KR102661519B1 - 풍력 터빈을 위한 발전기에 관한 개선 - Google Patents

Abstract

풍력 터빈을 위한 발전기로서: 발전기 하우징, 반경 방향으로 바깥쪽 위치에 고정자(stator) 및 반경 방향으로 안쪽 위치에 회전자(rotor)를 포함하며, 상기 회전자는 회전축(R) 둘레에 배치되며 중공부를 형성하는 실린더형 링 구조물을 포함한다. 상기 발전기는 상기 발전기 하우징에 부착되며 상기 회전축(R) 둘레로 연장된 회전자 슈라우드(rotor shroud)를 더 포함하며, 상기 회전자 슈라우드는 상기 회전자의 실린더형 링 구조물을 방호하기 위해 상기 회전자의 중공부 내부로 연장된 돔 부분(dome portion)을 포함한다. 유리하게는, 상기 회전자 슈라우드는 공구들과 같은 물체들이 회전자의 구성요소들과 접촉하는 것을 방지하기 위해 발전기의 중공부 내부로 연장된 터널형 표면을 제공한다. 본 발명은 또한 이러한 발전기를 회전자 슈라우드와 조립하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

풍력 터빈을 위한 발전기에 관한 개선

본 발명은 유지 보수 요원에 의해 더 좋게 유지 보수될 수 있도록 구성된 풍력 터빈을 위한 발전기에 관한 것이다.

잘 알려져 있는 바와 같이, 풍력 터빈은 다수의 로터 블레이드들을 가진 로터(rotor)를 사용하여 바람으로부터의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다. 전형적인 수평 축 풍력 터빈(HAWT: Horizontal Axis Wind Turbine)은 타워, 상기 타워 정상부의 나셀(nacelle), 상기 나셀에 장착된 회전 허브 또는 '로터', 및 상기 허브에 결합된 로터 블레이드들(rotor blades)을 포함한다. 상기 나셀은, 예를 들어 발전기, 기어박스, 구동 트레인 및 로터 제동 조립체뿐만 아니라 로터에서의 기계적 에너지를 전력망(grid)에 제공하기 위한 전기 에너지로 변환시키기 위한 변환 장비를 포함하는 풍력 터빈의 많은 기능 요소들을 수용한다. 상기 기어박스는 저속 메인 샤프트(main shaft)의 회전 속도를 설정하고 기어박스 출력 샤프트를 구동시킨다. 상기 기어박스 출력 샤프트는 결국 발전기를 구동시키며, 상기 발전기는 기어박스 출력 샤프트의 회전을 전기로 변환시킨다. 상기 발전기에 의해 발생된 전기는 그 다음에 적절한 소비자, 예를 들어 전력망 분배 시스템으로 공급되기 전에 요구에 따라 변환될 수 있다.

상기 발전기는 시스템 내의 중요한 요소이며, 풍력 터빈 제조자들은 보다 효율적이고, 보다 강건하며, 적합하게 검증된 기술자에 의해 보다 쉽게 유지보수되는 발전기 기술을 발전시키는데 크게 투자하고 있다. 유틸리티 규모의 풍력 터빈들에 사용되는 전기 발전기들은 고전압과 강한 자기장을 발생시키는 매우 크고 무거운 물품이다. 이에 따라, 그들은 업무를 수행할 기술자들에 대해 도전적인 환경을 제시하며, 기술자들의 안전을 보장하기 위해 엄격한 절차들이 수립되어야 하고 준수되어야 한다. 특히, 영구자석 발전기들에서, 금속 공구들은 발전기의 자화된 영역들에 강하게 끌어당겨질 수 있기 때문에, 정지된 발전기 내에 존재하는 강한 자기장은 금속 공구들을 구비한 환경에서의 작업이 요구되는 유지보수 기술자들에 대해 심각한 문제점을 초래할 수 있다.

본 발명은 이러한 배경에 대응하기 위해 고안되었다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 풍력 터빈을 위한 발전기가 제공되며, 상기 발전기는: 발전기 하우징, 반경 방향으로 바깥쪽 위치에 고정자(stator) 및 반경 방향으로 안쪽 위치에 회전자(rotor)를 포함하며, 상기 회전자는 회전축(R) 둘레에 배치되며 중공부를 형성하는 실린더형 링 구조물을 포함한다. 상기 발전기는 상기 발전기 하우징에 부착되며 상기 회전축(R) 둘레로 연장된 회전자 슈라우드(rotor shroud)를 더 포함하며, 상기 회전자 슈라우드는 상기 회전자의 실린더형 링 구조물을 방호하기 위해 상기 회전자의 중공부 내부로 연장된 돔 부분(dome portion)을 포함한다.

유리하게는, 상기 회전자 슈라우드는 공구들과 같은 물체들이 회전자의 구성요소들과 접촉하는 것을 방지하기 위해 발전기의 중공부 내부로 연장된 터널형 표면을 제공한다.

바람직하게는, 상기 회전자 슈라우드는 상기 돔 부분으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 벌려진 플랜지 부분을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 플랜지 부분은 회전자 슈라우드를 발전기 하우징의 적합한 지점에 연결하는데 사용될 수 있으며, 이에 따라 돔 부분을 캔틸레버 방식으로 지지한다.

상기 플랜지 부분은 발전기 하우징에 단순히 접할 수 있지만, 바람직하게는 상기 플랜지 부분은 더욱 강건하고 신뢰성 있는 연결을 보장하기 위해 상기 하우징에 고정된다. 하나의 옵션은, 상기 플랜지 부분을 상기 하우징에 고정시키기 위해 상기 플랜지 부분과 상기 하우징의 각개의 영역들에 겹쳐지는 하나 이상의 고정 브라켓들이 제공되는 것이다. 편리하게는, 이에 따라, 상기 고정 브라켓들은 마모 또는 다른 원인으로 인해 필요할 경우 교체될 수 있다. 보다 구체적으로, 일 실시예에서, 상기 플랜지 부분은 중심 개구를 형성하는 상기 하우징의 환형 플랜지에 고정된다. 이러한 고정 장치는 상기 돔 부분이 상기 중심 개구 내부의 중심에 배치되도록 보장할 수 있다.

상기 회전자 슈라우드는 단일의 구성요소로 제조될 수 있다. 그러나, 유리한 실시예에서, 상기 회전자 슈라우드는 다수의 분리 가능한 섹션들을 포함한다. 이러한 분리 가능한 섹션들은 동일할 수 있다. 이와 같이, 상기 회전자 슈라우드는 제조 및 수송이 더 용이하다.

상기 회전자 슈라우드가 매끈한 반경 방향 안쪽 표면을 형성한다 할지라도, 일 실시예에서, 상기 회전자 슈라우드는 상기 회전자 슈라우드의 반경 방향 안쪽으로 향하는 표면 내에 하나 이상의 채널들을 형성하도록 형상화된다. 이러한 채널들은 누출된 윤활유와 같은 유체를 미리 결정된 유출 지점들로 보내는 역할을 할 수 있다. 추가적으로, 또는 선택적으로, 유체가 슈라우드 외부의 적합한 용기 내에 수집되기 위해 미리 결정된 지점들에서 회전자 슈라우드를 통과하도록 허용하는 배수 개구들이 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 돔 부분은 개구를 형성한다. 상기 개구는 유지보수 요원이 회전자 슈라우드의 표면을 넘은 영역으로의 접근을 제공할 수 있다. 또한, 상기 개구는 다른 발전기 요소들이 슈라우드를 통해 연장될 수 있도록 하는 채널로서의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 회전자와 연관된 샤프트, 브레이크 디스크, 또는 다른 회전 요소들은 상기 개구를 통해 연장될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 개구는 상기 회전자의 회전축 둘레로 연장될 수 있다.

