(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ（１０６）と、ねじりに対し剛性であるように前記ロータに連結された回転アセンブリと、前記回転アセンブリに対して適所に固定された固定アセンブリとを有する風力タービン（１００）用のロータ制動装置（１０）であって、
前記回転アセンブリに配置することができ、複数の制動凹部（１２、１４）が周縁に沿って配置され、隣り合う２つの制動凹部が歯（１６、５２０）を形成する、歯付ディスク（１１、５２、６２、７２、２００、２００’、２００’’、３００、３００’、３００’’、４００、４００’、４００’’）と、
少なくとも１つの第１の制動要素（１２２）を有する第１の制動モジュール（２５、１２０）と、
少なくとも１つの第２の制動要素（１３２）を有する第２の制動モジュール（２６、１３０）とを備え、
前記第１の制動モジュールおよび前記第２の制動モジュールを前記固定アセンブリに配置することができ、
前記第１の制動要素および前記第２の制動要素が、前記歯付ディスクの制動凹部に係合するように構成および設計され、
前記歯付ディスクの周方向における前記少なくとも１つの第１の制動要素と前記少なくとも１つの第２の制動要素との間隔（Ａ１）が、前記歯付ディスクの歯先間隔（Ｚ）の非整数倍であり、
前記少なくとも１つの第１の制動要素（１２２）および／または前記少なくとも１つの第２の制動要素（１３２）が係合領域（５０１）を有し、前記係合領域が、前記制動凹部（１２、１４）のうちの１つと反対の幾何形状を有し、それによって、前記第１の制動要素および／または前記第２の制動要素の係合領域が、前記制動凹部のうちの１つの中に完全に配置されることが可能になる、
ロータ制動装置。
【請求項２】
前記制動凹部（１２、１４）の前記周方向の幅が、半径および／または軸方向において歯先円直径から歯元円直径まで減少し、この減少が連続的に生じている、請求項１に記載のロータ制動装置（１０）。
【請求項３】
前記制動凹部（１２、１４）が、一定の歯先間隔（Ｚ）を有する均一な歯部（２０２、２０２’、２０２’’、３０２、３０２’、３０２’’、４０２、４０２’、４０２’’）を形成する、請求項１〜２のいずれか一項に記載のロータ制動装置（１０）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの第１の制動要素（１２２）が前記第１の制動モジュール（２５、１２０）上に可動に配置され、かつ／または前記少なくとも１つの第２の制動要素（１３２）が前記第２の制動モジュール（２６、１３０）上に可動に配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータ制動装置（１０）。
【請求項５】
前記第１の制動モジュール（２５、１２０）および／または前記第２の制動モジュール（２６、１３０）が、前記少なくとも１つの第１の制動要素（１２２）および／または前記少なくとも１つの第２の制動要素（１３２）を係合方向に、スタンバイ位置から係合位置へと動かすように設計され、前記少なくとも１つの第１の制動要素および／または前記少なくとも１つの第２の制動要素が、前記スタンバイ位置においては前記制動凹部（１２、１４）のうちの１つと係合せず、前記係合位置において前記制動凹部（１２、１４）のうちの１つと係合する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータ制動装置（１０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第１の制動要素（１２２）および／または前記少なくとも１つの第２の制動要素（１３２）の係合方向が、前記回転アセンブリの回転軸（Ｒ）の径方向および／または軸方向に向けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータ制動装置（１０）。
【請求項７】
前記歯付ディスク（１１、５２、６２、７２、２００、２００’、２００’’、３００、３００’、３００’’、４００、４００’、４００’’）の歯（１６、５２０）の歯高が、前記回転アセンブリの回転軸（Ｒ）に対して平行に、および／または径方向に向けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のロータ制動装置（１０）。
【請求項８】
ロータの回転方向に沿って配置された複数の歯及び複数の凹部を有し、且つ、前記ロータと共に回転する回転部と、
前記凹部に係合可能な位置に配置された第１の制動要素及び第２の制動要素を有する固定部と、を備え、
前記ロータの回転方向における、前記第１の制動要素と前記第２の制動要素との間隔は、隣接する２つの前記歯の間隔の非整数倍であり、
前記少なくとも１つの第１の制動要素および／または前記少なくとも１つの第２の制動要素が係合領域を有し、前記係合領域が、前記凹部のうちの１つと反対の幾何形状を有し、それによって、前記第１の制動要素および／または前記第２の制動要素の係合領域が、前記凹部のうちの１つの中に完全に配置されることが可能になる、
風力タービン用のロータ制動装置。
【請求項９】
ロータの回転方向に沿って配置された複数の歯及び複数の凹部を有し、且つ、前記ロータと共に回転する回転部と、
前記凹部に係合可能な位置に配置された第１の制動要素及び第２の制動要素を有する固定部と、を備え、
前記第１の制動要素が前記凹部の１つに進入する際、前記回転部が回転し、且つ、前記第２の制動要素が前記凹部の他の１つから後退するように構成されており、
前記少なくとも１つの第１の制動要素および／または前記少なくとも１つの第２の制動要素が係合領域を有し、前記係合領域が、前記凹部のうちの１つと反対の幾何形状を有し、それによって、前記第１の制動要素および／または前記第２の制動要素の係合領域が、前記凹部のうちの１つの中に完全に配置されることが可能になる、
風力タービン用のロータ制動装置。
【請求項１０】
ロータの回転方向に沿って配置された複数の歯及び複数の凹部を有し、且つ、前記ロータと共に回転する回転部と、
前記凹部に係合可能な位置に配置された第１の制動要素及び第２の制動要素を有する固定部と、を備え、
前記回転部は、前記第１の制動要素が係合位置へ移動すると回転するように構成されており、
前記第２の制動要素は、前記回転部の回転に伴い前記凹部の他の１つの中で移動するように構成されており、
前記少なくとも１つの第１の制動要素および／または前記少なくとも１つの第２の制動要素が係合領域を有し、前記係合領域が、前記凹部のうちの１つと反対の幾何形状を有し、それによって、前記第１の制動要素および／または前記第２の制動要素の係合領域が、前記凹部のうちの１つの中に完全に配置されることが可能になる、
風力タービン用のロータ制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービン用ロータ制動装置、風力タービン、ならびに風力タービンのロータを制動および／または回転させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンは風のエネルギーを電気エネルギーに変換する。風力タービンの主流となっている設計は３枚羽根水平軸風力タービンであり、この風力タービンでは、ロータが動作中風上側にあり、風力タービンの機器ポッドがタワーの上に配置されており、風向きが能動的に追跡される。
