JP2009275615A - Yaw driving device for wind mill - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風向きに応じて風車のナセルを旋回させるための駆動装置である風車用ヨー(Yaw)駆動装置に関する。 The present invention relates to a windmill yaw driving device that is a driving device for turning a nacelle of a windmill according to a wind direction.
従来より、風力発電装置として風車が用いられている。この風車として、タワーの上部に設けられてブレード(羽根)が取り付けられるとともに内部に発電機等が配置されるナセルを備えるものがよく用いられる。そして、このような風車においては、特許文献1に開示されているように、風向きに応じて風車のナセルを旋回させるための駆動装置であるヨー駆動装置(風車用ヨー駆動装置)が設けられている。特許文献1においては、タワーの上部でリングギアと噛み合うピニオンを備えて構成されたヨー駆動装置が開示されている。このピニオンがモータにより回転駆動されることで、ナセルの旋回動作が行われる。
Conventionally, a windmill is used as a wind power generator. As this windmill, what is provided in the upper part of a tower and is equipped with the nacelle by which a blade | wing (blade | blade) is attached and a generator etc. is arrange | positioned inside is often used. And in such a windmill, as disclosed in
上述した風車においては、近年、ブレードの直径が大きくなる傾向にあることから、出力トルクの向上を図った高出力仕様のヨー駆動装置が要求される状況にある。一方で、ヨー駆動装置は、ナセル内にその一部又は全部が配置されるため、ナセル内の他の機器との干渉を避けて配置できる構成であることが必要であるとともに、ナセル内でのヨー駆動装置の取付性を向上させた構成であることも要求される。このため、ヨー駆動装置では、小型化を図ることが求められる。 In the wind turbine described above, since the diameter of the blade tends to increase in recent years, a high-output specification yaw driving device with improved output torque is required. On the other hand, since a part or all of the yaw drive device is arranged in the nacelle, it is necessary to have a configuration that can be arranged avoiding interference with other devices in the nacelle. It is also required that the configuration improves the mountability of the yaw drive device. For this reason, the yaw driving device is required to be downsized.
これに対し、出力トルクの向上と小型化とを図るために必要な大きい減速比を実現可能な減速機として、特許文献2に開示されているように、偏心型減速機として構成された産業用ロボットの関節駆動装置が知られている。この特許文献2に開示された駆動装置(産業用ロボットの関節駆動装置)においては、クランク軸、外歯歯車、内歯歯車、基部キャリア、端部キャリア等が設けられている。クランク軸は、偏心体が設けられた入力軸として形成され、外歯歯車に形成されたクランク用孔を貫通し、内歯歯車に噛み合う外歯歯車を偏心させて回転させる。内歯歯車にはピン状の部材として形成された複数のピン内歯が設けられている。また、第1出力フランジとして形成された端部キャリア及び第2出力フランジとして形成された基部キャリアは、クランク軸を回転自在に保持している。 On the other hand, as a reduction gear capable of realizing a large reduction ratio necessary for improving the output torque and downsizing, as disclosed in Patent Document 2, the industrial reduction gear is configured as an eccentric reduction gear. Robot joint drive devices are known. In the driving device (joint driving device for an industrial robot) disclosed in Patent Document 2, a crankshaft, an external gear, an internal gear, a base carrier, an end carrier, and the like are provided. The crankshaft is formed as an input shaft provided with an eccentric body, passes through a hole for a crank formed in the external gear, and rotates the external gear engaged with the internal gear eccentrically. The internal gear is provided with a plurality of pin internal teeth formed as pin-shaped members. The end carrier formed as the first output flange and the base carrier formed as the second output flange hold the crankshaft rotatably.
特許文献2に開示された駆動装置を風車用ヨー駆動装置として用いることで、ヨー駆動装置において出力トルクの向上とともに小型化を図ることが考えられる。一方、風車においては、突風が吹くと、風車用ヨー駆動装置に多大な衝撃力が作用するため、しばしば風車用ヨー駆動装置が破損する事例が発生していた。とくに、日本や東南アジアにおいては、台風の際の風が山間部で収束されることで、想定されていた水準以上の風速の突風が風車に吹くことがあり、突風による衝撃力に対して高い強度(高い衝撃強さ)を有する耐衝撃性に優れた風車用ヨー駆動装置が求められている。しかしながら、特許文献2に開示された駆動装置をヨー駆動装置として用いると、突風による衝撃力が作用した場合に、クランク軸、外歯歯車、及びピン内歯において、負荷がバランスよく分散されず、外歯歯車が損傷を受けてヨー駆動装置の破損を招いてしまう虞があることが、本願発明者の鋭意研究の結果、知見された。 By using the drive device disclosed in Patent Document 2 as a yaw drive device for a windmill, it is conceivable that the yaw drive device can be reduced in size while improving output torque. On the other hand, in a windmill, when a gust of wind blows, a great impact force acts on the windmill yaw driving device, and the windmill yaw driving device often breaks. In particular, in Japan and Southeast Asia, winds from typhoons converge in the mountains, and wind gusts exceeding the expected level may blow to the windmills. There is a need for a windmill yaw drive device having high impact strength and excellent impact resistance. However, when the driving device disclosed in Patent Document 2 is used as a yaw driving device, the load is not distributed in a balanced manner in the crankshaft, the external gear, and the pin internal teeth when an impact force due to a gust of wind acts. As a result of the inventor's earnest research, it has been found that there is a possibility that the external gear may be damaged and the yaw driving device may be damaged.
本発明は、上記実情に鑑みることにより、出力トルクの向上及び小型化を図るとともに、突風による衝撃力に対する強度の向上を図ることができる、風車用ヨー駆動装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a yaw drive device for a wind turbine that can improve the output torque and reduce the size, and can improve the strength against an impact force caused by a gust of wind.
上記目的を達成するための第1発明に係る風車用ヨー駆動装置は、風車のナセル内に少なくとも一部が配置されたケースと、前記ケースの内周に配置され、ピン状の部材として形成された複数のピン内歯と、前記ケースに収納されるとともに、前記ピン内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた外歯歯車と、前記外歯歯車に形成されたクランク用孔を貫通し、回転することで前記外歯歯車を偏心させて回転させるクランク軸と、前記クランク軸の一端側を回転自在に保持する基部キャリアと、前記クランク軸の他端側を回転自在に保持する端部キャリアと、前記基部キャリアに固定され、前記基部キャリアと前記端部キャリアとを連結する支柱と、前記基部キャリアに固定され、風車のタワーに固定された歯車に噛み合うピニオンが取り付けられる出力軸と、を備え、風車のナセルを旋回させる風車用ヨー駆動装置であって、前記クランク軸においてその回転中心線に対して偏心する円形断面を有するように形成された偏心部の直径の寸法に対して、前記外歯歯車の歯幅の寸法が、1.0倍以上で1.4倍以下の範囲の寸法であることを特徴とする。 A windmill yaw drive device according to a first aspect of the present invention for achieving the above object is formed as a pin-like member disposed at a part of the nacelle of the windmill at least partially and disposed on the inner periphery of the case. A plurality of pin internal teeth, an external gear that is housed in the case and meshes with the pin internal teeth on the outer periphery, and a crank hole formed in the external gear, A crankshaft that rotates and rotates the external gear eccentrically, a base carrier that rotatably holds one end of the crankshaft, and an end carrier that rotatably holds the other end of the crankshaft And a post fixed to the base carrier and connecting the base carrier and the end carrier, and a pinion fixed to the base carrier and meshing with a gear fixed to the tower of the windmill. An output shaft, and a windmill yaw drive device for turning the nacelle of the windmill, wherein the crankshaft has a diameter of an eccentric portion formed so as to have a circular cross section eccentric to a rotation center line thereof. The dimension of the tooth width of the external gear is in the range of 1.0 to 1.4 times the dimension.
