JP6064691B2 - Power generator - Google Patents

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Description

本発明は、外力による主軸の回転を増速機により増速させて発電機を駆動する発電装置に関する。   The present invention relates to a power generator that drives a generator by increasing the rotation of a main shaft by an external force with a speed increaser.

従来、風力発電装置として、風車のブレードにより風力を受けて当該風車に接続された主軸を回転させ、その主軸の回転を増速させて発電機を駆動させるために、増速機を用いたものがある。図６に示すように、この増速機２０２は、主軸２００の回転を入力して増速する遊星歯車機構２０３と、この遊星歯車機構２０３により増速された回転を入力して、さらにその回転を増速する高速段歯車機構２０４と、この高速段歯車機構２０４の回転トルクを出力する出力軸２０５とを備えている。   Conventionally, as a wind power generator, a speed increasing device is used to drive a generator by rotating the main shaft connected to the wind turbine by receiving wind power from a wind turbine blade and increasing the rotation of the main shaft. There is. As shown in FIG. 6, the speed increaser 202 inputs the rotation of the planetary gear mechanism 203 that receives the rotation of the main shaft 200 and the rotation speed increased by the planetary gear mechanism 203, and further rotates the rotation. Is provided with a high-speed gear mechanism 204 that speeds up the rotation, and an output shaft 205 that outputs the rotational torque of the high-speed gear mechanism 204.

遊星歯車機構２０３は、主軸２００と一体回転可能に連結された入力軸２０３ａが回転すると、遊星キャリア２０３ｂが回転することによって、遊星歯車２０３ｃを介して太陽歯車２０３ｄが増速回転し、その回転を高速段歯車機構２０４の低速軸２０４ａに伝達するようになっている。
高速段歯車機構２０４は、低速軸２０４ａが回転すると、低速ギヤ２０４ｂ及び第１中間ギヤ２０４ｃを介して中間軸２０４ｄを増速回転させ、さらに第２中間ギヤ２０４ｅ及び高速ギヤ２０４ｆを介して出力軸２０５を増速回転させるようになっている。
増速機２０２の低速軸２０４ａ、中間軸２０４ｄ及び出力軸２０５をそれぞれ回転自在に支持する軸受として、ころ軸受２０６〜２１１が多用されている（例えば、特許文献１参照）。 In the planetary gear mechanism 203, when the input shaft 203a connected to the main shaft 200 so as to rotate integrally is rotated, the planet carrier 203b is rotated, so that the sun gear 203d is rotated at an increased speed via the planetary gear 203c. It is transmitted to the low-speed shaft 204a of the high-speed gear mechanism 204.
When the low-speed shaft 204a rotates, the high-speed gear mechanism 204 rotates the intermediate shaft 204d through the low-speed gear 204b and the first intermediate gear 204c, and further outputs the output shaft through the second intermediate gear 204e and the high-speed gear 204f. 205 is rotated at a high speed.
As bearings that rotatably support the low-speed shaft 204a, the intermediate shaft 204d, and the output shaft 205 of the speed increaser 202, roller bearings 206 to 211 are frequently used (see, for example, Patent Document 1).

特開２００７−２３２１８６号公報JP 2007-232186 A

従来の風力発電装置では、高速回転する出力軸を支持するころ軸受において、ころの転動面や回転輪の軌道面にスメアリング（表層焼付きが起こる現象）が発生し、ころ軸受の寿命が低下するという問題があった。
かかる問題を解決するため、本願出願人は、増速機の出力軸と発電機の駆動軸との間に、当該出力軸の回転速度が当該駆動軸の回転速度を上回った状態で当該出力軸と当該駆動軸とを一体回転可能に接続し、その逆の状態で当該出力軸と当該駆動軸との接続を遮断する一方向クラッチを設けることが有効であることを見出し（詳しくは後述）、これを従前に提案している（特願２０１１−１９８３５４号（ただし、この出願は、本願の出願時には未公開（非公知技術）である））。 In conventional wind turbine generators, in roller bearings that support high-speed rotating output shafts, smearing (a phenomenon in which surface seizure occurs) occurs on the rolling surfaces of the rollers and the raceways of the rotating wheels, and the life of the roller bearings is reduced. There was a problem of lowering.
In order to solve such a problem, the applicant of the present application provides the output shaft in a state where the rotational speed of the output shaft exceeds the rotational speed of the drive shaft between the output shaft of the speed increaser and the drive shaft of the generator. And it is found that it is effective to provide a one-way clutch that connects the drive shaft and the drive shaft so as to be integrally rotatable, and disconnects the output shaft and the drive shaft in the opposite state (details will be described later). This has been proposed previously (Japanese Patent Application No. 2011-198354 (however, this application has not been published at the time of filing this application)).

ところで、発電機の故障や事故のため、或いはメンテナンス等のために発電機を停止させたい場合、通常、風車のブレードの向き（ピッチ角）を変えることによって、風力が作用しない状態にして風車を止めることが行われている。しかしながら、上記のように増速機の出力軸と発電機の駆動軸との間に一方向クラッチが設けられていると、風車を止めることによって増速機の出力軸を停止させたとしても発電機の駆動軸はロータの慣性で回り続けるため、迅速に発電機を止めることができなくなる。   By the way, when it is desired to stop the generator due to a failure or accident of the generator, or for maintenance, etc., the wind turbine is usually put into a state where wind power does not act by changing the direction (pitch angle) of the blade of the wind turbine. Stopping is being done. However, if a one-way clutch is provided between the output shaft of the gearbox and the drive shaft of the generator as described above, even if the output shaft of the gearbox is stopped by stopping the wind turbine, Since the drive shaft of the machine continues to rotate due to the inertia of the rotor, the generator cannot be stopped quickly.

したがって、本発明は、この問題を解決するために、減速機の出力軸と発電機の駆動軸との間に一方向クラッチを備えている場合でも、外力の供給を止めることで発電機を迅速に停止させることができる発電装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves this problem by quickly stopping the generator by stopping the supply of external force even when a one-way clutch is provided between the output shaft of the reduction gear and the drive shaft of the generator. An object of the present invention is to provide a power generator that can be stopped at a low speed.

本発明は、外力により回転する主軸と、前記主軸から入力された回転を増速して出力軸から出力する増速機と、前記出力軸の回転を入力として回転する駆動軸、及びこの駆動軸と一体回転するロータを有し、このロータの回転に伴って発電する発電機と、を備えた発電装置であって、前記出力軸と前記駆動軸との間に設けられ、前記出力軸の回転速度が前記駆動軸の回転速度を上回る第１の状態で、前記出力軸と前記駆動軸とを一体回転可能に接続し、前記出力軸の回転速度が前記駆動軸の回転速度を下回る第２の状態で、前記出力軸と前記入力軸との接続を遮断する一方向クラッチと、前記出力軸と前記駆動軸との間に設けられ、少なくとも前記第２の状態で、前記出力軸と前記駆動軸とを一体回転可能に連結可能な連結手段と、所定の条件に応じて前記出力軸と前記駆動軸とを連結させるように前記連結手段を動作制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   The present invention relates to a main shaft that is rotated by an external force, a speed increasing device that accelerates rotation input from the main shaft and outputs it from an output shaft, a drive shaft that rotates using rotation of the output shaft as input, and the drive shaft A generator that includes a rotor that rotates integrally with the rotor, and that generates electric power as the rotor rotates, provided between the output shaft and the drive shaft, and rotating the output shaft In a first state where the speed exceeds the rotational speed of the drive shaft, the output shaft and the drive shaft are connected so as to be integrally rotatable, and the rotational speed of the output shaft is lower than the rotational speed of the drive shaft. A one-way clutch that cuts off the connection between the output shaft and the input shaft in the state, and provided between the output shaft and the drive shaft, and at least in the second state, the output shaft and the drive shaft A connecting means that can be connected together in a rotatable manner, and a predetermined article Characterized in that it comprises a control unit which controls the operation of said connecting means so as to connect the said drive shaft and said output shaft in response to.

本発明の発電装置は、増速機の出力軸と発電機の駆動軸との間に一方向クラッチを設けており、出力軸の回転が駆動軸の回転速度を上回る状態（第１の状態）では、出力軸の回転を駆動軸に好適に伝達し、発電機を作動させることができる。逆に、出力軸の回転が駆動軸の回転速度を下回る状態（第２の状態）では、出力軸の回転を駆動軸に伝達しないようにすることで駆動軸が減速されるのを防止し、発電機のロータを慣性で回転させることができる。そのため、発電機の平均回転速度の低下及び発電効率の低下を抑制することができる。   The power generator of the present invention is provided with a one-way clutch between the output shaft of the speed increaser and the drive shaft of the generator, and the rotation of the output shaft exceeds the rotation speed of the drive shaft (first state). Then, the rotation of the output shaft can be suitably transmitted to the drive shaft, and the generator can be operated. Conversely, in a state where the rotation of the output shaft is lower than the rotational speed of the drive shaft (second state), the rotation of the output shaft is prevented from being transmitted to the drive shaft to prevent the drive shaft from being decelerated, The rotor of the generator can be rotated by inertia. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the average rotational speed of the generator and a decrease in power generation efficiency.

一方、発電機を停止させるために、外力（例えば、風車からの回転動力）の供給を止めると、増速機の出力軸は急減速して停止するため、上述の第２の状態となって一方向クラッチは出力軸と駆動軸との接続を遮断する。よって、そのままでは駆動軸はロータの慣性によって回り続け、発電機を迅速に止めることができない。しかしながら、本発明の発電装置には、一方向クラッチに加えて、少なくとも第２の状態において出力軸と駆動軸とを一体回転可能に連結可能な連結手段が設けられており、この連結手段は制御部によって所定の条件に応じて出力軸と駆動軸とを連結させるように制御される。そのため、発電機を停止させたい場合等には、連結手段によって出力軸と駆動軸とを連結することで増速機をブレーキとして作用させ、駆動軸を急減速させて発電機を迅速に停止させることが可能となる。   On the other hand, when the supply of external force (for example, rotational power from a windmill) is stopped to stop the generator, the output shaft of the speed increaser suddenly decelerates and stops, so the second state described above is entered. The one-way clutch disconnects the connection between the output shaft and the drive shaft. Therefore, as it is, the drive shaft continues to rotate due to the inertia of the rotor, and the generator cannot be stopped quickly. However, in addition to the one-way clutch, the power generation device of the present invention is provided with a connecting means capable of connecting the output shaft and the drive shaft so as to be integrally rotatable in at least the second state. The unit is controlled to connect the output shaft and the drive shaft according to a predetermined condition. Therefore, if you want to stop the generator, etc., connect the output shaft and the drive shaft by connecting means to make the speed increaser act as a brake and decelerate the drive shaft quickly to stop the generator quickly It becomes possible.

