WO2018008754A1 - 風車駆動システム及び風車 - Google Patents

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WO2018008754A1
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motor
load
drive
driving
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PCT/JP2017/025028
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修 野原
春奈 大迫
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ナブテスコ株式会社
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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 windmill drive system and a windmill that drive a ring gear by a plurality of drive devices.
  • pitch control is performed in which the angle of each blade with respect to the rotor is changed according to the wind speed, and the orientation of the plurality of blades and the rotor
  • the yaw control is performed so that is changed according to the wind direction.
  • a plurality of driving devices are usually used.
  • the loads applied to the plurality of drive devices are not necessarily the same, and the load of a specific drive device may be larger than the loads of other drive devices.
  • an excessive load may act on each element of the windmill. If an excessive load acts on each element of the wind turbine, problems such as breakage may occur in each element. Therefore, it is preferable to avoid such problems beforehand.
  • Patent Document 1 discloses a wind power generator in which yaw driving means for controlling the position of a nacelle and a rotor with respect to a tower is installed at a connecting portion between the tower and the nacelle.
  • the yaw drive means in this wind power generator has release means for releasing the transmission of the yaw drive force.
  • Such shortening of the device life can also occur when each drive device is provided with a power cut-off mechanism that can release the transmission of driving force, such as the release means of the above-mentioned Patent Document 1, that is, a so-called clutch structure. . That is, when the transmission of the yaw driving force is canceled in one of the plurality of driving devices and the driving device substantially does not function, the load on the other driving device increases. If the load acting between the output unit and the ring gear varies among other drive devices, the life of the drive device on which a relatively large load acts is further shortened.
  • the ring gear is driven by a plurality of driving devices, it is possible to suppress the variation in load applied to each driving device and equalize the size of such a load in a balanced manner among the driving devices. It is desirable from the viewpoint of extending the life of the product.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a windmill driving system and a windmill that can suppress variations in the load applied to each driving device among the driving devices.
  • One embodiment of the present invention is provided in a first structure of a first structure and a second structure that relatively rotate and has a plurality of meshing portions that mesh with a ring gear provided in the second structure.
  • a plurality of driving devices each including a motor driving unit that outputs power, a speed reduction unit that transmits power from the motor driving unit, and a motor braking unit that brakes the motor driving unit;
  • the state quantity detection means for detecting the load between each meshing portion of the drive device and the ring gear for each drive apparatus, and the load for each drive apparatus detected by the state quantity detection means
  • the present invention relates to a windmill drive system comprising control means for controlling at least one of a motor drive unit and a motor braking unit so as to reduce the degree of variation between drive devices.
  • Each of the plurality of drive devices may be fixed to the first structure via a fastener, and the state quantity detection means may detect the load by measuring the amount of force acting on the fastener.
  • the state quantity detection means may detect the load by measuring the amount of force acting on the deceleration unit.
  • the state quantity detection means may detect a bending stress, a torsional stress, or the like applied to the case of the deceleration unit.
  • the control means may reduce the degree of variation of the load among the plurality of drive devices by adjusting the rotation speed or torque of each motor drive unit of the plurality of drive devices.
  • the control means is a state in which each motor braking unit of the plurality of driving devices applies a braking force to the motor driving unit, particularly in a state where the operation of the motor driving unit is stopped, and at least the driving device having the largest load.
  • control means is configured to reduce the degree of variation between the plurality of drive devices of the load. At least one of them may be controlled.
  • the control means includes a motor drive unit and a motor brake unit so as to reduce a degree of variation of the load among the plurality of drive devices based on the magnitude of the load for each drive device detected by the state quantity detection unit. Whether or not to control at least one of them may be determined.
  • Another aspect of the present invention relates to a windmill including a first structure and a second structure that rotate and move relatively, a ring gear provided in the second structure, and the windmill drive system described above.
  • FIG. 1 is a perspective view of a windmill.
  • FIG. 2 is a sectional view showing a part of the tower and the nacelle.
  • FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the driving device in the movable part shown in FIG.
  • FIG. 4 is a side view of the drive device, partially showing a cross-sectional state.
  • FIG. 5 is a view showing an installation portion of the drive device, and a partial cross-sectional state is shown.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a partial cross section of the electric motor.
  • FIG. 7 is a block diagram for explaining a functional configuration of the control device.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a control processing flow.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the control processing flow.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an application example of the control processing flow illustrated in FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 1 is a perspective view of the windmill 101.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the tower 102 and the nacelle 103.
  • the driving device 10 has an outer shape, not a cross section.
  • FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the driving device 10 in the movable part shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view of the driving device 10 as viewed from the side, and a partial cross-sectional state is shown.
  • FIG. 5 is a view showing an installation part of the driving device 10, and a partial cross-sectional state is shown.
  • the driving device 10 drives a nacelle 103 that is rotatably installed with respect to the tower 102 of the windmill 101, or a blade 105 that is installed so as to be swingable in the pitch direction with respect to a rotor 104 attached to the nacelle 103.
  • the driving device 10 can be used as a yaw driving device that performs yaw driving so as to rotate the nacelle 103 with respect to the tower 102, and further, pitch driving so as to rotate the shaft portion of the blade 105 with respect to the rotor 104. It can also be used as a pitch driving device for performing the above.
  • the driving device 10 is used as a yaw driving device will be exemplified, but the present invention can be similarly applied to the case where the driving device 10 is used as a pitch driving device.
  • the windmill 101 includes a tower 102, a nacelle 103, a rotor 104, a blade 105, and the like.
  • the tower 102 extends vertically upward from the ground.
  • the nacelle 103 is rotatably installed with respect to the upper part of the tower 102.
  • the rotation of the nacelle 103 with respect to the tower 102 is a yaw rotation about the longitudinal direction of the tower 102 as a rotation center.
  • the nacelle 103 is driven by the plurality of driving devices 10 and rotates with respect to the tower 102.
  • equipment necessary for wind power generation is installed, for example, a power transmission shaft, a generator connected to the power transmission shaft, and the like are disposed.
  • the rotor 104 is connected to the power transmission shaft and is rotatable with respect to the nacelle 103.
  • a plurality of blades 105 (three in the example shown in FIG. 1) are provided, and each blade 105 extends from the rotor 104 in a radial direction around the rotation axis of the rotor 104 with respect to the nacelle 103. To do.
  • the plurality of blades 105 are arranged at an equal angle to each other.
  • Each blade 105 can rotate in the pitch direction, and can rotate with respect to the rotor 104 about the longitudinal direction.
  • the connection part of each blade 105 with the rotor 104 is a movable part, and each blade 105 and the rotor 104 can relatively rotate.
  • the blade 105 is rotationally driven by a driving device provided as a pitch driving device, and the driving device as the pitch driving device is configured similarly to the driving device 10 as a yaw driving device described later.
  • the nacelle 103 is rotatably installed at the bottom 103 a with respect to the top of the tower 102 via a bearing 106.
  • a ring gear 107 having inner teeth formed on the inner periphery is fixed to the upper portion of the tower 102.
  • the teeth of the ring gear 107 are not limited to the inner teeth provided on the inner periphery thereof, and may be external teeth provided on the outer periphery thereof. In each drawing, the illustration of each tooth of the ring gear 107 is omitted.
  • each driving device 10 includes an electric motor 23 including a motor driving unit and a motor braking unit, which will be described later, and a speed reducing unit 25 to which power from the electric motor 23 (particularly, the motor driving unit) is transmitted.
  • the motor drive unit outputs rotational power
  • the motor braking unit can brake the motor drive unit to reduce the rotational power output from the motor drive unit.
  • the braking here is interpreted in a broad sense, and holding the stopped state of what has stopped and stopping what is moving are included in the definition of braking.
  • each driving device 10 By driving each driving device 10 having such a configuration, the nacelle 103 (first structure) that is one of the movable parts of the windmill 101 is replaced with the tower 102 (second structure) that is the other movable part of the windmill 101. Can be rotated.
  • a plurality of driving devices 10 included in the above-described wind turbine driving system 5 are operated in synchronization to ensure a sufficiently large driving force, and the nacelle 103, which is a heavy object, is appropriately rotated with respect to the tower 102. Can be made.
  • Each drive device 10 operates based on a control signal sent from a control device 110 (control means; see FIG. 7), which will be described later, to the electric motor 23 (motor drive unit and motor brake unit).
  • the ring gear 107 is formed in a circumferential shape and has a central axis Cm.
  • the nacelle 103 rotates around the central axis Cm of the ring gear 107.
  • the center axis Cm of the ring gear 107 coincides with the longitudinal direction of the tower 102.
  • the direction parallel to the central axis Cm of the ring gear 107 is also simply referred to as “axial direction dl”.
  • the illustrated windmill 101 is provided with a pair of windmill drive systems 5 that are arranged rotationally symmetrically about the central axis Cm of the ring gear 107.
  • Each windmill drive system 5 includes three drive devices 10.
  • a total of six drive device main bodies 20 included in the pair of wind turbine drive systems 5 are arranged along a circumference cl1 (see FIG. 3) centering on the central axis Cm of the ring gear 107.
  • the three drive devices 10 included in each wind turbine drive system 5 are arranged at a constant interval along the circumference cl1.
  • Each driving device 10 has a driving device main body 20 fixed to the nacelle 103. As shown in FIG. 5, each driving device 10 has a nacelle 103 (first structure) via a fastener 30 disposed so as to pass through a through hole 22 a formed in the flange 22 of the driving device body 20. It is fixed to. Furthermore, the drive device 10 includes a sensor 40 (see FIG. 5) for detecting an abnormality in the drive device body 20. This sensor 40 is a sensor that measures a change in the state of the fastener 30, and indirectly detects a stress (load) between the meshing portion 24a of each driving device 10 and the ring gear 107 as described later. Can do.
  • a place where a disturbance other than a load between the meshing portion 24a and the ring gear 107 does not act or a place where it does not act is preferable.
  • the case 21 is more preferable.
  • the drive device body 20 includes an output shaft 24 having a meshing portion 24 a that meshes with the ring gear 107, a case 21 that rotatably holds the output shaft 24, and an electric motor 23 that is fixed to the case 21.
  • the drive device main body 20 further includes a speed reduction unit 25 housed in the case 21 and connecting the electric motor 23 and the output shaft 24.
