特開 2024-59086 風力タービン用ドライブトレインアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024059086

(43)【公開日】2024-04-30

(54)【発明の名称】風力タービン用ドライブトレインアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F03D 13/10 20160101AFI20240422BHJP

【ＦＩ】

F03D13/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】30

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023171031

(22)【出願日】2023-10-02

(31)【優先権主張番号】22382995.3

(32)【優先日】2022-10-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】513131419

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック レノバブレス エスパーニャ， エセ．エレ．

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(72)【発明者】

【氏名】ヤコ・ニース

(72)【発明者】

【氏名】ライア・エステバン

(72)【発明者】

【氏名】フランチェスコ・マッカラーナ

(72)【発明者】

【氏名】トマ・ドロワ

(72)【発明者】

【氏名】ジョセップ・ボッシュ・コラード

【テーマコード（参考）】

3H178

【Ｆターム（参考）】

3H178AA03

3H178BB77

3H178CC16

3H178DD08Z

3H178DD12Z

(57)【要約】      （修正有）

【課題】本開示は、風力タービン用のドライブトレインアセンブリに関する。
【解決手段】ロータハブ２０及び発電機モジュール１２０を備え、発電機モジュールは、発電機固定子１３０と、発電機固定子を支持するための固定フレーム１６６とを備える。発電機は、発電機回転子１２２と、発電機回転子を支持するためのシャフト１４０と、固定フレームにシャフトを回転可能に取り付けるための軸受アセンブリとをさらに備える。シャフトは発電機回転子に取外し自在に接続され、軸受アセンブリは前方軸受と後方軸受を備える。発電機モジュールの風上端は、ロータハブの風下端に取り付けられる。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータハブと、
発電モジュールと
を備える風力タービンのドライブトレインアセンブリであって、前記発電モジュールが、
発電機固定子、前記発電機固定子を支持するための固定フレーム、発電機回転子、前記発電機回転子を支持するためのシャフト、及び前記シャフトを固定フレームに回転可能に取り付けるための軸受アセンブリとを備えており、
前記シャフトが前記発電機回転子に取外し自在に接続され、
前記軸受アセンブリが、前方軸受及び後方軸受を備えており、
前記発電機モジュールの風上端が、前記ロータハブの風下端に取り付けられる、ドライブトレインアセンブリ。

【請求項2】

前記シャフトが、前記固定フレームの半径方向外側に配置されている、請求項１に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項3】

前記前方軸受の内輪及び／又は前記後方軸受の内輪が発電機モジュールの固定フレームにしまりばめされる、請求項２に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項4】

前記前方軸受の外輪及び／又は前記後方軸受の外輪が、発電機モジュールのシャフトに焼ばめされる、請求項２又は請求項３に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項5】

前記前方軸受及び前記後方軸受が単列円すいころ軸受である、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項6】

前記固定フレームの風上側に取り付けられる締付けリングであって、前記軸受アセンブリに予荷重を与えるように構成された締付けリングをさらに備える、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項7】

前記前方軸受と前記後方軸受との長手方向距離が１．５ｍ以上、特に２ｍ以上、特に前記前方軸受と前記後方軸受との長手方向距離が２～２．５ｍである、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項8】

前記ロータハブが、該ロータハブの風下端を画成するハブ取付フランジを備えており、前記シャフトが、前記発電機モジュールの風上端を画成するシャフト取付フランジを備えている、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項9】

前記シャフト取付フランジが、環状取付面と、前記前方軸受用の軸受座とを備える、請求項８に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項10】

前記シャフトが、該シャフトを前記発電機回転子に接続するためのフランジに前記シャフト取付フランジを接続する略円筒部を備える、請求項８又は請求項９に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項11】

前記シャフトの内壁と前記固定フレームの外壁との間の１以上の補強材を備える、請求項１０に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項12】

前記後方軸受の風下側に配置されたストッパをさらに備える、請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項13】

前記固定フレームが、該固定フレームと前記発電機固定子とを接続する複数のアームを備えており、前記複数のアームが、前記固定フレームから半径方向外側に延在し、かつ実質的に半径方向平面内にある、請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項14】

前記ロータハブが、該ロータハブの風下端を画成するハブ取付フランジを備えており、前記発電機回転子が、前記発電機モジュールの風上端を画成する発電機回転子取付フランジを含んでいる、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項15】

前記発電機回転子取付フランジが、前記ハブ取付フランジ及び前記シャフトに接続されている、請求項１４に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項16】

複数の留め具が、前記発電機回転子取付フランジ、前記ハブ取付フランジ及び前記シャフトを通って延在している、請求項１５に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項17】

前記固定フレームが略円錐台形である、請求項１４乃至請求項１６のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項18】

前記後方軸受が、軸方向に前記発電機固定子の風下側に配置されている、請求項１４乃至請求項１７のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項19】

前記固定フレームが、該固定フレームと前記発電機固定子とを接続する複数のアームを備えており、前記複数のアームが、前記固定フレームから半径方向外側及び軸方向前方に延在している、請求項１８に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項20】

前記発電機回転子が、前記発電機固定子の半径方向外側に配置される、請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項21】

前記発電機回転子と前記発電機固定子の間に半径方向エアギャップを含む、請求項１乃至請求項２０のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項22】

前記半径方向エアギャップの公称値が５～１０ｍｍの範囲内にある、請求項２１に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項23】

当該ドライブトレインアセンブリが、冷却空気流を用いて冷却されるように構成されており、冷却空気流が、軸方向に前記半径方向エアギャップを通して導かれる、請求項２１又は請求項２２に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項24】

前記固定フレームが複数の第１の穴を備えており、前記シャフトが複数の第２の穴を備えており、第１及び第２の穴が、前記シャフトを前記固定フレームに回転ロックするロックピンを受けるように構成されている、請求項１乃至請求項２３のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項25】

前記発電機固定子の固定子構造が、前壁、前壁と略平行な後壁、及び前壁と後壁を接続する固定子リムを有する、請求項１乃至請求項２４のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリ。

【請求項26】

タワーと、
タワーに回転可能に取り付けられたメインフレームと、
前記メインフレームに取り付けられた請求項１乃至請求項２５のいずれか１項に記載のドライブトレインアセンブリと
を備える風力タービン。

