JP5654935B2 - 風力発電設備の駆動装置及び減速装置、及び、風力発電設備の駆動装置における減速装置の据え付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に風力発電設備の駆動装置及び減速装置、及び、風力発電設備の駆動装置における減速装置の据え付け方法に関する。

特許文献１に、風力発電設備のナセルを水平面内で旋回させるためのヨー駆動装置が開示されている。

この特許文献１に係るヨー駆動装置では、風力発電設備の本体（円筒支柱）側に旋回歯車が１個設けられ、ナセル側にはブレーキ機構及び減速装置を備えた電動機が複数（開示例では２個）据え付けられている。各減速装置の出力ピニオンは、前記旋回歯車に同時に噛合しており、出力ピニオンが旋回歯車と噛合したときに旋回歯車側から受ける反作用によって、（電動機が据え付けられた）ナセルが旋回するようになっている。

ナセル全体を円筒支柱に対して旋回させることにより、ナセルの先端の向きを所望の方向（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。また、複数の減速装置の各ピニオンを旋回歯車に同時に噛合させる構成とすることにより、１個１個の減速装置の大きさを小さく抑えることができ、地上から高い位置にある狭いナセル内で据え付ける際の取り扱い性等を向上させることができる。

特開２００５−３２０８９１号公報（段落［００２０］、［００２１］、図１、図２）

しかしながら、風力発電設備は、自然環境下に設置される設備であるため、ときに乱れた風や突風を受けたりすることがある。このような強い風が吹くと、風車ブレードを介してナセルが回転しようとし、旋回歯車側から該風力負荷トルクが減速装置内に入力されてくる「動力の逆流現象」が発生する。

通常、このような強い風が吹くときには、ヨー駆動装置の各回転要素は回転が止められた状態とされ、ナセルが無制御状態で異常に旋回するのを拘束している。このため、当該旋回歯車側から入力されてきた風力負荷トルクは、停止状態にある減速装置内の各要素に掛かることになり、減速装置は、非常に過酷な状態に置かれる。この結果、甚だしいときには破損に至ることもあるという問題が生じていた。

この問題に対処するために減速装置全体の大きさを大きくするのは、狭いナセル内に設置する機器として大きなデメリットとなる。また、せっかく複数の減速装置に分けて小型化したメリットも減殺されてしまう。何よりも、自然相手の設備であるため、どの程度の大きさまで大きくすれば破壊されない、という明確な指標自体がないため、闇雲に減速装置の大きさを拡大することにも限界がある。

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、新たに見出した中間課題（後述）に着目し、この中間課題を克服することによって、結果として（従来と同等の大きさであっても）より破損しにくい風力発電設備の駆動装置、或いは減速装置を提供することをその本来の課題としている。

本発明は、風力発電設備の本体側に設けられた単一の歯車と同時に噛合うピニオンをそれぞれ出力軸に備えた複数の減速装置を有する風力発電設備の駆動装置であって、前記ピニオンは、それぞれ軸方向に分割された第１ピニオン体と第２ピニオン体とを有し、該第１ピニオン体と第２ピニオン体とが、それぞれ周方向に位相がずれて固定されている構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

なお、本発明において、風力発電設備の本体側の「本体」とは、「減速装置が組み込まれている部材に対して相対的に動く部材または装置」を指している。例えば、風力発電設備のヨー駆動装置の場合であれば、減速装置が組み込まれているナセルの構造部材に対して相対的に動く円筒支柱が「本体」に相当し、ピッチ駆動装置の場合は、減速装置が組み込まれているナセルの構造部材に対して相対的に動く風車ブレードが、「本体」に相当する。

本発明想到に当たって着目した中間課題は、公知の課題ではないため、以下、簡単に説明する。

ヨー駆動装置を複数の減速装置にて構成する場合、該複数の減速装置の出力ピニオンが同一のバックラッシで均等に旋回歯車と噛合し、全減速装置が同一の伝達トルクを受け持つように配備される必要がある。

従来のヨー駆動装置でも、モータによって駆動された複数の減速装置の出力を１個の旋回歯車に作用させる「通常の駆動時」の場合は、各減速装置の出力が均等になるように制御するのは比較的容易である。それは、（たとえ各減速装置の機械的なバックラッシ量が不均一であったとしても）各減速装置に実際に流れる電流をフィードバック制御することで、それぞれの減速装置の発生トルクを均一にすることが、ある程度可能だからである。

しかし、風力負荷トルクによって旋回歯車側から逆駆動されるときは、この「電流のフィードバック制御による等配制御」を活用することができない。そのため、従来のヨー駆動装置では、強風で旋回歯車が動くことによってバックラッシが最初に詰められた減速装置が大きな負担を強いられることを余儀なくされていた。