  • the speed reduction unit 25 increases the torque while decelerating the input (rotational power) from the electric motor 23 and transmits it to the output shaft 24.
  • the specific configuration of the speed reduction unit 25 is not particularly limited, but typically, an eccentric oscillating gear type reduction mechanism, a planetary gear type reduction mechanism, or an eccentric oscillating gear type and a planetary gear type are used.
  • a combined speed reduction mechanism can be employed in the speed reduction unit 25.
  • the end of the output shaft 24 on the side away from the speed reduction portion 25 extends from the case 21, and a meshing portion 24 a is formed in this extended portion of the output shaft 24.
  • the output shaft 24 passes through a through hole 103 b formed in the bottom portion 103 a of the nacelle 103, and the meshing portion 24 a meshes with the ring gear 107.
  • the meshing portion 24 a has a shape corresponding to the ring gear 107.
  • the meshing portion 24 a can be formed as a pinion gear having external teeth that mesh with the internal teeth of the ring gear 107.
  • the drive device 10 has a longitudinal axis that coincides with the rotational axis Cr of the output shaft 24. In a state where the driving device 10 is fixed to the nacelle 103, the rotation axis Cr of the output shaft 24 is parallel to the axial direction dl of the windmill 101.
  • the case 21 is formed in a cylindrical shape as shown in FIG. 4, and is arranged so that its longitudinal axis is located on the rotation axis Cr as shown in FIG.
  • the case 21 is open at both ends along the rotation axis Cr.
  • the meshing portion 24a of the output shaft 24 is exposed from the opening of the case 21 on the tower 102 side.
  • An electric motor 23 is attached to the opening of the case 21 opposite to the tower 102.
  • the case 21 has a flange 22, and the flange 22 of this example is formed in an annular shape as shown in FIG. 3, and extends along a circumference cl ⁇ b> 3 centering on the rotation axis Cr of the output shaft 24. As shown in FIGS.
  • the flange 22 has a through hole 22 a extending in the axial direction dl.
  • a large number of through-holes 22a are formed on the circumference around the rotation axis Cr of the output shaft 24. In the illustrated example, twelve through-holes 22a are formed.
  • the fastener 30 passes through the flange 22 through the through hole 22a formed in the flange 22 of the drive device main body 20.
  • the fastener 30 has a bolt 30a and a nut 30b.
  • the bolt 30 a passes through the flange 22 of the drive device main body 20 and the bottom 103 a of the nacelle 103.
  • the nut 30b is screwed onto the bolt 30a from the nacelle 103 side.
  • the fastener 30 configured by the combination of the bolt 30a and the nut 30b is provided for each through hole 22a of the drive device main body 20.
  • each drive device main body 20 is attached to the nacelle 103 at 12 locations by 12 fasteners 30.
  • the fastener 30 is not limited to the illustrated example, and instead of using the nut 30 b, a female screw to which the male screw of the bolt 30 a can be screwed may be formed in the through hole of the nacelle 103.
  • the fastener 30 is constituted by a bolt 30 a, and the drive device main body 20 can be fixed to the nacelle 103 by the male screw of the bolt 30 a meshing with the female screw of the through hole of the nacelle 103.
  • the sensor 40 can measure a change in the state of the fastener 30 and can directly or indirectly measure the force acting on the fastener 30.
  • the sensor 40 is configured by a known sensor that measures one or more of the load applied to the fastener 30, the displacement of the fastener 30 with respect to the nacelle 103, and the relative position of the fastener 30 with respect to the nacelle 103. sell.
  • an axial force sensor is used as the sensor 40, and a load (axial force) in a specific direction applied to the fastener 30 can be measured.
  • a magnetic sensor or photoelectric sensor as the sensor 40, the position and displacement of the fastener 30 can be measured in a non-contact manner.
  • the senor 40 is held by being fixed to one of the movable parts, that is, the nacelle 103, using a jig 49.
  • the axial force sensor that constitutes the sensor 40 abuts against the head of the bolt 30 a that constitutes the fastener 30.
  • the present invention is not limited to this example, and the sensor 40 may contact the tip of the bolt 30a opposite to the head as shown by a two-dot chain line in FIG. 5, or the sensor 40 may contact the nut 30b. May be.
  • the sensor 40 may detect a load applied to a fastening bolt that fastens the nacelle 103 and the case 21.
  • the sensor 40 is electrically connected to a control device 110 (see FIG. 7) described later, and an electrical signal related to the measurement result output from the sensor 40 is transmitted to the control device 110.
  • the control device 110 can grasp the change in the load applied to the fastener 30 and the displacement of the fastener 30.
  • the control device 110 can control various components of the wind turbine 101 such as the drive device 10 based on the measurement result of the sensor 40.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a partial cross section of the electric motor 23.
  • the electric motor 23 including the motor driving unit 48 and the motor braking unit 50 is provided for each driving device 10, and one motor braking unit 50 is attached to one motor driving unit 48.
  • the motor drive unit 48 can be configured by an arbitrary motor device that can control the rotation speed of the drive shaft 48a based on a command from the control device 110 (see FIG. 7).
  • the motor braking unit 50 is a mechanism as an electromagnetic brake that brakes the rotation of the driving shaft 48a of the motor driving unit 48 or releases the braking of the driving shaft 48a based on a command from the control device 110 (see FIG. 7). Have In a state where the rotation of the drive shaft 48a is braked, the rotation speed of the drive shaft 48a is reduced, and finally the rotation of the drive shaft 48a can be completely stopped.
  • the drive shaft 48a is basically not braked by the motor braking unit 50, and is basically the original according to the electric power supplied to the motor driving unit 48. It can be rotated according to the number of rotations. Rotational power from the drive shaft 48 a of the motor drive unit 48 is transmitted to the output shaft 24 via the speed reduction unit 25.
  • the method of reducing the load variation between each meshing portion 24a of the drive device and the ring gear 107 by controlling the rotation speed of the drive shaft 48a of the motor drive portion 48 has been described. The method is not limited to the above method.
  • a method for controlling the rotational speed and torque of the drive shaft 48a of the motor drive unit 48 is not particularly limited. For example, at least one of a voltage applied to the motor drive unit 48 and a current supplied to the motor drive unit 48 is used. By adjusting this, it is possible to control the rotational speed and torque of the drive shaft 48a.
  • the motor braking unit 50 of this example is attached to the end of the cover 72 of the motor driving unit 48 opposite to the speed reduction unit 25, and includes a housing 51, a friction plate 56, an armature 57, an elastic member 55, and an electromagnet 53. And a first friction plate connecting portion 77 and the like.
  • the housing 51 is a structure that houses the friction plate 56, the armature 57, the elastic member 55, the electromagnet 53, the first friction plate connecting portion 77, and the like, and is fixed to the cover 72 of the motor driving portion 48.
  • the friction plate 56 is connected to the drive shaft 48 a of the motor drive unit 48 via the first friction plate connection unit 77. In the through hole of the friction plate 56, one end of the drive shaft 48a is disposed so as to penetrate therethrough.
  • the first friction plate connecting portion 77 of this example has a spline shaft 77a and a slide shaft 77b.
  • the spline shaft 77a is fixed to the outer periphery of one end portion of the drive shaft 48a by key coupling by a key member (not shown) and engagement by a stopper ring 77c.
  • the slide shaft 77b is attached to the spline shaft 77a so as to be slidable in the axial direction.
  • the first friction plate connecting portion 77 is provided with a spring mechanism (not shown) for positioning the position of the slide shaft 77b in the axial direction with respect to the spline shaft 77a at a predetermined position.
  • the inner periphery of the friction plate 56 is fixed to the outer peripheral edge of the flange-shaped portion of the slide shaft 77b, and the friction plate 56 is integrally coupled to the slide shaft 77b.
  • the motor braking unit 50 having the above configuration, when the drive shaft 48a rotates, the spline shaft 77a, the slide shaft 77b, and the friction plate 56 also rotate together with the drive shaft 48a.
  • the slide shaft 77b and the friction plate 56 held so as to be slidable in the axial direction with respect to the drive shaft 48a and the spline shaft 77a are moved in the axial direction of the spline shaft 77a by a spring mechanism. Is positioned at a predetermined position.
  • the friction plate 56 disposed at the predetermined position is separated from an armature 57 and a friction plate 58 which will be described later.
  • the armature 57 is provided so as to be able to come into contact with the friction plate 56 and is provided as a member that generates a braking force for braking the rotation of the drive shaft 48 a by coming into contact with the friction plate 56.
  • a friction plate 58 is provided at a position facing one of the end portions of the cover 72 of the motor drive unit 48 against the friction plate 56.
  • the friction plate 58 is installed at a position where it can contact the friction plate 56.
  • the elastic member 55 is held by an electromagnet body 53a of an electromagnet 53 described later, and biases the armature 57 from the electromagnet 53 side toward the friction plate 56 side.
  • the plurality of elastic members 55 of the present example are arranged in the circumferential direction in the electromagnet main body 53a in two arrangements on the inner peripheral side and the outer peripheral side in a concentric manner around the drive shaft 48a.
  • positioning form of the above-mentioned elastic member 55 is only an illustration, and the elastic member 55 may take another arrangement
  • the electromagnet 53 includes an electromagnet main body 53a and a coil portion 53b, and separates the armature 57 from the friction plate 56 by attracting the armature 57 with a magnetic force.
  • the electromagnet main body 53 a is fixed to the housing 51 at the end opposite to the side facing the armature 57.
  • the electromagnet main body 53a is provided with a plurality of elastic member holding holes 53c that open toward the armature 57, and the elastic member 55 is disposed in each of the elastic member holding holes 53c.
  • the coil part 53b is installed inside the electromagnet main body 53a and is arranged in the circumferential direction of the electromagnet main body 53a. Supply and interruption of current to the coil unit 53b are performed based on a command from the control device 110.
  • the electromagnet 53 is energized based on a command from the control device 110.
  • the electromagnet 53 is energized and excited, the armature 57 is attracted to the coil portion 53b by the magnetic force generated in the electromagnet 53.
  • the armature 57 is attracted to the electromagnet 53 against the elastic force (spring force) of the plurality of elastic members 55.
