JP2011064141A - Wind turbine generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自然エネルギーである風を回転エネルギーに変換する風車を用いて発電機を駆動する風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator that drives a generator using a windmill that converts wind, which is natural energy, into rotational energy.
風力発電装置の構成は、大別すると増速駆動と直接駆動に分かれる。増速駆動とは、風車と発電機の間に増速機を設けた構成の風力発電装置である。また、直接駆動とは、発電機を風車に直結する構成の風力発電装置である。 The configuration of the wind power generator can be broadly divided into speed increasing drive and direct drive. The speed increasing drive is a wind power generator having a configuration in which a speed increasing device is provided between the wind turbine and the power generator. The direct drive is a wind power generator configured to directly connect a generator to a windmill.
従来の増速駆動に係る風力発電装置の構造の一例を図４に示す（特許文献１、２参照）。図４において、１は発電機固定子、２は発電機回転子、３は風車のブレード、５は主軸、６は発電機軸、10は増速機である。 An example of the structure of the conventional wind power generator concerning the speed increase drive is shown in FIG. 4 (refer patent document 1, 2). In FIG. 4, 1 is a generator stator, 2 is a generator rotor, 3 is a blade of a windmill, 5 is a main shaft, 6 is a generator shaft, and 10 is a speed increaser.
図４の風力発電装置では、風車のブレード３が風力により回転すると、この回転が主軸５を介して増速機10に伝達され、さらに発電機軸６を経て発電機に伝わり、発電機回転子２の回転により電力を生み出す。なお、通常、増速機10や発電機（固定子１および回転子２）は、ナセル（翼の後ろにある本体部のことであり、図示しない）に格納されている。 In the wind power generator shown in FIG. 4, when the wind turbine blade 3 is rotated by wind power, this rotation is transmitted to the gearbox 10 via the main shaft 5 and further transmitted to the generator via the generator shaft 6, thereby generating the generator rotor 2. Electricity is generated by the rotation of. Normally, the speed increaser 10 and the generator (stator 1 and rotor 2) are stored in a nacelle (which is a main body portion behind the wing, not shown).
増速駆動は、直接駆動より建設コストが安くなるというメリットがあるため、従来は主流であった。但し、増速機はトラブルが多く、メンテナンスに多くの労力が必要となり、また、騒音も大きいという問題がある。 Increased speed drive has been the mainstream because it has the advantage of lower construction costs than direct drive. However, the speed increaser has a lot of trouble, requires a lot of labor for maintenance, and has a problem that the noise is loud.
そのため、主軸を一基の複列テーパーころ軸受を介してナセルで支持したことにより、主軸に加わるスラスト荷重およびラジアル荷重の増速機への伝達を小さくした構成の風力発電装置が知られている（特許文献３参照）。また、発電機と増速機を一体化してメンテナンスを容易にした風力発電装置も知られている（特許文献４参照）。 For this reason, a wind turbine generator having a structure in which transmission of thrust load and radial load applied to the main shaft to the gearbox is reduced by supporting the main shaft with a nacelle via a single double-row tapered roller bearing is known. (See Patent Document 3). There is also known a wind power generator in which a generator and a speed increaser are integrated to facilitate maintenance (see Patent Document 4).
一方、風力発電装置が大容量化されるに伴い、増速駆動に関する上記の問題点は無視できなくなりつつあるため、直接駆動が注目され始めている。
従来の直接駆動に係る風力発電装置の構造の一例を図５に示す（特許文献５参照）。図５において、図４の構造と同一部位は同一の符号で示されているが、主軸５は発電機軸も兼ねている。図５の風力発電装置では、風車のブレード３が風力により回転すると、この回転が主軸５を経て発電機に伝達され、発電機回転子２の回転により電力を生み出す。
On the other hand, as the capacity of the wind turbine generator is increased, the above-mentioned problems relating to the speed increasing drive cannot be ignored.
An example of the structure of a conventional wind power generator related to direct drive is shown in FIG. 5 (see Patent Document 5). 5, the same parts as those in the structure of FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, but the main shaft 5 also serves as a generator shaft. In the wind power generator of FIG. 5, when the blade 3 of the windmill is rotated by wind power, this rotation is transmitted to the generator via the main shaft 5, and electric power is generated by the rotation of the generator rotor 2.
