(57)【要約】【課題】調整時に風力設備の可動部分の運動をコントロールすることができる、風力設備の可動部分を調整する方法を提供する。【解決手段】少なくとも１つの駆動軸１１−１が他の駆動軸１１−２，１１−３，１１−４に対して相対的に回転させられることによって、調整前に、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４が互いに対して締め付けられ、調整中に、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４が、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の締め付けを維持しつつ、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の位置制御によって、可動部分の所望の最終位置φＳに至るまで、共に同一の回転方向に回転させられる。【選択図】図１
2020139502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力設備（１）の調整装置（１０）を調整する方法であって、
前記調整装置（１０）によって、前記風力設備（１）の可動部分が回動させられ、
前記調整装置（１０）は、それぞれ１つの駆動モータ（１２−１，１２−２，１２−３，１２−４）を具備する少なくとも２つの駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）を有し、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）は、機械的に前記可動部分と連結されている、当該方法において、
少なくとも１つの前記駆動軸（１１−１）が他の前記駆動軸（１１−２，１１−３，１１−４）に対して相対的に回転させられることによって、調整前に、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）が互いに対して締め付けられ、
調整中に、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）が、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）の締め付けを維持しつつ、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）の位置制御によって、前記可動部分の所望の最終位置（φＳ）に至るまで、共に同一の回転方向に回転させられる
ことを特徴とする、当該方法。
【請求項２】
少なくとも１つの前記駆動軸（１１−１）が他の前記駆動軸（１１−２，１１−３，１１−４）とは逆向きの回転方向に回転させられることによって、締め付けがなされることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
全ての前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）が同一の回転方向に回転させられ、少なくとも１つの前記駆動軸（１１−１）が他の前記駆動軸（１１−２，１１−３，１１−４）よりも遅く回転させられることによって、締め付けがなされることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの前記駆動軸（１１−１）が保持される一方、他の前記駆動軸（１１−２，１１−３，１１−４）が回転させられることによって、締め付けがなされることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】
締め付け時に得られた、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）の前記駆動モータ（１２−１，１２−２，１２−３，１２−４）同士の相対位置が維持されることによって、締め付けが維持されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
締め付け時に、所望の合計モーメントが、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）の個々の駆動モーメントの合計として調節されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記合計モーメントが、前記可動部分の所望の運動に対抗することを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの前記駆動軸（１１−２）が、マスタ−駆動軸として規定され、所定数の他の前記駆動軸（１１−１，１１−３，１１−４）が、前記マスタ−駆動軸（１１−２）の運動に追従することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）が、締め付けと調整の開始との間で再度締め付けられることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
風力設備であって、
前記風力設備（１）の可動部分を回動させるための調整装置（１０）を備え、
前記調整装置（１０）は、それぞれ１つの駆動モータ（１２−１，１２−２，１２−３，１２−４）を具備する少なくとも２つの駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）を有し、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）は、機械的に前記可動部分と連結されている、風力設備において、
駆動制御ユニット（２４）が設けられており、前記駆動制御ユニット（２４）は、少なくとも１つの前記駆動軸（１１−１）を他の前記駆動軸（１１−２，１１−３，１１−４）に対して相対的に回転させて、締め付けがなされ、前記駆動制御ユニット（２４）において、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）の位置制御が実行され、前記駆動制御ユニット（２４）は、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）を、位置制御によって、前記駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）の締め付けを維持しつつ、前記可動部分の所望の最終位置（φＳ）に至るまで、共に同一の回転方向に回転させることを特徴とする、風力設備。
【請求項１１】
前記調整装置（１０）は、風方向追随部（７）またはロータブレード調整部（６）であることを特徴とする、請求項１０記載の風力設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
