JP2010203260A - 風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単で安価な構造で、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止することができる風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置を提供する。
【解決手段】ロータヘッド４に対して翼長方向に延在する翼軸線回りに回動可能に取り付けられた風車翼６と、伸縮することによって風車翼６を翼軸線回りに回動駆動し、風車翼６のピッチ角を変更するシリンダ１２と、シリンダ１２に取り付けられ、軸線が翼軸線と略平行に延びるトラニオン１６と、トラニオン１６を回動可能に支持するロータヘッド４に支持されたシリンダ軸受１４と、ロータヘッド４からシリンダ１２までのシリンダ１２を支持する部分に介装される薄い板材を積層した積層体２５と、が備えられ、積層体２５は、積層方向がトラニオン１６の軸線に沿うようにされている。
【選択図】図３

Description

本発明は、風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置に関する。

風力発電装置に用いられる風車には、風車翼のピッチ角が固定された風車と、ピッチ角が可変の風車とが知られている。
上述の風車翼のピッチ角を変更させる機構としては、たとえば、油圧シリンダにおけるロッドの直線移動を、風車翼の軸線回りの回転に変換する機構が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。

上述の特許文献１に記載された機構の他にも、油圧シリンダをロータヘッドにトラニオン構造により１軸回りに回転可能に支持するとともに、ロッドの端部を風車翼に１軸回りに回転可能に支持するピッチ可変構成が知られている。

このピッチ可変構成によれば、油圧シリンダおよびロッドが、風車翼の軸線に対して垂直な面内で、トラニオン構造を中心に回動可能に保持される、すなわち、１軸の揺動運動を可能とされる。ロッドの端部が風車翼の軸線から離れた位置で支持されているため、ロッドの直線移動が、風車翼の軸線回りの回転に変換されていた。

特開平５−１４９２３７号公報

しかしながら、このような１軸の揺動運動を可能としたピッチ駆動機構においては、風力発電設備が大型化する等の理由により、油圧シリンダおよびロッドのストロークが長くなった場合、トラニオン構造と油圧シリンダとの間の取り付け部の構造が変形しやすくなり、トラニオン構造の回転軸線と直交する軸線回りに働く負荷が大きくなる恐れがあった。
さらに、大型化した風車翼に働く力により、風車翼の付け根やロータヘッド自体が変形を起こす可能性があり、トラニオン構造の回転軸線と直交する軸線回りに働く負荷が大きくなる恐れがあった。

このような負荷が大きくなると、油圧シリンダのシールが磨耗したり、トラニオン構造にかかる構造負担が大きくなったりして、ピッチ駆動機構の長期にわたる信頼性が損なわれる恐れがあった。

上述の点以外にもピッチ駆動機構においては、油圧シリンダのシールの磨耗等を防止するため、風車翼の回転面に対する平行度の要求が厳しく、ピッチ駆動機構の組み立て作業には注意を払う必要があった。

これを抑制するものとして、風車翼の軸線に対して垂直な面内にトラニオン構造を中心に回動可能に保持されるとともに風車翼の軸線に平行な面内でも、追加のトラニオン構造を中心に回動可能に保持される、すなわち、２軸の揺動運動を可能とすることが考えられる。
この場合、２軸のうち一方は風車翼の付け根やロータヘッド自体の変形による回転のため角度は微少である。このため、軸受けの摺動ストロークが小さくなるので、潤滑油膜の維持が難しくなり、摩擦抵抗力が大きくなる。摩擦抵抗力が大きくなると、シリンダの曲げモーメントとして作用するので、シリンダをこじって油圧のシールを破損したりし、シリンダの寿命を低下させる。
また、２軸トラニオンは片方の軸の必要な回転角が小さいにもかかわらず大回転の機能を有するので、過剰品質となっており無駄なコストが生じている。

