JP4125149B2 - Wind power generator - Google Patents

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JP4125149B2 JP2003027286A JP2003027286A JP4125149B2 JP 4125149 B2 JP4125149 B2 JP 4125149B2 JP 2003027286 A JP2003027286 A JP 2003027286A JP 2003027286 A JP2003027286 A JP 2003027286A JP 4125149 B2 JP4125149 B2 JP 4125149B2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風車からの回転エネルギを発電モータによって電気エネルギに変換する風力発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
風車から得られる回転エネルギを遊星歯車機構を用いて増速して発電機に入力し、電気エネルギを得るように構成された風力発電装置は、従来から種々提案されている。
【0003】
一般的に、風力発電装置は、風車と、該風車の回転動力を取り出す入力軸と、該入力軸を介して回転動力を受ける増速装置と、該増速装置によって増速された回転動力を出力する出力軸と、該出力軸に作動的に連結された発電モータと、前記増速装置及び発電モータを収容するナセルとを備えている。
【0004】
ところで、前記風力発電装置は、作動中における増速装置の振動がナセルに伝播することを防止する為、該増速装置を防振支持する防振支持機構を備えている(例えば、特許文献1及び2)。
【0005】
しかしながら、従来の風力発電装置は下記不都合を有している。
即ち、特許文献1に記載の風力発電装置は、発電モータが増速装置とは分離された状態でナセルに支持されている。
斯かる構成においては、発電モータ用の防振支持機構が別途必要となると共に、増速装置から発電モータへ回転動力を伝達する出力軸に撓み吸収機構を備える必要がある。
【0006】
又、特許文献2に記載の風力発電装置は、発電モータが増速装置を囲繞するように構成されている為、これらを収容するナセルの大型化を招くという問題がある。
【0007】
【特許文献1】
特開平10−331758号公報
【特許文献2】
特開2001−304094号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであり、大型化を招くことなく、増速装置及び発電モータの振動に起因する問題点を有効に解決し得る風力発電装置の提供を、一の目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記一の目的を達成するために、風のエネルギを回転動力に変換する風車と、前記風車に作動的に連結された増速装置と、前記増速装置によって増速された回転動力を電気エネルギに変換する発電モータと、前記増速装置及び前記発電装置を収容するナセルと、前記風車からの回転動力を前記増速装置へ入力し得るように軸線回り回転自在に支持された入力軸と、前記増速装置が前記入力軸の軸線回りに揺動することを許容しつつ該増速装置を防振支持する支持機構とを備え、前記発電モータは前記ナセルに対してフリーな状態で前記増速装置に一体的に連結されている風力発電装置を提供する。
【0010】
好ましくは、前記入力軸を軸線回り回転自在に支持する軸受機構をさらに備えることができる。
該軸受機構は、前記入力軸の軸線位置を自動的に調整する自動調芯式軸受部材を有し得る。
一態様においては、前記軸受機構は、さらに、前記自動調芯軸受部材に対して前記入力軸の軸線方向に離間された軸受部材を有し得る。
【0011】
好ましくは、前記入力軸は中空軸とされる。
斯かる態様において、前記風力発電装置は、さらに、前記風車におけるブレードのピッチ角度を調整する為の操作軸であって、前記中空入力軸に挿通される操作軸と、外部操作に基づき前記操作軸を操作する作動装置とを含むピッチ角調整装置を備え得る。
前記作動装置は、前記ナセルに対してフリーな状態で前記増速装置に連結され得る。
【0012】
例えば、前記発電モータは、前記増速装置からの出力を取り出す出力軸を囲繞するように前記増速装置に連結されたフランジ部材を介して、該増速装置に一体的に連結される。
これに代えて、前記発電モータは、前記増速装置に連結された架台部材を介して、該増速装置に一体的に連結され得る。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい一実施の形態に係る風力発電装置について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本実施の形態に係る風力発電装置1Aの外観模式図である。又、図2は該風力発電装置1Aの縦断展開図、図3は図2におけるIII矢視図である。
【0014】
図1〜図3に示すように、前記増速装置20は、風のエネルギを回転動力に変換する風車10と、前記風車10に作動的に連結された増速装置20と、前記増速装置20によって増速された回転動力を電気エネルギに変換する発電モータ30と、前記増速装置20及び前記発電装置30を収容するナセル40と、前記風車10からの回転動力を前記増速装置20へ入力する入力軸50と、前記入力軸50を支持する軸受機構60と、前記増速装置20を支持する支持機構70と、前記増速装置20からの回転動力を前記発電モータ30に伝達する出力軸80とを備えている。
