(57)【要約】【課題】油圧ブレーキを排除しつつ、停電時にも強風に対応できるように構成されたヨー制御機構を備えた風力発電装置を提供する。【解決手段】風力発電装置１がタワー２と、ナセル３と、タワー２に対してナセル３をヨー旋回させるヨー制御機構とを具備する。ヨー制御機構は、ナセル３のヨー旋回を制止する制動力を発生する少なくとも一の電磁ブレーキ３５を含む。ヨー制御機構は、風力発電装置１の停電時に電磁ブレーキ３５がナセルに作用する制動力が、風力発電装置の通常運転時に電磁ブレーキ３５がナセル３に作用する制動力よりも小さくなるように構成されている。【選択図】図３
2011127551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワーと、
ナセルと、
前記タワーに対して前記ナセルをヨー旋回させるヨー制御機構
とを具備する風力発電装置であって、
前記ヨー制御機構は、前記ナセルのヨー旋回を制止する制動力を発生する少なくとも一の電磁ブレーキとを含み、
前記ヨー制御機構は、当該風力発電装置の停電時に前記電磁ブレーキにより前記ナセルに作用する前記制動力が、当該風力発電装置の通常運転時に前記電磁ブレーキにより前記ナセルに作用する前記制動力よりも小さくなるように構成された
風力発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の風力発電装置であって、
前記電磁ブレーキは、複数であり、
前記停電時に前記ナセルに制動力を作用させる前記電磁ブレーキの数が、前記通常運転時に前記ナセルに制動力を作用させる前記電磁ブレーキの数よりも少ない
風力発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の風力発電装置であって、
前記ヨー制御機構は、
前記タワーと前記ナセルのうちの一方に固定される歯車と、
前記タワーと前記ナセルのうちの他方に固定された複数のヨーモータユニットを備え、
前記複数のヨーモータユニットのそれぞれが、ヨーモータと、前記ヨーモータによって駆動されると共に前記歯車に噛合するピニオンと、前記電磁ブレーキとを備え、
前記電磁ブレーキは、前記ヨーモータのロータを制動することによって前記ナセルの前記ヨー旋回を制止するように構成され、
前記ヨーモータユニットのうちの少なくとも一部は、前記ヨーモータのロータと前記ピニオンとを機械的に結合し、又は切り離すためのクラッチを備え、
前記少なくとも一部のヨーモータユニットのクラッチは、停電時に前記ヨーモータのロータと前記ピニオンとを機械的に切り離す
風力発電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の風力発電装置であって、
前記ナセルと前記タワーとが、すべり軸受によって相対的に旋回可能である
風力発電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の風力発電装置であって、
当該風力発電装置の停電時に前記電磁ブレーキが前記ナセルに作用する前記制動力がゼロにされる
風力発電装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれかに記載の風力発電装置であって、
前記ナセルには、風車ロータと前記風車ロータに結合された主軸とが搭載され、
前記停電時に前記ヨーモータのロータと前記ピニオンとが機械的に結合されたままに維持されるヨーモータユニットは、前記主軸の中心軸に対して対称に配置されている
風力発電装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の風力発電装置であって、
前記ナセルのヨー旋回の制止に油圧ブレーキが使用されない
風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置に関し、特に、風力発電装置のナセルのヨー制御を行うヨー制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置のナセルは、風向や風速に合わせて、水平面内における方向を制御する必要がある。このような制御は、一般に、ヨー制御とよばれており、ヨー制御を行う機構は、一般に、ヨー制御機構と呼ばれる。ヨー制御機構は、典型的には、ナセルを所望の方向に旋回させるための駆動力を発生するヨーモータと、ナセルが所望の方向に向けられた後、該ナセルを当該方向に固定するヨーブレーキとを備えて構成される。ヨーブレーキとしては、最も一般的には、油圧ブレーキが用いられる。ヨーブレーキとして油圧ブレーキを用いた風力発電装置は、例えば、特開２００６−３０７６５３号公報に開示されている。
【０００３】