  • the armature 57 is separated from the friction plate 56, and the braking of the drive shaft 48a is released. Therefore, in a state where the electromagnet 53 is excited and the braking of the drive shaft 48a is released, the armature 57 is in contact with the electromagnet main body 53a.
  • FIG. 6 shows a state where the electromagnet 53 is demagnetized and the rotation of the drive shaft 48a is braked.
  • the friction plate 56 is also in contact with the friction plate 58 by the biasing force acting from the armature 57. Therefore, when the electromagnet 53 is demagnetized, the friction plate 56 is sandwiched between the armature 57 and the friction plate 58 by the urging force from the plurality of elastic members 55. Thereby, the rotation of the drive shaft 48a is very strongly braked by the frictional force generated between the armature 57 and the friction plate 56 and the frictional force generated between the friction plate 56 and the friction plate 58.
  • FIG. 7 is a block diagram for explaining a functional configuration of the control device 110.
  • the above-described sensor 40 is used as the state quantity detection unit (state quantity detection means) 80.
  • the control device 110 receives the detection result from each of the sensors 40 provided in the plurality of drive devices 10 (six drive devices 10 in this example), and the motor drive unit 48 and the motor provided in each drive device 10.
  • a control signal for controlling the braking unit 50 can be output.
  • the installation position of the control device 110 is not particularly limited, and may be provided integrally with each element (for example, the tower 102, the nacelle 103, the rotor 104, the blade 105, or the like) constituting the wind turbine 101, and May be provided separately.
  • the state quantity detection unit 80 detects information corresponding to the stress (load) between each meshing portion 24a of the plurality of drive devices 10 and the ring gear 107 for each drive device 10. Based on the load for each driving device 10 detected by the state quantity detection unit 80, the control device 110 reduces the degree of load variation among the plurality of driving devices 10 and the motor driving unit 48 and the motor braking unit 50. Control at least one of the above.
  • the state quantity detection unit 80 is provided in each driving device 10, and each state quantity detection unit 80 directly or indirectly applies a load between the meshing portion 24 a of the corresponding driving device 10 and the ring gear 107. To detect.
  • the state quantity detection unit 80 can be configured by arbitrary sensors, and the sensor 40 described above functions as the state quantity detection unit 80 in this example. That is, by measuring the amount of force acting on the fastener 30 by the sensor 40 (state quantity detection unit 80), the “load between the meshing portion 24a and the ring gear 107” is detected, and the detection result is controlled by each sensor 40. Sent to device 110.
  • the state quantity detection unit 80 is not limited to the sensor 40 that detects the state quantity of the fastener 30, and any state that varies depending on the magnitude of “the load between the meshing part 24 a and the ring gear 107”. It can be configured by sensors that can detect the amount. For example, a sensor capable of measuring the amount of force acting on the speed reduction unit 25 (for example, a sensor that detects distortion generated in the speed reduction unit 25) is installed in the speed reduction unit 25 of each driving device 10, and the sensor is detected as the state quantity detection unit 80. It is also possible to detect “the load between the meshing portion 24a and the ring gear 107”.
  • the control device 110 can control at least one of the motor driving unit 48 and the motor braking unit 50 by an arbitrary method. For example, when the drive shaft 48 a of the motor drive unit 48 of each drive device 10 is rotating to drive the ring gear 107 to rotate, the control device 110 adjusts the rotation speed of each motor drive unit 48. In addition, the degree of load variation between the driving devices 10 can be reduced. On the other hand, in each driving device 10, when a braking force is applied to the drive shaft 48 a of the motor drive unit 48 by the motor braking unit 50 and the drive shaft 48 a is stopped, the motor braking unit 50 applies the drive force to the motor drive unit 48. By adjusting the braking force to be applied and changing the ease of rotation of the drive shaft 48a of each motor drive unit 48, the degree of load variation among the drive devices 10 can be reduced.
  • the “adjustment of the rotational speed of the motor drive unit 48” and the “adjustment of the braking force applied by the motor braking unit 50” here can be performed by an arbitrary method.
  • the rotational frequency of the motor drive unit 48 can be directly adjusted by changing the frequency and voltage of electricity supplied to the motor drive unit 48 with an inverter.
  • the energization to the motor braking unit 50 particularly the coil unit 53b
  • the braking force applied from the motor braking unit 50 to the motor driving unit 48 (drive shaft 48a) can be changed, and the motor driving unit 48 can be changed. It is also possible to indirectly adjust the number of rotations.
  • adjustment of the rotational speed of the motor drive unit 48 has been described.
  • “adjustment of torque of the motor drive unit 48” can be used. Variations may be reduced.
  • the method for controlling the rotation speed and torque of the motor drive unit 48 is not particularly limited. For example, by adjusting at least one of the voltage applied to the motor drive unit 48 and the current supplied to the motor drive unit 48, It is possible to control the rotation speed and torque of the motor drive unit 48.
  • the size of the backlash (gap) between the meshing portion 24a of each drive device 10 and the ring gear 107 varies, while the “meshing portion 24a depends on the size of the backlash. And the load between the ring gear 107 and the ring gear 107 fluctuate. For example, when the backlash is relatively small and the meshing portion 24a is pressed relatively strongly against the ring gear 107, the “load between the meshing portion 24a and the ring gear 107” tends to increase. . On the other hand, when the backlash is relatively large and the meshing portion 24a is pressed against the ring gear 107 relatively weakly, the “load between the meshing portion 24a and the ring gear 107” tends to be small. .
  • the "load between the meshing portion 24a and the ring gear 107" is also the plurality of drive devices. It will be the same between 10 people. However, in reality, it is difficult to make the backlash magnitudes the same among the plurality of drive devices 10, and the “load between the meshing portion 24 a and the ring gear 107” varies between the drive devices 10. End up. Such a variation in the load is not only during the time when the ring gear 107 is driven by the plurality of driving devices 10, but also when the motor braking unit 50 applies a braking force to the motor driving unit 48. It can also occur while
  • the rotation speed or torque of the motor drive portion 48 is controlled to be increased. It is preferable. Thereby, the magnitude
  • control device 110 drives the motor in the driving device 10 having the largest “load between the meshing portion 24 a and the ring gear 107” and / or the smallest driving device 10 among the plurality of driving devices 10.
  • At least one of the part 48 and the motor braking part 50 can be controlled.
  • the load on the drive device 10 can be reduced by reducing the rotation speed or torque of the motor drive unit 48 in the drive device 10 having the largest “load between the meshing portion 24a and the ring gear 107”. .
  • control device 110 at least “engages” when the rotation of the ring gear 107 is stopped in a state where the motor braking unit 50 of each of the plurality of driving devices 10 applies a braking force to the motor driving unit 48.
  • the degree of load variation among the plurality of driving devices 10 is reduced. be able to. That is, when the braking force applied to the drive shaft 48a of the motor drive unit 48 of the drive device 10 having the largest load is weakened, the drive shaft 48a is easily rotated.
  • the motor braking unit 50 in which the braking force is weakened is not limited to the motor braking unit 50 included in the “driving device 10 having the largest load between the meshing unit 24a and the ring gear 107”. That is, the control device 110 may weaken the braking force by controlling the motor braking unit 50 with respect to the plurality of driving devices 10 having a relatively large load between the meshing portion 24a and the ring gear 107. The control device 110 may weaken the braking force by controlling the motor braking unit 50 for all the drive devices 10.
  • the specific method for weakening the braking force provided by the motor braking unit 50 is not particularly limited.
  • a predetermined value of the braking force provided by each motor braking unit 50 is determined in advance, and the braking force may be weakened so as to be weaker than the predetermined value.
  • the motor braking unit 50 to be controlled may be controlled such that a braking force smaller than the braking force provided by another motor braking unit 50 is provided. Further, the braking force applied to the drive shaft 48a may be substantially canceled by setting the braking force to zero (0).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a control processing flow.
  • the control device 110 evaluates the degree of variation in the detection result of each state quantity detection unit 80 (sensor 40 in this example), and determines whether or not the degree of variation is within a predetermined allowable range. It is determined (S11 in FIG. 8).
  • a specific method for evaluating the degree of variation in the detection result of each state quantity detection unit 80 is not particularly limited. Typically, when the difference between the maximum value and the minimum value of the detection value of the state quantity detection unit 80 between the driving devices 10 is smaller than a predetermined value, “the degree of variation in the detection result of each state quantity detection unit 80” If the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is possible to evaluate that “the degree of variation in the detection result of each state quantity detection unit 80 is outside the allowable range”. . Further, an average value or a median value between the detection values of the respective state quantity detection units 80 is obtained, and a difference between the average value or the median value and a detection value of each state quantity detection unit 80 is obtained.
  • the degree of variation of the detection result of each state quantity detection unit 80 is within an allowable range”. It is possible to evaluate that the degree of variation in the detection result is outside the allowable range. Further, it is possible to evaluate the degree of variation in the detection result of each state quantity detection unit 80 based on another arbitrary method.
  • the “allowable range” here can be set as appropriate according to a specific device configuration, and is based on a state quantity that can effectively avoid problems such as breakage of each drive device 10 or ring gear 107. It is possible to individually determine the “allowable range”.
  • the control device 110 does not perform a process of reducing the degree of load variation among the plurality of drive devices 10.
  • the control device 110 controls the number of rotations or torque of the motor drive unit 48, and the degree of load variation among the plurality of drive devices 10. (S12).
  • the processing step S12 for controlling the rotation speed of the motor drive unit 48 is continuously continued while the “degree of variation in the detection results of the state quantity detection unit 80 among the drive devices 10” is out of the allowable range. .
  • the control device 110 performs each driving.
  • the motor drive unit 48 of the device 10 is controlled so that the rotation speed of the motor drive unit 48 is the same among the plurality of drive devices 10.
  • FIG. 9 is a diagram showing another example of the control processing flow. Also in this example, similarly to step S11 of FIG. 8 described above, the control device 110 evaluates the degree of variation in the detection result of each state quantity detection unit 80 (sensor 40 in this example), and the degree of the variation is evaluated. It is determined whether or not it is within a predetermined allowable range (S21 in FIG. 9).
  • the control device 110 determines that the plurality of driving devices 10 No processing is performed to reduce the degree of variation in the load.
  • the control device 110 causes the motor braking unit 50 to The braking force is adjusted by controlling to reduce the degree of load variation between the driving devices 10 (S22).
