JP5425700B2 - 風力発電設備の減速装置及びその据え付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電設備の減速装置及びその据え付け方法に関する。

例えば、特許文献１等において、風力発電設備に使用する減速装置が開示されている。風力発電設備に使用される減速装置としては、支柱の最上部に設置されるナセル（発電室）を水平面内で回転させるためのヨー（Ｙａｗ）駆動用の減速装置、あるいは、風車ブレードの角度を変化させるためのピッチ（Ｐｉｔｃｈ）駆動用の減速装置等がある。

風力発電設備のナセルは、支柱の最上部、即ち地上から非常に高い位置にあり、且つ、制御機器や減速装置等を配置するための空間も狭い。そのため、特許文献１に係る減速装置では、減速機構の中に「直交歯車機構」を備え、モータの回転を直角方向に変更した上で出力している。減速装置を直交型としておくことにより、減速装置の全長をより短縮することができる。

特開２００８−８９１４４号公報（図１〜図３）

しかしながら、減速装置が直交型とされていると、減速装置が重量物である上に、直交型であるが故に「重量バランス」が悪く、取り扱いが非常に難しいという問題があった。即ち、当該減速装置をナセル内の所定の位置に据え付ける場合に、減速装置の重量バランスを取りながらモータの延在方向をナセル内の空間に合致した方向（ナセル内の他の機器と干渉しない方向）に合わせ、バックラッシの調整や確認をしつつ狭いナセル内で減速装置を固定する作業をしなければならない。そのため、作業がし難いというのが実情であった。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、ナセル内の狭い空間でも取り扱いが容易な風力発電設備の減速装置を提供することをその課題としている。

本発明は、風力発電設備の減速装置において、モータ、直交歯車機構、最終段減速機構、及び出力ピニオンが、動力伝達経路上でこの順に配置され、且つ、前記直交歯車機構及び最終段減速機構を収容するケーシングが、前記直交歯車機構と前記最終段減速機構との間において、それぞれに潤滑油を閉じ込めた状態で、高速側ケーシング体と低速側ケーシング体とに分離可能とされた構成とすることにより、上記課題を解決した。

減速装置全体のコンパクト性を確保するために、本発明でも、その基本的な動力伝達経路の中に直交歯車機構を組み込むようにしている。しかしながら、既に述べたように、直交型の減速装置は、重量バランスが悪く、倒れないように支えながらケーシング全体を回転させた上で固定するのは容易ではない。また、バックラッシ調整等、何らかの事情で減速装置を回転させようとした場合に、径方向に延在するモータと他の機器とが、回転の途中で干渉してしまう恐れもある。

本発明では、直交歯車機構と最終段減速機構との間において、ケーシングを、直交歯車機構を含む高速側ケーシング体と最終段減速機構を含む低速側ケーシング体とに分離可能とし、その上でそれぞれの潤滑油を各ケーシング体に閉じ込めるようにした。

これにより、例えば、地上から高い位置にあるナセル内に減速装置を運び込んだり、該減速装置をナセル内で移動したり、さらには据え付け作業を行う際においても、作業者は常に半分程度の重量物を取り扱うだけで済むようになり、取り扱いの容易性が格段に向上する。また、直角方向に延在する部分がない状態で据付ができるため、据え付け対象物の重量バランスがよく、（重量自体が半減していることと相まって）据え付け時の取り回しが非常に容易である。

また、モータ及び高速側ケーシング体の存在しない状態で低速側ケーシング体をナセルに据え付けることができるため、バックラッシの確認や調整をしながら据え付ける作業が格段に容易になる。

更には、直交歯車機構を含む高速側ケーシング体が低速側ケーシング体から分離可能とされていると、ケーシング全体を回転させなくてもモータ軸の延在方向を変更することもできるようになるため、低速側ケーシング体を据え付けた後に、ナセル内の他の機器と干渉しない方向にモータを延在させて高速側ケーシング体を該低速側ケーシング体に容易に連結することが可能である。そのため、新規の据え付け時は勿論、ナセル空間内の事後的な事情によってモータ軸の延在方向を変更するのも容易である。

本発明によれば、地上から高い位置にあり、且つ狭い空間しかないナセル内に設置しなければならない風力発電設備の減速装置として、非常に取り扱いの容易な減速装置を得ることができる。

本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置の全体断面図 上記減速装置が適用される風力発電設備の正面図 上記風力発電設備のナセルに本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置が組み込まれている様子を示す斜視図 上記風力発電設備のヨー駆動装置の構造を示す要部断面図 図１の減速装置の据付の多様性を示す平面図 図１の減速装置を分離した状態でバックラッシの確認を行っている状態を示す分解断面図 本発明の他の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置の全体断面図 本発明の更に他の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置の全体断面図

