 구축하여 외부의 열악한 기류가 풍력발전기 내부로 진입하는 것을 방지한다.
실시예1에서 소개한 바와 같이, 제1 상부 스파이럴 콤(41)의 기류는 모터 에어갭(도1 우측의 스테이터와 로터사이의 에어갭)에 인입되어 모터 내부의 표면을 건조시킨 후 축방향을 따라 스테이터 단부의 캐빈 측(즉 타워측 치판(10)와 로터 엔드캡(19)사이)에 모여 최후 엔드캡 실링 링(20)과 타워측 보드 패널(11) 사이의 환형상 간극을 경과하여 대기환경에 배출된다. 본 실시예의 제2 스파이럴 콤형 수단(24)이 바로 이러한 기류에 작용하는 것으로서 이 기류가 스테이터 단부의 캐빈 측에 모일 때 제2 스파이럴 콤형 수단(24)을 경과하여 외부로 배출되고, 제2 스파이럴 콤형 수단(24)은 패들측으로부터 오는 이 기류에 의하여 나선운동을 하는 기류를 생성함으로써 타워측의 환형 간극에 압력 실링 환경을 구축한다.
진일보로, 외부의 열악한 기류가 풍력발전기 내부로 인입되는 것을 더욱 잘 방지하기 위하여, 바람직하게, 제2 스파이럴 콤의 단면 도형에서 제2 스파이럴 콤(241)은 스테이터 브라켓(1)에 근접된 방향으로 경사져 나선운동을 하는 경사각이 스테이터 브라켓에 근접되는 방향을 향하는 기류를 생성함으로써 외부기류의 인입을 더욱 잘 방지한다.
이상 두가지 실시예의 구조에 대하여 소개하였는 바, 하기에 실제 응용에서 전체 기류경로에 대해 설명한다. 도8에 도시된 바와 같이, 도8은 본 발명의 실시예의 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 전체 기류경로 모식도이다. 캐빈 내에 설치된 에어 시스템(12)에서 생성된 건조기류를 통하여 스테이터 코어(8) 내부의 기류통로를 경과하여 스테이터 보드 패널의 양방향 스파이럴 콤을 구비한 제1 스파이럴 콤형 수단(4)에 도달하고, 건조기류는 여기서 두갈래로 분류되는 바, 한갈래는 모터 외부를 향하여 압력기류 환형상 스파이럴 플로우(spiral flow)를 형성하여 외부의 열악한 기류를 폐쇄시키기 위한 것이고, 다른 한갈래는 상향으로 모터 내부를 향하여 모터 에어갭을 경과하여 모터 표면의 습기를 휴대하고(내부에서 오버플로우(overflow) 되는 습기를 포함함) 습한 공기를 형성하여 모터 타워측의 단일 방향 스파이럴 콤을 구비한 제2 스파이럴 콤형 수단(24)으로부터 압출된다.
실시예3
본 실시예는 주로 실시예1 및 실시예2에 기반한 실링 시너지 드라이 제어방법을 소개하는 바, 이는 주로 습도 및/또는 절연 저항값의 검출에 의해 실행되는 것이고 풍력발전기의 발전상태에 근거하여 합리적으로 제어전략을 선택하며 구체적으로 하기와 같은 단계를 포함한다.
풍력발전기의 홈부 절연 근처 및/또는 코어 라미네이션 간극위치의 습도를 검출하거나 풍력발전기 권선의 절연 저항값을 검출하고;
윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 시간대에 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 송전 스위치를 오프시킴과 동시에 상기 전력망측 역송전 스위치를 온 시키고 에어 시스템을 작동시키며;
풍력발전기가 계통연계형 발전인 시간대에 있을 경우, 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 에어 시스템을 작동시킨다.
