CN1846057B - 风力发电用风车 - Google Patents

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Abstract

一种风力发电用风车，可将设于机舱上的部件小型、轻量化，且容易维修。在构成机舱(3)的机舱基座(6)上设置主轴(11)、将主轴(11)的旋转增速并输出的增速机(12)、由增速机(12)的输出驱动的发电机(13)。主轴(11)形成为经由双列圆锥滚柱轴承(16)相对增速机(12)的输入轴(12a)前端进行连接的结构。将主轴11相对机舱基座(6)的壁部(W1)，在其间设有双列圆锥滚柱轴承(16)的状态下进行安装，主轴(11)构成为经由双列圆锥滚柱轴承(16)支承在壁部(W1)的结构。使主轴(11)形成外径(D1)比轴线方向的长度(L1)大的大致圆环状。

Description

风力发电用风车
技术领域
本发明涉及风力发电用风车。
背景技术
风力发电用风车在设于支柱上的机舱内设有风车旋转翼、经由主轴等将该风车旋转翼受到的风力输入的增速机、由增速机的输出驱动的发电机。这样的风力发电用风车记载于后述的专利文献1、2、3内。
例如，在专利文献1中记载有如下结构的风力发电用风车，将设有风车旋转翼的转子直接安装在增速机的行星齿轮架上，由增速机支承。
另外，专利文献2中记载有如下结构的风力发电用风车，将转子的轮毂直接安装在增速的行星保持架上，由增速机支承。
而且，在专利文献3中记载有如下结构的风力发电用风车，将转子装入增速机中，由增速机支承。另外，在该转子上直接安装有增速机的环状齿轮架及环状齿轮，转子本身构成增速机的一部分。
专利文献1：欧洲专利申请公开第0811764号说明书(第三栏及其图1)
专利文献2：国际公开第02/079644号文件(第四栏及其图2)
专利文献3：美国专利申请公开第2002/0049108号说明书(摘要及其附图)
但是，在这些现有的风力发电用风车中有如下这样的问题。即，由于为将风车旋转翼及转子支承在增速机上的结构，故增速机及支承增速机的增速机支承体要求有承受施加在转子上的负荷，例如径向负荷、推力负荷、弯曲负荷的强度。
增速机的大小不仅受其增速比的左右，也受到所要求的强度的左右。即，即使增速比相同，强度高的增速机也会相应地增大。因此，在记载于专利文献1、2、3中的风力发电用风车中，需要使用大型的增速机。
而且，由于这样大型的增速机重量也重，故施加在增速机单体、机舱以及支承机舱的支柱上的负荷也增大。因此，对这些部件也要求具有更高的强度，但此时这些部件大型化，重量也增大。
由于这样的原因，现有结构的风力发电用风车不仅制造成本高，而且增速机及机舱、支柱等各结构部件的搬运、安装操作也困难。
另外，由于使用这样大型的增速机从而机舱内的空间变窄，因此，机舱结构的自由度、及设置在机舱内的零件配置的自由度降低，在设计上耗费时间。
这样，在增速机上支承有转子的结构中，在为了进行维护而将增速机分解的情况下，需要暂时将转子从增速机拆下，降到地上，因此，维护操作繁杂。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而构成的，其目的在于提供一种风力发电用风车，可将设于机舱上的部件小型、轻量化，且维护容易。
为解决上述课题，本发明的风力发电用风车采用以下方案。
即，本发明第一方案的风力发电用风车，在设于支柱上的机舱内设有：安装有风车旋转翼的主轴、将该主轴的旋转增速并输出的增速机、由该增速机的输出来驱动的发电机，其特征在于，所述主轴与所述增速机的输入轴端连接，旋转扭矩从主轴传递到该输入轴端，所述主轴经由一个双列圆锥滚柱轴承支承在所述机舱的壁部上，该双列圆锥滚柱轴承设置在所述主轴的轴线方向的一端与所述机舱的壁部之间，并且与该主轴同轴设置，所述双列圆锥滚柱轴承构成为承受施加在支承的所述主轴上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷，所述主轴的轴线方向的一端经由所述双列圆锥滚柱轴承被支承在所述机舱的壁部，在所述主轴轴线方向的另一端设有旋翼头，该旋翼头与所述主轴一体地绕轴线旋转，所述主轴与所述增速机的所述输入轴经由连接器相连接。
在本发明的风力发电用风车中，由设于机舱上的一个双列圆锥滚柱轴承支承主轴。双列圆锥滚柱轴承为单体，可承受施加在支承的轴上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷。即，施加在主轴上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷全部由该一个双列圆锥滚柱轴承承受。
这样，在本发明的风力发电用风车中，由于由一个双列圆锥滚柱轴承支承主轴，故主轴的支承结构紧凑。
另外，由于这样施加在主轴上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷由双列圆锥滚柱轴承承受，故增速机要求的强度减小。
增速机的大小不仅受其增速比的左右，也受到所要求的强度的左右。在本发明的风力发电用风车中，由于增速机要求的强度减小，故作为增速机，可使用比在现有的风力发电用风车中使用的结构小型、轻量的结构。
另外，由于主轴与增速机的输入轴连接，可将主轴与增速机分离，故在进行增速机的维护时，可将增速机与主轴分离，仅维护增速机。同样，在进行主轴的维护时，可将主轴与增速机分离，仅维护主轴。
本发明第二方案的风力发电用风车，在设于支柱上的机舱内设有：安装有风车旋转翼的主轴、将该主轴的旋转增速并输出的增速机、由该增速机的输出来驱动的发电机，其特征在于，所述主轴与所述增速机的输入轴端连接，旋转扭矩从主轴传递到该输入轴端，所述主轴经由一个三列滚柱轴承而支承在所述机舱的壁部上，所述三列滚柱轴承具有承受径向负荷的滚柱列和一对承受推力负荷的滚柱列，设置在所述主轴的轴线方向的一端与所述机舱的壁部之间，并且与该主轴同轴设置，所述三列滚柱轴承构成为承受施加在支承的所述主轴上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷，所述主轴的轴线方向的一端经由所述三列滚柱轴承被支承在所述机舱的壁部，在所述主轴轴线方向的另一端设有旋翼头，该旋翼头与所述主轴一体地绕轴线旋转，所述主轴与所述增速机的所述输入轴经由连接器相连接。
这样，在本发明的风力发电用风车中，由于由具有承受径向负荷的滚柱列和一对承受推力负荷的滚柱列的一个三列滚柱轴承支承主轴，故主轴的支承结构紧凑。
另外，由于这样施加在主轴上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷由各滚柱轴承列承受，故增速机及增速机支承体要求的强度减小。
增速机的大小不仅受其增速比的左右，也受到所要求的强度的左右.在本发明的风力发电用风车中，由于增速机要求的强度减小，故作为增速机，可使用比在现有的风力发电用风车中使用的结构小型、轻量的结构.
