WO2011099120A1 - 風力発電装置の軸受補修方法 - Google Patents

風力発電装置の軸受補修方法 Download PDF

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plate
wind turbine
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main shaft
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桂一郎 河野
薫 岩崎
雄二 松浪
史朗 ▲高▼田
秋月　幸男
博晃 竹内
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a bearing repair method for a wind turbine generator, and more particularly, to a bearing repair method for filling a gap between a constituent member such as a housing member or a shaft member of a wind turbine generator and a bearing ring.
  • a wind turbine generator generally includes a rotor head to which a rotor blade is attached, a nacelle that houses a rotating shaft and a generator, and a support column that supports the nacelle. Further, in order to improve the power generation efficiency, yaw turning for turning the nacelle and pitch control for rotating the rotor blades in the pitch direction are often performed in accordance with wind conditions.
  • a main bearing that rotatably supports the main shaft, a bearing that supports the nacelle base plate on a support column (a bearing of the nacelle swivel mechanism), and a rotor blade that rotates freely on the rotor head side.
  • Various bearings represented by bearings to be supported are used.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a self-aligning roller bearing in which a bearing ring is divided into a plane parallel to a rotation axis and is tightened with a bolt as a bearing used for a main bearing of a wind power generator. Are listed. In this self-aligning roller bearing, since the raceway is divided, the bearing can be easily repaired and replaced.
  • each bearing ring (inner ring and outer ring) of the bearing is fixed to a constituent member (hereinafter referred to as “device-side member”) such as a housing member or a shaft member of the wind turbine generator.
  • the bearing ring may rotate with respect to the apparatus side member due to the sudden high load, and the apparatus side member may be thinned by friction between the two.
  • the thinning of the device side member proceeds, a gap is generated between the device side member and the bearing ring of the bearing, and the bearing ring that should have been fixed to the device side member is relative to the device side member. In some cases, the air bearing becomes idle and cannot function as a bearing.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is possible to repair a bearing of a wind turbine generator that can more permanently repair a gap generated between the device-side member and the bearing ring of the bearing. It aims to provide a method.
  • a bearing repair method for a wind turbine generator is a method for repairing a bearing of a wind turbine generator, the component of the wind turbine generator fixed to the bearing ring of the bearing, and the bearing ring of the bearing.
  • the plate is inserted between the component of the wind turbine generator (device side member) and the bearing raceway, and the plate is fixed to the device side member.
  • a gap created between the bearing ring and the bearing ring can be filled with a plate.
  • an excessive shear force is not applied to the plate even when a high load due to a strong wind suddenly acts on the bearing. . Therefore, since the filling state of the plate is not deteriorated by an excessive shearing force, the gap generated between the apparatus side member and the bearing ring of the bearing can be repaired more permanently.
  • “Slip is allowed” between the plate and the bearing raceway means that the plate is not positively fixed to the raceway. Specifically, the plate and the raceway are in contact with each other. However, it refers to the state of sliding relatively when an external force that exceeds the static friction force between the two works.
  • the “constituent member of the wind turbine generator” refers to any member that is fixed to the bearing ring of the wind turbine generator.
  • the main shaft inner cylinder and the spindle that are fixed to the bearing ring of the main bearing of the wind turbine generator.
  • the outer cylinder, the rotor blade and the rotor hub fixed to the bearing ring of the bearing of the pitch drive mechanism, and the nacelle base plate and the column fixed to the bearing ring of the bearing of the nacelle turning mechanism.
  • the plate is divided into a plurality of pieces including a wedge piece, and in the step of inserting the plate, the plurality of pieces excluding the wedge piece are removed from the wind power generator. It is preferable that the wedge piece is driven after being inserted between the component member and the bearing ring of the bearing.
  • the plate can be easily inserted between the device-side member and the bearing raceway.
  • the plate after inserting a plurality of pieces excluding the wedge piece between the device side member and the bearing raceway, by driving the last remaining wedge piece, adjacent pieces come into close contact with each other, and each piece Pressed against the member. Therefore, the gap between the apparatus-side member and the bearing ring can be reliably filled with the plate.
  • the plate is preferably made of a resin material having a specific wear amount of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 9 mm 3 / Nmm or less and a static friction coefficient of 0.15 or less.
  • the track ring is formed so that an insertion port for inserting the plate between the component member and the track ring is formed before the step of inserting the plate. It is preferable that the method further comprises a step of cutting the end face of the component member in the periphery of the.
  • the thinning of the device-side member caused by the raceway ring rotating with respect to the device-side member due to a sudden high load does not always proceed at a constant speed in the axial direction of the bearing.
  • the thinning of the apparatus side member hardly occurs on the protruding end face of the apparatus side member.
  • it is difficult to insert a repair plate between the device-side member and the raceway because a portion of the end surface of the device-side member that is not thinned becomes an obstacle.
  • the end face of the device side member around the bearing raceway is shaved and a plate insertion port is formed in advance, so that repair is performed between the device side member and the raceway ring. Can be easily inserted.
  • the component member may be a main shaft outer cylinder of the wind power generator, and the bearing may be a main bearing in which an outer ring is fixed to the main shaft outer cylinder.
  • the main bearing may be separated from the nacelle base plate of the wind power generator.
  • the main bearing when the main bearing is separated from the nacelle base plate, the main bearing extends over the entire circumference of the main bearing even when the main bearing is attached to the main shaft inner cylinder and main shaft outer cylinder of the wind turbine generator.
  • a plate can be inserted into the gap between the outer ring and the main shaft outer cylinder. Therefore, since the main bearing can be repaired without removing it from the wind turbine generator by the above-described bearing repair method, the working efficiency is greatly increased.
  • the plate is inserted between the component of the wind turbine generator (device side member) and the bearing ring, and the plate is fixed to the device side member. It is possible to fill the gap that has occurred between them with a plate.
