(57)【要約】  本発明は、少なくとも２つのブレードユニット（３１）を備える風力タービン（１）に関する。各ブレードユニット（３１）は、ピッチ制御式風力タービンブレード（５）と、少なくとも１つの外輪（２４）、少なくとも１つの中央輪（２５）、及び少なくとも１つの内輪（２６）を含む少なくとも１つのピッチ軸受（９）とを備える。風力タービン（１）は、ブレードユニット（３１）のそれぞれのための取り付け領域（６）を備えるハブ（７）をさらに含む。この風力タービン（１）は、取り付け領域（６）が、少なくとも１つのピッチ軸受（９）を介してブレードユニット（３１）を取着するための少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）を備えることを特徴とする。本発明はさらに、ハブ及びその使用に関する。【選択図】  図７
2009500557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１）であって、
該風力タービン（１）は、少なくとも２つのブレードユニット（３１）とハブ（７）とを備え、
該少なくとも２つのブレードユニット（３１）のそれぞれは、ピッチ制御式風力タービンブレード（５）と少なくとも１つのピッチ軸受（９）とを有し、
該少なくとも１つのピッチ軸受（９）は、少なくとも１つの外輪（２４）、少なくとも１つの中央輪（２５）、及び少なくとも１つの内輪（２６）を含み、
該ハブ（７）は、該ブレードユニット（３１）のそれぞれのための取り付け領域（６）を有し、
前記取り付け領域（６）は、前記少なくとも１つのピッチ軸受（９）を介して前記ブレードユニット（３１）を取着するための少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）を有することを特徴とする、風力タービン。
【請求項２】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも１つのピッチ軸受（９）の前記少なくとも１つの外輪（２４）は、前記少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）の一方に取着され、前記少なくとも１つのピッチ軸受（９）の前記少なくとも１つの内輪（２６）は、前記少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）の他方に取着される、請求項１に記載の風力タービン。
【請求項３】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも１つの中央輪（２５）は、ねじ、ボルト、又はスタッド等のブレード取着手段（２１）によって、前記ブレード（５）のフランジ、例えば根元フランジ（８）に取着される、請求項１又は２に記載の風力タービン。
【請求項４】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）は、少なくとも１つの溝（１４）によって分離される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項５】
風力タービン（１）であって、前記ブレード取着手段（２１）は、前記少なくとも１つの溝（１４）内に延びる、請求項４に記載の風力タービン。
【請求項６】
風力タービン（１）であって、前記溝（１４）に、軸受グリース等の潤滑剤が充填又は部分的に充填される、請求項４又は５に記載の風力タービン。
【請求項７】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも２つの取り付け領域（６）のそれぞれに、少なくとも前記ブレード取着手段（２１）の点検用の点検貫通孔（１５）が設けられる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項８】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも２つの取り付け領域（６）のそれぞれに、４つ以上の互いに等間隔の点検貫通孔（１５）が設けられる、請求項７に記載の風力タービン。
【請求項９】
風力タービン（１）であって、前記点検貫通孔（１５）は、前記少なくとも１つの溝（１４）内に又は該少なくとも１つの溝（１４）に近接して配置される、請求項７又は８に記載の風力タービン。
【請求項１０】
風力タービン（１）であって、前記点検貫通孔（１５）は、例えばねじ無し又はねじ付きプラグ（１９）によって塞がれる、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１１】
風力タービン（１）であって、前記ハブ（７）の前記同心荷重伝達面（１０、１１）の反対側で前記点検貫通孔（１５）に近接した底部側に、例えば前記ブレード取着手段（２１）を締め付ける締結装置（３０）のための１つ又は複数の接触面（２２）を有する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１２】
風力タービン（１）であって、前記取り付け領域（６）は、前記ブレード取着手段（２１）の機械的欠陥が生じたときに閉電気回路を形成する障害検出システムを備える、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１３】
風力タービン（１）であって、前記障害検出システムは、前記ブレード取着手段（２１）から電気的に絶縁されて該ブレード取着手段（２１）とは逆の電位を有する少なくとも１つの検出リング（２８）又は検出リング部品を備える、請求項１２に記載の風力タービン。
