CN101568724A - 风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风力发电装置，其能够实现机舱台板的小型、轻量化，并且设备更换等的维修性优良。在驱动发电机(20)进行发电的所述风力发电装置中，发电机(20)经由传动列(10)与安装有风车旋翼(5)且一体旋转的旋翼头(4)连接，其中，将旋转力从旋翼头(4)传递至发电机(20)的传动列(10)的至少一部分配置在旋翼头(4)的处于与机舱相反一侧的前方。

Description

风力发电装置
技术领域
本发明涉及一种利用将自然能量的风力转换成旋转力的风车进行发电的风力发电装置。
背景技术
以往，利用作为自然能量的风力进行发电的风力发电装置是公知的。这种风力发电装置，在设置于支柱上的机舱中设有：安装有风车旋翼的旋翼头、以一体旋转的方式与该旋翼头连接的主轴、与由风车旋翼接收风力而旋转的主轴连接的增速器以及由增速器的轴输出进行驱动的发电机。在这样构成的风力发电装置中，具有将风力转换成旋转力的风车旋翼的旋翼头及主轴旋转，产生轴输出，通过连接于主轴上的增速器使转速增加后的轴输出被传递给发电机。因此，可以以通过将风力转换成旋转力而得到的轴输出作为发电机的驱动源，进行将风力用作发电机的动力的发电。
在上述以往的风力发电装置中，通常情况下，具有增速器及发电机的传动列配置在机舱的内部。因此，为了确保传动列的设置空间等，支撑传动列的机舱台板等的框架形成了重量较重的结构。而且，在单轴承结构中，由于增速器兼作为旋翼头的支撑结构，所以存在更换时难以支撑旋翼头的问题等。
此外，虽然也有在旋翼头与机舱之间配置发电机的结构，但是在这种情况下，无法更换发电机。
而且，为了实现机舱的小型化及轻量化，提出了在旋翼头的内部设置从主轴经由增速器到达发电机的传动列的结构(例如参见专利文献1)。
专利文献1：日本特开2006-188953号公报
发明内容
近年来，由于风力发电装置在趋于大输出化的同时趋于大型化，所以为了减轻支柱及基础等的负担，也要求使机舱台板轻量化。而且，在考虑对收纳设置于机舱内的发电机等的传动列构成设备进行更换及维修时，必须确保机舱内的作业空间。为了确保这种作业空间，形成了在运转时无法使用的空间，因而成为导致机舱大型化的主要因素。
而且，随着风力发电装置的大型化，传动列的构成设备等也趋于大型化、重量增加，而且，设置场所处的作业条件也变得严格。因此，特别希望实现使现场的设置工程及设备更换等维修作业容易的结构。
本发明是鉴于上述情况作出的，其目的在于提供一种风力发电装置，能够实现机舱台板的小型、轻量化，并且设备更换等的维修性优良。
为了解决上述问题，本发明采用了以下手段。
本发明的风力发电装置，通过驱动发电机进行发电，上述发电机经由传动列与安装有风车旋翼且一体旋转的旋翼头连接，其特征在于，将旋转力自上述旋翼头传递至上述发电机的传动列的至少一部分配置在上述旋翼头的与机舱相反的一侧。
其中，“旋翼头的与机舱相反的一侧”是指逆风型风力发电装置中的旋翼头的前方，而指顺风型风力发电装置中的旋翼头的后方；在任意情况下，均包括构成传动列的增速器和/或发电机的一部分配置与旋翼头内和/或机舱内的结构。
根据这种风力发电装置，由于将旋转力自旋翼头传递至发电机的传动列的至少一部分配置在旋翼头的与机舱相反的一侧(机舱的前方或后方)，所以可以减少收纳设置于机舱内的较重的设备种类，并且减少需要确保供维修时等使用的空间。
而且，上述传动列中，优选发电机由一个以上构成；特别是，如果采用具有多个发电机的复式发电机，可以提高小型、轻量化及发电机更换等的维修性。而且，在采用具有多个发电机的复式发电机的情况下，即使发电机发生故障，也无需使整个风力发电装置停止运转，因此，可以利用剩余的正常发电机继续进行发电。
此外，上述传动列中，优选发电机配置得比增速器靠近机舱一侧，由此可以使传动列的重心位置靠近机舱一侧(主轴承一侧)。在这种情况下，优选至少发电机的一部分、尤其是发电机及增速器的一部分配置在旋翼头内，由此可以使传动列的重心位置更为靠近机舱一侧。
在发电机配置得比增速器靠近机舱一侧的情况下，通过将发电机配置在机舱的内部，可以使传动列的重心位置更为靠近机舱一侧。
根据上述的本发明的风力发电装置，由于将旋转力自旋翼头传递至发电机的传动列的至少一部分配置在旋翼头的与机舱相反的一侧，即，逆风型风力发电装置中的机舱的前方或顺风型风力发电装置中的机舱的后方，所以可以减少为了用于维修等必须在机舱内确保的通常运转时的不必要的空间，使机舱本身小型化并形成纤细的形状。
特别是，如果采用由多个发电机构成的复式结构，则能够使更换小型化的发电机等维修作业变得容易，并且，即使在发电机发生故障的情况下，也可以在发电输出降低的状态下继续运转。
而且，即使使风力发电装置大型化，在现有结构中在机舱内支撑传动列的机舱台板一侧，不必设置发电机或增速器之类的大型且较重的设备，仅支撑主轴即可，因此，能够实现机舱台板的小型轻量化。另外，与现有结构相比，预计大约可以轻10～15％。
