KR101271186B1

KR101271186B1 - 풍력발전기

Info

Publication number: KR101271186B1
Application number: KR1020110045205A
Authority: KR
Inventors: 최재현; 권삼상; 이춘식; 김광수
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2013-06-04
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: KR20120127013A

Abstract

풍력발전기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기는, 다수의 블레이드(blade)가 연결되는 로터(rotor); 로터와 연결되어 블레이드 쪽의 회전운동을 전달받는 메인 샤프트(main shaft)를 구비하며, 회전운동을 통해 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 나셀(nacelle); 나셀의 외부에 결합되어 나셀을 보호하는 나셀 커버(nacelle cover); 및 나셀 커버 영역에 결합되며, 로터와 나셀 커버 사이의 갭(gap)을 통해 수분이 나셀 쪽으로 유입되는 것을 차단하는 레인 프로텍터(rain protector)를 포함한다.

Description

풍력발전기{WINDMILL}

본 발명은, 풍력발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 나셀 커버의 내부로 눈이나 빗물 등의 수분이 유입되는 것을 저지하기 위한 구조가 적용된 풍력발전기에 관한 것이다.

풍력발전기(혹은 풍력 터빈)는 바람에 의해 회전되는 블레이드(blade)로부터 전기에너지를 생산하는 장치로서, 화석연료의 고갈과 환경문제로 인해 점차 그 비중이 커지고 있다.

이러한 풍력발전기에는 블레이드에 인접되게 나셀(nacelle)이 마련된다. 나셀이란, 블레이드와 연결된 로터(rotor) 쪽의 회전운동을 전달받아 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 등 풍력발전기를 구동시키는데 있어 중요한 역할을 담당하는 기계부품들, 예컨대 메인 샤프트(main shaft), 기어 박스(gear box), 제너레이터(generator)와 같은 기계부품들이 구조적으로 결합되어있는 구조체를 일컫는다.

나셀의 외부에는 나셀 커버(nacelle cover)가 결합된다. 나셀 커버는 나셀의 외부에서 나셀을 감싸면서 나셀을 보호함으로써, 눈, 비, 먼지와 같은 외부 환경으로부터 나셀을 보호하여 부식을 방지하고 나셀이 원활하게 동작될 수 있도록 한다.

하지만, 나셀 커버는 로터에 인접되게 조립되는 부품이기 때문에 로터와 나셀 커버 사이에는 조립 공차에 의한 갭(gap)이 발생될 수밖에 없고, 이러한 갭을 통해 눈이나 빗물 등의 수분이 유입되어 나셀에 손상을 줄 수 있다는 점을 고려할 때, 로터와 나셀 커버 사이의 갭을 효과적으로 차단하여 나셀을 보호하기 위한 구조 개선이 요구된다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 로터와 나셀 커버 사이의 갭(gap)을 통해 눈이나 빗물 등의 수분이 나셀 쪽으로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있는 풍력발전기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 블레이드(blade)가 연결되는 로터(rotor); 상기 로터와 연결되어 상기 블레이드 쪽의 회전운동을 전달받는 메인 샤프트(main shaft)를 구비하며, 상기 회전운동을 통해 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 나셀(nacelle); 상기 나셀의 외부에 결합되어 상기 나셀을 보호하는 나셀 커버(nacelle cover); 및 상기 나셀 커버 영역에 결합되며, 상기 로터와 상기 나셀 커버 사이의 갭(gap)을 통해 수분이 상기 나셀 쪽으로 유입되는 것을 차단하는 레인 프로텍터(rain protector)를 포함하는 풍력발전기가 제공될 수 있다.

상기 레인 프로텍터는, 상기 나셀 커버에 부분적으로 결합되어 상기 수분의 유입을 차단하는 아우터 프로텍터 링(outer protector ring)을 포함할 수 있다.

상기 아우터 프로텍터 링은, 상기 나셀 커버에 결합되는 원반 형상의 제1 아우터 플랜지; 상기 로터 쪽으로 상기 제2 이너 플랜지와 나란하게 이격 배치되는 제2 아우터 플랜지; 및 상기 제1 아우터 플랜지와 상기 제2 아우터 플랜지를 연결하는 원통 형상의 제2 연결부를 포함할 수 있다.