실시예4
본 실시예는 주로 실시예1 및 실시예2에 기반한 실링 시너지 드라이 제어방법을 소개하는 바, 이는 동일하게 습도 및/또는 절연 저항값의 검출에 의해 실행되고 풍력발전기의 발전상태에 근거하여 합리적으로 제어전략을 선택하나 실시예3에 비해 상이한 점은 본 실시예는 또한 날씨상황을 참조요인으로서 인입한 것이며 구체적으로 하기와 같은 단계를 포함한다.
눈 또는 비가 내리는 시간대에,
윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 상태이면 송전 스위치를 오프시킴과 동시에 전력망측 역송전 스위치를 온 시키고 에어 시스템을 작동시키고;
풍력발전기가 계통연계형 발전인 상태이면 에어 시스템을 작동시키며,
눈과 비가 내리지 않는 시간대에,
풍력발전기의 홈부 절연 근처 및/또는 코어 라미네이션 간극위치의 습도를 검출하거나 풍력발전기 권선의 절연 저항값을 검출하고;
윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 시간대에 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 송전 스위치를 오프시킴과 동시에 전력망측 역송전 스위치를 온 시키고 에어 시스템을 작동시키며;
풍력발전기가 계통연계형 발전인 시간대에 있을 경우, 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 에어 시스템을 작동시킨다.
이 밖에, 눈 또는 비가 내리는 시간대 이후, 에어 시스템이 기 설정된 시간대를 온 시킨 후, 다시 상기 눈과 비가 내리지 않는 시간대의 처리를 수행하도록 할 수 있다. 즉 비눈 시간대 이후 풍력발전기에 대하여 강제로 건조처리를 실행하여 습기의 퇴적을 방지해야 한다.
이 외에, 에어 시스템에 있어서, 작동 후 윈드팜의 풍속 및/풍력발전기의 회전속도에 근거하여 상기 에어 시스템 출력기류의 압력을 적응되도록 조절할 수 있고, 풍력발전기의 냉각요구에 의하여 상기 에어 시스템 출력기류의 온도를 조절할 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 네가지 실시예에 대하여 소개하였다. 이하 본 발명의 실시예의 중요한 기술 포인트, 기타 선택적 방식 및 기술적 효과에 대해 다시 전반적으로 소개한다.
1. 본 발명의 실시예에서는 에어 시스템을 풍력발전기 유닛의 캐빈 내에 설치하고 에어 시스템이 제공하는 건조한 공기 흐름은 메인 파이프를 경과하면서 여러 갈래의 압입된 스테이터 브라켓을 인출하며 발전기 스테이터 브라켓에 체결 연결된 코어에 의해 코어 내에서 설계된 흐름 통로에서 발전기 내부의 실링 위치로 충분한 압력기류를 제공하여 "마이크로 정압 폐쇄용 압력기류와 스파이럴 콤은 환형상 베리어를 구성”하도록 구축한다.
2. 스파이럴 실링 조합의 미로(콤) 실링은 양방향 스파이럴 콤 사이의 압력과 배합하고 풍력발전기 역풍향 환형상 에어갭 스테이터 측에 설치되며 순풍향 환형상 간극 위치의 스테이터 측에 스파이럴 실링 조합의 미로(콤) 실링을 설치한다.
3. 윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 시간대에 발전 유닛의 컨버터의 전력망측 인버터의 의해 전력망으로부터 발전기에 역송전 하는 바, 이때 전력망측 인버터는 정류상태에 처하고 컨버터 DC 버스바는 제어 가능한 직류전류를 발전기 스테이터 권선에 역송전하여 스테이터 권선에서 생성된 열량에 의해 권선의 홈부 절연 및 코어 라미네이션 간극을 건조시킨다. 스테이터 권선 자체에서 생성된 열량에 의해 내부 권선의 홈부 절연 및 코어 라미네이션 간극을 건조시키는 과정에서 스테이터 내의 함습량 농도 구배와 온도 구배의 방향이 일치할 때에 의거해야 할 경우, 그 함습량 전달 과정의 속도는 하기의 공식을 준수해야 한다.
