JP2002147338A - 風力発電用変速機および風力発電装置 - Google Patents
風力発電用変速機および風力発電装置Info
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- JP2002147338A JP2002147338A JP2000348723A JP2000348723A JP2002147338A JP 2002147338 A JP2002147338 A JP 2002147338A JP 2000348723 A JP2000348723 A JP 2000348723A JP 2000348723 A JP2000348723 A JP 2000348723A JP 2002147338 A JP2002147338 A JP 2002147338A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Friction Gearing (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな変速比を確保しつつ、軽量でコンパク
トな風力発電装置を提供する。 【解決手段】 出力軸30と共に回転するサン・ローラ34
と、サン・ローラ34と同軸状のアウタ・リング40と、両
者34，40間に摩擦接触状態で介在させた複数のローラ群
36，38とをすべて同一平面内に配列して摩擦式多段ロー
ラ変速機を構成させる。第二ローラ38の公転を拘束する
とともにアウタ・リング40を入力軸20と結合し、入力軸
20の回転を増速して出力軸30に伝える。
トな風力発電装置を提供する。 【解決手段】 出力軸30と共に回転するサン・ローラ34
と、サン・ローラ34と同軸状のアウタ・リング40と、両
者34，40間に摩擦接触状態で介在させた複数のローラ群
36，38とをすべて同一平面内に配列して摩擦式多段ロー
ラ変速機を構成させる。第二ローラ38の公転を拘束する
とともにアウタ・リング40を入力軸20と結合し、入力軸
20の回転を増速して出力軸30に伝える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、風力によりロー
タを回して発電機を駆動する風力発電装置に関し、より
詳しくは、ロータと発電機との間に介在して入力回転を
減速または増速する風力発電用変速機の改良に関する。
タを回して発電機を駆動する風力発電装置に関し、より
詳しくは、ロータと発電機との間に介在して入力回転を
減速または増速する風力発電用変速機の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】風力を利用した風力発電は、風を受けて
回転するプロペラその他のロータを使用して風の運動エ
ネルギーを動力に変換し、この動力で発電機を駆動して
電気エネルギーに変換する。このように、風力発電は自
然現象たる風に頼るものであることから、その出力は日
により、また時間によっても激しく変動する。風速が変
化すると、ロータの回転数も変化し、それに伴って発電
機の回転数も変化するため、発電電力が変動する。
回転するプロペラその他のロータを使用して風の運動エ
ネルギーを動力に変換し、この動力で発電機を駆動して
電気エネルギーに変換する。このように、風力発電は自
然現象たる風に頼るものであることから、その出力は日
により、また時間によっても激しく変動する。風速が変
化すると、ロータの回転数も変化し、それに伴って発電
機の回転数も変化するため、発電電力が変動する。
【０００３】一般に、風力発電におけるロータの回転速
度が遅いため、発電機の発電効率を考慮し、増速機を用
いる。一定の変速比を持つトラクション・ドライブの代
表的なものに遊星ローラ式動力伝達装置がある。これ
は、遊星歯車を構成する各歯車をローラまたはリング状
部材に置き換えたもので、高速軸であるサン・ローラ
と、サン・ローラに同軸状に配置されたアウタ・リング
と、これら両者の間に形成される空間に配置された複数
の遊星ローラと、遊星ローラを円周方向に等間隔で回転
自在に保持する低速軸のキャリアで構成される。かかる
遊星ローラ式動力伝達装置は、遊星ローラとキャリアの
接触の仕方によって二つのタイプに大別される。中空リ
ング状の遊星ローラの内周面とキャリアが接触するタイ
プと、遊星ローラの外周面とキャリアが接触するタイプ
である。これらのタイプのいずれも、アウタ・リングの
円周方向の回転を拘束することで、サン・ローラとキャ
リアの間で動力が伝達される。
度が遅いため、発電機の発電効率を考慮し、増速機を用
いる。一定の変速比を持つトラクション・ドライブの代
