KR20230055366A - 스테이터 조립체 및 방법 - Google Patents

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토마스 드로츠
사데오 람타할
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제너럴 일렉트릭 레노바블레스 에스빠냐 에스.엘.유.
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Abstract

본 개시는 전기기계를 위한 스테이터 조립체에 관한 것이다. 스테이터 조립체는 스테이터 림(100)을 형성하는 복수 개의 스테이터 프레임(110, 120, 130)을 포함한다. 스테이터 프레임(110, 120, 130)은 링 섹터를 획정하고 서로 장착되어 스테이터 림(100)을 형성한다. 더욱이, 스테이터 프레임(110, 120, 130)은 스테이터 프레임(110, 120, 130)들 중 적어도 하나로부터 다른 스테이터 프레임(110, 120, 130)으로 연장되는 공기 분배 채널을 적어도 부분적으로 형성한다. 스테이터 조립체의 조립 방법(400)도 또한 개시된다.

Description

스테이터 조립체 및 방법{STATOR ASSEMBLIES AND METHODS}
본 개시는 스테이터 조립체 및 스테이터 조립체를 마련하는 방법에 관한 것이다.
최신 풍력 터빈은 통상적으로 전력망에 전력을 공급하는 데 사용된다. 이러한 유형의 풍력 터빈은 대체로 타워 및 이 타워 상에 배치되는 로터를 포함한다. 통상적으로 허브와 복수 개의 블레이드를 포함하는 로터는 블레이드에 대한 바람의 영향을 받아 회전하도록 설정된다. 상기한 회전은 대개 로터 샤프트를 통해 직접 (“직접 구동식”또는 “기어리스”) 또는 기어박스의 사용을 통해 발전기로 전달되는 토크를 생성한다. 이러한 방식으로, 발전기는 전력망에 공급될 수 있는 전력을 생성한다.
풍력 터빈 발전기와, 모터와 같은 다른 전기기계는 대체로 로터와 스테이터를 포함한다. 로터는 스테이터에 대해 회전한다. 로터는 내측 구조체일 수 있고, 스테이터는 외측 구조체일 수 있다. 스테이터는 이에 따라 로터를 둘러쌀 수 있다. 대안으로서, 다른 구성에서는 로터가 스테이터를 둘러싸는 것으로 배치가 반대될 수 있다.
최신 풍력 터빈에서와 같은 대형 전기 발전기는 영구 자석 여자식 발전기(PMG) 또는 전기 여자식 발전기일 수 있다.
영구 자석 발전기에서, 영구 자석(PM)은 일반적으로 로터 상에 배치되는 반면, 권선 요소, 예컨대 코일은 통상 스테이터에 포함된다. 대안으로서, 영구 자석은 또한 스테이터 구조체에 배치될 수 있고, 권선 요소는 로터 구조체에 배치될 수 있다. 영구 자석 발전기는 일반적으로 신뢰성이 있으며, 다른 타입의 발전기보다 유지 관리를 덜 필요로 한다.
다른 한편으로, 전기 여자식 발전기는 일반적으로 복수 개의 자극편(pole shoe)과 여자 권선, 즉 코일을 갖는 로터를 포함한다. 사용 시, 전류는 여자 코일에 인가된다. 인가되는 전류는 극의 극성을 형성하고, 인접한 극들은 상이한 자기 극성을 갖는다. 로터가 회전할 때, 자극편으로부터의 자기장이 스테이터의 권선에 인가되어, 스테이터 권선에 가변 자속을 유발하고 스테이터 권선에 전압을 생성한다. 이에 따라, 전기 여자식 발전기에서 전력을 생성하는 자기장이 전기적으로 형성되고, 이에 따라 영구 자석이 불필요하다.
모터 또는 발전기와 같은 전기기계의 전자기 구성요소는 열과 관련된 에너지 손실을 줄이기 위해 냉각될 수 있다. 이를 행하기 위해, 냉각 시스템은 로터의 전자기 구성요소, 즉 영구 자석, 전기 권선을 냉각하기 위해 마련될 수 있다. 전기기계는 냉각 유체를 전술한 전자기 구성요소 주위로 분배하기 위한 냉각 유입구를 포함할 수 있다. 그러나, 전기기계의 내부 형상은 유체 분배를 방해하여, 실질적으로 불균일한 냉각을 초래할 수 있다. 이는 일부 전자기 구성요소가 다른 것과 상이한 온도로 작동되게 하여, 전체 전기기계의 효율을 줄일 수 있다.
추가로, 대형 풍력 터빈이 더 많은 바람은 포획하게 하여 바람의에너지를 전기로 변환되게 하는 경향이 있는, 소위 “멀티-메가와트” 풍력 터빈이 있다. 특히, 직접 구동 풍력 터빈에서, 이는 발전기의 치수가 매우 커지게 할 수 있고, 예컨대 축방향 길이가 3 미터 또는 4미터 또는 5 미터 이상이고, 직경이 6 미터, 8 미터, 10 미터 이상일 수 있다. 이것은 상기한 대형 전기기계의 제조, 조립, 운송 및 또는 냉각 면에서 특별한 과제를 나타낸다.
여기에 설명한 전기기계 타입 및 가능한 문제는 풍력 터빈 발전기로만 제한되지 않는다. 사실상, 상당한 크기의 전기기계, 즉 스팀 터빈 및 워터 터빈은 동일한 냉각 및 제조 문제나 곤란한 상황으로 피해를 입을 수 있다.
그 결과, 본 개시는 전술한 과제의 일부를 적어도 부분적으로 극복하는 방법 및 시스템을 제공한다.
본 개시의 양태에서, 전기기계를 위한 스테이터 조립체가 제공된다. 스테이터 조립체는 링 섹터를 획정하는 복수 개의 스테이터 프레임을 포함한다. 스테이터 프레임은 서로 장착되어 스테이터 림을 형성한다. 스테이터 림은 전자기 활성 스테이터 요소를 지탱하도록 구성된 둘레방향 측부를 갖는다. 더욱이, 둘레방향 측부는 스테이터 조립체와 로터 사이의 공기 간극을 향한다. 더욱이, 복수 개의 스테이터 프레임은 적어도 부분적으로 공기 분포 채널을 형성한다. 공기 분포 채널은 스테이터 림의 둘레방향을 따라 공기를 분배하기 위해 스테이터 프레임 중 적어도 하나로부터 다른 스테이터 프레임으로 연장된다.
