(57)【要約】  本発明は、少なくとも２つのピッチ制御式風力タービンブレード（５）を備える風力タービン（１）に関する。各ブレード（５）は、２つ以上の軌道輪（２４、２５、２６）を含むピッチ軸受（９）と、軸受（９）によってブレード（５）をピッチングするピッチ制御手段とを備える。ブレード（５）は、ピッチ軸受（９）を介してハブ（７）に取り付けられ、ピッチ軸受（９）は、軸受（９）における荷重を制御する別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）を備える。本発明はさらに、風力タービンの使用に関する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１）であって、
２つ以上の軌道輪（２４、２５、２６）を含む１つ又は複数のピッチ軸受（９）をそれぞれが備える、少なくとも２つのピッチ制御式風力タービンブレード（５）と、
前記ピッチ軸受（９）によって前記ブレード（５）をピッチングする（ブレードのピッチ角を変化させる）ピッチ制御手段と
を備え、前記ブレード（５）は、前記ピッチ軸受（９）を介してハブ（７）に取り付けられ、
前記１つ又は複数のピッチ軸受（９）は、該ピッチ軸受（９）における荷重を制御する別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）を備え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、前記ピッチ軸受（９）は、転動体（１３）の２つの列（２７）を備える、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、前記ピッチ軸受（９）は、転動体（１３）の３つ以上の列（２７）を備える、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、前記ピッチ軸受（９）は、１つ又は複数の第１の別個の可撓性向上手段及び１つ又は複数の第２の別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）を備える、請求項１ないし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、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、前記軌道輪（２４、２５、２６）の荷重伝達面からずれている、請求項１ないし４のいずれか１項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１つ又は複数の軌道輪（２４、２５、２６）の少なくとも１つは、ねじ、ボルト、スタッド、又はリベット等のブレード（５）取着手段用の貫通孔（１８）を備える、請求項１ないし５のいずれか１項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、前記ピッチ軸受（９）は、３つの軌道輪（２４、２５、２６）を備える、請求項１ないし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、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、少なくとも１つの角度補償手段（１４）を含む、請求項１ないし７のいずれか１項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、前記少なくとも１つの角度補償手段（１４）は、別個の３６０度リング又は合わせて全３６０度リングを形成する２つ以上のリング部品である、請求項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、前記少なくとも１つの角度補償手段（１４）は、前記転動体（１３）の列（２７）の少なくとも１つが該角度補償手段（１４）の１つの第１の面を転がり、該角度補償手段（１４）の１つの第２の対向面が前記ピッチ軸受（９）の中間セクション（２９）と接触するように配置される、請求項８又は９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、前記第１の面は、ころ平面（１６）であり、前記第２の対向面は、半円形又はほぼ半円形の接触面（１５）である、請求項１０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、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、例えば、ねじ、ボルト、スタッド、リベット、接着手段、又は溶接によって前記軌道輪（２４、２５、２６）の１つ又は複数に取着される１つ又は複数の板（１０、１１）を含む、請求項１ないし７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１つ又は複数の板（１０、１１）の少なくとも１つは、取着される前記軌道輪（２４、２５、２６）に付加的で不均一な剛性又はほぼ不均一な剛性を与える補強板（１０、１１）である、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、前記付加的で不均一な剛性又は前記ほぼ不均一な剛性は、前記補強板（１０、１１）にある１つ又は複数の孔（８）によって与えられる、請求項１３に記載の風力タービン。
【請求項１５】
