JP2010043746A - 風力発電機の主軸支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が良好であり、大きな荷重を受けることができる風力発電機の主軸支持構造を提供する。
【解決手段】風力発電機の主軸支持構造に備えられる円錐ころ軸受は、外輪３２と、内輪３３と、外輪３２と内輪３３との間に配置される複数の円錐ころ３４と、複数の円錐ころ３４を保持するポケットを有し、外輪３２と内輪３３と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１１ａ等とを備える。ここで、周方向に連ねた最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメントとの間を除いて、隣接する２つの保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ等の間には、円錐ころ３４が配置される。
【選択図】図１

Description

この発明は、風力発電機の主軸支持構造に関する。

ころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪と内輪と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１）に開示されている。図１４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１４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１５は、図１４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１４および図１５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。保持器セグメント１０１ａは、周方向のもっとも外側にある柱部１０３ａ、１０３ｅが、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の柱部１０３ｆ、１０３ｇと当接するように、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。

ヨーロッパ特許公報ＥＰ１４０８２４８Ａ２

特許文献１によると、隣接する２つの保持器セグメントは、周方向のもっとも外側に位置する柱部同士が当接している。そうすると、隣接する２つの保持器セグメント間で柱部が重複することになる。このような場合、保持器セグメントが配置される周方向のスペースは限られているため、相対的にころ軸受に含まれるころの数を少なくする必要がある。したがって、ころ軸受は、ころの数を多く含むことができず、大きな荷重を受けることができない。

この発明の目的は、生産性が良好であり、大きな荷重を受けることができる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、外輪と内輪と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有し、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、軸方向の両端に位置し、複数の柱部を連結するように周方向に延びる一対の連結部とを含み、外輪と内輪と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。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を除いて、隣接する２つの保持器セグメントの間には、ころが配置される。保持器セグメントには、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部が設けられている。

このような構成の風力発電機の主軸支持構造は、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を含むころ軸受を備えるため、生産性が良好である。また、ころ軸受に含まれるころの数を増加させることができ、保持器セグメントに保持されるころに加え、隣接する２つの保持器セグメントの間に配置されたころによっても、荷重を受けることができる。そうすると、ころ軸受は、大きな荷重を受けることができる。また、隣接する保持器セグメントの間に配置されるころの軸方向の移動を、一対の突部によって規制することができる。したがって、一対の突部により、隣接する保持器セグメントの間に配置されるころを安定して配置させることができる。ここで、「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を除いて」とは、この間にころを配置しないことを意味するのではなく、この間にころを配置してもよいし、配置しなくてもよいという意味である。

また、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１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。また、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。

保持器セグメントは周方向に連ねられて一つの環状の保持器を形成するが、この場合、周方向においては、各保持器セグメントの熱膨張等を考慮したある範囲のすき間が必要である。ここで、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は、たとえば、ころを配置せず、周方向のすき間の寸法を調整する間座を配置してもよいし、すき間の寸法を調整する間座ところを配置してもよい。

より好ましくは、隣接する２つの保持器セグメントの間には、ころを収容するポケットが形成される。このように構成することにより、隣接する保持器セグメントの間に配置されるころを、ポケットによって適切に保持することができる。この場合、隣接する保持器セグメントは、一対の突部同士で当接することになるため、周方向に加えられる荷重は、一対の突部に加えられることになる。したがって、ポケットを形成する柱部に、周方向の荷重が加えられることはなく、柱部の変形や破損を防止することができる。また、このポケットに保持されるころのロックを防止することもできる。

さらに好ましくは、保持器セグメントの周方向外側には、保持器セグメントを案内する案内面が設けられている。このように構成することにより、隣接する２つの保持器セグメントの間に保持されるころは、隣接する保持器セグメントを案内することができる。したがって、隣接する保持器セグメントの径方向の位置を安定させることができる。

さらに好ましくは、隣接する保持器セグメントは、一対の突部同士で当接する。隣接する保持器セグメントの突部から保持器セグメントに対して、周方向に荷重が加わる場合がある。このような場合であっても、保持器セグメントの突部同士が当接するため、ポケットを形成する柱部に荷重が加わることはない。そうすると、柱部の変形や破損、また、ポケットに保持する円錐ころのロックを防止することができる。

