JP2000337246A - 風力発電装置に使用される動力伝導装置 - Google Patents

風力発電装置に使用される動力伝導装置

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    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ほぼ2.5から5MWの範囲内で高い出力を
出すタイプの風力発電装置に使用して好適な、構成がコ
ンパクトで、重量が軽く、コストを低く抑えることがで
きる風力発電装置用動力伝導装置を提供する。 【解決手段】ローター・ブレイド(1)を担持している
ローター(1)と発電機(6)を備えていて、アジマス
・ベヤリング(17)を介して塔体(17)上に取り付
けられる風力発電装置に使用される動力伝導装置は、駆
動段(4)と被駆動段(6)を備えた2段の遊星歯車動
力伝導装置として構成されている。遊星歯車式動力伝導
装置の駆動段(4)は、直接ローター(1)と接続され
ているとともに、複列のはすば歯の噛み合わせ部を備え
ている。被駆動段(5)は、単列のはすば歯の噛み合わ
せ部を備えた段式遊星歯車を取り付けるよう構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、特許請求項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使用さ
れる動力伝導装置に関する。
【0002】近代の風力発電装置は、つねにエコロジ面
の規制と経済的な面の規制により強く影響されている。
近代の風力発電装置は、例えば、化石燃料を使用した発
電設備または原子力発電設備によりエネルギーを取り出
すよう構成されている従来のやり方と競合することが経
済面から要求されている。このため、コンパクトな構成
態様で出力面での重要性は低くとも、装置の性能が高い
ことが前提条件となる。負荷の面からの理由と(騒音の
発生のごとき)環境の面からの理由に基づき動力学的な
負荷は減らさなければならない。風力発電装置の設置場
所を設定するにあたっては、できるだけ連続的でかつ強
い風の状態が保証され、確実に保持することができるよ
うにしなければならない。別のやり方としては、設置費
用がかさむことを理由に出力性能にすぐれ、コンパクト
でかつ軽量な装置を必要とする海岸から離れたところに
設置される風力発電装置が提案されている。
【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マス・ベヤリン
グ(Azimutlager)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、ローターに作用した風の力は塔体に伝達され
る。このやり方の場合、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、該動力電動装置の駆動
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・フレームに立設される。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、出力性能の面で採用することが制約されている。
【0004】ローターが1段の遊星歯車式動力伝導装置
の遊星歯車担体に直接組み付けるよう構成された風力発
電装置がEP−0S811764号より公知である。こ
の遊星歯車式動力伝導装置と発電機は、共通のマシーン
・フレームに組み付けて据え付けられている。
【0005】風力発電装置に使用される2つの簡単な歯
車噛合式遊星歯車段を備えた2段式遊星歯車動力伝導装
置がWO−96/11338号より公知である。ロータ
ーが遊星歯車担体に直接組み付けられていて、動力伝導
装置ケーシングの中でローターが軸支されている。しか
し、動力伝導装置を風力発電装置に組み付けて接続する
やり方については、上記の公知の発明にはなんら記載さ
れていない。
【0006】本発明の主たる目的は、ほぼ2.5から5
MWの範囲内で高い出力を出すタイプの風力発電装置に
使用して好適な、構成がコンパクトで、重量が軽く、コ
ストを低く抑えることができる風力発電装置用動力伝導
装置を提供することである。
【0007】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風力発電装置に使用される当初に
挙げた種類の動力伝導装置が、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11までの各記載を参照されたい。
【0008】本発明においては、ローター・ノーズを2
段の遊星歯車動力伝導装置の駆動段と直接接続すること
により、コンパクトな構成態様を実現することができ
る。この場合、動力伝導装置全体をローター・ノーズの
中に取り付けることができるので、ローター・ノーズが
動力伝導装置のケーシングと接続されたとき、特にコン
パクトな構成態様を実現することが可能である。駆動段
を複列の歯で噛み合わせるとともに、被駆動段を単列の
歯で噛み合わせることにより、比較的狭いスペース上で
比較的高い変速比を得ることができる。さらに、本発明
に従って構成された動力伝導装置においては、、マシー
ン・フレームをなしですますことができるとともに、動
力伝導装置または発電機のケーシングを直接アジマス・