風力タービン（１）であって、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、２つ以上の半径方向に離間した転動体保持器（１９）を備える、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１６】
風力タービン（１）であって、前記転動体保持器（１９）は、圧縮区間（２０）によって分離される、請求項１５に記載の風力タービン。
【請求項１７】
風力タービン（１）であって、前記圧縮区間（２０）は、前記転動体保持器（１９）の一方又は両方の長手方向端に一体形成される、請求項１６に記載の風力タービン。
【請求項１８】
風力タービン（１）であって、前記一体形成される圧縮区間（２０）は、前記転動体保持器（１９）に横方向スリット（２１）として形成される、請求項１７に記載の風力タービン。
【請求項１９】
風力タービン（１）であって、並置された転動体保持器（１９）同士の対向する横方向スリット（２１）は、反対側から横方向に入れられる、請求項１８に記載の風力タービン。
【請求項２０】
風力タービン（１）であって、前記圧縮区間（２０）は、前記転動体保持器（１９）とは別個の圧縮部品（６）である、請求項１６に記載の風力タービン。
【請求項２１】
風力タービン（１）であって、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、中空ころ（１２）等の中空の転動体を含む、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項２２】
風力タービン（１）であって、前記中空ころ（１２）の孔（２２）の直径は、中央よりも端の方が大きい、請求項２１に記載の風力タービン。
【請求項２３】
風力タービン（１）であって、前記中空ころ（１２）の前記孔（２２）は、直線状の貫通孔である、請求項２１に記載の風力タービン。
【請求項２４】
風力タービン（１）であって、前記中空ころ（１２）の前記孔（２２）は、前記中空ころ（１２）の一端又は両端にある止まり穴である、請求項２１に記載の風力タービン。
【請求項２５】
風力タービン（１）であって、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、直径が変化するころ（１３）を含む、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項２６】
風力タービン（１）であって、前記ころは、長手方向に丸み（１７）がつけられる、請求項２５に記載の風力タービン。
【請求項２７】
風力タービン（１）であって、前記ころは、中央が膨らんでいる、請求項２５に記載の風力タービン。
【請求項２８】
風力タービン（１）であって、
２つ以上の軌道輪（２４、２５、２６）を含む１つ又は複数のピッチ軸受（９）をそれぞれが備える、少なくとも２つのピッチ制御式風力タービンブレード（５）と、
前記ピッチ軸受（９）によって前記ブレード（５）をピッチングするピッチ制御手段と
を備え、前記ブレード（５）は、前記ピッチ軸受（９）を介してハブ（７）に取り付けられ、
前記ピッチ軸受（９）は、転動体（１３）の少なくとも３つの列を備え、該列は、共通の直径（ｄ１）を有することを特徴とする、風力タービン。
【請求項２９】
風力タービン（１）であって、前記ピッチ軸受（９）は、転動体（１３）の少なくとも３つのさらなる列を備え、該さらなる列は、別の共通の直径（ｄ２）を有する、請求項２８に記載の風力タービン。
【請求項３０】
請求項１ないし２８のいずれか１項に記載の風力タービン（１）の使用であって、
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ないし２８のいずれか１項に記載の風力タービンの使用。
【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。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、低速軸は、図１に示すように、ナセルから前方に延出する。
【０００３】
現在の風力タービンは、入風に対して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、各ブレードがそれらの縦軸を中心に約９０度回転することを可能にする。
【０００５】
現在の風力タービンが大きくなるほどブレードに対する風荷重が大きくなり、ブレード及びハブの両方が、大きくなるほど比較的軟らかく曲がりやすくなる。これらのことから、風荷重により生じるモーメントをハブに伝達すると同時にブレードが自由に且つ正確に回転できることを可能にすることができなければならないという点で、ピッチ軸受はロータの非常に重要な構成部品となる。
【０００６】
これを確実にするための自明の解決手段は、単にピッチ軸受を大きくすることであろうが、軸受の玉はすでに工業的に可能である限界にほぼ達しているため、玉を大きくすると経済的に不利になる。さらに、玉のサイズが大きくなると輪のサイズが大きくなり、それにより軸受の費用及び重量も大幅に増えることになる。
【０００７】
