(57)【要約】【解決手段】  風力電気タービンのためのピッチ軸受及びそれに関連する方法は、関連するタービン翼に接続され第一のレース溝を備えた環状の第一の軸受リングを有する。環状の第二の軸受が風力タービンのロータ部分に接続されており、第二の軸受リングは、第一のレース溝と位置合せされた第二のレース溝を有する。第一及び第二のレース溝には、第一及び第二の軸受リングを回転可能に相互接続するための転動要素が位置決めされている。一方の軸受リングには、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回させるために、風力タービンのピッチ駆動部分に係合するように構成されたギアセグメントが形成されている。ギアセグメントは、経済的な製造を行うために２００°未満の円弧寸法を有している。【選択図】図３
2009516118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、前記翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力電気タービンにおいて、改良されたピッチ軸受は、
前記翼に作動可能に接続され第一のレース溝を備えた環状の第一の軸受リングと、
前記ロータハブに作動可能に接続され、前記第一の軸受リングと嵌合係合するように構成され、前記第一の軸受リングの前記第一のレース溝と位置合せされた第二のレース溝を備えた環状の第二の軸受リングと、
前記第一の軸受リングと前記第二の軸受リングとを回転可能に相互接続するために前記第一及び第二のレース溝に配置された複数の転動要素と、
前記第一の軸受リング及び前記第二の軸受リングの内の一方に形成され、前記翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するために前記ピッチ駆動部に係合したギアセグメントであって、経済的に製造するために、２００°未満の円弧寸法を有するギアセグメントとを有する風力電気タービン。
【請求項２】
前記第一の軸受リングは内側軸受リングであり、
前記第二の軸受リングは外側軸受リングであり、
前記内側軸受リングは、前記外側軸受リング内にぴったりと嵌った状態で収容されるように構成された、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項３】
前記ギアセグメントは、前記内側軸受リングの半径方向内側縁部に沿って配置されている、請求項２に記載の風力電気タービン。
【請求項４】
前記ギアセグメントは約１００°の円弧寸法を有する、請求項３に記載の風力電気タービン。
【請求項５】
前記ピッチ駆動部は、前記ロータハブに作動可能に接続されたモータと、前記モータに作動可能に接続され前記第一の軸受リングに配置された前記ギアセグメントに噛み合わされたギアとを有し、前記モータの駆動により、前記翼は異なるピッチ角間で軸方向に旋回される、請求項４に記載の風力電気タービン。
【請求項６】
前記ギアは平歯車である、請求項５に記載の風力電気タービン。
【請求項７】
前記転動要素は、前記第一及び第二のレース溝にぴったりと収容される複数のボールである、請求項６に記載の風力電気タービン。
【請求項８】
前記ボールと前記第一及び第二のレース溝とは、４点で接触するように構成されている、請求項７に記載の風力電気タービン。
【請求項９】
前記内側軸受リングは、軸方向に貫通して延び円周方向に離間した複数の固定アパチャを含み、
風力電気タービンは、前記内側軸受リングの前記固定アパチャ内に配置され前記内側軸受リングを前記翼に取り外し可能に接続する複数の固定具を有する、請求項８に記載の風力電気タービン。
【請求項１０】
前記外側軸受リングは、軸方向に貫通して延び円周方向に離間した複数の固定アパチャを含み、
風力電気タービンは、前記外側軸受リングの前記固定アパチャ内に配置され前記外側軸受リングを前記ロータハブに取り外し可能に接続する複数の固定具を有する、請求項９に記載の風力電気タービン。
【請求項１１】
前記内側及び外側軸受リングは部分焼入れ鋼で形成されている、請求項１０に記載の風力電気タービン。
【請求項１２】
前記内側及び外側軸受リングは酸化防止のための亜鉛コーティングを含み、前記内側及び外側軸受リングの少なくとも一部には、酸化防止のため塗料が塗布されている、請求項１１に記載の風力電気タービン。
【請求項１３】
前記内側及び外側軸受リングは、軸方向に離間した第一及び第二のレース溝からなる組を有し、各レース溝の中に前記ボールが配置されている、請求項１２に記載の風力電気タービン。
【請求項１４】
前記内側軸受リングと前記外側軸受リングの間には、少なくとも１個のシール部材が作動可能に配置され、シール部材は、前記第一及び第二のレース溝内の前記ボールのための潤滑を維持するように構成されている、請求項１３に記載の風力電気タービン。
【請求項１５】
前記ギアセグメントは、前記内側軸受リングの半径方向内側縁部に沿って配置されている、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項１６】
前記ギアセグメントは約１００°の円弧寸法を有する、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項１７】
前記ピッチ駆動部は、前記ロータハブに作動可能に接続されたモータと、前記モータに作動可能に接続され前記第一の軸受リングに配置された前記ギアセグメントに噛み合わされたギアとを有し、前記モータの駆動により、前記翼は異なるピッチ角間で軸方向に旋回される、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項１８】
