(57)【要約】【課題】簡易な構成又は方法で駆動部のギヤの疲労寿命を延長する。【解決手段】風力発電設備のメンテナンス方法は、少なくとも一の風車翼を含む風車ロータ、該風車ロータを回転可能に支持するナセル、該ナセルを旋回可能に支持するタワー及び風車翼のピッチ角又はナセルのヨー角を変化させるための電動の駆動部を備えた風力発電設備のメンテナンス方法であって、駆動部を駆動して当該駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤを１以上の整数回回転させるステップを備えている。ホイールギヤの歯数Ｎｗはピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されている。【選択図】図２
2020002805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一の風車翼を含む風車ロータ、前記風車ロータを回転可能に支持するナセル、前記ナセルを旋回可能に支持するタワー及び前記風車翼のピッチ角又は前記ナセルのヨー角を変化させるための電動の駆動部を備えた風力発電設備のメンテナンス方法であって、
前記駆動部を駆動して当該駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤを１以上の整数回回転させるステップを備え、
前記ホイールギヤの歯数Ｎｗが前記ピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されている
ことを特徴とするメンテナンス方法。
【請求項２】
前記歯数Ｎｗ及び前記歯数Ｎｐは、Ｍ及びＮｄをそれぞれ任意の整数として、Ｎｗ＝Ｎｐ×Ｍ＋Ｎｄ（ここで、Ｎｄ＜Ｎｐ）を満たす
請求項１に記載のメンテナンス方法。
【請求項３】
前記整数Ｎｄが、０．０２≦Ｎｄ／Ｎｗ≦０．０４を満たす
請求項２に記載のメンテナンス方法。
【請求項４】
前記駆動部は前記ピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部を含み、
前記ホイールギヤは前記風車翼の翼根部に配置されており、
前記回転させるステップでは、前記ピッチ駆動部の前記ピニオンギヤと噛合する前記ホイールギヤを回転させる
請求項１〜３の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項５】
前記駆動部から前記ホイールギヤを介して反対側に延在するケーブルを取り外すステップを備えた
請求項１〜４の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項６】
前記ピニオンギヤの表面硬度が前記ホイールギヤの表面硬度より低く設定されている
請求項１〜５の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項７】
前記ピニオンギヤの表面粗さが前記ホイールギヤの表面粗さより粗く設定されている
請求項１〜６の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項８】
少なくとも一の風車翼を含む風車ロータと、
前記風車ロータを回転可能に支持するナセルと、
前記ナセルを旋回可能に支持するタワーと、
前記風車翼のピッチ角又は前記ナセルのヨー角を変化させるための電動の駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
モータと、
前記モータの駆動力を伝達する減速機と、
前記減速機の出力軸に取り付けられたピニオンギヤと、を含み、
前記ピニオンギヤに噛合するホイールギヤの歯数Ｎｗが前記ピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されている
ことを特徴とする風力発電設備。
【請求項９】
前記歯数Ｎｗ及び前記歯数Ｎｐは、Ｍ及びＮｄをそれぞれ任意の整数として、Ｎｗ＝Ｎｐ×Ｍ＋Ｎｄ（ここで、Ｎｄ＜Ｎｐ）を満たす
請求項８に記載の風力発電設備。
【請求項１０】
前記駆動部は前記風車翼のピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部を含み、
前記ホイールギヤは前記風車翼の翼根部に配置されている
請求項８又は９に記載の風力発電設備。
【請求項１１】
前記ピニオンギヤは、少なくとも２つに分割されて前記出力軸に対して当該出力軸の軸方向と垂直な方向に着脱可能に構成されている
請求項８〜１０の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１２】
前記ピニオンギヤは、前記ホイールギヤとの噛合頻度が低い部位において軸方向に沿って分割可能に構成されている
請求項８〜１１の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１３】
前記ピニオンギヤは、キー及びキー溝を介して前記出力軸に取り付けられている
