(57)【要約】自動調心ころ軸受を遊星軸受として用いてもフレーキングによる損傷を低減しうる風力発電装置用の増速機および風力発電装置を提供する。増速機１４は、ケーシング本体４０と、キャリヤ５２と、キャリヤ５２に保持される遊星ピン５４と、遊星ピン５４に取り付けられる自動調心ころ軸受５６と、自動調心ころ軸受５６を介して遊星ピン５４に支持される遊星歯車５８と、遊星歯車５８と噛み合うリング歯車６０及び太陽歯車６２とを含んで構成されている。ここで、遊星歯車５８は、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面が遊星歯車５８の端面よりも内側に位置するように、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂに対して締りばめで固定されている。
2011099148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼が取り付けられたロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸を有する風力発電装置に用いられる増速機であって、
ケーシング本体と、
複数の遊星ピンを有し、前記風力発電装置の前記主軸とともに回転して前記遊星ピンを公転させるキャリヤと、
前記キャリヤの前記遊星ピンに取り付けられ、内輪と外輪との間に複数列のころが組み込まれた自動調心ころ軸受と、
前記自動調心ころ軸受を介して前記複数の遊星ピンに自転可能に支持される複数の遊星歯車と、
前記ケーシング本体に設けられ、前記遊星歯車と噛み合う内歯を有するリング歯車と、
前記複数の遊星歯車に囲まれるように配置され、前記遊星歯車と噛み合う太陽歯車とを備え、
前記遊星歯車は、前記自動調心ころ軸受の前記外輪の端面が前記遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、前記自動調心ころ軸受の前記外輪に対して締りばめで固定されていることを特徴とする風力発電装置用の増速機。
【請求項２】
前記遊星歯車は、前記自動調心ころ軸受の前記外輪に対して焼ばめ又は冷却ばめにより固定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用の増速機。
【請求項３】
（旧請求項６の内容）
前記遊星歯車は、互いに間隔を空けて配置された一対の前記自動調心ころ軸受によって前記遊星ピンに支持されており、
前記遊星ピンには、前記一対の自動調心ころ軸受に潤滑油を導く給油口が、前記一対の自動調心ころ軸受の間の位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電装置用の増速機。
【請求項４】
回転翼が取り付けられたロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸を有する風力発電装置に用いられる増速機であって、
ケーシング本体と、
複数の遊星ピンを有し、前記風力発電装置の前記主軸とともに回転して前記遊星ピンを公転させるキャリヤと、
前記キャリヤの前記遊星ピンに取り付けられ、内輪と外輪との間に複数列のころが組み込まれた自動調心ころ軸受と、
前記自動調心ころ軸受を介して前記複数の遊星ピンに自転可能に支持される複数の遊星歯車と、
前記ケーシング本体に設けられ、前記遊星歯車と噛み合う内歯を有するリング歯車と、
前記複数の遊星歯車に囲まれるように配置され、前記遊星歯車と噛み合う太陽歯車とを備え、
前記遊星歯車には、前記自動調心ころ軸受の前記外輪の抜け出しを規制するつば部が設けられていることを特徴とする風力発電装置用の増速機。
【請求項５】
前記つば部は、前記遊星歯車の内周に設けられた溝に嵌めこまれたＣ形止め輪であることを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置用の増速機。
【請求項６】
前記つば部は、前記遊星歯車の内周に設けられた雌ねじに螺着されたリング部材であることを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置用の増速機。
【請求項７】
回転翼と、
前記回転翼が取り付けられたロータヘッドと、
前記ロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸と、
前記主軸から入力された回転を増速して出力軸に伝える、請求項１又は４に記載の増速機と、
前記増速機の前記出力軸に連結された発電機とを備えることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置用の増速機および風力発電装置に係り、特に、回転翼から主軸を介して入力される回転を増速して発電機側に出力する増速機およびこれを用いた風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、再生可能エネルギーの一つである風力を利用した風力発電装置の普及が進んでいる。【０００３】
風力発電装置は、一般的に、回転翼が取り付けられたロータヘッドと、ドライブトレイン及び発電機を収納するナセルと、ナセルを支持する支柱とで構成されている。ここでドライブトレインは、ロータヘッド側から発電機側にトルクを伝達するためのものであり、通常は増速機が組み込まれており、ロータヘッドの回転を増速して発電機に入力するようになっている。【０００４】
風力発電装置の増速機としては、特許文献１に記載されているように、プラネタリ型の遊星歯車機構を備えるものが知られている。プラネタリ型の遊星歯車機構では、ロータヘッド側の主軸とともに回転するキャリヤに遊星ピンが複数設けられており、この遊星ピンに遊星軸受を介して遊星歯車が取り付けられ、さらにこの遊星歯車にリング歯車及び太陽歯車が噛み合っている。これにより、ロータヘッド側の主軸の回転に伴って、遊星歯車が自転しながら公転し、増速された回転を太陽歯車側に出力するようになっている。【０００５】
また特許文献１には記載されていないが、風力発電装置の回転翼が受ける風力は常に変動するため、振動や衝撃荷重を受けるのに適した自動調心ころ軸受を用いることが考えられる。【０００６】
自動調心ころ軸受としては、例えば特許文献２に記載されているように、内輪と外輪との間に保持器に保持された２列のころが組み込まれ、外輪軌道の中心が軸受中心と一致しており調心性を有するものが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１４４５３３号公報
【特許文献２】特開平９−３１７７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らは、特許文献１に記載された風力発電装置の増速機の遊星軸受として、特許文献２に記載されたような自動調心ころ軸受を用いると、フレーキングによって軸受の耐久時間が短くなってしまう場合があることを認識するに至った。【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、自動調心ころ軸受を遊星軸受として用いてもフレーキングによる軸受の耐久時間の減少を抑制しうる風力発電装置用の増速機および風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る風力発電装置用の増速機は、回転翼が取り付けられたロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸を有する風力発電装置に用いられる増速機であって、ケーシング本体と、複数の遊星ピンを有し、前記風力発電装置の前記主軸とともに回転して前記遊星ピンを公転させるキャリヤと、前記キャリヤの前記遊星ピンに取り付けられ、内輪と外輪との間に複数列のころが組み込まれた自動調心ころ軸受と、前記自動調心ころ軸受を介して前記複数の遊星ピンに自転可能に支持される複数の遊星歯車と、前記ケーシング本体に設けられ、前記遊星歯車と噛み合う内歯を有するリング歯車と、前記複数の遊星歯車に囲まれるように配置され、前記遊星歯車と噛み合う太陽歯車とを備え、前記遊星歯車は、前記自動調心ころ軸受の前記外輪の端面が前記遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、前記自動調心ころ軸受の前記外輪に対して締りばめで固定されていることを特徴とする。【００１１】
