JP2000337245A - 風力発電装置 - Google Patents

風力発電装置

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JP2000337245A JP2000111422A JP2000111422A JP2000337245A JP 2000337245 A JP2000337245 A JP 2000337245A JP 2000111422 A JP2000111422 A JP 2000111422A JP 2000111422 A JP2000111422 A JP 2000111422A JP 2000337245 A JP2000337245 A JP 2000337245A
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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンパクトに構成されていて、据え付け特性と
修理特性と監視特性に優れた風力発電装置を提供する。 【解決手段】 風力発電装置はローターを備えてい
て、該ローターのローター・ノーズ（３）はローター担
体（４）上に配置されたローラー・ベヤリング（３）に
支承されていて、駆動段（９）と被駆動段（１０）を備
えた２段の遊星歯車式動力伝導装置と接続されている。
遊星歯車式動力伝導装置の出力軸は、カップリングを介
して発電機（１１）に連結されている。ローラー・ベヤ
リング（３）の内レース（７）は、ローター・ノーズ
（１）と遊星歯車式動力伝導装置の回転状態にある部分
と解除可能に接続されている。発電機（１１）のハウジ
ングは、駆動ストラング・モジュールに解除可能に連接
された遊星歯車式動力伝導装置の固定部分と接続されて
おり、該遊星歯車式動力伝導装置の固定部分はローター
担体（４）上に支持されていて、遊星歯車式動力伝導装
置の固定部分はローター担体（４）上に支持されてい
て、風力発電装置全体との連結状態から動力学的に解除
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特許請求項の範囲
の請求１の前文に記載されている特徴を備えた風力発電
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近代の風力発電装置に求められているエ
コロギー面での要求と経済面での要求は、年々高まりつ
つある。コンパクトで軽量である構成態様のほか、経済
的に風力発電装置を設置することや修理すること、監視
することが経済の観点に立って求められている。特に、
海岸から離れた領域では、例えば、舶用クレーンまたは
持ち上げ用のねじ機構が使用されるので、風力発電装置
を設置するにあたっては非常にコストがかさむことにな
る。そのほか、海岸から離れた位置にある風力発電装置
の場合、エコロジー面の理由から騒音の発生することを
最小限に押さえなければならない。このためには、個々
の構成要素を完全に連結状態から解除することができる
ことが要求されている。
【０００３】公知の風力発電装置（ＥＰ−ＯＳ６３５６
３９号参照）の駆動ストラング（Ａｎｔｒｉｅｂｓｓｔ
ｒａｎｇ）は、ローター・ノーズを備えたローター・ブ
レイドと、ローターのための軸受を備えたローター・シ
ャフトと、多段の遊星歯車式平歯車動力伝導装置と、機
械的な制動装置と、カップリングと、発電機とから構成
されている。ローター・ブレイドは，ローター・ノーズ
と接続されていて、ローター・シャフトを駆動してい
る。このローター・シャフトは、マシーン・フレームを
介してアジムス・ベヤリング（Ａｚｉｍｕｔｌａｇｅ
ｒ）と接続されている大きなローラー・ベヤリングの中
に収容されている。この構成によれば、ローターに作用
する風の力は塔体に伝達される。この軸承方式の場合、
ローターと動力伝導装置との間にシャフトのための区画
を用意することが必要である。さらに、第２のローター
・シャフト・ベヤリングが動力伝導装置の中に配置され
ていて、該動力伝導装置の第２のローター・シャフト・
ベヤリングの駆動側の中空のシャフトは、焼き嵌めされ
たディスクを介してローター・シャフトと接続されてい
る。必要な場合、動力伝導装置は、ダブル・アーム式の
回転モーメント支持部を介してマシーン・フレーム上に
支承されることになる。動力伝導装置の高速で回転する
被駆動シャフトは、ダブル・アーム式のカップリングを
介してマシーン・ケーシングの中でフレームの上に設け
られている発電機の高速で回転するシャフトと接続され
ている。さらに、制動装置が、発電機と動力伝導装置と
の間に付加的に取り付けられている。この公知の風力発
電装置は、比較的広いスペースを必要とするので、出力
性能の面で制約を受けることになる。その他、従来の風
力発電装置を設置するにあたっては、高い据え付け費用
と解体費用が必要である。
【０００４】本発明の主たる目的は、構成がコンパクト
で、据え付け特性と補修特性と監視特性に優れた風力発
電装置を提供することである。
【０００５】上記の目的を達成するため請求項１の特徴
項に記載されている特徴を備えた風力発電装置が本発明
に従って提供されたのである。本発明の有利な実施態様
については請求項２より７までを参照されたい。