この発明によると、回転駆動力がクランク軸に伝達されると、クランク軸の回転に伴って外歯歯車がケースの内周のピン内歯と噛み合いながら偏心して回転し、支柱を介して連結されてクランク軸を回転自在に保持する基部キャリア及び端部キャリアとともに出力軸が回転する。風車のタワーに固定された歯車と噛み合うピニオンが取り付けられた出力軸が回転することで、ケースが配置されたナセルが旋回することになる。よって、この発明によると、偏心型減速機として構成されたヨー駆動装置により、大きい減速比を確保することができ、出力トルクの向上及び小型化を図ることができる。そして、この発明においては、外歯歯車の歯幅寸法がクランク軸の偏心部の直径寸法に対して1.0倍以上で1.4倍以下の範囲となるように構成されている。このため、クランク軸と外歯歯車との間、及び、外歯歯車とピン内歯との間において、負荷が均等な状態で又は均等に近い状態でバランスよく分散される。これにより、突風による衝撃力が作用した場合に、クランク軸、外歯歯車、ピン内歯に対して衝撃力が均等な状態で又は均等に近い状態で作用し、これらの構成要素が損傷を受けてヨー駆動装置の破損を招いてしまうことを抑制することができる。 According to the present invention, when the rotational driving force is transmitted to the crankshaft, the external gear rotates eccentrically while meshing with the inner pins of the case along with the rotation of the crankshaft, and is connected via the support column. The output shaft rotates together with the base carrier and the end carrier that rotatably hold the crankshaft. When the output shaft to which the pinion that meshes with the gear fixed to the tower of the windmill rotates, the nacelle in which the case is arranged turns. Therefore, according to the present invention, a large reduction ratio can be ensured by the yaw drive device configured as an eccentric type reduction gear, and output torque can be improved and downsized. In the present invention, the tooth width dimension of the external gear is configured to be in the range of 1.0 to 1.4 times the diameter dimension of the eccentric part of the crankshaft. For this reason, between the crankshaft and the external gear, and between the external gear and the pin internal teeth, the load is distributed in a balanced manner in an even state or in an almost equal state. As a result, when an impact force due to a gust of wind acts, the impact force acts on the crankshaft, the external gear, and the internal teeth of the pin in an equal or nearly equal state, and these components are damaged. This can prevent the yaw driving device from being damaged.
尚、ヨー駆動装置に突風による衝撃力が作用したときには、外歯歯車とクランク軸及びピン内歯との間でそれぞれ負荷が発生するが、一方の構成要素の剛性が強いと他方の構成要素において損傷としての圧痕が発生し易くなる。しかしながら、本発明の構成によると、外歯歯車とクランク軸及びピン内歯との間での負荷が均等な状態で又は均等に近い状態で作用するため、圧痕の発生を低減することができる。また、本願発明者が検証した結果、外歯歯車の歯幅寸法がクランク軸の偏心部の直径寸法に対して1.0倍未満だと、外歯歯車とピン内歯との間における面圧が急激に高くなり、外歯歯車に圧痕が発生してしまう可能性が急速に高くなることが確認できた。一方、外歯歯車の歯幅寸法がクランク軸の偏心部の直径寸法に対して1.4倍を超えると、支柱で連結された基部キャリア及び端部キャリアが衝撃力で傾いたときに、外歯歯車の歯幅が長いことによる偏当たりの影響が大きくなって外歯歯車とピン内歯との間における面圧が急激に高くなり、外歯歯車に圧痕が発生してしまう可能性が急速に高くなることが確認できた。このため、外歯歯車の歯幅寸法がクランク軸の偏心部の直径寸法に対して1.0倍以上で1.4倍以下に設定されることで、外歯歯車とクランク軸及びピン内歯との間で負荷の均等化を図ることができ、圧痕の発生を低減することができる。 When an impact force due to a gust of wind acts on the yaw drive device, a load is generated between the external gear, the crankshaft, and the pin internal teeth. However, if the rigidity of one component is strong, the other component Indentation as damage is likely to occur. However, according to the structure of this invention, since the load between an external gear, a crankshaft, and a pin internal tooth acts in an equal state or a state near equality, generation | occurrence | production of an impression can be reduced. Further, as a result of verification by the inventor of the present application, if the tooth width dimension of the external gear is less than 1.0 times the diameter dimension of the eccentric portion of the crankshaft, the surface pressure between the external gear and the pin internal teeth It was confirmed that the possibility of indentation in the external gear rapidly increased. On the other hand, if the tooth width dimension of the external gear exceeds 1.4 times the diameter dimension of the eccentric part of the crankshaft, when the base carrier and the end carrier connected by the column are inclined by impact force, The effect of uneven contact due to the long tooth width of the toothed gear becomes large, the surface pressure between the external gear and the pin internal teeth increases rapidly, and the possibility that indentations will occur in the external gear is rapid. It was confirmed that it was high. For this reason, by setting the tooth width dimension of the external gear to 1.0 to 1.4 times the diameter dimension of the eccentric part of the crankshaft, the external gear, the crankshaft, and the pin internal teeth And the load can be equalized, and the generation of indentations can be reduced.
従って、本発明によると、出力トルクの向上及び小型化を図るとともに、突風による衝撃力に対する強度の向上を図ることができる、風車用ヨー駆動装置を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a yaw drive device for a windmill that can improve the output torque and reduce the size and improve the strength against the impact force caused by the gust.
第2発明に係る風車用ヨー駆動装置は、第1発明の風車用ヨー駆動装置において、当該ヨー駆動装置の回転中心線上に配置された前記クランク軸の周囲に配置されて、前記外歯歯車に形成されたガイドクランク用孔を貫通し、前記外歯歯車の回転力を前記基部キャリア及び前記端部キャリアを介して前記出力軸に伝達するガイドクランク軸と、前記ガイドクランク軸を前記基部キャリア及び前記端部キャリアに対してそれぞれ回転自在に保持するガイドクランク用軸受と、を更に備え、前記ガイドクランク用軸受において軸受転動部材の中心点を結ぶ円の直径であるピッチ円直径の寸法が、前記クランク軸の偏心部の直径の寸法に対して、0.5倍以上で0.9倍以下の範囲の寸法であることを特徴とする。 A windmill yaw drive device according to a second aspect of the present invention is the windmill yaw drive device of the first aspect, wherein the windmill yaw drive device is disposed around the crankshaft disposed on the rotation center line of the yaw drive device, and is connected to the external gear. A guide crankshaft penetrating the formed guide crank hole and transmitting the rotational force of the external gear to the output shaft via the base carrier and the end carrier; and the guide crankshaft as the base carrier and A guide crank bearing rotatably held with respect to the end carrier, and a pitch circle diameter dimension that is a diameter of a circle connecting a center point of a bearing rolling member in the guide crank bearing, The diameter of the eccentric part of the crankshaft is in the range of 0.5 to 0.9 times the diameter.
