CN105308316B - 发电设备及旋转部分支承结构 - Google Patents

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Abstract

一种发电设备及旋转部分支承结构，该发电设备包括通过外力而旋转的主轴、增速机、高速轴、滚动轴承、发电机以及布置在输出齿轮与高速轴之间的单向离合器。在主轴沿正方向旋转的状态下，如果输出齿轮的旋转速度超过高速轴的旋转速度，则单向离合器将输出齿轮与高速轴以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果输出齿轮的旋转速度变得低于高速轴的旋转速度，则单向离合器断开输出齿轮与高速轴之间的连接。

Description

发电设备及旋转部分支承结构
技术领域
本发明的一个方面涉及一种发电设备以及在该发电设备中使用的旋转部分支承结构，其中，在该发电设备中，发电机是通过用增速机增大由外力引起的主轴的旋转的速度而进行驱动的。
背景技术
一些风力发电设备装有增速机，这些风力发电设备用于通过借助由叶片接受的风力使主轴旋转而产生电力。增速机将主轴的旋转速度增大以驱动发电机。
如图9中所示出的，增速机202包括行星齿轮机构203和高速级齿轮机构204，其中，行星齿轮机构203接受主轴200的旋转而使主轴200的速度增大，高速级齿轮机构204接受通过行星齿轮机构203而速度增大了的旋转而进一步增大其速度。此外，设置有高速轴205，高速轴205用于输出通过高速级齿轮机构204而速度增大的旋转，并且该高速轴205连接至发电机的驱动轴(未示出)，并且发电机的转子附接至该驱动轴。
在行星齿轮机构203中，当以可一体地旋转的方式连接至主轴200——主轴200附接有叶片(未示出)——的输入轴203a旋转时，行星架203b旋转，从而通过行星齿轮203c使太阳齿轮203d以增大的速度旋转。然后，该旋转被传递至高速级齿轮机构204的低速轴204a。
在高速级齿轮机构204中，当低速轴204a旋转时，中间轴204d通过低速齿轮204b和第一中间齿轮204c而以增大的速度旋转，并且进一步地，高速轴205通过第二中间齿轮204e和输出齿轮204f以增大的速度旋转。
此外，就用于以可旋转的方式支承增速机202中的低速轴204a、中间轴204d和高速轴205的轴承而言，经常使用的是滚动轴承(滚子轴承)206至211(例如见专利文献1)。
相关技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-2007-232186
发明内容
本发明所要解决的问题
在图9中示出的风力发电设备中，在对以高速度旋转的高速轴205进行支承的滚动轴承(滚子轴承)210和211中，滚动元件(滚子)的滚动接触表面或转轮的滚道表面上会出现卡伤(表面层中出现卡死的现象)，这会导致滚动轴承210和211的寿命减短的问题。
顺便指出的是，据推测，不仅设置在风力发电设备中的滚动轴承(滚子轴承)中会出现卡伤，而且设置在下述另一类型的发电设备中的滚动轴承(滚子轴承)中也会出现类似卡伤：在所述发电设备中，主轴的旋转的速度通过增速机而增大以驱动发电机。
因此，本发明的一个方面的目的在于提供一种发电设备以及在该发电设备中使用的旋转部分支承结构，其中，在该发电设备中，能够抑制对高速轴进行支承的滚动轴承中出现卡伤，该高速轴以通过增速机而增大的速度旋转。
解决问题的方式
本发明人对卡伤的发生机制进行过认真的研究。因而，发现了以下现象：当主轴的旋转速度由于外力(风力)的降低而突然降低时，高速轴上会发生所谓的扭矩损失(负载损失)，这是因为：由于发电机的重量很重的转子的惯性，与转子一体地旋转的发电机的驱动轴的旋转速度会超过以通过增速机而增大的速度旋转的高速轴的旋转速度。由于这种扭矩损失，在对高速轴进行支承的滚动轴承中，滚动元件与对滚动元件进行保持的保持架之间的滑动摩擦阻力及类似阻力变得大于滚动元件与转轮之间的滚动摩擦阻力，因而，滚动元件的旋转被延迟了。当主轴的旋转速度由于外力(风力)增大而从该状态突然增大时，转子的惯性扭矩作用于高速轴，使得作用于对高速轴进行支承的滚动轴承的径向载荷突然增大。因此，此时(在瞬时状态中)，在高载荷作用于滚动元件的情况下，滚动元件与转轮之间会发生滑动，这会使滚动元件与转轮之间的接触表面的温度增大，而这是卡伤的原因所在。基于这个发现完成了本发明。
(1)具体地，本发明的第一方面包括这样的一种发电设备，该发电设备包括：主轴，该主轴通过外力而旋转；增速机，该增速机包括旋转传递机构和输出齿轮，旋转传递机构将主轴的旋转速度增大，输出齿轮将通过旋转传递机构而速度增大的旋转输出；高速轴，该高速轴通过接受输出齿轮的旋转力而能够旋转；滚动轴承，该滚动轴承以可旋转的方式支承高速轴；发电机，该发电机包括通过接受高速轴的旋转而旋转的驱动轴、以及与该驱动轴一体地旋转的转子，并且该发电机随着转子的旋转而产生电力；以及单向离合器，该单向离合器布置在输出齿轮与高速轴之间，并且在主轴沿正方向旋转的状态下，如果输出齿轮的旋转速度超过高速轴的旋转速度，则该单向离合器将输出齿轮与高速轴以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果输出齿轮的旋转速度变得低于高速轴的旋转速度，则该单向离合器断开输出齿轮与高速轴之间的连接。
根据本发明的第一方面，当输出齿轮的旋转速度超过高速轴的旋转速度时，设置在增速机的输出齿轮与高速轴之间的单向离合器将输出齿轮与高速轴以能够一体地旋转的方式彼此连接，因而，动力从输出齿轮被传递至高速轴和驱动轴。因而，驱动轴和转子旋转而产生电力。
相反，当输出齿轮的旋转速度变得低于高速轴的旋转速度时，输出齿轮与高速轴之间的连接(动力传递)被断开。因此，即使主轴的旋转速度由于外力降低而突然降低且因此输出齿轮的旋转速度突然降低时，高速轴由于惯性而与发电机的转子和驱动轴一起旋转，因而，防止突然的扭矩损失，并且能够抑制对高速轴进行支承的滚动轴承的滚动元件的旋转延迟。因此，即使当主轴的旋转速度由于外力改变而从该状态突然增大、并且输出齿轮与高速轴彼此连接而通过接受自输出齿轮的旋转力使高速轴旋转时，滚动元件难以在与对高速轴进行支承的滚动轴承中的转轮的接触表面上滑动，因而，能够抑制滚动轴承中出现卡伤。
(2)优选地，在根据上述(1)的发电设备中，输出齿轮是环形齿轮，所述环形齿轮在高速轴的外周侧与高速轴同轴地设置，从而单向离合器由环形齿轮与高速轴夹在中间，并且单向离合器包括设置在输出齿轮的内周侧上并且与输出齿轮一体地旋转的第一离合器部段、与高速轴一体地旋转的第二离合器部段、以及布置在该对离合器部段之间的接合元件。
在该情况下，单向离合器能够设置在输出齿轮的沿径向方向的内侧。
