JP2018507374A - ローターロックと対応するレセプタクルとを備えるヨーブレーキ機構を有するタービン - Google Patents

Abstract

流体タービンのナセルなどのヨー構造を、参照軸又はヨー軸の周りでの所望の配向又は方位の向きに維持するためのヨーブレーキ機構。ヨーブレーキ機構は、一つ以上のローターロックと、ローターロックと協働する一つ以上のレセプタクルとを使用して、ロック機能を実現する。ローターロックの一つが作動可能であることで、ローターロックの一部がヨー構造をロックするレセプタクルの一つと係合する。ヨー軸の周りに周囲３６０度にわたって、可変精度により、任意の方位の向きをヨー構造が実現できるように、ローターロックの数とレセプタクルの数とを選択することができる。低質量、低高度、低コストの解決策における極端なモーメントと強制負荷を受けながら、ヨーブレーキ機構はヨー構造が複数の向きを維持できるようにしている。【選択図】図１

Description

本技術開示は、ヨー構造と、ヨー構造を所望の方位の向きに維持するヨーブレーキ機構に関する。

ある流体タービンを含むヨー構造は、その配置にわたる様々な方位の向きを達成できる能力が求められる。例えば潮流タービン、水力タービン、又は風力タービンなど、特定の流体タービンの場合、流体の流れる向きは頻繁に変化し、流体タービンが動力を効率的に利用して、動力生成を最大にするために、タービンのローターの方位を、流体の流れに対して適正な方向に合わせる必要がある。

ヨーブレーキ機構として現在使用されている既存の解決策には、ディスクブレーキとモーターブレーキとが含まれる。ヨーブレーキ機構としてのディスクブレーキの利用は、自動車のディスクブレーキシステムと同じ原理によるものであるが、その規模ははるかに大きい。ディスクブレーキの利用によって、高トルクに適応するため、多数のディスクブレーキが必要となる。このため、重く、嵩高で、コストがかかるブレーキ機構につながる結果となる。

モーターブレーキは、ヨードライブパワートレインシステム内に、低トルクブレーキが使用される。ブレーキの低トルクは、高ギア比のギアボックスを利用することで増大され、ピニオンでの旋回軸受インターフェースに対する大トルクが生成される。複数のパワートレインの使用によって、旋回軸受において利用可能なブレーキトルクがさらに増大する。

更にメンテナンス時に、ローターハブと、風力タービンのナセルインターフェースとの間で単一のローターロック機構を使用して、ハブをロックアウトする（すなわち、ナセルに対するローターハブの回転を防止する）ことが知られている。

参照軸に対して所望の配向又は方位の向きにあるヨー構造を維持するヨーブレーキ機構について説明する。一実施形態では、ヨーブレーキ機構により、ヨー構造は、低質量、低高度、低コストの解決策による極度のモーメントと強制負荷を受けながら複数の向きを実現し、その後これらを維持することができる。

ここで使用される「ヨー構造」とは、参照軸に対する構造の配向を選択的に変更可能で、参照軸に対して特定の配向でヨー構造を保持又はロック可能な、任意の構造を意味する。

一つの非限定的例では、ヨー構造は、垂直軸又はほぼ垂直軸であり得るヨー軸の周りに回転可能な構造であって、ヨー軸の周りで特定の配向にロックされる構造にできる。

本開示の範囲内で包含することを意図したヨー構造の例は、潮流タービン、水力タービン又は風力タービンのナセルを含むが、これらに制限されることはない。ナセルは、これが回転可能に支持されている塔に対して、ヨー軸の周りに回転可能である。ナセルは、ローターの回転により電気エネルギーを生成し及び／又は機械エネルギーを生み出す目的で、ローターを回転可能に支持する。このローターは、これを通過して流れる水や空気などの流体によりドライブされる。ヨー軸の周りで所望の配向又は方位の向きに、選択的にナセルを回転させるように使用される、ヨードライブ機構を有する。更に、ナセルを所望の配向にロックするように、選択的に作動可能なヨーブレーキ機構が備えられている。上記一実施形態では、ヨーブレーキ機構は、複数の方位の向きを実現し、その後、これらを維持する手段を提供する。

