JP2007132207A - ピッチ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸歯車の寿命を延ばすことが可能なピッチ駆動装置を提供する。
【解決手段】このピッチ駆動装置１０は、駆動モータ１６に連結された減速機構２４と、減速機構２４に連結されたキャリアの基部３５と、基部３５に連結されるとともに、ブレード６に固定されたリングギア７に噛み合わされ、基部３５とともに回転する出力軸歯車２９とを備えている。また、このピッチ駆動装置１０は、駆動モータ１６の駆動に応じて減速機構２４を介して基部３５および出力軸歯車２９を回転させることにより、リングギア７を回転させてブレード６の向きを変えさせる。そして、出力軸歯車２９の歯面は、緩衝材料２９ｂによってコーティングされている。
【選択図】図３

Description

本発明は、風力発電機のブレードの向きを変えるのに用いられるピッチ駆動装置に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されているように、風力発電機のブレードの向きを変えるのに用いられるピッチ駆動装置が知られている。この種のピッチ駆動装置として、下記特許文献２に開示された偏心揺動型減速機を使用することもできる。この種の偏心揺動型減速機は、図１１に示すように、内周に内歯８１ａが設けられた円筒状の外側ケース８１と、外側ケース８１と同軸上に配置され、外側ケース８１に対して回転可能に設けられるキャリア８２と、外側ケース８１の内歯８１ａに噛み合うピニオン８３とを備えている。キャリア８２は、出力軸として機能するものであり、基台８２ａと、この基台８２ａに設けられた柱部８２ｂと、この柱部８２ｂに締結された端板８２ｃとを有する。基台８２ａの軸方向端部には出力軸歯車８６が設けられていて、この出力軸歯車８６がブレード（図示省略）の内側に固定されたリングギアに噛み合うように設置することができる。

ピニオン８３は軸方向に２つ設けられており、各ピニオン８３には、偏心部８４ａが設けられたクランク軸８４と上記柱部８２ｂが貫通している。そして、クランク軸８４は、入力軸８８に連動して回転するようになっており、入力軸８８の回転によってクランク軸８４が回転すると、各ピニオン８３は、偏心部８４ａの回転に伴って外側ケース８１の内歯８１ａに噛み合いながら公転する。そして、ピニオン８３の公転によって柱部８２ｂを介してキャリア８２が回転し、これと一体となって出力軸歯車８６が回転する。そして、出力軸歯車８６が回転することにより、リングギアを駆動してブレードの向きを変えることができる。
特開昭６２−２８４９６９号公報 特開２００３−８３４００号公報

しかしながら、図１１に示した従来の偏心揺動型減速機（ピッチ駆動装置）では、突風などに起因する衝撃や振動がブレードおよびリングギアを介して出力軸歯車８６に伝達されることにより、出力軸歯車８６のリングギアに対する噛み合い部分や、出力軸歯車８６のキャリア８２（柱部８２ｂ）に対する結合部分が磨耗するという不都合がある。これにより、出力軸歯車８６の寿命が短くなるという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、出力軸歯車の寿命を延ばすことが可能なピッチ駆動装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のピッチ駆動装置は、モータに連結された減速機構と、減速機構に連結された出力軸と、出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、モータの駆動に応じて減速機構を介して出力軸および出力軸歯車を回転させることにより、リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置を前提として、出力軸歯車の歯面は、緩衝材料によってコーティングされている。

このピッチ駆動装置では、出力軸歯車の歯面を緩衝材料によりコーティングすることによって、突風などに起因する衝撃や振動がブレードおよびリングギアを介して出力軸歯車に伝達された場合に、その衝撃および振動を緩衝材料により吸収して緩和することができる。これにより、上記の衝撃および振動による出力軸歯車の磨耗を低減することができるので、出力軸歯車の寿命を延ばすことができる。

また、本発明のピッチ駆動装置は、モータに連結された減速機構と、減速機構に連結された出力軸と、出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、モータの駆動に応じて減速機構を介して出力軸および出力軸歯車を回転させることにより、リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置を前提として、出力軸と出力軸歯車とを一体的に形成し、減速機構と出力軸との間に、これらを所定の結合力で連結するクラッチ手段を備えている。

このピッチ駆動装置では、上記の所定の結合力よりも大きいトルクが出力軸側からクラッチ手段に作用する場合には、クラッチ手段が滑ることにより減速機構にトルクを伝達させることなく出力軸歯車および出力軸が回動するので、突風などに起因する衝撃や振動によりブレード、リングギア、出力軸歯車および出力軸を介してクラッチ手段に上記のようなトルクが作用した場合に、クラッチ手段の滑りによりリングギアと出力軸歯車との噛み合わせ部分にかかる負荷を緩和することができる。これにより、上記の衝撃および振動による出力軸歯車の磨耗を低減することができるので、出力軸歯車の寿命を延ばすことができる。

