JP4909578B2

JP4909578B2 - Windmill drive

Info

Publication number: JP4909578B2
Application number: JP2005354399A
Authority: JP
Inventors: 勝彦横山
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: JP2007154837A

Description

本発明は、風力発電機のナセルまたはブレードの向きを変えるのに用いられる風車用駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a windmill drive device used to change the direction of a nacelle or blade of a wind power generator.

従来、風力発電機のナセルの向きを変えるのに用いられるナセル駆動装置などの風車用駆動装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。 Conventionally, a wind turbine driving device such as a nacelle driving device used to change the direction of a nacelle of a wind power generator is known (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献１に開示された従来の風車用駆動装置は、地上に立設されたタワーの上部に設けられており、このタワーの上部に回動可能に支持されたナセルの向きを変えるように構成されている。すなわち、上記タワー上部の内部に内歯歯車が設けられていて、この内歯歯車には、モータの駆動に伴って回転する出力軸に連結される外歯歯車（ピニオン）が噛み合わされている。そして、この従来の風車用駆動装置では、出力軸を回転させることによって外歯歯車を内歯歯車と噛み合せながら回転させ、これにより、ナセルの向きを変えるようになっている。なお、上記外歯歯車は、出力軸の端部に外嵌された状態で出力軸と結合されている。
特開２００４−２３２５００号公報 The conventional wind turbine driving device disclosed in Patent Document 1 is provided at the upper part of a tower standing on the ground, and the direction of the nacelle rotatably supported on the upper part of the tower is changed. It is configured. That is, an internal gear is provided in the upper portion of the tower, and an external gear (pinion) connected to an output shaft that rotates as the motor is driven meshes with the internal gear. In this conventional wind turbine driving apparatus, the external gear is rotated while meshing with the internal gear by rotating the output shaft, thereby changing the direction of the nacelle. The external gear is coupled to the output shaft in a state of being fitted around the end of the output shaft.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-232500

上記特許文献１に開示された従来の風車用駆動装置では、外歯歯車が出力軸の端部に外嵌された状態で出力軸と結合されているが、このような結合に用いられる１つの結合方法としてスプライン結合がある。すなわち、このスプライン結合では、外歯歯車の中央部に形成されたスプライン孔部を出力軸の周面に形成されたスプライン部に外嵌して結合させる。 In the conventional wind turbine driving device disclosed in Patent Document 1, the external gear is coupled to the output shaft in a state of being externally fitted to the end of the output shaft. There is a spline connection as a connection method. That is, in this spline coupling, the spline hole formed in the central portion of the external gear is externally fitted and coupled to the spline portion formed on the peripheral surface of the output shaft.

しかしながら、このようなスプライン結合では、その結合部において多少のがたつきが生じる場合があるので、突風などに起因する衝撃や振動が伝達される場合にそのがたつきに起因して外歯歯車および出力軸のスプライン結合部が破損または磨耗するという不都合がある。その結果、外歯歯車および出力軸の寿命が短くなるという問題点がある。 However, in such a spline connection, there is a case where some rattling occurs in the joint portion. Therefore, when an impact or vibration due to a gust or the like is transmitted, the external gear is caused by the rattling. In addition, the spline joint of the output shaft is damaged or worn. As a result, there is a problem that the life of the external gear and the output shaft is shortened.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外歯歯車および出力軸の寿命を延ばすことが可能な風車用駆動装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a windmill drive device capable of extending the life of the external gear and the output shaft.

上記目的を達成するために、本発明の風車用駆動装置は、ナセルまたはブレードからなる第１部材がこの第１部材を支持する第２部材に対して相対回転自在に支持されていて、第１部材および第２部材のいずれか一方に内歯歯車が設けられるとともに、この内歯歯車に噛み合う外歯歯車が、減速機構によって回転させられるキャリアに設けられ、キャリアの回転によって第２部材に対して第１部材の向きを相対的に変えさせる風車用駆動装置であって、外歯歯車には、内歯歯車と噛み合う歯部とこの歯部と一体的に形成された軸部とが含まれ、この軸部がキャリアに固着されている。
In order to achieve the above object, a wind turbine driving device according to the present invention includes a first member made of a nacelle or a blade that is supported so as to be rotatable relative to a second member that supports the first member. An internal gear is provided on one of the member and the second member, and an external gear that meshes with the internal gear is provided on a carrier that is rotated by a reduction mechanism , and the carrier rotates with respect to the second member. A windmill drive device that relatively changes the direction of the first member, and the external gear includes a tooth portion that meshes with the internal gear and a shaft portion that is integrally formed with the tooth portion, This shaft portion is fixed to the carrier .