【請求項27】

ナセルをさらに備えており、該ナセルが前記発電モジュールの風下側に配置されている、請求項２６に記載の風力タービン。

【請求項28】

前記ハブの外壁を保護するように構成された保護カバーをさらに備える、請求項２６又は請求項２７に記載の風力タービン。

【請求項29】

当該風力タービンが洋上ダイレクトドライブ風力タービンである、請求項２６乃至請求項２８のいずれか１項に記載の風力タービン。

【請求項30】

当該風力タービンが１２ＭＷ以上の公称出力を有する、請求項２６乃至請求項２９のいずれか１項に記載の風力タービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、風力タービン用のアセンブリに関し、さらに具体的には、風力タービン用のドライブトレインアセンブリに関する。本開示はさらに、かかるドライブトレインアセンブリの製造及び組立て方法、並びにかかるドライブトレインアセンブリを含む風力タービンに関する。

【背景技術】

【0002】

先進風力タービンは、電力網への電力の供給に常用されている。この種の風力タービンは、一般に、タワーとタワーに配置されたロータとを備える。ロータは、通例ハブと複数のブレードを備えており、ブレードに対する風の影響下で回転する。この回転によってトルクが発生するが、電力を発生して電力を電力網に供給するためトルクは通常は発電機へと伝達される。

【0003】

ロータシャフトをハブに接続してギアボックスの低速入力シャフトとして機能させる風力タービンが知られている。ギアボックスの高速出力シャフトで発電機を駆動する。また、発電機を直接駆動するためのロータハブ又はロータシャフトをハブに接続することも知られている。かかる風力タービンは、一般に「ダイレクトドライブ」又は「ギアレス」風力タービンと呼ばれる。

【0004】

ダイレクトドライブ風力タービンの発電機回転子の回転速度は風力タービンロータの回転速度（例えば２～２０ｒｐｍ）に対応し、一般にギアボックスを用いた場合の発電機回転子の回転速度よりもはるかに低い。そのため、ダイレクトドライブ風力タービンの発電機の直径は一般に格段に大きい。ダイレクトドライブ風力タービン発電機は、例えば６～８ｍ（２３６～３１５インチ）の直径、例えば２～３ｍ（７９～１１８インチ）の長さを有することがある。

【0005】

発電機は、一般に、回転子又は回転構造と固定子又は固定構造とを備える。回転子及び固定子構造は共に電磁素子を備えており、回転子と固定子の間にエアギャップが設けられている。例えば、永久磁石励磁発電機（ＰＭＧ；permanent magnet excited generator）が知られている。かかるＰＭＧでは、永久磁石は通常発電機回転子に取り付けられ、巻線要素（コイルなど）は通常固定子に取り付けられる。永久磁石発電機は、信頼性が高く、他の発電機類型よりもメンテナンスが少なくてよいと一般に考えられており、洋上風力タービンに特に適している。

【0006】

半径方向エアギャップを有する発電機の場合、回転子は固定子の半径方向外側に配置してもよいし、その逆であってもよい。電磁的観点から発電機を効率的にするには、エアギャップをできるだけ小さくすべきである。一方で、エアギャップは、発電機に重大な損傷をもたらしかねない回転子と固定子との接触を避けるための十分な幅をもたせるべきである。

【0007】

風力タービンロータは、一般に、タワーの「風上」又は「上流」に設けられる。ダイレクトドライブ風力タービンでは、発電機もタワーの風上に配置し得る。風力タービンロータ（ハブ及びブレード）と発電機の合計重量は大きな曲げ荷重をもたらし、タワーに伝達しなければならない。

【0008】

また、風力タービンロータの空力荷重もタワーに伝達しなければならない。さらに、運転中に、横方向及び／又は前後方向の振動が発生することもある。例えば、ロータでの空力推力のため前後振動が発生することがある。洋上風力タービンの場合、波荷重も大きな振動を引き起こすおそれがある。

【0009】

（曲げ）荷重による振動及び潜在的変形は、エアギャップ安定性を損なうおそれがある。エアギャップ安定性は、風力タービンの構成及び風力タービンのドライブトレインの構成の設計の決定要因の一つである。例えば、米国特許出願公開第２０１３／０１３４７１２号明細書には、風力タービンロータと発電機回転子の間に配置されたダンパーを介してエアギャップを能動的に制御するダイレクトドライブ風力タービンが開示されている。国際公開第２０１２／００７１８５号には、ロータハブと固定フレームの間の２つの軸受、及び発電機回転子と発電機固定子の間の１以上の追加の軸受を含む風力タービン構成が開示されている。

【0010】

考慮すべき別の重要な因子は、タワーの頂部の構造物の重量である。タワー頂部の構造の軽量化は、タワーの軽量化及び追加の支持構造（風力タービンの基礎、トランジションピースなど）につながる可能性がある。

【0011】

設計に関する他の重要な決定要因として、製造性、ドライブトレインアセンブリの保守及び組立て能力、並びに風力タービンによる発電のエネルギーコストが挙げられる。

【0012】

幾つかの公知の風力タービン構成では、ハブ及び発電機回転子は、固定フレームに回転可能に取り付けられたシャフトに接続される。シャフトと固定フレームの間に１以上の軸受が設けられることもある。発電機の固定フレームは風力タービンのメインフレームに接続される。メインフレームは、ヨーシステムを介してタワーに接続できる。かかる構成は、例えばＶｅａｓｙ ７０風力タービン等で知られている。Ｖｅｎｓｙｓ ７０構成及びその他のダイレクトドライブ風力タービン構成は、例えば“Ｔｏｗａｒｄｓ １００％ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ”（３３－５０頁）に掲載されたＦｒｉｅｄｒｉｃｈ Ｋｌｉｎｇｅｒ著“ＳＴＡＴＥ ＯＦ ＴＨＥ ＡＲＴ ａｎｄ ＮＥＷ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＯＦ ＤＩＲＥＣＴ ＤＲＩＶＥ ＷＩＮＤ ＴＵＲＢＩＮＥＳ”に記載されている。

【0013】

また、Ｈａｌｉａｄｅ－Ｘ洋上風力タービンもドライブトレインアセンブリを有しており、前方軸受が風力タービンのハブの内側に配置されている。

【0014】

様々な要件及び制約を考慮に入れた風力タービンの設計の最適化は、複雑なエンジニアリング作業である。さらに、種々の設計変数が相互依存しており、複雑に相互作用する。したがって、改善された設計は、一つの側面に焦点を当てることでは一般に達成できず、数多くの又はあらゆる異なる側面を考慮に入れなくてはならない。

【0015】

とりわけ大型洋上風力タービン（例えば公称出力又は定格電力１２ＭＷ以上のもの）では、風力タービン構成及びドライブトレイン構造の最適化は複雑になりかねない。構造要件に加えて、発電機の効果的かつ効率的な冷却のような他の要因も考慮に入れる必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１３／０１３４７１２号明細書

