WO2005015011A1 - 風力発電装置のヨー駆動装置に用いる減速機、該減速機を用いた風力発電装置のヨー駆動方法および装置 - Google Patents

風力発電装置のヨー駆動装置に用いる減速機、該減速機を用いた風力発電装置のヨー駆動方法および装置 Download PDF

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Osamu Nohara
Katsuhiro Yokoyama
Sadayuki Tanabe
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    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
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    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a speed reducer used for a wind turbine generator driving device, and a wind power generator driving method and device using the speed reducer.
  • the present invention relates to a speed reducer used for a gaw drive device for turning a wind power generation unit of a wind power generation device in a substantially horizontal plane, and a method and a device for driving the gage using the speed reducer.
  • the yaw drive of the wind power generator turns the wind turbine power generation unit with respect to the tower in accordance with the wind direction so that the blade of the wind power generator can receive wind from the front, and rotates the ring gear provided on the tower. It is a drive device to be performed.
  • the drive unit is a combination of a general-purpose induction motor (operating speed of 1000 to 1800 rpm) and a plurality of reduction mechanisms (total reduction ratio of 1Z1000 to 1Z3000).
  • Most of the reduction gears used in the conventional yaw drive of wind turbine generators use reduction gears with five stages of planetary reduction mechanisms connected in order to obtain a high reduction ratio.
  • the planetary reduction mechanism includes an input sun gear, a plurality of planet gears that mesh with the input sun gear around the input sun gear, and an internal tooth that meshes with the plurality of planet gears around the plurality of planet gears.
  • the applicant of the present invention has a one-stage speed reducer connected to a drive motor, a two-stage speed reducer connected to the one-stage speed reducer, and a two-stage speed reducer.
  • a device composed of a three-stage speed reduction unit having an eccentric oscillating type speed reduction mechanism to be connected has been proposed (see JP-A-2003-84300).
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 01-28991 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. The one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-28991 is known.
  • This is attached to a first gear mounted on the upper end of the tower, a second gear meshing with the first gear, and a wind power generation unit supported on the upper end of the tower so as to be capable of turning.
  • An electric motor for rotating the wind power generation unit by rotating the second gear an electromagnetic brake attached to the electric motor and using a friction plate, and a brake fixed to the upper end of the tower
  • the electromagnetic brake and the hydraulic brake are de-energized at the same time when the electric motor is energized, and the electric motor and the wind power generation unit are released from braking.
  • the electromagnetic brake and the hydraulic brake are set to the braking state at the same time as the electric motor is stopped, and braking torque is applied to the electric motor and the wind power generation unit from these. ing.
  • the former which has five stages of planetary reduction mechanisms connected together, has a long overall length and is heavy, and therefore has poor maintainability.
  • the lubricating oil stirring resistance increases due to the five-stage multi-stage deceleration, and a high-output motor is required to compensate for the loss of the stirring resistance.
  • the present invention provides a high-efficiency, short-axial-length reducer suitable for a wind turbine generator drive unit as an optimal speed-distributed reducer as a drive unit. With the goal.
  • Another object of the present invention is to provide a high-efficiency and compact drive unit for a wind power generator.
  • the present invention suppresses an impact at the time of starting supply of drive energy to a drive motor.
  • a method for driving a wind power generator which reduces tooth damage and noise, and enables the apparatus to be inexpensive and compact. And an apparatus. . DISCLOSURE OF THE INVENTION
  • the speed reducer used in the gaw drive device of the wind power generator according to the present invention includes a one-stage speed reducer, a two-stage speed reducer connected to the one-stage speed reducer, and a three-stage speed reducer connected to the two-stage speed reducer.
  • the total reduction ratio of the one-stage reduction unit and the two-stage reduction unit is set to 1/6 to 1/60, and the three-stage reduction unit has an internal gear body having internal teeth formed on the circumference.
  • a plurality of external gears which are housed in the tooth gear body, have external teeth which are slightly less than the internal teeth in engagement with the internal teeth on the outer periphery, and are arranged in the axial direction in parallel with each other;
  • a crankshaft rotatably inserted into the two-stage reduction unit and rotating the plurality of external gears eccentrically by being connected to the two-stage reduction unit, and a carrier rotatably supporting both ends of the crankshaft.
  • An eccentric oscillating type speed reduction mechanism is set to 1/500 to 1Z140, and the total reduction gear ratio of the speed reducer is set to 1/100 to 1/300. Therefore, it is possible to provide a high-efficiency and short axial length reducer suitable for a wind turbine generator drive unit.
  • a one-stage reduction unit of the speed reducer engages with the input sun gear, a plurality of planetary gears meshing with the input sun gear around the input sun gear, and meshes with the plurality of planetary gears around the plurality of planetary gears.
  • a planetary reduction mechanism comprising: an internal gear body having internal teeth; and a carrier that rotatably supports the plurality of planetary gears.
  • a two-stage reduction unit of the reduction gear is connected to a carrier of the planetary reduction mechanism.
  • the input spur gear and a spur gear meshing with the input spur gear are provided. Therefore, it is possible to provide a high-efficiency and short axial-length reducer suitable for a wind turbine generator drive unit.
  • the one-stage reduction unit of the speed reducer is constituted by a first input spur gear and a spur gear type reduction mechanism mechanism comprising a first spur gear meshing with the first input spur gear.
  • the gaw drive device of the wind turbine generator uses the high-efficiency speed reducer described above, wherein the output shaft of the electric motor is connected to the input portion of the single-stage speed reducer, It is characterized in that external teeth are formed on the portion to engage with the ring gear of the tower. Therefore, it is possible to provide a compact and high-efficiency drive device for the wind power generator.
  • a second gear meshing with a first gear attached to one of the tower and the wind power generation unit rotatably supported at the upper end of the tower is provided on the other end of the tower or the wind power generation unit.
  • the driving energy is supplied to the other end of the wind power generation unit and the driving energy is supplied, the second motor is driven to rotate, thereby driving the wind power generation unit to turn and the driving energy supply to the driving motor is started.
  • the horse driving energy supplied to the driving motor is reduced by a driving device of a wind power generator having a reducing means for making the driving energy supplied to the driving motor smaller than the driving energy supplied to the driving motor during a normal turning. Can be achieved.
  • a pinion that engages with a ring-shaped internal gear attached to one of the tower and the wind turbine unit that is rotatably supported at the upper end of the tower is attached to the other of the tower and the wind turbine unit.
  • the time and the drive energy supplied to the drive motor can be attained by a wind power generator drive device provided with a reduction means for reducing the drive energy supplied to the drive motor during a normal turning operation. .
  • the present invention it is possible to provide a high-efficiency and short axial length reducer suitable for a wind turbine generator drive unit. Further, a highly efficient and compact drive device of the wind power generator can be provided.
  • the wind power generation unit is turned by the drive motor, The drive energy is supplied to the drive motor, but the value of the drive energy is set to be smaller than the drive energy value supplied to the drive motor during a normal turn from the start of the drive energy supply to the drive motor by the reduction means. Therefore, the rotation drive torque applied from the drive motor to the second gear at the start of rotation has a small value corresponding to the small supply drive energy.
  • the device can be inexpensively reduced in size. After a lapse of a predetermined time in such a state, the rotation speed of the drive motor increases to a certain value.After this point, however, the drive energy of the value at the time of the normal turning is supplied to the drive motor, and the wind power generation unit One turn is performed.
  • the drive energy supplied to the drive motor for a predetermined time from immediately before the drive energy supply to the drive motor is stopped to the drive energy supply stop time is determined by: Normally, if the driving energy supplied to the drive motor during a single turn is smaller and the turning force applied from the drive motor to the wind power generation unit during this time is reduced, the wind power unit will be transferred to the rotor during the The turning speed gradually decreases due to the jar effect of the pad and frictional resistance.
  • the second gear If a predetermined braking torque is applied to the drive motor by the braking means after the turning speed is reduced and the supply of the drive energy to the drive motor is stopped, the second gear The impact between the teeth of the first gear and the teeth of the first gear is reduced, which can reduce damage to the teeth of the first and second gears and noise, and reduce the size and cost of the device. it can.
  • the supply of the drive energy to the drive motor is stopped.
  • a predetermined value of the braking torque is applied to the braking means.
  • the wind power generation unit gradually increases its turning speed due to a gyro effect of a rotor head or the like or frictional resistance until a predetermined time elapses from the stop of the supply of the driving energy. To decline.
  • the device can be made inexpensive and compact.
  • the fluid motor may perform a pump action for the above-mentioned reason.
  • the rotation can be suppressed by applying a fluid braking force to the fluid motor by a back pressure. This eliminates the need for a brake disk fixed to the upper end of the tower and a hydraulic brake composed of a friction-fixed type brake that sandwiches the brake disk, which were conventionally required for fixing the wind power generation unit. it can.
  • the drive motor may rotate while being braked by the braking means for the reason described above, which may adversely affect the equipment. Such a situation can be prevented.
  • the drive energy is supplied to the drive motor.
  • the braking means applies the initial braking torque to the drive motor. Therefore, at the time of starting rotation, the second gear is provided with a reduced rotational drive torque obtained by subtracting the initial braking torque from the drive torque output from the drive motor.
  • the initial braking torque is a predetermined value smaller than the maximum driving torque of the driving motor, the second gear can rotate to turn the wind power generation unit, but the rotation driving torque at this time is as described above. Since the rotation speed of the second gear is reduced by the initial braking torque, the impact between the teeth of the second gear and the teeth of the first gear is reduced.
  • the wind power generation unit When the wind power unit stops turning, the supply of the drive energy to the drive motor is stopped.After a lapse of a predetermined time from the time when the supply of the drive energy to the drive motor is stopped, a predetermined final braking torque is applied. Since the braking means is applied to the drive motor, the wind power generation unit has a turning speed due to a gyro effect of a rotor head or the like or a frictional resistance during a period from the time when the supply of the driving energy is stopped to a predetermined time elapses. Decreases gradually.
  • the drive energy supplied to the drive motor for a predetermined time from immediately before the drive energy supply to the drive motor is stopped to the drive energy supply stop time is determined by: If the driving energy supplied to the drive motor during normal turning is smaller than the drive energy supplied to the drive motor, and the turning force applied from the drive motor to the wind power generation unit during this time is reduced, the wind power generation unit will be The turning speed gradually decreases due to the gyro effect and frictional resistance. Then, after the turning speed is reduced and the supply of the driving energy to the drive motor is stopped, a predetermined value of the final braking torque is applied to the drive motor by the braking means. The impact between the teeth of the second gear and the teeth of the first gear is reduced, thereby reducing the damage to the teeth of the first and second gears and noise, and making the device inexpensive and compact. Can be
  • the same braking means can be provided with an impact reduction function and a function of restricting turning of the wind power generation unit when the drive motor is stopped. This makes it possible to reduce the structure as compared to a case where braking means is provided for each function. It can be simple and the production cost can be low. Further, the braking means can be made simple and inexpensive.
  • the fixed-side and rotating-side friction bodies can be reliably separated from each other with a simple structure.
  • FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1
  • FIG. 3 is a view showing a second embodiment of the present invention
  • Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the reduction ratio of the eccentric oscillating reduction gear mechanism, the efficiency of the eccentric oscillating reduction gear mechanism, the total efficiency of the drive unit reduction gear, and the total reduction ratio.
  • FIG. 5 is a front sectional view showing a third embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic circuit diagram of the third embodiment
  • FIG. 7 explains an operation timing of the third embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic circuit diagram similar to FIG. 6 showing the fourth embodiment
  • FIG. 9 is a schematic circuit diagram showing the relationship between time and the on-off valve voltage.
  • A is the relationship between time and output shaft rotation speed
  • B is the relationship between time and brake chamber pressure
  • C is the relationship between time and A switching valve voltage
  • D shows the relationship between time and the B switching valve voltage
  • e shows the relationship between time and the on-off valve voltage
  • f shows the relationship between time and the control valve voltage
  • FIG. 11 is a front sectional view showing the sixth embodiment
  • FIG. 11 is a schematic circuit diagram of the sixth embodiment
  • FIG. 12 is a graph for explaining the operation timing of the sixth embodiment
  • (b) indicates the relationship between time and braking voltage
  • (c) indicates the relationship between time and motor voltage
  • (d) indicates the relationship between time and sensor signal
  • FIG. 13 is a schematic circuit diagram similar to FIG. 11 showing the seventh embodiment
  • FIG. The figures are graphs explaining the operation timing of the seventh embodiment, where (a) is the relationship between time and output shaft rotation speed, (b) is the relationship between time and brake chamber pressure, and (c) is the time.
  • (D) shows the relationship between the time and the motor voltage, and (e) shows the relationship between the time and the sensor signal.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view, and shows a cross section taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line BB of FIG.
  • the 100 is a drive unit for the wind power generator.
  • Reference numeral 200 denotes a speed reducer used in the first drive unit 100.
  • the speed reducer 200 comprises a one-stage reduction unit 10, a two-stage reduction unit 20 connected to the one-stage reduction unit 10, and a three-stage reduction unit 30 connected to the two-stage reduction unit 20. ing.
  • the one-stage reduction unit 10 includes an input sun gear 3 as an input unit fixed and connected to the output shaft 2 of the electric motor 1, and a plurality (three) of the input sun gear 3 surrounding the input sun gear 3 and engaging with the input sun gear 3.
  • Planetary gear 4 an internal gear body 6 having internal teeth 5 meshing with the plurality of planetary gears 4 around the plurality of planetary gears 4, and a carrier 7 rotatably supporting the plurality of planetary gears 4. It consists of a planetary reduction mechanism with The motor 1 is mounted on a motor support member 8.
  • the internal gear body 6 is fixed inside the motor support member 8.
  • a plurality of pins 10 that rotatably support the planetary gear 4 via a plurality of dollers 9 are fixed to the carrier 7.
  • the one-stage reduction unit 10 constituted by this planetary reduction mechanism has its reduction ratio set to 19.
  • the reduction ratio of the one-stage reduction unit 10 is selected and set from 13 to 1Z20.
  • the two-stage reduction unit 20 is a spur gear type comprising an input spur gear 21 connected to the carrier 7 of the planetary reduction mechanism and a plurality of spur gears 22 (four) meshing with the input spur gear 21. It consists of a speed reduction mechanism.
  • the two-stage reduction unit 20 composed of this spur gear type reduction mechanism machine has its reduction ratio set to 1/3.
  • the reduction ratio of the two-stage reduction unit 20 is set by selecting from 1Z2 to 1Z5. Therefore, the total reduction ratio of the first-stage reduction unit 10 and the two-stage reduction unit 20 is set to 1/27 (1 / 9X ⁇ / 3).
  • the total reduction ratio of the one-stage reduction unit 10 and the two-stage reduction unit 20 is from 1 Z 6 to It can be set to 1/1 00 (1/3 x 1/2 1/20 X 1/5).
  • the total reduction ratio of the single-stage reduction unit and the two-stage reduction unit may be selected and set to 1/6 to 1Z60. .
  • the three-stage reduction unit 30 includes a fixed internal gear body 32 having an internal tooth 31 formed on the inner periphery thereof, and is housed in the internal gear body 32.
  • a plurality of (two) external gears 34 having external teeth 33 whose number of meshing teeth is slightly smaller than that of the internal teeth, and rotatably inserted into the plurality of external gears 34;
  • a plurality of crankshafts 35 (four), which are connected to the spur gear 22 of the two-stage reduction unit 20 and rotate to eccentrically rotate the plurality of external gears 34, and a pair of both ends of the crankshaft 35.
  • the eccentric drive mechanism is provided with a carrier 37 as an output section rotatably supported via a bearing 36.
  • a pinion 39 having external teeth 38 that engages with a ring gear (not shown) of a tower (not shown) is spline-connected to the tip of the carrier 37.
  • the pinion 39 may be provided by machining at the tip of the carrier 37.
  • each of the plurality of spur gears 22 of the two-stage reduction unit 20 is attached.
  • the crank portions of the plurality of crankshafts 35 are inserted into the plurality of external gears 34 via needle bearings 40, respectively.
  • the carrier 37 is rotatably supported by the internal gear body 32 via a pair of bearings 41.
  • the oil seal 42 is inserted between the inner circumference of the tip of the internal gear 32 and an oil seal support 43 attached around the carrier 37.
  • One end of the motor support member 8 is fixed to an end of the internal gear 32.
  • the three-stage speed reducer 30 constituted by the eccentric oscillating speed reduction mechanism has a speed reduction ratio set to 1Z60.
  • the three-stage reduction unit 30 sets the reduction ratio by selecting from 150 to 1/140.
  • the total reduction ratio of this reduction gear consisting of three-stage reduction is set to 1/1620 (1/9 X 1/3 X 1/60).
  • the total reduction ratio of the speed reducer consisting of three speed reductions can be set to 1/300 to 1/14000 (1/3 X 1Z2 X 1Z50 to 1/20 X 1/5 X 1/140).
  • the total reduction ratio may be selected and set to 1/1000 to 1 Z 3000.
  • reference numeral 300 denotes a wind drive of the wind power generator.
  • Reference numeral 400 denotes a speed reducer used for the yellow drive device 300.
  • the one-stage reduction unit 50 includes a first input spur gear 51 as an input unit fixedly connected to an output shaft 61 of the electric motor 60 and a first spur gear 52 meshing with the first input spur gear 51. It consists of a gear type reduction mechanism.
  • the one-stage reduction unit 50 composed of this spur gear type reduction mechanism machine has its reduction ratio set to 1/6.
  • the reduction ratio of the one-stage reduction unit 50 is set by selecting from 1/2 to 1Z12.
  • the motor 60 is mounted on a motor support member 62.
  • the two-stage reduction unit 70 includes a second input spur gear 53 connected to the first spur gear 52 and a plurality of second spur gears 54 (four) that lie with the second input spur gear 53. It consists of a gear type reduction mechanism.
  • the second input spur gear 53 is rotatably supported by a motor support member 62 and a carrier 87 of an eccentric oscillating deceleration mechanism 80 described later.
  • the two-stage reduction unit 70 constituted by this spur gear type reduction mechanism machine has its reduction ratio set to 1Z3.
  • the reduction ratio of the two-stage reduction unit 70 is set by selecting from 1Z2 to 1/5. Therefore, the total reduction ratio of the first-stage reduction unit 50 and the two-stage reduction unit 70 is set to 1/18 (1/6 X 1/3).
  • the total reduction ratio of the first-stage reduction unit 50 and the two-stage reduction unit 70 can be set to 1Z4 to 1/60 (1/2 X 1Z2 to 1/12 X 1/5).
  • the total reduction ratio of the single-stage reduction unit and the two-stage reduction unit may be selected and set to 1 / '6 to 160.
  • the three-stage reduction unit 80 includes a fixed internal gear body 82 having an internal tooth 81 formed on the inner circumference, and is housed in the internal gear body 82, and has a number of teeth that mesh with the internal tooth 81 on the outer circumference.
  • a plurality of crankshafts 85 (four), which are connected to the second spur gear 54 and rotate to eccentrically rotate the plurality of external gears 84, and both end portions of the crankshaft 85 via a pair of bearings 86.
  • Carrier 87 as an output unit that supports rotatably And an eccentric drive type reduction mechanism having A pinion 89 having external teeth 88 that engages with a ring gear (not shown) of a tower (not shown) is spline-connected to the tip of the carrier 87.
  • a pinion 89 having external teeth 88 that engages with a ring gear (not shown) of a tower (not shown) is spline-connected to the tip of the carrier 87.
  • each of the plurality of second spur gears 54 of the two-stage reduction unit 70 is attached.
  • the crank portions of the plurality of crankshafts 85 are inserted into the plurality of external gears 84 via needle bearings 90, respectively.
  • the carrier 87 is rotatably supported by the internal gear body 82 via a pair of bearings 91.
  • One end of the motor support member 62 is fixed to an end of the internal gear 82.
  • the three-stage reduction unit 80 composed of the eccentric oscillating reduction mechanism has a reduction ratio set to 1/60.
  • the three-stage deceleration section 80 selects and sets the reduction ratio from 1Z50 to 1/140.
  • the total reduction ratio of this reduction gear consisting of three-stage reduction is set to 1/1080 (1/6 X 1/3 X 1/60).
  • the total reduction ratio of the speed reducer consisting of three-stage reduction can be set to 1/200 to 1/8400 (1/2 X 1/2 X 1/50 to 1Z12 X 1/5 X 1/140).
  • the total reduction ratio may be set by selecting from 1Z1000 to 1/3000.
  • the rotation of the output shafts 2 and 61 of the motors 1 and 60 is reduced first by the single-stage reduction units 10 and 50, then by the two-stage reduction units 20 and 70, and finally by the ⁇ -stage reduction unit 30.80
  • Fig. 4 is a graph showing the relationship between the reduction ratio of the eccentric oscillating reduction gear, the efficiency of the eccentric oscillating reduction gear, the total efficiency of the reduction gear for the drive unit, and the total reduction ratio.
  • the efficiency of the eccentric oscillating speed reduction mechanism is indicated by the line L1, and decreases as the reduction ratio increases.
  • the total efficiency of the haw drive is shown by line L2 and decreases as the reduction ratio increases.
  • the speed reducer is composed of a three-stage speed reducer with a short axial length
  • the three-stage speed reducer is composed of an eccentric oscillating type speed reducer, and its reduction ratio is 1 Z 50 If the ratio is reduced to 1/140, the total efficiency of 77% required for the reduction gear for the wind turbine drive unit can be maintained.
