KR20240036002A - 풍력 터빈용 파워트레인 조립체 - Google Patents

Abstract

풍력 터빈 파워트레인 조립체(wind turbine powertrain assembly)는 풍력 터빈용 전력 발전기에 결합된 기어박스를 포함한다. 상기 전력 발전기는 반경방향 바깥쪽 위치에 있는 고정자와 반경방향 안쪽 위치에 있는 회전자를 포함하며, 상기 회전자는 발전기 회전자 축을 중심으로 회전하도록 구성된 원통형 필드 구조물(cylindrical field structure)을 포함하고, 상기 회전자는 중공형 중심 부분을 형성하도록 구성된다. 상기 회전자는 상기 원통형 필드 구조물에 연결되어 상기 원통형 필드 구조물을 구조적으로 지지하는 회전자 지지 프레임을 더 포함하고, 상기 회전자 지지 프레임은: 상기 원통형 필드 구조물에 상기 회전자 지지 프레임을 부착시키는 회전자 연결 플랜지, 상기 회전자 지지 프레임을 상기 기어박스의 출력 구동 샤프트에 연결하는 기어박스 연결 플랜지, 및 상기 회전자 연결 플랜지와 상기 기어박스 연결 플랜지 사이에서 연장되는 전이 섹션(transition section)을 포함하며, 상기 전이 섹션은 하나 이상의 디딤 영역들(stepping regions)에 의해 적어도 부분적으로 정의되고, 상기 디딤 영역 또는 각각의 디딤 영역은 회전자 축에 대해 30도보다 작은 각도로 기울어진 표면을 정의하도록 형성된다. 유리하게는, 상기 디딤 영역들은 중공형 부분 내부에 서비스 직원이 발전기 내부에서 작업하기 위해 서 있을 수 있는 통합 플랫폼을 제공한다.

Description

풍력 터빈용 파워트레인 조립체

본 발명은 파워트레인 조립체(powertrain assembly), 특히 풍력 터빈용 파워 트레인 조립체에 관한 것이다.

풍력 터빈(wind turbine)은 다수의 로터 블레이드들(rotor blades)을 가진 대형 로터를 사용하여 바람으로부터의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 일반적인 수평축 풍력 터빈(HAWT)은 타워, 타워 상단부의 나셀(nacelle), 나셀에 장착된 로터 허브, 로터 허브에 결합된 복수의 풍력 터빈 로터 블레이드들을 포함한다. 바람의 방향에 따라, 나셀과 로터 블레이드들은 나셀을 회전시키는 요(yaw) 시스템과 블레이드들을 회전시키는 피치(pitch) 시스템에 의해 회전되어 최적의 방향으로 향하게 된다.

나셀은 예를 들어 메인 로터 샤프트, 기어박스, 및 발전기뿐만 아니라 로터에서의 기계적 에너지를 그리드에 제공하기 위한 전기 에너지로 변환하기 위한 컨버터 장비를 포함하여 풍력 터빈의 많은 기능적 구성요소들을 수용한다. 기어박스는 저속 메인 샤프트의 회전 속도를 증가시키고 기어박스 출력 샤프트를 구동시킨다. 그러면, 기어박스 출력 샤프트는 발전기를 구동시키고, 이는 기어박스 출력 샤프트의 회전을 전기로 변환한다. 발전기에 의해 생성된 전기는 적절한 소비자, 예를 들어 전기 그리드 분배 시스템에 공급되기 전에 요구에 따라 변환될 수 있다. 기어박스를 사용하지 않는 소위 "직접 구동(direct drive)" 풍력 터빈도 알려져 있다. 직접 구동 풍력 터빈에서는, 발전기가 메인 로터 샤프트에 의해 직접 구동된다.

일반적으로, 풍력 터빈의 발전기는 내부 회전자 조립체를 둘러싸는 외부 고정자 조립체로 구성된 IPM(내부 영구 자석) 전기 기계이다. IPM 내부 회전자 조립체는 일반적으로 중심 샤프트에 지지되는 다수의 환형 영구 자석 패키지들을 포함하는 링형 구조물로 구성된다. 기어박스 출력 샤프트는 회전자 조립체의 중심 샤프트와 연결된다.

WO2020143888 A1은 풍력 터빈의 발전기로 사용하기 위한 특정 유형의 IPM 전기 기계를 보여준다. 이 예에서, 링-형상의 구조물은 그 단부들 중 하나의 단부에서 환형 지지 프레임에 의해 지지된다. 회전자 조립체 내에 중심 허브를 가지지 않으면, 비용 및 무게 감소, 냉각 공기 흐름의 향상과 같은 많은 중요한 이점들이 있다. 발전기의 중심에 제공되는 냉각 공기는 축 방향과 반경 방향으로 자유롭게 흐를 수 있으며 로터와 바로 근처에 위치한 임의의 발전기 부품들을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 그러나, 예를 들어 조립체의 유지보수성(maintainability)을 향상시키기 위해서는 이러한 디자인에 대한 추가적인 개선이 바람직하다.

본 발명의 목적은 위에서 언급된 문제점들 중 하나 이상에 대한 해법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 풍력 터빈(wind turbine)용 전력 발전기에 결합된 기어박스를 포함하는 풍력 터빈 파워트레인 조립체(wind turbine powertrain assembly)가 제공된다.

상기 전력 발전기는 반경방향 바깥쪽 위치에 있는 고정자와 반경방향 안쪽 위치에 있는 회전자를 포함하며, 상기 회전자는 발전기 회전자 축을 중심으로 회전하도록 구성된 원통형 필드 구조물(cylindrical field structure)을 포함하고, 상기 회전자는 중공형 중심 부분을 형성하도록 구성된다. 상기 회전자는 상기 원통형 필드 구조물에 연결되어 상기 원통형 필드 구조물을 구조적으로 지지하는 회전자 지지 프레임을 더 포함하고, 상기 회전자 지지 프레임은: 상기 원통형 필드 구조물에 상기 회전자 지지 프레임을 부착시키는 회전자 연결 플랜지, 상기 회전자 지지 프레임을 상기 기어박스의 출력 구동 샤프트에 연결하는 기어박스 연결 플랜지, 및 상기 회전자 연결 플랜지와 상기 기어박스 연결 플랜지 사이에서 연장되는 전이 섹션(transition section)을 포함하며, 상기 전이 섹션은 하나 이상의 디딤 영역들(stepping regions)에 의해 적어도 부분적으로 정의되고, 상기 디딤 영역 또는 각각의 디딤 영역은 회전자 축에 대해 30도보다 작은 각도로 기울어진 표면을 정의하도록 형성된다.

본 발명의 이점은 파워트레인 조립체가 특히 서비스 과정을 용이하게 하도록 구성된 발전기에 결합된 기어박스를 포함한다는 점이다. 일반적으로, 발전기들에 결합된 기어박스들을 포함하는 파워트레인 시스템들은 모든 서비스가 발전기 외부의 접근 지점들로부터 수행될 것을 요구한다. 그러나, 본 발명의 파워트레인 조립체에서는, 상기 회전자의 구성요소들이 발전기와 관련된 다양한 서비스 작업을 위해 유지보수 인력이 접근하기에 적합한 중공형 중심 부분을 형성한다. 더욱이, 상기 디딤 영역들은 중공형 부분 내부에 서비스 직원이 발전기 내부에서 작업하기 위해 서 있을 수 있는 통합 플랫폼을 제공한다.