  • the processing step (S22) for controlling the braking force of the motor braking unit 50 is continued while the “degree of variation in the detection results of the state quantity detection unit 80 among the plurality of drive devices 10” is out of the allowable range. Can continue.
  • the control device 110 controls each motor braking unit 50.
  • the above-described control processing flow shown in FIGS. 8 and 9 is processing for the purpose of eliminating the variation between the driving devices 10 of the load between the meshing portion 24a and the ring gear 107, and other processing. It may be implemented in combination with a flow. For example, when the load between the meshing portion 24a and the ring gear 107 is excessive in one or a plurality of drive devices 10, there is a situation where each element constituting the drive device 10 or the ring gear 107 may be damaged. For this reason, it is preferable that processing capable of effectively preventing such inconvenience be preferentially performed.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an application example of the control processing flow illustrated in FIGS. 8 and 9.
  • the control device 110 is based on the magnitude of the load for each driving device 10 detected by the state quantity detection unit 80 (sensor 40 in this example), and between the driving devices 10 of the load. It is determined whether to control at least one of the motor driving unit 48 and the motor braking unit 50 so as to reduce the degree of variation.
  • the control device 110 first determines whether or not the “load between the meshing portion 24a and the ring gear 107” in each control device 110 is equal to or greater than a predetermined threshold ( S31 of FIG.
  • a predetermined threshold For example, the detection value (hereinafter also referred to as “determination threshold”) of the state quantity detection unit 80 when the “load between the meshing unit 24a and the ring gear 107” is equal to or greater than a predetermined threshold is determined in advance. Based on whether or not the detection value of the amount detection unit 80 is greater than or equal to this determination threshold, the determination in the processing step S31 can be performed.
  • the specific determination method in this processing step S31 is not particularly limited, and a method effective for preventing problems such as breakage can be employed according to a specific device configuration.
  • a method effective for preventing problems such as breakage can be employed according to a specific device configuration.
  • the load between the meshing portion 24a and the ring gear 107 shows a predetermined threshold value or more (that is, the state quantity detection unit 80 exceeds the determination threshold value).
  • the processing step S31 it may be recognized that “the load between the meshing portion 24a and the ring gear 107” indicates a predetermined threshold value or more.
  • the load between the meshing portion 24a and the ring gear 107 is predetermined. Only in the case where the threshold value is greater than or equal to the threshold value, it may be determined in the processing step S31 that the “load between the meshing portion 24a and the ring gear 107” indicates the threshold value or more.
  • This free yaw control is a control that allows free relative rotation between the nacelle 103 (first structure) and the tower 102 (second structure), and can inhibit free relative rotation between the nacelle 103 and the tower 102.
  • the braking force and driving force are reduced or released.
  • the control device 110 cuts off the energization to the motor driving unit 48 to stop the rotational drive of the drive shaft 48a, and the motor braking unit 50. Is controlled so that a braking force is not applied from the motor braking unit 50 to the motor driving unit 48 (that is, the driving shaft 48a).
  • the control device 110 controls such other driving means and braking means to inhibit free relative rotation between the nacelle 103 and the tower 102. Eliminate possible braking and driving forces.
  • a brake device such as a caliper brake that directly brakes the rotational movement of the ring gear 107
  • the control device 110 controls the brake device to control the ring gear from the ring gear. A braking force is not applied to 107.
  • the meshing portion 24a and the ring gear 107 of each driving device 10 are placed in a freely rotatable state, and the nacelle 103 freely rotates with respect to the tower 102. be able to.
  • Such a free rotation can effectively prevent an excessive load between each meshing portion 24a and the ring gear 107, and damage of each element constituting the drive device 10 and the ring gear 107 can be prevented. Problems can be avoided in advance.
  • whether or not to perform free yaw control is determined based on the detection result of the state quantity detection unit 80.
  • the state quantity detection unit 80 Whether or not to perform free yaw control may be determined based on other than the detection result.
  • an anemometer (not shown) that measures the wind speed of the wind blown to the windmill 101 is provided separately, and the control device 110 determines whether or not to perform free yaw control based on the measurement result of the anemometer. Also good.
  • the control device 110 may determine that the free yaw control is to be performed, for example, when the anemometer measurement result indicates a predetermined wind speed threshold value or more. On the other hand, when the measurement result of the anemometer is smaller than a predetermined wind speed threshold value, the control device 110 determines that the free yaw control is not performed, and the load variation between the meshing portion 24a and the ring gear 107, that is, the state You may perform the process (refer FIG.8 and FIG.9) which reduces the dispersion
  • FIG.8 and FIG.9 which reduces the dispersion

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Abstract

