WO2012002218A1 - 風力発電装置 - Google Patents

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WO2012002218A1
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load
wind turbine
nacelle
yaw
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Inventor
善友 野田
誠太 関
矢野　昭彦
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
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    • F05B2260/40—Transmission of power
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind turbine generator including a yaw drive of a nacelle and a pitch drive of a wind turbine blade, and a pivot ring bearing of a rolling bearing.
  • a rotor head 4 provided with wind turbine blades 5 receives wind power to rotate, and this rotation is It is a device that generates electric power by a generator driven by acceleration or the like.
  • the rotor head 4 provided with the wind turbine blades 5 is connected to the speed increasing machine and generator in the nacelle 3 installed at the top of the tower 2 via the main shaft, so the rotor In order to align the direction of the head 4 with the changing wind direction (for example, to align the rotor rotational surface with the wind direction), in the upwind wind power generator 1, for example, yaw rotation of the nacelle 3 on the tower 2 (rotation on substantially horizontal surface) It is then necessary to receive the wind from the front of the rotor head 4.
  • the yaw drive device 10 is a device that yaws the large nacelle 3 by the driving force of the yaw motor 11 and controls the yaw rotation so that the rotor rotation surface follows the wind direction and faces directly.
  • 2 is a tower
  • 3 is a nacelle
  • 3a is a nacelle base plate
  • 12 is a drive gear (pinion gear)
  • 13 is a fixed gear
  • 14 is a yaw turning wheel bearing (rolling bearing)
  • 15 is a yaw brake device .
  • the rolling bearing serving as the yaw rotation wheel bearing 14 has a configuration in which the rolling element 14c is sandwiched between the outer ring portion 14a and the inner ring portion 14b.
  • the fixed gear 13 is formed on the outer diameter (outer peripheral surface) of the portion 14a.
  • the inner ring portion 14b is fixed to the nacelle base plate 3a.
  • the nacelle 3 turns together with the drive gear 12 which revolves while rotating the outer periphery of the fixed gear 13.
  • the above-described yaw rotation ring bearing 14 has the fixed gear 13 formed on the inner diameter (inner peripheral surface) with the inner ring portion 14 b as the fixed side, and the drive gear 12 is configured to revolve while rotating the inner periphery of the fixed gear 13.
  • each wind turbine blade 5 is provided with a pitch drive device 16 as shown in FIG. 9, for example, in order to make the pitch angle of the wind turbine blade 5 variable.
  • the pitch drive device 16 the wind turbine blades 5 are rotatably supported relative to the rotor head 4 via blade rotating ring bearings (rolling bearings) 17.
  • a gap is provided such that the pinion gear can move slightly in the axial direction. Has been done.
  • the yaw rotation wheel bearing 14 and the blade rotation ring bearing 17 adopt a rolling bearing having a fixed gear 13 formed on the inner periphery or the outer periphery (including a structure in which a separate gear is attached).
  • a structure is employed in which the nacelle 3 and the wind turbine blade 5 are turned by meshing between the fixed gear 12 and the fixed gear 13.
  • the yaw orbiting ring bearing 14 and the wing pivoting ring bearing 17 in which gears are formed require a large-sized crane when performing a repair or replacement operation, resulting in enormous cost. Accordingly, the gears of the yaw rotation wheel bearing 14 and the blade rotation ring bearing 17 are required to have particularly high reliability and durability.
  • the wind power generation device 1 tends to be large, in order to reduce the load on the tower 2 as well, the weight reduction of the upper structure (such as the nacelle 3) is a major issue.
  • the size of the gear used is determined by an impact load or a fatigue load (load + rotational speed).
  • the impact load in this case is caused by the wind load such as gust that acts on the wind turbine blade 5.
  • the gear can not withstand the impact load, the teeth are broken and can not be used, and the wind power generator 1 can not be controlled. Therefore, the size of the gear is often determined according to the impact load.
  • the wind turbine generator 1 can not be instantly controlled.
  • the weight of the gear can be reduced by reducing the size of the gear.
  • the physique of the gear in the yaw drive device 10 needs to be able to withstand the maximum load at the time of driving applied to the gear by operating the yaw drive device 10 when it is desired to drive the rotor head 4 to generate power.
  • the magnitude relation between the impact load, the maximum load at the time of driving, and the fatigue load is as “impact load> the maximum load at the time of driving> fatigue load”.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a rolling bearing provided with a fixed gear formed on the inner periphery or the outer periphery is used as a yaw turning wheel bearing or a blade turning ring bearing and meshed with a driving gear.
  • a wind turbine generator capable of designing the size of the gear at the maximum load level at the time of driving without impairing the required strength and durability.
  • a rotor head that receives wind power from a wind turbine blade and rotates rotates an electric generator installed inside the nacelle to generate electric power, and the nacelle is erected on a foundation
  • a wind turbine generator installed at an upper end portion of a tower comprising: a yaw drive device for yawing the nacelle and / or a pitch drive device for controlling a pitch angle of the wind turbine blade, wherein the rotation is provided with internal teeth or external teeth
  • a clutch mechanism in which a drive mechanism of the yaw drive unit and / or the pitch drive unit having a meshing portion between a wheel bearing and a pinion gear receives an input of a load larger than the maximum load at the time of driving at the meshing portion and slips Is equipped.
  • a slewing ring bearing provided with an internal tooth or an external tooth, comprising a yaw drive device for yawing a nacelle and / or a pitch drive device for controlling a pitch angle of a wind turbine blade
  • the drive mechanism of the yaw drive and pitch drive comprising the meshing portion between the gear and the pinion gear is provided with a clutch mechanism which receives an input larger than the maximum load at the time of driving at the meshing portion, When a load input larger than the maximum driving load is received, the clutch mechanism operates to slip and absorb an excessive load input. Therefore, when the gear body size of the meshing portion is determined, with regard to the upper limit load acting on the meshing portion, it is possible to define the drive maximum load at which the clutch mechanism operates as the upper limit.
  • the clutch mechanism sets a desired slip start frictional force generated between contact surfaces obtained by radially dividing an inner ring portion or an outer ring portion on the fixed side of the turning ring bearing. It is preferable to set it as the structure prescribed so that it may become a load. As a result, when there is an excessive load input equal to or greater than the start setting load substantially corresponding to the drive maximum load, the frictional force generated between the contact surfaces is overcome between the contact surfaces obtained by dividing the inner ring portion or the outer ring portion on the fixed side. Since it slips (slip), it is possible to absorb an excessive load input acting on the meshing portion.
