(57)【要約】  支柱（２）の上部に設置されるヨーシステム（１０Ａ）の部品点数低減及び軽量化が可能な風力発電装置を提供する。ヨー駆動装置（３０）、ヨー旋回輪及びヨーブレーキを具備し、風向に応じて支柱（２）の上部に設置されたナセルを旋回させるヨーシステム（１０Ａ）を備えている風力発電装置において、ヨー旋回輪をナセル台板（１２）に略Ｌ字型断面のブラケット（２３Ａ）を介して固定した滑り軸受（２０Ａ）とし、滑り軸受（２０Ａ）が、支柱（２）の上端部に形成したフランジ部（２ａ）を、ブラケット（２３Ａ）に保持された滑りパッド（２２）により摺動可能に支持するように構成した。
2009150716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨー駆動装置、ヨー旋回輪及びヨーブレーキを具備し、風向に応じて支柱の上部に設置されたナセルを旋回させるヨーシステムを備えている風力発電装置であって、
前記ヨー旋回輪をナセル下面に略Ｌ字型断面のブラケットを介して固定した滑り軸受とし、
前記滑り軸受が、前記支柱の上端部に形成したフランジ部を、前記ブラケットに保持された滑りパッドにより摺動可能に支持するように構成されていることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記ブラケットは、周方向が複数に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記ブラケットを前記支柱の上端部に仮止めする仮固定用部材を備えていることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風向に応じてナセル（風車本体）を旋回させるヨーシステムを備えた風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風力で風車を回し、その回転運動を発電機に伝えて電気を起こす風力発電装置には、風向きに応じてナセルを旋回させる（首を振る）ヨーシステムが設けられている。
従来のヨーシステムは、ヨー駆動装置、ヨー旋回輪及びヨーブレーキにより構成され、主要な構成要素がナセル側に配置されている。すなわち、風車及びその回転力で発電するパワートレインを搭載したナセルは、ヨーシステムの動作によりタワー上部で旋回し、風向に応じた最適の方向を向いて発電するようになっている。【０００３】
図３に示す従来例のヨーシステム１０は、固定側となる支柱２に対し、ヨーブレーキ兼用の滑り軸受２０を用いたヨー旋回輪１１を介してナセルが旋回可能に取り付けられている。なお、図中の符号１２はナセルを構成するナセル台板であり、このナセル台板１２には、電動機１３及び駆動ギア１４を備えたヨー駆動装置１５が固定設置されている。【０００４】
上述した滑り軸受２０は、支柱２のフランジ部２ａに固定した固定座２１と、ブレーキパッド２２を保持するブラケット２３とにより構成される。この場合のブラケット２３は略Ｌ字状断面形状の部材であり、上端面がナセル台板１２の下面に固定されている。
このように構成された滑り軸受２０は、ブレーキパッド２２が固定座２１に設けた鍔部２１ａの上下面及び外周面を摺動可能に支持している。【０００５】
この場合、図中の符号ＣＬが支柱２の軸中心線を示しているので、ヨー駆動装置１５は支柱２の外側に配置された構成例となる。
このヨー駆動装置１５は、駆動ギア１４が固定側のリングギア１６と噛合しているので、電動機１３の回動に応じて、可動側となるナセル（ナセル台板１２及びブラケット２３等）を駆動ギア１４とともに旋回させることができる。（たとえば、特許文献１参照）
なお、従来の風力発電装置においては、上述したヨー旋回輪として転がり軸受を採用したヨーシステムも知られている。
【特許文献１】特開２００７−５１５８５号公報
【発明の開示】
【０００６】
近年、風力発電装置は益々大型化（大出力化）する傾向にあり、風力発電装置の大型化に伴って支柱上部に設置されるナセルやヨーシステムの重量も増加している。
上述した従来技術の構成では、支柱とナセルとの間にヨーブレーキを兼ねたヨー旋回輪として機能する滑り軸受を採用している。従って、支柱、ヨー旋回輪（軸受）の構造及びナセルは、それぞれが個々の構造体として構成されるものとなるので、これ以上部品点数を減して軽量化することは困難であった。
【０００７】
このような背景から、ヨーシステムを構成する部品点数の低減及び軽量化が望まれている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、支柱上部に設置されるヨーシステムの部品点数低減及び軽量化が可能になる風力発電装置を提供することにある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る風力発電装置は、ヨー駆動装置、ヨー旋回輪及びヨーブレーキを具備し、風向に応じて支柱の上部に設置されたナセルを旋回させるヨーシステムを備えている風力発電装置であって、