以下、本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置について詳細に説明する。

始めに、当該風力発電設備の概略から説明する。

図２及び図３を参照して、この風力発電設備１０は円筒支柱１１の最上部にナセル（発電室）１２を備える。ナセル１２には、ヨー（Ｙａｗ）駆動装置１４と、ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）駆動装置１６が組み込まれている。ヨー駆動装置１４は、円筒支柱１１に対するナセル１２全体の旋回角を制御するためのものであり、一方、ピッチ駆動装置１６は、ノーズコーン１８に取り付けられる３枚の風車ブレード２０のピッチ角を制御するためのものである。

この実施形態では、ヨー駆動装置１４に本発明が適用されているため、ここではヨー駆動装置１４について説明する。

このヨー駆動装置１４は、モータ２２及び出力ピニオン２４付きの４個の減速装置Ｇ１〜Ｇ４及びそれぞれの出力ピニオン２４と噛合する１個の旋回用の内歯歯車２８を備える。各減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれナセル１２の本体側の所定の位置に固定されている。図４を合わせて参照して、各減速装置Ｇ１〜Ｇ４のそれぞれの出力ピニオン２４が噛合している旋回用の内歯歯車２８は、円筒支柱１１側に固定されており、ヨーベアリング３０の内輪を構成している。ヨーベアリング３０の外輪３０Ａは、ナセル１２の本体１２Ａ側に固定されている。なお、図４の符号２５はヨー駆動装置１４のブレーキ機構である。

この構成により、各減速装置Ｇ１〜Ｇ４のモータ２２によって各出力ピニオン２４を同時に回転させると、該出力ピニオン２４が内歯歯車２８と噛合しながら内歯歯車２８の中心３６（図３参照）に対して公転する。この結果、ナセル１２全体を円筒支柱１１に固定されている内歯歯車２８の中心３６の周りで旋回させることができる。これにより、ノーズコーン１８を所望の方向（例えば風上の方向）に向けることができ、効率的に風圧を受けることができる。

前記減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは減速装置Ｇ１について説明する。

図１を参照して、減速装置Ｇ１はモータ２２、直交歯車機構４０、平行軸歯車機構４２及び最終段減速機構４４が動力伝達経路上でこの順にケーシングＣａ内に配置されている。なお、ケーシングＣａは、高速側ケーシング体４６と低速側ケーシング体４８とに分離可能である。ケーシングＣａの構成については、後に詳述する。

以下、動力伝達経路上の順番に説明していく。モータ２２のモータ軸５０は、直交歯車機構４０の入力軸を兼ねている。直交歯車機構４０は、モータ軸５０の先端に直切形成されたハイポイドピニオン５２と、該ハイポイドピニオン５２と噛合するハイポイドギヤ５４とを備え、モータ軸５０の回転方向を直角方向に変更している。ハイポイドギヤ５４は、中間軸５６に固定されている。中間軸５６には、平行軸歯車機構４２のスパーピニオン５８が直接形成されている。

平行軸歯車機構４２は、このスパーピニオン５８と、該スパーピニオン５８と噛合するスパーギヤ６０とを備えている。スパーギヤ６０はキー６１を介してホロー軸６２に固定されている。ホロー軸６２はキー６４を介して継軸６６と連結されている。

継軸６６の先端部にはリング状の溝６６Ａが複数本形成されている。この溝６６Ａの中には接着剤が充填されている。そしてこの接着剤の充填された溝６６Ａを覆うようにリング状の継リング６８が圧入されている。継リング６８の軸方向反継軸側には、スプライン７０を介して最終段減速機構４４の入力軸７２が嵌合している。

最終段減速機構４４は、当該入力軸７２、該入力軸７２に設けられた２つの偏心体７４、該偏心体７４を介して偏心揺動する２枚の外歯歯車７６、該外歯歯車７６が内接噛合する内歯歯車７８を備えている。２枚の外歯歯車７６は、その偏心位相が丁度１８０度ずれており、互いに離反する方向に偏心した状態を維持しながら揺動回転する。内歯歯車７８は、低速側ケーシング体４８と一体化されている。内歯歯車７８の内歯はそれぞれ円筒状の外ピン７８Ａによって構成されている。内歯歯車７８の内歯の数（外ピン７８Ａの数）は、外歯歯車７６の外歯の数より１だけ多い。外歯歯車７６には内ピン８０が遊嵌されている。内ピン８０は、出力フランジ８２と一体化され、該出力フランジ８２は減速装置Ｇ１の出力軸８４と一体化されている。この実施形態では、内歯歯車７８が低速側ケーシング体４８と一体化されているため、最終段減速機構４４の入力軸７２が回転すると外歯歯車７６が偏心体７４を介して揺動し、該外歯歯車７６の内歯歯車に対する相対回転（自転）が、内ピン８０及び出力フランジ８２を介して出力軸８４から取り出される構成とされている。出力軸８４にはスプライン８６を介して前出の出力ピニオン２４が固定・連結されており、該出力ピニオン２４が既に説明した旋回用の内歯歯車２８（図３、図４）と噛合する構成とされている。