  • the total reduction ratio of the first-stage reduction unit and the two-stage reduction unit is set to 1/6 to 1Z60 and the reduction ratio of the eccentric oscillating reduction mechanism is set to 1/50 to 1Z140, 1Z1000 to 1/3000, which is the total reduction ratio of the reduction gear required by the driving device, can be easily obtained even if the reduction gear is configured to include a three-stage reduction unit.
  • the reduction gear may fix the carriers 37 and 87 and obtain the output rotation from the internal gear bodies 32 and 82.
  • the pinions 39, 89 are attached to the internal gear bodies 32, 82.
  • external teeth 38, 88 that fit with the ring gear of the tower may be formed on the outer periphery of the internal gear bodies 32, 82.
  • the one-stage reduction unit is configured by a planetary reduction mechanism
  • the two-stage reduction unit is configured by a spur gear type reduction mechanism.
  • the one-stage reduction unit and the two-stage reduction unit are used.
  • the unit is constituted by a spur gear type reduction mechanism
  • the single-stage reduction unit and the two-stage reduction unit may both be constituted by a planetary reduction mechanism.
  • reference numeral 111 denotes a tower of a wind power generator 112.
  • a wind power generation unit 113 can turn through a bearing 114, that is, turns in a substantially horizontal plane. Supported as possible.
  • the wind power generation unit 113 has a well-known structure.
  • a plurality of wind turbine blades (not shown) rotatably connected to each other, and a generator (not shown) housed and fixed in the nacelle housing 115 and receiving power from the rotor head to generate power. Is provided.
  • the inner race of the bearing 111 is fixed to the tower 111, but a number of internal teeth 18 are formed on the inner periphery of the inner race.
  • this inner race is
  • either the tower 111 or the wind power generation unit 113 is provided with a ring-shaped internal gear 1 19 serving as a first gear attached to the upper end of the unit 111.
  • the inner race is also used for the internal gear 1 19 as described above, the structure of the entire device can be simplified and the size can be reduced.
  • the nacelle housing 1 1 5 of the wind power unit 1 1 3 is the other of the tower 1 1 1 and the wind power unit 1 1 3 with the speed reducer 1 2 1 interposed therebetween.
  • a plurality of fluid motors as drive motors which are arranged at equal distances in the circumferential direction. Then, the drive energy is supplied to these fluid motors 120. Since the drive motor is the fluid motor 120 here, when the high-pressure fluid is supplied, the output shaft 22 of the fluid motor 120 rotates. However, the rotational drive torque of the output shaft 122 is an external gear as a second gear fixed to the rotational shaft 123 of the speed reducer 121 after being reduced by the reducer 122. It is given to the pinion 124 and rotates the pinion 124.
  • these pinions 1 2 4 mesh with the internal teeth 1 18 of the internal gear 1 1 9.
  • the wind power generation unit 1 1 3 The tower turns and is supported by the tower 1 1 1 via the bearing 1 1 4.
  • Numeral 1 2 5 is a fluid pump which is driven and rotated by a motor 1 2 6 to discharge the fluid sucked from the tank 1 2 7 into the supply passage 1 2 8 as a high-pressure fluid.
  • a check valve 12 9 is interposed, and at the end thereof, a plurality of solenoid-operated switching valves 1 3 1 controlled by a control unit 13 comprising a CPU, etc. Is connected.
  • the switching valve 13 1 and the tank 127 are connected by a discharge passage 132.
  • 1 3 3 and 1 3 4 are a pair of supply / discharge passages connecting the fluid motor 12 0 and the switching valve 13 1 which make a pair, and these supply / discharge passages 13 3 and 13 4 are the switching valve 1 3 1 is switched to the flow position (parallel flow position or cross flow position), so that one of them is on the high pressure side and the other is on the low pressure side, so that the fluid motor 120 rotates forward or reverse. Rotate.
  • the control unit 130 is connected to the anemometer 13 7 and the potentiometer 13 8, so that the control unit 13 0 receives a wind direction signal from the anemometer 13 7 indicating the current wind direction.
  • the control unit 130 switches the switching valve 131 to rotate the fluid motor 120 forward or forward.
  • the wind power generation unit 13 13 follows the wind direction so that the wind power generation unit 13 1 can generate power efficiently by receiving wind from the front.
  • Reference numeral 141 denotes a relief passage connecting the supply passage 128 and the tank 127, and a relief valve for relief at a pressure higher than a normal line pressure of the fluid circuit in the middle of the relief passage 141.
  • the relief valve 144 protects the fluid circuit from abnormally high pressure.
  • Reference numeral 144 denotes a solenoid on-off valve connected to the pilot passage of the relief valve 142. The on-off operation of the on-off valve 144 is controlled by the control unit 130.
  • Reference numeral 144 denotes a reduction passage connecting the on-off valve 144 to the tank 127.In the middle of the reduction passage 144, a relief pressure is generated, and the wind power generation unit 113 rotates normally.
  • a low-pressure relief valve 144 set to a pressure lower than the pressure (normal line pressure) of the high-pressure fluid supplied to the fluid motor 120 at times is interposed.
  • the low-pressure relief valve 144 releases the fluid to the tank 127 and supplies the fluid to the fluid motor 120. Reduce (decrease) the pressure of the high-pressure fluid from normal.
  • the above-described on-off valve 144, reduction passage 144, and low-pressure relief valve 144 as a whole supply the fluid pressure supplied to the fluid motor 120 to the fluid motor 120 during normal rotation.
  • the reduction means 144 is configured to be smaller than the pressure of the high-pressure fluid to be performed.
  • a proportional pressure control valve that can adjust the passing fluid pressure in proportion to the input signal value from the control unit 130 may be used. In this case, the above-mentioned on-off valve 144, reduction passage 144, and low-pressure relief valve 144 are unnecessary, and the proportional pressure control valve provides relief when abnormally high pressure and pressure lower than the line pressure. And relief at the same time.
  • Numeral 151 denotes a negative motor that is attached to the fluid motor 120 and uses a friction plate as a braking means that can apply a predetermined value of braking torque to the output shaft 122 of the fluid motor 120.
  • the negative brake 15 1 has a fixed casing 15 2, and a piston 15 3 is movably accommodated in the fixed casing 15 2. In the fixed casing 15 2, it is disposed between the piston 15 3 and the step surface 15 4 of the fixed casing 15 2, and is disposed outside the output shaft 12 2 of the fluid motor 12.
  • At least one rotating friction plate 1 56 spline-coupled, and at least one fixed friction plate 1 spline-coupled to the inner wall of the fixed casing 15 2 so as to be able to approach and separate from the rotating friction plate 1 56 5 7 is stored.
  • Reference numeral 1558 denotes a spring that can rotate and apply a biasing force to the fixed friction plates 156 and 1557 via the piston 153. By pressing 6, 157 against the step surface 154, these rotating and fixed friction plates 156, 157 are brought into frictional contact with each other.
  • the above-mentioned fixed casing 15 2, piston 15 3, rotating and fixed friction plates 15 6, 15 7, and spring 15 58 as a whole constitute the negative brake 15 1.
  • Reference numeral 159 denotes a selection passage connecting the supply / discharge passages 1 3 3 and 1 3 4 with each other.
  • a high-pressure supply / discharge passage 1 3 3 or 1 3 4 A selection valve 160 for selecting and taking out a fluid is interposed.
  • the high-pressure fluid taken out by the selector valve 160 is supplied to the brake chamber through a brake passage 161, which connects the selector valve 160 to the brake chamber in the fixed casing 152.
  • the piston 153 is rotated by the high-pressure fluid against the spring 158, and moved so as to separate from the fixed friction plates 156, 157, thereby rotating and fixing.
  • the friction plates 15 6 and 15 7 are separated from each other.
  • the brake chamber of the fixed casing 152 and the tank 127 are connected by a discharge passage (not shown), and the switching valve 13 1 is provided in the middle of the discharge passage. I have. Then, when the switching valve 13 1 is switched to the flow position, the discharge passage is shut off halfway by the switching valve 13 1, and as a result, as described above, the brake chamber of the fixed casing 15 2 is selected.
  • the high-pressure fluid taken out by the valve 160 is supplied, but when the switching valve 13 1 is switched to the neutral position, the discharge passage communicates with the fixed casing 1 5 2 so that the fluid flows from the brake chamber of the tank 1 to the tank 1. Discharge to 27 and finish applying fluid force to Biston 15 3.
  • the high-pressure side supply / discharge passage 13 3 or The high-pressure fluid taken out of 1 34 is supplied to rotate the piston 15 3, disengage it from the fixed friction plates 15 6 and 15 7 force, and terminate the application of the braking torque to the fluid motor 120.
  • the reducing means 1 46 lowers the fluid pressure at two times under the control of the control unit 130, one of which is started from the start of the supply of the high-pressure fluid to the fluid motor 120. And ends after a lapse of a predetermined time from the start of the supply of high-pressure fluid to the fluid motor 120, and the other is immediately before the specified time has elapsed from the stop of the supply of high-pressure fluid to the fluid motor 120. And ends when the supply of high-pressure fluid to the fluid motor 120 is stopped.
  • the reduction of the fluid pressure by the reducing means 146 must be performed during the above-described period, but does not prevent the fluid pressure from being reduced before and after that.
  • the fluid pressure may be reduced from a certain point before the supply of high-pressure fluid to the fluid motor 120, or the fluid pressure may be reduced after the supply of high-pressure fluid to the fluid motor 120 is stopped. You may.
  • the means of reducing the pressure of the high-pressure fluid supplied to the fluid motor Since the fluid pressure during the normal rotation is reduced (smaller) from the start of high-pressure fluid supply, the rotational drive torque applied from the fluid motor 120 to the pinion 124 at the start of rotation is The pressure becomes a small value corresponding to the reduced fluid energy.
  • the impact between the teeth of the pinion 1 24 and the internal gear 1 1 8 of the internal gear 1 1 9 at the start of rotation of the pinion 1 2 4 is reduced, whereby the pinion 1 2 4 and the internal gear 1
  • the device can be made inexpensive and compact.
  • the rotation speed of the output shaft 22 of the fluid motor 120 increases to a certain value, but at this point, the reduction of the fluid pressure by the reducing means 1 46 ends. Therefore, after this point, the fluid motor 120 is supplied with the high-pressure fluid of the line pressure normally supplied during the turning operation, and the wind power generation unit 113 performs the turning operation.
  • the pressure of the high-pressure fluid supplied to the fluid motor 120 is normally set to a predetermined value from immediately before the supply of the high-pressure fluid to the fluid motor 120 to the suspension of the high-pressure fluid.
  • the wind power unit 113 will be closed -The turning speed gradually decreases due to the gyro effect and frictional resistance of the head, etc. Then, when the turning speed decreases and the supply of the driving energy to the fluid motor 120 stops, a predetermined braking torque is applied from the negative brake 151 to the fluid motor 120.
  • the wind power generation unit 113 when the wind power generation unit 113 is in a turning stop state and the negative brake 1501 is applying a braking torque to the fluid motor 120, an excessive wind load such as a gust of wind is generated.
  • the wind power unit 113 may act on the wind power unit 113 to turn off the braking by the negative brake 1501, but at this time, the wind power unit 113 turns inside. It is transmitted to the fluid motor 120 and the negative brake 15 1 through the gear 1 19, the pinion 1 24, and the speed reducer 12 1, and drives and rotates the fluid motor 12
  • the rotating and fixed friction plates 1556 and 157 are rotated while being in frictional contact with each other. In such a case, the pressure in the supply / discharge passage 133 or 134 may rise to an abnormally high pressure, and the negative brake 151 may be damaged by being heated by frictional heat.
  • the pair of supply / discharge passages 13 3 and 13 4 are connected to each other by a connection passage 16 4, and a variable throttle 1 6 5 was interposed. Accordingly, the fluid discharged to the supply / discharge passage 13 3 or 13 4 by the fluid motor 12 0 performing a pumping operation is throttled by the throttle 16 5, and the suction-side supply passage 13 3 or 1 34, which prevents the pressure in the supply-discharge passage 1 3 3 or 1 3 4 on the discharge side from rising to an abnormally high pressure, and a certain amount of fluid passing through the throttle 16 5 By limiting the rotation speed to, the rotation speed of the fluid motor 120 can be controlled.
  • the switching valve 13 1 is switched to the neutral position, the supply of the high-pressure fluid to the fluid motor 120 is stopped, and the wind power generation unit 1 1 3 Is stopped.
  • the fluid is discharged from the brake chamber of the fixed casing 15 2 as shown in Fig. 7 (b), so that the negative brake 15 1 is rotated and fixed by the biasing force of the spring 15 8
  • the friction plates 1556 and 157 are brought into frictional contact with each other to apply a predetermined braking torque to the fluid motor 120.
  • the control unit 130 applies a switching valve voltage to one of the switching valves 13A and 13B at time T1, as shown in FIGS. 7 (c) and (d), Switch valves 13 1 A and B to the flow position, eg parallel flow position.
  • the high-pressure fluid discharged from the fluid pump 125 is supplied to the fluid motor 120 through the supply passage 128 and the supply / discharge passage 133, and the fluid motor 120 is driven and rotated.
  • the fluid discharged from the motor 120 is discharged to the tank 127 via the supply / discharge passage 134 and the discharge passage 132.
  • the selection valve 16 0 When the high-pressure fluid is supplied to the supply / discharge passage 13 3 in this manner, the selection valve 16 0 The high-pressure fluid is selected and taken out from the tank, supplied to the brake chamber in the fixed casing 152 through the brake passage 161, and the internal pressure of the brake chamber is increased as shown in FIG. 7 (b). As a result, the piston 1553 receives the fluid pressure, rotates while opposing the spring 1558, moves so as to separate from the fixed friction plates 156, 1557, and from time T1, the fluid motor 1205 The application of the braking torque to is terminated.
  • the wind power generation unit 113 turns around just before the position where it receives the wind from the front, and at time T3, as shown in FIG.
  • On-off valve power for 3 The pressure is applied, the on-off valve 144 is switched to the open state, and the low-pressure relief valve 144 is relieved. As a result, the pressure of the fluid supplied to the fluid motor 120 decreases, and the rotational drive torque of the fluid motor 120 becomes a small value. Thereafter, when a predetermined time has elapsed from the time T3 and the high-pressure fluid supply is stopped T4, as shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c), the control unit 13 for the switching valves 13 1A and 13B is controlled. Application of switching valve voltage from 0 ends, and switching valves 13 1 A and B switch to the neutral position. Thus, the supply of the high-pressure fluid to the fluid motor 120 stops.
  • the pressure of the fluid supplied to the fluid motor 120 during the short predetermined time period from the time point T4 at which the supply of the high-pressure fluid to the fluid motor 120 is stopped to the time T4 is usually reduced during the normal rotation. If the pressure (fluid pressure) of the fluid supplied to the fluid motor 120 is set lower than the line pressure, and the turning force applied from the fluid motor 120 to the wind power unit 113 during this time is reduced, the wind power unit 1 In the case of 13, the turning speed gradually decreases due to the gyro effect of the rotor head and the like and the frictional resistance during the above.
  • the switching valve 13 1 When the switching valve 13 1 is switched to the neutral position at time T 4 as described above, the fluid is discharged from the brake chamber of the fixed casing 15 2 into the tank 1 27. With the biasing force of 158, the fixed friction plates 1556 and 157 are brought into frictional contact with each other, and the negative brake 151 applies a predetermined braking torque to the fluid motor 120. As described above, at the time T4 when the turning speed of the wind power generation unit 113 is reduced and the supply of fluid to the fluid motor 120 is stopped, a predetermined braking torque is applied by the negative brake 151 to the fluid motor.
  • the above-described on-off valve 14 3 may switch the switching valve 13 1 to the neutral position and switch to the closed state at the time T 4 at the same time.
  • the time T 4 after the time T 4 also keep the open state for a predetermined time.
  • the rotation of the output shaft 122 of the fluid motor 120 stops, and the whirl of the wind power generation unit 113 also stops.
  • the wind power generation unit 113 receives wind from the front, and the power generation efficiency is the highest.
  • the control unit 130 switches a part of the switching valve 131, here the switching valve to the other coil of the switching valve 131B. Voltage is applied and the switching valve 13 1 B is switched, for example, to the cross-flow position. As a result, the pressurized fluid is supplied to the supply / discharge passage 1 34 through the switching valve 13 1 B, but the fluid pressure at this time is because the on-off valve 14 3 has been open from time T 3.
  • the low pressure relief valve is a low pressure determined by 1 4 5.
  • the pinion 1 24 contacts the internal gear 1 1 8 of the internal gear 1 1 9 with the impact suppressed. Remove the backlash between them. This makes it possible to more effectively reduce the impact between the tooth of the pinion 124 and the internal tooth 118 of the internal gear 111 at the start of the next wind rotation of the wind power generation unit 113. .
  • the switching valve voltage applied to some of the switching valves 13 1 may be applied to one of the coils, contrary to the above.
  • the pinion 124 rotates in the same direction as when turning.
  • the switching valve voltage is not applied to the remaining switching valves 131, in many cases.
  • the switching valve voltage may be applied to the coils on the different side of the remaining switching valve 13 1. Then, at time T6, as shown in FIGS. 7 (d) and 7 (e), the application of the switching valve voltage to the switching valve 13 1B is stopped, and the switching valve 13 1B is moved to the neutral position.
  • the wind power generation unit 1 13 may turn away from braking by the negative brake 15 1.
  • the fluid motor 120 operates as a pump to draw fluid from one of the supply / discharge passages 13 3 and 13 4 and to supply fluid to the other supply / discharge passage 13 3 or 13 4. Discharge.
  • the switching valve 13 1 since the switching valve 13 1 has been switched to the neutral position, the pressure in the supply / discharge passages 13 3 and 13 4 on the discharge side rises, and as a result, the fixed casing 15 2 is braked.
  • the internal pressure of the chamber rapidly rises as shown in FIG. 7 (b), and the braking of the negative brake 151 on the fluid motor 120 is released.
  • the fluid discharged to the discharge side supply / discharge passages 13 3 and 13 4 flows out to the suction side supply / discharge passage 13 3 or 1 34 while being throttled by the restriction 16 5. It is possible to prevent the pressure in the supply / discharge passage 1 3 3 or 1 3 4 on the discharge side from rising to an abnormally high pressure, and to restrict the amount of fluid passing through the throttle 1 65 to a certain amount. By controlling the rotation speed of the fluid motor 120, it is possible to prevent the output shaft 122 and the wind power generation unit 113 of the fluid motor 120 from rotating at a high speed. Since the pressure in the discharge passage 133 or 134 acts as a back pressure on the fluid motor 120, fluid braking can be applied to the fluid motor 120.
  • reference numeral 170 denotes a counter balance valve which is interposed in the supply / drain passages 133, 134, and has a check valve 171, and these counter balance valves 170 are fluid motors.
  • the fluid module The pump 120 receives the wind load and performs a pumping operation. At this time, the pump is switched to a closed state by receiving the pressure of the supply / discharge passage 133 or 134 on the discharge side, and the fluid motor is switched. The runaway of 120 is prevented.
  • the control unit is based on a wind speed signal from an anemometer 172 for measuring the wind speed.
  • the control valve 1 7 3 which switches according to the control valve voltage output from 13 0, is connected to the control valve 1 7 3 and the supply passage 1 2 8, and a check valve 1 7 4 and an accumulator 1 7 5 are provided on the way.
  • a fluid passage 1776 provided with a control valve 1 73 and a supply / drain passage 17 7 connecting the control chamber of the negative brake 15 1 and a control valve 17 3 and a tank 1 27
  • a discharge passage 1 7 8 to be connected is provided.
  • an anemometer 172 for measuring the wind speed is further provided, and when the wind speed measured by the anemometer 17 2 exceeds a predetermined value while the turning of the wind power generation unit 111 is stopped, the control is performed. The output of the control valve voltage from the part 130 to the control valve 173 is stopped, and the control valve 173 is switched to the supply position, whereby the high-pressure fluid is supplied from the supply passage 128 to the negative brake 150.
  • the fluid motor 120 is released from braking by the negative brake 15 1 by supplying it to the control room 1, an excessive wind load such as a gust acts on the wind power generation unit 1 13 to When 120 is to perform a pumping operation, it is possible to easily and reliably prevent a situation in which the fluid motor 120 rotates while receiving a brake from the negative brake 151 to adversely affect equipment. be able to.
  • the control valve voltage is no longer applied to the control valve 173, so it switches to the supply position and guides the high-pressure fluid from the accumulator 175 to the negative brake 153, and the fluid motor Release 1 20 from braking by negative brake 1 5 1.
  • one of the supply / discharge passages 13 3, 13 4 is at a predetermined pressure higher than the line pressure and lower than the relief pressure of the relief valve 14 2.
  • a relief valve 180 that switches to open when the above condition is reached is interposed in the connection passage 164. In this way, when the wind power unit 113 stops turning, an excessive wind load such as a gust acts on the wind power unit 113 to cause the fluid motor 120 to perform a pumping operation and supply and discharge passages.
  • the relief valve 180 switches to open in response to this pressure, causing the high-pressure fluid on the discharge side to flow out to the suction side, and reducing the pressure on the discharge side to the predetermined pressure ( Relief pressure).
  • Relief pressure acts as a back pressure on the fluid motor 120 to apply the fluid braking force, and the rotation of the fluid motor 120 is suppressed and the torque is controlled.
  • it is possible to omit the brake disk fixed to the upper end of the tower and the hydraulic brake composed of a friction-fixing type rake that sandwiches the brake disk, which are conventionally required for fixing the wind turbine unit. it can.