(3)此外，本发明的第二方面包括这样的一种发电设备，该发电设备包括：主轴，该主轴通过外力而旋转；增速机，该增速机包括旋转传递机构和输出齿轮，旋转传递机构将主轴的旋转速度增大，输出齿轮将通过旋转传递机构而速度增大的旋转输出；高速轴，该高速轴通过接受输出齿轮的旋转力而能够旋转；滚动轴承，该滚动轴承以可旋转的方式支承高速轴；以及发电机，该发电机包括通过接受高速轴的旋转而旋转的驱动轴、以及与该驱动轴一体地旋转的转子，并且该发电机随着转子的旋转而产生电力，其中，高速轴包括与输出齿轮一体地旋转的第一轴部段、由滚动轴承支承的第二轴部段、以及设置在第一轴部段与第二轴部段之间的连接部段；并且其中，连接部段是单向离合器，并且在主轴沿正方向旋转的状态下，如果第一轴部段的旋转速度超过第二轴部段的旋转速度，则单向离合器将第一轴部段与第二轴部段以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果第一轴部段的旋转速度变得低于第二轴部段的旋转速度，单向离合器断开第一轴部段与第二轴部段之间的连接。
根据本发明的第二方面，在高速轴中，当与增速机的输出齿轮一体地旋转的第一轴部段的旋转速度变得低于第二轴部段的旋转速度时，单向离合器会断开第一轴部段与第二轴部段之间的连接(动力传递)。因此，即使主轴的旋转速度由于外力降低而突然降低且因此输出齿轮和第一轴部段的旋转速度突然降低，第二轴部段也会由于惯性而旋转，因而，防止突然的扭矩损失，并且能够抑制对高速轴(第二轴部段)进行支承的滚动轴承的滚动元件的旋转延迟。因此，即使当主轴的旋转速度由于外力改变而从该状态突然增大并且第一轴部段与第二轴部段彼此连接而通过接受自第一轴部段的旋转力使第二轴部段旋转时，滚动元件难以在与对第二轴部段进行支承的滚动轴承中的转轮的接触表面上滑动，因而，能够抑制滚动轴承中出现卡伤。
(4)优选地，在根据上述(3)的发电设备中，第一轴部段和第二轴部段中的一者包括位于其轴端处的圆筒形部分，第一轴部段和第二轴部段中的另一者包括位于其轴端处并且布置在圆筒形部分的径向内周侧的中央轴部分，并且单向离合器包括设置在圆筒形部分内侧并且与圆筒形部分一体地旋转的第一离合器部段、与中央轴部分一体地旋转的第二离合器部段、以及设置在该对离合器部段之间的接合元件。
在该情况下，单向离合器能够设置为高速轴的一部分。
(5)优选地，在根据上述(2)或(4)的发电设备中，单向离合器还包括以可相对旋转的方式支承第一离合器部段和第二离合器部段的离合器滚动轴承部段。
在该情况下，第一离合器部段和第二离合器部段通过离合器滚动轴承部段而沿径向方向对准。
(6)优选地，在根据上述(5)的发电设备中，离合器滚动轴承部段包括外圈部分、内圈部分、以及布置在外圈部分与内圈部分之间并且在外圈部分的内周表面和内圈部分的外周表面上滚动的圆柱滚子，并且第一离合器部段和第二离合器部段能够沿轴向方向相对移动。
在该情况下，由于第一离合器部段和第二离合器部段能够沿轴向方向相对移动，因此即使高速轴由于温度改变而膨胀/收缩，该膨胀/收缩也能够被释放，因此，能够防止高速轴及类似部件中出现大的热应力。
(7)优选地，在根据上述(4)的发电设备中，允许第一离合器部段和第二离合器部段沿轴向方向相对移动，并且该相对移动的最大容许量设定成大于第一轴部段和第二轴部段沿轴向方向的移动量。
在该情况下，由于第一离合器部段和第二离合器部段能够沿轴向方向相对移动，因此即使高速轴由于温度改变而膨胀/收缩，该膨胀/收缩也能够被释放，因此，能够防止高速轴中出现大的热应力。
(8)此外，本发明的第三方面包括一种用于发电设备的旋转部分支承结构，该发电设备包括：增速机，该增速机包括旋转传递机构和输出齿轮，旋转传递机构将通过外力而旋转的主轴的旋转速度增大，输出齿轮将通过旋转传递机构而速度增大的旋转输出；以及发电机，该发电机包括通过接受来自增速机的输出而旋转的驱动轴、以及与该驱动轴一体地旋转的转子，并且该发电机随着转子的旋转而产生电力，该旋转部分支承结构包括：高速轴，该高速轴通过接受输出齿轮的旋转力而能够旋转，并且该高速轴将该旋转力传递至驱动轴；滚动轴承，该滚动轴承以可旋转的方式支承高速轴；以及单向离合器，该单向离合器设置在输出齿轮与高速轴之间，并且在主轴沿正方向旋转的状态下，如果输出齿轮的旋转速度超过高速轴的旋转速度，则该单向离合器将输出齿轮与高速轴以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果输出齿轮的旋转速度变得低于高速轴的旋转速度，则该单向离合器断开输出齿轮与高速轴之间的连接。
根据本发明的第三方面，能够获得与上述(1)的发电设备的效果相同的效果。
(9)此外，本发明的第四方面包括一种用于发电设备的旋转部分支承结构，该发电设备包括：增速机，该增速机包括旋转传递机构和输出齿轮，旋转传递机构将通过外力而旋转的主轴的旋转速度增大，输出齿轮将通过旋转传递机构而速度增大的旋转输出；以及发电机，该发电机包括通过接受来自增速机的输出而旋转的驱动轴、以及与该驱动轴一体地旋转的转子，并且该发电机随着转子的旋转而产生电力，该旋转部分支承结构包括：高速轴，该高速轴通过接受输出齿轮的旋转力而能够旋转，并且该高速轴将该旋转力传递至驱动轴；以及滚动轴承，该滚动轴承以可旋转的方式支承高速轴，其中，高速轴包括与输出齿轮一体地旋转的第一轴部段、由滚动轴承支承的第二轴部段、以及设置在第一轴部段与第二轴部段之间的连接部段，并且其中，连接部段是单向离合器，并且在主轴沿正方向旋转的状态下，如果第一轴部段的旋转速度超过第二轴部段的旋转速度，则单向离合器将第一轴部段与第二轴部段以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果第一轴部段的旋转速度变得低于第二轴部段的旋转速度，则单向离合器断开第一轴部段与第二轴部段之间的连接。
根据本发明的第四方面，能够获得与上述(3)的发电设备的效果相同的效果。
本发明的优点
按照根据本发明的方面的发电设备和旋转部分支承结构，能够抑制对高速轴进行支承的滚动轴承中出现卡伤，其中高速轴以通过增速机而增大的速度旋转。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的发电设备的侧视示意图。
图2是示出增速机、旋转部分支承结构和发电机的侧视示意图。
图3是以可旋转的方式支承高速轴的滚动轴承的截面图。
图4是示出(第一示例的)旋转部分支承结构的截面图。
图5是单向离合器的侧视截面图。
图6是示出(第二示例的)旋转部分支承结构的截面图。
图7是示出(第三示例的)旋转部分支承结构的截面图。
图8是示出单向离合器的改型的说明图。
图9是示出现有技术的增速机的截面图。
具体实施方式
现在将对本发明的实施方式进行描述。
图1是根据本发明的一个实施方式的发电设备的侧视示意图。该实施方式的发电设备是风力发电设备，其包括通过风力(外力)而旋转的主轴2。风力发电设备1包括叶片(风力接受构件)11、塔柱12和机舱13。叶片11包括设置在主轴2的末端处的多个翼片，并且通过接受风力而使主轴2旋转。机舱13包括：主轴2；支承结构15，支承结构15用于对主轴2进行支承；增速机3，增速机3用于增大主轴2的旋转速度；旋转部分支承结构17，旋转部分支承结构17包括通过接受增速机3的输出而以高速度旋转的高速轴35、对高速轴35进行支承的轴承等；发电机4，发电机4用于通过使用由高速轴35供给的旋转力而产生电力；壳体18，壳体18用于容纳这些部件及其它部件。塔柱12以能够围绕竖向轴线旋转的方式水平地支承机舱13。