【特許文献2】国際公開第２０１２／００７１８５号

【発明の概要】

【0017】

本開示技術の一態様では、風力タービン用のドライブトレインアセンブリを提供する。本アセンブリは、ロータハブと発電機とを備える。発電機モジュールは、発電機固定子、及び発電機固定子を支持するための固定フレームを備える。発電機モジュールは、発電機回転子、発電機回転子を支持するためのシャフト、及びシャフトを固定フレームに回転可能に取り付けるための軸受アセンブリをさらに備える。軸受アセンブリは、前方軸受及び後方軸受を備える。本ドライブトレインアセンブリにおいて、シャフトは発電機回転子に取外し自在に接続され、発電機モジュールの風上端は、ロータハブの風下端に取り付けられる。

【0018】

本態様では、風力タービン用のドライブトレインアセンブリが提供されるが、シャフト及び固定フレームが発電機の回転子及び固定子に対してもっと前方（もっと「風上」）に配置される従来技術の構成と比較すると、エアギャップ安定性を向上させることができる。回転可能に取り付けられるシャフト（発電機回転子に取外し自在に接続される）との配置は、ドライブトレインアセンブリの製造及び組立て並びにメンテナンスを容易にする。

【0019】

発電機回転子の風上端は、本明細書では、以下の通り解釈し得る。風力タービンが正常に動作しているとき、ナセル及び風力タービンロータは主風向と実質的に整列する。したがって、風は風力タービンの風上側から風力タービンの風下側へと流れる。発電機回転子の風上端は、風上側に最も遠い位置（つまりタワーの前方に最も遠い位置）にある発電機回転子の端又は端部とみなすことができる。ロータハブの風下端は、風下側に最も遠い位置にあるロータハブの端又は端部とみなすことができる。同様に、長手方向に延在する他の風力タービン部品も、それら自身の風上側及び風上端、並びにそれら自身の風下側及び風下端を有し得る。風上端は部品の前方端とみなすこともでき、部品の風下端は後方端とみなすこともできる。「風上」及び「上流」という用語並びに「風下」及び「下流」という用語は、同義に用いられることがある。

【0020】

ドライブトレインアセンブリは、本願では、機械的動力を電力へと変換する部品のアセンブリとみなすことができる。ダイレクトドライブ風力タービンにおいて、ドライブトレインアセンブリは、一般に、風力タービンロータ（ロータハブ及びブレード）、発電機、並びに風力タービンロータから発電機へと機械的動力を伝達するそれらの間の任意の部品を含むことができる。

【0021】

追加の態様では、風力タービンを提供するが、本風力タービンは、本明細書に開示するいずれかの実施例のアセンブリを含む。風力タービンは、ナセルをさらに含んでおり、ナセルは、発電機モジュールの風下側に配置される。

【0022】

本開示技術の実施形態のその他の目的、利点及び特徴については、以下の詳細な説明から当業者には明らかとなろし、或いは本技術の実施を通して習得できるものもあろう。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】風力タービンの一例の斜視図。

【図2A】風力タービンアセンブリの一例の断面図。

【図2B】図２Ａの風力タービンアセンブリの例の詳細図。

【図2C】図２Ａの風力タービンアセンブリの例の詳細図。

【図3】風力タービンアセンブリの別の例の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の様々な実施形態について詳細に説明し、その１以上の実施例を図面に示す。各実施例は、本技術を限定するものではなく、例示のためのものにすぎない。特許請求の範囲に記載された技術的範囲及び技術的思想を逸脱することなく、本技術に様々な修正及び変更をなし得ることは当業者には明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として例示又は記載された特徴を、別の実施形態と共に用いてさらに別の実施形態とすることができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲に属する修正及び変更を包含する。

【0025】

図１は、風力タービン１０の一例の斜視図である。この例では、風力タービン１０は水平軸風力タービンである。この例では、風力タービン１０は、地面１２の支持システム１４から延在するタワー１５と、タワー１５に取り付けられたナセル１６と、ナセル１６に結合したロータ１８とを含む。ロータ１８は、回転可能なハブ２０と、ハブ２０に結合しかつハブ２０から外側に延在する１以上のロータブレード２２とを含む。この例では、ロータ１８は３枚のロータブレード２２を有する。別の実施形態では、ロータ１８は、３枚未満又は３枚超のロータブレード２２を含む。タワー１５は、支持システム１４とナセル１６の間の空洞（図１には図示せず）を画成するための管状鋼から製造し得る。別の実施形態では、タワー１５は、任意の適切な高さを有する任意の適切なタイプのタワーである。別の実施形態では、タワーは、コンクリート製部分と管状鋼部分とを含むハイブリッドタワーであってもよい。また、タワーは部分的又は完全な格子タワーであってもよい。

【0026】

ロータブレード２２は、ロータ１８を回転させて運動エネルギーを風から使用可能な機械的エネルギー、ひいては電気エネルギーへと伝達できるように、ハブ２０の周りに離間して配置される。ロータブレード２２は、ブレード根元部２４を複数の荷重伝達領域２６でハブ２０に結合することによってハブ２０に結合される。荷重伝達領域２６は、ハブ荷重伝達領域及びブレード荷重伝達領域（いずれも図１には図示せず）を有していてもよい。ロータブレード２２で惹起された荷重は、荷重伝達領域２６を介してハブ２０に伝達される。

【0027】

幾つかの例では、ロータブレード２２は、約１５ｍ～約９０ｍ以上の範囲の長さを有し得る。ロータブレード２２は、本明細書に記載の機能を風力タービン１０が発揮し得る任意の適切な長さを有し得る。風が風向２８からロータブレード２２に当たると、ロータ１８はロータシャフト３０の周りで回転する。ロータブレード２２が回転して遠心力を受けると、ロータブレード２２にも様々な力及びモーメントが加わる。そこで、ロータブレード２２は、中立又は非撓み位置から撓み位置まで撓む及び／又は回転し得る。

【0028】

さらに、ロータブレード２２のピッチ角（すなわち有効風に対するロータブレード２２の向きを決定する角度）は、風ベクトルに対する１以上のロータブレード２２の角度位置の調整によって風力タービン１０で発生する荷重及び電力を制御するためのピッチシステム３２によって変更し得る。ロータブレード２２のピッチ軸３４が示してある。風力タービン１０の運転中、ピッチシステム３２は、特にロータブレード（の部分）の迎え角が小さくなるようにロータブレード２２のピッチ角を変化させることができ、回転速度の低下を促進し、及び／又はロータ１８の失速を促進する。