  • the control valve voltage is continuously applied from the control unit 130 to the control valve 173 while the wind power generation unit 113 stops turning.
  • time T1 as shown in FIG. 9 (f)
  • the application of the control valve voltage from the control unit 130 to the control valve 173 is stopped.
  • high-pressure fluid is supplied from the supply passage 128 to the control chamber of the negative brake 151 through the fluid passage 176 and the supply / discharge passage 177, and the fluid motor 120 It is released from braking by the negative brake 1 5 1.
  • the negative brake 151 applies a braking force to the fluid motor 120 from time T4.
  • the reducing means 146 when stopping the wind turning of the wind power generation unit 113, the supply of the high-pressure fluid to the fluid motor 120 is stopped beforehand. This is performed by stopping the switching valve voltage for the switching valve 13 1 at a timing different from that of the third embodiment and 4, that is, at time 3. Then, at a time T4 when a short predetermined time has elapsed from the time T3, application of the control valve voltage to the control valve 173 from the control unit 130 is started to switch the control valve 173 to the discharge position.
  • the negative brake 15 1 applies a predetermined value of actuation torque to the fluid motor 120.
  • the wind power generation unit 113 is caused by the gyro effect of the rotor head or the like or frictional resistance until a predetermined time elapses from the point of time T3 when the supply of the high-pressure fluid to the fluid motor 120 is stopped.
  • the turning speed gradually decreases.
  • the above-described braking torque is applied to the fluid motor 120 from the negative brake 151, so that the teeth of the pinion 124 and the internal teeth of the ⁇ gear 1 19 are provided.
  • the impact between the gears and the internal gears 11 and 19 can be reduced and the noise can be reduced.
  • the first gear (internal gear 1 19) is attached to the tower 111, and the fluid motor 120 is attached to the wind power generation unit 113.
  • the first gear may be mounted on the wind turbine and the drive motor may be mounted on the tower.
  • the fluid motor 120 is used as the drive motor.
  • an electric motor may be used in the present invention.
  • the driving energy is a power that becomes electric power.
  • a thyristor, a triac, or the like may be used.
  • the ring-shaped internal gear 1 19 is used as the first gear
  • the pinion 124 is used as the external gear as the second gear.
  • An external gear may be used as the gear.
  • the fluid motors (drive motors) 120 are arranged at equal distances in the circumferential direction. However, these drive motors may be separated by different distances in the circumferential direction.
  • 2 1 1 denotes a tower of a wind power generator 2 1 2.
  • a wind power generation unit 2 13 is supported on the upper end of the 1 2 1 via a bearing 2 14 so as to be able to turn, that is, to be able to turn in a substantially horizontal plane.
  • the wind power generation unit 2 13 has a well-known structure, and includes a nacelle housing 2 15 and a rotor head (not shown) supported by the nacelle housing 2 15 and rotatable around a substantially horizontal axis.
  • a plurality of wind turbine blades (not shown) rotatably connected to the rotor head at a radially inner end thereof; housed and fixed in the nacelle housing 215; And a generator (not shown) for generating electricity.
  • the inner race of the bearing 2 14 is fixed to the tower 2 11, but a large number of internal teeth 2 18 are formed on the inner periphery of this inner race, and as a result, this inner race is
  • one of the tower 2 11 and the wind power generation unit 2 13 is provided with a ring-shaped internal gear 2 19 as a first gear attached to an upper end of the table 2 11.
  • the inner race is shared with the internal gear 219 as described above, the structure of the entire device can be simplified and the device can be downsized. .
  • the nacelle / paging 2 of the wind power unit 2 13 is the other of the tower 2 1 1 and the wind power unit 2 13 with the speed reducer 2 2 1 interposed therebetween.
  • 15 are electric motors as a plurality of drive motors attached to the electric motor 15, and these electric motors 220 are arranged at equal distances in the circumferential direction. Then, drive energy is supplied to these electric motors 220.
  • the drive motor is the electric motor 220, it is energized (supplied with electric power). (Not shown), but the rotational drive torque of this output shaft is reduced by the speed reducer 221, and then the external drive as the second gear fixed to the rotary shaft 222 of the speed reducer 221 is performed. It is provided to a pinion 223 as a gear, and rotates the pinion 223.
  • these pinions 2 23 mesh with the internal teeth 2 18 of the internal gear 2 19.
  • Reference numeral 226 denotes a control unit such as a CPU, and a wind direction signal from an anemometer 2 27 and a potentiometer 2 28 is inputted to the control unit 2 26. And this control unit 2 26 shows the current wind direction The electric motor 220 is actuated based on the wind direction signal, and the wind power unit 2 13 follows the wind direction so that the wind power unit 2 13 can receive the wind from the front and generate power efficiently. Turn.
  • Reference numeral 231 denotes a braking means attached to the electric motor 220 and capable of applying a braking torque having a value smaller than the maximum driving torque of the electric motor 220 to the output shaft of the electric motor 220.
  • the braking means 231 an electromagnetic brake using a well-known friction plate is used in the sixth embodiment. Then, when the braking means 2 31 is energized under the control of the control section 2 26, the braking means 2 3 1 applies a braking torque to the output shaft of the electric motor 220, while the control section 2 When the power supply to the braking means 2 31 is stopped by the control of 26, the braking means 2 31 releases the output shaft of the electric motor 220 from the braking.
  • the braking means 2 31 starts to apply the braking torque to the electric motor 220 from at least two time points under the control of the control section 2 26.
  • the application of the torque for reduction is started from the start of energization to the electric motor 220, and the other application of the final braking torque (stopping torque) is performed for a predetermined time from the stop of energization to the electric motor 220. After that. Further, the application of the starting braking torque ends when a short predetermined time elapses from the start of energization, while the application of the final braking torque ends after the turning of the wind power generation unit 21 3 stops.
  • the wind power generation unit 2 13 in order to prevent the wind power generation unit 2 13 from turning due to a wind load or the like, the wind power generation unit 2 13 must not be terminated at least until the energization of the electric motor 220 is started. It is preferable to continuously apply the braking torque during the halt turning.
  • the starting braking torque is applied to the electric motor 220 by the braking means 231 for a short predetermined time from the start of energization of the electric motor 220, the rotation of the pinion 222 is increased.
  • a rotation drive torque obtained by subtracting the start braking torque from the output drive torque of the electric motor 220 is applied in a decelerated state.
  • the starting braking torque is a predetermined value smaller than the maximum driving torque of the electric motor 220 as described above, the pinion 2 23 rotates and the wind power generation unit 2 1 3 can be turned.
  • a final braking torque is applied to the electric motor 220 by the braking means 231.
  • the turning speed of the wind power generation unit 2 13 is reduced due to a gyro effect of a rotor head or the like or frictional resistance.
  • the above-mentioned start and end braking torques may be constant values irrespective of the lapse of time, or may be in a form of gradually decreasing and gradually increasing with the passage of time. Further, the values of the starting and final braking torques may be the same or different from each other. In particular, regarding the final braking torque, a value equal to or more than the maximum driving torque of the electric motor 220 is used. It may be.
  • the application of the final braking torque is terminated after a predetermined time has elapsed.
  • the electric motor 220 is continued until the electric power to the electric motor 220 is started by the braking means 2 3 1 (the electric current for the initial braking torque is started from this point as described above).
  • the wind power unit 2 13 is restricted from turning.
  • the same braking means 2 31 is provided with both an impact reducing function and a turning restriction function of the wind power generation unit 21 when the electric motor 220 is stopped, the two By function The structure is simpler than when the braking means is provided, and the manufacturing cost can be reduced.
  • a temperature sensor in the braking means 2 31 is constantly detected by attaching a detection sensor 23 3 for detecting the temperature in the braking means 23 1 to the braking means 23 1.
  • the detection signal is output to the control unit 226.
  • the control unit 2 26 controls the braking means 2 31 1 based on the abnormal signal from the detection sensor 23 3. The application of the braking torque to the motor 220 is terminated, thereby preventing the above-described damage.
  • Reference numeral 23 denotes a fluid pump which is driven and rotated by a motor 236 to discharge the fluid sucked from the tank 237 into the supply passage 238 as a high-pressure fluid.
  • a check valve 23 9 and an accumulator 24 are interposed, and a solenoid-operated switching valve 24 1 controlled by a control unit 26 is connected to the end of the check valve 23.
  • the switching valve 241 and the tank 237 are connected by a discharge passage 242.
  • Reference numeral 243 denotes a plurality of brake mechanisms mounted on the nacelle housing 215 of the wind turbine unit 213, and these brake mechanisms 243 are arranged at equal distances in the circumferential direction.
  • Each of the brake mechanisms 243 includes a fluid cylinder 245 connected to the switching valve 241 via a supply / discharge passage 244, and a friction-fixed brake shoe driven by the fluid cylinder 245. It consists of 2 4 6.
  • Reference numeral 247 denotes a ring-shaped brake disk fixed to the upper end of the type 211, and this brake disk 247 is supplied to the fluid cylinder 245 by a high-pressure fluid.
  • the above-described fluid pump 2 35, motor 2 36, switching valve 24 1, brake mechanism 24 3, and brake disk 24 47 constitute a fluid brake 24 48 as a whole.
  • the control unit 226 supplies current to the braking means 231 at a predetermined voltage, and applies a braking torque to the output shaft of the electric motor 220. ing.
  • the control unit 226 switches the switching valve 241 to the supply position, and the high-pressure fluid discharged from the fluid pump 235 is supplied to the fluid cylinder 245. Therefore, the brake shoe 246 sandwiches the brake disc 247 to apply a fluid braking force to the wind power generation unit 213.
  • the anemometer 227 detects the change in the wind direction and outputs a wind direction signal to the control unit 226.
  • the controller 226 starts energizing the electric motor 220 at a predetermined voltage at the time T1, as shown in FIG. 12C, and the output of the electric motor 220 The shaft is driven and rotated.
  • the control unit 2 26 switches the switching valve 2 41 to the discharge position, and the fluid is discharged from the fluid cylinder 2 45 to the tank 2 37, whereby the wind power The unit 2 13 is released from the braking of the fluid brake 2 48.
  • the braking means 2 3 1 applies a starting braking torque to the electric motor 2 0 from the time T 1 at which the energization of the electric motor 2 2 is started, but the braking means 2 3 1 Since the braking torque is continuously applied while the rotation of the motor 220 is stopped, the braking means 231 is continuously supplied with electric power before and after this time, and the electric motor 220 is supplied with the braking torque. On the other hand, the application of the braking torque is continued. Even after the electric motor 220 is energized in this way, if the initial braking torque is applied to the electric motor 220 from the braking means 231, the electric motor is applied to the pinion 222. Output of 220 The rotational drive torque of the value obtained by subtracting the initial braking torque from the drive torque is reduced. Thus, the impact between the teeth of the pinion 223 and the internal teeth 218 of the internal gear 219 is reduced.
  • the power supply to the braking means 2 3 1 is started, and the braking means 2 3 1 is connected to the output shaft of the electric motor 220.
  • the application of the final braking torque is started.
  • the wind power generation unit 21 is connected to the rotor head or the like.
  • the turning speed has been reduced due to the gyro effect and frictional resistance.
  • the above-described final braking torque is applied to the electric motor 220 from the braking means 231, so that the teeth of the pinion 2 23 and the internal gear of the internal gear 2 19 are provided.
  • the impact between 2 18 is reduced.
  • the rotation speed of the output shaft of the electric motor 220 becomes as shown in FIG. 12 (a).
  • the rotation stops and the wind power unit 21 also stops turning.
  • the wind power generation units 2 13 receive wind from the front, and the power generation efficiency is the highest.
  • the switching valve 2 41 is switched to the supply position by the control unit 2 26.
  • the high-pressure fluid discharged from the fluid pump 235 is supplied to the fluid cylinder 245, and the brake mechanism 243 sandwiches the brake disc 247, and the wind power generation unit 213 and the braking means 231
  • the fluid braking force is applied in addition to the braking force due to.
  • the wind power unit 2 13 stops turning until the wind direction changes next time, but during this stoppage, a gust etc. blows and an excessive wind load acts on the wind power unit 2 13, and the wind power unit 2 13 stops turning.
  • the power generation unit 2 13 may start to turn by overcoming the braking by the braking means 2 3 1 and the fluid brake 2 48.
  • the turning of the wind power generation unit 2 13 is transmitted to the output shaft of the electric motor 2 20 through the internal gear 2 19, the pinion 2 2 3, and the reduction gear 2 2 1, and as shown in Fig. 12 (a).
  • the friction plates of the braking means 231 rotate in frictional contact with each other. However, friction heat is generated and the braking means 23 1 is heated.
  • control unit 2 26 stops the energization to the braking means 2 31 to terminate the application of the braking torque, and releases the electric motor 220 from the braking by the braking means 23 1 to apply the braking means 2 3 1 Prevent damage.
  • FIG. 13 is a view showing a seventh embodiment of the present invention.
  • reference numeral 25 1 is attached to the electric motor 220 and the electric motor 220 is smaller than the maximum driving torque of the electric motor 220.
  • It is a braking means capable of applying a braking torque of a small value.
  • the braking means 251 a fluid type negative brake using a known friction plate is used.
  • the braking means 25 1 has a fixed casing 25 2, and a piston 25 3 is movably accommodated in the fixed casing 25 2. Further, in the fixed casing 25 2, a spline is disposed between the piston 25 3 and the step surface 25 4 of the braking means 25 1, and a spline is provided outside the output shaft 255 of the electric motor 220. At least one rotating friction plate 25 6 as a rotating-side friction body coupled thereto, and a fixed side which can be approached to and separated from the rotating friction plate 25 56 and is spline-coupled to the inner wall of the fixed casing 25 2. At least one fixed friction plate 257 as a friction body is housed.
  • a spring 258 is an urging body that can apply an urging force to the rotating friction plate 255 and the fixed friction plate 257 via the biston 253.
  • Reference numeral 255 denotes a fluid passage which is connected to the fixed casing 255 and is provided with a throttle 260 on the way, and which is provided in the fixed casing 255 through the fluid passage 255.
  • Reference numeral 26 1 denotes a switching valve connected to the fluid passage 25 9, and one end of the switching valve 26 1 is connected to the supply passage 2 38 between the accumulator 24 and the switching valve 24 1
  • the other end of the supply passage 262 is connected to the tank 237, and the other end of the discharge passage 263 is connected to the tank 237.
  • the above-described fluid passage 255 and the throttle 260 form a separation mechanism 264 for separating the rotary friction plate 256 and the fixed friction plate 257 from each other against the spring 258 as a whole.
  • the separation mechanism 2 64 is composed of the fluid passage 2 59 and the throttle 260 as described above, the structure is simple. Although it is possible, the rotating friction plate 256 and the fixed friction plate 256 can be reliably separated from each other.
  • the above-described fixed casing 25 2, piston 25 3, rotating friction plate 25 6, fixed friction plate 25 57, spring 25 58, and separation mechanism 26 24 as a whole constitute the braking means 25 1 Constitute.
  • the braking means 25 1 is composed of the fixed casing 25 2, the piston 25 3, the rotating friction plate 25 56, the fixed friction plate 25 57, the spring 25 58, and the separation mechanism 26 24,
  • the structure of the braking means 25 1 can be made simple and inexpensive.
  • the electric motor 220 is energized at a predetermined voltage as shown in FIG. 14D, while the switching valve 261 is energized.
  • the application of the valve switching voltage is started, and the switching valve 261 is switched to the supply position.
  • the high-pressure fluid from the fluid pump 235 is supplied to the control chamber of the fixed casing 252 through the supply passages 238, 262 and the fluid passage 259, and the pressure of the control chamber is reduced.
  • the unit is supplied to the control chamber of the fixed casing 252 because the throttle 260 is interposed in the middle of the fluid passage 255. Fluid volume per hour is limited to small volumes.
  • the piston 2553 moves at a low speed against the spring 2558, and it takes a certain time for the rotating friction plate 256 and the fixed friction plate 2557 to separate from each other. Become. For this reason, the rotating friction plate 2 56 and the fixed friction plate 2 57 of the braking means 25 1 are in frictional contact with each other due to the urging force of the spring 2 58 from the time T 1 until a predetermined time has elapsed. (Same as the state before time T1), and apply the same initial braking torque to the electric motor 220 as described above. In this way, even after the electric motor 220 is energized, the braking means 25 1 is applied with the initial braking torque to the electric motor 220, so that the same impact as in the sixth embodiment is applied. Is reduced.
  • Fluid is supplied from the control chamber of the fixed casing 2 52 by the biasing force of 5 2
  • the fluid is discharged to the tank 237 through the fluid passage 259, and the pressure in the control chamber decreases as shown in FIG. 14 (b). Since 60 is interposed, the amount of fluid per unit time discharged from the control chamber of the fixed casing 25 2 is limited to a small amount.
  • the piston 25 3 moves at a low speed, and a predetermined time is required until the rotating friction plate 25 6 and the fixed friction plate 25 57 come into frictional contact with each other.
  • the final braking torque is applied to the electric motor 220 only after a short predetermined time elapses after the energization of the electric motor 220 is stopped.
  • the turning speed of the wind power generation unit 2 13 is reduced, and the impact is reduced as in the sixth embodiment.
  • the detection sensor 23 3 outputs an abnormal signal to the control unit 22 6 at time T 7, as shown in FIG. 14 (e).
  • a valve switching voltage is applied to the switching valve 261, and the switching valve 261 is switched to the supply position.
  • the high-pressure fluid is supplied to the braking chamber of the fixed casing 252, and the electric motor 220 is released from braking by the braking means 251. Thereafter, when the temperature in the braking means 2 31 falls below the allowable temperature, the braking torque is applied to the electric motor 220 by the braking means 25 1 again.
  • the other configuration and operation are the same as those of the sixth embodiment.
  • the eighth embodiment when stopping the wind turning of the wind power generation unit 21, the final braking torque is not applied as described above, and immediately before the power supply to the electric motor 220 is stopped.
  • the control unit 226 controls the triac, thyristor, and the like, the electric power is supplied to the motor during normal turning.
  • the electric power supplied to the motor 220 is set to be smaller than the electric power supplied to the electric motor 220 during this time. The turning force is reduced.
  • the turning speed of the wind power generation unit 2 13 gradually decreases due to the gyro effect of the rotor head and the like and the frictional resistance during the above-described operation.
  • the pinion The impact between the teeth of 2 23 and the internal gear 2 18 of the internal gear 2 19 is reduced, thereby reducing damage to the teeth of the pinion 2 23 and the internal gear 2 19 and noise.
  • the device can be reduced in cost and size.
  • the first gear (internal gear) 2 19 is mounted on the tower 2 11, and the electric motor 2 20 is mounted on the wind turbine 2 13.
  • the first gear may be attached to the wind power generation unit, and the drive motor may be attached to the tower.
  • the electric motor 220 is used as the drive motor, but a fluid motor may be used in the present invention.
  • the driving energy is a high-pressure fluid.
  • the start and end braking torques are applied by the same braking means 231, but in the present invention, the starting and end braking torques are applied by separate braking means, respectively. You may do so.
  • the ring-shaped internal gear 219 is used as the first gear
  • the pinion 223 which is the external gear is used as the second gear.
  • the first and second gears are used.
  • An external gear may be used as both gears.
  • the electric motor (drive motor) 220 and the brake mechanism 243 are arranged equidistantly in the circumferential direction, but the drive motor and the brake mechanism are arranged at different distances in the circumferential direction. They can be just as far apart.
  • a high pressure side supply / discharge passage connected to the fluid motor and a tank are connected in the middle of the connection passage.
  • a proportional pressure control valve capable of linearly controlling the passing pressure by a current value, or an on-off valve and a low-pressure relief valve may be interposed sequentially. In this way, when the wind power unit turns, the proportional pressure control valve is set to a high pressure, or the on-off valve is switched to the closed state, so that the pressure in the high pressure side supply / discharge passage is increased to the normal high pressure.
  • the proportional pressure control valve is set to low pressure, or the on-off valve is switched to the open state to release the fluid from the low pressure relief valve, and the high pressure side
  • the pressure in the supply / discharge passage can be made lower than the normal high pressure.
  • the present invention it is possible to provide a speed reducer having a low efficiency and a short axial length suitable for a drive device of a wind power generator.
  • the present invention can be applied to a high-efficiency and compact drive unit for a wind power generator that generates electric power by rotating a wind turbine blade by wind power.