  • a pressing force adjusting mechanism is provided to vertically press the horizontal surface and / or the inclined surface provided on the contact surface. This facilitates the setting and adjustment of the start setting load that substantially matches the drive maximum load.
  • the clutch mechanism has a configuration in which a joint portion between a pinion gear main body and a pinion shaft of the pinion gear is tightly fitted to define a sliding start setting load.
  • a joint portion between a pinion gear main body and a pinion shaft of the pinion gear is tightly fitted to define a sliding start setting load.
  • the tight fit-fit pinion main body slips and slips between the pinion shaft, so the excess acting on the meshing portion Can absorb various load inputs.
  • the close fitting structure of the coupling portion is adjusted by a bolt tightening amount with the shaft insertion hole of the pinion gear main body and the insertion portion of the pinion shaft as a tapered surface. It is preferable to define the start setting load of the slip according to the compression force of the tapered surface. This facilitates the setting and adjustment of the start setting load that substantially matches the drive maximum load.
  • the fixed gear formed on the inner periphery or the outer periphery is larger than the maximum load at the time of driving the meshing portion with respect to the rolling bearing used for the yaw turning wheel bearing and the wing turning wheel bearing. Since the clutch mechanism receiving the input and slipping is provided, it is possible to release an excessive impact load acting on the gear of the meshing portion by the operation of the clutch mechanism. Therefore, the rolling bearing used for the yaw turning wheel bearing and the blade turning ring bearing can design the gear body size of the meshing portion at the maximum load level at the time of driving without impairing the required strength and durability.
  • the wind turbine generator of the present invention is provided with a clutch mechanism which operates and slips when an excessive load equal to or more than a predetermined value acts, an excessive impact acting on the meshing portion of the yaw rotation wheel bearing or the blade rotation bearing By releasing the load, it becomes possible to design the body size of the meshing part gear by the maximum load level at the time of driving. For this reason, the remarkable effect of contributing to the weight reduction of the upper structure such as the nacelle installed at the upper end of the tower can be obtained by the downsizing and the weight reduction of the meshing portion gear.
  • FIG. 1A It is a figure which shows 1st Embodiment about the turning ring bearing (rolling bearing) used for the wind power generator of this invention, and is a longitudinal cross-sectional view which provided the clutch mechanism in the fixed gearwheel of a turning ring bearing. It is a figure which shows 1st Embodiment about the turning ring bearing (rolling bearing) used for the wind power generator of this invention, and is the figure which expanded the press force adjustment mechanism of FIG. 1A. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 1st modification of the turning ring bearing (rolling bearing) shown to FIG. 1A. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the 2nd modification of the turning ring bearing (rolling bearing) shown to FIG. 1A.
  • FIG. 1 It is a sectional view showing an example of conventional yaw drive device composition. It is a figure which shows the conventional yaw drive device structural example, and is a perspective view which shows operation
  • the wind turbine generator 1 includes a windmill tower (hereinafter referred to as “tower”) 2 standing on a foundation B, and a nacelle 3 installed at the upper end of the tower 2; And a rotor head 4 rotatably supported about a substantially horizontal lateral rotation axis and provided on the front end side of the nacelle 3.
  • tower windmill tower
  • nacelle installed at the upper end of the tower 2
  • rotor head 4 rotatably supported about a substantially horizontal lateral rotation axis and provided on the front end side of the nacelle 3.
  • a plurality of (for example, three) wind turbine blades 5 are attached to the rotor head 4 radially around the rotation axis, and the pitch angles of the wind turbine blades 5 can be adjusted according to the wind conditions.
  • the force of the wind striking the wind turbine blades 5 from the direction of the rotational axis of the rotor head 4 is converted into motive power for rotating the rotor head 4 around the rotational axis.
  • a door for entering and exiting the tower is provided, and an anemometer for measuring the wind speed value in the periphery and a wind direction are measured at an appropriate place on the outer peripheral surface of the nacelle 3 Wind direction gauges are installed.
  • the rotor head 4 that receives wind power from the wind turbine blades 5 and rotates about a substantially horizontal rotation axis drives a generator (not shown) installed inside the nacelle 3 to generate electric power.
  • the nacelle 3 is installed at the upper end portion of the tower 2 erected on the reinforced concrete foundation B, and yaw rotation is enabled.
  • FIG. 1A As a first embodiment of the wind turbine generator according to the present invention, FIG. 1A and a configuration example in which the clutch mechanism of the meshing portion provided in the drive mechanism of the yaw drive and pitch drive is provided on the fixed gear side. This will be described in detail based on FIG. 1B.
  • the above-described wind turbine generator 1 controls the pitch angle of the yaw rotation wheel bearing 14 and / or the wind turbine blade 5 of the yaw drive device 10 that yaws the nacelle 3.
  • Sixteen wing slewing ring bearings 17 are provided.
  • a rotation ring bearing 20 of a rolling bearing configured as shown in FIG. 1A is used.
  • the turning ring bearing 20 of this embodiment is a blade turning ring bearing. It is applicable also to 17.
  • the illustrated turning ring bearing 20 has a configuration in which the rolling element 23 is sandwiched between the outer ring portion 21 and the inner ring portion 22, and a fixed gear 13 is provided on the outer diameter (outer peripheral surface) of the outer ring portion 21.
  • the fixed gear 13 may be one in which a gear is formed directly on the outer ring portion 21 or one in which a separate gear is attached.
  • the slewing ring bearing 20 forms the fixed gear 13 on the outer peripheral surface which is the outer diameter of the outer ring portion 21 and meshes with the pinion gear of the drive gear 12 fixed on the nacelle 3 side to yaw nacelle 3 It can be used as a component of the yaw driving device 10.
  • the present embodiment is applied to the drive mechanism of the yaw drive unit 10 and the pitch drive unit 16 provided with the meshing portion of the external gear fixed gear 13 formed on the turning ring bearing 20 and the drive gear 12 of the pinion gear.
  • the clutch portion is provided with a clutch mechanism which receives an input larger than the maximum load at the time of driving and slips.
  • the clutch mechanism shown in FIG. 1A divides the stationary outer side 21 fixed to the fixed side of the slewing ring bearing 20, that is, the tower 2 in the radial direction, so that the frictional force generated between the contact surfaces of the divided members can be slipped as desired. It is specified to be the starting set load of The start set load is a load value substantially corresponding to the drive maximum load, and is generally set to a load value slightly larger than the drive maximum load.
  • the outer ring portion 21 is divided into two parts of a fixed gear forming portion 211 on the outer peripheral side and a rolling element contact portion 212 on the inner peripheral side sandwiching the rolling element 23. .