この発明によると、ガイドクランク用軸受で保持されて基部キャリア及び端部キャリアを介して出力軸に回転力を伝達するガイドクランク軸を備えるヨー駆動装置において、ガイドクランク用軸受のピッチ円直径(PCD:Pitch Circle Diameter)の寸法がクランク軸の偏心部の直径寸法に対して0.5倍以上で0.9倍以下の範囲となるように構成されている。このため、外歯歯車を介してその回転力をガイドクランク軸に作用させるクランク軸の偏心部の大きさとの関係で、ガイドクランク軸を回転自在に保持するガイドクランク用軸受を十分な強度を備える径寸法に構成することができる。そして、クランク軸の偏心部においても、ガイドクランク用軸受と同等の衝撃力に耐えることができる強度を備える径寸法に構成することができる。さらに、衝撃力に対する強度をガイドクランク用軸受とクランク軸の偏心部とで同等に構成できることで、これらの構成要素がヨー駆動装置の径方向(ヨー駆動装置の回転中心線に対して垂直な方向)において肥大化することなく、径方向において小型化した構造を実現でき、ヨー駆動装置の小径化を図ることができる。 According to the present invention, in a yaw drive device including a guide crankshaft that is held by a guide crank bearing and transmits a rotational force to an output shaft through a base carrier and an end carrier, a pitch circle diameter (PCD) of the guide crank bearing is provided. : Pitch Circle Diameter) is configured to be in the range of 0.5 to 0.9 times the diameter of the eccentric part of the crankshaft. For this reason, the guide crank bearing that holds the guide crankshaft rotatably has sufficient strength in relation to the size of the eccentric portion of the crankshaft that causes the rotational force to act on the guide crankshaft via the external gear. It can be configured to a radial dimension. In the eccentric part of the crankshaft, it can be configured to have a diameter dimension having a strength capable of withstanding an impact force equivalent to that of the guide crank bearing. Furthermore, since the strength against impact force can be equalized between the guide crank bearing and the eccentric part of the crankshaft, these components are arranged in the radial direction of the yaw drive device (the direction perpendicular to the rotation center line of the yaw drive device). ), The structure reduced in the radial direction can be realized, and the diameter of the yaw driving device can be reduced.
尚、ヨー駆動装置に突風による衝撃力が作用したときには、外歯歯車及びガイドクランク軸を介してクランク軸とガイドクランク用軸受との間で負荷が発生するが、一方の構成要素の剛性が強いと他方の構成要素において面圧が高くなって耐衝撃性が低下することになる。しかしながら、第2発明の構成によると、クランク軸の偏心部とガイドクランク用軸受との間での負荷が同等な状態で又は同等に近い状態でバランスよく分散されて作用するため、耐衝撃性の低下を抑制することができる。また、本願発明者が検証した結果、ガイドクランク用軸受のピッチ円直径の寸法がクランク軸の偏心部の直径寸法に対して0.5倍未満だと、クランク軸の偏心部よりもガイドクランク用軸受における面圧が急激に高くなり、一方、ガイドクランク用軸受のピッチ円直径の寸法がクランク軸の偏心部の直径寸法に対して0.9倍を超えると、ガイドクランク用軸受よりもクランク軸の偏心部における面圧が急激に高くなってしまうことが確認できた。このため、ガイドクランク用軸受のピッチ円直径の寸法がクランク軸の偏心部の直径寸法に対して0.5倍以上で0.9倍以下に設定されることで、クランク軸の偏心部とガイドクランク用軸受との間で負荷をバランスよく分散することができ、耐衝撃性を更に向上させることができる。 When an impact force due to a gust of wind acts on the yaw drive device, a load is generated between the crankshaft and the guide crankshaft via the external gear and the guide crankshaft, but the rigidity of one component is strong. In the other component, the surface pressure is increased and the impact resistance is lowered. However, according to the configuration of the second invention, the load between the eccentric portion of the crankshaft and the guide crank bearing acts in a balanced manner in an equivalent state or in a state close to the equivalent state. The decrease can be suppressed. Further, as a result of verification by the inventor of the present application, when the diameter of the pitch circle diameter of the guide crank bearing is less than 0.5 times the diameter of the eccentric part of the crankshaft, the guide crank bearing is used more than the eccentric part of the crankshaft. When the surface pressure at the bearing suddenly increases, and the size of the pitch circle diameter of the guide crank bearing exceeds 0.9 times the diameter of the eccentric portion of the crankshaft, the crankshaft is more than the guide crank bearing. It has been confirmed that the surface pressure at the eccentric portion of the plate increases rapidly. For this reason, the pitch circle diameter dimension of the guide crank bearing is set to 0.5 to 0.9 times the diameter dimension of the eccentric part of the crankshaft, so that the eccentric part of the crankshaft and the guide The load can be distributed in a balanced manner with the crank bearing, and the impact resistance can be further improved.
本発明によると、出力トルクの向上及び小型化を図るとともに、突風による衝撃力に対する強度の向上を図ることができる、風車用ヨー駆動装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while improving the output torque and size reduction, the yaw drive device for windmills which can aim at the intensity | strength improvement with respect to the impact force by a gust of wind can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明の実施形態に係る風車用ヨー駆動装置は、風向きに応じて風車のナセルを旋回させるための首振り用の駆動装置として広く適用することができるものである。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The windmill yaw drive device according to the embodiment of the present invention can be widely applied as a swinging drive device for turning the nacelle of the windmill according to the wind direction.