しかし、これらの従来の風力発電装置には以下のような問題があった。
増速駆動においては、増速機が風車と発電機の間に設けられる。従って、風車に作用する風力による軸方向および径方向の荷重は、直接、増速機に作用する。その結果、増速機は大きな回転トルクと同時に、大きなスラスト荷重およびラジアル荷重に耐えなければならなくなる。
However, these conventional wind power generators have the following problems.
In speed-up drive, a speed-up gear is provided between the windmill and the generator. Therefore, the axial and radial loads caused by the wind force acting on the windmill directly act on the gear box. As a result, the speed increaser must withstand large thrust loads and radial loads as well as large rotational torques.
特に、発電装置全体の小型化の観点から、風車を支える軸受の一部を増速機の軸受が兼ねる場合には、増速機には非常に大きな負荷がかかるため、故障などのトラブルが発生し易くなる。また、回転トルクについても、増速駆動では発電機に４極機が使用されることが多く、増速機の増速率は100倍を超える。そのため、風車が低速であるがゆえに増速機が伝達すべき回転トルクも非常に大きなものとなってしまう。 In particular, from the viewpoint of miniaturization of the entire power generation device, if the gear of the gearbox also serves as a part of the bearing that supports the wind turbine, the gearbox is subjected to a very large load, causing troubles such as failure. It becomes easy to do. As for the rotational torque, a quadrupole machine is often used for the generator in the speed increasing drive, and the speed increasing rate of the speed increasing machine exceeds 100 times. Therefore, since the windmill is low speed, the rotational torque that the speed increaser should transmit becomes very large.
このように、増速駆動では、増速機のトラブルの発生機会が非常に多くなる。そのため、メンテナンスおよび保守作業が必要な機会も増える。
さらに、増速機自体も強度と増速率が高いものが要求される。そのため、非常に大型で重く、構造も複雑な増速機が必要となってしまい、製造可能な業者も限られてしまう。
Thus, in the speed increasing drive, the occurrence of the trouble of the speed increaser becomes very large. As a result, there are more opportunities for maintenance and maintenance work.
Further, the speed increaser itself is required to have a high strength and a high speed increasing rate. For this reason, a gearbox that is very large, heavy, and has a complicated structure is required, and the number of contractors that can be manufactured is limited.
また、大型の風力発電装置のメンテナンスを行う場合、増速駆動のように、単純に風車と発電機の間に増速機が設けられた構成では、位置関係において増速機が障害となるため、仮に風車のハブ内部が空洞であっても人が入ることができない。そのため、ハブ内部でメンテナンスを行うことができず、メンテナンス作業が困難になってしまう。 In addition, when performing maintenance on large wind power generators, the speed increaser becomes an obstacle in the positional relationship in a configuration in which the speed increaser is simply provided between the wind turbine and the generator, such as speed increase drive. Even if the inside of the hub of the windmill is hollow, people cannot enter. Therefore, maintenance cannot be performed inside the hub, and maintenance work becomes difficult.
そのほか、上述のように増速率が大きい増速機を使用する場合、増速機の歯車の数が多くなり、風車の外に放出される騒音が大きくなるという問題も生じる。
特許文献３では、主軸が複列テーパーころ軸受を介してナセルに支持されており、スラスト荷重およびラジアル荷重、を複列テーパーころ軸受が受ける構成とされている。この構成により、増速機の強度を小さくすることができ、小型、軽量で遊星歯車のみの増速機を使用できるとされている。しかし、あくまで風車と発電機の間に増速機が設けられる構成であることに変わりはないため、従来同様、風車のハブ内部に人が入ることは困難である。従って、メンテナンスおよび保守作業を行うことは容易ではない。さらに、増速機と発電機が分かれた構造であるため、騒音の問題も大きいと思われる。
In addition, when using a speed increaser with a large speed increase rate as described above, there is a problem that the number of gears of the speed increaser increases and noise emitted to the outside of the wind turbine increases.
In Patent Document 3, the main shaft is supported by the nacelle via a double-row tapered roller bearing, and the double-row tapered roller bearing receives a thrust load and a radial load. With this configuration, the speed-up gear can be reduced in strength, and it is said that a speed-up gear that is small, light, and only planetary gears can be used. However, since there is no change to the configuration in which the speed increaser is provided between the windmill and the generator, it is difficult for a person to enter the hub of the windmill as in the past. Therefore, it is not easy to perform maintenance and maintenance work. Furthermore, since the speed increaser and generator are separated, the problem of noise seems to be large.
