CN106481508A - 风力发电设备以及用于风力发电设备的第2制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于进一步减少风力发电设备的构成部件尤其是偏航单元的破损。本发明的风力发电设备具备：支柱；短舱；回转齿轮；第1制动装置(18)，不经由回转齿轮而对短舱的回转进行制动；n台第2制动装置(YU)，其具有与回转齿轮啮合的回转小齿轮(RP)并且通过对回转小齿轮的旋转进行制动从而经由回转齿轮对短舱的回转进行制动，其中，n为2以上的整数。n台第2制动装置具有在施加有规定值以上的工作开始转矩时开始打滑的转矩限制器(TL)，并且，在将外力的假定最大值设为A、将第1制动装置的制动力设为B、将工作开始转矩设为X、将工作后转矩设为Y时，满足如下关系：(A‑B)‑(n‑1)Y＜X。

Description

风力发电设备以及用于风力发电设备的第2制动装置

本申请主张基于2015年8月26日申请的日本专利申请第2015-167285号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种风力发电设备。

背景技术

专利文献1中公开有一种风力发电设备，其具备：支柱；短舱，相对于该支柱回转；回转齿轮，设置于支柱上；四台偏航单元，具有与回转齿轮啮合的回转小齿轮且通过对回转小齿轮的旋转进行制动从而经由所述回转齿轮驱动短舱回转或对短舱的回转进行制动。

如图11所示，在专利文献1中公开有使用滑动轴承918作为不经由回转齿轮920而对短舱916的回转进行制动的制动装置的结构。具体而言，在附带制动功能的该滑动轴承918中，以包围固定于支柱914侧的轴承板919的方式设置有第1滑动轴承材料～第3滑动轴承材料921A～921C，(通过设定该滑动轴承918的滑动阻力)针对短舱916的回转获得规定的制动力。

专利文献1中公开的风力发电设备构成为，若在强风下停电，则减弱偏航单元924的制动力，使得短舱916能够回转。

专利文献1：日本特开2011-127551号公报

专利文献1中公开的风力发电设备构成为，若在强风下停电，则减弱制动力，使得短舱能够回转。然而，实际上仍然无法充分防止偏航单元的破损，有时会产生破损。

发明内容

本发明是为了解决上述以往的问题而完成的，其课题在于进一步减少风力发电设备的构成部件的破损，尤其进一步减少偏航单元的破损。

本发明通过如下结构来解决上述课题，即，一种风力发电设备，其具备：支柱；短舱，相对于该支柱回转；回转齿轮，设置于所述支柱；第1制动装置，不经由该回转齿轮而对所述短舱的回转进行制动；n(n为2以上的整数)台第2制动装置，其具有与所述回转齿轮啮合的回转小齿轮且通过对该回转小齿轮的旋转进行制动从而经由所述回转齿轮对所述短舱的回转进行制动，其中，所述n台第2制动装置具有在施加有规定值以上的转矩时开始打滑的转矩限制器，在将欲使所述短舱回转的外力的假定最大值设为A、将所述第1制动装置的制动力设为B、将相当于所述规定值的转矩限制器的工作开始转矩设为X、将该转矩限制器工作之后传递的工作后转矩设为Y时，满足如下关系：(A-B)-(n-1)Y＜X。

本发明人等实际对偏航单元的破损机理进行了研究及验证，其结果获得了以现有的设计思想是无法应对(不同于以往的设计概论)的见解。上述结构基于该见解(详细内容后述)。

基于该见解，本发明在n台第2制动装置上装配了在施加有规定值以上的转矩时开始打滑的转矩限制器。而且，本发明构成为，在将外力的假定最大值设为A、将第1制动装置的制动力设为B、将第2制动装置的台数设为n、将第2制动装置的转矩限制器的工作开始转矩设为X、将工作后转矩设为Y时，满足如下关系：(A-B)-(n-1)Y＜X。

由此，能够进一步减少以以往的思想未能应对的风力发电设备的构成部件的破损，尤其能够进一步减少偏航单元的破损。

另外，本发明的风力发电设备具备：支柱；短舱，相对于该支柱回转；回转齿轮，设置于所述支柱；第1制动装置，不经由该回转齿轮而对所述短舱的回转进行制动；n(n为2以上的整数)台第2制动装置，其具有与所述回转齿轮啮合的回转小齿轮且通过对该回转小齿轮的旋转进行制动从而经由所述回转齿轮对所述短舱的回转进行制动，其中，所述n台第2制动装置具有在施加有规定值以上的转矩时开始打滑的转矩限制器，并且，在将欲使所述短舱回转的外力的假定最大值设为A、将所述第1制动装置的制动力设为B、将相当于所述规定值的各转矩限制器的工作开始转矩设为X1、X2、……、Xn、将各转矩限制器工作之后传递的工作后转矩设为Y1、Y2、……、Yn、将各工作开始转矩X1、X2、……、Xn中最小的工作开始转矩设为Xmin、将各工作后转矩Y1、Y2、……、Yn中最大的工作后转矩设为Ymax时，满足如下关系：(A-B)-[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]＜Xmin。

根据本发明，能够进一步减少风力发电设备的构成部件的破损，尤其能够进一步减少偏航单元的破损。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式的一例所涉及的风力发电设备的偏航单元的结构例的剖视图。