別の解決手段は、例えばドイツ特許公開第３４１５４２８号及び米国特許第４，６６８，１０９号に示されているように離間した２つ以上の軸受をブレードに設けることであろう。これは、比較的小さな軸受でモーメントの伝達が可能であるという点で有利である。しかしながら、この設計は場所をとると共に高い剛性を必要とし、それによりハブ及びブレードの両方の費用及び重量が増える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、上述の欠点のない現在の大型風力タービンピッチ軸受を提供することである。
【０００９】
特に、軸受の耐久性又は機能性を低下させることなくブレードに対する又はブレードからの荷重をハブに伝達することができる、費用効率及び重量効率のよい風力タービンピッチ軸受を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［発明］
本発明は、少なくとも２つのピッチ制御式風力タービンブレードを備える風力タービンを提供する。各ブレードは、２つ以上の軌道輪を含む１つ又は複数のピッチ軸受と、軸受によってブレードをピッチングするピッチ制御手段とを備える。ブレードは、ピッチ軸受を介してハブに取り付けられており、１つ又は複数のピッチ軸受が、軸受における荷重を制御する別個の可撓性向上手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
可撓性向上手段は、ブレードに対する又はブレードからの荷重によって軌道輪が変形しても軸受の耐久性又は機能性を確保するという点で、ピッチ軸受に別個の可撓性向上手段を設けることが有利である。これにより、軸受は、軸受の重量も費用もさほど増やすことなく、より大きなモーメント又は荷重を伝達することができる。
【００１２】
「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。
【００１３】
本発明の一態様では、上記軸受は、転動体の２つの列を備える。
【００１４】
転動体の列数が多いほど、軸受の寿命及び機能性が軌道輪の変形の影響を受けやすい。したがって、転動体の２つの列を備える軸受に別個の可撓性向上手段を設けることが有利である。
【００１５】
「転動体」という用語は、玉、ころ、針状ころ等、軸受の任意の形態の転動部品として理解されるものとすることを強調すべきである。
【００１６】
本発明の一態様では、上記軸受は、転動体の３つ以上の列を備える。
【００１７】
これにより、本発明の有利な実施の形態が得られる。
【００１８】
本発明の一態様では、上記軸受は、１つ又は複数の第１の別個の可撓性向上手段及び１つ又は複数の第２の別個の可撓性向上手段を備える。
【００１９】
軸受に第１の別個の可撓性向上手段及び第２の別個の可撓性向上手段を設けることにより、軸受の可撓性がより高くなる。これは、軌道輪が変形しても軸受の耐久性又は機能性が確保されるという点で有利である。
【００２０】
本発明の一態様では、上記別個の可撓性向上手段は、上記軌道輪の荷重伝達面からずれている。
【００２１】
別個の可撓性向上手段の設計をより単純にすることができ、且つ可撓性向上手段が軸受により高い可撓性を与えるようにすることができるという点で、転動体が転がる軌道輪の表面から離して別個の可撓性向上手段を配置することが有利である。
【００２２】
本発明の一態様では、上記１つ又は複数の軌道輪の少なくとも１つは、ねじ、ボルト、スタッド、又はリベット等のブレード取着手段用の貫通孔を備える。
【００２３】
簡単な方法で軸受を取り付けることを可能にするという点で、軌道輪の１つ又は複数が貫通孔を備えることが有利である。
【００２４】
本発明の一態様では、上記軸受は、３つの軌道輪を備える。
【００２５】
３つの軌道輪を備える軸受は、転動体の少なくとも２つの列を常に備える。転動体の列数が多いほど、軸受の耐久性及び機能性が軌道輪の変形の影響を受けやすい。したがって、３つの軌道輪を備える軸受に別個の可撓性向上手段を設けることが有利である。
【００２６】
本発明の一態様では、上記別個の可撓性向上手段は、少なくとも１つの角度補償手段を含む。
【００２７】
角度補償手段は、軌道輪の１つ又は複数が変形し、したがって完全に一直線上に整列されていなくても、軸受の転動体が１つの軌道輪から別の軌道輪に荷重を伝達することを可能にする。したがって、角度補償手段は、軸受の可撓性を高めるという点で有利である。
【００２８】
本発明の一態様では、上記少なくとも１つの角度補償手段は、別個の３６０度リング又は合わせて全３６０度リングを形成する２つ以上のリング部品である。
【００２９】
軸受が３６０度リングを形成するという点で、角度補償手段は、３６０度リング又は合わせて全３６０度リングを形成する２つ以上のリング部品であることが有利である。
【００３０】
本発明の一態様では、上記少なくとも１つの角度補償手段は、上記転動体の列の少なくとも１つが当該角度補償手段の１つの第１の面を転がり、当該角度補償手段の１つの第２の対向面が上記軸受の中間セクションと接触するように配置される。
【００３１】
角度補償手段を転動体と軌道輪の中間セクションの対向接触面との間に配置することにより、転動体と中間セクションのそれらの対向接触面との間の位置ずれ又は角度差がある場合にそれが一時的なものか、永久的なものか、局所的なものか、又は全体的なものかに関係なく、角度補償手段がこれを吸収又は分配することができる。
【００３２】
本発明の一態様では、上記第１の面は、ころ平面であり、上記第２の対向面は、半円形又はほぼ半円形の接触面である。
【００３３】
角度補償手段が局所的若しくは全体的に捩れるか又は変形することで転動体とそれらの対向接触面との間の位置ずれ又は角度差を吸収又は分配することを可能にするという点で、角度補償手段に、転動体を転がすころ平面と、軸受の接触面に面する対向半円形接触面とを設けることが有利である。