另外，由于主轴与增速机的输入轴连接，可将主轴和增速机分离，故在进行增速机的维护时，可将增速机与主轴分离，仅对增速机进行维护。同样，在进行主轴的维护时，可将主轴与增速机分离，仅对主轴进行维护。
本发明第三方案的风力发电用风车，在第一或第二方案的基础上，所述主轴构成为外径比轴线方向长度大的圆环状或圆盘状。
这样构成的风力发电用风车将外径设定得比轴线方向长度大(将外径与轴线方向长度之比设定得较大)。即，相比于现有的主轴，其轴线方向长度缩短。但是，确保了在主轴上设置双列圆锥滚柱轴承的空间。
由此，抑制主轴的轴线方向长度，抑制主轴的重量。
另外，由于在风车旋转翼受风时，施加在主轴上的弯曲扭矩减小，故主轴及主轴支承结构要求的强度减小。
这样，由于主轴及主轴的支承结构要求的强度减小，故可将主轴及主轴的支承结构进一步小型化。
本发明第四方案的风力发电用风车，在第一或第二方案的基础上，所述主轴和所述增速机的输入轴经由连接器连接，本发明第五方案的风力发电用风车，在第三方案的基础上，所述主轴和所述增速机的输入轴经由连接器连接。
在这样构成的风力发电用风车中，由于主轴和增速机的输入轴经由连接器连接，故不需要主轴和输入轴的对准调节等要求熟练度的调整操作，组装及维护容易。
另外，由于也由连接器防止从主轴向增速机传递径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷，故增速机所要求的强度更小。
在此，在本发明中，连接器除了使用齿轮连接器、盘式连接器、套筒的连接结构、销的连接结构以外，还可以使用任意连接器。
在本发明的风力发电用风车中，由于可将主轴的支承结构、增速机这样的设于机舱上的部件小型、轻量化，故可将机舱小型、轻量化。由于可将机舱及设于机舱上的部件小型、轻量化，故机舱及各部件的搬运，安装容易。另外，施加在支承这些部件的支柱上的负担也减少，也可以将支柱的结构简化。
另外，由于支柱和增速机结构性地分离，故可对它们独立地进行维护，提高维护性。
附图说明
图1是表示本发明第一实施例的风力发电用风车的侧剖面图；
图2是表示本发明第一实施例的风力发电用风车的机舱内的结构的侧剖面图；
图3是图2的局部放大图；
图4是表示本发明第二实施例的风力发电用风车的结构的侧剖面图；
图5是表示第二实施例的风力发电用风车的其它结构例的侧剖面图；
图6是表示第二实施例的风力发电用风车的其它结构例的侧剖面图；
图7是表示第二实施例的风力发电用风车的其它结构例的侧剖面图；
图8是表示本发明的风力发电用风车的一变形例的侧剖面图；
图9是表示本发明的风力发电用风车的一变形例的侧剖面图；
图10是表示本发明的风力发电用风车的一变形例的侧剖面图；
图11是表示本发明的风力发电用风车的一变形例的侧剖面图；
图12是表示本发明第三实施例的风力发电用风车的侧剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。
第一实施例
下面，参照图1～图3对本发明的第一实施例进行说明。
如图1所示，本实施例的风力发电用风车1具有：支柱2，其竖立设置在基座B上；机舱3，其设于支柱2的上端；旋翼头4，其设于机舱3上，可绕大致水平的轴线旋转。
在旋翼头4上，绕其旋转轴线放射状地安装有多个风车旋转翼5。由此，从旋翼头4的旋转轴线方向吹抵到风车旋转翼5的风力变换成使旋翼头4绕旋转轴线旋转的动力。
支柱2构成为将例如多个单元上下连接的结构。机舱3设置在构成支柱2的单元中的设于最上部的单元上。
机舱3具有安装于支柱2上端的机舱基座6(参照图2)、和从上方覆盖该机舱基座6的罩7(参照图1)。
在此，机舱基座6相对支柱2可在水平面上旋转地设置，机舱3可通过由未图示的驱动装置驱动机舱基座6而改变在水平面上的方向。
如图2所示，机舱基座6具有大致水平地安装于支柱2上端的底板部6a和从上方覆盖底板部6a的壳体6b。
壳体6b具有从与底板部6a连接的连接部向上方立起的壁部W1和将该壁部与底板部6a的周边部相互之间连接的拱顶部W2。
另外，在壁部W1上形成有第一开口部H1，在拱顶部W2上，在与第一开口部H1相对的位置上设有第二开口部H2。而且，通过这些第一、第二开口部H1、H2，将设于机舱基座6内外的部件相互连接。
如图2所示，在机舱基座6上设有主轴11、将主轴11的旋转增速并输出的增速机12以及由增速机12的输出驱动的发电机13。
增速机12设于机舱基座6内，发电机13配置于机舱基座6外的与拱顶部W2的第二开口部H2相对的位置。这些增速机12及发电机13分别由未图示的撑杆等固定在机舱基座6上。
增速机12中，输入轴12a通过第一开口部H1相对主轴11进行连接，并且限制输入轴12a相对主轴11绕轴线的相对旋转，将从主轴11输入到输入轴12a上的旋转增速到适于发电机13发电的旋转速度，并输出到输出轴12b上。