图2为表示图1的偏航单元的主要部分放大图。

图3为表示图1的实施方式中的回转齿轮与回转小齿轮之间的配置关系的概略俯视图。

图4为表示图1的偏航单元的转矩限制器的工作状态的示意图。

图5为表示图1的偏航单元的转矩限制器的图4之后的工作状态的示意图。

图6为表示图1的偏航单元的转矩限制器的图5之后的工作状态的示意图。

图7为表示图1的偏航单元的转矩限制器的图6之后的工作状态的示意图。

图8为表示图1的偏航单元的转矩限制器的图7之后的工作状态的示意图。

图9为表示本发明的实施方式的另一例所涉及的风力发电设备的偏航单元的转矩限制器的工作状态的示意图。

图10为表示图1的风力发电设备整体的概略侧视图。

图11为表示以往的风力发电设备的偏航单元和回转齿轮附近的结构的主要部分概略剖视图。

图中：12-风力发电设备，14-支柱，16-短舱，18-滑动轴承(第1制动装置)，20-回转齿轮，RP-回转小齿轮，TL-转矩限制器，YU-偏航单元(第2制动装置)，A-外力的假定最大值，B-第1制动装置的制动力，X-工作开始转矩，Y-工作后转矩，n-台数(2以上的整数)。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式的一例所涉及的风力发电设备进行详细说明。

首先，从该风力发电设备12的概略结构开始进行说明。

图10为表示本风力发电设备12整体的概略侧视图。并且，图1为表示本发明的实施方式的一例所涉及的风力发电设备12的偏航单元YU的结构例的剖视图，图2为该偏航单元YU的主要部分放大图，图3为表示该风力发电设备12中的回转齿轮20(轴心C20)与回转小齿轮RP(RP1～RP4)之间的配置关系的概略俯视图。

如图10所示，本实施方式所涉及的风力发电设备12具备支柱14以及回转自如地安装于该支柱14上的短舱16。短舱16经由具有制动功能的滑动轴承18可回转地安装于支柱14。

该滑动轴承18相当于本实施方式中的“第1制动装置”。在此，所谓第1制动装置是指“不经由回转齿轮而对短舱的回转进行制动的制动装置”。

在作为第1制动装置采用“具有制动功能的滑动轴承18”时，具体而言，例如可以采用利用图11进行说明的上述专利文献1中记载的结构。通过对轴承板919或第1滑动轴承材料～第3滑动轴承材料(921A～921C)的原材料进行选择等，可以调整所产生的制动力。并且，例如，也可以设置通过调整弹簧的压缩量来调整滑动轴承材料对轴承板的按压力从而使制动力可变的机构。滑动轴承18所产生的制动力无论在短舱16回转时，还是制动时(静止时)始终都起作用。

另外，短舱16的支承机构无需一定由滑动轴承构成，例如也可以由滚动轴承构成。即便是滚动轴承，必然也会存在回转阻力，因此也能够作为“不经由回转齿轮而对短舱的回转进行制动的第1制动装置”而发挥功能。

在支柱14上设置有回转齿轮20，在短舱16上安装有如图1及图2所示的偏航单元YU。偏航单元YU相当于本实施方式中的“第2制动装置”。在此，所谓第2制动装置是指“具有与回转齿轮啮合的回转小齿轮并且通过对该回转小齿轮的旋转进行制动从而经由回转齿轮对短舱的回转进行制动的装置”。

如图3所示，在本风力发电设备12中，针对回转齿轮20设置有四台偏航单元YU(YU1～YU4)。即n＝4。n为2以上的整数。四台偏航单元YU均具有相同的结构。偏航单元YU具有与回转齿轮20外啮合的回转小齿轮RP(也可以是内啮合)。

如图3所示，四台偏航单元YU在周向上并非等间隔配置。当然，偏航单元YU的配置并不限定于该图3所示的配置，例如，也可以将偏航单元YU在周向上等间隔配置，或者也可以将所有偏航单元YU1～YU4集中配置在短舱16的后方侧(与叶片17相反的一侧)。

以下，参考图1及图2对偏航单元YU的具体结构进行说明。

各偏航单元YU具有马达2、减速机构4及制动机构6，在减速机构4的输出轴(具体而言，后述的后级输出轴51)上设置有回转小齿轮RP。偏航单元YU能够驱动短舱16回转而且还能够对短舱16进行制动。偏航单元YU还具有在施加有规定值以上的转矩时开始打滑的转矩限制器TL。

在本实施方式中，偏航单元YU的马达2为三相感应马达。感应马达实质上具有“滑动”，因此，通过同时驱动偏航单元YU的四台马达2，可自动进行转矩的均等分配，能够使四台马达2承受几乎相同的负载而驱动回转小齿轮RP。另外，马达也可以是附带制动器的伺服马达。

在该风力发电设备12中，偏航单元YU的制动机构6设置于马达2的马达轴12A的与负载相反的一侧。制动机构6具备：线圈24，其固定于马达外壳22；可动板26，其组装成在周向上固定于马达外壳22且能够沿轴向移动；弹簧28，其使该可动板26向与线圈相反的一侧施力；制动轮毂32，其经由键66与马达轴12A一体化；板体34，其固定于马达外壳22侧。

在未驱动马达2的状态下(线圈24未通电时)，可动板26被弹簧28按压于制动轮毂32侧，与板体34一起强有力地夹住制动轮毂32，从而约束(制动)马达轴12A的旋转。在马达2驱动的状态下，可动板26被线圈24吸引，其结果，制动被解开，从而允许马达轴12A旋转。

