JP6580367B2 - 風車用駆動装置、風車用駆動装置ユニット及び風車 - Google Patents

Description

本発明は、風車の可動部分に用いられる風車用駆動装置及び風車用駆動装置ユニット、並びに、風車に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、風力発電装置として用いられる風車として、タワーの上部に回転自在に設置されて内部に発電機等が配置されるナセルと、ナセルに設けられたロータ（ハブ、主軸部）に対して回転自在に設置されたブレード（羽根）と、を備えるものが知られている。この風車は、風車の可動部分における一方の構造体を他方の構造体に対して回転させるように駆動する風車用駆動装置として、ヨー駆動装置或いはピッチ駆動装置等を有している。ヨー駆動装置は、一方の構造体であるナセルを他方の構造体であるタワーに対して回転させるように駆動し、風向きに応じてナセルを旋回させる。ピッチ駆動装置は、一方の構造体であるブレードの軸部を他方の構造体であるナセル側のロータに対して回転させるように駆動し、ブレードのピッチ角を調節する。

特開２００１−２８９１４９号公報

ところで、風車の一つの可動部分に対し、通常、複数の風車用駆動装置が、設けられる。この風車において、一つの可動部分に設けられた複数の風車用駆動装置のうち、一つの風車用駆動装置の出力軸が、何らかの異常により、固定された状態に維持されてしまうことも想定される。このような異常時、故障した風車用駆動装置の固定された出力軸とリングギヤとの噛み合いにより、可動部分がロック状態となる。ロック状態において、他の正常な風車用駆動装置が動作すると、風車用駆動装置またはリングギヤの一方が、損傷してしまう。風車用駆動装置が損傷した場合には、当該風車用駆動装置を取り替えることによって、風車を再稼働させることができる。その一方で、リングギヤ又は構造体のリングギヤ周囲が破損した場合、大規模な修復工事が必要となり、長期間にわたって風車の操業を停止することになる。このような不具合を回避するためには、風車用駆動装置の異常状態を迅速且つ正確に検出することが重要となる。すなわち、本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、風車用駆動装置の異常状態を迅速且つ正確に検出することを目的とする。

本発明による風車用駆動装置は、
風車の可動部分における一方の構造体に設置され且つ前記風車の可動部分における他方の構造体に設置されたリングギヤと噛み合う噛み合い部を有する駆動装置本体と、
前記駆動装置本体を前記一方の構造体に固定する締結具と、
前記締結具の状態の変化を計測するセンサと、を備える。

本発明による風車用駆動装置において、
前記センサは、
前記リングギヤの中心軸線を中心とする円周に対する接線方向への前記締結具の状態の変化、
前記リングギヤの中心軸線を中心とする径方向への前記締結具の状態の変化、及び
前記リングギヤの中心軸線と平行な方向への前記締結具の状態の変化、
のうちの少なくとも一以上を計測するようにしてもよい。

本発明による風車用駆動装置において、前記センサは、前記締結具の軸線と平行な方向への前記締結具の状態の変化、及び、前記締結具の軸線と直交する方向への前記締結具の状態の変化、のうちの少なくとも一以上を計測するようにしてもよい。

本発明による風車用駆動装置において、
前記駆動装置本体は、前記締結具が貫通するフランジを有したケースと、前記噛み合い部を有し前記ケースに支持された出力軸と、を有し、
前記出力軸の軸線を中心とした周囲に、複数の締結具が配置され、
各締結具に対応して、当該締結具の状態の変化を計測する別個のセンサが、設けられていてもよい。

本発明による風車用駆動装置において、
前記駆動装置本体は、前記締結具が貫通するフランジを有したケースと、前記噛み合い部を有し前記ケースに支持された出力軸と、を有し、
前記出力軸の軸線を中心とした周囲に、複数の締結具が配置され、
前記センサは、
前記リングギヤの中心軸線を中心とする円周に沿って最も一側に位置する締結具、
前記リングギヤの中心軸線を中心とする円周に沿って最も他側に位置する締結具、
前記リングギヤの中心軸線を中心する径方向に沿って最も当該中心軸線から離間して位置する締結具、及び、
前記リングギヤの中心軸線を中心する径方向に沿って最も当該中心軸線に近接して位置する締結具
のうちの少なくとも一つの締結具の状態の変化を計測するようにしてもよい。

