JP2005151749A - Lightning protection device of wind turbine generator bearing and bearing of the device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、風力発電機の主軸等を支持する軸受の軌道面等が落雷によって損傷を受けることを防止する風力発電機用軸受の落雷保護装置およびその軸受に関する。
BACKGROUND OF THE
環境問題により、化石燃料から再生可能エネルギへの転換が必要である。そのため、環境への影響が最も少なく、二酸化炭素を全く発生せず、水力発電のように自然破壊をもたらすことのない電力発生装置として、風力発電が注目されて来ている。しかし、風力発電機に発生するトラブルは、落雷によるものが最も多く、その割合は欧州で100台中の8台程度であり、日本では、気象条件の違いから、その倍以上であるといわれている(例えば、非特許文献1)。 Due to environmental problems, a shift from fossil fuels to renewable energy is necessary. Therefore, wind power generation has attracted attention as a power generation device that has the least impact on the environment, does not generate any carbon dioxide, and does not cause natural destruction like hydropower generation. However, most of the troubles that occur in wind power generators are caused by lightning strikes, and the ratio is about 8 out of 100 in Europe. In Japan, it is said that it is more than doubled due to the difference in weather conditions. (For example, Non-Patent Document 1).
落雷対策として、避雷針を設けることは一般に行われているが、避雷針が設けられていても、ブレードやナセルに落雷することが多い。これを十分に防ぐことが可能な避雷針を設けるには、風車の周囲を囲む多数の高い避雷針が必要であり、現実的でない。風車は大型化するに従って効率が向上するため、大型化が進められて100mを超えるものも開発されている。また、地表から高い位置にある程、速い風を受けることができるため、高所に設置される場合が多い。このことからも、避雷針で対応することができない。 As a countermeasure against lightning, it is common practice to provide a lightning rod, but even if a lightning rod is provided, lightning often strikes a blade or nacelle. In order to provide a lightning rod capable of sufficiently preventing this, a large number of high lightning rods surrounding the windmill are necessary, which is not practical. Since the efficiency of wind turbines increases as they increase in size, the size of wind turbines has been increased and those exceeding 100 m have been developed. Also, the higher the position from the ground surface, the faster the wind can be received, so it is often installed at a high place. For this reason, it is not possible to cope with a lightning rod.
風力発電機に羽根やナセル(ボディ)に落雷があると、羽根やナセルが損傷をするだけでなく、羽根から主軸に電流が流れ、主軸を支える軸受や電装品が損傷する。それを防止するためにアースが施されているが、雷の電力が大きいために、軸受や電装品にも通電する。軸受においては、転動体と軌道輪の軌道面間に金属材料の溶融が発生し、軸受を損傷させる。
風力発電機以外の一般的な電食防止軸受、例えば電動機の軸受等の電位差が生じる部位に使用される電食防止軸受としては、内外輪を通電させる通電軸受が種々提案されている(例えば、特許文献1)。
If there is a lightning strike on the blades or nacelle (body) of the wind power generator, not only will the blades and nacelle be damaged, but current will also flow from the blades to the main shaft, causing damage to the bearings and electrical components that support the main shaft. To prevent this, grounding is applied, but since the power of lightning is large, the bearings and electrical components are also energized. In the bearing, melting of the metal material occurs between the rolling elements and the raceway surfaces of the races, and the bearing is damaged.
Various electro-erosion bearings for energizing inner and outer rings have been proposed as electro-corrosion prevention bearings used in parts where potential difference occurs, such as general electric corrosion prevention bearings other than wind power generators, such as motor bearings (for example, Patent Document 1).