스테이터 내 함습량 흐름율= (스테이터 내 함습량의 농도구배로 인한 함습량 흐름 실링) + (스테이터 내 온도차이로 인한 함습량 전송 실링) + (스테이터 내 압력차이로 인한 함습량 전송 실링) 즉 함습량 구배, 온도구배, 압력구배 등 세개의 구배가 연합하여 결정된다.
"시너지”(여기의 발명 포인트, 실링 시너지 드라이의 본의 중 하나임) 공기 열원 능동 실링 용 건조 에어갭 용 기류를 배합하여 스테이터 권선 내부에서 생성된 열량을 기화로 "퇴치”시켜 에어갭 위치에 인입되는 습한 공기가 축방향을 따라 퇴치되어 타워측 실링을 거쳐 풍력발전기가 풍력발전기 외부의 자연환경으로 흐르도록 압출된다. 권선 내부에서 별도로 열을 생성하여 건조시키거나 별도로 공기 열원 건조기류로서 에어갭 내부를 건조시키는 효과는 모두 그들의 연합작용에 미치지 못하는 바, 이는 시너지의 "두번째" 의미이다(실링 시너지 드라이의 본의는, 예를 들면 "4"에 서술한 공기 열원 기류는 외부 빗물, 비눈을 방지하기 위한 한갈래 기류와 모터 내부를 건조시키고 권선 내부에서 생성 및 외부에서 인입된 습기류를 퇴치하기 위한 다른 한갈래 기류 등 두갈래 기류가 존재하는 내용을 더 포함함).
"시너지”의 세번째 의미는 또한 건조장의 시너지 이론 요구에 의해 에어갭 위치에 인입된 건조기류의 방향과 로터의 운동방향은 하나의 협각을 형성하는 것을 가리킨다(건조기류는 둘레방향을 따른 분량은 로터의 회전방향과 역행하는 것이다. 이렇게 건조기류와 로터 영구자석 폴 방부식 보호 피복층 사이의 상대적인 운동속도가 증가되어 마찰효과가 증가되며 로터 폴 보호층의 건조에 유리하고 건조장 시너지 이론 요구를 교묘하게 사용함).
4. 윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 시간대에 캐빈 내 공기 열원에 의하여 환형상 간극과 콤 실링 사이에 충분한 기류가 생성되어 일부은 직접 역풍향 밖으로 모터를 오버플로 시키고 일부은 내부로 방향을 바꾸어 에어갭을 스쳐 권선의 후단부에 축적되며 환형상 간극과 콤 실링 사이를 거쳐 압출되고; 이 과정에서 병행되는 하나의 표면 질량전달 건조과정은 생성 및 건조된 공기를 발전기 스테이터 표면에서 대류 질량전달과 대류 열 교환을 실현하여 스테이터 권선 표면을 건조시키는 동시에 발전기 폴 보호층(복합재료)를 건조시킨다. 그 후 수증기를 함께 휴대하여 소실되는 바, 인위로 제작된 압력 실링 기류에 의하여 그의 두번째 기능을 발휘하며; 표면 질량전달 방식으로 권선의 홈부 절연 및 코어 라미네이션 간극을 건조시키고 동시에 발전기 폴 보호층(복합재료)을 건조시키며 습기를 전송시키는 작용을 일으킨다. 이 과정에서 병행하는 하나의 내부 질량전달 건조과정은 동시에 발생되고 컨버터 DC 버스바는 제어 가능한 직류전류를 발전기 스테이터 권선에 역송전시켜 스테이터 권선에서 생성된 열량에 의해 권선의 홈부 절연 및 코어 라미네이션 간극을 건조시킨다. 즉 "실링 시너지 드라이의 시간대 제어”의 네번째 본의로서 스테이터 권선 내부에서 생성된 제어 가능한 열량에 의한 습기 제거, 압력 실링 기류가 표면에서 실시하는 대류 질량전달로 건조를 실현하며 모터 스테이터 및 다공재료의 열전달, 질량전달을 통해 건조 목적을 완성한다.
