JP4994961B2 - Yaw bearing - Google Patents

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Description

この発明は、風力発電機のナセルを旋回自在に支持するヨー軸受に関するものである。   The present invention relates to a yaw bearing that rotatably supports a nacelle of a wind power generator.

従来の風力発電機のナセルを旋回自在に支持するヨー軸受が、例えば、特開平8−82277号公報(特許文献1)に記載されている。同公報に記載されているヨー軸受には、転がり軸受が採用されている。また、ナセルを風向に対して安定的に保持するために制動ブレーキが設けられている。   A yaw bearing that rotatably supports a nacelle of a conventional wind power generator is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-82277 (Patent Document 1). The yaw bearing described in the publication uses a rolling bearing. A braking brake is provided to stably hold the nacelle against the wind direction.

従来のヨー軸受である転がり軸受は回転抵抗が小さいので、ナセルが慣性力によって停止位置を越えるのを防止するためには強力な制動力を有する制動ブレーキが必要であった。その結果、制動ブレーキを大型にしたり、多数設置したり、装置の大型化や複雑化、高重量化、高価格化等の問題があった。また、転がり軸受は、グリース補充のメンテナンスが必要であり、グリースによる汚染も問題であった。   Since a rolling bearing which is a conventional yaw bearing has a small rotational resistance, a braking brake having a strong braking force is required to prevent the nacelle from exceeding the stop position due to an inertial force. As a result, there are problems such as increasing the size of braking brakes, installing a large number of brakes, increasing the size and complexity of the device, increasing the weight, and increasing the price. In addition, rolling bearings require maintenance with grease replenishment, and contamination with grease has also been a problem.

そこで、上記の問題を解決した風力発電機が、例えば、米国公開特許2005−196280号公報(特許文献2)に記載されている。同公報に記載されている風力発電機は、ヨー軸受として、複数の摺動プレートで構成される滑り軸受を採用している。これにより、制動ブレーキが簡素化され、装置の小型化や低価格化が可能になると記載されている。また、摺動プレートは、ポリエチレンテレフタレート(PET)で形成されていると記載されている。
特開平8−82277号公報 米国公開特許2005−196280号公報
Therefore, a wind power generator that solves the above problem is described in, for example, US Patent Publication No. 2005-196280 (Patent Document 2). The wind power generator described in the publication employs a sliding bearing composed of a plurality of sliding plates as a yaw bearing. As a result, it is described that the braking brake is simplified and the apparatus can be reduced in size and price. Further, it is described that the sliding plate is made of polyethylene terephthalate (PET).
JP-A-8-82277 US Published Patent No. 2005-196280

風力発電機は、風向および風力が安定的な地理として海岸周辺に設置されることが多く、海岸特有の潮風にさらされ続けるため高い耐候性が要求される。また、風力発電機は、ナセルを支持するタワーの全長が30m以上あり、メンテナンスが困難である。さらに、ナセル内に配置されるヨー軸受は、夏の炎天下において60℃にまで達することがあり、熱変化に対しての摩擦特性に変動がないことが必要である。   Wind generators are often installed around the coast as a stable geography of wind direction and wind, and are required to have high weather resistance because they continue to be exposed to coastal sea breezes. Also, the wind power generator has a tower that supports the nacelle with a total length of 30 m or more, and is difficult to maintain. Further, the yaw bearing arranged in the nacelle may reach 60 ° C. under the summer sun, and it is necessary that the friction characteristics with respect to the heat change do not vary.

しかしながら、ポリエチレンテレフタレートは、加水分解により摩擦特性や機械的強度が低下するおそれがあり、風力発電機のトラブルを防止するために摺動プレートの定期的な交換が必要になると考えられる。   However, polyethylene terephthalate may be reduced in friction characteristics and mechanical strength due to hydrolysis, and it is considered that the sliding plate needs to be periodically replaced in order to prevent problems with the wind power generator.

そこで、この発明の目的は、風力発電機のナセルを旋回自在に支持する軸受であって、耐候性が高く長寿命のヨー軸受を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a yaw bearing having a high weather resistance and a long service life, which is a bearing that supports a nacelle of a wind power generator in a swingable manner.

この発明に係るヨー軸受は、風力発電機のナセルを旋回自在に支持する軸受であって、ナセルの下面に当接してスラスト荷重を支持する円環形状の水平摺動板を備える。そして、水平摺動板は、ポリエーテルエーテルケトン(以下、「PEEK」と表記する。)樹脂成形体である。このため、海岸部に設置されても加水分解、塩水による腐食が無く、摩擦特性、機械的強度が長期的に安定する。その結果、30年以上のメンテナンスフリー化が可能となる。   A yaw bearing according to the present invention is a bearing that rotatably supports a nacelle of a wind power generator, and includes an annular horizontal sliding plate that abuts the lower surface of the nacelle and supports a thrust load. The horizontal sliding plate is a polyether ether ketone (hereinafter referred to as “PEEK”) resin molding. For this reason, even if it is installed on the coast, there is no hydrolysis and corrosion by salt water, and the frictional characteristics and mechanical strength are stable over the long term. As a result, maintenance-free for 30 years or more can be achieved.