【0029】

この例では、各ロータブレード２２のブレードピッチは、風力タービンコントローラ３６又はピッチ制御システムによって個別に制御される。或いは、すべてのロータブレード２２に対するブレードピッチを、制御システムによって同時に制御してもよい。

【0030】

また、この例では、風向２８の変化に伴って、ロータブレード２２を風向２８に対して位置付けるため、ナセル１６のヨー方向をヨー軸３８を中心に回転させてもよい。

【0031】

この例では、風力タービンコントローラ３６は、ナセル１６内に集中化したものとして示してあるが、風力タービンコントローラ３６は、風力タービン１０全体、支持システム１４上、風力発電所内及び／又は遠隔制御センターにおける分散システムとしてもよい。風力タービンコントローラ３６は、本明細書に記載の方法及び／又はステップを実行するように構成されたプロセッサ４０を含む。さらに、本明細書に記載の他の部品の多くは、プロセッサを含む。

【0032】

本明細書で用いる「プロセッサ」という用語は、当技術分野でコンピュータと呼ばれる集積回路に限定されず、広く、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路その他のプログラマブル回路をいい、これらの用語は、本明細書では互換的に用いられる。プロセッサ及び／又は制御システムは、メモリ、入力チャネル及び／又は出力チャネルも含むことができる。

【0033】

図２Ａは、風力タービンのメインフレームに取り付けられたドライブトレインアセンブリの一例の断面図を示す。図２Ｂは、本例の発電モジュールを示し、ドライブトレインの組立て方法について例示する。図２Ｃは、本例の発電モジュールの固定フレームの等角図を示す。以下、図２Ａ～２Ｃの例について、さらに詳しく説明する。

【0034】

図２Ａは、風力タービン用のドライブトレインアセンブリ１００を示す。ドライブトレインアセンブリ１００は、ロータハブ２０と発電機モジュール１２０とを備える。発電機モジュール１２０は、発電機固定子１３０と、発電機固定子１３０を支持するための固定フレーム１６６とを備える。発電機モジュール１２０は、発電機回転子１２２と、発電機回転子１２２を支持するためのシャフト１４０と、シャフト１４０を固定フレーム１６６に回転可能に取り付けるための軸受アセンブリとをさらに備える。軸受アセンブリは、前方軸受１６２と後方軸受１６４とを備える。発電機モジュールの風上端は、ロータハブの風下端に取り付けられる。

【0035】

発電機モジュール１２０は、このように、回転構造（発電機回転子１２２及びシャフト１４０）と、固定構造（固定フレーム１６６及び発電機固定子１３０）と軸受アセンブリとを含む。本明細書に開示する発電機モジュールの部品は、他の風力タービン部品とは独立に予め組み立てて試験してもよい。

【0036】

この例では、ロータハブ２０は、ロータハブの風下端を画成するハブ取付フランジ２７を備えており、発電機モジュール１２０は、発電機モジュールの風上端を画成する発電機取付面１４１を備える。図２Ａに示すように、ロータハブ２０は、発電モジュール１２０の完全に風上側に配置される。換言すると、発電機モジュール１２０は、ロータハブ２０の完全に風下側に配置される。

【0037】

ハブ２０は、ブレード（図２には図示せず）を取り付けることのできる３つの取付フランジ又は荷重伝達領域２６を備えていてもよい。ブレードの各々は、図１を参照して説明したようなピッチシステムを介してハブ２０に接続し得る。

【0038】

ハブの風上側２９には、ノーズコーン又は「スピナー」を取り付けてもよい。ハブの風下側に、ハブ２０は環状ハブ取付フランジ２７を備える。図２の例では、シャフト１４０は、環状ハブ取付フランジ２７に取り付けるためのシャフト取付フランジ１４５を備える。発電機取付フランジの前面又は風上面は、発電機取付面１４１を形成し得る。

【0039】

発電機取付面１４１は、ロータハブの風下側のシャフト１４０に組み込まれるので、幾つかの従来技術の構成よりも、シャフト１４０をハブに接続するのに適した利用できる平面の面積が大きくなる。同様に、ロータハブ２０の風下端で利用できる平面の面積が大きくなる。

【0040】

本例のシャフト１４０は、前方軸受１６２を支持する前方軸受座１４２を備える。シャフト１４０は、環状の半径方向に延在するシャフト取付フランジ１４５をさらに含む。その前方（又は「風上」）面の外壁は、環状取付面１４１を画成する。シャフト１４０を取付面１４１で取付フランジ２７に取り付けるために、適切な留め具を使用してもよい。特に、ボルトを使用し得る。

【0041】

本例のシャフト１４０は、略円筒部１４４をさらに含んでおり、略円筒部１４４は、シャフト取付フランジ１４５を、発電機回転子１２２に接続するためのシャフトのフランジ１４９に接続する。

【0042】

シャフト取付フランジ１４５に取り付けられるシャフト１４０の略円筒部１４４を有する一つの態様は、シャフト１４０の内壁１９７と固定フレーム１６６の外壁１９９との間に顕著な環状空間が形成されることである。形成された環状空間は、様々な目的に用いることができる。様々な例では、構造補強をこの環状空間に収めてもよい。

【0043】

発電機回転子１２２は、シャフト１４０に取外し自在に接続される。例えば、発電機回転子１２２のシャフトとフランジ１２８のフランジ１４９でのボルト接続である。

【0044】

発電機回転子１２２とシャフト１４０との接続を取外し自在とすることによって、製造が容易になる。発電機回転子は、例えば６～８ｍの外径を有することができる。製造を容易にするため、発電機回転子１２２は、複数のセグメントで製造してもよい。例えば、２、３又はそれ以上のセグメントを使用して、別個に製造してもよい。各セグメントは、リングセクタを形成し得る。

【0045】

これらのセグメントを互いに組み立てて、発電機回転子を形成することができる。各セグメントは、金属鋳造によって製造してもよい。例えば、ダクタイル鋳鉄を使用し得る。シャフトは、この場合も金属鋳造によって、一体品として別個に製造してもよい。例えばダクタイル鋳鉄又は鋼鋳物を使用し得る。シャフトと発電機回転子１２２とを別々に製造することによって、製造プロセスを簡単にすることができる。

