CN103375550A

CN103375550A - 发电装置

Info

Publication number: CN103375550A
Application number: CN2013101338650A
Authority: CN
Inventors: 藤原英树
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: DK2657521T3; JP6167499B2; JP2013238309A; CN103375550B; US20130278100A1; EP2657521A3; EP2657521B1; US9054560B2; EP2657521A2

Abstract

本发明提供风力发电装置，其具有：输入旋转体，其可一体旋转地设置于增速机的输出轴；输出旋转体，其可一体旋转地设置于发电机的驱动轴；以及单向离合器，其配置于输入旋转体与输出旋转体之间。如果输入旋转体的转速超过输出旋转体的转速，则单向离合器将输入旋转体与输出旋转体可一体旋转地连接，如果输入旋转体的转速低于输出旋转体的转速，则单向离合器将输入旋转体与输出旋转体的连接切断。所述单向离合器具备转速限制器，其在输出轴的转速超过规定值时切断所述输入旋转体与输出旋转体的连接。

Description

发电装置

技术领域

本发明涉及通过增速机对由外力引起的主轴的旋转进行增速来驱动发电机的发电装置。

背景技术

以往，作为风力发电装置，存在利用叶片接受风力而使与该叶片连接的主轴旋转并且为了使该主轴的旋转增速来驱动发电机而使用增速机的发电装置。如图9所示，该增速机202具备行星齿轮机构203、高速级齿轮机构204及输出轴205。上述行星齿轮机构203接受主轴200的旋转而对该主轴200的旋转进行增速。上述高速级齿轮机构204接受由上述行星齿轮机构203增速后的旋转来对该旋转进行进一步的增速。上述输出轴205输出上述高速级齿轮机构204的旋转扭矩。

行星齿轮机构203构成为，如果与主轴200可一体旋转地连结的输入轴203a旋转，则行星架203b旋转，从而太阳齿轮203d经由行星齿轮203c而增速旋转，并将该旋转传递至高速级齿轮机构204的低速轴204a。

高速级齿轮机构204构成为，如果低速轴204a旋转，则经由低速齿轮204b及第一中间齿轮204c使中间轴204d增速旋转，并经由第二中间齿轮204e及高速齿轮204f使输出轴205增速旋转。

作为将增速机202的低速轴204a、中间轴204d及输出轴205分别支承为旋转自如的轴承，多使用滚子轴承206～211（例如参照日本特开2007-232186号公报）。

此外，在上述风力发电装置设置有叶片调整机构，该叶片调整机构在因台风、突发性强风等而使作用于叶片的风力达到一定值以上时使叶片绕其轴心转动来减少叶片的受风面积，由此限制主轴200达到一定转速以上。

在现有的风力发电装置中，存在在对高速旋转的输出轴进行支承的滚子轴承的、滚子的滚动面或旋转座圈的轨道面出现脏污（smearing）（表层烧结引起的现象）、滚子轴承的寿命下降的问题。

此外，在上述叶片调整机构发生故障的情况下，发电机的驱动轴高速旋转（异常旋转），而导致发电机的电刷等滑动部有可能异常磨损或破损。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供能够有效抑制在对增速机的输出轴进行支承的滚子轴承上出现脏污、并能防止发电机的驱动轴异常旋转的发电装置。

本申请的发明者对脏污的发生机理不断专研。其结果，如果由风力降低引起主轴的转速急剧下降，则由于重量重的发电机的转子的惯性，发电机的驱动轴的转速会超过输出轴的转速。由此，产生扭矩下降（torque drop）（负载损失），并由于该扭矩下降而造成作用于对输出轴进行支承的滚子轴承的径向负载减小。其结果，滚子轴承的滚子与对其进行保持的保持器的滑动摩擦阻力等，超过滚子与滚轮的滚动摩擦阻力，从而出现滚子自转滞后。并且，在从该状态由风力加强导致主轴的转速急剧增加时，增速的惯性扭矩增大，作用于对输出轴进行支承的滚子轴承的径向负载增加，因此在该瞬间滚子以被施加了高负载的状态在与旋转座圈的接触面上滑动。由此，获得了由于该接触面升温而产生脏污这样的认识，基于这种认识完成了本发明。

本发明的一个实施方式的发电装置在结构上的特征是，具备：主轴，其通过外力而旋转；增速机，其具有接受上述主轴的旋转并对该旋转进行增速的旋转传递机构、和将输出上述旋转传递机构的旋转扭矩的输出轴支承为旋转自如的滚子轴承；以及发电机，其具有接受上述输出轴的旋转而旋转的驱动轴，并伴随着与该驱动轴一体旋转的转子的旋转而发电，

