KR20240010419A - 풍력 터빈 유지보수를 위한 캐빈 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시 내용은 풍력 터빈(10)의 유지보수를 수행하기 위한 캐빈(100) 및 방법(200, 300)에 관한 것이다. 풍력 터빈(10)의 업타워 구성요소(110)에 대한 유지보수를 수행하기 위한 캐빈(100)이 제공된다. 캐빈(100)은 캐빈(100) 내부의 작업자 및/또는 도구를 지지하도록 구성된다. 캐빈(100)은 업타워 구성요소(110)에 대해 회전 가능하도록 풍력 터빈(10)에 부착 가능하다.

Description

풍력 터빈 유지보수를 위한 캐빈 및 방법{CABINS AND METHODS FOR WIND TURBINE MAINTENANCE}

본 개시 내용은 풍력 터빈에 대해 유지보수를 수행하기 위한 캐빈 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 개시 내용은 이러한 캐빈을 포함하는 풍력 터빈에 관한 것이다.

현대 풍력 터빈은 일반적으로 전력 계통에 전기를 공급하는 데 사용된다. 이러한 종류의 풍력 터빈은 일반적으로 타워와 타워 상에 배열된 로터를 포함한다. 일반적으로, 허브와 복수의 블레이드를 포함하는 로터는 블레이드에 대한 바람의 영향으로 회전되도록 설정된다. 상기 회전은 정상적으로 로터 샤프트를 통해 직접("직접 구동식" 또는 "기어리스 방식") 또는 기어박스의 사용을 통해 발전기로 전달되는 토크를 생성한다. 이러한 방식으로, 발전기는 전력망에 공급될 수 있는 전기를 생산한다.

풍력 터빈 허브는 나셀(nacelle)의 전방에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 풍력 터빈 허브는 로터 샤프트에 연결될 수 있고, 로터 샤프트는 이후 나셀 내부의 프레임에 배열된 하나 이상의 로터 샤프트 베어링을 사용하여 나셀 내에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 나셀은 예컨대, 기어박스(존재하는 경우)와 발전기, 그리고, 풍력 터빈에 따라, 전력 변환기 및 보조 시스템과 같은 추가 구성요소를 내장 및 보호할 수 있는 풍력 터빈 타워의 상부에 배열된 하우징이다.

풍력 터빈의 유지보수(예컨대, 수리)는 일반적으로 풍력 터빈의 설치 또는 가동 개시 이후 일정 기간이 지난 후 또는 풍력 터빈 구성요소가 손상되거나 파손된 경우에 필요하다. 또한, 손상이나 성능 저하가 확실히 눈에 띄지 않도록 주기적으로 육안 점검이 필요하거나 계획될 수 있다. 풍력 터빈 수리는 작업자가 50 미터, 70 미터, 100 미터 이상의 높이에 있을 수 있는 풍력 터빈 부분에 접근해야 할 수 있기 때문에 작업자에게는 어려울 수 있고 건강 및 안전상의 위험을 제공할 수 있다. 돌풍과 다양한 기상 조건 또한 유지보수 수행시 위험을 증가시킬 수 있다.

때로, 작업자는 하나 이상의 로프를 통해 풍력 터빈에 고정될 수 있고, 로프 중 하나에 매달려서 수리할 풍력 터빈 구성요소 또는 부분의 외부에 접근할 수 있다. 이는 특히 나셀 또는 허브의 바닥면에 도달하거나, 직접 구동 풍력 터빈의 발전기 외부에 도달하기 위해 해당 구성요소 또는 부분 아래에 도달하는 경우, 작업자에게 위험하고 불편할 수 있다.

다른 옵션은, 작업자가 플랫폼 상에서 이동하고 플랫폼으로부터 수리할 수 있도록 풍력 터빈에 플랫폼을 현수시키는 것이다. 예컨대, 플랫폼은 블레이드에 접근하기 위해 나셀 또는 로터에 현수될 수 있다. 플랫폼과 블레이드 사이의 연결부(예, 경질 아암)는 플랫폼을 상대적으로 정적이고 블레이드에 가깝게 유지하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일부 플랫폼은 블레이드를 완전히 둘러싸고 있을 수 있다. 현수된 플랫폼은 직접 구동 풍력 터빈의 발전기나 나셀 또는 허브의 측면 및 상부와 같은 특정 풍력 터빈 구성요소 외부에 접근하기 위해 설치가 복잡할 수 있다.

본 개시 내용의 일 양태에서, 풍력 터빈의 업타워(uptower) 구성요소의 외부에서 유지보수를 수행하기 위한 캐빈이 제공된다. 캐빈은 캐빈 내부의 작업자 및/또는 도구를 지지하도록 구성된다. 캐빈은 캐빈이 업타워 구성요소에 대하여 회전 가능하도록 풍력 터빈에 부착 가능하다.

이러한 양태에 따르면, 한 명 이상의 작업자가 진입할 수 있고 및/또는 하나 이상의 도구가 도입되어 풍력 터빈의 외부에서 유지보수 작업을 수행할 수 있는 캐빈이 제공된다. 캐빈은 캐빈이 업타워 구성요소에 대하여 회전할 수 있도록 풍력 터빈에 부착 가능하다.

이러한 캐빈은, 풍력 터빈에 설치시, 유지보수 또는 점검이 필요한 구성요소의 여러 영역에 대한 유지보수 또는 점검을 수행할 수 있게 한다.

본 개시 내용의 다른 양태에서, 풍력 터빈의 업타워 구성요소의 유지보수를 수행하는 방법이 제공된다. 방법은 캐빈 내부의 작업자 및/또는 도구를 지지하도록 구성된 캐빈을 풍력 터빈에 부착하는 단계를 포함한다. 방법은 업타워 구성요소에 대해 캐빈을 유지보수 위치로 회전시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 유지보수 위치에서 업타워 구성요소의 유지보수를 수행하는 단계를 더 포함한다.

본 개시 내용의 추가의 양태에서, 다른 방법이 제공된다. 방법은 직접 구동 풍력 터빈의 풍력 터빈 발전기의 외부에 캐빈을 부착하는 단계를 포함한다. 방법은 풍력 터빈 발전기의 둘레를 따라 유지보수 위치로 캐빈을 배치하는 단계를 더 포함한다. 방법은 유지보수 위치에서 유지보수를 수행하는 단계를 더 포함한다.

정의

본 개시 내용 전체에 걸쳐, 캐빈은 작업자 및/또는 도구를 완전히 둘러싸도록 구성된(예, 크기 및 형상의) 실질적으로 폐쇄된 구조물로 이해될 수 있다. 즉, 캐빈 내부의 작업자 및/또는 도구는 캐빈 벽에 의해 실질적으로 완전히 둘러싸여 있을 수 있다. 예컨대, 캐빈은 하부 벽, 상부 벽, 및 상부 벽과 하부 벽 사이에서 연장되는 하나 이상의 측면 벽을 가질 수 있다. 캐빈은, 예컨대 사람 및 도구의 출입을 허용하고, 유지보수 작업을 돕기 위한 도구 또는 구조물을 전개하기 위해, 필요에 따라 개폐될 수 있는 하나 이상의 해치(hatch)를 포함할 수 있다.

본 개시 내용 전체에 걸쳐, 업타워(uptower) 구성요소는 타워에 의해 직접 또는 간접적으로 지지되는 풍력 터빈 구성요소로 이해될 수 있고, 특히 풍력 터빈이 조립될 때 풍력 터빈 타워의 상부에 위치될 수 있다. 업타워 구성요소는 예컨대, 나셀 또는 스테이터(직접 구동 풍력 터빈의 스테이터) 또는 발전기 로터(직접 구동 풍력 터빈의 발전기 로터) 또는 풍력 터빈 로터 또는 허브 또는 요(yaw) 시스템일 수 있다.

