(57)【要約】【課題】風力発電装置部分の耐疲労性を保証すると共に電気エネルギーの提供において高い効率が達成され、それにもかかわらず風力発電装置の重量最適化と騒音放出の軽減を達成することのできる風力発電装置用回転結合機構を提案する。【解決手段】組み合わせアキシャルラジアル支承部（1, 21, 1a, 1b）を備えた、回転軸線（R）の周りで互いに相対回転可能な２つの風力発電装置部分（102, 110; 103, 105; 106, 114; 108, 106）のための風力発電装置用回転結合機構（200）であって、アキシャルラジアル支承部は、軸方向の支承コンポーネント（5, 25）と、それとは別個の半径方向の支承コンポーネント（7, 27）を有する。特に軸方向の支承コンポーネント（5, 25）が、第１の凸状湾曲された支承面（9, 29）と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面（11, 31）とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されていることが提案される。【選択図】図３ａ
2020525709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組み合わせアキシャルラジアル支承部（1, 21, 1a, 1b）を備えた、回転軸線（R）の周りで互いに相対回転可能な２つの風力発電装置部分（102, 110; 103, 105; 106, 114; 108, 106）のための風力発電装置用回転結合機構（200）であって、前記アキシャルラジアル支承部は、軸方向の支承コンポーネント（5, 25）と、それとは別個の半径方向の支承コンポーネント（7, 27）を有する構成であり、
前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）は、第１の凸状湾曲された支承面（9, 29）と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面（11, 31）とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されていること、
を特徴とする回転結合機構（200）。
【請求項２】
前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）の両方の前記支承面のうち少なくとも一方（9, 11; 29, 39）は、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成されている、
請求項１に記載の回転結合機構（200）。
【請求項３】
前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）の両方の前記支承面のうち一方（9, 11; 29, 31）は、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成され、前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）の両方の前記支承面のうち他方（11, 9; 31, 29）は、部分的に又は完全に金属材料から構成されている、
請求項１に記載の回転結合機構（200）。
【請求項４】
前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）は、環形状に構成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転結合機構（200）。
【請求項５】
前記半径方向の支承コンポーネント（7, 27）は、環形状に構成されている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転結合機構（200）。
【請求項６】
前記半径方向の支承コンポーネント（2, 22）は、転がり支承構造として構成されている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転結合機構（200）。
【請求項７】
前記半径方向の支承コンポーネント（7, 27）は、滑り支承構造として構成されており、特に以下の支承部タイプ、即ち、
−  円筒形滑り支承部、
−  レモン形隙間支承部、
−  好ましくは傾動セグメントを有するセグメント化された滑り支承部、
の１つから選択されている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転結合機構（200）。
【請求項８】
前記組み合わせアキシャルラジアル支承部（1, 21）は、第１の支承部（1a）であり、前記回転結合機構は、それに加えて第２の支承部（1b）を有する、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転結合機構（200）。
【請求項９】
前記第２の支承部（1b）は、同様に、軸方向の支承コンポーネント（5, 25）と、それとは別個の半径方向の支承コンポーネント（7, 27）とを備えた組み合わせアキシャルラジアル支承部（1, 21）であり、該軸方向の支承コンポーネントは、第１の凸状湾曲された支承面（9, 19）と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面（11, 31）とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されている、
請求項８に記載の回転結合機構（200）。
【請求項１０】
第１のアキシャルラジアル支承部（1a）と第２のアキシャルラジアル支承部（1b）は、互いに直接的に隣接し且つ軸方向の支承コンポーネント（5, 25）が互いに隣り合うように配設されている、
請求項９に記載の回転結合機構（200）。
【請求項１１】
第１のアキシャルラジアル支承部（1a）と第２のアキシャルラジアル支承部（1b）は、互いに直接的に隣接し且つ半径方向の支承コンポーネント（7, 27）が互いに隣り合うように配設されている、
請求項９に記載の回転結合機構（200）。
【請求項１２】
第１のアキシャルラジアル支承部（1a）と第２のアキシャルラジアル支承部（1b）は、互いに離間して配設されている、
請求項８又は９に記載の回転結合機構（200）。
【請求項１３】
