JP6144287B2 - Wind power generator - Google Patents
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Description
本発明は、例えば風力発電装置の主軸用軸受のように、回転体の軸部をモーメントが作用する片持ち梁状に単独支持可能な軸受を備えている風力発電装置に関する。 The present invention is, for example, as in the main shaft bearing of a wind power generation apparatus, a wind power generation device that provides a single support capable bearing the shaft of the rotating body cantilevered that moment acts.
従来、風力発電装置の主軸用軸受構造等の軸受は、主に設計寿命間の運転において受ける最大荷重と疲労荷重のどちらかに基づいて体格が決められている。
一般的な風力発電装置の場合、疲労荷重は最大荷重の半分程度である。しかし、例えば風車寿命が20年であるにもかかわらず、50年に1度程度あるかもしれない暴風等にも耐えうるように最大荷重を設定した設計が求められている。従って、風力発電装置の軸受構造は、設計寿命の間において1度も作用しないことも考えられる非常に大きな最大荷重による体格決定が行われている。Conventionally, the size of a bearing such as a main shaft bearing structure of a wind turbine generator is determined based on either a maximum load or a fatigue load that is received during operation during the design life.
In the case of a general wind power generator, the fatigue load is about half of the maximum load. However, for example, there is a demand for a design in which a maximum load is set so as to withstand a storm that may be about once every 50 years even though the windmill life is 20 years. Therefore, the physique of the bearing structure of the wind power generator is determined based on a very large maximum load, which is considered to never act during the design life.
図20は、複列テーパコロ軸受を採用した風力発電装置の主軸用軸受構造を示している。複列テーパコロ軸受は、回転体の軸部をモーメントが作用する片持ち梁状に単独支持可能な軸受支持構造の一例である。
図20において、支柱2の上端に設置されたナセル3の前端部側では、風車回転翼5に風力を受けてロータヘッド(ハブ)4が回転する。ロータヘッド4は、複数の風車回転翼5を備える。FIG. 20 shows a main shaft bearing structure of a wind turbine generator employing a double row tapered roller bearing. The double-row tapered roller bearing is an example of a bearing support structure that can independently support a shaft portion of a rotating body in a cantilever shape in which a moment acts.
In FIG. 20, on the front end side of the
ロータヘッド4は、主軸7の軸線を中心に回転する回転体であり、ロータヘッド4の後端部と連結された発電機構の主軸前端部7aが複列テーパコロ軸受10によって回転可能に支持されている。従って、外輪側がナセル3に固定支持された複列テーパコロ軸受10は、主軸7の前端部側で回転するロータヘッド4等の回転体軸部を、1台の軸受でモーメントが作用する片持ち梁状に単独支持している。
なお、主軸7の後端部側となる他端については、図示しない増速機や油圧機構を介して発電機を駆動する発電方式、あるいは、直接発電機を駆動する発電方式がある。The
In addition, about the other end used as the rear-end part side of the main axis |
また、風力発電装置の主軸用軸受構造としては、たとえば図21及び図22に示すように、軸方向に所定の間隔を設けて配置した前後一対の転がり軸受Bf、Brにより主軸7を支持する軸受支持構造もある。なお、図21及び図22において、図中の符号3aはナセル3の台板(ナセル台板)、Siは増速装置、Geは発電機、Rmは補強部材、Hcはハブ中心の荷重負荷位置である。
As a main shaft bearing structure of a wind power generator, for example, as shown in FIGS. 21 and 22, a bearing that supports the
下記の特許文献1には、風力発電駆動部において、曝される荷重に対して過剰寸法とならないようにして耐える技術が開示されている。この先行技術では、遊星キャリアに支承ローラのような追加の支持部を設け、この支持部によりロータ軸に対する十分な支持を与えるものである。
The following
また、下記の引用文献2は、可変ピッチ翼を旋回自在に支持する風車用旋回輪軸受構造に関するもので、荷重差分布の平坦化により面圧差分布を平坦化し、複列化と面圧均等化とを同時に実現する技術が開示されている。
ところで、近年の風力発電装置は大型化する傾向にあり、上述した複列テーパコロ軸受等の転がり軸受を主軸用軸受に使用する場合においても、軸受の体格決定に疲労荷重ではなく最大荷重が採用されている。
図23は、荷重サイズ(縦軸)及び時間スケール(横軸)のイメージ図であり、実線で示す風況に伴う荷重変動において、暴風などの異常時に発生するピークの荷重が静的安全率評価に用いる最大荷重Lmとなる。これに対して、寿命評価に用いる等価荷重(疲労荷重)Laは、通常発電時の荷重変動に基づく平均値(破線表示)である。By the way, recent wind power generators tend to be larger, and even when rolling bearings such as the above-mentioned double row tapered roller bearings are used for main shaft bearings, the maximum load is adopted instead of the fatigue load to determine the size of the bearing. ing.
FIG. 23 is an image diagram of the load size (vertical axis) and time scale (horizontal axis). In the load fluctuation accompanying the wind condition shown by the solid line, the peak load that occurs at the time of abnormalities such as storms is used for the static safety factor evaluation. This is the maximum load Lm to be used. On the other hand, the equivalent load (fatigue load) La used for life evaluation is an average value (indicated by a broken line) based on load fluctuations during normal power generation.
図23から明らかなように、最大荷重Lmと等価荷重Laとを比較した場合、最大荷重Lmが2倍程度の大きな値となるので、この最大荷重Lmに基づいた主軸用軸受の体格決定は、主軸用軸受を大型化する原因となる。
しかも、風力発電装置の大型化により、主軸用軸受(複列テーパコロ軸受等の転がり軸受)の体格は、より一層大型化することが避けられない状況にある。As is clear from FIG. 23, when the maximum load Lm and the equivalent load La are compared, the maximum load Lm becomes a large value of about twice, so the physique determination of the main shaft bearing based on the maximum load Lm is This will increase the size of the main shaft bearing.
In addition, the size of the main shaft bearing (rolling bearing such as a double-row tapered roller bearing) is inevitably increased due to the increase in the size of the wind power generator.
しかし、複列テーパコロ軸受等の主軸用軸受を大型化するためには、汎用軸受と比較してより高い工作精度が要求されるだけでなく、調質のために必要となる熱処理炉も大型化することになる。
このため、大型化した風力発電装置の主軸用軸受支持構造として複列テーパコロ軸受等の転がり軸受を採用すると、汎用軸受と比較して重量単価が高くなるという問題が指摘されている。However, in order to increase the size of main shaft bearings such as double-row tapered roller bearings, not only higher machining accuracy is required compared to general-purpose bearings, but also the heat treatment furnace required for tempering is increased in size. Will do.
For this reason, when a rolling bearing such as a double-row tapered roller bearing or the like is employed as a bearing support structure for a main shaft of an enlarged wind turbine generator, a problem has been pointed out that the unit price of weight is higher than that of a general-purpose bearing.
また、軸方向及び径方向の荷重を1つの軸受で受け持つ1軸受構造の複列テーパコロ軸受は、ほとんどの場合、内外輪どちらかに付帯剛性を要求するためスリーブ等のリング材を必要としている。従って、軸方向及び径方向に各々専用の軸受を設ける2軸受構造と比較すれば、ナセル全体としては軽量化及びコストダウンを達成できるものの、主軸用軸受周りだけで評価すると重量単価が高いという問題があった。 Further, in most cases, a double-row tapered roller bearing having a single bearing structure in which an axial load and a radial load are received by one bearing requires a ring material such as a sleeve in order to require incidental rigidity in either the inner or outer ring. Therefore, compared with a two-bearing structure in which dedicated bearings are provided in the axial direction and the radial direction, respectively, the nacelle as a whole can be reduced in weight and cost, but the weight unit cost is high when evaluated only around the main shaft bearing. was there.
このような背景から、万が一の最大荷重に対応できるとともに、通常運転(発電)時に対応した体格決定には、一般的に最大荷重よりも小さな値となる疲労荷重を採用できる軸受支持構造が求められる。
また、前後一対の転がり軸受により主軸を支持する軸受支持構造においても、転がり軸受が負担するラジアル荷重やアキシアル荷重を低減し、軸受体格の大型化を抑制することが望まれる。From such a background, a bearing support structure that can cope with a maximum load in the unlikely event and that can adopt a fatigue load that is generally smaller than the maximum load is required for physique determination that corresponds to normal operation (power generation). .
Further, in a bearing support structure that supports the main shaft by a pair of front and rear rolling bearings, it is desired to reduce the radial load and the axial load borne by the rolling bearing and to suppress the increase in size of the bearing body.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、希に発生する非常時の最大荷重に対応でき、しかも、通常運転時における軸受の体格決定に疲労荷重を採用できる軸受支持構造を備えた風力発電装置を提供することにある。
また、本発明は、転がり軸受が負担するラジアル荷重やアキシアル荷重を低減し、軸受体格の大型化を抑制できる軸受支持構造を備えた風力発電装置を提供することも目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to cope with a rare emergency maximum load, and to apply a fatigue load to determine the size of the bearing during normal operation. and to provide a wind turbine generator having a shaft receiving support structure that can be employed.
Further, the present invention reduces the radial load and axial load roller bearing to be borne also aims to provide a wind turbine generator having a shaft receiving support structure that can suppress an increase in the size of the bearing body size.
