KR20150014980A - 기어리스형 풍력 발전 설비의 최적화된 동기 발전기 - Google Patents

기어리스형 풍력 발전 설비의 최적화된 동기 발전기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 외부 회전자 부재(304)와 고정자(302)를 포함하는, 기어리스형 풍력 발전 설비(100)의 동기 발전기(301)에 관한 것으로, 동기 발전기(301)는 발전기 외경(344)을 갖고, 고정자(302)는 고정자 외경을 가지며, 발전기 외경에 대한 고정자 외경의 비율은 0.86보다 크고, 특히 0.9보다 크며 그리고 특히 0.92보다 크다.

Description

기어리스형 풍력 발전 설비의 최적화된 동기 발전기{OPTIMIZED SYNCHRONOUS GENERATOR OF A GEARLESS WIND POWER PLANT}
본 발명은 기어리스형 풍력 발전 설비의 동기 발전기에 관한 것이다. 또한 본 발명은 기어리스형 풍력 발전 설비에 관한 것이다.
풍력으로부터 전기 에너지를 발생시키는 풍력 발전 설비들은 일반적으로 공개되어 있다. 이를 위해 대개 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 소위 수평축 풍력 발전 설비가 이용된다. 상기 풍력 발전 설비는 공기 역학 회전자를 포함하고, 상기 회전자는 풍력에 의해 구동되어 실질적으로 수평축을 중심으로 회전하고, 발전기를 구동한다. 특히 신뢰성 있는 풍력 발전 설비들은 기어리스형으로 설계되므로, 공기 역학 회전자는 직접적으로 발전기, 즉 발전기의 전기 역학 회전자에 결합된다. 공기 역학 회전자 및 오해의 소지를 방지하기 위해 하기에서 회전자 부재라고 하는 전기 역학 회전자는 그러한 경우에 동일한 속도로 회전한다. 따라서 현재 메가와트(MW) 규모의 높은 수준의 출력을 동반하는 풍력 발전 설비의 경우에, 큰 구조적 형상의, 말하자면 특히 큰 에어 갭 직경을 갖는 상응하는 동기 발전기가 요구된다. 다시 말해서, 갭 직경이 상응하게 더 커지고 그에 따라 동기 발전기의 구조적 형상이 더 커질수록, 동기 발전기가 발생시키는 전력량이 더 커진다.
그러나 발전기의 크기는 임의적으로 증가할 수 없다. 특히 공공 도로에서의 운반 조건은 발전기의 구조적 크기를 제한한다.
현재 세계에서 가장 강력한 풍력 발전 설비인 ENERCON GmbH 의 E126은, 10 m의 에어 갭 직경을 갖지며 그리고, 운반 문제를, 발전기의 회전자 부재와 고정자가 모두 개별적으로 풍력 발전 설비의 설치 장소에서 또는 근처에서 비로소 조립되는 4개의 세그먼트로 세분화됨으로써, 해결한다. 그러나 이러한 절차는 복잡하고 고비용일 수 있으며, 그리고 특히 분리 위치에서의 오류의 위험을 줄이기 위한 특수한 예방 조치가 전제될 수 있다. 또한, 조립에 수반되는 복잡함 및 비용을 줄이는 것이 바람직하다.
우선권 출원 시 독일 특허청에 의해 하기 선행 기술들이 조사되었다: DE 44 02 184 A1, DE 196 36 591 A1, DE 199 23 925 A1 및 DE 10 2004 018 758 A1.
본 발명의 목적은 전술한 문제들 중 적어도 하나의 문제를 해결하는 것이다. 특히 본 발명은, 기어리스형 풍력 발전 설비를 위한, 가능한 한 거의 문제없이 운반될 수 있으며 그리고 풍력 발전 설비의 설치 시 가능한 한 가장 낮은 수준의 복잡함 및 비용으로 설치될 수 있는, 가능한 한 고출력의 발전기를 제안하고자 한다. 본 발명은 적어도 대안적인 해결 방법을 제안하고자 한다.
본 발명에 따라 청구범위 제 1항에 따른 동기 발전기가 제안된다. 기어리스형 풍력 발전 설비의 상기 동기 발전기는 외부 회전자 부재 및 외부 회전자 부재가 요구에 따라 그 둘레에서 회전하는 고정자를 포함한다. 동기 발전기는 발전기 외경을 갖고, 고정자는 고정자 외경을 갖는다. 발전기 외경에 대한 고정자 외경의 비율이 0.86보다 크게 동기 발전기가 구성되도록 하는 것이 제안된다. 따라서, 기어리스형 풍력 발전 설비를 위한 동기 발전기의 에어 갭이 가능한 한 멀리 외측으로 배치하는 것이 제안된다. 동기 발전기는 따라서 상응하게, 에어 갭이 가능한 한 멀리 외측으로 배치되며 그리고 그에 따라 외부 회전자 부재가 가능한 한 좁게 되도록 구성되며, 따라서 발전기 외경에 대한 고정자 외경의 비율이 0.86 이상이 된다.
여기에 제안된 외부 회전자 부재 타입의 동기 발전기의 경우, 고정자 외경은 기본적으로 에어 갭 직경에 상응하는 것에 주의해야 한다. 이 경우, 채택되는 기본적인 형태는, 원칙적으로 고정자와 회전자 부재 모두 그리고 특히 에어 갭에 대해 원통형 형태이다. 에어 갭의 두께를 염두에 두지 않더라도, 에어 갭 직경은 고정자 외경에 상응한다.
특히 바람직하게, 에어 갭은, 발전기 외경에 대한 고정자 외경의 비율이 0.9보다 클 정도로 외측으로 옮겨진다. 더욱 더 바람직하게 동기 발전기는, 발전기 외경에 대한 고정자 외경의 비율이 0.92보다 크도록 구성된다.
제안된 외부 회전자 부재의 사용은 이미, 상기와 같은 유리한 비율을 가능하게 한다. 더욱 구체적으로 회전자 부재 극들(poles)에 수반되는 또는 상기 회전자 부재 극들의 실제 물리적 형태에 수반되는 구조에 따라, 상응하는 여기(exciter) 권선들을 갖는 회전자 부재 극편들(pole shoes)은, 외부 여기식 동기 발전기가 사용되는 경우, 이들의 방사방향으로 매우 작은 양의 정도로 감소하게 될 수 있다. 이로 인해, 에어 갭이 가능한 한 멀리 외측으로 옮겨질 수 있도록 한다. 동시에 이는, 고정자가 고정자 권선들을 유리하게 설계하기 위한 공간을 갖는다는 것을 의미한다. 예로서 몇몇 실시예에 관해 이하에서 또한 설명될 것으로서, 고정자 내부의 추가적인 공간이 이용될 수 있다.
