KR20130012255A - 윈드 터빈을 위한 토크 제한 커플링 - Google Patents

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Abstract

풍력 발전소의 직접 구동방식의 전동 장치(power train)가 공개된다. 상기 전동 장치(power train)는 허브 및 허브에 지지된 블레이드들(blades)을 포함하는 터빈 회전자(turbine rotor), 및 고정자(stator) 및 회전 가능하게 고정자(stator) 내에 배치된 발전기 회전자(generator rotor)를 포함한 발전기를 포함한다. 상기 발전기 회전자(generator rotor)는 발전기 회전자 몸체(generator rotor body), 회전자 샤프트(rotor shaft), 및 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)를 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 연결하는 토크 제한 장치(torque limiting device)를 포함한다. 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 고정자(stator) 내에 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)를 지지하고 상기 고정자(stator)에 대하여 상기 회전자 몸체(rotor body)가 동축 회전을 할 수 있도록 구성된다. 상기 허브 및 상기 발전기 회전자(generator rotor)는 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 의해 연결되고, 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)는 상기 허브와 같은 주파수로 회전한다.

Description

윈드 터빈을 위한 토크 제한 커플링{TORQUE LIMITING COUPLING FOR WIND TURBINE}
풍력 발전기의 전동 장치(power train)가 제공된다.
본 출원은 2010년 1월 7일 제출된 미국 특허 출원 제 12/683,877 호의 우선권을 주장하고, 따라서 그의 내용들은 참조로 전체로서 포함된다.
발전(power generation)은 계속적으로 회전 전기 기계들(rotating eletrical machines)의 중요한 응용이 되고 있다. 풍력(wind energy)은 미국 및 전 세계에서 빠르게 성장하는 전력의 원천들 중의 하나이고, 회전 전기 기계들(rotating eletrical machines)을 채택하고 있는 윈드 터빈들(wind turbines)은 풍력을 사용할 수 있는 힘으로 전환하기 위해 사용된다. 종래의 윈드 터빈(wind turbine)은 터빈 블레이드들(turbine blades)을 가진 터빈 회전자(turbine rotor) 및 유틸리티 전력 네트워크(utility power network)에 3-5 메가 와트의 전력(power)을 제공하는 전기 기계를 구동하는 출력 샤프트(output shaft)를 포함한다. 상기 터빈 블레이드들(blades) 및 샤프트(shaft)의 비교적 느린 회전(분당 최대 15 회전) 때문에, 종전의 윈드 터빈(wind turbine)의 발전기 부품은, 상기 전기적 발전기 및 제어전자장치(control eletronics)와 함께, 저속 유입 회전을 발전하기에 적당한 고속 회전으로 변경하는 변속기(gear box)를 포함한다. 더하여, 상기 터빈 블레이드들(turbine blades), 출력 샤프트(output shaft) 및 베어링들(bearings)을, 예를 들면, 단자 결함(terminal fault)에 의한 펄스로 인한, 순시 오버-토크(instantaneous over-torque)로 부터 보호하기 위하며 상기 터빈 출력 샤프트(shaft) 및 변속기(gear box)는 변속기(gear box)의 필수적 부분으로서 또는 상기 발전기 회전자(generator rotor) 및 상기 변속기(gear box) 사이의 커플링으로서 미끄럼 면들(slip planes)과 같은 같은 보호 장치들을 포함할 수 있다.
증가된 전력(power)의 요구는 각 윈드 터빈(wind turbine)의 증가된 전력(power)을 필요로 한다. 8-10 메가 와트를 전달할 수 있는 윈드 터빈(wind turbine)을 얻기 위하여 상기 종래의 전동 장치(power train)의 단순한 크기의 스케일링(scaling up)은, 적어도 부분적으로 크기, 무게 및 그러한 필요조건을 만족시킬 수 있는 변속기(gear box)의 가격으로 인하여, 비현실적이다.
일 실시 예에서, 풍력 발전기의 전동 장치(power train)가 제공된다. 상기 전동 장치(power train)는 허브 및 허브 상에 지지된 블레이드들(blades)을 포함한 터빈 회전자(turbine rotor), 및 고정자(stator) 및 상기 고정자(stator) 내에 회전 가능하게 배치된 발전기 회전자(generator rotor)를 포함하는 발전기를 포함한다. 상기 발전기 회전자(generator rotor)는 회전자 샤프트(rotor shaft), 발전기 회전자 몸체(generator rotor body), 및 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)를 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 연결하는 토크 제한 장치(torque limiting device)를 포함하고, 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)를 상기 고정자(stator) 내에서 지지하고 상기 고정자(stator)에 대하여 상기 회전자 몸체(rotor body)가 동축 회전을 할 수 있도록 구성된다.
