JP2012031827A - Reduction gear apparatus of wind power generation equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電設備の減速装置、特に、風力発電設備の第1部材と第2部材との間にまたがって取り付けられる風力発電設備の減速装置に関する。 The present invention relates to a reduction device for a wind power generation facility, and more particularly, to a reduction device for a wind power generation facility that is mounted between a first member and a second member of a wind power generation facility.
特許文献1に、例えば、図9に示されるような風力発電設備のナセル(発電室)のヨー制御に使用する減速装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses, for example, a reduction gear used for yaw control of a nacelle (power generation chamber) of a wind power generation facility as shown in FIG.
この減速装置Goは、ナセル(全体は図示略)の床面1に取り付けられている。床面1は中空部Soを有して一体成形された巨大な鋳物部材の一部として構成されている。即ち、この減速装置Goは、「巨大な鋳物部材の一部」であって距離Loを置いて対向している下側プレート2と上側プレート3との双方にまたがった状態で取り付けられていることになる。
The reduction gear Go is attached to the floor surface 1 of a nacelle (the whole is not shown). The floor surface 1 is configured as a part of a huge cast member integrally formed with a hollow portion So. In other words, the speed reduction device Go is “a part of a huge casting member” and is attached in a state of straddling both the
下側プレート2には下側貫通孔2Aが形成されており、上側プレート3には上側貫通孔3Aが形成されている。減速装置Goは、そのケーシング4の負荷側が下側プレート2の下側貫通孔2Aに嵌入・支持されると共に、反負荷側が上側プレート3の上側貫通孔3Aに嵌入されている。減速装置Goのケーシング4は、フランジ部4Aを備えており、該フランジ部4Aの部分がボルト5によって上側プレート3に固定されている。ケーシング4の厚さDoは、該ケーシング4の各部でほぼ一定である。
The
減速装置Goは、下側プレート2と上側プレート3のほぼ中央に減速機構6が配置され、下側に向けて延在された出力軸7を備えている。出力軸7の負荷側は負荷側軸受8によって支持されている。出力軸7の反負荷側は該出力軸7と一体化されたフランジ体7Aを介して反負荷側軸受9によって支持されている。反負荷側軸受9は、下側プレート2と上側プレート3の間のほぼ中央の位置に配置されている。負荷側軸受8と反負荷側軸受9の軸受スパンはLbである。
The speed reduction device Go includes a
風力発電設備は、必ずしも天候が穏やかな場所にのみ設置されるわけではなく、特に近年では、複雑な地形部での乱れた風を受ける場所や、ときに台風やハリケーンのような巨大な風力負荷がかかるような場所に設置せざるを得ない事例も増えてきている。このような場所に設置される風力発電設備にあっては、減速装置の出力側(図示せぬ風車ブレード側)から極めて大きな負荷が入力されてくる恐れがあるため、減速装置の強度をより高めたいという要請がある。また、天候の穏やかな場所に設置される風力発電設備であっても、自然相手の減速装置であることを考慮して、その強度をより高めたいという要請は当然にある。 Wind turbines are not always installed only in mild weather, especially in recent years where turbulent winds occur in complex terrain, and sometimes large wind loads such as typhoons and hurricanes. There are an increasing number of cases in which it is necessary to install in places where it takes. In a wind power generation facility installed in such a place, a very large load may be input from the output side (wind turbine blade side not shown) of the reduction gear, so that the strength of the reduction gear is further increased. There is a request to want. In addition, even if it is a wind power generation facility installed in a place where the weather is mild, there is a need to increase the strength of the wind power generation facility considering that it is a natural speed reducer.
しかるに、風力発電設備の減速装置にあっては、この「強度の増強」が設計上極めて困難であるという特有の問題があった。即ち、減速装置Goの強度をより高めたいという要請があったとしても、減速装置Goの大きさは、当該減速装置Goを取り付けるための下側貫通孔2A及び上側貫通孔3Aの大きさに拘束された設計とならざるを得ない。
However, in the speed reducer of the wind power generation facility, there is a specific problem that this “enhancement of strength” is extremely difficult in design. That is, even if there is a request to increase the strength of the speed reduction device Go, the size of the speed reduction device Go is restricted by the size of the lower through
特に、特許文献1にて開示された構造では、下側プレート2と上側プレート3のほぼ中央に減速機構6が配置され、出力軸7を支持する反負荷側軸受9も下側プレート2と上側プレート3のほぼ中央位置に配置されていた。この構成は、減速機構6や反負荷側軸受9の反力を「ケーシング4の中央部の剛性」に頼って受け止める構造であるため、強度を向上させるには、必然的にケーシング4の厚さDoを厚くしなければならない。ところが、ケーシング4の厚さDoをより厚く設計しようとすると、「ケーシング4の外径は上側貫通孔3Aの内径より大きくはできない」という拘束事由があるため、それだけケーシング4内の空間が小さくなり、必然的に納め得る減速機構6の大きさもより小さくならざるを得なくなってしまう。そのため該減速機構6の強度は、むしろ低下してしまうというジレンマが生じるというのが実情であった。
In particular, in the structure disclosed in Patent Document 1, the
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであって、風力発電設備の第1部材と第2部材との間にまたがって取り付けられる減速装置の強度を、より高めることができるようにすることその課題としている。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and further enhances the strength of the reduction gear mounted between the first member and the second member of the wind power generation facility. The challenge is to make it possible.