対象となる発明は、風力設備の調整装置を調整する方法であって、調整装置によって、風力設備の可動部分が回動させられ、調整装置は、それぞれ１つの駆動モータを具備する少なくとも２つの駆動軸を有し、駆動軸は、機械的に可動部分と連結されている、方法、およびそのような調整装置を備える風力設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力設備は、通常、たとえばロータブレード調整部などの、風力設備の様々な可動部分のための調整装置、または方位調整部を備え、これによって、風力設備を、変化する風条件（風強さ、風方向など）に合わせて調節し、これによって、とりわけエネルギ産出量を増加させることができる。そのような調整装置は、大きな単一の駆動モータの代わりに、より小さな相互作用する複数の駆動モータを有することが多い。駆動モータは、駆動ピニオンを介して、通常、共通の歯環に作用し、これによって、風力設備の可動部分が調整される。この場合、歯環は、たいていは位置固定に、たとえば方位調整部においてはタワーに、またはロータブレード調整部においてはゴンドラ（ほぼ定位置の部分として）のハブに配置されている。駆動モータは、駆動ピニオンと共に、可動部分に配置されている。しかもまた、この配置は、逆であってもよい。この場合、可動部分と位置固定部分とは、軸受、具体的には転がり軸受または滑り軸受を介して、相互に結合されている。駆動モータと駆動ピニオンとの間には、一般的に、駆動伝動装置も、たいていは遊星伝動装置も配置されており、駆動伝動装置は、トルクコンバータとして機能し、つまり駆動モータの高い回転数および低いトルクが、駆動ピニオンにおいてより低い回転数で高いトルクへと変換される。付加的に、多くの場合、特に転がり軸受部においては、制動装置も、一般的に１つでたいていは液圧式の調整ブレーキも設けられており、これによって、風力設備の可動部分を制動するまたは固く保持することができる。滑り軸受部においては、一般的に、たいていは液圧式の制動装置は設けられていない。制動装置には、位置固定の制動盤が設けられてよく、制動盤に、可動部分に配置された制動片が作用する。この配置もまた、逆であってよい。付加的にまたは代替的に、駆動モータに保持ブレーキが装着されてもよい。
【０００３】
風力設備の調整装置の駆動軸において、つまり駆動モータ、場合によっては駆動伝動装置、および駆動ピニオンと歯環との間の歯列において、大きな機械的な遊びおよび大きな弾性が存在する。たとえば、駆動ピニオンの歯と歯環との間において０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲の遊びは珍しいことではない。付加的に、駆動軸に、典型的には１：２００００の範囲の大きな伝達比が設定されている。したがって、トルクを駆動モータから歯環へ伝達するために、まずは駆動軸における遊びおよび弾性が克服されなければならない。そのために、駆動モータの駆動シャフトの多数の回転数が必要であり得る。そのような理由から、調整装置の調整は、特に風負荷の下では、見た目よりも複雑である。調整装置の液圧式のブレーキおよび／または駆動モータの保持ブレーキが解除されると、遊びおよび弾性が克服されて、駆動モータがトルクを歯環に伝達し得るまで、風が可動部分をコントロール不能にモータ回転方向に回動させ得る。これを阻止するために、調整ブレーキを備える風力設備では、調整ブレーキが完全には開放されず、これによって、残留制動モーメントが、コントロールされない調整運動に対抗する。しかしこれによって、調整ブレーキに摩耗が発生し、部分解除された調整ブレーキに基づいて大きな騒音負荷（キー音）が生じ、これは、風車の検証時に問題を生じさせてしまうこともある。
【０００４】
この問題を解消するために、欧州特許第２１０１０５８号明細書では、少なくとも１つの調整駆動装置を、他の調整駆動装置とは異なる回転数で駆動制御し、その結果、この１つの調整駆動装置が、制動モーメントを生じさせることも既に提案された。このようにすると、調整駆動装置が締め付けられ、機械的な遊びおよび弾性が克服される。調整駆動装置は、周波数変換器によって駆動制御される電動機として構成されており、これによって、回転数またはトルクを調節することができる。この場合、欠点は、作用する制動モーメントが確定されていることである。低い風負荷の場合には、この制動モーメントは、通常、高すぎ、これによって、この種の調整が消費されるエネルギに関して非効率になる。調整装置の調整時に風負荷が高いとき、制動モーメントは、外的な負荷によって、それでも克服され、調整装置の可動部分がコントロールされずに調整され得る。これによって、回転数制御またはトルク制御に基づいて、締め付けが解消され、可動部分（たとえばゴンドラ）の運動に関してコントロールが失われてしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第２１０１０５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、対象となる発明の課題は、調整時に風力設備の可動部分の運動をコントロールすることができる、風力設備の可動部分を調整する方法および調整装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、少なくとも１つの駆動軸が他の駆動軸に対して相対的に回転させられることによって、調整前に、駆動軸が互いに対して締め付けられ、調整中に、駆動軸が、駆動軸の締め付けを維持しつつ、駆動軸の位置制御によって、可動部分の所望の最終位置に至るまで、共に同一の回転方向に回転させられることによって、解決される。実際の調整前の締め付けによって、駆動軸同士の所定の位置が調節される。後続の位置制御によって、締め付け状態が維持される。というのも、常に全ての駆動軸が共に位置制御によって同一方向に回転させられるからである。位置制御のために、駆動軸に角度位置センサが用いられる。角度位置センサは、駆動軸、たとえば駆動モータの角度位置を送り、角度位置は、位置制御において、位置制御の位置実際値として処理される。これによって、位置制御は、調整が常にコントロールの下で行うことができるように配慮する。というのも、直接に駆動軸の位置、つまり角度位置が制御されるからである。
【０００８】
付加的に、位置制御は、過度に強く作用する風が風力設備の可動部分を回転方向に加速しようとするときに、駆動軸が自動で制動するようにも配慮する。これは、特に、駆動軸の合計モーメントが運動に対抗するように向けられている構成で有利である。風が可動部分を制動作用に対抗して加速する程度に風が強いと、他の駆動軸は、位置制御に基づいて、制動を支援する。これによって、風による可動部分のコントロールされない運動が阻止される。
【０００９】
締め付け時に、所望の合計モーメントが駆動軸の個々の駆動モーメントの合計として調節されると、特に、合計モーメントが可動部分の所望の運動に対抗すると、有利である。これによって、合計モーメントは、調整時に制動するように減衰部として働く。
【００１０】
好適には、少なくとも１つの駆動軸が他の駆動軸とは逆向きの回転方向に回転させられる、または全ての駆動軸が同一方向に回転させられ、その際、少なくとも１つの駆動軸が他の駆動軸よりも遅く回転させられる、または少なくとも１つの駆動軸が保持される一方、他の駆動軸が回転させられることによって、締め付けがなされる。