好ましくは、PEEK樹脂成形体は、強化材を含む。これにより、耐摩耗性が向上すると共に、荷重によってクリープするのを有効に防止することができる。   Preferably, the PEEK resin molding includes a reinforcing material. As a result, the wear resistance can be improved and the creep due to the load can be effectively prevented.

さらに好ましくは、PEEK樹脂成形体は、摩擦調整材を含む。そして、ナセルに当接する水平摺動板の壁面に露出する摩擦調整材の面積率は、5%〜40%である。上記の添加材を添加することにより、PEEK樹脂成形体の摩擦安定性が向上する。その結果、制動ブレーキの小型化または省力化が可能となる。   More preferably, the PEEK resin molding includes a friction modifier. And the area ratio of the friction adjustment material exposed to the wall surface of the horizontal sliding plate contact | abutted to a nacelle is 5%-40%. By adding the above additive, the friction stability of the PEEK resin molding is improved. As a result, the braking brake can be reduced in size or labor saving.

好ましくは、強化材および摩擦調整材は、非腐食性物質からなる。その結果、風力発電機を海岸周辺に設置した場合でも長期間に亘って高い摩擦特性や機械的強度を維持することができる。   Preferably, the reinforcing material and the friction modifier are made of a non-corrosive substance. As a result, high friction characteristics and mechanical strength can be maintained over a long period of time even when the wind power generator is installed around the coast.

好ましくは、非腐食性物質は、ガラス、炭素、炭化ケイ素、チタン酸カリウム、ホウ酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、酸化鉄、アルミナ、およびウォラストナイトからなる群より選ばれた少なくとも1種類である。   Preferably, the non-corrosive substance is selected from the group consisting of glass, carbon, silicon carbide, potassium titanate, magnesium borate, zinc oxide, titanium oxide, calcium sulfate, magnesium sulfate, iron oxide, alumina, and wollastonite. At least one type.

好ましくは、PEEK樹脂成形体は、固体潤滑材を含む。一実施形態として、固体潤滑材は、ポリテトラフルオロエチレンおよび二硫化モリブデンのうちのいずれかである。これにより、ナセルとの摺動面の発熱を抑制することができる。また、固体潤滑材は、潤滑油やグリース等の液体潤滑材と比較して潤滑寿命が長い。その結果、ヨー軸受のメンテナンス周期を延伸することができる。   Preferably, the PEEK resin molding includes a solid lubricant. In one embodiment, the solid lubricant is one of polytetrafluoroethylene and molybdenum disulfide. Thereby, the heat_generation | fever of a sliding surface with a nacelle can be suppressed. Solid lubricants have a longer lubrication life than liquid lubricants such as lubricating oil and grease. As a result, the maintenance cycle of the yaw bearing can be extended.

なお、強化材、摩擦調整材、および固体潤滑剤は、それぞれ異なる機能を発揮するものであるので、PEEK樹脂成形体に全てを配合してもよいし、ヨー軸受の使用環境等に応じて任意の組合せで配合してもよい。   Since the reinforcing material, friction modifier, and solid lubricant exhibit different functions, they may be added to the PEEK resin molded body, or may be arbitrarily selected depending on the usage environment of the yaw bearing. You may mix | blend.

好ましくは、水平摺動板は、複数の円弧形状の摺動部材を円周方向に連ねて形成されている。ヨー軸受は非常に大型であるので、上記構成とすればヨー軸受の組立性が向上し、メンテナンスが容易となる。   Preferably, the horizontal sliding plate is formed by connecting a plurality of arc-shaped sliding members in the circumferential direction. Since the yaw bearing is very large, the above configuration improves the assembly of the yaw bearing and facilitates maintenance.

好ましくは、ヨー軸受は、水平摺動板の内周面から水平摺動板と交差する方向に延びる円筒形状の部材であって、ナセルに負荷されるラジアル荷重を支持する垂直摺動板をさらに備える。そして、垂直摺動板は、PEEK樹脂成形体である。   Preferably, the yaw bearing is a cylindrical member extending in a direction intersecting with the horizontal sliding plate from the inner peripheral surface of the horizontal sliding plate, and further includes a vertical sliding plate that supports a radial load applied to the nacelle. Prepare. The vertical sliding plate is a PEEK resin molded body.