なお、本実施の形態に係る風力発電装置1Aはタワー90を備えており、該タワー90によって前記ナセル40を所定高さに保持し得るようになっている。
【0015】
前記入力軸50は、前端部が前記ナセル40の外方へ延在し且つ後端部が前記ナセル内に突入するように構成されている。
該入力軸50は、前端部が前記風車10における中央回転体11に連結されており、該風車10の回転に伴って軸線回りに回転するようになっている。
【0016】
本実施の形態においては、製造容易性及び組立容易性の観点から、前記入力軸50を、前記風車10に連結される駆動側入力軸51と、前端部が該駆動側入力軸51に軸線回り相対回転不能に連結され且つ後端部が前記増速装置20に連結された従動側入力軸52とを有する分割構造としている。
なお、駆動側入力軸51及び従動側入力軸52の連結構造については後述する。
【0017】
又、本実施の形態においては、前記入力軸50は中空軸とされ、該中空入力軸50内に前記風車10における各ブレード12のピッチ角度を調整する為の操作軸111が挿通される。
即ち、本実施の形態に係る風力発電装置1Aは、前記各ブレード12のピッチ角度を調整するピッチ角調整装置110を備えている。
【0018】
該ピッチ角調整装置110は、前記中空入力軸50内に軸線方向摺動自在に挿通される前記操作軸111と、外部操作に基づき前記操作軸111を軸線方向に摺動させる作動装置112と、前記操作軸111と前記各ブレード12とを連動連係するリンク113とを有する。
本実施の形態においては、前記作動装置112は、前記入力軸50と同心上に位置するように、前記ナセルに対してフリーな状態で前記増速装置20に連結されている。
【0019】
より好ましくは、前記風力発電装置1Aは、前記風車10から前記発電モータ30へ伝達される動力に対して制動力を付加/解除するブレーキ機構100を備えることができる。
斯かるブレーキ機構100を備えることにより、所定範囲を越える風速時に、前記発電モータ30へ過度の回転動力が伝達されることを有効に防止できる。
本実施の形態においては、前記ブレーキ機構100は、前記従動側入力軸52に対して制動力を付加し得るように構成されている。
即ち、該ブレーキ機構100は、前記従動側入力軸52に相対回転不能に支持されたブレーキディスク101と、前記増速装置20における下記ギヤボックス25に相対回転不能且つ軸線方向摺動可能に支持されたブレーキシュー102十を備えている。
【0020】
さらに好ましくは、前記風力発電装置1Aは、前記ナセル40と前記タワー90との間に、前記風車10を風向きに対して直角方向へ向ける為の旋回機構(図示せず)を備えることができる。
該旋回機構は、前記ピッチ角調整装置110と共に、風向きに合わせて前記風車10からの出力回転数を前記発電モータ30にとって好適な範囲に入れる為に備えられる。
【0021】
前記軸受機構60は、前記入力軸50を軸線回り回転自在に支持するように構成されている。
本実施の形態においては、前記軸受機構60は、単一の自動調芯式軸受部材61を有している。
該自動調芯式軸受部材61は、前記駆動側入力軸51を軸線回り回転自在且つその軸線位置を自動的に所定の設定位置に調芯し得るように支持している。
さらに、本実施の形態においては、別体とされた前記駆動側入力軸51及び前記従動側入力軸52の芯合わせを行いつつ両者を相互連結する為に、該駆動側入力軸51及び従動側入力軸52の対向端部の一方を他方に対して嵌入すると共に、両者の連結部分を囲繞するテーパ式軸継手53を備えている。
【0022】
図2に示すように、前記増速装置20は、前記入力軸50(本実施の形態においては、従動側入力軸52)に作動的に連結された増速ギヤ機構21と、該増速ギヤ機構を収容するギヤボックス25とを備えている。
【0023】
本実施の形態においては、前記ギヤボックス25は、一端面が開口とされたボックス本体26と、前記開口を閉塞するように該ボックス本体26に連結される蓋体27とを有している。
詳しくは、前記ボックス本体26は、後方壁26aと、該後方壁26aの周縁部から前方へ延びる周壁26bとを有し、前方が開口26cとされている。
なお、前記入力軸50(本実施の形態においては、従動側入力軸52)は、前記蓋体27と前記ボックス本体26の後方壁26aとによって軸線回り回転自在に軸受支持されている。
【0024】
前記増速ギヤ機構21は、種々の態様を採用し得る。
本実施の形態においては、前記ギヤ機構21は、前記入力軸50(従動側入力軸52)に相対回転不能に支持された第1駆動側ギヤ22aと、該第1駆動側ギヤ22aと噛合する第1従動側ギヤ22bと、該第1従動側ギヤ22bを相対回転不能に支持する中間軸23と、該中間軸23に相対回転不能に支持された第2駆動側ギヤ24aと、該第2駆動側ギヤ24aと噛合するように前記出力軸80に相対回転不能に支持された第2従動側ギヤ24bとを備えている。
【0025】
前記支持機構70は、前記増速装置20が前記入力軸50の軸線回りに揺動することを許容しつつ該増速装置20を防振支持するように構成されている。
即ち、前記ギヤボックス25は、前記風車10から入力軸50を介して増速ギヤ機構21へ動力を伝達する際に反力を受ける。従って、該ギヤボックス25を前記ナセル40に対して固定支持すると、前記反力に起因する振動が該ナセル40に伝播することになる。