本発明は、距離を置いて配置される風力発電設備の第1部材と第2部材の双方にまたがって取り付けられる風力発電設備の減速装置において、当該減速装置のケーシングの負荷側が第1部材に、反負荷側が第2部材にそれぞれ支持されるとともに、該減速装置の出力軸を支持する軸受のうち反負荷側の軸受の少なくとも一部が、該出力軸の軸方向において、前記第2部材に対応する位置か、又は該対応する位置よりも更に反負荷側の位置に配置されている構成とすることにより、上記課題を解決したものである。 The present invention is a reduction device for wind power generation equipment that is mounted across both the first member and the second member of the wind power generation equipment that are arranged at a distance, wherein the load side of the casing of the reduction gear device is the first member, The anti-load side is respectively supported by the second member, and at least a part of the anti-load side bearing among the bearings supporting the output shaft of the speed reducer corresponds to the second member in the axial direction of the output shaft. The above-mentioned problem is solved by adopting a configuration in which the position is arranged at a position on the opposite side of the load or a position opposite to the corresponding position.
本発明では、減速装置の強度を、該減速装置の単体レベルで考察するのではなく、風力発電設備側の部材を含めて捉えるようにしている。とりわけ、反負荷側に位置している第2部材(前述した従来例でいう上側プレート3)の存在を、「強度増強を阻害する拘束事由」として捉えるのではなく、この第2部材の有する強度を積極的且つ合理的に活用するようにしている。 In the present invention, the strength of the speed reducer is not considered at the single level of the speed reducer, but includes the members on the wind power generation equipment side. In particular, the presence of the second member (the upper plate 3 in the above-described conventional example) located on the anti-load side is not regarded as a “restraint factor that inhibits strength enhancement”, but the strength of the second member. Is actively and rationally utilized.
即ち、本発明によれば、減速装置の出力軸を支持する軸受のうち反負荷側の軸受が、該出力軸の軸方向において第2部材に対応する位置に配置されるか、又は該対応する位置よりもさらに反負荷側の位置に配置される。 That is, according to the present invention, the bearing on the anti-load side among the bearings supporting the output shaft of the speed reducer is disposed at or corresponding to the position corresponding to the second member in the axial direction of the output shaft. It is arranged at a position further on the side opposite to the load than the position.
ここで、「反負荷側の軸受の少なくとも一部が第2部材に対応する位置に配置される」とは、「反負荷側の軸受の(出力軸の軸方向における)外輪位置の少なくとも一部が、第2部材の(出力軸の軸方向における)位置と重なっている」ことを意味している。換言するならば、軸受の径方向から見たときに、「反負荷側の軸受の外輪の少なくとも一部が、第2部材と重なっている。」ことを意味している。なお、反負荷側の軸受が外輪を有していない場合には、「転動体と内輪(内輪がある場合)のうち出力軸の軸方向範囲の広い方が該出力軸の軸方向に存在する位置」をもって、「反負荷側の軸受の(出力軸の軸方向における)外輪位置」と定義する。 Here, “at least a part of the bearing on the anti-load side is disposed at a position corresponding to the second member” means “at least a part of the outer ring position (in the axial direction of the output shaft) of the bearing on the anti-load side” Is overlapping the position of the second member (in the axial direction of the output shaft). In other words, when viewed from the radial direction of the bearing, it means that “at least a part of the outer ring of the bearing on the anti-load side overlaps the second member”. In addition, when the bearing on the non-load side does not have an outer ring, “the rolling element and the inner ring (if there is an inner ring), the wider one in the axial direction of the output shaft exists in the axial direction of the output shaft. “Position” is defined as “the position of the outer ring (in the axial direction of the output shaft) of the bearing on the anti-load side”.
本発明において、反負荷側の軸受の少なくとも一部が第2部材に対応する位置に配置された場合には、該反負荷側の軸受は、出力軸側から掛かる荷重に対する反力の大半を(ケーシングを介して)その半径方向外側に位置する第2部材から直接受けることができる。そのため、ケーシングの厚さを厚くしなくても、十分に高い剛性にて出力軸の反負荷側の軸受を支持することができる。更には、負荷側の軸受から反負荷側の軸受までの距離(軸受スパン)を従来よりも大きくとることができるようになるため、出力軸に作用するラジアル荷重によって発生する当該出力軸を傾けようとする曲げモーメントをより小さな反力で受け止めることができ、この点でも強度的により有利な構成を構築することができる。 In the present invention, when at least a part of the bearing on the anti-load side is disposed at a position corresponding to the second member, the bearing on the anti-load side generates most of the reaction force against the load applied from the output shaft side ( It can be received directly from the second member located radially outward (via the casing). Therefore, the bearing on the non-load side of the output shaft can be supported with sufficiently high rigidity without increasing the thickness of the casing. Furthermore, since the distance (bearing span) from the bearing on the load side to the bearing on the anti-load side can be made larger than before, the output shaft generated by the radial load acting on the output shaft should be tilted. The bending moment can be received with a smaller reaction force, and in this respect as well, a structure that is more advantageous in terms of strength can be constructed.