该发电装置的特征在于，具备：输入旋转体，其可一体旋转地设置于上述输出轴；输出旋转体，其可一体旋转地设置于上述驱动轴，在上述输入旋转体的径向内侧或径向外侧同心配置；单向离合器，其配置于上述输入旋转体与输出旋转体之间，在上述输入旋转体的转速超过上述输出旋转体的转速的状态下，将上述输入旋转体与输出旋转体可一体旋转地连接，在上述输入旋转体的转速低于上述输出旋转体的转速的状态下，将上述输入旋转体与输出旋转体的连接切断；以及转速限制器，其在上述输入旋转体与输出旋转体连接的状态下上述输出轴的转速超过规定值时，将上述输入旋转体与输出旋转体的连接切断。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的实施方式进行的详细描述，可知本发明的上述以及其它特征及优点，其中，对相同的元素标注相同的附图标记，其中，

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的风力发电装置的简要侧视图。

图2是表示上述风力发电装置中的增速机的滚子轴承的剖视图。

图3是表示上述风力发电装置中的增速机的输出轴与发电机的驱动轴的连结部分的剖视图。

图4是表示上述风力发电装置中的单向离合器的剖视图。

图5是表示上述风力发电装置中的增速机的输出轴与发电机的驱动轴的连结部分的其他实施方式的剖视图。

图6是表示图5的实施方式中的单向离合器的剖视图。

图7是表示上述风力发电装置中的增速机的输出轴与发电机的驱动轴的连结部分的另一实施方式的剖视图。

图8是表示图7的实施方式中的单向离合器的剖视图。

图9是表示现有的增速机的剖视图。

具体实施方式

以下参照附图详述本发明的实施方式。

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的风力发电装置的简要侧视图。该风力发电装置（发电装置）1具备：主轴2、增速机3以及与该增速机3连结的发电机4。上述主轴2接受风力（外力）而旋转。上述增速机3与上述主轴2连结。上述发电机4与上述增速机3连结。在利用增速机3对主轴2的旋转进行了增速的状态下，发电机4被驱动。

在主轴2的前端部，以能够一体旋转的方式例如连结有叶片（省略图示）。上述叶片当接受风力时与主轴2一起旋转。

发电机4具有驱动轴41、转子42及未图示的定子等。上述驱动轴41接受由增速机3增速的旋转而旋转。上述转子42内置于发电机4。转子42可一体旋转地连结于驱动轴41，随着驱动轴41旋转而驱动转子42来进行发电。

增速机3具备齿轮机构（旋转传递机构）30，该齿轮机构30接受主轴2的旋转并对该旋转进行增速。该齿轮机构30具备行星齿轮机构31和高速级齿轮机构32。上述高速级齿轮机构32接受由上述行星齿轮机构31增速的旋转并对该旋转进行进一步的增速。行星齿轮机构31具有内齿轮（齿圈）31a、多个行星齿轮31b以及太阳齿轮31c。上述行星齿轮31b被可一体旋转地连结于主轴2的行星架（省略图示）保持。上述太阳齿轮31c与行星齿轮31b啮合。由此，如果行星架与上述主轴2一同旋转，则太阳齿轮31c经由行星齿轮31b而旋转，该旋转被传递至高速级齿轮机构32的低速轴33。

高速级齿轮机构32具备上述低速轴33、中间轴34及输出轴35。上述低速轴33具有低速齿轮33a。上述中间轴34具有第一中间齿轮34a和第二中间齿轮34b。上述输出轴35具有高速齿轮35a。低速轴33由其直径为例如约1m的大型旋转轴构成，与主轴2同心配置。低速轴33的轴向两端部被滚子轴承36a、36b支承为可自如旋转。中间轴34被配置于低速轴33的上方，其轴向两端部被滚子轴承37a、37b支承为可自如旋转。中间轴34的第一中间齿轮34a与低速齿轮33a啮合，第二中间齿轮34b与高速齿轮35a啮合。输出轴35被配置于中间轴34的上方，输出旋转扭矩。输出轴35的轴向一端部35b及另一端部（输出端部）35c侧分别被滚子轴承38、39支承为可自如旋转。