特别是，如果将发电机配置得比增速器靠近机舱一侧，使传动列的重心位置靠近台板一侧(主轴承一侧)，则可以通过力矩的减小使支撑结构轻量化，因而可以容易地使传动列或机舱形成轻量、紧凑的结构。
此外，如果将传动列安装在旋翼头的前方或后方，则在拆卸旋翼头的情况下，由于变成传动列向前方或后方外伸的状态，所以容易进行通过吊车更换传动列及其构成设备的作业。
特别是，如果将发电机配置得比增速器靠近机舱一侧，则维修及更换频率较高的增速器位于端部侧，对于提高作业性有效。
附图说明
图1是表示本发明涉及的风力发电装置的一实施方式的图，是作为第一实施方式放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图2是表示风力发电装置的整体构成示例的图。
图3是表示第一实施方式的变形例的剖视图。
图4是作为本发明涉及的风力发电装置的第二实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图5是作为本发明涉及的风力发电装置的第三实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图6是作为本发明涉及的风力发电装置的第四实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图7是作为本发明涉及的风力发电装置的第五实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图8是表示第五实施方式的第一变形例的剖视图。
图9是表示第五实施方式的第二变形例的剖视图。
图10是作为本发明涉及的风力发电装置的第六实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图11是表示第六实施方式的变形例的剖视图。
图12是作为本发明涉及的风力发电装置的第七实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图13是表示第七实施方式的第一变形例的剖视图。
图14是表示第七实施方式的第二变形例的剖视图。
图15是作为本发明涉及的风力发电装置的第八实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图16是表示第八实施方式的第一变形例的剖视图。
图17是表示第八实施方式的第二变形例的剖视图。
图18是作为本发明涉及的风力发电装置的第九实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图19是作为本发明涉及的风力发电装置的第十实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图20A是作为本发明涉及的风力发电装置的第十一实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图20B是图20A的A-A剖视图。
图21是作为本发明涉及的风力发电装置的第十二实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
图22是表示第十二实施方式的第一变形例的剖视图。
图23是表示第十二实施方式的第二变形例的剖视图。
图24是表示第十二实施方式的第三变形例的剖视图。
图25是作为本发明涉及的风力发电装置的第十三实施方式，放大机舱周边的主要部分来表示内部构成示例的剖视图。
附图标记说明
1风力发电装置
2支柱
3机舱
4旋翼头
5风车旋翼
10、10A～10N传动列
11主轴
20发电机
30A～30G增速器
40复式发电机
41子发电机
具体实施方式
以下，根据附图对本发明涉及的风力发电装置的一个实施方式进行说明。
图2所示的风力发电装置1，具有：竖立设置于基础6上的支柱2、设置于支柱2的上端的机舱3和能够围绕大致水平的轴线旋转地设置于机舱3上的旋翼头4。
在旋翼头4上，围绕其旋转轴线以放射状安装有多片风车旋翼5。由此，从旋翼头4的旋转轴线方向吹到风车旋翼5上的风力被转换成使旋翼头4围绕旋转轴线旋转的动力。另外，图示的风力发电装置1风车旋翼5在机舱3的前方旋转的所谓逆风型的风力发电装置。
<第一实施方式>
图1是表示配置于机舱3的前方的旋翼头4和配置于旋翼头4的前方的传动列10在拆除旋翼头罩(未图示)的状态下的内部构成示例的主要部分的放大剖视图。另外，在以下说明的实施方式中，传动列10如下构成：即旋翼头4的旋转并不经由增速器而直接被传递至发电机20。
在图1中，具有风车旋翼5的旋翼头4，经由轴承12支撑于从机舱3向前方突出的主轴11上。即，旋翼头4通过由风车旋翼5接收风力而绕固定支撑于机舱3上的主轴11与风车旋翼5一体旋转。