この場合において、出力軸と出力軸歯車とは、一体的に形成されているのが好ましい。このように構成すれば、出力軸と出力軸歯車との連結部分が磨耗することがない。

また、本発明のピッチ駆動装置は、モータに連結された減速機構と、減速機構に連結された出力軸と、出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、モータの駆動に応じて減速機構を介して出力軸および出力軸歯車を回転させることにより、リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置を前提として、出力軸は、中空に形成されているとともに、周方向に延びるスリットが形成されている。

このピッチ駆動装置では、中空に形成された出力軸に周方向に延びるスリットが形成されているので、突風などに起因する衝撃や振動がブレード、リングギアおよび出力軸歯車を介して出力軸に伝達された場合に、出力軸が撓むこととなる。これにより、上記の衝撃および振動を吸収することができるので、上記の衝撃および振動に起因してリングギアと出力軸歯車との噛み合わせ部分にかかる負荷を緩和することができる。その結果、出力軸歯車の磨耗を低減することができるので、出力軸歯車の寿命を延ばすことができる。

また、本発明のピッチ駆動装置は、モータに連結された減速機構と、減速機構に連結された出力軸と、出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、モータの駆動に応じて減速機構を介して出力軸および出力軸歯車を回転させることにより、リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置を前提として、出力軸と出力軸歯車との間には、弾性部材が設けられている。

このピッチ駆動装置では、出力軸と出力軸歯車との間に弾性部材が設けられているので、突風などに起因する衝撃や振動がブレードおよびリングギアを介して出力軸歯車に伝達された場合に、弾性部材によって衝撃および振動を吸収する。このため、その衝撃および振動が出力軸歯車から出力軸に伝達するのを緩和することができる。これにより、上記の衝撃および振動に起因する出力軸歯車の出力軸に対する結合部分の磨耗を抑制することができるので、出力軸歯車の寿命を延ばすことができる。

この場合において、出力軸と出力軸歯車とは、スプライン結合されており、弾性部材は、出力軸に接触する出力軸歯車の表面または出力軸歯車に接触する出力軸の表面の少なくとも一方にコーティングされているのが好ましい。このように構成すれば、出力軸および出力軸歯車と別体の弾性部材を間に挟んで出力軸と出力軸歯車とを結合させる場合と異なり、その結合時に弾性部材に皺が生じる等の不都合が生じるのを抑制することができるので、組み立て作業が煩雑になるのを抑制することができる。

また、本発明のピッチ駆動装置は、モータに連結された減速機構と、減速機構に連結された出力軸と、出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、モータの駆動に応じて減速機構を介して出力軸および出力軸歯車を回転させることにより、リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置を前提として、減速機構は、モータに連結されるとともに、モータの駆動により回転する入力軸と、入力軸に連結され、入力軸の回転を伝達する回転伝達部と、回転伝達部に連結され、入力軸の回転に伴って偏心回転運動する偏心回転ギアとを含み、偏心回転ギアには、出力軸方向に延びる孔部が形成されているとともに、孔部に出力軸の一部が間隙を有した状態で挿通されており、偏心回転ギアの偏心回転運動に伴って孔部から出力軸に回転動作が伝達されることにより、出力軸が回転するように構成されており、偏心回転ギアの孔部と出力軸との間の間隙には、弾性部材が配置されている。

このピッチ駆動装置では、偏心回転ギアの孔部と出力軸との間の間隙に弾性部材が配置されているので、突風などに起因する衝撃や振動がブレード、リングギアおよび出力軸歯車を介して出力軸に伝達された場合に、その衝撃および振動が偏心回転ギアの孔部内に配置された弾性部材によって吸収されることになる。その結果、上記の衝撃および振動に起因してリングギアと出力軸歯車との噛み合わせ部分にかかる負荷を緩和することができる。したがって、上記の衝撃および振動による出力軸歯車の磨耗を低減することができるので、出力軸歯車の寿命を延ばすことができる。

この場合において、弾性部材は、出力軸の周りを回転移動可能に配置されていてもよい。このように構成すれば、上記の衝撃および振動が伝達された時に弾性部材が回転移動してその衝撃および振動を受け流すことができるので、弾性部材によって上記衝撃および振動をより有効に緩和することができる。

