(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン用駆動装置であって、前記駆動装置は：
ロータシャフト；
前記ロータシャフトから発電機にトルクを伝達するためのギヤボックス組立体であって、前記ギヤボックス組立体は：
・入力シャフト；
・出力シャフト；
・一次ギヤ段；及び
・二次ギヤ段；を有し、
・各前記ギヤ段は、出力シャフトの周りに位置する複数の遊星ギヤ、前記遊星ギヤと噛み合う環状ギヤ、及び前記遊星ギヤと噛み合うとともに前記出力シャフトにトルクを伝達するように構成されるサンギヤ、を有する、
ギヤボックス組立体；
前記ロータシャフトから前記入力シャフトを介して前記ギヤボックス組立体にトルクを伝達するための駆動伝達機構；及び
前記ギヤボックス組立体を前記風力タービンのハウジングに取り外し可能に取付けるための一次荷重支持部材；を有し、
前記ロータシャフトは、少なくとも部分的に中空であり、その中に前記ギヤボックス組立体の少なくとも一部及び前記駆動伝達機構の少なくとも一部が位置する内部空洞を有し；
前記入力シャフト、前記出力シャフト、前記一次及び前記二次ギヤ段を有する前記ギヤボックス組立体は、前記一次荷重支持部材を用いて単一のユニットとして前記ロータシャフト内に取り付け可能である、
駆動装置。
【請求項２】
前記駆動伝達機構は、前記ロータシャフトから前記ギヤボックス組立体にトルクを伝達するための、前記ロータシャフトと前記ギヤボックス組立体との間に延びるフレキシブルコネクタを有し、前記フレキシブルコネクタは、使用中、少なくとも約０．１°のロータの曲げ又はせん断荷重に起因する前記ギヤボックス組立体に対する前記ロータシャフトの歪みを許容するように、したがって、前記荷重の前記ギヤボックス組立体への伝達を減少させるように、弾性的に変形可能である、
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記フレキシブルコネクタは、前記ロータシャフトの軸方向に第１の端部及び前記第１の端部の反対側の第２の端部を有し、前記第１の端部において前記ロータシャフトに及び前記第２の端部において前記ギヤボックス組立体に固定される、
請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記フレキシブルコネクタは、前記ロータシャフトの半径方向に第１の端部及び前記第１の端部の反対側の第２の端部を有し、前記第１の端部において前記ロータシャフトに及び前記第２の端部において前記ギヤボックス組立体に固定される、
請求項２に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記フレキシブルコネクタは、前記ロータシャフトと一体に設けられるとともに前記シャフトから前記ギヤボックス組立体に向かって延び、前記フレキシブルコネクタは、前記ギヤボックス組立体に結合されることができる自由端部を有する、
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記フレキシブルコネクタは、使用中、前記ギヤボックス組立体への前記ロータの曲げ及びせん断荷重の伝達を減少させるよう主軸周りに歪むように、弾性的に変形可能である、
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記フレキシブルコネクタは、約０．２°までの前記ギヤボックス組立体に対する前記ロータシャフトの歪みを支持することができる、
請求項２乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記フレキシブルコネクタは、前記ロータシャフトから前記ギヤボックス組立体に向かって半径方向に延びるフランジである、
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記フレキシブルコネクタは、波形であり、前記ロータシャフトの取付け肩部と前記ギヤボックス組立体との間に軸方向に延び、前記コネクタの波形は、前記ギヤボックス組立体への前記荷重の伝達を減らすように変形する、
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記ギヤボックス組立体は、使用中の前記ロータシャフトのたわみを考慮するために、前記駆動装置に移動の自由度を提供するよう、半径方向のギャップが、前記ロータシャフトの内面と前記一次ギヤ段の前記環状ギヤの外面との間に存在するように、前記ロータシャフト内に配置される、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記駆動伝達機構は、前記ロータシャフトから前記ギヤボックス組立体にトルクを伝達するように、前記ロータシャフトを前記ギヤボックス組立体に接続するための一次駆動要素を有する、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記一次駆動要素に結合されることができる入力シャフトを有し、前記入力シャフトは、前記一次駆動要素から前記一次及び前記二次ギヤ段に駆動力を伝達するように構成され、前記一次駆動要素及び前記入力シャフトは、フローティング接続で互いに結合される、
請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記駆動伝達機構は、前記ロータシャフトから前記ギヤボックス組立体への回転駆動力を伝達するためのスプライン接続部を有し、前記スプライン接続部は、前記入力シャフト及び前記一次駆動要素の一方に設けられる軸方向に延びる雄スプライン、並びに前記入力シャフト及び前記一次駆動要素の他方に設けられるとともに前記雄スプラインと噛み合う軸方向に延びる雌スプラインを有する、
請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１４】
前記雄スプラインは、凸状にされる、
請求項１３に記載の駆動装置。
【請求項１５】
前記雄及び雌スプラインの一方又は両方は、前記スプラインの中間点から前記スプラインの各端部に向かう方向にテーパーを付けられる、
請求項１３又は１４に記載の駆動装置。
【請求項１６】
前記一次駆動要素は、前記駆動要素を前記ロータシャフトに結合するための第１のカップリング構成要素、及び前記駆動要素を前記ギヤボックス組立体の前記入力シャフトに結合するための第２のカップリング構成要素を有し、前記第１及び前記第２のカップリング構成要素は、前記一次駆動要素の長さに沿って軸方向に離間され、前記第１のカップリング構成要素は、使用中、前記第２のカップリング構成要素の風下に位置する、
請求項１１に記載の駆動装置。
【請求項１７】
半径方向の空間が、前記ロータシャフトから前記ギヤボックス組立体への半径方向変位の伝達を減らすために、前記第１のカップリング構成要素に近接する前記一次駆動要素の内面と前記ギヤボックス組立体との間に設けられる、
請求項１６に記載の駆動装置。
【請求項１８】
前記一次駆動要素は、環状トーションチューブであり、前記第１のカップリング構成要素は、前記トーションチューブの風下の端部に又は前記トーションチューブの風下の端部に隣接して、設けられ、前記第２のカップリング構成要素は、前記トーションチューブの風上の端部に又は前記トーションチューブの風上の端部に隣接して、設けられる、
請求項１６又は１７に記載の駆動装置。
【請求項１９】
・前記二次ギヤ段サンギヤは、それによって前記出力シャフトを駆動するように、前記出力シャフトと一体に回転し；
・前記二次ギヤ段遊星ギヤ及び前記二次ギヤ段サンギヤはそれぞれ、前記ギヤの主軸と平行に延びるギヤ歯を有し、前記二次ギヤ段遊星ギヤの歯は、前記二次ギヤ段遊星ギヤから前記二次ギヤ段サンギヤにトルクを伝達するように、前記二次ギヤ段サンギヤの歯と噛み合い；
・前記二次ギヤ段サンギヤは、第１の軸方向端部及び前記第１の軸方向端部の反対側の第２の軸方向端部を有する中空環状構成要素であり、前記二次ギヤ段サンギヤは、使用中、前記二次ギヤ段遊星ギヤの歯の歪みを生じる前記二次ギヤ段遊星ギヤのねじれ及び半径方向のたわみが、前記二次ギヤ段サンギヤの歯の対応する歪みによって調整されるように、前記第１の軸方向端部で、前記出力シャフトに取付けられる又は前記出力シャフトと一体に設けられる、
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項２０】
前記一次荷重支持部材は、前記ギヤボックス組立体を少なくとも部分的に前記内部空洞内に取り外し可能に取付け、前記ギヤボックス組立体は、少なくとも部分的に前記ハウジングから片持ちにされる、
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項２１】
前記一次ギヤ段の前記遊星ギヤは、それぞれの遊星ギヤピンにそれぞれ回転可能に取付けられ、前記ピンは、前記一次荷重支持部材を形成する一次ギヤキャリアに設けられる、
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項２２】
風力タービン用駆動装置であって、前記駆動装置は：
ロータシャフト；
前記ロータシャフトから発電機にトルクを伝達するためのギヤボックス組立体；及び
前記ロータシャフトから前記ギヤボックス組立体にトルクを伝達するための、前記ロータシャフトと前記ギヤボックス組立体との間に延びるフレキシブルコネクタを有する駆動伝達機構；を有し、
前記ロータシャフトは、少なくとも部分的に中空であり、その中に前記ギヤボックス組立体の少なくとも一部及び前記駆動伝達機構の少なくとも一部が位置する内部空洞を有し；
