JP2008309312A - ころ軸受および風力発電機の回転軸支持構造 - Google Patents

ころ軸受および風力発電機の回転軸支持構造 Download PDF

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Abstract

【課題】回転時のトルク損失を低減した転がり軸受を採用することによって、長寿命で信頼性の高い風力発電機の回転軸支持構造を提供する。
【解決手段】風力発電機の回転軸支持構造は、風を受けて回転するブレードと、ブレードの回転に伴って回転する回転軸と、回転軸を支持する転がり軸受３１とを備える。転がり軸受３１は、軌道輪としての内輪３２および外輪３３と、内輪３２および外輪３３に保持される転動体としての複数の円錐ころ３４とを有する。そして、内輪３２、外輪３３、および円錐ころ３４の表面には、固体潤滑剤の被膜３２ｇ，３３ｂ，３４ａが形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ころ軸受、特に風力発電機の回転軸を支持するころ軸受に関するものである。
従来の風力発電機が、例えば、特開２００５−２０７２６４号公報（特許文献１）および特開２００５−２０７５１７号公報（特許文献２）に記載されている。上記各公報に記載されている風力発電機は、支持台と、支持台上に旋回座軸受を介して水平旋回自在に配置される主要部品を格納するナセルと、軸受ハウジングに固定された軸受によって回転自在に支持される主軸と、主軸の一方端側にブレードと、主軸の他方端側に増速機および発電機とを備える。
特許文献１には、主軸を支持する軸受として、内輪と、外輪と、内輪および外輪の間に配置される複数の玉と、隣接する玉の間隔を保持する保持器と、軸受内部空間を密封する密封シールとを備える深溝玉軸受が記載されている。この主軸支持軸受には、内部にグリースが封入されて、軌道輪と玉との間を潤滑している。
また、上記構成の風力発電機は、風を受けて回転するブレードに伴って主軸が回転し、増速機によって主軸の回転が増速され、発電機で電力に変換される。この風力発電機の主軸は、ブレードが風を受けることによって生じるアキシアル荷重の他に、ブレードの自重によって生じるラジアル荷重やモーメント荷重を受ける。このため、特許文献２には、主軸を支持する軸受として、ラジアル荷重、アキシアル荷重、およびモーメント荷重が同時に負荷される環境で使用可能な自動調心ころ軸受や円錐ころ軸受が使用される。
上記構成の風力発電機は洋上や海岸線沿い等に長期間にわたって設置される。また、主軸を支持する軸受はナセルや軸受ハウジングで覆われているが、風雨の侵入を完全に阻止することは難しい。したがって、このような環境で使用される軸受には、錆びの問題が発生する。
そこで、主軸を支持する軸受の表面には、防錆を目的とする塗装が施される。具体的には、軌道面をマスキングする工程と、下地加工としてのショットブラスト工程と、軌道面のマスキングを外して洗浄する工程と、軌道面を再度マスキングする工程と、軸受表面を塗装する工程とを含む。
さらに、上記構成の風力発電機を支持するころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、複数のころを保持する保持器とから構成される。ころを保持する保持器については、その材質や製造方法等により、樹脂製保持器、プレス保持器、削り保持器、溶接保持器等、様々な種類があり、それぞれ用途や特性に応じて使い分けられている。また、保持器は通常、一体型、すなわち、環状の一つの部品で構成されている。
風を受けるためのブレードが取り付けられた風力発電機の主軸を支持するころ軸受については、大きな荷重を受ける必要があるため、ころ軸受自体も大型となる。そうすると、ころや保持器等、ころ軸受を構成する各構成部材も大型となり、部材の生産や組み立てが困難となる。このような場合、各部材を分割可能とすると、生産や組み立てが容易となる。
ここで、ころ軸受に含まれる保持器を、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した分割型の保持器に関する技術が、ヨーロッパ特許公報１４０８２４８Ａ２（特許文献３）に開示されている。図１５は、特許文献１に開示された分割型の保持器である保持器セグメントを示す斜視図である。図１５を参照して、保持器セグメント１０１ａは、ころを収容する複数のポケット１０４を形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅと、複数の柱部１０３ａ〜１０３ｅを連結するように周方向に延びる連結部１０２ａ、１０２ｂとを有する。
図１６は、図１５に示した保持器セグメント１０１ａを含むころ軸受の一部を示す断面図である。図１５および図１６を参照して、保持器セグメント１０１ａを含むころ軸受１１１の構成を説明すると、ころ軸受１１１は、外輪１１２と、内輪１１３と、複数のころ１１４と、複数のころ１１４を保持する複数の保持器セグメント１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ等とを有する。複数のころ１１４は、最もころの挙動が安定する位置であるＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）１０５付近において、複数の保持器セグメント１０１ａ等によって保持されている。複数のころ１１４を保持する保持器セグメント１０１ａは、周方向において隣接する同一形状の保持器セグメント１０１ｂ、１０１ｃと、周方向の最も外側にある柱部１０３ａ、１０３ｅが当接するように連なって配置されている。複数の保持器セグメント１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ等が連なって、ころ軸受１１１に組み込まれ、ころ軸受１１１に含まれる一つの環状の保持器が形成される。
特開２００５−２０７２６４号公報 特開２００５−２０７５１７号公報 ヨーロッパ特許公報１４０８２４８Ａ２
特許文献１に記載の主軸支持軸受は、軸受回転時のグリースの攪拌抵抗によるトルク損失が問題となる。また、回転側軌道輪としての内輪と密封シールとの接触抵抗もトルク損失増大の原因となる。この問題は、グリース潤滑の転がり軸受のみならず、外部から潤滑油の供給を受ける転がり軸受にも当てはまる。
一方、攪拌抵抗を低減するためにグリースの封入量を削減すると、潤滑寿命が低下する。特に、風力発電機のナセルは高所に設置されるので、主軸を支持する軸受への中間給脂には多くの作業工数と多額の作業費用が必要となる。
また、軸受に防錆を目的とする塗装を施すためには、多くの工程が必要となる。特に、風力発電機の主軸を支持するような大型の軸受を上記工程によって塗装するのは、非常に困難である。
また、軌道面の表面粗さの低下、および塗料の付着を防止する観点からショットブラスト工程前、および塗装工程前にそれぞれ軌道面をマスキングする必要があると共に、軌道面には他の防錆処理が必要となる。その結果、さらなる工程数の増加が問題となる。