また、雷雲の近接により落雷放電の可能性が特定の地域に生じた場合に、レーザ誘雷動作や各種電気設備の落雷の影響保護をすべきかの処置については、雷雲を検出し、落雷の可能性を判断する雷雲電界検出装置に関する発明が提案されている(特許文献2)。
通電軸受は、内輪と外輪との間を繋ぎ、その接触部分にブラシを用いるものであるが、軸受は内外輪が相対運動をしているため、ブラシとの接触部分から摩耗粉が発生する。その摩耗粉が軸受内に侵入し、軌道面に摩耗粉が入り込むことで、軸受の不具合を早期に発生させることになる。また、長年の使用によりブラシの摩耗が生じ、通電の信頼性が落ちる可能性がある。一般的な用途の通電軸受では、上記の摩耗粉の問題は、実用上で支障のないことも多いが、風力発電機では、無人の地域に設置されたり、高所に設置されて保守が困難であることが多い。そのため、軸受については、数十年に渡ってメンテナンスフリーで使用可能とされることが望まれる。したがって、ブラシの接触部で生じる摩耗と摩耗粉の発生は極力避けることが必要である。 The current-carrying bearing connects the inner ring and the outer ring, and uses a brush for the contact portion. However, since the inner and outer rings make relative motion, the bearing generates wear powder from the contact portion with the brush. The wear powder penetrates into the bearing and the wear powder enters the raceway surface, thereby causing a bearing failure early. In addition, the use of the brush for many years may cause wear of the brush, which may reduce the reliability of energization. In general-purpose energized bearings, the above-mentioned problem of wear powder often has no practical problem, but wind power generators are difficult to maintain because they are installed in unmanned areas or installed in high places. Often. Therefore, it is desired that the bearings can be used without maintenance for several decades. Therefore, it is necessary to avoid as much as possible wear and abrasion powder generated at the contact portion of the brush.
この発明の目的は、落雷から軸受を保護すると共に、ブラシの摩耗粉の発生をできる限り抑え、摩耗粉による軸受の早期不具合を防止することができる風力発電機用軸受の落雷保護装置、およびその軸受を提供することである。 An object of the present invention is to protect a bearing from a lightning strike, suppress the generation of brush wear powder as much as possible, and prevent an early failure of the bearing due to the wear powder, and a lightning strike protection device for a wind power generator bearing, and its It is to provide a bearing.
この発明の風力発電機用軸受の落雷保護装置は、風力発電機に設けられ、一対の軌道輪および両軌道輪間に介在した複数の転動体を有する転がり軸受を落雷から保護する装置であって、一方の軌道輪およびこの軌道輪を設置した部材の組と、他方の軌道輪およびこの他方の軌道輪に支持された部材の組とに渡って通電可能に接触する接触,非接触の切替えが自在な通電部材と、この通電部材を接触状態と非接触状態に切り替える切替駆動手段と、この切替駆動手段に切替指令を与える切替制御手段とを備える。上記一方の軌道輪およびこの軌道輪を設置した部材の組は、例えば外輪となる軌道輪と軸受ハウジングである。他方の軌道輪およびこの他方の軌道輪に支持された部材の組は、例えば内輪となる軌道輪と主軸等の軸である。 A lightning strike protection device for a wind power generator bearing according to the present invention is an apparatus that is provided in a wind power generator and protects a rolling bearing having a pair of race rings and a plurality of rolling elements interposed between both race rings from lightning strikes. Switching between contact and non-contact is possible in such a way that one of the bearing rings and the set of members on which the bearing rings are installed and the other set of rings and the set of members supported by the other race ring are energized. A flexible energization member, a switching drive unit that switches the energization member between a contact state and a non-contact state, and a switching control unit that gives a switching command to the switching drive unit. The set of the one bearing ring and the member on which the bearing ring is installed is, for example, a bearing ring serving as an outer ring and a bearing housing. The other bearing ring and the set of members supported by the other bearing ring are, for example, a bearing ring that serves as an inner ring and a shaft such as a main shaft.