この風車用駆動装置では、外歯歯車の歯部と軸部とが一体的に形成されているとともに、その軸部がキャリアに固着されているので、突風を受けることによりナセルまたはブレードから衝撃や振動が伝達される場合にも、外歯歯車およびキャリアの破損または磨耗を抑制することができる。すなわち、キャリアと外歯歯車とをスプライン結合により連結する場合には、スプライン結合部におけるがたつきに起因して、突風を受けることによりナセルまたはブレードから衝撃や振動が伝達された場合に外歯歯車およびキャリアのスプライン結合部が破損または磨耗することがある。しかしながら、本発明の風車用駆動装置では、そのようなスプライン結合部が存在せず、外歯歯車の歯部と軸部とが一体的に形成されているとともにその軸部とキャリアとが固着されているので、外歯歯車の軸部とキャリアとの間にがたつきが生じない。このため、上記のようながたつきによって外歯歯車およびキャリアの破損または磨耗が生じるという不都合が発生しない。その結果、本発明の風車用駆動装置では、外歯歯車およびキャリアの寿命を延ばすことができる。
In this windmill drive device, the tooth portion and the shaft portion of the external gear are integrally formed, and the shaft portion is fixed to the carrier. Even when vibration is transmitted, the external gear and the carrier can be prevented from being damaged or worn. In other words, when the carrier and the external gear are connected by spline connection, the external tooth is generated when shock or vibration is transmitted from the nacelle or blade due to the gust due to rattling at the spline connection part. The spline joint of the gear and carrier can be damaged or worn. However, in the wind turbine driving device of the present invention, such a spline coupling portion does not exist, the tooth portion of the external gear and the shaft portion are integrally formed, and the shaft portion and the carrier are fixed. Therefore, rattling does not occur between the shaft portion of the external gear and the carrier . For this reason, the inconvenience that the external gear and the carrier are damaged or worn by the rattling as described above does not occur. As a result, in the wind turbine driving device of the present invention, the life of the external gear and the carrier can be extended.

上記の風車用駆動装置において、外歯歯車の軸部およびキャリアの一方は雄ねじ部を有し、外歯歯車の軸部およびキャリアの他方は、雄ねじ部に螺合される雌ねじ部を有しているのが好ましい。このように構成すれば、外歯歯車の軸部とキャリアとを固着させる構造を有する風車用駆動装置を容易に製造することができる。
In the above wind turbine drive apparatus, the shaft portion of the external gear and one of the carrier has a male threaded portion, the shaft portion and the other of the carrier of the external gear has a female thread portion screwed to the male screw portion It is preferable. If comprised in this way, the drive device for windmills which has a structure which adhere | attaches the axial part and carrier of an external gear can be manufactured easily.

上記の風車用駆動装置において、減速機構は、モータの駆動により入力軸が回転するのに伴って偏心回転運動する偏心回転ギアを含むとともに、キャリアに連結され、偏心回転ギアには、孔部が形成されているとともに、孔部にキャリアが間隙を有した状態で挿通されて、偏心回転ギアの偏心回転運動に伴ってキャリアが回転するように構成されており、偏心回転ギアの孔部とキャリアとの間の間隙の幅は、第１部材からキャリアに振動が伝達された時に孔部内においてキャリアが移動する移動量よりも大きいのが好ましい。このように構成すれば、第１部材からキャリアに振動が伝達された場合に偏心回転ギアの孔部にキャリアが接触することがないので、キャリアの磨耗や減速機構への振動の伝達を抑制することができる。
In the wind turbine driving device, the speed reduction mechanism includes an eccentric rotation gear that rotates eccentrically as the input shaft rotates by driving the motor, and is coupled to the carrier . The eccentric rotation gear includes a hole portion. The carrier is inserted in a state where there is a gap in the hole, and the carrier is rotated along with the eccentric rotation of the eccentric rotation gear. The width of the gap between the carrier and the carrier is preferably larger than the amount of movement of the carrier in the hole when vibration is transmitted from the first member to the carrier . According to this structure, since no carrier is in contact with the hole of the eccentric rotation gear when the vibration from the first member to the carrier is transmitted, suppressing the transmission of vibration to the wear and the speed reduction mechanism of the carrier be able to.

以上説明したように、本発明によれば、衝撃や振動による外歯歯車およびキャリアの破損または磨耗を抑制することができるので、外歯歯車およびキャリアの寿命を延ばすことができる。 As described above, according to the present invention, damage or wear of the external gear and the carrier due to impact or vibration can be suppressed, so that the life of the external gear and the carrier can be extended.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態の説明では、本発明による風車用駆動装置の一例としてブレードの向きを変えるのに用いられるピッチ駆動装置を例にとって説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description of the embodiment, a pitch driving device used to change the direction of the blade will be described as an example of the wind turbine driving device according to the present invention.

図１は、本発明の一実施形態によるピッチ駆動装置１０が適用された風力発電機１の主要部を示した斜視図である。図２は、図１に示した風力発電機１のハブ５とブレード６との結合部およびそこに設置されたピッチ駆動装置１０を示す図である。図３は、図２に示したピッチ駆動装置１０の全体構成を示す断面図であり、図４は、図３に示したピッチ駆動装置１０を図３中の矢印ＩＶ方向から見た図である。また、図５は、図３に示したピッチ駆動装置１０のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。まず、図１〜図５を参照して本発明の一実施形態によるピッチ駆動装置１０およびそれを用いた風力発電機１の構成について説明する。 FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a wind power generator 1 to which a pitch driving device 10 according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a view showing a joint between the hub 5 and the blade 6 of the wind power generator 1 shown in FIG. 1 and the pitch driving device 10 installed there. 3 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the pitch driving device 10 shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a view of the pitch driving device 10 shown in FIG. 3 as viewed from the direction of arrow IV in FIG. . FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of the pitch driving device 10 shown in FIG. First, with reference to FIGS. 1-5, the structure of the pitch drive device 10 by one Embodiment of this invention and the wind power generator 1 using the same is demonstrated.