本实施例的增速机12进行一级或多级的增速，例如，在输入轴12a和输出轴12b之间分别一级或多级串联设置使用有行星齿轮装置的行星段和使用有正齿轮的平行段。而且，通过这些行星段、平行段分别将输入到输入轴12a的旋转增速，将其作为最终适合的旋转速度而输出到输出轴12b上。
另外，发电机13的发电机轴(未图示)通过第二开口部H2相对增速机12的输出轴12b进行连接，并且限制该发电机轴相对输出轴12b绕轴线的相对旋转，通过使输出轴12b旋转，驱动发电机13而进行发电.
在此，发电机13可使用感应型、绕线型、二次电阻控制绕线感应型(下面称作RCC、转子流控制型)、二次励磁控制绕线感应型(下面称作D.F、静止谢尔比斯式)、同步型、永久磁铁方式、感应多极式等任意方式的发电机13。
主轴11配置于机舱基座6外的与壁部W1的第一开口部H1相对的位置上。主轴11将其轴线方向的一端朝向第一开口部H1设置，在主轴11与壁部W1之间设有双列圆锥滚柱轴承16。主轴11相对增速机12的输入轴12a前端，经由双列圆锥滚柱轴承16而进行连接。
另外，在主轴11轴线方向的另一端设有旋翼头4，限制其相对于主轴11绕旋转轴线相对旋转。由此，旋翼头4和主轴11一体地绕轴线旋转。
双列圆锥滚柱轴承16在主轴11轴线方向的一端和壁部W1之间与主轴11同轴设置，可绕其轴线旋转地支承主轴11。即，主轴11经由双列圆锥滚柱轴承16而支承于壁部W1上。
另外，在双列圆锥滚柱轴承16和增速机12的输入轴12a之间设有连接器17(参照图3)。即，主轴11经由双列圆锥滚柱轴承16及连接器17而相对输入轴12a连接。在此，在本实施例中，连接器17使用齿轮连接器。
下面，参照图2及图3详细说明主轴11的结构、主轴11的支承结构以及主轴11与增速机12的连接结构。
如图2所示，主轴11为短轴，具体地说，形成为外径D1比轴线方向长度L1大的大致圆环状(也可以为大致圆盘状)。另外，在主轴11的轴线方向端部，在安装旋翼头4的一端设有第一凸缘11a。通过止动螺栓等将旋翼头4安装在该第一凸缘11a上。
另外，在主轴11轴线方向的另一端设有第二凸缘11b。在该第二凸缘11b上由止动螺栓等连接有双列圆锥滚柱轴承16。
参照图2及图3，双列圆锥滚柱轴承16具有相对壁部W1由止动螺栓等连接的轮箍16a和同轴地设于轮箍16a的径向内侧并且由止动螺栓等连接主轴11的内圈16b。
如图3所示，在这些轮箍16a、内圈16b之间，沿周向设有多个转动体。转动体使用圆锥滚柱R。下面，在双列圆锥滚柱轴承16中，将在轴线方向的同一位置沿周向配置的圆锥滚柱统称为圆锥滚柱列。该圆锥滚柱R的列沿轴线方向配置多列(在本实施例中表示将圆锥滚柱R列设为两列的例子)。
说明更具体的结构，在轮箍16a的内周面，相对轴线倾斜的轮箍倾斜面C1遍布全周设置。该轮箍倾斜面C1沿轴线方向设有两个，各轮箍倾斜面C1分别相对轴线的倾斜方向为相反向。
在本实施例中，主轴11侧的轮箍倾斜面C1构成主轴11侧位于径向外侧，增速机12侧位于径向内侧的倾斜面。另外，增速机12侧的轮箍倾斜面C1构成为主轴11侧位于径向内侧，增速机12侧位于径向外侧的倾斜面。即，轮箍16a的内周面剖面看形成山形。
另外，在内圈16b的外周面，在与各轮箍倾斜面C1相对的位置上分别设有内圈倾斜面C2。各内圈倾斜面C2的倾斜方向为与相对的轮箍倾斜面C1的倾斜方向相同的方向，相对于各内圈倾斜面C2轴线的倾斜角度被设定为比相对的轮箍倾斜面C1稍缓。
在本实施例中，主轴11侧的内圈倾斜面C2构成为主轴11侧位于径向外侧，增速机12侧位于径向内侧的倾斜面。另外，增速机12侧的内圈倾斜面C2构成为主轴11侧位于径向内侧，增速机12侧位于径向外侧的倾斜面。即，内圈16b的外周面剖面看形成谷形。
圆锥滚柱R在这些轮箍倾斜面C1和内圈倾斜面C2的各对之间分别沿周向设有多个，这些圆锥滚柱R的列配置为设于主轴11侧的列和设于增速机12侧的列共计两列。
各列的圆锥滚柱R相对双列圆锥滚柱轴承16的轴线，使轴线向与相对的轮箍倾斜面C1、内轮倾斜面C2同一方向倾斜。
具体地说，各列的圆锥滚柱R分别如下设置，使小径侧位于径向内侧，使大径侧位于径向外侧。而且，在主轴11侧的圆锥滚柱R的列中，圆锥滚柱R使大径侧朝向主轴11侧，使小径侧朝向增速机12侧设置。另外，在增速机12侧的圆锥滚柱R的列中，圆锥滚柱R使大径侧朝向增速机12侧，使小径侧朝向主轴11侧设置。
如图2及图3所示，上述连接器17由双列圆锥滚柱轴承16的内圈16b、与输入轴12a大致同轴地设于双列圆锥滚柱轴承16和输入轴12a之间的大致圆筒形状的内筒18以及输入轴12a构成。在此，输入轴12a的前端部形成圆筒状，在其内部插入有内筒18的轴线方向的一端。而且，通过使增速机12向发电机13侧移动，从输入轴12a引出内筒18，可将输入轴12a与内筒18的卡合解除。