이 양태에 따르면, 스테이터 조립체가 1개보다 많은 스테이터 프레임을 포함한다는 사실로 인해 완전한 스테이터 프레임에 비해 프레임당 중량 및 크기가 현저히 감소하게 된다. 이것은 표준 제조 기술을 사용하는 것을 가능하게 하고, 더욱이 제조 플랜트에서 풍력 터빈 사이트로의 운송 및 물류의 복잡성을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 이러한 구성은 오작동의 경우에 스테이터의 링 섹터를 선택적으로 교체할 수 있게 하고, 이에 따라 전체 유지 관리 비용을 줄일 수 있다. 추가로, 복수 개의 스테이터 프레임은 둘레방향 공기 분배를 위한 분배 채널을 적어도 부분적으로 형성한다. 이것은 보다 균질한 냉각을 증진시키는 동시에, 주어진 전체 열교환을 달성하는 냉각 유량을 감소시키는 것을 허용할 수 있다. 이에 따라, 보다 덜 강력한 냉각 시스템이 채용될 수 있다. 더욱이, 형성된 스테이터 림의 상이한 스테이터 프레임들이 내부 유체 연통되기 때문에, 스테이터 조립체는 기존 냉각 시스템과의 보다 융통성 있는 구성을 가능하게 하며, 즉 효과적인 열교환을 위해 모든 스테이터 프레임이 공기 유입구를 필요로 하지 않을 수 있다.
링 섹터는 여기에서는 2개의 반경과 아크 사이로 둘러싸이는 링의 부분으로서 간주될 수 있다. 함께 커플링되는 다수의 링 섹터가 완벽한 링을 형성할 수 있다. 본 개시에서, 스테이터 림은 링으로서 형성될 수 있다. 링 섹터는 여기에서는 원형 섹터의 부분일 수 있다. 즉, 스테이터가 중심 구조체이고, 로터가 반경방향으로 스테이터를 둘러싸는 실시예에서, 다양한 스테이터 프레임이 스테이터의 림 부분을 형성하기 위한 링 섹터를 포함하는 원형 섹터를 형성할 수 있다.
추가의 양태에서, 스테이터 조립체를 마련하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 링 섹터를 획정하는 적어도 2개의 스테이터 프레임을 마련하는 단계를 포함한다. 각각의 스테이터 프레임은 스테이터 프레임을 가로질러 둘레방향을 따라 공기를 분배하는 공기 분배 채널을 적어도 부분적으로 형성한다. 더욱이, 상기 방법은 링 섹터를 획정하는 적어도 2개의 스테이터 프레임을 마련하는 단계로서, 각각의 스테이터 프레임은 스테이터 프레임을 가로질러 둘레방향을 따라 공기를 분배하는 공기 분배 채널을 적어도 부분적으로 형성하는 것인 단계와, 스테이터 림을 형성하도록 스테이터 프레임들을 스테이터 림의 반경방향 단부벽에서 커플링하는 단계로서, 상기 반경방향 단부벽은 공기 분배 오리피스를 포함하는 것인 단계를 포함한다.
이러한 추가의 양태에 따르면, 이 방법은 스테이터 프레임들을 함께 커플링하는 것에 의해 스테이터 림의 조립을 가능하게 한다. 따라서, 이 방법은 링 섹터를 획정하는 스테이터 프레임의 제조가 나중에 스테이터 조립체를 형성하게 한다. 이것은 제조 복잡성과, 이송 및 보관 중에 공간, 운송 물류 및 리프팅 요건을 줄인다.
본 개시의 실시예에 관한 추가의 목적, 장점 및 피쳐(feature)는 설명을 검토함으로써 당업자에게 명백해지거나, 본 개시의 실시예 의해 학습될 수 있다.
도 1은 풍력 터빈의 일례에 관한 개략적인 사시도.
도 2는 풍력 터빈의 허브 및 나셀의 일례를 보여주는 도면.
도 3은 스테이터 조립체의 일례에 관한 개략적인 전방 사시도.
도 4는 도 3의 스테이터 조립체의 일례에 관한 개략적인 후방 사시도.
도 5는 도 2 및 도 3의 예시적인 스테이터 프레임들 중 하나의 반경방향 단부벽의 개략적인 상세도.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시한 예에 따른 스테이터 조립체를 포함하는 발전기 조립체를 가로지르는 개략적인 상세 단면도.
도 7은 스테이터 조립체를 제공하는 방법의 일례에 관한 흐름도.
이제, 본 교시의 실시예 - 이 실시예의 하나 이상의 예가 도면에 도시되어 있음 - 를 상세히 참고하겠다. 각각의 예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라, 본 발명을 설명하기 위해 제공된다. 사실상, 본 교시의 범위 또는 사상으로부터 벗어나는 일 없이 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다. 예컨대, 일실시예의 부분으로서 예시되거나 설명되는 피쳐는 다른 실시예와 함께 사용되어 또 다른 실시예를 구성할 수 있다. 이에 따라, 본 개시는, 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 속하는 한 그러한 수정 및 변형을 포함한다.
도 1은 풍력 터빈(10)의 일례의 사시도이다. 이 예에서, 풍력 터빈(10)은 수평축형 풍력 터빈이다. 대안으로서, 풍력 터빈(10)은 수직축형 풍력 터빈일 수 있다. 상기 예에서, 풍력 터빈(10)은 지면(12) 상의 지지 시스템(14)으로부터 연장되는 타워(15), 타워(15) 상에 장착되는 나셀(16), 및 나셀(16)에 커플링되는 로터(18)를 포함한다. 로터(18)는 회전식 허브(20)와, 이 허브(20)에 커플링되고, 허브로부터 외측방향으로 연장되는 적어도 하나의 로터 블레이드(22)를 포함한다. 상기 예에서, 로터(18)는 3개의 로터 블레이드(22)를 갖는다. 변형예에서, 로터(18)는 3개보다 많거나 적은 로터 블레이드(22)를 포함한다. 타워(15)는 지지 시스템(14)과 나셀(16) 사이에 공동(5)(도 1에는 도시되어 있지 않음)을 획정하는 관형 강으로 제조될 수 있다. 변형예에서, 타워(15)는 임의의 적절한 높이를 갖는 임의의 적절한 타입의 타워이다. 변형예에 따르면, 타워는 콘크리트로 형성된 부분과 관형 강 부분을 포함하는 하이브리드 타워일 수 있다. 또한, 타워는 부분적인 또는 완전한 래티스 타워(lattice tower)일 수 있다.