この発明によれば、ヨー軸受の摺動板をPEEK樹脂成形体としたので、海岸部に設置されても加水分解や塩水による腐食を有効に防止することができる。その結果、耐候性が高く、長寿命のヨー軸受を得ることができる。   According to the present invention, since the sliding plate of the yaw bearing is the PEEK resin molded body, it is possible to effectively prevent hydrolysis and corrosion due to salt water even when installed on the coast. As a result, a yaw bearing having high weather resistance and a long life can be obtained.

図3および図4を参照して、この発明の一実施形態に係るヨー軸受11(「旋回座軸受」ともいう。)を採用した風力発電機31を説明する。風力発電機31は、支持台32と、ヨー軸受11と、ナセル34と、ブレード35と、主軸36と、増速機37と、発電機38と、軸受ハウジング39と、主軸支持用軸受42と、旋回用モータ40と、減速機41とを備える。   With reference to FIG. 3 and FIG. 4, the wind power generator 31 which employ | adopted the yaw bearing 11 (it is also mentioned a "swivel seat bearing") which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. The wind power generator 31 includes a support base 32, a yaw bearing 11, a nacelle 34, a blade 35, a main shaft 36, a speed increaser 37, a generator 38, a bearing housing 39, and a main shaft support bearing 42. The motor 40 for rotation and the reduction gear 41 are provided.

ナセル34は、支持台32の上にヨー軸受11を介して設置されており、旋回用モータ40および減速機41によって水平旋回自在となっている。また、風力発電機31の主要部品である主軸36、増速機37、発電機38、主軸支持用軸受42、旋回用モータ40、および減速機41等を収容するハウジングとして機能する。   The nacelle 34 is installed on the support base 32 via the yaw bearing 11, and can be turned horizontally by a turning motor 40 and a speed reducer 41. Moreover, it functions as a housing that accommodates the main shaft 36, the speed increaser 37, the power generator 38, the main shaft support bearing 42, the turning motor 40, the speed reducer 41, and the like, which are the main components of the wind power generator 31.

ブレード35は、主軸36の一端に固定されて風を受けて回転する。主軸36は、一端がブレード35に、他端が増速機37にそれぞれに接続されて、ブレード35の回転を増速機37を介して発電機38に伝達する。また、軸受ハウジング39に組み込まれた主軸用軸受42によって、回転自在に支持されている。   The blade 35 is fixed to one end of the main shaft 36 and rotates by receiving wind. One end of the main shaft 36 is connected to the blade 35 and the other end is connected to the speed increaser 37, and the rotation of the blade 35 is transmitted to the generator 38 via the speed increaser 37. Further, it is rotatably supported by a main shaft bearing 42 incorporated in the bearing housing 39.

次に、図1および図2を参照して、この発明に係る風力発電機31のヨー軸受11を説明する。なお、図1はこの発明の一実施形態に係るヨー軸受11を示す図、図2はヨー軸受11の部品拡大図である。   Next, the yaw bearing 11 of the wind power generator 31 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a view showing a yaw bearing 11 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of parts of the yaw bearing 11.

まず、図1を参照して、ヨー軸受11は、水平摺動板12と垂直摺動板13とを備える。水平摺動板12は、厚さが2mm〜5mmの円環形状であって、ヨー軸受の厚み方向一方側の壁面を構成する。具体的には、水平摺動板12は、複数の円弧形状の水平摺動部材12aを円周方向に連ねて形成されている。そして、水平摺動板12は、風力発電機31のナセル34の下面に当接してスラスト荷重を支持するスラスト滑り軸受である。   First, referring to FIG. 1, the yaw bearing 11 includes a horizontal sliding plate 12 and a vertical sliding plate 13. The horizontal sliding plate 12 has an annular shape with a thickness of 2 mm to 5 mm, and constitutes a wall surface on one side in the thickness direction of the yaw bearing. Specifically, the horizontal sliding plate 12 is formed by connecting a plurality of arc-shaped horizontal sliding members 12a in the circumferential direction. The horizontal sliding plate 12 is a thrust sliding bearing that contacts the lower surface of the nacelle 34 of the wind power generator 31 and supports the thrust load.

垂直摺動板13は、水平摺動板12の内周面から水平摺動板12と交差(この実施形態では「直交」)する方向に延びる厚さが2mm〜5mmの円筒形状の部材である。具体的には、垂直摺動板13は、複数の円弧形状の垂直摺動部材13aを円周方向に連ねて形成されている。そして、垂直摺動板13は、風力発電機31のナセル34に負荷されるラジアル荷重を支持するラジアル滑り軸受である。   The vertical sliding plate 13 is a cylindrical member having a thickness of 2 mm to 5 mm extending from the inner peripheral surface of the horizontal sliding plate 12 in a direction intersecting (in this embodiment, “orthogonal”) with the horizontal sliding plate 12. . Specifically, the vertical sliding plate 13 is formed by connecting a plurality of arc-shaped vertical sliding members 13a in the circumferential direction. The vertical sliding plate 13 is a radial sliding bearing that supports a radial load applied to the nacelle 34 of the wind power generator 31.

