(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-08-06
(54)【発明の名称】風車のための駆動伝達組立体
(51)【国際特許分類】
F03D 80/50 20160101AFI20240730BHJP
H02K 7/116 20060101ALI20240730BHJP
【ＦＩ】
F03D80/50
H02K7/116
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024503623
(86)(22)【出願日】2022-03-10
(85)【翻訳文提出日】2024-03-18
(86)【国際出願番号】 DK2022050042
(87)【国際公開番号】W WO2023001347
(87)【国際公開日】2023-01-26
(31)【優先権主張番号】PA202170387
(32)【優先日】2021-07-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DK
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514130633
【氏名又は名称】ヴェスタス ウィンド システムズ エー／エス
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100101498
【弁理士】
【氏名又は名称】越智 隆夫
(74)【代理人】
【識別番号】100107401
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 誠一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100120064
【弁理士】
【氏名又は名称】松井 孝夫
(74)【代理人】
【識別番号】100182257
【弁理士】
【氏名又は名称】川内 英主
(74)【代理人】
【識別番号】100202119
【弁理士】
【氏名又は名称】岩附 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】ラングヴァルト クローグ，ラース
(72)【発明者】
【氏名】マニク，ヘンリック ザール
(72)【発明者】
【氏名】ブロージ，ロルフ ナイボルグ
(72)【発明者】
【氏名】グンドゥズ，ムスタファ
【テーマコード（参考）】
3H178
5H607
【Ｆターム（参考）】
3H178AA03
3H178AA22
3H178AA43
3H178BB79
3H178CC25
3H178DD04X
3H178DD12X
5H607AA08
5H607BB02
5H607BB14
5H607CC01
5H607CC03
5H607EE33
5H607FF26
(57)【要約】
風車駆動伝達組立体は、風車のための発電機に連結された増速機を含む。発電機は、半径方向外側位置にある固定子と、半径方向内側位置にある回転子とを備え、回転子は、発電機回転子軸線を中心に回転するように構成された円筒形界磁構造体を備え、回転子は、中央中空部分を画定するように構成される。回転子は、円筒形界磁構造体に接続されて構造的に支持する回転子支持枠体を更に備え、回転子支持枠体は、回転子支持枠体を円筒形界磁構造体に取り付ける回転子接続フランジと、回転子支持枠体を増速機の出力駆動軸に接続する増速機接続フランジと、回転子接続フランジと増速機接続フランジとの間に延在する遷移部とを備え、遷移部は、少なくとも部分的に、一つ以上の踏み段領域によって画定され、一つの踏み段領域または各踏み段領域は、回転子軸線に対して３０度未満の角度で傾斜する表面を画定するように形成されている。有利には、踏み段領域は、中空部分の内側に一体化されたプラットフォームを提供し、修理点検要員は、その上に立って発電機の内部で作業することができる。
【選択図】図６
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
風車のための発電機（２４）に連結された増速機（２２）を含む風車駆動伝達組立体において、前記発電機（２４）は、半径方向外側位置にある固定子（３８）と、半径方向内側位置にある回転子（７０）とを備え、前記回転子は、発電機回転子軸線（Ｒ）を中心に回転するように構成された円筒形界磁構造体（７４）を備え、前記回転子は、中央中空部分を画定するように構成されており、
前記回転子は、前記円筒形界磁構造体に接続されて前記円筒形界磁構造体を構造的に支持する回転子支持枠体（７２）を更に備え、
前記回転子支持枠体は、
前記回転子支持枠体を前記円筒形界磁構造体に取り付ける回転子接続フランジ（８２）と、
前記回転子支持枠体を前記増速機の出力駆動軸（７７）に接続する増速機接続フランジ（８０）と、
前記回転子接続フランジ（８２）と前記増速機接続フランジ（８０）との間に延在する遷移部（９０）と、
を備え、
前記遷移部（９０）は、少なくとも部分的に、一つ以上の踏み段領域（９６）によって画定され、一つの踏み段領域（９６）または各踏み段領域（９６）は、前記回転子軸線に対して３０度未満の角度で傾斜する表面を画定するように形成されている、風車駆動伝達組立体。
【請求項2】
前記一つの踏み段領域（９６）または前記各踏み段領域（９６）は、前記回転子軸線の周りに延在する周方向に延在する踏み段表面を提供する、請求項１に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項3】
複数の別個の踏み段領域（９６）を備える、請求項１又は２に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項4】