第１のアキシャルラジアル支承部と第２のアキシャルラジアル支承部の配設箇所に対して離間して配設されている第３の支承部（1c）が設けられており、前記第３の支承部（1c）は、好ましくは、半径方向の支承部である、
請求項１０又は１１に記載の回転結合機構（200）。
【請求項１４】
風力発電装置（100）であって、以下の装置部分、即ち、
ロータブレード（108）が回転運動可能に取り付けられたロータブレードハブ（106）、発電機ロータ（103）と発電機ステータ（105）を有する発電機（101）、但し前記発電機ロータ（103）と前記ロータブレードハブ（106）は、直接的に、又はメインシャフトを用い及び好ましくは変速装置を用い、互いに連結されているもの、前記発電機（101）、特に前記発電機ステータ（105）が取り付けられている機械支持体（110）、そして前記機械支持体（110）が配設されているタワー（102）、
を備えた風力発電装置であり、
前記装置部分の１つ、複数、又は全てが、請求項１〜１３のいずれか一項による回転結合機構（200）を用いて回転運動可能に支承されていること、
を特徴とする風力発電装置。
【請求項１５】
前記ロータブレードハブ（106）及び／又は前記発電機ロータ（103）及び／又は前記メインシャフトを前記発電機ステータ（105）又は前記機械支持体（110）において支承するための前記回転結合機構（200）は、流体力学的滑り回転結合機構として構成されている、
請求項１４に記載の風力発電装置（１００）。
【請求項１６】
前記ロータブレード（108）を前記ロータブレードハブ（106）において支承するための前記回転結合機構（200）、及び／又は前記機械支持体（110）を前記タワー（102）において支承するための前記回転結合機構（200）は、ドライランニング滑り回転結合機構として構成されている、
請求項１４又は１５に記載の風力発電装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組み合わせアキシャルラジアル支承部を備えた、回転軸線の周りで互いに相対回転可能な２つの風力発電装置部分のための風力発電装置用回転結合機構に関し、この際、アキシャルラジアル支承部は、軸方向（アキシャル）の支承コンポーネントと、それとは別個の半径方向（ラジアル）の支承コンポーネントを有する。
【背景技術】
【０００２】
前述の形式の回転結合機構は、一般的に知られている。それらの回転結合機構を用い、例えば、ロータブレードは、ロータブレードのピッチ運動を保証可能とするためにロータブレードハブにおいて支承される。更に例えば、ロータブレードハブ、及び／又は風力発電装置の発電機ロータ、及び／又は風力発電装置のメインシャフトは、回転結合機構を用い、例えば風力発電装置の機械支持体上において支承される。更に例えば、風力発電装置の機械支持体は、アジマス支承構造と呼ばれる回転結合機構を用いて風力発電装置のタワーにおいて回転運動可能に支承される。
【０００３】
回転結合機構は、それぞれ主として、互いに回転運動可能に支承された風力発電装置部分に対して作用する軸方向力と半径方向力を受けるために用いられ、また所定の使用ケースでは、傾動モーメントを受けるためにも用いられる。
【０００４】
従来技術では、高い運動速度を有する装置部分を回転運動可能に支承するためには、往々にして滑り支承構造が提案されており、それに対し、長い耐用期間、又は低い回転速度を有し、しかしそのために高い荷重を有する回転運動においては、主として転がり支承構造が設けられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】DE 10 2012 004 329 A1
【特許文献２】DE 10 2015 217 510 A1
【特許文献３】DE 10 2015 224 912 A1
【特許文献４】EP 2 871 377 B1
【特許文献５】WO 2008/152083 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
風力発電装置のコンセプトにおける一般的な課題は、風力発電装置部分の耐疲労性を保証することにますます見られるが、それと同時に、電気エネルギーの提供においてできるだけ高い効率が達成されるべきである。後者は、できるだけ、風力発電装置の持続的な重量最適化と、騒音放出の軽減とを兼ね備えるべきであり、このことは、往々にして目的の対立を必然的に伴っている。
【０００７】
ドイツ特許商標庁は、本出願の優先権出願について、先行技術文献として、上記特許文献１、上記特許文献２、上記特許文献３、上記特許文献４、並びに上記特許文献５を調査した。
【０００８】
従って本発明の基礎を成す課題は、前記の欠点をできるだけ十分に克服し、この際、既存の目的の対立をできるだけ解消する風力発電装置用回転結合機構を提案することであった。特に本発明の基礎を成す課題は、選択的な支承構造コンセプトを有する風力発電装置用回転結合機構を提示することであった。更に本発明の基礎を成す課題は、特に騒音放出の低減に寄与し、また好ましくは、耐摩耗性は減らされていないが回転抵抗は低下されていることを保証する風力発電装置用回転結合機構を提案することであった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、本発明の基礎を成す課題を、冒頭に記載した形式の風力発電装置用回転結合機構において、軸方向の支承コンポーネントが、第１の凸状湾曲された支承面と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されていることにより解決する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明を実施するための形態について説明する。
【００１１】
本発明は、球面支承構造とも称されるそのような軸方向の支承コンポーネントが、構成サイズと比較して極めて高い軸方向力を受けることができ、それにもかかわらず、作用する力の方向に対して高い角度公差を有するという認識を利用する。
【００１２】
軸方向の支承コンポーネントが滑り支承コンポーネントとして構成されていることにより、とにかく、この関連において、従来技術では転動体により必然的に発生されていた転がり騒音は排除され、このことは、全体として騒音放出の低減に寄与する。
【００１３】
