JP2003065210A

JP2003065210A - 風力発電機用変速機

Info

Publication number: JP2003065210A
Application number: JP2001256566A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Makino; 智昭牧野; Yasumasa Hibi; 康雅日比
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】大きな増速比が得られるとともに、弱風時、
強風時に関わらず発電機を定格回転数で回転させて良質
な発電電力を得ることができる発電機用変速機を提供す
る。【解決手段】ブレード１０を有するロータ１１の主軸
１２に、変速機１３を介して発電機１６を接続した風力
発電機１において、前記変速機１３を、固定変速比型増
速機（固定変速比型トラクションドライブ）１４と、可
変変速比型増速機（可変変速比型トラクションドライ
ブ）１５とを有し、前記固定変速比型増速機（固定変速
比型トラクションドライブ）１４を、前記可変変速比型
増速機（可変変速比型トラクションドライブ）１５に対
してロータ１１側に配置して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電機用変速
機に関し、特に、風を受けて回転するロータの回転を増
速して発電機を定格回転数で回転させる風力発電機用増
速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、風力発電機は、図５に示される
構造を有している。地面１０１に植立された支柱１０２
の上部に、ヨーク駆動装置１０３を設け、このヨーク駆
動装置１０３上に、ブレード１０４を有するロータ１０
５と、ロータ１０５の主軸１０６の回転速度（回転数）
を増速する変速機１０７と、この変速機１０７によって
増速された定格回転数で発電する発電機１０８を設けて
いる。なお、１０９は変速機１０７および発電機１０８
などの構成要素を格納するナセルである。

【０００３】この風力発電機１００は、ロータ１０５に
取り付けられたブレード１０４に風を受けることで揚力
を得て、その揚力で主軸１０６に回転力が発生し、この
主軸１０６の回転数を変速機１０７で増速して、発電機
１０８に定格回転数を得て発電するものである。従来、
変速機１０７には、多軸歯車式増速機もしくは遊星歯車
式増速機といった歯車式増速機が一般に使用されてい
る。

【０００４】現在、風力発電機１００には、ロータ１０
５の回転数の制御を行わないで、ブレード１０４が受け
る風速に応じて発電機１０８の回転数が変化する「可変
速方式」と、ある一定以上の風速で発電機１０８の回転
数を一定に制御する「制御方式」とがある。後者の回転
数を制御する「制御方式」には、さらに、「可変ピッチ
制御方式」や「ストール制御方式」などがある。以下、
それらの方式について説明する。「可変速方式」ロータ１０５の回転数は、風速の変化と
ともに絶えず変化する。そのため変速機１０７として歯
車式増速機のような変速比が一定の増速機を搭載した風
力発電機は、風力が弱い場合、発電機回転数の低下を招
き、発電効率が低下する。逆に、風力が強い場合は、発
電機の過剰な回転を引き起こし、コイルの焼き付きなど
の故障を引き起こす原因となる。どちらの場合であって
も、発電機回転数は良質な電力が得られる定格回転数か
ら外れることがあるため、効率の良い運転を常に行うこ
とは難しい。そのため、可変速方式の風力発電システム
は、良質の電力を得るため高価なコンバータやインバー
タを併用したり、バッテリなどから電力の授受を行った
りする特別な電気回路を設けている。「可変ピッチ制御方式」可変ピッチ制御方式は、ある一
定以上の風速において、必要に応じてブレード１０４の
ピッチを制御し、ブレード１０４が受ける風を逃がすこ
とで、発電機１０８の回転数が定格回転数を超えないよ
うに制御するものである。「ストール制御方式」ストール制御方式は、一定風速以
上の風が吹くと、遠心力により抵抗翼が開いて空力ブレ
ーキの働きをして、発電機回転数を低減する方式であ
る。