【００１１】
好適には、位置制御によって、駆動軸の駆動モータ同士の、締め付け時に達した相対位置が維持されることによって、締め付けが維持される。
【００１２】
特に好適には、１つの駆動軸が、マスタ−駆動軸として規定され、他の駆動軸が、マスタ−駆動軸の運動に追従する。これによって、駆動軸同士の相対位置が特に正確に維持されることを保証することができる。というのも、スレーブ−駆動軸が、マスタ−駆動軸の実際の運動に追従するからである。
【００１３】
駆動軸が、締め付けと調整の開始との間で再度締め付けられると、調整にとって特に有利である。というのも、これによって、締め付け状態の、調整前に場合によっては生じる不都合な変化が補整され、これが、特に良好で確実な調整をもたらすからである。
【００１４】
以下に、対象となる発明を、例示的に、概略的にかつ非限定的に本発明の好適な実施形態を示す図１〜図６に関して詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】風力設備の典型的な一形態を示す。
【図２】風方向追随部としての、駆動軸を有する調整装置の一形態を示す。
【図３】調整装置における駆動軸の配置を示す。
【図４】可動部分を回動させるための調整装置の調整を示す。
【図５】駆動軸の制御の好適な一形態を示す。
【図６】可動部分を保持するための駆動軸の締め付けを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
対象となる発明が、風力設備１のゴンドラ３に用いられるたとえば方位調整部（風方向追随部７）の一般事項に限定されることなく述べられる。もちろん、本発明は、少なくとも２つの駆動軸１１、たとえばロータブレード４の当接姿勢を調整するためのロータブレード調整部６が設けられた、風力設備１の可動部分のための他の調整装置でも適用することができる。
【００１７】
図１は、典型的な風力設備１を示しており、風力設備１は、位置固定のタワー２を備え、タワーの２上にゴンドラ３が配置されている。ゴンドラ３に、通常、ロータ（ハブ５、ハブ５にロータブレード４が配置されている）と発電機とから成る駆動系統８が配置されており、ロータと発電機とは、シャフトによって相互に結合されており、この場合、シャフトは、もちろん相応に軸支されている。多くの場合、駆動系統８には、発電機の手前に伝動装置も、かつ場合によってはブレーキも設けられている。発電機は、ロータによって駆動される。ロータブレード４の当接姿勢は、調整装置１０としてのロータブレード調整部６を介して調整可能である。ゴンドラ３は、同様に、調整装置１０としての風方向追随部７によって、タワー２の鉛直軸線周りに回動可能に配置されている。したがって、ロータブレード４またはゴンドラ３は、風力設備１の可動部分を成し、この可動部分は、必要に応じて、たとえばロータブレード４の当接姿勢を目下の風に依存して変化させるまたはゴンドラ３を目下の風方向に追随させるために、調整する、具体的には回動させることが可能である。
【００１８】
図２には、風力設備１の可動部分の調整装置１０の、この場合たとえば風方向追随部７の、本発明による駆動軸１１が示されている。軸受１７、ここでは転がり軸受を介して、ゴンドラ３が、回動可能にタワー２に配置されている。これによって、ゴンドラ３は、タワー２の鉛直軸線１８周りに回動可能に軸支されている。さらに、調整ブレーキ１９が設けられてよく、調整ブレーキ１９は、たとえばタワー２においては位置固定の１つの制動盤２５と、ゴンドラ３においてはたとえば液圧式に作動可能な複数の制動キャリパ２６とを有し、制動キャリパ２６は、制動盤２５と相互作用して制動することができる。駆動軸１１は、調整のために、機械的に風力設備１の可動部分と連結されており、これによって、たとえば可動部分が回動させられる。軸受１７は、もちろん滑り軸受として構成されてもよく、調整ブレーキ１９は、省略されてもよい。
【００１９】
駆動軸１１は、駆動モータ１２から成り、駆動モータ１２は、図２に示されているように、可動の連結部分２７を、図示の実施形態では駆動ピニオン１４を駆動する。駆動モータ１２は、電動機であってよく、たとえば、たとえばカゴ形電動機などの非同期モータ、またはたとえば永久磁石励起方式もしくは電磁励起方式の同期モータなどの同期モータであってよい。しかもまた、駆動モータ１２は、液圧モータ、または任意の他の適切なモータであってもよい。駆動モータ１２と連結部分２７（駆動ピニオン１４）との間には、一般的に、駆動伝動装置１３、たとえば遊星伝動装置がさらに設けられている。駆動ピニオン１４は、位置固定にタワー２に配置された連結部分２８と、図示の実施形態では外歯歯列を有する歯環１６と相互作用して、機械的な連結が形成される。したがって、駆動ピニオン１４が回転すると、ゴンドラ３が、タワー２に対して回動することができ、これによって、たとえばゴンドラ３が風方向に追随させられる。調整装置１０は、少なくとも２つのそのような駆動軸１１から成り、この場合、各駆動軸１１は、同一の位置固定の連結部分２８（歯環１６）に作用する。もちろんこのような配置は、例示したものでしかなく、任意に他の形で構成されてもよい。たとえば、歯環は、内歯歯列を有して構成されてよい。同様に、歯環１６が、ゴンドラ３に配置されてよく（つまりゴンドラと共に可動であってよく）、駆動軸１１が、位置固定にタワー２に配置されてよい。駆動モータ１２は、電気式の、空圧式のまたは液圧式の保持ブレーキ２３を有して構成されてもよい。これによって、駆動軸１１を、調整ブレーキ１９から独立して、または調整ブレーキ１９に対して付加的に保持することもできる。具体的な構成は、本発明にとって重要ではない。
【００２０】
駆動軸１１と風力設備１の可動部分との間の機械的な連結のための駆動ピニオン１４および歯環１６の代わりに、もちろん、機械的な連結のための他の可動の連結部分２７および位置固定の連結部分２８も、たとえばそれぞれ駆動モータ１２によって駆動される摩擦車、ベルト駆動装置またはチェン駆動装置も考えられる。
【００２１】
本発明によれば、調整装置１０に対して少なくとも２つの駆動軸１１が、たとえば図３に示されている（その際、簡素化のために駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４だけが示されている）ように、４つの駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４が設けられている。
【００２２】
冒頭で述べられたように、駆動軸１１において、大きな機械的な遊びが、特に駆動ピニオン１４と歯環１６との間の歯の遊び、調整伝動装置１３内に生じ得る歯の遊びまたは他の機械的な連結部における遊び、およびたとえば伝達比およびねじり剛性に基づく高い弾性が生じ得る。風力設備１の可動部分へ駆動モータ１２の回転運動を伝達可能にするために、まずは遊びおよび弾性が克服されなければならない。たとえば、まずは作用する全ての伝動装置の全ての歯側面が回転方向に相接してなければならない。この場合にようやく、風力設備１の可動部分、ここではゴンドラ３を、駆動軸１１によって運動させることができる。しかしそのためには、駆動モータ１２の極めて多くの回転数が必要であり得る。これによって、調整装置１０の運動および駆動制御に際して重大な問題が生じるおそれがある。というのも、特に、同時に大きな外部の動的な風力が、調整装置１０の負荷として作用し得るからである。