ベヤリング(Azimutlager)と接続すること
ができる。
【0009】
【発明の実施の形態】添付図面は、本発明の2つの好ま
しい実施形態を図解したものである。
【0010】以下、本発明につき添付図面を参照しなが
ら詳細に説明する。添付図面に示されている風力発電装
置は、ローター・ノーズ2に保持されている複数のロー
ター・ブレイド3を取り付けたローター1を備えてい
る。該ローター1は、発電機6を備えていて、駆動段4
と被駆動段5とより成る2段の遊星動力伝導装置を介し
て発電機6と接続されている。本発明に係る風力発電装
置は、アジマス・ベヤリング7を介して塔体27の上に
設置されていて、アジマス駆動装置(Azimutan
triebes)8を使用して風を後ろに導くよう構成
されている。
【0011】遊星歯車伝導装置の駆動段4は、複列のは
すば歯車の遊星段として設計されていて、遊星歯車担体
10の周囲に沿って均一に配置されている負荷に応じて
3つまたは4つの遊星歯車9を備えている。該遊星歯車
9のベヤリング11は、選択的にローラー・ベヤリング
として設計されるかまたはスライド・ベヤリングとして
設計することができる。遊星歯車9は、内ば歯車12と
太陽歯車13に係着されている。駆動段4の遊星歯車9
と内ば歯車12と太陽歯車13は、複列のはすば歯車噛
合部を備えている。
【0012】駆動段4の太陽歯車13は、被駆動段5の
遊星歯車担体14と接続されている。この接続状態で
は、均一な負荷の分散状態を確保することができるよう
にするためには太陽歯車13は回転することができない
が長さ方向には移動することができる。この構成によれ
ば、被駆動段5の負荷の分散状態は、最適な状態に保た
れていて、歯が噛み合う力だけにより保持されている。
【0013】被駆動段5の遊星歯車担体14内では、複
数の遊星歯車15がローラー・ベヤリングまたはスライ
ド・ベヤリングの中で軸支されている。より高い変速比
を実現するため、遊星歯車15は、段式遊星歯車として
設計されていて、1つの段は内ば歯車16と係合されて
いるとともに、他の段は被駆動段5の太陽歯車17と係
合されている。
【0014】被駆動段5の太陽歯車19のシャフト18
は、高速で回転する発電機6のシャフトと共働して1つ
のユニットを形成している。別のやりかたとして、太陽
歯車17の歯を直接発電機6のシャフト19と係合させ
るかあるいは差し込みキィ(Steckritzel)
として太陽歯車17を押し当てるようにすることが可能
である。
【0015】駆動段4と被駆動段5の内ば歯車は、動力
伝導駆動装置ケーシング20と1つのユニットを形成し
ていて、このユニットでは内ば歯車12と16はねじ込
みされている。なお、内ば歯車12と16と動力伝導装
置ケーシング20を同じ材料から製作することも可能で
ある。
【0016】図1に示されているように、ローター・ノ
ーズ2は、例えば、ねじ止めにより駆動段4の遊星歯車
担体10と直接接続されている。遊星歯車担体10は、
ローター1の軸支の働きをしている2つの大きなローラ
ー・ベヤリング21内で動力伝導装置ケーシング20の
中で固定されている。この構成によれば、遊星歯車担体
10は、ローター・ブレイド3に作用する風の力全部を
動力伝達装置ケーシング20に伝達する働きをする。動
力伝導装置ケーシング20は、アジマス・ベヤリング7
に直接ねじ止めされ、これにより風の力を塔体27に導
き入れることができるよう脚部22と協働して機能する
よう構成されている。発電機6のケーシング23は、動
力伝導装置ケーシング20に直接フランジ止めされてい
る。
【0017】図2に示されているように、遊星動力伝導
装置全体は、ローター・ノーズ2の中に収容されてい
る。動力伝導装置ケーシング20はローター・ノーズ2
と接続されているので、駆動回転数を設定することがで
きる。複列のはすば歯車が噛み合っている駆動段4の2
つの内バ歯車12と単列のはすば歯車が噛み合っている
の内ば歯車16は、回転状態にある動力伝導装置ケーシ
ング20の中に収容されていて、連結状態を形成してい
る。駆動段4は静置式動力伝導装置として構成されてお
り、この構成においては、遊星歯車担体14は静止状態
にあって、発電機6のケーシング23と固定状態にに接
続されている。駆動段4の遊星歯車伝導装置10は、動
力伝導装置ケーシング20を担持し、これによりロータ
ー・ノーズ2を担持している2つの大きなローラー・ベ
ヤリング21を備えている。ローター・ブレイド3に作
用した風の力は、2つの大きなローラー・ベヤリング2
1を介して発電機6のケーシング21に伝達される。発
電機6のケーシング23は、アジマス・ベヤリング7に
ねじ止めされた脚部24と一体に構成されているので、
風の力を風力発電装置の塔体に直接伝えることができ
る。
【0018】駆動段4の遊星歯車担体10を発電機6の
ケーシング23と直接ねじ止めすることができるように
するためには、駆動段4を発電機6と被駆動段5との間
に収容しなければならない。この構成によれば、被駆動
段5の太陽歯車17のシャフト18を駆動段4の太陽歯
車13を通って導くようにすることが必要である。
【0019】図2に示されている動力伝達装置において
は、従来の風力発電装置に使用されている動力伝導装置
と発電機6との間に配置されたフリーな状態にあるシャ
フト・エンドはディスク式ブレーキ25を構成すること
ができないので、ブレーキ25は動力伝導装置ケーシン
