JP2020509291A - 風力タービンの方位調節及び／又はピッチ調節のための調節ユニット並びに方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、風力タービン（１００）の方位調節用及び／又はピッチ調節用の調節ユニット（２０２、３０２）と、調節装置と、ピッチ調節装置（２００）と、方位調節装置（３００）と、風力タービンと、ロータブレード調節及び風向追跡のための方法と、調節ユニット及び／又は調節装置の使用と、に関する。風力タービン（１００）の方位調節用及び／又はピッチ調節用の調節ユニット（２０２、３０２）は、第１の環状フランジ（２１５、３１１）に配置可能であり、偏心シャフト（３４０）を有する駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）と、前記第１の環状フランジに対して回転可能に配置された第２の環状フランジの周縁に配置可能な第１の係合部材（３８０）と、前記第１の係合部材の周面に配置された多数の凹状及び凸状に構成された第１のカムセクション（３８２、４８２）と、周面（４５２）に配置され且つ前記第１のカムセクションに対応する凹状及び凸状の第２のカムセクション（４５４）を有する第２の係合部材（２７２、２７４、３５０、３６０、４５０、４６０）と、を有する。

Description

本発明は、風力タービンの方位調節用及び／又はピッチ調節用の調節ユニットと、調節装置と、ピッチ調節装置と、方位調節装置と、風力タービンと、ロータブレード調節及び風向追跡のための方法と、調節ユニット及び／又は調節装置の使用と、に関する。

風力タービンは、一般的に知られている。風力タービンの一般的な設計は、現在、３枚ブレードの水平軸風力タービンであり、その場合、ロータが動作中に風上側に位置付けられ、そのモータケーシングがタワーに配置されており、風向が特に方位調節ユニットを介して活発に追跡される。更に、ロータブレードを、ピッチ調節ユニットによって、長手方向軸を中心に回転させることができるのが一般的である。風力タービンの場合、回転接続用の歯車機構が、部品が互いに対して回転運動する箇所で、特に、第１の回転部品から第２の回転部品へのあるトランスミッション比が実現されるべき所で、使用されていることも一般的に知られている。

このタイプの回転接続は、特に、方位調節ユニット及び／又はピッチ調節ユニット内に存在する。上述のタイプの歯車機構は、動作中に、とりわけ、回転を生じさせる駆動を介して、及び、出力側の力とトルクを介して、負荷を受ける。例えば、互いに係合する歯は、常に、転動運動に加えて、互いに対して方向付けられる摩擦運動も生成する。歯車機構内の歯のフランク（flank）の、摩擦の負荷が掛かる箇所には摩耗が生じる。従って、この摩耗を制限するために、歯車機構の歯車に、通常、潤滑剤を供給して、これらを潤滑している。その結果、この摩耗は、一般的に低減できるが、無くすことはできない。

特に風力タービンについて知られている回転接続の場合、特にピッチ駆動及び／又は方位駆動の領域では、歯車機構の摩耗は、一般的に、均一には発生しない。これは、方位駆動の領域では、特に、風が、通常、卓越風方向から吹くという事実によって、説明される。従って、風力タービンのロータは、特に大部分の時間の間、上述の卓越風方向に面するように配置される。従って、風力タービンのロータは、一般的に、特に大部分の時間の間、単に小さな角度の範囲内、即ち、卓越風方向の範囲内で調節される。従って、１つ以上の歯が、駆動歯車の残りの歯の大部分よりも、反対側の歯車と負荷支持係合することが多くなる。その結果として、この部位に配置された歯の摩耗は特に大きい。同じ摩耗の徴候がピッチ駆動の領域にも同様に見られるが、その理由は、ロータブレードにも一般的に特定の好ましいピッチ調節範囲があり、ロータブレードが、特にその範囲内で頻繁にセットされるからである。被駆動歯車と係合するように配置されている、ピッチ駆動の駆動歯車の中央の１つ以上の歯は、ゴールデントゥース（golden tooth）又はゴールデンティース（golden teeth）とも呼ばれる。

更に、このタイプの歯車機構には、例えば歯の破損の結果として、突然故障する可能性があるという欠点がある。更に、このタイプの歯車接続は、全体のサイズが非常に大きくなることが多く、その理由は、例えば、達成されるべきトランスミッション比が、複数の歯車段を介して、及び、大きな歯車から小さな歯車を介して、実現できるからである。更に、このタイプの歯車接続の衝撃荷重は制限されている。更に、一般的に、複雑な措置を介して、例えば歯車接続にプレストレスをかけることにより、歯車接続の遊びを低減する必要がある。現在使用されている歯車接続は故障の確率が高く、その結果、風力タービンの可用性が制限されている。この結果、特に、風力タービンのコストが増大し、及び／又は、エネルギの供給によって達成されるべき変換が減少することになる。更に、通常使用されている平歯車システムの全体のサイズが大きいので、コストが更に高くなる。

独国特許商標庁は、本出願についての優先権出願において、次の先行技術文献を調査した。

独国公開特許 (一次公報) １０２ ２６ ７１３ Ａ１ 独国公開特許 (一次公報) １０ ２００７ ００８ １６７ Ａ１ 独国公開特許 (一次公報) １０ ２００７ ００９ ５７５ Ａ１ 独国公開特許 (一次公報) １０ ２０１４ ００９ ３０６ Ａ１ 米国公開特許 ２０１６／０ １３１ １０６ Ａ１

従って、本発明の目的は、上述の１つ以上の欠点を軽減又は排除する風力タービンの方位調節用及び／又はピッチ調節用の調節ユニットと、調節装置と、ピッチ調節装置と、方位調節装置と、風力タービンと、ロータブレード調節及び風向追跡のための方法と、調節ユニット及び／又は調節装置の使用と、を提供することである。特に、本発明の目的は、風力タービンの故障の確率を低減できるようにする解決策を提供することである。

本発明の第１の態様に従えば、上述の目的は、風力タービンの方位調節用及び／又はピッチ調節用の調節ユニットであって、第１の環状フランジに配置可能であり、偏心シャフトを有する駆動ユニットと、前記第１の環状フランジに対して回転可能に配置された第２の環状フランジの周縁に配置可能な第１の係合部材と、前記第１の係合部材の周面に配置された多数の凹状及び凸状に構成された第１のカムセクションと、周面に配置され且つ前記第１のカムセクションに対応する凹状及び凸状の第２のカムセクションを有する第２の係合部材と、を有し、前記偏心シャフトが、前記第２の係合部材に、特に前記第２の係合部材の偏心点に回転可能に配置され、前記第１の係合部材及び前記第２の係合部材が、前記第１のカムセクションと前記第２のカムセクションの間で転動運動を行うように配置、構成されている、調節ユニット、によって達成される。

前記凹状及び凸状に構成された第１及び第２のカムセクションは、非常に多様な形状を有することができる。特に、前記カムセクションは、前記第１及び第２の係合部材が互いに接触して転動できるように構成されている。前記カムセクションは、好ましくは、起伏のあるプロファイルを有する。代替として又は追加で、前記カムセクションは、好ましくは、歯形及び／又は鋸歯形のプロファイルを有する。別の可能な一設計バリエーションでは、カム部材（cam element）は、台形の歯形のプロファイルを有する。

更に、前記第１の係合部材の前記第１のカムセクション及び／又は前記第２の係合部材の前記第２のカムセクションは、サイクロイド歯形システム（cycloid toothing system）を有することが好ましい。特に、好ましくは、前記第１のカムセクション及び／又は前記第２のカムセクションは、サイクロイド歯形システムを有し、このサイクロイド歯形システムにおいて、個々のフランクが、エピサイクロイド（epicycloid）形状、即ち、転動点（rolling point）より上の（即ち、フランク先端に面する）エピサイクロイドを有し、及び、ハイポサイクロイド（hypocycloid）形状、即ち、転動点より下の（即ち、フランク先端とは反対側に面する）ハイポサイクロイドを有する。別の好ましい一設計バリエーションでは、前記第１のカムセクション及び／又は前記第２のカムセクションが、湾曲型エピサイクロイド（curved epicycloid）及び／又はツイスト型ハイポサイクロイド（twisted hypocycloid）を有する。サイクロイド歯形システムの１つの利点は、満足のいく滑らかな状態を実現できるということにある。更に、フランク圧力が比較的に低く、その理由は、フランクペアが凹状セクションと凸状セクションとから成り、その結果、ここで全表面積接触を実現できるからである。更に、有益な効果として、通常の駆動トルクの最高５００％の高い過負荷許容限度とスムーズな運転とを挙げることができる。

前記第２の係合部材に対する前記第１の係合部材のサイクロイド運動の場合、円周方向における前記第１及び／又は第２の係合部材の運動をもたらすカムセクションについては、基本的に、あらゆる形状が使用可能である。

