JP2017190740A - 風力発電装置 - Google Patents

風力発電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2017190740A
JP2017190740A JP2016081321A JP2016081321A JP2017190740A JP 2017190740 A JP2017190740 A JP 2017190740A JP 2016081321 A JP2016081321 A JP 2016081321A JP 2016081321 A JP2016081321 A JP 2016081321A JP 2017190740 A JP2017190740 A JP 2017190740A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clutch
friction plate
pinion
output shaft
hydraulic pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016081321A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6771935B2 (ja
Inventor
主鉉 柳
Shugen Ryu
主鉉 柳
東石 良治
Ryoji Toseki
良治 東石
勝彦 横山
Katsuhiko Yokoyama
勝彦 横山
浅川 雄一
Yuichi Asakawa
雄一 浅川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Nabtesco Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Nabtesco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Nabtesco Corp filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2016081321A priority Critical patent/JP6771935B2/ja
Priority to TW106106108A priority patent/TWI624591B/zh
Priority to US15/486,534 priority patent/US20170298903A1/en
Priority to EP17166400.6A priority patent/EP3232054B1/en
Publication of JP2017190740A publication Critical patent/JP2017190740A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6771935B2 publication Critical patent/JP6771935B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D15/00Transmission of mechanical power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D15/00Transmission of mechanical power
    • F03D15/10Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/60Shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/402Transmission of power through friction drives
    • F05B2260/4023Transmission of power through friction drives through a friction clutch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/403Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/403Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05B2260/40311Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/74Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

【課題】過大な力を受けた場合であっても、部品にかかる力を軽減して故障を未然に防ぐことができる風力発電装置を提供する。【解決手段】風力発電装置は、駆動装置1Aと、クラッチ油圧源94と、クラッチ制御部90とを備える。駆動装置1Aは、出力軸66からピニオン100への回転動力の伝達及び非伝達を切り換える油圧式のクラッチ機構88を有する。クラッチ油圧源94は、クラッチ機構88に油圧を供給する。クラッチ制御部90は、クラッチ油圧源94からクラッチ機構88に供給される油圧を制御する。【選択図】図5