본 개시 내용 전체에 걸쳐, 유지보수 또는 유지보수 작업은 또한 풍력 터빈에 수행되는 유사한 특성의 활동뿐만 아니라 검사, 수리 및 보수 작업을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 예컨대, 유지보수는 조인트 또는 다른 연결부의 검사, 볼트의 조임 및 복합 구조물의 수리를 포함할 수 있다. 예컨대, 유지보수는 스테이터 극을 직접 구동 풍력 터빈 발전기의 스테이터 프레임에 연결하는 관통 볼트 교체, 발전기의 로터를 둘러싼 스테이터 교체 등을 포함할 수 있다.

도 1은 풍력 터빈의 일례의 사시도를 보여주며;
도 2는 도 1의 풍력 터빈의 나셀의 일례의 단순화된 내부도를 보여주며;
도 3은 직접 구동 풍력 터빈의 발전기의 외부 스테이터에 연결된 캐빈의 일 실시예의 정면도를 개략적으로 도시하며;
도 4a 및 도 4b는 각각 직접 구동 풍력 터빈의 발전기의 외부 스테이터에 연결된 캐빈의 다른 실시예의 정면도 및 측면도를 개략적으로 도시하며;
도 5는 풍력 터빈 허브에 고정된 캐빈의 일 실시예의 사시도를 개략적으로 도시하며;
도 6은 풍력 터빈의 업타워 구성요소의 외측에 유지보수를 수행하는 방법의 흐름도를 나타내며;
도 7은 직접 구동 풍력 터빈의 풍력 터빈 발전기의 외측에 유지보수를 수행하는 다른 방법의 흐름도를 나타낸다.

이제 하나 이상의 예가 도면에 예시된 실시예를 상세히 언급한다. 각각의 예는 제한으로서가 아니라 오직 설명만을 위해 제공된다. 사실, 본 개시 내용에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 예컨대, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 설명된 특징은 다른 실시예에 사용되어 또 다른 추가의 실시예를 생성할 수 있다. 따라서, 본 개시 내용은 이러한 변형 및 변경을 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에 있도록 포함하도록 의도된다.

도 1은 풍력 터빈(10)의 일례의 사시도이다. 이 예에서, 풍력 터빈(10)은 수평축 풍력 터빈이다. 대안적으로, 풍력 터빈(10)은 수직축 풍력 터빈일 수 있다. 상기 예에서, 풍력 터빈(10)은 지면(12) 상의 지지 시스템(14)으로부터 연장되는 타워(15), 타워(15) 상에 장착된 나셀(16), 및 나셀(16)에 결합된 로터(18)를 포함한다. 로터(18)는 회전 가능한 허브(20) 및 해당 허브(20)에 결합되고 그로부터 외측으로 연장되는 적어도 하나의 로터 블레이드(22)를 포함한다. 상기 예에서, 로터(18)는 3개의 로터 블레이드(22)를 갖는다. 대안적인 실시예에서, 로터(18)는 3개 내외의 로터 블레이드(22)를 포함한다. 타워(15)는 지지 시스템(14)과 나셀(16) 사이에 공동(도 1에 도시되지 않음)을 형성하도록 관형 강으로 제조될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 타워(15)는 임의의 적절한 높이를 갖는 임의의 적절한 유형의 타워이다. 대안예에 따르면, 타워는 콘크리트로 형성된 부분과 관형 강 부분을 포함하는 하이브리드 타워일 수 있다. 또한, 타워는 부분적 또는 완전 격자 타워일 수 있다.

로터 블레이드(22)는 로터(18)의 회전을 용이하게 하기 위해 허브(20) 주위에 이격되어 운동 에너지가 바람으로부터 사용 가능한 기계적 에너지로, 그리고 후속으로 전기 에너지로 전환될 수 있게 한다. 로터 블레이드(22)는 블레이드 루트 영역(24)을 복수의 하중 전달 영역(26)의 허브(20)에 결합함으로써 허브(20)에 대응 결합된다. 하중 전달 영역(26)은 허브 하중 전달 영역 및 블레이드 하중 전달 영역(양자 모두 도 1에 표시되지 않음)을 가질 수 있다. 로터 블레이드(22)에 유도된 하중은 하중 전달 영역(26)을 통해 허브(20)로 전달된다.

예컨대, 로터 블레이드(22)는 약 15 m 내지 약 90 m 또는 그 이상의 길이를 가질 수 있다. 로터 블레이드(22)는 풍력 터빈(10)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 적절한 길이를 가질 수 있다. 예컨대, 블레이드 길이의 비제한적인 예는 20 m 이하, 37 m, 48.7 m, 50.2 m, 52.2 m 또는 91 m보다 긴 길이를 포함한다. 바람이 풍향(28)으로부터 로터 블레이드(22)를 타격하면, 로터(18)는 로터 축(30)을 중심으로 회전된다. 로터 블레이드(22)가 회전되고 원심력을 받음에 따라, 로터 블레이드(22)도 다양한 힘과 모멘트를 받는다. 이로써, 로터 블레이드(22)는 중립 또는 편향되지 않은 위치로부터 편향된 위치로 편향 및/또는 회전할 수 있다.

또한, 로터 블레이드(22)의 피치 각도, 예컨대 풍향에 대한 로터 블레이드(22)의 배향을 결정하는 각도는 바람 벡터에 대해 적어도 하나의 로터 블레이드(22)의 각도 위치를 조정함으로써 풍력 터빈(10)에 의해 발생된 하중 및 전력을 제어하기 위해 피치 시스템(32)에 의해 변경될 수 있다. 로터 블레이드(22)의 피치 축(34)이 도시되어 있다. 풍력 터빈(10)의 작동 중에, 피치 시스템(32)은 특히 로터 블레이드(의 일부)의 받음각이 감소되어 로터(18)의 회전 속도의 감소 및/또는 실속을 가능케 하도록 로터 블레이드(22)의 피치 각도를 변경할 수 있다.

상기 예에서, 각 로터 블레이드(22)의 블레이드 피치는 풍력 터빈 제어기(36) 또는 피치 제어 시스템(80)에 의해 개별적으로 제어된다. 대안적으로, 모든 로터 블레이드(22)에 대한 블레이드 피치는 상기 제어 시스템에 의해 동시에 제어될 수 있다.

또한, 상기 예에서, 풍향(28)이 변함에 따라, 나셀(16)의 요(yaw) 방향은 요축(38)을 중심으로 회전되어 풍향(28)에 대해 로터 블레이드(22)를 위치시킬 수 있다.

상기 예에서, 풍력 터빈 제어기(36)는 나셀(16) 내에 집중된 것으로 도시되어 있지만, 풍력 터빈 제어기(36)는 풍력 터빈(10) 전체에 걸쳐, 지지 시스템(14) 상에, 풍력 단지 내, 및/또는 또는 원격 제어 센터에 분포된 시스템일 수 있다. 풍력 터빈 제어기(36)는 여기에 설명된 방법 및/또는 단계의 일부를 수행하도록 구성된 프로세서(40)를 포함할 수 있다. 또한, 여기에 설명된 다른 부품 다수는 프로세서를 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "프로세서"라는 용어는 당업계에서 컴퓨터로 지칭되는 집적 회로에 한정되지 않고, 광범위하게 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 마이크로컴퓨터, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 주문형 집적 회로 및 기타 프로그래머블 회로를 지칭하며, 이들 용어는 여기에서 호환적으로 사용된다. 프로세서 및/또는 제어 시스템은 또한 메모리, 입력 채널 및/또는 출력 채널을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.

제어 시스템(36)은 또한 메모리, 예컨대 하나 이상의 메모리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 한정되는 것은 아니지만, 컴퓨터 판독 가능 매체(예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM)), 컴퓨터 판독 가능 비휘발성 매체(예컨대, 플래시 메모리), 플로피 디스크, 콤팩트 디스크 읽기 전용 메모리(CD-ROM), 광자기 디스크(MOD), 디지털 다목적 디스크(DVD) 및/또는 다른 적절한 메모리 소자를 포함하는 메모리 소자(들)를 포함할 수 있다. 이러한 메모리 장치(들)는 일반적으로, 프로세서(들)(40)에 의해 구현될 때, 여기에 개시된 다양한 단계들을 수행하거나 그 수행을 트리거하도록 제어기(36)를 구성하는 적절한 컴퓨터 판독 가능한 명령어들을 저장하도록 구성될 수 있다. 메모리는 또한 예컨대 측정 및/또는 계산으로부터의 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.