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る第1態様の風力発電装置は、複数の風車回転翼を備え、水平な軸線を中心に回転するロータヘッドの軸部を回転可能に片持ち支持する軸受支持構造を有する風力発電装置であって、前記軸受支持構造は、前記ロータヘッドの軸部先端側をモーメントが作用する片持ち梁状に単独支持可能な転がり軸受と、前記転がり軸受の軸部後端側を支持する補助軸受とを備え、前記転がり軸受は、所定値以下の荷重が作用する通常運転時に前記軸部を単独支持し、前記補助軸受は、前記所定値を超えた大荷重が作用する非常運転時にのみ前記軸部を前記転がり軸受と協働して支持し、前記補助軸受は、前記非常運転時に作用する最大荷重と、前記最大荷重よりも小さな値の疲労荷重の差分を受け持ち、前記通常運転時に前記軸部を単独支持する前記転がり軸受は、前記疲労荷重によって体格決定されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A wind turbine generator according to a first aspect of the present invention includes a bearing support structure that includes a plurality of wind turbine rotor blades and rotatably supports a shaft portion of a rotor head that rotates about a horizontal axis. The bearing support structure includes a rolling bearing capable of independently supporting the rotor head shaft portion in the form of a cantilever beam on which a moment acts, and an auxiliary bearing that supports the shaft rear end side of the rolling bearing. And the rolling bearing alone supports the shaft portion during normal operation in which a load of a predetermined value or less acts, and the auxiliary bearing provides the shaft only in emergency operation in which a large load exceeding the predetermined value acts. The auxiliary bearing is responsible for the difference between the maximum load acting during the emergency operation and the fatigue load having a value smaller than the maximum load, and the shaft portion during the normal operation. Supporting alone The rolling bearing is characterized in that it is physique determined by the fatigue loading.
このような第1態様の風力発電装置によれば、非常運転時の最大荷重と疲労荷重との差分を補助軸受が受け持つことにより、通常運転時に単独使用する転がり軸受の体格決定には最大荷重より小さい疲労荷重を適用することが可能になる。この場合の転がり軸受は、転がり軸受や滑り軸受など特に限定されるものではないが、複列テーパコロ軸受が最も好適である。
なお、上述した非常運転時の最大荷重は、風車寿命期間中に発生する頻度としては極めて低く、しかも、作用する継続時間の短い荷重を主に対象としている。
According to the wind power generator of the first aspect as described above, the auxiliary bearing takes charge of the difference between the maximum load during emergency operation and the fatigue load, thereby determining the size of the rolling bearing used independently during normal operation from the maximum load. A small fatigue load can be applied. The rolling bearing in this case is not particularly limited, such as a rolling bearing or a sliding bearing, but a double row tapered roller bearing is most preferable.
Note that the maximum load during emergency operation described above is extremely low as the frequency of occurrence during the wind turbine lifetime, and is mainly intended for loads with a short duration of action.
上記第1態様の風力発電装置において、前記補助軸受の軸受面と前記軸部の外周面との間には、前記通常運転時に所定の面間距離を維持して間隙部が形成されていることが好ましい。これにより、通常運転時に発生して軸部に作用する摩擦力等の抵抗力を抑制できる。 In the wind turbine generator according to the first aspect, a gap is formed between the bearing surface of the auxiliary bearing and the outer peripheral surface of the shaft portion while maintaining a predetermined inter-surface distance during the normal operation. Is preferred. Thereby, it is possible to suppress a resistance force such as a frictional force that is generated during normal operation and acts on the shaft portion.
上記第1態様の風力発電装置において、前記補助軸受の軸受面は、周方向の全周にわたって設けられてもよいし、あるいは、周方向を複数に分割した不連続状態に設けられてもよい。
また、上記第1態様の風力発電装置は、前記補助軸受に滑り軸受を採用することが望ましい。すなわち、非常運転時以外に使用されない補助軸受としては、潤滑不良防止等のメンテナンスが不要になる滑り軸受が好適である。
In the wind power generator according to the first aspect, the bearing surface of the auxiliary bearing may be provided over the entire circumference in the circumferential direction, or may be provided in a discontinuous state in which the circumferential direction is divided into a plurality.
In the wind power generator according to the first aspect, it is desirable to employ a sliding bearing as the auxiliary bearing. That is, as an auxiliary bearing that is not used except during an emergency operation, a sliding bearing that does not require maintenance such as prevention of poor lubrication is suitable.
本発明に係る第2態様の風力発電装置は、複数の風車回転翼を備え、水平な軸線を中心に回転するロータヘッドの軸部を、軸方向に所定の間隔を設けて配置した複数の転がり軸受により回転可能に支持する軸受支持構造を有する風力発電装置であって、前記軸受支持構造は、前記転がり軸受は、通常運転時のラジアル荷重またはアキシアル荷重を負担し、前記通常運転時の前記ラジアル荷重または前記アキシアル荷重よりも荷重が増加したとき、前記転がり軸受に加えて、前記ラジアル荷重または前記アキシアル荷重を負担し、等価荷重条件下及び最大荷重条件下での前記転がり軸受に作用する前記ラジアル荷重または前記アキシアル荷重を低減する補助軸受を備えていることを特徴とするものである。 A wind turbine generator according to a second aspect of the present invention includes a plurality of rolling wheels provided with a plurality of wind turbine rotor blades, and the shaft portion of a rotor head that rotates about a horizontal axis is arranged at predetermined intervals in the axial direction. A wind turbine generator having a bearing support structure that is rotatably supported by a bearing, wherein the rolling bearing bears a radial load or an axial load during normal operation, and the radial during the normal operation. When the load increases more than the axial load , in addition to the rolling bearing, the radial load or the axial load is borne, and the radial acting on the rolling bearing under an equivalent load condition and a maximum load condition and it is characterized in that it comprises an auxiliary bearing to reduce the load or the axial load.
このような第2態様の風力発電装置によれば、転がり軸受の荷重負担低減による軸受体格の大型化を抑制することができる。 According to the wind power generator of such a 2nd aspect, the enlargement of the bearing body by the load burden reduction of a rolling bearing can be suppressed.
第2態様の参考例に係る風力発電装置において、前記補助軸受は、前記軸部の外周面に設置された回転側磁性体と前記軸部の外周部材に固定設置された固定側磁性体とにより構成される周方向を複数に分割した磁気軸受分割体よりなり、前記回転側磁性体と前記固定側磁性体との間に生じる面間距離をギャップセンサで検出し、該ギャップセンサの検出値に応じて前記磁気分割体毎の磁力及び磁力の負荷方向を変化させるように構成された磁気軸受であることが好ましい。 In the wind turbine generator according to the reference example of the second aspect, the auxiliary bearing includes a rotation-side magnetic body installed on the outer peripheral surface of the shaft portion and a fixed-side magnetic body fixedly installed on the outer peripheral member of the shaft portion. It is composed of a magnetic bearing divided body divided into a plurality of circumferential directions, and a gap distance between the rotating side magnetic body and the fixed side magnetic body is detected by a gap sensor, and the detected value of the gap sensor Accordingly, the magnetic bearing is preferably configured to change the magnetic force and the load direction of the magnetic force for each of the magnetic divided bodies.
このような風力発電装置によれば、補助軸受として複数の転がり軸受より先端側に設置した磁気軸受が、軸受下側の領域で軸部と反発し、かつ、軸受上側の領域で軸部を引き寄せることにより、ハブ中心に作用する下向きの荷重に対し、ハブが存在する先端側の滑り軸受で負担するラジアル荷重を低減することができる。 According to such a wind turbine generator , the magnetic bearing installed on the front end side as a plurality of rolling bearings as an auxiliary bearing repels the shaft portion in the lower region of the bearing and attracts the shaft portion in the upper region of the bearing. As a result, the radial load borne by the sliding bearing on the tip side where the hub exists can be reduced with respect to the downward load acting on the hub center.
上記第2態様の参考例に係る風力発電装置において、前記補助軸受は、前記軸部に通常運転時の負荷荷重を受けた状態で軸部外周面と非接触となり、かつ、前記軸部に異常荷重負荷を受けた状態で前記軸部外周面と接触となるように、前記軸部外周面との面間距離を設定した滑り軸受であることが好ましい。 In the wind turbine generator according to the reference example of the second aspect, the auxiliary bearing is not in contact with the outer peripheral surface of the shaft portion in a state where the shaft portion receives a load load during normal operation, and the shaft portion is abnormal. It is preferable that the bearing is a sliding bearing in which a distance between the shaft portion outer peripheral surface and the shaft portion outer peripheral surface is set so as to be in contact with the shaft portion outer peripheral surface in a state of receiving a load.
このような風力発電装置によれば、補助軸受の滑り軸受は、通常運転時の負荷荷重からラジアル荷重が増加して異常荷重負荷に近づくと軸部外周面と接触するので、転がり軸受において負担するラジアル荷重を低減することができる。 According to such a wind turbine generator , the sliding bearing of the auxiliary bearing comes into contact with the outer peripheral surface of the shaft portion when the radial load increases from the load load during normal operation and approaches an abnormal load load. Radial load can be reduced.
上記第2態様の参考例に係る風力発電装置において、前記補助軸受は、前記軸部の外周面から突出して一体に回転するとともに軸線と直交する磁性体面を軸方向両面に有する回転側磁性体と、前記軸部の外周部材に固定設置されるとともに、前記回転側磁性体の軸方向両側に対向する磁性体面を有する一対の固定側磁性体よりなり、前記回転側磁性体と前記固定側磁性体との間に生じる面間距離をギャップセンサで検出し、該ギャップセンサの検出値に応じて磁力及び磁力の負荷方向を変化させるように構成された磁気軸受であることが好ましい。 In the wind turbine generator according to the reference example of the second aspect, the auxiliary bearing protrudes from the outer peripheral surface of the shaft portion and rotates integrally, and has a magnetic body surface orthogonal to the axis on both surfaces in the axial direction. The rotary side magnetic body and the fixed side magnetic body are fixedly installed on the outer peripheral member of the shaft portion and have a pair of fixed side magnetic bodies having opposite magnetic surfaces on both sides in the axial direction of the rotary side magnetic body. It is preferable that the magnetic bearing be configured to detect the inter-surface distance generated between the magnetic sensor and the gap sensor with a gap sensor and to change the magnetic force and the load direction of the magnetic force according to the detection value of the gap sensor.