根据上述结构，主轴2的旋转通过行星齿轮机构31的变速比、低速齿轮33a与第一中间齿轮34a的变速比及第二中间齿轮34b与高速齿轮35a的变速比而进行三级增速，从输出轴35的输出端部35c输出旋转扭矩。即，由风力引起的主轴2的旋转通过增速机3而进行三级增速，从而驱动发电机4。

图2是表示对输出轴35的一端部35b进行支承的滚子轴承38的剖视图。在图2中，滚子轴承38由圆筒滚子轴承构成。滚子轴承38具备内圈38a、外圈38b、多个圆筒滚子38c及环形的保持器38d。上述内圈38a以外嵌的方式固定于输出轴35。上述外圈38b固定于外壳（省略图示）。上述圆筒滚子38c可滚动地配置于内圈38a与外圈38b之间。上述保持器38d沿圆周方向以规定的间隔保持各圆筒滚子38c。内圈38a、外圈38b和圆筒滚子38c例如由轴承钢形成。保持器38d例如由铜合金形成。

内圈38a具有在其外周的轴向中央部形成的内圈轨道面38a1。外圈38b与内圈38a同心配置。外圈38b具有外圈轨道面38b1和一对外圈凸边部38b2。上述外圈轨道面38b1形成于外圈38b的内周的轴向中央部。上述外圈凸边部38b2形成于上述外圈轨道面38b1的轴向两侧。外圈轨道面38b1与内圈轨道面38a1对置配置。外圈凸边部38b2从外圈38b的内周的轴向两端部朝径向内侧突出地形成。圆筒滚子38c的端面与该外圈凸边部38b2滑动接触。

圆筒滚子38c可滚动地配置于内圈38a的内圈轨道面38a1与外圈38b的外圈轨道面38b1之间。保持器38d具有一对圆环部38d1和多个柱部38d2。上述一对圆环部38d1在轴向上分离地配置。上述柱部38d2沿上述圆环部38d1的周向以等间隔配置而将两个圆环部38d1彼此连结起来。在一对圆环部38d1与邻接的柱部38d2之间分别形成有凹处38d3。在上述凹处38d3内配置有各圆筒滚子38c。

在图1中，风力发电装置1还具备输入旋转体5、输出旋转体6、单向离合器7以及一对滚动轴承8。上述输入旋转体5可一体旋转地设置于增速机3的输出轴35。上述输出旋转体6可一体旋转地设置于发电机4的驱动轴41。上述单向离合器7配置于输入旋转体5与输出旋转体6之间。上述滚动轴承8配置于单向离合器7的轴向两侧。上述单向离合器7及滚动轴承8经由输入旋转体5及输出旋转体6将输出轴35的旋转传递至驱动轴41。此外，本实施方式的风力发电装置1的滚动轴承8配置于单向离合器7的轴向两侧，但也可以仅配置于单向离合器7的轴向一侧。

图3是表示增速机3的输出轴35与发电机4的驱动轴41的连结部分的剖视图。在图3中，输入旋转体5与输出轴35同心配置，并具有圆筒部51、和形成于该圆筒部51的轴向另一端部（图3的左端部）的凸缘部52a。凸缘部52a向比圆筒部51的外周面更靠径向外侧的位置延伸而形成，可装卸地固定于输出轴35的输出端部35c。具体而言，凸缘部52a以与形成于输出轴35的上述输出端部35c的凸缘部35c1相抵接的状态并通过未图示的螺栓、螺母而连接固定于该凸缘部35c1。上述圆筒部51的内周面形成为圆筒面。

输出旋转体6在输入旋转体5的径向内侧同心配置，从其轴向一端部（图3的右端部）朝向轴向另一端部（图3的左端部）依次具有凸缘部61a、大径部62及小径部63。凸缘部61a向比大径部62的外周面更靠径向外侧的位置延伸而形成，可装卸地固定于驱动轴41。具体而言，凸缘部61a以与形成于驱动轴41的凸缘部41a抵接的状态并通过未图示的螺栓、螺母而连接固定于该凸缘部41a。此外，在小径部63的端面与输出轴35的凸缘部35c1的端面之间形成有间隙S1。

在输入旋转体5的圆筒部51的轴向一端部（图3的右端部）的内周面与输出旋转体6的大径部62的外周面之间的间隙，设置有用于对该圆筒部51与大径部62之间的环形空间进行密封的环形密封部件10。此外，输入旋转体5的圆筒部51的上述一端部侧的端面、与同该端面对置的输出旋转体6的凸缘部61a的端面之间形成有间隙S2。通过该间隙S2与上述间隙S1，从而在从驱动轴41分离了输出旋转体6的状态下，输出旋转体6能够相对于输入旋转体5在轴向上移动。