また、本発明において、反負荷側の軸受が第2部材に対応する位置よりもさらに反負荷側の位置に配置された場合には、この位置ならば(第2部材の貫通孔の大きさに拘束されることなく)当該軸受の配置される部分のケーシング自体を所望の大きさ及び厚さに形成することができるため、やはり十分な強度を確保することができる。また、この場合は、負荷側の軸受から反負荷側の軸受までの距離(軸受スパン)を、前記対応する位置に配置する場合と比べて、更に大きく取ることができるようになるため、出力軸を傾けようとする曲げモーメントをより一層小さな反力で受け止めることができる。 Further, in the present invention, if the bearing on the anti-load side is arranged at a position on the anti-load side further than the position corresponding to the second member, if it is in this position (the size of the through hole of the second member) Since the casing itself of the portion where the bearing is disposed can be formed in a desired size and thickness (without being constrained), sufficient strength can be ensured. In this case, the distance (bearing span) from the bearing on the load side to the bearing on the anti-load side can be further increased as compared with the case where the bearing is disposed at the corresponding position. The bending moment for tilting can be received with a smaller reaction force.
本発明によれば、風力発電設備の第1部材と第2部材との間にまたがって取り付けられる風力発電設備の減速装置の強度を、より高めることができるようになる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the intensity | strength of the speed reducer of the wind power generation equipment attached ranging over between the 1st member and 2nd member of a wind power generation equipment can be raised more.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置について詳細に説明する。 Hereinafter, a reduction device for a wind power generation facility according to an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
始めに、当該減速装置が組み込まれている風力発電設備の概略から説明する。 First, the outline of the wind power generation facility in which the speed reducer is incorporated will be described.
図2及び図3を参照して、この風力発電設備10は、円筒支柱11の最上部にナセル(発電室)12を備える。ナセル12には、ヨー(Yaw)駆動装置14と、ピッチ(Pitch)駆動装置16が組み込まれている。ヨー駆動装置14は、円筒支柱11に対するナセル12全体の旋回角を制御するためのものであり、ピッチ駆動装置16は、ノーズコーン18に取り付けられる3枚の風車ブレード20のピッチ角を制御するためのものである。
With reference to FIGS. 2 and 3, the wind
この実施形態では、ヨー駆動装置14に本発明が適用されているため、ここではヨー駆動装置14について説明する。
In this embodiment, since the present invention is applied to the
このヨー駆動装置14は、モータ22及び出力ピニオン24付きの4個の減速装置G1〜G4及びそれぞれの出力ピニオン24と噛合する1個の旋回用の内歯歯車28を備える(なお、旋回用の歯車として外歯歯車(図示略)を備え、出力ピニオン24を該外歯歯車と外接噛合させるタイプのヨー駆動装置もある)。各減速装置G1〜G4は、それぞれナセル12の本体側の所定の位置に固定されている。図4を合わせて参照して、各減速装置G1〜G4のそれぞれの出力ピニオン24が噛合している旋回用の内歯歯車28は、円筒支柱11側に固定されており、ヨーベアリング30の内輪を構成している。ヨーベアリング30の外輪30Aは、ナセル12の床面(本体)12A側に固定されている。なお、図4の符号25はヨー駆動装置14のブレーキ機構である。
The
この構成により、各減速装置G1〜G4のモータ22によって各出力ピニオン24を同時に回転させると、該出力ピニオン24が内歯歯車28と噛合しながら内歯歯車28の中心36(図3参照)に対して公転する。この結果、ナセル12全体を円筒支柱11に固定されている内歯歯車28の中心36の周りで旋回させることができる。これにより、ノーズコーン18を所望の方向(例えば風上の方向)に向けることができ、効率的に風圧を受けることができる。
With this configuration, when the output pinions 24 are simultaneously rotated by the
前記減速装置G1〜G4は、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは減速装置G1について説明する。 Since the speed reducers G1 to G4 have the same configuration, the speed reducer G1 will be described here.
図1及び図4を参照して、減速装置G1はモータ22、ハイポイド直交歯車機構40、平行軸歯車機構42及び揺動内接噛合式の遊星歯車機構44が動力伝達経路上でこの順にケーシングCa内に配置されている。本実施形態では、ケーシングCaは、いくつかのケーシング体に分割されており、このうち低速側ケーシング体48を介して減速装置G1全体がナセル12の床面12Aに取り付けられている(後述)。
Referring to FIGS. 1 and 4, the reduction gear G1 includes a motor Ca, a hypoid
以下、動力伝達経路上の構成を、作用を交えながら簡単に説明する。 Hereinafter, the configuration on the power transmission path will be briefly described with the action.