【0026】
斯かる点に鑑み、前記支持機構70は、記増速装置20が前記入力軸50の軸線回りに揺動することを許容しつつ該増速装置20を防振支持するように構成されている。
具体的には、図3に示すように、前記支持機構70は、前記ギヤボックス25に連結される中央部71a及び該中央部から水平方向外方に延びる一対のアーム部71bを有する支持部材71と、該支持部材71における一対のアーム部71bのそれぞれとナセル40の内底面との間に介挿された防振部材72とを備えている。
【0027】
ところで、本実施の形態においては、前述の通り、前記駆動側入力軸51が、軸線方向中央部で前記単一の自動調芯式軸受部材61によって一点支持された状態で、該駆動側入力軸51の前端部が風車10に連結され且つ従動側入力軸52の後端部が前記増速装置20に連結されている。
斯かる構成においては、風力の作用によって前記風車10が揺動すると、前記増速装置20は入力軸50の軸線回りに3次元的に揺動する。
【0028】
本実施の形態に係る風力発電装置1Aは、斯かる増速装置20の3次元的な揺動を吸収する為に、前記防振部材72として、前記一対のアーム部71bのそれぞれに対して逆V字状に配設された防振ゴム73bを用いている。
【0029】
即ち、図3に示すように、本実施の形態に係る風力発電装置1Aは、前記防振部材72として、前記一対のアーム部71bのそれぞれに設けられたV字状の被支持面73aと、該V字状被支持面73aに当接するように逆V字状に配設された防振ゴム73bと、該防振ゴム73bを支持するように構成された基台73cとを備えている。
【0030】
前記出力軸80は、前記発電モータ30に対して回転動力を伝達すべく、少なくとも一端部が前記ギヤボックス25から外方へ延在された状態で該ギヤボックス25に回転自在に支持されている。
本実施の形態においては、該出力軸80は、前記従動側入力軸52から平行にオフセットされた位置において、後端部がギヤボックス25から後方へ延在した状態で、前記ギヤボックス25の蓋体27及び後方壁26aによって回転自在に支持されている。
【0031】
前記出力軸80に作動的に連結された前記発電モータ30は、前記ナセル40に対してフリーな状態で前記増速装置20に一体的に連結されている。
本実施の形態に係る風力発電装置1Aは、前記出力軸80の後方延在部を囲繞するように前記ギヤボックスに連結されるフランジ部材85を備えており、前記発電モータ30は該フランジ部材85を介して前記ギヤボックス25に連結されている。
【0032】
このように、本実施に係る風力発電装置1Aは、前記発電モータ30を前記ナセル40に対してフリーな状態で前記増速装置20に一体的に連結しており、これにより、以下の効果を奏する。
即ち、発電モータ30が増速装置20とは分離された状態でナセル40に支持されている場合には、発電モータ用の防振支持機構が別途必要となると共に、増速装置20からの出力を発電モータへ伝達する前記出力軸80に撓み吸収機構を備える必要がある。
【0033】
これに対し、本実施の形態においては、前述の通り、前記発電モータ30を前記ナセル40に対してフリーな状態で前記増速装置20に一体的に連結させている。
従って、前記発電モータ用の防振支持機構や出力軸用の撓み吸収機構を備える必要がなく、コストの低廉化及び構造簡略化を図ることができる。
【0034】
又、本実施の形態においては、前記従動側入力軸52に対して平行にオフセットされた前記出力軸80を介して増速装置20から発電モータ30へ動力を伝達している。
従って、増速装置を囲繞するように構成されたタイプの発電モータを備える他の従来に比して、風力発電装置全体の小型化及び簡略化を図ることができる。
【0035】
好ましくは、前記支持機構70は、前記増速装置20及び前記発電モータ30の連結体の重心位置近傍において、該連結体を支持するように構成される。
本実施の形態においては、前記ギヤボックス25の後方に前記発電モータ30を支持させている為、前記支持部材71を該ギヤボックス25の後方壁26aに連結させている。
【0036】
なお、本実施の形態においては、前記フランジ部材85を介して前記発電モータ30を前記増速装置20に一体的に連結させたが、本発明は斯かる形態に限定されるものではない。
即ち、図4及び図5に示すように、前記増速装置20に連結される架台部材86を設け、該架台部材86に前記発電モータ30を支持させるように構成することも可能である。
【0037】
又、本実施の形態においては、前記軸受機構60として単一の自動調芯式軸受部材61を備えた態様を例に説明したが、当然ながら、他の形態の軸受機構を備えることも可能である。
例えば、図6に示すように、前記軸受機構60として、前記自動調芯式軸受部材61に加えて、該自動調芯軸受部材61に対して前記入力軸50の軸線方向に離間された他の軸受部材62を備えることも可能である。
【0038】
斯かる形態においては、前記駆動側入力軸51が軸線方向に離間された2点で支持されることになり、従って、該駆動側入力軸51に連結された従動側入力軸52及び前記増速装置20は該駆動側入力軸51の軸線回りに3次元的な揺動をしなくなる。
従って、該形態においては、前記駆動側入力軸51及び従動側入力軸52の連結を一般的なフランジ継手54で行うことができると共に(図6参照)、支持機構70として、逆V字状に配設された前記防振ゴム73bの代わりに、上下方向に伸縮可能に配設されたスプリング74を備えることができる(図7参照)。