前記増速機は、前記主軸の回転を増速する回転伝達機構、この回転伝達機構により増速された回転を出力する前記出力軸、及び、この出力軸を回転自在に支持するころ軸受を有しており、前記出力軸には、入力回転体が一体回転可能に設けられ、前記駆動軸には、前記入力回転体の径方向内側又は径方向外側に同心上に配置された出力回転体が一体回転可能に設けられ、前記一方向クラッチが、前記入力回転体と前記出力回転体との間に配置されていることが好ましい。   The speed-up gear has a rotation transmission mechanism that accelerates the rotation of the main shaft, the output shaft that outputs the rotation increased by the rotation transmission mechanism, and a roller bearing that rotatably supports the output shaft. An input rotator is provided on the output shaft so as to be integrally rotatable, and an output rotator disposed concentrically on the radially inner side or radially outer side of the input rotator is provided on the drive shaft. It is preferable that the one-way clutch is provided so as to be integrally rotatable, and is disposed between the input rotating body and the output rotating body.

前述の従来技術（図６、特許文献１）においては、ころ軸受にスメアリングが生じることにより寿命が低下するという問題があったため、本願発明者は、スメアリングの発生メカニズムについて鋭意研究を重ねた。その結果、風力の低下により主軸の回転速度が急激に低下すると、重量の重い発電機のロータの慣性により、出力軸の回転速度よりも発電機の駆動軸の回転速度が上回ることによっていわゆるトルク抜け（荷重抜け）が発生し、このトルク抜けによって出力軸を支持するころ軸受に作用するラジアル荷重が減少し、ころ軸受のころと回転輪との転がり摩擦抵抗よりも、ころとそれを保持する保持器との摺動摩擦抵抗等が上回ることにより、ころの自転が遅れることを見出した。そして、この状態から風力の増加により主軸の回転速度が急激に増加したときに、増速の慣性トルクが加わり出力軸を支持するころ軸受に作用するラジアル荷重が増加するため、その瞬間にころに高荷重がかかった状態でころが回転輪との接触面で滑り、その接触面が昇温することにより、スメアリングが発生するという知見を得た。   In the above-described prior art (FIG. 6, Patent Document 1), since the life of the roller bearing is reduced due to the occurrence of smearing, the inventor of the present application has conducted extensive research on the smearing generation mechanism. . As a result, when the rotation speed of the main shaft rapidly decreases due to a decrease in wind power, the inertia of the heavy generator rotor causes the rotation speed of the generator drive shaft to exceed the rotation speed of the output shaft, so-called torque loss. (Load loss) occurs, and the radial load acting on the roller bearing that supports the output shaft is reduced by this torque loss, so that the roller and the roller that holds the roller retain it rather than the rolling friction resistance between the roller and the rotating wheel. It has been found that the roller rotation is delayed when the sliding frictional resistance with the container exceeds. From this state, when the rotational speed of the main shaft suddenly increases due to an increase in wind power, the increased inertial torque is applied and the radial load acting on the roller bearing that supports the output shaft increases. It was found that smearing occurs when the roller slides on the contact surface with the rotating wheel under high load and the contact surface rises in temperature.

本発明では、一方向クラッチにより、入力回転体の回転速度が前記出力回転体の回転速度を上回るときは、入力回転体と出力回転体とを一体回転可能に接続し、入力回転体の回転速度が出力回転体の回転速度を下回ると、入力回転体と出力回転体との接続を遮断することができる。つまり、外力の低下により主軸を介して出力軸の回転速度が急激に低下しても、発電機のロータの慣性による回転が駆動軸を介して出力軸に伝達されるのを防止することができる。これにより、出力軸を支持しているころ軸受に作用するラジアル荷重の減少及びこれに伴うころの自転遅れを抑制することができる。したがって、この状態から外力変化により主軸の回転速度が急激に増加してころに高荷重がかかったときに、ころが回転輪との接触面で滑りにくくなるため、ころ軸受にスメアリングが発生するのを効果的に抑制することができる。   In the present invention, when the rotational speed of the input rotator exceeds the rotational speed of the output rotator by the one-way clutch, the input rotator and the output rotator are connected so as to be integrally rotatable. When the rotational speed of the output rotator is lower than the output rotator, the connection between the input rotator and the output rotator can be disconnected. That is, even if the rotational speed of the output shaft rapidly decreases through the main shaft due to a decrease in external force, it is possible to prevent the rotation due to the inertia of the rotor of the generator from being transmitted to the output shaft through the drive shaft. . Thereby, the reduction of the radial load which acts on the roller bearing which supports the output shaft, and the rotation delay of the roller accompanying this can be suppressed. Therefore, when the rotational speed of the main shaft suddenly increases due to a change in external force from this state and a high load is applied to the rollers, the rollers are less likely to slip on the contact surface with the rotating wheels, so smearing occurs in the roller bearings. Can be effectively suppressed.

前記所定の条件は、前記発電機の停止条件であることが好ましい。
発電機の停止条件を満たしたときに、出力軸と駆動軸とを連結させるようにすれば、発電機の迅速に停止させることが可能となる。 The predetermined condition is preferably a stop condition of the generator.
If the output shaft and the drive shaft are connected when the generator stop condition is satisfied, the generator can be stopped quickly.

また、本発明の発電装置は、当該発電装置の状態を検出するための検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記検出手段による検出結果に基づいて前記連結手段を制御することが好ましい。
発電機に故障や事故などの不具合が生じると、発電装置の各種状態に変化が生じる。そのため、発電装置の状態を検出手段によって検出することで、発電機の不具合を早期に発見することができ、発電機を迅速にかつ自動的に停止させることが可能となる。 Moreover, it is preferable that the electric power generating apparatus of this invention is further equipped with the detection means for detecting the state of the said electric power generating apparatus, and the said control part controls the said connection means based on the detection result by the said detection means.
When a malfunction such as a failure or accident occurs in the generator, changes occur in various states of the power generator. Therefore, by detecting the state of the power generation device by the detection means, it is possible to detect a malfunction of the power generator at an early stage, and it is possible to stop the power generator quickly and automatically.

前記検出手段は、前記発電機の温度を検出する温度センサを含んでいてもよい。
発電機の温度が異常に上昇した場合、発電機に焼き付き等の不具合が生じている可能性が考えられる。そのため、検出手段として温度センサを備えることにより、このような不具合を早期に発見して発電機を迅速に停止させることが可能となる。 The detection means may include a temperature sensor that detects the temperature of the generator.
When the temperature of the generator rises abnormally, there is a possibility that a malfunction such as seizure has occurred in the generator. Therefore, by providing a temperature sensor as the detection means, it is possible to detect such a problem early and stop the generator quickly.

前記検出手段は、前記発電機の振動を検出する振動センサを含んでいてもよい。
発電機の振動が異常に大きくなった場合、内部の軸や軸受に破損等の不具合が生じている可能性が考えられる。そのため、検出手段として振動センサを備えることにより、このような不具合を早期に発見して発電機を迅速に停止させることが可能となる。 The detection means may include a vibration sensor that detects vibration of the generator.
When the vibration of the generator becomes abnormally large, there is a possibility that problems such as breakage have occurred in the internal shaft and bearing. Therefore, by providing a vibration sensor as the detection means, it is possible to quickly find such a malfunction and stop the generator quickly.

前記検出手段は、前記出力軸、前記駆動軸、又は前記主軸の回転速度を検出する速度センサと、前記発電機の発電量を検出する発電量測定器と、を含んでいてもよい。
出力軸、駆動軸、又は主軸の回転速度と、発電機の発電量との間には相関があるため、例えば、各軸の回転速度が大きいにも関わらず発電量が小さい場合には、発電機に何らかの不具合が生じている可能性が考えられる。そのため、検出手段として速度センサと発電量測定器とを備えていると、このような不具合を早期に発見して発電機を迅速に停止させることが可能となる。 The detection means may include a speed sensor that detects a rotation speed of the output shaft, the drive shaft, or the main shaft, and a power generation amount measuring device that detects a power generation amount of the generator.
Since there is a correlation between the rotational speed of the output shaft, drive shaft, or main shaft and the power generation amount of the generator, for example, when the power generation amount is small despite the high rotation speed of each shaft, The machine may have some trouble. Therefore, if a speed sensor and a power generation amount measuring device are provided as detection means, it is possible to detect such a problem at an early stage and stop the generator quickly.

本発明の発電装置は、人為的な前記発電機の停止指示の入力を受け付ける受付手段を備えており、前記制御部は、前記受付手段が前記停止指示を受け付けたか否かに基づいて前記連結手段を制御するものであってもよい。
このような構成によって、例えば、メンテナンス等のために発電機を人為的に停止させたい場合には、受付手段に対して停止指示を入力することで迅速に発電装置を停止させることができる。 The power generation device of the present invention includes an accepting unit that accepts an artificially input instruction to stop the generator, and the control unit is configured to determine whether the accepting unit has received the stop instruction. It may be one that controls.
With such a configuration, for example, when it is desired to stop the generator artificially for maintenance or the like, the power generation apparatus can be quickly stopped by inputting a stop instruction to the receiving means.

上記構成において、前記出力軸及び前記駆動軸と同心上に、前記一方向クラッチ及び前記連結手段が配置されていることが好ましい。
このような構成によって、一方向クラッチと連結手段とをコンパクトに配置することができる。 The said structure WHEREIN: It is preferable that the said one-way clutch and the said connection means are arrange | positioned concentrically with the said output shaft and the said drive shaft.
With such a configuration, the one-way clutch and the connecting means can be arranged in a compact manner.

また、前記連結手段は電磁クラッチであることが好ましい。
このような構成によって、出力軸と駆動軸との接続・遮断を迅速かつ正確に行うことができる。 The connecting means is preferably an electromagnetic clutch.
With such a configuration, the output shaft and the drive shaft can be connected and disconnected quickly and accurately.

本発明の発電装置によれば、減速機の出力軸と発電機の駆動軸との間の一方向クラッチを備えている場合でも、外力の供給を止めることで発電機を迅速に停止させることができる。   According to the power generator of the present invention, even when the one-way clutch between the output shaft of the reduction gear and the drive shaft of the generator is provided, the generator can be stopped quickly by stopping the supply of external force. it can.