ここで、ケーシングＣａに関する構成について詳細に説明する。

この実施形態では、減速装置Ｇ１のケーシングＣａが連結ボルト８８を取り外すことによってラインＡ１の部分で高速側ケーシング体４６と低速側ケーシング体４８とに分離可能である。この実施形態では、高速側ケーシング体４６は、直交歯車機構４０を収容すると共に、さらに、平行軸歯車機構４２も収容している。一方、低速側ケーシング体４８は、減速装置Ｇ１の最終段減速機構４４を収容している。両ケーシング体４６、４８を分離したとき、低速側ケーシング体４８の入力軸（動力伝達軸）７２が、回転操作可能な状態で、且つ低速側ケーシング体４８の端面４８Ｅよりも突出された状態とされている。

高速側ケーシング体４６と低速側ケーシング体４８とを連結・離反するための前記連結ボルト８８はこの実施形態では２４個用意され、対応する連結ボルト孔４６Ａ、４８Ａが高速側ケーシング体４６及び低速側ケーシング体４８の双方のフランジ部４６Ｂ、４８Ｂの半径Ｒ１の円周上に１５度（３６０度／２４）の間隔で配置されている。このため、高速側ケーシング体４６は低速側ケーシング体４８に対してモータ軸５０の軸心Ｏ１の延在方向を１５度ごとの角度間隔の任意の角度（方向）にて連結可能である。

一方、ナセル１２の本体１２Ａの所定の位置には据え付け孔１２Ｂが形成されている。低速側ケーシング体４８には、据え付けボルト孔４８Ｃが形成されている。低速側ケーシング体４８は、ナセル１２側の据え付け孔１２Ｂと低速側ケーシング体４８の据え付けボルト孔４８Ｃとに据え付けボルト４９をねじ込むことでナセル１２の本体１２Ａの所定の位置に据え付けられる。据え付け孔１２Ｂと据え付けボルト孔４８Ｃは半径Ｒ２の円周上に複数（この例では２４個）等間隔に形成されている。従って、低速側ケーシング体４８はナセル１２の本体１２Ａに対して１５度（３６０度／２４）ごとの任意の角度だけ回転した状態で据え付けることが可能である。

据え付けボルト孔４８Ｃが形成される半径Ｒ２の円の中心（減速装置Ｇ１が取り付けられる据付部（インロー部）の中心）Ｏ３は、前記動力伝達機構上の軸心（継軸６６や入力軸７２や出力ピニオン２４の軸心）Ｏ２から意図的にΔＥだけずらされている。この構成は、出力ピニオン２４の旋回用の内歯歯車２８に対する軸心位置を調整可能とする「調整機構」を結果として形成している。これにより、低速側ケーシング体４８をナセル１２の本体１２Ａに据え付ける際に、（該低速側ケーシング体４８を１５度ずつ回転するごとに）出力ピニオン２４と該出力ピニオン２４と噛合する旋回用の内歯歯車２８との噛合点のピッチ円を調整しながら据え付けることができ、旋回用の内歯歯車２８と出力ピニオン２４とのバックラッシを変更可能である。

なお、この実施形態では、例えば、図５に示されるように、低速側ケーシング体４８をナセル１２の本体１２Ａに対して回転させることによっても、モータ軸５０の軸線Ｏ１の方向を変更することができる（想像線参照）。但し、この実施形態では、低速側ケーシング体４８のナセル１２に対する回転は、主にバックラッシの調整の目的のために行われるため、モータ軸５０の軸心Ｏ１の延在方向の変更は、主に前述した連結ボルト８８によるラインＡ１での高速側ケーシング体４６の回転によって行われることになる。

一方、前記高速側ケーシング体４６では、オイルシールＯｓ１が配置されており、このオイルシールＯｓ１によって直交歯車機構４０の潤滑油がモータ２２側に漏れるのが防止されている。また、ホロー軸６２の両端にもオイルシールＯｓ２、Ｏｓ３がそれぞれ配置されていて、前記オイルシールＯｓ１と相まって直交歯車機構４０及び平行軸歯車機構４２を収容する空間を密封している。これにより、高速側ケーシング体４６が低速側ケーシング体４８と分離されたとしても、潤滑油が高速側ケーシング体４６内に閉じ込められ、該高速側ケーシング体４６の外部に漏れないようになっている。