特許文献２では、増速機と発電機を一体化して構造を簡素化している。この構成では、部品点数は少なくなるため、メンテナンスを容易とする効果はある。しかし、増速機に負荷されるスラスト荷重およびラジアル荷重、の問題は解決されていない。 In Patent Document 2, the structure is simplified by integrating the speed increaser and the generator. In this configuration, since the number of parts is reduced, there is an effect of facilitating maintenance. However, the problem of thrust load and radial load applied to the gearbox has not been solved.
一方、直接駆動においては、風車に生じる騒音を抑えるために風車の回転速度は低くせざるを得ないため、発電機の回転速度が非常に低いことが問題となる。低速の発電機では、所定の電圧の発生のためには、固定子巻線の巻き回数を多くする必要があるため、銅線量が多くなる。つまり、長い銅線を必要とし、銅損の大きな発電機となってしまう。一般に、発電機は、主要損失である銅損と鉄損がほぼ同じ大きさの場合にバランスのとれた発電機となる。しかし、直接駆動による低速の発電機の場合には、銅損が鉄損の数倍にもなり、無駄が多く、バランスの悪い発電機とならざるを得ない。 On the other hand, in direct drive, the rotational speed of the wind turbine must be reduced in order to suppress noise generated in the wind turbine, so that the rotational speed of the generator is very low. In a low-speed generator, in order to generate a predetermined voltage, it is necessary to increase the number of windings of the stator winding, so that the copper dose increases. That is, a long copper wire is required, resulting in a generator with a large copper loss. Generally, a generator is a balanced generator when the main loss, copper loss and iron loss, are approximately the same. However, in the case of a low-speed generator driven directly, the copper loss is several times the iron loss, which is wasteful and has to be an unbalanced generator.
本発明の目的は、以上のような課題を解決するべく、増速機のトラブルを軽減でき、さらに容易にメンテナンス可能な風力発電装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a wind turbine generator that can reduce the troubles of the speed increaser and can be easily maintained in order to solve the above problems.
前記の目的を達成するために、本発明に係る風力発電装置は、ブレードが取り付けられたハブと該ハブに先端が連結された主軸とから構成される風車と、前記主軸により回動される増速機と、該増速機によって駆動される発電機と、前記増速機および前記発電機を収納するナセルとを備える風力発電装置において、前記主軸は、両端で軸受を介して前記ナセルに支持され、前記発電機は、固定子が前記ナセルに固定され、回転子の発電機軸が発電機軸受を介して前記主軸の外周面上に回動自在に支持され、前記増速機は遊星歯車であり、該遊星歯車の本体部が前記ナセル内で前記主軸に結合され、前記遊星歯車の外歯歯車が前記発電機の発電機軸に結合される構成とする。 In order to achieve the above object, a wind turbine generator according to the present invention includes a windmill composed of a hub to which a blade is attached and a main shaft having a tip connected to the hub, and an increase in rotation by the main shaft. In a wind turbine generator including a speed machine, a generator driven by the speed increaser, and a nacelle that houses the speed increaser and the power generator, the main shaft is supported by the nacelle via bearings at both ends. The generator has a stator fixed to the nacelle, a generator shaft of the rotor is rotatably supported on the outer peripheral surface of the main shaft via a generator bearing, and the speed increaser is a planetary gear. The planetary gear main body is coupled to the main shaft in the nacelle, and the planetary gear external gear is coupled to the generator shaft of the generator.
また、本発明によれば、上記の構成において、前記主軸は、点検のための第１空洞部を内部に有する構成とする。
また、本発明によれば、上記の構成において、前記ハブは、点検のために前記第１空洞部に連通する第２空洞部を有する構成とする。
According to the present invention, in the above configuration, the main shaft has a first cavity for inspection inside.
According to the invention, in the above configuration, the hub includes a second cavity portion that communicates with the first cavity portion for inspection.
また、本発明によれば、上記の構成において、前記増速機は、前記主軸の後端側に配置され、前記ナセルは、前記主軸の後端側の軸受ブラケットの少なくとも一部が開閉可能である構成とする。 Further, according to the present invention, in the above configuration, the speed increaser is disposed on a rear end side of the main shaft, and the nacelle is capable of opening and closing at least a part of a bearing bracket on the rear end side of the main shaft. It has a certain configuration.