本発明の一実施形態に係る風力発電装置を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the wind power generator which concerns on one Embodiment of this invention. 上記風力発電装置における増速機のころ軸受を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the roller bearing of the gearbox in the said wind power generator. 上記風力発電装置における増速機の出力軸と発電機の駆動軸との連結部分であって、特に、一方向クラッチ及び転がり軸受の構造を詳細に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing in detail a structure of a one-way clutch and a rolling bearing, which is a connecting portion between the output shaft of the speed increaser and the drive shaft of the generator in the wind power generator. 上記風力発電装置における一方向クラッチを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the one way clutch in the said wind power generator. 上記風力発電装置における増速機の出力軸と発電機の駆動軸との連結部分であって、特に、一方向クラッチ、電磁クラッチ、及び転がり軸受の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a one-way clutch, an electromagnetic clutch, and a rolling bearing, which is a connecting portion between the output shaft of the speed increaser and the drive shaft of the generator in the wind power generator. 従来の増速機を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional gear box.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る風力発電装置を示す概略側面図である。この風力発電装置（発電装置）１は、風力（外力）を受けて回転する主軸２と、この主軸２に連結された増速機３と、この増速機３に連結された発電機４とを備えており、主軸２の回転を増速機３で増速した状態で、発電機４が駆動される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic side view showing a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention. This wind power generator (power generator) 1 includes a main shaft 2 that rotates in response to wind power (external force), a speed increaser 3 connected to the main shaft 2, and a generator 4 connected to the speed increaser 3. The generator 4 is driven in a state where the rotation of the main shaft 2 is increased by the speed increaser 3.

主軸２の先端部には、例えばブレード（図示省略）を有する風車１３が一体回転可能に連結されており、この風車１３はブレードによって風力を受けることにより主軸２とともに回転するようになっている。
発電機４は、増速機３により増速された回転が入力されて回転する駆動軸４１と、発電機４のケーシング４ａに内蔵されたロータ４２と、図示しないステータ等とを有する。ロータ４２は駆動軸４１に一体回転可能に連結されており、駆動軸４１ともにロータ４２が回転することによって発電するようになっている。 A windmill 13 having, for example, a blade (not shown) is connected to the front end portion of the main shaft 2 so as to be integrally rotatable. The windmill 13 is rotated with the main shaft 2 by receiving wind force from the blade.
The generator 4 has a drive shaft 41 that rotates by receiving rotation increased by the speed increaser 3, a rotor 42 that is built in a casing 4 a of the generator 4, a stator (not shown), and the like. The rotor 42 is connected to the drive shaft 41 so as to be integrally rotatable, and the rotor 42 rotates together with the drive shaft 41 to generate electric power.

増速機３は、主軸２の回転を入力してその回転を増速する歯車機構（回転伝達機構）３０を備えている。この歯車機構３０は、遊星歯車機構３１と、この遊星歯車機構３１により増速された回転を入力して、さらにその回転を増速する高速段歯車機構３２とを備えている。
遊星歯車機構３１は、内歯車（リングギヤ）３１ａと、主軸２に一体回転可能に連結された遊星キャリア（図示省略）に保持された複数の遊星歯車３１ｂと、遊星歯車３１ｂに噛み合う太陽歯車３１ｃとを有している。これにより、前記主軸２とともに遊星キャリアが回転すると、遊星歯車３１ｂを介して太陽歯車３１ｃが回転し、その回転が高速段歯車機構３２の低速軸３３に伝達される。 The speed increaser 3 includes a gear mechanism (rotation transmission mechanism) 30 that inputs the rotation of the main shaft 2 and accelerates the rotation. The gear mechanism 30 includes a planetary gear mechanism 31 and a high-speed gear mechanism 32 that inputs the rotation accelerated by the planetary gear mechanism 31 and further accelerates the rotation.
The planetary gear mechanism 31 includes an internal gear (ring gear) 31a, a plurality of planetary gears 31b held by a planet carrier (not shown) coupled to the main shaft 2 so as to be integrally rotatable, and a sun gear 31c meshing with the planetary gear 31b. have. Accordingly, when the planet carrier rotates together with the main shaft 2, the sun gear 31 c rotates through the planetary gear 31 b, and the rotation is transmitted to the low speed shaft 33 of the high speed gear mechanism 32.

高速段歯車機構３２は、低速ギヤ３３ａを有する前記低速軸３３と、第１中間ギヤ３４ａ及び第２中間ギヤ３４ｂを有する中間軸３４と、高速ギヤ３５ａを有する出力軸３５とを備えている。
低速軸３３は、その直径が例えば約１ｍの大型の回転軸からなり、主軸２と同心上に配置されている。低速軸３３の軸方向両端部はころ軸受３６ａ，３６ｂにより回転自在に支持されている。
中間軸３４は、低速軸３３の上方に配置されており、その軸方向両端部はころ軸受３７ａ，３７ｂにより回転自在に支持されている。中間軸３４の第１中間ギヤ３４ａは低速ギヤ３３ａと噛み合い、第２中間ギヤ３４ｂは高速ギヤ３５ａと噛み合っている。
出力軸３５は、中間軸３４の上方に配置されており、回転トルクを出力するようになっている。出力軸３５の軸方向の一端部３５ｂ及び他端部（出力端部）３５ｃ側は、それぞれころ軸受３８，３９により回転自在に支持されている。 The high speed gear mechanism 32 includes the low speed shaft 33 having a low speed gear 33a, the intermediate shaft 34 having a first intermediate gear 34a and a second intermediate gear 34b, and an output shaft 35 having a high speed gear 35a.
The low speed shaft 33 is a large rotating shaft having a diameter of about 1 m, for example, and is disposed concentrically with the main shaft 2. Both axial ends of the low speed shaft 33 are rotatably supported by roller bearings 36a and 36b.
The intermediate shaft 34 is disposed above the low-speed shaft 33, and both axial ends thereof are rotatably supported by roller bearings 37a and 37b. The first intermediate gear 34a of the intermediate shaft 34 meshes with the low speed gear 33a, and the second intermediate gear 34b meshes with the high speed gear 35a.
The output shaft 35 is disposed above the intermediate shaft 34 and outputs rotational torque. One end portion 35b and the other end portion (output end portion) 35c side of the output shaft 35 are rotatably supported by roller bearings 38 and 39, respectively.

以上の構成により、主軸２の回転は、遊星歯車機構３１のギヤ比、低速ギヤ３３ａと第１中間ギヤ３４ａとのギヤ比、及び第２中間ギヤ３４ｂと高速ギヤ３５ａとのギヤ比により３段階に増速されて、出力軸３５の出力端部３５ｃから回転トルクが出力される。すなわち、風力による主軸２の回転は、増速機３により３段階に増速されて、発電機４を駆動するようになっている。   With the above configuration, the rotation of the main shaft 2 is made in three stages depending on the gear ratio of the planetary gear mechanism 31, the gear ratio between the low speed gear 33a and the first intermediate gear 34a, and the gear ratio between the second intermediate gear 34b and the high speed gear 35a. And the rotational torque is output from the output end portion 35 c of the output shaft 35. That is, the rotation of the main shaft 2 by wind power is increased in three stages by the speed increaser 3 to drive the generator 4.

図２は、出力軸３５の一端部３５ｂを支持するころ軸受３８を示す断面図である。図２において、ころ軸受３８は、円筒ころ軸受からなり、出力軸３５に外嵌固定された内輪３８ａと、ハウジング（図示省略）に固定された外輪３８ｂと、内輪３８ａと外輪３８ｂとの間に転動可能に配置された複数の円筒ころ３８ｃと、各円筒ころ３８ｃを円周方向に沿って所定間隔毎に保持する環状の保持器３８ｄとを備えている。内輪３８ａ、外輪３８ｂ、円筒ころ３８ｃは例えば軸受鋼によって形成されており、保持器３８ｄは例えば銅合金によって形成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the roller bearing 38 that supports the one end 35 b of the output shaft 35. In FIG. 2, a roller bearing 38 is a cylindrical roller bearing, and is interposed between an inner ring 38a that is externally fitted and fixed to the output shaft 35, an outer ring 38b that is fixed to a housing (not shown), and an inner ring 38a and an outer ring 38b. A plurality of cylindrical rollers 38c arranged so as to be capable of rolling, and an annular cage 38d that holds each cylindrical roller 38c at predetermined intervals along the circumferential direction. The inner ring 38a, the outer ring 38b, and the cylindrical roller 38c are made of, for example, bearing steel, and the cage 38d is made of, for example, a copper alloy.

内輪３８ａは、その外周の軸方向中央部に形成された内輪軌道面３８ａ１を有している。外輪３８ｂは、内輪３８ａと同心上に配置されており、その内周の軸方向中央部に形成された外輪軌道面３８ｂ１と、この外輪軌道面３８ｂ１の軸方向両側に形成された一対の外輪鍔部３８ｂ２とを有している。外輪軌道面３８ｂ１は、内輪軌道面３８ａ１に対向して配置されている。外輪鍔部３８ｂ２は、外輪３８ｂの内周の軸方向両端部から径方向内側に向かって突出して形成されており、この外輪鍔部３８ｂ２に円筒ころ３８ｃの端面が摺接するようになっている。   The inner ring 38a has an inner ring raceway surface 38a1 formed at the axial center of the outer periphery thereof. The outer ring 38b is disposed concentrically with the inner ring 38a, and has an outer ring raceway surface 38b1 formed at the axially central portion of the inner circumference and a pair of outer ring rods formed on both sides in the axial direction of the outer ring raceway surface 38b1. Part 38b2. The outer ring raceway surface 38b1 is disposed to face the inner ring raceway surface 38a1. The outer ring flange 38b2 is formed to project radially inward from both axial ends of the inner periphery of the outer ring 38b, and the end surface of the cylindrical roller 38c is in sliding contact with the outer ring flange 38b2.

円筒ころ３８ｃは、内輪３８ａの内輪軌道面３８ａ１と外輪３８ｂの外輪軌道面３８ｂ１との間に転動可能に配置されている。
保持器３８ｄは、軸方向に離反して配置された一対の円環部３８ｄ１と、この円環部３８ｄ１の周方向に沿って等間隔おきに配置されて両円環部３８ｄ１同士を連結する複数の柱部３８ｄ２とを有している。一対の円環部３８ｄ１と隣接する柱部３８ｄ２との間には、それぞれポケット３８ｄ３が形成されており、このポケット３８ｄ３内に各円筒ころ３８ｃが配置されている。 The cylindrical roller 38c is disposed so as to be able to roll between the inner ring raceway surface 38a1 of the inner ring 38a and the outer ring raceway surface 38b1 of the outer ring 38b.
The retainer 38d has a pair of annular portions 38d1 that are disposed apart from each other in the axial direction, and a plurality of retainers 38d that are disposed at equal intervals along the circumferential direction of the annular portion 38d1 and connect the annular portions 38d1 to each other. Column part 38d2. A pocket 38d3 is formed between the pair of annular portions 38d1 and the adjacent column portion 38d2, and each cylindrical roller 38c is disposed in the pocket 38d3.