在固定支撑于机舱3上的主轴11的前端部侧，设置了构成发电机20的圆筒形状的定子21。而且，在旋翼头4的前端面上，构成同一发电机20的圆筒形状的转子22，为了维持与定子21之间的间隙，通过弹性联轴器13进行安装。另外，在图示的构成中，虽然采用了弹性联轴器13，但是将转子22直接固定于旋翼头4的前端面的构造、通过刚性联轴器进行固定的构造是基本的构造。
转子22的直径小于定子21的直径，转子22配置于定子21的内侧。即，在这种发电机20中，随旋翼头4一起旋转的转子22在定子21的内侧大致同轴地旋转，所以可以利用电磁感应定律进行发电。
在上述实施方式中，虽然采用了将转子22配置于定子21的内侧的构成，但是例如也可以如图3所示的变形例那样，将定子21配置于转子22的内侧。即，图3所示的传动列10′形成无增速器的结构，在主轴11的前端部固定安装直径比转子22小的定子21，通过弹性联轴器13安装于旋翼头4的前端面上的转子22在定子21的外侧旋转。对于这种情况下的转子22，也不限于使用弹性联轴器13的构造，直接固定于旋翼头4的前端面上的构造、通过刚性联轴器进行固定的构造是基本的构造。
如上所述，对于定子21及转子22的内外配置方式，无论采用哪种配置方式，均能够利用电磁感应定律进行发电。
这样一来，将由风车旋翼5接收风力所产生的旋转力向发电机20传递的传动列10、10′配置于旋翼头4的前方，通过这种结构，可以减少机舱3内产生的多余空间。即，由于不需要在机舱3内收纳设置发电机20等传动列构成设备类，所以可以大幅减轻用于支撑这些大型且较重的设备类的机舱台板(未图示)所承受的载荷。因此，即使风力发电装置1大型化，也是在机舱3内的机舱台板一侧仅支撑主轴11即可，因此能够实现机舱台板的小型轻量化。
而且，由于将旋转力自旋翼头4传递至发电机20的传动列10、10′配置于旋翼头4的前方，所以可以减少机舱3内产生的多余空间、即作为维修等的作业空间所确保的空间，使得机舱3本身具有所需最小限度的空间而小型化而形成纤细的形状。
此外，如果将传动列10、10′安装到旋翼头4的前方，则在拆除旋翼头罩的情况下，传动列10变成向旋翼头4的前方外伸的状态，因而容易利用吊车进行更换传动列10、10′及发电机20等构成设备的作业。
<第二实施方式>
接下来，根据图4对本发明涉及的风力发电装置的第二实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10A，由于将旋翼头4的旋转增速之后传递给发电机20，因而在旋翼头4与发电机20之间具有增速器30。这里的增速器30是行星型一级增速器，图中的附图标记31是太阳齿轮，附图标记32是行星齿轮。
上述的增速器30中，通过轴承12旋转自如地支撑于主轴11的前端部侧的太阳齿轮31与通过刚性联轴器14支撑于旋翼头4的前端面上的多个行星齿轮32啮合，进而，行星齿轮32与在外壳33的内周面上形成的齿轮部33a啮合；等间距地配置于太阳齿轮31的圆周方向上的行星齿轮32，与旋翼头4一体地绕着太阳齿轮31一边自转一边旋转。结果，对应太阳齿轮31及行星齿轮32的齿轮比，太阳齿轮31从旋翼头4的转速起增速而进行旋转。
另外，对于行星齿轮32的支撑构造，虽然也可以是上述的使用刚性联轴器14的构造及直接固定行星齿轮32的构造，但是通过弹性联轴器进行固定的构造是基本的构造。
另一方面，发电机20中，定子21固定于主轴11的前端部，与太阳齿轮31一体连接的转子22在定子21的内侧大致同轴地旋转。即，本实施方式中的发电机20，在定子21与从旋翼头4的转速增速旋转的转子22之间产生电磁感应而进行发电。另外，虽然省略了图示，但是也可以采用复式发电机，其在增速器的行星段的后方不仅具有单轴，而具有多轴的输出轴。这种复式发电机，例如，如后文根据图16至图18进行描述的实施方式那样，增速器具有由两级行星或平行齿轮构成的多轴的输出轴，由各输出轴驱动多个发电机。
即使形成了这种结构，也与上述第一实施方式相同，由于不需要在机舱3内收纳设置发电机20等传动列构成设备类，所以可以大幅减轻用于支撑这些大型且较重的设备类的机舱台板(未图示)所承受的载荷。因此，即使风力发电装置1大型化，也是在机舱3内的机舱台板一侧仅支撑主轴11即可，因此能够实现机舱台板的小型轻量化。
而且，由于将旋转力自旋翼头4传递至发电机20的传动列10A配置于旋翼头4的前方，所以可以减少机舱3内产生的多余空间，使得机舱3本身具有所需最小限度的空间地小型化以形成纤细的形状。
此外，如果将传动列10A安装到旋翼头4的前方，则在拆除旋翼头罩的情况下，传动列10A变成向旋翼头4的前方外伸的状态，因而容易进行利用吊车更换传动列10A及发电机20等构成设备的作业。
<第三实施方式>