【請求項１４】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも１つの検出リング（２８）又は検出リング部品は、前記溝（１４）内に配置される、請求項１３に記載の風力タービン。
【請求項１５】
少なくとも１つの外輪（２４）、少なくとも１つの中央輪（２５）、及び少なくとも１つの内輪（２６）を含むピッチ軸受（９）を介して風力タービンブレード（５）を取着するための少なくとも２つの取り付け領域（６）を有する、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の風力タービン（１）の風力タービンハブ（７）であって、
前記取り付け領域（６）はそれぞれ、前記少なくとも１つの外輪（２４）、前記少なくとも１つの中央輪（２５）、及び前記少なくとも１つの内輪（２６）のうちの少なくとも２つを取着するための少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）を有することを特徴とする、風力タービンハブ。
【請求項１６】
風力タービンハブ（７）であって、前記同心荷重伝達面（１０、１１）それぞれに、１つ又は複数の円状のねじ無し貫通孔、ねじ付き貫通孔、ねじピン、又は好ましくは止まりねじ穴（１２）等の荷重伝達取着手段が設けられる、請求項１５に記載の風力タービンハブ。
【請求項１７】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）は、少なくとも１つの溝（１４）によって分離される、請求項１５又は１６に記載の風力タービンハブ。
【請求項１８】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも１つの溝（１４）は、５ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ〜１５０ｍｍ、最も好ましくは３０ｍｍ〜１００ｍｍの半径方向深さを有する、請求項１７に記載の風力タービンハブ。
【請求項１９】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも１つの溝（１４）は、前記同心荷重伝達面（１０、１１）に対して５ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜１５０ｍｍ、最も好ましくは２０ｍｍ〜９０ｍｍの深さを有する、請求項１７又は１８に記載の風力タービンハブ。
【請求項２０】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも２つの取り付け領域（６）に、点検貫通孔（１５）が設けられる、請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の風力タービンハブ。
【請求項２１】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも２つの取り付け領域（６）のそれぞれに、４つ以上の互いに等間隔の点検貫通孔（１５）が設けられる、請求項２０に記載の風力タービンハブ。
【請求項２２】
風力タービンハブ（７）であって、前記点検貫通孔（１５）は、前記少なくとも１つの溝（１４）内に又は該少なくとも１つの溝（１４）に近接して配置される、請求項２０又は２１に記載の風力タービンハブ。
【請求項２４】
風力タービンハブ（７）であって、前記点検貫通孔（１５）は、５ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ〜１５０ｍｍ、最も好ましくは３０ｍｍ〜１１０ｍｍの直径を有する、請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の風力タービンハブ。
【請求項２５】
風力タービンハブ（７）であって、該ハブ（７）の前記同心荷重伝達面（１０、１１）の反対側で前記点検貫通孔（１５）に近接した底部側に、締結装置（３０）のための１つ又は複数の接触面（２２）を有する、請求項１５乃至２４のいずれか１項に記載の風力タービンハブ。
【請求項２６】
風力タービンハブ（７）であって、前記１つ又は複数の接触面（２２）は、前記同心荷重伝達面（１０、１１）と平行である、請求項２５に記載の風力タービンハブ。
【請求項２７】
前記風力タービン（１）は、変速ピッチ風力タービン（１）である、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の風力タービン（１）での請求項１５乃至２６のいずれか１項に記載の風力タービンハブ（７）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］
本発明は、請求項１の前文に記載の風力タービン、請求項１５の前文に記載の風力タービンのハブ、及びその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
［関連技術の説明］
当該技術分野で知られている風力タービンは、風力タービン塔及び塔の頂部に配置される風力タービンナセルを備える。図１に示すように、３つの風力タービンブレードを有する風力タービンロータが、低速軸を介してナセルに接続される。
【０００３】
現在の風力タービンは、入風を受けたり受け流したりするようにブレードをピッチングする（ブレードのピッチ角を変化させる）ことによりロータに対する荷重を制御する。ブレードは、出力を最適化するか又は危険な過荷重から風力タービンを保護するためにピッチングされる。
【０００４】
ピッチングを行うために、各ブレードには、ハブとブレードとの間にピッチ軸受を備えるピッチング機構と、ブレードをピッチングして所与の位置に維持する力を提供する或る種の機構、大抵の場合は油圧シリンダとが設けられる。このピッチング機構は、各ブレードがその縦軸を中心に約９０度回転することを可能にする。