【００２３】
この問題を解消するために、本発明によれば、駆動軸１１の位置制御が用いられる。駆動軸１１の位置制御によって、駆動モータ１２の角度位置が制御される。駆動軸１１の位置制御は、主に、駆動モータ１２（または駆動軸１１の他の部分の同等物）の位置フィードバックが設定されており、このフィードバックは、たとえば駆動増幅器２０（ハードウェアおよび／またはソフトウェア）と調整制御ユニット２１（ハードウェアおよび／またはソフトウェア）とから成る駆動制御ユニット２４（ハードウェアおよび／またはソフトウェア）において処理され、これによって、駆動モータ１２（または駆動軸１１の他の部分の同等物）の角度位置が調節されることを特徴としている。この場合、駆動増幅器２０が駆動モータ１２に組み込まれてもよい。位置フィードバックのために、駆動モータ１２に、角度位置センサ１５が設けられてよく、角度位置センサ１５は、センサ値Ｍを位置実際値として送り、これに基づいて駆動モータ１２の回転角度を推測することができる。そのような角度位置センサ１５は、様々な形態で、たとえば回転センサまたはリゾルバとして十分に知られている。駆動増幅器２０は、駆動モータ１２に対する必要な作動量、たとえば電気的な駆動モータ１２に対する電気的な供給量、たとえば駆動モータ１２としての三相電動機に対する３つの位相電圧Ｕ，Ｖ，Ｗを形成し、これによって、あらゆる時点で所望の回転運動が実現される。別種の駆動モータ１２に対しては、もちろん、他の作動量を用いることができ、たとえば液圧モータの場合には液圧弁または液圧ポンプに対する作動命令を用いることができる。駆動増幅器２０は、位置制御のために、たとえば調整制御ユニット２１（ハードウェアおよび／またはソフトウェア）から提供される制御信号Ｓを処理することもきる。また制御ユニット２４または調整制御ユニット２１を、風力設備１の設備制御部２２によって駆動制御することができる。駆動制御ユニット２４または調整制御ユニット２１は、もちろん、たとえばソフトウェアとして設備制御部２２に実装されてもよい。調整制御ユニット２１および駆動増幅器２０は、共通のハードウェアとして実装されてよい。同様に、調整制御ユニット２１、駆動増幅器２０および設備制御装置２２を、共通のハードウェアとして実装することが可能である。同様に、複数の駆動増幅器２０が、調整制御ユニット２１によって駆動制御される共通のハードウェアに実装されてよい。好適な形態では、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の少なくとも１つの駆動増幅器２０−１，２０−２，２０−３，２０−４、一群の駆動増幅器２０−１，２０−２，２０−３，２０−４または全ての駆動増幅器２０−１，２０−２，２０−３，２０−４を駆動制御する調整制御ユニット２１が設けられている。この場合、各駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の駆動制御ユニット２４−１，２４−２，２４−３，２４−４は、たとえば、同一の調整制御ユニット２１とそれぞれ１つの駆動増幅器２０−１，２０−２，２０−３，２０−４とから成る。駆動増幅器２０や調整制御ユニット２１、または概して駆動制御ユニット２４は、場合によっては存在する、駆動モータ１２の保持ブレーキ２３を駆動制御することもできる。
【００２４】
調整装置１０における本発明による方法を、図４に基づいて、４つの駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４（図３のように）を有する調整装置１０の例で説明する。
【００２５】
調整の開始時、好適には、駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４の、場合によっては存在する保持ブレーキ２３、および場合によっては存在する調整ブレーキ１９が閉鎖されている。時点ｔ０で、上位の設備制御部２２が、調整のための命令Ｂを、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の駆動制御ユニット２４−１，２４−２，２４−３，２４−４に、記載の実施形態では、少なくとも１つの駆動増幅器２０−１，２０−２，２０−３，２０−４を駆動制御する調整制御ユニット２１に与える。それに基づいて、場合によっては存在する閉鎖された保持ブレーキ２３が、準備動作として解除される。
【００２６】
本発明による方法の第１のステップとして、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４が、実際の調整前に、好適には、風力設備１の可動部分の停止状態で締め付けられる。そのために、少なくとも１つの駆動軸１１−１が他の駆動軸１１−２，１１−３，１１−４に対して相対的に回転させられる。たとえば、締め付けのために、少なくとも１つの駆動軸１１−１を、他の駆動軸１１−２，１１−３，１１−４とは逆向きの回転方向に運動させることができる。代替的に、全ての駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４を同一の回転方向に回転させることができるが、その際、少なくとも１つの駆動軸１１−１が他の駆動軸１１−２，１１−３，１１−４よりも遅く回転させられることによって、または少なくとも１つの駆動軸１１−１が保持される一方、他の駆動軸１１−２，１１−３，１１−４が、好適には、必然的ではないが同一方向に回転させられることによって、締め付けがなされ得る。もちろん、締め付けのためのこれらの手段が組み合わされてもよい。締め付けられた状態では、駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４は、所定の、事前設定されたまたは設定されたトルクでもってそれ以上回転させることができず、これによって、遊びおよび弾性が克服されている。このトルクは、もちろん駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４および／または駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の構成要素によって制限されており、これによって、損傷または過負荷が回避される。
【００２７】
締め付けは、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４がまずは第１のトルクでもって締め付けられ、これによって、実際に遊びおよび弾性が克服され、実際に位置固定の連結部材２８、たとえば歯環１６に対して締め付けられることが確保されるように行ってもよい。この第１のトルクは、もちろん、遊びおよび弾性が確実に克服されるように選択しなければならない。この最初の第１のトルクの後で、締め付けを、これに対してより低い第２のトルクでもって終了することができる。より低い第２のトルクによって、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４を制御するためのより高いトルクリザーブが得られる。この場合、より高い第１のトルクからより低い第２のトルクへの移行は、任意に行ってよい、つまり急激に行ってもスムーズに行ってもよい。