【０００３】
風力タービンの空力ロータは、好ましくは１つまたは２つ以上のロータ羽根を備え、このロータ羽根は好ましくは共通ハブに取り付けられる。このハブはさらに、好ましくはねじりに対し剛性であるようにして回転アセンブリに連結される。直結駆動による（すなわち変換用のトランスミッションがない）風力タービンの場合、ロータは、たとえばハブおよびジャーナルを介して発電機ロータを駆動する。トランスミッション付きの風力タービンの場合には、回転アセンブリはさらに、ロータとトランスミッションを互いに連結するロータ軸を一般に備える。こうしてロータの回転運動は、トランスミッションによってトランスミッション出力運動に変換され、それによって次に、このトランスミッション出力運動を発電機まで伝達することが可能になる。
【０００４】
この適用例によれば、ロータとは、一般に３枚のロータ羽根がある風力タービンの空力ロータを意味すると解釈される。この適用例によれば、発電機ロータは発電機の（好ましくは風力タービン用発電機の）電気力ロータを意味すると解釈される。この適用例による発電機は、発電機ロータがステータ内で半径方向に回転する内部ロータ発電機と、発電機ロータがステータまわり外側を径方向に回転する外部ロータ発電機との両方を備える。風力タービンの空力ロータは様々な状況で制動されなければならないが、ロータが１つの特定の回転位置において制動されるならばさらに好ましい。
【０００５】
たとえば、修理および／または保守作業を行うためにロータが、たとえばナセル内またはハブの領域において制動される必要があり得る。さらに、風力タービンが組み立ておよび／または分解されるとすぐにロータを制動する必要があり得る。たとえば、想定されているロータ羽根のすべてが配置されているわけではなく、それゆえにロータが不安定な位置にある場合には、規定された位置にロータを保持するために大きい制動力および／または制動モーメントが発生する。この制動モーメントは、有利な「６時の位置」において特に必然的であり、この位置では、ロータ羽根が配置されていないハブ連結領域が風力タービンの基礎の方向に向いており、好ましくはすでに取り付けられている、他の２つのロータ羽根の長手方向軸が半ば反対方向に向いている。その結果、回転軸のまわりに不均一に配置されているロータ羽根により、この回転軸に対する高いトルクが生じる。
【０００６】
支配的な風速が風力タービンの最大風速を超えるとすぐに、ロータにブレーキをかけるためにロータ羽根の迎え角を変えることだけでなく、風力タービンのロータを停止させ（すなわちゼロ速度までロータにブレーキをかける）、次に、ロータが回転しないようにロータを制動することもまた、さらに有利になり得る。ロータが所望の位置に高精度で制動され、それによって、位置に依存する修理および／または保守作業、および／または組み立て作業を行えるようになることがさらにしばしば必要になる。
【０００７】
従来技術で知られているロータ制動装置には特に、確実な制動を実現するという目的がある。この目的は、風力タービンにかかわる作業をする人のための、適切な安全方策による備えをしなければならないということによって特に説明することができる。従来技術で知られているロータ制動装置の場合、この装置は主としてボルトと、好ましくは、ボルト用に設けられているいくつかの開口との組み合わせである。別の選択として、開口が発電機の発電機ロータ（具体的にはロータ支持体）に配置され、前記開口を通る通路の方向は、好ましくは発電機の回転軸に実質的に平行に配列されている。好ましくは開口に対応し、かつ開口内に配置できるボルトは、発電機ステータ（具体的にはステータ支持体）に配置される。発電機ロータの制動、したがってまた空力ロータの制動は、ボルトを開口内に配置することによって達成することができる。
【０００８】
一方、上記で言及し説明したロータ制動装置は、ロータを確実に制動できるが、開口が回転アセンブリに設けられている位置でしかロータを位置決めすることができない。たとえば、ロータ羽根を取り付けるには、第１のロータ羽根を取り付けた後に、第２のロータ羽根の取り付け位置へ（好ましくは６時の位置へ）ロータを回転させるために制動を解除して、その位置で再びロータを制動することがさらに必要になる。非常に広範囲の適用分野では、これによりコストが高くなり労力が多くなる。風力タービンロータを制動する既存のシステムおよび方法には様々な利点があるが、さらなる改善が望ましい。
【０００９】
本出願の優先出願段階において、ドイツ特許商標局は次の従来技術、すなわち、特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４を見つけた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許第１００３１４７２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公告第１０２００８０６３０４３号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００８０５４１００号明細書
【特許文献４】独国実用新案第２１２０１３０００２４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、言及した１つまたは複数の不利点を軽減または除去する解決策を提供することである。本発明のさらなる目的は、風力タービンの低コストおよび／または簡単な組み立ておよび／または保守および／または修理を可能にする解決策を提供することである。さらに、本発明の目的は、風力タービンの制動を改善および／または簡略化する解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、最初に述べた目的は、ロータと、ねじりに対し剛性であるようにロータに連結された回転アセンブリと、回転アセンブリに対して適所に固定された固定アセンブリとを有する風力タービン用のロータ制動装置によって達成される。このロータ制動装置は、歯付ディスクを備え、これは回転アセンブリに配置することができ、複数の制動凹部が周縁に沿って配置され、隣り合う２つの制動凹部が歯を形成する。ロータ制動装置はさらに、少なくとも１つの第１の制動要素を有する第１の制動モジュールと、少なくとも１つの第２の制動要素を有する第２の制動モジュールとを備え、第１の制動モジュールおよび第２の制動モジュールは固定アセンブリに配置することができ、第１の制動要素および第２の制動要素は、歯付ディスクの制動凹部に係合するように構成および設計され、歯付ディスクの周方向における少なくとも１つの第１の制動要素と少なくとも１つの第２の制動要素との間隔は、歯付ディスクの歯先間隔の非整数倍である。
【００１３】
回転アセンブリは、ねじりに対し剛性であるようにしてロータに連結される。特にことわらない限り、ロータとは、少なくとも１つのロータ羽根と、その少なくとも１つのロータ羽根が配置されるハブとを備えるアセンブリを意味すると解釈されたい。ロータはまたスピナを有することが多い。回転アセンブリは、たとえば、ロータ支持体および／またはジャーナルおよび／またはロータ軸を備えることができ、ロータ軸は、ねじりに対し剛性であるようにしてロータハブに連結される。回転アセンブリはまた、好ましくは発電機ロータを備えることもできる。別の選択として回転アセンブリは、ロータの回転により同様に回転運動が与えられる任意の構成要素を備える。