하나의 특정 실시예에서, 상기 회전자 슈라우드는 상기 돔 부분의 개구가 상기 회전자의 구동 요소에 근접하게 배치되도록 구성된다. 상기 배치는 슈라우드와 구동 요소 사이에 미리 결정된 가까운 간격, 예를 들어 대략 5mm 내지 20mm 사이의 간격이 있도록 할 수 있으며, 이는 공기 흐름이 발전기의 중심을 통과하는 것을 방지하는 경향이 있으며, 대신에 냉각 공기 흐름이 슈라우드의 외측면 둘레의 환형 갭 둘레로 흐르도록 하며, 이는 공기흐름에 의한 회전자의 냉각을 촉진시킨다.

다른 측면에서, 본 발명은 풍력 터빈을 위한 발전기를 조립하는 방법에 있으며, 상기 방법은:

발전기 하우징, 바깥쪽 위치에 고정자(stator), 및 안쪽 위치에 회전자(rotor)를 포함하는 발전기를 제공하는 단계로서, 상기 회전자는, 중공부(central hollow portion)를 형성하도록 회전축(R) 둘레에 배치되는 실린더형 링 구조물을 포함하는, 단계;

반경 방향 외측 플랜지 부분과 상기 플랜지 부분으로부터 직립된 반경 방향 내측 돔 부분을 포함하는 회전자 슈라우드(rotor shroud)를 제공하는 단계;

상기 발전기를 회전축(R)이 실질적으로 수직이 되도록 배향하는 단계;

상기 회전자 슈라우드의 돔 부분이 상기 회전자의 중공부와 인라인(in line)이 되도록 상기 회전자 슈라우드를 상기 발전기와 정렬시키는 단계;

상기 회전자 슈라우드의 돔 부분이 상기 회전자의 중공부 내부에 수용되도록 상기 발전기와 상기 회전자 슈라우드를 서로에 대하여 이동시키는 단계; 및

상기 회전자 슈라우드의 플랜지 부분을 상기 발전기 하우징에 고정시키는 단계;를 포함한다.

회전자 슈라우드를 발전기에 조립하는 이 방법은 슈라우드와 발전기의 내부 부피 사이의 정렬을 보장하고, 슈라우드가 발전기 하우징에 고정되기 전에 최종 위치에 효과적으로 배치되도록 보장하는 편리하며 효과적인 접근법이다. 상기 발전기와 회전자를 수직 정렬로 배향하는 것은 회전자 슈라우드가 그 자체의 무게 하에서 변형되는 것을 예방한다. 이는 회전자 슈라우드가 중공부 내부에 정확하게 결합되고 제 위치에 쉽게 고정될 수 있도록 보장한다.

일 실시예에서, 상기 회전자 슈라우드를 제공하는 단계는 상기 회전자 슈라우드를, 구체적으로 플랜지 부분을 베이스 상에 배치하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 회전자 슈라우드는 상기 베이스 상에 비교적 낮은 위치로 지지되며, 상기 발전기와 상기 회전자 슈라우드를 서로에 대하여 이동시키기 전에 상기 발전기는 상기 회전자 슈라우드 위에 지지된다. 두 개의 구성 요소들을 합치기 위해, 상기 발전기는 회전자 슈라우드 쪽으로 이동될 수 있다.

대체 가능한 실시예에서, 상기 발전기를 제공하는 단계는 상기 발전기를 베이스 상에 배치하는 것을 포함한다. 상기 베이스는, 예를 들어, 이송 팔레트 또는 조립장 내의 바닥의 영역일 수 있다. 이 실시예에서, 상기 발전기와 상기 회전자 슈라우드를 서로에 대하여 이동시키기 전에 상기 회전자 슈라우드는 상기 발전기 위에 지지된다. 두 개의 구성요소들을 합치기 위해, 상기 회전자 슈라우드는 상기 발전기 쪽으로 이동될 수 있다.

이러한 실시예들 중 어느 하나에서, 상기 회전자 슈라우드는 하나의 동작으로 발전기 내부로 이동될 필요는 없다. 예를 들어, 상기 발전기는 회전자 슈라우드 상으로 도중까지 아래로 이동될 수 있고, 이 지점에서 하강이 정지된다. 그 다음에, 상기 발전기 및/또는 회전자 슈라우드의 위치에 대한 제어는 상이한 메카니즘으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 회전자 슈라우드는 그 다음에 발전기 내부의 최종 위치에 결합될 때까지 유압 메카니즘에 의해 상승될 수 있다. 이러한 접근법은 조립 작업자들에게 두 개의 구성요소들의 최종 위치결정에 대한 더욱 정밀한 제어를 제공할 수 있다.

상기 베이스는, 해당 실시예에 따라, 구성요소들이 서로를 향해 이동될 때 슈라우드 또는 발전기가 상대 구성요소와 정렬되도록 하는 정렬 형성물(alignment formation)을 포함할 수 있다. 이는 회전자 슈라우드 또는 발전기가 조립 공정 중에 위치를 벗어나는 것을 예방한다.

일 실시예에서, 상기 플랜지 부분을 상기 발전기 하우징에 고정시키는 단계는 상기 발전기 하우징 상에 하나 이상의 브라켓들을 배치하는 것과, 상기 브라켓들을 상기 발전기 하우징과 상기 플랜지 부분에 체결하는 것을 더 포함하며, 상기 브라켓들은 상기 발전기 하우징의 각개의 영역과 상기 회전자 슈라우드의 플랜지 부분의 이웃한 영역을 덮어씌운다. 상기 브라켓들은 임의의 위치에 배치될 수 있고 이에 의해 하우징 내부에 다른 구성요소들의 배치를 수용하기 때문에, 이러한 장치는 회전자 슈라우드를 발전기에 고정시키기 위한 특히 유연한 부착 수단을 제공한다.

바람직하게는, 고정 영역으로의 접근을 허용하기 위해, 상기 브라켓들은 상기 발전기 하우징의 외부 벽 내의 개구를 통해 접근되는 상기 발전기 하우징의 영역들에 배치된다. 상기 브라켓들은 상기 발전기 하우징의 축방향으로 마주보는 플랜지형 개구 상에 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 실질적으로 상술한 바와 같은 전력 발생 조립체가 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 실질적으로 상술한 바와 같은 전력 발생 조립체를 포함하는 풍력 터빈이 제공된다. 특히, 상기 풍력 터빈은 풍력 터빈 타워, 상기 타워에 회전 가능하게 결합된 나셀(nacelle), 상기 나셀에 장착된 회전 허브, 및 상기 허브에 결합된 다수의 풍력 터빈 블레이드들을 포함한다. 상기 나셀은 상기 전력 발생 조립체를 포함한다.