前記フレキシブルコネクタは、使用中、少なくとも約０．１°のロータの曲げ又はせん断荷重に起因する前記ギヤボックス組立体に対する前記ロータシャフトの歪みを許容するように、したがって、前記荷重の前記ギヤボックス組立体への伝達を減少させるように、弾性的に変形可能である、
駆動装置。
【請求項２３】
前記フレキシブルコネクタは、前記ロータシャフトの軸方向に第１の端部及び前記第１の端部の反対側の第２の端部を有し、前記第１の端部において前記ロータシャフトに及び前記第２の端部において前記ギヤボックス組立体に固定される、
請求項２２に記載の駆動装置。
【請求項２４】
前記フレキシブルコネクタは、前記ロータシャフトの半径方向に第１の端部及び前記第１の端部の反対側の第２の端部を有し、前記第１の端部において前記ロータシャフトに及び前記第２の端部において前記ギヤボックス組立体に固定される、
請求項２２に記載の駆動装置。
【請求項２５】
前記フレキシブルコネクタは、前記ロータシャフトと一体に設けられるとともに前記シャフトから前記ギヤボックス組立体に向かって延び、前記フレキシブルコネクタは、前記ギヤボックス組立体に結合されることができる自由端部を有する、
請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項２６】
前記フレキシブルコネクタは、使用中、前記ギヤボックス組立体への前記ロータの曲げ及びせん断荷重の伝達を減少させるよう主軸周りに歪むように、弾性的に変形可能である、
請求項２２乃至２５のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項２７】
前記フレキシブルコネクタは、約０．２°までの前記ギヤボックス組立体に対する前記ロータシャフトの歪みを支持することができる、
請求項２２乃至２６のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項２８】
前記フレキシブルコネクタは、前記ロータシャフトから前記ギヤボックス組立体に向かって半径方向に延びるフランジである、
請求項２２乃至２７のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項２９】
前記フレキシブルコネクタは、波形であり、前記ロータシャフトの取付け肩部と前記ギヤボックス組立体との間に軸方向に延び、前記コネクタの波形は、前記ギヤボックス組立体への前記荷重の伝達を減らすように変形する、
請求項２２乃至２７のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項３０】
前記ギヤボックス組立体は、使用中の前記ロータシャフトのたわみを考慮するために、前記駆動装置に移動の自由度を提供するよう、半径方向のギャップが、前記ロータシャフトの内面と前記ギヤボックス組立体のギヤ段の環状ギヤの外面との間に存在するように、前記ロータシャフト内に配置される、
請求項２２乃至２９のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項３１】
ロータ；
発電機；及び
請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の駆動装置、を有し、
発電するために前記ロータから前記発電機にトルクを伝達するために、前記駆動装置の前記ロータシャフトは前記ロータに結合されるとともに前記ギヤボックスの出力シャフトが前記発電機に結合される、
風力タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービン用駆動装置、及び駆動装置を搭載する風力タービンに関する。特に、しかし排他的ではなく、本発明は、ロータシャフト、ロータシャフトから発電機にトルクを伝達するためのギヤボックス組立体、及びロータシャフトからギヤボックス組立体へのトルク伝達のための駆動伝達機構を有する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能なエネルギー源を利用するためにかなりの努力が世界中でなされている。多くの研究がある１つの特定の領域は、風力発電の分野である。多種多様な異なるタイプの風力発電機が開発されている。よく知られているように、これらの機械は一般的に風力タービンと呼ばれ、２以上のブレードを有するロータ、発電機及びしばしばローラから発電機にトルクを伝達するための駆動装置を有する。駆動装置は、ブレード又はギヤボックスに結合されたロータシャフトを有する。駆動装置及び発電機は、流線形のナセル内に収容される。この流線形のナセルは、高さが何十メートルになり得る細長いタワーに取付けられる。他のタイプは、ロータシャフトが発電機に直接接続される、「直接駆動」である。
【０００３】
より大きいタービンでは、ロータ速度は、ブレードの許容できる先端速度によって制限される。したがって、ロータ速度は、ブレードが大きくなるにつれて低くなり、捕えられる力は、ブレードディスク直径の二乗に比例する。この結果として、このような大きいタービンのタービンロータの回転速度は比較的低く、ロータシャフトのトルクは比較的高い。回転速度を増加させるとともに発電機への回転荷重の入力に先立つトルクを減らすことがしたがって、必要である。これは、従来の発電機がこのような低速度且つ高トルクで効率的に動作できないためである。トルクはしたがってギヤボックスを通って伝達され、このギヤボックスは、ロータシャフトに結合され、発電機に結合された出力シャフトを有する。ギヤボックス出力シャフトの回転速度は、ギヤボックスへの入力を提供するロータシャフトのものより著しく高く、出力シャフトのトルクは著しく低い。直接駆動発電機が知られており、これは効率的になるように作られることができるが、比較的大きく且つ重い。出力が同一条件の下で、歯車減速タービンは、直接駆動システムより、著しく軽く、小さく、且つ低コストになり、これは、歯車減速タービン設計の選択のための通常の理由である
このような従来の風力タービンの構成要素は典型的には、ロータ−ロータシャフト−ギヤボックス−発電機の順番で直接に接続されている。接続コンポーネントが、ロータシャフトとギヤボックス入力シャフトとの間、及び同様にギヤボックス出力シャフトと発電機との間に設けられる。ベアリングの配置もまた、使用中にロータが受けるかなりの曲げモーメント及び剪断力を支持するために必要とされる。結果として、多くの従来の風力タービンの駆動装置は、特に、様々なシャフトとナセル内のこれらの物理的に離れ且つ連続するコンポーネントとの間に設けられた大きく且つ重い接続コンポーネントに起因して、比較的長く且つ重い。結果として、風力タービンのナセルは比較的大きく且つ重い。一般的にこのような大きいナセルを風力タービンタワーの高さに置くことは望ましくない。これは、タワーが比較的高い静的及び動的な荷重を支持することを必要とする。加えて、ナセルへの風の荷重が高くなることができ、これはまた、最終的にタワーによって支持されなければならない。したがって、ナセルの重量及びサイズは、タワー及び基礎の設計を推進し、タービンシステムコスト全体の主要な推進力である。
【０００４】
さらに、駆動装置、特にギヤボックスは、歴史的に、定期的な整備を必要としている。これは、特に、風の状態に応じてロータがギヤボックスに与えるトルク荷重の極めて変わりやすい性質に起因する。さらに、高せん断力及び曲げモーメントが、ロータによってギヤボックスに与えらえれることができ、早期摩耗及び疲労損傷をもたらす。
【０００５】
しかし、既存のタービンのギヤボックスを整備することは難しいことがある。典型的には、ギヤボックスは、ナセル内でのギヤボックスへのアクセスが限られるので、ギヤボックスは、修理のためにタワーから外れて取り外される。支配的な環境の状態及び特別な要求及びある場合には実質的なツーリング及び試験設備は、タワーの上の修理に対する関連する障壁である。サイズ、重量及びそれらがナセル内に取付けられるとともにロータシャフト及び発電機に結合される方法が原因で、ある場合にはギヤボックスを取り外すことが比較的難しいことがわかっている。あるタービンでは、ギヤボックスは部分的に又は完全にロータを支持し、したがってギヤボックスの取り外しは、別個の支持がロータを支持するために、又はその取り外しのために提供されることを必要とする。既存のタービンの駆動装置のメンテナンスはしたがって時間がかかるとともに高価であり得る。
【０００６】
特許文献１は、風力タービン及びギヤボックスを開示する。タービンは、中空形であるロータシャフト３を有し、ギヤボックスは部分的にシャフトの内部に配置される。ギヤボックスは、平行シャフト及びロータシャフト内部に２段を有する遊星ギヤボックスであり、これらは、第１段及び第２段を形成する。第２段は、幾つかの遊星ギヤを弾性変形可能なマウンティングで支える遊星ギヤキャリアを有する。第２段のリング（又は環状）ギヤは、第２段のサンギヤを構成するカップリング部材の一部である。サンシャフトは、ロータシャフトからトルク支持部を通って後方に延び、オフセット発電機に結合される。第１段の遊星ギヤは、トルク支持部によって形成された第２のギヤキャリアに取付けられ、第１段のリングギヤは、中空ロータシャフトの内部に直接形成される。
【０００７】
特許文献１に開示されたギヤボックス組立体のタービンハウジングからの取り外しは難しい。特に、第１及び第２段がハウジングからサンシャフトと一緒に取り外すことができず、幾つかのインターフェースを有して、別々に取り外されなければならない。特に、第２段遊星ギヤキャリアがロータシャフトに対して取付けられ、リングギヤがロータシャフトの内部に形成される、方法は、ギヤボックス組立体が、１つのユニットというよりむしろ、部分で取り外されなければならない。これは、挑戦的且つ非常に時間がかかる。