本発明者らによる鋭意検討の結果、自動調心ころ軸受を遊星軸受として用いた場合に発生する軸受の耐久時間の減少は、回転翼、ロータヘッドおよび主軸を介して遊星軸受（自動調心ころ軸受）に伝わる荷重およびモーメントの変動によって軸受外輪が軸方向外側に抜け出し、各ころ列にかかる荷重が不均一になってしまうことに起因することが明らかになった。【００１２】
上述の風力発電装置用の増速機はこの知見に基づいており、遊星軸受としての自動調心ころ軸受の外輪の端面が遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車が自動調心ころ軸受の外輪に対して締りばめで固定されている。これにより、遊星歯車の端部が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを抑制し、各ころ列にかかる荷重が均一な状態を維持して、フレーキングによる自動調心ころ軸受（遊星軸受）の耐久時間の減少を抑制することができる。【００１３】
上記風力発電装置用の増速機において、前記遊星歯車は、前記自動調心ころ軸受の前記外輪に対して焼ばめ又は冷却ばめにより固定されていることが好ましい。【００１４】
これにより、遊星歯車の端部をより大きく変形させて、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを確実に抑制し、自動調心ころ軸受の損傷をより一層低減することができる。【００１５】
上記風力発電装置用の増速機において、前記遊星歯車は、互いに間隔を空けて配置された一対の前記自動調心ころ軸受によって前記遊星ピンに支持されており、前記遊星ピンには、前記一対の自動調心ころ軸受に潤滑油を導く給油口が、前記一対の自動調心ころ軸受の間の位置に設けられていることが好ましい。【００１６】
このように一対の自動調心ころ軸受を介して遊星ピンを遊星歯車に支持することで、各軸受にかかる荷重を分散させて、軸受の寿命を向上させることができる。また一対の自動調心ころ軸受の間の位置に給油口を設けることによって、一対の自動調心ころ軸受の潤滑状態を維持することができる。【００１７】
また、本発明の別の態様に係る風力発電装置用の増速機は、回転翼が取り付けられたロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸を有する風力発電装置に用いられる増速機であって、ケーシング本体と、複数の遊星ピンを有し、前記風力発電装置の前記主軸とともに回転して前記遊星ピンを公転させるキャリヤと、前記キャリヤの前記遊星ピンに取り付けられ、内輪と外輪との間に複数列のころが組み込まれた自動調心ころ軸受と、前記自動調心ころ軸受を介して前記複数の遊星ピンに自転可能に支持される複数の遊星歯車と、前記ケーシング本体に設けられ、前記遊星歯車と噛み合う内歯を有するリング歯車と、前記複数の遊星歯車に囲まれるように配置され、前記遊星歯車と噛み合う太陽歯車とを備え、前記遊星歯車には、前記自動調心ころ軸受の前記外輪の抜け出しを規制するつば部が設けられていることを特徴とする。【００１８】
このように、遊星歯車につば部を設けることによって、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを抑制し、フレーキングによる自動調心ころ軸受（遊星軸受）の耐久時間の減少を抑制することができる。【００１９】
この場合、前記つば部は、前記遊星歯車の内周に設けられた溝に嵌めこまれたＣ形止め輪であってもよいし、前記遊星歯車の内周に設けられた雌ねじに螺着されたリング部材であってもよい。【００２０】
本発明に係る風力発電装置は、回転翼と、前記回転翼が取り付けられたロータヘッドと、前記ロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸と、前記主軸から入力された回転を増速して出力軸に伝える上述の増速機と、前記増速機の前記出力軸に連結された発電機とを備えることを特徴とする。【００２１】
この風力発電装置では、増速機が上述の一つ目の態様である場合、、増速機の自動調心ころ軸受（遊星軸受）の外輪の端面が遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車を自動調心ころ軸受の外輪に対して締りばめで固定している。これにより、遊星歯車の端部が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを抑制し、各ころ列にかかる荷重が均一な状態を維持して、自動調心ころ軸受（遊星軸受）の損傷を低減することができる。
また、増速機が上述の二つ目の態様である場合、増速機の遊星歯車につば部が設けられているので、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを防止し、フレーキングによる自動調心ころ軸受（遊星軸受）の耐久時間の減少を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一態様では、増速機の遊星軸受としての自動調心ころ軸受の外輪の端面が遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車が自動調心ころ軸受の外輪に対して締りばめで固定されている。このため、遊星歯車の端部が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを抑制し、各ころ列にかかる荷重が均一な状態を維持して、フレーキングによる自動調心ころ軸受（遊星軸受）の耐久時間の減少を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】風力発電装置の全体構成例を示す図である。
【図２】ナセル内部に配置されたドライブトレインおよび発電機を示す斜視図である。
【図３】増速機の構成例を示す断面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ断面図である。
【図５】図３における、自動調心ころ軸受（遊星軸受）の周辺を示す拡大図である。
【図６】自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを示す断面図である。
【図７】図５の自動調心ころ軸受（遊星軸受）をさらに拡大した断面図である。
【図８】（ａ）は遊星歯車の端部につば部を設けた例を示す断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）はつば部の構成例を示す拡大図である。
【図９】実施例１および比較例１の軸受外輪の抜け出し量の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、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。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る風力発電装置の全体構成例を示す図である。
図１に示すように、風力発電装置１は、主として、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル４と、ナセル４に取り付けられたロータヘッド６と、ロータヘッド６に取り付けられた複数枚の回転翼８とで構成されている。
【００２６】
支柱２は、図１に示すように、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状であり、例えば、一本の柱状部材で構成してもよいし、複数のユニットを上下方向に連結して柱状に構成してもよい。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル４が設置される。