如图3所示，在内圈16b的内周面设有第一内齿轮21，在内筒18内，在与内圈16b的内周面相对的区域设有与第一内齿轮21啮合的第一外齿轮22。
在内筒18内，在插入有输入轴12a的区域设有第二外齿轮23，在输入轴12a的前端部内面设有与第二外齿轮23啮合的第二内齿轮24。
第二内齿轮24的直径比第一内齿轮21小，由此，在内圈16b与输入轴12a之间进行扭矩传递。
下面对这样构成的风力发电用风车1的动作进行说明。
在风力发电用风车1中，从旋翼头4的旋转轴线方向吹抵到风车旋转翼5的风力被变换为使旋翼头4绕旋转轴线旋转的动力。
该旋翼头4的旋转传递到主轴11上，从主轴11通过双列圆锥滚柱轴承16的内圈16b、连接器17的内筒18，传递到增速机12的输入轴12a上。而且，该旋转由增速机12增速，通过输出轴12b输入发电机13，进行发电机13的发电。
在此，至少在进行发电期间，适当地使机舱3在水平面上旋转，使旋翼头4迎风，以使风力有效地作用在风车旋转翼4上。
这样，当风吹抵到风车旋转翼5上时，在主轴11上除了旋转扭矩之外，还施加径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷。
但是，在本实施例的风力发电用风车1中，这样施加在主轴11上的负荷由支承主轴11的双列圆锥滚柱轴承16承受，旋转扭矩以外的负荷几乎不传递到增速机12的输入轴12a上。
下面，对双列圆锥滚柱轴承16的作用具体说明。
在双列圆锥滚柱轴承16上，在内圈16b的径向外侧设有圆锥滚柱R的列。在该圆锥滚柱R的列的更径向外侧设有轮箍16a，该轮箍16a支承于机舱基座6的壁部W1上。
即，由于内圈16b由壁部W1进行径向的支承，故即使在主轴11上施加径向负荷，也可以将主轴11向径向的位移抑制在最小限度.这样，即使对主轴11施加径向负荷，也可以由双列圆锥滚柱轴承16承受该径向负荷，因此，径向负荷几乎不传递到增速机12的输入轴12a上.
而且，在双列圆锥滚柱轴承16上，圆锥滚柱R的列沿轴线方向设有两列。即，内圈16b在轴线方向的两个位置被支承，因此，即使对主轴11施加弯曲负荷，也可以将主轴11的倾斜抑制在最小限。这样，即使对主轴11施加弯曲负荷，也可以由双列圆锥滚柱轴承16承受该弯曲负荷，因此，弯曲负荷几乎不传递到增速机12的输入轴12a上。
另一方面，在双列圆锥滚柱轴承16中，在轮箍16a的内周面上，相对轴线倾斜的轮箍倾斜面C1沿轴线方向设有两个，在内圈16b上，与各轮箍倾斜面C1相对而设有内圈倾斜面C2。
而且，这些轮箍倾斜面C1和内轮倾斜面C2的对，其分别相对轴线的倾斜方向为相反方向。
因此，在主轴11上施加了推力负荷的情况下，即使施加推力负荷的朝向为轴线方向的任意方向，也可以由这些轮箍倾斜面C1和内圈倾斜面C2的对中任一对使内圈倾斜面C2超过圆锥滚柱R地被轮箍倾斜面C1承受。
即，内圈16b也由轮箍16a及圆锥滚柱R从轴线方向支承，即使对主轴11施加推力负荷，也可以由双列圆锥滚柱轴承16承受该推力负荷，因此，推力负荷几乎不传递到增速机12的输入轴12a上。
这样，在本实施例的风力发电用风车1中，由于由一个双列圆锥滚柱轴承16支承主轴11，故主轴11的支承机构紧凑。
这样，由于由双列圆锥滚柱轴承16承受施加在主轴11上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷，故增速机12及增速机支承体所要求的强度减小。
这样，由于增速机12要求的强度减小，故作为增速机12，与用于现有的风力发电用风车上的增速机相比，可使用更小型、轻量的装置。
另外，主轴11构成为外径D1比轴线方向的长度L1大的圆环状。即，将主轴11的长度L(轴线方向的尺寸)设定成比现有的主轴短。
由此，由于主轴11的重量被抑制，且风车旋转翼5受风时施加在主轴11上的弯曲扭矩减小，故主轴11及主轴11的支承结构要求的强度减小。
这样，由于主轴11及主轴11的支承结构要求的强度减小，故可将主轴11及主轴11的支承结构进一步小型化。
这样，在本实施例的风力发电用风车1中，由于可将主轴11的支承结构、增速机12、增速机的支承体这样的设于机舱3上的部件小型、轻量化，故可使机舱3小型、轻量。由于这样可使机舱3及设于机舱3上的部件小型、轻量，故机舱3及各部件的搬运、安装变得容易。另外，还可以减少施加在支承这些部件的支柱2上的负担，且也可以将支柱2的结构简化。
另外，风力发电用风车1将主轴11与增速机12结构性地分离。因此，可将主轴11和增速机12分别独立地维护，提高维护性。
例如，在进行增速机12的维护时，将增速机12与主轴11分离，可不从机舱3取下主轴11，而仅对增速机12进行维护.另外，在进行主轴11的维护时，将主轴11与增速机12分离，可仅对主轴11进行维护.