  • pad member 213 which raises a coefficient of friction is pinched.
  • the pad member 213 is appropriately installed in a part or the entire area between the contact surfaces according to various conditions such as a load input set value which is a start setting load of slip substantially matching the drive maximum load and a friction coefficient of the pad member 213 Be done.
  • the preferable pad member 213 is, for example, a thin plate-like member used for a clutch plate of a clutch device, a brake pad of a brake device, etc. A material made of resin or carbon having a high coefficient of friction is used.
  • a locking portion 214 is formed between the fixed gear forming portion 211 and the rolling element contacting portion 212, which prevents them from being displaced in the radial direction.
  • the locking portion 214 is a step of unevenness provided on the horizontal portion of the contact surface, and a downward convex portion 214a provided on the fixed gear forming portion 211 on the outer peripheral side is formed on the rolling element contact portion 212 on the inner peripheral side.
  • the roller is not displaced from the rolling element contact portion 212 and does not move to the outer peripheral side in the radial direction.
  • the formation of such a locking portion 214 is also effective in increasing the contact surface for holding the pad member 213, and therefore, can also be used for adjusting the frictional force.
  • the fixed gear forming portion 211 and the rolling element contact portion 212 described above are provided with the fixed pressing member 215 that presses the entire circumference from the upper side in a state in which the locking portion 214 is engaged.
  • the fixed pressing member 215 is a member having a substantially L-shaped cross section provided with a convex portion 216 on the outer periphery of the lower surface, and is fixed to the rolling element contact portion 212 using a plurality of fixed bolts 217. That is, there is no mechanical connection between the fixed gear forming portion 211 and the rolling element contact portion 212 by means of a bolt or the like.
  • the clutch mechanism By providing such a clutch mechanism, in the meshing portion of the above-described yaw drive device 10, from the drive gear 12 to the fixed gear 13, the start setting load substantially corresponding to the drive maximum load of the yaw drive device 10
  • the clutch mechanism operates to absorb an excessive load input acting on the meshing portion. That is, when an excessive input larger than the start setting load, such as an impact load, acts on the meshing portion between the contact surfaces obtained by dividing the outer ring portion 21 on the fixed side, for example, the fixed gear is overcome by the frictional force generated between the contact surfaces.
  • the fixed gear forming portion 211 that forms 13 slides on the rolling element contact portion 212.
  • the drive maximum load level acting at the start of operation of the device 10 may be used as a reference.
  • the gear designed based on the maximum load level at the time of driving can be reduced in size and weight as compared with the size of the gear designed based on the impact load.
  • FIG. 1A and FIG. 1B it is desirable to provide the pressing force adjustment mechanism 30 with respect to the fixed press member 215.
  • the pressing force adjusting mechanism 30 adjusts the frictional force of the clutch mechanism by changing the pressing force acting in the vertical direction with respect to the horizontal contact surface on the fixed gear forming member 211 side relatively moved by the operation of the clutch mechanism.
  • the lower end portion of the adjusting bolt 32 screwed into the bolt hole 31 of the fixed pressing member 215 presses the pressing member 34 having a large coefficient of friction downward via the elastic member 33 and fixes it.
  • a plurality of pressing force adjustment mechanisms 30 are installed at equal pitches in the circumferential direction of the fixed pressing member 215.
  • the pressing force adjustment mechanism 30 configured in this manner causes the elastic member 33 acting on the pressing member 34 to be attached.
  • the power also changes.
  • the pressing force for pressing the pressing member 34 against the contact surface of the fixed gear forming member 211 changes, so that the contact surface of the fixed gear forming member 211 idles against the fixed pressing member 215 on the fixed side when receiving an excessive load.
  • the frictional force of the pressing member 34 acting on the shaft can be easily adjusted in accordance with the amount of tightening of the adjusting bolt 32.
  • the elastic member 33 described above is not particularly limited, such as a coil spring, but a disc spring is preferable in consideration of maintenance of a stable biasing force and the like.
  • the locking portion 214 formed between the fixed gear forming portion 211A and the rolling element contacting portion 212A is omitted to simplify the structure.
  • the fixed pressing member 215A has a substantially rectangular cross section without the convex portion 216 protruding on the outer periphery of the lower surface, and the structure is simplified. Also in such a clutch mechanism of the slewing ring bearing 20A, it is desirable to appropriately provide the pressing force adjustment mechanism 30 as needed.
  • the contact surface formed between the fixed gear forming portion 211B and the rolling element contact portion 212B is an inclined surface which is expanded in diameter downward, The pad member 213 is held on the surface.
  • the above-described pressing force adjusting mechanism 30 may be appropriately provided if necessary, or the pressing member may be provided simply by the amount of tightening of the adjusting bolt 32 without the elastic member 33.
  • a pressing force adjusting mechanism 30A having a structure for adjusting the frictional force of 34 may be provided.
  • the pressing force adjusting mechanisms 30, 30A in this case press the inclined surface of the contact surface formed between the fixed gear forming portion 211B and the rolling element contacting portion 212B in the vertical direction to adjust the frictional force. This makes it easy to set and adjust the start setting load that substantially matches the drive maximum load.
  • FIG. 4 shows a configuration example provided on the drive gear side of the clutch mechanism of the meshing portion provided in the drive mechanism of the yaw drive device and the pitch drive device. It will be described in detail based on.
  • the clutch mechanism of the present embodiment has a tightly fitted structure at the connecting portion between the pinion gear main body 12a of the pinion gear used as the drive gear 12 and the pinion shaft 12b, and it is slippery by the frictional force of the tightly fitted portion which becomes a sliding surface. Define the starting set load.
  • the friction force Fp of the tight fit structure is expressed by the area A of the tight fit portion, the surface pressure P by the tight fit, and the friction coefficient ⁇ of the tight fit portion.
  • Fp ⁇ ⁇ P ⁇ A ”.
  • Tg F ⁇ rg
  • the pinion subjected to the impact load The gear main body 12a can be idled.
  • the set value of torque Tp becomes the start set load of the clutch mechanism that starts to slip, and if there is an excessive load input greater than the start set load that substantially matches the drive maximum load, the pinion body 12a with the tight fit structure Since the gap with the pinion shaft 12b slips and slips, it is possible to absorb an excessive load input acting on the meshing portion.
  • the “shrimp fit” adopted in the above-described embodiment is inserted by a method such as press fitting, shrink fitting, cold fitting or the like because the shaft is larger than the hole, and no force is applied after insertion. I can not get rid of it.
  • the “intermediate fit” can be a "loose fit” or a “close fit” depending on how the two parts fit together. This "intermediate fit” is used when inserting a key into the key groove.