【００３４】
本発明の一態様では、上記別個の可撓性向上手段は、例えば、ねじ、ボルト、スタッド、リベット、接着手段、又は溶接によって上記軌道輪の１つ又は複数に取着される１つ又は複数の板を含む。
【００３５】
軌道輪に１つ又は複数の板を設けることにより、軌道輪の剛性を制御し、それにより、軌道輪が変形しても軸受が依然としてその完全な機能性を保つと共に軸受のいかなる部分も損傷を受けたり過度に歪んだりしないことを確実にすることが可能である。
【００３６】
本発明の一態様では、上記１つ又は複数の板の少なくとも１つは、取着される上記軌道輪に付加的で不均一な剛性又はほぼ不均一な剛性を与える補強板である。
【００３７】
板が取着される軌道輪に不均一な剛性を与えるようにすることにより、板は、軸受の重量をさほど増やすことなく軸受における必要な場所に剛性及び／又は可撓性を与えることができる。
【００３８】
本発明の一態様では、上記付加的で不均一な剛性又は上記ほぼ不均一な剛性は、上記補強板にある１つ又は複数の孔によって与えられる。
【００３９】
板の剛性及び／又は可撓性を制御する簡単で効率的な方法であるという点で、板に１つ又は複数の孔を設けることが有利である。
【００４０】
本発明の一態様では、上記別個の可撓性向上手段は、２つ以上の半径方向に離間した転動体保持器を備える。
【００４１】
保持器間の距離をさまざまに変えることを可能にし、それにより軸受の可撓性を高めるという点で、軸受にいくつかの半径方向に別個の転動体保持器を設けることが有利である。
【００４２】
本発明の一態様では、上記いくつかの転動体保持器は、圧縮区間によって分離される。
【００４３】
いくつかの転動体保持器を圧縮区間によって分離することにより、軸受の可撓性がより高くなる。
【００４４】
本発明の一態様では、上記圧縮区間は、上記転動体保持器の一方又は両方の長手方向端に一体形成される。
【００４５】
圧縮区間を転動体保持器の端と一体形成することは、軸受に圧縮区間を設ける簡単で費用効率のよい方法を提供するという点で有利である。
【００４６】
本発明の一態様では、上記一体形成される圧縮区間は、上記転動体保持器に横方向スリットとして形成される。
【００４７】
転動体保持器の横方向スリットは、軸受に圧縮区間を設ける簡単で費用効率のよい方法である。
【００４８】
本発明の一態様では、並置された転動体保持器同士の対向する横方向スリットは、反対側から横方向に入れられる。
【００４９】
転動体保持器に反対側からスリットを入れることにより、対向するスリットが合わせて単純で効率的な圧縮区間を形成する。
【００５０】
本発明の一態様では、上記圧縮区間は、上記転動体保持器とは別個の圧縮部品である。
【００５１】
上記転動体保持器とは別個の圧縮部品を用いることにより、ゴムブロック、ばね等を圧縮区間として用いることが可能である。これは、軸受に圧縮区間を設ける単純で費用効率のよい方法を提供するという点で有利である。
【００５２】
本発明の一態様では、上記別個の可撓性向上手段は、中空ころ等の中空の転動体を含む。
【００５３】
転動体を中空にすることにより、転動体の可撓性がより高くなるため、転動体が軌道輪の変形及び位置ずれに対処する能力も高くなる。
【００５４】
本発明の一態様では、上記中空ころの孔の直径は、中央よりも端の方が大きい。
【００５５】
軌道輪の変形及び位置ずれの結果として、例えばころの一端がころの残りの部分よりも大きな荷重を伝達しなければならなくなる。したがって、孔の直径を端の方が大きく中央の方が小さくすることで、転動体をより剛直にして荷重が均一に分配されるようにすることが有利である。
【００５６】
本発明の一態様では、上記中空ころの上記孔は、直線状の貫通孔である。
【００５７】
ころに直線状の貫通孔を設けることは、ころに高い可撓性を与える簡単で費用効率のよい方法である。
【００５８】
本発明の一態様では、上記中空ころの上記孔は、上記中空ころの一端又は両端にある止まり穴である。
【００５９】
ころの端に止まり穴を設けることは、ころに高い可撓性を与えて転動体の剛性を維持して荷重が均一に分配されるようにする簡単で費用効率のよい方法である。
【００６０】
本発明の一態様では、上記別個の可撓性向上手段は、直径が変化するころを含む。
【００６１】
ころの直径が変化する場合、軌道輪の変形及び位置ずれに対処するころの能力が高まる。これは、可撓性のより高い軸受を提供するという点で有利である。
【００６２】
本発明の一態様では、上記ころは、長手方向に丸みがつけられる。
【００６３】
ころに長手方向に丸みをつけることは、軌道輪の変形及び位置ずれに対処する能力をころに与える簡単で費用効率のよい方法である。
【００６４】
本発明の一態様では、上記ころは、中央が膨らんでいる。
【００６５】
ころの中央を膨らませることにより、ころは、軌道輪の変形及び位置ずれにより効率的に対処することができる。
【００６６】
本発明は、風力タービンであって、２つ以上の軌道輪を含む１つ又は複数のピッチ軸受をそれぞれが備える、少なくとも２つのピッチ制御式風力タービンブレードと、上記軸受によって上記ブレードをピッチングするピッチ制御手段とを備え、上記ブレードは、上記ピッチ軸受を介してハブに取り付けられ、上記ピッチ軸受は、転動体の少なくとも３つの列を備え、当該列は、共通の直径を有することを特徴とする、風力タービンをさらに提供する。