本発明は、有利には、軸方向の支承コンポーネントの両方の支承面のうち少なくとも一方が、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成されていることにより更に構成される。特に好ましくは、軸方向の支承コンポーネントの両方の支承面のうち一方が、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成され、軸方向の支承コンポーネントの両方の支承面のうち他方が、部分的に又は完全に金属材料から構成されている。金属材料と繊維複合材料の材料の組み合わせは、極めて有利な摩耗特性、特に減摩特性を提供する。
【００１４】
好ましい一実施形態において、軸方向の支承コンポーネント、半径方向の支承コンポーネント、又は両方の支承コンポーネント（軸方向の支承コンポーネントと半径方向の支承コンポーネント）は、環形状に構成されている。このことは、回転結合機構の組み込みに関する柔軟性（フレキシビリティ）を著しく向上させるが、それは、回転の中心に通過部（スペース）を提供することができ、或いは、例えばメインシャフトへの取り付けの可能性を提供することができるなどのためである。
【００１５】
第１の好ましい一代替形態において、半径方向の支承コンポーネントは、転がり支承構造として構成されている。
【００１６】
第２の好ましい一代替形態において、半径方向の支承コンポーネントは、同様に滑り支承構造として構成されており、特に以下の支承部タイプの１つから選択されている：円筒形滑り支承部、多面滑り支承部、特にレモン形隙間支承部、又は、好ましくは傾動セグメントを有するセグメント化された滑り支承部。この際、レモン形隙間支承部（Zitronenspiellager）とは、円形状の横断面に代わり２つ以上の円弧形状のくさび面から構成された横断面を有する外側リングを備え、滑り間隙周部に沿って異なる間隙幅を有する領域が得られる多面滑り支承部として理解される。
【００１７】
本発明による回転結合機構の更なる好ましい一実施形態において、組み合わせアキシャルラジアル支承部は、第１の支承部であり、回転結合機構は、それに加えて第２の支承部を有する。
【００１８】
特に好ましくは、第２の支承部は、同様に、軸方向の支承コンポーネントと、それとは別個の純粋に半径方向の支承コンポーネントとを備えた組み合わせアキシャルラジアル支承部であり、この際、軸方向の支承コンポーネントは、第１の凸状湾曲された支承面と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されている。
【００１９】
好ましくは、第２の支承部において、軸方向の支承コンポーネントの両方の支承面のうち少なくとも一方は、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成されている。更に好ましくは、第２の支承部において、軸方向の支承コンポーネントの両方の支承面のうち一方は、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成され、軸方向の支承コンポーネントの両方の支承面のうち他方は、部分的に又は完全に金属材料から構成されている。
【００２０】
更に好ましくは、第２の支承部において、軸方向の支承コンポーネントは、環形状に構成されている。更に好ましくは、第２の支承部において、半径方向の支承コンポーネントは、環形状に構成されている。更に好ましくは、第２の支承部において、半径方向の支承コンポーネントは、転がり支承構造として構成されている。それに代わり、好ましくは、第２の支承部において、半径方向の支承コンポーネントは、滑り支承構造として構成され、特に以下の支承部タイプの１つから選択されている：円筒形滑り支承部、レモン形隙間支承部、好ましくは傾動セグメントを有するセグメント化された滑り支承部。
【００２１】
回転結合機構の更なる好ましい一実施形態において、第１の組み合わせアキシャルラジアル支承部と第２の組み合わせアキシャルラジアル支承部は、互いに直接的に隣接し且つ軸方向の支承コンポーネントが互いに隣り合うように配設されている。それに代わり、好ましくは、第１の組み合わせアキシャルラジアル支承部と第２の組み合わせアキシャルラジアル支承部は、互いに直接的に隣接し且つ半径方向の支承コンポーネントが互いに隣り合うように配設されている。
【００２２】
更なる好ましい一代替形態において、第１の組み合わせアキシャルラジアル支承部と第２の組み合わせアキシャルラジアル支承部は、互いに離間して配設されている。特に半径方向の支承コンポーネント（複数）の互いの離間により、回転結合機構の傾動モーメントを受ける能力が著しく増加される。ところで、両方の組み合わせアキシャルラジアル支承部の互いに直接的に隣接する配設構成は、有利にはモーメント支承構造（Momentenlagerung, 例えば旋回支承構造）として使用される。
【００２３】
特に好ましくは、互いに直接的に隣接して配設された組み合わせアキシャルラジアル支承部を有する実施形態は、回転結合機構が、第１のアキシャルラジアル支承部と第２のアキシャルラジアル支承部の配設箇所に対して離間して配設されている第３の支承部を有することにより更に構成され、この際、第３の支承部は、好ましくは、半径方向の支承部である。特に好ましくは、第３の支承部は、環形状に構成されており、特に滑り支承構造として構成されている。好ましくは、この滑り支承構造は、以下の支承部タイプの１つから選択されている：円筒形滑り支承部、レモン形隙間支承部、好ましくは傾動セグメントを有するセグメント化された滑り支承部。
【００２４】
この構成は、好ましくは、固定側自由側支承構造（Fest-Los-Lagerung）を手本とし、風力発電装置において使用されることが可能である。
【００２５】
本発明は、更なる一視点により、以下の装置部分を備えた風力発電装置に関する。
【００２６】
所定数のロータブレード、ロータブレードが好ましくは回転運動可能に取り付けられているロータブレードハブ、発電機ロータと発電機ステータを有する発電機、但し発電機ロータとロータブレードハブは、メインシャフトを用い及び好ましくは変速装置を用い、互いに連結されているもの、発電機、特に発電機ステータが取り付けられている機械支持体、そして機械支持体が配設されているタワー。
【００２７】
