[发明专利]风力发电用增速器

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电用增速器。

背景技术

例如在专利文献1中公开有如图6～图8所示的风力发电用增速器。

在图6及图7中，风力发电装置1具有：支柱2，竖立设置于基台6上；短舱3，设置于支柱2的上端；及旋翼头4，装配成相对于该短舱3旋转自如。旋翼头4上安装有多片（图示的例子中为3片）风车叶片（风车翼）5。在短舱3的内部，在旋翼头4上连接有增速器20及发电机11。

若风吹到风车叶片5，则旋翼头4旋转，该旋翼头4的旋转以由增速器20增速的状态传递到发电机11。由此，能够将旋翼头4（虽然有转矩）的速度较慢的旋转增速至100倍左右的速度，并能够从发电机11有效地得到发电输出。

如图8所示，所述增速器20在初级具备行星齿轮机构22，并且在中级及后级具备平行轴齿轮机构24、26。初级的行星齿轮机构22主要包括：轮架32，与输入轴28一体化；行星销34，固定于该轮架32；行星齿轮36，以旋转自如的方式支承于该行星销34；及内齿轮38、太阳齿轮40，该行星齿轮36同时与其啮合。该例子中，太阳齿轮40与行星齿轮机构22的输出轴42一体化，并且内齿轮38与外壳44一体化。中级及后级的平行轴齿轮机构24、26采用使用“直齿轮”的平行轴增速机构。在增速器20的输出轴30上连结有所述发电机11。

另外，图7所示的符号12为变压器，13为控制器，14为逆变器，15为逆变器冷却装置，16为润滑油冷却装置。

专利文献

专利文献1：日本特开2009-144533号公报（图6～图8）

风力发电设备设计成其使用年限为20年左右。因此，对于增速器也要求基本上确保20年左右的寿命。

但是，风力发电设备为设置在自然环境下的设备，因此有时会受到狂风或疾风的袭击。若这种强风施加于风车叶片，则导致增速器成为从输入侧被施加巨大的荷载的状态。因此，（即使按照设计规范设计）有时也会发生增速器内的各部被过快的转速强制旋转的状态而成为故障的原因。

增速器一旦发生故障，则其损失严重，因此需要重视可靠性的确保。通常，确保增速器的可靠性的有效对策最主要的是在设计时增加各要件的安全率（安全系数）。但是，若增加各要件的安全率，则理所当然增速器整体变为大型化且重量也变大，产生招致制造成本、建设成本增大的问题。

本发明是为了解决这种问题而完成的，其基本课题为通过克服新发现的“中间课题（后述）”来提供小型、重量轻、低成本且可靠性高、寿命长的风力发电用增速器。

发明内容

本发明通过设为如下结构来解决上述课题，即一种风力发电用增速器，其具备：螺旋齿轮，具备于该增速器的动力传递系统；轴，组装有该螺旋齿轮；及缓冲机构，预先设定的大小以上的推力荷载作用于该轴时容许该轴的轴向移动。

由于本发明的所述中间课题及其解决原理并非公知的内容，因此在此对本发明所着眼的该中间课题及其解决原理进行详细说明。

若非常强的风瞬间施加于风力发电设备的风车叶片上，则随此在增速器的各部上产生非常强烈的加速转矩。然而，由于在增速器的前端连结有高速旋转的发电机作为负载（惯性），因此，增速器的各要件因惯性而无法瞬间追随该加速转矩而增大转速。其结果，当加速转矩的上升急剧时，其急剧上升的加速转矩（像施加到静止的各要件上一样）瞬间全部施加于各部件上。

本发明是以通过克服如下中间课题来解决上述本来课题作为构思而创造的。推测出不仅是强风时连续施加的较大的转矩，反而因上述“疾风”等的原因在增速器的各要件上瞬间（峰值性）产生的较大荷载或冲击对于风力发电用增速器的故障产生较大影响，从而将缓和这种强烈的瞬间的荷载或冲击作为“中间课题”来处理。

在本发明所涉及的风力发电用增速器中，在其驱动系统中配备组装有螺旋齿轮的轴。另外，本发明的“螺旋齿轮”的概念中包括“螺旋小齿轮”的概念。

螺旋齿轮的齿筋为螺旋缠绕线，因此组装有螺旋齿轮的轴在传递转矩时在轴向上与该传递转矩的大小成比例地产生推力荷载。通常，组装有螺旋齿轮的轴例如通过“推力轴承”承受该推力荷载，对轴提供相当于推力荷载的反作用力而防止轴沿轴向移动。但是，在本发明中，将该传递转矩与通过该传递转矩产生的推力荷载的关系巧妙地利用于峰值转矩的缓冲。即，在本发明中，在动力传递系统中配备组装有螺旋齿轮的轴，并且具备预先设定的大小以上的推力荷载作用于组装有该螺旋齿轮的轴时容许该轴的轴向移动的缓冲机构。