JP2017044283A - 風車駆動装置、風車駆動システム及び減速機 - Google Patents

Abstract

【課題】入力ギア及びスパーギアを共通化してこれらのギアの生産及び管理の工数の低減を促すことができる風車駆動装置、風車駆動システム及び減速機を提供する。
【解決手段】風車の可動部を回転駆動させるための風車駆動装置１Ａは、動力軸３５を有するモータＭと、風車に設けられるリングギア２０２と噛み合うピニオン１０１と、動力軸３５及びピニオン１０１の各々に連結され、動力軸３５からピニオン１０１に動力を伝達する減速機１とを備える。減速機１は、動力軸３５からの動力伝達により回転される入力ギア８２と、入力ギア８２と噛み合う複数のスパーギア５３と、複数のスパーギア５３の各々に固定される複数のクランク軸５０を有する偏心揺動型の減速部３０と、を含む。入力ギア８２が有する歯部と複数のスパーギア５３の各々が有する歯部とは同じ形状を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力軸から動力が伝達される入力ギアと当該入力ギアに噛み合うスパーギアとを備える風車駆動装置、風車駆動システム及び減速機に関する。

タワー上部に設置されるナセルと、当該ナセルに取り付けられる複数のブレードとを備える風車が、風力発電装置などで用いられている。ナセルはタワーに対して回転可能に設けられ、ヨー駆動装置によりタワーに対してナセルを回転駆動することで、風向きに応じてナセルを旋回させることができる。一方、ブレードは、ナセルに取り付けられたハブに対してピッチ方向に揺動可能に設置され、ピッチ駆動装置によりブレードの軸部をハブに対して回転駆動することで、ブレードのピッチ角を変えることができる。

上述のヨー駆動装置及びピッチ駆動装置に代表される風車駆動装置として、例えば、特許文献１に開示される偏心揺動型の減速機を好適に使用することができる。この減速機では、モータからの回転駆動力が入力ギアを介して複数のスパーギアに伝達され、クランク軸、外歯歯車及びピン内歯を含む揺動機構を介してクランク軸の公転動作及びキャリアの回転が行われる。そして、このキャリアの回転に応じて、当該キャリアにスプライン結合する出力軸が回転され、当該出力軸に取り付けられるピニオンを介して大きなトルクを得ることができる。

特開２０１４−２１１２０４号公報

一般に、上述の偏心揺動型の減速機で用いられる入力ギア及びスパーギアは平歯車噛み合い方式の減速機構として設けられ、入力ギア及びスパーギアは相互に異なる仕様を持つ。入力ギア及びスパーギアの歯数などの具体的な仕様は、「これらの入力ギア及びスパーギアにおける減速比」及び「偏心揺動型の減速部における減速比」によって「減速機全体に対して要求される減速比」が実現されるように決定される。

このように入力ギア及びスパーギアが相互に異なる仕様を有する場合には両ギアの形状を共通化することができないため、入力ギア及びスパーギアの各々に関して生産用治具を用意する必要があり、製造業者は多数の生産用治具を保有しておくことが求められる。また入力ギア及びスパーギアをそれぞれ別工程によって生産及び管理する必要があり、生産工数及び管理工数が必然的に増えてしまう。

また減速機全体に要求される具体的な減速比はユーザや用途に応じて異なるため、減速機における減速比をユーザや用途に応じて調整することが求められる。上述の偏心揺動型の減速機では、一般的に、入力ギア及びスパーギアの歯数を変えて減速比を適宜変更することで、減速機全体としての減速比の調整が行われる。しかしながら、上述の偏心揺動型の減速機では揺動機構により構成される減速部においても減速が行われるため、当該揺動機構による減速部のみによって「減速機全体として要求される減速比」を容易に満たすことができる場合もある。そのような場合、入力ギア及びスパーギアにより構成される減速機構において減速比を調整する必要がなく、またそもそも入力ギア及びスパーギアによって減速機構を構成する必要性も乏しくなるため、入力ギアとスパーギアとの間で歯数を共通化することも可能である。しかしながら従来は「入力ギアと当該入力ギアに連結されるシャフト部との間の連結方式」と「スパーギアと当該スパーギアに連結されるシャフト部との間の連結方式」とが相互に異なっている。そのため、入力ギアとスパーギアとの間で歯数が共通化されても、入力ギアとスパーギアとは全体としては異なる形状を持つことになる。したがって依然として入力ギアとスパーギアとは別種のギア部材であるため、入力ギア及びスパーギアの各々に関して別個の生産用治具を用意する必要があり、減速機における部品種類数が多くなってしまう。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、入力ギア及びスパーギアを共通化してこれらのギアの生産及び管理の工数の低減を促すことができる風車駆動装置、風車駆動システム及び減速機を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、風車の可動部を回転駆動させるための風車駆動装置であって、動力軸を有するモータと、風車に設けられる回転駆動ギアと噛み合うピニオンと、動力軸及びピニオンの各々に連結され、動力軸からピニオンに動力を伝達する減速機と、を備え、減速機は、動力軸からの動力伝達により回転される入力ギアと、当該入力ギアと噛み合う複数のスパーギアと、当該複数のスパーギアの各々に固定される複数のクランク軸を有する偏心揺動型減速部と、を含み、入力ギアが有する歯部と複数のスパーギアの各々が有する歯部とは同じ形状を有する風車駆動装置に関する。