このような風力発電装置によれば、補助軸受の磁気軸受は、ハブ中心において風車回転翼から受けるアキシアル荷重(軸方向の先端側から後方へ向けた荷重)に対し、軸方向前側に引き寄せるとともに後方側で反発することにより、転がり軸受において負担するラジアル荷重を低減することができる。 According to such a wind turbine generator , the magnetic bearing of the auxiliary bearing attracts the axial front (backward from the front end side in the axial direction) to the axial front and receives the axial load from the wind turbine rotor blade at the hub center. By repelling on the side, the radial load imposed on the rolling bearing can be reduced.
上記第2態様の参考例に係る風力発電装置において、前記補助軸受は、前記軸部の外周面から突出して軸線と直交する周方向のストッパ面を形成するとともに、前記軸部と一体に回転するフランジ部に対し、前記軸部の外周側部材に固定設置されて前記ストッパ面の対向面を形成するように、通常運転時の負荷荷重を受けた状態で前記ストッパ面に対して非接触とされ、かつ、前記軸部に異常荷重負荷を受けた状態で前記ストッパ面に接触する軸方向位置に設置された滑り軸受であることを特徴とするものである。 In the wind turbine generator according to the reference example of the second aspect, the auxiliary bearing protrudes from the outer peripheral surface of the shaft portion to form a circumferential stopper surface orthogonal to the axis and rotates integrally with the shaft portion. The flange portion is non-contacted with the stopper surface in a state of receiving a load load during normal operation so that the flange portion is fixedly installed on the outer peripheral side member of the shaft portion to form an opposing surface of the stopper surface. And it is a slide bearing installed in the axial direction position which contacts the said stopper surface in the state which received the abnormal load load to the said axial part.
このような風力発電装置によれば、補助軸受の滑り軸受は、通常運転時の負荷荷重からアキシアル荷重が増加して異常荷重負荷に近づくとストッパ面と接触するので、転がり軸受において負担するアキシアル荷重を低減することができる。 According to such a wind turbine generator , the auxiliary bearing slide bearing comes into contact with the stopper surface when the axial load increases from the load load during normal operation and approaches an abnormal load load. Can be reduced.
上記第2態様の風力発電装置において、前記補助軸受は、前記軸部の外周面を取り囲むように配置されるとともに周方向を複数に分割された滑り軸受分割体と、前記滑り軸受分割体を半径方向に移動させる駆動機構とを備え、前記軸部に通常運転時の負荷荷重を受けた状態では、前記滑り軸受分割体と前記軸部の外周面とが非接触とされ、かつ、前記軸部に異常荷重負荷を受けた状態では、前記駆動機構が前記滑り軸受分割体を軸中心方向へ移動させて前記軸部外周面と接触させるように構成された補助支持機構である。 In the wind turbine generator according to the second aspect, the auxiliary bearing is disposed so as to surround the outer peripheral surface of the shaft portion, and a sliding bearing divided body having a plurality of circumferential directions divided therein, and a radius of the sliding bearing divided body A drive mechanism that moves in a direction, and in a state in which the shaft portion receives a load during normal operation, the sliding bearing divided body and the outer peripheral surface of the shaft portion are not in contact with each other, and the shaft portion in the state that received an abnormal load load, the drive mechanism Ru configured auxiliary support mechanism der into contact with the slide bearing the divided body is moved in the axial center direction the shaft portion outer circumferential surface.
このような風力発電装置によれば、補助軸受の補助支持機構は、通常運転時の負荷荷重を受けた状態では軸部外周面と非接触となり、異常荷重負荷を受けた状態、あるいは負荷荷重が異常荷重負荷に近づいた状態になると、駆動機構が動作して滑り軸受分割体を軸中心方向へ移動させて軸部外周面に接触させるので、転がり軸受において負担する荷重を低減することができる。なお、駆動機構が動作する設定により、転がり軸受で負担する荷重は、通常運転時の負荷荷重を超えないように限定することも可能である。 According to such a wind turbine generator , the auxiliary support mechanism of the auxiliary bearing is not in contact with the outer peripheral surface of the shaft portion in a state of receiving a load load during normal operation, and is in a state of receiving an abnormal load load or a load load. When approaching the abnormal load load, the drive mechanism operates to move the sliding bearing divided body in the axial center direction so as to come into contact with the outer peripheral surface of the shaft portion, so that the load imposed on the rolling bearing can be reduced. It should be noted that the load borne by the rolling bearing can be limited so as not to exceed the load load during normal operation, depending on the setting for operating the drive mechanism.
本発明に係る風力発電装置は、複数の風車回転翼を備えたロータヘッドの回転を支持する主軸用軸受、前記風車回転翼のピッチ角を可変に支持するピッチ軸受、及び、ナセルのヨー角を可変に支持するヨー軸受の少なくとも一つが、上記軸受支持構造であることを特徴とするものである。 A wind turbine generator according to the present invention includes a main shaft bearing that supports rotation of a rotor head that includes a plurality of wind turbine rotor blades, a pitch bearing that variably supports a pitch angle of the wind turbine rotor blades, and a yaw angle of a nacelle. At least one of the variably supported yaw bearings is the bearing support structure described above.
このような本発明の風力発電装置によれば、複数の風車回転翼を備えたロータヘッドの回転を支持する主軸用軸受、風車回転翼のピッチ角を可変に支持するピッチ軸受、及び、ナセルのヨー角を可変に支持するヨー軸受の少なくとも一つに上記軸受支持構造を採用したので、主軸用軸受、ピッチ軸受及び/またはヨー軸受の軸受支持構造において非常運転時の最大荷重と疲労荷重との差分を補助軸受が受け持つようにすれば、通常運転時に単独使用する転がり軸受の体格決定に最大荷重より小さい疲労荷重を適用できるようになり、軸受及び風力発電装置の小型・軽量化が可能になる。
また、転がり軸受に加えて、等価荷重条件下でのラジアル荷重またはアキシアル荷重を低減する補助軸受を備えた軸受支持構造とすれば、転がり軸受の荷重負担低減による軸受体格の大型化を抑制することができる。
本発明に係る第3態様の風力発電装置は、複数の風車回転翼を備え、水平な軸線を中心に回転するロータヘッドの軸部を、軸方向に所定の間隔を設けて配置した複数の転がり軸受により回転可能に支持する軸受支持構造を有する風力発電装置であって、前記軸受支持構造は、前記転がり軸受に加えて、等価荷重条件下及び最大荷重条件下でのラジアル荷重またはアキシアル荷重を低減する補助軸受を備え、前記補助軸受は、前記軸部の軸部外周面を取り囲むように配置されるとともに周方向を複数に分割された滑り軸受分割体と、前記滑り軸受分割体を半径方向に移動させる駆動機構とを備え、前記軸部に通常運転時の負荷荷重を受けた状態では、前記滑り軸受分割体と前記軸部外周面とが非接触とされ、かつ、前記軸部に異常荷重負荷を受けた状態では、前記駆動機構が前記滑り軸受分割体を軸中心方向へ移動させて前記軸部外周面と接触させるように構成された補助支持機構であることを特徴とするものである。
According to such a wind turbine generator of the present invention, the main shaft bearing that supports the rotation of the rotor head including a plurality of wind turbine rotor blades, the pitch bearing that variably supports the pitch angle of the wind turbine rotor blades, and the nacelle Since the above bearing support structure is adopted for at least one of the yaw bearings that variably support the yaw angle, the maximum load and the fatigue load during emergency operation in the bearing support structure for the main shaft, pitch bearing, and / or yaw bearing If the auxiliary bearing takes charge of the difference, it becomes possible to apply a fatigue load smaller than the maximum load to determine the size of the rolling bearing used independently during normal operation, and it becomes possible to reduce the size and weight of the bearing and the wind turbine generator. .
In addition to the rolling bearing, if the bearing support structure is equipped with an auxiliary bearing that reduces the radial load or the axial load under the equivalent load condition, the increase in the size of the bearing due to the reduced load bearing of the rolling bearing is suppressed. Can do.
A wind turbine generator according to a third aspect of the present invention includes a plurality of rolling elements provided with a plurality of wind turbine rotor blades, and a shaft portion of a rotor head that rotates about a horizontal axis is arranged at predetermined intervals in the axial direction. A wind turbine generator having a bearing support structure rotatably supported by a bearing, wherein the bearing support structure reduces a radial load or an axial load under an equivalent load condition and a maximum load condition in addition to the rolling bearing. The auxiliary bearing is disposed so as to surround the outer peripheral surface of the shaft portion of the shaft portion, and is divided into a plurality of sliding bearing divisions in the circumferential direction, and the sliding bearing division body in the radial direction. A sliding drive mechanism, and in a state in which the shaft portion receives a load during normal operation, the sliding bearing divided body and the outer peripheral surface of the shaft portion are not in contact with each other, and an abnormal load is applied to the shaft portion. Under load The state is characterized in that said drive mechanism is configured auxiliary support mechanism into contact with the shaft portion outer circumferential surface by moving the sliding bearing split body in the axial center direction.
上述した本発明によれば、通常運転時に単独支持する主軸受の体格決定に最大荷重よりも小さな値の疲労荷重を採用でき、しかも、万が一の最大荷重については主軸受及び補助軸受が協働して支持するので、最大荷重に対する支持強度、耐久性及び信頼性等を確保しつつ、主軸受の体格が小型化することにより軸受支持構造の重量単価を低減できる。
また、本発明の軸受支持構造を主軸用軸受、ピッチ軸受及び/またはヨー軸受に採用した風力発電装置は、軸受支持構造の支持強度や信頼性等を確保しつつ小型化して重量単価を下げることができ、この結果、装置全体の小型化やコストの低減が可能になる。According to the present invention described above, a fatigue load having a value smaller than the maximum load can be adopted for determining the size of the main bearing that is supported independently during normal operation, and the main bearing and the auxiliary bearing cooperate in the event of the maximum load. Therefore, the weight of the bearing support structure can be reduced by reducing the size of the main bearing while ensuring the support strength, durability, reliability and the like for the maximum load.