前記偏心シャフトが回転運動をする場合、前記第２の係合部材は、前記偏心シャフトを介して、好ましくは前記偏心シャフトの回転軸に対して直交する方向に並進運動を行うことができる。前記第１のカムセクションに接触する前記第２のカムセクションの転動運動は、前記第１の係合部材の方向における前記第２のカムセクションの結果として生じる並進運動を介して行われる。好ましくは回転軸を中心とする、前記第１の係合部材に対する前記第２の係合部材の回転運動は、前記第１のカムセクションに接触する前記第２のカムセクションの前記転動運動を介して生じさせることができる。その結果、前記第２のフランジに対する前記第１のフランジの相対運動を生じさせることができる。この構成によって高いトランスミッション比（transmission ratio）が得られ、これは単純で堅牢な構造を介して実現される。この単純な構造は、特に、単に前記第１の係合部材を前記第２のフランジに配置するだけでよく、その結果、メンテナンスの複雑性が低くなるという事実によって特徴付けられる。

本発明は、とりわけ、現在使用されている平歯車接続が多数の欠点を伴うという所見に基づいている。特に、制限されたトランスミッション比の大きさ、高い摩耗、メンテナンスの複雑性、及び、歯の破損のリスクは、多数の技術的及び経済的な欠点をもたらす。最適化された風の追跡及び／又は最適化されたブレード調節が、本発明による調節ユニットによって、方位調節の領域及び／又はピッチ調節の領域において実現できる。本発明によるカム部材を介して、同時に係合している多数のカムセクションに負荷が分散され、その結果、負荷が集中して掛かる歯が実質的に形成されない。更に、この構成によって、衝撃耐荷性能が大幅に向上し、例えば最大５００％高くすることができる。更に、複雑なプレストレス手段を不要にすることができる。この結果、遊びが少なくなり、及び／又は、構成が剛性になる。

前記調節ユニットの好ましい一設計バリエーションでは、前記調節ユニットが、ピッチ調節ユニットとして構成され、前記第１のフランジが、ハブフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、ロータブレードフランジとして構成され、若しくは、前記第１のフランジが、ロータブレードフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、ハブフランジとして構成され、及び／又は、前記調節ユニットが、方位調節ユニットとして構成され、前記第１のフランジが、モータケーシングフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、タワーフランジとして構成され、若しくは、前記第１のフランジが、タワーフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、モータケーシングフランジとして構成されている。

更に、好ましくは、前記第２のカムセクションが、前記第２の係合部材の外周面に配置され、前記第１のカムセクションが、前記第１の係合部材の内周面に配置され、前記第１の係合部材の凸状の第１のカムセクションの数が、前記第２の係合部材の凹状の第２のカムセクションの数を少なくとも１つ超えており、及び／又は、前記第２のカムセクションが、前記第２の係合部材の内周面に配置され、前記第１のカムセクションが、前記第１の係合部材の外周面に配置され、前記第２の係合部材の凹状の第２のカムセクションの数が、前記第１の係合部材の凸状の第１のカムセクションの数を少なくとも１つ超えている。

特に好ましい一設計バリエーションでは、前記調節ユニットが、２つ以上の駆動ユニットを有する。更に、好ましくは、前記駆動ユニットが、モータ及び／又はトランスミッション及び／又はブレーキを有する。好ましくは、前記２つ以上の駆動ユニット、特に前記モータが、同期部材に結合されている。

前記調節ユニットの別の好ましい展開形態は、これが、２つ以上の第１の係合部材及び／又は２つ以上の第２の係合部材を有し、前記２つ以上の第１の係合部材が、好ましくは、互いに隣接して、特に端部側で互いに隣接して配置され、及び／又は、前記２つ以上の第２の係合部材が、好ましくは、互いに隣接して、特に端部側で互いに隣接して配置されていることによって特徴付けられる。ディスク形状及び／又はリング形状に構成された係合部材の場合、このように配置された係合部材は、実質的に平行に配向された表面直交線（surface orthogonal）又は通過軸を有する。更に、好ましくは、この表面直交線又は通過軸は、調節ユニットが方位調節ユニットとして構成されている場合には、タワー軸に実質的に平行に配向されており、及び／又は、調節ユニットがピッチ調節ユニットとして構成されている場合には、ロータブレード長手方向軸に実質的に平行に配向されている。

更に、好ましくは、前記第１の係合部材及び／又は前記第１のカムセクション及び／又は前記第２の係合部材及び／又は前記第２のカムセクションは、ドライラン特性（dry running capability）を有する材料を含み、及び／又は、この材料から成り、前記ドライラン特性を有する材料は、好ましくは、繊維強化エポキシ樹脂複合材料である。ドライラン特性を有するこの種の材料を使用する結果として、グリース及び／又はオイルによる追加の潤滑が、不要になり、又は、それが必要である程度が低減される。従って、これにより、ドライラン特性を有する材料を、調節ユニット内の１つ、２つ又はそれより多くの上述した部材に使用することによって、必要なメンテナンスが低減されることになる。

前記調節ユニットの別の好ましい一設計バリエーションでは、前記第１の係合部材及び／又は前記第２の係合部材が、環状の形状を有し、前記第１の係合部材及び前記第２の係合部材が、好ましくは、平行に配置された通過軸を有し、この通過軸が、好ましくは、更に前記偏心シャフトの回転軸に平行に配向されている。更に、好ましくは、前記第１の係合部材が、前記第２の係合部材の外径よりも大きい内径を有し、及び／又は、前記第１の係合部材が、前記第２の係合部材の内径よりも小さい外径を有する。

前記調節ユニットの別の特に好ましい一設計バリエーションでは、前記第１の係合部材が、ボルトリングとして構成され、前記第１のカムセクションが、ボルトとして構成され、前記ボルトが、好ましくは、円周方向に互いに等距離に離間されており、更に、好ましくは、ボルト長手方向軸を有し、このボルト長手方向軸が前記回転軸に実質的に平行に配向されるように配置されている。更に、前記第１のカムセクションは、球形体及び／又は部分的球形体によって構成されていることが好ましい。特に、好ましくは、この球形体及び／又は部分的球形体が、円周方向に互いに等距離に離間されている。更に、前記第１のカムセクションを構成するために、１つ、２つ、若しくはそれより多くの、又は全てのボルトを、球形体及び／又は部分的球形体に置き換えることが好ましい場合もある。

更に、好ましい一設計バリエーションでは、前記ボルト及び／又は球形体及び／又は部分的球形体が、回転可能に取り付けられている。特に、これらは、前記偏心シャフトに平行な軸を中心に回転できるように取り付けられていることが好ましい。前記調節ユニットの別の好ましい一展開形態は、前記ボルト及び／又は球形体及び／又は部分的球形体がカルダン式に吊り下げられていることによって、特徴付けられる。

好ましい一設計バリエーションでは、風力タービンの方位調節用及び／又はピッチ調節用の調節ユニットが、第１の環状フランジに配置可能であり、回転軸を有する偏心シャフトを有する駆動ユニットと、前記第１の環状フランジに対して回転可能に配置された第２の環状フランジの周縁に配置可能なボルトリングと、このボルトリングの周面に配置された多数の等間隔に位置付けされたボルトであって、前記回転軸に実質的に平行に配向されたボルト長手方向軸に対して直交する凸状、特に丸い、断面を少なくとも部分的に有する、ボルトと、半径方向の周面に配置され且つ前記ボルトに対応する実質的に凹状のカムセクションを有するカム部材であって、平面直交線が前記回転軸に実質的に平行に配向されるように配置された、カム部材と、を有し、前記偏心シャフトが、前記カム部材に、特に前記カム部材の偏心点に回転可能に配置され、前記カム部材が、前記凹状カムセクションが前記ボルトと接触して転動運動を行うように配置、構成されている。

前記駆動ユニットは、好ましくは、電気及び／又は油圧モータを有することができる。更に、前記駆動ユニットは、２つ以上の電気及び／又は油圧モータを有することが好ましい。前記駆動ユニットは、好ましくは、回転運動可能な出力シャフトを有する。この出力シャフトは、好ましくは、偏心シャフトとして構成され、又は、前記駆動ユニットとは反対側に面する当該出力シャフトの端部に隣接する領域に前記偏心シャフトを有する。前記偏心シャフトの前記端部は、例えば、ジャーナルとして構成することができ、このジャーナルの中心軸は、前記偏心シャフトの前記回転軸の外側に配置され、よって、これと同軸には配置されていない。代替として、前記偏心シャフトは、好ましくは、前記回転軸に対して同軸に配置されたシャフトを有することができ、偏心配置されたディスクが、例えば、前記駆動ユニットとは反対側に面する前記シャフトの端部に配置され、更には、このディスクが、好ましくは、例えば減摩ベアリングによって、前記カム部材に回転可能に取り付けられている。基本的に、前記偏心シャフトは、偏心配置された部材及び／又は偏心構成によって回転駆動可能なシャフトの任意の形態をとることができる。