【0039】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る風力発電装置によれば、出力軸を介して増速装置から回転動力が伝達される発電モータを、ナセルに対してフリーな状態で該増速装置に一体的に連結させているので、大型化を招くことなく、増速装置及び発電モータの振動に起因する問題点を有効に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施の形態に係る風力発電装置を示す模式図である。
【図2】図2は、図1に示す風力発電装置の部分縦断面図である。
【図3】図3は、図2におけるIII矢視図である。
【図4】図4は、本発明の他の実施の形態に係る風力発電装置の部分縦断面図である。
【図5】図5は、図4におけるV矢視図である。
【図6】図6は、本発明のさらに他の実施の形態に係る風力発電装置の部分縦断面図である。
【図7】図7は、図6におけるVII矢視図である。
【符号の説明】
1A 風力発電装置
10 風車
20 増速装置
30 発電モータ
40 ナセル
50 入力軸
60 軸受機構
61 自動調芯式軸受部材
62 軸受部材
70 支持機構
80 出力軸
85 フランジ部材
86 架台部材
110 ピッチ角調整装置
111 操作軸
112 作動装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wind turbine generator that converts rotational energy from a windmill into electrical energy by a generator motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various wind turbine generators configured to increase the rotational energy obtained from a windmill using a planetary gear mechanism and input it to a generator to obtain electric energy have been proposed.
[0003]
Generally, a wind turbine generator includes a windmill, an input shaft that extracts rotational power of the windmill, a speed increasing device that receives rotational power via the input shaft, and rotational power increased by the speed increasing device. An output shaft for outputting, a generator motor operatively connected to the output shaft, and a nacelle for housing the speed increasing device and the generator motor are provided.
[0004]
By the way, in order to prevent the vibration of the speed increasing device during operation from propagating to the nacelle, the wind turbine generator includes an anti-vibration support mechanism that supports the speed increasing device in an anti-vibration manner (for example, Patent Document 1). And 2).
[0005]
However, the conventional wind power generator has the following disadvantages.
That is, the wind power generator described in Patent Document 1 is supported by the nacelle in a state where the generator motor is separated from the speed increasing device.
In such a configuration, an anti-vibration support mechanism for the power generation motor is required separately, and a deflection absorbing mechanism needs to be provided on the output shaft that transmits the rotational power from the speed increasing device to the power generation motor.