本態様によれば、入力ギアの歯部及びスパーギアの歯部が同じ形状を有するため、同じ加工によって入力ギアの歯及びスパーギアの歯を形成することができ、加工コストを低減することができる。このように入力ギア及びスパーギアの共通化を促すことで、これらのギアの生産及び管理の工数を低減して手間を軽減することが可能になる。

入力ギアと複数のスパーギアとは同じ材料で構成されていてもよい。

本態様によれば、入力ギア及びスパーギアの共通化を更に促すことができ、生産コストを更に低減することができる。

減速機は、動力軸と駆動シャフトとの間に設けられる遊星歯車型減速部であって、動力軸からの動力を駆動シャフトに伝達する遊星歯車型減速部を更に含んでいてもよい。

本態様によれば、偏心揺動型減速部及び遊星歯車型減速部によって、より大きな減速比を容易に得ることができる。

偏心揺動型減速部は、内周側に内歯を有するケースと、内歯と噛み合う外歯を有し、複数のスパーギアの回転に応じて複数のクランク軸により揺動される揺動ギアと、揺動ギアの揺動に応じて回転する揺動キャリアと、揺動キャリア及びピニオンの各々に連結される出力軸と、を有してもよい。

本発明の他の態様は、上記の複数の風車駆動装置と、複数の風車駆動装置の各々のピニオンと噛み合う回転駆動ギアと、を備え、複数の風車駆動装置のモータが相互に同期して動力軸を回転させて、可動部は回転駆動される風車駆動システムに関する。

本態様によれば、上述の風車駆動装置を複数用いて可動部の回転駆動が行われるため、より大きなコスト低減効果を期待することができる。

本発明の他の態様は、モータの動力軸に連結される減速機であって、動力軸により回転される入力ギアと、入力ギアと噛み合う複数のスパーギアと、複数のスパーギアの各々に固定される複数のクランク軸を有する偏心揺動型減速部と、を備え、入力ギアが有する歯部と、複数のスパーギアの各々が有する歯部とは同じ形状を有する減速機に関する。

本発明によれば、入力ギアの歯部及びスパーギアの歯部が同じ形状を有するため、同じ加工によって入力ギアの歯部及びスパーギアの歯部を形成することが可能である。このように入力ギア及びスパーギアの共通化を促すことで、これらのギアの生産及び管理の工数及びコストを効果的に低減することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る風車の一例を示す概略断面図である。 図２は、第１実施形態に係る風車駆動装置の構成を例示する断面図である。 図３は、入力軸部及びスパーギアの概略構成を示す平面図である。 図４は、入力軸部、スパーギア及びクランク軸の配置構成例を示す断面図であり、入力軸部（駆動シャフト及び入力ギア）、クランク軸及びスパーギアを１つずつ図示する。 図５は、第２実施形態に係る遊星歯車型減速部の側面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

以下の実施形態では、風車駆動装置を「タワー（ベース部）に対してナセル（可動部）を回転駆動するヨー駆動装置」として使用する例について説明するが、下述の風車駆動装置の構成は風車の可動部をベース部に対して回転駆動させるための駆動装置全般に適用可能である。したがって、例えば「ハブ（ベース部）に対してブレード（可動部）をピッチ方向に回転駆動するピッチ駆動装置」として下述の風車駆動装置を使用してもよい。

［風車］
図１は、本発明の一実施形態に係る風車２００の一例を示す概略断面図である。本例の風車２００は、タワー２０１と、タワー２０１によって回転可能に支持されるナセル２０４と、ナセル２０４にハブ２０６を介して取り付けられる複数のブレード２０３とを備える。

タワー２０１は地上に設置されるベース部であり、タワー２０１の内側には回転駆動ギアとして形成される内歯歯車型のリングギア２０２が固定的に取り付けられている。ナセル２０４には、当該ナセル２０４に固定的に取り付けられる回転架台２０５と、当該回転架台２０５に取り付けられる複数の風車駆動装置１Ａとが設けられている。各風車駆動装置１Ａは、回転架台２０５に形成された孔から突出してリングギア２０２と噛み合うピニオン１０１を具備する。リングギア２０２の内側の周方向に沿ってピニオン１０１が複数箇所に配置されるように、各風車駆動装置１Ａはナセル２０４内において位置決めされる。したがって複数の風車駆動装置１Ａのモータが相互に同期して動力軸を回転させて、各風車駆動装置１Ａのピニオン１０１を回転駆動することで、回転架台２０５とともにナセル２０４全体がタワー２０１に対して回転駆動（旋回駆動）される。これにより、ナセル２０４に取り付けられるハブ２０６及びブレード２０３の向きが変えられる。なお複数の風車駆動装置１Ａのモータ間における動力軸の回転同期は、例えば、複数の風車駆動装置１Ａにコントローラを接続し、当該コントローラによって各モータを制御することで行われうる。またナセル２０４には、ハブ２０６に連結される動力伝達軸や発電機等が更に設けられる。

