風力発電設備の減速装置
【課題】風力発電設備の減速装置の内歯歯車を、短時間で且つ低コストで製造する。
【解決手段】風力発電設備に使用する減速装置Ｇ１であって、最終段が、複数枚の外歯歯車６４Ａ、６４Ｂと、該外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが揺動しながら内接噛合する単一の内歯歯車６８と、を有する揺動内接噛合式の遊星歯車機構で構成され、内歯歯車６８は、円柱状の内歯ピン６８Ａと、該内歯ピン６８Ａのピン溝６８Ｂ１を有する内歯歯車本体６８Ｂとで構成され、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの外歯と前記内歯歯車６８の内歯の歯数差が２であり、かつ、内歯ピン６８Ａの長さをＬ１、直径をｄ１としたときに、Ｌ１／ｄ１が、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が２０以下の場合は５以上、減速比が２１〜３０の場合は８以上、減速比が３１以上の場合は１０以上、となるように設定されている。
【解決手段】風力発電設備に使用する減速装置Ｇ１であって、最終段が、複数枚の外歯歯車６４Ａ、６４Ｂと、該外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが揺動しながら内接噛合する単一の内歯歯車６８と、を有する揺動内接噛合式の遊星歯車機構で構成され、内歯歯車６８は、円柱状の内歯ピン６８Ａと、該内歯ピン６８Ａのピン溝６８Ｂ１を有する内歯歯車本体６８Ｂとで構成され、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの外歯と前記内歯歯車６８の内歯の歯数差が２であり、かつ、内歯ピン６８Ａの長さをＬ１、直径をｄ１としたときに、Ｌ１／ｄ１が、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が２０以下の場合は５以上、減速比が２１〜３０の場合は８以上、減速比が３１以上の場合は１０以上、となるように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電設備に使用する減速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備には、モータの駆動力によって風に対してナセル（発電室）を水平面内で回転させるヨー制御を行うための減速装置、あるいは、風に対して風車ブレードの向き（傾き）を変更するピッチ制御を行うための減速装置等が組み込まれている。
【０００３】
一方、特許文献１に、外歯歯車が揺動しながら内歯歯車に内接噛合するいわゆる揺動内接噛合式の遊星歯車機構を備えた減速装置が開示されている。この減速装置では、内歯歯車が内歯を構成する円柱状の内歯ピンと、該内歯ピンを回転自在に保持するピン溝を有する内歯歯車本体とで構成されている。また、大きな伝達トルクを確保するために、外歯歯車が２枚軸方向に並べて組み込まれ、それぞれが単一の内歯歯車に同時に噛合するように構成されている。
【０００４】
複数枚の外歯歯車を軸方向に並べて組み込むようにすると、内歯歯車の内歯ピンの長さも長くなってしまう。特許文献１では、内歯ピンの長さが長くなることによって該内歯ピンの加工が困難になるという不具合に関し、該内歯ピンを軸方向で分割する等の工夫を施した技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４２３８号公報（段落［０００５］、［００１０］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
揺動内接噛合式の遊星歯車機構を備えた減速装置を、風力発電設備の減速装置として使用する場合、大きなトルク容量を確保するため、特許文献１で開示されているように外歯歯車を複数枚並べて組み込む構成が必須となる。また、１枚１枚の外歯歯車の歯幅（軸方向の厚さ）も大きくならざるを得ない。そのため、内歯歯車の内歯を構成する内歯ピンの長さが長くなり、該内歯ピンを保持するピン溝の長さも長くなってしまう。
【０００７】
特許文献１では、内歯ピンの長さが長くなることによって生じる不具合に対して、内歯ピンを軸方向で分割する等の工夫を施した技術を開示している。しかし、内歯ピンを軸方向で分割すると、内歯ピンの組み込み工数は、当然に２倍に増大し、製造に時間と手間が掛かるようになり、高コスト化に繋がる。
【０００８】
また、特許文献１では、内歯ピンを保持するピン溝の長さが長くなることによって生じる問題については、特に触れられていない。しかしながら、風力発電設備の減速装置は、１個１個の大きさが非常に大きい。このように大きな減速装置において、軸方向に長い内歯歯車のピン溝を加工するのは、削り代が大きくなって加工時間が長くなり、工具の寿命が短くなる等、加工コスト上、多くの問題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて開発されたもので、揺動内接噛合式の遊星歯車機構を備えた風力発電設備の減速装置において、特に、内歯歯車を短時間で且つ低コストで製造することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、風力発電設備に使用する減速装置であって、最終段が、複数枚の外歯歯車と、該複数枚の外歯歯車が揺動しながら内接噛合する単一の内歯歯車と、を有する揺動内接噛合式の遊星歯車機構で構成され、前記内歯歯車は、内歯を構成する円柱状の内歯ピンと、該内歯ピンを回転自在に保持するピン溝を有する内歯歯車本体とで構成され、前記外歯歯車の外歯と前記内歯歯車の内歯の歯数差が２であり、かつ、前記内歯ピンの長さをＬ、直径をｄとしたときに、Ｌ／ｄが、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が２０以下の場合は５以上、減速比が２１〜３０の場合は８以上、減速比が３１以上の場合は１０以上、となるように設定されている構成とすることにより、上記課題を解決したものである。
【００１１】
本発明においては、内歯ピンを細くすることによって、（すなわち内歯ピンの長さをＬ、直径をｄとしたときの、Ｌ／ｄを大きくすることによって）当該細い内歯ピンを支持するピン溝の内径も小さくできる、という発想により創案された。
【００１２】
但し、この種の揺動内接噛合式の遊星歯車機構においては、内歯ピンの直径は、減速比と強い相関関係にある要素であるため、減速比との関係を無視して該内歯ピンのみを単純に細くすることはできない。
【００１３】
そこで、本発明では、この問題を外歯歯車の外歯と内歯歯車の内歯の歯数差を「２」とし、その上で、減速比及び大きさとの関係で内歯ピンを相対的に細くする（すなわち、減速比に対してＬ／ｄを大きくする）ようにして解決している。
【００１４】
この構成により、同じ減速比を実現する場合であっても、より細い（Ｌ／ｄの大きな）内歯ピンを用いることができる。したがって、全長が長くなり易い風力発電設備の減速装置において、特にその内歯歯車のピン溝の加工の削り代を小さくでき、その結果、加工時間を短く、工具の寿命を長くすることができ、結果として低コストで内歯歯車を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
風力発電設備の減速装置の内歯歯車を、短時間で且つ低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す風力発電設備の減速装置の断面図
【図２】図１の減速装置のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図
【図３】本発明の他の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置の断面図
【図４】図３の減速装置のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図