【００１４】
回転アセンブリに加えて、風力タービンは、回転アセンブリに対して適所に固定されている固定アセンブリを備える。固定アセンブリは、ナセルの中に配置されるがロータの回転軸まわりの回転運動はしない種類の要素を特に備える。このようにして固定アセンブリは、回転アセンブリに対して適所に固定される。しかし、タワーおよび／または風力タービンの基礎に対して、固定アセンブリは一般に、風力タービンが一般に風向き追跡をするので、実質的に垂直の軸のまわりにナセルと共に回転可能であり、それによって、ナセルはタワーの長手方向軸に平行な軸のまわりに回転できるようになる。したがって、ナセルの中に配置されている固定アセンブリもまた、ナセルの外側の点に対して、具体的には風力タービンが建設された地表に対して回転する。この適用例によれば、適所に固定されるとは、回転する回転アセンブリに対してのことを意味すると解釈されたい。固定アセンブリは、たとえば、発電機ロータ、ジャーナル、機械支持体、発電機ハウジングまたはトランスミッションハウジングを備える。別の選択として、固定アセンブリは、制動モジュールを配置できる要素を備える。
【００１５】
回転アセンブリに配置できる歯付ディスクは、周縁に沿って複数の制動凹部を有する。歯付ディスクが、ねじりに対し剛性であるようにして回転アセンブリに配置されているロータを制動するために特別に設けられた要素を有すること、あるいは、歯付ディスクが回転アセンブリの既知の要素に配置されることが可能である。たとえば、発電機ロータディスクには制動凹部が周縁に沿って配置されているという点で、歯付ディスクは発電機ロータディスクの一部とすることができる。歯付ディスクの周縁に沿った複数の摺動凹部は歯部を形成する。
【００１６】
歯部は、たとえば、凹部および／または歯が不完全な円の、具体的には半円の形の幾何形状を有することで特徴づけられる、波形外形を有することができる。別の選択として、歯部は、螺旋状および／またはサイクロイドの歯部を有することができる。さらに、鋸歯の歯部もまた設けることができる。しかし、制動凹部または制動凹部によって形成された歯は、少なくとも１つの第１の制動要素および少なくとも１つの第２の制動要素をこれら制動凹部のうちの１つに常に配置できるような幾何形状を、本発明によるこれら２つの制動要素間の間隔にかかわらず有さなければならない。具体的には、制動要素または制動凹部は、制動要素が制動凹部に入るときにせん断運動がどうしても起こり、それによって、制動要素または制動要素の一部分を制動凹部に配置することが、歯付ディスク動きによって可能になることを保証できるように設計されなければならない。
【００１７】
少なくとも１つの制動要素は、第１の制動モジュールに配置される。第１の制動要素は、好ましくはモジュール端部から係合端部へと延びる。モジュール端部によって、第１の制動要素は、好ましくは第１の制動モジュールの上および／または中に配置される。第１の制動要素は、好ましくは第１の制動モジュールに、第１の制動要素を制動モジュールに対して動かすことができるようにして配置される。第１の制動要素の係合端部は、動作状態において好ましくは制動モジュールの外方に向き、歯付ディスクと向かい合う。係合端部に隣接する領域は幾何形状が、好ましくは制動凹部と反対の幾何形状である。別の選択として、係合端部に隣接する領域は幾何形状が、好ましくは少なくとも部分的に制動凹部と反対の幾何形状である。具体的には、係合端部に隣接する領域は、制動要素が制動凹部の中に、厳密には中心にではないように導入されるときに、せん断運動が、したがってまたせん断力が、特に歯付ディスクの接線方向に生じるように設計される。したがって、制動要素が制動凹部の中に、厳密には中心にではないように導入される場合に、歯付ディスクまたはロータの漸進的な動きがあることを保証することが好ましくは可能であり、その結果、この漸進的な動きにより、次に制動要素が中心で係合し、ロータの確実な制動を保証することができる。さらに、第１の制動要素のこの配置には、歯付ディスクに連結されたアセンブリにせん断力を作用させることができるという、また第１の制動要素に対するこのアセンブリの回転を可能にすることができるという効果がある。アセンブリが風力タービンの回転アセンブリに配置されている場合には、回転アセンブリまたはロータの回転をこのように可能にすることができる。
【００１８】
以上の記述は、第２のモジュールおよび少なくとも１つの第２の制動要素にもほぼ同様に当てはまる。
【００１９】
本発明によれば、第１の制動モジュールおよび第２の制動モジュールは、風力タービンの固定アセンブリに配置することができる。第１の制動モジュールおよび第２の制動モジュールは、好ましくは、また実質的に、固定アセンブリの回転方向には可動ではない。少なくとも１つの第１の制動要素および／または少なくとも１つの第２の制動要素は、好ましくは同様に回転アセンブリの回転方向に対して固定されて配置される。具体的には、少なくとも１つの第１の制動要素および／または少なくとも１つの第２の制動要素の、第１の制動モジュールまたは第２の制動モジュールへのこの固定配置は、これらの制動要素が歯付ディスクの凹部に係合できるようにして構成される。この目的のために制動要素は、好ましくは、歯付ディスクに向けて可動であるように制動モジュールに配置される。さらに、制動要素は制動モジュールに固定して配置されるが、制動モジュールは、前記モジュールに固定して配置された制動要素と共に歯付ディスクに向けて可動であるように設計されるという可能性がある。
【００２０】
制動凹部に制動要素が係合するとは、具体的には、制動要素が歯付ディスクの凹部の中に、制動ディスクが第１の回転方向または第２の回転方向のどちらにも動くことができないように配置されることを意味すると解釈されたい。この定義は、制動に必要とされるいかなる力も考慮していなく、したがって、２つ以上の制動要素が複数の制動凹部の中に完全に係合することもまた、ロータの確実な制動を保証するために必要になり得る。
【００２１】
歯付ディスクの周方向に、少なくとも１つの第１の制動要素には、少なくとも１つの第２の制動要素との、歯付ディスクの歯先間隔の非整数倍である間隔がある。詳細には、歯先間隔とは、２つの隣り合う歯の２つの歯高点間の間隔を意味すると解釈されたい。均一な歯部の場合には、この歯先間隔は歯付ディスク全体に沿って一定である。さらに、歯部が一定ではない歯付ディスクを設けることもまた可能である。この種の歯部の場合には、歯先間隔領域を画定する可能性がさらにあり、この歯先間隔領域はそれぞれ、好ましくは一定の歯先間隔を有する。さらに、歯先間隔は、個別に大きい歯を設けることにより、いくつかの部分では不均一になり得る。
【００２２】