실시예에서, 고정자는, 방사방향 내측으로 연장되며 그리고 축방향으로 고정자를 통해 연장되는 축 장착부에 고정하기 위해 준비되는, 방사방향 지지 구조물을 포함한다. 따라서, 고정자 내부의 공간은 유리하게 고정자를 위한 안정적인 구조물을 위해 이용된다. 이 경우, 기반이 되는 구조는, 발전기의 적절한 설치 시 고정자를 통해 중앙으로 연장되는, 축 저널 장착부를 수반한다. 이러한 축 장착부는, 기계 지지부(machine carrier) 내에 견고하게 고정되며 그리고 예를 들어 철을 함유한 주물일 수 있는, 안정적인, 특히 튜브형의, 요소이다. 따라서, 지지 구조물은, 고정자 권선을 지지하는 고정자 적층 조립체로부터, 실질적으로 에어 갭으로부터 방사방향 내측으로, 상기 축 장착부를 향해 연장되고, 상기 축 장착부 상에서 상기 지지 구조물이 적당한 환형 플랜지에 의해 견고하게 고정될 수 있다.
바람직하게, 고정자가 축방향 및 방사방향 냉각 통로들을 구비하는 것이 제안된다. 방사방향 냉각 통로들은, 고정자를 향한, 즉 특히 고정자의 적층 조립체를 향한 냉각 공기의 방사방향 공급을 위해 제공된다. 축방향 냉각 통로들은 이때, 고정자의 냉각을 위한 방사방향으로 공급된 냉각 공기를 상기 고정자를 따라, 특히 고정자 적층 조립체를 통해 및/또는 회전자 부재 극들의 사이로, 안내한다. 특히 충분한 양으로 방사방향으로 공급되는 냉각 공기는, 냉각 공기의 축방향 안내를 위해, 즉 풍력 발전 설비의 적절한 작동 시 바람에 대향하는 관련성을 갖는 축방향 전진 방향으로 그리고 후진 방향으로 즉 기본적으로 바람 방향으로, 분할된다.
이것은 또한, 고정자의 내부의 공간이 바람직하게 이용되는 것을 제공한다. 이 경우, 상기 공간의 이용은 큰 체적의 냉각 공기의 공급을 가능하게 한다. 이때 상기 냉각 공기가 전진 방향 및 후진 방향으로 분할된다면, 상기 냉각 공기는 상응하게, 축방향과 관련해서 상기와 같은 분할 위치로부터 고정자 길이의 절반만을 지나 유동한다. 따라서, 고정자는 양호하게 냉각될 수 있고, 긴 냉각 경로들은, 그러한 냉각 경로의 끝에 도달 시, 냉각 공기가 냉각 공기의 냉각 능력이 상당히 감소하게 될 정도까지 이미 가열되는 것에 관해, 방지될 수 있다.
또한, 냉각 공기가 방사방향으로 고정자의 전체 축방향 범위에 걸쳐 공급되도록 하는 것이 바람직하다. 이로써 방사방향 냉각 통로들은 고정자의 길이에 상응하는 폭을 갖는다. 이는, 냉각 공기가 방사방향으로 공급될 때, 큰 체적의 냉각 유동에 대한 옵션을 허용하고, 이는 냉각 공기의 유동 손실을 방지한다.
또한, 방사방향 지지 구조물이 방사방향 냉각 통로들을 제공하도록 설계되는 것이 바람직하다. 그러한 방식으로, 이론적으로, 고정자 내부의 전체 공간을 냉각 공기의 공급을 위해 이용할 수 있다. 이를 위해, 지지 구조물은 실질적으로 방사방향으로 연장되는 소수의 지지 플레이트를 구비할 수 있다. 바람직하게, 길이방향 축에 대해, 즉 동기 발전기의 회전축에 대해, 일부는 방사방향 및 축방향으로 연장되며, 그리고 다른 것들은 방사방향 및 횡단 방향으로 연장되는, 플레이트들이 사용된다. 그러한 플레이트들은, 플레이트들이 고정자, 즉 특히 고정자 적층 조립체를 확실하게 지지할 수 있도록 그리고 동시에 냉각 공기를 고정자 적층 조립체를 향한 방향으로 방사방향으로 안내할 수 있도록, 조립될 수 있다. 구조물이 전체적으로, 고정자 내의 내부 공간이 실질적으로 냉각 공기의 상기한 방사방향 공급을 위해 이용되도록, 설계되는 경우에, 대신에 낮은 냉각 공기 유동 속도를 달성하며 그리고 그에 따라 방사방향 냉각 통로들에 대한 공기 역학에 관한 요구 조건을 낮은 수준으로 완화하는, 큰 체적의 냉각 공기 유동이 보장될 수 있다.
다른 형태에 따라, 동기 발전기가 캡슐화되는 것이 제안된다. 특히, 동기 발전기의 외부 회전자 부재가 캡슐화되는 것이 제안된다. 이는, 운반 목적의 취급을 위해 또한 유리할 수 있는 콤팩트한 구조를 달성할 수 있도록 한다. 에어 갭이 가능한 한 멀리 방사방향 외측으로 옮겨지는 유리한 구조가, 외부 치수의 증가 없이 발전기의 출력의 증가를 달성할 수 있도록 한다. 따라서 출력의 증가가 발전기의 전체 치수를 증가시키지 않고 가능하며, 따라서 상기 발전기는 멀리 단일 부품 형태로 생산 시설로부터 설치 위치까지 가능한 한 멀리 운반될 수 있다. 따라서, 캡슐화된 구조는 생산 시설에서 이미 달성될 수 있고, 발전기는 유리하게 캡슐화된 형태로 운반될 수 있다. 이는 설비의 건설을 전체적으로 용이하게 한다.
특히 그러한 목적을 위해, 회전자 부재, 즉 외부 회전자 부재는, 더욱 구체적으로 회전자 부재를 벨 형태로 둘러싸는, 회전자 부재 벨을 포함할 수 있다. 이 경우, 검사 개구부들이 동기 발전기의 유지보수를 회전자 부재 벨 내에 제공된다. 이러한 검사 개구부들은, 동기 발전기의 상태를 보고 경우에 따라서 간단한 수리 등을 또한 수행할 수 있도록 하기 위해, 특히 회전자 부재 벨의 단부에서 개방될 수도 있는 개구부이다.
바람직하게 동기 발전기는 별개로 여기된다. 따라서, 회전자 부재, 즉 외부 회전자 부재는 여기 권선들을 갖는 다수의 회전자 부재 극을 구비하고, 상기 권선들에 의해 회전자 부재 극 및 회전자 부재를 여기하기 위한 전류가 제어된다. 이러한 회전자 부재 극들은, 특히 회전자 부재의 지지링에서 지지되는 여기 권선을 갖는 극편들 또는 극편 몸체들의 형태이다. 이러한 구조는 따라서, 구조가 특히 가늘며 그리고 방사방향으로 가능한 한 최소의 두께를 갖도록, 조정된다. 이로 인해, 에어 갭은 방사방향 외측으로 가능한 한 멀리 옮겨질 수 있다.