【図５】図１の減速装置が適用される風力発電設備の正面図
【図６】上記風力発電設備のナセルに図１の減速装置が組み込まれている様子を模式的に示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置（動力伝達装置）について詳細に説明する。
【００１８】
始めに、当該減速装置が適用されている風力発電設備のヨー駆動装置の概略から説明する。
【００１９】
図５、図６を参照して、この風力発電設備１０は、円筒支柱１１の最上部にナセル（発電室）１２を備える。図６では、ヨー（Ｙａｗ）駆動装置１４と、ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）駆動装置１６が描写されている。ヨー駆動装置１４は、円筒支柱１１に対するナセル１２全体の旋回角を制御するためのものであり、ピッチ駆動装置１６は、ノーズコーン１８に取り付けられる３枚の風車ブレード２０のピッチ角を制御するためのものである。
【００２０】
この実施形態では、ヨー駆動装置１４に本発明が適用されているため、ここではヨー駆動装置１４について説明する。
【００２１】
このヨー駆動装置１４は、モータ２２及び出力ピニオン２４付きの４個の減速装置Ｇ１〜Ｇ４及びそれぞれの出力ピニオン２４と噛合する１個の旋回用内歯歯車２８を備える（旋回用内歯歯車２８は、外歯歯車であることもある）。旋回用内歯歯車２８は、円筒支柱１１側に固定されている。各減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれナセル１２の構造体１２Ａ（図１参照）の所定の位置に固定されている。
【００２２】
この構成により、各減速装置Ｇ１〜Ｇ４のモータ２２によって各出力ピニオン２４を同時に回転させると、該出力ピニオン２４が旋回用内歯歯車２８と噛合しながら旋回用内歯歯車２８の中心３６（図６参照）に対して公転する。この結果、ナセル１２の構造体１２Ａを円筒支柱１１に固定された旋回用内歯歯車２８に対して相対的に移動させることができ、ナセル１２全体を該旋回用内歯歯車２８の中心３６の周りで旋回させることができる。これにより、ノーズコーン１８を所望の方向（例えば風上の方向）に向けることができ、効率的に風圧を受けることができる。
【００２３】
前記減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは減速装置Ｇ１について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置の断面図、図２は、図１の減速装置のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【００２５】
減速装置Ｇ１はモータ２２（図１では図示略）、ウォーム減速機構４０、揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４を、動力伝達経路上でこの順に備えている。
【００２６】
モータ２２は、図１においては図示が省略されており、取付フランジ４６の取付ボルト孔４６Ａを介して図１の紙面と垂直の方向に取り付けられている。モータ２２は、この実施形態では６ポールモータが使用されている（４ポールモータでも可）。モータ２２のモータ軸（図示略）には、図示せぬカップリングを介してウォーム減速機構４０のウォーム４８が連結されている。ウォーム４８は、ウォームギヤ５０と噛合し、動力の伝達方向を９０度変更している。
【００２７】
この実施形態ではウォーム減速機構４０の減速比は「４０」とされている（入力された回転を１／４０に減速する）。これは、ウォーム減速機構４０に後述する所望のセルフロック機能（出力側からの負荷で回転しない機能）を持たせることを意図したためである。ウォーム減速機構４０のセルフロック機能は、ウォーム４８の進み角とウォーム４８およびウォームギヤ５０の接触部の摩擦係数とにより決定されるが、本実施形態のような円筒ウォームの場合には、減速比が３０以上、より好ましくは４０以上であれば、ウォーム減速機構４０のセルフロック機能により風力発電設備のヨー制御に要求される逆転防止機能（ナセル１２が風で振り回されない機能）を確保できる。この実施形態では、ウォーム減速機構４０のセルフロック機能を利用することで出力ピニオン２４側からの外力に対する反力を提供するようにしているため、モータ２２にはブレーキ機構を設けておらず、その分コストダウンを図っている。
【００２８】
ウォームギヤ５０は、中間軸５２に固定されている。中間軸５２は、スプライン５４を介して揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の入力軸５６と連結されている。
【００２９】
揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の入力軸５６は、第１、第２軸受５９、６０によって支持されている。入力軸５６にはキー５８を介して偏心体６０Ａ、６０Ｂが一体回転可能に組み込まれている。偏心体６０Ａ、６０Ｂは、それぞれ入力軸５６の軸心Ｏ１に対してΔｅずつ互いに逆方向に偏心している。各偏心体６０Ａ、６０Ｂの外周にはころ６２Ａ、６２Ｂを介して外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが摺動・回転可能に組み込まれている。
【００３０】
図２を合わせて参照して、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂは、それぞれ内歯歯車６８に内接噛合している。内歯歯車６８の内歯は、この実施形態では内歯ピン６８Ａと、該内歯ピン６８Ａを回転自在に保持するピン溝６８Ｂ１を有する内歯歯車本体６８Ｂとによって構成されている。内歯歯車本体６８Ｂは、ケーシング６６と一体化されている。外歯歯車６４Ａ、６４Ｂには、それぞれ内ピン孔７０Ａ、７０Ｂが形成されている。この内ピン孔７０Ａ、７０Ｂには内ローラ７２の被せられた内ピン７４が遊嵌している。内ピン７４は出力軸７６と一体化されたキャリヤ体７６Ａに固定（圧入）されている。出力軸７６は、転動ローラ（第３軸受）７８、及び第４軸受８０によって支持され、スプライン８３を介して前出の出力ピニオン２４と連結されている。
【００３１】
この実施形態では、２枚の外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが軸方向に並んでいるだけでなく、外歯歯車６４Ａと外歯歯車６４Ｂの間には該外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの軸方向の位置決めを行うための支持板８２が介在されている。また、内歯歯車６８のピン溝６８Ｂ１が、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂとの噛合位置よりも更に軸方向外側に延在され、この延在された部分にキャリヤ体７６Ａを支持する前記転動ローラ（第３軸受）７８が、内歯ピン６８Ａと同軸に組み込まれている。転動ローラ７８は、内歯ピン６８Ａと同径である。
【００３２】
このため、内歯歯車６８のピン溝６８Ｂ１の軸方向長さＬｄ１は、内歯ピン６８Ａの長さＬ１のほかに、支持板８２および転動ローラ７８の分を含めた長さを有しており、極めて長くなっている。なお、外歯歯車６４Ａと外歯歯車６４Ｂの間には、上記支持板８２とは若干機能は異なるものの、例えば、前述の特許文献１の図４で開示されているようなプレート（特許文献１の図４の符号で３９）が介在されることもあるが、このようなプレートが外歯歯車６４Ａと６４Ｂとの間に介在される場合でも、やはり内歯ピン６８Ａの長さは長くなってしまう。
【００３３】
そこで、この実施形態では、以下の様な構成を採用し、内歯歯車６８の加工の容易化を図っている。
【００３４】