また、本発明によれば、上記の構成において、前記主軸を前記ナセルに支持する軸受のうち、前記ハブ側の軸受は、スラスト軸受を兼用する構成とする。
本発明では、主軸は主軸受および支持軸受により支持される。これにより、風車（主軸）に作用する風力に起因したスラスト荷重およびラジアル荷重は増速機には直接作用せず、主軸受および支持軸受によって支持される。増速機に作用する荷重は回転トルクである。発電機は、間に増速機を設けることなく発電機軸受を介して風車（主軸）に直接接続される。増速機は、支持軸受を介して主軸の外周面上かつ後端側に配置される。主軸の外周面上に増速機、発電機、およびナセルが配置されることにより、主軸およびハブの内部に空洞部を備えた場合には、内部に人が入ってメンテナンスまたは保守作業を行うことができる。なお、増速機は、平滑車を用いずに遊星歯車のみで構成することもできる。
Further, according to the present invention, in the above configuration, among the bearings that support the main shaft on the nacelle, the hub-side bearing also serves as a thrust bearing.
In the present invention, the main shaft is supported by the main bearing and the support bearing. Thereby, the thrust load and radial load resulting from the wind force acting on the wind turbine (main shaft) do not directly act on the speed increaser, and are supported by the main bearing and the support bearing. The load acting on the speed increaser is rotational torque. The generator is directly connected to the wind turbine (main shaft) via a generator bearing without providing a gear box in between. The step-up gear is disposed on the outer peripheral surface of the main shaft and on the rear end side via the support bearing. When gearboxes, generators, and nacelles are arranged on the outer peripheral surface of the main shaft, and a hollow portion is provided inside the main shaft and hub, a person must enter and perform maintenance or maintenance work. Can do. In addition, a gearbox can also be comprised only with a planetary gear, without using a smooth vehicle.
本発明によれば、増速機のトラブルを軽減でき、容易にメンテナンス可能な風力発電装置を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the trouble of a gearbox can be reduced and the wind power generator which can be maintained easily can be implement | achieved.
本発明の実施の形態を以下の実施例で説明する。以下の説明では、従来の構造と同一部位には同一の符号を付した。 Embodiments of the present invention will be described in the following examples. In the following description, the same reference numerals are assigned to the same parts as those of the conventional structure.
図１は本発明の実施例の風力発電装置の断面図である。図１において、１は発電機固定子、２は発電機回転子、３は風車のブレード、４は風車のハブ、５は主軸、６は発電機軸である。図１では発電機軸６は発電機回転子２の一部となっているが、発電機軸６と発電機回転子２は別個に構成され、ボルトなどで一体にする構造であってもよい。７は主軸受、８は支持軸受であり、主軸受７はスラスト軸受を兼ねている。９ａ、９ｂは発電機軸受であり、玉軸受ないしころ軸受を使用し、主軸５と発電機軸６を互いに回転可能な状態で一体化し、間に増速機を設けることなく発電機を風車（主軸５）に直接接続する。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a wind power generator according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a generator stator, 2 is a generator rotor, 3 is a blade of a windmill, 4 is a hub of a windmill, 5 is a main shaft, and 6 is a generator shaft. In FIG. 1, the generator shaft 6 is a part of the generator rotor 2, but the generator shaft 6 and the generator rotor 2 may be configured separately and integrated with bolts or the like. 7 is a main bearing, 8 is a support bearing, and the main bearing 7 also serves as a thrust bearing. Reference numerals 9a and 9b denote generator bearings, which use ball bearings or roller bearings. The main shaft 5 and the generator shaft 6 are integrated with each other in a rotatable state. Connect directly to 5).
10は増速機であり、遊星歯車のみで構成され、その大部分が発電機内部に組み込まれる。組み込まれる位置は、主軸５の後端側であり、回転子２の位置からはハブ４とは反対側の端とすることが、メンテナンスや保守作業を容易にするために好適である。主軸５と発電機軸６を後述する遊星歯車13により接続し、風車のトルクを発電機に伝達する。ハブ４および主軸５の内部には、人が中に入ってメンテナンスや保守作業を行うことが可能なように、風車のハブの空洞部16および主軸の空洞部17を備えている。 Reference numeral 10 denotes a speed increaser, which is composed of only planetary gears, most of which are built into the generator. The position to be assembled is on the rear end side of the main shaft 5, and the end opposite to the hub 4 from the position of the rotor 2 is suitable for facilitating maintenance and maintenance work. The main shaft 5 and the generator shaft 6 are connected by a planetary gear 13 to be described later, and the torque of the wind turbine is transmitted to the generator. The hub 4 and the main shaft 5 are provided with a hollow portion 16 of the wind turbine hub and a main shaft cavity 17 so that a person can enter and perform maintenance and maintenance work.
