KR102473253B1

KR102473253B1 - 로터 베어링 하우징, 및 로터 베어링 하우징을 구비한 풍력 발전소

Info

Publication number: KR102473253B1
Application number: KR1020207035102A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 리스
Original assignee: 에어로딘 에너지시스테메 게엠베하
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2022-12-02
Also published as: DE102018113760B4; CN114270033B; EP3762606A1; KR20210006433A; JP2021523322A; DE102018113760A1; WO2019233522A1; CN114270033A

Abstract

풍력 발전 장치(100)의 로터(120)를 수용하기 위한 로터 베어링 하우징(10)은 원형 타워 접속부(20) 및 로터 샤프트(130)를 장착하기 위해 서로 이격된 2개의 슬리브 베어링(30, 40)을 가진 로터 베어링을 구비하며, 슬리브 베어링(30, 40)은 테이퍼 롤러 베어링으로 구성되고 평면 시점에서 타워 접속부(20)의 내측에 배치되며, 슬리브 베어링(30, 40)의 유효 베어링 센터는 평면 시점에서 타워 접속부(20)의 바깥에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

로터 베어링 하우징, 및 로터 베어링 하우징을 구비한 풍력 발전소

본 발명은 풍력 터빈(wind turbine)의 로터를 수용하기 위한 로터 베어링 하우징(rotor bearing housing)에 관한 것으로서, 원형 타워 접속부(circular tower connection) 및 로터를 수용하기 위해 서로 이격된 2개의 링 베어링을 구비한 로터 베어링을 가진다. 또한, 본 발명은 타워와, 타워에 배치되는 로터 베어링 하우징과, 로터 베어링 하우징 내에 장착되며 로터 샤프트(shaft)와 로터 플랜지(flange)에 의해 로터 샤프트에 접속된 로터 허브(hub)와 로터 허브에 접속된 적어도 하나의 로터 블레이드(blade)를 구비한 로터, 및 로터에 접속된 발전기를 구비하는 풍력 터빈에 관한 것이다.

재생 가능한 에너지, 특히 풍력 에너지에 대해 전 세계적으로 증가하는 수요는, 충분한 풍속으로 풍력 터빈에 적합한 장소의 급격한 감소와 함께, 점점 더 크고 강력한 풍력 터빈의 개발로 이어지고 있다. 터빈 성능의 증대로 인해 운반되어 설치될 구성요소의 질량과 치수가 더 커지고 많은 곳에서 심각한 물류 문제가 발생하고 있다. 이 점에서, 그러한 풍력 터빈의 나셀(nacelle)의 총 중량뿐 아니라 폭과 높이가 도로 수송이 가능한 허용 한계치를 더 빈번히 초과한다. 또한, 꾸준히 증가하는 터빈 성능은 해양 부문(offshore sector)에서, 풍력 터빈, 기초 구조(foundation structure)의 건조(construction) 비용 및 설치(erection) 비용을 더 삭감하기 위하여 타워 헤드 질량과 치수의 감소를 요구하고 있다.

따라서 새로운 풍력 터빈의 한 가지 개발 목표는 항상 나셀의 양과 치수(measurement and dimension)를 가능한 한 작게 유지하고 풍력 터빈의 가성비(cost effectiveness)를 증대시키기 위해 생산비를 더 삭감하는 것이다. 낮은 기어박스 비율(low gearbox ration)과 중속(medium speed)(하이브리드 드라이브(hybrid drive))을 가진 발전기를 구비한 소형(compact) 기어박스-발전기 유닛의 사용은, 특히 대형 풍력 터빈에 대해, 치수, 질량 신뢰성 및 비용 면에서, 직접-구동(direct-drive) 발전기와 고비율(high-ratio) 기어박스를 가진 고속 발전기를 구비한 두 가지 종래 구동 트레인 컨셉(drive train concept) 사이에서 최상의 절충에 해당한다.

이미 DE10 2007 012 408은 매우 콤팩트한 디자인을 제시하는데, 로터 베어링, 기어박스 및 발전기가 이 경우에는 로터 허브와 타워 헤드 사이의 풍력 터빈의 전력 조류(power flow)에 배치되어 있고, 이들 구성요소가 손상된 경우에 로터와 구동 트레인 전체를 완전히 분해함으로써 교체될 수만 있고, 이것은 그러한 터빈의 유지보수비에 부정적인 영향을 미치며, 동시에, 이들 구성요소의 하우징이 모든 로터 부하(rotor load)를 전달해야 하므로, 언급된 구성요소의 바람직하지 않은 변형을 야기하고, 결국은 구성요소의 기능과 사용 수명(service life)에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 따라서 하우징이 특히 견고한 방식(rigid manner)으로 디자인되어야 한다.