低速側ケーシング体４８についても、入力軸７２の外周に第２継リング８９が配置され、第２継リング８９と低速側ケーシング体４８のカバー体４８Ｄとの間にオイルシールＯｓ５が配置されている。また、出力軸８４の先端部において該出力軸８４に圧入されたリング部材８５と低速側ケーシング体４８との間には、オイルシールＯｓ６が配置されている。このオイルシールＯｓ５、Ｏｓ６によって潤滑油が低速側ケーシング体４８内に閉じ込められ、該低速側ケーシング体４８の外部に漏れないようになっている。

次に、この実施形態に係る風力発電設備１０の減速装置Ｇ１の作用を説明する。

モータ２２のモータ軸５０の回転は、直交歯車機構４０のハイポイドピニオン５２及びハイポイドギヤ５４の噛合によって初段減速され、同時に回転軸の方向が９０度変更されて平行軸歯車機構４２の中間軸５６に伝達される。なお、直交減速機構としては、ハイポイドピニオン５２及びハイポイドギヤ５４の直交歯車機構４０のほかに、例えば、ウォームピニオン及びウォームギヤを用いた直交歯車機構も知られている。しかし、ウォームピニオン及びウォームギヤを用いた直交歯車機構は、静的な効率が著しく低いので駆動のために大きなモータが必要である。また、セルフロック性（負荷側からの力によって動かされないという性質）が高いため、出力側からの大荷重に対し減速装置Ｇ１自体が破損するまで耐えてしまう。これに対しハイポイドピニオン５２及びハイポイドギヤ５４の直交歯車機構４０（あるいは、ベベルピニオン及びベベルギヤを用いた直交歯車機構）は、セルフロック性が低いので出力側の大荷重に対して減速装置Ｇ１自体が破損するまで耐えることがなく、他の減速装置Ｇ２〜Ｇ４等に荷重を分散させるため、好ましい。なお、出力ピニオン２４側からの負荷が非常に大きいときは、この実施形態では、後述するように接着剤を併用した継軸６６と継リング６８の圧入連結部分で滑りを発生させることにより、当該大きな負荷を逃がすようにもなっている。

中間軸５６の回転は、スパーピニオン５８及びスパーギヤ６０の噛合によって減速され、キー６１によってホロー軸６２に伝達される。ホロー軸６２の回転は、キー６４を介して継軸６６へと伝達される。継軸６６の回転は、溝６６Ａ内に充填された接着剤と圧入による嵌合により継リング６８に伝達され、該継リング６８の内周側のスプライン７０を介して連結されている最終段減速機構４４の入力軸７２に伝達される。

最終段減速機構４４の入力軸７２が回転すると、偏心体７４を介して外歯歯車７６が（内歯歯車７８に内接しながら）揺動回転するため、内歯歯車７８との噛合位置が順次ずれてゆく現象が生じる。この結果、最終段減速機構４４の入力軸７２が１回回転する毎に、外歯歯車が１体揺動し、（固定状態にある）内歯歯車７８に対して１歯分ずつ位相がずれて行くようになる（自転成分が発生する）。この自転成分を内ピン８０、出力フランジ８２を介して出力軸８４側に取り出すことにより、最終段減速機構４４での減速が実現される。出力軸８４の回転はスプライン８６を介して出力ピニオン２４に伝達される。出力ピニオン２４は旋回用の内歯歯車２８と噛合しており、且つ、該内歯歯車２８は、円筒支柱１１側に固定されているため、結局、反作用によって該円筒支柱１１に対してナセル１２自体が水平方向に回転する。

ここで、本実施形態では、連結ボルト８８を取り外すことによって高速側ケーシング体４６と低速側ケーシング体４８とを分離させることができる。また、各ケーシング体４６、４８の内部の潤滑油は、オイルシールＯｓ１〜Ｏｓ３、あるいはオイルシールＯｓ５〜Ｏｓ６によってそれぞれのケーシング体４６、４８の外部に漏出しない構成とされているため、減速装置Ｇ１の据付作業を行う作業者は、減速装置Ｇ１のナセル１２内への運び込み、あるいはナセル１２内での移動に際して、この分離された高速側ケーシング体４６及び低速側ケーシング体４８を別々に取り扱う（ハンドリングする）ことができる。このため、例えば作業者が１人しかいない場合であっても、非常に容易に減速装置Ｇ１を取り扱うことができる。