상기 디딤 영역 또는 각각의 디딤 영역은 회전자 축 주위로 원주 방향으로, 완전히 또는 부분적으로 연장될 수 있다. 상기 디딤 영역은 단일의 연속된 표면이거나 복수의 분리된 디딤 영역들에 의해 정의될 수 있다. 복수의 디딤 영역들의 경우에, 이들 중 적어도 몇몇은 상기 회전자 지지 구조물에 구조적 강도를 제공하는 보강 리브에 의해 서로 분리될 수 있다.

유익하게도, 상기 디딤 영역들을 정의하는 상기 전이 섹션에는 축방향으로 향하는 단부 표면(axially-facing end surface)이 제공될 수 있으며, 이는 일반적으로 회전자 축의 방향을 따라서 상기 기어박스 연결 플랜지와 정렬될 수 있다. 상기 단부 표면에는 서비스 작업 중에 서비스 기술자가 상기 회전자 지지 프레임 외부 영역들에 접근하도록 허용하는 복수의 접근 구멍들(access apertures)이 형성될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 상기 회전자는 발전기 서비스 캐비닛 내에 수용될 수 있으며, 이는 기어박스 하우징에 연결될 수 있다. 상기 발전기 서비스 캐비닛은 상기 회전자가 수용되는 내부 챔버를 형성할 수 있으며, 상기 발전기 서비스 캐비닛에는 상기 발전기 서비스 캐비닛에 형성된, 상기 내부 챔버 내부로의 개구부를 선택적으로 폐쇄하도록 구성된 하나 이상의 폐쇄 요소들(closure elements)이 제공될 수 있다. 따라서, 상기 서비스 캐비닛은 일반적으로 폐쇄된 환경을 제공하며, 서비스 목적으로 서비스 기술자들이 필요할 때 접근할 수 있다. 안전한 상태에서만 접근이 가능하도록 보장하기 위해 적합한 접근 제어 시스템이 상기 폐쇄 요소들과 연관될 수 있다. 따라서, 폐쇄된 환경은 서비스 영역이 오염이 없는 상태로 쉽게 유지될 수 있다는 것을 의미한다.

이제, 본 발명이 첨부된 도면들을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 공지된 풍력 터빈 구성을 보여주는 개략적인 정면도이며;
도 2는 도 1의 풍력 터빈의 나셀 내에 수용될 수 있는 예시적인 파워트레인 구성요소들의 도면이며;
도 3은 축방향으로 이격된 위치들로 도시된, 기어박스에 결합된 발전기를 포함하는 공지된 구성의 절개도이며;
도 4는 비구동 단부에서 본, 도 3의 공지된 발전기의 발전기 회전자 조립체의 사시도이며;
도 5는 구동 단부에서 본, 도 4에 도시된 회전자 조립체의 사시도이며;
도 6은 발전기 서비스 캐비닛 내부에 위치한, 부분 개략적인 형태로 본, 본 발명의 실시예에 따른 발전기 회전자 조립체의 길이방향 단면도로서, 발전기 회전자 조립체는, 회전자 지지 허브 또는 프레임에 결합되고 이전 도면들에 도시된 발전기에 사용될 수 있는 원통형 필드 구조물을 포함하며;
도 7은 발전기 서비스 캐비닛이 분리된, 도 6의 발전기 회전자 조립체의 사시도이이며;
도 8은 원통형 필드 구조물이 생략된, 도 6의 발전기 회전자 조립체의 다른 전방 사시도이며;
도 9는 비구동 단부에서 본, 도 7의 발전기 회전자 조립체의 사시도이며;
도 10은 내부 구성요소들에 접근하기 위해 유지보수 기술자가 지지 프레임 내부에 서 있는 것을 보여주는, 각각의 발전기 캐비닛 내부의 도 6 내지 도 9의 발전기 회전자 조립체의 단부도(end view)이며;
도 11a와 11b는 도 10과 유사한 단부도를 보여주지만, 접근 도어가 폐쇄된 상태와 개방된 상태를 각각 보여준다.

이제, 본 발명의 특정 실시예가 설명될 것이며, 여기에서 청구항들에서 정의된 본 발명의 개념에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다양한 특징들이 상세히 논의될 것이다. 그러나, 본 발명은 특정 세부사항 없이 실행될 수 있으며, 몇몇의 경우에는 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 방법들, 기술들 및 구조들이 상세하게 설명되지 않았다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

본 발명은 일반적으로 발전기의 유지보수성 및 이에 연결된 관련 기어박스와 관련된 몇몇의 이점들을 가지는 전기 발전기 구성에 관한 것이다. 특히, 상기 발전기 구성은 유지보수 기술자에게 발전기 내부에 대한 개선된 접근을 제공하여 발전기의 일부 또는 전부의 분해 없이 다양한 유형의 조절들이 이루어질 수 있도록 하며, 이는 풍력 터빈 나셀의 범위 내에서 상당한 이점이 된다.

본 발명의 실시예들을 적절한 맥락에 배치하기 위해, 먼저 본 발명의 실시예에 따른 발전기 회전자 조립체가 구현될 수 있는 전형적인 수평축 풍력 터빈(HAWT)을 도시하는 도 1을 참조할 것이다. 비록 이 특정 이미지가 육상 풍력 터빈을 묘사하고 있지만, 해상 풍력 터빈에서도 동등한 특징들이 발견될 것이라는 점이 이해될 것이다. 또한, 상기 풍력 터빈은 '수평축'으로 지칭되지만, 당업자에게는 실제적인 목적을 위해 그 축은 일반적으로 강풍의 경우에 로터 블레이드들과 풍력 터빈 타워 사이의 접촉을 방지하기 위해 약간 기울어져 있음이 이해될 것이다.

상기 풍력 터빈(1)은 타워(2), 요(yaw) 시스템에 의해 상기 타워(2)의 상단부에 회전 가능하게 결합된 나셀(nacelle)(4), 상기 나셀(4)에 장착된 로터 허브(rotor hub)(8), 및 상기 로터 허브(8)에 결합된 복수의 풍력 터빈 로터 블레이드들(10)을 포함한다. 상기 나셀(4)과 로터 블레이드들(10)은 상기 요 시스템에 의해 회전되어 바람의 방향으로 향하게 된다.

상기 나셀(4)은 발전기, 기어박스, 및 로터 브레이크 조립체(rotor brake assembly)뿐만 아니라 바람의 기계적 에너지를 그리드에 제공하기 위한 전기 에너지로 변환하는 컨버터 장비를 포함하여 풍력 터빈의 많은 기능적 구성요소들을 수용한다. 도 2는 상기 나셀(4) 내부의 레이아웃의 예를 도시하며, 이 레이아웃은 메인 베어링 하우징(20)을 통해 연장되는 메인 샤프트(26), 기어박스(22), 및 발전기(24)를 포함한다. 상기 메인 샤프트(26)는 로터(8)에 연결되어 로터(8)에 의해 구동되며 기어박스(22)에 입력 구동력을 제공한다. 이러한 구성요소들은 집합적으로 풍력 터빈의 파워트레인(powertrain)으로 간주될 수 있다. 상기 기어박스(22)는 내부의 기어들(미도시)을 통해 저속 메인 샤프트의 회전 속도를 증가시켜 기어박스 출력 샤프트를 구동시킨다. 그러면, 상기 기어박스 출력 샤프트는 발전기(24)를 구동시키고, 이 발전기(24)는 기어박스 출력 샤프트의 회전을 전기로 변환한다. 상기 발전기(24)에 의해 생성된 전기는 적절한 소비자, 예를 들어 전기 그리드 분배 시스템에 공급되기 전에 요구에 따라 다른 구성요소들(미도시)에 의해 변환될 수 있다.