  • an excessive shear force is not applied to the plate even when a high load due to a strong wind suddenly acts on the bearing. . Therefore, since the filling state of the plate is not deteriorated by an excessive shearing force, the gap generated between the apparatus side member and the bearing ring of the bearing can be repaired more permanently.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the example of whole structure of a wind power generator. It is a figure which shows the structural example inside the rotor head and nacelle of the wind power generator shown in FIG. It is sectional drawing which shows the structural example of a nacelle turning mechanism. It is an enlarged view which shows the periphery of the main shaft outer cylinder and main bearing of the wind power generator shown in FIG. It is a top view which shows the state which inserted the plate divided
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of a wind turbine generator according to the present embodiment.
  • the wind turbine generator 1 is mainly composed of a column 2 erected on the foundation B, a nacelle 4 installed at the upper end of the column 2, and a rotor head 6 attached to the nacelle 4; A plurality of rotating blades 8 attached to the rotor head 6 are used.
  • the column 2 has a column shape extending upward from the base B (upward in FIG. 1).
  • the column 2 may be constituted by a single column member, or a plurality of units are connected in the vertical direction. And you may comprise in column shape.
  • the support column 2 is composed of a plurality of units, the nacelle 4 is installed on the unit provided at the top.
  • the nacelle 4 rotatably supports the rotor head 6 and houses various devices such as a generator and a nacelle turning mechanism.
  • a plurality of rotor blades 8 are attached to the rotor head 6 radially about the rotor head 6.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration example of the rotor head 6 and the nacelle 4.
  • the rotor head 6 is fixed to the nacelle 4 so as to be rotatable about a substantially horizontal axis (rotation axis C), and covers the rotor hub 6A to which the rotor blades 8 are attached, and the rotor hub 6A.
  • a head capsule 6B a head capsule 6B.
  • the rotor hub 6A has a main shaft outer cylinder 10 formed in a cylindrical shape around the rotation axis C.
  • the main shaft outer cylinder 10 rotates about the rotation axis C together with the rotor hub 6A when the rotor blades 8 receive wind force.
  • the main shaft outer cylinder 10 is rotatably supported by a main shaft inner cylinder 14 via a main bearing 12.
  • the main shaft inner cylinder 14 is formed in a support member 15 that is a fixed system that does not rotate as a columnar shape around the rotation axis C.
  • the support member 15 is fixed to a nacelle base plate 21 of a nacelle turning mechanism 20 described later.
  • a generator 16 is attached to a main spindle outer cylinder 10 that is rotatably supported by a main spindle inner cylinder 14 via a main bearing 12.
  • the generator 16 is a so-called synchronous generator, and includes a generator rotor 17, a rotor 18, and a stator 19.
  • the rotor 18 of the generator 16 is composed of multi-pole (for example, 96-pole) magnets, and specifically, the generator rotor with N-pole magnets and S-pole magnets alternately spaced from each other. 17 are arranged over the entire circumference.
  • the generator rotor 17 is an annular member fixed to the outer periphery of the main shaft outer cylinder 10, and supports the rotor 18 on the outer peripheral surface thereof.
  • the stator 19 of the generator 16 has a configuration in which a plurality of coils are arranged at intervals.
  • the stator 19 is fixed to a support member 15 that is a fixed system so as to face the rotor 18 supported by the generator rotor 17.
  • the generator 16 having such a configuration, when the rotor 18 rotates with the rotation of the rotor hub 6A, an induced current is generated in the coil of the stationary stator 19. At this time, since the rotor 18 is multipolar, the generator 16 can generate AC power having a sufficiently high frequency even when the angular velocity of the rotor 18 is small. Note that the AC power generated by the generator 16 is PWM (Pulse) in the AC-DC-AC link. By the (Width Modulation) control, the frequency and voltage are controlled to be sent to the power transmission system.
  • PWM Pulse
  • the frequency and voltage are controlled to be sent to the power transmission system.
  • the nacelle turning mechanism 20 is provided in the lower part of the nacelle 4, and the nacelle 4 can be yaw-turned according to a wind direction.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the nacelle turning mechanism 20.
  • the nacelle turning mechanism 20 includes a nacelle base plate 21, a yaw motor 22, a pinion 24 that rotates by driving the yaw motor 22, and a bearing 26 in which an inner gear 27 that meshes with the pinion 24 is formed on the inner ring 26 ⁇ / b> A.
  • a yaw brake mechanism 28 having a brake disk 28A and a brake shoe 28B.
  • the yaw motor 22, the pinion 24, the outer ring 26 ⁇ / b> B of the bearing 26 and the brake shoe 28 ⁇ / b> B are fixed to the nacelle base plate 21 side, while the inner ring 26 ⁇ / b> A and the brake disc 28 ⁇ / b> A of the bearing 26 are on the support 2 side. It is fixed.
  • the rotor hub 6A is provided with a pitch driving mechanism 30 that rotates the rotor blade 8 around the axis (in the direction of the arrow in FIG. 2) to change the pitch angle of the rotor blade 8. ing.
  • the pitch drive mechanism 30 is composed of a cylinder 32 attached to the rotor hub 6 ⁇ / b> A and a shaft portion 34 connected to the rotary blade 8.
  • the rotor blade 8 is supported by the bearing 36 so as to be rotatable in the pitch direction. For this reason, the rotating blade 8 rotates in the pitch direction together with the shaft portion 34 when the shaft portion 34 rotates by the cylinder 32 of the pitch drive mechanism 30.
  • the pitch drive mechanism 30 provided for each rotary blade 8 is connected to each other by a link mechanism (not shown), and the pitch angle control of each rotary blade 8 may be performed in conjunction.
  • the main bearing 12 that rotatably supports the main shaft outer cylinder 10 on the main shaft inner cylinder 14, the bearing 26 of the nacelle turning mechanism 20, the bearing 36 of the pitch driving mechanism 30, and the like.
  • This type of bearing is used.
  • the wind power generator 1 since the wind power generator 1 is constantly exposed to an external force called wind, a sudden load may be applied to the bearing, and the device side member in the vicinity of the bearing (of the wind power generator 1 is as follows). The structural member) may be thinned.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing the periphery of the main shaft outer cylinder 10 and the main bearing 12 of the wind power generator 1 and shows a state in which the main shaft outer cylinder 10 of the wind power generator 1 is thinned.
