WO2014203671A1

WO2014203671A1 - 継手

Info

Publication number: WO2014203671A1
Application number: PCT/JP2014/063337
Authority: WO
Inventors: 鈴木　健生; 宮本　恭祐; 和義野上
Original assignee: 株式会社安川電機
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2014-12-24
Also published as: JP2016148346A

Abstract

【課題】入力側の軸と出力側の軸とを接続するときに大きな曲げ量を得る。【解決手段】軸心に沿って複数個連結されたばねユニット２を有する継手１であって、各ばねユニット２は、ばね要素３，４を有し、各ばね要素３，４は、基板部３１，４１と、上記基板部３１，４１から傾斜して径方向に突出する複数の脚部３２，４２と、を備えており、軸心に沿って隣接する２つのばねユニット２，２は、互いのばね要素３，４の複数の脚部３２，４２同士が結合されることにより、連結されている。

Description

継手

　開示の実施形態は、継手及び回転電機に関する。

　特許文献１には、モータ軸取付用フランジと検出器軸取付用フランジとの間に、中間部材を介して第１板ばねと第２板ばねとを接続したカップリングが記載されている。

特開２０００－３２０５６６号

　しかしながら、特許文献１に記載のものでは、入力側の軸（モータ軸）と出力側の軸（検出器軸）との方向のずれを許容するときに得られる、曲げ量（回転トルクの方向変換角度）が少なかった。

　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、入力側の軸と出力側の軸とを接続するときに大きな曲げ量を得ることができる継手及びこれを用いた回転電機を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、軸心に沿って複数個連結されたばねユニットを有する継手であって、各ばねユニットは、複数のばね要素を有し、各ばね要素は、基板部と、前記基板部から傾斜して径方向に突出する複数の脚部と、を備えており、前記軸心に沿って隣接する２つの前記ばねユニットは、互いの前記ばね要素の前記複数の脚部同士が結合されることにより、連結されている継手が適用される。

　本発明によれば、継手により入力側の軸と出力側の軸とを接続するときに大きな曲げ量を得ることができる。

第１実施形態の継手を表す側面図である。継手を入力側から見た斜視図である。継手の入力側部分の詳細を表す、部分側面図である。ばねユニットの正面図、及び、図４（ａ）中のＢ－Ｂ断面による横断面図である。ばねユニットを表す斜視図である。ばねユニットを構成する第１ばね要素の正面図、第２ばね要素の正面図、及び、図６（ｂ）中のＡ－Ａ断面による横断面図である。２つのばねユニットを連結した継手の全体構成を表す分解縦断面図である。２つのばねユニットを連結した継手の全体構成を表す縦断面図である。継手が曲がった状態を表す斜視図である。第２実施形態による風力発電システムを表す模式図である。第３実施形態による風力発電システムを表す模式図である。

　＜第１実施形態＞
　図１乃至図９により第１実施形態の継手を説明する。

　＜継手全体の概要＞
　まず、図１乃至図３を用いて、継手全体の概要を説明する。

　図１乃至図３に示すように、本実施形態の継手１は、軸心方向（図１及び図３中の左右方向）に沿って連結された複数（例えば３０個）のばねユニット２（詳細は後述）と、入力側（図１中の左側。軸心方向の一方側に相当）のボス５と、出力側（図１中の右側。軸心方向の他方側に相当）のボス６と、を備える。連結された複数のばねユニット２は、入力側のボス５と、出力側のボス６との間に取り付けられる。

　入力側のボス５及び出力側のボス６は、この例では中空の円筒体である。入力側のボス５には、例えば駆動源側の回転軸（図示せず）が取り付けられる。駆動源側の回転軸は、図２に示すボス５の中空部５ａ（図２参照）に上記軸心方向の一方側（図１中の左側、図２中の左手前側）から挿入された後、ボス５のねじ穴８に止めボルトがねじ込まれることで、ボス５に固定される。出力側のボス６には、例えば被駆動側の回転軸（図示せず）が取り付けられる。上記同様、被駆動側の回転軸は、ボス６の中空部（図示せず）に上記軸心方向の他方側（図１中の右側、図２中の右奥側）から挿入された後、ボス６のねじ穴９に止めボルトがねじ込まれることで、ボス６に固定される。