表的なものに遊星ローラ式動力伝達装置がある。これ
は、遊星歯車を構成する各歯車をローラまたはリング状
部材に置き換えたもので、高速軸であるサン・ローラ
と、サン・ローラに同軸状に配置されたアウタ・リング
と、これら両者の間に形成される空間に配置された複数
の遊星ローラと、遊星ローラを円周方向に等間隔で回転
自在に保持する低速軸のキャリアで構成される。かかる
遊星ローラ式動力伝達装置は、遊星ローラとキャリアの
接触の仕方によって二つのタイプに大別される。中空リ
ング状の遊星ローラの内周面とキャリアが接触するタイ
プと、遊星ローラの外周面とキャリアが接触するタイプ
である。これらのタイプのいずれも、アウタ・リングの
円周方向の回転を拘束することで、サン・ローラとキャ
リアの間で動力が伝達される。
【０００４】述べたような一組の遊星ローラ式動力伝達
装置は、理論上その変速比［高速軸回転数／低速軸回転
数］を１０以上にすることも可能であるが、サン・ロー
ラと遊星ローラの接触面圧とアウタ・リングと遊星ロー
ラの接触面圧のバランスから変速比を３〜６程度にして
いるのが通常である。そのため、遊星ローラを軸方向で
２段直列に配置したものが提案されている（特開平５−
７９４５０号公報）。
装置は、理論上その変速比［高速軸回転数／低速軸回転
数］を１０以上にすることも可能であるが、サン・ロー
ラと遊星ローラの接触面圧とアウタ・リングと遊星ロー
ラの接触面圧のバランスから変速比を３〜６程度にして
いるのが通常である。そのため、遊星ローラを軸方向で
２段直列に配置したものが提案されている（特開平５−
７９４５０号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は遊星
ローラ型変速機を２基設置するようなものであるから、
風力発電装置全体が大型化し、重量やスペースの面で問
題となる。とりわけ風車型の風力発電装置は高所に設置
する関係上、機器の小型化、コンパクト化が要求され
る。
ローラ型変速機を２基設置するようなものであるから、
風力発電装置全体が大型化し、重量やスペースの面で問
題となる。とりわけ風車型の風力発電装置は高所に設置
する関係上、機器の小型化、コンパクト化が要求され
る。
【０００６】この発明の目的は、上記問題点を克服し
て、大きな変速比を確保しつつ、軽量でコンパクトな風
力発電装置を提供することにある。
て、大きな変速比を確保しつつ、軽量でコンパクトな風
力発電装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に記
載の風力発電用変速機は、ケーシングと、ケーシングに
回転自在に支持された入力軸と、ケーシングに回転自在
に支持された出力軸と、出力軸と共に回転するサン・ロ
ーラと、サン・ローラと同軸のアウタ・リングと、サン
・ローラとアウタ・リングとの間に形成される空間に摩
擦接触状態で径方向に配された複数種類のローラ群とを
備え、各ローラ群はそれぞれ円周方向で等間隔に回転自
在に配列され、ローラ群とローラ群とは径方向に多段に
配置され、少なくとも一のローラ群の各ローラはそれぞ
れ複数の円筒で構成されることで二つの回転半径を持っ
た転走面を有することを特徴とする。
載の風力発電用変速機は、ケーシングと、ケーシングに
回転自在に支持された入力軸と、ケーシングに回転自在
に支持された出力軸と、出力軸と共に回転するサン・ロ
ーラと、サン・ローラと同軸のアウタ・リングと、サン
・ローラとアウタ・リングとの間に形成される空間に摩
擦接触状態で径方向に配された複数種類のローラ群とを
備え、各ローラ群はそれぞれ円周方向で等間隔に回転自
在に配列され、ローラ群とローラ群とは径方向に多段に
配置され、少なくとも一のローラ群の各ローラはそれぞ
れ複数の円筒で構成されることで二つの回転半径を持っ
た転走面を有することを特徴とする。
【０００８】上記構成によれば、すべてのローラ群が同
一平面内にあるため、既述の従来の技術のように二基の
変速機を軸方向に直列に配置する場合に比べて、よりコ
ンパクトな軸方向寸法でもって同等の変速比を達成する
ことが可能となる。アウタ・リングはケーシングに一体
形成してもよく、そうすることによって、部品点数の削
減、径方向寸法のより一層の縮小が可能となる。
一平面内にあるため、既述の従来の技術のように二基の
変速機を軸方向に直列に配置する場合に比べて、よりコ
ンパクトな軸方向寸法でもって同等の変速比を達成する
ことが可能となる。アウタ・リングはケーシングに一体
形成してもよく、そうすることによって、部品点数の削
減、径方向寸法のより一層の縮小が可能となる。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載の風力