前記複数の別個の踏み段領域（９６）は、それぞれの補強リブ（９８）によって分離されている、請求項３に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項5】
前記遷移部（９０）は、軸方向に向いた端面（９４）を更に含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項6】
前記軸方向に向いた前記端面（９４）は、前記回転子軸線（Ｒ）の方向に沿って前記増速機接続フランジ（８０）とほぼ整列されている、請求項５に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項7】
前記一つ以上の踏み段領域（９６）は、前記回転子軸線（Ｒ）の方向に沿って、前記軸方向に向いた前記端面（９４）と前記回転子接続フランジ（８２）との間に配置されている、請求項５又は６に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項8】
前記軸方向に向いた前記端面（９４）は、複数のアクセス開口（１００）を含む、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項9】
前記複数のアクセス開口（１００）のそれぞれは、少なくとも１００ｃｍ２、好ましくは少なくとも２００ｃｍ２の開口面積を有する、請求項８に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項10】
前記増速機接続フランジ（８０）と前記回転子接続フランジ（８２）との間の回転軸線に沿った距離（Ａ）は、前記回転子接続フランジ（８２）の内径の２０％から６０％、好ましくは２０％から４０％である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項11】
前記回転子接続フランジ（８２）と前記遷移部（９０）とは、第一の一体部品（１０４）を形成する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項12】
前記第一の一体部品（１０４）は、前記軸方向に面した端面（９４）の半径方向内側のボルト環体（１０６）で前記増速機接続フランジ（８０）に機械的に接続される、請求項１１に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項13】
前記回転子（７０）を収容する発電機修理点検キャビネット（８１）をさらに備える、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項14】
前記発電機修理点検キャビネット（８１）は、増速機筐体に接続される、請求項１３に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項15】
前記発電機修理点検キャビネット（８１）は、前記回転子（７０）を収容する内部室を画定し、前記発電機修理点検キャビネット（８１）は、前記内部室の中へ前記発電機修理点検キャビネットによって画定された開口（１２１）を選択的に閉鎖するように構成された一つ以上の閉鎖要素（１２２、１２４）を備える、請求項１３又は１４に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項16】
前記増速機（２２）は、少なくとも一つの遊星歯車段を含む、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の風車駆動伝達組立体。
【請求項17】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の風車駆動伝達組立体を備える、風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特に風車のための駆動伝達組立体に関する。
【背景技術】
【0002】
風車は、多数の翼を有する大きなロータを用いて、風からの運動エネルギーを電気エネルギーへ変換する。典型的な水平軸風車（ＨＡＷＴ）は、タワーと、タワーの上のナセルと、ナセルに取り付けられたロータハブと、ロータハブに結合された複数の風車翼とを含む。風向きに応じて、ナセルと翼は、ナセルを回転させるヨーシステムと翼を回転させるピッチシステムとによって回転され、最適な方向に向けられる。
【0003】
ナセルは、例えば、主軸、増速機及び発電機を含む風車の多くの機能部品、並びに、ロータにおける機械エネルギーを電力網へ供給するための電気エネルギーへ変換する変換装置を収容する。増速機は、低速主軸の回転速度を上げ、増速機出力軸を駆動する。増速機出力軸は、発電機を駆動し、発電機は、増速機出力軸の回転を電力へ変換する。発電機によって発生された電力は、適切な消費者、例えば電力網配電システムへ供給される前に、必要に応じて変換され得る。増速機を使用しない、いわゆる「直結式」風車も知られている。直結式風車では、発電機は主軸によって直接駆動される。
【0004】
通常、風車の発電機は、内部回転子組立体を取り囲む外部固定子組立体からなるＩＰＭ（内部永久磁石）電気機械である。ＩＰＭ内部回転子組立体は、典型的には、中心軸に支持された複数の環状永久磁石パッケージを含む環状構造体から構成される。増速機出力軸は、回転子組立体の中心軸と接触する。
【0005】
ＷＯ２０２０１４３８８８Ａ１は、風車の発電機として使用するための特定のタイプのＩＰＭ電気機械を示している。この例では、環状構造体は、その一端部が環状支持枠体によって支持されている。回転子組立体に中心ハブを持たないことは、コストと重量の削減、冷却空気流の改善など、多くの重要な利点をもたらす。発電機の中心に供給される冷却空気は、軸方向および半径方向に自由に流れ、回転子およびそのすぐ近くに位置する発電機部品を効果的に冷却することができる。しかしながら、この設計のさらなる改良は、例えば、組立体の保守性を高めるために望ましい。