图4是表示单向离合器7的剖视图。在图3及图4中，单向离合器7具备外圈71、内圈72以及多个滚子73。上述滚子73配置于该外圈71的内周面71a与内圈72的外周面72a之间。外圈71以内嵌的方式固定于输入旋转体5的圆筒部51的轴向中央部，与输入旋转体5一体旋转。输出旋转体6的小径部63的轴向中央部的区域B被设为单向离合器7的内圈72。滚子73为圆柱形状，在本实施方式中，在周向上配置八个。

单向离合器7还具备环形的保持器74和多个弹性部件（弹簧）75。上述保持器74在圆周方向上以规定的间隔保持各滚子73。上述弹性部件75朝一个方向对各滚子73弹性地施力。保持器74具有一对圆环部74a和多个柱部74b。一对圆环部74a在轴向上对置。上述柱部74b在两个圆环部74a之间沿轴向延伸且在周向上以等间隔排列而将这两个圆环部74a连结。在两个圆环部74a与邻接的柱部74b之间形成有多个凹处74c，在各凹处74c一个一个地收纳各滚子73。弹性部件75由压缩弹簧构成，一个一个地收纳于保持器74的各凹处74c并安装于柱部74b。

在图4中，在外圈71的内周面71a形成有与滚子73数量相同（八个）的平坦的外圈凸轮面71a1。各外圈凸轮面71a1相对于外圈71的内周面71a的切线L朝径向外侧倾斜规定角度X（例如7°～10°）。此外，外圈凸轮面71a1隔着在滚子73朝顺时针方向移动的状态（图4所示的状态）下该滚子73所接触的部分Y而朝周向的两侧延伸一定长度。由此，在外圈凸轮面71a1与内圈外周面72a之间，在周向上形成有多个（八个）楔状空间S。

各滚子73一个一个地配置于各楔状空间S。弹性部件75对滚子73朝楔状空间S缩窄的方向施力。滚子73的外周面为与外圈凸轮面71a1及内圈外周面72a接触的接触面73a。上述接触面73a在宽度方向（轴向）上笔直地形成。此外，单向离合器7处于在内外圈72、71之间设有不易受温度变化影响的润滑剂即润滑脂的环境下，该润滑脂使用酯类作为基油，使用尿素类物质等作为增稠剂。

在这样构成的单向离合器7中，在由于输入旋转体5的增速旋转而输入旋转体5的转速超过输出旋转体6的转速的情况下，外圈71试图相对于内圈72朝一个方向（图4的逆时针方向）相对旋转。在该情况下，由于弹性部件75的作用力，滚子73朝楔状空间S缩窄的方向略微移动。由此，滚子73的接触面73a与外圈凸轮面71a1及内圈外周面72a压接。其结果是，单向离合器7处于滚子73啮合在内外圈72、71之间的状态。由此，内外圈72、71能够朝上述一个方向一体旋转，能够将输入旋转体5与输出旋转体6以能够一体旋转的方式连接。

此外，输入旋转体5在增速旋转后成为恒速旋转，在输入旋转体5的转速与输出旋转体6的转速变得相同的情况下，滚子73保持啮合在内外圈72、71之间的状态。因此，单向离合器7维持内外圈72、71朝上述一个方向的一体旋转，输入旋转体5与输出旋转体6继续一体旋转。

另一方面，在由于输入旋转体5的减速旋转而输入旋转体5的转速低于输出旋转体6的转速的情况下，外圈71试图相对于内圈72朝另一个方向（图4的顺时针方向）相对旋转。在该情况下，克服弹性部件75的作用力，滚子73朝楔状空间S扩大的方向略微移动。由此，滚子73与内外圈72、71的啮合被解除。如此，由于滚子3的啮合被解除，输入旋转体5与输出旋转体6的连接被断开。

在上述的单向离合器7中，弹性部件75的作用力被设定为如下值：在滚子73啮合于内外圈72、71之间的状态下，若输出轴35超过一定的转速，则通过作用于各滚子73的强大的离心力而允许各滚子73沿外圈凸轮面71a1向离开内圈外周面72a的方向移动的值。由此，与外圈凸轮面71a1协作而对单向离合器7赋予转速限制器功能。此外，上述的“一定的转速”是指能够使发电机4的驱动轴41安全地旋转的极限值，例如设定在2500rpm～4000rpm的范围内。