通常発電時において、アップウインド型風車では、風車ロータが風上に位置するようにヨー制御が行われる。これにより、発電効率が向上される。
【０００４】
一方、強風状態になった場合の動作としては、２つの対処方法が知られている。第１の対処方法は、風車翼をフェザリング状態にしながら風車ロータが風上に位置するようにヨー制御を行う手法である。一般に、風力発電装置は、風車ロータが風上にあると風荷重が最も小さくなるので、強風時における風負荷を低減することができる。
【０００５】
しかし、強風に加えて同時に停電が発生した場合には、非常用電源を備えない限りヨーモータが動かないので、風車ロータを風上に向けることができず、このような手法では対処できない。そこで、近年の設計では安全を確保するために停電時にヨーブレーキとして用いられる油圧ブレーキを開放することが検討されている（例えば、「三菱重工の風力発電装置の新機種と新技術」、三菱重工技法、平成１６年５月、第４１巻、第３号、ｐ．１７０−１７３参照）。油圧ブレーキを開放すると、風見鶏の原理で、風車ロータが自然と風下を向くようになる。風下向きは、風上向きに次いで荷重が小さくなる状態であり、強風時に風力発電装置を待機させるのに有利な向きである。ただし、ナセルの旋回速度が過剰になることを防ぐために、油圧ブレーキの解放と共に、ヨーモータに設置されている電磁ブレーキにより適度な制動力を与えることが行われる。
【０００６】
ここで、発明者らは、ヨーブレーキとして油圧ブレーキを使用することは、必ずしも好ましくないと考察している。なぜなら、油圧ブレーキを使用すると、油圧油配管や油圧ユニットが必要になり、油漏れが発生する可能性や部品点数の増大の問題が発生するからである。したがって、ヨーブレーキとして油圧ブレーキを使用しないヨー制御機構の提供が望ましい。
【０００７】
その一方で、上述されているような停電時の対処手法は、ヨー制御機構に油圧ブレーキを使用することが前提になっていることにも留意が必要である。ヨーブレーキから油圧ブレーキを排除する場合には、強風に加えて同時に停電が発生した場合に対応できるような、新たな対処手段をヨー制御機構に組み込むことが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３０７６５３号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「三菱重工の風力発電装置の新機種と新技術」、三菱重工技法、平成１６年５月、第４１巻、第３号、ｐ．１７０−１７３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、油圧ブレーキを排除しつつ、停電時にも強風に対応できるように構成されたヨー制御機構を備えた風力発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の風力発電装置は、タワーと、ナセルと、タワーに対してナセルをヨー旋回させるヨー制御機構とを具備する。ヨー制御機構は、ナセルのヨー旋回を制止する制動力を発生する少なくとも一の電磁ブレーキを含む。ヨー制御機構は、当該風力発電装置の停電時に電磁ブレーキによりナセルに作用する制動力が、当該風力発電装置の通常運転時に電磁ブレーキによりナセルに作用する制動力よりも小さくなるように構成されている。
【００１２】
一実施形態では、電磁ブレーキが複数であり、停電時にナセルに制動力を作用する電磁ブレーキの数が、通常運転時にナセルに制動力を作用する電磁ブレーキの数よりも少ない。
【００１３】
一実施形態では、ヨー制御機構が、タワーとナセルのうちの一方に固定される歯車と、タワーとナセルのうちの他方に固定された複数のヨーモータユニットを備えている。複数のヨーモータユニットのそれぞれは、それぞれが、ヨーモータと、ヨーモータによって駆動されると共に該歯車に噛合するピニオンと、電磁ブレーキを備えている。電磁ブレーキは、ヨーモータのロータを制動することによってナセルのヨー旋回を制止するように構成されている。この場合、ヨーモータユニットのうちの少なくとも一部は、ヨーモータのロータとピニオンとを機械的に結合し、又は切り離すためのクラッチを備え、該少なくとも一部のヨーモータユニットのクラッチが、停電時にヨーモータのロータとピニオンとを機械的に切り離してもよい。
【００１４】
一実施形態では、ナセル台座とタワーとが、すべり軸受によって相対的に旋回可能である。この場合、当該風力発電装置の停電時に電磁ブレーキがナセルに作用する制動力がゼロにされてもよい。
【００１５】