発電用変速機において、アウタ・リングが入力軸と共に
回転し、アウタ・リングと摩擦接触するローラ群の各ロ
ーラがケーシングに固定したピンに回転自在に支持され
ていることを特徴とする。
発電用変速機において、アウタ・リングが入力軸と共に
回転し、アウタ・リングと摩擦接触するローラ群の各ロ
ーラがケーシングに固定したピンに回転自在に支持され
ていることを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１に記載の風力
発電用変速機において、アウタ・リングが回転を拘束さ
れ、アウタ・リングと摩擦接触するローラ群の各ローラ
が入力軸に設けたキャリアに回転自在に担持されている
ことを特徴とする。
発電用変速機において、アウタ・リングが回転を拘束さ
れ、アウタ・リングと摩擦接触するローラ群の各ローラ
が入力軸に設けたキャリアに回転自在に担持されている
ことを特徴とする。
【００１１】請求項４の発明は、請求項１に記載の風力
発電用変速機において、アウタ・リングが回転を拘束さ
れ、アウタ・リングと摩擦接触するローラ群の各ローラ
と入力軸とが歯車伝動機構を構成していることを特徴と
する。トラクション・ドライブは低振動性・静粛性にす
ぐれる反面、転がり滑り接触のため、高トルクの伝達で
は滑りが大きくなり、歯車伝動機構に比べて伝達効率が
悪い。入力側（ロータ側）は低速であるためトラクショ
ン・ドライブを歯車に置き換えても振動・騒音は大きな
問題にならない。そこで、低速の入力側を歯車、高速の
出力側をトラクション・ドライブとすることで、変速機
の動力伝達効率が向上し、ロータで得た動力を無駄なく
発電機に伝達することができる。
発電用変速機において、アウタ・リングが回転を拘束さ
れ、アウタ・リングと摩擦接触するローラ群の各ローラ
と入力軸とが歯車伝動機構を構成していることを特徴と
する。トラクション・ドライブは低振動性・静粛性にす
ぐれる反面、転がり滑り接触のため、高トルクの伝達で
は滑りが大きくなり、歯車伝動機構に比べて伝達効率が
悪い。入力側（ロータ側）は低速であるためトラクショ
ン・ドライブを歯車に置き換えても振動・騒音は大きな
問題にならない。そこで、低速の入力側を歯車、高速の
出力側をトラクション・ドライブとすることで、変速機
の動力伝達効率が向上し、ロータで得た動力を無駄なく
発電機に伝達することができる。
【００１２】なお、上記効果は特開平５−７９４５０号
公報に記載された遊星ローラを軸方向に２段直列に配置
した構成のうち、入力側（ロータ側）の遊星ローラを遊
星歯車に置換することによっても得られるが、請求項４
の発明では、二段直列の構成よりもコンパクトな軸方向
寸法でもって実現できる。
公報に記載された遊星ローラを軸方向に２段直列に配置
した構成のうち、入力側（ロータ側）の遊星ローラを遊
星歯車に置換することによっても得られるが、請求項４
の発明では、二段直列の構成よりもコンパクトな軸方向
寸法でもって実現できる。
【００１３】請求項５の発明は、風を受けて回転するロ
ータ２と、前記ロータ２を入力軸に結合した変速機４
と、前記変速機４の出力軸に結合された発電機６とを有
する風力発電装置であって、前記変速機が請求項１ない
し４のいずれかに記載された風力発電変速機であること
を特徴とする。
ータ２と、前記ロータ２を入力軸に結合した変速機４
と、前記変速機４の出力軸に結合された発電機６とを有
する風力発電装置であって、前記変速機が請求項１ない
し４のいずれかに記載された風力発電変速機であること
を特徴とする。
【００１４】請求項６の発明は、請求項５に記載の風力
発電装置において、前記変速機と前記発電機を一体化し
たことを特徴とする。たとえば、発電機の回転軸に直
接、サン・ローラを形成させることができ、そうするこ
とによって出力軸を省略することができ、併せて、出力
軸を支持するための軸受も不用となる。さらに、変速機
のケーシングも一部発電機のケーシングと共通化が可能
で、総じて風力発電装置全体のコンパクト化が実現す
る。
発電装置において、前記変速機と前記発電機を一体化し
たことを特徴とする。たとえば、発電機の回転軸に直
接、サン・ローラを形成させることができ、そうするこ
とによって出力軸を省略することができ、併せて、出力
軸を支持するための軸受も不用となる。さらに、変速機
のケーシングも一部発電機のケーシングと共通化が可能
で、総じて風力発電装置全体のコンパクト化が実現す
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に従ってこの発明の実
施の形態を説明する。なお、すべての図を通じて実質的
に同一の要素には同一の符号を付して説明の重複を避け
ることとする。