一実施形態では、ヨーブレーキ機構は、ロック機能を実現するように互いに協働する、少なくとも一つのローターロックと、少なくとも一つのレセプタクルを有する。ここに記載の別の実施形態では、ヨーブレーキ機構は、ロック機能を実現するように互いに協働できる、複数のローターロックと、複数のレセプタクルとを有する。複数のローターロックとレセプタクルの使用時に、ローターロックの一つは、係合状態となるよう作動可能であり、その一部が一個のレセプタクルと係合し、ヨー構造をロックする。一実施形態では、単一のローターロックは、ヨー構造の全トルクを打ち消すことができる。他の実施形態では、一つ以上のローターロックが、レセプタクルに同時に係合可能である。一つの非限定的例では、ヨー構造が、周囲３６０度にわたって、精度約±１．０未満の回転で任意の方位の向きを実現できるように、ローターロックの数とレセプタクルの数を選択することができる。別の非限定的実施例では、８個のローターロックと２５個のレセプタクルが使用できる。

一実施例では、回転不能構造に、回転可能に取付けられ、回転不能構造のヨー軸の周りに回転可能な、ヨー構造のヨーブレーキ機構は、係合状態と非係合状態との間で作動可能であり、少なくとも一つのローターロックを有することができる。ロック板は、ヨー軸の周りでの所望の配向でヨー構造を固定するための少なくとも一つのローターロックと協働可能である。少なくとも一つのローターロックが作動されて係合状態になると、ロック板は、少なくとも一つのローターロックの一部を受け入れ可能な少なくとも一つのレセプタクルを有することができる。ロック板及び少なくとも一つのローターロックは、互いに位置決めされ、それによって、少なくとも一つのローターロックが作動されて係合状態になると、少なくとも一つのローターロックの一部が、ロック板の少なくとも一つのレセプタクルの内部に配置され、ヨー軸の周りでのヨー構造の回転が防止され、また、少なくとも一つのローターロックが作動されて非係合状態になると、少なくとも一つのローターロックの一部が、ロック板の少なくとも一つのレセプタクルから除去され、ヨー軸の周りでのヨー構造の回転が可能になる。

別の実施例では、ここに記載する流体タービンは、ヨー軸を有する塔と、塔に回転可能に取付けられ、ヨー軸の周りでの配向を変えるためにヨー軸の周りに回転可能である、ナセルと、ヨー軸の周りでナセルを回転させるためのヨードライブ機構と、回転軸の周りに回転するように、ナセルに回転可能に取付けられたローターと、ヨー軸の周りでナセルの配向を固定するためのヨーブレーキ機構とを有することができる。ヨーブレーキ機構は、係合状態と非係合状態との間で作動可能な、ナセル又は塔のいずれかに取付けられる、少なくとも一つのローターロックを有することができる。ヨー軸の周りを所望の配向でナセルを固定するように、少なくとも一つのローターロックと協働するロック板が設けられ、ロック板は塔又はナセルのいずれかに取付けられる。少なくとも一つのローターロックが作動されて係合状態になると、ロック板は、少なくとも一つのローターロックの一部を受け入れることが可能な、少なくとも一つのレセプタクルを有する。更に、ロック板及び少なくとも一つのローターロックは、互いに位置決めされ、それによって少なくとも一つのローターロックが作動されて係合状態になると、ロック板の少なくとも一つのレセプタクル内に、少なくとも一つのローターロックの一部が配置されて、ヨー軸の周りでのナセルの回転が防止され、また、少なくとも一つのローターロックが作動されて非係合状態になると、ロック板の少なくとも一つのレセプタクルから、少なくとも一つのローターロックの一部が除去され、ヨー軸の周りでのナセルの回転が可能になる。

図１は、ここで説明するヨーブレーキ機構を用いたタービンの部分斜視側面図であり、ヨーブレーキ機構の概念を例示する目的で、タービンの一部が除去されているか、透明になっている。 図２は、図１に示すタービンのナセルと塔との間の領域内にヨーブレーキ機構が備えられた、ヨードライブ機構の上部斜視図である。 図３は、図２と同様の図であり、ヨードライブ機構とヨーブレーキ機構の構成要素をより良好に示すため、ヨードライブ機構の回転板が除去されている。 図４は、図２の線４−４についての断面図である。 図５は、ヨードライブ機構とヨーブレーキ機構の別の実施形態の上部斜視図である。 図６は、図５の線６−６についての断面図である。 図７は、ローターロックを作動させるためのヨーブレーキ機構の油圧システムを示す。

参照軸の周りでの所望の配向又は方位の向きにヨー構造を維持するための、ヨー保持ブレーキとも呼ぶことができる、ヨーブレーキ機構について説明する。ヨー構造は、参照軸に対して、その配向が選択的に変更可能で、参照軸に対して、ヨー構造を特定の配向で保持又はロックするよう望まれる、任意の構造であり得る。