상기 아우터 프로텍터 링은, 상기 제2 아우터 플랜지의 끝단에서 상기 제2 아우터 플랜지의 길이 방향에 대해 경사지게 연결되어 수분 유입을 저지시키는 스커트부를 더 포함할 수 있다.

상기 레인 프로텍터는, 상기 메인 샤프트의 헤드부에 연결되는 로터 락 디스크(rotor lock disk)에 부분적으로 결합되되 상기 아우터 프로텍터 링에 대해 비접촉식으로 배치되어 상기 수분의 유입을 차단하는 이너 프로텍터 링(inner protector ring)을 더 포함할 수 있다.

상기 이너 프로텍터 링은, 상기 로터 락 디스크에 결합되는 원반 형상의 제1 이너 플랜지; 상기 로터 쪽으로 상기 제1 이너 플랜지와 이격 배치되고 상기 제1 이너 플랜지와 나란하게 배치되는 원반 형상의 제2 이너 플랜지; 및 상기 제1 이너 플랜지와 상기 제2 이너 플랜지를 연결하는 제1 연결부를 포함할 수 있다.

상기 제1 연결부는, 상기 로터 쪽에서부터 상기 나셀 커버 쪽으로 갈수록 지름이 점진적으로 작아지도록 측면이 경사지게 형성될 수 있다.

상기 제1 이너 플랜지의 반경 방향 길이는 상기 제2 이너 플랜지의 반경 방향 길이보다 짧을 수 있다.

상기 이너 프로텍터 링은 상기 메인 샤프트와 동회전되는 회전형 프로텍터 링이고, 상기 아우터 프로텍터 링은 상기 나셀 커버에 결합되어 고정되는 고정형 프로텍터 링일 수 있다.

상기 나셀 커버의 내면에는 물받이가 더 마련될 수 있다.

상기 물받이는 아크(arc) 형상을 가질 수 있으며, 상기 물받이 영역의 상기 나셀 커버에는 적어도 하나의 드레인 홀(drain hole)이 더 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 로터와 나셀 커버 사이의 갭(gap)을 통해 눈이나 빗물 등의 수분이 나셀 쪽으로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기의 측면 구조도이다.
도 2는 나셀 커버 영역의 부분 확대 사시도이다.
도 3은 도 2의 부분 절취 배면 사시도이다.
도 4a는 도 2의 횡단면 부분 확대 구조도이다.
도 4b는 도 4a의 A 영역의 확대도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 레인 프로텍터를 다른 방향에서 도시한 사시도들이다.
도 6 내지 도 10은 레인 프로텍터의 조립 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기의 측면 구조도이다.

이 도면을 참조하면, 본 실시예의 풍력발전기는, 타워(101, tower)와, 바람에 의해 회전되는 다수의 블레이드(103, blade)와, 다수의 블레이드(103)가 연결되는 로터(110, rotor)와, 로터(110) 쪽의 회전운동을 전달받아 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 나셀(nacelle, 미도시)과, 나셀의 외부에 결합되어 나셀을 보호하는 나셀 커버(130, nacelle cover)와, 나셀 커버(130) 영역에 결합되며, 로터(110)와 나셀 커버(130) 사이의 갭(gap)을 통해 눈이나 빗물 등의 수분(이하, 수분이라 함)이 나셀 쪽으로 유입되는 것을 차단하는 레인 프로텍터(140, rain protector)를 포함한다.

타워(101)는 설치면에 대하여 상하로 길게 배치되는 축으로서, 블레이드(103)들, 로터(110) 및 나셀 등을 지지한다. 위치별로 아랫부분의 로워 타워(lower tower)와, 윗부분의 어퍼 타워(upper tower)라 구분하기도 한다.

블레이드(103, blade)는 바람에 의해 회전되면서 회전운동을 발생시키는 일종의 날개이다. 바람에 의해 쉽게 회전될 수 있도록 유선형의 날개 형상을 가질 수 있으며, 2개 이상이 적용될 수 있다.

로터(110)는 다수의 블레이드(103)가 연결되는 장소이다. 블레이드(103)가 연결되는 부분을 허브(hub)라 부르기도 하는데, 여기에서는 허브라는 명칭을 구별하지 않고 로터(110)라 부르기로 한다. 로터(110)에 블레이드(103)가 연결되기 때문에 로터(110)는 블레이드(103)와 동회전된다.