로터 블레이드(22)는 로터(18)의 회전을 용이하게 하도록 허브(20) 둘레에서 이격되어, 운동 에너지가 바람으로부터 가용 기계 에너지로 그리고 이어서 전기 에너지로 변환되게 한다. 로터 블레이드(22)는 복수 개의 하중 전달 영역(26)에서 블레이드 기저부(24)를 허브(20)에 커플링하는 것에 의해 허브(20)에 결합된다. 하중 전달 영역(26)은 허브 하중 전달 영역과 블레이드 하중 전달 영역(도 1에는 양자 모두가 도시되어 있지 않음)을 가질 수 있다. 로터 블레이드(22)에 도입되는 하중은 하중 전달 영역(26)을 통해 허브(20)로 전달된다.
예에서, 로터 블레이드(22)는 약 15 미터(m) 내지 약 90 m 이상의 범위의 길이를 가질 수 있다. 로터 블레이드(22)는 풍력 터빈(10)이 여기에서 설명하는 것과 같이 기능하게 할 수 있는 임의의 적절한 길이를 가질 수 있다. 예컨대, 블레이드 길이의 비제한적인 예로는 20 m 이하, 37 m, 48.7 m, 50.2 m, 52.2 m, 또는 91 m보다 큰 길이가 있다. 바람이 풍향(28)으로부터 로터 블레이드(22)를 가격하면, 로터(18)는 로터축(30)을 중심으로 회전한다. 로터 블레이드(22)가 회전하고 원심력을 받을 때, 로터 블레이드(22)는 다양한 힘 및 모멘트도 또한 받는다. 이와 같이, 로터 블레이드(22)는 중립 또는 비편향 위치에서 편향 위치로 편향 및/또는 회전할 수 있다.
더욱이, 로터 블레이드(22)의 피치각, 즉 풍향에 대한 로터 블레이드(22)의 방위를 결정하는 각은, 바람 벡터에 대하여 적어도 하나의 로터 블레이드(22)의 각 위치를 조정하는 것에 의해 풍력 터빈(10)에 의해 생성되는 하중 및 전력을 제어하는 피치 시스템(32)에 의해 변경될 수 있다. 로터 블레이드(22)의 피치축(34)이 도시되어 있다. 풍력 터빈(10)의 작동 중에, 피치 시스템(32)은 특히 로터 블레이드(22)의 피치각을 변경할 수 있고, 이에 따라 로터 블레이드의 (부분의) 어택각(angle of attack)이 감소되고, 이는 회전 속도 감소를 용이하게 하고/하거나, 로터(18)의 정지(stall)를 용이하게 한다.
예에서, 각각의 로터 블레이드(22)의 블레이드 피치는 풍력 터빈 제어기(36)에 의해 또는 피치 제어 시스템(80)에 의해 개별 제어된다. 대안으로서, 모든 로터 블레이드(22)를 위한 블레이드 피치는 상기 제어 시스템에 의해 동시에 제어될 수 있다.
더욱이, 예에서 풍향(28)이 변하면, 나셀(16)의 요(yaw) 방향이 요축(38)을 중심으로 회전하여, 풍향(28)에 대해 로터 블레이드(22)를 위치 설정할 수 있다.
예에서, 풍력 터빈 제어기(36)는 나셀(16) 내에서 중심 배치된 것으로 되시되어 있지만, 풍력 터빈 제어기(36)는 풍력 발전 단지 내의 풍력 터빈(10) 전체에 있어서 지지 시스템(14) 상의 분배형 시스템일 수도 있고/있거나 원격 제어 센터에 마련될 수도 있다. 풍력 터빈 제어기(36)는 여기에서 설명하는 방법 및/또는 단계를 수행하도록 구성된 프로세서(40)를 포함한다. 더욱이, 여기에서 설명하는 여러 기타 구성요소는 프로세서를 포함한다.
여기에서 사용되는 “프로세서”라는 용어는 당업계에서 컴퓨터라고 하는 집적 회로로만 제한되는 것이 아니라, 넓게는 제어기, 마이크로제어기, 마이크로컴퓨터, 프로그램 가능 논리 제어 장치(Programmable Logic Controller; PLC), 주문형 집적 회로, 및 기타 프로그램 가능 회로를 일컫고, 이들 용어는 여기에서 교환 가능하게 사용된다. 프로세서 및/또는 제어 시스템은 메모리, 입력 채널 및/또는 출력 채널도 또한 포함할 수 있다는 점을 이해해야만 한다.
도 2는 풍력 터빈(10)의 일부에 관한 확대 단면도이다. 예에서, 풍력 터빈(10)은 나셀(16)과 나셀(16)에 회전 가능하게 커플링되는 로터(18)를 포함한다. 보다 구체적으로, 로터(18)의 허브(20)는 메인 샤프트(44), 기어박스(46), 고속 샤프트(48) 및 커플링(50)에 의해 나셀(16) 내에 위치 설정되는 발전기(42)에 회전 가능하게 커플링된다. 예에서, 메인 샤프트(44)는 나셀(16)의 종축(도시하지 않음)과 적어도 부분적으로 동축으로 배치된다. 메인 샤프트(44)의 회전은 기어박스(46)를 구동하고, 기어박스는 후속하여 로터(18)와 메인 샤프트(44)의 상대적으로 저속 회전 동작을 고속 샤프트(48)의 상대적으로 고속 회전 동작으로 전환하는 것에 의해 고속 샤프트(48)를 구동한다. 고속 샤프트는 커플링(50)에 의해 전기 에너지를 생산하는 발전기(42)에 접속된다. 더욱이, 변압기(90) 및/또는 적절한 전자기기, 스위치 및/또는 인버터가, 발전기(42)에 의해 생산되고 전압이 400 V 내지 1000 V인 전기 에너지를 중간 전압(10 내지 35 KV)의 전기 에너지로 변환하기 위해 나셀(16) 내에 배치될 수 있다. 상기 전기 에너지는 전선을 통해 나셀(16)에서 타워(15)로 전달된다.
기어박스(46), 발전기(42) 및 변압기(90)는 선택적으로 메인 프레임(52)으로 구현되는, 나셀(16)의 메인 지지 구조체 프레임에 의해 지지될 수 있다. 기어박스(46)는, 하나 이상의 토크 아암(103)에 의해 메인 프레임(52)에 접속되는 기어박스 하우징을 포함할 수 있다. 예에서, 나셀(16)은 메인 전방 지지 베어링(60) 및 메인 후방 지지 베어링(62)도 또한 포함한다. 더욱이, 발전기(42)는, 특히 발전기(42)의 진동이 메인 프레임(52)으로 도입되고, 이에 의해 소음 방출 소스를 유발하는 것을 방지하기 위해, 지지 수단(54)을 분리함으로써 메인 프레임(52)에 장착될 수 있다.