(風車及びナセルの構成)
図1は、本発明の一実施の形態に係る風車用ヨー駆動装置1(以下、単に「ヨー駆動装置1」という)が適用される風車100の概略を説明するための模式図である。図1に示すように、風車100は、タワー101、ナセル102、ブレード103、ナセル102内に配置される発電機107等の機器などを備えて構成されている。尚、図1においては、ナセル102については内部構造を模式的に図示している。タワー101は、地上から鉛直上方に向かって延びるように設置されており、タワー101の上部には、外周または内周に歯が設けられたリングギアとして形成された歯車101aが固定されている。そして、タワー101の上部にはナセル102が設置されている。
(Configuration of windmill and nacelle)
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an outline of a
ナセル102は、タワー101の上部の歯車101aと噛み合うピニオン112(図2、図3参照)が取り付けられる後述のヨー駆動装置1によりタワー101に対して略水平面内で旋回するように設置されている。そして、ナセル102には複数枚(本実施形態では、3枚)のブレード103が回転自在に取り付けられ、これらのブレード103はナセル102に対して均等角度に放射状に延びるように取り付けられている。また、ナセル102の内部には、動力伝達軸104、増速機105、ブレーキ装置106、発電機107、変圧器108、ヨー駆動装置1などが配置されている。動力伝達軸104はハブ109を介してブレード103に連結されており、ブレード103が風力により回転することで、動力伝達軸104も回転する。そして、動力伝達軸104の回転駆動力が増速機105でその回転速度が増速されるとともにブレーキ装置106で適宜調整されて発電機107へと入力される。これにより、発電機107において発電が行われ、その発電された電力が、変圧器108と、タワー101内及び地中を通過するように敷設されたケーブル110とを経て地上の変電設備等に送電されることになる。
The
(風車用ヨー駆動装置の全体構成)
次に、本実施形態に係るヨー駆動装置1について説明する。図2は、ナセル102内の一部を上方から見た状態を模式的に示す平面図であって、ヨー駆動装置1の配置を示す図である。尚、図2では、ナセル102内におけるヨー駆動装置1及び歯車101a以外の要素を省略している。また、図3は、ヨー駆動装置1を示す断面図である。
(Whole structure of windmill yaw drive device)
Next, the
図1乃至図3に示すように、ヨー駆動装置1は、ナセル102内において、タワー101の歯車101aの周囲の複数個所(本実施形態では、4箇所)に配置されている。このヨー駆動装置1は、ケース11、遊星歯車機構12、偏心型減速機13、出力軸14等をそなえて構成され、ケース11においてナセル102に対してボルト113(図3において破線で図示)を介して取り付けられる。そして、ヨー駆動装置1は、下側に配置された一端側においてケース11から突出するように位置する出力軸14に対してピニオン112が取り付けられ、上側に配置された他端側においてケース11に対してモータ111が取り付けられる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
尚、図3においては、ヨー駆動装置1の回転中心線P(即ち、モータ111及び出力軸14の回転中心線)を一点鎖線で示しており、この回転中心線Pに対して左側に表した断面と右側に表した断面とで周方向(回転中心線Pを中心とした周方向)における異なる角度の断面を図示している。後述する図4乃至図6においても同様に、回転中心線Pに対して左側と右側とで周方向における異なる角度の断面を図示している。また、以下の説明においては、ヨー駆動装置1にて、出力軸14が配置される下側である出力側を一端側として、モータ111が配置される上側である入力側を他端側として説明する。
In FIG. 3, the rotation center line P of the yaw driving device 1 (that is, the rotation center line of the
図1乃至図3に示すように、ヨー駆動装置1においては、上側に配置されたモータ111から入力された回転をケース11内に配置された遊星歯車機構12及び偏心型減速機13を介して減速して伝達して出力軸14に取り付けられたピニオン112に出力する。ピニオン112は、スプライン結合を介して出力軸14に固定されており、さらに、タワー101の上部に固定された歯車101aに噛み合うように配置されている。そして、ケース11にてナセル102に取り付けられたヨー駆動装置1が作動してピニオン112が回転することにより、ヨー駆動装置1が歯車101aの周囲に沿って移動するとともにナセル102がタワー101の上部に対して旋回することになる。
As shown in FIGS. 1 to 3, in the
また、ヨー駆動装置1のケース11は、ナセル102内に配置されており(図1、図2参照)、筒状の第1ケース部11aと、複数(本実施形態では、3つ)のリング状の部材が直列に結合されて構成される第2ケース部11bとで構成され、これらの縁部同士がボルトで連結されている(図3参照)。そして、ケース11の内部には、遊星歯車機構12、偏心型減速機13などが収納されている。尚、第2ケース部11bの内側に遊星歯車機構12が配置され、第1ケース部11aの内側に偏心型減速機13が配置されており、遊星歯車機構12、偏心型減速機13、及び出力軸14は、ヨー駆動装置1の回転中心線Pの方向である軸方向に沿って直列に配置されている。また、ケース11は、一端側(第1ケース部11aの端部側)が開口形成され、他端側(第2ケース部11bの端部側)には前述のようにモータ111が固定されている。
Further, the
(遊星歯車機構の構成)
図4は、図3における遊星歯車機構12及びその近傍部分を拡大して示す断面図である。図3及び図4に示すように、遊星歯車機構12は、モータ111からの回転駆動力が伝達される2段の遊星歯車機構として設けられ、スプライン15、第1キャリア16、第1遊星歯車17、リングギア18、太陽歯車19、第2キャリア20、第2遊星歯車21等を備えて構成されている。
(Configuration of planetary gear mechanism)
4 is an enlarged cross-sectional view of the
図4によく示すように、第2遊星歯車21は、ケース11の内部に向かって突出するように配置されたモータ111の回転軸111aの周囲に複数個(本実施形態では、4個)配置され、回転軸111aに対してヨー駆動装置1の径方向(回転中心線Pに対して垂直な方向)に位置している。各第2遊星歯車21は、回転軸111aの端部の外周に形成された歯車と噛み合うことで、回転軸111aと連結されている。第2キャリア20は、回転軸111aを中心とした周方向に沿った均等角度の位置に複数の第2遊星歯車21を回転自在に保持するとともに公転動作を行う遊星枠として形成されている。太陽歯車19は、回転中心線P上に配置され、その一端側で第1遊星歯車17と噛み合い、その他端側で第2キャリア20の内周部分に対してスプライン結合により連結されている。
As shown well in FIG. 4, a plurality of (four in this embodiment) second
リングギア18は、第2ケース部11bの3つのリング状の部材のうちの中間の部材の内周部分に一体に形成された歯車として設けられ、第2遊星歯車21及び第1遊星歯車17に噛み合うように構成されている。第1遊星歯車17は、太陽歯車19に噛み合うようにその周囲に複数個(本実施形態では、4個)配置されて、太陽歯車19に対してヨー駆動装置1の径方向に位置している。第1キャリア16は、太陽歯車19を中心とした周方向に沿った均等角度の位置に複数の第1遊星歯車17を回転自在に保持するとともに公転動作を行う遊星枠として形成されている。スプライン15は、回転中心線P上に配置され、その一端側で後述する偏心型減速機13のクランク軸23とスプライン結合により連結され、その他端側で第1キャリア16の内周部分に対してスプライン結合により連結されている。尚、スプライン15は、クランク軸23に固定されることで、クランク軸23を回転させるように構成され、クランク軸23に対して回転中心線が一致する同軸上に配置されている(即ち、スプライン15及びクランク23とも回転中心線P上に配置されている)。
The
(偏心型減速機の構成)