以上説明したように、本発明によれば、衝撃や振動による出力軸歯車の磨耗を低減することができるので、出力軸歯車の寿命を延ばすことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるピッチ駆動装置が適用された風力発電機の主要部を示した斜視図である。図２は、図１に示した風力発電機のハブとブレードとの結合部およびそこに設置されたピッチ駆動装置を示す図である。図３は、図２に示したピッチ駆動装置の全体構成を示す断面図であり、図４は、図３に示したピッチ駆動装置を図３中の矢印ＩＶ方向から見た図である。また、図５は、図３に示したピッチ駆動装置のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。まず、図１〜図５を参照して第１実施形態によるピッチ駆動装置およびそれを用いた風力発電機の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による風力発電機１は、図１に示すように、地上に立設された支柱２と、この支柱２の上端部に設けられたナセル３とを備えている。ナセル３には、図略のギアボックス、発電機等が収納されている。そして、ナセル３には、ギアボックスに連結されるロータが設けられていて、このロータのハブ５にブレード６が設けられている。なお、図１では、３本のブレード６が設けられた構成について示している。

ブレード６は、図２に示すように、ベアリング８を介してハブ５に支持されており、ブレード６の軸回りに回動可能となっている。ハブ５には、環状に形成された支持部５ａが設けられており、この支持部５ａによって第１実施形態によるピッチ駆動装置１０を支持できるようになっている。

ブレード６には、その基端部にリングギア７が設けられている。そして、ピッチ駆動装置１０の出力軸歯車２９がこのリングギア７に噛み合い、ブレード６をその軸方向に回動させて向きを変えるのに用いられている。以下、このピッチ駆動装置１０の構成について、具体的に説明する。

ピッチ駆動装置１０は、図３に示すように、有底筒状の外側ケース１２を備えている。この外側ケース１２は、円筒状に形成された円筒部１３と、有底筒状に形成されたカバー１４とを締結することによって構成されている。円筒部１３には、ハブ５の支持部５ａに取付けるための鍔部１３ａが設けられ、この鍔部１３ａを通してボルト１５によって支持部５ａに締結できるようになっている。上記カバー１４の底面には、駆動モータ１６（モータ）が固定されている。

上記円筒部１３の軸方向中間部における内周部には、多数の内歯ピン１８が固定されている。この各内歯ピン１８は軸方向に延びる姿勢で配置されており、これらが周方向に等間隔に配置されている。各内歯ピン１８は、内歯歯車の内歯を構成する。

また、ピッチ駆動装置１０は、入力軸２１と、キャリア２２と、減速機構２４とを備えている。キャリア２２は、入力軸２１の軸心と同じ軸回りに回転可能に配置されるものである。ピッチ駆動装置１０は、駆動モータ１６がハブ５側に位置し、キャリア２２がブレード６側になるように配置することができるので、以下の説明では図２及び図３に合わせ、ブレード６側を上側、ハブ５側を下側として説明する。

駆動モータ１６の駆動軸（図示省略）は、駆動モータ１６から上方に延びてカバー１４の中央部を貫通している。この駆動軸は、図示省略した軸受によってカバー１４に対して回転自在となっている。駆動軸は、入力軸２１と連結されていて、駆動モータ１６の回転駆動力が入力軸２１に付与されることにより入力軸２１が回転するようになっている。入力軸２１の上端部には、駆動外歯歯車２１ａが設けられている。

上記キャリア２２は、上記円筒部１３の径方向内側に配設されている。このキャリア２２は、軸方向の２箇所に配設された軸受３２および３３によって円筒部１３に対して回転自在に支持されている。キャリア２２の軸心は、円筒部１３の軸心に一致している。

キャリア２２は、基部３５（出力軸）と、この基部３５の下方に配置された端板部３６と、シャフト部３７とを備えている。基部３５は、その上端部が円筒部１３から上方に突出するように構成されている。

円筒部１３からその軸方向に突出した基部３５の先端部（上端部）は、スプライン３５ｂとして形成されている。スプライン３５ｂは、円筒部１３の軸心と同軸状に形成されるものであり、このスプライン３５ｂには、出力軸歯車２９が嵌められている。これにより、キャリア２２と出力軸歯車２９とが連結されている。出力軸歯車２９は、図４にも示すように、外歯２９ａが形成された外歯歯車からなるとともに、リングギア７（図２参照）と噛み合うように構成されている。そして、出力軸歯車２９は、キャリア２２とともに回転して風力発電機１のブレード６に回転駆動力を伝達する。

第１実施形態では、図４に示すように、出力軸歯車２９の歯面は緩衝材料２９ｂによってコーティングされている。すなわち、出力軸歯車２９とリングギア７とは、緩衝材料２９ｂを介して噛み合わされている。この緩衝材料２９ｂは、セラミックス、ウレタンまたはカーボンなどの材料からなる。そして、緩衝材料２９ｂは、リングギア７（図２参照）側から伝達される衝撃や振動を吸収して緩和する機能を有している。