風車駆動システム（５）は、複数の駆動装置（１０）と、状態量検出手段と、制御手段とを備える。複数の駆動装置（１０）は第１構造体（ナセル（１０３））に設けられ、第２構造体（タワー（１０２））にはリングギア（１０７）が設けられる。各駆動装置（１０）は、動力を出力するモータ駆動部と、減速部と、モータ駆動部を制動するモータ制動部とを有する。状態量検出手段は、各駆動装置（１０）の噛み合い部（２４ａ）とリングギア（１０７）との間における負荷を駆動装置（１０）毎に検出する。制御手段は、状態量検出手段が検出する駆動装置（１０）毎の上記負荷に基づいて、駆動装置（１０）間での上記負荷のばらつきの程度を低減するように、モータ駆動部及びモータ制動部のうちの少なくともいずれかを制御する。

Description

風車駆動システム及び風車
　本発明は、複数の駆動装置によってリングギアを駆動する風車駆動システム及び風車に関する。
　風力発電装置等に用いられる風車において各ブレードを効率的に回転させるために、一般には、ロータに対する各ブレードの角度が風速に応じて変えられるピッチ制御が行われるとともに、複数のブレード及びロータの向きが風向きに応じて変えられるヨー制御が行われる。
　これらのピッチ制御やヨー制御には比較的大きな駆動力が必要とされるため、通常は複数の駆動装置が使われる。これらの複数の駆動装置にかかる負荷は必ずしも同じにはならず、特定の駆動装置の負荷が他の駆動装置の負荷よりも大きくなってしまうことがある。
特に台風の場合のように通常以上の力を持つ風が風車に吹き付けられる場合には、過大な負荷が風車の各要素に作用することがある。過大な負荷が風車の各要素に作用すると破損等の不具合が各要素に生じうるため、そのような不具合を未然に回避することが好ましい。
　例えば特許文献１は、ナセル及びロータのタワーに対する位置を制御するヨー駆動手段がタワー及びナセルの連結部に設置されている風力発電装置を開示する。この風力発電装置におけるヨー駆動手段は、ヨー駆動力の伝達を解除する解除手段を有する。この解除手段によって、ヨー駆動装置の故障によるヨー制御トラブルの影響を抑えて利用可能率の向上が図られている。
特開２０１５－１４０７７７号公報
　ピッチ制御やヨー制御を行うために複数の駆動装置によってリングギアを駆動する際に、各駆動装置の出力部とリングギアとの間のバックラッシュ（隙間）の大きさにばらつきが存在することに起因して、複数の駆動装置のうちの特定の駆動装置にかかる負荷が過大になることがある。近年、風車の大出力化に伴い、リングギアを駆動させる駆動装置の数を増やす必要があり、上記問題は、特に顕著になってきた。すなわち各駆動装置によってリングギアが積極的に回転させられる際や、停止している風車に対して風等の外力が加えられてリングギアが回転させられる際に、各駆動装置の出力部とリングギアとの間には応力（負荷）が作用する。ただし、各駆動装置とリングギアとの間のバックラッシュの大きさは駆動装置毎に異なるため、出力部とリングギアとの間に作用する負荷は駆動装置間でばらついてしまう。
　このように、バックラッシュに起因して、出力部とリングギアとの間に作用する負荷が駆動装置間でばらつくことで、相対的に大きな負荷が作用する駆動装置と、相対的に小さな負荷が作用する駆動装置とが存在することになる。相対的に大きな負荷が特定の駆動装置に対して継続的に作用すると、その特定の駆動装置には通常よりも大きな負荷がかかり、結果的には装置寿命が短縮化される。
　このような装置寿命の短縮化は、上述の特許文献１の解除手段のような駆動力の伝達を解除可能な動力遮断機構、いわゆるクラッチ構造体を各駆動装置に設ける場合にも同様に起こりうる。すなわち、複数の駆動装置のうちの１つの駆動装置においてヨー駆動力の伝達が解除されてその駆動装置が実質的に機能しなくなった場合には、他の駆動装置の負荷が増大するが、当該他の駆動装置間において出力部とリングギアとの間に作用する負荷がばらついていると、相対的に大きな負荷が作用する駆動装置の寿命がより一層早まってしまう。
　そのため、リングギアを複数の駆動装置によって駆動する場合には、各駆動装置にかかる負荷のばらつきを抑えてそのような負荷の大きさを駆動装置間でバランス良く均等化させることが、各駆動装置の寿命を延ばす観点からは望ましい。
　本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、各駆動装置にかかる負荷の駆動装置間でのばらつきを抑えることができる風車駆動システム及び風車を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、相対的に回転移動する第１構造体及び第２構造体のうちの第１構造体に設けられ、第２構造体に設けられるリングギアと噛み合う噛み合い部を有する複数の駆動装置であって、動力を出力するモータ駆動部と、モータ駆動部からの動力が伝達される減速部と、モータ駆動部を制動するモータ制動部とをそれぞれが有する複数の駆動装置と、複数の駆動装置の各々の噛み合い部とリングギアとの間における負荷を、駆動装置毎に検出する状態量検出手段と、状態量検出手段が検出する駆動装置毎の負荷に基づいて、負荷の複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減するように、モータ駆動部及びモータ制動部のうちの少なくともいずれかを制御する制御手段と、を備える風車駆動システムに関する。
　複数の駆動装置の各々は、締結具を介して第１構造体に固定されており、状態量検出手段は、締結具に作用する力量を測定することによって負荷を検出してもよい。
　状態量検出手段は、減速部に作用する力量を測定することによって負荷を検出してもよい。特に、状態量検出手段は、減速部のケースにかかる曲げ応力、ねじれ応力等を検出してもよい。
　制御手段は、複数の駆動装置の各々のモータ駆動部の回転数またはトルクを調整することで、負荷の複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減してもよい。
　制御手段は、複数の駆動装置の各々のモータ制動部がモータ駆動部に制動力を付与している状態、特にモータ駆動部の動作を停止させている状態で、少なくとも負荷が最も大きい駆動装置のモータ制動部を制御して制動力を弱めることで、負荷の複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減してもよい。
　制御手段は、負荷の複数の駆動装置間でのばらつきの程度が許容範囲から外れる場合に、負荷の複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減するように、モータ駆動部及びモータ制動部のうちの少なくともいずれかを制御してもよい。
　制御手段は、状態量検出手段が検出する駆動装置毎の負荷の大きさに基づいて、負荷の複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減するようにモータ駆動部及びモータ制動部のうちの少なくともいずれかを制御するか否かを決定してもよい。
　本発明の他の態様は、相対的に回転移動する第１構造体及び第２構造体と、第２構造体に設けられるリングギアと、上記の風車駆動システムと、を備える風車に関する。
　本発明によれば、各駆動装置にかかる負荷の駆動装置間でのばらつきを効果的に抑えることができる。
図１は、風車の斜視図である。 図２は、タワー及びナセルの一部を示す断面図である。 図３は、図２に示す可動部分における駆動装置の配置を示す平面図である。 図４は、駆動装置を側方から見た図であり、部分的に断面状態が示されている。 図５は、駆動装置の据え付け部を示す図であり、部分的に断面状態が示されている。 図６は、電動機の一部断面を模式的に示す図である。 図７は、制御装置の機能構成を説明するためのブロック図である。 図８は、制御処理フローの一例を示す図である。 図９は、制御処理フローの他の例を示す図である。 図１０は、図８及び図９に示す制御処理フローの応用例を示す図である。
　本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図面中には、図示と理解のしやすさの便宜上、縮尺及び寸法比等を、実物のそれらから適宜変更又は誇張されている部分がある。
　図１は、風車１０１の斜視図である。図２は、タワー１０２及びナセル１０３の一部を示す断面図である。なお図２において駆動装置１０は、断面ではなく外形が図示されている。図３は、図２に示す可動部分における駆動装置１０の配置を示す平面図である。図４は、駆動装置１０を側方から見た図であり、部分的に断面状態が示されている。図５は、駆動装置１０の据え付け部を示す図であり、部分的に断面状態が示されている。
　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を駆動し、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を駆動することができる。すなわち、駆動装置１０は、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を行うヨー駆動装置として用いることができ、さらにロータ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を行うピッチ駆動装置としても用いることができる。以下の説明では駆動装置１０をヨー駆動装置として用いる場合について例示するが、駆動装置１０をピッチ駆動装置として用いる場合についても同様に本発明を適用することが可能である。
　図１に示すように、風車１０１は、タワー１０２、ナセル１０３、ロータ１０４及びブレード１０５等を備える。タワー１０２は、地上から鉛直方向上向きに延在する。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る。タワー１０２に対するナセル１０３の回転は、タワー１０２の長手方向を回転中心とするヨー回転である。ナセル１０３は、複数の駆動装置１０によって駆動され、タワー１０２に対して回転する。ナセル１０３の内部には、風力発電に必要な機器類が設置され、例えば動力伝達軸や当該動力伝達軸に接続された発電機等が配置される。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）設けられており、各ブレード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から延在する。これらの複数のブレード１０５は、相互に等角度で配設されている。
　なお、各ブレード１０５は、ピッチ方向に回転可能であり、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。各ブレード１０５のロータ１０４との接続箇所は可動部分となっており、各ブレード１０５及びロータ１０４は相対的に回転移動することができる。ブレード１０５は、ピッチ駆動装置として設けられた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駆動装置は、後述するヨー駆動装置としての駆動装置１０と同様に構成される。
　ナセル１０３は、図２に示すように、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。タワー１０２の上部には、内周に内歯が形成されたリングギア１０７が固定されている。リングギア１０７の歯は、その内周に設けられた内歯に限らず、その外周に設けられた外歯であってもよい。各図面において、リングギア１０７の各歯の図示は省略されている。
　複数の駆動装置１０は、図２及び図３に示すように、相対的に回転移動するナセル１０３（第１構造体）及びタワー１０２（第２構造体）のうち、ナセル１０３に設けられている。各駆動装置１０は、タワー１０２に設けられるリングギア１０７の歯と噛み合う噛み合い部２４ａを有する。各駆動装置１０は、図４に示すように、後述のモータ駆動部及びモータ制動部を含む電動機２３と、当該電動機２３（特にモータ駆動部）からの動力が伝達される減速部２５とを具備する。モータ駆動部は回転動力を出力し、モータ制動部はこのモータ駆動部を制動してモータ駆動部から出力される回転動力を低減することができる。なお、ここでいう制動は広義に解釈され、止まっているものの停止状態を保持すること、及び、動いているものを制止することが、制動の定義に含まれる。
　このような構成を有する各駆動装置１０の駆動により、風車１０１の可動部分の一方であるナセル１０３（第１構造体）を、風車１０１の可動部分の他方であるタワー１０２（第２構造体）に対して回転させることができる。特に上述の風車駆動システム５に含まれる複数の駆動装置１０を同期して動作させることで十分な大きさの駆動力が確保され、重量物であるナセル１０３をタワー１０２に対して適切に回動させることができる。なお、各駆動装置１０は、後述の制御装置１１０（制御手段；図７参照）から電動機２３（モータ駆動部及びモータ制動部）に送られる制御信号に基づいて動作する。
　図３に示すように、リングギア１０７は、円周状に形成され、中心軸線Ｃｍを有する。
ナセル１０３は、リングギア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、リングギア１０７の中心軸線Ｃｍは、タワー１０２の長手方向と一致している。以下では、リングギア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、リングギア１０７の中心軸線Ｃｍを中心として回転対称に配置された一対の風車駆動システム５が設けられている。各風車駆動システム５は、３つの駆動装置１０を含む。一対の風車駆動システム５に含まれる合計６つの駆動装置本体２０は、リングギア１０７の中心軸線Ｃｍを中心とする円周ｃｌ１（図３参照）に沿って配置される。各風車駆動システム５に含まれる３つの駆動装置１０は、円周ｃｌ１に沿って、一定の間隔をあけて配列されている。