前記軸受部材は、前記第一及び第二のレース溝にぴったりと収容された複数のボールを含み、
前記ボールと前記第一及び第二のレース溝とは、４点で接触するように構成されている、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項１９】
前記第一の軸受リングと前記第二の軸受リングの間には、少なくとも１個のシール部材が作動可能に配置され、シール部材は、前記第一及び第二のレース溝内の前記軸受部材のための潤滑を維持するように構成されている、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項２０】
放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力電気タービンを製造するための方法において、
第一のレース溝を備えた環状の第一のピッチ軸受リングを形成する工程と、
第二のレース溝を備えた環状の第二のピッチ軸受リングを形成する工程と、
第一のレース溝が第二のレース溝と位置合せされるように、第一及び第二のピッチ軸受リングの一方を第一及び第二のピッチ軸受の他方の中に位置決めする工程と、
第一及び第二のレース溝にぴったりと収容される形状を有する複数の転動要素を形成する工程と、
所定の円周方向の配置で第一及び第二のレース溝内に転動要素を位置決めし、第一及び第二のピッチ軸受リングを回転可能に相互接続する工程と、
第一及び第二のピッチ軸受の一方に、経済的に製造するために２００°未満の円弧寸法でギアセグメントを形成する工程と、
第一及び第二のピッチ軸受リングの一方に翼を作動可能に接続する工程と、
第一及び第二のピッチ軸受リングの他方にロータハブを作動可能に接続する工程と、
翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためにピッチ駆動部をギアセグメントに係合する工程とを含む方法。
【請求項２１】
ロータハブ及び翼の一方に作動可能に接続されたモータと、モータに作動可能に接続されたピニオンギアとをピッチ駆動部に設ける工程と、
モータ駆動によって翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回できるように、ピニオンギアをギアセグメントに噛み合わせる工程とを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第一の軸受リングは内側軸受リングであり、
第二の軸受リングは外側軸受リングであり、
前記位置決めをする工程は、内側軸受リングを外側軸受リング内に挿入しその中にぴったりと嵌った状態で収容する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ギア形成工程は、内側軸受リングの半径方向内側縁部に沿ってギアセグメントを形成する工程を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ギア形成工程は、約１００°の円弧寸法でギアセグメントを形成する工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
内側軸受リングを軸方向に貫通し円周方向に離間した複数の固定アパチャを形成する工程を含み、
前記接続工程は、複数の固定具を内側軸受リングの固定アパチャ内に位置決めし、内側軸受リングを翼に取り外し可能に接続する工程を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
外側軸受リングを軸方向に貫通し円周方向に離間した複数の固定アパチャを形成する工程を含み、
前記接続工程は、複数の固定具を外側軸受リングの固定アパチャ内に位置決めし、外側軸受リングを前記ロータハブに取り外し可能に接続する工程を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
第一及び第二のレース溝内の転動要素のための潤滑を維持するために、少なくとも１個のシール部材を内側軸受リングと外側軸受リングの間に作動可能に据え付ける工程を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記転動要素形成工程は、ボールを形成する工程である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ギア形成工程は、溝切り盤（gasher）により、ギアセグメントを約１００°の円弧寸法で形成する工程を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力タービンのためのピッチ軸受であって、
翼に作動可能に接続されるように構成され第一のレース溝を備えた環状の第一軸受リングと、
ロータハブに作動可能に接続され、前記第一の軸受リングと嵌合係合し、前記第一の軸受リングの前記第一のレース溝と位置合せされた第二のレース溝を備えた環状の第二の軸受リングと、
前記第一の軸受リングと前記第二の軸受リングとを回転可能に相互接続するために前記第一及び第二のレース溝に配置された複数の転動要素と、
前記第一の軸受リング及び前記第二の軸受リングの内の一方に形成され、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためにピッチ駆動部に係合するように構成されたギアセグメントであって、経済的に製造するために、２００°未満の円弧寸法を有するギアセグメントとを有するピッチ軸受。