[0006]
Moreover, since the wind power generator described in Patent Document 2 is configured such that the generator motor surrounds the speed increasing device, there is a problem in that the nacelle that accommodates them increases in size.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-331758 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-304094
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the prior art, and provides a wind turbine generator that can effectively solve the problems caused by the vibration of the speed increasing device and the generator motor without increasing the size. Objective.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a windmill for converting wind energy into rotational power, a speed increasing device operatively connected to the wind turbine, and a speed increased by the speed increasing device. A power generation motor that converts motive power into electrical energy, a speed increasing device and a nacelle that houses the power generation device, and a rotational power from the windmill are supported so as to be rotatable about an axis so as to be input to the speed increasing device. An input shaft, and a support mechanism for supporting the speed increasing device in a vibration-proof manner while allowing the speed increasing device to swing around the axis of the input shaft, and the generator motor is free from the nacelle. A wind power generator that is integrally connected to the speed increasing device in a state.
[0010]
Preferably, a bearing mechanism that rotatably supports the input shaft about an axis can be further provided.
The bearing mechanism may include a self-aligning bearing member that automatically adjusts the axial position of the input shaft.
In one aspect, the bearing mechanism may further include a bearing member that is spaced apart from the self-aligning bearing member in the axial direction of the input shaft.
[0011]
Preferably, the input shaft is a hollow shaft.
In such an aspect, the wind turbine generator further includes an operation shaft for adjusting a pitch angle of blades in the windmill, the operation shaft inserted through the hollow input shaft, and the operation shaft based on an external operation. And a pitch angle adjusting device including an actuating device for operating the device.
The actuating device may be coupled to the speed increasing device in a free state with respect to the nacelle.
[0012]
For example, the generator motor is integrally connected to the speed increasing device via a flange member connected to the speed increasing device so as to surround an output shaft that extracts an output from the speed increasing device.
Instead of this, the generator motor can be integrally connected to the speed increasing device via a gantry member connected to the speed increasing device.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a wind power generator according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic external view of a wind turbine generator 1A according to the present embodiment. FIG. 2 is a longitudinal development view of the wind power generator 1A, and FIG. 3 is a view taken in the direction of arrow III in FIG.
[0014]
As shown in FIGS. 1 to 3, the speed increasing device 20 includes a wind turbine 10 that converts wind energy into rotational power, a speed increasing device 20 that is operatively connected to the wind turbine 10, and the speed increasing device. The power generation motor 30 that converts the rotational power increased by the electric power 20 into electric energy, the speed increasing device 20 and the nacelle 40 that houses the power generation device 30, and the rotational power from the windmill 10 to the speed increasing device 20. An input shaft 50 for inputting, a bearing mechanism 60 for supporting the input shaft 50, a support mechanism 70 for supporting the speed increasing device 20, and an output for transmitting rotational power from the speed increasing device 20 to the power generation motor 30. A shaft 80 is provided.
The wind turbine generator 1A according to the present embodiment includes a tower 90, and the tower 90 can hold the nacelle 40 at a predetermined height.
[0015]
The input shaft 50 is configured such that a front end portion extends outward from the nacelle 40 and a rear end portion enters the nacelle.
The front end of the input shaft 50 is connected to the central rotating body 11 in the windmill 10, and rotates about the axis along with the rotation of the windmill 10.
[0016]
In the present embodiment, from the viewpoint of ease of manufacture and ease of assembly, the input shaft 50 is connected to the wind turbine 10 on the drive side input shaft 51, and the front end portion is about the axis of the drive side input shaft 51. A divided structure having a driven-side input shaft 52 that is connected so as not to be relatively rotatable and whose rear end is connected to the speed increasing device 20 is employed.
The connection structure of the drive side input shaft 51 and the driven side input shaft 52 will be described later.
[0017]
In the present embodiment, the input shaft 50 is a hollow shaft, and an operation shaft 111 for adjusting the pitch angle of each blade 12 in the wind turbine 10 is inserted into the hollow input shaft 50.
That is, the wind turbine generator 1A according to the present embodiment includes a pitch angle adjusting device 110 that adjusts the pitch angle of each blade 12.
[0018]
The pitch angle adjusting device 110 includes the operating shaft 111 that is slidably inserted in the hollow input shaft 50 in the axial direction, and an operating device 112 that slides the operating shaft 111 in the axial direction based on an external operation. The operation shaft 111 and the link 113 that links the blades 12 are linked.
In the present embodiment, the operating device 112 is connected to the speed increasing device 20 in a free state with respect to the nacelle so as to be positioned concentrically with the input shaft 50.