图2是增速机3、旋转部分支承结构17和发电机4的侧视示意图。发电机4例如由感应发电机形成，并且包括驱动轴41、转子42和定子及其它部件(未示出)，其中，驱动轴41通过接受高速轴35的速度——其已由增速机3增速——而旋转，转子42内置在发电机4中。转子42以可旋转的方式一体地连接至驱动轴41，并且由于驱动轴41的旋转驱动转子42，发电机4产生电力。此外，发电机4包括用于对驱动轴41进行制动的制动器44。制动器44能够限制驱动轴41的旋转。
增速机3包括接受主轴2的旋转以增大转速的齿轮机构(旋转传递机构)30。齿轮机构30包括行星齿轮机构31和高速级齿轮机构32，高速级齿轮机构32接受通过行星齿轮机构31而增大了转速的旋转而进一步增大该旋转的速度。
行星齿轮机构31包括内齿轮(齿环)31a、多个行星齿轮31b以及太阳齿轮31c，其中，多个行星齿轮31b保持在以可旋转的方式一体地连接至主轴2的行星架(未示出)上，太阳齿轮31c与行星齿轮31b啮合。因而，当行星架与主轴2一起旋转时，太阳齿轮31c通过行星齿轮31b而旋转，并且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包括：具有低速齿轮33a的低速轴33、具有第一中间齿轮34a和第二中间齿轮34b的中间轴34、和输出齿轮40。
低速轴33由直径例如约为1m的大旋转轴形成，并且与主轴2同轴地布置。低速轴33的沿轴向方向的两个端部部分由滚动轴承(滚子轴承)36a和36b以可旋转的方式支承。
中间轴34布置在低速轴33附近，并且中间轴34的沿轴向方向的两个端部部分由滚动轴承(滚子轴承)37a和37b以可旋转的方式支承。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与输出齿轮40啮合。输出齿轮40输出通过前述齿轮机构(旋转传递机构)30而输出速度增大的旋转。
高速轴35布置在中间轴34附近，并且能够通过接受输出齿轮40的输出而旋转并输出运转扭矩。高速轴35在高速轴35的沿轴向方向的第一端部部分35b和第二端部部分35c处分别由滚动轴承(38和39)以可旋转的方式支承。高速轴35与驱动轴41通过接头19而彼此连接，以便能够互相传递动力。
由于上述结构，主轴2的旋转速度通过行星齿轮机构31的齿轮速比、低速齿轮33a与第一中间齿轮34a之间的齿轮速比以及第二中间齿轮34b与输出齿轮40之间的齿轮速比分三级增大，使得运转扭矩能够从高速轴35的输出端部部分35c输出。换言之，由风力引起的主轴2的旋转通过增速机3分三级增速，以对发电机4进行驱动。
图3是以可旋转的方式支承高速轴35的滚动轴承(38或39)的截面图。在该实施方式中，这些滚动轴承(38和39)中的每个滚动轴承是滚子轴承，具体由圆柱滚子轴承形成。滚子轴承38和滚子轴承39具有相同的结构，因此将以滚子轴承38为示例进行描述。
滚子轴承38包括内圈38a、外圈38b、多个滚子38c和环形保持架38d，其中，内圈38a装配且固定在高速轴35的外部上，外圈38b固定在增速机3的外壳3a上，多个滚子38c布置成通过在内圈38a与外圈38b之间滚动而能够移动，环形保持架38d用于将各滚子38c保持成沿周向方向成规定间隔。内圈38a、外圈38b和滚子38c例如由轴承钢制成，保持架38d例如由铜合金制成。
内圈38a具有形成在内圈38a的外周上的、沿轴向方向的中央部分中的内圈滚道表面38a1。此外，内圈38a具有形成在沿轴向方向的两侧上的一对外圈凸缘部分38a2。外圈38b与内圈38a同轴地布置，并且外圈38b包括形成在外圈38b的内周上的、沿轴向方向的中央部分中的外圈滚道表面38b1。外圈滚道表面38b1布置成与内圈滚道表面38a1相对。滚子38c布置在内圈滚道表面38a1与外圈滚道表面38b1之间，以便通过在这些滚道表面38a1和38b1上滚动而移动。
参照图2，旋转部分支承结构17包括能够通过接受输出齿轮40的旋转力而旋转并将该旋转力传递至驱动轴41的高速轴35、以及以可旋转的方式支承高速轴35的滚子轴承38和39。现在将主要描述该旋转部分支承结构17。
[(第一示例的)旋转部分支承结构]
图4是示出(第一示例的)旋转部分支承结构17的截面图。如上述那样，该旋转部分支承结构17包括能够通过接受输出齿轮40的旋转力而旋转的高速轴35、以及以可旋转的方式支承高速轴35的滚子轴承38和39，另外，该旋转部分支承结构17还包括设置在输出齿轮40与高速轴35之间的单向离合器7。
输出齿轮40是与高速轴35同轴地设置并且设置在高速轴35的外周侧上的环形齿轮。单向离合器7设置在呈环形的输出齿轮40与高速轴35之间。输出齿轮40的外周上形成有与中间齿轮34b(见图2)啮合的多个齿。
单向离合器7包括第一离合器部段和第二离合器部段，其中，第一离合器部段设置在输出齿轮40的内周侧上并且与输出齿轮40一体地旋转，第二离合器部段与高速轴35一体地旋转。在该实施方式中，第一离合器部段由与形成输出齿轮40的构件不同的第一离合器构件23形成，第二离合器部段由与形成高速轴35的构件不同的第二离合器构件24形成。此外，在该实施方式中，高速轴35的外周上固定有圆筒形附接构件50，并且第二离合器构件24固定在附接构件50的沿轴向方向的中央部分上。
第一离合器构件23由固定在输出齿轮40的内周上的圆筒形构件形成，第二离合器构件24由通过附接构件50而固定在高速轴35的外周侧上的圆筒形构件形成。顺便指出的是，第一离合器部段可以由输出齿轮40的内周部分的一部分形成，第二离合器部段可以由高速轴35(或附接构件50)的外周部分的一部分形成。
此外，单向离合器7包括布置在第一离合器构件23与第二离合器构件24之间的接合元件。在该实施方式中，接合构件由滚子(圆柱滚子)25形成。
图5是单向离合器7的侧视截面图。单向离合器7还包括环形保持架26和弹性构件(施压构件)28，其中，环形保持架26用于将各滚子25保持成沿周向方向成规定间隔，弹性构件(施压构件)28各自在沿周向方向的一个方向上弹性地挤压滚子25。
第一离合器构件23的内周表面23a形成为圆筒形表面，并且第二离合器构件24的外周表面24a上形成有与滚子25的数量相同的(即，八个)平坦的凸轮面24a1。因此，凸轮面24a1与第一离合器构件23的内周表面23a之间形成有与滚子25的数量相同的(即，八个)楔形空间S。每个楔形空间S中布置有一个滚子25。
顺便指出的是，形成各楔形空间S的第一离合器构件23的内周表面23a由沿周向方向连续的圆筒形表面形成，但内周表面23a可以由沿周向方向并不连续的弧形表面形成，比如下述独立的弧形表面：在周向方向上在所述独立的弧形表面之间布置有平坦表面或拐点。