상기 전동 장치(power train)는 적어도 하나의 후술하는 특징들을 가질 수 있다. 상기 허브 및 상기 발전기 회전자(generator rotor)는 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)로 연결되어 있고, 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)는 상기 허브와 같은 주파수(frequency)에서 회전한다. 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)를 기 설정된 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torque)에서 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)로부터 분리할 수 있도록 더 구성된다. 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 미끄럼 면(slip plane)을 포함한다. 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 회전자 몸체(rotor body) 및 상기 회전자 샤프트(rotor shaft) 사이에 배치된 미끄럼 면(slip plane)을 포함한다. 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)는 속이 빈 원통형의 부분, 및 상기 원통형 부분의 내측 표면에서 방사상으로 안쪽으로 돌출되고, 내면을 따라 원주형으로 연장된, 플랜지(flange)를 포함한다. 이에 더하여, 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)을 포함하고, 상기 클램핑 판들은 상기 플랜지(flange)의 부분이 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 사이에 배치되도록 배열되며, 그리고 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)이 서로를 향해 끌어 당김으로써, 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 각각의 부분이 상기 플랜지(flange)의 부분과 인접하도록 잠금 장치(fastener)가 구성된다. 상기 내측 클램핑 판은 상기 발전기 회전자 샤프트(generator rotor shaft)에 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 기 설정된 값보다 낮은 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 적어도 기 설정된 값의 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 미끄러진다. 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 부분은 그의 표면에 부착되는 마찰 패드(friction pad)를 포함한다. 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 부분은 그의 표면에 부착되는 마찰 패드들(friction pads)의 어레이(array)를 포함한다. 상기 잠금 장치(fastener)는 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 각각의 부분 및 상기 플랜지(flange)의 전체에 걸쳐 압축 하중을 균일하게 분산하기 위해 구성된 볼트들을 포함한다.
다른 실시예로, 전기 회전 기계(electric rotating machine)의 회전자 어셈블리(rotor assembly)가 제공된다. 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly) 회전자 샤프트(rotor shaft); 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)와 동축으로 연결된 회전자 몸체(rotor body); 및 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 대하여 상기 회전자 몸체(rotor body)를 지지하도록 구성된 회전자 지지 부재(rotor support member), 기 설정된 정도의 토크에서 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)로부터 상기 회전자 몸체(rotor body)를 분리하도록 구성된 토크 제한 장치(torque limiting device)를 포함하는 상기 회전자 지지 부재(rotor support member).
상기 회전자 어셈블리(rotor assembly)는 적어도 하나의 후술하는 특징들을 포함할 수 있다. 상기 회전자 몸체(rotor body)에 둘러싸인 영역 안에서 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly) 내에, 상기 회전자 몸체(rotor body) 및 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)를 연결하는, 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)가 배치된다. 상기 회전자 몸체(rotor body)는 속이 빈 원통형의 부분 및 상기 원통형 부분의 내측 표면으로부터 방사상으로 안쪽으로 돌출되고 상기 내측 표면에 대하여 원주형으로 연장된 플랜지(flange)를 포함한다. 이에 더하여, 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)을 포함하고, 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 사이에 상기 플랜지(flange)의 부분이 배치되도록 상기 클램핑 판들이 배열되고, 그리고 잠금 장치(fastener)는 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)이 서로를 향해 끌어 당기게 구성되어 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 각 부분이 상기 플랜지(flange)의 부분에 인접한다. 상기 내측 클램핑 판은 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 기 설정된 값보다 적은 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 적어도 기 설정된 값의 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 미끄러진다. 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 부분은 그의 표면에 부착된 마찰 패드들(friction pads)의 어레이(array)를 포함한다. 상기 잠금 장치(fastener)는 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 각각의 부분 및 상기 플랜지(flange)의 전체에 걸쳐 압축 하중을 균일하게 분배하도록 구성된 볼트들을 포함한다.
다른 실시 예에서, 전기 회전 기계(electric rotating machine)가 제공된다. 상기 전기 회전 기계(electric rotating machine)는 고정자 어셈블리(stator assembly); 및 상기 고정자 어셈블리(stator assembly)내에 회전가능하고 동축으로 배치된 회전자 어셈블리(rotor assembly)를 포함한다. 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly)는 회전자 몸체(rotor body); 상기 회전자 몸체(rotor body)의 길이 축(longitudinal axis)과 일치하는 회전자 샤프트(rotor shaft); 및 상기 회전자 몸체(rotor body)에 의해 둘러싸인 영역 안에 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly) 내에 배치되며, 상기 회전자 몸체(rotor body) 및 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)를 연결하고, 기 설정된 정도의 토크에서 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)로부터 상기 회전자 몸체(rotor body)를 분리하도록 구성된 토크 제한 장치(torque limiting device)를 포함한다.
상기 전기 회전 기계(electric rotating machine)는 적어도 하나의 후술하는 특징들을 가질 수 있다: 상기 회전자 몸체(rotor body)는 속이 빈 원통형의 부분, 및 상기 원통형의 부분의 내측 표면으로부터 방사상으로 안쪽으로 돌출되고 상기 내측 표면에 대해 원주형으로 연장된 플랜지(flange)를 포함한다. 이에 더하여, 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)을 포함하며, 상기 플랜지(flange)의 부분이 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 사이에 배치되도록 상기 클램핑 판들이 배열되고, 잠금 장치(fastener)는 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)이 서로를 향해 끌어 당기도록 구성되어 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates) 각각의 부분이 상기 플랜지(flange)의 부분과 인접한다. 상기 내측 클램핑 판은 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 기 설정된 값보다 낮은 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 적어도 기 설정된 값의 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 미끄러진다. 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 부분은 그의 표면에 부착된 마찰 패드들(friction pads)의 어레이(array)를 포함한다. 상기 잠금 장치(fastener)는 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 각각의 부분 및 상기 플랜지(flange)의 전체에 걸쳐 압축 하중을 균등하게 분배하도록 구성된 볼트들을 포함한다.
