JP2003129940A - 風力発電機の機械室回動固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械室を塔本体に対して確実に位置保持さ
せると共に、機械室を回動させる際にはスムーズに機械
室を回動させる状態を得ることができる押圧手段を備え
た風力発電装置の機械室回動固定装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】塔本体２の上端位置において塔本体２の鉛
直軸心Ｃ周りに回動可能な機械室１を備えた風力発電機
の機械室回動固定装置である。塔本体２の上端に鉛直軸
心Ｃを中心とした大径歯車５を固着し、押圧手段４を、
機械室固定時に大径歯車５の上平面部の被当接面３を押
圧して機械室の回動を抑止し機械室回動時に被当接面３
への押圧を解除するよう構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電機の機械
室回動固定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】風力発電機は、塔本体の上端位置（最上
端）において、風車と風車の回転軸に連結された発電機
とを備えた機械室（ナセル）が配設されている。この機
械室は風車を常に風上に向けるために鉛直軸心廻りに回
動可能となっており、風向計等によって風向きを感知し
て、風向きが一定の角度を越える変化をしたときは回動
手段（モーター）により自動的に機械室全体を回動させ
ている。また、機械室が勝手に（不要に）回動しないよ
う回動固定手段により機械室が所定の向きに位置保持さ
れている。

【０００３】回動手段は、塔本体の上端に鉛直軸心を中
心とした大径の歯車を固着し、その大径歯車に噛み合う
機械室側の鉛直軸ピニオンをモーターによって回転駆動
させて、機械室を鉛直軸心廻りに回動させている。ま
た、従来の回動固定手段は回動する機械室側に取着され
ている。この回動固定は、機械室床部下面側に設けたス
プリングにより摩擦部材が、大径歯車の側面である水平
面を常時強く押圧し、摩擦部材の摩擦力により回動を抑
制することにより行っている。従って、回動手段が作動
（機械室が回動）している時も、この回動固定手段によ
る押圧力は常に作用しており、ブレーキがかかった状態
において強制的に回動手段により機械室を回動させてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】回動手段（モーター）
は、常時制動力（ブレーキ力）を受けながら強制的に駆
動するため、大径歯車の被当接面（側面）と摩擦部材と
の間でスキット現象が生じ、これが振動・騒音を発生さ
せる。この騒音は、機械室内や空洞である塔本体の内部
でさらに増幅され、大きな騒音を発生させることとな
る。従って、風力発電機設置場所周辺の広範囲の地域に
渡ってその騒音が響きわたり、人に不快感を与え、人体
及び牧畜等の周辺で行われている産業にも多大な悪影響
を与え、周辺環境を著しく悪化させるおそれがある。ま
た、回動手段の歯車の破損や、無駄に大きな駆動力（モ
ーター）が必要であり、機械的に問題点があった。

【０００５】そこで本発明は、機械室を、塔本体に対し
て確実かつ安全に位置保持させると共に、機械室を回動
させる際にはスムーズに機械室を回動させる状態を得る
ことができる風力発電機の機械室回動固定装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る風力発電機の機械室回動固定装置
は、塔本体の上端位置において該塔本体の鉛直軸心周り
に回動可能な機械室を備えた風力発電機の機械室回動固
定装置であって、上記塔本体の上端に上記鉛直軸心を中
心とした大径歯車を固着し、機械室固定時に該大径歯車
の上平面部の被当接面を押圧して該機械室の回動を抑止
し機械室回動時に該被当接面への押圧を解除する押圧手
段を備えたものである。

【０００７】また、上記押圧手段は、上記被当接面に当
接する摩擦部材と、該摩擦部材を該被当接面側に弾発部
材により押圧するピストン部材と、該弾発部材の弾発力
に抗して該ピストン部材を移動させ該摩擦部材を該被当
接面から離間させる推力発生手段と、を備え、上記ピス
トン部材は球面摺接部及び平面摺接部を介して上記摩擦
部材を押圧するよう構成したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施の形態に基づ
き、本発明を詳説する。