減速装置Ｇ１（〜Ｇ４）の据付は次のようにして行われる。なお、減速装置Ｇ１〜Ｇ４をナセル１２に据え付けるときは、ヨー駆動装置１４のブレーキ機構２５（図４）を作動させ、ナセル１２を円筒支柱１１側に対して固定した状態としておく。なお、ブレーキ機構を有しない風力発電設備の場合は、バイスや万力等の固定手段により固定される。

まず減速装置Ｇ１の低速側ケーシング体４８を、例えば３本程度の据え付けボルト４９を介してナセル１２内の所定の位置の据え付け孔１２Ｂに仮止めする。その上で、図６に示されるように、最終段減速機構４４の入力軸７２と係合して該入力軸７２を回転可能なハンドル治具９０を低速側ケーシング体４８に取り付ける。

このハンドル治具９０は、高速側ケーシング体４６を低速側ケーシング体４８に取り付けるときの連結ボルト孔４８Ａと合致するボルト孔９０Ａを有すると共に、最終段減速機構４４の入力軸７２のスプライン７０と係合可能なリング体９１を備えている。よって、ハンドル治具９０を手動操作してリング体９１を介して最終段減速機構４４の入力軸７２を回転させると、旋回用の内歯歯車２８とのバックラッシの範囲内で出力ピニオン２４を回転させることができる。例えば、最終段減速機構４４の減速比が１／３０であった場合には、出力ピニオン２４でのバックラッシ（回転可能範囲）の３０倍の回転角として確認できることになる。

次いで、他の３個の減速装置Ｇ２〜Ｇ４についても、全く同様のやり方にてバックラッシの確認を行う。この確認の結果、各バックラッシが所定の範囲に納まるように調整する。この調整は、不適なバックラッシを有する減速装置（Ｇng）に対して、仮止めしていた据え付けボルト４９を外して当該減速装置Ｇngを何れかの方向に１５度単位で回転させ、再び仮止めして同様にバックラッシを再度確認することによって行う。この実施形態に係る減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、低速側ケーシング体４８をナセル１２に固定する際の据え付けボルト４９が配置される円の軸心Ｏ３と出力ピニオン２４の軸心Ｏ２とが偏心しているため、このような調整操作によって、旋回用の内歯歯車２８に対する出力ピニオン２４の半径方向距離（ピッチ円）を変更することができ、結果として当該減速装置Ｇngのバックラッシを変更することができる。必要ならば２個あるいは３個の減速装置に対して同様な調整を行う。調整後、全ての減速装置Ｇ１〜Ｇ４の据え付けボルト４９のねじ込みを行う。

このようにしてそれぞれのバックラッシを調整しながら４個の減速装置Ｇ１〜Ｇ４を据え付けることにより、４個の減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、その全てが共同で動力伝達を行うことができるようになる。

従来は、このようなバックラッシの正確な確認（検出）をすることができず、据付作業者は、出力ピニオン２４を旋回用の内歯歯車２８の内歯に噛合させながら据え付ける際の歯面同士の微妙な当たり方を頼りにして、現に生じている出力ピニオン２４と内歯歯車２８とのバックラッシを推定していた。逆の見方をするならば、従来は、よほど大きなバックラッシのばらつきがなければ、「良し」とされていた面がある。それは、モータ２２を回転させることよって出力ピニオン２４を駆動する場合、伝達されるトルクは所詮モータ２２によって発生されるトルクでしかないため、元々各部材の強度には十分な余裕があり、しかも、例えば、モータ２２に流れる電流を制御することによって、各減速装置Ｇ１〜Ｇ４の受け持つ負荷がほぼ均等になるように駆動・制御することもある程度は可能だからである。

しかしながら、風車ブレード２０の巨大な負荷が出力ピニオン２４側から入力されてくるときは、事情が異なる。この巨大な「外的負荷」は、例えば電流制御等によって各減速装置の受け持つ負荷を均等にするというような手法によってコントロールすることは不可能である。即ち、物理的にバックラッシの小さな減速装置に、より集中的に掛かってしまう傾向がある。そのため、結局、バックラッシが相対的に小さな一部の減速装置のみが他の減速装置に比べてより大きな負荷を受けるような状態が発生し、寿命が短くなっていたと考えられる。一度、１個の減速装置が破損すると、それ以降は、残りの減速装置に負荷が集中するため、結果として順次破損してしまう。

この点、この実施形態のように、４個の減速装置Ｇ１〜Ｇ４のバックラッシが、正確に所定の範囲に納まるように調整されていると、４個の減速装置Ｇ１〜Ｇ４は常にその巨大な負荷をバランスよく受け持つことができるようになり、一部の減速装置のみに過大な負荷がかかってしまうという現象が発生するのを防止することができる。