本実施形態による風力発電機１は、図１に示すように、地上に立設された支柱２と、この支柱２の上端部に相対回転自在に支持されたナセル３とを備えている。ナセル３には、図略のギアボックス、発電機等が収納されている。そして、ナセル３には、ギアボックスに連結されるロータが設けられていて、このロータのハブ５（第２部材）に複数のブレード６（第１部材）が相対回転自在に支持されている。なお、図１では、３本のブレード６が設けられた構成について示している。 As shown in FIG. 1, the wind power generator 1 according to the present embodiment includes a support column 2 erected on the ground and a nacelle 3 supported on the upper end of the support column 2 so as to be relatively rotatable. The nacelle 3 houses a gear box, a generator, etc. (not shown). The nacelle 3 is provided with a rotor connected to a gear box, and a plurality of blades 6 (first member) are supported by a hub 5 (second member) of the rotor so as to be relatively rotatable. Note that FIG. 1 shows a configuration in which three blades 6 are provided.

ブレード６は、図２に示すように、ベアリング８を介してハブ５に支持されており、ブレード６の軸回りに回動可能となっている。ハブ５の内面には、環状に形成された支持部５ａが設けられており、この支持部５ａによって本実施形態によるピッチ駆動装置１０を支持できるようになっている。 As shown in FIG. 2, the blade 6 is supported by the hub 5 via a bearing 8 and can be rotated around the axis of the blade 6. A support portion 5a formed in an annular shape is provided on the inner surface of the hub 5, and the pitch drive device 10 according to the present embodiment can be supported by the support portion 5a.

ブレード６には、その基端部にリングギア７（内歯歯車）が設けられている。そして、後述するピッチ駆動装置１０の出力軸歯車２３（外歯歯車）がこのリングギア７に噛み合い、ブレード６をその軸方向に回動させて向きを変えるのに用いられている。以下、このピッチ駆動装置１０の構成について、具体的に説明する。 The blade 6 is provided with a ring gear 7 (internal gear) at its base end. An output shaft gear 23 (external gear) of the pitch driving device 10 described later meshes with the ring gear 7 and is used to turn the blade 6 in the axial direction to change the direction. Hereinafter, the configuration of the pitch driving device 10 will be specifically described.

ピッチ駆動装置１０は、図３に示すように、有底筒状の外側ケース１２を備えている。この外側ケース１２は、円筒状に形成された円筒部１３と、有底筒状に形成されたカバー１４とを締結することによって構成されている。円筒部１３には、ハブ５の支持部５ａに取付けるための鍔部１３ａが設けられ、この鍔部１３ａを通してボルト１５によって支持部５ａに締結できるようになっている。上記カバー１４の底面には、駆動モータ１６（モータ）が固定されている。 As shown in FIG. 3, the pitch driving device 10 includes a bottomed cylindrical outer case 12. The outer case 12 is configured by fastening a cylindrical portion 13 formed in a cylindrical shape and a cover 14 formed in a bottomed cylindrical shape. The cylindrical portion 13 is provided with a flange portion 13a for attachment to the support portion 5a of the hub 5, and can be fastened to the support portion 5a by a bolt 15 through the flange portion 13a. A drive motor 16 (motor) is fixed to the bottom surface of the cover 14.

上記円筒部１３の軸方向中間部における内周部には、多数の内歯ピン１８が固定されている。この各内歯ピン１８は軸方向に延びる姿勢で配置されており、これらが周方向に等間隔に配置されている。各内歯ピン１８は、内歯歯車の内歯を構成する。 A large number of internal teeth pins 18 are fixed to the inner peripheral portion of the cylindrical portion 13 in the axially intermediate portion. The internal tooth pins 18 are arranged in a posture extending in the axial direction, and these are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Each internal tooth pin 18 constitutes an internal tooth of an internal gear.

また、ピッチ駆動装置１０は、入力軸２１と、キャリア２２と、出力軸歯車２３（外歯歯車）と、減速機構２４とを備えている。キャリア２２は、入力軸２１の軸心と同じ軸回りに回転可能に配置されるものである。ピッチ駆動装置１０は、駆動モータ１６がハブ５側に位置し、キャリア２２がブレード６側になるように配置することができるので、以下の説明では図２及び図３に合わせ、ブレード６側を上側、ハブ５側を下側として説明する。 The pitch driving device 10 includes an input shaft 21, a carrier 22, an output shaft gear 23 (external gear), and a speed reduction mechanism 24. The carrier 22 is disposed so as to be rotatable about the same axis as the axis of the input shaft 21. The pitch driving device 10 can be arranged so that the drive motor 16 is located on the hub 5 side and the carrier 22 is on the blade 6 side. Therefore, in the following description, the blade 6 side is aligned with FIGS. The upper side and the hub 5 side will be described as the lower side.

駆動モータ１６の駆動軸（図示省略）は、駆動モータ１６から上方に延びてカバー１４の中央部を貫通している。この駆動軸は、図示省略した軸受によってカバー１４に対して回転自在となっている。駆動軸は、入力軸２１と連結されていて、駆動モータ１６の回転駆動力が入力軸２１に付与されることにより入力軸２１が回転するようになっている。入力軸２１の上端部には、駆動外歯歯車２１ａが設けられている。 A drive shaft (not shown) of the drive motor 16 extends upward from the drive motor 16 and penetrates the central portion of the cover 14. This drive shaft is rotatable with respect to the cover 14 by a bearing (not shown). The drive shaft is connected to the input shaft 21, and the input shaft 21 is rotated by applying a rotational driving force of the drive motor 16 to the input shaft 21. A driving external gear 21 a is provided at the upper end of the input shaft 21.

