(57)【要約】【課題】潤滑材を使用することなく、優れた摺動特性を得ることができるヨー軸受、およびこのヨー軸受を備えた風力発電装置を提供する。【解決手段】実施形態のヨー軸受１０は、風力発電装置２０のナセル２３を旋回自在に支持する。ヨー軸受１０は、水平に設置された円盤状の静止板３０の一部を上下方向から挟むように設けられ、スラスト荷重を支持する平板状摺動部材４０、４１と、平板状摺動部材４０、４１を支持する基材５０、５１と、静止板３０の外周端面に対向して設けられ、ラジアル荷重を支持する円弧状摺動部材４２と、円弧状摺動部材４２を支持する円弧状基材と、基材５０、５１および円弧状基材を覆うように設けられ、内部において基材５０、５１および円弧状基材を支持し、上部にナセル２３が配設される円筒状の筐体６０とを備える。【選択図】図２
2013122202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置のナセルを旋回自在に支持するヨー軸受であって、
水平に設置された円盤状の静止板の一部を上下方向からそれぞれ挟むように設けられ、スラスト荷重を支持する平板状摺動部材と、
前記平板状摺動部材を支持する第１の基材と、
前記静止板の外周端面に対向して設けられ、ラジアル荷重を支持する円弧状摺動部材と、
前記円弧状摺動部材を支持する第２の基材と、
前記第１の基材および前記第２の基材を覆うように設けられ、内部において前記第１の基材および前記第２の基材を支持し、上部に前記ナセルが配設される円筒状の筐体と
を具備することを特徴とするヨー軸受。
【請求項２】
前記第１の基材および前記第２の基材が、前記筐体の内壁面に弾性部材を介して支持されていることを特徴とする請求項１記載のヨー軸受。
【請求項３】
前記平板状摺動部材および前記円弧状摺動部材が、
四フッ化エチレン樹脂に、炭素、ガラス、アルミナからなる群より選ばれた少なくとも一種の第１添加材、およびチタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、酸化亜鉛、炭化珪素からなる群より選ばれた少なくとも一種の第２添加材が含有された樹脂系複合材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のヨー軸受。
【請求項４】
前記第１の基材と前記平板状摺動部材との接合部および前記第２の基材と前記円弧状摺動部材との接合部において、
金属材料で構成された前記第１の基材の一方の表面および金属材料で構成された前記第２の基材の内周面に接合され、孔部を有する複数の板材を孔部の一部が重なって連通するように積層して構成された中間層を備え、
前記樹脂系複合材料の一部が前記中間層の孔部に充填され、前記中間層上に前記平板状摺動部材または前記円弧状摺動部材が形成されていることを特徴とする請求項３記載のヨー軸受。
【請求項５】
前記平板状摺動部材のうちのいずれか一方の前記平板状摺動部材と接合された前記第１の基材と、前記第２の基材とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のヨー軸受。
【請求項６】
タワー上に配設されたナセルがヨー軸受を介して旋回自在に支持された風力発電装置であって、
前記ヨー軸受が、請求項１乃至５のいずれか１項記載のヨー軸受で構成されてい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】
本発明の実施形態は、風力発電装置のナセルを旋回自在に支持するヨー軸受および風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、地球温暖化防止の観点から、全地球規模で再生エネルギ発電システムの導入が進められている。そのような状況中、風力発電は、普及が進められている発電方式の一つである。
【０００３】
風力発電装置において、従来、ヨー軸受として転がり軸受が使用されている。この転がり軸受には、潤滑グリースを定期的に注入するなどのメンテナンスを必要とする。また、ヨー軸受として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を使用することも検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８２２７７号公報
