JP2015140780A - 風力発電装置用継手部材及び風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風力の急変動時に、増速機に大きな機械的ストレスが作用することを抑制する。
【解決手段】増速機が有する出力軸３５からのトルクによって発電機が有する入力軸４１を回転させて発電する風力発電装置に用いられ、出力軸３５と一体回転する第１回転体５０と、第１回転体５０と同心状に配置されると共に、入力軸４１と一体回転する第２回転体５１と、第１回転体５０と第２回転体５１との間に設けられ、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を上回る状態で第１回転体５０と第２回転体５１とを一体回転可能に接続し、出力軸３５の回転速度が入力軸４１の回転速度を下回る状態で第１回転体５０と第２回転体５１との接続を解除する一方向クラッチ５２と、を有し、第１回転体５０における、出力軸３５から一方向クラッチ５２への動力伝達部分に、ねじれ弾性変形し易いねじれ促進部５０ｂが設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、風力発電装置用継手部材、及び風力発電装置に関する。

風力発電装置として、風力を受けて回転するブレード、ブレードに接続された主軸、主軸の回転を増速する増速機、及び増速機の出力軸と継手部材を介して連結された入力軸を有する発電機を備えたものが知られている。この風力発電装置では、ブレードが風力を受けて主軸が回転し、この主軸の回転を増速機により増速して発電機を駆動し、これにより、発電が行われる。なお、本明細書の以下の説明では、風力とは、ブレードが受ける風力を意味している。

このような風力発電装置では、風速、風向が変化して、風力が低下した際には、増速機の出力軸の回転が減速し、この減速した回転が継手部材を介して発電機の入力軸に伝達される。これにより、発電機の入力軸の回転が減速するため、発電機の出力が低下して、発電効率が悪いという問題があった。これを解決するために、継手部材に一方向クラッチを設けた発明を、本願発明者は既に提案している（特許文献１参照）。

この一方向クラッチは、増速機の出力軸の回転速度が発電機の入力軸の回転速度を上回る状態で、出力軸と入力軸とを一体回転可能に接続し、出力軸の回転速度が入力軸の回転速度を下回る状態で、出力軸と入力軸との接続を解除するものである。そして、風力が低下して、増速機の出力軸の回転が減速した場合には、一方向クラッチにより、当該出力軸と発電機の入力軸との接続を解除し、これにより、発電機の入力軸が急激に減速することなく、発電機の重量の重いロータの慣性によって、回転し続けるようにして、当該入力軸の平均回転速度の増加と発電効率の向上を図るようにしている。

特開２０１３−６０８２５号公報

このような一方向クラッチを備えている継手部材に関して、本出願人が更に鋭意研究を進めている中で、新たな課題が見出された。すなわち、上記のような風力発電装置では、風力が低下して、増速機の出力軸と発電機の入力軸との接続が解除された後、風力の急上昇により、出力軸の回転速度が急上昇して、入力軸の回転速度を上回った際には、一方向クラッチによる出力軸と入力軸の再接続が瞬時に行われることがある。この場合、瞬時に行われる再接続の反動（反作用）により、一方向クラッチから増速機の出力軸に対し、大きな衝撃トルクが当該出力軸の回転方向とは反対方向に瞬間的に作用することが考えられる。これにより、増速機に大きな機械的ストレスが作用して、増速機の耐久性に悪影響を及ぼすおそれがあることが、新たな課題として見出された。なお、このような現象は、風力や風向きが急変動する地域において顕著になると考えられる。

そこで、本発明は、風力の急変動時に、増速機に大きな機械的ストレスが作用して、増速機の耐久性に悪影響を及ぼすおそれがあるという課題を解消可能な風力発電装置用継手部材、及び風力発電装置を提供することを目的とする。

本発明の風力発電装置用継手部材は、増速機が有する出力軸からのトルクによって発電機が有する入力軸を回転させて発電する風力発電装置に用いられる風力発電装置用継手部材であって、前記出力軸と一体回転する第１回転体と、当該第１回転体と同心状に配置されると共に、前記入力軸と一体回転する第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に設けられ、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を上回る状態で前記第１回転体と前記第２回転体とを一体回転可能に接続し、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を下回る状態で前記第１回転体と前記第２回転体との接続を解除する一方向クラッチと、を有し、前記第１回転体における、前記出力軸から前記一方向クラッチへの動力伝達部分に、ねじれ弾性変形し易いねじれ促進部が設けられていることを特徴としている。