【０００５】上記の可変ピッチ制御方式やストール制御
方式は、一定風速以上の風が吹いていれば、コンバータ
やインバータを組み合わせて、効率よく良質な電力を得
ることができるが、風が弱い場合は、発電機回転数は定
格回転数以下となるので、発電効率は低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】歯車式増速機での課題発電機用変速機として、従来のように多軸歯車式増速機
や遊星歯車式増速機などの歯車式増速機を用いた場合
は、以下の課題がある。

【０００７】１．歯の噛み合いに起因する騒音、振動の
発生２．歯の噛み合いに起因する高調波成分の出力成分が生
じることによる電力の品質低下風力発電機の歯車式増速機における騒音・振動の発生
は、主に歯車の噛み合いに起因する。そのため、歯の形
状や寸法精度を向上させるなどの対策が行われている
が、騒音・振動を完全になくすことができないため、そ
の他の対策として、ナセル１０９または支柱１０２に制
振材や防音材を貼り付けるなどの処置が施されており、
これらの対策により、コストが増加する。また、歯の噛
み合いに起因する高調波成分の発生は、高調波を取り除
くためのフィルタリング機能を備えた高価なコンバータ
やインバ−タが必要であり、風力発電機システムのコス
ト高を招いている。

【０００８】変速比固定型増速機の課題可変速方式や一定風速以上で発電機回転数を制御する風
力発電機の増速機には、図６（ａ）に示すように、主に
変速比が固定の固定変速比型増速機１０７Ａを搭載して
おり、固定変速比型増速機１０７Ａとしては、歯車式増
速機の代わりに、図６（ｂ）に示すような、遊星ローラ
型トラクションドライブ１１０が用いられている。この
遊星ローラ型トラクションドライブ１１０は、サンロー
ラ１１１の周りに、軸心を一致させてアウターリング１
１２を配置し、前記サンローラ１１１とアウターリング
１１２との間に形成される空間部に複数の遊星ローラ１
１３を配置し、これらの遊星ローラ１１３を円周方向等
間隔に、かつ、回転自在に配置するための遊星ローラ支
持軸１１４を有するキャリア１１５と、このキャリア１
１５と一体に形成された入力軸（低速回転軸）１１６を
有し、アウターリング１１２を固定して、入力軸（低速
回転軸）１１６を回転駆動することによって、サンロー
ラ１１１を出力軸（高速回転軸）として増速回転させる
ものである。

【０００９】しかしながら、上記の固定変速比型増速機
１０７Ａとして遊星ローラ型トラクションドライブ１１
０を搭載した風力発電機においては、以下のような課題
がある。

【００１０】１．弱風時の発電効率低下２．強風時の発電機の最大発電容量オーバー（可変速方
式のみ）すなわち、弱風時は、発電機回転数が定格回転数に満た
ないため、発電効率が低下する。一方、一定風速以上の
強風時は、可変速方式の風力発電機では、風速の増加と
ともに発電機回転数が増加するため、コイルの焼損など
を引き起こす恐れがある。ただし、可変ピッチ制御方式
やストール制御方式などの発電機回転数制御方式では、
風が強くなった場合に、発電機回転数が定格回転数を超
えないように制御されるため、発電容量オーバ−となる
ことはない。

【００１１】したがって、本発明は、高い増速比が得ら
れ、かつ、弱風時に電力低下がなく、強風時に発電機回
転数が定格回転数を超えないように制御される発電機用
変速機を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
された発電機用変速機は、上記課題を解決するために、
風を受けて回転するロータと、前記ロータの回転力によ
り発電する発電機とを備えた風力発電機の、前記ロータ
と発電機との間に介設した風力発電機用変速機におい
て、固定変速比型トラクションドライブと、可変変速比
型トラクションドライブとをそれぞれ少なくとも一つ有
し、前記固定変速比型トラクションドライブは、前記可
変変速比型トラクションドライブに対して前記ロータ側
に配置されたことを特徴とすものである。