停電時にヨーモータのロータとピニオンとが機械的に結合されたままに維持されるヨーモータユニットは、ナセルに搭載される風車ロータに結合された主軸の中心軸に対して対称に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、油圧ブレーキを排除しつつ、停電時にも強風に対応できるように構成されたヨー制御機構を備えた風力発電装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における風力発電装置の構成を示す側面図である。
【図２】ヨー制御機構の構成を示す上面図である。
【図３】第１の実施形態におけるヨー制御機構の構成を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態におけるヨー制御機構の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態におけるヨー制御機構の動作を示す表である。
【図６】第１の実施形態におけるヨー制御機構の構成の変形例を示す断面図である。
【図７】第２の実施形態におけるヨー制御機構の構成の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の実施形態：
図１は、本発明の第１の実施形態における風力発電装置１の構成を示す側面図である。風力発電装置１は、基礎６に立設されるタワー２と、タワー２の上端に設置されるナセル３と、ナセル３に対して回転可能に取り付けられたロータヘッド４と、ロータヘッド４に取り付けられる風車翼５とを備えている。ロータヘッド４と風車翼５とにより、風車ロータが構成されている。風力によって風車ロータが回転すると風力発電装置１は電力を発生し、風力発電装置１に接続された電力系統に電力を供給する。
【００１９】
図２、図３は、ナセル３のヨー制御を行うためのヨー制御機構の構成を示す図である。図２を参照して、ナセル３は、主軸、増速機、発電機その他の発電に使用される機構を搭載するナセル台板１１を備えており、そのナセル台板１１に４つのヨーモータユニット１２が取り付けられている。
【００２０】
図３は、ヨー制御機構の構成、特に、ナセル台板１１の外周部におけるヨー制御機構の構成を示す断面図である。タワー２の上端には軸受取付部２１が設けられており、その軸受取付部２１に外輪２２がボルト２３によって取り付けられている。外輪２２の外周には歯面が形成されている。
【００２１】
一方、ナセル台板１１の下面には、内輪２４がボルト２６によって結合されている。外輪２２と内輪２４との間には鋼球２５が入れられており、外輪２２と鋼球２５と内輪２４とで転がり軸受が構成されている。この転がり軸受により、ナセル台板１１は、水平面内において旋回可能である。
【００２２】
ヨーモータユニット１２は、ピニオン３１と、減速機３２と、クラッチ３３と、ヨーモータ３４と、電磁ブレーキ３５と、ハウジング３６を備えている。減速機３２と、クラッチ３３と、ヨーモータ３４と、電磁ブレーキ３５とは、ハウジング３６に収容されている。
【００２３】
ピニオン３１は、外輪２２の外周面に設けられた歯面と噛み合っており、ピニオン３１が回転すると、ナセル台板１１（及びナセル３）が旋回する。即ち、外輪２２は、ピニオン３１と噛み合う環状の歯車としても機能している。ピニオン３１は、減速機３２の出力軸に結合されている。減速機３２は、その入力軸の回転を減速しながら出力軸に伝えるように構成されており、減速機３２の入力軸は、クラッチ３３を介してヨーモータ３４のロータに結合されている。
【００２４】
クラッチ３３は、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸を機械的に結合し、又は、切り離す機能を有している。ナセル３を旋回させるときのように、ヨーモータ３４のロータの回転を減速機３２の入力軸に伝える必要がある場合には、クラッチ３３によりヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが機械的に結合される。
【００２５】
電磁ブレーキ３５は、ヨーモータ３４のロータに制動力を与える機能を有している。ここで、クラッチ３３がヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸を機械的に結合している場合には、ヨーモータ３４のロータがピニオン３１に機械的に結合され、電磁ブレーキ３５が提供する制動力により、ナセル３のヨー旋回が制止されることになる。本実施形態では、電磁ブレーキ３５として、無励磁作動型の電磁ブレーキが使用されている。即ち、電磁ブレーキ３５は、電力が供給されない場合にはヨーモータ３４のロータに制動力を与え、電力が供給されると制動力がなくなるように構成されている。このような電磁ブレーキは、例えば、ロータに接合されたブレーキパッドを挟む付勢力をバネによって発生する一方で、付勢力に抗してブレーキパッドを解除する力を電磁コイルによって発生する構造によって実現できる。
