(57)【要約】  遊星歯車装置、遊星歯車装置を備える風力発電機、および遊星歯車装置の使用が提供される。第１の遊星歯車装置を有する伝達段と係合している駆動輪または従動輪を有する遊星歯車装置であって、第１の遊星歯車は、第１の遊星歯車に対して軸方向に変位されている、対応する数の第２の遊星ギアに連結されており、第２の遊星歯車が、従動シャフトまたは駆動シャフトに連結されている少なくとも１つの太陽輪の歯車と係合している遊星歯車であって、第２の遊星歯車は、歯車の第１のサブセットおよび第２のサブセットの歯車に分けられ、これらは、軸方向に相互に間隔を置いて配置される２つの異なる平面に配置されており、第１のサブセットの第１の遊星歯車が、第１のシャフトを用いて、対応する第２の遊星歯車に連結され、第２のサブセットの第１の遊星歯車が、第２のシャフトを用いて、対応する第２の遊星歯車に連結されており、第１のシャフトが、第１の長さを有し、第２のシャフトが、第２の長さを有しており、第１の長さが、第２の長さと異なっていることを特徴とする遊星歯車装置。
2017503125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の遊星歯車を有する伝達段と係合している駆動輪または従動輪を有する遊星歯車装置であって、前記第１の遊星歯車装置は、対応する数の第２の遊星ギアに連結されており、前記第２の遊星ギアは、前記第１の遊星歯車に対して軸方向に変位されており、前記第２の遊星歯車が、従動シャフトまたは駆動シャフトに連結されている少なくとも１つの太陽輪の歯車と係合している、遊星歯車装置において、前記第２の遊星歯車は、歯車の第１および第２のサブセットの歯車に分けられ、これらは、軸方向に相互に間隔を置いて配置される２つの異なる平面に配置されており、前記第１のサブセットの前記第１の遊星歯車が、第１のシャフトを用いて、対応する第２の遊星歯車に連結され、前記第２のサブセットの前記第１の遊星歯車が、第２のシャフトを用いて、対応する第２の遊星歯車に連結されており、前記第１のシャフトが、第１の長さを有し、前記第２のシャフトが、第２の長さを有しており、前記第１の長さが、前記第２の長さと異なっていることを特徴とする遊星歯車装置。
【請求項２】
前記第２の長さが、前記第１の長さより長い、請求項１に記載の遊星歯車装置。
【請求項３】
前記第１のシャフトが、第１のねじり強さを有し、前記第２のシャフトが、前記第１のねじり強さとは異なる第２のねじり強さを有する、請求項１または２に記載の遊星歯車装置。
【請求項４】
前記第１のシャフトが、前記第２のシャフトより高いねじり強さを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項５】
前記第１のシャフトが、第１のねじり強さを有し、前記第２のシャフトが、前記第１のねじり強さと実質的に等しい第２のねじり強さを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項６】
前記第１のシャフトおよび前記第２のシャフトの前記異なる長さに起因する、前記第２のシャフトと比べて異なる前記第１のシャフトのねじり強さを補償するために、前記第１のシャフトおよび前記第２のシャフトが、異なる直径を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項７】
前記２つの異なる平面が、共に前記駆動輪の同じ側に配置されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項８】
前記第２の遊星歯車および前記太陽輪の前記対応する歯車が、はすば歯車であり、前記第１のサブセットの前記はすば歯車の第２の遊星歯車の前記ピッチの方向が、前記第２のサブセットの前記はすば歯車の第２の遊星歯車のピッチの方向とは逆である、請求項１から７のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項９】
前記太陽輪が、前記太陽輪を軸方向に自由に支持することを提供するように、前記第１のサブセットおよび前記第２のサブセットの前記はすばの第２の遊星歯車とそれぞれ噛み合っている逆方向に切られたはすば歯車を備える、請求項８に記載の遊星歯車装置。
【請求項１０】
前記第１のサブセットおよび前記第２のサブセットの前記はすばの第２の遊星歯車の傾斜が、傾斜値に関して少なくとも実質的に等しい、請求項８または９に記載の遊星歯車装置。
【請求項１１】
前記太陽歯車と、前記従動シャフトまたは駆動シャフトとの間のクラッチ歯車装置が、前記第１のシャフトの前記第１の長さおよび前記第２のシャフトの前記第２の長さに応じて配置される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１２】
前記クラッチ歯車装置が、前記太陽歯車の前記歯車装置の間に中心からずらして配置される、請求項１１に記載の遊星歯車装置。