이 출원의 범위 내에서, 전술한 단락들에서, 청구항들에서 및/또는 다음의 상세한 설명과 도면들에서 제시된 다양한 측면들, 실시예들, 예들 및 대안들은 명시적으로 의도된 것이며, 특히 이들의 개개의 특징들은 독립적으로 또는 임의의 조합으로 취해질 수 있다. 즉, 모든 실시예들 및/또는 임으의 실시예의 특징들은, 이러한 특징들이 양립할 수 없는 것이 아닌 경우에, 임의의 방식 및/또는 조합으로 결합될 수 있다.

본 출원인은 임의의 최초 제출된 청구항을 변경하거나 이에 따라 임의의 새로운 청구항을 제출할 권리를 보유하며, 이 권리는 임의의 최초 제출된 청구항을 임의의 다른 청구항에 종속되도록 보정할 권리 및/또는 이 방식으로 최초 청구된 것이 아니라 할지라도 임의의 다른 청구항의 임의의 특징을 통합할 권리를 포함한다.

이제, 본 발명의 상기 측면들 및 다른 측면들이, 첨부된 도면들을 참조하면서, 오직 예로서, 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 발생 조립체가 구현될 수 있는 풍력 터빈의 개략도이며;
도 2는 도 1의 풍력 터빈 나셀 내부에 배치된 다양한 기능적 동력 발생 요소들의 개략도이며;
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 로터 카울 또는 슈라우드를 도시하는, 도 2에 도시된 발전기의 사시도이며;
도 4는 도 3의 발전기의 단면도이며;
도 5 내지 7은 발전기에 회전자 슈라우드의 조립 순서를 보여주는 도면들이다.
상이한 도면들에서 동일하거나 유사한 특징들은 유사한 참조 번호들로 표시된다는 것을 유의한다.

이제, 본 발명의 특정 실시예가 설명될 것이며, 여기서 청구항들에서 정의된 본 발명의 개념의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특징들이 상세하게 논의될 것이다. 그러나, 본 발명은 구체적인 상세사항들 없이 시행될 수 있으며 몇몇 예들에서 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위해 잘 알려진 방법들, 기술들 및 구조들은 상세하게 설명되지 않는다는 것은 기술자에게 명백할 것이다.

본 발명의 실시예들을 적합한 문맥에 배치하기 위해, 먼저 본 발명의 실시예에 따른 전력 발생 조립체가 구현될 수 있는 전형적인 수평 축 풍력 터빈(HAWT: Horizontal Axis Wind Turbine)을 도시한 도 1이 참조될 것이다. 이 특정 이미지는 육상 풍력 터빈을 도시하고 있더라도, 동등한 특징들이 해양 풍력 터빈들에도 설치될 것이라는 것이 이해될 것이다. 덧붙여, 이러한 풍력 터빈들이 '수평 축'으로 지칭되더라도, 실용적인 목적을 위해, 강풍의 경우에 로터 블레이드들과 풍력 터빈 타워 사이의 접촉을 방지하기 위해 그 축은 보통 약간 기울어진다는 것은 기술자에 의해 인식될 것이다.

전술한 바와 같이, 풍력 터빈(1)은 타워(2), 요 시스템(yaw system)(미도시)에 의해 상기 타워(2)의 정상부에 회전 가능하게 결합된 나셀(nacelle)(4), 상기 나셀(4)에 장착된 회전 허브 또는 '로터'(8), 및 상기 허브(8)에 결합된 다수의 풍력 터빈 로터 블레이드들(10)을 포함한다. 상기 나셀(4)과 로터 블레이드들(10)은 요 시스템에 의해 회전되어 바람의 방향으로 지향된다.

도 2를 참조하면, 상기 나셀(4)은 전력 발생 조립체(20)를 포함하며, 이는 기어박스(22)와 발전기(24)를 포함한다. 메인 샤프트(26)는 베어링 하우징(25)에 의해 지지되고, 로터(8)에 연결되어 로터(8)에 의해 구동되며, 기어박스(22)에 입력 구동력(input drive)을 제공한다. 상기 기어박스(22)는 내부 기어들(미도시)을 통해 저속 메인 샤프트(26)의 회전 속도를 증가시켜 기어박스 출력 샤프트(미도시)를 구동시킨다. 상기 기어박스 출력 샤프트는 결국 발전기(24)를 구동시키며, 이는 기어박스 출력 샤프트의 회전을 전기로 변환시킨다. 상기 발전기(24)에 의해 발생된 전기는 그 다음에 적절한 소비자, 예를 들어 전력망 분배 시스템으로 공급되기 전에 요구에 따라 다른 구성요소들(미도시)에 의해 변환될 수 있다. 기어박스들을 사용하지 않는 소위 "직접 구동(direct drive)" 풍력 터빈들도 알려져 있다. 직접 구동 풍력 터빈에서, 발전기는 로터에 연결된 샤프트에 의해 직접 구동된다. 소위 '피치 튜브(pitch tube)'(27)는 상기 허브에 유압 및 전기 공급 중 하나 또는 둘 다를 제공하기 위해 상기 발전기(24)와 기어박스(22)의 중심을 따라서 지나가도록 배치될 수 있다. 따라서, 참조부호 'R'로 표시된 바와 같이, 상기 피치 튜브(27)는 풍력 터빈 구동 라인의 회전축과 동축이다.

상기 기어박스(22)와 발전기(24)는 전력 발생 조립체(20)를 형성하기 위해 통합 유닛 내에 함께 결합될 수 있다. 이러한 통합 유닛은 도 2에 도시되어 있으나, 기어박스와 발전기는 통합될 필요는 없으며 대신에 축방향으로 분리될 수도 있다는 것을 유의하여야 한다.

상기 기어박스(22)를 전반적으로 참조하면, 기어박스 하우징(30)은 일반적으로 실린더 형태이고, 도면들의 방향에서, 그 주된 회전축이 수평이 되도록 배향된다. 상기 기어박스 하우징(30)의 실린더형 구성은 도시된 실시예에서 사용된 특정 타입의 기어박스, 즉 유성 기어박스에 기인한다. 기술자가 알고 있는 바와 같이, 유성 기어박스는 중심의 태양 기어 둘레에 배치된 일련의 유성 기어들을 포함하며, 이들은 원형 링 기어 내부에 집합적으로 배치된다. 상기 링 기어, 위성 기어 및 태양 기어들 사이의 톱니들의 수의 비율은 기어박스의 기어비를 결정한다. 명료성을 위해, 상기 기어박스는 본 발명의 주된 대상이 아니기 때문에 기어박스의 미세한 사항들은 여기서 더 상세하게 설명되지 않을 것이다. 현재 유성 기어박스가 풍력 터빈 나셀의 범위에 적합한 명쾌한 해법을 제공하는 것으로 예상될지라도, 다른 기어박스 구성들도 사용될 수 있다고 말하기에 충분하다.

이제, 발전기(24)의 구성요소들을 더욱 명확하게 보여주는 도 3과 4를 참조하여 발전기(24)의 상세사항들이 설명될 것이다. 여기서, 간결성과 명료성을 위해, 상기 발전기의 일부 구성요소들은 이 논의의 초점으로부터 빗나가지 않도록 도시되거나 설명되지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 예를 들어, 발전기가 기어박스에 결합되도록 하는 구동 샤프트는 도시되지 않는다.

그러나, 상기 기어박스(22)의 출력 샤프트는 발전기(24)의 회전자(32)와 인터페이스된다는 점을 주의하여야 한다. 이와 같이, 기어박스 출력 샤프트의 주 축은 발전기(24)의 회전축을 정의하며, 이는 피치 튜브(27)의 수평 경로와 일치한다.