【０００６】動力伝導装置と発電機を１つの駆動ストラ
ング・モジュール（Ｔｒｉｅｂｓｔｒａｎｇｍｏｄｕ
ｌ）に組み立てるとともに、この駆動ストラング・モジ
ュールとローター・ノーズ（Ｒｏｔｏｒｎａｂｅ）を特
別なやり方で接続することにより、構成要素を簡単なや
り方でかつ短時間のうちにあらかじめ据え付けられてい
るローター担体に取り付けることができる。その他、こ
の構成によれば、駆動ストラング・モジュールをロータ
ー担体との連結状態から解除することができる。ロータ
ー・ノーズとローラー・ベヤリングとローター担体によ
り生じた力とモーメントと変形の状態部に作用して力と
モーメントと変形状態が動力伝導装置と発電機にはなん
ら不利な影響を及ぼすことはない。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図解した添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明す
る。
【０００８】風力発電装置のローターのうちローター・
ブレイドを収容するために使用される収容開口を備えた
ローター・ノーズ１が図１に示されいる。ローター・ノ
ーズ１は、半径方向に延在しているガイドを備えたアキ
シヤル・ベヤリングとして設計されている公知の大きな
ローラー・ベヤリング３の中に軸支されている。このロ
ーラー・ベヤリング３は、アジマス・ベヤリング５（Ａ
ｚｉｍｕｔｌａｇｅｒ）を介して塔体（図示せず）と接
続されているローター担体４に固定されている。ロータ
ー・ブレイドに作用する風の力は、ローラー担体４とア
ジマス・ベヤリングを使用する上記のやり方で塔体に直
接導き伝えられる。アジマス・ベヤリング５は、風力発
電装置が風を後ろに導く働きをするアジムス駆動装置
（Ａｚｉｍｕｔａｎｔｒｉｅｂ）に係着されている。
【０００９】ローラー・ベヤリング３は、静置状態にあ
る外レース６と回転状態にある内レース７を備えてい
る。外レース６は、ローター担体４と固定状態に接続さ
れている。ローター・ノーズ１は内レース７にねじ止め
されている。さらに、内レース７は、振動を吸収する働
きをするトウピン（Ｍｉｔｎａｍｅｂｏｌｚｅｎ）８を
収容するために使用される多数の穴を備えている。
【００１０】さらに、風力発電装置は、駆動段９と被駆
動段１０を備えた２段式遊星歯車伝導装置として設計さ
れている動力伝導装置を備えている。この種の遊星歯車
伝導装置は一般に広く知られているので、本発明を理解
するために必要と思われる程度にしか図面には示されて
いない。遊星歯車動力伝導装置は、太陽歯車と、遊星歯
車担体に軸支される遊星歯車ピニオンと、内ば歯車とを
各段に備えていて、これらの歯車は互いに噛み合ってい
る。駆動段９の太陽歯車１２は、被駆動段１０の遊星歯
車担体と接続されている。被駆動段１０の太陽歯車１２
のシャフトは、動力伝導装置の被駆動シャフトの働きを
している。また、被駆動段１０の太陽歯車１２のシャフ
トは、カップリングを介して発電機１１のシャフトと接
続されている。
【００１１】ローラー・ベヤリング３の内レース７は、
トウピン８を介して駆動段９の内ば歯車１３と接続され
ている。これにより、ローターから取り出された出力は
遊星歯車式動力伝導装置に導かれる。駆動段９の内ば歯
車１３は、遊星歯車式動力伝導装置の回転状態にある動
力伝導装置ケーシングに取り付けられた被駆動段１０の
内ば歯車１４と接続されている。動力伝導装置ケーシン
グ１５は、駆動段９の中空の歯車１３をローラー・ベヤ
リング３の内レース７と接続することによりローター・
ノーズ１と同様に風力発電装置のローラー・ベヤリング
３支承されている。駆動段９の遊星歯車担体１６は、ロ
ーター担体４上に支持されていて、回転モーメント支持
部として構成されている。さらに、遊星歯車担体１６
は、遊星歯車式動力伝導装置から生じた反動モーメント
をローター担体４に導く働きをしている。
【００１２】発電機１１は駆動段９の固定状態にある遊
星歯車担体１６にねじ止めされているので、遊星歯車式
動力伝導装置と発電機１１は駆動ストラング・モジュー
ルに接続されることになる。この駆動ストラング・モジ
ュールは振動緩衝装置１７を介してローター担体４と接
続されている。このローター担体４は、固定レール１８
を備えていて、この固定レール１８を介して駆動ストラ
ング・モジュールは摺動することができる。ローラー・
ベヤリング３の内レース７の中でトウピン８を介してロ
ーター・ノーズ１を遊星歯車式動力伝導装置に接続する
ともに、遊星歯車式動力伝導装置と発電機１１を振動緩
衝装置１７を介してローター担体４に接続することによ
り、駆動ストラング・モジュールと風力発電装置とは完
全に動力学的な連結状態から開放されることになる。こ
のようにすれば、駆動ストラング・モジュールをより小
さく設計することができるので、風力発電装置の重量を
大幅に減らすことができる。
【００１３】風力発電装置を組み立てるさい、まず固定
レール１８とローラー・ベヤリング３を備えたローター
担体４ならびにローラー・ノーズ１とより成るローター
担体ユニットが組み立てられて設置される。ローター担
体ユニットを組み立てて据え付けた後、ローター・ノー
ズ１を開放することによりローター担体４上に組み立て
られて据え付けられたクレーンを介してローター・ブレ
イドが高い位置に持ち上げられて取り付けが行われる。