施の形態を説明する。なお、すべての図を通じて実質的
に同一の要素には同一の符号を付して説明の重複を避け
ることとする。
【００１６】図１０に示すように、風力発電装置は、ロ
ータ２と、変速機４と、発電機６とを有している。ここ
ではロータ２はプロペラ型で、ケーシング１に回転自在
に支持された回転軸に支持されている。このロータ２の
回転軸は変速機４の入力軸と連結されている。変速機４
の出力軸は発電機６の回転軸と連結されている。なお、
ロータ２の回転軸と変速機４の入力軸、および、変速機
４の出力軸と発電機６の回転軸とは、同一または直結し
たように図示してあるが、いずれも、適当なカップリン
グまたは動力伝達機構を介して連結することもできる。
ータ２と、変速機４と、発電機６とを有している。ここ
ではロータ２はプロペラ型で、ケーシング１に回転自在
に支持された回転軸に支持されている。このロータ２の
回転軸は変速機４の入力軸と連結されている。変速機４
の出力軸は発電機６の回転軸と連結されている。なお、
ロータ２の回転軸と変速機４の入力軸、および、変速機
４の出力軸と発電機６の回転軸とは、同一または直結し
たように図示してあるが、いずれも、適当なカップリン
グまたは動力伝達機構を介して連結することもできる。
【００１７】変速機４は図１〜図９に示すような構成を
取り得る。
取り得る。
【００１８】まず、図１および図２に示される変速機
は、互いに同軸状のサン・ローラ３４とアウタ・リング
４０と、これら両者の間に形成された環状の空間に配置
された二種類のローラ３６，３８を有する。ローラ３
６，３８は、同一種類の三個以上が円周方向に等間隔に
配され、複数種類のものが径方向複数段に配される。少
なくとも同一段の一種類のローラを複数の円筒で構成し
て、二つの異なる回転半径を持った軌道面を設けること
で、大きな変速比を得ることができる。
は、互いに同軸状のサン・ローラ３４とアウタ・リング
４０と、これら両者の間に形成された環状の空間に配置
された二種類のローラ３６，３８を有する。ローラ３
６，３８は、同一種類の三個以上が円周方向に等間隔に
配され、複数種類のものが径方向複数段に配される。少
なくとも同一段の一種類のローラを複数の円筒で構成し
て、二つの異なる回転半径を持った軌道面を設けること
で、大きな変速比を得ることができる。
【００１９】この場合、サン・ローラ３４とアウタ・リ
ング４０の間に第一ローラ３６と第二ローラ３８の二種
類のローラをそれぞれ四個ずつ配置し、第一ローラ３６
をサン・ローラ３４の外周に摩擦接触させ、アウタ・リ
ング４０の内周に第二ローラ３８を摩擦接触させる。第
一ローラ３６は段付きで二つの回転半径を持つローラで
ある。サン・ローラ３４とアウタ・リング４０と第一お
よび第二ローラ３６，３８は、焼きばめ等によって圧接
状態で組み立てられ、伝達トルクに拘わらず常に一定の
法線力が各摩擦接触部に作用するようにしてある。
ング４０の間に第一ローラ３６と第二ローラ３８の二種
類のローラをそれぞれ四個ずつ配置し、第一ローラ３６
をサン・ローラ３４の外周に摩擦接触させ、アウタ・リ
ング４０の内周に第二ローラ３８を摩擦接触させる。第
一ローラ３６は段付きで二つの回転半径を持つローラで
ある。サン・ローラ３４とアウタ・リング４０と第一お
よび第二ローラ３６，３８は、焼きばめ等によって圧接
状態で組み立てられ、伝達トルクに拘わらず常に一定の
法線力が各摩擦接触部に作用するようにしてある。
【００２０】また、サン・ローラ３４を先端に有する出
力軸３０が二つの軸受３２でケーシング１０に回転自在
に支持されている。さらに、第一ローラ３６と第二ロー
ラ３８がサン・ローラ３４の周りを回転（公転）するの
を防止する手段を設けてある。たとえば、ケーシング１
０に第二ローラ支持軸２６が植設され、この第二ローラ
支持軸２６に第二ローラ３８が針状ころ軸受２８を介し
て回転自在に支持される。その結果、第二ローラ３８の
公転が拘束され、この規制で第一ローラ３６の公転も拘
束され、第一および第二ローラ３６，３８は自転だけを
行う。
力軸３０が二つの軸受３２でケーシング１０に回転自在
に支持されている。さらに、第一ローラ３６と第二ロー
ラ３８がサン・ローラ３４の周りを回転（公転）するの
を防止する手段を設けてある。たとえば、ケーシング１
０に第二ローラ支持軸２６が植設され、この第二ローラ
支持軸２６に第二ローラ３８が針状ころ軸受２８を介し
て回転自在に支持される。その結果、第二ローラ３８の
公転が拘束され、この規制で第一ローラ３６の公転も拘
束され、第一および第二ローラ３６，３８は自転だけを
行う。
【００２１】さらに、ケーシング１０には入力軸２０が
二つの軸受２２で回転自在に支持され、この入力軸２０