5. 풍력발전기가 계통연계형 발전인 기간(스테이터 권선은 열 생성중), 눈비가 내리지 않는 시간대에 발전기 현재의 절연 온 라인 장치가 발전기 권선에 대해 실시한 절연 저항 측정값에 근거하여 압력 실링을 위한 공기 열원 기류 작업을 투입하였는지의 여부를 판정한다. 이 경우의 "실링”은 조합형 실링이고 스파이럴 콤은 압력 실링을 배합한다. 즉 "실링 시너지 드라이의 시간대 제어”의 다섯번째 본의이다(스테이터 권선 내부에서 생성된 제어 가능한 열량에 의한 습기 제거, 압력 실링 기류가 표면에서 실시하는 대류 질량전달로 건조를 실현하며 모터 스테이터 및 다공재료의 열전달, 질량전달을 통한 건조 목적을 완성함).
6. 풍력발전기가 계통연계형 발전인 기간이고, 또한 눈비가 내리지 않는 시간대에, 발전기 현재의 공기 상대 습도 온 라인 장치의 측정값에 근거하여 압력 실링을 위한 공기 열원 기류 작업을 투입하였는지의 여부를 판정한다. 즉 "실링 시너지 드라이의 시간대 제어”의 여섯번째 본의로서 스테이터 권선 내부에서 생성된 제어 가능한 열량에 의한 습기 제거, 압력 실링 기류가 표면에서 실시하는 대류 질량전달로 건조를 실현하며 모터 스테이터 및 다공재료의 열전달, 질량전달을 통해 건조 목적을 완성한다.
7. 풍력발전기가 계통연계형 발전인 기간이고, 또한 눈비가 내리는 시간대에, 날씨예보에 근거하여 압력 실링을 위한 공기 열원 기류 작업을 자동으로 투입하여 개방형 발전기가 외부의 비 또는 눈이 내리는 날씨 시간대에 바람과 비의 "기체 액체 2상흐름” 및 바람과 눈의 "기체 고체 2상흐름”으로 인한 대량의 침입을 방지할 수 있다. 이 경우의 "실링”은 조합형 실링이고 스파이럴 콤은 압력 실링을 배합한다. 즉 "실링 시너지 드라이의 시간대 제어”의 일곱번째 본의로서 스테이터 권선 내부에서 생성된 제어 가능한 열량에 의한 습기 제거, 압력 실링 기류가 표면에서 실시하는 대류 질량전달로 건조를 실현하며 모터 스테이터 및 다공재료의 열전달, 질량전달을 통해 건조 목적을 완성한다.
8. 비 또는 눈이 내리는 시간대를 제외하고 윈드팜이 바람이 있는지의 여부를 막론하고 모두 압력 실링을 위한 공기 열원 기류 작업을 투입한다. 투입시간의 길고 짧음은 발전기 현재의 절연 온 라인 장치가 발전기 권선에 대해 실시한 절연 저항 측정값과 절연 저항 합격값의 비교에 의해야 한다. 즉 "실링 시너지 드라이의 시간대 제어”의 여덟번째 본의로서 무풍 시, 여전히 컨버터 DC 버스바에 의하여 제어 가능한 직류전류를 발전기 스테이터 권선에 역송전시켜 스테이터 권선 내부에서 생성된 제어 가능한 열량으로 권선의 홈부 절연 및 코어 라미네이션 간극을 건조시키고 스테이터 권선 내부에서 생성된 제어 가능한 열량에 의한 습기 제거, 압력 실링 기류가 표면에서 실시하는 대류 질량전달로 건조를 실현하며 모터 스테이터 및 다공재료의 열전달, 질량전달을 통해 건조 목적을 완성한다.
9. 또한 현재 윈드팜의 풍속 또는 발전기 회전속도에 근거하여 "자체 적응”적으로 압력 실링을 위한 공기 열원 기류 작업의 압력을 조절할 수도 있는 바, 공기 열원 소스의 동력을 절약하는 동시에 비 또는 눈을 휴대한 역풍향 공기 흐름이 "실링” 모터 내부로 도달하는 것을 방지하는 효과가 있다.