【００２８】
締め付けは、たとえば駆動制御ユニット２４−１，２４−２，２４−３，２４−４において駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の回転数制御、トルク制御または位置制御によって、原則として任意に行うことができる。各駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４において締め付けのための所望のトルクが調節されるべきであるとき、好適には、トルク制御が用いられる、つまり駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の駆動増幅器２０−１，２０−２，２０−３，２０−４が、所望の、たとえば調整制御ユニット２１または設備制御部２２によって事前設定されるまたは設定される締め付けモーメントを調節する。その際、個々の駆動軸１１−１、１１−２，１１−３，１１−４の、発生させられる全ての駆動モーメントの合計モーメントがゼロ以外でなければならないように設定されてもよい。可動部分の所望の回動方向とは逆向きの残留モーメントが調節されてもよく、その際、残留モーメントは、外部で作用する風に対する減衰部として作用するために、制動モーメントとして用いられる。締め付け時、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４は、機械的な遊びおよび弾性が克服されるまで継続して回転させられ、これは、回転数制御または位置制御でも達成し得る。
【００２９】
トルク制御による締め付けは、時折比較的長く継続することがある。これを改善するために、特定の締め付け状態に至るために必要な相対位置（締め付けのためのトルク）を事前に求めることが想定されてよい。その際、締め付けは、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の位置調整器が、相対位置に至るために必要な目標位置を事前設定することによって、容易に位置制御によって行うこともできる。この場合、極めて素早く行うことができる大まかな位置決めは、位置制御によって行い、その後で、細かい位置決めを、トルク制御によって行うこともでき、これによって、トルクが綿密に調整される。このようにすると、締め付けは、純粋なトルク制御を用いるよりもはるかに迅速に行うことができる。
【００３０】
必要な相対位置を求めるために、調整装置１０に負荷がかけられていない場合には、少なくとも１つの駆動軸１１−１を、他の駆動軸１１−２，１１−３，１１−４に対して相対的に回転させ、その際、得られたトルクと得られた相対位置とを検出することができる。もちろん、特定のトルクを調節して（たとえばトルク制御によって）、対応する相対位置を検出する、またはその逆に、特定の相対位置へ移動させ、生じるトルクを検出することもできる。これは、生じるトルク−相対位置曲線上の複数の点において行うことができる。これによって、検出された点の間で補間を行うことができる、または検出された点に回帰曲線を置くことができ、これによって、特性曲線がトルク範囲にわたって得られる。このような特定は、様々な温度に対して行うこともできる。これによって、求められた関係から、とりわけ様々な温度にも依存して、締め付けのための所望のトルクに対して必要とされる相対位置を素早く求めて調節することができる。この関係の特定は、特定の時間間隔で繰り返してもよく、これによって、変化した動作状態および／または場合によって生じる劣化または損耗の影響も考慮される。求められた関係は、もちろん、たとえば表、曲線または特性曲線として、適切に記憶され、これによって、動作中にそこにアクセスすることができる。
【００３１】
図４の例では、４つの駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の回転数ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４が示されている。第１の駆動軸１１−１には、他の駆動軸１１−２，１１−３，１１−４の回転数ｎ２，ｎ３，ｎ４とは逆向きである回転数ｎ１が調節されることが看取される。締め付けられた状態では、駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４は、所定の、事前設定されたまたは設定されたモーメントでもってそれ以上回転させることができず、したがって、４つの駆動軸１１の回転数ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４はゼロへ低下する。
【００３２】
締め付けられた状態で、場合によっては存在する調整ブレーキ１９が解除され、これは、構成に応じて数秒間継続することがある。ここでは、締め付け自体は、調整ブレーキ１９が解除された状態でまたは存在しない場合でも行うことができることに留意されたい。時点ｔ１では、たとえば設備制御部２２によって実際の調整プロセスが導入される。遅くともこの時点で、好適にはすでに、たとえば締め付けプロセスが終了するその前に、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の位置制御へと切り替えがなされる。位置制御は、締め付けが維持されるように行われる。そのために、全ての駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４は、共に締め付けを維持しつつ同一の回転方向に調整される。その際、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の締め付けは、好適には、低下すべきではなく、少なくとも過度に強く低下すべきではないが、増加はしてよい。これは、たとえば、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４同士の相対位置が位置制御によって変化されずに維持されるように行われる。調整時、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４は、実質的に同一の回転角度だけ同一の回転方向に調整される。「実質的に」ということなので、不可避の制御精度、測定精度、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４における製造に起因する誤差などに基づいて、個々の駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４における回転角度は、一般的に、厳密には一致しない。
【００３３】