도 2는 나셀 커버 영역의 부분 확대 사시도이고, 도 3은 도 2의 부분 절취 배면 사시도이며, 도 4a는 도 2의 횡단면 부분 확대 구조도이고, 도 4b는 도 4a의 A 영역의 확대도이며, 도 5a 및 도 5b는 각각 레인 프로텍터를 다른 방향에서 도시한 사시도들이고, 도 6 내지 도 10은 레인 프로텍터의 조립 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.

이들 도면을 도 1과 함께 참조하여 나셀, 나셀 커버(130) 및 레인 프로텍터(140)에 대해 자세히 살펴보도록 한다.

앞서도 기술한 것처럼, 나셀은, 블레이드(103)와 연결된 로터(110) 쪽의 회전운동을 전달받아 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 등 풍력발전기를 구동시키는데 있어 중요한 역할을 담당하는 기계부품들, 예컨대 메인 샤프트(120, main shaft), 기어 박스(gear box, 미도시), 제너레이터(generator, 미도시)와 같은 기계부품들이 구조적으로 결합되어있는 구조체이다.

이러한 기계부품들은 상호 작용하도록 연결되어 있는데, 본 실시예의 도면에서는 편의를 위해 메인 샤프트(120)를 제외하고 나셀을 구성하는 기계부품들에 대해서는 도시하지 않았다.

나셀의 한 기계부품인 메인 샤프트(120)는 블레이드(103) 쪽의 회전운동을 직접 전달받는 부분이다. 메인 샤프트(120)는 도 6에 도시된 바와 같이, 헤드부(121)와, 뒤쪽으로 길게 뻗어 있는 축부(122)를 구비한다.

이러한 메인 샤프트(120)의 헤드부(121)에는 로터 락 디스크(125, rotor lock disk)가 연결된다.

도넛 형상을 갖는 로터 락 디스크(125)는 메인 샤프트(120)의 헤드부(121)의 외측에서 반경 방향 외측으로 연장되게 결합되어 레인 프로텍터(140)의 이너 프로텍터 링(150, inner protector ring)이 연결되는 장소를 형성한다.

나셀 커버(130)는 나셀의 외부에 결합되어 나셀을 보호하는 역할을 한다. 나셀 커버(130)는 외기에 그대로 노출되어 눈, 비 혹은 햇볕 등에 상시 노출되기 때문에 어느 정도의 강성이 보장되어야 한다. 따라서 나셀 커버(130)는 내구성이 우수한 플라스틱 혹은 금속 복합 재질로 제작될 수 있다.

나셀 커버(130)는 대략 박스(box) 형상의 조립 구조물로서, 메인 샤프트(120)의 측방향 일측에 결합되는 좌측 커버(131)와, 메인 샤프트(120)를 사이에 두고 좌측 커버(131)에 대칭되게 메인 샤프트(120)에 결합되는 우측 커버(132, 도 2 참조)와, 좌측 커버(131)와 우측 커버(132)와 함께 나셀을 감싸는 상부 커버(133)를 구비한다.

이러한 나셀 커버(130)의 전면부, 다시 말해 좌측 커버(131)와 우측 커버(132)의 내면에는 물받이(135, 도 3 참조)가 마련된다. 물받이(135)는 아크(arc) 형상으로 제작될 수 있으며, 물받이(135) 영역의 나셀 커버(130)에는 드레인 홀(136, drain hole)이 형성된다.

본 실시예의 경우, 수분은 레인 프로텍터(140)에 의해 나셀 쪽으로의 유입이 저지되지만 만에 하나 레인 프로텍터(140)를 통과한 수분이 나셀 쪽으로 유입되었을 경우에는 물받이(135)에 고인 후에 드레인 홀(136)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

드레인 홀(136)은 아크 형상의 물받이(135) 영역에서 가장 아랫부분에 형성될 수 있다. 드레인 홀(136)의 사이즈가 너무 크거나 그 개수가 많을 경우, 오히려 외부의 수분이 나셀 커버(130) 내로 유입될 수 있다는 점을 감안할 때, 드레인 홀(136)의 사이즈는 가급적 작게 형성하고, 그 개수 역시 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.