【００２６】
ここで、ヨーモータ３４と電磁ブレーキ３５は、電力系統から電力の供給を受けて動作するように構成される。したがって、電力系統からの電力の供給が停止される停電時には電磁ブレーキ３５には電力が供給されないから、電磁ブレーキ３５は、停電時にヨーモータ３４のロータに制動力を与えることになる。
【００２７】
以上に説明した構成のヨーモータユニット１２が、取付フランジ３７に設けられた開口に挿入されて取付フランジ３７に固定され、その取付フランジ３７がボルト３８によってナセル台板１１に固定されている。
【００２８】
続いて、上述のヨー制御機構を用いたヨー制御について説明する。
電力系統から風力発電装置１への電力の供給が行われる通常動作時においては、全てのヨーモータユニット１２のクラッチ３３が、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とを機械的に結合するように操作される。この結果、通常動作時においては、全てのヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５は、ナセル３のヨー旋回を制止する制動力を与えるように動作可能になる。
【００２９】
詳細には、ナセル３をヨー旋回させる場合には、全ての、或いは一部のヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５が解除されると共に、ヨーモータ３４が動作され、ピニオン３１が駆動される。これにより、ナセル３が旋回する。一方、ナセル３のヨー旋回を行わない場合には、全てのヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５が、ナセル３のヨー旋回を制止する制動力を与えるように作動する。通常動作時においては、全ヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５によってナセル３が強力に制動される。
【００３０】
一方、停電時においては、４つのヨーモータユニット１２の一部において、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とがクラッチ３３によって切り離される。例えば、２つのヨーモータユニット１２においては、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とがクラッチ３３によって切り離され、残りの２つのヨーモータユニット１２においては、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが機械的に結合された状態に維持される。ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが切り離されたヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５は、ナセル３のヨー旋回を制止する制動力を与えない。したがって、停電時においてヨーモータユニット１２によって提供されるトータルの制動力は、通常動作時と比較して低減される。このような動作によれば、強風と停電とが同時に発生した場合に、適度な制動力が与えられた状態でナセル３が自動的にヨー旋回して風車ロータが風下に移動し、風力発電装置１を安全な状態に保つことができる。
【００３１】
より具体的な例を挙げれば、通常動作時においてヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５によって提供されるトータルの制動力は、例えば、３０００ｋＮ・ｍに設定される。一方、停電時においてヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５によって提供されるトータルの制動力は、例えば、１０００ｋＮ・ｍに設定される。このような動作が、図５の表の「第１の実施形態」の欄に概念的に記述されている。図５の表の「第１の実施形態」の欄においては、一つの２重丸が１０００ｋＮ・ｍの制動力を表わしている。
【００３２】