선택적으로, 메인 프레임(52)은 로터(18)의 중량과 나셀(16)의 구성요소 그리고 바람과 회전 하중에 의해 유발되는 전체 하중을 지탱하고, 더욱이 이들 하중을 풍력 터빈(10)의 타워(15)로 전달하도록 구성된다. 로터 샤프트(44), 발전기(42), 기어박스(46), 고속 샤프트(48), 커플링(50) 및 임의의 관련 체결, 지지 및/또는 고정 디바이스 - 지지체(52)와, 전방 지지 베어링(60) 및 후방 지지 베어링(62)을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않음 - 는 이따금 구동 트레인(64)이라고 한다.
몇몇 예에서, 풍력 터빈은 기어박스(46)가 없는 직접 구동 풍력 터빈일 수 있다. 발전기(42)는 직접 구동 풍력 터빈에서 로터(18)와 동일한 회전 속도로 작동한다. 따라서, 상기 발전기는 일반적으로, 기어박스가 있는 풍력 터빈과 유사한 양의 전력을 제공하기 위해 기어박스(46)가 있는 풍력 터빈에서 사용되는 발전기보다 훨씬 큰 직경을 갖는다.
나셀(16)은 요 구동 기구(56)를 포함할 수 있고, 이 요 구동 기구는 풍향(28)에 대해 로터 블레이드(22)의 균형을 제어하기 위해, 나셀(16) 그리고 이에 따라 로터(18)를 요축(38)을 중심으로 회전시키는 데 사용될 수 있다.
풍향(28)에 대해 나셀(16)을 적절히 위치 설정하기 위해, 나셀(16)은 또한 풍향계 및 풍속계를 포함할 수 있는 적어도 하나의 기상 관측 시스템(58)도 또한 포함할 수 있다. 기상 관측 시스템(58)은 풍력 터빈 제어기(36)에 풍향(28) 및/또는 풍속을 포함할 수 있는 정보를 제공할 수 있다. 예에서, 피치 시스템(32)은 적어도 부분적으로 허브(20) 내의 피치 조립체(66)로서 구성된다. 피치 조립체(66)는 하나이상의 피치 구동 시스템(68)과 적어도 하나의 센서(70)를 포함한다. 각각의 피치 구동 시스템(68)은 피치축(34)을 따라 로터 블레이드(22)의 피치각을 조절하기 위해 각각의 로터 블레이드(22)(도 1에 도시함)에 커플링된다. 3개의 피치 구동 시스템(68) 중 단 하나만이 도 2에 도시되어 있다.
예에서, 피치 조립체(66)는 피치축(34)을 중심으로 각각의 로터 블레이드(22)를 회전시키기 위해, 허브(20)와 각각의 로터 블레이드(22)(도 1에 도시함)에 커플링된 적어도 하나의 피치 베어링(72)을 포함한다. 피치 구동 시스템(68)은 피치 구동 모터(74), 피치 구동 기어박스(76) 및 피치 구동 피니언(78)을 포함한다. 피치 구동 모터(74)는 피치 구동 기어박스(76)에 커플링되어, 피치 구동 기어박스(76)에 기계적인 힘을 가한다. 피치 구동 기어박스(76)는 피치 구동 피니언(78)에 커플링되어, 피치 구동 피니언(78)이 피치 구동 기어박스(76)에 의해 회전된다. 피치 베어링(72)이 피치 구동 피니언(78)에 커플링되어, 피치 구동 피니언(78)의 회전이 피치 베어링(72)의 회전을 유발한다.
피치 구동 시스템(68)은, 풍력 터빈 제어기(36)로부터 하나 이상의 신호 수신 시에 로터 블레이드(22)의 피치각을 조정하기 위해 풍력 터빈 제어기(36)에 커플링된다. 예에서, 피치 구동 모터(74)는 피치 조립체(66)가 여기에서 설명하는 바와 같이 기능하게 할 수 있는, 전력 및/또는 유압 시스템에 의해 구동되는 임의의 적절한 모터이다. 대안으로서, 피치 조립체(66)는 임의의 적절한 구조, 구성, 배열 및/또는 제한하는 것은 아니지만 유압 실린더, 스프링 및/또는 서보기구와 같은 구성요소를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 피치 구동 모터(74)는 허브(20)의 회전 관성 및/또는 풍력 터빈(10)의 구성요소에 에너지를 공급하는 저장된 에너지 소스(도시하지 않음)로부터 추출된 에너지에 의해 구동된다.
피치 조립체(66)는 특정 우선 순위 상황의 경우 및/또는 로터(18) 과속 중에 풍력 터빈 제어기(36)로부터의 제어 신호에 따라 피치 구동 시스템(68)을 제어하기 위해 하나 이상의 피치 제어 시스템(80)도 또한 포함할 수 있다. 예에서, 피치 조립체(66)는 풍력 터빈 제어기(36)와 독립적으로 피치 구동 시스템(68)을 제어하기 위해 각각의 피치 구동 시스템(68)에 통신 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 피치 제어 시스템(80)을 포함한다. 예에서, 피치 제어 시스템(80)은 피치 구동 시스템(68)과 센서(70)에 커플링된다. 풍력 터빈(10)의 상시 작동 중에, 풍력 터빈 제어기(36)는 로터 블레이드(22)의 피치각을 조정하기 위해 피치 구동 시스템(68)을 제어할 수 있다.
실시예에 따르면, 예컨대 배터리와 전기 커패시터를 포함하는 발전기(84)가 허브(20)에 또는 허브 내에 배치되고, 센서(70), 피치 제어 시스템(80) 및 피치 구동 시스템(68)에 커플링되어 이들 구성요소에 대한 전력 소스를 제공한다. 예에서, 발전기(84)는 풍력 터빈(10)의 작동 중에 피치 조립체(66)에 연속적인 전력 소스를 제공한다. 변형예에서, 발전기(84)는 풍력 터빈(10)의 전력 손실 이벤트 중에만 피치 조립체(66)에 전력을 제공한다. 전력 손실 이벤트는 전력망 손실 또는 악화, 풍력 터빈(10)의 전기 시스템의 오작동 및/또는 풍력 터빈 제어기(36)의 고장을 포함할 수 있다. 전력 손실 이벤트 중에, 발전기(84)는 피치 조립체(66)에 전력을 제공하도록 작동되고, 이에 따라 피치 조립체(66)가 전력 손실 이벤트 동안에 작동할 수 있다.