每个滚子25由弹性构件28朝向楔形空间S变小的方向挤压。滚子25具有与第二离合器构件24的凸轮面24a1和第一离合器构件23的内周表面23a接触的接触表面25a，即滚子25的外周表面，并且该接触表面25a形成为沿宽度方向(轴向方向)直线延伸。
另外参照图4，单向离合器7还包括设置在输出齿轮40与高速轴35之间的离合器滚动轴承部段。在该实施方式中，离合器滚动轴承包括圆柱滚子轴承8a和8b，圆柱滚子轴承8a和8b设置在由多个滚子25组成的滚子排(接合元件排)的沿轴向方向的两侧。圆柱滚子轴承8a与圆柱滚子轴承8b的结构相同，圆柱滚子轴承8a和圆柱滚子轴承8b中的每一者包括外圈部分、内圈部分以及圆柱滚子8a2(或8b2)，圆柱滚子8a2(或8b2)布置在外圈部分与内圈部分之间，并且通过在外圈部分的内周表面和内圈部分的外周表面上滚动而移动。
在该实施方式中，内圈部分对应于固定在附接构件50上的内圈8a1(或8b1)，而外圈部分由呈圆筒形形状的第一离合器构件23的一部分(沿轴向方向的两个端部部分)形成。换言之，呈圆筒形形状的第一离合器构件23的一部分(沿轴向方向的两个端部部分)也用作圆柱滚子轴承8a(或8b)的外圈。
当使用这些圆柱滚子轴承8a和8b时，即使圆柱滚子25(对应于单向离合器7的接合元件)与第一离合器构件23和第二离合器构件24的接合被释放，第一离合器构件23和第二离合器构件24也能够被以可相对旋转的方式支承，随后将对这种情况进行描述。
现在将对如上述那样构造的(第一示例的)旋转部分支承结构17的功能进行描述。
在主轴2(见图1)沿正方向旋转的状态下，如果主轴2的旋转频率例如由于风力增大而增大，由增速机3输出的旋转速度因此增大，这会使输出齿轮40(见图4)的旋转速度增大。在由于输出齿轮40以增大的速度旋转而使得输出齿轮40的旋转速度超过高速轴35的旋转速度的情况下，与输出齿轮40一体地旋转的第一离合器构件23会相对于第二离合器构件24沿一个方向(图5中用箭头R1示出的方向)旋转。
在该情况下，滚子25由于弹性构件28施加的挤压力(回复力)而沿楔形空间S变小的方向(沿图5中的顺时针方向)略微移动，滚子25的接触表面25a压靠第一离合器构件23的内周表面23a和第二离合器构件24的外周表面24a(凸轮面24a1)，因此，滚子25接合在第一离合器构件23与第二离合器构件24之间。因而，第一离合器构件23与第二离合器构件24能够沿一个(R1)方向一体地旋转。换言之，固定有第一离合器构件23的输出齿轮40与固定有第二离合器构件24的高速轴35彼此连接以便一体地旋转。
此外，如果输出齿轮40在以增大的速度旋转之后以恒定的速度旋转、且因而输出齿轮40的旋转速度变得与高速轴35的旋转速度相同，滚子25保持处于其接合在第一离合器构件23与第二离合器构件24之间这样的状态。因此，第一离合器构件23与第二离合器构件24的一体地旋转，即，输出齿轮40与高速轴35的一体地旋转得以保持。
另一方面，如果主轴2的旋转频率例如由于风力减小而减小，输出齿轮40以减小的速度旋转。在输出齿轮40以减小的速度旋转且因而输出齿轮40的旋转速度变得低于高速轴35的旋转速度的情况下，与输出齿轮40一体地旋转的第一离合器构件23会相对于第二离合器构件24沿另一方向(与图5中的箭头R1相反的方向)旋转。
在该情况下，滚子25克服由弹性构件28施加的挤压力而沿楔形空间S变大的方向略微移动，因而，滚子25与第一离合器构件23和第二离合器构件24之间的接合被释放。由于滚子25的接合被这样释放，因此固定有第一离合器构件23的输出齿轮与固定有第二离合器构件24的高速轴35之间的连接被释放。
这样，根据包括单向离合器7的(第一示例的)旋转部分支承结构17，如果输出齿轮40的旋转速度超过高速轴35的旋转速度，则输出齿轮40与高速轴35以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果输出齿轮40的旋转速度变得低于高速轴35的旋转速度，则输出齿轮40与高速轴35之间的连接被断开(即，输出齿轮40与高速轴35之间的动力传递被断开)。
因此，如果输出齿轮40的旋转速度超过高速轴35的旋转速度并且输出齿轮40与高速轴35以能够一体地旋转的方式彼此连接，则动力从输出齿轮40传递至高速轴35和驱动轴41(见图2)。因而，驱动轴41和转子42旋转而产生电力。
相反，如果输出齿轮40的旋转速度变得低于高速轴35的旋转速度，则输出齿轮40与高速轴35之间的连接(动力传递)被断开。因此，即使主轴2的旋转速度由于风力降低而突然降低且因而输出齿轮40的旋转速度突然降低，高速轴35也会由于惯性而与发电机4的转子42和驱动轴41一起旋转，因此，防止突然的扭矩损失，并且能够抑制对高速轴35进行支承的滚子轴承38和39的滚子38c和39c的旋转延迟。
因而，即使当主轴2的旋转速度由于风力改变而从该状态突然增大、并且输出齿轮40与高速轴35彼此再次连接以使得高速轴35通过接受自输出齿轮40的旋转力而旋转时，在与对高速轴35进行支承的滚子轴承38和39中，滚子38c和39c难以在与内圈38a和外圈38b的接触表面(图3中的38a1和38b1)上滑动，因而，能够抑制滚子轴承38和39中出现卡伤。
此外，由于在该实施方式中单向离合器7设置在输出齿轮40的沿径向方向的内侧，因此旋转部分支承结构17能够被制造得紧凑。
此外，由于圆柱滚子轴承8a和8b设置为邻近于滚子25(对应于接合元件)排的离合器滚子轴承部段，因此即使滚子25与第一离合器构件23和第二离合器构件24的接合被释放，与第一离合器构件23一体地旋转的输出齿轮40和与第二离合器构件24一体地旋转的高速轴35也能够被以可相对旋转的方式支承。因此，输出齿轮40能够相对于高速轴35旋转，同时保持其与高速轴35的同轴对准。
此外，如上所述，用作接合元件的圆柱滚子25的外周表面(接触表面25a)形成为沿轴向方向直线延伸。此外，离合器滚子轴承部段由圆柱滚子轴承8a(和8b)形成，所述轴承中的每个轴承的滚动元件是圆柱滚子8a2(或8b2)，并且所述滚子的外周表面形成为沿轴向方向直线延伸。因此，由于圆柱滚子25和圆柱滚子8a2(或8b2)能够在第一离合器构件23上沿轴向方向滑动，因此第一离合器构件23和第二离合器构件24能够沿轴向方向相对移动(即，第一离合器构件23和第二离合器构件24形成为允许沿轴向方向相对移动)。
根据上述内容，由于集成有第一离合器构件23的输出齿轮40和集成有第二离合器构件24的高速轴35能够沿轴向方向相对移动，因此即使高速轴35由于温度改变而膨胀/收缩，该膨胀/收缩也能够被释放，并且因此能够防止高速轴35中出现大的热应力。
[(第二示例的)旋转部分支承结构]
图6是示出(第二示例的)旋转部分支承结构17的截面图。在图2和图6中，如上述那样，该旋转部分支承结构17包括能够通过接受输出齿轮40的旋转力而旋转并且将该旋转力传递至驱动轴41的高速轴35、以及以可旋转的方式支承高速轴35的滚子轴承38和39。