便宜上、ヨー構造は、以下のように流体ドライブタービン、特に流体ドライブタービンのナセルについて説明され、ここでは例示されている。この流体ドライブタービンは、潮流タービン、水力タービン又は風力タービンなどを含むことができるが、これらに制限されることはない。便宜上、ナセルは、垂直又はほぼ垂直な軸として記載されているヨー軸の周りに回転可能である。ただし、ここに記載するヨーブレーキの概念を、垂直でない又はほぼ垂直ではないヨー軸の周りに回転可能な、その他のヨー構造に適用することができる。

図１を参照して、流体ドライブタービン１０の一部を説明する。タービン１０は、ヨー軸Ａ−Ａの周りで、塔１４に対して回転するように、後述するヨードライブ機構３０を介して、塔１４の上部端に回転可能に取付けられるナセル１２を有する。図１において、ナセル１２はハウジングとも呼ばれてもよく、ナセル１２はその内部の構成要素を見ることができるように、透明なものとして示されている。実際のタービン１０では、ナセル１２は透明ではない。塔１４が回転しないように、塔１４を任意の要領で固定して取付ける。例えば、風力タービンの場合、塔１４を、直接又は間接的に地中又は地面に取付けることができ、水力又は潮流タービンの場合、塔１４を、直接又は間接的に海底又は海以外の水底に取付けることができる。

一実施形態では、ヨー軸Ａ−Ａを、略垂直に延長させることができる。別の実施形態では、ヨー軸Ａ−Ａは、垂直に対してある角度で傾斜させることができる。ヨー軸Ａ−Ａは、垂直に対して任意の角度で傾斜させることができる。例えば、一つの非限定的な実施形態では、ヨー軸は、垂直から±４度に傾斜させることができる。

ナセル１２は、前端としての第１の端１６と、後端としての第２の端１８とを有する。ローター２０は、回転軸Ｂ−Ｂの周りに回転するように、第１の端１６に、回転可能に取付けられている。一実施形態では、回転軸Ｂ−Ｂは、ほぼ水平に延長可能である。他の実施形態では、回転軸Ｂ−Ｂは、水平に対してある角度で傾斜可能である。

図示の実施例では、ローター２０は、ローター２０から一般に半径方向に延設されるブレードマウント２２に、取外し可能に取付けられる複数のブレード（図示せず）を有する。図示の例では、三つのブレードマウント２２と、それゆえ三つのブレードが存在する。ただし、用いることができるブレードマウントの数とブレードの数は、上記よりも多いか少ない。ブレードマウント２２及び、これに取付けられるブレードは、固定ピッチであり得るし、又は、ブレードマウント２２と、これに固定されるブレードは、ブレードマウント２２とブレードの軸Ｃ−Ｃの周りに回転することで、ピッチ変動が可能になるように取り付けることができる。可変ピッチブレードの場合、ローター２０内にピッチ変更機構（詳細には図示せず）を設けることができる。当業者が十分に理解するように、ローター２０は、図１の矢印Ｆに示す、水や空気などの流体がブレードを通過して流れる結果として、回転軸Ｂ−Ｂの周りに回転するよう設計されている。

図１を参照して、ギアボックス２４及び発電機２６が、第２の端１８に取付けられている。ナセル１２を通って延設されたシャフト２８は、ローター２０をギアボックス２４に接続することで、ローター２０の回転がギアボックス２４に伝達し、次に発電機２６の発電を引き起こす結果となる。ローター２０、ギアボックス２４、発電機２６の詳細な構造と動作については、当業者に周知であるため、ここではさらに説明することはしない。

ナセル１２と塔１４の間には、塔１４に対してヨー軸Ａ−Ａの周りでナセル１２を回転させるよう構成されているヨードライブ機構３０が備えられている。方向を変更可能な流体の流れＦに対して最適な向きにローター２０を配向させるために、ヨードライブ機構３０は、軸Ａ−Ａの周りでナセル１２と、これに取付けられるローター２０の方位の向き又は配向を変える。ヨードライブ機構３０は、ヨー軸Ａ−Ａの周りでナセル１２を回転させるのに適した任意の構造を有することができる。ヨードライブ機構の特定の構造及び動作は、当業界で周知である。