【請求項１３】
前記歯車が、１つの単一歯車伝達段だけを備える、請求項１から１２のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１４】
前記駆動輪または従動輪が、内歯車を備えており、具体的には、前記第２の遊星歯車の外側円周が、半径方向に前記駆動輪または従動輪の外側円周のレベルを越えて部分的に突出している、請求項１から１３のいずれか１項に記載の遊星歯車装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の遊星歯車装置を備える、風力発電機、具体的には洋上風力発電機。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の遊星歯車装置を備える風力タービン用駆動トレイン。
【請求項１７】
風力発電機、具体的には洋上風力発電機における、請求項１から１４のいずれか１項に記載の遊星歯車装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊星歯車装置に関する。さらに、本発明は、風力発電機、詳細には、遊星歯車装置を備える洋上風力発電機に関する。最後に、本発明は、遊星歯車装置の使用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遊星歯車装置は、具体的には高トルクを伝達するためのさまざまな技術分野で使用される。この種の歯車装置は、比較的コンパクトなサイズで高い歯車速度伝達比を提供する。例えば、必要とされる構造空間が常に課題とされる風力発電機において、遊星歯車装置は、ロータを担持する主シャフトから、電気を生産する発電機に連結されている従動シャフトにトルクを伝達するのに適用されることが多い。通常、高い歯車速度伝達比が、多段遊星歯車装置によって提供される。例えば、風力発電機用２段式動力スプリット遊星歯車装置が、文献ＤＥ１０２０１００４１４７４Ａに開示される。しかしながら、歯車伝達段の数だけ、遊星歯車装置の長さは、長くなる。原理上、これは、コンパクトなサイズが所望されることに相反する。
【０００３】
高トルクをいくつかの個別の歯当りに分配するために、多数の遊星歯車が、通常適用される。しかしながら、これによって、遊星歯車のサイズは大きくなる。これに加えて、駆動歯車の円周周辺の構造空間は、制限され、このことにより、適用可能な遊星歯車の数が制限される。
【０００４】
高いトルク強度および高い歯車速度伝達比に対する技術的要求によって、標準的に、遊星歯車装置は、幅広で重くなっている。しかしながら、風力発電機、具体的には洋上風力発電機での適用については、遊星歯車装置のサイズおよび重量は、極めて重要である。したがって、高トルクを支承する能力を提供し、一方同時に高い歯車速度伝達比を有する、コンパクトで軽量な歯車を有することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ１０２０１００４１４７４Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、遊星歯車装置、遊星歯車装置を有する風力発電機、および遊星歯車装置の使用を提供することであり、これらは、先行技術において知られている技術的な欠点に関して改善されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様では、伝達段と係合している駆動輪または従動輪を有する遊星歯車装置が提供される。伝達段は、対応する数の第２の遊星歯車に連結されている第１の遊星歯車を備える。第２の遊星歯車は、第１の遊星歯車に対して軸方向に変位されている。歯車段の第２の遊星歯車は、従動シャフトまたは駆動シャフトに連結されている少なくとも１つの太陽輪の歯車と係合している。１つより多い太陽輪があってもよい。第２の遊星歯車は、２つのサブセットの歯車に分けられる。これらは、遊星歯車装置の軸方向に相互に間隔を置いて配置される２つの異なる平面に配置される。第１のサブセットの第２の遊星歯車は、第１のシャフトを用いて、対応する第１の遊星歯車（駆動輪と噛み合っている）に連結されている。同様に、第２のサブセットの第２の遊星歯車は、第２のシャフトを用いて、対応する第１の遊星歯車に連結されている。第１のシャフトは、第１の長さを有し、第２のシャフトは、第２の長さを有する。これらの長さは、歯車の軸方向で測定される。第１の長さは、第２の長さとは異なっていてもよい。第１の長さおよび第２の長さは、歯車の軸方向で測定される。本明細書の文脈では、遊星歯車装置の駆動側と従動側は、取り替えることができる。これは、駆動輪（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｗｈｅｅｌまたはｄｒｉｖｅ  ｗｈｅｅｌ）が、従動輪でもあり得、且つ従動シャフトが、駆動シャフトでもあり得ることを意味する。