制动机构6的制动的开启和关闭与马达轴12A的驱动是联动的。即，该制动机构6是在除了积极地运行马达2以使短舱16回转以外的期间限制马达轴12A旋转的无励磁工作型制动装置。马达轴12A与回转小齿轮RP以能够传递动力的方式连接，因此，通过对马达轴12A进行制动从而能够对回转小齿轮RP进行制动。

偏航单元YU的减速机构4具备：二级式的前级减速机构44，其由准双曲面齿轮组40及平行轴齿轮组42构成；偏心摆动型的后级减速机构46(省略其具体结构的图示)，其为一级式且具有高减速比。

偏航单元YU的转矩限制器TL设置在前级减速机构44的与前级输出轴50一体化的连接轴52和后级减速机构46的后级输入轴56之间。

转矩限制器TL具有：支承部件58(第1部件)，其与连接轴52(第1轴)一体旋转；摩擦板部件60(第2部件)，其与后级减速机构46的后级输入轴56(第2轴)一体旋转；按压机构62，其按压支承部件58和摩擦板部件60；调整机构64，其调整该按压机构62的按压力。

更具体而言，与连接轴52一体旋转的支承部件58具有外嵌于连接轴52的圆筒部58A和从该圆筒部58A的后级输入轴56侧的端部朝向径向外侧延伸且与该圆筒部58A形成为一体的延伸板部58B。

支承部件58的圆筒部58A经由键66与连接轴52在周向上一体化。通过垫圈68及螺栓70，抑制圆筒部58A相对于连接轴52在轴向上向后级输入轴56侧移动。圆筒部58A的在轴向上与后级输入轴相反的一侧的端部58A1与前级输出轴50的后级输入轴56侧的端部50E抵接，由此，抑制圆筒部58A相对于连接轴52在轴向上向与后级输入轴相反的一侧移动。

另一方面，后级减速机构46的后级输入轴56经由花键72与底板74一体化。底板74具有圆板状的板部74A和从该板部74A的外周部朝向连接轴52侧弯曲的立起部74B。

所述摩擦板部件60在该立起部74B经由螺栓76与底板74一体化。由此，摩擦板部件60经由底板74与后级减速机构46的后级输入轴56一体旋转。摩擦板部件60在轴向上位于支承部件58的延伸板部58B的与后级输入轴相反的一侧，且与和连接轴52一体旋转的支承部件58对置。

按压支承部件58和摩擦板部件60的按压机构62具备：可动板80，其能够沿连接轴52的轴向移动以按压摩擦板部件60；碟形弹簧82，其从轴向上的与摩擦板部件相反的一侧按压该可动板80；受力部件84，其接受该碟形弹簧82的按压力的反作用力。摩擦板部件60夹持于支承部件58的延伸板部58B与可动板80之间，并与该支承部件58及可动板80摩擦接触。

调整按压机构62的按压力的调整机构64具备：调整螺栓86，其能够调整受力部件84的轴向位置；固定板88，其具有供该调整螺栓86螺合的内螺纹88A。通过调整调整螺栓86相对于内螺纹88A的螺合位置，能够调整受力部件84的轴向位置，从而能够调整按压机构62的碟形弹簧82的按压力。由此，能够调整使转矩限制器TL开始工作(开始打滑)的工作开始转矩X。并且，与工作开始转矩X的调整同步，可以间接地调整转矩限制器TL工作之后传递的工作后转矩Y。

偏航单元YU的回转小齿轮RP经由花键53、螺栓55及板体57设置于后级减速机构46的后级输出轴51，并且回转小齿轮RP与固定在支柱14侧的回转齿轮20啮合(参考图1、图3)。

接着，对偏航单元YU的外壳进行说明。

马达2的马达外壳22经由连接外壳90与前级减速机构44的前级外壳92连结。在连接外壳90与前级外壳92之间配置有O型环93。

前级减速机构44的前级外壳92由侧面具有开口部94A的有底圆筒状的主体部94及封闭该开口部94A的盖体部96构成。前级外壳92的主体部94与盖体部96通过螺栓98而连结在一起。主体部94与盖体部96之间被O型环100密封。由主体部94及盖体部96形成前级减速机构44的前级容纳空间SP1。前级减速机构44的所述前级输出轴50贯穿主体部94及盖体部96。在前级输出轴50与主体部94之间配置有油封102，在前级输出轴50与盖体部96之间配置有油封103。前级容纳空间SP1通过主体部94及盖体部96、前级输出轴50、O型环93、O型环100、油封102、油封103而被密封。

前级减速机构44的主体部94及盖体部96通过贯穿螺栓104而连结于第1连接板106。第1连接板106经由连接螺栓108连结于转矩限制器TL的限制器外壳110。

由限制器外壳110形成转矩限制器TL的限制器容纳空间SP3。限制器外壳110通过连结螺栓112连结于第2连接板114。第2连接板114经由后级螺栓116连结于后级减速机构46的后级外壳118。在后级外壳118的内部形成有后级减速机构46的后级容纳空间SP2。

后级减速机构46的后级输入轴56贯穿后级外壳118。衬套120及油封122设置于后级外壳118与后级输入轴56之间。后级减速机构46的后级容纳空间SP2通过后级外壳118、后级输入轴56、衬套120及油封122等而被密封。