另外，由于主轴11和增速机12的输入轴12a经由连接器17连接，故不需要主轴11和输入轴12a的对准调整等要求熟练度的调整操作，且组装及维护变得容易。
而且，由于也可以由连接器17防止从主轴11向增速机12传递径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷，故增速机12及增速机支承体所要求的强度进一步减小。
另外，在本实施例中，主轴11和增速机12经由作为齿轮连接器的连接器17连接。而且，通过将增速机12向从主轴11离开的方向拉出，而使连接器17分离，可容易地将主轴11与增速机12分离。这样，在本实施例的风力发电用风车1中，由于可容易地将主轴11与增速机12分离，故维护性高。
在此，在本实施例中，作为连接器示例了使用齿轮连接器的例子，但不限于此，除盘式连接器、套筒的连接结构、销的连接结构之外，还可使用其他任意的连接器。
第二实施例
其次，参照图4对本发明的第二实施例进行说明。
如图4所示，本实施例的风力发电用风车31在第一实施例所示的风力发电用风车1的基础上改变了一部分结构。
下面，在风力发电用风车31中，与风力发电用风车1同一或同样的结构使用相同的符号表示，对于已说明的结构省略详细的说明。
本实施例的风力发电用风车31主要的特征是在风力发电用风车1的基础上改变了主轴的形状、主轴的支承结构以及增速机的结构。
在风力发电用风车31中，作为连接旋翼头4的主轴，使用短轴的主轴32，具体地说，使用外径D2比轴线方向长度L2大的大致圆盘状的主轴32(也可以为大致圆盘状)。
另外，旋翼头4和主轴32例如由止动螺栓等任意连接结构连接。
主轴32的外周被双列圆锥支承16的内圈16b支承，经由双列圆锥轴承16支承在机舱基座6上。
另外，在主轴32的径向内侧，经由连接器33连接有增速机34的输入轴34a。输入轴34a相对主轴32同轴地进行连接，并且限制其相对于主轴32绕轴线相对旋转。
连接器33例如使用由设于主轴32内周面的内齿轮和设于输入轴34a外周面并且与内齿轮啮合的外齿轮构成的齿轮连接器。在此，连接器33不限于齿轮连接器，除盘式连接器、套筒的连接结构、销的连接结构之外，还可使用其他任意的连接器。
增速机34将从主轴32输入到输入轴34a上的旋转增速到适当的旋转速度，并向输出轴34b输出，输入轴端及输出轴端以外的部分被收纳在箱体34c内。
在输入轴34a和输出轴34b之间设有使用行星齿轮装置的行星段36和使用与行星段36串联连接的平齿轮的平行段37，在各段进行增速。在本实施例中，增速机34具有两级，行星段36为一级，平行段37为二级，将从输入轴34a输入的旋转由三阶段的增速增速到适当的旋转速度。
行星段36设于输入轴34a和平行段37a之间，是所谓的行星方式。具体地说，具有：太阳齿轮41，其设于平行段37的输入轴37a上；环状的内齿轮42，其与太阳齿轮41同轴，且与轴线方向的位置同一地设置；一对行星齿轮43、44，其设于太阳齿轮41和内齿轮42之间，与它们啮合。
内齿轮42由未图示的撑杆等固定地设于箱体34c内，限制其相对于箱体34c绕轴线相对旋转。
一对行星齿轮43、44夹着太阳齿轮42设于相反侧，各行星齿轮43、44的支承轴43a、44a分别支承于输入轴34a上。
输入轴34a与主轴32同轴设置，具有：圆盘部46(也可以为圆环部)，其插入主轴32的径向内侧；轴承部47，其从圆盘部46向行星齿轮43、44侧突出设置，容许行星齿轮43、44的支承轴43a、44a绕轴线旋转，并且进行支承。
在这样构成的风力发电用风车31中，当由风力使主轴32绕轴线旋转驱动时，通过连接器33而与主轴32连接的增速机34的输入轴34a也与主轴32成为一体，并绕轴线旋转。
这样，保持于输入轴34a的轴承部47上的行星齿轮43、44绕输入轴34a的轴线旋转(公转)。
行星齿轮43、44与固定设置的内齿轮42啮合，通过将其绕输入轴34a的轴线旋转驱动，而分别绕支承轴43a、44a旋转(自转)。
这样，由于行星齿轮43、44分别自转，从而与行星齿轮43、44啮合的太阳齿轮41与平行段37的输入轴37a一起绕轴线旋转驱动。
这样，行星段36将主轴32的旋转一级增速并向平行段37传递。平行段37将输入到输入轴37a的旋转进一步二级增速，并且向输出轴34b输出。而且，输出轴34b的旋转被输入发电机13，供发电机13进行发电。
在这样构成的风力发电用风车31中，也可以采用与增速机34结构不同的其它增速机。
下面，参照图5～图7对本实施例的风力发电用风车的增速机的其它构成例进行说明。