さらに好ましくは、ころは、円錐ころである。上記した風力発電機の主軸等に使用されるころ軸受は、スラスト荷重やモーメント荷重、ラジアル荷重等を受ける必要がある。ここで、ころを円錐ころとすることにより、スラスト荷重やモーメント荷重、ラジアル荷重等を受けることができる。

このような構成の風力発電機の主軸支持構造は、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を含むころ軸受を備えるため、生産性が良好である。また、ころ軸受に含まれるころの数を増加させることができ、保持器セグメントに保持されるころに加え、隣接する２つの保持器セグメントの間に配置されたころによっても、荷重を受けることができる。そうすると、ころ軸受は、大きな荷重を受けることができる。また、隣接する保持器セグメントの間に配置されるころの軸方向の移動を、一対の突部によって規制することができる。したがって、一対の突部により、隣接する保持器セグメントの間に配置されるころを安定して配置させることができる。

隣接する保持器セグメントを示す拡大断面図である。 この発明の一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２に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。 図２に示す保持器セグメントを、軸方向に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。 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。 図７に示す部分を径方向外側からみた概略図である。 周方向膨出部を含む間座の斜視図である。 図９に示す間座を径方向外側からみた図である。 円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメントの他の実施態様であり、（Ａ）４つのポケットを有する保持器セグメント、（Ｂ）５つのポケットを有する保持器セグメントの断面図である。 この発明に係る円錐ころ軸受を用いた風力発電機の主軸支持構造の一例を示す図である。 図１２に示す風力発電機の主軸支持構造の図解的側面図である。 従来における保持器セグメントの斜視図である。 図１４に示す保持器セグメントを、径方向に切断した場合の断面図である。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、この発明の一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１１ａを示す斜視図である。図３は、図２に示す保持器セグメント１１ａを、図２中の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩで、径方向に切断した場合の断面図である。また、図４は、保持器セグメント１１ａを、柱部１４ａを含む断面で、軸方向に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３および図４において、保持器セグメント１１ａが保持する複数の円錐ころ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを点線で示している。

図２、図３および図４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１１ａの構成について説明する。保持器セグメント１１ａは、円錐ころ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを収容するポケット１３ａ、１３ｂ、１３ｃを形成するように、軸に沿う方向に延びる４つの柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、軸方向の両端に位置し、４つの柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを連結するように周方向に延びる一対の連結部１５ａ、１５ｂと、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部１６ａ、１６ｂとを含む。

一対の突部１６ａ、１６ｂは、一対の連結部１５ａ、１５ｂと連なって、周方向のもっとも外側に位置する柱部１４ａ、１４ｄから周方向に突出するように設けられている。すなわち、一対の突部１６ａ、１６ｂは、周方向において、連結部１５ａ、１５ｂが柱部１４ａ、１４ｄよりも周方向に延びた形状である。

一対の連結部１５ａ、１５ｂおよび一対の突部１６ａ、１６ｂは、複数の保持器セグメント１１ａ等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１５ａ、１５ｂおよび一対の突部１６ａ、１６ｂのうち、円錐ころ１２ａ等の小径側に位置する連結部１５ａ、突部１６ａの曲率半径は、円錐ころ１２ａ等の大径側に位置する連結部１５ｂ、突部１６ｂの曲率半径よりも小さく構成されている。一対の突部１６ａ、１６ｂの周方向の端部には、複数の保持器セグメント１１ａ等が周方向に連ねて配置されたときに、隣接する保持器セグメントと当接する端面２１ａ、２１ｂを有する。

一対の突部１６ａ、１６ｂは、他の保持器セグメントと端面２１ａ、２１ｂを当接させて配置した場合に、保持器セグメント１１ａ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１３ａの周方向両側に位置する柱部１４ａ、１４ｂおよびポケット１３ｃの周方向両側に位置する柱部１４ｃ、１４ｄの内径側には、保持器セグメント１１ａの径方向外側への移動を規制する案内面１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが設けられている。また、ポケット１３ｂの周方向両側に位置する柱部１４ｂ、１４ｃの外径側には、保持器セグメント１１ａの径方向内側への移動を規制する案内面１８ｂ、１８ｃが設けられている。このような構成とすることにより、保持器セグメント１１ａは、いわゆるころ案内となり、保持器セグメント１１ａの径方向の位置を安定して配置することができる。