如图6中所示出的，在该实施方式中，高速轴35包括第一轴部段51、第二轴部段52和设置在第一轴部段51与第二轴部段52之间的连接部段53，其中，第一轴部段51与输出齿轮40一体地旋转，第二轴部段52由滚子轴承38支承。换言之，高速轴35包括彼此分开的第一轴部段51和第二轴部段52。然而，第一轴部段51和第二轴部段52布置在同一轴向线上。
输出齿轮40装配且固定在第一轴部段51的外部上。顺便指出的是，滚子轴承39(见图2)设置在第一轴部段51的一侧上，以便以可旋转的方式支承第一轴部段51。
第一轴部段51在其轴端处具有圆筒形部分54，第二轴部段52在其轴端处具有中央轴部分55。中央轴部分55定位在圆筒形部分54沿径向方向的内侧，并且中央轴部分55与圆筒形部分54同轴地布置。此外，中央轴部分55与圆筒形部分54之间形成有环形空间，连接部段53设置在该空间中。
此外，圆筒形部分54的端表面54a与第二轴部段52的端表面52a之间设置有沿轴向方向的间隙e1，并且中央轴部分55的端表面55a与第一轴部段51的端表面51a之间设置有沿轴向方向的间隙e2。
连接部段53由单向离合器7形成，其将第一轴部段51与第二轴部段52以能够一体地旋转的方式彼此连接或者断开(释放)该连接。单向离合器7包括第一离合器部段和第二离合器部段，其中，第一离合器部段设置在圆筒形部分54的内周侧上并且与圆筒形部分54一体地旋转，第二离合器部段设置在中央轴部分55的外周侧上并且与中央轴部分55一体地旋转。在该实施方式中，第一离合器部段由与形成圆筒形部分54的构件不同的第一离合器构件56形成，第二离合器部段由与形成中央轴部分55的构件不同的第二离合器构件57形成。第一离合器构件56由固定在圆筒形部分54上的圆筒形构件形成，第二离合器构件57由固定在中央轴部分55上的圆筒形构件形成。顺便指出的是，第一离合器部段可以由圆筒形部分54的内周部分的一部分形成，第二离合器部段可以由中央轴部分55的外周部分的一部分形成。
此外，单向离合器7包括布置在第一离合器构件56与第二离合器构件57之间的接合元件。在该实施方式中，接合构件由滚子(圆柱滚子)58形成。
该单向离合器7的侧视截面与前述实施方式(图4)的单向离合器7的侧视截面相同，将参照图5对图6的单向离合器7进行描述。该单向离合器7还包括环形保持架59和弹性构件(施压构件)60，其中，环形保持架59用于将各滚子58保持成沿周向方向成规定间隔，弹性构件(施压构件)60各自在沿周向方向的一个方向上弹性地挤压滚子58。
此外，第一离合器构件56的内周表面56a形成为圆筒形表面，并且第二离合器构件57的外周表面57a上形成有与滚子58的数量相同的(即，八个)平坦的凸轮面57a1。因此，凸轮面57a1与第一离合器构件56的内周表面56a之间形成有与滚子58的数量相同的(即，八个)楔形空间S。每个楔形空间S中布置有一个滚子58。
顺便指出的是，形成各楔形空间S的第一离合器构件56的内周表面56a由沿周向方向连续的圆筒形表面形成，但内周表面56a可以由沿周向方向并不连续的弧形表面形成，比如下述独立的弧形表面：在周向方向上在所述独立的弧形表面之间布置有平坦表面或拐点。
此外，每个滚子58由弹性构件60朝向楔形空间S变小的方向挤压。滚子58具有与第二离合器构件57的凸轮面57a1和第一离合器构件56的内周表面56a接触的接触表面58a，即滚子58的外周表面，并且该接触表面58a形成为沿宽度方向(轴向方向)直线延伸。
另外参照图6，该单向离合器7还包括设置在圆筒形部分54与中央轴部分55之间的离合器滚动轴承部段。在该实施方式中，离合器滚动轴承包括圆柱滚子轴承61，圆柱滚子轴承61设置成在轴向方向上邻近于由多个滚子58组成的滚子排(接合元件排)。圆柱滚子轴承61具有外圈部分、内圈部分以及圆柱滚子61b，圆柱滚子61b布置在外圈部分与内圈部分之间，并且通过在外圈部分的内周表面和内圈部分的外周表面上滚动而移动。
在该实施方式中，内圈部分对应于固定在中央轴部分55上的内圈61a，而外圈部分由呈圆筒形形状的第一离合器构件56的一部分形成。换言之，呈圆筒形形状的第一离合器构件56的一部分也用作圆柱滚子轴承61的外圈。
当使用圆柱滚子轴承61时，即使圆柱滚子58(对应于单向离合器7的接合元件)与第一离合器构件56和第二离合器构件57的接合被释放，第一离合器构件56和第二离合器构件57也能够被以可相对旋转的方式支承，随后将对这种情况进行描述。
现在将对如上述那样构造的(第二示例的)旋转部分支承结构17的功能进行描述。
在主轴2(见图1)沿正方向旋转的状态下，如果主轴2的旋转频率例如由于风力增大而增大，由增速机3输出的旋转速度会增大，这会使输出齿轮40和高速轴35的第一轴部段51(见图6)的旋转速度增大。在由于第一轴部段51以增大的速度旋转而使得第一轴部段51的旋转速度超过第二轴部段52的旋转速度的情况下，与第一轴部段51一体地旋转的第一离合器构件56会相对于第二离合器构件57沿一个方向(图5中用箭头R1示出的方向)旋转。
在该情况下，滚子58由于弹性构件60施加的挤压力(回复力)而沿楔形空间S变小的方向(沿图5中的顺时针方向)略微移动，滚子58的接触表面58a压靠第一离合器构件56的内周表面56a和第二离合器构件57的外周表面57a(凸轮面57a1)，因此，滚子58接合在第一离合器构件56与第二离合器构件57之间。因而，第一离合器构件56与第二离合器构件57能够沿一个(R1)方向一体地旋转。换言之，固定有第一离合器构件56的第一轴部段51与固定有第二离合器构件57的第二轴部段52彼此连接以便一体地旋转。
此外，如果高速轴35的第一轴部段51在以增大的速度旋转之后以恒定的速度旋转、且因而第一轴部段51的旋转速度变得与第二轴部段52的旋转速度相同，滚子58保持处于其接合在第一离合器构件56与第二离合器构件57之间这样的状态。因此，第一离合器构件56与第二离合器构件57的一体地旋转，即，第一轴部段51与第二轴部段52的一体地旋转得以保持。
另一方面，如果主轴2的旋转频率例如由于风力减小而减小，高速轴35的第一轴部段51会以减小的速度旋转。在第一轴部段51由此以减小的速度旋转且因而第一轴部段51的旋转速度变得低于第二轴部段52的旋转速度的情况下，与第一轴部段51一体地旋转的第一离合器构件56会相对于第二离合器构件57沿另一方向(与图5中的箭头R1相反的方向)旋转。
在该情况下，滚子58克服由弹性构件60施加的挤压力而沿楔形空间S变大的方向略微移动，因而，滚子58与第一离合器构件56和第二离合器构件57之间的接合被释放。由于滚子58的接合被这样释放，因此固定有第一离合器构件56的第一轴部段51与固定有第二离合器构件57的第二轴部段52之间的连接被释放。
这样，根据包括该单向离合器7的(第二示例的)旋转部分支承结构17，如果在高速轴35中第一轴部段51的旋转速度超过第二轴部段52的旋转速度，则第一轴部段51与第二轴部段52以能够一体地旋转的方式彼此连接，如果第一轴部段51的旋转速度变得低于第二轴部段52的旋转速度，则第一轴部段51与第二轴部段52之间的连接被断开(即，第一轴部段51与第二轴部段52之间的动力传递被断开)。