本発明は、上記の課題に鑑み、簡単で安価な構造で、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止することができる風力発電装置のピッチ駆動装置および風力発電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第１態様は、ロータヘッドに対して翼長方向に延在する翼軸線回りに回動可能に取り付けられた風車翼と、伸縮することによって該風車翼を前記翼軸線回りに回動駆動し、前記風車翼のピッチ角を変更するシリンダと、前記シリンダに取り付けられ、軸線が前記翼軸線と略平行に延びるトラニオンと、該トラニオンを回動可能に支持する前記ロータヘッドに支持されたシリンダ軸受と、前記ロータヘッドから前記シリンダまでの前記シリンダを支持する部分に介装される薄い板材を積層した積層体と、が備えられ、該積層体は、積層方向が前記トラニオンの軸線に沿うようにされている風力発電装置のピッチ駆動装置である。

本態様によれば、シリンダには、軸線が翼軸線と略平行に延びるトラニオンが取り付けられるとともにトラニオンはロータヘッドに支持されたシリンダ軸受によって回動可能に支持されている。言い換えると、シリンダは風車翼の軸線と略平行な回動軸線回りに回動可能に支持されている。シリンダは伸縮する構造、たとえば、伸縮するロッドを備えている構造であるので、このシリンダ（ロッド）の端部が翼軸線から離れた位置で支持されているため、ロッドの直線移動（ロッドの伸縮）が、風車翼の軸線回りの回転に変換され、風車翼のピッチ角を変更、すなわち調整することができる。

このとき、シリンダは翼軸線に対して垂直な面内で比較的大きく揺動するが、この揺動はシリンダ軸受に回転可能に支持されたトラニオンの回転によって吸収される。
また、ロータヘッドからシリンダまでのシリンダを支持する部分に薄い板材を積層した積層体が介装されている。この積層体は、同体積のブロックに対して板材の面内方向の剛性および強度が同程度に維持されるが、積層方向への曲げおよび圧縮に対する剛性および強度は低減される。すなわち、積層体は、支持する部分としての強度を維持しつつ、積層方向へ変形を許容し易くなる。
この積層体は積層方向がトラニオンの軸線に沿うようにされているので、たとえば、風車翼が風力を受け、ロータヘッドと風車翼との取り付け部に発生する歪みによるシリンダの移動に伴うトラニオンの軸線に交差する方向の力は、積層体が変形することにより吸収できる。

このように、シリンダに対して曲げ方向に働く力は積層体によって吸収できるので、シリンダのシール部等の磨耗促進を防止でき、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止することができる。
また、積層体では積極的な摺動面がないため、磨耗による故障、潤滑油膜が切れて摩擦抵抗の増大による駆動抵抗増大、摩擦熱による温度上昇に伴うトラブル等が抑制できる。
しかも、シリンダを支持する部分に、積層体を介装するだけであるので、２組のトラニオンを用いるものに比べて構造を簡素化および小型化でき、製造コストを安価とすることができる。

上記態様においては、前記積層体は複数とされ、それぞれ前記シリンダを挟んで両側に装着されている構成としてもよい。
上記構成においては、複数の前記積層体は、共通のフレーム部材に取り付けられていてもよい。

このようにすると、シリンダは、その移動に伴い両側から同時に反力を受けることになるので、シリンダの動きを略平行移動とすることができる。
シリンダの動きが略平行移動とできると、たとえば、一方の支点であるロッドエンド側の支持は回転の自由度が１軸のみでよくなり、単純なブッシュ軸受けが使えるようにすることもできる。

上記態様においては、前記積層体は、前記ロータヘッドと前記シリンダ軸受との間に装着されるようにしてもよい。
このようにすると、シリンダとトラニオンとは一体的に構成することができるので、一般にシリンダの両側に設けられるトラニオンの軸線を容易に合わせることができる。

上記態様においては、前記積層体は、前記シリンダと前記トラニオンとの間に装着されるようにしてもよい。
このようにすると、積層体はよりシリンダに近い部分に設置されることになるので、それが支持する荷重を低減できる。これにより、積層体を比較的小型化することができる。