In addition, the wind turbine generator employing the bearing support structure of the present invention for the main shaft bearing, pitch bearing and / or yaw bearing can be reduced in size and reduced in unit weight while ensuring the support strength and reliability of the bearing support structure. As a result, the entire apparatus can be reduced in size and cost.
以下、本発明に係る軸受支持構造の一実施形態として、風力発電装置への適用例について図面を参照して説明する。
図11に示す風力発電装置1は、基礎B上に立設される支柱(「タワー」ともいう。)2と、支柱2の上端に設置されるナセル3と、略水平な回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル3に設けられるロータヘッド(ハブ)4とを有している。なお、風力発電装置1が洋上風車の場合には、浮体式あるいは基礎Bを海底に設ける方式の何れでもよい。Hereinafter, as an embodiment of a bearing support structure according to the present invention, an application example to a wind turbine generator will be described with reference to the drawings.
A
ロータヘッド4には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚(たとえば3枚)の風車回転翼5が取り付けられている。これにより、ロータヘッド4の回転軸線方向から風車回転翼5に当たった風の力が、ロータヘッド4を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。
A plurality of (for example, three) wind
<第1の実施形態(第1態様)>
上述した風力発電装置1には、軸線(図1の回転軸線Rs)を中心に回転する回転体の軸部を回転可能に片持ち支持する軸受支持構造として、例えば図1に示すように、ロータヘッド4と、ロータヘッド4の後端部に連結された主軸7とを回転可能に支持する主軸用軸受BUが設けられている。上述した風車回転翼5は、ロータヘッド4に取り付けられ、ロータヘッド4のカバーを貫通して放射状に突出している。
なお、図示の構成例では、主軸7の後端部側が増速機8と連結され、ロータヘッド4の回転を増速して発電機(不図示)を駆動するが、このような増速発電方式に限定されることはない。<First embodiment (first aspect)>
In the
In the illustrated configuration example, the rear end side of the
主軸用軸受BUは、回転体であるロータヘッド4の軸部先端側をモーメントが作用する片持ち梁状に単独支持可能な主軸受の複列テーパコロ軸受10と、複列テーパコロ軸受10の軸部後端側(増速機8側)を支持する補助軸受の滑り軸受20とを備えている。
主軸受となる複列テーパコロ軸受10は、バネ定数k1のナセル3に固定支持され、所定値以下の荷重が作用する通常運転時において、ロータヘッド4の後端部に連結されたバネ定数k2に設定された主軸7の主軸前端部7aを単独支持する。なお、ナセル3のバネ定数k1及び主軸7のバネ定数k2は、ナセル3のバネ定数k1が圧倒的に大きな値(k1≫k2)となるように設定されている。The main shaft bearing BU includes a double-row tapered
The double-row tapered
複列テーパコロ軸受10は、内輪11と外輪12との間に、周方向へ等ピッチに配置した多数のコロ13が軸方向に2列配列された構成とされる。この場合、2列に配列した円柱状のコロ13は、回転軸線Rsと直交する中心線C1側の端部が内輪11側となるように、中心線C1に対してほぼ45度傾斜した状態に配置されている。
この結果、1台の複列テーパコロ軸受10は、回転体の荷重を受けて主軸7を回転自在に支持するとともに、中心線C1に対して傾斜配置された2列のコロ13が主軸7に作用するモーメントにも対応可能である。The double row tapered
As a result, the single double-row tapered
補助軸受の滑り軸受20は、所定値を超えた大荷重が作用する非常運転時にのみ、複列テーパコロ軸受10と協働して主軸7を支持する。この滑り軸受20は、例えばポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂のような材料を用いて形成した円形断面の軸受面21を備えている。このような軸受面21は、例えば図2に示すように、非常運転時より荷重の小さい通常運転時において主軸7とほぼ同心の位置関係となる。
The auxiliary
また、通常運転時の状態では、主軸7の外周面と滑り軸受20の内周面との間に所定の面間距離S1(好適には0.5mm程度)を維持して隙間22が形成され、滑り軸受20に対して主軸7が非接触の状態となっている。
この結果、通常運転時においては、非接触の滑り軸受20で摩擦力等の抵抗力が発生しないので、主軸7の全体に作用する摩擦力等の抵抗力を抑制することができる。Further, in a state during normal operation, a
As a result, during normal operation, resistance force such as friction force is not generated in the non-contact sliding
また、上述した滑り軸受20は、ナセル3を構成する高剛性の台板3aに対してステー24で固定支持されており、特に鉛直方向の入力に対して高剛性となるように支持されている。ステー24の曲げに対する剛性は、すなわち上下方向の剛性を意味するバネ定数k3は、複列テーパコロ軸受10を支持するナセル3のバネ定数k1及び主軸7のバネ定数k2と比較して最も大きな値(k3>k1≫k2)に設定されている。これは、ステー24の剛性が不十分だと、非常運転時の荷重を受けて複列テーパコロ軸受10とともに変形移動することになり、滑り軸受20を設置する目的を達成できなくなるためである。
このような滑り軸受20は、潤滑不良防止等のメンテナンスが不要になることから、非常運転時以外に使用されることのないない補助軸受として好適である。The sliding
Such a sliding
ところで、上述した滑り軸受20は、周方向の全周にわたって軸受面21を設けているが、たとえば図3に示すように、周方向を4分割した不連続状態の軸受面21Aを設けてもよい。この不連続状態は、軸受面21Aと軸受面21Aのない間隙部23とが周方向へ交互に配置されたものであり、軸受面21Aの分割数は特に限定されることはない。
また、不連続状態の軸受面21Aに代えて、例えばローラ等の転動体を周方向へ等ピッチに複数配置する構成とし、非常運転時に主軸7が接触して支持される構成としてもよい。By the way, although the sliding
Further, instead of the
以下、上述した主軸用軸受BUの作用について、図4〜7を参照して説明する。
さて、上述した主軸受用軸受BUは、図4に示すように、ロータヘッド4等の回転体重心から複列テーパコロ軸受10の中心線C1までの距離をL1、複列テーパコロ軸受10の中心線C1から滑り軸受20の中心線C2までの距離をL2とすれば、距離L1が距離L2より大(L1>L2)となるように設定されている。また、複列テーパコロ軸受10の径をD1、滑り軸受20の径をD2とすれば、径D1が径D2より大(D1>D2)となるように設定されている。なお、滑り軸受20は、軸方向の幅がL3となる。Hereinafter, the operation of the main shaft bearing BU will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 4, the main bearing BU described above has a distance from the center of gravity of the rotating body such as the
図5は、上述した軸受支持構造を材料力学の単純な支持モデルにした説明図である。
紙面左側の通常運転時においては、先端に外力F1が作用する長さL1の片持ち梁B1となり、片持ち梁B1を支持する基部にはモーメントMが作用している。この場合、外力F1は、モーメントM以下(0≦F1≦M)となる。この状態は、図4の通常運転時において、滑り軸受20の軸受面21と主軸7との間に面間距離S1の隙間22が形成され、主軸7が複列テーパコロ軸受10により単独支持されたものである。FIG. 5 is an explanatory diagram in which the above-described bearing support structure is a simple support model of material mechanics.
During normal operation on the left side of the sheet, the length L1 is a cantilever beam B1 on which the external force F1 acts, and a moment M acts on the base portion that supports the cantilever beam B1. In this case, the external force F1 is equal to or less than the moment M (0 ≦ F1 ≦ M). In this state, in the normal operation of FIG. 4, a
このような通常運転時において、主軸用軸受BUに作用する圧縮荷重の荷重分布は、図6の紙面左側に示すように、ハブ側コロ列と増速機側コロ列とが回転方向角度において180度ずれている。また、滑り軸受20によるアシストサポートはないので、図中に点線で示すように、滑り軸受20の荷重分布は常時0となる。
すなわち、実線で示すハブ側コロ列の荷重分布は、最大の0度から0の90度まで低下し、90度から270度まで荷重0の状態が継続した後、270度から最大の360度まで上昇する。また、破線で示す増速機側コロ列の荷重分布は、0度から90度まで荷重0の状態が継続した後、90度から徐々に上昇して180度で最大となる。この後、180度から荷重0の270度まで低下し、270度から360度まで荷重0の状態が継続する。During such normal operation, the load distribution of the compressive load acting on the main shaft bearing BU is 180 degrees in the rotation direction angle between the hub side roller train and the speed increasing device side roller train, as shown on the left side of FIG. Degrees are off. Further, since there is no assist support by the sliding
That is, the load distribution of the hub side roller row indicated by the solid line decreases from the maximum 0 degree to 90 degrees, and after the state of the
一方、紙面右側の非常運転時においては、先端に外力F1より大きい外力F2(M≦F2≦M′)が作用する長さL1+L2の片持ち梁B2となり、弾性片持ち支持及び2点単純支持の機能を備えている。この場合、片持ち梁B2が所定値以上の荷重(外力F2)を受けることにより、弾性変形することによりP1での1点支持からP1,P2の2点で単純支持された片持ち梁B2となる。
この状態は、図4に示す非常運転時のように、過大な外力F2を受けて最も低剛性(弾性係数k2)の主軸7が弾性変形したものとなる。On the other hand, during an emergency operation on the right side of the page, the cantilever B2 has a length L1 + L2 in which an external force F2 (M ≦ F2 ≦ M ′) greater than the external force F1 acts on the tip, and is an elastic cantilever support and a two-point simple support It has a function. In this case, when the cantilever B2 receives a load (external force F2) of a predetermined value or more, the cantilever B2 is simply supported at two points P1 and P2 from the one point support at P1 by elastic deformation. Become.