さらに、保持器セグメントを周方向に連ねて配置させる際に、保持器セグメントの熱膨張等を考慮し、周方向のすき間を設ける必要がある。このような保持器セグメント間のすき間があると、運転時等において隣接する保持器セグメント同士が衝突し、保持器セグメントの端部が大きく摩耗してしまう。また、端部の摩耗により、保持器セグメント間のすき間量が大きくなれば、保持器セグメント同士が衝突する際の衝突力が大きくなり、さらに端部の摩耗が促進されることになる。そうすると、保持器セグメント同士が衝突する際の衝突音が大きくなったり、保持器セグメントが破損してしまう恐れがある。
そこで、この発明の目的は、回転時のトルク損失を低減すると共に、潤滑寿命を延伸した転がり軸受を採用することによって、長寿命で信頼性の高い風力発電機の回転軸支持構造を提供することである。
そこで、この発明の他の目的は、軸受の表面処理を簡素化すると共に軌道面を含む軸受全体の発錆を防止して、耐久性に優れ信頼性の高い風力発電機の回転軸支持構造を提供することである。
そこで、この発明のさらに他の目的は、保持器セグメントの端部の摩耗を低減した保持器セグメント、保持器セグメントの間に配置される間座、およびこれらを採用したころ軸受、さらにこのようなころ軸受を採用することによって長寿命を実現した風力発電機の主軸支持構造を提供することである。
この発明に係る風力発電機の回転軸支持構造は、風を受けて回転するブレードと、ブレードの回転に伴って回転する回転軸と、軌道輪、および軌道輪に保持される複数の転動体を有し、回転軸を支持する転がり軸受とを備える。そして、軌道輪、および／または、転動体の表面には固体潤滑剤の被膜が形成されている。
上記構成の転がり軸受は、軸受内部に攪拌抵抗の原因となる液体の潤滑剤（グリース、潤滑油を含む）が存在しないので、軸受回転時のトルク損失を大幅に低減することができる。また、固体潤滑剤は、グリース等と比較して潤滑寿命が極めて長いので、長寿命で信頼性の高い風力発電機の回転軸支持構造を得ることができる。
一実施形態として、固体潤滑剤は二硫化モリブデンまたはポリテトラフルオロエチレンである。そして、スパッタリングによって被膜を形成する。
他の実施形態として、固体潤滑剤は銀イオンである。そして、イオンプレーティングによって前記被膜を形成する。
この発明に係る風力発電機の回転軸支持構造は、風を受けて回転するブレードと、ブレードの回転に伴って回転する回転軸と、回転軸を回転自在に支持する転がり軸受とを備える。転がり軸受に注目すると、外径面に軌道面を有する内輪と、内径面に軌道面を有する外輪と、内輪および外輪の間に配置される複数の転動体とを備える。そして、内輪および外輪の軌道面にはリン酸塩被膜処理が施されている。
好ましくは、内輪および外輪は、その表面の全域にリン酸塩被膜処理が施されている。
さらに好ましくは、転がり軸受は、隣接する転動体の間隔を保持する金属製の保持器をさらに有する。そして、保持器の表面には、リン酸塩被膜処理が施されている。
上記構成のように、風力発電機の回転軸を支持する転がり軸受の表面にリン酸塩被膜を形成することにより、転がり軸受の発錆を防止することができる。また、このリン酸塩被膜は、防錆効果の他に摺動部分の耐摩耗性や潤滑性を向上させるので、軌道面にリン酸塩被膜処理を施すことによって、転動体の回転がスムーズとなる。これにより、耐久性に優れ信頼性の高い風力発電機の回転軸支持構造を得ることができる。
この発明に係るころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪および内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備える。ここで、保持器セグメントのうち、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部には、硬質膜が形成されている。
保持器セグメントの端部に形成される硬質膜は高硬度であるため、保持器セグメントの端部を保護することができる。また、硬質膜は平滑性を有するため、接触面圧を低くすることができる。そうすると、隣接する保持器セグメント同士が、周方向の端部において衝突しても、衝突力を小さくすることができる。したがって、保持器セグメント同士の衝突による端部の摩耗を低減することができる。また、保持器セグメント間の適正なすき間量を維持することができる。さらに、保持器セグメント同士の衝突による衝突音を低減したり、保持器セグメントの破損の恐れを低減することもできる。
ここで、保持器セグメントとは、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する一つのポケットを有するように、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した単位体である。複数の保持器セグメントが周方向に連なってころ軸受に組み込まれ、一つの環状の保持器を形成する。
好ましくは、ポケットの壁面には、硬質膜が形成されている。こうすることにより、ポケット内に保持されるころと保持器セグメントとが、ポケットの壁面において接触したり、衝突した場合であっても、ポケットの壁面の摩耗を低減することができる。したがって、保持器セグメントの破損を防止することができる。特に、保持器セグメントがポケットの壁面である案内面で案内されている場合には、保持器セグメントの案内を適切にすることができる。
さらに好ましくは、硬質膜は、ダイヤモンドライクカーボン膜である。ダイヤモンドライクカーボン膜は、炭素膜の一種であり、特に、耐摩耗性、耐薬品性、耐食性において優れており、高硬度であって、かつ、樹脂材料との密着性が良好である。したがって、硬質膜としてダイヤモンドライクカーボン膜を適用することにより、より効率的に、端部の摩耗を低減することができる。
さらに好ましくは、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部に硬質膜が形成された間座を備える。
周方向に設けられたすき間の寸法を適正な量に調整する際に、すき間調整用の間座を配置する場合がある。このような間座は、独立した部材であり、保持器セグメントの間に配置されるため、運転時等において、隣接する保持器セグメントと衝突する。この場合において、間座の周方向の端部には、硬質膜が形成されているため、隣接する保持器セグメントと衝突する際に、間座の端部の摩耗を低減することができる。そうすると、保持器セグメント間の適正なすき間量を維持することができる。
ここで、最初の保持器セグメントとは、保持器セグメントを周方向に順次連ねて配置する際に、最初に配置される保持器セグメントをいい、最後の保持器セグメントとは、隣接する保持器セグメントを当接させ、周方向に順次連ねて配置していった際に、最後に配置される保持器セグメントをいう。このようにして配置したときに、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に生じたすき間を、間座によって、適正なすき間寸法となるように調整する。間座は、ころを収容するポケットを有さないものであり、少なくともころを収容する一つのポケットを有する保持器セグメントとは、異なるものである。