図3に示すように、偏心型減速機13は、モータ111から入力されて遊星歯車機構12を介して伝達される回転駆動力により作動して出力軸14に対して回転を伝達する減速機として設けられている。また、図5は、図3における偏心型減速機13及びその近傍を拡大して示す断面図である。図3及び図5に示すように、偏心型減速機13は、ピン内歯22、クランク軸23、ガイドクランク軸24、基部キャリア25、端部キャリア26、支柱27、外歯歯車28、支柱ボルト29等を備えて構成されている。この偏心型減速機13は、径方向における中心である回転中心線P上にクランク軸23が配置されたセンタクランクタイプの偏心型減速機として構成されている。
(Configuration of eccentric type reducer)
As shown in FIG. 3, the
ピン内歯22は、図3及び図5に示すように、ピン状の部材(丸棒状の部材)として形成され、ケース11の内周に沿って複数配置されている。尚、図3及び図5においては、ピン内歯22については、断面でなく外形を図示している。ピン内歯22は、その長手方向が回転中心線Pと平行に位置するように配置されるとともに、ケース11の内周において等間隔でケース11に対して嵌め込まれた状態で配列され、後述する外歯歯車28の外歯31と噛み合うように構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the pin
クランク軸23は、図3及び図5に示すように、その回転中心線が、ヨー駆動装置1の回転中心線Pと一致するように配置され(即ち、軸方向が一致するように配置され)、スプライン15の回転中心線とも一致するように配置されている。そして、このクランク軸23は、外歯歯車28に形成されたクランク用孔30を貫通するように配置されており、回転することで外歯歯車28を偏心させて回転させる軸部材として設けられている。尚、図3及び図5において、クランク軸23については、他端側の一部を除いて断面でなく外形を図示している。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
また、クランク軸23は、第1偏心部23a、第2偏心部23b、第1軸部23c、及び第2軸部23dを備えて構成されており、第1軸部23c、第1偏心部23a、第2偏心部23b、第2軸部23dの順番で直列に設けられている。そして、第1偏心部23a及び第2偏心部23bは、軸方向と垂直な断面が円形断面となるように形成されており、それぞれの中心位置がクランク軸23の回転中心線(第1軸部23c及び第2軸部23dの中心位置)に対して偏心するように設けられている。即ち、第1及び第2偏心部(23a、23b)は、クランク軸23においてその回転中心線に対して偏心する円形断面を有するように形成された本実施形態の偏心部を構成している。
The
また、クランク軸23の一端側に配置された第1軸部23cは後述する基部キャリア25に対してころ軸受34を介して回転自在に保持されており、他端側に配置された第2軸部23dは後述する端部キャリア26に対してころ軸受35を介して回転自在に保持されている。また、クランク軸23の他端側の第2軸部23dには、遊星歯車機構12のスプライン15の一端側が嵌め込まれる嵌合穴が他端側に向かって開口形成されており、この嵌合穴の内周部分においてクランク軸23がスプライン15とスプライン結合により固定されている。
A
ガイドクランク軸24は、図3及び図5に示すように、クランク軸23の周囲においてクランク軸23を中心とした周方向に沿った均等角度の位置に複数(本実施形態では4つ)配置されており、その軸方向が回転中心線Pと平行となるように配置されている。各ガイドクランク軸24は、外歯歯車28に形成されたガイドクランク用孔39をそれぞれ貫通するように配置されている。そして、このガイドクランク軸24は、クランク軸23の回転に伴う外歯歯車28の回転とともに回転(自転)しながら公転動作を行い、外歯歯車28の回転力を基部キャリア25及び端部キャリア26を介して出力軸14に伝達する軸部材として設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 5, a plurality of guide crankshafts 24 (four in the present embodiment) are arranged at equal angular positions around the
また、各ガイドクランク軸24は、第1偏心部24a、第2偏心部24b、第1軸部24c、及び第2軸部24dを備えて構成されており、第1軸部24c、第1偏心部24a、第2偏心部24b、第2軸部24dの順番で直列に設けられている。そして、第1偏心部24a及び第2偏心部24bは、軸方向と垂直な断面が円形断面となるように形成されており、それぞれの中心位置がガイドクランク軸24の回転中心線(第1軸部24c及び第2軸部24dの中心位置)に対して偏心するように設けられている。これらの第1偏心部24a及び第2偏心部24bは、クランク軸23の第1偏心部23a及び第2偏心部23bにそれぞれ対応する位置で偏心するように配置されている。
Each
また、ガイドクランク軸24の一端側に配置された第1軸部24cは、基部キャリア25に対して、ころ軸受として形成されたガイドクランク用軸受41を介して回転自在に保持されている。一方、ガイドクランク軸24の他端側に配置された第2軸部24dは、端部キャリア26に対して、ころ軸受として形成されたガイドクランク用軸受42を介して回転自在に保持されている。このように、ガイドクランク用軸受(41、42)により、ガイドクランク軸24が基部キャリア25及び端部キャリア26に対してそれぞれ回転自在に保持されている。
Further, the
基部キャリア25は、図3及び図5に示すように、その一端側において出力軸14と一体に形成され、ケース11内に配置されている。この基部キャリア25は、その他端側の中心部において、クランク軸23の一端側をその第1軸部23cにてころ軸受34を介して回転自在に保持している。また、基部キャリア25には、その他端側において、支柱27の一端側が圧入されるとともにこの支柱27を保持する支柱保持穴33と、ガイドクランク軸24の第1軸部24cがガイドクランク用軸受41を介して配置されるガイドクランク保持穴49とが形成されている。支柱保持穴33及びガイドクランク保持穴49は、回転中心線Pを中心とした周方向に沿った均等角度の位置に形成され、支柱保持穴33とガイドクランク保持穴49とが周方向に交互に配置されている。尚、ガイドクランク保持穴49により、基部キャリア25は、各ガイドクランク軸24の一端側をその第1軸部24cにてガイドクランク用軸受41を介して回転自在に保持している。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
また、基部キャリア25は、その外周側においてころ軸受36を介してケース11における第1ケース部11aの内周側に対して回転自在に保持されている。尚、ころ軸受36は、基部キャリア25の外周に沿って配置されるリング状の部材として設けられて基部キャリア25に対して固定される位置決め部材44によって基部キャリア25に対する位置が規定される。そして、ころ軸受36は、その一端側が位置決め部材44に係合し、その他端側が第1ケース部11aの一端側に係合した状態で配置されている。尚、本実施形態では、基部キャリア25とともに回転する出力軸14は、基部キャリア25に一体に形成されることで、基部キャリア25に対して固定されている。
Further, the
端部キャリア26は、図3及び図5に示すように、支柱27を介して基部キャリア25と連結されており、円板状の部材として設けられている。この端部キャリア26は、その外周側において玉軸受37を介してケース11の内周側に対して回転自在に保持されている。尚、玉軸受37は、その一端側がケース11における第1ケース部11aの他端側に係合し、その他端側が端部キャリア26の他端側においてフランジ状に張り出した縁部に係合した状態で配置されている。そして、端部キャリア26には、その中心部にクランク軸23の他端側の第2軸部23dが配置される中心貫通孔43が形成されており、この中心貫通孔43においてクランク軸23の他端側がその第2軸部23dにてころ軸受35を介して回転自在に保持されている。また、端部キャリア26には、ガイドクランク軸24の他端側の第2軸部24dが配置されるガイドクランク用貫通孔50と、支柱27の他端側が貫通状態で係合する支柱用孔32とが、中心貫通孔43の周囲で回転中心線Pを中心とした周方向に沿った均等角度の位置に交互に配置されるよう形成されている。尚、ガイドクランク用貫通孔50により、端部キャリア26は、各ガイドクランク軸24の他端側をその第2軸部24dにてガイドクランク用軸受42を介して回転自在に保持している。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