도 2는 풍력 터빈(10)의 일부의 확대 단면도이다. 상기 예에서, 풍력 터빈(10)은 나셀(16) 및 나셀(16)에 회전 가능하게 결합되는 로터(18)를 포함한다. 보다 구체적으로, 로터(18)의 허브(20)가 메인 샤프트(44), 기어박스(46), 고속 샤프트(48) 및 커플링(50)에 의해 나셀(16) 내에 위치된 발전기(42)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 예에서, 메인 샤프트(44)는 나셀(16)의 종축(미도시)에 적어도 부분적으로 동축으로 배치된다. 메인 샤프트(44)의 회전은 기어박스(46)를 구동시키고, 기어박스는 로터(18)와 메인 샤프트(44)의 상대적 저속 회전 운동을 고속 샤프트(48)의 상대적 고속 회전 운동으로 전환시키는 것으로 고속 샤프트(48)를 후속으로 구동시킨다. 고속 샤프트는 커플링(50)의 도움으로 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기(42)에 연결된다. 또한, 트랜스포머(90) 및/또는 적절한 전자 장치, 스위치 및/또는 인버터가 나셀(16)에 배열되어 발전기(42)에 의해 생성된 400 V 내지 1000 V의 전압의 전기 에너지를 중간 전압(10-35 ㎸)의 전기 에너지로 변환할 수 있다. 상기 전기 에너지는 전력 케이블을 통해 나셀(16)로부터 타워(15)로 전달된다.

기어박스(46), 발전기(42) 및 트랜스포머(90)는 선택적으로 메인 프레임(52)으로 구현되는 나셀(16)의 메인 지지 구조 프레임에 의해 지지될 수 있다. 기어박스(46)는 하나 이상의 토크 아암(103)에 의해 메인 프레임(52)에 연결되는 기어박스 하우징을 포함할 수 있다. 상기 예에서, 나셀(16)은 또한 메인 전방 지지 베어링(60) 및 메인 후방 지지 베어링(62)을 포함한다. 또한, 발전기(42)는 특히 발전기(42)의 진동이 메인 프레임(52)으로 유입되어 소음 배출원을 유발하는 것을 방지하기 위해 지지 수단(54)을 분리함으로써 메인 프레임(52)에 장착될 수 있다.

선택적으로, 메인 프레임(52)은 로터(18) 및 나셀(16)의 부품의 중량 및 바람과 회전 하중에 의해 야기되는 전체 하중을 지지하고, 나아가 이러한 하중을 풍력 터빈(10)의 타워(100)에 도입하도록 구성된다. 로터 샤프트(44), 발전기(42), 기어박스(46), 고속 샤프트(48), 커플링(50), 및 임의의 관련 체결, 지지 및/또는 고정 장치 - 한정되는 것은 아니지만, 지지부(52), 전방 지지 베어링(60) 및 후방 지지 베어링(62)을 포함함 - 는 때로 구동 트레인(64)으로 지칭된다.

일부 예에서, 풍력 터빈은 기어박스(46)가 없는 직접 구동 풍력 터빈일 수 있다. 발전기(42)는 직접 구동 풍력 터빈의 로터(18)와 동일한 회전 속도로 작동한다. 따라서, 이들 발전기는 일반적으로 기어박스가 있는 풍력 터빈과 유사한 전력량을 제공하기 위해 기어박스(46)를 갖는 풍력 터빈에 사용되는 발전기보다 훨씬 더 큰 직경을 갖는다.

나셀(16)은 또한 풍향(28)에 대한 로터 블레이드(22)의 시각을 제어하기 위해 요축(38)을 중심으로 나셀(16) 및 그에 따라 로터(18)를 회전시키는 데 사용될 수 있는 요-구동 메커니즘(56)을 포함할 수 있다.

나셀(16)을 풍향(28)에 대해 적절하게 위치시키기 위해, 나셀(16)은 또한 풍향계 및 풍속계를 포함할 수 있는 적어도 하나의 기상 측정 시스템을 포함할 수 있다. 기상 측정 시스템(58)은 풍향(28) 및/또는 풍속을 포함할 수 있는 정보를 풍력 터빈 제어기(36)에 제공할 수 있다. 상기 예에서, 피치 시스템(32)은 허브(20) 내에 피치 어셈블리(66)로서 적어도 부분적으로 배열된다. 피치 어셈블리(66)는 하나 이상의 피치 구동 시스템(68) 및 적어도 하나의 센서(70)를 포함한다. 각각의 피치 구동 시스템(68)은 피치 축(34)을 따라 로터 블레이드(22)의 피치 각도를 조절하기 위해 개별 로터 블레이드(22)(도 1에 도시됨)에 결합된다. 3개의 피치 구동 시스템(68) 중 하나만이 도 2에 도시된다.

상기 예에서, 피치 어셈블리(66)는 피치 축(34)을 중심으로 각각의 로터 블레이드(22)를 회전시키기 위해 허브(20) 및 각각의 로터 블레이드(22)(도 1에 도시됨)에 결합된 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 기계적 힘을 전달하도록 피치 구동 기어박스(76)에 결합된다. 피치 구동 기어박스(76)는 피치 구동 피니언(78)이 피치 구동 기어박스(76)에 의해 회전되도록 피치 구동 피니언(78)에 결합된다. 피치 베어링(78)은 피치 구동 피니언(78)의 회전에 의해 피치 베어링(72)의 회전이 회전되도록 피치 구동 피니언(78)에 결합된다.

피치 구동 시스템(68)은 풍력 터빈 제어기(36)로부터 하나 이상의 신호를 수신시 로터 블레이드(22)의 피치 각도를 조정하도록 풍력 터빈 제어기(36)에 결합된다. 상기 예에서, 피치 구동 모터(74)는 피치 어셈블리(66)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 전력 및/또는 유압 시스템에 의해 구동되는 임의의 적절한 모터이다. 대안적으로, 피치 어셈블리(66)는 한정되는 것은 아니지만, 유압 실린더, 스프링, 및/또는 서보 기구와 같은 임의의 적절한 구조체, 구성, 배열, 및/또는 부품을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 피치 구동 모터(74)는 허브(20)의 회전 관성 및/또는 풍력 터빈(10)의 부품에 에너지를 공급하는 저장된 에너지원(미도시)으로부터 추출된 에너지에 의해 구동된다.

피치 어셈블리(66)는 또한 특정 우선순위 상황의 경우 및/또는 로터(18)의 과속 중에 풍력 터빈 제어기(36)로부터의 제어 신호에 따라 피치 구동 시스템(68)을 제어하기 위한 하나 이상의 피치 제어 시스템(80)을 포함할 수 있다. 상기 예에서, 피치 어셈블리(66)는 풍력 터빈 제어기(36)와 독립적으로 피치 구동 시스템(68)을 제어하기 위해 각각의 피치 구동 시스템(68)에 통신 가능하게 결합된 적어도 하나의 피치 제어 시스템(80)을 포함한다. 상기 예에서, 피치 제어 시스템(80)은 피치 구동 시스템(68) 및 센서(70)에 결합된다. 풍력 터빈(10)의 정상 작동 중에, 풍력 터빈 제어기(36)는 로터 블레이드(22)의 피치 각도를 조정하도록 피치 구동 시스템(68)을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 예컨대 배터리와 전기 커패시터를 포함하는 전원(84)은 허브(20)에 또는 허브(20) 내에 배열되고 센서(70), 피치 제어 시스템(80) 및 피치 구동 시스템(68)에 결합되어 이들 부품에 전원을 제공한다. 상기 예에서, 전원(84)은 풍력 터빈(10)의 작동 중에 피치 어셈블리(66)에 지속적인 전원을 제공한다. 대안적인 실시예에서, 전원(84)은 풍력 터빈(10)의 전력 손실 이벤트 중에만 피치 어셈블리(66)에 전력을 제공한다. 전력 손실 이벤트는 전력망 손실 또는 급강하, 풍력 터빈(10)의 전기 시스템의 오작동, 및/또는 풍력 터빈 제어기(36)의 고장을 포함할 수 있다. 전력 손실 이벤트 중에, 전원(84)은 피치 어셈블리(66)가 전력 손실 이벤트 중에 작동할 수 있도록 피치 어셈블리(66)에 전력을 제공하도록 작동한다.