US8,907,517은 기어박스-발전기 유닛에 접속되는 베어링 유닛을 제시하므로, 로터 부하는 기어박스와 발전기의 하우징을 통해 전달되지 않는다. 그러나 제안된 해결책의 약점은 복수의 비원형(non-circular) 플랜지 스크류 표면에 의하여 아래에 위치된 기계 캐리어(machine carrier)에 대한 베어링 유닛의 접속이 여전히 요구되므로, 베어링 유닛과 기계 캐리어의 형태가 바람직하지 않게 된다는 것인데, 이는 플랜지 표면에서의 응력 피크(stress peak) 및 플랜지 표면에 대한 추가적인 기계 가공과 추가적인 나사 접속의 필요로 이어져서, 결과적으로는 치수, 무게, 및 제조비를 증가시킨다.

US4,527,072는 관형 지지 구조(tubular support structure)를 나타내는데, 기어박스와 발전기 지지 구조의 일부가 통합되어 있고, 모든 로터 힘을 흡수하기 위해, 로터 베어링이 관형 지지 구조 앞에 있는 별도의 하우징 내에 배치되어 있다. 이것이 결과적으로는 로터 부하의 힘의 원통형 지지 구조로의 불리한 도입, 추가로 요구되는 플랜지 접속부에 기인하는 생산비 증가, 및 기어박스 손상시에 요구되는 나셀의 완전 분해 문제를 야기한다.

마지막으로, CN201386629 Y는, 예를 들면, 특히 일체형으로 디자인된 처음에 설명한 로터 베어링 하우징을 제시한다. 상기 로터 베어링 하우징은 원형 타워 접속부를 가지며, 그 위에는 수평방향으로 연장되는 섹션이 배치되고, 그 안에는 로터의 로터 샤프트를 수용하기 위하여 서로 이격된 2개의 링 베어링이 수용되어 있다. 이 디자인의 약점은 디자인에 관련된, 공간-소모적인 구조(space-consuming construction)에 있으며, 이것이 소형 풍력 터빈의 형성을 방해한다.

본 발명에 의해 제기되는 과제는 가능한 한 가장 콤팩트하고 가벼운 디자인으로 된 나셀을 만들어 냄과 동시에 나셀 전체를 타워로부터 들어내어 분해하지 않고 현장에서 중요한 구동 트레인 구성요소(drive train component)를 교체 가능하게 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 과제는 청구항 1의 특징을 가진 로터 베어링 하우징에 의해 해결된다. 또한, 이 과제는 청구항 8의 특징을 가진 풍력 터빈에 의해 해결된다. 각각의 종속항은 본 발명의 유리한 실시예를 기술한다.

본 발명의 기본 개념(concept)은 로터 베어링 하우징을, 알려진 바와 같이, 로터 베어링 유닛으로서 기능하고 동시에 나셀의 모든 구성요소를 서로 접속하는 중앙 유닛(central unit)으로서 디자인하는 것이다. 결과적으로, 나셀 구성요소를 수용하기 위하여 다른 디자인에서 일반적으로 사용되는 구성요소 기계 캐리어, 제2 베어링 하우징, 및 발전기 캐리어가 불필요해졌다.

본 발명에 따르면, 단 하나의 중앙 로터 베어링 유닛의 사용은 특히, 풍력 터빈의 기계 부품(mechanical parts)에 대한 생산 및 가공 비용을 상당히 줄이고, 이미 알려진 풍력 터빈과 비교했을 때, 구동 트레인 전체를 로터와 분해하지 않고 기어박스-발전기 유닛의 모듈성(modularity) 및 대체 가능성(replaceability)을 유지하면서 매우 콤팩트한 디자인이 되게 한다.

특히, 플랜지 접속면(connection surface) 위의 2개의 링 베어링의 방위각 베어링(azimuth bearing)에 대한 배치는 베어링으로 전달된 횡력(transverse force)의 로터 베어링 유닛의 하위 구조(subjacent structure)로의 최적 동력 전달(optimal power transmission)을 확실하게 한다. 따라서 베어링 거리(bearing distance)는 본질적으로 로터 베어링 하우징의 하부 플랜지 접속면의 직경만큼 크다.