本発明の第２態様は、風力を受ける複数の風車翼と、該風車翼を前記風車翼の軸線回りに回動可能に支持するとともに、前記風車翼により回転駆動されるロータヘッドと、前記第１態様にかかるピッチ駆動装置と、前記ロータヘッドの回転により発電を行う発電設備と、が設けられている風力発電装置である。

本態様によれば、前記第１態様のピッチ駆動装置を用いることにより、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることが防止されるので、風力発電装置としての信頼性が損なわれることを防止することができる。

本発明によれば、ロータヘッドからシリンダまでのシリンダを支持する部分に薄い板材を積層した積層体が介装されているので、シリンダに対して曲げ方向に働く力は積層体によって吸収できる。これにより、ピッチ駆動装置の信頼性が損なわれることを防止することができる。
また、シリンダを支持する部分に、積層体を介装するだけであるので、２組のトラニオンを用いるものに比べて構造を簡素化および小型化でき、製造コストを安価とすることができる。

本発明の第１実施形態にかかる風力発電装置の構成を説明する図である。 本発明の第１実施形態にかかるピッチ駆動装置および風車翼の位置関係を説明する模式図である。 図２の一部を破断して示すＵ視図である。 本発明の第１実施形態にかかるピッチ駆動装置の概略構成を示す斜視図である。 図４のＶ−Ｖ断面図である。 図４のＷ−Ｗ断面図である。 本発明の第２実施形態にかかるピッチ駆動装置の概略構成を示す斜視図である。 図７のＱ−Ｑ断面図である。 参考例にかかるシリンダ軸受の正面図である。 図９のＲ部を拡大して示す断面図である。 図９のＳ−Ｓ断面図である。

この発明の実施形態について、図を参照して説明する。
[第１実施形態]
本発明の第１実施形態にかかる風力発電装置について図１から図６に基づいて説明する。
図１は、本実施形態にかかる風力発電装置１の全体概略構成を示す側面図である。
風力発電装置１には、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル３と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル３に設けられたロータヘッド４と、ロータヘッド４を覆う頭部カプセル５と、ロータヘッド４の回転軸線周りに放射状に取り付けられる複数枚の風車翼６と、ロータヘッド４の回転により発電を行う発電設備７と、が設けられている。

支柱２は、図１に示すように、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状の構成とされ、たとえば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。
支柱２の最上部には、ナセル３が設けられている。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル３が設置されている。
ナセル３は、図１に示すように、ロータヘッド４を回転可能に支持するとともに、内部にロータヘッド４の回転により発電を行う発電設備７が収納されている。

ロータヘッド４には、その回転軸線周りに放射状に複数枚の風車翼６が取り付けられ、その周囲は頭部カプセル５により覆われている。
これにより、風車翼６にロータヘッド４の回転軸線方向から風が当たると、風車翼６にロータヘッド４を回転軸線回りに回転させる力が発生し、ロータヘッド４が回転駆動される。

なお、本実施形態では、３枚の風車翼６が設けられた例に適用して説明するが、風車翼６の数は３枚に限られることなく、２枚の場合や、３枚より多い場合に適用してもよく、特に限定するものではない。

図２は、１個のピッチ駆動装置１１および風車翼６の位置関係を説明する模式図である。図３は、図２の一部を破断して示すＵ視図である。図４は、ピッチ駆動装置１１の概略構成を示す斜視図である。図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。図６は、図４のＷ−Ｗ断面図である。
ロータヘッド４には、風車翼６の軸線中心Ｃ１（翼軸線）回りに風車翼６を回転させて、風車翼６のピッチ角を変更するピッチ駆動装置１１が各風車翼６に対応して１対１に設けられている。

ピッチ駆動装置１１には、シリンダ１２と、シリンダ１２から伸縮するロッド１３と、シリンダ１２を支持するシリンダ軸受（フレーム部材）１４と、ロータヘッド４とシリンダ軸受１４との間に配置された軸受支持部１５と、風車翼６とロッド１３との間に配置されたロッド軸受１７と、が設けられている。