しかも、この実施形態に係る減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、ケーシングＣａが低速側ケーシング体４８と高速側ケーシング体４６とにラインＡ１で分離可能である。また、分離された状態で低速側ケーシング体４８の入力軸（動力伝達軸）７２が回転操作可能な状態で、且つ低速側ケーシング体４８の端面４８Ｅよりも突出された状態とされている。このため、このバックラッシの確認・調整作業を高速側ケーシング体４６がない状態で、容易に且つ正確に行うことが可能である。

このバックラッシの調整は、（バックラッシ自体が経時的使用によって変化している可能性があることから）減速機を交換する場合においても行う必要があるが、この場合でもバックラッシの調整が容易なので交換作業をより容易に行うことができる。なお、この実施形態では、据え付けボルト孔を同心円上に複数有し、且つ該複数の据え付けボルト孔が配置される円の軸心と出力ピニオンの軸心とが偏心しているという構成の「調整機構」を採用することにより、該出力ピニオンが噛合する歯車とのピッチ円を変更し、結果として該歯車と出力ピニオンとのバックラッシを調整できるようにしていた。しかし、バックラッシを調整する構成は、必ずしもこのような構成に限定されるものではない。例えば、いずれか一方側のボルト孔が長孔とされ、低速側ケーシング全体のナセルに対する固定位置が、相手側歯車（先の例では旋回用の内歯歯車２８）の軸心に対してその半径方向に沿って動けるような構成とすることによってもバックラッシは調整可能である。

低速側ケーシング体４８のナセル１２への据え付けを完了した後、該低速側ケーシング体４８に（モータ２２及び直交歯車機構４０を含む）高速側ケーシング体４６を、該モータ２２の軸線方向Ｏ１を任意に設定しながら固定する。この実施形態では、高速側ケーシング体４６と低速側ケーシング体４８とを連結するための連結ボルト孔４６Ａ、４８Ａが２４個形成され、円周方向に１５度毎に等間隔に配置されている。このため、高速側ケーシング体４６は低速側ケーシング体４８に対してそのモータ２２の軸心Ｏ１の延在方向を１５度毎の任意の角度で連結可能である。このため、狭いナセル１２内の空間でより取り付け易い方向にモータ２２の軸心Ｏ１を変更した上で取り付けることが可能となる。

また、この実施形態では、最終段減速機構４４の入力軸７２に動力を伝達する構造として、溝６６Ａ内に充填した接着剤と圧入とを併用した連結構造を採用するようにしたため、例えば、風車ブレード２０からの過大負荷によって出力ピニオン２４側から最終段減速機構４４が強制的に回転させられるような事態が生じた場合に、この部分で滑りが発生し、該過大負荷を良好に逃がすことができる。なお、この接着剤と圧入と組み合わせた連結構造は、（風が止んで）過大な負荷がなくなると、再び滑る前のトルク伝達が可能な連結状態が再現されることが発明者の実験によって確認されている。

これらの効果の相乗により、本実施形態によれば、取り扱いが極めて容易で、複数の減速装置Ｇ１〜Ｇ４がほぼ均等に負荷を負担することができるような据え付けが簡単に実現でき、結果として、全減速装置Ｇ１〜Ｇ４の寿命を伸ばすことができるようにもなる。

なお、本発明に係る減速装置における具体的な減速機構の構造は、上記減速機構に限定されない。例えば、図７に示される減速装置Ｇ５では、初段の減速機構として、モータ９２の回転を受ける揺動内接噛合遊星歯車機構９４が設けられた構造とされている。揺動内接噛合遊星歯車機構９４の構造は、（扱うトルクが異なるため全体の大きさが異なること、及び内ピン９３が両持ち支持されていないこと、など若干の違いはあるが）基本的には、先の実施形態で示した最終段減速機構４４とほぼ同様の構造である。この図７の実施形態では、初段の揺動内接噛合遊星歯車機構９４の出力がベベルピニオン９６とベベルギヤ９８からなる直交歯車機構１００に伝達され、ここで減速されると共に回転方向が直角に変換されるようになっている。直交歯車機構１００の後段には、先の実施形態で用いられていたような平行軸歯車機構は設けられていないが、初段の揺動内接噛合遊星歯車機構９４の減速比が大きいため、トータルでは、先の実施形態よりも大きな減速比が得られる。直交歯車機構１００のホロー軸１０２の両端には、オイルシールＯｓ７、Ｏｓ８が配置され、低速側ケーシング体４８と分離された場合でも高速側ケーシング体１０４内の潤滑油が漏れないように配慮されている。高速側ケーシング体１０４と低速側ケーシング体４８のラインＡ１での分離構造は、先の実施形態と同様であり、低速側ケーシング体４８側の構造は、収容されている最終段減速機構４４の構造および潤滑油のシール構造を含め、先の実施形態と同様の構成である。このため、図中で同一部位に同一の符号を付すに止め、重複説明を省略する。この実施形態においても、先の実施形態と同様の作用効果が得られる。