결과적으로 나셀 커버(130)에 마련되는 물받이(135)와 드레인 홀(136)은 수분이 나셀 쪽으로 향하는 것을 최종적으로 차단시키는 방벽에 해당된다.

좌측 커버(131)와 우측 커버(132)의 하부에는 타워(101)가 삽입되는 홀(H, 도 2 참조)이 형성된다.

한편, 앞서도 언급한 것처럼, 나셀 커버(130)는 로터(110)에 인접되게 조립되는 부품이기 때문에 로터(110)와 나셀 커버(130) 사이에는 조립 공차에 의한 갭(gap, 미도시)이 발생될 수밖에 없고, 이러한 갭을 통해 눈이나 빗물 등의 수분이 유입되어 나셀에 손상을 줄 수 있는데, 이러한 현상을 해결하기 위해 본 실시예의 경우, 레인 프로텍터(140)를 적용하고 있다.

레인 프로텍터(140)는, 메인 샤프트(120)와 연결되는 로터 락 디스크(125)의 전면부에 부분적으로 결합되어 수분의 유입을 차단하는 이너 프로텍터 링(150, inner protector ring)과, 나셀 커버(130)에 전면부에 부분적으로 결합되되 이너 프로텍터 링(150)에 대해 비접촉식으로 배치되어 수분의 유입을 차단하는 아우터 프로텍터 링(160, outer protector ring)을 포함한다.

본 실시예처럼 레인 프로텍터(140)를 이너 프로텍터 링(150)과 아우터 프로텍터 링(160)의 비접촉식으로 구조로 만들지 않고, 로터(110)와 나셀 커버(130) 사이의 갭에 실링 러버(sealing rubber) 등을 직접 접촉시키는 접촉식 타입의 레인 프로텍터(미도시)를 적용하는 방안을 고려해볼 수도 있다.

하지만, 접촉식 타입의 레인 프로텍터가 적용되는 경우, 메인 샤프트(120)와 실링 러버 사이에 과도한 마찰력이 발생되어 실링 러버의 이탈 또는 소음 문제를 발생시킬 수 있다.

뿐만 아니라 실링 러버가 마모되기 쉬워 지속적인 유지보수 작업이 필요하게 되는데, 유지보수 작업은 고소 작업이기 때문에 그만큼 작업 능률이 저하되고 작업의 위험성을 높아지는 문제점이 있으므로 접촉식 타입의 레인 프로텍터는 적용하기에 다소 부담스럽다.

그렇지만, 본 실시예처럼 2개의 부품, 즉 이너 프로텍터 링(150)과 아우터 프로텍터 링(160)이 서로 접촉되지 않는 비접촉식 타입으로 배치되는 레인 프로텍터(140)를 적용하게 되면, 나셀 쪽으로의 수분 유입 저지에 보다 효과적일 수 있을 뿐만 아니라 이탈 및 소음 문제를 해소할 수 있다.

뿐만 아니라 마모 발생이 거의 진행되지 않기 때문에 유지보수 작업의 빈도를 최대한 줄일 수 있어 고소 작업에 다른 능률 저하 및 위험성 문제를 해소할 수 있게 된다.

이러한 장점을 제공할 수 있는 본 실시예의 레인 프로텍터(140)는 유리섬유강화플라스틱(FRP, glass fiber reinforced plastic)으로 제작될 수 있다.

유리섬유강화플라스틱(FRP)은 유리섬유ㅇ탄소섬유, 케블라 등의 방향족 나일론섬유와 불포화 폴리에스터, 에폭시수지 등의 열경화성수지를 결합한 물질이다. 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 녹슬지 않고 가공하기 쉽다는 것이 장점으로 알려지고 있다.

이하, 이너 프로텍터 링(150)과 아우터 프로텍터 링(160)의 구체적인 구조와 기능에 대해 차례로 설명하기로 한다.

우선, 이너 프로텍터 링(150)은 메인 샤프트(120)와 동회전되는 회전형 프로텍터 링이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 아우터 프로텍터 링(160)이 눈이나 비가 내릴 때, 수분이 나셀 커버(130)의 내부로 유입되는 것을 차단하는 1차 방벽의 역할을 하는 것에 비해, 이너 프로텍터 링(150)은 로터(110) 쪽에서 나셀 커버(130) 쪽으로 흘러내리거나 유입되는 수분을 차단하는 2차 방벽의 역할을 한다.