さらに、通常このような強風環境では、ナセルの無制御状態での異常旋回を防止するため、減速装置の各回転要素が制動機構によって停止された状態に維持されることが多い。このため、最初にバックラッシが詰められた減速装置によって旋回歯車の回転が固定され、他の減速装置は、旋回歯車とのバックラッシが詰められない状態のままとなって、旋回歯車側からの風力負荷を受けることができなるという状況も推察される。

このような状況に陥ると、最初にバックラッシが詰められた「特定の１個の減速装置」のみに風力負荷トルクが完全に集中してしまうことになる。そして、この最初にバックラッシが詰められた特定の１個の減速装置が破損すると、今度は残った減速装置のうち、バックラッシが最初に詰められた第２の減速装置が同様な状態となり、次々に連鎖的に破損してしまうのではないかと考えられる。

本発明は、この特定の１個の減速装置のみに風力負荷が掛かってしまう現象を中間課題として捉え、この中間課題を合理的に解消することによって、常に搭載されている全ての減速装置によって旋回歯車側からの風力負荷トルクを受けることができるように構成している。これにより、例えばｎ個の減速装置が搭載されている構造の場合には、実質的に（従来と比べて）風力負荷トルクをほぼ１／ｎに減じたと同様な作用効果を得ることができ、従来と同様な大きさを維持しながら減速装置の破損を大幅に低減することができる。

本発明によれば、（従来と同等の大きさであっても）より破損しにくい風力発電設備の駆動装置、或いは減速装置を提供することができる。

本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備のヨー駆動装置に使用する減速装置の全体断面図 複数の減速装置の出力ピニオンが単一の旋回歯車と同時に噛合している様子を示す一部に拡大図を含む平面図 当該減速装置をナセルに据え付けるときの据え付け工程を示す工程図 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上記減速装置が組み込まれている様子を模式的に示す斜視図 本発明の他の実施形態に係る風力発電設備の減速装置の全体断面図

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備のヨー駆動装置、特にその中の減速装置の構成について詳細に説明する。

図４及び図５を参照して、この風力発電設備１０は、円筒支柱（風力発電設備の本体）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、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個の旋回歯車２８を備える（旋回歯車２８は、この例では内歯歯車であるが外歯歯車であってもよい）。各減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれナセル１２の構造体側の所定の位置に固定されている。図２に示されるように、この実施形態では、複数の減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれの前記出力ピニオン２４が、旋回歯車２８と周方向で等間隔ではない位置にて噛合している。これは、狭いナセル１２内に減速装置Ｇ１〜Ｇ４を配置しようとした場合に現実には減速装置Ｇ１〜Ｇ４を円周方向において均等に配置するのが困難であり、このように等間隔でない配置の方がメリットが大きいという事情に基づいている。なお、この図２の配置例は一例であり、現実には実際のナセル内の状況に応じて適宜の配置に変更されてよく、勿論、円周方向に等間隔であっても良い。

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が旋回歯車２８と噛合しながら該旋回歯車２８の中心３６（図５参照）に対して公転させることができる。この結果、ナセル１２を円筒支柱１１（に固定された旋回歯車２８）に対して相対的に移動させることができ、ナセル１２全体を円筒支柱１１に固定されている旋回歯車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、直交歯車減速機構４０、第１、第２平行軸減速機構４１、４２及び偏心揺動型の遊星歯車減速機構４４が動力伝達経路上でこの順に配置されている。

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４６は、直交歯車減速機構４０の入力軸を兼ねており、モータ２２のモータ軸４６の負荷側の端部にはハイポイドピニオン４７が直切りで形成されている。なお、該モータ軸４６の反負荷側の端部にはブレーキ装置（図示略）が備えられている。

直交歯車減速機構４０は、モータ２２の先端に直切形成された前記ハイポイドピニオン４７と、該ハイポイドピニオン４７と噛合するハイポイドギヤ５０とを備え、モータ軸４６の回転方向を直角方向に変更している。ハイポイドギヤ５０は、第１中間軸５２に固定されている。