モータ22のモータ軸22Aの回転は、ハイポイド直交歯車機構40によって減速されるとともに、回転方向が直角方向に変更され、平行軸歯車機構42によって更に減速される。平行軸歯車機構42の出力は、ホロー軸50から取り出され、継軸52に伝達される。継軸52はブッシュ54と圧入嵌合している。
The rotation of the
継軸52の先端部52Bにはリング状の溝52Aが複数本形成されている。この溝52Aの中を含め、継軸52の先端部52Bの外周には接着剤が塗布されている。この構成により、継軸52とブッシュ54とが圧入(締まり嵌め)にて嵌合されていることと相まって、所定値を超えた過大トルクが掛かったときに滑ると共に、当該過大トルクがなくなったときに再び継軸52とブッシュ54との間で前記所定値までのトルクを伝達し得る状態に復帰させる構成を実現することができる。
A plurality of ring-shaped
揺動内接噛合式の遊星歯車機構44は、ブッシュ54と一体的に回転する(該遊星歯車機構44の)入力軸56、該入力軸56に設けられた2つの偏心体58、該偏心体58を介して偏心揺動する2枚の外歯歯車(遊星歯車)60、該外歯歯車60が内接噛合する内歯歯車62を備える。2枚の外歯歯車60は、その偏心位相が丁度180度ずれており、互いに離反する方向に偏心した状態を維持しながら揺動回転する。内歯歯車62は、低速側ケーシング体48と一体化されている。内歯歯車62の内歯はそれぞれ円筒状の外ピン62Aによって構成されている。
The swinging intermeshing
内歯歯車62の内歯の数(外ピン62Aの数)は、外歯歯車60の外歯の数より1だけ多い(図5参照)。外歯歯車60には内ピン64が遊嵌されている。内ピン64は、出力フランジ66Aと一体化され、該出力フランジ66Aは減速装置G1の出力軸66と一体化されている。
The number of internal teeth of the internal gear 62 (the number of
この実施形態では、内歯歯車62が低速側ケーシング体48と一体化されているため、遊星歯車機構44の入力軸56が回転すると外歯歯車60が偏心体58を介して揺動し、該外歯歯車60の内歯歯車62に対する相対回転(自転)が、内ピン64及び出力フランジ66Aを介して出力軸66から取り出される構成とされている。出力軸66にはスプライン67を介して前出の出力ピニオン24が固定・連結されており、該出力ピニオン24が既に説明した旋回用の内歯歯車28(図3、図4)と噛合する構成とされている。
In this embodiment, since the
ここで、各部材の配置構成等について、より詳細に説明する。 Here, the arrangement configuration of each member will be described in more detail.
減速装置G1は、従来と同様に、距離L1を置いて対向している(配置される)風力発電設備の下側プレート(第1部材)70と上側プレート(第2部材)72の双方に跨がって取り付けられる。即ち、減速装置G1は、その低速側ケーシング体48の負荷側が下側プレート70の下側貫通孔70Aに、反負荷側が上側プレート72の上側貫通孔72Aにそれぞれ支持されている。より具体的には、本実施形態では、低速側ケーシング体48の負荷側は、下側プレート70の下側貫通孔70Aに挿入されることによって該下側プレート70に支持され、反負荷側は、上側プレート72の上側貫通孔72Aに挿入されると共に低速側ケーシング体48の一部を貫通するボルト63が上側プレート72にねじ込まれることによって支持されている。前述したように、この下側プレート70と上側プレート72は、ナセル12の床面12Aを構成している巨大な鋳物の一部であり、その距離L1や下側プレート70の下側貫通孔70A、上側プレート72の上側貫通孔72Aの大きさ等の仕様は、減速装置G1側の理由によって自由に変更できる性質のものではない。
The reduction gear G1 straddles both the lower plate (first member) 70 and the upper plate (second member) 72 of the wind power generation equipment facing (arranged) at a distance L1 as in the prior art. It can be attached. That is, in the reduction gear G1, the load side of the low-
したがって、本実施形態では、この取り付け環境において減速装置G1の強度をより増強させるために、以下のような構成を採用している。 Therefore, in the present embodiment, the following configuration is adopted in order to further increase the strength of the reduction gear G1 in this mounting environment.
