WO2017122337A1 - 風力発電システム - Google Patents

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WO2017122337A1
WO2017122337A1 PCT/JP2016/051061 JP2016051061W WO2017122337A1 WO 2017122337 A1 WO2017122337 A1 WO 2017122337A1 JP 2016051061 W JP2016051061 W JP 2016051061W WO 2017122337 A1 WO2017122337 A1 WO 2017122337A1
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WO
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grease
power generation
wind power
generation system
main shaft
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PCT/JP2016/051061
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French (fr)
Inventor
慎吾 稲村
貴彦 佐野
一弘 大関
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • 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
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind power generation system, and particularly relates to a system for dealing with leakage of grease and oil in a bearing near the main shaft.
  • Wind power generation systems are widely introduced as a pillar of renewable energy.
  • the rotational power is transmitted to the main shaft through the rotation of a hub composed of blades, and the power generation operation is performed by rotating the generator.
  • Bearings are installed on the main shaft to support the rotational movement of the main shaft.
  • Rolling bearings are often used as bearings to support the main shaft against rotational loads, and grease and oil are enclosed in order to fully exhibit the lubricating performance of the bearings. For this reason, it is necessary to provide a sealing structure so that grease and oil sealed in the bearing do not leak and foreign matter does not enter from the outside.
  • As a method for preventing grease and oil leakage for bearing lubrication there are generally seal mechanisms such as a labyrinth structure and an oil seal, and there are methods in which these are carried out alone or in combination.
  • Patent Document 1 describes a bearing lubrication mechanism in a wind turbine generator.
  • an inner ring is provided with an oil supply groove at a central portion of its inner diameter surface, and an oil supply hole that communicates with the oil supply groove and penetrates the inner ring in a radial direction. It is described that lubricating oil is supplied to the sliding surface of the bearing pad on which the outer ring slides through the oil supply hole from the oil supply groove.
  • Patent Document 1 relates to lubricating oil supply, and does not mention countermeasures for grease and oil leaking from the grease storage space.
  • an object of the present invention is to provide a wind power generation system that can cope with leakage of grease and oil.
  • a blade that rotates by receiving wind
  • a hub that supports the blade
  • a bearing that supports a load of the hub
  • a contact with the bearing a grease storage space for storing grease or oil
  • a grease reservoir communicating with the grease storage space
  • a transport means for transporting the grease or oil stored in the grease reservoir to the grease storage space.
  • FIG. 1 is an overall view showing an external appearance of a wind power generation system. It is a figure which shows the connection relation of a hub and a main axis
  • FIG. It is a figure which shows the structure of a bearing periphery among the wind power generation systems which concern on Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the bearing periphery and the transport method of grease and oil among the wind power generation systems which concern on Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the bearing periphery and the transport method of grease and oil among the wind power generation systems which concern on Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the grease extrusion mechanism which conveys grease and oil among the wind power generation systems which concern on Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the connection relation of a hub and a main axis
  • FIG. It is a figure which shows the connection relation of a hub and a main axis
  • the wind power generation system includes a blade 1 that rotates by receiving wind, a hub 2 that is supported by fastening the blade 1, a nacelle 19 that rotatably supports the hub 2, It is comprised roughly from the tower 20 which supports a load.
  • the nacelle 19 is rotatably supported in a horizontal plane with respect to the tower 20 and is driven to rotate according to the wind direction. With this configuration, the direction of the nacelle 19 can be changed according to the wind direction, and the blade 1 can receive the wind efficiently.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a connection mechanism between the hub 2 and the main shaft 4, and corresponds to a portion surrounded by a dotted line in FIG.
  • the wind power generation system in this embodiment supports the blade 1 and the blade 1, receives the wind and rotates with the blade 1, and is connected to the hub 2. It has a main shaft 4 that rotates with rotation, and a speed increaser 5 that is connected to the main shaft 4 and increases the rotation speed.
  • the main shaft 4 is rotatably supported by the bearing 3.
  • the bearing 3 supports the load of the hub 2.