少なくとも１つの第１の制動要素と少なくとも１つの第２の制動要素が別々の間隔であると、少なくとも１つの第１の制動要素および少なくとも１つの第２の制動要素が制動凹部に同時には完全に係合できないことが明確になる。少なくとも１つの第１の制動要素が制動凹部に完全に係合する場合には、少なくとも１つの第２の制動要素は別の制動凹部に完全には係合しない。しかし、少なくとも１つの第２の制動要素が制動凹部に部分的に係合することは可能である。この状態では、第２の係合要素を歯付ディスクに向けて、したがって係合位置に向けてさらに動かすことができる。制動凹部と制動要素またはその係合領域とが対応する設計の結果として、せん断運動が生じ、その結果、歯付ディスクは（したがって歯部もまた）接線方向に動き、それによって、少なくとも１つの第２の制動要素が制動凹部に完全に係合することが可能になる。少なくとも１つの第２の制動要素が制動凹部に完全に係合すること、および歯付ディスクが接線方向に動くことは、少なくとも１つの第１の制動要素はもはや、以前に配置された制動凹部に完全には配置できないことを意味することが明らかである。この状態では、少なくとも１つの第１の制動要素が力が掛からない状態に切り替えられ、歯付ディスクが動くことによって、せん断運動によるのと同様に係合位置から強制的に出されるか、あるいは、少なくとも１つの第１の制動要素が、たとえば駆動装置によって能動的に引き戻されるかのどちらかである。
【００２３】
この場合には、風力タービンは、特に、水平軸風力タービンを意味するものと解釈され、これは特に、ロータが、地表面に実質的に垂直に配向された領域を動作中に掃引し、かつ実質的に水平の配向であるロータ軸を有するという点で特徴づけられる。この種の風力タービンはまた、水平軸風力タービンとも呼ばれる。風力タービンはさらに、詳細には、定格電力が５００ｋＷを超える、および／または１０００ｋＷを超える、および／または１５００ｋＷを超える、および／または２０００ｋＷを超える、および／または２５００ｋＷを超える、および／または３０００ｋＷを超える、および／または３５００ｋＷを超える、および／または４０００ｋＷを超える、および／または４５００ｋＷを超える、および／または５０００ｋＷを超える、および／または５５００ｋＷを超える、および／または６０００ｋＷを超える風力タービンを意味するものと解釈される。
【００２４】
本発明は、従来技術で知られている制動が多くの場合に、ロータの所望の位置を得るには不十分であるという洞察に基づいている。ねじりに対し剛性であるように回転アセンブリに連結される歯付ディスクの歯部によって、また、この歯部に係合することができ固定アセンブリに固定して配置される制動要素によって、回転位置決めの分解能を大幅に改善することが可能である。本発明はさらに、せん断力が歯付ディスクと制動要素の間で歯付ディスクの接線方向に、適切に形成された制動要素および対応して設計された制動凹部によって得られ、それによって、歯付ディスクの漸進的な回転が制動要素を制動凹部に導入することによって、特に中心に導入することによって可能になり得るという洞察にも基づいている。本発明によるロータ制動装置によって、保持ブレーキの必要性を低減すること、または保持ブレーキを不要にすることもまた可能である。さらに、頻繁に必要な回転または回転モードは、選択的な回転の可能性によってまさに大部分が不必要になる。ロータにロータ羽根を取り付けることは、バラストアームまたはバナナアームを不要にすることが可能であるので、さらに簡単になる。さらに、ロータを回転させるための別の発電機の必要性も低減または回避することができる。
【００２５】
ロータ制動装置の好ましい変形形態では、少なくとも１つの第１の制動要素および／または少なくとも１つの第２の制動要素が、係合領域を有し、この係合領域は、係合凹部のうちの１つと反対の幾何形状を有し、それによって、第１の制動要素および／または第２の制動要素の係合領域が、制動凹部のうちの１つの中に好ましくは完全に配置されることが可能になることが想定される。
【００２６】
係合領域は、好ましくは制動要素の係合端部に隣接して配置される。歯付ディスクおよび制動要素の１つの実施形態では、歯は三角形の幾何形状を有し、２つの歯の間に配置された制動凹部は、好ましくは歯の三角形の幾何形状と寸法が同じである三角形の幾何形状を有し、そのため係合領域は、好ましくは歯の１つと同じ幾何形状を有する。その結果、係合領域もまた、制動凹部と反対の幾何形状を有し、したがって、前記凹部の中の係合位置に配置され得る。
【００２７】
ロータ制動装置の別の好ましい展開物は、制動凹部の周方向の幅が、半径および／または軸方向において歯先円直径から歯元円直径まで減少することによって特徴づけられ、この減少は、好ましくは連続的に生じている。歯先円直径は、歯部の歯先をつなぐことによって形成される。歯元円直径は、好ましくは制動凹部の各最下点を互いにつなぐ。歯先円直径から歯元円直径に向かう制動凹部の幅が減少することにより、適切に設計された制動要素が制動凹部に係合するとすぐに良好なせん断効果が生じる。
【００２８】
ロータ制動装置の別の好ましい変形形態によれば、制動凹部は、特に一定の歯先間隔を有する均一な歯部を形成することが想定される。歯付ディスクが、歯先間隔が一定である領域を有することがさらに好ましい。これらの領域は、歯付ディスクの、たとえばロータを正確に位置決めすることが望ましい回転位置に設けることができる。
【００２９】
少なくとも１つの第１の制動要素が第１の制動モジュール上に可動に配置され、かつ／または少なくとも１つの第２の制動要素が第２の制動モジュール上に可動に配置されることが、さらに好ましくは行われる。この変形実施形態では、第１の制動モジュールおよび／または第２の制動モジュールは、固定アセンブリに固定して配置することができる。第１および／または第２の制動モジュールを固定アセンブリに固定配置すること、および制動要素を制動モジュールに可動配置することによって、特に有利なロータ制動装置の実施形態を提供することが可能である。この変形形態では、制動モジュールはロータ制動装置の安定性および強度を保証することができ、制動モジュールに可動に配置される制動要素は、その必要とされる動きをもたらす。
【００３０】
ロータ制動装置の好ましい変形形態では、少なくとも１つの第１の制動要素および少なくとも１つの第２の制動要素が、好ましくは回転アセンブリの周方向および／または径方向および／または軸方向に、互いに可動であるように配置されることが想定される。好ましい変形形態では、特に、制動要素を互いに歯付ディスクの接線方向に動かすことが可能である。ここでは、第１の制動要素および第２の制動要素が制動凹部に完全に係合することもまた可能である。別の変形形態では、好ましくは、第１の制動要素および／または第２の制動要素を固定アセンブリに可動に配置することができ、それによって、制動要素もまた互いに動かせることが保証されると想定される。
【００３１】
ロータ制動装置の別の好ましい展開物は、第１の制動モジュールおよび／または第２の制動モジュールが、少なくとも１つの第１の制動要素および／または少なくとも１つの第２の制動要素を係合方向に、スタンバイ位置から係合位置へと動かすように設計されることを特徴とし、少なくとも１つの第１の制動要素および／または少なくとも１つの第２の制動要素は、好ましくは、スタンバイ位置においては制動凹部のうちの１つと係合せずに、係合位置において制動凹部のうちの１つと係合する。制動要素がスタンバイ位置にあるとき、歯付ディスクは回転運動を行うことができ、この回転運動が制動要素によって妨げられることがない。特に、制動要素がスタンバイ位置にあるときに、制動要素のうちの１つと歯付ディスクの間の直接の接触がない。しかし、制動要素はスタンバイ位置から係合位置へと動かすことができる。