この構成によると、常時は通電部材を非接触としておき、風力発電機に雷が近づいたときや、近づくことが予想されたときに、切替制御手段により切替駆動手段を動作させて通電部材を接触させ、通電状態とすることができる。つまり、落雷が発生する可能性が出てきた時点で、通電部材を接触させ、軸受を保護するための通電路ができるので、落雷を受けても軸受内の転動体を通した通電を防止できる。そのため、軌道輪の軌道面や転動体の損傷が防止される。また、通常は通電部材が接触しておらず、必要な時だけ接触することから、通電部材やこの通電部材が接触する部材の摩耗粉の発生をできるだけ少なくでき、摩耗粉による早期不具合が防止される。また、通電部材の摩耗が少ないため、長年使用されても通電部材の確実な接触が確保でき、通電の信頼性が高いものとなる。さらに、必要時のみ通電部材を接触させることで、常時は通電部材の接触による摩擦抵抗が生じず、回転トルクの増大が防止できる。 According to this configuration, the current-carrying member is kept in a non-contact state at all times, and when lightning approaches or is expected to approach the wind power generator, the switching control unit is operated by the switching control unit to contact the current-carrying member. It can be made into an energized state. In other words, when there is a possibility that a lightning strike will occur, an energization path for protecting the bearing can be created by contacting the current-carrying member, so that it is possible to prevent energization through the rolling elements in the bearing even if a lightning strike occurs. . Therefore, damage to the raceway surface and rolling elements of the raceway is prevented. In addition, since the current-carrying member is not in contact normally and is in contact only when necessary, the generation of wear powder on the current-carrying member and the member that the current-carrying member contacts can be reduced as much as possible, and early failures due to wear powder can be prevented. The Moreover, since there is little abrasion of an electricity supply member, the reliable contact of an electricity supply member can be ensured even if it uses for many years, and the reliability of electricity supply becomes high. Furthermore, by contacting the energizing member only when necessary, frictional resistance due to the contact of the energizing member does not occur at all times, and an increase in rotational torque can be prevented.
この発明の風力発電機用軸受の落雷保護装置において、前記風力発電機の設けられた所定地域における雷雲電界を検出する雷雲電界検出装置を設け、前記切替制御手段は、前記雷雲電界検出装置の検出結果が表示される検出結果表示手段の設置位置の近傍に、オペレータによる接触,非接触の切替え操作を行わせる操作部を有するものとしても良い。検出結果表示手段の設置位置の近傍とは、オペレータが検出結果表示手段から雷雲電界を認識して遅滞なく操作部の操作ができる範囲、例えば検出結果表示手段と上記操作部が同室にある程度に近いことを言う。検出結果表示手段は、画面に表示するものであっても、また音声や光の信号等で表示するものであっても良い。
雷雲電界検出装置を設けることで、風力発電機の位置する限られた地域に雷雲電界が生じたことを正確に認識できる。オペレータは、この雷雲電界の発生状況を検出結果表示手段で認識して、その近くにある替制御手段の操作部を操作し、通電部材の接触,非接触の切替えを適切に行うことができる。オペレータに操作させるため、雷雲電界の発生状況に柔軟に対応して通電させることができる。上記操作部は、複数台の風力発電機について、それらの切替駆動手段を一括して操作するものであっても良い。
In the lightning strike protection device for a wind turbine generator bearing according to the present invention, a thundercloud electric field detection device for detecting a thundercloud electric field in a predetermined area where the wind power generator is provided is provided, and the switching control means is a detection of the thundercloud electric field detection device. It is good also as what has an operation part which performs switching operation of a contact and non-contact by an operator near the installation position of a detection result display means where a result is displayed. The vicinity of the installation position of the detection result display means is a range in which the operator can recognize the thundercloud electric field from the detection result display means and operate the operation unit without delay, for example, the detection result display means and the operation unit are close to the same room to some extent. Say that. The detection result display means may be displayed on the screen, or may be displayed by a sound or light signal.