Description

本発明は風力発電装置に係り、特に、リングギアを介してナセル又はブレードを回転させるための駆動装置を備える風力発電装置に関する。
タワー上部に設置されるナセルと、当該ナセルに取り付けられる複数のブレードとを備える風車が、風力発電装置などで用いられている。ナセルはタワーに対して回転可能に設けられ、ヨー駆動装置によりタワーに対してナセルを回転駆動することで、風向きに応じてナセルを旋回させることができる。一方、ブレードは、ナセルに取り付けられたハブに対してピッチ方向に揺動可能に設置され、ピッチ駆動装置によりブレードの軸部をハブに対して回転駆動することで、ブレードのピッチ角を変えられる。
上述の風力発電装置に用いられる駆動装置として、例えば、特許文献1に開示される偏心揺動型の減速機を好適に使用することができる。この減速機では、モータからの回転駆動力が入力ギアを介して複数のスパーギアに伝達され、クランク軸、外歯歯車及びピン内歯を含む揺動機構を介してクランク軸の公転動作及びキャリアの回転が行われる。そして、このキャリアの回転に応じて、当該キャリアにスプライン結合する出力軸が回転され、当該出力軸に取り付けられるピニオンを介して大きなトルクが得られる。
特開2014−211204号公報
自然環境下に設置される風車は、予期しない風を受けて想定外の大きな外力が加えられることがある。想定外の大きな外力を風車が受けると、風車の可動部には局所的に過大な力が作用し、例えば「ブレードとハブとの連結部」や「ナセルとタワーとの連結部」において部品が破損してしまうことがある。特に、これらの連結部では、ピッチ駆動及びヨー駆動を行う駆動装置の出力軸に設けられたピニオンとリングギア等の係合体とが係合しているが、駆動装置の出力軸は、減速機に接続されていることからフリーに回転できない。そのためピニオンと係合体とが相互にロックされた状態に置かれ、風車の可動部に大きな外力が働くと駆動装置や係合体に大きな力がかかって破損しやすい。
また、破損を来さない程度の外力が風車の可動部に働いている場合であっても、この状態下で駆動装置を作動させると、通常よりも大きな負荷が可動部にかかるため、やはり駆動装置や係合体は破損しやすくなる。さらに、十分なトルクを確保するため、風車の可動部には、通常、複数の駆動装置が設けられる。したがって複数の駆動装置の一つが故障によりロックされることもあるが、そのような状態で、他の風車用駆動装置が作動すると、いずれかの駆動装置のピニオンと係合体との間に大きな力がかかって破損することがある。
これらのピニオンや係合体等の部品が破損してしまうと、破損部品の交換や駆動装置自体の交換が必要になるが、そのような部品交換にはコストがかかり、部品交換が行われる間は風車の稼働を止めなければならない。特にナセルとタワーとの連結部に設けられ駆動装置と係合するリングギアは大型であり比較的高価な部品であるため、そのようなリングギアの交換作業には手間が非常にかかるだけではなく多大なコストが必要になる。
したがって駆動装置が想定外の過大な力を受ける場合であっても、部品にかかる力を軽減して破損等の故障を未然に防ぐことができる機構が望まれている。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、過大な力を受けた場合であっても、部品にかかる力を軽減して故障を未然に防ぐことができる風力発電装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、リングギアと、リングギアを介してナセル又はブレードを回転させるための駆動装置と、クラッチ油圧源と、クラッチ制御部と、を備え、駆動装置は、動力軸を有するモータと、動力軸から動力が伝達され当該動力によって回転される入力ギアと、入力ギアを介して入力される動力によって回転される出力軸を有する減速部と、リングギアと噛合っており、出力軸から伝達される回転動力によって回転されるピニオンと、出力軸からピニオンへの回転動力の伝達及び非伝達を切り換える油圧式のクラッチ機構と、を有し、クラッチ油圧源は、クラッチ機構に油圧を供給し、クラッチ制御部は、クラッチ油圧源からクラッチ機構に供給される油圧を制御する風力発電装置に関する。
本態様によれば、過大な力を受けた場合であっても、出力軸からピニオンへの回転動力の状態をクラッチ機構によって非伝達状態に切り換えることで、ピニオンにかかる力を軽減して故障を未然に防ぐことができる。また、クラッチ油圧源およびクラッチ制御部を駆動装置と別体とすることにより駆動装置の小型化にも寄与しうる。
駆動装置は、複数設けられ、クラッチ油圧源は、複数の駆動装置のそれぞれのクラッチ機構に油圧を供給してもよい。
本態様によれば、1つのクラッチ油圧源で、複数の駆動装置のクラッチ機構を駆動させることができるため、1つの駆動装置に対して1つのクラッチ油圧源を設ける構成と比べて構成を簡素化することができ、ナセルやハブ(ローター)の小型化を促進しうる。
風力発電装置は、リングギアを介したナセル又はブレードの回転を抑止するためのギア抑止部であって、クラッチ油圧源から供給される油圧を利用してナセル又はブレードの回転を抑止するギア抑止部を更に備えてもよい。
本態様によれば、構成を簡素化することができ、ナセルやハブ(ローター)の小型化を促進しうる。
クラッチ機構は、出力軸に取り付けられる第1摩擦板と、ピニオンに取り付けられる第2摩擦板とを有し、クラッチ制御部は、第1摩擦板と第2摩擦板とを係合させることで出力軸からピニオンへの回転動力の伝達を行い、第1摩擦板と第2摩擦板との間の係合を解除することで出力軸からピニオンへの回転動力の非伝達を行ってもよい。
クラッチ制御部は、第1摩擦板及び第2摩擦板のうち少なくともいずれか一方に当接されるクラッチ駆動体と、当該クラッチ駆動体の移動をコントロールすることで第1摩擦板と第2摩擦板との間の係合及び非係合を切り換えるクラッチ切換部とを有してもよい。
クラッチ駆動体は油圧ピストンを含み、クラッチ切換部は、液状伝達媒体を介して油圧ピストンの移動をコントロールして第1摩擦板と第2摩擦板との間の係合及び非係合を切り換えてもよい。
駆動装置は複数設けられ、複数の駆動装置のそれぞれが有するモータで消費される電流量を検出する電流検出部が設けられ、クラッチ制御部は、電流検出部の検出結果から導き出される複数の駆動装置間におけるモータで消費される電流量の差に基づいて、複数の駆動装置のそれぞれが有するクラッチ機構にクラッチ油圧源から供給される油圧を制御してもよい。
本態様によれば、モータ間の消費電流量の相違に応じて、クラッチ機構をコントロールすることができる。
本発明によれば、クラッチ機構によって出力軸からピニオンへの回転動力の伝達及び非伝達を切り換えることができる。したがって、駆動装置が過大な力を受けた場合であっても、出力軸からピニオンへの回転動力の状態をクラッチ機構によって非伝達状態に切り換えることで、故障を未然に防ぐことができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る風車の一例を示す概略断面図である。 図2は、駆動装置の構成例の概略を示す機能ブロック図である。 図3は、減速機の構成例の概略を示す機能ブロック図である。 図4は、クラッチ機構の構成例の概略を示す機能ブロック図である。 図5は、駆動装置の構成及びクラッチ機構の機能構成を例示する断面図である。 図6は、図5に示す構成における出力軸からピニオンへの回転動力の伝達及び非伝達のメカニズムを説明するための概念図であり、(a)は回転動力の伝達状態を示し、(b)は回転動力の非伝達状態を示す。 図7は、クラッチ機構及びクラッチ制御部の一変形例に係る機能構成例を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
以下の実施形態では、風車(風力発電装置)が備える駆動装置を「タワー(ベース部)に対してナセル(可動部)を回転駆動するヨー駆動装置」として使用する例について説明するが、下述の駆動装置の構成は風車の可動部をベース部に対して回転駆動させるための駆動装置全般に適用可能である。したがって、例えば「ハブ(ベース部)に対してブレード(可動部)をピッチ方向に回転駆動するピッチ駆動装置」として下述の駆動装置を使用してもよい。より具体的には、例えば後述のリングギアを介してナセル又はブレードを回転させるための駆動装置として、下述の駆動装置を使用してもよい。
[風車(風力発電装置)]
図1は、本発明の一実施形態に係る風車200の一例を示す概略断面図である。以下の説明において「風車200」は風力発電装置を構成する装置であり、「風車200」は「風力発電装置」と同義に用いられうる。本例の風車200は、タワー201と、タワー201によって回転可能に支持されるナセル204と、ナセル204にハブ206を介して取り付けられる複数のブレード203とを備える。
タワー201は地上に設置されるベース部であり、タワー201の内側には回転駆動ギアとして形成される内歯歯車型のリングギア202が固定的に取り付けられている。ナセル204には、当該ナセル204に固定的に取り付けられる回転架台205と、当該回転架台205に取り付けられる複数(とりわけ3以上)の駆動装置1Aとが設けられている。各駆動装置1Aは、回転架台205に形成された孔から突出してリングギア202と噛み合うピニオン100を具備する。リングギア202の内側の周方向に沿ってピニオン100が複数箇所に配置されるように、各駆動装置1Aはナセル204内において位置決めされる。したがって複数の駆動装置1Aのモータが相互に同期して動力軸を回転させて、各駆動装置1Aのピニオン100を回転駆動することで、回転架台205とともにナセル204全体がタワー201に対して回転駆動(旋回駆動)される。これにより、ナセル204に取り付けられるハブ206及びブレード203の向きが変えられる。なお複数の駆動装置1Aのモータ間における動力軸の回転同期は、例えば、複数の駆動装置1Aにコントローラを接続し、当該コントローラによって各モータを制御することで行われうる。またナセル204には、ハブ206に連結される動力伝達軸、増速機、発電機及びコンバーター等が更に設けられる。
ハブ206は、ナセル204に対して回転可能に取り付けられるとともに、複数のブレード203が軸部を介して取り付けられ、これらのブレード203は相互間の角度が均等となるように配置されている。各ブレード203は、軸部を中心にハブ206に対してピッチ方向に回転可能に設けられ、ピッチ駆動装置により回転駆動されてピッチ角が適宜変えられる。なお本例ではピッチ駆動装置の図示を省略するが、ピッチ駆動装置の構成は特に限定されず、例えば後述の駆動装置1Aと同様の構成を有するピッチ駆動装置によって各ブレード203を回転駆動することも可能である。
なお風車200は、図1に示す構成に限定されない。例えば、図1に示す例ではリングギア202がタワー201に対して固定的に設けられているが、リングギア202はナセル204と共に回転するように設けられてもよい。公知の風車200においても「駆動装置1A」及び当該駆動装置1Aのピニオン100と噛み合う「リングギア202」の構成態様として、様々な態様が採用されているが、以下に説明する駆動装置1Aに関連する技術は、そのような様々な構成態様の駆動装置1A及びリングギア202に対しても適用することができる。