【０００８】
既知のギヤボックス組立体の他の問題は、ギヤの歯の歪みに関わる。遊星歯車段は、遊星ギヤと噛み合わされるとともにトルクを遊星ギヤに伝達するように構成されるリングギヤを有する。遊星ギヤは、駆動力を出力シャフトに伝達するように、サンギヤと噛み合う。ギヤボックス組立体は、トルクが第１の軸方向端部でリングギヤに伝達されるように構成される。このようにトルクをリングギヤに伝達することは、遊星ギヤの円周の周りの方向に遊星はの歪み又は「ねじれ」をもたらし、これは業界では「ワインドアップ」として知られている。これは、従来は：１）駆動力がリングギヤに、及び遊星ギヤからサンギヤに、ギヤの長さに沿った中間で伝達される、中心駆動配置を構成すること；及び／又は、２）遊星及びサンギヤのギヤの歯が、円周の幅で変化し、歪みを許容するように長さに沿ってテーパーになるように、形成されることによって、対処されていた。１）の場合には、これはギヤボックス組立体の寸法、重量及び複雑さを著しく増大し得る。２）の場合には、これは設計及び製造プロセスを著しく複雑にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＵＳ２０１０／０００９８０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の欠点の少なくとも１つを除去する又は軽減することが本発明の少なくとも１つの実施形態の目的の一つである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、風力タービン用駆動装置が提供され、駆動装置は：
ロータシャフト；
ロータシャフトから発電機にトルクを伝達するためのギヤボックス組立体であって、ギヤボックス組立体は：
・入力シャフト；
・出力シャフト；
・一次ギヤ段；及び
・二次ギヤ段；を有し、
・各ギヤ段は、出力シャフトの周りに位置する複数の遊星ギヤ、遊星ギヤと噛み合う環状（リング）ギヤ、及び遊星ギヤと噛み合うとともに出力シャフトにトルクを伝達するように構成されるサンギヤ、を有する、ギヤボックス組立体；
ロータシャフトから入力シャフトを介してギヤボックス組立体にトルクを伝達するための駆動伝達機構；及び
ギヤボックス組立体を風力タービンのハウジングに取り外し可能に取付けるための一次荷重支持部材；を有し、
ロータシャフトは、少なくとも部分的に中空であり、その中にギヤボックス組立体の少なくとも一部及び駆動伝達機構の少なくとも一部が位置する内部空洞を有し；
入力シャフト、出力シャフト、一次及び二次ギヤ段を有するギヤボックス組立体は、一次荷重支持部材を用いて単一のユニットとしてロータシャフト内に取り付け可能である。
【００１２】
一次荷重支持部材はしたがって、ギヤボックス組立体がより簡単に（ユニットとして）取り外すことができるような方法で、駆動装置を担持するナセル内でのロータシャフトの位置決めを容易にし得る。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、風力タービン用駆動装置が提供され、駆動装置は：
ロータシャフト；
ロータシャフトから発電機にトルクを伝達するためのギヤボックス組立体；及び
ロータシャフトからギヤボックス組立体にトルクを伝達するための、ロータシャフトとギヤボックス組立体との間に延びるフレキシブルコネクタを有する駆動伝達機構；を有し、
ロータシャフトは、少なくとも部分的に中空であり、その中にギヤボックス組立体の少なくとも一部及び駆動伝達機構の少なくとも一部が位置する内部空洞を有し；
フレキシブルコネクタは、使用中、少なくとも約０．１°のロータの曲げ又はせん断荷重に起因するギヤボックス組立体に対するロータシャフトの歪みを許容するように、したがって、前記荷重のギヤボックス組立体への伝達を減少させるように、弾性的に変形可能である。
【００１４】
フレキシブルコネクタは、第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を有し得るとともに、第１の端部においてロータシャフトに及び第２の端部においてギヤボックス組立体に固定され得る。フレキシブルコネクタは、ロータシャフトと一体に提供され得るとともにシャフトからギヤボックス組立体に向かって延び得、フレキシブルコネクタは、ギヤボックス組立体に結合されることができる自由端部を有する。フレキシブルコネクタは、使用中、ギヤボックス組立体へのロータの曲げ及びせん断荷重の伝達を減少させるよう主軸周りに曲がるように、弾性的に変形可能である。フレキシブルコネクタは、約０．２°又はそれ以上までのギヤボックス組立体に対するロータシャフトの歪みを支持することができる。フレキシブルコネクタは、ロータシャフトからギヤボックス組立体に向かって半径方向に延びるフランジであり得る。フレキシブルコネクタは、波形であり得、ロータシャフトの取付け肩部とギヤボックス組立体との間に軸方向に延び得、コネクタの波形は、ギヤボックス組立体へのロータ荷重の伝達を減らすように変形する。
【００１５】
本発明の第２の態様の駆動装置は、特許文献１に開示されたもののような、従来技術に対してかなりの利点を提供する。特に、特許文献１は、ロータシャフトとギヤボックスとの間に非常に固い接続があるように構成されるギヤボックスを用いる。この固い接続は、ロータの曲げ及び／又はせん断荷重がギヤボックスに直接伝達されることを確実にする。言い換えると、ロータシャフトの歪みがギヤボックス組立体によって感じられる。特許文献１はこれを認識するが、遊星ギヤをフレキシブルピンに取付けることによってこの問題を考慮しようと試みている。これは、妥協的な解決策であるが、ギヤボックス組立体への高い荷重、早期のギヤの摩耗並びにフレキシブルピン及びベアリング組立体への望ましくない荷重をもたらす。
【００１６】
本発明の第１の態様のギヤボックス組立体は、使用中のロータシャフトのたわみを考慮するために、駆動装置に移動の自由度を提供するよう、半径方向のギャップが、ロータシャフトの内面と前記ギヤ段の環状ギヤの外面との間に存在するように、ロータシャフト内に配置され得る。本発明の第１の態様のギヤボックス組立体は、ロータシャフトからギヤボックス組立体にトルクを伝達するためのロータシャフトとギヤボックス組立体との間に延びるフレキシブルコネクタを有する駆動伝達機構を有し得、フレキシブルコネクタは、使用中、少なくとも約０．１°のロータの曲げ又はせん断荷重に起因するギヤボックス組立体に対するロータシャフトの歪みを許容するように、したがって、前記荷重のギヤボックス組立体への伝達を減少させるように、弾性的に変形可能であり得る。
【００１７】
本発明の第２の態様のギヤボックス組立体は、一次及び二次ギヤ段；並びにギヤボックス組立体を風力タービンのハウジングに取り外し可能に取付けるための一次荷重支持部材；を有し、出力シャフト、一次及び二次ギヤ段を有数るギヤボックス組立体は、一次荷重支持部材を用いて単一のユニットとしてロータシャフト内に取り付け可能である。
【００１８】
本発明の第３の態様によれば、風力タービン用駆動装置が提供され、駆動装置は：
ロータシャフト；
ロータシャフトから発電機にトルクを伝達するためのギヤボックス組立体；及び
ロータシャフトからギヤボックス組立体にトルクを伝達するための駆動伝達機構；を有し、
ロータシャフトは、少なくとも部分的に中空であり、その中にギヤボックス組立体の少なくとも一部及び駆動伝達機構の少なくとも一部が位置する内部空洞を有する。
【００１９】
以下の利点及び特徴は、本発明の第１、第２及び／又は第３の駆動装置に当てはまり得る。
【００２０】
シャフトの空洞に少なくとも部分的に位置するギヤボックス組立体とともに、中空のロータシャフトを含む駆動装置を提供することは、従来の駆動装置に対して多くの利点を提供する。特に、駆動装置の長さは著しく減少され得る。また、ロータシャフトとギヤボックス組立体との間に大きく且つ重い接続構成要素を提供する必要がない。これらの要因は、駆動装置の、したがって、風力タービンタワーの高さに提供される駆動装置を担持するナセルの重量の削減につながり得る。加えて、駆動装置の長さの削減は、駆動装置を担持するナセルの長さの削減をもたらし、ナセルへの減少した風の荷重をもたらし得る。これは、より軽いタワーの設計及びより小さいタワーの基礎の観点から利点をもたらし得る。さらに、ロータシャフトは、ギヤボックス組立体が、例えば、整備のために、その位置でより簡単に取り外される又は分解されることができる方法で、駆動装置を担持するナセル内に支持されることができる。本発明は、これが、ギヤボックス組立体の取り外しの後ロータシャフトを支持するために別箇の構成要素が提供される必要なしに達成されることを可能にする。さらに、ギヤボックス組立体の一部及び駆動伝達機構をロータシャフトの内部空洞内に配置することは、ギヤボックスのための潤滑システムが、ロータのメインシャフトベアリングを潤滑するために使用されることを可能にし、タービンのための全体の潤滑システム設計を単純にする。
【００２１】
ギヤボックス組立体は、外面及び軸方向長さを有し得るとともに、ロータシャフトがギヤボックス組立体の軸方向の少なくとも一部に沿って外面の周りに延びるような方法で、ロータシャフトの空洞内に位置し得る。ギヤボックス組立体の大部分は、ロータシャフトの空洞内に位置し得る。ギヤボックス組立体の構成部品の大部分は、空洞内に位置し得る。ギヤボックス組立体の一部は、ロータシャフトの空洞から突出し得る。ギヤボックス組立体の出力シャフトの少なくとも一部は、空洞から突出し得る。これは、出力シャフトの発電機への接続を容易にし得る。ロータシャフトの空洞は、ロータシャフトの風下の端部から軸方向に延び得る。空洞は、シャフトの長さに沿って途中まで延び得る、又はシャフトの長さ全体に沿って延び得る。出力シャフトは、１つの又は単一の構成要素であり得る、又はギヤボックスに結合された発電機にトルクを伝達するように回転可能に結合される別々のシャフト部分又は構成要素を有し得る。例えば、各ギヤ段は、回転可能に結合される独自のシャフト部分又は構成要素を有し得る。