　＜ばねユニット＞
　上述したように、継手１においては、複数のばねユニット２（第１ばねユニットに相当）が軸心方向に沿って連結されている。ばねユニット２は、図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図５に示すように、それぞれ板ばねとして機能する第１ばね要素３及び第２ばね要素４の結合体により構成されている。第１ばね要素３及び第２ばね要素４の詳細構造を図６（ａ）～（ｃ）に示す。

　＜各ばね要素の詳細＞
　第２ばね要素４は、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、径方向中心部に貫通孔４４を有する円環状の基板部４１と、基板部４１の周囲から当該基板部４１の面方向に対し傾斜しつつ径方向に突出する、複数（この例では６つ）の脚部４２と、を有している。

　基板部４１には、周方向に沿って等間隔（この例では６０°間隔）となる位相で、基板締結用のボルト挿通孔４５が設けられている。なお、基板部４１は、第２ばね要素４における、剛性を与える手段に相当している。

　６つの脚部４２は、図６（ｂ）に示すように、上記ボルト挿通孔４５とは異なる位相（第２位相に相当）となるように（この例では周方向に沿って３０°位相がずれるように）、周方向に沿って等間隔（６０°間隔）に配置されている。言い替えれば、周方向に沿って隣り合う２つの脚部４２，４２の中間の位置に、上記ボルト挿通孔４５がそれぞれ設けられている。各脚部４２は、図６（ｃ）に示すように、基板部４１に対し、図６（ｂ）中の手前側（図６（ｃ）中左側）に所定の角度（例えば約１７～２２°の範囲内の特定の角度）で傾斜するように折り曲げられた後、その先端部４３が基板部４１と平行となるように折り曲げられている。なお、先端部４３に、ばねユニット連結用のボルト挿通孔４６が設けられている。なお、脚部４２は、後述のように継手１が曲げられるときに弾性的に撓んで変形することから、第２ばね要素４における、上記剛性を与える手段への外力を弾性的に緩和する手段に相当している。

　第１ばね要素３は、図６（ａ）に示すように、径方向中心部に貫通孔３４を有する円環状の基板部３１と、基板部３１の周囲から当該基板部３１の面方向に対し傾斜しつつ径方向に突出する、複数（この例では６つ）の脚部３２と、を有している。

　基板部３１には、周方向に沿って等間隔（この例では６０°間隔）となる位相で、基板締結用のボルト挿通孔３５が設けられている。なお、基板部３１は、第１ばね要素３における、剛性を与える手段に相当している。

　６つの脚部３２は、上記ボルト挿通孔３５と同じ位相（第１位相に相当）となるように、周方向に沿って等間隔（６０°間隔）に配置されている。各脚部３２は、上記第２ばね要素４と同様、基板部３１に対し、図６（ａ）中の手前側に上記所定の角度で傾斜するように折り曲げられた後、その先端部３３が基板部３１と平行となるように折り曲げられている。なお、先端部３３に、ばねユニット連結用のボルト挿通孔３６が設けられている。なお、脚部３２は、上記同様、後述のように継手１が曲げられるときに弾性的に撓んで変形することから、第１ばね要素３における、上記剛性を与える手段への外力を弾性的に緩和する手段に相当している。

　なお、第１ばね要素３及び第２ばね要素４は、例えばＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３１６等のばね用のステンレス鋼帯を用い、板金加工によって作成することができる。

　＜ばね要素の結合＞
　そして、上記構成の第１ばね要素３及び第２ばね要素４が、基板部３１と基板部４１とが結合され重ね合わされることによって、上記ばねユニット２が構成される。このとき、上述した図５及び図４（ｂ）に示すように、第１ばね要素の上記基板部３１と第２ばね要素４の上記基板部４１との結合は、基板部３１のボルト挿通孔３５と基板部４１のボルト挿通孔４５とに挿通したボルト１０ａと、ボルト１０ａに締め付けたナット１０ｂとにより行われる（なお、図４（ａ）ではボルト１０ａ及びナット１０ｂの図示を省略している）。なお、ボルト１０ａをボルト挿通孔３５側からボルト挿通孔４５に挿通した後に基板部４１側でナット１０ｂを締め付けるのに限られず、逆にボルト挿通孔４５側からボルト挿通孔３５にボルト１０ａ挿通した後に基板部３１側でナット１０ｂを締め付けてもよい。また、基板部３１と基板部４１との結合は、かしめによることも可能である。