図２から明らかなように、この実施形態では外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの外歯の数が「５６」であり、内歯歯車６８の内歯（内歯ピン６８Ａの数）が「５８」である。すなわち、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの外歯と内歯歯車６８の内歯の歯数差は、５８−５６の「２」である。なお、歯数差を「２」とするための歯形の形成手法等については、特許１２０８５４８号に詳細な開示がある。
【００３５】
歯数差が「２」の揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４では、この実施形態のように外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの自転を取り出す使用態様においては、（歯数差／外歯歯車の外歯の数）の減速比を得ることができる。したがって、通常、この種の揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４では、１段で高減速比を得るために歯数差が「１」に設定される。減速比を高くするには、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの歯数（内歯歯車６８の歯数）を多くすることになる。逆に言うならば、減速比が低いときは、内歯歯車６８の外径は大きくなる傾向となってしまう。しかし、歯数差を２に設定することにより、減速比５６相当の太さの内歯ピン６８Ａを用いて減速比２８が実現できる（２／５６＝２８）。この定性的傾向を利用して、本実施形態では、内歯ピン６８Ａの長さＬ１が８０ｍｍ、外径ｄ１が８ｍｍに設定されており、Ｌ１／ｄ１が、１０．０という「細い内歯ピン」の設計を可能としている。また、該細い内歯ピン６８Ａを回転自在に保持する内歯歯車本体６８Ｂのピン溝６８Ｂ１も長さＬｄ１に比して内径がＤ１と細くできている。
【００３６】
因みに、風力発電設備のヨー駆動用の減速装置Ｇ１の場合、総減速比は、４ポールモータの場合で１５００〜３０００、６ポールモータの場合で１０００〜２０００に設定されるのが好ましい。この実施形態では、６ポールモータが使用されており、ウォーム減速機構での減速比が「４０」であるため、減速装置全体の総減速比は、４０×２８となり、１１２０である。
【００３７】
なお、この実施形態では、揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の減速比が２８であり、内歯ピン６８Ａの長さをＬ１、外径をｄ１としたときに、Ｌ１／ｄ１を、１０．０に設定していた。しかし、該Ｌ／ｄの最適値は、前述したように減速比の影響を受ける。故に、具体的には、Ｌ／ｄは、歯数差を「２」とすることを前提とすることで、内歯ピンの長さをＬ、外径をｄとしたときに、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が２０以下の場合は５以上、減速比が２１〜３０の場合は８以上、減速比が３１以上の場合は１０以上、とするとよい。このような値とすることで、結果として内歯歯車本体のピン溝の内径を、該ピン溝の長さに比して小さな内径とすることができ、削り代（削り量）の小さなピン溝とすることができる。
【００３８】
なお、本発明では「細い内歯ピン６８Ａを使用する」という趣旨からすれば、Ｌ／ｄの上限は特に限定されないが、より好ましくは、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の減速比が１０〜２０の場合は６〜１２、該減速比が２１〜３０の場合は８〜１５、該減速比が３１〜４０の場合は１０〜１８の範囲に設定されるようにするとよい。これらの上限は、内歯ピン６８Ａの強度の確保や変形のし難さ等から導かれる。
【００３９】
次にこの減速装置Ｇ１の作用を説明する。
【００４０】
モータ２２のモータ軸の回転は、ウォーム減速機構４０のウォーム４８及びウォームギヤ５０の噛合によって初段減速され、スプライン５４を介して揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の入力軸５６に伝達される。
【００４１】
入力軸５６が１回回転すると偏心体６０Ａ、６０Ｂ及びころ６２Ａ、６２Ｂを介して外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが１回揺動する。この実施形態では、内歯歯車本体６８Ｂがケーシング６６と一体化されて固定状態にあるため、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの１回の揺動により、該外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが内歯歯車６８に対して２歯だけ（歯数差分だけ）相対回転する（入力軸５６の回転と逆方向に自転する）。
【００４２】
この内歯歯車６８に対する外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの相対回転（自転）が、内ピン孔７０Ａ、７０Ｂと内ピン７４（及び内ローラ７２）の遊嵌を介してキャリヤ体７６Ａから取り出され、２／５６＝１／２８、すなわち減速比２８の減速を実現することができる。
【００４３】
キャリヤ体７６Ａの回転は、該キャリヤ体７６Ａと一体化されている出力軸７６へと伝達される。この出力軸７６にはスプライン８３を介して前出の出力ピニオン２４が固定・連結されているため、該出力ピニオン２４が、既に説明した旋回用内歯歯車２８（図６）と噛合し、この噛合により、ナセル１２全体が旋回する。
【００４４】
従来の風力発電設備の減速装置にあっては、外歯歯車と内歯歯車の歯数差が「１」に設定されていたため、同一の減速比を実現するに当たって内歯ピンの外径も大きく（太く）ならざるを得なかった。具体的には、例えば減速比２８の場合、従来の内歯ピンのＬ／ｄは、４〜５程度であり、長さＬに対して外径ｄが太いものであった。そのため、結局、該太い内歯ピンを保持するピン溝の内径も太くせざるを得ず、大きな削り代が必要とされ、削り屑も大量に発生した。当然、工具の寿命も短かった。
【００４５】
しかし、本実施形態によれば、歯数差が「１」のピン溝と比較して、１本１本のピン溝６８Ｂ１の内径Ｄ１が小さいため、（たとえピン溝６８Ｂ１の形成本数が倍になったとしても）トータルでの削り代（削り量）を低減することができ、加工時間を短縮できると共に工具の長寿命化が図れる。また、歯数差１の内歯ピンと比べると、内歯ピン６８Ａの外形ｄ１は小さくなるものの、本数は２倍になっているため、強度の低下を防止でき、また、内歯ピン６８Ａ１本１本の円周方向の間隔が小さいため、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂと内歯歯車６８が噛合するときの脈動が小さい等の利点も得られる。
【００４６】
図３、図４に、本発明の他の実施形態の例を示す。
【００４７】
図３、図４には、風力発電設備のヨー駆動装置１４（図６参照）に使用する他の減速装置Ｇ１ｂが示されている。この減速装置Ｇ１ｂは、いわゆる振り分け式と称される揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２を備える。
【００４８】
モータ１０３（図示略）の回転は、ウォーム減速機構４０のウォーム４８及びウォームギヤ５０の噛合によって初段減速される。ここまでは、先の実施形態と同様である。ウォーム減速機構４０の出力軸１０４は、揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２のサブ減速機構１０５の入力軸１０７と一体化されている。
【００４９】
入力軸１０７の先端にはピニオン１０６が取り付けられている。ピニオン１０６は３個のギヤ１１１〜１１３と噛合している（サブ減速機構１０５を構成）。
【００５０】