【００２７】
ナセル４は、ロータヘッド６を支持するとともに、その内部にドライブトレイン１０や発電機１８を収納している。
【００２８】
図２はナセル４の内部の詳細を示す斜視図であり、ナセルカバーを外した状態を示している。同図に示すように、ドライブトレイン１０は、ロータヘッド６のロータハブ６Ａに連結された主軸１２と、発電機１８に連結された最終出力軸１６との間に増速機１４が設けられた構成を有する。この増速機１４によって、主軸１２を介してロータヘッド６側から入力された２０ｒｐｍ程度の回転が１８００ｒｐｍ程度まで増速された後、最終出力軸１６を介して発電機１８に伝えられる。
【００２９】
次に、風力発電装置１の増速機１４の具体的な構成について説明する。図３は、増速機１４の構成例を示す断面図である。図４は、図３におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図５は、図３に示す増速機１４の自動調心ころ軸受（遊星軸受）の周辺を示す拡大図である。
【００３０】
図３に示すように、増速機１４は、ケーシング本体４０内に収納された遊星増速機構５０及び平歯車増速機構７０で構成されている。この増速機１４によって、ロータハブ側の主軸１２から入力された回転が増速されて、発電機側の最終出力軸１６に伝えられるようになっている。
【００３１】
増速機１４の遊星増速機構５０は、図３及び４に示すように、キャリヤ５２と、キャリヤ５２に保持される遊星ピン５４と、遊星ピン５４に取り付けられる自動調心ころ軸受５６と、自動調心ころ軸受５６を介して遊星ピン５４に支持される遊星歯車５８と、遊星歯車５８と噛み合うリング歯車６０及び太陽歯車６２とを含んで構成されている。
【００３２】
キャリヤ５２は、複数（本例においては３個）の遊星ピン５４を保持する保持板であり、ロータヘッド側の主軸１２と一体的に回転して、遊星ピン５４を公転させるようになっている。なお主軸１２及びキャリヤ５２は、軸受４２によって回転可能に支持されている。
【００３３】
自動調心ころ軸受５６は、遊星歯車５８を自転可能に遊星ピン５４に支持するための遊星軸受としての役割を果たし、図５に示すように、内輪５６Ａと外輪５６Ｂとの間に複数列（本例では２列）のころ５６Ｃが組み込まれた構成を有する。
【００３４】
自動調心ころ軸受５６の内輪５６Ａには遊星ピン５４が嵌め込まれており、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂは遊星歯車５８に嵌め込まれている。例えば、自動調心ころ軸受５６の内輪５６Ａを遊星ピン５４に対して隙間ばめで固定するとともに、遊星歯車５８を自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂに対して締りばめで固定している。
【００３５】
自動調心ころ軸受５６は、外輪５６Ｂの軌道の中心が軸受中心と一致しており調心性を有している。このため、振動や衝撃荷重を受けるのに適しており、回転翼が受ける風力が常に変動する風力発電装置の遊星軸受として好適に使用することができる。
【００３６】
また自動調心ころ軸受５６は、例えば、大荷重及び大トルクが発生する大型の風力発電装置に適用する場合には、図３及び５に示すように、複数を並列に配置して使用してもよい。このとき、図５に示すように、複数の自動調心ころ軸受５６を互いに間隔を空けて配置するとともに、遊星ピン５４には、自動調心ころ軸受５６に潤滑油を導く給油口５４Ａを、隣接する自動調心ころ軸受５６の間の位置に設けることが好ましい。これにより、自動調心ころ軸受５６の潤滑状態を維持することができる。
【００３７】
図３及び４に示す遊星歯車５８は、自動調心ころ軸受５６を介して遊星ピン５４に支持されており、リング歯車６０及び太陽歯車６２と噛み合っている。
【００３８】
リング歯車６０は、図３に示すように、ケーシング本体４０に設けられており、遊星歯車５８と噛み合う内歯を有している。一方、太陽歯車６２は、図４に示すように、複数の遊星歯車５８に囲まれるように配置されている。また、太陽歯車６２には、遊星出力軸６４が嵌め込まれている。
【００３９】
このような遊星増速機構５０では、キャリヤ５２が主軸１２とともに回転すると、遊星ピン５４及び遊星ピン５４に支持された遊星歯車５８が太陽歯車６２を中心として公転する。同時に、遊星歯車５８は、遊星軸受としての自動調心ころ軸受５６の働きにより、遊星ピン５４を中心として自転する。これにより、入力軸としての主軸１２からの回転が増速され、遊星出力軸６４に出力される。なお遊星増速機構５０による増速比は、遊星歯車５８、リング歯車６０及び太陽歯車６２の歯数によって定まる。
【００４０】
また図３に示すケーシング本体４０には、遊星増速機構５０の下方にオイルバス４１が設けられており、このオイルバス４１内には潤滑油が貯留されている。このため、自動調心ころ軸受５６を介して遊星ピン５４に支持された遊星歯車５８は、公転によって下方に移動した際に、オイルバス４１内の潤滑油に浸漬されるようになっている。これにより、自動調心ころ軸受５６や遊星歯車５８の潤滑状態を維持することができる。
【００４１】
図３に示す平歯車増速機構７０は、遊星増速機構５０に加えて任意的に設けられる増速機構あり、遊星出力軸６４の回転をさらに増速して最終出力軸１６に出力するようになっている。
【００４２】
平歯車増速機構７０は、例えば、図３に示すように、互いに噛み合う第１平歯車７２および第２平歯車７４と、互いに噛み合う第３平歯車７６および第４平歯車７８との２組のギヤセットで構成してもよい。ここで、第１平歯車７２は、遊星出力軸６４に連結された第１回転軸８０に固定されており、第２平歯車７４及び第３平歯車７６は第２回転軸８２に固定されており、第４平歯車７８は最終出力軸１６に固定されている。また第１回転軸８０、第２回転軸８２および最終出力軸１６は、それぞれ、第１軸受４４、第２軸受４６および第３軸受４８によって回転可能に支持されている。
【００４３】
このような平歯車増速機構７０では、第１平歯車７２の歯数は第２平歯車７４よりも多いので、遊星増速機構５０側の遊星出力軸６４に連結された第１回転軸８０の回転が増速され、第２回転軸８２に伝えられる。さらに、第３平歯車７６の歯数は第４平歯車７８よりも多いので、第２回転軸８２の回転が増速されて、最終出力軸１６に伝えられる。
【００４４】
上記構成の増速機１４によれば、遊星増速機構５０及び平歯車増速機構７０によって、ロータハブ側の主軸１２から入力された回転を増速して、発電機側の最終出力軸１６に伝えることができる。
【００４５】
ところが、本発明者らは、このような構成の増速機１４では、自動調心ころ軸受５６の耐久時間が短くなってしまう場合があることを認識するに至った。そして、本発明者らが鋭意検討した結果、自動調心ころ軸受５６の耐久時間の減少は、風力発電装置１の回転翼８から、ロータヘッド６及び主軸１２を介して自動調心ころ軸受５６に伝わる荷重およびモーメントの変動によって、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂが抜け出し、各ころ列５６Ｃにかかる荷重が不均一になり、フレーキングが発生してしまうことに起因することが明らかになった。
【００４６】
図６は、自動調心ころ軸受５６のフレーキングの原因である外輪５６Ｂの抜け出しを示す断面図である。自動調心ころ軸受５６は、回転翼８から伝わる荷重およびモーメントによって、軸方向外側（図中矢印方向）に抜け出そうとする。ここで、自動調心ころ軸受５６の内輪５６Ａは、キャリヤ５２によって、軸方向外側への移動が規制されている一方、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂにはそのような規制はなされておらず、図６に示すように、外輪５６Ｂのみ軸方向外側に抜け出してしまう。このため、内側のころ列５６Ｃ（図６の右側のころ列）に荷重が集中してしまい、自動調心ころ軸受５６のフレーキングが発生してしまう。
【００４７】