この発明の他の局面においては、保持器セグメントは、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する一つのポケットを有するように、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した保持器セグメントであって、ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部と、この複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部とを有する。ここで、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部には、硬質膜が形成されている。
このような保持器セグメントは、隣接する保持器セグメントと衝突した場合であっても、端部に硬質膜が形成されているため、端部の摩耗を低減することができる。
この発明のさらに他の局面においては、間座は、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に配置され、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部には、硬質膜が形成されている。
このような間座は、隣接する保持器セグメントと衝突した場合であっても、端部に形成された硬質膜により、端部の摩耗を低減することができる。したがって、保持器セグメント間の適正なすき間量を維持することができる。
この発明のさらに他の局面においては、風力発電機の主軸支持構造は、風力を受けるブレードと、その一端がブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、固定部材に組み込まれ、主軸を回転自在に支持するころ軸受とを有する。ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪および内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備える。ここで、保持器セグメントのうち、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部には、硬質膜が形成されている。
このような風力発電機の主軸支持構造は、端部の摩耗を低減した保持器セグメントを備えるころ軸受を含むため、破損の恐れが少なく、長寿命を実現することができる。
この発明に係る風力発電機の回転軸支持構造は、風を受けて回転するブレードと、ブレードの回転に伴って回転する回転軸と、軌道輪、および軌道輪に保持される複数の転動体を有し、回転軸を支持する転がり軸受とを備える。そして、軌道輪の表面には、固体潤滑剤の被膜およびリン酸塩被膜のうちのいずれかが形成されている。
好ましくは、転がり軸受は、転動体としてのころと、ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、軌道輪に沿って周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備える。そして、保持器セグメントのうち、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部には、硬質膜が形成されている。
この発明に係るころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪および内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備える。そして、保持器セグメントのうち、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部には、硬質膜が形成されている。
この発明によれば、軌道輪と転動体との間に固体潤滑剤の被膜を形成したことにより、軸受回転時のトルク損失を低減することができると共に、転がり軸受の潤滑寿命を延伸することができる。その結果、長寿命で信頼性の高い風力発電機の回転軸支持構造を得ることができる。
また、この発明によれば、リン酸塩被膜処理によって軌道面を含む転がり軸受全体を防錆することができる。これにより、耐久性に優れ信頼性の高い風力発電機の回転軸支持構造を得ることができる。
さらに、この発明によれば、保持器セグメントの端部に形成される硬質膜は高硬度であるため、保持器セグメントの端部を保護することができる。また、硬質膜は平滑性を有するため、接触面圧を低くすることができる。そうすると、隣接する保持器セグメント同士が、周方向の端部において衝突しても、衝突力を小さくすることができる。したがって、保持器セグメント同士の衝突による端部の摩耗を低減することができる。また、保持器セグメント間の適正なすき間量を維持することができる。さらに、保持器セグメント同士の衝突による衝突音を低減したり、保持器セグメントの破損の恐れを低減することもできる。
また、このような保持器セグメントは、隣接する保持器セグメントと衝突した場合であっても、端部に硬質膜が形成されているため、端部の摩耗を低減することができる。
また、このような間座は、隣接する保持器セグメントと衝突した場合であっても、端部に形成された硬質膜により、端部の摩耗を低減することができる。したがって、保持器セグメント間の適正なすき間量を維持することができる。
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、端部の摩耗を低減した保持器セグメントを備えるころ軸受を含むため、保持器セグメントの破損の恐れが少なく、長寿命を実現することができる。
図１および図２を参照して、この発明の一実施形態に係る回転軸支持構造を採用した風力発電機１１を説明する。風力発電機１１は、支持台１２と、旋回座軸受１３と、ナセル１４と、ブレード１５と、回転軸としての主軸１６と、増速機１７と、発電機１８と、軸受ハウジング１９と、主軸支持用軸受としての円錐ころ軸受３１と、旋回用モータ２０と、減速機２１とを備える。
ナセル１４は、支持台１２の上に旋回座軸受１３を介して設置されており、旋回用モータ２０および減速機２１によって水平旋回自在となっている。また、風力発電機１１の主要部品である主軸１６、増速機１７、発電機１９、円錐ころ軸受３１、旋回用モータ２０、および減速機２１等を収容するハウジングとして機能する。
ブレード１５は、主軸１６の一端に固定されて風を受けて回転する。主軸１６は、一端がブレード１５に他端が増速機１７にそれぞれ接続されて、ブレード１５の回転を増速機１７を介して発電機１８に伝達する。また、軸受ハウジング１９に組み込まれた円錐ころ軸受３１によって、回転自在に支持されている。