シリンダ１２は、内部にロッド１３が配置された円筒状の部材であって、内部に油などの加圧された流体が供給されることにより、ロッド１３をシリンダ１２の軸線に沿って押し出したり、引き入れたりするものである。
シリンダ１２には、その円筒面から、風車翼６の軸線方向、つまりＺ軸線方向沿って延びる円筒状の部材である一対のトラニオン１６が一体的に設けられている。シリンダ１２とトラニオン１６とは一体的に構成されているので、シリンダ１２の両側に設けられるトラニオン１６の軸線を容易に合わせることができる。
シリンダ１２はロッド１３とともに、風車翼６の端面１９と略平行な面、つまり、Ｘ−Ｙ平面と略平行に延びるように配置されている。

ロッド１３は、円柱状に形成された部材であって、シリンダ１２の軸線と略同軸に配置され、当該軸線に沿って直線移動可能に配置されたものである。
ロッド１３の先端にはロッド軸受１７が配置されている。端面１９には、その軸線中心Ｃ１から間隔を空けて支柱１８が立設されている。ロッド軸受１７は、球面軸受とされ、支柱１８に設けられた図示しない球状部を保持する。ロッド軸受１７は、Ｘ軸線、Ｙ軸線および、Ｚ軸線回りの回動を吸収できるようにされている。

シリンダ軸受１４は、シリンダ１２の一対のトラニオン１６を回動可能に支持する軸受である。
シリンダ軸受１４は、図４および図５に示されるように鋼製の略矩形状をした中空の管状部材である。シリンダ軸受１４は、図４に示されるようにシリンダ１２の側面の一部を間隔を空けて覆うように配置されている。シリンダ軸受１４の対向する両側面には、トラニオン１６を支持する支持部１９が設けられている。支持部１９の内側とトラニオン１６との間には、潤滑部材が介装される。

軸受支持部１５には、支持部本体（フレーム部材）２１と、取付用フランジ２３と、積層体２５と、が備えられている。
支持部本体２１は、図４および図６に示されるように鋼製の略矩形状をした中空の管状部材である。支持部本体２１は、図４に示されるようにシリンダ軸受１４のロッド軸受１７側にシリンダ軸受１４から間隔を空け、シリンダ１２の側面の一部を間隔を空けて覆うように配置されている。支持部本体２１の対向する両側面でトラニオン１６が配置される側の面には、一対の取付用フランジ２３が設けられている。

取付用フランジ２３は、略Ｌ字形断面をした鋼製のアングル材であり、短辺部がシリンダ軸受１４側で、かつ、外側を向くように配置されている。
取付用フランジ２３は、長辺部の下端近傍が、ボルト２７によって支持部本体２１に固定して取り付けられている。
取付用フランジ２３の短辺部には、複数の貫通孔が列状に形成されており、図３に示されるようにロータヘッド４にボルトによって固定して取り付けられる。

積層体２５は、ばね鋼製の薄板（板材）２９が積層されたものである。薄板２９は、たとえば、幅１００ｍｍ×長さ１５０ｍｍ×厚さ１ｍｍとされる。積層体２５は、薄板２９が、たとえば、３０枚積層され、略直方体形状とされている。
薄板２９は、ばね鋼製に限らず、たとえば、焼入れされたクロームモリブデン鋼（ＳＣＭ）等の低合金鋼等の適宜な鋼材が用いられる。また、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂等の繊維強化樹脂を用いてもよい。
このような材料を用いているので、たとえば、ゴム製の部材と比較して経年変化がほとんどなく、特に鋼製のものは風力発電装置１に求められる、たとえば、２０年という寿命の間交換することなく用いることができる。

薄板２９と薄板との間には、摩擦抵抗を低減させつつ間隔を調整するために、グリース、ゴム等が装着されるようにしてもよい。この場合、経年変化を考慮すると、たとえば、アルミ箔等の軟質の金属を介在させるようにしてもよい。