接下来，根据图5对本发明涉及的风力发电装置的第三实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10B，由于将旋翼头4的旋转增速之后传递给发电机20，因而在旋翼头4与发电机20之间具有增速器30A。这里的增速器30A是恒星型一级增速器，图中的附图标记31A是太阳齿轮，附图标记32A是行星齿轮。恒星型增速器30A中的行星齿轮32A支撑于固定侧的主轴11上且旋转自如，并在外周侧与齿轮部33a啮合，其中，齿轮部33a在与旋翼头4一体旋转的外壳33A的内周面上形成。
因此，外壳33A与旋翼头4以相同的转速旋转，太阳齿轮31A与外壳33A的齿轮部33a、行星齿轮32A及太阳齿轮31A的齿轮比对应地进行增速。这种情况下，由于转子22与太阳齿轮31A同轴，所以本实施方式的发电机20也在定子21与从旋翼头4的转速起增速而旋转的转子22之间产生电磁感应而进行发电。另外，在本实施方式中，也可以采用复式发电机来代替发电机20。
即使形成了这种结构，也与上述实施方式相同，由于不需要在机舱3内收纳设置发电机20等传动列构成设备类，所以可以大幅减轻用于支撑这些大型且较重的设备类的机舱台板(未图示)所承受的载荷。
<第四实施方式>
接下来，根据图6对本发明涉及的风力发电装置的第四实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10C是不具有增速功能的类型，发电机20的结构不同。即，这种情况下的发电机20如下构成：转子22在定子21的外侧旋转而进行发电。
在通过弹性联轴器13固定支撑于机舱3的前端面上的主轴11的前端部上，定子21进一步通过弹性联轴器13进行安装。在图示的例子中，虽然弹性联轴器13为两级，但是也可以是一级或三级以上的多级，还包括连接轴(tile shaft)。另外，作为弹性联轴器13，还包括齿轮联轴器、隔膜、多盘式、微型衬套等。
旋翼头4通过轴承12A旋转自如地支撑于设在机舱3的前端面及定子21的后端面上的支撑部上。这里使用的轴承12A，可以应对径向及轴向的载荷，并且例如也可以像多列圆锥滚子轴承及三排滚柱轴承等那样支撑力矩。在旋翼头4的前端面上安装一体旋转的转子22。即，这种情况下的发电机20中，由于随旋翼头4一起旋转的转子22在定子21的外侧大致同轴地旋转，所以可以利用电磁感应定律进行发电。
即使形成了这种结构，也与上述实施方式相同，由于不需要在机舱3内收纳设置发电机20等传动列构成设备类，所以可以大幅减轻用于支撑这些大型且较重的设备类的机舱台板(未图示)所承受的载荷。
另外，关于机舱3与旋翼头4的支撑关系，不限于旋翼头4在轴承12A的外周侧旋转的外环旋转型，也可以采用旋翼头4在轴承12A的内周侧旋转的内环旋转型(参见后述的图13)。
<第五实施方式>
接下来，根据图7对本发明涉及的风力发电装置的第五实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
与第四实施方式相同地，本实施方式的传动列10D也是不具有增速功能的类型，发电机20的结构不同。即，这种情况下的发电机20如下构成：转子22在定子21的内侧旋转而进行发电。
在这种情况下，转子22通过刚性联轴器14安装于旋翼头4的前端面上。而且，由于在转子22与定子21之间设有轴承12A，所以与旋翼头4一体旋转的转子22能够相对固定支撑于主轴11的前端部上的定子21进行旋转。另外，转子22的安装不限于上述的采用刚性联轴器14的构造，也可以采用直接固定于旋翼头4的前端面上的构造。
即，在这种情况下的发电机20中，由于随旋翼头4一起旋转的转子22在定子21的内侧大致同轴地旋转，所以可以利用电磁感应定律进行发电。
另外，关于机舱3与旋翼头4的支撑关系，不限于旋翼头4在轴承12A的外周侧旋转的外环旋转型，也可以采用旋翼头4在轴承12A的内周侧旋转的内环旋转型(参见后述的图13)。
图8所示结构的传动列10D′是图7的第一变形例。在该第一变形例中，发电机20的支撑转子22的构造不同。
即，该变形例的发电机20中，定子21安装于具有两级弹性联轴器13的主轴11的前端，转子22与旋翼头4一体地在定子21的内侧旋转而进行发电。
这种情况下的转子22，通过一对轴承12可旋转地支撑于主轴11上。在支撑转子22的旋转的主轴11的前端部侧与支撑主轴11的另一端侧的机舱3之间，设置了两级弹性联轴器13。因此，风力发电装置1的旋转系统与构造系统之间通过弹性联轴器13进行隔断，可以抑制自旋转系统向构造系统的输入传递，并且可以将定子21与转子22之间的间隙维持在规定的范围内。
图9所示结构的传动列10D″是图7的第二变形例。在该第二变形例中，主轴11通过一对轴承12支撑旋翼头4的旋转。这种情况下的主轴11，在位于支撑旋翼头4的旋转的机舱3一侧的部分与位于支撑转子22的旋转的前端部一侧的部分之间，设置了对旋转系统与构造系统之间进行隔断的一级弹性联轴器13。