図２から図４を参照して、ヨードライブ機構３０を詳細に示す。ここに記載のヨードライブ機構３０は一例であり、他のヨードライブ機構の構造も使用可能である。図２から図４は、タービン１０のナセル１２と塔１４の間の領域を示す。この例では、ヨードライブ機構３０は、複数（例えば３台）のヨーパワートレイン３２を有し、そのそれぞれはドライブモーター３４と、対応するドライブモーター３４によってドライブされる連携ギアとを有する。パワートレイン３２は、ナセル１２の回転ドライブのため、任意の組み合わせで、又は個別に作動が可能である。

図３及び４から最もよく分かるように、各パワートレイン３２は、ピニオンギア３６をドライブする。ピニオンギア３６は、旋回軸受４０の内周に形成されたギア歯３８と係合する。旋回軸受４０は、塔１４（接続は図示せず）に固定されたベース板４４に取付けられた、静止又は固定された軸受内側レース４２を有する。本実施形態では、ギア歯３８が、軸受内側レース４２に一体的に形成され、ギア歯３８と軸受内側レース４２が、一体型構造又は単体構造を形成する。旋回軸受４０は、軸受内側レース４２の周りに回転が可能な、回転可能軸受外側レース４６も有する。

図２及び４を参照すると、回転可能板４８が、軸受外側レース４６の最上部に固定されている。回転可能板４８の下部にある構成要素を示すため、図３では、回転可能板４８が透明なものとして示されている。ヨーパワートレイン３２は、回転可能板４８の上側のドライブモーター３４と、回転可能板４８の反対側のピニオンギア３６と共に、回転可能板４８上に取付けられている。更に、回転可能板４８は、ナセル１２に固定される。

ヨードライブ機構３０は以下のように作動する。各ピニオンギア３６を回転させる目的で、一つ以上のモーター３４を作動させる。ピニオンギア３６は、固定された軸受内側レース４２の歯３８と係合するので、板４８及び軸受外側レース４６、これに接続されたナセル１２は、ヨー軸Ａ−Ａの周りに回転する。

いったんナセルが正しい方位の向きに回転されると、ヨーブレーキ機構５０を用いて、ナセル１２を所望の方位の向きに保持又はロックする。一実施形態では、ヨーブレーキ機構５０は、単一のローターロック５２と、単一のレセプタクル５４を有することができ、両方とも後述のように、互いに協働して、ロック機能を実現する。単一のローターロック５２と単一のレセプタクル５４は、ナセル１２を単一の方位の向きにロックすることができる。ただし、ローターロック５２とレセプタクル５４の相対的な位置を選択的に変更可能になるように、単一のローターロック５２とレセプタクル５４の一方又は両方を取付けることが可能であり、この場合、ローターロック５２とレセプタクル５４の相対的な位置に依存して、ナセル１２を他の方位の向きにロックすることができる。

以下にさらに詳細に記載する別の実施形態では、ヨーブレーキ機構５０は、複数のローターロック５２と、少なくとも一つのローターロック５２と協働する、複数のレセプタクル５４とを有し、ロック機能を実現する。ローターロック５２の一つは、レセプタクル５４の一つと係合可能であるように作動可能であり、ナセル１２を所望の方位の向きにロックする。ローターロック５２の一つは、ロックのため、レセプタクル５４の一つと係合可能であり、単一のローターロック５２は、ナセル１２の全トルクを打ち消すことができる。

一実施形態では、少なくとも二つのローターロック５２と、少なくとも二つのレセプタクル５４とが設けられている。別の実施形態では、レセプタクル５４の数は、ローターロック５２の数よりも多い。以下にさらに記載する一実施形態では、ローターロック５２の数とレセプタクル５４の数は、ヨー軸Ａ−Ａの周りに周囲３６０度にわたって、約±１．０未満の精度により、ナセル１２が任意の方位の向きを実現できるように選択可能である。例えば、一実施形態では、上記全範囲の方位の向きと精度を実現するために、８個のローターロック５２と、２５個のレセプタクル５４を設けることができる。

複数のローターロック５２及び複数のレセプタクル５４を有するヨーブレーキ機構５０について、図２から図４を参照して説明する。ローターロック５２は、その一部が一つのレセプタクル５４に配置されている係合（第１又は伸張）状態と、その一部が一つのレセプタクル５４に配置されていない非係合（第２又は退避）状態との間で作動可能である。図示の例では、ローターロック５２は、ヨー軸Ａ−Ａとほぼ平行な方向に作動可能な油圧作動ピストン５６を有するものとして示される。各ローターロック５２は、そのピストン５６が一つのレセプタクル５４に配置されている係合（第１又は伸張）状態と、ピストン５６が一つのレセプタクル５４に配置されていない非係合（第２又は退避）状態との間で作動可能である。図４を参照して、図４の左側のローターロック５２は、ピストン５６が一つのレセプタクル５４に配置された係合状態へと作動されているものとして示され、図４の右側のローターロック５２は、ピストン５６が一つのレセプタクル５４に配置されていない非係合状態へと作動されているものとして示される。ローターロック５２は、レセプタクル５４内に選択的に配置可能な、ピストン５６以外の構造を有することができる。