３個のギヤ１１１〜１１３は、それぞれ３本の偏心体軸１２１〜１２３に固定されている。偏心体軸１２１〜１２３には、偏心体１５１Ａ〜１５３Ａと偏心体１５１Ｂ〜１５３Ｂが軸方向に並んで設けられている。偏心体１５１Ａ〜１５３Ａと偏心体１５１Ｂ〜１５３Ｂは、それぞれ偏心体軸１２１〜１２３に対して同位相で偏心しており、軸受１４６Ａ〜１４８Ａ、１４６Ｂ〜１４８Ｂを介して外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂがそれぞれ嵌合している。すなわち、偏心体軸１２１〜１２３は、入力軸１０７の軸心Ｏ２からオフセットされた位置で外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂを貫通している。
【００５１】
内歯歯車１６０は、内歯を構成する内歯ピン１６０Ａと、該内歯ピン１６０Ａを回転自在に保持するピン溝１６０Ｂ１を有する内歯歯車本体１６０Ｂと、によって構成されている。内歯歯車１６０の内歯の数（内歯ピン１６０Ａの数）は５８であり、外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂの外歯の数５６より２だけ多い（歯数差が２）。内歯歯車１６０の本体１６０Ｂは、ケーシング１７０と一体化されて固定されており、外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂと内歯歯車１６０との相対回転は、３本の偏心体軸１２１〜１２３の軸心Ｏ２周りの公転成分（すなわち外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂの自転成分）として出力軸１７２から取り出される。この出力軸１７２には、風車ブレード２０（図５参照）側に取り付けられた図示せぬピッチ用歯車と噛合する出力ピニオン１８０が、一体化されている。
【００５２】
この実施形態では、外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂは、各偏心体１５１Ａ〜１５３Ａ、１５１Ｂ〜１５３Ｂがそれぞれ同時に同位相で同一の回転速度で回転することによって互いに１８０度の位相差で揺動し、それぞれ内歯歯車１６０と内接噛合する。外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂを揺動させるためのメカニズムは先の実施形態と若干異なるものの、該外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂが揺動しながら内歯歯車１６０と内接噛合する作用については、先の実施形態と同様の作用が得られ、（外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂと内歯歯車１６０の歯数差）／（外歯歯車の歯数）の減速比「２／５６＝２８」が実現できる。
【００５３】
本実施形態は、風力発電設備のヨー駆動用の減速装置Ｇ１ｂに本発明を適用しているものであるが、いわゆる振り分け式と称される揺動内接噛合式の遊星歯車機構との組み合わせでヨー駆動用の減速装置Ｇ１ｂに本発明を適用する場合、本発明の利点を最大限に生かした効果が得られる。
【００５４】
すなわち、ヨー駆動用の減速装置Ｇ１ｂの場合、必要な総減速比が、４ポールモータの場合で１５００〜３０００、６ポールモータの場合で１０００〜２０００程度である。前述したように、低コスト化のために、ウォーム減速機構４０のセルフロック機能を風車ブレード２０側からの反力の提供に活用しようとすると、該ウォーム減速機構４０で減速比３０以上、好ましくは４０程度の減速比が必要となる。本実施形態では、６ポールモータを採用しているため、２段目以降の減速機構は、２５程度の減速比が必要とされる。この値の減速比を、歯数差１の外歯歯車および内歯歯車の組み合わせで実現しようとすると、内歯ピンの外径が大きくなり、ピン溝の加工が時間的な面でも工具の寿命的な面でも問題となる。特に、この実施形態のように、反負荷側のキャリヤ体１７２Ｂの軸受を構成する転動ローラ（内歯ピン１６０Ａと同径の転動ローラ）１７４を、ピン溝１６０Ｂ１内に内歯ピン１６０Ａと同軸に配置している場合は、なお更である。
【００５５】
しかしながら、本実施形態では、外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂと内歯歯車１６０の歯数差が「２」に設定されているため、内歯ピン１６０Ａの数を５６とすることで、減速比が２８でありながら減速比が５６相当の外径ｄ２の細い内歯ピン１６０Ａ、内径Ｄ２の細いピン溝１６８Ｂ１とすることができる。このため、加工の困難性を克服できる。なお、この実施形態に関しても、内歯ピン１６０Ａの長さＬ２とその外径ｄ２の減速比に対するＬ２／ｄ２の上限、あるいは適正の範囲は、先の実施形態と同様に捉えることができる。因みに、この実施形態で採用されているＬ２／ｄ２は、９．０程度である。
【００５６】
この実施形態では、更には、このように「低減速比」でありながら、揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２の前段にサブ減速機構１０５を備えた揺動内接噛合式の遊星歯車機構とすることができるため、揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２に入力されてくる回転をより低くすることができるようになり、揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２の回転の円滑性および高効率性をより高めることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０…風力発電設備
１１…円筒支柱
１２…ナセル（発電室）
１４…ヨー駆動装置
１６…ピッチ駆動装置
２２…モータ
２４…出力ピニオン
６４Ａ、６４Ｂ…外歯歯車
６８…内歯歯車
６８Ａ…内歯ピン
６８Ｂ…内歯歯車本体
６８Ｂ１…ピン溝
Ｌ１…内歯ピンの長さ
ｄ１…内歯ピンの外径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電設備に使用する減速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備には、モータの駆動力によって風に対してナセル（発電室）を水平面内で回転させるヨー制御を行うための減速装置、あるいは、風に対して風車ブレードの向き（傾き）を変更するピッチ制御を行うための減速装置等が組み込まれている。
【０００３】
一方、特許文献１に、外歯歯車が揺動しながら内歯歯車に内接噛合するいわゆる揺動内接噛合式の遊星歯車機構を備えた減速装置が開示されている。この減速装置では、内歯歯車が内歯を構成する円柱状の内歯ピンと、該内歯ピンを回転自在に保持するピン溝を有する内歯歯車本体とで構成されている。また、大きな伝達トルクを確保するために、外歯歯車が２枚軸方向に並べて組み込まれ、それぞれが単一の内歯歯車に同時に噛合するように構成されている。
【０００４】
複数枚の外歯歯車を軸方向に並べて組み込むようにすると、内歯歯車の内歯ピンの長さも長くなってしまう。特許文献１では、内歯ピンの長さが長くなることによって該内歯ピンの加工が困難になるという不具合に関し、該内歯ピンを軸方向で分割する等の工夫を施した技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４２３８号公報（段落［０００５］、［００１０］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
揺動内接噛合式の遊星歯車機構を備えた減速装置を、風力発電設備の減速装置として使用する場合、大きなトルク容量を確保するため、特許文献１で開示されているように外歯歯車を複数枚並べて組み込む構成が必須となる。また、１枚１枚の外歯歯車の歯幅（軸方向の厚さ）も大きくならざるを得ない。そのため、内歯歯車の内歯を構成する内歯ピンの長さが長くなり、該内歯ピンを保持するピン溝の長さも長くなってしまう。