上述されたような設定は、停電時においてヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが切り離されるヨーモータユニット１２の組み合わせと、各ヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５の制動力を最適に設計することにより実現可能である。例えば、図２を参照して、４つのヨーモータユニット１２１〜１２４のうち、２つのヨーモータユニット１２１、１２４については、停電時においてもヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが機械的に結合された状態に維持され、残りの２つのヨーモータユニット１２２、１２３については、停電時にヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸がクラッチ３３によって切り離される。このとき、ヨーモータユニット１２２、１２３の電磁ブレーキ３５の制動力を、それぞれ１０００ｋＮ・ｍに設計し、ヨーモータユニット１２１、１２４の電磁ブレーキ３５の制動力を、それぞれ５００ｋＮ・ｍに設計すれば、通常動作時におけるトータルの制動力を３０００ｋＮ・ｍに、停電時におけるトータルの制動力を１０００ｋＮ・ｍに調節できる。
【００３３】
ここで、停電時にヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが結合されたままにされるヨーモータユニット１２は、ロータヘッド４が結合される主軸の中心軸を含み、且つ、鉛直面に対して鏡面対称に配置されることが望ましい。これにより、外輪２２及びタワー２に印加される負荷を均一化することができる。図２を用いて詳細に説明すれば、図２の破線Ａ−Ａは、主軸の中心軸を含む鉛直面を表わしている。４つのヨーモータユニット１２１〜１２４は、鉛直面Ａ−Ａに対して鏡面対称に位置している。詳細には、ヨーモータユニット１２１、１２４は、鉛直面Ａ−Ａに対して鏡面対称に位置しており、ヨーモータユニット１２２、１２３は、鉛直面Ａ−Ａに対して鏡面対称に位置している。この場合に、例えば、ヨーモータユニット１２１、１２４については、停電時にもヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが結合されたままに維持され、ヨーモータユニット１２２、１２３については、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とがクラッチ３３によって切り離される。このような動作は、停電時にヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが結合されたままにされるヨーモータユニット１２２、１２３が鉛直面Ａ−Ａに対して鏡面対称であるという条件を満足している。
【００３４】
なお、上記では、全てのヨーモータユニット１２にクラッチ３３が搭載されているとして説明が行われているが、停電時において電磁ブレーキ３５によってナセル３を固定するヨーモータユニット１２については、クラッチ３３を搭載する必要はない。
【００３５】
第２の実施形態：
図４は、本発明の第２の実施形態における風力発電装置１の構成、特に、ヨー制御機構の構造を示す断面図である。第１の実施形態では、ナセル台板１１が、外輪２２、内輪２４及び鋼球２５で構成される転がり軸受によってタワー２に対して回転可能に支持されているが、第２の実施形態では、転がり軸受の代わりにすべり軸受が使用される。
【００３６】
ナセルを支持する軸受としてすべり軸受を使用することは、風力発電装置を大型化する上で好適である。第１に、大型の風力発電装置では、ナセルを回転可能に保持する軸受として転がり軸受を使用すると、外輪及び内輪の大きさが数メートル以上に及ぶ一方で、数ミクロン程度の加工精度が要求される。このような転がり軸受を使用すると、コスト面で不利になる。すべり軸受を使用すれば、加工精度の要求は大幅に低減されるため、このような困難性を回避できる。第２に、すべり軸受は、転がり軸受と比べて大きな荷重に耐えられる。大型の風力発電装置では、ナセルを保持する軸受の荷重が増大するから、すべり軸受の使用は荷重の観点からも好ましい。
【００３７】
その一方で、すべり軸受を使用すると、回転抵抗が増大するという欠点が生じる。回転抵抗が増大すると、ヨーモータ３４で発生させる駆動力を増大させる必要があり、これは、一般には、好ましくない。しかしながら、本実施形態では、すべり軸受において発生する回転抵抗を逆に停電時の制動力として有効に利用する。以下、第２の実施形態におけるヨー制御機構の構造について詳細に説明する。
【００３８】
図４に図示されているように、第２の実施形態では、外輪２２、内輪２４及び鋼球２５で構成される転がり軸受の代わりに、軸受板４１と軸受板取付部材４２とすべり軸受材４４とで構成されるすべり軸受が使用される。軸受板４１は、タワー２の上端に設けられた軸受取付部２１にボルト２３によって取り付けられる。軸受板４１は、環状の形状を有しており、その外周面に歯面が形成されている。ヨーモータユニット１２のピニオン３１は、軸受板４１の外周面に形成された歯車と噛み合っている。軸受板４１は、軸受取付部２１に取り付けられる基部４１ａと、基部４１ａから半径方向内側に突出する軸受部４１ｂとを備えている。