【0006】
本発明の目的は、上述した問題の一つ以上に対する解決策を提供することである。
【発明の概要】
【0007】
本発明の第一の態様によれば、風車のための発電機に連結された増速機を含む風車の駆動伝達組立体が提供される。発電機は、半径方向外側位置に固定子を、半径方向内側位置に回転子を備え、回転子は、発電機の回転子軸線を中心に回転するように構成された円筒形界磁構造体を備え、回転子は、中央中空部分を画定するように構成される。回転子は、回転子支持枠体をさらに備え、回転子支持枠体は、円筒形界磁構造体に接続されて円筒形界磁構造体を構造的に支持する。回転子支持枠体は、回転子支持枠体を円筒形界磁構造体に取り付ける回転子接続フランジと、回転子支持枠体を増速機の出力駆動軸に接続する増速機接続フランジと、回転子接続フランジと増速機接続フランジとの間に延在する遷移部とを備え、遷移部は、一つ以上の踏み段領域によって少なくとも部分的に画定され、一つの踏み段領域または各踏み段領域は、回転子軸線に対して３０度未満の角度で傾斜する表面を画定するように形成されている。
【0008】
本発明の利点は、駆動伝達組立体が、特に修理点検プロセスを容易にするように構成された、発電機に連結された増速機を備えることである。典型的には、発電機に連結された増速機を含む駆動伝達システムは、すべての修理点検が発電機の外側のアクセスポイントから行われることを必要とする。しかしながら、本発明の駆動伝達組立体では、回転子の部品は、発電機に関連する様々な修理点検動作のために整備要員がアクセスするのに適した中央中空部を画定する。さらに、踏み段領域は、中空部分の内部に一体化されたプラットフォームを提供し、修理点検要員はその上に立って発電機の内部で作業することができる。
【0009】
一つの踏み段領域または各踏み段領域は、回転子軸線の周りに円周方向に全体的に又は部分的に延在していてもよい。踏み段領域は、単一の連続した表面であってもよく、又は複数の別個の踏み段領域によって画定されてもよい。複数の踏み段領域の場合、それらの少なくともいくつかは、回転子支持構造体に構造的強度を与える強化リブによって互いに分離されてもよい。
【0010】
有利には、踏み段領域を画定する遷移部は、増速機接続フランジと回転子軸線の方向に沿って概ね整列されてもよい軸方向に向いた端面を備えてもよい。端面は、修理点検動作中に修理点検技術者が回転子支持枠体の外側の領域にアクセスすることを可能にする複数のアクセス開口を画定してもよい。
【0011】
いくつかの実施形態では、回転子は、発電機修理点検キャビネット内に収容されてもよく、発電機修理点検キャビネットは、増速機筐体に接続されてもよい。発電機修理点検キャビネットは、回転子が収容される内部室を画定してもよく、発電機修理点検キャビネットによって画定された、内部室の中への開口を選択的に閉じるように構成された一つ以上の閉鎖要素を備えてもよい。したがって、修理点検キャビネットは、修理点検技術者が必要なときにアクセスすることができる修理点検目的のための通常は閉ざされた環境をもたらす。適切なアクセス制御システムは、アクセスが安全な条件下でのみ可能であることを保証するために、閉じに関連付けられてもよい。したがって、閉ざされた環境は、修理点検領域を汚染からより容易に避けることができることを意味する。
【0012】
本発明は、添付図面を参照して例示として説明される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の具体的な実施形態について説明するが、特許請求の範囲に規定される本発明の概念を完全に理解するために、多数の特徴を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、具体的な詳細なしに実施することができること、及び、場合によっては、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知の方法、技術および構造が詳細に説明されていないことは、当業者には明らかであろう。
【0015】
本発明は、概略的に、発電機およびその発電機が接続される関連する増速機の保守性に関連するいくつかの利点を有する発電機構成に関する。特に、発電機構成は、発電機の一部または全部を分解することなく様々な種類の調整を行うことを可能にする発電機内部への改良されたアクセスを整備士に提供する。これは、風車ナセルの範囲内における顕著な利点である。
【0016】
本発明の実施形態を適切な状況に置くために、最初に、本発明の実施形態による発電機回転子組立体を実装することができる典型的な水平軸風車（ＨＡＷＴ）を示す図１を参照する。この特定の画像は陸上風車を示しているが、同様の特徴が洋上風車にも見られることが理解されよう。さらに、風車が「水平軸」である述べられているが、実際の目的のために、強風時に翼と風車タワーとの間の接触を防ぐために、軸は、通常わずかに傾斜していることが当業者には理解されよう。
【0017】
風車１は、タワー２と、ヨーシステムによってタワー２の頂部に回転可能に結合されたナセル４と、ナセル４に取り付けられたロータハブ８と、ロータハブ８に結合された複数の風車翼１０とを含む。ナセル４および翼１０は、ヨーシステムによって回転され、風の方向に向けられる。
【0018】