Abstract

風力発電装置のヨー駆動装置に適する高効率で軸方向長さの短い減速機及びヨー駆動装置を提供することを目的とし、 減速機が三段減速からなり、一段減速部10及び二段減速部20の合計減速比を1/6乃至1/60に設定すると共に、三段減速部30が内歯歯車体32と、複数の外歯車34と、複数のクランク軸35と、キャリア37とを備えた偏心揺動型減速機構で構成され、偏心揺動型減速機構の減速比を1/50乃至1/140に設定し、且つ減速機の総減速比を1/1000乃至1/3000に設定した風力発電装置のヨー駆動装置に用いる減速機及び、騒音を低減させることができるとともに、装置を安価で小型化されたヨー駆動方法および装置を提供できる。

Description

風力発電装置のョ一駆動装置に用いる減速機、 該減速機を用いた風力発電装置のョ一駆 動方法および装置 技術分野
この発明は、 風力発電装置の風力発電ュニットを略水平面内で旋回させるョー駆動装置 に用いる減速機、 その減速機を用いたョ明一駆動方法および装置に関する。
背景技術
風力発電装置のョー駆動装置は、 風力発電装置のプレードが正面より風を受けられるよ うに、 風車発電ユニットを風向きに応じてタワーに対して旋回させるものであり、 タワー に設けたリングギアを回転させる駆動装置である。
ョー駆動装置は通常、 汎用の誘導電動機 (使用回転数は 1000乃至 1800 r pm) と複数の減速機構 (総減速比は 1Z1000乃至 1Z3000) とを組み合わせている。 従来の風車発電装置のョー駆動装置に用いる減速機の多くは高減速比を得るために、 遊 星減速機構を 5段連結した減速機が用いられている。その遊星減速機構は、入力太陽歯車、 該入力太陽歯車の周囲で該入力太陽歯車に嚙み合う複数の遊星歯車、 該複数の遊星歯車の 周囲で該複数の遊星歯車に嚙み合う内歯を有する内歯歯車体、 並びに前記複数の遊星歯車 を回転自在に支持するキャリアとを具備するものであり、 総減速比は約 77% (各段 9 5 % X 95 % X 95 % X 95 % X 95 % =約 77 %) となっている。
また、 風車発電装置のョー駆動装置に用いる減速機として本願出願人は、 駆動モータに 連結される一段減速部、 該一段減速部に連結される二段減速部、 並びに該ニ段減速部に連 結される偏心揺動型減速機構からなる三段減速部から構成したものを提案した (特開 20 03-84300号公報参照)。
さらに、 従来の風力発電機のョー駆動方法および装置としては、 例えば以下の特開 20 0 1 - 2 8 9 1 4 9号公報に記載されているようなものが知られている。
このものは、 タワーの上端部に取付けられた第 1歯車と、 前記第 1歯車に嚙み合う第 2 歯車と、 前記タワーの上端部にョー旋回可能に支持されている風力発電ュニットに取付け られ、 前記第 2歯車を駆動回転させることで、 風力発電ユニットをョ一旋回させる電動モ ータと、 該電動モータに付設され摩擦板を用いた電磁ブレーキと、 タワーの上端部に固定 されたブレーキディスク、 および、 風力発電ユニットに設けられ油圧駆動によって前記ブ レーキディスクを挟む摩擦固定式プレーキシュ一からなる油圧ブレーキとを備えたもの である。
そして、 このものにおいて風力発電ュニットを電動モータによってョー旋回させるとき には、 電動モータへの通電と同時に、 電磁ブレーキおよび油圧ブレーキを非制動状態にし て電動モータおよび風力発電ユニットを制動から解放し、 一方、 風力発電ユニットのョー 旋回を停止させるときには、 電動モータに対する通電停止と同時に、 電磁ブレーキおよび 油圧ブレーキを制動状態にして、 これらから電動モータおよび風力発電ュニットに制動ト ルクをそれぞれ付与するようにしている。
しかしながら、 前者の遊星減速機構を 5段連結した減速機は、 全長が長くなるとともに 大重量であるから、 メンテナンス性が悪かった。 また、 マイナス 2 0度 C以下の低温状態 で運転する場合、 5段の多段減速であるから潤滑油の攪拌抵抗が大きくなり、 その攪拌抵 抗の損失を補うために大出力の電動機を必要としていた。
後者の Ξ段減速部からなる減速機は、 ョ一駆動装置用として高効率を得るための最適な 減速比率は提案されていなかった。
本発明は以上の点に鑑み、 ョー駆動装置としての最適速度配分した減速機となして、 風 力発電装置のョ一駆動装置に適する高効率で軸方向長さの短い減速機を提供することを 目的とする。 また、 風力発電装置の高効率でコンパタトなョ一駆動装置を提供することを 目的とする。
さらに、 前記従来の風力発電機のョー駆動方法 '装置にあっては、 電動モータへの通電 開始時点に該電動モータに対する制動が消失するため、 電動モータの回転駆動トルクがそ のまま第 2歯車に伝達され、 該第 2歯車を急速に回転させるが、 風力発電ユニットは大き な慣性質量を有しているため、 第 2歯車に追従して旋回できず、 この結果、 第 2歯車の歯 が第 1歯車の歯に大きな衝撃を与えてしまうのである。 このようなことから風力発電ュ- ットのョー旋回開始時に第 1、 第 2歯車の歯に損傷を生じたり、 大きな騒音が発生し、ま た、 構造の面からは前述のような衝撃に耐えるよう第 1、 第 2歯車等の強度を向上させる 必要があり、 装置が高価で大型化してしまうという課題があった。
一方、 電動モータに対する通電停止時点においては、 電動モータに対し電磁ブレーキが 制動トルクの付与を開始するため、 第 2歯車の回転が急停止するが、 風力発電ユニットは 大きな慣性質量をもって旋回時の回転速度で旋回を継続しょうとするため、 第 1歯車の歯 が第 2歯車の歯に大きな衝撃を与えてしまうのである。 このようなことから風力発電ュニ ットのョー旋回停止時にも第 1、 第 2歯車の歯に損傷を生じたり、 大きな騷音が発生し、 また、 前述と同様に強度を向上させる必要があることから、 装置が高価で大型ィ匕してしま うという課題があった。
この発明は、 駆動モータへの駆動エネルギー供給開始時における衝撃を抑制することで. 歯の損傷および騒音を低減させるとともに、 装置を安価で小型ィヒできるようにした風力発 電機のョ一駆動方法および装置を提供することを目的とする。 . 発明の開示
本発明による風力発電装置のョー駆動装置に用いる減速機は、 一段減速部、 該一段減速 部に連結される二段減速部、 並びに該ニ段減速部に連結される三段減速部からなり、 前記 一段減速部及び二段減速部の合計減速比を 1 / 6乃至 1 / 6 0に設定すると共に、 前記三 段減速部が內周に内歯が形成された内歯歯車体と、 該内歯歯車体内に収納され、 外周に前 記内歯に嚙み合い歯数が該内歯より若干少ない外歯を有し、 軸方向に並列配置された複数 の外歯車と、 該複数の外歯車に回転自在に揷入され、 前記二段減速部に連結され回転する ことで該複数の外歯車を偏心回転させるクランク軸と、 該クランク軸の両端部を回転可能 に支持するキャリアとを備えた偏心揺動型減速機構で構成され、 該偏心揺動型減速機構の 減速比を 1 / 5 0乃至 1 Z 1 4 0に設定し、 且つ前記減速機の総減速比を 1 / 1 0 0 0乃 至 1 / 3 0 0 0に設定したことを特徴としている。 従って、 風力発電装置のョ一駆動装置 に適する高効率で軸方向長さの短い減速機が提供できる。
また、 減速機の一段減速部が入力太陽歯車、 該入力太陽歯車の周囲で該入力太陽歯車に 嚙み合う複数の遊星歯車、 該複数の遊星歯車の周囲で該複数の遊星歯車に嚙み合う内歯を 有する内歯歯車体、 並びに前記複数の遊星歯車を回転自在に支持するキヤリアとを備えた 遊星減速機構から構成され、 前記減速機の二段減速部が前記遊星減速機構のキヤリァに連 結される入力平歯車及び該入力平歯車に嚙み合う平歯車からなる平歯車式減速機構機か ら構成されていることを特徴としている。 従って、 風力発電装置のョ一駆動装置に適する 高効率で軸方向長さの短い減速機が提供できる。
また、 減速機の一段減速部が第 1入力平歯車及び該第 1入力平歯車に嚙み合う第 1平歯 車からなる平歯車式減速機構機から構成され、 前記減速機の二段減速部が該第 1平歯車に 連結された第 2入力平歯車及び該第 2入力平歯車に嚙み合う第 2平歯車からなる平歯車 式減速機構機から構成されていることを特徴としている。 従って、 風力発電装置のョー駆 動装置に適する高効率で軸方向長さの短い減速機が提供できる。
また、 本発明による風力発電装置のョー駆動装置は、 前述の高効率な減速機を用いてい て、 一段減速部の入力部に電動機の出力軸が連結され、 前記偏心揺動型減速機構の出力部 に、 タワーのリングギアに嚙み合わせる外歯が形成されていることを特徴としている。 従 つて、 風力発電装置の高効率でコンパクトなョ一駆動装置が提供できる。
また、 タワーまたは該タワーの上端部にョー旋回可能に支持された風力発電ユニットの いずれか一方に取付けられた第 1歯車に嚙み合う第 2歯車を、 タワーまたは風力発電ュニ ットの残り他方に取付けられた駆動モータにより駆動回転させることで、 風力発電ュニッ トをョ一旋回させる風力発電機のョ一駆動方法において、 前記駆動モータへの駆動エネル ギ一供給開始時点から所定時間、 駆動モータに供給される駆動エネルギーを、 通常ョー旋 回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより小とした風力発電機のョ一駆 動方法により、 達成することができる。 また、 タワーまたは該タワーの上端部にョー旋回可能に支持された風力発電ュニットの いずれか一方に取付けられた第 1歯車と、 前記第 1歯車に嚙み合う第 2歯車と、 タワーま たは風力発電ュニットの残り他方に取付けられ、 駆動エネルギーが供給されたとき、 前記 第 2歯車を駆動回転させることで、 風力発電ユニットをョー旋回させる駆動モータと、 前 記駆動モータへの駆動エネルギー供給開始時点から所定時間、 駆動モータに供給される馬区 動エネルギーを、 通常ョー旋回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより小 とする低減手段とを備えた風力発電機のョ一駆動装置により、 達成することができる。 また、 タワーまたは該タワーの上端部にョー旋回可能に支持された風力発電ュニットの いずれか一方に取付けられたリング状の内歯車に嚙み合うピニオンを、 タワーまたは風力 発電ユニットの残り他方に取付けられた駆動モータにより駆動回転させることで、 風力発 電ュニットをョ一旋回させる風力発電機のョー駆動方法において、 前記駆動モータへの駆 動エネルギー供給開始時点から所定時間、 駆動モータに供給される駆動エネルギーを、 通 常ョー旋回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより小とした風力発電機 のョー駆動方法により、 達成することができ、
また、 タワーまたは該タワーの上端部にョー旋回可能に支持された風力発電ユニットの いずれか一方に取付けられたリング状の内歯車と、 前記内歯車に嚙み合うピニオンと、 タ ヮーまたは風力発電ュニッ卜の残り他方に取付けられ、 駆動エネルギーが供給されたとき、 前記ピニオンを駆動回転させることで、 風力発電ュニットをョ一旋回させる駆動モータと、 前記駆動モータへの駆動エネルギー供給開始時点から所定時間、 駆動モータに供給される 駆動エネルギーを、 通常ョー旋回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより 小とする低減手段とを備えた風力発電機のョ一駆動装置により、 達成することができる。 発明の効果
本発明によれば、 風力発電装置のョ一駆動装置に適する高効率で軸方向長さの短い減速 機が提供できる。また、風力発電装置の高効率でコンパタトなョ一駆動装置が提供できる。 また、 風力発電ユニットを駆動モータによってョー旋回させるときには、 駆動モータに 対し駆動エネルギーを供給するが、 この駆動エネルギーの値を、 低減手段によって駆動モ 一タへの駆動エネルギー供給開始時点から、 通常ョ一旋回時において駆動モータに供給さ れる駆動エネルギー値より小としたので、 第 2歯車に対して回転開始時に駆動モータから 付与される回転駆動トルクは、 前記小さな供給駆動エネルギーに対応した小さな値となる。 この結果、 第 2歯車の回転開始時における第 2歯車の歯と第 1歯車の歯との間の衝撃が低 減され、 これにより、 第 1、 第 2歯車の歯の損傷や、 騒音を低減させることができるとと もに、 装置を安価で小型ィ匕することができる。 このような状態で所定時間経過すると、 駆 動モータの回転速度がある程度の値まで上昇するが、 この時点以後は駆動モータに対し通 常ョー旋回時における値の駆動エネルギーが供給され、 風力発電ュニットのョ一旋回が行 われる。
さらに、 風力発電ユニットのョー旋回を停止させる際、 駆動モータに対する駆動エネル ギー供給停止時点の直前から該駆動エネルギー供給停止時点までの所定時間の間、 駆動モ 一タに供給される駆動エネルギーを、 通常ョ一旋回時において駆動モータに供給される駆 動エネルギーより小とし、 この間における駆動モータから風力発電ュニットへの付与旋回 力を小さくすれば、 風力発電ュ-ットは前述の間にロータへッド等のジャィ口効果や摩擦 抵抗によりその旋回速度が徐々に低下する。 そして、 このように旋回速度が低下し、 駆動 モータへの駆動エネルギーの供給が停止した時点以後に、 所定値の制動トルクを制動手段 によつて駆動モータに付与するようにすれば、 第 2歯車の歯と第 1歯車の歯との間の衝撃 が低減され、 これにより、 第 1、 第 2歯車の歯の損傷や、 騒音を低減させることができる とともに、 装置を安価で小型化することができる。
また、 風力発電ユニットのョー旋回を停止させるときには、 駆動モータに対する駆動ェ ネルギ一の供給を停止するが、 この駆動モータに対する駆動エネルギー供給停止時点から 所定時間経過した後に所定値の制動トルクを制動手段によって駆動モータに付与するよ うにしたので、 前記駆動エネルギー供給停止時点から所定時間が経過するまでの間に、 風 力発電ュニットはロータへッド等のジャイロ効果や摩擦抵抗によってその旋回速度が 徐々に低下する。 そして、 このように旋回速度が低下した時点で前述の制動トルクが制動 手段から駆動モ一タに付与されるため、 第 2歯車の歯と第 1歯車の歯との間の衝撃が低減 され、 これにより、 第 1、 第 2歯車の歯の損傷や、 騒音を低減させることができるととも に、 装置を安価で小型化することができる。
また、 第 2歯車の歯と第 1歯車の歯との間のパックラッシュを取り除くことができるた め、 風力発電ユニットのョー旋回開始時における第 2歯車の歯と第 1歯車の歯との間の衝 擊をより効果的に低減させることができる。
さらに、 流体モータの運転停止中に、 突風などの過大な風負荷が風力発電ユニットに作 用して該風力発電ユニットが旋回し、 これにより、 流体モータがポンプ作用を行うように なることがあるが、 請求項 7に記载のように構成すれば、 このときの流体モータ、 風力発 電ュニットの高速回転を防止することができる。
また、 前述した理由により流体モータがポンプ作用を行うようになることがあるが、 こ のとき、 流体モ一タに背圧により流体制動力を付与してその回転を抑制することができ、 これにより、 従来、 風力発電ユニットを固定させるために必要としていた、 タワーの上端 部に固定されているブレーキディスク、 および、 該プレーキディスクを挟む摩擦固定式ブ レーキシュ一からなる油圧ブレーキを省略することができる。
さらに、 前述した理由により駆動モータが制動手段から制動を受けながら回転して機器 に悪影響を及ぼすことがあるが、 このような事態を防止することができる。
また、 風力発電ユニットを駆動モータによってョー旋回させるときには、 駆動モータに 対し駆動エネルギーを供給するが、 この駆動モータへの駆動エネルギー供給開始時点から 制動手段によって始制動トルクを駆動モータに付与するようにしたので、 第 2歯車には回 転開始時に、 駆動モータから出力された駆動トルクから始制動トルクを差し引いた値の回 転駆動トルクが減速された状態で付与される。 ここで、 前記始制動トルクは駆動モータの 最大駆動トルクより小さな所定値であるため、 第 2歯車は回転し風力発電ュニットを旋回 させることができるが、 このときの回転駆動トルクは前述のように差し引いた小さな値で あり、 しかも、 第 2歯車の回転速度は始制動トルクにより低減されているので、 第 2歯車 の歯と第 1歯車の歯との間の衝撃が低減され、これにより、第 1、第 2歯車の歯の損傷や、 騒音を低減させることができるとともに、 装置を安価で小型ィ匕することができる。 このよ うな状態で所定時間経過すると、 駆動モータの回転速度はある程度の値まで上昇するが、 この時点で前記制動手段から駆動モータへの始制動トルク付与が終了し、 風力発電ュニッ トのョ一旋回が行われる。
また、 風力発電ユニットのョ一旋回を停止させるときには、 駆動モータに対する駆動ェ ネルギ一の供給を停止するが、 この駆動モータに対する駆動エネルギー供給停止時点から 所定時間経過した後に所定値の終制動トルクを制動手段によって駆動モータに付与する ようにしたので、 前記駆動エネルギー供給停止時点から所定時間が経過するまでの間に、 風力発電ュニットはロータへッド等のジャイロ効果や摩擦抵抗によってその旋回速度が 徐々に低下する。 そして、 このように旋回速度が低下した時点で前述の終制動トルクが制 動手段から駆動モータに付与されるため、 第 2歯車の歯と第 1歯車の歯との間の衝撃が低 減され、 これにより、 第 1、 第 2歯車の歯の損傷や、 騒音を低減させることができるとと もに、 装置を安価で小型化することができる。
さらに、 風力発電ユニットのョー旋回を停止させる際、 駆動モータに対する駆動エネル ギー供給停止時点の直前から該駆動エネルギー供給停止時点までの所定時間の間、 駆動モ 一タに供給される駆動エネルギーを、 通常ョー旋回時にぉレ、て駆動モータに供給される駆 動エネルギーより小とし、 この間における駆動モータから風力発電ュニットへの付与旋回 力を小さくすれば、 風力発電ュニットは前述の間にロータへッド等のジャイロ効果や摩擦 抵抗によりその旋回速度が徐々に低下する。 そして、 このように旋回速度が低下し、 駆動 モータへの駆動エネルギーの供給が停止した時点以後に、 所定値の終制動トルクを制動手 段によつて駆動モータに付与するようにすれば、 第 2歯車の歯と第 1歯車の歯との間の衝 撃が低減され、 これにより、 第 1、 第 2歯車の歯の損傷や、 騒音を低減させることができ るとともに、 装置を安価で小型化することができる。
また、 同一の制動手段に衝搫低減機能と、 駆動モータ停止時における風力発電ユニット の旋回制限機能を持たせることができ、 これにより、 機能別に制動手段を設けた場合に比 較して構造を簡単とし、 製作費も安価とすることができる。 さらに、 制動手段を構造簡単で安価とすることができる。
また、 構造簡単でありながら確実に固定側、 回転側摩擦体を互いに離隔させることがで きる。
さらに、 駆動モータの運転停止中に、 突風などの過大な風負荷が風力発電ユニットに作 用して該風力発電ユニットが旋回し、 この旋回が制動手段に伝達されて回転側摩擦体が固 定側摩擦体に摩擦接触した状態のまま回転すると、 制動手段が摩擦熱により加熱されて損 傷するおそれがあるが、 請求項 9に記載のように構成すれば、 このような事態を防止する ことができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1実施形態を示す図であり、 第 2図は、 第 1図の B— B矢視断面 図であり、 第 3図は、 本発明の第 2実施形態を示す図であり、 第 4図は偏心揺動型減速機 構の減速比と偏心揺動型減速機構の効率、 ョ一駆動装置用減速機の総効率、 総減速比との 関係図であり、 第 5図は、 この発明の第 3実施形態を示す正面断面図であり、 第 6図は、 第 3実施形態の概略回路図であり、 第 7図は、 第 3実施形態の作動タイミングを説明する グラフで、 (a ) は時間と出力軸回転速度との関係、 (b ) は時間と制動室圧力との関係、 ( c ) は時間と A切換弁電圧との関係、 (d ) は時間と B切換弁電圧との関係、 (e ) は時 間と開閉弁電圧との関係を示レ 第 8図は、 第 4実施形態を示す図 6と同様の概略回路図 であり、 第 9図は、 第 4実施形態の作動タイミングを説明するグラフで、 (a ) は時間と 出力軸回転速度との関係、 (b ) は時間と制動室圧力との関係、 (c ) は時間と A切換弁電 圧との関係、 (d ) は時間と B切換弁電圧との関係、 (e ) は時間と開閉弁電圧との関係、 ( f ) は時間と制御弁電圧との関係を示し、 第 1 0図は、 第 6実施形態を示す正面断面図 であり、 第 1 1図は、 第 6実施形態の概略回路図であり、 第 1 2図は、 第 6実施形態の作 動タイミングを説明するグラフで、 (a ) は時間と出力軸回転速度との関係、 (b ) は時間 と制動電圧との関係、 (c ) は時間とモータ電圧との関係、 (d ) は時間とセンサ信号との 関係を示し、 第 1 3図は、 第 7実施形態を示す図 1 1と同様の概略回路図であり、 第 1 4 図は、 第 7実施形態の作動タイミングを説明するグラフで、 (a ) は時間と出力軸回転速 度との関係、 (b )は時間と制動室圧力との関係、 (c )は時間と切換弁電圧との関係、 (d ) は時間とモータ電圧との関係、 (e ) は時間とセンサ信号との関係を示している。 発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の第 1実施形態を図 1と図 2に基づいて説明する。図 1は縦断面図であり、 図 2の A— A方向切断を図示している。 図 2は図 1の B— B断面図である。
1 0 0は風力発電装置のョ一駆動装置である。 2 0 0はそのョ一駆動装置 1 0 0に用い た減速機である。 減速機 2 0 0は一段減速部 1 0、 該一段減速部 1 0に連結される二段減 速部 2 0、 並びに該ニ段減速部 2 0に連結される三段減速部 3 0から成っている。
一段減速部 1 0は、 電動機 1の出力軸 2に固定され連結された入力部としての入力太陽 歯車 3、 該入力太陽歯車 3の周囲で該入力太陽歯車 3に嚙み合う複数 (三個) の遊星歯車 4、 該複数の遊星歯車 4の周囲で該複数の遊星歯車 4に嚙み合う内歯 5を有する内歯歯車 体 6、 並びに前記複数の遊星歯車 4を回転自在に支持するキャリア 7とを備えた遊星減速 機構から構成されている。 電動機 1は電動機支持部材 8に取付けられている。 内歯歯車体 6は電動機支持部材 8の内部に固定されている。 キャリア 7には、 遊星歯車 4を複数の二 一ドル 9を介して回転自在に支持する複数のピン 1 0が固定されている。
この遊星減速機構から構成された一段減速部 1 0は、 その減速比を 1 9に設定してい る。 一段減速部 1 0の減速比は、 1 3乃至 1 Z 2 0から選択して設定している。
二段減速部 2 0は、 前記遊星減速機構のキヤリア 7に連結される入力平歯車 2 1及び該 入力平歯車 2 1に嚙み合う複数の平歯車 2 2 (四個) からなる平歯車式減速機構機から構 成されている。
この平歯車式減速機構機から構成されたニ段減速部 2 0は、 その減速比を 1 / 3に設定 している。 二段減速部 2 0の減速比は、 1 Z 2乃至 1 Z 5から選択して設定している。 従って、 一段減速部 1 0及び二段減速部 2 0の合計減速比は、 1 / 2 7 ( 1 / 9 X \ / 3 ) に設定されている。 一段減速部 1 0及び二段減速部 2 0の合計減速比は、 1 Z 6乃至 1/1 00 (1/3 x 1/2 1/20 X 1/5) に設定できる。 しかしながら、 ョー 駆動装置に用 、る本発明の減速機においては、 一段減速部及び二段減速部の合計減速比を、 1 / 6乃至 1 Z 60に選択して設定すれば良い。 .