상기 기어박스(22)와 발전기(24)는 통합된 유닛으로서 함께 결합될 수 있다. 도 3은 상기 발전기(24)를 더 상세하게 보여준다. 먼저 상기 기어박스(22)를 참조하면, 기어박스 하우징은 도시된 실시예에서 사용되는 특정 유형의 기어박스, 즉 유성 기어박스(epicyclic gearbox)로 인해 일반적으로 원통형 형태이다. 당업자가 알 수 있듯이, 유성 기어박스는 중심 태양 기어 둘레에 배치된 일련의 유성 기어들을 포함하며, 이들은 원형의 링 기어 내부에 집합적으로 배치된다. 상기 기어박스의 일반적인 구성은 입력 샤프트와 출력 샤프트가 공통 축에 배치된 구성이다. 상기 링 기어, 유성 기어, 및 태양 기어들 사이의 톱니 수의 비율은 기어박스의 기어비(gear ratio)를 결정한다. 명확성을 위해, 상기 기어박스는 본 발명의 주된 주제가 아니기 때문에 기어박스의 세밀한 세부 사항은 여기에서 더 자세히 설명되지 않을 것이다. 현재 유성 기어박스가 풍력 터빈 나셀의 범위에 맞는 명쾌한 해법을 제공하는 것으로 예상되지만, 다른 기어박스 구성도 사용될 수 있다고만 해도 충분할 것이다. 이러한 유성 기어박스는 하나 이상의 유성 기어 단, 예를 들어 1개, 2개 또는 3개의 유성 기어 단들(epicyclic gear stages)을 포함할 수 있다.

도 3의 절개도뿐만 아니라 도 4 및 5를 참조하면, 상기 발전기(24)는 내부 회전자 조립체(32)를 둘러싸는 외부 고정자 조립체(30)를 가지는 IPM(내부 영구 자석) 전기 기계이다. 상기 고정자 조립체(30)는 고정자 권선들(38), 고정자 코어(40), 및 상기 고정자 권선들(38)과 고정자 코어(40)를 둘러싸서 지지하는 고정자 프레임(미도시)을 포함한다. 그러나, 본 발명은 특정 유형의 고정자에 한정되지 않는다는 점에 유의한다. 특히, 도 3에 도시된 발전기(24)의 내부 구성은 여기에서 본 발명의 적절한 맥락을 제공하기 위해 예로서 제공된다. 도 3 내지 5의 발전기 회전자(32)의 특정 구성은 본 발명의 일부를 형성하지 않으며, 나중에 도 6 내지 11을 참조하여 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발전기 회전자의 구성을 더 잘 이해하기 위해 제공된다.

상기 기어박스(22)는 발전기(24)의 회전자 조립체(32)에 연결되는 출력 샤프트(31)에 의해 발전기(24)에 결합된다. 이와 같이, 상기 기어박스 출력 샤프트(31)의 장축(major axis)은 발전기(24)의 회전 축을 정의한다. 특히, 상기 기어박스는 또한 기어박스 출력 샤프트(31)와 동축으로 정렬된 입력 샤프트(33)를 포함한다. 상기 발전기 회전자 조립체(32)는 도 3에서 발전기(22) 내부에 위치한 상태의 단면으로 도시되어 있지만 도 4와 5에서는 별도로 도시되어 있다.

상기 발전기 회전자 조립체(32)는 구동 단부(drive end)(34)와 비구동 단부(non-drive end)(36)를 가진다. 상기 구동 단부(34)는 기어박스(22)로 향하고, 상기 비구동 단부(36)는 기어박스(22)로부터 멀어지는 방향으로 향한다. 상기 발전기 회전자 조립체(32)의 비구동 단부(36)는 도 4에서 볼 수 있고, 발전기 회전자 조립체(32)의 구동 단부(34)는 도 5에서 볼 수 있다.

상기 발전기 회전자 조립체(32)는, 중공형 중심 영역을 정의하고 회전 축을 중심으로 회전하도록 배치된 원통형 링 구조물(cylindrical ring structure)(40)을 포함한다. 상기 원통형 링 구조물(40)은 영구 자석 패키지들을 수용하는 복수의 고체 원형 회전자 바아들(solid circular rotor bars)(42)을 포함한다. 따라서, 상기 링 구조물(40)은, 사용 시, 발전기의 회전 자기장을 생성하는 역할을 한다. 여기에서, 상기 바아들(42)은 동일한 원주와 두께를 가지는 것으로 도시되어 있지만, 이는 서로 다를 수 있다. 상기 바아들(42)은 회전 축 둘레에 동축으로 배치되어, 조립된 때 바아들(42)의 배치가 중공형 중심 영역을 가진 원통형 구조를 정의한다. 상기 바아들(42)은 각 쌍의 바아들(42) 사이에 갭(gap)이 형성되도록 동일한 거리로 이격된다. 이러한 갭들은 발전기 중심에 제공되는 공기가 회전자 구조물을 통해 흘러서 발전기 회전자 조립체뿐만 아니라 회전자 조립체(32)의 반경방향 외부에 위치하는 부품들을 포함하는 발전기의 다른 부품들을 냉각시킬 수 있도록 한다. 이러한 공기 흐름은 회전자 조립체(32)에 대한 구조 및 지지를 제공하기 위해 중심 허브가 필요하지 않다는 사실에 의해 더욱 향상된다.

상기 원통형 링 구조물(40)은 회전자 지지 프레임(50)에 연결된다. 상기 회전자 지지 프레임(50)은 도 4에 가장 잘 보이는 반경방향 외부 제1 연결 플랜지(52)와 도 5에 가장 잘 보이는 반경방향 내부 제2 연결 플랜지(54)를 포함한다. 상기 제1 연결 플랜지(52)는 상기 바아들(42)을 회전자 지지 프레임(50)에 연결하는 역할을 하므로 '회전자 연결 플랜지'로 간주될 수 있으며, 상기 제2 연결 플랜지(54)는 회전자 지지 프레임(50)을 기어박스 출력 샤프트(31)에 결합하는 역할을 하므로 '기어박스 연결 플랜지'로 간주될 수 있다. 도 5에서, 상기 제2 연결 플랜지(54) 밖으로 수직으로 연장되는 연결 볼트들(56)의 세트를 볼 수 있으며, 이들은 상기 지지 프레임(50)을 기어박스 출력 샤프트(31)에 고정시키기 위해 사용된다.