支柱27は、図3及び図5に示すように、基部キャリア25と端部キャリア26とを連結する円筒状の部材として設けられ、中心を貫通する貫通孔は支柱ボルト29が挿通される支柱ボルト孔47として形成されている。そして、支柱27は、クランク軸23の周囲においてクランク軸23を中心とした周方向に沿った均等角度の位置に複数(本実施形態では4つ)配置されており、その軸方向が回転中心線Pと平行となるように配置されている。尚、支柱27とガイドクランク軸24とは、クランク軸23を中心とした周方向に沿って交互に配置されている。また、各支柱27は、その一端側の端部が基部キャリア25に形成された支柱保持孔33に圧入されて配置されている。そして、各支柱27には、一端側の端部から他端側にかけて端部キャリア26に向かって延びる円筒状の周囲側面として形成された外周部45と、他端側の端部に設けられて外周部45よりも直径が大きく拡径した部分として形成された大径部46とが形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
支柱ボルト29は、図3及び図5に示すように、雄ネジ部分として形成されたネジ部29aが一端側に設けられ、六角レンチ等で締め付けるための六角穴が設けられた頭部が他端側に設けられている。この支柱ボルト29及び支柱27により基部キャリア25と端部キャリア26とが連結される。基部キャリア25と端部キャリア26との連結の際には、まず、支柱用孔32に対して支柱27が一端側から挿入される。支柱用孔32には支柱27の外周部45及び大径部46の外形に対応した段部が形成されており、外周部45が支柱用孔32に挿通されるとともに、大径部46が支柱用孔32の段部と係合する。この状態で、後述の外歯歯車28が適宜配置されるとともに、支柱27の一端側が基部キャリア25の支柱保持穴33に圧入される。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
そして、上述の状態において、支柱ボルト29が支柱27の支柱ボルト孔47に挿通される。そして、基部キャリア25の支柱保持穴33の中心部分には雌ネジ部分としてのネジ孔部がさらに形成されており、このネジ孔部に対して支柱ボルト29の一端側のネジ部29aが螺合するようにねじ込まれ、支柱ボルト29の頭部が支柱ボルト穴47の他端側に形成されている段状の部分と係合する。このときの支柱ボルト29による締め付け力によって、支柱27は、一端側の端部において基部キャリア25に固定されるとともに、他端側の端部の大径部46を支柱用孔32の段部に係合させて端部キャリア26に締め付け力を作用させ、基部キャリア25と端部キャリア26とを連結するように構成されている。尚、基部キャリア25と端部キャリア26とを連結する上記の締め付け力により、基部キャリア25に固定された位置決め部材44と端部キャリア26とがころ軸受36及び玉軸受37を介してケース11を挟持し、これにより、基部キャリア25及び端部キャリア26がケース11に対して回転自在に保持される。
In the above state, the
外歯歯車28は、図3及び図5に示すように、平行に重ねられた状態でケース11内に収納される第1外歯歯車28a及び第2外歯歯車28bを備えて構成されている。第1外歯歯車28a及び第2外歯歯車28bにはそれぞれ、クランク軸23が貫通するクランク用孔30、ガイドクランク軸24が貫通するガイドクランク用孔39、及び、支柱27が貫通する支柱貫通孔48が形成されている。第1外歯歯車28a及び第2外歯歯車28bは、回転中心線Pと平行な方向において、クランク用孔30、ガイドクランク用孔39、及び支柱貫通孔48の位置がそれぞれ対応するように配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
外歯歯車28のクランク用孔30は、円形孔として形成され、クランク軸23に対応して外歯歯車28の中心部に配置されている。このクランク用孔30は、第1外歯歯車28aにおいては第1偏心部23aを、第2外歯歯車28bにおいては第2偏心部23bを、それぞれニードル軸受38を介して保持している。ガイドクランク用孔39は、円形孔として形成され、ガイドクランク軸24に対応して外歯歯車28の周方向に沿って均等角度の位置に複数(本実施形態では4つ)配置されている。このガイドクランク用孔39は、第1外歯歯車28aにおいては第1偏心部24aを、第2外歯歯車28bにおいては第2偏心部24bを、それぞれニードル軸受40を介して保持している。支柱貫通孔48は、円形孔として形成され、支柱27に対応して外歯歯車28の周方向に沿って均等角度の位置に複数(本実施形態では4つ)配置されている。そして、支柱貫通孔48は、ガイドクランク用孔39と外歯歯車28の周方向において交互に形成されている。尚、支柱貫通孔48には、支柱27が遊嵌状態で貫通している。
The
尚、外歯歯車28、クランク軸23、ガイドクランク軸24が上述のように配設されているため、スプライン15から回転駆動力が伝達されてクランク軸23が回転すると、このクランク軸23の回転に伴い第1偏心部23a及び第2偏心部23bから外歯歯車28に対して荷重が作用する。この荷重により、外歯歯車28(第1外歯歯車28a、第2外歯歯車28b)が揺動して回転し、この外歯歯車28の揺動回転に対応してガイドクランク軸24が自転しながら公転動作を行うことになる。尚、ガイドクランク軸24の公転動作が回転中心線Pを中心として行われるように、クランク軸23及びガイドクランク軸24の偏心部(23a、23b、24a、24b)の位相等は適宜調整されている。
Since the
また、第1外歯歯車28a及び第2外歯歯車28bのそれぞれの外周には、ピン内歯22に噛み合う外歯31が設けられている。外歯歯車28(第1外歯歯車28a、第2外歯歯車28b)の外歯31の歯数は、ピン内歯22の歯数よりも1個或いは数個程度少なくなるように設けられている。このため、クランク軸23が回転するごとに、噛み合う外歯31とピン内歯22との噛み合いがずれ、外歯歯車28(第1外歯歯車28a、第2外歯歯車28b)が偏心して揺動回転するように構成されている。
In addition,
ここで、クランク軸23、ガイドクランク軸24、及び外歯歯車28の関係について、さらに詳しく説明する。図6は、偏心型減速機13及びその近傍を拡大して示す図5と同じ断面図である。図6において、クランク軸23の第1及び第2偏心部(23a、23b)の直径の寸法A、第1及び第2外歯歯車(28a、28b)の歯幅の寸法B、ガイドクランク用軸受(41、42)のピッチ円直径(PCD:Pitch Circle Diameter)の寸法Cを、それぞれ両端矢印の破線で示している。ここで、第1及び第2外歯歯車(28a、28b)の歯幅の寸法Bは、回転中心線Pと平行に配置されたピン内歯22と平行に延びる外歯31の歯筋方向における長さ寸法のことをいう。また、ガイドクランク用軸受(41、42)のピッチ円直径の寸法Cは、ガイドクランク用軸受41における軸受転動部材41aの中心点を結ぶ円の直径の寸法、及び、ガイドクランク用軸受42における軸受転動部材42aの中心点を結ぶ円の直径の寸法のことをいう。尚、軸受転動部材41a及び軸受転動部材42aは、円錐ころ部材として形成されている。そして、各軸受転動部材(41a、42a)の中心点は、ガイドクランク用軸受(41、42)の軸方向(即ち、ガイドクランク軸24の軸方向)と平行な方向での各軸受転動部材(41a、42a)における中心であって且つガイドクランク用軸受(41、42)の径方向(即ち、ガイドクランク軸24の回転中心線を中心とした径方向)での各軸受転動部材(41a、42a)における中心に位置する点のことである。
Here, the relationship among the
図6に示すように、ヨー駆動装置1においては、クランク軸23の第1及び第2偏心部(23a、23b)の直径の寸法Aに対して、第1及び第2外歯歯車(28a、28b)の歯幅の寸法Bが、1.0倍以上で1.4倍以下の範囲の寸法となるように設定されている。尚、本実施形態においては、上記の寸法比であるB/Aの値が1.27になるように設定された場合を例示している。また、ヨー駆動装置1においては、ガイドクランク用軸受(41、42)のピッチ円直径の寸法Cが、クランク軸23の第1及び第2偏心部(23a、23b)の直径の寸法Aに対して、0.5倍以上で0.9倍以下の範囲の寸法となるように設定されている。尚、本実施形態においては、上記の寸法比であるC/Aの値が0.63になるように設定された場合を例示している。