即使构成这种第二变形例的结构，风力发电装置1的旋转系统与构造系统之间也能够通过弹性联轴器13进行隔断，也能够抑制自旋转系统向构造系统的输入传递，并且可以将定子21与转子22之间的间隙维持在规定的范围内。
虽然在图示的第二变形例中将弹性联轴器13设置成一级，但是也可以如上述第一变形例所示地在机舱3一侧的端部追加弹性联轴器而设置两级弹性联轴器。
另外，在上述的变形例中，也可以取代支撑转子12的一对轴承12，例如形成采用多列圆锥滚子轴承来除去力矩的结构。
<第六实施方式>
接下来，根据图10对本发明涉及的风力发电装置的第六实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10E采用了行星型一级增速器30。该传动列10E在具有两级弹性联轴器13的主轴11的前端安装了定子21，转子22与太阳齿轮31一体旋转。该太阳齿轮31，通过与旋翼头4一体地自转的同时绕太阳齿轮31回转的行星齿轮32，从旋翼头4的转速增速而进行旋转。
即，这种情况下的发电机20中，由于随太阳齿轮31一起旋转地转子22在定子21的内侧大致同轴地旋转，所以可以利用电磁感应定律进行发电。另外，同样地，在本实施方式中，也可以取代发电机20，例如采用后文根据图18进行描述的两级增速之类的复式发电机。
而且，也可以如图11所示的变形例那样，作为旋翼头4的旋转支撑构造通过轴承12支撑于主轴11上，并采用将弹性联轴器13设置成一级的传动列10E′。在该变形例中，由于发电机20形成与上述的本实施方式相同的结构，因此也可以采用复式发电机。
另外，关于机舱3与旋翼头4的支撑关系，不限于旋翼头4在轴承12A的外周侧旋转的外环旋转型，也可以采用旋翼头4在轴承12A的内周侧旋转的内环旋转型(参见后述的图13)。
<第七实施方式>
接下来，根据图12对本发明涉及的风力发电装置的第七实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10F采用了恒星型一级增速器30A。该传动列10F在具有两级弹性联轴器13的主轴11的前端支撑行星齿轮32A，进而在前端部侧安装定子21。另一方面，转子22与可旋转地支撑于定子21的后端面上的太阳齿轮31A同轴连接。
通过外壳33与旋翼头4一体地旋转，外壳33的齿轮部33a、行星齿轮32A及太阳齿轮31A相啮合，因而转子22也对应齿轮比从旋翼头4的转速增速进行旋转。即，这种情况下的发电机20中，由于随太阳齿轮31A一起旋转的转子22在定子21的内侧大致同轴地旋转，所以可以利用电磁感应定律进行发电。另外，同样地，在本实施方式中，也可以取代发电机20，例如采用后文根据图19进行描述的两级增速之类的复式发电机。
图13所示的结构是图12的第一变形例。即，机舱3与旋翼头4的支撑关系不同，图12中是旋翼头4在轴承12A的外周侧旋转的外环旋转型，图13中是旋翼头4在轴承12A的内周侧旋转的内环旋转型。另外，同样地，在该第一变形例中，也可以取代发电机20，采用复式发电机。
图14所示的结构是图12的第二变形例。即，也可以作为旋翼头4的旋转支撑构造通过轴承12支撑于主轴11上，并采用将弹性联轴器13设置成一级的传动列10F″。另外，在该第二变形例中，也可以取代发电机20，采用复式发电机。
<第八实施方式>
接下来，根据图15对本发明涉及的风力发电装置的第八实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10G，由于将旋翼头4的旋转增速之后传递给发电机20，所以在旋翼头4与发电机20之间设有增速器30B。该增速器30B为平行型两级增速器，图中的附图标记31A是指太阳齿轮，32A、32B是指从动齿轮，33a是在外壳33A的内周面上形成的齿轮部。
该增速器30B，通过与直接固定于旋翼头4的前端面上的外壳33A一体地旋转，使与齿轮部33a啮合的从动齿轮32A旋转。该从动齿轮32A，通过轴承12由通过弹性联轴器13固定支撑于主轴11的前端部侧的外壳部件33B可旋转地进行支撑。
而且，上述从动齿轮32A与大径的从动齿轮32B同轴连接。该从动齿轮32B与和转子22同轴的从动齿轮31A啮合。因此，旋翼头4的旋转，以与齿轮部33a、从动齿轮32A、32B及太阳齿轮31A的齿轮比对应地增速后的转速使转子22旋转。即，这种情况下的发电机20，由于与随太阳齿轮31A一起旋转的转子22在定子21的内侧大致同轴地旋转，所以可以利用电磁感应定律进行发电。另外，同样地，在本实施方式中，也可以取代发电机20，采用复式发电机。
图16所示的结构是图15的第一变形例，图17所示的结构是图15的第二变形例。即，机舱3与旋翼头4的支撑关系不同，图16是旋翼头4在轴承12A的外周侧旋转的外环旋转型，图17是旋翼头4在轴承12A的内周侧旋转的内环旋转型，其他构成与图15的实施方式相同。另外，同样地，在上述第一变形例及第二变形例中，也可以取代发电机20，采用复式发电机。
<第九实施方式>