この構成によれば、一方向クラッチでは、風力が増大し、第１回転体が増速回転して、第１回転体の回転速度が第２回転体の回転速度を上回る場合には、第１回転体と第２回転体とが一体回転可能に接続される。
また、第１回転体の増速回転後に、風力が一定となって、第１回転体が定速回転となり、第１回転体の回転速度が第２回転体の回転速度と同一になった場合には、第１回転体及び第２回転体は一体回転し続ける。
一方、第１回転体の増速回転後に、風力が低下し、第１回転体が減速回転して、第１回転体の回転速度が第２回転体の回転速度を下回る場合には、第１回転体と第２回転体との接続が遮断される。

この遮断後、風力が急上昇し、第１回転体の回転速度が急上昇して、第２回転体の回転速度を上回った場合、一方向クラッチによる第１回転体と第２回転体との再接続が瞬時に行われることがある。この場合、瞬時に行われる再接続の反動（反作用）により、一方向クラッチから第１回転体に対し、増速機に向かう大きな衝撃トルクが第１回転体の回転方向とは反対方向に瞬間的に作用する。
この際、本発明の前記構成によれば、第１回転体における、出力軸から一方向クラッチへの動力伝達部分に設けられているねじれ促進部が、ねじれ弾性変形することにより、増速機に向かう衝撃トルクが減衰されるので、増速機に大きな衝撃トルクが作用するのを抑制することができる。したがって、上記衝撃トルクにより、増速機に大きな機械的ストレスが作用して、増速機の耐久性に悪影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。

なお、前記第１回転体における、前記出力軸側の端部から前記一方向クラッチの配置位置と軸方向に関して対応する位置までの部分が、前記ねじれ促進部とされ、前記第２回転体における、前記入力軸側の端部から前記一方向クラッチの配置位置と軸方向に関して対応する位置までの部分よりも、前記ねじれ促進部において、ねじれに対する剛性が低く構成されているのが好ましい。
この構成によれば、第１回転体において、増速機に向かう衝撃トルクの減衰に必要な部分を、ねじれに対する剛性の低いねじれ促進部とすることができる。

また、前記ねじれ促進部の軸方向長さは、前記第１回転体と前記第２回転体とを含む継手本体部の軸方向全長の１／２よりも、長く設定されていることもある。
この構成によれば、軸方向に長いねじれ促進部が得られる。つまり、前記衝撃トルクを、ねじれ促進部におけるねじれにより吸収しやすい構成が得られる。

さらに、前記ねじれ促進部は、中空の軸部により構成されているのが好ましい。
中空軸は中実軸よりもねじれに対する剛性が低いことから、ねじれ促進部を中空の軸部とすることで、簡単な構成によりねじれ促進部における、ねじれに対する剛性を低下させることが可能となる。

また、本発明の風力発電装置は、風力により回転する主軸と、前記主軸の回転を増速して出力する出力軸を有する増速機と、前記出力軸の回転を入力として回転する入力軸を有し当該入力軸の回転により発電を行う発電機と、前記出力軸と前記入力軸との間に設けられ、当該出力軸と当該入力軸との間でトルク伝達を可能とするための前記の風力発電装置用継手部材と、を備えている。
この構成によれば、前記ねじれ促進部を有した第１回転体を含む風力発電装置用継手部材が用いられることで、風力の急変動時に、増速機に大きな機械的ストレスが作用することを抑制することができる。

本発明によれば、風力の急変動時に、増速機に大きな機械的ストレスが作用して、増速機の耐久性に悪影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。