なお、この実施の形態においては、水平摺動板12aを円周方向に12個連ねて水平摺動板12を構成した例を示したが、これに限ることなく、任意の個数の水平摺動部材12aによって水平摺動板12を構成することができる。例えば、4個〜16個程度とすればよい。これは垂直摺動部材13aによって垂直摺動板13を構成する場合についても同様である。   In this embodiment, an example is shown in which the horizontal sliding plate 12 is configured by connecting 12 horizontal sliding plates 12a in the circumferential direction. The horizontal sliding plate 12 can be configured by the member 12a. For example, the number may be about 4 to 16. The same applies to the case where the vertical sliding plate 13 is constituted by the vertical sliding member 13a.

図2を参照して、水平摺動部材12aおよび垂直摺動部材13a(以下、これらを総称して「摺動部材」と称する。)は、円弧形状の取付け部21に保持される。そして、連結手段(図示省略)によって隣接する取付け部21を円周方向に連結して図1に示すような円環形状のヨー軸受11を構成する。なお、この実施形態においては、水平摺動部材12aおよび垂直摺動部材13aを一体として形成している。   Referring to FIG. 2, horizontal sliding member 12 a and vertical sliding member 13 a (hereinafter collectively referred to as “sliding member”) are held by arc-shaped attachment portion 21. And the attaching part 21 which adjoins by a connection means (illustration omitted) is connected to the circumferential direction, and the toroidal yaw bearing 11 as shown in FIG. 1 is comprised. In this embodiment, the horizontal sliding member 12a and the vertical sliding member 13a are integrally formed.

水平摺動板12および垂直摺動板13(以下、これらを総称して「摺動板」と称する。)は、PEEK樹脂成形体である。このPEEK樹脂成形体は、母材としてのPEEK樹脂に各種配合材を混合した樹脂組成物の射出成形体である。   The horizontal sliding plate 12 and the vertical sliding plate 13 (hereinafter collectively referred to as “sliding plate”) are PEEK resin moldings. This PEEK resin molded body is an injection molded body of a resin composition in which various compounding materials are mixed with PEEK resin as a base material.

PEEK樹脂は、融点が334℃のスーパーエンジニアリングプラスチックである。PEEK樹脂は、結晶性樹脂であり、その耐熱性、耐薬品性は極めて優れている。PEEK樹脂によって形成された摺動板は、海岸部に設置されても加水分解、塩水による腐食が無く、摩擦特性、機械的強度が長期的に安定する。その結果、30年以上のメンテナンスフリー化が可能となる。   PEEK resin is a super engineering plastic having a melting point of 334 ° C. PEEK resin is a crystalline resin, and its heat resistance and chemical resistance are extremely excellent. The sliding plate made of PEEK resin is not hydrolyzed or corroded by salt water even when installed on the coast, and the frictional characteristics and mechanical strength are stable over the long term. As a result, maintenance-free for 30 years or more can be achieved.

上記のPEEK樹脂には、摺動板の耐摩耗性を向上させ、荷重によるクリープを防止するために、強化材を配合するのが望ましい。使用できる強化材は、PEEK樹脂の耐クリープ特性を適度に高くすることができるものであればどのようなものでも使用できる。具体的に例示すると、ガラス繊維、ガラスビーズ、炭素繊維、炭素粉末、アラミド繊維、黒鉛、球状黒鉛、酸化鉄粉末、アルミナ粉末、ウォラストナイトおよび炭化ケイ素、チタン酸カリウム、ホウ酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等の各種ウィスカおよび各種粉末等があげられる。なお、強化材を含むPEEK樹脂は、「強化PEEK樹脂」と呼ばれる。   The PEEK resin preferably contains a reinforcing material in order to improve the wear resistance of the sliding plate and prevent creep due to load. As the reinforcing material that can be used, any reinforcing material can be used as long as it can appropriately increase the creep resistance of the PEEK resin. Specifically, glass fiber, glass bead, carbon fiber, carbon powder, aramid fiber, graphite, spheroidal graphite, iron oxide powder, alumina powder, wollastonite and silicon carbide, potassium titanate, magnesium borate, zinc oxide And various whiskers such as titanium oxide, calcium sulfate and magnesium sulfate, and various powders. The PEEK resin containing the reinforcing material is referred to as “reinforced PEEK resin”.