【０００９】図１は、本発明の風力発電機全体の側面図
を示したものであり、地面から鉛直状に立設した塔本体
２の上端位置（最上端部）において、風車12（翼）と風
車12の回転軸に連結（直結）された発電機13とを備えた
機械室１（ナセル）が配設されている。図２は、機械室
１の一部断面の側面図であり、この機械室１は、風車12
を常に風上に向けるために塔本体２の鉛直軸心Ｃ廻りに
回動可能となっており、機械室１の上部位置に配設した
風向計14によって風向きを検知し、風向きが一定の角度
を越える変化をしたときに、図２の機械室１に備えた回
動手段15により自動的に機械室１全体を回動させてい
る。また、機械室１を回動させないときは、機械室１が
不要に回動しないよう機械室回動固定装置（押圧手段
４）により、機械室１を所定の向きに位置保持させてい
る。なお、機械室１は機械室１と塔本体２との間に設け
た図示省略のガイド部材により、塔本体２の天端に回動
可能に保持されている。

【００１０】図３は、機械室１及び塔本体２の天端部を
示す平面図である。回動手段15は次のように構成されて
いる。塔本体２の上端（水平面部）に鉛直軸心Ｃを中心
とした大径歯車５を固着する。機械室１の床部17は、こ
の大径歯車５の側面に対面するように支持されている。
そして、床部17には、鉛直軸心Ｃ方向に回転軸心を有す
る軸受部材（図示省略）を備え、この軸受部材により回
動自在に支持されるとともに床部17を上下に貫通する回
動軸（図示省略）が配設されている。回動軸の一端（下
部側）に、大径歯車５に噛み合う小径歯車６を配設し、
他端（上部側）に、減速機（図示省略）及びモーター16
を連結させる。即ち、床部17を挟んで機械室１の内部に
モーター16を配設し、機械室１の外部に小径歯車６が配
設されている。

【００１１】そして、小径歯車６を機械室１内に設けた
モーター16によって回転駆動させることにより、小径歯
車６が大径歯車５の外周を（遊星）回転して、モーター
16と小径歯車６と共に機械室１が鉛直軸心Ｃ廻りに回動
している。なお、モーター16の回転は、正逆方向自在
で、その運転は風向計14の信号により、図示省略の機械
室１内の制御装置により制御され、風向きに対応させて
機械室１を左右に回動させる。

【００１２】図４は、機械室回動固定装置の押圧手段４
の正面図であり、この押圧手段４は、図２と図３と図４
に示すように、大径歯車５の上面（側面）に対応するよ
う円周方向に複数台、機械室１の床部17にボルト・ナッ
ト等の締結手段18により取着されている。即ち、大径歯
車５上面側に水平面部を形成して被当接面３とし、この
被当接面３を押圧可能とするよう押圧手段４が機械室１
の床部17に一部貫通状に取着されている。なお、押圧手
段４の配設位置（被当接面３）は、図３に示すように、
大径歯車５の歯部近傍の側面部に対応する位置が好まし
い。

【００１３】押圧手段４について詳しく説明する。図５
は機械室固定時（摩擦部材７の押圧時）の押圧手段４の
側部断面図であって、押圧手段４の摩擦部材７が、大径
歯車５の上平面部の被当接面３を押圧して、機械室１の
回動を抑止した状態である。また、図６は機械室回動時
（摩擦部材７の離間時）の押圧手段４の側部断面図であ
って、押圧手段４の摩擦部材７が被当接面３への押圧を
解除した状態を示している。

【００１４】押圧手段４は、機械室１の床部17に締結手
段18により取着されたベース部材19と、ベース部材19か
ら上方に４本のタイロッド20…を介在させて所定間隔を
設けて配設したトッププレート21と、ベース部材19に内
挿され鉛直方向に移動可能なピストン部材８と、ピスト
ン部材８を弾発付勢して大径歯車５の被当接面３側（下
方）に押圧力を生じさせる圧縮コイルバネ等の弾発部材
９と、を備えている。さらに、押圧手段４は、大径歯車
５の被当接面３に当接する摩擦部材（パッド）７と、摩
擦部材７の上部側を保持する保持体（パッドシュー）22
と、保持体22の上面側の水平面に載置され水平方向摺動
可能な球面座11と、を備えている。そして、ピストン部
材８の下端面は、球面座11の上面側である球面摺接部11
ａに面接触されており、摩擦部材７と保持体22と球面座
11とピストン部材８とは連結され、これらは共に上下に
昇降することができる。