本発明は、冒頭に記載した課題を、前述の形式の風力発電装置において、装置部分の１つ、複数、又は全てが、前述の好ましい実施形態の１つによる回転結合機構を用いて回転運動可能に支承されていることにより解決する。特に好ましくは、風力発電装置において、ロータブレードは、ロータブレードハブにおいて回転運動可能に支承されている。それに代わり又はそれに加え、ロータブレードハブ、及び／又は発電機ロータ、及び／又はメインシャフトは、発電機ステータにおいて支承されている。それに代わり又はそれに加え、ロータブレードハブ、及び／又は発電機、及び／又はメインシャフトは、機械支持体において回転運動可能に支承されている。
【００２８】
それに代わり又はそれに加え、機械支持体は、タワーにおいて回転運動可能に支承されている。風力発電装置及びその回転結合機構の好ましい実施形態の利点に関しては、第１の視点による前述の好ましい実施形態が参照される。
【００２９】
好ましくは、ロータブレードハブ、及び／又は発電機、及び／又はメインシャフトを発電機ステータ又は機械支持体において支承するための回転結合機構は、流体力学的滑り回転結合機構として構成されている。それにより特に比較的高い回転数が、少ない摩耗で又はむしろ実質的に摩耗なしで実現される。
【００３０】
回転結合機構が、ロータブレードをロータブレードハブにおいて支承するため、及び／又は機械支持体を風力発電設備のタワーにおいて支承するために構成されている、更なる好ましい一実施形態において、回転結合機構は、好ましくは、ドライランニング滑り回転結合機構として構成されている。この形式の支承構造において回転数は、比較的少なく、耐用期間は、比較的長く、それにより熱的な潤滑は、必要ではなく、また利点を約束することもない。しかしこの際、特に繊維複合材料と金属材料から成る上述の好ましい材料の組み合わせの減摩特性が効果を発揮することになる。
【００３１】
以下、添付の図面に関連し、好ましい実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一風力発電装置を概要的な空間図として示す図である。
【図２ａ】第１の好ましい実施例において、図１の風力発電装置のナセルを概要的な断面図として示す図である。
【図２ｂ】第２の好ましい実施例において、図１の風力発電装置のナセルを概要的な断面図として示す図である。
【図３】図３ａ、図３ｂは、図２ａ又は図２ｂの風力発電装置のための本発明による回転結合機構の概要的な横断面図を２つの好ましい形態において示す図である。
【図４】図４ａ〜図４ｆは、図２ａ又は図２ｂの風力発電装置のための図３ａ、図３ｂの回転結合機構の様々な好ましい支承部配設構成を概要的に示す図である。
【実施例】
【００３３】
図１は、タワー１０２とナセル１０４を備えた風力発電装置１００を示している。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８と１つのスピナ１１０を備えたロータ（空気力学的ロータ）１０６が配設されている。ロータ１０６は、運転時には風により回転運動を行い、それによりナセル１０４内の発電機１０１（図２）を駆動する。
【００３４】
ナセル１０４は、図２では断面図として示されている。ナセル１０４は、タワー１０２に回転可能に取り付けられ、アジマス駆動部（方位角駆動部）１１２を用いて周知の方式で駆動結合されている。ナセル１０４内には、軸頸部（アクスルジャーナル）１１４を支持する機械支持体１１０が同様に周知の方式で配設されている。
【００３５】
発電機１０１は、発電機ステータ１０５を有し、発電機ステータ１０５は、軸頸部１１４を介してナセル１０４内で機械支持体１１０に固定されている。本発明により除外されることのない他の形態可能性は、例えば、発電機ステータ１０５を機械支持体１１０又はナセル１０４の対応構成部材に直接的に結合することを提案する。
【００３６】
図２ａによる発電機１０１は、外側回転子（アウタロータ）として構成されている発電機ロータ１０３を有する。ロータブレード１０８は、本発明による所定の回転結合機構２００を用い、回転運動可能にハブ（ロータブレードハブ）１０６において支承されている。
【００３７】
ハブ１０６及び発電機ロータ１０３は、所定の回転結合機構２００を用い、回転運動可能に軸頸部１１４において支承されている。
【００３８】
機械支持体１１０、及び機械支持体１１０と共にナセル１０４は、所定の回転結合機構２００を用い、回転運動可能にタワー１０２において支承されている。
【００３９】
図２（図２ａ及び図２ｂ）で示唆された回転結合機構２００の１つ、複数、又は全ては、好ましくは、図３ａ、図３ｂ、又は図４ａ〜図４ｆに従って構成されており、これらについては、後続段落で詳細に説明する。
【００４０】
図２ａには、外側回転子発電機を備えた風力発電装置１００が図示されたが、図２ｂは、変速装置発電機を有する代替的な一実施形態を示している。発電機１０１は、好ましくは、発電機ロータとして内側回転子を有し、発電機ロータは、メインシャフト１１１と相対回転不能に結合されている。発電機１０１とメインシャフト１１１の間には、好ましくは変速装置（歯車装置）１１３が介在されている。変速装置１１３は、好ましくは、トルク支持部１１５を用い、機械支持体１１０又は風力発電装置１００のナセル１０４の他の構造上の構成部材と結合されている。メインシャフト１１１には、更にハブ（ロータブレードハブ）１０６が相対回転不能に固定されており、ハブ１０６には、図２ａと原理的に同じであるならば、ロータブレード１０８が固定されている。
【００４１】
メインシャフト１１１は、所定の回転結合機構２００を用い、ナセル１０４において支承されている。
【００４２】
更にナセル１０４は、同様に回転結合機構２００として特徴付けられている所定のアジマス支承部を用い、回転可能にタワー１０２に固定されている。
【００４３】
図２ｂの実施例に関しても、回転結合機構２００のための様々な構成可能性を示す以下の図３ａ、図３ｂ、図４ａ〜図４ｆが参照される。
【００４４】
図３ａには、第１の好ましい形態による回転結合機構２００が図示されている。回転結合機構２００は、組み合わせアキシャルラジアル支承部１を有する。この支承部１は、支持体として機能する基本ボディ３を有する。基本ボディ３には、軸方向の支承コンポーネント５と半径方向の支承コンポーネント７が構成されている。軸方向の支承コンポーネント５は、第１の凸状形成された支承面９と、それに対応する第２の凹状形成された支承面１１とを有する。
【００４５】
回転結合機構２００は、半径方向外側に且つ回転軸線Ｒに関して軸方向で隣接し、半径方向の支承コンポーネント７のための内側リング部１３と外側リング部１７を有する。好ましくは、内側リング部１３には、又は外側リング部１７（外側リング部１７では図示せず）には、多数の滑り支承セグメント１５が構成され、特に好ましくは、滑り支承セグメント１５は、傾動機構部１９を用いて内側リング部１３に（又は代替的に外側リング部１７に（図示せず））旋回可能に配設されている。