また、ヨー軸受11はナセル34を円滑に旋回可能とすると共に、制動ブレーキを作動させた場合に慣性力で停止位置を越えることがないように摩擦力が必要とされる。そこで、PEEK樹脂成形体に十分な摩擦力を付与するため、上記のPEEK樹脂に摩擦調整材を配合することが望ましい。使用できる摩擦調整材は、PEEK樹脂の摩擦係数を適度に高くすることができるものであればどのようなものでも使用できる。具体的に例示すると、ガラス繊維、ガラスビーズ、炭素繊維、炭素粉末、アラミド繊維、黒鉛、球状黒鉛、酸化鉄粉末、アルミナ粉末、ウォラストナイトおよび炭化ケイ素、チタン酸カリウム、ホウ酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等の各種ウィスカおよび各種粉末等があげられる。なお、摩擦調整材の形状としては、摩擦面で方向性の出ない等方性形状が望ましい。   In addition, the yaw bearing 11 is capable of smoothly turning the nacelle 34 and requires a frictional force so that the inertial force does not exceed the stop position when the braking brake is operated. Therefore, in order to give a sufficient frictional force to the PEEK resin molded body, it is desirable to blend a friction modifier with the PEEK resin. Any friction modifier can be used as long as the coefficient of friction of the PEEK resin can be appropriately increased. Specifically, glass fiber, glass bead, carbon fiber, carbon powder, aramid fiber, graphite, spheroidal graphite, iron oxide powder, alumina powder, wollastonite and silicon carbide, potassium titanate, magnesium borate, zinc oxide And various whiskers such as titanium oxide, calcium sulfate and magnesium sulfate, and various powders. In addition, as a shape of a friction adjustment material, the isotropic shape in which directionality does not appear in a friction surface is desirable.

強化材や摩擦調整材は、酸化劣化の生じない非腐食性物質からなることが望ましく、吸水率の低い低吸水率物質であればさらに望ましい。非腐食性物質は、酸化劣化しないため、風力発電機31を海岸周辺に設置した場合でも、摺動板の摩擦特性や機械的強度を長期間に維持することが可能である。   The reinforcing material and the friction modifier are preferably made of a non-corrosive substance that does not cause oxidative degradation, and more preferably a low water-absorbing substance with a low water absorption. Since the non-corrosive substance is not oxidized and deteriorated, the friction characteristics and mechanical strength of the sliding plate can be maintained for a long time even when the wind power generator 31 is installed around the coast.

上記の性質を有する非腐食性物質としては、例えば、ガラス、炭素、炭化ケイ素、チタン酸カリウム、ホウ酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、酸化鉄、アルミナ、ウォラストナイト等が例示される。   Non-corrosive substances having the above properties include, for example, glass, carbon, silicon carbide, potassium titanate, magnesium borate, zinc oxide, titanium oxide, calcium sulfate, magnesium sulfate, iron oxide, alumina, wollastonite, etc. Is exemplified.

さらに、母材となるPEEK樹脂成形体に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)や二硫化モリブデンの固体潤滑材を配合してもよい。強化材や摩擦調整材をPEEK樹脂に添加すると、場合によっては摺動面が発熱するおそれがある。そこで、固体潤滑材を適切に配合すれば、ナセル34との摺動面における発熱の発生を効果的に抑制することができる。また、固体潤滑材は、液体潤滑材と比較して潤滑寿命が極めて長いので、風力発電機31のメンテナンス周期を延伸することができる。   Furthermore, you may mix | blend the solid lubricant of polytetrafluoroethylene (PTFE) and molybdenum disulfide with the PEEK resin molding used as a base material. If a reinforcing material or friction modifier is added to the PEEK resin, the sliding surface may generate heat in some cases. Therefore, if a solid lubricant is appropriately blended, the generation of heat on the sliding surface with the nacelle 34 can be effectively suppressed. Further, since the solid lubricant has an extremely long lubrication life compared to the liquid lubricant, the maintenance cycle of the wind power generator 31 can be extended.

次に、ヨー軸受11の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the yaw bearing 11 will be described.

まず、母材となるPEEK樹脂に各種配合材を配合したPEEK樹脂組成物の射出成形用ペレットを準備する。そして、射出成形によってPEEK樹脂からなる摺動部材を得る。このように、摺動部材の材料として射出成形可能なPEEK樹脂を採用することにより、ヨー軸受の製造効率が向上する。   First, pellets for injection molding of a PEEK resin composition prepared by blending various compounding materials with PEEK resin as a base material are prepared. Then, a sliding member made of PEEK resin is obtained by injection molding. Thus, by adopting injection-moldable PEEK resin as the material of the sliding member, the manufacturing efficiency of the yaw bearing is improved.