【特許文献２】特開２００９−８０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
風力発電装置において、ナセルを支持するタワーの高さは数十メートルあるため、ヨー軸受のメンテナンスは、風力発電装置の稼働を停止させて行われる。そのため、経済的な損失を生じる。また、ＰＰＳ樹脂をヨー軸受として無潤滑状態で使用した場合、焼きつきなどを生じることがある。
【０００６】
従来のヨー軸受においては、ナセルの旋回による慣性力および風力より発生するラジアル荷重を支持する構造を有すものがなかった。そのため、風速変動の激しい環境下では、風方向への円滑な旋回動作や、円滑な制動動作などが得られず、安定な電力供給を実現することが困難であった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、潤滑材を使用することなく、優れた摺動特性を得ることができるヨー軸受、およびこのヨー軸受を備えた風力発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態のヨー軸受は、風力発電装置のナセルを旋回自在に支持する。また、ヨー軸受は、前記タワーの先端に水平に設置された円盤状の静止板の一部を上下方向からそれぞれ挟むように設けられ、スラスト荷重を支持する平板状摺動部材と、前記平板状摺動部材を支持する第１の基材と、前記静止板の外周端面に対向して設けられ、ラジアル荷重を支持する円弧状摺動部材と、前記円弧状摺動部材を支持する第２の基材と、前記第１の基材および前記第２の基材を覆うように設けられ、内部において前記第１の基材および前記第２の基材を支持し、上部に前記ナセルが配設される円筒状の筐体とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態のヨー軸受を備えた風力発電装置を模式的に示した側面図である。
【図２】実施の形態のヨー軸受の中心軸を含む縦断面を模式的に示した図である。
【図３】実施の形態の他の構成を備えるヨー軸受の中心軸を含む縦断面を模式的に示した図である。
【図４】実施の形態のヨー軸受の基材と平板状摺動部材との接合部の断面を模式的に示した図である。
【図５】実施の形態のヨー軸受の基材と平板状摺動部材との接合部が示された図４のＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。
【図６】実施の形態のヨー軸受の基材と平板状摺動部材との接合部の断面が示された図５のＢ−Ｂ断面を模式的に示す図である。
【図７】実施の形態のヨー軸受の基材と平板状摺動部材との接合部の断面が示された図５のＣ−Ｃ断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態のヨー軸受１０を備えた風力発電装置２０を模式的に示した側面図である。図１に示すように、風力発電装置２０において、地面２１に設置されたタワー２２の頂部に発電機（図示しない）などを収容したナセル２３が取付けられている。ナセル２３は、タワー２２上に配設されたヨー軸受１０上に配置され、ヨー軸受１０によって旋回自在に支持されている。
【００１２】
ナセル２３の上面には、風の風向や速度を計測する風向風速計２４が設けられている。ナセル２３から突出した発電機の回転軸にロータ２５が取り付けられている。このロータ２５は、ハブ２６、およびこのハブ２６に取り付けられた風車翼２７を備えている。
【００１３】
次に、ヨー軸受１０の構造について説明する。
【００１４】
図２は、実施の形態のヨー軸受１０の中心軸を含む縦断面を模式的に示した図である。図２に示すように、タワー２２の先端には、円盤状の静止板３０が水平に設置されている。この静止板３０の中心は、例えば、タワー２２の中心軸上になるように設定することができる。
【００１５】
ヨー軸受１０は、静止板３０の上下の表面および外周端面に摺動して旋回可能に設けられるため、ヨー軸受１０上に設置されるナセル２３を旋回自在に支持することができる。ヨー軸受１０は、静止板３０の表面上の、例えば半径方向外側の部分を上下方向からそれぞれ挟むように設けられた平板状摺動部材４０、４１を備えている。
【００１６】
ここでは、所定の半径方向の幅を有して環状に周方向に亘って形成された平板状摺動部材４０、４１を示している。これらの平板状摺動部材４０、４１は、回転軸方向にかかる荷重であるスラスト荷重を支持している。