２個の積層体２５は、積層方向、すなわち、薄板２９の面に直交する方向がトラニオン１６の軸線と略同方向となるようにされて、それぞれトラニオン１６が配置される側の面の内側に、支持部本体２１からシリンダ軸受１４にかけて配置されている。
積層体２５の一端部は、ボルト２７によって取付用フランジ２３とともに支持部本体２１に固定して取り付けられている。積層体２５の他端部は、トラニオン１６の近傍位置でシリンダ軸受１４の内面にボルト３１によって固定して取り付けられている。すなわち、２個の積層体２５は、シリンダ１２を挟んで同じ部材に取り付けられていることになる。
このように、積層体２５はロータヘッド４に取付用フランジ２３を介して支持されている支持部本体２１とシリンダ１２を支持しているシリンダ軸受１４とを接続させているので、積層体２５はロータヘッド４からシリンダ１２までのシリンダ１２を支持する部分に介装されていることになる。

積層体２５は、同体積のブロックに対して薄板２９の面内方向の剛性および強度が同程度に維持される一方で、積層方向への曲げおよび圧縮に対する剛性および強度は低減される。すなわち、積層体２５は、シリンダ１２を支持する部分としての強度を維持しつつ、積層方向へ変形を許容し易くなる。言い換えると、トラニオン１６、すなわち、シリンダ１２のトラニオン１６の軸線に沿った動きに対しては変形し易くされている。この変形によって、トラニオン１６、すなわち、シリンダ１２のトラニオン１６の軸線に沿った動きを吸収することができる。

発電設備７としては、たとえば、図１に示すように、ロータヘッド４の回転駆動力が伝達され発電を行う発電機と、発電機により発電された電力を所定の電圧に変換するトランスと、が設けられているものを挙げることができる。

次に、上記の構成からなる風力発電装置１における発電方法についてその概略を説明する。
風力発電装置１においては、ロータヘッド４の回転軸線方向から風車翼６に当たった風の力が、ロータヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換される。

このロータヘッド４の回転は発電設備７に伝達され、発電設備７において、電力の供給対象に合わせた電力、たとえば、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力が発電される。
ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車翼６に効果的に作用させるため、適宜ナセル３を水平面上で回転させることにより、ロータヘッド４は風上に向けられている。

次に、ピッチ駆動装置１１による風車翼６のピッチ角の制御について説明する。
ピッチ駆動装置１１は、図２に示すように、ロッド１３をシリンダ１２から伸ばしたり、引き込んだりすることにより、風車翼６を軸線中心Ｃ１回りに回動させ、そのピッチ角を変更させている。

たとえば、ロッド１３がシリンダ１２から伸ばされた場合には、ロッド１３の端部は風車翼６の軸線中心Ｃ１から離れた位置に固定されているため、風車翼６に軸線回りに回転する力が働く。
風車翼６が軸線中心Ｃ１回りに回転すると、図２に二点鎖線で示すようにロッド１３の先端位置が端面１９内で移動するので、シリンダ１２およびロッド１３はシリンダ軸受１４によりトラニオン１６の軸線回りに回動する。
同時に、ロッド軸受１７においても、ロッド１３と風車翼６とが、Ｚ軸と略平行な軸線回りに相対的に回動する。

一方、ロッド１３がシリンダ１２に引き込まれた場合にも、上述の場合と同様にして、風車翼６が軸線Ｃ１回りに回動し、シリンダ１２およびロッド１３がシリンダ軸受１４によりトラニオン１６の軸線回りに回動する。
このとき、シリンダ１２は比較的大きく揺動するが、この揺動はシリンダ軸受１４に回転可能に支持されたトラニオン１６の回転によって吸収される。

次に、本実施形態の特徴であるピッチ駆動装置１１における風車翼６の付け根とロータヘッド４の間の相対的な変形の吸収について説明する。
たとえば、風力が強い場合など、風車翼６にかかる負荷が高くなると、図３の二点鎖線で示すように、風車翼６の付け根やロータヘッド４などに変形が発生する。この場合、風車翼６の端面１９がＹ軸回りに回転する変形が発生する。