상기 변속기(gear box)가 제거되고 상기 터빈 회전자(turbine rotor)의 그것에 상응하여 낮은 주파수(frequencies)에서 구동되도록 전기적 발전기가 설계된, 직접 구동 윈드 터빈(direct drive wind turbine)이 제공된다. 과부하 안전 장치(overload safety device)가, 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)의 기계적 지지 부분으로, 상기 발전기 회전자(generator rotor) 내부에서 사용된다. 상기 과부하 안전 장치(overload safety device)는 상기 터빈 회전자 블레이드들(turbine rotor blades), 샤프트(shaft) 및 베어링들(bearings)뿐만 아니라 상기 전기적 발전기도 단자 결함(terminal fault)에 의한 펄스들에 의해 초래되는 순시 오버-토크(instantaneous over-torque)로부터 보호할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 상기 과부하 안전 장치(overload safety device)는 상기 직접 구동 발전기(direct drive generator)의 구동렬 요소들(drive train components)을 순시 오버-토크(instantaneous over-torque)로부터 보호하는 토크 제한 커플링(torque limiting coupling)이다. 상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling)은 마찰-타입 토크-제한 미끄럼 면(slip plane)을 상기 회전자 마운트 플랜지(rotor mount flange) 및 상기 구동 샤프트(drive shaft) 사이에 포함한다. 상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling)을 그 위치에 삽입함으로써, 상기 발전기 회전자(generator rotor)는 과부하에도 상기 구동 샤프트(drive shaft)에 대하여 회전하는 것이 허용된다. 상기 미끄러짐은 상기 샤프트(shaft), 베어링(bearing), 및 회전자 어셈블리(rotor assembly)가 경험하는 힘들(forces)을 제한한다.
상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling)은 상기 발전기 고정자(generator stator) 내에서 상기 발전기 회전자 지지 부분(a portion of generator rotor support)을 형성한다. 이는 상기 고정자(stator) 내의 상기 회전자(rotor)의 단일 베어링 지지(single bearing support)를 허용하고, 소형의 직접-구동 설계를 가능하게 한다.
상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling)이 상기 회전자 몸체(rotor body)에 의해 둘러싸이는 영역 내에 배치됨으로써, 상기 직접-구동 전동 장치(direct-drive power train)의 총 길이가, 상기 커플링이 변속기(gear box)내의 상기 전기적 발전기 및 상기 윈드 터빈(wind turbine)의 사이에 위치하는, 종전의 간접-구동 전동 장치(indirect-drive power train)에 비하여 줄어든다. 상기 직접-구동 전동 장치(direct-drive power train)의 줄어든 길이는 줄어든 구동 샤프트(drive shaft) 길이 및 상기 나셀(nacelle)의 줄어든 총 길이로 충족된다. 이는 무게가 줄어든 간단한 설계라는 결과를 가져오는 점에서 유익하다.
도 1은 윈드 터빈(wind turbine)의 투시도이다.
도 2는 도 1의 상기 윈드 터빈(wind turbine)의 측면단면도이다.
도 3은 상기 발전기 고정자 어셈블리(generator stator assembly)의 투시도이다.
도 4는 상기 윈드 터빈(wind turbine) 발전기의 측면단면도이다.
도 5는 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)의 투시도이다.
도 6은 상기 내측 클램핑 판의 배면도이다.
도 7은 마찰 패드(friction pad)의 투시도이다.
도 8은 구동 워셔(drive washer) 및 토크 너트(torque nut)의 일부를 단면도로 보여주는 텐셔너의 투시도이다.
이제 도 1을 참조하면, 윈드 터빈(wind turbine, 10)은 허브(24)에 연결된 블레이드들(blades, 22)을 가진 터빈 회전자(turbine rotor, 20)를 포함한다. 상기 윈드 터빈(wind turbine, 10)은 상기 발전기(30) 허브(24) 사이에서 연장된 구동 샤프트(drive shaft, 90)로 구동되는 전기적 발전기(eletrical generator, 30) 또한 포함한다. 상기 발전기(30)는, 나셀(nacelle, 26)의 일단 안의 개구를 관통하여 돌출된 상기 터빈 회전자(turbine rotor, 20)와 함께, 도 1의 부분단면도와 같이, 나셀(nacelle, 26) 내에 수용된다. 아래에 보다 상세히 서술되듯이, 상기 발전기(30)는 낮은 주파수 응용들에서의 사용을 위해 구성되고, 상기 터빈 회전자(turbine rotor, 20)와 같은 주파수로 회전한다. 예를 들면, 상기 도시된 실시예에서, 상기 발전기(30)는 11 알피엠(rpm) 정도에서 작동하고 8 메가 와츠의 전력을 생성하도록 구성된다.
이제 도 2를 참조하면, 발전기(30)는 회전자 어셈블리(rotor assembly, 60) 및 고정자 어셈블리(stator assembly, 40)를 포함하는 회전하는 초전도 기계이다. 아래에 보다 상세히 서술되듯이, 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly, 60)는 상기 회전자(rotor) 및 고정자 어셈블리(stator assembly)들이 구동 샤프트(drive shaft, 90) 및 발전기(30)의 길이 축(longitudinal axis, 15)과 같은 축을 가지도록 상기 고정자 어셈블리(stator assembly, 40) 내에서 지지된다.