这样，如果在高速轴35中与增速机3的输出齿轮40一体地旋转的第一轴部段51的旋转速度变得低于第二轴部段52的旋转速度，则第一轴部段51与第二轴部段52之间的连接(动力传递)被单向离合器7断开。因此，即使主轴2的旋转速度由于风力降低而突然降低且因而输出齿轮40和第一轴部段51的旋转速度突然降低，第二轴部段52也会由于惯性而旋转，因此，防止突然的扭矩损失，并且能够抑制对第二轴部段52进行支承的滚子轴承38的滚子38c的旋转延迟。因而，即使当主轴2的旋转速度由于风力改变而从该状态突然增大、并且第一轴部段51与第二轴部段52彼此再次连接以使得第二轴部段52通过接受自第一轴部段51的旋转力而旋转时，滚子38c难以在与对第二轴部段52进行支承的滚子轴承38中的内圈38a和外圈38b的接触表面(图3中的38a1和38b1)上滑动，因而，能够抑制滚子轴承38中出现卡伤。另外，还能够抑制对第一轴部段51进行支承的滚子轴承39(见图2)中出现卡伤。
此外，由于在该实施方式中单向离合器7设置为高速轴35的一部分，即设置在第一轴部段51与第二轴部段52之间，因此旋转部分支承结构17能够被制造得紧凑。
此外，由于圆柱滚子轴承61设置为邻近于滚子58(对应于接合元件)排的离合器滚子轴承部段，因此即使滚子58与第一离合器构件56和第二离合器构件57的接合被释放，与第一离合器构件56一体地旋转的第一轴部段51和与第二离合器构件57一体地旋转的第二轴部段52也能够被以可相对旋转的方式支承。因此，第二轴部段52能够相对于第一轴部段51旋转，同时保持其与第一轴部段51的同轴对准。
此外，如上所述，用作接合元件的圆柱滚子58的外周表面(接触表面58a)形成为沿轴向方向直线延伸。此外，离合器滚子轴承部段由圆柱滚子轴承61形成，所述轴承的滚动元件是圆柱滚子61b，并且所述滚子的外周表面形成为沿轴向方向直线延伸。因此，由于圆柱滚子58和圆柱滚子61b能够在第一离合器构件56上沿轴向方向滑动，因此第一离合器构件56和第二离合器构件57能够沿轴向方向相对移动(即，第一离合器构件56和第二离合器构件57形成为允许沿轴向方向相对移动)。
此外，如图6中所示出的，圆筒形部分54的端表面54a与第二轴部段52的端表面52a之间设置有沿轴向方向的间隙e1，并且中央轴部分55的端表面55a与第一轴部段51的端表面51a之间设置有沿轴向方向的间隙e2。这些间隙e1和e2设定成各自大于第一轴部段51和第二轴部段52的沿轴向方向的移动量。顺便指出的是，“沿轴向方向的移动量”指的是第一轴部段51的沿轴向方向的延伸量与第二轴部段52的沿轴向方向的延伸量的总和的最大值(所设计的最大值)。应当指出的是，沿轴向方向的延伸是由第一轴部段51和第二轴部段52由于温度增大而沿轴向方向的膨胀所引起的。
换言之，间隙e1和间隙e2是各自设置成允许固定在第一轴部段51上的第一离合器构件56和固定在第二轴部段52上的第二离合器构件57沿轴向方向相对移动的间隙，间隙e1和间隙e2各自设定为该相对移动的最大容许量，并且间隙e1和间隙e2各自设定成大于第一轴部段51和第二轴部段52的沿轴向方向的移动量(沿轴向方向的延伸量的总和)。
根据上述内容，由于集成有第一离合器构件56的第一轴部段51和集成有第二离合器构件57的第二轴部段52能够沿轴向方向相对移动，因此即使高速轴35由于温度改变而膨胀/收缩，该膨胀/收缩也能够被释放，因此，能够防止高速轴35中出现大的热应力。
[(第三示例的)旋转部分支承结构]
图7是示出(第三示例的)旋转部分支承结构17的截面图。在图2和图7中，如上述那样，该旋转部分支承结构17包括能够通过接受输出齿轮40的旋转力而旋转并将该旋转力传递至驱动轴41的高速轴35、以及以可旋转的方式支承高速轴35的滚子轴承38和39。
如图7中所示出的，在该实施方式中，高速轴35包括第一轴部段71、第二轴部段72和设置在第一轴部段71与第二轴部段72之间的连接部段73，其中，第一轴部段71与输出齿轮40一体地旋转，第二轴部段72由滚子轴承39支承。换言之，高速轴35包括彼此分开的第一轴部段71和第二轴部段72。然而，第一轴部段71和第二轴部段72布置在同一轴向线上。
输出齿轮40装配且固定在第一轴部段71的外部上。顺便指出的是，滚子轴承38(见图2)设置在第一轴部段71的一侧上，以便以可旋转的方式支承第一轴部段71。
第一轴部段71在其轴端处具有圆筒形部分74，第二轴部段72在其轴端处具有中央轴部分75。中央轴部分75布置在圆筒形部分74沿径向方向的内侧，并且中央轴部分75和圆筒形部分74同轴地布置。此外，中央轴部分75与圆筒形部分74之间形成有环形空间，连接部段73设置在该空间中。
此外，圆筒形部分74的端表面74a与第二轴部段72的端表面72a之间设置有沿轴向方向的间隙e1，并且中央轴部分75的端表面75a与第一轴部段71的端表面71a之间设置有沿轴向方向的间隙e2。
连接部段73由单向离合器7形成，其将第一轴部段71与第二轴部段72以能够一体地旋转的方式彼此连接或者断开(释放)该连接。该单向离合器7包括第一离合器部段和第二离合器部段，其中，第一离合器部段设置在圆筒形部分74的内周侧上并且与圆筒形部分74一体地旋转，第二离合器部段与中央轴部分75一体地旋转。在该实施方式中，第一离合器部段由与形成圆筒形部分74的构件不同的第一离合器构件56形成，第二离合器部段由与形成中央轴部分75的构件不同的第二离合器构件57形成。第一离合器构件56由固定在圆筒形部分74上的圆筒形构件形成，第二离合器构件57由固定在中央轴部分75上的圆筒形构件形成。顺便指出的是，第一离合器部段可以由圆筒形部分74的内周部分的一部分形成，第二离合器部段可以由中央轴部分75的外周部分的一部分形成。
此外，单向离合器7包括布置在第一离合器构件56与第二离合器构件57之间的接合元件。在该实施方式中，接合构件由滚子(圆柱滚子)58形成。应当指出的是，图7的单向离合器7的结构与图6的单向离合器7相同。
图7的单向离合器7的侧视截面与前述实施方式(图6)的单向离合器7的侧视截面相同，将参照图5对图7的单向离合器7进行描述。该单向离合器7还包括环形保持架59和弹性构件(施压构件)60，其中，环形保持架59用于将各滚子58保持成沿周向方向成规定间隔，弹性构件(施压构件)60各自在沿周向方向的一个方向上弹性地挤压滚子58。
此外，第一离合器构件56的内周表面56a形成为圆筒形表面，并且第二离合器构件57的外周表面57a上形成有与滚子58的数量相同的(即，八个)平坦的凸轮面57a1。因此，凸轮面57a1与第一离合器构件56的内周表面56a之间形成有与滚子58的数量相同的(即，八个)楔形空间S。每个楔形空间S中布置有一个滚子58。
顺便指出的是，形成各楔形空间S的第一离合器构件56的内周表面56a由沿周向方向连续的圆筒形表面形成，但内周表面56a可以由沿周向方向并不连续的弧形表面形成，比如下述独立的弧形表面：在周向方向上在所述独立的弧形表面之间布置有平坦表面或拐点。