이러한 역할을 담당하는 이너 프로텍터 링(150)은, 로터 락 디스크(125)에 결합되는 원반 형상의 제1 이너 플랜지(151)와, 로터(110) 쪽으로 제1 이너 플랜지(151)와 이격 배치되고 제1 이너 플랜지(151)와 나란하게 배치되는 원반 형상의 제2 이너 플랜지(152)와, 제1 이너 플랜지(151)와 제2 이너 플랜지(152)를 연결하는 제1 연결부(153)를 포함한다.

제1 이너 플랜지(151)는 로터 락 디스크(125)에 볼트 결합된다. 이를 위해, 제1 이너 플랜지(151)와 로터 락 디스크(125)에는 상호 연통되는 다수의 통공(151a,125a, 도 5b 및 도 6 참조)들이 마련된다.

제2 이너 플랜지(152)는 아우터 프로텍터 링(160)의 제2 아우터 플랜지(162)와 이격되어 나란하게 배치되는 부분으로서, 제2 아우터 플랜지(162)와 함께 수분의 유입을 2차로 차단하는 역할을 한다.

다시 말해, 제2 이너 플랜지(152)는 나셀 쪽으로의 수분 유입을 차단하는 역할을 하고, 제1 이너 플랜지(151)는 로터 락 디스크(125)에 연결되는 부분으로 활용되기 때문에 굳이 제1 이너 플랜지(151)의 길이가 길 필요는 없다. 따라서 본 실시예의 경우, 제1 이너 플랜지(151)의 반경 방향 길이가 제2 이너 플랜지(152)의 반경 방향 길이보다 짧게 마련된다. 물론, 이러한 사항은 하나의 실시예이며, 본 실시예의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다.

제1 연결부(153)는 로터(110) 쪽에서부터 나셀 커버(130) 쪽으로 갈수록 지름이 점진적으로 작아지도록 측면이 경사지게 형성된다. 이처럼 제1 연결부(153)의 측면에 경사도를 반영함으로써 제1 연결부(153) 영역에 수분이 고이는 현상을 예방할 수 있다.

다음으로, 아우터 프로텍터 링(160)은 이너 프로텍터 링(150)에 대해 비접촉식으로 배치되되 나셀 커버(130)에 결합되어 고정되는 고정형 프로텍터 링이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 아우터 프로텍터 링(160)은 눈이나 비가 내릴 때, 수분이 나셀 커버(130)의 내부로 유입되는 것을 차단하는 방벽의 역할을 한다.

이러한 역할을 담당하는 아우터 프로텍터 링(160)은, 나셀 커버(130)의 전면부에 결합되는 원반 형상의 제1 아우터 플랜지(161)와, 로터(110) 쪽으로 제2 이너 플랜지(152)와 나란하게 이격 배치되는 제2 아우터 플랜지(162)와, 제1 아우터 플랜지(161)와 제2 아우터 플랜지(162)를 연결하는 원통 형상의 제2 연결부(163)를 포함한다.

제1 아우터 플랜지(161)는 나셀 커버(130)의 전면부에 볼트 결합된다. 이를 위해, 제1 아우터 플랜지(161)와 나셀 커버(130)의 전면부에는 상호 연통되는 다수의 통공(161a,130a, 도 5b 및 도 9 참조)들이 마련된다.

제2 아우터 플랜지(162)는 제2 연결부(163)와 함께 빗물 등의 수분을 하방으로 안내하는 역할을 한다. 제2 아우터 플랜지(162)의 길이가 과도하게 짧으면 바람에 의해 비산되는 수분이 제2 아우터 플랜지(162)와 제2 이너 플랜지(152) 사이의 공간을 통해 유입될 수도 있기 때문에 제2 아우터 플랜지(162)는 너무 짧지 않은 길이를 갖는 것이 바람직하다.

이하, 레인 프로텍터(140)의 조립 과정에 대해 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 도 6 내지 도 10의 도면은 편의상 로터(110) 영역을 제외한 도면들이다.