前記ヨー旋回輪をナセル下面に略Ｌ字型断面のブラケットを介して固定した滑り軸受とし、前記滑り軸受が、前記支柱の上端部に形成したフランジ部を、前記ブラケットに保持された滑りパッドにより摺動可能に支持するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような風力発電装置によれば、ヨー旋回輪をナセル下面に略Ｌ字型断面のブラケットを介して固定した滑り軸受とし、この滑り軸受が、支柱の上端部に形成したフランジ部を、ブラケットに保持された滑りパッドにより摺動可能に支持するように構成されているので、フランジ部を有効利用して滑り軸受を構成することができる。そして、この滑り軸受は、ヨーブレーキの機能を兼ね備えたヨー旋回輪となる。
【００１０】
上記の発明において、前記ブラケットは、周方向が複数に分割されていることが好ましく、これにより、支柱の上端部にブラケットを取り付ける作業が容易になる。
この場合、前記ブラケットを前記支柱の上端部に仮止めする仮固定用部材を備えていることが好ましく、これにより、所定位置にナセルを取り付けするまでの間、支柱の上端部にブラケットを仮止めした状態を維持して搬送等の作業を実施することができる。
【００１１】
上述した本発明によれば、支柱の上端部に形成したフランジを有効利用して滑り軸受を構成するので、この滑り軸受自体の部品点数を低減して軽量化することができる。さらに、滑り軸受がヨーブレーキを兼用したヨー旋回輪として機能するので、支柱上部に設置されてナセルを旋回させるヨーシステム全体においても、部品点数を低減して軽量化した風力発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る風力発電装置の一実施形態として、支柱の上部及びヨーシステムの構成例を示す要部断面図である。
【図２】本発明に係る風力発電装置の全体構成例を示す図である。
【図３】風力発電装置のヨーシステムに係る従来例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１    風力発電装置
２    支柱
２ａ    フランジ部
３    ナセル
４    ローターヘッド
１０Ａ    ヨーシステム
１２    ナセル台板
２０Ａ    滑り軸受
２２    滑りパッド
２３Ａ    ブラケット
３０    ヨー駆動装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る風力発電装置の一実施形態を図１及び図２を参照して説明する。
図２に示す風力発電装置１は、基礎Ｂ上に立設される支柱（「タワー」ともいう。）２と、支柱２の上端に設置されるナセル３と、略水平な回転軸線周りに回転可能に支持されてナセル３に設けられるローターヘッド４とを有している。
ローターヘッド４には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚（たとえば３枚）の風車回転翼５が取り付けられている。これにより、ローターヘッド４の回転軸線方向から風車回転翼５に当たった風の力が、ローターヘッド４を回転軸線周りに回転させる動力に変換されるようになっている。【００１５】
さて、上述した風力発電装置１は、支柱２の上端に位置するナセル３を旋回させるヨーシステムを備えている。このヨーシステムは、ナセル３を風向に応じた最適の向きとし、ローターヘッド４を効率よく回転させて発電するための装置である。【００１６】
図１に示すヨーシステム１０Ａは、ヨー駆動装置、ヨー旋回輪及びヨーブレーキを具備して構成される。
図示の構成例では、固定側となる支柱２の上端部に軸中心方向へ向けた内向きのフランジ部２ａを形成し、このフランジ部２ａを利用して、後述するヨー駆動装置３０により旋回されるナセル３を旋回可能に支持するヨー旋回輪と、ナセル３の旋回を抑制または停止させるヨーブレーキとの機能を兼ね備えた滑り軸受２０Ａが設けられている。【００１７】
上述した滑り軸受２０Ａは、ナセル３の下面に、具体的にはナセル３を構成するナセル台板１２の下面に、略Ｌ字状断面を有するブラケット２３Ａを介して固定されている。この滑り軸受２０Ａは、ブラケット２３Ａに保持された滑りパッド２２がフランジ部２ａを摺動可能に支持（挟持）するので、支柱２の上部でナセル３を旋回させるヨーシステムのヨー旋回輪として機能する。なお、ブラケット２３Ａは、ナセル台板１２の所定位置にボルト２４で固定されている。