【００３２】
少なくとも１つの第１の制動要素および／または少なくとも１つの第２の制動要素の係合方向が、回転アセンブリの回転軸の径方向および／または軸方向に向けられることが、さらに好ましくは行われる。少なくとも１つの第１の制動要素および／または少なくとも１つの第２の制動要素の係合方向が、回転アセンブリの回転軸の径方向に向いているとき、歯付ディスクは、好ましくは外部に歯が付いた歯付ディスクとして設けられる。これは、具体的には、歯部が歯付ディスクの外周に配置されていることを意味する。さらに、歯付ディスクの制動凹部または歯に制動要素が径方向から到達できる場合には、径方向の係合方向の可能性がある。少なくとも１つの第１の制動要素および／または少なくとも１つの第２の制動要素の、回転アセンブリの回転軸の軸方向の係合方向は、好ましくは、歯付ディスクが歯部を端面に有する場合に得られる。さらに、歯付ディスクの制動凹部または歯に制動要素が軸方向から到達できる場合には、軸方向の係合方向の可能性がある。
【００３３】
ロータ制動装置の特に好ましい変形形態では、歯付ディスクの歯の歯高が、回転アセンブリの回転軸に対して平行に、および／または径方向に向けることが行われる。歯の歯高は歯先から歯の歯根の中心点まで延びる。
【００３４】
ロータ制動装置の別の好ましい変形形態によれば、制動凹部の数は４５〜７２０個、詳細には９０〜３６０個であることが想定される。
【００３５】
ロータ制動装置の別の好ましい展開物は、第１の制動モジュールおよび／または第２の制動モジュールを支持フレームに、および／またはベース支持体に、および／または発電機ステータに、具体的にはステータ支持体に、および／または機械支持体に、および／または主軸の軸受け装置に配置できることによって特徴づけられる。歯付ディスクを発電機ロータに、および／またはロータディスクに、および／または主軸に、および／またはトランスミッションの入力側に、および／またはトランスミッションの出力側に配置することがさらに好ましくは行われる。
【００３６】
ロータ制動装置が、少なくとも１つの第１の制動要素を係合方向に係合位置へ動かすように構成および設計されている制御デバイスを備え、その結果、歯付ディスクが、少なくとも１つの第１の制動要素を制動凹部のうちの１つに係合することによって、少なくとも１つの回転方向に、好ましくは両方の回転方向に制動されるならば、さらに好ましい。この制動は、詳細には両方の回転方向で、たとえば制動要素を制動凹部の中に完全に配置することによって実現することができる。制御装置は、好ましくは同様に、少なくとも１つの第２の制動要素を係合方向に係合位置へと動かすように構成および設計され、その結果、歯付ディスクは、少なくとも１つの第２の制動要素が制動凹部のうちの１つに係合することによって、少なくとも１つの回転方向に、好ましくは両方の回転方向に制動される。
【００３７】
ロータ制動装置の別の特に好ましい変形形態は、少なくとも１つの第２の制動要素を係合方向に係合位置へ動かすように構成および設計されている制御デバイスを備え、少なくとも１つの第１の制動要素は、歯付ディスクが、第１の制動要素および第２の制動要素の移動の間、第１の制動要素および／または第２の制動要素によって両方の回転方向において常に制動されるようにして、スタンバイ位置へと動く。第１の制動要素と第２の制動要素が別々の間隔であることにより、１つの制動要素が係合位置へ動き、他のそれぞれの制動要素が外れてスタンバイ位置へ動くとすぐに、第１の制動要素は、好ましくは第１の回転方向に歯付ディスクを制動し、第２の制動要素は、第１の回転方向とは反対の第２の回転方向に歯付ディスクを制動する。
【００３８】
本発明の別の態様によれば、最初に述べた目的は、ナセル、回転アセンブリおよび固定アセンブリを有し、上述の変形形態のうちの少なくとも１つによるロータ制動装置を備える、風力タービンによって達成される。
【００３９】
本発明の別の態様によれば、最初に述べた目的は、風力タービンの、特に前述の態様による風力タービンのロータを制動および／または回転させる方法によって達成され、この方法は、上述の変形形態のうちの少なくとも１つによるロータ制動装置を提供すること、歯付ディスクの制動凹部に係合するように構成および設計されている少なくとも１つの第１の制動要素を係合方向に係合位置へ動かし、その結果、歯付ディスクが、少なくとも１つの第１の制動要素を係合することによって、少なくとも１つの回転方向に、好ましくは両方の回転方向に制動されることを含む。
【００４０】
この方法の別の好ましい展開物は、歯付ディスクの制動凹部のうちの１つに係合するように構成および設計されている少なくとも１つの第２の制動要素を係合方向に係合位置へ動かし、その結果、歯付ディスクが、少なくとも１つの第２の制動要素を係合することによって、少なくとも１つの回転方向に、好ましくは両方の回転方向に制動されるステップと、少なくとも１つの第１の制動要素をスタンバイ位置へ動かすステップとを含み、少なくとも１つの第１の制動要素が歯付ディスクの制動要素のうちの１つに係合せず、第１の制動要素の移動および第２の制動要素の移動は、歯付ディスクが、これらの移動の間、少なくとも１つの回転方向に、好ましくは両方の回転方向に制動されるようにして行われる。このように制動することによって、歯付ディスクが配置されている回転アセンブリが、動作中に２つの回転位置の間で制御されずに回転または移動しないということを保証することが可能である。
【００４１】
本発明の別の態様によれば、最初に述べた目的は、風力タービンの、特に前述の態様による風力タービンの、ロータを制動および／または回転させる方法によって達成される。この方法は、第３の制動要素を持つ第３の制動モジュールを有する、上述の変形形態のうちの少なくとも１つによるロータ制動装置を提供することを含み、第１の制動モジュールが第１の制動要素を備え、第２の制動モジュールが第２の制動要素を備え、第２の制動要素が第１の制動要素に隣接して配置され、第３の制動要素が第２の制動要素に隣接して配置され、歯付ディスクが、少なくとも１つの第１の歯、第１の歯に隣接して配置された第２の歯、第２の歯に隣接して配置された第３の歯、第３の歯に隣接して配置された第４の歯、第４の歯に隣接して配置された第５の歯、および第５の歯に隣接して配置された第６の歯を備え、さらに、第１の制動要素を第１の歯と第２の歯の間の係合位置へ動かすこと、および第２の制動要素を第２の歯の外方に向く第３の歯の歯側面の上に動かすこと、第２の制動要素を第３の歯と第４の歯の間の係合位置へ動かすことを含み、第２の制動要素が、第２の歯の外方に向く第３の歯の歯側面に当たるせん断運動を、第１の歯と向かい合う第２の歯の歯側面に当てて第１の制動要素を受動的または能動的に動かし、第４の歯の外方に向く第５の歯の歯側面の上に第３の制動要素を動かして行い、さらに、第３の制動要素を第５の歯と第６の歯の間の係合位置へ動かすことを含み、第３の制動要素が、第４の歯の外方に向く第５の歯の歯側面に当たるせん断運動を、第３の歯と向かい合う第４の歯の歯側面に当てて第２の制動要素を受動的または能動的に動かし、第１の制動要素をスタンバイ位置へ動かして行う。
