JP3025108B2 - Traction drive gearbox for wind turbine generator - Google Patents

Traction drive gearbox for wind turbine generator

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JP3025108B2
JP3025108B2 JP22142492A JP22142492A JP3025108B2 JP 3025108 B2 JP3025108 B2 JP 3025108B2 JP 22142492 A JP22142492 A JP 22142492A JP 22142492 A JP22142492 A JP 22142492A JP 3025108 B2 JP3025108 B2 JP 3025108B2
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traction drive
generator
wind turbine
slip ratio
turbine generator
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定 高橋
洋一 岩永
章弘 鈴木
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、風車発電機用トラクシ
ョンドライブ増速機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a traction drive gearbox for a wind turbine generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】特願平03−241367号に記載され
ている風車構造を図3に示す。図中1は翼であり風を受
けて回転する。この回転は軸受7で支持されたブレード
入力軸4を介してトラクションドライブ増速機2に伝達
され、出力軸5を経て発電機3に伝わり、電力を生み出
す。ここで、トラクションドライブ増速機2や発電機3
を格納しているのがナセル6であり、タワー8の最上部
に取付けてある。さて、トラクションドライブ増速機2
は、図4に示す様に、遊星ローラ方式の増速機を2つ直
結した2段増速型であり、ブレード入力軸4の回転NI
は、1段増速機側のリングローラ9を格納したリングロ
ーラ格納枠10に伝わり、同じく1段増速機側の遊星ロ
ーラ11を経て太陽軸12を回転さす。そして、この太
陽軸12の回転Ns は2段増速機側の入力回転となり、
発電機側にある出力軸5を所定の増速比で回転させる
が、この増速比は、各ローラの直径比で一義的に決ま
り、伝達できるトルクは、各ローラ寸法の他、リングロ
ーラ焼ばめによって得られる法線力とローラ間のトラク
ション係数により決まる。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a wind turbine structure described in Japanese Patent Application No. 03-24167. In the figure, reference numeral 1 denotes a wing, which rotates in response to wind. This rotation is transmitted to the traction drive gearbox 2 via the blade input shaft 4 supported by the bearing 7 and transmitted to the generator 3 via the output shaft 5 to generate electric power. Here, the traction drive gearbox 2 and the generator 3
Is stored in the nacelle 6, which is attached to the top of the tower 8. Now, traction drive gearbox 2
Is, as shown in FIG. 4, a two-stage acceleration type directly connected two-up gear of the planetary roller type, rotation N I blade input shaft 4
Is transmitted to the ring roller storage frame 10 in which the ring roller 9 of the one-stage gearbox is stored, and also rotates the sun shaft 12 via the planetary roller 11 of the one-stage gearbox. The rotation N s of the sun shaft 12 becomes the input rotation of the two-stage gearbox side,
The output shaft 5 on the generator side is rotated at a predetermined speed increase ratio. The speed increase ratio is uniquely determined by the diameter ratio of each roller. It is determined by the normal force obtained by the fit and the traction coefficient between the rollers.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】風車発電装置は、強風
によって設計値を上回るトルクが発生する場合があり、
過大トルクに対し機器の安定性確保が必要である。この
ような過大トルクに対し、従来のトラクションドライブ
増速機には、次の問題点がある。 (1) 設計伝達トルク以上の外力が作用すると各ロー
ラ間で大きなすべり(スリップ)を生じ、かじりや焼付
といった損傷が発生する。 (2) 発生頻度の少ない異常外力トルクをも伝達させ
ようとすると、増速装置が極めて、大型、大重量化し、
コスト的に成立しない。 (3) 低気圧接近に伴う強風が設計値をオーバした場
合、風速計によりこれを検出し、発電装置をストップす
る安全装置はあるものの、突風によって翼が急加速され
短時間に過大トルクが発生する事態に対しては、保護装
置がない。
In a wind turbine generator, a torque exceeding a design value may be generated due to a strong wind.
Equipment stability must be ensured against excessive torque. For such excessive torque, the conventional traction drive gearbox has the following problems. (1) When an external force greater than the design transmission torque acts, a large slip (slip) occurs between the rollers, causing damage such as galling and seizure. (2) If an attempt is made to transmit an abnormal external force torque that occurs infrequently, the speed increasing device becomes extremely large and heavy.
Not cost effective. (3) When a strong wind due to approaching a low pressure exceeds the design value, an anemometer detects this and there is a safety device to stop the power generator, but gusts accelerate the blades rapidly and generate excessive torque in a short time There is no protection device for the situation.