本発明による風車用駆動装置において、前記センサは、前記締結具に負荷される荷重、及び、前記締結具の変位または位置、のうちの少なくとも一以上を計測するようにしてもよい。

本発明による風車用駆動装置ユニットは、
風車の一つの可動部分に設けられた複数の風車用駆動装置を備え、
複数の風車用駆動装置は、それぞれ、上述した本発明による風車用駆動装置のいずれかであり、
各風車用駆動装置に対応して、当該風車用駆動装置を据え付けるための前記締結具の状態の変化を計測する別個のセンサが、設けられていてもよい。

本発明による風車は、上述した本発明による風車用駆動装置のいずれか、又は、上述した本発明による風車用駆動装置ユニットのいずれかを備える。

本発明によれば、風車用駆動装置の異常状態を迅速且つ正確に検出することができる。

図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、風車を示す斜視図である。 図２は、図１に示された風車の縦断面図であって、タワーとナセルとの間の可動部分を示す図である。 図３は、図２に示された可動部分における風車用駆動装置の配置を示す平面図である。 図４は、図２に示された風車用駆動装置を部分的に断面で示す図である。 図５は、図４に示された風車用駆動装置の据え付け部分を部分的に断面で示す図である。 図６は、図４に示された風車用駆動装置を据え付けるための締結具の配列を示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１乃至図６は本発明による一実施の形態を説明するための図である。ここで説明する風車用駆動装置１０は、風車１０１のタワー１０２に対して回転可能に設置されたナセル１０３、或いは、ナセル１０３に取り付けられたロータ１０４に対してピッチ方向に揺動可能に設置されたブレード１０５、を駆動する。すなわち、ここで説明する風車用駆動装置１０は、風車１０１のタワー１０２に対してナセル１０３を回転させるようにヨー駆動するヨー駆動装置として用いることができ、さらに、ナセル側のロータ１０４に対してブレード１０５の軸部を回転させるようにピッチ駆動するピッチ駆動装置としても用いることができる。ただし、以下に説明する図示された例において、風車用駆動装置は、ヨー駆動装置として機能する。

図１に示すように、風車１０１は、タワー１０２、ナセル１０３、主軸部であるロータ１０４、羽根であるブレード１０５、等を有している。タワー１０２は、地上から鉛直上方に向かって延びるように設置される。ナセル１０３は、タワー１０２の上部に対して回転可能に設置されている。ナセル１０３のタワー１０２に対する回転は、タワー１０２の長手方向を中心とする回転であり、いわゆるヨー回転である。ナセル１０３は、後に詳述する風車用駆動装置１０に駆動されることで、タワー１０２に対して回転する。ナセル１０３の内部には、動力伝達軸や発電機等が配置されている。ロータ１０４は、動力伝達軸に接続され、ナセル１０３に対して回転可能となっている。ブレード１０５は、複数枚（図１に示された例では、３枚）設けられている。ブレード１０５は、ロータ１０４のナセル１０３に対する回転軸線を中心とする放射方向へ、当該ロータ１０４から延び出している。複数のブレード１０５は、互いにから等角度あけて配置されている。

なお、各ブレード１０５は、ピッチ方向に回転可能、言い換えると、その長手方向を中心としてロータ１０４に対して回転可能となっている。すなわち、ブレード１０５のロータ１０４への接続箇所は、可動部分となっている。ブレード１０５は、ピッチ駆動装置として設けられた風車用駆動装置によって回転駆動され、このピッチ駆動装置としての風車用駆動装置は、後述するヨー駆動措置としての風車用駆動装置１０と同様に構成される。

図２は、風車１０１においてタワー１０２に対して回転可能にナセル１０３が設置された部分を拡大して示す断面図である。なお、図２では、風車用駆動装置１０について断面図ではなく外形図として図示している。ナセル１０３は、その底部１０３ａにおいて、タワー１０２の上部に対して軸受１０６を介して回転可能に設置されている。そして、タワー１０２の上部には、内周に内歯が形成されたリングギヤ１０７が固定されている。ただし、リングギヤ１０７の歯は、内周に設けられているものに限らず、外周に設けられているものであってもよい。図面において、リングギヤ１０７の内歯の各歯は省略されている。