図１において、風力発電装置１は、増速機３の出力軸３５に一体回転可能に設けられた入力回転体５と、発電機４の駆動軸４１に一体回転可能に設けられた出力回転体６と、入力回転体５と出力回転体６との間に配置された一方向クラッチ７及び電磁クラッチ（連結手段）９と、一方向クラッチ７の軸方向両側に配置された一対の転がり軸受８とをさらに備えている。   In FIG. 1, the wind turbine generator 1 includes an input rotator 5 provided to be rotatable integrally with an output shaft 35 of the speed increaser 3, and an output rotator provided to be integrally rotatable with a drive shaft 41 of the generator 4. 6, a one-way clutch 7 and an electromagnetic clutch (coupling means) 9 disposed between the input rotator 5 and the output rotator 6, and a pair of rolling bearings 8 disposed on both axial sides of the one-way clutch 7. And further.

前記一方向クラッチ７及び電磁クラッチ９は、出力軸３５の回転を入力回転体５及び出力回転体６を介して駆動軸４１に伝達するようになっている。電磁クラッチ９は、ハウジング１１によって支持されている。また、電磁クラッチ９は、通常の発電機４の運転時には入力回転体５と出力回転体６とを接続せず、主として発電機４を停止させる場合に作動させることが可能となっている。この電磁クラッチ９の詳細については後述する。転がり軸受８は、一方向クラッチ７の軸方向両側に配置されているが、一方向クラッチ７の軸方向一方側のみに配置されていてもよい。   The one-way clutch 7 and the electromagnetic clutch 9 are configured to transmit the rotation of the output shaft 35 to the drive shaft 41 via the input rotator 5 and the output rotator 6. The electromagnetic clutch 9 is supported by the housing 11. Further, the electromagnetic clutch 9 can be operated mainly when the generator 4 is stopped without connecting the input rotator 5 and the output rotator 6 during normal operation of the generator 4. Details of the electromagnetic clutch 9 will be described later. The rolling bearings 8 are arranged on both sides in the axial direction of the one-way clutch 7, but may be arranged only on one side in the axial direction of the one-way clutch 7.

図３は、増速機３の出力軸３５と発電機４の駆動軸４１との連結部分であって、特に一方向クラッチ７及び転がり軸受８の構造を詳細に示す断面図である。したがって、この図においては電磁クラッチ９が省略されている。また、図５は、出力軸３５と駆動軸４１との連結部分であって、特に一方向クラッチ７、転がり軸受８、及び電磁クラッチ９の構造を概略的に示す断面図である。図３及び図５において、入力回転体５は、出力軸３５と同心上に配置されている。また、入力回転体５には、その軸方向一端部（図５の左端部）から軸方向他端部（図５の右端部）に向けて、フランジ部５１、大径部５２、スプライン部５４、及び小径部５３をこの順に有している。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing in detail the structure of the one-way clutch 7 and the rolling bearing 8, which is a connecting portion between the output shaft 35 of the speed increaser 3 and the drive shaft 41 of the generator 4. Therefore, the electromagnetic clutch 9 is omitted in this figure. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the one-way clutch 7, the rolling bearing 8, and the electromagnetic clutch 9, which is a connecting portion between the output shaft 35 and the drive shaft 41. 3 and 5, the input rotator 5 is disposed concentrically with the output shaft 35. Further, the input rotator 5 has a flange portion 51, a large diameter portion 52, and a spline portion 54 from one axial end portion (left end portion in FIG. 5) to the other axial end portion (right end portion in FIG. 5). And a small diameter portion 53 in this order.

フランジ部５１は、大径部５２の外周面よりも径方向外側に延びて形成されており、出力軸３５の出力端部３５ｃに着脱可能に固定されている。具体的には、フランジ部５１は、前記出力端部３５ｃに形成されたフランジ部３５ｃ１に当接した状態で、図示しないボルト・ナットにより当該フランジ部３５ｃ１に締結固定されている。図３に示されるように、小径部５３の端面と駆動軸４１のフランジ部４１ａの端面との間には、隙間Ｓ１が形成されている。   The flange portion 51 is formed to extend radially outward from the outer peripheral surface of the large diameter portion 52 and is detachably fixed to the output end portion 35 c of the output shaft 35. Specifically, the flange portion 51 is fastened and fixed to the flange portion 35c1 by bolts and nuts (not shown) in contact with the flange portion 35c1 formed at the output end portion 35c. As shown in FIG. 3, a gap S <b> 1 is formed between the end surface of the small diameter portion 53 and the end surface of the flange portion 41 a of the drive shaft 41.

出力回転体６は、入力回転体５の径方向外側に同心上に配置されており、円筒部６１と、この円筒部６１の軸方向他端部（図３の右端部）に形成されたフランジ部６２とを有している。
フランジ部６２は、円筒部６１の外周面よりも径方向外側に延びて形成されており、駆動軸４１の一端部に着脱可能に固定されている。具体的には、フランジ部６２は、駆動軸４１の前記一端部に形成されたフランジ部４１ａに当接した状態で、図示しないボルト・ナットにより当該フランジ部４１ａに締結固定されている。 The output rotator 6 is arranged concentrically outside the input rotator 5 in the radial direction, and has a cylindrical portion 61 and a flange formed at the other axial end of the cylindrical portion 61 (the right end portion in FIG. 3). Part 62.
The flange portion 62 is formed to extend radially outward from the outer peripheral surface of the cylindrical portion 61, and is detachably fixed to one end portion of the drive shaft 41. Specifically, the flange portion 62 is fastened and fixed to the flange portion 41a by bolts and nuts (not shown) in contact with the flange portion 41a formed at the one end portion of the drive shaft 41.

円筒部６１の内周面は円筒面とされており、円筒部６１の軸方向一端部（図３の左端部）の内周面と、入力回転体５の外周面との隙間には、円筒部６１と入力回転体５との間の環状空間を密封するための環状のシール部材１０が設けられている。出力回転体６は、駆動軸４１から出力回転体６を切り離した状態で、入力回転体５に対して軸方向に移動可能となる。   The inner peripheral surface of the cylindrical portion 61 is a cylindrical surface, and a cylinder is formed in a gap between the inner peripheral surface of one end portion in the axial direction of the cylindrical portion 61 (left end portion in FIG. 3) and the outer peripheral surface of the input rotating body 5. An annular seal member 10 for sealing an annular space between the portion 61 and the input rotating body 5 is provided. The output rotator 6 is movable in the axial direction with respect to the input rotator 5 in a state where the output rotator 6 is separated from the drive shaft 41.

図４は、一方向クラッチ７を示す断面図である。図３及び図４において、一方向クラッチ７は、内輪７１及び外輪７２と、この内輪７１の外周面７１ａと外輪７２の内周面７２ａとの間に配置された複数のころ７３とを備えている。
内輪７１は、入力回転体５の小径部５３の軸方向中央部に外嵌して固定されており、小径部５３と一体回転するようになっている。出力回転体６における円筒部６１の軸方向中央部の領域Ｂは、一方向クラッチ７の外輪７２とされている。したがって、円筒部６１の領域Ｂの内周面に、前記内周面７２ａが形成されている。ころ７３は、円柱形状であり、本実施形態では周方向に８つ配置されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing the one-way clutch 7. 3 and 4, the one-way clutch 7 includes an inner ring 71 and an outer ring 72, and a plurality of rollers 73 disposed between the outer peripheral surface 71a of the inner ring 71 and the inner peripheral surface 72a of the outer ring 72. Yes.
The inner ring 71 is externally fitted and fixed to the central portion in the axial direction of the small-diameter portion 53 of the input rotator 5, and rotates integrally with the small-diameter portion 53. A region B in the axial center portion of the cylindrical portion 61 in the output rotator 6 is an outer ring 72 of the one-way clutch 7. Therefore, the inner peripheral surface 72 a is formed on the inner peripheral surface of the region B of the cylindrical portion 61. The rollers 73 have a cylindrical shape, and eight rollers 73 are arranged in the circumferential direction in this embodiment.

一方向クラッチ７は、各ころ７３を円周方向に沿って所定間隔毎に保持する環状の保持器７４と、各ころ７３を一方向に弾性的に付勢する複数の弾性部材７５とをさらに備えている。
保持器７４は、軸方向に対向する一対の円環部７４ａと、両円環部７４ａの間で軸方向に延びかつ周方向等間隔に配列されて当該両円環部７４ａを連結する複数の柱部７４ｂとを有している。両円環部７４ａと隣接する柱部７４ｂとの間には複数のポケット７４ｃが形成されており、各ポケット７４ｃに各ころ７３が個別に収容されている。
弾性部材７５は、圧縮コイルバネからなり、保持器７４の各ポケット７４ｃに個別に収容されて柱部７４ｂに取り付けられている。 The one-way clutch 7 further includes an annular cage 74 that holds the rollers 73 at predetermined intervals along the circumferential direction, and a plurality of elastic members 75 that elastically urge the rollers 73 in one direction. I have.
The cage 74 includes a pair of annular portions 74a facing each other in the axial direction, and a plurality of cage portions 74a extending in the axial direction between the annular portions 74a and arranged at equal intervals in the circumferential direction to connect the annular portions 74a. And a column portion 74b. A plurality of pockets 74c are formed between both annular portions 74a and adjacent column portions 74b, and each roller 73 is individually accommodated in each pocket 74c.
The elastic member 75 includes a compression coil spring, and is individually accommodated in each pocket 74c of the retainer 74 and attached to the column portion 74b.