【００４２】
歯付ディスクが意図されてさらに回転する場合には、この方法はさらに、上述の方法ステップに続いて、第１の制動要素を第２の歯と第３の歯の間の係合位置へ動かすステップを含み、第１の制動要素は、第１の歯の外方に向く第２の歯の歯側面に当たってせん断運動を行う。この方法はさらに、第３の制動要素を第５の歯に向き合う第６の歯の歯側面に当てて受動的または能動的に動かすステップと、第２の制動要素をスタンバイ位置へ動かすステップとを含む。
【００４３】
本発明による方法およびその可能な展開物は、本発明によるロータ制動装置およびその展開物に使用されるのに特に適するようになる特徴および方法ステップを有する。これらのさらなる態様およびその可能な展開物の利点、変形実施形態および実施形態細部に関しては、ロータ制動装置のその対応する特徴および展開物についての上記の説明にも注目されたい。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態を添付の図によって例示的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】風力タービンの概略図である。
【図２ａ】ロータ制動装置の例示的な実施形態の概略図である。
【図２ｂ】接線方向に可動な制動モジュールを備えるロータ制動装置の別の例示的な実施形態の概略図である。
【図３】３つのロータ制動装置を有する発電機の例示的な実施形態の概略三次元図である。
【図４ａ】外部に歯が付いた歯付ディスクの例示的な実施形態の概略図である。
【図４ｂ】鋸歯の歯部がある、図４ａによる外部に歯が付いた歯付ディスクを備えるロータ制動装置の例示的な実施形態の部分概略図である。
【図４ｃ】波状の歯部がある、図４ａによる外部に歯が付いた歯付ディスクを備えるロータ制動装置の例示的な実施形態の部分概略図である。
【図５ａ】内部に歯が付いた歯付ディスクの例示的な実施形態の概略図である。
【図５ｂ】鋸歯の歯部がある、図５ａによる内部に歯が付いた歯付ディスクを備えるロータ制動装置の例示的な実施形態の部分概略図である。
【図５ｃ】波状の歯部がある、図５ａによる内部に歯が付いた歯付ディスクを備えるロータ制動装置の例示的な実施形態の部分概略図である。
【図６ａ】端面歯が付いた歯付ディスクの例示的な実施形態の概略図である。
【図６ｂ】鋸歯の歯部がある、図６ａによる端面歯が付いた歯付ディスクを備えるロータ制動装置の例示的な実施形態の概略部分図である。
【図６ｃ】波状の歯部がある、図６ａによる端面歯が付いた歯付ディスクを備えるロータ制動装置の例示的な実施形態の概略部分図である。
【図７ａ】制動要素がスタンバイ位置にあるロータ制動装置の例示的な実施形態の概略セグメント図である。
【図７ｂ】制動要素が係合位置にあるロータ制動装置の例示的な実施形態の概略セグメント図である。
【図８ａ】３つの制動要素がスタンバイ位置にあるロータ制動装置の例示的な実施形態の概略部分図である。
【図８ｂ】制動要素が不完全または完全な係合位置にあるロータ制動装置の例示的な実施形態の概略部分図である。
【図９ａ】鋸歯の歯部がある歯付ディスクおよび対応する制動要素の例示的な実施形態の概略図である。
【図９ｂ】波状の歯部がある歯付ディスクおよび対応する制動要素の例示的な実施形態の概略図である。
【図９ｃ】台形の歯部がある歯付ディスクおよび対応する制動要素の例示的な実施形態の概略図である。
【図１０ａ】風力タービンのロータを制動および／または回転させるための方法の、３つの制動要素が様々な位置にあるロータ制動装置の別の例示的な実施形態の概略図である。
【図１０ｂ】風力タービンのロータを制動および／または回転させるための方法の、３つの制動要素が様々な位置にあるロータ制動装置の別の例示的な実施形態の概略図である。
【図１０ｃ】風力タービンのロータを制動および／または回転させるための方法の、３つの制動要素が様々な位置にあるロータ制動装置の別の例示的な実施形態の概略図である。
【図１０ｄ】風力タービンのロータを制動および／または回転させるための方法の、３つの制動要素が様々な位置にあるロータ制動装置の別の例示的な実施形態の概略図である。
【図１０ｅ】風力タービンのロータを制動および／または回転させるための方法の、３つの制動要素が様々な位置にあるロータ制動装置の別の例示的な実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図中、同一もしくは機能的にほぼ同一の、または同様の要素は同じ参照符号で示される。図１は、風力タービンの例示的な実施形態の概略図を示す。図１は、詳細には、タワー１０２およびナセル１０４を有する風力タービン１００を示す。３つのロータ羽根１０８およびスピナ１１０を有するロータ１０６は、ナセル１０４に配置される。動作中、風による回転運動がロータ１０６に伝えられ、その結果、ナセル１０４の発電機が駆動される。図１に示される風力タービン１００は、好ましくは、ロータ１０６を実質的に任意の回転位置で制動するための、本発明によるロータ制動装置を有する。たとえば、ロータ羽根１０８’の長手方向軸がタワー１０２の長手方向軸と平行に揃うようにロータが位置決めされることが、前記ロータ羽根を取り外すために必要になり得る。
【００４７】
図２ａおよび図２ｂはそれぞれ、第１の制動モジュール１２０、第２の制動モジュール１３０および第３の制動モジュール１４０を備えたロータ制動装置１０を示す。さらに、ロータ制動装置１０は歯付ディスク１１を有する。第１の制動モジュール１２０は、２つの第１の制動要素１２２を有する。第１の制動要素１２２は、歯付ディスク１１の歯部と向かい合う第１の制動モジュール１２０の側面に配置される。さらに、第１の制動要素１２２は、第１の制動モジュール１２０上に可動に、詳細には第１の制動モジュール１２０から歯付ディスク１１へと向かう方向、および反対の方向に可動であるように配置される。第１の制動モジュール１２０と同様に、第２の制動モジュール１３０は第２の制動要素１３２を有する。第３の制動モジュール１４０は同様に、２つの第３の制動要素１４２を有する。第２の制動要素１３２および第３の制動要素１４２はそれぞれ、第１の制動モジュール１２０上の第１の制動要素の配置と同様に、各制動モジュール上に配置される。
【００４８】
歯付ディスク１１は、多数の制動凹部を有する。この場合では、例として、２つの隣り合う制動凹部１２および１４が参照符号で示されており、これらの制動凹部１２、１４はその間で歯１６を形成する。歯付ディスク１１の制動凹部１２、１４は三角形をなす。歯付ディスク１１の歯１６も同様に三角形をなす。第１の制動要素１２２は、モジュール端部（図示せず）から係合端部１２３まで延びる。図示されていないモジュール端部は、制動モジュール１２０と向かい合う。係合端部１２３は歯付ディスク１１と向かい合う。第１の制動要素１２２の係合端部１２３に隣接する係合領域は、制動凹部の反対の幾何形状と実質的に合致する三角形をなす。
【００４９】