　各駆動装置１０は、ナセル１０３に固定された駆動装置本体２０を有する。各駆動装置１０は、図５に示すように、駆動装置本体２０のフランジ２２に形成された貫通孔２２ａを通過するようにして配置される締結具３０を介してナセル１０３（第１構造体）に固定されている。さらに、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（図５参照）を有する。このセンサ４０は、締結具３０の状態の変化を計測するセンサであり、後述のように各駆動装置１０の噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における応力（負荷）を間接的に検出することができる。このセンサ４０の取り付け位置としては、噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷以外の外乱が作用しない場所或いは作用し難い場所が好ましく、具体的には、例えば、ケース２１がより好ましい。
　図４に示すように、駆動装置本体２０は、リングギア１０７と噛み合う噛み合い部２４ａを有する出力軸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、を具備する。また駆動装置本体２０は、ケース２１内に収容された減速部２５であって、電動機２３と出力軸２４とを連結する減速部２５をさらに具備する。減速部２５は、電動機２３からの入力（回転動力）を減速しつつトルクを増大して出力軸２４に伝達する。このような減速部２５の具体的な構成は特に限定されないが、典型的には、偏心揺動歯車型の減速機構、遊星歯車型の減速機構、或いは偏心揺動歯車型と遊星歯車型とが組み合わされた減速機構を減速部２５において採用することができる。
　減速部２５から離間する側となる出力軸２４の端部はケース２１から延出し、出力軸２４のこの延出部分に噛み合い部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はナセル１０３の底部１０３ａに形成された貫通穴１０３ｂを貫通し、噛み合い部２４ａはリングギア１０７と噛み合っている。噛み合い部２４ａはリングギア１０７に応じた形状を有する。一例として、噛み合い部２４ａは、リングギア１０７の内歯と噛み合う外歯を有するピニオンギアとして形成することができる。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する。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。
　ケース２１は、図４に示すように筒状に形成され、図５に示すようにその長手方向軸線が回転軸線Ｃｒ上に位置するように配置される。ケース２１は、回転軸線Ｃｒに沿った両端が開口している。出力軸２４の噛み合い部２４ａは、タワー１０２側のケース２１の開口から露出している。タワー１０２とは反対側のケース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、本例のフランジ２２は、図３に示すように環状に形成され、出力軸２４の回転軸線Ｃｒを中心とする円周ｃｌ３に沿って延在する。図４及び図５に示すように、フランジ２２には、軸方向ｄｌへ延在する貫通孔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おり、図示された例では１２個の貫通孔２２ａが形成されている。
　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。図５に示す例において、締結具３０は、ボルト３０ａ及びナット３０ｂを有する。ボルト３０ａは、駆動装置本体２０のフランジ２２及びナセル１０３の底部１０３ａを貫通する。ナット３０ｂは、ナセル１０３の側からボルト３０ａに螺合する。ボルト３０ａ及びナット３０ｂの組み合わせによって構成される締結具３０は、駆動装置本体２０の貫通孔２２ａ毎に設けられている。図示の例では、各駆動装置本体２０が、１２個の締結具３０によって、１２箇所でナセル１０３に取り付けられている。
　なお、締結具３０は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、ボルト３０ａの雄ねじが螺合可能な雌ねじが、ナセル１０３の貫通穴に形成されていてもよい。この場合、締結具３０はボルト３０ａによって構成され、ボルト３０ａの雄ねじがナセル１０３の貫通穴の雌ねじに噛み合うことで、駆動装置本体２０をナセル１０３に固定することができる。
　センサ４０は、締結具３０の状態の変化を計測し、締結具３０に作用する力量を直接的又は間接的に測定することができる。具体的には、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うる。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にかかる特定の方向への荷重（軸力）を計測することができる。その他の例として、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の位置及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を構成する軸力覚センサは、締結具３０を構成するボルト３０ａの頭部に当接する。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してもよいし、センサ４０がナット３０ｂに当接してもよい。また、センサ４０は、ナセル１０３とケース２１とを締結している締結ボルトにかかる負荷を検出してもよい。
　センサ４０は、後述の制御装置１１０（図７参照）に電気的に接続され、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にかか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、駆動装置１０等の風車１０１の各種の構成要素を制御することができる。
　次に、電動機２３（モータ駆動部及びモータ制動部）について説明する。
　図６は、電動機２３の一部断面を模式的に示す図である。
　モータ駆動部４８及びモータ制動部５０を具備する電動機２３は駆動装置１０毎に設けられ、１つのモータ駆動部４８に対して１つのモータ制動部５０が取り付けられる。モータ駆動部４８は、制御装置１１０（図７参照）からの指令に基づいて、駆動軸４８ａの回転数を制御可能な任意のモータ装置によって構成可能である。モータ制動部５０は、制御装置１１０（図７参照）からの指令に基づいて、モータ駆動部４８の駆動軸４８ａの回転を制動し、或いは、駆動軸４８ａの制動を解除する電磁ブレーキとしての機構を有する。
駆動軸４８ａの回転が制動されている状態では、駆動軸４８ａの回転数が低減され、最終的には駆動軸４８ａの回転を完全に停止することができる。一方、駆動軸４８ａの制動が解除されている状態では、駆動軸４８ａは、モータ制動部５０によって制動されることなく、基本的には、モータ駆動部４８に供給される電力に応じた本来の回転数によって回転することができる。モータ駆動部４８の駆動軸４８ａからの回転動力は、減速部２５を介して出力軸２４に伝達される。なお、上記の説明では、モータ駆動部４８の駆動軸４８ａの回転数を制御することにより、駆動装置の各々の噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷ばらつきを低減する方法について説明したが、上記方法に限定されるものではない。例えば、モータ駆動部４８の駆動軸４８ａのトルクを制御することにより、駆動装置の各々の噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷ばらつきを低減することも可能である。このようなモータ駆動部４８の駆動軸４８ａ回転数やトルクを制御する方法は特に限定されず、例えば、モータ駆動部４８に印加する電圧及びモータ駆動部４８に供給する電流のうちの少なくとも１つを調整することで、駆動軸４８ａの回転数やトルクを制御することが可能である。
　本例のモータ制動部５０は、モータ駆動部４８のカバー７２のうち減速部２５とは反対側の端部に取り付けられており、ハウジング５１、摩擦板５６、アーマチャ５７、弾性部材５５、電磁石５３及び第１摩擦板連結部７７等を有する。
　ハウジング５１は、摩擦板５６、アーマチャ５７、弾性部材５５、電磁石５３及び第１摩擦板連結部７７等を収納する構造体であり、モータ駆動部４８のカバー７２に固定されている。
　摩擦板５６は、第１摩擦板連結部７７を介してモータ駆動部４８の駆動軸４８ａに連結されている。摩擦板５６の貫通孔には、駆動軸４８ａの一方の端部が貫通した状態で配置されている。
　本例の第１摩擦板連結部７７は、スプライン軸７７ａ及びスライド軸７７ｂを有する。
スプライン軸７７ａは、キー部材（図示省略）によるキー結合とストッパリング７７ｃによる係合とによって、駆動軸４８ａの一方の端部の外周に対して固定されている。スライド軸７７ｂは軸方向へスライド移動可能にスプライン軸７７ａに対して取り付けられている。また第１摩擦板連結部７７には、スプライン軸７７ａに対するスライド軸７７ｂの軸方向の位置を所定の位置に位置決めするバネ機構（図示省略）が設けられている。スライド軸７７ｂにおけるフランジ状の部分の外周の縁部には摩擦板５６の内周が固定されており、摩擦板５６はスライド軸７７ｂと一体に結合されている。
　上記の構成を有するモータ制動部５０において、駆動軸４８ａが回転すると、スプライン軸７７ａ、スライド軸７７ｂ及び摩擦板５６も駆動軸４８ａとともに回転する。後述の電磁石５３が励磁された状態では、駆動軸４８ａ及びスプライン軸７７ａに対して軸方向にスライド移動可能に保持されたスライド軸７７ｂ及び摩擦板５６は、バネ機構により、スプライン軸７７ａの軸方向に関して所定位置に位置決めされている。この所定位置に配置されている摩擦板５６は、後述のアーマチャ５７及び摩擦板５８から離間している。
　アーマチャ５７は、摩擦板５６に対して当接可能に設けられ、摩擦板５６に当接することで駆動軸４８ａの回転を制動する制動力を発生させる部材として設けられている。
　また本例では、モータ駆動部４８のカバー７２の一方の端部のうち摩擦板５６に対向する箇所において、摩擦板５８が設けられている。摩擦板５８は摩擦板５６と当接可能な位置に設置されている。
　弾性部材５５は、後述する電磁石５３の電磁石本体５３ａに保持され、アーマチャ５７を電磁石５３側から摩擦板５６側に向かって付勢する。特に本例の複数の弾性部材５５は、電磁石本体５３ａにおいて、駆動軸４８ａを中心とした同心円状に内周側及び外周側の２つの配列で周方向に配置されている。なお、上述の弾性部材５５の配置形態は例示に過ぎず、弾性部材５５は他の配置形態をとってもよい。
　電磁石５３は、電磁石本体５３ａ及びコイル部５３ｂを含み、アーマチャ５７を磁力によって引き付けることによりアーマチャ５７を摩擦板５６から離間させる。
　電磁石本体５３ａは、アーマチャ５７に対向する側とは反対側の端部において、ハウジング５１に固定されている。電磁石本体５３ａには、アーマチャ５７に向かって開口する複数の弾性部材保持穴５３ｃが設けられており、これらの弾性部材保持穴５３ｃの各々に弾性部材５５が配置される。
　コイル部５３ｂは、電磁石本体５３ａの内部に設置され、電磁石本体５３ａの周方向に配置されている。コイル部５３ｂへの電流の供給及び遮断は、制御装置１１０の指令に基づいて行われる。
　例えばモータ制動部５０による駆動軸４８ａの制動の解除が行われる際には、制御装置１１０の指令に基づいて、コイル部５３ｂへ電流が供給されて電磁石５３は通電される。
電磁石５３が通電されて励磁された状態になると、電磁石５３において発生した磁力によって、アーマチャ５７がコイル部５３ｂに引き付けられる。このときアーマチャ５７は、複数の弾性部材５５の弾性力（バネ力）に抗して、電磁石５３に引き付けられる。これにより、アーマチャ５７が摩擦板５６から離間し、駆動軸４８ａの制動が解除される。したがって、電磁石５３が励磁されて駆動軸４８ａの制動が解除された状態では、アーマチャ５７は電磁石本体５３ａに当接した状態となる。
　一方、モータ制動部５０による駆動軸４８ａの制動が行われる際には、制御装置１１０の指令に基づいて、コイル部５３ｂへの電流の供給が遮断されて電磁石５３は消磁される。電磁石５３が消磁された状態になると、複数の弾性部材５５の弾性力によってアーマチャ５７が摩擦板５６に向かって付勢され、アーマチャ５７が摩擦板５６に当接する。これにより、アーマチャ５７と摩擦板５６との間で摩擦力が生じ、駆動軸４８ａの回転が制動される。なお図６は、電磁石５３が消磁された状態であり、駆動軸４８ａの回転が制動されている状態を示す。
　また、電磁石５３が消磁されて駆動軸４８ａが制動された状態では、摩擦板５６は、アーマチャ５７から作用する付勢力によって、摩擦板５８にも当接している。したがって電磁石５３が消磁されると、摩擦板５６は、複数の弾性部材５５からの付勢力によって、アーマチャ５７と摩擦板５８との間で挟み込まれた状態となる。これにより、アーマチャ５７と摩擦板５６との間で生じる摩擦力と、摩擦板５６と摩擦板５８との間で生じる摩擦力とによって、駆動軸４８ａの回転が非常に強く制動される。
＜駆動装置間における負荷のばらつきを抑える制御＞
　次に、各駆動装置１０にかかる負荷の駆動装置１０間でのばらつきを抑えるための制御手法の一例について説明する。