図２及び図３に示すように、ナセル１０３内に、複数の風車用駆動装置１０が据え付けられている。風車用駆動装置１０は、リングギヤ１０７の内歯と噛み合う噛み合い部２４ａを有している。風車用駆動装置１０の駆動により、風車１０１の可動部分の一方となるナセル１０３を、風車１０１の可動部分の他方となるタワー１０２に対して回転させることができる。図３に示すように、リングギヤ１０７は、円周状に形成され、中心軸線Ｃｍを有している。ナセル１０３は、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心として回転する。図示された例において、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍは、タワー１０２の長手方向と一致している。以下において、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍと平行な方向を、単に、「軸方向ｄｌ」とも呼ぶ。

図示された風車１０１では、図３に示すように、一対の風車用駆動装置ユニット５が、設けられている。一対の風車用駆動装置ユニット５は、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心として、回転対称となるように配置されている。各風車用駆動装置ユニット５は、三つの風車用駆動装置１０を含んでいる。一対の風車用駆動装置ユニット５に含まれる合計六つの駆動装置本体２０は、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心とする円周ｃｌ１（図３参照）に沿って、設けられている。各風車用駆動装置ユニット５に含まれる三つの風車用駆動装置１０は、円周ｃｌ１に沿って、一定の間隔をあけて順に配列されている。

風車用駆動装置１０は、ナセル１０３に固定された駆動装置本体２０と、駆動装置本体２０をナセル１０３に固定するための締結具３０と、を有している。さらに、ここで説明する風車用駆動装置１０は、駆動装置本体２０の異常を発見するためのセンサ４０を有している。このセンサ４０は、締結具３０の状態の変化を計測する。そして、このセンサ４０を用いることにより、後述するように、駆動装置本体２０の異常状態を迅速且つ正確に検出することが可能となる。以下、風車用駆動装置１０の各構成要素について順に説明する。

まず、駆動装置本体２０について説明する。図４に示すように、駆動装置本体２０は、リングギヤ１０７と噛み合う噛み合い部２４ａを有した出力軸２４と、出力軸２４を回転可能に保持するケース２１と、ケース２１に固定された電動機２３と、を有している。駆動装置本体２０は、電動機２３と出力軸２４とを連結する連結部２５を、さらに有している。連結部２５は、ケース２１内に収容されている。連結部２５は、一例として、電動機２３からの入力を減速して出力軸２４に伝達する。このような連結部２５として、偏心揺動歯車型や遊星歯車型の減速機構、又は、偏心揺動歯車型および遊星歯車型を組み合わせた減速機構を採用することができる。

図４に示すように、連結部２５から離間する側となる出力軸２４の端部は、ケース２１から延び出している。出力軸２４のケース２１から延び出した部分に噛み合い部２４ａが形成されている。図２及び図５に示すように、出力軸２４の噛み合い部２４ａは、ナセル１０３の底部１０３ａに形成された貫通穴１０３ｂ内に延び入り、リングギヤ１０７と噛み合っている。噛み合い部２４ａは、リングギヤ１０７に応じた形状で形成される。一例として、噛み合い部２４ａは、リングギヤ１０７の内歯と噛み合う外歯を有したピニオンギヤを形成している。風車用駆動装置１０は、出力軸２４の回転軸線Ｃｒと一致する長手方向軸線を有している。風車用駆動装置１０がナセル１０３に固定された状態において、出力軸２４の回転軸線Ｃｒは風車１０１の軸方向ｄｌと平行となる。