【００２２】
ギヤボックス組立体は、一次ギヤ段及び二次ギヤ段を有し得、それぞれ出力シャフトの周りに位置する複数の遊星（エピサイクリック）ギヤを有し、各遊星ギヤは、それぞれの遊星ギヤピンに回転可能に取付けられるとともにトルクを出力シャフトに伝達するように構成される。一次段は、遊星キャリアが固定され、したがって動かない星型配置であり得るとともに、二次段は遊星又は星であり得る。ギヤボックス組立体構成要素は、それら自身の軸の周りを回転し得る及び／又はギヤボックスの主軸周りの軌道に従い得る、又は回転に対して固定され得ることが理解される。これは、駆動装置のための選択された構造又は動作構成に依存する。ギヤボックス組立体に入力されるロータシャフトのトルクは、一次と二次ギヤ段との間で分割され得る。一次ギヤ段は、ロータシャフト荷重の一部を出力シャフトに二次ギヤ段を介して伝達するように構成され得る。二次ギヤ段は、二次段に入力される荷重の二次増速／トルク減少を実行するように構成され得、この二次段に入力される荷重は、二次段に直接伝達されるロータシャフト荷重の一部、及び一次ギヤ段の出力の組み合わせであり得る。
【００２３】
駆動伝達機構は、ロータシャフトからギヤボックス組立体に回転駆動力又は荷重（トルク）を伝達するように、ロータシャフトをギヤボックス組立体に接続するための一次駆動要素を有し得る。ギヤボックス組立体は、一次駆動要素に結合されることができる入力シャフトを有し得、入力シャフトは、一次駆動要素から一次及び二次ギヤ段に駆動力を伝達するように構成される。一次駆動要素は、ロータシャフトに固定され得る。入力シャフトはギヤボックス組立体に固定され得る。
【００２４】
一次駆動要素及び入力シャフトは、フローティング又は柔軟な接続で互いに結合され得る。これは、望ましくない荷重のギヤボックス組立体への伝達、特にロータによって加えられる曲げモーメント及びせん断力を減少させ得る。これは、使用中のギヤボックス構成要素への損傷の可能性を減少させ得る。機構は、ロータシャフトからギヤボックス組立体への回転駆動力を伝達するためのスプライン接続部を有する。スプライン接続部は、入力シャフトに設けられた軸方向に延びる雄スプライン及び一次駆動要素に設けられ雄スプラインと噛み合う軸方向に延びる雌スプラインを有し得る。このようなスプライン接続部の提供は、ロータシャフト空洞内でのギヤボックス組立体の位置決め、そして実際にギヤボックス組立体の取り外しを容易にし得る。雄スプラインの高さは、スプラインの長さに沿って変化し得る（スプラインは典型的には根本から先端に一体の深さであるが）。雄又は雌スプライン、典型的には雄スプラインは、スプラインの中央又は中心部分からスプラインの各端部に向かって（任意選択で非線形に）テーパ形状になり得る。スプラインは、中央部で最大の半径方向高さ及び端部において最小の半径方向高さであり得る。スプラインは、湾曲形状を有し得るとともに、（半径方向に見て）両端に向けて先細りに又は（横から見て）凸状にされ得る。凸状にされたスプラインは、ロータシャフトとギヤボックス長手方向軸との間のある程度の相対的な角度の傾きを許容し得る。組立を可能にするための小さい歯のスペース／歯のクリアランスがあり得る。このような形状を有するスプラインは、多数の利点を提供することができ、この利点は、スプラインが、使用中ロータによってロータシャフトに加えられる大きい曲げモーメント及びせん断力に、結果として生じるたわみをもたらすギヤボックス組立体への著しい荷重を伝達することなしに（又はこの伝達を減少して）、対応することができることを含む。代替的には、トルク伝達チューブが利用されることができ、これは回転に関して剛であるが、半径方向のシャフトの歪みの効果を分離する横方向の柔軟性を許容する。
【００２５】
一次駆動要素／フレキシブルコネクタは、駆動要素をロータシャフトに結合するための第１のカップリング構成要素、及び駆動要素をギヤボックス組立体の入力シャフトに結合するための第２のカップリング構成要素を有し得る。第１及び第２のカップリング構成要素は、一次駆動要素の長さに沿って軸方向に離間され得るとともに、第１のカップリング構成要素は、使用中、第２のカップリング構成要素の風下に位置し得る。半径方向の空間又は隙間が、第１のカップリング構成要素に近接する一次駆動要素の内面とギヤボックス組立体との間に設けられ得る。これは、ロータシャフトからギヤボックス組立体への半径方向荷重の伝達を減らすのに役立ち得る。特に、半径方向の隙間、及び結合要素の間の間隔は、ギヤボックス組立体への半径方向荷重の伝達を減少させながら、一次駆動要素の変形を許容し得る。一次駆動要素は、環状要素であり得るとともにトーションチューブであり得る。第１のカップリング要素は、トーションチューブの風下の端部に又はトーションチューブの風下の端部に隣接して設けられ得るとともに、第２のカップリング要素は、トーションチューブの風上の端部に又はトーションチューブの風上の端部に隣接して設けられ得る。
【００２６】
ギヤボックス組立体は：
出力シャフト；
出力シャフトの周りに位置する複数の遊星ギヤを有する少なくとも１つのギヤ段；及び
遊星ギヤと噛み合うとともに出力シャフトにトルクを伝達するように構成されるサンギヤ；を有し、
・サンギヤは、それによって出力シャフトを駆動するように出力シャフトと一体に回転し；
・遊星ギヤ及びサンギヤはそれぞれ、ギヤの主軸と平行に延びるギヤ歯を有し、遊星ギヤの歯は、遊星ギヤからサンギヤにトルクを伝達するようにサンギヤの歯と噛み合い；
・サンギヤは、第１の軸方向端部及び第１の端部の反対側の第２の軸方向端部を有する中空環状構成要素であり、サンギヤは、使用中、遊星ギヤの歯の歪みを生じる遊星ギヤのねじれ及び半径方向のたわみが、サンギヤの歯の対応する歪みによって調整されるように、第１の端部で、出力シャフトに取付けられる又は出力シャフトと一体に設けられる。
【００２７】
ギヤ段は、遊星ギヤと噛み合わされるとともに遊星ギヤにトルクを伝達するように構成されるリングギヤを有し得、リングギヤは、第１の軸方向端部及び第１の端部の反対側の第２の軸方向端部を有し、ギヤボックスは、トルクが第１の軸方向端部でリングギヤに伝達されるように構成される。このようにトルクをリングギヤに伝達することは、業界では「ワインドアップ」として知られている、ギヤの円周の周りの方向のリングギヤの歯の歪み又は「ねじれ」、及びトルク伝達によって発生する分離力からの半径方向噛み合いミスアライメントをもたらし得る。したがって、歪みが遊星及びリングギヤの歯にあり得る。これは、遊星ギヤの歯に、したがってサンギヤの歯に伝達される。サンギヤは典型的には、比較的厚肉のシャフトであり、したがってこれは、遊星とサンギヤの歯との間のミスアライメントを生じ、早期の歯の摩耗をもたらす。サンギヤを、端部で駆動される、任意選択で薄肉の環状構成要素として提供することは、この歪みが、サンギヤの歯の対応する歪みによって調整されることを許容し、遊星及びサンギヤの歯の複雑な歯の形状又は複雑な中心駆動装置を提供する必要性を回避する。本発明の文脈において、「端部で駆動される」ギヤ又はギヤ構成要素への言及は、トルクが、ギヤ／ギヤ構成要素に又はギヤ／ギヤ構成要素から、その１つの軸方向の端部で伝達されるものである。
【００２８】
ギヤボックス組立体は、出力シャフトの周りに位置する複数の遊星ギヤを有する一次ギヤ段を有し得、各遊星ギヤは、それぞれの遊星ギヤピンに回転可能に取付けられるとともに駆動力又は荷重（トルク）を出力シャフトに伝達するように構成される。ピンは、一次ギヤキャリアに設けられ得るとともに、ギヤキャリアに結合され得る又はギヤキャリアと一体に設けられ得る。一次ギヤキャリアは、風力タービンのハウジングに対する、回転に対して固定されるように構成され得るので、ピンは、ロータシャフトの空洞内に又はロータシャフトの空洞に対して、固定位置に保持される。一次ギヤ段は、遊星ギヤと噛み合わされるサンギヤを有し得、サンギヤは、遊星ギヤからギヤボックス組立体出力シャフトに駆動力又は荷重を伝達するように構成される。一次ギヤ段サンギヤは、出力シャフトの周りに位置する環状ギヤであり得る。
【００２９】
ギヤボックス組立体は、出力シャフトの周りに位置する複数の遊星ギヤを有する二次ギヤ段を有し得、各遊星ギヤは、それぞれの遊星ギヤピンに回転可能に取付けられるとともに駆動力又は荷重を出力シャフトに伝達するように構成される。ピンは、二次ギヤキャリアに設けられ得るとともに、ギヤキャリアに結合され得る又はギヤキャリアと一体に設けられ得る。二次ギヤキャリアは、一次駆動伝達要素と噛み合うギヤボックス組立体の入力シャフトに結合され得る又は同入力シャフトを規定し得る。一次ギヤ段は、ロータ荷重の少なくとも一部を一次ギヤ段に伝達するように、リングギヤであり得、遊星ギヤと噛み合わされ得るとともに、その回転のための入力シャフトに結合され得る、入力ギヤを有し得る。二次ギヤキャリアは、回転可能であり得るとともに出力シャフトの周りの円周経路で遊星ギヤピン及び遊星ギヤを担持して回転するように構成され得る。二次ギヤ段は、遊星ギヤと噛み合わされるとともに遊星ギヤからの駆動力又は荷重をギヤボックス組立体出力シャフトに伝達するように構成されるサンギヤを有し得る。二次ギヤ段サンギヤは、出力シャフトに取付けられ得る又は出力シャフトと一体に設けられ得る。サンギヤは、出力シャフトの周りに又は出力シャフトに位置する環状ギヤであり得る。