【０００５】
現在の風力タービンのサイズが大きくなるほど、風力タービンを構成する種々の部品のほとんどに対する荷重も大きくなる。特に、ピッチング機構に対する荷重は、風力タービンのブレードサイズ及び全体的出力が増すことにより大幅に増大する。さらに、ピッチング機構における材料の使用、したがって機構の重量は、現在の風力タービンのサイズの増大に伴って大幅に増加している。
【０００６】
ＰＣＴ出願公開第ＷＯ０１／６９０８１号は、風力タービンブレードの終端がフォーク状フランジになっている風力タービン用のピッチ軸受を開示している。ブレードフランジの表面は、３輪軸受の内輪及び外輪に接続される。このブレードの設計は、取着フランジをそれぞれ備える２つの外郭部にブレードを分岐させなければならず、これが風力タービンブレードの費用及び全重量を大幅に増加させるため、より複雑になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、丈夫で重量効率のよい改良型のピッチ継手を用いる風力タービン技法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［発明］
本発明は、風力タービンであって、ピッチ制御式風力タービンブレードと、少なくとも１つの外輪、少なくとも１つの中央輪、及び少なくとも１つの内輪を含む少なくとも１つのピッチ軸受とをそれぞれが備える、少なくとも２つのブレードユニットと、ブレードユニットのそれぞれのための取り付け領域を有するハブとを備え、取り付け領域は、少なくとも１つのピッチ軸受を介してブレードユニットを取着するための少なくとも２つの同心荷重伝達面を有することを特徴とする、風力タービンを提供する。
【０００９】
これにより、ブレードに１つの取着フランジしかない単純なブレードアタッチメント設計を確保することが可能であり、ハブの取り付け領域に少なくとも２つの同心荷重伝達面を設けることにより、ハブの剛性のある設計を提供することが可能であり、これにより３輪ピッチ軸受の外輪と内輪との間に丈夫で剛性のある接続部を提供することができる。これは、このような丈夫で剛性のある接続部を形成するのに必要な材料の重量が回転中心のより近くに移動することにより、ハブに対する荷重が減るという点でも有利である。
【００１０】
さらに、少なくとも２つの同心荷重伝達面により、ブレード及びピッチ軸受の荷重及びこれらからの荷重をより大きな面積にわたって広げることができることで、ハブのより上質な荷重伝達が可能になる。
【００１１】
「ハブ」という用語は、風力タービンのうちブレードが取着される部分として理解されるものとすることを強調すべきである。したがって、「ハブ」という用語には、ティータ風力タービンにおいてブレードが取着されるティータリング装置も包含される。
【００１２】
本発明の一態様では、上記少なくとも１つのピッチ軸受の上記少なくとも１つの外輪は、上記少なくとも２つの荷重伝達面の一方に取着され、上記少なくとも１つのピッチ軸受の上記少なくとも１つの内輪は、上記少なくとも２つの荷重伝達面の他方に取着される。
【００１３】
軌道輪の一方を荷重伝達面の一方と接続し、他方の軌道輪を他方の荷重伝達面に接続することにより、ブレードユニットからの荷重がハブの取り付け領域のより大きな面積にわたって伝達される。これは、ハブにおける荷重及び張力をより良くナセルに分配及び伝達できるという点で有利である。
【００１４】
本発明の一態様では、上記少なくとも１つの中央輪は、ねじ、ボルト、又はスタッド等のブレード取着手段によって、上記ブレードのフランジ、例えば根元フランジに取着される。
【００１５】
単純であることにより費用効率及び重量効率のよいブレードの設計を可能にするという点で、ブレードを軸受の中央輪に接続することが有利である。
【００１６】
本発明の一態様では、上記少なくとも２つの同心荷重伝達面は、少なくとも１つの溝によって分離される。
【００１７】
下面及び／又は上面が一致するタイプのピッチ軸受の場合、中央輪が２つの同心荷重伝達面同士を接続する面と接触することなくわずかに移動する空間を与えるという点で、荷重伝達面を溝によって分離することが有利である。
【００１８】
本発明の一態様では、上記ブレード取着手段は、上記少なくとも１つの溝内に延びる。
【００１９】
ブレードに接続される軌道輪は、通常、スタッドボルト等のブレード取着手段によって接続される。軌道輪同士が一致又はほぼ一致しており中央輪の下に溝がない場合、中央輪を内側及び外側の軌道輪に対して大きくずらして、延出するスタッドボルトのための空間を与えなければならないであろう。内側及び外側の軌道輪の一部しかスペーサとしての機能を果たさないことになるという点で、これは軸受の重量及び費用を増加させることになる。したがって、ブレード取着手段が溝の中に延びることが有利である。
【００２０】
本発明の一態様では、上記溝に、軸受グリース等の潤滑剤が充填又は部分的に充填される。
【００２１】
軸受を潤滑させるとともに、埃、水、又は他の有害な可能性のある物質が軸受と接触するのを防止するという点で、軸受グリース等の潤滑剤を溝に施すことが有利である。
【００２２】
本発明の一態様では、上記少なくとも２つの取り付け領域のそれぞれに、少なくとも上記ブレード取着手段の点検用の点検貫通孔が設けられる。
【００２３】
ロータを組み付けた後にブレード取着手段を点検して締め付けることができるという点で、取り付け領域に点検貫通孔を設けることが有利である。
【００２４】
本発明の一態様では、上記少なくとも２つの取り付け領域のそれぞれに、４つ以上の互いに等間隔の点検貫通孔が設けられる。
【００２５】
