(57)【要約】寸法を小さくし重量を軽減した風力発電設備を提供する。パイロン（１）の頂部に固定される機器保持体（４）を備える風力発電設備であって、機器保持体は一方では発電機（７）の静止部（８）を保持し、他方では、ローターブレード（13）を支持するローターのハブ（12）とともにその回転部（９）を支持する。ここで、ローターハブ（12）と発電機の回転部（９）とは、共に中空シャフト（11）に固定され、この中空シャフトは、１個のベアリング（15，17，18）により支持される。このベアリングは、機器保持体（４）に取り付けられる管状軸部材（20）の上にモーメントを支え、発電機のローター（９）がベアリング（15，17，18）と実質的に放射状に並ベられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロン（１）の頂部に固定される機器保持体（４）を備える風力発電設備であって、前記の機器保持体は、発電機（７）の静止部（８）を保持し、かつ、ローターブレード（13）を支えるローターのハブ（12）と発電機（７）の回転部（９）とを支持し、
ローターのハブ（12）と発電機の回転部（９）とは、共に中空シャフト（11）に固定され、この中空シャフトは、１個のベアリング（15，17，18）により支持され、このベアリングは、機器保持体（４）に取り付けられる管状軸部材（20）の上でモーメントを支え、発電機の回転部（９）はベアリング（15，17，18）に対し実質的に放射状に位置されることを特徴とする風力発電設備。
【請求項２】
請求項１に記載された風力発電設備において、前記のベアリング（15,17,18）は、機器保持体（４）の次に配置され、前記の管状軸部材（20）の軸方向の長さは実質的に前記のベアリングの幅に制限されることを特徴とする風力発電設備。
【請求項３】
請求項１または２に記載された風力発電設備において、前記のベアリングは、２列のローラー支持体（15, 18）と、ローラー支持体に相互に角度をなして支持される複数列のローラー（17）とからなることを特徴とする風力発電設備。
【請求項４】
請求項３に記載された風力発電設備において、各列のローラー（17）は、管状軸部材（20）の軸及び中空シャフト（11）と約４５°の角度をなすことを特徴とする風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、パイロンの頂部に固定される機器保持体を備える風力発電設備に関する。この機器保持体は一方では発電機の静止部分を保持し、他方では、ローターブレードを支えるローターのハブと発電機の回転部分とを支持する。ここで、ローターハブと発電機の回転部分とは、共に中空シャフトに固定され、この中空シャフトは、ローラーベアリング部材により、機器保持体に取り付けられる管状軸部材の上にある。
【０００２】
上述の風力発電設備は、ドイツ特許公開公報第DD-261395号に記載されている。この風力発電設備の構成において、管状軸部材と中空シャフトとは、ともに、２個の円筒状部分を備え、この２個の円筒状部分は、軸方向に離れ、大きく直径が異なり、円錐部分により相互に結合されている。管状軸部材と中空シャフトの円筒状部分は、ともに、ローラーベアリングにより相互に結合され、より詳細には、より大きな直径の円筒部分が、機器保持体の傾いたローラーベアリングにより、より小さな直径の円筒部分が、それからかなりの距離を隔てて、ローターハブの上のローターブレードの取り付けの他方の側に、結合される。
【特許文献１】
ドイツ特許公開公報ＤＤ-２６１３９５号
【特許文献２】
オーストリア特許公報ＡＴ-４０３１８９号
【０００３】
電力の出力が増加するにつれ、電力設備の寸法や、それに伴う全体の重量が増加し、その構成部分が増加する。パイロンの頂部も高くなっていくので、頂部への輸送およびそこでの取り付けも難しくなっていく。この明細書の最初に言及したドイツ特許公開公報第DD-261395号に記載されたローターと発電機の両方の構成と、中空軸と中空シャフトの形状のシャフトとは、従って、正しい方向にあった。しかし、その場合、発電機のステーターに対する発電機ローターの正確な案内が必要であると正しく認識されていて、また、４０００ｍｍの発電機の直径をもつ現代の設備でさえも発電機の間隙は３ｍｍの幅を越えていない。そこで、発電機のステーターに対する発電機のローターの正確な案内のため、比較的長い軸部材とシャフトを用いること、また、その最も遠い端部に、すなわち、最大の相互の間隔で、設けられるベアリングが、必要であると考えられていた。このことは、中空の設計の装置が必然的に伴う重量の軽減の主要部分がふたたび０になることを意味する。
【０００４】