【0046】

図に示す例では、シャフトはテーパ又は円錐台部分１４８をさらに備える。円錐台部分１４８は、シャフトのフランジ１４９を後方軸受座１４３に接続する。後方軸受座１４３は後方軸受１６４を支持する。本例のシャフト１４０は、管状延長部又はリング１４７をさらに含んでおり、管状延長部又はリング１４７は幾つかの穴１８３を含む。これらの穴の機能については、固定フレーム１６６の対応する穴を参照して説明するが、リング１４７は、複数の重量軽減穴１８９を含んでいてもよい。

【0047】

発電モジュール１２０は、発電機回転子１２２と発電機固定子１３０とを含む。発電機回転子１２２は、上述の通りシャフト１４０に取外し自在に取り付けられる。本例の発電機回転子１２２は、半径方向外側に延在するフロントカバー１２６をさらに含む。フロントカバー１２６は、発電機の前方又は風上側を閉じる。フロントカバー１２６は、さらに、外側回転子リム１２４を支持するように構成される。

【0048】

本例の外側回転子リム１２４は、電磁素子を担持する。具体例では、発電機は永久磁石発電機であってもよく、発電機回転子は永久磁石を担持し、発電機固定子は複数のコイルを担持する。磁石は、永久磁石モジュールに配置し得る。運転中、回転子が永久磁石と共に回転運動すると、巻線に変動磁場が発生し、巻線に電流を生じる。

【0049】

本例の発電機固定子１３０は、固定フレーム１６６に接続された固定子構造１３１を備える。固定子構造１３１は、半径方向断面が略Ｕ字型であってもよい。固定子構造１３１は、固定子リム１３３を前方（又は「風上」）壁１３８と後方（又は「風下」）壁１３６とでつないだものを含むことができる。前方及び後方壁１３６，１３８は略平行であってもよい。固定子１３０の半径方向断面で、固定子リム１３３及び壁１３６，１３８は一緒にＵ字型を画成する。固定子構造１３１は、半径方向に配置された複数の内部固定子補強材１３５をさらに含んでいてもよい。

【0050】

後方壁１３６は、半径方向内側に延在する複数のフランジを備えていてもよい。発電機固定子１３０は、これらのフランジで固定フレーム１６６のアーム１３４に接続してもよい。したがって、固定子１３０は、固定子の風下端だけで支持され、片持ち梁構造を形成し得る。

【0051】

発電機固定子１３０は、固定子リム１３３に（つまり固定子の外周に沿って）配置された複数のコイル１３２をさらに含む。コイル１３２と永久磁石の間に半径方向エアギャップが画成される。開示した例では、発電機回転子１２２は、発電機固定子１３０の半径方向外側に配置されるが、他の例では、発電機回転子を固定子の半径方向内側に配置してもよい。

【0052】

図に示す例では、電磁素子（コイル及び磁石）は、エアギャップを通る軸方向冷却空気流を用いて冷却し得る。特に、図に示す例では、複数の冷却空気入口を後方壁１３６に配置してもよい。冷却空気は、内部固定子補強材１３５に設けられた穴を通して固定子１３０の円周に沿って分配し得る。内部固定子補強材１３５の穴は、冷却空気分配オリフィスとして作用し得る。

【0053】

冷却空気を、前方壁１３８で固定子１３０を出てエアギャップに向けて誘導又は案内してもよい。冷却空気は、風上側からエアギャップを通して風下側に軸方向に流してもよい。冷却空気がエアギャップを通って流れると、電磁素子を冷却することができる。冷却空気は加温される。加温された冷却空気は、後方壁１３６で複数の空気排出口を通して発電機から出してもよい。

【0054】

幾つかの例では、加温された冷却空気は、固定子１３０の後方壁１３６の入口に向かって逆流する前に、熱交換器で再び冷却してもよい。任意の適切な熱交換器、例えば液体－空気熱交換器を使用し得る。

【0055】

同様に、発電機回転子１２２と同様に、発電機固定子１３０及び特に固定子構造１３１も別々のセグメント（例えば２、３又はそれ以上のセグメント）で製造することができ、それらを互いに取り付けて発電機固定子１３０の固定子構造１３１を形成してもよい。

【0056】

図に示す例（特に図２Ｃ参照）では、発電モジュール１２０の固定フレーム１６６は、前方軸受１６２を支持する前方軸受座１６７と、後方軸受１６４を支持する後方軸受座１６９と、前方軸受座と後方軸受座の間の略円筒部１７５とを含む。

【0057】

本例の固定フレーム１６６は、複数のアーム１３４をさらに含んでいてもよい。アーム１３４は半径方向外側に延在し、固定フレーム１６６を発電機固定子１３０に接続する。この例では、アーム１３４は、半径方向平面に沿って実質的に半径方向外側に延在しており、すなわち、アームは有意な様式で前方又は後方に延在していない。

【0058】

固定フレーム１６６を発電機固定子に接続するために、アーム１３４は、複数の留め具穴１７８を含むことができる。適切な留め具（例えばボルトなど）を使用して、固定フレーム１６６を発電機固定子１３０に接続してもよい。さらに具体的には、この例では、固定フレーム１６６は、発電機固定子１３０の固定子構造１３１に接続されている。この具体例では、６つのアーム１３４が設けられているが、他の例では、任意の他の適切な数のアーム１３４を使用し得ることは明らかであろう。

【0059】

アーム１３４は、例えば一体鋳造品として、固定フレーム１６６と一体に形成されていてもよい。他の例では、アーム１３４を別個に製造して、固定フレームに固定又は取外し自在に取り付けてもよい。図に示す例では、アーム１３４は、側壁１７９を有するＣ字型断面で形成されている。他の例では、他の適切な形状を使用してもよい。

【0060】

固定フレームは、複数の第１の穴を備えていてもよく、シャフトは、複数の（対応する）第２の穴を含む。第１及び第２の穴は、シャフトを固定フレームに回転ロックするためのロックピンを受けるように構成し得る。

【0061】

アーム１３４は、ロックピンを受けるための複数の第１の穴１８１を含むことができる。ありメンテナンス作業を行うために、風力タービンロータを所定の位置にしっかりとロックしなければならないことがある。発電機モジュールのシャフト１４０は、複数の第２穴１８３を含んでいてもよい。この特定の例では、シャフト１４０は、穴１８３が組み込まれたリング１８７を含む。