  • the main shaft outer cylinder 10 is supported by a main shaft inner cylinder 14 by a main bearing 12.
  • the main bearing 12 has a configuration in which a plurality of rolling elements (rollers) 12C are arranged between an outer ring 12A fixed to the main spindle outer cylinder 10 and an inner ring 12B fixed to the main spindle inner cylinder 14.
  • the thinning phenomenon of the apparatus side member (component member of the wind power generator 1) in the vicinity of the bearing described above can also occur in the main shaft inner cylinder 14, and the same thinning phenomenon occurs in other bearings of the wind power generator 1.
  • the bearing repair method according to the present embodiment will be described by taking as an example the case where the main shaft outer cylinder 10 of the main bearing 12 of the wind turbine generator 1 is thinned.
  • the bearing repair method of the present invention can be applied to the case where the main shaft inner cylinder 14 is thinned, and can also be applied to bearings other than the main bearing 12 of the wind turbine generator 1.
  • the plate 40 when the gap 13 is generated between the main shaft outer cylinder 10 and the outer ring 12A of the main bearing 12, the plate 40 is inserted into the gap 13 from the arrow direction as shown in FIG.
  • the thickness of the plate 40 to be inserted is preferably determined according to the size of the gap 13.
  • the adhesive 41 is applied only to the surface of the plate 40 on the main shaft outer cylinder 10 side. Accordingly, the gap 13 is filled with the plate 40 and the plate 40 and the inner peripheral surface of the main spindle outer cylinder 10 are fixed by the adhesive 41.
  • sliding is allowed between the plate 40 and the outer peripheral surface of the outer ring 12A.
  • “sliding is allowed” between the plate 40 and the outer ring 12A means a state in which the plate 40 is not positively fixed to the outer ring 12A. Specifically, the plate 40 and the outer ring 12A are not fixed. Although it is in contact for the time being, it refers to the state of sliding relatively when an external force exceeding the static friction force between the two is applied.
  • the plate 40 is not limited as long as it has a characteristic that allows slipping between the outer ring 12A and the plate 40, and various kinds of materials such as a resin material and a rubber material can be used.
  • materials such as a resin material and a rubber material
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • HDPE high density polyethylene
  • PETP polyethylene terephthalate
  • PBTP polybutylene terephasalat
  • POM polyoxymethylene
  • PA6 polyamide 6
  • PA66 polyamide 66
  • a resin material such as polyimide (PI) can be used. Since various types of bearings including the main bearing 12 of the wind power generator 1 have different sizes, shapes, and required strengths, the material of the plate 40 after considering the strength and manufacturability according to the repair location. Is preferably selected.
  • a resin material having a specific wear amount of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 9 mm 3 / Nmm or less as the plate 40.
  • the specific wear amount of the plate (resin material) 40 it is preferable to use a resin material having a specific wear amount of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 9 mm 3 / Nmm or less.
  • the plate 40 is preferably made of a resin material having a static friction coefficient of 0.15 or less. In this way, by setting the coefficient of static friction of the plate (resin material) 40 to 0.15 or less, the relative slip between the plate 40 and the outer ring 12A when a relatively low load is applied to the main bearing 12. It is possible to reliably prevent an excessive shearing force from being applied to the plate 40.
  • the specific wear amount of the plate 40 is 1.0 ⁇ 10 ⁇ 9 mm 3 from the viewpoint of achieving both the long-term maintenance of the filling state of the plate 40 and the prevention of excessive shearing force applied to the plate 40. It is preferable to use a resin material having a static friction coefficient of 0.15 or less.
  • the plate 40 is preferably divided into a plurality of pieces from the viewpoint of easy insertion into the gap 13 between the bearing outer cylinder 10 and the outer ring 12A.
  • FIG. 5 is a plan view showing a state where the plate 40 divided into a plurality of pieces is inserted into the gap 13.
  • a plate 40 divided into a plurality of pieces 42 is inserted between the bearing outer cylinder 10 and the outer ring 12 ⁇ / b> A of the main bearing 12.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a plate 40 composed of a plurality of pieces 42 including wedge-shaped pieces.
  • one of the divided pieces 42 is a wedge-shaped wedge piece 44 having an inclined surface 45 and having a width that narrows from one end to the other end.
  • the pair of pieces 43 has an inclined surface 43 ⁇ / b> A corresponding to the inclined surface 45 of the wedge piece 44, and comes into close contact with the wedge piece 44.
  • a plurality of pieces 42 and 43 excluding the wedge piece 44 are inserted into the gap 13 between the main spindle outer cylinder 10 and the outer ring 12A, and then the wedge piece 44 is paired with a pair of pieces 43. It is preferable to drive in between.
  • the piece 43 is pushed in the direction of the arrow, the adjacent pieces 42 and 43 are brought into close contact with each other, and the pieces 42 and 43 are pushed against the inner peripheral surface of the spindle outer cylinder 10. Therefore, the gap 13 between the main shaft outer cylinder 10 and the outer ring 12 ⁇ / b> A of the main bearing 12 can be reliably filled with the plate 40.
  • the bearing repair method of the present embodiment includes the step of inserting the plate 40 between the main shaft outer cylinder 10 fixed to the outer ring 12A of the main bearing 12 and the outer ring 12A of the main bearing 12, And fixing the plate 40 to the cylinder 10. Slip is allowed between the plate 40 and the outer ring 12A.
  • the main shaft outer cylinder 10 and the outer ring 12A of the main bearing 12 are interposed.
  • the generated gap can be filled with the plate 40.
  • an excessive shearing force may be applied to the plate 40 even when a high load due to strong winds suddenly acts on the main bearing 12. Absent. Therefore, since the filling state of the plate 40 is not deteriorated by an excessive shearing force, the gap 13 generated between the main shaft outer cylinder 10 and the outer ring 12A of the main bearing 12 is repaired more permanently. be able to.