第１中間軸５２には、第１平行軸減速機構４１のスパーピニオン５４が直接形成されている。第１平行軸減速機構４１は、このスパーピニオン５４と、該スパーピニオン５４と噛合するスパーギヤ５６とを備えている。スパーギヤ５６は、第２中間軸５８に固定されている。第２中間軸５８には第２平行軸減速機構４２のスパーピニオン６０が直接形成されている。第２平行軸減速機構４２は、このスパーピニオン６０と、該スパーピニオン６０と噛合するスパーギヤと６４を備えている。スパーギヤ６４はホロー軸（第２平行軸減速機構４２の出力軸）６６に固定されている。ホロー軸６６はキー６７及びボルト６８を介して継軸７０と連結されている。継軸７０の負荷側には継カップリング７０Ａが圧入されている。継カップリング７０Ａの負荷側はホロー部とされ、このホロー部の内側でスプライン７１が形成された遊星歯車減速機構４４の入力軸７２が連結されている。これにより、ホロー軸６６は、継軸７０、継カップリング７０Ａを介して入力軸７２と連結されることになる。なお、出力軸８４の側から減速装置Ｇ１を介してモータ２２に大きなトルクが入力されるとモータ２２の故障の原因となるため、継軸７０と継カップリング７０Ａは、このような過大入力があった場合、該継軸７０と継カップリング７０Ａの圧入部分が滑ることでモータ２２への入力を遮断するトルクリミッタを構成するようになっている。なお、符号７３は、ボルト７５を介して後述する遊星歯車減速機構４４の反負荷側カバー４８Ｃとボルト７５を介して装着された継ケーシングである。

遊星歯車減速機構４４は、当該入力軸７２、該入力軸７２にキー結合された２つの偏心部を有する偏心体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。なお、遊星歯車減速機構４４のケーシング４８は、第１、第２ケーシング体４８Ａ、４８Ｂ、及び、反負荷側及び負荷側カバー体４８Ｃ、４８Ｄとで主に構成され、ボルト７９を介して前記ナセル１２の構造体１２Ａに固定されている。

前記内歯歯車７８は、このうちの第１ケーシング体４８Ａと一体化されている内歯歯車本体７８Ｂと、該内歯歯車本体７８Ｂに回転自在に保持されて内歯として機能する円筒状の外ピン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の外歯の数より僅かだけ（この例では１だけ）多い。外歯歯車７６には内ピン（遊星ピン）８０が複数（この例では１２本）貫通している。内ピン８０は、出力フランジ（キャリヤ）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。

出力軸８４は、第２ケーシング体４８Ｂの内周に組み込まれた自動調心ころ軸受８５と、第１ケーシング体４８Ａの内周に配置されたころ８３によって支持されている。ころ８３は、前記内歯歯車７８の内歯を構成する外ピン７８Ａと同軸に配置され、出力軸８４と一体化された出力フランジ８２を支持することによって、出力軸８４の一端を回転自在に支持している。

この実施形態では、内歯歯車７８が第１ケーシング体４８Ａに固定されているため、遊星歯車減速機構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が揺動し、該外歯歯車７６の内歯歯車７８に対する相対回転（自転成分）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、外スプライン８７を介して前出の出力ピニオン２４（のこれから説明する第１ピニオン体８６）が連結され、該出力ピニオン２４が既に説明した旋回歯車２８（図４、図５）と噛合する構成とされている。

ここで、出力ピニオン２４の周辺の構成について詳細に説明する。

出力ピニオン２４は、軸方向に分割された第１ピニオン体８６と第２ピニオン体８８を有している。第１ピニオン体８６と第２ピニオン体８８は、インロウを構成する段差部９０を有しており、第２ピニオン体８８は、この段差部９０によって第１ピニオン体８６に対して半径方向に位置決めされている。出力軸８４には第１ピニオン体８６が位置する部分にのみ前記外スプライン８７が形成されている。そして、第１ピニオン体８６のみが該出力軸８４の外スプライン８７と係合する内スプライン（係合部）９１を有し、出力軸８４と周方向に係合している。しかし、出力軸８４の第２ピニオン体８８が位置する部分には外スプラインは形成されておらず、また第２ピニオン体８８の内周にも内スプラインは形成されていない。したがって、第２ピニオン体８８自体は、出力軸８４に対しては周方向に移動可能である。

一方、第１、第２ピニオン体８６、８８には、該第１、第２ピニオン体８６、８８を貫通するノックピン孔９２が形成されている。このノックピン孔９２には、隙間のない状態でノックピン９４が挿入されている。該ノックピン９４を介して第１ピニオン体８６及び第２ピニオン体８８が周方向に固定されている。ノックピン９４は、支持部材９６によって負荷側から支持され、ノックピン孔９２から抜けるのが防止されている。なお、支持部材９６は、ボルト９７を介して出力軸８４の負荷側端面８４Ｅに固定されている。

図２で一部を拡大図示するように、第１ピニオン体８６と第２ピニオン体８８は、上記構成を利用して、それぞれが旋回歯車２８の隣り合う二つの内歯（例えば、図２におけるＡ歯２８Ａ及びＢ歯２８Ｂ）にバックラッシ無しで（常に当接する状態で）噛合するように、位相をピッチ円上で円周方向にδだけずらした状態で固定されている。

