KR20040012845A - 풍력 터빈 발전기의 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 링 발전기와 상기 링 발전기 영역에서 열전도 하우징부를 갖는 하우징을 포함한 풍력 설비에 관한 것이다. 공지된 구조는 발전기의 기계적 진동이 청각적 장애로 인식되므로 문제가 있다. 본 발명의 목적은 이러한 단점을 최대한 제거하는데 있다.
링 발전기와 상기 링 발전기를 둘러싼 포드 하우징을 포함하는 풍력 설비에 있어서, 상기 포드 하우징은 상기 링 발전기의 영역에서 열전도 하우징부를 갖고, 상기 링 발전기의 외주와 상기 열방산 하우징부의 사이에 일정 간격이 형성된다.

Description

풍력 터빈 발전기의 냉각 장치{COOLING DEVICE FOR A WIND TURBINE GENERATOR}
지금까지는, 이러한 손실된 열은, 외부에서 차가운 공기를 흡입하던지 철탑내에서 가열된 공기를 순환시켜 열을 철탑의 벽을 통해 외부로 배출시킴으로써 팬을 이용하여 주위로 배출시켰다.
가장 관련 있는 종래 기술인 DD 256 169에 따르면, 냉각 플레이트가 구비된 소위 변환기 하우징(포드)에 의해 고정자가 잠금 관계에 있는 링 발전기를 포함하는 풍력 설비가 개시되어 있다.
그러나 상기 공지된 구조는 발전기의 기계적 진동이 청각적 장애로 인식되므로 문제가 있다.
본 발명은 링 발전기와 상기 링 발전기 영역에서 열전도 하우징부를 갖는 하우징을 포함한 풍력 설비에 관한 것이다.
에너지의 변환은 규칙적으로 열 형태의 손실을 포함한다. 이는 또한 풍력 설비의 발전기에서 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것에도 적용될 수 있다. 그러한 손실은 풍력 설비의 주 구동열에서 규칙적으로 발생한다. 상기 풍력 설비의 포드(pod)에 배치되는 주 구동열에 있어서, 이러한 손실의 대부분은 발전기에서 일어난다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 설비의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 대안적인 실시예를 나타내는 단순화된 상세도이다.
본 발명의 목적은 이러한 단점을 최대한 제거하는데 있다.
본 명세서의 서두에서 언급한 바와 같은 풍력 설비에서, 링 발전기의 외주와 열전도 하우징부 사이에 일정한 간격을 형성함으로써 본 발명의 목적을 달성한다.
상기 링 발전기의 외주와 상기 열전도 하우징부 사이에 형성된 일정한 간격을 통해 발전기와 포드 하우징이 기계적으로 연결되지 않게 함으로써, 발전기의 기계적 진동이 하우징 주변으로 전달되지 않으며, 따라서 주변에서 인식되지 않는다. 이때, 열에너지는 공기를 통해 전달되어야 하나, 우선은 발전기에 의해 측면으로 방출된 에너지를 흡수하여 외부로 배출하는 것도 가능하다.
상기 열전도 하우징부가 포드 하우징의 정지부에 고정이 되면, 특히 간단한 조립 가능성이 제공된다.
열 배출에 기여하는 표면적을 증가시키기 위해, 냉각 리브(rib)가 외주에 축 방향으로 구비될 수 있다.
본 발명의 바람직한 측면에 있어서, 상기 열전도 하우징부는 알루미늄으로 제조하는 것이 바람직하다. 알루미늄은 작은 중량과 높은 열전도성을 지니고 있기 때문이다. 이러한 측면에서, 본 발명의 다른 바람직한 측면에 있어서, 상기 열전도 하우징부의 형태는 포드 하우징의 형태인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 측면에 있어서, 상기 열전도 하우징부는 적어도 일측면이 일정간격으로 발전기에서 이격되어, 이 경우에도 우선은 발전기의 측면으로 방출된 열을 주변 대기로 배출할 수 있다.
바람직한 실시예가 첨부된 청구항에 상세히 기술되어 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1에서, 참조 번호 10은 본 발명에 따른 풍력 설비의 포드를 지탱하는 철탑의 상부를 나타낸다. 상기 포드는 전방부(12)와 후방부(14)를 구비한다.
상기 전방부(12)는 일부분이 도시된 회전자 블레이드(11)의 하부를 포함하고, 회전자와 함께 회전한다.
상기 후방부(14)는 고정자(16)와 회전자(18)를 포함하여 링 발전기를 둘러싸고 있다. 따라서, 풍력 설비 회전자 허브(미도시)에 의해 상기 회전자(18)와 상기 회전자 블레이드(11)가 상호 작용하는 동안, 포드의 후방 영역(14)과 같이고정자(16)는 정지 상태에 있게 된다.
발전기의 영역(16, 18)에서 일정한 간격으로 상기 포드 하우징의 후방부(14)의 일부분(20)은 열전도 재료, 바람직하게는 알루미늄으로 형성된다. 상기 열전도 하우징부(20)는 발전기(16, 18)에 의해 방출된 열을 흡수하여, 주위에 흐르는 주변 대기로 전달한다. 상기 발전기의 고정자(16)와 상기 열전도 하우징부(20)에 형성된 일정한 공기 갭에 의해, 두 구성 요소간에는 직접적인 기계적인 연결이 존재하지 않음으로써, 발전기의 진동이 상기 열전도 하우징부(20)에 전달되지 않으며 외부에도 들리지 않는다.
상기 열전도 하우징부(20)는 축 방향으로 발전기보다 넓기 때문에, 우선은 발전기(16, 18)에 의해 측면으로 방출되는 열을 흡수하여, 주변 대기로 전달할 수 있다.
상기 철탑(10)의 헤드와 하향의 회전자 블레이드 부착물(11) 사이의 영역에 냉각 립(26)이 상기 포드 하우징(14)의 열방산 하우징부(20)의 외측에 도시되어 있다. 상기 냉각 립(26)은 상기 열방산 하우징부(20)의 표면적을 증가시켜 열이 외부로 더 잘 배출될 수 있도록 한다. 상기 냉각 립(26)이 포드 하우징(14)의 전체(또는 일부분) (또는 내주) 외주의 - 내측 및/또는 외측 - 에 배열될 수 있다. 상기 냉각 립(26)이 내측에 배열될 때, 냉각 립은 특히 발전기의 고정자(16) 바로 위에 형성되지 않는 상기 열전도 하우징부(20)의 측면 영역에 형성된다.
도 2는 열전도 하우징부(20)가 서로 중첩되는 두 부분(22, 24)으로 나누어진 대안적인 실시예를 나타낸다. 이 경우, 하우징부(12)는 열전도 하우징부(22)의 일부분에 연결되고, 포드(14)의 타측부는 열전도 하우징부(24)의 타측부와 연결된다. 이 때, 상기 하우징부(12)와 포드 하우징(14)은 모두 바람직하게는 비금속 물질로 이루어져 있고, 따라서 GRP와 같이 이상적인 열전도 물질이 아닌 것을 사용한다.
본 실시예에 도시된 풍력 설비는 이를테면 바람이 불어오는 방향 회전자 유형이기 때문에, 바람이 상기 제 2 열전도 하우징부(24)에 도달하여 제 2 포드부(14)에 이르기 전에, 먼저 상기 제 1 하우징부(12)와 그에 인접한 열전도 하우징부(22)로 흐른다. 따라서, 항상 바람에 의해 하우징부(22)로부터 수분이 전달되어, 상기 하우징부(24)를 통해 풍력 설비의 후방부(바람 불어가는 방향)로 전해지므로, 상기 하우징부(22, 24) 사이의 갭을 통해 포드로 유입되지 않는다.
또한, 두 열전도 하우징부(22, 24) 사이에 수분의 유입을 방지하는 실링(sealing) 수단을 형성할 수 있다.
상기 포드의 하우징 내부가 일정하게 증가된 압력 하에 있으면, 상기 두 하우징부(22, 24)의 갭을 통해 공기가 빠져나갈 수 있으므로 수분이 포드의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 열전도 하우징부(22, 24)의 축방향의 넓이가 발전기(16, 18)의 넓이보다 커서, 측면으로 방출되는 열을 방산할 수 있다.