ナセル４は、発電機、増速機、ロータブレーキ組立体を含む風車の多くの機能部品、ならびに風の機械的エネルギーを電力網へ供給するための電気エネルギーへ変換するコンバータ装置を収容する。図２は、ナセル４内のレイアウトの一例を示しており、そのレイアウトは、本体軸受筐体２０、増速機２２および発電機２４を通って延在する主軸２６を含む。主軸２６は、ロータ８に接続され、ロータ８によって駆動され、入力駆動を増速機２２へ供給する。包括的に、これらの部品は、風車の駆動伝達装置と考えることができる。増速機２２は、内部歯車（不図示）を介して低速主軸の回転速度を上げ、増速機出力軸を駆動する。増速機出力軸は、発電機２４を駆動し、発電機２４は、増速機出力軸の回転を電気へ変換する。発電機２４によって生成された電気は、必要に応じて他の部品（不図示）によって変換されてもよく、その後、適切な消費者、例えば電力網配電システムへ供給される。
【0019】
増速機２２および発電機２４は、一体化されたユニットとして互いに結合されてもよい。図３は、発電機２４をより詳細に示している。まず、増速機２２を参照して、増速機筐体は、図示された実施形態で使用される特定のタイプの増速機が遊星歯車増速機であるので、全体的に円筒形である。当業者には知られているように、遊星歯車増速機は、中央の太陽歯車の周りに配置された一連の遊星歯車を備え、これらの遊星歯車は、集合的に、取り囲んでいる内歯車内に配置される。増速機の一般的な構成は、入力軸と出力軸が共通の軸線上に配置されている。内歯車と遊星歯車と太陽歯車の間の歯数の比は、増速機の歯車比を決定する。明確にするために、増速機の詳細は、本発明の主要な主題ではないので、ここではこれ以上詳細に説明しない。他の増速機構成を使用することもできるが、現在のところ、遊星歯車増速機は、風車ナセルの範囲に適合する洗練された解決策を提供すると考えられている。このような遊星歯車増速機は、例えば、一つ、二つまたは三つの遊星歯車段などの複数の遊星歯車段を含むことができる。
【0020】
引き続き図３の切断図を参照し、図４および図５も参照して、発電機２４は、内部回転子組立体３２を囲む外部固定子組立体３０を有するＩＰＭ（内部永久磁石）電気機械である。固定子組立体３０は、固定子巻線３８、固定子コア４０、および固定子巻線３８および固定子コア４０を囲み支持する固定子枠体（不図示）を含む。しかしながら、本発明は、特定のタイプの固定子に限定されないことに留意されたい。特に、図３に示す発電機２４の内部構成は、ここでは例として提供され、本発明にその適切な背景を与えるために提供される。図３から図５の発電機回転子３２の特定の構成は、本発明の一部を構成するものではなく、図６から図１１を参照して後述するように、本発明の一実施形態による発電機回転子の構成をよりよく理解するために提供される。
【0021】
増速機２２は、発電機２４の回転子組立体３２に接続する出力軸３１を介して発電機２４に結合される。このように、増速機出力軸３１の長軸線は、発電機２４の回転軸線を画定する。注目すべきことに、増速機は、増速機出力軸３１と同軸に整列された入力軸３３も含む。発電機回転子組立体３２は、発電機２２内の現場で図３に断面で示されているが、図４および図５には孤立して示されている。
【0022】
発電機回転子組立体３２は、駆動端部３４および非駆動端部３６を有する。駆動端部３４は増速機２２の方を向き、非駆動端部３６は増速機２２から離れた方を向いている。発電機回転子組立体３２の非駆動端部３６は図４に示され、発電機回転子組立体３２の駆動端部３４は図５に示されている。
【0023】
発電機回転子組立体３２は、中空の中央領域を画定し、回転軸線の周りを回転するように配置された円筒環状構造体４０を含む。円筒環状構造体４０は、永久磁石パッケージを収容する複数の中実円形回転子棒４２を含む。したがって、環状構造体４０は、使用時に発電機の回転磁界を生成する役割を果たす。ここでは、棒４２は、円周および厚さが等しいものとして示されているが、これは変更し得る。棒４２は、回転軸線の周りに同軸に配置され、組み立てられたときに、棒４２の配置が、中央に中空領域を有する円筒構造体を形成するようになっている。棒４２は、棒４２の各対の間に隙間が画定されるように、等間隔に配置される。これらの隙間は、発電機の中心へ供給される空気が、回転子構造体を通って流れ、発電機回転子組立体および回転子組立体３２の半径方向外側に位置する部分を含む発電機の他の部分を冷却することを可能にする。この空気流は、回転子組立体３２の構造体および支持体を提供するために中央ハブが必要とされないという事実によってさらに強化される。
【0024】
円筒環状構造体４０は、回転子支持枠体５０に接続されている。回転子支持枠体５０は、図４に最もよく示されている半径方向外側の第一接続フランジ５２と、図５に最もよく示されている半径方向内側の第二接続フランジ５４とを備えている。第一接続フランジ５２は、棒４２を回転子支持枠体５０に接続する働きをするので、「回転子接続フランジ」とみなすことができ、一方、第二接続フランジ５４は、回転子支持枠体５０を増速機出力軸３１に接続する働きをするので、「増速機接続フランジ」とみなすことができる。図５では、支持枠体５０を増速機出力軸３１に固定するために使用される一組の接続ボルト５６が、第二接続フランジ５４から垂直に延在しているのが分かる。
【0025】
支持枠体５０と円筒環状構造体４０は、複数のタイロッド５８（図４および図５ではそのうちの二つのみに参照符号が付されている）によって互いに連結されており、これらは、棒４２のそれぞれの穴を通って軸方向に延在し、支持枠体５０の回転子接続フランジ５２を通して固定されている。ボルトのような適切な機械的締結具が、各タイロッド５８の端部に設けられており、締め付けられて、棒４２のパッケージを圧縮状態にし、円筒環状構造体４０を一体ユニットとして支持枠体５０にしっかりと固定する。
【0026】