[0019]
More preferably, the wind power generator 1 </ b> A can include a brake mechanism 100 that applies / releases a braking force to the power transmitted from the windmill 10 to the power generation motor 30.
By providing such a brake mechanism 100, it is possible to effectively prevent excessive rotational power from being transmitted to the power generation motor 30 when the wind speed exceeds a predetermined range.
In the present embodiment, the brake mechanism 100 is configured to apply a braking force to the driven side input shaft 52.
That is, the brake mechanism 100 is supported by the brake disk 101 supported so as not to rotate relative to the driven-side input shaft 52 and the gear box 25 in the speed increasing device 20 so as not to rotate relative to the following gear box 25 and to be slidable in the axial direction. Brake shoes 102 are provided.
[0020]
More preferably, the wind power generator 1 </ b> A can include a turning mechanism (not shown) for directing the windmill 10 in a direction perpendicular to the wind direction between the nacelle 40 and the tower 90.
The turning mechanism is provided together with the pitch angle adjusting device 110 in order to put the output rotational speed from the windmill 10 in a range suitable for the generator motor 30 in accordance with the wind direction.
[0021]
The bearing mechanism 60 is configured to support the input shaft 50 so as to be rotatable about an axis.
In the present embodiment, the bearing mechanism 60 has a single self-aligning bearing member 61.
The self-aligning bearing member 61 supports the drive-side input shaft 51 so that the drive-side input shaft 51 can rotate about its axis and the axis position can be automatically aligned to a predetermined setting position.
Further, in the present embodiment, the drive-side input shaft 51 and the driven-side input shaft 51 and the driven-side input shaft 52 are connected to each other while the drive-side input shaft 51 and the driven-side input shaft 52 are aligned with each other. A taper-type shaft coupling 53 is provided that fits one of the opposing end portions of the input shaft 52 into the other and surrounds the connecting portion between the two.
[0022]
As shown in FIG. 2, the speed increasing device 20 includes a speed increasing gear mechanism 21 operatively connected to the input shaft 50 (in this embodiment, the driven side input shaft 52), and the speed increasing gear. And a gear box 25 that houses the mechanism.
[0023]
In the present embodiment, the gear box 25 has a box body 26 whose one end face is opened, and a lid body 27 connected to the box body 26 so as to close the opening.
Specifically, the box body 26 has a rear wall 26a and a peripheral wall 26b extending forward from the peripheral edge of the rear wall 26a, and the front is an opening 26c.
The input shaft 50 (in this embodiment, the driven-side input shaft 52) is supported by the lid 27 and the rear wall 26a of the box body 26 so as to be rotatable about its axis.
[0024]
The speed increasing gear mechanism 21 can adopt various modes.
In the present embodiment, the gear mechanism 21 meshes with the first drive side gear 22a and the first drive side gear 22a supported on the input shaft 50 (driven side input shaft 52) so as not to be relatively rotatable. A first driven gear 22b, an intermediate shaft 23 that supports the first driven gear 22b so as not to be relatively rotatable, a second drive gear 24a that is supported by the intermediate shaft 23 so as not to be relatively rotatable; And a second driven gear 24b supported on the output shaft 80 so as not to rotate relative to the drive side gear 24a.
[0025]
The support mechanism 70 is configured to support the speed increasing device 20 in a vibration-proof manner while allowing the speed increasing device 20 to swing around the axis of the input shaft 50.
That is, the gear box 25 receives a reaction force when power is transmitted from the windmill 10 to the speed increasing gear mechanism 21 via the input shaft 50. Therefore, when the gear box 25 is fixedly supported with respect to the nacelle 40, vibration caused by the reaction force propagates to the nacelle 40.
[0026]
In view of this, the support mechanism 70 is configured to support the speed increasing device 20 in a vibration-proof manner while allowing the speed increasing device 20 to swing around the axis of the input shaft 50. .
Specifically, as shown in FIG. 3, the support mechanism 70 includes a center part 71 a connected to the gear box 25 and a pair of arm parts 71 b extending from the center part outward in the horizontal direction. And an anti-vibration member 72 interposed between each of the pair of arm portions 71b of the support member 71 and the inner bottom surface of the nacelle 40.
[0027]
By the way, in the present embodiment, as described above, the drive-side input shaft 51 is supported at one point by the single self-aligning bearing member 61 at the axial center portion. A front end portion of 51 is connected to the wind turbine 10, and a rear end portion of the driven side input shaft 52 is connected to the speed increasing device 20.
