KR20030026968A - 고정자 지지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 터빈 타워(wind turbine tower)의 꼭대기에 배치된 기계실(machine house) 내에서 고정자(stator) 및 회전자(rotator)를 구비한 발전기를 가진 풍력 터빈에 관한 것으로서, 여기서 고정자는 복수의 지지 아암을 포함한 지지 구조를 가진다. 풍력 터빈의 발전기는 링 발전기(ring generator)이다.

상기 타입의 풍력 터빈은 공지되어 있으며 이미 다수가 사용되고 있다. 풍력 터빈의 발전 경향은 더욱 큰 발전기 출력을 향하는 것이다. 이와 같은 경향은 종종 개별 구성 요소(특히, 지지 아암)의 크기와 중량의 증대를 수반한다.

따라서, 본 발명의 목적은 중량이 감소되고 소음 방출이 저감된 풍력 터빈을 특정하는 것이다. 고정자 및 회전자를 포함하는 링 발전기(ring generator)로서, 상기 고정자는 지지 구조를 가지고 있고 이에 의해 고정자 링 및 고정자 권선이 유지되며, 상기 지지 구조는 바의 어셈블리로 이루어진 복수의 지지 아암에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고정자 지지 장치{STATOR SUPPORT}

상기 타입의 풍력 터빈은 공지되어 있으며 이미 다수가 사용되고 있다. 풍력 터빈의 발전 경향은 더욱 큰 발전기 출력을 향하는 것이다. 이와 같은 경향은 종종 개별 구성 요소(특히, 지지 아암)의 크기와 중량의 증대를 수반한다.

현재, 종래 기술에 따르면 풍력 터빈의 네젤(nacelle) 중량(기계실 중량)은 90-100 톤 범위 내에 있다. 이 중량의 일부는 발전기의 고정자가 탑재된 고정자 지지 장치의 중량이다. 그러나, 이와 같은 큰 중량은 취급하기 곤란하고 타워 및 타워 기초에 상당한 압력을 발생시키므로 재료의 압력만을 증가시키는 것이 아니라 풍력 터빈의 전술한 개별 구성 요소에 대한 비용도 증대시킨다. 풍력 터빈의 네젤(즉, 기계실)이 건축 부지로만 운반되는 것이 아니라 많은 경우 그 개별 구성 요소가 타워의 꼭대기로 끌어 올려져야만 한다는 사실이 실예로서 참고될 수 있다.

건축법 문제에 부가하여, 풍력 터빈이 만나는 또 하나의 문제는 무엇보다도 상기 터빈에 대한 해당 이웃들의 승락에 관한 것인데, 이는 소음 방출 문제로서, 비록 현대 풍력 터빈에 의해 생성된 소음 방출이라도 안온 방해를 구성하므로 상기 터빈에 대한 승락을 저해한다. 소음 방출의 일부는 지지 장치에 의해 발생되는데, 이는 지지 장치가 내부 공동 (hollow) 및 봉지된 외부 표면을 가져 이로 인해 공명체가 형성되기 때문이다.

본 발명은 풍력 터빈 타워(wind turbine tower)의 꼭대기에 배치된 기계실 (machine house) 내에서 고정자(stator) 및 회전자(rotator)를 구비한 발전기를 가진 풍력 터빈에 관한 것으로서, 여기서 고정자는 복수의 지지 아암을 포함한 지지 구조를 가진 것에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 풍력 터빈의 발전기는 링 발전기 (ring generator)이다.

따라서, 본 발명의 목적은 중량이 감소되고 소음 방출이 저감된 풍력 터빈을 특정하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 열린 구조를 가진 고정자 지지 장치에 의해 달성될 수 있다. 이 열린 구조로 인해 한편으로는 적은 재료가 사용되고 다른 편으로는 중량이 감소된다. 소음 방출도 감소되는데, 이는 고정자 지지 장치의 열린 구조 덕분에 지지 장치가 더 이상 공명체를 형성하지 못하게 되고, 이에 따라 적어도 지지 아암의 소음 방출이 제거되기 때문이다.

조악한 디자인과 비교해 낮은 중량으로 인해, 본 발명에 따른 고정자 지지 장치는 네젤의 중량을 감소시키는데 도움을 주고, 이에 따라 구성 요소 및/또는 전체 네젤의 취급성 및 운반성이 향상시키는데 도움을 준다. 다른 양호한 실시예는 하위 청구항에 의해 특징지어 진다.

이제부터 도면을 참조하여 한 개의 실시예가 상세히 기술될 것이다.

도1은 본 발명에 따른 지지 아암의 측면도이고,

도2는 복수의 지지 아암을 구비한 본 발명에 따른 고정자 지지 장치의 정면도이다.

도1에서 측면도로 도시된 지지 아암(12)은 열린 구조를 갖고 있고, 이로 인해 이것은 공명체를 형성하지 않는다. 지지 아암의 베이스(18)로부터 올라서면 지지 아암(12) 내에서 복수의 홀(22)이 관찰되며, 지지 아암의 구조는 측면 바(24)와 그 사이의 횡단 지주(traverse strut; traverses)(26)에 의해 형성되어 있다. 따라서, 지지 아암(12)은 공명체를 구성하지 않으므로 소음을 방출할 수 없다.