【請求項３１】
前記第一の軸受リングは内側軸受リングであり、
前記第二の軸受リングは外側軸受リングであり、
前記内側軸受リングは、前記外側軸受リング内にぴったりと嵌った状態で収容されるように構成された、請求項３０に記載のピッチ軸受。
【請求項３２】
前記ギアセグメントは、前記内側軸受リングの半径方向内側縁部に沿って配置されている、請求項３１に記載のピッチ軸受。
【請求項３３】
前記ギアセグメントは約１００°の円弧寸法を有する、請求項３２に記載のピッチ軸受。
【請求項３４】
前記転動要素は、前記第一及び第二のレース溝にぴったりと収容される複数のボールである、請求項３３に記載のピッチ軸受。
【請求項３５】
前記ボールと前記第一及び第二のレース溝とは、４点で接触するように構成されている、請求項３４に記載のピッチ軸受。
【請求項３６】
前記内側軸受リングは、軸方向に貫通して延び円周方向に離間した複数の固定アパチャを含み、
ピッチ軸受は、前記内側軸受リングの前記固定アパチャ内に配置され前記内側軸受リングを翼に取り外し可能に接続する複数の固定具を有する、請求項３５に記載のピッチ軸受。
【請求項３７】
前記外側軸受リングは、軸方向に貫通して延び円周方向に離間した複数の固定アパチャを含み、
ピッチ軸受は、前記外側軸受リングの前記固定アパチャ内に配置され前記外側軸受リングをロータハブに取り外し可能に接続する複数の固定具を有する、請求項３６に記載のピッチ軸受。
【請求項３８】
前記内側及び外側軸受リングは部分焼入れ鋼で形成されている、請求項３７に記載のピッチ軸受。
【請求項３９】
前記内側及び外側軸受リングは酸化防止のための亜鉛コーティングを含み、前記内側及び外側軸受リングの少なくとも一部には、酸化防止のため塗料が塗布されている、請求項３８に記載のピッチ軸受。
【請求項４０】
前記内側及び外側軸受リングは、軸方向に離間した第一及び第二のレース溝からなる組を有し、各レース溝の中に前記ボールが配置されている、請求項３９に記載のピッチ軸受。
【請求項４１】
前記内側軸受リングと外側軸受リングの間には、少なくとも１個のシール部材が作動可能に配置され、シール部材は、前記第一及び第二のレース溝内の前記ボールのための潤滑を維持するように構成されている、請求項４０に記載のピッチ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービン等に関し、特に風力タービンのためのピッチ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービン、例えば電力を発生するように設計された風力タービンは本技術分野においてよく知られている。大型の高度な風力タービンは通常、最大効率を達成するために、タービン翼をロータハブに対して軸方向に旋回し、異なるピッチ角間で移動させるための機構を有する。大型のピッチ軸受は、タービン翼をロータハブに旋回可能に取付けることが要求されるが、これは、正確に仕様に合わせ、このような用途に期待される基準を満たす必要がある。更に、ピッチ軸受には、通常、関連するギア付きピッチ駆動部によるタービン翼の回転を容易にするために、完全な円形のリングギアが備えられている。このような従来技術のピッチ軸受は、極めて機能的であることは分かっているが、製造、組立、修理には高額の費用がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、製造、組立、修理をより経済的に行えるピッチ軸受を提供することが有利であることは明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一様相は、放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力電気タービンである。風力タービンは、翼に作動可能に接続され第一のレース溝を備えた環状の第一の軸受リングと、ロータハブに作動可能に接続され、第一の軸受リングと嵌合係合するように構成され、第一のレース溝と位置合せされた第二のレース溝を備えた、環状の第二の軸受リングとを有する。複数の転動要素が、第一の軸受リングと第二の軸受リングとを回転可能に相互接続するために、第一及び第二のレース溝に配置されている。ギアセグメントが、第一の軸受リング及び第二の軸受リングの内の一方に形成されており、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためにピッチ駆動部に係合している。経済的に製造するために、ギアセグメントは２００°未満の円弧寸法を有する。
【０００５】
本発明の別の様相は、放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力電気タービンの製造方法である。この方法は、第一のレース溝を備えた環状の第一のピッチ軸受リングを形成する工程と、第二のレース溝を備えた環状の第二のピッチ軸受リングを形成する工程とを含む。この方法は更に、第一のレース溝が第二のレース溝と位置合せされるように、第一及び第二のピッチ軸受リングの一方を他方の中に位置決めする工程を含む。この方法は更に、第一及び第二のレース溝にぴったりと収容される形状を有する複数の転動要素を形成する工程と、所定の円周方向の配置で第一及び第二のレース溝内に転動要素を位置決めし、第一及び第二のピッチ軸受リングを回転可能に相互接続する工程とを含む。この方法は更に、第一及び第二のピッチ軸受の一方に、経済的に製造するために２００°未満の円弧寸法でギアセグメントを形成する工程と、第一及び第二のピッチ軸受リングの一方に翼を作動可能に接続し、第一及び第二のピッチ軸受リングの他方にロータハブを作動可能に接続する工程とを含む。この方法は更に、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためにピッチ駆動部をギアセグメントに係合する工程と含む。