도시된 실시예의 발전기(24)는 회전자(32)를 둘러싸는 외부 고정자(36)를 가진 IPM(내부 영구자석) 전기 기계이다. '외부(external)'에 의해, 상기 고정자(36)는, 회전자가 고정자의 외부에 있는 발전기 디자인과 비교할 때, 회전자(32)에 대해 반경 방향으로 외부 위치에서 회전자를 둘러싼다는 것을 의미한다. 상기 발전기(24)의 구성요소들은 발전기 하우징(33) 내부에 수용되며, 상기 발전기 하우징(33)은 이 실시예에서 입방체 형태이다.

상기 고정자(36)는 고정자 권선들(38), 고정자 코어(40), 및 상기 고정자 권선들(38)과 고정자 코어(40)를 둘러싸고 지지하는 고정자 프레임(도 3과 4에 미도시)을 포함한다. 이러한 점에서, 본 발명은 여기에 도시된 고정자의 특정 구성에 한정되지 않는다는 것을 주의하여야 한다.

언급된 바와 같이, 상기 발전기(24)는 "외부 고정자' 발전기로서 알려진 타입인 바, 회전축(R)에 대하여, 회전자(32)가 반경 방향으로 고정자(36)의 안쪽에 있다. 이런 방식에서, 상기 회전자(32)는 고정자(36)에 의해 형성된 실린더형 부피 내에서 회전한다. 상기 회전자(32)는 비-구동 단부와 구동 단부를 가진 발전기 회전자 조립체(42)를 포함한다. 상기 비-구동 단부는 풍력 터빈 구동라인으로부터 외면하고, 반면에 구동 단부는 구동라인 쪽으로 향하며, 그래서, 사용 시에 기어박스에 결합되는 회전자(32)의 단부이다. 상기 발전기 회전자 조립체(42)의 구동 단부는 도 3에 가장 명확하게 도시되어 있으며 회전자 샤프트 커플링(44)의 형태의 구동 요소에 의해 정의되고, 이 요소를 통해 기어박스 샤프트로부터의 구동력이 발전기 회전자 조립체(42)로 전달된다.

도 4를 더 상세하게 참조하면, 상기 발전기 회전자 조립체(42)는 회전축(R) 둘레로 회전하도록 배치된 실린더형 링 구조물(46)을 구성한다.

상기 실린더형 링 구조물(46)은 다수의 영구자석 패키지들(48)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 영구자석 패키지들(48)은 모두 동일한 원주와 두께를 가진다. 몇몇 실시예들에서, 상기 영구자석 패키지들(48)의 두께는 서로에 대해 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 회전자(32)는 두 가지의 상이한 두께들을 가진 영구자석 패키지들(48)을 포함할 수 있으며, 여기서 상이한 두께들의 영구자석 패키지들(48)은 교대로 배치된다. 상기 영구자석 패키지들(48)은 회전축(R) 둘레에 동축으로 배치되는 바, 조립된 때 영구자석 패키지들(48)의 배치는 반경 방향 안쪽에 중공부(49)를 가진 실린더형 구조물을 형성한다. 상기 영구자석 패키지들(48)은 동일한 거리로 이격되는 바, 각각의 쌍의 영구자석 패키지들(48) 사이에 갭(gap)이 형성된다. 이러한 갭들은 발전기의 중심으로 제공되는 공기가 회전자 구조물을 통해 흐르면서 발전기 회전자 조립체(42), 및 반경 방향으로 회전자 조립체(42) 외부에 배치된 부품들을 포함하는 발전기의 다른 부품들 냉각시키도록 허용한다. 이러한 공기 흐름은 회전자 조립체(42)를 위한 구조와 지지를 제공하기 위해 중심 허브가 필요하지 않다는 사실에 의해 더 강화된다.

상기 실린더형 링 구조물(46)은 두 개의 단부 패키지들과 이들 사이에 제공된 다수의 영구자석 패키지들(48)에 의해 형성된다. 상기 두 개의 단부 패키지들은 실린더형 링 구조물(46)의 대향 단부들에 배치된 제1 단부 패키지(50)와 제2 단부 패키지(52)를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단부 패키지(50)는 실린더형 링 구조물(46)의 비-구동 단부에 배치되고, 상기 제2 단부 패키지(52)는 실린더형 링 구조물(46)의 구동 단부에 배치된다.

단부 패키지(50, 52)는 일반적으로 보통의 영구자석 패키지이며, 실린더형 링 구조물(46)의 단부에 제공되는 점을 제외하고는 실린더형 링 구조물(46) 내의 임의의 다른 영구자석 패키지(48)와 똑같다는 것을 이해하여야 한다. 대안으로서, 단부 패키지들 중 하나 또는 둘 다 다른 영구자석 패키지들(48)보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 상기 단부 패키지들(50, 52)은 발전기의 다른 부품들에 실린더형 링 구조물(46)의 연결을 허용하기 위한 추가적인 특징들 또는 실린더형 링 구조물(46)의 외측 표면을 덮는 코팅을 더 포함할 수 있다.

상기 영구자석 패키지들(48)과 단부 패키지들(50, 52)은 발전기의 비-구동 단부에 배치된 제1 단부 링(54)과 발전기의 구동 단부에 배치된 제2 단부 링(56) 사이에서 압축에 의해 제자리에 홀딩된다. 다수의 타이 로드들(tie rods)(58)이 영구자석 패키지들(48)에 대하여 원주 방향으로 배치되고 영구자석 패키지들(48) 내부에 형성된 타이 로드 구멍들을 통해 연장된다. 상기 타이 로드들(58)의 각개의 단부들에 있는 스프링 팩들(packs)(59)은 상기 단부 링들(54, 56)에 대하여 지탱되며 이에 따라 단부 링들(54, 56)과 영구자석 패키지들(48)을 압축 상태로 둔다. 단부 링들 사이에 영구자석 패키지들(48)을 압축하는 배치는 다양한 구성요소들 사이의 상대 이동을 방지하는 견고한 조립체를 생성한다.

상기 발전기 회전자 조립체(42)는 발전기 회전자 허브(60)를 포함하며, 이 수단에 의해 회전자 조립체(42)의 자기적 능동 부품들이 기어박스 구동 샤프트에 결합된다. 이는 회전자 샤프트 커플링(44)을 정의하기 위해 반경 방향 안쪽으로 연장된 발전기 회전자 허브(60)에 연결되거나 발전기 회전자 허브(60)와 통합되는 제2 단부 링(54)에 의해 달성된다. 상기 발전기 회전자 허브(60)의 상세 사항들은 본 발명의 중심이 아니다. 그러나, 상기 발전기 회전자 허브(60)의 주된 기능은 반경 방향으로 내측 위치에 있는 회전자 샤프트 커플링(44)과 반경 방향으로 외측 위치에 있는 제2 단부 링(54) 사이의 기계적 연결을 제공하는 것이라는 점을 이해하여야 한다. 상기 회전자 샤프트 커플링(44)은 영구자석 패키지들(48)에 의해 제한된 실린더형 부피 내부에서 축 방향을 따라서 상당한 거리로 돌출되지 않는다는 것을 유의한다. 이에 따라, 이러한 배치는, 중심 부피의 내부로부터 영구자석 패키지들을 지지하기 위해 구조적 중심 허브가 필요하지 않기 때문에 공간 효율적이다. 더욱이, 자석 패키지들(48) 사이의 비교적 비어 있는 공간은 상기 조립체(42)가, 여기에 도시된 바와 같이, 축 방향으로부터 지지되는 것과는 대조적으로 자석 패키지들이 반경 방향으로 지지되는 대체 가능한 구성과 비교하여 비교적 작은 질량을 가진다는 것을 의미한다.