ハブ２０６は、ナセル２０４に対して回転可能に取り付けられるとともに、複数のブレード２０３が軸部を介して取り付けられ、これらのブレード２０３は相互間の角度が均等となるように配置されている。各ブレード２０３は、軸部を中心にハブ２０６に対してピッチ方向に回転可能に設けられ、ピッチ駆動装置により回転駆動されてピッチ角が適宜変えられる。なお本例ではピッチ駆動装置の図示を省略するが、ピッチ駆動装置の構成は特に限定されず、例えば後述の風車駆動装置１Ａと同様の構成を有するピッチ駆動装置によって各ブレード２０３を回転駆動することも可能である。

［風車駆動装置］
次に、風車駆動装置１Ａの構成について説明する。風車駆動装置１Ａは偏心揺動型減速部を備えており、モータの動力軸から供給される回転動力は、回転減速されずに偏心型減速部に伝達されてもよいし（下述の「第１実施形態」参照）、他の機構（例えば遊星歯車型減速部などの機構）によって回転減速された後に偏心型減速部に伝達されてもよい（後述の「第２実施形態」参照）。

＜第１実施形態＞
図２は、第１実施形態に係る風車駆動装置１Ａの構成を例示する断面図である。本実施形態の風車駆動装置１Ａは、動力軸３５を有するモータＭと、動力軸３５及びピニオン１０１の各々に連結され、動力軸３５からピニオン１０１に動力を伝達する減速機１とを備える。上述のように、風車駆動装置１Ａはナセル２０４の回転架台２０５に対して堅固に固定される。特に本例では、風車駆動装置１Ａのメインケース部１１ａの出力側部分１１２に形成されるボルト穴１１２ａに締結ボルト（図示省略）が挿入され、当該締結ボルトによって風車駆動装置１Ａが回転架台２０５に固定される。

減速機１は、動力軸３５に連結される入力軸部２０と、入力軸部２０の入力ギア８２と噛み合う複数のスパーギア５３と、複数のスパーギア５３の各々に固定される複数のクランク軸５０を有する偏心揺動型減速部３０と、一端部が偏心揺動型減速部３０に結合され他端部がケース１０から突出する出力軸１００と、を備える。

偏心揺動型減速部３０は、内周側（内周面）に内歯１２を有するケース１０と、ケース１０の内歯１２と噛み合う外歯４１を有する外歯歯車４０と、複数のクランク軸５０を回転自在に保持する揺動キャリア６０と、揺動キャリア６０及びピニオン１０１の各々に連結される出力軸１００と、を有する。ケース１０は、筒状に形成され、内側に入力軸部２０、複数のスパーギア５３、複数のクランク軸５０、外歯歯車４０及び揺動キャリア６０を収容する。外歯歯車４０は、外歯用軸受（図示省略）を介して複数のクランク軸５０を回転自在に保持し、複数のスパーギア５３の回転に応じて複数のクランク軸５０により揺動される揺動ギアとして機能する。揺動キャリア６０は、各クランク軸５０を回転自在に保持するとともに、複数のクランク軸５０を介して外歯歯車４０を保持する。

上述の構成を有する減速機１では、モータＭから入力軸部２０に入力される回転動力が、偏心揺動型減速部３０により回転減速されて出力軸１００から出力される。ケース１０から突出する出力軸１００の他端部にはピニオン１０１が設けられ、当該ピニオン１０１はリングギア２０２と噛み合うように配置されている。したがって入力軸部２０及び偏心揺動型減速部３０を介して出力軸１００に伝達される回転動力は、トルクが増大した状態でヨー駆動力としてピニオン１０１及びリングギア２０２に出力される。

図２において符号「Ｌ１」は出力軸１００の中心軸を示す。ケース１０の内歯１２が設けられる内周面の中心軸は、中心軸Ｌ１と同軸上に位置する。以下の説明において、単に「軸方向」として表される方向は、中心軸Ｌ１上を延びる方向又は中心軸Ｌ１に平行な方向を意味する。また、中心軸Ｌ１に直交する方向を「径方向」と呼び、中心軸Ｌ１周りの方向を「周方向」と呼ぶ。