도 3을 참조하면, 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly, 40)는 고정자 코어(stator core, 42) 및 상기 고정자 코어(stator core, 42) 내에 지지되는 고정자 와인딩들(stator windings, 46)을 포함한다. 상기 고정자 코어(stator core, 42)는 합판으로 된 고리모양의 강자성의 판들(44)의 어셈블리로 형성된 속이 빈 원통형의 몸체이다. 상기 고정자 와인딩들(stator windings)은, 상기 개개의 구리 선 전도체들(미도시)이 전도 손실(conduction losses)을 줄이는 패턴을 형상하기 위해 뒤틀리거나 및/또는 엮여있는, 교차된 케이블 선들(transposed wire cables, 미도시)로 형성된다. 교차된 케이블들은 리츠(Litz) 선, 루더포드(Rutherford) 선, 로벨(Robel) 선, 또는 어떠한 다른 적합한 교차된 선을 포함할 수 있다. 상기 교차된 케이블들은 다이아몬드 또는 크랭크 모양과 같은 종래의 형태를 가진 길게 늘어진 멀티-턴 고정자 와인딩(stator windings, 46)을 형성하기 위하여 상기 발전기(30)의 상기 길이 축(longitudinal axis, 15)을 가로지르는 축을 둘러서 감겨있고, 상기 고정자 와인딩들(stator windings, 46)은 종전의 수단에 의해 냉각된다.
도 4를 참조하면, 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly, 60)는 전자기 차폐막(electromagnetic shield, 50)으로 둘러싸인 토크 전달 어셈블리(torque transfer assembly, 80) 및 회전자 와인딩 어셈블리(rotor winding assembly, 62)를 포함한다. 상기 전자기 차폐막(electromagnetic shield, 50)은, 상기 고정자 전류들로부터 생성되는 비동기적 필드들(asynchronous fields)을 약하게 함으로써 상기 회전자 와인딩 어셈블리(rotor winding assembly, 62) 내에서 회전자 와인딩(rotor winding, 64)을 보호하는, 전도성의, 비-자기적 재료를 포함한다. 이에 더하여, 상기 전자기적 차폐막(electromagnetic shield, 50)은 상기 회전자 와인딩 어셈블리(rotor winding assembly, 62)를 상기 고정자 어셈블리(stator assembly, 40)에서 생성된 열로부터 보호한다.
상기 회전자 와인딩 어셈블리(rotor winding assembly, 62)는, 심축(mandrel, 66)을 둘러 감싸는 고-온 초전도체(HTS)로 각각 형성된, 다수의 회전자 와인딩(rotor winding, 64)을 포함한다. 다른 구성이 가능함에도, 본 실시 예의 상기 회전자 와인딩(rotor winding, 64)은 레이스트랙(racetrack) 구성으로 형성된 소수의 HTS 서브-코일들(HTS sub-coils)을 포함한다. 그의 전체 내용이 여기에 참조로 포함되는 미국특허 제6,509,819호는 예시적인 회전자 코일 구성들을 보다 상세히 논의한다. 상기 회전자 와인딩들(rotor windings, 64) 및 심축(mandrel, 66)은 원통형의 회전자 와인딩 지지 튜브(rotor winding support tube, 68) 상에 배치되고, 상기 회전자 와인딩들(rotor windings, 64), 심축(mandrel, 66) 및 회전자 와인딩 지지 튜브(rotor winding support tube, 68)는 저온 유지 장치(cryostat, 70)의 내부에 모두 에워싸여 있다.
상기 회전자 와인딩들(rotor windings, 64)은 상기 회전자 지지 튜브(rotor support tube, 68)를 통해 전도 냉각된다. 일부 실시 예들에서, 냉각 튜브들(미도시)은 상기 회전자 와인딩들(rotor windings, 64)을 매개하는 상기 회전자 지지 튜브(rotor support tube, 68)의 외측 표면에 용접된다. 다른 실시 예들에서, 상기 냉각 튜브들은 상기 심축(mandrel, 66) 및/또는 와인딩들(64) 자체에 배치될 수 있다. 또는, 상기 회전자 와인딩들(rotor windings, 4)을 냉각시키는 다른 방법들은 상기 냉각 튜브들의 배열을 대체할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시 예들에서, 기체 헬륨이 상기 회전자 와인딩들(rotor windings, 64)을 식히기 위하여 상기 저온 유지 장치(cryostat, 70) 내부에서 순환된다. 상기 회전자 와인딩 어셈블리(rotor winding assembly, 62)로 상기 기체 헬륨의 유입 및 유출 흐름을 허용하는 상기 냉각수 공급 라인들(미도시)은 회전하는 결합에-고정된(stationary-to-rotating union) 동축 헬륨 이송 커플링(미도시)을 통해 지나간다.
상기 토크 이송 어셈블리(torque transfer assembly, 80)는 상기 회전자 와인딩 어셈블리(rotor winding assembly, 62)에 대하여 방사상으로 안쪽으로 배치되고, 상기 고정자 어셈블리(stator assembly, 40) 내에서 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly, 60)를 동축으로 회전가능하도록 지지한다. 또한, 상기 토크 이송 어셈블리(torque transfer assembly, 80)는 상기 회전자 와인딩 어셈블리(rotor winding assembly, 62)를 지지하고 상기 회전자 와인딩 어셈블리(rotor winding assembly, 62)로부터 생성된 회전력들을 구동 샤프트(drive shaft, 90)로 이송한다.
상기 토크 이송 어셈블리(80)는 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)를 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)에 연결하는 토크 제한 커플링(torque limiting coupling, 100), 상기 고정자 어셈블리(stator assembly, 40) 및 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)에 대하여 상기 지지 튜브(68)를 지지하고 배치하는 회전자 몸체(rotor body, 82)를 포함한다. 구동 샤프트(drive shaft, 90)의 일 단부(94)는 상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling, 100)을 통하여 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)에 연결되어 있다. 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)의 타 단부(92)는 지지 베어링(support bearing, 28)을 통해 상기 나셀(nacelle, 26)에 의해 지지된다(도 2에 가장 잘 나타나 있다.). 상기 회전자 몸체(rotor body, 82), 토크 제한 커플링(torque limiting coupling, 100) 및 구동 샤프트(drive shaft, 90)는 상기 저온 유지 장치(cryostat, 70)에 의해 정해지는 상기 냉각 영역의 외부에 위치하고, 따라서 상온(ambient temperature)에서 작동한다.