【０００６】
本発明の更に別の様相は、放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力タービンのためのピッチ軸受である。このピッチ軸受は、翼に作動可能に接続されるように構成され第一のレース溝を備えた環状の第一軸受リングと、ロータハブに作動可能に接続され、第一の軸受リングと嵌合係合し、第一の軸受リングの第一のレース溝と位置合せされた第二のレース溝を備えた、環状の第二の軸受リングとを有する。複数の転動要素が、第一の軸受リングと第二の軸受リングとを回転可能に相互接続するために第一及び第二のレース溝に配置されている。ギアセグメントが、第一の軸受リング及び第二の軸受リングの内の一方に形成され、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためにピッチ駆動部に係合するように構成されている。経済的に製造するために、ギアセグメントは２００°未満の円弧寸法を有している。
【０００７】
本発明の別の様相は、使用時の効率が良く、経済的に製造でき、長い動作寿命を達成でき、提案した用途に特に適した風力タービンピッチ軸受を提供することである。ピッチ軸受は、高風速と低風速のいずれの用途でも使用できると共に、地上型でもオフショア型でも使用できる。
【０００８】
本発明のこれらの及び他の利点は、当業者であれば、以下の明細書、特許請求の範囲及び添付図面を参照することにより、更に理解でき認識できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書の説明においては、「上」「下」「右」「左」「後」「前」「垂直」「水平」という用語やこれらの派生語は、本発明の装置を図４の向きで配置したときの方向である。しかしながら、特段の記載のない限り、本発明は様々な向きや工程順で行うことができると理解すべきである。また、添付図面に示し以下の明細書で説明する特定の装置及び方法は、添付の特許請求の範囲において規定される本発明の概念の単なる例示的実施形態であると理解すべきである。従って、本明細書に開示される各実施形態に関する特定の寸法や他の物理的特性は、特許請求の範囲において特段の記載のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１０】
符号１（図１〜図４）は、本発明を具現化したピッチ軸受全体を示す。ピッチ軸受１は、図１〜図３に示す風力タービン２等の風力タービンと組み合わせて使用するように設計されている。風力タービン２は、放射状に延びる翼４を支持するロータハブ３と、翼４を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部５（図４）とを有する。図４〜図６から最も良く分かるように、ピッチ軸受１は、関連する翼４に作動可能に接続され第一のレース溝７を備えた環状の内側軸受リング６と、ロータハブ３に作動可能に接続された環状の外側軸受リング８とを有する。外側軸受リング８は、内側軸受リング６と嵌合係合するように構成されており、第一のレース溝７と位置合せされた第二のレース溝９を有する。第一のレース溝７及び第二のレース溝９には、内側軸受リング６と外側軸受リング８とを回転可能に相互接続するために、複数の転動要素１０が設けられている。部分ギア、即ちギアセグメント１１が、内側軸受リング６及び外側軸受リング８の一方に設けられているか或いは結合されており、取り付けられている翼４を異なるピッチ角間で旋回させるために、関連するピッチ駆動部５に係合している。ギアセグメント１１は、経済的に製造するために、２００°未満の円弧寸法を有している。
【００１１】
図１〜図３に示す例においては、風力タービン２は、陸上（on shore）設置又は図１に示す海上（off shore）設置において、１〜５メガワットの発電能力を備えた非常に大型のプロペラ型発電タービンである。一般に、図示の風力タービン２は、５０〜１２０ｍの範囲の非常に背の高い支持体或いはタワー１７を有し、その上端にナセル或いはハウジング１８が支持されている。ロータハブ３は、ハウジング１８の前端において回転可能に回転軸１９に取り付けられており、回転軸１９はギアボックス２１を介して発電機２０を駆動する。ハウジング１８のタワー１７に対する回転位置は、ヨー駆動部２２及び関連するモータ２３により調節される。図示の例においては、ブレーキ２４もハウジング１８に設けられている。
【００１２】
図示の例においては、ロータハブ３は、互いに約１２０°離れてロータハブ３上に位置決めされた放射方向に延びる３本の翼４を支持している。図４から最も良く分かるように、各翼４は、関連するピッチ駆動部５によって半径方向に回転される。ピッチ駆動部５は、電気モータ３１と、駆動軸３２と、関連するピッチ軸受１のギアセグメント１１と結合するように構成されたピニオンギア３３とを有する。各モータ３１には、翼４を風速、風向等により決まる所望の位置に回転させるために、コントローラ３４が設けられている。
【００１３】