接下来，根据图18对本发明涉及的风力发电装置的第九实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10H，采用将图10所示的第六实施方式的增速器30设置成两级增速的增速器30C，并且采用将两级增速后的输出轴设为多个来驱动小型发电机的复式发电机40。该复式发电机40形成将小型且输出小的子发电机41组合多个而成的结构。图示的子发电机41，与上述的发电机20相同地，转子21在定子22的内侧旋转而进行发电。
这种情况下的增速器30C，是在图10所示的行星型一级增速器30中组合直齿轮而成的两级增速器。该增速器30C，是在太阳齿轮31的输出轴上组合平行齿轮而构成两级增速的构造，外齿的第一齿轮35与太阳齿轮31一体地旋转，使配置在第一齿轮35的外周而啮合的外齿的第二齿轮36增速旋转。即，形成下述结构：在圆周方向上等间距地分配并设置多个齿数少于第一齿轮35的第二齿轮36，在各第二齿轮36的输出轴上安装子发电机41的转子21。另外，虽然在图示的例子中第二齿轮36被等间距地分配，但是不限于等间距方式。
如果形成这种结构，则旋翼头4的旋转由增速器30C两级增速后，使各子发电机41的转子21在定子22的内侧旋转，因而可以在各子发电机41中利用电磁感应定律进行发电，各子发电机41的发电量的总值为复式发电机40的总发电量。因此，由于可以实现各子发电机41的小型轻量化，所以作为高处作业的维修作业及发生故障时的修理、更换作业变得容易。而且，由于多个子发电机41全部同时发生故障的概率较低，所以通过仅使发生了故障的子发电机41停止发电，虽然总发电量降低，但是可以防止整个风力发电装置停止运转。
<第十实施方式>
接下来，根据图19对本发明涉及的风力发电装置的第十实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10I，采用将图12所示的第七实施方式的增速器30A设置成两级增速的增速器30D，并且采用将两级增速后的输出轴设为多个来驱动小型发电机的复式发电机40。该复式发电机40形成将多个小型子发电机41组合而成的结构。图示的子发电机41，与上述的发电机20相同地，转子21在定子22的内侧旋转而进行发电。
这种情况下的增速器30D，是在图12所示的恒星型一级增速器30A中组合直齿轮而成的两级增速器。该增速器30D，是在太阳齿轮31A的输出轴上组合平行齿轮而构成两级增速的构造，外齿的第一齿轮35与太阳齿轮31A一体地旋转，使配置在第一齿轮35的外周而啮合的外齿的第二齿轮36增速旋转。即，形成下述结构：在圆周方向上等间距地分配并设置多个齿数少于第一齿轮35的第二齿轮36，在各第二齿轮36的输出轴上安装子发电机41的转子21。
同样地，即使形成这种结构，旋翼头4的旋转由增速器30D两级增速，使各子发电机41的转子21在定子22的内侧旋转，因而也可以在各子发电机41中利用电磁感应定律进行发电，各子发电机41的发电量的总值为复式发电机40的总发电量。因此，由于可以实现各子发电机41的小型轻量化，所以作为高处作业的维修作业及发生故障时的修理、更换作业变得容易。而且，由于多个子发电机41全部同时发生故障的概率较低，所以通过仅使发生了故障的子发电机41停止发电，虽然总发电量降低，但是可以防止整个风力发电装置停止运转。
<第十一实施方式>
接下来，根据图20A及图20B对本发明涉及的风力发电装置的第十一实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10J，采用组合两级平行齿轮而构成的增速器30E，并且采用将两级增速后的输出轴设为多个来驱动小型发电机的复式发电机40。该复式发电机40形成将多个小型子发电机41组合而成的结构。图示的子发电机41，与上述的发电机20相同地，转子21在定子22的内侧旋转而进行发电。
这种情况下的增速器30E，由与旋翼头4一体地旋转的外齿的主动齿轮37、等间距地配置于主动齿轮37的外周而啮合的多个第一从动齿轮38构成第一级增速机构。进而，在第一级增速机构的第一从动齿轮38上，分别设置同轴的第二从动齿轮39A，并设置分别与各第二从动齿轮39A啮合的第三从动齿轮39B，由此构成第二级增速机构。因此，增速器30E从第三从动齿轮39B的旋转轴输出将旋翼头4的旋转以两级进行增速后的转速，使与各第三从动齿轮39B同轴安装的转子21在定子22的内侧旋转，由此可以利用子发电机41进行发电。
另外，在图示的例子中，虽然等间距地配置第一从动齿轮38，但是不限于等间距方式。
如果形成这种结构，则旋翼头4的旋转由增速器30E两级增速，使各子发电机41的转子21在定子22的内侧旋转，因而可以在各子发电机41中利用电磁感应定律进行发电，各子发电机41的发电量的总值为复式发电机40的总发电量。因此，由于可以实现各子发电机41的小型轻量化，所以作为高处作业的维修作业及发生故障时的修理、更换作业变得容易。而且，由于多个子发电机41全部同时发生故障的概率较低，所以通过仅使发生了故障的子发电机41停止发电，虽然总发电量降低，但是可以防止整个风力发电装置停止运转。