図２は、ローターロック５２ａ、５２ｂの二つのグループに分けられたものとして、ローターロック５２を示す。各グループは、複数のローターロック５２を有する。ローターロック５２は、板４８の上面に形成され、上方に突出している各立ち上がった領域６０ａ、６０ｂに取付けられている。ただしローターロック５２は任意の数のグループに分けることができ、各グループのローターロック５２の数は等しいか異なっている。更に、別の実施形態では、ローターロック５２は、図５及び６を参照して、後述と同様の単一のグループに配設することができる。

図３及び４に示すように、レセプタクル５４は、板４８の底面に対向する軸受内側レース４２の上面に形成されている。本実施形態では、レセプタクル５４と軸受内側レース４２は互いに一体的に形成され、一体型構造又は単体構造となっている。軸受内側レース４２は、レセプタクル５４がヨー軸の周りで所望の方位の向きにナセル１２を固定するためのローターロック５２と協働する、ロック板を形成している。特に、ローターロック５２が作動されて係合状態になると、レセプタクル５４は、一つのローターロック５２のピストン５６を受け入れることができ、それによって、ヨー軸の周りでのナセル１２の回転を防止することになり、また、ローターロック５２が作動されて非係合状態となると、ローターロック５２のピストン５６が、ロック板のレセプタクル５４から除去され、それによって、ヨー軸の周りでのナセル１２の回転が可能になる。一実施形態では、レセプタクル５４は、軸受内側レース４２を形成する二つ以上のリング又は板に設けることができるか、あるいは軸受内側レース４２から切り離される。

図３及び４から最もよく分かるように、レセプタクル５４は、軸受内側レース４２内に形成されるほぼ円形状の凹部を備え、軸受内側レース４２を貫通することはない。別の実施形態では、レセプタクル５４は、軸受内側レース４２を完全に貫通可能である。レセプタクル５４、及びこれに配置されるローターロック５２のピストン５６の端部は、レセプタクル５４に対するローターロック５２のピストン５６の出し入れが容易になるような形状とすることができる。例えば、ローターロック５２の各ピストン５６の端６２をテーパー形状にすることができる。更に、レセプタクル５４の内部は、例えば、レセプタクル５４の側壁をテーパー形状にすることで、又は各レセプタクル５４にテーパー形状のライナー６４を取付けることで、対応するテーパー形状を有することができる。図示の実施形態では、各レセプタクル５４は、ヨー軸Ａ−Ａとほぼ平行な軸を有し、ローターロック５２のピストン５６は、ヨー軸Ａ−Ａとほぼ平行な方向に作動可能である。ただし、別の実施形態では、レセプタクル５４とローターロック５２のピストン５６を、それらの軸がヨー軸Ａ−Ａと平行にならないように配設することができる。

上記のように、ローターロック５２の、選択された一つのピストン５６は、ナセル１２の方位の向きをロックするため、ピストンの端６２が一つのレセプタクル５４に配置される位置への作動が可能である。複数のローターロック５２と複数のレセプタクル５４とを備えることで、ナセル１２がロックできる角度の範囲は増大できる。例えば、８個のローターロック５２と、２５個のレセプタクル５４を有する図示の実施形態では、ナセル１２は、ヨー軸Ａ−Ａの周りに周囲３６０度にわたって、約±１．０度未満の精度により、様々な方位の向きを実現できる。以下の表は、図示の実施形態では、ナセル１２が実現可能な角度を示している。

以下の表において、図３ではローターロック５２にＡからＨまで符号をつけた。更に、図３のローターロックＡのピストンが、レセプタクル１と係合するものとして、残りのレセプタクルに、時計回りで２５までの連続的に番号が付けられている。

図５及び６は、ヨードライブ機構１００の別の実施形態を示す。図５及び６は、図１に示すナセルと塔と同様の、タービンのナセル（図示せず）と塔（図示せず）の間の領域を示す。ヨードライブ機構１００は、複数のヨーパワートレイン１０２、例えば３台のヨーパワートレイン１０２を有し、そのそれぞれはドライブモーター１０４と、各ドライブモーター１０４によってドライブされる連携ギアとを有する。