図２ａは本発明による状態を示し、第２の制動要素１３２は係合位置にある。係合位置では、係合端部に隣接する係合領域が制動凹部の中に完全に配置され、それによって、歯付ディスクが第１の接線方向Ｄ１および／または第２の接線方向Ｄ２の回転運動を実質的にできないことが保証される。この状態では、第１の制動要素１２２および第３の制動要素１４２がさらに、制動凹部の中に完全には配置されていない。第１の制動要素１２２をさらに押し込み、第２および第３の制動要素１３２、１４２から力を取り除き、かつ／または能動的にこれらの制動要素を後退させると、第１の係合要素１２２を係合位置に完全に位置付けることによって、歯付ディスク１１が第１の接線方向Ｄ１の接線方向に回転することになる。一方、歯付ディスクは、図２ａに示された状態で、第３の制動要素１４２が制動凹部内に完全に配置されたならば、第１の接線方向Ｄ１の反対の第２の接線方向Ｄ２に回転することができる。
【００５０】
それぞれが少なくとも１つの制動要素を有する３つの制動モジュールを配置することにより、図２ａに示されるように、歯付ディスクの制動、および反対の２つの方向Ｄ１、Ｄ２の回転がこのように実現できるようになる。図２ｂに示された実施形態は、特に第１の制動要素と第２および第３の制動要素との間隔が歯付ディスクの歯先間隔の非整数倍ではなく、これに反して、その間隔が整数倍であることによって図２ａに示された実施形態とは異なる。すなわち、図２ｂでは、第１、第２および第３の制動要素１２２、１３２、１４２は、すべて係合位置に配置することができる。これは、たとえば、制動モジュール１２０、１３０、１４０が歯付ディスクの接線方向に可動に（好ましくはわずかに可動に）なるように設計されている場合に可能である。さらにこれは、制動要素が接線方向Ｄ１、Ｄ２に動くことができるように制動要素を制動モジュール上に可動に配置することによって、実現することができる。
【００５１】
図３は、ロータ制動装置の発電機への可能な配置を示す。発電機２０は発電機ステータ２２および発電機ロータ２４を備え、発電機ロータは、ねじりに対し剛性であるようにして風力タービンの回転アセンブリの駆動軸または構成部材に連結される。発電機ステータ２２はさらに、ねじりに対し剛性であるようにして発電機ステータに連結されたステータディスク２３を有する。第１の制動モジュール２５、第２の制動モジュール２６および第３の制動モジュール２７が、ステータディスク２３上に概略的に図示されている。制動要素（図示せず）は、ねじりに対し剛性であるようにして発電機ロータに連結されているロータディスクに向かって延びる。歯付ディスクを制動するために制動モジュール２５、２６、２７の制動要素が係合できる係合凹部を有する歯付ディスクもまた、発電機ロータ２４上に配置される。回転アセンブリまたはロータの制動は、歯付ディスクを発電機ロータ２４にねじりに対し剛性であるように連結すること、および発電機ロータを、たとえば、図１のように空力ロータと共に示されている回転アセンブリにねじりに対し剛性であるように連結することによって、保証することができる。
【００５２】
図４ａ、４ｂおよび４ｃは、歯部２０２が歯付ディスク２００の径方向外周面に配置されている歯付ディスク２００の１つの可能な実施形態を示す。歯部２０２はまた、径方向外側歯部とも呼ばれる。図４ｂの歯付ディスク２００’は、三角形歯部２０２’を有する。さらに、この三角形歯部２０２’に対応する制動要素５０が図示されている。制動要素５０は、歯部２０２’の制動凹部の実質的に反対の幾何形状である三角形の係合領域を有する。この種の制動要素５０はまた、くさび形と呼ばれることもある。図４ｃは、歯付ディスク２００’’と、外形が波形である、すなわち歯部が波形である歯部２０２’’とを有する、図４ｂの実施形態の代替形態を示す。この波形の外形２０２’’に対応する制動要素６０は、幾何形状が丸い係合領域を有する。この種の制動要素は、たとえばローラの幾何形状を有することができ、したがって、歯部２０２’’の係合のための上記の丸い幾何形状は、対応する断面として得ることができる。
【００５３】
図５ａ、５ｂおよび５ｃは、歯付ディスク３００を用いて可能になる種類のロータ制動装置の実施形態を示し、歯付ディスク３００は径方向内周面に歯部３０２を有する。図５ｂは、くさび形制動要素５０がどのようにしてこのような歯付ディスク３００’の内側歯部３０２’に係合することができるかを示す。図５ｃは、円形断面を備えたローラ形制動要素６０がどのようにして歯付ディスク３００’’の波形歯部３０２’’に係合することができるかを示す。
【００５４】
図６ａ、６ｂおよび６ｃは、歯付ディスク４００が歯部４０２を端面に有し、その結果、歯部の歯高が回転ディスク４００の回転軸Ｒと実質的に平行に揃えられている実施形態を示す。図６ｂは、くさび形制動要素５０がどのようにして歯付ディスク４００’の歯部４０２’に係合することができるかを示す。図６ｃは、波形歯部４０２’’を有する歯付ディスク４００’’の実施形態をローラ形制動要素６０と共に示す。
【００５５】
係合位置とスタンバイ位置の相違が図７ａおよび図７ｂに示されている。図７ａは、くさび形制動要素５０がスタンバイ位置で歯付ディスク５２に対してどのように配置されるかを示す。図７ｂは、制動要素５０が係合位置にあるときに歯付ディスク５２およびくさび形制動要素５０がどのように配置されるかを示す。
【００５６】
図８ａおよび図８ｂはそれぞれ、くさび形制動要素５０、５０’、５０’’のスタンバイ位置および係合位置を示す。図２ａと同様に、制動要素５０、５０’、５０’’には、歯先間隔Ｚの非整数倍の間隔があけられている。制動要素５０、５０’、５０’’にはそれぞれ間隔Ａ１で間隔があけられ、間隔Ａ１は歯先間隔Ｚとは等しくない。したがって、すべての制動要素５０、５０’、５０’’が係合位置に同時に配置されることは不可能である。図８ｂは、制動要素５０、５０’、５０’’によって歯付ディスク５２が回転する可能性を示す。制動要素５０が歯付ディスクに向かって動き、制動要素５０の係合領域５０１と歯付ディスク５２の歯５２０との間にせん断運動があるとき、歯付ディスク５２はここで、別の制動要素５０、５０’に向かってこの場合には回転する。これを可能にするために、制動要素５０’および５０’’は、力が掛からない状態に切り替えられるか、または制動要素５０と反対方向に動かされ、それによって、歯付ディスクをもはや制動しないことが保証される。
【００５７】
図９ａ、９ｂおよび９ｃは制動要素５０、６０、７０の別の実施形態を示し、これらは別々の状況において有利な効果をもたらす。図９ｃに示される円錐形の係合領域を備えた制動要素７０が設けられる場合、制動要素の配置または制御装置の設計に際して、制動要素がせん断運動によって制動凹部に入ることができずに歯先上にとどまるという、歯の上に歯がある状態に制動要素がならないことが保証されなければならない。制動要素６０を用いる図９ｂの実施形態には、動かなくなる可能性がほとんどないという特別の利点がある。
【００５８】
