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風車の駆動装置 - ナブテスコ株式会社
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発明の名称 風車の駆動装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−247635(P2007−247635A)
公開日 平成19年9月27日(2007.9.27)
出願番号 特願2006−76412(P2006−76412)
出願日 平成18年3月20日(2006.3.20)
代理人 【識別番号】100090310
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 正俊
発明者 東 高仁
要約 課題
風車の駆動装置の設置作業を容易にする。

解決手段
タワー2に形成されたリングギア8に噛み合うピニオン10に連結された出力軸14が減速機構18に結合されている。減速機構18は、ケーシング16に収容され、ナセル4に固定されている。減速機構18の入力部にモータ28のモータ軸30が連結され、モータ軸30にモータロータ34が結合され、その周囲にステータ36が配置され、ステータ34が筒状電動部ケーシング32に収容されている。ケーシング32の減速機構18側の開口にカバー38が設けられ、反対側の開口にカバー40が設けられている。モータ軸30を回転自在に保持する軸受け42、44がカバー38に、カバー40にそれぞれ設けられている。軸受け42をカバー38の平面よりもモータロータ34側に設けてある。
特許請求の範囲
【請求項1】
タワーまたはブレードに形成されたリングギアに噛み合うピニオンと、
このピニオンに連結された出力軸と、
この出力軸に連結された減速部と、
この減速部が収納され、ナセルまたはロータヘッドに固定された減速部ケーシングと、
前記減速部の入力部に連結されたモータ軸と、
このモータ軸に固定されたモータロータと、
このモータロータに対向する位置に配置されたステータと、
このステータが固定された筒状電動部ケーシングと、
この筒状電動部ケーシングの前記減速部側の開口に設けられた第1カバーと、
前記筒状電動部ケーシングの減速部と反対側の開口に設けられた第2カバーと、
第1カバーに設けられ、前記モータ軸を回転自在に保持する第1軸受けと、
第2カバーに設けられ、前記モータ軸を回転自在に保持する第2軸受けとを、
備えた風車の駆動装置において、
第1軸受けを第1カバーの平面よりも前記モータロータ側に設けたことを特徴とする風車の駆動装置。
【請求項2】
タワーまたはブレードに形成されたリングギアに噛み合うピニオンと、
このピニオンに連結された出力軸と、
この出力軸に連結された減速部と、
この減速部が収納され、ナセルまたはロータヘッドに固定された減速部ケーシングと、
前記減速部の入力部に連結されたモータ軸と、
このモータ軸に固定されたモータロータと、
このモータロータに対向する位置に配置されたステータと、
このステータが固定された筒状電動部ケーシングと、
この筒状電動部ケーシングの前記減速部側の開口を覆う第1カバーと、
前記筒状電動部ケーシングの減速部と反対側の開口に設けられた第2カバーと、
第1カバーに設けられ、前記モータ軸を回転自在に保持する第1軸受けと、
第2カバーに設けられ、前記モータ軸を回転自在に保持する第2軸受けとを、
備えた風車の駆動装置において、
第1カバーをモータロータ側に入り込んだ形状とし、前記減速部の歯車の一部と第1カバーとが軸方向に重なりあっていることを特徴とする風車の駆動装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、風車のブレードを回転させたり、風車のナセルを回転させたりする風車の駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
タワーの上部に取り付けられ、ロータのロータ軸が導入されているナセルは、ロータのブレードが正面から風力を受けるように、風向に応じてタワーの長さ方向の回りに回転させられる。そのための技術が特許文献1に開示されている。特許文献1の技術では、タワーの上部に配置した旋回座の内周面にリングギアが設けられ、ナセル内にナセル駆動部が収容され、この駆動部が備えるモータの回転軸に取り付けられたピニオンがリングギアと噛み合っている。ナセルにはロータのロータ軸が導入され、このロータ軸に発電機が結合されている。この発電機はブラケットを介してナセルに固定されている。また、風車の回転軸と発電機との間に結合された増速機をナセル内に設けることもある。
【0003】