上記構成の風力発電機１１は、風を受けて回転するブレード１５に伴って主軸１６が回転し、増速機１７によって主軸１６の回転が増速され、発電機１９で電力に変換される。この風力発電機１１の主軸１６は、ブレード１５が風を受けることによって生じるアキシアル荷重の他に、ブレードの自重によって生じるラジアル荷重やモーメント荷重を受ける。このため、主軸１６を支持する円錐ころ軸受３１には、ラジアル荷重、アキシアル荷重、およびモーメント荷重が同時に負荷される環境で使用可能な自動調心ころ軸受や円錐ころ軸受等の転がり軸受が使用される。
次に、図３を参照して、主軸支持軸受の一例としての円錐ころ軸受３１を説明する。円錐ころ軸受３１は、軌道輪としての内輪３２および外輪３３と、内輪３２および外輪３３の間に配置される転動体としての複数の円錐ころ３４と、隣接する円錐ころ３４の間隔を保持する保持器３５とを備える。
内輪３２は、組立性の観点から２つの内輪部材３２ａ，３２ｂと、２つの内輪部材３２ａ，３２ｂの間に配置される間座３２ｃとで構成される。内輪部材３２ａは、１つの内輪軌道面３２ｄと、小鍔３２ｅと、大鍔３２ｆとを有する。なお、内輪部材３２ｂも同様の構成である。そして、この内輪部材３２ａ，３２ｂは、間座３２ｃを挟んで互いの小鍔３２ｅを向かい合わせて配置することによって内輪３２を構成する。一方、外輪３３は、左右の内輪軌道面３２ｄそれぞれに対面する複列の外輪軌道面３３ａを有する一体型外輪である。
上記構成の円錐ころ軸受３１において、軌道輪としての内輪３２および外輪３３と、転動体としての円錐ころ３４との表面には固体潤滑剤の被膜３２ｇ，３３ｂ，３４ａ（以下「固体潤滑被膜」という）が形成されている。なお、固体潤滑剤としては、例えば、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、または銀イオン等を使用することができる。
上記構成の円錐ころ軸受３１は、軸受内部に攪拌抵抗の原因となる液体の潤滑剤が存在しないので、トルク損失を大幅に低減することができる。また、固体潤滑剤は、グリース等と比較して極めて潤滑寿命が長いので、風力発電機１１のメンテナンス周期を延伸することができる。その結果、長寿命で信頼性の高い風力発電機１１の回転軸支持構造を得ることができる。
二硫化モリブデンやポリテトラルフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の固体潤滑被膜を形成する方法としては、例えば、スパッタリングが考えられる。具体的には、軸受構成部材（「内輪３２，外輪３３、および円錐ころ３４」を指す）と、板状のターゲット（「二硫化モリブデンやＰＴＦＥ」を指す）を真空中に保持する。次に、負に帯電させたターゲットに正に帯電させたアルゴン原子を衝突させる。これにより、ターゲット表面から剥ぎ取られた微細な粒子が真空中を浮遊し、軸受構成部材上に被膜を形成する。
一方、銀イオンの固体潤滑被膜を形成する方法としては、例えば、イオンプレーティングが考えられる。具体的には、軸受構成部材を負に帯電させた状態で真空中に保持し、高速で運動する銀イオン（Ａｇ＋）を軸受構成部材に衝突させる。これにより、銀イオンは軸受構成部材上で急速に冷却されて被膜を形成する。この方法によれば、軸受構成部材に対して密着力の非常に高い被膜を形成することができる。
次に、この発明の効果を確認するための試験を行った。結果を表１に示す。
Figure 2008309312
なお、固体潤滑剤としては、その他の任意の材料を採用することができる。また、固体潤滑被膜の形成方法も任意の方法を採用することができる。例えば、軸受構成部材を直接溶剤中に浸漬して被膜を形成する等してもよい。
また、本明細書中の「被膜」とは、軸受構成部材の表面に固体潤滑剤の層を形成することだけでなく、固体潤滑剤が軸受構成部材の内部に入り込んだ状態をも含むものとして理解すべきである。例えば、二硫化モリブデン等を含む合金を焼結して円錐ころ３４を形成すること等が含まれる。
また、上記の実施形態における円錐ころ軸受３１は、内輪３２、外輪３３、および円錐ころ３４のそれぞれに固体潤滑被膜３２ｇ，３３ｂ，３４ａを形成した例を示したが、これに限ることなく、少なくとも１つに形成すればよい。例えば、円錐ころ３４の表面にのみ形成してもよいし、内輪３２および外輪３３にのみ形成してもよい。
また、上記の実施形態においては、内輪３２および外輪３３の全域に固体潤滑被膜３２ｇ，３３ｂを形成した例を示したが、これに限ることなく、円錐ころ３４と接触する部分にのみ形成してもよい。具体的には、内輪３２および外輪３３の軌道面３２ｄ，３３ａと、内輪３２の鍔部（「小鍔３２ｅ、大鍔３２ｆ）を指す）の円錐ころ３４と対面する壁面に形成すれば、この発明の効果を得ることができる。
また、上記の実施形態における円錐ころ軸受３１には、軸受内部を密封する密封シールを軸受両端部に配置してもよい。この円錐ころ軸受３１は、軸受内部に液体の潤滑剤を有していないので、密封シールがなくてもよいと考えられるが、外部からの塵埃の混入を防止する観点からは、密封シールを取り付けることが望ましい。また、この場合、回転側軌道輪としての内輪と密封シールとの接触抵抗を低減するために、非接触シールを用いるのが望ましい。
次に、図４および図５を参照して、この発明の他の実施形態に係る円錐ころ軸受４１を説明する。なお、図４は風力発電機１１の主軸１６を支持する円錐ころ軸受４１を示す図、図５は円錐ころ軸受４１に施すリン酸塩被膜処理の主な工程を示すフロー図である。
円錐ころ軸受４１には、ブレード１５が受ける風力等によって大きなアキシアル荷重が負荷されると共に、ブレード１５の自重等によって大きなラジアル荷重および大きなモーメント荷重が負荷される。そこで、このような環境で使用される主軸支持用軸受として、図４に示すような、左右の内輪部材４２ａ，４２ｂを含む内輪４２と、外輪４３と、複数の円錐ころ４４と、保持器４５と、間座４９とを備える円錐ころ軸受４１を採用する。
内輪部材４２ａは、外径面に軌道面４６ａと、軌道面４６ａの一方側端部に小鍔４７ａと、他方側端部に大鍔４８ａとを有する。内輪部材４２ｂも同様の構成である。そして、この内輪部材４２ａ，４２ｂは、内輪間座４９を挟んで互いの小鍔４７ａ，４７ｂを向かい合わせて配置することによって内輪４２を構成する。外輪４３は、内輪４２の左右の軌道面４２ａ，４２ｂに対応する複列の軌道面４３ａ，４３ｂとを有する。
転動体としての円錐ころ４４は、小端面４４ａと、大端面４４ｂと、転動面４４ｃとを有し、小端面４４ａを内輪４２の小鍔４７ａ，４７ｂ側に向けて内輪４２および外輪４３の間に配置される。保持器４５は、リング形状の部材であって、円錐ころ４４を収容する複数のポケットを有しており、隣接する円錐ころ４４の間隔を保持する。
この円錐ころ軸受４１は、円錐ころ４４が軸方向に複列に配置されており、左右の列の円錐ころ４４の小端面４４ａ同士を突き合わせた背面組み合わせ軸受である。また、円錐ころ軸受４１の回転時には、この円錐ころ４４の転動面４４ｃと内輪４２および外輪４３の軌道面４６ａ，４６ｂ，４３ａ，４３ｂとが接触し、円錐ころ４４の端面４４ａ，４４ｂと内輪４２の鍔部４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂとが接触する。