　図７は、制御装置１１０の機能構成を説明するためのブロック図である。本例では上述のセンサ４０を状態量検出部（状態量検出手段）８０として利用する。制御装置１１０は、複数の駆動装置１０（本例では６個の駆動装置１０）に設けられたセンサ４０の各々から検出結果を受信し、各駆動装置１０に設けられたモータ駆動部４８及びモータ制動部５０を制御するための制御信号を出力することができる。なお制御装置１１０の設置位置は特に限定されず、風車１０１を構成する各要素（例えばタワー１０２、ナセル１０３、ロータ１０４或いはブレード１０５等）と一体的に設けられてもよいし、これらの要素とは別体に設けられてもよい。
　本実施形態では、状態量検出部８０によって、複数の駆動装置１０の各々の噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における応力（負荷）に相当する情報が、駆動装置１０毎に検出される。制御装置１１０は、状態量検出部８０が検出する駆動装置１０毎の負荷に基づいて、複数の駆動装置１０間で負荷のばらつきの程度を低減するように、モータ駆動部４８及びモータ制動部５０のうちの少なくともいずれかを制御する。
　状態量検出部８０は各駆動装置１０に設けられており、それぞれの状態量検出部８０は、対応の駆動装置１０の噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷を直接的又は間接的に検出する。状態量検出部８０は任意のセンサ類によって構成可能であり、本例では上述のセンサ４０が状態量検出部８０として機能する。すなわちセンサ４０（状態量検出部８０）によって締結具３０に作用する力量を測定することによって「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が検出され、検出結果がそれぞれのセンサ４０から制御装置１１０に送られる。
　なお状態量検出部８０は、締結具３０の状態量を検出するセンサ４０には限定されず、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」の大きさに応じて変動する任意の状態量を検出することができるセンサ類によって構成可能である。例えば減速部２５に作用する力量を測定することが可能なセンサ（例えば減速部２５に生じる歪みを検出するセンサ）を各駆動装置１０の減速部２５に設置し、当該センサを状態量検出部８０として利用することで「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」を検出することも可能である。
　一方、制御装置１１０は、任意の手法でモータ駆動部４８及びモータ制動部５０のうちの少なくともいずれかを制御することが可能である。例えば、リングギア１０７を回転駆動するために各駆動装置１０のモータ駆動部４８の駆動軸４８ａが回転している場合には、制御装置１１０は各モータ駆動部４８の回転数を調整することで、駆動装置１０間での負荷のばらつきの程度を低減することができる。一方、各駆動装置１０においてモータ制動部５０によってモータ駆動部４８の駆動軸４８ａに制動力が付与され当該駆動軸４８ａが停止している場合には、モータ制動部５０によってモータ駆動部４８に付与される制動力を調整して各モータ駆動部４８の駆動軸４８ａの回転のしやすさを変えることで、駆動装置１０間での負荷のばらつきの程度を低減することができる。
　なお、ここでいう「モータ駆動部４８の回転数の調整」や「モータ制動部５０によって付与される制動力の調整」は任意の手法で行うことができる。例えば、モータ駆動部４８に供給する電気の周波数や電圧をインバータにより変えることによって、直接的にモータ駆動部４８の回転数の調整を行うことができる。またモータ制動部５０（特にコイル部５３ｂ）に対する通電をコントロールすることによって、モータ制動部５０からモータ駆動部４８（駆動軸４８ａ）に付与される制動力を変えることができ、またモータ駆動部４８の回転数を間接的に調整することもできる。なお、上記の説明では、「モータ駆動部４８の回転数の調整」について説明したが、負荷のばらつきを低減させるその他の方法としては、例えば、「モータ駆動部４８のトルクの調整」によって負荷のばらつきを低減させてもよい。モータ駆動部４８の回転数やトルクを制御する方法は特に限定されないが、例えば、モータ駆動部４８に印加する電圧及びモータ駆動部４８に供給する電流のうちの少なくとも１つを調整することで、モータ駆動部４８の回転数やトルクを制御することが可能である。
　上述のように、各駆動装置１０の噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間のバックラッシュ（隙間）の大きさにはばらつきが存在する一方で、バックラッシュの大きさに応じて「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が変動する。例えば、バックラッシュが比較的小さく噛み合い部２４ａがリングギア１０７に対して比較的強く押し当てられている場合には、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が大きくなる傾向がある。一方、バックラッシュが比較的大きく噛み合い部２４ａがリングギア１０７に対して比較的弱く押し当てられている場合には、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が小さくなる傾向がある。したがって、噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間のバックラッシュの大きさが複数の駆動装置１０間において同じであれば、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」も複数の駆動装置１０間で同じになる。しかしながら現実的には、複数の駆動装置１０間においてバックラッシュの大きさを完全に同じにすることは難しく、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が駆動装置１０間でばらついてしまう。このような負荷のばらつきは、複数の駆動装置１０によってリングギア１０７が駆動されている間だけではなく、モータ制動部５０がモータ駆動部４８に制動力を付与した状態でリングギア１０７が静止している間にも生じうる。
　このような事情を背景に、各駆動装置１０のモータ駆動部４８の駆動軸４８ａが回転してリングギア１０７が回転駆動されている場合には、複数の駆動装置１０の各々のモータ駆動部４８の回転数又はトルクを制御して、各噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間のバックラッシュの大きさを調整することで、駆動装置１０間における負荷のばらつきの程度を低減することができる。例えば「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が他の駆動装置１０よりも相対的に大きい駆動装置１０に関しては、モータ駆動部４８の回転数又はトルクを低減するように制御されることが好ましい。一方、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が他の駆動装置１０よりも相対的に小さい駆動装置１０に関しては、モータ駆動部４８の回転数又はトルクを増大するように制御されることが好ましい。これにより、各噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間のバックラッシュの大きさを均一化することができる。
　より具体的には、制御装置１１０は、複数の駆動装置１０のうち「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が最も大きい駆動装置１０及び／又は最も小さい駆動装置１０において、モータ駆動部４８及びモータ制動部５０のうちの少なくともいずれかを制御することができる。例えば、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が最も大きい駆動装置１０におけるモータ駆動部４８の回転数又はトルクを低減することにより、当該駆動装置１０における負荷を低減することができる。一方、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が最も小さい駆動装置１０におけるモータ駆動部４８の回転数又はトルクを増大することにより、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が相対的に大きい駆動装置１０の負荷を軽減することができる。
　また制御装置１１０は、複数の駆動装置１０の各々のモータ制動部５０がモータ駆動部４８に制動力を付与している状態でリングギア１０７の回転が停止している場合には、少なくとも「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷が最も大きい駆動装置１０」のモータ制動部５０を制御して制動力を弱めることで、複数の駆動装置１０間での負荷のばらつきの程度を低減することができる。すなわち、負荷が最も大きい駆動装置１０のモータ駆動部４８の駆動軸４８ａに付与されている制動力が弱められることによって当該駆動軸４８ａは回転しやすくなる。これにより、負荷が最も大きい駆動装置１０のモータ駆動部４８の駆動軸４８ａが僅かに回転し、噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷を低減され、他の駆動装置の負荷が上昇することで、各噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間のバックラッシュの大きさを均一化することができる。
　なお、この場合に制動力が弱められるモータ制動部５０は、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷が最も大きい駆動装置１０」が具備するモータ制動部５０のみには限定されない。すなわち、制御装置１１０は、噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷が相対的に大きい複数の駆動装置１０に関し、モータ制動部５０を制御して制動力を弱めてもよい。また制御装置１１０は、全ての駆動装置１０に関し、モータ制動部５０を制御して制動力を弱めてもよい。
　また、モータ制動部５０によってもたらされる制動力を弱める具体的な方法についても特に限定されない。例えば、各モータ制動部５０によってもたらされる制動力の所定値が予め定められており、この所定値よりも弱くなるように制動力が弱められてもよい。また他のモータ制動部５０によってもたらされている制動力よりも小さな制動力がもたらされるように、制御対象のモータ制動部５０が制御されてもよい。また制動力をゼロ（０）にして、駆動軸４８ａに付与される制動力を実質的に解除してもよい。
　次に、各駆動装置１０にかかる負荷の駆動装置１０間でのばらつきを抑えるための制御処理フロー例について説明する。
　まず、各駆動装置１０のモータ駆動部４８の駆動軸４８ａが回転してリングギア１０７が回転駆動されている場合の制御処理フローについて説明する。
　図８は、制御処理フローの一例を示す図である。本例では、まず制御装置１１０によって、各状態量検出部８０（本例ではセンサ４０）の検出結果のばらつきの程度が評価され、当該ばらつきの程度が所定の許容範囲内にあるか否かが判定される（図８のＳ１１）。
　なお、各状態量検出部８０の検出結果のばらつきの程度を評価する具体的な手法は特に限定されない。典型的には、駆動装置１０間における状態量検出部８０の検出値の最大値と最小値との差が所定値よりも小さい場合には「各状態量検出部８０の検出結果のばらつきの程度が許容範囲内にある」と評価し、当該差が所定値以上の場合には「各状態量検出部８０の検出結果のばらつきの程度が許容範囲外にある」と評価することが可能である。
また、それぞれの状態量検出部８０の検出値間の平均値や中央値が求められ、その平均値や中央値と各状態量検出部８０の検出値との差が求められ、当該差が所定値よりも小さい場合には「各状態量検出部８０の検出結果のばらつきの程度が許容範囲内にある」と評価し、当該差が所定値以上の場合には「各状態量検出部８０の検出結果のばらつきの程度が許容範囲外にある」と評価することが可能である。また他の任意の手法に基づいて、各状態量検出部８０の検出結果のばらつきの程度を評価することが可能である。
　また、ここでいう「許容範囲」は具体的な装置構成に応じて適宜設定可能であり、各駆動装置１０やリングギア１０７の破損等の不具合を有効に回避することが可能な状態量に基づいて「許容範囲」を個別的に決めることが可能である。
　そして「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷の複数の駆動装置１０間でのばらつきの程度」、すなわち「状態量検出部８０の検出結果の複数の駆動装置１０間でのばらつきの程度」が許容範囲内にある場合（Ｓ１１のＹ）、制御装置１１０は、複数の駆動装置１０間での負荷のばらつきの程度を低減する処理を行わない。
　一方、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷の複数の駆動装置１０間でのばらつきの程度」、すなわち「状態量検出部８０の検出結果の複数の駆動装置１０間でのばらつきの程度」が許容範囲から外れると判定される場合（Ｓ１１のＮ）、制御装置１１０は、モータ駆動部４８の回転数又はトルクを制御して、複数の駆動装置１０間での負荷のばらつきの程度を低減する（Ｓ１２）。このモータ駆動部４８の回転数を制御する処理ステップＳ１２は、「状態量検出部８０の検出結果の駆動装置１０間でのばらつきの程度」が許容範囲から外れている間は連続的に続けられる。そして、上述の処理ステップＳ１２を経て、状態量検出部８０の検出結果の駆動装置１０間でのばらつきの程度が許容範囲内に調整された後は（Ｓ１１のＹ）、制御装置１１０は各駆動装置１０のモータ駆動部４８を制御して、複数の駆動装置１０間でモータ駆動部４８の回転数を同じにする。