請求項８〜１２の何れか一項に記載の風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、風力発電設備及びそのメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風力発電設備をメンテナンスするための構成や方法が種々知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、風車翼側のリングギヤと噛合するピニオンギヤを駆動してピッチ角を制御する電動ピッチ駆動装置を備えた風力発電装置において、ピッチ角制御時にピニオンギヤと噛合するリングギヤのピッチ角制御時噛合範囲を変化させる噛合範囲可変機構を備えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０２９１０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、リングギヤの一部の摩耗や損傷によりメンテナンスや交換を行う場合、運転停止による損害を最小限に抑制することが望まれる。この点、特許文献１の構成によっても、リングギヤとピニオンギヤとの噛合範囲を変化させるためには駆動機側のピニオンギヤを一旦取り外して別の位置に移動させる必要があり、さらなる作業負荷の低減が望まれている。
【０００６】
上述した問題に鑑み、本開示の少なくとも一実施形態は、簡易な構成又は方法で駆動部のギヤの疲労寿命を延長することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備のメンテナンス方法は、
少なくとも一の風車翼を含む風車ロータ、前記風車ロータを回転可能に支持するナセル、前記ナセルを旋回可能に支持するタワー及び前記風車翼のピッチ角又は前記ナセルのヨー角を変化させるための電動の駆動部を備えた風力発電設備のメンテナンス方法であって、
前記駆動部を駆動して当該駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤを１以上の整数回回転させるステップを備え、
前記ホイールギヤの歯数Ｎｗが前記ピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されている。
【０００８】
風力発電設備のピッチ角又はヨー角は、風況に応じて変更され得るものの概して１回転未満の可動範囲で繰り返し往復駆動され得る。このため、ピッチ角又はヨー角を電動の駆動部で変化させる風力発電設備の場合、駆動部のピニオンギヤと被駆動部のホイールギヤとが常に同じ歯同士で噛み合い、運転中又は停止中の姿勢を維持するために特定範囲のピッチ角又はヨー角の噛み合い頻度が多くなる。特定の歯に繰り返し大きな負荷が加えられると当該歯の摩耗が進み疲労寿命が低下する。しかし、負荷の小さな歯にあっては疲労寿命に十分余裕があり、また、特定の歯の疲労寿命低下を理由にギヤ全体を交換するのは多大な労力を要する上にコスト面でも好ましくない。
この点、上記（１）の方法によれば、風力発電設備のメンテナンスの際、風車翼のピッチ角又はナセルのヨー角を変化させるための電動の駆動部が駆動され、該駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤが１以上の整数回回転される。その際、ホイールギヤの歯数Ｎｗがピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されていることにより、回転後におけるホイールギヤとピニオンギヤとの噛み合いを回転前に比べて少なくとも１以上の歯数分ずらすことができる。すなわち、仮に該駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤの歯数がピニオンギヤの歯数で割り切れる場合は、ホイールギヤを回転させても該ホイールギヤとピニオンギヤとの噛み合いを変更することはできないが、上記（１）の方法によれば簡易な方法で互いの噛み合いをずらすことができる。これにより、ギヤ全体を交換することなく簡易な方法で駆動部のギヤの疲労寿命を延長することができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の方法において、
前記歯数Ｎｗ及び前記歯数Ｎｐは、Ｍ及びＮｄをそれぞれ任意の整数として、Ｎｗ＝Ｎｐ×Ｍ＋Ｎｄ（ここで、Ｎｄ＜Ｎｐ）を満たしてもよい。
【００１０】
上記（２）の方法によれば、駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤを１以上の整数回回転させることにより、回転前に比べてホイールギヤとピニオンギヤとの噛み合いを整数Ｎｄ分ずらすことができる。よって、Ｎｄを任意の値に設定し、ギヤ全体を交換することなく簡易な方法で駆動部のギヤの疲労寿命を延長することができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の方法において、
前記整数Ｎｄが、０．０２≦Ｎｄ／Ｎｗ≦０．０４を満たしてもよい。
【００１２】
上記（３）の方法によれば、一回転でずれる歯数Ｎｄがホイールギヤの８〜１２°程度に相当するから、例えばピッチ角制御やヨー角制御で特に使用頻度の高い歯の噛合い領域を、ホイールギヤの１回転により回転前の噛合い領域と完全にずらすことができる。これにより、最小の回転数（ホイールギヤ一回転）でピニオンギヤ側の使用頻度の高い歯を全てずらすことができるから、メンテナンスに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の方法において、
前記駆動部は前記ピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部を含み、