【００１７】
なお、平板状摺動部材４０、４１の構成は、この構成に限られるものではない。例えば、平板状摺動部材４０、４１は、例えば、周方向に亘って断続的に、すなわち周方向に所定の間隔をあけて設けられてもよい。この場合、周方向に亘って均一に荷重がかかるように、平板状摺動部材４０、４１は、周方向に均等に配置されることが好ましい。
【００１８】
平板状摺動部材４０、４１は、それぞれ基材５０、５１に支持されている。すなわち、平板状摺動部材４０、４１は、それぞれ基材５０、５１に積層され接合されている。ここでは、基材５０は、平板状摺動部材４０の形状に対応し、所定の半径方向の幅を有する環状の平板状基材で構成されている。
【００１９】
基材５１は、所定の半径方向の幅を有する環状の平板部５１ａ、およびこの環状の平板部５１ａの外周縁から垂直下方に延びる円筒状の円筒部５１ｂを備える。円筒部５１ｂの下方に延びる長さ（円筒部５１ｂの高さ）は、図２に示すように、静止板３０の外周端面を囲うことができる長さに設定されている。すなわち、基材５１は、平板状摺動部材４１と接合された平板状基材（平板部５１ａ）と、後述する円弧状摺動部材４２と接合された円弧状基材（円筒部５１ｂ）とが一体的に形成された構成となっている。
【００２０】
なお、基材５１を、平板状摺動部材４１の形状に対応し、所定の半径方向の幅を有する環状の平板状基材で構成してもよい。この際、基材５０を、上記した基材５１と同様の構成である、所定の半径方向の幅を有する環状の平板部、およびこの環状の平板部の外周縁から垂直上方に延びる円筒状の円筒部を備える構成としてもよい。この場合、平板部と円筒部とを一体的に構成せずに別体で構成してもよい。
【００２１】
静止板３０の外周端面に対向して円弧状摺動部材４２が設けられている。この円弧状摺動部材４２は、静止板３０の外周端面に摺動可能なように、静止板３０と同心円的に配置され、円筒状の形状を有している。円弧状摺動部材４２は、回転軸方向に対して垂直な方向にかかる荷重であるラジアル荷重を支持している。
【００２２】
なお、円弧状摺動部材４２の構成は、この構成に限られるものではない。例えば、円弧状摺動部材４２は、例えば、周方向に亘って断続的に、すなわち周方向に所定の間隔をあけて設けられてもよい。この場合、周方向に亘って均一に荷重がかかるように、円弧状摺動部材４２は、周方向に均等に配置されることが好ましい。
【００２３】
ここでは、図２に示すように、円弧状摺動部材４２は、基材５１の円筒部５１ｂの内周面に接合され、支持されている。この基材５１の円筒部５１ｂは、円弧状基材として機能する。図２には、円弧状摺動部材４２と平板状摺動部材４１とが、基材５１の平板部５１ａと円筒部５１ｂとの屈曲部において分離した構成となっているが、この構成に限られない。図３は、実施の形態の他の構成を備えるヨー軸受１０の中心軸を含む縦断面を模式的に示した図である。図３に示すように、円弧状摺動部材４２と平板状摺動部材４１とが切れ目なく、連続的に構成されてもよい。
【００２４】
なお、基材５１を平板状基材で構成し、基材５０を、上記した平板部および円筒部を備える構成とした場合には、円弧状摺動部材４２は、基材５０の円筒部の内周面に接合され、支持されている。
【００２５】
基材５０および基材５１は、図２に示すように、円筒状の筐体６０の内部に収容され、例えば、弾性部材７０を介して筐体６０の内壁面に支持されている。弾性部材７０としては、例えば、コイルばねや板ばねなどが使用できる。このように、弾性部材７０によって支持されることで、軸受面圧を制御することができる。
【００２６】
なお、この効果は、平板状摺動部材４０、４１や円弧状摺動部材４２においても得られるため、弾性部材７０を備えずに、基材５０および基材５１を筐体６０の内壁面に直接固定する構成としてもよい。また、筐体６０上には、ナセル２３が配設されている。
【００２７】
ここで、平板状摺動部材４０、４１および円弧状摺動部材４２は、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）に、炭素、ガラス、アルミナからなる群より選ばれた少なくとも一種の第１添加材、およびチタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、酸化亜鉛、炭化珪素からなる群より選ばれた少なくとも一種の第２添加材が含有された樹脂系複合材料で構成される。