【００３０】
一次ギヤ段サンギヤは、一次段からギヤボックス組立体出力シャフトに駆動力又は荷重を伝達するように、二次ギヤ段遊星ギヤに結合され得る。二次ギヤ段は、その回転のために一次段サンギヤに固定される、環状ギヤ要素であり得る、駆動伝達要素を有し得、駆動伝達要素は、二次遊星ギヤと噛み合わされる。
【００３１】
ギヤボックス組立体は、出力シャフトの周りに位置する複数の遊星ギヤを有する少なくとも１つのさらなるギヤ段を有し得、各遊星ギヤは、それぞれの遊星ギヤピンに回転可能に取付けられるとともに駆動力又は荷重を出力シャフトに伝達するように構成される。ギヤボックス組立体の出力シャフトは、一次及び二次ギヤ段から三次ギヤ段に駆動を伝達するための第１のシャフト部分、及び三次段から発電機に駆動を伝達するための第２の部分を有し得る。代替的には、三次ギヤ段は、ギヤボックス組立体に入力されるロータシャフトの駆動力又は荷重が、一次、二次及び三次ギヤ段の間で分割されるように構成され得る。一次及び二次ギヤ段は、この３つのトルク分割を可能にするように構成され得る。三次ギヤ段は、（一次／二次段の出力、又は三次段に直接伝達されるロータシャフト荷重の一部及び一次／二次ギヤ段の出力の組み合わせであり得る）三次段への荷重入力の第３の増速／トルク減少を実行するように構成され得る。さらなるギヤ段は、駆動装置を担持するタービンの発電能力、発電機の動作パラメータ及び／又は所望の発電機のサイズ／形状を含み得る要因に依存して設けられ得る。
【００３２】
駆動装置は、ギヤボックス組立体を駆動装置を担持する風力タービンのハウジングに取り外し可能に取付けるための一次荷重支持部材を有し得る。ハウジングは、ロータシャフトが回転可能に取付けられる内部チャンバを有し得るとともに、一次荷重支持部材は、ギヤボックス組立体が少なくとも部分的にハウジングから片持ちにされるような方法で、ギヤボックス組立体を少なくとも部分的にチャンバ内に取り外し可能に取付けるように機能し得る。一次荷重支持部材は、一次ギヤ段のギヤキャリアであり得る。
【００３３】
本発明の第４の態様によれば：
ロータ；
発電機；及び
本発明の第１、第２又は第３の態様による駆動装置、を有し、
発電するためにロータから発電機にトルクを伝達するために、駆動装置のロータシャフトはロータに結合されるとともにギヤボックスの出力シャフトが発電機に結合される、
風力タービンが提供される。
【００３４】
風力タービンは、ロータシャフトを収容するハウジングを有し得る。ロータは、ハウジング内に回転可能に取付けられ得るとともにハウジングによって支持され得る。これは、ギヤボックス組立体が、ギヤボックス組立体の取り外しの後にロータシャフトが支持される必要なしにロータシャフトの空洞内から取り外されることができるという利点を提供し得る。ギヤボックス組立体の一次段ギヤキャリアは、ハウジングに結合され得、したがって回転に対して固定され得る。このように、ギヤボックス組立体の反作用荷重は、ハウジングに伝達され得る。タービンは、ハウジング内にロータシャフトを回転可能に取付けるとともに支持するための少なくとも１対のベアリングを有し得る。ベアリングは、ロータシャフトによってハウジングに加えらえる軸方向及び／半径方向に向けられる荷重を支持するためのテーパーローラーベアリングであり得る。ベアリングは、ベアリングの間に間隔があるように軸方向にずらされ得る。１つのベアリングはロータシャフトの風下端部の近くに位置し得るとともに、他方は機外の風上端部の近くに位置し得、この機外の風上端部においてロータはシャフトに結合される。これは、ロータシャフトの風下端部の近くに位置するベアリングへの曲げモーメント荷重反作用を減らす利点を提供し得る。
【００３５】
本発明の第４の態様の風力タービンの駆動装置のさらなる特徴は、本発明の第１、第２及び／又は第３の態様に関連して上で定められる。
【００３６】
本発明の第５の態様によれば、風力タービン用駆動装置が提供され、駆動装置は：
ハウジング；
ロータシャフト；
ロータシャフトから発電機にトルクを伝達するためのギヤボックス組立体；及び
ギヤボックス組立体をハウジングに取り外し可能に取付けるための一次荷重支持部材；を有し、
ハウジングは、その中にロータシャフトが回転可能に取付けられる内部チャンバを有し；
一次荷重支持部材は、ギヤボックス組立体が少なくとも部分的にハウジングから片持ちにされるような方法で、ギヤボックス組立体を少なくとも部分的にチャンバ内に取り外し可能に取付けるように機能する。
【００３７】
ギヤボックス組立体は、少なくともギヤボックス組立体の静荷重の一部が片持ち式にハウジングによって支持されるという点で、ハウジングから少なくとも部分的に片持ちにされ得る。これは、ギヤボックスの静荷重の少なくとも一部が、一次荷重支持部材を通してハウジングによって直接支持され、ギヤボックス組立体のギヤ構成要素を通じてハウジングに伝達されない、という利点を提供し得る。これは、ギヤボックス組立体のギヤ構成要素の摩耗／損傷を減らし得る。典型的には、ギヤボックス組立体の静荷重の大部分は、ハウジングから支持される。一次荷重支持部材は、ギヤボックス組立体のギヤ構成要素の唯一の静荷重がギヤボックス組立体の自重から生じる荷重支持部材及び／又はハウジングのより少ないたわみによるような方法でギヤボックス組立体をハウジングに取り外し可能に取付けるのに役立つ。
【００３８】
ギヤボックス組立体は、一次ギヤ段及び二次ギヤ段を有し得、それぞれ、出力シャフトの周りに位置する複数の遊星ギヤを有し、各遊星ギヤは、それぞれの遊星ギヤピンに回転可能に取付けられるとともにギヤボックス組立体出力シャフトに駆動力又は荷重を伝達するように構成される。一次ギヤ段は、ロータシャフト荷重の一部をギヤボックス組立体の出力シャフトに二次ギヤ段を通って伝達するように構成され得る。一次ギヤ段は、一次段に入力されるロータ荷重の一部の一次増速／トルク減少を実行するように構成され得る。二次ギヤ段は、二次段に入力される荷重の二次増速／トルク減少を実行するように構成され得る。この荷重は、二次段に直接伝達されるロータシャフト荷重の一部、及び一次ギヤ段の出力の組み合わせであり得る。
【００３９】
一次ギヤ段の各遊星ギヤは、それぞれの遊星ギヤピンに回転可能に取付けられるとともに出力シャフトに駆動力又は荷重を伝達するように構成され得る。ピンは、一次ギヤキャリアであり得る、一次荷重支持部材に設けられ得るとともに、ギヤキャリアに結合され得る又はギヤキャリアと一体に設けられ得る。一次ギヤキャリアは、ピンがチャンバ内で固定された位置に保持されるように、回転に対して固定されるように構成され得る。一次ギヤ段は、遊星ギヤと噛み合わされるサンギヤを有し得、サンギヤは、遊星ギヤからギヤボックス組立体出力シャフトに駆動力又は荷重を伝達するように構成される。一次ギヤ段サンギヤは、出力シャフトの周りに位置する環状ギヤであり得る。
【００４０】
駆動装置は、ロータシャフトからギヤボックス組立体に回転駆動力を伝達するための駆動伝達機構を有し得る。ロータシャフトは、少なくとも部分的に中空であり得、その中にギヤボックス組立体の少なくとも一部及び駆動伝達機構が位置する内部空洞を有する。駆動装置、特に駆動伝達機構及び／又はロータシャフトのさらなる特徴は、本発明の第１、第２及び／又は第３の態様に関連して上述されている。
【００４１】
本発明の第６の態様によれば：
ロータ；
発電機；及び
本発明の第５の態様による駆動装置であって、発電するためにロータから発電機にトルクを伝達するように、駆動装置のロータシャフトはロータに結合されるとともにギヤボックスの出力シャフトは発電機に結合される、駆動装置；を有する、
風力タービンが提供される。
【００４２】
本発明の第６の態様の風力タービンの駆動装置のさらなる特徴は、本発明の第５の態様に関連して上述されている。
【００４３】
つぎに、本発明の実施形態が、単なる例として、添付の図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態による、駆動装置を搭載している、風力タービンの部分切断概略側面図である。
【図２】図１に示された駆動装置の詳細断面側面図である。
【図３】図１及び２に示された駆動装置の一部を形成するギヤボックス組立体の前から見た斜視図である。
【図４】図１及び２に示された駆動装置の一部を形成するギヤボックス組立体の後ろから見た斜視図である。
【図５】図１及び２に示された駆動装置の一部を形成する駆動伝達機構の拡大図である。
【図６】本発明の代替実施形態による風力タービンの駆動装置の詳細断面側面図である。
【図７】本発明のさらなる実施形態による風力タービンの駆動装置の一部の詳細断面側面図である。
【図８】図７に示された駆動装置の一部を形成する駆動伝達機構の拡大図である。
【図９】本発明のさらなる実施形態による風力タービンの駆動装置の詳細断面側面図である。
【図１０】本発明のさらなる実施形態による風力タービンの駆動装置の一部の詳細断面側面図である。
【図１１】図１０に示された駆動装置の一部を形成する駆動伝達機構の拡大図である。
【図１２】図１０に示されるように切断された、図１０及び１１に示される駆動伝達機構の一部を形成するフレキシブルコネクタを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
最初に図１を見ると、本発明の実施形態による、駆動装置１２を搭載している、風力タービン１０の部分切断概略側面図が示されている。風力タービン１０は、３つのブレードを有するロータ１４を有し、このブレードの２つが示されるとともにそれぞれ参照番号１６が与えられている。風力タービン１０はまた、発電機１８及び駆動装置１２を有する。駆動装置１２は、ロータ１４及び発電機１８に結合され、発電するためにロータ１４から発電機１８に回転駆動力（トルク）を伝達するように働く。