三段減速部 30は、 内周に内歯 3 1が形成された固定の内歯歯車体 3 2と、 該内歯歯車 体 3 2内に収納され、 外周に前記内歯 3 1に嚙み合い歯数が該内歯より若干少ない外歯 3 3を有し、 軸方向に並列配置された複数 (二個) の外歯車 34と、 該複数の外歯車 34に 回転自在に揷入され、 前記二段減速部 20の平歯車 22に連結され回転することで該複数 の外歯車 34を偏心回転させる複数のクランク軸 3 5 (四個) と、 該クランク軸 35の両 端部を一対の軸受 3 6を介して回転可能に支持する出力部としてのキャリア 3 7とを備 えた偏心摇動型減速機構で構成されている。 キャリア 3 7の先端部には、 タワー (図示な し) のリングギア (図示なし) に嚙み合わせる外歯 38を有するピニオン 39がスプライ ン連結されて設けられている。 ピニオン 39はキャリア 37の先端部に機械加工形成して 設けても良い。 複数のクランク軸 35の各々の端部には、 前記二段減速部 20の複数の平 歯車 22の各々が取り付けられている。 複数の外歯車 34の内部には、 ニードル軸受 40 を介して複数のクランク軸 35のクランク部が各々挿入されている。 キャリア 3 7は一対 の軸受 41を介して内歯車体 32に回転自在に支持されている。 オイルシール 42は内歯 歯車体 3 2の先端内周とキヤリア 3 7の周囲に取り付けられたオイルシール支持体 43 との間に、 揷入されて設けられている。 内歯歯車体 32の端部には、 前記電動機支持部材 8の一端が固定されている。
偏心揺動型減速機構で構成された三段減速部 30は、 減速比を 1 Z 60に設定している。 三段減速部 30は、 減速比を 1 50乃至 1/1 40から選択して設定している。
三段減速からなる本減速機の総減速比は 1/1 620 (1/9 X 1/3 X 1/60) に 設定されている。 三段減速からなる減速機の総減速比は、 1/300乃至 1/1 4000 (1/3 X 1Z2 X 1Z50乃至 1/20 X 1/5 X 1/1 40) に設定できる。 しかし ながら、 ョー駆動装置に用いる本発明の減速機においては、 総減速比を、 1/1 000乃 至 1 Z 3000に選択して設定すれば良い。 次に、 本発明の第 2実施形態を図 3の縦断面図に基づいて説明する。
図 3において、 300は風力発電装置のョー駆動装置である。 400はそのョー駆動装 置 300に用いた減速機である。
一段減速部 50は、 電動機 60の出力軸 61に固定され連結された入力部としての第 1 入力平歯車 5 1及び該第 1入力平歯車 5 1に嚙み合う第 1平歯車 52からなる平歯車式 減速機構機から構成されている。
この平歯車式減速機構機から構成された一段減速部 50は、 その減速比を 1 / 6に設定 している。 一段減速部 50の減速比は、 1/2乃至 1Z12から選択して設定している。 電動機 60は電動機支持部材 62に取付けられている。
二段減速部 70は、 前記第 1平歯車 52に連結された第 2入力平歯車 53及び該第 2入 力平歯車 53に嘘み合う複数の第 2平歯車 54 (四個) からなる平歯車式減速機構機から 構成されている。 第 2入力平歯車 53は、 電動機支持部材 62及び後述する偏心揺動型減 速機構 80のキャリア 87に回転自在に支持されている。
この平歯車式減速機構機から構成された二段減速部 70は、 その減速比を 1Z3に設定 している。 二段減速部 70の減速比は、 1Z2乃至 1/5から選択して設定している。 従って、 一段減速部 50及び二段減速部 70の合計減速比は、 1/1 8 (1/6 X 1/ 3) に設定されている。 一段減速部 50及び二段減速部 70の合計減速比は、 1Z4乃至 1/60 (1/2 X 1Z2乃至 1/1 2 X 1/5) に設定できる。 しかしながら、 ョー駆 動装置に用いる本発明の減速機においては、 一段減速部及び二段減速部の合計減速比を、 1 /' 6乃至 1 60に選択して設定すれば良い。
三段減速部 80は、 内周に内歯 81が形成された固定の内歯歯車体 82と、 該内歯歯車 体 82内に収納され、 外周に前記内歯 81に嚙み合い歯数が該内歯より若干少ない外歯 8 3を有し、 軸方向に並列配置された複数 (二個) の外歯車 84と、 該複数の外歯車 84に 回転自在に挿入され、 前記二段減速部 70の第 2平歯車 54に連結され回転することで該 複数の外歯車 84を偏心回転させる複数のクランク軸 85 (四個) と、 該クランク軸 85 の両端部を一対の軸受 86を介して回転可能に支持する出力部としてのキヤリア 87と を備えた偏心摇動型減速機構で構成されている。 キャリア 87の先端部には、 タワー (図 示なし) のリングギア (図示なし) に嚙み合わせる外歯 88を有するピニオン 89がスプ ライン連結されて設けられている。 複数のクランク軸 85の各々の端部には、 前記二段減 速部 70の複数の第 2平歯車 54の各々が取り付けられている。 複数の外歯車 84の内部 には、 ニードル軸受 90を介して複数のクランク軸 85のクランク部が各々挿入されてい る。 キャリア 87は一対の軸受 91を介して内歯歯車体 82に回転自在に支持されている。 内歯歯車体 82の端部には、 前記電動機支持部材 62の一端が固定されている。 偏心揺 動型減速機構で構成された三段減速部 80は、 減速比を 1ノ 60に設定している。 三段減 速部 80は、 減速比を 1Z50乃至 1/140から選択して設定している。 三段減速から なる本減速機の総減速比は 1 / 1080 (1/6 X 1/3 X 1/60)に設定されている。 三段減速からなる減速機の総減速比は、 1/200乃至 1/8400 (1/2 X 1/2 X 1/50乃至 1Z12 X 1/5 X 1/140) に設定できる。 しかしながら、 ョ一駆動装 置に用いる本発明の減速機においては、 総減速比を、 1Z1000乃至 1/3000に選 択して設定すれば良い。
次に、 本発明の作用について説明する。
電動機 1、 60の出力軸 2、 6 1の回転は、 一段減速部 1 0、 50で最初に減速され、 次に二段減速部 20、 70で減速され、 最後に Ξ段減速部 30. 80で減速され、 キヤリ ァ 37、 87三段減速部分からなる本発明の減速機の総減速比を、 遊星減速機構を 5段連 結した従来減速機の総減速比と同じ約 77%とするためには、 第 1実施形態の偏心揺動型 減速機構で構成された三段減速部 30は、 約 85 % (77 % ÷一段部遊星減速機構 95 % ÷二段部平歯車式減速機構機 96%=約 85%) にする必要がある。
図 4は偏心揺動型減速機構の減速比と偏心揺動型減速機構の効率、 ョ一駆動装置用減速 機の総効率、 総減速比との関係図である。 図 4において、 偏心揺動型減速機構の効率はラ イン L 1で示され、 減速比が大きくなる程低下している。 ョー駆動装置の総効率はライン L 2で示され、 減速比が大きくなる程低下している。
ョ一駆動装置の総効率 77%を維持するには、 偏心揺動型減速機構で構成された三段減 速部 30の効率が約 85%以上となる減速比 1/140以下にする必要がある。 三段減速 部 30の最小減速比 1 / 50は、 一段減速部 10及び二段減速部 20の合計減速比の最大 値と最大総減速比とから決定 (60/3000 = 1/50) している。
このように、 減速機を軸方向長さが短い三段減速部からなるように構成しても、 三段減 速部を偏心揺動型減速機構で構成し、 その減速比を、 1 Z 50乃至 1 / 140にすれば、 風力発電装置のョー駆動装置用減速機に必要とする総効率 77%を維持することができ るのである。
そして、 一段減速部及び二段減速部の合計減速比を 1 / 6乃至 1 Z 60に設定すると共 に、 偏心揺動型減速機構の減速比を 1/50乃至 1Z140に設定すれば、 ョ一駆動装置 が必要とする減速機の総減速比である 1Z1000乃至 1/3000を、 減速機を三段減 速部からなるように構成しても容易に得ることができる。
なお、 第 1及び第 2実施形態においては、 偏心揺動型減速機構 30. 80の内歯歯車体 32、 82を固定し、キャリア 37、 87から出力回転を得ている力 S、本発明の減速機は、 キャリア 37、 87を固定し、 内歯歯車体 32、 82から出力回転を得ても良い。 この場 合は、 ピニオン 39、 89は内歯歯車体 32、 82に取り付けられる。 または、 内歯歯車 体 32、 82の外周部に、 タワーのリングギアに嚙み合う外歯 38、 88を形成しても良 い。
また、 本発明の第 1実施形態においては一段減速部を遊星減速機構で構成して二段減速 部を平歯車式減速機構機で構成し、 第 2実施形態においては一段減速部及び二段減速部を 平歯車式減速機構機で構成したが、 一段減速部及び二段減速部を共に遊星減速機構で構成 しても良い。
次に、 前記減速機を用いたョ一駆動方法及び装置に関する第 3実施形態を図面に基づい て説明する。
第 5、 6図において、 111は風力発電機 112のタワー (支柱) であり、 このタワー 111の上端部には風力発電ュニット 113が軸受 114を介してョ一旋回可能、 即ち略 水平面内で旋回可能に支持されている。 ここで、 この風力発電ュニット 113は周知の構 造で、 ナセルハウジング 1 1 5と、 該ナセルハウジング 1 1 5に支持され、 ほぼ水平な軸 線回りに回転可能な図示していないロータへッドと、 該ロータへッドに半径方向内端部が 回転可能に連結された複数の風車ブレード (図示せず) と、 前記ナセルハウジング 1 1 5 内に収納固定され、 ロータヘッドからの回転を受けて発電を行う発電機 (図示せず) とを 備えている。
ここで、 前記軸受 1 1 4のインナーレースはタワー 1 1 1に固定されているが、 このィ ンナーレ一スの内周には多数の内歯 18が形成され、 この結果、 このインナ一レースは、 タワー 1 1 1または風力発電ュニット 1 1 3のいずれか一方、 この第 3実施形態ではタヮ 一 1 1 1の上端部に取付けられた第 1歯車としてのリング状の内歯車 1 1 9を構成する。 このようにインナーレ一スを内歯車 1 1 9にも共用すれば、 装置全体の構造が簡単となり、 小型化することもできる。
1 2 0は減速機 1 2 1を間に介装した状態でタワー 1 1 1または風力発電ュニット 1 1 3の残り他方、 この第 3実施形態では風力発電ュニット 1 1 3のナセルハウジング 1 1 5に取付けられた複数の駆動モータとしての流体モータであり、 これら流体モータ 1 2 0 は周方向に等距離離れて配置されている。 そして、 これら流体モータ 1 2 0に駆動エネル ギ一が供給、 ここでは駆動モータが流体モータ 1 2 0であるため、 高圧流体が供給される と、 該流体モータ 1 2 0の出力軸 22が回転するが、 この出力軸 1 2 2の回転駆動トルク は減速機 1 2 1によって減速された後、 該減速機 1 2 1の回転軸 1 2 3に固定された第 2 歯車としての外歯車であるピニオン 1 2 4に付与され、 該ピニオン 1 2 4を回転させる。 ここで、 これらピニオン 1 2 4は前記内歯車 1 1 9の内歯 1 1 8に嚙み合っており、 この 結果、 前述のようにピニオン 1 2 4が回転すると、 風力発電ュニット 1 1 3はタワー 1 1 1に軸受 1 1 4を介して支持されながらョー旋回する。
1 2 5はモータ 1 2 6により駆動回転されることでタンク 1 2 7から吸入した流体を 供給通路 1 2 8に高圧流体として吐出する流体ポンプであり、 この供給通路 1 2 8の途中 にはチェック弁 1 2 9が介装されるとともに、 その終端には C P U等からなる制御部 1 3 0により制御される複数、 ここでは流体モータ 1 2 0と同数のソレノィド式切換弁 1 3 1 が接続されている。 また、 この切換弁 1 3 1と前記タンク 1 2 7とは排出通路 1 3 2によ り接続されている。 1 3 3、 1 3 4は対をなす流体モータ 1 2 0と切換弁 1 3 1とを接続 する一対の給排通路であり、 これら給排通路 1 3 3、 1 3 4は前記切換弁 1 3 1が流れ位 置 (平行流位置あるいは交差流位置) に切換えられることで、 いずれか一方が高圧側に、 残り他方が低圧側になり、 これにより、 流体モータ 1 2 0は正回転または逆回転する。 前記制御部 1 3 0には風向計 1 3 7、 ポテンショメータ 1 3 8が接続されているため、 この制御部 1 3 0には現在の風向を示す風向計 1 3 7からの風向信号が入力されるが、 こ のとき、 現在の風向と風力発電ュニット 1 1 3の旋回方向とが異なっていると、 制御部 1 3 0は切換弁 1 3 1を切換えて流体モータ 1 2 0を正回転または逆回転させ、 風力発電ュ ニット 1 3 1が正面から風を受けて高効率で発電できるよう、 該風力発電ュニット 1 1 3 を風向に追従してョー旋回させる。
1 4 1は前記供給通路 1 2 8とタンク 1 2 7とを接続するリリーフ通路であり、 このリ リーフ通路 1 4 1の途中には流体回路の通常のライン圧より高圧でリリーフするリリー フ弁 1 4 2が介装され、 このリリーフ弁 1 4 2は流体回路を異常高圧から保護している。 1 4 3は前記リリーフ弁 1 4 2のパイ口ット通路に接続されたソレノィド式の開閉弁で あり、 この開閉弁 1 4 3の開閉動作は前記制御部 1 3 0により制御される。 1 4 4は前記 開閉弁 1 4 3とタンク 1 2 7とを接続する低減通路であり、 この低減通路 1 4 4の途中に は、 リリーフ圧が、 風力発電ュニット 1 1 3の通常ョ一旋回時に流体モータ 1 2 0に供給 される高圧流体の圧力 (通常のライン圧) より低圧に設定された低圧リリーフ弁 1 4 5が 介装されている。
そして、 この低圧リリーフ弁 1 4 5は、 制御部 1 3 0により開閉弁 1 4 3が開状態に切 換えられると、 流体をタンク 1 2 7にリリーフして流体モータ 1 2 0に供給される高圧流 体の圧力を通常時より低減させる (小さくする)。 前述した開閉弁 1 4 3、 低減通路 1 4 4、 低圧リリーフ弁 1 4 5は全体として、 流体モータ 1 2 0に供給される流体圧力を、 通 常ョー旋回時において流体モータ 1 2 0に供給される高圧流体の圧力より小とする低減 手段 1 4 6を構成する。 なお、 この低減手段 1 4 6として、 保護用リリーフ弁 1 4 2の代 わりに、 制御部 1 3 0からの入力信号値に比例して通過流体圧力を調節することができる 比例圧力制御弁を用いるようにしてもよい。 この場合には、 前述した開閉弁 1 4 3、 低減 通路 1 4 4、 低圧リリ一フ弁 1 4 5は不要となり、 この比例圧力制御弁で、 異常高圧時の リリーフと、 ライン圧より低い圧力でのリリーフとの双方を行うことになる。
1 5 1は流体モータ 1 2 0に付設され、 該流体モータ 1 2 0の出力軸 1 2 2に所定値の 制動トルクを付与することができる制動手段としての摩擦板を用いたネガティブプレー キであり、 このネガティブブレーキ 1 5 1は固定ケ一シング 1 5 2を有し、 この固定ケー シング 1 5 2内にはピストン 1 5 3が移動可能に収納されている。 また、 前記固定ケーシ ング 1 5 2内には、 ピストン 1 5 3と固定ケーシング 1 5 2の段差面 1 5 4との間に配置 され、 流体モータ 1 2 0の出力軸 1 2 2の外側にスプライン結合された少なくとも 1枚の 回転摩擦板 1 5 6、 および、 前記回転摩擦板 1 5 6に接近離隔可能で、 固定ケーシング 1 5 2の内壁にスプライン結合された少なくとも 1枚の固定摩擦板 1 5 7が収納されてい る。
1 5 8はピストン 1 5 3を介して回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7に付勢力を付与する ことができるスプリングであり、 このスプリング 1 5 8は前記回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7を段差面 1 5 4に押し付けることで、 これら回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7同士 を摩擦接触させる。 前述した固定ケーシング 1 5 2、 ピス トン 1 5 3、 回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7、 スプリング 1 5 8は全体として、 前記ネガティブブレーキ 1 5 1を構成 する。
1 5 9は前記給排通路 1 3 3、 1 3 4同士を接続する選択通路であり、 この選択通路 1 5 9の途中には高圧側である給排通路 1 3 3または 1 3 4から高圧流体を選択して取り 出す選択弁 1 6 0が介装されている。 そして、 この選択弁 1 6 0によって取り出された高 圧流体は、 該選択弁 1 6 0と前記固定ケ一シング 1 5 2内の制動室とを接続するブレーキ 通路 1 6 1を通じて前記制動室に導かれるが、 このとき、 ピストン 1 5 3は前記高圧流体 によりスプリング 1 5 8に対抗して回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7から離脱するよう移 動し、 これにより、 回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7は互いに離隔する。 ここで、 前記固定ケーシング 1 5 2の制動室とタンク 1 2 7とは図示していない排出通 路により接続され、 また、 この排出通路の途中には前記切換弁 1 3 1が介装されている。 そして、 前記切換弁 1 3 1が流れ位置に切換えられているときには、 切換弁 1 3 1により 排出通路が途中で遮断され、 この結果、 前述のように固定ケーシング 1 5 2の制動室には 選択弁 1 6 0によって取り出された高圧流体が供給されるが、 切換弁 1 3 1が中立位置に 切換えられると、 排出通路は連通して固定ケ一シング 1 5 2の制動室から流体をタンク 1 2 7に排出しビストン 1 5 3に対する流体力付与を終了する。
このように、 切換弁 1 3 1が中立位置に切換えられて流体モータ 1 2 0に対する高圧流 体の供給が停止した時点から、 固定ケーシング 1 5 2の制動室から流体が排出され、 この 結果、 ネガティブブレーキ 1 5 1はスプリング 1 5 8の付勢力により回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7同士を摩擦接触させて、 流体モータ 1 2 0に所定値の制動トルクを付与する 一方、 切換弁 1 3 1が流れ位置に切換えられて流体モータ 1 2 0に対し高圧流体の供給が 開始された時点から、 固定ケ一シング 1 5 2の制動室に高圧側の給排通路 1 3 3または 1 3 4から取り出された高圧流体が供給されてピストン 1 5 3を回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7力 ら離脱させ、 流体モータ 1 2 0に対する制動トルク付与を終了する。
ここで、 前記低減手段 1 4 6は制御部 1 3 0による制御により 2回のタイミングで流体 圧力を低下させるが、 その 1つは、 流体モータ 1 2 0への高圧流体供給開始時点から開始 されるとともに、 流体モータ 1 2 0への高圧流体供給開始時点から所定時間経過した後に おいて終了し、 そのもう 1つは、 流体モータ 1 2 0に対する高圧流体供給停止時点から所 定時間遡つた直前の時点から開始され、 流体モータ 1 2 0に対する高圧流体供給停止時点 において終了する。 なお、 この低減手段 1 4 6による流体圧力の低下は、 前述の期間は必 ず行わなければならないが、 その前後において流体圧力を低下させることを妨げるもので はない。 例えば、 流体モータ 1 2 0への高圧流体供給開始時点以前のある時点から流体圧 力を低下させたり、 あるいは、 流体モータ 1 2 0に対する高圧流体供給停止時点以後も流 体圧力を低下させるようにしてもよい。
このように流体モータ 1 2 0に供給される高圧流体の圧力を低減手段 1 4 6によって 高圧流体供給開始時点から、通常ョ一旋回時の流体圧力より低下させた(小とした)ので、 ピニオン 1 2 4に対して回転開始時に流体モータ 1 2 0から付与される回転駆動トルク は、 前記圧力が低下した流体エネルギーに対応した小さな値となる。 この結果、 ピニオン 1 2 4の回転開始時におけるピニオン 1 2 4の歯と内歯車 1 1 9の内歯 1 1 8との間の 衝撃が低減され、 これにより、 ピニオン 1 2 4、 内歯車 1 1 9の歯の損傷や、 騒音を低減 させることができるとともに、 装置を安価で小型化することができる。 このような状態で 短い所定時間が経過すると、 流体モータ 1 2 0の出力軸 22 の回転速度はある程度の値ま で上昇するが、 この時点で前記低減手段 1 4 6による流体圧力の低下が終了するため、 こ の時点以後は流体モータ 1 2 0に対し通常ョー旋回時に供給されるライン圧の高圧流体 が供給され、 風力発電ュニット 1 1 3のョ一旋回が行われる。
また、 前述のように流体モータ 1 2 0に対する高圧流体供給停止時点の直前から該高圧 流体供給停止時点までの所定時間の間、 流体モータ 1 2 0に供給される高圧流体の圧力を、 通常ョー旋回時の圧力より低下させ、 この間における流体モータ 1 2 0から風力発電ュニ ット 1 1 3への付与旋回力を小さくしてやれば、 風力発電ュ-ット 1 1 3は前述の間に口 —タヘッド等のジャイロ効果や摩擦抵抗によりその旋回速度が徐々に低下する。 そして、 このように旋回速度が低下し、 流体モータ 1 2 0への駆動エネルギーの供給が停止した時 点において、 所定値の制動トルクをネガティブブレーキ 1 5 1から流体モータ 1 2 0に付 与するようにすれば、 ピニオン 1 2 4の歯と内歯車 1 1 9の内歯 1 1 8との間の衝撃が低 減され、 これにより、 ピニオン 1 2 4、 内歯車 1 1 9の歯の損傷や、 騒音を低減させるこ とができるとともに、 装置を安価で小型化することができる。