【0062】

風力タービンロータを所定の位置にロックすべき場合、第２の穴１８３の１以上を、固定フレーム内の対応する第１の穴１８１と位置合わせしてもよい。対応する第１及び第２の穴１８１，１８３の対の１つにロッキングピンを導入して、発電機回転子１２２を所定の位置にロックしてもよい。幾つかの例では、複数のロッキングピンを使用して、整列した第１及び第２の穴１８１，１８３の複数の対に導入してもよい。風力タービンロータはシャフトに接続されるので、ドライブトレイン全体がロックされ、保守及び点検作業を安全に行うことができる。

【0063】

固定フレーム１６６は、取付フランジ１３９を終端とする外向テーパ部１３７をさらに含んでいてもよく、固定フレーム１６６の直径はこの部分に沿って風下方向に増大する。取付フランジ１３９は、取付面１７２を画成する。ドライブトレインアセンブリ１００、特にアセンブリ１００の発電機モジュール１２０は、固定フレーム１６６のフランジ１３９によって画成される取付面１７２で風力タービンのメインフレーム１５０に取り付けることができる。

【0064】

幾つかの例では、固定フレーム１６６はダクタイル鋳鉄で製造し得る。

【0065】

本開示の追加の態様では、風力タービンを提供するが、本風力タービンは、本明細書に開示するいずれかの実施例のドライブトレインアセンブリを備える。風力タービンは、陸上風力タービンであっても、洋上風力タービンであってもよい。洋上風力タービンの場合、洋上風力タービンは固定式であっても浮体式であってもよい。

【0066】

風力タービンのメインフレーム１５０は、タワー（図２Ａには図示せず）に回転可能に取り付けることができる。メインフレーム１５０は、ドライブトレインアセンブリ１００を支持し、かつ関連するあらゆる荷重を風力タービンタワーに伝達するように構成される。

【0067】

メインフレーム１５０は、ヨー軸受によって支持される環状フランジ１５２を含むことができる。タワーに対してメインフレーム（及びアップタワー構造全体）を回転させるために適切なヨーシステム（図示せず）を用いてもよく、運転中に風力タービンロータを主風向に合わせることができる。また、必要に応じて、風力タービンロータを風向から離れるように回転させてもよい。

【0068】

風力タービンは、ナセル（図２には図示せず）をさらに備えていてもよい。ナセルは、発電機モジュール１２０の風下に配置してもよく、ナセルは発電機モジュールを包含しない。ナセルは、電気機器（コンバータ、変圧器、照明など）、機械機器（クレーン又はホイスト、設置時に用いられるプラットフォーム）、及び／又はその他の機器（空調、熱交換器、通信システム）を取り囲むことができ、機械の中央フレームに取り付けることができる。例えば、ナセルを中央フレームに接続するためにボルトを用いてもよい。ナセルは、多湿及び／又は腐食性屋外環境から内部の電気及び機械機器を保護するハウジングを含むことができる。

【0069】

この特定の例では、ストッパ１７０は、後方軸受１６４の風下側に配置し得る。ストッパ１７０は実質的に平坦な前面を有していてもよく、組立て時に後方軸受１６４をしっかりと位置決めできる。こうして、固定フレーム１６６は、この領域でさらに丸みを帯びていてもよく、固定フレーム１６６内の局所的な応力集中を回避又は少なくとも低減し得る。

【0070】

前方軸受１６２及び後方軸受１６４は、シャフト１４０が回転軸ＲＡを中心に回転し、風力タービンロータから固定フレーム１６６に荷重を伝達できるようにする。軸受１６２，１６４を介して伝達すべき荷重としては、例えば軸方向荷重（例えば風力タービンロータに対する空力推力）及び半径方向荷重（例えば発電機の電磁力によるもの或いは軸受の風上側に位置する風力タービンロータの重量による荷重）が挙げられる。シャフト１４０は固定フレームを半径方向に取り囲むように配置され、軸受１６２，１６４は半径方向に固定フレームとシャフト１４０の間に配置される。

【0071】

前方及び後方軸受１６２，１６４間の（長手方向）距離を大きくすると、軸受が曲げ荷重を吸収して伝達する能力が向上する。換言すると、２つの軸受を離して配置すると、軸受に対する機械的要件が低減し得る。幾つかの例では、前方軸受と後方軸受の間の距離は、１．５ｍ以上、特に２ｍ以上とし得る。軸受間の長手方向距離は、長手方向に沿って、つまり回転軸ＲＡに沿って又は回転軸ＲＡと平行に測定し得る。

【0072】

前方軸受１６２と後方軸受１６４の両方をハブの風下側に配置すると、それらの位置は発電機の回転子及び固定子に近づく。こうして、発電機回転子１２２と固定子１３０の電磁素子間のエアギャップ安定性を改善することができる。風力タービンロータで発生するおそれのある振動その他の運動によるエアギャップへの影響は低減する。エアギャップ安定性が向上すると、発電機の設計を一段とコンパクトにすることができ、ドライブトレイン全体の重量を軽減できる。発電機の軽量化は、タワー及びタワー支持構造のさらなる軽量化をもたらし得る。

【0073】

幾つかの例では、発電機回転子１２２と発電機固定子１３０との間の半径方向エアギャップの公称値は、５～１０ｍｍの範囲内、特に６～８ｍｍである。エアギャップの公称値は、本明細書では、発電機の設計に則した（すなわち、例えば空力的又は電磁的荷重によって惹起される変形又は振動の不在下での）エアギャップの平均幅とみなすことができる。軸受を発電機の回転子と固定子の近くに配置することによって、公称電力定格が１２ＭＷ以上の風力タービンであっても５～１０ｍｍのエアギャップを達成し得る。風力タービンの正常運転中（すなわち、故障のない運転中）、軸受の配置及び構造の全体的剛性により、荷重及び振動がタワーに効果的に伝達され、エアギャップは、すべての運転条件及び発電機の全周に沿って、その公称値の少なくとも５０％を維持する。

【0074】

幾つかの例では、前方及び後方軸受１６２，１６４は、単列円すいころ軸受とすることができる。２つの単列円すいころ軸受は、関連するすべての力及びモーメントを支持及び伝達できる。

【0075】

２つの単列円すいころ軸受の組合せは、例えば複列円すいころ軸受を使用した場合と比較して、低減した重量並びに改善された軸方向及び半径方向ガイダンスを有し得る。図に示す例では、前方及び後方軸受１６２，１６４は、幾つかの従来技術の構成よりも風下（後方）に配置してもよく、それによって軸受１６２，１６４が耐えることができる曲げ荷重が増加する。単列円すいころ軸受を選択すると、もっと後方に配置したときの重量増加を少なくとも部分的に補償することができる。