[駆動装置]
まず、本実施形態に係る駆動装置1Aの構成の概略について説明する。
図2は、駆動装置1Aの構成例の概略を示す機能ブロック図である。本例の駆動装置1Aは、モータM及び減速機1を具備し、モータMから減速機1に供給される回転動力は、減速機1により減速されてトルクが増大され、リングギア202に伝達されてヨー駆動力に変換される。
図3は、減速機1の構成例の概略を示す機能ブロック図である。本例の減速機1は、モータMが有する動力軸から動力が伝達され当該動力によって回転される入力ギア20と、入力ギア20に連結される減速部30と、ピニオン100と、減速部30とピニオン100との間に介在するクラッチ機構88とを含む。減速部30は、入力ギア20を介して動力軸から入力される動力により回転される出力軸66を有する。ピニオン100は、クラッチ機構88を介して減速部30の出力軸66に連結され、出力軸66から伝達される回転動力によって回転される。クラッチ機構88は、減速部30の出力軸66からピニオン100への回転動力の伝達及び非伝達を切り換える。
図4は、クラッチ機構88の構成例の概略を示す機能ブロック図である。本例のクラッチ機構88は、減速部30の出力軸66とピニオン100との間に設けられる一対のクラッチ作動部89と、一対のクラッチ作動部89のうち少なくともいずれか一方を移動させることができるクラッチ駆動体91とを有する。各クラッチ作動部89は出力軸66及びピニオン100の各々に取り付けられており、出力軸66に取り付けられるクラッチ作動部89とピニオン100に取り付けられるクラッチ作動部89との間の係合状態(固定状態)及び非係合状態(非固定状態)がクラッチ駆動体91によって切り換えられる。クラッチ駆動体91は、出力軸66に取り付けられるクラッチ作動部89及びピニオン100に取り付けられるクラッチ作動部89のうち少なくともいずれか一方に当接され、クラッチ制御部90によって移動させられる。本例のクラッチ制御部90は、クラッチ油圧源からクラッチ機構88に供給される油圧を制御し、クラッチ駆動体91の移動をコントロールして一対のクラッチ作動部89の係合及び非係合を切り換える。またクラッチ制御部90には、複数の駆動装置1Aのそれぞれが有するモータMで消費される電流量を検出する電流検出部209が接続され、各モータMで消費される電流量に応じた検出信号が電流検出部209からクラッチ制御部90に送られる。
図2〜図4に示すような機能構成を有する上述の複数の駆動装置1Aにおいて想定外の事由によって特定のモータMのみで異常が発生することがあり、その特定のモータMで消費される電流量が他のモータMで消費される電流量に比べて過度に大きくなったり小さくなったりすることがある。クラッチ制御部90は、そのような特定のモータMの異常の有無を、電流検出部209から送られてくる検出信号に基づいて検知する。クラッチ制御部90は、電流検出部209の検出結果(検出信号)に基づいて特定のモータMの異常を検知した場合には、対応の一対のクラッチ作動部89間のクラッチを切る。すなわち消費電流量に関して異常を示すモータMに連結される一対のクラッチ作動部89が非係合状態にされ、出力軸66とピニオン100とが非連結状態とされる。これにより出力軸66からピニオン100に伝達される力の大きさが低減され、ピニオン100及びリングギア202等の破損などの故障を未然に防ぐことができる。
次に、上述の機能構成を有する駆動装置1Aの典型例について説明する。以下に示す例では、いわゆる偏心揺動型の減速部を備える駆動装置1Aに対して本発明が適用される。
図5は、駆動装置1Aの構成及びクラッチ機構の機能構成を例示する断面図である。本例の駆動装置1Aは、動力軸35を有するモータMと、動力軸35及びピニオン100の各々に連結され、動力軸35からピニオン100に動力を伝達する減速機1とを備える。この駆動装置1Aは、上述のように風車200(図1参照)のナセル204に設けられる回転架台205に対して堅固に固定される。
複数の駆動装置1Aのそれぞれが有するモータMには電流検出部209が接続され、当該電流検出部209によってモータMで消費される電流量が検出される。電流検出部209にはクラッチ制御部90が接続され、電流検出部209の検出結果を示す検出信号が電流検出部209からクラッチ制御部90に送られる。本実施形態では、クラッチ制御部90が、電流検出部209からの検出信号に基づいて各モータMの異常の有無を監視及び判定する。そしてクラッチ制御部90は、電流検出部209の検出結果(検出信号)から導き出される「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差」に基づいて、複数の駆動装置1Aのそれぞれが有する一対のクラッチ作動部89(クラッチ機構88)にクラッチ油圧源から供給される油圧を制御する。
例えば何らかの事情により特定のモータMのみ動力軸35の回転がロックされて当該モータMで消費される電流量が他のモータMに比べて極端に大きくなった場合、電流検出部209からの検出信号に基づいてそのような異常状態を検知したクラッチ制御部90は、その特定のモータMとつながる出力軸66に連結されるクラッチ作動部89のクラッチを切り、出力軸66とピニオン100との連結を解除する。したがってクラッチ制御部90は、消費電流量の差が所定値以上である場合には、少なくとも消費される電流量が最も大きいモータM及び/又は最も小さいモータMを有する駆動装置1Aのクラッチ機構88(クラッチ作動部89)が出力軸66からピニオン100へ回転動力を伝達しないように、油圧を制御することができる。
[減速機]
図5に示す減速機1は、モータMの動力軸35に連結される入力ギア20と、入力ギア20と噛み合う複数のスパーギア53と、複数のスパーギア53の各々に固定される複数のクランク軸50を有する偏心揺動型の減速部30と、クラッチ作動部89を介して減速部30の出力軸66に連結されるピニオン100と、を備える。
減速部30は、内周側(内周面)に内歯12を有するケース10と、ケース10の内歯12と噛み合う外歯41を有する外歯歯車40と、外歯歯車40を保持するキャリア60と、クラッチ作動部89及び出力軸66を介してキャリア60に連結されるピニオン100と、を有する。ケース10は、筒状に形成され、内側に入力ギア20、複数のスパーギア53、複数のクランク軸50、外歯歯車40及びキャリア60を収容する。外歯歯車40は、外歯用軸受(図示省略)を介して複数のクランク軸50を回転自在に保持し、入力ギア20及び複数のスパーギア53の回転に応じて複数のクランク軸50により揺動される揺動ギアとして機能する。キャリア60は、各クランク軸50を回転自在に保持するとともに、複数のクランク軸50を介して外歯歯車40を保持する。
上述の構成を有する減速機1では、モータMから入力ギア20に入力される回転動力が、減速部30により回転減速されてピニオン100から出力される。ピニオン100はリングギア202(図1参照)と噛み合うように配置されている。したがって入力ギア20及び減速部30を介してピニオン100に伝達される回転動力は、トルクが増大した状態でヨー駆動力としてリングギア202に出力される。
図5において符号「L1」はピニオン100の中心軸を示す。ケース10の内歯12が設けられる内周面の中心軸は、中心軸L1と同軸上に位置する。以下の説明において、単に「軸方向」として表される方向は、中心軸L1上を延びる方向又は中心軸L1に平行な方向を意味する。また、中心軸L1に直交する方向を「径方向」と呼び、中心軸L1周りの方向を「周方向」と呼ぶ。
ケース10は、筒状に形成され両端部が開放されたメインケース部11aと、メインケース部11aの一端部側に固定されるサブケース部11bと、を有する。本例ではメインケース部11aの縁部とサブケース部11bの縁部とがボルト(図示省略)によって固定されることにより、メインケース部11aとサブケース部11bとは連結される。メインケース部11aのうちサブケース部11bが装着される一端部とは反対側の他端部からは、出力軸66が突出する。
内歯12は、ピン状に形成された複数の内歯ピンから構成されている。これらの内歯ピンは、メインケース部11aの入力側部分111の内周面の全域にわたって周方向に沿って等間隔に複数形成されたピン溝13に嵌め込まれ、各内歯ピンの長手方向が中心軸L1と平行になるように配置されている。このような構成を有する内歯12は、上述の外歯歯車40の外歯41と噛み合うように配置されている。
ケース10のサブケース部11bにはモータMが取り付けられる。モータMが有する動力軸35はサブケース部11bの内側に向かって延在し、サブケース部11b内に配置される入力ギア20と固定的に接続され、モータMによって生み出される回転動力が動力軸35を介して入力ギア20に伝達される。
入力ギア20は平歯車構造を有し、モータMの動力軸35の中心軸及び入力ギア20の中心軸がピニオン100の中心軸L1上に位置する。入力ギア20は複数のスパーギア53の各々と噛み合うように配置され、動力軸35から入力ギア20に伝えられる回転動力が、複数のスパーギア53の各々に固定される複数のクランク軸50に伝達される。
減速部30を構成するキャリア60は、クランク軸50の一端部(入力ギア20及びスパーギア53側の端部)を回転自在に保持する第1保持部61と、クランク軸50の他端部(ピニオン100が突出する側の端部)を回転自在に保持する第2保持部62と、第1保持部61と第2保持部62とを連結する支柱63と、キャリア60を出力軸66と連結するための結合筒部64と、を有する。なお便宜上、図5において支柱63は二点鎖線により表される。
第1保持部61及び第2保持部62はそれぞれ円環状に形成され、第1保持部61と第2保持部62とは軸方向に関して離間した位置で互いに対向して配置される。支柱63は、第1保持部61の径方向の略中央領域と第2保持部62の径方向の略中央領域との間に跨がるように設けられ、第1保持部61と第2保持部62とを連結する。結合筒部64は、第1保持部61の内周縁と第2保持部62の内周縁との間に跨がるように設けられ、円筒形状を有し、内周面においてキャリア側スプライン部65が形成されている。上述のように、このキャリア側スプライン部65が出力軸66の出力軸側スプライン部102と嵌合することで、出力軸66と減速部30とは結合される。
第1保持部61には第1端部用貫通孔71が形成され、クランク軸50の一端部は、第1クランク軸用軸受73を介して第1端部用貫通孔71に回転自在に保持されている。また第2保持部62には第2端部用貫通孔72が形成され、クランク軸50の他端部は、第2クランク軸用軸受74を介して第2端部用貫通孔72に回転自在に保持されている。
本例のキャリア60は軸方向で二分割され、サブケース部11b側に配置される第1半体60aと、ピニオン100が突出する側に配置される第2半体60bとによって構成されている。第1半体60aは、上述の第1保持部61と、支柱63の一部を構成する第1支柱半部と、結合筒部64の一部を構成する第1筒半部64aと、を有する。一方、第2半体60bは、上述の第2保持部62と、支柱63の一部を構成する第2支柱半部と、結合筒部64の一部を構成する第2筒半部64bと、を有する。