図５〜図７を参照すると、図示の内側軸受リング６は中実であり、略平坦で互いに平行となるように配置された前面４０及び後面４１と円筒形で同心となるように配置された半径方向内側の面４２及び外側の面４３とによって画定された略環状の形状を有する。図５〜図７に示す例においては、内側軸受リング６の外面４３は、転動要素１０を収容するために、横方向に離間した同寸法且つ同形状の２個のレース溝７を有する。また、内側軸受リング６は、内側軸受リング６を関連する翼４に取り外し可能に接続するために、軸方向に貫通して延び円周方向に離間した複数の固定アパチャ４４を有する。図５〜図７に示すギアセグメント１１は、内側軸受リング６の内面４２に形成されており、１００°の円弧寸法を有しているが、ギアセグメント１１の円弧寸法は、最大約２００°とすることができる。ギアセグメント１１は、図示の駆動軸３２の平歯車３３等の関連するピニオンギアに噛み合う形状を有する複数の歯４５によって画定されている。ウォームギア等の他のギア歯構造も本発明に包含されていると理解すべきである。
【００１４】
図５〜図７に示す外側軸受リング８も中実であり、環状の形状を有し、略平坦で互いに平行に配置された前面５０及び後面５１と円筒形で同心となるように配置された半径方向内側の面５２及び外側の面５３とによって画定されている。図５〜図７に示す外側軸受リング８の内面５２も、転動要素１０を収容するために、内側軸受６の２組のレース溝７と半径方向に位置合せされ半径方向に離間する同寸法且つ同形状の２個のレース溝９を有する。また、外側軸受リング８は、外側軸受リング８をロータハブ３に取り外し可能に接続するために、軸方向に貫通して延び円周方向に離間した複数の固定アパチャ５４を有する。また、外側軸受リング８は、外面５３を半径方向に貫通する２個の軸受装填孔５５を有する。これら孔５５は第一のレース溝７及び第二のレース溝８と位置合せされており、これにより転動要素１０がレース溝７、９に装填され、内側軸受リング６は外側軸受リング８に回転可能に相互接続される。組立後、装填孔５５にプラグ５６を嵌める。プラグ５６を所定の位置に積極的にロックするために、保持ピン５７を使用できる。
【００１５】
図示の例においては、転動要素１０は、鋼鉄及び／又はその他の適切な材料で形成された複数のボールであるが、材料には、内側軸受リング６と外側軸受リング８の間の滑らかな回転や長い動作寿命を提供するために部分焼入れを行うことができる。図７から最も良く分かるように、レース溝７、９は、ボール１０に対して４点で接触するように構成されている。ピッチ軸受１は、他のタイプの転動要素１０、例えばローラ等を備えることもできると理解すべきである。
【００１６】
レース溝７、９内の転動要素１０のための潤滑を維持するために、内側軸受リング６と外側軸受リング８の間に、少なくとも１個のシール部材６０（図６及び図７）を位置決めできる。図６に示す例においては、ピッチ軸受１の両面に２個のシール部材６０が設けられているが、図７に示す実施形態においては、シール部材６０が１個だけ設けられている。各シール部材６０は、ピッチ軸受１の構造に応じた寸法及び形状を有するが、その他の構造は従来と同様である。
【００１７】
各ピッチ軸受１は次のように製造できる。内側軸受リング６及び外側軸受リング８を鋼鉄或いは他の適切な材料で環状に製造し、これら軸受リングに、特定の用途に応じた所定数のレース溝７、９を形成する。上述のように、図５〜図７に示す実施形態においては、両方の軸受リング６、８は、耐荷重を増加させるために、２組の転動要素１０を収容するための横方向に離間した２個のレース溝７、９を有する。固定アパチャ４４及び５４を、内側軸受リング６及び外側軸受リング８の各面４０、４１及び５０、５１を軸方向に貫通するように形成する。組立前に、ギアセグメント１１を、内側軸受リング６の内面４２或いは外側軸受リング８の外面５３に形成する。いずれの実施形態においても、製造コストを低減するために、ギアセグメント１１の円弧寸法は２００°未満、好ましくは、約１００°である。図５〜図７に示す例においては、ギアセグメント１１は内側軸受リング６の内面４２に形成されている。ギアセグメント１１は従来のギア切断機や関連技法を用いて形成できるが、溝切り盤（gasher machine）を使用してギアセグメント１１を形成することが特に経済的であることが分かっている。
【００１８】
海上塩水上での設置等において動作寿命を改善するために、軸受リング６、８及びギア歯４５を、焼入れする、及び／又は亜鉛やクロム等の耐腐食材料でコーティングできる。また、酸化防止のため、軸受リング６、８の露出面に塗料を塗布できる。
【００１９】
軸受リング６、８の形成終了後、レース溝７と９とが互いに軸方向に位置合せされるように、内側軸受リング６を外側軸受リング８の中に位置決めする。軸受リング８の装填孔５５から転動要素１０を挿入し、レース溝７、９に装填する。次に、転動要素１０がレース溝７、９から脱落しないように装填孔５５をプラグ５６で塞ぐ。次に、シール部材６０を従来の方法で軸受リング６、８間に取り付ける。
【００２０】
図４に示す風力タービン２の組立中、外側軸受リング８は、固定アパチャ５４を貫通して位置決めされる固定具６５を用いてロータハブ３に取り外し可能に取り付けられる。内側軸受リング６は、固定アパチャ４４を貫通する固定具６６によって関連する翼４に取り外し可能に取り付けられる。次に、モータ３１の駆動により関連する翼４が異なるピッチ角間で軸方向に旋回されるように、ピッチ駆動部３０の駆動ギア３３を内側軸受リング６のギアセグメント１１に噛み合わせる。図示の例においては、各翼４はロータハブ３に同様に取り付けられている。
【００２１】