図１０ａ〜ｅは、風力タービンのロータを制動および／または回転させるための方法の、３つの制動要素が様々な位置にあるロータ制動装置の別の例示的な実施形態の概略図を示す。図１０ａに示される第１の配置では、第１の制動要素６１１、第２の制動要素６１２および第３の制動要素６１３がスタンバイ位置にある。スタンバイ位置では、制動要素６１１、６１２、６１３は、歯付ディスク６００の凹部のうちの１つに配置されていない。歯付ディスク６００の凹部は少なくとも、第１の歯６０１と、第１の歯に隣接して配置された第２の歯６０２と、第２の歯に隣接して配置された第３の歯６０３と、第３の歯に隣接して配置された第４の歯６０４と、第４の歯に隣接して配置された第５の歯６０５と、第５の歯に隣接して配置された第６の歯６０６とによって形成される。歯６０１〜６０６はそれぞれ、歯付ディスク６００の周方向Ｕに直角に、かつ径方向ＲＡに直角に断面を有し、この断面は二等辺三角形の幾何形状を有する。この二等辺三角形の高さは、半径方向に揃えられる。歯６０１〜６０６の断面はさらに、歯６０１〜６０６によって形成された制動凹部が歯６０１〜６０６と同じ断面の幾何形状を有するように形成される。制動要素６１１、６１２、６１３は、歯付ディスク６００と向かい合う端部に、またはこれらの端部に隣接するその領域に、三角形の幾何形状を同様に有する。具体的には、制動要素６１１、６１２、６１３は、ここでは凹部の反対の形をなす幾何形状を有し、それによって、これらの制動要素の領域が凹部内に実質的に完全に配置されることが可能になる。
【００５９】
歯６０１〜６０６は等距離に間隔があけられており、その結果、凹部もまた等距離に間隔があけられている。制動要素６１１、６１２、６１３は同様に等距離に間隔があけられており、２つの制動要素間の間隔は、隣り合って配置された２つの歯の歯先間隔の非整数倍になっている。したがって、一般には、２つの制動要素が同時に係合位置にある可能性はない。
【００６０】
図１０ｂで、第１の制動要素６１１は、第１の歯６０１と第２の歯６０２の間の係合位置にある。この配置では、歯付ディスク６００が周方向Ｕに回転することが防止される。第２の制動要素６１２は、径方向ＲＡにおける係合位置とスタンバイ位置の間に配置されている位置にある。この位置では、第２の制動要素６１２は、第２の歯６０２の外方に向く第３の歯６０３の歯側面６０３’の接平面にある。第３の制動要素６１３は、スタンバイ位置にとどまっている。
【００６１】
図１０ｂに示された配置から図１０ｃに示された配置へと、第２の制動要素６１２は径方向にさらに動いており、最終的には係合位置へと動いた。第２の制動要素６１２が係合位置へ動くことを可能にするために、前記要素は、歯側面６０３’に当たってせん断運動を行い、歯付ディスク６００を第１の制動要素６１１に向けて周方向Ｕに動かさなければならなかった。これが行えるようにするために、第１の制動要素６１１は、力が掛からない状態に切り替えられたか、または係合位置から能動的に後退させられた。歯付ディスク６００が可能な限り安定な状態になることを保証するためには、第１の制動要素６１１が、それが後退するときに、第１の歯６０１と向かい合う第２の歯６０２の歯側面６０２’に当たって連続せん断運動を行うようにして能動的に後退させられるとすれば、特に好ましい。第３の制動要素６１３は、径方向ＲＡにおける係合位置とスタンバイ位置の間に配置されている位置にある。この位置では、第３の制動要素６１３は、第４の歯６０４の外方に向く第５の歯６０５の歯側面６０５’の接平面にある。
【００６２】
図１０ｃに示された配置から図１０ｄに示された配置へと、第３の制動要素６１３は径方向にさらに動いており、最終的には係合位置へ動いた。第３の制動要素６１３が係合位置へ動くことを可能にするために、前記要素は、歯側面６０５’に当たってせん断運動を行い、歯付ディスク６００を第２の制動要素６１２に向けて周方向Ｕに動かさなければならなかった。これが行えるようにするために、第２の制動要素６１２は、力が掛からない状態に切り替えられたか、または係合位置から能動的に後退させられた。第１の制動要素６１１はスタンバイ位置へ動いた。
【００６３】
図１０ｄに示された配置から図１０ｅに示された配置へと、第１の制動要素６１１は、最後に述べたスタンバイ位置から係合位置へと戻されており、また、この過程の間に、第３の歯６０３と向かい合う第２の歯６０２の歯側面６０２’’に当たってせん断運動を行っており、したがって、歯付ディスクを周方向Ｕに再び動かしている。
【００６４】
特に、歯先間隔Ｚと比較した制動要素間の特許請求された間隔Ａ１の故に、本明細書に例示されたロータ制動装置には、前記装置が歯付ディスクを接線方向に漸進的に回転させることができるという、したがってまた、風力タービンの空力ロータを小さな段階で回転させることができるという特別の利点がある。したがって、空力ロータの実質的にどんな所望の位置決めも実現することが可能である。このように位置決めすることにより、特に、たとえば保守および／または組み立ておよび／または取り外しの段階のために望ましい位置に到達できることを保証することがさらに可能である。さらに、複数の制動モジュール１２０、１３０、１４０、２５、２６、２７を設けることにより、歯付ディスクを第１の回転方向、および前記第１の方向と反対の第２の回転方向に動かす可能性を生み出すことが可能である。さらに、歯付ディスクの歯部のせん断運動をもたらす制動要素の幾何形状により、制動過程の間に動かなくなることが回避される。すなわち、制動の解放可能性の改善もまた確保される。
【符号の説明】
【００６５】
１０  ロータ制動装置
１１  歯付ディスク
１２  制動凹部
１４  制動凹部
１６  歯
２０  発電機
２２  発電機ステータ
２３  ステータディスク
２４  発電機ロータ
２５  第１の制動モジュール
２６  第２の制動モジュール
２７  第３の制動モジュール
５０、５０’、５０’’  くさび形制動要素
５２  くさび形歯部を備えた歯付ディスク
６０  ローラ形制動要素
６２  波形歯部を備えた歯付ディスク
７０  円錐形制動要素
７２  円錐形歯部を備えた歯付ディスク
１００  風力タービン
１０２  タワー
１０４  ナセル
１０６  ロータ
１０８、１０８’  ロータ羽根
１１０  スピナ
１２０  第１の制動モジュール
１２２  第１の制動要素
１２３  係合端部
１３０  第２の制動モジュール
１３２  第２の制動要素
１４０  第３の制動モジュール
１４２  第３の制動要素
２００、２００’、２００’’  歯付ディスク
２０２、２０２’、２０２’’  歯部
３００、３００’、３００’’  歯付ディスク
３０２、３０２’、３０２’’  歯部
４００、４００’、４００’’  歯付ディスク
４０２、４０２’、４０２’’  歯部
５００  歯対
５０１  係合領域
５２０  歯
６００  歯付ディスク
６０１  第１の歯
６０２  第２の歯
６０２’  第１の歯と向かい合う第２の歯の歯側面
６０２’’  第３の歯と向かい合う第２の歯の歯側面
６０３  第３の歯
６０３’  第２の歯の外方に向く第３の歯の歯側面
６０４  第４の歯
６０４’  第３の歯と向かい合う第４の歯の歯側面
６０５  第５の歯
６０５’  第４の歯の外方に向く第５の歯の歯側面
６０６  第６の歯
６１１  第１の制動要素
６１２  第２の制動要素
６１３  第３の制動要素
Ａ１  制動要素の間隔
Ｄ１  第１の接線方向
Ｄ２  第２の接線方向
Ｒ  回転軸
ＲＡ  径方向
Ｕ  周方向
Ｚ  歯先間隔
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１０ｅ】
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