前記調節ユニットを方位調節ユニットとして使用する場合、前記偏心シャフトの前記回転軸は、好ましくは、風力タービンのタワーの長手方向軸と実質的に平行に配置されている。前記調節ユニットをピッチ調節ユニットとして使用する場合、前記偏心シャフトの前記回転軸は、風力タービンのロータブレードの長手方向軸と実質的に平行に配置されている。

好ましい一設計バリエーションにおいて、前記多数の等間隔に位置付けされたボルトは、前記ボルトリングの内周面に配置されている。別の好ましい一設計バリエーションでは、前記多数の等間隔に位置付けされたボルトは、前記ボルトリングの外周面に配置されている。更に、前記カム部材の前記凹状カムセクションは、前記カム部材の半径方向外周面に配置されていることが好ましい。更に、前記カム部材の前記凹状カムセクションは、前記カム部材の半径方向内周面に配置されていることが好ましい。特に、前記多数の等間隔に位置付けされたボルトが前記ボルトリングの内周面に配置され、前記カム部材の前記凹状カムセクションが前記カム部材の半径方向外周面に配置されていることが好ましい。代替として又は追加で、前記多数の等間隔に位置付けされたボルトが前記ボルトリングの外周面に配置され、前記カム部材の前記凹状カムセクションが前記カム部材の半径方向内周面に配置されていることが好ましい。

前記ボルトリングは、好ましくは、このボルトリングが配置されるフランジの周縁に適合化された外径を有する。例えば、前記ボルトリングは、このボルトリングが配置されるフランジの内径と実質的に同じ寸法を有する外径を有することができる。更に、前記ボルトリングは、好ましくは、このボルトリングが配置されるフランジの外径の１００％未満、及び／又は９０％未満、及び／又は８０％未満、及び／又は７０％未満、及び／又は６０％未満、及び／又は５０％未満である内径を有する。更に、前記ボルトリングは、好ましくは、このボルトリングが配置されるフランジの内径の１００％未満、及び／又は９０％未満、及び／又は８０％未満、及び／又は７０％未満、及び／又は６０％未満、及び／又は５０％未満である内径を有する。

前記ボルトリングは、風力タービンにおける独立した部品として提供することも、あるいは、別の部品、例えばフランジ又はベアリング、の一部分として一体的に構成することもできる。前記ボルトリングは、特に、前記多数の等間隔に位置付けされるボルトを（好ましくは、半径方向の）内周面及び／又は外周面に配置及び／又は固定できるように構成されている。例えば、前記ボルトリングは、その内周面及び／又は外周面に、前記ボルトを配置可能な、例えばキャビティ（cavity）及び／又はノッチ（notch）の形態で、等距離に離間した凹部を有することができる。更に、例えば、非ポジティブロック接続（non-positive locking connection）、ポジティブロック接続（positively locking connection）、及び／又は、一体的結合接続により、前記ボルトを前記ボルトリングに個別に固定することができる。更に、前記ボルトは、前記ボルトリングに一体的に接続することができ、特に、好ましくは、前記ボルトを一体的に有するボルトリングが、鋳造部品として製造され、又は、特にフライス加工（milling）によって固体材料から機械加工される態様で製造される。代替として又は追加で、前記ボルトを別の要素によって配置することもできる。前記ボルトの等間隔の配置は、特に、前記ボルトリングの円周方向における前記ボルトの等距離の離間に関連している。

前記ボルトは、更に、好ましくは、前記偏心シャフトの回転軸と実質的に平行に配向された長手方向の長さを有することが好ましい。更に、前記ボルトは、この長手方向の長さに対する直交方向における断面を有することが好ましい。この断面の形状は、例えば、円形及び／又は楕円形とすることができる。更に、この断面の形状は、半円形又は半楕円形でもよい。半円形又は半楕円形の断面の場合、前記ボルトの丸い部分が、前記ボルトリングの中心点に面していることが好ましい。更に、半円形又は半楕円形のボルトの直線部分は、前記ボルトリングの接線方向と実質的に平行に配置されていることが好ましい。別の好ましい展開形態において、前記ボルトは、角張った、例えば三角形及び／又は矩形の断面を有することができる。更に、前記ボルト、特に、環状に配置されたボルトによって形成される内周及び／又は外周は、少なくとも部分的に、前記カム部材の前記カムセクションのネガティブ（negative）の形状を有することが好ましい。前記ボルトは、前記ボルトリングに、又は、前記ボルトリングと一体的に構成された部品に、独立した部材として配置することができる。代替として、前記ボルトは、前記ボルトリングに、又は、前記ボルトリングと一体的に構成された部品に、一体的に接続することもできる。

前記カム部材は、例えば、カムディスクとして構成することができる。カムディスクとして構成されたカム部材は、好ましくは、開口及び／又は切り欠き（cutout）を有し、この開口及び／又は切り欠きが、特に、横断方向の力が当該開口及び／又は切り欠きを介して伝達されるように構成されている。特に、この開口及び／又は切り欠きは、この開口及び／又は切り欠き内に配置された偏心シャフトが横断方向の力を前記カム部材に、特に前記カムディスクに伝達できるように構成されている。更に、前記カム部材は、環状の形状を有することが好ましい。前記カム部材は、半径方向の外周面及び／又は内周面に、前記ボルトに対応する実質的に凹状のカムセクションを有することが好ましい。前記ボルトに対応する前記カムセクションの構成は、好ましくは、前記カムセクションが前記ボルトに接触して転動運動を行うことができるように設計されており、従って、この転動運動は、前記カム部材に対して接線方向に作用する力をもたらす。前記凹状カムセクションは、例えば、前記カム部材の凹部によって構成することができる。更に、前記凹状カムセクションによって、凸状の部分を構成することもできる。更に、前記凹状カムセクション及び前記凸状カムセクションは、前記カム部材の外周及び／又は内周全体に亘って均一に分布して配置されることが好ましい。転動運動の改良を可能にするために、前記カム部材の前記凸状の部分を凸状カムセクションとして構成することが好ましい。この凸状の部分は、２つの隣接するボルトの中間スペースのネガティブの形状を、完全に又は部分的に、有することができる。更に、この凸状の部分は、前記ボルトに対応する形状を完全に又は部分的に有することもできる。

前記カム部材は、前記凸状カムセクションを考慮して、好ましくは、前記ボルトを考慮した前記ボルトリングの内径又は外径と同じ寸法を有する外径又は内径を有する。更に、前記ボルトリングは、前記凸状カムセクションを考慮した前記カム部材の外径及び／又は内径よりも大きい大きさを有する内径及び／又は外径を有することもできる。更に、前記カム部材は、好ましくは、２つのボルト相互間の最大距離の寸法と同じ大きさに対応する外径を有する。更に、前記カム部材は、好ましくは、前記ボルトリングの内径の１００％未満、及び／又は９０％未満、及び／又は８０％未満、及び／又は７０％未満、及び／又は６０％未満、及び／又は５０％未満である外径を有する。更に、前記カム部材は、好ましくは、２つのボルト相互間の低点（low point）と、反対側に配置されたボルトとの間の最大寸法よりも小さい外径を有する。更に、前記カム部材は、好ましくは、２つのボルト相互間の最大距離の寸法と同じ大きさに対応する内径を有する。更に、前記カム部材は、好ましくは、前記ボルトリングの外径の１００％を超える、及び／又は１１０％を超える、及び／又は１２０％を超える、及び／又は１３０％を超える、及び／又は１４０％を超える、及び／又は１５０％を超える内径を有する。

前記偏心シャフトが回転運動を行う場合、前記カム部材は、前記偏心シャフトを介して、前記偏心シャフトの回転軸に対して直交する方向に並進運動を行うことができる。前記ボルトリングの方向における前記凹状カムセクションの当該並進運動を介して、前記ボルトに接触した前記カムセクションの転動運動が生じる。次に、前記ボルトに接触した前記凹状カムセクションの当該転動運動を介して、前記カム部材が、前記ボルトリングに対して、回転軸を中心に回転運動を行うことができる。その結果、前記第２のフランジに対する前記第１のフランジの相対運動が生じ得る。この構成は、非常に高いトランスミッション比をもたらし、このトランスミッション比は、単純で堅牢な構造によって実現される。この単純な構造は、特に、単に堅牢ボルトリングと堅牢ボルトを前記第２のフランジに配置するだけでよく、その結果、メンテナンスの複雑性が非常に低くなるということによって特徴付けられる。

前記カム部材は、好ましくは、耐摩擦性及び／又は低摩耗の材料から成り、又は、このような材料を含んでいる。更に、前記カム部材は、好ましくは、金属性の材料から成り、又は、このような材料を含んでいる。特に、このような材料は、アルミニウム及び／又はスチールであることが好ましい。特に、高強度のスチール及び／又はスチール合金が好ましい。更に、前記カム部材は、好ましくは、プラスチック、例えば強化プラスチック、好ましくは繊維強化プラスチックから成り、又は、このような材料を含むこともできる。