上記キャリア２２は、上記円筒部１３の径方向内側に配設されている。このキャリア２２と出力軸歯車２３とは、軸方向の２箇所に配設された軸受３２および３３によって円筒部１３に対して回転自在に支持されている。キャリア２２の軸心は、円筒部１３の軸心に一致している。キャリア２２は、基部３５（出力軸）と、この基部３５の下方に配置された端板部３６と、基部３５の一部であるシャフト部３７とを備えている。 The carrier 22 is disposed on the radially inner side of the cylindrical portion 13. The carrier 22 and the output shaft gear 23 are rotatably supported with respect to the cylindrical portion 13 by bearings 32 and 33 disposed at two locations in the axial direction. The axis of the carrier 22 coincides with the axis of the cylindrical portion 13. The carrier 22 includes a base portion 35 (output shaft), an end plate portion 36 disposed below the base portion 35, and a shaft portion 37 that is a part of the base portion 35.

上記シャフト部３７は、基部３５に設けられる基部側シャフト部４１と、端板部３６に設けられる端板側シャフト部４２とにそれぞれ分割されている。この基部側シャフト部４１および端板側シャフト部４２からなるシャフト部３７は、３つ設けられているとともに（図５参照）、周方向に等間隔に配置されている。また、各シャフト部３７は断面略三角形状に形成されている。基部側シャフト部４１は、基部３５の下面から下方に向かって軸方向に延びる柱状に構成され、端板側シャフト部４２は、端板部３６の上面から上方に向かって軸方向に延びる柱状に構成されている。これら基部側シャフト部４１及び端板側シャフト部４２は、互いに対向する位置に設けられている。 The shaft portion 37 is divided into a base side shaft portion 41 provided in the base portion 35 and an end plate side shaft portion 42 provided in the end plate portion 36. Three shaft portions 37 composed of the base portion side shaft portion 41 and the end plate side shaft portion 42 are provided (see FIG. 5) and are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Each shaft portion 37 is formed in a substantially triangular cross section. The base side shaft portion 41 is configured in a column shape extending in the axial direction downward from the lower surface of the base portion 35, and the end plate side shaft portion 42 is formed in a column shape extending in the axial direction upward from the upper surface of the end plate portion 36. It is configured. The base portion side shaft portion 41 and the end plate side shaft portion 42 are provided at positions facing each other.

基部側シャフト部４１には、有底のボルト穴が設けられ、端板側シャフト部４２には、このボルト穴に対応する位置にボルト挿通孔が設けられている。そして、これらボルト挿通孔に挿通されたボルト４３が基部側シャフト部４１のボルト穴に螺合されている。また、基部側シャフト部４１と端板側シャフト部４２とはインロー嵌めされている。また、基部側シャフト部４１及び端板側シャフト部４２には、それぞれピン孔が設けられていて、これらピン孔に跨るようにピン４４（図５参照）が挿入されている。これらのことにより、上記基部３５及び端板部３６は、互いに位置ずれしないように固定されている。 The base side shaft portion 41 is provided with a bottomed bolt hole, and the end plate side shaft portion 42 is provided with a bolt insertion hole at a position corresponding to the bolt hole. The bolts 43 inserted through these bolt insertion holes are screwed into the bolt holes of the base side shaft portion 41. Further, the base side shaft portion 41 and the end plate side shaft portion 42 are fitted with a spigot. Further, the base side shaft portion 41 and the end plate side shaft portion 42 are respectively provided with pin holes, and pins 44 (see FIG. 5) are inserted so as to straddle these pin holes. Thus, the base portion 35 and the end plate portion 36 are fixed so as not to be displaced from each other.

本実施形態では、上記出力軸歯車２３（外歯歯車）は、外歯部２３ａ（歯部）（図４参照）と、この外歯部２３ａと一体的に形成された軸部２３ｂとによって構成されており、その軸部２３ｂが上記基部３５に固着されている。具体的には、基部３５は、その上面の軸心に対応する位置に上方に突出するように設けられたボルト３５ａ（雄ねじ部）を有している。このボルト３５ａは、基部３５の上記の位置に軸方向に貫通する孔部に下方から挿入されている。そして、出力軸歯車２３では、外歯部２３ａの軸方向端部から下方に軸部２３ｂが延出されており、この軸部２３ｂの下部の軸心に対応する位置に雌ねじ部２３ｃが形成されている。そして、この雌ねじ部２３ｃは、基部３５のボルト３５ａに螺合されている。このようにして、出力軸歯車２３の軸部２３ｂが基部３５に固着されている。 In the present embodiment, the output shaft gear 23 (external gear) is configured by an external tooth portion 23a (tooth portion) (see FIG. 4) and a shaft portion 23b formed integrally with the external tooth portion 23a. The shaft portion 23 b is fixed to the base portion 35. Specifically, the base part 35 has a bolt 35a (male thread part) provided so as to protrude upward at a position corresponding to the axial center of the upper surface. The bolt 35 a is inserted from below into a hole that penetrates the base 35 in the above-described position in the axial direction. In the output shaft gear 23, a shaft portion 23b extends downward from the axial end of the external tooth portion 23a, and a female screw portion 23c is formed at a position corresponding to the lower shaft center of the shaft portion 23b. ing. The female screw portion 23 c is screwed into the bolt 35 a of the base portion 35. In this way, the shaft portion 23 b of the output shaft gear 23 is fixed to the base portion 35.