本発明の風力発電装置用継手部材を備えている風力発電装置の概略側面図である。 図１の増速機及び発電機を示す概略側面図である。 図２の風力発電装置用継手部材を示す半断面図である。 図３のＡ矢視断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の風力発電装置用継手部材を備えている風力発電装置の概略側面図である。図１に示すように、風力発電装置１は、増速機３の出力軸３５からのトルクによって発電機４の入力軸４１を回転させて発電する構成であり、このような風力発電装置１に本発明の風力発電装置用継手部材７が用いられている。
この風力発電装置１について具体的に説明すると、風力発電装置１は、ブレード（受風部材）１１、支柱１２、及びナセル１３を備えている。ブレード１１は、主軸２の先端に設けられた複数枚の羽根により構成され、風を受けることによって主軸２を回転させる。ナセル１３は、主軸２と、この主軸２を支持するための支持機構１５と、主軸２の回転を増速する増速機３と、増速機３によって増速された回転動力によって発電する発電機４等を備えている。支柱１２は、上下方向の軸心回りに水平旋回可能にナセル１３を支持している。

図２は、増速機３及び発電機４を示す概略側面図である。図２に示すように、発電機４は、例えば誘導発電機により構成されており、増速機３により増速された回転を入力として回転する入力軸４１、発電機４に内蔵されたロータ４２、及び図示しないステータ等を有する。ロータ４２は入力軸４１に一体回転可能に連結されており、発電機４は、入力軸４１が回転してロータ４２が駆動されることに伴って発電するように構成されている。また、入力軸４１には、当該入力軸４１を制動するためのブレーキ４４が設けられている。

増速機３は、主軸２の回転を入力してその回転を増速する歯車機構（回転伝達機構）３０を備えている。この歯車機構３０は、遊星歯車機構３１と、この遊星歯車機構３１により増速された回転を入力してさらにその回転を増速する高速段歯車機構３２とを備えている。
遊星歯車機構３１は、内歯車（リングギヤ）３１ａと、主軸２に一体回転可能として連結された遊星キャリア（図示省略）に保持された複数の遊星歯車３１ｂと、遊星歯車３１ｂに噛み合う太陽歯車３１ｃとを有している。これにより、主軸２とともに遊星キャリアが回転すると、遊星歯車３１ｂを介して太陽歯車３１ｃが回転し、その回転が高速段歯車機構３２の低速軸３３に伝達される。

高速段歯車機構３２は、低速ギヤ３３ａを有する低速軸３３と、第１中間ギヤ３４ａ及び第２中間ギヤ３４ｂを有する中間軸３４と、高速ギヤ３５ａを有する出力軸３５とを備えている。
低速軸３３は、その直径が例えば約１ｍの大型の回転軸からなり、主軸２と同心上に配置されている。低速軸３３の軸方向両端部はころ軸受３６ａ，３６ｂにより回転自在に支持されている。

中間軸３４は低速軸３３と平行に配置されており、その軸方向両端部がころ軸受３７ａ，３７ｂにより回転自在に支持されている。中間軸３４の第１中間ギヤ３４ａは低速ギヤ３３ａと噛み合い、第２中間ギヤ３４ｂは高速ギヤ３５ａと噛み合っている。
出力軸３５は中間軸３４と平行に配置されており、回転トルクを出力する。出力軸３５の軸方向の一端部３５ｂ及び他端部（出力端部）３５ｃ側は、それぞれころ軸受３８，３９により回転自在に支持されている。

以上の構成により、主軸２の回転は、遊星歯車機構３１のギヤ比、低速ギヤ３３ａと第１中間ギヤ３４ａとのギヤ比、及び第２中間ギヤ３４ｂと高速ギヤ３５ａとのギヤ比により３段階で増速されて、出力軸３５の出力端部３５ｃから出力される。すなわち、風力による主軸２の回転は増速機３により３段階で増速されて、出力軸３５から出力され、この出力軸３５の回転トルクによって発電機４を駆動する。

増速機３の出力軸３５と発電機４の入力軸４１との間には、これら出力軸３５と入力軸４１との間でトルク伝達を可能とするための風力発電装置用継手部材（継手装置、継手構造、カップリング）７が備えられている。本実施形態では、継手部材７は入力軸４１用のブレーキ４４よりも増速機３側に設けられている。

図３は、継手部材７を示す半断面図であり、図４は、図３におけるＡ矢視断面図である。図３及び図４に示すように、継手部材７は、第１回転体５０と、第２回転体５１と、一方向クラッチ５２と、一対の転がり軸受８，９を有している。一方向クラッチ５２及び転がり軸受８，９は、第１回転体５０と第２回転体５１との間に配置されている。