出力軸歯車２９の軸方向上側と軸方向下側とには、図３に示すように、凹部２９ｃと凹部２９ｄとがそれぞれ形成されている。また、基部３５のスプライン３５ｂの軸方向下側には、基部３５の径方向外側に突出するボス部３０が外嵌されている。基部３５のスプライン３５ｂの先端面（上端面）には、押え板４０がボルト３９によって締結されている。そして、出力軸歯車２９は、上記ボス部３０と押え板４０とによって挟持されている。なお、ボス部３０は、上記凹部２９ｄ内で出力軸歯車２９に当接している一方、押え板４０は、上記凹部２９ｃ内で皿ばね４０ａを介して出力軸歯車２９に当接している。この皿ばね４０ａは、押え板４０を上方に付勢しており、押え板４０をスプライン３５ｂに締結するボルト３９の緩みを抑制している。上記のように構成することによって、出力軸歯車２９は、押え板４０を取り外すことにより、基部３５（キャリア２２）の先端部側から取り外すことができるようになっている。

上記シャフト部３７は、基部３５に設けられる基部側シャフト部４１と、端板部３６に設けられる端板側シャフト部４２とにそれぞれ分割されている。この基部側シャフト部４１および端板側シャフト部４２からなるシャフト部３７は、３つ設けられているとともに（図５参照）、周方向に等間隔に配置されている。また、各シャフト部３７は断面略三角形状に形成されている。基部側シャフト部４１は、基部３５の下面から下方に向かって軸方向に延びる柱状に構成され、端板側シャフト部４２は、端板部３６の上面から上方に向かって軸方向に延びる柱状に構成されている。これら基部側シャフト部４１及び端板側シャフト部４２は、互いに対向する位置に設けられている。

基部側シャフト部４１には、有底のボルト穴が設けられ、端板側シャフト部４２には、このボルト穴に対応する位置にボルト挿通孔が設けられている。そして、これらボルト挿通孔に挿通されたボルト４３が基部側シャフト部４１のボルト穴に螺合されている。また、基部側シャフト部４１と端板側シャフト部４２とはインロー嵌めされている。また、基部側シャフト部４１及び端板側シャフト部４２には、それぞれピン孔が設けられていて、これらピン孔に跨るようにピン４４（図５参照）が挿入されている。これらのことにより、上記基部３５及び端板部３６は、互いに位置ずれしないように固定されている。

上記減速機構２４は、駆動モータ１６の回転数に対して所定の比率で減速してキャリア２２を回転させるためのものであり、第１減速機構と第２減速機構とが含まれている。

第１減速機構は、上記駆動外歯歯車２１ａに噛み合う従動外歯歯車２６を備えている。この従動外歯歯車２６は、入力軸２１の回転により駆動外歯歯車２１ａに対して所定の減速比で回転する。

第２減速機構は、クランク軸４６と、ピニオン４８，４８とを備えている。クランク軸４６は、３つ設けられており（図５参照）、これらクランク軸４６は、周方向に等間隔に配置されている。ピニオン４８，４８は、クランク軸４６の軸方向に２つ並んで配置されている。そして、両ピニオン４８，４８は、円筒部１３の内側において基部３５と端板部３６との間に形成された閉空間に配設されている。

クランク軸４６は、上下一対のクランク軸受５２，５３によって回転自在に支持されている。下側のクランク軸受５２は、端板部３６に形成された貫通孔３６ａに嵌め込まれている。上側のクランク軸受５３は、基部３５の下面に形成された凹部３５ａに嵌め込まれている。換言すると、クランク軸４６は、その下部において下側のクランク軸受５２を介して端板部３６によって支持されるとともに、上部において上側のクランク軸受５３を介して基部３５によって支持されている。

下側のクランク軸受５２よりも下方に突出した各クランク軸４６の下端部に、それぞれ上記従動外歯歯車２６が設けられている。これら各従動外歯歯車２６は、上記駆動外歯歯車２１ａに噛み合っている。そして、クランク軸４６は、駆動外歯歯車２１ａと従動外歯歯車２６との歯数比で減速されて、従動外歯歯車２６と一体的に回転する。

クランク軸４６には、各ピニオン４８に対応するように配置された２つの偏心部４６ａが設けられている。各偏心部４６ａは、クランク軸４６の軸心に対して偏心した円柱状に形成されており、両偏心部４６ａは、１８０度の位相差をもつように設定されている。

上記両ピニオン４８は、同じ構成のものである。図５に示すように、各ピニオン４８は、円筒部１３の内径よりも少し小さく形成されていて、円筒部１３の内歯ピン１８に噛み合う外歯４８ａを有する。ピニオン４８の外歯４８ａは、内歯ピン１８の歯数より若干、例えば１つだけ少なくなっている。

各ピニオン４８には、第１貫通孔４８ｂと第２貫通孔４８ｃとが設けられている。第１貫通孔４８ｂは、円形状に形成されている。この第１貫通孔４８ｂには、ころ軸受５５を介装した状態で前記クランク軸４６が挿通されている。そして、両ピニオン４８，４８の第１貫通孔４８ｂにそれぞれ偏心部４６ａが嵌め合わされている。これにより、偏心部４６ａの回転によって両ピニオン４８，４８は、互いに１８０度だけ位相がずれた状態で円筒部１３の内歯ピン１８に噛み合いながら偏心回転運動（公転）する。