【００４６】
駆動装置１２は、概して、ロータ１４に結合されるロータシャフト２０、概して参照番号２２によって示されるギヤボックス組立体、及び概して参照番号２４によって示される駆動伝達機構を有する。良く知られているように、ロータシャフト２０はロータ１４に結合されるとともにロータシャフト２０によって回転され、このロータ１４は、ロータブレード１６に作用する空気流２６によって駆動される。ギヤボックス組立体２２は、ロータシャフト２０から発電機１８に回転駆動力を伝達するように働く。ロータシャフト２０の回転駆動力は、駆動伝達機構２４によってギヤボックス組立体２２に入力される。
【００４７】
ロータシャフト２０は少なくとも部分的に中空であり、ギヤボックス組立体２２の少なくとも一部及び駆動伝達機構２４が位置する内部空洞２８を有する。シャフトの空洞１２に少なくとも部分的に位置するギヤボックス組立体２２とともに、中空であるロータシャフト２０を含む駆動装置１２を提供することは、従来の駆動装置に対して多数の利点を提供する。特に、駆動装置１２の長さは、従来の装置と比べて、著しく減少されることができる。また、ロータシャフト２０とギヤボックス組立体２２との間に大きく且つ重い接続構成要素を提供する必要がない。これらの要因は、駆動装置１２の重量の、したがって駆動装置１２を担持するとともに風力タービンタワー３１の高さに提供されるナセル３０の重量の削減をもたらすことができる。加えて、駆動装置１２の長さの削減は、ナセル３０の長さの削減をもたらし、これは、ナセルへの減少した風荷重をもたらし得る。これは、より軽いタワーの設計及びより小さいタワーの基礎に関する利点をもたらすことができる。さらに、ロータシャフト２０は、ギヤボックス組立体２２が、例えば整備のために、より簡単に取り外されることができるような方法で、ナセル３０内に支持されることができる。本発明は、これを、ギヤボックス組立体２２の取り外しの後ロータシャフト２０を支持するための別箇の構成要素、ツーリング又は装置が提供される必要なしに達成されることを可能にし得る。
【００４８】
駆動装置１２が次に、図２も参照してより詳細に記載され、図２は駆動装置の詳細断面側面図である。駆動装置１２の一部を形成するギヤボックス組立体２２の、それぞれ前及び後ろから見た斜視図である図３及び４への参照もなされる。
【００４９】
図２は、ギヤボックス組立体２２の構成要素及びロータシャフト２０内のその配置をよりよく示す。ロータシャフト２０の一部のみが図に示されている。図に示すように、空洞２８は、シャフトの風下端部３２から軸方向に延びる。ロータシャフト２０は、タービン１０のメインフレーム３５に結合されるハウジング３４内に取付けられる。メインフレーム３５は、発電機１８及びロータ１４を支持し、ナセル３０はメインフレームの周りに取付けられる。ロータシャフト２０は、一組のベアリング３６及び３８を用いてハウジング３４内に回転可能に取付けられ、このベアリングは典型的にはテーパーローラーベアリングである。ベアリング３６及び３８は、ロータ１４によってロータシャフト２０に加えられる大きい多軸力及び曲げモーメントから生じる軸方向及び半径方向のたわみを支持することができる。ベアリング３６及び３８は、ロータシャフト２０に沿って軸方向に離間され、ベアリングの間の間隔は、ロータシャフト２０に加えられるせん断力効果及び曲げモーメントのいくらかを軽減するように働く。特に、ベアリング３６は、ロータシャフトの風下端部３２に向かって位置決めされ、ベアリング３８はロータ１４を支持するシャフトの風上端部（図示せず）に向かって位置決めされる。風下端部３２に向かうベアリング３６の配置は、ロータシャフト２０に加えられるせん断力及び曲げモーメントから生じる半径方向のたわみを減少させる効果を有し、したがって、そうでなければギヤボックス組立体の動作アライメントを損ない得るギヤボックス組立体２２へのたわみの伝達を減少させる。加えて、内部空洞２８内のギヤボックス組立体２２及び駆動伝達機構２４は、ギヤボックスのための潤滑システムがメインシャフトベアリング３６及び３８を潤滑するために使われることを可能にし、タービンのための全体の潤滑システムの設計を単純にする。
【００５０】
ギヤボックス組立体２２は、組立体の大部分がロータシャフト空洞２８内に位置付けられるように置かれる。ギヤボックス組立体２２は、ロータシャフト２０に結合される環状入力シャフト４０、及び参照数字４２によって概して示される出力シャフトを有する。ギヤボックス組立体２２はまた、一次ギヤ段４４及び二次ギヤ段４６を有する。動力の伝動は、ロータシャフト２０から入力シャフト４０に、一次及び二次ギヤ段４４及び４６を通って出力シャフト４２に、そしてそこから発電機１８に伝達される。適切なシャフトカップリング４８が、発電機出力シャフト４２と発電機１８の入力シャフト５０（図１）との間に、トルク又は回転動力を伝達するために、設けられる。
【００５１】
一次ギヤ段４４は、複数の遊星ギヤを有し、その２つが示されるとともに参照番号５２を与えられる。一次遊星ギヤ５２は、それぞれのピン５４にそれぞれ回転可能に取付けられ、このピン５４は一次ギヤ段キャリア５６に定位置に固定されて保持される。キャリア５６は、適切なボルト（図示せず）を使用してハウジング３４に、したがって、ハウジングに対して回転しないようにキャリアに固定されるように取り付けられる。ピン５４もしたがって、ハウジング３４に対して回転しないように固定されるので、ロータシャフト空洞２８内で固定位置に保持される。二次ギヤ段４６は、図３に最も良く示されるように複数の遊星ギヤ５８を有する。二次遊星ギヤ５８は、それぞれのピンの周りの回転のために同様に取付けられ、このピンの１つが図２に示されるとともに参照番号６０を与えらえる。ピン６０はそれぞれ二次ギヤ段キャリア６２に定位置に固定されて保持され、この二次ギヤ段キャリア６２は、出力シャフト４２の周りの円周方向経路で、それによってピン６０を、したがって遊星ギヤ５８を担持するようにロータシャフト空洞２８内で回転可能である。
【００５２】
駆動伝達機構２４は、適切なボルト（図示せず）を用いてロータシャフトに固定される一次駆動要素６４を有する。ロータシャフトに固定される別個の構成要素としての一次駆動要素６４の提供は、ロータシャフト２０全体の取り外し及び／又は交換を必要とすることなしに、摩耗の場合の駆動要素の交換を容易にする。スプライン接続部６６が、一次駆動要素６４とギヤボックス組立体入力シャフト４０との間に、ロータシャフト２０からギヤボックス組立体２２に回転駆動力を伝達するために、設けられる。一次駆動要素６４は、環状構成要素であり、図５の拡大概略図に最も良く示される。スプライン接続部６６は、環状駆動要素６４に設けられる雌スプライン６８、及び入力シャフト４０に設けられる雄スプライン７０を有する。スプライン６８及び７０は、駆動要素６４及び入力シャフト４０の長さに沿って軸方向に延びる。雌スプライン６８は、一様な高さ及び形状を有する。雄スプライン７０は、対照的に、スプラインの中心又は中間点７２から風下及び風上端部７４及び７６に向かってテーパを付けられる。雄スプライン７０はしたがって、（半径方向に見て）両端に向けて先細りに又は（横から見て）凸状にされる。雄スプライン７０のこの形状は、動作トルク及びロータ１４によってロータシャフト２０に加えられ得る高曲げモーメント及び／又はせん断力によって引き起こされるたわみ下での、使用中のスプライン６８及び７０の摩耗を減少させる。加えて、雄スプライン７０のこの形状は、ギヤボックス組立体２２のいずれの結果として生じるたわみを減少させる又はそれどころか避けながら、ロータシャフト２０のある程度のこのような動きを許容する。これは、ギヤボックス組立体２２の構成要素、特に一次及び二次ギヤ段４４及び４６の摩耗を減少させる。加えて、間隔が、雌スプライン６８の根元７８と雄スプライン７０の頂部８０との間にそれらの中間点７２において設けられることができる。これは、ギヤボックス組立体２２への相当のせん断荷重及び／又は曲げモーメントの伝達を減らす又は避けるために、スプライン６８と７０との間の噛み合いにある程度の半径方向の「遊び」を提供する。雄スプライン７０が代替機に一様な高さであるとともに雌スプライン６８が両端に向けて先細りにされ得ることが理解されるであろう。
【００５３】
一次ギヤ段４４はさらに、出力シャフト４２に対して回転可能に取付けられるとともに、一次遊星ギヤ５２と噛み合うサンギヤ８２を有する。環状入力ギヤ８４が、入力シャフト４０に結合されるとともに入力シャフト４０とともに回転し、一次遊星ギヤ５２と噛み合う。動力の伝動は、一次サンギヤ８２から二次ギヤ段４６の遊星ギヤ５８に接続部材８５及びもう一つの環状入力ギヤ８６を通って伝達される。環状入力ギヤ８６は、二次遊星ギヤ５８に噛み合わされ、したがって、一次ギヤ段４４から二次ギヤ段４６に動力の伝動を伝達する。出力シャフト４２は、二次遊星ギヤ５８と噛み合うギヤ歯８８を有するサンギヤを形成する。以下に記載されるように、一次及び二次ギヤ段４４及び４６からの合計の入力はしたがって、出力シャフト４２に伝達される。
【００５４】
一次ギヤ段４４は、一次段に入力されるロータシャフト２０荷重の一部の一次増速／トルク減少を実行するように構成される。二次ギヤ段４６は、二次ギヤ段４６に直接伝達されるロータシャフト２０荷重の一部、及び一次ギヤ段４４の出力の組み合わせである、二次段に入力される荷重の二次増速／トルク減少を実行するように構成される。これは、一次及び二次ギヤ段４４及び４６のギヤ構成要素の適切な寸法決めによって達成される。
【００５５】
ロータシャフト２０から出力シャフト４２への伝達が次により詳細に記載される。