예에서, 피치 구동 시스템(68), 센서(70), 피치 제어 시스템(80), 케이블 및 발전기(84)는 각각 허브(20)의 내면(88)에 의해 획정된 공동(86) 내에 위치 설정된다. 변형예에서, 상기 구성요소는 허브(20)의 외면에 대하여 위치 설정되고, 외면에 직접 또는 간접적으로 커플링될 수 있다.
도 3 및 도 4는 전기기계를 위한 스테이터 조립체의 일례의 전방 사시도 및 후방 사시도를 각각 보여준다. 아래의 예들 중 임의의 예에서, 전기기계는 발전기일 수 있고, 아래의 예들 중 임의의 예에서 발전기는 풍력 터빈 발전기, 구체적으로는 직접 구동 풍력 터빈의 풍력 터빈 발전기일 수 있다.
스테이터 조립체는 링 섹터를 획정하는 복수 개의 스테이터 프레임(110, 120, 130)을 포함한다. 스테이터 프레임(110, 120, 130)들은 서로 장착되어 스테이터 림(100)을 형성한다. 스테이터 림(100)은 전자기 활성 스테이터 요소(도시하지 않음)를 지탱하도록 구성되고 전기기계의 스테이터 조립체 및 로터 사이의 공기 간극에 면하는 둘레방향 측부(140)를 갖는다. 복수 개의 스테이터 프레임(110, 120, 130)은 적어도 부분적으로 공기 분포 채널을 형성한다. 공기 분배 채널은 스테이터 프레임(110, 120, 130)들 중 적어도 하나로부터 스테이터 프레임(110, 120, 130)들 중 다른 하나로 연장된다. 이에 따라, 공기 분배 채널은 스테이터 림(100)의 둘레방향을 따라 공기를 분배하도록 구성된다.
몇몇 예에서, 스테이터 프레임(110, 120, 130)은 둘레방향으로 각각의 링 섹터를 한정하는 반경방향 단부벽(200)을 포함할 수 있다. 반경방향 단부벽(200)은 스테이터 프레임(110, 120, 130)에 강도와 강성을 제공한다. 더욱이, 반경방향 단부벽(200)은 스테이터 림(100)의 내측부 주위에서의 접선방향 공기 분배를 촉진하는 공기 분배 오리피스(201)를 가질 수 있다.
반경방향 단부벽은 인접한 스테이터 프레임들을 서로 장착하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 반경방향 단부벽들은 서로 연결되도록 볼트나 스터드와 같은 파스너나 기타를 수용하기 위한 개구나 구멍을 포함할 수 있다.
몇몇 예에서, 스테이터 조립체는 종방향(LD)으로 스테이터 림(100)을 한정하는 측벽(160, 170)을 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 측벽(160, 170)은 스테이터 프레임(110, 120, 130)과 일체로 형성될 수 있다. 대안으로서, 측벽(160, 170)은 스테이터 프레임(110, 120, 130)에 커플링되는 독립된 구성요소일 수 있다. 측벽(160, 170)은 스테이터 림(100)을 적어도 부분적으로 폐쇄하고, 스테이터 림 내부의 접선방향 기류 순환에 기여한다.
도 3 및 도 4에 도시한 예에서, 스테이터 조립체는 발전기 로터의 반경방향 내측부에 배치될 수 있는데, 즉 발전기 로터는 발전기 스테이터를 반경방향으로 둘러쌀 수 있다. 도 3 및 도 4에 예시한 바와 같이, 스테이터 조립체는, 반경방향 한정벽을 포함하는 반경방향 외측부(140)와, 상기한 한정벽을 포함하지 않는 반경방향 내측부(150)를 획정할 수 있다. 반경방향 내측벽은 내부 요소, 즉 반경방향 단부벽(200)의 보다 양호한 시각화를 위해 본 예에서는 생략되었다. 상기한 한정벽은 또한 본 개시의 스테이터 조립체에 마련될 수도 있고, 독립된 발전기 구조체의 부분일 수도 있다. 여기에서, “반경방향 내측부” 및 “반경방향 외측부”라는 용어는 단지 설명의 목적으로만 사용된다. 사실상, 이러한 반경방향 측부에 대한 기술적인 피쳐(feature)는, 스테이터 조립체가 로터를 둘러싸는 전기기계의 경우에는 역전될 수 있다.
더욱이, 도 3은, 스테이터 림(100)을 형성하는 스테이터 프레임(110, 120, 130)이 둘레방향으로 분포된 구조 요소(210)를 더 포함할 수 있다는 것을 보여준다. 도 3 및 도 4에 도시한 예는, 구조 요소(210)가, 실질적으로 둘레방향에 수직한 평면에 포함되는 플랜지일 수 있다는 것을 보여준다. 더욱이, 플랜지는 공기 분배 오리피스(211)를 포함할 수 있다. 스테이터 림(100) 주위의 구조 요소의 형상, 개수 및 분포는 스테이터 조립체의 특정 요건에 따라 변할 수 있다. 예컨대, 구조 요소는 둘레방향 대칭으로 배치된 빔일 수 있다. 대안으로서, 구조 요소는 추가의 구성요소를 위한 전용 자유 공간을 제공하기 위해 둘레방향 비대칭으로 배치될 수 있다. 다른 예에서, 구조 요소는 둘레방향에 대해 각을 이루는 평면에 포함되는 플랜지일 수 있다.
추가로, 도 3 및 도 4는 또한 예시적인 스테이터 조립체가 제1 측벽(160)에 배치된 공기 유입구(도시하지 않음)와 제2 측벽(170)에 배치된 하나 이상의 공기 유출구(190)를 수용하는 하나 이상의 개구(180)를 포함하는 것을 보여준다. 이 예에서, 제2 측벽(170)은 피동측(즉, 발전기 로터를 구동하는 풍력 터빈 로터가 위치할 수 있는 측) 상에 있을 수 있고, 제1 측벽(160)은 비피동측 상에 배치될 수 있다.