　上記の結合の結果、図４及び図５に示すように、第１ばね要素３及び第２ばね要素４は、６つの脚部３２の周方向における位相と６つの脚部４２の周方向における位相とが互いに異なった（この例では３０°ずれた）状態としつつ、脚部３２及び基板部３１と脚部４２及び基板部４１とをいわゆる背中合わせとする態様で重ね合わされる。そしてこのとき、軸心方向から見て、第１ばね要素３の隣り合う２つの脚部３２，３２の間に第２ばね要素４の脚部４２が位置し、第２ばね要素４の隣り合う２つの脚部４２，４２の間に第１ばね要素３の脚部３１が位置している。

　＜ばねユニットの連結による継手の構築＞
　既に述べたように、継手１は、上記構成のばねユニット２を軸心方向に沿って複数個（上記の例では３０個）連結することにより、構成されている。このばねユニット２の連結態様を、図７及び図８により説明する。なお、以下では、構成の明確化と理解の容易のために、継手１において（上記複数の一例として）２つのばねユニット２Ｌ，２Ｒが連結されている場合を例にとって説明する。なお、ばねユニット２Ｌ，２Ｒはいずれも上記ばねユニット２と同一の構成であり、継手１内に組み込まれるときの周方向位置が互いに異なるものである（後述）。

　＜２つのばねユニット２Ｌ，２Ｒ同士の連結＞
　図７及び図８に示すように、継手１に備えられる２つのばねユニット２Ｌ，２Ｒは、いずれも、第２ばね要素４が上記入力側（軸心方向に沿った第２側に相当）に位置しつつその上記脚部４２を上記基板部４１に対し上記入力側へ向け、第１ばね要素３が上記出力側（軸心方向に沿った第１側に相当）に位置しつつその上記脚部４２を上記基板部４１に対し上記出力側へ向けている態様となっている。そして、入力側のばねユニット２Ｌの第１ばね要素３のすべての脚部３２と、出力側のばねユニット２Ｒの第２ばね要素４のすべての脚部４２とが軸心方向（図７及び図８中の左右方向）に対向している。そして、各脚部４２の先端部４３のユニット連結用のボルト挿通孔４６から各脚部３２の先端部３３のユニット連結用のボルト挿通孔３６へボルト１１ａがそれぞれ挿通された後、脚部３２側でボルト１１ａにナット１１ｂを締め付けることにより、それら２つのばねユニット２Ｌ，２Ｒが連結されている。なお、ボルト１１ａ及びナット１１ｂは、上述のように第１ばね要素３の脚部３２と第２ばね要素４の脚部４２とを結合することから、ばねユニット２Ｌ，２Ｒにおける、上記外力を弾性的に緩和する手段同士を結合する手段に相当している。

　ここで、前述のような構造上の差違により、第１ばね要素３と第２ばね要素４とは、それぞれのボルト挿入孔３２，４２を基準とした場合、脚部３２，４２の周方向における位相が３０°ずれている。この結果、上記のようにしてばねユニット２Ｌの第１ばね要素３の脚部３２とばねユニット２Ｒの第２ばね要素４の脚部４２とが連結されることで、それらユニット２Ｌ，２Ｒは（互いに同一構造でありながらも）、互いに周方向に位相が３０°ずれた位置関係で継手１内に組み込まれている。

　＜入力側のボス５とばねユニット２Ｌとの連結＞
　このとき、ボス５の入力側（図７及び図８中の左側）には、上記同様の第１ばね要素３が取り付けられている。すなわち、入力側のボス５に設けられた基板連結用のボルト挿通孔３５にボルト１２（上記ボルト１１ａと同様のボルトである）が挿通された後、当該ボルト１２がボス５の出力側の端面のねじ穴１２ａにねじ込まれることで、第１ばね要素３がボス５の出力側に取り付けられる。