図３を参照しながら、出力ピニオン２４の第１ピニオン体８６と第２ピニオン体８８を、円周方向に位相δだけずらした状態で固定する方法について説明する。

先ず、減速装置Ｇ１を構成するために（Ｇ２〜Ｇ４も同じ）、図３（Ａ）に示されるような減速装置Ｇ１ａを用意する（準備工程）。減速装置Ｇ１ａは、出力ピニオン２４が軸方向に分割された第１、第２ピニオン体８６、８８を備え、このうち第１ピニオン体８６が出力軸８４と周方向に係合する内スプライン９１を有し、第２ピニオン体８８は出力軸８４に対して周方向に移動可能な構成とされているもので、据え付け前の減速装置Ｇ１に相当しているものである。

この実施形態においては、この準備工程にて準備される減速装置Ｇ１ａの第１ピニオン体８６及び第２ピニオン体８８には、共通のノックピン９４を挿入するための複数の第１、第２下孔８６Ａ、８８Ａが予め同数だけ同一の軸心（第１、第２ピニオン８６、８８の中心からの距離が同一で且つ円周方向の間隔も同一）で形成されている。第１、第２下孔８６Ａ、８８Ａの径は、この実施形態では同一である（または第２下孔８８Ａの方が僅かに大きい）。第２下孔８８Ａの径は、減速装置Ｇ１のノックピン９４のノックピン孔９２の径より小さい。

次いで、減速装置Ｇ１ａの出力軸８４を収容しているケーシング（この実施形態では遊星歯車減速機構４４を収容している第１ケーシング体４８Ａ）を、該減速装置Ｇ１ａを固定すべき部材であるナセル１２の構造体１２Ａに固定する（ケーシング固定工程）。なお、図３（Ａ）に示されるように、このとき、減速装置Ｇ１ａの遊星歯車減速機構４４以外の部分（モータ２２、直行歯車減速機構４０、第１、第２平行軸減速機構４１、４２の部分）は、取り外しておく。図３（Ａ）の実施形態では第２ピニオン体８８も取り外しておいてあるが、第２ピニオン体８８については、付けたままであってもよい。

次に、図３（Ａ）〜（Ｂ）に示されるように、遊星歯車減速機構４４の入力軸７２のスプライン７１に係合する第１治具９８を使用して遊星歯車減速機構４４の入力軸７２を回転させる（矢印Ａ１）。これにより、（遊星歯車減速機構４４を介して）第１ピニオン体８６を回転させ、該第１ピニオン体８６の歯面を旋回歯車２８の特定の歯（例えば図２のＡ歯２８Ａ）の歯面に当接させることができる（第１当接工程）。そして、この状態で第１治具９８のハンドル９８Ａを固定することによって第１ピニオン体８６を仮固定する（第１仮固定工程）。

その後、図３（Ｂ）の下側に示されるように、第２ピニオン体８８を下側から段差部９０をインロウ嵌合して組み込み、該第２ピニオン体８８の一部の歯と噛合するピン１００Ａを備えた第２治具１００を使用して、該第２ピニオン体８８を、第１ピニオン体８６を回転させた方向と逆方向に回転させる（矢印Ａ２）。この結果、第２ピニオン体８８は、旋回歯車２８の（第１ピニオン体８６を当接させた）前記図２のＡ歯２８Ａの隣のＢ歯２８Ｂの歯面に当接させることができる（第２当接工程）。そして、この状態で第２治具１００を固定することによって第２ピニオン体８８を仮固定する（第２仮固定工程）。

その後、この仮固定状態の第１ピニオン体８６と第２ピニオン体８８とを周方向に固定する（ピニオン固定工程）。このピニオン固定工程は、具体的には次のようにして行う。先ず、第１ピニオン体８６を旋回歯車２８のＡ歯２８Ａに、第２ピニオン体８８を旋回歯車２８の（Ａ歯の隣の）Ｂ歯２８Ｂにそれぞれ当接させると、予め形成されていた第１ピニオン体８６の第１下孔８６Ａの軸心と第２ピニオン体８８の第２下孔８８Ａの軸心が円周方向にバックラッシに相当する位相δだけずれるようになる。

ここで、第２下孔８８Ａを基準としてノックピン孔９２相当の径を有するリーマ（図示略）を使用して第２下孔８８Ａの径を拡大しつつ、第２下孔８８Ａの軸心を維持したまま第１ピニオン体８６の第１下孔８６Ａの径を拡大させてゆく。すると、前記第１、第２当接工程によって周方向に軸心がずれた第１ピニオン体８６の第１下孔８６Ａと第２ピニオン体８８の第２下孔８８Ａを、共通の軸心を有する１本のノックピン孔９２に形成し直すことができる。