図４において、内輪７１の外周面７１ａにはころ７３と同数（８つ）の平坦なカム面７１ａ１が形成されており、外輪７２の内周面７２ａは円筒面とされている。内輪７１のカム面７１ａ１と外輪７２の円筒面との間には、くさび状空間Ｓが周方向に複数（８つ）形成されている。そして、ころ７３は各くさび状空間Ｓに個別に配置されており、弾性部材７５がころ７３をくさび状空間Ｓが狭くなる方向に付勢している。ころ７３の外周面は、内輪７１のカム面７１ａ１及び外輪７２の円筒面に接触する接触面７３ａとなっており、この接触面７３ａは幅方向（軸方向）に真っ直ぐ（ころ中心と平行）に形成されている。なお、一方向クラッチ７は、内外輪７１，７２間に、基油にエステル、増ちょう剤にウレア系のもの等を用いた温度変化に影響をうけにくい潤滑剤であるグリースが設けられた環境にある。   In FIG. 4, the same number (eight) of flat cam surfaces 71 a 1 as the rollers 73 are formed on the outer peripheral surface 71 a of the inner ring 71, and the inner peripheral surface 72 a of the outer ring 72 is a cylindrical surface. Between the cam surface 71a1 of the inner ring 71 and the cylindrical surface of the outer ring 72, a plurality (eight) of wedge-shaped spaces S are formed in the circumferential direction. The rollers 73 are individually arranged in each wedge-shaped space S, and the elastic member 75 urges the rollers 73 in the direction in which the wedge-shaped space S is narrowed. The outer peripheral surface of the roller 73 is a contact surface 73a that contacts the cam surface 71a1 of the inner ring 71 and the cylindrical surface of the outer ring 72, and this contact surface 73a is straight in the width direction (axial direction) (parallel to the roller center). Is formed. The one-way clutch 7 is an environment in which grease is provided between the inner and outer rings 71 and 72, which is a lubricant that is hardly affected by temperature changes using an ester as a base oil and a urea-based one as a thickener. It is in.

このように構成された一方向クラッチ７では、入力回転体５が増速回転することにより、入力回転体５の回転速度が、出力回転体６の回転速度を上回る場合には、内輪７１が外輪７２に対して一方向（図４の反時計回り方向）に相対回転しようとする。この場合、弾性部材７５の付勢力により、ころ７３はくさび状空間Ｓが狭くなる方向へ僅かに移動して、ころ７３の接触面７３ａが内輪７１の外周面７１ａ及び外輪７２の内周面７２ａに圧接し、一方向クラッチ７はころ７３が内外輪７１，７２の間に噛み合った状態となる。これにより、内外輪７１，７２は前記一方向に一体回転可能となり、入力回転体５と出力回転体６とを一体回転可能に接続することができる。   In the one-way clutch 7 configured as described above, when the input rotator 5 rotates at an increased speed and the rotation speed of the input rotator 5 exceeds the rotation speed of the output rotator 6, the inner ring 71 is 72 to rotate relative to one direction (counterclockwise direction in FIG. 4). In this case, the roller 73 slightly moves in the direction in which the wedge-shaped space S is narrowed by the urging force of the elastic member 75, so that the contact surface 73 a of the roller 73 is the outer peripheral surface 71 a of the inner ring 71 and the inner peripheral surface 72 a of the outer ring 72. The one-way clutch 7 is in a state where the rollers 73 are engaged between the inner and outer rings 71 and 72. Thereby, the inner and outer rings 71 and 72 can be integrally rotated in the one direction, and the input rotating body 5 and the output rotating body 6 can be connected so as to be integrally rotatable.

また、入力回転体５が増速回転後に一定速回転となり、入力回転体５の回転速度が、出力回転体６の回転速度と同一になった場合には、ころ７３が内外輪７１，７２の間に噛み合った状態で保持される。このため、一方向クラッチ７は、内外輪７１，７２の前記一方向への一体回転を維持し、入力回転体５及び出力回転体６は一体回転し続ける。   Further, when the input rotator 5 is rotated at a constant speed after the accelerated rotation and the rotation speed of the input rotator 5 is the same as the rotation speed of the output rotator 6, the rollers 73 are connected to the inner and outer rings 71 and 72. It is held in a state of being engaged with each other. Therefore, the one-way clutch 7 maintains the integral rotation of the inner and outer rings 71 and 72 in the one direction, and the input rotator 5 and the output rotator 6 continue to rotate integrally.

一方、入力回転体５が減速回転することにより、入力回転体５の回転速度が、出力回転体６の回転速度を下回る場合には、内輪７１が外輪７２に対して他方向（図４の時計回り方向）に相対回転しようとする。この場合には、弾性部材７５の付勢力に抗して、ころ７３がくさび状空間Ｓが広くなる方向へ僅かに移動することにより、ころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いが解除される。このように、ころ７３の噛み合いが解除されることで、入力回転体５と出力回転体６との接続が遮断される。   On the other hand, when the rotational speed of the input rotator 5 is lower than the rotational speed of the output rotator 6 due to the input rotator 5 rotating at a reduced speed, the inner ring 71 moves in the other direction (the timepiece of FIG. Try to rotate relative to the rotation direction. In this case, the roller 73 slightly moves in the direction in which the wedge-shaped space S widens against the urging force of the elastic member 75, so that the engagement between the roller 73 and the inner and outer rings 71, 72 is released. . In this way, the connection between the input rotator 5 and the output rotator 6 is cut off by releasing the meshing of the rollers 73.

図３において、一対の転がり軸受８は、入力回転体５の小径部５３と出力回転体６の円筒部６１との間にそれぞれ配置されており、入力回転体５及び出力回転体６を互いに相対回転可能に支持している。また、各転がり軸受８は、その軸方向端部に一方向クラッチ７の保持器７４の軸方向両端面にそれぞれ当接可能に、前記一方向クラッチ７の軸方向両側にそれぞれ隣接して配置されている。   In FIG. 3, the pair of rolling bearings 8 are respectively disposed between the small diameter portion 53 of the input rotator 5 and the cylindrical portion 61 of the output rotator 6, so that the input rotator 5 and the output rotator 6 are relative to each other. It is rotatably supported. Further, each rolling bearing 8 is disposed adjacent to both axial sides of the one-way clutch 7 so as to be able to abut on both axial end surfaces of the retainer 74 of the one-way clutch 7 at the axial end thereof. ing.

転がり軸受８は、内輪８１及び外輪８２と、内輪８１と外輪８２との間に転動可能に配置された複数の円筒ころ８３とを備えた円筒ころ軸受からなる。
内輪８１は、外周に形成された内輪軌道面８１ａと、この内輪軌道面８１ａの軸方向両側において径方向外側に向かって突出して形成された内輪鍔部８１ｂとを有している。各内輪鍔部８１ｂの内側面には、円筒ころ８３の両端面がそれぞれ摺接するようになっている。また、一方向クラッチ７に隣接する内輪鍔部８１ｂの外側面８１ｂ１は、一方向クラッチ７の保持器７４の軸方向端面である円環部７４ａの外側面が当接する当接面とされている。 The rolling bearing 8 includes a cylindrical roller bearing provided with an inner ring 81 and an outer ring 82 and a plurality of cylindrical rollers 83 that are arranged between the inner ring 81 and the outer ring 82 so as to be able to roll.
The inner ring 81 has an inner ring raceway surface 81a formed on the outer periphery, and an inner ring flange 81b formed to project radially outward on both axial sides of the inner ring raceway surface 81a. Both end surfaces of the cylindrical roller 83 are in sliding contact with the inner surface of each inner ring collar 81b. The outer surface 81b1 of the inner ring collar 81b adjacent to the one-way clutch 7 is a contact surface with which the outer surface of the annular portion 74a that is the axial end surface of the retainer 74 of the one-way clutch 7 contacts. .

出力回転体６における円筒部６１の軸方向両端部の領域Ａ及び領域Ｃは、転がり軸受８の外輪８２とされており、この領域Ａ，Ｃの各内周面に外輪８２の外輪軌道面８２ａが形成されている。この外輪軌道面８２ａと内輪軌道面８１ａとの間には、円筒ころ８３が転動可能に配置されている。   A region A and a region C at both ends in the axial direction of the cylindrical portion 61 in the output rotator 6 serve as an outer ring 82 of the rolling bearing 8, and an outer ring raceway surface 82 a of the outer ring 82 is formed on each inner peripheral surface of the regions A and C. Is formed. A cylindrical roller 83 is disposed between the outer ring raceway surface 82a and the inner ring raceway surface 81a so as to be able to roll.

以上の風力発電装置１は、増速機３の出力軸３５とともに一体回転する入力回転体５と、発電機４の駆動軸４１とともに一体回転する出力回転体６との間に配置した一方向クラッチ７により、入力回転体５の回転速度が出力回転体６の回転速度を下回ると、入力回転体５と出力回転体６との接続を遮断することができる。つまり、風力の低下により主軸２を介して出力軸３５の回転速度が急激に低下しても、発電機４のロータ４２の慣性による回転が駆動軸４１を介して出力軸３５に伝達されるのを防止することができる。これにより、出力軸３５を支持しているころ軸受３８に作用するラジアル荷重の減少及びこれに伴う円筒ころ３８ｃの自転遅れを抑制することができる。したがって、この状態から風力変化により主軸２の回転速度が急激に増加して円筒ころ３８ｃに高荷重がかかったときに、円筒ころ３８ｃが内輪３８ａとの接触面で滑りにくくなるため、ころ軸受３８にスメアリングが発生するのを効果的に抑制することができる。   The wind power generator 1 described above includes a one-way clutch disposed between the input rotator 5 that rotates integrally with the output shaft 35 of the speed increaser 3 and the output rotator 6 that rotates integrally with the drive shaft 41 of the generator 4. 7, when the rotational speed of the input rotator 5 is lower than the rotational speed of the output rotator 6, the connection between the input rotator 5 and the output rotator 6 can be disconnected. That is, even if the rotational speed of the output shaft 35 rapidly decreases via the main shaft 2 due to a decrease in wind power, the rotation due to the inertia of the rotor 42 of the generator 4 is transmitted to the output shaft 35 via the drive shaft 41. Can be prevented. As a result, it is possible to suppress a reduction in the radial load acting on the roller bearing 38 supporting the output shaft 35 and a rotation delay of the cylindrical roller 38c associated therewith. Accordingly, when the rotational speed of the main shaft 2 suddenly increases due to a change in wind force from this state and a high load is applied to the cylindrical roller 38c, the cylindrical roller 38c becomes difficult to slip on the contact surface with the inner ring 38a. Smearing can be effectively suppressed.