上記構成の円錐ころ軸受４１の各構成部品の表面には、リン酸塩被膜が形成されている。図５を参照して、内輪４２の表面にリン酸塩被膜処理を施す具体的な方法を説明する。なお、外輪４３、円錐ころ４４、保持器４５、および間座４９も同様の方法でリン酸塩被膜を形成することができるので、説明は省略する。
まず、リン酸塩被膜処理の処理液として、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸鉄、またはリン酸マンガン等を使用することができる。
図５を参照して、第１の工程として、アルカリ脱脂剤等を使用して内輪４２の表面を洗浄する（Ｓ１１）。次に第２の工程として、リン酸塩溶液中に内輪４２を浸す（Ｓ１２）。最後に、内輪４２に熱温風を当てる等して、表面を乾燥させる（Ｓ１３）。
なお、第１および第２工程においては、処理効果促進のために所定温度に加温して行うのが望ましい。さらに、余分な処理液を除去するために、これらの工程の後にそれぞれすすぎ工程（水洗い）を追加してもよい。さらに、特に防錆が必要とされる部分には、防錆油を塗布する。
上記の工程により、内輪４２の表面にリン酸塩被膜が形成される。これにより、内輪４２の発錆を防止することができるので、耐久性に優れた円錐ころ軸受４１を得ることができる。さらに、円錐ころ４４の転動面４４ｃと接する軌道面４６ａ，４６ｂ、および円錐ころの端面４４ａ，４４ｂと接する鍔部４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂの壁面の摺動性や潤滑性が向上する。その結果、円錐ころ４４の回転がスムーズとなる。なお、「リン酸塩被膜」とは、金属素材と処理液とが化学反応して生成した被膜であり、メッキ等と異なり剥離することがない。したがって、上記の効果は経年劣化が非常に少ない。
また、上記のリン酸塩被膜処理工程は、洗浄工程、処理液浴工程、および乾燥工程と、単純な工程のみで構成されている。その結果、作業工数および作業コストを低減することができる。特に、風力発電機１１の主軸１６のような大型の回転軸を支持する軸受では、作業工数および作業コストの削減効果が大きい。
上記の実施形態において、内輪４２の表面の全域にリン酸塩被膜を形成した例を示したが、これに限ることなく、特に被膜が必要な部分に選択的に形成してもよい。例えば、円錐ころ４４の転動面４４ｃと接する軌道面４６ａ，４６ｂ，４３ａ，４３ｂ、および／または円錐ころ４４の端面４４ａ，４４ｂと接する鍔部４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂにのみリン酸塩被膜処理を施してもよい。
また、上記の各実施形態において、保持器４５が鋼板等の金属で形成されている場合には、リン酸塩被膜処理を施すことによってこの発明の効果を得ることができる。
また、上記の各実施形態における円錐ころ軸受３１，４１は、複列の例を示したが、これに限ることなく、単列であってもよいし、軌道面が３列以上ある多列の軸受であってもよい。また、円錐ころ軸受４１は、背面組み合わせの例を示したが、これに限ることなく、円錐ころ４４の大端面４４ｂ同士を突き合わせた正面組み合わせの軸受であってもよい。
背面組み合わせとした場合には、軸受の回転中心線ｌ０と、左右の列の円錐ころ４４および内外輪４２，４３の接触線ｌ１，ｌ２との交点α，βの間の距離（「作用点間距離」という）が長くなるので、ラジアル剛性が向上する。一方、正面組み合わせとした場合には、外輪の肉厚が円周上であまり差のないバランスの良い設計ができるとともに、同じ断面高さであれば、背面組み合わせ軸受より負荷容量を大きくすることができる。これは、円錐ころ軸受３１も同様である。
また、上記の各実施形態における円錐ころ軸受３１，４１の保持器３１，４５は、あらゆる構成の保持器を採用することができる。例えば、円環状の一体型保持器であってもよいし、円弧形状の保持器セグメントを円周方向に連ねて形成されるセグメント保持器であってもよい。さらには、保持器を有しない総ころ形式の円錐ころ軸受にもこの発明を適用することができる。
また、上記の各実施形態においては、風力発電機１１の主軸１６を支持する転がり軸受として円錐ころ軸受３１，４１の例を示したが、これに限ることなく、自動調心ころ軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、および４点接触玉軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、軌道輪を有するあらゆる転がり軸受を採用することができる。
さらに、上記の実施形態においては、風力発電機の主軸支持構造にこの発明を適用した例を示したが、これに限ることなく、この発明は、風力発電機の他の回転軸支持構造にも適用することが可能である。例えば、増速機１７の低速軸（入力軸）、中間軸、および高速軸（出力軸）等に適用してもこの発明の効果を得ることができる。特に、液体の潤滑剤による攪拌抵抗は軸受の回転が高速になる程顕著になるので、高速回転する減速機の出力軸を支持する軸受に固体潤滑剤の被膜を成膜することにより、より高い効果を得ることができる。
次に、図６〜図１４を参照して、この発明のさらに他の実施形態に係る円錐ころ軸受７１を説明する。まず、図６は、円錐ころ軸受７１に含まれる保持器セグメント５１ａを示す斜視図である。図７は、図６に示す保持器セグメント５１ａを、図６中の線ＶＩＩ−ＶＩＩを含み、軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。また、図８は、図６に示す保持器セグメント５１ａを、柱部５４ａの中央を通り、円周方向に直交する平面で切断した場合の断面図である。なお、理解の容易の観点から、図７および図８において、保持器セグメント５１ａが保持する複数の円錐ころ５２ａ、５２ｂ、５２ｃを点線で示している。また、一点鎖線でＰＣＤ６２を示す。
図６、図７および図８を参照して、まず、円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメント５１ａの構成について説明する。保持器セグメント５１ａは、樹脂製である。保持器セグメント５１ａは、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する一つのポケットを有するように、軸に沿う方向に延びる分割線によって分割した形状である。保持器セグメント５１ａは、円錐ころ５２ａ、５２ｂ、５２ｃを保持するポケット５３ａ、５３ｂ、５３ｃを形成するように、軸に沿う方向に延びる４つの柱部５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄと、軸方向の両端に位置し、４つの柱部５４ａ〜５４ｄを連結するように周方向に延びる一対の連結部５５ａ、５５ｂと、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部５６ａ、５６ｂとを含む。