因此，在使单向离合器7的各滚子73啮合于内外圈72、71之间而驱动了发电机4的状态下，如果输出轴35超过一定的转速，则由于作用于各滚子73的离心力，而各滚子73克服弹性部件75的作用力沿外圈凸轮面71a1移动，从而各滚子73与内外圈72、71的啮合状态被解除。由此，即使用于限制主轴2因强风而成为一定转速以上的叶片调整机构因为某种原因而不动作，也能够防止发电机4的驱动轴41以超过允许转速的高速旋转。

在图3中，一对滚动轴承8分别配置于输入旋转体5的圆筒部51与输出旋转体6的小径部63之间。一对滚动轴承8将输入旋转体5及输出旋转体6支承为相互可相对旋转。此外，各滚动轴承8以其轴向端部能够分别与单向离合器7的保持器74的轴向两端面抵接的方式分别与上述单向离合器7的轴向两侧邻接地配置。

滚动轴承8由具备外圈81、内圈82以及多个圆筒滚子83的圆筒滚子轴承构成。上述圆筒滚子83可滚动地配置于外圈81与内圈82之间。外圈81具有形成于内周的外圈轨道面81a和外圈凸边部81b。上述外圈凸边部81b在上述外圈轨道面81a的轴向两侧朝径向内侧突出地形成。圆筒滚子83的两端面分别与各外圈凸边部81b的内侧面滑动接触。此外，与单向离合器7邻接的外圈凸边部81b的外侧面81b1被设为，供单向离合器7的保持器74的轴向端面即圆环部74a的外侧面抵接的抵接面。

输出旋转体6中的小径部63的轴向两端部的区域A及区域C被设为滚动轴承8的内圈82。该区域A、C的各外周面作为内圈82的内圈轨道面82a而构成。在该内圈轨道面82a与外圈轨道面81a之间以能够滚动的方式配置有圆筒滚子83。

根据如上述那样构成的风力发电装置1，通过配置于与增速机3的输出轴35一体旋转的输入旋转体5、和与发电机4的驱动轴41一体旋转的输出旋转体6之间的单向离合器7，能够在输入旋转体5的转速超过上述输出旋转体6的转速时，将输入旋转体5与输出旋转体6可一体旋转地连接，并且在输入旋转体5的转速低于输出旋转体6的转速时，切断输入旋转体5与输出旋转体6的连接。即，即使由于风力的减小而经由主轴2的、输出轴35的转速急剧下降，也能防止因发电机4的转子42的惯性而产生的旋转经由驱动轴41传递至输出轴35。由此，能够抑制作用于对输出轴35进行支承的滚子轴承38上的径向负载的减小及伴随于此的圆筒滚子38c的自转滞后。因此，在从该状态因风力变化而使主轴2的转速急剧增加致使对圆筒滚子38c施加高负载时，由于圆筒滚子38c很难在与内圈38a的接触面上滑动，因此能够有效抑制滚子轴承38产生脏污。此外，若在连接了输入旋转体5与输出旋转体6的状态下上述输出轴35的转速超过规定值，则能够切断上述输入旋转体5与输出旋转体6的连接。因此，能够防止发电机4的驱动轴41异常旋转。

此外，通过防止因转子42的惯性而产生的旋转传递至输出轴35，能够降低作用于增速机3的滚子轴承36a、36b、37a、37b、38、39等的载荷。由此，行星齿轮机构31的各齿轮31b、31c、高速级齿轮机构32的各轴33～35及滚子轴承36a、36b、37a、37b、38、39均能实现小型化，因此能够实现增速机3的轻量化，并能以低成本进行制造。

并且，通过切断输入旋转体5与输出旋转体6的连接，从而发电机4的转子42因惯性而继续旋转而不是急剧地减速，因此能够提高转子42的平均转速。由此能够提高发电机4的发电效率。

另外，在本实施方式中，能够对弹性部件75的作用力进行调整，并将外圈凸轮面71a1形成为允许各滚子73因离心力而离开内圈外周面72a的形状。由此，由于对单向离合器7附加了转速限制器功能，因此能够简单地构成该转速限制器而不增加零部件件数。

此外，在输入旋转体5与输出旋转体6之间配置有将它们支承为能够相互相对旋转的滚动轴承8。由此，在单向离合器7中由于滚子73与内外圈72、71的啮合被解除而在楔状空间S在滚子73与内外圈72、71之间产生了间隙时，能够通过滚动轴承8防止输入旋转体5及输出旋转体6彼此在径向上相对移动。因此，在风力发电装置1运转中，能够防止输入旋转体5及输出旋转体6在径向上晃动。