  • a power generator is connected to the speed increaser 5, and a power generator is driven by driving the rotor of the power generator with rotational power whose rotational speed is improved by the speed increaser 5.
  • FIG. 3 to 5 are diagrams for explaining the structure around the bearing 3.
  • FIG. 3 is a detailed view of the bearing 3 surrounded by a broken line in FIG.
  • FIG. 4 is a view as seen from a cross section taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a view when seen from a cross section taken along line BB in FIG.
  • FIG. 5 shows the structure around the bearing 3 when viewed from the cross section taken along the line CC in FIG.
  • the bearing 3 is similarly arranged on the opposite side substantially symmetrically with respect to the main shaft.
  • the main shaft 4 that rotates in response to wind is rotatably supported by one or a plurality of bearings 3.
  • the bearing 3 is housed in a bearing housing 6 and is fixed by a bearing retainer 7 so that there is no deviation in the axial direction of the main shaft 4 (left and right direction in FIG. 3). With this structure, even if the main shaft 4 rotates, it can rotate smoothly without being shaken.
  • ⁇ A seal mechanism 8 such as an oil seal is installed on the bearing retainer 7 to prevent leakage of grease and oil. Specifically, it arrange
  • a grease storage space 9 that is in contact with the bearing 3 and stores grease and oil is provided. Grease and oil are provided to suppress friction between the main shaft 4 and the bearing 3. Accordingly, the main shaft 4 can be smoothly rotated.
  • the grease reservoir 10 is provided in the bearing holder 7 and is connected to the grease storage space 9 through a gap 11 provided in the same bearing holder 7.
  • the gap 11 is also provided on the opposite side of the grease reservoir 10 from the grease reservoir 10.
  • the aforementioned seal mechanism 8 is provided in order to prevent grease leakage from the gap 11 provided also on the opposite side to the grease storage space 9.
  • the grease reservoir 10 is provided with spaces that extend to the inner diameter side and the outer shape side with respect to the gap 11, and the grease that has entered the grease reservoir 10 from the side closer to the grease storage space 9 in the gap 11 remains as it is.
  • the outside of the bearing housing 6 is prevented from leaking out.
  • the bearing retainer 7 includes an extrusion mechanism 12 for pushing out the grease accumulated in the grease reservoir 10 across the grease storage space 9 and the grease reservoir 10.
  • Reference numeral 14 indicates a rotation direction.
  • the extrusion mechanism 12 is fixed by a bearing retainer 7 and is provided on the outer periphery of the main shaft 4. Since the extrusion mechanism 12 is fixed by the bearing retainer 7, it can be rotated relative to the bottom surface of the grease reservoir 10 as the main shaft 4 rotates. The oil accumulated in the oil sump is sent back to the grease storage space 9 using the relative rotational motion. At this time, the pushing mechanism 12 uses the rotational power of the hub 2 to feed back grease and the like, so no additional power is required.
  • the seal mechanism 8 such as an oil seal is installed on the opposite side of the grease reservoir 10 from the grease reservoir 10 to prevent leakage of grease and oil to the outside. With this structure, it is possible to prevent only the grease and oil that could not be pushed out by the extrusion mechanism 12 from leaking from the bearing 3 by the seal mechanism 8.
  • the lower end portion of the extrusion mechanism 12 is installed at a position lower than the seal mechanism 8 so that grease and oil accumulated in the grease reservoir 10 do not immediately flow out to the seal mechanism 8. Further, since the grease reservoir 10 itself is located below the gap 11 guided to the seal mechanism 8, it does not immediately flow out to the seal mechanism 8. With this structure, when the main shaft 4 rotates, it remains in the grease reservoir 10 until the extrusion mechanism 12 reaches the location where the grease or oil is accumulated in the grease reservoir 10, and can be prevented from flowing out to the seal mechanism 8 side. Become.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the extrusion mechanism 12 in this embodiment.