  • the plate 40 is divided into a plurality of pieces 42 and 43 including a wedge piece 44, and in the step of inserting the plate 40, the plurality of pieces 42 and 43 excluding the wedge piece 44 are separated from the main spindle outer cylinder 10.
  • the wedge piece 44 is preferably driven between the pair of pieces 43 after being inserted into the gap 13 between the outer ring 12 ⁇ / b> A of the bearing 12.
  • the plate 40 is preferably made of a resin material having a specific wear amount of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 9 mm 3 / Nmm or less and a static friction coefficient of 0.15 or less.
  • the main shaft outer cylinder 10 fixed to the outer ring 12A of the main bearing 12 is particularly thin. Is easy to progress. Thus, it is effective to repair the main shaft outer cylinder 10 in which the thinning easily proceeds by the bearing repair method of the present embodiment.
  • the main bearing 12 when the main bearing 12 is separated from the nacelle base plate 21, according to the bearing repair method of the present embodiment, the main bearing 12 can be repaired without being removed from the wind power generator 1. Therefore, the work efficiency is greatly improved.
  • the process before inserting the plate 40 into the gap 13 between the main shaft outer cylinder 10 and the outer ring 12A of the main bearing 12 has not been particularly described, but as described below, Before the plate 40 is inserted, a part of the main spindle outer cylinder 10 may be scraped off so that the plate 40 can be easily inserted.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the periphery of the spindle outer cylinder 10 and the main bearing 12.
  • the thinning of the main shaft outer cylinder 10 caused by the outer ring 12A of the main bearing 12 rotating relative to the main shaft outer cylinder 10 due to a sudden high load is the axial direction of the main bearing (in this case, the rotation axis C). Does not always progress at a constant speed. For example, when the end surface of the main shaft outer cylinder 10 protrudes outside the end surface of the outer ring 12A of the main bearing 12 (in this case, the rotor head 6 side), the thinning of the main shaft outer cylinder 10 protrudes from the main shaft outer cylinder 10. As shown in FIG. 7, a non-thinned portion (a portion that has not been thinned) 11 is formed on the end surface of the main shaft outer cylinder 10 as a result. In this case, it is difficult to insert the plate 40 into the gap 13 between the bearing outer cylinder 10 and the outer ring 12A because the non-thinned portion 11 formed on the end surface of the main spindle outer cylinder 10 becomes an obstacle.
  • the end face of the main shaft outer cylinder 10 around the outer ring 12A (that is, an insertion port for inserting the plate 40 between the bearing outer cylinder 10 and the outer ring 12A)
  • the non-thinned portion 11 may be trimmed. Thereby, the plate 40 can be easily inserted into the gap 13 between the bearing outer cylinder 10 and the outer ring 12A.

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Abstract