さらに、水平摺動部材12aおよび垂直摺動部材13aを一体として成形するのが望ましい。具体的には、図2に示すように、水平摺動部材12aおよび垂直摺動部材13aを断面形状がL字型の部材として一体成形すればよい。これにより、さらに製造効率が向上すると共に、取付け部21に対する位置決めを簡素化することができる。   Furthermore, it is desirable to form the horizontal sliding member 12a and the vertical sliding member 13a integrally. Specifically, as shown in FIG. 2, the horizontal sliding member 12a and the vertical sliding member 13a may be integrally formed as a member having an L-shaped cross section. As a result, the manufacturing efficiency can be further improved, and the positioning with respect to the mounting portion 21 can be simplified.

次に、PEEK樹脂成形体の表面、特にナセル34に当接する壁面に研削加工(研磨)等の機械加工を施す。これにより、スキン層が除去されると共に、加工面に摩擦調整材を露出させることができる。   Next, mechanical processing such as grinding (polishing) is performed on the surface of the PEEK resin molded body, in particular, the wall surface in contact with the nacelle 34. Thereby, while removing a skin layer, a friction adjusting material can be exposed to a processing surface.

スキン層とは、射出成形によって形成されたPEEK樹脂成形体の表面に存在する樹脂成分の含有量が多い層を指す。スキン層には摩擦調整材の露出が少ないので、所期した摩擦特性を得ることが出来ない。また、ナセル34との摺動面のスキン層が磨耗すると、ヨー軸受11の摩擦特性が変化してしまうという問題もある。そこで、予めスキン層を除去しておくことにより、摺動板の摩擦特性を長期間に亘って安定させることができる。   The skin layer refers to a layer having a high content of the resin component present on the surface of the PEEK resin molded body formed by injection molding. Since the skin layer has little exposure of the friction modifier, the desired friction characteristics cannot be obtained. Further, when the skin layer on the sliding surface with the nacelle 34 is worn, there is a problem that the friction characteristics of the yaw bearing 11 change. Therefore, by removing the skin layer in advance, the friction characteristics of the sliding plate can be stabilized over a long period of time.

また、摺動面に露出する摩擦調整材の面積率を5%〜40%とすれば、摺動部材に適度な摩擦力を付与することができる。その結果、ナセル34の旋回を停止させる制動ブレーキ(図示省略)を作動させた場合に、慣性力によってナセル34が停止位置を越えることがない。摺動面に露出する摩擦調整材の面積率が5%未満であれば摩擦係数が小さくなりすぎて高い制動力が必要となり、面積率が40%を超えると摺動抵抗が高くなるため、円滑な回動が困難となる。   Moreover, if the area ratio of the friction modifier exposed on the sliding surface is 5% to 40%, an appropriate frictional force can be applied to the sliding member. As a result, when a braking brake (not shown) that stops turning of the nacelle 34 is operated, the nacelle 34 does not exceed the stop position due to inertial force. If the area ratio of the friction modifier exposed on the sliding surface is less than 5%, the friction coefficient becomes too small and a high braking force is required, and if the area ratio exceeds 40%, the sliding resistance increases, so smooth Rotation is difficult.

そして、射出成形した摺動部材を取付け部21に接着固定するか、または、ボルト等の締結手段で固定する。   Then, the injection-molded sliding member is bonded and fixed to the mounting portion 21 or fixed by fastening means such as a bolt.

なお、上記の実施形態においては、水平摺動部材12aおよび垂直摺動部材13aを一体成形した例を示したが、これに限ることなく、両者を別体として成形し、それぞれを取付け部21に取り付けてもよい。これにより、水平摺動部材12aおよび垂直摺動部材13aを構成するPEEK樹脂成形体を相互に異なる組成とすることができる。例えば、水平摺動部材12aおよび垂直摺動部材13aに負荷される荷重の特性等に応じて、母材と各種配合材とを適切に組み合わせれば、より高い効果が期待できる。   In the above embodiment, the horizontal sliding member 12a and the vertical sliding member 13a are integrally formed. However, the present invention is not limited to this, and both are formed as separate bodies, and each is attached to the mounting portion 21. It may be attached. Thereby, the PEEK resin molding which comprises the horizontal sliding member 12a and the vertical sliding member 13a can be made into a mutually different composition. For example, higher effects can be expected if the base material and various compounding materials are appropriately combined according to the characteristics of the load applied to the horizontal sliding member 12a and the vertical sliding member 13a.

また、上記の実施形態においては、水平摺動板12と垂直摺動板13の両方をPEEK樹脂成形体で構成した例を示したが、水平摺動板12のみを上記のPEEK樹脂成形体で構成すれば、この発明の効果を得ることができる。例えば、垂直摺動板13に代えて、ラジアル軸受を採用してもよい。   Further, in the above embodiment, the example in which both the horizontal sliding plate 12 and the vertical sliding plate 13 are configured by the PEEK resin molded body is shown. However, only the horizontal sliding plate 12 is formed by the above PEEK resin molded body. If configured, the effects of the present invention can be obtained. For example, a radial bearing may be adopted instead of the vertical sliding plate 13.