一対の連結部５５ａ、５５ｂおよび一対の突部５６ａ、５６ｂは、複数の保持器セグメント５１ａが円錐ころ軸受に組み込まれた際に、周方向に連なって一つの環状の保持器を形成するように、周方向において所定の曲率半径を有している。一対の連結部５５ａ、５５ｂおよび一対の突部５６ａ、５６ｂのうち、円錐ころ５２ａ〜５２ｃの小径側に位置する連結部５５ａ、突部５６ａの曲率半径は、円錐ころ５２ａ〜５２ｃの大径側に位置する連結部５５ｂ、突部５６ｂの曲率半径よりも小さく構成されている。
保持器セグメント５１ａは、他の保持器セグメントと端面６１ａ、６１ｂ同士を当接させて配置した場合に、一対の突部５６ａ、５６ｂにより、保持器セグメント５１ａと他の保持器セグメントとの間に、円錐ころを収容するポケットを形成する。
ポケット５３ａ〜５３ｃの周方向両側に位置する柱部５４ａ〜５４ｄの内径側および外径側には、案内面５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ、５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄが設けられている。このように構成することにより、保持器セグメントは、ころ案内となり、保持器セグメント５１ａの径方向への移動が規制される。柱部５４ａ〜５４ｄの外径側および内径側には、軸方向の中央部分において、径方向内側または外側に凹んだ形状で、周方向に貫通する油溝５９、６０が設けられている。この油溝５９、６０により、潤滑剤の循環が良好になる。
また、保持器セグメント５１ａのうち、周方向の端部である端面６１ａ、６１ｂには、硬質膜であるＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ：ダイヤモンドライクカーボン）膜６３ａ、６３ｂが形成されている。ＤＬＣ膜６３ａ、６３ｂは、端面６１ａ、６１ｂ上に数μｍ程度の厚みで形成されている。なお、図６等、以下の図面においては、理解の容易の観点から、ＤＬＣ膜６３ａ、６３ｂの厚みは、誇張して厚く表している。
ここで、保持器セグメント５１ａの端面６１ａ、６１ｂにＤＬＣ膜６３ａ、６３ｂを形成する方法について説明する。ＤＬＣ膜６３ａ、６３ｂは、例えば、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法)や、ＰＶＤ法(Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：物理気相成長法)によって形成される。ＣＶＤ法には、例えば、イオン化蒸着法や高周波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣＶＤ法がある。また、ＰＶＤ法には、例えば、ＡＩＰ法（アークイオンプレーティング法）や、スパッタ法（ＵＢＭＳ：アンバランスマグネトロンスパッタ法）がある。一般に、ＣＶＤ法によると、ＤＬＣは膜中に含まれる水素が多く、ＰＶＤ法によると、膜中に含まれる水素が少ない。したがって、保持器セグメント５１ａが使用される環境に応じて、いずれかの形成方法を選択してもよい。
また、いずれの形成方法であっても摩擦係数は、対鋼、無潤滑状態で、０．０５〜０．１５である。硬度については、ＣＶＤ法のＤＬＣは２０００Ｈｖ程度であり、ＰＶＤ法のＤＬＣは、４５００Ｈｖ程度である。このような摩擦係数、硬度は、保持器セグメント５１ａの端面６１ａ、６１ｂを保護し、接触面圧を低減させるのに十分である。さらに、ＤＬＣは、耐薬品性、耐食性、耐摩耗性において優れている。また、保持器セグメント５１ａは、樹脂製であるため、ＤＬＣと良好な密着性を有し、端面６１ａ、６１ｂから容易に剥離することはない。
次に、この発明の一実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれ、周方向に連なる保持器セグメント５１ａ等の周方向のすき間の寸法を調整する間座について説明する。図９は、円錐ころ軸受に含まれる間座６６の斜視図である。図９を参照して、間座６６の構成について説明すると、間座６６は、軸方向の両端に位置する端部６７ａ、６７ｂと、端部６７ａ、６７ｂ間に位置する中央部６８とを含む。端部６７ａ、６７ｂの軸方向の間隔は、上記した保持器セグメント５１ａに含まれる一対の突部５６ａ、５６ｂの軸方向の間隔と同じである。また、中央部６８の内径面側および外径面側には、周方向に貫通する油溝７０ａ、７０ｂが設けられている。
ここで、間座６６のうち、周方向の端部である端面６９ａ、６９ｂにも、ＤＬＣ膜６４ａ、６４ｂが形成されている。間座６６の端面６９ａ、６９ｂに形成されたＤＬＣ膜６４ａ、６４ｂについても、上記した保持器セグメント５１ａに形成されたＤＬＣ膜６３ａ、６３ｂと同様に、端面６９ａ、６９ｂを保護することができる。なお、端面６９ａ、６９ｂへのＤＬＣ膜６４ａ、６４ｂの形成方法についても、端面６１ａ、６１ｂへのＤＬＣ膜６３ａ、６３ｂの形成方法と同様である。また、間座６６についても、ＤＬＣ膜との密着性を考慮すると、樹脂製とすることが好ましい。
次に、上記した保持器セグメント５１ａおよび間座６６を含む円錐ころ軸受の構成について説明する。図１０は、複数の保持器セグメント５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ等および間座６６を周方向に配置させた円錐ころ軸受７１を、軸方向から見た概略断面図である。また、図１１は、図１０中においてＸＩで示す部分の拡大断面図である。ここで、保持器セグメント５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、保持器セグメント５１ａと同一形状であるため、その説明を省略する。なお、図１１においては、保持器セグメント５１ａ等に保持される円錐ころ７４を省略している。また、ここでは、複数の保持器セグメント５１ａ〜５１ｄのうち、最初に配置される保持器セグメントを保持器セグメント５１ａとし、最後に配置される保持器セグメントを保持器セグメント５１ｄとする。
図１０および図１１を参照して、円錐ころ軸受７１は、外輪７２と、内輪７３と、複数の円錐ころ７４と、複数の保持器セグメント５１ａ〜５１ｄと、間座６６とを備える。保持器セグメント５１ａ〜５１ｄは、周方向において、順次連ねられて配置される。ここでは、まず、最初に保持器セグメント５１ａが配置され、次に、保持器セグメント５１ｂが保持器セグメント５１ａと当接するように配置される。その後、保持器セグメント５１ｃが保持器セグメント５１ｂと当接するように配置され、順次、保持器セグメントが配置されていき、最後に、保持器セグメント５１ｄが配置される。ここで、隣接する２つの保持器セグメント５１ａ、５１ｂ等の間には、最初の保持器セグメント５１ａと最後の保持器セグメント５１ｄとの間を除いて、形成されるポケット７５に円錐ころ７４が配置される。