  • the extrusion mechanism 12 since the extrusion mechanism 12 removes grease and oil accumulated in the grease reservoir 10, the extrusion mechanism 12 has an inclined portion 16 with respect to the bottom surface of the grease reservoir 10, and the grease removed by the inclined portion 16.
  • the guide member is provided with a facing portion 15 that receives grease with respect to the rotation direction of the main shaft 4, and the seal mechanism side is substantially parallel to the rotation direction of the main shaft 4 so that grease and oil are not guided to the seal mechanism 8. It is desirable that a wall surface portion 18 is provided.
  • the facing portion 15 is preferably provided with a slight inclination in a direction in which the angle between the wall portion 18 and the wall surface portion 18 increases from a direction perpendicular to the rotation direction of the main shaft 4 (greater than 0 degree and less than 180 degrees). Since the inclined portion 16 is inclined, grease or oil can be scooped up so as to be lifted from below. Then, the scooped grease or the like is guided by the wall surface portion 18 of the guide member and returned from the facing portion 15. By having the wall surface portion 18, in addition to the scooped-up grease guide, it is possible to prevent a flow in a direction that is not intended to be returned by the facing portion 15.
  • the receiving port becomes wider, and has a shape that increases in thickness toward the facing portion 15 after widely receiving grease or the like. Thereby, it is possible to smoothly return more grease or the like.
  • the pushing mechanism 12 corresponds to a transportation means for transporting grease or oil to the grease storage space 9.
  • vertical and parallel here do not need to be exact. It only has to fulfill the function of sending back.
  • a plurality of extrusion mechanisms 12 may be provided in the bearing retainer 7.
  • the pushing mechanism 12 reaches the grease reservoir 10 as the main shaft 4 rotates. Grease and oil remaining in the grease reservoir 10 by the pushing mechanism 12 are returned to the grease storage space 11 through the gap 11 on the grease storage space side. On the other hand, grease or oil that is not pushed out to the push-out mechanism 12 and overflows from the grease reservoir 10 passes through the gap 11 on the seal mechanism 8 side and is guided to the seal mechanism 8, but leakage to the outside can be prevented by the seal mechanism 8.
  • leakage of grease and oil can be reduced, and it is possible to prevent the bearing from being damaged due to insufficient grease and oil due to leakage of grease and oil. Moreover, since leakage of grease and oil can be reduced, consumption of grease and oil can be reduced. Furthermore, by reducing the leakage of grease and oil, it is possible to lengthen the replacement and replenishment period of grease and oil, and to simplify maintenance and maintenance.
  • the bearing is not provided on the rotating main shaft as in the first embodiment, but is provided on the fixed main shaft separately provided outside the rotating main shaft. Note that the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
  • FIG. 7 is a view for explaining a connection mechanism between the hub and the rotary spindle, and corresponds to a portion surrounded by a dotted line in FIG.
  • the wind power generation system includes a blade 1, a hub 2 that supports the blade 1, rotates with the blade 1, is connected to the hub 2, and rotates with the hub 2.
  • a main shaft 4 that rotates, a speed increaser 5 that is connected to the main shaft 4 to increase the rotational speed, and a fixing main shaft 17 that is disposed on the outer diameter side of the main shaft 4 with a gap with respect to the main shaft 4.
  • a frame 22 that supports the fixing main shaft 17 and is connected to the tower 20.
  • a generator is connected to the speed increaser 5, and the generator rotor is driven by the rotational power whose rotational speed is improved by the speed increaser 5, thereby generating power.
  • the main shaft 4 is directly connected to a step portion inside the hub 2. Further, the main shaft 4 has a through hole 21 for electric wires or pipes for controlling electrical equipment inside the hub.
  • the fixing main shaft 17 connected to the frame 22 so as to include a part of the main shaft 4 does not rotate, and two bearings 3 are provided between the hub 2 and the fixing main shaft 17. Supports weight.
  • the hub 2 has an opening 23 on the side opposite to the speed increaser 5 in the axial direction of the main shaft 4.
  • the maximum diameter of the main shaft 4 is smaller than the inner diameter of the opening 23, and the main shaft 4 can be carried into the hub 2 through the opening 23.