前記調節ユニットの好ましい一設計バリエーションでは、前記調節ユニットが、前記ピッチ調節ユニットとして構成され、前記第１のフランジが、ハブフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、ロータブレードフランジとして構成され、及び／又は、前記調節ユニットが、前記方位調節ユニットとして構成され、前記第１のフランジが、モータケーシングフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、タワーフランジとして構成されている。前記調節ユニットをピッチ調節ユニット及び／又は方位調節ユニットとして構成することによって得られる特定の利点として、前記調節ユニットの全体のサイズが従来の調節ユニットに比べて非常に小さくなり、その結果、コンパクトなデザインがもたらされる。これにより、ハブ及び／又はモータケーシングを、より小さな全体サイズで構成することができるようになる。

前記調節ユニットの別の好ましい一設計バリエーションによれば、前記凹状カムセクションが前記カム部材の外周面に配置され、ある数のボルトが前記ボルトリングの内周面に配置され、前記カム部材の前記凹状カムセクションがある数の凹部として構成され、前記ボルトリングの前記ボルトの数が前記凹部の数を少なくとも１つだけ超えており、及び／又は、前記凹状カムセクションが前記カム部材の内周面に配置され、ある数のボルトが前記ボルトリングの外周面に配置され、前記カム部材の前記凹状カムセクションがある数の凹部として構成され、前記凹部の数が前記ボルトリングの前記ボルトの数を少なくとも１つだけ超えている。このように構成された調節ユニットによって、各カムセクションが、隣接して配置されたボルトに接触して連続的に転動して、その結果、摩耗現象が更に低減されることが保証される。

前記調節ユニットの別の好ましい展開形態は、前記調節ユニットが、２つ以上の駆動ユニットを有するということによって特徴付けられる。２つ以上の駆動ユニットを配置することによって、高い駆動力を確実に提供することができるため、負荷の信頼性の高いトランスミッション比を保証することができる。特に、前記２つ以上の駆動ユニットは、前記第１のフランジの周縁に等間隔に配置されることが好ましい。代替として、これらの駆動ユニットを前記第１のフランジの周縁に等間隔に配置するのではなく、例えば、等間隔に又は非等間隔に順に配置可能な複数のグループに組み合わせることが好ましい。

更に、前記駆動ユニットは、モータ及び／又はトランスミッション及び／又はブレーキを有することが好ましい。特に、前記モータは、電気モータ及び／又は油圧モータとして構成されていることが好ましい。更に、前記トランスミッションは、遊星トランスミッションであることが好ましい。特に、前記トランスミッションは、トランスミッション比が、１０以下、又は、１０よりも大きい、更に好ましくは２０よりも大きい、特に好ましくは３０よりも大きいことが好ましい。このトランスミッション比は、通常設定されるトランスミッション比、例えば２００、よりもかなり低く、その結果、全体のサイズを小さくすることができる。このトランスミッション比により、回転速度は、駆動側から出力側にかけて減少し、トルクは、駆動側から出力側にかけて増加する。このようなトルクの増加の結果として、横断方向の力が増大するため、特に前記偏心シャフトが配置されている出力側を支持することが好ましい。これは、例えば、適切なガイド又はベアリングによって行うことができる。

モータとトランスミッション（このトランスミッションの出力シャフトは、好ましくは、前記偏心シャフトを構成し又は含んでいる）の構成によって、前記モータの回転速度の相応に大きなトランスミッション比を、前記駆動ユニットの領域において、大きいトルクを有する比較的遅い回転運動に変換することができる。更に、ブレーキを前記駆動ユニットの領域に配置することによる利点として、例えばピッチ駆動及び／又は方位駆動の回転運動をここで制動することができ、好ましくは完全な停止が達成される。この状態において、例えば、相応に配置されたロック装置が、モータケーシング又はロータブレードをロックすることができる。

更に、前記２つ以上の駆動ユニット、特に前記モータが、同期部材に結合されていることが好ましい。特に、この同期部材は、最大トランスミッショントルクが、２００Ｎｍよりも大きい、及び／又は２５０Ｎｍよりも大きい、及び／又は３００Ｎｍよりも大きい、及び／又は３２０Ｎｍよりも大きい、及び／又は３５０Ｎｍよりも大きいことが好ましい。この同期部材は、配置された複数の駆動ユニット又はそれらのモータが、少なくとも多くの稼働時間後には、設置時と実質的に正確に同じ回転角を有しない、という知見に基づいている。しかしながら、前記ボルトに接触した前記カムセクションの最適な転動運動とそれに対応するプレストレスとを実現又は保証するためには、前記駆動ユニットが、互いに実質的に同じ所定の回転角度を有することが好ましい。特に、この同期部材は、前記２つ以上の駆動ユニットの回転可能部材に可能な限り滑ることなく配置されたベルトとして構成されていることが好ましい。特に、このベルトは、同じ回転速度を有する回転可能部材に配置されている。代替として、前記同期部材は、好ましくは、同期チェーンとして構成されている。更に、前記複数の駆動ユニットは、ソフトウェアコントローラ、好ましくは電気ソフトウェアコントローラによって互いに同期されることが好ましい。更に、この同期は、モータコントローラーによって実現することができる。更に、この同期は、特に、トランスミッション比の無い歯車段として構成された中間カウンタシャフト（intermediate countershaft）によって行われることが好ましい。

前記調節ユニットの別の好ましい展開形態は、ある１つの駆動ユニットがモータを有し、別の駆動ユニットが前記同期部材によって駆動される、ということによって特徴付けられる。

前記調節ユニットの別の特に好ましい一設計バリエーションにおいて、前記調節ユニットは、好ましくは各々が前記ボルトリングに接触する係合領域を有する２つ以上のカム部材を有し、これらの係合領域が、好ましくは、円周方向に互いに離れて、更に等間隔に離間されている。前記ボルトリングに接触するカム部材の係合領域は、特に、前記カムセクションがここで前記ボルトに接触しているということによって特徴付けられる。前記係合領域の位置は可変であると推測することができる。円周方向における係合領域の中心点が、特に、実質的に完全にボルトを圧迫するカムセクションによって形成される。前記係合領域の等間隔の離間は、特に、この係合領域の中心点に関係している。２つのカム部材が配置されている場合、前記係合領域の中心点は、互いに反対側に位置するように配置されていることが特に好ましい。３つのカム部材が配置されている場合、前記係合領域の中心点の相互間には円周方向に実質的に１２０度の間隔があることが特に好ましい。前記２つ以上のカム部材は、好ましくは、前記回転軸の方向に互いに隣接して配置されている。方位調節についての調節ユニットの動作状態においては、これらのカム部材は、例えば、部分的に互いに上下に配置されている。

調節ユニットの別の好ましい一設計バリエーションでは、前記ボルト及び／又は前記少なくとも１つのカム部材が、ドライラン特性を有する材料を含み、又は、この材料から成り、このようなドライラン特性を有する材料は、好ましくは、繊維強化エポキシ樹脂複合材料である。ドライラン特性を有するこの種の材料を前記ボルト及び／又は前記少なくとも１つのカム部材について使用することによって、グリース及び／又はオイルによる追加の潤滑が、不要になり、又は、それが必要である程度が低減される。従って、これにより、ドライラン特性を有する材料を調節ユニット内の前記ボルト及び／又は前記少なくとも１つのカム部材に使用することによって、必要なメンテナンスが低減されることになる。

本発明の別の一態様によれば、冒頭に述べた目的は、風力タービンの方位調節用及び／又はピッチ調節用の調節装置によって達成され、この調節装置は、互いに接触して回転可能に配置された第１の環状のフランジ及び第２の環状のフランジと、前述の設計バリエーションの少なくとも１つによる調節ユニットと、を有し、前記駆動ユニットが、前記第１の環状フランジに配置され、好ましくはボルトリングとして構成された前記第１の係合部材が、前記第２の環状フランジの周縁に配置され、好ましくはカム部材として構成された前記第２の係合部材が、前記偏心シャフトが回転する場合に前記第１のフランジと前記第２のフランジの間に（好ましくは、回転）相対運動を生じさせるように配置、構成されている。更に、前記駆動ユニットが、前記第２の環状フランジに配置され、前記ボルトリングが、前記第１の環状フランジの周縁に配置されていることが好ましい場合もある。

本発明の別の一態様によれば、冒頭に述べた目的は、風力タービンのロータのロータブレードのロータブレード調節用のピッチ調節装置によって達成され、このピッチ調節装置は、環状のハブフランジを有する実質的に環状のハブアダプタであって、風力タービンのハブに固定されるように構成され、又は、前記ハブの一部を形成する、ハブアダプタと、環状のロータブレードフランジを有する実質的に環状のロータブレードアダプタであって、風力タービンのロータブレードに固定されるように構成され、又は、前記ロータブレードの一部を形成する、ロータブレードアダプタと、を有し、前記環状のハブフランジが、前記環状のロータブレードフランジに対して回転可能に配置されており、このピッチ調節装置は、更に、前述の設計バリエーションの少なくとも１つによる調節ユニットを有し、前記ハブアダプタが、前記ロータブレードアダプタに対して実質的に同軸に配置され、前記駆動ユニットが、前記環状のハブフランジに配置され、好ましくはボルトリングとして構成された前記第１の係合部材が、前記環状のロータブレードフランジに配置されている。