【０００８】
本発明の態様では、第２の長さは、第１の長さより長くてもよい。
【０００９】
第１のサブセットおよび第２のサブセットの第２の遊星歯車を収容する２つの異なる平面はそれぞれ、共に駆動輪の同じ側に配置されていれば有利である。換言すれば、第１の遊星歯車で始動時に、第１のシャフトおよび第２のシャフトは共に、第２の遊星歯車に向かって同じ軸方向に突出している。
【００１０】
第２の遊星歯車を収容するための２つの平面を有する歯車設計は、利用できる構造空間が限定的であったとしても、多数の遊星歯車装置が、駆動輪の円周の周囲に配置され得るので、有利である。２つの別々のレベルに配置されることに因り、第２の歯車は、歯車の主軸に沿う正面図で見ると、重なり合うことができる。換言すれば、第２の歯車は、歯車の中心軸に沿って、すなわち軸方向に互い違いになっている。同時に、遊星歯車装置は、コンパクトであり、比較的大きい第２の遊星歯車が、適用され得る。このため、歯車が、高い歯車速度伝達比を有することが可能になる。従来型の遊星歯車装置と比較した場合、歯車段の数を減らすことができる。これによって、遊星歯車装置の設計は、簡素化され、且つその重量が削減される。これに加えて、入力電力は、駆動輪の周囲に配置される比較的多数の遊星歯車に分割され得る。結果的に、加えた力がかなりの数の歯当りに分配されるので、遊星歯車装置は、高トルクを伝達することができる。コンパクトで軽量な遊星歯車装置は、洋上風力発電機での適用には特に有利である。
【００１１】
本発明の態様では、第１のシャフトは、第１のねじり強さを有することができる。第２のシャフトは、第２のねじり強さを有することができる。第１のシャフトと第２のシャフトのねじり強さの違いは、それらの長さ（第１の長さおよび第２の長さ）が異なることに起因し得る。
【００１２】
１つの実施形態では、第１のねじり強さおよび第２ねじり強さが、相互に異なっていてもよい。例えば、第１のシャフトは、第２のシャフトより高いねじり強さを有することができる。
【００１３】
別の実施形態では、第１のシャフトは、第１のねじり強さを有することができ、第２のシャフトが、第１のねじり強さと実質的に等しい第２のねじり強さを有していてもよい。換言すれば、第１のシャフトおよび第２のシャフトは、実質的に同じねじり強さ（ねじり剛性）を有していてもよい。
【００１４】
第１のシャフトおよび第２のシャフトの異なる長さに起因する、第２のシャフトと比べて異なる第１のシャフトのねじり強さを補償するために、有利には、第１のシャフトおよび第２のシャフトは、異なる直径を有することができる。
【００１５】
第２の遊星歯車および太陽輪の対応する歯車が、はすば歯車であれば有利である。第１のサブセットのはすばの第２の遊星歯車のピッチの方向は、第２のサブセットのはすばの第２の遊星歯車のピッチの方向とは逆である。例えば、第１のサブセットは、右ねじれ歯車を備えており、第２のサブセットは、左ねじれ歯車を有している。ピッチの方向は、逆でもよいものと理解されたい。換言すれば、歯車の第１のサブセットは、左ねじれ歯車を有しており、第２のサブセットは、右ねじれ歯車を有している。逆方向のピッチを有するはすば歯車は、太陽輪がセルフセンタリングすることを可能にする。具体的には、太陽輪は、第１のサブセットおよび第２のサブセットの第２の遊星歯車とそれぞれ噛み合っている、逆方向のはすば歯車を備える。有利には、本発明のこの実施形態による遊星歯車装置は、太陽輪用のスラスト軸受を省くことができる。
【００１６】
本発明の別の有利な実施形態では、第１のサブセットのはすばの第２の遊星歯車の傾斜および第２のサブセットのはすば歯車の傾斜は、少なくとも実質的に等しい。具体的には、２つのサブセットの歯車の傾斜は、等しくてもよい。しかしながら、これは、傾斜の値にだけ当てはまり、その方向については当てはまらない。換言すれば、はすば歯車の値、例えばピッチまたは傾斜角は、その値に関して少なくとも実質的に等しい。はすば歯車の傾斜角は、太陽輪のセルフセンタリング効果を可能にするように、十分な軸方向の力が発生されるように構成することができる。
【００１７】
本発明の態様では、クラッチ歯車装置は、太陽輪と、従動シャフトまたは駆動シャフトとの間に配置することができる。このクラッチ歯車装置または歯車は、第１のシャフトの第１の長さおよび第２のシャフトの第２の長さに応じて配置することができる。クラッチ歯車装置またはクラッチ歯車は、さらに、第１のシャフトの第１のねじり強さおよび第２のシャフトの第２のねじり強さに応じて配置することができる。したがって、第１のシャフトおよび第２のシャフトの異なるねじり強さは、クラッチ歯車装置を、より低いねじり強さ（シャフトがより長いことに因る）を有する、第２の遊星歯車装置の平面の方により近づけて配置させることによって、補償することができる。その場合、太陽輪と従動シャフトとの間の連結は、太陽輪のこの側でより高い剛性を有する。したがって、第１のシャフトおよび第２のシャフトを通る異なる運動経路（ｃｉｎｅｍａｔｉｃ  ｐａｔｈ）が、考慮され、第１のシャフト、第２のシャフト、およびクラッチ歯車装置の位置は、それに応じて配置されて、寸法が決められる。第１のシャフトの特性（長さおよび／または直径および／または材料および／または構造に関する）および第２のシャフトの特性（長さおよび／または直径および／または材料および／または構造に関する）を考慮して、クラッチ歯車装置は、太陽輪および従動（または駆動）シャフトに対して平行に配置される。