　そして、上記第１ばね要素３に、上記ばねユニット２Ｌの第２ばね要素４が結合される。このときの結合は、各ばねユニット２内における第１ばね要素３と第２ばね要素４との結合と同様の手法で行われる。すなわち、ボス５に取り付けた第１ばね要素３とばねユニット２Ｌの第２ばね要素４との周方向の位置合わせを行うことで、上記ボス５の第１ばね要素３の脚部３２と上記ばねユニット２Ｌの第２ばね要素４の脚部４２とを軸心方向（図７及び図８中の左右方向）に対向させる。その後、上記脚部３２の先端部３３のユニット連結用のボルト挿通孔３６と上記脚部４２の先端部４３のユニット連結用のボルト挿通孔４６とに一方側からボルト１３ａ（上記ボルト１１ａと同様のボルトである）を挿通し、ボルト１３ａにナット１３ｂ（上記ナット１１ｂと同様のナットである）を締め付ける。これによって、入力側のボス５にばねユニット２Ｌが取り付けられる。

　＜出力側のボス６とばねユニット２Ｒとの連結＞
　ボス６の出力側（図７及び図８中の右側）には、上記同様の第２ばね要素４が取り付けられている。すなわち、出力側のボス６に設けられた基板連結用のボルト挿通孔４５にボルト１２（上記ボルト１１ａと同様なボルトである）が挿通された後、当該ボルト１２がボス６の入力側の端面のねじ穴（図示せず）にねじ込まれることで、第２ばね要素４がボス６の入力側に取り付けられる。

　そして、上記第２ばね要素４に、上記ばねユニット２Ｒの第１ばね要素３が結合される。このときの結合も、上記同様、各ばねユニット２内における第１ばね要素３と第２ばね要素４との結合と同様の手法で行われる。すなわち、ボス６に取り付けた第２ばね要素４とばねユニット２Ｒの第１ばね要素３との周方向の位置合わせを行うことで、上記ボス６の第２ばね要素４の脚部４２と上記ばねユニット２の第１ばね要素３の脚部３２とを軸心方向（図７及び図８中の左右方向）に対向させる。その後、上記脚部４２の先端部４３のユニット連結用の上記ボルト挿通孔４５と上記脚部３２の先端部３３のユニット連結用の上記ボルト挿通孔３６とに一方側からボルト１３ａを挿通し、ボルト１３ａにナット１３ｂを締め付けることによって、出力側のボス６５にばねユニット２Ｒが取り付けられる。

　以上のようにして、入力側のボス５、ばねユニット２Ｌ、ばねユニット２Ｒ、出力側のボス６、がこの順序で連結され、継手１が構築される。このとき、上述したように、すべての第１ばね要素３及び第２ばね要素４が、それぞれ径方向中心部に上記軸心方向の貫通孔３４，４４を備えていることにより、継手１の内部には、上記貫通孔３４，４４を含む空洞部が軸心方向に形成されている。

　なお、上記図７及び図８では、説明の便宜上、入力側のボス５に取り付けた第１ばね要素３と、出力側のボス６に取り付けた第２ばね要素４と、の間に、互いに連結された２つのばねユニット２Ｌ，２Ｒが取り付けられている場合を例にとって説明した。しかしながら、前述のように、例えば３０個のばねユニット２が上記同様の手法で軸心に沿って連結されている場合には、それら連結された３０個のばねユニット２が、上記同様の手法で、入力側のボス５に取り付けた第１ばね要素３と、出力側のボス６に取り付けた第２ばね要素４と、の間に、取り付けられる（図１及び図２参照）。すなわち、当該３０個のばねユニット２のうち最も入力側に位置するばねユニット２の第２ばね要素４が、上記同様の手法で入力側のボス５に取り付けた第１ばね要素３と連結される。また、当該３０個のばねユニット２のうち最も出力側に位置するばねユニット２の第１ばね要素３が、上記同様の手法で出力側のボス６に取り付けた第２ばね要素４と連結される。

　＜第１実施形態の効果＞
　以上説明したように、本実施形態の継手１は、複数のばねユニット２が軸心に沿って連結されることで構成されている。各ばねユニット２には、ばね要素３及びばね要素４が備えられており、各ばね要素３，４は、基板部３１，４１と複数の脚部３２，４２とを備えている。そして、上記のように軸心に沿って複数のばねユニット２が連結されるとき、隣接する２つのばねユニット２，２のうち一方のばねユニット２のばね要素３の上記複数の脚部３２と、他方のばねユニット２のばね要素４の上記複数の脚部４２とが、結合されている。