상기 예에서, 피치 구동 시스템(68), 센서(70), 피치 제어 시스템(80), 케이블 및 전원(84)은 각각 허브(20)의 내부 표면(88)에 의해 형성된 공동(86)에 위치된다. 대안적인 실시예에서, 상기 부품은 허브(20)의 외부 표면에 대해 위치되고, 외부 표면에 직접 또는 간접적으로 결합될 수 있다.

본 개시 내용의 일 양태에서, 풍력 터빈(10)의 업타워 구성요소(110)의 외부에 유지보수를 수행하기 위한 캐빈(100)이 제공된다. 캐빈(100)은 캐빈 내부의 작업자 및/또는 도구를 지지하도록 구성된다. 캐빈(100)은 캐빈이 업타워 구성요소(110)에 대하여 회전할 수 있도록 풍력 터빈(10)에 부착 가능하다.

이러한 양태에 따르면, 풍력 터빈 로터(18)(나셀(16))가 회전될 때(요잉될 때) 허브(20)(또는 나셀(16))와 함께 이동될 수 있거나 업타워 구성요소(110) 주위로 이동될 수 있는 캐빈(100)이 제공된다. 한 명 이상의 작업자 및/또는 하나 이상의 도구가 캐빈(100) 내부에 있을 수 있고, 캐빈(100)에서 필요한 유지보수 작업을 수행할 수 있다. 일부 예에서, 도구는 로봇 도구, 예컨대 캐빈 외부, 예컨대 지상에서 작동되도록 제어될 수 있는 도구일 수 있다.

예컨대, 캐빈은 나셀 또는 직접 구동 풍력 터빈 발전기와 같은 업타워 구성요소의 외측에 연결되도록 구성될 수 있고, 그러한 업타워 구성요소 주위로 이동 가능할 수 있다. 캐빈은 유지보수를 수행하기 위해 업타워 구성요소 주변의 특정 위치에 정지 및 유지될 수 있다. 또는, 예컨대, 캐빈은 허브의 외측에 연결되도록 구성될 수 있고, 허브(일반적으로 풍력 터빈 로터)가 회전할 때 허브와 함께 이동할 수 있다. 캐빈은 직접 구동 풍력 터빈의 허브에 대해 동일한 위치에 유지될 수 있지만, 캐빈의 위치는 예컨대 직접 구동 풍력 터빈의 발전기에 대해 변화될 수 있다. 또 다른 예에서, 캐빈은 캐빈이 나셀에 대해 동일한 위치에 유지될 수 있도록 나셀의 외부 바닥측에 연결되도록 구성될 수 있다. 나셀이 요잉될 때, 캐빈은 예컨대 요 시스템에 대해서는 이동할 수 있지만 나셀에 대해서는 이동하지 않을 수 있다.

일련의 위치들을 따라 이동될 수 있는 캐빈은 작업자가 보다 편안하고 안전한 방식으로 도달하기 어려울 수 있는 풍력 터빈의 영역에 접근할 수 있도록 할 수 있다.

캐빈(100)은 업타워 풍력 터빈 구성요소(110)에 대하여 예컨대, 캐빈(100)이 부착된 업타워 풍력 터빈 구성요소(110) 둘레로 이동되거나 또는 허브(20) 또는 나셀과 함께 이동될 수 있으므로, 업타워 풍력 터빈 구성요소(110)의 여러 다른 영역에 안전하고 쉽게 접근될 수 있다. 예컨대, 직접 구동 풍력 터빈 발전기의 외측, 즉 발전기의 접선 방향을 따른 상이한 접선 위치가 필요에 따라 접근 및 유지될 수 있다.

업타워 구성요소는 일부 예에서 정적 업타워 구성요소일 수 있다. 정적 업타워 구성요소는 해당 구성요소가 적어도 특정 기간 동안에 크게 이동할 것으로 예상되지 않는다는 점에서 업타워 풍력 터빈 구성요소로서 이해될 수 있다. 예컨대, 해당 구성요소는 특정 동작 및/또는 조건에 대한 응답으로만 이동하도록 구성될 수 있거나, 해당 구성요소는 유지보수 수행을 위해 중지되고 선택적으로 잠겨질 수 있다. 이러한 시간은 예컨대 원치 않는 진동이나 요잉과 같은 동작에 의해 종료될 수 있다. 따라서, 정적 업타워 구성요소는 예컨대(예, 직접 구동 풍력 터빈의) 나셀 또는 스테이터일 수 있다. 정적 업타워 구성요소는 유지보수가 수행될 때 일정 기간 동안 제자리에 고정되거나 잠겨있는 경우 (예, 직접 구동 풍력 터빈의) 발전기 로터 또는 풍력 터빈 로터 또는 허브일 수도 있다. 정적 업타워 구성요소는 요 시스템일 수도 있다.

업타워 구성요소(110)는 예컨대, 풍력 터빈 발전기 구성요소, 예컨대 일부 예에서 직접 구동 풍력 터빈 발전기의 외부 로터 또는 외부 스테이터와 같은 풍력 터빈 발전기 구성요소일 수 있다. 여기서, 외부 로터는 스테이터와 로터 사이에 반경 방향의 에어 갭을 갖는 스테이터를 둘러싸는 로터를 의미하고, 외부 스테이터는 이러한 반경 방향의 에어 갭을 갖는 로터를 둘러싸는 스테이터를 의미한다.

업타워 구성요소(110)는 나셀(16) 또는 일부 다른 실시예에서는 요 시스템일 수 있다. 본 개시 내용 전체에 걸쳐 설명된 캐빈(100)은 예컨대, 나셀의 하부면(및/또는 타워(15)의 상부) 또는 직접 구동 풍력 터빈의 발전기의 하부면에 작업자가 안전하고 편안한 방식으로 도달하는 데 특히 유용할 수 있다.

직접 구동 풍력 터빈의 외부 스테이터에 장착된 캐빈(100)의 개략적인 예가 도 3에 도시되어 있다. 직접 구동 풍력 터빈의 외부 스테이터에 장착된 캐빈(100)의 또 다른 개략적인 예가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 캐빈은 캐빈 내부의 적어도 한 명 이상의 작업자를 지지하도록 구성된다(예, 크기 및 형상으로). 도 3 및 도 4b는 스테이터(110) 주위의 2곳의 서로 다른 접선 위치에서 캐빈(100)을 도시한다. 이들 도면의 실시예에서, 캐빈(100)은 캐빈(100)이 업타워 구성요소(110)의 중심축을 중심으로 회전될 수 있도록 업타워 구성요소(110)(이들 도면에서는 발전기 스테이터)에 부착 가능하다. 중심축은 축방향(122) 또는 종방향을 따라 연장되는 업타워 구성요소의 축을 지칭할 수 있다. 일부 예에서, 예컨대 업타워 구성요소가 직접 구동 풍력 터빈의 발전기 또는 발전기 로터 또는 발전기 스테이터인 경우, 중심축은 발전기(구성요소)의 축방향을 따라 연장될 수 있다. 다른 예에서, 예컨대 업타워 구성요소가 나셀인 경우, 중심축은 나셀의 종방향을 따라 연장될 수 있다.