图5所示的增速机51(第一例)在图4所示的增速机34的基础上使用所谓的星式行星段52来代替行星段36。具体地说，行星段52在行星段36的基础上，代替在输入轴34a上支承行星齿轮43、44的支承轴43a、44a的结构，而形成为由与箱体34c(图5中未图示)连接的撑杆53支承的结构。
在此，支承轴43a、44a限制绕太阳齿轮41的旋转(公转)而被支承，行星齿轮43、44分别可自转地被支承。
另外，在行星段52上，使用输入轴51a代替输入轴34a和内齿轮42。输入轴51a具有同轴插入主轴32的径向内侧的圆柱部56(也可以为圆筒部)和设于圆柱部56的太阳齿轮41侧并且与行星齿轮43、44啮合的内齿轮57。
在此，圆柱部56也相对主轴32经由连接器33进行连接。
在这样构成的增速机51中，当主轴32由于风力而绕轴线旋转驱动时，通过连接器33而与主轴32连接的增速机51的输入轴51a也与主轴32一体绕轴线旋转。
这样，与输入轴51a的内齿轮57啮合的行星齿轮43、44分别自转。
这样，由于行星齿轮43、44分别自转，与行星齿轮43、44啮合的太阳齿轮41与平行段37的输入轴37a一起绕轴线旋转驱动。
这样，在行星段52中，将主轴32的旋转一级增速并向平行段37传递。
图6所示的增速机61(第二例)在图4所示的增速机34的基础上使用所谓的复合行星式的行星段62来代替行星段36。具体地说，在行星段62中，在行星段36的基础上，将与内齿轮42啮合的太阳齿轮41比内齿轮42更向平行段37侧错开设置。而且，代替行星齿轮43、44，设有与太阳齿轮41啮合的第一行星齿轮63、64和配置于这些第一行星齿轮63、64的输入轴34a侧并且分别与内齿轮42啮合的第二行星齿轮66、67。
第一行星齿轮63和第二行星齿轮66由支承于输入轴34a上的支承轴68同轴地支承，并且限制其绕轴线相对旋转。同样，第一行星齿轮64和第二行星齿轮67由支承于输入轴34a上的支承轴69同轴地支承，并且限制其绕轴线相对旋转。
在此，第一行星齿轮63和第二行星齿轮66可与支承轴68一起绕轴线旋转。同样地，第一行星齿轮64和第二行星齿轮67可与支承轴69一起绕轴线旋转。
在该增速机61中，当输入轴34a旋转时，保持于输入轴34a上的第二行星齿轮66、67公转。第二行星齿轮66、67由于与内齿轮42啮合，故通过这样地进行公转而与支承轴68、69一起自转。
这样，当第二行星齿轮66、67自转时，经由这些第二行星齿轮66、67和支承轴68、69连接的第一行星齿轮63、64也自转。由此，与这些第一行星齿轮63、64啮合的太阳齿轮41被旋转驱动，将旋转向后段的平行段37输入。
在该增速机61中，由于太阳齿轮41及第一行星齿轮63、64比内齿轮42靠平行段37侧，故不必使这些齿轮组的尺寸在内齿轮42的内径以内。
即，在该增速机61中，可使第一行星齿轮63、64的直径比第二行星齿轮66、67的直径大，可在这些第一、第二行星齿轮之间进行一级增速。
由此，在该增速机61中，与图4所示的增速机34相比，可进一步提高增速比。
图7所示的增速机71(第三例)在图5所示的增速机51的基础上使用所谓的复合行星式的行星段72来代替行星段52。具体地说，在行星段72中，在行星段52的基础上将与内齿轮42啮合的太阳齿轮41向比内齿轮42靠平行段37侧错开设置。而且，代替行星齿轮43、44，设有与太阳齿轮41啮合的第一行星齿轮73、74和配置于这些第一行星齿轮73、74的输入轴34a侧并且分别与内齿轮42啮合的第二行星齿轮76、77。
第一行星齿轮73和第二行星齿轮76设置在经由撑杆80而支承在未图示的箱体上的支承轴78上，这些第一行星齿轮73和第二行星齿轮76由支承轴78同轴地支承，并且限制其绕轴线相对旋转。同样，第一行星齿轮74和第二行星齿轮77设置在经由撑杆80而支承于箱体上的支承轴79上，这些第一行星齿轮74和第二行星齿轮77由支承轴79同轴地支承，并且限制其绕轴线相对旋转。
在此，第一行星齿轮73和第二行星齿轮76可与支承轴78一起绕轴线旋转。同样，第一行星齿轮74和第二行星齿轮77可与支承轴79一起绕轴线旋转。
在该增速机71中，当输入轴51a旋转时，与输入轴51a的内齿轮57啮合的第二行星齿轮76、77分别自转。
这样，当第二行星齿轮76、77自转时，经由支承轴78、79与第二行星齿轮76、77连接的第一行星齿轮73、74也自转。由此，与第一行星齿轮73、74啮合的太阳齿轮41被旋转驱动，将旋转向后段的平行段37输入。
在该增速机71中，由于太阳齿轮41及第一行星齿轮73、74比内齿轮42靠平行段37侧，故不必使这些齿轮组的尺寸在内齿轮42的内径以内.