ケース１０は、筒状に形成され両端部が開放されたメインケース部１１ａと、メインケース部１１ａの一端部側に固定されるサブケース部１１ｂと、を有する。本例ではメインケース部１１ａの縁部とサブケース部１１ｂの縁部とがボルト（図示省略）によって固定されることにより、メインケース部１１ａとサブケース部１１ｂとは連結される。メインケース部１１ａのうちサブケース部１１ｂが装着される一端部とは反対側の他端部からは、出力軸１００が突出する。メインケース部１１ａの一端部と他端部との間の中間部分の内周面には、径方向の内側に張り出す環状壁部１１ｃが形成されている。

メインケース部１１ａは、環状壁部１１ｃを基準に一端部側、すなわちサブケース部１１ｂ側に位置する入力側部分１１１と、環状壁部１１ｃを基準に他端部側、すなわち出力軸１００が突出する側に位置する出力側部分１１２と、を有する。入力側部分１１１には偏心揺動型減速部３０が収容され、入力側部分１１１の内周面には上述の内歯１２が設けられている。

内歯１２は、ピン状に形成された複数の内歯ピンから構成されている。これらの内歯ピンは、メインケース部１１ａの入力側部分１１１の内周面の全域にわたって周方向に沿って等間隔に複数形成されたピン溝１３に嵌め込まれ、各内歯ピンの長手方向が中心軸Ｌ１と平行になるように配置されている。このような構成を有する内歯１２は、上述の外歯歯車４０の外歯４１と噛み合うように配置されている。

メインケース部１１ａの環状壁部１１ｃには環状の第１軸受収容溝１４が形成され、第１軸受収容溝１４には、円錐ころ軸受などにより構成される第１軸受１５が挿入されている。第１軸受１５の外輪は、第１軸受収容溝１４の底面に対して軸方向に当接又は近接するとともに、第１軸受収容溝１４の側面に対して径方向に当接又は近接する。これにより、第１軸受１５が第１軸受収容溝１４に取り付けられている。

また、出力側部分１１２の他端部（外側端部）には環状の第２軸受収容溝１６が形成され、第２軸受収容溝１６には、円錐ころ軸受などにより構成される第２軸受１７が挿入されている。第２軸受１７の外輪は、第２軸受収容溝１６の底面に対して軸方向に当接又は近接するとともに、第２軸受収容溝１６の側面に対して径方向に当接又は近接する。これにより、第２軸受１７が第２軸受収容溝１６に取り付けられている。

そして第１軸受１５の内輪の内周側及び第２軸受１７の内輪の内周側に出力軸１００が配置され、出力軸１００がケース１０に対して回転自在に保持される。出力軸１００は第１軸受１５からメインケース部１１ａの入力側部分１１１側に突出し、出力軸１００のうち入力側部分１１１側に突出した部分が偏心揺動型減速部３０に結合している。本例では、出力軸１００のうちの入力側部分１１１側に突出した部分の外周面に出力軸側スプライン部１０２が形成され、この出力軸側スプライン部１０２が偏心揺動型減速部３０の揺動キャリア６０に形成されたキャリア側スプライン部６５と嵌合することで、出力軸１００と偏心揺動型減速部３０とが結合される。

ケース１０のサブケース部１１ｂにはモータＭが取り付けられる。モータＭが有する動力軸３５はサブケース部１１ｂの内側に向かって延在し、サブケース部１１ｂ内に配置される入力軸部２０と固定的に接続され、モータＭによって生み出される回転動力が動力軸３５を介して入力軸部２０に伝達される。

入力軸部２０は平歯車構造を有し、モータＭの動力軸３５の中心軸及び入力軸部２０の中心軸が出力軸１００の中心軸Ｌ１上に位置する。本例の入力軸部２０は、動力軸３５に連結され当該動力軸３５から動力が伝達される駆動シャフト８１と、当該駆動シャフト８１の周囲に取り付けられる入力ギア８２とを有し、入力ギア８２は駆動シャフト８１を介して動力軸３５から伝達される動力により回転させられる。このように別体として設けられる駆動シャフト８１及び入力ギア８２の詳細については後述されるが、複数のスパーギア５３の各々と噛み合うように入力ギア８２は配置される。これにより、動力軸３５から入力軸部２０に伝えられる回転動力を、複数のスパーギア５３の各々に固定される複数のクランク軸５０に伝達することができる。

なお本例では、モータＭの動力軸３５と入力軸部２０の駆動シャフト８１とを別体として設けているが、駆動シャフト８１を動力軸３５により構成することで動力軸３５と駆動シャフト８１とを一体的に設けてもよい。この場合、モータＭの動力軸３５が入力ギア８２に隣接する位置まで延在し、この動力軸３５に対して入力ギア８２が直接的に結合する。またモータＭの動力軸３５と入力軸部２０の駆動シャフト８１との間に更なる連結部材を設けて、当該連結部材を介して動力軸３５と駆動シャフト８１とを連結してもよい。