回転子接続フランジ５２および増速機接続フランジ５４は、軸方向に向いた表面であり、互いに平行であるが回転子軸線に沿って間隔をあけて位置するそれぞれの平面内に広がっていることに留意されたい。この点に関して、増速機接続フランジ５４は、円筒環状構造体によって画定された中空の内部領域内に幾分広がっている。さらに、増速機接続フランジ５４の円周は、回転子接続フランジ５２よりも小さい。
【0027】
支持枠体５０は、回転子接続フランジ５２と増速機接続フランジ５４との間に延在する遷移部６０をさらに備えている。遷移部６０は、概略切頭円錐形であり、回転子軸線に対して急角度で延在している。ここに示すように、遷移部６０は、回転子軸線に対して約７０度から８０度の角度を画定する。換言すれば、遷移部６０は、約１４０度から１６０度の円錐角を有する。
【0028】
発電機が組み立てられると、発電機回転子組立体３２は、外部固定子３０によって取り囲まれる。次に、回転子組立体３２と固定子３０の両方が、図３によって最もよく理解される発電機筐体すなわちキャビネット６８によって取り囲まれる。
【0029】
上記のような発電機回転子組立体３２の既知の構成に関して、この構成は、発電機の設計および効率に関して様々な利点を提供するが、課題も提示することを理解されたい。例えば、発電機の内部へのアクセスが制限されているため、整備士が発電機の内部にアクセスして内部部品を点検し、必要に応じて修復措置を講じるときに問題となる。
【0030】
本発明の実施形態は、これらの問題に対処する発電機回転子組立体の改善された構成を含む。以下、本発明の実施形態を残りの図を参照して説明する。
【0031】
図示の実施形態は、上述した発電機回転子組立体３２の公知の構成と機能的に等価な発電機回転子組立体７０を提供する。しかしながら、本発明の実施形態は、この議論においてさらに詳細に説明されるように、いくつかの有利な態様を与える。
【0032】
図６は、発電機筐体すなわち「キャビネット」８１の周囲の部品に関連して発電機回転子組立体７０を部分概略図で示しているが、図７から図９は、発電機キャビネット８１から分離された発電機回転子組立体７０を示している。この時点で、図示された実施形態の発電機回転子組立体７０は、先に説明したものと多くの類似点を共有しているので、ここでは相違点のみに焦点を当てることに留意されたい。
【0033】
大まかに言えば、発電機回転子組立体７０は、使用中に回転磁界を発生するためにマグネットキャリアとして作用する円筒形界磁構造体７４を支持する回転子支持枠体７２を含む。円筒形界磁構造体７４の構成は、図３から図５を参照して説明したものと同等であるため、この組立体に関するさらなる詳細な説明は省略する。
【0034】
発電機回転子組立体７０は、駆動端部７６および非駆動端部７８を含む。駆動端部７６は、増速機２２の出力駆動軸７７に接続可能であり、非駆動端部７８は、増速機２２から遠位にある。実質的に、発電機回転子組立体７０は、非駆動端部が軸受によって回転可能に支持されていないため、片持ち式の方法で増速機出力軸７７から回転可能に吊り下げられていると考えることができる。
【0035】
本質的に、回転子支持枠体７２は、増速機出力軸７７を円筒形界磁構造体７４に連結する手段を提供する。この目的のために、回転子支持枠体７２は、増速機接続フランジ８０および回転子接続フランジ８２を含む。
【0036】
増速機接続フランジ８０および回転子接続フランジ８２は、両方とも、発電機回転子組立体７０の回転軸線Ｒに垂直に配向され、その軸線に沿って互いに間隔を置いて配置され、軸方向に向いた表面である。したがって、両方のフランジ８０、８２は、図示の実施形態では、回転軸線Ｒに垂直な平面内に延在する。
【0037】
増速機接続フランジ８０は、環状の固定スロット構成８４を備え、これを介して、回転子支持枠体７０は、一組の適切なボルト（不図示）によって増速機出力軸７７に接続可能である。したがって、固定スロット構成８４は、図１０に「Ｄ１」として示される第一ピッチ円直径を画定する。
【0038】
回転子接続フランジ８２は、増速機接続フランジ８０と同軸であり、より大きな直径を有する。回転子接続フランジ８２は、前述の実施形態のように、円筒形界磁構造体７４の個々の棒を通って延在する複数の円周方向に間隔を置いて配置されたタイロッド８８を備えるタイロッドシステム８６によって、円筒形界磁構造体７４に固定される。したがって、タイロッド８８の円形配列は、図６にＤ２として示される第二ピッチ円直径を画定する。図示されるように、第一ピッチ円直径は、第二ピッチ円直径Ｄ２よりも小さい。図示された実施形態では、第一ピッチ円直径Ｄ１は、第完了二ピッチ円直径Ｄ２の約３０％である。
【0039】
好都合には、タイロッドシステム８６は、円筒形界磁構造体７４の回転バランスを調整するバランス手段を含む。バランス手段は、回転子接続フランジ８２と六角ナットのようなタイロッド締結具８９との間に捕捉されるシム又はワッシャを追加することによって達成することができる。タイロッド８８の張力は、円筒形構造体７４に圧縮力を加えるそれぞれの締結具８９を適切に回転させることによって達成することができ、一方、回転バランスの調整は、最適な回転バランスが得られるまで、タイロッド８８の配列の周りにバランスシムを追加したり除去したりすることによって達成することができる。
【0040】
遷移部９０は、増速機接続フランジ８０と回転子接続フランジ８２との間に延在する。遷移部９０の機能は、回転子支持枠体７２に剛性を与える一方で、回転子接続フランジ８２と増速機接続フランジ８０とを間隔をあけた関係に維持し、構造体を通る良好な空気流を促進することである。
【0041】