前記ホイールギヤは前記風車翼の翼根部に配置されており、
前記回転させるステップでは、前記ピッチ駆動部の前記ピニオンギヤと噛合する前記ホイールギヤを回転させてもよい。
【００１４】
上記（４）の方法によれば、風車翼のピッチ角を変化させるピッチ駆動部のピニオンギヤとこれに噛合する翼根部のホイールギヤとの噛み合いにおいて、上記（１）〜（３）の何れか一つで述べた利益を享受することができる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の何れか一つに記載の方法において、
風力発電設備のメンテナンス方法は、
前記駆動部から前記ホイールギヤを介して反対側に延在するケーブルを取り外すステップを備えていてもよい。
【００１６】
風力発電設備の被駆動部とこれを駆動する駆動部側との間には、ホイールギヤを挟んで両側に亘り各種センサの配線や通信ケーブル等が配置され得る。
この点、上記（５）の方法によれば、駆動部からホイールギヤを介して反対側に延在するケーブルを取り外すことにより、風力発電設備のメンテナンスの際にホイールギヤを回転させても各種センサの配線や通信ケーブルが捩じれたり絡まったり断線したりすることを効果的に防止することができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の方法において、
前記ピニオンギヤの表面硬度が前記ホイールギヤの表面硬度より低く設定されていてもよい。
【００１８】
一般に、ピニオンギヤと噛み合うホイールギヤは、ピニオンギヤに比べて寸法や重量が大きく、ピニオンギヤに比べて交換作業に手間がかかる。
この点、上記（６）の方法によれば、ピニオンギヤの表面硬度がホイールギヤの表面硬度より低く設定されることにより、ホイールギヤに先行してピニオンギヤの摩耗が進行する。よって、ホイールギヤとピニオンギヤとの噛み合いにおける歯の摩耗に伴うメンテナンスの際は、主としてピニオンギヤを交換することでメンテナンスを完了することができる。これにより、簡易な方法で駆動部のギヤの疲労寿命を延長することができる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の何れか一つに記載の方法において、
前記ピニオンギヤの表面粗さが前記ホイールギヤの表面粗さより粗く設定されていてもよい。
【００２０】
上記（７）の方法によれば、上記（６）と同様に、ピニオンギヤの表面粗さがホイールギヤの表面粗さより粗く設定されることにより、ホイールギヤに先行してピニオンギヤの摩耗が進行する。よって、ホイールギヤとピニオンギヤとの噛み合いにおける歯の摩耗に伴うメンテナンスの際は、主としてピニオンギヤを交換することでメンテナンスを完了することができる。これにより、簡易な方法で駆動部のギヤの疲労寿命を延長することができる。
【００２１】
（８）本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備は、
少なくとも一の風車翼を含む風車ロータと、
前記風車ロータを回転可能に支持するナセルと、
前記ナセルを旋回可能に支持するタワーと、
前記風車翼のピッチ角又は前記ナセルのヨー角を変化させるための電動の駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
モータと、
前記モータの駆動力を伝達する減速機と、
前記減速機の出力軸に取り付けられたピニオンギヤと、を含み、
前記ピニオンギヤに噛合するホイールギヤの歯数Ｎｗが前記ピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されている。
【００２２】
上記（８）の構成によれば、ホイールギヤの歯数Ｎｗがピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されていることにより、例えば風力発電設備のメンテナンスの際、駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤを１以上の整数回回転することで、回転後におけるホイールギヤとピニオンギヤとの噛み合いを回転前に比べて少なくとも１以上の歯数分ずらすことができる。すなわち、仮に該駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤの歯数がピニオンギヤの歯数で割り切れる場合は、ホイールギヤを回転させても該ホイールギヤとピニオンギヤとの噛み合いを変更することはできないが、上記（８）の構成によれば簡易な構成で互いの噛み合いをずらすことができる。これにより、ギヤ全体を交換することなく簡易な方法で駆動部のギヤの疲労寿命を延長することができる。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の構成において、
前記歯数Ｎｗ及び前記歯数Ｎｐは、Ｍ及びＮｄをそれぞれ任意の整数として、Ｎｗ＝Ｎｐ×Ｍ＋Ｎｄ（ここで、Ｎｄ＜Ｎｐ）を満たしてもよい。
【００２４】
上記（９）の構成によれば、上記（２）で述べたように、駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤを１以上の整数回回転させることにより、回転前に比べてホイールギヤとピニオンギヤとの噛み合いを整数Ｎｄ分ずらすことができる。よって、Ｎｄを任意の値に設定し、ギヤ全体を交換することなく簡易な構成で駆動部のギヤの疲労寿命を延長することができる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載の構成において、
