(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、クラウニングが施された駆動部のピニオンギヤと、該ピニオンギヤに噛合するホイールギヤとの相対配置を、少なくともホイールギヤの歯における当接位置が軸方向において変更されるようにしてピニオンギヤを変位させるステップを備えている。【選択図】図２
2020002806.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、
クラウニングが施された前記駆動部のピニオンギヤと、該ピニオンギヤに噛合するホイールギヤとの相対配置を、少なくとも前記ホイールギヤの歯における当接位置が軸方向において変更されるようにして前記ピニオンギヤを変位させるステップを備えている
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、
前記変位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を変位させる
請求項１に記載のメンテナンス方法。
【請求項３】
前記変位させるステップでは、前記ピニオンギヤの軸方向を前記ホイールギヤの軸方向と非平行に変化させる
請求項２に記載のメンテナンス方法。
【請求項４】
前記ピニオンギヤにおける前記クラウニングの中心が歯幅の中心に対して前記駆動部の減速機から遠方に設定されている
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】
前記変位させるステップでは、前記ピニオンギヤを軸方向に変位させる
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】
前記変位させるステップでは、前記ピニオンギヤ及び前記ホイールギヤの相互に噛合う歯の関係を維持したまま前記ピニオンギヤを変位させる
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】
前記ピニオンギヤは、少なくとも２つに分割されて前記駆動部の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１〜６の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項８】
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分割可能に構成されている
請求項７に記載のメンテナンス方法。
【請求項９】
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る
請求項７又は８に記載のメンテナンス方法。
【請求項１０】
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、前記モータの駆動力を伝達する減速機及び前記減速機の出力軸に取り付けられた前記ピニオンギヤを含むとともに、当該駆動部が搭載される被取付部に対して前記出力軸の軸方向を変更可能に取り付けられている
ことを特徴とする風力発電設備。
【請求項１１】
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１０に記載の風力発電設備。
【請求項１２】
前記被取付部は、前記ホイールギヤの回転面に対して傾斜したフランジ面を含む
請求項１０又は１１に記載の風力発電設備。
【請求項１３】
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１０〜１２の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１４】
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分割可能に構成されている
請求項１０〜１３の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１５】
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１０〜１４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、
クラウニングが施された前記駆動部のピニオンギヤと、該ピニオンギヤに噛合するホイールギヤとの相対配置を、少なくとも前記ホイールギヤの歯における当接位置が軸方向において変更されるようにして前記ピニオンギヤを変位させるステップを備えている。
【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、本発明者らの鋭意研究で得られた知見による上記（１）の方法によれば、クラウニングが施された駆動部のピニオンギヤと、該ピニオンギヤに噛合するホイールギヤとの相対配置が、風力発電設備のメンテナンスの際、少なくともホイールギヤの歯における当接位置が軸方向において変更されるようにしてピニオンギヤが変位される。このピニオンギヤの変位は、軸方向に沿った移動の他、軸方向の変更を含み得る。従って、少なくともホイールギヤの歯においてはメンテナンス前に比べて当節位置をずらすことができるから、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のである。
【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、
前記変位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を変位させてもよい。
【００１０】
上記（２）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）で述べたような利益を享受することができる。
【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、
前記変位させるステップでは、前記ピニオンギヤの軸方向を前記ホイールギヤの軸方向と非平行に変化させてもよい。
【００１２】
上記（３）の方法によれば、風力発電設備のメンテナンスの際、ピニオンギヤの軸方向がホイールギヤの軸方向に対して非平行に変化される。つまり、ピニオンギヤにはクラウニングが施されているため、該ピニオンギヤの軸方向を変化させることでホイールギヤの歯とピニオンギヤの歯との当節位置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。
【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、
前記ピニオンギヤにおける前記クラウニングの中心が歯幅の中心に対して前記駆動部の減速機から遠方に設定されていてもよい。
【００１４】
上記（４）の方法のように、ピニオンギヤにおけるクラウニングの中心を歯幅の中心に対して駆動部の減速機から遠方に設定することにより、例えば、ピニオンギヤの軸方向を変位させた際における当節位置の変化をより大きく確保することができる。
【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、
前記変位させるステップでは、前記ピニオンギヤを軸方向に変位させてもよい。
【００１６】
一般に、駆動部のピニオンギヤと噛合するホイールギヤはピニオンギヤに比べて寸法及び重量ともに大きいため、ピニオンギヤに比べ、交換に多大な労力を要する。