【００６７】
これにより、本発明の有利な実施の形態が得られる。
【００６８】
本発明の一態様では、上記ピッチ軸受は、転動体の少なくとも３つのさらなる列を備え、当該さらなる列は、別の共通の直径を有する。
【００６９】
これにより、本発明の有利な実施の形態が得られる。
【００７０】
本発明は、請求項１ないし２８のいずれか１項に記載の風力タービンの使用であって、当該風力タービンは、変速ピッチ風力タービンである、請求項１ないし２８のいずれか１項に記載の風力タービンの使用をさらに提供する。
【００７１】
図を参照して本発明を以下で説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７２】
［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。
【００７３】
図２は、ハブ７に接続された風力タービンブレード５のピッチ軸受９の実施形態の断面を示す。この実施形態では、ピッチ軸受９は、３列２７の玉軸受であるが、２列又は４列２７の軸受とすることもできる。
【００７４】
ピッチ軸受は、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。
【００７５】
従来のピッチ風力タービン１のピッチ機構は、通常、９０度をわずかに超えてブレード５をピッチングさせることができるため、通常動作時のピッチ軸受９に対する荷重は、均一とは程遠い。ブレード５に対する風荷重により、ブレード５は、軸受９の内輪２６の風上の部分を引っ張り、内輪２６の風下の部分に押しかかる。内輪２６がブレード５によって強く引かれると、玉が矢印で示すように約４５度の角度で上外方に押される。この力が、外輪２４を軸方向に引っ張ると共に外輪２４を半径方向に押す。外輪２４の下部はハブ７に固定されているため、外輪２４の上部は撓む傾向がある。同様に、内輪２６の上部はブレードに固定されているため、内輪２６の下部は撓む傾向がある。この撓みが大きすぎる場合、列２７の１つ又は複数が荷重を伝達できなくなることで、残りの玉に損傷を与える荷重を引き起こし得る。力の方向に起因して、この問題は、軸受のうち風上の部分で最も顕著である。この撓みは、軌道輪をより厚くする、したがって軌道輪の剛性を高めることによって減らすことができるが、これは軸受の費用及び重量を大幅に増やすことになる。
【００７６】
複列玉軸受は、確実で比較的単純な設計であるため比較的安価であるが、幅に対して比較的高さがあることで、大きなモーメント力に関しては比較的伝達しにくいという欠点がある。
【００７７】
したがって、図２は、外輪２４の自由端に外板１０が設けられることを示す。外板１０は、外輪２４に固定されることにより、外輪２４における必要な場所に剛性を与えることを可能にする。同様に、内輪２６には内板１１が設けられる。内板１１の正しい位置で可撓性を確保するために、板１１に孔８が設けられることで、内輪２６の下部がわずかに撓んで外輪２４の上部のわずかな撓みを補償することにより、外輪２４と内輪２６との間の一定の距離及び玉１３の列２７の全てに対するほぼ等しい荷重を確保することができるようになる。
【００７８】
図３は、上から見た図２に示すのと同じ、ピッチ軸受の実施形態を示す。本発明のこの実施形態では、外板１０は、半円の中央に向かって幅が大きくなる環状の半円形リングの形状である。この設計では、外輪２４の撓みが最大である場所で最も高い剛性が確保される。本発明のこの実施形態では、外板１０は、外輪２４を約１８０度にわたって覆うが、別の実施形態では、外板が外輪２４を覆う範囲はそれよりも大きくても小さくてもよく、又は外板が全３６０度の環状リングとして形成されてもよい。本発明の別の実施形態では、外板１０は、一定の幅を有することもできる。
【００７９】
図３は、内板１１に楕円の形状の板孔８が設けられることも示す。孔８はまた、軸受９のうち外輪２４に対する荷重が最大である部分の近くに配置される。本発明の別の実施形態では、孔８が、円形、多角形等の別の形状を有していてもよく、又は複数の戦略的に配置された孔８によって可撓性が与えられてもよい。
【００８０】
図４は、転動体１３の３つの列２７を備えるピッチ軸受９の断面の一部を示す。本発明のこの実施形態では、ピッチ軸受９は、外側軌道輪２４及び内側軌道輪２６を備える。この図はさらに、軸受９が玉１３の３つの列２７を備えることを示す。３つの転動体１３の列７は、ｄ１で示すのと同じ直径を有する。
【００８１】
図５は、転動体１３の３つの列２７のそれぞれを２段ずつ備えるピッチ軸受の断面の一部を示す。外側軌道輪２４と中央軌道輪２５との間に、同じ直径ｄ２の玉１３の３つの列２７が配置される。中央軌道輪２５と内側軌道輪２６との間に、ｄ２とは異なる共通の直径ｄ１で、他の転動体１３の３つの列２７が配置される。
【００８２】
図６は、角度補償手段１４を備えるピッチ軸受９の断面の一部を示す。このタイプの通常の軸受９では、通常動作時にころ１３の上列２７及び／又は下列２７が中間セクションに押し当たる。ころ１３及び軸受９の長い寿命を確保するためには、伝達される荷重がころ表面全体にわたって均一に分配されなければならない。これは、軌道輪を非常に丈夫で剛直にすれば確実になり得るが、これは費用及び重量の大幅な増加も意味することになる。
【００８３】