前级减速机构44的前级容纳空间SP1与转矩限制器TL的限制器容纳空间SP3通过配置于前级减速机构44的主体部94与前级输出轴50之间的油封102而被隔开。转矩限制器TL的限制器容纳空间SP3与后级减速机构46的后级容纳空间SP2通过后级外壳118、后级输入轴56、衬套120及油封122而被隔开。

在前级容纳空间SP1以及后级容纳空间SP2内封入有润滑剂，但在限制器容纳空间SP3内并没有封入有润滑剂。即，该转矩限制器TL为干式转矩限制器。

本实施方式所涉及的风力发电设备12是基于实际对偏航单元YU的破损机理进行研究和验证之后所获得的新的见解而设计的。

该见解大致如下。

[见解1]在各偏航单元YU通过马达2的驱动力而驱动回转小齿轮RP从而使短舱16回转时，各偏航单元YU的回转小齿轮RP向回转齿轮20传递转矩的方向一致。各偏航单元YU的该转矩的偏差较小，各偏航单元YU共同推动短舱16的回转。

[见解2]然而，若偏航单元YU因马达2的停止而进入制动状态，则风力引起的外力(风力)会从短舱16侧向各偏航单元YU输入。此时，与通过马达2使短舱16回转时相比，各偏航单元YU要负担的负载的偏差较大。

[见解3]在所有偏航单元YU的转矩限制器TL进行工作(打滑)致使短舱16开始连续回转时，各偏航单元YU所承受的负载的偏差尤其较大。不仅如此，在所有转矩限制器TL刚打滑之后(短舱16刚开始连续回转之后)，每个偏航单元YU所承受的荷载的方向也会变得不一，并且在特定的偏航单元YU上有时会施加有比静止时更大的荷载。

[见解4]若所有偏航单元YU均等地承受荷载，则短舱16的从回转齿轮20侧输入到各偏航单元YU的外力(风力)的总荷载是可以承受的(几乎不会大到即便所有偏航单元YU均等地承受荷载也无法承受的程度)。

其中，上述[见解3]是与以往见解的概念完全不同的概念。

如上述专利文献1所述，以往认为，例如，若在强风下停电时允许处于停止状态的短舱16回转，则偏航单元YU的负载就会下降。

然而，本发明人等实际对偏航单元YU的破损机理进行研究和验证后发现该以往的见解不合理，而且确认到在短舱16开始连续回转时出现负载反而变大的偏航单元YU的这一[见解3]的现象。

产生该[见解3]的现象的理由虽然不太明确，但是推测其原因如下：在通过制动来拘束短舱16回转的状态下，短舱16与支柱14处于大致一体化的状态，但是，若通过制动而处于停止状态的短舱16被风吹而欲“开始回转”，则受到短舱16的支承机构晃动的影响，回转齿轮20与回转小齿轮RP的位置关系产生冲击性的错位。

由于短舱16的质量巨大，因此认为该短舱16的支承机构的晃动对回转齿轮20与回转小齿轮RP的啮合所造成的影响较大。因此认为，在短舱16开始回转时，各偏航单元YU所承受的荷载会出现偏差，或者在特定的偏航单元YU上会产生极大的荷载。

根据这种见解，本发明人等获得了如下见解。

作为针对[见解3]的对策，在制动的状态下，需要使所有偏航单元YU的制动机构6能够均等地承受外力。对此，使回转齿轮20与回转小齿轮RP的啮合状态均等化(消除齿隙差)的有效方法为，使偏航单元YU的转矩限制器TL打滑。

但是，即便在该情况下，也应使至少一个转矩限制器TL不打滑而维持非工作状态。即，不能出现所有转矩限制器TL同时开始打滑的状态(短舱16开始连续回转的状态)。为此，各转矩限制器TL在工作之后也需要保持较高的传递转矩(工作后转矩Y)。

鉴于[见解4]，只要适当设定各转矩限制器TL的工作开始转矩X和工作后转矩Y，就可以使至少一个偏航单元YU的转矩限制器TL无需工作，并且能够“维持各偏航单元YU均等地承受荷载且短舱16不会连续回转的状态”。由此，能够防止偏航单元YU的大部分破损。

对此，在本实施方式中，将欲使短舱16回转的外力的假定最大值A、不经由回转齿轮20而对短舱16的回转进行制动的第1制动装置的制动力B、第2制动装置(即，偏航单元YU)的台数n、使转矩限制器TL开始工作的工作开始转矩X、该转矩限制器TL工作之后传递的工作后转矩Y看作是需要管理的参数，并使其满足如下关系：

(A-B)-(n-1)Y＜X……(1)。

该式(1)中，以所有偏航单元YU的结构(特性)相同为前体。在该实施方式所涉及的风力发电设备12中，偏航单元YU的台数为4(n＝4)，因此，上述式(1)具体表现为(A-B)-3Y＜X。

另外，式(1)中的A、B、X、Y为回转小齿轮RP的位置上的折算值。即，各值为基于动力传递系统中的转矩限制器TL或制动机构6等的配置位置与回转小齿轮RP的位置之间的减速比而折算成回转小齿轮RP的位置上的大小的值。

式(1)中的(A-B)相当于从欲使短舱16回转的外力(风力)的假定最大值A减去始终施加的第1制动装置的制动力B的量，即，相当于第2制动装置必须承受的制动力。

式(1)中的(n-1)Y为n台第2制动装置中的除了最后一台第2制动装置以外的其他第2制动装置全部打滑的情况下获得的工作后转矩Y的总计。

上述式(1)基于如下宗旨：若从第2制动装置必须承受的制动力(A-B)减去打滑的(n-1)台第2制动装置的工作后转矩Y的总计(n-1)Y之后的值小于未打滑的最后一台第2制动装置的工作开始转矩X，则该最后一台第2制动装置即可保持不打滑的状态。由此，无需使短舱16(连续)回转而能够保持静止状态。