【０００７】
特許文献１では、内歯ピンの長さが長くなることによって生じる不具合に対して、内歯ピンを軸方向で分割する等の工夫を施した技術を開示している。しかし、内歯ピンを軸方向で分割すると、内歯ピンの組み込み工数は、当然に２倍に増大し、製造に時間と手間が掛かるようになり、高コスト化に繋がる。
【０００８】
また、特許文献１では、内歯ピンを保持するピン溝の長さが長くなることによって生じる問題については、特に触れられていない。しかしながら、風力発電設備の減速装置は、１個１個の大きさが非常に大きい。このように大きな減速装置において、軸方向に長い内歯歯車のピン溝を加工するのは、削り代が大きくなって加工時間が長くなり、工具の寿命が短くなる等、加工コスト上、多くの問題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて開発されたもので、揺動内接噛合式の遊星歯車機構を備えた風力発電設備の減速装置において、特に、内歯歯車を短時間で且つ低コストで製造することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、風力発電設備に使用する減速装置であって、最終段が、複数枚の外歯歯車と、該複数枚の外歯歯車が揺動しながら内接噛合する単一の内歯歯車と、を有する揺動内接噛合式の遊星歯車機構で構成され、前記内歯歯車は、内歯を構成する円柱状の内歯ピンと、該内歯ピンを回転自在に保持するピン溝を有する内歯歯車本体とで構成され、前記外歯歯車の外歯と前記内歯歯車の内歯の歯数差が２であり、かつ、前記内歯ピンの長さをＬ、直径をｄとしたときに、Ｌ／ｄが、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が２０以下の場合は５以上、減速比が２１〜３０の場合は８以上、減速比が３１以上の場合は１０以上、となるように設定されている構成とすることにより、上記課題を解決したものである。
【００１１】
本発明においては、内歯ピンを細くすることによって、（すなわち内歯ピンの長さをＬ、直径をｄとしたときの、Ｌ／ｄを大きくすることによって）当該細い内歯ピンを支持するピン溝の内径も小さくできる、という発想により創案された。
【００１２】
但し、この種の揺動内接噛合式の遊星歯車機構においては、内歯ピンの直径は、減速比と強い相関関係にある要素であるため、減速比との関係を無視して該内歯ピンのみを単純に細くすることはできない。
【００１３】
そこで、本発明では、この問題を外歯歯車の外歯と内歯歯車の内歯の歯数差を「２」とし、その上で、減速比及び大きさとの関係で内歯ピンを相対的に細くする（すなわち、減速比に対してＬ／ｄを大きくする）ようにして解決している。
【００１４】
この構成により、同じ減速比を実現する場合であっても、より細い（Ｌ／ｄの大きな）内歯ピンを用いることができる。したがって、全長が長くなり易い風力発電設備の減速装置において、特にその内歯歯車のピン溝の加工の削り代を小さくでき、その結果、加工時間を短く、工具の寿命を長くすることができ、結果として低コストで内歯歯車を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
風力発電設備の減速装置の内歯歯車を、短時間で且つ低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す風力発電設備の減速装置の断面図
【図２】図１の減速装置のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図
【図３】本発明の他の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置の断面図
【図４】図３の減速装置のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図
【図５】図１の減速装置が適用される風力発電設備の正面図
【図６】上記風力発電設備のナセルに図１の減速装置が組み込まれている様子を模式的に示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置（動力伝達装置）について詳細に説明する。
【００１８】
始めに、当該減速装置が適用されている風力発電設備のヨー駆動装置の概略から説明する。
【００１９】
図５、図６を参照して、この風力発電設備１０は、円筒支柱１１の最上部にナセル（発電室）１２を備える。図６では、ヨー（Ｙａｗ）駆動装置１４と、ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）駆動装置１６が描写されている。ヨー駆動装置１４は、円筒支柱１１に対するナセル１２全体の旋回角を制御するためのものであり、ピッチ駆動装置１６は、ノーズコーン１８に取り付けられる３枚の風車ブレード２０のピッチ角を制御するためのものである。
【００２０】
この実施形態では、ヨー駆動装置１４に本発明が適用されているため、ここではヨー駆動装置１４について説明する。
【００２１】
このヨー駆動装置１４は、モータ２２及び出力ピニオン２４付きの４個の減速装置Ｇ１〜Ｇ４及びそれぞれの出力ピニオン２４と噛合する１個の旋回用内歯歯車２８を備える（旋回用内歯歯車２８は、外歯歯車であることもある）。旋回用内歯歯車２８は、円筒支柱１１側に固定されている。各減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれナセル１２の構造体１２Ａ（図１参照）の所定の位置に固定されている。
【００２２】
この構成により、各減速装置Ｇ１〜Ｇ４のモータ２２によって各出力ピニオン２４を同時に回転させると、該出力ピニオン２４が旋回用内歯歯車２８と噛合しながら旋回用内歯歯車２８の中心３６（図６参照）に対して公転する。この結果、ナセル１２の構造体１２Ａを円筒支柱１１に固定された旋回用内歯歯車２８に対して相対的に移動させることができ、ナセル１２全体を該旋回用内歯歯車２８の中心３６の周りで旋回させることができる。これにより、ノーズコーン１８を所望の方向（例えば風上の方向）に向けることができ、効率的に風圧を受けることができる。
【００２３】
前記減速装置Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは減速装置Ｇ１について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態の一例に係る風力発電設備の減速装置の断面図、図２は、図１の減速装置のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【００２５】
減速装置Ｇ１はモータ２２（図１では図示略）、ウォーム減速機構４０、揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４を、動力伝達経路上でこの順に備えている。
【００２６】
モータ２２は、図１においては図示が省略されており、取付フランジ４６の取付ボルト孔４６Ａを介して図１の紙面と垂直の方向に取り付けられている。モータ２２は、この実施形態では６ポールモータが使用されている（４ポールモータでも可）。モータ２２のモータ軸（図示略）には、図示せぬカップリングを介してウォーム減速機構４０のウォーム４８が連結されている。ウォーム４８は、ウォームギヤ５０と噛合し、動力の伝達方向を９０度変更している。
【００２７】
この実施形態ではウォーム減速機構４０の減速比は「４０」とされている（入力された回転を１／４０に減速する）。これは、ウォーム減速機構４０に後述する所望のセルフロック機能（出力側からの負荷で回転しない機能）を持たせることを意図したためである。ウォーム減速機構４０のセルフロック機能は、ウォーム４８の進み角とウォーム４８およびウォームギヤ５０の接触部の摩擦係数とにより決定されるが、本実施形態のような円筒ウォームの場合には、減速比が３０以上、より好ましくは４０以上であれば、ウォーム減速機構４０のセルフロック機能により風力発電設備のヨー制御に要求される逆転防止機能（ナセル１２が風で振り回されない機能）を確保できる。この実施形態では、ウォーム減速機構４０のセルフロック機能を利用することで出力ピニオン２４側からの外力に対する反力を提供するようにしているため、モータ２２にはブレーキ機構を設けておらず、その分コストダウンを図っている。
