(57)【要約】【課題】  ナセル駆動装置やピッチ駆動装置の設置作業を容易にする。【解決手段】  タワー２に形成されたリングギア８に噛み合うピニオン１０に連結された減速機１２が、ナセル４に固定されている。この減速機１２に電動モータ２８が連結されている。電動モータ２８の外径Ｄを減速機１２の外径Ｄ１とほぼ同等に形成し、電動モータ２８の軸方向長さＬを電動モータ２８の外径Ｌよりも短くしてある。【選択図】        図３
2007247605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワーまたはブレードに形成されたリングギアに噛み合うピニオンと、
このピニオンに連結され、ナセルまたはロータヘッドに固定された減速機と、
この減速機に連結された電動モータとを、
備えた風車の駆動装置において、
前記電動モータの外径を前記減速機の外径とほぼ同等に形成し、
前記電動モータの軸方向長さを前記電動モータの外径よりも短くしたことを特徴とする風車の駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の風車の駆動装置の軸方向長さが、前記ナセル内に配置された減速機取付部材と、この取付部材と対向する位置に配置されたステーとの間の距離よりも短いことを特徴とする風車の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車のブレードを回転させたり、風車のナセルを回転させたりする風車の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タワーの上部に取り付けられ、ロータのロータ軸が導入されているナセルは、ロータのブレードが正面から風力を受けるように、風向に応じてタワーの長さ方向の回りに回転させられる。そのための技術が特許文献１に開示されている。特許文献１の技術では、タワーの上部に配置した旋回座の内周面にリングギアが設けられ、ナセル内にナセル駆動部が収容され、この駆動部が備えるモータの回転軸に取り付けられたピニオンがリングギアと噛み合っている。ナセルにはロータのロータ軸が導入され、このロータ軸に発電機が結合されている。この発電機はブラケットを介してナセルに固定されている。また、風車の回転軸と発電機との間に結合された増速機をナセル内に設けることもある。
【０００３】
また、ロータのブレードが最適な条件で風力を受けるように、ブレードのピッチを制御することが行われている。そのための技術が特許文献２に開示されている。特許文献２の技術では、ロータのヘッドにリングギアが設けられ、ブレード内にブレード駆動部のモータの回転軸に取り付けたピニオンがリングギアに噛み合っている。ヘッド内には、ロータのロータ軸が設けられ、ブレード駆動部の設置スペースが少ないので、ブレード内にステーを固定し、このステーにブレード駆動部が取り付けられている。ナセル駆動用でもブレード駆動用でも、駆動部は例えば４５０ｋｇとかなりの重量である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８９１４９号公報
【特許文献２】特公平８−１６４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、ナセル内にロータのロータ軸や発電機やブラケットが存在し、空きスペースが少ない。特許文献２の技術でも、ハブ内にはロータ軸等があり、空きスペースが少ない。このように狭いスペースを通して、ナセル内にナセル駆動部を取り付けたり、ブレード内にブレード駆動部を取り付けたりするのに苦慮している。駆動部は上述したようにかなりの重量があり、高重量の駆動部をナセル内やブレード内の狭いスペースを潜り抜けるように設置する必要がある。駆動部は、モータの回転軸に結合された減速機を備えているので、減速機とモータとを分離して、所定の位置に配置して、その位置で減速機とモータとを結合することもある。しかし、減速機とモータとは軸心が僅かでもずれると、歯車などに片当たりを引き起こし、長期間使用しているうちに、破損するおそれがある。また、減速機とモータとを分離したときに、異物がどちらかに混入するおそれもある。これらの状態に留意しながらの駆動部の設置作業が難しかった。
【０００６】
本発明は、設置作業を容易に行える風車の駆動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】
【０００７】
本発明の一態様の風車の駆動装置は、タワーまたはブレードに形成されたリングギアに噛み合うピニオンを有している。このピニオンに連結された減速機がナセルまたはロータハブに固定されている。この減速機に電動モータが連結されている。即ち、この駆動装置は、ナセルのヨー駆動装置またはブレードのピッチ駆動装置として使用される。前記電動モータの外径が前記減速機の外径とほぼ同等に形成されている。更に、前記電動モータの軸方向長さが前記電動モータの外径よりも短くされている。