第２貫通孔４８ｃには、上記シャフト部３７が挿通されている。この第２貫通孔４８ｃは、シャフト部３７の断面よりも大きな略三角形状に形成されており、シャフト部３７は、所定の間隙を有した状態で第２貫通孔４８ｃに挿通されている。第２貫通孔４８ｃは、シャフト部３７に対応して設けられるので、周方向に等間隔に３つ設けられている。そして、ピニオン４８，４８の偏心回転運動に伴って、第２貫通孔４８ｃからシャフト部４７に回転運動が伝達されることにより、基部３５、端板部３６及びシャフト部４７が一体となったキャリア２２が円筒部１３の軸心回りに回転するようになっている。

次に、本ピッチ駆動装置１０の動作について説明する。

駆動モータ１６の駆動によって駆動外歯歯車２１ａが回転すると、第１減速機構によって所定の減速比で減速されて各従動外歯歯車２６が回転する。この従動外歯歯車２６の回転に伴い、クランク軸４６が一緒に回転する。これにより偏心部４６ａが回転し、それによって両ピニオン４８が内歯ピン１８に噛み合いながら偏心回転運動（公転）するため、それに伴ってクランク軸４６も公転する。このとき、従動外歯歯車２６が駆動外歯歯車２１ａの周りを公転する。そして、両ピニオン４８の偏心回転運動（公転）に伴ってシャフト部３７が公転し、キャリア２２全体が回転する。このキャリア２２の回転は、クランク軸４６の回転に対して大幅に減速されている。これにより、出力軸歯車２９が、駆動モータ１６の回転数に対して大幅に減速された回転数で回転することになる。そして、この出力軸歯車２９の回転により、リングギア７を回転させてブレード６の向きを変える。

第１実施形態では、上記のように、出力軸歯車２９の歯面を緩衝材料２９ｂによりコーティングすることによって、突風などに起因する衝撃や振動がブレード６およびリングギア７を介して出力軸歯車２９に伝達された場合に、その衝撃および振動を緩衝材料２９ｂにより吸収して緩和することができる。これにより、上記の衝撃および振動による出力軸歯車２９の磨耗を低減することができるので、出力軸歯車２９の寿命を延ばすことができる。

なお、この第１実施形態では、緩衝材料２９ｂをセラミックス、ウレタンまたはカーボンなどの材料によって構成したが、これらの材料以外の種々の材料によって緩衝材料２９ｂを構成することも可能である。また、緩衝材料２９ｂは、出力軸歯車２９の歯面のみにコーティングされていてもよく、歯面を含む出力軸歯車２９の表面全体にコーティングされていてもよい。

（第２実施形態）
図６には、本発明の第２実施形態によるピッチ駆動装置１０の全体構成が示されている。この図６に示すように、第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、減速機構２４とキャリア２２の上側基部４５ａ（出力軸）とを所定の結合力で連結するクラッチ機構６０（クラッチ手段）が設けられている。

具体的には、キャリア２２の基部４５は、上側基部４５ａと下側基部４５ｂとに分割されている。第２実施形態では、この上側基部４５ａが本発明の出力軸を構成する一方、下側基部４５ｂは、減速機構２４に含まれる。

そして、第２実施形態によるクラッチ機構６０は、上側基部４５ａと下側基部４５ｂとの間に設けられており、これらを所定の結合力で連結している。すなわち、上側基部４５ａ（出力軸）の上部には、出力軸歯車２９が一体的に形成されている一方、下部の周面には、径方向外側に突出する第１突出部４５ｄおよび第２突出部４５ｅが設けられている。第１突出部４５ｄは、上側基部４５ａの下端部に設けられているとともに、第２突出部４５ｅは、第１突出部４５ｄの上方に所定の間隔を隔てて設けられている。

下側基部４５ｂの上部には、その周縁部から上方に立設されるとともに、径方向内側に延出されることにより形成された押え部４５ｆが設けられている。上側基部４５ａの第１突出部４５ｄは、この押え部４５ｆの下側に配置されており、押え部４５ｆによって第１突出部４５ｄが押さえられることにより上側基部４５ａが上方へ移動しないようになっている。

そして、クラッチ機構６０は、下側クラッチ板６１と、上側クラッチ板６２と、皿ばね６３とを有している。下側クラッチ板６１および上側クラッチ板６２は、共に円環板状に形成されている。この下側クラッチ板６１、上側クラッチ板６２および皿ばね６３に上側基部４５ａが挿通されている。また、下側クラッチ板６１は、下側基部４５ａの押え部４５ｆの上面に固定されている。上側クラッチ板６２は、下側クラッチ板６１の上面に接触するように配置されている。