すると、シリンダ１２およびロッド１３、すなわち、トラニオン１６は、その軸線とシリンダ１２の軸線との交点である仮想の中心点Ｃ２を中心としてＹ軸回りに揺動する。
この揺動は、ロッド１３の軸線と支柱１８との軸線が交差する点Ｃ３が中心点Ｃ２回りに移動する範囲が±０．１度以内と微小である。
このトラニオン１６の移動は、シリンダ軸受１４に伝えられ、シリンダ軸受１４をトラニオン１６の軸線回りに移動させる。

このシリンダ軸受１４の移動は、シリンダ軸受１４と積層体２５との接続部に伝えられる。積層体２５は、シリンダ軸受１４との接続部が支持部本体２１との接続部を中心に撓む、すなわち、変形することにより吸収される。
積層体２５とシリンダ軸受１４との接続部は、積層体２５と支持部本体２１との接続部から隔たっているので、積層体２５は撓み易い。

撓んだ積層体２５は、元に戻ろうとするので、シリンダ軸受１４を反対方向に移動させようとする。本実施形態では、積層体２５はシリンダ１２を挟んでシリンダ１２の両側、言い換えると、シリンダ軸受１４の対向する端部に取り付けられているので、これらの力が相互に関連してシリンダ１２の動きを略平行移動とすることができる。
シリンダ１２の動きが略平行移動とできると、たとえば、支柱１８を支持するロッド軸受１７は回転の自由度が１軸のみでよくなるので、球面軸受でなく単純なブッシュ軸受けが使えるようにすることもできる。したがって、ロッド軸受１７が簡素化され、その分製造コストを低減できる。

このように、シリンダ１２に対して曲げ方向に働く力は積層体２５によって吸収できるので、シリンダ１２のシール部等の磨耗促進を防止でき、ピッチ駆動装置１の信頼性が損なわれることを防止することができる。
また、積層体２５では積極的な摺動面がないため、磨耗による故障、潤滑油膜が切れて摩擦抵抗の増大による駆動抵抗増大、摩擦熱による温度上昇に伴うトラブル等が抑制できる。
しかも、シリンダ１２を支持する部分に、積層体２５を介装するだけであるので、２組の各一対のトラニオン１６を用いるものに比べて構造を簡素化および小型化でき、製造コストを安価とすることができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかる風力発電装置１について、図７および図８を用いて説明する。
本実施形態は、ピッチ駆動装置１の構成が第１実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第１実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。
なお、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
図７は、ピッチ駆動装置１１の概略構成を示す斜視図である。図８は、図７のＱ−Ｑ断面図である。

本実施形態では、トラニオン１６は、シリンダ１２とは別体とされている。一対のトラニオン１６は、略直方体をした取付ボックス（フレーム部材）３３の対向する両面の外側に軸線が一致するように固定して取り付けられている。
トラニオン１６の軸線と交差する面の、一面は開放され、この一面に対抗する面にはシリンダ１２が余裕を持って挿入できる貫通孔３５が設けられている。
取付ボックス３３は、図７に示されるように、開放された面がロッド１３側に位置し、シリンダ１２を貫通孔３５に挿通させるようにして配置される。

取付ボックス３３のロッド１３側には、間隔を空けて積層体取付部材（フレーム部材）３７が配置されている。
積層体取付部材３７は、略直方体形状をし、略中央部に設けられた貫通孔を挿通したシリンダ１２に固定して取り付けられている。
積層体取付部材３７の取付ボックス３３側の面には、取付ボックス３３のトラニオン１６が設置された面に対応する位置に積層体２５が取り付けられる溝を構成する突起部３９が形成されている。