도 3의 예에서, 캐빈(100)은 또한 캐빈(100)이 캐빈(100)의 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 업타워 구성요소(100)에 부착될 수 있다. 캐빈의 중심축은 업타워 구성요소(110)의 중심축에 평행한 캐빈(100)의 축을 지칭할 수 있다.

도 4a 및 도 4b의 예에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐빈(100)은 바닥(120)을 더 포함할 수 있고, 바닥(120)은 해당 바닥이 캐빈(100)의 여러 다른 위치에서 실질적으로 수평인 지지를 제공하도록 캐빈(100)에 대하여 변위 가능하다. 예컨대, 바닥(120)은 캐빈(100)이 회전될 때 캐빈(100) 내부의 작업자에게 수평 지지를 제공하기 위해 캐빈(100)의 접선 방향(111)을 따라 회전하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 캐빈(100)이 스테이터 또는 임의의 적절한 업타워 구성요소의 주위로 회전하거나 허브와 함께 회전할 때, 바닥(120)은 항상 수평 배향을 가질 수 있다. 따라서, 작업자는 이러한 바닥(120)이 제공되지 않는 경우보다 캐빈(100) 내부에서 더 안정적이고 편안할 수 있다. 일부 예에서, 바닥(120)은 플랫폼, 예컨대 직사각형 또는 정사각형 형상의 플랫폼일 수 있다.

바닥(120)은 캐빈의 내부에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 일부 예에서, 바닥(120)은 캐빈(100)의 내벽을 따라 또는 캐빈 내의 구조체을 따라 변위될 수 있다. 바닥(120)은 캐빈(100)을 따른 이동 또는 캐빈 내부로의 이동에 적절한 하나 이상의 안내 요소(116)를 가질 수 있다. 예컨대, 캐빈(100)은 바닥(120)이 이동할 수 있는 경로인 하나 이상의 트랙(115)을 포함할 수 있다.

일부 예에서, 예컨대 도 4b의 예에서와 같이, 캐빈(100)은 캐빈(100)의 접선 방향(111)을 따라 연장되는 캐빈(100)의 전면(105) 및 후면(106)에 2개의 대향 트랙(115)을 포함할 수 있다. 캐빈의 전면(105) 및 후면(106)은 일부 예에서 로터(18) 평면에 평행할 수 있다. 전면(105)은 상향풍 측면일 수 있고, 후면(106)은 하향풍 측면일 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 접선 방향 연장 트랙이 캐빈(100)의 외부 접선면(107)에 제공될 수 있다. 바닥(120)과 하나 이상의 트랙(115) 사이에 글라이딩 패드가 제공되어 바닥(120)이 캐빈(100)에 대하여 캐빈의 접선 방향(111)으로 회전할 수 있게 할 수 있다.

바닥(120)의 회전을 가능하게 하기 위해 하나 이상의 글라이딩 베어링을 구비하는 대신에, 다른 적절한 회전 구성이 제공될 수 있다. 예컨대, 바닥(120)을 캐빈(100)에 회전 가능하게 결합하기 위해 2개 이상의 롤러 베어링이 제공될 수 있다. 예컨대, 자동차 또는 기차를 롤러 코스터에 이동 가능하게 연결하는 데 사용되는 휠 세트와 유사하게, 복수의 휠이 이러한 목적으로 제공될 수도 있다.

일부 예에서, 바닥은 캐빈에 대하여 미리 정해놓은 여러 다른 배향으로, 예컨대 제한된 수의 미리 정해놓은 배향으로, 잠기거나 다른 방식으로 제자리에 고정될 수 있다.

도 3의 예에는 도시되지 않았지만, 도 3의 캐빈(100)은 또한 캐빈이 스테이터(110) 주위로 이동될 때 캐빈 내부의 작업자를 지지하기 위해 캐빈에 이동 가능하게 결합되는 전술한 바와 같은 바닥(120)을 포함할 수 있다. 바닥(120)이 도 3의 캐빈(100) 내부에서 회전되게 할 수 있도록 원형 트랙 또는 레일이 제공될 수 있다.

캐빈(100)은 바닥을 캐빈(100)에 대해 특정 위치에 고정하기 위한 하나 이상의 고정 요소를 더 포함할 수 있다. 캐빈이 유지보수 작업이 수행될 위치로 이동된 경우, 고정 요소들은 작업자가 캐빈 내부에서 걷거나 도구를 이동시키는 것과 관계없이 바닥(120)을 원하는 배향으로 유지할 수 있다.

일부 예에서, 캐빈(100)은 업타워 구성요소(110)의 상응하는 부착 지점(126)에 결합되도록 구성된 복수의 부착 지점(125)을 더 포함할 수 있다. 캐빈의 부착 지점(125)은 캐빈(100)의 접선 방향(111)을 따라 규칙적으로 이격될 수 있다. 유사하게, 업타워 구성요소, 예컨대 직접 구동 풍력 터빈의 외부 스테이터의 부착 지점(126)은 업타워 구성요소(110)의 접선 방향(121)을 따라 규칙적으로 이격될 수 있다. 캐빈의 연속적인 부착 지점들(125) 사이의 거리와 업타워 구성요소(110)의 연속적인 부착 지점들(126) 사이의 거리는 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 동일할 수 있다. 따라서, 도 2의 실시예의 캐빈(100)이 스테이터 주위로 당겨질 때, 캐빈의 자유 부착 지점(127)은 점선으로 도시된 바와 같이 스테이터의 자유 부착 지점(128)에 부착될 수 있다.

캐빈(100)의 부착 지점(125)의 개수는 적절하게 선택될 수 있다. 도 3의 예에서, 캐빈(100)은 캐빈의 외부 접선면(107)에 6개의 부착 지점(125)을 포함한다. 그러나, 캐빈은 더 많거나 적은 부착 지점(125)을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 부착 지점들(125)은 캐빈(100)의 외부 접선면(107)의 중앙 영역에 제공될 수 있다. 다른 예에서, 캐빈(100)의 외부 접선면(107)은 2열 이상의 부착 지점들(125)의 열을 포함할 수 있다. 예컨대, 캐빈(100)의 외부 접선면(107)은 캐빈(100)의 외부 접선면(107)에 근접하거나 그 전방 에지에 제1 열의 부착 지점(125) 및 캐빈(100)의 외부 접선면(107)에 근접하거나 그 후방 에지에 제2 열의 부착 지점(125)을 포함할 수 있다.

부착 지점들(125, 126)은 일부 예에서 D-형 링 또는 다른 적절한 앵커 지점일 수 있다. 캐빈의 부착 지점(125)과 업타워 구성요소(110)의 부착 지점(126)을 부착하는 데 볼트 및 너트가 사용될 수 있다. 이것은 캐빈(100)을 업타워 구성요소(110)에 고정할 수 있다. 따라서, 캐빈(100)은 업타워 구성요소에 이동 가능하게 부착될 수 있고, 캐빈은 핀 또는 너트 및 볼트로 잠기는 등 업타워 구성요소 주변의 특정 위치에 고정될 수 있다. 이러한 위치에서, 캐빈은 업타워 구성요소 주위에서 이동하지 않고, 작업자는 안전하게 유지보수 작업을 수행할 수 있다.

일부 예에서, 캐빈(100)은 업타워 구성요소(110)의 하나 이상의 안내 요소들(129)을 따라 이동하도록 구성된 하나 이상의 피안내 요소(123)를 더 포함할 수 있다. 안내 요소(129)는 예컨대, 도 4의 예에서와 같이 레일일 수 있다.

피안내 요소(123)는 복수의 고정된 부착 지점들(125)을 사용하는 것보다 더 점진적으로 캐빈(100)을 원하는 접선 방향 위치에 배치되게 할 수 있다. 바닥(120)의 안내 요소(116)와 유사하게, 캐빈(100)의 하나 이상의 피안내 요소(123)는 롤러 베어링 링, 글라이딩 베어링 트랙, 하나 이상의 기어(예컨대 피니언), 복수의 휠, 또는 다른 적절한 요소로서 캐빈(100)이 업타워 구성요소(110)의 레일 또는 다른 안내 요소와 접촉되고 업타워 구성요소(110)의 접선 방향(121)을 따라 업타워 구성요소(110) 주변의 레일 상에서 이동되게 하는 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.