如图20A所示，上述的第三从动齿轮39B配置于第二从动齿轮39A的内侧、即主轴11一侧。但是，若将第三从动齿轮39B配置于此位置处，则整体的外径尺寸并不是由子发电机41规定的，因而可以形成适于紧凑化的配置结构。但是，还考虑到下述情况：由于处于同轴的子发电机41的形状等，子发电机41彼此之间相互干扰而无法进行设置。
因此，如图20B所示，关于第三从动齿轮39B与第二从动齿轮39A之间的位置关系，其配置(啮合)的方向可以有下述的变形例。
在第一变形例的配置例中，也可以如图20B的双点划线所示，在增速器30E的最外周侧配置第三从动齿轮39B′而与二从动齿轮39A啮合即可。若采用这种配置，虽然能够防止子发电机41彼此的干涉，但是由于传动列10I以及增速器30E的外径尺寸由子发电机41的外周位置决定，因此担心装置整体的外径尺寸的大型化。
在第二变形例的配置例中，也可以如图20B的单点划线所示，在上述的第三从动齿轮39B、39B′的中间位置、即沿第二从动齿轮39A的圆周方向移动90度左右的位置处配置第三从动齿轮39B″并与第二从动齿轮39A啮合。若采用这种配置方式，则形成了同时实现了紧凑化和防止子发电机41之间的干扰的配置结构。
这样一来，对于第三从动齿轮39B、39B′、39B″的位置，还包括两变形例的中间位置，适当选择符合各个条件的最佳位置即可。
<第十二实施方式>
接下来，根据图21对本发明涉及的风力发电装置的第十二实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10K，由于将旋翼头4的旋转增速之后传递给发电机20，因而具有增速器30A和发电机20。这种情况下的增速器30A是恒星型一级增速器，图中的附图标记31A是太阳齿轮，附图标记32A是行星齿轮。恒星型增速器30A中的行星齿轮32A支撑于固定侧的主轴11上且旋转自如，并在外周侧与齿轮部33a啮合，其中，齿轮部33a在与旋翼头4一体旋转的外壳33A的内周面上形成。
该传动列10K形成发电机20配置得比增速器30A靠近机舱3一侧的结构。即，与上述各实施方式的传动列的轴向的配置顺序相反，发电机20配置于机舱3一侧，并且在前端部侧配置增速器30A。在图示的构成里中，发电机20的至少一部分位于旋翼头4的内部，结果，传动列10K的重心位置靠近机舱3一侧(作为主轴承的轴承12A一侧)。
在图22所示的第一变形例的传动列10K′中，发电机20配置得比增速器30A靠近机舱3一侧，并且发电机20和增速器30A的一部分配置于旋翼头4的内部。即，在第一变形例的构成中，使图21所示实施方式的传动列10K尽可能地向机舱3一侧移动，将整个发电机20及增速器30A的大部分配置于旋翼头4的内部，由此可以使传动列10K′的重心更为靠近机舱3一侧。
因此，上述的传动列10K、10K′中，外壳33A以与旋翼头4相同的转速旋转，对应外壳33A的齿轮部33a、行星齿轮32A及太阳齿轮31A的齿轮比使太阳齿轮31A增速。这种情况下的转子22与太阳齿轮31A同轴，因而本实施方式的发电机20也是在定子21与从旋翼头4的转速增速旋转的转子22之间产生电磁感应而进行发电。
这样构成的传动列10K、10K′中，发电机20配置得比增速器30A靠近机舱3一侧，并且至少一部分配置于旋翼头4的内部，所以可以使传动列自身的重心位置靠近机舱3一侧。
因此，可以减小作用于轴承12A上的力矩，使支撑结构轻量化。即，可以减小支撑轴承12A的机舱3的载荷，相应地可以简化机舱3的结构并达到轻量化。而且，对于传动列10K、10K′，也可以通过使主轴11变短等而形成轻量、紧凑的结构。
若在对传动列10K、10K′进行维修及设备更换时拆卸旋翼头罩，则增速器30A处于端部侧。由于与发电机20相比，增速器30A的维修频率及设备更换的可能性高，所以可以将发电机20一侧保持原有状态而实施作业的配置方式对于提高维修等的作业性也有效。
在如上述传动列10K、10K′所示地将发电机20配置得比增速器30A靠近机舱3一侧的结构中，增速器及发电机的组合方式不限，例如可以采用图23所示第二变形例的增速器10L和图24所示第三变形例的增速器10M等。另外，在图23及图24中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
在图23所示的第二变形例中，可以采用具有恒星型+行星型两级增速器30F的传动列10L。在这种情况下，由于发电机20及增速器30F的大约一半配置于旋翼头4内，所以重心位置靠近机舱3一侧，可以实现轻量化和紧凑化。而且，在该传动列10L中，由于前端增速器30F位于端部侧，所以维修等的作业性也良好。