この発明が解決しようとするのはこの点である。この明細書の初めに記載した風力発電設備の構成では、風力発電設備はパイロンの頂部に固定される機器保持体を備え、機器保持体は、発電機の静止部分を保持し、かつ、ローターのブレードを支えるローターのハブとともにその回転部分を支持する。ここで、ローターのハブと発電機の回転部分とは、ともに中空シャフトに固定され、この中空シャフトは、ローラーベアリング部材により、機器保持体に取り付けられる管状軸部材の上にある。この風力発電設備において、この発明では、１個のベアリングが前記のローラーベアリングとして用いられ、このベアリングが管状軸部材と中空シャフトの間でモーメントを支える。また、発電機の回転部はベアリングに対し実質的に放射状に位置される。こうして、管状軸部材の軸方向の長さと、したがってその重量とがかなり小さくなる。また、同じことが、取り付け構造に用いられる中空シャフトの部分についても成り立つ。しかし、さらに、このベアリングは全モーメントに耐え、また、モーメントの方向が揺れ、また、シャフトの軸に関して横方向の軸に生じるモーメントについても、そうであるので、発電機のローターの発電機のステーターに対する相対的位置が臨界的な大きさを越えることがない。さらに、ベアリングに負荷されるモーメントは、発電機の回転部とベアリングとの放射状配置により減少される。さらに、発電機のローターの回転の際に生じる遠心力は、ベアリングにより、問題がない状態で支えられ、発電機の運転上の信頼性が高められる。
【０００５】
オーストリア特許公報ＡＴ-４０３１８９号から知られるように、風力発電設備のローターハブは、機器ハウジングの上の１個のローラーベアリングで固定される中空シャフトに固定される。しかし、その場合、この中空シャフトは、パイロンの反対側に、したがって軸方向に離れて配置される発電機に結合されるシャフトに固定される。したがって、この発明の基となっている問題は、この場合には存在しない。
【０００６】
好ましくは、前記のベアリングは、２列のローラー支持体と、相互に角度をなしてローラー支持体に支持される複数列のローラーとからなる。その場合、特に、各列のローラーは、管状軸部材の軸及び中空シャフトと約４５°の角度をなす。このことは、ベアリングが支えるモーメントに関して最適である。望ましくは、ベアリングは、機器保持体の次に設置され、管状軸部材の軸方向の長さは実質的に前記のベアリングの幅に制限される。風力発電設備の、パイロンの頂部に取り付けられる上述の部分の寸法と重量とは、こうして、かなり減少される。
【０００７】
図面は本発明の実施の形態を示す。図１は、風力発電設備を備えるパイロンの頂部において風力発電設備の縦断面の部分図であり、図２は、図１のベアリングの一部（Ａ部）の拡大図である。
【０００８】
機器保持体４のハウジング３は、通常はパイロン１の上端（頂部２）に固定される。ハウジング３の前端に、発電機７のステーター８のための星状の支持体６の中央リング５が固定される。発電機のローターすなわちアーマチャ９は、ステーター８と同心円の関係で狭い間隙をもって配置される。
【０００９】
発電機７のローター９は、支持体１０により保持される。この支持体１０も、実質的に星状であり、中空シャフト１１に固定される。この中空シャフト１１に、ローターブレード１３を備えるローターのハブ１２が、同軸関係でフランジで取り付けられる。
【００１０】
カバーフランジ１４とともに、適当にクランクされた形状である中空シャフト１１は、傾けられたローラーベアリングの外側レース１５を取り囲む。外側レース１５は２列のローラー１７を持ち、２列のローラー１７は、軸１６に対して４５°の角度で傾けて（したがって相互に９０°の角度で）配置される。ベアリングの内側レースは、複数のリング１８により形成され、各リング１８は、それぞれ、１列のローラー１７を支持する。リング１８は、管状軸部材２０の環状カラー１９により保持され、管状軸部材２０は、中央リング５にフランジで取り付けられ、これにより、機器ハウジング３に固定される。管状軸部材２０の軸方向の長さは、レース１５、１８及びローラー１７からなる傾けられたローラーベアリングの幅をわずかに越える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】風力発電設備を備えるパイロンの頂部において風力発電設備の縦断面の部分図
【図２】図１のベアリングの一部の拡大図。
【符号の説明】
【００１２】
１  パイロン、    ４  機器保持体、    ７  発電機、    ８  発電機のステーター、    ９  発電機のローター、    １１  中空シャフト、    １２  ローターのハブ、    １３  ローターのブレード、    １５，１７，１８  ベアリング、    １６  軸、    ２０  管状軸部材。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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