出力軸66を支持する軸受74、76のうち反負荷側軸受76は、外輪76A、転動体76B、内輪76Cを有する玉軸受で構成されている。この反負荷側軸受76は、出力軸66の軸方向Xにおいて、該反負荷側軸受76の外輪76Aの一部76A1が、上側プレート72に対応する位置にある(上側プレート72に対応する位置と重なっている)。なお、以下この重なっている一部76A1のことを適宜重なり部76A1と称す。この構成と相まって、負荷側軸受74と反負荷側軸受76の軸受スパンはL2であり、従来の軸受スパンLoのほぼ2倍の長さが確保されている。なお、この実施形態における反負荷側軸受76の転動体76Bのピッチ円(の直径)は、d5である。
Of the
また、反負荷側軸受76の重なり部76A1付近の低速側ケーシング体48の厚さD1は、上側プレート72側の強度(剛性)を借りることができるため、従来の厚さDoより薄くする(Do>D1とする)ことが可能である。また、下側プレート70と上側プレート72の間の低速側ケーシング体48の厚さD2は、強度的にほぼストレスフリーとなるため、前記重なり部76A1付近の厚さD1よりも更に薄くすることが可能である。これにより、それだけ重量及びコストを低減できる。
Further, the thickness D1 of the low-
更に、この実施形態では、出力軸66の軸方向Xにおいて、揺動内接噛合式の遊星歯車機構44の内歯歯車62と外歯歯車60との噛合位置E1が、上側プレート72に対応する位置よりも更に反負荷側に配置されている。換言すれば、遊星歯車機構(減速機構)44が上側プレート72よりも反負荷側に位置しているとも言える。したがって、本実施形態では低速側ケーシング体48の(遊星歯車機構44の噛合位置E1に相当する)噛合位置対応部48A1の外径d1を、上側プレート72の上側貫通孔72Aの内径D3より小さくする必要がない(d1<D3という拘束事由がない)。このため、この実施形態では、低速側ケーシング体48のうち該噛合位置対応部48A1の外径d1を、上側貫通孔72Aの内径D3よりも大きくすると共に十分な厚さD4を確保している。そして、低速側ケーシング体48の、この十分に大きな外径d1で、且つ十分に厚い厚さD4を有する部分の半径方向内側(噛合位置E1)において、従来よりも大きな径を有する(強度の高い)内歯歯車62と外歯歯車60が噛合している。
Furthermore, in this embodiment, in the axial direction X of the
次に、この実施形態に係る風力発電設備の減速装置G1の作用を説明する。 Next, the operation of the speed reducing device G1 for wind power generation equipment according to this embodiment will be described.
減速装置G1の動力伝達系の作用は、既に構成の説明と共に概略説明した通りである。モータ22のモータ軸22Aの回転は、ハイポイド直交歯車機構40、平行軸歯車機構42、及び揺動内接噛合式の遊星歯車機構44を介して減速されて出力軸66から取り出され、スプライン67を介して出力ピニオン24に伝達される。出力ピニオン24は旋回用の内歯歯車28と噛合しており、且つ、該内歯歯車28は、円筒支柱11側に固定されているため、結局、反作用によって該円筒支柱11に対してナセル12自体が水平方向に回転する。
The operation of the power transmission system of the reduction gear G1 is as already outlined with the description of the configuration. The rotation of the
ここで、この実施形態では:
A)減速装置G1の出力軸66を支持する軸受74、76のうち反負荷側軸受76(の外輪76A)の一部(重なり部)76A1が、出力軸66の軸方向Xにおいて、上側プレート(第2部材)72に対応する位置と重なっている。このため、反負荷側軸受76は、該反負荷側軸受76に生じる反力を、大きな質量を備えた高剛性の上側プレート72自体から直接的に受けることができる;
B)負荷側軸受74と反負荷側軸受76の軸受スパンL2が(従来の軸受スパンLbよりも長いので)、出力軸66が傾こうとしたときに掛かる曲げモーメントを(従来より)小さな反力で受けることができる;
C)反負荷側軸受76の重なり部76A1に相当する低速側ケーシング体48の厚さD1を、必要強度の確保という観点から見て、上記A)、B)の事情から、従来の厚さDoより薄く設計できる;
D)低速側ケーシング体48のほぼストレスフリーとなる中間部分(強度の殆ど不要な部分)は、前記厚さD1より更に薄くできる;
E)遊星歯車機構44の内歯歯車62と外歯歯車60との噛合位置E1が、出力軸66の軸方向Xにおいて、上側プレート72に対応する位置よりも更に反負荷側に配置されている。このため、低速側ケーシング体48の噛合位置対応部48A1の外径d1が、(上側プレート72の上側貫通孔72Aの大きさの拘束を受けないことから)非常に大きく取れている。そのため、遊星歯車機構44の収容空間を大きく確保でき、該遊星歯車機構44を構成する各部材(内歯歯車62や外歯歯車60等)が、より大きく設計されている;
F)低速側ケーシング体48の噛合位置対応部48A1は、(この内側に遊星歯車機構44を通すという事情がないことから)十分に厚い厚さD4が確保されている。そのため、この半径方向内側に収容される遊星歯車機構44の回転が安定し、円滑な回転ができる;
等、強度の増強に関して、多くの有効な作用効果を得ることができる。
Here in this embodiment:
A) Of the
B) Since the bearing span L2 of the load-
C) The thickness D1 of the low speed
D) An intermediate portion (a portion where strength is almost unnecessary) of the low-
E) The meshing position E1 between the
F) The mesh position corresponding portion 48A1 of the low-
For example, many effective effects can be obtained with respect to strength enhancement.