前記駆動部は前記風車翼のピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部を含み、
前記ホイールギヤは前記風車翼の翼根部に配置されていてもよい。
【００２６】
上記（１０）の構成によれば、風車翼のピッチ角を変化させるピッチ駆動部のピニオンギヤとこれに噛合する翼根部のホイールギヤとの噛み合いにおいて、上記（８）又は（９）で述べた利益を享受することができる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１０）の何れか一つに記載の構成において、
前記ピニオンギヤは、少なくとも２つに分割されて前記出力軸に対して当該出力軸の軸方向と垂直な方向に着脱可能に構成されていてもよい。
【００２８】
上記（１１）の構成によれば、ピニオンギヤを少なくとも２つに分割し、出力軸に対して当該出力軸の軸方向と垂直な方向に着脱することができる。これにより、例えば風力発電設備のメンテナンスに際してピニオンギヤを交換する際、ピニオンギヤを軸方向に取り外すことなく上記軸方向と垂直な方向から着脱することができる。従って、軸方向のクリアランスや作業スペースが狭い場合であっても、ピニオンギヤの交換作業を容易に行うことができる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１１）の何れか一つに記載の構成において、
前記ピニオンギヤは、前記ホイールギヤとの噛合頻度が低い部位において軸方向に沿って分割可能に構成されていてもよい。
【００３０】
上記（１２）の構成によれば、ホイールギヤとの噛合頻度が低い部位においてピニオンギヤを軸方向に沿って分割することができる。よって、ホイールギヤとの噛合頻度が高い部位に分割面が位置することがなく、ホイールギヤとピニオンギヤとを適切に噛み合わせることができる。
【００３１】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１２）の何れか一つに記載の構成において、
前記ピニオンギヤは、キー及びキー溝を介して前記出力軸に取り付けられていてもよい。
【００３２】
上記（１３）の構成によれば、キー及びキー溝を介した簡易な構成によりピニオンギヤを出力軸に取り付けることができる。よって、出力軸とピニオンギヤとの間の確実なトルク伝達を確保しつつ、メンテナンスに際してピニオンギヤを交換する際の作業負荷を大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、簡易な構成又は方法で駆動部のギヤの疲労寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備の構成例を示す概略図である。
【図２】幾つかの実施形態における駆動部の構成例を示す概略図である。
【図３】一実施形態に係る風力発電設備及びそのメンテナンス方法におけるピニオンギヤ及びホイールギヤの噛み合わせを示す表であり、（ａ）はホイールギヤ回転前、（ｂ）は一回転後、（ｃ）は２回転後をそれぞれ示す。
【図４】他の実施形態における駆動部の構成例を示す概略図である。
【図５】他の実施形態に係る風力発電設備及びそのメンテナンス方法におけるピニオンギヤの構成例を示す図である。
【図６】（ａ）は一実施形態に係る風力発電設備のメンテナンス方法を示すフローチャートであり、（ｂ）は他の実施形態に係る風力発電設備のメンテナンス方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面に従って本発明の例示的な実施形態について説明する。ただし、以下に示す幾つかの実施形態に記載された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３６】
先ず、本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備について説明する。
図１は本開示の少なくとも一実施形態における風力発電設備の構成例を示す概略図である。図２は幾つかの実施形態における駆動部（ピッチ駆動部又はヨー駆動部）の構成例を示す概略図である。
図１及び図２に非限定的に例示するように、に本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備（以下、風車１とする）は、少なくとも一の風車翼２を含む風車ロータ４と、該風車ロータ４を回転可能に支持するナセル７と、該ナセル７を旋回可能に支持するタワー８と、風車翼２のピッチ角又はナセル７のヨー角を変化させるための電動の駆動部２０と、を備えている。
風車ロータ４は、例えば３枚の風車翼２及び該風車翼２が取り付けられるハブ３を含み、当該風車ロータ４と一体回転可能に連結された主軸５Ａ及び増速機５Ｂを含むドライブトレイン５を介してナセル７に回転自在に支持されている。ドライブトレイン５の回転エネルギーは発電機６で電気エネルギーに変換することで電力が生成される。
ナセル７は後述するヨー駆動部２０Ｂによりタワー８に水平旋回可能に支持されている。タワー８はベース９上に立設されている。