グ20内に取り付けられることになる。ブレーキ25を
操作すると、被駆動段55の遊星歯車担体14は、動力
伝導装置ケーシング20に関して回転不可能な状態で制
動される。
【0020】発電機6は、より高い性能を求めようとす
る理由からオイルで冷却することでき、この場合、この
オイルの循環系が動力伝導装置のオイルの循環系と接続
されるのが有利である。マシーン・ケーシングをコンパ
クトに設計することができるため、潤滑装置26やアジ
マス駆動装置8のごとき装置類が塔体27の上部の領域
に配置される。
【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切断した断
面図である。
【図2】図2は、他の風力発電装置を長さ方向に切断し
た断面図である。
【符号の説明】
1 ローター 2 ローター・ノーズ 3 ローター・ブレイド 4 駆動段 5 被駆動段 6 発電機 7 アジマス・ベヤリング 8 アジマス駆動装置 9 遊星歯車 10 遊星歯車担体 12 内ば歯車 13 太陽歯車 14 遊星歯車担体 15 遊星歯車 16 中空歯車 17 太陽歯車 18 シャフト 19 シャフト 20 動力伝導装置ケーシング 21 ローラー・ベヤリング 22 脚部 23 ケーシング 25 ブレーキ 26 潤滑装置 27 塔体

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ローター・ブレイド(3)を担持してい
    るローター(1)と発電機(6)を備えていて、アジマ
    ス・ベヤリング(7)を介して塔体(27)上に設置さ
    れる風力発電装置に使用される動力伝導装置であって、
    該動力伝導装置が駆動段(4)と被駆動段(5)とを備
    えた2段の遊星歯車動力伝導装置として構成されてい
    て、遊星歯車動力伝導装置が直接ローター(1)と接続
    されるよう構成された風力発電装置に使用される動力伝
    導装置において、駆動段(4)が複列の歯を使用して構
    成されているとともに、被駆動段(5)が単列の歯を使
    用して構成されていることを特徴とする風力発電装置に
    使用される動力伝導装置。
  2. 【請求項2】 駆動段(4)の遊星担体(10)が2つ
    の大きなローラー・ベヤリング(21)を介して動力伝
    導装置ケーシング(20)の中で軸支されていて、前記
    ローラー・ベヤリング(21)が同時にローター(1)
    を軸支する働きをすること特徴とする請求項1記載の風
    力発電装置に使用される動力伝導装置。
  3. 【請求項3】 駆動段(4)の太陽歯車(13)が、回
    転不可能な状態でかつ調節を行うために移動できるよう
    な状態に軸支されていることと、被駆動段(5)の遊星
    歯車担体(14)が、調節を行うために移動できるよう
    な状態に構成されていて、歯に作用する力だけにより保
    持されていることとを特徴とする請求項1または2記載
    の風力発電に使用される動力伝導装置。
  4. 【請求項4】 被駆動段(5)の太陽歯車(17)が、
    直接発電機(6)のシャフト(19)と接続されている
    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
    載の風力発電装置に使用される動力伝導装置。
  5. 【請求項5】 駆動段(4)の太陽歯車担体(10)が
    ローター・ノーズ(2)と接続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
    装置に使用される動力伝導装置。
  6. 【請求項6】 動力伝導装置のケーシング(20)が、
    発電機(6)のケーシング(23)と接続されていて、
    アジマス・ベヤリング(7)と接続されている脚部(2
    2)を備えていることを特徴とする請求項5記載の風力
    発電装置に使用される動力伝導装置。
  7. 【請求項7】 動力伝導装置ケーシング(20)が、ロ
    ーター・ノーズ(2)と接続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項記載の動力伝導装
    置。
  8. 【請求項8】 被駆動装置段(5)の太陽歯車(17)
    のシャフト(18)が、駆動段(4)の太陽歯車(1
    3)を通って延設されていることを特徴とする請求項7
    記載の風力発電装置に使用される動力伝導装置。
  9. 【請求項9】 駆動段(4)の遊星歯車担体(10)
    が、発電機(6)のケーシング(23)と接続されてい
    るいことを特徴とする請求項7または8記載の風力発電
    装置
  10. 【請求項10】 発電機(6)のケーシング(23)
    が、アジマス・ベヤリング(7)と接続されていること
    を特徴とする請求項7より9までのいずれか1項記載の
    風力発電装置に使用される動力伝導装置。
  11. 【請求項11】 ブレーキ(25)が、動力伝導装置ケ
    ーシング(10)の中に配置されていることを特徴とす
    る請求項7より10までのいずれか1項記載の動力伝導
    装置。
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