每个滚子58由弹性构件60朝向楔形空间S变小的方向挤压。滚子58具有与第二离合器构件57的凸轮面57a1和第一离合器构件56的内周表面56a接触的接触表面58a，即滚子58的外周表面，并且该接触表面58a形成为沿宽度方向(轴向方向)直线延伸。
另外参照图7，该单向离合器7还包括设置在圆筒形部分74与中央轴部分75之间的离合器滚动轴承部段。该实施方式的离合器滚动轴承的结构与图6的离合器滚动轴承相同(即，该实施方式的离合器滚动轴承由圆柱滚子轴承61形成)，并且该实施方式的离合器滚动轴承设置成在轴向方向上邻近于由多个滚子58组成的滚子排(接合元件排)。圆柱滚子轴承61具有外圈部分、内圈部分以及布置在外圈部分与内圈部分之间的圆柱滚子61b，圆柱滚子61b通过在外圈部分的内周表面和内圈部分的外周表面上滚动而移动。
在该实施方式中，内圈部分对应于固定在中央轴部分75上的内圈61a，而外圈部分由呈圆筒形形状的第一离合器构件56的一部分形成。换言之，呈圆筒形形状的第一离合器构件56的一部分也用作圆柱滚子轴承61的外圈。
当使用圆柱滚子轴承61时，即使圆柱滚子58(对应于单向离合器7的接合元件)与第一离合器构件56和第二离合器构件57的接合被释放，第一离合器构件56和第二离合器构件57也能够被以可相对旋转的方式支承，随后将对这种情况进行描述。
如上述那样构造的(第三示例的)旋转部分支承结构17的功能与图6中示出的(第二示例的)旋转部分支承结构17的功能相同，在高速轴35中，如果第一轴部段71的旋转速度超过第二轴部段72的旋转速度，(第三示例的)旋转部分支承结构17的单向离合器7将第一轴部段71与第二轴部段72以能够一体地旋转的方式彼此连接，如果第一轴部段71的旋转速度变得低于第二轴部段72的旋转速度，(第三示例的)旋转部分支承结构17的单向离合器7断开第一轴部段71与第二轴部段72之间的连接(即，断开第一轴部段71与第二轴部段72之间的动力传递)。
这样，如果在高速轴35中与增速机3的输出齿轮40一体地旋转的第一轴部段71的旋转速度超过第二轴部段72的旋转速度，则第一轴部段71与第二轴部段72以能够一体地旋转的方式彼此连接，以将动力从输出齿轮40和第一轴部段71传递至第二轴部段72。因而，驱动轴41(见图2)旋转而产生电力。
相反，如果与增速机3的输出齿轮40一体地旋转的第一轴部段71的旋转速度变得低于第二轴部段72的旋转速度，第一轴部段71与第二轴部段72之间的连接(动力传递)被单向离合器7断开。因此，即使主轴2的旋转速度由于风力降低而突然降低、且因而输出齿轮40和第一轴部段71的旋转速度突然降低，第二轴部段72也会由于惯性而旋转，因此，防止突然的扭矩损失，并且能够抑制对第二轴部段52进行支承的滚子轴承39的滚子39c的旋转延迟。因而，即使当主轴2的旋转速度由于风力改变而从该状态突然增大、并且第一轴部段71与第二轴部段72彼此再次连接以使得第二轴部段72通过接受自第一轴部段71的旋转力而旋转时，滚子39c难以在与对第二轴部段72进行支承的滚子轴承39中的内圈39a和外圈39b的接触表面上滑动，因而，能够抑制滚子轴承39中出现卡伤。另外，还能够抑制对第一轴部段51进行支承的滚子轴承38(见图2)中出现卡伤。
[替代性方案]
替代性地，旋转部分支承结构17可以包括(第二示例)和(第三示例)中描述的两种结构。换言之，高速轴35可以包括被滚子轴承38支承的第一轴部段、固定有输出齿轮40的第二轴部段、以及被滚子轴承39支承的第三轴部段，从而(第二示例中)描述的连接部段53(见图6)可以设置在第一轴部段与第二轴部段之间，并且从而(第三示例中)描述的连接部段73可以设置在第二轴部段与第三轴部段之间。
在该情况下，旋转部分支承结构构造成使得：如果输出齿轮40以增大的速度旋转，则第一轴部段、第二轴部段和第三轴部段能够一体地旋转，而如果输出齿轮40以减小的速度旋转，则第一轴部段与第二轴部段之间的连接会被断开，并且第二轴部段与第三轴部段之间的连接会被断开。因而，能够抑制滚子轴承38和39中出现卡伤。
顺便指出的是，尽管在图6和图7中示出的实施方式中的每个实施方式中第一轴部段包括圆筒形部分并且第二轴部段包括中央轴部分，但可以颠倒该构型，只要第一轴部段和第二轴部段中的一者在其轴端处包括圆筒形部分并且另一者在其轴端处包括中央轴部分、该中央轴部分布置在圆筒形部分沿径向方向的内侧即可。
图8是示出单向离合器7的改型的说明图。尽管在前述实施方式中的每个实施方式中接合元件是滚子，但接合元件可以是图8中示出的楔块90。此外，在该情况下，第二离合器构件24的外周表面24a由圆筒形表面形成。对于其余部件而言，组成部分与上述每个实施方式的组成部分相同，本文中省去了描述。现在将对楔块90用作图4的旋转部分支承结构17的接合元件的情况进行描述。
楔块90包括与第二离合器构件24的外周表面24a接触的第一接触表面90b和与第一离合器构件23的内周表面23a接触的第二接触表面90c，并且第一接触表面90b和第二接触表面90c中的每一者形成为呈突出且大致弧形的形状。
此外，从外周表面24a与第一接触表面90b之间的接触点至内周表面23a与第二接触表面90c之间的接触点的距离(接触点之间的距离)根据楔块90的倾斜度而改变，并且当第二离合器构件24沿箭头a的方向旋转时，楔块90沿箭头e的方向倾斜，因此，接触点之间的距离增大。相反，当第二离合器构件24沿箭头b的方向旋转时，楔块90沿与箭头e相反的方向倾斜，因此，接触点之间的距离减小。
当接触点之间的距离增大时，楔块90与第一离合器构件23和第二离合器构件24接合，相反，当接触点之间的距离减小时，楔块90与第一离合器构件23和第二离合器构件24的接合被释放。因此，当第二离合器构件24相对于第一离合器构件23沿箭头a的方向旋转时，第一离合器构件23与第二离合器构件24以能够一体地旋转的方式彼此连接，当第二离合器构件24沿箭头b的方向相对旋转时，该连接被断开。
此外，本发明的发电设备及类似部件不限于附图中示出的类型，而是可以是本发明的范围内的另外的类型。尽管在前述实施方式中对高速轴35进行支承的滚动轴承被描述为滚子轴承，但对高速轴35进行支承的滚动轴承可以是另外类型的滚动轴承，比如球轴承。
此外，风力发电设备不限于图1中示出的水平轴线类型，而是可以是包括竖向主轴的竖向轴线类型(尽管未示出)。另外，发电设备可以是与风力发电设备不同的发电设备，例如可以是小型或中型水力发电设备或潮汐发电设备。
本申请基于于2013年6月10日提交的在先日本专利申请(日本专利申请No.2013-121924)，其中，该项申请的全部内容通过参引并入本文。
附图标记的描述
1：风力发电设备(发电设备)
2：主轴
3：增速机
4：发电机
7：单向离合器
8a、8b：圆柱滚子轴承(离合器滚动轴承部段)
8a1：内圈(内圈部分)
8a2：圆柱滚子
17：旋转部分支承结构
23：第一离合器构件(第一离合器部段)
24：第二离合器构件(第二离合器部段)
25：圆柱滚子(接合元件)
30：齿轮机构(旋转传递机构)
35：高速轴
38：滚子轴承(滚动轴承)
39：滚子轴承(滚动轴承)
40：输出齿轮
41：驱动轴
42：转子
51：第一轴部段