10. 실링 용 압력기류의 온도는 공기 열원 위치에서 조절할 수 있는 바, 압력기류가 작업할 때 풍력발전기 내부에 대한 냉각 요구에 적응하고 "냉각 건조”의 목적을 실현하는 것은 "실링 시너지 드라이의 시간대 제어”의 여섯번째 본의로서 모터의 정상 냉각에 영향을 미치지 않는다. 도10 및 도11에 도시된 바와 같이 풍력발전기는 천연적인 축방향 냉각 통로, 화살표가 표시하는 흐름 방향을 구비하고, 그 중 도11에 도시된 바와 같이, 천연적인 냉각통로는 스테이터 브라켓의 코어 배부에 위치한다.
상술한 내용은 단지 본 발명의 발명의 실시를 위한 형태일 뿐 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명에 개시된 기술적 범위내에서 변화 또는 교체를 용이하게 생각해낼 수 있는 바, 이는 모두 본 발명의 보호범위내에 포함되어야 하므로 본 발명의 보호범위는 상기 청구항의 보호범위를 기준으로 하여야 한다.
1: 스테이터 브라켓 2: 제1기공
3: 패들측 보드 패널 4: 제1 스파이럴 콤형 수단
41: 제1 상부 스파이럴 콤 42: 제1 하부 스파이럴 콤
5: 제2기공 6: 패들측 치판
7: 펀칭 고정키 8: 스테이터 코어
9: 기류통로 91: 축방향 통로
92: 반경 방향 통로 10: 타워측 치판
11: 타워측 보드 패널 12: 에어 시스템
13: 메인 파이프 14: 분기 파이프
15: 로터 브라켓 16: 로터 실링 링
17: 권선의 단부 링크 18: 폴
19: 로터 엔드캡 20: 엔드캡 실링 링
21: 콤형 공기 흡입홀 211: 상부 기류 출구
212: 하부 기류 출구 22: 공기 안내관
23: 제1 중부 콤 24: 제2 스파이럴 콤형 수단
241: 제2 스파이럴 콤 K1: 송전 스위치
K2: 전력망측 역송전 스위치 L1: 제1 송전선로
L2: 제2 송전선로
3: 패들측 보드 패널 4: 제1 스파이럴 콤형 수단
41: 제1 상부 스파이럴 콤 42: 제1 하부 스파이럴 콤
5: 제2기공 6: 패들측 치판
7: 펀칭 고정키 8: 스테이터 코어
9: 기류통로 91: 축방향 통로
92: 반경 방향 통로 10: 타워측 치판
11: 타워측 보드 패널 12: 에어 시스템
13: 메인 파이프 14: 분기 파이프
15: 로터 브라켓 16: 로터 실링 링
17: 권선의 단부 링크 18: 폴
19: 로터 엔드캡 20: 엔드캡 실링 링
21: 콤형 공기 흡입홀 211: 상부 기류 출구
212: 하부 기류 출구 22: 공기 안내관
23: 제1 중부 콤 24: 제2 스파이럴 콤형 수단
241: 제2 스파이럴 콤 K1: 송전 스위치
K2: 전력망측 역송전 스위치 L1: 제1 송전선로
L2: 제2 송전선로
Claims (20)
- 직접구동식 영구자석 풍력발전기와, 정류 유닛, DC 버스바(DC busbar) 및 인버터(Inverter) 유닛을 포함하는 컨버터(converter)를 포함하되, 상기 인버터 유닛은 전력망과 연결되고 상기 정류 유닛과 상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기 사이의 제1 송전선로에는 송전 스위치가 설치되며 직접구동식 영구자석 풍력발전기는 스테이터와 로터를 포함하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템에 있어서,
에어 시스템, 전력망측 역송전 스위치, 스위치 컨트롤러 및 제트 실링(jet sealing)장치를 더 포함하고, 여기서,
상기 스테이터는 스테이터 브라켓, 스테이터 브라켓의 외주벽에 설치된 스테이터 코어, 패들(paddle)측 치판(tooth plate) 및 패들측 보드 패널(board panel)을 포함하고, 상기 패들측 치판은 상기 스테이터 코어의 패들측 축방향 단면에 설치되며, 상기 스테이터와 매칭되는 로터는 로터 실링 링(sealing ring)을 구비하며;
상기 스테이터 브라켓의 외주벽에 적어도 하나의 제1 기공이 구비되고, 상기 패들측 치판에 적어도 하나의 제2 기공이 구비되며;
상기 스테이터는 상기 제1 기공과 제2 기공을 연통하고 상기 스테이터 코어의 내부를 통과하는 적어도 하나의 기류통로를 더 포함하고;