In this state, as in the emergency operation shown in FIG. 4, the
この結果、滑り軸受20の軸受面21と主軸7との間に維持されていた面間距離S1の隙間22は、一方(例えば下面側)の軸受面21に主軸7が接触してゼロとなり、同時に、他方(例えば上面側)が面間距離S2にほぼ倍増(S2≒S1×2)した状態となる。すなわち、主軸7は、複列テーパコロ軸受10により支持に加えて、滑り軸受20による支持も受けている。
As a result, the
このような非常運転時において、主軸用軸受BUに作用する圧縮荷重の荷重分布は、図6の紙面右側に示すようになる。
すなわち、実線で示すハブ側(ロータヘッド側)コロ列の荷重分布は、上述した通常運転時と同様に、最大の0度から0の90度まで低下し、90度から270度まで荷重0の状態が継続した後、270度から最大の360度まで上昇する。During such an emergency operation, the load distribution of the compressive load acting on the main shaft bearing BU is as shown on the right side of FIG.
That is, the load distribution on the hub side (rotor head side) roller row indicated by the solid line decreases from the maximum 0 degree to 0
しかし、破線で示す増速機側コロ列の荷重分布は、90度から270度の範囲においてやや低下するものの、0度〜90度及び270度〜360度の範囲では大幅に上昇する。そして、増速機側コロ列の荷重分布が低下する90度から270度の範囲では、図中に点線で示すように、滑り軸受20によるアシストサポートが許容値まで増加している。
However, although the load distribution of the speed increasing machine side roller train indicated by the broken line slightly decreases in the range of 90 to 270 degrees, it significantly increases in the range of 0 to 90 degrees and 270 to 360 degrees. Then, in the range from 90 degrees to 270 degrees where the load distribution of the speed increaser side roller train decreases, the assist support by the
従って、上述した軸受支持構造の主軸用軸受BUにおいて、主軸受の複列テーパコロ軸受10及び補助軸受の滑り軸受20に関する許容外力(横軸)と負荷能力(縦軸)との関係は、例えば図7に示す説明図のようになる。
すなわち、許容外力が0〜Mの領域では、複列テーパコロ軸受10が単独で負荷能力が0〜aまでの範囲を負担し、さらに、許容外力がMを超えた領域では、負荷能力がa〜cまでの範囲を複列テーパコロ軸受10及び滑り軸受20により負担している。Therefore, in the main shaft bearing BU having the above-described bearing support structure, the relationship between the allowable external force (horizontal axis) and the load capacity (vertical axis) regarding the double-row tapered
That is, in the region where the allowable external force is 0 to M, the double row tapered
換言すれば、許容外力がM〜M´の領域では、負荷能力がe〜fまで負担可能な滑り軸受20を加える(上方へ平行移動してaに接続する)ことで、許容値を超えた複列テーパコロ軸受10の負荷能力については、a〜bのように負荷能力を増すことなく、主軸用軸受BU全体としての負荷能力を0〜cまで確保することができる。
なお、図示の複列テーパコロ軸受10及び滑り軸受20は、いずれも直線的に負荷能力を増す線形として説明したが、たとえば図7に示すg〜fや0〜hのように負荷能力を増す非線形でもよく、複列テーパコロ軸受10の許容値以上を負担して支持できれば特に限定されることはない。In other words, in the region where the allowable external force is M to M ′, the allowable value is exceeded by adding the sliding
The double-row tapered
上述したように、本実施形態の主軸用軸受BUは、非常運転時に作用する最大荷重に対して補助軸受の滑り軸受20によるアシストサポートを受けるように構成されているので、通常運転時に単独支持する主軸受の複列テーパコロ軸受10については、その体格決定に最大荷重よりも小さな値の疲労荷重を採用できる。従って、複列テーパコロ軸受10の小型化が可能となり、風力発電装置1を大型化しても、相対的に小型化できる複列テーパコロ軸受10は汎用品の使用が可能になるなど、コスト低減や調達が容易になる。
すなわち、50年に1度あるかないかの暴風等を想定した万が一の最大荷重については、複列テーパコロ軸受10及び滑り軸受20が協働して支持するように構成されているので、最大荷重に対する支持強度、耐久性及び信頼性等を確保し、かつ、複列テーパコロ軸受10の体格が小型化することに伴って、主軸用軸受BUは軸受支持構造全体の重量単価を低減できる。As described above, the main shaft bearing BU of the present embodiment is configured to receive the assist support by the sliding
That is, in the unlikely event that a storm or the like that occurs once every 50 years is assumed, the double-row tapered
次に、本発明の軸受支持構造をピッチ軸受に適用した実施形態について、図8を参照して説明する。
図8に示すピッチ軸受40は、風車回転翼5のピッチ角を可変に支持する軸受支持構造であり、主軸受となる転がり軸受41と、補助軸受となるアシストサポート支持部42とを備えている。Next, an embodiment in which the bearing support structure of the present invention is applied to a pitch bearing will be described with reference to FIG.
The
転がり軸受41はロータヘッド4に固定支持され、内輪41aと外輪41bとの間に球状のベアリング41cを挟持した構成とされる。
アシストサポート支持部42は、風車回転翼5の回動方向(紙面の左右方向)と直交する方向(紙面の上下方向)の両側に一対設けられている。具体的には、一対のアシストサポート支持部42は、外輪41bの上端面と、外輪41bの下端面とロータヘッド4との間に設けられている。そして、一対のアシストサポート支持部42の対向面には、内輪41aの上下端面との間に所定の隙間を形成するようにして、PEEK材などの滑動部材42aが取り付けられている。このため、上述したアシストサポート支持部42は、通常運転時に非接触の滑り軸受として機能する。The rolling
A pair of assist
このように構成されたピッチ軸受40は、通常運転時においてピッチ角制御に伴う風車回転翼5の回動を転がり軸受41が単独支持し、非常運転時において最大荷重が作用すると、滑り軸受の機能を有するアシストサポート支持部42が転がり軸受41と協働して支持する。
従って、主軸受の転がり軸受41は、その体格決定に最大荷重よりも小さな値の疲労荷重を採用できるので、小型化が可能となる。The
Therefore, the rolling
次に、本発明の軸受支持構造をヨー軸受に適用した実施形態について、図9及び図10を参照して説明する。
図9に示すヨー軸受50は、ナセル3のヨー角を可変に支持する軸受支持構造であり、主軸受となる転がり軸受51と、補助軸受となるアシストサポート支持部52とを備えている。Next, an embodiment in which the bearing support structure of the present invention is applied to a yaw bearing will be described with reference to FIGS.
The
この場合、ヨーブレーキ装置60のブレーキディスク61をアシストサポート支持部52などに利用している。
転がり軸受51は、支柱2の上端部に固定設置されたブレーキディスク61に固定支持され、内輪51aと外輪51bとの間に球状のベアリング51cを挟持した構成とされる。In this case, the
The rolling
アシストサポート支持部52は、ナセル3の回動方向(紙面の左右方向)と直交する方向(紙面の上下方向)の両側に一対設けられている。具体的には、一対のアシストサポート支持部52は、外輪51bの上端面と、外輪51bの下端面と支柱2の上端面との間に設けられたブレーキディスク61とにより構成される。
また、内輪51aとナセル3の台板3aとの間には、外輪51aの上端面まで鍔状に突出する補助部材53が設けられている。A pair of assist
Further, an
そして、一対のアシストサポート支持部52の対向面には、補助部材53の上端面との間、及び内輪51aの下端面との間に、所定の隙間を形成するようにして、PEEK材などの滑動部材52aが取り付けられている。このため、上述したアシストサポート支持部52は、通常運転時に非接触の滑り軸受として機能する。
従って、非常運転時において最大荷重が作用すると、滑り軸受の機能を有するアシストサポート支持部52が転がり軸受51と協働して支持できるようになる。このため、主軸受の転がり軸受51は、その体格決定に最大荷重よりも小さな値の疲労荷重を採用できるので、小型化が可能となる。Further, a predetermined gap is formed between the upper surface of the
Therefore, when the maximum load is applied during emergency operation, the assist
また、図10に示すヨー軸受70は、主軸受に滑り軸受71を採用した場合を示している。このヨー軸受70は、固定側鍔部71aの上下に配設されてナセル3を回動自在に支持する滑動部材72aと、回転側鍔部71aの内周面に配設されてナセル3の水平方向移動を規制する滑動部材72bとを備えている。
Moreover, the yaw bearing 70 shown in FIG. 10 has shown the case where the sliding
そして、この場合のアシストサポートは、滑動部材72aの近傍に設置された上下一対の滑動部材74により行われる。この滑動部材74は、回動するナセル3側に設置されるとともに、固定側鍔部71aとの間に所定の隙間を形成している。
このようなヨー軸受70としても、非常運転時において最大荷重が作用すると、滑り軸受の機能を有する補助軸受のアシストサポート支持部74が主軸受の滑り軸受71と協働して支持できるようになる。このため、主軸受の滑り軸受70は、その体格決定に最大荷重よりも小さな値の疲労荷重を採用できるので、小型化が可能となる。In this case, the assist support is performed by a pair of upper and lower sliding
Even in such a
本実施形態の風力発電装置1は、その軸受支持構造として、複数の風車回転翼5を備えたロータヘッド4の回転を支持する主軸用軸受BU、風車回転翼5のピッチ角を可変に支持するピッチ軸受40、及び、ナセル3のヨー角を可変に支持するヨー軸受50,70の少なくとも一つを採用していれば、非常運転時の最大荷重と疲労荷重との差分を補助軸受が受け持つことができるようになる。この結果、通常運転時に単独使用する主軸受の体格決定に最大荷重より小さい疲労荷重を適用できるようになり、主軸受となる軸受及び風力発電装置1の小型・軽量化が可能になる。
The
また、風力発電装置1を大型化する際、上述した本実施形態の軸受支持構造は、主軸7を支持する軸受として2軸受構造から軽量化とナセル3の長さ短縮によるコンパクト化に有効な複列テーパコロ軸受10を採用し、そのメリットを生かしつつ、主軸受の小型化により軸受サプライヤの軸受製造能力の限界による制約を低減できる。従って、軸受支持構造の大型化に伴う制約から解放され、スケールアップによって風力発電装置1の大型化を目指すことが可能になる。
When the
<第2の実施形態(第2態様)>
次に、本発明に係る軸受支持構造について、第2の実施形態を図面に基づいて説明する。
以下に説明する実施形態は、軸方向に所定の間隔を設けて配置した前後一対の転がり軸受Bf、Brにより主軸7を支持する軸受支持構造に適用したものであり、転がり軸受Bf,Brに加えて、等価荷重条件下及び最大荷重条件下でのラジアル荷重またはアキシアル荷重を低減する補助軸受を備えている。なお、主軸7を支持する転がり軸受は、通常前後一対の転がり軸受Bf,Brによる支持とするが、特に限定されることはなく、2以上の複数であってもよい。<Second Embodiment (Second Aspect)>