ここで、 前記風力発電ュニット 1 1 3が旋回停止状態にあるとともに、 ネガティブブレ ーキ 1 5 1が流体モータ 1 2 0に制動トルクを付与しているときに、 突風などの過大な風 負荷が風力発電ュニット 1 1 3に作用して該風力発電ュニット 1 1 3がネガティブブレ ーキ 1 5 1による制動を振り切って旋回することがあるが、 このときには風力発電ュニッ ト 1 1 3の旋回が内歯車 1 1 9、 ピニオン 1 2 4、 減速機 1 2 1を通じて流体モータ 1 2 0およびネガティブブレーキ 1 5 1に伝達され、 流体モータ 1 2 0を駆動回転して流体モ ータ 1 2 0にポンプ作用を行わせるとともに、 回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7同士を摩 擦接触した状態のまま回転させることになる。 このような場合には、 給排通路 1 3 3また は 1 3 4内の圧力が異常高圧まで上昇するとともに、 ネガティブブレーキ 1 5 1が摩擦熱 により加熱されて損傷するおそれがある。
このため、 この第 3実施形態においては、 前記一対の給排通路 1 3 3、 1 3 4同士を接 続通路 1 6 4で接続するとともに、 該接続通路 1 6 4の途中に可変式絞り 1 6 5を介装し たのである。 これにより、 前記流体モータ 1 2 0がポンプ作用を行うことで給排通路 1 3 3または 1 3 4に吐出された流体を前記絞り 1 6 5によって絞りながら吸入側の給 通 路 1 3 3または 1 3 4に流出させ、 これにより、 吐出側の給排通路 1 3 3または 1 3 4内 の圧力が異常高圧まで上昇するのを防止するとともに、 絞り 1 6 5を通過する流体量を一 定量に制限することで、 流体モータ 1 2 0の回転速度を制御することができる。
次に、 前記第 3実施形態の作用について説明する。
今、 風力発電ュニット 1 1 3が風を正面から受けているため、 切換弁 1 3 1が中立位置 に切換えられて流体モータ 1 2 0への高圧流体供給が停止され、 風力発電ュニット 1 1 3 のョー旋回が停止しているとする。このとき、固定ケーシング 1 5 2の制動室から流体が、 第 7図 ( b ) に示すように、 排出されているため、 ネガティブブレーキ 1 5 1はスプリン グ 1 5 8の付勢力により回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7同士を摩擦接触させ、 流体モー タ 1 2 0に所定値の制動トルクを付与している。
次に、 風向きが変わると、 風向計 1 3 7がこの風向きの変化を検出して制御部 1 3 0に 風向信号を出力する。 この結果、 制御部 1 3 0は、 第 7図 (c ) ( d ) に示すように時間 T 1において、 切換弁 1 3 1 A、 Bの一方のコィルに切換弁電圧を付与し、 これら切換弁 1 3 1 A、 Bを流れ位置、 例えば平行流位置に切換える。 これにより、 流体ポンプ 1 2 5 から吐出された高圧流体が供給通路 1 2 8、 給排通路 1 3 3を通じて流体モータ 1 2 0に 供給され、 該流体モータ 1 2 0を駆動回転させるとともに、 流体モータ 1 2 0から排出さ れた流体を給排通路 1 3 4、 排出通路 1 3 2を通じてタンク 1 2 7に排出する。
このように給排通路 1 3 3に高圧流体が供給されると、 選択弁 1 6 0が給排通路 1 3 3 から高圧流体を選択して取り出し、 ブレーキ通路 1 6 1を通じて固定ケーシング 1 5 2内 の制動室に供給し、 第 7図 (b ) に示すように制動室の内圧を上昇させる。 この結果、 ピ ストン 1 5 3は流体圧を受けてスプリング 1 5 8に対抗しながら回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7から離脱するよう移動し、 時間 T 1から流体モータ 1 2 0に対する制動トルク付与 を終了する。
また、この時間 T 1となったとき、制御部 1 3 0により開閉弁 1 4 3に対し、第 7図( e ) に示すように、 開閉弁電圧が印加され、 該開閉弁 1 4 3が開状態に切換えられるため、 低 圧リリーフ弁 1 4 5は流体を低圧でリリーフして流体モータ 1 2 0に供給される流体の 圧力を通常時のライン圧より低減させる。 このように流体モータ 1 2 0に供給される高圧 流体の圧力を、 低減手段 1 4 6によって高圧流体供給開始時点 T 1から、 通常ョー旋回時 の流体圧力 (ライン圧) より低下させたので、 ピニオン 1 2 4に対して回転開始時に流体 モータ 1 2 0から付与される回転駆動トルクは、 前記圧力が低下した流体エネルギーに対 応した小さな値となる。 この結果、 ピニオン 1 2 4の回転開始時におけるピニオン 1 2 4 の歯と内歯車 1 1 9の内歯 1 1 8との間の衝撃が低減される。
そして、 前述のように流体モータ 1 2 0に低圧の流体が供給されると、 流体モータ 1 2 0の出力軸 1 2 2の回転速度が、 第 7図 (a ) に示すように、 徐々に高くなる力 前記切 換弁 1 3 1が流れ位置に切換えられた時間 T 1から短い所定時間が経過し、 時間 T 2とな るとく 前記出力軸 1 2 2の回転速度がある程度まで上昇する。 このとき、 第 7図 (e ) に 示すように、 制御部 1 3 0によって開閉弁 1 4 3が閉状態に切換えられるため、 低圧リリ ーフ弁 1 4 5から流体がリリーフしなくなり、 流体モータ 1 2 0に供給される流体圧力が、 通常ョー旋回時に流体モータ 1 2 0に供給される高圧流体の圧力(ライン圧)に復帰する。 この結果、 流体モータ 1 2 0の出力軸 1 2 2は急加速されて定常回転速度まで回転速度が 上昇し、 風力発電ュニット 1 1 3は風を正面から受けるよう通常のョー旋回速度で旋回す る。
そして、 風力発電ュニット 1 1 3が風を正面から受ける位置の直前までョー旋回し、 時 間 T 3となると、 第 7図 (e ) に示すように、 制御部 1 3 0から開閉弁 1 4 3に開閉弁電 圧が印加されて、 該開閉弁 1 4 3が開状態に切換えられ、 低圧リリーフ弁 1 4 5がリリー フする。 これにより、 流体モータ 1 2 0に供給される流体の圧力が低下し、 流体モータ 1 2 0の回転駆動トルクが小さな値となる。 その後、 前記時間 T 3から所定時間経過して高 圧流体供給停止時点 T 4となると、 第 7図 (b ) ( c ) に示すように、 切換弁 1 3 1 A、 Bに対する制御部 1 3 0からの切換弁電圧付与が終了し、 切換弁 1 3 1 A、 Bが中立位置 に切り換わる。 これにより、 流体モータ 1 2 0に対する高圧流体の供給が停止する。
このように流体モータ 1 2 0に対する高圧流体供給停止時点 T 4の直前から、 時間 T 4 までの短い所定時間の間、 流体モータ 1 2 0に供給される流体の圧力を、 通常ョー旋回時 において流体モータ 1 2 0に供給される流体の圧力 (ライン圧) より低くし、 この間にお ける流体モータ 1 2 0から風力発電ュニット 1 1 3への付与旋回力を小さくすれば、 風力 発電ュニット 1 1 3は前述の間にロータへッド等のジャイロ効果や摩擦抵抗によりその 旋回速度が徐々に低下する。
また、 前述のように時間 T 4となり切換弁 1 3 1が中立位置に切換えられると、 固定ケ 一シング 1 5 2の制動室から流体がタンク 1 2 7に排出されるが、 このとき、 スプリング 1 5 8の付勢力により回転、 固定摩擦板 1 5 6、 1 5 7同士が摩擦接触され、 ネガティブ ブレーキ 1 5 1は流体モータ 1 2 0に所定値の制動トルクを付与する。 このように風力発 電ュニット 1 1 3の旋回速度が低下し、 また、 流体モータ 1 2 0への流体供給が停止した 時点 T 4において、 所定値の制動トルクをネガティブブレーキ 1 5 1により流体モータ 1 2 0に付与するようにすれば、 ピニオン 1 2 4の歯と内歯 1 1 8の内歯車 1 1 9との間の 衝撃が低減され、 これにより、 ピユオン 1 2 4、 内歯車 1 1 9の歯の損傷や、 騷音を低減 させることができるとともに、 装置を安価で小型化することができる。
そして、 前述のようにネガティブブレーキ 1 5 1から流体モータ 1 2 0に制動トルクが 付与されると、 流体モータ 1 2 0の出力軸 1 2 2の回転速度が、 第 7図 (a ) に示すよう に、 急速に低下する。 ここで、 前述の開閉弁 1 4 3は前記時間 T 4において切換弁 1 3 1 を中立位置に切換えると同時に閉状態に切換えてもよいが、 この第 3実施形態においては、 この時間 T 4後も所定時間だけ開状態を継続させている。 その後、 時間 T 5となると、 第 7図 (a ) に示すように、 流体モータ 1 2 0の出力軸 1 2 2の回転が停止し、 風力発電ュ ニット 1 1 3のョー旋回も停止する。 このとき、 風力発電ュニット 1 1 3は風を正面から 受けるようになり、 発電効率が最も高くなる。
また、 この時間 T 5となると、 第 7図 (d ) に示すように、 制御部 1 3 0から一部の 切換弁 1 3 1、 ここでは切換弁 1 3 1 Bの他方のコイルに切換弁電圧が付与され、 切換弁 1 3 1 Bが、 例えば交差流位置に切換えられる。 この結果、 切換弁 1 3 1 Bを通じて給排 通路 1 3 4に圧力流体が供給されるが、 このときの流体圧力は開閉弁 1 4 3が時間 T 3か ら開状態を継続しているため、 低圧リリーフ弁 1 4 5により決定された低い圧力である。 そして、 前述のように給排通路 1 3 4に低圧流体が供給されると、 ネガティブブレーキ 1 5 1が流体モータ 1 2 0を制動から解放する.ため、 流体モータ 1 2 0はピニオン 1 2 4 を前述と逆方向に回転させるが、 このときの回転駆動トルクは小さな値であるので、 ピニ オン 1 2 4は衝撃が抑制された状態で内歯車 1 1 9の内歯 1 1 8に当接し、 これらの間の パックラッシュを取り除く。 これにより、 次回の風力発電ユニット 1 1 3のョー旋回開始 時におけるピニオン 1 2 4の歯と内歯車 1 1 9の内歯 1 1 8との間の衝撃をより効果的 に低減させることができる。
ここで、 一部の切換弁 1 3 1に付与する切換弁電圧は、 前述とは逆に一方のコイルに付 与するようにしてもよい。 この場合には、 ピニオン 1 2 4はョー旋回時と同一方向に回転 することになる。 なお、 このように一部の切換弁 1 3 1のいずれかの側のコイルに切換弁 電圧を付与したとき、 残りの切換弁 1 3 1には切換弁電圧を付与しない場合が多いが、 該 残りの切換弁 1 3 1の異なる側のコイルに切換弁電圧を付与するようにしてもよい。 そし て、 時間 T 6となると、 第 7図 (d ) ( e ) に示すように、 前記切換弁 1 3 1 Bに対する 切換弁電圧の付与が停止して該切換弁 1 3 1 Bが中立位置に復帰するとともに、 開閉弁 1 4 3に対する開閉弁電圧の印加が終了して、 開閉弁 1 4 3が閉状態に切換えられる。 この 結果、 流体モータ 1 2 0の出力軸 1 2 2の回転が停止し、 風力発電ュニット 1 1 3は次に 風向きが変わるまで旋回を停止し待機状態となる。
このような風力発電ュニット 1 1 3の旋回停止中に突風等が吹いて風力発電ュニット 1 1 3に過大な風負荷が作用し、 該風力発電ュニット 1 1 3がネガティブブレーキ 1 5 1 による制動を振り切って旋回することがある。 このときには流体モータ 1 2 0がポンプ作 用を行い給排通路 1 3 3または 1 3 4のいずれか一方から流体を吸入するとともに、 給排 通路 1 3 3または 1 3 4の残り他方に流体を吐出する。 このとき、 切換弁 1 3 1は中立位 置に切換えられているので、 吐出側の給排通路 1 3 3、 1 3 4内の圧力が上昇し、 これに より、 固定ケーシング 1 5 2の制動室の内圧が時間 T 7において、 第 7図 (b ) に示すよ うに、 急上昇し、 流体モータ 1 2 0に対するネガティブブレーキ 1 5 1の制動が解除され る。
また、 このとき、 吐出側の給排通路 1 3 3、 1 3 4に吐出された流体は絞り 1 6 5に絞 られながら吸入側の給排通路 1 3 3または 1 3 4に流出するため、 吐出側の給排通路 1 3 3または 1 3 4内の圧力が異常高圧まで上昇するのを防止することができるとともに、 絞 り 1 6 5を通過する流体量を一定量に制限することで、 流体モータ 1 2 0の回転速度を制 御し、 流体モータ 1 2 0の出力軸 1 2 2および風力発電ュニット 1 1 3が高速回転する事 態を防止することができ、 さらに、 吐出側の給排通路 1 3 3または 1 3 4内の圧力は流体 モータ 1 2 0に背圧として作用するため、 流体モータ 1 2 0に流体制動を付与することが できる。 その後、 時間が T 8となって風力発電ュニット 1 1 3の旋回が停止すると、 給排 通路 1 3 3または 1 3 4の圧力が低下するため、 固定ケーシング 1 5 2の制御室内の圧力 も、 第 7図 ( b ) に示すように低下し、 ネガティブブレーキ 1 5 1は再び流体モータ 1 2 0に制動力を付与する。
次に、 前記減速機を用いたョー駆動方法及び装置に関する第 4実施形態について、 第 8 図を用いて説明する。 ここで、 第 4実施形態は前記第 3実施形態と構造が大部分で同一で あるため、 同一部分については、 重複説明を省略して図面に同一番号を付すだけとし、 異 なる部分のみ説明する。 同図において、 1 7 0は給排通路 1 3 3、 1 3 4の途中に介装さ れ、 チェック弁 1 7 1を有するカウンターパランス弁であり、 これらカウンターパランス 弁 1 7 0は、 流体モータ 1 2 0の回転により風力発電ュニット 1 1 3が旋回しているとき、 該風力発電ュニット 1 1 3の旋回方向と同一方向の大きな風負荷が作用すると、 流体モ一 タ 1 2 0が該風負荷を受けてポンプ作用を行うが、 このとき、 吐出側の給排通路 1 3 3ま たは 1 3 4の圧力を受けて閉状態に近付くよう切り換わり、 流体モータ 1 2 0の暴走を防 止するようにしている。
また、 この第 4実施形態においては、 選択通路 1 5 9、 選択弁 1 6 0、 ブレーキ通路 1 6 1の代わりに、 風速を計測する風速計 1 7 2力 らの風速信号を基に制御部 1 3 0から出 力される制御弁電圧によって切り換わる制御弁 1 7 3と、 該制御弁 1 7 3と供給通路 1 2 8とを接続し、 途中にチェック弁 1 7 4、 アキュムレータ 1 7 5が介装された流体通路 1 7 6と、 制御弁 1 7 3とネガティブブレーキ 1 5 1の制御室とを接続する給排通路 1 7 7 と、 制御弁 1 7 3とタンク 1 2 7とを接続する排出通路 1 7 8とを設けている。
そして、 このように風速を計測する風速計 1 7 2をさらに設け、 風力発電ュニット 1 1 1 3の旋回停止中に、 風速計 1 7 2で計測した風速が所定値以上となったとき、 制御部 1 3 0から制御弁 1 7 3への制御弁電圧の出力を停止して該制御弁 1 7 3を供給位置に切 換え、 これにより、 高圧流体を供給通路 1 2 8からネガティブブレーキ 1 5 1の制御室に 供給して流体モータ 1 2 0をネガティブブレ キ 1 5 1による制動から解放するように すれば、 突風などの過大な風負荷が風力発電ュニット 1 1 3に作用して流体モータ 1 2 0 がポンプ作用を行うようになったとき、 該流体モータ 1 2 0がネガティブブレーキ 1 5 1 カ ら制動を受けながら回転することで機器に悪影響が生じさせる事態を容易かつ確実に 防止することができる。 なお、 この制御弁 1 7 3は、 停電したとき、 制御弁電圧が印加さ れなくなるため、 供給位置に切り換わって、 アキュムレータ 1 7 5からネガティブブレー キ 1 5 1に高圧流体を導き、 流体モータ 1 2 0をネガティブブレーキ 1 5 1による制動か ら解放する。
さらに、 この第 4実施形態においては、 絞り 1 6 5の代わりに、 いずれかの給排通路 1 3 3 , 1 3 4がライン圧より高圧でリリーフ弁 1 4 2のリリーフ圧より低圧の所定圧以上 となったとき開に切り換わるリリーフ弁 1 8 0を接続通路 1 6 4の途中に介装している。 このようにすれば、 風力発電ュニット 1 1 3の旋回停止中に、 突風などの過大な風負荷が 風力発電ュニット 1 1 3に作用して流体モータ 1 2 0がポンプ作用を行い、 給排通路 1 3 3または 1 3 4が所定圧以上まで上昇すると、 この圧力を受けてリリーフ弁 1 8 0が開に 切り換わり、 吐出側の高圧流体を吸入側に流出させて、 吐出側の圧力を所定圧 (リリーフ 圧) に制限することができる。 この結果、 流体モータ 1 2 0にリリーフ圧が背圧として作 用して流体制動力が付与され、 流体モータ 1 2 0はその回転が抑制されるとともに、 トル ク制御される。これにより、従来、風力発電ュニットを固定させるために必要としていた、 タワーの上端部に固定されているブレーキディスク、 および、 該ブレーキディスクを挟む 摩擦固定式プレーキシュ一からなる油圧ブレーキを省略することができる。
そして、 この第 4実施形態においては、 風力発電ュニット 1 1 3の旋回停止中、 制御部 1 3 0から制御弁 1 7 3に対し制御弁電圧を継続して印加している。 次に、 時間 T 1とな ると、 第 9図 (f ) に示すように、 制御部 1 3 0から制御弁 1 7 3に対する制御弁電圧の 印加を停止する。 この結果、 供給通路 1 2 8から流体通路 1 7 6、 給排通路 1 7 7を通じ てネガティブブレーキ 1 5 1の制御室に高圧流体が供給され、 流体モータ 1 2 0は、 この 時間 T 1においてネガティブブレーキ 1 5 1による制動から解放される。 その後、 前記制 御弁電圧は時間 T 4において印加が開始されるため、 この時間 T 4からネガテイブブレー キ 1 5 1は流体モータ 1 2 0に対し制動力を付与する。
また、 風力発電ュニット 1 1 3の旋回停止中に、 突風などが吹いて風速が所定値以上と なると、 風速計 1 7 2からの風速信号に基づいて、 第 9図 (f ) に示すように、 制御部 1 3 0から制御弁 1 7 3に対する制御弁電圧の印加が停止され、 該制御弁 1 7 3が供給位置 に切換わる。 これにより、 高圧流体が供給通路 1 2 8からネガティブブレーキ 1 5 1の制 御室に供給され、 流体モータ 1 2 0をネガティブブレーキ 1 5 1による制動から解放して、 機器に悪影響が生じる事態を防止する。 そして、 このような制御弁電圧は、 風力発電ュニ ット 1 1 3の旋回が停止した時間 T 8となると、 印加が再開される。 なお、 他の構成、 作 用は前記第 3実施形態と同様である。
次に、 前記減速機を用いたョ一駆動方法及び装置に関する第 5実施形態について説明す る。 この第 5実施形態においては、 低減手段 1 4 6を省略する一方、 風力発電ュニット 1 1 3のョー旋回を停止させるとき、 流体モータ 1 2 0に対する高圧流体の供給停止を、 前 記第 3実施形態、 4とは異なったタイミング、 即ち、 時間 3に切換弁 1 3 1に対して切 換弁電圧を停止することで行う。 そして、 この時間 T 3から短い所定時間が経過した時間 T 4に、 制御部 1 3 0から制御弁 1 7 3に対する制御弁電圧の印加を開始して該制御弁 1 7 3を排出位置に切換え、 ネガティブブレーキ 1 5 1から流体モータ 1 2 0に所定値の制 動トルクを付与するようにしている。
この結果、 前記流体モータ 1 2 0に対する高圧流体の供給停止時点 T 3から所定時間が 経過するまでの間に、 風力発電ュニット 1 1 3はロータへッド等のジャイロ効果や摩擦抵 抗によってその旋回速度が徐々に低下する。 そして、 このように旋回速度が低下した時点 で前述の制動トルクがネガティブブレーキ 1 5 1から流体モータ 1 2 0に付与されるた め、 ピニオン 1 2 4の歯と內歯車 1 1 9の内歯 1 1 8との間の衝撃が低減され、 これによ り、 ピエオン 1 2 4、 内歯車 1 1 9の歯の損傷や、 騷音を低減させることができるととも に、 装置を安価で小型化することができる。
なお、 前述の実施形態においては、 第 1歯車 (内歯車 1 1 9 ) をタワー 1 1 1に、 流体 モータ 1 2 0を風力発電ユニット 1 1 3に取付けるようにしたが、 この発明においては、 第 1歯車を風力発電ュ-ッ卜に、駆動モ一タをタワーに取付けるようにしてもよい。また、 前述の実施形態においては、 駆動モータとして流体モータ 1 2 0を用いたが、 この発明に おいては、 電動モータを用いてもよい。 この場合には、 駆動エネルギーは電力となる力 その供給電力値を制御するには、 サイリスタ、 トライアツク等を用いればよい。 さらに、 前述の実施形態においては、 第 1歯車としてリング状の内歯車 1 1 9を、 第 2歯車として 外歯車であるピニオン 1 2 4を用いたが、 この発明においては、 第 1、 第 2歯車として共 に外歯車を用いてもよい。 また、 前述の実施形態においては、 流体モータ (駆動モータ) 1 2 0を周方向に等距離離して配置したが、 これらの駆動モータは周方向に異なった距離 だけ離れていてもよい。
次に、 前記減速機を用いたョー駆動方法及び装置に関する第 6実施形態について、 図面 に基づいて説明する。
図 1 0、 1 1において、 2 1 1は風力発電機 2 1 2のタワー (支柱) であり、 このタヮ 一 2 1 1の上端部には風力発電ュニット 2 1 3が軸受 2 1 4を介してョー旋回可能、 即ち 略水平面内で旋回可能に支持されている。 ここで、 この風力発電ユニット 2 1 3は周知の 構造で、 ナセルハウジング 2 1 5と、 該ナセルハウジング 2 1 5に支持され、 ほぼ水平な 軸線回りに回転可能な図示していないロータへッドと、 該ロータへッドに半径方向内端部 が回転可能に連結された複数の風車ブレード (図示せず) と、 前記ナセルハウジング 2 1 5内に収納固定され、 ロータヘッドからの回転を受けて発電を行う発電機 (図示せず) と を備えている。
ここで、 前記軸受 2 1 4のインナーレースはタワー 2 1 1に固定されているが、 このィ ンナ一レースの内周には多数の内歯 2 1 8が形成され、この結果、このィンナーレースは、 タワー 2 1 1または風力発電ュニット 2 1 3のいずれか一方、 この第 6実施形態ではタヮ 一 2 1 1の上端部に取付けられた第 1歯車としてのリング状の内歯車 2 1 9を構成する。 このようにインナーレ一スを内歯車 2 1 9にも共用すれば、 装置全体の構造が簡単となり、 小型化することもできる。 .