と出力軸３０が同軸状に配置されている。入力軸２０の
軸端にキャリア２４が一体的に形成され、このキャリア
２４の周縁部にアウタ・リング４０をボルト４１で固定
してある。これにより、入力軸２０とアウタ・リング４
０とが同軸状に一体化される。なお、ここでは別体の入
力軸２０とアウタ・リング４０とをボルト４１で結合し
た場合を図示してあるが、アウタ・リング４０をキャリ
ア２４に一体的に形成してもよい。言い換えれば、キャ
リア２４の周縁部内周面が第二ローラ３８に摩擦接触す
るようにしてもよい。
二つの軸受２２で回転自在に支持され、この入力軸２０
と出力軸３０が同軸状に配置されている。入力軸２０の
軸端にキャリア２４が一体的に形成され、このキャリア
２４の周縁部にアウタ・リング４０をボルト４１で固定
してある。これにより、入力軸２０とアウタ・リング４
０とが同軸状に一体化される。なお、ここでは別体の入
力軸２０とアウタ・リング４０とをボルト４１で結合し
た場合を図示してあるが、アウタ・リング４０をキャリ
ア２４に一体的に形成してもよい。言い換えれば、キャ
リア２４の周縁部内周面が第二ローラ３８に摩擦接触す
るようにしてもよい。
【００２２】上記構成の変速機における変速比ｅ1 は、
（出力軸３０の回転数）／（入力軸２０の回転数）で表
わされ、入力軸２０と出力軸３０の回転方向が逆の場合
は負の値を取るものとすると、次式で与えられる： ｅ1＝（Ｒ0Ｒ1L）／（ＲSＲ1S） ここに、 ＲO：アウタ・リング４０の内径、 Ｒ1L：第一ローラの大外径、 Ｒ1S：第一ローラの小外径、 ＲS：サン・ローラの外径。
（出力軸３０の回転数）／（入力軸２０の回転数）で表
わされ、入力軸２０と出力軸３０の回転方向が逆の場合
は負の値を取るものとすると、次式で与えられる： ｅ1＝（Ｒ0Ｒ1L）／（ＲSＲ1S） ここに、 ＲO：アウタ・リング４０の内径、 Ｒ1L：第一ローラの大外径、 Ｒ1S：第一ローラの小外径、 ＲS：サン・ローラの外径。
【００２３】次に、図３および図４は別の実施の形態た
る摩擦式多段ローラ変速機の主要部を示し、入力軸２０
と出力軸３０がそれぞれ軸受２２，３２を介して回転自
在にケーシング１０に支持されている。入力軸２０はロ
ータ２と一体、あるいは、カップリングによって連結さ
れる。入力軸２０の端部には、第二ローラ３８を担持す
るためのキャリア２４を一体的に形成してある。キャリ
ア２４は円周方向で等間隔に複数、ここでは４本のピン
２６を備えている。各ピン２６は針状ころ軸受２８を介
して回転自在に第二ローラ３８を支持する。
る摩擦式多段ローラ変速機の主要部を示し、入力軸２０
と出力軸３０がそれぞれ軸受２２，３２を介して回転自
在にケーシング１０に支持されている。入力軸２０はロ
ータ２と一体、あるいは、カップリングによって連結さ
れる。入力軸２０の端部には、第二ローラ３８を担持す
るためのキャリア２４を一体的に形成してある。キャリ
ア２４は円周方向で等間隔に複数、ここでは４本のピン
２６を備えている。各ピン２６は針状ころ軸受２８を介
して回転自在に第二ローラ３８を支持する。
【００２４】出力軸３０は発電機６の回転軸と一体、あ
るいは、カップリングによって連結される。出力軸３０
の軸端にはサン・ローラ３４が形成されている。アウタ
・リング４０をサン・ローラ３４と同軸状に配置して、
ボルト４１でケーシング１０に固定してある。そして、
サン・ローラ３４とアウタ・リング４０との間に形成さ
れた環状の空間に第一ローラ３６と第二ローラ３８を配
置してある。第一ローラ３６はサン・ローラ３４の外周
に摩擦接触し、第二ローラ３８はアウタ・リング４０の
内周に摩擦接触する。第一ローラ３６および第二ローラ
３８は、円周方向等間隔に複数、ここでは各４個配列し
てある。第一ローラ３６は段付きで、二つの異なる回転
半径を持った転走面を有する。サン・ローラ３４とアウ
タ・リング４０と第一ローラ３６および第二ローラ３８
は、焼きばめ等によって圧接状態で組み立てられ、伝達
トルクに拘わらず常に一定の法線力が各摩擦接触部に作
用する。
るいは、カップリングによって連結される。出力軸３０
の軸端にはサン・ローラ３４が形成されている。アウタ
・リング４０をサン・ローラ３４と同軸状に配置して、
ボルト４１でケーシング１０に固定してある。そして、
サン・ローラ３４とアウタ・リング４０との間に形成さ
れた環状の空間に第一ローラ３６と第二ローラ３８を配
置してある。第一ローラ３６はサン・ローラ３４の外周
に摩擦接触し、第二ローラ３８はアウタ・リング４０の
内周に摩擦接触する。第一ローラ３６および第二ローラ
３８は、円周方向等間隔に複数、ここでは各４個配列し
てある。第一ローラ３６は段付きで、二つの異なる回転