【００２８】
ここで、炭素、ガラス、アルミナは、例えば繊維、粒子などの形状を有するものが使用される。繊維の場合、炭素においては、繊維の直径（繊維径）が５〜１０μｍ、アスペクト比が５〜２０が好ましく、ガラスにおいては、繊維の直径が１〜１０μｍ、アスペクト比が５〜２０が好ましく、アルミナにおいては、繊維の直径が１〜１０μｍ、アスペクト比が５〜２０が好ましい。上記した、繊維の直径およびアスペクト比の範囲が好ましいのは、繊維の製造性、添加材として母材の樹脂材料と混合するときの作業性および最終的に最も理想的な分散状態を呈し、材料の摩擦係数、耐摩耗性および機械的性質の向上に最大限寄与することができるからである。
【００２９】
ここで、アスペクト比は、繊維の、長さと直径との比（長さ／直径）である（以下において同じ）。また、上記した直径やアスペクト比は、個々の繊維における範囲を示しているが、複数個の繊維を使用する場合においても、平均（算術平均）した直径やアスペクト比は、上記範囲内となる（以下において同じ）。なお、繊維の、直径および長さは、光学顕微鏡法によって測定される。
【００３０】
粒子の場合、炭素においては、平均粒径が５〜５０μｍが好ましく、ガラスにおいては、平均粒径が１〜１０μｍが好ましく、アルミナにおいては、平均粒径が１〜１０μｍ    が好ましい。上記した粒径の範囲が好ましいのは、繊維の製造性、添加材として母材の樹脂材料と混合するときの作業性および最終的に最も理想的な分散状態を呈し、材料の摩擦係数、耐摩耗性および機械的性質の向上に最大限寄与することができるからである。ここで、平均粒径は、メディアン粒径であり、光学顕微鏡法によって測定される。
【００３１】
また、炭素においては、カーボンナノチューブを使用してもよい。この場合、製造性の理由から、カーボンナノチューブの直径が１〜５００ｎｍ、アスペクト比５〜５００が好ましい。なお、カーボンナノチューブの、直径および長さは、透過電子顕微法によって測定される。
【００３２】
平板状摺動部材４０、４１および円弧状摺動部材４２に含有される第１添加材の含有率は、炭素においては、１０〜３０質量％が好ましく、ガラスにおいては、１０〜３０質量％が好ましく、アルミナにおいては、１０〜３０質量％が好ましい。上記した含有率の範囲が好ましいのは、１０質量％未満では、十分な材料特性向上が得られず、３０質量％を越えると、材料特性向上の度合が低下の上、製造が困難であるからである。
【００３３】
また、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、酸化亜鉛、炭化珪素は、例えばウィスカなどの形状を有するものが使用される。ウィスカの場合、チタン酸カリウムにおいては、ウィスカの直径が０．１〜１μｍ、アスペクト比が５〜１００が好ましく、ホウ酸アルミニウムにおいては、ウィスカの直径が０．１〜１μｍ、アスペクト比が５〜１００が好ましく、炭化珪素においては、ウィスカの直径が０．１〜１μｍ、アスペクト比が５〜１００が好ましい。
【００３４】
上記した、ウィスカの直径およびアスペクト比の範囲が好ましいのは、ウィスカの製造上、最も製造し易い範囲であり、添加材として母材の樹脂材料と混合するときの作業性および最終的に最も理想的な分散状態を呈し、材料の摩擦係数、耐摩耗性および機械的性質の向上に最大限寄与することができるからである。なお、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素のウィスカの、直径および長さは、走査電子顕微鏡法によって測定される。
【００３５】
酸化亜鉛のウィスカは、上記したチタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、炭化珪素のウィスカのような針状の形状とは異なり、テトラポットの形状を有している。そこで、酸化亜鉛のウィスカの場合には、針状部の繊維直径が０．１〜５μｍ、針状部のアスペクト比が５〜１００が好ましい。
【００３６】
上記した、ウィスカの針状部の直径およびアスペクト比の範囲が好ましいのは、ウィスカの製造上、最も製造し易い範囲であり、添加材として母材の樹脂材料と混合するときの作業性および最終的に最も理想的な分散状態を呈し、材料の摩擦係数、耐摩耗性および機械的性質の向上に最大限寄与することができるからである。なお、酸化亜鉛のウィスカの、針状部の繊維直径は、走査電子顕微鏡法によって測定される。