そして、皿ばね６３は、上側クラッチ板６２と上側基部４５ａの第２突出部４５ｅとの間に配置されており、上側クラッチ板６２を下側クラッチ板６１に所定の押付け力で押し付けている。これにより、上側クラッチ板６２と下側クラッチ板６１との間に摩擦力が生じるとともに、この摩擦力が上記した上側基部４５ａと下側基部４５ｂとを連結する所定の結合力となる。基部４５の通常の回転動作時には、この結合力により上側基部４５ａと下側基部４５ｂとが一体となって回転する。なお、上側クラッチ板６２および皿ばね６３は、上側基部４５ａの周りを回転しないように図示しない回り止めが施されている。

クラッチ機構６０がこのように構成されていることによって、上側クラッチ板６２と下側クラッチ板６１との間の摩擦力よりも大きい力を発生させるトルクが上側基部４５ａにかかると、上側クラッチ板６２が下側クラッチ板６１に対して滑ることにより、上側基部４５ａおよびそれに結合する出力軸歯車２９が回動する。第２実施形態によるピッチ駆動装置１０の上記以外の構成は、上記第１実施形態によるピッチ駆動装置１０の構成と同様である。

第２実施形態では、上記のように、突風などに起因する衝撃や振動により上記の所定の結合力（摩擦力）よりも大きいトルクが上側基部４５ａ側からクラッチ機構６０に作用する場合には、クラッチ機構６０の上側クラッチ板６２が下側クラッチ板６１に対して滑ることにより上側基部４５ａおよび出力軸歯車２９が回動するので、ブレード６、リングギア７、出力軸歯車２９および上側基部４５ａを介してクラッチ機構６０に上記のようなトルクが作用した場合に、リングギア７と出力軸歯車２９との噛み合わせ部分にかかる負荷を緩和することができる。これにより、上記の衝撃および振動による出力軸歯車２９の磨耗を低減することができるので、出力軸歯車２９の寿命を延ばすことができる。

さらに、第２実施形態では、上側基部４５ａと出力軸歯車２９とを一体的に形成しているので、これらの連結部分が磨耗することがない。

（第３実施形態）
図７には、本発明の第３実施形態によるピッチ駆動装置１０の全体構成が示されており、図８には、図７に示したピッチ駆動装置１０を構成する基部６５の上部の構造が部分的に示されている。この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、キャリア２２の基部６５（出力軸）の上部は中空に形成されているとともに、周方向に延びるスリット６５ｃが形成されている。

具体的には、図７および図８に示すように、基部６５の上面から所定の深さまでの領域に円形の穴部６５ｄが形成されることにより、基部６５の上部は中空の略円筒状に形成されている。そして、基部６５の中空に形成された部分に周方向に延びるスリット６５ｃが形成されている。このスリット６５ｃは、基部６５の外周面から穴部６５ｄまで貫通するように形成されている。また、スリット６５ｃは、基部６５の周方向に所定の間隔置きに複数形成されている。そして、周方向に１列に配置された複数のスリット６５ｃを１段分として、複数段のスリット６５ｃが基部６５の軸方向に所定の間隔置きに配置されている。また、この複数段のスリット６５ｃでは、１段ずつ交互に基部６５の周方向の位置がずれるように配置されている。

第３実施形態では、基部６５が上記のような構造を有することによって、所定の力が加えられた場合に、基部６５が撓むことが可能になっている。なお、この第３実施形態では、出力軸歯車２９が基部６５の周りを回動しないように、出力軸歯車２９に対して図示しない回り止めが施されている。第３実施形態によるピッチ駆動装置１０の上記以外の構成は、上記第１実施形態によるピッチ駆動装置１０の構成と同様である。

第３実施形態では、上記のように、中空に形成された基部６５に周方向に延びるスリット６５ｃが形成されているので、突風などに起因する衝撃や振動がブレード６、リングギア７および出力軸歯車２９を介して基部６５に伝達された場合に、基部６５が撓むこととなる。これにより、上記の衝撃および振動を吸収することができるので、上記の衝撃および振動に起因してリングギア７と出力軸歯車２９との噛み合わせ部分にかかる負荷を緩和することができる。その結果、出力軸歯車２９の磨耗を低減することができるので、出力軸歯車２９の寿命を延ばすことができる。

（第４実施形態）
図９には、本発明の第４実施形態によるピッチ駆動装置１０の全体構成が示されている。この第４実施形態では、上記第１実施形態と異なり、キャリア２２の基部３５（出力軸）と出力軸歯車２９との間に弾性部材７０が設けられている。