半径を持った転走面を有する。サン・ローラ３４とアウ
タ・リング４０と第一ローラ３６および第二ローラ３８
は、焼きばめ等によって圧接状態で組み立てられ、伝達
トルクに拘わらず常に一定の法線力が各摩擦接触部に作
用する。
【００２５】この実施の形態では、アウタ・リング４０
をケーシング１０に固定してその回転を拘束し、このア
ウタ・リング４０の内周に摩擦接触する第二ローラ３８
を入力軸２０に回転自在に連結して、第二ローラ３８と
第一ローラ３６を公転可能にしている。なお、アウタ・
リング４０の両側面に一対の側板４２を当ててある。側
板４２は、その内径がアウタ・リング４０の内径よりも
小さいことから、公転する第二ローラ３８を案内する機
能を有する。
をケーシング１０に固定してその回転を拘束し、このア
ウタ・リング４０の内周に摩擦接触する第二ローラ３８
を入力軸２０に回転自在に連結して、第二ローラ３８と
第一ローラ３６を公転可能にしている。なお、アウタ・
リング４０の両側面に一対の側板４２を当ててある。側
板４２は、その内径がアウタ・リング４０の内径よりも
小さいことから、公転する第二ローラ３８を案内する機
能を有する。
【００２６】サン・ローラ３４の周りに第一および第二
ローラ３６，３８を公転させることで、入力軸２０と出
力軸３０との間で回転力が伝達される。この場合の変速
比ｅ 2 は次式で表わされる。 ｅ2 ＝１−｛（Ｒ0 Ｒ1L）／（ＲS Ｒ1S）｝ すなわち、図１および図２の変速機における変速比ｅ1
との間には、ローラの種類、数に関わらず、以下の関係
が成立する。 ｅ1 ＋ｅ2 ＝１ なお、図３および図４の実施の形態は摩擦式二段ローラ
変速機の場合を例示したものであるが、摩擦式三段ロー
ラ変速機や四段以上の多段ローラ変速機にも適用可能で
ある。
ローラ３６，３８を公転させることで、入力軸２０と出
力軸３０との間で回転力が伝達される。この場合の変速
比ｅ 2 は次式で表わされる。 ｅ2 ＝１−｛（Ｒ0 Ｒ1L）／（ＲS Ｒ1S）｝ すなわち、図１および図２の変速機における変速比ｅ1
との間には、ローラの種類、数に関わらず、以下の関係
が成立する。 ｅ1 ＋ｅ2 ＝１ なお、図３および図４の実施の形態は摩擦式二段ローラ
変速機の場合を例示したものであるが、摩擦式三段ロー
ラ変速機や四段以上の多段ローラ変速機にも適用可能で
ある。
【００２７】固定式のアウタ・リング４０の内周面に摩
擦接触して公転する第二ローラ３８を入力軸３０に連結
することにより、アウタ・リングと入力軸を連結してア
ウタ・リングを回転させる場合に比べて、入力軸２０の
キャリア２４の半径が第二ローラ３８の公転半径程度に
縮小でき、その分、ケーシング全体が径方向に縮小さ
れ、変速機全体の製作コストの低減が図れる。
擦接触して公転する第二ローラ３８を入力軸３０に連結
することにより、アウタ・リングと入力軸を連結してア
ウタ・リングを回転させる場合に比べて、入力軸２０の
キャリア２４の半径が第二ローラ３８の公転半径程度に
縮小でき、その分、ケーシング全体が径方向に縮小さ
れ、変速機全体の製作コストの低減が図れる。
【００２８】図５および図6に示す実施の形態では、変
速機は、ロータ２側に歯車伝動機構を有し、発電機６側
にトラクション・ドライブを有する。すなわち、入力軸
２０のキャリア２４の外周面に歯２５を形成するととも
に、第二ローラ３８と一体に歯２７を形成し、両者の歯
２５，２７を噛み合わせてある。
速機は、ロータ２側に歯車伝動機構を有し、発電機６側
にトラクション・ドライブを有する。すなわち、入力軸
２０のキャリア２４の外周面に歯２５を形成するととも
に、第二ローラ３８と一体に歯２７を形成し、両者の歯
２５，２７を噛み合わせてある。
【００２９】図７ないし図９に、変速機４と発電機８を
一体化した実施の形態を示す。すなわち、この実施の形
態では、サン・ローラ３４を発電機６の回転軸３０'に
形成し、第二ローラ３８を支持するピン２６を発電機ケ
ーシング１０'に植設してある。
一体化した実施の形態を示す。すなわち、この実施の形
態では、サン・ローラ３４を発電機６の回転軸３０'に
形成し、第二ローラ３８を支持するピン２６を発電機ケ
ーシング１０'に植設してある。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、大きな変速比を確保し
つつ、軽量でコンパクトな風力発電装置を提供すること
ができる。すなわち、すべてのローラ群が同一平面内に
あるため、従来の技術のように二基の変速機を軸方向に
直列に配置する場合に比べて、よりコンパクトな軸方向
寸法でもって同等の変速比を達成することが可能とな
る。
つつ、軽量でコンパクトな風力発電装置を提供すること