そして、本開示における駆動部２０は、風車翼２のピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部２０Ａ（電動ピッチ駆動部）と、ナセル７のヨー角を変化させるための電動のヨー駆動部２０Ｂとを含み、各々、モータ２１（ピッチモータ２１Ａ、ヨーモータ２１Ｂ）と、該モータ２１の駆動力を伝達する減速機２２と、減速機２２の出力軸２３に取り付けられたピニオンギヤ２４Ａと、を含んでおり、ピニオンギヤ２４Ａに噛合する被駆動部（例えば風車翼２又はナセル７）のホイールギヤ２４Ｂの歯数Ｎｗがピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されている。
ピニオンギヤ２４Ａには、その外周の全周に亘り、等間隔に離れて放射状に歯２５Ａが設けられている。
ホイールギヤ２４Ｂ（リングギヤとも称する）は、その内周においてピニオンギヤ２４Ａと噛合するように構成されており、内周の全周に亘って等間隔に離れて歯２５Ｂが設けられている（なお、図２では説明の簡略化のため歯２５Ｂの一部のみを示している）。
【００３７】
ここで、風車１のピッチ角又はヨー角は、風況に応じて変更され得るものの概して１回転未満の可動範囲で繰り返し往復駆動され得る。このため、ピッチ角又はヨー角を電動の駆動部２０で変化させる風車１の場合、駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａと被駆動部２０のホイールギヤ２４Ｂとが常に同じ歯同士で噛み合い、運転中又は停止中の姿勢を維持するために特定範囲のピッチ角又はヨー角の噛み合い頻度が多くなる。特定の歯２５に繰り返し大きな負荷が加えられると当該歯２５の摩耗が進み疲労寿命が低下する。しかし、負荷の小さな他の歯２５にあっては疲労寿命に十分余裕があり、また、特定の歯２５の疲労寿命低下を理由にギヤ全体を交換するのは多大な労力を要する上にコスト面でも好ましくない。
この点、本発明者らの鋭意研究により得られた上記構成によれば、ホイールギヤ２４Ｂの歯数Ｎｗがピニオンギヤ２４Ａの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されていることにより、例えば風車１のメンテナンスの際、駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａに噛合するホイールギヤ２４Ｂを１以上の整数回回転することで、回転後におけるホイールギヤ２４Ｂとピニオンギヤ２４Ａとの噛み合いを回転前に比べて少なくとも１以上の歯数分ずらすことができる。すなわち、仮に該駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａに噛合するホイールギヤ２４Ｂの歯数がピニオンギヤ２４Ａの歯数で割り切れる場合は、ホイールギヤ２４Ｂを回転させても該ホイールギヤ２４Ｂとピニオンギヤ２４Ａとの噛み合いを変更することはできないが、上記構成によれば簡易な構成で互いの噛み合いをずらすことができる。これにより、ギヤ２４全体を交換することなく簡易な構成で駆動部２０のギヤ２４の疲労寿命を延長することができるのである。
【００３８】
幾つかの実施形態において、歯数Ｎｗ及び歯数Ｎｐは、Ｍ及びＮｄをそれぞれ任意の整数として、Ｎｗ＝Ｎｐ×Ｍ＋Ｎｄ（ここで、Ｎｄ＜Ｎｐ）を満たしてもよい（図２参照）。
このようにすれば、駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａに噛合するホイールギヤ２４Ｂを１以上の整数回回転させることにより、回転前に比べてホイールギヤ２４Ｂとピニオンギヤ２４Ａとの噛み合いを整数Ｎｄ分ずらすことができる。よって、Ｎｄを任意の値に設定し、ギヤ２４全体を交換することなく簡易な構成で駆動部２０のギヤ２４の疲労寿命を延長することができる。
【００３９】
幾つかの実施形態において、風力発電設備及びそのメンテナンス方法は、駆動部２０として風車翼２のピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部２０Ａを含んでもよく、ホイールギヤ２４Ｂは風車翼２の翼根部２Ａに配置されていてもよい。
例えば図３は一実施形態に係る風力発電設備及びそのメンテナンス方法におけるピニオンギヤ及びホイールギヤの噛み合わせを示す表であり、（ａ）はホイールギヤ回転前、（ｂ）は一回転後、（ｃ）は２回転後をそれぞれ示す。
図３に非限定的に示す例では、ホイールギヤ２４Ｂの歯数Ｎｗ（＝１０１）は、ピニオンギヤ２４Ａの歯数Ｎｐ（＝１０）で割り切れない数に設定されている。この例では、上記Ｍ、Ｎｄが夫々Ｍ＝１０、Ｎｄ＝１となる。このような場合、回転前の噛み合わせ（図３（ａ）参照）に対して、ホイールギヤ２４Ｂが一回転（図３（ｂ）参照）すると歯数が一つ分ずれ、さらに一回転（計２回転）すると歯数がもう一つ（計２つ）分ずれることになる（図３（ｃ）参照）。
このように、風車翼２のピッチ角を変化させるピッチ駆動部２０Ａのピニオンギヤ２４Ａとこれに噛合する翼根部２Ａのホイールギヤ２４Ｂとの噛み合いにおいて、本開示の上述した利益を享受することができる。
なお、図３では、説明の簡略化のため、ピッチ制御において主に使用頻度の高いフェザーからファインに相当する角度に位置する歯のみを例示している。
【００４０】
上述したように、駆動部２０はヨー駆動部２０Ｂであってもよい。