また、出力軸歯車２３の軸部２３ｂの下面の上記雌ねじ部２３ｃに対応する位置には、雌ねじ部２３ｃを中心とした略円錐状の凸部２３ｄが下方に突設されている。一方、基部３５の上面のボルト３５ａに対応する位置には、ボルト３５ａを中心として上記凸部２３ｄに対応した形状を有する凹部３５ｂが形成されている。そして、上記のように出力軸歯車２３の軸部２３ｂと基部３５とが固着された状態において、凸部２３ｄと凹部３５ｂとが互いに嵌め合わされている。また、出力軸歯車２３の外歯部２３ａは、上記したように、リングギア７（図２参照）と噛み合うように構成されている。これにより、出力軸歯車２３は、キャリア２２とともに回転して風力発電機１のブレード６に回転駆動力を伝達する。 Further, a substantially conical convex portion 23d centering on the female screw portion 23c projects downwardly at a position corresponding to the female screw portion 23c on the lower surface of the shaft portion 23b of the output shaft gear 23. On the other hand, a concave portion 35b having a shape corresponding to the convex portion 23d with the bolt 35a as a center is formed at a position corresponding to the bolt 35a on the upper surface of the base portion 35. In the state where the shaft portion 23b and the base portion 35 of the output shaft gear 23 are fixed as described above, the convex portion 23d and the concave portion 35b are fitted to each other. Further, as described above, the outer tooth portion 23a of the output shaft gear 23 is configured to mesh with the ring gear 7 (see FIG. 2). As a result, the output shaft gear 23 rotates with the carrier 22 and transmits the rotational driving force to the blade 6 of the wind power generator 1.

上記減速機構２４は、駆動モータ１６の回転数に対して所定の比率で減速してキャリア２２を回転させるためのものであり、第１減速機構と第２減速機構とが含まれている。 The speed reduction mechanism 24 is for decelerating the carrier 22 at a predetermined ratio with respect to the rotational speed of the drive motor 16 and includes a first speed reduction mechanism and a second speed reduction mechanism.

第１減速機構は、上記駆動外歯歯車２１ａに噛み合う従動外歯歯車２６を備えている。この従動外歯歯車２６は、入力軸２１の回転により駆動外歯歯車２１ａに対して所定の減速比で回転する。第２減速機構は、クランク軸４６と、ピニオン４８，４８とを備えている。 The first speed reduction mechanism includes a driven external gear 26 that meshes with the drive external gear 21a. The driven external gear 26 rotates at a predetermined reduction ratio with respect to the drive external gear 21 a by the rotation of the input shaft 21. The second reduction mechanism includes a crankshaft 46 and pinions 48 and 48.

上記クランク軸４６は、３つ設けられており、これらクランク軸４６は、周方向に等間隔に配置されている。ピニオン４８，４８は、クランク軸４６の軸方向に２つ並んで配置されている。そして、両ピニオン４８，４８は、円筒部１３の内側において基部３５と端板部３６との間に形成された閉空間に配設されている。 Three crankshafts 46 are provided, and these crankshafts 46 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Two pinions 48 are arranged side by side in the axial direction of the crankshaft 46. Both pinions 48 and 48 are disposed in a closed space formed between the base portion 35 and the end plate portion 36 inside the cylindrical portion 13.

クランク軸４６は、上下一対のクランク軸受５２，５３によって回転自在に支持されている。下側のクランク軸受５２は、端板部３６に形成された貫通孔３６ａに嵌め込まれている。上側のクランク軸受５３は、基部３５の下面に形成された凹部３５ｃに嵌め込まれている。換言すると、クランク軸４６は、その下部において下側のクランク軸受５２を介して端板部３６によって支持されるとともに、上部において上側のクランク軸受５３を介して基部３５によって支持されている。 The crankshaft 46 is rotatably supported by a pair of upper and lower crank bearings 52 and 53. The lower crank bearing 52 is fitted into a through hole 36 a formed in the end plate portion 36. The upper crank bearing 53 is fitted in a recess 35 c formed on the lower surface of the base portion 35. In other words, the crankshaft 46 is supported by the end plate portion 36 via the lower crank bearing 52 at the lower portion and supported by the base portion 35 via the upper crank bearing 53 at the upper portion.

下側のクランク軸受５２よりも下方に突出した各クランク軸４６の下端部に、それぞれ上記従動外歯歯車２６が設けられている。これら各従動外歯歯車２６は、上記駆動外歯歯車２１ａに噛み合っている。そして、クランク軸４６は、駆動外歯歯車２１ａと従動外歯歯車２６との歯数比で減速されて、従動外歯歯車２６と一体的に回転する。 The driven external gear 26 is provided at the lower end portion of each crankshaft 46 projecting downward from the lower crank bearing 52. Each of these driven external gears 26 meshes with the drive external gear 21a. The crankshaft 46 is decelerated at the gear ratio between the drive external gear 21 a and the driven external gear 26 and rotates integrally with the driven external gear 26.

クランク軸４６には、各ピニオン４８に対応するように配置された２つの偏心部４６ａおよび４６ｂが設けられている。各偏心部４６ａおよび４６ｂは、クランク軸４６の軸心に対して偏心した円柱状に形成されており、両偏心部４６ａおよび４６ｂは、１８０度の位相差をもつように設定されている。 The crankshaft 46 is provided with two eccentric portions 46a and 46b arranged so as to correspond to the respective pinions 48. Each eccentric part 46a and 46b is formed in the column shape eccentric with respect to the axial center of the crankshaft 46, and both the eccentric parts 46a and 46b are set so that it may have a phase difference of 180 degree | times.