因此，可使第一行星齿轮73、74的直径比第二行星齿轮76、77的直径大，可在这些第一、第二行星齿轮之间进行一级增速。
由此，在该增速机71中，与图5所示的增速机51相比，可进一步提高增速比。
另外，上述的增速机51、61、71的结构也可以适用于第一实施例所示的风力发电用风车1的增速机12。
在此，在上述各实施例中，也可以使用多极发电机作为发电机13。
多极发电机是即使发电机13的发电机轴的转速低，也可以产生足够的电力的发电机。即，由于即使增速机的增速比小也没问题，故作为增速机，可使用仅进行一级增速的增速机。
例如，如图8所示，可使用仅由上述行星段36构成的增速机81作为增速机，或如图9所示，可使用仅由上述行星段52构成的增速机82作为增速机。
另外，发电机若其级数多，则稳定，并且可降低可发电的发电机轴的转速的下限，因此，优选使用大于或等于八级的发电机。
图8和图9是将增速机架及发电机的固定件直接装在机舱基座6内的模式图，但也可以将增速机81、82的箱体及发电机13的箱体装入机舱基座6内。
这样，仅进行一级增速的增速机与现有的进行多级增速的增速机相比，非常小型且轻量。另外，这样的增速机由于齿轮的使用数量少，故可靠性高，且大幅节省维护时间。另外，由于增速机产生的噪音小，故很难给周围的环境造成不良影响。
在此，同步型发电机由于将产生的电力全部输入电力变换装置，需要调整为适当的输出，故需要在机舱3上设置较大型的电力变换装置。与此相对，感应型发电机(例如doubly-fed式或转子流控制式)由于仅将次级侧的输出向变换器输入而进行变换，故只要仅在机舱3上设置小型的变换器即可。因此，通过使用感应型发电机，与使用同步型发电机的情况相比，可有效地利用机舱3上的空间。
另外，在上述各实施例中示例了将主轴和旋翼头作为分开部件的例子，但不限于此，例如图10所示，也可以为将主轴11和旋翼头4一体化的接合体86。这样的接合体86例如通过铸造来制造。
在该结构中，由于不需要旋翼头和主轴的组装操作，故可降低组装风力发电用风车的工序数。另外，由于不必在主轴上设置用于安装的凸缘，故与将主轴和旋翼头形成为分开部件的情况相比，可谋求轻量化。
另外，在上述各实施例中示例了使用齿轮连接器作为主轴和增速机的输入轴的连接结构的例子，但不限于此，例如也可以使用图11所示的连接结构。
图11所示的连接结构在第一实施例的基础上，没有设于内筒18上的第二外齿轮23及设于输入轴12上的第二内齿轮24，取而代之的是，在设有第二外齿轮23的区域的外周面，由螺栓或油压将锥状环87沿轴向插入的结构，该锥状环87越向输入轴12a侧外径越小，剖面看构成为楔形。
在该连接结构，设于内筒18外周面的锥状环87被用力地插入输入轴12a的内面，由于面压而在锥状环87和输入轴12a之间产生大的摩擦力。而且，通过该摩擦力将从主轴11传递到内筒18上的旋转经由锥状环87向输入轴12a传递。
第三实施例
其次，使用图12对本发明的第三实施例进行说明。
如图12所示，本实施例的风力发电用风车91是改变了第一实施例所示的风力发电用风车1的一部分的风车。
下面，在风力发电用风车91中，与风力发电用风车1同一或同样的结构使用相同的符号表示，对于已说明的结构省略详细的说明。
本实施例的风力发电用风车91的主要特征是，在上述的风力发电用风车1的基础上改变了主轴的支承结构。
具体地说，在风力发电用风车91中，作为支承主轴11的支承结构，采用有如下的结构，即，代替双列圆锥滚柱轴承16，经由具有承受径向负荷的滚柱列和承受推力负荷的一对滚柱列的一个三列滚柱轴承92而支承在机舱3上。
三列滚柱轴承92设于主轴11的轴线方向的一端和壁部W1之间，具有与主轴11同一的轴线，支承主轴11，可绕其轴线旋转。即，主轴11经由三列滚柱轴承92支承于壁部W1上。
三列滚柱轴承92具有：轮箍92a，其由止动螺栓等相对壁部W1进行连接；内圈92b，其以同一轴线设于轮箍92a的径向内侧，由止动螺栓等相对主轴11进行固定。
在这些轮箍92a、内圈92b之间沿周向设有多个转动体。转动体使用圆筒滚柱Rc。下面，在三列滚柱轴承92中，将在轴线方向同一位置沿周向配置的圆筒滚柱总称为滚柱列。该滚柱列沿轴线方向配置有三列。
在进一步对具体的结构进行说明时，在轮箍92a的内周面，在整周上形成有沿径向延伸的剖面看为矩形的的第一槽93。另外，在第一槽93的底面，在整周上形成有宽度比第一槽93窄的沿径向延伸的剖面看为矩形的第二槽94。
第一槽93的侧壁93a构成与轮箍92a的轴线同轴且与轴线大致正交的平面。另外，第二槽94的底面94a构成与轮箍92a的轴线同轴的圆筒面。