したがって、図６は、軸受９に、ころ１３に面した平面１６と中間セクション２９に面した半円形面１５とが設けられた２つの別個のリングの形態の角度補償手段１０が設けられることを示す。本発明の別の実施形態では、ころ１３が転がる溝を平面１６に設けてもよく、且つ／又は半円形面１５を多少丸みのある角を有する平面として形成してもよい。
【００８４】
角度補償手段１０は、硬化鋼から成ってもよいが、ころ表面と中間セクション２９の対向面との間に角度差がある場合にそれを補償するようにわずかに捩れることができるほどの可撓性を保つものとする。
【００８５】
図７は、上から見た図６に示すのと同じ、ピッチ軸受の実施形態を示す。角度補償手段１０は、１つの全３６０度リングとして破線で示されている。本発明の別の実施形態では、角度補償手段１０は、例えば生産費を減らすためにいくつかの個別の又は接合されたリング部品から成ってもよい。
【００８６】
図８は、前及び横から見た中空ころ１２の実施形態を示す。図４、図８、及び図９に示すもののようなころ軸受９のころ１３は全て、異なる軌道輪２４、２５、２６間の角度差の影響を非常に受けやすい。軌道輪２４、２５、２６が十分に丈夫で剛直でなければ、軌道輪２４、２５、２６の１つが重い荷重の影響下にある場合、軸受９の設計がこのような角度差を引き起こし得る。ころ１３がこのような角度差によって損傷を受けないことを確実にするために、ころ１３の中央に孔２２を設けることで、ころ１２に対する荷重が均一に分配されなくてもころ１２が損傷を受けないような高い可撓性を与えることができる。
【００８７】
本発明のこの実施形態では、孔２２は、最も必要な場所で最も高い可撓性を確保するためにころ１２の端付近で大きくなっているが、本発明の別の実施形態では、孔が直線状であってもよく、又はころ１２の一端若しくは各端に止まり穴を設けることによって可撓性を与えてもよい。
【００８８】
図９は、前及び横から見た丸形ころ２８の実施形態を示す。上述のように、軌道輪２４、２５、２６間の角度差は、ころ１３に損傷を与えるか又はそれらの寿命を縮める可能性がある。軸受９に可撓性を与えて軌道輪２４、２５、２６の変形に対処できるようにするために、膨らませるか又は２つの縁に丸み１７をつけることによってころ１３に湾曲ころ表面を設けてもよい。
【００８９】
図１０及び図１１は、ピッチ軸受９の２つの異なる実施形態の断面の一部を示す。これらの軸受９では、角度補償手段が設けられないため、軌道輪２４、２５、２６がブレード５に対する荷重及び／又はブレード５からの荷重によって変形した場合、ころ又はそれらのそれぞれの対向接触面が損傷を受け得る。これらのタイプの軸受では、角度補償手段１４、内板１０及び／又は外板１１、中空ころ１２、丸形ころ２８、又はそれらの任意の組み合わせ等の可撓性向上手段が、これらを用いない場合に可能であるよりもはるかに大きな荷重を軸受９がその費用又は重量を大幅に増やすことなく伝達することを可能にする。
【００９０】
図１２は、転動体保持器１９の実施形態を示す。ピッチ軸受９の転動体１３が分離されて所定位置にあることを確実にするために、転動体１３に転動体保持器１９が設けられる。これは、全ての転動体１３間で一定の距離を確保する１つの３６０度保持器であってもよいが、１つ又は複数の軌道輪２４、２５、２６が変形した場合、１つ又は複数の転動体１３を引き離す力が発生し得る。転動体１３の互いの距離が固定されている場合、この力は転動体１３又はそれに対応する軸受２４、２５、２６の接触面に損傷を与える可能性があり得る。図１２に示すように、転動体保持器１９は、圧縮部品６によって離しておかれる複数の別個の保持器１９に分割され得る。圧縮部品６は、圧縮されることにより分離力の一部を吸収することができる。圧縮部品６は、例えば、ゴムブロック、金属ばね、又は他の弾性装置若しくは弾性材料であってもよい。
【００９１】
本発明のこの実施形態では、各保持器１９は４つの玉を収容しているが、本発明の別の実施形態では、保持器１９が２つ、３つ、５つ、６つ、若しくはそれ以上の玉又はころ１３を収容してもよい。
【００９２】
図１３は、転動体保持器１９の別の実施形態を示す。本発明のこの実施形態では、各保持器１９は、保持器１９に一体形成された横方向スリット２１の形態の圧縮区間２０を備える。保持器１９は、所望の形状に炎切断又はレーザ切断され得る或る種の鋼板でできていてもよい。
【００９３】
図１４は、圧縮状態の図１３に示すのと同じ、転動体保持器１９の実施形態を示す。
【００９４】
図１５は、転動体保持器１９を備えるピッチ軸受９の実施形態の断面の一部を示す。
【００９５】
本発明は、風力タービン１のピンチ軸受９内の別個の可撓性向上手段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】
【００９６】
【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】ハブに接続された風力タービンハブの、板を備えるピッチ軸受の断面を示す図である。
【図３】上から見た図２に示すのと同じ、ピッチ軸受の実施形態を示す図である。
【図４】転動体の３つの列を備えるピッチ軸受の断面の一部を示す図である。
【図５】転動体の６つの列を備えるピッチ軸受の断面の一部を示す図である。
【図６】角度補償手段を備えるピッチ軸受の断面の一部を示す図である。
【図７】上から見た図６に示すのと同じ、ピッチ軸受の実施形態を示す図である。
【図８】前及び横から見た中空ころの実施形態を示す図である。
【図９】前及び横から見た丸形ころの実施形態を示す図である。
【図１０】ころを備えるピッチ軸受の断面の一部を示す図である。