このノックピン孔９２は、ノックピン９４の径より若干小さいため、ノックピン９４を打ち込んでいくことにより、第１ピニオン体８６と第２ピニオン体８８とを「がた」のない状態で円周方向に固定することができる。この実施形態では、ノックピン９４を２本のみ打ち込んでいるが、より多くのノックピン９４を打ち込むようにしてもよい。

最後に、図３（Ｃ）に示されるように、支持部材９６を、ボルト９７を介して出力軸８４の負荷側端面８４Ｅに固定し、該支持部材９６によってノックピン９４を負荷側から支持し、ノックピン９４がノックピン孔９２から抜けるのを防止する。

なお、その後に、図３（Ｃ）に合わせて示されるように、反負荷側カバー体４８Ｃに継ケーシング体４８Ｅをボルト７５を介して装着し、更に、入力軸７２の上部に継軸７０等を装着し、減速装置Ｇ１の据え付けを完了する。

次に、この減速装置Ｇ１の作用を説明する。

再び図１を参照して、モータ２２のモータ軸４６の回転は、直交歯車減速機構４０のハイポイドピニオン４７及びハイポイドギヤ５０の噛合によって初段減速され、同時に回転軸の方向が９０度変更されて第１平行軸減速機構４１の第１中間軸５２に伝達される。

第１中間軸５２の回転は、第１平行軸減速機構４１のスパーピニオン５４及びスパーギヤ５６の噛合によって第２中間軸５８に伝達されると共に、さらに第２平行軸減速機構４２のスパーピニオン６０及びスパーギヤ６４を介してホロー軸（第２平行軸減速機構４２の出力軸）６６に伝達される。ホロー軸６６の回転は、キー６７（及びボルト６８）を介して継軸７０に伝達され、スプライン７１を介して遊星歯車減速機構４４の入力軸７２に伝達される。

遊星歯車減速機構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、外歯歯車７６と内歯歯車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、遊星歯車減速機構４４の入力軸７２が１回回転する毎に、外歯歯車７６が１回揺動し、（ナセル１２と固定状態にある）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（遊星ピン）８０、出力フランジ（キャリヤ）８２を介して出力軸８４側に取り出すことにより、遊星歯車減速機構４４での減速が実現される。

出力軸８４の回転は、外スプライン８７、内スプライン９１を介して出力ピニオン２４の第１ピニオン体８６に伝達される。第１ピニオン体８６はノックピン９４を介して第２ピニオン体８８と周方向に固定されているため、結局、出力ピニオン２４全体が出力軸８４と共に回転する。出力ピニオン２４は旋回歯車２８と噛合しており、且つ、該内歯歯車２８は、円筒支柱１１に固定されているため、反作用によって、結局、出力ピニオン２４は、自転しながら内歯歯車２８の中心３６に対して公転する（図５参照）。減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、ナセル１２に固定されているため、結局、該円筒支柱１１側の内歯歯車２８の軸心３６に対してナセル１２が水平方向に回転（旋回）する。

ここで、例えば、突風等が風車ブレード２０に作用することによってナセル１２を強制的に旋回させようとする巨大な「風力負荷トルク」が減速装置Ｇ１〜Ｇ４の出力ピニオン２４側から入力された場合、この巨大な風力負荷トルクは、ヨー駆動装置１４を逆から駆動し、旋回歯車２８を介して減速装置Ｇ１の出力軸８４を回転させようとする。一般に強い風が吹いているときには、モータ２２の反負荷側に設けられたブレーキ機構によって減速装置の各回転要素は回転不能の状態とされ、ナセル１２が無制御状態で旋回してしまうのを防止している。そのため、従来のヨー駆動装置では、旋回歯車２８が動くことによってバックラッシが最初に詰められた減速装置（便宜上、第１の減速装置Ｇ１とする）が１台のみで該旋回歯車２８のそれ以上の回転を阻止するため、他の減速装置Ｇ２〜Ｇ４の出力ピニオン２４は、旋回歯車２８とのバックラッシが詰められない状態のままとなってしまい、旋回歯車２８側からの風力負荷トルクを受けることができない。そのため、結局、最初にバックラッシが詰められた「第１の減速装置Ｇ１」にのみ風力負荷トルクが集中し、この第１の減速装置Ｇ１が破損してしまう状況が発生し易くなっていたと考えられる。

そして、第１の減速装置が破損してしまうと、今度は残った減速装置のうち、バックラッシが最初に詰められた第２の減速装置が同様な状態となるため、こうして全減速装置が次々に連鎖的に破損してしまう状況に陥ってししまったと考えられる。