By providing the thundercloud electric field detection device, it is possible to accurately recognize that a thundercloud electric field has occurred in a limited area where the wind power generator is located. The operator can recognize the occurrence state of the thundercloud electric field by the detection result display means and operate the operation part of the replacement control means nearby to appropriately switch between contact and non-contact of the energization member. Since it is operated by the operator, it can be energized in a flexible manner corresponding to the occurrence of the thundercloud electric field. The said operation part may operate those switching drive means collectively about several wind power generators.
この発明の風力発電機用軸受の落雷保護装置において、前記風力発電機の設けられた所定地域における雷雲電界を検出する雷雲電界検出装置を設けた場合に、前記切替制御手段は、常時は前記切替駆動手段を通電部材が非接触となる動作状態とし、雷雲電界検出装置の検出信号に応答して前記切替駆動手段に通電部材を接触とさせるものとしても良い。
この構成の場合は、オペレータを必要とせずに、雷雲電界の検出状況に応じて自動的に通電部材による通電状態に切替えることができる。
In the lightning strike protection device for a wind power generator bearing according to the present invention, when the thundercloud electric field detection device for detecting a thundercloud electric field in a predetermined area provided with the wind power generator is provided, the switching control means is always the switching The drive means may be in an operating state in which the energization member is not in contact, and the switching drive means may be brought into contact with the switching drive means in response to a detection signal from the thundercloud electric field detection device.
In the case of this configuration, it is possible to automatically switch to the energized state by the energizing member according to the thundercloud electric field detection status without requiring an operator.
この発明の風力発電機用軸受の落雷保護装置において、前記転がり軸受が、風力発電機の羽根が取付けられた主軸を支持する主軸支持用軸受であっても良い。
主軸は羽根を取付けた軸であるため、風力発電機を構成する軸受の中で、落雷の影響を受ける可能性が最も高い。そのため、この発明の落雷からの軸受保護および摩耗粉発生防止等の各効果が有効に発揮される。
In the lightning strike protection device for a wind power generator bearing according to the present invention, the rolling bearing may be a main shaft support bearing that supports the main shaft to which the blades of the wind power generator are attached.
Since the main shaft is a shaft with blades attached, it is most likely to be affected by lightning strikes among the bearings constituting the wind power generator. Therefore, each effect of the present invention, such as bearing protection from lightning strikes and prevention of generation of wear powder, is effectively exhibited.
この発明の風力発電機用軸受は、風力発電機に用いられ、一対の軌道輪および両軌道輪間に介在した複数の転動体を有する転がり軸受であって、一方の軌道輪およびこの軌道輪を設置した部材の組と、他方の軌道輪およびこの他方の軌道輪に支持された部材の組とに渡り通電可能に接触する接触,非接触の切替えが自在な通電部材を有するものである。
このように接触,非接触の切替えが自在な通電部材を設けることで、上記のような雷雲電界の近づき状況等に応じた必要時のみの通電部材の接触が行える。そのため、落雷から軸受を保護すると共に、ブラシの摩耗粉の発生をできる限り抑え、摩耗粉による軸受の早期不具合を防止することができる。
A bearing for a wind power generator according to the present invention is a rolling bearing that is used in a wind power generator and has a pair of race rings and a plurality of rolling elements interposed between the race rings. It has a current-carrying member that can be switched between contact and non-contact so as to be able to conduct electricity over the set of installed members, the other raceway ring, and the set of members supported by the other raceway ring.
By providing the energization member that can be switched between contact and non-contact in this way, the energization member can be contacted only when necessary according to the approaching situation of the thundercloud electric field as described above. Therefore, while protecting a bearing from a lightning strike, generation | occurrence | production of the abrasion powder of a brush can be suppressed as much as possible, and the early malfunction of the bearing by abrasion powder can be prevented.
