KR20130079359A - 윈드 터빈 - Google Patents

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KR20130079359A
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다니엘 카스텔 마르티네즈
카를로스 카사노바스 베르메조
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알스톰 윈드, 에스.엘.유.
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Abstract

윈드 터빈은 하나 이상의 블레이드를 갖는 허브(10)를 포함하고, 언급된 허브(10)는 프레임(20) 상에 회전가능하게 장착되고 샤프트(30)에 작동적으로 결합되며, 언급된 샤프트(30)는 언급된 프레임(20)의 적어도 부분적으로 내부에 제공되고, 복수의 스포크(44)가 실질적으로 방사상으로 연장하는 중심 피스(40)가 언급된 샤프트(30) 상에 장착되며, 허브(10)에는 둘레를 따라 배열된 복수의 축방향 돌출부(14)가 제공되고, 플렉시블한 엘리먼트(42)는 스포크(44)를 언급된 돌출부(14)에 연결하도록 배열된다.

Description

윈드 터빈{WIND TURBINE}
본 발명은 윈드 터빈에 관한 것이다.
현대의 윈드 터빈은 전기 그리드에 전기를 공급하도록 흔히 사용된다. 이러한 종류의 윈드 터빈은 로터 허브를 갖는 로터 및 복수의 블레이드를 일반적으로 포함한다. 로터는 블레이드 상의 윈드의 영향 하에서 회전으로 설정된다. 로터 샤프트의 회전은 제너레이터 로터("직접적으로 구동됨")를 직접적으로 구동하거나 또는 기어박스의 사용을 통해 구동한다.
기어박스는 윈드 터빈의 가장 유지-집약적인 컴포넌트 중 하나를 형성한다. 그들은 정기적으로 점검될 필요가 있고 항상 그들의 기대되는 사용 기간을 충족시키지 못하고; 기어박스 또는 그것의 부분의 일부는 때때로 이르게 교체될 필요가 있다. 이것은 기어 박스가 영향받는 높은 하중 및 변동 하중 때문이다. 특히, 로터 샤프트를 통해 기어박스에 전달될 수 있는 블레이드 상의 굽힘(bending) 하중은 손상을 준다.
굽힘 하중의 전달 및 블레이드와 허브로부터 제너레이터로의 변형의 야기는 윈드 터빈 구성에 달려있다. 대개의 종래의 윈드 터빈에서, 로터 허브는 로터 샤프트의 단부 상에 장착된다. 로터 샤프트는 윈드 터빈 타워의 탑 상의 나셀 내의 지지 구조에서 회전가능하게 장착된다. 따라서 로터는 토크를 전달하는 돌출형(overhanging) 구조를 형성하나, 블레이드 상의 하중 및 허브와 블레이드의 중량으로 인한 주기적인 굽힘 하중을 추가적으로 전달한다. 이들 굽힘 하중은 제너레이터에 전달되어(직접 구동 터빈의 경우에) 에어 갭 변화를 야기하거나 또는 기어박스에 전달되어 기어박스에 변동 하중을 야기한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 전방으로 연장하는 프레임을 갖는 윈드 터빈 타워를 제공하는 것이 예를 들어, ES 2 163 362로부터 공지된다. 복수의 블레이드를 갖는 로터 허브가 장착되고 언급된 프레임 위로 회전할 수 있으며; 로터 허브는 언급된 프레임 내에 위치된 로터 샤프트에 결합된다. 그러한 윈드 터빈이 도 1에 도식적으로 나타난다. 도 1에서, 윈드 터빈(100)은 언급된 프레임의 말단부에서 프레임(170) 위에 회전가능하게 장착되는 허브(110)를 포함한다. 프레임(170)은 타워(180) 위에 장착된다. 결합 엘리먼트(120)는 로터 샤프트(130)를 허브(110)에 결합시킨다. 로터 샤프트(130)의 회전이 기어박스(140)로 제너레이터(160)를 구동하는 출력 샤프트(150)의 제 1 회전으로 변환된다.
선행 기술 결합에서, 중심 피스는 수축식 디스크를 갖는 로터 샤프트 상에 장착된다. 중심 피스의 환형 림의 둘레를 따라서 복수의 홀이 제공된다. 엘라스틱 부싱에 제공된 볼트는 중심 피스를 허브에 연결하도록 사용된다. 엘라스틱 부싱은 로터 샤프트의 종방향으로 결합을 더 유연하게 한다.