【００３７】
平板状摺動部材４０、４１および円弧状摺動部材４２に含有される第２添加材の含有率は、チタン酸カリウムにおいては、５〜１５質量％が好ましく、ホウ酸アルミニウムにおいては、５〜１５質量％が好ましく、酸化亜鉛においては、５〜１５質量％が好ましく、炭化珪素においては、５〜１５質量％が好ましい。上記した含有率の範囲が好ましいのは、含有率が５質量％未満では、十分な材料特性向上が得られず、含有率が１５質量％を越えると、材料特性向上の度合が低下する上、製造が困難であるからである。
【００３８】
なお、上記の第１添加材と第２添加材の合計含有率は、４０質量％以下とすることが好ましい。この合計含有率が４０質量％を超えると材料の製造が困難の上、均一な分散状態が得られにくいため、材料の摩擦係数、耐摩耗性および機械的性質が低下することがあるからである。
【００３９】
ここで、上記した範囲で第１添加材および第２添加材を含有した残部は、四フッ化エチレン樹脂である。
【００４０】
基材５０および基材５１は、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼などの金属材料で構成されている。
【００４１】
次に、基材５０と平板状摺動部材４０との接合部、基材５１と平板状摺動部材４１との接合部、および基材５１と円弧状摺動部材４２との接合部の構成について説明する。なお、これらの接合部の構成は、同じであるので、ここでは、基材５０と平板状摺動部材４０との接合部の構成を例示して説明する。
【００４２】
図４は、実施の形態のヨー軸受１０の基材５０と平板状摺動部材４０との接合部の断面を模式的に示した図である。図５は、実施の形態のヨー軸受１０の基材５０と平板状摺動部材４０との接合部が示された図４のＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。図６は、実施の形態のヨー軸受１０の基材５０と平板状摺動部材４０との接合部の断面が示された図５のＢ−Ｂ断面を模式的に示す図である。図７は、実施の形態のヨー軸受１０の基材５０と平板状摺動部材４０との接合部の断面が示された図５のＣ−Ｃ断面を模式的に示す図である。
【００４３】
なお、図５〜図７においては、中間層８０の孔部８３、８４の構成を明確にするため、孔部８３、８４に充填されている平板状摺動部材４０の表示を省略している。
【００４４】
基材５０の一方の表面には、中間層８０を介して平板状摺動部材４０が形成されている。図４に示すように、中間層８０は、孔部８３を有する板材８１と、孔部８４を有する板材８２とを、それぞれの孔部８３、８４の一部が重なって連通するように積層されて接合された接合材である。そして、中間層８０は、基材５０の一方の表面に接合されている。また、中間層８０の孔部８３、８４には、平板状摺動部材４０が充填されている。
【００４５】
図５に示すように、板材８１、８２は、例えば、それぞれ６０°千鳥状に同径の円形の孔部８３、８４が形成されている。板材８１は、板材８１の孔部８３が、正三角形を形成するように配列された板材８２の３つの孔部８４にまたがるように板材８２の平板状摺動部材４０側に配置され、孔部８３は、３つの孔部８４とそれぞれ連通されている。換言すると、板材８２は、板材８２の孔部８４が、正三角形を形成するように配列された板材８１の３つの孔部８３を繋ぐ部分の下側になるように板材８１の基材５０側に配置されている。
【００４６】
このような孔部８３と孔部８４との重なり部分は、ブリッジ構造を形成し、板材８１のブリッジ部に相当する下面８１ａが引張応力に対して抗力を示すことになる。このような形状の孔部８３、８４では、１つの孔部８３に対して３つの孔部８４で重ならない空間を形成しており、逆に見た場合には、１つの孔部８４で３つの孔部８３に対して重ならない空間を形成している。そのため、孔部８３、８４に対する平板状摺動部材４０の充填形状が複雑化されるとともに平均化され、基材５０に対する平板状摺動部材４０の結合強度をより均等に高めることが可能となる。
【００４７】
なお、孔部８３と孔部８４との重なり部分の構成は上記した構成に限られるものではない。孔部８３と孔部８４とが重なり合う部分と重なり合わない部分を備え、孔部８３、８４に対する平板状摺動部材４０の充填形状が複雑化し、基材５０に対する平板状摺動部材４０の結合強度を高める構成であればよい。