【図１１】ころを備える別のピッチ軸受の断面の一部を示す図である。
【図１２】転動体保持器及び別個の圧縮部品の実施形態を示す図である。
【図１３】圧縮区間を備える転動体保持器の実施形態を示す図である。
【図１４】圧縮状態の図１３に示すのと同じ、転動体保持器の実施形態を示す図である。
【図１５】転動体保持器を備えるピッチ軸受の断面の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  風力タービン
２  塔
３  ナセル
４  ロータ
５  ブレード
６  圧縮部品
７  ハブ
８  板孔
９  ピッチ軸受
１０  外板
１１  内板
１２  中空ころ
１３  転動体
１４  角度補償手段
１５  半円形の接触面
１６  ころ平面
１７  丸み
１８  貫通孔
１９  転動体保持器
２０  圧縮区間
２１  横方向スリット
２２  ころの孔
２３  転動体ベッド
２４  外輪
２５  中央輪
２６  内輪
２７  転動体列
２８  丸形ころ
２９  中間セクション
ｄ１  転動体の列の共通の直径
ｄ２  転動体の他の列の共通の直径
【図１】
2008545089.tif 000003
【図２】
2008545089.tif 000004
【図３】
2008545089.tif 000005
【図４】
2008545089.tif 000006
【図５】
2008545089.tif 000007
【図６】
2008545089.tif 000008
【図７】
2008545089.tif 000009
【図８】
2008545089.tif 000010
【図９】
2008545089.tif 000011
【図１０】
2008545089.tif 000012
【図１１】
2008545089.tif 000013
【図１２】
2008545089.tif 000014
【図１３】
2008545089.tif 000015
【図１４】
2008545089.tif 000016
【図１５】
2008545089.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月10日(2007.5.10)
【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、
２つ以上の軌道輪（２４、２５、２６）を含む１つ又は複数のピッチ軸受（９）をそれぞれが備える、少なくとも２つのピッチ制御式風力タービンブレード（５）と、
前記ピッチ軸受（９）によって前記ブレード（５）をピッチングする（ブレードのピッチ角を変化させる）ピッチ制御手段と
を備え、前記ブレード（５）は、前記ピッチ軸受（９）を介してハブ（７）に取り付けられ、
前記１つ又は複数のピッチ軸受（９）は、該ピッチ軸受（９）における荷重を制御する別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）を備え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、前記ピッチ軸受（９）は、転動体（１３）の２つの列（２７）を備える、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、前記ピッチ軸受（９）は、転動体（１３）の３つ以上の列（２７）を備える、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、前記ピッチ軸受（９）は、１つ又は複数の第１の別個の可撓性向上手段及び１つ又は複数の第２の別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）を備える、請求項１ないし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、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、前記軌道輪（２４、２５、２６）の荷重伝達面からずれている、請求項１ないし４のいずれか１項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１つ又は複数の軌道輪（２４、２５、２６）の少なくとも１つは、ねじ、ボルト、スタッド、又はリベット等のブレード（５）取着手段用の貫通孔（１８）を備える、請求項１ないし５のいずれか１項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、前記ピッチ軸受（９）は、３つの軌道輪（２４、２５、２６）を備える、請求項１ないし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、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、少なくとも１つの角度補償手段（１４）を含む、請求項１ないし７のいずれか１項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、前記少なくとも１つの角度補償手段（１４）は、別個の３６０度リング又は合わせて全３６０度リングを形成する２つ以上のリング部品である、請求項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、前記少なくとも１つの角度補償手段（１４）は、前記転動体