【００１３】上記構成の発電機用変速機によれば、固定
変速比型トラクションドライブによって増速された回転
数を、さらに可変変速比型トラクションドライブによっ
て増速するので、大きな増速比が得られ、風が弱い場合
にも、発電機を定格回転数で回転させて、所定の電力を
発電させることができる。また、風が過大な場合は、可
変変速比型トラクションドライブの増速比を可変して、
常に良質の電力を得ることができる。さらに、トルク伝
達容量が大きい固定変速比型トラクションドライブをロ
ータ側に配置したことによって、トルク伝達容量が小さ
い可変変速比型トラクションドライブの伝達容量を小さ
くして、十分な耐久性を得ることができる。さらに、従
来の歯車式増速機に比較して、騒音や振動が少ない。

【００１４】本発明の請求項２に記載された発電機用変
速機は、前記固定変速比型トラクションドライブが、遊
星ローラ型トラクションドライブであることを特徴とす
るものである。

【００１５】上記構成の発電機用変速機によれば、構造
が簡単で大きなトルク伝達容量を有する遊星ローラ型ト
ラクションドライブによって、大きなトルクを伝達する
ことができ、可変変速比型トラクションドライブのトル
ク伝達量を小さくすることができ、十分な耐久性が得ら
れる。

【００１６】本発明の請求項３に記載された発電機用変
速機は、前記可変変速比型トラクションドライブが、コ
ーン型またはトロイダル型トラクションドライブである
ことを特徴とするものである。

【００１７】上記構成の発電機用変速機によれば、コー
ン型またはトロイダル型トラクションドライブによっ
て、風力が大きい場合にも、増速比を連続的に可変し
て、発電機を定格回転数で回転させることができ、良質
の発電電力を得ることができる。

【００１８】以下、上記の構成および作用について詳述
する。例えば、一般的な風力発電機では、毎分数十〜１
００回転のロータ回転数を変速機によって発電機定格回
転数まで増速させるため、その変速機には５〜２０程度
の増速比が必要になる。このような高増速比を一つの可
変変速比型トラクションドライブ（無段変速機）で得る
ことには、構造上の限界がある（トロイダル型は不可、
コーン型は可など）。

【００１９】コーン型トラクションドライブでは、ある
程度大きな増速比を得ることは機構上可能であるが、同
じ大きさの増速機で比較すると、増速比が大きくなるほ
どトルク伝達容量は低下する。そのため、例え一つのコ
ーン型トラクションドライブで高増速比を実現させたと
しても、十分な耐久性を確保するために、径方向のサイ
ズを大きくさせなければならない。

【００２０】以上の理由により、高増速比を有し、か
つ、なるべく小型な無段増速機を構築するためには、ト
ルク伝達容量の大きい固定変速比型トラクションドライ
ブ（遊星ローラ型トラクションドライブなど）と、可変
変速比型トラクションドライブ（コーン型またはトロイ
ダル型トラクションドライブ）とを組み合わせることが
有効である。

【００２１】トラクションドライブは、油膜を介して動
力を伝達する機構であるため、接触部に大きな法線力を
作用させることが必要である。一般に、可変変速比型ト
ラクションドライブでは、接触部のいずれかにおいてス
ピンが発生する。「スピン」とは、動力伝達に寄与しな
い接触部中心における法線周りの相対回転成分が発生す
る現象であり、このスピンにより、トラクションの低下
および接触部における動力損失の増加が引き起こされ
る。スピンの影響は、接触楕円の大きさや形状に大きく
依存するため、スピンによる動力損失を低下させ、変速
機の伝達効率を向上させるためには、接触部面積を小さ
くし、かつ、周速方向および周速と直角方向のどちらに
おいても、その接触領域の幅を小さくすることが必要で
ある。

【００２２】また、接触部の転動疲労寿命を延長させる
ためには、接触面圧を低下させることが必要である。以
上の理由によって、可変変速比型トラクションドライブ
は、動力損失の低減と耐久性向上を両立させるために、
他の変速機（歯車式増速機または遊星ローラ型トラクシ
ョンドライブなど）と比較して、サイズが大きくなる傾
向がある。