상기 지지 프레임(50)과 원통형 링 구조물(40)은 복수의 타이 로드들(tie rods)(58)(도 4와 도 5에서는 이들 중 2개만 식별됨)에 의해 함께 연결되며, 이 타이 로드들(58)은 상기 바아들(42)의 각각의 구멍들을 통해 축 방향으로 연장되고 지지 프레임(50)의 회전자 연결 플랜지(52)를 통해 고정된다. 상기 바아들(42)의 패키지를 압축 상태로 배치하기 위해 볼트들과 같은 적절한 기계적 체결구들(fasteners)이 상기 타이 로드들(58) 각각의 말단부들에 제공되어 조여짐으로써, 상기 원통형 링 구조물(40)을 지지 프레임(50)에 통합된 유닛으로서 단단히 고정시킨다.

상기 회전자 연결 플랜지(52)와 기어박스 연결 플랜지(54)는 축방향으로 향하는 표면들이고, 평행하지만 회전자 축을 따라 서로 이격된 각각의 평면들에서 연장된다는 점에 유의한다. 이러한 점에서, 상기 기어박스 연결 플랜지(54)는 원통형 링 구조물에 의해 정의된 중공형 내부 영역으로 다소 연장된다. 더욱이, 상기 기어박스 연결 플랜지(54)의 원주는 회전자 연결 플랜지(52)보다 작다.

상기 지지 프레임(50)은 회전자 연결 플랜지(52)와 기어박스 연결 플랜지(54) 사이에서 연장되는 전이 섹션(transition section)(60)을 더 포함한다. 상기 전이 섹션(60)은 일반적으로 원뿔대형(frustoconical)이고 회전자 축에 대해 가파른 각도로 연장된다. 여기에 도시된 바와 같이, 상기 전이 섹션(60)은 회전자 축에 대해 대략 70 내지 80도의 각도를 형성한다. 다시 말해서, 상기 전이 섹션(60)은 대략 140도 내지 160도의 원뿔 각도를 가진다.

상기 발전기가 조립된 때, 상기 발전기 회전자 조립체(32)는 외부 고정자(30)에 의해 둘러싸인다. 결국, 상기 회전자 조립체(32)와 고정자(30)는 둘 다 발전기 하우징 또는 캐비닛(68)에 의해 둘러싸이며, 이는 도 3에 의해 가장 잘 이해될 수 있다.

전술한 바와 같은 발전기 회전자 조립체(32)의 알려진 구성을 참조하면, 이 구성은 발전기 설계 및 효율성 측면에서 다양한 이점들을 제공하지만, 도전 과제들도 제시한다는 점을 이해해야 한다. 예를 들어, 상기 발전기의 내부 접근이 제한되어 유지보수 기술자들이 내부 구성요소들을 점검하고, 필요한 경우 개선 조치를 취하기 위해 발전기의 내부에 접근하는 것이 문제가 된다.

본 발명의 실시예들은 이러한 문제들을 해결하는 발전기 회전자 조립체의 개선된 구성을 포함한다. 이제 나머지 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예가 설명될 것이다.

도시된 실시예는 위에서 논의된 발전기 회전자 조립체(32)의 공지된 구성과 기능적으로 동등한 발전기 회전자 조립체(70)를 제공한다. 그러나, 본 논의에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 몇몇의 유리한 양태들을 제공한다.

도 6은 발전기 하우징 또는 '캐비닛'(81)의 주위 구성요소들과 관련된 부분 개략도에서 발전기 회전자 조립체(70)를 도시하는 반면, 도 7 내지 9는 발전기 캐비닛(81)으로부터 분리된 발전기 회전자 조립체(70)를 도시한다. 이러한 점에서, 도시된 실시예의 발전기 회전자 조립체(70)는 이전에 논의된 것과 많은 유사점들을 공유하므로 여기에서는 차이점들에 대해서만 초점을 맞추게 된다는 점에 유의해야 한다.

넓은 의미에서, 상기 발전기 회전자 조립체(70)는, 자석 캐리어(magnet carrier)로서의 역할을 함으로써 사용 시에 회전 자기장을 생성하는 원통형 필드 구조물(cylindrical field structure)(74)을 지지하는 회전자 지지 프레임(72)을 포함한다. 상기 원통형 필드 구조물(74)의 구성은 도 3 내지 5를 참조하여 설명한 것과 유사하므로, 이 조립체에 대한 더 상세한 설명은 생략될 것이다.

상기 발전기 회전자 조립체(70)는 구동 단부(drive end)(76)와 비구동 단부(non-drive end)(78)를 포함한다. 상기 구동 단부(76)는 기어박스(22)의 출력 구동 샤프트(77)에 연결 가능하고, 상기 비구동 단부(78)는 기어박스(22)로부터 멀리 떨어져 있다. 사실상, 상기 발전기 회전자 조립체(70)는 비구동 단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되지 않기 때문에 캔틸레버 방식으로 기어박스 출력 샤프트(77)로부터 회전 가능하게 매달린 것으로 간주될 수 있다.

본질적으로, 상기 회전자 지지 프레임(72)은 기어박스 출력 샤프트(77)를 원통형 필드 구조물(74)에 결합시키는 수단을 제공한다. 이를 위해, 상기 회전자 지지 프레임(72)은 기어박스 연결 플랜지(80)와 회전자 연결 플랜지(82)를 포함한다.

상기 기어박스 연결 플랜지(80)와 회전자 연결 플랜지(82)는 둘 다 발전기 회전자 조립체(70)의 회전 축(R)에 대해 수직으로 배향되고 서로에 대해 그 축을 따라 이격된 축방향으로 향하는 표면들이다. 따라서, 상기 플랜지들(80, 82) 둘 다 도시된 실시예에서 회전 축(R)에 대해 수직인 평면에서 연장된다.

상기 기어박스 연결 플랜지(80)는 환형 고정 슬롯 장치(annular fixing slot arrangement)(84)를 포함하며, 이를 통해 회전자 지지 프레임(70)이 적절한 볼트들의 세트(미도시)에 의해 기어박스 출력 샤프트(77)에 연결될 수 있음을 의미한다. 따라서, 상기 고정 슬롯 장치(84)는 도 6에 "D1"로 표시된 제1 피치원 직경(pitch circle diameter)을 정의한다.

상기 회전자 연결 플랜지(82)는 기어박스 연결 플랜지(80)와 동축이고 더 큰 직경을 가진다. 상기 회전자 연결 플랜지(82)는 이전 실시예에서와 같이 원통형 필드 구조물(74)의 개별 바아들(bars)을 통해 연장된 원주 방향으로 이격된 복수의 타이 로드들(88)를 포함하는 타이 로드 시스템(86)에 의해 원통형 필드 구조물(74)에 고정된다. 따라서, 타이 로드들(88)의 원형 배치는 도 6에 D2로 표시된 제2 피치원 직경을 정의한다. 도시된 바와 같이, 제1 피치원 직경은 제2 피치원 직경(D2)보다 작다. 도시된 실시예에서, 제1 피치원 직경(D1)은 제2 피치원 직경(D2)의 대략 30%이다.