상기 에어 시스템은 상기 제1 기공과 연통되며;
상기 제트 실링장치는 상기 제2 기공과 연통되어 상기 제2 기공의 기류를 양 방향으로 가이드하여 그 중의 한 기류가 상기 패들측 보드 패널과 상기 로터 실링 링이 형성한 환형 갭으로 흐르도록 하고 다른 하나의 기류가 상기 스테이터와 상기 로터 사이의 에어갭으로 흐르도록 하며;
상기 전력망측 역송전 스위치는 상기 DC 버스바와 상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기 사이에 구비된 제2 송전선로에 설치되고;
상기 스위치 컨트롤러는 상기 에어 시스템, 송전 스위치 및 전력망측 역송전 스위치와 연결되어 상기 송전 스위치와 상기 전력망측 역송전 스위치의 온/오프 및 상기 에어 시스템의 온/오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 홈부 절연부근 및/또는 코어 라미네이션 간극위치에 설치되고 상기 스위치 컨트롤러에 연결된 습도 센서를 더 포함하되,
상기 스위치 컨트롤러는,
윈드팜(wind farm)이 무풍 또는 컷인(Cut in) 풍속보다 작은 경우, 습도 센서에서 검출된 습도값을 판정하여 습도값이 기 설정된 습도 임계값을 초과하면 상기 송전 스위치를 오프시키고 상기 전력망측 역송전 스위치를 온 시킴과 동시에 상기 에어 시스템을 작동시키며;
직접구동식 영구자석 풍력발전기가 계통연계형 발전 상태(grid-connected power generation)에 있는 경우, 습도 센서에서 검출된 습도값을 판정하여 습도값이 기 설정된 습도 임계값을 초과하면 상기 에어 시스템을 작동시키는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 홈부 절연부근 및/또는 코어 라미네이션 간극에 설치되고 상기 스위치 컨트롤러에 연결된 절연 저항값 측정장치를 더 포함하되,
상기 스위치 컨트롤러는,
윈드팜(wind farm)이 무풍 또는 컷인 풍속보다 낮은 경우, 상기 절연 저항값 측정장치에서 검출된 절연 저항값을 판정하여 상기 절연 저항값이 기 설정된 절연 저항 표준값보다 작으면 상기 송전 스위치를 오프시키고 상기 전력망측 역송전 스위치를 온 시킴과 동시에 상기 에어 시스템을 작동시키며;
직접구동식 영구자석 풍력발전기가 계통연계형 발전 상태에 있는 경우, 상기 절연 저항값 측정장치에서 검출된 절연 저항값을 판정하여 상기 절연 저항값이 기 설정된 절연 저항표준보다 작으면 상기 에어 시스템을 작동시키는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제트 실링장치는 제1 스파이럴 콤(spiral comb) 수단이고,
상기 패들측 보드 패널의 상기 로터에 근접된 일측에는 적어도 하나의 콤형 공기 흡입홀이 설치되고, 상기 콤형 공기 흡입홀과 상기 제2기공 사이는 공기 안내관을 통하여 대응되게 연결되며,
상기 제1 스파이럴 콤 수단은 상기 패들측 보드 패널의 상기 로터의 실링 링에 근접된 일측에 설치되고 전체적으로 환형을 형성하며 상기 콤형 공기 흡입홀과 연통되고 제1 스파이럴 콤을 구비하며, 상기 제1 스파이럴 콤은 상기 패들측 보드 패널과 상기 로터 실링 링으로 형성된 환형 갭까지 연장되어 상기 환형 갭에 나선운동을 하는 기류를 생성하고,
상기 콤형 공기 흡입홀은 상기 스테이터의 축선방향에서 상기 제1 스파이럴 콤형 수단의 중부에 위치하고 상기 제1 스파이럴 콤형 수단은 제1 상부 스파이럴 콤 및 제1 하부 스파이럴 콤을 포함하며,