また、もっとも周方向外側に位置する柱部１４ａ、１４ｄの周方向外側の外径側にも、案内面１８ａ、１８ｄが設けられている。この案内面１８ａ、１８ｄにより、隣接する保持器セグメントとの間に配置された円錐ころは、保持器セグメントを案内することができる。

ここで、保持器セグメント１１ａは、独立しているため、円錐ころ軸受内に配置された場合、ＰＣＤ２２に対し、傾くおそれがある。しかし、保持器セグメント１１ａは、合計３つのポケット、具体的には、保持器セグメント１１ａの両端に２つの内径案内のポケット１３ａ、１３ｃおよび保持器セグメント１１ａの中央に１つの外径案内のポケット１３ｂを有するため、保持器セグメント１１ａがＰＣＤ２２に対して傾くおそれは少なくなり、安定性は良好である。

柱部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの外径面側には、周方向に貫通する溝１９が設けられており、内径面側には、周方向に貫通する溝２０が設けられている。溝１９は、軸方向の中央部分において、柱部１４ａ〜１４ｄの外径面から内径側に凹んだ形状であり、溝２０は、軸方向の中央部分において、柱部１４ａ〜１４ｄの内径面から外径側に凹んだ形状である。このように構成することにより、油やグリースの潤滑剤を、周方向において、円滑に流動させることができる。

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１１ａ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５は、円錐ころ軸受に含まれる間座２６の斜視図である。図５を参照して、間座２６の構成について説明すると、間座２６は、軸方向の両端に位置する端部２７ａ、２７ｂと、端部２７ａ、２７ｂ間に位置する中央部２８とを有する。端部２７ａ、２７ｂの軸方向の間隔は、上記した保持器セグメント１１ａに含まれる一対の突部１６ａ、１６ｂの軸方向の間隔と同じである。

中央部２８の周方向の寸法は、端部２７ａ、２７ｂの周方向の寸法よりも小さく構成されている。中央部２８の径方向の寸法は、円錐ころ軸受に組み込まれたときの軌道面間の寸法よりも若干小さく構成されている。こうすることにより、間座２６が円錐ころ軸受に組み込まれた際に、軌道輪案内となり、径方向の位置を安定させることができる。端部２７ａ、２７ｂの周方向の外側には、端面２９ａ、２９ｂを有する。中央部２８の内径面側および外径面側には、周方向に貫通する溝３０ａ、３０ｂが設けられている。このように構成することにより、上記した保持器セグメント１１ａに設けられた溝１９、２０と同様、潤滑剤を、周方向において、円滑に流動させることができる。

次に、上記した保持器セグメント１１ａおよび間座２６を含む円錐ころ軸受の構成について説明する。図６は、複数の保持器セグメント１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等および間座２６を周方向に配置させた円錐ころ軸受３１を、軸方向からみた概略断面図である。ここで、保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ等は、保持器セグメント１１ａと同一形状であるため、その説明を省略する。なお、図６においては、保持器セグメント１１ａ等に保持される円錐ころ３４を省略している。また、ここでは、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等のうち、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１１ａ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１１ｄとする。

図６を参照して、円錐ころ軸受３１は、外輪３２と、内輪３３と、複数の保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等と、間座２６とを備える。保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等は、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１１ａが配置され、次に、保持器セグメント１１ｂが保持器セグメント１１ａと当接するように配置される。その後、保持器セグメント１１ｃが保持器セグメント１１ｂ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１１ｄが配置される。ここで、隣接する２つの保持器セグメント１１ａ、１１ｂ等の間には、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間を除いて、円錐ころ３４が配置される。

次に、保持器セグメント１１ａ、１１ｃと隣接する保持器セグメント１１ｂの詳細について説明する。図１は、図６中においてＩで示す部分の拡大断面図である。図１を参照して、保持器セグメント１１ｂは、保持器セグメント１１ｂの突部１６ｃの端面２１ｃと保持器セグメント１１ａの突部１６ａの端面２１ａとが当接し、保持器セグメント１１ｂの突部１６ｄの端面２１ｄと保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅの端面２１ｅとが当接するように、配置されている。

隣接する２つの保持器セグメント１１ｂ、１１ｃの間には、円錐ころ３４を収容するポケット３５ａが形成される。ポケット３５ａには、隣接する保持器セグメント１１ｂ、１１ｃの間に配置される円錐ころ３４が保持される。ここで、ポケット３５ａは、たとえば、保持器セグメント１１ｂの突部１６ｄおよび保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅの突出量を、保持される円錐ころ３４の径等に合わせて規定することにより、形成される。