なお、この収容されている遊星歯車機構44の回転が安定するという上記F)の作用効果に関して、本実施形態特有の事情を更に説明するならば、一般に、揺動内接噛合式の遊星歯車機構は、外歯歯車と内歯歯車の噛合位置が移動しながら回転するため、噛合位置により荷重の方向が変わる。特に、この実施形態(図9の従来例も同じ)のように、2枚の外歯歯車60が、180度ずれた偏心位相にて互いに離反する方向に偏心した状態を維持しながら揺動回転するような揺動内接噛合式の遊星歯車機構の場合、各外歯歯車60がそれぞれ異なった位相で揺動することから内歯歯車62(の外ピン62A)を傾けさせようとするモーメントが不可避的に発生する。このため、内歯歯車62側(即ち低速側ケーシング体48の噛合位置対応部48A1)には一層の高剛性が要求される。本実施形態では、結果として、十分に厚い厚さD4の半径方向内側で、内歯歯車62と(2枚の)外歯歯車60が噛合することができ、高い強度、高い剛性の下で、極めて円滑且つ安定した減速作用を得ることができる。
If the situation peculiar to the present embodiment will be further described with respect to the effect F) that the rotation of the accommodated
図6、図7に本発明の他の実施形態の一例を示す。 6 and 7 show an example of another embodiment of the present invention.
この実施形態に係る減速装置G101では、出力軸166を支持する反負荷側軸受176が、内歯歯車162の外ピン162Aと同軸に配置されている。この反負荷側軸受176は、内歯歯車162と一体化されている低速側ケーシング体148が外輪として機能すると共に、出力軸166のフランジ部166Aが内輪として機能し、転動体176Bのみが内歯歯車162の外ピン162Aと軸方向に並んで配置された構成とされている。転動体176Bは、外ピン162A用の外ピン溝162Bを軸方向に長く延長して形成したピン溝162C内に回転自在に支持されている。転動体176Bの外径d103は、内歯歯車162の外ピン162Aの外径d104よりも僅かだけ大きく設定されている。これは、出力軸166をがた無く支持すると共に、内歯歯車162と外歯歯車160を円滑に噛合させることを意図したためである。
In the reduction gear G101 according to this embodiment, the anti-load side bearing 176 that supports the output shaft 166 is disposed coaxially with the
この実施形態では、出力軸166の軸方向において、遊星歯車機構144のほか、反負荷側軸受176も、上側プレート172の対応位置より更に反負荷側に設けられている(転動体176Bの位置参照)。そのため、軸受スパンL102を(先の実施形態の軸受スパンL2よりも)更に大きくすることができ、また反負荷側軸受176の転動体176Bのピッチ円径d105を先の実施形態の反負荷側軸受176のピッチ円径d5よりも大きく確保することができる。したがって、より安定した出力軸166の支持が可能である。
In this embodiment, in the axial direction of the output shaft 166, in addition to the planetary gear mechanism 144, the anti-load side bearing 176 is further provided on the anti-load side than the corresponding position of the upper plate 172 (see the position of the rolling
また、風力発電設備の減速装置G101の出力軸166の反負荷側軸受176のピッチ円d5は、非常に大きな寸法とならざるを得ず、コスト高となるというのが実情である。この実施形態では、内歯歯車162の外ピン162Aの溝162Bを延長することによってピン溝162Cを形成して該内歯歯車162に外輪の機能を持たせ、転動体167Bをこのピン溝162Cに直接組み込むだけで反負荷側軸受176を構成してあるため(図7参照)、大きなピッチ円d105を有しているにも拘わらず、独立した軸受を組み込む構成と比べて、コストを極めて安く抑えることができている。
Further, the actual situation is that the pitch circle d5 of the anti-load side bearing 176 of the output shaft 166 of the speed reducer G101 of the wind power generation facility must be very large in size, resulting in high costs. In this embodiment, the
また、反負荷側軸受176の位置(転動体176Bの位置)が、先の実施形態より更に反負荷側にシフトしたことから、結果として、出力軸166の軸方向Xにおいて、該反負荷側軸受176と、外歯歯車160を揺動させるための偏心体158を有する偏心体軸(この実施形態では入力軸156)を支持している軸受180が、同一の平面(出力軸と直角の平面)上に配置されている(少なくともその一部同士が出力軸166の軸方向Xにおいて重なるように配置されている)。この構成により、高い支持剛性で支持された出力軸166の(フランジ部166Aの)半径方向内側で偏心体軸である入力軸156が支持されることになるため、外歯歯車160の偏心揺動を極めて円滑に且つ安定的に行わせることができる。
Further, the position of the anti-load side bearing 176 (the position of the rolling
その他の構成は、基本的に先の実施形態と同様であるため、先の実施形態と同一、または機能的に類似している部材について、図面上で下2桁が同一の符号を付すこととし、重複説明を省略する。 Since the other configuration is basically the same as that of the previous embodiment, members having the same or functional similarity as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals in the last two digits on the drawing. The duplicated explanation is omitted.
なお、本発明では、減速装置に組み込まれる減速機構の構成は、上述したような減速装置には限定されない。図8に、本発明の更に他の実施形態の一例を示す(減速機構の部分のみ図示)。 In the present invention, the configuration of the speed reduction mechanism incorporated in the speed reduction device is not limited to the speed reduction device as described above. FIG. 8 shows an example of still another embodiment of the present invention (only the speed reduction mechanism is shown).