上記両ピニオン４８は、同じ構成のものである。図５に示すように、各ピニオン４８は、円筒部１３の内径よりも少し小さく形成されていて、円筒部１３の内歯ピン１８に噛み合う外歯４８ａを有する。ピニオン４８の外歯４８ａは、内歯ピン１８の歯数より若干、例えば１つだけ少なくなっている。 Both the pinions 48 have the same configuration. As shown in FIG. 5, each pinion 48 is formed to be slightly smaller than the inner diameter of the cylindrical portion 13, and has external teeth 48 a that mesh with the internal tooth pins 18 of the cylindrical portion 13. The number of outer teeth 48a of the pinion 48 is slightly smaller than the number of teeth of the inner tooth pin 18, for example, by one.

各ピニオン４８には、第１貫通孔４８ｂと第２貫通孔４８ｃ（孔部）とが設けられている。第１貫通孔４８ｂは、円形状に形成されている。この第１貫通孔４８ｂには、ころ軸受５５を介装した状態で前記クランク軸４６が挿通されている。そして、両ピニオン４８，４８の第１貫通孔４８ｂにそれぞれ偏心部４６ａおよび４６ｂが嵌め合わされている。これにより、偏心部４６ａおよび４６ｂの回転によって両ピニオン４８，４８は、互いに１８０度だけ位相がずれた状態で円筒部１３の内歯ピン１８に噛み合いながら偏心回転運動（公転）する。 Each pinion 48 is provided with a first through hole 48b and a second through hole 48c (hole). The first through hole 48b is formed in a circular shape. The crankshaft 46 is inserted into the first through hole 48b with a roller bearing 55 interposed. The eccentric portions 46a and 46b are fitted in the first through holes 48b of the pinions 48 and 48, respectively. Thereby, both the pinions 48 and 48 are eccentrically rotated (revolved) while meshing with the internal tooth pin 18 of the cylindrical portion 13 in a state where the phases are shifted by 180 degrees due to the rotation of the eccentric portions 46a and 46b.

上記第２貫通孔４８ｃは、シャフト部３７の断面よりも大きな略三角形状に形成されており、シャフト部３７は、所定の間隙を有した状態で第２貫通孔４８ｃに挿通されている。また、第２貫通孔４８ｃは、シャフト部３７に対応して設けられるので、周方向に等間隔に３つ設けられている。そして、ピニオン４８，４８の偏心回転運動に伴って、第２貫通孔４８ｃからシャフト部３７に回転運動が伝達されることにより、基部３５、端板部３６及びシャフト部３７が一体となったキャリア２２が円筒部１３の軸心回りに回転するようになっている。 The second through hole 48c is formed in a substantially triangular shape larger than the cross section of the shaft portion 37, and the shaft portion 37 is inserted into the second through hole 48c with a predetermined gap. Moreover, since the 2nd through-hole 48c is provided corresponding to the shaft part 37, three are provided in the circumferential direction at equal intervals. Then, the rotational movement is transmitted from the second through hole 48c to the shaft portion 37 along with the eccentric rotational motion of the pinions 48, 48, whereby the base portion 35, the end plate portion 36, and the shaft portion 37 are integrated. 22 rotates around the axis of the cylindrical portion 13.

本実施形態では、上記した第２貫通孔４８ｃ（孔部）と基部３５（出力軸）の一部であるシャフト部３７との間の所定の間隙の幅は、ブレード６からリングギア７および出力軸歯車２３を介して基部３５に振動が伝達された時に第２貫通孔４８ｃ内においてシャフト部３７が移動する移動量よりも大きくなるように設定されている。これにより、上記のように振動が伝達された場合にも、シャフト部３７が第２貫通孔４８ｃに接触するのが抑制される。 In the present embodiment, the width of the predetermined gap between the second through hole 48c (hole portion) and the shaft portion 37 which is a part of the base portion 35 (output shaft) is from the blade 6 to the ring gear 7 and the output. It is set to be larger than the amount of movement of the shaft portion 37 in the second through hole 48c when vibration is transmitted to the base portion 35 via the shaft gear 23. Thereby, also when a vibration is transmitted as mentioned above, it is suppressed that the shaft part 37 contacts the 2nd through-hole 48c.

次に、本実施形態によるピッチ駆動装置１０の動作について説明する。 Next, the operation of the pitch driving device 10 according to the present embodiment will be described.

駆動モータ１６の駆動によって駆動外歯歯車２１ａが回転すると、第１減速機構によって所定の減速比で減速されて各従動外歯歯車２６が回転する。この従動外歯歯車２６の回転に伴い、クランク軸４６が一緒に回転する。これにより偏心部４６ａおよび４６ｂが回転し、それによって両ピニオン４８が内歯ピン１８に噛み合いながら偏心回転運動（公転）するため、それに伴ってクランク軸４６も公転する。このとき、従動外歯歯車２６が駆動外歯歯車２１ａの周りを公転する。そして、両ピニオン４８の偏心回転運動（公転）に伴ってシャフト部３７が公転し、キャリア２２全体が回転する。このキャリア２２の回転は、クランク軸４６の回転に対して大幅に減速されている。これにより、出力軸歯車２３が、駆動モータ１６の回転数に対して大幅に減速された回転数で回転することになる。そして、この出力軸歯車２３の回転により、リングギア７を回転させてブレード６の向きを変える。 When the drive external gear 21a is rotated by driving the drive motor 16, the driven external gear 26 is rotated by being decelerated at a predetermined reduction ratio by the first speed reduction mechanism. As the driven external gear 26 rotates, the crankshaft 46 rotates together. As a result, the eccentric portions 46a and 46b rotate, whereby both the pinions 48 make an eccentric rotational movement (revolution) while meshing with the internal tooth pin 18. Accordingly, the crankshaft 46 also revolves. At this time, the driven external gear 26 revolves around the drive external gear 21a. And the shaft part 37 revolves with the eccentric rotational movement (revolution) of both the pinions 48, and the carrier 22 whole rotates. The rotation of the carrier 22 is greatly decelerated with respect to the rotation of the crankshaft 46. As a result, the output shaft gear 23 rotates at a rotational speed significantly reduced with respect to the rotational speed of the drive motor 16. The rotation of the output shaft gear 23 rotates the ring gear 7 to change the direction of the blade 6.