캐빈(100)의 하나 이상의 피안내 요소(123)는 예컨대, 도 4b의 예에서와 같이, 캐빈(100)의 전면(105) 및 후면(106)에 제공될 수 있다. 다른 예에서, 캐빈(100)의 근위 접선면(108), 즉 업타워 구성요소에 가장 근접될 캐빈의 접선면은 하나 이상의 피안내 요소(123)를 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4의 예에서와 같은 일부 예에서, 캐빈은 자체 중심축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 풍력 터빈(10)에 부착된, 예컨대 업타워 구성요소(110)에 이동 가능하게 부착되거나, 허브(20)에 고정식으로 부착되거나, 또는 나셀(16)에 고정식으로 부착된 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 예들 중 임의의 예에 따른 캐빈(100)을 포함하는 풍력 터빈(10)이 제공된다. 풍력 터빈(10)은 타워(15), 타워(15)에 의해 지지되는 업타워 구성요소(110) 및 본 명세서에서 설명된 바와 같은 캐빈(100)을 포함한다. 캐빈(100)은 캐빈이 업타워 구성요소(110)에 대하여 회전 가능하도록 풍력 터빈에 부착된다.

고정식으로 부착된 캐빈은, 캐빈이 허브(나셀)에 연결되는 한, 캐빈의 허브(나셀)에 대한 하나 이상의 연결 지점이 그 위치가 변화되지 않고 유지되는 방식으로 허브(또는 예컨대, 나셀)에 연결되는 캐빈으로 이해될 수 있다. 따라서, 캐빈은 허브(나셀)가 회전될(요잉될) 때 허브(나셀)에 대해 이동되는 것이 방지될 수 있다. 풍력 터빈 로터(나셀)는 한 명 이상의 작업자가 해당 위치에서 유지보수 작업을 안전하게 수행할 수 있도록 특정 위치에서 정지 및 고정될 수 있다. 업타워 구성요소(100)는 예컨대, 직접 구동 풍력 터빈의 외부 로터, 직접 구동 풍력 터빈의 외부 스테이터 또는 나셀(16)(또는 요 시스템)일 수 있다.

캐빈이 로터 허브 또는 일부 예에서 나셀에 고정식으로 부착될 수 있지만, 이러한 예들 중 일부에서는 부착이 일시적일 수 있다. 예컨대, 캐빈은 유지보수가 수행될 예정일 때 크레인을 사용하여 들어올려져 허브 또는 나셀에 부착될 수 있다. 유지보수 작업이 수행되면, 캐빈은 제거될 수 있다. 캐빈은 또한 나셀에 이동 가능하게 부착될 수 있다는 것을 알아야 한다. 캐빈이 나셀에 이동식 또는 고정식으로 부착되는 지 여부에 관계없이, 예컨대 나셀 및/또는 타워 상부에 대한 유지보수가 수행될 수 있다. 요 시스템에 대한 유지보수는 나셀에 부착된 캐빈에서 수행될 수 있다.

풍력 터빈(10)은 캐빈(100)을 업타워 구성요소(110) 주위로 회전시키기 위해 업타워 구성요소(110)와 캐빈(100)을 연결시키는 액추에이터(130)를 더 포함할 수 있다. 액추에이터(130)는 예컨대, 선형 액추에이터, 케이블 또는 기어일 수 있다. "케이블"이라는 용어는 로프, 체인 및 이와 유사한 요소를 포함하도록 의도된다. 이러한 방식으로, 캐빈(100)은 액추에이터가 캐빈(100)에서 작동할 때 그 중심축을 중심으로 회전될 수 있다(예컨대, 도 3의 예 참조).

캐빈(100)이 복수의 캐빈 부착 지점(125)을 포함하고, 업타워 구성요소(110)가 복수의 캐빈 부착 지점(126)을 포함하는 경우, 캐빈(100)의 부착 지점(125) 중 하나 이상은 예컨대 도 3의 예에서와 같이 업타워 구성요소(110)의 부착 지점(126) 중 하나 이상에 부착될 수 있다. 예컨대, 볼트와 너트가 사용될 수 있다. 이것은 캐빈(100)을 업타워 구성요소(110)에 고정시킬 수 있다.

이들 예에서, 액추에이터(130)는 캐빈(100)을 업타워 구성요소(110) 주위로 이동시키기 위해 업타워 구성요소(110)와 캐빈(100)의 부착 지점(126)을 연결할 수 있다. 액추에이터(130)는 선형 액추에이터, 예컨대 유압 액추에이터 또는 일부 예에서 케이블일 수 있다. 도 3은 유압 액추에이터를 개략적으로 예시한다. 케이블이 사용되는 경우, 케이블의 단부는 예컨대, 업타워 구성요소(110)의 부착 지점(126)에 부착될 수 있고, 케이블의 반대쪽 단부는 예컨대, 캐빈(100)에 구비된 윈치에 부착될 수 있다. 윈치는 케이블을 감는 모터를 포함할 수 있다. 업타워 구성요소는 케이블이 업타워 구성요소의 외부 접선면으로부터 이동하는 것을 방지하거나, 일부 예에서 케이블의 축방향(122)을 따라 이동을 억제하는 데 에지 또는 돌기를 포함할 수 있다. 축방향은 접선 방향이 놓여 있는 평면에 수직인 방향으로 이해될 수 있다. 나셀의 경우, 축방향은 전후 방향을 지칭할 수 있다. 풍력 터빈 타워의 경우, 축방향은 수직 방향을 지칭할 수 있다.

다른 예에서, 예컨대 도 4a 및 도 4b의 예에서와 같이, 업타워 구성요소(110)는 접선 방향(121)을 따라 업타워 구성요소(110)를 둘러싸는 하나 이상의 레일(129)을 포함할 수 있고, 캐빈(100)은 하나 이상의 레일(129)에 부착될 수 있다. 이들 예에서, 액추에이터(130)는 업타워 구성요소(110)와 캐빈(100)의 적절한 부착 지점(126)을 연결할 수 있다. 이러한 액추에이터(130)는 도 3의 예에서와 같이, 선형 액추에이터 또는 케이블일 수 있다. 액추에이터(130)는 대안적으로 캐빈(100)을 레일(129)에 연결할 수 있다. 액추에이터는 예컨대, 다른 기어와 맞물리도록 구성된 피니언과 같은 하나 이상의 기어일 수 있다. 레일(129)은 일부 예에서 캐빈(100)이 맞물려서 이동할 수 있는 복수의 톱니를 포함할 수 있다. 캐빈의 하나 이상의 기어를 이동시키고 캐빈이 톱니형 레일을 따라 전진하도록 하기 위한 모터가 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 캐빈은 휠 또는 하나 이상의 볼 베어링 링 또는 하나 이상의 글라이딩 베어링 링을 가질 수 있고, 모터는 휠 또는 볼 베어링 링 또는 글라이딩 베어링 링을 하나 이상의 레일(129)에 대하여 이동되게 할 수 있다.

캐빈(100)이 허브(20)(또는 나셀(16))에 고정식으로 연결되는 예에서, 캐빈(100)은 하나 이상의 아암(131)에 의해 풍력 터빈 허브(20)(나셀(16))에 부착될 수 있다. 도 5는 4개의 아암(하나의 아암은 도시되지 않음)을 통해 허브(20)에 부착된 캐빈(100)의 개략적인 예를 나타낸다. 일부 예에서 하나 이상의 아암은 텔레스코픽 방식일 수 있다. 허브(20)(나셀)에 대한 캐빈(100)의 위치는 유지보수가 수행될 영역에 대한 접근을 용이하게 하기 위해 변경될 수 있다. 그러나, 아암(또는 캐빈을 허브(나셀)에 고정하는 임의의 적절한 커넥터)의 연결 지점은 캐빈이 허브(나셀)에 연결되어 있는 동안 변경되지 않는다.