As shown in FIG. 6, in the
(風車用ヨー駆動装置の作動)
次に、上述したヨー駆動装置1の作動について説明する。ヨー駆動装置1は、風車100において、図示しない制御装置が、例えば風向計(図示せず)の検知結果に基づいて、ナセル102の向きを風向きに応じて旋回させる旋回指令を発してモータ111を運転させることにより、作動する。上記旋回指令に基づいてモータ111の運転が開始されると、モータ111の回転軸111aが回転する。回転軸111aが回転すると、これに連結された第2遊星歯車21がリングギア18と噛み合いながら回転して公転し、これにより、第2キャリア20が回転し、第2キャリア20に連結された太陽歯車19が回転する。そして、太陽歯車19が回転すると、これに噛み合う第1遊星歯車17がリングギア18と噛み合いながら回転して公転する。これにより、第1キャリア16が回転し、この第1キャリア16に連結されたスプライン15が回転する。
(Operation of yaw drive device for windmill)
Next, the operation of the above-described
スプライン15が回転すると、このスプライン15が他端側の端部で固定されたクランク軸23が回転し、このクランク軸23とともに第1偏心部23a及び第2偏心部23bが回転する。この回転に伴って、前述のように、第1外歯歯車28a及び第2外歯歯車28bがピン内歯22と噛み合いをずらしながら偏心して回転する。そして、第1外歯歯車28a及び第2外歯歯車28bの偏心回転に伴って、ニードル軸受40で外歯歯車28に回転自在に保持されたガイドクランク軸24も回転中心線Pを中心として公転動作を行う。これにより、支柱27及び支柱ボルト29で連結され、クランク軸23及びガイドクランク軸24を回転自在に保持する基部キャリア25及び端部キャリア26とともに、出力軸14が回転し、大きなトルクがピニオン112から出力されることになる。そして、タワー101に固定された歯車101aに対してピニオン112が噛み合いながら回転することで、ヨー駆動装置1が取り付けられたナセル102の旋回動作が行われることになる。
When the
(風車用ヨー駆動装置の効果)
以上説明したヨー駆動装置1によると、偏心型減速機として構成されたヨー駆動装置1により、大きい減速比を確保することができ、出力トルクの向上及び小型化を図ることができる。そして、このヨー駆動装置1においては、外歯歯車28の歯幅寸法Bがクランク軸23の偏心部(23a、23b)の直径寸法に対して1.0倍以上で1.4倍以下の範囲となるように構成されている。このため、クランク軸23と外歯歯車28との間、及び、外歯歯車28とピン内歯22との間において、負荷が均等な状態で又は均等に近い状態でバランスよく分散される。これにより、突風による衝撃力が作用した場合に、クランク軸23、外歯歯車28、ピン内歯22に対して衝撃力が均等な状態で又は均等に近い状態で作用し、これらの構成要素(22、23、28)が損傷を受けてヨー駆動装置1の破損を招いてしまうことを抑制することができる。さらに、ニードル軸受38とクランク軸23または外歯歯車28との間の圧痕の発生を低減できる。また、突風による衝撃力が作用していないときにも、ニードル軸受38、クランク軸23、外歯歯車28およびピン内歯22に作用する負荷を低減でき、これらの寿命を延ばすことができる。
(Effects of windmill yaw drive)
According to the
尚、ヨー駆動装置1に突風による衝撃力が作用したときには、外歯歯車28とクランク軸23及びピン内歯22との間でそれぞれ負荷が発生するが、一方の構成要素の剛性が強いと他方の構成要素において損傷としての圧痕が発生し易くなる。しかしながら、ヨー駆動装置1によると、外歯歯車28とクランク軸23及びピン内歯22との間での負荷が均等な状態で又は均等に近い状態で作用するため、圧痕の発生を低減することができる。また、外歯歯車28の歯幅寸法Bがクランク軸23の偏心部(23a、23b)の直径寸法Aに対して1.0倍以上の寸法であるため、外歯歯車28とピン内歯22との間における面圧が高くなることを抑制でき、外歯歯車28における外歯31の表面に圧痕が発生してしまうことを抑制できる。さらに、外歯歯車28の歯幅寸法Bがクランク軸23の偏心部(23a、23b)の直径寸法Aに対して1.4倍以下の寸法であるため、支柱27で連結された基部キャリア25及び端部キャリア26が衝撃力で傾いたときに、外歯歯車28の歯幅が長いことによる偏当たりの影響が大きくなって外歯歯車28とピン内歯22との間における面圧が高くなることを抑制でき、外歯歯車28の外歯31の表面に圧痕が発生してしまうことを抑制できる。このように、ヨー駆動装置1では、外歯歯車28とクランク軸23及びピン内歯22との間で負荷の均等化を図ることができ、圧痕の発生を低減することができる。
When an impact force due to a gust of wind acts on the
従って、本実施形態によると、出力トルクの向上及び小型化を図るとともに、突風による衝撃力に対する強度の向上を図ることができる、風車用ヨー駆動装置1を提供することができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide the windmill
また、ヨー駆動装置1によると、ガイドクランク用軸受(41、42)のピッチ円直径の寸法Cがクランク軸23の偏心部(23a、23b)の直径寸法Aに対して0.5倍以上で0.9倍以下の範囲となるように構成されている。このため、外歯歯車28を介してその回転力をガイドクランク軸24に作用させるクランク軸23の偏心部(23a、23b)の大きさとの関係で、ガイドクランク軸24を回転自在に保持するガイドクランク用軸受(41、42)を十分な強度を備える径寸法に構成することができる。そして、クランク軸23の偏心部(23a、23b)においても、ガイドクランク用軸受(41、42)と同等の衝撃力に耐えることができる強度を備える径寸法に構成することができる。さらに、衝撃力に対する強度をガイドクランク用軸受(41、42)とクランク軸23の偏心部(23a、32b)とで同等に構成できることで、これらの構成要素がヨー駆動装置1の径方向において肥大化することなく、径方向において小型化した構造を実現でき、ヨー駆動装置1の小径化を図ることができる。
Further, according to the
尚、ヨー駆動装置1に突風による衝撃力が作用したときには、外歯歯車28及びガイドクランク軸24を介してクランク軸23とガイドクランク用軸受(41、42)との間で負荷が発生するが、一方の構成要素の剛性が強いと他方の構成要素において面圧が高くなって耐衝撃性が低下することになる。しかしながら、ヨー駆動装置1によると、クランク軸23の偏心部(23a、23b)とガイドクランク用軸受(41、42)との間での負荷が同等な状態で又は同等に近い状態でバランスよく分散されて作用するため、耐衝撃性の低下を抑制することができる。また、ガイドクランク用軸受(41、42)のピッチ円直径の寸法Cがクランク軸23の偏心部(23a、32b)の直径寸法Aに対して0.5倍以上の寸法であるため、クランク軸23の偏心部(23a、23b)よりもガイドクランク用軸受(41、42)における面圧が高くなってしまうことを抑制できる。そして、ガイドクランク用軸受(41、42)のピッチ円直径の寸法Cがクランク軸23の偏心部(23a、32b)の直径寸法Aに対して0.9倍以下の寸法であるため、ガイドクランク用軸受(41、42)よりもクランク軸23の偏心部(23a、23b)における面圧が高くなってしまうことも抑制できる。このように、ヨー駆動装置1では、クランク軸23の偏心部(23a、23b)とガイドクランク用軸受(41、42)との間で負荷をバランスよく分散することができ、耐衝撃性を更に向上させることができる。
When an impact force due to a gust of wind acts on the
(変形例)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、次のような変形例を実施することができる。
(Modification)
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. For example, the following modifications can be implemented.