次に、ケース２１について説明する。図４に示すように、ケース２１は、筒状に形成されている。図５に示すように、ケース２１は、その長手方向軸線が回転軸線Ｃｒ上に位置するよう、配置されている。ケース２１は、回転軸線Ｃｒに沿った両端が開口している。タワー１０２側となるケース２１の開口から、出力軸２４の噛み合い部２４ａが露出している。タワー１０２とは反対側となるケース２１の開口に、電動機２３が取り付けられている。また、ケース２１は、フランジ２２を有している。図３に示すように、フランジ２２は、環状に形成され、出力軸２４の回転軸線Ｃｒを中心とする円周ｃｌ３に沿って延びている。図４及び図５に示すように、フランジ２２には、貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａは、出力軸２４の回転軸線Ｃｒを中心とする円周上に多数形成されている。図示された例においては、１２の貫通孔２２ａが形成されている。図４及び図５に示すように、貫通孔２２ａは、軸方向ｄｌに延びている。

次に、以上の構成からなる駆動装置本体２０をナセル１０３に固定するための締結具３０について説明する。締結具３０は、駆動装置本体２０のフランジ２２に形成された貫通孔２２ａを通過して、フランジ２２を貫通している。ナセル１０３の底部１０３ａには、フランジ２２の貫通孔２２ａに対面する位置に、貫通穴１０３ｃが形成されている。締結具３０は、駆動装置本体２０の貫通孔２２ａを通過し、さらに、ナセル１０３の貫通穴１０３ｃへ延び入っている。図示された例において、締結具３０は、ボルト３０ａ及びナット３０ｂを有している。ボルト３０ａは、駆動装置本体２０の駆動装置本体２０およびナセル１０３の底部１０３ａを貫通する。ナット３０ｂは、駆動装置本体２０及びナセル１０３をこの順で貫通するボルト３０ａに、ナセル１０３の側から螺合している。図示された例において、ナセル１０３の貫通穴１０３ｃは、貫通孔２２ａに対応して１２箇所に形成されている。ボルト３０ａ及びナット３０ｂからなる締結具３０は、駆動装置本体２０の貫通孔２２ａ毎に設けられている。この結果、１２個の締結具３０によって、駆動装置本体２０は、１２箇所でナセル１０３に取り付けられている。

なお、図示された例に限られず、ナット３０ｂを用いることに代えて、ナセル１０３の貫通穴１０３ｃに、ボルト３０ａの雄ねじが螺合する雌ねじが、形成されていてもよい。この例において、締結具３０は、ボルト３０ａによって構成され、ボルト３０ａがナセル１０３の貫通穴１０３ｃに噛み合うことで、駆動装置本体２０をナセル１０３に固定することができる。

次に、センサ４０について説明する。センサ４０は、締結具３０の状態の変化を計測する。センサ４０は、締結具３０に負荷される荷重、締結具３０のナセル１０３に対する変位、及び、締結具３０のナセル１０３に対する相対位置の一以上を計測する既知のセンサによって構成され得る。図示された例では、軸力覚センサがセンサ４０として用いられ、締結具３０に負荷される特定の方向への荷重を計測することができる。その他の一例として、磁気センサや光電センサをセンサ４０として用いることにより、締結具３０の位置および変位を非接触にて計測することが可能となる。

図５に示すように、センサ４０は、治具４９を用いて、可動部分の一方、すなわちナセル１０３に対して固定して保持されている。センサ４０をなす軸力覚センサは、締結具３０をなすボルト３０ａの頭部に当接している。ただし、この例に限られず、センサ４０が、図５に二点鎖線で示すようにボルト３０ａの頭部とは逆側の先端部に当接するようにしてもよいし、或いは、センサ４０が、ナット３０ｂに当接するようにしてもよい。

センサ４０は、制御装置１１０に電気的に接続されている。センサ４０から出力される計測結果に関する電気信号は、制御装置１１０に送信される。制御装置１１０が、センサ４０から出力される電気信号を監視することにより、締結具３０に負荷される荷重の変化や締結具３０の変位を把握することが可能となる。制御装置１１０は、センサ４０での計測結果に基づき、風車用駆動装置１０等の風車１０１の構成要素を制御する。

次に、以上のような構成からなる風車用駆動装置１０の作用について説明する。

以上の構成からなる風車１０１において、ナセル１０３やブレード１０５等の可動部分を回転させる際、風車用駆動装置ユニット５に含まれる複数の風車用駆動装置１０を同期して動作させる。これにより、重量物であるナセル１０３やブレード１０５を、それぞれ、タワー１０２やロータ１０４に対して回動させることができる。なお、各風車用駆動装置１０は、制御装置１１０からの制御信号に基づいて、動作する。