2 2 0は減速機 2 2 1を間に介装した状態でタワー 2 1 1または風力発電ュニット 2 1 3の残り他方、 この第 6実施形態では風力発電ュニット 2 1 3のナセル/、ゥジング 2 1 5に取付けられた複数の駆動モータとしての電動モータであり、 これら電動モータ 2 2 0 は周方向に等距離離れて配置されている。 そして、 これら電動モータ 2 2 0に駆動エネル ギ一が供給、 ここでは駆動モータが電動モータ 2 2 0であるため通電 (電力が供給) され ると、 該電動モータ 2 2 0の出力軸 (図示せず) が回転するが、 この出力軸の回転駆動ト ルクは減速機 2 2 1によって減速された後、 該減速機 2 2 1の回転軸 2 2 2に固定された 第 2歯車としての外歯車であるピニオン 2 2 3に付与され、 該ピニオン 2 2 3を回転させ る。 ここで、 これらピニオン 2 2 3は前記内歯車 2 1 9の内歯 2 1 8に嚙み合っており
、 この結果、 前述のようにピニオン 2 2 3が回転すると、 風力発電ユニット 2 1 3はタ ヮー 2 1 1に軸受 2 1 4を介して支持されながらョー旋回する。
2 2 6は C P U等の制御部であり、 この制御部 2 2 6には風向計 2 2 7、 ポテンショメ —タ 2 2 8からの風向信号が入力される。 そして、 この制御部 2 2 6は現在の風向を示す 前記風向信号に基づいて電動モータ 2 2 0を作動させ、 風力発電ュニット 2 1 3が正面か ら風を受けて高効率で発電できるよう、 該風力発電ュニット 2 1 3を風向に追従してョー 旋回させる。
2 3 1は電動モータ 2 2 0に付設され、 該電動モータ 2 2 0の出力軸に該電動モータ 2 2 0の最大駆動トルクより小さな値の制動トルクを付与することができる制動手段であ り、 この制動手段 2 3 1としては、 この第 6実施形態では周知の摩擦板を用いた電磁ブレ ーキが用いられている。 そして、 前記制御部 2 2 6の制御により制動手段 2 3 1に通電さ れると、 該制動手段 2 3 1は電動モータ 2 2 0の出力軸に制動トルクを付与し、 一方、 制 御部 2 2 6の制御により制動手段 2 3 1に対する通電が停止すると、 制動手段 2 3 1は電 動モータ 2 2 0の出力軸を制動から解放する。
ここで、 前記制動手段 2 3 1は制御部 2 2 6による制御により電動モータ 2 2 0に対し て少なくとも 2つの時点から制動トルクの付与を開始するが、 その 1つである始制動トル ク (低減用トルク) の付与は電動モータ 2 2 0への通電開始時点からであり、 そのもう 1 つである終制動トルク (停止用トルク) の付与は電動モータ 2 2 0に対する通電停止時点 から所定時間経過した後である。 また、 前記始制動トルクの付与は、 前記通電開始時点か ら短い所定時間が経過した時点で終了し、 一方、 終制動トルクの付与は、 風力発電ュニッ ト 2 1 3の旋回が停止した後に終了させてもよいが、 風負荷等により風力発電ュニット 2 1 3が旋回するのを防止するためには、 少なくとも電動モータ 2 2 0への通電開始までは 終了させず、 風力発電ュニット 2 1 3のョー旋回停止中、 継続して制動トルクを付与する ようにすることが好ましい。
このように電動モータ 2 2 0への通電開始時点から短い所定時間、 制動手段 2 3 1によ つて電動モータ 2 2 0に始制動トルクを付与するようにすれば、 ピニオン 2 2 3には回転 開始時に、 電動モータ 2 2 0の出力駆動トルクから前記始制動トルクを差し引いた値の回 転駆動トルクが減速された状態で付与されることになる。 ここで、 前記始制動トルクは前 述のように電動モータ 2 2 0の最大駆動トルクより小さな所定値であるため、 ピニオン 2 2 3は回転し風力発電ュニット 2 1 3をョー旋回させることができるが、 このときの回転 駆動トルクは前述のように差し引いた小さな値であり、 しかも、 ピニオン 2 2 3の回転速 度は始制動トルクにより低減されているので、 ピニオン 2 2 3の歯と内歯車 2 1 9の内歯 2 1 8との間の衝撃が低減され、 これにより、 ピニオン 2 2 3、 内歯車 2 1 9の歯の損傷 や、 騒音を低減させることができるとともに、 装置を安価で小型化することができる。 こ のような状態で短い所定時間が経過すると、 電動モータ 2 2 0の回転速度はある程度の値 まで上昇するが、 この時点で前記制動手段 2 3 1から電動モータ 2 2 0への始制動トルク 付与が終了し、 風力発電ュニット 2 1 3のョ一旋回が行われる。
また、 前述のように電動モータ 2 2 0に対する通電停止時点から所定時間経過した後に 制動手段 2 3 1によって電動モータ 2 2 0に終制動トルクを付与するようにすれば、 電動 モータ 2 2 0に対する通電停止時点から所定時間が経過するまでの間に、 風力発電ュニッ ト 2 1 3はロータへッド等のジャイロ効果や摩擦抵抗によってその旋回速度が低下する。 そして、 このように旋回速度が低下した時点で前述の終制動トルクが制動手段 31力 ら電 動モータ 2 2 0に付与されるため、 ピニオン 2 2 3の歯と内歯車 2 1 9の内歯 2 1 8との 間の衝撃が低減され、 これにより、 ピニオン 2 2 3、 内歯車 2 1 9の歯の損傷や、 騒音を 低減させることができるとともに、 装置を安価で小型化することができる。
ここで、前述の始、終制動トルクは時間の経過に関係なく一定値であってもよく、また、 時間の経過とともに漸減、 漸増する形態であってもよい。 さらに、 これら始、 終制動トル クの値は、 同一であってもよく、 あるいは、 互いに異なっていてもよく、 特に、 終制動ト ルクに関しては、 電動モータ 2 2 0の最大駆動トルク以上の値であってもよい。
また、 この第 6実施形態においては、 前記終制動トルク付与を所定時間経過後に終了さ せる
ことなく、 制動手段 2 3 1によって電動モータ 2 2 0への通電が開始する時点まで継続 させ (前述のようにこの時点からは始制動トルク用の通電が開始される)、 電動モータ 2 2 0の停止時における風力発電ュニット 2 1 3のョー旋回を制限するようにしている。 こ のように同一の制動手段 2 3 1に衝撃低減機能と、 電動モータ 2 2 0の停止時における風 力発電ュニット 2 1 3の旋回制限機能の双方を持たせるようにすれば、 前記 2つの機能別 に制動手段を設けた場合に比較して構造が簡単となり、 製作費も安価とすることができる。 ここで、 前記風力発電ュニット 2 1 3が旋回停止状態にあるとともに、 制動手段 2 3 1 が電動モータ 2 2 0に制動トルク (終制動トルク) を付与しているときに、 突風などの過 犬な風負荷が風力発電ュニット 2 1 3に作用して該風力発電ュニット 2 1 3が制動手段 31による制動を振り切って旋回することがあるが、このときには風力発電ュニット 2 1 3 の旋回が内歯車 2 1 9、 ピニオン 2 2 3、 減速機 2 2 1、 電動モータ 2 2 0の出力軸を通 じて制動手段 2 3 1に伝達され、 摩擦板同士が摩擦接触した状態のまま回転することにな る。 このような場合には、 摩擦熱が発生し制動手段 2 3 1が該摩擦熱により加熱され損傷 するおそれがある。
このため、 この第 6実施形態においては、 前記制動手段 2 3 1に該制動手段 2 3 1内の 温度を検出する検出センサ 2 3 3を取付けて制動手段 2 3 1内の温度を常時検出すると ともに、 その検出信号を制御部 2 2 6に出力するようにしている。 この結果、 前述のよう な摩擦熱によって制動手段 2 3 1内が許容温度以上まで上昇すると、 検出センサ 2 3 3か らの異常信号に基づいて制御部 2 2 6が制動手段 2 3 1の電動モータ 2 2 0に対する制 動トルク付与を終了させ、 これにより、 前述のような損傷という事態を防止している。
2 3 5はモータ 2 3 6により駆動回転されることでタンク 2 3 7から吸い込んだ流体 を供給通路 2 3 8に高圧流体として吐出する流体ポンプであり、 この供給通路 2 3 8の途 中にはチェック弁 2 3 9およびアキュムレータ 2 4 0が介装されるとともに、 その終端に は制御部 2 2 6により制御されるソレノィド式の切換弁 2 4 1が接続されている。 また、 この切換弁 2 4 1と前記タンク 2 3 7とは排出通路 2 4 2により接続されている。 2 4 3 は風力発電ュニット 2 1 3のナセルハウジング 2 1 5に取付けられた複数のブレーキ機 構であり、 これらブレーキ機構 2 4 3は周方向に等距離離れて配置されている。
各ブレーキ機構 2 4 3は切換弁 2 4 1に給排通路 2 4 4を介して接続された流体シリ ンダ 2 4 5と、 該流体シリンダ 2 4 5により駆動される摩擦固定式のブレーキシュ一 2 4 6とから構成されている。 2 4 7はタヮ一 2 1 1の上端部に固定されたリング状のブレー キディスクであり、 このブレーキディスク 2 4 7を、 前記流体シリンダ 2 4 5に高圧流体 が供給されたとき、 ブレーキシュ一 2 4 6により两側から挟持することで、 風力発電ュニ ット 2 1 3に流体制動力を付与し、 該風力発電ュニット 2 1 3が小刻みに無意味にョー旋 回するのを防止している。 前述した流体ポンプ 2 3 5、 モータ 2 3 6、 切換弁 2 4 1、 ブ レーキ機構 2 4 3、 ブレーキディスク 2 4 7は全体として流体ブレーキ 2 4 8を構成する。 次に、 前記第 6実施形態の作用について説明する。 '、·
今、 風力発電ュニット 2 1 3が風を正面から受けているため、 電動モータ 2 2 0への通 電が停止され、風力発電ュニット 2 1 3のョ一旋回が停止しているとする。このときには、 図 1 2 ( b ) に示すように、 制御部 2 2 6は制動手段 2 3 1に対して所定電圧で通電し、 電動モータ 2 2 0の出力軸に対して制動トルクを付与している。 一方、 流体ブレーキ 2 4 8においては、 制御部 2 2 6により切換弁 2 4 1が供給位置に切換えられ、 流体ポンプ 2 3 5から吐出された高圧流体が流体シリンダ 2 4 5に供給されているため、 ブレーキシュ 一 2 4 6がブレーキディスク 2 4 7を挟持して風力発電ュニット 2 1 3に流体制動力を 付与している。
次に、 風向きが変わると、 風向計 2 2 7がこの風向きの変化を検出して制御部 2 2 6に 風向信号を出力する。 この結果、 制御部 2 2 6は、 図 1 2 ( c ) に示すように時間 T 1に おいて、 電動モータ 2 2 0に対し所定電圧で通電を開始し、 該電動モータ 2 2 0の出力軸 を駆動回転させる。 また、 この時間 T 1となったとき、 制御部 2 2 6により切換弁 2 4 1 が排出位置に切換えられ、 流体シリンダ 2 4 5から流体がタンク 2 3 7に排出され、 これ により、 風力発電ュニット 2 1 3は流体ブレーキ 2 4 8の制動から解放される。 一方、 制 動手段 2 3 1は前記電動モータ 2 2 0への通電開始時点 T 1から電動モータ 2 2 0に対 し始制動トルクを付与するが、 前述のように制動手段 2 3 1は電動モータ 2 2 0の回転停 止中、 継続して制動トルクを付与しているため、 実際には、 この時点の前後で制動手段 2 3 1には通電が行われ続け、 電動モータ 2 2 0に対し制動トルク付与が継続される。 この ように電動モータ 2 2 0に対し通電が開始された後も、 該電動モータ 2 2 0に対し制動手 段 2 3 1から始制動トルクが付与されると、 ピニオン 2 2 3には電動モータ 2 2 0の出力 駆動トルクから前記始制動トルクを差し引いた値の回転駆動トルクが減速された状態で 付与されることになり、 ピニオン 2 2 3の歯と内歯車 2 1 9の内歯 2 1 8との間の衝撃が 低減される。
このように電動モータ 2 2 0に対して通電が開始されると、 電動モータ 2 2 0の出力軸 の回転速度が、 図 1 2 ( a ) に示すように、 徐々に高くなる力 前記通電開始時点 T 1か ら短時間が経過して時間 T 2となり、 前記出力軸の回転速度がある程度まで上昇すると、 図 1 2 ( b ) に示すように、 制動手段 2 3 1への通電が停止され、 該制動手段 2 3 1は電 動モータ 2 2 0の出力軸を制動から解放する。 この結果、 電動モータ 2 2 0の出力軸は急 加速されて定常回転速度まで回転速度が上昇し、 風力発電ュニット 2 1 3は風を正面から 受けるよう通常のョ一旋回速度で旋回する。 そして、 風力発電ュニット 2 1 3が風を正面 から受ける位置の直前までョー旋回すると、 図 1 2 ( c ) に示すように、 電動モータ 2 2 0に対する通電が停止されるが、 この通電停止時点が時間 T 3である。
この通電停止時点 T 3力 ら短レ、所定時間が経過して時間 T 4となると、 図 1 2 ( b ) に 示す
ように、 制動手段 2 3 1に対して通電が開始され、 制動手段 2 3 1が電動モータ 2 2 0 の出力軸に対し
終制動トルクの付与を開始する。 ここで、 電動モータ 2 2 0に対する通電停止から制動 手段 2 3 1による終制動トルク付与までの間に短い所定時間が経過しているので、 風力発 電ュニット 2 1 3はロータへッド等のジャイロ効果や摩擦抵抗によってその旋回速度が 低下している。 そして、 このように旋回速度が低下した時点で前述の終制動トルクが制動 手段 2 3 1から電動モータ 2 2 0に付与されるため、 ピユオン 2 2 3の歯と内歯車 2 1 9 の内歯 2 1 8との間の衝撃が低減される。
そして、 前述のように制動手段 2 3 1から電動モータ 2 2 0に終制動トルクが付与され ると、 電動モータ 2 2 0の出力軸の回転速度が、 図 1 2 ( a ) に示すように、 急速に低下 し、 時間 T 5となると、 その回転が停止して風力発電ュニット 2 1 3のョー旋回も停止す る。 このとき、 風力発電ユニット 2 1 3は風を正面から受けるようになり、 発電効率が最 も高くなる。 また、 このとき、 制御部 2 2 6により切換弁 2 4 1が供給位置に切換えられ て流体ポンプ 2 3 5から吐出された高圧流体が流体シリンダ 2 4 5に供給され、 ブレーキ 機構 2 4 3がブレーキディスク 2 4 7を挟持し、 風力発電ュニット 2 1 3に前記制動手段 2 3 1による制動力に加え、 流体制動力が付与される。
この状態で次に風向きが変化するまで風力発電ュニット 2 1 3は旋回を停止するが、 こ の停止中に突風等が吹いて風力発電ュニット 2 1 3に過大な風負荷が作用し、 該風力発電 ュニット 2 1 3が制動手段 2 3 1、 流体ブレーキ 2 4 8による制動を振り切って旋回を開 始することがある。 このときには風力発電ユニット 2 1 3の旋回が内歯車 2 1 9、 ピニォ ン 2 2 3、 減速機 2 2 1を通じて電動モータ 2 2 0の出力軸に伝達され、 図 1 2 ( a ) に 示すように、 該電動モータ 2 2 0の出力軸が時間 T 6から急加速で高速回転を開始する力 S、 このとき、 制動手段 2 3 1の摩擦板同士が摩擦接触した状態のままで回転するため、 摩擦 熱が発生して制動手段 2 3 1が加熱される。
そして、前記制動手段 2 3 1内の温度が、時間 T 7において許容温度以上に上昇すると、 該制動手段 2 3 1内の温度を常時検出している検出センサ 2 3 3が制御部 2 2 6に、 図 1 2 ( d ) に示すよう
に、 異常信号を出力する。 この結果、 制御部 2 2 6は制動手段 2 3 1に対する通電を停 止して制動トルク付与を終了させ、 電動モータ 2 2 0を制動手段 2 3 1による制動から解 放して制動手段 2 3 1の損傷を防止する。
その後、 時間が T 8となって風力発電ュニット 2 1 3の旋回が停止するとともに、 制動 手段 2 3 1内の温度が許容温度未満に低下すると、 図 1 2 ( d ) に示すように、 検出セン サ 2 3 3から異常信号が出力されなくなる力 このときには制御部 2 2 6は、図 1 2 ( a ) に示すように、 再び制動手段 2 3 1に通電し、 該制動手段 2 3 1によって電動モータ 2 2
0に制動トルクを付与する。
図 1 3はこの発明の第 7実施形態を示す図である。 ここで、 第 7実施形態は前記第 6実 施形態と構造が大部分で同一であるため、 同一部分については、 重複説明を省略して図面 に同一番号を付すだけとし、 異なる部分のみ説明する。 同図において、 2 5 1は電動モー タ 2 2 0に付設され、 該電動モータ 2 2 0に該電動モータ 2 2 0の最大駆動トノレクより小 さな値の制動トルクを付与することができる制動手段であり、 ここでは、 制動手段 2 5 1 として周知の摩擦板を用いた流体式ネガティブブレーキを用いている。
前記制動手段 2 5 1は固定ケーシング 2 5 2を有し、 この固定ケーシング 2 5 2内には ピストン 2 5 3が移動可能に収納されている。 また、 前記固定ケーシング 2 5 2内には、 ピストン 2 5 3と制動手段 2 5 1の段差面 2 5 4との間に配置され、 電動モータ 2 2 0の 出力軸 2 5 5の外側にスプライン結合された回転側摩擦体としての少なくとも 1枚の回 転摩擦板 2 5 6、 および、 前記回転摩擦板 2 5 6に接近離隔可能で、 固定ケーシング 2 5 2の内壁にスプライン結合された固定側摩擦体としての少なくとも 1枚の固定摩擦板 2 5 7が収納されている。 2 5 8はビストン 2 5 3を介して回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7に付勢力を付与することができる付勢体としてのスプリングであり、 このスプリン グ 2 5 8は前記回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7を段差面 2 5 4に押し付けることで、 これら回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7同士を摩擦接触するまで接近させる。
2 5 9は前記固定ケーシング 2 5 2に接続されるとともに、 途中に絞り 2 6 0が介装さ れた流体通路であり、 この流体通路 2 5 9を通じて前記固定ケ一シング 2 5 2内の制動室 に高圧流体が導びかれると、 ピストン 2 5 3は プリング 2 5 8に対抗して回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7から離脱するよう移動し、 これにより、 回転摩擦板 2 5 6、 固定 摩擦板 2 5 7は互いに離隔する。 2 6 1は流体通路 2 5 9に接続された切換弁であり、 こ の切換弁 2 6 1には一端がアキュムレータ 2 4 0と切換弁 2 4 1との間の供給通路 2 3 8に接続された供給通路 2 6 2の他端および一端がタンク 2 3 7に接続された排出通路 2 6 3の他端が接続されている。 そして、 この切換弁 2 6 1が制御部 2 2 6によって供給 位置に切り換わると、 流体ポンプ 2 3 5からの高圧流体が固定ケーシング 2 5 2の制動室 に供給され、 一方、 排出位置に切り換わると、 流体が固定ケ一シング 2 5 2の制動室から 排出される。