【００２８】
ウォームギヤ５０は、中間軸５２に固定されている。中間軸５２は、スプライン５４を介して揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の入力軸５６と連結されている。
【００２９】
揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の入力軸５６は、第１、第２軸受５９、６０によって支持されている。入力軸５６にはキー５８を介して偏心体６０Ａ、６０Ｂが一体回転可能に組み込まれている。偏心体６０Ａ、６０Ｂは、それぞれ入力軸５６の軸心Ｏ１に対してΔｅずつ互いに逆方向に偏心している。各偏心体６０Ａ、６０Ｂの外周にはころ６２Ａ、６２Ｂを介して外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが摺動・回転可能に組み込まれている。
【００３０】
図２を合わせて参照して、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂは、それぞれ内歯歯車６８に内接噛合している。内歯歯車６８の内歯は、この実施形態では内歯ピン６８Ａと、該内歯ピン６８Ａを回転自在に保持するピン溝６８Ｂ１を有する内歯歯車本体６８Ｂとによって構成されている。内歯歯車本体６８Ｂは、ケーシング６６と一体化されている。外歯歯車６４Ａ、６４Ｂには、それぞれ内ピン孔７０Ａ、７０Ｂが形成されている。この内ピン孔７０Ａ、７０Ｂには内ローラ７２の被せられた内ピン７４が遊嵌している。内ピン７４は出力軸７６と一体化されたキャリヤ体７６Ａに固定（圧入）されている。出力軸７６は、転動ローラ（第３軸受）７８、及び第４軸受８０によって支持され、スプライン８３を介して前出の出力ピニオン２４と連結されている。
【００３１】
この実施形態では、２枚の外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが軸方向に並んでいるだけでなく、外歯歯車６４Ａと外歯歯車６４Ｂの間には該外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの軸方向の位置決めを行うための支持板８２が介在されている。また、内歯歯車６８のピン溝６８Ｂ１が、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂとの噛合位置よりも更に軸方向外側に延在され、この延在された部分にキャリヤ体７６Ａを支持する前記転動ローラ（第３軸受）７８が、内歯ピン６８Ａと同軸に組み込まれている。転動ローラ７８は、内歯ピン６８Ａと同径である。
【００３２】
このため、内歯歯車６８のピン溝６８Ｂ１の軸方向長さＬｄ１は、内歯ピン６８Ａの長さＬ１のほかに、支持板８２および転動ローラ７８の分を含めた長さを有しており、極めて長くなっている。なお、外歯歯車６４Ａと外歯歯車６４Ｂの間には、上記支持板８２とは若干機能は異なるものの、例えば、前述の特許文献１の図４で開示されているようなプレート（特許文献１の図４の符号で３９）が介在されることもあるが、このようなプレートが外歯歯車６４Ａと６４Ｂとの間に介在される場合でも、やはり内歯ピン６８Ａの長さは長くなってしまう。
【００３３】
そこで、この実施形態では、以下の様な構成を採用し、内歯歯車６８の加工の容易化を図っている。
【００３４】
図２から明らかなように、この実施形態では外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの外歯の数が「５６」であり、内歯歯車６８の内歯（内歯ピン６８Ａの数）が「５８」である。すなわち、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの外歯と内歯歯車６８の内歯の歯数差は、５８−５６の「２」である。なお、歯数差を「２」とするための歯形の形成手法等については、特許１２０８５４８号に詳細な開示がある。
【００３５】
歯数差が「２」の揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４では、この実施形態のように外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの自転を取り出す使用態様においては、（歯数差／外歯歯車の外歯の数）の減速比を得ることができる。したがって、通常、この種の揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４では、１段で高減速比を得るために歯数差が「１」に設定される。減速比を高くするには、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの歯数（内歯歯車６８の歯数）を多くすることになる。逆に言うならば、減速比が低いときは、内歯歯車６８の外径は大きくなる傾向となってしまう。しかし、歯数差を２に設定することにより、減速比５６相当の太さの内歯ピン６８Ａを用いて減速比２８が実現できる（２／５６＝２８）。この定性的傾向を利用して、本実施形態では、内歯ピン６８Ａの長さＬ１が８０ｍｍ、外径ｄ１が８ｍｍに設定されており、Ｌ１／ｄ１が、１０．０という「細い内歯ピン」の設計を可能としている。また、該細い内歯ピン６８Ａを回転自在に保持する内歯歯車本体６８Ｂのピン溝６８Ｂ１も長さＬｄ１に比して内径がＤ１と細くできている。
【００３６】
因みに、風力発電設備のヨー駆動用の減速装置Ｇ１の場合、総減速比は、４ポールモータの場合で１５００〜３０００、６ポールモータの場合で１０００〜２０００に設定されるのが好ましい。この実施形態では、６ポールモータが使用されており、ウォーム減速機構での減速比が「４０」であるため、減速装置全体の総減速比は、４０×２８となり、１１２０である。
【００３７】
なお、この実施形態では、揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の減速比が２８であり、内歯ピン６８Ａの長さをＬ１、外径をｄ１としたときに、Ｌ１／ｄ１を、１０．０に設定していた。しかし、該Ｌ／ｄの最適値は、前述したように減速比の影響を受ける。故に、具体的には、Ｌ／ｄは、歯数差を「２」とすることを前提とすることで、内歯ピンの長さをＬ、外径をｄとしたときに、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が２０以下の場合は５以上、減速比が２１〜３０の場合は８以上、減速比が３１以上の場合は１０以上、とするとよい。このような値とすることで、結果として内歯歯車本体のピン溝の内径を、該ピン溝の長さに比して小さな内径とすることができ、削り代（削り量）の小さなピン溝とすることができる。
【００３８】
なお、本発明では「細い内歯ピン６８Ａを使用する」という趣旨からすれば、Ｌ／ｄの上限は特に限定されないが、より好ましくは、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の減速比が１０〜２０の場合は６〜１２、該減速比が２１〜３０の場合は８〜１５、該減速比が３１〜４０の場合は１０〜１８の範囲に設定されるようにするとよい。これらの上限は、内歯ピン６８Ａの強度の確保や変形のし難さ等から導かれる。
【００３９】
次にこの減速装置Ｇ１の作用を説明する。
【００４０】
モータ２２のモータ軸の回転は、ウォーム減速機構４０のウォーム４８及びウォームギヤ５０の噛合によって初段減速され、スプライン５４を介して揺動内接噛合式の遊星歯車機構４４の入力軸５６に伝達される。