【0076】

軸受１６２，１６４の各々は、内輪（又は内側「軌道面」）、外輪（又は外側「軌道面」）、及び内輪と外輪の間の１以上の転動体を含む。単列円すいころ軸受の場合、単列のころ（例えば、略円筒形のころ）を用いてもよい。軸受１６２，１６４の内輪及び外輪は高級鋼でできており、その機能のため強度、剛性及び加工公差に関して非常に高い要件を有する。特に、軸受の内輪及び外輪に使用される鋼は、固定フレーム１６６及び／又はシャフト１４０の鋳造に用いられる鉄又は鋼よりもグレードの高い鋼である。

【0077】

ドライブトレインアセンブリ１００のための組立プロセスの一例を、図２Ｂを参照して例示し得る。固定フレーム１６６を、平坦面（地面）に設けてもよい。ストッパ１７０を、固定フレーム１６６の周囲に配置し得る。例えば、ストッパ１７０を固定フレーム１６６の上方に持ち上げてから、ストッパが固定フレーム１６６の外向テーパ部分１３７に静置するまで下降させればよい。

【0078】

次いで、後方軸受１６４の内輪を、同様にストッパ１７０に静置するまで下降させてもよい。後方軸受の内輪は、固定シャフトにしまりばめさせることができる。後方軸受の内輪をその位置に押し込んで、後方軸受１６２の内輪と固定フレームとの摩擦に基づいて継手を形成し、荷重を伝達できるようになる。幾つかの例では、焼きばめを用いてもよい。この場合、後方軸受１６２の内輪を、固定フレームの周りに取り付ける前に加熱すればよい。後方軸受１６２の内輪はころを含んでいてもよい。加熱によって、軸受リングが膨張し、固定フレームの周りに嵌めることができる。軸受リングが冷えると、固定フレームと軸受の間に締まりばめが形成される。いずれの場合も、軸受（リング）は固定フレームに取外し自在に取り付けられる。取り付け後、必要に応じて軸受リングを取り外すことができる。例えば、組立て時に偏差が見つかった場合、軸受（リング）を取り外して、その位置を修正することができる。また、軸受（リング）は、損傷又は早期摩耗の場合に取り外すことができる。

【0079】

他の例では、軸受は、別のやり方で固定フレーム１６６に取外し自在に取り付けてもよい。例えば、ボルト接続を使用できる。

【0080】

次のステップでは、前方及び後方軸受１６２，１６４の外輪を搭載したシャフト１４０を固定フレーム１６６の周囲に取り付けることができる。その前に、シャフト１４０に軸受の外輪を取り付ける。幾つかの例では、外輪は、しまりばめを用いて取り付けることがで、いる。

【0081】

幾つかの例では、軸受外輪は焼ばめであってもよい。シャフト１４０の軸受座の領域を加熱して膨張させた後、軸受の外輪を嵌めてもよい。シャフト１４０が冷えると、軸受外輪とシャフト１４０の間に摩擦に基づく継手が形成され、境界面を通して荷重を伝達できるようになる。軸受リングとシャフト１４０の組立ては、固定フレームへの内輪の取付けの前又は後又は同時に行うことができる。

【0082】

シャフト１４０に軸受外輪を取り付け、固定フレームに後方軸受の内輪（ころ付）を取り付けたら、シャフトアセンブリを上昇させて固定フレームに取り付けることができる。シャフトは、後方軸受１６４の外輪が後方軸受のころ及び内輪と係合して後方軸受１６４を形成するまで、下方に案内又は押し下げられる。

【0083】

前方軸受１６２の内輪は、次のステップで組み立てることができる。内輪は軸受のころを担持し得る。しまりばめその他の接合方法を用いることができる。具体例では、内輪を加熱して膨張させ、次いで固定フレームの周りに嵌める。内輪が冷えると、固定フレームと前方軸受１６２の間に摩擦に基づく継手が形成される。

【0084】

幾つかの例では、内輪を固定した後、ギャップを補正するとともに軸受アセンブリの適切な動作を確保するため、システムに予荷重を加えてもよい。図に示す例では、軸受アセンブリに予荷重を加えるため締付けリング１８０を用いる。緩み又はクリアランスを測定してもよく、この測定に基づいて、適切な厚さとなるシムの数を選択してもよい。シムは、締付けリング１８０と前方軸受１６２の内輪との間或いは締付けリング１８０と固定フレーム１６６の前面との間に配置することができる。次いで、締付けリングを固定フレームにボルト留めできる。ボルトを締め付けると、締付けリングに軸方向の力が印加されて、締付けリングが軸方向に変位し、前方軸受１６２の内輪が後方軸受１６４に向かって押し出される。後方軸受は、内輪がストッパ１７０及び固定フレーム１６６によってその場所に保持されているため、軸方向に移動できない。したがって、軸受アセンブリは、適切な予荷重で圧縮することができる。

【0085】

シャフト１４０を固定フレーム１６６と組立てた後、発電機の回転子と固定子を組み立ててもよい。幾つかの例では、コイル及び電気ケーブルを含む発電機固定子１３０を次に取り付けることができる。次いで、発電機回転子１２２を取り付けることができる。幾つかの例では、永久磁石のない発電機回転子１２２を取り付けてもよい。発電機回転子１２２に磁石が取り付けられていないと、発電機回転子１２２と発電機固定子１３０との組立てを簡単にすることができる。回転子構造を固定子１３０と組み立てた後、永久磁石を取り付けることができる。永久磁石モジュールを使用し得る。幾つかの例では、永久磁石モジュールを軸方向にスライドして、回転子のリムに固定してもよい。

【0086】

磁石を回転子に取り付けたら、発電機モジュールは完全に組み立てられ、発電機モジュールを試験できる。かかる試験は、他の部品に接続せずに行うことができる。

【0087】

発電機モジュール１２０を完全に組み立てた後、ロータハブ２０を発電機モジュール１２０に取り付けることができる。ロータハブ２０と発電機モジュールとの接合は垂直に行うことができ、すなわち、固定フレームは、図２Ｂに示すように、垂直に向いたままであってもよい。シャフト１４０、発電機固定子１３０及び発電機回転子１２２の取付け後に、ハブを発電機モジュール上に昇降させてもよい。この例では、シャフト１４０がハブ２０に取り付けられる。

【0088】

ドライブトレインアッセンブリ１００の組立て後に、ドライブトレインアセンブリを持ち上げて回転させ、メインフレーム１５０に取り付けてもよい。幾つかの例では、ドライブトレインアセンブリ１００を持ち上げるためのホイスト装置は、ハブ２０を把持してもよく、ハブ２０は、例えば発電機の部品よりも剛性で強度が高いことがある。他の例では、発電機モジュール１２０を、まずメインフレーム１５０に取り付けてから、次いでロータハブ２０を発電機モジュール１２０の風上側に取り付けてもよい。