偏心揺動型減速部３０を構成する揺動キャリア６０は、クランク軸５０の一端部（入力軸部２０及びスパーギア５３側の端部）を回転自在に保持する第１保持部６１と、クランク軸５０の他端部（出力軸１００が突出する側の端部）を回転自在に保持する第２保持部６２と、第１保持部６１と第２保持部６２とを連結する支柱６３と、揺動キャリア６０を出力軸１００と連結するための結合筒部６４と、を有する。なお便宜上、図１において支柱６３は二点鎖線により表される。

第１保持部６１及び第２保持部６２はそれぞれ円環状に形成され、第１保持部６１と第２保持部６２とは軸方向に関して離間した位置で互いに対向して配置される。支柱６３は、第１保持部６１の径方向の略中央領域と第２保持部６２の径方向の略中央領域との間に跨がるように設けられ、第１保持部６１と第２保持部６２とを連結する。結合筒部６４は、第１保持部６１の内周縁と第２保持部６２の内周縁との間に跨がるように設けられ、円筒形状を有し、内周面においてキャリア側スプライン部６５が形成されている。上述のように、このキャリア側スプライン部６５が出力軸１００の出力軸側スプライン部１０２と嵌合することで、出力軸１００と偏心揺動型減速部３０とは結合される。

第１保持部６１には第１端部用貫通孔７１が形成され、クランク軸５０の一端部は、第１クランク軸用軸受７３を介して第１端部用貫通孔７１に回転自在に保持されている。また第２保持部６２には第２端部用貫通孔７２が形成され、クランク軸５０の他端部は、第２クランク軸用軸受７４を介して第２端部用貫通孔７２に回転自在に保持されている。

本例の揺動キャリア６０は軸方向で二分割され、サブケース部１１ｂ側に配置される第１半体６０ａと、出力軸１００が突出する側に配置される第２半体６０ｂとによって構成されている。第１半体６０ａは、上述の第１保持部６１と、支柱６３の一部を構成する第１支柱半部と、結合筒部６４の一部を構成する第１筒半部６４ａと、を有する。一方、第２半体６０ｂは、上述の第２保持部６２と、支柱６３の一部を構成する第２支柱半部と、結合筒部６４の一部を構成する第２筒半部６４ｂと、を有する。

第１支柱半部と第２支柱半部とにはボルト（図示省略）が跨がって挿入され、このボルトによって第１支柱半部と第２支柱半部とが連結されることで、第１半体６０ａと第２半体６０ｂとが連結される。また、第１筒半部６４ａ及び第２筒半部６４ｂの各々の内周面には、上述のキャリア側スプライン部６５が跨がって形成されている。

各クランク軸５０は、シャフト本体５１と、当該シャフト本体５１に設けられる偏心体（図示省略）とを有し、シャフト本体５１の一端部にはスパーギア５３が取り付けられる。すなわちシャフト本体５１の一端部は第１端部用貫通孔７１からサブケース部１１ｂ側に突出し、この第１端部用貫通孔７１から突出するシャフト本体５１の一端部にスパーギア５３が固定されている。そして、シャフト本体５１のうちスパーギア５３と外歯歯車４０との間に配置される一端側の部分は、第１クランク軸用軸受７３を介して第１端部用貫通孔７１に回転自在に保持され、シャフト本体５１の他端側は、第２クランク軸用軸受７４を介して第２端部用貫通孔７２に回転自在に保持されている。

クランク軸５０が揺動キャリア６０により保持された状態において、クランク軸５０の偏心体は、揺動キャリア６０の第１保持部６１と第２保持部６２との間に配置される。一方、第１保持部６１と第２保持部６２との間に設けられる外歯歯車４０には、上述の揺動キャリア６０の支柱６３を通すための支柱用貫通孔（図示省略）に加え、クランク軸５０を挿入するためのクランク軸用貫通孔（図示省略）が軸方向と平行に形成されている。クランク軸５０の偏心体は、クランク軸用軸受（図示省略）を介して外歯歯車４０のクランク軸用貫通孔内に配置される。

外歯歯車４０の外歯４１は、ケース１０の内周の内歯１２の歯数よりも１個或いは複数個少なくなるように設けられている。このため、クランク軸５０が回転するたびに外歯４１と内歯１２との噛み合いがずれ、外歯歯車４０が偏心運動（クランク運動）して揺動回転する。