そこで、本実施形態では、図７に示すように、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面が遊星歯車５８の端面よりも内側に位置するように（すなわち、図７に示す外輪５６Ｂの端面と遊星軸受５６の端面との距離ｄが、不等式ｄ＞０を満たすように）、遊星歯車５８を自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂに対して締りばめで固定している。これにより、遊星歯車５８の端部（図中、Ａで示す部位）が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを抑制し、各ころ列５６Ｃにかかる荷重が均一な状態を維持して、フレーキングによる自動調心ころ軸受５６の耐久時間の減少を抑制することができる。
【００４８】
なお、外輪５６Ｂの端面と遊星軸受５６の端面との距離ｄは、自動調心ころ軸受５６の耐久時間の減少を確実に防止する観点からできる限り大きいことが好ましい。ただし、外輪５６Ｂの端面を遊星軸受５６の端面よりも内側に寄せすぎると、自動調心ころ軸受５６に潤滑油を導く給油口５４Ａを塞いでしまうという構造上の制約がある。したがって、上記距離ｄは、０ｍｍ＜ｄ≦１０ｍｍであることが好ましい。
【００４９】
ここで、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂへの遊星歯車５８の固定は、締りばめであれば特に限定されず、焼ばめ、冷却ばめ、プレスによる圧入等の任意の手法で行ってもよい。なかでも、焼ばめ又は冷却ばめは、遊星歯車５８と外輪５６Ｂとの間の締めしろを大きく設定可能であることから、遊星歯車５８の端部をより大きく変形させて、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを確実に抑制し、自動調心ころ軸受５６のフレーキングをより一層低減しうる点で好ましい。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、遊星軸受としての自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面が遊星歯車５８の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車５８が自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂに対して締りばめで固定されている。したがって、遊星歯車５８の端部が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを抑制し、各ころ列５６Ｃにかかる荷重が均一な状態を維持して、自動調心ころ軸受（遊星軸受）５６のフレーキングを低減することができる。
【００５１】
以上、本発明の一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００５２】
例えば、上述の実施形態では、遊星歯車５８の端部を締りばめで変形させることによって、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを抑制する例について説明したが、遊星歯車５８の端部につば部に設けることで、外輪５６Ｂの抜け出しを抑制するようにしてもよい。
【００５３】
図８（ａ）は遊星歯車５８端部の内周に設けられたつば部を示す断面図であり、図８（ｂ）及び（ｃ）はつば部の構成例を示す拡大図である。なお、上述の実施形態と同一の構成要素については共通の符号を付し、ここではその説明を省略する。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを規制するつば部９０が、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面と遊星歯車５８の端面との間の位置に設けられている。このように、遊星歯車５８の内周につば部９０を設けることによって、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを確実に抑制し、自動調心ころ軸受５６のフレーキングを低減することができる。
【００５５】
例えば、つば部９０は、図８（ｂ）に示すように、遊星歯車５８の内周に設けられた溝９２に嵌めこまれたＣ形止め輪であってもよいし、図８（ｃ）に示すように、遊星歯車５８の内周に設けられた雌ねじ９４に螺着されたリング部材であってもよい。
【００５６】
なお、図８（ａ）〜（ｃ）には、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面と、当該端面よりも外側に突出した遊星歯車５８の端面との間の位置であって、かつ、遊星歯車５８の端部の内周面につば部９０を設けた例を示したが、つば部９０の位置は外輪５６Ｂの抜け出しを抑制しうる限り特に限定されない。例えば、つば部９０を遊星歯車５８の端面に任意の手法（例えば螺着）で取り付けてもよい。これにより、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面と遊星歯車５８の端面との位置が揃っている場合であっても、遊星歯車５８の端面に固定されたつば部９０により外輪５６Ｂの抜け出しを抑制することができる。
【実施例】
【００５７】
上述の実施形態に係る増速機１４について、以下に示すように、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出し量の経時変化を測定し、自動調心ころ軸受５６の耐久性を評価した。【００５８】
［実施例１］
自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面が遊星歯車５８の端面よりも１０ｍｍ内側に位置するように（すなわち、図７においてｄ＝１０ｍｍとなるように）、図３に示す増速機１４を組み立てた。このとき、遊星歯車５８の外輪５６Ｂに対する締りばめは、締めしろがＰ６（０．０１２〜０．０７９ｍｍ）となるように行った。【００５９】
この増速機１４に対して、主軸（入力軸）１２から平均値が１．１８ｋＮｍのトルクに相当する負荷を入力した。そして、所定時間経過後に、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの軸方向外側への抜け出し量を測定した。【００６０】
［比較例１］
自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面と遊星歯車５８の端面との位置を揃えた（すなわち、図７においてｄ＝０）以外は実施例１と同様の条件で、所定時間経過後における自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの軸方向外側への抜け出し量を測定した。【００６１】
［耐久性の評価］
図９は、実施例１および比較例１の測定結果を示すグラフである。【００６２】
ところで、本発明者らによって、外輪５６Ｂの抜け出し量が４００μｍ程度になると、自動調心ころ軸受５６のフレーキングが発生してしまうことが分かっている。【００６３】
そこで、外輪５６Ｂの抜け出し量が４００μｍに達するまでの時間を実施例１および比較例１の場合について近似曲線から見積もると、実施例１（ＴＥ）は比較例１（ＴＣ）の約１０９倍であった。また、一般的な実製品において、遊星軸受の耐久性の合格基準は１．３×１０５（ｈｒ）であるところ、実施例１の場合（ＴＥ）はこの基準を満たしたのに対し、比較例１（ＴＣ）の場合はこの基準を満たさなかった。【００６４】
このように、本実施形態の増速機１４のように、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面が遊星歯車５８の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車５８を自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂに対して締りばめで固定することによって、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを抑制し、フレーキングによる自動調心ころ軸受（遊星軸受）５６の耐久時間の減少を抑制することができた。