우선, 도 6에 도시된 메인 샤프트(120)에 연결된 로터 락 디스크(125)에 도 7에 도시된 바와 같이, 이너 프로텍터 링(150)을 조립한다. 즉 이너 프로텍터 링(150)의 제1 이너 플랜지(151)와 로터 락 디스크(125)에 상호 연통된 다수의 통공(151a,125a)들로 볼트(B1, 도 4b 및 도 7 참조)를 체결하여 로터 락 디스크(125)에 이너 프로텍터 링(150)을 조립한다.

다음, 도 8처럼 좌측 커버(131)를 조립한다. 그 다음에는 좌측 커버(131)와 동일한 형태의 우측 커버(132, 도 2 참조)를 조립하면 되는데, 도 8에는 편의상 우측 커버(132)의 조립 상태를 생략하였다. 우측 커버(132)까지 조립이 완료되면 도 9처럼 상부 커버(133)를 조립한다.

그런 다음, 도 10에 도시된 바와 같이, 좌측 커버(131), 우측 커버(132) 및 상부 커버(133)의 조립에 의해 형성된 나셀 커버(130)의 전면부에 아우터 프로텍터 링(160)을 조립한다. 즉 아우터 프로텍터 링(160)의 제1 아우터 플랜지(161)와 나셀 커버(130)의 전면부에 상호 연통된 다수의 통공(161a,130a)들로 볼트(B2, 도 4b 및 도 9 참조)를 체결하여 나셀 커버(130)의 전면부에 아우터 프로텍터 링(160)을 조립한다.

이와 같은 형태로 레인 프로텍터(140)가 조립되고 나면, 눈이나 비가 내릴 때, 수분이 나셀 커버(130)의 내부로 유입되는 것을 아우터 프로텍터 링(160)이 1차로 차단하게 되며, 로터(110) 쪽에서 나셀 커버(130) 쪽으로 흘러내리거나 유입되는 수분은 이너 프로텍터 링(150)이 2차로 차단하게 된다. 설사, 수분이 레인 프로텍터(140)를 통과하여 나셀 쪽으로 유입된다 하더라도 수분은 물받이(135)에 고인 후에 드레인 홀(136)을 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 로터(110)와 나셀 커버(130) 사이의 갭을 통해 눈이나 빗물 등의 수분이 나셀 쪽으로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 레인 프로텍터(140a)의 한 구성요소인 아우터 프로텍터 링(160a)에서 제2 연결부(163a)가 경사진 형태로 제작된다.

이러한 경우, 하방으로 낙하되는 빗물 등의 수분이 경사진 제2 연결부(163a)에 의해 더 잘 안내되면서 낙하될 수 있을 것이다.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 레인 프로텍터(140b)의 한 구성요소인 아우터 프로텍터 링(160b)이 제1 아우터 플랜지(161b)와 제2 연결부(163b)로 마련된 구조를 개시하고 있다. 즉 본 실시예의 경우, 제1 실시예에서 설명한 제2 아우터 플랜지(162)는 마련되어 있지 않다. 도 12와 같은 구조가 적용되더라도 본 실시예의 효과를 제공할 수 있다.

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 레인 프로텍터(140a)의 한 구성요소인 아우터 프로텍터 링(160c)에서 제2 아우터 플랜지(162)의 끝단에 별도의 스커트부(164)가 더 연결되어 있다.

스커트부(164)는 제2 아우터 플랜지(162)의 끝단에서 제2 아우터 플랜지(162)의 길이 방향에 대해 경사지게 연결될 수 있다. 이러한 스커트부(164)는 수분 유입을 한 번 더 걸러주는 역할을 수행할 수 있기 때문에 효과적일 수 있다.

부연 설명하면, 도 13처럼 스커트부(164)가 제2 아우터 플랜지(162)의 끝단에서 경사지게 더 연결되는 경우, 제2 아우터 플랜지(162)를 따라 흘러내리던 수분이 스커트부(164)를 통해 이너 프로텍터 링(150)에 대해 멀어지는 방향으로 배출될 수 있기 때문에 나셀 쪽으로의 수분 유입을 방지시키는 데에 효과적일 수 있다.

도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 레인 프로텍터(140d)의 한 구성요소인 이너 프로텍터 링(150a)에 제2 이너 플랜지(152, 도 4b 참조)가 없는 형태를 개시하고 있다. 이러한 구조가 적용되더라도 수분 유입은 제1 연결부(163)에서 차단시켜 주기 때문에 본 실시예의 효과를 제공할 수 있다.