また、ロータのブレードが最適な条件で風力を受けるように、ブレードのピッチを制御することが行われている。そのための技術が特許文献2に開示されている。特許文献2の技術では、ロータのヘッドにリングギアが設けられ、ブレード内にブレード駆動部のモータの回転軸に取り付けたピニオンがリングギアに噛み合っている。ヘッド内には、ロータのロータ軸が設けられ、ブレード駆動部の設置スペースが少ないので、ブレード内にステーを固定し、このステーにブレード駆動部が取り付けられている。ナセル駆動用でもブレード駆動用でも、駆動部は例えば450kgとかなりの重量である。
【0004】
【特許文献1】特開2001−289149号公報
【特許文献2】特公平8−16474号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1の技術では、ナセル内にロータのロータ軸や発電機やブラケットが存在し、空きスペースが少ない。特許文献2の技術でも、ハブ内にはロータ軸等があり、空きスペースが少ない。このように狭いスペースを通して、ナセル内にナセル駆動部を取り付けたり、ブレード内にブレード駆動部を取り付けたりするのに苦慮している。駆動部は上述したようにかなりの重量があり、高重量の駆動部をナセル内やブレード内の狭いスペースを潜り抜けるように設置する必要がある。駆動部は、モータの回転軸に結合された減速機を備えているので、減速機とモータとを分離して、所定の位置に配置して、その位置で減速機とモータとを結合することもある。しかし、減速機とモータとは軸心が僅かでもずれると、歯車などに片当たりを引き起こし、長期間使用しているうちに、破損するおそれがある。また、減速機とモータとを分離したときに、異物がどちらかに混入するおそれもある。これらの状態に留意しながらの駆動部の設置作業が難しかった。
【0006】
本発明は、設置作業を容易に行える風車の駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様の風車の駆動装置は、例えばナセル駆動装置またはピッチ駆動装置であって、タワーまたはブレードに形成されたリングギアに噛み合うピニオンを有している。このピニオンに出力軸が連結され、この出力軸に減速部が連結されている。減速部は、減速部ケーシングに収納され、ナセルまたはロータヘッドに固定されている。減速部に電動モータが連結されている。即ち、電動モータは、減速部の入力部に連結されたモータ軸を有し、このモータ軸にモータロータが固定され、このモータロータに対向する位置にステータが配置され、このステータが筒状電動部ケーシングに固定されている。この筒状電動部ケーシングは、前記減速部側と反対側とにそれぞれ開口を有し、減速部側の開口に第1カバーが設けられている。前記筒状電動部ケーシングの減速部と反対側の開口に第2カバーが設けられている。第1カバーに第1軸受けが設けられ、前記モータ軸を回転自在に保持する。第2カバーに第2軸受けが設けられ、前記モータ軸を回転自在に保持する。第1軸受けは、第1カバーの平面よりも前記モータロータ側に設けられている。
【0008】
本発明の別の態様の風車の駆動装置は、上記の態様と同様に、ピニオンと、出力軸と、減速部と、減速部ケーシングと、モータ軸と、モータロータと、ステータと、筒状電動部ケーシングと、第1カバーと、第2カバーと、第1軸受けと、第2軸受けとを、備えている。但し、第1カバーは、筒状電動部ケーシングの減速部側の開口を覆っている。更に、第1カバーは、モータロータ側に入り込んだ形状であり、前記減速部の歯車の一部と第1カバーとが軸方向に重なりあっている。入り込んだ形状としては、減速部側から見て漏斗状に形成することもできるし、その漏斗状部に複数の段部を形成することもできる。
【0009】
これらのように構成した風車の駆動装置では、第1カバーの平面部側に減速部の歯車を形成若しくは設けることが可能となり、駆動装置の軸方向の長さを短くすることができる。従って、駆動装置を、間隔を隔てて配置した取付部材とステーとの間を通して、取付部材に取り付ける場合でも、取付部材の平面に対して、駆動装置を垂直な状態に維持しながら、ステーと取付部材との間に挿入でき、この垂直状態を維持したまま、駆動装置を取り付け部材の平面に置くことができる。これにより、駆動装置を傾けることなく、駆動装置を取り付け部材の平面に配置することができ、取付作業が簡便化できる。また、取付作業において、駆動装置の姿勢を変更する必要がないので、ナセル駆動装置に使用する場合には、駆動装置がナセルに衝突することがなく、駆動装置やナセルが破損することを防止できる。更に、取付時に駆動装置と対向するステーの部分に駆動装置を通すための切欠を形成する必要が無く、ステーの加工が容易になる。
【発明の効果】
【0010】