位置制御を改善するために、図５に基づいて説明されるマスタ／スレーブ制御が実行されてもよい。図５は、それぞれ１つの駆動増幅器２０−１，２０−２，２０−３，２０−４とこれに対応する駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４とを有する実施形態の４つの駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４を示している（たとえば駆動伝動装置１３などの、駆動系統の他の構成要素は、簡素化のために図示されていない）。１つの駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４は、マスタ−駆動軸１１−２として規定されていて、調整制御ユニット２１から位置目標値Ｓｐを受け取る。他の駆動軸１１−１，１１−３，１１−４は、マスタ−駆動軸１１−２の駆動増幅器２０−２からそれぞれの位置目標値Ｓｓを受け取る。マスタ−駆動軸１１−２からスレーブ−駆動軸１１−１，１１−３，１１−４へ引き渡される位置目標値Ｓｓは、好適には、マスタ−駆動モータ１２−２の角度位置センサ１５によって検出される角度−実際値ＭＭである。これによって、スレーブ−駆動軸１１−１，１１−３，１１−４は、厳密にマスタ−駆動軸１１−２の動きに追従する。しかもまた、２つ以上のマスタ−駆動軸１１−２を設けることも可能であり、この場合、各マスタ−駆動軸１１−２に、所定数のスレーブ−駆動軸１１−１，１１−３，１１−４が対応付けられている。この場合、各々のスレーブ−駆動軸１１−１，１１−３，１１−４を含む各マスタ−駆動軸１１−２の制御は、既述の通りに行われる。
【００３４】
別の一形態では、位置目標値ＳＰが、調整のために調整制御ユニット２１から全てのスレーブ−駆動軸１１−１，１１−３，１１−４へ順に送られてもよい。
【００３５】
少なくとも１つのマスタ−駆動軸１１−２に少なくとも１つのスレーブ−駆動軸１１−１，１１−３，１１−４が設けられていて、他のスレーブ−駆動軸１１−１，１１−３，１１−４が直接に位置目標値ＳＰを受け取る組み合わせも考えられる。
【００３６】
制御を実現するために、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の駆動増幅器２０−１，２０−２，２０−３，２０−４は、データ通信のために、相互に、かつ／または調整制御ユニット２１と、適切な通信バス、たとえばＰＯＷＥＲＬＩＮＫまたはＣＡＮを介して接続されてよい。
【００３７】
たとえば回転角度の形態の位置目標値ＳＰ，ＳＳと、制御の実際値としての、検出されたセンサ値Ｍ（またはそこから導出された回転角度）とから、この場合、駆動増幅器２０において、一般的にソフトウェアとして実装された調整器（たとえばＰＩＤ調整器）に基づいて、位置実際値が位置目標値に追従するのに必要とされる、制御の必要な作動量、たとえば電気的な供給量Ｕ，Ｖ，Ｗが算出される。電気的な供給量の代わりに、駆動増幅器２０において、作動量として、他の量、たとえば、知られたＰＷＭ（パルス幅変調）制御におけるデューティー比またはパルス／ポーズ比を算出してもよく、この場合、他の量は、駆動モータ１２自体において、電気的な供給量へと換算される。この場合、制御とパワーエレクトトニクス（電気的な供給量を提供するための）とは、分離されてもよい。駆動装置におけるこの種の位置制御は十分に知られており、したがって、これについて詳しい言及は不要である。
【００３８】
調整装置１０の調整を目的として全ての駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４を位置制御するために、調整制御ユニット２１によって、位置目標値ＳＰが事前設定される。位置目標値ＳＰは、たとえば図５に関して説明されるように、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４により変換される。この場合もちろん、位置目標値ＳＰは、風力設備１の可動部分を調整装置１０によって所望の最終位置φｓへ、たとえば１０°だけ所望の方向に回動させるのに必要とされる値に対応する。
【００３９】
変換は、ここでも様々な形で行ってよい。たとえば図４に示されているように、たとえば、位置設定値を変換するために、マスタ−駆動増幅器２０−２において、速度勾配が設定されてよい。そのために、マスタ−駆動軸１１−２を、時点ｔ１で、まずは事前設定されたまたは設定された加速度で、たとえば最大限可能な加速度で、事前設定されたまたは設定された調整速度ｎｖに至るまで加速させることができる。スレーブ−駆動軸１１−１，１１−３，１１−４は、このマスタ運動に、前述のように追従する。もちろん、全てのまたは所定の駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４は、設備制御部２１から位置目標値ＳＰを受け取り、同一の速度勾配でもって変換を行ってもよい。速度勾配の代わりに、もちろんあらゆる他の速度プロファイルが実現され得る。設定されたまたは事前設定された速度勾配を介して、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４は、適宜減速されるので、速度勾配の終了域において、所望の終了位置φＳ、たとえば所望の回転角度に至る。そのような速度勾配または任意の他の速度プロファイルは、容易に算出可能である。
【００４０】
これに対して代替的に、調整制御ユニット２１は、もちろん所望の速度プロファイルを同様に実現して、駆動増幅器２０に、たとえばミリ秒範囲の、事前設定された時間ステップで、調節されるべき回転角度を事前設定することもできる。この場合、ここでもマスタ／スレーブ構成が実装されてよく、マスタ／スレーブ構成において、マスタ−駆動増幅器２０だけが、調節されるべき回転角度を受け取り、ここでもスレーブ−駆動軸１１−１，１１−３，１１−４が追従することができる、またはここでも全ての駆動増幅器２０−１，２０−２，２０−３，２０−４が、回転角度を、調整制御ユニット２１から受け取ることができる。
【００４１】
しかも、設備制御部２２が、調整制御ユニット２１（または駆動増幅器２０−１，２０−２，２３−３，２０−４）に、所望の方向に調整するための命令だけを与え、それに基づいて、調整速度ｎＶに達するまで、駆動軸１１−１１，１１−２，１１−３，１１−４を特定の速度プロファイルでもって加速させ、次いで、設備制御部２２が停止のための命令を与えるまで、調整速度ｎＶで引き続き回転させることも可能である。この場合、停止させるために、ここでも相応の速度プロファイルが実行または設定されてよく、たとえば停止するまで最大の減速度でもって制動がなされてよい。これも、ここでも好適には、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４のマスタ／スレーブ構成で実現されてよい。
【００４２】