【0004】本発明は、上記の問題点を解決し、過大ト
ルクに対する安全性を確保することのできるコンパクト
な風車発電機用トラクションドライブ増速機を提供する
ことを目的とするものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a compact traction drive intensifier for a wind turbine generator capable of ensuring safety against excessive torque.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】トラクションドライブ増
速機に過大負荷トルクが作用すると、各ローラ間でスリ
ップが増加することに着目し、翼側の入力軸回転数NI
と発電機側の出力軸回転数Noの2点同時計測から得ら
れるスリップ率により、トラクションドライブ増速機が
過大すべり状態に移行しつつあれば、強風時と同様発電
機をストップさせて、コンパクトサイズのままでトラク
ションドライブ増速機の安全性を確保する。
In view of the fact that an excessive load torque acts on the traction drive gearbox, the slip between the rollers increases, and the input shaft rotation speed N I on the blade side is taken into consideration.
If the traction drive gearbox is shifting to an excessive slip state due to the slip rate obtained from the simultaneous measurement of the two points of the output shaft rotation speed No and the generator side, the generator is stopped as in the case of strong wind, and the compact Ensuring the safety of the traction drive gearbox with the same size.

【0006】なお、過大すべりに対する発電機ストップ
の判定は、まず第1設定値をオーバしかつスリップ率が
時間経過と共に増大する場合と、時間経過に拘らず第2
設定値をオーバした場合とする。
It is to be noted that the generator stop for the excessive slip is determined first when the first set value is exceeded and the slip ratio increases with the passage of time.
Assume that the set value is exceeded.

【0007】[0007]

【作用】トラクションドライブ増速機は、歯車方式に比
べ騒音が少なくかつ製作コストが低い。しかし、発電に
有効に寄与しない過大負荷トルクが作用すると、トラク
ションドライブを構成する各ローラ間で大きなスリップ
を生じそのままでは、過大スリップ発生部分でかじりや
焼付といったトラブルに陥る。
The traction drive gearbox has less noise and lower manufacturing cost than the gear system. However, when an excessive load torque that does not effectively contribute to power generation acts, a large slip occurs between the rollers constituting the traction drive, and if it is left as it is, a trouble such as galling or seizure occurs in a portion where the excessive slip occurs.

【0008】これに対し、前記(課題を解決するための
手段)によると、入力軸回転数NIと出力軸回転数No
の2点同時計測によって、スリップ率の大きさを常に監
視し(スリップが発生している部分の特定は行わな
い)、重大損傷に陥いる恐れのあるスリップ状態に達す
る前に、発電機負荷を絶ち、トラブルの未然防止を図る
ことができる。
[0008] In contrast, according to the (Means for Solving the Problems), the input shaft rotational speed N I and the output shaft speed No
The simultaneous measurement of the two points constantly monitors the magnitude of the slip rate (does not identify the part where the slip occurs), and reduces the generator load before reaching the slip state that may cause serious damage. It is possible to prevent trouble beforehand.

【0009】又、発電に寄与しない過大トルクをトラク
ションドライブ増速機の設計条件とする必要がなく、軽
量、コンパクト、低コスト、低騒音の風車用増速機を提
供できる。
Further, it is not necessary to use excessive torque that does not contribute to power generation as a design condition of the traction drive gearbox, and a lightweight, compact, low-cost, low-noise windmill gearbox can be provided.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の実施例を図1,図2について説明す
る。図において、2はトラクションドライブ増速機、3
は発電機、4は入力軸、5は出力軸、13は1段目増速
機、14は2段目増速機、15は入力軸回転数検出器、
16は出力軸回転数検出器、17は回転比計、18は演
算器、19は微分器、20は比較・判定器である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, 2 is a traction drive gearbox, 3
Is a generator, 4 is an input shaft, 5 is an output shaft, 13 is a first stage gearbox, 14 is a second stage gearbox, 15 is an input shaft speed detector,
Reference numeral 16 denotes an output shaft rotation number detector, 17 denotes a rotation ratio meter, 18 denotes a calculator, 19 denotes a differentiator, and 20 denotes a comparator / determiner.