【0089】

図３は、風力タービン用のドライブトレインアセンブリ２００の別の例を図示したものである。ドライブトレインアセンブリ２００は、風力タービンのメインフレーム１５０に取り付けてもよい。図２の例と同様に、メインフレーム１５０を環状フランジ１５２でヨーシステムに取り付けてもよい。メインフレーム１５０は、こうして風力タービンタワーに回転可能に取り付けることができ、所望に応じてメインフレーム１５０（及びアップタワー構造全体）を風向の内外に向けて回転させることができる。

【0090】

一般に、図３の例によるドライブトレインアセンブリ２００は、ドライブトレインアセンブリ１００と共通する多くの構成要素を有する。したがって、ドライブトレインアセンブリに関する説明全体を、図３の例で繰り返すことはしない。以下、図２の例と異なる図３の例の幾つかの態様に焦点を当てて説明する。

【0091】

ドライブトレインアセンブリ２００は、ハブ２０と発電機モジュール２２０とを備える。発電機モジュール２２０は、発電機回転子２２２と発電機固定子２３０とを備える。発電機モジュール２２０は、発電機固定子２３０を支持するための固定フレーム２６６をさらに備える。発電機回転子２２２は、シャフト２４０に取外し自在に取り付けられる。シャフト２４０は、固定フレーム２６６に回転可能に取り付けられる。

【0092】

前述の例と同様に、軸受アセンブリは、前方軸受２６２及び後方軸受２６４を備えており、発電機モジュールの風上端はロータハブの風下端に取り付けられる。ロータハブは、ロータハブの風下端を画成するハブ取付フランジ２７を備えていてもよく、発電機２２０は、発電機モジュールの風上端を画成する発電機取付面２３５を備える。この例では、発電機回転子２２２は、発電機回転子取付フランジ２２８の風上（前方）端によって画成される発電機取付面２３５を含む。

【0093】

発電機回転子取付フランジ２２８は、ハブ取付フランジ２２７及びシャフト２４０に接続し得る。複数の留め具を、ハブ取付フランジ２７、発電機回転子取付フランジ２２８及びシャフト２４０の一部を通して延在するように配置し得る。留め具は、ハブ取付フランジ２７、発電機回転子取付フランジ２２８及びシャフト２４０の対応する貫通穴に配置し得る。適切なボルトを用いてもよい。

【0094】

他の例では、ハブ２０を発電機回転子２２２に接続するために、第１の組の留め具を使用し得る。これらの第１の組の留め具は、ハブ２０の貫通穴、及び発電機回転子取付フランジ２２８の止り穴に配置し得る。適切なスタッドを使用することができる。シャフトを発電機回転子取付フランジ２２８に接続するため第２の組の留め具（例えばスタッド）を使用してもよい。シャフトは貫通穴を含んでいてもよく、発電機取付フランジは対応する止り穴を備えていてもよい。本例の態様は、発電機回転子２２２及びシャフト２４０を接続したまま、ドライブトレインアセンブリの残りの部分からハブ２０を取り外すことができることである。

【0095】

この例では、固定フレーム２６６は、実質的に円錐台形とすることができる。固定フレームは、その長さの一部に沿って或いは（図に示す例のように）実質的にその全長に沿って円錐台形とすることができる。固定フレーム２６６の風上端に、前方軸受２６２を支持する前方軸受座２６７が配置され、後方軸受２６４を支持する後方軸受座２６９を固定フレーム２６６の風下端近傍に配置することができる。

【0096】

固定フレーム２６６は、メインフレーム１５０の取付フランジ１５４に接続する取付フランジ２３９を備えていてもよい。

【0097】

シャフト２４０は、前方軸受座２４２を形成するフロントフランジと、発電機を取り付けることのできる半径方向外側に延在する環状部分とを備えていてもよい。シャフト２４０は、軽くテーパの付いた中央部２４４をさらに含むことができ、シャフトの直径は風下方向にわずかに減少する。中央部２４４は、後方軸受２６４を支持する後方軸受座２４３を終端とする。

【0098】

後方軸受２６４は、軸方向に発電機固定子２３０の風下側に配置し得る。この例では、こうして、後方軸受２６４は発電機固定子２３０の風下側に配置され、前方軸受２６２は発電機固定子２３０の風上側に配置される。エアギャップ安定性を向上させることができる。

【0099】

前述の例と同様に、前方軸受２６２と後方軸受２６４との長手方向距離は、２ｍ以上とすることができる。

【0100】

この例では、固定フレーム２６６は、固定フレーム２６６と発電機固定子２３０とを接続する複数のアーム２３４を備えており、複数のアーム２３４は、固定フレーム２６６から半径方向外側及び軸方向前方に延在している。前述の例のように、アーム２３４は、発電機固定子２３０の固定子構造２３１に接続し得る。固定フレームは、例えば、６又は８その他任意の適切な数のアーム２３４を含むことができる。アーム２３４は、固定フレームと一体に形成されていてもよいし、或いは別個に製造して固定フレーム２６６に固定又は取外し自在に取り付けてもよい。

【0101】

前述の例のように、風力タービンは、発電機モジュール２２０の風下に配置されたナセル（図示せず）を備えていてもよい。

【0102】

いずれの例でも例示していないが、風力タービンは、ハブの外壁を例えばＵＶ光、雹又は直接雨の影響から保護するように構成された保護シールド又はカバーを含むことができる。かかる保護シールド又はカバーは、ハブ又はハブ全体の少なくとも一部の周囲に配置され、シールドとハブとの間に分離して配置してもよい。

【0103】

本明細書では、本発明を好ましい実施形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲と文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と非本質的な差しかない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。当業者であれば、本願に記載した様々な実施形態の様々な態様並びにかかる各態様について公知の他の均等物を適宜組み合わせて、本願の原則に則した追加の実施形態及び技術を構成することができる。

【符号の説明】

【0104】

１０ 風力タービン
１５ タワー
１６ ナセル
１８ ロータ
２０ ロータハブ
２２ ロータブレード
１００ ドライブトレインアセンブリ
１２０ 発電モジュール
１２２ 発電機回転子
１３０ 発電機固定子
１４０ シャフト
１６２ 前方軸受
１６４ 後方軸受
１６６ 固定フレーム

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【外国語明細書】