風車１０１の可動部分においては、既に説明したように、風車用駆動装置ユニット５に含まれる一部の風車用駆動装置１０だけに故障が生じ、当該風車用駆動装置１０が停止した状態に固定されることもある。さらに、このような異常の検出が遅れ、制御装置１１０が、風車用駆動装置ユニット５に含まれる風車用駆動装置１０に対して駆動信号を送信してしまうこともある。このとき、故障した風車用駆動装置１０の噛み合い部２４ａがリングギヤ１０７と噛み合い、可動部分の動作が規制されている。したがって、風車用駆動装置ユニット５に含まれる他の正常な風車用駆動装置１０の噛み合い部２４ａが動作すると、風車用駆動装置１０の噛み合い部２４ａとリングギヤ１０７との間に大きな応力が生じることになる。すなわち、風車用駆動装置１０の異常状態が迅速に検出されなかった場合、風車用駆動装置１０またはリングギヤ１０７の破損を来すことになる。風車用駆動装置１０が損傷した場合には、当該風車用駆動装置１０を取り替えることによって、風車を再稼働させることができる。その一方で、リングギヤ１０７又はタワー１０２のリングギヤ１０７周囲が破損した場合、大規模な修復工事が必要となり、長期間にわたって風車の操業を停止し甚大な損失が生じることになる。

このような不具合を回避するため、風車用駆動装置１０は、センサ４０を有している。センサ４０は、風車用駆動装置１０を風車１０１の可動部分の一方、例えばナセル１０３に据え付けるための締結具３０の状態の変化を計測する。センサ４０は、締結具３０の状態を示す電気信号を制御装置１１０に送信する。制御装置１１０は、センサ４０から送信される電気信号を監視し、風車用駆動装置１０の異常を検出することができる。制御装置１１０は、異常が検出された場合、異常の発生を示す警報等を発信するとともに、風車用駆動装置１０の駆動を停止する。これにより、風車用駆動装置１０やリングギヤ１０７の更なる損傷を回避することができる。

とりわけ、本実施の形態では、締結具３０の締結具の状態の変化を計測する。シミュレーションを繰り返し実施したところ、次の傾向が確認された。すなわち、複数の風車用駆動装置１０の一つが故障して固定された状態で他の正常な風車用駆動装置１０を駆動した場合、風車用駆動装置１０を構造体に据え付ける締結具３０に大きな荷重が負荷され、且つ、当該締結具３０が損傷するに至った。また、このような傾向は、風車の稼働中に実際に生じる不具合とも一致する。そもそも、締結具３０の状態が大きく変化した場合、風車用駆動装置１０が風車本体に対して相対移動し、風車用駆動装置１０の据え付け状態が大きく変化する。このとき、大きな荷重が、風車用駆動装置１０、リングギヤ１０７またはリングギヤ１０７周囲の構造物に負荷されることになる。したがって、締結具３０の状態変化を計測するセンサ４０を用いることにより、風車用駆動装置１０の異常状態を迅速且つ正確に検出することができる。

このようなセンサ４０は、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心とする円周ｃｌ６に対する接線方向ｄｔへの締結具３０の状態の変化、リングギヤの中心軸線Ｃｍを中心とする径方向ｄｒへの締結具３０の状態の変化、及び、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍと平行な軸方向ｄｌへの締結具３０の状態の変化、のうちの少なくとも一以上を計測することが好ましい。風車用駆動装置１０の噛み合い部２４ａとリングギヤ１０７との相対動作からすれば、これらの接線方向ｄｔ、径方向ｄｒ及び軸方向ｄｌのいずれかに、締結具３０が最も大きな状態変化を来しやすくなる。したがって、センサ４０が、接線方向ｄｔへの締結具３０の状態の変化、径方向ｄｒへの締結具３０の状態の変化、および、軸方向ｄｌへの締結具３０の状態の変化のいずれか一以上を検出することで、風車用駆動装置１０の異常状態をより迅速且つより正確に検出することが可能となる。さらには、センサ４０が、接線方向ｄｔへの締結具３０の状態の変化、径方向ｄｒへの締結具３０の状態の変化、および、軸方向ｄｌへの締結具３０の状態の変化のすべてを検出することで、風車用駆動装置１０の異常状態を極めて迅速且つ極めて正確に検出することが可能となる。