바람직하게 동기 발전기는 링 발전기 형태이다. 링 발전기는, 자기적으로 유효한 구역이 발전기의 회전축을 동심으로 둘러싸는 링 영역 상에 실질적으로 배열되는, 발전기의 구조적 형태를 설명한다. 특히, 더욱 구체적으로 회전자 부재와 고정자의 자기적으로 유효한 구역은, 단지 발전기의 방사방향 외부의 1/4 에 배열된다. 링 발전기 형태의 그러한 구성은 또한, 에어 갭이 방사방향으로 가능한 한 멀리 외측으로 옮겨질 수 있는 가능성을 제공하거나, 그러한 구조를 달성하는 것을 단순화한다.
바람직하게, 적어도 48개의 고정자 극을 갖는, 천천히 작동하는 동기 발전기가 제안된다. 이로써, 심지어 낮은 회전 속도에서도, 교류 전류가 비교적 높은 주파수로 생성될 수 있다. 따라서, 바람직하게 적어도 72개의 고정자 극이 제공되는 것이 제안되고, 더욱 더 바람직하게 더욱 더 많은 고정자 극, 특히 적어도 192개의 고정자 극이 사용된다.
또한, 동기 발전기를 6상 발전기 형태, 더욱 구체적으로, 특히 서로에 대해 약 30도 옮겨진 2개의 3상 시스템을 구비하는 발전기의 형태가 되도록 하는 것이 바람직하다. 그러한 구성은 특히, 결과적으로 정류에 매우 적합하게 되며 그리고 이미 수반되는 원리로 인해 정류시 더 낮은 정도의 고조파를 야기하는, 6상 전류를 발생시키기에 유리하다.
또한, 고정자를 위한 연속적인 권선, 더욱 구체적으로 특히 각각의 상을 위한 연속적인 도선 또는 연속적인 연선을 제공하는 것이 제안된다. 6상 발전기의 경우에, 즉 2개의 3상을 구비하여 총 6개의 연선이 부설될 수 있다. 바람직하게 4.5 m의 외경을 가질 수 있는 전체 고정자에 대한 중단 없는 그러한 6개의 연선의 배치는 극도로 시간을 소모하지만, 그렇지 않은 경우 작동시 풀릴 수 있는 연결 위치들이 생략되기 때문에, 매우 신뢰성 있는 고정자 및 그에 따라 상응하게 신뢰성 있는 발전기로 이어진다.
다른 실시예에 따라, 고정자는 축 장착부 상에, 특히 축 저널 장착부 상에 지지된다. 이러한 축 장착부, 특히 축 저널 장착부는, 고정자 및 외부 회전자 부재를 통해 축방향으로, 더욱 구체적으로 외부 회전자 부재의 회전축을 따라 중앙으로 그리고 그에 따라 동시에 고정자의 중앙축을 따라 연장된다. 부가적으로, 외부 회전자 부재는 바람직하게 상기 장착부에 연결되는 제1 및 제2 베어링 상에서 지지되고, 여기서 2개의 베어링은 모두, 특히 하나의 베어링이 축방향으로 다른 베어링과 고정자 사이에 배치되는 방식으로, 축방향으로 고정자의 일측에 배치된다. 회전자 부재는 따라서 그러한 2개의 베어링에 의해 지지되므로, 상기 회전자 부재는 고정자의 외팔보 부분(cantilevered portion)에 위치하게 된다.
다시 말해서, 고정자는 그러한 축방향으로 이격된 2개의 베어링에 의해 상기 장착부 상에 견고하게 고정되므로, 외부 회전자 부재가 고정자 위에서 연장되며 그리고 고정자의 일측의 2개의 베어링 상에서 지지된다. 따라서, 이는, 그러한 관점에서 건설이 비교적 쉬운, 극히 안정적인 구조를 제공한다. 2개의 베어링, 즉 모두 고정자의 일측에 있는 2개의 베어링의 사용은, 특히 회전자 허브를 통해 외부 회전자 부재로 향하게 되는 회전자 블레이드 상의 풍력 부하에 의한 기울이는 힘들(tilting forces)을 지탱하는데 특히 잘 어울린다. 베어링들 중 하나 또는 2개 모두는 장착부 또는 축 저널 상의 고정자의 고정부로부터 더 큰 간격만큼 이격되게 배열될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 2개의 베어링 사이의 가능한 한 큰 간격은, 이울이는 힘을 지탱하는 능력을 또한 향상시킨다.
바람직하게, 냉각을 위한 공기를 고정자 적층 조립체(658)를 통해 방사방향 외측으로 송풍하기 위해, 적어도 하나의 송풍기(309: blower)가, 특히 고정자의 지지 구조물 내에, 제공되는 것을 특징으로 하는, 동기 발전기가 제안된다. 공기 유동은 따라서 의도대로 외측으로 향하게 되고, 먼저 고정자를 냉각키킬 수 있다.
다른 실시예에 따라, 외부 회전자 부재는 에어 갭을 향한 냉각 개구부들을 포함하고, 따라서 냉각 공기의 일부가, 에어 갭(206)으로부터 외부 회전자 부재(304)를 통해 그리고 회전자 부재 극들 사이, 특히 외부 회전자 부재의 회전자 부재 극편들(32A) 사이를 통해, 외부 회전자 부재의 여기 권선들을 따라 유동하고, 이로써 회전자 부재 극편들, 특히 상기 극편들의 여기 권선들을 냉각하도록 하는 것이 제안된다.
따라서, 적어도 바람직한 실시예에 따라, 별도로 여기되는 회전자 부재를 구비하는, 대형의 천천히 작동하는 동기 발전기가 제안된다. 상기 동기 발전기는, 구체적으로 목표화된 형태로 그의 고정자의 지지 구조물 내의 적어도 하나의 송풍기에 의해 냉각된다. 이 경우, 냉각 공기는 송풍기에 의해 방사방향 외측으로 송풍되고, 즉 외측으로 가압되며 그리고 그에 따라 먼저 고정자, 특히 고정자 적층 조립체를 냉각시키고, 상기 고정자 적층 조립체를 통해 냉각 공기가 에어 갭을 향해 외측으로 유동하도록 한다. 이로 인해, 냉각 공기는 계속해서 에어 갭을 통해 유동하고, 이렇게 함으로써 고정자와 외부 회전자 부재를 냉각시킨다. 부가적으로, 그러는 동안에 이미 적어도 얼마간 가열된 냉각 공기의 일부가, 외부 회전자 부재 내의 개구부들을 통해 외측으로 유동한다. 결과적으로, 그렇지 않은 경우 에어 갭과 직접 접촉하지 않는, 외부 회전자 부재의 여기 권선들에 냉각 공기가 도달하여 상기 권선들이 냉각될 수 있도록 한다.