次に、この発明の効果を確認するために行った塩水噴霧試験および引張強度試験について説明する。   Next, a salt spray test and a tensile strength test conducted to confirm the effect of the present invention will be described.

なお、各試験では、JIS K7162(Japanese Industrial Standards)に規定される5A形ダンベル形状に成形した3種類の試験片(実施例1、2、および比較例1)を使用した。実施例1は、PEEK樹脂を母材とし、30容量%の炭素繊維を配合するPEEK樹脂成形体である。実施例2は、PEEK樹脂を母材とし、10容量%の炭素繊維、10容量%の硫酸カルシウム粉末および10容量%のPTFEを配合するPEEK樹脂成形体である。比較例1は、従来の摺動部材の材料であるPETである。   In each test, three types of test pieces (Examples 1 and 2 and Comparative Example 1) molded into a 5A-type dumbbell shape defined in JIS K7162 (Japan Industrial Standards) were used. Example 1 is a PEEK resin molding in which PEEK resin is used as a base material and 30% by volume of carbon fiber is blended. Example 2 is a PEEK resin molded body in which PEEK resin is used as a base material and 10% by volume of carbon fiber, 10% by volume of calcium sulfate powder, and 10% by volume of PTFE are blended. Comparative example 1 is PET which is a material of a conventional sliding member.

まず、摺動板の耐食性を評価するために、JIS Z2371に規定される塩水噴霧試験を実施した。具体的には、試験片に35℃に管理した5%の食塩水を2000時間噴霧して、表面の変色を目視と顕微鏡(×100)で確認した。   First, in order to evaluate the corrosion resistance of a sliding plate, the salt spray test prescribed | regulated to JISZ2371 was implemented. Specifically, 5% saline solution controlled at 35 ° C. was sprayed on the test piece for 2000 hours, and the discoloration of the surface was confirmed visually and with a microscope (× 100).

その結果、実施例1および2は、目視および顕微鏡観察によって変色は認められなかった。一方、比較例1は、目視でかすかに白濁しているのが確認された。これにより、この発明に係る摺動板は、従来の摺動板と比較して耐食性が高いことが確認された。   As a result, in Examples 1 and 2, no discoloration was observed visually and by microscopic observation. On the other hand, it was confirmed that Comparative Example 1 was slightly cloudy visually. Thereby, it was confirmed that the sliding plate which concerns on this invention has high corrosion resistance compared with the conventional sliding plate.

次に、摺動板の塩水噴霧試験の前後における機械的強度の変化、つまり摺動板の耐候性を確認するために、JIS K7162に規定される引張強度試験を実施した。   Next, in order to confirm the change in mechanical strength before and after the salt spray test of the sliding plate, that is, the weather resistance of the sliding plate, a tensile strength test defined in JIS K7162 was performed.

具体的には、各試験片(実施例1、2、および比較例1)の塩水噴霧試験前の引張強度F(Pa)、および塩水噴霧試験後の引張強度F(Pa)をそれぞれ測定し、強度低下率(F−F)/Fを算出した。なお、正確を期すため各試験片についてそれぞれ3回ずつ行い、その平均値を試験結果とした。 Specifically, the tensile strength F 1 (Pa) before the salt spray test and the tensile strength F 2 (Pa) after the salt spray test of each test piece (Examples 1 and 2 and Comparative Example 1) are measured. Then, the strength reduction rate (F 1 -F 2 ) / F 1 was calculated. For accuracy, each test piece was performed three times, and the average value was used as the test result.

その結果、実施例1および2の強度低下率は、いずれも3%〜5%であった。一方、比較例1の強度低下率は、9%〜12%であった。これにより、この発明に係る摺動板は、従来の摺動板と比較して耐候性が高いことが確認された。   As a result, the strength reduction rates of Examples 1 and 2 were all 3% to 5%. On the other hand, the strength reduction rate of Comparative Example 1 was 9% to 12%. Thereby, it was confirmed that the sliding plate which concerns on this invention has high weather resistance compared with the conventional sliding plate.

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.

この発明は、風力発電機のナセルを旋回自在に支持するヨー軸受に有利に利用される。   The present invention is advantageously used in a yaw bearing that rotatably supports a nacelle of a wind power generator.

この発明の一実施形態に係るヨー軸受を示す図である。It is a figure which shows the yaw bearing which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示すヨー軸受の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the yaw bearing shown in FIG. この発明の一実施形態に係るヨー軸受を採用した風力発電機を示す図である。It is a figure which shows the wind power generator which employ | adopted the yaw bearing which concerns on one Embodiment of this invention. 図3に示す風力発電機の図解的側面図である。FIG. 4 is a schematic side view of the wind power generator shown in FIG. 3.