符号１ａ（図８）は、１組の転動要素１０ａを有する本発明の別の実施形態の全体を示す。ピッチ軸受１ａは前出のピッチ軸受１と類似しているため、図１〜図７及び図８に示される同様の部品は対応する同一の符号を用いて示すが、図８の部品の数字の末尾には「ａ」を付す。ピッチ軸受１ａにおいては、内側軸受リング６ａ及び外側軸受リング８ａはそれぞれ１個のレース溝７ａ、９ａを有する。レース溝７ａと９ａとは半径方向に位置合せされており、内側軸受リング６ａ及び外側軸受リング８ａを回転可能に相互接続するために１組の転動要素を収容する。更に、ピッチ軸受１ａのボール軸受１０ａの両側には、１組のシール部材６０が内側軸受リング６ａと外側軸受リング８ａの間に配置されている。
【００２２】
符号１ｂは、外側フランジ７０を有する本発明の別の実施形態の全体を示す。ピッチ軸受１ｂは前出のピッチ軸受１と類似しているため、図１〜図７及び図９に示される同様の部品は対応する同一の符号を用いて示すが、図９の部品の数字の末尾には「ｂ」を付す。ピッチ軸受１ｂにおいては、外側軸受リング８ｂの周りにフランジ７０が配置されている。ギアセグメント１１ｂの歯４５ｂはフランジ７０に直接形成されており、約１００°の円弧寸法でフランジ７０の周りに延びている。ピッチ軸受１ｂにおいては、内側軸受リング６ｂは、関連するロータハブ（図９には図示せず）に固定的に取り付けられるように構成されており、外側軸受リング８ｂは、関連する翼（図９には図示せず）に取り付けられるように構成されている。装填孔（図示せず）は、内側軸受リング６ｂを半径方向に貫通して位置決めされている。
【００２３】
符号１ｃは、外側軸受リング８ｃの外面５３ｃに沿って歯４５ｃが形成された本発明の別の実施形態の全体を示す。ピッチ軸受１ｃは前出のピッチ軸受１ｂと類似しているため、図９及び図１０に示される同様の部品は対応する同一の符号を用いて示すが、図１０の部品の数字の末尾には「ｃ」を付す。ピッチ軸受１ｃにおいては、ピッチ軸受１ｂ（図９）に組み込まれたタイプの外側フランジの内、歯が形成されていない部分は取り除かれている。ギアセグメント１１ｃは外側フランジの残りの部分に直接形成されており、約１００°の円弧寸法で延びている。
【００２４】
ピッチ軸受１、１ａ、１ｂ及び１ｃは経済的に製造、組立、修理でき、提案した用途に特に適している。
【００２５】
これまでの説明により、当業者であれば、本明細書に開示された概念から逸脱することなく各種変形を行うことができることは容易に理解できるであろう。特許請求の範囲において特段の記載のない限り、このような変形も特許請求の範囲に含まれるものと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を具現化したピッチ軸受を少なくとも１個組み込んだ風力電気タービンの斜視図である。
【図２】風力電気タービンの部分斜視図である。
【図３】風力電気タービンの部分概略図であり、内部構造を示すため一部が取り除かれている。
【図４】本発明を具現化したピッチ軸受を備えた風力電気タービンのロータハブ部分及び翼部分の分解斜視図である。
【図５】ピッチ軸受の部分斜視図である。
【図６】ピッチ軸受の分解斜視図である。
【図７】ピッチ軸受の部分垂直断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態の部分垂直断面図である。
【図９】本発明の更に別の実施形態の平面図である。
【図１０】本発明の更に別の実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ピッチ軸受
２  風力電気タービン
３  ロータハブ
４  翼
５  ピッチ駆動部
６  第一軸受リング
７  第一のレース溝
８  第二の軸受リング
９  第二のレース溝
１０  転動要素
１１  ギアセグメント
【図１】
2009516118.tif 000003
【図２】
2009516118.tif 000004
【図３】
2009516118.tif 000005
【図４】
2009516118.tif 000006
【図５】
2009516118.tif 000007
【図６】
2009516118.tif 000008
【図７】
2009516118.tif 000009
【図８】
2009516118.tif 000010
【図９】
2009516118.tif 000011
【図１０】
2009516118.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月24日(2007.9.24)
【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】
放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、前記翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力電気タービンにおいて、改良されたピッチ軸受は、
前記翼及び前記ロータハブの内の一方に作動可能に接続され第一のレース溝と半径方向外側縁部とを備えた環状の外側軸受リングと、
前記翼及び前記ロータハブの内の他方に作動可能に接続され、前記外側軸受リング内にぴったりと嵌った状態で収容されるように構成され、前記外側軸受リングの前記第一のレース溝と位置合せされた第二のレース溝と半径方向内側縁部とを備えた環状の内側軸受リングと、
前記外側軸受リングと前記内側軸受リングとを回転可能に相互接続するために前記第一及び第二のレース溝に配置された複数の転動要素と、