외부 회전자 부재 형태의, 이러한 기어리스형의, 별개로 여기되는, 천천히 작동하는 발전기의 구조는, 외부 회전자 부재의 상기와 같은 냉각이 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 외부 회전자 부재 구조는 또한, 회전자 부재의 극편의 구역에도, 이와 같은 냉각을 가능하게 하는 간극을 제공한다.
바람직하게 동기 발전기는, 고정자 외경이 적어도 4.4m, 바람직하게는 적어도 4.5m, 그리고 특히 적어도 4.6m 가 되도록, 특히 5m 의 발전기 외경을 갖도록 설계되고 크기 결정된다. 따라서, 여전히 공공 도로에서의 운반을 가능하게 하며, 그러한 관점에서 가능한 한 큰 고정자 외경이며, 따라서 가능한 한 큰 공칭 출력을 제공할 수 있는, 5 m 외경을 갖는 동기 발전기가 제안된다.
부가적으로, 전술한 실시예들 중 적어도 하나에 따른 동기 발전기를 구비하는 풍력 발전 설비가 제안된다.
본 발명은 지금부터, 첨부되는 도면을 참조하여, 실시예들에 의한 이하의 예를 통해 설명될 것이다.
도 1은 풍력 발전 설비를 도시한 사시도.
도 2는 내부 회전자 부재 유형의 발전기를 도시한 측단면도.
도 3은 외부 회전자 부재 유형의 발전기를 도시한 측단면도.
도 4는 도 3과 유사한 발전기를 도시한 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 발전기를 도시한 다른 사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전기를 도시한 사시도.
도 7은 도 6의 발전기를 도시한 부분 절단 사시도.
도 8은 도 7의 발전기를 도시한 다른 부분 절단 사시도.
도 9는 발전기의 일부분을 개략적으로 확대 도시한 도면.
도 10은 발전기의 일부분을 개략적으로 확대 도시한 도면.
도 11은 외부 회전자 부재의 회전자를 내부 회전자 부재의 회전자의 일부분과 함께 개략적으로 도시한 도면.
도 12는 지지 구조물에 고정된 발전기를 개략적으로 도시한 측단면도.
도 1은 타워(102)와 기관실(104)을 포함하는 풍력 발전 설비(100)를 도시한다. 3개의 회전자 블레이드(108)와 스피너(110)를 구비하는 회전자(106)가 기관실(104)에 배치된다. 작동시, 회전자(106)는 풍력에 의해 회전하도록 야기되고, 이로 인해 기관실(104) 내의 발전기를 구동한다.
도 2는, 내부 회전자 부재 유형 발전기(201), 외측에 배치된 고정자(202) 및 고정자에 대해 내측에 배치되는 회전자 부재(204)를 도시한다. 에어 갭(206)이 고정자(202)와 회전자 부재(204) 사이에 존재한다. 고정자(202)는 고정자 벨(208)에 의해 고정자 지지부(210) 상에 지지된다. 고정자(202)는 적층 조립체(212)를 포함하고, 상기 적층 조립체는 권선들을 수용하며, 상기 권선들의 권선 헤드들(214: winding heads)이 도시된다. 권선 헤드들(214)은 기본적으로 하나의 고정자 홈으로부터 나와서 다음 고정자 홈 내로 삽입되도록 놓이는 권선 헤드들이다. 고정자(202)의 고정자 적층 조립체(212)는 지지링(216)에 고정되고, 상기 고정 링은 고정자(202)의 일부로 간주될 수도 있다. 고정자(202)는 상기 지지링(216)에 의해 고정자 벨(208)의 고정자 플랜지(218)에 고정된다. 고정자 벨(208)은 그러한 방식으로 고정자(202)를 지지한다. 부가적으로, 고정자 벨(208)은 냉각을 위한 송풍기를 포함할 수 있고, 상기 송풍기는 고정자 벨(208) 내에 배열된다. 이로 인해, 냉각을 위한 공기는 에어 갭(206)을 관통하도록 가압될 수 있고, 그로 인해 에어 갭의 구역을 냉각시키도록 할 수 있다.
도 2는 발전기(201)의 외주(220)를 도시한다. 단지 취급 텅들(222: handling tongues)만이 외주를 넘어 돌출하며, 그러나 취급 텅들이 전체 외주에 걸쳐 존재하지 않기 때문에 어떠한 문제점을 야기하지 않는다.
고정자 지지부(210)에 인접한 축 저널(224)이 부분적으로만 도시된다. 회전자 부재(204)는 2개의 회전자 부재 베어링(226)에 의해 축 저널(224) 상에 지지되고, 상기 베어링 중 하나만이 도시된다. 이를 위해, 회전자 부재(204)는, 공기 역학 회전자의 회전자 블레이드에 또한 연결되는 회전자 허브(228)에 고정되어, 바람에 의해 움직이게 되는 회전자 블레이드들이 상기 회전자 허브(228)에 의해 회전자 부재(204)를 회전시킬 수 있도록 한다.
이러한 배열에서, 회전자 부재(204)는 여기 권선들(230)을 갖는 극편 몸체들을 구비한다. 에어 갭(206)을 향해, 여기 권선들(230)에서, 극편(232)의 일부를 여전히 볼 수 있다. 에어 갭(206)으로부터 떨어져 있는 측으로, 즉 내측을 향해, 여기 권선들을 가진 극편(232)이 회전자 부재 지지링(234)에 고정되고, 극편은 여기 권선들을 지지하고, 상기 회전자 부재 지지링은 다시 회전자 부재 지지부(236)에 의해 회전자 허브(228)에 고정된다. 회전자 부재 지지링(234)은 기본적으로 원통형 형태의 연속적인 고체 부분이다. 회전자 부재 지지부(236)는 다수의 버팀대(strut)를 구비한다.
회전자 부재 지지링(234)으로부터 에어 갭(206) 까지의 회전자 부재(204)의 방사방향 범위가 에어 갭(206)으로부터 외주(220) 까지의 고정자(202)의 방사방향 범위보다 훨씬 작다는 것이 도 2로부터 확인될 것이다.
부가적으로, 도면은, 고정자 장착부(252)에 대한 회전자 부재 장착부(250) 평균 간격을 대략적으로 설명하는 간격 길이(238)를 도시한다. 간격 길이(238)는, 외력에 의한 발전기 구조물 내의 에어 갭에 영향을 미치는 치수이다. 도 2에 따른 상기 발전기의 경우에, 축방향 간격 길이는 비교적 크고, 따라서 작동 시 고정자와 회전자 부재 사이의 균일한 간격을 보장하기 위해서도 고정자와 회전자 부재의 매우 견고한 구조가 필요하다는 것을 나타낸다.