ピッチング機構は、各ブレードを９０度よりもわずかに大きく回転させることができる。したがって、ブレードの９０度のピッチにわたって全てのブレード取着手段に届くことができるという点で、取り付け領域に４つ以上の互いに等間隔の点検貫通孔を設けることが有利である。
【００２６】
本発明の一態様では、上記点検貫通孔は、上記少なくとも１つの溝内に又は当該少なくとも１つの溝に近接して配置される。
【００２７】
溝は、ブレード取着手段の下に配置され、点検貫通孔は、ブレード取着手段を点検して場合によっては締め付けるために設けられる。したがって、点検貫通孔を溝内に又は溝に近接して位置付けることが有利である。
【００２８】
本発明の一態様では、上記点検貫通孔は、例えばねじ無し又はねじ付きプラグによって塞がれる。
【００２９】
点検貫通孔の非使用時には、埃、水、又は他の有害な可能性のある物質がピッチ軸受と接触するのを防止するように点検貫通孔を塞ぐことが有利である。
【００３０】
本発明の一態様では、上記ハブの上記荷重伝達面の反対側で上記点検貫通孔に近接した底部側に、例えば上記ブレード取着手段を締め付ける締結装置のための１つ又は複数の接触面を有する。
【００３１】
スタッドボルト等の大きなブレード取着手段は、通常、ナットの締め付け中にボルトを引っ張る特殊な締結装置を用いて締め付けられる。この締結装置は、ボルトをこうして軸方向に引っ張ることを可能にする剛性のある面を必要とする。したがって、ハブの荷重伝達面とは反対側の面の点検貫通孔の周りに接触面を設けることが有利である。
【００３２】
本発明の一態様では、上記取り付け領域は、上記ブレード取着手段の機械的欠陥が生じたときに閉電気回路を形成する障害検出システムを備える。
【００３３】
ブレード取着手段が破損するか又はナットが緩んだ場合、最悪な場合にはこれがブレードの落下につながり得るため非常に危険である。したがって、閉電気回路が形成された場合に機械的欠陥を検出することができる障害検出システムを取り付け領域に設けることが有利である。
【００３４】
本発明の一態様では、上記障害検出システムは、上記ブレード取着手段から電気的に絶縁されて当該ブレード取着手段とは逆の電位を有する少なくとも１つの検出リング又は検出リング部品を備える。
【００３５】
障害検出システムに検出リング又は検出リング部品を設けて、それらをブレード取着手段から電気的に絶縁することにより、リングとブレード取着手段とを接触させることによって電気回路を閉じるような欠陥が生じているかどうかを検出することが可能である。したがって、ブレード取着手段と検出リング又はリング部品とに逆の電位を与えることも有利である。
【００３６】
本発明の一態様では、上記少なくとも１つの検出リング又は検出リング部品は、上記溝内に配置される。
【００３７】
ブレード取着手段は、溝の中又は上に配置され、検出リング又は検出リング部品は、ブレード取着手段の欠陥を検出するために設けられる。したがって、検出リング又は検出リング部品を溝内に位置付けることが有利である。
【００３８】
本発明は、少なくとも１つの外輪、少なくとも１つの中央輪、及び少なくとも１つの内輪を含むピッチ軸受を介して風力タービンブレードを取着するための少なくとも２つの取り付け領域を有する、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の風力タービンの風力タービンハブであって、取り付け領域はそれぞれ、少なくとも１つの外輪、少なくとも１つの中央輪、及び少なくとも１つの内輪のうちの少なくとも２つを取着するための少なくとも２つの同心荷重伝達面を有することを特徴とする、風力タービンハブをさらに提供する。
【００３９】
これにより、本発明によるハブの有利な実施の形態が得られる。
【００４０】
本発明の一態様では、上記荷重伝達面それぞれに、１つ又は複数の円状のねじ無し貫通孔、ねじ付き貫通孔、ねじピン、又は好ましくは止まりねじ穴等の荷重伝達取着手段が設けられる。
【００４１】
単純且つ確実な方法でのピッチ軸受の取着を可能にするという点で、荷重伝達面に止まりねじ穴等の取着手段を設けることが有利である。
【００４２】
本発明の一態様では、上記少なくとも２つの同心荷重伝達面は、少なくとも１つの溝によって分離される。
【００４３】
これにより、本発明の有利な実施の形態が得られる。
【００４４】
本発明の一態様では、上記少なくとも１つの溝は、５ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ〜１５０ｍｍ、最も好ましくは３０ｍｍ〜１００ｍｍの半径方向深さを有する。
【００４５】
本発明の溝の幅範囲は、延出するブレード取着手段のための空間と隣接する荷重伝達面の幅及び剛性との間に有利な関係をもたらす。
【００４６】
本発明の一態様では、上記少なくとも１つの溝は、上記荷重伝達面に対して５ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜１５０ｍｍ、最も好ましくは２０ｍｍ〜９０ｍｍの深さを有する。
【００４７】
本発明の溝の深さ範囲は、延出するブレード取着手段のための空間と荷重伝達面の剛性との間に有利な関係をもたらす。
【００４８】
本発明の一態様では、上記少なくとも２つの取り付け領域に、点検貫通孔が設けられる。
【００４９】
これにより、本発明の有利な実施の形態が得られる。
【００５０】
本発明の一態様では、上記少なくとも２つの取り付け領域のそれぞれに、４つ以上の互いに等間隔の点検貫通孔が設けられる。
【００５１】
これにより、本発明の有利な実施の形態が得られる。
【００５２】
本発明の一態様では、上記点検貫通孔は、上記少なくとも１つの溝内に又は当該少なくとも１つの溝に近接して配置される。
【００５３】
これにより、本発明の有利な実施の形態が得られる。
【００５４】