この発明の風力発電機は、前記通電部材を接触状態と非接触状態に切り替える切替駆動手段を設けても良い。通電部材の接触状態と非接触状態との切替え動作は、例えば機械的な伝達機構を用いて人力で行うようにしても良いが、切替駆動手段を設けることで、自動化や、遠隔地からの切替え操作が可能になる。 The wind power generator of this invention may be provided with switching drive means for switching the energization member between a contact state and a non-contact state. The switching operation between the contact state and the non-contact state of the current-carrying member may be performed manually by using, for example, a mechanical transmission mechanism. However, by providing a switching drive means, automation or switching from a remote place is possible. Operation becomes possible.
この発明の風力発電機用軸受において、前記通電部材が一方の軌道輪に取付けられた導電性弾性体であり、この導電性弾性体は、自然状態では前記他方の軌道輪に対して非接触となり、強制的に弾性変形させた状態で他方の軌道輪に接触可能なものであっても良い。 通電部材が弾性体であると、切替駆動手段を設ける場合に、接触側へのみ駆動力を与える単動型のソレノイドやシリンダ装置等の簡易な切替駆動手段で済む。通電部材の接触圧の調整も容易である。また、通電部材が一方の軌道輪に取付けられて他方の軌道輪に接触するものであるため、軸受単独で通電部材付およびその接触部位が得られ、風力発電機への軸受の組込みが容易である。 In the wind power generator bearing according to the present invention, the current-carrying member is a conductive elastic body attached to one of the race rings, and the conductive elastic body is not in contact with the other race ring in a natural state. It may be possible to contact the other race ring in a state where it is forcibly elastically deformed. When the energizing member is an elastic body, when the switching drive means is provided, simple switching drive means such as a single-acting solenoid or a cylinder device that applies a driving force only to the contact side is sufficient. Adjustment of the contact pressure of the current-carrying member is also easy. In addition, since the current-carrying member is attached to one of the bearing rings and comes into contact with the other raceway ring, the bearing alone is provided with a current-carrying member and its contact portion, and the incorporation of the bearing into the wind power generator is easy. is there.
この発明の風力発電機用軸受において、前記通電部材が一方の軌道輪に取付けられた導電性弾性体であり、この導電性弾性体は、自然状態では前記他方の軌道輪に支持される部材に対して非接触となり、強制的に弾性変形させた状態で前記他方の軌道輪に支持された部材に接触可能なものであっても良い。
この構成の場合も、切替駆動手段が簡易なもので済む。また、この構成の場合、通電部材が軸受軌道輪ではなく、軌道輪に支持される軸等の部材接触するものであるため、通電経路をより短くできる。
In the bearing for a wind power generator according to the present invention, the energizing member is a conductive elastic body attached to one of the race rings, and the conductive elastic body is a member supported by the other race ring in a natural state. It may be non-contact with the member supported by the other race ring in a state in which it is elastically deformed forcibly.
Also in this configuration, the switching drive means is simple. Further, in this configuration, the energization member is not a bearing race, but a member such as a shaft supported by the race, so that the energization path can be further shortened.
この発明の風力発電機用軸受において、上記通電部材が、導電製金属部材と導電製ブラシからなるものであっても良い。
この構成の場合、導電製ブラシによって確実な接触が得られる。
In the wind turbine generator bearing according to the present invention, the energization member may be composed of a conductive metal member and a conductive brush.
In the case of this configuration, reliable contact can be obtained by the conductive brush.
この発明の風力発電機用軸受は、風力発電機の羽根が取付けられた主軸を支持する主軸支持軸受であっても良い。上記のように、主軸は落雷の影響を受ける可能性が最も高く、そのためこの発明の各効果が有効に発揮される。 The wind power generator bearing of the present invention may be a main shaft support bearing that supports the main shaft to which the blades of the wind power generator are attached. As described above, the main shaft is most likely to be affected by lightning strikes, so that each effect of the present invention is effectively exhibited.