一对滚动轴承8以使单向离合器7的保持器74的轴向两端面能够与其轴向端部抵接的方式分别与单向离合器7的轴向两侧邻接地配置。由此，使上述保持器74的轴向两端面与各滚动轴承8的轴向端部抵接。其结果是，能够限制上述保持器74朝轴向两侧移动。此外，由于使单向离合器7的保持器74的轴向两端面（圆环部74a的外侧面）抵接于滚动轴承8的外圈凸边部81b，因此能够将滚动轴承8的外圈凸边部81b兼用为限制上述保持器74的轴向移动的部件。由此能够简化滚动轴承8的构造。

此外，在输出旋转体6的外周面上形成了单向离合器7的内圈外周面72a及滚动轴承8的内圈轨道面82a。由此，输出旋转体6能够兼用为单向离合器7的内圈72、及各滚动轴承8的内圈82。从而，能够简化风力发电装置1的整体构造。另外，输出旋转体6可装卸地固定于发电机4的驱动轴41，并且被配置为能够相对于输入旋转体5在轴向上移动。因此，如果将输出旋转体6从驱动轴41卸下并使其相对于输入旋转体5沿轴向移动，则能够从输入旋转体5卸下输出旋转体6。由此，能够同时卸下单向离合器7的内圈72及滚动轴承8的内圈82，因此能够容易地进行单向离合器7及滚动轴承8的维修作业。此时，因为不必移动发电机4，所以能够更加容易地进行上述维修作业。

图5是表示增速机的输出轴与发电机的驱动轴的连结部分的其他实施方式的剖视图。图6是表示图5的实施方式中的单向离合器的剖视图。该实施方式与图3及图4所示的实施方式的不同点主要在于，将输出旋转体60配置于输入旋转体50的径向外侧，对与图3所示的实施方式相同的部分标注相同的符号。

对于输入旋转体50，将与图3所示的实施方式中的输出旋转体6相同形状的部件在图5中左右对称地配置，并将其轴向一端部（图5的左端部）的凸缘部52a可装卸地固定于输出轴35的凸缘部35c1。对于输出旋转体60，将与图3所示的实施方式中的输入旋转体5相同形状的部件在图5中左右对称地配置，并将其凸缘部62a可装卸地固定于驱动轴41的凸缘部41a。

在图5中，一对滚动轴承8的内圈82由与输入旋转体50的小径部53相独立的部件构成。内圈82具有形成于外周的内圈轨道面82a及内圈凸边部82b。上述内圈凸边部82b在上述内圈轨道面82a的轴向两侧朝径向外侧突出地形成。上述内圈82可一体旋转地嵌合于输入旋转体50的小径部53的外周。圆筒滚子83的两端面分别与各内圈凸边部82b的内侧面滑动接触。此外，与单向离合器7邻接的内圈凸边部82b的外侧面82b1被设为，供单向离合器7的保持器74的轴向端面即圆环部74a的外侧面抵接的抵接面。

输出旋转体60的圆筒部61的轴向两端部的区域A及区域C被设为滚动轴承8的外圈81。在该区域A、C的各内周面形成有外圈81的外圈轨道面81a。在该外圈轨道面81a与内圈轨道面82a之间以能够滚动的方式配置有圆筒滚子83。

图6是表示单向离合器7的剖视图。该单向离合器7的基本结构与图4所示的单向离合器7相同。即，单向离合器7具备内圈72、外圈71以及多个滚子73。上述滚子73被配置于上述内圈72的外周面72a与外圈71的内周面71a之间。内圈72以外嵌的方式固定于输入旋转体50的小径部53的轴向中央部，与小径部53一体旋转。输出旋转体60的圆筒部61的轴向中央部的区域B被设为单向离合器7的外圈71。因此，在圆筒部71的区域B的内周面形成有上述内周面71a。此外，输入旋转体50的大径部52与输出旋转体60的左端部的内周之间的环形空间被密封部件10所密封。

这样构成的单向离合器7也能够发挥与图3所示的单向离合器7相同的作用效果。特别是，在该实施方式中，在输出旋转体60的圆筒部61的内周面形成了单向离合器7的外圈内周面71a及滚动轴承8的外圈轨道面81a。由此，输出旋转体60能够兼用为单向离合器7的外圈71、及各滚动轴承8的外圈81。从而，能够简化风力发电装置1的整体结构。