  • the specification of fit is normally made on the side of the hole, and the specified range of tolerance is larger in the hole than in the axis. This is because it is more difficult to obtain accuracy in the hole than in the shaft because of the difference in the processing method. Since how to select the tolerance range of the hole and the shaft is defined in the JIS standard, the necessary standard may be specified according to the application.
  • the structure of the first modification shown in FIG. 5 may be adopted as the clutch mechanism of the close fitting structure described above.
  • the drive gear 12A has a tapered surface at the joint between the pinion gear main body 12a 'of the pinion gear and the pinion shaft 12b'. That is, with the shaft insertion hole 12c of the pinion gear main body 12a 'and the insertion portion 12d of the pinion shaft 12b' as a tapered surface, the compression force of the tapered surface which is a sliding surface is adjusted by the amount of tightening of the adjusting bolt 12e with respect to the pinion shaft 12b '.
  • the reference numeral 12f in the figure is a base for applying a compressive force to the tapered surface, and is a member that pushes up the pinion gear main body 12a 'by tightening the adjustment bolt 12e to increase the compressive force.
  • the compressive force acting on the tapered surface which is the connecting portion (sliding surface) of the pinion gear main body 12a 'of the pinion gear and the pinion shaft 12b' Adjustment can be made according to the amount of loading, and accordingly, the friction force that changes according to the compression force can be adjusted as well.
  • the start setting load for slipping in the clutch mechanism can be defined in accordance with the amount of tightening of the bolt 12e. That is, it is possible to easily set and adjust the start set load substantially corresponding to the maximum load at the time of driving in accordance with the amount of tightening of the adjustment bolt 12e.
  • the wind turbine 1 of the present embodiment described above includes the fixed gear 13 formed on the outer periphery or the inner periphery, and drives the meshing portion to the rolling bearing used for the yaw rotation wheel bearing or the wing rotation ring bearing. Since the clutch mechanism that receives an input larger than the maximum load when sliding is provided, it is possible to release an excessive impact load acting on the gear of the meshing portion by the operation of the clutch mechanism.
  • the rolling bearing used for the yaw turning wheel bearing and the blade turning ring bearing can design the gear body size of the meshing portion at the maximum load level at the time of driving without impairing the required strength and durability. Therefore, by reducing the size and weight of the meshing portion gear, it is possible to reduce the weight of the upper structure such as the nacelle 3 installed at the upper end of the tower 2.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.

Abstract