  • the inner and outer diameters of the main shaft 4 have a bell mouth shape that extends from the speed increaser 5 side to the connection surface side with the hub 2 in the axial direction of the main shaft 4, and the thickness of the main shaft 4 is increased by the difference in inner and outer diameters of the rotating main shaft.
  • the flexible bell mouth shape portion in the vicinity of the hub side connection portion of the main shaft 4 is locally deformed to absorb misalignment in both the axial direction and the radial direction of the main shaft 4. Note that the above thickness setting is intended to further increase the absorption capacity.
  • the bearing 3 is different from the first embodiment in that a plurality of bearings 3 are arranged substantially symmetrically with respect to the main shaft 4 and support the fixed main shaft 17 instead of the rotating main shaft 4.
  • the structure around the bearing 3 is basically the same as that of the first embodiment.
  • the hub 2 rotates with respect to the fixed main shaft 17, so that the bearing box is directed upside down in the drawing in the first embodiment.
  • the bearing mechanism described in the first embodiment can also be applied to an outer ring drive in which an outer bearing rotates, and the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
  • the grease in the grease reservoir 10 is pushed out by using the relative rotational motion of the main shaft 4 with respect to the pushing mechanism 12, but another power may be used.
  • a pump is installed around the bearing (specifically, for example, the bearing holder 7 can be provided across the grease storage space 9 and the grease reservoir 10 in the same manner as the push-out mechanism 12). It is also possible to push the grease into the grease storage space 9 using power.
  • One or more pumps may be provided at this time.

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Abstract