【００４６】
図３ａによる組み合わせアキシャルラジアル支承部１は、有利には、回転軸線Ｒの方向に作用する軸方向力ＦＡ並びにそれに対して垂直に作用する半径方向力ＦＲを受けるように構成されている。
【００４７】
図３ｂは、図３ａによる組み合わせアキシャルラジアル支承部１の代替的な一形態を示している。図３ｂに示された組み合わせアキシャルラジアル支承部２１は、環形状に構成された支持体２３を有する。支持体２３には、半径方向の支承コンポーネント２７を備えた軸方向の支承コンポーネント２５が構成されており、この際、軸方向の支承コンポーネント２５は、同様に環形状に構成されている。軸方向の支承コンポーネント２５は、第１の凸状湾曲された支承面２９と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面３１とを有する。アキシャルラジアル支承部２１は、半径方向外側に且つ軸方向でそれらの支承面に隣接し、半径方向の支承コンポーネント７の内側リング部３３と外側リング部３７を有する。更に多数の滑り支承セグメント３５が設けられており、これらの滑り支承セグメント３５は、図３ａによる図示に対応し、旋回機構部３９を有する傾動セグメントとして内側リング部３３に構成されている（しかしそれに代わり外側リング部３７に構成することもできる）。
【００４８】
軸方向力ＦＡ’は、図３ａによる図示と実質的に同じ機能として、軸方向の支承コンポーネント２５により受けられ、それに対し、半径方向に作用する力ＦＲは、半径方向の支承コンポーネント２７により受けられる。
【００４９】
図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図４ｄ、図４ｅ、及び図４ｆでは、図３ａによるアキシャルラジアル支承部１の好ましい配設構成が示されている。アキシャルラジアル支承部１に代わり、アキシャルラジアル支承部２１（図３ｂ）も同様に配設され得ることが理解されるべきである。図４ａ及び図４ｂによる配置構成は、それぞれ、互いに直接的に隣接して配設された第１の組み合わせアキシャルラジアル支承部１ａと第２の組み合わせアキシャルラジアル支承部１ｂを示している。図４ａによる図示によると、両方の組み合わせアキシャルラジアル支承部１ａ、１ｂは、半径方向の支承コンポーネント７が互いに反対に向いて配設されるように互いに配向されている。図４ｂによる図示によると、両方の組み合わせアキシャルラジアル支承部１ａ、１ｂは、半径方向の支承コンポーネント７が互いに向き合って配設されるように配向されている。図４ａ、図４ｂによる配設構成は、特にモーメント支承構造（Momentenlagerung, 例えば旋回支承構造）に適している。
【００５０】
例えば図４ａ及び図４ｂの配設構成から出発し、両方の組み合わせアキシャルラジアル支承１ａ、１ｂが互いに離間されると、傾動モーメントを受ける能力が更に向上される。
【００５１】
そのような形態が、例として図４ｃ、図４ｄに示されている。ここでは、それぞれ、第１の組み合わせアキシャルラジアル支承部１ａは、第２の組み合わせアキシャルラジアル支承部１ｂから予め定められた間隔Ｄだけ離間されている。図４ａ、図４ｂにおけるように、ここでも、それぞれ、半径方向の支承コンポーネント７が互いに向き合っている形態（図４ｃ）又は互いに反対に向いている形態（図４ｄ）が示されている。図４ｃ、図４ｄによる支承部の配設構成は、特に支持支承構造（Stuetzlagerung）として適している。
【００５２】
図４ｅ、図４ｆでは、既に前述の支承部コンセプトの更なる構成として、２つの提案が提示され、これらの提案では、両方の組み合わせアキシャルラジアル支承部１ａ、１ｂに加え、第３の支承部１ｃが設けられている。両方の組み合わせアキシャルラジアル支承部１ａ、１ｂは、図４ａ、図４ｂに対応し、互いに直接的に隣接して配設されており、それに対し、第３の支承部１ｃは、それらから予め定められた間隔Ｄをおいて配設されている。この支承部形式は、好ましくは、固定側自由側支承構造（Fest-Los-Lagerung）に適している。
【００５３】
図示されたバリエーションにおいて、第３の支承部１ｃは、ラジアル滑り支承部として構成され、この際、内側リング部４１には、特に好ましくは、旋回機構部４５を用いて内側リング部４１に固定されている傾動セグメントとして、多数の滑り支承セグメント４３が配設されている。
【符号の説明】
【００５４】
（図１）
１００      風力発電装置
１０２      タワー
１０４      ナセル
１０６      ロータ（空気力学的ロータ）
１０８      ロータブレード
１１０      スピナ
（図２）
１００      風力発電装置
１０１      発電機
１０２      タワー
１０３      発電機ロータ
１０４      ナセル
１０５      発電機ステータ
１０６      ハブ（ロータブレードハブ）
１０８      ロータブレード
１１０      機械支持体
１１１      メインシャフト
１１２      アジマス駆動部
１１３      変速装置（歯車装置）
１１４      軸頸部（アクスルジャーナル）
１１５      トルク支持部
２００      回転結合機構
（図３）
２００      回転結合機構
１、２１    組み合わせアキシャルラジアル支承部
３／２３    基本ボディ／支持体
５、２５    軸方向の支承コンポーネント
７、２７    半径方向の支承コンポーネント
９、２９    支承面
１１、３１    支承面
１３、３３    内側リング部
１５、３５    滑り支承セグメント
１７、３７    外側リング部
１９／３９    傾動機構部／旋回機構部
ＦＡ、ＦＡ’  軸方向力
ＦＲ         半径方向力
Ｒ          回転軸線
（図４）
１ａ        第１の組み合わせアキシャルラジアル支承部
１ｂ        第２の組み合わせアキシャルラジアル支承部
１ｃ        第３の支持部
７          半径方向の支承コンポーネント
４１          内側リング部
４３          滑り支承セグメント
４５          旋回機構部
Ｄ          間隔