Claims (12)

  1. 링 발전기와 상기 링 발전기를 둘러싼 포드 하우징을 포함하는 풍력 설비에 있어서,
    상기 포드 하우징은 상기 링 발전기의 영역에서 열전도 하우징부를 갖고, 상기 링 발전기의 외주와 상기 열방산 하우징부의 사이에 일정 간격이 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열전도 하우징부(20, 24)가 상기 하우징의 정지부(14)에 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    냉각 립(26)이 외주에 축 방향으로 일정 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 열전도 하우징부(20, 22)가 상기 하우징의 회전부(12)에 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 열전도 하우징부(22, 24)가 외주를 따라 두개의 상호 분리적인 부분으로 나누어지고, 제 1 열전도 하우징부(22)는 상기 하우징의 회전부(12)에 장착되고, 제 2 열전도 하우징부(24)는 상기 하우징의 정지부(14)에 장착되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  6. 제 5항에 있어서,
    냉각 립이 상기 열전도 하우징부의 제 2 열전도 하우징부(24)에 배열되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  7. 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도 하우징부의 제 1 열전도 하우징부(22)가 상기 열전도 하우징부의 제 2 열전도 하우징부(24)와 중첩되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    실링 수단이 상기 제 1 및 제 2 열전도 하우징부(22, 24) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도 하우징부(20, 22, 24)가 실질적으로 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도 하우징부(20, 22, 24)의 형태가 상기 포드하우징(12,14)의 형태에 맞도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도 하우징부(20, 22, 24)는 적어도 일측에서 축방향으로 일정 정도 발전기(16, 18)에서 이격되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 냉각 립이 내측 또는 외측에서 상기 열전도 하우징부 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 설비.
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