この点、上記（５）の方法によれば、ホイールギヤに対してピニオンギヤを軸方向に変位させるという簡易な方法により、上記（１）〜（４）の何れか一つで述べたように、少なくともホイールギヤの歯における当節位置を軸方向において変更することができるという利益を享受することができる。
【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、
前記変位させるステップでは、前記ピニオンギヤ及び前記ホイールギヤの相互に噛合う歯の関係を維持したまま前記ピニオンギヤを変位させてもよい。
【００１８】
上記（６）の方法によれば、ピニオンギヤ及びホイールギヤの相互に噛合う歯の関係を維持したままピニオンギヤが変位される。つまり、互いに噛み合う歯は変更することなく、噛み合いにおける互いの歯の当節位置を変更することができる。したがって、ホイールギヤ及びピニオンギヤをどちらも取り外すことなく、噛み合いの当節位置を変更することができるから、メンテナンスの作業負荷を軽減し、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、
前記ピニオンギヤは、少なくとも２つに分割されて前記駆動部の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。
【００２０】
上記（７）の方法によれば、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。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載の方法において、
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分割可能に構成されていてもよい。
【００２２】
上記（８）の方法によれば、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。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）に記載の方法において、
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もよい。
【００２４】
上記（９）の方法によれば、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。
【００２５】
（１０）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、前記モータの駆動力を伝達する減速機及び前記減速機の出力軸に取り付けられた前記ピニオンギヤを含むとともに、当該駆動部が搭載される被取付部に対して前記出力軸の軸方向を変更可能に取り付けられている。
【００２６】
上記（１０）の構成によれば、駆動部は、ピニオンギヤが取り付けられる該駆動部の減速機における出力軸の軸方向を変更するようにして被取付部に取り付けることができる。これにより、ホイールギヤの軸方向に対してピニオンギヤの軸方向を変更することができる。従って、例えばピニオンギヤにクラウニングが施されている場合は、該ピニオンギヤの軸方向を変化させることでホイールギヤの歯とピニオンギヤの歯との当節位置をホイールギヤの軸方向に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。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）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。
【００２８】
上記（１１）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（１０）で述べたような利益を享受することができる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）に記載の構成において、
前記被取付部は、前記ホイールギヤの回転面に対して傾斜したフランジ面を含んでいてもよい。
【００３０】
上記（１２）の構成によれば、被取付部がホイールギヤの回転面に対して傾斜したフランジ面を含むから、このフランジ面に沿うように駆動部を取り付けることにより、ホイールギヤの軸方向に対してピニオンギヤの軸方向を容易に傾斜させることができる。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。
【００３１】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１０）〜（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、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。
【００３２】
上記（１３）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。
【００３３】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１０）〜（１３）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分割可能に構成されていてもよい。
【００３４】
上記（１４）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。
【００３５】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１０）〜（１４）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。
【００３６】
上記（１５）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】
【００３７】
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】
【００３８】
【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】一実施形態における駆動部（ピッチ駆動部）の構成例を示す概略図である。
【図３】（ａ）は一実施形態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図であり、（ｂ）は一実施形態における駆動部と被取付部、（ｃ）は他の実施形態における駆動部と被取付部を示す図である。
【図４】（ａ）は他の実施形態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図であり、（ｂ）は他の実施形態における駆動部と被取付部である。
【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】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７】他の実施形態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図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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。
【００４０】