(1)本実施形態においては、クランク軸がヨー駆動装置の回転中心線上に配置されたセンタクランクタイプのヨー駆動装置を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。即ち、複数のクランク軸が回転中心線を中心とする周方向に沿って配置されるように構成されて、クランク軸の偏心部の直径寸法に対して外歯歯車の歯幅の寸法が1.0倍以上で1.4倍以下の範囲の寸法となるように構成されたヨー駆動装置であってもよい。 (1) In the present embodiment, the center crank type yaw driving device in which the crankshaft is disposed on the rotation center line of the yaw driving device has been described as an example, but this need not be the case. That is, a plurality of crankshafts are arranged along the circumferential direction centered on the rotation center line, and the tooth width of the external gear is 1. with respect to the diameter of the eccentric part of the crankshaft. The yaw driving device may be configured to have a size in the range of 0 times to 1.4 times.
(2)本実施形態においては、出力軸が基部キャリアに対して一体に設けられることで固定されているヨー駆動装置を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、出力軸が基部キャリアとは別部材として設けられて基部キャリアに対して固定されているヨー駆動装置であってもよい。 (2) In the present embodiment, the yaw driving device fixed by the output shaft being provided integrally with the base carrier has been described as an example. However, this need not be the case, and the output shaft may be the base carrier. And a yaw drive device provided as a separate member and fixed to the base carrier.
(3)本実施形態においては、支柱が基部キャリアに対して別部材として設けられて固定されているヨー駆動装置を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、支柱が基部キャリアに対して一体に形成されることで固定されているヨー駆動装置であってもよい。 (3) In the present embodiment, the yaw driving device in which the support column is provided and fixed as a separate member with respect to the base carrier has been described as an example. It may be a yaw driving device that is fixed by being integrally formed.
(4)本実施形態においては、2つの構成要素が重ねられた外歯歯車を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、3つ以上の構成要素が重ねられた外歯歯車であってもよい。この場合、クランク軸やガイドクランク軸においても外歯歯車の構成要素の数に対応して偏心部を設ける構成とし、実施することができる。 (4) In the present embodiment, the external gear on which two components are stacked has been described as an example. However, this need not be the case, and the external gear may be a stack of three or more components. May be. In this case, the crankshaft and the guide crankshaft can be implemented by providing an eccentric portion corresponding to the number of components of the external gear.
(5)本実施形態においては、ガイドクランク軸及び支柱が4つ設けられるヨー駆動装置を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、ガイドクランク軸及び支柱が3つ又は5つ以上設けられるヨー駆動装置であってもよい。 (5) In the present embodiment, the yaw driving device in which four guide crankshafts and four columns are provided has been described as an example, but this need not be the case, and three or five or more guide crankshafts and columns are provided. It may be a yaw drive device.
本発明は、風向きに応じて風車のナセルを旋回させるための駆動装置である風車用ヨー駆動装置として、広く適用することができるものである。 The present invention can be widely applied as a yaw driving device for a windmill that is a driving device for turning a nacelle of a windmill according to the wind direction.
1 風車用ヨー駆動装置
11 ケース
14 出力軸
22 ピン内歯
23 クランク軸
23a、23b クランク軸の偏心部
25 基部キャリア
26 端部キャリア
27 支柱
28 外歯歯車
30 クランク用孔
31 外歯
100 風車
101 タワー
101a 歯車
102 ナセル
112 ピニオン
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ケースの内周に配置され、ピン状の部材として形成された複数のピン内歯と、
前記ケースに収納されるとともに、前記ピン内歯に噛み合う外歯が外周に設けられた外歯歯車と、
前記外歯歯車に形成されたクランク用孔を貫通し、回転することで前記外歯歯車を偏心させて回転させるクランク軸と、
前記クランク軸の一端側を回転自在に保持する基部キャリアと、
前記クランク軸の他端側を回転自在に保持する端部キャリアと、
前記基部キャリアに固定され、前記基部キャリアと前記端部キャリアとを連結する支柱と、
前記基部キャリアに固定され、風車のタワーに固定された歯車に噛み合うピニオンが取り付けられる出力軸と、
を備え、風車のナセルを旋回させる風車用ヨー駆動装置であって、
前記クランク軸においてその回転中心線に対して偏心する円形断面を有するように形成された偏心部の直径の寸法に対して、前記外歯歯車の歯幅の寸法が、1.0倍以上で1.4倍以下の範囲の寸法であることを特徴とする、風車用ヨー駆動装置。 A case in which at least a part is arranged in the nacelle of the windmill,
A plurality of pin internal teeth disposed on the inner periphery of the case and formed as a pin-shaped member;
An external gear that is housed in the case and has external teeth that engage with the pin internal teeth on the outer periphery; and
A crankshaft that passes through a hole for a crank formed in the external gear and rotates the external gear eccentrically by rotating;
A base carrier for rotatably holding one end side of the crankshaft;
An end carrier for rotatably holding the other end of the crankshaft;
A post fixed to the base carrier and connecting the base carrier and the end carrier;
An output shaft to which a pinion fixed to the base carrier and engaged with a gear fixed to a wind turbine tower is attached;
A windmill yaw drive device for turning the nacelle of the windmill,
With respect to the dimension of the diameter of the eccentric portion formed so as to have a circular cross section that is eccentric with respect to the rotation center line in the crankshaft, the dimension of the tooth width of the external gear is 1.0 or more and 1 A yaw driving device for a windmill characterized by having a size in a range of 4 times or less.
当該ヨー駆動装置の回転中心線上に配置された前記クランク軸の周囲に配置されて、前記外歯歯車に形成されたガイドクランク用孔を貫通し、前記外歯歯車の回転力を前記基部キャリア及び前記端部キャリアを介して前記出力軸に伝達するガイドクランク軸と、
前記ガイドクランク軸を前記基部キャリア及び前記端部キャリアに対してそれぞれ回転自在に保持するガイドクランク用軸受と、
を更に備え、
前記ガイドクランク用軸受において軸受転動部材の中心点を結ぶ円の直径であるピッチ円直径の寸法が、前記クランク軸の偏心部の直径の寸法に対して、0.5倍以上で0.9倍以下の範囲の寸法であることを特徴とする、風車用ヨー駆動装置。 It is a yaw drive device for windmills of Claim 1, Comprising:
It is arranged around the crankshaft arranged on the rotation center line of the yaw driving device, passes through a guide crank hole formed in the external gear, and the rotational force of the external gear is transferred to the base carrier and A guide crankshaft that transmits to the output shaft via the end carrier;
A guide crank bearing for rotatably holding the guide crankshaft with respect to the base carrier and the end carrier;
Further comprising
In the guide crank bearing, the pitch circle diameter, which is the diameter of a circle connecting the center points of the bearing rolling members, is 0.5 times 0.9 times the diameter of the eccentric portion of the crankshaft. A yaw drive device for wind turbines, characterized in that the dimensions are in the range of twice or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008128084A JP2009275615A (en) | 2008-05-15 | 2008-05-15 | Yaw driving device for wind mill |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2009275615A true JP2009275615A (en) | 2009-11-26 |
Family
ID=41441277
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101839308A (en) * | 2009-03-16 | 2010-09-22 | 住友重机械工业株式会社 | Reduction gear for natural energy recovery system |
JP2014159814A (en) * | 2014-05-30 | 2014-09-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Power transmission device of wind power generation equipment |
EP2532887A3 (en) * | 2011-06-06 | 2017-01-18 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Power transmission device of wind power generation equipment |
-
2008
- 2008-05-15 JP JP2008128084A patent/JP2009275615A/en active Pending
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