　このとき、上記隣接する２つのばねユニット２，２それぞれの各ばね要素３，４において、複数の脚部３２，４２は、基板部３１，４１から傾斜しつつ径方向に突出して設けられている。これにより、上記のように結合した、隣接する２つのばねユニット２，２それぞれの複数の脚部３２，４２が弾性的にたわむことで、当該２つのばねユニット２，２のばね要素３，４の基板部３１，４１どうしの相対変位を、許容することができる。この結果、本実施形態の継手１においては、ばねユニット２が軸心に沿って複数個（前述の例では例えば３０個）連結されることで、上記のような弾性変形による相対変位許容機能を、隣接する２つのばねユニット２ごとに重畳して得ることができる。したがって、入力側の軸（上記の例では駆動源側の回転軸）と出力側の軸（上記の例では被駆動側の回転軸）とを接続するときに、比較的大きな曲げ量を得ることができる。

　上記効果の一例を図９に示す。図９に示すように、ボス５及びボス６に対し軸心方向と直交する方向に力が加えられると（白矢印参照）、本実施形態の継手１は、各ばねユニット２が上述の構造に基づきそれぞれ撓むことにより、図示のように側面視にて部分円弧状に曲げることができる。本願発明者等の検討によれば、この継手１において得られる曲げ量は、ばねユニット２の連結する個数、ばねユニット２の材質、厚さ等にもよるが、上記のように例えば３０個程度のばねユニット２を連結した場合には、約９０°超まで曲げ可能であることを確認できた。

　また、本実施形態では特に、各ばねユニット２では、第１ばね要素３の基板部３１と第２ばね要素４の基板部４１とを、第１ばね要素３が上記出力側に位置しつつ脚部３２を上記出力側に向け、第２ばね要素４が上記入力側に位置しつつ脚部４２を上記入力側に向ける態様で重ね合わせられている。

　すなわち、各ばねユニット２は、複数の脚部３２，４２を互いに反対側へ向けた第１ばね要素３及び第２ばね要素４を、背中合わせに重ねて構成されている。これにより、１つのばねユニット２において入力側と出力側との両方で弾性変形による相対変位許容機能を確実に発揮することができる。

　また、本実施形態では特に、上記ばね要素３，４が、ステンレス鋼により構成されている。

　これにより、継手１に高い耐久性を確保しつつ、比較的大きなたわみ量を得ることができる。

　また、本実施形態では特に、各ばねユニット２は、第１ばね要素３と第２ばね要素４とを重ね合わせた状態で、上記第１ばね要素３の複数の脚部３２の周方向における位相と、上記第２ばね要素４の複数の脚部４２の周方向における位相とが、互いに異なっている。

　これにより、１つのばねユニット２に備えられる隣接する第１ばね要素３及び第２ばね要４素において、互いの複数の脚部３２，４２が、軸心方向から見て重ならず、ずれた位置となる（図４（ａ）及び図５参照）。これにより、前述のようにして隣接する２つのばねユニット２を接続するためにばね要素３，４どうしを結合するときの、作業スペースを確保することができる。

　また、本実施形態では特に、各ばね要素３，４の基板部３１，４１が、径方向中心部に貫通孔３４，４４を備える。これにより、入力側から出力側まで継手１の内部にケーブルを引き回すことができるので、継手１の外部を引き回す場合に比べてユーザの利便性が向上する。

　＜変形例＞
　なお、開示の実施形態は、上記の態様に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。

　（１）第１ばね要素と第２ばね要素とを逆向きに重ね合わせる場合
　上記実施形態の継手１では、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５、図７、及び図８等を用いて上述したように、各ばねユニット２において、入力側に位置する第１ばね要素３が各脚部３２を入力側に向け、出力側に位置する第２ばね要素４が各脚部４２を出力側に向けた態様（いわゆる背中合わせの態様）で、第１ばね要素３の基板部３１と第２ばね要素４の基板部４１とが結合されていた。しかしながらこれに限られず、上記複数のばねユニットのうち少なくとも一部のユニットにおいて、入力側に位置する第１ばね要素３が各脚部３２を出力側に向け、出力側に位置する第２ばね要素４が各脚部４２を入力側に向けた態様（上記背中合わせとは逆のいわゆるお腹合わせの態様）で、それら第１ばね要素３の基板部３１と第２ばね要素４の基板部４１とを結合したユニット（第２ばねユニットに相当）としてもよい。この場合、第１ばね要素３の脚部３２は第２ばね要素４の隣接する脚部４２，４２の隙間に入り込むようにしてさらに出力側へと突出し、第２ばね要素４の脚部４２は第１ばね要素３の隣接する脚部３２，３２の隙間に入り込むようにしてさらに入力側へと突出する態様となる。