프레임 상에 장착된 허브를 포함하는 이러한 종류의 구성으로, 허브 및 블레이드의 중량으로 인한 하중이 프레임을 통해 타워로 더 직접적으로 전달되는 반면에, 로터 샤프트는 기어박스(및/또는 제너레이터)에 주로 토크를 전달하고, 따라서 구동 트레인에서 원치않는 하중 및 변형을 어느 정도까지 피한다. 이것은 다른 선행 기술 윈드 터빈에 대한 개선을 나타내지만, 블레이드로부터 로터 샤프트로의(그리고 로터 샤프트를 통한 기어박스로의) 굽힘 하중의 전달이 전부 회피될 수 없다.
또한, 복수의 볼트로 결합을 장착하는 것은 번거롭고 시간 소비적이며 따라서 값비싼 작업이다. 유지, 점검 또는 수리를 위해 결합을 분해하는 것도 물론 번거롭다. 더욱이 정렬 불량은 로터 샤프트, 결합 및 허브에 스트레스를 유도하기 때문에 로터 샤프트가 완벽하게 정렬되는 것은 이러한 구성에서 중요하다. 이들 스트레스는 예를 들어, 피로 문제를 유도할 수 있다. 따라서 설치 프로세스는 허브에 대해 로터 샤프트를 완벽하게 정렬할 필요 때문에 더 복잡해진다.
또한, 그렇게 많은 볼트와 플렉시블한 엘리먼트(예, 윈드 터빈 당 각각 대략적으로 30개)를 구비하는 것은 로지스틱스를 복잡하게 할 수 있는 파트 카운트를 현저하게 상승시킨다.
따라서 블레이드로부터 로터 샤프트로의 굽힘 하중의 전달이 더 감소되는 윈드 터빈에 관한 요구가 여전히 존재한다. 감소된 파트 카운트를 갖고 설치 및 유지하기가 더 쉬운 윈드 터빈에 관한 요구 역시 존재한다.
위에 언급된 요구를 적어도 부분적으로 충족시키는 윈드 터빈을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
제 1 측면에서, 본 발명은 하나 이상의 블레이드를 갖는 허브를 포함하는 윈드 터빈을 제공하고, 언급된 허브는 프레임 상에 회전가능하게 장착되고 샤프트에 작동적으로 결합되며, 언급된 샤프트는 언급된 프레임의 적어도 부분적으로 내부에 제공되고, 복수의 스포크가 실질적으로 방사상으로 연장하는 중심 피스가 언급된 샤프트 상에 장착되며, 허브에는 둘레를 따라 배열된 복수의 축방향 돌출부가 제공되고, 플렉시블한 엘리먼트가 스포크를 언급된 돌출부에 연결하도록 배열된다.
본 발명의 이러한 측면에서, 토크와는 다른 하중에 대한 허브와 샤프트 사이의 결합의 스티프니스가 선행 기술 시스템과 비교해서 현저하게 감소될 수 있다. 이것은 허브로부터의 토크가 샤프트에 효과적으로 전달되나, 모든 다른 하중의 전달은 실질적으로 감소된다는 것을 의미한다. 또한, 파트 카운트는 현저하게 감소될 수 있고 허브와 로터 샤프트 사이의 연결의 장착이 훨씬 더 쉽게 이루어질 수 있다. 이러한 구성의 또 다른 측면은 허브에 대해 로터 샤프트를 완벽하게 정렬해야할 필요가 더는 없다는 것이다. 제작 공차로 인해 가능한 불량 정렬이 플렉시블한 엘리먼트에 의해 흡수될 수 있다.
이러한 점에서, "플렉시블한" 엘리먼트는 적어도 하나의 방향에서 하중에 대해 상대적으로 쉽게 변형하거나 휘어지는(yield)("받아들이는") 엘리먼트인 것으로 이해되어야만 한다. 그들은 임의의 적합한 물질, 예를 들어, 엘라스토머 물질, 또는 엘라스토머와 금속의 조합 또는 더 다른 적합한 물질로 만들어질 수 있다. 엘리먼트는 그들의 형상, 물질, 포지셔닝, 장착 또는 이들의 조합으로 인해 그들의 플렉시블한 특징을 얻을 수 있다.