기본적으로 원통형 및 원뿔형 몸체를 교차하여 구성되는 성형(shaping)과 함께, 이는 로터 베어링 하우징에서의 전력 조류에 매우 유리하며, 특히 로터 베어링 하우징에서의 응력과 변형이 낮아, 결과적으로는 알려진 종래의 해결책과 비교했을 때 상당한 중량 감소로 이어진다.

또한, 본 발명에 따라 매우 콤팩트하게 디자인된 로터 베어링 하우징은 결과적으로 풍력 터빈의 타워 벽과 원형 로터 표면 사이의 거리가 작다. 바람직하게는 하이브리드 드라이브로 구성된, 자립형(self-supporting)이고 별개인 기어박스-발전기 유닛의 하우징이 로터 베어링 하우징에 단단히 나사 고정되어 있는데, 이것은 구동 트레인 토크(torque)를 흡수하기 위해 기어박스 하우징의 양측에 배치된 토크 지지대(torque support)는 물론, 두 구성요소의 중량 부하를 수용하기 위한 추가적인 기계 캐리어 또는 발전기 캐리어도 생략될 수 있는 것을 의미한다.

로터 샤프트와 기어박스 입력 샤프트(input shaft)는 두 부품 사이의 고정식 플랜지 접속부(fixed flange connection)에 의해 또는 보정 커플링(compensating coupling)을 통해 접속되어 있다. 별개의 기계 캐리어와 토크 지지대의 생략은 결과적으로 다른 디자인과 비교했을 때 구동 트레인의 전체 폭과 전체 길이가 상당히 줄어들게 한다.

로터 베어링 하우징은 하부 플랜지 접속부에서 방위각 베어링에 나사 고정되어 있고 방위각 베어링에 의해 직접적으로 회전 가능한 방식으로 최상부 타워 세그먼트(uppermost tower segment)에 연결되어 있다. 나셀의 수송 폭을 최소화하기 위해, 방위각 베어링의 직경은 최대한 축소되어야 한다. 방위각 베어링의 최소화 가능 직경은 물론, 매우 콤팩트한 로터 베어링 하우징에 의해 야기된, 원형 로터 표면과 타워 축(tower axis) 사이의 작은 거리는 특히 리 러너(lee runner)와 같은 로터의 다운윈드(downwind) 배치와 능동 요(active yaw) 시스템(자유 요(free yaw) 또는 수동 요(passive yaw) 시스템)의 생략에 의해 실현될 수 있다.

다운윈드 배치에서는 정상 작동 중에 발생하는 풍 하중(wind load)으로 인해 로터 블레이드(blade)가 타워로부터 휘어나가기 때문에, 업윈드(upwind) 러너와 같은 로터의 통상적인 업윈드 배치보다는 다운윈드 배치가 원형 로터 표면과 타워 벽 사이에서 훨씬 더 작은 거리가 실현되도록 한다.

능동 요 시스템을 가진 업윈드 배치는 나셀이 풍향을 능동적으로 추적할 수 있도록 하기 위해 타워의 수직축(vertical axis) 둘레에 특정 토크를 적용해야 한다. 발생하는 풍력은 일반적으로 이동방향(movement direction)을 방해한다. 즉, 풍력은 이동방향을 지원하지 않는다. 능동 요 시스템과 함께, 상기 요구된 토크가 적정 수의 요 드라이브(yaw drive)와 충분히 큰 직경의 방위각 베어링으로 실현되어야 한다. 따라서 능동 요 시스템은 방위각 베어링의 직경에 대한 소정의 최소화를 방해한다.

그러나 수동 요 시스템을 가진 특히 바람직한 다운윈드 배치에서는, 나셀이 로터에 발생하는 풍 하중에 의해서 풍향계 원리(wind vane principle)에 따라 수동적으로 추적하게 되기 때문에, 토크가 나셀의 요 시스템에 대해 타워의 수직축 둘레에 생성될 필요가 없다. 따라서, 요 드라이브가 필요 없으며 방위각 베어링의 직경이 전달되는 굽힘 모멘트에 근거하여 전적으로 원하는 치수가 되고 최소화될 수 있다.