图7是表示增速机的输出轴与发电机的驱动轴的连结部分的另一实施方式的剖视图，图8是表示图7的实施方式的单向离合器的剖视图。该实施方式与图3及图4所示的实施方式的不同点主要在于单向离合器7的结构不同，对与图3所示的实施方式相同的部分标注相同的符号。

在图7及图8中，单向离合器7的外圈71与配置于其径向外侧的输入旋转体5的内周面5a一体形成。在外圈71的内周面71a形成有形成楔状空间S的外圈凸轮面71a1。外圈凸轮面71a1的最大内径尺寸d1（相对于切线L向径向外侧离开得最远的点处的内径尺寸）被设定为，在输入旋转体5的内周面5a（滚动轴承8的外圈81所被压入的面）的内径尺寸d2以下。

被设定为上述尺寸的外圈凸轮面71a1能够通过冷锻或拉拔加工而成形。例如，在通过冷锻来成形输入旋转体5时，在将内周面5a及外圈71一体成形后，将形成为内周面5a的内径尺寸d2以下的冲头从输入旋转体5的一端侧沿内周面5a插入。由此，能够在外圈71的内周面71a同时形成多个外圈凸轮面71a1。因此，不必在外圈71的内周面71a逐个切削外圈凸轮面71a1，因此能够容易地成形外圈凸轮面71a1。

在图8中，在外圈71的内周面71a一体地形成有抵接部76，该抵接部76在使弹性部件75的一端部与滚子73抵接的状态下供弹性部件75的另一端部抵接。抵接部76从外圈凸轮面71a1的周向一端部起连续地形成，并且朝径向内侧突出地形成。抵接部76具有抵接面76a和限制面76b。上述抵接面76a供弹性部件75的上述另一端部抵接。上述限制面76b限制与上述抵接面76a抵接的弹性部件75因离心力而朝径向外侧移动。由此，弹性部件75以其两端部抵接于外圈71的内周面71a与滚子73之间的状态被保持。因此，该实施方式的单向离合器7不具备用于安装图3所示的弹性部件75的保持器74。

此外，将该实施方式作为图3所示的实施方式的变形例进行了说明，但也可以作为图5所示的实施方式的变形例。在该情况下，只要将形成于输出旋转体60的区域B的内周面的外圈凸轮面71a1的最大内径尺寸设定为输出旋转体60的区域A、C的内周面的内径尺寸以下即可。此外，在该实施方式中，利用形成于外圈内周面71a的抵接部76对单向离合器7的弹性部件75进行保持，但也可以如图4所示的实施方式那样，利用保持器74进行保持。

这样构成的单向离合器7也能发挥与图3所示的单向离合器7相同的作用效果。特别是，在该实施方式中，将单向离合器7的外圈内周面71a一体形成于输入旋转体5的内周面5a，因此能够将输入旋转体5兼用为单向离合器7的外圈71。由此能够简化装置整体的构造。

此外，外圈凸轮面71a1的最大内径尺寸d1被设定为输入旋转体5的内周面5a的内径尺寸d2以下，因此能够如上所述那样通过冷锻或拉拔加工来容易地成形外圈凸轮面71a1。另外，在单向离合器7的外圈内周面71a形成有抵接部76，该抵接部76在使弹性部件75的一端部抵接于滚子73的状态下供弹性部件75的另一端部抵接。因此，能够在滚子73与抵接部76之间保持弹性部件75。由此，不需要用于保持弹性部件75的保持器，因此能够进一步简化装置整体的构造。

此外，本发明并不限定为上述实施方式，而能够适当变更加以实施。例如，在本实施方式中，输入旋转体及输出旋转体分别相对于输出轴及驱动轴而作为独立部件设置，但是可以分别与输出轴及驱动轴一体形成。另外，为了使输出旋转体沿轴向移动，而将配置于输入旋转体与输出旋转体之间的滚动轴承设为圆筒滚子轴承，但在不使输出旋转体沿轴向移动的情况下，也可以将其设为滚珠轴承。