ができる。すなわち、すべてのローラ群が同一平面内に
あるため、従来の技術のように二基の変速機を軸方向に
直列に配置する場合に比べて、よりコンパクトな軸方向
寸法でもって同等の変速比を達成することが可能とな
る。
【００３１】請求項４の発明のように、入力側に歯車伝
動機構を採用することにより、変速機の動力伝達効率が
向上し、ロータで得た動力を無駄なく発電機に伝達する
ことができる。
動機構を採用することにより、変速機の動力伝達効率が
向上し、ロータで得た動力を無駄なく発電機に伝達する
ことができる。
【００３２】請求項６の発明のように、変速機と発電機
を一体化することにより、、出力軸を省略することがで
き、併せて、出力軸を支持するための軸受も不用とな
る。さらに、変速機のケーシングも一部発電機のケーシ
ングと共通化が可能で、総じて風力発電装置全体のコン
パクト化が実現する。
を一体化することにより、、出力軸を省略することがで
き、併せて、出力軸を支持するための軸受も不用とな
る。さらに、変速機のケーシングも一部発電機のケーシ
ングと共通化が可能で、総じて風力発電装置全体のコン
パクト化が実現する。
【図１】第一の実施の形態を示す風力発電用変速機の縦
断面図である。
断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】第二の実施の形態を示す風力発電用変速機の縦
断面図である。
断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】第三の実施の形態を示す風力発電用変速機の縦
断面図である。
断面図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】第四の実施の形態を示す風力発電用変速機の縦
断面図である。
断面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図９】実施の形態を示す風力発電装置の概略立面図で
ある。
ある。
【図１０】風力発電装置の概略立面図である。
２ ロータ ４ 変速機 ６ 発電機 １０ ケーシング １０' ケーシング ２０ 入力軸 ２２ 軸受 ２４ キャリア ２５ 歯 ２６ ピン ２７ 歯 ２８ 針状ころ軸受 ３０ 出力軸 ３０' 発電機回転軸 ３２ 軸受 ３４ サン・ローラ ３６ 第一ローラ ３８ 第二ローラ ４０ アウタ・リング ４１ ボルト ４２ 側板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 13/08 Ｆ１６Ｈ 13/08 Ｇ Ｈ０２Ｋ 7/10 Ｈ０２Ｋ 7/10 Ｚ Ｆターム(参考） 3H078 AA02 AA26 BB11 BB18 BB19 CC12 CC13 CC22 3J051 AA01 BA04 BA08 BC01 BD02 BE03 FA08 3J103 AA02 AA09 AA12 AA18 AA41 AA71 AA74 BA43 CA26 CA35 CA51 CA72 CA77 FA19 FA30 GA02 GA52 5H607 AA12 BB02 CC03 DD19 EE24 EE33 FF05 FF26
Claims (6)
- 【請求項１】 ケーシングと、 ケーシングに回転自在に支持された入力軸と、 ケーシングに回転自在に支持された出力軸と、 出力軸と共に回転するサン・ローラと、 サン・ローラと同軸のアウタ・リングと、 サン・ローラとアウタ・リングとの間に形成される空間
に摩擦接触状態で径方向に配された複数種類のローラ群
とを備え、各ローラ群はそれぞれ円周方向で等間隔に回
転自在に配列され、ローラ群とローラ群とは径方向に多
段に配置され、少なくとも一のローラ群の各ローラはそ
れぞれ複数の円筒で構成されることで二つの回転半径を
持った転走面を有することを特徴とする風力発電用変速
機。 - 【請求項２】 アウタ・リングが入力軸と共に回転し、
アウタ・リングと摩擦接触するローラ群の各ローラがケ
ーシングに固定したピンに回転自在に支持されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の風力発電用変速機。 - 【請求項３】 アウタ・リングが回転を拘束され、アウ
タ・リングと摩擦接触するローラ群の各ローラが入力軸
に設けたキャリアに回転自在に担持されていることを特
徴とする請求項１に記載の風力発電用変速機。 - 【請求項４】 アウタ・リングが回転を拘束され、アウ
タ・リングと摩擦接触するローラ群の各ローラと入力軸
とが歯車伝動機構を構成していることを特徴とする請求
項１に記載の風力発電用変速機。 - 【請求項５】 風を受けて回転するロータ２と、前記ロ
ータ２を入力軸に結合した変速機４と、前記変速機４の