本実施形態では、上記のように、出力軸歯車２３と基部３５との間にスプライン結合部が存在せず、出力軸歯車２３の歯部２３ａと軸部２３ｂとが一体的に形成されるとともに軸部２３ｂと基部３５とがボルト３５ａと雌ねじ部２３ｃとの螺合により固着されているので、軸部２３ｂと基部３５との間にがたつきが生じない。このため、突風を受けることによりブレード６からリングギア７を介して出力軸歯車２３に衝撃や振動が伝達される場合にも、スプライン結合等のようにがたつきに起因する出力軸歯車２３および基部３５の破損または磨耗が生じない。このため、本実施形態によるピッチ駆動装置１０では、出力軸歯車２３および基部３５の寿命を延ばすことができる。 In the present embodiment, as described above, there is no spline coupling portion between the output shaft gear 23 and the base portion 35, and the tooth portion 23a and the shaft portion 23b of the output shaft gear 23 are integrally formed. Since the shaft portion 23b and the base portion 35 are fixed by screwing the bolt 35a and the female screw portion 23c, no rattling occurs between the shaft portion 23b and the base portion 35. For this reason, even when an impact or vibration is transmitted from the blade 6 to the output shaft gear 23 through the ring gear 7 due to a gust of wind, the output shaft gear 23 caused by rattling such as spline coupling and the like The base 35 is not damaged or worn. For this reason, in the pitch drive device 10 according to the present embodiment, the service life of the output shaft gear 23 and the base portion 35 can be extended.

また、本実施形態では、基部３５に設けたボルト３５ａと、出力軸歯車２３の軸部２３ｂに設けた雌ねじ部２３ｃとを螺合させているので、出力軸歯車２３の軸部２３ｂと基部３５とを固着させる構造を有するピッチ駆動装置１０を容易に製造することができる。 In the present embodiment, the bolt 35a provided on the base 35 and the female screw portion 23c provided on the shaft 23b of the output shaft gear 23 are screwed together, so that the shaft 23b and the base 35 of the output shaft gear 23 are engaged. Can be easily manufactured.

また、本実施形態では、ピニオン４８の第２貫通孔４８ｃとシャフト部３７との間の間隙は、ブレード６からリングギア７および出力軸歯車２３を介して基部３５に振動が伝達された時にその振動に応じて第２貫通孔４８ｃ内においてシャフト部３７が移動する移動量よりも大きな幅に形成されているので、ブレード６からリングギア７および出力軸歯車２３を介して基部３５に振動が伝達された場合にピニオン４８の第２貫通孔４８ｃにシャフト部３７が接触することがない。言い換えると、第２貫通孔４８ｃとシャフト部３７との間の間隙によって上記の振動を吸収することができる。このため、基部３５のシャフト部３７の磨耗や減速機構２４への振動の伝達を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the gap between the second through hole 48c of the pinion 48 and the shaft portion 37 is such that when vibration is transmitted from the blade 6 to the base portion 35 via the ring gear 7 and the output shaft gear 23, Since the shaft portion 37 is formed to have a width larger than the amount of movement of the shaft portion 37 in the second through hole 48 c according to vibration, vibration is transmitted from the blade 6 to the base portion 35 via the ring gear 7 and the output shaft gear 23. In this case, the shaft portion 37 does not contact the second through hole 48c of the pinion 48. In other words, the above vibration can be absorbed by the gap between the second through hole 48 c and the shaft portion 37. For this reason, wear of the shaft portion 37 of the base portion 35 and vibration transmission to the speed reduction mechanism 24 can be suppressed.

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

たとえば、上記実施形態では、ブレード６にリングギア７を設けるとともに、ハブ５にピッチ駆動装置１０を設けたが、本発明はこれに限らず、ハブ５にリングギア７を設けるとともに、ブレード６にピッチ駆動装置１０を設けてもよい。 For example, in the above embodiment, the ring gear 7 is provided on the blade 6 and the pitch driving device 10 is provided on the hub 5. However, the present invention is not limited to this, and the ring gear 7 is provided on the hub 5 and A pitch driving device 10 may be provided.

また、上記実施形態では、ブレード６の向きを変えるのに用いられるピッチ駆動装置１０に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、ナセル３の向きを変えるのに用いられるナセル駆動装置に本発明を適用してもよい。この場合には、ナセル３の下部に内歯歯車（リングギア）を設けるとともに、支柱２の上端部にナセル駆動装置を設けてもよい。また、支柱２の上端部に内歯歯車（リングギア）を設けるとともに、ナセル３の下部にナセル駆動装置を設けてもよい。そして、この場合には、上記実施形態と同様にナセル駆動装置の出力軸歯車（外歯歯車）を内歯歯車に噛み合わせて回転させることによって、ナセル３の向きを変える。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which applied this invention to the pitch drive device 10 used for changing the direction of the braid | blade 6, this invention is not limited to this, It is used for changing the direction of the nacelle 3. The present invention may be applied to a nacelle driving device. In this case, an internal gear (ring gear) may be provided at the lower portion of the nacelle 3 and a nacelle driving device may be provided at the upper end portion of the column 2. Further, an internal gear (ring gear) may be provided at the upper end of the support column 2, and a nacelle driving device may be provided below the nacelle 3. In this case, the direction of the nacelle 3 is changed by meshing and rotating the output shaft gear (external gear) of the nacelle drive device in the same manner as in the above embodiment.