この場合の滑り軸受２０Ａにおいて、好適な滑りパッド２２としては、たとえばポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、アセタール、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のように、摩擦係数の低い高分子材料がある。【００１８】
また、上述した滑り軸受２０Ａは、ブラケット２３Ａに保持された滑りパッド２２が、フランジ部２ａの上下両面及びフランジ部２ａの内周面に接するように設けられている。そして、フランジ部２ａの３面に接する滑りパッド２２には、それぞれに対して適宜予圧が与えられている。この結果、滑り軸受２０Ａは、滑りパッド２２とフランジ２ａとの間に摩擦力が作用するので、ナセル３の旋回に対する定負荷のブレーキ力を与えるヨーブレーキとしても機能する。
なお、上述した予圧については、たとえば油圧シリンダ（不図示）等により滑りパッド２２を加圧して摺動面に押圧するなど、周知の予圧付与手段を採用すればよい。【００１９】
この場合のヨー駆動装置３０は、旋回するナセル３側に固定設置されている。具体的には、電動機３１がナセル台板１２に固定設置され、その出力軸３１ａは、支柱２の軸中心位置と略一致している。換言すれば、電動機３１の出力軸３１ａは、上述した滑り軸受２０Ａの軸中心位置と略一致するヨー旋回中心位置にある。なお、電動機３１の内部には、図示しないクラッチ、ダンパ、及び／またはブレーキが設けられてもよい。【００２０】
電動機３１の出力軸は、固定側となる支柱２の内部フランジ２ｂと、上下両端に一対のカップリング３２を設けた連結軸３３を介して、ヨー旋回中心位置で連結されている。ここで使用するカップリング３２は、内部フランジ２ｂの軸中心位置と、ヨー駆動装置３０の軸中心位置との間に生じる軸オフセットを許容するとともに、内部フランジ２ａに対するナセル３の旋回を許容するものであれば特に限定されることはない。【００２１】
ところで、フランジ部２ａが内向きに設けられている支柱２の上端部にブラケット２３Ａを取り付ける場合、リング状の一体構造を有するブラケット２３Ａを上端部開口側から挿入して取り付けることは困難である。特に、内部フランジ２ｂを取り付けた後には、支柱２の下端部側から挿入して取り付けることも不可能となる。
そこで、上述したブラケット２３Ａについては、周方向を複数に分割したものが好ましい。このような構成とすれば、内向きのフランジ部２ａが設けられた支柱２の上端部に対して、複数に分割されたブラケット２３Ａを傾斜させて挿入し、所定位置に固定して取り付けることが可能になる。【００２２】
また、上述した分割構造のブラケット２３Ａは、たとえば工場から建設現場までの搬送時や建設作業時等において、ナセル台板１２の所定位置にボルト２４を締め込んで固定する取付作業が完了するまでの間、滑りパッド２２の存在により無用の滑動をして移動しないようにするため、支柱２の上端部に仮止めする仮固定用部材２５を備えていることが望ましい。
この仮固定用部材２５は、たとえばドーナツ形状とした板状部材であり、たとえばボルト２４を締め込むボルト穴を利用してブラケット２３Ａに固定することで、フランジ部２ａ及び滑りパッド２２を挟持するように押圧して無用の滑動を防止することができる。【００２３】
このように、本発明の風力発電装置１は、ヨー駆動装置、ヨー旋回輪及びヨーブレーキを具備し、風向に応じて支柱２の上部に設置されたナセル３を旋回させるヨーシステム１０Ａを備えており、この場合にヨー旋回輪として機能するのは、ナセル３の下面に略Ｌ字型断面のブラケット２３Ａを介して固定された滑り軸受２０Ａとなる。
また、この滑り軸受２０Ａは、支柱２の上端部に形成したフランジ部２ａをブラケット２３Ａに保持された滑りパッド２２により摺動可能に支持するので、フランジ部２ａを有効利用し、ヨーブレーキの機能を兼ね備えたヨー旋回輪としての機能を有している。【００２４】
従って、上述した本発明によれば、支柱２の上端部に形成したフランジ２ａを有効利用して滑り軸受２０Ａを構成したので、この滑り軸受２０Ａ自体の部品点数を低減して、具体的には、従来構造の固定座２１及びその取付ボルトをなくして軽量化することができる。【００２５】
さらに、従来別々の構造体であったヨー旋回輪及びヨーブレーキの機能について、支柱２のフランジ部２ａを利用（共有化）して構成される滑り軸受２０Ａが兼ね備える構造としたので、支柱２の上部に設置されてナセル３を旋回させるヨーシステム全体についても部品点数を低減し、軽量化やコストダウンを可能にしている。【００２６】
また、支柱２の上部構造体が軽量化されると、支柱２やベースＢの荷重負担や建設時に必要なクレーンの荷重負担が軽減されるという利点もある。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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