그렇다 해도, 방위각 브레이크(azimuth brake)가 로터 베어링 하우징에 배치되어, 타워에 견고하게 접속된 브레이크 디스크(disk)에 제동 토크를 가할 수 있다. 이 목적을 위해, 방위각 브레이크는 제동 토크가 0과 최대값 사이에서 조정될 수 있도록 구성되어 있다. 결과적으로, 나셀의 방위각 이동은 방위각 브레이크의 활성화에 의한 특정 작동 상태 또는 오류 사례에서 회전 속도 또는 회전 가속도의 허용값으로 제한될 수 있다. 이 제한은 구성요소의 과부하와 손상으로 이어질 수 있는, 과도한 요 속도 또는 요 가속도로 인해 허용할 수 없는 터빈의 작동 조건을 회피하기 위해서 특히 필요하다.

슬립 링(slip ring) 유닛은 회전하는 나셀로부터 움직이지 않는 타워로 전력과 필요한 제어 신호를 전달한다. 따라서 상술한 슬립 링 유닛을 사용할 때, 능동 요 시스템과의 개념에서 일정한 최대 허용 나셀 선회(revolution) 수 이후에 필요한 전력 케이블의 풀림(unwinding)이 필요 없다.

수동 요 시스템은 평균 풍속(mean wind speed)과 그 외의 바람 요인(wind parameter)에 따라 평균 풍향(mean wind direction)에 의해서 나셀 위치에 대해 일정한 편차를 발생시킨다. 상기 편차가 능동 요 시스템의 경우는 흔하지만, 수동 요 시스템의 경우는 능동적으로 보상될 수 없다. 로터축(rotor axis)과 타워의 수직축 사이에서 목표로 정해진 횡 오프셋(lateral offset)의 사용을 통해, 바람직하게는 본 발명에 따라, 이 풍향 편차가 예상 풍속(expected wind speed)에 대해 가장 큰 에너지 산출 비율로 최소화될 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 풍력 터빈의 로터를 수용하기 위한 로터 베어링 하우징이 제안되는데, 로터 베어링 하우징은 원형 타워 접속부와 로터 샤프트를 장착하기 위해 서로 이격된 2개의 링 베어링을 가진 로터 베어링을 구비하며, 링 베어링은 타워 접속부 내에, 즉, 위에서 볼 때, 타워 접속부의 경계(circumference) 내에 배치된다. 이 목적을 위해, 링 베어링은 위에서 봤을 때 링 베어링의 유효 베어링 센터(effective bearing center)가 타워 접속부 바깥에 배치되도록 구성되어 있다. 이것은 특히 링 베어링이 테이퍼 롤러 베어링(tapered roller bearing)으로 구성되는 경우에 용이하게 달성될 수 있다.

로터 베어링 하우징이 더 바람직하게는 본질적으로 수직방향으로 연장되는 섹션(section)을 구비하며, 그 저면(underside)에는 원형 타워 접속부가 형성되고 또 이것은 로터 베어링을 수용하는 본질적으로 수평방향으로 연장되는 섹션과 일체화된다. 구체적으로, 수직 섹션은 원뿔 모양으로 구성되어, 로터 베어링 하우징이 중공 원통(hollow cylinder)과 교차된 중공 원뿔(hollow cone)로 형성되어 있는 것이 특히 바람직하다.

수직방향으로 연장되는 섹션에는, 타워 접속부를 통해 로터 베어링 하우징의 수직 섹션으로 진입하기 위한 제1 맨홀(manhole)과 로터 베어링 하우징의 수직 섹션으로부터 로터 베어링 하우징의 바깥 구역으로 이동하기 위한 제2 맨홀이 구비되어 있다. 이것이 콤팩트한 구조를 가능하게 하며, 동시에, 풍력 터빈의 타워로부터 로터 베어링 하우징을 통해 나셀 클래딩(cladding)으로 형성된 나셀 안으로의 통로를 제공한다.

게다가, 타워 접속부에 대해 본질적으로 90°의 각도로 연장되는 접속 플랜지(connection flange)가 발전기 하우징을 체결하기 위해 형성되어 있는 것이 바람직하다.

더 바람직한 실시예에 따르면, 가상축(imaginary axis)은 링 베어링의 유효 베어링 센터를 통과하고 타워 접속부의 센터점(center point)을 통과하지 않는다.

이에 따라, 타워와, 상술한 바와 같이 구성되는 타워에 배치된 로터 베어링 하우징과, 로터 베어링 하우징에 장착되고 로터 샤프트와 로터 플랜지에 의해 로터 샤프트에 접속된 로터 허브와 로터 허브에 접속된 적어도 하나의 로터 블레이드를 가진 로터, 및 로터 샤프트에 접속된 발전기를 구비하는 풍력 터빈이 청구된다.