도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 레인 프로텍터 영역의 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우, 레인 프로텍터(140e)의 한 구성요소인 이너 프로텍터 링(150b)에서 제1 연결부(153b)가 직선형인 형태를 개시하고 있다. 이러한 구조가 적용되더라도 수분 유입은 제1 연결부(163)에서 차단시켜 주기 때문에 본 실시예의 효과를 제공할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

101 : 타워 103 : 블레이드
110 : 로터 120 : 메인 샤프트
130 : 나셀 커버 131 : 좌측 커버
132 : 우측 커버 133 : 상부 커버
140 : 레인 프로텍터 150 : 이너 프로텍터 링
151 : 제1 이너 플랜지 152 : 제2 이너 플랜지
153 : 제1 연결부 160 : 아우터 프로텍터 링
161 : 제1 아우터 플랜지 162 : 제2 아우터 플랜지
163 : 제2 연결부

Claims

다수의 블레이드(blade)가 연결되는 로터(rotor);
상기 로터와 연결되어 상기 블레이드 쪽의 회전운동을 전달받는 메인 샤프트(main shaft)를 구비하며, 상기 회전운동을 통해 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 나셀(nacelle);
상기 나셀의 외부에 결합되어 상기 나셀을 보호하는 나셀 커버(nacelle cover);
상기 나셀 커버 영역에 결합되며, 상기 로터와 상기 나셀 커버 사이의 갭(gap)을 통해 수분이 상기 나셀 쪽으로 유입되는 것을 차단하는 레인 프로텍터(rain protector)를 포함하며,
상기 레인 프로텍터는,
상기 나셀 커버에 부분적으로 결합되어 상기 수분의 유입을 차단하는 아우터 프로텍터 링(outer protector ring); 및
상기 메인 샤프트의 헤드부에 연결되는 로터 락 디스크(rotor lock disk)에 부분적으로 결합되되 상기 아우터 프로텍터 링에 대해 비접촉식으로 배치되어 상기 수분의 유입을 차단하는 이너 프로텍터 링(inner protector ring)을 포함하며,
상기 이너 프로텍터 링은,
상기 로터 락 디스크에 결합되는 원반 형상의 제1 이너 플랜지;
상기 로터 쪽으로 상기 제1 이너 플랜지와 이격 배치되고 상기 제1 이너 플랜지와 나란하게 배치되는 원반 형상의 제2 이너 플랜지; 및
상기 제1 이너 플랜지와 상기 제2 이너 플랜지를 연결하는 제1 연결부를 포함하는 풍력발전기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 아우터 프로텍터 링은,
상기 나셀 커버에 결합되는 원반 형상의 제1 아우터 플랜지;
상기 로터 쪽으로 이격 배치되는 제2 아우터 플랜지; 및
상기 제1 아우터 플랜지와 상기 제2 아우터 플랜지를 연결하는 원통 형상의 제2 연결부를 포함하는 풍력발전기.
제3항에 있어서,
상기 아우터 프로텍터 링은, 상기 제2 아우터 플랜지의 끝단에서 상기 제2 아우터 플랜지의 길이 방향에 대해 경사지게 연결되어 수분 유입을 저지시키는 스커트부를 더 포함하는 풍력발전기.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 연결부는, 상기 로터 쪽에서부터 상기 나셀 커버 쪽으로 갈수록 지름이 점진적으로 작아지도록 측면이 경사지게 형성되는 원통 형상을 갖는 풍력발전기.
제1항에 있어서,
상기 제1 이너 플랜지의 반경 방향 길이는 상기 제2 이너 플랜지의 반경 방향 길이보다 짧은 풍력발전기.
제1항에 있어서,
상기 이너 프로텍터 링은 상기 메인 샤프트와 동회전되는 회전형 프로텍터 링이고, 상기 아우터 프로텍터 링은 상기 나셀 커버에 결합되어 고정되는 고정형 프로텍터 링인 풍력발전기.
제1항에 있어서,
상기 나셀 커버의 내면에는 물받이가 더 마련되는 풍력발전기.
제10항에 있어서,
상기 물받이는 아크(arc) 형상을 가지며,
상기 물받이 영역의 상기 나셀 커버에는 적어도 하나의 드레인 홀(drain hole)이 더 형성되는 풍력발전기.