本発明の一態様では、上記点検貫通孔は、５ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ〜１５０ｍｍ、最も好ましくは３０ｍｍ〜１１０ｍｍの直径を有する。
【００５５】
本発明の点検貫通孔の直径範囲は、ブレード取着手段の点検及び場合に応じた締め付けのための空間とハブの取り付け領域の剛性との間に有利な関係をもたらす。
【００５６】
本発明の一態様では、上記ハブの上記荷重伝達面の反対側で上記点検貫通孔に近接した底部側に、締結装置のための１つ又は複数の接触面を有する。
【００５７】
これにより、本発明の有利な実施の形態が得られる。
【００５８】
本発明の一態様では、上記１つ又は複数の接触面は、上記同心荷重伝達面と平行である。
【００５９】
締結装置が適切に機能し、ブレード取着手段を引っ張るときにこれらに損傷を与えないことを確実にするために、接触面が荷重伝達面と平行であることが有利である。
【００６０】
本発明は、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の風力タービンでの請求項１５乃至２６のいずれか１項に記載の風力タービンハブの使用であって、上記風力タービンは、変速ピッチ風力タービンである、風力タービンハブの使用をさらに提供する。
【００６１】
ブレードとハブとの間の継手は、通常、さまざまな速度により生じる荷重の変動により、定速風力タービンよりも変速ピッチ風力タービンでの方が大きなひずみを受ける。したがって、変速ピッチ風力タービンに本発明によるハブを設けることが有利である。
【００６２】
図面を参照して以下で本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
［詳細な説明］
図１は、塔２及び塔２の頂部に配置される風力タービンナセル３を備える、風力タービン１を示す。２つの風力タービンブレード５を備える風力タービンロータ４が、ナセル３から前方に延出する低速軸を介してナセル３に接続される。
【００６４】
図２は、前から見た３つのブレード５を備える風力タービンハブ７を示す。本発明のこの実施形態では、ハブ７は、ブレードユニット３１を取着するための３つの取り付け領域６を有する。各ブレードユニット３１は、風力タービンブレード５及びピッチ軸受９を備える。ピッチ軸受９は、ブレード５及びハブ７の取り付け領域に取着されて、ブレード５がその縦軸を中心に回転することを可能にする。
【００６５】
本発明のこの実施形態では、ハブ７は、ハブ７の前方部分に開口１７をさらに有する。
【００６６】
ピッチ軸受９は、主に３つの異なる発生源からの力を伝達しなければならない。ブレード５（及び当然ながら軸受９自体）は、常に重力の影響下にある。重力の方向は、ブレード５の位置に応じて変わり、ピッチ軸受９に対して異なる荷重を引き起こす。ブレードが動いているとき、軸受９は、主に軸受９を軸方向に引っ張る遠心力の影響下にもある。最後に、軸受９は、ブレード５に対する風荷重の影響下にある。この力は、軸受９に対する圧倒的に最大の荷重であり、非常に大きなモーメントを生み出し、軸受９はこれに耐えなければならない。
【００６７】
全てのピッチ軸受９に対する荷重及びこれらからの荷重は、ハブ７に伝達されて、さらに風力タービン１の残りの部分に伝達されなければならない。この事実により、特にブレードの大型化及び出力の増加により荷重が大きくなる場合にピッチ軸受９とハブ７との間の荷重伝達が非常に重要になる。
【００６８】
本発明のこの実施形態では、ハブ７は、３つの取り付け領域６、したがって３つのブレード５を有して図示されているが、別の実施形態では、ハブ７は２つ又は４つの取り付け領域６を有していてもよい。
【００６９】
図３は、ブレード取り付け領域６に対して垂直に見たブレード５のない風力タービンハブ７を示す。本発明のこの実施形態では、ハブ７は、ハブ７を低速軸に、又はナセル３内にあるか若しくはナセル３に近接した歯車に直接取着するための表面１７を有する。
【００７０】
従来の風力タービンの取り付け領域６は、１つの荷重伝達面１０、１１を有しているが、本発明のこの実施形態では、取り付け領域６は、外側荷重伝達面１０及び同心状に位置付けられる内側荷重伝達面１０の両方を有し、これらはいずれも取り付け領域６の開口１８を中心とする。各荷重伝達面１０、１１は、複数の止まり雌ねじ穴を備えているが、本発明の別の実施形態では、荷重伝達面１０、１１は、貫通孔、雄ねじピン、それらの組み合わせ、又はピッチ軸受９を荷重伝達面１０、１１に取着するのに適した任意の他の手段を備えていてもよい。
【００７１】
本発明のこの実施形態では、２つの荷重伝達面１０、１１は、２つの荷重伝達面１０、１１間に同心状に位置付けられる溝１４によって分離される。溝１４は、均一な幅で図示されているが、本発明の別の実施形態では、溝の深さ及び幅の両方を変えてもよい。溝１４には、４つの等間隔の点検孔１５が設けられる。従来、ブレードは９０度よりもわずかに大きなピッチを有し得るため、４つの点検孔１５を介してブレード取着手段の全てに届くか又はこれらを点検することができるが、本発明の別の実施形態では、取り付け領域６に、１つ、３つ、５つ、又は６つ等、別の数の点検孔１５を設けてもよい。点検孔１５は、溝１４の中央に位置付けられているが、本発明の別の実施形態では、点検孔１５を別のピッチ径で位置付けてもよく、又はこれらそれぞれを溝１４の幅よりも大きな直径にして荷重伝達面１０、１１まで及ぶようにしてもよい。
【００７２】
図４は、図３の３つの異なる断面を示す。断面Ａ−Ａは、ハブ７の前部に近い取り付け領域６の断面を示す。２つの荷重伝達面１０、１１は、溝１４によって分離され、荷重伝達面１０、１１には、ピッチ軸受９の軌道輪を取着するための止まりねじ穴１２が設けられる。本発明のこの実施形態では、溝は、角が丸い矩形の形状であるが、本発明の別の実施形態では、溝は、例えば半円形又は多角形であってもよい。