風力発電装置の構成部材と軸受の軌道輪との間に生じてしまった隙間をより恒久的に補修することが可能な風力発電装置の軸受補修方法を提供する。例えば、風力発電装置１の主軸外筒１０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間の隙間１３を補修する場合、主軸外筒１０と外輪１２Ａとの間にプレート４０を挿入するとともに、接着剤４１によってプレート４０を主軸外筒１０の内周面に固定する。一方で、プレート４０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間は滑りが許容されている。

Description

風力発電装置の軸受補修方法
　本発明は、風力発電装置の軸受補修方法に係り、特に、風力発電装置のハウジング部材や軸部材等の構成部材と軸受の軌道輪との間の隙間を埋める軸受補修方法に関する。
　近年、地球環境の保全の観点から、再生可能エネルギーの一つである風力を利用した風力発電装置の普及が進んでいる。
　風力発電装置は、一般的に、回転翼が取り付けられたロータヘッドと、回転軸及び発電機を収納するナセルと、ナセルを支持する支柱とで構成されている。また、発電効率を向上させるために、風の状態に合わせて、ナセルを旋回するヨー旋回や、回転翼をピッチ方向に回転させるピッチ制御を行うことが多い。
　このような風力発電装置では、主軸を回転自在に支持する主軸受や、ナセル台板を旋回自在に支柱に支持する軸受（ナセル旋回機構の軸受）や、回転翼を回転自在にロータヘッド側に支持する軸受（ピッチ駆動機構の軸受）に代表される種々の軸受が用いられている。
　例えば、特許文献１及び２には、風力発電装置の主軸受などに用いられる軸受として、軌道輪を回転軸線に平行な平面で分割し、これらをボルトで締め付ける構成とした自動調心ころ軸受が記載されている。この自動調心ころ軸受では、軌道輪が分割されているので、軸受の補修交換を容易に行うことができるようになっている。
特開２００９－６３１００号公報 特開２００９－６３１０１号公報
　しかしながら、特許文献１及び２に記載の軸受を風力発電装置に用いても、次のような問題が起こる場合がある。
　すなわち、風力発電装置の軸受では、軸受の各軌道輪（内輪及び外輪）が風力発電装置のハウジング部材や軸部材等の構成部材（以降、「装置側部材」という。）に固定されているが、突発的な高荷重によって軸受の軌道輪が装置側部材に対して回ってしまい、両者間の摩擦によって装置側部材が減肉してしまうことがある。装置側部材の減肉が進行すると、装置側部材と軸受の軌道輪との間に隙間が生じ、本来ならば装置側部材に固定されているはずの軌道輪が装置側部材に対して相対的に空回りするようになり、軸受としての機能を果たせなくなる場合がある。
　そこで、装置側部材と軸受の軌道輪との間に生じてしまった隙間を、金属シム及び液状樹脂で充填した後に液状樹脂を固化することで補修することが考えられる。ところが、このような補修を行っても、例えば強風による高荷重が突発的に軸受に作用した場合に、樹脂（固化した液状樹脂）がせん断力によって割れてしまい、金属シムが抜け出してしまったり、充填不良が発生してしまうおそれがある。このため、装置側部材と軸受の軌道輪との間に生じてしまった隙間をより恒久的に補修する方法が求められている。
　本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、装置側部材と軸受の軌道輪との間に生じてしまった隙間をより恒久的に補修することが可能な風力発電装置の軸受補修方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る風力発電装置の軸受補修方法は、風力発電装置の軸受を補修する方法であって、前記軸受の軌道輪に固定される前記風力発電装置の構成部材と、前記軸受の前記軌道輪との間にプレートを挿入する工程と、前記風力発電装置の前記構成部材に前記プレートを固定する工程とを備え、前記プレートと前記軸受の前記軌道輪との間は滑りが許容されていることを特徴とする。
　この風力発電装置の軸受補修方法では、風力発電装置の構成部材（装置側部材）と軸受の軌道輪との間にプレートを挿入するとともに、装置側部材にプレートを固定するので、装置側部材と軸受の軌道輪との間に生じてしまった隙間をプレートで埋めることができる。しかも、このプレートと軸受の軌道輪との間は滑りが許容されているので、強風による高荷重が突発的に軸受に作用した場合であっても、プレートに過度のせん断力がかかることがない。したがって、過度のせん断力によってプレートの充填状態が悪化してしまうことがないので、装置側部材と軸受の軌道輪との間に生じてしまった隙間をより恒久的に補修することができる。
　なお、プレート及び軸受軌道輪の間の「滑りが許容されている」とは、プレートを軌道輪に積極的に固定していない状態をいい、具体的には、プレートと軌道輪とは一応接触しているものの、両者間の静摩擦力を上回る外力が働いた場合に相対的に滑る状態を指す。
　また、「風力発電装置の構成部材」とは、風力発電装置において軸受の軌道輪に固定されるあらゆる部材を指し、例えば、風力発電装置の主軸受の軌道輪に固定される主軸内筒および主軸外筒や、ピッチ駆動機構の軸受の軌道輪に固定される回転翼およびロータハブや、ナセル旋回機構の軸受の軌道輪に固定されるナセル台板および支柱をいう。
　上記風力発電装置の軸受補修方法において、前記プレートは、くさびピースを含む複数のピースに分割されており、前記プレートを挿入する工程では、前記くさびピースを除く前記複数のピースを前記風力発電装置の前記構成部材と前記軸受の前記軌道輪との間に挿入した後に、前記くさびピースを打ち込むことが好ましい。
　このように、複数のピースに分割されたプレートを用いることで、装置側部材と軸受の軌道輪との間へのプレートの挿入を容易に行うことができる。
　また、装置側部材と軸受の軌道輪との間にくさびピースを除く複数のピースを挿入した後、最後に残ったくさびピースを打ち込むことで、隣接するピースが密着するとともに、各ピースが装置側部材に押し付けられる。したがって、装置側部材と軸受の軌道輪との間の隙間をプレートで確実に埋めることができる。
　上記風力発電装置の軸受補修方法において、前記プレートは、比摩耗量が１．０×１０－９ｍｍ３/Ｎｍｍ以下であり、静摩擦係数が０．１５以下である樹脂材からなることが好ましい。
　このように、プレート（樹脂材）の比摩耗量を１．０×１０－９ｍｍ３/Ｎｍｍ以下にすることで、軸受に高荷重がかかり、プレートと軸受の軌道輪との間に滑りが発生した場合であっても、プレートの摩耗量を抑えて、プレートによる充填状態を長期にわたって維持できる。
　また、プレート（樹脂材）の静摩擦係数を０．１５以下にすることで、比較的低い荷重が軸受にかかった時点で、プレートと軌道輪との間の相対的な滑りを生じさせ、プレートに過度のせん断力がかかることを確実に防止できる。
　上記風力発電装置の軸受補修方法において、前記プレートを挿入する工程の前に、前記プレートを前記構成部材と前記軌道輪との間に挿入するための挿入口が形成されるように、前記軌道輪の周囲における前記構成部材の端面を削る工程をさらに備えることが好ましい。