【００１８】
第１のシャフトおよび第２のシャフトのねじり強さが実質的に同じである実施形態では、クラッチ歯車装置は、太陽輪の歯車装置の間の中間部に配置することができる。第２の遊星歯車装置の２つの平面に関して、クラッチ歯車装置は、実質的に、２つの平面の中間部の平面に配置されてもよい。
【００１９】
第１のシャフトおよび第２のシャフトのねじり強さが異なっている別の実施形態では、クラッチ歯車装置は、太陽輪の歯車装置の間に中心からずらして（または上記の定義済みの中間平面から距離を置いて）配置することができる。換言すれば、太陽輪と従動シャフトとの間のクラッチ歯車装置は、それぞれ第１のサブセットおよび第２のサブセットの遊星歯車と噛み合っている歯車装置の間に中心からずらして配置することができる。クラッチ歯車装置の偏心配置は、第１のシャフトおよび第２のシャフトの異なるねじり強さを少なくとも部分的に補償することができる。具体的には、太陽輪は、遊星歯車の第１のサブセットおよび第２のサブセットが、異なるねじり強さを有するシャフトを介して連結されているが、セルフセンタリングするように設計することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の実施形態では、遊星歯車装置が、１つの単一歯車伝達段だけを有する。これによって、遊星歯車装置が特にコンパクトになる。
【００２１】
本発明の別の有利な実施形態では、駆動輪が、内歯車を備える。具体的には、第２の遊星歯車の外側円周が、半径方向に駆動歯車の外部レベルを越えて部分的に突出している。遊星歯車は、駆動輪の外側円周を越えて延びることができる。第２の遊星歯車は、比較的大きい半径を有するように設計され、それによって、高い歯車速度伝達比を提供する。第２の遊星歯車が、異なる平面またはレベルに配置されているので、これは、遊星歯車装置のコンパクトな設計に疑義を呈するものではない。
【００２２】
本発明の別の態様では、本発明の態様による遊星歯車装置を備える風力発電機が提供される。具体的には、これは、洋上風力発電機である。有利には、風力発電機は、高い歯車速度伝達比で高トルクを伝達することができる、コンパクトで軽量な遊星歯車装置を備える。コンパクトな設計および軽量化によって、風力発電機は、より経済的になっている。例えば、寸法縮小によって、ナセルをよりコンパクトでより小スペースに設計することが可能になる。これに伴って、さらに、支持構造体、例えば塔および基礎を、より低い耐荷重性能力を有するように設計することができる。風力発電機、具体的には洋上風力発電機の質量および重量のこのような全体的な減少によって、建設現場への輸送がより経済的になる。同様の利点は、陸上風力発電機にも当てはまる。
【００２３】
本発明は、さらに、本発明の態様および／または実施形態による遊星歯車装置を備える、風力発電機の駆動トレインを提供する。
【００２４】
本発明の有利な実施形態では、遊星歯車装置は、風力発電機の動力伝達トレインの部分を形成する。具体的には、風力発電機のロータに連結されている主駆動シャフトは、遊星歯車装置の駆動輪に連結されている。従動シャフトは、電気を生産するための発電機に連結することができる。
【００２５】
本発明のさらに別の態様では、本発明の態様による遊星歯車装置の有利な使用が提供される。遊星歯車装置は、風力発電機の中で、具体的には洋上風力発電機の中で都合よく使用することができる。したがって、本発明は、本発明の態様および実施形態による遊星歯車装置を備える、風力発電機、洋上風力発電機、およびウィンドパークをさらに提供する。
【００２６】
遊星歯車装置に関して、および風力発電機に関して言及してきた類似の利点は、遊星歯車装置を同じ方法または類似方法で風力発電機の中で使用することにも当てはまる。
【００２７】
本発明のさらなる態様および特徴は、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様についての後続の説明を読むことで明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の１つの実施形態による、簡略化した洋上風力発電機を示す。
【図２】本発明の１つの実施形態による、主軸に沿う、遊星歯車装置の縦断面を示す簡略化した概咯図である。
【図３】図２の遊星歯車装置の主軸に沿う、簡略化した正面図である。