52：第二轴部段
53：连接部段
54：圆筒形部分
55：中央轴部分
56：第一离合器构件(第一离合器部段)
57：第二离合器构件(第二离合器部段)
58：滚子(接合元件)
61：圆柱滚子轴承(离合器滚动轴承部段)
61a：内圈(内圈部分)
61b：圆柱滚子
73：连接部段
74：圆筒形部分
75：中央轴部分
76：第一离合器构件(第一离合器部段)
77：第二离合器构件(第二离合器部段)
78：滚子(接合元件)
81：圆柱滚子轴承(离合器滚动轴承部段)
90：楔块(接合元件)

Claims (9)

1.一种发电设备，包括：
主轴，所述主轴通过外力而旋转；
增速机，所述增速机包括旋转传递机构和输出齿轮，所述旋转传递机构将所述主轴的旋转速度增大，所述输出齿轮将通过所述旋转传递机构而速度增大的旋转输出；
高速轴，所述高速轴通过接受所述输出齿轮的旋转力而能够旋转；
滚动轴承，所述滚动轴承以可旋转的方式支承所述高速轴；以及
发电机，所述发电机包括通过接受所述高速轴的旋转而旋转的驱动轴、以及与所述驱动轴一体地旋转的转子，并且所述发电机随着所述转子的旋转而产生电力；其特征在于，还包括：
单向离合器，所述单向离合器布置在所述输出齿轮与所述高速轴之间，并且在所述主轴沿正方向旋转的状态下，如果所述输出齿轮的旋转速度超过所述高速轴的旋转速度，则所述单向离合器将所述输出齿轮与所述高速轴以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果所述输出齿轮的旋转速度变得低于所述高速轴的旋转速度，则所述单向离合器断开所述输出齿轮与所述高速轴之间的连接。
2.根据权利要求1所述的发电设备，
其中，所述输出齿轮是在所述高速轴的外周侧与所述高速轴同轴地设置的环形齿轮，从而所述单向离合器由所述环形齿轮与所述高速轴夹在中间，以及
其中，所述单向离合器包括设置在所述输出齿轮的内周侧并且与所述输出齿轮一体地旋转的第一离合器部段、与所述高速轴一体地旋转的第二离合器部段、以及布置在这一对离合器部段之间的接合元件。
3.一种发电设备，包括：
主轴，所述主轴通过外力而旋转；
增速机，所述增速机包括旋转传递机构和输出齿轮，所述旋转传递机构将所述主轴的旋转速度增大，所述输出齿轮将通过所述旋转传递机构而速度增大的旋转输出；
高速轴，所述高速轴通过接受所述输出齿轮的旋转力而能够旋转；
滚动轴承，所述滚动轴承以可旋转的方式支承所述高速轴；以及
发电机，所述发电机包括通过接受所述高速轴的旋转而旋转的驱动轴、以及与所述驱动轴一体地旋转的转子，并且所述发电机随着所述转子的旋转而产生电力，其特征在于，
所述高速轴包括与所述输出齿轮一体地旋转的第一轴部段、由所述滚动轴承支承的第二轴部段、以及设置在所述第一轴部段与所述第二轴部段之间的连接部段，以及
所述连接部段是单向离合器，并且在所述主轴沿正方向旋转的状态下，如果所述第一轴部段的旋转速度超过所述第二轴部段的旋转速度，则所述单向离合器将所述第一轴部段与所述第二轴部段以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果所述第一轴部段的旋转速度变得低于所述第二轴部段的旋转速度，则所述单向离合器断开所述第一轴部段与所述第二轴部段之间的连接。
4.根据权利要求3所述的发电设备，
其中，所述第一轴部段和所述第二轴部段中的一者包括位于其轴端处的圆筒形部分，所述第一轴部段和所述第二轴部段中的另一者包括位于其轴端处并且布置在所述圆筒形部分的径向内周侧的中央轴部分，以及
其中，所述单向离合器包括设置在所述圆筒形部分内侧并且与所述圆筒形部分一体地旋转的第一离合器部段、与所述中央轴部分一体地旋转的第二离合器部段、以及设置在这一对离合器部段之间的接合元件。
5.根据权利要求2或4所述的发电设备，
其中，所述单向离合器还包括以可相对旋转的方式支承所述第一离合器部段和所述第二离合器部段的离合器滚动轴承部段。
6.根据权利要求5所述的发电设备，
其中，所述离合器滚动轴承部段包括外圈部分、内圈部分以及圆柱滚子，所述圆柱滚子布置在所述外圈部分与所述内圈部分之间并且在所述外圈部分的内周表面和所述内圈部分的外周表面上滚动，以及
其中，所述第一离合器部段和所述第二离合器部段能够沿轴向方向相对移动。
7.根据权利要求4所述的发电设备，
其中，允许所述第一离合器部段和所述第二离合器部段沿轴向方向相对移动，并且所述相对移动的最大容许量设定成大于所述第一轴部段和所述第二轴部段的沿所述轴向方向的移动量。
8.一种用于发电设备的旋转部分支承结构，所述发电设备包括：
增速机，所述增速机包括旋转传递机构和输出齿轮，所述旋转传递机构将通过外力而旋转的主轴的旋转速度增大，所述输出齿轮将通过所述旋转传递机构而速度增大的旋转输出；以及
发电机，所述发电机包括通过接受来自所述增速机的输出而旋转的驱动轴、以及与所述驱动轴一体地旋转的转子，并且所述发电机随着所述转子的旋转而产生电力，
所述旋转部分支承结构包括：
高速轴，所述高速轴通过接受所述输出齿轮的旋转力而能够旋转，并且所述高速轴将所述旋转力传递至所述驱动轴；以及
滚动轴承，所述滚动轴承以可旋转的方式支承所述高速轴；
其特征在于，
所述旋转部分支承结构还包括：单向离合器，所述单向离合器布置在所述输出齿轮与所述高速轴之间，并且在所述主轴沿正方向旋转的状态下，如果所述输出齿轮的旋转速度超过所述高速轴的旋转速度，则所述单向离合器将所述输出齿轮与所述高速轴以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果所述输出齿轮的旋转速度变得低于所述高速轴的旋转速度，则所述单向离合器断开所述输出齿轮与所述高速轴之间的连接。
9.一种用于发电设备的旋转部分支承结构，所述发电设备包括：
增速机，所述增速机包括旋转传递机构和输出齿轮，所述旋转传递机构将通过外力而旋转的主轴的旋转速度增大，所述输出齿轮将通过所述旋转传递机构而速度增大的旋转输出；以及
发电机，所述发电机包括通过接受来自所述增速机的输出而旋转的驱动轴、以及与所述驱动轴一体地旋转的转子，并且所述发电机随着所述转子的旋转而产生电力，
所述旋转部分支承结构包括：
高速轴，所述高速轴通过接受所述输出齿轮的旋转力而能够旋转，并且所述高速轴将所述旋转力传递至所述驱动轴；以及
滚动轴承，所述滚动轴承以可旋转的方式支承所述高速轴；其特征在于，
所述高速轴包括与所述输出齿轮一体地旋转的第一轴部段、由所述滚动轴承支承的第二轴部段、以及设置在所述第一轴部段与所述第二轴部段之间的连接部段，以及
所述连接部段是单向离合器，并且在所述主轴沿正方向旋转的状态下，如果所述第一轴部段的旋转速度超过所述第二轴部段的旋转速度，则所述单向离合器将所述第一轴部段与所述第二轴部段以能够一体地旋转的方式彼此连接，而如果所述第一轴部段的旋转速度变得低于所述第二轴部段的旋转速度，则所述单向离合器断开所述第一轴部段与所述第二轴部段之间的连接。
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