各パワートレイン１０２は、ピニオンギア１０６をドライブする。ピニオンギア１０６は、旋回軸受１１０の内周に形成されているギア歯１０８と係合する。旋回軸受１１０は、独立したロック板１１４に固定された、静止又は固定軸受内側レース１１２を有する。次に独立ベース板１１６に固定された上記ロック板１１４は、タービンの塔に固定される。旋回軸受１１０も、軸受内側レース１１２の周りに回転可能な回転可能軸受外側レース１１８を有する。

図６を参照すると、回転可能板１２０は、軸受外側レース１１８の最上部に固定されている。上記板１２０は、その下部の構成要素を示す目的で、図５においては透明になっている。ヨーパワートレイン１０２は、板１２０の上側のドライブモーター１０４と、板１２０の反対側のピニオンギア１０６と共に、板１２０に取付けられる。更に、この板１２０は、ナセルに固定される。

ヨードライブ機構１００は以下のように作動する。各ピニオンギア１０６を回転させる目的で、一つ以上のモーター１０４を作動させる。ピニオンギア１０６は、固定された軸受内側レース１１２の歯１０８と係合するので、板１２０及び軸受外側レース１１８、これに接続されたナセルは、ヨー軸Ａ−Ａの周りに回転する。

図５及び６を続けて参照すると、いったんナセルが正しい方位の向きに回転されると、ヨーブレーキ機構１３０は、ナセルを所望の方位の向きに保持又はロックするために用いられる。本実施形態では、ヨーブレーキ機構１３０は、複数のローターロック１３２と、これらローターロック１３２と協働する複数のレセプタクル１３４とを用いることで、ロック機能を実現する。ローターロック１３２とレセプタクル１３４は、上述したローターロック５２とレセプタクル５４と同様の構造及び操作を有し、それによって一つのローターロック１３２のピストンが作動可能となり、一つのレセプタクル１３４と係合し、所望の方位の向きにナセルをロックする。一つのローターロック１３２のピストンは、一つのレセプタクル１３４と係合可能でロック機能を実現することで、単一のローターロック１３２は、ナセルの全トルクを打ち消すことができる。

ただし、図５及び６に示された実施形態では、レセプタクル１３４は、軸受内側レース１１２から離間して締結されているロック板１１４に形成されている。更に、ローターロック１３２は、ローターロック５２を、上述の二つのグループ５２ａ、５２ｂに分ける代わりに、単一のグループ内に、順番に配設されているように示される。ただし、ローターロック１３２は、各グループ内で等しい数、又は異なる数のローターロックを含む、任意の数のグループに分けることが可能である。

ローターロック５２と同様、少なくとも二つのローターロック１３２と、少なくとも二つのレセプタクル１３４が設置されている。別の実施形態では、レセプタクル１３４の数は、ローターロック１３２の数より大きい。ローターロック１３２とレセプタクル１３４の数は、ヨー軸Ａ−Ａの周りに周囲３６０度にわたって、約±１．０度未満の精度により、ナセルが任意の方位の向きを実現できるように選択可能である。例えば一実施形態では、全範囲の方位の向き及び精度を実現するために、８個のローターロック１３２及び２５個のレセプタクル１３４を設けることができる。

図６は、一つのレセプタクル１３４内に、ローターロック１３２のピストンが配置されている係合状態へと、一つのローターロック１３２が作動されている状態を示す。レセプタクル１３４は、板１２０の底面に対向する、ロック板１１４の上面に形成されている。ローターロック１３２が作動して係合状態になると、一つのレセプタクル１３４は、一つのローターロック１３２のピストンを受け入れることができ、それによってヨー軸の周りでのナセルの回転が防止され、またローターロック１３２が作動して非係合状態になると、ロック板１１４のレセプタクル１３４からローターロック１３２のピストンが除去されて、それによってヨー軸の周りでのナセルの回転が可能になる。

図５及び６を参照すると、レセプタクル１３４は、ロックリング１１４内に形成されるほぼ円形状の凹部を備え、ロックリング１１４を貫通することない。別の実施形態では、レセプタクル１３４は、ロックリング１１４を完全に貫通可能である。レセプタクル１３４及び、これに配置されるローターロック１３２のピストンの端部は、レセプタクル１３４に対するローターロック１３２のピストンの出し入れが容易になるような形状とすることができる。例えば、上記のローターロック５２とレセプタクル５４と同様に、ローターロック１３２の各ピストンの端をテーパー形状にすることができる。更に、レセプタクル１３４の内部は、例えば、レセプタクルの側壁をテーパー形状にすることで、又は各レセプタクルにテーパー形状のライナーを取付けることで、対応するテーパー形状を有することができる。