Ｒ          回転軸線
【図１】
2020525709.tif 000003
【図２ａ】
2020525709.tif 000004
【図２ｂ】
2020525709.tif 000005
【図３ａ】
2020525709.tif 000006
【図３ｂ】
2020525709.tif 000007
【図４ａ】
2020525709.tif 000008
【図４ｂ】
2020525709.tif 000009
【図４ｃ】
2020525709.tif 000010
【図４ｄ】
2020525709.tif 000011
【図４ｅ】
2020525709.tif 000012
【図４ｆ】
2020525709.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月20日(2020.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組み合わせアキシャルラジアル支承部（1, 21, 1a, 1b）を備えた、回転軸線（R）の周りで互いに相対回転可能な２つの風力発電装置部分（102, 109; 103, 105; 107, 114; 108, 107）のための風力発電装置用回転結合機構であって、前記アキシャルラジアル支承部は、軸方向の支承コンポーネント（5, 25）と、それとは別個の半径方向の支承コンポーネント（7, 27）を有する構成であり、
前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）は、第１の凸状湾曲された支承面（9, 29）と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面（11, 31）とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されていること、
を特徴とする回転結合機構。
【請求項２】
前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）の両方の前記支承面のうち少なくとも一方（9, 11; 29, 31）は、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成されている、
請求項１に記載の回転結合機構。
【請求項３】
前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）の両方の前記支承面のうち一方（9, 11; 29, 31）は、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成され、前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）の両方の前記支承面のうち他方（11, 9; 31, 29）は、部分的に又は完全に金属材料から構成されている、
請求項１に記載の回転結合機構。
【請求項４】
前記軸方向の支承コンポーネント（5, 25）は、環形状に構成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転結合機構。
【請求項５】
前記半径方向の支承コンポーネント（7, 27）は、環形状に構成されている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転結合機構。
【請求項６】
前記半径方向の支承コンポーネントは、転がり支承構造として構成されている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転結合機構。
【請求項７】
前記半径方向の支承コンポーネント（7, 27）は、滑り支承構造として構成されており、又は以下の支承部タイプ、即ち、
−  円筒形滑り支承部、
−  レモン形隙間支承部、
−  セグメント化された滑り支承部、
−  傾動セグメントを有するセグメント化された滑り支承部、
の１つから選択されている、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転結合機構。
【請求項８】
前記組み合わせアキシャルラジアル支承部（1, 21）は、第１の支承部（1a）であり、前記回転結合機構は、それに加えて第２の支承部（1b）を有する、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転結合機構。
【請求項９】
前記第２の支承部（1b）は、軸方向の支承コンポーネント（5, 25）と、それとは別個の半径方向の支承コンポーネント（7, 27）とを備えた組み合わせアキシャルラジアル支承部（1, 21）であり、該軸方向の支承コンポーネントは、第１の凸状湾曲された支承面（9, 29）と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面（11, 31）とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されている、
請求項８に記載の回転結合機構。
【請求項１０】
第１のアキシャルラジアル支承部（1a）と第２のアキシャルラジアル支承部（1b）は、互いに直接的に隣接し且つ軸方向の支承コンポーネント（5, 25）が互いに隣り合うように配設されている、
請求項９に記載の回転結合機構。
【請求項１１】
第１のアキシャルラジアル支承部（1a）と第２のアキシャルラジアル支承部（1b）は、互いに直接的に隣接し且つ半径方向の支承コンポーネント（7, 27）が互いに隣り合うように配設されている、
請求項９に記載の回転結合機構。
【請求項１２】
第１のアキシャルラジアル支承部（1a）と第２のアキシャルラジアル支承部（1b）は、互いに離間して配設されている、
請求項８又は９に記載の回転結合機構。
【請求項１３】
第１のアキシャルラジアル支承部（1a）と第２のアキシャルラジアル支承部（1b）の配設箇所に対して離間して配設されている第３の支承部（1c）が設けられており、前記第３の支承部（1c）は、半径方向の支承部である、
請求項１０又は１１に記載の回転結合機構。
【請求項１４】
風力発電装置であって、以下の装置部分、即ち、