이러한 구성의 추가적인 이점은 개방된 내부 공간은 유지보수 요원이 발전기에 설치 및 유지보수 과업들을 수행하는 것을 더 용이하게 만든다는 것이다.

그러나, 이러한 발전기에 대한 현장 유지보수 작업은 특히 영구자석 패키지들에 의해 발생된 자기장 강도 때문에 힘겨운 일이다. 높은 자기장 강도는 영역 내부로 도입된 요원의 휴대품 또는 공구들과 같은 임의의 금속 물체들이 자석 패키지들(48)에 강하게 끌어당겨지기 때문에 유지보수 요원에게 위험한 작업 공간을 제기할 수 있다. 따라서, 고정되지 않은 물품들이 발전기 회전자 조립체(42)에 손상을 주는 위험이 있을 수 있다. 이러한 임의의 우연한 손상에 대비하기 위해, 본 발명의 발전기(24)는 회전자(32)에 대한 방호를 제공하는 커버 또는 슈라우드(shroud)(70)를 포함한다. 대략적으로, 상기 슈라우드(70)의 기능은 실린더형 링 구조물(46)에 의해 형성된 중공형 내부로 연장되어 금속 공구들과 같은 물체들이 자석 패키지들(48)과 접촉하게 되는 것을 방지하는 방호 터널형 표면을 제공하는 것이다. 상기 슈라우드(70)는 그 표면이 자석 패키지들에 의해 발생된 자기장 강도가 강자성 재료로 만들어진 공구들에 대해 인력을 초래하지 않도록 감소된 위치에 있도록 크기가 부여된다.

이 실시예에서, 상기 슈라우드(70)는 돔 부분(dome portion)(72)과 돔 부분(72) 둘레로 연장되어 돔 부분(72)을 둘러싸는 반경 방향 외측 플랜지 부분(74)을 포함한다는 점에서 벨(bell) 또는 탑 햇(top hat)의 일반적인 형상을 가진다. 상기 플랜지 부분(74)은 슈라우드(70)를 발전기(24)에 연결하는 수단을 제공한다. 이 실시예에서, 상기 돔 부분은 일반적으로 원뿔대 형상이다.

도 3과 4에 도시된 바와 같이, 상기 발전기(24)의 구동 단부는 구동 단부 개구(80)를 가진다. 이 실시예에서, 그 개구(80)는 원형의 형상이며 원형 링 구조물(46)과 고정자(36)의 직경보다 약간 큰 직경을 가진다. 이 직경의 차이는 조립 중에 이 구조물들이 발전기 하우징(33) 내부에 수용되도록 허용한다. 상기 구동 단부 개구(80)는 발전기 하우징(33)의 평평한 단부면(82)의 형태 내의 환형 플랜지에 형성되며 상기 단부면(82)의 X 및 Y 치수들보다 약간 작은 직경을 가진다. 상기 슈라우드(70)의 플랜지 부분(74)은 상기 구동 단부 개구(80)와 상보적인 형상을 가진다. 여기서, 상기 구동 단부 개구(80)는 원형이고 상기 플랜지 부분(74)도 실질적으로 동일한 직경의 원형의 형상을 가진다. 그러나, 이러한 결합 형상은 본질적인 것이 아니라는 점을 인식하여야 한다.

상기 플랜지 부분(74)은 구동 단부 개구(80)의 원주 둘레로 이격된 볼트들과 같은 기계적 체결구들에 의해 구동 단부 개구(80)에서 발전기 하우징(33)에 연결될 수 있다. 체결 메커니즘은 도 4에 상세하게 도시되지 않았지만, 뒤에서 상세하게 설명될 것이다. 상기 플랜지 부분(74)과 구동 단부 개구(80)를 간접적으로 결합하기 위해 브라켓들이 제공될 수 있다.

상기 슈라우드(70)의 벨형 형상으로 인해, 상기 플랜지 부분(74)이 발전기 하우징(33)의 구동 단부 개구(80)에 인접한 때, 상기 돔 부분(72)은 회전자(32)의 중공부(49) 내부로 수평으로 연장되도록 도면들에 도시된 방향으로 배향된다. 도 4의 단면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 플랜지 부분(74)과 돔 부분(72)은 엄격히 별개의 부분들로서 정의되지 않고, 사실상 돔 부분(72)의 베이스를 형성하는 매끄러운 전이 부분(86)을 통해 서로 뒤섞인다. 상기 돔 부분(72)은 플랜지 부분(74)을 벗어나 상승하는 곳으로부터 회전축(R)에 대하여 완만한 각도로 안쪽으로 테이퍼지지만, 일반적으로 플랜지 부분(74)의 직경의 대략 50% 내지 60% 사이의 비교적 넓은 직경을 가진다.

상기 돔 부분(72)의 헤드는 폐쇄된 표면이 아니며, 대신에 돔 개구(88)를 형성한다. 상기 돔 개구(88)는 이 실시예에서 원형이고 발전기의 회전축(R)에 중심을 두고 있다. 상기 슈라우드(70)는 상기 돔 개구가 회전자 샤프트 커플링(44)을 둘러싸도록 크기가 부여되고 구성된다. 특히, 상기 슈라우드(70)는 사용 시에 고정적이며, 그래서 돔 개구(88)는 회전자 샤프트 커플링(44)에 바로 인접하게 배치되지만, 회전자 샤프트 커플링(44)이 슈라우드(70)와 접촉함이 없이 회전할 수 있도록 하기 위해 이들 사이에 작은 갭을 형성하도록 크기가 부여된다. 현재, 이 도면들은 단순히 예로서 주어진 것이지만, 상기 슈라우드와 회전자 샤프트 커플링(44) 사이의 간격은 5mm 내지 20mm 사이가 되어야 하는 것으로 구상된다.

따라서, 상기 슈라우드(70)는 오직 일단부, 즉 플랜지 부분(74)에서 발전기 하우징(33)에 연결되며, 그래서 돔 부분(72)은 발전기의 비-구동 단부 방향으로 캔틸레버식이라는 점을 위의 논의로부터 알 수 있을 것이다. 따라서, 상기 슈라우드(70)의 구조는, 설치된 때 그 형상을 유지하도록, 그리고, 중요하게는, 돔 개구(88)와 회전자 샤프트 커플링(44)이 서로 접촉되는 것을 피하기 위해 두 개의 구성요소들 사이의 간격이 유지되도록, 변형에 저항하기 위해 충분한 강성을 가진다. 훨씬 더 강한 강성을 제공하기 위한 조치로서, 기어박스와 발전기가 통합된 유닛으로 함께 조립된 때, 기어박스가 회전자 슈라우드(70)의 플랜지 부분(74)에 대하여 버티도록 적절한 형상의 구성으로 형상화되거나 이러한 구성을 구비하는 것을 구상할 수 있다.