【００７３】
断面Ｂ−Ｂは、別の取り付け領域６に近い取り付け領域６の２つの点検孔１５間の断面を示す。２つの取り付け領域６間の材料は、２つの取り付け領域６とハブ７の残りの部分との間に丈夫で剛直な接続部を形成するように設計される。
【００７４】
断面Ｃ−Ｃは、別の取り付け領域６に近い取り付け領域６の、両方の取り付け領域６の点検孔１５を通る断面である。ハブは、２つの取り付け領域６とハブ７の残りの部分との間の接続部が丈夫で剛直なまま、両方の点検孔１、５に自由にアクセスできるように設計される。
【００７５】
図５は、取り付け領域６の点検孔１５の断面を示す。本発明のこの実施形態では、ピッチ軸受９の内輪２６は、スタッドボルト２１によって内側荷重伝達面１１に接続され、同様に、外輪２４は、外側荷重伝達面１０に取着される。
【００７６】
ブレード５をピッチ軸受９の中央輪２５に取着するスタッドボルト２１は、溝内に延びるが、本発明の別の実施形態では、中央輪２５を上方にずらして、延出するスタッドボルト２１のための空間をその下に設けてもよく、又は例えばピッチ軸受９の中央輪２５の皿穴に埋められたアレンスクリューによってブレード５を取着してもよい。この場合、取り付け領域６に溝を形成せずに２つの荷重伝達面１０、１１を平面でつなげたままにしてもよい。
【００７７】
埃又は他の有害な物質がピッチ軸受９に入るのを防止するために、また例えば軸受９を潤滑させるために、溝に軸受グリース等の潤滑剤を充填又は部分的に充填してもよい。続いて、ねじ無しプラグを点検孔１５に押し込むことによって、又は図示のように点検孔１５に雌ねじを設けてからねじ付きプラグ１９で孔１５を塞ぐことによって、点検孔１５を塞がなければならない。
【００７８】
図６も、取り付け領域の点検孔１５の断面を示す。ブレード接続手段２１の点検用に用いられる以外に、点検孔１５は、スタッドボルト２１の締め付けにも用いることができる。これは、例えば、図示のような締結装置３０によって行うことができる。締結装置３０は、中央ピン３２を備え、締結装置３０をハブ７の接触面２２に当接支持させたまま中央ピン３２をスタッドボルト２１の延出するねじ部分に螺合させて引っ張る。これにより、スタッドボルト２１に正確な量の張力が与えられる。続いて、ソケット部分３３を用いてナット２９を締め付けることができ、その後でスタッドボルト２１が解放される。
【００７９】
図７は、取り付け領域６の断面を示す。本発明のこの実施形態では、溝１４に障害検出システムが設けられる。溝２１の底に検出リング２８が配置され、これは、或る種の電気絶縁材料２３に組み込むか又はその上に配置することによってブレードスタッドボルト２１から電気的に絶縁される。本発明の別の実施形態では、障害検出システムが２つ以上の検出リング２８を備えていてもよく、又は例えば点検孔１５を覆わないように１つ又は複数のリング２８を複数のリング部品に細分してもよい。続いて、システム内の電流を検出する或る種の検出手段を介してブレードスタッドボルト２１及びリング２８を電源に接続することによって、ブレードスタッドボルト２１とリング２８との間に電位差を発生させる。スタッドボルト２１が折れるか又はナット２９が外れた場合、ボルト２１又はナット２９が検出リング２８と接触することにより閉電気回路が形成され、検出手段に回路内の電流を検出させて警報手順を開始させる。
【００８０】
図８、図９、及び図１０は、３つの軌道輪２４、２５、２６を備えるピッチ軸受９の３つの異なる実施形態の断面の一部を示し、これらの軌道輪は全て、本発明によるハブ７にブレード５を接続するのに用いることができる。
【００８１】
図８は、外輪２４と中央輪２５との間にボール１３の３つの列２７、及び中央輪２５と内輪２６との間にボール１３の３つの列２７を備えるピッチ軸受９の断面の一部である。別の実施形態では、軸受９は、輪２４、２５、２６間に１つ又は２つのボール１３しか備えていなくてもよい。
【００８２】
図９は、外輪２４と中央輪２５との間にボール１３の２つの列２７、及び中央輪２５と内輪２６との間にボール１３の２つの列２７を備えるピッチ軸受９の実施形態を示す。この実施形態では、中央輪２５に、軸受９に非常に大きな軸方向荷重を伝達する能力を与える中間セクション３４が設けられる。
【００８３】
図１０は、外輪２４と中央輪２５との間にローラ１３の３つの列２７、及び中央輪２５と内輪２６との間にローラ１３の３つの列２７を備えるピッチ軸受９の実施形態を示す。この実施形態では、外輪２４及び内輪２５に、軸受が非常に大きな軸方向荷重を伝達できるようにする中間セクション３５が設けられる。
【００８４】
本発明は、風力タービンハブ７、特にハブ７の取り付け領域６及び荷重伝達面１０、１１の設計及び実施形態の具体例を参照して、上記で例示されている。しかしながら、本発明は、上述の特定の例に限定されるのではなく、特許請求の範囲で指定される本発明の範囲内で多種多様に設計及び変更することができることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】前から見た現在の大型風力タービンを示す図である。
【図２】前から見た３つのブレードを備える風力タービンハブを示す図である。
【図３】ブレード取り付け領域に対して垂直に見たブレードのない風力タービンハブを示す図である。
【図４】図３の断面Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、及びＣ−Ｃを示す図である。
【図５】プラグを備える取り付け領域の点検孔の断面を示す図である。
【図６】ブレードスタッドボルトの締め付け中の取り付け領域の点検孔の断面を示す図である。