遊星歯車は、内歯歯車11、外歯歯車12、遊星キャリア13ａ〜13ｃから構成されている。内歯歯車11は、支持軸受８を介して主軸５と接続される。外歯歯車12は発電機軸６と固着される。遊星キャリアは、遊星キャリアの円板13ａ、遊星キャリアの支持リング13ｂ、遊星歯車の本体部13ｃより構成されている。円板13ａは主軸５に固着され、支持リング13ｂは遊星キャリア支持軸受14により発電機軸６に支持される。遊星歯車の本体部13ｃは円板13ａより突出したピン（図示せず）に軸受（図示せず）を介して取付けられる。遊星歯車の本体部13ｃは、内歯歯車11と外歯歯車12との間に所定の間隔をおいて複数設けられている。 The planetary gear includes an internal gear 11, an external gear 12, and planet carriers 13a to 13c. The internal gear 11 is connected to the main shaft 5 via the support bearing 8. The external gear 12 is fixed to the generator shaft 6. The planet carrier includes a planet carrier disk 13a, a planet carrier support ring 13b, and a planetary gear body 13c. The disc 13 a is fixed to the main shaft 5, and the support ring 13 b is supported on the generator shaft 6 by a planet carrier support bearing 14. The main body 13c of the planetary gear is attached to a pin (not shown) protruding from the disk 13a via a bearing (not shown). A plurality of planetary gear main bodies 13c are provided between the internal gear 11 and the external gear 12 at a predetermined interval.
発電機（固定子１および回転子２等）および増速機10は、ナセル15に収納される。ナセル15の端には、ナセルの軸受ブラケット15ａ、15ｂが設けられている。
本発明の実施例において、主軸５は、主軸受７および支持軸受８を介してナセル15により支持される。風車（主軸５）に作用する風力に起因するスラスト荷重、ラジアル荷重は、増速機10には直接作用しない。これらの荷重は主軸受７および支持軸受８を介してナセル15において支持される。従って、増速機10に作用する荷重は回転トルクのみである。
The generator (stator 1 and rotor 2 and the like) and the speed increaser 10 are accommodated in the nacelle 15. At the end of the nacelle 15, nacelle bearing brackets 15a and 15b are provided.
In the embodiment of the present invention, the main shaft 5 is supported by the nacelle 15 via the main bearing 7 and the support bearing 8. Thrust loads and radial loads caused by the wind force acting on the wind turbine (main shaft 5) do not act directly on the gearbox 10. These loads are supported in the nacelle 15 via the main bearing 7 and the support bearing 8. Therefore, the load acting on the gearbox 10 is only the rotational torque.
また、発電機軸受９ａ、９ｂに、ころ軸受または玉軸受を使用することにより、主軸５と発電機軸６は同芯で回転することができ、その同芯性は風車に作用する風力が変化しても維持される。なぜなら、ころ軸受または玉軸受は軸受すき間が小さいため、剛性が高く、主軸５および発電機軸６の剛性も、高い回転トルク伝達の必要性から必然的に高いものとなるからである。 Further, by using roller bearings or ball bearings for the generator bearings 9a and 9b, the main shaft 5 and the generator shaft 6 can rotate concentrically, and the concentricity changes the wind force acting on the windmill. Even maintained. This is because a roller bearing or a ball bearing has a small bearing clearance and thus has high rigidity, and the rigidity of the main shaft 5 and the generator shaft 6 is necessarily high due to the necessity of high rotational torque transmission.
従って、仮に両軸の芯違いが生じたとしても僅かであり、増速機10には両軸のずれによる無理な荷重は作用しない。
以上により、増速機10には大きなスラスト荷重、ラジアル荷重が負荷されないため、増速機10の構造を小型で簡素なものとすることが可能となり、メンテナンスを容易にすることができる。
Therefore, even if the center misalignment of both shafts occurs, the speed increaser 10 is not subjected to an excessive load due to the misalignment of both shafts.
As described above, since the gearbox 10 is not subjected to a large thrust load or radial load, the structure of the gearbox 10 can be made small and simple, and maintenance can be facilitated.