このような構成を有する減速機１において、モータＭの動力軸３５から伝えられる回転動力により入力軸部２０が回転すると、入力軸部２０の入力ギア８２に噛み合う各スパーギア５３が回転し、各クランク軸５０が回転する。各クランク軸５０が回転することで、外歯歯車４０が内歯１２と噛み合いをずらしながら揺動するように偏心回転する。この外歯歯車４０の偏心回転に伴って、各クランク軸５０は自転しながら中心軸Ｌ１を中心とした公転動作を行う。この外歯歯車４０の揺動（偏心回転）及びクランク軸５０の公転動作に応じて、クランク軸５０を保持する揺動キャリア６０が回転し、揺動キャリア６０にスプライン結合された出力軸１００が回転する。このようにしてモータＭの動力軸３５から出力軸１００に回転動力が伝達され、出力軸１００に設けられるピニオン１０１からリングギア２０２へトルクが伝達されることで、回転架台２０５を具備するナセル２０４及びブレード２０３の向きが変えられる。

［入力軸部、スパーギア及び減速部のクランク軸］
次に、本実施形態に係る風車駆動装置１Ａ（減速機１）のうち、入力軸部２０、複数のスパーギア５３、及びクランク軸５０の構成について詳述する。

図３は、入力軸部２０及びスパーギア５３の概略構成を示す平面図である。本実施形態において、複数（本例では３個）のスパーギア５３は入力ギア８２の回転に伴って自転し、複数のスパーギア５３の各々に取り付けられるクランク軸５０も、入力ギア８２の回転に伴ってスパーギア５３とともに自転する。なお図３に示す例では３個のスパーギア５３が設けられているが、スパーギア５３の数は特に限定されず、３個よりも多くてもよいし少なくてもよい。

図４は、入力軸部２０、スパーギア５３及びクランク軸５０の配置構成例を示す断面図であり、入力軸部２０（駆動シャフト８１及び入力ギア８２）、クランク軸５０及びスパーギア５３を１つずつ図示する。

本実施形態において、入力ギア８２が有する歯部（以下「入力ギア歯部」と呼ぶ）８５と、複数のスパーギア５３の各々が有する歯部（以下「スパーギア歯部」と呼ぶ）８６とは同じ形状を有する。入力ギア歯部８５とスパーギア歯部８６とが同じ形状を有することで、例えば「入力ギア歯部８５とスパーギア歯部８６との間でモジュール（歯の大きさを表す数値）は同じになり、相互に噛み合うペアの歯車間では当該モジュールは必ず同じになり」、「入力ギア歯部８５の歯数とスパーギア歯部８６の歯数とは同じになり」、また「入力ギア歯部８５（入力ギア８２）の転位係数とスパーギア歯部８６（スパーギア５３）の転位係数とは同じになる」。さらに、入力ギア８２と複数のスパーギア５３とは同じ材料（金属等）によって構成されている。

さらに入力ギア８２と複数のスパーギア５３の各々とは全体として同じ形状を有し、駆動シャフト８１に対する入力ギア８２の係合部（以下「入力ギア係合部」と呼ぶ）８９とクランク軸５０に対する各スパーギア５３の係合部（以下「スパーギア係合部」と呼ぶ）９１とは同じ構造を有する。すなわち本実施形態では、モータＭの動力軸３５が連結される駆動シャフト８１と各スパーギア５３が連結される入力ギア８２とが別体として設けられ、入力ギア係合部８９と駆動シャフト８１の係合部（以下「駆動シャフト係合部」と呼ぶ）８８とが係合することで、入力ギア８２が駆動シャフト８１に固定される。同様に、クランク軸５０とスパーギア５３とは別体として設けられ、スパーギア係合部９１とクランク軸５０の係合部（以下「クランク軸係合部」と呼ぶ）９０とが係合することでクランク軸５０がスパーギア５３に固定される。この場合、入力ギア８２及び各スパーギア５３は、表面及び裏面の各々が図４の符号「Ｓ」によって示される同一平面上に配置されるように位置決めされることが好ましい。

駆動シャフト８１、入力ギア８２、スパーギア５３及びクランク軸５０が上述の構成を有することにより、「駆動シャフト８１と入力ギア８２との間の係合態様」と「クランク軸５０とスパーギア５３との間の係合態様」とは同じ構造となる。これらの係合態様の具体的な構造は特に限定されず、例えば凸部と凹部とを組み合わせた歯車嵌合構造、スプライン嵌合構造或いはその他の嵌合構造によって「駆動シャフト８１に対する入力ギア８２の係合」及び「クランク軸５０に対するスパーギア５３の係合」を実現することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、入力ギア歯部８５とスパーギア歯部８６とが同じ形状を有するため、生産に必要な治具などの工具を入力ギア歯部８５とスパーギア歯部８６との間で共通化することができ、生産及び管理の工数を低減することができる。また入力ギア８２と各スパーギア５３とは同じ形状を有するとともに同じ材料で構成されるため、同種類のギアを入力ギア８２及びスパーギア５３の双方に使用することができる。このように入力ギア８２及びスパーギア５３を共通部品とすることで、実質的な部品種類を少なくして、入力ギア８２及びスパーギア５３の生産に必要な工具の種類及び数を単一ギアの生産に必要な工具の種類及び数にすることができ、生産及び管理の工数を大幅に減じることが可能になる。また駆動シャフト８１に対する入力ギア８２の係合構造とクランク軸係合部９０に対するスパーギア５３の係合構造とを共通にすることで、生産及び管理の手間や工数を更に低減することができる。