第１回転体５０は、出力軸３５と同心上に配置され、出力軸３５側の端部５０ａにフランジ５４が設けられ、キー５５によりフランジ５４と第１回転体５０とは一体回転可能とされている。このフランジ５４に、出力軸３５にキー５６により固定されたフランジ５７がボルト・ナットから成る締結具５８により固定されている。第１回転体５０の出力軸３５側の端部５０ａには、カバー５９がボルト６０により固定されており、このカバー５９によりキー５５の端面が覆われている。
第１回転体５０は軸方向全長にわたって中空の軸とされている。第１回転体５０の径方向厚さ（肉厚）Ｔ１は、第１回転体５０の内周面の半径Ｒ及び第２回転体５１の径方向厚さ（肉厚）Ｔ２よりも小とされており、径方向厚さＴ１は例えば２０ｍｍ程度とされ、径方向厚さＴ２は例えば３０ｍｍ程度とされる。また、第１回転体５０の素材はねじれに対する剛性が弱くなるものが好ましく、例えば、機械構造用炭素鋼であるＳ２５Ｃ、チタン、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等とされている。

第２回転体５１は、第１回転体５０と同心上に配置されている。第２回転体５１は、第１回転体５０の径方向外側に位置する円筒部５１ａと、円筒部５１ａの入力軸４１側の端部から径方向外側に延びるフランジ部５１ｂとを有する。円筒部５１ａは、円筒状の部材からなり、第１回転体５０の軸方向中央部及びこの軸方向中央部から入力軸４１側の部分に対して、径方向に重なった状態にある。
フランジ部５１ｂは、入力軸４１にキー６１等により固定されたフランジ６２にボルト及びナットから成る締結具６３により固定されている。第２回転体５１の素材は、例えば、軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる。
そして、第１回転体５０のねじれに対する剛性は、第２回転体５１のねじれに対する剛性よりも低くなるように構成されている。

一方向クラッチ５２は、第１回転体５０と第２回転体５１との間に設けられている。一方向クラッチ５２は、内輪７１及び外輪７２と、この内輪７１の外周面７１ａと外輪７２の内周面７２ａとの間に配置された複数のころ（係合子）７３と、各ころ７３を円周方向に沿って所定間隔毎に保持する環状の保持器７４と、各ころ７３を周方向一方に向かって弾性的に付勢する複数の弾性部材７５と（図４参照）を備えている。
本実施形態では、図３において、一方向クラッチ５２における、ころ７３の軸方向中央位置、すなわち、ころ７３、内輪７１及び外輪７２により構成される接続部分（噛み合い部分）の軸方向中央位置を、一方向クラッチ５２の配置位置Ｐ１と定義している。
この一方向クラッチ５２の配置位置Ｐ１は、第１回転体５０の軸方向中央位置Ｃよりも入力軸４１側に存在している。すなわち、一方向クラッチ５２は、出力軸３５と入力軸４１との間の中央ではなく、入力軸４１側（図３の右側）寄りに配置されている。

内輪７１は、第１回転体５０の入力軸４１寄りの部分に外嵌し固定されており、第１回転体５０と一体回転する。第２回転体５１の円筒部５１ａの軸方向略中央部の領域Ｃが、一方向クラッチ５２の外輪７２としての機能を有しており、この領域Ｃの内周面が外輪７２の内周面７２ａとされている。
ころ７３は円柱形状とされ、本実施形態では周方向に８個配置されている。

保持器７４は、これらころ７３を等間隔に保持する。保持器７４は、軸方向に対向する一対の円環部７４ａと、両円環部７４ａの間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されている複数の柱部７４ｂ（図４参照）とを有している。これら柱部７４ｂは、両円環部７４ａを連結する。そして、両円環部７４ａと周方向で隣り合う一対の柱部７４ｂとの間に、ポケット７４ｃが形成されており、各ポケット７４ｃに各ころ７３が個別に収容されている。
弾性部材７５は圧縮コイルバネからなり、保持器７４の各ポケット７４ｃに個別に収容されて柱部７４ｂに取り付けられている。