【００４１】
入力軸５６が１回回転すると偏心体６０Ａ、６０Ｂ及びころ６２Ａ、６２Ｂを介して外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが１回揺動する。この実施形態では、内歯歯車本体６８Ｂがケーシング６６と一体化されて固定状態にあるため、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの１回の揺動により、該外歯歯車６４Ａ、６４Ｂが内歯歯車６８に対して２歯だけ（歯数差分だけ）相対回転する（入力軸５６の回転と逆方向に自転する）。
【００４２】
この内歯歯車６８に対する外歯歯車６４Ａ、６４Ｂの相対回転（自転）が、内ピン孔７０Ａ、７０Ｂと内ピン７４（及び内ローラ７２）の遊嵌を介してキャリヤ体７６Ａから取り出され、２／５６＝１／２８、すなわち減速比２８の減速を実現することができる。
【００４３】
キャリヤ体７６Ａの回転は、該キャリヤ体７６Ａと一体化されている出力軸７６へと伝達される。この出力軸７６にはスプライン８３を介して前出の出力ピニオン２４が固定・連結されているため、該出力ピニオン２４が、既に説明した旋回用内歯歯車２８（図６）と噛合し、この噛合により、ナセル１２全体が旋回する。
【００４４】
従来の風力発電設備の減速装置にあっては、外歯歯車と内歯歯車の歯数差が「１」に設定されていたため、同一の減速比を実現するに当たって内歯ピンの外径も大きく（太く）ならざるを得なかった。具体的には、例えば減速比２８の場合、従来の内歯ピンのＬ／ｄは、４〜５程度であり、長さＬに対して外径ｄが太いものであった。そのため、結局、該太い内歯ピンを保持するピン溝の内径も太くせざるを得ず、大きな削り代が必要とされ、削り屑も大量に発生した。当然、工具の寿命も短かった。
【００４５】
しかし、本実施形態によれば、歯数差が「１」のピン溝と比較して、１本１本のピン溝６８Ｂ１の内径Ｄ１が小さいため、（たとえピン溝６８Ｂ１の形成本数が倍になったとしても）トータルでの削り代（削り量）を低減することができ、加工時間を短縮できると共に工具の長寿命化が図れる。また、歯数差１の内歯ピンと比べると、内歯ピン６８Ａの外形ｄ１は小さくなるものの、本数は２倍になっているため、強度の低下を防止でき、また、内歯ピン６８Ａ１本１本の円周方向の間隔が小さいため、外歯歯車６４Ａ、６４Ｂと内歯歯車６８が噛合するときの脈動が小さい等の利点も得られる。
【００４６】
図３、図４に、本発明の他の実施形態の例を示す。
【００４７】
図３、図４には、風力発電設備のヨー駆動装置１４（図６参照）に使用する他の減速装置Ｇ１ｂが示されている。この減速装置Ｇ１ｂは、いわゆる振り分け式と称される揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２を備える。
【００４８】
モータ１０３（図示略）の回転は、ウォーム減速機構４０のウォーム４８及びウォームギヤ５０の噛合によって初段減速される。ここまでは、先の実施形態と同様である。ウォーム減速機構４０の出力軸１０４は、揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２のサブ減速機構１０５の入力軸１０７と一体化されている。
【００４９】
入力軸１０７の先端にはピニオン１０６が取り付けられている。ピニオン１０６は３個のギヤ１１１〜１１３と噛合している（サブ減速機構１０５を構成）。
【００５０】
３個のギヤ１１１〜１１３は、それぞれ３本の偏心体軸１２１〜１２３に固定されている。偏心体軸１２１〜１２３には、偏心体１５１Ａ〜１５３Ａと偏心体１５１Ｂ〜１５３Ｂが軸方向に並んで設けられている。偏心体１５１Ａ〜１５３Ａと偏心体１５１Ｂ〜１５３Ｂは、それぞれ偏心体軸１２１〜１２３に対して同位相で偏心しており、軸受１４６Ａ〜１４８Ａ、１４６Ｂ〜１４８Ｂを介して外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂがそれぞれ嵌合している。すなわち、偏心体軸１２１〜１２３は、入力軸１０７の軸心Ｏ２からオフセットされた位置で外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂを貫通している。
【００５１】
内歯歯車１６０は、内歯を構成する内歯ピン１６０Ａと、該内歯ピン１６０Ａを回転自在に保持するピン溝１６０Ｂ１を有する内歯歯車本体１６０Ｂと、によって構成されている。内歯歯車１６０の内歯の数（内歯ピン１６０Ａの数）は５８であり、外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂの外歯の数５６より２だけ多い（歯数差が２）。内歯歯車１６０の本体１６０Ｂは、ケーシング１７０と一体化されて固定されており、外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂと内歯歯車１６０との相対回転は、３本の偏心体軸１２１〜１２３の軸心Ｏ２周りの公転成分（すなわち外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂの自転成分）として出力軸１７２から取り出される。この出力軸１７２には、風車ブレード２０（図５参照）側に取り付けられた図示せぬピッチ用歯車と噛合する出力ピニオン１８０が、一体化されている。
【００５２】
この実施形態では、外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂは、各偏心体１５１Ａ〜１５３Ａ、１５１Ｂ〜１５３Ｂがそれぞれ同時に同位相で同一の回転速度で回転することによって互いに１８０度の位相差で揺動し、それぞれ内歯歯車１６０と内接噛合する。外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂを揺動させるためのメカニズムは先の実施形態と若干異なるものの、該外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂが揺動しながら内歯歯車１６０と内接噛合する作用については、先の実施形態と同様の作用が得られ、（外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂと内歯歯車１６０の歯数差）／（外歯歯車の歯数）の減速比「２／５６＝２８」が実現できる。
【００５３】
本実施形態は、風力発電設備のヨー駆動用の減速装置Ｇ１ｂに本発明を適用しているものであるが、いわゆる振り分け式と称される揺動内接噛合式の遊星歯車機構との組み合わせでヨー駆動用の減速装置Ｇ１ｂに本発明を適用する場合、本発明の利点を最大限に生かした効果が得られる。
【００５４】
すなわち、ヨー駆動用の減速装置Ｇ１ｂの場合、必要な総減速比が、４ポールモータの場合で１５００〜３０００、６ポールモータの場合で１０００〜２０００程度である。前述したように、低コスト化のために、ウォーム減速機構４０のセルフロック機能を風車ブレード２０側からの反力の提供に活用しようとすると、該ウォーム減速機構４０で減速比３０以上、好ましくは４０程度の減速比が必要となる。本実施形態では、６ポールモータを採用しているため、２段目以降の減速機構は、２５程度の減速比が必要とされる。この値の減速比を、歯数差１の外歯歯車および内歯歯車の組み合わせで実現しようとすると、内歯ピンの外径が大きくなり、ピン溝の加工が時間的な面でも工具の寿命的な面でも問題となる。特に、この実施形態のように、反負荷側のキャリヤ体１７２Ｂの軸受を構成する転動ローラ（内歯ピン１６０Ａと同径の転動ローラ）１７４を、ピン溝１６０Ｂ１内に内歯ピン１６０Ａと同軸に配置している場合は、なお更である。
【００５５】