（１３）の列（２７）の少なくとも１つが該角度補償手段（１４）の１つの第１の面を転がり、該角度補償手段（１４）の１つの第２の対向面が前記ピッチ軸受（９）の中間セクション（２９）と接触するように配置される、請求項８又は９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、前記第１の面は、ころ平面（１６）であり、前記第２の対向面は、半円形又はほぼ半円形の接触面（１５）である、請求項１０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、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、例えば、ねじ、ボルト、スタッド、リベット、接着手段、又は溶接によって前記軌道輪（２４、２５、２６）の１つ又は複数に取着される１つ又は複数の板（１０、１１）を含む、請求項１ないし７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１つ又は複数の板（１０、１１）の少なくとも１つは、取着される前記軌道輪（２４、２５、２６）に付加的で不均一な剛性又はほぼ不均一な剛性を与える補強板（１０、１１）である、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、前記付加的で不均一な剛性又は前記ほぼ不均一な剛性は、前記補強板（１０、１１）にある１つ又は複数の孔（８）によって与えられる、請求項１３に記載の風力タービン。
【請求項１５】
風力タービン（１）であって、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、２つ以上の半径方向に離間した転動体保持器（１９）を備える、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項１６】
風力タービン（１）であって、前記転動体保持器（１９）は、圧縮区間（２０）によって分離される、請求項１５に記載の風力タービン。
【請求項１７】
風力タービン（１）であって、前記圧縮区間（２０）は、前記転動体保持器（１９）の一方又は両方の長手方向端に一体形成される、請求項１６に記載の風力タービン。
【請求項１８】
風力タービン（１）であって、前記一体形成される圧縮区間（２０）は、前記転動体保持器（１９）に横方向スリット（２１）として形成される、請求項１７に記載の風力タービン。
【請求項１９】
風力タービン（１）であって、並置された転動体保持器（１９）同士の対向する横方向スリット（２１）は、反対側から横方向に入れられる、請求項１８に記載の風力タービン。
【請求項２０】
風力タービン（１）であって、前記圧縮区間（２０）は、前記転動体保持器（１９）とは別個の圧縮部品（６）である、請求項１６に記載の風力タービン。
【請求項２１】
風力タービン（１）であって、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、中空ころ（１２）等の中空の転動体を含む、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項２２】
風力タービン（１）であって、前記中空ころ（１２）の孔（２２）の直径は、中央よりも端の方が大きい、請求項２１に記載の風力タービン。
【請求項２３】
風力タービン（１）であって、前記中空ころ（１２）の前記孔（２２）は、直線状の貫通孔である、請求項２１に記載の風力タービン。
【請求項２４】
風力タービン（１）であって、前記中空ころ（１２）の前記孔（２２）は、前記中空ころ（１２）の一端又は両端にある止まり穴である、請求項２１に記載の風力タービン。
【請求項２５】
風力タービン（１）であって、前記別個の可撓性向上手段（１０、１１、１２、１４、１９、２０、２８）は、直径が変化するころ（１３）を含む、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の風力タービン。
【請求項２６】
風力タービン（１）であって、前記ころは、長手方向に丸み（１７）がつけられる、請求項２５に記載の風力タービン。
【請求項２７】
風力タービン（１）であって、前記ころは、中央が膨らんでいる、請求項２５に記載の風力タービン。
【請求項２８】
風力タービン（１）であって、
２つ以上の軌道輪（２４、２５、２６）を含む１つ又は複数のピッチ軸受（９）をそれぞれが備える、少なくとも２つのピッチ制御式風力タービンブレード（５）と、
前記ピッチ軸受（９）によって前記ブレード（５）をピッチングするピッチ制御手段と
を備え、
前記ブレード（５）は、前記ピッチ軸受（９）を介してハブ（７）に取り付けられ、
前記ピッチ軸受（９）は、転動体（１３）の少なくとも３つの列を備え、該列は、共通の直径（ｄ１）を有し、前記ピッチ軸受（９）は、転動体（１３）の少なくとも３つのさらなる列を備え、該さらなる列は、別の共通の直径（ｄ２）を有する、風力タービン。
【請求項２９】
請求項１ないし２８のいずれか１項に記載の風力タービン（１）の使用であって、
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ないし２８のいずれか１項に記載の風力タービンの使用。
【国際調査報告】
2008545089.tif 000018
2008545089.tif 000019
2008545089.tif 000020