円錐ころ軸受７１の運転時等において、保持器セグメント５１ａの端面６１ｂと、保持器セグメント５１ｂの端面６１ｃとが衝突する。しかし、端面６１ｂ、６１ｃにはＤＬＣ膜６３ｂ、６３ｃが形成されており、端面６１ｂ、６１ｃが保護されている。また、ＤＬＣ膜６３ｂ、６３ｃは、平滑であるため、接触面圧を低減することができる。したがって、保持器セグメント５１ａ、５１ｂの端面６１ｂ、６１ｃの衝突による摩耗を低減することができる。同様に、他の保持器セグメント５１ｃ、５１ｄ等についても、端面６１ｄ、６１ｅに形成されたＤＬＣ膜６３ｄ、６３ｅによって、衝突による摩耗を低減することができる。その結果、保持器セグメント５１ａ〜５１ｄの破損の恐れを低減することができる。また、保持器セグメント５１ａ〜５１ｄ同士の衝突による衝突音を低減することができる。
この場合、保持器セグメント５１ａ〜５１ｄの周方向の両端部である両方の端面６１ａ、６１ｂ等にＤＬＣ膜６３ａ〜６３ｅが形成されているため、保持器セグメント５１ａ〜５１ｄを周方向に連ねて配置する際に、その方向性を気にする必要性はなくなる。したがって、円錐ころ軸受７１の生産性を向上させることができる。
次に、最初の保持器セグメント５１ａと最後の保持器セグメント５１ｄとの間に配置される間座６６の配置状態について説明する。図１２は、図１０においてＸＩＩで示す部分の拡大断面図である。図９、図１０および図１２を参照して、保持器セグメント５１ａ等を順次当接するように連なって配置していき、保持器セグメント５１ａと保持器セグメント５１ｄとの間に生じたすき間７９に、間座６６を配置させる。こうすることにより、保持器セグメント５１ａと間座６６との間に生じる周方向の最後すき間８０の寸法を、容易に設定された範囲にすることができる。最後すき間とは、保持器セグメント５１ａ〜５１ｄ等を円周上にすき間なしに配置し、さらに、最後の保持器セグメント５１ｄと間座６６とをすき間なしに配置したときに、最初の保持器セグメント５１ａと、最初の保持器セグメント５１ａと最後の保持器セグメント５１ｄとの間に配置された間座６６との最大すき間をいう。
ここで、隣接する最後の保持器セグメント５１ｄと間座６６とが、円錐ころ軸受７１の運転時等において衝突した場合であっても、端面６９ａ、６９ｂに形成されたＤＬＣ膜６４ａ、６４ｂによって、衝突による摩耗を低減することができる。また、他方側の端面６９ａ、６９ｂに形成されたＤＬＣ膜６４ａ、６４ｂによっても、衝突による摩耗を低減することができる。したがって、間座６６自身の破損の恐れを低減することができる。
なお、最初および最後の保持器セグメント５１ａ、５１ｄの端面６１ｂ、６１ｆにも、ＤＬＣ膜６３ｂ、６３ｆが形成されているため、このＤＬＣ膜６３ｂ、６３ｆによっても、保持器セグメント５１ａ、５１ｄの端面６１ｂ、６１ｆの摩耗を低減することができる。また、保持器セグメント５１ａ〜５１ｄおよび間座６６の端面６１ａ〜６１ｆ、６９ａ、６９ｂの摩耗が低減されるため、保持器セグメント５１ａ〜５１ｄ間の適正なすき間量を維持することができる。
上記の実施の形態においては、保持器セグメントのうち、周方向の両方の端部にＤＬＣ膜を形成することにしたが、これに限らず、周方向の一方端においてのみ、ＤＬＣ膜を形成することにしてもよい。このように構成することによっても、一方端に形成されたＤＬＣ膜によって、少なくとも一方端側の端部の衝突による摩耗を低減することができる。また、衝突音も低減することができる。この場合、保持器セグメントを周方向に連ねて配置する際に、ＤＬＣ膜を形成した端部を揃えて配置することにより、効率的に、衝突音の低減等を図ることができる。
また、隣接する保持器セグメントの周方向の端部において、互いに当接する部分の一方側に、ＤＬＣ膜を形成することにしてもよい。図１３は、この場合の保持器セグメントを、径方向外側から見た図である。図１３を参照して、隣接する保持器セグメント８１ａ、８１ｂは、周方向の端部である小径側の端面８２ａ、８２ｂ同士、大径側の端面８３ａ、８３ｂ同士で当接する。ここで、保持器セグメント８１ａ、８１ｂのうち、一方の保持器セグメント８１ａには、小径側に位置する端面８２ａ側にのみ、ＤＬＣ膜８４ａを形成する。一方、他方の保持器セグメント８１ｂには、大径側に位置する端面８３ｂ側にのみ、ＤＬＣ膜８４ｂを形成する。このように構成することによっても、隣接する保持器セグメント８１ａ、８１ｂの衝突による衝突音の低減等を図ることができる。
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント５１ａ〜５１ｄは、周方向に突出する突部５６ａ、５６ｂを有することにしたが、これに限らず、突部５６ａ、５６ｂを有さないタイプ、すなわち、周方向外側に柱部が配置される構成の保持器セグメントについても、適用される。図１４は、この場合の保持器セグメントの端部を示す斜視図である。図１４を参照して、周方向外側に柱部が配置される構成の保持器セグメント８６ａ、８６ｂの端面８７ａ、８７ｂには、ＤＬＣ膜８８ａ、８８ｂが形成されている。このように構成することにより、周方向外側に柱部が配置される保持器セグメント８６ａ、８６ｂであっても、その端面８７ａ、８７ｂの衝突による摩耗や衝突音を低減することができる。
主軸支持軸受７１は、この発明の一実施形態に係るころ軸受であって、ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、外輪および内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備える。ここで、保持器セグメントのうち、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部には、ＤＬＣ膜が形成されている。
主軸支持軸受としての円錐ころ軸受７１は、大きな風力を受けるブレード１５を一端に固定する主軸１６を支持するため、大きな荷重がかかることになる。そうすると、主軸支持軸受７１自体も大型にする必要がある。ここで、生産性向上等のため、一つの環状の保持器を分割した形状の保持器セグメントとした場合であっても、上記した構成とすることにより、保持器セグメントの端部の摩耗を低減し、保持器セグメントの破損の恐れを低減することができるため、風力発電機の主軸支持構造は、長寿命を実現することができる。
なお、上記の実施の形態においては、円錐ころ軸受は、間座を含むことにしたが、これに限らず、このような間座を含まないタイプの円錐ころ軸受についても、適用される。また、間座の形状についても、例えば、略直方体形状や、中央部が周方向に膨出した形状等であっても構わない。さらに、隣接する保持器セグメントの間に、ころを配置しなくともよいし、間座と保持器セグメントとの間に、ころを配置してもよい。また、上記した保持器セグメントおよび間座は、金属製であっても構わない。この場合、保持器セグメントや間座の材質に合わせて、硬質膜の材質を適切なものとすることが好ましい。