例えば他の実施形態における駆動部２０（ヨー駆動部２０Ｂ）の構成例において、ヨー駆動部２０Ｂは、モータ２１（ヨーモータ２１Ｂ）と、該モータ２１の駆動力を伝達する減速機２２と、減速機２２の出力軸２３に取り付けられたピニオンギヤ２４Ａと、を含んでおり（図４参照）、ピニオンギヤ２４Ａに噛合する被駆動部（例えばナセル７）のホイールギヤ２４Ｂの歯数Ｎｗがピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されている。
ピニオンギヤ２４Ａは、その外周の全周に亘り、等間隔に離れて放射状に歯２５Ａが設けられている。
ホイールギヤ２４Ｂ（リングギヤとも称する）は、その内周においてピニオンギヤ２４Ａと噛合するように構成されており、内周の全周に亘って等間隔に離れて歯２５Ｂが設けられている。
【００４１】
図５は他の実施形態に係る風力発電設備及びそのメンテナンス方法におけるピニオンギヤの構成例を示す図である。
図５に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態において、ピニオンギヤ２４Ａは、少なくとも２つに分割されて出力軸２３に対して当該出力軸２３の軸方向と垂直な方向に着脱可能に構成されていてもよい。このようにすれば、ピニオンギヤ２４Ａを少なくとも２つに分割し、出力軸２３に対して当該出力軸２３の軸方向と垂直な方向に着脱することができる。これにより、例えば風車１のメンテナンスに際してピニオンギヤ２４Ａを交換する際、ピニオンギヤ２４Ａを軸方向に取り外すことなく上記軸方向と垂直な方向から着脱することができる。従って、軸方向のクリアランスや作業スペースが狭い場合であっても、ピニオンギヤ２４Ａの交換作業を容易に行うことができる。
【００４２】
幾つかの実施形態において、ピニオンギヤ２４Ａは、ホイールギヤ２４Ｂとの噛合頻度が低い部位において軸方向に沿って分割可能に構成されていてもよい（例えば図５参照）。
噛合頻度の低い部位は、例えば、風車１の運転中に主に負荷を受ける歯２５を除く部位であってもよく、ピニオンギヤ２４Ａにおいて比較的他の部位よりも低荷重の部分であってもよい。
このような構成によれば、ホイールギヤ２４Ｂとの噛合頻度が低い部位、つまり、ピニオンギヤ２４Ａへの荷重が小さい部位においてピニオンギヤ２４Ａを軸方向に沿って分割することができる。よって、ホイールギヤ２４Ｂとの噛合頻度が高い部位に分割面３４が位置することがなく、ホイールギヤ２４Ｂとピニオンギヤ２４Ａとを適切に噛み合わせることができる。
【００４３】
幾つかの実施形態において、ピニオンギヤ２４Ａは、キー３０及びキー溝３２を介して出力軸２３に取り付けられていてもよい（例えば図５参照）。このようにすれば、キー３０及びキー溝３２を介した簡易な構成によりピニオンギヤ２４Ａを出力軸２３に取り付けることができる。よって、出力軸２３とピニオンギヤ２４Ａとの間の確実なトルク伝達を確保しつつ、メンテナンスに際してピニオンギヤ２４Ａを交換する際の作業負荷を大幅に低減することができる。
【００４４】
続いて、本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備のメンテナンス方法について図を参照して詳細に説明する。
図６（ａ）は一実施形態に係る風力発電設備のメンテナンス方法を示すフローチャートである。
図６（ａ）に非限定的に例示するように、本開示の少なくとも一実施形態に係る風力発電設備のメンテナンス方法は、少なくとも一の風車翼２を含む風車ロータ４、該風車ロータ４を回転可能に支持するナセル７、該ナセル７を旋回可能に支持するタワー８及び風車翼２のピッチ角又はナセル７のヨー角を変化させるための電動の駆動部２０を備えた風力発電設備のメンテナンス方法であって、駆動部２０を駆動して当該駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａに噛合するホイールギヤ２４Ｂを１以上の整数回回転させるステップ（ステップＳ１０）を備えている。
そして、ホイールギヤ２４Ｂの歯数Ｎｗはピニオンギヤ２４Ａの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されている。
【００４５】
上記方法によれば、風車１のメンテナンスの際、風車翼２のピッチ角又はナセル７のヨー角を変化させるための電動の駆動部２０が駆動され、該駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａに噛合するホイールギヤが１以上の整数回回転される。その際、ホイールギヤ２４Ｂの歯数Ｎｗがピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されていることにより、回転後におけるホイールギヤ２４Ｂとピニオンギヤ２４Ａとの噛み合いを回転前に比べて少なくとも１以上の歯数分ずらすことができる。すなわち、仮に該駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａに噛合するホイールギヤ２４Ｂの歯数がピニオンギヤ２４Ａの歯数で割り切れる場合は、ホイールギヤ２４Ｂを回転させても該ホイールギヤ２４Ｂとピニオンギヤ２４Ａとの噛み合いを変更することはできないが、本開示の上記の方法によれば簡易な方法で互いの噛み合いをずらすことができる。これにより、ギヤ２４全体を交換することなく簡易な方法で駆動部２０のギヤ２４の疲労寿命を延長することができる。