　突発的な高荷重によって軌道輪が装置側部材に対して回ることで発生する装置側部材の減肉は、軸受の軸方向に関して一定のスピードで進行するとは限らない。例えば、装置側部材の端面が軸受の軌道輪の端面よりも外側に突出している場合、装置側部材の減肉は装置側部材の突出した端面ではほとんど起こらない。このような場合、装置側部材の端面の減肉していない部分が邪魔になって、装置側部材と軌道輪との間に補修用のプレートを挿入することは困難である。
　そこで、上述のように、プレートの挿入前に、軸受軌道輪の周囲における装置側部材の端面を削り、プレート挿入口を予め形成しておくことで、装置側部材と軌道輪との間に補修用のプレートを容易に挿入することができる。
　上記風力発電装置の軸受補修方法において、前記構成部材は前記風力発電装置の主軸外筒であり、前記軸受は、前記主軸外筒に外輪が固定された主軸受であってもよい。
　風力発電装置の主軸受には、回転翼が受けた風の力が常に負荷としてかかっているので、特に、軸受の外輪に固定された主軸外筒は減肉が進行しやすい。このように減肉が進行しやすい主軸外筒に対して、上述の軸受補修方法で補修を行えば効果的である。
　この場合、前記主軸受は、前記風力発電装置のナセル台板から切り離されていてもよい。
　このように、主軸受がナセル台板から切り離されている場合、主軸受が風力発電装置の主軸内筒及び主軸外筒に取り付けられた状態であっても、主軸受の全周にわたって、主軸受の外輪と主軸外筒との間の隙間にプレートを挿入することができる。したがって、上述の軸受補修方法によって、主軸受を風力発電装置から取り外さずに補修を行えるので、作業効率が大幅に上昇する。
　本発明では、風力発電装置の構成部材（装置側部材）と軸受の軌道輪との間にプレートを挿入するとともに、装置側部材にプレートを固定するので、装置側部材と軸受の軌道輪との間に生じてしまった隙間をプレートで埋めることができる。しかも、このプレートと軸受の軌道輪との間は滑りが許容されているので、強風による高荷重が突発的に軸受に作用した場合であっても、プレートに過度のせん断力がかかることがない。したがって、過度のせん断力によってプレートの充填状態が悪化してしまうことがないので、装置側部材と軸受の軌道輪との間に生じてしまった隙間をより恒久的に補修することができる。
風力発電装置の全体構成例を示す図である。 図１に示す風力発電装置のロータヘッド及びナセルの内部の構成例を示す図である。 ナセル旋回機構の構成例を示す断面図である。 図１に示す風力発電装置の主軸外筒及び主軸受の周辺を示す拡大図である。 複数のピースに分割されたプレートを主軸外筒と主軸受の外輪との間に挿入した状態を示す平面図である。 くさびピースを含む複数のピースで構成されるプレートを示す斜視図である。 主軸外筒及び主軸受の周辺を示す断面図である。
　以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　以下では、まず、本発明に係る軸受補修方法が適用される風力発電装置の一例について説明した後、本発明に係る軸受補修方法について詳述する。なお、ここでは、風力発電装置の一例としていわゆる同期発電機形式のものを説明するが、本発明に係る軸受補修方法は同期発電機形式の風力発電装置だけでなく、いわゆる誘導発電機形式を含む他の形式の風力発電装置にも適用できることはいうまでもない。
　図１は、本実施形態に係る風力発電装置の全体構成例を示す図である。
　図１に示すように、風力発電装置１は、主として、基礎Ｂ上に立設された支柱２と、支柱２の上端に設置されたナセル４と、ナセル４に取り付けられたロータヘッド６と、ロータヘッド６に取り付けられた複数枚の回転翼８とで構成されている。
　支柱２は、図１に示すように、基礎Ｂから上方（図１の上方）に延びる柱状であり、例えば、一本の柱状部材で構成してもよいし、複数のユニットを上下方向に連結して柱状に構成してもよい。支柱２が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル４が設置される。
　ナセル４は、ロータヘッド６を回転自在に支持するとともに、その内部に発電機やナセル旋回機構等の各種機器を収納している。ロータヘッド６には、複数枚の回転翼８がロータヘッド６を中心として放射状に取り付けられている。これにより、回転翼８が風を受けると、回転翼８及びこれが取り付けられたロータヘッド６が略水平な軸線周りに回転し、この回転がナセル４内の発電機に伝えられ、発電が行われる。
　図２はロータヘッド６及びナセル４の内部の構成例を示す図である。同図に示すように、ロータヘッド６は、略水平な軸線（回転軸Ｃ）周りに回転可能にナセル４に固定されるとともに、回転翼８が取り付けられたロータハブ６Ａと、このロータハブ６Ａを覆う頭部カプセル６Ｂとを含んで構成される。
　ロータハブ６Ａは、回転軸Ｃを中心として円筒状に形成された主軸外筒１０を有する。この主軸外筒１０は、回転翼８が風の力を受けた際、ロータハブ６Ａとともに回転軸Ｃを中心として回転する。主軸外筒１０は、主軸受１２を介して主軸内筒１４に回転自在に支持されている。
　主軸内筒１４は、回転軸Ｃを中心とする円柱状として、回転しない固定系である支持部材１５に形成されている。なお、支持部材１５は、後述するナセル旋回機構２０のナセル台板２１に固定されている。
　主軸受１２を介して主軸内筒１４に回転自在に支持される主軸外筒１０には、発電機１６が取り付けられている。この発電機１６は、いわゆる同期発電機であり、発電機ロータ１７、回転子１８および固定子１９を含んで構成される。
　発電機１６の回転子１８は、多極（例えば、９６極）の磁石で構成されており、具体的には、Ｎ極の磁石とＳ極の磁石とが交互に間隔を空けて発電機ロータ１７の全周にわたって配列されている。ここで、発電機ロータ１７は、主軸外筒１０の外周に固定された円環状の部材であり、その外周面において回転子１８を支持している。
　一方、発電機１６の固定子１９は、複数のコイルが互いに間隔を空けて並べられた構成を有する。固定子１９は、発電機ロータ１７に支持された回転子１８に対向するように、固定系である支持部材１５に固定されている。
　このような構成の発電機１６では、ロータハブ６Ａの回転に伴って回転子１８が回転すると、静止している固定子１９のコイルに誘導電流が発生する。このとき、回転子１８は多極であるから、回転子１８の角速度が小さい場合であっても、発電機１６は周波数が十分に高い交流電力を生成することができる。なお、発電機１６で発生した交流電力は、ＡＣ－ＤＣ－ＡＣリンクでのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ
Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、所定の周波数・電圧に制御されて送電系統に送られる。
　また風力発電装置１では、図２に示すように、ナセル４の下部にナセル旋回機構２０が設けられており、風向きに応じてナセル４をヨー旋回させることが可能になっている。