根据[见解4]，能够将假定最大值A假定为小于n·X的实际值。并且，始终施加的第1制动装置的制动力B为可几乎随意加大的值。因此，(A-B)为可几乎随意减小的值。因此，根据适当的设计，必定能够实现式(1)。

在此，关于上述式(1)，稍作补充。

所述外力的假定最大值A虽为有限的值，但因为是与自然环境下的风力相关的值，因此本来无法明确地定义为特定的值。因此，在本实施方式中，作为该外力的假定最大值A采用定义为“组装的所有偏航单元YU的马达2的额定输出转矩×到回转小齿轮RP位置为止的减速机构4的减速比的合计值”的值。

在本实施方式中，由于四台偏航单元YU均具有相同的结构，因此该假定最大值A成为：组装的偏航单元YU的马达2的额定输出转矩×减速机构4的减速比×4。若混合存在具有不同的额定输出转矩的马达或不同的减速比的减速机构的偏航单元，则采用每个偏航单元的合计值。

在选定偏航单元YU的马达2的额定输出转矩时，使额定输出转矩具有即便在刮强风的情况下也能够使短舱16在几分钟～十几分钟内抗风而回转一圈的能力。如此看来，将欲使短舱16回转的外力的假定最大值A与马达2的额定输出转矩建立关联来确定是比较合理的。根据该定义，可以明确确定外力的假定最大值A。

另一方面，使转矩限制器TL开始工作的工作开始转矩X为该转矩限制器TL刚开始打滑之前的最大传递转矩。转矩限制器TL在从上游侧输入的传递转矩大于工作开始转矩X时工作(开始打滑)，从而不将更大的转矩传递给下游侧。具体而言，成为如下状态：通过摩擦接触而夹持在转矩限制器TL的支承部件58的延伸板部58B与可动板80之间的摩擦板部件60开始打滑，从而不将更大的转矩传递给下游侧。

相对于此，转矩限制器TL在工作之后传递的工作后转矩Y为该转矩限制器TL正在工作时(正在打滑时)可传递的转矩。在转矩限制器为没有进行特别设计的转矩限制器时，该工作后转矩Y通常会比工作开始转矩X小很多。但是，在本发明中，为了使工作后转矩Y也积极参与制动，因此优选采用工作后转矩Y与工作开始转矩X的接近的转矩限制器。

更具体而言，工作后转矩Y优选为工作开始转矩X的80％以上，更优选为工作开始转矩X的90％以上。在如上所述的本实施方式所涉及的所述干式转矩限制器TL中，作为工作后转矩Y能够确保工作开始转矩X的85％以上。

另外，在所搭载的偏航单元YU的台数n较多时，偏差会变得更加均衡，因此存在工作后转矩Y稍低也可以被允许的倾向。具体而言，若转矩限制器TL的工作后转矩Y为工作开始转矩X的[100-5(n-1)]％以上，则能够更有效地实现本发明。

接着，对该风力发电设备12的作用进行说明。

若使各偏航单元YU的马达2运转，则回转小齿轮RP经由前级减速机构44、转矩限制器TL、后级减速机构46而旋转。其结果，回转小齿轮RP从回转齿轮20接受啮合的反作用力而绕回转齿轮20的轴心(支柱14的轴心)公转。由此，整个偏航单元YU绕回转齿轮20的轴心公转，从而能够使短舱16相对于支柱14回转。

欲使短舱16静止时，使各偏航单元YU的制动机构6工作从而对回转小齿轮RP的旋转进行制动。由此，能够通过滑动轴承18的制动力和偏航单元YU的制动力的总和来制动短舱16相对于支柱14的回转，其中，所述滑动轴承18不经由回转齿轮20而对短舱16的回转进行制动，所述偏航单元YU通过对回转小齿轮RP的旋转进行制动从而经由回转齿轮20而对短舱16的回转进行制动。

在本风力发电设备12中，作为不经由回转齿轮20而直接对短舱16的回转进行制动的第1制动装置，采用了通过滑动轴承18支承短舱16的结构，因此能够将作为第2制动装置的偏航单元YU的制动机构6的容量减少相当于该滑动轴承18的制动力的量(只要将制动机构6的制动能力维持为相同，就能够更加轻松地对短舱16进行制动)。

下面，参考图4至图8，对本风力发电设备12的四台偏航单元YU对短舱16的制动作用进行详细说明。图4至图8为示意地表示本风力发电设备12的偏航单元YU对短舱16进行制动的方式的一例的图。

在图4至图8中，白色三角标记分别表示使各偏航单元YUn(YU1～YU4)的转矩限制器TLn(TL1～TL4)开始工作的工作开始转矩Xn(X1～X4)。黑色三角标记表示此刻由该偏航单元实际传递的传递转矩T(T1～T4)。另外，“T”字母后面的小写字母a～e是为了区分随着时间的经过而变化的值而标注的。