【図１】
2011099148.tif 000003
【図２】
2011099148.tif 000004
【図３】
2011099148.tif 000005
【図４】
2011099148.tif 000006
【図５】
2011099148.tif 000007
【図６】
2011099148.tif 000008
【図７】
2011099148.tif 000009
【図８】
2011099148.tif 000010
【図９】
2011099148.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月25日(2010.2.25)
【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】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記遊星歯車は、互いに間隔を空けて配置された一対の前記自動調心ころ軸受によって前記遊星ピンに支持されており、
前記遊星ピンには、前記一対の自動調心ころ軸受に潤滑油を導く給油口が、前記一対の自動調心ころ軸受の間の位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電装置用の増速機。
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月27日(2012.6.27)
【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】
回転翼が取り付けられたロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸を有する風力発電装置に用いられる増速機であって、
ケーシング本体と、
複数の遊星ピンを有し、前記風力発電装置の前記主軸とともに回転して前記遊星ピンを公転させるキャリヤと、
前記キャリヤの前記遊星ピンに取り付けられ、内輪と外輪との間に複数列のころが組み込まれた自動調心ころ軸受と、
前記自動調心ころ軸受を介して前記複数の遊星ピンに自転可能に支持される複数の遊星歯車と、
前記ケーシング本体に設けられ、前記遊星歯車と噛み合う内歯を有するリング歯車と、
前記複数の遊星歯車に囲まれるように配置され、前記遊星歯車と噛み合う太陽歯車とを備え、
前記遊星歯車は、前記自動調心ころ軸受の前記外輪の端面が前記遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、前記自動調心ころ軸受の前記外輪に対して締りばめで固定されていることを特徴とする風力発電装置用の増速機。
【請求項２】
前記遊星歯車は、前記自動調心ころ軸受の前記外輪に対して焼ばめ又は冷却ばめにより固定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用の増速機。
【請求項３】
前記遊星歯車は、互いに間隔を空けて配置された一対の前記自動調心ころ軸受によって前記遊星ピンに支持されており、
前記遊星ピンには、前記一対の自動調心ころ軸受に潤滑油を導く給油口が、前記一対の自動調心ころ軸受の間の位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電装置用の増速機。
【請求項４】
前記遊星歯車は、円環状の平歯車からなり、
前記内輪は、前記キャリヤによって前記遊星ピンの回転軸方向への抜け出しが抑制され、
前記外輪は、前記締りばめによって径方向内側に向けて変形した前記遊星歯車の内周側面における厚み方向端部により前記遊星ピンの回転軸方向への抜け出しが抑制されることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置用の増速機。
【請求項５】
前記締りばめは、締め代が０．０１２〜０．０７９ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置用の増速機。
【請求項６】
回転翼と、
前記回転翼が取り付けられたロータヘッドと、
前記ロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸と、
前記主軸から入力された回転を増速して出力軸に伝える、請求項１に記載の増速機と、
前記増速機の前記出力軸に連結された発電機とを備えることを特徴とする風力発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置用の増速機および風力発電装置に係り、特に、回転翼から主軸を介して入力される回転を増速して発電機側に出力する増速機およびこれを用いた風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、再生可能エネルギーの一つである風力を利用した風力発電装置の普及が進んでいる。
【０００３】
風力発電装置は、一般的に、回転翼が取り付けられたロータヘッドと、ドライブトレイン及び発電機を収納するナセルと、ナセルを支持する支柱とで構成されている。ここでドライブトレインは、ロータヘッド側から発電機側にトルクを伝達するためのものであり、通常は増速機が組み込まれており、ロータヘッドの回転を増速して発電機に入力するようになっている。
【０００４】
風力発電装置の増速機としては、特許文献１に記載されているように、プラネタリ型の遊星歯車機構を備えるものが知られている。プラネタリ型の遊星歯車機構では、ロータヘッド側の主軸とともに回転するキャリヤに遊星ピンが複数設けられており、この遊星ピンに遊星軸受を介して遊星歯車が取り付けられ、さらにこの遊星歯車にリング歯車及び太陽歯車が噛み合っている。これにより、ロータヘッド側の主軸の回転に伴って、遊星歯車が自転しながら公転し、増速された回転を太陽歯車側に出力するようになっている。
【０００５】
また特許文献１には記載されていないが、風力発電装置の回転翼が受ける風力は常に変動するため、振動や衝撃荷重を受けるのに適した自動調心ころ軸受を用いることが考えられる。
【０００６】
自動調心ころ軸受としては、例えば特許文献２に記載されているように、内輪と外輪との間に保持器に保持された２列のころが組み込まれ、外輪軌道の中心が軸受中心と一致しており調心性を有するものが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１４４５３３号公報
【特許文献２】特開平９−３１７７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らは、特許文献１に記載された風力発電装置の増速機の遊星軸受として、特許文献２に記載されたような自動調心ころ軸受を用いると、フレーキングによって軸受の耐久時間が短くなってしまう場合があることを認識するに至った。
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、自動調心ころ軸受を遊星軸受として用いてもフレーキングによる軸受の耐久時間の減少を抑制しうる風力発電装置用の増速機および風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る風力発電装置用の増速機は、回転翼が取り付けられたロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸を有する風力発電装置に用いられる増速機であって、ケーシング本体と、複数の遊星ピンを有し、前記風力発電装置の前記主軸とともに回転して前記遊星ピンを公転させるキャリヤと、前記キャリヤの前記遊星ピンに取り付けられ、内輪と外輪との間に複数列のころが組み込まれた自動調心ころ軸受と、前記自動調心ころ軸受を介して前記複数の遊星ピンに自転可能に支持される複数の遊星歯車と、前記ケーシング本体に設けられ、前記遊星歯車と噛み合う内歯を有するリング歯車と、前記複数の遊星歯車に囲まれるように配置され、前記遊星歯車と噛み合う太陽歯車とを備え、前記遊星歯車は、前記自動調心ころ軸受の前記外輪の端面が前記遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、前記自動調心ころ軸受の前記外輪に対して締りばめで固定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明者らによる鋭意検討の結果、自動調心ころ軸受を遊星軸受として用いた場合に発生する軸受の耐久時間の減少は、回転翼、ロータヘッドおよび主軸を介して遊星軸受（自動調心ころ軸受）に伝わる荷重およびモーメントの変動によって軸受外輪が軸方向外側に抜け出し、各ころ列にかかる荷重が不均一になってしまうことに起因することが明らかになった。