図８に、本発明に係る風力発電設備１０の減速装置の更に他の実施形態の例を示す。

この実施形態に係る減速装置Ｇ６も、初段にモータ１０８の回転を受ける内接噛合遊星歯車減速機構１１０を備え、高速側ケーシング体１１２と低速側ケーシング体４８とが、先の実施形態と同様な構成で連結ボルト８８によりラインＡ１で連結・分離可能とされている。内接噛合遊星歯車減速機構１１０の出力は、スプライン１１１を介して継軸１１５に伝達され、等速直交歯車機構１１４に至る。等速直交歯車機構１１４は、（減速はせずに）回転軸の方向のみを直角方向に変更するもので、ここでは、一対のベベルギヤ１１６、１１８によって構成されている。

また、オイルシールＯｓ９、Ｏｓ１０によって高速側ケーシング体１１２の潤滑油が該高速側ケーシング体１１２内に閉じ込められており、高速側ケーシング体１１２と低速側ケーシング体４８とが分離されたとしても、潤滑油の流出が生じることはなく、連結ボルト８８での連結により高速側ケーシング体１１２のモータ軸１１３の延在方向を１５度単位で自由に変更することができる。低速側ケーシング体４８側の構成は、先の実施形態と同様であり、バックラッシの調整も先の実施形態と全く同様に行うことができる。

なお、この実施形態では、オイルシールＯｓ１１、Ｏｓ１２の存在により、初段の内接噛合遊星歯車減速機構１１０の後段のラインＡ２の部分において、連結ボルト１２０によって第１高速側ケーシング体１１２Ａと第２高速側ケーシング体１１２Ｂとに分離することもできる。したがって、例えば、バックラッシの調整という観点で見るならば、第１高速側ケーシング体１１２Ａと第２高速側ケーシング体１１２Ｂとを分離し、継軸１１５のスプライン１１１に嵌合するハンドル治具等（図示略）を取り付けることによっても、バックラッシの確認が可能である。即ち、バックラッシの確認は、必ずしも直交歯車機構と最終段減速機構の間で確認する必要はない。

本発明においては、直交歯車機構、及び最終段減速機構のほかにどのような減速機構がどのように組付けられているかについては、特に限定されない。ケーシングを高速側ケーシング体と低速側ケーシング体とに分離する個所についても特に限定されるものではなく、直交歯車機構よりも後段で、且つ最終減速機構よりも前段であれば、方向設定の自由度は得られる。よって、減速装置の各減速機構の構造、形状、あるいは大きさ等を考慮して、適宜に設計されてよい。分離する個所も、必ずしも１個所である必要はなく、例えば２個所以上の分離個所において、３個以上のケーシング体に分離する構成であってもよい。

直交歯車機構の構成についても、必ずしもハイポイドギヤを用いた減速機構、あるいはベベルギヤを用いた減速機構に限定されず、例えば、ウォームを用いた減速機構を採用したものであってもよい。図８での実施形態のように、直交歯車機構は、必ずしも減速機構である必要はなく、等速機構であってよく、全体の減速比の調整のために増速機構としても構わない。

直交歯車機構以外の歯車機構の構成も、特に限定されない。上述したような平行軸歯車機構、揺動内接噛合遊星歯車機構のほか、例えば単純遊星歯車機構を用いるようにしてもよい。また、例えば、直交歯車機構の後段に、２段の揺動内接噛合遊星歯車機構を備えるような構成であってもよい。

また、上記実施形態においては、高速側ケーシング体と低速側ケーシング体とを連結する連結ボルト孔を２４個形成し、高速側ケーシング体を低速側ケーシング体に対して１５度の間隔で回転できる（モータ軸の延在方向を選択できる）ようにしていたが、連結ボルト孔の数は必ずしも２４個である必要はない。また、（選択できる方向の数は減少するが）、必ずしも同心円状に形成する必要もない。例えば、強度上ボルトの個数は２４個用意されているが、各連結ボルト孔の位置が相互に関係付けられた上で矩形状に配置されており、結果として、４方向にのみモータ軸の延在方向を変更できるような構成とされていてもよい。この場合には、各ケーシングの連結ボルト孔の形成位置の自由度をより高めることができる。更には、上記実施形態においては、各ケーシング体同士の連結やケーシングとナセルの連結を、ボルト連結によって実現していたが、必ずしもボルトでなされる必要はなく、例えば、くさび機構と係止機構を組み合わせた連結機構のようなものであってもよい。なお、これらの事情は、据え付けボルト孔に関しても同様に言えるものである。