일부 실시예에서, 언급된 플렉시블한 엘리먼트가 프리-로드되고(pre-loaded): 엘리먼트는 돌출부와 스포크 사이에 압축되며, 그래서 그들은 윈드 터빈의 작동 동안 느슨해질 수 없다.
본 발명의 일부 실시예에서, 언급된 돌출부의 각각은 (언급된 플렉시블한 엘리먼트를 통해) 한 쌍의 언급된 스포크에 연결된다. 따라서 허브의 돌출부의 각각은 한 쌍의 스포크 사이에 위치된다. 일 실시예에서, 허브는 세 개의 돌출부를 포함하고 중심 피스는 세 쌍의 스포크를 포함한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 두 개, 네 개, 다섯 개, 여섯 개와 같은, 다른 수의 돌출부 및 쌍들의 스포크가 사용될 수 있다. 세 개 이상의 돌출부 및 쌍들의 스포크를 갖는 구성은 더 밸런싱된 다이나믹 로딩의 이점을 가진다.
본 발명의 일부 실시예에서, 언급된 중심 피스는 스포크의 이웃하는 쌍들 사이에 환형 세그먼트를 더 포함한다. 바람직한 실시예에서 언급된 환형 세그먼트는 적어도 하나의 홀을 포함한다. 이들 홀은 허브 또는 허브의 베어링으로의 접근을 제공할 수 있다. 그로써 그들은 유지 및 점검을 용이하게 한다.
또 다른 실시예에서, 언급된 스포크의 각각이 한 쌍의 언급된 돌출부에 연결된다. 더 다른 실시예에서, 윈드 터빈은 동일한 수의 스포크 및 돌출부를 포함한다. 스포크와 돌출부의 수가 이들 실시예에서 역시 자유롭게 변화될 수 있다는 것이 명백할 것이다.
선택적으로, 언급된 중심 피스가 수축식 디스크를 갖는 언급된 샤프트 상에 장착된다. 다른 실시예에서, 중심 피스는 다른 방식으로 샤프트에 연결될 수 있다: 예를 들어, 볼트된 연결, 용접, 브레이징, 접착제를 사용하여, 열 간섭의 프로세스를 통해, 또는 샤프트 상에 제공된 예를 들어, 세레이션을 사용하는 형태 맞춤(form fit), 위에 언급된 것들의 조합, 또는 더 다른 방법들. 적합한 연결 방법의 선택은 예를 들어, 분해되는 결합을 위해 가능한 요구에 의존할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 로터 샤프트는 실질적으로 튜블러 중공 샤프트일 수 있다. 샤프트 상의 감소된 하중으로 인해, 샤프트는 종래의 솔리드 샤프트 대신에 튜블러일 수 있다. 그러나 본 발명의 다른 실시예에서, 종래의 솔리드 샤프트가 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 언급된 플렉시블한 엘리먼트의 스티프니스가 적응될 수 있다. 이 측면에서, 엘리먼트의 스티프니스가 환경에 부합해서 조절될 수 있다(예, 유지 동안).
본 발명의 일부 실시예에서, 언급된 플렉시블한 엘리먼트 중 적어도 하나의 스티프니스는 언급된 플렉시블한 엘리먼트 중 적어도 또 다른 하나의 스티프니스와 다르다.
본 발명의 일부 실시예에서, 언급된 플렉시블한 엘리먼트는 엘라스틱이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 언급된 플렉시블한 엘리먼트는 비스코-엘라스틱이다. 플렉시블한 엘리먼트는 그들의 변형이 적용된 하중에 비례한다는 점에서 엘라스틱일 수 있다. 그들은 또한 그들이 시간-의존적인 스트레인을 나타낸다는 점에서 비스코-엘라스틱일 수 있다. 일반적으로 윈드 터빈에 발생하는 진동에 의존해서, 엘라스틱, 비스코-엘라스틱 또는 더 다른 엘리먼트의 적용이 유익할 수 있다.