【００１５】そして、図５に示すように、通常時（機械
室固定時）には、弾発部材９によりピストン部材８が被
当接面３側に弾発付勢され、その弾発力により、摩擦部
材７は被当接面３を押圧し、機械室１の回動をその摩擦
力により抑止している。

【００１６】さらに、ピストン部材８とベース部材19と
は流体（油圧）シリンダー装置としており、ピストン部
材８の上半分がピストンヘッド８ａ、下半分がピストン
ロッド８ｂを構成し、ベース部材19がシリンダーチュー
ブを構成している。そして、ピストン部材８とベース部
材19とは、密嵌状に挿着されており、ピストン部材８の
ヘッド８ａ下面と、ベース部材19のチューブ凹孔の上面
19ａとの間に空間部23を形成している。そして、この空
間部23に流体（作動油）を充填・加圧させ、ピストン部
材８を鉛直上向きに移動させる推力発生手段10を有して
いる。推力発生手段10は、機械室１内に配設し油圧を発
生させる図示省略の油圧ユニットと油圧配管を有し、油
圧配管の下流側がベース部材19に接続され、空間部23に
流体を供給し、空間部23の高さ方向の高さを拡大させ
る。

【００１７】ピストン部材８とベース部材19との側方摺
接面には、推力発生手段10による流体をシールする部材
等が備えられている。具体的に説明するとベース部材19
には上部位置から環状の溝を４条設け、Ｏリング等の第
１パッキン24、第２パッキン25、ウェアリング26、ダス
トシール27が装着されている。

【００１８】従って、弾発部材９により摩擦部材７が被
当接面３を押圧している状態から、図６に示すように、
推力発生手段10により、弾発部材９の弾発力に抗してピ
ストン部材８を上方へ移動させ、摩擦部材７を被当接面
３から離間させることができる。即ち、機械室回動時に
は、ピストン部材８を上方へ移動させることにより、摩
擦部材７の被当接面３への押圧を解除することができ
る。機械室固定時、ピストン部材８の上端面とトッププ
レート21の下端面との間に図５に示すような所定間隔ｅ
を設けているが、押圧解除の際に、ピストン部材８の上
端面がトッププレート21の下端面に当接する。即ち、ト
ッププレート21がストッパーの役割を有し、ピストン部
材８のストロークを制御できる。

【００１９】次に、図７に押圧手段４の摩擦部材７部の
詳細図を示す。摩擦部材７と保持体22と球面座11とピス
トン部材８とは、シューボルト28と弾性材29により上下
方向に連結されている。また、保持体22はベース部材19
の下半分の筒状ガイド部19ｂに挿入されガイドされてい
る。そして、ピストン部材８は、球面座11の上面側の球
面摺接部11ａに面接触して、球面座11と保持体22を介し
て摩擦部材７を押圧している。従って、図７に示すよう
に、水平面の被当接面３（大径歯車５）を押圧する平板
状の摩擦部材７の鉛直軸心Ｉとピストン部材８の軸心Ｊ
とは、撓み角を有することができる（可撓機構）。

【００２０】さらに、球面座11の下面側は平面摺接部11
ｂを形成し、保持体22の上面側と水平方向摺動可能に接
触している。そして、球面座11の側面と保持体22の筒状
の脱落防止壁22ｂとの間に隙間ｄを備えている。これに
より、摩擦部材７は（保持体22と共に）ピストン部材８
に対して軸心ズレを有することができる。即ち、摩擦部
材７がピストン部材８に対して、水平方向移動できるよ
う（夫々の軸心Ｉ，Ｊが非同一線上配置可能に）構成さ
れている（スライド機構）。