また、ロータ４２の慣性による回転が出力軸３５に伝達されるのを防止することにより、増速機３のころ軸受３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８，３９等に作用する負荷を低減することができる。これにより、遊星歯車機構３１の各歯車３１ｂ，３１ｃや、高速段歯車機構３２の各軸３３〜３５及びころ軸受３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８，３９をいずれも小型化することができるため、増速機３を軽量化することができ、かつ低コストで製造することができる。
さらに、入力回転体５と出力回転体６との接続を遮断することにより、発電機４のロータ４２は、急激に減速することなく慣性によって回転し続けるため、ロータ４２の平均回転速度を上げることができる。これにより、発電機４の発電効率を向上させることができる。 Further, by preventing the rotation due to the inertia of the rotor 42 from being transmitted to the output shaft 35, the load acting on the roller bearings 36a, 36b, 37a, 37b, 38, 39, etc. of the speed increaser 3 can be reduced. Can do. As a result, the gears 31b and 31c of the planetary gear mechanism 31 and the shafts 33 to 35 of the high-speed gear mechanism 32 and the roller bearings 36a, 36b, 37a, 37b, 38, and 39 can all be downsized. The speed increaser 3 can be reduced in weight and can be manufactured at low cost.
Further, by disconnecting the connection between the input rotator 5 and the output rotator 6, the rotor 42 of the generator 4 continues to rotate due to inertia without suddenly decelerating, so the average rotational speed of the rotor 42 is increased. Can do. Thereby, the power generation efficiency of the generator 4 can be improved.

また、入力回転体５と出力回転体６との間には、これらを互いに相対回転可能に支持する転がり軸受８が配置されているため、一方向クラッチ７においてころ７３と内外輪７１，７２との噛み合いが解除されることにより、くさび状空間Ｓでころ７３と内外輪７１，７２との間に隙間が発生したときに、転がり軸受８によって入力回転体５及び出力回転体６が互いに径方向に相対移動するのを防止することができる。したがって、風力発電装置１の運転中に、入力回転体５及び出力回転体６が径方向にがたつくのを防止することができる。   Further, since a rolling bearing 8 is disposed between the input rotator 5 and the output rotator 6 so as to be relatively rotatable with each other, the roller 73 and the inner and outer rings 71 and 72 in the one-way clutch 7 are arranged. When the gap between the roller 73 and the inner and outer rings 71 and 72 is generated in the wedge-shaped space S, the input rotating body 5 and the output rotating body 6 are radially connected to each other by the rolling bearing 8. It is possible to prevent relative movement. Therefore, it is possible to prevent the input rotator 5 and the output rotator 6 from rattling in the radial direction during the operation of the wind turbine generator 1.

また、一対の転がり軸受８を、その軸方向端部に一方向クラッチ７の保持器７４の軸方向両端面が当接可能に、一方向クラッチ７の軸方向両側にそれぞれ隣接して配置したので、各転がり軸受８の軸方向端部に前記保持器７４の軸方向両端面を当接させることにより、前記保持器７４が軸方向両側に移動するのを規制することができる。
また、転がり軸受８の内輪鍔部８１ｂに、一方向クラッチ７の保持器７４の軸方向両端面（円環部７４ａの外側面）を当接させるため、転がり軸受８の内輪鍔部８１ｂを、前記保持器７４の軸方向移動を規制する部材として兼用することができる。これにより、転がり軸受８の構造を簡略化することができる。 In addition, the pair of rolling bearings 8 are disposed adjacent to both axial sides of the one-way clutch 7 so that both axial end surfaces of the retainer 74 of the one-way clutch 7 can come into contact with the axial ends thereof. The axial movement of the cage 74 can be restricted by bringing both axial end surfaces of the cage 74 into contact with the axial ends of the rolling bearings 8.
Further, in order to bring both end surfaces in the axial direction of the retainer 74 of the one-way clutch 7 (outer surfaces of the annular portion 74a) into contact with the inner ring flange 81b of the rolling bearing 8, the inner ring flange 81b of the rolling bearing 8 is The retainer 74 can also be used as a member that restricts the axial movement of the retainer 74. Thereby, the structure of the rolling bearing 8 can be simplified.

また、出力回転体６の内周面に、一方向クラッチ７の外輪内周面７２ａ及び転がり軸受８の外輪軌道面８２ａを形成したので、出力回転体６を、一方向クラッチ７の外輪７２、及び各転がり軸受８の外輪８２として兼用することができる。これにより、風力発電装置１全体の構造を簡略化することができる。
また、外輪内周面７２ａ及び外輪軌道面８２ａを含む出力回転体６の内周面は、一定の内径に形成され、出力回転体６は、発電機４の駆動軸４１に着脱可能に固定されるとともに、入力回転体５に対して軸方向に移動可能に配置されている。そのため、出力回転体６を駆動軸４１から取り外して入力回転体５に対して軸方向へ相対移動させれば、入力回転体５から出力回転体６を取り外すことができる。これにより、一方向クラッチ７の外輪７２及び転がり軸受８の外輪８２を同時に取り外すことができるため、一方向クラッチ７及び転がり軸受８のメンテナンス作業を容易に行うことができる。この際、発電機４を移動させる必要がないため、前記メンテナンス作業をさらに容易に行うことができる。 Moreover, since the outer ring inner peripheral surface 72a of the one-way clutch 7 and the outer ring raceway surface 82a of the rolling bearing 8 are formed on the inner peripheral surface of the output rotator 6, the output rotator 6 is connected to the outer ring 72 of the one-way clutch 7, Also, it can be used as the outer ring 82 of each rolling bearing 8. Thereby, the structure of the wind power generator 1 whole can be simplified.
Further, the inner peripheral surface of the output rotator 6 including the outer ring inner peripheral surface 72a and the outer ring raceway surface 82a is formed with a constant inner diameter, and the output rotator 6 is detachably fixed to the drive shaft 41 of the generator 4. And is disposed so as to be movable in the axial direction with respect to the input rotating body 5. Therefore, if the output rotator 6 is removed from the drive shaft 41 and moved relative to the input rotator 5 in the axial direction, the output rotator 6 can be detached from the input rotator 5. Thereby, since the outer ring 72 of the one-way clutch 7 and the outer ring 82 of the rolling bearing 8 can be removed at the same time, the maintenance work of the one-way clutch 7 and the rolling bearing 8 can be easily performed. At this time, since the generator 4 does not need to be moved, the maintenance work can be performed more easily.

次に、電磁クラッチ９の構成とその制御について詳細に説明する。
図５に示されるように、電磁クラッチ９は、出力軸３５に接続された入力回転体５と、駆動軸４１に連結された出力回転体６とを断接可能に接続（連結）する連結手段を構成している。この電磁クラッチ９は、所謂摩擦式のクラッチとなっており、互いに摩擦結合する第１クラッチ部材９１及び第２クラッチ部材９２と、クラッチコイル９３とを有している。第１クラッチ部材９１は、鋼材により円盤状に形成された第１ディスク部９１ａと、この第１ディスク部９１ａの径方向内側に設けられた第１筒部９１ｂとを有しており、この第１筒部９１ｂが入力回転体５のスプライン部５４にスプライン嵌合されることによって、第１クラッチ部材９１が入力回転体５に一体回転可能で軸方向移動可能に取り付けられている。 Next, the configuration and control of the electromagnetic clutch 9 will be described in detail.
As shown in FIG. 5, the electromagnetic clutch 9 is a connecting means for connecting (connecting) the input rotating body 5 connected to the output shaft 35 and the output rotating body 6 connected to the drive shaft 41 so as to be connectable / disconnectable. Is configured. The electromagnetic clutch 9 is a so-called friction type clutch, and includes a first clutch member 91 and a second clutch member 92 that are frictionally coupled to each other, and a clutch coil 93. The first clutch member 91 includes a first disk portion 91a formed in a disk shape from a steel material, and a first cylinder portion 91b provided on the radially inner side of the first disk portion 91a. The first cylinder member 91 is attached to the input rotator 5 so as to be integrally rotatable and axially movable by the spline fitting of the one cylinder portion 91b to the spline portion 54 of the input rotator 5.

第２クラッチ部材９２は、円盤状に形成された第２ディスク部９２ａと、この第２ディスク部９２ａの径方向内側に設けられた第２筒部９２ｂとを有しており、この第２筒部９２ｂが、出力回転体６の外周面に一体回転可能に嵌合されている。
クラッチコイル９３は、コイルホルダ９４に収容されて第２ディスク部９２ａの背面側、つまり第１クラッチ部材９１とは反対側に配置されており、制御部１２（図１参照）から電力が供給されることにより磁力を生じるようになっている。コイルホルダ９４は、その外周側がハウジング１１によって支持され、内周側に軸受９５を介して第２クラッチ部材９２が回転自在に連結されている。そして、クラッチコイル９３に磁力が生じると、第１クラッチ部材９１が第２クラッチ部材９２に近づく方向に移動して、それぞれのディスク部９１ａ，９２ａが互いに圧接し、摩擦結合される。これにより、入力回転体５と出力回転体６とが連結され、出力軸３５の回転を駆動軸４１に伝達可能となる。 The second clutch member 92 includes a second disk portion 92a formed in a disk shape, and a second cylinder portion 92b provided on the radially inner side of the second disk portion 92a. The part 92b is fitted to the outer peripheral surface of the output rotating body 6 so as to be integrally rotatable.
The clutch coil 93 is accommodated in the coil holder 94 and is arranged on the back side of the second disk portion 92a, that is, on the opposite side to the first clutch member 91, and is supplied with electric power from the control portion 12 (see FIG. 1). By doing so, magnetic force is generated. The coil holder 94 is supported by the housing 11 on the outer peripheral side, and the second clutch member 92 is rotatably connected to the inner peripheral side via a bearing 95. When a magnetic force is generated in the clutch coil 93, the first clutch member 91 moves in a direction approaching the second clutch member 92, and the respective disk portions 91a and 92a are brought into pressure contact with each other and frictionally coupled. Thereby, the input rotator 5 and the output rotator 6 are connected, and the rotation of the output shaft 35 can be transmitted to the drive shaft 41.

電磁クラッチ９は、所定の条件が満たされたときに出力軸３５と駆動軸４１とを連結するように制御部１２によって制御される。具体的に、本実施形態では、所定の条件が発電機４の停止条件とされている。そして、発電機４の停止条件が満たされたか否かは、風力発電装置１の各種の状態を検出する検出手段の検出結果に基づいて制御部１２によって判断される。   The electromagnetic clutch 9 is controlled by the control unit 12 so as to connect the output shaft 35 and the drive shaft 41 when a predetermined condition is satisfied. Specifically, in the present embodiment, a predetermined condition is a stop condition for the generator 4. And it is judged by the control part 12 based on the detection result of the detection means which detects the various states of the wind power generator 1 whether the stop conditions of the generator 4 were satisfy | filled.