【００４８】
次に、基材５０上に中間層８０を介して平板状摺動部材４０を製造する方法について説明する。
【００４９】
まず、中間層８０を形成する方法について説明する。中間層８０は、基材５０上に低融点接合材を介して板材８２を積層し、さらに、板材８２上に低融点接合材を介して板材８１を積層する。続いて、低融点接合材に応じた温度で熱処理して、基材５０と板材８２との間、および板材８２と板材８１との間を接合して、中間層８０を形成する。
【００５０】
続いて、中間層８０を構成する板材８１、８２の孔部８３、８４内に、平板状摺動部材４０を構成する材料の粉末などを加圧充填し、さらに中間層８０上にも粉末を積層する。そして、加熱硬化させて、平板状摺動部材４０を形成する。この際、板材８１、８２の孔部８３、８４内にも平板状摺動部材４０が充填される。
【００５１】
なお、中間層８０を構成する板材８１、８２の孔部８３、８４内に、平板状摺動部材４０を構成する材料の融液や溶液を含浸させる方法で、板材８１、８２の孔部８３、８４内に平板状摺動部材４０を充填してもよい。この場合、中間層８０上に平板状摺動部材４０は、融点または軟化温度まで加熱し、平板状摺動部材４０の一部を中間層８０の孔部８３、８４内に加圧充填することで形成される。
【００５２】
上記した構成を備えるヨー軸受１０において、潤滑材を使用することなく、静止板３０と、平板状摺動部材４０、４１および円弧状摺動部材４２とが摺動し、ヨー軸受１０は、静止板３０に沿って旋回する。これによって、ヨー軸受１０上に配置されたナセル２３を旋回自在に支持することができる。
【００５３】
上記したように、実施の形態のヨー軸受１０によれば、平板状摺動部材４０、４１および円弧状摺動部材４２を備えることで、ナセル２３などの重量から発生する重力方向のスラスト荷重や、ナセル２３の旋回時の遠心力および風力により発生するラジアル荷重を同時に支持しすることができる。また、潤滑材を使用することなく、静止板３０と、平板状摺動部材４０、４１および円弧状摺動部材４２とを摺動させることができる。
【００５４】
また、平板状摺動部材４０、４１および円弧状摺動部材４２は、潤滑材を使用することなく、摺動性や耐摩耗性に優れるため、メンテナンスをする間隔を長くとることができる。
【００５５】
次に、実施の形態のヨー軸受１０が、摺動性および耐摩耗性に優れていることについて、実施例および比較例に基づいて説明する。
【００５６】
（摺動性および耐摩耗性の評価）
表１は、摺動性および耐摩耗性を評価した各試料の材料および含有率を示している。表１において、試料１〜試料５は、本実施の形態であり、試料６〜試料１１は、本実施の形態に含まれない、比較例である。
【００５７】
【表１】
2013122202.tif 000003
【００５８】
（試料１）
試料１は、第１添加材として、平均直径が７μｍ、アスペクト比が２０の炭素繊維を２０質量％、第２添加材として、平均直径が０．５μｍ、アスペクト比が５のチタン酸カリウムのウィスカを５質量％含有し、残部が四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)からなる。
【００５９】
試験片は、次のように形成した。平均粒径が３０μｍの四フッ化エチレンの粉末に上記した添加材を混合して混合粉末を作製した。続いて、この混合粉末を成形金型に充填し、圧力５０ＭＰａで加圧して、直径が１００ｍｍ、厚さが２０ｍｍの成形体を成形した。そして、成形体を、大気中で、３７５℃の温度で２時間焼成し、試験片用成形素材を作製した。
【００６０】
続いて、ＪＩＳ Ｋ７２１８-Ａのプラスチックの滑り摩耗試験方法に基づき、試験片用成形素材からディスク形状の試験片を作製した。この試験片を摺動させるリング形状の摺動材を、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼の板材を用いて作製した。試験片および摺動材の摺動面の算術平均粗さＲａを０．８μｍとした。なお、この試験片および摺動材の摺動面の算術平均粗さＲａは、以下の試料において同じである。
【００６１】
（試料２）