具体的には、基部３５と出力軸歯車２９とは、上記第１実施形態と同様、スプライン結合されており、弾性部材７０は、出力軸歯車２９に接触する基部３５のスプライン３５ｂの表面にコーティングされている。この弾性部材７０は、出力軸歯車２９からの衝撃や振動を吸収する機能を有している。第４実施形態によるピッチ駆動装置１０の上記以外の構成は、上記第１実施形態によるピッチ駆動装置１０の構成と同様である。

第４実施形態では、上記のように、基部３５のスプライン３５ｂと出力軸歯車２９との間に弾性部材７０が設けられているので、突風などに起因する衝撃や振動がブレード６およびリングギア７を介して出力軸歯車２９に伝達された場合に、弾性部材７０によって衝撃および振動を吸収する。このため、上記の衝撃および振動がスプライン３５ｂに伝達するのを緩和することができる。これにより、上記の衝撃および振動に起因する出力軸歯車２９のスプライン３５ｂに対する結合部分の磨耗を抑制することができるので、出力軸歯車２９の寿命を延ばすことができる。

また、第４実施形態では、弾性部材７０は、基部３５のスプライン３５ｂの表面にコーティングされているので、基部３５および出力軸歯車２９と別体の弾性部材を間に挟んで基部３５と出力軸歯車２９とを結合させる場合と異なり、その結合時に弾性部材７０に皺が生じる等の不都合が生じるのを抑制することができる。これにより、組み立て作業が煩雑になるのを抑制することができる。ただし、このような効果が得られないということを除けば、基部３５および出力軸歯車２９と別体の弾性部材を間に挟んで基部３５と出力軸歯車２９とを結合させてもよい。

なお、この第４実施形態では、弾性部材７０がスプライン３５ｂの表面にコーティングされているが、これに限らず、弾性部材７０をスプライン３５ｂに接触する出力軸歯車２９の表面にコーティングしてもよい。

（第５実施形態）
図１０には、本発明の第５実施形態によるピッチ駆動装置の構成が示されている。この第５実施形態では、上記第１実施形態と異なり、ピニオン４８（偏心回転ギア）の第２貫通孔４８ｃ（孔部）と基部３５（出力軸）のシャフト部３７との間の間隙に弾性部材７５が設けられている。

具体的には、第５実施形態では、上記第１実施形態と同様の減速機構２４（図３参照）を備えている。この減速機構２４は、上記第１実施形態と同様、駆動モータ１６の駆動軸に連結されるとともに、駆動モータ１６の駆動により回転する入力軸２１と、入力軸２１の駆動外歯歯車２１ａに噛み合わされた従動外歯歯車２６と、従動外歯歯車２６に連結されたクランク軸４６と、クランク軸４６にころ軸受５５を介して連結されるとともに、入力軸２１の回転に伴って偏心回転運動（公転）するピニオン４８とを有している。なお、上記の従動外歯歯車２６およびクランク軸４６により、入力軸２１の回転をピニオン４８（偏心回転ギア）に伝達する回転伝達部７６（図１０参照）が構成されている。そして、偏心回転運動するピニオン４８に形成された第２貫通孔４８ｃには、基部３５の一部であるシャフト部３７が間隙を有した状態で挿通されている。

第５実施形態では、このピニオン４８（偏心回転ギア）の第２貫通孔４８ｃ（孔部）とシャフト部３７との間の間隙に弾性部材７５が配置されている。この弾性部材７５は、基部３５と共にシャフト部３７が第２貫通孔４８ｃ内で振動する際、その振動を吸収する機能を有している。そして、弾性部材７５は、第２貫通孔４８ｃ内でシャフト部３７の周りを回転移動可能に配置されている。第５実施形態によるピッチ駆動装置の上記以外の構成は、上記第１実施形態によるピッチ駆動装置１０の構成と同様である。

第５実施形態では、上記のように、ピニオン４８の第２貫通孔４８ｃとシャフト部４１との間の間隙に弾性部材７５が配置されているので、突風などに起因する衝撃や振動がブレード６、リングギア７および出力軸歯車２９を介して基部３５のシャフト部４１に伝達された場合に、その衝撃および振動が弾性部材７５によって吸収されることになる。その結果、上記の衝撃および振動に起因してリングギア７と出力軸歯車２９との噛み合わせ部分にかかる負荷を緩和することができる。したがって、上記の衝撃および振動による出力軸歯車２９の磨耗を低減することができるので、出力軸歯車２９の寿命を延ばすことができる。

また、第５実施形態では、弾性部材７５がシャフト部４１の周りを回転移動可能に配置されているので、上記の衝撃および振動が伝達された時に弾性部材７５が回転移動してその衝撃および振動を受け流すことができる。これにより、弾性部材７５によって上記衝撃および振動をより有効に緩和することができる。なお、この効果が得られないことを除けば、シャフト部４１の周りを回転移動しないように、弾性部材７５を第２貫通孔４８ｃとシャフト部３７との間の間隙に設けてもよい。