図４において、内輪７１の外周面７１ａにはころ７３と同数（８つ）の平坦なカム面７１ａ１が形成されており、外輪７２の内周面７２ａは円筒面とされている。内輪７１のカム面７１ａ１と外輪７２の円筒面（７２ａ）との間には、くさび状空間Ｓが周方向に複数（８つ）形成されている。そして、ころ７３は各くさび状空間Ｓに個別に配置されており、弾性部材７５がころ７３をくさび状空間Ｓが狭くなる方向に付勢している。ころ７３の外周面は、内輪７１のカム面７１ａ１及び外輪７２の内周面７２ａに接触する接触面７３ａとなっており、この接触面７３ａは幅方向（軸方向）に真っ直ぐに形成されている。

図３において、一対の転がり軸受８，９は、ころ７３の軸方向両側でかつ第１回転体５０と第２回転体５１の円筒部５１ａとの間に配置されており、第１回転体５０及び第２回転体５１を互いに相対回転可能に支持している。
転がり軸受８，９は、内輪８１，９１及び外輪８２，９２と、内輪８１，９１と外輪８２，９２との間に転動可能に配置された複数の円筒ころ８３，９３とを備えた円筒ころ軸受からなる。

内輪８１，９１は第１回転体５０に外嵌し、外周面に内輪軌道面８１ａ，９１ａが形成されている。第２回転体５１の円筒部５１ａの軸方向両端部側の領域Ｂ及び領域Ｄが転がり軸受８，９の外輪８２，９２としての機能を有しており、この領域Ｂ，Ｄの内周面が外輪８２，９２の外輪軌道面８２ａ，９２ａとされている。この外輪軌道面８２ａ，９２ａと内輪軌道面８１ａ，９１ａとの間に円筒ころ８３，９３が転動可能に配置されている。
第１回転体５０の外周面には一対の環状部材８５，８６が外嵌し固定されている。出力軸３５側の環状部材８５は転がり軸受８の内輪８１の出力軸３５側の端部と軸方向に関して当接し、入力軸４１側の環状部材８６は転がり軸受９の内輪９１の入力軸４１側の端部と軸方向に関して当接している。各環状部材８５，８６の外周面と第２回転体５１の円筒部５１ａにおける軸方向両端部の内周面との間には、シール部材８７，８８が介装されている。

そして、第１回転体５０において、出力軸３５側の端部（図３では、左側端部）５０ａから一方向クラッチ５２の配置位置Ｐ１と軸方向に関して対応する対応位置Ｐ２までの部分、すなわち、第１回転体５０における、出力軸３５から一方向クラッチ５２への動力伝達部分が、ねじれ弾性変形し易いねじれ促進部５０ｂとされている。つまり、ねじれ促進部５０ｂは、トーションバー的なばね機能を有している。なお、前記ねじれ弾性変形は、第１回転体５０の中心線回りの変形である。

特に本実施形態では、第２回転体５１における、入力軸４１側の端部５０ｄから一方向クラッチ５２の配置位置Ｐ１と軸方向に関して対応する対応位置Ｐ３までの部分（以下、この部分を、第２回転体５１側部分と呼ぶ）よりも、前記ねじれ促進部５０ｂにおいて、ねじれに対する剛性が低く構成されている。
ここで、「第２回転体５１側部分よりも、ねじれ促進部５０ｂにおいて、ねじれに対する剛性が低い」とは、第１回転体５０、第２回転体５１、及びこれら第１回転体５０と第２回転体５１とを一体回転可能に接続した（後述の）ロック状態にある一方向クラッチ５２を含む継手本体部（継手部材７）をねじり弾性変形させた場合に、「ねじれ促進部５０ｂにおける周方向に関する相対的な変位量（ねじれ量、ねじれ角）が、第２回転体５１側部分における周方向に関する相対的な変位量（ねじれ量、ねじれ角）よりも大である」ことを意味している。
なお、第１回転体５０のねじれ促進部５０ｂ以外の残部５０ｃ、すなわち、第１回転体５０における上記対応位置Ｐ２から入力軸４１側の端部５０ｄまでの部分は、ねじれ弾性変形について特に考慮しなくてもよい部分となる。