図から容易に理解できるように、遷移部９０は、二つの主要部分、すなわち、第一の切頭円錐形部分９２と第二の軸方向向き表面部分９４とを含む。切頭円錐形部分９２は、回転子接続フランジ８２に近接しており、軸方向向き表面部分９４は、増速機接続フランジ８０に近接している。
【0042】
切頭円錐形部分９２は、複数の領域９６（明確化のために、そのすべてが図に示されているわけではない）を含み、複数の領域９６は、回転軸線に対して浅い角度で配向されているため、比較的平坦である。各領域９６は、回転軸線に対して比較的浅い角度で軸方向に延在しているため、回転子支持枠体７２内で整備士を支持するのに適した領域を提供する。したがって、各領域９６は、踏み段領域とみなすことができる。図示の実施形態では、全部で９つの踏み段領域９６がある。
【0043】
踏み段領域９６の各々は、補強リブすなわちウェブ９８によってその隣接領域から区別される。補強リブ９８は、遷移部の剛性に寄与する。ここで、踏み段領域９６は、比較的薄い板状部分として具体化される。
【0044】
この点で、図示された実施形態は複数の踏み段領域９６を含むが、これは必須ではなく、代わりに遷移部９０は、実質的に中断されることなく遷移部９０の周りに円周方向に延在する曲面を画定する単一の連続踏み段領域のみを含む、任意の数の踏み段領域を画定することができることを理解されたい。
【0045】
図１１に見られるように、踏み段領域９６は、有益に安定した表面すなわちプラットフォームを提供し、これは、回転子支持枠体７２によって囲まれ、したがって発電機キャビネット８１によっても囲まれた内部室９７の内部で整備士を支持するのに十分に平坦である。この態様は、回転子支持枠体の様々な他の態様、特にその内部寸法によっても利益を受ける。例えば、回転子接続フランジの内径は、１．８ｍよりも大きいが、２．０ｍよりも大きくすることができ、さらにまた２．２ｍよりも大きくすることができる。これは、回転子支持枠体７２の内部で整備士の頭上に適切な空間を提供する。この態様は、図３から図５の遷移部６０を観察することによってさらに理解することができ、この遷移部６０は、回転軸線に対してはるかに急角度を画定し、回転子組立体の内部の空間の大きさを制限する。さらに、遷移部６０によって提供される急勾配の表面は、整備士が快適にまたは安全に立つことができない。
【0046】
回転子支持枠体７２の更なる利点は、回転子接続フランジ８２と増速機接続フランジ８０との間の軸方向寸法である。図示の実施形態では、「Ａ」と記された寸法（図６参照）は、回転子接続フランジ８２と増速機接続フランジ８０との間の回転軸線に沿った長さを示す。寸法Ａは、回転子支持枠体７２の内部室９７に有用な「深さ」を与えて、メンテナンス要員を完全に内部に収容するために、好ましくは、０．５ｍより大きい。さらに好ましくは、寸法Ａは、０．６ｍより大きい。
【0047】
回転子支持枠体７２の内部室９７の深さは、踏み段領域９６の浅い角度によっても恩恵を受ける。図６に見られるように、踏み段領域９６は、回転軸線に平行な線に対して３０度未満の角度を画定する。この角度は、図６において「Ｂ」として示される。別の言い方をすれば、遷移部９０の部分は、６０度未満の円錐角を画定する。切頭円錐形部分が回転子軸線Ｒと画定する浅い角度は、円筒形界磁構造体７４の内部室９７の深さに寄与する。
【0048】
上述したように、回転子支持枠体７０の内部容積９７の内部寸法、その内径及び深さ「Ａ」の両方により、整備士は、それの内部に登って、その部品の様々なもの及び発電機に関連する他の部品にアクセスすることができる。これは、発電機の保守性がかなり向上することを意味するので、重要な利点である。
【0049】
踏み段領域９６を画定するだけでなく、遷移部９０は、軸方向に向いた表面部分９４をさらに含む。軸方向に向いた表面部分９４は、遷移部９０の外側表面が約９０度回転して回転軸線Ｒに対して実質的に垂直な平坦な端面を提供するように、遷移部９０の駆動端部７６を画定する。有利なことに、補強リブ９８は、回転軸線に整列する方向に踏み段領域９６に沿って延在し、踏み段領域９６と軸方向に向いた表面部分９４との間に広がる。
【0050】
軸方向に向いた表面部分９４は、軸方向に向いた表面部分９４の深さを貫通する一連のアクセス開口１００を備えている。
【0051】
アクセス開口１００は、この実施形態では円形配列で配置され、角度的に等間隔である。図示された実施形態では、全部で９つのアクセス開口１００があり、踏み段領域９６ごとに一つの構成で配置されている。アクセス開口１００の円形配列は、踏み段領域９６の半径方向内側にあり、増速機接続フランジ８０の半径方向外側にある。この意味で、それは、増速機接続フランジ８０と踏み段領域９６との間に半径方向に配置されていると考えることができる。
【0052】
アクセス開口１００は、回転子支持枠体７２を通ってアクセスすることを可能にし、整備士が、例えば、軸受センサ（温度センサおよび加速度計）、ロータリーエンコーダなどの増速機出力軸の部品を監視するような一連の作業を行うことができるようにする。この目的のために、アクセス開口は、整備士が開口の一つを通して手を伸ばし、必要なだけ手が届くようにすることができるような適切な断面積であるべきである。この目的のために、アクセス開口の各々は、少なくとも１００ｃｍ２の開口面積を提供すべきであることが想定される。必要に応じて、より大きなサイズは、少なくとも２００ｃｍ２であり、これは、より大きなリーチスルー面積を提供し、開口を通しての視認性を改善する利点を有する。
【0053】