　固定歯車を備えている転がり軸受を旋回輪軸受に用いて駆動歯車と噛合させる場合、必要な強度や耐久性を損なうことなく、駆動時最大荷重レベルで歯車の体格を設計可能な風力発電装置を提供する。ナセルが基礎上に立設されたタワーの上端部に設置されている風力発電装置において、ナセルをヨー旋回させるヨー駆動装置及び／または風車翼のピッチ角を制御するピッチ駆動装置を備え、内歯または外歯を備えた旋回輪軸受（２０）とピニオン歯車との噛合部を具備してなるヨー駆動装置及び/またはピッチ駆動装置の駆動機構が、噛合部に駆動時最大荷重より大きな入力を受けて滑るクラッチ機構を備えている。

Description

風力発電装置
　本発明は、ナセルのヨー駆動装置や風車翼のピッチ駆動装置に転がり軸受の旋回輪軸受を備えている風力発電装置に関する。
　風力発電装置（以下では「風車」とも呼ぶ）１は、たとえば図７から図９に示すように、風車翼５を備えたロータヘッド４が風力を受けて回転し、この回転を増速機により増速するなどして駆動される発電機により発電する装置である。
　このような風力発電装置１において、風車翼５を備えたロータヘッド４は、タワー２の上部に設置されたナセル３内の増速機及び発電機と主軸を介して連結されているので、ロータヘッド４の向きを変動する風向きに合わせる（ロータ回転面を風向に正対させる）ため、たとえばアップウインド型の風力発電装置１では、ナセル３をタワー２上でヨー旋回（略水平面上の旋回）させてロータヘッド４の正面から風を受けることが必要となる。
　図８Ａおよび図８Ｂは、ナセル３をヨー旋回させるヨー駆動装置１０の構成例を示している。このヨー駆動装置１０は、ヨーモータ１１の駆動力により大きなナセル３をヨー旋回させ、ロータ回転面が風向に追従して正対するようにヨー旋回を制御する装置である。
　図中の符号２はタワー、３はナセル、３ａはナセル台板、１２は駆動歯車（ピニオン歯車）、１３は固定歯車、１４はヨー旋回輪軸受（転がり軸受）、１５はヨーブレーキ装置である。
　すなわち、図８Ａおよび図８Ｂの構成例において、ヨー旋回輪軸受１４となる転がり軸受は、外輪部１４ａ及び内輪部１４ｂの間に転動体１４ｃを挟持した構成とされ、タワー２に固定された外輪部１４ａの外径（外周面）に固定歯車１３が形成されている。内輪部１４ｂは、ナセル台板３ａに固定されている。
　一方、固定歯車１３と噛合する駆動歯車１２は、ナセル台板３ａに固定設置されたヨーモータ１１により回転するので、固定歯車１３の外周を自転しながら公転する駆動歯車１２とともにナセル３が旋回する。
　上述したヨー旋回輪軸受１４は、内輪部１４ｂを固定側として内径（内周面）に固定歯車１３を形成し、駆動歯車１２が固定歯車１３の内周を自転しながら公転するような構成にしてもよい。
　また、各風車翼５は、風車翼５のピッチ角を可変とするため、たとえば図９に示すように、ピッチ駆動装置１６が設けられている。このピッチ駆動装置１６において、風車翼５は翼旋回輪軸受（転がり軸受）１７を介してロータヘッド４に対し旋回可能に支持されている。
　従来のピッチ駆動装置においては、翼旋回輪歯車の歯とピニオン歯車の歯との片当たりにより歯が欠損することを防止するため、ピニオン歯車が若干軸方向に移動できるようながたを設けることが行われている。（たとえば、特許文献１参照）
特許第４３６４００８号公報
　上述したように、ヨー旋回輪軸受１４や翼旋回輪軸受１７には、内周または外周に固定歯車１３を形成した（別部品の歯車を取り付けた構造を含む）転がり軸受が採用され、駆動歯車１２と固定歯車１３との噛合によりナセル３や風車翼５を旋回させる構造が採用されている。
　歯車を形成したヨー旋回輪軸受１４や翼旋回輪軸受１７は、修理や交換の作業を行う場合、大型クレーンを必要とするため莫大な費用が発生する。従って、ヨー旋回輪軸受１４や翼旋回輪軸受１７の歯車には、特に高い信頼性や耐久性が求められている。
　一方、風力発電装置１は大型化する傾向にあるが、タワー２の負担を軽減するためにも上部構造体（ナセル３等）の軽量化が大きな課題となっている。
　このような歯車を用いた旋回駆動機構において、使用する歯車の体格は、衝撃荷重または疲労荷重（荷重＋回転数）により決定される。この場合の衝撃荷重は、風車翼５に作用する突風等の風荷重に起因するものである。特に、歯車が衝撃荷重に耐えられないと、歯が折れて使用不可となり、風力発電装置１の制御ができなくなるため、衝撃荷重に合わせて歯車の体格を決定する場合が多い。
　疲労荷重の場合は歯車の金属表面において剥離や磨耗などが発生するものの、一瞬で風力発電装置１の制御ができなくなることはない。
　この衝撃荷重を適切に逃がすことができれば、歯車の体格を小さくして重量の低減が可能になる。その場合、ヨー駆動装置１０における歯車の体格は、ロータヘッド４を駆動させて発電したいとき、ヨー駆動装置１０を動作させて歯車に加える駆動時の最大荷重に耐えうるものとする必要がある。
　この場合、衝撃荷重、駆動時最大荷重及び疲労荷重の大小関係は、「衝撃荷重＞駆動時最大荷重＞疲労荷重」のようになる。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、内周または外周に形成した固定歯車を備えている転がり軸受をヨー旋回輪軸受や翼旋回輪軸受に用いて駆動歯車と噛合させる場合、必要な強度や耐久性を損なうことなく、駆動時最大荷重レベルで歯車の体格を設計できるようにした風力発電装置を提供することを目的とする。
　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。
　本発明の一態様に係る風力発電装置は、風車翼に風力を受けて回転するロータヘッドがナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルが基礎上に立設されたタワーの上端部に設置されている風力発電装置において、前記ナセルをヨー旋回させるヨー駆動装置及び／または前記風車翼のピッチ角を制御するピッチ駆動装置を備え、内歯または外歯を備えた旋回輪軸受とピニオン歯車との噛合部を具備してなる前記ヨー駆動装置及び/または前記ピッチ駆動装置の駆動機構が、前記噛合部に駆動時最大荷重よりも大きな荷重の入力を受けて滑るクラッチ機構を備えている。
　本発明の一態様に係る風力発電装置によれば、ナセルをヨー旋回させるヨー駆動装置及び／または風車翼のピッチ角を制御するピッチ駆動装置を備え、内歯または外歯を備えた旋回輪軸受とピニオン歯車との噛合部を具備してなるヨー駆動装置及びピッチ駆動装置の駆動機構が、噛合部に駆動時最大荷重より大きな入力を受けて滑るクラッチ機構を備えているので、たとえば衝撃荷重のような駆動時最大荷重より大きな荷重入力を受けた場合には、クラッチ機構が作動して滑ることで過大な荷重入力を吸収できる。従って、噛合部の歯車体格を定める場合、噛合部に作用する上限の荷重については、クラッチ機構が作動する駆動時最大荷重を上限と規定することが可能になる。
　本発明の一態様に係る風力発電装置において、前記クラッチ機構は、前記旋回輪軸受の固定側となる内輪部または外輪部を半径方向に分割した接触面間に生じる摩擦力を所望の滑り開始設定荷重となるように規定する構成とすることが好ましい。これにより、駆動時最大荷重と略一致する開始設定荷重以上の過大な荷重入力があると、固定側の内輪部または外輪部を分割した接触面間においては、接触面間に生じる摩擦力に打ち勝って滑る（空転する）ので、噛合部に作用する過大な荷重入力を吸収できる。