In such a configuration, when the wind turbine 10 swings due to the action of wind power, the speed increasing device 20 swings three-dimensionally around the axis of the input shaft 50.
[0028]
In order to absorb the three-dimensional swing of the speed increasing device 20, the wind turbine generator 1 </ b> A according to the present embodiment is the reverse of the pair of arm portions 71 b as the vibration isolation member 72. Anti-vibration rubber 73b arranged in a V shape is used.
[0029]
That is, as shown in FIG. 3, the wind turbine generator 1 </ b> A according to the present embodiment includes a V-shaped supported surface 73 a provided on each of the pair of arm portions 71 b as the vibration isolation member 72, and An anti-vibration rubber 73b disposed in an inverted V-shape so as to contact the V-shaped supported surface 73a and a base 73c configured to support the anti-vibration rubber 73b are provided.
[0030]
The output shaft 80 is rotatably supported by the gear box 25 with at least one end extending outward from the gear box 25 in order to transmit rotational power to the generator motor 30. .
In the present embodiment, the output shaft 80 has a rear end portion extending rearward from the gear box 25 at a position offset in parallel from the driven side input shaft 52, and the lid of the gear box 25. The body 27 and the rear wall 26a are rotatably supported.
[0031]
The generator motor 30 operatively connected to the output shaft 80 is integrally connected to the speed increasing device 20 in a free state with respect to the nacelle 40.
The wind turbine generator 1A according to the present embodiment includes a flange member 85 connected to the gear box so as to surround a rearward extending portion of the output shaft 80, and the power generation motor 30 includes the flange member 85. It is connected to the gear box 25 via
[0032]
Thus, the wind power generator 1A according to the present embodiment integrally connects the power generation motor 30 to the speed increasing device 20 in a free state with respect to the nacelle 40, thereby achieving the following effects. Play.
That is, when the generator motor 30 is supported by the nacelle 40 in a state separated from the speed increasing device 20, an anti-vibration support mechanism for the power generating motor is separately required and the output from the speed increasing device 20 is It is necessary to provide a deflection absorbing mechanism in the output shaft 80 that transmits the power to the generator motor.
[0033]
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the generator motor 30 is integrally connected to the speed increasing device 20 in a free state with respect to the nacelle 40.
Therefore, it is not necessary to provide the vibration isolating support mechanism for the generator motor and the bending absorbing mechanism for the output shaft, and the cost can be reduced and the structure can be simplified.
[0034]
In the present embodiment, power is transmitted from the speed increasing device 20 to the generator motor 30 via the output shaft 80 offset in parallel to the driven-side input shaft 52.
Therefore, the whole wind power generator can be reduced in size and simplified as compared with other conventional power generators that are configured to surround the speed increasing device.
[0035]
Preferably, the support mechanism 70 is configured to support the connection body in the vicinity of the center of gravity of the connection body of the speed increasing device 20 and the generator motor 30.
In the present embodiment, since the generator motor 30 is supported behind the gear box 25, the support member 71 is connected to the rear wall 26a of the gear box 25.
[0036]
In the present embodiment, the generator motor 30 is integrally connected to the speed increasing device 20 via the flange member 85, but the present invention is not limited to such a form.
That is, as shown in FIGS. 4 and 5, it is possible to provide a gantry member 86 connected to the speed increasing device 20 and to support the power generation motor 30 on the gantry member 86.
[0037]
Further, in the present embodiment, an example in which the single self-aligning bearing member 61 is provided as the bearing mechanism 60 has been described as an example, but it is needless to say that other types of bearing mechanisms can be provided. is there.
For example, as shown in FIG. 6, in addition to the self-aligning bearing member 61, the bearing mechanism 60 is not limited to the self-aligning bearing member 61, but is separated from the self-aligning bearing member 61 in the axial direction of the input shaft 50. A bearing member 62 can also be provided.
[0038]
In such a configuration, the driving side input shaft 51 is supported at two points spaced apart in the axial direction, and accordingly, the driven side input shaft 52 coupled to the driving side input shaft 51 and the speed increasing unit. The device 20 does not swing three-dimensionally around the axis of the drive side input shaft 51.
Therefore, in this embodiment, the drive side input shaft 51 and the driven side input shaft 52 can be connected by a general flange joint 54 (see FIG. 6), and the support mechanism 70 has an inverted V shape. Instead of the vibration-proof rubber 73b disposed, a spring 74 disposed so as to be extendable in the vertical direction can be provided (see FIG. 7).