第1支柱半部と第2支柱半部とにはボルト(図示省略)が跨がって挿入され、このボルトによって第1支柱半部と第2支柱半部とが連結されることで、第1半体60aと第2半体60bとが連結される。また、第1筒半部64a及び第2筒半部64bの各々の内周面には、上述のキャリア側スプライン部65が跨がって形成されている。
各クランク軸50は、シャフト本体51と、当該シャフト本体51に設けられる偏心体(図示省略)とを有し、シャフト本体51の一端部にはスパーギア53が取り付けられる。すなわちシャフト本体51の一端部は第1端部用貫通孔71からサブケース部11b側に突出し、この第1端部用貫通孔71から突出するシャフト本体51の一端部にスパーギア53が固定されている。そして、シャフト本体51のうちスパーギア53と外歯歯車40との間に配置される一端側の部分は、第1クランク軸用軸受73を介して第1端部用貫通孔71に回転自在に保持され、シャフト本体51の他端側は、第2クランク軸用軸受74を介して第2端部用貫通孔72に回転自在に保持されている。
クランク軸50がキャリア60により保持された状態において、クランク軸50の偏心体は、キャリア60の第1保持部61と第2保持部62との間に配置される。一方、第1保持部61と第2保持部62との間に設けられる外歯歯車40には、上述のキャリア60の支柱63を通すための支柱用貫通孔(図示省略)に加え、クランク軸50を挿入するためのクランク軸用貫通孔(図示省略)が軸方向と平行に形成されている。クランク軸50の偏心体は、クランク軸用軸受(図示省略)を介して外歯歯車40のクランク軸用貫通孔内に配置される。
外歯歯車40の外歯41は、ケース10の内周の内歯12の歯数よりも1個或いは複数個少なくなるように設けられている。このため、クランク軸50が回転するたびに外歯41と内歯12との噛み合いがずれ、外歯歯車40が偏心運動(クランク運動)して揺動回転する。
このような構成を有する減速機1において、モータMの動力軸35から伝えられる回転動力により入力ギア20が回転すると、入力ギア20に噛み合う各スパーギア53が回転し、各クランク軸50が回転する。各クランク軸50が回転することで、外歯歯車40が内歯12と噛み合いをずらしながら揺動するように偏心回転する。この外歯歯車40の偏心回転に伴って、各クランク軸50は自転しながら中心軸L1を中心とした公転動作を行う。このような外歯歯車40の揺動及び偏心回転に応じたクランク軸50の公転動作により、クランク軸50を保持するキャリア60が回転する。そしてこのキャリア60の回転に応じて、キャリア60にスプライン結合された出力軸66が回転する。このようにしてモータMの動力軸35から出力軸66に回転動力が伝達され、さらにクラッチ機構88を介して出力軸66の回転動力がピニオン100に伝えられる。そして、ピニオン100からリングギア202へトルクが伝達されることで、回転架台205を具備するナセル204又はブレード203の向きが変えられる。
[クラッチ機構]
次に、クラッチ機構88の具体的な構成例について説明する。上述のようにクラッチ機構88はクラッチ作動部89及びクラッチ駆動体91を具備し、クラッチ制御部90の制御下で作動する。クラッチ制御部90は、空圧方式及び油圧方式等の任意の動力によってクラッチ作動部89及びクラッチ駆動体91を駆動制御することが可能である。例えば図5に示す駆動装置1Aでは、油圧方式の動力によってクラッチ作動部89及びクラッチ駆動体91が駆動制御される。図5に示す例では、クラッチ油圧源94及びクラッチ制御部90等が駆動装置1Aとは別体に設置され、油等の液状伝達媒体が満たされる油圧供給路93によって、クラッチ油圧源94及びクラッチ制御部90とクラッチ駆動体91とがつながれている。クラッチ駆動体91は、液状伝達媒体により押されて軸方向に移動可能に設けられており、クラッチ駆動体91の軸方向位置に応じてクラッチ作動部89に対するクラッチ駆動体91の当接状態(押圧状態)が変わる。クラッチ制御部90は、油圧供給路93内(特にクラッチ制御部90とクラッチ駆動体91との間)の液状伝達媒体の圧力を調整することでクラッチ作動部89に対するクラッチ駆動体91の押圧力を変えることができ、クラッチ作動部89のクラッチのオンオフを制御する。
以下に例示するクラッチ機構88及びクラッチ制御部90は、特に、リングギア202がナセル204と共に回転するように構成されるケースに適用される。すなわち本例では、リングギア202の回転を抑止するためのギア抑止部250が設けられ、当該ギア抑止部250の動力源である共有油圧源194がクラッチ油圧源94として働く。さらに、この共有油圧源194(クラッチ油圧源94)は、複数の駆動装置1Aのそれぞれのクラッチ機構88に油圧を供給する。すなわち本例に係る風車200(風力発電装置)は、共有油圧源194(クラッチ油圧源94)から供給される油圧を利用してリングギア202及びナセル204の回転を抑止するギア抑止部250を更に備え、1つの共有油圧源194がギア抑止部250及び複数の駆動装置1Aの動力源として使用される。
ギア抑止部250は、典型的にはキャリパーブレーキとして構成可能であり、図5に示す例では押し当て部251を含む。押し当て部251は、図示しないコントローラの制御下で移動可能であり、リングギア202に当接したりリングギア202から離間したりする。例えば、ナセル204の向きを固定する場合には、押し当て部251がリングギア202に押し当てられて、リングギア202及びナセル204が回転しないように押し当て部251によってリングギア202が保持される。一方、ナセル204の向きを可変状態にする場合には、押し当て部251がリングギア202から離間される。
ギア抑止部250には、油圧モータ252により駆動される共有油圧源194が接続され、共有油圧源194からギア抑止部250に供給される油圧(すなわち液状伝達媒体を介して伝達される圧力)が利用されて押し当て部251の推進力(すなわち押し当て部251による保持力)が得られている。共有油圧源194には、油圧供給路93を介してリリーフ弁98、アキュムレータ95及びドレン弁99が順次接続されており、これらの要素はギア抑止部250の駆動制御に用いられる。また共有油圧源194とリリーフ弁98とを連結する油圧供給路93は途中で分岐しており、この分岐した油圧供給路93は圧力調整弁(電磁弁)90aに接続され、この分岐した油圧供給路93を介して共有油圧源194と圧力調整弁90aとが連結されている。
一方、クラッチ機構88のクラッチ作動部89を介し、出力軸66からピニオン100への回転動力の伝達及び非伝達が切り換えられる。クラッチ作動部89は、出力軸66に対してスプライン結合により連結される第1摩擦板89aと、ピニオン100に対してスプライン結合により連結される第2摩擦板89bとを有する(後述の図6(a)及び図6(b)参照)。第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bは、中心軸L1周りの回転方向の挙動に関しては出力軸66及びピニオン100にそれぞれ拘束されるが、中心軸L1方向に関しては出力軸66及びピニオン100には拘束されずに移動可能に設けられている。ただし、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bの中心軸L1方向の挙動は、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bの下方に設けられるクラッチ駆動体91及び第1連結部材107によって拘束され、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bの脱落が防がれている。
第1連結部材107は、出力軸66の先端部にネジ部材107aを介して取り付けられ、クラッチ駆動体91の内側に配置される。第1連結部材107の外周部は、中心軸L1に対し垂直な方向に関して出力軸66よりも僅かに突出して第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bの下方に配置される。この第1連結部材107の外周部は、第1連結部材107によって支持される第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bが相互間で押圧し合わずに第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとの間で摩擦力が生じないような位置に、配置される。
クラッチ駆動体91は、ピニオン100の内側でクラッチ作動部89(第1摩擦板89a及び第2摩擦板89b)よりも下方において、中心軸L1方向へ移動可能に設けられている。クラッチ駆動体91の下部の一部は切り欠かれており、このクラッチ駆動体91の切欠部には弾性部材92が挿入されている。図5に示す弾性部材92は、板バネによって構成され、ピニオン100の下部にネジ部材109aを介して取り付けられる第3連結部材109と、クラッチ駆動体91とによって保持されている。弾性部材92は、自らの弾性力を利用して、クラッチ作動部89(第1摩擦板89a及び第2摩擦板89b)にクラッチ駆動体91が押し当てられるように、中心軸L1方向に関してクラッチ駆動体91に押圧力を加える。
ピニオン100の下部の一部は切り欠かれており、このピニオン100の切欠部にはクラッチ駆動体91の一部が挿入されている。このピニオン100の切欠部は、中心軸L1方向に関し、当該切欠部に挿入されるクラッチ駆動体91の一部よりも大きく形成されており、クラッチ駆動体91はピニオン100の切欠部が許容する範囲で中心軸L1方向へ移動可能に設けられている。すなわちクラッチ駆動体91は、「ピニオン100に接する位置(上端位置)」と「第3連結部材109に接する位置(下端位置)」との間で、ピニオン100及び第1連結部材107に沿ってスライド移動することができる。クラッチ駆動体91が上端位置以外の位置に配置される場合、ピニオン100とクラッチ駆動体91との間にはスペースが形成され、当該スペースが、油圧供給路93からの液状伝達媒体が流出入する油圧作用部93bを構成する。なおクラッチ駆動体91が上端位置に配置される場合には、ピニオン100とクラッチ駆動体91との間にスペース(油圧作用部93b)が形成されてもよいし、形成されなくてもよい。
油圧作用部93bは、ピニオン100とクラッチ駆動体91との間に設けられるOリング等のシーリング部材によって液密構造を有するが、ピニオン100内に形成される油圧供給路93と連通する。ピニオン100内に形成される油圧供給路93は、第3連結部材109内に形成される油圧供給路93と連通し、第3連結部材109内に形成される油圧供給路93は圧力調整弁90aから延在する油圧供給路93とスイベルジョイントを介して連通する。したがって、共有油圧源194と油圧作用部93bとは油圧供給路93を介して連通される。なお、圧力調整弁90aと第3連結部材109との間の油圧供給路93にはドレン弁199が設けられている。