回転子支持枠体７０は、増速機出力軸と円筒形界磁構造体７４との間を接続し、駆動を伝達する単一の部品として機能するが、図示された実施形態では、好都合に、回転子支持枠体７２は、少なくとも第一および第二の部品を含み、本明細書では、それぞれ１０２および１０４で示される。必要に応じて、部品は、例えば、適切な等級の鋼から鋳造されてもよい。第一の部品１０２は、第二の部品の半径方向内側にあり、両部品は共に円筒形界磁構造体７４のハブとして機能する。したがって、第一の部品１０２は、「内側ハブ部品」１０２とみなすことができ、したがって、第二の部品１０４は、「外側ハブ部品」１０４とみなすことができる。
【0054】
図から分かるように、増速機接続フランジ８０は、内側ハブ部品１０２の一部であり、遷移部９０および回転子接続フランジ８２を画定する外側ハブ部品１０４とは別個である。二つの部品１０２、１０４は、アクセス開口１００の半径方向外側にあるボルトの円形配列１０６で接続される。注目すべきことに、円形配列１０６は、図６にＤ３と記されたピッチ円直径を有する。円形配列１０６のピッチ円直径Ｄ３は、固定配列８４のピッチ円直径Ｄ１よりも大きい。このようにして少なくとも二つの部品から回転子支持枠体７２を製造することは、製造上の利点を提供する。さらに、この構造は、発電機に関連する部品への便利なアクセスを可能にする。例えば、回転子組立体７０が回転運動および半径方向運動に対してロックされた状態で、内側ハブ部品１０２を回転子支持枠体７２から分解することが可能である。したがって、内側ハブ部品１０２は、回転子支持枠体７２を増速機出力軸７７に接続するボルトの円形配列８４を取り外すことによって増速機から取り外すことができ、これにより、発電機の完全な分解を必要とせずに、増速機２２に関連する軸受カセット（不図示）へのアクセス、メンテナンス、および取り外し／交換を可能にする。
【0055】
回転子支持枠体７２は、延長部分１１０をさらに備える。延長部分１１０は、回転子接続フランジ８２の非駆動側の外縁から延在し、円筒形である。延長部分１１０の軸方向寸法は、円筒形界磁構造体７４の軸方向長さの約半分である。図示の実施形態では、延長部分１１０は、回転子接続フランジ８２の外径とほぼ等しい直径を有する薄壁円筒形である。
【0056】
延長部分１１０の非駆動端部は、また、一つ以上の駆動モータ１１４によって係合する内歯車１１２を支持する。ここでは、内歯車１１２は、ボルト環体１１１で延長部分１１０にボルト止めされて示されている。内歯車１１２及び駆動モータ１１４は、メンテナンス中に発電機回転子組立体７０の回転方向を制御することができる手段を提供する。例えば、整備士は、発電機を特定の位置に回転させる必要がある発電機の特定の部分にアクセスする必要がある場合がある。内歯車１１２及び駆動モータ１１４は、発電機回転子組立体７０を介して増速機及び主軸を回転させる手段も提供する。したがって、延長部分１１０の軸方向寸法は、内歯車１１２の必要な位置に基づいて少なくとも部分的に決定されると考えることができる。図示の実施形態では、延長部分１１０は、また、複数の空気流開口部１１５を画定する。空気流開口部１１５は、原理的には任意の形状をとることができるが、ここに示すように、延長部分１１０の周りに円周方向に分布し、空気が外側方向に半径方向に流れることを可能にする複数の開口部１１５がある。空気流開口部１１５は、完全に開放されるように構成することができ、または、破片または緩んだ部品が開口部１１５を通過しないことを確実にするために、格子のような有孔カバーを設けることができる。延長部分１１０に画定された空気流開口部１１５に加えて、回転子支持枠体７２は、第一の空気流開口部１１５の組と比較して半径方向内側の位置に配置された第二の空気流開口部１１６（図８および図９に最もよく示されている）の組も備えている。第二の空気流開口部１１６の組は、遷移部９０の周りに円周方向に分布し、この実施形態では等角間隔で配置される。より具体的には、各開口部１１６は、遷移部９０が回転子接続フランジ８２内に鋭く曲がるひじ形に画定されている。各開口部１１６は、また、遷移部９０に沿って軸方向にそれぞれの開口部１１６から短い距離だけ延在した関連する案内溝１１７を特徴とする。案内溝１１７は、遷移部９０の表面に凹部または刻み目として形成される。第二の空気流開口部１１６の数は重要ではないが、図示の実施形態では、各踏み段領域９６に対して二つの開口部１１６がある。第二の空気流開口部１１６の組は、アクセス開口１００と比較して半径方向外側位置にあることに留意されたい。両組の開口部１００、１１６は、空気流の利点を提供する。しかしながら、両組の開口部１００、１１６を離間した半径方向位置に設けることは、回転子支持枠体を通過する空気のより均一な流れを促進する。
【0057】
延長部分１１０は、また、ボルト環体１１１に固定され、したがって内歯車１１２に対して半径方向外側位置にあるブレーキディスク１１８を支持する。ブレーキディスク１１８は、一組のブレーキアクチュエータ１１９によって作用され、一組のブレーキアクチュエータ１１９は、発電機修理点検キャビネット８１に取り付けられ、図１０に最もよく示されている。
【0058】