【００４６】
幾つかの実施形態において、歯数Ｎｗ及び歯数Ｎｐは、Ｍ及びＮｄをそれぞれ任意の整数として、Ｎｗ＝Ｎｐ×Ｍ＋Ｎｄ（ここで、Ｎｄ＜Ｎｐ）を満たしてもよい（図２参照）。この方法によれば、駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａに噛合するホイールギヤ２４Ｂを１以上の整数回回転させることにより、回転前に比べてホイールギヤ２４Ｂとピニオンギヤ２４Ａとの噛み合いを整数Ｎｄ分ずらすことができる。よって、Ｎｄを任意の値に設定し、ギヤ２４全体を交換することなく簡易な方法で駆動部２０のギヤ２４の疲労寿命を延長することができる。
【００４７】
幾つかの実施形態では、整数Ｎｄが、０．０２≦Ｎｄ／Ｎｗ≦０．０４を満たしてもよい。
このようにすれば、一回転でずれる歯数Ｎｄが例えばホイールギヤ２４Ｂの８〜１２°程度に相当（例えば図３参照）するから、ピッチ角制御やヨー角制御で特に使用頻度の高い歯２５の噛合い領域を、ホイールギヤ２４Ｂの１回転により回転前の噛合い領域と完全にずらすことができる。これにより、最小の回転数（ホイールギヤ一回転）でピニオンギヤ２４Ａ側の使用頻度の高い歯２５を全てずらすことができるから、メンテナンスに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００４８】
幾つかの実施形態において、駆動部２０はピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部２０Ａを含み、ホイールギヤ２４Ｂは風車翼２の翼根部２Ａに配置され、回転させるステップＳ１０では、ピッチ駆動部２０Ａのピニオンギヤ２４Ａと噛合するホイールギヤ２４Ｂを回転させてもよい。
【００４９】
このようにすれば、風車翼２のピッチ角を変化させるピッチ駆動部２０Ａのピニオンギヤ２４Ａとこれに噛合する翼根部２Ａのホイールギヤ２４Ｂとの噛み合いにおいて、本開示の何れか一つで述べた利益を享受することができる。
【００５０】
図６（ｂ）は他の実施形態に係る風力発電設備のメンテナンス方法を示すフローチャートである。
図６（ｂ）に非限定的に例示するように、幾つかの実施形態において、風車１のメンテナンス方法は、駆動部２０からホイールギヤ２４Ｂを介して反対側に延在するケーブル２８を取り外すステップ（ステップＳ１）を備えていてもよい。
【００５１】
風車１の被駆動部２０とこれを駆動する駆動部２０側との間には、ホイールギヤ２４Ｂを挟んで両側に亘り各種センサ２６の配線や通信ケーブル２８等が配置され得る。
この点、上記方法によれば、駆動部２０からホイールギヤ２４Ｂを介して反対側に延在するケーブル２８を取り外すことにより、風車１のメンテナンスの際にホイールギヤ２４Ｂを回転させてもケーブル２８（例えば各種センサの配線や通信ケーブル等）が捩じれたり絡まったり断線したりすることを効果的に防止することができる。
【００５２】
幾つかの実施形態では、ピニオンギヤ２４Ａの表面硬度がホイールギヤ２４Ｂの表面硬度より低く設定されていてもよい。
一般に、ピニオンギヤ２４Ａと噛み合うホイールギヤ２４Ｂは、ピニオンギヤ２４Ａに比べて寸法や重量が大きく、ピニオンギヤ２４Ａに比べて交換作業に手間がかかる。
この点、上記のようにピニオンギヤ２４Ａの表面硬度がホイールギヤ２４Ｂの表面硬度より低く設定されることにより、ホイールギヤ２４Ｂに先行してピニオンギヤ２４Ａの摩耗が進行する。よって、ホイールギヤ２４Ｂとピニオンギヤ２４Ａとの噛み合いにおける歯２５の摩耗に伴うメンテナンスの際は、主としてピニオンギヤ２４Ａを交換することでメンテナンスを完了することができる。これにより、簡易な方法で駆動部２０のギヤ２４の疲労寿命を延長することができる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、ピニオンギヤ２４Ａの表面粗さがホイールギヤ２４Ｂの表面粗さより粗く設定されていてもよい。
このようにすれば、上述した様に、ピニオンギヤ２４Ａの表面粗さがホイールギヤ２４Ｂの表面粗さより粗く設定されることにより、ホイールギヤ２４Ｂに先行してピニオンギヤ２４Ａの摩耗が進行する。よって、ホイールギヤ２４Ｂとピニオンギヤ２４Ａとの噛み合いにおける歯２５の摩耗に伴うメンテナンスの際は、主としてピニオンギヤ２４Ａを交換することでメンテナンスを完了することができる。これにより、簡易な方法で駆動部２０のギヤ２４の疲労寿命を延長することができる。
【００５４】
以上説明した本開示の少なくとも一実施形態によれば、簡易な構成又は方法で駆動部２０のギヤ２４の疲労寿命を延長することができる。
【００５５】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００５６】
１  風車（風力発電設備）
２  風車翼
２Ａ  翼根部
３  ハブ
４  風車ロータ
５  ドライブトレイン
５Ａ  主軸
５Ｂ  増速機
６  発電機
７  ナセル
８  タワー
９  ベース
２０  駆動部
２０Ａ  ピッチ駆動部（電動）
２０Ｂ  ヨー駆動部（電動）
２１  モータ
２１Ａ  ピッチモータ
２１Ｂ  ヨーモータ
２２  減速機
２３  出力軸
２４  ギヤ
２４Ａ  ピニオンギヤ
２４Ｂ  ホイールギヤ
２５Ａ  歯（ピニオンギヤ）
２５Ｂ  歯（ホイールギヤ）