このように構成することにより、円錐ころ軸受３１は、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等に保持される円錐ころ３４に加え、各保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ等の間に配置された円錐ころ３４によっても、荷重を受けることができる。そうすると、円錐ころ軸受３１は、より大きな荷重を受けることができる。特に、円錐ころ軸受３１に含まれる保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の数が多ければ、各保持器セグメント１１ｂ、１１ｃ等の間に配置される円錐ころ３４の数も多くなるため、その効果は顕著である。

また、保持器セグメント１１ｂの周方向外側に位置する柱部３７の外径側には、案内面３６が設けられているため、保持器セグメント１１ｂは、この案内面３６によっても案内される。そうすると、保持器セグメント１１ｂの径方向の位置をより安定させることができる。

ここで、隣接する保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅから保持器セグメント１１ｂに対して、周方向、すなわち、図１中の矢印Ｄで示す方向に荷重が加わる場合がある。このような場合であっても、保持器セグメント１１ｃの突部１６ｅと保持器セグメント１１ｂの突部１６ｄとが当接するため、ポケット３５ａ、３５ｂを形成する柱部３７に荷重が加わることはない。そうすると、柱部３７の変形や破損、また、ポケット３５ｂに保持する円錐ころ３４のロックを防止することができる。

次に、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される間座２６の配置状態について説明する。図７は、図６においてＶＩＩで示す部分の拡大断面図である。また、図８は、図７に示す部分を径方向外側、すなわち、外輪３２側からみた概略図である。図７および図８を参照して、保持器セグメント１１ａ等を順次当接するように連なって配置していくと、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間には、すき間３９が生じる。

このすき間３９の周方向の寸法は、温度上昇に伴う保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の熱膨張を考慮して、ある範囲内の寸法に設定されている。しかし、このようなすき間３９の寸法は、各保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の周方向の寸法誤差が累積されている。したがって、すき間３９の寸法を設定された範囲内とするのは、非常に困難である。

ここで、保持器セグメント１１ｄの突部１６ｆ、１６ｇ側の端面２１ｆ、２１ｇと、間座２６の端部２７ａ、２７ｂの一方側の端面２９ａ、２９ｂとが当接するように、間座２６を配置させる。この場合、間座２６の端部２７ａ、２７ｂは、保持器セグメント１１ａの突部１６ａ、１６ｂおよび保持器セグメント１１ｄの突部１６ｆ、１６ｇに挟まれた形になる。

このように構成することにより、保持器セグメント１１ａと間座２６との間に生じる周方向の最後すき間４０の寸法を、容易に設定された範囲にすることができる。ここで、最後すき間とは、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ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１１ｄと間座２６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１１ａと、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置された間座２６との最大すき間をいう。保持器セグメント１１ａの連結部１５ａを通る円のうち、もっとも径の小さい円上のすき間３９の寸法を寸法Ｃ、端部２７ａの寸法を寸法Ａ、最後すき間４０の寸法を寸法Ｂとすると、端部２７ａの寸法Ａは、保持器セグメント１１ａと保持器セグメント１１ｄとの間に間座２６が配置されたときに、最後すき間４０の寸法Ｂが、設定された範囲となるように、任意に定められる。ここで、寸法Ｂを設定された範囲にするには、たとえば、寸法Ｃに合わせて端部２７ａを周方向に削ってもよいし、様々な寸法Ａを有する間座２６を予め製造しておき、寸法Ｃに合わせて、間座２６を選択して配置させるようにしてもよい。

このように構成することにより、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に間座２６が配置される円錐ころ軸受３１は、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の周方向の寸法誤差に関わらず、保持器セグメント１１ａ、１１ｄの間の最後すき間４０を、設定された範囲にすることができる。そうすると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等を高精度に製造する必要がなくなり、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の生産性が向上する。また、これに伴って、円錐ころ軸受３１の生産性も向上する。

ここで、最適な最後すき間４０の周方向の寸法は、保持器セグメント１１ａの連結部１５ａを通る円の円周の０．１５％以上であり、円錐ころ３４の軸方向の最大ころ径未満とする。