【図４】本発明の別の実施形態による、その主軸に沿う、遊星歯車装置の縦断面を示す簡略化した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、風力発電機２の簡略化した斜視図である。一例として、風力発電機２は、洋上風力発電機である。これは、ロータブレード６を担持するロータハブ４を備える。支持構造物８、例えば塔は、ナセル（見えない）を運んでおり、海１０の中の適切な水中土台に基礎を置いている。
【００３０】
ロータハブ４によって駆動される、風力発電機２の主シャフトは、ステップアップ歯車またはステップダウン歯車であってもよい遊星歯車装置に連結されている。これは、主シャフトで印加されるトルクを、電気を生産するための発電機にさらに連結されている従動シャフトにつなぐためのものである。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、風力発電機２は、図２に示す遊星歯車装置２０を備える。図には、主軸Ａに沿う縦断面で遊星歯車装置２０を示す、簡略化した図面がある。本発明のこの実施形態による遊星歯車装置２０は、いくつかの第１の遊星歯車２４、２６と係合する内歯車を有する駆動輪２２を備える。駆動輪２２は、ロータによって駆動される風力発電機の主シャフトに連結され得る。シャフト１００は、破線によって示される駆動輪または従動輪に連結され得る。
【００３２】
一例として、遊星歯車装置２０は、６つの第１の遊星歯車２４、２６を備える。これは、図３の簡略化した正面図に示される。図の方向は、主軸Ａと平行である。第１の遊星歯車２４、２６のそれぞれは、対応する第１の遊星歯車２４、２６に対して軸方向に変位される、第２の遊星歯車２８、３０に連結されている。符号２４、２８および２６、３０を有する２セットの歯車に関しては、これを図２に示す。
【００３３】
換言すれば、第１の遊星歯車２４、２６と第２の遊星歯車２８、３０との間には、軸方向ＡＸに、或る距離が存在している。第２の遊星歯車２８、３０は、クラッチ歯車装置３６を介して従動シャフト３４に連結される太陽輪３２と係合している。従動シャフト３４は、風力発電機２の中で電気を生産するための発電機に連結され得る。
【００３４】
第２の遊星歯車２８、３０は、第１のサブセットの歯車および第２のサブセットの歯車に分けられる。符号２８を有する第２の遊星歯車が、第１のサブセットを形成する。符号３０が付与される第２の遊星歯車が、第２のサブセットを形成する。第１のサブセットの歯車２８は、第１の平面Ｅ１に配置される。この平面は、第２のサブセットの歯車３０を収容する第２の平面Ｅ２から間隔をあけて置かれる。２つの平面Ｅ１、Ｅ２、は、軸方向ＡＸに突出する距離Ｄだけ、軸方向に間隔を置いて配置される。
【００３５】
図３の簡略化した正面図では、第１の平面Ｅ１に配置される、第２の遊星歯車装置２８は、破線で描画される。第２のサブセットを形成する第２の遊星歯車３０は、実線で描画される。このことは、遊星歯車２８、３０は、軸方向ＡＸに沿って互い違いになっていることを示しており、第１のサブセットの遊星歯車２８は、第２のサブセットの遊星歯車３０後方に配置されている。図３の簡略化した正面図では、第２の遊星歯車２８、３０は、互いに重なり合っている。しかしながら、軸方向に変位していることに因って、それらは、相互に接触しない。
【００３６】
符号２４が付与される第１の遊星歯車は、第１のシャフト３８を介して第１のサブセットの第２の遊星歯車２８に連結されている。同様に、２６と表示される第１の遊星歯車は、第２のシャフト４０を介して第２のサブセットの第２の遊星歯車３０に連結されている。第１のシャフト３８は、第１の長さＬ１を有し、第２のシャフト４０は、より長い第２の長さＬ２を有する。第１および第２の長さＬ１、Ｌ２は、第１の平面Ｅ１と第２の平面Ｅ２との間の軸方向変位量だけ異なっており、すなわち、それらは、距離Ｄだけ異なっている。第１のシャフト３８と第２のシャフト４０との間の長さの差によって、必然的に、第１のシャフト３８が第２のシャフト４０とは異なるねじり強さを有することになる。具体的には、より短い第１のシャフト３８は、第２のシャフト４０より高いねじり強さを有する。
【００３７】
遊星歯車２４、２６、２８、および３０は全て、駆動輪２２の同じ側に配置される。具体的には、第１のサブセットおよび第２のサブセットの第２の歯車２８、３０が配置される平面Ｅ１、Ｅ２は共に、駆動輪２２の同じ側にそれぞれ位置する。この技術概念について別の説明をすると、第１の遊星歯車２４、２６から始まる、この第１のシャフト３８ならびに第２のシャフト４０は、それらの第２の遊星歯車２８、３０に向かって同じ軸方向ＡＸに突出している。
【００３８】