　このような構成を有する風力発電装置においては、前記接触面に設けた水平面及び／または傾斜面を鉛直方向に押圧する押圧力調整機構を備えていることが好ましい。これにより、駆動時最大荷重と略一致する開始設定荷重の設定及び調整が容易になる。
　本発明の一態様に係る風力発電装置において、前記クラッチ機構は、前記ピニオン歯車のピニオン歯車本体とピニオン軸との結合部をしまりばめ構造にして滑りの開始設定荷重を規定する構成とすることが好ましい。これにより、駆動時最大荷重と略一致する開始設定荷重以上の過大な荷重入力があると、しまりばめ構造のピニオン本体とピニオン軸との間が滑って空転するので、噛合部に作用する過大な荷重入力を吸収できる。
　このような構成を有する風力発電装置において、前記結合部のしまりばめ構造は、前記ピニオン歯車本体の軸挿入穴及び前記ピニオン軸の挿入部をテーパ面とし、ボルト締込量で調整される前記テーパ面の圧縮力に応じて滑りの開始設定荷重を規定することが好ましい。これにより、駆動時最大荷重と略一致する開始設定荷重の設定及び調整が容易になる。
　上述した本発明の風力発電装置によれば、内周または外周に形成した固定歯車を備え、ヨー旋回輪軸受や翼旋回輪軸受に用いられる転がり軸受に対し、噛合部に駆動時最大荷重より大きな入力を受けて滑るクラッチ機構を設けたので、クラッチ機構の作動により噛合部の歯車に作用する過大な衝撃荷重を逃がすことができる。従って、ヨー旋回輪軸受や翼旋回輪軸受に用いられる転がり軸受は、必要な強度や耐久性を損なうことなく、駆動時最大荷重レベルで噛合部の歯車体格を設計することが可能になる。
　すなわち、本発明の風力発電装置は、所定値以上の過大な荷重が作用した場合に動作して滑るクラッチ機構を設けたので、ヨー旋回輪軸受や翼旋回軸受の噛合部に作用する過大な衝撃荷重を逃がすことによって駆動時最大荷重レベルによる噛合部歯車の車体格設計が可能になる。このため、噛合部歯車の小型化や軽量化により、タワーの上端部に設置されるナセル等の上部構造体の軽量化に貢献するという顕著な効果が得られる。
本発明の風力発電装置に用いられている旋回輪軸受（転がり軸受）について第１の実施形態を示す図で、旋回輪軸受の固定歯車にクラッチ機構を設けた縦断面図である。 本発明の風力発電装置に用いられている旋回輪軸受（転がり軸受）について第１の実施形態を示す図で、図１Ａの押圧力調整機構を拡大した図である。 図１Ａに示した旋回輪軸受（転がり軸受）の第１変形例を示す縦断面図である。 図１Ａに示した旋回輪軸受（転がり軸受）の第２変形例を示す縦断面図である。 本発明の風力発電装置に用いられている旋回輪軸受（転がり軸受）について第２の実施形態を示す図で、旋回輪軸受の駆動歯車にしまりばめのクラッチ機構を設けた構成の縦断面図である。 図４に示した旋回輪軸受（転がり軸受）の駆動歯車にしまりばめのクラッチ機構を設けた構成の第１変形例を示す断面図である。 しまりばめによるクラッチ機構の説明図で、駆動歯車の横断面図である。 しまりばめによるクラッチ機構の説明図で、軸の側面図である。 風力発電装置の概要を示す側面図である。 従来のヨー駆動装置構成例を示す断面図である。 従来のヨー駆動装置構成例を示す図で、固定歯車に対する駆動歯車（ピニオン歯車）の動作を示す斜視図である。 従来のピッチ駆動装置に用いられた旋回輪軸受（転がり軸受）を示すロータヘッドの要部断面図である。
　以下、本発明に係る風力発電装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
　たとえば図７に示すように、風力発電装置１は、基礎Ｂ上に立設されている風車用タワー（以下では「タワー」と呼ぶ）２と、タワー２の上端に設置されるナセル３と、略水平な横方向の回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル３の前端部側に設けられるロータヘッド４とを有している。
　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）の風車翼５が取り付けられ、各風車翼５のピッチ角は風況に応じて調整可能となっている。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。
　タワー２の下端部付近には、タワー内へ出入りするためのドアが設けられ、ナセル３の外周面適所（たとえば上部等）には、周辺の風速値を測定する風速計や、風向を測定する風向計等が設置されている。
　すなわち、風力発電装置１は、風車翼５に風力を受けて略水平な回転軸線周りに回転するロータヘッド４がナセル３の内部に設置された発電機（不図示）を駆動して発電するとともに、ナセル３が鉄筋コンクリート製の基礎Ｂ上に立設されたタワー２の上端部に設置されてヨー旋回可能とされる。
＜第１の実施形態＞
　以下では、本発明に係る風力発電装置の第１の実施形態として、ヨー駆動装置やピッチ駆動装置の駆動機構に設けられる噛合部のクラッチ機構について、固定歯車側に設けた構成例を図１Ａおよび図１Ｂに基づいて詳細に説明する。
　上述した風力発電装置１は、たとえば図８Ａから図９に示すように、ナセル３をヨー旋回させるヨー駆動装置１０のヨー旋回輪軸受１４及び／または風車翼５のピッチ角を制御するピッチ駆動装置１６の翼旋回輪軸受１７を備えている。本発明の風力発電装置１において、ヨー旋回輪軸受１４及び翼旋回輪軸受１７には、たとえば図１Ａに示すように構成された転がり軸受の旋回輪軸受２０が使用されている。以下の実施形態では、旋回輪軸受２０をヨー駆動装置１０に適用した場合について、すなわちヨー旋回輪軸受１４として使用する場合について説明するが、本実施形態の旋回輪軸受２０は、翼旋回輪軸受１７にも適用可能である。
　図示の旋回輪軸受２０は、外輪部２１及び内輪部２２の間に転動体２３を挟持した構成とされ、外輪部２１の外径（外周面）には固定歯車１３を備えている。この場合の固定歯車１３は、外輪部２１に直接歯車を形成したものでもよいし、あるいは、別体の歯車を取り付けたものでもよい。
　この旋回輪軸受２０を図８Ａに示すヨー旋回輪軸受１４として使用する場合、外輪部２１がタワー２に固定され、内輪部２２がナセル台板３ａに固定される。従って、旋回輪軸受２０は、外輪部２１の外径となる外周面に固定歯車１３を形成し、ナセル３側に固定された駆動歯車１２のピニオン歯車と噛合させることにより、ナセル３をヨー旋回させるヨー駆動装置１０の構成要素として使用可能となる。
　このように、旋回輪軸受２０に形成した外歯の固定歯車１３とピニオン歯車の駆動歯車１２との噛合部を具備してなるヨー駆動装置１０及びピッチ駆動装置１６の駆動機構に対し、本実施形態では、噛合部に駆動時最大荷重より大きな入力を受けて滑るクラッチ機構を設けている。