【0011】翼側の入力軸4の回転数NI を回転数検出
器15で計測し、発電機側の出力軸5の回転数No を回
転数検出器16で計測する。そして、これらの信号は、
回転比計17を経て、演算器18に入り、スリップ率を
計算し、次に、微分器19で、スリップ率の時間微粉値
を計算する。求まった値は、比較・判定器20により比
較、判定され、予め設定した敷居値をオーバしている
と、発電機負荷を零とする信号を発する。ここでスリッ
プ率Sは、 S=(1−No /NI ・1/i)×100 (1) で表わされる。ただし、i=増速比 なお、予め設定する第1敷居値(第1設定値)は、図2
に示す様にトラクション係数が最高値となるスリップ率
1 とする。また、第2敷居値(第2設定値)は、トラ
クションドライブ増速機の設計に用いたトラクション係
数fTDが得られる高すべり側のスリップ率S2 とする。
[0011] The rotational speed N I of the input shaft 4 of the blade side is measured by the rotation speed detector 15 measures the rotational speed No of the output shaft 5 of the generator side in the rotational speed detector 16. And these signals are
After entering the arithmetic unit 18 through the rotation ratio meter 17, the slip ratio is calculated, and then the time fine value of the slip ratio is calculated by the differentiator 19. The determined values are compared and determined by the comparator / determiner 20, and when the threshold value is exceeded, a signal for setting the generator load to zero is issued. Here, the slip ratio S is represented by S = (1−No / N I · 1 / i) × 100 (1) However, the first threshold value (first set value) set in advance is i = the speed increase ratio.
Traction coefficient as shown in is the slip ratio S 1 as the maximum value. The second threshold value (second set value), the traction coefficient f TD is the slip ratio S 2 of the high-slip side obtained using the design of the traction drive speed increaser.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明による風車発電機用トラクション
ドライブ増速機は、翼と発電機の間にトラクションドラ
イブ増速機を設けた風車発電装置において、前記トラク
ションドライブ増速機の入力軸及び出力軸のそれぞれに
設けた回転数検出器と、前記両検出器が検出した回転数
により両軸間のスリップ率とスリップ率の変化とを求め
る演算装置とを具え、スリップ率が第1設定値を超過し
且つスリップ率が時間経過と共に増大する場合、及びス
リップ率が第2設定値を超過した場合に、発電機の負荷
を零とするように構成したことにより、次の効果を有す
る。
According to the present invention, there is provided a traction drive gearbox for a wind turbine generator, wherein the traction drive gearbox is provided between a blade and a generator. A rotational speed detector provided for each of the shafts, and an arithmetic unit for calculating a slip ratio between the two shafts and a change in the slip ratio based on the rotational speeds detected by the two detectors, wherein the slip ratio is a first set value. The following effects are obtained by configuring the generator to have a load of zero when it exceeds the slip rate and increases with time and when the slip rate exceeds the second set value.

【0013】発電に寄与しない過大トルクをトラクショ
ンドライブ増速機の設計条件とする必要がなくなり、軽
量、コンパクト、低コスト、低騒音の風車用増速機を実
現できる。従って、これまで騒音問題で立地できなかっ
た良質の風力エネルギー発生地域への風車発電装置の設
置が可能になる。又、過大トルクが作用しなくなるた
め、機器の信頼性、耐久性が向上する。
There is no need to use excessive torque that does not contribute to power generation as a design condition of the traction drive gearbox, and a lightweight, compact, low-cost, low-noise windmill gearbox can be realized. Therefore, it is possible to install a wind turbine generator in a high-quality wind energy generation area that could not be located due to noise problems. Further, since excessive torque does not act, the reliability and durability of the device are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例におけるスリップ率監視のブロ
ック線図である。
FIG. 1 is a block diagram for monitoring a slip ratio according to an embodiment of the present invention.

【図2】スリップ率とトラクション係数の関係を示す線
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a slip ratio and a traction coefficient.

【図3】一般的な風車発電装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a general wind turbine generator.

【図4】従来の風車発電用遊星ローラ方式トラクション
ドライブ増速機の縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a conventional planetary roller traction drive speed increasing device for wind turbine power generation.

【図5】図4のA−A断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 トラクションドライブ増速機 4 入力軸 5 出力軸 15 入力軸回転数検出器 16 出力軸回転数検出器 17 回転比計 18 演算器 19 微分器 20 比較・判定器 2 Traction Drive Gearbox 4 Input Shaft 5 Output Shaft 15 Input Shaft Revolution Detector 16 Output Shaft Revolution Detector 17 Rotation Ratio Meter 18 Computing Unit 19 Differentiator 20 Comparing / Determining Unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−199955(JP,A) 特開 平2−157483(JP,A) 特開 平5−79450(JP,A) 特開 昭57−208849(JP,A) 特開 昭61−112780(JP,A) 実開 昭63−25864(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 9/00 F16H 61/00 F16H 13/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-199955 (JP, A) JP-A-2-157483 (JP, A) JP-A-5-79450 (JP, A) JP-A 57-1999 208849 (JP, A) JP-A-61-112780 (JP, A) JP-A-63-25864 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02P 9/00 F16H 61 / 00 F16H 13/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 翼と発電機の間にトラクションドライブ
増速機を設けた風車発電装置において、前記トラクショ
ンドライブ増速機の入力軸及び出力軸のそれぞれに設け
た回転数検出器と、前記両検出器が検出した回転数によ
り両軸間のスリップ率とスリップ率の変化とを求める演
算装置とを具え、スリップ率が第1設定値を超過し且つ
スリップ率が時間経過と共に増大する場合、及びスリッ
プ率が第2設定値を超過した場合に、発電機の負荷を零
とするように構成したことを特徴とする風車発電機用ト
ラクションドライブ増速機。
1. A wind turbine generator provided with a traction drive speed increasing device between a blade and a generator, wherein a rotation speed detector provided on each of an input shaft and an output shaft of the traction drive speed increasing device; An arithmetic unit for determining a slip ratio between both axes and a change in the slip ratio based on the number of revolutions detected by the detector, wherein the slip ratio exceeds a first set value and the slip ratio increases over time; and A traction drive intensifier for a wind turbine generator, wherein the load on the generator is reduced to zero when the slip ratio exceeds a second set value.
JP22142492A 1992-08-20 1992-08-20 Traction drive gearbox for wind turbine generator Expired - Lifetime JP3025108B2 (en)

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