また、締結具３０が、例えばボルト等のように、長手軸線を有する場合、締結具３０は、当該軸線Ｃｂと平行な方向、又は、当該軸線Ｃｂに直交する方向へ状態を大きく変化しやすくなる。したがって、締結具３０の形状を考慮すると、センサ４０は、締結具３０の軸線Ｃｂと平行な方向への当該締結具３０の状態の変化、及び、締結具３０の軸線Ｃｂと直交する方向への当該締結具３０の状態の変化、のうちの少なくとも一以上を計測することが好ましい。

図５及び図６に示された例では、締結具３０の長手軸線Ｃｂは、風車用駆動装置１０の回転軸線Ｃｒ及びリングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍと平行である。すなわち、締結具３０の長手軸線Ｃｂは、上述した軸方向ｄｌと平行であり、上述した接線方向ｄｔや径方向ｄｒと直交する。このような図示された例では、接線方向ｄｔ、径方向ｄｒ又は軸方向ｄｌのいずれかの方向、言い換えると、締結具３０の長手軸線Ｃｂと平行または直交する方向に、締結具３０の状態が極めて変化しやすくなる。したがって、センサ４０が、これらの方向での締結具３０の状態の変化を計測することによって、風車用駆動装置１０の異常状態を極めて迅速且つ極めて正確に検出することが可能となる。

また、本実施の形態では、図６に示すように、風車用駆動装置１０の駆動装置本体２０は、締結具３０が貫通するフランジ２２を有したケース２１と、噛み合い部２４ａを有しケース２１に支持された出力軸２４と、を有している。出力軸２４の軸線を中心とした周囲、すなわち、風車用駆動装置１０の回転軸線Ｃｒを中心とした周囲に、複数の締結具３０が配置されている。そして、各締結具３０に対応して、締結具３０の状態の変化を計測する別個のセンサ４０が、設けられている。このように別個のセンサ４０を用いることによって、各締結具３０の状態をより正確に評価することができる。また、各センサ４０での計測結果から、より正確に、対応する締結具３０の状態の変化、さらには、風車用駆動装置１０の据え付け状態の変化を把握することが可能となる。結果として、風車用駆動装置１０の異常状態を極めて迅速且つ極めて正確に検出することが可能となる。

また、センサ４０は、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心とする円周ｃｌ６に沿って最も一側に位置する第１の締結具３１、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心とする円周ｃｌ６に沿って最も他側に位置する第２の締結具３２、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心する径方向ｄｒに沿って最も当該中心軸線Ｃｍから離間して位置する第３の締結具３３、及び、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心する径方向ｄｒに沿って最も当該中心軸線Ｃｍに近接して位置する第４の締結具３４のうちの少なくとも一つの締結具３０の状態の変化を計測するようになっていることが好ましい。風車用駆動装置１０の噛み合い部２４ａとリングギヤ１０７との相対動作からすれば、これらの第１〜第４の締結具３１、３２、３３、３４のいずれかに、最も大きな状態変化が生じやすくなる。したがって、第１〜第４の締結具３１、３２、３３、３４のいずれか一以上の状態変化をセンサ４０を用いて検出することで、風車用駆動装置１０の異常状態をより迅速且つより正確に検出することが可能となる。さらには、センサ４０が、第１〜第４の締結具３１、３２、３３、３４のすべての状態変化を計測することによって、風車用駆動装置１０の異常状態を極めて迅速且つ極めて正確に検出することが可能となる。