另外，在内轮92b的外周面，在与第一槽93a相对的区域，在整周上形成有沿周向延伸的剖面看为矩形的突状部95。该突状部95位于在轮箍92a上形成的第一槽93a内。
该突状部95的侧壁95a构成与轴线大致正交的平面，外周面95b构成与轴线同轴的圆筒面。
即，第一槽93的侧壁93a和突状部95的侧壁95a构成相互平行的平面，第二槽94的底面94a和突状部95的外周面95b构成相互平行的圆筒面。
在这些侧壁93a和侧壁95a之间设有多个圆筒滚柱Rc，使轴线形成为以三列滚柱轴承92的轴线为中心的放射状。将形成这些圆筒滚柱Rc的滚柱列设为第一滚柱列R1。
另外，在底面94a和外周面95b之间设有多个圆筒滚柱Rc，使轴线与三列滚柱轴承92的轴线大致平行。将这些圆筒滚柱Rc的列设为第二滚柱列R2。
在采用该结构的风力发电用风车91中，施加在主轴11上的负荷经由支承主轴11的三列滚柱轴承92而被壁部W1承受，旋转扭矩以外的负荷几乎不向增速机12的输入轴12a传递。
下面，具体地说明三列滚柱轴承92的作用。
安装有主轴11的内圈92b的突状部95轴线方向的两侧经由第一滚柱列R1支承在轮箍92a上.因此，当对主轴11施加推力负荷时，在容许内圈92b相对于轮箍92a相对旋转的状态下，由轮箍92a承受推力负荷.
另外，将该第一滚柱列R1分别设于突状部95的两侧，突状部95从轴线方向的两侧支承在轮箍92a上，因此，即使对主轴11施加弯曲负荷，也可以容许内圈92b相对于轮箍92a相对旋转，由轮箍92a承受弯曲负荷。
另外，在设于内圈92b的突状部95的外周面95b和设于轮箍92a的第二槽94的底面94a之间设有第二滚柱列R2。
内圈92b经由该第二滚柱列R2从外周支承在轮箍92a上。因此，当对主轴11施加径向负荷时，在容许内圈92b相对于轮箍92a相对旋转的状态下，由轮箍92a承受径向负荷。
轮箍92a安装于机舱3的壁部W1上，从主轴11传递到内轮92b上的推力负荷、弯曲负荷以及径向负荷经由三列滚柱轴承92由壁部W1承受。
这样，在本实施例的风力发电用风车91中，由于由一个三列滚柱轴承92支承主轴11，故主轴11的支承结构紧凑。
这样，由于施加在主轴11上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷由三列滚柱轴承92承受，故增速机12及增速机支承体所要求的强度减小。
这样，由于增速机12所要求的强度减小，故作为增速机，可使用比用于现有的风力发电用风车中使用的增速机小型、轻量的增速机。
另外，在本实施例的风力发电用风车91中也可以使用第二实施例的风力发电用风车的结构、及第一、第二实施例的风力发电用风车的变形例的结构。

Claims (3)

1.一种风力发电用风车，在设于支柱上的机舱内设有：安装有风车旋转翼的主轴、将该主轴的旋转增速并输出的增速机、由该增速机的输出驱动的发电机，其特征在于，所述主轴与所述增速机的输入轴端连接，旋转扭矩从主轴传递到该输入轴端，所述主轴经由一个双列圆锥滚柱轴承支承在所述机舱的壁部上，该双列圆锥滚柱轴承设置在所述主轴的轴线方向的一端与所述机舱的壁部之间，并且与该主轴同轴设置，
所述双列圆锥滚柱轴承构成为承受施加在支承的所述主轴上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷，
所述主轴的轴线方向的一端经由所述双列圆锥滚柱轴承被支承在所述机舱的壁部，
在所述主轴轴线方向的另一端设有旋翼头，该旋翼头与所述主轴一体地绕轴线旋转，
所述主轴与所述增速机的所述输入轴经由连接器相连接。
2.一种风力发电用风车，在设于支柱上的机舱内设有：安装有风车旋转翼的主轴、将该主轴的旋转增速并输出的增速机、由该增速机的输出驱动的发电机，其特征在于，所述主轴与所述增速机的输入轴端连接，旋转扭矩从主轴传递到该输入轴端，所述主轴经由一个三列滚柱轴承支承在所述机舱的壁部上，该三列滚柱轴承具有承受径向负荷的滚柱列和一对承受推力负荷的滚柱列，设置在所述主轴的轴线方向的一端与所述机舱的壁部之间，并且与该主轴同轴设置，
所述三列滚柱轴承构成为承受施加在支承的所述主轴上的径向负荷、推力负荷以及弯曲负荷，
所述主轴的轴线方向的一端经由所述三列滚柱轴承被支承在所述机舱的壁部，
在所述主轴轴线方向的另一端设有旋翼头，该旋翼头与所述主轴一体地绕轴线旋转，
所述主轴与所述增速机的所述输入轴经由连接器相连接。
3.如权利要求1或2所述的风力发电用风车，其特征在于，所述主轴构成外径比轴线方向长度大的圆环状或圆盘状。
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