圧力調整弁90aには、電流検出部209からの検出信号が入力される通電コントローラ90bが接続されている。通電コントローラ90bは、電流検出部209からの検出信号に基づいて、圧力調整弁90aの消磁及び励磁の状態をコントロールする。例えば、電流検出部209からの検出信号が「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値よりも小さい」ことを示す場合、通電コントローラ90bは、圧力調整弁90aを通電せずに消磁状態として閉弁状態とする。一方、電流検出部209からの検出信号が「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値以上」を示す場合、通電コントローラ90bは、少なくとも消費電流量が最も大きい及び/又は最も小さいモータMを有する駆動装置1Aに供給される油圧を制御する圧力調整弁90aに電圧を印加して通電することでその圧力調整弁90aを励磁状態として開弁状態とする。圧力調整弁90aが開弁されると、共有油圧源194からの液状伝達媒体がピニオン100内の油圧供給路93に流れ込み、比較的高い圧力を持った液状伝達媒体が油圧作用部93bに流入する。油圧供給路93から油圧作用部93bに流入した高圧の液状伝達媒体によって、クラッチ駆動体91は押し下げられてクラッチ作動部89(第1摩擦板89a及び第2摩擦板89b)から離間する方向に移動する。
図6は、図5に示す例における出力軸66からピニオン100への回転動力の伝達及び非伝達のメカニズムを説明するための概念図であり、(a)は回転動力の伝達状態を示し、(b)は回転動力の非伝達状態を示す。なお図6(a)及び(b)では、作動メカニズムの理解を容易にするため、各要素の表示が簡略化されており、一部要素の図示が省略されている。
出力軸66からピニオン100に回転動力を伝達する際には、図5に示す圧力調整弁90aは閉じられて油圧供給路93内の液状伝達媒体の流通を遮断し、圧力調整弁90aからピニオン100内に至る油圧供給路93内の圧力が低く保たれる。この場合、図6(a)に示すように、クラッチ駆動体91が弾性部材92によって押し上げられ、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bは、クラッチ駆動体91とピニオン100との間に挟まれて中心軸L1方向に関して相互に押圧される。これにより第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bは相互に摩擦係合して出力軸66からの回転動力をピニオン100に伝え、ピニオン100は第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bを介して出力軸66と一体的に回転する。
なお、この場合、必要に応じて図5に示すドレン弁199が開かれて圧力調整弁90aからピニオン100内に至る油圧供給路93内の液状伝達媒体が排出されることで、油圧供給路93内の圧力が積極的に下げられてもよい。したがって、後述のように圧力調整弁90aから油圧作用部93bに至る油圧供給路93内が高圧の液状伝達媒体で満たされて出力軸66とピニオン100との間で回転動力が非伝達とされても、ドレン弁199を開くことで、駆動装置1Aを再び使用できる。すなわちドレン弁199を開いて液状伝達媒体を排出して油圧供給路93内の圧力を下げることで、クラッチ駆動体91は弾性部材92によって押し上げられ、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bは再び摩擦係合し、出力軸66からピニオン100に回転動力を伝達することができる。
一方、出力軸66からピニオン100に回転動力を非伝達とする際には、圧力調整弁90aは開かれて油圧供給路93内の液状伝達媒体の流通を許容し、高圧の液状伝達媒体が共有油圧源194からピニオン100内の油圧供給路93に送られる。そして、ピニオン100内の油圧供給路93から油圧作用部93bに高圧の液状伝達媒体が流入し、弾性部材92の弾性力に抗して、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bから離間する方向へクラッチ駆動体91が移動する。これにより第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bの相互間の押圧力が低減し、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとの間の摩擦係合は解除され、出力軸66の回転動力がピニオン100に伝達されなくなる。そのため、出力軸66及び第1摩擦板89aが中心軸L1周りに回転しても、第2摩擦板89b及びピニオン100は基本的に回転しない。
したがって、「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値よりも小さい」間は、圧力調整弁90aは通電コントローラ90bの制御下で閉弁状態にされ、弾性部材92によりクラッチ駆動体91が第2摩擦板89bに押し当てられて、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとは係合する。これにより、出力軸66とピニオン100とは第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bを介して連結され、出力軸66の回転動力が、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bを介してピニオン100に伝達される。
一方、特定の駆動装置1A(特にモータMの動力軸35の回転動作)に関して何らかの異常が生じて「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値以上」の場合には、圧力調整弁90aは通電コントローラ90bの制御下で通電されて開弁状態にされ、高圧の液状伝達媒体が油圧供給路93から油圧作用部93bに流入する。これにより、クラッチ駆動体91が押し下げられて、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとの間の係合が解除され、出力軸66とピニオン100とは非連結状態となり、ピニオン100やピニオン100に係合するリングギア202の破損を未然に防ぐことができる。
以上説明したように本実施形態によれば、複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の相違に応じて、出力軸66からピニオン100への回転動力の伝達及び非伝達を切り換えることができ、リングギア202の破損を未然に防ぐことができる。特に、ギア抑止部250の動力源でもある共有油圧源194は比較的大きなエネルギーを持つ液状伝達媒体を送り出し、そのような共有油圧源194から供給される油圧が利用されてクラッチ作動部89(クラッチ機構88)が係合状態から非係合状態に切り換えられるため、出力軸66とピニオン100との間で瞬間的に回転動力を非伝達状態にすることができる。またクラッチ機構88の動力源を他の装置(本実施形態ではギア抑止部250)の動力源と共通化することで、装置構成を簡素化して、省スペース化を図ることができる。
なお上述の例では、ナセル204とともに回転するリングギア202をギア抑止部250により固定する例について説明したが、これに限定されない。例えばナセル204と共に回転する他の回転体(例えば図1の回転架台205等)をギア抑止部250によって固定保持することで、タワー201(ベース部)に対するナセル204(可動部)の回転を抑止してもよい。また上述のギア抑止部250は、ナセル204の回転を抑止する手段として設けられるが、ブレード203の回転を抑止する手段としてギア抑止部250が設けられてもよい。この場合、上述の例と同様に、ブレード203と共に回転する回転体(例えばリングギアや回転架台等)をギア抑止部250によって固定保持することで、ブレード203の回転を抑止することが可能である。このようにギア抑止部250は、クラッチ油圧源94から供給される圧力を利用し、リングギア202を介したナセル204又はブレード203の回転を抑止することが可能である。
[クラッチ機構及びクラッチ制御部の変形例]
図7は、クラッチ機構88及びクラッチ制御部90の一変形例に係る機能構成例を示す図である。
本例のクラッチ作動部89は、第1連結部材107を介して出力軸66に取り付けられる複数の第1摩擦板89aと、第2連結部材108を介してピニオン100に取り付けられる複数の第2摩擦板89bとを有する。第1摩擦板89a、第1連結部材107及び出力軸66は、中心軸L1周りに一体的に回転するように、互いに係止される。同様に、第2摩擦板89b、第2連結部材108及びピニオン100は、中心軸L1周りに一体的に回転するように、互いに係止される。したがって第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとが摩擦等により係合して中心軸L1周りに一体的に回転する場合、出力軸66、第1連結部材107、第2連結部材108及びピニオン100も中心軸L1周りに一体的に回転する。
なお第1連結部材107及び第2連結部材108は、それぞれ第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bを適切に支持することができればどのような構成であってもよく、単一部材によって構成されてもよいし、複数部材が組み合わされて構成されてもよい。例えば第1連結部材107は、出力軸66にスプライン結合するとともに第1摩擦板89aの各々にスプライン結合する部材によって構成されてもよい。また第2連結部材108は、ピニオン100にスプライン結合するとともに複数の第2摩擦板89bにスプライン結合する部材によって構成されてもよい。第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bは、それぞれ第1連結部材107及び第2連結部材108との結合が維持される範囲で、軸方向へわずかに移動可能に構成されている。
クラッチ制御部90は、クラッチ駆動体91として働く油圧ピストン91aを介し、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとを係合させる(本例では摩擦により固定させる)ことで出力軸66からピニオン100への回転動力の伝達を行い、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとの間の係合を解除することで出力軸66からピニオン100への回転動力の非伝達を行う。