しかしながら、本実施形態によれば、全ての減速装置Ｇ１〜Ｇ４の出力ピニオン２４が旋回歯車２８に対してバックラッシがない状態で組み付けられているため、風力負荷トルクによって旋回歯車２８が回転しようとすると、（右旋回の場合であっても、また左旋回の場合であっても）必ず全減速装置Ｇ１〜Ｇ４の出力ピニオン２４が全て同時に該旋回歯車２８の回転を共同して受け止めるように機能する。

一般に、旋回歯車２８の円周方向に減速装置Ｇ１〜Ｇ４が均等に配置されない場合には、各減速装置Ｇ１〜Ｇ４に均等に風力負荷トルクを受け止めさせるのは特に難しいため、搭載されている全ての減速装置Ｇ１〜Ｇ４が共同して旋回歯車２８側からの風力負荷トルクを受けることができるようになるメリットは大きい。

これは、要するならば、例えば、本実施形態のように４個の減速装置によって駆動装置が構成されている場合には、実質的に（従来と比べて）風力負荷トルクをほぼ１／４に減じたと同様な作用効果を得ることができることを意味しており、従来と同程度の大きさの減速装置Ｇ１〜Ｇ４を使用しながら、各減速装置Ｇ１〜Ｇ４の破損（特に連鎖的な破損）を極めて効果的に防止することができる。

なお、上述した据え付け方法によって減速装置Ｇ１〜Ｇ４を据え付けた状態で、例えば所定期間運転した後、前記第１当接工程における前記第１ピニオン体８６の回転方向及び第２当接工程における前記第２ピニオン体８８の回転方向をそれぞれ逆転させることによって、据え付け直すのは、良い方法である。この据え付け方法を、より具体的に説明するならば、（１）当初は、例えば、図２で描写されているように、第１ピニオン体８６を旋回歯車２８の歯面２８Ａに当接させると共に、第２ピニオン体８８を隣の歯面２８Ｂに当接させるように第１、第２ピニオン体８６、８８の位相をずらして（例えば所定期間）運転する；（２）その後、今度は第２ピニオン体８８の方を歯面２８Ａに接触させると共に、第１ピニオン体８６を歯面２８Ｂに当接させるように、前述した工程と同様な手順によってノックピン（９４）を打ち直して位相のずれの方向を逆転させる；というものである。この方法を用いることにより、例えば、ある程度運転して転動疲労が蓄積した出力ピニオン２４の歯面をほぼ新品同様で使い直すことができるため、出力ピニオン２４の寿命を大きく伸ばすことができる。

なお、上記実施形態においては、モータ２２、直交歯車減速機構４０、第１、第２平行軸減速機構４１、４２及び遊星歯車減速機構４４が動力伝達経路上でこの順に配置された減速装置が示されていたが、本発明においては、減速装置の減速機構の具体的な構成は、特に上記構成に限定されない。

例えば、図６に示されるように、単純遊星歯車減速機構を備えた減速装置Ｇ１１〜Ｇ１４（図ではＧ１１のみ図示）においても、同様に適用することができる。この図６の実施形態では、モータ１０６にカップリング１０８を介して連結された第１〜第４単純遊星歯車減速機構１１１〜１１４が備えられている。カップリング１０８を介して第１単純遊星歯車減速機構１１１の太陽歯車１１６から入力されたモータ１０６の回転は、４段の単純遊星歯車機構１１１〜１１４を介して第４単純遊星歯車機構１１４のキャリヤ１１８から出力され、スプライン１２０を介して出力軸１２２に伝達される。

この実施形態においても、出力軸１２２の出力ピニオン１２４に先の実施形態と全く同様の構成が採用されている。すなわち、出力ピニオン１２４は、軸方向に分割された第１ピニオン体１２６と第２ピニオン体１２８とを有し、該第１ピニオン体１２６と第２ピニオン体１２８とが、それぞれ周方向に位相がずれて固定され、該出力ピニオン１２４が旋回歯車（２８：先の実勢形態と同じ）とバックラッシ無しで噛合している。これにより、右旋回を行うときも左旋回を行うときも常に全ての減速装置Ｇ１１〜Ｇ１４が旋回歯車（２８）からの風力負荷トルクを受けることができるようになっている。本発明は、例えば、このような単純遊星歯車型の遊星歯車減速機構Ｇ１１〜Ｇ１４においても適用することができ、同様な作用効果が得られる。

なお、上記実施形態においては、本発明を風力発電設備において４個の減速装置を備えたヨー駆動装置に本発明を適用していたが、減速装置の数は４個に限定されるものではなく、４個より多くても少なくても良い。また、前述したように、本発明は、例えば風力発電設備のピッチ駆動装置の減速装置であっても、風力発電設備の本体側に設けられた単一の歯車と噛合うピニオンを出力軸に備えた減速装置を有する風力発電設備の駆動装置である限り、同様に適用でき、同様な作用効果が得られる。この意味で、本発明は、例えば風力発電設備のピッチ駆動装置に適用する場合には、減速装置は１個のみでもよい。