　図３は、ナセル旋回機構２０の構成例を示す図である。同図に示すように、ナセル旋回機構２０は、ナセル台板２１と、ヨーモータ２２と、ヨーモータ２２の駆動により回転するピニオン２４と、ピニオン２４に噛み合う内歯車２７が内輪２６Ａに形成された軸受２６と、ブレーキディスク２８Ａ及びブレーキシュー２８Ｂを有するヨーブレーキ機構２８とで構成されている。図３に示す例では、ヨーモータ２２、ピニオン２４、軸受２６の外輪２６Ｂおよびブレーキシュー２８Ｂがナセル台板２１側に固定されている一方で、軸受２６の内輪２６Ａおよびブレーキディスク２８Ａは支柱２側に固定されている。
　これにより、ヨーモータ２２を駆動すると、ピニオン２４が回転し、ナセル４（ナセル台板２１）がヨー旋回する。また、ヨーブレーキ機構２８のブレーキシュー２８Ｂがブレーキディスク２８Ａを挟み込むと、ナセル４（ナセル台板２１）のヨー旋回が制動される。
　また風力発電装置１では、図２に示すように、回転翼８を軸線周り（図２の矢印方向）に回転させて回転翼８のピッチ角を変更するピッチ駆動機構３０がロータハブ６Ａに設けられている。
　ピッチ駆動機構３０は、図２に示すように、ロータハブ６Ａに取り付けられたシリンダ３２と、回転翼８に連結された軸部３４とで構成される。なお回転翼８は、軸受３６によりピッチ方向に回転自在に支持されている。このため回転翼８は、ピッチ駆動機構３０のシリンダ３２によって軸部３４が回転すると、軸部３４とともにピッチ方向に回転するようになっている。なお、各回転翼８ごとに設けられるピッチ駆動機構３０は、不図示のリンク機構で互いに連結されており、各回転翼８のピッチ角制御を連動して行うようになっていてもよい。
　このような構成の風力発電装置１では、主軸外筒１０を主軸内筒１４に回転自在に支持する主軸受１２や、ナセル旋回機構２０の軸受２６や、ピッチ駆動機構３０の軸受３６などの種々の軸受が用いられている。ここで、風力発電装置１は風という外力に常に曝されているので、その軸受にも突発的な荷重がかかることがあり、次のように、軸受近傍の装置側部材（風力発電装置１の構成部材）が減肉してしまう場合がある。
　図４は、風力発電装置１の主軸外筒１０及び主軸受１２の周辺を示す拡大図であり、風力発電装置１の主軸外筒１０が減肉した様子を示している。同図に示すように、主軸外筒１０は主軸受１２によって主軸内筒１４に支持されている。なお、主軸受１２は、主軸外筒１０に固定された外輪１２Ａと、主軸内筒１４に固定された内輪１２Ｂとの間に転動体（ころ）１２Ｃが複数配列された構成を有する。
　主軸受１２に対して突発的に高荷重がかかると、主軸外筒１０と外輪１２Ａとが相対的に回ってしまい、両者間の摩擦によって主軸外筒１０が減肉してしまう。そして、主軸外筒１０の減肉が進行すると、主軸外筒１０と外輪１２Ａとの間に隙間１３が生じ、本来ならば主軸外筒１０に固定されているはずの外輪１２Ａが主軸外筒１０に対して相対的に空回りするようになり、主軸受１２としての機能を果たせなくなってしまう。そこで、以下のような軸受補修方法によって、風力発電装置１の主軸受１２の機能を回復させる必要がある。
　なお、上述した軸受近傍の装置側部材（風力発電装置１の構成部材）の減肉現象は主軸内筒１４にも起こりえるし、風力発電装置１の他の軸受においても同様な減肉現象が起こりえるが、ここでは、風力発電装置１の主軸受１２の主軸外筒１０が減肉した場合を例にとって本実施形態の軸受補修方法について説明する。しかし、いうまでもなく、本発明の軸受補修方法は、主軸内筒１４が減肉した場合にも適用できるし、風力発電装置１の主軸受１２以外の軸受にも適用できる。
　本実施形態では、主軸外筒１０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間に隙間１３が生じてしまった場合、図４に示すように、プレート４０を矢印方向から隙間１３に挿入する。なお、挿入するプレート４０の厚さは、隙間１３の大きさに応じて決定することが好ましい。
　ここで、プレート４０の主軸外筒１０側の表面にのみ、接着剤４１を塗布しておく。これにより、隙間１３がプレート４０で埋められるとともに、プレート４０と主軸外筒１０の内周面とが接着剤４１によって固定される。
　一方、プレート４０と外輪１２Ａの外周面との間は滑りが許容されている。ここで、プレート４０と外輪１２Ａとの間の「滑りが許容されている」とは、プレート４０を外輪１２Ａに積極的に固定していない状態をいい、具体的には、プレート４０と外輪１２Ａとは一応接触しているものの、両者間の静摩擦力を上回る外力が働いた場合に相対的に滑る状態を指す。
　このように、プレート４０と外輪１２Ａとの間は滑りが許容されているので、強風による高荷重が突発的に主軸受１２に作用した場合であっても、過度のせん断力によってプレート４０の充填状態が悪化してしまうことがない。
　プレート４０は、外輪１２Ａとの間に滑りが許容されるような特性があれば限定されず、樹脂材やゴム材等の種々の材質のものを用いることができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ）、ポリブチレン・テレファサラット（ＰＢＴＰ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリイミド（ＰＩ）等の樹脂材を用いることができる。風力発電装置１の主軸受１２を含む多種多様の軸受は、それぞれ、大きさ・形状・要求される強度が異なるから、補修箇所に応じて、強度や製作性を考慮したうえでプレート４０の材料を選択することが好ましい。
　なかでも、プレート４０として、比摩耗量が１．０×１０－９ｍｍ３/Ｎｍｍ以下の樹脂材を用いることが好ましい。
　このように、プレート（樹脂材）４０の比摩耗量を１．０×１０－９ｍｍ３/Ｎｍｍ以下にすることで、主軸受１２に高荷重がかかり、プレート４０と外輪１２Ａとの間に滑りが発生した場合であっても、プレート４０の摩耗量を抑えて、プレート４０による充填状態を長期にわたって維持できる。
　またプレート４０として、静摩擦係数が０．１５以下である樹脂材を用いることが好ましい。
　このように、プレート（樹脂材）４０の静摩擦係数を０．１５以下にすることで、比較的低い荷重が主軸受１２にかかった時点で、プレート４０と外輪１２Ａとの間の相対的な滑りを生じさせ、プレート４０に過度のせん断力がかかることを確実に防止できる。
　より好ましくは、プレート４０の充填状態の長期維持と、プレート４０に過度のせん断力がかかることの防止とを両立する観点から、プレート４０として、比摩耗量が１．０×１０－９ｍｍ３/Ｎｍｍ以下であって、静摩擦係数が０．１５以下である樹脂材を用いることが好ましい。
　またプレート４０は、軸受外筒１０及び外輪１２Ａの間の隙間１３への挿入を容易に行う観点から、複数のピースに分割されていることが好ましい。
　図５は、複数のピースに分割されたプレート４０を隙間１３に挿入した状態を示す平面図である。同図に示すように、複数のピース４２に分割されたプレート４０が、軸受外筒１０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間に挿入される。この場合、複数のピース４２のうち、少なくとも一つはくさび状であることが好ましい。