この発明の風力発電機用軸受の落雷保護装置およびその風力発電機用軸受は、一方の軌道輪およびこの軌道輪を設置した部材の組と、他方の軌道輪およびこの他方の軌道輪に支持された部材の組とに渡って通電可能に接触する接触,非接触の切替えが自在な通電部材を備えるため、落雷から軸受を保護すると共に、ブラシの摩耗粉の発生をできる限り抑え、摩耗粉による軸受の早期不具合を防止することができる。 The lightning strike protection device for a wind power generator bearing and the wind power generator bearing according to the present invention are supported by one raceway and a set of members on which the raceway is installed, the other raceway and the other raceway. In order to protect the bearing from lightning strikes, minimize the generation of brush wear powder as much as possible. Early failure of the bearing can be prevented.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図5と共に説明する。図2に示すように、風力発電機1は、風車となる羽根2が取付けられた主軸3を、ナセル4内に設置された軸受5により回転自在に設置し、ナセル4内に増速機6および発電機7を設置したものである。増速機6は、主軸3の回転を増速して発電機7の入力軸に伝達するものである。ナセル4は、支持台8(図1)上に旋回座軸受20を介して旋回自在に設置され、図2の旋回用のモータ9の駆動により、減速機10を介して旋回させられる。ナセル3の旋回は、風向きに羽根2の方向を対向させるために行われる。主軸支持用の軸受5は、図2の例では2個設けているが、1個であっても良い。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the
図3は、主軸支持用の軸受5の設置構造を示す。この軸受5は、一対の軌道輪となる内輪11および外輪12と、これら内外輪11,12間に介在した複数の転動体13とを有する。軸受5は、スラスト負荷が可能なラジアル軸受であれば良く、自動調心ころ軸受の他に、アンギュラ玉軸受や、円すいころ軸受、深溝玉軸受等であっても良いが、この例では複列の自動調心ころ軸受とされている。
FIG. 3 shows the installation structure of the
軸受5の外輪12は軌道面12aが球面状とされ、各転動体13は外周面が外輪軌道面12aに沿う球面形状のころとされている。内輪11は各列の軌道面11a,11aを個別に有する鍔付きのものとされている。転動体13は、各列毎に保持器14(図4参照)で保持されている。
The
図3において、外輪12は軸受ハウジング15の内径面に嵌合して設置され、内輪11は主軸3の外周に嵌合して主軸3を支持している。軸受ハウジング15は、軸受5の両端を覆う側壁部15aを有し、各側壁部15aと主軸3との間にラビリンスシール等のシール16が構成されている。軸受ハウジング15で密封性が得られるため、軸受5にはシール無しのものが用いられている。軸受5は、この発明の実施形態にかかる風力発電機用軸受となるものである。
In FIG. 3, the
図4に示すように、軸受5には、一方の軌道輪となる外輪12と、他方の軌道輪となる内輪11とに渡って通電可能に接触する接触,非接触の切替えが自在な通電部材17が設けられている。通電部材17は導電性弾性体からなる。通電部材17は、詳しくは板ばね状の導電性金属部材17aと、この導電性金属部材17aの先端に取付けられた導電性ブラシ17bとを有し、導電性金属部材17aが基端で外輪12の端面に固定されている。通電部材17は、自然状態では同図(A)に示すように内輪11の端面に対して非接触であり、図5のように強制的に弾性変形させることで、内輪11の端面に導電性ブラシ17bが接触可能である。通電部材16の強制押し付け、つまり接触状態への切り替えは、切替駆動手段19により行われる。切替駆動手段19は、例えば電磁ソレノイドからなり、本体が軸受ハウジング15に設置され、プランジャ部で通電部材17を押し付ける。
As shown in FIG. 4, the
図4(B)は、通電部材17および切替駆動手段19を図4(A)の矢印B方向から見た図を示す。通電部材17は、導電性ブラシ17bにおける内輪円周方向の両側または片側に、グリース除去ヘラ18を有している。グリース除去ヘラ18は、軸受5内に給脂されて内輪幅面に流出したグリースが接点となる導電性ブラシ17bに付着することを防止し、接触の信頼性を向上させる。
FIG. 4B shows a view of the energizing
切替駆動手段19の操作は、図1に示すようにナセル4から離れた切替制御手段21により行われる。切替制御手段21は、例えば、風力発電機1の全体を監視する監視室23内において、監視盤24の一部等に設けられる。切替制御手段21は、オペレータ25による手動操作用の操作部21aを設けたものとされている。なお、切替制御手段21は自動制御を行うものとしても良い。その場合、切替制御手段21は、雷雲電界検出装置26による雷雲電界の検出信号に応じて設定条件で切替駆動手段19をオンに切替え、設定条件が充足されなくなると切替駆動手段19をオフに切替えるものとされる。