【０００８】
このように構成された風車の駆動装置では、電動モータの軸方向長さを短くしているので、ナセル内またはロータヘッド内に駆動装置を配置するとき、電動モータと減速機とを分離したり、狭い間隔を潜り抜けたりして配置する必要が無く、設置作業が簡便化できる。
【０００９】
更に、前記ナセル内に配置された減速機取付部材と、この取付部材と対向する位置に配置されたステーとを有し、減速機取付部材とステーとの間の距離よりも風車の駆動装置の軸方向長さを短く構成することもできる。
【００１０】
このように構成すると、取付部材の平面に対して、駆動装置が垂直状態を維持しながら、駆動装置がステーと接触することなく、ステーと取付部材との間に駆動装置を挿入でき、この垂直状態を維持したまま、駆動装置を取り付け部材の平面上におくことができる。これによって、駆動装置を傾けることなく、駆動装置を取り付け部材の平面におくことができ、取付作業を簡便化することができる。また、取付作業中、駆動装置の姿勢を変更する必要がないので、駆動装置がナセルに衝突して駆動装置またはナセルを破損することを防止できる。更に、電動モータと対向するステーの部分に待避用の切欠部を設ける必要が無く、ステーの加工も容易になる。
【００１１】
本発明の他の態様の駆動装置は、例えばナセル駆動装置またはピッチ駆動装置であって、タワーまたはブレードに形成されたリングギアに噛み合うピニオンを有している。このピニオンに出力軸が連結され、この出力軸に減速部が連結されている。減速部は、減速部ケーシングに収納され、ナセルまたはロータヘッドに固定されている。減速部に電動モータが連結されている。即ち、電動モータは、減速部の入力部に連結されたモータ軸を有し、このモータ軸にモータロータが固定され、このモータロータに対向する位置にステータが配置され、このステータが筒状電動部ケーシングに固定されている。この筒状電動部ケーシングは、前記減速部側と反対側とにそれぞれ開口を有し、減速部側の開口に第１カバーが設けられている。前記筒状電動部ケーシングの減速部と反対側の開口に第２カバーが設けられている。第１カバーに第１軸受けが設けられ、前記モータ軸を回転自在に保持する。第２カバーに第２軸受けが設けられ、前記モータ軸を回転自在に保持する。第１軸受けは、第１カバーの平面よりも前記モータロータ側に設けられている。
【００１２】
本発明の別の態様の風車の駆動装置は、上記の態様と同様に、ピニオンと、出力軸と、減速部と、減速部ケーシングと、モータ軸と、モータロータと、ステータと、筒状電動部ケーシングと、第１カバーと、第２カバーと、第１軸受けと、第２軸受けとを、備えている。但し、第１カバーは、筒状電動部ケーシングの減速部側の開口を覆っている。更に、第１カバーは、モータロータ側に入り込んだ形状であり、前記減速部の歯車の一部と第１カバーとが軸方向に重なりあっている。入り込んだ形状としては、減速部側から見て漏斗状に形成することもできるし、その漏斗状部に複数の段部を形成することもできる。
【００１３】
これらのように構成した風車の駆動装置では、第１カバーの平面部側に減速部の歯車を形成若しくは設けることが可能となり、駆動装置の軸方向の長さを短くすることができる。従って、駆動装置を、間隔を隔てて配置した取付部材とステーとの間を通して、取付部材に取り付ける場合でも、取付部材の平面に対して、駆動装置を垂直な状態に維持しながら、ステーと取付部材との間に挿入でき、この垂直状態を維持したまま、駆動装置を取り付け部材の平面に置くことができる。これにより、駆動装置を傾けることなく、駆動装置を取り付け部材の平面に配置することができ、取付作業が簡便化できる。また、取付作業において、駆動装置の姿勢を変更する必要がないので、ナセル駆動装置に使用する場合には、駆動装置がナセルに衝突することがなく、駆動装置やナセルが破損することを防止できる。更に、取付時に駆動装置と対向するステーの部分に駆動装置を通すための切り込みを形成する必要が無く、ステーの加工が容易になる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、電動モータの長さ寸法を短くすることによって、駆動装置を容易に設置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態の風車の駆動装置は、ナセルの駆動装置１である。風車は、図１に示すように、タワー２の上部に取り付けられたナセル４を有している。ナセル４の前方にロータ６が取り付けられている。ロータ６は、ハブ６ａを有し、このハブ６ａに複数、例えば３枚のブレード６ｂが取り付けられている。ロータ６が風の正面を向くように風向に応じて矢印Ａで示すようにタワー２の長さ方向の軸回りに回転させるようにするためにナセル駆動装置１が設けられている。図２に示すように、この駆動装置１と協働するリングギア８がタワー２の上端部に取り付けられている。