상기 콤형 공기 흡입홀을 중심으로 스테이터 브라켓 일측과 멀리 떨어진 제1 스파이럴 콤은 상기 제1 상부 스파이럴 콤이고, 스테이터 브라켓 일측과 근접된 제1 스파이럴 콤은 상기 제1 하부 스파이럴 콤이며, 상기 제1 스파이럴 콤의 단면 도형에서 상기 제1 상부 스파이럴 콤은 스테이터 브라켓으로부터 멀리 떨어지는 방향으로 경사져 나선운동을 하는 경사각이 스테이터 브라켓으로부터 멀리 떨어지는 방향을 향하는 기류를 생성하고, 상기 제1 하부 스파이럴 콤은 스테이터 브라켓과 근접되는 방향으로 경사져 나선운동을 하는 경사각이 스테이터 브라켓과 근접되는 방향을 향하는 기류를 생성하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 제1 상부 스파이럴 콤과 상기 제1 하부 스파이럴 콤의 스파이럴 방향은 서로 반대되는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 제1 상부 스파이럴 콤의 스파이럴 방향과 로터의 회전방향이 동일한 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 제1 스파이럴 콤은 제1 중부 콤을 더 포함하되;
상기 제1 중부 콤은 상기 콤형 공기 흡입홀에 설치되고, 상기 콤형 공기 흡입홀로부터 유출된 기류를 분류하여 일부 기류가 상기 제1 상부 스파이럴 콤에 유입되도록 하고 다른 일부 기류가 상기 제1 하부 스파이럴 콤에 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 스테이터는 상기 스테이터 코어의 타워(tower)측 축방향 단면에 설치되는 타워측 치판 및 타워측 보드 패널을 더 포함하고, 상기 로터는 엔드캡(end cap) 실링 링을 더 구비하되,
상기 패들측 보드 패널의 상기 로터 실링 링에 근접하는 일측에 전체적으로 환형인 제2 스파이럴 콤형 수단이 설치되고, 상기 제2 스파이럴 콤형 수단은 제2 스파이럴 콤을 구비하며 상기 제2 스파이럴 콤은 상기 패들측 보드 패널과 상기 로터 실링 링으로 형성된 환형 갭까지 연장되어 상기 환형 갭에 나선운동을 하는 기류를 생성하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 제2 스파이럴 콤의 단면 도형에서 상기 제2 스파이럴 콤이 스테이터 브라켓에 근접된 방향으로 경사져 나선운동을 하는 경사각이 스테이터 브라켓에 근접된 방향을 향하는 기류를 생성하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 콤형 공기 흡입홀과 상기 제2 기공 사이는 전체적으로 환형인 공기 안내관 또는 상호 분리된 여러개의 공기 안내관을 통하여 대응되게 연결되는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 스테이터 브라켓의 외주벽에는 펀칭(Punching) 고정키가 고정되고, 상기 스테이터 코어의 도브테일(dovetail) 홈은 상기 펀칭 고정키에 설치되며, 상기 기류통로는 상기 펀칭 고정키를 통과하여 상기 제1 기공과 연통되는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제11항에 있어서,
상기 기류통로는 반경 방향 기류통로 및 축방향 기류통로를 포함하고, 상기 반경 방향 기류통로는 상기 펀칭 고정키 및 상기 스테이터 코어의 내부를 통과하며 일단이 상기 제1 기공과 연결되고 다른 일단이 상기 축방향 기류통로와 연결되고 상기 축방향 기류통로는 축방향을 따라 상기 스테이터 코어의 내부를 통과하여 상기 제2 기공과 연통되는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제12항에 있어서,
상기 제1 기공, 상기 제2 기공 및 상기 기류통로는 복수개이고 수량이 동일하며 둘레를 따라 균등하게 설치되는 바, 복수의 상기 제1 기공, 상기 제2기공 및 상기 기류통로는 대응되게 연통되어 상기 스테이터 브라켓의 외주벽으로부터 상기 패들측 치판에 이르는 여러개의 독립된 기류통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 에어 시스템은 기 설정된 압력을 가진 기류를 생성하는 공기 열원 생성장치 및 상기 기류에 대해 공기 열원 정화 및 건조처리를 진행하는 공기 열원 처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 제14항에 있어서,
상기 공기 열원 생성장치는 공기 압축기이고, 상기 공기 열원 처리장치는 에어 필터, 냉각기, 유수분리기 및 건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템.