試料２は、第１添加材として、平均粒径が３０μｍの炭素粒子を２０質量％、第２添加材として、平均直径が０．５μｍ、アスペクト比が６０のホウ酸アルミニウムのウィスカを１０質量％含有し、残部が四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)からなる。なお、試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００６２】
（試料３）
試料３は、第１添加材として、平均直径が７μｍ、アスペクト比が２０の炭素繊維を１０質量％、第２添加材として、平均直径が０．１μｍ、アスペクト比が５０の炭化珪素のウィスカを１０質量％含有し、残部が四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)からなる。なお、試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００６３】
（試料４）
試料４は、第１添加材として、平均直径が７μｍ、アスペクト比が１０のガラス繊維を１５質量％、第２添加材として、平均直径が１．５μｍ、アスペクト比が３０の酸化亜鉛のウィスカを５質量％含有し、残部が四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)からなる。なお、試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００６４】
（試料５）
試料５は、第１添加材として、平均粒径が１μｍのアルミナ粒子を１０質量％、第２添加材として、針状部の平均繊維直径が０．３μｍ、針状部のアスペクト比が５０の酸化亜鉛のウィスカを１５質量％含有し、残部が四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)からなる。なお、試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００６５】
（試料６）
試料６は、第１添加材として、平均直径が７μｍ、アスペクト比が２０の炭素繊維を２５質量％含有し、残部が四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)からなる。試料６は、第２添加材を含有していない。なお、試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００６６】
（試料７）
試料７は、第１添加材として、平均粒径が３０μｍの炭素粒子を３０質量％含有し、残部が四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)からなる。試料７は、第２添加材を含有していない。なお、試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００６７】
（試料８）
試料８は、第２添加材として、平均直径が１．５μｍ、アスペクト比が３０の酸化亜鉛のウィスカを２０質量％含有し、残部が四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)からなる。試料８は、第１添加材を含有していない。なお、試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００６８】
（試料９）
試料９は、第１添加材として、平均粒径が１μｍのアルミナ粒子を２５質量％含有し、残部が四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)からなる。試料９は、第２添加材を含有していない。なお、試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００６９】
（試料１０）
試料１０は、第１添加材として、平均直径が７μｍ、アスペクト比が２０の炭素繊維を２０質量％、第２添加材として、平均直径が０．５μｍ、アスペクト比が５のチタン酸カリウムのウィスカを５質量％含有し、残部がポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）からなる。
【００７０】
試験片は、次のように形成した。上記した添加材をポリエーテルエーテルケトンに混合して混合ペレットを作製した。続いて、この混合ペレットを成形金型に充填し、３８０℃まで加熱し、圧力５０ＭＰａで加圧して、直径が１００ｍｍ、厚さが２０ｍｍの試験片用成形素材を作製した。以後の試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００７１】