また、案内面を含む保持器セグメントのポケットの壁面にも、硬質膜を形成することにしてもよい。こうすることにより、ころ軸受の運転時において、保持器セグメントがポケットに保持するころところの端面等で接触したり、衝突しても、ポケットの壁面の摩耗を低減することができる。したがって、保持器セグメントの破損の恐れを低減することができる。特に、案内面の摩耗を低減することにより、保持器セグメントの案内を適切にすることができる。
なお、上記の実施の形態においては、硬質膜としてＤＬＣ膜を形成することにしたが、これに限らず、ダイヤモンド膜や他の炭素系の硬質膜、窒化膜、炭化膜等を形成してもよい。例えば、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣのような硬質膜が挙げられる。このような硬質膜は、高硬度であり、摩擦係数が低く、保持器セグメントの端部に形成する硬質膜として適切である。
また、上記の実施の形態においては、ころ軸受に備えられるころとして、円錐ころを用いたが、これに限らず、円筒ころや針状ころ、棒状ころ等を用いてもよい。
なお、この発明に係る転がり軸受は、上記の各実施形態の特徴を併せ持ったものであってもよい。例えば、軌道面に固定潤滑剤の被膜を成膜すると共に、硬質膜を有する保持器セグメントを有する転がり軸受であってもよい。または、軌道面にリン酸塩被膜処理を施すと共に、硬質膜を有する保持器セグメントを有する転がり軸受であってもよい。ただし、固体潤滑剤の被膜とリン酸塩被膜とを同一箇所に重複して成膜することはできない。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
この発明は、風力発電機の回転軸を支持する転がり軸受に有利に利用される。
この発明の一実施形態に係る回転軸支持構造を採用した風力発電機を示す図である。 図１に示す風力発電機の図解的側面図である。 図１に採用される主軸支持用軸受の一例である。 図１に示す風力発電機の回転軸を支持する円錐ころ軸受の他の実施形態を示す図である。 図４に示す円錐ころ軸受に施すリン酸塩被膜処理の主な工程を示すフロー図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメントの斜視図である。 図６に示す保持器セグメントを、図６中の線ＶＩＩ−ＶＩＩを含み、軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。 図６に示す保持器セグメントを、柱部の中央を通り、円周方向に直交する平面で切断した場合の断面図である。 円錐ころ軸受に含まれる間座を示す斜視図である。 複数の保持器セグメントおよび間座を周方向に配置した場合の円錐ころ軸受の概略断面図である。 隣接する保持器セグメントを示す拡大断面図である。 最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に間座を配置した場合の拡大断面図である。 互いに当接する部分の一方側にＤＬＣ膜が形成された保持器セグメントを、径方向外側から見た図である。 突出部を有しない端面にＤＬＣ膜が形成された保持器セグメントを、径方向外側から見た図である。 従来における保持器セグメントの斜視図である。 図１５に示す保持器セグメントを、柱部を含み、軸に直交する平面で切断した場合の断面図である。
符号の説明
１１ 風力発電機、１２ 支持台、１３ 旋回座軸受、１４ ナセル、１５ ブレード、１６ 主軸、１７ 増速機、１８ 発電機、１９ 軸受ハウジング、２０ 旋回モータ、２１ 減速機、３１，４１，７１ 円錐ころ軸受、３２，４２，７３ 内輪、３２ａ，３２ｂ，４２ａ，４２ｂ 内輪部材、３２ｃ 間座、３２ｄ 内輪軌道面、３２ｅ，４７ａ，４７ｂ 小鍔、３２ｆ，４８ａ，４８ｂ 大鍔、３２ｇ，３３ｂ，３４ａ 固体潤滑被膜、３３，４３，７２ 外輪、３３ａ，４３ａ，４３ｂ 外輪軌道面、３４，４４，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，７４ 円錐ころ、３４ａ，４４ｃ 転動面、３４ｂ，４４ａ，４４ｂ，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆ，６９ａ，６９ｂ，８２ａ，８２ｂ，８３ａ，８３ｂ，８７ａ，８７ｂ 端面、３５，４５ 保持器、４６ａ，４６ｂ 軌道面、４９，６６ 間座、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，８１ａ，８１ｂ，８６ａ，８６ｂ 保持器セグメント、５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，７５ ポケット、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ 柱部、５５ａ，５５ｂ 連結部、５６ａ，５６ｂ 突部、５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ 案内面、５９，６０，７０ａ，７０ｂ 油溝、６２ ＰＣＤ、６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｅ，６３ｆ，６４ａ，６４ｂ，８４ａ，８４ｂ，８８ａ，８８ｂ ＤＬＣ膜、６６ 間座、６７ａ，６７ｂ 端部、６８ 中央部、７９ すき間、８０ 最後すき間。

Claims (3)

  1. 風を受けて回転するブレードと、
    前記ブレードの回転に伴って回転する回転軸と、
    軌道輪、および前記軌道輪に保持される複数の転動体を有し、前記回転軸を支持する転がり軸受とを備え、
    前記軌道輪の表面には、固体潤滑剤の被膜およびリン酸塩被膜のうちのいずれかが形成されている、風力発電機の回転軸支持構造。
  2. 前記転がり軸受は、
    前記転動体としてのころと、
    前記ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、前記軌道輪に沿って周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備え、
    前記保持器セグメントのうち、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部には、硬質膜が形成されている、請求項１に記載の風力発電機の回転軸支持構造。
  3. 外輪と、
    内輪と、
    前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、
    前記ころを保持するポケットを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部、およびこの複数の柱部を連結するように周方向に延びる連結部を有し、前記外輪および前記内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備えるころ軸受であって、
    前記保持器セグメントのうち、隣接する保持器セグメントと当接する周方向の端部には、硬質膜が形成されている、ころ軸受。
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