캐빈(100)이 허브(20)(또는 나셀)에 고정식으로 부착되는 예에서, 허브(20)(나셀)는 허브(20)(나셀)의 내부로부터 캐빈(100)에 접근하기 위한 해치(132)를 더 포함할 수 있다. 풍력 터빈은 허브 해치(132)와 풍력 터빈(10)의 나셀(16)을 연결하는 통로(133)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 한 명 이상의 작업자가 나셀(16)로부터 캐빈(100)에 안전하게 접근할 수 있다. 이들 예 또는 다른 예에서, 작업자가 로터(18)의 전면으로부터 허브로 진입할 수 있도록 허브의 선단과 허브의 해치(132) 사이에 통로가 제공될 수도 있다. 캐빈(100)은 예컨대, 한 명 이상의 작업자가 캐빈에 출입하고 및/또는 유지보수 작업을 돕기 위한 도구 또는 구조물을 전개할 수 있도록 개폐될 수 있는 적절한 형상 및 치수의 하나 이상의 해치를 가질 수 있다. 허브 해치(132)도 마찬가지로 임의의 적절한 형상 및 치수를 가질 수 있다.

본 개시의 추가의 양태에서, 풍력 터빈(10)의 업타워 구성요소에 대한 유지보수를 수행하기 위한 방법(200)이 제공된다. 방법은 도 6의 흐름도에 개략적으로 도시되어 있다. 방법은 블록(210)에서 캐빈(100) 내부의 작업자 및/또는 도구를 지지하도록 구성된 캐빈(100)을 풍력 터빈(10)에 부착하는 단계를 포함한다. 방법은 블록(220)에서 업타워 구성요소(110)에 대해 캐빈(100)을 유지보수 위치로 회전시키는 단계, 예컨대 캐빈(100)을 업타워 구성요소(110) 주위로 또는 허브(20) 또는 나셀(16)과 함께 유지보수 위치로 이동시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 블록(230)에서 유지보수 위치에서 업타워 구성요소(110)의 유지보수를 수행하는 단계를 더 포함한다.

유지보수를 필요로 하는 여러 위치에 대한 접근은 비교적 빠른 방식으로 수행될 수 있는 한편, 작업자에 대한 위험 및 불편함은 감소될 수 있다. 전술한 바와 같이, 업타워 구성요소(110)는 예컨대, 직접 구동 풍력 터빈의 외부 로터, 직접 구동 풍력 터빈의 외부 스테이터, 또는 나셀(16)일 수 있다. 업타워 구성요소(110)는 또한 요 시스템일 수도 있다. 캐빈(100) 및 캐빈(100)이 장착되는 풍력 터빈(10)에 관한 설명 및 특징들은 본 방법(200)에 적용될 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

작업자는 캐빈(100)에 진입할 수 있고, 캐빈은 예컨대 허브(20) 또는 허브(20)와 다른 업타워 구성요소(110)에 고정될 수 있다. 캐빈(100)은 시작 위치에 있을 수 있다.

캐빈(100)을 회전시키는 것은 캐빈(100)이 허브(20)에 고정되는 예에서 허브(20)를 회전하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 작업자는 나셀(16)의 내부와 허브 해치(132)를 연결하는 통로(133)를 통해 캐빈(100)에 접근할 수 있다. 그런 다음, 허브(20)는 예컨대 로터 블레이드(22)에 대한 바람의 작용을 통해 캐빈(100)의 원하는 위치에 도달할 때까지 회전될 수 있다. 블레이드의 피치 각도 및/또는 발전기 토크는 허브(100)를 적절한 회전 속도로 이동시키고 캐빈(100)을 원하는 위치에 정지시키기 위해 변화될 수 있다. 그러면 풍력 터빈 로터(18)가 잠길 수 있다. 다른 예에서, 발전기가 풍력 터빈 로터(18)를 회전시켜 캐빈(100)이 허브(20)와 함께 이동되게 하는 모터로서 사용될 수 있다.

캐빈(100)을 회전시키는 것은 캐빈(100)이 나셀(16)에 고정되어 있는 일부 예에서 나셀(16)을 요잉하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 캐빈은 예컨대, 하나 이상의 레일 또는 다른 적절한 방식으로 나셀에 대하여 이동될 수 있다. 나셀 및/또는 요 시스템에 대한 유지보수는 나셀에 이동식 또는 고정식으로 부착된 캐빈에서 수행될 수 있다.

예컨대, 캐빈(100)이 예컨대, 업타워 구성요소(110)의 레일(129) 또는 부착 지점(126)을 통해 업타워 구성요소(110)에 연결되는 예에서, 캐빈(100)을 회전시키는 것은 캐빈(100)을 업타워 구성요소(110) 주위로 당기거나 밀는 것을 포함할 수 있다. 따라서 캐빈(100)은 업타워 구성요소(110)의 접선 방향(121)을 따라 이동할 수 있으며, 즉 캐빈(100)을 회전시키는 것은 일반적으로 업타워 구성요소의 중심축을 중심으로 캐빈을 회전시키는 것을 포함할 수 있다.

방법은 캐빈(100)을 업타워 구성요소(110)에 대하여 추가적인, 즉 새로운 유지보수 위치로 회전시키는 단계, 예컨대 캐빈(100)을 업타워 구성요소(110) 주위로 또는 허브(20) 또는 나셀(16)과 함께 상기 추가적인 유지보수 위치로 이동시키는 단계, 및 상기 추가적인 유지보수 위치에서 업타워 구성요소의 유지보수를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 업타워 구성요소(110)의 다른 영역에서 유지보수가 더 필요한 경우, 현재 유지보수 위치가 시작 위치가 되고, 그 위치로부터 캐빈은 다른 유지보수 위치로 이동된다.

일부 예에서, 캐빈(100)은 유지보수 작업의 수행이 필요할 때 풍력 터빈에 설치될 수 있다. 유지보수가 완료된 후, 캐빈(100)은 풍력 터빈(10)으로부터 제거될 수 있다. 캐빈(100)을 들어올려 설치하기 위해 크레인과 같은 하나 이상의 리프팅 장치가 사용될 수 있다.

본 개시 내용의 추가의 양태에 따르면, 추가의 방법(300)이 제공된다. 방법(300)은 도 7에 개략적으로 도시되어 있다. 방법은 단계(310)에서 캐빈(100)을 직접 구동 풍력 터빈의 풍력 터빈 발전기 외부에 부착하는 단계를 포함한다. 한 명 이상의 작업자가 발전기, 예컨대 직접 구동 풍력 터빈 발전기의 외부 로터 또는 외부 스테이터에 고정된 캐빈(100)에 진입할 수 있다. 방법은 단계(320)에서 풍력 터빈 발전기의 둘레를 따라 캐빈(100)을 유지보수 위치로 이동시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 단계(330)에서 유지보수 위치에서 유지보수를 수행하는 단계를 더 포함한다.

방법은 풍력 터빈 발전기의 둘레를 따라 캐빈(100)을 새로운 유지보수 위치로 변위시키는 단계 및 새로운 유지보수 위치에서 유지보수를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 방법은 직접 구동 풍력 터빈의 발전기의 접선 방향(121)을 따라 캐빈(100)을 유지보수가 필요한 위치로 순차적으로 변위시키는 단계를 포함할 수 있다.