ローターロック５２及びレセプタクル５４に対する上記記載と同様に、ローターロック１３２の選択された一つのピストンは、その端部がレセプタクル１３４の一つに配置されて、ナセルの方位の向きをロックする、係合状態に作動させることができる。複数のローターロック１３２及び複数のレセプタクル１３４を備えることで、ナセルをロックできる角度範囲は広がる。例えば、８個のローターロック１３２及び２５個のレセプタクル１３４を有する図示の実施形態では、ヨー軸Ａ−Ａの周りに周囲３６０度にわたって、約±１．０度未満の精度により、ナセルは様々な方位の向きを実現することができる。特に、上記の表に挙げた角度は、ナセルがヨーブレーキ機構１３０を使用することによって実現可能である。

図７とともに図２から図４に戻ると、ヨーブレーキ機構５０を制御するための油圧システム１５０の一例について説明する。同様の油圧システム又は異なるシステムを用いて、図５及び６のヨーブレーキ機構１３０を制御することができる。この例では、油圧システム１５０は、各ローターロック５２に対して一つずつソレノイドコントロールバルブ１５２を有するものと例示され、ソレノイドコントロールバルブ１５２はローターロック５２に取付けられるか、ピストン５６の制御のため、ローターロック５２に対する油圧流体の流出入を制御するのに適した他の位置に取付けることができる。一つ以上のポンプ１５４ａ、１５４ｂは、加圧された油圧流体を供給するためのフィルター１５６ａ、１５６ｂを介した容器１５６からの油圧流体をくみ上げ、アキュムレーター１５８は、ポンプ１５４ａ、１５４ｂからの油圧流体供給ラインに接続されている。図２が示すように、油圧システム１５０を、板４８とともに回転するように、板４８に取付けることができる。ポンプ１５４ａ、１５４ｂ、ソレノイドコントロールバルブ１５２及び他の電子機器のソレノイドに動力を供給する電気エネルギーは、スリップリング機構１６０を経由して供給される。

図２から図４及び図７に示す油圧システム１５０の構造は一例であり、その他種々の構造も可能である。更にいくつかの実施形態では、油圧作動の代わりに、ローターロック５２を空圧又は電気で作動させることもできる。

本明細書で開示された例は、説明目的のためであり限定的なものではないと多くの点で考慮されるべきものである。上記発明の範囲は、上記説明によってよりも、以下の特許請求の範囲によって示されている。特許請求の範囲の均等性の意味とその範囲内におけるすべての変更は、包含されることを意図している。

Claims (17)