　図１Ａに示すクラッチ機構は、旋回輪軸受２０の固定側、すなわちタワー２に固定されて不動の外輪部２１を半径方向に分割し、分割した部材の接触面間に生じる摩擦力を所望の滑りの開始設定荷重となるように規定している。この開始設定荷重は、駆動時最大荷重と略一致する荷重の値であり、一般的には駆動時最大荷重よりも若干大きな荷重の値に設定される。
　図１Ａに示すクラッチ機構の構成例では、外輪部２１が、外周側の固定歯車形成部２１１と、転動体２３を挟持する内周側の転動体接触部２１２との２部品に分割されている。そして、固定歯車形成部２１１と転動体接触部２１２との接触面間には、摩擦係数を高めるパッド部材２１３が挟持されている。このパッド部材２１３は、駆動時最大荷重と略一致する滑りの開始設定荷重である荷重入力設定値やパッド部材２１３の摩擦係数など、諸条件に応じて接触面間の一部または全域に適宜設置される。
　好適なパッド部材２１３は、たとえばクラッチ装置のクラッチ板やブレーキ装置のブレーキパッド等に使用される薄い板状の部材であり、摩擦係数の高い樹脂製やカーボン製の素材が使用される。
　固定歯車形成部２１１と転動体接触部２１２との間には、互いに半径方向へ位置ずれすることを阻止する係止部２１４が形成されている。この係止部２１４は、接触面の水平部分に設けた凹凸の段差であり、外周側の固定歯車形成部２１１に設けた下向きの凸部２１４ａが内周側の転動体接触部２１２に形成した凹部２１４ｂに係止されることで、転動体接触部２１２から位置ずれして半径方向の外周側へ移動しないようにしたものである。
　また、このような係止部２１４の形成は、パッド部材２１３を挟持する接触面の増大にも有効であり、従って、摩擦力の調整に利用することもできる。
　また、上述した固定歯車形成部２１１及び転動体接触部２１２は、係止部２１４を係合させた状態で、上方から全周にわたって押圧する固定押圧部材２１５を備えている。この固定押圧部材２１５は、下面外周に凸部２１６を備えた略Ｌ字状断面の部材であり、複数の固定ボルト２１７を用いて転動体接触部２１２に固定されている。すなわち、固定歯車形成部２１１と転動体接触部２１２との間は、ボルト等による機械的な連結固定がなされていない。しかし、固定歯車１３に作用する入力が駆動時最大荷重以下では、接触面間に挟持されたパッド部材２１３の摩擦力により相対的な移動をすることがなく、実質的に一体の外輪部２１として機能している。
　図示の構成例では、固定押圧部材２１５と転動体接触部２１２との対向面間に隙間を設けてあるが、この隙間にはなくてもよい。
　このようなクラッチ機構を設けたことにより、上述したヨー駆動装置１０の噛合部においては、駆動歯車１２から固定歯車１３に対してヨー駆動装置１０の駆動時最大荷重と略一致する開始設定荷重より大きな荷重入力があると、クラッチ機構が動作して噛合部に作用する過大な荷重入力を吸収できる。すなわち、固定側の外輪部２１を分割した接触面間においては、たとえば衝撃荷重のように開始設定荷重より大きい過大な入力が噛合部に作用すると、接触面間に生じる摩擦力に打ち勝って固定歯車１３を形成した固定歯車形成部２１１が転動体接触部２１２に対して滑る。
　この結果、開始設定荷重より大きな大荷重を受けた固定歯車１３は、固定歯車形成部２１１とともに空転するので、この空転により噛合部に作用する過大な荷重入力を吸収することができる。従って、駆動時最大荷重より大きな荷重入力が作用しても、駆動歯車１２及び固定歯車１３の破損により風力発電装置１が使用不能になることを防止できるので、歯車の体格設計については、ヨー駆動装置１０の動作開始時に作用する駆動時最大荷重レベルを基準とすればよい。この駆動時最大荷重レベルを基準として設計した歯車は、衝撃荷重を基準として設計した歯車の体格と比較して、小型軽量化が可能となる。
　ところで、上述した風力発電装置１は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、固定押圧部材２１５に対して押圧力調整機構３０を設けることが望ましい。この押圧力調整機構３０は、クラッチ機構の動作で相対的に移動する固定歯車形成部材２１１側の水平な接触面に対し、鉛直方向に作用する押圧力を変化させてクラッチ機構の摩擦力を調整するための機構である。
　図示の押圧力調整機構３０は、固定押圧部材２１５のボルト穴３１に螺合する調整ボルト３２の下端部が弾性部材３３を介して摩擦係数の大きい押圧部材３４を鉛直方向下向きに押圧し、固定歯車形成部材２１１の水平接触面が相対移動すると摩擦力を生じるように構成されている。この押圧力調整機構３０は、固定押圧部材２１５の円周方向に等ピッチで複数設置されている。
　このように構成された押圧力調整機構３０は、ボルト穴３１に対する調整ボルト３２の締込量に応じて弾性部材３３の弾性変形量が変動するので、押圧部材３４に作用する弾性部材３３の付勢力も変化する。この結果、押圧部材３４を固定歯車形成部材２１１の接触面に押し付ける押圧力が変化するので、過大な荷重を受けると固定側の固定押圧部材２１５に対して空転する固定歯車形成部材２１１の接触面に作用する押圧部材３４の摩擦力は、調整ボルト３２の締込量に応じて容易に調整可能となる。
　上述した弾性部材３３は、コイルばねなど特に限定されるものではないが、安定した付勢力の維持等を考慮すると皿ばねが好適である。
　また、図２に示す第１変形例の旋回輪軸受２０Ａのように、固定歯車形成部２１１Ａと転動体接触部２１２Ａとの間に形成していた係止部２１４を省略し、構造を簡略化してもよい。この場合の固定押圧部材２１５Ａは、下面外周に突出する凸部２１６のない略矩形断面にして構造を簡略化している。
　このような旋回輪軸受２０Ａのクラッチ機構においても、必要に応じて適宜押圧力調整機構３０を設けることが望ましい。
　また、図３に示す第２変形例の旋回輪軸受２０Ｂは、固定歯車形成部２１１Ｂと転動体接触部２１２Ｂとの間に形成する接触面を下方へ向けて拡径する傾斜面とし、この傾斜面にパッド部材２１３を挟持している。
　このような旋回輪軸受２０Ｂのクラッチ機構においても、必要に応じて適宜上述した押圧力調整機構３０を設けてもよいし、あるいは、弾性部材３３がなく単に調整ボルト３２の締込量により押圧部材３４の摩擦力を調節する構造の押圧力調整機構３０Ａを設けてもよい。この場合の押圧力調整機構３０，３０Ａは、固定歯車形成部２１１Ｂと転動体接触部２１２Ｂとの間に形成されている接触面の傾斜面を鉛直方向に押圧して摩擦力を調整するので、駆動時最大荷重と略一致する開始設定荷重の設定及び調整が容易になる。
＜第２の実施形態＞
　次に、本発明に係る風力発電装置の第２の実施形態として、ヨー駆動装置やピッチ駆動装置の駆動機構に設けられる噛合部のクラッチ機構について、駆動歯車側に設けた構成例を図４に基づいて詳細に説明する。
　本実施形態のクラッチ機構は、駆動歯車１２として用いられるピニオン歯車のピニオン歯車本体１２ａとピニオン軸１２ｂとの結合部をしまりばめ構造とし、滑り面となるしまりばめ部分の摩擦力により滑りの開始設定荷重を規定する。