このように部品種類を少なくして生産工具の種類及び数を低減し、生産管理の工数を減じて手間を軽減することで、装置の生産コストや維持管理に必要なコストを効果的に抑えることができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態の風車駆動装置１Ａにおける減速機１は、モータＭの動力軸３５と駆動シャフト８１との間に設けられる遊星歯車型減速部を更に備え、この遊星歯車型減速部によって動力軸３５からの動力を回転減速して駆動シャフト８１に伝達する。

すなわち本実施形態の風車駆動装置１Ａは複数段階（本実施形態では２段階）減速機構として設けられ、遊星歯車型減速部において第１段階の回転動力の減速が行われ、また上述の偏心揺動型減速部３０において第２段階の回転動力の減速が行われる。なお本実施形態における遊星歯車型減速部の配置位置はモータＭと減速部３０との間であれば特に限定されず、例えば風車駆動装置１Ａが図２に示すような構成を有する場合にはケース１０のサブケース部１１ｂ内に遊星歯車型減速部を好適に配置可能である。

本実施形態において、上述の第１実施形態と同じ構成について同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。特に本実施形態における入力軸部２０よりも後段に設けられる構成（すなわち「入力軸部２０（特に入力ギア８２）〜偏心揺動型減速部３０〜出力軸１００〜ピニオン１０１〜リングギア２０２」に関する構成）は、上述の第１実施形態と共通する。

したがって以下では、主として、モータＭの動力軸３５から入力軸部２０（特に駆動シャフト８１）に動力を伝達する機構について説明する。

図５は、第２実施形態に係る遊星歯車型減速部１５０の側面図である。遊星歯車型減速部１５０は、動力軸３５に固定される動力ギア１５１と、当該動力ギア１５１と噛み合う複数（本実施形態では３個）の従動ギア１５２と、これらの従動ギア１５２の各々と噛み合う内歯を有するアウターギア１５３と、これらの従動ギア１５２の各々を回転自在に支持し且つ駆動シャフト８１に連結される駆動キャリア１５４とを含む。なお図５において動力ギア１５１と各従動ギア１５２との噛み合い部は符号「１５５」で示され、各従動ギア１５２とアウターギア１５３との噛み合い部は符号「１５６」で示されている。

動力ギア１５１は、遊星歯車型減速部１５０の太陽歯車を構成し、モータＭの動力軸３５から伝達される回転動力によって、中心軸Ｌ１を中心に回転される。動力軸３５と動力ギア１５１との固定構造は特に限定されず、例えば凸部と凹部とを組み合わせた歯車固定構造、スプライン固定構造或いはその他の固定構造によって実現されうる。なお本例では動力軸３５と動力ギア１５１とを別体として設けているが、動力軸３５と動力ギア１５１とを一体的に設けてもよい。この場合、モータＭの本体からケース１０（サブケース部１１ｂ）内に延在する動力軸３５の先端部分に各従動ギア１５２と噛み合う歯車を形成することで、動力軸３５を動力ギア１５１として機能させることができる。また動力軸３５と動力ギア１５１との間に更なる連結部材を設けて、当該連結部材を介して動力軸３５と動力ギア１５１とを固定してもよい。

複数の従動ギア１５２は、遊星歯車型減速部１５０の遊星歯車を構成し、中心軸Ｌ１を中心にして動力軸３５及び動力ギア１５１の周囲に配置され、動力ギア１５１に形成される歯車と噛み合う（「動力ギア及び従動ギアの噛み合い部１５５」参照）。これらの従動ギア１５２は、周方向に関する相互間の角度が均等となるように配置されている。

アウターギア１５３はリング状の歯車部材として設けられ、各従動ギア１５２と噛み合う歯車が内周に形成されており（「従動ギア及びアウターギアの噛み合い部１５６」参照）、ケース１０のサブケース部１１ｂ（図２参照）に固定されている。したがって、アウターギア１５３及び動力ギア１５１の各々と噛み合う上述の複数の従動ギア１５２は、動力ギア１５１の回転に伴って、自転しつつ中心軸Ｌ１（動力軸３５及び動力ギア１５１）の周りを公転する。

駆動キャリア１５４は、上述の複数の従動ギア１５２とともに公転を行う遊星枠として形成され、複数の従動ギア１５２の公転に伴って、自らとともに駆動シャフト８１（入力軸部２０）を中心軸Ｌ１周りに自転させる。駆動キャリア１５４と駆動シャフト８１との固定方法は特に限定されず、従動ギア１５２の公転運動が駆動シャフト８１の自転運動に変換されるように駆動キャリア１５４と駆動シャフト８１とが固定されていればよい。なお本例では、駆動キャリア１５４と駆動シャフト８１（入力軸部２０）とを別体として設けているが、駆動キャリア１５４と駆動シャフト８１とを一体的に設けてもよい。