　さらに、例えば複数のばねユニット２のうち少なくとも１つのばねユニット（第３ばねユニットに相当）で、上記実施形態における第１ばね要素３と同様の構成のばね要素（第３ばね要素に相当）において、上記のようにすべての脚部３２が基板部３１から同一方向（上記の例では出力側）に向くのではなく、一部の脚部３２が出力側へ、残りの脚部が入力側へ向くようにしても良い。この場合、各脚部３２は所定の位相（第３位相に相当）となるように周方向に沿って適宜の間隔（等間隔とは限らない）で配置される。同様に、第２ばね要素４と同様の構成のばね要素（第４ばね要素に相当））において、一部の脚部４２が基板部４１から出力側へ、残りの脚部４２が入力側へ向くようにしても良い。この場合、各脚部４２は所定の位相（第４位相に相当）となるように周方向に沿って適宜の間隔（等間隔とは限らない）で配置される。

　また上記の場合、前述のようないわゆる背中合わせ構造としてもよいしお腹合わせ構造としても良いが、各脚部３２，４２とも、上記同様に、出力側（又は入力側）へと突出する際には第２ばね要素４又は第１ばね要素３と干渉することなく突出するように構成される。

　上記変形例においても、上記第１実施形態と同様、１つの第１ばねユニット２において入力側と出力側との両方で弾性変形による相対変位許容機能を確実に発揮することができ、同様の効果を得る。

　（２）より大きな剛性を有するばね要素を備えたばねユニットを設ける場合
　上記第１実施形態では、継手１を構成する各ばねユニット２はいずれも同等の構成（同等のばね要素３及び第２ばね要素４を含む）であり、同等の剛性を備えていたが、これに限られない。すなわち、継手１を構成する複数のばねユニット２のうち一部のユニット（第４ばねユニットに相当）において、脚部３２が出力側へ向く上記第１ばね要素３と同様の構成を備えつつ、例えば肉厚を厚くする（又は第１ばね要素３相当を複数枚積層した構造とする）ことで第１ばね要素３より高剛性としたばね要素３′（図示省略。第５ばね要素に相当）を設けてもよい。同様に、脚部４２が入力側へ向く上記第２ばね要素４と同様の構成を備えつつ、例えば肉厚を厚くする（又は第２ばね要素４相当を複数枚積層した構造とする）ことで第２ばね要素４より高剛性としたばね要素４′（図示省略。第６ばね要素に相当）を設けてもよい。上記第４ばねユニットにおいてはそれらばね要素３′及びばね要素４′の両方を設けても良いし、いずれか一方を設けても良い。

　これにより、例えば高速回転時に縄跳びの縄状のしなりが継手１に対し発生することが予想された場合に、大きな外力が加わる部位（例えば軸心方向に沿った両端部近傍）のばねユニットを、上記第１ばね要素３に代えて第５ばね要素を用いたユニット（あるいは上記第２ばね要素４に代えて第６ばね要素を用いたユニット）とすることで、当該ばねユニットのばね定数を増大させ、剛性向上を図ることができる。

　＜第２実施形態＞
　次に、風力発電システムの動力伝達系に上記第１実施形態の継手と同様の継手を適用した第２実施形態について、図１０を用いて説明する。

　図１０に示すように、本実施形態の風力発電システム５０は、上下方向に設置されたタワー５１と、タワー５１上に支持されたナセル５２と、ナセル５２の前方側（図１０中の左側）端部に回転自在に取り付けられたロータハブ５４と、ロータハブ５４の周囲に取り付けられた複数枚のブレード５３と、ロータハブ５４に設けられナセル５２内に水平に延出したロータ回転軸５５と、ナセル５２内に設置された発電機５６（回転電機に相当）と、発電機５６から水平に延出した発電機回転軸５７（回転子に取り付けられる回転軸に相当）と、発電機回転軸５７の前方側（負荷側に相当）に設けられ、当該発電回転軸５７とロータ回転軸５５とを接続する継手５８と、を備えている。なお、ロータ回転軸５５、ロータハブ５４、及びブレード５３が負荷に相当している。