일부 실시예에서, 플렉시블한 엘리먼트는 각각 유압식 챔버를 포함할 수 있다. 바람직하게 이들 실시예에서, 유압식 챔버를 포함하는 엘리먼트는 하나 이상의 유압식 회로에 의해 연결된다. 바람직한 실시예에서, 윈드 터빈 로터 토크에 의해 압축되는 플렉시블한 엘리먼트는 방사상 하중이 다양한 스트럿(struts)과 돌출부 사이에 동일하게 나누어지도록, 공통 유압식 회로에 연결될 수 있다. 유사하게, 윈드 터빈 로터 토크에 의해 압축해제되는 중인 플렉시블한 엘리먼트 역시 또 다른 공통 유압식 회로에 연결될 수 있다. 이러한 종류의 구성은 예를 들어, 제너레이터 로터와 윈드 터빈 로터의 축들의 방사상 정렬 불량에 의해 야기될 수 있는 허브로부터 제너레이터 로터로 전달되는 방사상 하중의 감소를 허용한다.
일부 실행에서, 플렉시블한 엘리먼트의 유압식 회로는 예를 들어, 구동 트레인의 비틀림의 고유주파수에 영향을 미치도록 또는 능동 감쇠를 사용하여 진동에 대응하거나 그러한 회로로부터 유압식 유체를 릴리스하는 것에 의해 피크 하중을 감소시키도록 능동적으로 제어될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 실질적으로 앞서 설명된 바와 같이 윈드 터빈을 조립하는 방법을 제공하고, 그 방법은: 프레임 상에 허브를 장착하는 단계, 프레임에 로터 샤프트를 제공하는 단계, 로터 샤프트 상에 중심 피스를 장착하는 단계, 제 1 돌출부와 제 1 스포크 사이에 제 1 플렉시블한 엘리먼트를 위치시키는 단계, 언급된 제 1 플렉시블한 엘리먼트를 압축하도록 압력을 가하는 단계, 및 언급된 제 1 돌출부와 제 2 스포크 사이에 또는 제 2 돌출부와 언급된 제 1 스포크 사이에 제 2 플렉시블한 엘리먼트를 위치시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라서, 토크와는 다른 하중에 대한 허브와 샤프트 사이의 결합의 스티프니스가 선행 기술 시스템과 비교해서 현저하게 감소될 수 있다. 이것은 허브로부터의 토크가 샤프트에 효과적으로 전달되나, 모든 다른 하중의 전달은 실질적으로 감소된다는 것을 의미한다. 또한, 파트 카운트는 현저하게 감소될 수 있고 허브와 로터 샤프트 사이의 연결의 장착이 훨씬 더 쉽게 이루어질 수 있다. 본 발명의 구성의 또 다른 측면은 허브에 대해 로터 샤프트를 완벽하게 정렬해야할 필요가 더는 없다는 것이다. 제작 공차로 인해 가능한 불량 정렬이 플렉시블한 엘리먼트에 의해 흡수될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예는 첨부된 도면에 관한 참조와 함께 비-제한적인 실시예의 방식에 의해서만 다음에서 설명될 것이고, 여기서:
도 1은 선행 기술 윈드 터빈을 도시하고;
도 2는 본 발명에 따라서 윈드 터빈의 제 1 실시예를 도식적으로 도시하며;
도 3은 본 발명에 따라서 허브와 로터 샤프트 사이의 결합의 또 다른 실시예를 도식적으로 도시하며;
도 4는 본 발명에 따라서 허브와 로터 샤프트 사이의 결합의 또 다른 실시예를 도식적으로 도시하고;
도 5는 본 발명에 따라서 윈드 터빈의 더 또 다른 실시예를 도식적으로 도시하며;
도 6a-6d는 본 발명에 따라서 결합에서 플렉시블한 엘리먼트를 장착하는 단계를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따라서 윈드 터빈의 제 1 실시예를 도식적으로 도시한다. 허브(10)는 프레임(20) 상에 회전가능하게 장착된다. 허브는 블레이드 루트 피팅(15)에 장착될 수 있는 복수의 블레이드(미도시)를 싣고 있다. 허브는 많은 돌출부(14)를 포함한다. 도 2에 도시된 특정 실시예에서, 여섯 개의 돌출부가 제공되었으나, 본 발명의 범위 내에서, 이 수는 자유롭게 변화될 수 있다.
로터 샤프트(미도시)는 중심 피스(40)의 중심 개구부(31)에 제공될 수 있다. 따라서 중심 피스(40)는 예를 들어, 용접, 볼트된 연결, 죔쇠 끼워맞춤(interference fit)을 통해 또는 더 다른 방식으로 로터 샤프트 상에 장착될 수 있다. 본 실시예에서, 여섯 개의 방사상으로 연장하는 스포크(44)가 중심 피스(40) 상에 제공되고, 열두 개의 플렉시블한 엘리먼트(42)가 스포크(44)를 돌출부(14)에 연결한다.