以上のように、本発明によれば、電動モータの長さ寸法を短くすることによって、駆動装置を容易に設置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明の第1の実施形態の風車の駆動装置は、ナセルの駆動装置1である。風車は、図1に示すように、タワー2の上部に取り付けられたナセル4を有している。ナセル4の前方にロータ6が取り付けられている。ロータ6は、ハブ6aを有し、このハブ6aに複数、例えば3枚のブレード6bが取り付けられている。ロータ6が風の正面を向くように風向に応じて矢印Aで示すようにタワー2の長さ方向の軸回りに回転させるようにするためにナセル駆動装置1が設けられている。図2に示すように、この駆動装置1と協働するリングギア8がタワー2の上端部に取り付けられている。
【0012】
駆動装置1は、ナセル4内に設けられており、図3に示すように、ピニオン10を有している。このピニオン10がリングギア8と噛み合っている。ピニオン10は、減速機12の出力軸14に結合されている。出力軸14は、減速機12の減速機ケーシング16の下部から下方に突出している。減速機12は、減速機ケーシング16内に出力軸以外にも多数のギアからなる減速機構18を有しているが、その構成は周知であるので、詳細な説明は省略する。図3では、減速機構18の出力軸14以外に、その入力側にある複数の歯車、例えば4つの歯車20のうち2つを示してある。これら歯車20は、減速機12の入力側カバー22に形成されたリングギア24と噛み合っている。また、これら歯車20、20は、ケーシング16の中心軸上で、歯車26と噛み合っている。
【0013】
この歯車26は、入力側カバー22の上部に設けられた電動モータ28のモータ軸30に結合されている。モータ軸30は、電動モータ28の筒状電動部ケーシング32の中心軸上に位置している。このモータ軸30には、モータロータ34が取り付けられている。このモータローラ34と対向するように、筒状電動部ケーシング32の内周面にステータ36が取り付けられている。
【0014】
筒状電動部ケーシング32は、減速機12側とその反対側とに開口を有し、減速機12側の開口は、第1のカバー38によって被蓋され、反対側の開口は、第2のカバー40によって被蓋されている。モータ軸30は、第1のカバー38、第2のカバー40を貫通している。第1のカバー38からの突出端部に上述した歯車26が取り付けられている。
【0015】
モータ軸30を回転自在に支持するために、第1のカバー38には第1軸受け42が、第2のカバー40には第2軸受け44が設けられている。第1軸受け42は、第1のカバー38の中央部の内面側にモータロータ34側に突出させた筒状部46に取り付けられている。同様に第2軸受け44は、第2のカバー40の中央部の内面側にモータローラ34側に突出させた筒状部48に取り付けられている。
【0016】
このように軸受け42、44は、第1及び第2のカバー38、40よりも内側に設けられている。そのため、軸受け42、44が筒状電動部ケーシング32の第1及び第2のカバー38、40の外部に突出せず、筒状電動部ケーシングのモータ軸30の長さ方向の長さを短くすることができる。しかも、第1のカバー38の外部に軸受け42が突出していないので、筒状電動部減速機12の減速機構18の入力側のギア20、20やリングギア24との距離を短くでき、これらを減速機12の入力側カバー22内に設けることができ、これによって減速機12の長さ寸法も短くすることができる。さらに、筒部46をモータロータ34側に形成することで、凹所38aを形成している。この凹所38aは、モータ軸30に歯車26を形成する際に、加工代26aを収納するスペースとすることができ、これによって減速機12の長さ寸法も短くすることができる。なお、モータ軸30と歯車26とを別部材で形成するときは、歯車26をモータ軸30に固定する部材の収納スペースの一部として凹所38aを活用することができる。
【0017】
電動モータ28の筒状ケーシング32の外径Dは、減速機12の減速ケーシング16の外径D1とほぼ同じ寸法を有している。さらに、筒状ケーシング32のモータ軸30の方向の長さLを外径Dよりも短く形成してある。
【0018】
なお、モータロータ34の第2カバー40からの突出端部にはブレーキ46とファン48とが設けられ、これらはカバー50によって覆われている。
【0019】
この駆動装置1は、図4(c)に示すように取付部材52に取り付けられる。この取付部材52はナセル4内に配置された板状体で、同図(b)に示すようにピニオン10が挿通可能な開口54を有している。この取付部材52と対向するようにナセル4内にステー56が配置され、これらは結合部58によって結合されている。
【0020】
駆動装置1の全長、即ちピニオン10の先端からカバー50の先端までの距離L1は、上述した軸受け42、44を筒状電動部ケーシング32内に設けたことや、ギア20、20及びリングギア24を入力側カバー22に設けたことにより、図4(b)に示すように、取付部材52とステー56との距離L2よりも短く形成されている。