ロータブレード（108）が回転運動可能に取り付けられたロータブレードハブ（107）、発電機ロータ（103）と発電機ステータ（105）を有する発電機（101）、但し前記発電機ロータ（103）と前記ロータブレードハブ（107）は、直接的に、又はメインシャフトを用い及び／又は変速装置を用い、互いに連結されているもの、前記発電機（101）ないし前記発電機ステータ（105）が取り付けられている機械支持体（109）、そして前記機械支持体（109）が配設されているタワー（102）、
を備えた風力発電装置であり、
前記装置部分の１つ、複数、又は全てが、請求項１〜１３のいずれか一項による回転結合機構を用いて回転運動可能に支承されていること、
を特徴とする風力発電装置。
【請求項１５】
前記ロータブレードハブ（107）及び／又は前記発電機ロータ（103）及び／又は前記メインシャフトを前記発電機ステータ（105）又は前記機械支持体（109）において支承するための前記回転結合機構は、流体力学的滑り回転結合機構として構成されている、
請求項１４に記載の風力発電装置。
【請求項１６】
前記ロータブレード（108）を前記ロータブレードハブ（107）において支承するための前記回転結合機構、及び／又は前記機械支持体（109）を前記タワー（102）において支承するための前記回転結合機構は、ドライランニング滑り回転結合機構として構成されている、
請求項１４又は１５に記載の風力発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、本発明の基礎を成す課題を、冒頭に記載した形式の風力発電装置用回転結合機構において、軸方向の支承コンポーネントが、第１の凸状湾曲された支承面と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されていることにより解決する。
即ち本発明の第１の視点により、
組み合わせアキシャルラジアル支承部を備えた、回転軸線の周りで互いに相対回転可能な２つの風力発電装置部分のための風力発電装置用回転結合機構であって、前記アキシャルラジアル支承部は、軸方向の支承コンポーネントと、それとは別個の半径方向の支承コンポーネントを有する構成であり、前記軸方向の支承コンポーネントは、第１の凸状湾曲された支承面と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されている。
更に本発明の第２の視点により、
風力発電装置であって、以下の装置部分、即ち、ロータブレードが回転運動可能に取り付けられたロータブレードハブ、発電機ロータと発電機ステータを有する発電機、但し前記発電機ロータと前記ロータブレードハブは、直接的に、又はメインシャフトを用い及び／又は変速装置を用い、互いに連結されているもの、前記発電機ないし前記発電機ステータが取り付けられている機械支持体、そして前記機械支持体が配設されているタワー、を備えた風力発電装置であり、前記装置部分の１つ、複数、又は全てが、前記第１の視点による回転結合機構を用いて回転運動可能に支承されている。
尚、本願の特許請求の範囲において付記された図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）
組み合わせアキシャルラジアル支承部を備えた、回転軸線の周りで互いに相対回転可能な２つの風力発電装置部分のための風力発電装置用回転結合機構であって、前記アキシャルラジアル支承部は、軸方向の支承コンポーネントと、それとは別個の半径方向の支承コンポーネントを有する構成であり、
前記軸方向の支承コンポーネントは、第１の凸状湾曲された支承面と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されていること。
（形態２）前記回転結合機構において、
前記軸方向の支承コンポーネントの両方の前記支承面のうち少なくとも一方は、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成されていること、が好ましい。
（形態３）前記回転結合機構において、
前記軸方向の支承コンポーネントの両方の前記支承面のうち一方は、部分的に又は完全に繊維複合材料から構成され、前記軸方向の支承コンポーネントの両方の前記支承面のうち他方は、部分的に又は完全に金属材料から構成されていること、が好ましい。
（形態４）前記回転結合機構において、
前記軸方向の支承コンポーネントは、環形状に構成されていること、が好ましい。
（形態５）前記回転結合機構において、
前記半径方向の支承コンポーネントは、環形状に構成されていること、が好ましい。
（形態６）前記回転結合機構において、
前記半径方向の支承コンポーネントは、転がり支承構造として構成されていること、が好ましい。
（形態７）前記回転結合機構において、
前記半径方向の支承コンポーネントは、滑り支承構造として構成されており、特に以下の支承部タイプ、即ち、
−  円筒形滑り支承部、
−  レモン形隙間支承部、
−  好ましくは傾動セグメントを有するセグメント化された滑り支承部、
の１つから選択されていること、が好ましい。
（形態８）前記回転結合機構において、
前記組み合わせアキシャルラジアル支承部は、第１の支承部であり、前記回転結合機構は、それに加えて第２の支承部を有すること、が好ましい。
（形態９）前記回転結合機構において、
前記第２の支承部は、同様に、軸方向の支承コンポーネントと、それとは別個の半径方向の支承コンポーネントとを備えた組み合わせアキシャルラジアル支承部であり、該軸方向の支承コンポーネントは、第１の凸状湾曲された支承面と、それに対応する第２の凹状湾曲された支承面とを有する滑り支承コンポーネントとして構成されていること、が好ましい。
（形態１０）前記回転結合機構において、
第１のアキシャルラジアル支承部と第２のアキシャルラジアル支承部は、互いに直接的に隣接し且つ軸方向の支承コンポーネントが互いに隣り合うように配設されていること、が好ましい。
（形態１１）前記回転結合機構において、
第１のアキシャルラジアル支承部と第２のアキシャルラジアル支承部は、互いに直接的に隣接し且つ半径方向の支承コンポーネントが互いに隣り合うように配設されていること、が好ましい。
（形態１２）前記回転結合機構において、
第１のアキシャルラジアル支承部と第２のアキシャルラジアル支承部は、互いに離間して配設されていること、が好ましい。
（形態１３）前記回転結合機構において、
第１のアキシャルラジアル支承部と第２のアキシャルラジアル支承部の配設箇所に対して離間して配設されている第３の支承部が設けられており、前記第３の支承部は、好ましくは、半径方向の支承部であること、が好ましい。
（形態１４）