편리하게는, 상기 타이 로드 시스템(86)은 원통형 필드 구조물(74)의 회전 균형을 조절하기 위한 밸런싱 수단(balancing means)을 포함한다. 상기 밸런싱 수단은 회전자 연결 플랜지(82)와 타이 로드 체결구(fastener)(89), 예컨대 육각형 너트 사이에 끼워질 수 있는 끼움쇠들(shims) 또는 와셔들을 추가함으로써 달성될 수 있다. 상기 타이 로드들(88)의 장력은 원통형 구조물(74)에 압축력을 가하는 각각의 체결구(89)의 적절한 회전에 의해 달성될 수 있는 반면, 회전 균형의 조절은 최적의 회전 균형이 얻어질 때까지 타이 로드들(88)의 어레이 주위에 밸런싱 끼움쇠들을 추가하거나 제거함으로써 달성될 수 있다.

전이 섹션(transition section)(90)은 기어박스 연결 플랜지(80)와 회전자 연결 플랜지(82) 사이에서 연장된다. 상기 전이 섹션(90)의 기능은 회전자 연결 플랜지(82)와 기어박스 연결 플랜지(80)를 이격된 관계로 유지하며 구조물을 통해 양호한 공기 흐름을 촉진하면서 회전자 지지 프레임(72)에 강성을 제공하는 것이다.

도면들로부터 쉽게 볼 수 있는 바와 같이, 상기 전이 섹션(90)은 2개의 주된 부분들, 즉 제1 원뿔대형(frustoconical) 부분(92)과 제2 축방향으로 향하는 표면 부분(94)을 포함한다. 상기 원뿔대형 부분(92)은 회전자 연결 플랜지(82)에 근접해 있고, 상기 축방향으로 향하는 표면 부분(94)은 기어박스 연결 플랜지(80)에 근접해 있다.

상기 원뿔대형 부분(92)은 복수의 영역들(96)(명확성을 위해, 도면들에서 이들 모두에 참조부호가 붙어 있지는 않음)을 포함하며, 이 영역들(96)은 회전 축에 대해 얕은 각도로 배향되기 때문에 비교적 평평하다. 상기 영역들(96) 각각이 회전 축에 대해 비교적 얕은 각도로 축 방향으로 연장되기 때문에, 이들은 회전자 지지 프레임(72) 내부에 유지보수 기술자를 지지하기에 적합한 영역을 제공한다. 따라서, 상기 영역들(96) 각각은 디딤 영역(stepping region)으로 간주될 수 있다. 도시된 실시예에서, 총 9개의 디딤 영역들(96)이 있다.

상기 디딤 영역들(96) 각각은 보강 리브(rib) 또는 웹(web)(98)에 의해 이웃 영역들로부터 구분된다. 상기 보강 리브들(98)은 전이 섹션의 강성에 기여한다. 여기에서, 상기 디딤 영역들(96)은 비교적 얇은 플레이트형 섹션들로서 구현된다.

이러한 점에서, 도시된 실시예가 복수의 디딤 영역들(96)을 포함하더라도, 이는 필수적인 것은 아니며, 대신에 전이 섹션(90)은 임의의 수의 디딤 영역들을 정의할 수 있고, 이는 전이 섹션(90) 주위의 원주 방향으로 실질적으로 중단 없이 연장되는 만곡된 표면을 정의하는 단일의 연속적인 디딤 영역만을 포함한다는 것을 이해해야 한다.

도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 디딤 영역들(96)은 회전자 지지 프레임(72)에 의해, 따라서 발전기 캐비닛(81)에 의해 둘러싸인 내부 챔버(97) 내부의 유지보수 기술자를 지지하기에 충분히 평평하고 유익하게 안정적인 표면 또는 플랫폼을 제공한다. 이러한 양태는 또한 회전자 지지 프레임의 다양한 다른 양태들, 특히 내부 치수들에 의해 이점을 얻는다. 예를 들어, 상기 회전자 연결 플랜지의 내경은 1.8m보다 크고, 2.0m보다 클 수도 있으며, 심지어 2.2m보다 클 수도 있다. 이는 상기 회전자 지지 프레임(72) 내부의 유지보수 기술자에게 적합한 헤드룸(headroom)을 제공한다. 이러한 양태는, 회전 축에 대해 훨씬 더 가파른 각도를 형성하여 회전자 조립체 내부의 공간의 크기를 제한하는 도 3 내지 도 5의 전이 섹션(60)을 관찰함으로써 더 잘 이해될 수 있다. 더욱이, 상기 전이 섹션(60)에 의해 제공되는 가파른 표면에는 유지보수 기술자가 편안하거나 안전하게 서 있는 것이 불가능할 것이다.

상기 회전자 지지 프레임(72)의 추가적인 유리한 양태는 회전자 연결 플랜지(82)와 기어박스 연결 플랜지(80) 사이의 축방향 치수이다. 도시된 실시예에서, 'A'(도 6 참조)로 표시된 치수는 회전자 연결 플랜지(82)와 기어박스 연결 플랜지(80) 사이의 회전 축을 따른 길이를 나타낸다. 유지보수 기술자를 내부에 완전히 수용하기 위해서는, 회전자 지지 프레임(72)의 내부 챔버(97) 내에 유용한 깊이를 제공하도록 상기 치수(A)가 0.5m보다 큰 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 치수(A)는 0.6m보다 크다.

상기 회전자 지지 프레임(72)의 내부 챔버(97) 내의 깊이는 또한 디딤 영역들(96)의 얕은 각도에 의한 이점을 가진다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 디딤 영역들(96)은 회전 축과 평행한 선에 대해 30도보다 작은 각도를 형성한다. 이 각도는 도 6에서 'B'로 표시된다. 다른 방식으로 표현하면, 상기 전이 섹션(90)의 부분은 60도보다 작은 원뿔 각도를 정의한다. 상기 원뿔대형 부분이 회전자 축(R)과 형성하는 얕은 각도는 원통형 필드 구조물(74)의 내부 챔버(97)의 깊이에 기여한다.

위에서 논의된 바와 같이, 상기 회전자 지지 프레임(70)의 내부 용적(97)의 내부 치수들, 내경 및 깊이 'A'로 인해, 유지보수 기술자가 그 내부로 올라갈 수 있고 다양한 구성요소들 및 발전기와 관련된 다른 구성요소들에 접근할 수 있다. 이는 발전기의 유지보수성이 상당히 향상된다는 것을 의미하기 때문에 중요한 이점이 된다.

상기 전이 섹션(90)은 디딤 영역(96)을 정의할 뿐만 아니라, 축방향으로 향하는 표면 부분(axial-facing surface portion)(94)을 더 포함한다. 상기 축방향으로 향하는 표면 부분(94)은, 전이 섹션(90)의 외부 표면이 회전 축(R)에 대해 실질적으로 수직인 평평한 단부면을 제공하도록 대략 90도로 방향 전환됨에 따라 전이 섹션(90)의 구동 단부(76)를 정의한다. 유리하게는, 상기 보강 리브들(98)은 디딤 영역들(96)과 축방향으로 향하는 표면 부분(94) 사이에 걸쳐 회전 축과 정렬된 방향으로 디딤 영역들(96)을 따라 연장된다.

상기 축방향으로 향하는 표면 부분(94)에는 축방향으로 향하는 표면 부분(94)의 깊이를 관통하는 접근 구멍들(access apertures)(100)의 어레이가 제공된다.