積層体２５の一端部は、突起部３９で形成される溝に挿入され、ボルト４１によって積層体取付部材３７に固定して取り付けられている。積層体２５の他端部は、取付ボックス３３の内面にボルト４３によって固定して取り付けられている。すなわち、２個の積層体２５は、シリンダ１２を挟んで同じ部材に取り付けられていることになる。
また、２個の積層体２５は、積層方向、すなわち、薄板２９の面に直交する方向がトラニオン１６の軸線と略同方向となるようにされている。

図示を省略しているが、トラニオン１６はロータヘッド４に固定して取り付けられたシリンダ軸受によって回転可能に支持されている。
このように、積層体２５は、トラニオンを介してロータヘッド４のシリンダ軸受に支持されている取付ボックス３３と、シリンダ１２に固定されている積層体取付部材３７とを接続させているので、積層体２５はロータヘッド４からシリンダ１２までのシリンダ１２を支持する部分に介装されていることになる。

このように構成された風力発電装置１における発電方法、風車翼６のピッチ角の制御およびピッチ駆動装置１１における風車翼６の付け根とロータヘッド４との間の相対的な変形の吸収については第１実施形態と同様であるので、ここでは重複した説明を省略する。

ピッチ駆動装置１１における風車翼６の付け根とロータヘッド４の間の相対的な変形により、シリンダ１２は中心点Ｃ２を中心として傾斜するように移動する。
このシリンダ１２の移動は、積層体取付部材３７に伝えられる。積層体取付部材３７が移動すると、積層体２５は、積層体取付部材３７との接続部が取付ボックス３３との接続部を中心に撓む、すなわち、変形することにより吸収される。
積層体２５と積層体取付部材３７との接続部は、積層体２５と取付ボックス３３との接続部から隔たっているので、積層体２５は撓み易い。

撓んだ積層体２５は、元に戻ろうとするので、シリンダ軸受１４を反対方向に移動させようとする。本実施形態では、積層体２５はシリンダ１２を挟んでシリンダ１２の両側、言い換えると、シリンダ軸受１４の対向する端部に取り付けられているので、これらの力が相互に関連してシリンダ１２の動きを略平行移動とすることができる。
シリンダ１２の動きが略平行移動とできると、たとえば、支柱１８を支持するロッド軸受１７は回転の自由度が１軸のみでよくなるので、球面軸受でなく単純なブッシュ軸受けが使えるようにすることもできる。したがって、ロッド軸受１７が簡素化され、その分製造コストを低減できる。

このように、シリンダ１２に対して曲げ方向に働く力は積層体２５によって吸収できるので、シリンダ１２のシール部等の磨耗促進を防止でき、ピッチ駆動装置１の信頼性が損なわれることを防止することができる。
また、積層体２５では積極的な摺動面がないため、磨耗による故障、潤滑油膜が切れて摩擦抵抗の増大による駆動抵抗増大、摩擦熱による温度上昇に伴うトラブル等が抑制できる。
しかも、シリンダ１２を支持する部分に、積層体２５を介装するだけであるので、２組の各一対のトラニオン１６を用いるものに比べて構造を簡素化および小型化でき、製造コストを安価とすることができる。

次に、参考例としてシリンダ軸受４５のロータヘッド４への取付構造を工夫してシリンダ１２に対して曲げ方向に働く力を吸収させるものについて図９〜図１１により説明する。
なお、本参考例は、ピッチ駆動装置１の構成が第１実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第１実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。
なお、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
図９は、シリンダ軸受４５の正面図である。図１０は、図９のＲ部を拡大して示す断面図である。図１１は、図９のＳ−Ｓ断面図である。

シリンダ軸受４５は、図１１に示されるようにシリンダ１２の周囲を覆うように構成されている。シリンダ軸受４５には、シリンダ１２に略同一軸線中心をもつように取り付けられた一対のトラニオン１６が回動可能に支持されている。
シリンダ軸受４５のロータヘッド４側のフレーム４７に支持される面には、トラニオン１６の軸線と略直交する方向に延在する突起部４９が形成されている。
シリンダ軸受４５はフレーム４７に突起部４９が当接された状態で、当該部分が複数のボルト５１によってフレーム４７に取り付けられている。