풍력 터빈이 바람직하게는 타워의 상단(upper end)에 배치되는 방위각 시스템(azimuth system) 및 서로에 대해 회전 가능한 2개의 베어링 요소(bearing element)를 구비하며, 로터 베어링 하우징은 방위각 시스템의 상부 베어링 요소를 형성한다.

링 베어링 사이의 거리는 본질적으로 방위각 시스템 구역에서 타워의 상부 섹션의 직경에 상당한다. 특히, 방위각 시스템 구역에서 타워의 상부 섹션의 직경은 링 베어링 사이의 거리보다 최대 15% 더 크다. 구체적으로, 방위각 시스템 구역에서 타워의 상부 섹션의 직경은 링 베어링 사이의 거리보다 최대 10% 더 크다.

더 바람직한 실시예에 따르면, 로터 플랜지의 직경이 또한, 본질적으로 링 베어링 사이의 거리에 상당하거나 및/또는 본질적으로 방위각 시스템 구역의 타워의 상부 섹션의 직경에 상당한다. 로터 플랜지의 직경과 방위각 시스템 구역에서의 타워의 상부 섹션의 직경이 바람직하게는 링 베어링 사이의 거리와 비교하여 최대 15% 더 크거나 더 작다. 특히 바람직하게는, 로터 플랜지의 직경과 방위각 시스템 구역에서의 타워의 상부 섹션의 직경이 링 베어링 사이의 거리와 비교하여 최대 10% 더 크거나 더 작다.

이 바람직한 실시예가 로터로부터 타워로의 최적 전력 조류(optimal power flow)를 달성한다.

로터축이 바람직하게는, 선정된 기하학적 구조(geometry)를 통해 수동 요 시스템에서 발생하는 풍향에 대한 나셀의 틸팅(tilting)을 해소(counteract)하기 위해 타워의 센터 바깥으로 지난다.

로터 베어링 하우징의 접속 플랜지가 바람직하게는, 발전기를 수용하는 발전기 하우징에 접속되어 있다. 로터 샤프트가 바람직하게는, 기어박스에 의해서 발전기에 접속되어 있다. 기어박스와 발전기는 하이브리드 드라이브로 구성되는 것이 특히 바람직하다.

또한, 방위각 브레이크는 로터 베어링 하우징에 배치되는 것이 바람직하다.

마지막으로, 본 발명에 따라 구성된 풍력 터빈은 리 러너(lee runner)로 디자인되는 것이 바람직하다.

본 발명은 매우 콤팩트한 디자인을 달성하며, 풍력 터빈의 신뢰성을 높임과 동시에 나셀의 완전 분해 없이 고장 위험이 가장 큰 구성요소의 교체를 확실히 한다. 다른 구동 트레인 컨셉과 비교하여, 이것이 결과적으로는 본 발명에 따라 구성된 풍력 터빈의 투자 비용 및 사용 수명 비용과 관련하여 명백한 이점을 가져온다.

이하에서는, 본 발명이 첨부도면에 도시된 특히 바람직하게 구성된 실시예를 사용하여 더 상세히 설명될 것이다.

도 1은 특히 바람직하게 구성된 풍력 터빈의 나셀 구역에서의 개략 단면도.
도 2는 나셀 클래딩이 없는 도 1의 풍력 터빈의 사시도.

도 1은 나셀(nacelle) 구역에, 특히 바람직하게는 리 러너(lee runner)로 구성된, 본 발명에 따른 풍력 터빈의 개략 단면도를 나타낸다.

특히 바람직하게 구성된 풍력 터빈(100)은 타워(110)와, 본 발명에 따라 구성되어 타워(110)에 배치된 로터 베어링 하우징(rotor bearing housing)(10)과, 로터 베어링 하우징(10)에 장착된 로터 샤프트(shaft)(130)를 가진 로터(120)와, 로터 플랜지(flange)에 의해 로터 샤프트(130)에 접속된 로터 허브(hub)(140)와, 로터 허브(140)에 접속된 다수의 로터 블레이드(blade)(150), 및 발전기 하우징(160)에 의해 수용되어 로터 샤프트(130)에 접속된 발전기를 구비한다.