また、本発明においては、ケーシングが高速側ケーシング体と低速側ケーシング体とに分離されていることを利用して、バックラッシの調整が容易にできるような構成（例えば、複数の据え付けボルトが配置される円の軸心と出力ピニオンの軸心とが偏心している構成や、ケーシングが分離された状態で前記低速側ケーシング体の動力伝達軸が回転操作可能な状態となっている構成、あるいは低速側ケーシング体の動力伝達軸が低速側ケーシング体の端面よりも突出している構成等）を更に有していたが、本発明においては、これらのバックラッシ調整のための構成までは、必ずしも必要としない。

また、上記実施形態では、ヨー駆動装置に本発明が適用された例が示されていたが、本発明は、例えば、ピッチ駆動装置の減速装置にも同様に適用可能であり、同様の作用効果が得られる。

１０…風力発電設備
１２…ナセル（発電室）
１４…ヨー駆動装置
１６…ピッチ駆動装置
１８…ノーズコーン
２０…風車ブレード
２２…モータ
２４…出力ピニオン
４０…直交歯車機構
４２…平行軸歯車機構
４４…最終段減速機構
４６…高速側ケーシング体
４８…低速側ケーシング体
６６…継軸
Ｏｓ１〜Ｏｓ６…オイルシール

Claims (9)

1. 風力発電設備の減速装置において、
   モータ、直交歯車機構、最終段減速機構、及び出力ピニオンが、動力伝達経路上でこの順に配置され、且つ、
   前記直交歯車機構及び最終段減速機構を収容するケーシングが、前記直交歯車機構と前記最終段減速機構との間において、それぞれに潤滑油を閉じ込めた状態で、高速側ケーシング体と低速側ケーシング体とに分離可能とされた
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
2. 請求項１において、
   前記高速側ケーシング体と低速側ケーシング体を連結する連結手段を有し、
   該連結手段は、前記高速側ケーシング体と低速側ケーシング体の周方向の相対位置を調整可能とされることにより、モータの延在方向が変更可能とされた
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
3. 請求項２において、
   前記連結手段は、前記高速側ケーシング体及び低速側ケーシング体に周方向に複数設けられた連結ボルト孔とボルトにより構成される
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記低速側ケーシング体を前記風力発電設備の所定の位置に固定する際に、前記出力ピニオンの軸心位置を調整可能とする調整機構を備え、
   該出力ピニオンと、該出力ピニオンが噛合する歯車との噛合点のピッチ円を変更することにより、該歯車と出力ピニオンとのバックラッシを変更可能とした
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
5. 請求項４において、
   前記調整機構が、前記低速側ケーシング体を前記風力発電設備の所定の位置に固定する際の据え付けボルト孔を同心円上に複数有し、且つ前記複数の据え付けボルト孔が配置される円の軸心と前記出力ピニオンの軸心とが偏心していることにより、前記出力ピニオンと、該出力ピニオンが噛合する歯車との噛合点のピッチ円を変更して該歯車と前記出力ピニオンとのバックラッシを変更する構成とされている
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
6. 請求項４または５において、
   前記ケーシングが分離された状態で、前記低速側ケーシング体の動力伝達軸が、回転操作可能な状態となっている
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
7. 請求項６において、
   前記ケーシングが分離された状態で、低速側ケーシング体の動力伝達軸が、低速側ケーシング体の端面よりも突出している
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記直交歯車機構が、ハイポイド減速機構である
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
9. モータ、直交歯車機構、最終段減速機構、及び出力ピニオンを備えた請求項１に記載の風力発電設備の減速装置を、該風力発電設備の所定の位置に据え付ける風力発電設備の減速装置の据付方法において、
   前記直交歯車機構及び最終段減速機構を収容するケーシングを、前記直交歯車機構を含む高速側ケーシング体と、前記最終段減速機構を含む低速側ケーシング体とを、分離した状態で用意する手順と
   前記低速側ケーシング体を前記出力ピニオンの軸心とずれた中心を有する前記風力発電設備の所定の据付位置に仮止めする手順と、
   該低速側ケーシング体に収容される減速機構の入力軸を回転させることによって、前記出力ピニオンの前記風力発電設備側の歯車に対するバックラッシを確認する手順と、
   バックラッシの確認結果に応じて、低速側ケーシング体を円周方向に回転させて据え付け直す手順と、
   を含むことを特徴とする風力発電設備の減速装置の据え付け方法。

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