캐빈(100)은 하나 이상의 레일(129) 또는 다른 안내 요소를 따라 캐빈(100)을 이동시킴으로써 변위될 수 있다. 레일(129)은 외부 로터 또는 스테이터(또는 일반적으로 본 개시 내용의 업타워 구성요소)에 영구적으로 부착될 수 있거나, 유지보수가 필요할 때 로터 또는 스테이터에 부착될 수 있다. 레일(129)은 복수의 레일 부분으로 분할될 수 있고, 이 레일 부분들은 들어올려져 외부 로터 또는 스테이터에 부착될 수 있다. 한 대 이상의 헬리콥터, 드론, 크레인 또는 적절한 리프팅 장치를 사용하여 레일(129) 또는 레일 부분들을 외부 로터 또는 스테이터에 결합할 수 있다. 일부 예에서, 레일(129) 또는 레일 부분들 사이에 중간 요소가 제공될 수 있다. 중간 요소는 예컨대 외부 로터 또는 스테이터에 클램핑되도록 구성될 수 있다.

캐빈(100)을 순차적으로 회전시키는 단계는 캐빈의 하나 이상의 부착 지점(125)을 발전기의 외부 로터 또는 외부 스테이터의 하나 이상의 부착 지점(126)으로부터 분리하는 단계, 예컨대 캐빈을 당김으로써 캐빈을 회전시키는 단계, 및 캐빈(100)의 하나 이상의 다른 부착 지점(125)을 외부 로터 또는 외부 스테이터의 하나 이상의 다른 부착 지점(126)에 부착시키는 단계를 포함할 수 있다. 캐빈(100)은 유지보수가 수행될 각각의 위치에서 고정될 수 있다. 예컨대, 캐빈(100)을 고정하고 발전기의 접선 방향(121)을 따라 캐빈(100)이 더 이상 이동하지 않도록 하기 위해 볼트 및 너트가 사용될 수 있다. 캐빈(100)을 회전시키기 전에, 캐빈은 예컨대 잠금 해제되는 등 고정 해제될 필요가 있을 수 있다.

일부 예에서, 캐빈(100)은 하나 이상의 선형 액추에이터, 케이블 또는 발전기의 외부 로터 또는 외부 스테이터와 캐빈(100) 사이의 기어 연결부를 사용하여 변위될 수 있다.

캐빈(100)의 변위, 예컨대 캐빈(100)의 순차적 회전 중에, 캐빈(100)의 바닥(120)은 수평 배향으로 유지될 수 있다. 바닥(120)은 캐빈(100)이 풍력 터빈 발전기의 둘레를 따라 변위될 때 캐빈(100)의 접선 방향(111)을 따라 이동하도록 구성되는 플랫폼일 수 있다. 따라서 작업자는 캐빈(100) 내부에서 편안한 배향으로 있을 수 있다.

캐빈(100), 캐빈(100)이 장착되는 풍력 터빈(10) 및 방법(200)에 관한 이전의 설명 및 특징은 본 방법(300)에 적용될 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

더 상세하게 예시되지는 않았지만, 여기에 개시된 캐빈, 풍력 터빈 및 방법의 임의의 예에서, 캐빈은 사람 이외에 또는 사람 대신에 도구를 수용하도록 구성될 수 있다. 캐빈은 이전에 예시된 바와 같이 업타워 구성요소에 대해 변위될 수 있다. 그런 다음, 도구(예컨대, 자동화된 로봇)가 필요에 따라 유지보수를 수행할 수 있다. 일부 예에서, 이러한 캐빈은 비디오 카메라 또는 풍력 터빈 구성요소에 대한 도구의 위치를 식별하기 위한 다른 시각화 시스템을 포함할 수 있다.

일부 예에서, 캐빈은 도구가 유지보수를 수행할 수 있도록 적어도 부분적으로 개방될 수 있다. 예컨대, 도구가 캐빈 외부로 연장되도록 해치 또는 개방 가능한 지붕이 사용될 수 있다.

이 서면 설명은 예시를 사용하여 바람직한 실시예를 포함하는 교시를 개시하고 또한 당업자가 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하여 상기 교시를 실행할 수 있도록 한다. 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 정의되며, 당업자가 안출할 수 있는 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는 청구범위의 문자 그대로의 언어와 다르지 않은 구조적 요소를 갖고 있거나 청구범위의 문자적 언어와 실질적으로 차이가 없는 균등적인 구조적 요소를 포함하는 경우 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 설명된 다양한 실시예로부터의 양태 및 이러한 각각의 양태에 대한 다른 공지된 균등물은 본 출원의 원리에 따라 추가의 실시예 및 기술을 구성하기 위해 당업자에 의해 혼합 및 매칭될 수 있다. 도면과 관련된 참조 부호가 청구범위에서 괄호 안에 병기되는 경우, 이들 참조 부호는 오직 청구범위의 이해도를 높이기 위한 것이며, 청구범위의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (15)

1. 풍력 터빈(10)의 업타워 구성요소(110)의 외부에서 유지보수를 수행하는 캐빈(100)으로서,
   캐빈(100)은 캐빈(100) 내부의 작업자 및/또는 도구를 지지하도록 구성되며,
   캐빈이 업타워 구성요소(110)에 대해 회전 가능하도록 캐빈(100)은 풍력 터빈(10)에 부착 가능한 것인 캐빈.
2. 제1항에 있어서, 캐빈(100)에 대해 변위 가능한 바닥(120)으로서 캐빈(100)의 서로 다른 여러 위치에서 실질적인 수평 지지를 제공하는 바닥(120)을 더 포함하는 캐빈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 캐빈이 업타워 구성요소(110)의 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 캐빈(100)은 업타워 구성요소(110)에 부착 가능한 것인 캐빈.
4. 제3항에 있어서, 업타워 구성요소(110)의 대응 부착 지점(126)에 결합되도록 구성된 복수의 부착 지점(125)을 더 포함하는 캐빈.
5. 제3항에 있어서, 업타워 구성요소(110)의 하나 이상의 안내 요소(129)를 따라 이동하도록 구성된 하나 이상의 피안내 요소(123)를 더 포함하는 캐빈.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 캐빈은 캐빈의 중심축을 중심으로 회전하도록 구성되는 것인 캐빈.
7. 풍력 터빈(10)으로서,
   타워(15),
   타워(15)에 의해 지지되는 업타워 구성요소(110), 및
   풍력 터빈(10)에 부착된 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 캐빈(100)
   을 포함하는 풍력 터빈(10).
8. 제7항에 있어서, 업타워 구성요소(110)는 풍력 터빈 발전기 구성요소, 또는 나셀(16), 또는 요 시스템(yaw system)인 것인 풍력 터빈.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 캐빈(100)을 업타워 구성요소(110)의 주위로 회전시키도록 업타워 구성요소(110)와 캐빈(100)을 연결하는 액추에이터(130)를 더 포함하는 풍력 터빈.
10. 제9항에 있어서, 액추에이터(130)는 선형 액추에이터 또는 케이블인 것인 풍력 터빈.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 캐빈(100)은 허브(20) 또는 나셀(16)에 부착되는 것인 풍력 터빈.
12. 제11항에 있어서, 허브(20) 또는 나셀(16)은 허브(20) 또는 나셀(16)의 내부로부터 캐빈(100)에 접근하기 위한 해치(132)를 더 포함하는 것인 풍력 터빈.
13. 풍력 터빈(10)의 업타워 구성요소(110)에 대한 유지보수를 수행하는 방법(200)으로서:
    캐빈(100) 내부의 작업자 및/또는 도구를 지지하도록 구성된 캐빈(100)을 풍력 터빈(10)에 부착하는 단계(210);
    캐빈(100)을 업타워 구성요소(110)에 대해 유지보수 위치로 회전시키는 단계(220); 및
    상기 유지보수 위치에서 업타워 구성요소(110)의 유지보수를 수행하는 단계(230)
    를 포함하는 방법.
14. 제12항에 있어서, 캐빈(100)을 회전시키는 단계는 허브(20)를 회전시키는 것 또는 나셀(16)을 요잉하는 것을 포함하는 것인 방법.
15. 제12항에 있어서, 캐빈(100)을 회전시키는 단계는 캐빈(100)을 업타워 구성품(110)의 중심축을 중심으로 회전시키는 것을 포함하는 것인 방법.