　図６は、くさび状のピースを含む複数のピース４２で構成されるプレート４０を示す斜視図である。同図に示すように、分割された複数のピース４２のうち一つは、傾斜面４５を有し、一端から他端に向かって幅が狭くなるくさび形状のくさびピース４４である。なお、一対のピース４３は、くさびピース４４の傾斜面４５に対応する傾斜面４３Ａを有しており、くさびピース４４と密着するようになっている。
　このようなプレート４０を用いて、まずは、くさびピース４４を除く複数のピース４２，４３を主軸外筒１０と外輪１２Ａとの間の隙間１３に挿入し、その後、くさびピース４４を一対のピース４３の間に打ち込むことが好ましい。
　これにより、ピース４３が矢印方向に押され、隣接するピース４２，４３が密着するとともに、各ピース４２，４３が主軸外筒１０の内周面に押し付けられる。したがって、主軸外筒１０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間の隙間１３をプレート４０で確実に埋めることができる。
　以上説明したように、本実施形態の軸受補修方法は、主軸受１２の外輪１２Ａに固定される主軸外筒１０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間にプレート４０を挿入する工程と、主軸外筒１０にプレート４０を固定する工程とを備える。そして、このプレート４０と外輪１２Ａとの間は滑りが許容されている。
　このように、主軸外筒１０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間にプレート４０を挿入するとともに、主軸外筒１０にプレート４０を固定することで、主軸外筒１０と外輪１２Ａとの間に生じてしまった隙間をプレート４０で埋めることができる。しかも、プレート４０と外輪１２Ａとの間は滑りが許容されているので、強風による高荷重が突発的に主軸受１２に作用した場合であっても、プレート４０に過度のせん断力がかかることがない。したがって、過度のせん断力によってプレート４０の充填状態が悪化してしまうことがないので、主軸外筒１０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間に生じてしまった隙間１３をより恒久的に補修することができる。
　ここで、プレート４０は、くさびピース４４を含む複数のピース４２，４３に分割されており、プレート４０を挿入する工程では、くさびピース４４を除く複数のピース４２，４３を主軸外筒１０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間の隙間１３に挿入した後に、くさびピース４４を一対のピース４３の間に打ち込むことが好ましい。
　なおプレート４０は、比摩耗量が１．０×１０－９ｍｍ３/Ｎｍｍ以下であり、静摩擦係数が０．１５以下である樹脂材からなることが好ましい。
　また、風力発電装置１の主軸受１２には、回転翼８が受けた風の力が常に負荷としてかかっているので、特に、主軸受１２の外輪１２Ａに固定された主軸外筒１０は減肉が進行しやすい。このように減肉が進行しやすい主軸外筒１０に対して、本実施形態の軸受補修方法で補修を行えば効果的である。
　なかでも、図２に示すように、主軸受１２がナセル台板２１から切り離されている場合、本実施形態の軸受補修方法によれば、主軸受１２を風力発電装置１から取り外さずに補修できるので、作業効率が大幅に向上する。
　以上、本発明の一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
　例えば、上述の実施形態では、主軸外筒１０と主軸受１２の外輪１２Ａとの間の隙間１３にプレート４０を挿入する以前の処理については特に説明しなかったが、以下に説明するように、プレート４０の挿入前に、主軸外筒１０の一部を削り取って、プレート４０の挿入を容易に行えるようにしてもよい。
　図７は、主軸外筒１０及び主軸受１２の周辺を示す断面図である。
　突発的な高荷重によって主軸受１２の外輪１２Ａが主軸外筒１０に対して相対的に回ることで発生する主軸外筒１０の減肉は、主軸受の軸方向（この場合、回転軸Ｃ）に関して一定のスピードで進行するとは限らない。例えば、主軸外筒１０の端面が主軸受１２の外輪１２Ａの端面よりも外側（この場合、ロータヘッド６側）に突出している場合、主軸外筒１０の減肉は主軸外筒１０の突出した端面ではほとんど起こらず、図７に示すように、主軸外筒１０の端面に非減肉部（減肉していない部分）１１が形成されてしまう。この場合、主軸外筒１０の端面に形成された非減肉部１１が邪魔になって、軸受外筒１０と外輪１２Ａとの間の隙間１３にプレート４０を挿入することは困難である。
　そこで、プレート４０の挿入前に、プレート４０を軸受外筒１０と外輪１２Ａとの間に挿入するための挿入口が形成されるように、外輪１２Ａの周囲における主軸外筒１０の端面（すなわち、非減肉部１１）を削るようにしてもよい。これにより、軸受外筒１０と外輪１２Ａとの間の隙間１３にプレート４０を容易に挿入することができる。

Claims (6)

  1. 　風力発電装置の軸受を補修する方法であって、
    　前記軸受の軌道輪に固定される前記風力発電装置の構成部材と、前記軸受の前記軌道輪との間にプレートを挿入する工程と、
    　前記風力発電装置の前記構成部材に前記プレートを固定する工程とを備え、
    　前記プレートと前記軸受の前記軌道輪との間は滑りが許容されていることを特徴とする風力発電装置の軸受補修方法。
  2. 　前記プレートは、くさびピースを含む複数のピースに分割されており、
    　前記プレートを挿入する工程では、前記くさびピースを除く前記複数のピースを前記風力発電装置の前記構成部材と前記軸受の前記軌道輪との間に挿入した後に、前記くさびピースを打ち込むことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置の軸受補修方法。
  3. 　前記プレートは、比摩耗量が１．０×１０－９ｍｍ３/Ｎｍｍ以下であり、静摩擦係数が０．１５以下である樹脂材からなることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置の軸受補修方法。
  4. 　前記プレートを挿入する工程の前に、前記プレートを前記構成部材と前記軌道輪との間に挿入するための挿入口が形成されるように、前記軌道輪の周囲における前記構成部材の端面を削る工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置の軸受補修方法。
  5. 　前記構成部材は前記風力発電装置の主軸外筒であり、
    　前記軸受は、前記主軸外筒に外輪が固定された主軸受であることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置の軸受補修方法。
  6. 　前記主軸受は、前記風力発電装置のナセル台板から切り離されていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置の軸受補修方法。
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