前記カム部材は、特に、前記ボルトに接触する前記凹状カムセクションによって転動運動を行うように配置、構成されており、それによって、前記偏心シャフトが回転する場合に、前記ハブフランジと前記ロータブレードフランジの間に（好ましくは、回転）相対運動をもたらす。

前記ハブアダプタは、好ましくは、前記ハブに一体的に接続され、及び／又は、前記ハブの一部分である。更に、前記ハブアダプタは、単に、好ましくは前記ハブに一体的に配置されたハブフランジとして、構成されていることが好ましい。更に、前記ロータブレードアダプタは、好ましくは、前記ロータブレードに一体的に接続され、及び／又は、前記ロータブレードの一部分である。更に、前記ロータブレードアダプタは、単に、好ましくは前記ロータブレードに一体的に配置されたロータブレードフランジとして、構成されていることが好ましい。前記駆動ユニットは、供給媒体（例えば、電流）の供給を簡単にするために、前記ハブフランジに配置されている。従って、前記第１のフランジは、ここではハブフランジとして構成されている。前記ボルトリングは、前記第２のフランジに配置され、この第２のフランジは、ここではロータブレードフランジとして構成されている。別の好ましい一設計バリエーションでは、前記第１のフランジは、ロータブレードフランジとして構成され、前記第２のフランジは、ハブフランジとして構成されている。

前記ピッチ調節装置の１つの好ましい展開形態は、更に、前記ハブアダプタが、ピッチベアリング、特に減摩ベアリングによって、前記ロータブレードアダプタに連結され、好ましくはボルトリングとして構成された前記第１の係合部材が、前記ピッチベアリングの周面、特に内周面及び／又は外周面に配置されていることによって特徴付けられる。特に、前記ボルトリングは、前記ピッチベアリングの前記外側リングの内周面及び／又は外周面に配置されていることが好ましい。更に、この展開形態が好ましいのは、前記ピッチベアリングを前記ボルトリングと一緒に製造することができ、従って、この製造において利点が得られるからである。更に、この構成によって、前記ピッチ調節装置の全体のサイズが縮小される。

本発明の別の一態様によれば、冒頭に述べた目的は、風力タービンのモータケーシングの風向追跡用の方位調節装置によって達成され、この方位調節装置は、環状のモータケーシングフランジを有する実質的に環状のモータケーシングアダプタであって、風力タービンのモータケーシングに固定され又は前記モータケーシングの一部を形成するように構成された、モータケーシングアダプタと、環状のタワーフランジを有する実質的に環状のタワーアダプタであって、風力タービンのタワーに固定され又は前記タワーの一部を形成するように構成された、タワーアダプタと、を有し、前記モータケーシングフランジが、前記タワーフランジに対して回転可能に配置されており、この方位調節装置は、更に、前述の設計バリエーションの少なくとも１つによる調節ユニットを有し、前記タワーアダプタが、前記モータケーシングアダプタに対して実質的に同軸に配置され、前記駆動ユニットが、前記環状のモータケーシングフランジに配置され、好ましくはボルトリングとして構成された前記第１の係合部材が、前記環状のタワーフランジに配置されている。更に、同様に、前記駆動ユニットが、前記環状のタワーフランジに配置され、前記ボルトリングが、前記環状のモータケーシングフランジに配置されている場合もある。

前記カム部材は、特に、前記ボルトに接触する前記凹状カムセクションによって転動運動を行うように配置、構成されており、それによって、前記偏心シャフトが回転する場合に、前記モータケーシングフランジと前記タワーフランジの間に相対運動をもたらす。

前記モータケーシングアダプタは、好ましくは、前記モータケーシングに一体的に接続され、及び／又は、前記モータケーシングの一部分である。更に、前記モータケーシングアダプタは、単に、好ましくは前記モータケーシングに一体的に配置されたモータケーシングフランジとして、構成されていることが好ましい。更に、前記タワーアダプタは、好ましくは、前記タワーに一体的に接続され、及び／又は、前記タワーの一部分である。更に、前記タワーアダプタは、単に、好ましくは前記タワーに一体的に配置されたタワーフランジとして、構成されていることが好ましい。

前記方位調節装置の好ましい一設計バリエーションでは、前記モータケーシングアダプタが、方位ベアリングによって、特に減摩ベアリングによって、前記タワーアダプタに連結され、好ましくはボルトリングとして構成された前記第１の係合部材が、前記方位ベアリングの周面、特に内周面及び／又は外周面に配置されている。

本発明の別の一態様によれば、冒頭に述べた目的は、風力タービンタワーと、モータケーシングと、ハブ及び少なくとも１つのロータブレードを有するロータと、を有する風力タービンであって、前述の設計バリエーションの少なくとも１つによる調節ユニット、及び／又は前述の一態様による少なくとも１つの調節装置、及び／又は前述の一態様による少なくとも１つのピッチ調節装置、及び／又は前述の一態様による方位調節装置、を有する、風力タービンによって達成される。

本発明の別の一態様によれば、冒頭に述べた目的は、風力タービンのロータのロータブレードのロータブレード調節方法であって、少なくとも１つのロータブレードを有するロータを設けるステップであって、前述の設計バリエーションの少なくとも１つによる調節ユニット及び／又は前述の一態様による調節装置が、前記ロータブレード及び前記ハブに配置されている、ステップと、少なくとも１つの駆動ユニット、特にモータを作動させることによって、前記偏心シャフトを駆動し、サイクロイド運動経路上において、好ましくはカム部材として構成された前記第２の係合部材を動かし、もって、前記ロータブレードを、長手方向軸を中心に回転させるステップと、を有する、ロータブレード調節方法によって達成される。

本発明の別の一態様によれば、冒頭に述べた目的は、風力タービンのモータケーシングの風向追跡のための方法であって、タワー及びモータケーシングを設けるステップであって、前述の設計バリエーションの少なくとも１つによる調節ユニット及び／又は前述の一態様による調節装置が、前記タワー及び前記モータケーシングに配置されている、ステップと、少なくとも１つの駆動ユニット、特にモータを作動させることによって、前記偏心シャフトを駆動し、サイクロイド運動経路上において、好ましくはカム部材として構成された前記第２の係合部材を動かし、もって、前記モータケーシングを、長手方向軸を中心に回転させるステップと、を有する、風向追跡方法によって達成される。

本発明の別の一態様によれば、冒頭に述べた目的は、前述の設計バリエーションの少なくとも１つによる調節ユニット及び／又は前述の一態様による調節装置を、風力タービンのピッチ調節装置として、及び／又は、風力タービンの方位調節装置として、及び／又は、風力タービンのロータのロータブレードのロータブレード調節用として、及び／又は、風力タービンのモータケーシングの風向追跡用として、使用することによって達成される。

本発明による上記方法及びその可能な展開形態は、特徴及び／又は方法ステップを有し、かかる特徴及び／又は方法ステップによって、特に、本発明による調節ユニットとその展開形態、及び／又は調節装置、及び／又は方位調節装置、及び／又はピッチ調節装置とその展開形態について、使用に適したものとなる。調節ユニットの対応する特徴及び展開形態に関して、上述の別の態様及びその可能な展開形態の別の利点、設計バリエーション及び設計詳細については、前述の説明も参照されたい。

本発明の好ましい実施形態を、添付図面に基づいて、例として、説明する。

風力タービンの代表的な一実施形態の三次元概略図である。 ４つの駆動ユニットを有するピッチ調節装置の代表的な一実施形態の三次元概略図である。 図２のピッチ調節装置の３次元概略断面図である。 方位調節装置の代表的な一実施形態の二次元概略図である。 方位調節装置の代表的な一実施形態の三次元概略詳細図である。 従来技術において既知のカムディスク機構の二次元概略断面図である。 図６に示されたカムディスク機構の三次元概略図である。 ハイポサイクロイド歯形システムを有する第２の係合部材の代表的な一実施形態の二次元概略図である。 調節ユニットの代表的な一実施形態の二次元概略図である。 ボルトリング及びカムディスクの代表的な一実施形態の二次元概略図である。