駆動輪２２の内歯車は、垂直な歯車であり得る。これにより、必然的に、さらに、第１の遊星歯車２４、２６の歯車も、垂直な歯車となる。本発明の実施形態によれば、第２の遊星歯車２８、３０の歯車および太陽輪３２の対応する歯車は、はすばになった歯車である。第１の平面Ｅ１に配置されている第１のサブセットのはすばの第２の遊星歯車２８のピッチの方向と、第２のサブセットの歯車を形成している、第２の平面Ｅ２に配置されているはすばの第２の遊星歯車３０のピッチの方向とは、逆になり得る。第１のサブセットのはすば歯車２８のピッチ角および第２のサブセットの歯車３０のピッチ角は、値または量に関して少なくとも実質的に等しくなってもよい。しかしながら、これは、傾斜の値にだけ当てはまり、その方向については当てはまらない。換言すれば、はすば歯車２８、３０の値、例えばピッチ角または傾斜角は、その値に関して少なくとも実質的に等しい。しかしながら、傾斜角は、逆方向に測定される。
【００３９】
ほんの一例として、図２の実施形態によれば、第１のサブセットのはすばの第２の歯車２８は、右ねじれ歯車である。これは、第２の遊星歯車２８の上昇二重線によって表されている。第２のサブセットの第２の遊星歯車３０は、左ねじれ歯車である。これは、第２の遊星歯車３０の下降二重線を用いて示されている。第１のサブセットおよび第２のサブセットの第２の歯車２８、３０と噛み合っている太陽輪３２の歯車は、噛み合っている相手方部品に対してそれぞれ逆方向に切られている。図２の実施形態では、第１のサブセットの第２の遊星歯車２８と噛み合っている、太陽輪３２の左歯車は、左ねじれ歯車である。第２のサブセットの第２の遊星歯車３０と噛み合っている、太陽輪３２の右方の歯車は、右ねじれ歯車である。
【００４０】
しかしながら、はすば歯車の傾斜は、逆であってもよいことを理解されたい。
【００４１】
太陽輪３２と従動シャフト３４との間のクラッチ歯車装置３６は、第１および第２の平面Ｅ１、Ｅ２に配置される第１のサブセットおよび第２のサブセットの遊星歯車と協働する歯車とは偏心して配置されている。換言すれば、クラッチ歯車装置３６は、２つの平面Ｅ１、Ｅ２の間で、幾何中心に関して変位されている。これは、第１のシャフトおよび第２のシャフト３８、４０の異なるねじり強さを補償するためのものである。
【００４２】
図２の実施形態中の、比較的より長い第２の長さＬ２を有する第２のシャフト４０と比較した時（シャフト３８および４０が、基本的に同じ直径を有しており、同じ材料でできており、同じ構造／構成に因っているという仮定の下で）、より短い長さＬ１を有する第１のシャフト３８は、より高いねじり強さを提供する。第１の平面Ｅ１までの距離が、第２の平面Ｅ２までの距離より大きいということから、クラッチ歯車装置３６は、偏心して配置されている。一般的に言って、クラッチ歯車装置３６は、より高いねじり強さを有するシャフトを介して連結される、遊星歯車を収容している平面の方により近くなるように配置される。図２の実施形態では、これは、第２の平面Ｅ２である。
【００４３】
シャフト４０の剛性（長さＬ２の方がより長いことに因り）が、Ｌ１の剛性（長さＬ１の方がより短いことに因り、ならびにそれらが同じ直径を有する場合）より低いので、クラッチ歯車装置３６は、さらに右方にある。シャフト４０からトルクが入る点から、クラッチ歯車装置３６を通ってトルクが出る点までの太陽輪３２の剛性は、シャフト３８から太陽輪３２にトルクが入る点から、トルクが出る点までの剛性より高い。したがって、図２は、高い剛性部と結合されている低い剛性のシャフト４０と、低い剛性部と結合されている高い剛性シャフト３８とを示す。３６をさらに右方に置くことにより、シャフト３８（Ｌ１）を通る、またはシャフト４０（Ｌ２）を通る両方の運動経路に関する高い／低い剛性結合物が存在する。
【００４４】
遊星歯車装置２０が、逆方向に切られたはすばの第２の遊星歯車２８、３０と、太陽輪３２上の対応するはすば歯車とを有している設計により、太陽輪３２は、軸方向に自由に支持され得る。有利には、遊星歯車装置２０は、太陽輪３２用のスラスト軸受を省くことができる。これによって、設計は簡素化される。
【００４５】
本発明の１つの実施形態によれば、第１の遊星歯車および第２の遊星歯車２４、２６および２８、３０は、遊星歯車装置２０の中心軸Ａを中心に、均等に且つ対称的に配置される。これは、図３の正面図に示される。破線４２は対称軸を表し、これらの破線は、相互の間に等しい角度を含んでいる。第１の歯車２４、２６および第２の歯車２８、３０を連結するシャフト３８、４０は、対称軸を切るように配置される。
【００４６】
実施形態による遊星歯車装置２０は、第１の平面および第２の平面Ｅ１およびＥ２にある第２の遊星歯車２８、３０が、互い違いに配置されているので、特にコンパクトである。これに加えて、遊星歯車装置２０は、単一伝達段だけを有するように設計することができる。これは、大きい半径を有する比較的大きい第２の遊星歯車２８、３０を適用することに因る。第１の遊星歯車および第２の遊星歯車２４、２６および２８、３０を備えるこの単一段の速度伝達比は、最高で１５になり得る。第２の遊星歯車２８、３０は、駆動輪２２の外側円周を越えて、予め定められた距離Ｆだけ突出している。単一段歯車伝達装置は、多重歯車段を有する歯車と比較される時、歯車の全重量に関して有利である。さらに、単一段歯車、具体的には互い違いの第２の歯車２８、３０を有する遊星歯車装置２０は、高出力密度を有するように非常にコンパクトに設計することができる。