Next, a second embodiment of the bearing support structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The embodiment described below is applied to a bearing support structure in which a
図12に示す第2態様の軸受支持構造は、回転軸線Rsを中心に回転する回転体の主軸(軸部)7を、軸方向に所定の間隔を設けて配置した前後一対の転がり軸受Bf,Brにより回転可能に支持するとともに、フロント側の転がり軸受Bfよりも軸先端側となる位置に設けた磁気軸受MBを備えている。この磁気軸受MBは、軸受体格の大型化を抑えるため、ラジアル荷重の低減を目的として設置した補助軸受である。この場合の軸先端側は、主軸7に風車回転翼5やロータヘッド(ハブ)4が取り付けられている方向のことである。
なお、図中の符号3aはナセル3の台板、Rmは補強部材である。The bearing support structure of the second aspect shown in FIG. 12 is a pair of front and rear rolling bearings Bf in which main shafts (shaft portions) 7 of a rotating body that rotates about a rotation axis Rs are arranged at predetermined intervals in the axial direction. The magnetic bearing MB is provided so as to be rotatable by Br and provided at a position closer to the shaft tip side than the rolling bearing Bf on the front side. This magnetic bearing MB is an auxiliary bearing installed for the purpose of reducing the radial load in order to suppress an increase in the size of the bearing body. The shaft tip side in this case is the direction in which the
In addition, the code |
磁気軸受MBは、主軸7の外周面に設置された回転側磁性体Mrと、主軸7の外周部材に固定設置された固定側磁性体Mfとにより構成され、周方向を複数に分割した磁気軸受分割体Mpの集合体である。すなわち、磁気軸受MBは、複数の磁気軸受分割体Mpを主軸7の外周を取り囲むようにして周方向に略均等配置した構成とされる。
The magnetic bearing MB is composed of a rotation-side magnetic body Mr installed on the outer peripheral surface of the
ところで、図示の磁気軸受MBは、回転側磁性体Mr及び固定側磁性体Mfの一方が、好適には固定側磁性体Mfが電磁石であり、通電により磁力及びS/Nの極性(磁力の負荷方向)を制御できるようになっている。なお、回転側磁性体Mrは、主軸7の外表面に埋め込まれた磁石となる。
Incidentally, in the illustrated magnetic bearing MB, one of the rotation-side magnetic body Mr and the fixed-side magnetic body Mf, preferably the fixed-side magnetic body Mf, is an electromagnet. Direction) can be controlled. The rotation-side magnetic body Mr is a magnet embedded in the outer surface of the
上述した磁気軸受MBの近傍には、回転側磁性体Mrと固定側磁性体Mfとの間に生じる半径方向の面間距離(図13に示すギャップG)を検出するギャップセンサGSが設置されている。このギャップセンサGSは、検出したギャップGを図示しない制御部に入力されることにより、例えば電磁石とした固定側磁性体Mfの磁力や極性の制御に使用される。すなわち、磁気軸受MBは、ギャップセンサGSの検出値に応じて、磁気分割体Mp毎の磁力及び磁力の負荷方向を変化させるように構成されている。 A gap sensor GS for detecting a radial inter-surface distance (gap G shown in FIG. 13) generated between the rotation-side magnetic body Mr and the fixed-side magnetic body Mf is installed in the vicinity of the magnetic bearing MB described above. Yes. The gap sensor GS is used to control the magnetic force and polarity of the fixed-side magnetic body Mf, which is an electromagnet, for example, by inputting the detected gap G to a control unit (not shown). That is, the magnetic bearing MB is configured to change the magnetic force and the load direction of the magnetic force for each magnetic divided body Mp according to the detection value of the gap sensor GS.
このような第2態様の磁気軸受MBを備えた軸受支持構造は、転がり軸受Bf,Brに加えて、寿命評価に用いる等価荷重条件下におけるラジアル荷重を低減する補助軸受を備えたものとなる。従って、転がり軸受Bf,Brの荷重負担低減により、特に、ハブ中心(ロータヘッド中心)の荷重負荷位置Hcに近いフロント側の転がり軸受Bfにおいて、軸受下側の領域で主軸7と反発し、かつ、軸受上側の領域で主軸7を引き寄せることにより、下向きに作用するラジアル荷重を低減して軸受体格の大型化を抑制することができる。
In addition to the rolling bearings Bf and Br, the bearing support structure including the magnetic bearing MB of the second aspect includes an auxiliary bearing that reduces a radial load under an equivalent load condition used for life evaluation. Therefore, by reducing the load load of the rolling bearings Bf and Br, particularly in the rolling bearing Bf on the front side close to the load loading position Hc at the center of the hub (center of the rotor head), it repels the
以下では、上述した磁気軸受MBについて、補助軸受としての動作を図13に基づいて具体的に説明する。
主軸7においては、ハブ中心の荷重負荷位置Hcに作用する下向きの荷重により、寿命評価用の等価荷重(ラジアル荷重)は下向きとなる。従って、通常運転時荷重負荷は、ニュートラル位置で略同心となる主軸7及び磁気軸受MBの固定側磁性体Mfの位置関係が変動する。すなわち、主軸7がラジアル荷重を受けて下方へ移動し、主軸7の上方領域においてギャップGがニュートラル位置との比較において拡大する。Below, the operation | movement as an auxiliary bearing is demonstrated concretely based on FIG. 13 about magnetic bearing MB mentioned above.
In the
このようなギャップGの変化は、ギャップセンサGSの検出値から認識することができ、同時に、荷重負荷方向の把握が可能となる。
そこで、荷重負荷方向と逆方向へ吸引力が発生するように、磁気軸受MBの電磁石を制御する。すなわち、図示の構成例では、白抜矢印の方向に吸引力が発生するように固定側磁性体Mfの電磁石を制御すれば、主軸7は本来の回転軸線Rsの方向へ近づいてギャップGが低減されるので、転がり軸受Bfに作用する軸受荷重の低減が可能となる。なお、固定側磁性体Mfの電磁石は、主軸7を回転軸線Rsの方向へ極力近づけるため、ギャップGに応じて磁力を適宜調整すればよい。Such a change in the gap G can be recognized from the detection value of the gap sensor GS, and at the same time, the load load direction can be grasped.
Therefore, the electromagnet of the magnetic bearing MB is controlled so that the attractive force is generated in the direction opposite to the load direction. That is, in the illustrated configuration example, if the electromagnet of the fixed-side magnetic body Mf is controlled so that an attractive force is generated in the direction of the white arrow, the
一方、非常時などの異常荷重負荷が作用して他の領域(図示の例では下側領域)にニュートラル時より大きなギャップGが生じた場合、これをギャップセンサGSが検知することで、ギャップGを低減する方向に吸引力(白抜矢印参照)が生じるように、磁気軸受MBの電磁石を制御する。この結果、主軸7が本来の回転軸線Rsの方向へ近づくので、ギャップGが低減されるとともに転がり軸受Bfに作用する軸受荷重も低減される。
On the other hand, when an abnormal load such as an emergency is applied and a gap G larger than that at the neutral time is generated in another region (lower region in the illustrated example), the gap G is detected by the gap sensor GS. The electromagnet of the magnetic bearing MB is controlled so that the attractive force (see the white arrow) is generated in the direction of reducing. As a result, the
このように、補助軸受として磁気軸受MBを転がり軸受Bfより先端側に設けた軸受支持構造は、磁気軸受MBの磁力や磁力の負荷方向をギャップGの検出値をニュートラル状態へ極力近づけるように制御することで、ロータヘッド4が存在する先端側の滑り軸受Bfで負担するラジアル荷重を低減することができる。
なお、磁気軸受MBの電磁石は、吸引力と反発力とを同時に作用させるようにしてもよく、このような場合には、吸引側の方向から180度の逆方向が反発力の作用方向となる。As described above, the bearing support structure in which the magnetic bearing MB is provided as the auxiliary bearing on the tip side from the rolling bearing Bf is controlled so that the magnetic force of the magnetic bearing MB and the load direction of the magnetic force are as close as possible to the detection value of the gap G. By doing so, the radial load borne by the sliding bearing Bf on the tip side where the
Note that the electromagnet of the magnetic bearing MB may simultaneously apply the attractive force and the repulsive force. In such a case, the reverse direction of 180 degrees from the direction of the attractive side is the direction of the repulsive force. .