【００１２】
上述の風力発電装置用の増速機はこの知見に基づいており、遊星軸受としての自動調心ころ軸受の外輪の端面が遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車が自動調心ころ軸受の外輪に対して締りばめで固定されている。これにより、遊星歯車の端部が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを抑制し、各ころ列にかかる荷重が均一な状態を維持して、フレーキングによる自動調心ころ軸受（遊星軸受）の耐久時間の減少を抑制することができる。
【００１３】
上記風力発電装置用の増速機において、前記遊星歯車は、前記自動調心ころ軸受の前記外輪に対して焼ばめ又は冷却ばめにより固定されていることが好ましい。
【００１４】
これにより、遊星歯車の端部をより大きく変形させて、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを確実に抑制し、自動調心ころ軸受の損傷をより一層低減することができる。
【００１５】
上記風力発電装置用の増速機において、前記遊星歯車は、互いに間隔を空けて配置された一対の前記自動調心ころ軸受によって前記遊星ピンに支持されており、前記遊星ピンには、前記一対の自動調心ころ軸受に潤滑油を導く給油口が、前記一対の自動調心ころ軸受の間の位置に設けられていることが好ましい。
【００１６】
このように一対の自動調心ころ軸受を介して遊星ピンを遊星歯車に支持することで、各軸受にかかる荷重を分散させて、軸受の寿命を向上させることができる。また一対の自動調心ころ軸受の間の位置に給油口を設けることによって、一対の自動調心ころ軸受の潤滑状態を維持することができる。
【００１７】
また、参考例に係る風力発電装置用の増速機は、回転翼が取り付けられたロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸を有する風力発電装置に用いられる増速機であって、ケーシング本体と、複数の遊星ピンを有し、前記風力発電装置の前記主軸とともに回転して前記遊星ピンを公転させるキャリヤと、前記キャリヤの前記遊星ピンに取り付けられ、内輪と外輪との間に複数列のころが組み込まれた自動調心ころ軸受と、前記自動調心ころ軸受を介して前記複数の遊星ピンに自転可能に支持される複数の遊星歯車と、前記ケーシング本体に設けられ、前記遊星歯車と噛み合う内歯を有するリング歯車と、前記複数の遊星歯車に囲まれるように配置され、前記遊星歯車と噛み合う太陽歯車とを備え、前記遊星歯車には、前記自動調心ころ軸受の前記外輪の抜け出しを規制するつば部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
このように、遊星歯車につば部を設けることによって、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを抑制し、フレーキングによる自動調心ころ軸受（遊星軸受）の耐久時間の減少を抑制することができる。
【００１９】
この場合、前記つば部は、前記遊星歯車の内周に設けられた溝に嵌めこまれたＣ形止め輪であってもよいし、前記遊星歯車の内周に設けられた雌ねじに螺着されたリング部材であってもよい。
【００２０】
本発明に係る風力発電装置は、回転翼と、前記回転翼が取り付けられたロータヘッドと、前記ロータヘッドに連結され、前記ロータヘッドとともに回転する主軸と、前記主軸から入力された回転を増速して出力軸に伝える上述の増速機と、前記増速機の前記出力軸に連結された発電機とを備えることを特徴とする。
【００２１】
この風力発電装置では、上述のように、増速機の自動調心ころ軸受（遊星軸受）の外輪の端面が遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車を自動調心ころ軸受の外輪に対して締りばめで固定している。これにより、遊星歯車の端部が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを抑制し、各ころ列にかかる荷重が均一な状態を維持して、自動調心ころ軸受（遊星軸受）の損傷を低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、増速機の遊星軸受としての自動調心ころ軸受の外輪の端面が遊星歯車の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車が自動調心ころ軸受の外輪に対して締りばめで固定されている。このため、遊星歯車の端部が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを抑制し、各ころ列にかかる荷重が均一な状態を維持して、フレーキングによる自動調心ころ軸受（遊星軸受）の耐久時間の減少を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】風力発電装置の全体構成例を示す図である。
【図２】ナセル内部に配置されたドライブトレインおよび発電機を示す斜視図である。
【図３】増速機の構成例を示す断面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ断面図である。
【図５】図３における、自動調心ころ軸受（遊星軸受）の周辺を示す拡大図である。
【図６】自動調心ころ軸受の外輪の抜け出しを示す断面図である。
【図７】図５の自動調心ころ軸受（遊星軸受）をさらに拡大した断面図である。
【図８】（ａ）は遊星歯車の端部につば部を設けた例を示す断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）はつば部の構成例を示す拡大図である。
【図９】実施例１および比較例１の軸受外輪の抜け出し量の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、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。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る風力発電装置の全体構成例を示す図である。
図１に示すように、風力発電装置１は、主として、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル４と、ナセル４に取り付けられたロータヘッド６と、ロータヘッド６に取り付けられた複数枚の回転翼８とで構成されている。
【００２６】
支柱２は、図１に示すように、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状であり、例えば、一本の柱状部材で構成してもよいし、複数のユニットを上下方向に連結して柱状に構成してもよい。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル４が設置される。
【００２７】
ナセル４は、ロータヘッド６を支持するとともに、その内部にドライブトレイン１０や発電機１８を収納している。
【００２８】