　次に、各モータ制動部５０が対応のモータ駆動部４８に制動力を付与している状態でリングギア１０７の回転が停止している場合の制御処理フローについて説明する。
　図９は、制御処理フローの他の例を示す図である。本例においても、上述の図８のステップＳ１１と同様に、制御装置１１０によって、各状態量検出部８０（本例ではセンサ４０）の検出結果のばらつきの程度が評価され、当該ばらつきの程度が所定の許容範囲内にあるか否かが判定される（図９のＳ２１）。
　「状態量検出部８０の検出結果の複数の駆動装置１０間でのばらつきの程度」が許容範囲内にあると判定される場合（Ｓ２１のＹ）、制御装置１１０は、複数の駆動装置１０間での負荷のばらつきの程度を低減する処理を行わない。
　一方、「状態量検出部８０の検出結果の複数の駆動装置１０間でのばらつきの程度」が許容範囲から外れると判定される場合（Ｓ２１のＮ）、制御装置１１０は、モータ制動部５０を制御して制動力を調整し、駆動装置１０間における負荷のばらつきの程度を低減する（Ｓ２２）。このモータ制動部５０の制動力を制御する処理ステップ（Ｓ２２）は、「状態量検出部８０の検出結果の複数の駆動装置１０間でのばらつきの程度」が許容範囲から外れている間は連続的に続けられる。
　そして、上述の処理ステップＳ２２を経て、状態量検出部８０の検出結果の複数の駆動装置１０間でのばらつきの程度が許容範囲内に調整された後は（Ｓ２１のＹ）、制御装置１１０は、上述の処理ステップＳ２２において制動力が弱められたモータ制動部５０を制御して、当該モータ制動部５０からモータ駆動部４８に付与される制動力が増大される。
具体的には、当該モータ制動部５０によってもたらされる制動力が予め定められた所定値に戻されたり、或いは他のモータ制動部５０と同じ制動力が当該モータ制動部５０によってもたらされたりするように、制御装置１１０は各モータ制動部５０を制御する。
　以上説明したように上述の図８及び図９に示す制御処理フローによれば、各駆動装置１０の噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷の駆動装置１０間でのばらつきの程度を低減し、各噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間のバックラッシュの大きさを均一化することができる。
　なお上述の図８及び図９に示す制御処理フローは、噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷の駆動装置１０間でのばらつきを解消することを目的とした処理であり、他の処理フローと組み合わされて実施されてもよい。例えば、１又は複数の駆動装置１０において噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷が過大となり、駆動装置１０を構成する各要素やリングギア１０７の破損等の不具合を招きうる状態にある場合には、そのような不具合をより有効に防ぐことができる処理が優先的に実施されることが好ましい。
　以下、駆動装置１０を構成する各要素やリングギア１０７の破損等の不具合を防ぐのに有効な処理フロー例について説明する。
　図１０は、図８及び図９に示す制御処理フローの応用例を示す図である。本例の制御処理フローでは、制御装置１１０は、状態量検出部８０（本例ではセンサ４０）が検出する駆動装置１０毎の負荷の大きさに基づいて、当該負荷の駆動装置１０間でのばらつきの程度を低減するようにモータ駆動部４８及びモータ制動部５０のうちの少なくともいずれかを制御するか否かを決定する。
　すなわち、制御装置１１０は状態量検出部８０の検出結果に基づいて、まず各制御装置１１０における「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が所定の閾値以上か否かを判定する（図１０のＳ３１）。例えば「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が所定の閾値以上を示す場合の状態量検出部８０の検出値（以下、「判定閾値」とも称する）が予め定められており、状態量検出部８０の検出値がこの判定閾値以上を示すか否かに基づいて、当該処理ステップＳ３１の判定を行うことができる。
　なお、この処理ステップＳ３１における具体的な判定手法は特に限定されず、具体的な装置構成に応じて、破損等の不具合を防ぐのに有効な手法を採用することができる。例えば、複数の駆動装置１０のうち少なくとも１以上の駆動装置１０に関し、噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷が所定の閾値以上を示す場合（すなわち状態量検出部８０が判定閾値以上を示す場合）には、処理ステップＳ３１において「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が所定の閾値以上を示すと認定してもよい。また複数の駆動装置１０のうち所定の複数個（例えば全駆動装置１０の半数個（本例では３個））以上の駆動装置１０に関し、噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷が所定の閾値以上を示す場合にのみ、処理ステップＳ３１において「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が所定の閾値以上を示すと認定してもよい。
　上述の処理ステップＳ３１において「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が所定の閾値以上を示さないと判定される場合（Ｓ３１のＮ）、噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷のばらつき、すなわち状態量検出部８０の検出結果のばらつきを低減する処理が行われる（Ｓ３２）。この状態量検出部８０の検出結果のばらつきを低減する処理は、例えば上述の図８に示す制御処理フローや図９に示す制御処理フローに従って実施することができる。
　一方、上述の処理ステップＳ３１において、すべての駆動装置１０における、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷」が所定の閾値以上を示すと判定される場合（Ｓ３１のＹ）、状態量検出部８０の検出結果のばらつきを低減するための処理（図８及び図９参照）は行われず、制御装置１１０はフリーヨー制御を行う（Ｓ３３）。
　このフリーヨー制御は、ナセル１０３（第１構造体）及びタワー１０２（第２構造体）間における自由な相対回転を許容する制御であり、ナセル１０３及びタワー１０２間の自由な相対回転を阻害しうる制動力及び駆動力が低減又は解除される。上述のようなモータ駆動部４８及びモータ制動部５０が設けられる場合には、制御装置１１０は、モータ駆動部４８に対する通電を遮断して駆動軸４８ａの回転駆動を停止し、またモータ制動部５０に対する通電をコントロールしてモータ制動部５０からモータ駆動部４８（すなわち駆動軸４８ａ）に制動力が付与されないようにする。また他の駆動手段及び制動手段が設けられている場合には、制御装置１１０は、そのような他の駆動手段及び制動手段を制御して、ナセル１０３及びタワー１０２間の自由な相対回転を阻害しうる制動力及び駆動力を排除する。例えばリングギア１０７の回転動を直接的に制動するキャリパーブレーキ等の制動装置（図示せず）が設けられている場合には、制御装置１１０は当該制動装置を制御して当該制動装置からリングギア１０７に制動力が付与されないようにする。
　制御装置１１０が上述のようなフリーヨー制御を行うことで、各駆動装置１０の噛み合い部２４ａ及びリングギア１０７は自由に回転可能な状態に置かれ、ナセル１０３がタワー１０２に対して自由に回転することができる。このような自由回転によって、各噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷が過大になることを効果的に防ぐことができ、駆動装置１０を構成する各要素やリングギア１０７の破損等の不具合を未然に回避することができる。
　以上説明したように図１０に示す制御処理フローによれば、「噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷の駆動装置１０間でのばらつきを解消することを目的とした処理（図８及び図９参照）」と「駆動装置１０を構成する各要素やリングギア１０７の破損等の不具合を防ぐのに有効な処理（フリーヨー制御）」とをバランス良く実施することができる。
　本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
　例えば、上述の図１０に示す制御処理フローでは、フリーヨー制御（図１０のＳ３３参照）を行うか否かが状態量検出部８０の検出結果に基づいて判定されているが、状態量検出部８０の検出結果以外に基づいてフリーヨー制御を行うか否かが判定されてもよい。例えば、風車１０１に吹き付ける風の風速を計測する風速計（図示せず）を別途設けておき、制御装置１１０は、当該風速計の計測結果に基づいてフリーヨー制御を行うか否かを判定してもよい。この場合、制御装置１１０は、例えば風速計の計測結果が所定の風速閾値以上を示す場合には、フリーヨー制御を行うと判定してもよい。一方、風速計の計測結果が所定の風速閾値よりも小さい場合には、制御装置１１０は、フリーヨー制御を行わないと判定し、噛み合い部２４ａとリングギア１０７との間における負荷のばらつき、すなわち状態量検出部８０の検出結果のばらつきを低減する処理（図８及び図９参照）を行ってもよい。
５　風車駆動システム、１０　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、２４ａ　噛み合い部、２４　出力軸、２５　減速部、３０　締結具、３０ａ　ボルト、３０ｂ　ナット、４０　センサ、４８　モータ駆動部、４８ａ　駆動軸、４９　治具、５０　モータ制動部、５１　ハウジング、５３　電磁石、５３ａ　電磁石本体、５３ｂ　コイル部、５３ｃ　弾性部材保持穴、５５　弾性部材、５６　摩擦板、５７　アーマチャ、５８　摩擦板、７２　カバー、７７　第１摩擦板連結部、７７ａ　スプライン軸、７７ｂ　スライド軸、７７ｃ　ストッパリング、８０　状態量検出部、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　リングギア、１１０　制御装置

Claims (8)

  1. 　相対的に回転移動する第１構造体及び第２構造体のうちの前記第１構造体に設けられ、前記第２構造体に設けられるリングギアと噛み合う噛み合い部を有する複数の駆動装置であって、動力を出力するモータ駆動部と、前記モータ駆動部からの前記動力が伝達される減速部と、前記モータ駆動部を制動するモータ制動部とをそれぞれが有する複数の駆動装置と、
    　前記複数の駆動装置の各々の前記噛み合い部と前記リングギアとの間における負荷を、前記駆動装置毎に検出する状態量検出手段と、
    　前記状態量検出手段が検出する前記駆動装置毎の前記負荷に基づいて、前記負荷の前記複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減するように、前記モータ駆動部及び前記モータ制動部のうちの少なくともいずれかを制御する制御手段と、を備える風車駆動システム。
  2. 　前記複数の駆動装置の各々は、締結具を介して前記第１構造体に固定されており、
    　前記状態量検出手段は、前記締結具に作用する力量を測定することによって前記負荷を検出する請求項１に記載の風車駆動システム。
  3. 　前記状態量検出手段は、前記減速部に作用する力量を測定することによって前記負荷を検出する請求項１に記載の風車駆動システム。
  4. 　前記制御手段は、前記複数の駆動装置の各々の前記モータ駆動部の回転数またはトルクを調整することで、前記負荷の前記複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減する請求項１～３のいずれか一項に記載の風車駆動システム。
  5. 　前記制御手段は、前記複数の駆動装置の各々の前記モータ制動部が前記モータ駆動部に制動力を付与している状態で、少なくとも前記負荷が最も大きい駆動装置の前記前記モータ制動部を制御して前記制動力を弱めることで、前記負荷の前記複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減する請求項１～３のいずれか一項に記載の風車駆動システム。
  6. 　前記制御手段は、前記負荷の前記複数の駆動装置間でのばらつきの程度が許容範囲から外れる場合に、前記負荷の前記複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減するように、前記モータ駆動部及び前記モータ制動部のうちの少なくともいずれかを制御する請求項１～５のいずれか一項に記載の風車駆動システム。
  7. 　前記制御手段は、前記状態量検出手段が検出する前記駆動装置毎の前記負荷の大きさに基づいて、前記負荷の前記複数の駆動装置間でのばらつきの程度を低減するように前記モータ駆動部及び前記モータ制動部のうちの少なくともいずれかを制御するか否かを決定する請求項１～６のいずれか一項に記載の風車駆動システム。
  8. 　相対的に回転移動する第１構造体及び第２構造体と、
    　前記第２構造体に設けられるリングギアと、
    　請求項１～７のいずれか一項に記載の風車駆動システムと、を備える風車。
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