도 5를 참조하면, 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)는 상기 회전자 와인딩 어셈블리(rotor winding assembly, 62)를 상기 지지 튜브(68)를 통하여 단단하게 지지하고, 상기 지지 튜브(68)로부터 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)로 토크를 전달하는 속이 빈 원통형의 부재이다. 또한, 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)는 강자성의 재료로 형성되고, 따라서 상기 HTS 와인딩들(64, 오직 하나의 HTS 와인딩이 상기 도면에 나타나있다)에 의해 생성된 자기장을 위해 자기저항이 적은 경로를 제공하며, 그렇게 함으로써 상기 고정자 어셈블리(stator assembly, 40)를 연결하는 플럭스 경로(flux path)를 통하는 자속(magnetic flux)의 양을 증가시킨다. 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)는 저온 유지 장치(cryostat, 70)의 내측 표면과 마주보는 외측 표면(86), 및 상기 외측 표면(86)과 마주보는 내측 표면(84)을 포함한다. 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)의 내측 표면(84)은 방사상으로 안쪽으로 돌출된 플랜지(flange, 88)를 포함한다. 상기 플랜지(flange, 88)는 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)의 축상 정중선(axial midline)에 대략 위치하고, 상기 내측 표면(84)을 따라 원주의 방향으로 연장된다. 상기 플랜지(flange, 88)는 상기 플랜지(flange)의 방사상-가장 안쪽 부분에 대응되는 접촉 부분(89)을 포함한다. 상기 토크 제한 장치(torque limiting device, 100)와의 협동에 있어서, 상기 플랜지(flange, 88)는 후술될 바와 같이 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)와 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90) 사이의 단단한 연결을 제공한다.
도 4 및 6을 참조하면, 상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling, 100)은 상기 회전자 몸체(rotor body)에 의해 둘러싸인 영역에 배치되고, 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)를 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)에 연결한다. 구체적으로, 상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling)은 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)의 일 단부(94)에 고정되고 상기 고정자 어셈블리(stator assembly, 40) 내의 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly, 60)를 지지한다. 상기 커플링(100)은 상기 플랜지(flange, 88)의 상기 접촉 부분(89)과 인접하고 마주보는 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates, 102,122)을 포함한다. 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates, 102, 122)은 평행하게 배열되고, 상기 플랜지(flange, 88)의 접촉 부분(89)은 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates, 102, 122)의 사이에 끼어있다.
상기 내부 클램핑 판(102)은 일반적으로 주변 형태(peripheral shape)가 둥글고, 상기 플랜지(flange, 88)의 접촉 부분(89)과 마주하는 접촉 표면(104), 및 상기 접촉 표면(104)과 마주보는 외측 표면(106)을 포함한다. 상기 내측 클램핑 판(102)은 그의 외측 표면(106)을 따라 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)의 단부(94)에 고정된다. 상기 접촉 표면(104)의 중심 부분(109)이 상기 플랜지(flange, 88)를 향해 내부로 돌출되어 있다. 상기 중심 부분(109)의 주변 모서리는 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)의 플랜지(flange, 88)의 내측 지름 보다 조금 작은 외측 지름을 가진 숄더(shoulder, 107)를 정의한다. 사용에 있어서, 상기 플랜지(flange, 88)의 가장 안쪽의 모서리(87)에 의해 정의되는 개구(opening, 85) 내에 상기 중심 부분(109)이 수용된다. 상기 개구(opening, 85) 내에 상기 내측 클램핑 판(102)의 중심 부분(109)을 위치시킴으로써, 상기 내측 클램핑 판(102)이 상기 회전자 몸체(rotor body, 82)에 대하여 단단하고 정확하게 중심에 위치한다.
나사선이 없는(non-threaded) 볼트 구멍들(116)의 배열은 상기 접촉 및 외측 표면들(104,106) 사이의 판(102)을 통하여 연장된다. 상기 판 중심(114)으로부터 측정된 제 1 반지름 r1을 따라 상기 볼트 구멍들(116)이 균등한 거리로 배열된다. 또한, 상기 판(102)의 주변 모서리(112)의 부근에 있는 상기 접촉 표면(104) 상에 마찰 패드들(friction pads, 150)의 어레이(array, 110)가 배열된다. 제 2 반지름 r2 및 제 3 반지름 r3의 사이에서, 상기 중심 부분(109)에 대하여 방사상으로 밖을 향하여 제공되는 접촉 지역(108) 내에 상기 어레이(array, 110)가 배치된다. 도 6에서 도시되는 바와 같이, r4가 상기 판(102)의 반지름에 대응될 때, r2 > r1 이고 r4 > r3 이다. 또한, 상기 제 1 반지름 r1은 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)의 외측 지름보다 크다. 크기가 그려지지 않은 도 6을 주목하자. 예를 들면, 도시된 실시 예에서, r1=48인치, r4=66인치, (r3+r2)/2=60인치 및 (r3-r2)=10인치이다.