図２はナセル４の内部の詳細を示す斜視図であり、ナセルカバーを外した状態を示している。同図に示すように、ドライブトレイン１０は、ロータヘッド６のロータハブ６Ａに連結された主軸１２と、発電機１８に連結された最終出力軸１６との間に増速機１４が設けられた構成を有する。この増速機１４によって、主軸１２を介してロータヘッド６側から入力された２０ｒｐｍ程度の回転が１８００ｒｐｍ程度まで増速された後、最終出力軸１６を介して発電機１８に伝えられる。
【００２９】
次に、風力発電装置１の増速機１４の具体的な構成について説明する。図３は、増速機１４の構成例を示す断面図である。図４は、図３におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図５は、図３に示す増速機１４の自動調心ころ軸受（遊星軸受）の周辺を示す拡大図である。
【００３０】
図３に示すように、増速機１４は、ケーシング本体４０内に収納された遊星増速機構５０及び平歯車増速機構７０で構成されている。この増速機１４によって、ロータハブ側の主軸１２から入力された回転が増速されて、発電機側の最終出力軸１６に伝えられるようになっている。
【００３１】
増速機１４の遊星増速機構５０は、図３及び４に示すように、キャリヤ５２と、キャリヤ５２に保持される遊星ピン５４と、遊星ピン５４に取り付けられる自動調心ころ軸受５６と、自動調心ころ軸受５６を介して遊星ピン５４に支持される遊星歯車５８と、遊星歯車５８と噛み合うリング歯車６０及び太陽歯車６２とを含んで構成されている。
【００３２】
キャリヤ５２は、複数（本例においては３個）の遊星ピン５４を保持する保持板であり、ロータヘッド側の主軸１２と一体的に回転して、遊星ピン５４を公転させるようになっている。なお主軸１２及びキャリヤ５２は、軸受４２によって回転可能に支持されている。
【００３３】
自動調心ころ軸受５６は、遊星歯車５８を自転可能に遊星ピン５４に支持するための遊星軸受としての役割を果たし、図５に示すように、内輪５６Ａと外輪５６Ｂとの間に複数列（本例では２列）のころ５６Ｃが組み込まれた構成を有する。
【００３４】
自動調心ころ軸受５６の内輪５６Ａには遊星ピン５４が嵌め込まれており、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂは遊星歯車５８に嵌め込まれている。例えば、自動調心ころ軸受５６の内輪５６Ａを遊星ピン５４に対して隙間ばめで固定するとともに、遊星歯車５８を自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂに対して締りばめで固定している。
【００３５】
自動調心ころ軸受５６は、外輪５６Ｂの軌道の中心が軸受中心と一致しており調心性を有している。このため、振動や衝撃荷重を受けるのに適しており、回転翼が受ける風力が常に変動する風力発電装置の遊星軸受として好適に使用することができる。
【００３６】
また自動調心ころ軸受５６は、例えば、大荷重及び大トルクが発生する大型の風力発電装置に適用する場合には、図３及び５に示すように、複数を並列に配置して使用してもよい。このとき、図５に示すように、複数の自動調心ころ軸受５６を互いに間隔を空けて配置するとともに、遊星ピン５４には、自動調心ころ軸受５６に潤滑油を導く給油口５４Ａを、隣接する自動調心ころ軸受５６の間の位置に設けることが好ましい。これにより、自動調心ころ軸受５６の潤滑状態を維持することができる。
【００３７】
図３及び４に示す遊星歯車５８は、自動調心ころ軸受５６を介して遊星ピン５４に支持されており、リング歯車６０及び太陽歯車６２と噛み合っている。
【００３８】
リング歯車６０は、図３に示すように、ケーシング本体４０に設けられており、遊星歯車５８と噛み合う内歯を有している。一方、太陽歯車６２は、図４に示すように、複数の遊星歯車５８に囲まれるように配置されている。また、太陽歯車６２には、遊星出力軸６４が嵌め込まれている。
【００３９】
このような遊星増速機構５０では、キャリヤ５２が主軸１２とともに回転すると、遊星ピン５４及び遊星ピン５４に支持された遊星歯車５８が太陽歯車６２を中心として公転する。同時に、遊星歯車５８は、遊星軸受としての自動調心ころ軸受５６の働きにより、遊星ピン５４を中心として自転する。これにより、入力軸としての主軸１２からの回転が増速され、遊星出力軸６４に出力される。なお遊星増速機構５０による増速比は、遊星歯車５８、リング歯車６０及び太陽歯車６２の歯数によって定まる。
【００４０】
また図３に示すケーシング本体４０には、遊星増速機構５０の下方にオイルバス４１が設けられており、このオイルバス４１内には潤滑油が貯留されている。このため、自動調心ころ軸受５６を介して遊星ピン５４に支持された遊星歯車５８は、公転によって下方に移動した際に、オイルバス４１内の潤滑油に浸漬されるようになっている。これにより、自動調心ころ軸受５６や遊星歯車５８の潤滑状態を維持することができる。
【００４１】
図３に示す平歯車増速機構７０は、遊星増速機構５０に加えて任意的に設けられる増速機構あり、遊星出力軸６４の回転をさらに増速して最終出力軸１６に出力するようになっている。
【００４２】
平歯車増速機構７０は、例えば、図３に示すように、互いに噛み合う第１平歯車７２および第２平歯車７４と、互いに噛み合う第３平歯車７６および第４平歯車７８との２組のギヤセットで構成してもよい。ここで、第１平歯車７２は、遊星出力軸６４に連結された第１回転軸８０に固定されており、第２平歯車７４及び第３平歯車７６は第２回転軸８２に固定されており、第４平歯車７８は最終出力軸１６に固定されている。また第１回転軸８０、第２回転軸８２および最終出力軸１６は、それぞれ、第１軸受４４、第２軸受４６および第３軸受４８によって回転可能に支持されている。
【００４３】
このような平歯車増速機構７０では、第１平歯車７２の歯数は第２平歯車７４よりも多いので、遊星増速機構５０側の遊星出力軸６４に連結された第１回転軸８０の回転が増速され、第２回転軸８２に伝えられる。さらに、第３平歯車７６の歯数は第４平歯車７８よりも多いので、第２回転軸８２の回転が増速されて、最終出力軸１６に伝えられる。
【００４４】
上記構成の増速機１４によれば、遊星増速機構５０及び平歯車増速機構７０によって、ロータハブ側の主軸１２から入力された回転を増速して、発電機側の最終出力軸１６に伝えることができる。
【００４５】
ところが、本発明者らは、このような構成の増速機１４では、自動調心ころ軸受５６の耐久時間が短くなってしまう場合があることを認識するに至った。そして、本発明者らが鋭意検討した結果、自動調心ころ軸受５６の耐久時間の減少は、風力発電装置１の回転翼８から、ロータヘッド６及び主軸１２を介して自動調心ころ軸受５６に伝わる荷重およびモーメントの変動によって、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂが抜け出し、各ころ列５６Ｃにかかる荷重が不均一になり、フレーキングが発生してしまうことに起因することが明らかになった。
【００４６】
図６は、自動調心ころ軸受５６のフレーキングの原因である外輪５６Ｂの抜け出しを示す断面図である。自動調心ころ軸受５６は、回転翼８から伝わる荷重およびモーメントによって、軸方向外側（図中矢印方向）に抜け出そうとする。ここで、自動調心ころ軸受５６の内輪５６Ａは、キャリヤ５２によって、軸方向外側への移動が規制されている一方、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂにはそのような規制はなされておらず、図６に示すように、外輪５６Ｂのみ軸方向外側に抜け出してしまう。このため、内側のころ列５６Ｃ（図６の右側のころ列）に荷重が集中してしまい、自動調心ころ軸受５６のフレーキングが発生してしまう。
【００４７】