ねじれ促進部５０ｂについて更に説明する。前記のとおり、第１回転体５０では、軸方向に関して、一方向クラッチ５２の配置位置Ｐ１と対応する対応位置Ｐ２を境界として、この境界よりも出力軸３５側をねじれ促進部５０ｂとして機能させる。
そして、この対応位置Ｐ２が第１回転体５０の軸方向中央位置Ｃよりも入力軸４１側に配置されていることで、ねじれ促進部５０ｂの軸方向長さＬ１は、第１回転体５０と第２回転体５１とを含む継手本体部（継手部材７）の軸方向全長Ｌの１／２よりも、長く設定されている。なお、第１回転体５０の残部５０ｃの軸方向長さをＬ２としている。

上記構成を備えた一方向クラッチ５２及びねじれ促進部５０ｂを含む継手部材７によれば、一方向クラッチ５２では、風力が増大し、第１回転体５０が増速回転して、第１回転体５０の回転速度が第２回転体５１の回転速度を上回る場合には、内輪７１が外輪７２に対して一方向（図４の反時計回り方向）に相対回転しようとする。
この場合、弾性部材７５の付勢力により、ころ７３はくさび状空間Ｓが狭くなる方向へ僅かに移動して、ころ７３の接触面７３ａが内輪７１の外周面７１ａ及び外輪７２の内周面７２ａに圧接し、一方向クラッチ５２はころ７３が内外輪７１，７２の間に噛み合った状態となる。これにより、内外輪７１，７２は前記一方向に一体回転可能となり、第１回転体５０と第２回転体５１とを一体回転可能に接続することができる。このように一体回転可能に接続されている状態を「ロック状態」と呼ぶ。

また、第１回転体５０の増速回転後に、風力が一定となって、第１回転体５０が定速回転となり、第１回転体５０の回転速度が第２回転体５１の回転速度と同一になった場合には、ころ７３が内外輪７１，７２の間に噛み合った状態（ロック状態）で保持される。このため、一方向クラッチ５２は内外輪７１，７２の前記一方向への一体回転を維持し、第１回転体５０及び第２回転体５１は一体回転し続ける。
一方、第１回転体５０の増速回転後に、風力が低下して、第１回転体５０が減速回転し、第１回転体５０の回転速度が第２回転体５１の回転速度を下回る場合には、内輪７１が外輪７２に対して他方向（図４の時計回り方向）に相対回転しようとする。この場合には、弾性部材７５の付勢力に抗して、ころ７３はくさび状空間Ｓが広くなる方向へ僅かに移動することにより、ころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いが解除される。このように、ころ３の噛み合いが解除されることで、第１回転体５０と第２回転体５１との接続が遮断される。この接続が遮断されている状態を「ロック解除状態」と呼ぶ。

そして、この遮断後、風力が急上昇して、第１回転体５０の回転速度が急上昇し、第２回転体５１の回転速度を上回った場合、一方向クラッチ５２では、ころ７３が内外輪７１，７２に瞬時に噛み合って、第１回転体５０と第２回転体５１との接続が瞬時に行われる。この場合、瞬時に行われる再接続の反動（反作用）により、一方向クラッチ５２から第１回転体５０に対し、増速機３に向かう大きな衝撃トルクが、第１回転体５０の回転方向と反対方向に瞬間的に作用する。
この際、本実施形態の第１回転体５０では、出力軸３５から一方向クラッチ５２への動力伝達部分までに設けられている前記ねじれ促進部５０ｂが、ねじれ弾性変形し、増速機３に向かう衝撃トルクを減衰する。このため、増速機３の出力軸３５に大きな衝撃トルクが作用することを抑制することができる。したがって、上記衝撃トルクにより、増速機３に大きな機械的ストレスが作用して、増速機３の耐久性に悪影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。
そして、上記再接続後には、第１回転体５０のねじれ促進部５０ｂが、弾性復元力により、元の体勢に戻る。

以上のように、本実施形態では、第１回転体５０における、出力軸３５から一方向クラッチ５２への動力伝達部分、換言すれば、第１回転体５０における、増速機３に作用する衝撃トルクの減衰に必要な部分を、ねじれ弾性変形し易いねじれ促進部５０ｂとしている。