로터 베어링 하우징(10)이 원형 타워 접속부(circular tower connection)(20)를 포함하여 구성되는 것을 명확히 알 수 있으며, 이는 방위각 시스템(azimuth system)의 상부 베어링 요소(upper bearing element)를 형성한다. 로터 베어링 하우징(10)은 또한, 2개의 링 베어링(ring bearing)(30, 40)을 수용하며, 이들은 서로 이격되어 있고 테이퍼 롤러 베어링(tapered roller bearing)으로 구성되어 있다. 단면도에 도시된 바와 같이, 링 베어링(30, 40)은 타워 접속부(20)의 경계(circumference) 내에 배치되며, 링 베어링(30, 40)의 유효 베어링 센터(effective bearing center)가 타워 경계의 바깥쪽에 있도록 링 베어링(30, 40)이 구성되어 있다.

링 베어링(30, 40) 사이의 거리(distance)는 방위각 시스템 구역에서의 타워(110)의 상부 섹션(upper section)의 직경에 거의 상당한다. 이 경우에, 방위각 시스템 구역에서의 타워(110)의 상부 섹션의 직경과 링 베어링(30, 40) 사이의 거리 사이의 차이는 링 베어링(30, 40) 사이의 거리에 대해 10% 미만이다.

또한, 로터 플랜지의 직경은 본질적으로, 링 베어링(30, 40) 사이의 거리에 상당하며, 방위각 시스템 구역의 타워(110)의 상부 섹션의 직경에 상당한다. 도시된 예에서, 로터 플랜지의 직경과 방위각 시스템 구역의 타워(110)의 상부 섹션의 직경은 링 베어링(30, 40) 사이의 거리와 비교하여 링 베어링 사이의 거리에 대해 ±10% 미만이다.

끝으로, 도 2는 나셀 클래딩이 없는 도 1의 풍력 터빈의 사시도를 나타낸다.

리 러너로서 구성된 풍력 터빈(100)의 타워(110)에 회전 가능하게 배치되는 로터 베어링 하우징(10)은 그 저면에 원형 타워 접속부(20)가 형성되어 있는 본질적으로 수직방향으로 연장되는 섹션(12)과, 로터 베어링을 수용하는 본질적으로 수평방향으로 연장되는 섹션(14)을 형성한다. 이 경우에, 두 섹션(12, 14)은 일체로 구성되며, 수직 섹션(12)은 원뿔 모양이 되도록 구성되고 수평 섹션은 원통 모양이 되도록 구성된다. 특히, 로터 베어링 하우징(10)은 중공 원통(14)과 교차된 중공 원뿔(12)로 만들어진다.

수직방향으로 연장되는 섹션(12)에는, 타워 접속부(20)를 통해 로터 베어링 하우징(10)의 수직 섹션(12)으로 진입하기 위해 제1 맨홀이 배치되며, 로터 베어링 하우징(10)의 수직 섹션(12)으로부터 로터 베어링 하우징(10)의 바깥 구역으로 이동하기 위해 수직 섹션(12)의 수직방향으로 연장되는 벽에 배치된 제2 맨홀(50)이 제공된다.

마지막으로, 도 2에서 또한, 풍력 터빈(100)은 로터 베어링 하우징(10)에 배치된 방위각 브레이크(azimuth brake)(170)가 구비되어 있는 것을 알 수 있다.