【００１６】
駆動装置１は、ナセル４内に設けられており、図３に示すように、ピニオン１０を有している。このピニオン１０がリングギア８と噛み合っている。ピニオン１０は、減速機１２の出力軸１４に結合されている。出力軸１４は、減速機１２の減速機ケーシング１６の下部から下方に突出している。減速機１２は、減速機ケーシング１６内に出力軸以外にも多数のギアからなる減速機構１８を有しているが、その構成は周知であるので、詳細な説明は省略する。図３では、減速機構１８の出力軸１４以外に、その入力側にある複数の歯車、例えば４つの歯車２０のうち２つを示してある。これら歯車２０は、減速機１２の入力側カバー２２に形成されたリングギア２４と噛み合っている。また、これら歯車２０、２０は、ケーシング１６の中心軸上で、歯車２６と噛み合っている。
【００１７】
この歯車２６は、入力側カバー２２の上部に設けられた電動モータ２８のモータ軸３０に結合されている。モータ軸３０は、電動モータ２８の筒状電動部ケーシング３２の中心軸上に位置している。このモータ軸３０には、モータロータ３４が取り付けられている。このモータローラ３４と対向するように、筒状電動部ケーシング３２の内周面にステータ３６が取り付けられている。
【００１８】
筒状電動部ケーシング３２は、減速機１２側とその反対側とに開口を有し、減速機１２側の開口は、第１のカバー３８によって被蓋され、反対側の開口は、第２のカバー４０によって被蓋されている。モータ軸３０は、第１のカバー３８、第２のカバー４０を貫通している。第１のカバー３８からの突出端部に上述した歯車２６が取り付けられている。
【００１９】
モータ軸３０を回転自在に支持するために、第１のカバー３８には第１軸受け４２が、第２のカバー４０には第２軸受け４４が設けられている。第１軸受け４２は、第１のカバー３８の中央部の内面側にモータロータ３４側に突出させた筒状部４６に取り付けられている。同様に第２軸受け４４は、第２のカバー４０の中央部の内面側にモータローラ３４側に突出させた筒状部４８に取り付けられている。
【００２０】
このように軸受け４２、４４は、第１及び第２のカバー３８、４０よりも内側に設けられている。そのため、軸受け４２、４４が筒状電動部ケーシング３２の第１及び第２のカバー３８、４０の外部に突出せず、筒状電動部ケーシングのモータ軸３０の長さ方向の長さを短くすることができる。しかも、第１のカバー３８の外部に軸受け４２が突出していないので、筒状電動部減速機１２の減速機構１８の入力側のギア２０、２０やリングギア２４との距離を短くでき、これらを減速機１２の入力側カバー２２内に設けることができ、これによって減速機１２の長さ寸法も短くすることができる。さらに、筒部４６をモータロータ３４側に形成することで、凹所３８ａを形成している。この凹所３８ａは、モータ軸３０に歯車２６を形成する際に、加工代２６ａを収納するスペースとすることができ、これによって減速機１２の長さ寸法も短くすることができる。なお、モータ軸３０と歯車２６とを別部材で形成するときは、歯車２６をモータ軸３０に固定する部材の収納スペースの一部として凹所３８ａを活用することができる。
【００２１】
電動モータ２８の筒状ケーシング３２の外径Ｄは、減速機１２の減速ケーシング１６の外径Ｄ１とほぼ同じ寸法を有している。さらに、筒状ケーシング３２のモータ軸３０の方向の長さＬを外径Ｄよりも短く形成してある。
【００２２】
なお、モータロータ３４の第２カバー４０からの突出端部にはブレーキ４６とファン４８とが設けられ、これらはカバー５０によって覆われている。
【００２３】
この駆動装置１は、図４（ｃ）に示すように取付部材５２に取り付けられる。この取付部材５２はナセル４内に配置された板状体で、同図（ｂ）に示すようにピニオン１０が挿通可能な開口５４を有している。この取付部材５２と対向するようにナセル４内にステー５６が配置され、これらは結合部５８によって結合されている。
【００２４】
駆動装置１の全長、即ちピニオン１０の先端からカバー５０の先端までの距離Ｌ１は、上述した軸受け４２、４４を筒状電動部ケーシング３２内に設けたことや、ギア２０、２０及びリングギア２４を入力側カバー２２に設けたことにより、図４（ｂ）に示すように、取付部材５２とステー５６との距離Ｌ２よりも短く形成されている。
【００２５】