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は一実施形態における駆動部（ピッチ駆動部）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され、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。
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、各駆動部２０Ａ、２０Ｂは各々、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、を含む。
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（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）。
そして、本開示の一実施形態における駆動部２０は、例えば図３（ａ）〜図３（ｃ）に非限定的に例示するように、当該駆動部２０が搭載される被取付部１０に対して出力軸２３の軸方向を変更可能に取り付けられている。
駆動部２０は、モータ２１、減速機２２、出力軸２３及び該出力軸２３に取り付けられたピニオンギヤ２４Ａが、被取付部１０と平行な支点２６を中心に揺動可能に配置されており、出力軸２３の軸方向を上記被取付部１０に対して傾斜させた状態で取付けることができるようになっている。
【００４１】
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２５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、負荷の小さな歯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２４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で得られた知見による上記構成によれば、駆動部２０は、ピニオンギヤ２４Ａが取り付けられる当該駆動部２０の減速機２２における出力軸２３の軸方向を変更するようにして被取付部１０に取り付けることができる。これにより、ホイールギヤ２４Ｂの軸方向に対してピニオンギヤ２４Ａの軸方向を変更することができる。従って、例えばピニオンギヤ２４Ａにクラウニングが施されている場合は、該ピニオンギヤ２４Ａの軸方向を変化させることでホイールギヤ２４Ｂの歯２５Ｂとピニオンギヤ２４Ａの歯２５Ａとの当節位置をホイールギヤ２４Ｂの軸方向にずらすことができる（例えば図３（ａ）参照）。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。
【００４２】
また、幾つかの実施形態において、被取付部１０は、ホイールギヤ２４Ｂの回転面に対して傾斜したフランジ面１２を含んでいてもよい（例えば図３（ｃ）参照）。
この構成では、被取付部１０がホイールギヤ２４Ｂの回転面に対して傾斜したフランジ面１２を含むから、このフランジ面１２に沿うように駆動部２０を取り付けることにより、ホイールギヤ２４Ｂの軸方向に対してピニオンギヤ２４Ａの軸方向を容易に傾斜させることができる。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。
【００４３】
幾つかの実施形態において、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２参照）。
つまり、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、上述した利益を享受することができる。
なお、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、を含んでいてもよく（図２〜図４参照）、ヨー駆動部２０Ｂが搭載される被取付部１０（例えばナセル７）に対して出力軸２３の軸方向を変更可能に取り付けられていてもよい。
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が設けられていてもよい。
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、内周の全周に亘って等間隔に離れて歯２５Ｂが設けられ得る。
このように、ヨー駆動部２０Ｂのピニオンギヤ２４Ａとこれに噛合するホイールギヤ２４Ｂとの噛み合いにおいて、上述した利益を享受することができる。
【００４４】
幾つかの実施形態では、ピニオンギヤ２４Ａにおけるクラウニングの中心が歯幅の中心に対して駆動部２０の減速機２２から遠方に設定されていてもよい（例えば図４（ａ）参照）。このように、ピニオンギヤ２４Ａにおけるクラウニングの中心を歯幅の中心に対して駆動部２０の減速機２２から遠方に設定することにより、例えば、ピニオンギヤ２４Ａの軸方向を変位させた際における当節位置の変化をより大きく確保することができる。
なお、幾つかの実施形態では、ピニオンギヤ２４Ａが取り付けられる出力軸２３の端部を、減速機２２からより長く突出するように設定してもよい（例えば図４（ｂ）参照）。このような構成により、例えば、ピニオンギヤ２４Ａの軸方向を変位させた際における当節位置の変化をより大きく確保することができる。
【００４５】
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（図５参照）。
このようにピニオンギヤ２４Ａが出力軸２３の軸方向と垂直な方向に着脱可能な構成によれば、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。
【００４６】
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分割可能に構成されていてもよい（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。
この構成によれば、ホイールギヤ２４Ｂとの噛合頻度が低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。
【００４７】
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（図５参照）。
この構成によれば、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。
【００４８】
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を備えた風車１のメンテナンス方法であって、クラウニングが施された駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａと、該ピニオンギヤ２４Ａに噛合するホイールギヤ２４Ｂとの相対配置を、少なくともホイールギヤ２４Ｂの歯２５Ｂにおける当接位置が軸方向において変更されるようにしてピニオンギヤ２４Ａを変位させるステップ（ステップＳ１０）を備えている。
【００４９】
本発明者らの鋭意研究で得られた知見による上記方法によれば、クラウニングが施された駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａと、該ピニオンギヤ２４Ａに噛合するホイールギヤ２４Ｂとの相対配置が、風車１のメンテナンスの際、少なくともホイールギヤ２４Ｂの歯２５Ｂにおける当接位置が軸方向において変更されるようにしてピニオンギヤ２４Ａが変位される。このピニオンギヤ２４Ａの変位は、軸方向に沿った移動の他、軸方向の変更を含み得る。従って、少なくともホイールギヤ２４Ｂの歯２５Ｂにおいてはメンテナンス前に比べて当節位置をずらすことができるから、ギヤ２４全体を交換することなく簡易な方法で駆動部のギヤ２４の疲労寿命を延長することができるのである。