図１に示されるように、発電機４のケーシング４ａ内には、検出手段の一つである温度センサ２１が設けられている。この温度センサ２１は、ケーシング４ａ内の温度を常時検出しており、その検出信号は制御部１２に入力されるようになっている。
また、発電機４のケーシング４ａ又はその近傍には、検出手段の一つである振動センサ２２が設けられている。この振動センサ２２は、ケーシング４ａの振動を常時検出しており、その検出信号は制御部１２に入力されるようになっている。 As shown in FIG. 1, a temperature sensor 21, which is one of detection means, is provided in the casing 4 a of the generator 4. The temperature sensor 21 constantly detects the temperature in the casing 4 a, and the detection signal is input to the control unit 12.
Further, a vibration sensor 22 as one of detecting means is provided in the casing 4a of the generator 4 or in the vicinity thereof. The vibration sensor 22 constantly detects the vibration of the casing 4 a, and the detection signal is input to the control unit 12.

発電機４には、発電量を計測する発電量測定器２４が接続されている。一方、出力軸３５には、当該出力軸３５の回転速度を検出する速度センサ２３が設けられている。この発電量測定器２４と速度センサ２３も検出手段の一つであり、発電量測定器２４によって測定された発電量、及び速度センサ２３の検出値は、それぞれ制御部１２に入力されるようになっている。   The generator 4 is connected to a power generation measuring device 24 for measuring the power generation. On the other hand, the output shaft 35 is provided with a speed sensor 23 that detects the rotational speed of the output shaft 35. The power generation amount measuring device 24 and the speed sensor 23 are also one of detection means, and the power generation amount measured by the power generation amount measuring device 24 and the detection value of the speed sensor 23 are input to the control unit 12 respectively. It has become.

また、本実施形態の風力発電装置１には、上記の検出手段とは別に、発電機４の停止指示の入力を受け付ける受付手段２５が設けられている。本実施形態の受付手段２５は、発電機４を停止させるための停止スイッチとされ、この停止スイッチ２５を操作すると、その信号が制御部１２に入力される。   In addition, the wind turbine generator 1 of the present embodiment is provided with a receiving unit 25 that receives an input of a stop instruction for the generator 4 separately from the detection unit described above. The receiving means 25 of the present embodiment is a stop switch for stopping the generator 4, and when the stop switch 25 is operated, the signal is input to the control unit 12.

制御部１２は、各種センサ２１〜２３及び測定器２４（以下、「センサ等」という）や、停止スイッチ２５からの信号に基づいて電磁クラッチ９の動作を制御するようになっている。具体的に、制御部１２は、センサ等の検出信号に基づいて発電機４に不具合が生じていると判断した場合に、出力軸３５と駆動軸４１とを連結するように電磁クラッチ９を制御する。また、制御部１２は、発電機４を停止させるために、風車１３の回転を止めて主軸２への外力の供給を停止させる制御をも行う。例えば、制御部１２は、風車１３のブレードのピッチ角を制御し、フェザー状態にすることによって風車１３の回転を停止させることができる。   The control unit 12 controls the operation of the electromagnetic clutch 9 based on signals from various sensors 21 to 23 and a measuring device 24 (hereinafter referred to as “sensors”) and a stop switch 25. Specifically, the control unit 12 controls the electromagnetic clutch 9 to connect the output shaft 35 and the drive shaft 41 when it is determined that a problem has occurred in the generator 4 based on a detection signal from a sensor or the like. To do. In addition, the control unit 12 also performs control to stop the rotation of the wind turbine 13 and stop the supply of external force to the main shaft 2 in order to stop the generator 4. For example, the control unit 12 can stop the rotation of the windmill 13 by controlling the pitch angle of the blades of the windmill 13 and setting the feather state.

発電機４のケーシング４ａ内が異常に昇温した場合、ケーシング４ａ内において焼き付き等の不具合が生じていると考えることができる。そのため、制御部１２は、温度センサ２１からの検出信号が所定の閾値（例えば、焼き付き等の可能性がある温度）を超えているか否かを判断し、風車１３を停止させる制御を行うとともに、出力軸３５と駆動軸４１とを連結させるように電磁クラッチ９を制御する。風車１３を停止させると主軸２への外力の供給も停止され、増速機３の出力軸３５は、急減速したのちに停止する。そのため、出力軸３５の回転速度は発電機４の駆動軸４１の回転速度を下回り、一方向クラッチ７による出力軸３５と駆動軸４１との接続が遮断される。このとき、電磁クラッチ９が作動していなければ、出力軸３５が停止したとしても駆動軸４１は停止することなくロータ４２の慣性力によって回転を続け、発電機４を迅速に停止させることができない。しかし、本実施形態では、電磁クラッチ９を作動させることによって出力軸３５と駆動軸４１とを連結させているので、出力軸３５とともに駆動軸４１も急減速させて停止させることができる。このとき、増速機３は発電機４のブレーキとして作用することになるので、発電機４を迅速に停止させることができる。   When the inside of the casing 4a of the generator 4 is abnormally heated, it can be considered that a malfunction such as seizure occurs in the casing 4a. Therefore, the control unit 12 determines whether or not the detection signal from the temperature sensor 21 exceeds a predetermined threshold (for example, a temperature at which there is a possibility of burn-in or the like), and performs control to stop the windmill 13. The electromagnetic clutch 9 is controlled to connect the output shaft 35 and the drive shaft 41. When the wind turbine 13 is stopped, the supply of external force to the main shaft 2 is also stopped, and the output shaft 35 of the gearbox 3 is stopped after suddenly decelerating. Therefore, the rotation speed of the output shaft 35 is lower than the rotation speed of the drive shaft 41 of the generator 4, and the connection between the output shaft 35 and the drive shaft 41 by the one-way clutch 7 is cut off. At this time, if the electromagnetic clutch 9 is not operated, even if the output shaft 35 is stopped, the drive shaft 41 does not stop and continues to rotate by the inertia force of the rotor 42, and the generator 4 cannot be stopped quickly. . However, in this embodiment, since the output shaft 35 and the drive shaft 41 are connected by operating the electromagnetic clutch 9, the drive shaft 41 together with the output shaft 35 can be rapidly decelerated and stopped. At this time, since the speed increaser 3 acts as a brake for the generator 4, the generator 4 can be quickly stopped.

同様に、発電機４の振動が異常に高まった場合には、発電機４内の軸や軸受に破損等の不具合が生じていると考えることができる。そのため、制御部１２は、振動センサ２２からの検出信号が所定の閾値を超えているか否かを判断し、超えている場合には、風車１３を停止させる制御を行うとともに、出力軸３５と駆動軸４１とを連結させるように電磁クラッチ９を制御する。   Similarly, when the vibration of the generator 4 is abnormally increased, it can be considered that the shaft or the bearing in the generator 4 has a defect such as breakage. Therefore, the control unit 12 determines whether or not the detection signal from the vibration sensor 22 exceeds a predetermined threshold value. If the detection signal exceeds the predetermined threshold value, the control unit 12 performs control to stop the windmill 13 and drives the output shaft 35. The electromagnetic clutch 9 is controlled to connect the shaft 41.

また、出力軸３５の回転速度に対して発電機４の発電量が少ない場合にも、発電機４に何らかの不具合が生じていると考えることができる。そのため、制御部１２は、速度センサ２３からの検出信号から適正な発電量を推定し、その推定された発電量と発電量測定器２４から出力信号とを比較する。そして、制御部１２は、両者の差が所定の閾値を超えているか否かを判断し、超えている場合には、風車１３を停止させる制御を行うとともに、出力軸３５と駆動軸４１とを連結させるように電磁クラッチ９を制御する。   Further, even when the amount of power generated by the generator 4 is small with respect to the rotational speed of the output shaft 35, it can be considered that a certain problem has occurred in the generator 4. Therefore, the control unit 12 estimates an appropriate power generation amount from the detection signal from the speed sensor 23, and compares the estimated power generation amount with the output signal from the power generation amount measuring device 24. And the control part 12 judges whether the difference of both exceeds the predetermined threshold value, and when it exceeds, while performing control which stops the windmill 13, the output shaft 35 and the drive shaft 41 are made. The electromagnetic clutch 9 is controlled to be connected.

以上のような制御を行うことによって、発電機４の停止条件が満たされたときに自動的にかつ迅速に発電機４を停止させることが可能となる。そのため、不具合が生じたまま発電機４が継続して作動しまうのを防止することができる。
また、本実施形態においては、停止スイッチ２５を操作することによっても発電機４を迅速に停止させることができる。したがって、発電機４のメンテナンス等を行う場合には、停止スイッチ２５を操作することによって迅速に発電機４を停止させて作業を行うことができる。 By performing the control as described above, the generator 4 can be stopped automatically and quickly when the stop condition of the generator 4 is satisfied. Therefore, it is possible to prevent the generator 4 from continuing to operate with a malfunction.
In the present embodiment, the generator 4 can be quickly stopped also by operating the stop switch 25. Therefore, when performing maintenance or the like of the generator 4, the operation can be performed by quickly stopping the generator 4 by operating the stop switch 25.

本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。
例えば、増速機の出力軸と発電機の駆動軸とを連結する連結手段は、電磁クラッチ以外の手段を用いることができる。但し、連結手段として電磁クラッチを用いることで出力軸と駆動軸との連結やその解除を迅速かつ正確に切り替えることができる。また、連結手段は、少なくとも出力軸の回転速度が駆動軸の回転速度を下回る第２の状態で出力軸と駆動軸とを一体回転可能に連結することができるものであればよい。 The present invention is not limited to the above embodiment and can be implemented with appropriate modifications.
For example, a means other than an electromagnetic clutch can be used as the connecting means for connecting the output shaft of the speed increaser and the drive shaft of the generator. However, by using an electromagnetic clutch as the connecting means, the connection between the output shaft and the drive shaft and the release thereof can be switched quickly and accurately. The connecting means may be any means that can connect the output shaft and the drive shaft so as to be integrally rotatable in a second state where at least the rotation speed of the output shaft is lower than the rotation speed of the drive shaft.

出力軸の回転速度を検出する速度センサに代えて、駆動軸や主軸の回転速度を検出する速度センサを備えていてもよい。また、検出手段としては、上記に例示したセンサ等の少なくとも一部を備えていればよく、他の検出手段を備えていてもよい。   Instead of a speed sensor that detects the rotational speed of the output shaft, a speed sensor that detects the rotational speed of the drive shaft or the main shaft may be provided. Moreover, as a detection means, what is necessary is just to provide at least one part of the sensors etc. which were illustrated above, and may be provided with the other detection means.