とりわけ図６に示された例では、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心とする円周ｃｌ６に沿って最も一側に位置する第１の締結具３１に対応して、第１センサ４１が設けられている。また、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心とする円周ｃｌ６に沿って最も他側に位置する第２の締結具３２に対応して、第２センサ４２が設けられている。さらに、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心する径方向ｄｒに沿って最も当該中心軸線Ｃｍから離間して位置する第３の締結具３３に対応して、第３センサ４３が設けられ、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心する径方向ｄｒに沿って最も当該中心軸線Ｃｍに近接して位置する第４の締結具３４に対応して、第４センサ４４が設けられている。このような風車用駆動装置１０では、最も大きな荷重が負荷されやすい第１〜第４の締結具３１、３２、３３、３４について、それぞれ別個の第１〜第４センサ４１、４２、４３、４４を用いて、独立して正確に状態変化を計測することができる。したがって、風車用駆動装置１０の異常状態を極めて迅速且つ極めて正確に検出することが可能となる。

より好ましくは、噛み合い圧力角度θαが所定の角度内となる領域Ｒα、例えば噛み合い圧力角度θαが±２０°の範囲内となる領域Ｒαに位置する締結具３０について、状態変化をセンサ４０で検出する。さらに好ましくは、噛み合い圧力角度θαが±１０°の範囲内となる領域Ｒαに位置する締結具３０について状態変化をセンサ４０で検出し、最も好ましくは、噛み合い圧力角度θαが０°となる位置に配置された締結具３０について状態変化をセンサ４０で検出する。シミュレーション結果から、噛み合い圧力角度θαが±２０°の範囲内となる領域Ｒαに位置する締結具３０に大きな状態変化が生じやすいこと、また、噛み合い圧力角度θαが±１０°の範囲内となる領域Ｒαに位置する締結具３０に顕著な状態変化が生じやすいこと、さらには、噛み合い圧力角度θαが０°となる位置に配置された締結具３０に最も大きな状態変化が生じやすいこと、を確認することができた。ここで、図６に示された風車用駆動装置１０の出力軸２４の回転軸線Ｃｒに直交する面において、リングギヤ１０７の中心軸線Ｃｍを中心とし且つ出力軸２４の回転軸線Ｃｒを通過する円周への当該回転軸線Ｃｒでの接線ｔαに対する、当該回転軸線Ｃｒを通過する直線の角度のことを、噛み合い圧力角度θαと呼ぶ。図６に示された例において、直線ｌαｘおよび直線ｌαｙで囲まれた領域Ｒαが、噛み合い圧力角度θαが±２０°の範囲となる領域Ｒαである。噛み合い圧力角度θαが±２０°の範囲内となる領域Ｒαに、上述した第３締結具３３及び第４締結具３４が位置している。

さらに、複数の締結具３０の状態変化を比較することによって、風車用駆動装置１０の異常状態の有無を判断するようにしてもよい。とりわけ、風車用駆動装置１０の出力軸２４の回転軸線Ｃｒを中心として対称的な位置に配置された二以上の締結具３０の状態変化を比較することによって、風車用駆動装置１０の異常状態の有無を判断するようにしてもよい。この場合、風車用駆動装置１０の異常状態を極めて迅速且つ極めて正確に検出することが可能となる。

以上のように、本実施の形態において、風車用駆動装置１０は、風車１０１の可動部分における一方の構造体に設置され且つ風車１０１の可動部分における他方の構造体に設置されたリングギヤ１０７と噛み合う噛み合い部２４ａを有する駆動装置本体２０と、駆動装置本体２０を一方の構造体に固定する締結具３０と、締結具３０の状態の変化を計測するセンサ４０と、締結具３０の状態の変化を計測するセンサ４０と、を有している。このような風車用駆動装置１０によれば、風車用駆動装置１０の異常状態を迅速且つ正確に検出することができる。

以上、本発明を図示された一実施の形態に基づいて説明したが、本発明は以上の一実施の形態に限定されるものではなく、この他にも種々の形態で実施可能である。

例えば、上述した実施の形態の説明において、ナセル１０３をタワー１０２に対して回転させる可動部分に、一対の風車用駆動装置ユニット５が設けられ、且つ、各風車用駆動装置ユニット５が、三つの風車用駆動装置１０を含んでいる。しかしながら、この例に限られず、風車１０１の可動部分に、風車用駆動装置ユニット５が、一つだけ設けられていてもよいし、或いは、三以上の風車用駆動装置ユニット５が設けられていてもよい。また、風車用駆動装置ユニット５が、二つの風車用駆動装置１０を含むようにしてもよいし、或いは、四以上の風車用駆動装置１０を含むようにしてもよい。