また、上記実施形態では、出力軸歯車２３の軸部２３ｂに雌ねじ部２３ｃを形成するとともに、基部３５に雌ねじ部２３ｃと螺合するボルト３５ａを設けたが、本発明はこれに限らず、出力軸歯車２３の軸部２３ｂにボルトを設けるとともに、基部３５にそのボルトと螺合する雌ねじ部を形成してもよい。なお、上記実施形態では、雄ねじ部としてボルト３５ａを用いたが、これに限らず、たとえば軸部２３ｂおよび基部３５の一方に軸部２３ｂおよび基部３５の他方の雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を一体的に形成するなどの別の構成を適用してもよい。 Moreover, in the said embodiment, while forming the internal thread part 23c in the axial part 23b of the output shaft gear 23, and providing the volt | bolt 35a screwed together with the internal thread part 23c in the base 35, this invention is not restricted to this, Output A bolt may be provided on the shaft portion 23 b of the shaft gear 23, and a female screw portion to be screwed to the bolt may be formed on the base portion 35. In the above-described embodiment, the bolt 35a is used as the male screw portion. However, the present invention is not limited to this. Another configuration such as a single unit may be applied.

また、上記実施形態では、雄ねじ部としてのボルト３５ａと雌ねじ部２３ｃとを基部３５の軸心に対応する位置と出力軸歯車２３の軸部２３ｂの軸心に対応する位置とにそれぞれ設けたが、本発明はこれに限らず、雄ねじ部および雌ねじ部を出力軸歯車２３の軸部２３ｂおよび基部３５の軸心以外の位置に設けてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the volt | bolt 35a and the internal thread part 23c as an external thread part were each provided in the position corresponding to the axial center of the base 35, and the position corresponding to the axial center of the axial part 23b of the output shaft gear 23, it was. The present invention is not limited to this, and the male screw portion and the female screw portion may be provided at positions other than the shaft center 23 b of the output shaft gear 23 and the shaft center of the base portion 35.

本発明の一実施形態によるピッチ駆動装置が適用された風力発電機の主要部を示した図である。It is the figure which showed the principal part of the wind power generator to which the pitch drive device by one Embodiment of this invention was applied. 図１に示した風力発電機のハブとブレードとの結合部およびそこに設置されたピッチ駆動装置を示す図である。It is a figure which shows the coupling | bond part of the hub and braid | blade of the wind power generator shown in FIG. 1, and the pitch drive device installed there. 図２に示したピッチ駆動装置の全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the pitch drive device shown in FIG. 図３に示したピッチ駆動装置を図３中の矢印ＩＶ方向から見た図である。It is the figure which looked at the pitch drive device shown in FIG. 3 from the arrow IV direction in FIG. 図３に示したピッチ駆動装置のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of the pitch driving device shown in FIG. 3.

Explanation of symbols

３ナセル
５ハブ（第２部材）
６ブレード（第１部材）
７リングギア（内歯歯車）
１０ピッチ駆動装置（風車用駆動装置）
１６駆動モータ（モータ）
２１入力軸
２３出力軸歯車（外歯歯車）
２３ａ外歯部（歯部）
２３ｂ軸部
２３ｃ雌ねじ部
２４減速機構
３５基部（出力軸）
３５ａボルト（雄ねじ部）
３７シャフト部
４８ピニオン（偏心回転ギア）
４８ｃ第２貫通孔（孔部） 3 Nacelle 5 Hub (second member)
6 Blade (first member)
7 Ring gear (internal gear)
10 Pitch drive device (wind turbine drive device)
16 Drive motor (motor)
21 Input shaft 23 Output shaft gear (external gear)
23a External tooth part (tooth part)
23b Shaft portion 23c Female thread portion 24 Reduction mechanism 35 Base portion (output shaft)
35a Bolt (Male thread)
37 Shaft 48 Pinion (Eccentric rotating gear)
48c Second through hole (hole)

Claims

A first member made of a nacelle or a blade is supported so as to be relatively rotatable with respect to a second member that supports the first member,
An internal gear is provided on one of the first member and the second member, and an external gear that meshes with the internal gear is provided on a carrier that is rotated by a speed reduction mechanism .
A windmill drive device that changes the orientation of the first member relative to the second member by rotation of the carrier ,
The external gear includes a tooth portion meshing with the internal gear and a shaft portion formed integrally with the tooth portion, and the shaft portion is fixed to the carrier .

One of the shaft portion of the external gear and the carrier has a male screw portion, and the other of the shaft portion of the external gear and the carrier has a female screw portion screwed into the male screw portion. Item 2. The windmill drive device according to Item 1.

The speed reduction mechanism includes an eccentric rotation gear that rotates eccentrically as the input shaft rotates by driving a motor, and is coupled to the carrier .
Wherein the eccentric rotation gear, together with the hole is formed, the carrier is inserted in a state of having a gap into the hole, so that the carrier is rotated along with the eccentric rotation of the eccentric rotation gear Is composed of
Wherein the width of the gap between the hole of the eccentric rotation gear and said carrier, said carrier in said hole portion is larger than the amount of movement when vibrations from the first member to the carrier is transmitted, claims The windmill drive device according to 1 or 2.