本例の油圧ピストン91aは、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bのうち少なくともいずれか一方(本例では第2摩擦板89b)に当接する。油圧ピストン91aには、油圧供給路93を介してクラッチ油圧源94が接続される。油圧ピストン91aは、ピストンシリンダ構造を有し、クラッチ制御部90の制御下で、油圧供給路93内の液状伝達媒体の圧力に応じて、第1摩擦板89aに対する第2摩擦板89bの押し当て力を変えられる。すなわち油圧ピストン91aは、クラッチ制御部90の制御下で「第2摩擦板89bを第1摩擦板89aに押し当てて、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとを係合状態とする位置」及び「第2摩擦板89bを第1摩擦板89aに押し当てずに、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとを非係合状態とする位置」のいずれかに配置される。図7に示す例では、油圧ピストン91aと、油圧ピストン91aよりもモータM側において軸方向に関して固定的に配置される部材との間に、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bが配置され、油圧ピストン91aの軸方向位置に応じて第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bの係合状態及び非係合状態の切り換えが行われる。
なお油圧ピストン91aによるピストンシリンダ構造は特に限定されず、例えば図7に示す例では、第1連結部材107、第2連結部材108及びクラッチ作動部89によって区画されるスペースに油圧ピストン91aが配置され、第1連結部材107及び第2連結部材108によって油圧ピストン91aの軸方向への移動がガイドされる。油圧ピストン91aと第2連結部材108との間にはOリング等のシーリング部材が配置され、油圧ピストン91aと第2連結部材108とによって区画され油圧供給路93内の液状伝達媒体が流入するスペースは液密構造を有し、当該スペースから外部への液状伝達媒体の漏出が防がれている。したがって油圧供給路93内の液状伝達媒体の圧力が相対的に高い場合、油圧ピストン91aは、当該液状伝達媒体によってクラッチ作動部89に向かって押され、第2摩擦板89bを第1摩擦板89aに押し当てる。一方、油圧供給路93内の液状伝達媒体の圧力が相対的に低い場合、油圧ピストン91aは、クラッチ作動部89から離れる方向に移動し、第2摩擦板89bは油圧ピストン91aによって第1摩擦板89aに押し当てられない。
このような油圧ピストン91aの移動は、クラッチ制御部90によりコントロールされる。すなわちクラッチ制御部90により、油圧供給路93内の液状伝達媒体を介して油圧ピストン91aの軸方向への移動がコントロールされ、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとの間の係合及び非係合が切り換えられる。具体的には図7に示すように、クラッチ制御部90は、油圧ピストン91aとクラッチ油圧源94との間の油圧供給路93に設けられ電磁弁によって構成される圧力調整弁92aと、電流検出部209に接続され、圧力調整弁92aの消磁(非通電)及び励磁(通電)をコントロールする通電コントローラ92bと、を有する。
圧力調整弁92aは、油圧ピストン91aに対する液状伝達媒体の圧力を調整する。具体的には、圧力調整弁92aは弁状態を「油圧供給路93の密閉状態を維持したまま油圧供給路93内の液状伝達媒体の流通を許容する状態(開弁状態)」及び「油圧供給路93内の液状伝達媒体の一部を外部ドレンに逃がして油圧供給路93内の液状伝達媒体の圧力を解放する状態(圧力解放状態)」のいずれかに切り換える。図7に示す例では、消磁状態の圧力調整弁92aは開弁状態に置かれ、励磁状態の圧力調整弁92aは圧力解放状態に置かれる。
通電コントローラ92bは、電流検出部209からの検出信号に基づいて圧力調整弁92aの消磁及び励磁の状態をコントロールする。例えば、電流検出部209からの検出信号が「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値よりも小さい」ことを示す場合、通電コントローラ92bは圧力調整弁92aを通電せずに消磁状態として開弁状態とする。一方、電流検出部209からの検出信号が「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値以上である」ことを示す場合、通電コントローラ92bは圧力調整弁92aに電圧を印加して通電することで圧力調整弁92aを励磁状態として圧力解放状態とする。
したがって、特に異常がなく「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値よりも小さい」間は、圧力調整弁92aは開弁状態に置かれ、油圧供給路93内の液状伝達媒体が油圧ピストン91aを押圧して第2摩擦板89bが第1摩擦板89aに押し当てられて係合する。この場合、第1摩擦板89a及び第2摩擦板89bの係合によって出力軸66とピニオン100とは連結され、出力軸66の回転動力が、第1連結部材107、第1摩擦板89a、第2摩擦板89b及び第2連結部材108を介してピニオン100に伝達される。
一方、特定の駆動装置1A(特にモータMの動力軸35の回転動作)に関して何らかの異常が生じて「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値以上である」場合には、圧力調整弁92aは圧力解放状態に置かれ、油圧供給路93内の液状伝達媒体による油圧ピストン91aの押圧が解放され、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとの係合が解除される。これにより、出力軸66とピニオン100とは非連結状態となり、ピニオン100やピニオン100に係合するリングギア202の破損を未然に防ぐことができる。
なお本実施形態におけるクラッチ油圧源94は、アキュムレータ95と、油圧供給路93に液状伝達媒体を補給可能な補給口96と、当該補給口96とアキュムレータ95との間に設けられる逆止弁97とを有する。アキュムレータ95は、リリーフ弁98を介して油圧供給路93に連結されるとともに、ドレン弁99が連結されている。逆止弁97は、油圧供給路93内の液状伝達媒体が補給口96から流出するのを防ぐ。
このように本例のクラッチ油圧源94はアキュムレータ95によって構成されるため、ポンプ等を使った油圧源よりも構成を簡素化することができる。また、たとえ圧力調整弁92aが圧力開放状態に置かれて出力軸66とピニオン100とが非連結状態となっても、圧力調整弁92aを開弁状態に戻し、補給口96を介して新たな液状伝達媒体を油圧供給路93に供給することで、第1摩擦板89aと第2摩擦板89bとを再度係合させて、出力軸66とピニオン100とを連結状態に戻すことができる。
[他の変形例]
本発明は上述の実施形態及び変形例に限定されず、種々の変形が加えられてもよく、また上述の実施形態及び変形例が適宜組み合わされてもよい。
例えば、出力軸66からピニオン100への回転動力の伝達及び非伝達を切り換えるクラッチ機構88及びクラッチ制御部90の具体的な構成及び配置は、特に限定されない。上述の例ではクラッチ作動部89(第1摩擦板89a及び第2摩擦板89b)が中心軸L1から離間した位置に設けられているが、例えば中心軸L1上にクラッチ作動部89が設けられてもよい。この場合、「出力軸66のうちのピニオン100側端面」及び「ピニオン100のうちの出力軸66側端面」の各々にクラッチ作動部89(摩擦板等)が設けられてもよい。
このようなケースにおいて、電流検出部209からの検出信号が「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値よりも小さい」ことを示す場合、「出力軸66のうちのピニオン100側端面のクラッチ作動部89」と「ピニオン100のうちの出力軸66側端面のクラッチ作動部89」とが相互に係合するように、出力軸66及びピニオン100の相対位置がクラッチ制御部によってコントロールされる。これにより出力軸66の回転動力がクラッチ作動部89を介してピニオン100に伝達される。一方、電流検出部209からの検出信号が「複数の駆動装置1A間におけるモータMで消費される電流量の差が所定値以上である」ことを示す場合、「出力軸66のうちのピニオン100側端面のクラッチ作動部89」と「ピニオン100のうちの出力軸66側端面のクラッチ作動部89」とが相互に離間して係合が解除されるように、出力軸66及びピニオン100の相対位置がクラッチ制御部によってコントロールされる。これにより出力軸66の回転動力がピニオン100に伝達されることを防ぐことができる。
また上述の例ではアキュムレータ95を使ってクラッチ油圧源94が構成されているが、油圧ポンプ等によってクラッチ油圧源94が構成されてもよい。
また上述の例では偏心揺動型の減速部30を具備する駆動装置1Aに本発明が適用されているが、他の方式の減速部を具備する駆動装置1Aに本発明が適用されてもよい。例えば偏心揺動型の減速部30の代わりに遊星歯車型等の他の減速部が設けられてもよく、モータMの動力軸35から当該他の減速部に回転動力が伝達され、減速されてトルクが増大した回転動力が当該他の減速部から出力軸66に伝達される駆動装置1Aに対しても本発明を適用できる。また、上述の偏心揺動型の減速部30に加え、遊星歯車型等の他の減速部が設けられてもよい。例えばモータMの動力軸35から当該他の減速部に回転動力が伝達され、減速されてトルクが増大した回転動力が当該他の減速部から入力ギア20を介して偏心揺動型の減速部30に伝達される駆動装置1Aに対しても本発明を適用できる。これらの場合であっても、出力軸66からピニオン100への回転動力の伝達及び非伝達をクラッチ機構88により切り換えることによって、部品の破損等の故障を未然に防ぐことができる。
本発明は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
1 減速機
1A 駆動装置
10 ケース
11a メインケース部
11b サブケース部
12 内歯
13 ピン溝
20 入力ギア
25 電流検出部
30 減速部
35 動力軸
40 外歯歯車
41 外歯
50 クランク軸
51 シャフト本体
53 スパーギア
60 キャリア
60a 第1半体
60b 第2半体
61 第1保持部
62 第2保持部
63 支柱
64 結合筒部
64a 第1筒半部
64b 第2筒半部
65 キャリア側スプライン部
66 出力軸
71 第1端部用貫通孔
72 第2端部用貫通孔
73 第1クランク軸用軸受
74 第2クランク軸用軸受
88 クラッチ機構
89 クラッチ作動部
89a 第1摩擦板
89b 第2摩擦板
90 クラッチ制御部
91 クラッチ駆動体
91a 油圧ピストン
92 弾性部材
92a 圧力調整弁
92b 通電コントローラ
93 油圧供給路
93b 油圧作用部
94 クラッチ油圧源
95 アキュムレータ
96 補給口
97 逆止弁
98 リリーフ弁
99 ドレン弁
100 ピニオン
107 第1連結部材
107a ネジ部材
108 第2連結部材
109 第3連結部材
109a ネジ部材
111 入力側部分
194 共有油圧源
199 ドレン弁
200 風車
201 タワー
202 リングギア
203 ブレード
204 ナセル
205 回転架台
206 ハブ
209 電流検出部
250 ギア抑止部
251 押し当て部
252 油圧モータ
M モータ