【００５０】
幾つかの実施形態において、上記変位させるステップＳ１０では、ピニオンギヤ２４Ａの軸方向をホイールギヤ２４Ｂの軸方向と非平行に変化させてもよい。
この方法によれば、風車１のメンテナンスの際、ピニオンギヤ２４Ａの軸方向がホイールギヤ２４Ｂの軸方向に対して非平行に変化される。つまり、ピニオンギヤ２４Ａにはクラウニングが施されているため、該ピニオンギヤ２４Ａの軸方向を変化させることでホイールギヤ２４Ｂの歯２５Ｂとピニオンギヤ２４Ａの歯２５Ａとの当節位置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。
【００５１】
幾つかの実施形態において、上記変位させるステップＳ１０では、ピニオンギヤ２４Ａを軸方向に変位させてもよい（図７参照）。
一般に、駆動部２０のピニオンギヤ２４Ａと噛合するホイールギヤ２４Ｂはピニオンギヤ２４Ａに比べて寸法及び重量ともに大きいため、ピニオンギヤ２４Ａに比べ、交換に多大な労力を要する。
この点、上記の方法によれば、ホイールギヤ２４Ｂに対してピニオンギヤ２４Ａを軸方向に変位させるという簡易な方法により、本開示の何れかで述べたように、少なくともホイールギヤ２４Ｂの歯２５Ｂにおける当節位置を軸方向において変更することができるという利益を享受することができる。
【００５２】
幾つかの実施形態において、上記変位させるステップＳ１０では、ピニオンギヤ２４Ａ及びホイールギヤ２４Ｂの相互に噛合う歯の関係を維持したままピニオンギヤ２４Ａを変位させてもよい。
この方法によれば、ピニオンギヤ２４Ａ及びホイールギヤ２４Ｂの相互に噛合う歯２５Ａ，２５Ｂの関係を維持したままピニオンギヤ２４Ａが変位される。つまり、互いに噛み合う歯２５Ａ，２５Ｂは変更することなく、噛み合いにおける互いの歯２５Ａ，２５Ｂの当節位置を変更することができる。したがって、ホイールギヤ２４Ｂ及びピニオンギヤ２４Ａをどちらも取り外すことなく、噛み合いの当節位置を変更することができるから、メンテナンスの作業負荷を軽減し、簡易な方法で駆動部のギヤ２４の疲労寿命を延長することができる。
【００５３】
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。
【００５４】
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】
【００５５】
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
１０  被取付部
１２  フランジ面
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  支点
３０  キー
３２  キー溝
３４  分割面
【図１】
2020002806.tif 000003
【図２】
2020002806.tif 000004
【図３】
2020002806.tif 000005
【図４】
2020002806.tif 000006
【図５】
2020002806.tif 000007
【図６】
2020002806.tif 000008
【図７】
2020002806.tif 000009
【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、
クラウニングが施された前記駆動部のピニオンギヤと、該ピニオンギヤに噛合するホイールギヤとの相対配置を、少なくとも前記ホイールギヤの歯における当接位置が軸方向において変更されるようにして前記ピニオンギヤを変位させるステップを備えている
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、
前記変位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を変位させる
請求項１に記載のメンテナンス方法。
【請求項３】
前記変位させるステップでは、前記ピニオンギヤの軸方向を前記ホイールギヤの軸方向と非平行に変化させる
請求項２に記載のメンテナンス方法。
【請求項４】
前記ピニオンギヤにおける前記クラウニングの中心が歯幅の中心に対して前記駆動部の減速機から遠方に設定されている
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】
前記変位させるステップでは、前記ピニオンギヤを軸方向に変位させる
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】
前記変位させるステップでは、前記ピニオンギヤ及び前記ホイールギヤの相互に噛合う歯の関係を維持したまま前記ピニオンギヤを変位させる
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】
前記ピニオンギヤは、少なくとも２つに分割されて前記駆動部の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１〜６の何れか一項に記載のメンテナンス方法。
【請求項８】
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分割可能に構成されている
請求項７に記載のメンテナンス方法。
【請求項９】
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る
請求項７又は８に記載のメンテナンス方法。
【請求項１０】
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、前記モータの駆動力を伝達する減速機及び前記減速機の出力軸に取り付けられたピニオンギヤを含むとともに、
前記駆動部は、該駆動部全体が支点周りに揺動することで、当該駆動部が搭載される被取付部に対して前記出力軸の軸方向を変更可能に取り付けられている
ことを特徴とする風力発電設備。
【請求項１１】
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、
前記ピニオンギヤに噛合するホイールギヤが前記風車翼の翼根部に配置されている
請求項１０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、前記モータの駆動力を伝達する減速機及び前記減速機の出力軸に取り付けられたピニオンギヤを含むとともに、当該駆動部が搭載される被取付部に対して前記出力軸の軸方向を変更可能に取り付けられ、
前記被取付部は、前記ピニオンギヤに噛合するホイールギヤの回転面に対して傾斜したフランジ面を含む
風力発電設備。
【請求項１３】
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１０〜１２の何れか一項に記載の風力発電設備。
【請求項１４】
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、前記モータの駆動力を伝達する減速機及び前記減速機の出力軸に取り付けられたピニオンギヤを含むとともに、当該駆動部が搭載される被取付部に対して前記出力軸の軸方向を変更可能に取り付けられ、
前記ピニオンギヤは、前記ピニオンギヤに噛合するホイールギヤとの噛合頻度が低い部位において分割可能に構成されている
風力発電設備。
【請求項１５】
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１０〜１４の何れか一項に記載の風力発電設備。