【００４７】
本発明の態様による遊星歯車装置２０は、洋上風力発電機２では特に有利である。その理由は、減量に伴って、風力発電機２の支持構造物８を、より低い耐荷重性能を有するように設計することができるようになったからである。これは、著しいコスト削減につながる可能性が極めて高い。
【００４８】
本発明の別の実施形態によれば、風力発電機２は、図４に示す遊星歯車装置２０を備えており、簡略化した図面は、主軸Ａに沿う縦断面で遊星歯車装置２０を示している。本発明のこの実施形態による遊星歯車装置２０は、いくつかの第１の遊星歯車２４、２６と係合している内歯車を有する駆動輪２２を備える。駆動輪２２は、ロータによって駆動される、風力発電機の主シャフトに連結することができる。シャフト１００は、破線で表されるような駆動輪または従動輪に連結され得る。
【００４９】
一例として、遊星歯車装置２０は、６つの第１の遊星歯車２４、２６を備える。これは図３の簡略化した正面図に示され、それについての前述の説明は、図４の実施形態にも当てはまる。
【００５０】
図の方向は、主軸Ａと平行である。第１の遊星歯車２４、２６のそれぞれは、対応する第１の遊星歯車２４、２６に対して軸方向に変位されている第２の遊星歯車２８、３０に連結されている。符号２４、２８および２６、３０を有する２セットの歯車に関しては、これを図４に示す。
【００５１】
換言すれば、第１の遊星歯車２４、２６と第２の遊星歯車２８、３０との間には、軸方向ＡＸに、或る距離が存在している。第２の遊星歯車２８、３０は、クラッチ歯車装置３６を介して従動シャフト３４に連結される太陽輪３２と係合している。従動シャフト３４は、風力発電機２で電気を生産するための発電機に連結され得る。
【００５２】
第２の遊星歯車２８、３０は、歯車の第１のサブセットおよび歯車の第２のサブセットに分けられる。符号２８を有する第２の遊星歯車が、第１のサブセットを形成する。符号３０を付与される第２の遊星歯車が、第２のサブセットを形成する。第１のサブセットの歯車２８は、第１の平面Ｅ１に配置される。この平面は、第２のサブセットの歯車３０を収容する第２の平面Ｅ２から間隔をあけて置かれる。２つの平面Ｅ１、Ｅ２、は、軸方向ＡＸに突出する距離Ｄだけ、軸方向に間隔を置いて配置される。
【００５３】
符号２４を付与される、第１の遊星歯車は、第１のシャフト３８を介して第１のサブセットの第２の遊星歯車２８に連結されている。同様に、２６と表示される第１の遊星歯車は、第２のシャフト４０を介して第２のサブセットの第２の遊星歯車３０に連結されている。第１のシャフト３８は、第１の長さＬ１を有し、第２のシャフト４０は、より長い第２の長さＬ２を有する。第１および第２の長さＬ１、Ｌ２は、第１の平面Ｅ１と第２の平面Ｅ２との間の軸方向変位量だけ異なっており、すなわち、それらは、距離Ｄだけ異なっている。しかしながら、この実施形態では、異なる長さＬ１およびＬ２のシャフト３８、４０のねじり強さまたはねじり剛性は、実質的に同じである。
【００５４】
例えば、異なる長さに起因した異なるねじり強さを補償するために、シャフト３８および４０の直径は、異なっていてもよい。長さＬ２である、より長いシャフト４０の直径は、長さＬ１である、より短いシャフト３８の直径より大きくてもよい。
【００５５】
さらに、より長いシャフト４０で使用される材料および／または構造は、より短いシャフト３８で使用される材料および／または構造より高いねじり強さまたはねじり剛性を本質的に提供することができる。
【００５６】
またさらに、長さの異なるシャフト３８および４０が共に、同じねじり強さまたはねじり剛性を実質的に有するように構成するために、使用した材料、直径、または他の構造上の寸法の或る組み合わせを用いてもよい。
【００５７】
またさらに、第１のシャフト３８および第２のシャフト４０、およびクラッチ歯車装置３６を通る運動経路は、考慮されることができ、シャフトの寸法（例えば直径等）およびクラッチ歯車装置３６の位置は、異なるねじり強さを補償するために適合させてもよい。
【００５８】
図２と比較して、次いで、シャフト４０を通る経路の複合的剛性が、シャフト３８を通る経路に沿う複合的剛性とほぼ同じであるように、クラッチ歯車３６は、より中心位置、またはさらに完全な中心位置に配置され得る。換言すれば、クラッチ歯車３６は、２セットの遊星歯車装置の２つの平面Ｅ１とＥ２との間の中間部にある平面の中に配置すること、または平面の中心に置くことができる。
【００５９】