此外，将本实施方式的发电装置，以使用风力来作为外力的情况进行了例示，但是也能够应用于使用水力或火力等其他外力来发电的发电装置。

根据本发明的发电装置，能够有效抑制对增速机的输出轴进行支承的滚子轴承上出现脏污，并能防止发电机的驱动轴异常旋转。

Claims

1.一种发电装置，其具备：主轴，其通过外力而旋转；增速机，其具有接受所述主轴的旋转并对该旋转进行增速的旋转传递机构、和将输出所述旋转传递机构的旋转扭矩的输出轴支承为旋转自如的滚子轴承；以及发电机，其具有接受所述输出轴的旋转而旋转的驱动轴，并伴随着与该驱动轴一体旋转的转子的旋转而发电，

该发电装置的特征在于，具有：

输入旋转体，其可一体旋转地设置于所述输出轴；

输出旋转体，其可一体旋转地设置于所述驱动轴，在所述输入旋转体的径向内侧或径向外侧同心配置；

单向离合器，其配置于所述输入旋转体与输出旋转体之间，在所述输入旋转体的转速超过所述输出旋转体的转速的状态下，将所述输入旋转体与输出旋转体可一体旋转地连接，在所述输入旋转体的转速低于所述输出旋转体的转速的状态下，将所述输入旋转体与输出旋转体的连接切断；以及

转速限制器，其在所述输入旋转体与输出旋转体连接的状态下所述输出轴的转速超过规定值时，将所述输入旋转体与输出旋转体的连接切断。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

所述单向离合器具有：内圈外周面及外圈内周面；多个滚子，所述多个滚子一个一个地配置在形成于上述内圈外周面与外圈内周面之间的多个楔状空间中；以及弹簧，其对各滚子朝一个方向施力而使该滚子与所述内圈外周面及外圈内周面啮合，

通过所述各滚子与所述内圈外周面及外圈内周面的啮合来将所述输入旋转体与输出旋转体可一体旋转地连接，通过解除该啮合来切断所述连接，

所述转速限制器在所述单向离合器的滚子与所述内圈外周面及外圈内周面啮合的状态下所述输出轴的转速超过规定值时，通过离心力使所述多个滚子克服所述弹簧的作用力而移动来解除该啮合。

3.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，

所述单向离合器的外圈内周面与配置于其径向外侧的所述输入旋转体或输出旋转体的内周面一体形成。

4.根据权利要求3所述的发电装置，其特征在于，

在所述外圈内周面形成有形成所述楔状空间的外圈凸轮面，所述外圈凸轮面的最大内径尺寸被设定为在所述一体形成的内周面的内径尺寸以下。

5.根据权利要求3所述的发电装置，其特征在于，

在所述单向离合器的外圈内周面形成有抵接部，该抵接部在所述弹簧的一端部与所述滚子抵接的状态下供该弹簧的另一端部抵接。

6.根据权利要求4所述的发电装置，其特征在于，

7.根据权利要求2～6中任一项所述的发电装置，其特征在于，

还具备滚动轴承，其配置于所述输入旋转体与输出旋转体之间，将该输入旋转体及输出旋转体支承为相互能够相对旋转。

8.根据权利要求7所述的发电装置，其特征在于，

所述单向离合器具有沿圆周方向按照规定间隔保持所述多个滚子的环形保持器，

所述滚动轴承分别与所述单向离合器的轴向两侧邻接地配置有一对，以使所述单向离合器的保持器的轴向两端面能够与该滚动轴承的轴向端部抵接。

9.根据权利要求8所述的发电装置，其特征在于，

所述滚动轴承为具有多个圆筒滚子、和供所述圆筒滚子的端面滑动接触的凸边部的圆筒滚子轴承，在该圆筒滚子轴承的凸边部抵接所述单向离合器的保持器的轴向两端面。

10.根据权利要求9所述的发电装置，其特征在于，

所述单向离合器的内圈外周面形成为圆筒面，

所述圆筒滚子轴承具有供所述圆筒滚子滚动的内圈轨道面，

所述输出旋转体配置于所述输入旋转体的径向内侧，在该输出旋转体的外周面形成有所述单向离合器的内圈外周面及所述圆筒滚子轴承的内圈轨道面。

11.根据权利要求9所述的发电装置，其特征在于，

所述单向离合器的外圈内周面形成为圆筒面，

所述圆筒滚子轴承具有供所述圆筒滚子滚动的外圈轨道面，

所述输出旋转体配置于所述输入旋转体的径向外侧，在该输出旋转体的内周面形成有所述单向离合器的外圈内周面及所述圆筒滚子轴承的外圈轨道面。

12.根据权利要求10或11所述的发电装置，其特征在于，

所述输出旋转体，可装卸地固定于所述驱动轴，并配置成能够相对于所述输入旋转体在轴向上移动。