最後すき間の周方向の寸法が、円周の０．１５％以下であると、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等が熱膨張した場合に、保持器セグメント１１ａと間座２６との間に設けられた最後すき間４０がなくなり、保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等に周方向の多大な応力が発生するおそれがあるためである。また、最後すき間の周方向の寸法が、円錐ころ３４の軸方向の最大ころ径以上となると、隣接する保持器セグメント１１ａ〜１１ｄ等の間に保持された円錐ころ３４の軸方向の配置が不安定となり、案内不良を引き起こすおそれがあるためである。

ここで、上記した間座２６に含まれる中央部２８の周方向の寸法は、端部２７ａ、２７ｂの周方向の寸法よりも小さく構成されていたが、これに限らず、中央部２８を周方向に膨出させ、中央部２８の周方向の寸法を、端部２７ａ、２７ｂの周方向の寸法よりも大きくしてもよい。

図９は、この場合における間座４１の斜視図である。図９を参照して、間座４１は、軸方向の両端に位置する端部４２ａ、４２ｂと、両端部４２ａ、４２ｂ間に位置する中央部４３とを有する。中央部４３には、周方向両側から周方向に膨出し、保持器セグメント１１ａの一対の突部１６ａ、１６ｂおよび保持器セグメント１１ｄの一対の突部１６ｆ、１６ｇの間に受け入れられる形状の周方向膨出部４４が設けられている。また、径方向の外径側および内径側の面上には、周方向に貫通する溝４５ａ、４５ｂが設けられている。

図１０は、間座４１を保持器セグメント１１ａ、１１ｄの間に配置した場合の径方向外側からみた図である。図１０を参照して、間座４１は、最初の保持器セグメント１１ａと最後の保持器セグメント１１ｄとの間に配置される。ここで、間座４１に設けられた周方向膨出部４４は、保持器セグメント１１ａの突部１６ａ、１６ｂおよび保持器セグメント１１ｄの一対の突部１６ｆ、１６ｇの間に受け入れられる。

このような構成の間座４１は、軸方向に移動しようとしても、周方向膨出部４４が一対の突部１６ａ、１６ｂおよび一対の突部１６ｆ、１６ｇに拘束されて、軸方向の移動が規制される。したがって、間座４１の軸方向の変位を抑制することができる。

なお、ここで、周方向膨出部４４は、中央部４３の周方向の両側から膨出した形状としたが、これに限らず、中央部４３の周方向の一方の側から、膨出した形状とすることにしてもよい。

なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント１１ａ等は、ころを収容するポケットを３つ有することにしたが、これに限らず、４つ以上のポケットを有することにしてもよい。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、この場合における保持器セグメントの径方向断面図である。図１１（Ａ）を参照して、保持器セグメント５１は、４つのポケット５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを形成するように軸に沿う方向に延びる複数の柱部５３と、柱部５３を連結するように周方向に延びる一対の連結部５４と、軸方向の両端に位置し、連結部５４から連なって周方向に突出する一対の突部５５ａ、５５ｂとを含む。柱部５３の内径側および外径側には、保持器セグメント５１を案内するための案内面５６が設けられている。また、図１１（Ｂ）を参照して、保持器セグメント６１は、５つのポケット６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅを形成するように、軸に沿う方向に延びる複数の柱部６３と、柱部６３を連結するように周方向に延びる一対の連結部６４と、軸方向の両端に位置し、連結部５４から連なって周方向に突出する一対の突部６５ａ、６５ｂとを含む。柱部６３の内径側および外径側には、保持器セグメント６１を案内するための案内面６６が設けられている。このような構成の保持器セグメント５１、６１は、案内面５６、６６が設けられたポケット５２ａ等を多く有するため、より安定して径方向に配置される。

なお、上記の実施の形態においては、間座２６等の外径面および内径面上に、周方向に貫通する溝３０ａ、３０ｂ等を設けたが、これに限らず、外径面または内径面上のいずれか一方の面上に溝３０ａ等を設けることにしてもよいし、中央部２８等の径方向の中央部を周方向に貫通することにしてもよい。この場合、保持器セグメント１１ａ、１１ｄに設けられた溝１９、２０等と間座２６等に設けられる溝３０ａ等との径方向の位置を合わせることにより、より効率的に潤滑剤を流動させることができる。