　発電機５６は、図示しない固定子と、当該固定子と磁気的空隙を空けて配置された回転子とを備え、発電機回転軸５７が上記回転子に取り付けられている。発電機５７は、回転子が回転することにより、固定子と協働して発電を行う。

　継手５８は、上述した継手１と同一の構成である。すなわち、継手５８は、軸心に沿って連結された複数のばねユニット２と、入力側の端部に位置するばねユニット２を取り付けた入力側のボス５と、出力側の端部に位置するばねユニット２を取り付けた出力側のボス６と、を備えている。上記ロータ回転軸５５は、継手５８の上記ボス５に取り付けられ、発電機回転軸５７は、継手５８の上記ボス６に取り付けられ、継手５８を介して駆動源側のロータ回転軸５５と被駆動側の発電機回転軸５７とが接続される。なお、継手５８は発電機回転軸５７と図示しない増速器を介して接続することもできる。

　上記構成の風力発電システム５０において、ブレード５３が風を受けて回転し、ロータハブ５４の回転によりロータ回転軸５５が回転し、ロータ回転軸５５からブレード５３の回転力が継手５８に入力される。回転力が入力された継手５８は回転して、入力された回転力を発電機回転軸５７に出力し、発電機回転軸５７の回転により回転子が回転して、回転子と固定子とが協働して電力を発電する。

　このとき、ブレード５３が受ける風圧の乱れ等によりロータ回転軸５５が搖動して、ロータ回転軸５５の軸心方向と発電機回転軸５７の軸心方向との間に偏差（ずれ）が生じても、継手５８が上記偏差を打ち消すように撓みつつ、ロータ回転軸５５から入力される回転力を発電機回転軸５５に伝達することができる。これにより、回転子が滑らかに回転し、機械的振動を生じることなく円滑に上記発電動作をすることができる。

　なお、上記構成の風力発電システムにおいて、例えば、図１１に示すように、ナセル５２において発電機５６を縦置き型に配置してもよい。この場合、発電機回転軸５７が発電機５６から上方に延出し、ロータ回転軸５５と直交する位置関係となる。継手５８は、既に述べたように、入力側のハブ５と出力側のハブ６との間に例えば３０個以上連結されたばねユニット２を備えることで、約９０°に湾曲しつつ、直交するロータ回転軸５７と発電機回転軸５７との間において円滑に回転を伝達することができる。

　なお、以上既に述べた以外にも、上記実施形態及び変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

　その他、一々例示はしないが、上記実施形態及び変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

　１　　　　　　継手
　２　　　　　　ばねユニット（第１ばねユニット）
　３　　　　　　第１ばね要素
　４　　　　　　第２ばね要素
　５　　　　　　入力側のボス
　６　　　　　　出力側のボス
　３１　　　　　基板部
　３２　　　　　脚部
　３３　　　　　先端部
　３４　　　　　貫通孔
　３５　　　　　基板連結用のボルト穴
　３６　　　　　ばねユニット連結用のボルト穴
　４１　　　　　基板部
　４２　　　　　脚部
　４３　　　　　先端部
　４４　　　　　貫通孔
　４５　　　　　基板連結用のボルト穴
　４６　　　　　ばねユニット連結用のボルト穴
　５０　　　　　風力発電システム
　５５　　　　　ロータ回転軸
　５７　　　　　発電機回転軸
　５６　　　　　発電機
　５８　　　　　継手