도 3은 본 발명에 부합해서 허브로의 로터 샤프트의 대체적인 결합을 도시한다. 중심 피스(40a)는 수축식 디스크(45)를 통해 로터 샤프트(30) 상에 장착된다. 언급된 수축식 디스크(45)가 언급된 중심 피스(도 3에 보이지 않음)의 튜블러 연장부(extension) 주위로 제공되어 언급된 튜블러 연장부를 압축하고 그로써 안전한 맞춤을 확립하기 위해 장착된다. 여섯 개의 실질적으로 방사상으로 연장하는 스포크(44)가 언급된 중심 피스 상에 제공된다. 이들 스포크는 쌍으로 제공된다. 개구부(47)가 스포크(44)의 쌍들의 말단부 사이에 생성된다. 허브 상의 적합한 돌출부(본 도면에 미도시)가 이들 개구부에 맞춰질 수 있다. 플렉시블한 엘리먼트(42)가 스포크(44)를 허브로부터 이들 돌출부로 연결하도록 제공된다. 본 실시예에서, 환형 세그먼트(49)는 스포크(44)의 쌍들을 서로 연결한다. 이들 환형 세그먼트(49)는 하중을 고르게 분배하도록 역할할 수 있다. 접근 홀(48)이 허브와 허브 내에 제공되는 컴포넌트의 점검 및 유지를 용이하게 하도록 제공된다. 참조 부호(51)는 실질적으로 샤프트를 폐쇄하여 환경으로부터 그것의 내부를 보호할 수 있는 폐쇄 엘리먼트를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 부합해서 허브로부터의 로터 샤프트의 더 또 다른 결합을 도시한다. 중심 피스(40b)가 수축식 디스크(45)를 사용하여 로터 샤프트(30) 상에 장착된다. 방사상으로 연장하는 스포크(44)는 허브(본 도면에 미도시) 상의 돌출부의 쌍들 사이에 맞춰질 수 있다. 플렉시블한 엘리먼트(42)는 세 개의 스포크(44)를 허브 상의 돌출부의 쌍들에 연결한다.
도 5는 본 발명에 따르는 윈드 터빈의 더 또 다른 실시예를 도시한다. 허브(10)는 로터 샤프트(30)에 연결된다. 로터 샤프트(30)는 기어박스의 제 1 스테이지에 연결된다. 참조 부호(60)가 이러한 연결을 나타내도록 사용된다. 도 3의 실시예와 유사하게, 중심 피스(40c)는 세 쌍의 스포크(44)를 싣고 있다. 스포크의 각각의 쌍은 그들 사이에 공간을 규정한다. 허브 상의 각각의 돌출부(14)가 플렉시블한 엘리먼트(42)를 사용하여 그러한 한 쌍의 스포크에 연결된다. 도 3의 실시예와의 주목할만한 차이는 중심 피스(40c)가 스포크를 연결하는 환형 세그먼트를 포함하지 않는다는 것이다.
도 5의 실시예에서, 중심 피스(40c)는 샤프트(30) 상에 용접된다. 설치 및 수리를 위해, 기어박스와 샤프트의 연결 또는 중심 피스와 샤프트의 연결 중 적어도 하나가 제거가능하다는 것이 중요하다. 예시를 위해 도시된 실시예에서, 샤프트는 기어박스의 제 1 스테이지에 볼트되는 플랜지를 포함한다.
일부 실시예에서, 도 2-5에 도시된 플렉시블한 엘리먼트는 각각 유압식 챔버를 포함할 수 있다. 바람직하게 이들 실시예에서, 유압식 챔버를 포함하는 엘리먼트는 하나 이상의 유압식 회로에 의해 연결된다. 이러한 종류의 구성은 예를 들어, 제너레이터 로터와 윈드 터빈 로터의 축들의 방사상 정렬 불량에 의해 야기될 수 있는 허브로부터 제너레이터 로터로 전달되는 방사상 하중의 감소를 허용한다.
바람직한 실시예에서, 윈드 터빈 로터 토크에 의해 압축되는 플렉시블한 엘리먼트가 방사상 하중이 다양한 스포크 사이에 동일하게 나누어지도록 공통 유압식 회로에 연결될 수 있다. 유사하게, 윈드 터빈 로터 토크에 의해 압축해제되는 중인 플렉시블한 엘리먼트 역시 또 다른 공통 유압식 회로에 연결될 수 있다.
도 6a-6d는 본 발명에 따라서 결합에서 플렉시블한 엘리먼트를 장착하는 방법을 도시한다. 도 6a는 그러한 방법의 제 1 단계를 도시한다. 하나의 플렉시블한 엘리먼트(42)가 제 1 돌출부(14)와 제 1 스포크(44)의 말단부 사이에 위치된다. 제 1 조립 툴을 장착하도록 역할하는 돌출부(14) 상의 조립 홀(16)이 도 6a에 더 도시된다. 유사하게, 제 2 스포크(44')는 그러한 조립 홀(51)을 포함한다.
도 6b는 장착 프로세스에서 다음의 단계를 도시한다: 제 1 조립 지지부(61) 및 제 2 조립 지지부(62)가 조립 홀을 사용하여 제 1 로터 허브 돌출부(14)와 제 2 스포크(44') 상에 각각 스크류된다. (유압식) 피스톤(63)이 이들 조립 지지부 사이에 제공된다.
이어서 피스톤(63)을 액추에이팅함으로써, 조립 지지부(61, 62)는 떠밀려질 수 있고 제 1 플렉시블한 엘리먼트(42)가 압축된다(도 6c). 이로써 제 1 로터 허브 돌출부(14) 및 제 2 스포크(44') 역시 떠밀려진다. 본 프로세스는 도 6c에 화살표로 나타낸 바와 같이, 돌출부(14)(조립 지지부 뒤에)의 다른 측면 상에 제 2 플렉시블한 엘리먼트(42')를 맞추도록 충분한 공간을 생성한다.
이어서 피스톤이 릴리스될 수 있다. 그런 후에 피스톤(63) 및 조립 지지부(61, 62)가 제거될 수 있다. 본 프로세스의 결과로서, 플렉시블한 엘리먼트(42, 42')가 허브 상의 돌출부(14)와 중심 피스의 스포크(44, 44') 사이에 프리-로드된다(도 6d).
설명된 장착 프로세스는 하나씩 실행될 수 있고 또는 동시에 여러 개의 플렉시블한 엘리먼트를 위해 실행될 수 있다: 그런 후에 제 1 플렉스블한 엘리먼트의 세트가 장착되고, 다중 조립 지지부가 장착되며 이어서 다중 피스톤이 언급된 제 1 플렉시블한 엘리먼트의 세트를 압축하도록 액추에이팅된다.
도 6a-6d에 도시된 바와 같이 플렉시블한 엘리먼트를 장착하는 방법이 허브 상에 복수의 돌출부를 포함하는 구성을 위해 도시되었고, 각각의 돌출부는 한 쌍의 스포크 사이에 위치된다(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 유사한 구성). 그러나 유사한 방법이 예를 들어, 도 2(동일한 수의 스포크 및 돌출부)와 도 4(한 쌍의 돌출부 사이에 위치된 각각의 스포크)에 도시된 실시예와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서 플렉시블한 엘리먼트를 장착할 때 사용될 수 있다는 것이 명백할 것이다.
또한 허브 상의 돌출부, 중심 피스 상의 스포크 및 플렉시블한 엘리먼트가 도면에 도시된 것보다 많은 다른 적합한 형상을 취할 수 있다는 것이 명백할 것이다. 플렉시블한 엘리먼트의 횡단면은 예를 들어, 원형, 직사각형, 사각형 또는 다른 것일 수 있다. 허브 상의 돌출부는 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 실질적으로 박막(thin-walled)이거나, 또는 도 5에 도시된 바와 같이 더 견고(solid)할 수 있다.
게다가 본 발명은 프레임 상에 허브를 장착하도록 또는 프레임 상에 제너레이터를 장착하도록 사용된 베어링의 종류로 임의의 방식으로 한정되지 않는다. 적합한 유체 베어링, 특히 유체역학 또는 유체정역학 베어링이 사용될 수 있다. 대체적으로, 롤러 베어링, 더블-테이퍼드 롤러 베어링, 또는 볼 베어링과 같은 적합한 롤링 엘리먼트 베어링 역시 사용될 수 있다. 베어링은 또한 순수하게 방사상 베어링 또는 방사상 및 축방향 베어링일 수 있다.
본 발명은 또한 윈드 터빈에서 기어박스의 사용으로 한정되지 않는다. 샤프트로의 허브의 동일한 결합이 예를 들어, 직접 구동 구성에서 사용될 수 있다.
본 발명이 특정 바람직한 실시예와 예시의 문맥에서 개시됨에도, 본 발명이 구체적으로 개시된 실시예를 넘어서 다른 대체적인 실시예로 확장하고 및/또는 본 발명의 명확한 수정 및 그것의 등가물을 사용한다는 것이 해당 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 여기에 개시된 본 발명의 범위가 이전에 설명된 특정 개시된 실시예에 의해 한정되는 것이 아니라, 이어지는 청구항의 정확한 해석에 의해서만 결정되어야만 한다는 것이 의도된다.

Claims (20)

  1. 하나 이상의 블레이드를 갖는 허브를 포함하는 윈드 터빈으로서,
    상기 허브는 프레임 상에 회전가능하게 장착되고 샤프트에 작동적으로 결합되며,
    상기 샤프트는 상기 프레임의 적어도 부분적으로 내부에 제공되고,
    복수의 스포크가 방사상으로 연장하는 중심 피스가 상기 샤프트 상에 장착되고,
    상기 허브에는 둘레를 따라 배열된 복수의 축방향 돌출부가 제공되고,
    플렉시블한 엘리먼트는 상기 스포크를 상기 돌출부에 연결하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출부의 각각은 한 쌍의 상기 스포크에 연결되는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  3. 제 2항에 있어서,
    세 개의 상기 돌출부와 세 쌍의 스포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 중심 피스는 이웃하는 쌍들의 스포크 사이에 환형 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 환형 세그먼트는 적어도 하나의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 스포크의 각각은 한 쌍의 상기 돌출부에 연결되는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  7. 제 6항에 있어서,
    세 개의 상기 스포크 및 세 쌍의 상기 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  8. 제 1항에 있어서,
    동일한 수의 스포크와 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중심 피스는 수축식 디스크를 갖는 상기 샤프트 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트는 튜블러 중공 샤프트인 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블한 엘리먼트의 스티프니스는 적응될 수 있는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블한 엘리먼트 중 적어도 하나의 스티프니스는 상기 플렉시블한 엘리먼트 중 적어도 또 다른 하나의 스티프니스와 다른 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블한 엘리먼트는 엘라스틱인 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  14. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블한 엘리먼트는 비스코-엘라스틱인 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블한 엘리먼트는 프리-로드되는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블한 엘리먼트는 유압식 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 유압식 챔버를 포함하는 엘리먼트는 하나 이상의 유압식 회로에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부 및/또는 상기 스포크는 상기 플렉시블한 엘리먼트의 조립에 사용되는 툴을 장착하도록 적응되는 조립 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈드 터빈.
  19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 따르는 윈드 터빈 조립 방법으로서,
    상기 프레임 상에 상기 허브를 장착하는 단계,
    상기 프레임에 로터 샤프트를 제공하는 단계,
    상기 로터 샤프트 상에 상기 중심 피스를 장착하는 단계,
    제 1 돌출부와 제 1 스포크 사이에 제 1 플렉시블한 엘리먼트를 위치시키는 단계,
    상기 제 1 플렉시블한 엘리먼트를 압축하도록 압력을 가하는 단계, 및
    상기 제 1 돌출부와 제 2 스포크 사이에 또는 제 2 돌출부와 상기 제 1 스포크 사이에 제 2 플렉시블한 엘리먼트를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 플렉시블한 엘리먼트를 압축하도록 압력을 가하는 단계는
    상기 제 1 돌출부 상에 또는 상기 제 1 스포크 상에 제 1 조립 지지부를 장착하고,
    제 2 스포크 상에 또는 제 2 돌출부 상에 제 2 조립 지지부를 장착하며,
    상기 제 1 조립 지지부와 상기 제 2 조립 지지부를 분리하도록 상기 제 1 조립 지지부와 상기 제 2 조립 지지부 사이에 위치된 유압식 피스톤을 액추에이팅하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
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