【００５６】
ロータシャフト２０トルクは、所望の比で、一次及び二次ギヤ段４４と４６との間で分割される。一次及び二次ギヤ段４４及び４６を有することの利点は、適切な増速／トルク減少が、大きい直径の遊星ギヤを必要とし得る単一段のものより小さい直径及び全体の重量を持つ装置で達成されることができることである
動力の伝動は、一次駆動要素６４、スプライン接続部６６及び入力シャフト４０を通って一次ギヤ段４４に伝達される。入力シャフト４０は、環状入力ギヤ８４を駆動するとともに回転させ、したがってそれぞれのピン５４周りに遊星ギヤ５４を回転させる。一次遊星ギヤ５２に伝達されるロータ駆動力の一部はしたがって一次サンギヤ８２に伝達される。接続部材８５は、この駆動力を二次環状入力ギヤ８６に、したがって二次遊星ギヤ５８に伝達する。
【００５７】
二次ギヤ段４６に直接伝達されるロータ２０駆動力の一部は、一次駆動要素６４、入力シャフト４０へのスプライン接続部６６を通って、そしてそこから二次ギヤキャリア６２に伝達される。この二次ギヤキャリア６２は入力シャフトとともに回転する。上で説明したように、二次ギヤピン６０は、キャリア６２に捕えられているので、キャリア６２とともに出力シャフト４２周りに回転される。二次キャリア６２の回転速度は、一次サンギヤ８２の速度と、したがって二次環状入力ギヤ８６の速度と異なる。事実上、一次ギヤ段４４を通って伝達されるロータ２０駆動力の一部、及び二次ギヤ段４６を直接通るもの、はしたがって合計され、出力シャフトギヤ歯８８と噛み合わされる二次遊星ギヤ５８を通って出力シャフト４２に伝達される。
【００５８】
出力シャフト４２は、シャフトカップリング４８を介して発電機１８に直接結合されることができる。しかし、図２に示された実施形態は、追加的な、三次ギヤ段９０を含む。三次ギヤ段９０は、発電機１８へのロータ駆動力の入力前のさらなる増速／トルク減少を提供する。三次段９０は、任意選択であり、タービン１０のロータ速度及び発電機１８の動作パラメータを含む要因に依存して、必要とされないかもしれない。示された例では、タービン１０は、マルチメガワットの容量のタービンであり、三次ギヤ段９０は、発電機１８へのロータ荷重の入力のための適切な増速／トルク減少を提供し、一般的に、「高速」ギヤ段と呼ばれる。
【００５９】
図示された実施形態では、三次ギヤ段９０は、ロータシャフト２０、そしてまさに一次ギヤ段キャリア５６の外側に設けられる。これは、メンテナンス目的のために、三次ギヤ段９０の取り外しを容易にする。高速ギヤ段が風力タービンギヤボックスにおいて故障する大きな傾向を有することが過去に知られているので、これは特に有用である。しかし、ギヤボックス組立体２２は、代替的には、図２に示される実施形態における一次ギヤ段４４からの駆動力が二次ギヤ段４６を通って向かられるような方法で、一次及び二次ギヤ段４４及び４６からの動力の伝動がそれぞれ三次ギヤ段を通って出力シャフト４２に向けられる状態で、三次ギヤ段（図示せず）がロータシャフト２０の内部に設けられるように構成され得る。
【００６０】
三次ギヤ段９０は、複数の遊星ギヤを有し、その２つが示されるとともに参照番号９２を与えられる。ギヤキャリアが、出力シャフト４２、及び遊星ギヤ９２が回転可能に取付けられるキャリアピン９６と一緒の回転のために、出力シャフト４２に取付けられる。三次ギヤ段ハウジング９８が、一次ギヤ段キャリア５６に取付けられ、したがってハウジング３４に対して回転しないように固定される。出力シャフト１００は、三次段ハウジング９８内での回転用に取付けられ、遊星ギヤ９２と噛み合うサンギヤ歯１０２を有する。一次及び二次ギヤ段４４及び４６の合計された出力を含む、出力シャフト４２からの駆動力は、したがって、ギヤキャリア９４、ピン９６、遊星ギヤ９２及びサンギヤ歯１０２を通って出力シャフト１００に向けられる。遊星ギヤ９２及びサンギヤ歯１０２の構成は、必要な増速／トルク減少を実行する。出力シャフト１００は、トルク又は駆動出力を発電機に伝達するために、シャフトカップリング４８を通って発電機１８に結合される。
【００６１】
図２はまた、ギヤボックス組立体２２がハウジング３４内に取付けられる方法に関係する駆動装置１２の特徴を示す。特に、上述のように、一次ギヤ段キャリア５６は、ギヤボックスハウジング３４に対して回転しないように取り付けられるとともに固定される。一次ギヤ段キャリア５６は、ギヤボックス組立体２２をハウジング３４に取り外し可能に取付けるための一次荷重支持部材を有効に形成する。図示された実施形態では、ギヤボックス組立体２２は、ロータシャフト２０の空洞２８内に位置する。しかし、図示された実施形態の変形では、ギヤボックス組立体２２は、ハウジング３４によって定められた内部チャンバ１０４内に単に位置し得るとともに、より従来的な方法でロータシャフト２０に固定され得る。ロータシャフト２０はしたがって、実質的に中実であり得るとともに、図１に示されるカップリング４８と同様のシャフトカップリングが、ロータシャフトをギヤボックス組立体に接続するために用いられ得る。
【００６２】
一次荷重支持部材５６は、ギヤボックス組立体２２を少なくとも部分的に内部チャンバ１０３内に取り外し可能に取付ける役割を果たす。このように、少なくとも出力シャフト４２並びに一次及び二次ギヤ段４４及び４６は、単一のユニットとしてロータシャフト２０内に取付けられる。実際には、ギヤボックス組立体２２全体が単一のユニットとしてロータ内に位置する。一次荷重支持部材５６はしたがって、メンテナンス目的又はそれ以外のために、ユニットとしてのギヤボックス組立体の取り外しを容易にする。さらに、ナセルメインフレームを形成するハウジング３４へのギヤボックス組立体２２のこの一体化された取付けは、２つが無トルク荷重（せん断及び曲げ）下でほぼ一致して動くようになる。これは、ギヤの噛み合いアライメントに関して重要な利点であり、低い平均接触応力、より良いギヤ寿命及び軸受荷重分布をもたらす。
【００６３】
一次荷重支持部材５６は、ギヤボックス組立体２２が少なくとも部分的にハウジング３４から片持ちにされるような方法でギヤボックス組立体２２を取付ける役割を果たす。これは、一次駆動要素６４とギヤボックス組立体入力シャフト４０との間のスプライン接続部６６によって提供されるフローティングカップリングによって促進される。ギヤボックス２２の静荷重から生じる任意の半径方向のたわみが、雄と雌スプライン７０、６８との間の噛み合いにおける適切な公差を提供することによって考慮されることができる。
【００６４】
加えて、図２に示されるように、環状入力ギヤ８４の外面１０８とロータシャフト２０の内面１１０との間に半径方向のギャップ又は隙間１０６がある。この半径方向のギャップ１０６は、使用中、ロータシャフト２０のたわみを考慮するために、ある程度の移動の自由を持つ駆動措置１２を提供する。また、ハウジング内部チャンバ１０４の一部１１２は、適切なオイルベースの潤滑剤で満たされている。任意選択では、潤滑剤は、振動を軽減するために、ギヤボックスの動作中に減衰効果を与えるように隙間１０６に提供されることができる。
【００６５】
ギヤボックス組立体２２は理想的には上述のようにフローティング片持ち取付けであるが、ギヤボックス組立体２２の静荷重の少なくとも一部が、一次荷重支持部材５６を通るのとは別の方法でハウジング３４に伝達される得ることが理解される。スプライン接続部６６は、雄及び雌スプライン７０及び６８が、ギヤボックス組立体２２の静荷重の一部を支持するために当接するよう設計され得る。これは、一般的に、一次駆動要素６４及び／又は入力シャフト４０が、それぞれのスプライン６８、７０の損傷の場合の交換又はメンテナンスのためにより簡単に取り外されるので、一次又は実際に二次ギヤ段４４及び４６の要素の間の任意の接触が好まれる。
【００６６】
ハウジング３４内でのギヤボックス組立体２２の片持ち取付けはまた、メンテナンス目的のためのギヤボックス組立体の取り外しを容易にする。これは、第１に発電機１８から出力シャフト１００を切り離し、シャフトカップリング４８を取り外すことによって、達成される。カップリング４８は、ギヤボックス組立体２２がハウジング３４から後退して出されるのに十分な隙間を提供するために、取り外される。ギヤボックス組立体２２は、適切な巻上又は持上装置（図示せず）を用いて支持され、一次荷重支持部材５６をハウジング３４に固定するボルトが次に外される。ギヤボックス組立体２２は、次に、矢印Ｂ（図２）の方向にハウジング３４から滑り出されることができる。これは、現場でのメンテナンスのためにギヤボックス組立体２２へのアクセスを、又は代替的に、必要な場合に、タービン１０からのギヤボックス組立体を取り外す能力を提供する。
【００６７】
次に図６を見ると、本発明の代替実施形態による風力タービンの駆動装置の詳細断面側面図が示され、駆動装置は概して参照番号１２ａで示される。駆動装置は図１に示される風力タービン１０において有用性を有し、図２乃至５に示された駆動装置１２と非常に良く似た構造である。したがって、駆動装置１２ａと駆動装置１２との間の違いのみがここに記載される。同様の構成要素は、添え字“ａ”の追加とともに同じ参照番号を共有する。
【００６８】
駆動装置１２ａは、概して、ロータ１４に結合されるロータシャフト２０ａ、概して参照番号２２ａによって示されるギヤボックス組立体、及び概して参照番号２４ａによって示される駆動伝達機構を有する。駆動装置１２ａと図２乃至５に示されたものとの間の実質的な違いは、駆動伝達機構２４ａの構造にある。この実施形態では、駆動伝達機構２４ａは、環状トーションチューブ６４ａの形態の一次駆動要素を有し、この環状トーションチューブ６４ａは、同心のスリーブ、ねじりについて高い剛性であるが比較的低い横方向の（せん断）剛性を持つ。この部材は、それらの組み合わされた重心で、ギヤボックス組立体２２の主回転要素の質量を支持するために使用され、タワーの動きによって引き起こされる慣性荷重下での中立支持を与える。横方向の柔軟性は、ギヤボックスからのロータシャフト半径方向たわみの切り離しに役立つ。