グリースや油の漏れ出しに対処可能な風力発電システムを提供することを目的とする。　上記課題を解決するために、風を受けて回転するブレード１と、ブレード１を支持するハブ２と、ハブ２の荷重を支持する軸受３と、軸受３に接すると共にグリースまたは油を収納するグリース収納空間９と、グリース収納空間９に連通するグリース溜まり１０と、グリース溜まり１０に溜まったグリースまたは油をグリース収納空間９に輸送する輸送手段１２を備えることを特徴とする。

Description

風力発電システム
　本発明は風力発電システムに関するものであり、特に主軸近傍の軸受のグリースや油の漏れ出しの対処を行うものに関する。
　風力発電システムは、再生可能エネルギーの柱として広く導入が進んでいる。風力発電システムでは、ブレードから構成されるハブの回転を通じて主軸に回転動力を伝え、発電機を回転させることで発電運転を行う。主軸には軸受が設置されており主軸の回転運動を支持している。主軸を回転荷重に支持するために軸受は転がり軸受を使用することが多く、その軸受の潤滑性能を十分に発揮させるためグリースや油を封入されている。そのため軸受に封入したグリースや油が漏れないようにし、尚且つ外部から異物が侵入しないように密封構造を設ける必要がある。軸受潤滑用のグリースや油の漏れ防止方法として、一般的に、ラビリンス構造、オイルシール等のシール機構があり、これらを単独もしくは組み合わせて実施する方法がある。
　ここで、風力発電装置における軸受の潤滑機構について特許文献１に記載されている。特許文献１には、複合すべり軸受の潤滑機構として、内リングにはその内径面の中央部位に給油溝、および該給油溝に連通して内リングをラジアル方向に貫通する給油孔を穿設し、前記給油溝から給油孔を経て外リングが摺動する軸受パッドの摺動面に潤滑油を給油するようにすることが記載されている。
国際公開２０１３－１９１１６３号公報
　風力発電システムは、発電運転中にブレードやハブが回転面外に力を受けることもあり、その様な傾きが主軸や増速機と言ったドライブトレインにも伝搬される。係る場合、所定のグリース収納空間からグリースや油が漏れ出すことになる。ここで、特許文献１は潤滑油の給油に関するものであり、グリース収納空間から漏れ出したグリースや油の対処については言及されていない。
　そこで本発明ではグリースや油の漏れ出しに対処可能な風力発電システムを提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明に係る風力発電システムでは、風を受けて回転するブレードと、前記ブレードを支持するハブと、前記ハブの荷重を支持する軸受と、前記軸受に接すると共にグリースまたは油を収納するグリース収納空間と、前記グリース収納空間に連通するグリース溜まりと、前記グリース溜まりに溜まった前記グリースまたは油を前記グリース収納空間に輸送する輸送手段を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、グリースや油の漏れ出しに対処可能な風力発電システムを提供することが可能になる。
風力発電システムの外観を示す全体図である。 実施例１に係る風力発電システムのうち、ハブと主軸の接続関係を示す図である。 実施例１に係る風力発電システムのうち、軸受周辺の構造を示す図である。 実施例１に係る風力発電システムのうち、軸受周辺およびグリースおよび油の輸送方法を示す図である。 実施例１に係る風力発電システムのうち、軸受周辺およびグリースおよび油の輸送方法を示す図である。 実施例１に係る風力発電システムのうち、グリースおよび油の輸送するグリース押出機構を示す図である。 実施例２に係る風力発電システムのうち、ハブと主軸の接続関係を示す図である。
　以下、上記した本発明を実施する上で好適な実施の形態について図１～図７を用いて説明する。下記はあくまでも実施例に過ぎず、発明内容が係る特定の態様に限定して解釈されることを意図する趣旨ではない。
　実施例１について図１ないし図６を用いて説明する。図１に示す様に、風力発電システムは、風を受けて回転するブレード１と、ブレード１が締結して支持されるハブ２と、ハブ２を回転可能に支持するナセル１９と、ナセル１９の荷重を支持するタワー２０とから概略構成される。ナセル１９は、タワー２０に対して水平面内で回転可能に支持されており、風向きに応じて回転駆動させる。この構成によって、風向きに応じてナセル１９の向きを変えることができ、ブレード１は風を効率良く受け取ることが出来る。