２６  センサ（ピッチ角センサ）
２８  ケーブル
３０  キー
３２  キー溝
３４  分割面
【図１】
2020002805.tif 000003
【図２】
2020002805.tif 000004
【図３】
2020002805.tif 000005
【図４】
2020002805.tif 000006
【図５】
2020002805.tif 000007
【図６】
2020002805.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月14日(2019.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一の風車翼を含む風車ロータ、前記風車ロータを回転可能に支持するナセル、前記ナセルを旋回可能に支持するタワー及び前記風車翼のピッチ角又は前記ナセルのヨー角を変化させるための電動の駆動部を備えた風力発電設備のメンテナンス方法であって、
前記駆動部を駆動して当該駆動部のピニオンギヤに噛合するホイールギヤを１以上の整数回回転させるステップを備え、
前記ホイールギヤの歯数Ｎｗが前記ピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定されている
ことを特徴とするメンテナンス方法。
【請求項２】
前記歯数Ｎｗ及び前記歯数Ｎｐは、Ｍ及びＮｄをそれぞれ任意の整数として、Ｎｗ＝Ｎｐ×Ｍ＋Ｎｄ（ここで、Ｎｄ＜Ｎｐ）を満たす
請求項１に記載のメンテナンス方法。
【請求項３】
前記整数Ｎｄが、０．０２≦Ｎｄ／Ｎｗ≦０．０４を満たす
請求項２に記載のメンテナンス方法。
【請求項４】
前記駆動部は前記ピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部を含み、
前記ホイールギヤは前記風車翼の翼根部に配置されており、
前記回転させるステップでは、前記ピッチ駆動部の前記ピニオンギヤと噛合する前記ホイールギヤを回転させる
請求項１〜３の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項５】
前記駆動部から前記ホイールギヤを介して反対側に延在するケーブルを取り外すステップを備えた
請求項１〜４の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項６】
前記ピニオンギヤの表面硬度が前記ホイールギヤの表面硬度より低く設定されている
請求項１〜５の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項７】
前記ピニオンギヤの表面粗さが前記ホイールギヤの表面粗さより粗く設定されている
請求項１〜６の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項８】
少なくとも一の風車翼を含む風車ロータと、
前記風車ロータを回転可能に支持するナセルと、
前記ナセルを旋回可能に支持するタワーと、
前記風車翼のピッチ角又は前記ナセルのヨー角を変化させるための電動の駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
モータと、
前記モータの駆動力を伝達する減速機と、
前記減速機の出力軸に取り付けられたピニオンギヤと、を含み、
前記ピニオンギヤに噛合するホイールギヤの歯数Ｎｗが前記ピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定され、
前記ピニオンギヤは、前記ホイールギヤの表面硬度より低い表面硬度、または、前記ホイールギヤの表面粗さより大きな表面粗さを有する
ことを特徴とする風力発電設備。
【請求項９】
前記歯数Ｎｗ及び前記歯数Ｎｐは、Ｍ及びＮｄをそれぞれ任意の整数として、Ｎｗ＝Ｎｐ×Ｍ＋Ｎｄ（ここで、Ｎｄ＜Ｎｐ）を満たす
請求項８に記載の風力発電設備。
【請求項１０】
前記駆動部は前記風車翼のピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部を含み、
前記ホイールギヤは前記風車翼の翼根部に配置されている
請求項８又は９に記載の風力発電設備。
【請求項１１】
前記ピニオンギヤは、少なくとも２つに分割されて前記出力軸に対して当該出力軸の軸方向と垂直な方向に着脱可能に構成されている
請求項８〜１０の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１２】
少なくとも一の風車翼を含む風車ロータと、
前記風車ロータを回転可能に支持するナセルと、
前記ナセルを旋回可能に支持するタワーと、
前記風車翼のピッチ角又は前記ナセルのヨー角を変化させるための電動の駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
モータと、
前記モータの駆動力を伝達する減速機と、
前記減速機の出力軸に取り付けられたピニオンギヤと、を含み、
前記ピニオンギヤに噛合するホイールギヤの歯数Ｎｗが前記ピニオンギヤの歯数Ｎｐで割り切れない値に設定され、
前記ピニオンギヤは、前記ホイールギヤとの噛合頻度が低い部位において軸方向に沿って分割可能に構成されている
風力発電設備。
【請求項１３】
前記ピニオンギヤは、キー及びキー溝を介して前記出力軸に取り付けられている
請求項８〜１２の何れか一項に記載の風力発電設備。