【0021】
このように構成された駆動装置1を取付部材52に取り付ける際、次のように行われる。まず図4(a)、(b)に示すように、駆動装置1を、その全長が取付部材54に対してほぼ垂直になるように、ステー56と取付部材52との間の外方に配置し、そのままの姿勢でステー56と取付部材52との間に移動させる。次に、ピニオン10が取付部材54の開口52を通って下方、即ちタワー2側に突出するように、駆動装置1を移動させる。最後に、減速機ケーシング16に形成してあるフランジ16a、16aを取付部材52に接触させ、ボルトによって固定する。このとき、駆動装置1の全長がステー56と取付部材52との間の距離よりも短いので、ステー56等に駆動装置1が接触することはなく、ステー56や駆動装置1が損傷することはない。
【0022】
図5(a)、(b)は、全長がステー56と取付部材52との距離よりも長い従来の駆動装置60を取付部材52に取り付ける際の状態を示したものである。図5(a)に示すように取付部材52に対して垂直な姿勢から同図(b)に示すように傾けた姿勢として、ステー56に形成した切り込み56aに駆動装置60の上端を挿入することで。ようやくステー56と取付部材52との間に挿入できる。その後に取付部材52に対して垂直な姿勢に駆動装置60をして、ピニオン10aが取付部材52の開口54を通るように下方に駆動装置60を移動させて、駆動装置1と同様に取付部材52に固定する。従って、ステー56には切り込み56aを形成する必要がある上に、駆動装置60を傾けた後に取付部材52に垂直な姿勢としなければならず、ステー56に駆動装置60が接触して、ステー56または駆動装置60が損傷する可能性がある。また、狭いナセル4内でこのような作業を行うのは非常に困難である。
【0023】
これに対し、駆動装置1では、ステー56には切り込み56aを形成する必要はないし、ステー56と取付部材52との間に駆動装置1を挿入する際も、駆動装置1を取付部材52に対して垂直な姿勢のままで行え、ステー56に駆動装置1が接触することはなく、これらが損傷することもないし、狭いナセル4内での取付作業も容易に行える。
【0024】
本発明の第2の実施形態の駆動装置1aは、図6に示すように、電動モータ28の第1のカバー38bが、筒状電動部ケーシング16側からモータ軸30側に向かうに従ってケーシング16の内側に向かうように傾斜させてある。実際には複数の段に形成されている。これら段の外側、即ち減速機12の入力側に、減速機12の入力側のギア20、20の一部が位置している。即ち、第1のカバー38bと減速機12のギア20、20の一部とが重なり合っている。これによって、駆動装置1よりも更に駆動装置1aの全長が短くなり、益々取付部材52への取付が容易になる。他の構成は、第1の実施形態の駆動装置1と同一であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【0025】
上記の両実施形態の駆動装置1、1aは、ナセル4の駆動装置に本発明を実施したものであるが、本発明は、ブレード6bのピッチ駆動装置として使用することもできる。この場合、図7に示すようにブレード6bの根元部にリングギア62を設け、上述した駆動装置1または1aをロータ6のヘッド6a内に設け、ピニオン10をリングギア62に噛み合わせる。なお、駆動装置1、1aをブレード6b内に設けることもできる。また、上記第2実施形態の駆動装置1aでは、第1のカバー38bの減速機12側に複数の段部を設けたが、モータロータ側に向いて漏斗状に傾斜させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の第1の実施形態の駆動装置が実施された風車の側面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態の駆動装置と協働するタワーの上部の斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施形態の駆動装置の縦断面正面図である。
【図4】図3の駆動装置の取り付け状態の説明図である。
【図5】従来の駆動装置の取り付け状態の説明図である。
【図6】本発明の第2実施形態の駆動装置の部分省略縦断正面図である。
【図7】本発明の駆動装置をピッチ駆動装置に実施した状態の斜視図である。
【符号の説明】
【0027】
1 1a 駆動装置
2 タワー
4 ナセル
8 リングギア
10 ピニオン
12 減速機
14 出力軸
18 減速機構(減速部)
30 モータ軸
32 モータロータ
34 ステータ
36 筒状電動モータケーシング
38 第1のカバー
40 第2のカバー
42 第1の軸受け
44 第2の軸受け




 

 


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