　図２は、ハブ２と主軸４の接続機構を説明するための図であり、図１において点線で囲んだ部位に相当する。該図に示す様に、本実施例における風力発電システムは、ブレード１とブレード１を支持すると共に、風を受けてブレード１と共に回転するハブ２と、ハブ２に接続されると共に、ハブ２の回転に伴って回転する主軸４と、主軸４に接続されて回転速度を増速させる増速機５を有している。主軸４は軸受３により回転可能に支持される。軸受３は、ハブ２の荷重を支持する。増速機５には、図示していないが、発電機が接続されており、増速機５により回転速度を向上させた回転動力で発電機の回転子を駆動させて、発電運転する。
　図３ないし図５は、軸受３周辺の構造を説明するための図である。図３は図２の破線で囲んだ軸受３の詳細図である。図４は図３のＡ-Ａでの断面から見た際の図である。また図４のＢ-Ｂでの断面から見た際の図が図３である。図５は図４のＣ-Ｃでの断面から見た際の軸受３周辺の構造である。軸受３は主軸に対して略対称に反対側についても同様に配置されている。風を受けて回転する主軸４は、一つあるいは複数の軸受３により回転可能に支持されている。軸受３は、軸受箱６に納められており、軸受押さえ７により主軸４の軸方向（図３における左右方向）にずれが生じないように固定されている。この構造によって、主軸４が回転しても軸ぶれせずに円滑に回転することが可能である。
　軸受押さえ７にはオイルシール等のシール機構８を設置しグリースや油の漏えいを防止している。具体的には、下述する隙間１１を覆って配置される。軸受３にグリースや油を供給するために、軸受３に接すると共にグリースや油を収納するグリース収納空間９が備えられている。グリースや油は主軸４と軸受３との摩擦を抑えるために設けられている。これに伴い、主軸４の円滑な回転が可能となる。グリース溜まり１０は軸受押さえ７内に設けられており、同じ軸受押さえ７内に設けられる隙間１１を介してグリース収納空間９と連結されている。隙間１１はグリース溜まり１０に対してグリース収納空間９とは反対側にも設けられる。このグリース収納空間９とは反対側にも設けられる隙間１１からのグリース漏れを防止すべく、前述のシール機構８は設けられる。
　また、グリース溜まり１０は隙間１１に対して内径側及び外形側のそれぞれに広がった空間を備えており、隙間１１のうち、グリース収納空間９に近い側からグリース溜まり１０に侵入してきたグリースがそのまま軸受箱６よりも外部に漏れ出さない様にしている。
　軸受３の周囲には潤滑用のグリースや油が封入されているが、グリース溜まり１０には元々はグリースや油は封入されていない。ここで、風車ロータは発電運転中等、風を受けて回転するが、風の変動やアジマス角によって各ブレードが受ける力が相違することから回転面外へ傾く。その様な傾きは風車ロータに接続される主軸等にも伝搬することになる。風の変動やアジマス角によって各ブレードが受ける力が相違し、主軸４が傾くことで、他のパーツによって収納空間９が狭められたり、或いは広げられたりする場合、グリースが収納空間９から隙間１１を通る。この場合にもグリース溜まり１０へグリースや油が流れることになり、油逃げの役割をする。更に本実施例では、オイルシール用のシール機構８を設けており、グリース等の漏れ出しをより一層低減することが可能となる。
　図４に示す様に、軸受押さえ７は、グリース収納空間９およびグリース溜まり１０に渡って、グリース溜まり１０に溜まったグリースを押し出すための押出機構１２を備える。符号１４は回転方向を示す。そして押出機構１２は軸受押さえ７によって固定されており、主軸４の外周に設けられている。押出機構１２は、軸受押さえ７によって固定されているため、主軸４の回転に伴いグリース溜まり１０の底面と相対的に回転できる。その相対回転運動を用いて油だまりに溜まった油をグリース収納空間９へ送り戻している。この際、押出し機構１２はハブ２の回転動力を用いてグリース等を送り戻しているため、追加の動力を必要としない。
　ここでオイルシール等のシール機構８はグリース溜まり１０に対してグリース収納空間９とは反対側に設置され、グリースや油の外部への漏れを防止する構成としている。この構造によって、押出機構１２で押し出すことのできなかったグリースや油のみをシール機構８で軸受３から漏れ出すことを防ぐことが出来る。
　また図５に示す様に、押出機構１２の下端部は、シール機構８より低い位置に設置して、グリース溜まり１０にたまったグリースや油が、直ぐにシール機構８へ流れ出ていかない構造としている。またグリース溜まり１０自体もシール機構８へ導かれる隙間１１よりも下に位置するため、直ぐにシール機構８へ流れ出ていくことはない。この構造によって主軸４が回転する際、押出機構１２がグリース溜まり１０のグリースや油が溜まる箇所に到達するまでの間、グリース溜まり１０に留まり、シール機構８側への流出を防ぐことが可能となる。