前記外側軸受リングの前記半径方向外側縁部及び前記内側軸受リングの前記半径方向内側縁部の内の一方に一体的に形成され、前記翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するために前記ピッチ駆動部に係合したギアセグメントであって、経済的に製造するために、２００°未満の円弧寸法を有するギアセグメントとを有する風力電気タービン。
【請求項２】
前記ギアセグメントは約１００°の円弧寸法を有する、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項３】
前記ピッチ駆動部は、前記ロータハブに作動可能に接続されたモータと、前記モータに作動可能に接続され前記第一の軸受リングに配置された前記ギアセグメントに噛み合わされたギアとを有し、前記モータの駆動により、前記翼は異なるピッチ角間で軸方向に旋回される、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項４】
前記ボールと前記第一及び第二のレース溝とは、４点で接触するように構成されている、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項５】
前記内側及び外側軸受リングは部分焼入れ鋼で形成されている、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項６】
前記内側及び外側軸受リングは酸化防止のための亜鉛コーティングを含み、前記内側及び外側軸受リングの少なくとも一部には、酸化防止のため塗料が塗布されている、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項７】
前記内側及び外側軸受リングは、軸方向に離間した第一及び第二のレース溝からなる組を有し、各レース溝の中に前記ボールが配置されている、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項８】
前記内側軸受リングと前記外側軸受リングの間には、少なくとも１個のシール部材が作動可能に配置され、シール部材は、前記第一及び第二のレース溝内の前記ボールのための潤滑を維持するように構成されている、請求項１に記載の風力電気タービン。
【請求項９】
放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、前記翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力電気タービンにおいて、改良されたピッチ軸受は、
前記翼に作動可能に接続され第一のレース溝を備えた環状の第一の軸受リングと、
前記ロータハブに作動可能に接続され、前記第一の軸受リングと嵌合係合するように構成され、前記第一の軸受リングの前記第一のレース溝と位置合せされた第二のレース溝を備えた環状の第二の軸受リングと、
前記第一の軸受リングと前記第二の軸受リングとを回転可能に相互接続するために前記第一及び第二のレース溝に配置された複数の転動要素と、
前記第一の軸受リング及び前記第二の軸受リングの内の一方に形成され、前記翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するために前記ピッチ駆動部に係合したギアセグメントであって、経済的に製造するために、２００°未満の円弧寸法を有するギアセグメントとを有し、
前記軸受部材は、前記第一及び第二のレース溝にぴったりと収容された複数のボールを含み、
前記ボールと前記第一及び第二のレース溝とは、４点で接触するように構成されている風力電気タービン。
【請求項１０】
放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、前記翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力電気タービンにおいて、改良されたピッチ軸受は、
前記翼に作動可能に接続され第一のレース溝を備えた環状の第一の軸受リングと、
前記ロータハブに作動可能に接続され、前記第一の軸受リングと嵌合係合するように構成され、前記第一の軸受リングの前記第一のレース溝と位置合せされた第二のレース溝を備えた環状の第二の軸受リングと、
前記第一の軸受リングと前記第二の軸受リングとを回転可能に相互接続するために前記第一及び第二のレース溝に配置された複数の転動要素と、
前記第一の軸受リング及び前記第二の軸受リングの内の一方に形成され、前記翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するために前記ピッチ駆動部に係合したギアセグメントであって、経済的に製造するために、２００°未満の円弧寸法を有するギアセグメントとを有し、
前記第一の軸受リングと前記第二の軸受リングの間には、少なくとも１個のシール部材が作動可能に配置され、シール部材は、前記第一及び第二のレース溝内の前記軸受部材のための潤滑を維持するように構成されている風力電気タービン。
【請求項１１】
放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力電気タービンを製造するための方法において、
第一のレース溝を備えた環状の第一のピッチ軸受リングを形成する工程と、
第二のレース溝を備えた環状の第二のピッチ軸受リングを形成する工程と、
第一のレース溝が第二のレース溝と位置合せされるように、第一及び第二のピッチ軸受リングの一方を第一及び第二のピッチ軸受の他方の中に位置決めする工程と、