【図７】障害検出システムを備える取り付け領域の断面を示す図である。
【図８】３つの輪及びボールの６つの列を備えるピッチ軸受の実施形態を示す図である。
【図９】３つの輪及びボールの６つの列を備えるピッチ軸受の実施形態を示す図である。
【図１０】３つの輪及びローラの６つの列を備えるピッチ軸受の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  風力タービン
２  タワー
３  ナセル
４  ロータ
５  ブレード
６  取り付け領域
７  ハブ
８  ブレードの根元フランジ
９  ピッチ軸受
１０  外側荷重伝達面
１１  内側荷重伝達面
１２  ピッチ軸受を取着するための止まりねじ穴
１３  回転要素
１４  溝
１５  点検貫通孔
１６  ハブ取着面
１７  ハブの前方開口
１８  取り付け領域の開口
１９  ねじ付きプラグ
２０  点検孔用ねじ
２１  スタッドボルト
２２  接触面
２３  電気絶縁材料
２４  外輪
２５  中央輪
２６  内輪
２７  回転要素列
２８  検出リング
２９  スタッドボルトナット
３０  締結装置
３１  ブレードユニット
３２  中央ピン
３３  ソケット部分
３４  中央輪の中間セクション
３５  内輪及び外輪の中間セクション
【図１】
2009500557.tif 000003
【図２】
2009500557.tif 000004
【図３】
2009500557.tif 000005
【図４】
2009500557.tif 000006
【図５】
2009500557.tif 000007
【図６】
2009500557.tif 000008
【図７】
2009500557.tif 000009
【図８】
2009500557.tif 000010
【図９】
2009500557.tif 000011
【図１０】
2009500557.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月20日(2008.6.20)
【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】
風力タービン（１）であって、
該風力タービン（１）は、少なくとも２つのブレードユニット（３１）とハブ（７）とを備え、
該少なくとも２つのブレードユニット（３１）のそれぞれは、ピッチ制御式風力タービンブレード（５）と少なくとも１つのピッチ軸受（９）とを有し、
該少なくとも１つのピッチ軸受（９）は、少なくとも１つの外輪（２４）、少なくとも１つの中央輪（２５）、及び少なくとも１つの内輪（２６）を含み、
該ハブ（７）は、該ブレードユニット（３１）のそれぞれのための取り付け領域（６）を有し、
前記取り付け領域（６）は、前記少なくとも１つのピッチ軸受（９）を介して前記ブレードユニット（３１）を取着するための少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）を有することを特徴とする、風力タービン。
【請求項２】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも１つのピッチ軸受（９）の前記少なくとも１つの外輪（２４）は、前記少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）の一方に取着され、前記少なくとも１つのピッチ軸受（９）の前記少なくとも１つの内輪（２６）は、前記少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）の他方に取着される、請求項１に記載の風力タービン。
【請求項３】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも１つの中央輪（２５）は、ねじ、ボルト、又はスタッド等のブレード取着手段（２１）によって、前記ブレード（５）のフランジ、例えば根元フランジ（８）に取着される、請求項１又は２に記載の風力タービン。
【請求項４】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）は、少なくとも１つの溝（１４）によって分離される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項５】
風力タービン（１）であって、前記ブレード取着手段（２１）は、前記少なくとも１つの溝（１４）内に延びる、請求項４に記載の風力タービン。
【請求項６】
風力タービン（１）であって、前記溝（１４）に、軸受グリース等の潤滑剤が充填又は部分的に充填される、請求項４又は５に記載の風力タービン。
【請求項７】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも２つの取り付け領域（６）のそれぞれに、少なくとも前記ブレード取着手段（２１）の点検用の点検貫通孔（１５）が設けられる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項８】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも２つの取り付け領域（６）のそれぞれに、４つ以上の互いに等間隔の点検貫通孔（１５）が設けられる、請求項７に記載の風力タービン。
【請求項９】
風力タービン（１）であって、前記点検貫通孔（１５）は、前記少なくとも１つの溝（１４）内に又は該少なくとも１つの溝（１４）に近接して配置される、請求項７又は８に記載の風力タービン。
【請求項１０】
風力タービン（１）であって、前記点検貫通孔（１５）は、例えばねじ無し又はねじ付きプラグ（１９）によって塞がれる、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１１】