The operation of the switching drive means 19 is performed by the switching control means 21 separated from the
操作部21aを設けた監視室23の室内には、雷雲電界検出装置26の検出結果表示手段27が設けられている。検出結果表示手段27は、液晶表示装置やCRT等の画面を表示する装置であっても、音声またはランプの点灯状態等で検出結果を表示するものであっても良い。
A detection result display means 27 of the thundercloud electric
雷雲電界検出装置26は、風力発電機1の設けられた所定地域における雷雲電界を検出する装置である。雷雲電界検出装置26は、例えば雷雲28の前駆放電により放出される電磁波の変化を測定する電界変化測定器と、この測定器の測定信号から設定値以上の雷雲を検出して検出信号を出力する検出部(いずれも図示せず)とを備えるものである。また雷雲電界検出装置26は、空間での複数箇所の電界強度を測定し、測定した電界強度の値を演算処理して雷雲の位置を検出するものとされる。雷雲電界検出装置26は、各種のものが開発されており、いずれの形式のものを用いても良い。
The thundercloud electric
この構成によると、風力発電機1に雷が近づいて来ると、その状況を雷雲電界検出装置26で捉え、風力発電機1内に設けられた切替駆動手段19により通電部材17を接触状態とすることができる。通電部材17は、風力発電機1が通常の運転をしている状態では軸受5の内輪11と接触しておらず、内外輪11,12間が通電状態にないが、雷の近接により、操作部21aの手動操作によりソレノイド等からなる切替駆動手段19を駆動させて通電部材17を内輪11に接触させることができる。
つまり、落雷が発生する可能性が出てきた時点で、通電部材17を接触させ、軸受5を保護するための通電路ができるので、落雷を受けても軸受5内の転動体13を通した通電を防止できる。そのため、内外輪11,12の軌道面11a,12aや転動体13の損傷が防止される。また、通常は通電部材17が接触しておらず、必要な時だけ接触することから、通電部材17やこの通電部材17が接触する部材の摩耗粉の発生をできるだけ少なくでき、摩耗粉による早期不具合が防止される。また、通電部材17の摩耗が少ないため、長年使用されても通電部材17の確実な接触が確保でき、通電の信頼性が高くなる。
According to this configuration, when lightning approaches the
That is, when the possibility of a lightning strike occurs, an energization path for protecting the
図6,図7は、この発明の風力発電機用軸受における他の実施形態を示す。この軸受5Aは、図1ないし図5に示した実施形態において、その主軸支持用の軸受5に代えて設けられるものである。この軸受5Aは、複列自動調心ころ軸受としての構成、つまり内外輪11,12、転動体13、および保持器14については、第1の実施形態にかかる軸受5と同じである。この実施形態の軸受5Aは、通電部材17Aが、外輪12に取付けられて主軸3に対して接触,非接触の切替えが自在なものとされている。通電部材17Aは、導電性弾性体、例えば導電性金属部材等からなり、線状ないしリボン状に形成されて両端が外輪12の一部の円弧に対する弦となる位置に設けられ、両端が外輪に固定されている。通電部材17Aに対して、主軸3の半径方向にプランジャが進退する切替駆動手段19(図7(A))が配置され、軸受ハウジング15(図3)に設置されている。
6 and 7 show another embodiment of the bearing for a wind power generator according to the present invention. The bearing 5A is provided in place of the main shaft support bearing 5 in the embodiment shown in FIGS. This bearing 5A is the same as the
この構成の軸受5Aの場合、通常は図7(A)のように通電部材17Aが主軸3に対して非接触となり、切替駆動手段19で通電部材17Aを主軸3に押し当てることで、外輪12と主軸3とが通電状態となる。そのため、第1の実施形態と同様に、通電によって軸受15を保護でき、また必要な時だけ接触することから、摩耗粉の発生を抑制し、早期不具合の防止、通電の信頼性向上が得られる。
In the case of the bearing 5A having this configuration, normally, the energizing