シリンダ軸受４５は、フレーム４７に略線接触支持されていることになる。したがって、シリンダ軸受４５は、突起部４９を軸線としてシーソーのように揺動することが可能である。
突起部４９およびフレーム４７の表面は、焼き入れによって硬度が高められている。
ボルト５１による取り付けは、シリンダ軸受４５がフレーム４７から離隔する、言い換えると浮き上がるのを抑制するものである。
シリンダ軸受４５とボルト５１との間には、シリンダ軸受４５が傾斜する際、ボルト５１の頭部でその動きが拘束されないようにするため、弾性体、たとえば、皿ばね５３が介装されている。

このように構成された風力発電装置１における発電方法、風車翼６のピッチ角の制御およびピッチ駆動装置１１における風車翼６の付け根とロータヘッド４との間の相対的な変形の吸収については第１実施形態と同様であるので、ここでは重複した説明を省略する。
ピッチ駆動装置１１における風車翼６の付け根とロータヘッド４の間の相対的な変形により、シリンダ１２は中心点Ｃ２を中心として傾斜するように移動する。

ピッチ駆動装置１１における風車翼６の付け根とロータヘッド４の間の相対的な変形により、シリンダ１２は中心点Ｃ２を中心として傾斜するように移動する。
このシリンダ１２の移動は、トラニオン１６を介してシリンダ軸受４５に伝えられると、シリンダ軸受４５は突起部４９を中心に揺動する。
このように、シリンダ１２に対して曲げ方向に働く力はシリンダ軸受４５の揺動によって吸収できるので、シリンダ１２のシール部等の磨耗促進を防止でき、ピッチ駆動装置１の信頼性が損なわれることを防止することができる。
また、突起部４９では積極的な摺動面がないため、磨耗による故障、潤滑油膜が切れて摩擦抵抗の増大による駆動抵抗増大、摩擦熱による温度上昇に伴うトラブル等が抑制できる。
しかも、シリンダ軸受４５を保持するフレーム４７は構造が単純となるので、製造コストを安価とすることができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１ 風力発電装置
４ ロータヘッド
６ 風車翼
７ 発電設備
１１ ピッチ駆動装置
１２ シリンダ
１３ ロッド
１４ シリンダ軸受
１６ トラニオン
２１ 支持部本体
２５ 積層体
２９ 薄板
Ｃ１ 軸線

Claims (6)

1. ロータヘッドに対して翼長方向に延在する翼軸線回りに回動可能に取り付けられた風車翼と、
   伸縮することによって該風車翼を前記翼軸線回りに回動駆動し、前記風車翼のピッチ角を変更するシリンダと、
   前記シリンダに取り付けられ、軸線が前記翼軸線と略平行に延びるトラニオンと、
   該トラニオンを回動可能に支持する前記ロータヘッドに支持されたシリンダ軸受と、
   前記ロータヘッドから前記シリンダまでの前記シリンダを支持する部分に介装される薄い板材を積層した積層体と、が備えられ、
   該積層体は、積層方向が前記トラニオンの軸線に沿うようにされている風力発電装置のピッチ駆動装置。
2. 前記積層体は複数とされ、それぞれ前記シリンダを挟んで両側に装着されている請求項１に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
3. 複数の前記積層体は、共通のフレーム部材に取り付けられている請求項２に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
4. 前記積層体は、前記ロータヘッドと前記シリンダ軸受との間に装着されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
5. 前記積層体は、前記シリンダと前記トラニオンとの間に装着されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された風力発電装置のピッチ駆動装置。
6. 風力を受ける複数の風車翼と、
   該風車翼を前記風車翼の軸線回りに回動可能に支持するとともに、前記風車翼により回転駆動されるロータヘッドと、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載されたピッチ駆動装置と、
   前記ロータヘッドの回転により発電を行う発電設備と、
   が設けられている風力発電装置。
   

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