도 4로부터 특히 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 상기 슈라우드(70)는 발전기 하우징(33)의 구동 단부 개구(80)에 대하여 인접하지만, 반면에 회전자(32)의 회전자 샤프트 커플링(44)과 헐거운 끼워 맞춤(clearance fit)을 형성한다. 더욱이, 상기 슈라우드(70)의 표면의 연속적인 성질로 인해, 슈라우드(70)는 실린더형 링 구조물(46)의 내부 표면과 함께 자석 패키지들(48) 사이의 원주방향 갭들을 통해 냉각 공기흐름을 보다 효과적으로 지향시키는 역할을 하는 환형의 부피를 형성한다. 따라서, 상기 슈라우드(70)는 발전기(24)를 위한 냉각 공기 흐름 경로의 적어도 부분을 형성하는 것으로 생각될 수 있다. 더욱이, 상기 돔 부분(72)의 표면은 자기장의 강도가 안전한 레벨로 발산되도록 자석 패키지들로부터 미리 결정된 거리만큼 이격된다. 순전히 예로서, 이러한 거리는, 작성 시점에는 비록 100mm가 가장 최적인 것으로 생각되지만, 50mm 내지 200mm의 영역 내에 있는 것으로 상정된다.

도 4로 돌아가면, 상기 슈라우드(70)의 반경 방향 내측 표면(91)이 명확하게 도시된다. 상기 슈라우드(70)의 내측 표면(91)을 위한 옵션은 돔 부분(72)으로부터 플랜지 부분까지 연장된 균일하게 테이퍼진 매끄러운 표면을 가지는 것일 수 있다. 그러나, 이 실시예에서, 상기 내측 표면(91)은 하나 이상의 기능적 표면 특징들 또는 형성물들(formations)(92)을 형성한다. 상기 형성물들(92)은 샤프트 밀봉재 또는 기타 등등으로부터 누출될 수 있는 윤활성 유체를 포집하는 역할을 할 수 있으며 그 유체를 발전기 하우징(33)의 바닥에 가까운 적합한 위치에 배치된 수집 영역(미도시)으로 보낼 수 있는 하나 이상의 골들(troughs) 또는 채널들을 포함한다. 이 실시예에서, 상기 슈라우드(70)의 내측 표면(91)은 회전 대칭이며, 이는 표면 형성물들(92)이 정확한 위치에 있도록 하기 위해 슈라우드(70)가 임의의 특정 방향으로 정렬될 필요가 없기 때문에 조립을 위해 유리하다. 또한, 상기 채널들은 회전자 슈라우드의 강성을 향상시킨다. 하나의 옵션은 회전자 슈라우드(70)의 반경 방향 내측 표면(91)과, 구체적으로 배수 개구들을 가진 표면 형성물(92)을 제공하는 것이다. 도면들에 도시되어 있지 않지만, 이러한 배수 개구들은 유출된 유체가 회전자 슈라우드를 통해 떨어지도록 허용할 수 있으며, 그래서 유출된 유체가 다른 측에서 적합한 수집 용기 내에 수집될 수 있도록 한다. 아마도, 상기 수집 용기는 발전기 하우징의 접근용 해치(access hatch), 바람직하게는 발전기 밑면에 있는 접근용 해치와 결합될 수 있다.

상기 슈라우드(70)의 구조로 돌아가서, 슈라우드(70)를 만들기 위해 플라스틱 재료가 적합할 수 있을 것이다. 열가소성 폴리머는 적합한 재료의 일 예이며, 예를 들어 폴리카보네이트(PC)가 강인함과 내화학성으로 인해 적합하다. 이러한 재료는 원하는 형상으로 쉽게 가공될 수 있으며 비교적 가벼운 무게를 가진다. 더욱이, 열가소성 수지들은 광학적으로 투명한 형태로 이용될 수 있으며, 이는 유지보수 요원이 발전기로부터 커버를 제거하지 않고서도 커버를 통해 발전기의 영역들을 검사할 수 있도록 하기 때문에 유리할 수 있다.

상기 슈라우드(70)가 열가소성 수지로 만들어지든지 또는 다른 재료로 만들어지든지 간에, 하나의 옵션은 단일의 부재로 형성될 수 있다는 것이다. 열가소성 수지 재료는 적합한 형상의 다이(die) 위에서 진공 성형되기 때문에 이러한 구성에 특히 적합할 것이다. 그러나, 이 실시예에서, 상기 슈라우드(70)는 완전한 슈라우드(70)를 형성하기 위해 함께 결합되는 다수의 섹션들(93)로 형성된다는 점을 유의한다. 상기 슈라우드(70)의 분리된 섹션들(93)은 도 4에서 볼 수 있는 슈라우드(70) 상의 분할선들(94)을 관찰함으로써 알 수 있다. 도 4는 부분도이기 때문에, 상기 슈라우드(70)는 전체로 네 개의 분할선들(94)을 포함할 것이라는 점을 이해할 것이고, 이는 상기 슈라우드(70)는 본질적으로 동일한 형태의 네 개의 분리된 섹션들로부터 제조될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 구성은, 슈라우드(70)가 분해된 형태로 수송되고 그 다음에 발전기의 조립 중에 조립되거나 구성될 수 있기 때문에 유리할 것이다. 따라서, 조립에 앞서, 개개의 슈라우드 섹션들은 중첩된 형태로 저장될 수 있으며, 이에 따라 공간을 절약한다.

방호 슈라우드(70)를 가진 발전기의 구조적 구성이 설명되었으며, 이제 도 5 내지 7에서 단계별로 도시된 발전기를 위한 조립 과정이 논의될 것이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 상기 슈라우드(70)는 베이스 또는 플랫폼(100) 상에 지지된 것으로 도시되며, 발전기(24)는 슈라우드(70) 위에 인상 케이블(102)에 매달려 있다. 여기서, 발전기(24)는 슈라우드의 돔 부분(72)이 회전자의 중공부와 인라인(in line)이 되도록 슈라우드(70)와 정렬된 것으로 도시된다.

상기 베이스(100)는 예를 들어 조립장 내의 바닥의 부분이거나, 또는 슈라우드(70)의 수송을 위해 사용되는 별도의 요소일 수 있다. 상기 슈라우드(70)는 볼트 또는 핀(미도시)과 같은 적합한 임시 체결구들에 의해 베이스(100)에 고정되거나, 또는 단순히 베이스(100) 상에 놓일 수 있다. 선택적으로, 슈라우드(70)가 위치를 벗어나는 것을 억제하기 위해 리브들(ribs) 또는 포스트들(posts)과 같은 가이드 피처들(guide features)(미도시)이 베이스(100) 상에 제공될 수 있다.

상기 슈라우드(70)는 돔 부분(72)이 위쪽으로 향하면서 슈라우드의 플랜지 부분(74)이 베이스(100)의 상부 표면상에 놓이도록 베이스(100) 상에 직립 방향으로 지지된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 발전기(24)는 갠트리 크레인과 같은 적합한 리프팅 장치에 의해 위치로 이동되어 슈라우드(70) 위에 배치된다. 이는 주로 조립 기술자가 발전기(24)의 위치결정을 정확하게 제어하도록 요구하는 수동 공정이다. 그러나, 발전기가 슈라우드(70)에 대해 이동할 때 또는 슈라우드(70) 상으로 하강할 때 발전기(24)를 정확한 위치로 가이드하기 위해, 상기 베이스 내의 미리 결정된 설치 지점들로부터 수직으로 위쪽으로 연장된 수직 가이드 레일들(미도시)을 세움으로써 보조가 제공될 수 있다.