図面において、同一の要素又は実質的に同一若しくは類似の機能を有する要素は、同じ符号で示されている。

図１は、風力タービンの代表的な一実施形態の三次元概略図を示している。特に、図１は、タワー１０２とナセル１０４とを有する風力タービン１００を示している。３つのロータブレード１０８とスピナ１１０とを有するロータ１０６が、ナセル１０４に配置されている。ロータ１０６は、動作時に、風によって回転運動させられ、それによって、ナセル１０４内の発電機を駆動する。更に、風力タービン１００は、タワー１０２とモータケーシングとの間の接続点でナセル１０４内に調節ユニットを有し、この調節ユニットは、本発明による調節ユニットを設けていることによって平歯車機構を使用することなく、水平面内でのロータ１０６を有するナセル１０４の回転を可能にしている。更に、ロータ１０６は、各々の場合に、ハブとロータブレード１０８との間の接続点に本発明による調節ユニットを有する。

図２〜５は、特に、このタイプの調節ユニットに関しており、この調節ユニットの場合、第２のカムセクションが第２の係合部材の外周面に配置されており、第１のカムセクションが第１の係合部材の内周面に配置されており、モータとトランスミッションとを有する複数の駆動ユニットが配置されており、端部側において隣接する２つの第１の係合部材が配置されている。更に、図示の調節ユニットは、平行に配向された通過軸を有する環状構成の第１及び第２の係合部材を有し、第１の係合部材は、第２の係合部材の内径よりも小さい外径を有する。更に、第１の係合部材はボルトリングとして構成されており、第１のカムセクションはボルトとして構成されており、これらのボルトは、円周方向に互いに等間隔で離間されており、更に、ボルト長手方向軸を有し、これらのボルト長手方向軸が回転軸に実質的に平行に配向されるように、配置されている。

図２は、４つの駆動ユニットを有するピッチ調節装置の代表的な一実施形態の三次元概略図を示している。ピッチ調節装置２００は、ハブアダプタ２１０とロータブレードアダプタ２２０とを有する。ハブアダプタ２１０とロータブレードアダプタ２２０は、各々の場合、円形断面を有する環状の形状を有する。更に、ハブアダプタ２１０とロータブレードアダプタ２２０は、実質的に同じ直径を有する。更に、ロータブレードアダプタ２２０とハブアダプタ２１０は、互いに同軸に配置されており、上述の構成は、アダプタ２１０、２２０相互間に回転可能に取り付けられるように設計されている。特に、減摩ベアリングが２つのアダプタ２１０、２２０の相互間に配置されている。第１のフランジ２１５がハブアダプタ２１０の内周領域に配置されており、この内周領域はロータブレードアダプタに面している。第１のフランジ２１５の形状は環状であり、更に、第１のフランジ２１５の外径はハブアダプタ２１０の内径に実質的に対応している。第１のフランジ２１５の外径と内径との間の間隔は、第１のフランジ２１５が駆動ユニット２３０、２4０、２５０、２６０を受け入れることができるように構成されている。

この目的のために、更に、第１のフランジ２１５に通過開口が設けられており、この通過開口の通過方向は、ハブアダプタ２１０及びロータブレードアダプタ２２０の通過軸に実質的に平行に向けられている。駆動ユニット２３０、２４０、２５０、２６０は、各々の場合、モータ２３２、２４２、２５２、２６２とトランスミッション２３４、２４４、２６４とを有し、ここでは、トランスミッション２３４、２４４、２６４は調節装置の必須の部材ではない。トランスミッション２３４は、トランスミッションハウジング２３６内に配置されている。各々の場合、ここでは同期ベルトの形態で構成された同期部材２７０を配置できる箇所が、モータ２３２、２４２、２５２、２６２と、それらに対応付けられたトランスミッション２３４、２４４、２６４と、の間に設けられている。各々の場合、同期部材２７０は、９０°の巻き付け角度（wraparound angle）で各々の駆動ユニットの周りに巻き付けられている。更に、駆動ユニット２３０、２４０、２５０、２６０は、第１のフランジ２１５に等間隔に配置されている。

図３は、特に、ベアリング２１２によるハブアダプタ２１０とロータブレードアダプタ２２０との接続を示している。更に、カム部材２７２、２７４が、駆動ユニットの偏心シャフトに配置されており、特に、ここでは、減摩ベアリングによる固定の取り付けが好ましい。偏心シャフト（図示せず）が、第１のカム部材２７２に偏心して配置されている。この場合、カム部材２７２、２７４は、半径方向外周面にボルト（ここでは図示せず）に対応するカムセクション（同じく図示せず）を有するリング部材として構成されており、それらのボルトは、ベアリング２１２の内周面に、アダプタ２１０、２２０の通過軸の方向の長手方向に配置されている。更に、第１の接続フランジ２１４が、ロータブレードアダプタ２２０とは反対側に面した、ハブアダプタ２１０の端部面に配置されている。第１の接続フランジ２１４は、特に、ハブアダプタ２１０を風力タービンのロータのハブに固定するように配置、構成されている。代替として、ハブアダプタ２１０は、ハブの一体的な構成部分にすることができることも好ましい。更に、ロータブレードアダプタ２２０は、このロータブレードアダプタ２２０をロータブレードに固定するように配置、構成された第２の接続フランジ２２４を有する。代替として、ロータブレードアダプタ２２０は、ロータブレードに一体的に接続することができることも好ましい。

図４は、方位調節装置の代表的な一実施形態の二次元概略図を示している。方位調節装置３００は、タワーアダプタ３２０を有する。タワーアダプタは、通過軸Ｄに関して回転対称の構成である環状部材として構成されている。タワーアダプタ３２０は、端部側においてベアリング３１５を有し、このベアリング３１５は、減摩ベアリング外側リング３１６と、この減摩ベアリング外側リング３１６内のローリング部材を介して取り付けられた減摩ベアリング内側リング３１８と、を有する。更に、環状のモータケーシングアダプタ３１０が、タワーアダプタ３２０の上述の端部側に配置されている。モータケーシングアダプタ３１０も、同様に、通過軸Ｄに関して回転対称の構成である環状部材として構成されている。更に、モータケーシングアダプタ３１０は、タワーアダプタ３２０に対して同軸に配置されている。モータケーシングアダプタ３１０は、端部側において減摩ベアリング内側リング３１８に接続されている。従って、モータケーシングアダプタ３１０は、通過軸Ｄを中心にして回転できるようにタワーアダプタ３２０に配置されている。

更に、モータケーシングアダプタ３１０は、第１のフランジ３１１を有する。第１のフランジ３１１は、内径及び外径を有する中空環状形状を有する。更に、第１のフランジ３１１は、上側面と下側面との間、及び、外径と内径との間に空洞を有する。更に、第１のフランジ３１１は、通過方向が通過方向Ｄに平行な通過開口を有する。タワーアダプタとは反対側に面した上側フランジ開口３１２と、タワーアダプタ３２０側に面した下側フランジ開口３１４とは、貫通開口によって、即ち、第１のフランジ３１１内の空洞によって形成されている。トランスミッション３３４、特に遊星トランスミッションが、上側フランジ開口３１２及び下側フランジ開口３１４内に配置されている。このトランスミッション３３４の駆動軸はタワーアダプタ３２０とは反対側に面しており、トランスミッション３３４の出力シャフトはタワーアダプタ３２０側に面している。モータ３３２が、タワーアダプタ３２０とは反対側に面している、トランスミッション３３４の端部に配置されている。モータ３３２は、回転軸が通過方向Ｄに平行であり且つ回転軸Ｒに対して同軸に配置されている出力シャフト（図示せず）を有する。トランスミッション３３４の駆動シャフトは、この出力シャフトによって駆動され、その結果、タワーアダプタ３２０側に面している、トランスミッション３３４の出力シャフトがモータ３３２によって駆動されることになる。

トランスミッション３３４の出力シャフトは、トランスミッション３３４側に面した第１の偏心シャフトセクション３４２と、トランスミッション３３４とは反対側に面した第２の偏心シャフトセクション３４４と、を有する偏心シャフト３４０として構成されている。第１の偏心シャフトセクション３４２及び第２の偏心シャフトセクション３４４の中心軸は、回転軸Ｒと平行に配置されているが、同軸には配置されていない。従って、これらは偏心しており、従って、偏心シャフト３４０を形成している。第１の偏心シャフトセクション３４２は、第１の偏心シャフトベアリング３５４によって回転できるように第１のカム部材３５０の第１のカム部材開口３５２に取り付けられている。第１のカム部材３５０は環状の形状を有し、その通過軸は通過方向Ｄに平行に配置されている。第１のカム部材３５０は、その半径方向外周面に凹状カムセクションを有し、好ましくは、それらの相互間に凸状領域も配置されている。第１のカム部材３５０に関して同様の態様で、第２の偏心シャフトセクション３４４は、減摩ベアリング３６４によって第２のカム部材３６０の第２のカム部材開口３６２に配置されている。