도 3 및 도 4의 본 예에서, 개구(180)와 공기 유출구(190)는 단지 측벽(160, 170)에 있는 오리피스로서 도시되어 있다. 그러나, 개구(180), 공기 유입구 및 공기 유출구(190)는 스테이터 조립체에 대한 원활한 유입류 및 유출류 천이부를 제공하기 위해 스트림라인형 기하 형상으로 구성될 수 있다. 추가로, 개구(180)(그리고 각각의 공기 유입구) 및 공기 유출구(190)의 개수 및 분포는 도시한 예마다 다를 수 있다. 예컨대, 복수 개의 스테이터 프레임(110, 120, 130) - 스테이터 프레임(110, 120, 130) 중 적어도 하나는 공기 유입구를 포함하지 않음 - 을 포함하는 스테이터 조립체도 또한 가능할 수 있다. 이를 위해, 모든 스테이터 프레임(11, 120, 130)이 반드시 동일할 필요는 없다는 점이 주목된다. 가능한 공기 유입구 및 공기 유출구(190) 분포는 도 6에 대하여 보다 상세히 설명하겠다.
도 4는 또한, 제2 측벽(170)이 결합 플레이트(172)를 수용하도록 구성된 리세스 영역을 포함할 수 있는 것을 보여준다. 결합 플레이트(172)는 측벽(170)들을 함께 연결하기 위해 사용될 수 있다. 이에 따라, 스테이터 조립체의 측벽은 다수의 벽 세그먼트로 구성되어, 개선된 인체공학 및 제조가능성뿐만 아니라 상기한 벽 세그먼트의 제거에 의한 유지 관리 공정의 단순화를 이룰 수 있다. 결합 플레이트(172)는 상기 오목한 영역에 배치될 수 있고, 볼트나 유사한 파스너에 의해 이웃하는 벽 세그먼트에 고정될 수 있다. 도 4에는 도시하지 않았지만, 벽 세그먼트들 사이의 공간은 발전기 내부의 보호 환경을 유지하기 위해 실링될 수 있다. 실리콘이 상기한 공간을 실링하는 데 사용될 수 있다.
도 5는 예시적인 스테이터 프레임에 있는 반경방향 단부벽(200)의 일례에 관한 상세도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 반경방향 단부벽(200)은 복수 개의 공기 분배 오리피스(201, 202, 203)를 포함할 수 있다. 더욱이, 도 5는 또한, 플랜지(210)의 공기 분배 오리피스(211, 212)가 둘레방향을 따라 반경방향 단부벽(200)의 공기 분배 오리피스(201, 202)와 실질적으로 정렬될 수 있다는 것을 보여준다. 더욱이, 도 5는 또한, 정렬된 공기 분배 오리피스들, 즉 201 내지 211, 202 내지 212가 유사한 형상 및 크기를 가질 수 있다는 것을 보여준다. 따라서, 이러한 오리피스의 분포는 둘레방향 경로를 장애물 및 방해물이 없는 상태로 남겨두며, 이는 공기가 둘레방향을 따라 흐르는 것을 촉진한다. 다른 예에서, 구조 요소는 상기한 둘레방향 경로를 방해물이 없는 상태로 또는 적어도 실질적으로 방해물이 없는 상태로 남겨두도록 구성된 빔일 수 있다.
추가로, 도 5는, 반경방향 단부벽(200)이 2개의 구조적 하중 경로(205, 206)를 획정할 수 있다는 것을 보여준다. 여기에서, 구조적 하중 경로는 파선으로 도시되어 있지만, 이는 둘레방향 측부(140)(여기에서는 반경방향 외측부)에 작용하는 하중이 반경방향 단부벽(200)을 따라 반경방향 내측부로 또는 그 반대로 전개되는 경로로서 이해되어야만 한다. 본 예에서, 하중 경로(205, 206)는 둘레방향 측부(140)를 반경방향 단부벽(200)을 따른 거의 직선형의 경로를 따르는 반경방향 내측부(150)에 연결한다. 도 6에 대하여 설명하겠지만, 유사한 하중 경로가 플랜지(210)에도 또한 형성될 수 있다.
도 5에 도시한 예는 또한, 2개의 구조적 하중 경로(205, 206)가 그 사이에 40도 내지 70도, 특히 50도 내지 60도의 각도를 형성할 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 각도 범위는 하중이 다른 구성요소로 효과적으로 퍼지게 하여, 스테이터 조립체의 강도 기능을 증가시킨다. 하중 경로(205, 206)는 거의 직선 방향으로 연속적인 재료로 형성된다. 이에 따라, 하중 경로(205, 206)는 이 하중 경로를 적어도 부분적으로 한정하는 측부 상에 오리피스(201, 202, 203)를 가질 수 있다.
더욱이, 반경방향 단부벽(200)에 있는 복수 개의 공기 분배 오리피스(201, 202, 203)는 실질적으로 삼각형 형상의 메인 오리피스(201)를 포함할 수 있다. 메인 오리피스(201)는 스테이터 림(100)의 반경방향 외측부(140)에 실질적으로 평행한 에지와, 2개의 하중 경로 방향(205, 206)에 평행한 2개의 다른 에지를 가질 수 있다. 게다가, 거의 삼각형의 메인 오리피스(201)는 잠재적으로 반경방향 단부벽(200)의 무결성에 영향을 줄 수 있는 국소 응력을 감소시키기 위해 라운드형 코너를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 메인 오리피스(201)의 라운드형 코너의 곡률반경은 메인 오리피스 높이의 10 % 내지 35 %, 특히 메인 오리피스 높이의 15 % 내지 30 %이다.
추가로, 복수 개의 공기 분배 오리피스는 하중 경로 방향(205, 206)에 평행한 거의 직선형의 에지를 갖는 보조 오리피스(202, 203)를 더 포함할 수 있다. 특히, 보조 오리피스(202, 203)는 거의 삼각형 형상을 가질 수 있고, 국소 응력을 완화하기 위해 라운드형 코너를 포함할 수 있다. 삼각형의 보조 오리피스(202, 203)에 있는 라운드형 코너의 곡률반경은 보조 오리피스 높이의 30 % 내지 60 %일 수 있다. 보조 오리피스(202, 203)는 메인 오리피스(201)보다 작을 수 있다.
앞서 개시한 바와 같이, 스테이터 프레임(110, 120, 130)의 반경방향 단부벽(200)에 관한 기술적 피쳐는 스테이터 림(100)에도 또한 포함될 수도 있고, 스테이터 프레임(110, 120, 130)이나 스테이터 림(100)에 커플링된 별개의 구성요소(들)의 부분일 수도 있다.