도 3의 발전기(301)는 외부 회전자 부재 유형의 것이다. 따라서 고정자(302)는 내측에 배치되고, 회전자 부재(304)는 외측에 배치된다. 고정자(302)는 중앙 고정자 지지 구조물(308)에 의해 고정자 지지부(310)에 지지된다. 송풍기(309)가 냉각을 위해 고정자 지지 구조물(308) 내에 도시된다. 고정자(302)는 이로써 중앙에서 지지되고, 이는 안정성을 매우 높일 수 있다. 부가적으로, 상기 고정자는 내측에서부터, 단지 더 많은 송풍기들을 특징적으로 나타내는, 송풍기(309)에 의해 냉각될 수 있다. 고정자(302)는, 이러한 구조에서, 내부에서부터 접속가능하다. 냉각 공기는 송풍기에 의해 외부로 가압된다.
회전자 부재(304)는 외측에 배치되는 회전자 부재 지지링(334)을 포함하고, 회전자 부재 지지링은 회전자 부재 벨(336)이라고도 할 수 있는 회전자 부재 지지부(336)에 고정되며 그리고 상기 회전자 부재 지지부 또는 회전자 부재 벨에 의해 회전자 허브(328) 상에 지지되고, 상기 회전자 허브는 다시 2개의 회전자 부재 베어링에 의해 축 저널(324) 상에 장착되며, 상기 회전자 부재 베어링(326) 중 하나가 도시된다.
고정자(302)와 회전자 부재(304)의 뒤바뀐 배열로 인해, 이러한 구성은, 내부 회전자 부재 유형 발전기(201)의 도 2의 에어 갭(206)보다 큰 직경을 갖는 에어 갭(306)을 제공된다.
도 3은 브레이크(340)의 유리한 배열을 도시하고, 필요 시, 상기 브레이크는 회전자 부재(304)에 연결되는 브레이크 디스크(342)에 의해 회전자 부재(304)를 정지시킬 수 있다.
도 3에 또한 축방향 간격 길이(338)를 도시하며, 상기 간격 길이는 또한 고정자 장착부(352)와 회전자 부재 장착부(350) 사이의 평균 간격을 설명한다. 이 경우, 상기 간격 길이(338)는 도 2의 내부 회전자 부재 유형 발전기의 경우에서 확인되는 축방향 간격 길이(238)에 비해 훨씬 짧아진다. 또한 도 2의 축방향 간격 길이(238)는 한편으로 고정자(202)를 위한 그리고 다른 한편으로 회전자 부재(204)를 위한 2개의 지지 구조물 사이의 평균 간격을 결정한다. 개별적으로 이러한 축방향 지지 길이(238 또는 338)가 짧을수록, 특히 고정자와 회전자 부재 사이에 기울임에 관한 안정성 또한 달성될 수 있도록 하는, 에어 갭 안정성이 상응하게 더 높아딘다.
외주(320)의 외경(344)은 도 2 및 도 3의 도시된 2개의 발전기 모두에서 동일하다. 따라서 도 2의 발전기(201)의 외주(220) 또한 외경(344)을 갖는다. 동일한 외경(344)에도 불구하고, 외부 회전자 부재 유형 발전기(301)를 도시한 도 3의 구조에서 도 2의 에어 갭(206)에 비해 에어 갭(306)의 더 큰 에어 갭 직경이 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 캡슐화된 발전기(401)의 기본 구조가 도 4의 사시도에서 확인될 수 있다. 도 4는 또한, 고정자 지지부(410), 특히 고정자 지지부의 플랜지를 도시한다. 상기 고정자 지지부(410)는 고정자를 지지한다. 도시된 지지부 플랜지(450)는 기계 지지부에 대한 고정을 위해 제공되고, 상기 기계 지지부는 요구에 따라 더욱 구체적으로 풍력 발전 설비의 기관실에 견고하게 배치된다. 고정자 지지부(410)는 발전기(401)의 고정자를 지지하며 그리고 축 저널 장착부로도 지칭되는데, 그 이유는 상기 축 저널 장착부가 그의 일 측부, 즉 지지부 플랜지(450)를 통해 기계 지지부에 고정되고, 도 4에 도시되지 않은 그의 다른 측부에서 축 저널에 견고하게 연결되기 때문이다. 이러한 축 저널은 공기 역학 회전자를 지탱하거나 지지한다.
고정자 지지부(410) 또는 축 저널 장착부(410)는 발전기(401)의 일부분인 것으로 해석될 수 있다.
도 4는 또한 브레이크들(440)을 도시하고, 상기 브레이크들은 또한 외부 회전자 부재(404)로부터 내측에 배치되는 고정자(402)로의 전이부(transition)를 표시한다. 이 경우, 브레이크들(440)은 환형 고정자 디스크(446)에 고정되고, 그 곳에서부터 그의 브레이크 디스크(442)로 회전자 부재(404)를 제동할 수 있다. 환형 고정자 디스크(446)는 실질적으로 지지부 플랜지(450)에 고정된다.
도 5는 발전기(401)의 다른 도면을 도시하며 캡슐화된 회전자 부재(404)를 본질적으로 도시한다. 부가적으로, 고정자 지지부(410) 또는 축 저널 장착부(410)에 대한, 도 5의 사시도에서, 통상적인 사용시에 자체에 축 저널이 장착되는, 축 저널 플랜지(452)를 확인할 수 있다. 이는, 축 저널 장착부(410) 또는 고정자 지지부(410)는 또한, 이 실시예의 경우에만 적용되는 것이 아닌 것으로서, 발전기(401)의 일부분인 것으로 간주될 수 있다는 것을 명확하게 하며, 그 이유는, 상기 고정자 지지부(410)를 갖는 상기 발전기(401)는 어떠한 경우에도 공간적으로 명확하게 사전 결정된 배열을 형성한다는 것이 도 4 및 도 5로부터 명확해질 것이기 때문이다.
도 6은, 발전기(401) 및 발전기(301)와 유사한 구조의 발전기(601)를 도시한다. 발전기(601)는, 비록 도면의 관점에서 중요한 고려사항은 아니지만, 고정자 지지부 또는 축 저널 장착부가 도시되지 않는다는 점이, 실질적으로 도 4 및 도 5의 발전기(401)와 상이하다. 부가적으로, 도 6은, 회전자 부재(604)에 임의의 유지보수 및 점검 작업을 실행할 수 있도록 그를 통해 회전자 부재(604)를 내부를 볼 수 있도록 하는, 검사 개구부(656)를 도시한다. 부가적으로, 고정자(602) 또한 상기 검사 개구부들(656)을 통해 적어도 부분적으로 검사되고 평사될 수 있다. 검사 개구부들(656)은 도 6에 예시 목적으로 도시된다. 그러나 필요에 따라 그리고 회전자 부재(604)의 도시된 캡슐화의 지속적인 안정성을 고려하여, 바람직하게 추가의 검사 개구부들(656)이 제공될 수도 있다. 단지 고정자(602)를 검사하고 평가하기 위한, 필요에 따라 고정자(602)의 상응하는 위치로 회전될 수 있는, 하나의 검사 개구부들(656)가 충분할 수 있다. 그러나 회전자 부재(604)의 조사를 위해, 다수의 그러한 검사 개구부(656)를 제공하는 것이 유리할 수 있다.