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the wind turbine generator according to the present invention, the generator motor to which the rotational power is transmitted from the speed increasing device via the output shaft is integrated with the speed increasing device in a free state with respect to the nacelle. Therefore, it is possible to effectively solve the problems caused by the vibration of the speed increasing device and the generator motor without causing an increase in size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view of the wind turbine generator shown in FIG.
FIG. 3 is a view taken along arrow III in FIG. 2;
FIG. 4 is a partial vertical cross-sectional view of a wind turbine generator according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow V in FIG. 4;
FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view of a wind turbine generator according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view taken along arrow VII in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
1A Wind turbine generator 10 Wind turbine 20 Speed increasing device 30 Generator motor 40 Nacelle 50 Input shaft 60 Bearing mechanism 61 Self-aligning bearing member 62 Bearing member 70 Support mechanism 80 Output shaft 85 Flange member 86 Base member 110 Pitch angle adjusting device 111 Operation Shaft 112 actuator

Claims (6)

風のエネルギを回転動力に変換する風車と、
前記風車に作動的に連結された増速装置と、
前記増速装置によって増速された回転動力を電気エネルギに変換する発電モータと、
前記増速装置及び前記発電装置を収容するナセルと、
前記風車からの回転動力を前記増速装置へ入力し得るように軸線回り回転自在に支持された入力軸と、
前記増速装置が前記入力軸の軸線回りに揺動することを許容しつつ該増速装置を防振支持する支持機構とを備え、
前記発電モータは前記ナセルに対してフリーな状態で前記増速装置に一体的に連結されていることを特徴とする風力発電装置。
A windmill that converts wind energy into rotational power;
A speed increasing device operatively connected to the windmill;
A generator motor that converts the rotational power increased by the speed increasing device into electrical energy;
A nacelle that houses the speed increasing device and the power generation device;
An input shaft that is rotatably supported around an axis so that rotational power from the windmill can be input to the speed increasing device;
A support mechanism for supporting the speed increasing device in a vibration-proof manner while allowing the speed increasing device to swing around the axis of the input shaft;
The wind power generator, wherein the generator motor is integrally connected to the speed increasing device in a free state with respect to the nacelle.
前記入力軸を軸線回り回転自在に支持する軸受機構をさらに備え、
前記軸受機構は、前記入力軸の軸線位置を自動的に調整する自動調芯式軸受部材を有していることを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置。
A bearing mechanism for rotatably supporting the input shaft about an axis;
The wind turbine generator according to claim 1, wherein the bearing mechanism includes a self-aligning bearing member that automatically adjusts an axial position of the input shaft.
前記軸受機構は、さらに、前記自動調芯軸受部材に対して前記入力軸の軸線方向に離間された軸受部材を有していることを特徴とする請求項2に記載の風力発電装置。The wind turbine generator according to claim 2, wherein the bearing mechanism further includes a bearing member that is spaced apart from the self-aligning bearing member in the axial direction of the input shaft. 前記入力軸は中空軸とされており、
前記風力発電装置は、さらに、前記風車におけるブレードのピッチ角度を調整する為の操作軸であって、前記中空入力軸に挿通される操作軸と、外部操作に基づき前記操作軸を操作する作動装置とを含むピッチ角調整装置を備え、
前記作動装置は、前記ナセルに対してフリーな状態で前記増速装置に連結されていることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の風力発電装置。
The input shaft is a hollow shaft,
The wind power generator further includes an operating shaft for adjusting a pitch angle of a blade in the windmill, and an operating shaft that is inserted through the hollow input shaft and an operating device that operates the operating shaft based on an external operation. And a pitch angle adjusting device including
The wind power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the operating device is connected to the speed increasing device in a free state with respect to the nacelle.
前記発電モータは、前記増速装置からの出力を取り出す出力軸を囲繞するように前記増速装置に連結されたフランジ部材を介して、該増速装置に一体的に連結されていることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の風力発電装置。The generator motor is integrally connected to the speed increasing device via a flange member connected to the speed increasing device so as to surround an output shaft for taking out an output from the speed increasing device. The wind turbine generator according to any one of claims 1 to 4. 前記発電モータは、前記増速装置に連結された架台部材を介して、該増速装置に一体的に連結されていることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の風力発電装置。The wind power generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the generator motor is integrally connected to the speed increasing device via a gantry member connected to the speed increasing device. .
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