図４において看取されるように、位置制御による調整時には、駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４の回転数ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４は、実質的に（達成可能な精度内で）同一である。というのも、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の締め付けを維持するために実質的に同一の回転角度が調整されるからである。
【００４３】
時点ｔ２で、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４が停止させられ、これによって調整運動が終了する。
【００４４】
その後で、駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４の保持ブレーキ２３、および／または調整装置１０の調整ブレーキ１９は、存在する場合には閉鎖することができる。
【００４５】
本発明の好適な一形態では、実際の調整前に、つまり時点ｔ１の前に、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４が再度締め付けられる。開始時の締め付けと実際の調整との間に、たとえば調整ブレーキ１９が開放されている間に、外部で作用する風負荷に基づいて、調整装置１０の、コントロールされない調整が生じることがある。これによって、不都合に締め付け状態が変化し得、これが、後続の調整に不利な影響を及ぼし得る。これを阻止するために、１つの駆動軸１１−１は、または複数のもしくは全ての駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４も、再度締め付けることができ、これによって、再び所定の締め付け状態、たとえば所望の有効な全体モーメントが形成される。図４による実施形態では、所望の締め付け状態に至るまで、第１の駆動軸１１−１の駆動モータ１２−１が再度事前設定された回転方向に作動させられることによって、第１の駆動軸１１−１が再度締め付けられる。
【００４６】
駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の締め付けが、調整運動の終了後に再度繰り返され、これによって、再び所定の締め付け状態が形成されることもまた有利であり得る。ここで繰り返しとは、必ずしも、調整運動の開始時と同一のトルクでまたは同一の形で締め付けられるのではなく、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の新たな締め付けが行われることを意味しているにすぎない。これによって、次の調整運動前の締め付けのために必要な時間を、好適には、短縮することができる。調整運動の終了後のこのような締め付けは、駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４の、場合によっては存在する保持ブレーキ２３および／または調整装置１０の調整ブレーキ１９の閉鎖前後に行うことができる。
【００４７】
本発明のさらなる利点は、風力設備１の可動部分の保持が、調整装置１０の駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４を用いるだけで可能であることに認められる。これによって、特に、調整運動は、風にもかかわらず、調整装置１０の調整ブレーキ１９が完全に開放した状態で可能である。これは、後述されるように、調整装置１０の可動部分を保持するために用いることもできる。
【００４８】
前述されたように、可動部分は、調整ブレーキ１９によって、かつ／または軸受１７としての滑り軸受における摩擦によって、かつ／または駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４における保持ブレーキ２３によって制動することができる。全てのケースにおいて、外部の風負荷が大きくなり、たとえばオフショア−風力設備において台風に際して、及ぼされる制動モーメントが克服され、風力設備１の可動部分が、作用する風によってコントロールされずに回動させられることが起こり得る。このことは、調整ブレーキ１９または保持ブレーキ２３において生じる不可避の摩耗によってさらにひどくなる。というのも、摩耗が進むと共に制動作用が弱まり得るからである。この問題を解消するまたは少なくとも緩和するために、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４を、本発明によれば、可動部分を保持するために、たとえばブレーキ支援のために用いることもできる。
【００４９】
保持については、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４が、保持の開始時に、時点ｔ１で、前述のように締め付けられることから出発する。保持のために、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４が、締め付け時に好適には均一に分配されると、つまりたとえば一方の方向と他方の方向とに同数の駆動軸１１−１，１１−２が回転すると有利である。というのも、風が、可動部分を双方向に回動させ得るからである。図３のように、４つの駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４では、図６に示されたように、好適には２つの駆動軸１１−１，１１−２が、締め付けのために一方の方向に回転し、別の２つの駆動軸１１−３，１１−４が、他方の方向に回転する。同様に、可動部分を保持するために、締め付け時に、好適にはゼロの合計モーメントが調節される。
【００５０】
そこで駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の締め付け時には、可動部分を保持するために、制御によって、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の、調節された締め付けが維持される（ここでも可能な精度の範囲内で）。これは、好適にはここでも位置制御によって行うことができるが、トルク制御または回転数制御によって行ってもよい。締め付けが維持される限り、風力設備１の可動部分は動かない。したがって、締め付けを維持するための制御時に、駆動軸（１１−１，１１−２，１１−３，１１−４）は可動であり、これによって、場合によって生じる、風による締め付けの外的障害が補整される。
【００５１】
しかし、作用する風による外部の力が大きすぎて、締め付けが風によって克服されるときには、可動部分の運動が生じることがある。したがって、保持は、一方では調節された締め付け状態に依存する、特定の風負荷までしか保証することができない。可動部分のそのような運動は、許容可能である、または制御によって再び修正することができる。たとえば、駆動制御ユニット２４−１，２４−２，２４−３，２４−４に、可動部分の位置の重畳した制御が設定されてよく、この制御によって、保持の開始時に可動部分の初期位置に合わせて制御がなされる。この制御は、可動部分の調整について前述されたように実行されてよい。
【００５２】