상기 접근 구멍들(100)은 본 실시예에서 원형 어레이로 배치되고 각도적으로 등간격으로 배치된다. 도시된 실시예에서, 디딤 영역(96) 당 하나의 구성으로 배치된 총 9개의 접근 구멍들(100)이 있다. 상기 접근 구멍들(100)의 원형 어레이는 디딤 영역(96)의 반경방향 안쪽에 있고, 기어박스 연결 플랜지(80)의 반경방향 바깥쪽에 있다. 이러한 의미에서, 이는 반경방향으로 기어박스 연결 플랜지(80)와 디딤 영역들(96) 사이에 위치하는 것으로 간주될 수 있다.

상기 접근 구멍들(100)은 회전자 지지 프레임(72)을 통한 접근을 허용하므로 유지보수 기술자는 예를 들어 베어링 센서들(온도 센서 및 가속도계), 회전 인코더와 같은 기어박스 출력 샤프트의 구성요소들을 모니터링하는 것과 같은 다양한 작업들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 접근 구멍들은 유지보수 기술자가 상기 구멍들 중 하나를 통해 손을 뻗어 필요한 거리까지 도달할 수 있도록 적절한 단면적을 가져야 한다. 이를 위해, 상기 접근 구멍들 각각은 적어도 100cm²의 개방 면적을 제공해야 할 것으로 예상된다. 선택적으로, 적어도 200cm²와 같은 더 큰 크기는 상기 구멍을 통해 향상된 가시성을 허용하면서 면적을 통해 더 넓은 도달 범위를 제공할 수 있기 때문에 이점들을 가질 것이다.

상기 회전자 지지 프레임(70)은 기어박스 출력 샤프트와 원통형 필드 구조물(74) 사이를 연결하고 기어박스 출력 샤프트로부터 원통형 필드 구조물(74)로 구동력을 전달하는 단일 구성요소로서 기능하지만, 편리하게는 도시된 실시예에서 상기 회전자 지지 프레임(72)은 여기에서 각각 참조번호 102와 104로 표시된 적어도 제1 및 제2 구성요소들을 포함한다. 선택적으로, 상기 구성요소들은 예를 들어 적절한 등급의 강철로 주조될 수 있다. 상기 제1 구성요소(102)는 제2 구성요소의 반경방향 안쪽에 있으며, 상기 구성요소들 둘 다 원통형 필드 구조물(74)을 위한 허브로서 함께 기능한다. 따라서, 상기 제1 구성요소(102)는 "내부 허브 구성요소"(102)로 간주될 수 있고, 상기 제2 구성요소(104)는 "외부 허브 구성 요소"(104)로 간주될 수 있다.

도면들에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 기어박스 연결 플랜지(80)는 상기 내부 허브 구성요소(102)의 일부이고, 상기 전이 섹션(90)과 회전자 연결 플랜지(82)를 정의하는 외부 허브 구성요소(104)와는 별개이다. 상기 2개의 구성요소들(102, 104)은 접근 구멍들(100)의 반경방향 바깥쪽에 있는 볼트들의 원형 어레이(106)에서 연결된다. 특히, 상기 원형 어레이(106)는 도 6에서 D3으로 표시된 피치원 직경을 가진다. 상기 원형 어레이(106)의 피치원 직경(D3)은 고정 어레이(84)의 피치원 직경(D1)보다 크다. 이러한 방식으로 적어도 2개의 구성요소들로부터 회전자 지지 프레임(72)을 제조하는 것은 제조상의 이점을 제공한다. 또한, 이러한 구조는 발전기와 관련된 구성요소들에 대한 편리한 접근을 가능하게 한다. 예를 들어, 상기 회전자 조립체(70)가 회전 및 반경 방향 이동에 대해 잠긴 상태에서, 회전자 지지 프레임(72)으로부터 내부 허브 구성요소(102)의 분해가 가능하다. 따라서, 상기 내부 허브 구성요소(102)는 회전자 지지 프레임(72)을 기어박스 출력 샤프트(77)에 연결하는 볼트들의 원형 어레이(84)를 제거함으로써 기어박스로부터 제거될 수 있으며, 이는 발전기를 완전히 분해할 필요 없이 기어박스(22)와 관련된 베어링 카세트(미도시)의 접근, 유지보수 및 제거/교체를 허용한다.

상기 회전자 지지 프레임(72)은 연장 부분(110)을 더 포함한다. 상기 연장 부분(110)은 회전자 연결 플랜지(82)의 비구동측의 외부 가장자리로부터 연장되고 원통형이다. 상기 연장 부분(110)의 축방향 치수는 원통형 필드 구조물(74)의 축방향 길이의 대략 절반이다. 도시된 실시예에서, 상기 연장 부분(110)은 회전자 연결 플랜지(82)의 외경과 대략 동일한 직경을 가지는 얇은 벽의 원통형 형태를 취한다.

상기 연장 부분(110)의 비구동 단부는 또한 하나 이상의 구동 모터들(114)이 맞물리는 링 기어(112)를 지지한다. 여기에서, 상기 링 기어(112)는 볼트 링(111)에서 연장 부분(110)에 볼트 체결된 것으로 도시된다. 상기 링 기어(112)와 구동 모터들(114)은 유지보수 중에 발전기 회전자 조립체(70)의 회전 방향을 제어할 수 있는 수단을 제공한다. 예를 들어, 유지보수 기술자는 발전기의 특정 부분에 접근할 필요가 있으며, 이는 발전기가 특정 위치로 회전될 것을 요구할 것이다. 상기 링 기어(112)와 구동 모터들(114)은 또한 발전기 회전자 조립체(70)를 통해 기어박스와 메인 샤프트의 회전을 초래하는 수단을 제공한다. 따라서, 상기 연장 부분(110)의 축방향 치수는 링 기어(112)의 요구되는 위치에 기초하여 적어도 부분적으로 결정되는 것으로 간주될 수 있다. 도시된 실시예에서, 상기 연장 부분(110)에는 또한 복수의 공기 흐름 구멍들(115)이 형성된다. 상기 공기 흐름 구멍들(115)은 원칙적으로 임의의 형태를 취할 수 있지만, 여기에서 도시된 바와 같이 연장 부분(110) 주위에 원주 방향으로 분포되어 공기가 방사상으로 바깥쪽 방향으로 흐르도록 허용하는 복수의 구멍들(115)이 있다. 상기 공기 흐름 구멍들(115)은 완전히 개방되거나 또는 파편이나 헐거워진 부품들이 구멍들(115)을 통과할 수 없도록 보장하기 위해 그릴(grill)과 같은 천공된 덮개를 갖추도록 구성될 수 있다. 상기 연장 부분(110)에 형성된 공기 흐름 구멍들(115)에 추가하여, 상기 회전자 지지 프레임(72)에는 또한 제1 세트의 공기 흐름 구멍들(115)에 비해 반경방향 안쪽 위치에 위치하는 제2 세트의 공기 흐름 구멍들(116)(도 8과 9에서 가장 잘 볼 수 있음)이 제공된다. 상기 제2 세트의 공기 흐름 구멍들(116)은 전이 섹션(90) 주위에 원주 방향으로 분포되고, 이 실시예에서는 동일한 각도로 이격된다. 보다 구체적으로, 상기 구멍들(116) 각각은 상기 전이 섹션(90)이 회전자 연결 플랜지(82) 내로 급격하게 굽혀지는 곳인 엘보우(elbow)에 위치한다. 각각의 구멍(116)은 또한 각각의 구멍(116)으로부터 전이 섹션(90)을 따라 축 방향으로 짧은 거리로 연장되는 관련된 가이드 채널(117)을 특징으로 포함한다. 상기 가이드 채널들(117)은 전이 섹션(90)의 표면에 리세스들(recesses) 또는 노치들(notches)로서 형성된다. 상기 제2 공기 흐름 구멍들(116)의 수는 중요하지 않지만, 도시된 실시예에서는 각각의 디딤 영역(96)에 대해 2개의 구멍들(116)이 있다. 상기 제2 세트의 공기 흐름 구멍들(116)은 접근 구멍들(100)에 비해 반경방향 바깥쪽 위치에 있다는 점에 유의해야 한다. 상기 두 세트의 구멍들(100, 116) 모두 공기 흐름의 이점들을 제공한다. 그러나, 두 세트의 구멍들(100, 106)을 이격된 반경 방향 위치들에 제공하는 것은 회전자 지지 프레임을 통과하는 보다 균일한 공기의 흐름을 촉진시킨다.