1. 回転不能構造に回転可能に取付けられ、前記回転不能構造のヨー軸の周りに回転可能である、ヨー構造のヨーブレーキ機構であって、
   係合状態と非係合状態との間で作動可能な、少なくとも一つのローターロックと、
   前記ヨー構造を、前記ヨー軸の周りに所望の配向で固定するための、前記少なくとも一つのローターロックと協働するロック板とを備え、
   前記ロック板は、前記少なくとも一つのローターロックが作動されて前記係合状態になると、前記少なくとも一つのローターロックの一部を受け入れることが可能な少なくとも一つのレセプタクルを内部に有し、
   前記ロック板及び前記少なくとも一つのローターロックは、互いに位置決めされ、それによって前記少なくとも一つのローターロックが作動されて前記係合状態になると、前記少なくとも一つのローターロックの前記一部が、前記ロック板の前記少なくとも一つのレセプタクルの内部に配置され、前記ヨー軸の周りでの前記ヨー構造の回転が防止され、また前記少なくとも一つのローターロックが作動されて前記非係合状態になると、前記少なくとも一つのローターロックの前記一部が、前記ロック板の前記少なくとも一つのレセプタクルから除去され、前記ヨー軸の周りでの前記ヨー構造の回転が可能になることを特徴とする、ヨー構造のヨーブレーキ機構。
2. 請求項１のヨーブレーキ機構であって、複数の前記ローターロック及び複数の前記レセプタクルを備えることを特徴とする、ヨーブレーキ機構。
3. 請求項１のヨーブレーキ機構であって、前記少なくとも一つのローターロックは、前記ヨー構造か、前記回転不能構造のうち一方に取付けられ、前記ロック板は、前記ヨー構造か、前記回転不能構造の他方に取付けられることを特徴とする、ヨーブレーキ機構。
4. 請求項２のヨーブレーキ機構であって、前記ロック板は、前記ヨー軸にほぼ平行な中心軸を有し、前記レセプタクルは、前記ロック板の前記中心軸の周囲において、円周方向に間隔を置いた位置に形成されることを特徴とする、ヨーブレーキ機構。
5. 請求項４のヨーブレーキ機構であって、前記レセプタクルは、前記ロック板の全周に配置されることを特徴とする、ヨーブレーキ機構。
6. 請求項２のヨーブレーキ機構であって、前記レセプタクルの数は、前記ローターロックの数より大きいことを特徴とする、ヨーブレーキ機構。
7. 請求項４のヨーブレーキ機構であって、前記ロック板は、ギア歯が形成された内周を有し、旋回軸受の内側レースを形成していることを特徴とする、ヨーブレーキ機構。
8. 請求項２のヨーブレーキ機構であって、前記ローターロック及び前記レセプタクルは、前記ヨー構造が、０度から３６０度の範囲の複数の所定量のヨー角度を実現可能になることを特徴とする、ヨーブレーキ機構。
9. 流体タービンであって、
   ヨー軸を有する塔と、
   前記塔に回転可能に取付けられるナセルであって、前記ヨー軸の周りでの前記ナセルの配向を変更するように前記ヨー軸の周りに回転可能なナセルと、
   回転軸の周りに回転するように、前記ナセルに回転可能に取付けられたローターと、
   前記ナセルを前記ヨー軸の周りに回転させるように、前記ナセルに接続されたヨードライブ機構と、
   前記ヨー軸の周りに前記ナセルの前記配向を固定するためのヨーブレーキ機構とを備え、
   前記ヨーブレーキ機構は、
   係合状態と非係合状態との間で作動可能な、前記ナセル又は前記塔のいずれかに取付けられる、少なくとも一つのローターロックと、
   前記ヨー軸の周りでの所望の配向に前記ナセルを固定するように、前記少なくとも一つのローターロックと協働し、前記塔又は前記ナセルのいずれかに取付けられる、ロック板とを有し、
   前記ロック板は、前記少なくとも一つのローターロックが作動されて前記係合状態になると、前記少なくとも一つのローターロックの一部を受け入れることが可能な、少なくとも一つのレセプタクルを内部に有し；
   前記ロック板及び前記少なくとも一つのローターロックは、互いに位置決めされ、それによって前記少なくとも一つのローターロックが作動されて前記係合状態になると、前記少なくとも一つのローターロックの前記一部が、前記ロック板の前記少なくとも一つのレセプタクルの内部に配置され、前記ヨー軸の周りでの前記ナセルの回転が防止され、前記少なくとも一つのローターロックが作動されて前記非係合状態になると、前記少なくとも一つのローターロックの前記一部が、前記ロック板の前記少なくとも一つのレセプタクルから除去され、前記ヨー軸の周りでの前記ナセルの回転が可能になることを特徴とする、流体タービン。
10. 請求項９の流体タービンであって、複数の前記ローターロックと、複数の前記レセプタクルとを備えることを特徴とする、流体タービン。
11. 請求項１０の流体タービンであって、前記ロック板は、前記ヨー軸にほぼ平行な中心軸を有し、前記レセプタクルは、前記ロック板の前記中心軸の周囲において、円周方向に間隔を置いた位置に形成されることを特徴とする流体タービン。
12. 請求項１１の流体タービンであって、前記レセプタクルは、前記ロック板の全周に配置されていることを特徴とする流体タービン。
13. 請求項１０の流体タービンであって、二つよりも多い前記ローターロックと、二つよりも多い前記レセプタクルとを備えることを特徴とする流体タービン。
14. 請求項１０の流体タービンであって、前記レセプタクルの数は、前記ローターロックの数より大きいことを特徴とする流体タービン。
15. 請求項９の流体タービンであって、前記ロック板は、ギア歯が形成された内周を有し、旋回軸受の内側レースを形成していることを特徴とする流体タービン。
16. 請求項１０の流体タービンであって、前記ローターロック及び前記レセプタクルは、前記ナセルが、０度から３６０度の範囲の複数の所定量のヨー角度を実現可能になることを特徴とする流体タービン。
17. 請求項９の流体タービンであって、前記流体タービンは、潮流タービン、水力タービン、又は風力タービンを含むことを特徴とする流体タービン。

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