前述した流体通路 2 5 9、 絞り 2 6 0は全体として、 スプリング 2 5 8に対抗して回転 摩擦板 2 5 6、固定摩擦板 2 5 7を互いに離隔させる離隔機構 2 6 4を構成する。そして、 離隔機構 2 6 4を前述のように流体通路 2 5 9、 絞り 2 6 0から構成すれば、 構造簡単で ありながら確実に回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7を互いに離隔させることができる。 また、 前述した固定ケーシング 2 5 2、 ピストン 2 5 3、 回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7、 スプリング 2 5 8、 離隔機構 2 6 4は全体として、 前記制動手段 2 5 1を構成す る。 このように制動手段 2 5 1を固定ケーシング 2 5 2、 ピストン 2 5 3、 回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7、 スプリング 2 5 8、 離隔機構 2 6 4から構成すれば、 該制動手 段 2 5 1を構造簡単で安価とすることができる。
そして、 この第 7実施形態においては、 時間 T 1に電動モータ 2 2 0に対して、 図 1 4 ( d ) に示すように、 所定電圧で通電が開始される一方、 切換弁 2 6 1に対して、 図 1 4 ( c ) に示すように、 弁切換電圧の印加が開始され、 該切換弁 2 6 1が供給位置に切換え られる。 この結果、 流体ポンプ 2 3 5からの高圧流体が供給通路 2 3 8、 2 6 2、 流体通 路 2 5 9を通じて固定ケ一シング 2 5 2の制御室内に供給され、 該制御室の圧力が、 図 1
4 ( b ) に示すように上昇するが、 このとき、 前記流体通路 2 5 9の途中に絞り 2 6 0力 S 介装されているので、 固定ケーシング 2 5 2の制御室に供給される単位時間当たりの流体 量は少量に制限される。
このようなことからピストン 2 5 3はスプリング 2 5 8に対抗しながら低速で移動す ることとなり、 回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7が互いに離隔するまでに所定時間が 必要となる。 このため、 制動手段 2 5 1の回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7は、 時間 T 1から所定時間が経過するまでの間、 スプリング 2 5 8の付勢力により互いに摩擦接触 した状態 (時間 T 1以前の状態と同じ) を維持し、 電動モータ 2 2 0に対して前述と同様 の始制動トルクを付与する。 このように電動モータ 2 2 0に対し通電が開始された後も、 該電動モータ 2 2 0に対し制動手段 2 5 1から始制動トルクが付与されるため、 前記第 6 実施形態と同様に衝撃が低減される。
次に、 時間 T 3となると、 電動モータ 2 2 0に対する通電が、 図 1 4 ( d ) に示すよう に、 停止するとともに、 切換弁 2 6 1に対する弁切換電圧の印加が、 図 1 4 ( c ) に示す ように、 終了され、 該切換弁 2 6 1が排出位置に切換えられる。 この結果、 スプリング 2
5 8の付勢力により固定ケ一シング 2 5 2の制御室から流体が供給通路 2 3 8、 2 6 2、 流体通路 2 5 9を通じてタンク 2 3 7に排出され、 該制御室の圧力が、 図 1 4 ( b ) に示 すように低下するが、 このとき、 前記流体通路 2 5 9の途中に絞り 2 6 0が介装されてい るので、 固定ケーシング 2 5 2の制御室から排出される単位時間当たりの流体量は少量に 制限される。
このようなことからピストン 2 5 3は低速で移動することとなり、 回転摩擦板 2 5 6、 固定摩擦板 2 5 7が互いに摩擦接触するまでに所定時間が必要となる。 このように電動モ ータ 2 2 0に対する通電が停止した後、 短い所定時間が経過して初めて該電動モータ 2 2 0に対し制動手段 2 5 1カゝら終制動トルクが付与されるため、 この間に風力発電ュニット 2 1 3の旋回速度が低下して前記第 6実施形態と同様に衝撃が低減される。
また、 風力発電ュニット 2 1 3の旋回停止中に突風等が吹いて風力発電ュニット 2 1 3 に過大な風負荷が作用し、 これにより、 風力発電ュニット 2 1 3が旋回するとともに電動 モータ 2 2 0の出力軸 2 5 5が高速回転して、 制動手段 2 5 1の回転摩擦板 2 5 6、 固定 摩擦板 2 5 7が大量の摩擦熱を発生することがある。 この場合には、 検出センサ 2 3 3が 制御部 2 2 6に対し時間 T 7において、 図 1 4 ( e ) に示すように、 異常信号を出力する ため、 該制御部 2 2 6は、 図 1 4 ( c ) に示すように、 切換弁 2 6 1に弁切換電圧を印加 し、 該切換弁 2 6 1を供給位置に切換える。 この結果、 固定ケーシング 2 5 2の制動室に 高圧流体が供給され、 電動モータ 2 2 0が制動手段 2 5 1による制動から解放される。 そ の後、 制動手段 2 3 1内の温度が許容温度未満に低下すると、 再び、 制動手段 2 5 1によ つて電動モータ 2 2 0に制動トルクが付与される。 なお、 他の構成、 作用は前記第 6実施 形態と同様である。
次に、 第 8実施形態について説明する。 この第 8実施形態においては、 風力発電ュニッ ト 2 1 3のョー旋回を停止させる際、 前述のような終制動トルクの付与を行わず、 電動モ ータ 2 2 0に対する通電停止時点の直前から該通電停止時点までの所定時間の間、 電動モ ータ 2 2 0に通電される電力値を、 制御部 2 2 6によりトライアツク、 サイリスタ等を制 御することで、 通常のョー旋回時において電動モータ 2 2 0に供給される電力値より小と し、 これにより、 この間における電動モータ 2 2 0から風力発電ユニット 2 1 3への付与 旋回力を小さくしている。 このようにすれば、 風力発電ュニット 2 1 3は前述の間にロー タヘッド等のジャイロ効果や摩擦抵抗によりその旋回速度が徐々に低下する。 そして、 こ のように旋回速度が低下し、 電動モータ 2 2 0への通電が停止した時点以後に所定値の終 制動トルクを制動手段によって電動モータ 2 2 0に付与するようにすれば、 ピニオン 2 2 3の歯と内歯車 2 1 9の内歯 2 1 8との間の衝撃が低減され、 これにより、 ピニオン 2 2 3、 内歯車 2 1 9の歯の損傷や、 騷音を低減させることができるとともに、 装置を安価で 小型化することができる。
なお、 前述の実施形態においては、 第 1歯車 (内歯車) 2 1 9をタワー 2 1 1に、 電動 モータ 2 2 0を風力発電ュ-ット 2 1 3に取付けるようにしたが、 この発明においては、 第 1歯車を風力発電ュニットに、駆動モータをタワーに取付けるようにしてもよい。また、 前述の実施形態においては、 駆動モータとして電動モータ 2 2 0を用いたが、 この発明に おいては、流体モータを用いてもよい。この場合には、駆動エネルギーは高圧流体となる。 また、 前述の実施形態においては、 同一の制動手段 2 3 1によって始、 終制動トルクを付 与するようにしたが、 この発明においては、 別個の制動手段によって始、 終制動トルクを それぞれ付与するようにしてもよい。 さらに、 前述の実施形態においては、 第 1歯車とし てリング状の内歯車 2 1 9を、 第 2歯車として外歯車であるピニオン 2 2 3を用いたが、 この発明においては、 第 1、 第 2歯車として共に外歯車を用いてもよい。 また、 前述の実 施形態においては、 電動モータ (駆動モータ) 2 2 0およびブレーキ機構 2 4 3を周方向 に等距離離して配置したが、 これら駆動モータ、 ブレーキ機構は周方向に異なった距離だ け離れていてもよい。
ここで、 前記第 8実施形態における電動モータ 2 2 0の代わりに流体モータを用いた場 合には、 該流体モータに接続された高圧側給排通路とタンクとを接続する接続通路の途中 に、 電流値により通過圧力をリニアに制御することができる比例圧力制御弁、 あるいは、 開閉弁および低圧リリーフ弁を順次介装すればよい。 このようにすれば、 風力発電ュニッ トのョ一旋回時には、 比例圧力制御弁を高圧に設定、 あるいは、 開閉弁を閉状態に切換え ることで、 高圧側給排通路内の圧力を通常の高圧に維持し、 一方、 流体モータへの高圧流 体の供給停止時点直前から該供給停止時点までの所定時間の間は、 比例圧力制御弁を低圧 に設定、 あるいは、 開閉弁を開状態に切換えることで低圧リリーフ弁から流体をリリーフ させ、 高圧側給排通路内の圧力を、 前記通常の高圧より低下させることができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明によれば、 風力発電装置のョ一駆動装置に適する髙効率で軸方向 長さの短い減速機が提供できる。 また、 風力で風車ブレードを回転させ発電を行う風力発 電装置の高効率でコンパクトなョ一駆動装置に適用できる。

Claims

請求の範囲
1 . 風力発電装置のョー駆動装置に用いる減速機であって、該減速機が一段減速部、該ー 段減速部に連結される二段減速部、並びに該ニ段減速部に連結される三段減速部から なり、前記一段減速部及び二段減速部の合計減速比を 1ノ 6乃至 1 / 6 0に設定する と共に、前記≡段減速部が内周に内歯が形成された内 *歯車体と、該内歯歯車体内に 収納され、外周に前記内歯に嚙み合い歯数が該内歯より若干少ない外歯を有し、軸方 向に並列配置された複数の外歯車と、該複数の外歯車に回転自在に挿入され、前記二 段減速部に連結され回転することで該複数の外歯車を偏心回転させるクランク軸と、 該クランク軸の両端部を回転可能に支持するキヤリアとを備えた偏心揺動型減速機 構で構成され、 該偏心揺動型減速機構の減速比を 1 / 5 0乃至 1 / 1 4 0に設定し、 且つ前記減速機の総減速比を 1 Z 1 0 0 0乃至 1 / 3 0 0 0に設定したことを特徴 とする風力発電装置のョ一駆動装置に用いる減速機。
2 . 前記減速機の一段減速部が入力太陽歯車、 該入力太陽歯車の周囲で該入力太陽歯車に 嚙み合う複数の遊星歯車、 該複数の遊星歯車の周囲で該複数の遊星歯車に嚙み合う內 歯を有する内歯歯車体、 並びに前記複数の遊星歯車を回転自在に支持するキャリアと を備えた遊星減速機構から構成され、 前記減速機の二段減速部が前記遊星減速機構の キャリアに連結される入力平歯車及び該入力平歯車に嚙み合う平歯車からなる平歯 車式減速機構機から構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の風力 発電装置のョ一駆動装置に用レ、る減速機。
3 . 前記減速機の一段減速部が第 1入力平歯車及び該第 1入力平歯車に嚙み合う第 1平歯 車からなる平 *車式減速機構機から構成され、 前記減速機の二段減速部が該第 1平歯 車に連結された第 2入力平歯車及び該第 2入力平歯車に嚙み合う第 2平歯車からな る平歯車式減速機構機から構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項記載 の風力発電装置のョ一駆動装置に用いる減速機。
4 . 前記一段減速部の入力部に電動機の出力軸が連結され、 前記偏心揺動型減速機構の出 力部に、 タワーのリングギアに嚙み合わせる外歯が形成されていることを特徴とする 請求の範囲第 1項〜請求の範囲第 3項のいずれか記載の減速機を用いた風力発電装 置のョー駆動装置。
5 . タワーまたは該タワーの上端部にョ一旋回可能に支持された風力発電ュニットのいず れか一方に取付けられた第 1歯車に嚙み合う第 2歯車を、 タワーまたは風力発電ュニ ットの残り他方に取付けられた駆動モータにより駆動回転させることで、 風力発電ュ ニットをョ一旋回させる風力発電機のョー駆動方法において、 前記駆動モータへの駆 動エネルギー供給開始時点から所定時間、 駆動モータに供給される駆動エネルギーを、 通常ョー旋回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより小としたこと を特徴とする風力発電機のョ一駆動方法。
6 . 前記駆動モータに対する駆動エネルギー供給停止時点の直前から該駆動エネルギー供 給停止時点までの所定時間の間、 駆動モータに供給される駆動エネルギーを、 通常ョ 一旋回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより小とするとともに、 駆 動モータへの駆動エネルギー供給停止時点以後に所定値の制動トルクを制動手段に よつて駆動モータに付与するようにした請求の範囲第 5項記載の風力発電機のョ一 駆動方法。
7 . 前記駆動モ一タへの駆動エネルギー供給停止時点から所定時間経過した後に所定値の 制動トルクを制動手段によって駆動モータに付与するようにした請求の範囲第 5項 記載の風力発電機のョ一駆動方法。
8 . タワーまたは該タワーの上端部にョー旋回可能に支持された風力発電ュニットのいず れか一方に取付けられた第 1歯車と、 前記第 1歯車に嚙み合う第 2歯車と、 タワーま たは風力発電ュニットの残り他方に取付けられ、 駆動エネルギーが供給されたとき、 前記第 2歯車を駆動回転させることで、 風力発電ュニットをョ一旋回させる駆動モー タと、 前記駆動モータへの駆動エネルギー供給開始時点から所定時間、 駆動モータに 供給される駆動エネルギーを、 通常ョー旋回時において駆動モータに供給される駆動 エネルギーより小とする低減手段とを備えたことを特徴とする風力発電機のョ一駆 動装置。
9 . 前記低減手段により、 駆動モ一タに対する駆動エネルギー供給停止時点の直前から該 駆動エネルギー供給停止時点までの所定時間の間、 駆動モータに供給される駆動エネ ルギーを、 通常ョー旋回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより小と するとともに、 駆動モータへの駆動エネルギー供給停止時点以後に所定値の制動トル クを駆動モータに付与する制動手段をさらに設けた請求の範囲第 8項記載の風力発 電機のョー駆動装置。
1 0 . 前記駆動モータ、 第 2歯車を複数設置するとともに、 前記低減手段により風力発電 ユニットのョ一旋回停止後も小とした駆動エネルギーを一部の駆動モータに供給す ることで第 2歯車を回転させ、 第 2歯車の歯と第 1歯車の歯との間のパックラッシュ を取り除くようにした請求の範囲第 9項記載の風力発電機のョ一駆動装置。
1 1 . 前記駆動モータが流体モータであるとき、 該流体モータに流体を給排する一対の給 排通路同士を接続通路で接続するとともに、 該接続通路の途中に絞りを介装し、 前記 流体モータがポンプ作用を行ったときの回転速度を該絞りによって制御するように した請求の範囲第 8項記載の風力発電機のョ一駆動装置。
1 2 . 前記駆動モータが流体モータであるとき、 該流体モータに流体を給排する一対の給 排通路同士を接続通路で接続するとともに、 該接続通路の途中にいずれの給排通路が 所定圧以上となったとき開に切り換わるリリーフ弁を介装し、 前記流体モータがボン プ作用を行ったとき、 該リリ一フ弁によって流体モータのトルク制御を行うようにし た請求の範囲第 8項記載の風力発電機のョ一駆動装置。
1 3 . 風速を計測する風速計をさらに設け、 該風速計で計測した風速が所定値以上となつ たとき、 駆動モータを制動手段による制動から解放するようにした請求の範囲第 9項 記載の風力発電機のョ一駆動装置。
1 4 . タワーまたは該タワーの上端部にョー旋回可能に支持された風力発電ュニットのい ずれか一方に取付けられたリング状の内歯車に嚙み合うピニオンを、 タワーまたは風 力発電ュニットの残り他方に取付けられた駆動モータにより駆動回転させることで、 風力発電ュニットをョ一旋回させる風力発電機のョ一駆動方法において、 前記駆動モ 一タへの駆動エネルギー供給開始時点から所定時間、 駆動モータに供給される駆動ェ ネルギーを、 通常ョ一旋回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより小 としたことを特徴とする風力発電機のョ一駆動方法。
1 5 . 前記駆動モータに対する駆動エネルギー供給停止時点の直前から該駆動エネルギー 供給停止時点までの所定時間の間、 駆動モータに供給される駆動エネルギーを、 通常 ョ一旋回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより小とするとともに、 駆動モータへの駆動エネルギー供給停止時点以後に所定値の制動トルクを制動手段 によつて駆動モータに付与するようにした請求の範囲第 1 4項記載の風力発電機の ョー駆動方法。
1 6 . 前記駆動モータへの駆動エネルギー供給停止時点から所定時間経過した後に所定値 の制動トルクを制動手段によつて駆動モータに付与するようにした請求の範囲第 1 4項記載の風力発電機のョ一駆動方法。
1 7 . タワーまたは該タワーの上端部にョー旋回可能に支持された風力発電ュニットのい ずれか一方に取付けられたリング状の内齿車と、 前記内歯車に嚙み合うピニオンと、 タワーまたは風力発電ュニットの残り他方に取付けられ、 駆動エネルギーが供給され たとき、 前記ピニオンを駆動回転させる とで、 風力発電ユニットをョ一旋回させる 駆動モータと、 前記駆動モータへの駆動エネルギー供給開始時点から所定時間、 駆動 モータに供給される駆動エネルギーを、 通常ョ一旋回時において駆動モータに供給さ れる駆動エネルギーより小とする低減手段とを備えたことを特徴とする風力発電機 のョ一駆動装置。
1 8 . 前記低減手段により、 駆動モータに対する駆動エネルギー供給停止時点の直前から 該駆動エネルギー供給停止時点までの所定時間の間、 駆動モータに供給される駆動ェ ネルギ一を、 通常ョ一旋回時において駆動モータに供給される駆動エネルギーより小 とするとともに、 駆動モータへの駆動エネルギー供給停止時点以後に所定値の制動ト ルクを駆動モータに付与する制動手段をさらに設けた請求の範囲第 1 7項記載の風 力発電機のョー駆動装置。
. 前記駆動モータ、 ピニオンを複数設置するとともに、 前記低減手段により風力発電 ュニットのョ一旋回停止後も小とした駆動エネルギーを一部の駆動モータに供給す ることでピ-オンを回転させ、 ピニオンの歯と内歯車の歯との間のパックラッシュを 取り除くようにした請求の範囲第 1 8項記載の風力発電機のョ一駆動装置。
. 前記駆動モータが流体モータであるとき、 該流体モータに流体を給排する一対の給 排通路同士を接続通路で接続するとともに、 該接続通路の途中に絞りを介装し、 前記 流体モータがポンプ作用を行ったときの回転速度を該絞りによって制御するように した請求の範囲第 1 7項記載の風力発電機のョ一駆動装置。
. 前記駆動モータが流体モータであるとき、 該流体モータに流体を給排する一対の給 排通路同士を接続通路で接続するとともに、 該接続通路の途中にいずれの給排通路が 所定圧以上となったとき開に切り換わるリリーフ弁を介装し、 前記流体モータがボン プ作用を行ったとき、 該リリーフ弁によつて流体モータのトルク制御を行うようにし た請求の範囲第 1 7項記載の風力発電機のョ一駆動装置。
. 風速を計測する風速計をさらに設け、 該風速計で計測した風速が所定値以上となつ たとき、 駆動モータを制動手段による制動から解放するようにした請求の範囲第 1 8 項記載の風力発電機のョ一駆動装置。
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