도 5에 도시한 예는 또한, 반경방향 단부벽(200)이 파스너를 수용하기 위해 리셉터클(204)을 더 포함할 수 있다는 것을 보여준다. 추가로, 스테이터 조립체는 파스너를 더 포함할 수 있다. 파스너는 스테이터 프레임(110, 120, 130)들을 함께 커플링할 수 있다. 리셉터클(204)은 반경방향 단부벽(200) 둘레 주위에 배치될 수 있다. 몇몇 예에서, 리셉터클(204)은 관통공일 수 있는 반면, 다른 예에서 리셉터클(204)은 블라인드 나사형 구멍일 수 있다. 다른 예에서, 리셉터클(204)은 관통공과 블라인드 나사형 구멍의 조합일 수 있다. 더욱이, 측벽[이 예에서는 제2 측벽(170)]이 결합 플레이트(172)(도 4에 도시함)를 측벽 세그먼트들 사이에 연결하기 위해 추가의 리셉터클(171)을 더 포함할 수 있다.
도 6은 풍력 터빈 발전기의 상세 단면도이다. 도시한 예에서, 풍력 터빈 발전기(42)는 로터(300)와 본 개시에 따른 스테이터 조립체를 포함한다. 도 6은 예시적인 냉각 기류 경로를 보여주는데, 이 도면에서 파선 화살표는 상대적으로 차가운 공기를 나타내고, 실선 화살표는 상대적으로 따뜻한 공기를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 냉각 공기는 공기 유입구(188)를 통해 스테이터 조립체에 공급될 수 있다. 일단 공기가 스테이터 조립체 내부에 있으면, 반경방향 단부벽(200)(여기에 도시하지 않음)의 공기 분배 오리피스(201, 202, 203)와 플랜지(210)에 있는 공기 분배 오리피스(211, 212, 213)는 냉각 공기가 공기 유출구(190)를 통해 스테이터 조립체를 빠져나가기 전에 공기 분배 채널을 따라 둘레방향으로 그리고 스테이터 조립체 둘레로 이동하게 한다. 이때, 공기 흐름은 공기 유출구에 의해 수집되기 전에 스테이터 조립체 둘레로 그리고 로터(300)와 스테이터 조립체의 스테이터 림(100) 사이로 이동한다. 보다 구체적으로, 공기 흐름은 활성 로터부(301)와 활성 스테이터부(141) 사이의 공기 간극을 따라 이동한다. 스테이터와 로터의 활성부들은 영구 자석, 코일, 권선 및 이들의 조합일 수 있다. 이에 따라, 공기 분배 채널로 인해, 스테이터 림(100) 주위의 효율적인 냉각이 제한된 개수 및 훨씬 불균일한 분포의 공기 유입구(188) 및 공기 유출구(190)를 갖는 것을 보상할 수 있다. 이것은 공간 제한 또는 다른 작동 요건으로 인해, 다수 구성, 즉 대칭 구성 및 비대칭 구성의 공기 유입구(188) 및 공기 유출구(190)를 배치하는 것을 가능하게 한다.
본 개시의 다른 양태에서, 전기기계를 위한 스테이터 조립체가 개시된다. 스테이터 조립체는 서로 장착되어 스테이터 림(100)을 형성하는 복수 개의 링 섹터(110, 120, 130)를 포함한다. 더욱이, 링 섹터(110, 120, 130)는 전자기 활성 스테이터 요소를 지탱하도록 구성되고 로터와의 공기 간극에 면하는 둘레방향 측부를 갖는 스테이터 림(100)의 섹터를 포함한다. 게다가, 스테이터 림(100)은 전기기계의 제1 축방향 측면에 제1 측벽(160)을 그리고 제2 축방향 측면에 제2 측벽(170)을 갖는다. 더욱이, 스테이터 림(100)은 링 섹터의 제1 둘레방향 단부에 제1 반경방향 단부벽(200)을 그리고 링 섹터(110, 120, 130)의 제2 둘레방향 단부에 제2 반경방향 단부벽을 갖는다. 추가로, 제1 및 제2 반경방향 단부벽(200)은 하나 이상의 공기 분배 오리피스(211, 212, 213)를 포함한다. 이에 따라, 스테이터 조립체는 스테이터 조립체 내부 및 주위에서 접선방향 공기 분배를 증대시키는 공기 분배 경로를 획정한다.
더욱이, 공기 분배 오리피스들은 정렬될 수 있고 유사한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 도 6은, 플랜지(210)에 있는 오리피스(211, 212, 213)들이 후속하는 플랜지에서 실질적으로 중복될 수 있다는 것을 보여준다. 추가로, 도 6은 또한, [플랜지(200)와 반경방향 단부벽(200)에 있는] 공기 분배 오리피스(211, 212, 213)가 실질적으로 둘레방향 림(100)의 반경방향 외측부(140)에서 반경방향 내측부(150)까지 2개의 구조적 하중 경로(205. 206)를 획정하는 것을 보여준다.
본 개시의 다른 양태에서, 방법(400)이 제공된다. 방법(400)은 스테이터 조립체를 조립하는 데 적합하다. 방법(400)은 도 7에 개략적으로 예시된다.
방법은 블럭 401에서 적어도 2개의 스테이터 프레임(110, 120, 130)을 마련하는 단계를 포함한다. 각각의 스테이터 프레임(110, 120, 130)은 링 섹터를 획정하고, 스테이터 프레임(110, 120, 130)을 가로질러 둘레방향을 따라 공기를 분배하는 공기 분배 채널을 적어도 부분적으로 형성한다. 더욱이, 방법(400)은 블럭 402에서 둘레방향 림을 형성하기 위해 스테이터 프레임(110, 120, 130)들을 커플링하는 단계를 포함한다.
이에 관하여, 스테이터 프레임(110, 120, 130)은 상이한 원호각을 지닌 링 세그먼트를 획정할 수 있는데, 즉 제1 스테이터 프레임은 90도의 원호각을 지닌 링 섹터를 획정할 수 있고, 제2 스테이터 프레임은 270도의 원호각을 지닌 링 섹터를 획정할 수 있으며, 제1 스테이터 프레임은 180도의 원호각을 지닌 링 섹터를 획정할 수 있고, 제2 스테이터 프레임은 180도의 원호각을 지닌 링 섹터를 획정할 수 있으며, 다른 조합도 가능하다.
본 양태에 따르면, 상기 방법은 복수 개의 독립된 스테이터 프레임(110, 120, 130)에 의해 형성된 스테이터 둘레방향 림(100)을 조립하는 것을 허용한다. 상기 스테이터 프레임(110, 120, 130)의 독립성은 스테이터 림(100)의 전체적인 제조 복잡성을 줄인다. 더욱이, 이는 또한 스테이터 프레임의 보관 및 운송과 관련된 물류를 단순화하고, 이와 동시에 운송 작업 중에 관련 장비의 리프팅 요건을 줄인다.