도 6을 참조하면, 상기 내측 클램핑 판(102)의 각각의 접촉 표면(104)의 외측 주변 상에 있는 상기 접촉 지역(108)내에 마찰 패드들(friction pads, 150)의 어레이가 배열된다. 도시된 실시 예에서, 대량 생산 및 조립(assembly)의 용이함, 및 상기 접촉 지역(108) 전체에 걸쳐 상기 하중의 동일한 분배를 보장하기 위하서, 하나의 고리모양 패드보다는, 비교적 작은 마찰 패드들(friction pads, 150)의 어레이로 상기 마찰 표면이 제공된다.
도 7을 참조하면, 상기 접촉 표면(contact surface, 104) 상의 접촉 영역(contact region, 108)의 고리모양의 형태를 수용하도록 각각의 마찰 패드(friction pad, 150)가 형성된다. 즉, 짧고 선형인 모서리들(162)에 의해 합쳐지는 개략적으로 구부러진 긴 모서리들(160)의 쌍을 포함하는 고리 형태의 부채꼴 모양을 각 마찰 패드(friction pad, 105)가 가진다. 도시된 실시 예에서, 상기 평균적인 긴 모서리(160)는 대략 4 인치의 길이이고, 상기 짧은 모서리(162)는 대략 2 인치의 길이와 같은 치수를 상기 마찰 패드(friction pad, 150)는 가진다.
또한, 각 마찰 패드(friction pad, 150)는 금속 캐리어 플레이트(steel carrier plate, 154) 상에 형성되는 접촉 층(contact layer, 152)을 포함한다. 상기 접촉 층(contact layer, 152)은 깨짐 및 부서짐에 대한 저항을 포함하는 탁월한 충격 저항, 탁월한 내구성, 및 지속적인 높은 마찰 계수를 가지는 것을 필요로 한다. 예를 들면, 본 적용 예에 있어서, 0.36의 마찰 계수가 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 상기 접촉 층(contact layer, 152)은 공업용 브레이크 및 클러치 응용들에 자주 사용되는 케블라(Kevlar?) 섬유 합성물로 형성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 상기 접촉 층(contact layer, 152)은 클리버랜드, 오에이치 주식회사(Inc. of Cleveland, OH)의 트리브코(Trivco)의 브레이크텍스(Breaktex?) 피-42(P-42) 상표로서 판매되는 재료로 형성된다. 납작한 볼트 구멍들(156)에 수용되는 볼트들(미도시)을 사용하여 각 마찰 패드(friction pad, 150)가 상기 클램핑 판들(102, 122)의 접촉 표면(contact surface, 104)에 장착된다.
상기 볼트 구멍들(116)의 구성을 제외하고, 상기 내측 클램핑 판(102)의 구조와 상기 외측 클램핑 판(122)의 구조는 실질적으로 유사하다. 따라서, 공통된 구조들은 여기에서 공통된 참조 번호들로 표기될 것이며, 상기 외측 클램핑 판(122)의 설명은 생략될 것이다. 상기 외측 클램핑 판(122)에서, 상기 볼트 구멍들(116)은 상기 외측 클램핑 판(122) 내에서 끝나고(terminate), 나사산이 형성된다(threaded).
상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling, 100)에서, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates, 102, 122)의 각각의 접촉 표면들(104) 사이에 상기 플랜지(flange, 88)의 접촉 부분(contact portion, 89)이 배치되도록 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates, 102, 122)이 배열된다. 더 구체적으로, 상기 플랜지(flange, 88)의 접촉 부분(contact portion, 89)은 마찰 패드들(friction pads, 150)의 각각의 어레이들(arrays, 110) 사이에 배치된다.
이에 더하여, 상기 내측 클램핑 판(102)을 통하여 연장되고 상기 외측 클램핑 판(122)의 나사산이 형성된 볼트 구멍들(106)에 맞물리도록 볼트들(200)은 상기 볼트 구멍들(116) 내에 제공된다. 일부 실시 예들에서, 카네기 피에이 주식회사의 수퍼볼트(Superbolt)에 의해 생산되는 수퍼볼트(Superbolt?)의 상표로서 부품 번호 에스비12(SB12)로 판매되는 타입의 텐셔너들(tensioners, 210)과 함께 상기 볼트들(200)이 사용된다.
도 8을 참조하면, 수퍼볼트(Superbolt?) 텐셔너들(tensioners, 200)은 상기 볼트(200)의 일단부들에 수용될 수 있는 치수를 가진 구동 너트(drive nut, 212), 상기 볼트(200)의 주변을 둘러 상기 구동 너트를 통해 연장되는 여러 개의 작은 잭볼트들(jackbolts, 216), 및 상기 잭볼트들(jackbolts, 216)이 대비하여 구동되는 단단하고, 납작한 표면을 제공하는 워셔(washer, 214)를 포함한다. 사용시, 상기 구동 너트(drive nut, 212)는 상기 볼트(200)의 단부 상에서 손으로 조여지고, 그리하여 상기 잭볼트들(jackbolts 210)은 수 공구들(hand tools)을 사용하여 조여진다. 그렇게 함으로써, 각각의 볼트(200)는 순수한 장력(tension)에서 쉽고 정확하게 장착된다.
상기 볼트들(200) 및 텐셔너들(210)은 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates, 102, 122)을 서로를 향해 끌어당기며, 적어도 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates) 각각의 r2 및 r4 사이의 부분이 상기 플랜지(flange, 90)의 접촉 부분(contact portion, 89)에 대하여 눌려진다. 상기 볼트들(200)의 배열 및 구성은 균등하고(even) 일관되며(consistent) 잘 정의된(well defined) 압력을 상기 마찰 패드들(friction pads, 150)의 어레이에 제공한다. 상기 균등하고(even) 일관된(consistent) 압력은 상기 마찰 패드들(friction pads, 150)에 하중의 분배가 균등하게(even) 적용되는 것을 보장한다.