通常，在短舱16通过马达2而进行回转并刚从回转状态静止之后，所有偏航单元YU相对于回转齿轮20处于大致相同的接触状态(齿隙为0的状态)([见解1])。但是，若从该状态经过一定时间，则短舱16被风吹，短舱16会因回转齿轮20与回转小齿轮RP的齿隙或短舱16的支承系统的晃动等而相对于支柱14稍微移动或倾斜。因此，各偏航单元YU相对于回转齿轮20的齿隙变成互不相同的状态。

图4表示如下情况：在上述状态下产生阵风等而短舱16被该阵风吹动，导致欲使短舱16回转的外力经由回转齿轮20从回转小齿轮RP侧向相反方向输入到偏航单元YU。

在图4的状态中，在此刻恰好以齿隙为0的状态强力地接触于回转齿轮20的偏航单元YU2上施加有大于转矩限制器TL2的工作开始转矩X2的传递转矩。由此，转矩限制器TL2开始工作(开始打滑)，因此传递转矩Ta2不会上升到超过工作开始转矩X2。

而且，此时偏航单元YU1仅受到小于转矩限制器TL1的工作开始转矩X1的传递转矩Ta1(Ta1＜X1)，偏航单元YU4受到更小的传递转矩Ta4(Ta4＜X4)。偏航单元Y3恰好与回转齿轮20具有较大的齿隙而完全未与回转齿轮20接触，因此从回转齿轮20侧完全不会受到传递转矩(Ta3＝0＜X3)。

即，在图4的状态下，只有偏航单元YU2的转矩限制器TL2工作(开始打滑)，而其他转矩限制器TL1、TL3、TL4并未工作(未打滑)。因此，偏航单元YU1、YU3、YU4的回转小齿轮RP1、RP3、RP4维持静止状态，短舱16不会进行回转(维持静止状态)。

随着偏航单元YU2的转矩限制器TL2工作，风力发电设备12过渡到图5的状态。

在图5的状态中，转矩限制器TL2的传递转矩Tb2从工作开始转矩X2降低至工作后转矩Y2(Ta2＝X2→Tb2＝Y2)。在图5的阶段中，由于偏航单元YU4还未工作，因此短舱16还没有开始回转。因此，在偏航单元YU3的回转小齿轮RP3与回转齿轮20之间仍然形成有齿隙(间隙)，且偏航单元YU3的转矩限制器TL3的传递转矩Tb3仍为0。

另一方面，转矩限制器TL2的传递转矩Tb2减少至工作后转矩Y2的结果，偏航单元YU1、YU4的转矩限制器TL1、TL4的传递转矩Tb1、Tb4上升。其结果，例如，当Tb1≥X1时，转矩限制器TL1工作，并过渡到图6。

在图6中，偏航单元YU1的传递转矩Tc1降低至工作后转矩Y1的结果，偏航单元YU4的传递转矩Tc4增大。其结果，当Tc4≥X4时，转矩限制器TL4工作，并过渡到图7。

图7表示转矩限制器TL2、TL1、TL4工作之后的状态，并且表示转矩限制器TL2、TL1、TL4分别传递相当于工作后转矩Y2、Y1、Y4的传递转矩Td2、Td1、Td4的状态。即，除了一台偏航单元YU3的转矩限制器TL3之外，其他偏航单元YU2、YU1、YU4的转矩限制器TL2、TL1、TL4均打滑，因此，此时，回转齿轮20回转相当于偏航单元YU3的回转小齿轮RP3与回转齿轮20之间的齿隙的微小的量(短舱16也稍微回转相应的量)。其结果，至今尚未施加有荷载的偏航单元YU3上施加有相当于多出的量的传递转矩Td3。

但是，由于本风力发电设备12被设计成满足所述式(1)，即满足[(A-B)-3Y＜X]，因此，此时施加于偏航单元YU3的传递转矩Td3不会大于偏航单元YU3的工作开始转矩X3。这是因为，[(A-B)-3Y]＝Td3，且Td3＜X3。因此，偏航单元YU3的转矩限制器TL3不会工作(开始打滑)，因此短舱16也不会超过相当于该偏航单元YU3的回转小齿轮RP3与回转齿轮20之间的微小的齿隙而回转(不会开始回转)。因此，能够预先防止短舱16开始回转时在特定的偏航单元YU上施加有非常大的负载的现象。

另外，通过各转矩限制器TL1、TL2、TL4的工作(打滑)使得转矩限制器TL3能够良好地承受传递转矩Td3，因此很快就可以结束工作(即，成为非工作状态)。因此，如图8所示，最终所有转矩限制器TL成为大致均等地承受传递转矩Te1～Te4的状态，并且重新转换为能够承受工作开始转矩X1～X4为止的传递转矩Te1～Te4的状态。

由此，四台偏航单元YU均能够有效地发挥功能，能够非常有效地进行制动。

另外，在本实施方式中，作为第1制动装置应用了滑动轴承本身的制动功能。然而，就本发明所涉及的第1制动装置的结构而言，只要是不经由回转齿轮就可以对短舱的回转进行制动的结构即可，不限定于该结构。

例如，如上所述，能够通过螺栓等紧固构件来积极地调整滑动轴承的阻力(即制动力)的机构，作为本发明的第1制动装置更加有效。

并且，理所当然，作为第1制动装置也可以具备专用的制动装置，从而代替将滑动轴承用作第1制动装置。例如，也可以采用如下结构，即，在短舱的底座的一部分上形成与支柱的轴心同轴且绕支柱的轴心旋转的圆筒部(或圆板部)，并以弹簧或液压等的作用力推压设置在支柱侧的制动片部件以使其与该圆筒部接触，从而利用摩擦力来对短舱的回转进行制动的结构。另外，由于旋转与制动存在相对关系，因此也可以采用在支柱侧设置圆筒部(或圆板部)，且在短舱侧设置制动片部件的结构。