Claims (7)

  1. リングギアと、
    リングギアを介してナセル又はブレードを回転させるための駆動装置と、
    クラッチ油圧源と、
    クラッチ制御部と、を備え、
    前記駆動装置は、
    動力軸を有するモータと、
    前記動力軸から動力が伝達され当該動力によって回転される入力ギアと、
    前記入力ギアを介して入力される動力によって回転される出力軸を有する減速部と、
    前記リングギアと噛合っており、出力軸から伝達される回転動力によって回転されるピニオンと、
    前記出力軸から前記ピニオンへの回転動力の伝達及び非伝達を切り換える油圧式のクラッチ機構と、を有し、
    前記クラッチ油圧源は、前記クラッチ機構に油圧を供給するものであり、
    前記クラッチ制御部は、前記クラッチ油圧源から前記クラッチ機構に供給される油圧を制御するものである風力発電装置。
  2. 前記駆動装置は、複数設けられ、
    前記クラッチ油圧源は、前記複数の駆動装置のそれぞれの前記クラッチ機構に油圧を供給する請求項1に記載の風力発電装置。
  3. 前記リングギアを介した前記ナセル又は前記ブレードの回転を抑止するためのギア抑止部であって、前記クラッチ油圧源から供給される油圧を利用して前記ナセル又は前記ブレードの回転を抑止するギア抑止部を更に備える請求項1又は2に記載の風力発電装置。
  4. 前記クラッチ機構は、前記出力軸に取り付けられる第1摩擦板と、前記ピニオンに取り付けられる第2摩擦板とを有し、
    前記クラッチ制御部は、前記第1摩擦板と前記第2摩擦板とを係合させることで前記出力軸から前記ピニオンへの回転動力の伝達を行い、前記第1摩擦板と前記第2摩擦板との間の係合を解除することで前記出力軸から前記ピニオンへの回転動力の非伝達を行う請求項1〜3のいずれか一項に記載の風力発電装置。
  5. 前記クラッチ制御部は、前記第1摩擦板及び前記第2摩擦板のうち少なくともいずれか一方に当接されるクラッチ駆動体と、当該クラッチ駆動体の移動をコントロールすることで前記第1摩擦板と前記第2摩擦板との間の係合及び非係合を切り換えるクラッチ切換部とを有する請求項4に記載の風力発電装置。
  6. 前記クラッチ駆動体は油圧ピストンを含み、
    前記クラッチ切換部は、液状伝達媒体を介して前記油圧ピストンの移動をコントロールして前記第1摩擦板と前記第2摩擦板との間の係合及び非係合を切り換える請求項5に記載の風力発電装置。
  7. 前記駆動装置は複数設けられ、
    前記複数の駆動装置のそれぞれが有する前記モータで消費される電流量を検出する電流検出部が設けられ、
    前記クラッチ制御部は、前記電流検出部の検出結果から導き出される前記複数の駆動装置間における前記モータで消費される電流量の差に基づいて、前記複数の駆動装置のそれぞれが有する前記クラッチ機構に前記クラッチ油圧源から供給される油圧を制御する請求項1〜6のいずれか一項に記載の風力発電装置。
JP2016081321A 2016-04-14 2016-04-14 風力発電装置 Expired - Fee Related JP6771935B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016081321A JP6771935B2 (ja) 2016-04-14 2016-04-14 風力発電装置
TW106106108A TWI624591B (zh) 2016-04-14 2017-02-23 Wind power plant
US15/486,534 US20170298903A1 (en) 2016-04-14 2017-04-13 Wind power generator
EP17166400.6A EP3232054B1 (en) 2016-04-14 2017-04-13 Wind power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016081321A JP6771935B2 (ja) 2016-04-14 2016-04-14 風力発電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017190740A true JP2017190740A (ja) 2017-10-19
JP6771935B2 JP6771935B2 (ja) 2020-10-21