예에서, 블럭(401)에서 마련되는 스테이터 프레임(110, 120, 130)은 둘레방향으로 스테이터 프레임(110, 120, 130)을 한정하는 반경방향 단부벽(200)과, 반경방향 단부벽(200)들 사이의 플랜지(210)를 더 포함한다. 반경방향 단부벽(200)과 플랜지(210)는 둘레방향으로 정렬된 공기 분배 오리피스(211, 212, 213)를 포함할 수 있다. 추가로, 블럭 402에서의 커플링 단계는 반경방향 단부벽(200)에 위치하는 리셉터클(204)에 파스너를 삽입하는 것에 의해 수행될 수 있다. 게다가, 커플링은 또한 스테이터 프레임(110, 120, 130)들 사이의 연결 플레이트(172)를 사용하여 수행될 수도 있다. 상기 방법(400)의 이러한 추가의 단계는 스테이터 조립체를 고정하여, 전기기계의 작동 이전에 커플링에 안전하고 용이하게 접근할 수 있게 한다.
스테이터 조립체 또는 그 임의의 구성요소에 대하여 설명한 임의의 기술적 피쳐도 또한 스테이터 조립체를 조립하는 방법(400)에 포함될 수 있다.
이 서술된 설명은 바람직한 실시예를 포함하여 본 교시를 개시하고, 또한 임의의 디바이스 또는 시스템을 제작 및 사용하고 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하여 당업자가 여기에 개시된 교시를 실시할 수 있도록 하기 위한 예를 사용한다. 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 규정되며, 당업자에게 떠오르는 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는, 사실상 청구범위와 다르지 않은 구조 요소를 갖거나, 사실상 청구범위와 대단치 않은 차이를 지닌 등가의 구조 요소를 포함하는 경우 청구범위의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다. 설명한 다양한 실시예로부터의 양태와, 상기한 각각의 양태에 대한 다른 기지의 등가물이 본 출원의 원리에 따라 추가의 실시예 및 기술을 구성하기 위해 당업자에 의해 혼합되고 매칭될 수 있다. 도면에 관련된 참조부호는 청구범위에 병기되는 경우에 청구범위의 이해를 높이고자 하는 것이며, 청구범위의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 스테이터 및 종방향(LD)을 따르는 회전축을 갖는 로터(300)와, 스테이터와 로터(300) 사이에 반경방향 공기 간극을 갖는 전기기계를 위한 스테이터 조립체로서,
    링 섹터를 획정하고 서로 장착되어 스테이터 림(100)을 형성하는 복수 개의 스테이터 프레임(110, 120, 130)을 포함하며, 스테이터 림(100)은 전자기 활성 스테이터 요소(141)를 지탱하도록 구성되고 공기 간극에 면하는 둘레방향 측부(140)를 갖고,
    복수 개의 스테이터 프레임(110, 120, 130)은 공기 분배 채널을 적어도 부분적으로 형성하며,
    공기 분배 채널은 스테이터 림(100)의 둘레방향을 따라 공기를 분배하기 위해 스테이터 프레임(110, 120, 130)들 중 적어도 하나로부터 다른 스테이터 프레임(110, 120, 130)으로 연장되는 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 스테이터 프레임(110, 120, 130)은, 둘레방향으로 각각의 링 섹터를 한정하고 공기 분배 오리피스(201, 202, 203)를 갖는 반경방향 단부벽(200)을 포함하는 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 스테이터 프레임들은 반경방향 단부벽(200)에서 함께 커플링되도록 구성되는 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 반경방향 단부벽(200)은 스테이터 프레임(110, 120, 130)의 반경방향 외측부에서 반경방향 내측부까지의 2개의 구조적 하중 경로(205, 206)를 획정하고, 구조적 하중 경로(205, 206)는 실질적으로 직선형인 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 2개의 구조적 하중 경로(205, 206)는 그 사이에 40도 내지 70도, 특히 50도 내지 60도의 각도를 형성하는 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 분배 오리피스(201, 202, 203)는 라운드형 코너를 지닌 거의 삼각형 형상의 메인 오리피스(201)를 포함하고, 삼각형 에지가 스테이터 프레임의 반경방향 외측부에 실질적으로 평행하며, 2개의 다른 에지가 2개의 하중 경로 방향(205, 206)에 거의 평행한 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 메인 오리피스(201)의 라운드형 코너의 곡률반경은 메인 오리피스 높이의 10 % 내지 35 %, 특히 메인 오리피스 높이의 15 % 내지 30 %인 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 공기 분배 오리피스(201, 202, 203)는 하나 이상의 보조 오리피스(202, 203)를 포함하고, 보조 오리피스는 메인 오리피스보다 작은 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 보조 오리피스(202, 203)는 거의 삼각형 형상이고, 하중 경로 방향(205, 206) 중 어느 하나에 평행한 거의 직선형의 에지를 갖는 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 종방향(LD)을 따라 서로 이격되고 종방향(LD)으로 스테이터 림(100)을 한정하는 측벽(160, 170)을 더 포함하는 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 측벽(160, 170)은 스테이터 프레임(110, 120, 130)과 일체로 형성되는 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 하나 이상의 공기 유입구(188)가 제1 측벽(160) 상에 배치되고, 하나 이상의 공기 유출구(190)가 제2 측벽(170) 상에 배치되는 것인 전기기계를 위한 스테이터 조립체.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 스테이터 조립체를 포함하는 발전기.
  14. 제13항에 따른 발전기를 포함하는 직접 구동 풍력 터빈.
  15. 스테이터 조립체의 조립 방법(400)으로서,
    링 섹터를 획정하는 적어도 2개의 스테이터 프레임(110, 120, 130)을 마련하는 단계(401)로서, 각각의 스테이터 프레임(110, 120, 130)은 스테이터 프레임(110, 120, 130)을 가로질러 둘레방향을 따라 공기를 분배하는 공기 분배 채널을 적어도 부분적으로 형성하는 것인 단계, 및
    스테이터 림(100)을 형성하도록 스테이터 프레임(110, 120, 130)들을 스테이터 프레임의 반경방향 단부벽에서 함께 커플링하는 단계(402)
    를 포함하고, 반경방향 단부벽(200)은 공기 분배 오리피스(201, 202, 203)를 포함하는 것인 스테이터 조립체의 조립 방법.
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