　しまりばめ構造の摩擦力Ｆｐは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、しまりばめ部分の面積Ａと、しまりばめによる面圧Ｐと、しばりばめ部分の摩擦係数μとにより、「Ｆｐ＝μ×Ｐ×Ａ」となる。滑り面となるしまりばめ部分の面積Ａは、円柱形状となるピニオン軸１２ｂがピニオン歯車本体１２ａとしまりばめされている長さをＬｐ、ピニオン軸１２ｂの半径をｒｐとすれば、「Ａ＝２π×ｒｐ×Ｌｐ」となる。
　一方、駆動歯車１２に作用する衝撃荷重をＦとし、衝撃荷重Ｆが作用する半径方向位置をｒｇとすれば、駆動歯車１２には衝撃荷重に起因してトルクＴｇ（Ｔｇ＝Ｆ×ｒｇ）が作用する。
　従って、摩擦力Ｆｐにより発生するトルクＴｐ（Ｔｐ＝Ｆｐ×ｒｐ）を制御し、トルクＴｐの設定値が衝撃荷重により作用するトルクＴｇ以下（Ｔｐ＜Ｔｇ）とすれば、衝撃荷重を受けたピニオン歯車本体１２ａを空転させることができる。すなわち、トルクＴｐの設定値は滑りを開始するクラッチ機構の開始設定荷重となり、駆動時最大荷重と略一致する開始設定荷重以上の過大な荷重入力があると、しまりばめ構造のピニオン本体１２ａとピニオン軸１２ｂとの間が滑って空転するので、噛合部に作用する過大な荷重入力を吸収することができる。
　ところで、はめあいには大きく分けて、「ゆるみばめ」及び「しまりばめ」の２種類がある。設計の規格上、両者の中間的な状態になる「中間ばめ」を加えると、合計３種類のタイプがある。
　「ゆるみばめ」は最も広く用いられるタイプであり、軸の外径をはめ合う穴の内径より小さく設定するもので、軸受挿入、部品同士の位置決め、心合わせなどに用いられる。
　上述した実施形態で採用している「しまりばめ」は、逆に軸の方が穴より大きいため、圧入、焼きばめ、冷やしばめなどの方法により挿入され、挿入後は力をかけないと抜き去ることができない。
　「中間ばめ」は、はめあう両部品の加工具合に応じて、「ゆるみばめ」にも「しまりばめ」にもなる。この「中間ばめ」は、キーをキー溝に挿入するような場合に用いられる。はめあいの指定は、通常穴の側を基準に行われ、公差の指定範囲も軸より穴の方が大きくなっている。これは、加工方法の違いから、軸よりも穴の方が精度を出しにくいためである。穴と軸の公差範囲をどのように選ぶかはＪＩＳの規格に定められているので、用途に応じて必要な規格を指定すればよい。
　上述したしまりばめ構造のクラッチ機構については、図５に示す第１変形例の構造を採用してもよい。
　この変形例において、駆動歯車１２Ａは、ピニオン歯車のピニオン歯車本体１２ａ′とピニオン軸１２ｂ′との結合部にテーパ面が採用されている。すなわち、ピニオン歯車本体１２ａ′の軸挿入穴１２ｃ及びピニオン軸１２ｂ′の挿入部１２ｄをテーパ面とし、ピニオン軸１２ｂ′に対する調整ボルト１２ｅの締込量で滑り面となるテーパ面の圧縮力を調整するように構成されている。図中の符号１２ｆは、テーパ面に圧縮力を付加するための台座であり、調整ボルト１２ｅの締込によりピニオン歯車本体１２ａ′を押し上げて圧縮力を増す部材となる。
　このような第１変形例の構造によれば、ピニオン歯車のピニオン歯車本体１２ａ′とピニオン軸１２ｂ′との結合部（滑り面）であるテーパ面に作用する圧縮力は、調整ボルト１２ｅの締込量に応じて調整可能となり、従って、圧縮力に応じて変動する摩擦力についても同様に調整可能となる。この結果、クラッチ機構における滑りの開始設定荷重は、ボルト１２ｅの締込量に応じて規定することができる。すなわち、駆動時最大荷重と略一致する開始設定荷重は、調整ボルト１２ｅの締込量に応じて容易に設定及び調整を行うことが可能になる。
　ところで、上述した第１及び第２の実施形態では、外径に固定歯車１３を備えた旋回輪軸受に適用するものとして説明したが、内径（内周面）に固定歯車を設けた旋回輪軸受にも適用可能である。
　このように、上述した本実施形態の風力発電装置１は、外周または内周に形成した固定歯車１３を備え、ヨー旋回輪軸受や翼旋回輪軸受に用いられる転がり軸受に対し、噛合部に駆動時最大荷重より大きな入力を受けて滑るクラッチ機構を設けたので、クラッチ機構の作動により噛合部の歯車に作用する過大な衝撃荷重を逃がすことができる。
　従って、ヨー旋回輪軸受や翼旋回輪軸受に用いられる転がり軸受は、必要な強度や耐久性を損なうことなく、駆動時最大荷重レベルで噛合部の歯車体格を設計することが可能になる。従って、噛合部歯車の小型化や軽量化により、タワー２の上端部に設置されるナセル３等の上部構造体を軽量化することができる。
　本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、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。
１　風力発電装置
２　タワー
３　ナセル
４　ロータヘッド
５　風車翼
１０　ヨー駆動装置
１２，１２Ａ　駆動歯車（ピニオン歯車）
１２ａ，１２ａ′　ピニオン歯車本体
１２ｂ，１２ｂ′　ピニオン軸
１２ｃ　軸挿入穴
１２ｄ　挿入部
１２ｅ　調整ボルト
１２ｆ　台座
１３　固定歯車
１４　ヨー旋回輪軸受（転がり軸受）
１６　ピッチ駆動装置
１７　翼旋回輪軸受（転がり軸受）
２０，２０Ａ，２０Ｂ　旋回輪軸受
２１　外輪部
２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ　固定歯車形成部
２１２，２１２Ａ，２１２Ｂ　転動体接触部
２１３　パッド部材
２１４　係止部
２１５，２１５Ａ　固定押圧部材
２１６　凸部
２１７　固定ボルト
２２　内輪部
２３　転動体
３０，３０Ａ　押圧力調整機構
３１　ボルト穴
３２　調整ボルト
３３　弾性部材
３４　押圧部材

Claims (5)

  1. 　風車翼に風力を受けて回転するロータヘッドがナセルの内部に設置された発電機を駆動して発電し、前記ナセルが基礎上に立設されたタワーの上端部に設置されている風力発電装置において、
    　前記ナセルをヨー旋回させるヨー駆動装置及び／または前記風車翼のピッチ角を制御するピッチ駆動装置を備え、
    　内歯または外歯を備えた旋回輪軸受とピニオン歯車との噛合部を具備してなる前記ヨー駆動装置及び/または前記ピッチ駆動装置の駆動機構が、前記噛合部に駆動時最大荷重より大きな入力を受けて滑るクラッチ機構を備えている風力発電装置。
  2. 　前記クラッチ機構は、前記旋回輪軸受の固定側となる内輪部または外輪部を半径方向に分割した接触面間に生じる摩擦力を所望の滑りの開始設定荷重となるように規定した請求項１に記載の風力発電装置。
  3. 　前記接触面に設けた水平面及び／または傾斜面を鉛直方向に押圧する押圧力調整機構を備えている請求項２に記載の風力発電装置。
  4. 　前記クラッチ機構は、前記ピニオン歯車のピニオン歯車本体とピニオン軸との結合部をしまりばめ構造にして滑りの開始設定荷重を規定した請求項１に記載の風力発電装置。
  5. 　前記結合部のしまりばめ構造は、前記ピニオン歯車本体の軸挿入穴及び前記ピニオン軸の挿入部をテーパ面とし、ボルト締込量で調整される前記テーパ面の圧縮力に応じて滑りの開始設定荷重を規定した請求項４に記載の風力発電装置。
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