Claims

풍력 터빈(wind turbine)(100)의 로터(rotor)(120)를 수용하기 위한 로터 베어링 하우징(rotor bearing housing)(10)으로서, 원형 타워 접속부(circular tower connection)(20)와, 로터 샤프트(rotor shaft)(130)를 장착하기 위해 서로 이격된 2개의 링 베어링(ring bearing)(30, 40)을 구비하는 로터 베어링(rotor bearing)을 가지며,
링 베어링(30, 40)은 테이퍼 롤러 베어링(tapered roller bearing)으로 구성되며 또 평면에서 보아 원형 타워 접속부(20) 내에 배치되고, 링 베어링(30, 40)의 유효 베어링 센터(effective bearing center)는 평면에서 보아 원형 타워 접속부(20)의 바깥으로 배치되는 것을 특징으로 하는 로터 베어링 하우징(10).
청구항 1에 있어서,
본질적으로 수직방향으로 연장되는 섹션(section)(12)은 저면(underside)에 원형 타워 접속부(20)가 형성되고, 로터 베어링을 수용하는 본질적으로 수평방향으로 연장되는 섹션(14)과 일체화되는 것을 특징으로 하는 로터 베어링 하우징(10).
청구항 2에 있어서,
수직방향으로 연장되는 섹션(12)이 원뿔 모양으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터 베어링 하우징(10).
청구항 2 또는 3에 있어서,
로터 베어링 하우징(10)은 중공 원뿔(hollow cone)로 구성되어 수직방향으로 연장되는 섹션(12)이 중공 원통(hollow cylinder)으로 구성되어 수평방향으로 연장되는 섹션(14)과 교차함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 로터 베어링 하우징(10).
청구항 2 또는 3에 있어서,
원형 타워 접속부(20)를 통해 로터 베어링 하우징(10)의 수직방향으로 연장되는 섹션(12)으로 진입하기 위해 제1 맨홀(first manhole)이 수직방향으로 연장되는 섹션(12)에 배치되고, 로터 베어링 하우징(10)의 수직방향으로 연장되는 섹션(12)으로부터 로터 베어링 하우징(10)의 바깥 구역으로 이동하기 위해 제2 맨홀(50)이 수직방향으로 연장되는 섹션(12)의 벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 로터 베어링 하우징(10).
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
접속 플랜지(connection flange)가 발전기 하우징(generator housing)을 체결하기 위해, 원형 타워 접속부(20)에 대해 본질적으로 90°의 각도로 연장되는 것을 특징으로 하는 로터 베어링 하우징(10).
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
링 베어링(30, 40)의 유효 베어링 센터를 통과하는 가상축(imaginary axis)이 원형 타워 접속부(20)의 센터점(center point)을 통과하지 않는 것을 특징으로 하는 로터 베어링 하우징(10).
타워(110)와, 타워(110)에 배치되며 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 로터 베어링 하우징(10)과, 로터 베어링 하우징(10)에 장착된 로터(120)로서, 로터 샤프트(rotor shaft)(130)와, 로터 플랜지(rotor flange)에 의해 로터 샤프트(130)에 접속되는 로터 허브(rotor hub)(140)와, 로터 허브(140)에 접속되는 적어도 하나의 로터 블레이드(rotor blade)(150)를 가지는 로터(120), 및 로터 샤프트(130)에 접속되는 발전기를 구비하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
방위각 시스템(azimuth system)이 타워(110)의 상단(upper end)에 배치되고 서로에 대해 회전 가능한 2개의 베어링 요소를 구비하며, 로터 베어링 하우징(10)이 상기 방위각 시스템의 상부 베어링 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
링 베어링(30, 40) 사이의 거리는 방위각 시스템 구역에서의 타워(110)의 상부 섹션의 직경에 본질적으로 상당하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 10에 있어서,
상기 방위각 시스템 구역에서의 타워(110)의 상부 섹션의 직경은 링 베어링(30, 40) 사이의 거리보다 최대 15% 더 큰 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 10에 있어서,
상기 방위각 시스템 구역에서의 타워(110)의 상부 섹션의 직경은 링 베어링(30, 40) 사이의 거리보다 최대 10% 더 큰 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
상기 로터 플랜지의 직경은 링 베어링(30, 40) 사이의 거리에 본질적으로 상당하는, 또는, 방위각 시스템 구역에서의 타워(110)의 상부 섹션의 직경에 본질적으로 상당하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
상기 로터 플랜지의 직경과 방위각 시스템 구역에서의 타워(110)의 상부 섹션의 직경은 링 베어링(30, 40) 사이의 거리와 비교하여 최대 15% 더 크거나 더 작은 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
상기 로터 플랜지의 직경과 방위각 시스템 구역에서의 타워(110)의 상부 섹션의 직경은 링 베어링(30, 40) 사이의 거리와 비교하여 최대 10% 더 크거나 더 작은 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
로터축은 상기 타워의 센터 바깥으로 지나는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
로터 베어링 하우징(10)의 접속 플랜지가 상기 발전기를 수용하는 발전기 하우징(generator housing)(160)에 접속되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
로터 샤프트(130)가 기어박스에 의해 상기 발전기에 접속되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 18에 있어서,
상기 기어박스와 상기 발전기는 하이브리드 드라이브(hybrid drive)로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
방위각 브레이크(azimuth brake)(170)가 로터 베어링 하우징(10)에 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).
청구항 8에 있어서,
풍력 터빈(100)은 리 러너(lee runner)로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(100).