　図６は本実施例における押出し機構１２を説明する図である。ここで押出機構１２は、グリース溜まり１０にたまったグリースや油を取り除くため、押出機構１２はグリース溜まり１０の底面に対して傾斜部１６を有しており、その傾斜部１６により取り除かれたグリースや油をグリース収納空間９に向かってガイドするガイド部材を有している。ガイド部材は例えば主軸４の回転方向に対してグリースを受け流す対向部１５が設けられ、かつ、シール機構８へグリースや油がガイドされない様にシール機構側には主軸４の回転方向と略並行な壁面部１８が設けられていることが望ましい。対向部１５は、主軸４の回転方向に対して垂直な方向から壁面部１８との間の角度が大きくなる方向に多少傾いて設けられるのが良い（０度より大きく１８０度未満）。傾斜部１６が傾斜することで下から持ちあげる様にグリースや油をすくうことができる。そして、すくい上げたグリース等をガイド部材の壁面部１８で誘導し、対向部１５から戻す。壁面部１８があることで、すくい上げたグリースのガイドに加えて、対向部１５により戻したい方向とは意図しない方向への流れを防止することができる。壁面部１８は、傾斜部１６側に近付くにつれ、受け口が広くなる様になっており、広くグリース等を受け入れた後、対向部１５に向かって厚みを増す形状になっている。これにより、より多くのグリース等をスムーズに戻すことが実現できる。本実施例において、押出し機構１２はグリースや油をグリース収納空間９へ輸送するための輸送手段に当たる。無論、ここでいう垂直や並行は厳密である必要はない。送り戻しの機能を果たせばよい。なお、押出し機構１２は軸受押さえ７に複数設けられていてもかまわない。
　上記の様に構成した風力発電システムにおける発電時のグリースの流れについて説明する。発電中は風が変動したり、アジマス角によって各ブレードが受ける力が相違したりすることからブレード１及びハブ２の回転面外への傾きが主軸等にも伝搬し主軸４が傾く。この回転面外への傾きにより、収納空間９が狭められたり、或いは広げられることになる。よって、グリース収納空間９に収納されているグリースや油は、収納空間９から隙間１１を通りグリース溜まり１０へと流れる。グリース溜まり１０はシール機構８へ導かれる隙間１１よりも下に位置するため、グリースや油はグリース溜まり１０に暫くの間留まる。そしてグリースや油がグリース溜まり１０に留まる間に、主軸４の回転に伴って押出し機構１２がグリース溜まり１０に到達する。押出し機構１２によってグリース溜まり１０に留まっていたグリースや油は、グリース収納空間側の隙間１１を通り、グリース収納空間１１に戻される。一方、押出し機構１２に押し出されず、グリース溜まり１０から溢れたグリースや油はシール機構８側の隙間１１を通過して、シール機構８へ導かれるが、シール機構８によって外部への漏えいは防げる。
　本実施例に係る風力発電システムによれば、グリースや油の漏れを低減させることができ、グリースや油の漏れによりグリース・油不足で軸受が損傷することを防止することが可能となる。また、グリースや油の漏れを低減させることができるので、グリースや油の消費量を削減することが可能となる。更に、グリースや油の漏れ低減により、グリースや油の交換や補充の期間を長くすることができ、保守・メンテナンスを簡略することも可能となる。
　本実施例では、実施例１の様に回転する主軸に軸受を設けるのでなく、回転する主軸の外側に別途設けた固定主軸に軸受を設けている。なお、実施例１と同様の構成については省略する。
　図７は、ハブと回転主軸の接続機構を説明するための図であり、図１において点線で囲んだ部位に相当する。該図に示す様に、本実施例における風力発電システムは、ブレード１と、ブレード１を支持すると共に、ブレード１と共に回転するハブ２と、ハブ２に接続されると共に、ハブ２の回転に伴って回転する主軸４と、主軸４に接続されて回転速度を増速させる増速機５と、主軸４の外径側に、主軸４に対して空隙を設けて配置される固定用主軸１７と、固定用主軸１７を支持すると共にタワー２０に接続されるフレーム２２とを有している。増速機５には、図示していないが発電機が接続されており、増速機５により回転速度を向上させた回転動力で発電機の回転子を駆動させて、発電運転する。そして、主軸４はハブ２内部の段差部に直接接続されている。また、主軸４には、ハブ内部の電気機器制御用の電線又は配管用に貫通孔２１を有している。
　フレーム２２に主軸４の一部を内包するように接続される固定用主軸１７は回転せず、ハブ２と固定用主軸１７の間には２つの軸受３が設けられ、ブレード１及びハブ２の重量を支持している。