図１２および図１３は、この発明の一実施形態に係るころ軸受を主軸支持軸受７５として適用した、風力発電機の主軸支持構造の一例を示している。主軸支持構造の主要部品を支持するナセル７２のケーシング７３は、高い位置で、旋回座軸受７１を介して支持台７０上に水平旋回自在に設置されている。風力を受けるブレード７７を一端に固定する主軸７６は、ナセル７２のケーシング７３内で、軸受ハウジング７４に組み込まれた主軸支持軸受７５を介して、回転自在に支持されている、主軸７６の他端は増速機７８に接続され、この増速機７８の出力軸が発電機７９のロータ軸に結合されている。ナセル７２は、旋回用モータ８０により、減速機８１を介して任意の角度に旋回させられる。

軸受ハウジング７４に組み込まれた主軸支持軸受７５は、この発明の一実施形態に係るころ軸受であって、外輪と、内輪と、外輪と内輪と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有し、外輪と内輪と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。また、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を除いて、隣接する２つの保持器セグメントの間には、ころが配置される。

主軸支持軸受７５は、大きな風力を受けるブレード７７を一端に固定する主軸７６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７５自体も大型にする必要がある。ここで、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を備える円錐ころ軸受とすることにより、保持器の生産性、取扱い性、組み立て性が良好となるため、円錐ころ軸受自体の生産性も良好となる。また、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を除いて、隣接する２つの保持器セグメントの間にころを配置しているため、ころ軸受に含まれるころの数を増加させることができる。そうすると、保持器セグメントに保持されるころに加え、隣接する２つの保持器セグメントの間に配置されたころによっても、荷重を受けることができる。したがって、ころ軸受は、大きな荷重を受けることができる。

なお、上記した円錐ころ軸受３１に含まれる間座２６等は、小型であり、かつ、単純形状であるため、その材質をエンジニアプラスチック等の樹脂製とし、射出成型等することによって、容易に製造することができる。こうすることにより、さらに生産性が良好となる。

なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメント１１ａ等に収容されるころとして、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。

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。

この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好であり、大荷重を受けることができるため、良好な生産性が要求され、大きな風力を受ける風力発電機の主軸支持構造に有効に利用できる。

１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，５１，６１ 保持器セグメント、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３４ 円錐ころ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，３５ａ，３５ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ ポケット、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，３７，５３，６３ 柱部、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，５４，６４ 連結部、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，５５ａ，５５ｂ，６５ａ，６５ｂ 突部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，３６，５６，６６ 案内面、１９，２０，３０ａ，３０ｂ，４５ａ，４５ｂ 溝、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２９ａ，２９ｂ 端面、２２ ＰＣＤ、２６，４１ 間座、２７ａ，２７ｂ，４２ａ，４２ｂ 端部、２８，４３ 中央部、３１ 円錐ころ軸受、３２ 外輪、３３ 内輪、３９ すき間、４０ 最後すき間、４４ 周方向膨出部、７０ 支持台、７１ 旋回座軸受、７２ ナセル、７３ ケーシング、７４ 軸受ハウジング、７５ 主軸支持軸受、７６ 主軸、７７ ブレード、７８ 増速機、７９ 発電機、８０ 旋回用モータ、８１ 減速機。

Claims (5)

1. 風力を受けるブレードと、
   その一端が前記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、前記主軸を回転自在に支持するころ軸受とを有する風力発電機の主軸支持構造であって、
   前記ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪と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有し、前記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、軸方向の両端に位置し、複数の前記柱部を連結するように周方向に延びる一対の連結部とを含み、前記外輪と前記内輪と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、
   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を除いて、隣接する２つの前記保持器セグメントの間には、ころが配置され、
   前記保持器セグメントには、軸方向の両端に位置し、周方向に突出する一対の突部が設けられている、風力発電機の主軸支持構造。
2. 隣接する２つの前記保持器セグメントの間には、ころを収容するポケットが形成される、請求項１に記載の風力発電機の主軸支持構造。
3. 前記保持器セグメントの周方向外側には、前記保持器セグメントを案内する案内面が設けられている、請求項１または２に記載の風力発電機の主軸支持構造。
4. 隣接する前記保持器セグメントは、前記一対の突部同士で当接する、請求項１〜３のいずれかに記載の風力発電機の主軸支持構造。
5. 前記ころは、円錐ころである、請求項１〜４のいずれかに記載の風力発電機の主軸支持構造。

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