出力軸に結合された発電機６とを有する風力発電装置で
あって、前記変速機が請求項１ないし４のいずれかに記
載された風力発電用変速機であることを特徴とする風力
発電装置。 - 【請求項６】 前記変速機と前記発電機を一体化したこ
とを特徴とする請求項５に記載の風力発電装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000348723A JP2002147338A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 風力発電用変速機および風力発電装置 |
| US09/985,636 US6608397B2 (en) | 2000-11-09 | 2001-11-05 | Wind driven electrical power generating apparatus |
| US10/442,963 US6720670B2 (en) | 2000-11-09 | 2003-05-22 | Wind driven electrical power generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000348723A JP2002147338A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 風力発電用変速機および風力発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002147338A true JP2002147338A (ja) | 2002-05-22 |
Family
ID=18822253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000348723A Withdrawn JP2002147338A (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-15 | 風力発電用変速機および風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002147338A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004144047A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Denso Corp | ハイブリッドコンプレッサ |
| WO2011125969A1 (ja) * | 2010-04-05 | 2011-10-13 | Togami Katsumi | 増速機とそれを備えた発電装置 |
| JP2012062910A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Winpro Co Ltd | 遊星マグネットギアドライブ式発電機及び該遊星マグネットギアドライブ式発電機を用いた風力発電装置 |
| JP2020024044A (ja) * | 2012-05-25 | 2020-02-13 | ジェネシス アドバンスド テクノロジー インコーポレイテッド． | 変速装置 |
-
2000
- 2000-11-15 JP JP2000348723A patent/JP2002147338A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004144047A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-05-20 | Denso Corp | ハイブリッドコンプレッサ |
| WO2011125969A1 (ja) * | 2010-04-05 | 2011-10-13 | Togami Katsumi | 増速機とそれを備えた発電装置 |
| JP2012062910A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Winpro Co Ltd | 遊星マグネットギアドライブ式発電機及び該遊星マグネットギアドライブ式発電機を用いた風力発電装置 |
| JP2020024044A (ja) * | 2012-05-25 | 2020-02-13 | ジェネシス アドバンスド テクノロジー インコーポレイテッド． | 変速装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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