符号の説明Explanation of symbols

11 ヨー軸受、12 水平摺動板、12a 水平摺動部材、13 垂直摺動板、13a 垂直摺動部材、21 取付け部、31 風力発電機、32 支持台、34 ナセル、 35 ブレード、36 主軸、37 増速機、38 発電機、39 軸受ハウジング、40 旋回モータ、41 減速機、42 主軸支持用軸受。


11 Yaw bearing, 12 Horizontal sliding plate, 12a Horizontal sliding member, 13 Vertical sliding plate, 13a Vertical sliding member, 21 Mounting portion, 31 Wind generator, 32 Support base, 34 Nacelle, 35 Blade, 36 Main shaft, 37 speed increaser, 38 generator, 39 bearing housing, 40 swing motor, 41 speed reducer, 42 spindle support bearing.


Claims (10)

風力発電機のナセルを旋回自在に支持するヨー軸受であって、
ナセルの下面に当接してスラスト荷重を支持する円環形状の水平摺動板を備え、
前記水平摺動板は、非腐食性物質からなる摩擦調整材を含むポリエーテルエーテルケトン樹脂成形体である、ヨー軸受。
A yaw bearing that rotatably supports a nacelle of a wind power generator,
It has an annular horizontal sliding plate that contacts the lower surface of the nacelle and supports the thrust load,
The horizontal sliding plate is a yaw bearing, which is a polyether ether ketone resin molded body including a friction modifier made of a non-corrosive substance .
前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂成形体は、強化材を含む、請求項1に記載のヨー軸受。 The yaw bearing according to claim 1, wherein the polyether ether ketone resin molded body includes a reinforcing material. ナセルに当接する前記水平摺動板の壁面に露出する前記摩擦調整材の面積率は、5%〜40%である、請求項1または2に記載のヨー軸受。The yaw bearing according to claim 1 or 2, wherein an area ratio of the friction adjusting material exposed to a wall surface of the horizontal sliding plate in contact with the nacelle is 5% to 40%. 前記強化材は、非腐食性物質からなる、請求項2または3に記載のヨー軸受。 The yaw bearing according to claim 2 , wherein the reinforcing material is made of a non-corrosive substance. 前記非腐食性物質は、ガラス、炭素、炭化ケイ素、チタン酸カリウム、ホウ酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、酸化鉄、アルミナ、およびウォラストナイトからなる群より選ばれた少なくとも1種類である、請求項1〜4のいずれかに記載のヨー軸受。 The non-corrosive substance is selected from the group consisting of glass, carbon, silicon carbide, potassium titanate, magnesium borate, zinc oxide, titanium oxide, calcium sulfate, magnesium sulfate, iron oxide, alumina, and wollastonite. The yaw bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the yaw bearing is at least one kind. 前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂成形体は、固体潤滑材を含む、請求項1〜5のいずれかに記載のヨー軸受。 The yaw bearing according to claim 1, wherein the polyether ether ketone resin molded body includes a solid lubricant. 前記固体潤滑材は、ポリテトラフルオロエチレンおよび二硫化モリブデンのうちのいずれかである、請求項6に記載のヨー軸受。 The yaw bearing according to claim 6, wherein the solid lubricant is one of polytetrafluoroethylene and molybdenum disulfide. 前記水平摺動板は、複数の円弧形状の摺動部材を円周方向に連ねて形成されている、請求項1〜7のいずれかに記載のヨー軸受。 The yaw bearing according to any one of claims 1 to 7, wherein the horizontal sliding plate is formed by connecting a plurality of arc-shaped sliding members in a circumferential direction. 前記ヨー軸受は、前記水平摺動板の内周面から前記水平摺動板と交差する方向に延びる円筒形状の部材であって、ナセルに負荷されるラジアル荷重を支持する垂直摺動板をさらに備え、
前記垂直摺動板は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂成形体である、請求項1〜8のいずれかに記載のヨー軸受。
The yaw bearing is a cylindrical member extending in a direction intersecting with the horizontal sliding plate from an inner peripheral surface of the horizontal sliding plate, and further includes a vertical sliding plate that supports a radial load applied to the nacelle. Prepared,
The yaw bearing according to any one of claims 1 to 8, wherein the vertical sliding plate is a polyether ether ketone resin molded body.
前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂成形体のスキン層は、除去されている、請求項1〜9のいずれかに記載のヨー軸受。The yaw bearing according to any one of claims 1 to 9, wherein a skin layer of the polyether ether ketone resin molded body is removed.
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