상기 연장 부분(110)은 또한 상기 볼트 링(111)에 고정되고 이에 따라 링 기어(112)에 대해 반경방향 바깥쪽 위치에 있는 브레이크 디스크(brake disc)(118)를 지지한다. 상기 브레이크 디스크(118)는 발전기 서비스 캐비닛(81)에 장착되어 있으며 도 10에서 가장 잘 볼 수 있는 브레이크 액추에이터들(119)의 세트에 의해 작동된다.

위의 논의로부터, 도시된 실시예들의 발전기 회전자 조립체의 다양한 양태들의 구성은 발전기의 다양한 구성요소들, 특히 발전기 회전자 조립체의 유지보수성을 향상시킨다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 회전자 지지 프레임(72)의 내부 용적의 치수들은 유지보수 기술자가 발전기 내부에 접근할 수 있음을 의미한다. 이는 다음의 목적들 중 적어도 하나에 대해 유용할 수 있다. 먼저, 상기 타이 로드 시스템(86), 관련된 조임 너트들(89), 및 균형 조절 질량체들(87)에 대해 360도 접근이 허용되므로, 기술자는 발전기 내부의 단일 위치에서 회전자 지지 프레임(72)의 전체 원주 둘레의 이러한 구성요소들에 적절한 조절을 적용할 수 있다. 이는 기계의 임의의 분해 없이도 신속하게 조절이 수행될 수 있기 때문에 상당한 이점을 부여한다. 또한, 발전기 내부의 기술자는 기어박스 연결 플랜지(80)를 전이 섹션(90)에 연결하는 볼트들의 원형 어레이(106)에 360도 접근할 수 있고, 회전자 지지 프레임(72)을 기어박스 출력 샤프트에 연결하는 볼트들의 원형 어레이(84)에도 360도 접근할 수 있으며, 이는 이러한 볼트 연결부들의 검사가 신속하게 수행될 수 있도록 하고, 이는 유지보수 검사 과정 중에 상당한 이점이 된다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이, 이는 기어박스 샤프트(77)에 대한 접근이 달성되도록 내부 허브 구성요소(102)가 제거될 수 있게 하여, 베어링 카세트의 제거 및 교체를 허용한다. 또한, 발전기 내부의 상당한 공간은 기술자에게 링 기어(112)와 연장 부분(110) 사이의 볼트 연결부에 대한 360도 접근을 허용하며; 그리고 링 기어(112)에 맞물리는 구동 모터들(114)에 대해서도 유사한 접근성을 허용한다. 도면들에 도시되고 언급된 다양한 구성요소들에 추가하여, 상기 접근 구멍들(100)과 회전자 지지 프레임(72)의 일반적인 구성은 다른 내부 발전기 구성요소들, 예를 들어 유지보수 중에 반경방향 움직임에 대해 회전자를 잠그기 위해 제공되는 반경방향 회전자 잠금 시스템, 축방향 움직임에 대해 회전자를 잠그기 위해 제공되는 축방향 회전자 잠금 시스템, 표류 전류 보호 시스템, 기어박스 출력 샤프트에 제공될 수 있는 회전 인코더들, 기어박스 출력 샤프트와 다른 위치들에 위치할 수 있는 가속도계와 온도 센서들과 같은 다른 센서 시스템들, 유지보수 중에 회전자에 제동력을 가하기 위해 제공되는 브레이크 디스크 구성요소들, 및 회전자 허브 내에 위치하는 유압 피칭 시스템(hydraulic pitching system)에 유압 및/또는 전력을 제공하기 위해 파워 트레인 조립체의 중심을 통해 연장되는 피치 튜브 구성요소들에 대해 적절한 밀봉을 제공하기 위해 제공되는 피치 튜브 밀봉 부품들에 대한 접근을 용이하게 한다는 것도 이해되어야 한다.

전체적으로 고려할 때, 상기 회전자 지지 프레임(72)의 구성은 다양한 유지보수 활동을 수행할 수 있는 사람에게 접근을 허용하기 위해 유리한 크기와 형상을 가진 비교적 개방된 용적을 제공한다. 따라서, 그 용적은 서비스 직원을 수용할 수 있는 크기와 형상을 가진 서비스 룸을 발전기 내부에 형성하도록 고려될 수 있다. 이는 다양한 구성요소들에 대한 접근이 오직 발전기 외부에서만 달성되거나 내부 구성요소들의 상대적 위치로 인해 발전기 내부로부터의 접근이 제한되는 공지된 접근법들과 대조된다.

유익하게도, 상기 발전기 회전자 조립체(70) 내부의 개방된 용적은 필요할 때 유지보수 인력의 접근을 여전히 허용하면서도 보다 보호적인 환경을 제공하도록 밀폐될 수 있다. 도 11a와 11b에 도시된 바와 같이, 상기 발전기 서비스 캐비닛(81)의 후면에는 도어 또는 해치와 같은 폐쇄장치(closure)(120)가 제공될 수 있다. 상기 폐쇄장치(120)는 발전기 회전자 조립체(70)가 수용된 내부 챔버로의 발전기 캐비닛(81)의 개구부(121)를 덮는 단일의 도어 패널일 수 있다. 대안으로서, 상기 폐쇄장치(120)는 복수의 패널들을 포함할 수 있다. 도면들에 도시된 바와 같이, 상기 폐쇄장치(120)는 2개의 도어 패널들(122, 124)를 포함한다. 이러한 도어 패널들(122, 124)은 개방을 허용하는 임의의 적절한 방식으로 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 도어 패널들(122, 124)은 발전기 내부에 접근이 요구될 때 상기 패널들 중 하나 또는 둘 다 캐비닛 개구부로부터 들어올려질 수 있도록 하는 고정 시스템(fastening system)에 의해 장착될 수 있다. 대안으로서, 상기 도어 패널들(122, 124) 중 하나 또는 둘 다 발전기 서비스 캐비닛(81)에 연결된 상태로 유지되지만 필요한 경우 접근을 허용하기 위해 이동될 수 있도록 힌지 결합될 수 있다. 도 11b는 힌지 고정장치를 가진 도어 패널들(124) 중 하나를 도시하며, 다른 도어 패널(122)도 이러한 고정장치를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

유익하게도, 상기 폐쇄장치(120)는 발전기의 내부 용적을 둘러싸며, 이는 내부 환경이 발전기가 설치된 나셀의 전반적인 내부로부터 분리된다는 것을 의미한다.