さらに、前記のクレーンを介して遊星歯車式動力伝導装
置と発電機１１とより成る前記駆動ストラング・モジュ
ールがローター担体４から高く持ち上げられる。補修ま
たは点検のため、前記駆動ストラング・モジュールは固
定レール１８を介してローター・ノーズ１から移動させ
られ、クレーンを使用して分解される。風力発電装置を
モジュール・ベースで組み立てることにより、遊星歯車
式動力伝導装置と遊星歯車式動力伝導装置の構成グルー
プと発電機１１は、必要な場合、組み立てて据え付けら
れたクレーンをしっかり支持した状態で塔体から引き外
され新品と交換される。陸から離れた領域では、上述の
ように風力発電装置をモジュール・ベースで組み立てを
行うことにより、据え付けるために必要なコストを大幅
に減らすことができる。そのほか、損傷が生じた場合
は、前記駆動ストラング・モジュールを新しいものと交
換することにより、風力発電装置の休止時間を大幅に短
縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、風力発電装置を長さ方向に部分的に切
断した断面図を示すとともに、風力発電装置を手前の方
から部分的に目視した斜視図を示している。
【図２】図２は、図１に示されている風力発電装置のＸ
部を目視した拡大された状態の斜視図である。
【図３】図３は、図１に示されている風力発電装置のＹ
部を目視した拡大された状態の斜視図である。
【図４】図４は、風力発電装置の塔体の頭部の構造を図
解した斜視図である。
【図５】図５は、風力発電装置のローター担体を図解し
た斜視図である。
【図６】図６は、風力発電装置の駆動用に使用される駆
動ストラング・モジュールを図解した斜視図である。
【符号の説明】
１ ローター・ノーズ ２ 収容開口 ３ ローラー・ベヤリング ４ ローター担体 ５ アジマス・ベヤリング ６ 外レース ７ 内レース ８ トウピン ９ 駆動段 １０ 被駆動段 １１ 発電機 １２ 太陽歯車 １３ 中空の歯車 １４ 中空の歯車 １５ 動力電動装置ケーシング １６ 遊星歯車担体 １７ 振動緩衝装置 １８ 固定レール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフレート シュー ドイツ連邦共和国、46397 ボコルト ゲ オルク・ファーレンホルスト・ヴエーク 42 (72)発明者 アモ クライン・ヒトパーシュ ドイツ連邦共和国、46395 ボコルト ベ ゲリングシュトラーセ 84

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ローター・ノーズ（１）が、ローター担
    体（４）に配置されたローラー・ベヤリング（３）に支
    承されていて、駆動段（９）と被駆動段（１０）を備え
    た２段の遊星歯車式動力伝導装置と接続されているとと
    もに、出力シャフトがカップリングを介して発電機（１
    １）に連結されるよう構成されたローターを備えた風力
    発電装置において、ローラー・ベヤリング（３）の内レ
    ース（７）が前記ローター・ノーズと共に前記遊星歯車
    式動力伝導装置の回転部分と取り外し可能に接続されて
    いることと、遊星歯車式動力伝導装置を備えた発電機
    （１１）のハウジングが、駆動ストラング・モジュール
    に解除可能な状態に接続されていることと、該駆動スト
    ラング・モジュールが、ローター担体（４）上に支持さ
    れていて、装置全体から動力学的に連結状態から解除さ
    れるようになっていることとを特徴とする風力発電装
    置。
  2. 【請求項２】 ローラー・ベヤリング（３）の内レース
    （７）が、トウピン（８）を介して遊星歯車式動力伝導
    装置の駆動段（９）の内ば歯車（１３）と接続されてい
    ることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
  3. 【請求項３】 トウピン（８）が、振動を減衰させるる
    ことができるよう設計されていることを特徴とする請求
    項２記載の風力発電装置。
  4. 【請求項４】 駆動段（９）の内ば歯車（１３）と被駆
    動段（１０）の中空の歯車（１４）が、ローラー・ベヤ
    リング（３）に軸支されている回転状態の動力伝導装置
    ケーシング（１５）に接続されていることを特徴とする
    請求項１より３までのいずれか１項記載の風力発電装
    置。
  5. 【請求項５】 駆動段（９）の遊星歯車担体（１６）
    が、ローター担体（４）上に支持されていることを特徴
    とする請求項１より４までのいずれか１項記載の風力発
    電装置。
  6. 【請求項６】 駆動段（９）の遊星歯車担体（１６）
    が、回転モーメントを支持する部材として構成されてい
    ることを特徴とする請求項５記載の風力発電装置。
  7. 【請求項７】 駆動ストラング・モジュールが、振動減
    衰装置（１７）を介してローター担体（４）上に支持さ
    れていることを特徴とする請求項１より６までのいずれ
    か１項記載の風力発電装置。
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