なお、前記各実施形態では、いずれも通電部材17,17Aにより外輪12と内輪11または主軸3との間で通電を行うようにしたが、この発明の風力発電機用軸受は、一方の軌道輪およびこの軌道輪を設置した部材の組と、他方の軌道輪およびこの他方の軌道輪に支持された部材の組とに渡って通電可能に接触する接触,非接触の切替えが自在な通電部材を設けたものであれば良い。また、通電部材17,17Aは外輪12等の軌道輪に取付けたものに限らず、常時は両方の軌道輪またはその部材組に対して非接触であって、押し付け動作によって両側の軌道輪またはその部材組に接触するものとしても良い。さらに、この発明の通電部材を有する風力発電機用軸受は、主軸支持用の軸受に限らず、風力発電機1のいずれかに用いられるものであれば良い。例えば、増速機6(図2)を構成する各ギヤまたはギヤ支持軸を支持する軸受や、ナセル4(図1)を支持する旋回座軸受20にも適用することができる。
In each of the above-described embodiments, energization is performed between the
1…風力発電機
2…羽根
3…主軸
4…ナセル
5,5A…軸受
6…増速機
7…発電機
11…内輪(軌道輪)
12…外輪(軌道輪)
15…軸受ハウジング
17…通電部材
19…切替駆動手段
21…切替制御手段
21a…操作部
26…雷雲電界検出装置
DESCRIPTION OF
12 ... Outer ring (Raceway)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
一方の軌道輪およびこの軌道輪を設置した部材の組と、他方の軌道輪およびこの他方の軌道輪に支持された部材の組とに渡って通電可能に接触する接触,非接触の切替えが自在な通電部材と、この通電部材を接触状態と非接触状態に切り替える切替駆動手段と、この切替駆動手段に切替指令を与える切替制御手段とを備えることを特徴とする風力発電機用軸受の落雷保護装置。 A device for protecting a rolling bearing having a plurality of rolling elements interposed between a pair of raceways and both raceways from a lightning strike provided in a wind power generator,
Switching between contact and non-contact is possible for one raceway and the set of members installed with this raceway and the other raceway and the set of members supported by the other raceway. Lightning protection for a wind power generator bearing, comprising: a current-carrying member; a switching drive unit that switches the current-carrying member between a contact state and a non-contact state; and a switching control unit that gives a switching command to the switching drive unit apparatus.
一方の軌道輪およびこの軌道輪を設置した部材の組と、他方の軌道輪およびこの他方の軌道輪に支持された部材の組とに渡り通電可能に接触する接触,非接触の切替えが自在な通電部材を有することを特徴とする風力発電機用軸受。 A rolling bearing used in a wind power generator and having a plurality of rolling elements interposed between a pair of race rings and both race rings,
It is possible to switch between contact and non-contact in such a way that energization is possible between one race ring and a set of members on which this race ring is installed, and the other race ring and a set of members supported by the other race ring. A bearing for a wind power generator having an energization member.
10. The wind power generator bearing according to claim 5, wherein the wind power generator is a main shaft support bearing that supports the main shaft to which the blades of the wind power generator are attached.
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