そこで、本実施形態では、図７に示すように、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面が遊星歯車５８の端面よりも内側に位置するように（すなわち、図７に示す外輪５６Ｂの端面と遊星軸受５６の端面との距離ｄが、不等式ｄ＞０を満たすように）、遊星歯車５８を自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂに対して締りばめで固定している。これにより、遊星歯車５８の端部（図中、Ａで示す部位）が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを抑制し、各ころ列５６Ｃにかかる荷重が均一な状態を維持して、フレーキングによる自動調心ころ軸受５６の耐久時間の減少を抑制することができる。
【００４８】
なお、外輪５６Ｂの端面と遊星軸受５６の端面との距離ｄは、自動調心ころ軸受５６の耐久時間の減少を確実に防止する観点からできる限り大きいことが好ましい。ただし、外輪５６Ｂの端面を遊星軸受５６の端面よりも内側に寄せすぎると、自動調心ころ軸受５６に潤滑油を導く給油口５４Ａを塞いでしまうという構造上の制約がある。したがって、上記距離ｄは、０ｍｍ＜ｄ≦１０ｍｍであることが好ましい。
【００４９】
ここで、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂへの遊星歯車５８の固定は、締りばめであれば特に限定されず、焼ばめ、冷却ばめ、プレスによる圧入等の任意の手法で行ってもよい。なかでも、焼ばめ又は冷却ばめは、遊星歯車５８と外輪５６Ｂとの間の締めしろを大きく設定可能であることから、遊星歯車５８の端部をより大きく変形させて、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを確実に抑制し、自動調心ころ軸受５６のフレーキングをより一層低減しうる点で好ましい。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、遊星軸受としての自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面が遊星歯車５８の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車５８が自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂに対して締りばめで固定されている。したがって、遊星歯車５８の端部が締りばめで変形して蓋の役割を果たし、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを抑制し、各ころ列５６Ｃにかかる荷重が均一な状態を維持して、自動調心ころ軸受（遊星軸受）５６のフレーキングを低減することができる。
【００５１】
以上、本発明の一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００５２】
例えば、上述の実施形態では、遊星歯車５８の端部を締りばめで変形させることによって、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを抑制する例について説明したが、遊星歯車５８の端部につば部に設けることで、外輪５６Ｂの抜け出しを抑制するようにしてもよい。
【００５３】
図８（ａ）は遊星歯車５８端部の内周に設けられたつば部を示す断面図であり、図８（ｂ）及び（ｃ）はつば部の構成例を示す拡大図である。なお、上述の実施形態と同一の構成要素については共通の符号を付し、ここではその説明を省略する。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを規制するつば部９０が、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面と遊星歯車５８の端面との間の位置に設けられている。このように、遊星歯車５８の内周につば部９０を設けることによって、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを確実に抑制し、自動調心ころ軸受５６のフレーキングを低減することができる。
【００５５】
例えば、つば部９０は、図８（ｂ）に示すように、遊星歯車５８の内周に設けられた溝９２に嵌めこまれたＣ形止め輪であってもよいし、図８（ｃ）に示すように、遊星歯車５８の内周に設けられた雌ねじ９４に螺着されたリング部材であってもよい。
【００５６】
なお、図８（ａ）〜（ｃ）には、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面と、当該端面よりも外側に突出した遊星歯車５８の端面との間の位置であって、かつ、遊星歯車５８の端部の内周面につば部９０を設けた例を示したが、つば部９０の位置は外輪５６Ｂの抜け出しを抑制しうる限り特に限定されない。例えば、つば部９０を遊星歯車５８の端面に任意の手法（例えば螺着）で取り付けてもよい。これにより、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面と遊星歯車５８の端面との位置が揃っている場合であっても、遊星歯車５８の端面に固定されたつば部９０により外輪５６Ｂの抜け出しを抑制することができる。
【実施例】
【００５７】
上述の実施形態に係る増速機１４について、以下に示すように、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出し量の経時変化を測定し、自動調心ころ軸受５６の耐久性を評価した。
【００５８】
［実施例１］
自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面が遊星歯車５８の端面よりも１０ｍｍ内側に位置するように（すなわち、図７においてｄ＝１０ｍｍとなるように）、図３に示す増速機１４を組み立てた。このとき、遊星歯車５８の外輪５６Ｂに対する締りばめは、締めしろがＰ６（０．０１２〜０．０７９ｍｍ）となるように行った。
【００５９】
この増速機１４に対して、主軸（入力軸）１２から平均値が１．１８ｋＮｍのトルクに相当する負荷を入力した。そして、所定時間経過後に、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの軸方向外側への抜け出し量を測定した。
【００６０】
［比較例１］
自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面と遊星歯車５８の端面との位置を揃えた（すなわち、図７においてｄ＝０）以外は実施例１と同様の条件で、所定時間経過後における自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの軸方向外側への抜け出し量を測定した。
【００６１】
［耐久性の評価］
図９は、実施例１および比較例１の測定結果を示すグラフである。
【００６２】
ところで、本発明者らによって、外輪５６Ｂの抜け出し量が４００μｍ程度になると、自動調心ころ軸受５６のフレーキングが発生してしまうことが分かっている。
【００６３】
そこで、外輪５６Ｂの抜け出し量が４００μｍに達するまでの時間を実施例１および比較例１の場合について近似曲線から見積もると、実施例１（ＴＥ）は比較例１（ＴＣ）の約１０９倍であった。また、一般的な実製品において、遊星軸受の耐久性の合格基準は１．３×１０５（ｈｒ）であるところ、実施例１の場合（ＴＥ）はこの基準を満たしたのに対し、比較例１（ＴＣ）の場合はこの基準を満たさなかった。
【００６４】
このように、本実施形態の増速機１４のように、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの端面が遊星歯車５８の端面よりも内側に位置するように、遊星歯車５８を自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂに対して締りばめで固定することによって、自動調心ころ軸受５６の外輪５６Ｂの抜け出しを抑制し、フレーキングによる自動調心ころ軸受（遊星軸受）５６の耐久時間の減少を抑制することができた。
【国際調査報告】
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