（試料１１）
試料１１は、第１添加材として、平均粒径が３０μｍの炭素粒子を２０質量％、第２添加材として、平均直径が０．５μｍ、アスペクト比が５のホウ酸アルミニウムのウィスカを１０質量％含有し、残部がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる。
【００７２】
試験片は、次のように形成した。上記した添加材をポリフェニレンサルファイドに混合して混合ペレットを作製した。続いて、この混合ペレットを成形金型に充填し、３２０℃まで加熱し、圧力５０ＭＰａで加圧して、直径が１００ｍｍ、厚さが２０ｍｍの試験片用成形素材を作製した。以後の試験片の製造方法は、試料１における製造方法と同じとした。
【００７３】
上記した試料からなる試験片を使用して、摩耗試験を行い、摺動性および耐摩耗性を評価した。摩耗試験では、試験片と摺動材との摺動面の面圧を１ＭＰａとし、１ｍ／ｓの速度で１０ｋｍ摺動させ、動摩擦係数および摩耗減量を測定した。なお、摩耗試験は、無潤滑状態で行った。また、試料１、試料１０および試料１１においては、試験片と摺動材との摺動面の面圧を３ＭＰａおよび５ＭＰａの条件でも摩耗試験を行った。
【００７４】
ここで、動摩擦係数は、回転トルク計で直接計測した摩擦力と試験荷重から算出した。    また、摩耗減量は、摩耗試験の前後の試験片の質量から摩耗減量を算出し、摩耗減量を体積に換算し、その体積を摺動面の面積で除して、摩耗深さを算出した。
【００７５】
表２は、摩耗試験の結果を示している。摩耗試験において動摩擦係数は所定の範囲で変動したため、その変動範囲を表２に示している。また、表２において、摩耗減量が測定不能とは、摩耗試験機がロックされ、摩耗減量が測定できなかったことを意味する。
【００７６】
【表２】
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【００７７】
試料１〜試料５では、試験後における試験片の摺動面は平滑であった。また、試料１の面圧が３ＭＰａおよび５ＭＰａの条件においても、炭素繊維、チタン酸カリウムのウィスカおよびＰＴＦＥが一様に摩耗したため、焼付きなどは発生せず、摺動面は平滑であった。
【００７８】
第１添加材および第２添加材を含有する試料１、試料２、試料４および試料５と、いずれか一方の添加材のみを含有する試料６〜試料９の結果を比較すると、試料１、試料２、試料４および試料５の方が摩耗減量が少ないことがわかった。なお、試料１、試料２、試料４および試料５における添加材全体の含有率と、試料６〜試料９における添加材全体の含有率は同じである。また、試料６〜試料９の摺動面には、摺動傷が発生していた。
【００７９】
試料１と試料１０、試料２と試料１１における結果の比較より、樹脂としてＰＥＥＫやＰＰＳを使用するより、ＰＴＦＥを使用する方が、動摩擦係数が小さく、かつ摩耗減量も少ないことがわかった。
【００８０】
また、試料１０および試料１１のように、樹脂としてＰＥＥＫやＰＰＳを使用した場合には、摺動面に摺動傷が発生していた。そして、試料１０および試料１１において、面圧が３ＭＰａ、５ＭＰａの条件では、動摩擦係数および摩耗減量が増加した。特に、試料１０の面圧が５ＭＰａの条件および試料１１の面圧が３ＭＰａ、５ＭＰａの条件では、焼付きが発生して、摩耗試験機がロックされた。
【００８１】
以上説明した実施形態によれば、潤滑材を使用することなく、優れた摺動特性を得ることが可能となる。
【００８２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１０…ヨー軸受、２０…風力発電装置、２１…地面、２２…タワー、２３…ナセル、２４…風向風速計、２５…ロータ、２６…ハブ、２７…風車翼、３０…静止板、４０，４１…平板状摺動部材、４２…円弧状摺動部材、５０，５１…基材、５１ａ…平板部、５１ｂ…円筒部、６０…筐体、７０…弾性部材、８０…中間層、８１，８２…板材、８１ａ…下面、８３，８４…孔部。
【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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