上記の議論から、図示された実施形態における発電機回転子組立体の様々な態様の構成は、発電機の様々な部品、特に発電機回転子組立体の保守性を高めることが理解されるであろう。例えば、回転子支持枠体７２の内部容積の寸法は、整備士が発電機内部にアクセスできることを意味する。これは、以下の目的の少なくとも一つに有用である。第一に、タイロッドシステム８６、関連するテンションナット８９、及びバランス調整質量８７に３６０度のアクセスが可能であり、技術者が発電機内部の単一位置にいながら、回転子支持枠体７２の全周についてこれらの部品に適切な調整を加えることができる。これは、機械を分解することなく迅速に調整を行うことができるので、大きな利点を与える。さらに、発電機内部の技術者は、増速機接続フランジ８０を遷移部９０に接続するボルトの円形配列１０６に３６０度のアクセスが可能であり、また、回転子支持枠体７２を増速機出力軸に接続するボルトの円形配列８４に３６０度のアクセスが可能である。これにより、これらのボルト留めされた接続部の点検を迅速に行うことができ、これは、保守点検プロセス中に大きな利点となる。また、上述したように、これにより、内側ハブ部品１０２を取り外して、増速機軸７７にアクセスすることができ、それにより、軸受カセットの取り外し及び交換が可能となる。さらに、発電機内部の大きな空間により、技術者は、内歯車１１２と延長部分１１０との間のボルト留めされた接続部に３６０度のアクセスが可能となる。また、内歯車１１２に係合する駆動モータ１１４にも同様にアクセス可能となる。前述し図示した種々の部品に加えて、アクセス開口１００及び回転子支持枠体７２の一般的な構成は、他の内部発電機部品、例えば、メンテナンス中に、回転子が半径方向に動かないようにロックするために設けられた半径方向回転子ロックシステム、回転子が軸方向に動かないようにロックするために設けられた軸方向回転子ロックシステム、迷走電流保護システム、増速機出力軸上に設けられてもよいロータリーエンコーダ、増速機出力軸上及び他の位置に設けられてもよい加速度計及び温度センサのような他のセンサシステム、メンテナンス中に回転子に制動力を加えるために設けられたブレーキディスク部品、及びロータハブ内に配置された液圧式ピッチングシステムに液圧及び／又は電力を供給するために駆動伝達組立体の中心を通って延在するピッチチューブ部品に適切なシールを与えるために設けられたピッチチューブシール部品へのアクセスを容易にすることも理解されるべきである。
【0059】
全体として考えると、回転子支持枠体７２の構成は、その内部に比較的開放された容積を提供し、その容積は、様々な保守活動を行うことができる人がアクセスできるように有利な大きさ及び形状とされる。したがって、その容積は、修理点検要員を収容するような大きさ及び形状とされる発電機内部の保守室を画定すると考えることができる。これは、様々な部品へのアクセスが発電機の外部からのみ達成されるか、又は内部部品の相対的な配置により発電機内部からのアクセスが制限される公知のアプローチとは対照的である。
【0060】
有利なことに、発電機回転子組立体７０の内部の開放された容積は、より保護的な環境を提供するために密閉することができるが、必要な場合には修理点検要員がアクセスすることができる。図１１ａおよび図１１ｂに示すように、発電機修理点検キャビネット８１の背面には、ドアまたはハッチなどの閉鎖部材１２０を設けることができる。閉鎖部材１２０は、発電機回転子組立体７０が収容される内部室への発電機キャビネット８１の開口部１２１を覆う単一のドアパネルであってもよい。あるいは、閉鎖部材１２０は、複数のパネルを備えてもよい。図に示すように、閉鎖部材１２０は、二つのドアパネル１２２、１２４を備えている。これらのドアパネル１２２、１２４は、開放を可能にする任意の適切な方法で取り付けられてもよい。例えば、ドアパネル１２２、１２４は、発電機内部へのアクセスが必要な場合に、パネルの一方または両方をキャビネット開口部から持ち上げることを可能にする締結システムによって取り付けられてもよい。あるいは、ドアパネル１２２、１２４の一方または両方は、発電機修理点検キャビネット８１に接続されたままであるが、必要に応じてアクセスを得るために移動することができるように、ヒンジで連結されてもよい。図１１ｂは、ヒンジ固定を有する一方のドアパネル１２４を示しており、他方のドアパネル１２２も同様の固定を有してもよいことが理解されよう。
【0061】
有益なことに、閉鎖部材１２０は、発電機の内部容積を囲い、これは、内部環境が、発電機が設置されるナセルの全体的な内部から分離されることを意味する。
【0062】
閉鎖部材１２０は、保守目的のために発電機の内部容積への単一の保守入口点を提供することができるという点で、さらなる利点を達成する。これは、閉鎖部材に単一の安全機構を実装して、保守のための入室を制御可能にすることができることを意味する。安全機構は、キーパッド、フィンガースキャナ、または他のアクセス制御技術によることができる。好ましくは、一つ以上の他の安全手段またはインターロックが対処されたことを安全機構が検出した場合にのみ、閉鎖部材を介したアクセスが許可される。例えば、回転子がロックされて回転子が静止し、適切な電気システムが不作動にされ、修理点検要員が発電機の内部にアクセスすることに関連する電気的リスクがない場合である。
【0063】
発電機の内側の内部容積は、十分な空間を有する保守室として提供されるので、この領域は、上述したように、発電機に関連する多くの構造およびシステムにアクセスするための専用の作業スペースとして設計することができる。例えば、床カバーを保守室に設置することにより、落下物を捕捉し、それによって緩んで外れた部品が発電機の内部にあるリスクを回避することができる。さらに、閉鎖部材１２０により、保守室の閉ざされた環境は、保守室からアクセス可能な領域を可能な限り清浄な状態に維持することができることを意味し、これは、ナセルの範囲を十分に清浄にすることを要求するよりも、小規模で達成する方が容易である。
【0064】
添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、上述した特定の実施例に多くの変更を加えることができる。一実施形態の特徴は、他の実施形態においても、そのような実施形態への追加として又はその置換として使用することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11a】
【図11b】
【国際調査報告】