たとえば、各駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４に対して、位置目標値ＳＰとして、保持の開始時または締め付け後の初期位置に対応する目標位置を事前設定することができる。そのために、たとえば各駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４において、位置目標値ＳＰとして各々の初期位置を事前設定することができる。これによって、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４が、位置制御によって、初期位置に保持され、場合によって生じる、風に起因する外的障害がそうして補整される。駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の作動にもかかわらず、作用する風によって可動部分が不都合に回動させられるとき、位置制御によって、初期位置が再び形成され、可動部分の回動が修正され得る。駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４同士の相対位置に合わせて制御がなされてもよく、これによって、場合によって生じる、可動部分の回動が可能である。可動部分のそのような回動は、可動部分の位置の重畳した制御によって補整することができる。
【００５３】
可動部分の保持は、調整ブレーキ１９の閉鎖時に行ってもよく、これによって、調整ブレーキ１９の支援が実現される。可動部分の保持が、調整ブレーキ１９の開放時にまたは調整ブレーキ１９を有しない調整装置１０で行われるとき、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４は、単独でも、作用する風に対抗して可動部分を保持する制動作用を生じさせることができる。
【００５４】
しかもまた、保持は、回転数制御によって実現されてもよい。そのために、たとえば目標値として、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４のゼロの回転数を事前設定することができ、その際、ゼロの回転数は、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の制御によって調整される。これによって、回動をもたらすことがある、風による外的障害が補整される。同様に、これは、可動部分に及ぼされる外部のトルクを補整するトルク制御によって実現されてよい。この場合でも、可動部分の回動は、制御によって、たとえば可動部分の位置の上位の制御によって補整することができる。
【００５５】
位置制御、回転数制御またはトルク制御にかかわらず、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４を用いた保持の目的は、作用する風に対抗して調整装置１０の可動部分を固く保持することであり、これは、特定の風負荷まで可能である。
【００５６】
駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４が、典型的には、モータシャフト上のファンによって冷却されると共に、ファンは、停止状態では回転しない、または低い回転数でゆっくりとしか回転しないので、好適には、駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４の温度を監視することもでき、これによって、熱的過負荷が回避される。駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４の熱負荷をできるだけ小さく保つために、制御作用が不要なときには、保持ブレーキ２３を再び閉鎖することができる。また同様に、熱的過負荷に関する警告を設備制御部２２および／または調整制御ユニット２１に知らせることも考えられる。その際、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の保持が中断されてよい。
【００５７】
駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の保持を実行するために、設備制御部２２は、保持するための命令を、駆動制御ユニット２４にまたは駆動制御ユニット２４の調整制御ユニット２１に与えることができる。その際、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４がもともとすでに締め付けられた状態にあるということでないときに、駆動制御ユニット２４は、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の締め付けをもたらす。締め付けは、たとえば前述のように行われる。締め付け後にまたは保持するための命令の受け取り後に、たとえば、全ての駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４の初期位置が記憶されると共に、位置制御によって、駆動伝動装置１３−１，１３−２，１３−３，１３−４の最大モーメントおよび／または伝達されるべき最大トルクにまで達することもある、駆動モータ１２−１，１２−２，１２−３，１２−４の、設定された最大トルクまで維持される。
【００５８】
このような維持によって、摩耗によって失われた、駆動軸１１−１，１１−２，１１−３，１１−４による制動作用を補整することもできる。これによって、付加的に、風力設備の制動系、たとえば調整ブレーキ１９をより小型に、ひいてはより低コストに設計することもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１  風力設備
２  タワー
３  ゴンドラ
４  ロータブレード
５  ハブ
６  ロータブレード調整部
７  方位調整部
８  駆動系統
１０  調整装置
１１，１１−１，１１−２，１１−３，１１−４  駆動軸
１２，１２−１，１２−２，１２−３，１２−４  駆動モータ
１３  駆動伝動装置
１４  駆動ピニオン
１５  角度位置センサ
１６  歯環
１７  軸受
１８  鉛直軸線
１９  調整ブレーキ
２０  駆動増幅器
２１  調整制御ユニット
２２  設備制御部
２３  保持ブレーキ
２４，２４−１，２４−２，２４−３，２４−４  駆動制御ユニット
２５  制動盤
２６  制動キャリパ
２７  連結部分
２８  連結部分
Ｂ  命令
Ｍ  センサ値
ＭＭ  角度−実際値
ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４  回転数
Ｓ，ＳＰ，ＳＳ  制御信号
Ｕ，Ｖ，Ｗ  位相電圧
【図１】
2020139502.tif 000003
【図２】
2020139502.tif 000004
【図３】
2020139502.tif 000005
【図４】
2020139502.tif 000006
【図５】
2020139502.tif 000007
【図６】
2020139502.tif 000008
【外国語明細書】
2020139502000001.pdf