【００６９】
より詳細には、トーションチューブ６４ａは、チューブをロータシャフト２０ａに結合するための第１のカップリング構成要素１１４、及びそれをギヤボックス組立体の入力シャフト４０ａに結合するための第２のカップリング構成要素１１６を有する。第１及び第２のカップリング構成要素１１４、１１６は、トーションチューブ６４ａ上に形成されるフランジであり、チューブの長さに沿って軸方向に離間される。第１のカップリングフランジ１１４は、第２のカップリングフランジ１１６の風下に位置する。また、半径方向の空間又は隙間１１８が、トーションチューブ６４ａの内面とギヤボックス組立体との間に存在し、第１のカップリングフランジ１１４に近接する場所からチューブの長さに沿って第２のカップリングフランジ１１６に向かって延びる。これは、ロータシャフト２０ａからギヤボックス組立体２２ａへの半径方向に向けられた荷重の伝達を減らすのに役立つ。特に、半径方向のギャップ１１８、及びカップリングフランジ１１４と１１６との間の間隔は、ギヤボックス組立体２２ａへの半径方向荷重の伝達を減少させながら、トーションチューブ６４ａの変形を許容し得る。
【００７０】
上述のトーションチューブ（又はカップリングスリーブ）６４ａを取り付けるボルトもまた、（幾つかの、少なくとも３つ又はそれ以上の、一次ギヤ段５６ａの尾部の面のツーリングアクセスポートを通じて）取り外しを必要とする。ロータシャフト２０ａは、全てのボルトへのアクセスを提供するために周囲に「少しずつ動かされる」。ブレードがあるピッチに設定されるとき、シャフトトルクは低くなる。ロータシャフト２０ａは、ボルトの取り外しの間、風上端部に固定される−すなわち、ボルトに到達するためのアクセスポートは、ロータシャフトに取付けられたメインロータロックディスクに角度調節される。代替的には、スリーブ６４ａの風上端部のボルトは、ロータハブスペースへのアクセスから取り外されることができる。
【００７１】
次に図７を見ると、本発明の他の実施形態による風力タービンの駆動装置の一部の詳細断面側面図が示され、駆動装置は概して参照番号１２ｂで示される。駆動装置は図１に示される風力タービン１０において有用性を有し、図２乃至５に示された駆動装置１２と非常に良く似た構造である。したがって、駆動装置１２ｂと駆動装置１２との間の違いのみがここに記載される。同様の構成要素は、添え字“ｂ”の追加とともに同じ参照番号を共有する。
【００７２】
図面は、一次及び二次ギヤ段を有するギヤボックス組立体２２ｂを示しているが、二次ギヤ段４６ｂのみが、説明の容易さのために、図面に示される。駆動伝達機構２４ｂは、スプライン接続部６６ｂを有し、図８の拡大図により良く示される。このスプライン接続部６６ｂは、ロータシャフト２０ｂとギヤボックス組立体２２ｂの環状入力シャフト４０ｂとの間にトルクを伝達する。スプライン接続部６６ｂは、環状駆動要素（又はロータハウジングカップリング）６４ｂに設けられる雌スプライン６８ｂ、及び入力シャフト４０ｂに設けられる雄スプライン７０ｂを有する。環状駆動要素６４ｂは、一連のボルト、１つが示されるとともに参照数字１３９が与えられる、を介してロータシャフト２０ｂの肩部１３４に固定される。雌スプライン６８ｂは、一様な高さ及び形状を有し、雄スプライン７０ｂは、「両端に向けて先細り」にされる（しかし、逆も同様に当てはまり得る）。この実施形態では、スプライン接続部６６ｂは、入力シャフト４０ｂに結合された二次ギヤ段キャリア６２ｂのさらに風下に、好ましくはギヤボックス組立体ばね下質量重心の上に、設けられる。これは、外部からのギヤ噛合荷重をもたらす自重重力荷重を中立にするのに役立つ。フレキシブル膜カップリング（図示せず）が、入力シャフト４０ｂ、二次遊星ギヤキャリア６２ｂを配置するために及びオイルスペースをシールするために、スプライン接続部６６ｂの風上に配置されることができる。適切なこのようなカップリングは、図１２に示され、以下に記載される。
【００７３】
次に図９を見ると、本発明の他の実施形態による風力タービンの駆動装置の詳細断面側面図が示され、駆動装置は概して参照番号１２ｃで示される。駆動装置は図１に示される風力タービン１０において有用性を有し、図２乃至５に示された駆動装置１２と非常に良く似た構造である。したがって、駆動装置１２ｃと駆動装置１２との間の違いのみがここに記載される。同様の構成要素は、添え字“ｃ”の追加とともに同じ参照番号を共有する。
【００７４】
この実施形態では、駆動伝達機構２４が示され、ロータシャフト２０ｃからギヤボックス組立体２２ｃにトルクを伝達するための、ロータシャフト２０ｃとギヤボックス組立体２２ｃとの間に延びる円周方向フランジ１２０の形態のフレキシブルコネクタを有する。フレキシブルコネクタ１２０は、ロータシャフト２０ｃと一体に提供され、１２２においてシャフトからギヤボックス組立体２２ｃに向かって延びる。フレキシブルコネクタ１２０は、ギヤボックス組立体２２ｃ、具体的には、二次ギヤ段４６ｃのギヤキャリア６２ｃに固定される。フレキシブルコネクタ１２０は、使用中、ギヤボックス組立体２２ｃへのロータの曲げ及びせん断荷重の伝達を減少させるよう、軸１２６周りに歪む又は曲がるように、弾性的に変形可能である。フレキシブルコネクタ１２０は、使用中、少なくとも約０．１°の、任意選択で約０．１５°までの、任意選択で０．２°又はそれより大までの、ギヤボックス組立体２２ｃに対するロータシャフト２０ｃの歪みを支持することができる。
【００７５】
ギヤボックス組立体２２ｃは、出力シャフト４２ｃ及び出力シャフトと一体に回転するように、したがって出力シャフトを駆動するための、出力シャフトに固定されるサンギア１２８を含む。二次ギヤ段４６ｃの遊星ギヤ５８ｃ、及びサンギヤ１２８はそれぞれ、ギヤの主軸と平行に延びるギヤ歯（図示せず）を有し、遊星ギヤ歯は、遊星ギヤからサンギヤにトルクを伝達するためにサンギヤ歯と噛み合う。サンギア１２８は、第１の軸方向端部１３０及び第１の端部の反対側の第２の軸方向端部１３２を有する中空環状構成要素である。サンギヤ１２８は、出力シャフト４２ｃの周りに取付けられた中空スリーブ１３２を介して第１の端部１３０で、出力シャフト４２ｃに取付けられる（又は出力シャフト４２ｃと一体に設けられる）。このように、遊星ギヤ歯の歪みをもたらす遊星ギヤ５８ｃのねじれは、サンギヤ歯の対応する歪みによって調整される。許容される歪みの量は、サンギヤ１２８の肉厚及び使用される材料等の要因に依存する。サンギヤ１２８を環状構成要素として提供することは、歪みが、サンギヤ歯の対応する歪みによって調整されることを可能にし、遊星及びサンギヤ歯の複雑な歯形又は中心駆動装置を提供する必要性を避ける。
【００７６】
次に図１０を見ると、本発明の代替実施形態による風力タービンの駆動装置の一部の詳細断面側面図が示され、駆動装置は概して参照番号１２ｄで示される。駆動装置は図１に示される風力タービン１０において有用性を有し、図２乃至５に示された駆動装置１２と非常に良く似た構造である。したがって、駆動装置１２ｄと駆動装置１２との間の違いのみがここに記載される。駆動装置１２ｄは、図９に示された駆動装置１２ｃと最も良く似ている。装置１２及び１２ｃと同様の構成要素は、添え字“ｄ”の追加とともに又はそれに応じて添え字“ｃ”が交換されて、同じ参照番号を共有する。
【００７７】
図面は、一次及び二次ギヤ段を有するギヤボックス組立体２２ｄを示しているが、二次ギヤ段４６ｄのみが、説明の容易さのために、図面に示される。この実施形態では、駆動伝達機構２４ｄは、波形であるフレキシブルコネクタ１２０ｄを有し、図１１の拡大図及び図１２の斜視図（図１０に示された区域）により良く示される。コネクタ１２０ｄは、ロータシャフト２０ｄの取付け肩部１３４とギヤボックス組立体２２ｄの環状入力シャフト４０ｄの肩部１３６との間に軸方向に延びる。コネクタ１２０ｄは、第１の軸方向端部１３５で肩部１３４に、及び第２の軸方向端部１３７で肩部１３６に固定される。コネクタ１２０ｄの波形１３８及び１４０は、使用中、ギヤボックス組立体２２ｄへのロータ２０ｄのせん断及び曲げ荷重の伝達を減らすように変形することができる。フレキシブルコネクタ１２０ｄはまた、油漏れを防ぐためのギヤボックス組立体のシールを容易にする。また、フレキシブルコネクタ１２０ｄは、上述の範囲内でギヤボックス組立体２２ｃｄ対するロータシャフト２０ｄの歪みを支持することができる。
【００７８】
様々な変更が、本発明の精神又は範囲から離れることなしに前述のものに対して成され得る。
【００７９】
例えば、ギヤボックス組立体は、風力タービンの容量及び発電機の動作パラメータを含む要因にしたがって、任意の必要な数のギヤ段を有し得る。ギヤボックス組立体の各ギヤ段は、任意の適切な数の遊星ギヤを有し得る。
【００８０】
ギヤボックス組立体は、ロータシャフトの空洞内に完全に位置し得る。空洞から突出するギヤボックス組立体の唯一の部分は出力シャフトであり得る。ギヤボックス組立体の一部は、図２に示されるものより多かれ少なかれ空洞から突出し得る。
【００８１】
テーパーローラーベアリングが記載されているが、任意のベアリング装置が、ロータシャフトとハウジングとの間に設けられ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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