本実施形態のように偏心揺動型減速部３０以外の減速部（本実施形態では遊星歯車型減速部１５０）が設けられる風車駆動装置１Ａにおいても、上述の第１実施形態に係る「偏心揺動型減速部３０のみが設けられる風車駆動装置１Ａ」と同様に、入力ギア歯部８５とスパーギア歯部８６とを同じ形状とすることで（図４参照）、部品種類を少なくして生産工具の種類及び数を低減し、生産管理の工数を減じて手間を軽減することができる。

本発明は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１Ａ 風車駆動装置
１ 減速機
１０ ケース
１１ａ メインケース部
１１ｂ サブケース部
１１ｃ 環状壁部
１２ 内歯
１３ ピン溝
１４ 第１軸受収容溝
１５ 第１軸受
１６ 第２軸受収容溝
１７ 第２軸受
２０ 入力軸部
３０ 偏心揺動型減速部
３５ 動力軸
４０ 外歯歯車
４１ 外歯
５０ クランク軸
５１ シャフト本体
５３ スパーギア
６０ 揺動キャリア
６０ａ 第１半体
６０ｂ 第２半体
６１ 第１保持部
６２ 第２保持部
６３ 支柱
６４ 結合筒部
６４ａ 第１筒半部
６４ｂ 第２筒半部
６５ キャリア側スプライン部
７１ 第１端部用貫通孔
７２ 第２端部用貫通孔
７３ 第１クランク軸用軸受
７４ 第２クランク軸用軸受
８１ 駆動シャフト
８２ 入力ギア
８５ 入力ギア歯部
８６ スパーギア歯部
８８ 駆動シャフト係合部
８９ 入力ギア係合部
９０ クランク軸係合部
９１ スパーギア係合部
１００ 出力軸
１０１ ピニオン
１０２ 出力軸側スプライン部
１１１ 入力側部分
１１２ 出力側部分
１１２ａ ボルト穴
１５０ 遊星歯車型減速部
１５１ 動力ギア
１５２ 従動ギア
１５３ アウターギア
１５４ 駆動キャリア
１５５ 動力ギア及び従動ギアの噛み合い部
１５６ 従動ギア及びアウターギアの噛み合い部
２００ 風車
２０１ タワー
２０２ リングギア
２０３ ブレード
２０４ ナセル
２０５ 回転架台
２０６ ハブ
Ｍ モータ

Claims (6)

1. 風車の可動部を回転駆動させるための風車駆動装置であって、
   動力軸を有するモータと、
   前記風車に設けられる回転駆動ギアと噛み合うピニオンと、
   前記動力軸及び前記ピニオンの各々に連結され、前記動力軸から前記ピニオンに動力を伝達する減速機と、を備え、
   前記減速機は、前記動力軸からの動力伝達により回転される入力ギアと、当該入力ギアと噛み合う複数のスパーギアと、当該複数のスパーギアの各々に固定される複数のクランク軸を有する偏心揺動型減速部と、を含み、
   前記入力ギアが有する歯部と前記複数のスパーギアの各々が有する歯部とは同じ形状を有することを特徴とする風車駆動装置。
2. 前記入力ギアと前記複数のスパーギアとは同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の風車駆動装置。
3. 前記減速機は、前記動力軸と駆動シャフトとの間に設けられる遊星歯車型減速部であって、前記動力軸からの動力を前記駆動シャフトに伝達する遊星歯車型減速部を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の風車駆動装置。
4. 前記偏心揺動型減速部は、
   内周側に内歯を有するケースと、
   前記内歯と噛み合う外歯を有し、前記複数のスパーギアの回転に応じて前記複数のクランク軸により揺動される揺動ギアと、
   前記揺動ギアの揺動に応じて回転する揺動キャリアと、
   前記揺動キャリア及び前記ピニオンの各々に連結される出力軸と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の風車駆動装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の複数の風車駆動装置と、
   前記複数の風車駆動装置の各々の前記ピニオンと噛み合う回転駆動ギアと、を備え、
   前記複数の風車駆動装置の前記モータが相互に同期して前記動力軸を回転させて、前記可動部は回転駆動されることを特徴とする風車駆動システム。
6. モータの動力軸に連結される減速機であって、
   前記動力軸により回転される入力ギアと、
   前記入力ギアと噛み合う複数のスパーギアと、
   前記複数のスパーギアの各々に固定される複数のクランク軸を有する偏心揺動型減速部と、を備え、
   前記入力ギアが有する歯部と、前記複数のスパーギアの各々が有する歯部とは同じ形状を有することを特徴とする減速機。

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