通过设置这种专用的第1制动装置，能够进一步减小式(1)中的(A-B)的值，从而能够进一步减少第2制动装置侧的负担。

并且，在上述实施方式中，由相同的偏航单元来构成了所有偏航单元。但是，在本发明中，所有偏航单元无需一定要相同。台数也不只限定于四台(n＝4)。

图9中示出其结构例。

图9中的风力发电设备212(省略整体图示)具备：一台第1偏航单元YU101，其具有第1转矩限制器TL101；四台第2偏航单元YU102～YU105，其分别具有第2转矩限制器TL102～TL105。第2偏航单元YU102～YU105均为相同的偏航单元。

第1转矩限制器TL101的第1工作开始转矩X101大于第2转矩限制器TL102～TL105的第2工作开始转矩X102～X105。第2转矩限制器TL102～TL105的第2工作开始转矩X102～X105与第2工作后转矩Y102～Y105之差D102～D105小于第1转矩限制器TL101的第1工作开始转矩X101与第1工作后转矩Y101之差D101。

图9中示出除了一台第1偏航单元YU101之外的所有第2偏航单元YU102～YU105的第2转矩限制器TL102～TL105均工作的状态(与先前的实施方式的图7相似的状态)。

图9中的风力发电设备212的主要结构如下。

首先，通过增加偏航单元YU的台数(n＝4→n＝5)，能够实现偏差变得更均衡化的制动。

接着，四台第2偏航单元YU102～YU105的第2转矩限制器TL102～TL105的第2工作开始转矩X102～X105低于一台第1偏航单元YU101的第1转矩限制器TL101的第1工作开始转矩X101(X102～X105＜X101)。因此，形成使第2转矩限制器TL102～TL105比第1转矩限制器TL101更早工作的状况。

若在某一转矩限制器上产生打滑，则该打滑的偏航单元的回转小齿轮与回转齿轮之间的齿隙被堵住，因此，之后，该打滑的偏航单元就能够可靠地进行原本的制动。

而且，由于第2转矩限制器TL102～TL105的第2工作开始转矩X102～X105与第2工作后转矩Y102～Y105之差D102～D105设为较小，因此，即便在打滑之后，也能够维持接近第2工作开始转矩X102～X105的第2工作后转矩Y102～Y105。

当然，因当初的齿隙状态或所施加外力的大小等，无法断定第1偏航单元YU101始终不会打滑。但是，由于第1转矩限制器TL101的第1工作开始转矩X101大于第2转矩限制器TL102～TL105的第2工作开始转矩X102～X105，因此第1偏航单元YU101始终不打滑的概率较高。

因此，在概率上，能够更轻松地将各偏航单元所承受的制动力均等化，从而能够更可靠地维持不使短舱16开始回转的状态。

另外，包括这种结构在内，若每一台偏航单元的(转矩限制器)的特性都不相同，则可以构成为满足以下式(2)。

即，可以构成为，在将欲使短舱回转的外力的假定最大值设为A、将第1制动装置的制动力设为B、将使各转矩限制器开始工作的工作开始转矩设为X1、X2、……、Xn、将各转矩限制器工作之后传递的工作后转矩设为Y1、Y2、……、Yn、并且，将各工作开始转矩X1、X2、……、Xn中最小的工作开始转矩设为Xmin、将各工作后转矩Y1、Y2、……、Yn中最大的工作后转矩设为Ymax时，满足如下关系：

(A-B)-[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]＜Xmin……(2)。

该式(2)基于以下宗旨。即，在转矩限制器中，工作后转矩不会大于工作开始转矩，因此阻止短舱回转的最低条件是，除了一个偏航单元之外的所有偏航单元的转矩限制器都成为打滑状态。

而且，在多个第2制动装置(上述例中为偏航单元)中存在转矩限制器的工作开始转矩X最小且工作后转矩Y为最大的第2制动装置，并且最后该第2制动装置并未打滑，这种情况对风力发电设备而言是最为严峻的情况。

但是，即便在该情况下，仅通过打滑的转矩限制器最低也可获得[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]的传递转矩。因此，到最后也未打滑的第2制动装置即使是在多个第2制动装置中的具备只能保持最小的工作开始转矩Xmin的转矩限制器的第2制动装置，只要该工作开始转矩Xmin大于(A-B)-[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]就不会产生打滑。由此，与上述实施方式相同，不会使短舱回转，并且能够进一步减少风力发电设备的构成部件的破损。

另外，该式(2)相当于式(1)的通式。换言之，在式(2)中，当所有第2制动装置均为相同时成为式(1)。而且，在图9的风力发电设备212中，Ymax是Y102(＝Y103～Y105)，Xmin也是X102(＝X103～X105)，因此式(2)成为[(A-B)-(Y101+Y102+Y103+Y104+Y105)-Y102]＜X102。由此，即便第1偏航单元YU101没有留到最后，短舱也不会超过回转小齿轮与回转齿轮之间的齿隙而回转。

另外，在上述实施方式中，作为第2制动装置采用了如下偏航单元，即，该偏航单元具有马达、减速机构及制动机构，在减速机构的输出轴设置有回转小齿轮，该偏航单元能够驱动短舱回转并且能够对短舱进行制动。但是，第2制动装置无需一定是偏航单元，例如，也可以采用从偏航单元中省略了马达的制动专用单元。或者，第2制动装置的一部分采用制动专用单元。