【００３９】
一方、軸受板取付部材４２は、ナセル台板１１の裏面にボルト４３によって取り付けられている。軸受板取付部材４２は、軸受板４１と同様に環状の形状を有しており、軸受板４１に対抗するように設けられる。ナセル台板１１に取り付けられる基部４２ａと、基部４２ａから半径方向外側に突出する外縁部４２ｂとを備えている。
【００４０】
すべり軸受材４４は、ナセル台板１１の下面（軸受板４１の軸受部４１ｂに対向する面）、軸受板取付部材４２の基部４２ａ及び外縁部４２ｂに、軸受板４１に対向するように取り付けられる。すべり軸受材４４としては、例えば、プラスチック（例えばＰＥＥＫ材）と金属の２層構造のものが採用可能である。
【００４１】
続いて、第２の実施形態におけるヨー制御について説明する。本実施形態では、すべり軸受が使用されることに伴い、ヨー旋回の際に回転抵抗が生じる。本実施形態では、この回転抵抗を利用したヨー制御が行われる。以下、詳細に説明する。
【００４２】
通常動作時にナセル３をヨー旋回させる場合には、全てのヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５が解除されると共に、ヨーモータ３４が動作され、ピニオン３１が駆動される。これにより、ナセル３が旋回する。一方、ナセル３のヨー旋回を行わない場合には、全てのヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５が、ナセル３のヨー旋回を制止する制動力を与える。加えて、すべり軸受の回転抵抗によってもナセル３のヨー旋回を制止する制動力が発生する。このように、電磁ブレーキ３５の制動力にすべり軸受による制動力が加わり、ナセル３が強力に制動される。
【００４３】
一方、停電時においては、４つのヨーモータユニット１２の全てにおいて、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とがクラッチ３３によって切り離される。ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが切り離された状態では、ヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５は、ナセル３のヨー旋回を制止する制動力を与えない。その一方で、すべり軸受による制動力は不変である。結果として、停電時においてナセル３に作用されるトータルの制動力は、通常動作時と比較して低減される。このような動作によれば、強風と停電とが同時に発生した場合に、適度な制動力が与えられた状態でナセル３が自動的にヨー旋回して風車ロータが風下に移動し、風力発電装置１を安全な状態に保つことができる。
【００４４】
より具体的な例を挙げれば、すべり軸受の回転抵抗によって発生する制動力が、例えば、１０００ｋＮ・ｍに設定され、通常動作時においてヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５によって提供される制動力が、例えば、２０００ｋＮ・ｍに設定される。これにより、通常動作時に作用するトータルの制動力は、３０００ｋＮ・ｍに調節される。一方、停電時においてヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５によって提供されるトータルの制動力が０に設定される。この場合、停電時には、すべり軸受によって発生される１０００ｋＮ・ｍの制動力が、ナセル３に作用することになる。このような動作が、図５の表の「第２の実施形態（１）」の欄に概念的に記述されている。図５の表の「第２の実施形態（１）」の欄においても、一つの２重丸が１０００ｋＮ・ｍの制動力を表わしている。上述されたような設定は、４つのヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５の制動力を、それぞれ５００ｋＮ・ｍに設計すれば実現可能である。
【００４５】
すべり軸受を使用する場合においても、停電時に４つのヨーモータユニット１２の一部のみにおいて、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とがクラッチ３３によって切り離されてもよい。例えば、２つのヨーモータユニット１２においては、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とがクラッチ３３によって切り離され、残りの２つのヨーモータユニット１２においては、ヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが機械的に結合された状態に維持されてもよい。このような動作でも、停電時においてヨーモータユニット１２によって提供されるトータルの制動力は、通常動作時と比較して低減される。この場合でも、強風と停電とが同時に発生したときに、ナセル３が適度な制動力が与えられた状態で自動的にヨー旋回して風車ロータが風下に移動し、風力発電装置１を安全な状態に保つことができる。停電時にヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが結合されたままにされるヨーモータユニット１２は、ロータヘッド４が結合される主軸の中心軸を含み、且つ、垂直な平面に対して鏡面対称に配置されることが望ましい。