しかしながら、本実施形態では、外歯歯車１４４Ａ、１４４Ｂと内歯歯車１６０の歯数差が「２」に設定されているため、内歯ピン１６０Ａの数を５６とすることで、減速比が２８でありながら減速比が５６相当の外径ｄ２の細い内歯ピン１６０Ａ、内径Ｄ２の細いピン溝１６８Ｂ１とすることができる。このため、加工の困難性を克服できる。なお、この実施形態に関しても、内歯ピン１６０Ａの長さＬ２とその外径ｄ２の減速比に対するＬ２／ｄ２の上限、あるいは適正の範囲は、先の実施形態と同様に捉えることができる。因みに、この実施形態で採用されているＬ２／ｄ２は、９．０程度である。
【００５６】
この実施形態では、更には、このように「低減速比」でありながら、揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２の前段にサブ減速機構１０５を備えた揺動内接噛合式の遊星歯車機構とすることができるため、揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２に入力されてくる回転をより低くすることができるようになり、揺動内接噛合式の遊星歯車機構１０２の回転の円滑性および高効率性をより高めることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０…風力発電設備
１１…円筒支柱
１２…ナセル（発電室）
１４…ヨー駆動装置
１６…ピッチ駆動装置
２２…モータ
２４…出力ピニオン
６４Ａ、６４Ｂ…外歯歯車
６８…内歯歯車
６８Ａ…内歯ピン
６８Ｂ…内歯歯車本体
６８Ｂ１…ピン溝
Ｌ１…内歯ピンの長さ
ｄ１…内歯ピンの外径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電設備に使用する減速装置であって、
最終段が、複数枚の外歯歯車と、該複数枚の外歯歯車が揺動しながら内接噛合する単一の内歯歯車と、を有する揺動内接噛合式の遊星歯車機構で構成され、
前記内歯歯車は、内歯を構成する円柱状の内歯ピンと、該内歯ピンを回転自在に保持するピン溝を有する内歯歯車本体とで構成され、
前記外歯歯車の外歯と前記内歯歯車の内歯の歯数差が２であり、かつ、
前記内歯ピンの長さをＬ、直径をｄとしたときに、Ｌ／ｄが、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が２０以下の場合は５以上、減速比が２１〜３０の場合は８以上、減速比が３１以上の場合は１０以上、となるように設定されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項２】
請求項１において、
該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が１０〜２０の場合は６〜１２、該減速比が２１〜３０の場合は８〜１５、該減速比が３１〜４０の場合は１０〜１８に設定されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記揺動内接噛合式の遊星歯車機構よりも前段にウォーム減速機構が配置されており、該ウォーム減速機構の減速比が３０以上に設定されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ウォーム減速機構と前記揺動内接噛合式の遊星歯車機構とを備えた前記減速装置の総減速比が、４ポールモータの場合で１５００〜３０００、６ポールモータの場合で１０００〜２０００に設定されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記内歯歯車の前記ピン溝を、前記外歯歯車が噛合する軸方向位置よりも更に軸方向外側に延在させ、この延在された部分に前記遊星歯車機構のキャリヤ体の軸受として機能する転動ローラが組み込まれた
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記外歯歯車と外歯歯車との間に、該外歯歯車の軸方向の位置規制を行う支持板が組み込まれている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記揺動内接噛合式の遊星歯車機構の前段に、入力軸に設けられたピニオンと、該ピニオンと同時に噛合する複数のギヤとからなるサブ減速機構を有し、かつ
該揺動内接噛合式の遊星歯車機構が、該複数のギヤがそれぞれ固定されると共に前記外歯歯車を揺動させるための偏心体を備えた複数の偏心体軸を備え、かつ該複数の偏心体軸が、それぞれ前記サブ減速機構の前記入力軸の軸心からオフセットされた位置で前記外歯歯車を貫通している遊星歯車機構である
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項１】
風力発電設備に使用する減速装置であって、
最終段が、複数枚の外歯歯車と、該複数枚の外歯歯車が揺動しながら内接噛合する単一の内歯歯車と、を有する揺動内接噛合式の遊星歯車機構で構成され、
前記内歯歯車は、内歯を構成する円柱状の内歯ピンと、該内歯ピンを回転自在に保持するピン溝を有する内歯歯車本体とで構成され、
前記外歯歯車の外歯と前記内歯歯車の内歯の歯数差が２であり、かつ、
前記内歯ピンの長さをＬ、直径をｄとしたときに、Ｌ／ｄが、該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が２０以下の場合は５以上、減速比が２１〜３０の場合は８以上、減速比が３１以上の場合は１０以上、となるように設定されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項２】
請求項１において、
該揺動内接噛合式の遊星歯車機構の減速比が１０〜２０の場合は６〜１２、該減速比が２１〜３０の場合は８〜１５、該減速比が３１〜４０の場合は１０〜１８に設定されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記揺動内接噛合式の遊星歯車機構よりも前段にウォーム減速機構が配置されており、該ウォーム減速機構の減速比が３０以上に設定されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ウォーム減速機構と前記揺動内接噛合式の遊星歯車機構とを備えた前記減速装置の総減速比が、４ポールモータの場合で１５００〜３０００、６ポールモータの場合で１０００〜２０００に設定されている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記内歯歯車の前記ピン溝を、前記外歯歯車が噛合する軸方向位置よりも更に軸方向外側に延在させ、この延在された部分に前記遊星歯車機構のキャリヤ体の軸受として機能する転動ローラが組み込まれた
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記外歯歯車と外歯歯車との間に、該外歯歯車の軸方向の位置規制を行う支持板が組み込まれている
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記揺動内接噛合式の遊星歯車機構の前段に、入力軸に設けられたピニオンと、該ピニオンと同時に噛合する複数のギヤとからなるサブ減速機構を有し、かつ
該揺動内接噛合式の遊星歯車機構が、該複数のギヤがそれぞれ固定されると共に前記外歯歯車を揺動させるための偏心体を備えた複数の偏心体軸を備え、かつ該複数の偏心体軸が、それぞれ前記サブ減速機構の前記入力軸の軸心からオフセットされた位置で前記外歯歯車を貫通している遊星歯車機構である
ことを特徴とする風力発電設備の減速装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２５１５９５（Ｐ２０１２−２５１５９５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４１２４（Ｐ２０１１−１２４１２４）
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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