상기 리프팅 케이블(102)이 회전자 슈라우드와 발전기가 완전히 조립될 때까지 발전기를 완전히 하강시키는데 사용될 수 있을지라도, 이는 필수적인 것이 아니다. 예를 들어, 상기 리프팅 케이블(102)은 발전기를 도중까지 하강시키는데 사용될 수 있으며, 그 지점에서 회전자 슈라우드를 발전기쪽으로 이동시키거나 최종 고정을 위해 대체 가능한 메카니즘이 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 상황에서 발전기에 대한 회전자 슈라우드의 위치결정에 걸쳐 매우 근접한 제어를 제공하기 위해 유압 리프팅 장치가 사용될 수 있다.

도 5는 슈라우드(70)가 발전기(24)의 중공부 내부에 수용되도록 발전기가 베이스(100) 상으로 하강되는 동안 발전기(24)에 대한 슈라우드(70)의 초기 위치결정을 보여주는 반면에, 도 6은 제 위치의 슈라우드(70)를 가진 발전기의 부분 절개도를 보여준다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 발전기(24)가 상이한 방향으로 도시되어 있을지라도, 상기 슈라우드(70)는 이제 도 4에 도시된 바와 같이 설치 위치에 위치하고 있다. 상기 베이스(100)는 도 6에 도시되어 있지 않지만, 그 존재가 암시된다는 것을 유의한다. 도 6에서 두 개의 삽입도들은 상기 슈라우드(70)가 발전기(24)의 인접한 구성요소들과 어떻게 결합되는지를 보여준다.

먼저, 아래쪽 삽입도 'A'를 참조하면, 슈라우드(70)가 발전기(24)의 중공부(49) 내부에 완전히 수용된 때, 상기 플랜지 부분(74)의 원주형 립(circumferential lip)(104)이 발전기 하우징(33)의 구동 단부 개구(80)에 접한다. 원주형 립(104)의 약간 안쪽에 플랜지 부분(74)을 하우징(33)에 고정시키는데 사용되는 구멍들(106)의 어레이가 있으며, 이는 아래에서 도 7을 참조하면서 설명될 것이다.

위쪽 삽입도 'B'로 돌아가면, 돔 개구(88)가 회전자 샤프트 커플링(44)에 매우 가깝게 안착되지만 접촉하지는 않도록 돔 개구(88)가 상기 커플링(44)을 둘러싸고 있는 것을 볼 수 있다. 상기 슈라우드(70)의 강성은 발전기(24)가 수평 방향으로 배치될 때에도 이러한 간격이 유지되도록 보장한다.

도 7은 상기 슈라우드(70)가 발전기 하우징(33)에 어떻게 부착될 수 있는지에 대한 하나의 옵션을 보여준다. 여기서, 하우징(33)의 각개의 영역과 슈라우드(70)의 플랜지 부분(74)의 인접 영역이 걸쳐지거나 이들 영역들을 덮어씌우는 다수의 브라켓들(110)이 제공된다. 두 개의 삽입도들에 의해 도시된 바와 같이, 볼트들과 같은 적합한 기계적 체결구들(112)이 브라켓들(110)을 제 위치에 고정시키기 위해 사용된다. 볼트들이 쉽게 제거될 수 있기 때문에 바람직한 것으로 예상되지만, 스냅-인 고정(snap-in fixing)도 대안으로서 사용될 수 있을 것이다.

특히, 미리 결정된 원주 방향 지점들에서 슈라우드(70)와 하우징을 연결하기 위해 브라켓들(110)을 사용하는 접근법은 이러한 두 개의 구성요소들을 결합하기 위한 편리한 방식이다. 첫째로, 이는 슈라우드(70)의 원주 전체의 둘레에 직접적인 고정을 사용할 필요성을 피한다. 둘째로, 브라켓들(110)은 하우징(33)의 외부 벽 내의 개구를 통해 접근할 수 있는 영역들에 배치된다. 이 실시예에서, 상기 하우징(33)은 일반적으로 정사각형의 단면을 가지지만, 하우징의 코너 영역들(114)은 내부로의 접근을 제공하기 위해 개방된다는 점을 유의한다.

편리하게는, 발전기(24)를 슈라우드(70) 상으로 정확히 정렬된 위치로 하강시키고, 그 다음에 슈라우드(70)를 하우징(33)에 고정시키는 상술한 접근법은 두 개의 구성요소들을 조립하는 효과적인 방식이다. 슈라우드(70)가 플랜지 부분(74) 상에 지지되기 때문에, 발전기(24)를 제 위치로 하강시키기 위한 매우 안정된 위치 또는 기준이 제공된다. 위에서 논의된 바와 같이, 발전기가 제 위치로 이동되기 전에 슈라우드(70)를 정확한 위치에 배치하기 위해 적합한 정렬 형성물들이 베이스 및/또는 슈라우드(70)에 제공될 수 있다. 따라서, 조립 작업자들은 발전기와 슈라우드를 조립할 때 오로지 단일의 매달린 하중에만 관심을 둘 필요가 있으며, 이는 보다 효율적이고 안전한 조립 공정을 제공한다.

위에서 설명된 특정 실시예는 본 발명이 수행될 수 있는 하나의 방식을 보여준다. 몇몇의 변형들도 위에서 설명되었지만, 기술자는 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서도 특정 실시예들에 대해 다른 변경들과 수정들을 생각할 수 있을 것이다.

상기한 실시예에서, 조립 공정은 베이스(100) 상에 회전자 슈라우드(70)를 배치하고, 회전자 슈라우드 위에 발전기를 배치하며, 두 개의 구성요소들을 정렬하고, 그 다음에 회전자 슈라우드(70)의 직립된 돔 부분(72)이 발전기의 내부 부피 내부에 수용되도록 발전기를 회전자 슈라우드 상으로 하강시키는 것을 포함할 수 있는 것으로 설명되었다. 그러나, 회전자 슈라우드(70)를 발전기 내부로 하강시키는 것도 허용 가능할 것으로 예상된다. 이러한 실시예에서, 발전기 하우징(33)은 베이스(100) 상에 지지되지만, 발전기(24)의 중공부(49)의 개방된 단부가 위쪽으로 지향되는 방향으로 지지된다. 따라서, 이 위치에서, 발전기(24)는 회전자 슈라우드를 수용할 준비가 된다. 그 다음에, 상기 회전자 슈라우드(70)는, 필요에 따라 리프팅 장치, 예를 들어 전술한 실시예와 관련하여 논의된 리프팅 케이블(102)에 의해 지지되면서, 중공부(49)와 인라인으로(in line) 발전기(24) 위에 직접 배치된다. 정렬된 때, 회전자 슈라우드의 돔 부분(72)이 발전기(24)의 중공부(49) 내부에 수용되도록 회전자 슈라우드(70)를 발전기(24) 쪽으로 하강시킴으로써 회전자 슈라우드(70)와 발전기(24)는 서로에 대해 이동될 수 있다. 두 개의 구성요소들이 조립된 때, 이들은, 예를 들어 전술한 실시예에 관련하여 논의된 방식으로, 함께 적합하게 고정될 수 있다.