　ハブ２は、主軸４の軸方向について増速機５とは反対側に開口部２３を有している。主軸４の最大径は、開口部２３の内径よりも小さく、開口部２３より主軸４をハブ２の内部に搬入することが可能である。
　主軸４の内外径は、主軸４の軸方向について増速機５側からハブ２との接続面側に広がるベルマウス形状であり、この回転主軸の内外径差からなる主軸４の板厚が増速機５側からハブ２との接続面に近づくほど薄くなる。かつ主軸４とハブ２のボルト締結部近傍のみ厚肉となる形状である。この主軸４のハブ側接続部近傍の柔なベルマウス形状部が局所的に変形することによって、主軸４の軸方向と径方向の両方についてのミスアライメントを吸収可能な構造である。なお上記の厚みの設定はこの吸収力をより高めるためのものである。
　軸受３は、主軸４に対して略対称に複数配置され、回転する主軸４ではなく固定主軸１７を支持している点で実施例１と異なる。但し軸受３周辺の構造は基本的に実施例１と同じである。外輪駆動の場合、固定主軸１７に対してハブ２が回転するので、実施例１とは軸受箱の向きが図中上下反対となっている。実施例１で説明した軸受の機構は、外側の軸受が回転する外輪駆動の場合にも適用可能であり、実施例１と同様の効果を得ることができる。
　また上記各実施例では、主軸４の押出し機構１２に対する相対的な回転運動を用いてグリース溜まり１０のグリースを押し出しているが、別の動力であっても良い。例えば、ポンプを軸受廻り（具体的には例えば押出し機構１２と同様に、グリース収納空間９およびグリース溜まり１０に渡って軸受押さえ７を備えることができる。）に設置し、電力又は油圧等の外部動力を用いてグリース収納空間９に押し出すことも可能である。この時設けるポンプの数は一つでも複数でも良い。
１　ブレード
２　ハブ
３　軸受
４　主軸
５　増速機
６　軸受箱
７　軸受押さえ
８　シール機構
９　グリース収納空間
１０　グリース溜まり
１１　隙間
１２　グリース押出機構
１３　グリースや油の流れ
１４　回転方向
１５　ガイド部材（対向部）
１６　傾斜部
１７　固定主軸
１８　ガイド部材（壁面部）
１９　ナセル
２０　タワー
２１　貫通孔
２２　フレーム
２３　開口部

Claims (10)

  1. 　風を受けて回転するブレードと、前記ブレードを支持するハブと、前記ハブの荷重を支持する軸受と、前記軸受に接すると共にグリースまたは油を収納するグリース収納空間と、前記グリース収納空間に連通するグリース溜まりと、前記グリース溜まりに溜まった前記グリースまたは油を前記グリース収納空間に輸送する輸送手段を備えることを特徴とする風力発電システム
  2. 　請求項１に記載の風力発電システムであって、前記輸送手段は前記ハブの回転動力を用いて前記グリースや油を輸送することを特徴とする風力発電システム
  3. 　請求項２に記載の風力発電システムであって、前記輸送手段は前記グリース溜まりに溜まった前記グリースを押し出す押出し機構であることを特徴とする風力発電システム
  4. 　請求項３に記載の風力発電システムであって、前記押出し機構は、前記ハブの回転に伴って前記グリース溜まりの底面と相対的に回転することを特徴とする風力発電システム
  5. 　請求項４に記載の風力発電システムであって、前記グリース溜まりに対して前記グリース収納空間とは反対側にはシール部材が設けられることを特徴とする風力発電システム
  6. 　請求項５に記載の風力発電システムであって、前記押出し機構の下端部は、前記シール部材より低い位置に位置することを特徴とする風力発電システム
  7. 　請求項３ないし６のいずれか１項に記載の風力発電システムであって、前記押出し機構は、前記軸受の回転方向に対して傾斜する傾斜部を備えることを特徴とする風力発電システム
  8. 　請求項７に記載の風力発電システムであって、前記押出し機構は、前記傾斜部に接続されて前記グリース溜まりに溜まった前記グリースを前記傾斜部に向かってガイドするガイド部材を備えることを特徴とする風力発電システム
  9. 　請求項２に記載の風力発電システムであって、前記輸送手段はポンプであることを特徴とする風力発電システム
  10. 　請求項１ないし９のいずれか１項に記載の風力発電システムであって、前記ハブに接続される回転主軸と、前記回転主軸の径方向外側に配置される固定主軸を備え、前記軸受は前記固定主軸に設けられることを特徴とする風力発電システム
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