風力発電装置であって、以下の装置部分、即ち、
ロータブレードが回転運動可能に取り付けられたロータブレードハブ、発電機ロータと発電機ステータを有する発電機、但し前記発電機ロータと前記ロータブレードハブは、直接的に、又はメインシャフトを用い及び好ましくは変速装置を用い、互いに連結されているもの、前記発電機、特に前記発電機ステータが取り付けられている機械支持体、そして前記機械支持体が配設されているタワー、
を備えた風力発電装置であり、
前記装置部分の１つ、複数、又は全てが、前記回転結合機構を用いて回転運動可能に支承されていること。
（形態１５）前記風力発電装置において、
前記ロータブレードハブ及び／又は前記発電機ロータ及び／又は前記メインシャフトを前記発電機ステータ又は前記機械支持体において支承するための前記回転結合機構は、流体力学的滑り回転結合機構として構成されていること、が好ましい。
（形態１６）前記風力発電装置において、
前記ロータブレードを前記ロータブレードハブにおいて支承するための前記回転結合機構、及び／又は前記機械支持体を前記タワーにおいて支承するための前記回転結合機構は、ドライランニング滑り回転結合機構として構成されていること、が好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
ナセル１０４は、図２では断面図として示されている。ナセル１０４は、タワー１０２に回転可能に取り付けられ、アジマス駆動部（方位角駆動部）１１２を用いて周知の方式で駆動結合されている。ナセル１０４内には、軸頸部（アクスルジャーナル）１１４を支持する機械支持体１０９が同様に周知の方式で配設されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
発電機１０１は、発電機ステータ１０５を有し、発電機ステータ１０５は、軸頸部１１４を介してナセル１０４内で機械支持体１０９に固定されている。本発明により除外されることのない他の形態可能性は、例えば、発電機ステータ１０５を機械支持体１０９又はナセル１０４の対応構成部材に直接的に結合することを提案する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図２ａによる発電機１０１は、外側回転子（アウタロータ）として構成されている発電機ロータ１０３を有する。ロータブレード１０８は、本発明による所定の回転結合機構２００を用い、回転運動可能にハブ（ロータブレードハブ）１０７において支承されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
ハブ１０７及び発電機ロータ１０３は、所定の回転結合機構２００を用い、回転運動可能に軸頸部１１４において支承されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
機械支持体１０９、及び機械支持体１０９と共にナセル１０４は、所定の回転結合機構２００を用い、回転運動可能にタワー１０２において支承されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図２ａには、外側回転子発電機を備えた風力発電装置１００が図示されたが、図２ｂは、変速装置発電機を有する代替的な一実施形態を示している。発電機１０１は、好ましくは、発電機ロータとして内側回転子を有し、発電機ロータは、メインシャフト１１１と相対回転不能に結合されている。発電機１０１とメインシャフト１１１の間には、好ましくは変速装置（歯車装置）１１３が介在されている。変速装置１１３は、好ましくは、トルク支持部１１５を用い、機械支持体１０９又は風力発電装置１００のナセル１０４の他の構造上の構成部材と結合されている。メインシャフト１１１には、更にハブ（ロータブレードハブ）１０７が相対回転不能に固定されており、ハブ１０７には、図２ａと原理的に同じであるならば、ロータブレード１０８が固定されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
（図１）
１００      風力発電装置
１０２      タワー
１０４      ナセル
１０６      ロータ（空気力学的ロータ）
１０８      ロータブレード
１１０      スピナ
（図２）
１００      風力発電装置
１０１      発電機
１０２      タワー
１０３      発電機ロータ
１０４      ナセル
１０５      発電機ステータ
１０７      ハブ（ロータブレードハブ）
１０８      ロータブレード
１０９      機械支持体
１１１      メインシャフト
１１２      アジマス駆動部
１１３      変速装置（歯車装置）
１１４      軸頸部（アクスルジャーナル）
１１５      トルク支持部
２００      回転結合機構
（図３）
２００      回転結合機構
１、２１    組み合わせアキシャルラジアル支承部
３／２３    基本ボディ／支持体
５、２５    軸方向の支承コンポーネント
７、２７    半径方向の支承コンポーネント
９、２９    支承面
１１、３１    支承面
１３、３３    内側リング部
１５、３５    滑り支承セグメント
１７、３７    外側リング部
１９／３９    傾動機構部／旋回機構部
ＦＡ、ＦＡ’  軸方向力
ＦＲ         半径方向力
Ｒ          回転軸線
（図４）
１ａ        第１の組み合わせアキシャルラジアル支承部
１ｂ        第２の組み合わせアキシャルラジアル支承部
１ｃ        第３の支持部
７          半径方向の支承コンポーネント
４１          内側リング部
４３          滑り支承セグメント
４５          旋回機構部
Ｄ          間隔
Ｒ          回転軸線
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２ａ】
2020525709.tif 000014
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２ｂ】
2020525709.tif 000015
【国際調査報告】
2020525709.tif 000016
2020525709.tif 000017
2020525709.tif 000018
2020525709.tif 000019