Claims (22)

1. 풍력 터빈을 위한 발전기(24)로서:
   반경 방향으로 바깥쪽 위치에 고정자(36)(stator)와 반경 방향으로 안쪽 위치에 회전자(32)(rotor)를 수용하는 발전기 하우징(33)으로서, 상기 회전자(32)는, 회전축(R) 둘레에 배치되며 중공부(central hollow portion)를 형성하는 실린더형 링 구조물(46)을 포함하는, 발전기 하우징(33); 및
   상기 발전기 하우징(33)에 부착되며 상기 회전축(R) 둘레로 연장된 회전자 슈라우드(70)(rotor shroud)로서, 상기 회전자 슈라우드(70)는 상기 회전자(32)의 실린더형 링 구조물(46)을 방호하기 위해 상기 회전자(32)의 중공부 내부로 연장된 돔 부분(72)(dome portion)을 포함하는, 회전자 슈라우드(70);를 포함하며,
   상기 회전자 슈라우드(70)는 상기 회전축(R)을 따른 상기 회전자 슈라우드의 단부들 중 오직 하나의 단부에서 상기 발전기 하우징(33)에 연결됨으로써, 상기 돔 부분(72)은 다른 단부에서 캔틸레버되는(cantilevered), 발전기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전자 슈라우드(70)는 상기 돔 부분(72)으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 벌려진 플랜지 부분(74)을 포함하는, 발전기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 플랜지 부분(74)은 상기 하우징(33)에 고정되는, 발전기.
4. 제3항에 있어서,
   하나 이상의 고정 브라켓들(110)이 상기 플랜지 부분(74)을 상기 하우징(33)에 고정시키기 위해 상기 플랜지 부분과 상기 하우징의 각개의 영역들에 겹쳐지는, 발전기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 플랜지 부분(74)은 중심 개구(80)를 형성하는 상기 하우징(33)의 환형 플랜지(82)에 고정되는, 발전기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 회전자 슈라우드(70)는 다수의 분리 가능한 섹션들(93)을 포함하는, 발전기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 회전자 슈라우드(70)는 상기 회전자 슈라우드의 반경 방향 안쪽으로 향하는 표면 내에 하나 이상의 채널들(92)을 형성하도록 형상화되는, 발전기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 돔 부분(72)은 개구(88)를 형성하는, 발전기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 개구(88)는 회전축(R) 둘레로 연장되는, 발전기.
10. 제8항에 있어서,
    상기 회전자 슈라우드(70)는 상기 돔 부분(72)의 개구(88)가 상기 회전자의 구동 요소(44)에 근접하게 배치되도록 구성되는, 발전기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 돔 부분(72)의 개구(88)는 상기 회전자의 구동 요소(44)와 미리 결정된 간격을 형성하는, 발전기.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 슈라우드(70)는 적어도 부분적으로 광학적으로 투명한 재료로 만들어지는, 발전기.
14. 기어박스(22) 및 제1항 내지 제11항, 제13항 중 어느 한 항에 따른 발전기(24)를 포함하는 전력 발생 조립체(20)로서,
    상기 기어박스(22)의 출력 샤프트는 상기 회전축(R)과 동축인, 전력 발생 조립체.
15. 풍력 터빈 타워(2), 상기 타워에 회전 가능하게 결합된 나셀(nacelle)(4), 상기 나셀에 장착된 회전 허브(8), 및 상기 허브에 결합된 다수의 풍력 터빈 블레이드들(10)을 포함하는 풍력 터빈으로서,
    상기 풍력 터빈은 제1항 내지 제11항, 제13항 중 어느 한 항에 따른 발전기(24)를 포함하는, 풍력 터빈.
16. 풍력 터빈을 위한 발전기를 조립하는 방법으로서:
    발전기 하우징(33)을 포함하는 발전기(24)를 제공하는 단계로서, 상기 발전기 하우징(33)은 바깥쪽 위치에 고정자(36)(stator)와 안쪽 위치에 회전자(32)(rotor)를 수용하며, 상기 회전자(32)는, 중공부(central hollow portion)를 형성하도록 회전축(R) 둘레에 배치되는 실린더형 링 구조물(46)을 포함하는, 단계;
    반경 방향 외측 플랜지 부분(74)과 상기 플랜지 부분(74)으로부터 직립된 반경 방향 내측 돔 부분(72)을 포함하는 회전자 슈라우드(70)(rotor shroud)를 제공하는 단계;
    상기 발전기를 회전축(R)이 실질적으로 수직이 되도록 배향하는 단계;
    상기 회전자 슈라우드(70)의 돔 부분(72)이 상기 회전자(32)의 중공부(32)와 인라인(in line)이 되도록 상기 회전자 슈라우드(70)를 상기 발전기(24)와 정렬시키는 단계;
    상기 회전자 슈라우드(70)의 돔 부분(72)이 상기 회전자(32)의 중공부(49) 내부에 수용되도록 상기 발전기(24)와 상기 회전자 슈라우드(70)를 서로에 대하여 이동시키는 단계; 및
    상기 회전자 슈라우드(70)의 플랜지 부분(74)을 상기 발전기 하우징(33)에 고정시키는 단계;를 포함하는, 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 회전자 슈라우드(70)를 제공하는 단계는 상기 회전자 슈라우드(70)를 베이스(100) 상에 배치하는 것을 포함하고,
    상기 발전기와 상기 회전자 슈라우드를 서로에 대하여 이동시키기 전에 상기 발전기(24)는 상기 회전자 슈라우드(70) 위에 지지되며,
    상기 발전기(24)를 상기 회전자 슈라우드(70)에 대하여 이동시키는 단계는 상기 발전기(24)를 상기 회전자 슈라우드(70) 쪽으로 이동시키는 것을 포함하는, 방법.
18. 제16항에 있어서,
    상기 발전기(24)를 제공하는 단계는 상기 발전기를 베이스(100) 상에 배치하는 것을 포함하고,
    상기 발전기와 상기 회전자 슈라우드를 서로에 대하여 이동시키기 전에 상기 회전자 슈라우드(70)는 상기 발전기(24) 위에 지지되며,
    상기 발전기(24)를 상기 회전자 슈라우드(70)에 대하여 이동시키는 단계는 상기 회전자 슈라우드(70)를 상기 발전기(24) 쪽으로 이동시키는 것을 포함하는, 방법.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 베이스(100)는 정렬 형성물(alignment formation)을 포함하는, 방법.
20. 제16항에 있어서,
    상기 플랜지 부분(74)을 상기 발전기 하우징(33)에 고정시키는 단계는 상기 발전기 하우징(33) 상에 하나 이상의 브라켓들(110)을 배치하는 것과, 상기 브라켓들(110)을 상기 발전기 하우징(33)과 상기 플랜지 부분(74)에 체결하는 것을 더 포함하며, 상기 브라켓들(110)은 상기 발전기 하우징(33)의 각개의 영역과 상기 회전자 슈라우드(70)의 플랜지 부분(74)의 이웃한 영역을 덮어씌우는, 방법.
21. 제20항에 있어서,
    상기 브라켓들(110)은 상기 발전기 하우징(33)의 외부 벽 내의 개구(114)를 통해 접근되는 상기 발전기 하우징(33)의 영역들에 배치되는, 방법.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 브라켓들(110)은 상기 발전기 하우징(33)의 축방향으로 마주보는 플랜지형 개구(80) 상에 배치되는, 방법.

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