【００２１】これら可撓機構とスライド機構は、機械室
固定時において、機械室１に生ずる外力の影響を押圧手
段４内部に及ぼさないものである。即ち、機械室固定時
には、機械室１に、風車12の回転による振動や機械室１
自体が受ける風力により回動方向左右に揺動しようとす
る力（外力）が繰り返し作用する。この時、機械室１に
対して摩擦部材７が剛結されていると、摩擦部材７の摩
擦力が強く、この外力がピストン部材８とベース部材19
の接触面にそのまま負荷される。しかし、本発明の構成
によれば、球面座11の球面及び水平面で摺動させること
によりその力を逃がすことができる。そして、機械室固
定時において図７に示すように、ピストン部材８は摩擦
部材７に対して傾いた姿勢でも押圧することができ、過
大な外力をピストン部材８に与えることがない。従っ
て、ピストン部材８とベース部材19との間に無理な力を
作用させることがなく、上記のシール部材等を傷つけた
りすることがない。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述の構成により次のような効
果を奏する。

【００２３】（請求項１によれば）押圧手段４の進退動
作により、押圧手段４と塔本体２側の被当接面３との間
に振動・騒音を発生させることがなく、風力発電機設置
場所周辺の環境を悪化させることがない。機械室１の位
置保持（回動固定）を適切に行うことができ、さらに、
被当接面３への当接を解除することで機械室１の回動を
スムーズにし、駆動系統を構成する歯車等に過負荷や有
害な振動を与えず、これらの破損を防ぐことが可能であ
る。

【００２４】（請求項２によれば）動力を与えることな
く、弾発部材９により摩擦部材７を塔本体２側の被当接
面３に押圧して機械室１を位置保持させることができ
る。さらに、推力発生手段10により容易にその押圧を解
除させることができ、これら構成・操作は極めて簡単で
ある。また、機械室固定時において、風車12の回転によ
る振動や風圧による力が機械室１に繰り返し作用し、被
当接面３に当接する摩擦部材７とピストン部材８の軸心
が撓み角を有するような力等が発生しても、球面摺接部
11ａ及び平面摺接部11ｂによりその力を逃がし、押圧手
段４の押圧力を被当接面３に作用させることができる。
従って、ピストン部材８の関係部材（ピストン部材８の
シール材など）に、過度の力を及ぼすことがないため、
構成部品を破損させることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の風力発電機の実施の一形態を示す側面
図である。

【図２】機械室を示す一部断面側面図である。

【図３】機械室及び塔本体天端の平面断面図である

【図４】押圧手段の実施の一形態を示す正面図である。

【図５】押圧手段の側部断面図である。

【図６】他の状態にある押圧手段の側部断面図である。

【図７】押圧手段の要部を示す側部断面図である。

【符号の説明】

１ 機械室 ２ 塔本体 ３ 被当接面 ４ 押圧手段 ５ 大径歯車 ７ 摩擦部材 ８ ピストン部材 ９ 弾発部材 10 推力発生手段 11ａ 球面摺接部 11ｂ 平面摺接部 Ｃ 鉛直軸心

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塔本体２の上端位置において該塔本体２
   の鉛直軸心Ｃ周りに回動可能な機械室１を備えた風力発
   電機の機械室回動固定装置であって、上記塔本体２の上
   端に上記鉛直軸心Ｃを中心とした大径歯車５を固着し、
   機械室固定時に該大径歯車５の上平面部の被当接面３を
   押圧して該機械室の回動を抑止し機械室回動時に該被当
   接面３への押圧を解除する押圧手段４を備えたことを特
   徴とする風力発電機の機械室回動固定装置。
2. 【請求項２】 上記押圧手段４は、上記被当接面３に当
   接する摩擦部材７と、該摩擦部材７を該被当接面３側に
   弾発部材９により押圧するピストン部材８と、該弾発部
   材９の弾発力に抗して該ピストン部材８を移動させ該摩
   擦部材７を該被当接面３から離間させる推力発生手段10
   と、を備え、上記ピストン部材８は球面摺接部11ａ及び
   平面摺接部11ｂを介して上記摩擦部材７を押圧するよう
   構成した請求項１記載の風力発電機の機械室回動固定装
   置。