本発明の第１実施形態によるピッチ駆動装置が適用された風力発電機の主要部を示した図である。 図１に示した風力発電機のハブとブレードとの結合部およびそこに設置されたピッチ駆動装置を示す図である。 図２に示したピッチ駆動装置の全体構成を示す断面図である。 図３に示したピッチ駆動装置を図３中の矢印ＩＶ方向から見た図である。 図３に示したピッチ駆動装置のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態によるピッチ駆動装置の全体構成を示した断面図である。 本発明の第３実施形態によるピッチ駆動装置の全体構成を示した断面図である。 図７に示したピッチ駆動装置を構成する基部の上部の部分的な断面斜視図である。 本発明の第４実施形態によるピッチ駆動装置の全体構成を示した断面図である。 本発明の第５実施形態によるピッチ駆動装置の構造を説明するための図５相当図である。 従来のピッチ駆動装置を示す断面図である。

符号の説明

６ ブレード
７ リングギア
１０ ピッチ駆動装置
１６ 駆動モータ（モータ）
２１ 入力軸
２４ 減速機構
２９ 出力軸歯車
２９ｂ 緩衝材料
３５、６５ 基部（出力軸）
４５ａ 上側基部（出力軸）
３７ シャフト部
４８ ピニオン（偏心回転ギア）
４８ｃ 第２貫通孔（孔部）
６０ クラッチ機構（クラッチ手段）
６５ｃ スリット
７０ 弾性部材
７５ 弾性部材
７６ 回転伝達部

Claims (8)

1. モータに連結された減速機構と、
   前記減速機構に連結された出力軸と、
   前記出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、前記出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、
   前記モータの駆動に応じて前記減速機構を介して前記出力軸および前記出力軸歯車を回転させることにより、前記リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置において、
   前記出力軸歯車の歯面は、緩衝材料によってコーティングされている、ピッチ駆動装置。
2. モータに連結された減速機構と、
   前記減速機構に連結された出力軸と、
   前記出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、前記出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、
   前記モータの駆動に応じて前記減速機構を介して前記出力軸および前記出力軸歯車を回転させることにより、前記リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置において、
   前記減速機構と前記出力軸との間に、これらを所定の結合力で連結するクラッチ手段を備えた、ピッチ駆動装置。
3. 前記出力軸と前記出力軸歯車とは、一体的に形成されている、請求項２に記載のピッチ駆動装置。
4. モータに連結された減速機構と、
   前記減速機構に連結された出力軸と、
   前記出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、前記出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、
   前記モータの駆動に応じて前記減速機構を介して前記出力軸および前記出力軸歯車を回転させることにより、前記リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置において、
   前記出力軸は、中空に形成されているとともに、周方向に延びるスリットが形成されている、ピッチ駆動装置。
5. モータに連結された減速機構と、
   前記減速機構に連結された出力軸と、
   前記出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、前記出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、
   前記モータの駆動に応じて前記減速機構を介して前記出力軸および前記出力軸歯車を回転させることにより、前記リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置において、
   前記出力軸と前記出力軸歯車との間には、弾性部材が設けられている、ピッチ駆動装置。
6. 前記出力軸と前記出力軸歯車とは、スプライン結合されており、
   前記弾性部材は、前記出力軸に接触する前記出力軸歯車の表面または前記出力軸歯車に接触する前記出力軸の表面の少なくとも一方にコーティングされている、請求項５に記載のピッチ駆動装置。
7. モータに連結された減速機構と、
   前記減速機構に連結された出力軸と、
   前記出力軸に連結されるとともに、ブレードに固定されたリングギアに噛み合わされ、前記出力軸とともに回転する出力軸歯車とを備え、
   前記モータの駆動に応じて前記減速機構を介して前記出力軸および前記出力軸歯車を回転させることにより、前記リングギアを回転させてブレードの向きを変えさせるピッチ駆動装置において、
   前記減速機構は、前記モータに連結されるとともに、前記モータの駆動により回転する入力軸と、前記入力軸に連結され、前記入力軸の回転を伝達する回転伝達部と、前記回転伝達部に連結され、前記入力軸の回転に伴って偏心回転運動する偏心回転ギアとを含み、
   前記偏心回転ギアには、前記出力軸方向に延びる孔部が形成されているとともに、前記孔部に前記出力軸の一部が間隙を有した状態で挿通されており、
   前記偏心回転ギアの偏心回転運動に伴って前記孔部から前記出力軸に回転動作が伝達されることにより、前記出力軸が回転するように構成されており、
   前記偏心回転ギアの孔部と前記出力軸との間の間隙には、弾性部材が配置されている、ピッチ駆動装置。
8. 前記弾性部材は、前記出力軸の周りを回転移動可能に配置されている、請求項７に記載のピッチ駆動装置。

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