- 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 홈부 절연부근 및/또는 코어 라미네이션 간극위치의 습도를 검출하거나 직접구동식 영구자석 풍력발전기 권선의 절연 저항값을 검출하는 단계;
윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 시간대에 상기 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 또는 상기 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 상기 송전 스위치를 오프시킴과 동시에 상기 전력망측 역송전 스위치를 온 시키고 상기 에어 시스템을 작동시키는 단계;
상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기가 계통연결형 발전 시간대에 있을 경우, 상기 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 또는 상기 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 상기 에어 시스템을 작동시키는 단계를 포함하는, 상기 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 실링 시너지 드라이(sealing synergy dry) 제어방법.
- 눈 또는 비가 내리는 시간대에는 윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 상태이면 상기 송전 스위치를 오프시킴과 동시에 상기 전력망측 역송전 스위치를 온 시키고 상기 에어 시스템을 작동시키며;
직접구동식 영구자석 풍력발전기가 계통연계형 발전 상태이면 상기 에어 시스템을 작동시키며,
눈과 비가 내리지 않는 시간대에는 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 홈부 절연부근 및/또는 코어 라미네이션 간극위치의 습도를 검출하거나 직접구동식 영구자석 풍력발전기 권선의 절연 저항값을 검출하고;
윈드팜이 무풍 또는 컷인 풍속보다 작은 시간대에 상기 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 상기 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 상기 송전 스위치를 오프시킴과 동시에 상기 전력망측 역송전 스위치를 온 시키고 에어 시스템을 작동시키며;
상기 직접구동식 영구자석 풍력발전기가 계통연계형 발전인 시간대에 있을 경우, 상기 습도가 기 설정된 습도 임계값을 초과하거나 상기 절연 저항값이 절연 저항 표준값보다 작으면 상기 에어 시스템을 작동시키는 처리단계를 수행하는 것을 포함하는 상기 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 실링 시너지 드라이 제어방법.
- 제17항에 있어서,
눈 또는 비가 내리는 시간대 이후, 상기 에어 시스템을 기 설정된 시간대에 온 시킨 후, 상기 눈과 비가 내리지 않는 시간대의 처리단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 실링 시너지 드라이 제어방법.
- 제17항에 있어서,
상기 에어 시스템을 작동시킨 후, 윈드팜의 풍속 및/직접구동식 영구자석 풍력발전기의 회전속도에 근거하여 상기 에어 시스템 출력기류의 압력을 적응되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 실링 시너지 드라이 제어방법.
- 제17항에 있어서,
상기 에어 시스템을 작동시킨 후, 직접구동식 영구자석 풍력발전기의 냉각요구에 근거하여 상기 에어 시스템 출력기류의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 직접구동식 영구자석 풍력발전기 시스템의 실링 시너지 드라이 제어방법.
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