この実施形態に係る減速装置G201は、2段の揺動内接式の遊星歯車機構241、244を減速機構として有している。2つの揺動内接式の遊星歯車機構241、244は、大きさは異なるが、機構学的な構成は、先の2つの実施形態の遊星歯車機構44、144と基本的に同一である。この実施形態では、反負荷側軸受276の一部、及び揺動内接噛合式の遊星歯車構造244の噛合位置E201の一部の双方が、上側プレート272の対応位置と重なっている。
The reduction gear G201 according to this embodiment has two-stage swinging inscribed
そのため、該反負荷側軸受276及び揺動内接噛合式の遊星歯車構造244の噛合位置E201の双方とも、上側プレート272から直接的に反力の提供を受けることができる。したがって、この部分の低速側ケーシング体248の厚さD201を従来の厚さDoよりも薄く形成したとしても、従来のケーシング4の中央から反力の提供を受ける構造と比べて格段に高い支持剛性を確保することができる。また、噛合位置E201のほぼ半分が、上側プレート272の対応位置よりも反負荷側に位置しているため、この部分では低速側ケーシング248の厚さD204を非常に厚くすることができ、総じて、従来の減速装置Goより格段に強度を高めることができている。
Therefore, both the counter
反負荷側軸受276の具体的な構成や、外歯歯車260を揺動させるための偏心体258を有する偏心体軸(この実施形態では入力軸256)を支持している軸受280が同一の平面上に配置されている構成等を含め、その他の構成は、先の図5、図6の実施形態と同様である。そのため、該実施形態と同一または機能的に類似する部分に、図8中において下2桁が同一の符号を付すに止め、重複説明は省略する。
A specific configuration of the anti-load side bearing 276 and a
なお、上記実施形態では、ヨー駆動用の減速装置に本発明が適用された例が示されていたが、本発明は、距離を置いて対向している(配置されている)風力発電設備の第1部材と第2部材の双方にまたがって取り付けられる減速装置ならば、例えば、ピッチ駆動用の減速装置であっても同様に適用可能であり、同様の作用効果を得ることができる。 In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a reduction device for yaw driving is shown. However, the present invention relates to a wind power generation facility facing (disposed) at a distance. If the speed reducer is mounted across both the first member and the second member, for example, a speed reducer for pitch driving can be applied in the same manner, and similar effects can be obtained.
前述したように本発明では、減速機構として揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速機構が採用されているときに大きなメリットが得られるが、減速機構の具体的な構成も、上記揺動内接式の遊星歯車機構の減速機構に限定されない。例えば、単純遊星歯車機構の減速機構でもよく、平行軸減速機構であってもよい。組み合わせも自由である。既述の実施形態のように、直交軸系の減速機構が組み合わされていてもよい。勿論、複数本の偏心体軸が減速装置の軸心からオフセットして外歯歯車を貫通した状態で設けられ、該複数の偏心体軸が同位相で回転することによって外歯歯車を偏心揺動させるタイプの揺動内接噛合型の減速機構であってもよい。 As described above, in the present invention, a great merit can be obtained when the speed reducing mechanism of the swinging intermeshing planetary gear mechanism is adopted as the speed reducing mechanism. The speed reduction mechanism is not limited to the inscribed planetary gear mechanism. For example, a reduction mechanism of a simple planetary gear mechanism or a parallel axis reduction mechanism may be used. Combination is also free. Like the above-mentioned embodiment, the deceleration mechanism of an orthogonal axis system may be combined. Of course, a plurality of eccentric body shafts are provided in a state of being offset from the shaft center of the speed reducer and penetrating the external gear, and the plurality of eccentric body shafts rotate in the same phase so that the external gear is eccentrically swung. It may be a swinging intermeshing type reduction mechanism of the type to be made.
また、先の実施形態では、いずれも、減速機構の噛合位置が反負荷側の軸受よりも更に反負荷側に存在していたが、例えば、図9で示したような構造のように、反負荷側の軸受よりも負荷側に減速機構の噛合位置が存在するような構成であってもよい。この場合であっても、減速装置の出力軸を支持する軸受のうち反負荷側の軸受の少なくとも一部が、該出力軸の軸方向において、第2部材(先の実施形態でいう上側プレート)に対応する位置か、又は、該対応する位置よりも更に反負荷側の位置に配置されている限り、相応の効果を得ることができる。 In each of the previous embodiments, the meshing position of the speed reduction mechanism is further on the anti-load side than the anti-load side bearing. For example, as shown in FIG. The configuration may be such that the meshing position of the speed reduction mechanism is present on the load side of the load side bearing. Even in this case, at least a part of the bearing on the anti-load side among the bearings supporting the output shaft of the speed reducer is the second member (the upper plate in the previous embodiment) in the axial direction of the output shaft. As long as it is arranged at a position corresponding to the above, or at a position on the further anti-load side than the corresponding position, a corresponding effect can be obtained.