また、構造力学的に、同じ外径であっても中空軸は中実軸よりもねじれに対する剛性が低くなる。そこで、本実施形態では、ねじれ促進部５０ｂを中空の軸部により構成している。このように、ねじれ促進部５０ｂを中空の軸部とすることで、簡単な構成によりねじれ促進部５０ｂにおける、ねじれに対する剛性を低下させることが可能となる。
また、本実施形態では、前記のとおり、ねじれ促進部５０ｂの軸方向長さＬ１が、継手本体部（継手部材７）の軸方向全長Ｌの１／２よりも、長く設定されており、これにより、軸方向に長いねじれ促進部５０ｂが得られる。つまり、前記衝撃トルクを、ねじれ促進部５０ｂにおけるねじれにより、吸収しやすい構成が得られる。

第１回転体５０のねじれに対する剛性が、第２回転体５１のねじれに対する剛性よりも低くなるように、第１回転体５０と第２回転体５１とを別素材により形成してもよい。例えば、第１回転体５０が、ねじれに対する剛性が弱くなる素材からなり、一方で、第２回転体５１の素材を、材料コストや強度等を重視して選定してもよい。つまり、第１回転体５０の素材のねじれに対する剛性が、第２回転体５１の素材のねじれに対する剛性よりも小さいものであってもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、適宜変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、第１回転体５０の外周側に第２回転体５１を配置したが、これとは反対に、第１回転体５０を円筒状の部材とし、この内周側に軸状の第２回転体５１を配置してもよい。この場合であっても、第１回転体５０にねじれ促進部５０ｂを設け、このねじれ促進部５０ｂは、第２回転体５１側部分よりもねじれに対する剛性が低くなるように構成される。さらに、風力発電装置１は図１に示す水平軸タイプのものに限らず、垂直軸タイプのものであってもよい。

１：風力発電装置、 ２：主軸、 ３：増速機、 ４：発電機、 ７：継手部材、 ３５：出力軸、 ４１：入力軸、 ５０：第１回転体、 ５０ａ：端部、 ５０ｂ：ねじれ促進部、 ５０ｃ：残部、 ５１：第２回転体、 ５２：一方向クラッチ、 Ｌ：軸方向全長、 Ｌ１：軸方向長さ、 Ｐ１：配置位置、 Ｐ２：対応位置、 Ｐ３：対応位置

Claims (5)

1. 増速機が有する出力軸からのトルクによって発電機が有する入力軸を回転させて発電する風力発電装置に用いられる風力発電装置用継手部材であって、
   前記出力軸と一体回転する第１回転体と、
   当該第１回転体と同心状に配置されると共に、前記入力軸と一体回転する第２回転体と、
   前記第１回転体と前記第２回転体との間に設けられ、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を上回る状態で前記第１回転体と前記第２回転体とを一体回転可能に接続し、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を下回る状態で前記第１回転体と前記第２回転体との接続を解除する一方向クラッチと、
   を有し、
   前記第１回転体における、前記出力軸から前記一方向クラッチへの動力伝達部分に、ねじれ弾性変形し易いねじれ促進部が設けられていることを特徴とする風力発電装置用継手部材。
2. 前記第１回転体における、前記出力軸側の端部から前記一方向クラッチの配置位置と軸方向に関して対応する位置までの部分が、前記ねじれ促進部とされ、
   前記第２回転体における、前記入力軸側の端部から前記一方向クラッチの配置位置と軸方向に関して対応する位置までの部分よりも、前記ねじれ促進部において、ねじれに対する剛性が低く構成されている請求項１に記載の風力発電装置用継手部材。
3. 前記ねじれ促進部の軸方向長さは、前記第１回転体と前記第２回転体とを含む継手本体部の軸方向全長の１／２よりも、長く設定されている請求項２に記載の風力発電装置用継手部材。
4. 前記ねじれ促進部は、中空の軸部により構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の風力発電装置用継手部材。
5. 風力により回転する主軸と、
   前記主軸の回転を増速して出力する出力軸を有する増速機と、
   前記出力軸の回転を入力として回転する入力軸を有し当該入力軸の回転により発電を行う発電機と、
   前記出力軸と前記入力軸との間に設けられ、当該出力軸と当該入力軸との間でトルク伝達を可能とするための請求項１〜４の何れか一項に記載の風力発電装置用継手部材と、
   を備えていることを特徴とする風力発電装置。

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