増速機10は、主軸５の後端側であって、発電機（回転子２）の位置からはハブ４とは反対側のナセル15の端に取り付けられる。そのため、作業者からは手近な位置に位置し、メンテナンスや保守作業を容易にすることができる。但し、ナセルの軸受ブラケット15ａを分割構造とした上で、これらを外す作業は必要である。しかし、従来のように、増速機が風車と発電機の間に位置する場合と比較するとはるかにメンテナンスや保守作業が行い易くなり、修理もはるかに容易となる。 The speed increaser 10 is attached to the end of the nacelle 15 on the rear end side of the main shaft 5 and opposite to the hub 4 from the position of the generator (rotor 2). Therefore, it is located at a position close to the worker, and maintenance and maintenance work can be facilitated. However, it is necessary to remove the bearing bracket 15a of the nacelle after the divided structure. However, as compared with the conventional case where the speed-up gear is located between the windmill and the generator, maintenance and maintenance work are much easier and repair is much easier.
従来、増速駆動に係る風力発電装置では、増速率が100倍を超えるため、増速機には遊星歯車に数段の平歯車を組み合わせる。しかし、本発明の実施例では、増速率を2〜10倍程度とすることにより、増速機10を遊星歯車のみで構成し、平歯車との組み合わせは行わない。従って、増速機10の構造を簡素化し、かつ小型で軽量なものとすることができ、メンテナンスや保守作業を容易とすることができる。加えて、発電機も2〜10倍程度増速されるため、直接駆動に係る風力発電装置における超低速の問題も解決できる。 Conventionally, in wind turbine generators related to speed increasing drive, the speed increasing rate exceeds 100 times, and therefore, the speed increaser is combined with a planetary gear and several stages of spur gears. However, in the embodiment of the present invention, by increasing the speed increasing rate to about 2 to 10 times, the speed increasing device 10 is constituted only by the planetary gear and is not combined with the spur gear. Therefore, the structure of the gearbox 10 can be simplified, and the size and weight can be reduced, and maintenance and maintenance work can be facilitated. In addition, since the generator is also increased by about 2 to 10 times, the problem of ultra-low speed in the wind power generator related to direct drive can be solved.
また、従来の増速駆動に係る風力発電装置では、上述のとおり、増速機は、遊星歯車と平歯車を組み合わせたものであり、別個に製作されて風車と発電機の間に配置される。このような構造では、ナセルから発電機および増速機を通過して、風車のハブ内部に人が入ることができず、内部で点検などの作業を行うことができない。 Further, in the conventional wind turbine generator according to the speed increasing drive, as described above, the speed increasing gear is a combination of a planetary gear and a spur gear, and is separately manufactured and disposed between the wind turbine and the power generator. . In such a structure, it is impossible for a person to enter the hub of the windmill through the generator and the speed increaser from the nacelle, and it is impossible to perform an inspection or the like inside.
ところが、本発明の実施例では、増速機10および発電機（固定子１および回転子２等）が主軸５の外周面上に配置される。そして、ハブ４および主軸５の内部には、ハブの空洞部16および主軸の空洞部17が形成される。これにより、ナセル15の端部（15ａの側）から主軸５の内部を通ってハブ４の内部まで人が入って移動することでき、ハブの空洞部16および主軸の空洞部17における点検などの作業が可能となる。 However, in the embodiment of the present invention, the speed increaser 10 and the generator (stator 1, rotor 2, etc.) are arranged on the outer peripheral surface of the main shaft 5. A hub cavity 16 and a spindle cavity 17 are formed inside the hub 4 and the spindle 5. As a result, a person can enter and move from the end portion (15a side) of the nacelle 15 to the inside of the hub 4 through the inside of the main shaft 5, such as inspection in the hollow portion 16 of the hub and the hollow portion 17 of the main shaft. Work becomes possible.
例えば、ハブの空洞部16には油圧ディスクブレーキや回転部全体の機械的なロック装置などが設けられることがあるが、本発明の実施例では、ハブの空洞部16に人が入り、油圧ディスクブレーキの点検作業や回転部のロック作業を行うことができる。もちろん、ハブ４の内部に入る必要がなければ、ハブ４および主軸５の内部に空洞を備える必要はない。 For example, the hub cavity 16 may be provided with a hydraulic disk brake or a mechanical locking device for the entire rotating part. In the embodiment of the present invention, a person enters the hub cavity 16 and the hydraulic disk Brake inspection work and rotating part lock work can be performed. Of course, if it is not necessary to enter the inside of the hub 4, it is not necessary to provide a cavity inside the hub 4 and the main shaft 5.