さらに、上記実施形態においては、第１、第２ピニオン体８６、８８に形成した第１、第２下孔８６Ａ、８８Ａの軸心のずれをリーマによってそれぞれの径を拡大することで吸収して（第２下孔８６Ａと同軸の）１本のノックピン孔９２を形成し、該ノックピン孔９２に隙間のない状態で挿入されたノックピン９４によって第１、第２ピニオン体８６、８８を周方向に固定するようにしていたが、本発明における第１、第２ピニオン体８６、８８の固定構造はこれに限定されない。

要するに、第１、第２ピニオン体８６、８８が旋回歯車２８の隣り合う２つの歯に同時に接触し、結果として（据え付け後において）いずれの回転方向に対しても、バックラッシなして噛合できるように円周方向に位相がずれた状態で固定できていればよい。例えば、第１ピニオン体のみが出力軸と周方向に係合しており、第２ピニオン体は、出力軸に対して周方向に移動可能としておくと共に、第１、第２ピニオン体の対向面にそれぞれ放射方向に複数のキー溝対（図示略）を僅かに円周方向の位置をずらして複数対予め形成しておき、そのうち第１、第２ピニオン体と旋回歯車が丁度バックラッシ無しで噛合するずれ量を有していたキー溝対にキーを装着して第１、第２ピニオン体を周方向に固定するような構造としてもよい。あるいは、第１ピニオン体のみが出力軸と周方向に係合しており、第２ピニオン体は、出力軸に対して周方向に移動可能としておくと共に、バックラッシ量（ずれ量）が確認された段階で、接着または溶接等により、第１ピニオン体と第２ピニオン体とを、周方向に位相がずれている状態で完全に一体化してしまう構成であってもよい。また、第１ピニオン体については、出力軸と最初から一体で（単一の素材で）形成しておき、第２ピニオン体のみが、第１ピニオン体に相対的に位相をずらせるような構成であってもよく、第１、第２ピニオン体の双方が出力軸の周方向に移動可能で、バックラッシの調整後に両者を出力軸に固定する構成であっても良い。更には、上記実施形態では、出力ピニオン２４が、第１ピニオン体８６と第２ピニオン体８８の２つのピニオン体から構成されていたが、本発明では、これに限らず、結果として２以上のピニオン体を備えていればよい。例えば、同じ厚さ（軸方向長）の４個のピニオン体を備え、そのうちの２つずつを逆方向に回転させてバックラッシをなくしても良いし、厚さが薄いピニオン体２個と厚さが２倍のピニオン体１個を備え、薄いピニオン体の２つを同方向、厚い１個のピニオン体を逆方向に回転させてバックラッシをなくするようにしてもよい。このように、本発明では１つ１つのピニオン体の厚さも、また、出力ピニオン全体の厚さも特に限定されない。例えば、従来の出力ピニオンと同等の厚さを有するピニオン体を２個備え、トータルで従来のほぼ２倍の厚さ（軸方向長）を有する出力ピニオンを構成するようにしても良い。

以上の点を考慮して、（減速装置Ｇ１ａを含む）据え付け前の減速装置の観点で本発明を捉えるならば、本発明は、風力発電設備の本体側に設けられた歯車と噛合うピニオンを出力軸に備えた風力発電設備の減速装置であって、前記ピニオンは、軸方向に分割された第１ピニオン体と第２ピニオン体とを有し、該第１ピニオン体と第２ピニオン体の少なくとも一方が出力軸に対して周方向に「移動可能な構成」とされている減速装置と捉えることもできる。

また、本発明は、風力発電設備の本体側に設けられた単一の歯車と同時に噛合うピニオンをそれぞれ出力軸に備えた複数の減速装置を有する風力発電設備の駆動装置における前記減速装置の据え付け方法において、前記減速装置として、前記ピニオンが軸方向に分割された第１ピニオン体と第２ピニオン体とを有し、該第１ピニオン体と第２ピニオン体の少なくとも一方が出力軸に対して周方向に移動可能な構成とされている減速装置を用意する準備工程と、該減速装置の出力軸を収容しているケーシングを、該減速装置を固定すべき部材に固定するケーシング固定工程と、前記第１ピニオン体を回転させ、該第１ピニオン体の歯面を前記歯車の特定の歯の歯面に当接させる第１当接工程と、前記第２ピニオン体を、前記第１ピニオン体を回転させた方向と逆方向に回転させ、該第２ピニオン体を前記歯車の前記第１ピニオン体を当接させた前記特定の歯の隣の歯の歯面に当接させる第２当接工程と、前記第１ピニオン体と第２ピニオン体とを周方向に固定するピニオン固定工程と、を含むことを特徴とする風力発電設備の駆動装置における減速装置の据え付け方法と捉えることもできる。このことについては、既に詳細に説明した通りである。