此外，在图24所示的第三变形例中，可以采用具有通过组合两级平行齿轮而构成的增速器30G的传动列10M。同样地，在这种情况下，由于发电机20及增速器30G的大约一半配置于旋翼头4内，所以重心位置靠近机舱3一侧，可以实现轻量化和紧凑化。此外，在该传动列10M中，由于增速器30G位于前端部侧，所以维修等的作业性也良好。
<第十三实施方式>
接下来，根据图25对本发明涉及的风力发电装置的第十三实施方式进行说明。其中，对于与上述实施方式相同的部分标注相同的附图标记，并省略详细说明。
本实施方式的传动列10N，由于将旋翼头4的旋转增速之后传递给发电机20，因而具有增速器30F和发电机20。这种情况下的增速器30F是与上述第十二实施方式的第二变形例(参见图23)同样构成的恒星型+行星型两级增速器，增速器30F的大约一半配置于旋翼头4内。但是，对于发电机20，其整体被刚性支撑或由防振橡胶等柔性地支撑于支撑架台14上，并配置于机舱3的内部。
在该传动列10N中，增速器30F的输出轴与设置于机舱3内的发电机20的转子22之间，由两端夹设弹性联轴器13的主轴11连接。另外，图中的附图标记13′虽然是介于机舱3与增速器30F之间的转矩臂衬套，但是也可以取代转矩臂衬套13′，使用上述的弹性联轴器13。
若形成这种结构，则发电机20的整体配置于机舱3内，并且增速器30F的大约一半配置于旋翼头4内，所以可以使传动列10N的重心位置更加靠近机舱3一侧，容易实现轻量化和紧凑化。而且，同样地，在该传动列10N中，由于前端增速器30F位于端部侧，所以维修等的作业性也良好。
根据上述的本发明，由于将旋转力自旋翼头4传递至发电机20或子发电机41的传动列10、10A～N配置在旋翼头4的与机舱相反的一侧、即上述逆风型风力发电装置中的机舱3的前方，所以可以减少为了用于维修等必须在机舱3内确保的通常运转时的不必要的空间。因此，可以使机舱3小型化。此外，即使风力发电装置1大型化，也可以实现机舱台板的小型轻量化。
通过将传动列10、10A～N安装于旋翼头4的前方，在拆除旋翼头罩后，传动列4变成向前方外伸的状态。因此，可以利用吊车容易地更换位于高处的传动列及其构成设备。
特别是，在将维修机会较多的增速器配置在前端部侧的传动列10K、10K′、10L、10M、10N的结构中，在拆卸旋翼头罩时使发电机保持原有状态，即，可以在设置发电机的状态下实施与增速器相关的维修等作业，因而可以获得良好的作业性。
在上述各实施方式中，例如考虑到可动侧与固定侧之间所需的电源及控制信号等的传递构造时，采用使用弹性联轴器13的结构(例如参见图8、图10、图18及图19等)，具有使滑环的配置变得容易的优点。
在小型轻量化的方面，采用复式发电机40的结构是有利的，一般而言，如图18及图19所示，组合两级增速的增速器和复式发电机40而成的结构特别有利。
对于直径较大的齿轮，与内齿相比外齿能够更为廉价制造。
若考虑与主轴11等的载荷传递路径相关的高效化，则如图18及图19所示，由于载荷较小，所以优选能够使直径纤细以实现轻量化的结构。
因此，图18所示的第九实施方式及图19所示的第十实施方式的结构，是在上述的采用弹性联轴器13、复式发电机40及外齿的齿轮的结构的基础上，形成有利于载荷传递路径高效化的结构，因而形成了基本具备有利于实现小型轻量化的所有条件的结构。
在上述的实施方式中，虽然针对逆风型的情况说明了风力发电装置，但是对于顺风型的情况也适用。
在顺风型的情况下，传动列配置于机舱3的后方，可以得到与上述的逆风型相同的作用效果。
而且，在增速器配置于机舱一侧的情况下，对于构成传动列的增速器及发电机，其构成要素的一部分可以配置在旋翼头和/或机舱的内部。
另一方面，在发电机配置于机舱一侧的情况下，对于构成传动列的发电机及增速器，优选其构成要素的一部分配置在旋翼头的内部，还可以将整个发电机配置于机舱内。
即，本发明对于构成传动列的增速器和/或发电机，包括其一部分配置于旋翼头内和/或机舱内的结构。换言之，可以形成下述结构：构成传动列的增速器和/或发电机的至少一部分配置于旋翼头的与机舱相反的一侧。
另外，本发明不限于上述的实施方式，例如，可以在不脱离本发明主旨的范围内适当进行例如下述变更：与增速器的构成及发电机的构成等相关的组合的变更、或与轴承及联轴器相关的组合的变更等。

Claims (3)

1.一种风力发电装置，驱动发电机进行发电，所述发电机经由传动列与安装有风车旋翼且一体旋转的旋翼头连接，其特征在于，
将旋转力自所述旋翼头传递至所述发电机的传动列的至少一部分配置在所述旋翼头的与机舱相反的一侧。
2.如权利要求1所述的风力发电装置，其中，所述传动列的发电机由一个以上构成。
3.如权利要求1或2所述的风力发电装置，其中，所述传动列中，发电机配置得比增速器靠近机舱一侧。
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