風力タービン（１）であって、前記ハブ（７）の前記同心荷重伝達面（１０、１１）の反対側で前記点検貫通孔（１５）に近接した底部側に、例えば前記ブレード取着手段（２１）を締め付ける締結装置（３０）のための１つ又は複数の接触面（２２）を有する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１２】
風力タービン（１）であって、前記取り付け領域（６）は、前記ブレード取着手段（２１）の機械的欠陥が生じたときに閉電気回路を形成する障害検出システムを備える、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１３】
風力タービン（１）であって、前記障害検出システムは、前記ブレード取着手段（２１）から電気的に絶縁されて該ブレード取着手段（２１）とは逆の電位を有する少なくとも１つの検出リング（２８）又は検出リング部品を備える、請求項１２に記載の風力タービン。
【請求項１４】
風力タービン（１）であって、前記少なくとも１つの検出リング（２８）又は検出リング部品は、前記溝（１４）内に配置される、請求項１３に記載の風力タービン。
【請求項１５】
少なくとも１つの外輪（２４）、少なくとも１つの中央輪（２５）、及び少なくとも１つの内輪（２６）を含むピッチ軸受（９）を介して風力タービンブレード（５）を取着するための少なくとも２つの取り付け領域（６）を有する、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の風力タービン（１）の風力タービンハブ（７）であって、
前記取り付け領域（６）はそれぞれ、前記少なくとも１つの外輪（２４）、前記少なくとも１つの中央輪（２５）、及び前記少なくとも１つの内輪（２６）のうちの少なくとも２つを取着するための少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）を有することを特徴とする、風力タービンハブ。
【請求項１６】
風力タービンハブ（７）であって、前記同心荷重伝達面（１０、１１）それぞれに、１つ又は複数の円状のねじ無し貫通孔、ねじ付き貫通孔、ねじピン、又は好ましくは止まりねじ穴（１２）等の荷重伝達取着手段が設けられる、請求項１５に記載の風力タービンハブ。
【請求項１７】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも２つの同心荷重伝達面（１０、１１）は、少なくとも１つの溝（１４）によって分離される、請求項１５又は１６に記載の風力タービンハブ。
【請求項１８】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも１つの溝（１４）は、５ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ〜１５０ｍｍ、最も好ましくは３０ｍｍ〜１００ｍｍの半径方向深さを有する、請求項１７に記載の風力タービンハブ。
【請求項１９】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも１つの溝（１４）は、前記同心荷重伝達面（１０、１１）に対して５ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜１５０ｍｍ、最も好ましくは２０ｍｍ〜９０ｍｍの深さを有する、請求項１７又は１８に記載の風力タービンハブ。
【請求項２０】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも２つの取り付け領域（６）に、点検貫通孔（１５）が設けられる、請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の風力タービンハブ。
【請求項２１】
風力タービンハブ（７）であって、前記少なくとも２つの取り付け領域（６）のそれぞれに、４つ以上の互いに等間隔の点検貫通孔（１５）が設けられる、請求項２０に記載の風力タービンハブ。
【請求項２２】
風力タービンハブ（７）であって、前記点検貫通孔（１５）は、前記少なくとも１つの溝（１４）内に又は該少なくとも１つの溝（１４）に近接して配置される、請求項２０又は２１に記載の風力タービンハブ。
【請求項２３】
風力タービンハブ（７）であって、前記点検貫通孔（１５）は、５ｍｍ〜２５０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ〜１５０ｍｍ、最も好ましくは３０ｍｍ〜１１０ｍｍの直径を有する、請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の風力タービンハブ。
【請求項２４】
風力タービンハブ（７）であって、該ハブ（７）の前記同心荷重伝達面（１０、１１）の反対側で前記点検貫通孔（１５）に近接した底部側に、締結装置（３０）のための１つ又は複数の接触面（２２）を有する、請求項１５乃至２３のいずれか１項に記載の風力タービンハブ。
【請求項２５】
風力タービンハブ（７）であって、前記１つ又は複数の接触面（２２）は、前記同心荷重伝達面（１０、１１）と平行である、請求項２４に記載の風力タービンハブ。
【請求項２６】
前記風力タービン（１）は、変速ピッチ風力タービン（１）である、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の風力タービン（１）での請求項１５乃至２５のいずれか１項に記載の風力タービンハブ（７）の使用。
【国際調査報告】
2009500557.tif 000013
2009500557.tif 000014
2009500557.tif 000015