도 7은 내측에 배치되는 고정자(602)의 구조물의 일부분을 도시한다. 상기 고정자는 권선 헤드들(660)에 의해 나타나는 바와 같이 자체에 감기게 되는, 고정자 적층 조립체(658)를 포함한다. 고정자(602)는, 회전축을 향하는, 방사방향 지지 구조물(662)을 포함한다. 방사방향 지지 구조물(662)은 실질적으로 2개의 방사방향 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 가이드 플레이트는 방사방향 외측으로 연장되며 그리고 그러한 경우에 발전기(601)의 회전축에 대해 수직으로 배열된다. 상기 방사방향 가이드 플레이트(664)는 고정자(602)를, 특히 자체의 권선들을 갖는 고정자 적층 조립체(658)를, 예컨대 도 4에서 도시되고 도면 부호 410으로 확인되는 바와 같은, 고정자 지지부 또는 축 저널 장착부 상에 고정할 수 있다. 동시에 가이드 플레이트(664)는 고정자 적층 조립체(658)로 냉각 공기와 같은 공기를 통과시킬 수 있다.
그러한 방식으로, 고정자 적층 조립체(658) 및 또한 권선 헤드들(660)에 의해 지시되는 고정자 적층 조립체(658) 내의 권선들이 냉각될 수 있다. 고정자 적층 조립체(658)의 방사방향 외측에 인접하는 것은 극편들(632)을 갖는 회전자 부재(604)이다. 에어 갭(606)이 고정자 적층 조립체(658)와 극편들(632) 사이에 제공되고, 상기 에어 갭은 단지 도 7에서 선으로 식별된다.
도 8의 사시도는 또한, 2개의 방사방향 가이드 플레이트(664)을 포함하는 방사방향 지지 구조물(662)을 갖는 고정자(602)의 구조를 도시한다. 이러한 관점에서, 또한 고정자(602) 및 회전자 부재(604) 모두의 평가 및 유지보수를 위해 제공되는, 추가의 검사 개구부들(656')을 볼 수 있다. 그러한 측면에서, 상기 검사 개구부들(656')은 방사방향 회전자 플레이트(666) 내에 배열되며 그리고 회전자 부재의 극편들(632) 및 특히 기계 지지부측의 권선 헤드들(660)을 볼 수 있도록 한다.
그러한 배열에서, 방사방향 회전자 플레이트(666)는, 브레이크 디스크(642)가 또한 지지될 수 있도록 하는 것인다.
도 9 및 도 10은, 상이한 발전기 유형들, 즉 도 9의 내부 회전자 부재 유형 발전기(901)와 도 10의 외부 회전자 부재 유형 발전기(1001)에서의 냉각 유동들을 예시하는 부분적으로 도시된 도면이다. 도 9의 부분은 대략 도 2에 도시된 바와 같은 발전기(210)의 부분에 상응하고, 도 9는 다소 상이한 실시예를 도시한다. 도 10의 부분은 대략 도 3에 도시된 바와 같은 발전기(301)의 부분에 상응하고, 도 10은 다소 상이한 실시예를 도시한다.
도 9를 참조하면, 방사방향 냉각 유동(970)은 - 도 9와 관련해서 - 실질적으로 회전자 부재(904)의 양측에서 고정자 적층 조립체(958) 및 권선 헤드들(960)을 향해 외측으로 유동한다. 축방향 냉각 유동(972)은 한 방향으로만 형성되고, 따라서 축방향으로 고정자 적층 조립체(958) 및 회전자 부재 극편들(932) 모두를 완전히 냉각시켜야 한다. 냉각 경로는 따라서, 비교적 길고, 냉각 공기의 공급은 실질적으로 방사방향 유동들(970) 중 하나에 의해서 유효해진다.
외부 회전자 부재 유형 발전기(1001)는 방사방향 냉각 유동들(1070)에 의해 기본적으로 고정자(1002)의 전체 폭에 걸쳐 냉각 공기를 방사방향으로 고정자 적층 조립체(1058)로 안내하며, 그리고 고정자 적층 조립체로부터 냉각 공기는 도시되지 않은 냉각 통로을 통해 회전자 부재 극편들(1032)까지 추가로 안내될 수 있다. 냉각 공기는 축방향 냉각 유동들(1072)과 같이 2개의 방향으로 회전자 부재(1004)와 고정자(1002)를 냉각할 수 있다. 이로 인해 많은 양의 냉각 공기가 - 도 10과 관련해서 - 더욱 구체적으로 고정자(1002)의 전체 폭에 걸쳐 또는 고정자(1002)의 축방향 전체 길이에 걸쳐 공급될 수 있다. 그러한 경우, 방사방향 냉각 유동들(1070)에 의해 방사방향으로 공급되는 냉각 공기는 대략 에어 갭(1006)에 도달할 때 분산되므로, 고정자(1002)와 회전자 부재(1004)는 단지 그들의 절반에 대해 냉각 유동에 의해 개별적으로 축방향으로 냉각되어야 한다. 따라서 개별적인 냉각 유동의 가열 거리는 절반이 된다.
도 9와 도 10 간의 비교는 또한, 한편으로 내부 회전자 부재의 경우에 대한 도 9의 발전기(901)의 고정자 권선 헤드들(960)에 대한 그리고 다른 한편으로 외부 회전자 부재를 위한 도 10의 발전기(1001)의 고정자 권선 헤드들(1060)에 대한 위치와 필요 공간를 예시한다.
도 10에 도시된 방사방향 및 축방향 냉각 유동들(1070 또는 1072)은, 예컨대 도 3의 발전기(301)에 도시된 송풍기(309)와 같은, 송풍기에 의해 생성될 수 있다. 다수로 제공될 수 있는 그러한 송풍기는 예를 들어 냉각 공기를 2개의 방사방향 가이드 플레이트(1064) 사이로 가압할 수 있으므로, 냉각 공기는 2개의 방사방향 가이드 플레이트(1064) 사이에서 방사방향 외측으로 안내된다. 부가적으로, 고정자로의 냉각 공기의 다른 공급으로 인해, 냉각 유동이 방사방향으로 생성될 수 있다. 냉각 유동이 고정자 적층 조립체(1058) 또는 극편들(1032)에 도달할 때, 또는 실질적으로 에어 갭(1006)의 구역에 도달할 때, 상기 유동은 축방향 흐름으로 전환될 수 있다. 적당한 냉각 통로들이, 고정자(1002)를 통해 방사방향 냉각 공기(1070)를 추가로 통과시키기 위해 고정자 적층 조립체(1058)를 따라 분배되어 제공될 수 있다. 냉각 공기는 실질적으로 축방향으로 극편들(1032) 사이를 따라 유동할 수 있으며 그리고 또한 에어 갭(1006)을 통해 축방향으로 유동할 수 있다. 냉각 공기의 부분적인 축방향 유동이 또한 고정자 적층 조립체(1058)의 부분들에서, 즉 특히 권선 홈들에서, 권선 홈들 내에 배치되는 권선들이 예컨대 권선들 내에 배치되는 냉각 통로들에 의해 자유 공간을 남겨두는 한, 가능하다. 적층 조립체의 내부에서 연장되는 통로들을 통한, 냉각 공기의 다른 경로가 존재할 수 있다. 그것과 별도로, 화살표로 지시되는 방사방향 냉각 유동들(1070) 및 축방향 냉각 유동들(1072)이 개략적인 도면과 같이 해석되어야 한다는 점이 부각된다. 냉각 공기의 일부가 에어 갭(1006)으로부터 회전자 부재(1004), 즉 외부 회전자 부재(1004) 내의 개구부를 통해 방사방향 외측으로 유동할 수 있고, 비록 그러한 유동 부분들은 도 10에 도시되지 않지만, 이로 인해 외측 회전자 부재(1004)를 더 양호하게 냉각시킬 수 있다.
도 11은 외부 회전자 부재(4A)의 극편들(32A)의 일부를 내부 회전자 부재(4B)의 극편들(32B)과 함께 하나의 도면에 도시하는 개략적 도면이다. 이러한 조립체에서, 예시된 배열은 작동하는 기계의 부분이 아니다.
대신에, 도 11은, 동기 발전기의 내부 회전자 부재(4B)의 극편 배열에 대한 별개의 외부 여기식 동기 발전기의 외부 회전자 부재(4A)의 극편 배열의 차이를 명확하게 예시하고자 한다. 또한 도 11은 방향 안내자로서의 에어 갭(6AB)을 도시한다. 내부 회전자 부재(4B)는 에어 갭(6AB)으로부터 내측으로 연장되며, 결과적으로 극편들(32B)이 에어 갭(6AB)으로부터 수렴한다. 그러한 경우에, 간극들(48B)은 감소하고, 극편들(32B)은 기본적으로 서로를 향해 수렴한다. 이는, 극편들(32B)의 권선 공간이 제한되며 그리고 가능한 냉각 유동들을 위한 공간 또한 감소한다는 것을 의미한다. 도 11은 축방향에서, 즉 회전축을 따라 바라본 도면을 도시한다는 것을 알아야 한다.
다른 한편으로 외부 회전자 부재(4A)의 극편들(32A)은 에어 갭(6AB)으로부터 방사방향 외측으로 발산한다. 따라서, 극편들(32A) 사이에 많은 양의 간극(48A)이 존재한다. 그러한 효과는 또한 구조적으로 이용될 수 있으며, 회전자 부재 극편들의 방사방향 범위가 그리고 그에 따라 기본적으로 회전자 부재의 방사방향 범위가 감소하게 되는 것을 가능하게 한다. 이는 - 원칙적으로 본 발명에 따른 모든 실시예를 위해 - 에어 갭을 가능한 한 멀리 외측으로 옮길 수 있는 가능한 방책이며, 이로 인해, 주어진 구조적 크기, 특히 주어진 발전기 외경에서 상기 발전기의 효율을 더욱 더 증가시키거나 최적화할 수 있도록 한다.
도 11의 외부 회전자 부재(4A)에 대한 도면은 간극들(48A)을 도시하고, 이들에 대해서 또한 상기 간극들이 냉각 공기의 안내를 위해 이용된다는 것이 제안된다.
도 12는 설치된 상태에서 실시예의 발전기를 개략적으로 도시한다. 상기 도면에 기계 지지부(1209)가 제공되고, 상기 기계 지지부에 고정자 지지부(1210)가 고정되고, 상기 고정자 지지부에 다시 축 저널(1224)이 고정된다. 발전기(1201)의 고정자(1202)는 고정자 지지부(1210)에 고정된다. 따라서, 전체 도시된 구조물의 방위각 조절의 가능성과 별도로, 기계 지지부(1209), 고정자 지지부(1210), 축 저널(1224) 및 고정자(1202)는 강성 고정형 요소를 제공하도록 연결된다.
외측에 배치되는 회전자 부재(1204)는 회전자 부재 지지부(1236)에 의해 회전자 허브(1228)에 고정된다. 회전자 허브(1228)는 제1 및 제2 회전자 베어링(1226 또는 1227)에 의해 개별적으로 회전 가능하게 축 저널(1224) 상에 장착된다. 제1 회전자 베어링(1226)과 제2 회전자 베어링(1227) 사이의 큰 축방향 간격(a)은 회전자 부재(1204)를 위한 높은 수준의 기울임 안정성을 제공한다.
도면은 또한, 도 3의 간격 길이(338)에 상응하는 축방향 간격 길이(e)를 도시된다. 상기 길이는 회전자 부재 지지부(1236)로부터 고정자 장착부(1252) 사이의 축방향 평균 간격이다. 외부 회전자 부재 발전기 및 그로 인해 내측에 배치되는 고정자(1202)의 제공으로 인해, 고정자(1202)는 축방향에서 볼 때 고정자 지지부(1210)의 중앙에 견고하게 고정될 수 있으므로, 도시된 간격 길이(e)는 비교적 짧다. 큰 간격(a) 및 그로 인한 기울임 안정성과 함께, 특히 안정적인 구조가 달성될 수 있다.
회전자 부재(1204)는 또한, 작동 시 회전자 부재(1024)와 함께 회전하는, 둘레 방향으로 연장되는 브레이크 디스크(1242)를 구비한다. 브레이크(1240)가 제동 또는 구속을 위해 상응하게 제공된다.
도 12로부터 또한, 내부로부터 고정자(1202)에 대항하는 유동을 야기하게 되는, 냉각 매체, 특히 냉각 공기를 위한 많은 공간이 존재한다는 것이 확이될 수 있다. 특히 그러한 냉각 매체는 도시된 고정자 장착부(1252) 내부에서 고정자를 향해, 특히 고정자 권선들(1230)의 영역 내에서 유동할 수 있다. 부가적으로, 방사방향으로 안내된 냉각 공기는, 여기 권선의 회전자 극들(1231)의 냉각을 위해 이용될 수 있다.
따라서, 원칙적으로, 별개로 여기되는 내부 회전자 부재 발전기와 비교할 때, 동일한 전체 외경을 갖는 경우, 에어 갭 직경을 증가시키는 것이 가능하다. 내부 회전자 부재 발전기들의 경우에서, 전체 외경에 대한 에어 갭 직경의 비율이 0.86의 값 미만으로 제한된다면, 상기 비율은 별개로 여기되는 외부 회전자 부재를 갖는 경우 그러한 비율을 자연히 증가시킬 수 있게 된다. 이제 0.86 내지 0.94의 비율이 구현될 수 있다. 부가적으로, 캡슐화된 설계에서, 고정자 권선 헤드들을 위한 충분한 공간이 존재한다. 그러한 관점에서, 공간은, 캡슐화된 설계 형태의 경우에, 고정자 권선 헤드들에 대한 양호한 접근성을 제공한다.
외부 회전자 부재 발전기의 경우, 외부 치수 내부에서의 공기의 공급과 함께, 고정자 적층 조립체 전체에 걸친 공기의 관통 유동을 제공하는 것을 용이하게 가능하게 한다.
본 발명에 따라 제안된 별도로 여기되는 외부 회전자 부재 발전기에 의해, 동일한 에어 갭 직경을 동반하는 내부 회전자 부재 발전기와 비교하여, 극들에서 더 큰 적층 조립체, 더 많은 여기 권선들 및 극 조립체들 사이의 더 많은 냉각 공기를 구현할 수 있다.
비교가능한 외부 치수를 갖는 가운데 더 작은 에어 갭 직경, 캡슐화된 구조 내의 고정자 권선 헤드들에 대한 어려운 또는 불가능한 접근성 및 제한된 공기 냉각 가능성과 같은 선행기술의 단점들은, 제안된 발명에 의해 적어도 부분적으로 해결될 수 있다. 따라서, 재료의 더욱 양호한 활용, 더욱 양호한 냉각 및 결과적으로 더 높은 수준의 발전기 출력 또는 더 낮은 발전기 출력 손실을 달성할 수 있다.
동시에 운반 치수가 작게 유지되고, 특히 공공 도로 상에서의 운반을 위한 최대 운반 치수가 준수될 수 있다. 발전기의 냉각의 개선이 이루어질 수 있고, 결과적으로 더 높은 수준의 발전기 출력 또는 적어도 더 낮은 수준의 발전기 출력 손실이 달성될 수 있다.
제안된 별도로 여기되는 외부 회전자 부재 발전기를 제공함에 따라, 동일한 에어 갭 직경을 동반하는공개된 내부 회전자 부재 발전기와 비교하여, 더 큰 적층 조립체, 더 많은 여기 권선들, 및 극 조립체들 또는 극들 사이의 더 많은 냉각 공기를 달성할 수 있다.

Claims (11)

  1. 외부 회전자 부재(304)와 고정자(302)를 포함하는 기어리스형 풍력 발전 설비(100)의 동기 발전기(301)로서,
    상기 동기 발전기(301)는 발전기 외경(344)을 갖고, 상기 고정자(302)는 고정자 외경을 가지며, 상기 발전기 외경에 대한 상기 고정자 외경의 비율이 0.86 보다 크고, 특히 0.9 보다 크며 그리고 특히 0.92 보다 큰 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고정자(302)는 방사방향 내측으로 연장되는 방사방향 지지 구조물(662)을 포함하며 그리고 상기 고정자(302)를 통해 축방향으로 연장되는 축 장착부(307)에 고정되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 고정자(302)는,
    - 내부로부터의 냉각 공기의 방사방향 공급을 위한 방사방향 냉각 통로들을 구비하며, 그리고
    - 특히 방사방향으로 공급되는 냉각 공기가 고정자 적층 조립체를 통해 및/또는 고정자 권선 조립체들을 통해 통과하게 되도록, 및/또는 방사방향으로 공급되는 냉각 공기가 분할되며 그리고 축방향에서 전진 방향으로 및 후진 방향으로 통과하게 되도록 하는 방식으로, 상기 고정자를 냉각시키기 위해 방사방향으로 공급되는 냉각 공기를 축방향으로 안내하기 위한 위한 축방향 냉각 통로들을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 공기는 상기 고정자(302)의 전체 축방향 범위에 걸쳐 방사방향으로 공급되고, 및/또는 방사방향 냉각 통로들 또는 상기 방사방향 냉각 통로들은 상기 방사방향 지지 구조물(662)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동기 발전기(301), 특히 외부 회전자 부재(304)는 캡슐화되고 및/또는, 상기 외부 회전자 부재(304)는 상기 외부 회전자 부재(304) 및/또는 상기 고정자(302)의 유지보수를 위한 검사 개구부들(656)를 갖는 회전자 부재 벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동기 발전기(301)는 별개로 여기되고 및/또는 링 발전기의 형태이고 및/또는 적어도 48개, 적어도 72개, 특히 적어도 192개의 고정자 극들을 포함하고 및/또는 6상 발전기(301)의 형태이며 및/또는 상기 고정자(302)는 연속적인 권선을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자(302)는 상기 고정자(302) 및 상기 외부 회전자 부재(304)를 통해 연장되는 축 장착부, 특히 축 저널 장착부(310) 상에 지지되며, 상기 외부 회전자 부재(302)는 선택적으로 상기 축 장착부에 연결되는 제1 및 제2 베어링에서 지지되고, 상기 2개의 베어링은, 특히 하나의 베어링이 축방향에서 다른 베어링과 상기 고정자 사이에 배열되는 방식으로, 축방향으로 상기 고정자의 하나의 측부에 배열되는 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 외경은 적어도 4.4 m, 바람직하게 적어도 4.5 m, 특히 적어도 4.6 m이고, 상기 발전기 외경(344)은 특히 대략 5 m인 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 송풍기(309)가, 특히 상기 고정자의 상기 지지 구조물 내에, 냉각을 위한 공기를 고정자 적층 조립체(658)를 통해 방사방향 외측으로 송풍하기 위해, 제공되는 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어 갭(206)이 상기 외부 회전자 부재(304)와 상기 고정자(302) 사이에 제공되고, 상기 외부 회전자 부재(304)는 상기 에어 갭을 향한 냉각 개구부를 구비하여,
    냉각 공기의 일부가 상기 에어 갭(206)으로부터, 상기 외부 회전자 부재(304)를 통해 그리고 상기 외부 회전자 부재의 회전자 부재 극들 사이에서, 특히 회전자 부재 극편들(32A) 사이에서, 더 외측으로 상기 외부 회전자 부재의 여기 권선들을 따라 유동하도록 하고, 그로 인해 회전자 부재 극편들, 특히 상기 극편들의 여기 권선들을 냉각시키도록 하는 것을 특징으로 하는 동기 발전기.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 동기 발전기(301)를 포함하는 것인 풍력 발전 설비(100).
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