次に、上述した第2態様の軸受支持構造について、第1参考例を図14に基づいて説明する。
この参考例で採用する補助軸受は、等価荷重条件下及び最大荷重条件下でのラジアル荷重を低減するものである。この補助軸受は、主軸7に通常運転時の負荷荷重を受けた状態で軸部外周面と非接触となり、かつ、主軸7に異常荷重負荷を受けた状態で軸部外周面と接触となるように、軸部外周面との面間距離を設定した滑り軸受SBである。この場合、滑り軸受SBに用いる油は、例えば主軸受等のように、近傍に設置された機器類と併用することも可能である。
なお、滑り軸受SBの位置は、転がり軸受Bf,Brの間に配置されているが、転がり軸受Bfより先端側に配置するなど、特に限定されることはない。
Next, a first reference example will be described based on FIG. 14 with respect to the bearing support structure of the second aspect described above.
The auxiliary bearing employed in this reference example reduces the radial load under equivalent load conditions and maximum load conditions. The auxiliary bearing is not in contact with the outer peripheral surface of the shaft portion when the
Note that the position of the sliding bearing SB is arranged between the rolling bearings Bf and Br, but is not particularly limited, such as being arranged on the tip side of the rolling bearing Bf.
このような軸受支持構造によれば、補助軸受の滑り軸受SBは、通常運転時の負荷荷重からラジアル荷重が増加して異常荷重負荷に近づくと、周方向のいずれかで面間距離が減少して軸部外周面と接触する。このため、滑り軸受SBが軸受として機能し、ラジアル荷重の一部を負担するので、転がり軸受Bfにおいて負担するラジアル荷重を低減することができる。 According to such a bearing support structure, the sliding bearing SB of the auxiliary bearing reduces the inter-surface distance in any of the circumferential directions when the radial load increases from the load load during normal operation and approaches an abnormal load load. In contact with the outer peripheral surface of the shaft. For this reason, since the sliding bearing SB functions as a bearing and bears a part of the radial load, the radial load burdened on the rolling bearing Bf can be reduced.
次に、上述した第2態様の軸受支持構造について、第2参考例を図15及び図16に基づいて説明する。
この参考例で採用する補助軸受は、等価荷重条件下及び最大荷重条件下でのアキシアル荷重を低減するものである。
Next, a second reference example will be described based on FIGS. 15 and 16 for the above-described bearing support structure of the second aspect.
The auxiliary bearing used in this reference example reduces the axial load under the equivalent load condition and the maximum load condition.
ここで採用する補助軸受の磁気軸受MBは、主軸7の外周面から突出して一体に回転するとともに、軸線Rsと直交する磁性体面を軸方向両面に有する回転側磁性体Mrと、主軸7の外周部材(例えば台板3a)に固定設置されるとともに、回転側磁性体Mrの軸方向両側に対向する磁性体面を有する一対の固定側磁性体Mfとにより構成される。なお、この参考例では、固定側磁性体Mfが電磁石となり、極性や磁力等を適宜制御できる。
The magnetic bearing MB of the auxiliary bearing adopted here protrudes from the outer peripheral surface of the
この磁気軸受MBは、回転側磁性体Mrと固定側磁性体Mfとの間に生じる面間距離(図15に示すギャップGf,Gr)をギャップセンサGSで検出し、この検出値に応じて磁力及び磁力の負荷方向を変化させるように構成されている。
ここで、ギャップセンサGSで検出するギャップGf,Grは、主軸7に作用するアキシアル荷重の変動により変化する軸方向の面間距離である。In this magnetic bearing MB, the inter-surface distance (gap Gf, Gr shown in FIG. 15) generated between the rotation-side magnetic body Mr and the fixed-side magnetic body Mf is detected by the gap sensor GS, and the magnetic force is determined according to the detected value. And it is comprised so that the load direction of magnetic force may be changed.
Here, the gaps Gf and Gr detected by the gap sensor GS are axial distances that change due to variations in the axial load acting on the
このような磁気軸受MBを備えた第2参考例の軸受支持構造によれば、転がり軸受Bf,Brに加えて、等価荷重条件下でのアキシアル荷重を低減することができ、従って、転がり軸受Bf,Brの荷重負担低減による軸受体格の大型化を抑制することができる。 According to the bearing support structure of the second reference example provided with such a magnetic bearing MB, in addition to the rolling bearings Bf and Br, the axial load under the equivalent load condition can be reduced, and therefore the rolling bearing Bf. , Br can reduce the increase in the size of the bearing body due to the reduced load burden of Br.
具体的に説明すると、主軸7にアキシアル荷重が作用すると、ニュートラル位置でギャップGf,Grが略一致(Gf≒Gr)するように設定されている。しかし、通常運転時荷重負荷(アキシアル荷重)が作用すると、軸先端側のギャップGfが増大するとともに、軸後端側のギャップGrが減少する。そこで、磁気軸受MBの固定側磁性体Mfは、ギャップGf,Grのアンバランスを是正する方向の磁力を発生する。
More specifically, when an axial load is applied to the
すなわち、軸先端側の固定側磁性体Mfが回転側磁性体Mrを吸引し、ギャップGf,Grのアンバランスを是正してもよいし、軸後端側の固定側磁性体Mfによる反発力のみで、あるいは、吸引力及び反発力の両方を用いてアンバランスを是正してもよい。このようなギャップGf,Grのアンバランス是正は、ハブ6の中心において風車回転翼5から受けるアキシアル荷重(軸方向の先端側から後方へ向けた荷重)に対し、転がり軸受Bf,Brで負担するラジアル荷重を低減でき、軸受体格の大型化を防止できる。
That is, the shaft-side fixed-side magnetic body Mf may attract the rotation-side magnetic body Mr to correct the imbalance between the gaps Gf and Gr, or only the repulsive force by the shaft-side end-side fixed-side magnetic body Mf. Alternatively, the imbalance may be corrected by using both suction force and repulsive force. Such unbalance correction of the gaps Gf and Gr is borne by the rolling bearings Bf and Br against the axial load (the load directed from the front end side in the axial direction to the rear) received from the
次に、上述した第2態様の軸受支持構造について、第3参考例を図17に基づいて説明する。
この参考例で採用する補助軸受は、等価荷重条件下及び最大荷重条件下におけるアキシアル荷重を低減するものである。この補助軸受は、主軸7と一体に回転するフランジ部Sfのストッパ面Saに対し、滑り軸受SBを接触させてアキシアル荷重を低減する。
Next, a third reference example will be described based on FIG. 17 with respect to the bearing support structure of the second aspect described above.
The auxiliary bearing employed in this reference example reduces the axial load under the equivalent load condition and the maximum load condition. The auxiliary bearing reduces the axial load by bringing the sliding bearing SB into contact with the stopper surface Sa of the flange portion Sf that rotates integrally with the
具体的に説明すると、滑り軸受SBは、主軸7の外周面から突出して軸線Rsと直交する周方向のストッパ面Saを形成し、主軸7と一体に回転するフランジ部Sfに対し、主軸7の外周側部材(例えば台板3a等)に固定設置されてストッパ面Saの対向面を形成するように設置されている。この滑り軸受SBは、通常運転時の負荷荷重を受けた状態でストッパ面Saに対して非接触とされ、かつ、主軸7に異常荷重負荷を受けた状態でストッパ面Saに接触する軸方向位置に設置されている。
More specifically, the slide bearing SB projects from the outer peripheral surface of the
このような軸受支持構造によれば、補助軸受の滑り軸受SBは、通常運転時の負荷荷重からアキシアル荷重が増加して異常荷重負荷に近づくと、ストッパ面Saと接触して軸受として機能するので、転がり軸受Bf,Brにおいて負担するアキシアル荷重を低減することができる。
なお、図示の構成例では、軸方向に前後2組の滑り軸受SB及びフランジ部Sfを設けてあるが、特に限定されることはなく、1組または3組以上としてもよい。According to such a bearing support structure, the sliding bearing SB of the auxiliary bearing functions as a bearing in contact with the stopper surface Sa when the axial load increases from the load load during normal operation and approaches an abnormal load load. The axial load borne by the rolling bearings Bf and Br can be reduced.
In the illustrated configuration example, two sets of front and rear sliding bearings SB and flange portions Sf are provided in the axial direction, but there is no particular limitation, and one set or three or more sets may be used.
最後に、上述した第2態様の軸受支持構造について、一の実施例を図18〜図19Bに基づいて説明する。
この実施例で採用する補助軸受は、最大荷重条件下での荷重を低減する補助支持機構ASである。以下、この補助支持機構ASについて具体的に説明する。
Finally, one embodiment of the above-described bearing support structure according to the second aspect will be described with reference to FIGS. 18 to 19B.
The auxiliary bearing employed in this embodiment is an auxiliary support mechanism AS that reduces the load under the maximum load condition. Hereinafter, the auxiliary support mechanism AS will be described in detail.
補助支持機構ASは、主軸7の外周面を取り囲むように配置されるとともに周方向を複数に分割された滑り軸受分割体Spと、滑り軸受分割体Spを半径方向に移動させる駆動機構の油圧シリンダHSとを備えている。この場合、滑り軸受分割体Spとしては、潤滑油を必要としないドライタイプが好適である。
The auxiliary support mechanism AS is disposed so as to surround the outer peripheral surface of the
この補助支持機構ASは、主軸7に通常運転時の負荷荷重を受けた状態において、滑り軸受分割体Spと主軸7の外周面とが非接触の状態(図19A上段を参照)とされ、従って、転がり軸受Bf内の主軸上方領域には、内輪RiとベアリングWとの間に隙間δ1(図19A上段を参照)が形成されている。なお、この状態において、転がり軸受Bf内の主軸下方領域では、ベアリングWが内輪Ri及び外輪Roと接触状態にあり、隙間が存在しない状態となっている。
The auxiliary support mechanism AS is in a state in which the sliding bearing divided body Sp and the outer peripheral surface of the
また、主軸7に異常荷重負荷を受けた状態(図19B下段を参照)においては、油圧シリンダHSが滑り軸受分割体Spを軸中心方向へ移動させ、滑り軸受分割体Spを軸部外周面と接触させるように構成されている。
なお、図示の構成例では、補助支持機構ASを周方向へ120度ピッチに3組設置しているが、特に限定されるものではない。Further, in a state where the
In the illustrated configuration example, three sets of auxiliary support mechanisms AS are installed at a 120-degree pitch in the circumferential direction, but the present invention is not particularly limited.