【００４６】
より具体的な例を挙げれば、すべり軸受の回転抵抗によって発生する制動力が、例えば、５００ｋＮ・ｍに設定され、通常動作時においてヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５によって提供される制動力が、例えば、２５００ｋＮ・ｍに設定される。これにより、通常動作時に作用するトータルの制動力は、３０００ｋＮ・ｍに調節される。一方、停電時においてヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５によって提供されるトータルの制動力が５００ｋＮ・ｍに設定される。この場合、停電時には、ヨーモータユニット１２の電磁ブレーキ３５とすべり軸受とにより１０００ｋＮ・ｍの制動力がナセル３に作用することになる。このような動作が、図５の表の「第２の実施形態（２）」の欄に概念的に記述されている。図５の表の「第２の実施形態（２）」の欄においては、一つの２重丸が１０００ｋＮ・ｍの制動力を表わし、一つの１重丸が５００ｋＮ・ｍの制動力を表わしている。
【００４７】
上述されたような設定は、例えば、停電時においてもヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが機械的に結合されたままに維持されるヨーモータユニット１２１、１２４の電磁ブレーキ３５の制動力をそれぞれ２５０ｋＮ・ｍに設計し、停電時においてヨーモータ３４のロータと減速機３２の入力軸とが切り離されるヨーモータユニット１２１、１２４の電磁ブレーキ３５の制動力を、それぞれ１０００ｋＮ・ｍに設計することによって実現できる。
【００４８】
なお、上述の実施形態では、ヨーモータユニット１２がナセル台板１１に取り付けられているが、ヨーモータユニット１２がタワー２に取り付けられる構成も可能である。図６、図７は、このような構成のヨー制御機構を示す断面図である。図６は、転がり軸受を使用する場合のヨー制御機構の構造を示しており、ヨーモータユニット１２が取付フランジ５１によってタワー２に取り付けられている。図６の構造では、ナセル台板１１に取り付けられた内輪２４Ａの内周面に歯面が形成され、その歯面が、ヨーモータユニット１２のピニオン３１と噛み合っている。即ち、内輪２４Ａは、環状の歯車として機能する。タワー２に取り付けられた外輪２２Ａと、内輪２４Ａと、それらの間に設けられた鋼球２５によって転がり軸受が構成されている。この転がり軸受によって、ナセル３のナセル台板１１がタワー２に対して旋回可能に支持されている。
【００４９】
一方、図７は、すべり軸受を使用する場合のヨー制御機構の構造を示しており、ヨーモータユニット１２が取付フランジ５１によってタワー２に取り付けられているのは、図６の場合と同様である。図７の構造では、ナセル台板１１に取り付けられた軸受板取付部材４２Ａの内周面に歯面が形成され、その歯面が、ヨーモータユニット１２のピニオン３１と噛み合っている。即ち、軸受板取付部材４２Ａは、環状の歯車として機能する。タワー２に取り付けられた軸受板４１Ａと、軸受板取付部材４２Ａ、すべり軸受材４４とによってすべり軸受が構成されている。このすべり軸受によって、ナセル３のナセル台板１１がタワー２に対して旋回可能に支持されている。
【符号の説明】
【００５０】
１：風力発電装置
２：タワー
３：ナセル
４：ロータヘッド
５：風車翼
６：基礎
１１：ナセル台板
１２、１２１、１２２、１２３、１２４：ヨーモータユニット
２１：軸受取付部
２２、２２Ａ：外輪
２３：ボルト
２４、２４Ａ：内輪
２５：鋼球
２６：ボルト
３１：ピニオン
３２：減速機
３３：クラッチ
３４：ヨーモータ
３５：電磁ブレーキ
３６：ハウジング
３７：取付フランジ
３８：ボルト
４１、４１Ａ：軸受板
４１ａ：基部
４１ｂ：軸受部
４２、４２Ａ：軸受板取付部材
４２ａ：基部
４２ｂ：外縁部
４３：ボルト
４４：すべり軸受材
【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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