このように構成された駆動装置１を取付部材５２に取り付ける際、次のように行われる。まず図４（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動装置１を、その全長が取付部材５４に対してほぼ垂直になるように、ステー５６と取付部材５２との間の外方に配置し、そのままの姿勢でステー５６と取付部材５２との間に移動させる。次に、ピニオン１０が取付部材５４の開口５２を通って下方、即ちタワー２側に突出するように、駆動装置１を移動させる。最後に、減速機ケーシング１６に形成してあるフランジ１６ａ、１６ａを取付部材５２に接触させ、ボルトによって固定する。このとき、駆動装置１の全長がステー５６と取付部材５２との間の距離よりも短いので、ステー５６等に駆動装置１が接触することはなく、ステー５６や駆動装置１が損傷することはない。
【００２６】
図５（ａ）、（ｂ）は、全長がステー５６と取付部材５２との距離よりも長い従来の駆動装置６０を取付部材５２に取り付ける際の状態を示したものである。図５（ａ）に示すように取付部材５２に対して垂直な姿勢から同図（ｂ）に示すように傾けた姿勢として、ステー５６に形成した切り込み５６ａに駆動装置６０の上端を挿入することで。ようやくステー５６と取付部材５２との間に挿入できる。その後に取付部材５２に対して垂直な姿勢に駆動装置６０をして、ピニオン１０ａが取付部材５２の開口５４を通るように下方に駆動装置６０を移動させて、駆動装置１と同様に取付部材５２に固定する。従って、ステー５６には切り込み５６ａを形成する必要がある上に、駆動装置６０を傾けた後に取付部材５２に垂直な姿勢としなければならず、ステー５６に駆動装置６０が接触して、ステー５６または駆動装置６０が損傷する可能性がある。また、狭いナセル４内でこのような作業を行うのは非常に困難である。
【００２７】
これに対し、駆動装置１では、ステー５６には切り込み５６ａを形成する必要はないし、ステー５６と取付部材５２との間に駆動装置１を挿入する際も、駆動装置１を取付部材５２に対して垂直な姿勢のままで行え、ステー５６に駆動装置１が接触することはなく、これらが損傷することもないし、狭いナセル４内での取付作業も容易に行える。
【００２８】
本発明の第２の実施形態の駆動装置１ａは、図６に示すように、電動モータ２８の第１のカバー３８ｂが、筒状電動部ケーシング１６側からモータ軸３０側に向かうに従ってケーシング１６の内側に向かうように傾斜させてある。実際には複数の段に形成されている。これら段の外側、即ち減速機１２の入力側に、減速機１２の入力側のギア２０、２０の一部が位置している。即ち、第１のカバー３８ｂと減速機１２のギア２０、２０の一部とが重なり合っている。これによって、駆動装置１よりも更に駆動装置１ａの全長が短くなり、益々取付部材５２への取付が容易になる。他の構成は、第１の実施形態の駆動装置１と同一であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２９】
上記の両実施形態の駆動装置１、１ａは、ナセル４の駆動装置に本発明を実施したものであるが、本発明は、ブレード６ｂのピッチ駆動装置として使用することもできる。この場合、図７に示すようにブレード６ｂの根元部にリングギア６２を設け、上述した駆動装置１または１ａをロータ６のヘッド６ａ内に設け、ピニオン１０をリングギア６２に噛み合わせる。なお、駆動装置１、１ａをブレード６ｂ内に設けることもできる。また、上記第２実施形態の駆動装置１ａでは、第１のカバー３８ｂの減速機１２側に複数の段部を設けたが、モータロータ側に向いて漏斗状に傾斜させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態の駆動装置が実施された風車の側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の駆動装置と協働するタワーの上部の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の駆動装置の縦断面正面図である。
【図４】図３の駆動装置の取り付け状態の説明図である。
【図５】従来の駆動装置の取り付け状態の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態の駆動装置の部分省略縦断正面図である。
【図７】本発明の駆動装置をピッチ駆動装置に実施した状態の斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  １ａ  駆動装置
２  タワー
４  ナセル
８  リングギア
１０  ピニオン
１２  減速機
２８  電動モータ
【図１】
2007247605.tif 000003
【図２】
2007247605.tif 000004
【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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