また、先の実施形態では、第1、第2部材として鋳物の一体物で形成されたナセルの床面が例示されていたが、本発明は、風力発電設備の第1、第2部材の種類や素材、形成方法等は問われない。例えば、風力発電設備の特定の第1、第2部材の設置場所に既に取り付けられていた減速装置の代替え品として、同一の設置場所により強度の高い減速装置を設置し直すような状況にも好適に適用できる。 Moreover, in the previous embodiment, the floor surface of the nacelle formed of a casting as an integral body has been exemplified as the first and second members. However, the present invention is the kind of the first and second members of the wind power generation facility. The material, the formation method, etc. are not asked. For example, as a substitute for the reduction gear that has already been installed at the installation location of the specific first and second members of the wind power generation facility, it is also suitable for situations where a high-strength reduction gear is re-installed at the same installation location Applicable to.
10…風力発電設備
11…円筒支柱
12…ナセル(発電室)
14…ヨー駆動装置
18…ノーズコーン
20…風車ブレード
22…モータ
24…出力ピニオン
44…最終段減速機構(揺動内接噛合式の遊星歯車機構)
60…外歯歯車
62…内歯歯車
66…出力軸
70…下側プレート(第1部材)
72…上側プレート(第2部材)
74…負荷側軸受
76…反負荷側軸受
76A1…一部(対応部)
E1…噛合位置
L1…距離
10 ... wind
DESCRIPTION OF
60 ...
72 ... Upper plate (second member)
74 ...
E1 ... meshing position L1 ... distance
Claims (5)
当該減速装置のケーシングの負荷側が第1部材に、反負荷側が第2部材にそれぞれ支持されるとともに、
該減速装置の出力軸を支持する軸受のうち反負荷側の軸受の少なくとも一部が、該出力軸の軸方向において、前記第2部材に対応する位置か、又は該対応する位置よりも更に反負荷側の位置に配置されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。 In a reduction device for a wind power generation facility installed across both the first member and the second member of the wind power generation facility arranged at a distance,
While the load side of the casing of the speed reducer is supported by the first member and the anti-load side is supported by the second member,
Of the bearings that support the output shaft of the speed reducer, at least a part of the bearing on the anti-load side is in a position corresponding to the second member in the axial direction of the output shaft, or further counter to the corresponding position. A speed reducer for wind power generation equipment, characterized by being arranged at a load side position.
前記減速装置の減速機構が、内歯歯車に対して遊星歯車が内接噛合する遊星歯車機構によって構成され、且つ、
該内歯歯車と遊星歯車との噛合位置が、前記出力軸の軸方向において、前記第2部材に対応する位置か、又は該対応する位置よりも更に反負荷側の位置に配置されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。 In claim 1,
The speed reduction mechanism of the speed reduction device is constituted by a planetary gear mechanism in which a planetary gear meshes with an internal gear, and
The meshing position of the internal gear and the planetary gear is arranged at a position corresponding to the second member in the axial direction of the output shaft, or at a position on the more anti-load side than the corresponding position. A reduction device for wind power generation equipment characterized by the above.
前記遊星歯車機構が、前記遊星歯車が前記内歯歯車の内歯と僅少の歯数差の外歯を有すると共に揺動しながら前記内歯歯車に内接噛合する揺動内接噛合式の遊星歯車機構である
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。 In claim 2,
The planetary gear mechanism has a swinging internal meshing planetary planetary gear in which the planetary gear has external teeth with a slight difference in the number of teeth from the internal teeth of the internal gear and is in meshing with the internal gear while swinging. A speed reducer for wind power generation equipment, characterized by being a gear mechanism.
前記遊星歯車が軸方向に複数列配置され、
前記内歯歯車と該複数の遊星歯車との噛合位置が、前記第2部材に対応する位置か、又は該対応する位置よりも更に反負荷側の位置に配置されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。 In claim 3,
The planetary gears are arranged in a plurality of rows in the axial direction,
The wind power is characterized in that the meshing position of the internal gear and the plurality of planetary gears is disposed at a position corresponding to the second member or at a position on the more anti-load side than the corresponding position. Reducer for power generation equipment.
前記減速装置の減速機構が、前記遊星歯車が前記内歯歯車の内歯と僅少の歯数差の外歯を有すると共に揺動しながら前記内歯歯車に内接噛合する揺動内接噛合式の遊星歯車機構によって構成され、且つ
前記出力軸の軸方向において、前記減速装置の出力軸を支持する軸受のうち反負荷側の軸受と、前記遊星歯車を揺動させるための偏心体を有する偏心体軸を支持している軸受が、同一の平面上に配置されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。 In any one of Claims 1-4,
The reduction mechanism of the reduction gear includes a swinging internal meshing type in which the planetary gear has external teeth with a slight difference in the number of teeth from the internal teeth of the internal gear and is in meshing with the internal gear while swinging. An eccentric having a planetary gear mechanism and an anti-load side bearing among the bearings supporting the output shaft of the speed reducer in the axial direction of the output shaft, and an eccentric body for swinging the planetary gear A speed reducer for wind power generation equipment, characterized in that the bearings supporting the body axis are arranged on the same plane.
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