Claims

　軸心に沿って複数個連結されたばねユニット（２）を有する継手（１）であって、
　各ばねユニット（２）は、複数のばね要素（３，４）を有し、
　各ばね要素（３，４）は、
　基板部（３１，４１）と、
　前記基板部（３１，４１）から傾斜して径方向に突出する複数の脚部（３２，４２）と、
を備えており、
　前記軸心に沿って隣接する２つの前記ばねユニット（２，２）は、
　互いの前記ばね要素（３，４）の前記複数の脚部（３２，４２）同士が結合されることにより、
連結されている
ことを特徴とする継手（１）。
　前記複数のばねユニット（２）は、
　前記複数の脚部（３２）が周方向に互いに等間隔な第１位相で配置された１つの第１ばね要素（３）の前記基板部（３１）と、前記複数の脚部（４２）が互いに等間隔な第２位相で配置された１つの第２ばね要素（４）の前記基板部（４１）とを、
　前記第１ばね要素（３）が前記軸心方向に沿った第１側に位置しつつ前記複数の脚部（３２）を前記第１側へ向けるとともに、前記第２ばね要素（４）が前記軸心方向に沿った第２側に位置しつつ前記複数の脚部（４２）を前記第２側へ向ける態様で重ね合わせた、少なくとも１つの第１ばねユニット（２）を含む
ことを特徴とする請求項１記載の継手（１）。
　前記複数のばねユニット（２）は、
　前記複数の脚部（３２）が周方向に互いに等間隔な第１位相で配置された１つの第１ばね要素（３）の前記基板部（３１）と、前記複数の脚部（４２）が互いに等間隔な第２位相で配置された１つの第２ばね要素（４）の前記基板部（４１）とを、
　前記第１ばね要素（３）が前記軸心方向に沿った第１側に位置しつつ前記複数の脚部（３２）を前記第２側へ向けるとともに、前記第２ばね要素（４）が前記軸心方向に沿った第２側に位置しつつ前記複数の脚部（４２）を前記第１側へ向ける態様で重ね合わせた、少なくとも１つの第２ばねユニットを含む
ことを特徴とする請求項１記載の継手（１）。
　前記複数のばねユニット（２）は、
　前記複数の脚部（３２）が周方向に所定の第３位相で配置された１つの第３ばね要素の前記基板部（３１）と、前記複数の脚部（４２）が周方向に所定の第４位相で配置された１つの第４ばね要素の前記基板部（４１）とを、
　前記第３ばね要素及び前記第４ばね要素のうち一方が前記軸心方向に沿った第１側に位置しつつ他方が前記軸心方向に沿った第２側に位置し、かつ、前記第３ばね要素及び前記第４ばね要素の両方が、前記複数の脚部のうち一部の脚部を前記第１側に向けつつ残りの脚部を前記第２側に向ける態様で重ね合わせた、少なくとも１つの第３ばねユニットを含む
ことを特徴とする請求項１記載の継手（１）。
　前記ばね要素（３，４）が、ステンレス鋼により構成されている
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の継手（１）。
　前記第１ばねユニット（２）は、
　前記第１ばね要素（３）と前記第２ばね要素（４）とを重ね合わせた状態で、前記第１ばね要素（３）の前記複数の脚部（３２）の周方向における位相と、前記第２ばね要素（４）の前記複数の脚部（４２）の周方向における位相とが、互いに異なっている
ことを特徴とする請求項５記載の継手（１）。
　各ばね要素（３，４）の前記基板部（３１，４１）は、
　径方向中心部に貫通孔（３４，４４）を備える
ことを特徴とする請求項６記載の継手（１）。
　前記複数のばねユニットは、
　前記第１ばねユニット（２）の前記第１ばね要素（３）よりも大きな剛性を備え、前記複数の脚部が前記第１側へ向く１つの第５ばね要素（３′）、及び
　前記第１ばねユニット（２）の前記第２ばね要素（４）よりも大きな剛性を備え、前記複数の脚部が前記第２側へ向く１つの第６ばね要素（４′）、
の少なくとも一方を備えた、少なくとも１つの第４ばねユニットを含む
ことを特徴とする請求項７記載の継手（１）。
　軸心に沿って複数個連結されたばねユニット（２）を有する継手であって、
　各ばねユニット（２）は、複数のばね要素（３，４）を有し、
　各ばね要素（３，４）は、
　剛性を与える手段（３１，４１）と、
　前記剛性を与える手段（３１，４１）への外力を弾性的に緩和する手段（３２，４２）と
を備えており、
　前記軸心に沿って隣接する２つの前記ばねユニット（２，２）は、
　互いの前記ばね要素（３，４）の、前記外力を弾性的に緩和する手段（３２，４２）同士を結合する手段（１１ａ，１１ｂ）、
を備えている
ことを特徴とする継手（１）。
　固定子と、
　前記固定子と磁気的空隙を空けて配置された回転子と、
　前記回転子に取り付けられる回転軸（５７）と、
　前記回転軸（５７）の負荷側に設けられ当該回転軸と前記負荷（５３，５４，５５）とを接続する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の継手（５８）と、
を有することを特徴とする回転電機（５６）。