また、従来の増速駆動に係る風力発電装置では、増速機の増速率が大きいため、歯車の数が多くなり、放出される騒音の大きさが問題となることが多い。しかし、本発明の実施例では、上述したように、増速機10の増速率は2〜10倍程度であるため、増速機10の増速率を小さくできる。そのため、歯車の数を少なくでき、騒音を減少させることができる。同時に、増速機10の大部分が発電機内部に組み込まれたことにより、増速機10が放出する騒音を発電機を通過する際に減衰させることができる。これにより、風車の外に放出される騒音を低く抑えることができる。 Further, in the conventional wind power generation apparatus related to the speed increasing drive, the speed increasing rate of the speed increaser is large, so that the number of gears increases, and the magnitude of noise to be emitted often becomes a problem. However, in the embodiment of the present invention, as described above, since the speed increase rate of the speed increaser 10 is about 2 to 10 times, the speed increase rate of the speed increaser 10 can be reduced. Therefore, the number of gears can be reduced and noise can be reduced. At the same time, since most of the gearbox 10 is incorporated in the generator, the noise emitted by the gearbox 10 can be attenuated when passing through the generator. Thereby, the noise emitted outside a windmill can be suppressed low.
図２は本発明の実施例の風力発電装置のＡ−Ａ断面の説明図である。図２のＡ−Ａ断面では、図１では図示されていない風力発電装置の下側の部分も含めて図示している。図２において、図１の構造と同一部位は同一の符号で示されている。主軸５からの回転は、遊星キャリアの円板13ａを介して、周方向に複数個（３個）設けられた遊星歯車の本体部13ｃを回転させる。遊星歯車の内歯歯車11はナセル15に固定されているため、遊星歯車の本体部13ｃの回転は、これらの中心部に位置する遊星歯車の外歯歯車12に増速されて伝わり、外歯歯車12の回転は発電機軸６に伝えられる。 FIG. 2 is an explanatory view of an AA cross section of the wind turbine generator of the embodiment of the present invention. In the AA cross section of FIG. 2, the lower part of the wind turbine generator not shown in FIG. 1 is also illustrated. 2, the same parts as those in the structure of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The rotation from the main shaft 5 rotates a plurality (three) of planetary gear main body portions 13c in the circumferential direction via a planet carrier disk 13a. Since the internal gear 11 of the planetary gear is fixed to the nacelle 15, the rotation of the planetary gear main body 13c is accelerated and transmitted to the external gear 12 of the planetary gear located at the center of the planetary gear. The rotation of the gear 12 is transmitted to the generator shaft 6.
図３は本発明の他の実施例の風力発電装置の主軸受部分の拡大図である。図３において、図１の構造と同一部位は同一の符号で示されているが、主軸受７は、ナセルの軸受ブラケット15ｂに接続される７ａと、主軸５に接続される７ｂ、７ｃにより構成されている。 FIG. 3 is an enlarged view of a main bearing portion of a wind turbine generator according to another embodiment of the present invention. 3, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, but the main bearing 7 is composed of 7a connected to the nacelle bearing bracket 15b and 7b and 7c connected to the main shaft 5. Has been.
７ａの主軸方向の面と、７ｂ、７ｃの７ａに対向する面はそれぞれ傾斜面で構成されており、間には複数の転動体が設けられる。傾斜面は、それぞれ軸方向に対する傾斜方向が反対向きとされている。転動体は、ころＲが用いられる。なお、本実施例では、Ｒ１、Ｒ２の２つのころを設けた例を示している。 The surface in the principal axis direction of 7a and the surface facing 7a of 7b and 7c are each formed as an inclined surface, and a plurality of rolling elements are provided between them. The inclined surfaces are inclined in opposite directions with respect to the axial direction. Rollers R are used as the rolling elements. In this embodiment, an example in which two rollers R1 and R2 are provided is shown.
本発明の実施例において、主軸受７はスラスト軸受を兼ねており、主軸５は、ころＲ１、Ｒ２によって軸方向からも支持されている。主軸５にスラスト荷重が加わった場合、スラスト荷重の加わる向きが軸方向のいずれの向きであっても、ころＲ１、Ｒ２を介してナセル15により受けられる。従って、スラスト荷重は主軸５に接続された増速機にはほとんど伝達されない。 In the embodiment of the present invention, the main bearing 7 also serves as a thrust bearing, and the main shaft 5 is also supported in the axial direction by rollers R1 and R2. When a thrust load is applied to the main shaft 5, it is received by the nacelle 15 via the rollers R1 and R2 regardless of the axial direction of the thrust load. Therefore, the thrust load is hardly transmitted to the gearbox connected to the main shaft 5.