図２に示す実施形態と同様に、遊星歯車２４、２６、２８、および３０は全て、駆動輪２２の同じ側に配置される。具体的には、第１のサブセットおよび第２のサブセットの第２の歯車２８、３０がそれぞれ配置される、平面Ｅ１、Ｅ２は共に、駆動輪２２の同じ側に位置する。この技術概念について別の説明をすると、第１の遊星歯車２４、２６から始まる、この第１のシャフト３８ならびに第２のシャフト４０は、それらの第２の遊星歯車２８、３０に向かって同じ軸方向ＡＸに突出している。
【００６０】
さらに、駆動輪２２の内歯車も、垂直な歯車であり得る。これにより、必然的に、さらに、第１の遊星歯車２４、２６の歯車も、垂直な歯車となる。第２の遊星歯車２８、３０の歯車および太陽輪３２の対応する歯車は、はすばになった歯車であり得る。第１の平面Ｅ１に配置されている第１のサブセットのはすばの第２の遊星歯車２８のピッチの方向と、第２のサブセットの歯車を形成している、第２の平面Ｅ２に配置されているはすばの第２の遊星歯車３０のピッチの方向とは、逆になり得る。第１のサブセットのはすば歯車２８のピッチ角および第２のサブセットの歯車３０のピッチ角は、値または量に関して少なくとも実質的に等しくなってもよい。しかしながら、これは、傾斜の値にだけ当てはまり、その方向については当てはまらない。換言すれば、はすば歯車２８、３０の値、例えばピッチ角または傾斜角は、その値に関して少なくとも実質的に等しい。しかしながら、傾斜角は、逆方向に測定される。
【００６１】
さらに、第１のサブセットのはすばの第２の歯車２８も、右ねじれ歯車であり得る。これは、第２の遊星歯車２８での上昇二重線によって表されている。第２のサブセットの第２の遊星歯車３０は、左ねじれ歯車であり得る。これは、第２の遊星歯車３０での下降二重線を用いて示されている。第１のサブセットおよび第２のサブセットの第２の歯車２８、３０と噛み合っている太陽輪３２の歯車は、噛み合っている相手方部品に対してそれぞれ逆方向に切られている。図２の実施形態では、第１のサブセットの第２の遊星歯車２８と噛み合っている、太陽輪３２の左歯車は、左ねじれ歯車である。第２のサブセットの第２の遊星歯車３０と噛み合っている、太陽輪３２の右方の歯車は、右ねじれ歯車である。しかしながら、はすば歯車の傾斜は、逆であってもよいことを理解されたい。
【００６２】
太陽輪３２と従動シャフト３４との間のクラッチ歯車装置３６は、中心に配置され（歯車に対して、すなわち歯車の間の中間部で）、この歯車は、第１および第２の平面Ｅ１、Ｅ２に配置される第１のサブセットおよび第２のサブセットの遊星歯車と協働する。換言すれば、クラッチ歯車装置３６は、２つの平面Ｅ１、Ｅ２の間の幾何中心に関して変位されていない。第１のシャフトおよび第２のシャフト３８、４０の異なるねじり強さは、他の異なる構造上の寸法の、異なる材料の異なる直径によって補償される。
【００６３】
遊星歯車装置２０が、逆方向に切られたはすばの第２の遊星歯車２８、３０と、太陽輪３２上の対応するはすば歯車とを有している設計により、太陽輪３２は、軸方向に自由に支持され得る。有利には、遊星歯車装置２０は、太陽輪３２用のスラスト軸受を省くことができる。これによって、設計は簡素化される。
【００６４】
本発明の上記実施形態および態様では、さらに、単一の太陽輪３２を複数の歯車と共に使用する代わりに、多重太陽輪を使用してもよい。さらに、この概念は、一般的に、多重太陽輪に適用することができる。
【００６５】
上述した実施形態および態様は、さらに、遊星歯車および対応する太陽輪の多平面に広げることができる。
【００６６】
記載した実施形態では、遊星歯車装置の駆動側と従動側は、取り替えることができる。これは、駆動輪（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｗｈｅｅｌまたはｄｒｉｖｅ  ｗｈｅｅｌ）が、従動輪でもあり得、従動シャフトが、駆動シャフトでもあり得ることを意味する。
【００６７】
以上、本発明について特定の実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、おそらく、当業者であれば、請求される本発明の範囲内にある、さらなる代替案を想起されよう。
【符号の説明】
【００６８】
２  風力発電機
４  ロータハブ
６  ロータブレード
８  支持構造物
１０  海
２０  遊星歯車装置
２２  駆動輪
２４  第１の遊星歯車
２６  第１の遊星歯車
２８  第２の遊星歯車
３０  第２の遊星歯車
３２  太陽輪
３４  従動シャフト
３６  クラッチ歯車装置
３８  第１のシャフト
４０  第２のシャフト
４２  破線
１００  シャフト
Ａ  主軸
ＡＸ  軸方向
Ｄ  距離
Ｅ１  第１の平面
Ｅ２  第２の平面
Ｆ  距離
Ｌ１  第１の長さ
Ｌ２  第２の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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