상기 폐쇄장치(120)는 서비스의 목적을 위해 발전기의 내부 용적 내부로의 단일 서비스 진입 지점을 제공할 수 있다는 점에서 추가적인 이점을 달성한다. 이는 상기 폐쇄장치가 서비스를 위한 제어되는 진입을 허용하는 단일의 안전 메커니즘으로 구현될 수 있다는 것을 의미한다. 상기 안전 메커니즘은 키패드(keypad), 지문 스캐너, 또는 다른 접근 제어 기술을 통해 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 폐쇄장치를 통한 접근은 상기 안전 메커니즘이 하나 이상의 다른 안전 조치들 또는 인터록들(interlocks)이 해결되었음을 검출한 때에만, 예를 들어 회전자가 정지되도록 잠기고, 발전기의 내부에 접근하는 서비스 직원과 관련된 전기적 위험들이 없도록 적절한 전기 시스템이 비활성화된 것을 검출한 때에만 허용될 것이다.

상기 발전기 내부의 내부 용적은 충분한 공간을 가진 서비스 룸으로서 제공되기 때문에, 위에서 논의된 바와 같이, 그 영역은 발전기와 관련된 다수의 구조물들과 시스템들에 접근할 수 있는 전용 작업 공간으로서 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 서비스 룸 내에는 바닥 덮개가 설치될 수 있으며, 이에 의해 떨어진 물품들을 수거하고 발전기 내부의 헐거워진 구성요소들의 위험을 방지할 수 있다. 또한, 상기 폐쇄장치(120)에 의해 서비스 룸의 폐쇄된 환경은 서비스 룸으로부터 접근 가능한 영역들이 가능한 한 청결한 상태로 유지될 수 있음을 의미하며, 이는 나셀의 범위가 충분히 청결하도록 요구하는 것보다 작은 규모로 달성하기가 더 쉽다.

첨부된 청구항들에서 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 위에서 설명된 특정 예들에 대해 많은 수정들이 이루어질 수 있다. 하나의 실시예의 특징들은 이러한 실시예에 대한 추가 또는 대체로서 다른 실시예들에서도 사용될 수 있다.

Claims (17)

1. 풍력 터빈용 전력 발전기(24)에 결합된 기어박스(22)를 포함하는 풍력 터빈 파워트레인 조립체(wind turbine powertrain assembly)로서,
   상기 전력 발전기(24)는 반경방향 바깥쪽 위치에 있는 고정자(38)와 반경방향 안쪽 위치에 있는 회전자(70)를 포함하며, 상기 회전자는 발전기 회전자 축(R)을 중심으로 회전하도록 구성된 원통형 필드 구조물(cylindrical field structure)(74)을 포함하고, 상기 회전자는 중공형 중심 부분을 형성하도록 구성되며,
   상기 회전자는 상기 원통형 필드 구조물에 연결되어 상기 원통형 필드 구조물을 구조적으로 지지하는 회전자 지지 프레임(72)을 더 포함하고,
   상기 회전자 지지 프레임은:
   상기 원통형 필드 구조물에 상기 회전자 지지 프레임을 부착시키는 회전자 연결 플랜지(82),
   상기 회전자 지지 프레임을 상기 기어박스의 출력 구동 샤프트(77)에 연결하는 기어박스 연결 플랜지(80), 및
   상기 회전자 연결 플랜지(82)와 상기 기어박스 연결 플랜지(80) 사이에서 연장되는 전이 섹션(transition section)(90)을 포함하며,
   상기 전이 섹션(90)은 하나 이상의 디딤 영역들(stepping regions)(96)에 의해 적어도 부분적으로 정의되고, 상기 디딤 영역(96) 또는 각각의 디딤 영역(96)은 회전자 축에 대해 30도보다 작은 각도로 기울어진 표면을 정의하도록 형성되는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 디딤 영역(96) 또는 각각의 디딤 영역(96)은 회전자 축 주위로 연장되는 원주 방향으로 연장된 디딤 표면을 제공하는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
3. 전기한 항들 중 어느 한 한에 있어서,
   상기 풍력 터빈 파워트레인 조립체는 복수의 분리된 디딤 영역들(96)을 포함하는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 분리된 디딤 영역들(96)은 각각의 보강 리브들(98)에 의해 분리되는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
5. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전이 섹션(90)은 축방향으로 향하는 단부 표면(axially-facing end surface)(94)을 더 포함하는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
6. 제5항에 있어서,
   상기 축방향으로 향하는 단부 표면(94)은 회전자 축(R)의 방향을 따라 상기 기어박스 연결 플랜지(80)와 일반적으로 정렬되는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 하나 이상의 디딤 영역들(96)은, 회전자 축(R)의 방향을 따라, 상기 축방향으로 향하는 단부 표면(94)과 상기 회전자 연결 플랜지(82) 사이에 위치하는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
8. 제5항 내지 제7항에 있어서,
   상기 축방향으로 향하는 단부 표면(94)은 복수의 접근 구멍들(access apertures)(100)을 포함하는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
9. 제8항에 있어서,
   상기 복수의 접근 구멍들(100) 각각은 적어도 100cm², 바람직하게는 적어도 200cm²의 개방 면적을 가지는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
10. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어박스 연결 플랜지(80)와 상기 회전자 연결 플랜지(82) 사이의 회전 축을 따른 거리(A)는 상기 회전자 연결 플랜지(82)의 내경의 20% 내지 60% 사이, 바람직하게는 20% 내지 40% 사이인, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
11. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 연결 플랜지(82)와 상기 전이 섹션(90)은 제1 단일 구성요소(104)를 형성하는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 단일 구성요소(104)는 상기 축방향으로 향하는 단부 표면(94)의 반경방향 안쪽의 볼트 링(bolt ring)(106)에서 상기 기어박스 연결 플랜지(80)에 기계적으로 연결되는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
13. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 파워트레인 조립체는 상기 회전자(70)를 수용하는 발전기 서비스 캐비닛(81)을 더 포함하는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
14. 제13항에 있어서,
    상기 발전기 서비스 캐비닛(81)은 기어박스 하우징에 연결되는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 발전기 서비스 캐비닛(81)은 상기 회전자(70)를 수용하는 내부 챔버를 형성하며, 상기 발전기 서비스 캐비닛(81)에는 상기 발전기 서비스 캐비닛에 형성된, 상기 내부 챔버 내부로의 개구부(121)를 선택적으로 폐쇄하도록 구성된 하나 이상의 폐쇄 요소들(closure elements)(122, 124)이 제공되는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
16. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어박스(22)는 적어도 하나의 유성 기어단(planetary gear stage)을 포함하는, 풍력 터빈 파워트레인 조립체.
17. 전기한 항들 중 어느 한 항에 따른 풍력 터빈 파워트레인 조립체를 포함하는 풍력 터빈.