本実施形態においては、入力回転体及び出力回転体が、それぞれ出力軸及び駆動軸に対して別部材として設けられているが、それぞれ出力軸及び駆動軸と一体に形成されていてもよい。
また、出力回転体は、入力回転体の径方向外側に配置されているが、入力回転体の径方向内側に配置されていてもよい。この場合、一方向クラッチは外輪内周面をカム面とし、内輪外周面を円筒面とすればよい。さらにこの場合には、出力回転体の外周面に内輪外周面を形成し、出力回転体を内輪として兼用してもよい。
つまり、本発明の発電装置では、上記実施形態のように入力回転体を内側（内輪側）とし、出力回転体を外側（外輪側）とするケースと、入力回転体を外側（外輪側）とし、出力回転体を内側（内輪側）とするケースとの、いずれの構成をも採用することができる。 In this embodiment, the input rotator and the output rotator are provided as separate members for the output shaft and the drive shaft, respectively, but may be formed integrally with the output shaft and the drive shaft, respectively.
Moreover, although the output rotary body is arrange | positioned at the radial direction outer side of the input rotary body, you may arrange | position at the radial inside of an input rotary body. In this case, in the one-way clutch, the inner peripheral surface of the outer ring may be a cam surface and the outer peripheral surface of the inner ring may be a cylindrical surface. Further, in this case, the outer peripheral surface of the inner ring may be formed on the outer peripheral surface of the output rotator, and the output rotator may be used as the inner ring.
That is, in the power generation device of the present invention, as in the above embodiment, the input rotating body is the inner side (inner ring side), the output rotating body is the outer side (outer ring side), and the input rotating body is the outer side (outer ring side). Any configuration with the case where the output rotating body is on the inner side (inner ring side) can be adopted.

さらに、出力回転体を、一方向クラッチの外輪及び転がり軸受の外輪としているが、これらの外輪を出力回転体に対して別部材として設けてもよい。
また、入力回転体と出力回転体との間に配置される転がり軸受は、出力回転体を軸方向へ移動させるために円筒ころ軸受としているが、出力回転体を軸方向へ移動させない場合には玉軸受としてもよい。 Furthermore, although the output rotating body is the outer ring of the one-way clutch and the outer ring of the rolling bearing, these outer rings may be provided as separate members with respect to the output rotating body.
Further, the rolling bearing disposed between the input rotator and the output rotator is a cylindrical roller bearing for moving the output rotator in the axial direction. However, when the output rotator is not moved in the axial direction, It may be a ball bearing.

また、一方向クラッチの保持器は、転がり軸受の内輪に当接させているが、転がり軸受の外輪を出力回転体に対して別部材として設け、この外輪に一方向クラッチの保持器を当接させてもよい。
また、本実施形態の発電装置は、外力として風力を用いる場合について例示したが、水力や火力等の他の外力を用いて発電する発電装置にも適用することができる。 The cage of the one-way clutch is in contact with the inner ring of the rolling bearing, but the outer ring of the rolling bearing is provided as a separate member with respect to the output rotating body, and the cage of the one-way clutch is in contact with this outer ring. You may let them.
Moreover, although the power generation apparatus of this embodiment was illustrated about the case where wind power is used as external force, it is applicable also to the power generation apparatus which generate | occur | produces using other external forces, such as a hydraulic power and a thermal power.

検出手段は、例えば、一方向クラッチや転がり軸受を収容した出力回転体又は入力回転体の径方向外側のハウジングなど、一方向クラッチや転がり軸受の近傍に設けられたセンサ（例えば、温度センサや振動センサ等の状態監視センサ）であってもよい。そして、この状態監視センサの検出値を制御部に入力し、当該検出値を所定の閾値と比較することによって故障等の原因となる異常があるか否かを判定し、異常がある場合には発電機を停止する制御を実行すればよい。また、検出手段は、増速機内部の軸受や歯車、風車のブレード、主軸を支持する軸受等に設けられた状態監視センサであってもよい。   The detection means is, for example, a sensor (for example, a temperature sensor or a vibration sensor) provided near the one-way clutch or the rolling bearing, such as an output rotating body housing the one-way clutch or the rolling bearing or a housing radially outside the input rotating body. A state monitoring sensor such as a sensor). Then, the detection value of the state monitoring sensor is input to the control unit, and it is determined whether or not there is an abnormality that causes a failure or the like by comparing the detection value with a predetermined threshold value. What is necessary is just to perform control which stops a generator. Further, the detection means may be a state monitoring sensor provided on a bearing and gears inside the gearbox, a blade of the windmill, a bearing that supports the main shaft, and the like.

１：風力発電装置（発電装置）、２：主軸、３：増速機、４：発電機、５：入力回転体、６：出力回転体、７：一方向クラッチ、９：電磁クラッチ（連結手段）、１２：制御部、２１：温度センサ、２２：振動センサ、２３：速度センサ、２４：発電量測定器、２５：停止スイッチ（受付手段）、３５：出力軸、３８：ころ軸受、４１：駆動軸、４２：ロータ   1: wind power generator (power generator), 2: main shaft, 3: speed increaser, 4: generator, 5: input rotor, 6: output rotor, 7: one-way clutch, 9: electromagnetic clutch (connection means) ), 12: control unit, 21: temperature sensor, 22: vibration sensor, 23: speed sensor, 24: power generation measuring device, 25: stop switch (accepting means), 35: output shaft, 38: roller bearing, 41: Drive shaft, 42: rotor

Claims (10)

外力により回転する主軸と、前記主軸から入力された回転を増速して出力軸から出力する増速機と、前記出力軸の回転を入力として回転する駆動軸、及びこの駆動軸と一体回転するロータを有し、このロータの回転に伴って発電する発電機と、を備えた発電装置であって、
前記出力軸と前記駆動軸との間に設けられ、前記出力軸の回転速度が前記駆動軸の回転速度を上回る第１の状態で、前記出力軸と前記駆動軸とを一体回転可能に接続し、前記出力軸の回転速度が前記駆動軸の回転速度を下回る第２の状態で、前記出力軸と前記入力軸との接続を遮断する一方向クラッチと、
前記出力軸と前記駆動軸との間に設けられ、少なくとも前記第２の状態で、前記出力軸と前記駆動軸とを一体回転可能に連結可能な連結手段と、
所定の条件に応じて前記出力軸と前記駆動軸とを連結するように前記連結手段を動作制御する制御部と、を備えることを特徴とする発電装置。 A main shaft that is rotated by an external force, a speed increasing device that accelerates rotation input from the main shaft and outputs it from an output shaft, a drive shaft that rotates using the rotation of the output shaft as an input, and a rotation that integrally rotates with the drive shaft A generator having a rotor and a generator for generating electric power as the rotor rotates,
The output shaft is connected between the output shaft and the drive shaft, and the output shaft and the drive shaft are connected so as to be integrally rotatable in a first state where the rotational speed of the output shaft exceeds the rotational speed of the drive shaft. A one-way clutch that disconnects the output shaft from the input shaft in a second state in which the rotational speed of the output shaft is lower than the rotational speed of the drive shaft;
A connecting means provided between the output shaft and the drive shaft and capable of connecting the output shaft and the drive shaft so as to be integrally rotatable at least in the second state;
And a control unit configured to control the operation of the coupling unit so as to couple the output shaft and the drive shaft according to a predetermined condition. 前記増速機は、前記主軸の回転を増速する回転伝達機構、この回転伝達機構により増速された回転を出力する出力軸、及び、この出力軸を回転自在に支持するころ軸受を有しており、
前記出力軸には、入力回転体が一体回転可能に設けられ、
前記駆動軸には、前記入力回転体の径方向内側又は径方向外側に同心上に配置された出力回転体が一体回転可能に設けられ、
前記一方向クラッチが、前記入力回転体と前記出力回転体との間に配置されている、請求項１に記載の発電装置。 The speed increaser includes a rotation transmission mechanism that accelerates the rotation of the main shaft, an output shaft that outputs rotation increased by the rotation transmission mechanism, and a roller bearing that rotatably supports the output shaft. And
An input rotator is provided on the output shaft so as to be integrally rotatable,
The drive shaft is provided with an output rotator arranged concentrically on the radially inner side or radially outer side of the input rotator so as to be integrally rotatable,
The power generator according to claim 1, wherein the one-way clutch is disposed between the input rotator and the output rotator. 前記所定の条件が、前記発電機の停止条件である、請求項１又は２に記載の発電装置。   The power generator according to claim 1 or 2, wherein the predetermined condition is a stop condition of the generator. 前記停止条件が満たされたか否かの判断に用いられる、当該発電装置の状態を検出するための検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記検出手段による検出結果に基づいて前記連結手段を制御する、請求項３に記載の発電装置。 A detector for detecting a state of the power generation device, which is used to determine whether or not the stop condition is satisfied;
The power generation device according to claim 3, wherein the control unit controls the connection unit based on a detection result by the detection unit. 前記検出手段は、前記発電機の温度を検出する温度センサを含む、請求項４に記載の発電装置。   The power generation apparatus according to claim 4, wherein the detection unit includes a temperature sensor that detects a temperature of the generator. 前記検出手段は、前記発電機の振動を検出する振動センサを含む、請求項４又は５に記載の発電装置。   The power generation apparatus according to claim 4, wherein the detection unit includes a vibration sensor that detects vibration of the generator. 前記検出手段は、前記出力軸、前記駆動軸、又は前記主軸の回転数を検出する回転数検出センサと、前記発電機の発電量を検出する発電量測定器と、を含む、請求項４〜６のいずれか１項に記載の発電装置。   The said detection means contains the rotation speed detection sensor which detects the rotation speed of the said output shaft, the said drive shaft, or the said main shaft, and the electric power generation amount measuring device which detects the electric power generation amount of the said generator. The power generation device according to any one of 6. 人為的な前記発電機の停止指示を受け付ける受付手段を備えており、
前記制御部は、前記受付手段が前記停止指示を受け付けたか否かに基づいて前記連結手段を制御する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発電装置。 Comprising an artificially accepting means for accepting an instruction to stop the generator;
The power generation device according to any one of claims 1 to 7, wherein the control unit controls the connection unit based on whether the reception unit has received the stop instruction. 前記出力軸及び前記駆動軸と同心上に、前記一方向クラッチ及び前記連結手段が配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発電装置。   The power generator according to any one of claims 1 to 8, wherein the one-way clutch and the coupling means are arranged concentrically with the output shaft and the drive shaft. 前記連結手段が、電磁クラッチである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発電装置。   The power generator according to any one of claims 1 to 9, wherein the connecting means is an electromagnetic clutch.
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