このような軸受支持構造によれば、補助軸受の補助支持機構ASは、主軸7が通常運転時の負荷荷重を受けた状態では軸部外周面と非接触となり、滑り軸受分割体Spは滑り軸受としての機能を発揮することはない。
しかし、主軸7が異常荷重負荷を受けた状態、あるいは、負荷荷重が異常荷重負荷に近づいた状態になると、油圧シリンダHSが動作して滑り軸受分割体Spを軸中心方向へ移動させ、滑り軸受分割体Spを軸部外周面に接触させて押圧する。According to such a bearing support structure, the auxiliary support mechanism AS of the auxiliary bearing is not in contact with the outer peripheral surface of the shaft portion when the
However, when the
この結果、軸受分割体Spは、主軸7を回転可能に支持する滑り軸受として機能するので、転がり軸受Bf,Brにおいて負担するラジアル荷重やアキシアル荷重を低減することができる。このように、軸受分割体Spが滑り軸受として機能すると、転がり軸受Bf内においては、ベアリングWと内輪Riとの間に隙間δ2,δ3が生じて(図19A下段を参照)非接触の状態となるため、荷重負担が低減されている。
なお、上述した隙間δ1は、隙間δ2と隙間δ3との和(δ1=δ2+δ3)となる。As a result, since the bearing split body Sp functions as a sliding bearing that rotatably supports the
The above-described gap δ1 is the sum of the gap δ2 and the gap δ3 (δ1 = δ2 + δ3).
また、上述した油圧シリンダHSを動作させる条件の設定により、転がり軸受Bf,Brで負担する荷重は、通常運転時の負荷荷重を超えないように限定することも可能である。 Further, by setting the conditions for operating the hydraulic cylinder HS described above, the load borne by the rolling bearings Bf and Br can be limited so as not to exceed the load load during normal operation.
このように、上述した第2態様、参考例及び一の実施例によれば、転がり軸受Bf,Brに加えて、等価荷重条件下及び最大荷重条件下でのラジアル荷重またはアキシアル荷重を低減する補助軸受を備えた軸受支持構造としたので、転がり軸受Bf,Brの荷重負担低減による軸受体格の大型化を抑制することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、発電機駆動系が増速機を備えた増速方式に限定されないなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
As described above, according to the second aspect , the reference example, and the one embodiment described above, in addition to the rolling bearings Bf and Br, the auxiliary load for reducing the radial load or the axial load under the equivalent load condition and the maximum load condition. Since the bearing support structure is provided with a bearing, it is possible to suppress an increase in the size of the bearing body due to the reduced load burden on the rolling bearings Bf and Br.
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the generator drive system is not limited to a speed increasing system provided with a speed increaser, and can be appropriately changed within a range not departing from the gist thereof. .
1 風力発電装置
2 支柱(タワー)
3 ナセル
3a 台板
4 ロータヘッド(ハブ)
5 風車回転翼
7 主軸
10 複列テーパコロ軸受(主軸受)
20 滑り軸受(補助軸受)
21,21A 軸受面
22 隙間
23 間隙部
24 ステー
40 ピッチ軸受
50,70 ヨー軸受
60 ヨーブレーキ装置
Bf,Br 転がり軸受
MB 磁気軸受
Mr 回転側磁性体
Mf 固定側磁性体
Mp 磁気軸受分割体
GS ギャップセンサ
SB 滑り軸受
Sf フランジ部
Sa ストッパ面
AS 補助支持機構
Sp 滑り軸受分割体
HS 油圧シリンダ
1
3
5 Wind
20 Sliding bearing (auxiliary bearing)
21,
Claims (6)
前記軸受支持構造は、
前記ロータヘッドの軸部先端側をモーメントが作用する片持ち梁状に単独支持可能な転がり軸受と、前記転がり軸受の軸部後端側を支持する補助軸受とを備え、
前記転がり軸受は、所定値以下の荷重が作用する通常運転時に前記軸部を単独支持し、
前記補助軸受は、前記所定値を超えた大荷重が作用する非常運転時にのみ前記軸部を前記転がり軸受と協働して支持し、
前記補助軸受は、前記非常運転時に作用する最大荷重と、前記最大荷重よりも小さな値の疲労荷重の差分を受け持ち、
前記通常運転時に前記軸部を単独支持する前記転がり軸受は、前記疲労荷重によって体格決定されていることを特徴とする風力発電装置。 A wind turbine generator having a bearing support structure that includes a plurality of wind turbine rotor blades and rotatably supports a shaft portion of a rotor head that rotates about a horizontal axis,
The bearing support structure is
A rolling bearing that can be independently supported in the form of a cantilever in which a moment acts on the front end side of the shaft portion of the rotor head, and an auxiliary bearing that supports the rear end side of the shaft portion of the rolling bearing,
The rolling bearing individually supports the shaft during normal operation when a load of a predetermined value or less acts,
The auxiliary bearing supports the shaft portion in cooperation with the rolling bearing only during an emergency operation in which a large load exceeding the predetermined value acts.
The auxiliary bearing is responsible for the difference between the maximum load acting during the emergency operation and a fatigue load having a value smaller than the maximum load,
The wind turbine generator according to claim 1, wherein the rolling bearing that independently supports the shaft portion during the normal operation is determined by the fatigue load.
前記軸受支持構造は、
前記転がり軸受は、通常運転時のラジアル荷重またはアキシアル荷重を負担し、
前記通常運転時の前記ラジアル荷重または前記アキシアル荷重よりも荷重が増加したとき、前記転がり軸受に加えて、前記ラジアル荷重または前記アキシアル荷重を負担し、等価荷重条件下及び最大荷重条件下での前記転がり軸受に作用する前記ラジアル荷重または前記アキシアル荷重を低減する補助軸受を備え、
前記補助軸受は、前記軸部の軸部外周面を取り囲むように配置されるとともに周方向を複数に分割された滑り軸受分割体と、前記滑り軸受分割体を半径方向に移動させる駆動機構とを備え、
前記軸部に通常運転時の負荷荷重を受けた状態では、前記滑り軸受分割体と前記軸部外周面とが非接触とされ、かつ、前記軸部に異常荷重負荷を受けた状態では、前記駆動機構が前記滑り軸受分割体を軸中心方向へ移動させて前記軸部外周面と接触させるように構成された補助支持機構であることを特徴とする風力発電装置。 Wind power having a bearing support structure that includes a plurality of wind turbine rotor blades and rotatably supports a shaft portion of a rotor head that rotates about a horizontal axis by a plurality of rolling bearings arranged at predetermined intervals in the axial direction. A power generator,
The bearing support structure is
The rolling bearing bears a radial load or an axial load during normal operation,
When the load increases more than the radial load or the axial load during the normal operation, in addition to the rolling bearing, the radial load or the axial load is borne, and the equivalent load condition and the maximum load condition are satisfied. An auxiliary bearing for reducing the radial load or the axial load acting on a rolling bearing ;
The auxiliary bearing includes a sliding bearing divided body that is arranged so as to surround the outer peripheral surface of the shaft portion of the shaft portion and is divided into a plurality of circumferential directions, and a drive mechanism that moves the sliding bearing divided body in the radial direction. Prepared,
In a state in which the shaft portion receives a load load during normal operation, the sliding bearing divided body and the shaft portion outer peripheral surface are not in contact with each other, and in a state in which the shaft portion receives an abnormal load load, The wind power generator, wherein the drive mechanism is an auxiliary support mechanism configured to move the sliding bearing divided body in the axial center direction so as to contact the outer peripheral surface of the shaft portion .
前記軸受支持構造は、
前記転がり軸受に加えて、等価荷重条件下及び最大荷重条件下でのラジアル荷重またはアキシアル荷重を低減する補助軸受を備え、
前記補助軸受は、前記軸部の軸部外周面を取り囲むように配置されるとともに周方向を複数に分割された滑り軸受分割体と、前記滑り軸受分割体を半径方向に移動させる駆動機構とを備え、
前記軸部に通常運転時の負荷荷重を受けた状態では、前記滑り軸受分割体と前記軸部外周面とが非接触とされ、かつ、前記軸部に異常荷重負荷を受けた状態では、前記駆動機構が前記滑り軸受分割体を軸中心方向へ移動させて前記軸部外周面と接触させるように構成された補助支持機構であることを特徴とする風力発電装置。 Wind power having a bearing support structure that includes a plurality of wind turbine rotor blades and rotatably supports a shaft portion of a rotor head that rotates about a horizontal axis by a plurality of rolling bearings arranged at predetermined intervals in the axial direction. A power generator,
The bearing support structure is
In addition to the rolling bearing, an auxiliary bearing that reduces radial load or axial load under equivalent load conditions and maximum load conditions is provided,
The auxiliary bearing includes a sliding bearing divided body that is arranged so as to surround the outer peripheral surface of the shaft portion of the shaft portion and is divided into a plurality of circumferential directions, and a drive mechanism that moves the sliding bearing divided body in the radial direction. Prepared,
In a state in which the shaft portion receives a load load during normal operation, the sliding bearing divided body and the shaft portion outer peripheral surface are not in contact with each other, and in a state in which the shaft portion receives an abnormal load load, The wind power generator, wherein the drive mechanism is an auxiliary support mechanism configured to move the sliding bearing divided body in the axial center direction so as to contact the outer peripheral surface of the shaft portion.
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