１０…風力発電設備
１１…円筒支柱
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
４４…遊星歯車減速機構
７６…外歯歯車（遊星歯車）
７８…内歯歯車
８０…内ピン（遊星ピン）
８２…出力フランジ（キャリヤ）
８４…出力軸
８６…第１ピニオン体
８８…第２ピニオン体
９２…ノックピン孔
９４…ノックピン

Claims (9)

1. 風力発電設備の本体側に設けられた単一の歯車と同時に噛合うピニオンをそれぞれ出力軸に備えた複数の減速装置を有する風力発電設備の駆動装置であって、
   前記ピニオンは、それぞれ軸方向に分割された第１ピニオン体と第２ピニオン体とを有し、該第１ピニオン体と第２ピニオン体とが、それぞれ周方向に位相がずれて固定されている
   ことを特徴とする風力発電設備の駆動装置。
2. 請求項１において、
   前記複数の減速装置は、それぞれの前記ピニオンが、前記単一の歯車と周方向で等間隔ではない位置にて噛合している
   ことを特徴とする風力発電設備の駆動装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記第１ピニオン体及び第２ピニオン体のうち、第１ピニオン体が、前記出力軸と周方向に係合する係合部を有し、第２ピニオン体は該出力軸に対して周方向に移動可能である
   ことを特徴とする風力発電設備の駆動装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記第１ピニオン体と第２ピニオン体とを周方向に固定する構成が、該第１ピニオン体と第２ピニオン体を貫通するピン孔と、該ピン孔に挿入されたノックピンと、前記出力軸に固定され前記ノックピンを負荷側から抜け止め支持する支持部材と、を備えた構成とされている
   ことを特徴とする風力発電設備の駆動装置。
5. 風力発電設備の本体側に設けられた歯車と噛合うピニオンを出力軸に備えた風力発電設備の減速装置であって、
   前記ピニオンは、軸方向に分割された第１ピニオン体と第２ピニオン体とを有し、該第１ピニオン体と第２ピニオン体の少なくとも一方が出力軸に対して周方向に移動可能な構成とされている
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
6. 請求項５において、
   前記第１ピニオン体及び第２ピニオン体には、共通のノックピンを挿入するための下孔のセットがそれぞれ形成されている
   ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
7. 風力発電設備の本体側に設けられた単一の歯車と同時に噛合うピニオンをそれぞれ出力軸に備えた複数の減速装置を有する風力発電設備の駆動装置における前記減速装置の据え付け方法において、
   据え付け前の減速装置として、前記ピニオンが軸方向に分割された第１ピニオン体と第２ピニオン体とを有し、該第１ピニオン体と第２ピニオン体の少なくとも一方が出力軸に対して周方向に移動可能な構成とされている据え付け前減速装置を用意する準備工程と、
   該据え付け前減速装置の出力軸を収容しているケーシングを、前記減速装置を固定すべき部材に固定するケーシング固定工程と、
   前記第１ピニオン体を回転させ、該第１ピニオン体の歯面を前記歯車の特定の歯の歯面に当接させる第１当接工程と、
   前記第２ピニオン体を、前記第１ピニオン体を回転させた方向と逆方向に回転させ、該第２ピニオン体を前記歯車の前記第１ピニオン体を当接させた前記特定の歯の隣の歯の歯面に当接させる第２当接工程と、
   前記第１ピニオン体と第２ピニオン体とを周方向に固定するピニオン固定工程と、
   を含むことを特徴とする風力発電設備の駆動装置における減速装置の据え付け方法。
8. 請求項７において、
   前記準備工程にて準備される据え付け前減速装置の、前記第１ピニオン体及び第２ピニオン体に、共通のノックピンを挿入するための下孔をそれぞれ予め形成しておき、
   前記ピニオン固定工程が、前記第１、第２当接工程によって周方向に軸心がずれた第１ピニオン体側の下孔と第２ピニオン体側の下孔に対して共通の軸心を有するノックピン孔を形成するサブ工程を含む
   ことを特徴とする風力発電設備の駆動装置における減速装置の据え付け方法。
9. 請求項７または８において、さらに、
   前記請求項７または８に係る据え付け方法によって減速装置を据え付けた後、前記第１当接工程における前記第１ピニオン体の回転方向及び第２当接工程における前記第２ピニオン体の回転方向をそれぞれ逆転させることによって、据え付け直す再据え付け工程
   を含むことを特徴とする風力発電設備の駆動装置における減速装置の据え付け方法。

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