この場合、減摩ベアリング外側リング３１６の内周面はボルトリング３８０として構成されており、このボルトリング３８０に多数のボルト３８２が配置されている。これらのボルト３８２は、ボルトリングの内側半径上に等間隔に配置されていることが好ましい。特に、ボルト３８２とカム部材３５０、３６０は、ボルト３８２に接触した転動運動を行うことができるように配置、構成されている。このカム部材３５０、３６０によるボルト３８２に接触した転動運動は、特に、これらのカム部材が、常に、偏心取り付け（eccentric mounting）と偏心シャフト３４２、３４４とによって、回転軸に対して又は通過方向Ｄに対して直交する方向に、変位することによって行われる。ボルトリング３８０の円周方向における力の行使は、カム部材３５０、３６０のカムセクションとボルト３８２との係合によって、行われる。タワーアダプタ３２０は、好ましくは、回転できないように構成されたタワーに固定して接続されているので、モータケーシングアダプタ３１０は、回転軸Ｒの周りの偏心シャフトセクション３４２、３４４の動きの結果として、タワーアダプタ３２０に対して回転する。

更に、モータ３３２とトランスミッション３３４とを有する駆動ユニット３３０は、同期ベルトとして構成された同期部材３７０を有する。同期ベルト３７０は、モータ３３２とトランスミッション３３４との間に配置された領域を同じタイプの別の駆動ユニットの領域に接続し、その結果、方位調節装置３００の２つ以上の駆動ユニットの回転運動が同期される。方位調節装置３００の（図４に示された）基本的な構造は、（必要な適合化を伴って）ピッチ調節装置の基本的な構造にも対応している。

図５は、方位調節装置の代表的な一実施形態の三次元概略詳細図を示している。図５は、特に、第１のカム部材４５０及び第２のカム部材４６０を有する方位調節装置４００を示している。特に、更に、ボルト４８２が示されている。特に、図５は、カム部材４５０の可能な形状、特に、カム部材４５０の、実質的に凹状のカムセクション４５４を有する半径方向外周面４５２の可能な形状を示している。方位調節装置４００のメカニズムは、凹状のカムセクション４５４とボルト４８２の円形構成とにより明らかである。ボルト４８２の長手方向に対して直交する第１のカム部材４５０の運動による力によって転動運動が生じる。これらの力は、とりわけ、カム部材４５０が通過方向と円周方向とに直交する方向にボルトにより接近することによって、円周方向に生成される。この接近は、偏心シャフトの偏心取り付けによって生じ、これにより、モータの駆動によって転動運動が行われることが保証される。

図６及び図７は、従来技術において既知であって第１の係合部材５１２及び第２の係合部材５１４を有するカムディスク機構５００の概略断面図を示している。第１の係合部材５１２は、ボルトリング５１６及び１２個のボルト５０４を有する。ボルト５０４は、ニードルベアリング５０２によって回転軸を中心にして回転できるように取り付けられている。出力シャフト５０６が、第２の係合部材５１４の通過開口内に取り付けられており、この第２の係合部材５１４の領域においてベアリング５０８を有するカムローラとして構成されている。第２の係合部材５１４の駆動は、減摩ベアリングによって第２の係合部材５１４の中心点に取り付けられた偏心シャフト５１０を介して行われる。

図８は、ツイスト型ハイポサイクロイド歯形システム（twisted hypocycloid toothing system）を有する第２の係合部材６０４′の代表的な一実施形態の二次元概略図を示している。ツイスト式ハイポサイクロイド形状の転動運動が、ボルト６０２に接触した第２の係合部材６０４′の転動によって生成される。このタイプの第２の係合部材６０４′は、例えば、図９による調節ユニット６００において使用されることがある。図９は、ボルトリング６０８とボルト６０２とを有する第１の係合部材と、環状の形状を有する２つの第２の係合部材６０４、６０６と、を有する調節ユニット６００の代表的な一実施形態の概略的な二次元図を示している。第２の係合部材６０４、６０６は、各々の場合、外周にカムセクションを有する。更に、係合部材６０４、６０６は、各々の場合、４つの通過開口を有し、その中に偏心シャフト６１０、６１４、６１８、６２２が、それぞれ、ベアリング６１２、６１６、６２０、６２４によって回転可能に取り付けられている。

図１０は、ボルトリング７００とカムディスク７１０との別の代表的な一実施形態の二次元概略図を示しており、このボルトリングは、複数の回転可能に取り付けられたボルト７０２を有する。カムディスク７１０は、外周に複数の凹部７１２を有する。更に、カムディスク７１０は、第１、第２、第３及び第４の偏心シャフト開口７１４、７１６、７１８、７２０を有し、その中に、各々の場合、１つの偏心シャフトを回転可能に取り付けることができる。

本発明による調節ユニットにより、特に方位調節及び／又はピッチ調節について、カム部材とそれらに対応するボルトとの構成により、特に摩耗のないトランスミッションを大きな部品で行うことができる。特に、この構成は、結果的に極めて摩耗のない構成となり、更に、２つのカムセクション相互間のエレベーションの断裂がシステムの故障につながらないので、このシステムは高い信頼性を有する。

１００ 風力タービン
１０２ タワー
１０４ ナセル
１０６ ロータ
１０８ ロータブレード
１１０ スピナ
２００ ピッチ調節装置
２０２、３０２ 調節ユニット
２１０ ハブアダプタ
２１２ ベアリング
２１４ 第１の接続フランジ
２１５、３１１ 第１のフランジ
２２０ ロータブレードアダプタ
２２４ 第２の接続フランジ
２３０ 第１の駆動ユニット
２３２ 第１のモータ
２３４ 第１のトランスミッション
２３６ トランスミッションハウジング
２４０ 第２の駆動ユニット
２４２ 第２のモータ
２４４ 第２のトランスミッション
２５０ 第３の駆動ユニット
２５２ 第３のモータ
２６０ 第４の駆動ユニット
２６２ 第４のモータ
２６４ 第４のトランスミッション
２７０、３７０ 同期部材
２７２、３５０、４５０ 第１のカム部材
２７４、３６０、４６０ 第２のカム部材
３００、４００ 方位調節装置
３１０ モータケーシングアダプタ
３１２ 上側フランジ開口
３１４ 下側フランジ開口
３１５ 減摩ベアリング
３１６ 減摩ベアリング外側リング
３１８ 減摩ベアリング内側リング
３２０ タワーアダプタ
３３０ 駆動ユニット
３３２ モータ
３３４ トランスミッション
３４０ 偏心シャフト
３４２ 第１の偏心シャフトセクション
３４４ 第２の偏心シャフトセクション
３５２ 第１のカム部材開口
３５４ 第１の偏心シャフトベアリング
３６２ 第２のカム部材開口
３６４ 第２の偏心シャフトベアリング
３８０ ボルトリング
３８２、４８２ ボルト
４５２ 半径方向外周面
４５４ 凹状カムセクション
５００ カムディスク機構
５０２ ニードルベアリング
５０４ ボルト
５０６ 出力シャフト
５０８ ベアリング
５１０ 偏心シャフト
５１２ 第１の係合部材
５１４ 第２の係合部材
５１６ ボルトリング
６００ 調節ユニット
６０２ ボルト
６０４、６０４′ 第２の係合部材
６０５ ハイポサイクロイド凹部
６０６ 第２の係合部材
６０８ ボルトリング
６１０ 偏心シャフト
６１２ ベアリング
６１４ 偏心シャフト
６１６ ベアリング
６１８ 偏心シャフト
６２０ ベアリング
６２２ 偏心シャフト
６２４ ベアリング
７００ ボルトリング
７０２ ボルト
７１０ カムディスク
７１２ 凹部
７１４ 第１の偏心シャフト開口
７１６ 第２の偏心シャフト開口
７１８ 第３の偏心シャフト開口
７２０ 第４の偏心シャフト開口
Ｄ 通過方向
Ｒ 回転軸

Claims (20)