第一及び第二のレース溝にぴったりと収容される形状を有する複数の転動要素を形成する工程と、
所定の円周方向の配置で第一及び第二のレース溝内に転動要素を位置決めし、第一及び第二のピッチ軸受リングを回転可能に相互接続する工程と、
第一及び第二のピッチ軸受の一方に、経済的に製造するために２００°未満の円弧寸法でギアセグメントを形成する工程と、
第一及び第二のピッチ軸受リングの一方に翼を作動可能に接続する工程と、
第一及び第二のピッチ軸受リングの他方にロータハブを作動可能に接続する工程と、
翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためにピッチ駆動部をギアセグメントに係合する工程と、
ロータハブ及び翼の一方に作動可能に接続されたモータと、モータに作動可能に接続されたピニオンギアとをピッチ駆動部に設ける工程と、
モータ駆動によって翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回できるように、ピニオンギアをギアセグメントに噛み合わせる工程とを含む方法。
【請求項１２】
第一の軸受リングは内側軸受リングであり、
第二の軸受リングは外側軸受リングであり、
前記位置決めをする工程は、内側軸受リングを外側軸受リング内に挿入しその中にぴったりと嵌った状態で収容する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ギア形成工程は、内側軸受リングの半径方向内側縁部及び外側軸受リングの半径方向外側縁部の内の一方に沿ってギアセグメントを形成する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ギア形成工程は、約１００°の円弧寸法でギアセグメントを形成する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
内側軸受リングを軸方向に貫通し円周方向に離間した複数の固定アパチャを形成する工程を含み、
前記接続工程は、複数の固定具を内側軸受リングの固定アパチャ内に位置決めし、内側軸受リングを翼に取り外し可能に接続する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
外側軸受リングを軸方向に貫通し円周方向に離間した複数の固定アパチャを形成する工程を含み、
前記接続工程は、複数の固定具を外側軸受リングの固定アパチャ内に位置決めし、外側軸受リングを前記ロータハブに取り外し可能に接続する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
第一及び第二のレース溝内の転動要素のための潤滑を維持するために、少なくとも１個のシール部材を内側軸受リングと外側軸受リングの間に作動可能に据え付ける工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記転動要素形成工程は、ボールを形成する工程である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
放射状に延びる少なくとも１個の翼を支持するロータハブと、翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するためのピッチ駆動部とを有するタイプの風力タービンのためのピッチ軸受であって、
翼及びロータハブの内の一方に作動可能に接続され第一のレース溝と半径方向外側縁部とを備えた環状の外側軸受リングと、
翼及びロータハブの内の他方に作動可能に接続され、前記外側軸受リング内にぴったりと収容され、前記外側軸受リングの前記第一のレース溝と位置合せされた第二のレース溝と半径方向内側縁部とを備えた環状の内側軸受リングと、
前記外側軸受リングと前記内側軸受リングとを回転可能に相互接続するために前記第一及び第二のレース溝に配置された複数の転動要素と、
前記外側軸受リングの前記半径方向外側縁部及び前記内側軸受リングの前記半径方向内側縁部の内の一方に一体的に形成され、前記翼を異なるピッチ角間で軸方向に旋回するために前記ピッチ駆動部に係合するように構成されたギアセグメントであって、経済的に製造するために、２００°未満の円弧寸法を有するギアセグメントとを有するピッチ軸受。
【請求項２０】
前記ギアセグメントは約１００°の円弧寸法を有する、請求項１９に記載のピッチ軸受。
【請求項２１】
前記転動要素は、前記第一及び第二のレース溝にぴったりと収容される複数のボールである、請求項１９に記載のピッチ軸受。
【請求項２２】
前記ボールと前記第一及び第二のレース溝とは、４点で接触するように構成されている、請求項１９に記載のピッチ軸受。
【請求項２３】
前記内側及び外側軸受リングは部分焼入れ鋼で形成されている、請求項１９に記載のピッチ軸受。
【請求項２４】
前記内側及び外側軸受リングは酸化防止のための亜鉛コーティングを含み、前記内側及び外側軸受リングの少なくとも一部には、酸化防止のため塗料が塗布されている、請求項１９に記載のピッチ軸受。
【請求項２５】
前記内側及び外側軸受リングは、軸方向に離間した第一及び第二のレース溝からなる組を有し、各レース溝の中に前記ボールが配置されている、請求項１９に記載のピッチ軸受。
【請求項２６】
前記内側軸受リングと外側軸受リングの間には、少なくとも１個のシール部材が作動可能に配置され、シール部材は、前記第一及び第二のレース溝内の前記ボールのための潤滑を維持するように構成されている、請求項１９に記載のピッチ軸受。
【国際調査報告】
2009516118.tif 000013