상기 도시된 실시 예에서, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates, 102, 122)은 상기 볼트들(200)을 사용하여 상기 플랜지(flange, 88)의 접촉 부분(89)에 대하여 눌려져 예압된다(pre-loaded). 상기 마찰 패드들(friction pads, 150)의 마찰 속성들에 따라, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates, 102, 122)은 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)의 정상 동작 토크를 위해 상기 플랜지(flange, 88)에 대하여 고정된다. 상기 도시된 실시 예에서, 예압하는데(pre-loaded) 사용된 상기 압력은 750psi이다. 더욱이, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates, 102, 122)은 기 설정된 또는 더 큰 값의 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange, 88)에 대하여 미끄러져 상기 커플링(100) 내에 미끄럼 면(slip plane, 124)을 정의한다. 특히, 충분한 토크가 상기 클램핑 판들(102, 122)에 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)를 통하여 인가될 때, 상기 마찰 패드들(friction pads, 150)은 상기 접촉 부분(contact portion, 89)에 상응하는 상기 플랜지(flange, 88)의 표면들(surfacces, 84, 86)에 대하여 미끄러진다. 일부 실시 예들에서, 상기 정상 동작 토크(normal operating torques)의 두배인 구동 샤프트(drive shaft)의 토크에서 상기 클램핑 판들(102, 122)은 상기 플랜지(flange, 88)에 대하여 미끄러지도록 구성된다.
풀-페이즈 결함(full-phase fault)의 경우에는, 상기 구동 샤프트(drive shaft, 90)에 인가되는 토크는 상기 정상 동작 토크의 7배 만큼 높을 수 있다. 적은 크기에서의 결함인 때에도, 상기 정상 동작 토크의 두배의 토크가 인가된 결과를 예를 들면, 상기 윈드 터빈(wind turbine, 10)에 비용적인 손상을 초래할 수 있다. 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly, 60), 상기 고정자 어셈블리(stator assembly, 40) 및 나셀(nacelle, 26)이 시스템 실패의 상황에서 고장나지 않음을 보장하도록 상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling, 100)이 동작한다.
상기 발전기(30)에서의 사용을 위한 상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling, 100)의 선택되어 설명된 실시예가 보다 상세히 전술되어 있다. 상기 제공되는 발명의 작동되는 예제가 전술되었지만, 상기 제공되는 발명은 전술한 작동 예제에 제한되지 않고, 청구항에서 출발한 상기 제공된 발명을 벗어나지 않고 다양한 설계 변경들이 수행될 수 있을 것이다.
예를 들면, 여기에 설명된 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly)는 발전기에 사용함에 제한되지 않고, 모터들을 포함하는 회전 전기 기계(rotating eletrical machine)의 다른 유형들로 사용될 수 있다.
또 다른 예를 들면, 상기 토크 제한 커플링(torque limiting coupling, 100)을 포함하는 상기 발전기(30)는 오직 설명을 위한 목적으로만 제공된 여기에 기재된 규모(scale), 하중들(loads) 및 치수들(dimensions)에 제한되지 않는다.
이에 더하여, 상기 제공된 발명을 분명하게 하기 위하여 필수적으로 고려되는 구조들만이 여기에 설명된 것으로 이해되어야 한다. 다른 종래의 구조, 그리고 상기 시스템의 보조적이고 부수적인 요소들이 상기 분야의 기술자들에게 알려졌거나 이해되었을 것이라고 가정된다.

Claims (18)

  1. 허브 및 상기 허브에 지지되는 블레이드들(blades)을 포함하는 터빈 회전자(turbine rotor), 및
    고정자(stator) 및 상기 고정자(stator) 내에 회전가능하게 배치된 발전기 회전자(generator rotor)를 포함하는 발전기(generator)를 포함하되, 상기 발전기 회전자(generator rotor)는
    회전자 샤프트(rotor shaft),
    발전기 회전자 몸체(generator rotor body) - 여기서, 상기 회전자 몸체(rotor body)는 속이 빈 원통형의 부분, 및 상기 원통형의 부분의 내측 표면으로부터 방사상으로 안쪽을 향하여 돌출되고 상기 내측 표면을 따라 원주형으로 연장된 플랜지(flange)를 포함함 -, 및
    상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)를 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)로 연결하는 토크 제한 장치(torque limiting device)를 포함하고,
    상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 고정자(stator) 내의 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)를 지지하도록 구성되고 상기 고정자(stator)에 대하여 상기 회전자 몸체(rotor body)의 동축 회전을 허용하도록 구성되며, 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)을 포함하여, 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 사이에 상기 플랜지(flange)의 부분이 배치되도록 상기 클램핑 판들이 배열되는 풍력 발전기의 전동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브 및 상기 발전기 회전자(generator rotor)가 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 의해 연결되고, 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)는 상기 허브와 동일한 주파수(frequency)로 회전하는 전동장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)를 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)로부터 기 설정된 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torque)에서 분리하도록 더 구성된 전동장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 미끄럼 면(slip plane)을 포함하는 전동장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 회전자 몸체(rotor body) 및 상기 회전자 샤프트(rotor shaft) 사이에 배치되는 미끄럼 면(slip plane)을 포함하는 전동장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기 회전자 몸체(generator rotor body)는
    상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)이 서로를 향해 끌어 당기도록 구성되어 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 각각의 부분이 상기 플랜지(flange)의 부분에 인접하는 잠금 장치(fastener)를 더 포함하되,
    상기 내측 클램핑 판이 상기 발전기 회전자 샤프트(generator rotor shaft)에 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 기 설정된 값보다 작은 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 적어도 기 설정된 값의 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 미끄러지는 전동장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 부분이 그의 표면에 부착된 마찰 패드(friction pad)를 포함하는 전동장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 부분이 그의 표면에 마찰 패드들(friction pads)의 어레이(array)를 포함하는 전동장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 잠금 장치(fastener)가 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 각각의 부분들 및 상기 플랜지(flange)의 전체에 걸쳐 압축 하중을 균등하게 분배하도록 구성된 볼트들을 포함하는 전동장치.