なお、上記実施形態は好ましい一実施例について述べたものであり、本発明の趣旨を逸脱することなく、種々の変形実施例が可能なことは勿論である。即ち、風車の寸法及び発電機、増速機の諸元等は、設置現場の要求及び状況等に応じて種々変更されるべきものである。 In addition, the said embodiment described about one preferable Example, Of course, a various deformation | transformation Example is possible, without deviating from the meaning of this invention. In other words, the dimensions of the wind turbine, the specifications of the generator, the speed increaser, and the like should be variously changed according to the requirements and circumstances of the installation site.
１ 発電機固定子
２ 発電機回転子
３ 風車のブレード
４ 風車のハブ
５ 主軸
６ 発電機軸
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 主軸受
Ｒ１、Ｒ２ ころ
８ 支持軸受
９ａ、９ｂ 発電機軸受
10 増速機
11 遊星歯車の内歯歯車
12 遊星歯車の外歯歯車
13ａ 遊星キャリアの円板
13ｂ 遊星キャリアの支持リング
13ｃ 遊星歯車の本体部
14 遊星キャリア支持軸受
15 ナセル
15ａ、15ｂ ナセルの軸受ブラケット
16 風車のハブの空洞部
17 主軸の空洞部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Generator stator 2 Generator rotor 3 Windmill blade 4 Windmill hub 5 Main shaft 6 Generator shaft 7, 7a, 7b, 7c Main bearing R1, R2 Roller 8 Support bearing 9a, 9b Generator bearing
10 gearbox
11 Planetary gear internal gear
12 External gear of planetary gear
13a Planetary carrier disk
13b Planetary carrier support ring
13c Planetary gear body
14 Planetary carrier support bearing
15 Nasser
15a, 15b Nacelle bearing bracket
16 Windmill hub cavity
17 Spindle cavity
Claims (5)
前記主軸は、両端で軸受を介して前記ナセルに支持され、
前記発電機は、固定子が前記ナセルに固定され、回転子の発電機軸が発電機軸受を介して前記主軸の外周面上に回動自在に支持され、
前記増速機は遊星歯車であり、該遊星歯車の本体部が前記ナセル内で前記主軸に結合され、前記遊星歯車の外歯歯車が前記発電機の発電機軸に結合されることを特徴とする風力発電装置。 A wind turbine comprising a hub to which blades are attached and a main shaft having a tip connected to the hub, a speed increasing device rotated by the main shaft, a generator driven by the speed increasing device, and the power increasing In a wind turbine generator comprising a speed machine and a nacelle that houses the generator,
The main shaft is supported by the nacelle via bearings at both ends,
In the generator, a stator is fixed to the nacelle, and a generator shaft of a rotor is rotatably supported on an outer peripheral surface of the main shaft via a generator bearing,
The speed increaser is a planetary gear, a main body portion of the planetary gear is coupled to the main shaft in the nacelle, and an external gear of the planetary gear is coupled to a generator shaft of the generator. Wind power generator.
前記主軸は、点検のための第１空洞部を内部に有することを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to claim 1,
The said main axis | shaft has the 1st cavity part for an inspection inside, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記ハブは、点検のために前記第１空洞部に連通する第２空洞部を有することを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to claim 2,
The hub has a second cavity portion that communicates with the first cavity portion for inspection.
前記増速機は、前記主軸の後端側に配置され、前記ナセルは、前記主軸の後端側の軸受ブラケットの少なくとも一部が開閉可能であることを特徴とする風力発電装置。 In the wind power generator according to any one of claims 1 to 3,
The wind speed generator is arranged on the rear end side of the main shaft, and the nacelle is capable of opening and closing at least a part of a bearing bracket on the rear end side of the main shaft.
前記主軸を前記ナセルに支持する軸受のうち、前記ハブ側の軸受は、スラスト軸受を兼用することを特徴とする風力発電装置。 In the wind power generator according to any one of claims 1 to 4,
Of the bearings for supporting the main shaft on the nacelle, the hub-side bearing also serves as a thrust bearing.
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