Claims (8)

1.一种风力发电设备，其具备：支柱；短舱，相对于该支柱回转；回转齿轮，设置于所述支柱；第1制动装置，不经由该回转齿轮而对所述短舱的回转进行制动；n台第2制动装置，其具有与所述回转齿轮啮合的回转小齿轮且通过对该回转小齿轮的旋转进行制动从而经由所述回转齿轮对所述短舱的回转进行制动，其中，n为2以上的整数，所述风力发电设备的特征在于，

所述n台第2制动装置具有在施加有规定值以上的转矩时开始打滑的转矩限制器，

在将欲使所述短舱回转的外力的假定最大值设为A、

将所述第1制动装置的制动力设为B、

将相当于所述规定值的转矩限制器的工作开始转矩设为X、

将该转矩限制器工作之后传递的工作后转矩设为Y时，

满足如下关系：

(A-B)-(n-1)Y＜X。

2.根据权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，

所述第2制动装置为能够驱动所述短舱回转并能够对所述短舱进行制动的偏航单元，所述偏航单元具有马达、减速机构及制动机构，并且在所述减速机构的输出轴上设置有回转小齿轮。

3.根据权利要求2所述的风力发电设备，其特征在于，

所述减速机构的容纳空间与所述转矩限制器的容纳空间被隔开，在所述转矩限制器的容纳空间内未封入有润滑剂。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力发电设备，其特征在于，

所述转矩限制器的所述工作后转矩Y为所述工作开始转矩X的[100-5(n-1)]％以上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力发电设备，其特征在于，

所述第2制动装置具有：第1轴；第2轴，经由所述转矩限制器与该第1轴连结，

所述转矩限制器具有：第1部件，与所述第1轴一体旋转；第2部件，与所述第2轴一体旋转；按压部件，按压该第1部件和第2部件；调整机构，调整该按压部件的按压力。

6.一种风力发电设备，其具备：支柱；短舱，相对于该支柱回转；回转齿轮，设置于所述支柱；第1制动装置，不经由该回转齿轮而对所述短舱的回转进行制动；n台第2制动装置，其具有与所述回转齿轮啮合的回转小齿轮且通过对该回转小齿轮的旋转进行制动从而经由所述回转齿轮对所述短舱的回转进行制动，其中，n为2以上的整数，所述风力发电设备的特征在于，

所述n台第2制动装置具有在施加有规定值以上的转矩时开始打滑的转矩限制器，

在将欲使所述短舱回转的外力的假定最大值设为A、

将所述第1制动装置的制动力设为B、

将相当于所述规定值的各转矩限制器的工作开始转矩设为X1、X2、……、Xn、

将各转矩限制器工作之后传递的工作后转矩设为Y1、Y2、……、Yn、

将各工作开始转矩X1、X2、……、Xn中最小的工作开始转矩设为Xmin、

将各工作后转矩Y1、Y2、……、Yn中最大的工作后转矩设为Ymax时，

满足如下关系：

(A-B)-[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]＜Xmin。

7.一种用于风力发电设备的第2制动装置，所述风力发电设备具备：支柱；短舱，相对于该支柱回转；回转齿轮，设置于所述支柱；第1制动装置，不经由该回转齿轮而对所述短舱的回转进行制动，所述第2制动装置的特征在于，

所述第2制动装置具有与所述回转齿轮啮合的回转小齿轮，并且通过对该回转小齿轮的旋转进行制动从而经由所述回转齿轮对所述短舱的回转进行制动，

所述第2制动装置具有在施加有规定值以上的转矩时开始打滑的转矩限制器，

在n台第2制动装置搭载于所述风力发电设备的情况下，

在将欲使所述短舱回转的外力的假定最大值设为A、

将所述第1制动装置的制动力设为B、

将相当于所述规定值的转矩限制器的工作开始转矩设为X、

将该转矩限制器工作之后传递的工作后转矩设为Y时，

满足如下关系：

(A-B)-(n-1)Y＜X，

其中，n为2以上的整数。

8.一种用于风力发电设备的第2制动装置，所述风力发电设备具备：支柱；短舱，相对于该支柱回转；回转齿轮，设置于所述支柱；第1制动装置，不经由该回转齿轮而对所述短舱的回转进行制动，所述第2制动装置的特征在于，

所述第2制动装置具有与所述回转齿轮啮合的回转小齿轮，并且通过对该回转小齿轮的旋转进行制动从而经由所述回转齿轮对所述短舱的回转进行制动，

所述第2制动装置具有在施加有规定值以上的转矩时开始打滑的转矩限制器，

在n台第2制动装置搭载于所述风力发电设备的情况下，

在将欲使所述短舱回转的外力的假定最大值设为A、

将所述第1制动装置的制动力设为B、

将相当于所述规定值的各转矩限制器的工作开始转矩设为X1、X2、……、Xn、

将各转矩限制器工作之后传递的工作后转矩设为Y1、Y2、……、Yn、

将各工作开始转矩X1、X2、……、Xn中最小的工作开始转矩设为Xmin、

将各工作后转矩Y1、Y2、……、Yn中最大的工作后转矩设为Ymax时，

满足如下关系：

(A-B)-[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]＜Xmin，

其中，n为2以上的整数。