본 발명에 따른 지지 아암(12)은 베이스(18)로부터 상기 지지 아암(12)에 부착된 고정자(20)의 크기로 인해 일어나는 소정의 스트렛치를 따라 연장한다. 베이스(18)에 반대되는 지지 아암(12)의 끝에서, 부재(16)는 지지 아암(12)에 수직하게 연장하고 상기 부재의 끝에서 지지 판(17)을 가진다. 고정자(20)는 상기 지지 판(17) 상에 탑재되어 있다. 지지 판(17)은 부재(16)의 단면적보다 더 큰 면적을 가진다.

도1에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 지지 아암(12)의 실시예에서, 깊이(즉, 도면에서의 수평 연장)는 일정하다. 그러나, 선택적으로 상기 깊이는 변할 수 있고, 이에 따라 본 발명의 지지 아암(12)의 단면이 변하는 것을 허용한다.

도2는 본 발명에 따른 복수의 지지 아암(12)을 포함하는 고정자 지지 장치(10)의 평면도이다. 도면에서, 바(24)와 횡단 부재(26)에 의해 형성된 지지 아암(12)의 개방되고 격자 같은 구조를 확인할 수 있다. 지지 아암(12)은 열린 구조를 갖고 있고, 내측으로 지향된 베이스(18)와 함께, 회전자 축(회전자 마개)이 연장할 수 있는 개구를 형성한다.

이 같은 관점에서 지지 아암(12)은 단일 구성 요소로 사용될 수 있다. 선택적으로, 지지 아암(12)은 예컨대 베이스(18)에서 함께 결합되어 전체 고정 지지 장치 (10)나 복수의 고정자 지지 장치 세그먼트를 형성하는데, 그들의 일부에 대해 홀로 또는 함께 결합되어 통합 고정자 지지 장치(10)를 형성한다.

방사상, 외측으로 지향된 각 지지 아암(12)의 단부는 두 개의 연장 아암(14)으로 나뉘어 진다. 각 연장 아암(14)의 외측의 수직 부재(16)는 회전자 축의 방향에 평행하게 축상으로 연장한다. 고정자가 부착된 지지 판(17)의 면적은 부분(16)의 단면적에 비해 크다.

연장 아암(14)의 단면은 아암의 베이스(18)로부터 그것의 외측 단부까지, 즉 수직 부재(16) 쪽으로 연장하면서 그 크기가 감소한다. 여기서 도시된 실시예에 제공된 지지 아암(12)의 경우, 단면의 상기한 변화는, 깊이(즉, 도1에서 지지 아암(12)의 수평 연장)가 일정하다면, 감소하는 폭(도2에서 지지 아암(12)의 수평 연장)으로 인해 나타난다(특히, 연장 아암(14)에서). 선택적으로, 본 발명에 따른 지지 아암(12)의 깊이 및 폭은 변할 수 있다.

본 발명의 응용을 기술하기 위해, 예시를 통해 고정자(20)의 일부가 장착된 상태로 도시된다. 고정자(20)는 고정자 지지 장치(10)의 전체 외주 상으로 링 형상으로 연장되고, 지지 판(17)이 부재(16)에 의해 연장 아암(14)으로부터 이격된 거리만큼 상기 고정자 지지 장치로부터 이격된다.

본 발명의 일 실시예에서(도시 생략), 지지 아암(12)은 단독으로, 세그먼트로, 혹은 통합 고정자 지지 장치(10)로서 그것의 일부가 기계실에 견고하게 부착되기 위한 하위 구조(도시 생략)에 부착된다.

Claims (11)

1. 고정자 및 회전자를 포함하는 링 발전기(ring generator)로서, 상기 고정자는 지지 구조를 가지고 있고 이에 의해 고정자 링 및 고정자 권선이 유지되는, 상기 링 발전기에 있어서,

   상기 지지 구조는 바(bar)의 어셈블리로 이루어진 복수의 지지 아암에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 링 발전기.
2. 제1항의 특징을 보여주는 발전기를 구비한 풍력 터빈.
3. 제1항에 있어서, 상기 고정자 지지 장치(10)의 적어도 한 개의 지지 아암(12)은 적어도 두 개의 연장 아암(14)으로 나뉘어 지는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 연장 아암(14)의 외측 부분(16)은 소정의 각도로 연장 아암(14)까지 연장하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 아암(12)의 적어도 한 개의 연장 아암(16) 또는 지지 아암(12)의 단면은 상기 지지 아암의 베이스(18)로부터단부를 향해 감소하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 판(17)은 상기 연장 아암(14)으로부터 이격되어 상기 부재(16)의 단부에 배치되고, 상기 판의 면적은 부분(16)의 단면적에 비해 큰 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 아암(12)은 단일 세그먼트로서 장착되고 고정자 지지 장치(10)로서의 위치에서 상호 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 두 개의 지지 아암(12)은 세그먼트를 형성하도록 상호 결합되고, 상기 세그먼트는 고정자 지지 장치로서의 위치에서 상호 결합하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 아암(12)은 통합 고정자 지지 장치(10)를 형성하도록 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 아암(12)은 통합 고정자 지지 장치(10)를 형성하도록 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.
11. 링 발전기의 지지 구조로서, 상기 지지 구조는 복수의 지지 아암으로 이루어져 있고, 각 지지 아암은 도1 및/또는 도2에서 도시된 바(bar) 구조를 포함하는, 링 발전기의 지지 구조.