Family

ID=58547389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016081321A Expired - Fee Related JP6771935B2 (ja) 2016-04-14 2016-04-14 風力発電装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170298903A1 (ja)
EP (1) EP3232054B1 (ja)
JP (1) JP6771935B2 (ja)
TW (1) TWI624591B (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6821345B2 (ja) 2016-07-08 2021-01-27 ナブテスコ株式会社 風車駆動システム及び風車
JP6821344B2 (ja) * 2016-07-08 2021-01-27 ナブテスコ株式会社 風車駆動システム及び風車
JP7146580B2 (ja) * 2018-11-05 2022-10-04 株式会社日立製作所 風力発電装置及び風力発電システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57175824U (ja) * 1981-04-30 1982-11-06
JP2004232500A (ja) * 2003-01-28 2004-08-19 Komatsu Ltd 風力発電設備のナセル旋回駆動装置、及びその運転方法
JP2012007588A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57180284A (en) * 1981-04-30 1982-11-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Picture communication system
CN200996416Y (zh) * 2006-08-30 2007-12-26 杭州前进齿轮箱集团有限公司 减速离合器
EP2402597B1 (en) * 2010-06-29 2016-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine yaw system and method of controlling the same
DK201170592A (en) * 2011-10-31 2013-05-01 Vestas Wind Sys As A yaw drive for a yawing system for a wind Turbine
CN202451374U (zh) * 2012-02-15 2012-09-26 三一电气有限责任公司 一种盘车装置及风机
DE102013101012A1 (de) * 2013-02-01 2014-08-07 2-B Energy Holding B.V. Steuervorrichtung für ein Giersystem einer Windkraftanlage
JP6076815B2 (ja) 2013-04-19 2017-02-08 ナブテスコ株式会社 減速機
CN103498757B (zh) * 2013-10-12 2015-08-05 东南大学 一种海洋能源发电监测装置
EP3109310B1 (en) * 2015-06-22 2024-09-18 The Procter & Gamble Company Processes for making liquid detergent compositions comprising a liquid crystalline phase

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57175824U (ja) * 1981-04-30 1982-11-06
JP2004232500A (ja) * 2003-01-28 2004-08-19 Komatsu Ltd 風力発電設備のナセル旋回駆動装置、及びその運転方法
JP2012007588A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6771935B2 (ja) 2020-10-21
EP3232054B1 (en) 2020-07-15
TWI624591B (zh) 2018-05-21
TW201736724A (zh) 2017-10-16
EP3232054A1 (en) 2017-10-18
US20170298903A1 (en) 2017-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100529362C (zh) 具有电气驱动装置的凸轮轴调节装置
US20110290057A1 (en) Gearbox
EP2153098B1 (en) Actuating device and method of operating an actuating device
WO2012046619A1 (ja) 湿式ブレーキ装置
JP6033622B2 (ja) 風車用駆動装置
JP2017516697A (ja) 車両の電気ブレーキアクチュエータ
JP5474866B2 (ja) 風力発電設備に使用する減速装置
JP6771935B2 (ja) 風力発電装置
KR20180090752A (ko) 조작기
JP2017190838A (ja) 風車駆動装置及び減速機
CN102844565B (zh) 风车用驱动装置
US10495070B2 (en) Gearbox for a wind turbine
US9074661B2 (en) Drive unit with drive motor and planetary gear mechanism
EP2759702A1 (en) Renewable energy-type electric power generation device and method for operating renewable energy-type electric power generation device
JP4229765B2 (ja) 風車ブレードのピッチ角制御装置
WO2012020568A1 (ja) 原動機システム及び船舶
JP7332108B2 (ja) 可変トルクモータ、およびモータのトルク可変構造
JP2017044150A (ja) 風力発電設備
JP5100792B2 (ja) 動力循環式試験装置
KR101580336B1 (ko) 자동화 수동 변속기용 클러치 액추에이터
JP2015197144A (ja) 旋回駆動装置
JP4310276B2 (ja) 無段階変速機
KR20140098920A (ko) 건설기계의 선회구동장치
JP2005023867A (ja) 風車羽根のピッチ角駆動装置
KR20140004706A (ko) 유성 기어링을 포함하는 수중 기구를 가진 러더 프로펠러

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191121

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200522

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200901

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200930

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6771935

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees