KR20140038521A

KR20140038521A - 풍력 터빈을 위한 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체

Info

Publication number: KR20140038521A
Application number: KR1020147000850A
Authority: KR
Inventors: 보우터 르메리에; 워렌 스무크
Original assignee: 제트에프 윈드 파워 앤트워펜 엔.브이.
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2014-03-28
Also published as: WO2013010568A1; US10060416B2; US20140212290A1; JP5841662B2; EP2732158A1; CN103703246A; JP2014518357A

Abstract

본 발명은 풍력 터빈(1)의 타워(2)에 장착되는 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)를 제공한다. 상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)는 나셀 메인 프레임 구조(3)와 구동열(4)의 적어도 일부를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 구동열(4)의 적어도 일부는, 상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 로터 측(R)에 있는 상기 나셀 메인 프레임 구조(3)와의 제 1 접속 인터페이스(11)와, 상기 로터 측(R)으로부터 멀어지는 방향으로 보았을 때, 상기 제 1 접속 인터페이스(11)에 대해 축방향으로 변위되어 있는, 상기 나셀 메인 프레임 구조(3)와의 제 2 접속 인터페이스(13)를 포함한다.

Description

풍력 터빈을 위한 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체{NACELLE MAIN FRAME STRUCTURE AND DRIVE TRAIN ASSEMBLY FOR A WIND TURBINE}

본 발명은 풍력 터빈의 타워에 장착되는 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체에 관한 것이다.

풍력 터빈 시장은 요즘 빠르게 변화하고 있다. 멀티-메가와트 풍력 터빈이라고도 하는, 높은 메가와트의 전기를 발생시킬 수 있는 대형 풍력 터빈에 대한 수요가 계속되고 있다. 이와 동시에, 터빈과 그 구성 요소의 크기 및 중량의 감소에 대한 요구가 점점 더 중요해지고 있다.

풍력 터빈에서는, 통상적으로, 풍력 터빈 로터가 기어 변속 유닛 또는 기어박스의 저속 샤프트를 구동시키고, 기어박스는 로터의 토크와 속도를 발전기의 필요한 토크와 속도로 변환한다. 멀티-메가와트 풍력 터빈에 대한 수요 증가는 이러한 풍력 터빈의 구성 요소를 새로 설계하도록 강하게 압박한다. 그 이유는 풍력 터빈의 중량과 비용이 가능한 한 낮게 유지되거나 적어도 허용가능한 범위 내에 유지되어야 하는 반면, 이와 동시에, 풍력 터빈이 작동할 때 발생되는 높은 로터 부하를 구성 요소가 견딜 수 있도록 보장하여야 하기 때문이다.

기존의 터빈 디자인에서는, 2개의 주요 카테고리가 구분될 수 있다. 제 1 카테고리는 로터에서 발생하는 모든 부하를 자체적으로 처리할 수 있을 정도로 충분히 강한 나셀 메인 프레임 구조를 가진 터빈을 포함한다. 이와 같은 제 1 카테고리에 속하는 터빈 디자인의 예는, 나셀 메인 프레임 구조가 통상의 베드플레이트(bedplate) 디자인을 포함하며 2개의 메인 베어링이 메인 샤프트를 유지하고 있는 터빈이다. 그러나, 이에 따르면, 나셀 메인 프레임이 무겁게 되고, 그 위에, 예컨대, 기어박스 및/또는 발전기를 포함하는, 무거운 구동열이 장착된다. 구동열이 비교적 무거워지는 이유는 구동열이 전체 토크 부하를 견딜 수 있어야 하기 때문이다. 그 결과, 풍력 터빈의 최고 질량이 매우 무겁게 된다.

이와 같은 제 1 카테고리의 설계 개념은 구동열의 구성 요소를 용이하게 교환할 수 있다는 장점이 있지만, 이 설계 개념의 주요 단점은 구동열 자체가 매우 무겁고, 풍력 터빈의 타워에 로터 부하를 전달하는데 있어서 부분적으로만 참여한다는 것이다. 따라서, 보다 강력한 나셀 메인 프레임 구조가 필요하게 되고, 그로 인해, 나셀 메인 프레임 구조의 전체 중량이 더 무거워진다.

제 2 카테고리는, 나셀 메인 프레임 구조과 구동열이 하나의 유닛을 형성하는, 통합된 나셀 메인 프레임 구조 디자인을 가진 터빈을 포함한다. 이러한 디자인의 장점은 타워에 로터 부하를 전달하기 위해 구조적 구성 요소가 보다 최적의 방식으로 사용된다는 것이다. 이는 부하를 지지하는 구성 요소를 보다 최적으로 사용하는 것이며, 따라서, 제 1 카테고리의 디자인에 비해 나셀 메인 프레임 구조의 중량을 저감할 수 있다. 그러나, 이와 같이 통합된 디자인은 구성 요소에 대한 유지 보수 또는 교체를 더 어렵게 만들기 때문에, 교환 가능성이 더 낮아지고, 서비스와 유지 보수 작업에 대한 비용이 높아지는 결과를 초래한다.

이상의 설명으로부터, 현존하는 터빈 디자인에 있어서, 나셀 메인 프레임 구조의 최적의 중량과 풍력 터빈 구성 요소의 최적의 교환 가능성 간에 타협점을 찾아야 한다는 것을 명백하게 알 수 있다.

본 발명은 풍력 터빈의 타워에 장착되는 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체를 제공한다. 상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체는 나셀 메인 프레임 구조와 구동열의 적어도 일부를 포함한다. 상기 구동열의 적어도 일부는, 상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체의 로터 측에 있는 상기 나셀 메인 프레임 구조와의 제 1 접속 인터페이스와, 상기 로터 측으로부터 멀어지는 방향으로 보았을 때, 상기 제 1 접속 인터페이스에 대해 축방향으로 변위되어 있는, 상기 나셀 메인 프레임 구조와의 제 2 접속 인터페이스를 포함한다.

상기 제 1 접속 인터페이스는 상기 제 2 접속 인터페이스와 다르다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 접속 인터페이스들은 서로 독립적으로 형성된다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 접속 인터페이스들은 하나의 동일한 접속 인터페이스를 형성하지 않으며, 실제로는 2개의 분리된 접속 인터페이스들이다. 이는 상기 제 1 접속 인터페이스와 상기 제 2 접속 인터페이스가 중첩되지 않거나, 서로 직접 접촉하지 않는다는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 접속 인터페이스는 구동열의 축에 대해 실질적으로 수직한 방향으로, 즉, 타워의 축에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 배향될 수 있다. 상기 제 2 접속 인터페이스는 구동열의 축에 대해 실질적으로 평행한 방향으로, 즉, 타워의 축에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 배향될 수 있다. 따라서, 이러한 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 접속 인터페이스들은 서로에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 배향될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 제 1 및 제 2 접속 인터페이스들의 이러한 배향의 장점은 로터의 수평 축으로부터 타워의 수직 축으로 로터 부하를 전달하기 위해 추가적인 구조가 제공되지 않는다는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체의 디자인의 결과로서, 풍력 터빈이 작동할 때, 대부분의 모든 로터 부하가 로터로부터 구동열을 통해 풍력 터빈의 타워로 전달될 수 있다. 이 디자인의 장점은, 대부분의 로터 부하가 나셀 메인 프레임 구조 자체를 통해서가 아니라 구동열을 통해 전달되기 때문에, 나셀 메인 프레임 구조가 기존의 나셀 메인 프레임 구조에 비해 상당히 적은 재료를 필요로 한다는 것이다. 따라서, 나셀 메인 프레임 구조를 기존의 나셀 메인 프레임 구조보다 상당히 더 가볍게 만들 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 구동열은 기어박스와 발전기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 구동열은 오직 발전기만을 포함할 수 있다.

상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체는 풍력 터빈의 로터를 지지하기 위한, 메인 베어링이라고도 하는, 적어도 하나의 베어링을 포함할 수 있다. 상기 나셀 메인 프레임 구조는 상기 로터에 접속되는 제 1 부분과, 풍력 터빈의 타워에 접속되는 제 2 부분을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 베어링은 상기 나셀 메인 프레임 구조의 상기 제 1 부분에 배치될 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 상기 구동열은, 상기 구동열의 축에 대해 평행한 방향으로 보았을 때, 상기 적어도 하나의 베어링에 대해 상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체의 로터 측으로부터 멀리 축방향으로 변위될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 베어링은 상기 구동열에 배치될 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 베어링은 그 외측 링을 통해 풍력 터빈의 로터에 접속되도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 적어도 하나의 베어링은 그 내측 링을 통해 나셀 메인 프레임 구조에 접속될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 베어링은 그 내측 링을 통해 풍력 터빈의 로터에 접속되도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 베어링은 그 외측 링에 의해 나셀 메인 프레임 구조에 접속될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 구동열은 풍력 터빈의 로터와의 제 3 접속 인터페이스를 더 포함할 수 있다.

여러 도면들에서 동일한 참조 부호는 동일하거나, 유사하거나, 비슷한 요소를 나타낸다는 것을 유의하여야 한다.
도 1은 풍력 터빈의 정면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체의 3차원도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조의 3차원도를 나타낸다.
도 6 내지 도 10은 풍력 터빈의 로터에 부착되어 있는, 본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체의 단면도를 나타낸다.

상세한 설명에서는, 본 발명을 설명하기 위해 여러 실시예들을 이용할 것이다. 따라서, 여러 도면들을 참조할 것이다. 이 도면들은 비한정적인 것으로 의도되며, 본 발명은 특허청구범위에 의해서만 한정됨을 이해하여야 한다. 따라서, 도면들은 예시를 목적으로 하며, 명료함을 위해, 도면들에서 일부 요소들의 크기가 과장될 수 있다.

용어 "포함하는"은 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다.

특허청구범위에 사용된 용어 "포함하는"은 그 이후에 기술된 의미로 한정되는 것으로 의도되지 않으며, 다른 요소, 부분 또는 단계를 배제하지 않는다.

특허청구범위와 상세한 설명에서 사용된 용어 "접속된"은, 다르게 명시되지 않는 한, 직접 접속으로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 따라서, "A" 부분이 "B" 부분에 접속되어 있다는 것은, "A" 부분이 "B" 부분에 직접 접촉되어 있다는 것으로 한정되지 않고, "A" 부분과 "B" 부분 간의 간접 접촉을 또한 포함하며, 즉, "A" 부분과 "B" 부분 사이에 중간 부분이 존재하는 경우를 또한 포함한다.

본 발명의 모든 실시예가 본 발명의 모든 특징부를 포함하는 것은 아니다. 이하의 상세한 설명과 특허청구범위에서, 청구된 임의의 실시예들이 임의의 조합으로 사용될 수 있다.

여러 실시예들을 이용하여 본 발명을 설명한다. 이 실시예들은 단지 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않음을 이해하여야 한다.

본 발명은 풍력 터빈의 타워에 장착되는 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체를 제공한다. 상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체는 나셀 메인 프레임 구조와 구동열의 적어도 일부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 구동열의 적어도 일부는, 상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체의 로터 측에 있는 상기 나셀 메인 프레임 구조와의 제 1 접속 인터페이스와, 상기 로터 측으로부터 멀어지는 방향으로 보았을 때, 상기 제 1 접속 인터페이스에 대해 축방향으로 변위되어 있는, 상기 나셀 메인 프레임 구조와의 제 2 접속 인터페이스를 포함한다.

도 1은 풍력 터빈(1)을 도시하고 있다. 풍력 터빈(1)은 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)가 제공되는 타워(2)를 포함한다. 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)는 나셀 메인 프레임 구조(3)와 구동열(4)을 포함한다. 구동열(4)은, 본 발명의 실시예에 따라, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 기어박스(5)와 발전기(6)를 포함한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구동열(4)은 단지 발전기(6)만을 포함할 수 있다. 풍력 터빈(1)은 로터(7)와 로터 블레이드(8)를 더 포함한다. 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 3차원도를 나타낸다. 주어진 예에서, 구동열(4)은, 기어박스(5)와 발전기(6) 옆에, 링 기어(9)를 또한 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 나셀 메인 프레임 구조(3)는 풍력 터빈(1)의 로터(7)에 접속되는 제 1 부분(3a)과, 풍력 터빈(1)의 타워(2)에 접속되는 제 2 부분(3b)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 구동열(4)에 사용될 수 있는 기어박스(5) 및/또는 발전기(6)는 당업자에 의해 공지된 바와 같은 임의의 적당한 기어박스 및/또는 발전기일 수 있다.

구동열(4)은 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 나셀 메인 프레임 구조(3)와의 제 1 접속 인터페이스(11)를 갖는다. 따라서, 제 1 접속 인터페이스(11)는 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 로터 측(R)에 배치된다. 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 로터 측(R)은 풍력 터빈(1)의 로터(7)에 접속하기 위한 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 측이다. 구동열(4)은 플랜지(12)에 의해 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 접속될 수 있다. 제 1 접속 인터페이스(11)는 구동열(4)의 축(A)에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 배향된다. 즉, 제 1 접속 인터페이스(11)는 풍력 터빈(1)의 타워(2)의 축(B)에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 배향된다.

나셀 메인 프레임 구조(3)와 구동열(4) 사이의 제 2 접속 인터페이스(13)는나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 2 부분(3b)에 의해 지지된다. 제 2 접속 인터페이스(13)는, 로터 측(R)으로부터 멀어지는 방향으로 보았을 때, 제 1 접속 인터페이스(11)에 대해 축방향으로 변위되어 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 그리고 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 접속 인터페이스(13)는 구동열(4)의 축(A)에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 배향될 수 있거나, 즉, 풍력 터빈(1)의 타워(2)의 축(B)에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 배향된다. 따라서, 이상의 설명으로부터, 제 1 접속 인터페이스(11)와 제 2 접속 인터페이스(13)는 서로에 대해 실질적으로 수직하게 배향될 수 있음이 명백하다.

본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)는 풍력 터빈(1)의 로터(7)를 지지하기 위한 적어도 하나의 메인 베어링(14)을 더 포함할 수 있다. 도 2 내지 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 메인 베어링(14)은 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 배치될 수 있다.

당업자에 의해 공지된 바와 같이, 종래의 베어링은 베어링 롤러들 사이에 내측 링과 외측 링을 갖는다. 도 2 내지 도 4와 아울러 도 6의 단면도에 제시된 예에서, 메인 베어링(14)은 그 외측 링을 통해 풍력 터빈(1)의 로터(7)에 접속되도록 구성될 수 있다. 즉, 도 2 내지 도 4 및 도 6에 도시된 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)가 풍력 터빈(1)에 장착되어 있을 때, 메인 베어링(14)은 그 외측 링을 통해 풍력 터빈(1)의 로터(7)에 접속될 수 있다. 따라서, 메인 베어링(14)은 그 내측 링에 의해 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 접속될 수 있다. 그러한 경우, 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)의 내경(D₁)은 메인 베어링(14)의 내경(D₂)보다 작다(도 6 참조).

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 메인 베어링(14)은 그 내측 링을 통해 풍력 터빈(1)의 로터(7)에 접속되도록 구성될 수 있다. 즉, 이러한 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)가 풍력 터빈(1)에 장착되어 있을 때, 메인 베어링(14)은 그 내측 링을 통해 로터(7)에 접속될 수 있다. 이는 도 7에 도시되어 있다. 따라서, 이러한 실시예에 따르면, 메인 베어링(14)은 그 외측 링을 통해 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 접속될 수 있다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)의 직경(D₁)은 메인 베어링(14)의 직경(D₂)보다 크다.

도 2 내지 도 4 및 도 6 및 도 7에 도시된 실시예에 따르면, 메인 베어링(14)이 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 배치되기 때문에, 구동열(4)은 구동열(4)의 축에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 메인 베어링(14)에 대해 로터 측(R)으로부터 멀리 축방향으로 변위되어 있다.

그러나, 다른 실시예에 따르면, 로터(7)를 지지하기 위한 적어도 하나의 메인 베어링(14)이 구동열(4)에 배치될 수도 있다. 이는 도 8에 도시되어 있다. 도 8에 제공된 예에서, 적어도 하나의 메인 베어링(14)은 그 외측 링에 의해 로터(7)에 접속되도록 구성될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 메인 베어링(14)은 그 내측 베어링에 의해 구동열(4)에 접속되도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 메인 베어링(14)은 그 내측 베어링(미도시)에 의해 풍력 터빈(1)의 로터(7)에 접속되도록 구성될 수도 있다. 이러한 경우, 적어도 하나의 메인 베어링(14)은 그 외측 베어링에 의해 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 접속되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 그리고 도 6 내지 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)가 풍력 터빈(1)에 장착되어 있을 때, 구동열(4)은, 나셀 메인 프레임 구조(3)와의 제 1 및 제 2 접속 인터페이스(11, 13)들 옆에, 풍력 터빈(1)의 로터(7)와의 제 3 접속 인터페이스(15)를 더 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이와 같이 추가적인 접속 인터페이스(15)는 로터(7)와 구동열 플랜지(16) 사이에 형성될 수 있다.

상술한 실시예에서, 구동열(4)은 항상 기어박스(5)와 발전기(6)를 포함한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구동열(4)은 오직 발전기(6)만을 포함할 수 있다. 이는 도 9에 도시되어 있다. 주어진 예에서, 메인 베어링(14)은 그 외측 링을 통해 로터(7)에 접속될 수 있으며, 그 내측 링을 통해 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 접속될 수 있다. 이는 다른 방식으로도 이루어질 수 있으며, 메인 베어링(14)이 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 배치되는 경우에 대해 도 7에 도시한 바와 마찬가지로, 메인 베어링(14)은 그 내측 링을 통해 로터(7)에 접촉되고 그 외측 링을 통해 나셀 메인 프레임 구조(3)의 제 1 부분(3a)에 접속될 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 상술한 실시예에서는, 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)가 항상 완전한 구동열(4)을 포함하는 것으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)는 구동열(4)의 일부만을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 기어박스(5)는 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 일부인 반면, 발전기(6)는 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 외부에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 디자인의 결과로서, 그리고 상술한 바와 같이, 대부분의 모든 로터 부하가 로터(7)로부터 구동열(4)을 통해 풍력 터빈(1)의 타워(2)로 전달될 것이다. 로터 부하는 풍력 터빈(1)의 로터(7)의 운동과 중량으로 인해 발생하는 모든 부하와 힘을 의미한다. 대부분의 로터 부하가 구동열(4)을 통해 전달되는 것은 대량의 로터 부하가 구동열(4)을 통해 전달될 것이지만, 소량의 로터 부하가 나셀 메인 프레임 구조(3)를 통해서도 여전히 전달될 것이라는 것을 의미한다. 그러나, 현재 나셀 메인 프레임 구조(3)를 통해 여전히 전달될 로터 부하의 양은 선행 기술의 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체의 경우보다 훨씬 더 작다.

로터(7)에서 발생하는 로터 부하는 메인 베어링(14)으로 먼저 전달된다. 메인 베어링(14)의 위치에, 나셀 메인 프레임 구조(3)와 구동열(4) 사이의 제 1 접속 인터페이스(11)가 배치된다. 따라서, 로터 부하가 메인 베어링(14)으로부터 구동열(4)로 전달된다. 그리고, 로터 부하는, 로터 측(R)으로부터 멀어지는 방향으로 보았을 때, 제 1 접속 인터페이스(11)에 대해 축방향으로 변위되어 있는 위치의 제 2 접속 인터페이스(13)를 통해, 풍력 터빈(1)의 타워(2)로 더 전달된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 디자인에서, 구동열(4)은 대부분의 로터 부하를 수취하여 풍력 터빈(1)의 타워(2)로 전달한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 구동열(4)은 부하 경로의 일부를 형성한다. 즉, 구동열(4)은 나셀 메인 프레임 구조(3)에 대해 강성을 제공한다.

이 디자인의 장점은, 본 발명의 실시예에 따라, 대부분의 로터 부하가 나셀 메인 프레임 구조(3) 자체를 통해서가 아니라 구동열(4)을 통해 전달되기 때문에, 나셀 메인 프레임 구조(3)가 기존의 나셀 메인 프레임 구조에 비해 상당히 적은 재료를 필요로 한다는 것이다. 따라서, 나셀 메인 프레임 구조(3)가 기존의 나셀 메인 프레임 구조보다 더 가벼운 중량을 갖게 될 것이다.

또한, 서로에 대해 실질적으로 수직한 2개의 접속 인터페이스(11, 13)를 제공하고(이상 참조) 이 2개의 축들 사이의 부하 경로로서 구동열(4)을 이용함으로써, 로터(7)의 수평 축으로부터 타워(2)의 수직 축으로 로터 부하를 전달할 수 있기 때문에, 로터(7)의 수평 축으로부터 타워(2)의 수직 축으로 로터 부하를 전달하기 위해 추가적인 구조가 제공될 필요가 없다.

본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 다른 장점은, 나셀 메인 프레임 구조(3)로부터 로터(7)를 분리할 필요없이, 예컨대, 유지 보수를 목적으로, 조립체로부터 구동열(4)을 쉽게 제거할 수 있다는 것이다. 구동열(4)은 2개의 접속 인터페이스(11, 13)에서 분리될 수 있으며, 그 다음, 축방향으로 제거될 수 있다.

이는 구동열이 구동열(4)의 축에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 풍력 터빈(1)의 타워(2) 뒤에 있는 나셀 메인 프레임 구조(3)의 뒤로 다시 역행할 수 있으며, 그 다음, 지상으로 하강할 수 있음을 의미한다. 유지 보수 후 나셀 메인 프레임 구조(3)에 대한 구동열(4)의 재삽입이나, 본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 조립도 용이하게 실시될 수 있다. 구동열(4)이 제 위치에 없으면, 로터(7)의 중량으로 인해, 나셀 메인 프레임 구조(3)가 전방으로 약간 기울어질 것이다. 이는 약간 더 많은 공간을 제공하기 때문에 구동열(4)을 삽입할 때 장점이 되며, 이에 따라, 구동열(4)을 제 위치에 장착할 때, 나셀 메인 프레임 구조(3)에 긴밀하게 결합된다. 구동열을 삽입하기 위해, 먼저, 구동열(4)을 제 1 접속 인터페이스(11)에서 나셀 메인 프레임 구조(3)에 접속하고 다른 접속 인터페이스(15)에서 로터(7)에 접속할 수 있다. 그 다음, 제 2 접속 인터페이스(13)를 조이고, 나셀 메인 프레임 구조(3)를 제 위치에 가져오면, 구동열(4)이 부하 경로의 일부가 된다.

본 발명의 실시예에 따른 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)는 가벼운 나셀 메인 프레임 구조(3)의 장점과, 나셀 메인 프레임 구조(3)로부터 구동열(4) 또는 구동열 구성 요소의 용이한 교환 가능성의 장점을 겸비한다. 따라서, 현존하는 터빈 디자인의 경우에서와 같이 낮은 중량 또는 용이한 교환 가능성 사이에서 타협할 필요가 없다.

Claims

풍력 터빈(1)의 타워(2)에 장착되는 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)로서, 상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)는 나셀 메인 프레임 구조(3)와 구동열(4)의 적어도 일부를 포함하며,
상기 구동열(4)의 적어도 일부는,
- 상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)의 로터 측(R)에 있는 상기 나셀 메인 프레임 구조(3)와의 제 1 접속 인터페이스(11)와,
- 상기 로터 측(R)으로부터 멀어지는 방향으로 보았을 때, 상기 제 1 접속 인터페이스(11)에 대해 축방향으로 변위되어 있는, 상기 나셀 메인 프레임 구조(3)와의 제 2 접속 인터페이스(13)를 포함하는,
나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10).
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 접속 인터페이스(11)는 구동열(4)의 축에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 배향된,
나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 접속 인터페이스(13)는 구동열(4)의 축에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 배향된,
나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)는 풍력 터빈(1)의 로터(7)를 지지하기 위한 적어도 하나의 베어링(14)을 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 베어링(14)은 상기 나셀 메인 프레임 구조(3)에 배치된,
나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10)는 풍력 터빈(1)의 로터(7)를 지지하기 위한 적어도 하나의 베어링(14)을 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 베어링(14)은 상기 구동열(4)에 배치된,
나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10).
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 베어링(14)은 외측 링을 통해 풍력 터빈(1)의 로터(7)에 접속되도록 구성된,
나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10).
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 베어링(14)은 내측 링을 통해 풍력 터빈(1)의 로터(7)에 접속되도록 구성된,
나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동열(4)의 적어도 일부는 풍력 터빈(1)의 로터(7)에 접속되는 제 3 접속 인터페이스(15)를 더 포함하는,
나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10).
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동열(4)은 기어박스(5)와 발전기(6)를 포함하거나, 오직 발전기(6)만을 포함하는,
나셀 메인 프레임 구조 및 구동열 조립체(10).