５ 風車用駆動装置ユニット
１０ 風車用駆動装置
２０ 駆動装置本体
２１ ケース
２２ フランジ
２２ａ 貫通孔
２３ 電動機
２４ 出力軸
２４ａ 噛み合い部
２５ 連結部
３０ 締結具
３０ａ ボルト
３０ｂ ナット
３１ 第１締結具
３２ 第２締結具
３３ 第３締結具
３４ 第４締結具
４０ センサ
４１ 第１センサ
４２ 第２センサ
４３ 第３センサ
４４ 第４センサ
１０１ 風車
１０２ タワー
１０３ ナセル
１０３ａ 底部
１０３ｂ 貫通穴
１０４ ロータ
１０５ ブレード
１０６ 軸受
１０７ リングギヤ
１１０ 制御装置
Ｃｍ 中心軸線
Ｃｂ 軸線
Ｃｒ 回転軸線
ｃｌ１，ｃｌ６ 円周
ｄｔ 接線方向
ｄｒ 径方向
ｄｌ 軸方向

Claims (8)

1. 風車の可動部分における一方の構造体に設置され且つ前記風車の可動部分における他方の構造体に設置されたリングギヤと噛み合う噛み合い部を有する駆動装置本体と、
   前記駆動装置本体を前記一方の構造体に固定する締結具と、
   前記締結具の状態の変化を計測するセンサと、を備える、風車用駆動装置。
2. 前記センサは、
   前記リングギヤの中心軸線を中心とする円周に対する接線方向への前記締結具の状態の変化、
   前記リングギヤの中心軸線を中心とする径方向への前記締結具の状態の変化、及び
   前記リングギヤの中心軸線と平行な方向への前記締結具の状態の変化、
   のうちの少なくとも一以上を計測する、請求項１に記載の風車用駆動装置。
3. 前記センサは、前記締結具の軸線と平行な方向への前記締結具の状態の変化、及び、前記締結具の軸線と直交する方向への前記締結具の状態の変化、のうちの少なくとも一以上を計測する、請求項１又は２に記載の風車用駆動装置。
4. 前記駆動装置本体は、前記締結具が貫通するフランジを有したケースと、前記噛み合い部を有し前記ケースに支持された出力軸と、を有し、
   前記出力軸の軸線を中心とした周囲に、複数の締結具が配置され、
   各締結具に対応して、当該締結具の状態の変化を計測する別個のセンサが、設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の風車用駆動装置。
5. 前記駆動装置本体は、前記締結具が貫通するフランジを有したケースと、前記噛み合い部を有し前記ケースに支持された出力軸と、を有し、
   前記出力軸の軸線を中心とした周囲に、複数の締結具が配置され、
   前記センサは、
   前記リングギヤの中心軸線を中心とする円周に沿って最も一側に位置する締結具、
   前記リングギヤの中心軸線を中心とする円周に沿って最も他側に位置する締結具、
   前記リングギヤの中心軸線を中心する径方向に沿って最も当該中心軸線から離間して位置する締結具、及び、
   前記リングギヤの中心軸線を中心する径方向に沿って最も当該中心軸線に近接して位置する締結具
   のうちの少なくとも一つの締結具の状態の変化を計測する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の風車用駆動装置。
6. 前記センサは、前記締結具に負荷される荷重、及び、前記締結具の変位または位置、のうちの少なくとも一以上を計測する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の風車用駆動装置。
7. 風車の一つの可動部分に設けられた複数の風車用駆動装置を備え、
   複数の風車用駆動装置は、それぞれ、請求項１〜６のいずれか一項に記載された風車用駆動装置であり、
   各風車用駆動装置に対応して、当該風車用駆動装置を据え付けるための前記締結具の状態の変化を計測する別個のセンサが、設けられている、風車用駆動装置ユニット。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の風車用駆動装置、或いは、請求項７の記載の風車用駆動装置ユニットを備える、風車。

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