  10. 회전자 샤프트(rotor shaft);
    상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 동축으로 연결된 회전자 몸체(rotor body) - 여기서, 상기 회전자 몸체(rotor body)는 속이 빈 원통형의 부분, 및 상기 원통형 부분의 내측 표면으로부터 방사상으로 안쪽을 향하여 돌출되고 상기 내측 표면을 따라 원주형으로 연장된 플랜지(flange)를 포함함 -; 및
    상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 대하여 상기 회전자 몸체(rotor body)를 지지하도록 구성된 회전자 지지 부재(rotor support member)를 포함하되,
    상기 회전자 지지 부재(rotor support member)는 기 설정된 정도의 토크에서 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)로부터 상기 회전자 몸체(rotor body)를 분리하도록 구성된 토크 제한 장치(torque limiting device)를 포함하고,
    상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)을 포함하여, 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 사이에 상기 플랜지(flange)의 부분이 배치되도록 상기 클램핑 판들이 배열되는 전기 회전 기계(electric rotating machine)의 회전자 어셈블리(rotor assembly).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 회전자 몸체(rotor body)에 의해 둘러싸인 영역 내에서 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly) 내에 배치되고, 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 회전자 몸체(rotor body)와 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)를 연결하는 회전자 어셈블리(rotor assembly).
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전자 몸체(rotor body)는
    상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)이 서로를 향해 끌어당기도록 구성되어 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 각각의 부분이 상기 플랜지(flange)의 상기 부분에 인접하는 잠금 장치(fastener)를 더 포함하고,
    상기 내측 클램핑 판은 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 기 설정된 값보다 작은 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 적어도 기 설정된 값의 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 미끄러지는 회전자 어셈블리(rotor assembly).
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 부분은 그의 표면에 부착된 마찰 패드들(friction pads)의 어레이(array)를 포함하는 전동장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 잠금 장치(fastener)는 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 각각의 부분들 및 상기 플랜지(flange)의 전체에 걸쳐 압축 하중을 균등하게 분배하도록 구성된 볼트들을 포함하는 전동장치.
  15. 고정자 어셈블리(stator assembly);
    상기 고정자 어셈블리(stator assembly) 내에 회전가능하고 동축으로 배치된 회전자 어셈블리(rotor assembly)를 포함하고,
    상기 회전자 어셈블리(rotor assembly)는
    회전자 몸체(rotor body) - 여기서, 상기 회전자 몸체(rotor body)는 속이 빈 원통형의 부분, 및 상기 원통형의 부분의 내측 표면에서 방사상으로 안쪽을 향하여 돌출되고 상기 내측 표면을 따라 원주형으로 연장된 플랜지(flange)를 포함함 -;
    상기 회전자 몸체(rotor body)의 길이 축(longitudinal axis)과 일치하는 회전자 샤프트(rotor shaft); 및
    상기 회전자 몸체(rotor body)에 의해 둘러싸인 영역 내의 상기 회전자 어셈블리(rotor assembly) 내에 배치된 토크 제한 장치(torque limiting device)를 포함하며,
    상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 상기 회전자 몸체(rotor body) 및 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)를 연결하고 기 설정된 정도의 토크에서 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)로부터 상기 회전자 몸체(rotor body)를 분리하도록 구성되며, 상기 토크 제한 장치(torque limiting device)는 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)을 포함하고, 상기 클램핑 판들은 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 사이에 상기 플랜지(flange)의 부분이 배치되도록 배열된 전기 회전 기계(electric rotating machine).
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 회전자 몸체(rotor body)는
    상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)이 서로를 향하여 끌어당기도록 구성되어 상기 외측 및 내측 클램핑 판들(outer and inner clamping plates)의 각각의 부분이 상기 플랜지(flange)의 부분에 인접하는 잠금 장치(fastener)를 더 포함하되,
    상기 내측 클램핑 판은 상기 회전자 샤프트(rotor shaft)에 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 기 설정된 값보다 작은 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 고정되고, 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)은 적어도 기 설정된 값의 회전자 샤프트 토크(rotor shaft torques)에서 상기 플랜지(flange)에 대하여 미끄러지는 전기 회전 기계(electric rotating machine).
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 부분이 그의 표면에 부착된 마찰 패드들(friction pads)의 어레이(array)를 포함하는 전동장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 잠금 장치(fastener)는 상기 내측 및 외측 클램핑 판들(inner and outer clamping plates)의 각각의 부분들 및 상기 플랜지(flange)의 전체에 걸쳐 압축 하중을 균등하게 분배하도록 구성된 볼트들을 포함하는 전동장치.
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