1. 風力タービン（１００）の方位調節用及び／又はピッチ調節用の調節ユニット（２０２、３０２）であって、
   第１の環状フランジ（２１５、３１１）に配置可能であり、偏心シャフト（３４０）を有する駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）と、
   前記第１の環状フランジに対して回転可能に配置された第２の環状フランジの周縁に配置可能な第１の係合部材（３８０）と、
   前記第１の係合部材の周面に配置された多数の凹状及び凸状に構成された第１のカムセクション（３８２、４８２）と、
   周面（４５２）に配置され且つ前記第１のカムセクションに対応する凹状及び凸状の第２のカムセクション（４５４）を有する第２の係合部材（２７２、２７４、３５０、３６０、４５０、４６０）と、
   を有し、
   前記偏心シャフトが、前記第２の係合部材に、特に前記第２の係合部材の偏心点に回転可能に配置され、
   前記第１の係合部材及び前記第２の係合部材が、前記第１のカムセクションと前記第２のカムセクションの間で転動運動を行うように配置、構成されている、
   調節ユニット。
2. 前記調節ユニットが、ピッチ調節ユニットとして構成され、
   前記第１のフランジ（２１５、３１１）が、ハブフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、ロータブレードフランジとして構成され、若しくは
   前記第１のフランジ（２１５、３１１）が、ロータブレードフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、ハブフランジとして構成され、及び／又は、
   前記調節ユニットが、方位調節ユニットとして構成され、
   前記第１のフランジが、モータケーシングフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、タワーフランジとして構成され、若しくは
   前記第１のフランジが、タワーフランジとして構成され、且つ、前記第２のフランジが、モータケーシングフランジとして構成されている、
   請求項１に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
3. 前記第２のカムセクション（４５４）が、前記第２の係合部材（２７２、２７４、３５０、３６０、４５０、４６０）の外周面に配置され、前記第１のカムセクション（３８２、４８２）が、前記第１の係合部材（３８０）の内周面に配置され、前記第１の係合部材の凸状の第１のカムセクション（４５４）の数が、前記第２の係合部材の凹状の第２のカムセクションの数を少なくとも１つ超えており、及び／又は、前記第２のカムセクション（４５４）が、前記第２の係合部材（２７２、２７４、３５０、３６０、４５０、４６０）の内周面に配置され、前記第１のカムセクション（３８２、４８２）が、前記第１の係合部材（３８０）の外周面に配置され、前記第２の係合部材の凹状の第２のカムセクションの数が、前記第１の係合部材の凸状の第１のカムセクション（４５４）の数を少なくとも１つ超えている、請求項１又は２に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
4. ２つ以上の駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
5. 前記駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）が、モータ（２３２、２４２、２５２、２６２、３３２）及び／又はトランスミッション（２３４、２４４、２６４、３３４）及び／又はブレーキを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
6. 前記２つ以上の駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）、特に前記モータ（２３２、２４２、２５２、２６２、３３２）が、同期部材（２７０、３７０）に結合されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
7. ２つ以上の第１の係合部材（３８０）及び／又は２つ以上の第２の係合部材（２７２、２７４、３５０、３６０、４５０、４６０）を有し、前記２つ以上の第１の係合部材が、好ましくは、互いに隣接して、特に端部側で互いに隣接して配置され、及び／又は、前記２つ以上の第２の係合部材が、好ましくは、互いに隣接して、特に端部側で互いに隣接して配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
8. 前記第１の係合部材及び／又は前記第１のカムセクション（３８２、４８２）及び／又は前記第２の係合部材（２７２、２７４、３５０、３６０、４５０、４６０）及び／又は前記第２のカムセクションが、ドライラン特性を有する材料を含み、及び/又は、前記材料から成り、前記ドライラン特性を有する材料が、好ましくは、繊維強化エポキシ樹脂複合材料である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
9. 前記第１の係合部材及び／又は前記第２の係合部材が、環状の形状を有し、前記第１の係合部材及び前記第２の係合部材が、好ましくは、平行に配置された通過軸を有し、前記通過軸が、好ましくは、更に前記偏心シャフトの回転軸（Ｒ）に平行に配向されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
10. 前記第１の係合部材が、前記第２の係合部材の外径よりも大きい内径を有し、及び／又は、前記第１の係合部材が、前記第２の係合部材の内径よりも小さい外径を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
11. 前記第１の係合部材が、ボルトリングとして構成され、前記第１のカムセクションが、ボルトとして構成され、前記ボルトが、好ましくは、円周方向に互いに等距離に離間されており、更に、好ましくは、ボルト長手方向軸を有し、前記ボルト長手方向軸が前記回転軸に実質的に平行に配向されるように配置されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）。
12. 風力タービン（１００）の方位調節用及び／又はピッチ調節用の調節装置であって、互いに接触して回転可能に配置された第１の環状フランジ及び第２の環状フランジと、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）と、を有し、
    前記駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）が、前記第１の環状フランジに配置され、
    前記第１の係合部材が、前記第２の環状フランジの周縁に配置され、
    前記第２の係合部材が、前記偏心シャフトが回転する場合に前記第１のフランジと前記第２のフランジの間に相対運動を生じさせるように配置、構成されている、
    調節装置。
13. 風力タービン（１００）のロータ（１０６）のロータブレード（１０８）のロータブレード調節用のピッチ調節装置（２００）であって、
    環状のハブフランジを有する実質的に環状のハブアダプタ（２１０）であって、風力タービンのハブに固定されるように構成され、又は、前記ハブの一部を形成する、ハブアダプタと、
    環状のロータブレードフランジを有する実質的に環状のロータブレードアダプタ（２２０）であって、風力タービンのロータブレード（１０８）に固定されるように構成され、又は、前記ロータブレードの一部を形成する、ロータブレードアダプタと、
    前記環状のハブフランジが、前記環状のロータブレードフランジに対して回転可能に配置され、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）と、
    を有し、
    前記ハブアダプタが、前記ロータブレードアダプタに対して実質的に同軸に配置され、
    前記駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）が、前記環状のハブフランジに配置され、
    前記第１の係合部材（３８０）が、前記環状のロータブレードフランジに配置されている、
    ピッチ調節装置。
14. 前記ハブアダプタ（２１０）が、ピッチベアリング（２１２）によって、特に減摩ベアリングによって、前記ロータブレードアダプタ（２２０）に連結され、前記第１の係合部材（３８０）が、前記ピッチベアリングの周面、特に内周面及び／又は外周面に配置されている、請求項１３に記載のピッチ調節装置（２００）。
15. 風力タービン（１００）のモータケーシングによって風向を追跡するための方位調節装置（３００）であって、
    環状のモータケーシングフランジを有する実質的に環状のモータケーシングアダプタ（３１０）であって、風力タービンのモータケーシングに固定され又は前記モータケーシングの一部を形成するように構成された、モータケーシングアダプタと、
    環状のタワーフランジを有する実質的に環状のタワーアダプタ（３２０）であって、風力タービンのタワー（１０２）に固定され又は前記タワーの一部を形成するように構成された、タワーアダプタと、
    前記モータケーシングフランジが、前記タワーフランジに対して回転可能に配置され、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）と、
    を有し、
    前記タワーアダプタが、前記モータケーシングアダプタに対して実質的に同軸に配置され、
    前記駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）が、前記環状のモータケーシングフランジに配置され、
    前記第１の係合部材（３８０）が、前記環状のタワーフランジに配置されている、
    方位調節装置。
16. 前記モータケーシングアダプタ（３１０）が、方位ベアリングによって、特に減摩ベアリングによって、前記タワーアダプタ（３２０）に連結され、前記第１の係合部材（３８０）が、前記方位ベアリングの周面、特に内周面及び／又は外周面に配置されている、請求項１５に記載の方位調節装置。
17. 風力タービンタワー（１０２）と、モータケーシングと、ハブ及び少なくとも１つのロータブレード（１０８）を有するロータ（１０６）と、を有する風力タービン（１００）であって、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）、及び／又は
    請求項１２に記載の少なくとも１つの調節装置、及び／又は
    請求項１３〜１４に記載の少なくとも１つのピッチ調節装置（２００）、及び／又は
    請求項１５〜１６に記載の方位調節装置（３００）、
    を有する、風力タービン。
18. 風力タービン（１００）のロータ（１０６）のロータブレード（１０８）のロータブレード調節方法であって、
    少なくとも１つのロータブレードを有するロータを設けるステップであって、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）及び／又は請求項１２に記載の調節装置が、前記ロータブレード及び前記ハブに配置されている、ステップと、
    少なくとも１つの駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）、特にモータ（２３２、２４２、２５２、２６２、３３２）を作動させることによって、前記偏心シャフト（３４０）を駆動し、サイクロイド運動経路上において前記第２の係合部材（２７２、２７４、３５０、３６０、４５０、４６０）を動かし、もって、前記ロータブレードを、長手方向軸を中心に回転させるステップと、
    を有する、ロータブレード調節方法。
19. 風力タービン（１００）のモータケーシングによって風向を追跡する方法であって、
    タワー（１０２）及びモータケーシングを設けるステップであって、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）及び／又は請求項１２に記載の調節装置が、前記タワー及び前記モータケーシングに配置されている、ステップと、
    少なくとも１つの駆動ユニット（２３０、２４０、２５０、２６０、３３０）、特にモータ（２３２、２４２、２５２、２６２、３３２）を作動させることによって、前記偏心シャフト（３４０）を駆動し、サイクロイド運動経路上において前記第２の係合部材（２７２、２７４、３５０、３６０、４５０、４６０）を動かし、もって、前記モータケーシングを、長手方向軸を中心に回転させるステップと、
    を有する、風向追跡方法。
20. 風力タービン（１００）のピッチ調節装置（２００）として、及び／又は、風力タービン（１００）の方位調節装置（３００）として、及び／又は、風力タービン（１００）のロータ（１０６）のロータブレード（１０８）のロータブレード調節用として、及び／又は、風力タービン（１００）のモータケーシングによる風向追跡用としての、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の調節ユニット（２０２、３０２）及び／又は請求項１２に記載の調節装置の使用。

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