【００２３】一方、固定変速比型トラクションドライブ
（遊星ローラ型トラクションドライブなど）は、変速比
が一定の増速機ではあるが、その接触部においてスピン
が発生しないか、もしくは発生するスピンを小さくさせ
る設計が可能である。したがって、接触状態を線接触に
することで、効率を低下させることなく接触面圧を低下
させることができる、その結果として、同じトルク伝達
容量の可変変速比型トラクションドライブに比較してサ
イズを小型化することができる。換言すれば、一般に固
定変速比型トラクションドライブのトルク伝達容量は、
可変変速比型トラクションドライブのトルク伝達容量よ
りも大きいといえる。

【００２４】風力発電機用変速機としてトラクションド
ライブを使用する場合、固定変速比型トラクションドラ
イブ（遊星ローラ型トラクションドライブ）と可変変速
比型トラクションドライブ（コーン型またはトロイダル
型トラクションドライブ）とを組み合わせることで、風
力発電機用に適した高増速比を得ることができる。さら
に、伝達トルクの大きい低速側に可変変速比型トラクシ
ョンドライブよりも伝達容量が大きい固定変速比型トラ
クションドライブを設け、高速側に可変変速比型トラク
ションドライブを配置する構造とする。このような構成
により、可変変速比型トラクションドライブに伝達され
るトルクを低下させることができ、その結果、変速機全
体の径方向サイズを小さくすることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
風力発電機用変速機について、図面を参照して説明す
る。

【００２６】図１は本発明の風力発電機用変速機を用い
た風力発電機の１の概略構成図である。図１において、
ブレード１０を固定したロータ１１は、ブレード１０が
風を受けることによって回転して、主軸１２が回転す
る。１３は本発明に係る変速機であり、ロータ１１側
に、トラクションドライブ式の固定変速比型増速機（固
定変速比型トラクションドライブ）１４を配置し、その
出力側、すなわち発電機１６側にトラクションドライブ
式の可変変速比型増速機（可変変速比型トラクションド
ライブ）１５を配置している。

【００２７】前記固定変速比型増速機１４としては、例
えば、遊星ローラ型トラクションドライブが用いられ、
可変変速比型増速機１５としては、例えば、コーン型ト
ラクションドライブまたはトロイダル型トラクションド
ライブが用いられる。

【００２８】図２は前記固定変速比型増速機１４として
用いる遊星ローラ型トラクションドライブ１４０の分解
斜視図を示す。この遊星ローラ型トラクションドライブ
１４０は、外周部に転走面を有するサンローラ１４１の
周りに、軸心を一致させて内周部に転走面を有するアウ
ターリング１４２を配置し、前記サンローラ１４１とア
ウターリング１４２との間に形成される空間部に、外周
部に転走面を有する複数の遊星ローラ１４３を配置し、
これらの遊星ローラ１４３を円周方向等間隔に、かつ、
回転自在に保持するための遊星ローラ支持軸１４４を有
するキャリア１４５と、このキャリア１４５と一体に形
成された入力軸（低速回転軸）１４６とを有する。

【００２９】この遊星ローラ型トラクションドライブ１
４０は、アウターリング１４２を固定しておいて、入力
軸（低速回転軸）１４６を回転駆動することによって、
遊星ローラ１４３を増速回転させ、遊星ローラ１４３の
回転によって、これに圧接するサンローラ１４１を出力
軸（高速回転軸）として増速回転させるものである。

【００３０】図３は前記可変変速比型増速機１５の一例
としての、コーン型トラクションドライブ１５０の縦断
面図である。このコーン型トラクションドライブ１５０
は、入力軸（低速回転軸）１５１に固定され内周部に転
走面が形成されたアウターリング１５２と、出力軸（高
速回転軸）１５３に固定され外周部に転走面が形成され
たサンローラ１５４と、このサンローラ１５４と圧接す
る円錐面１５５ａおよび前記アウターリング１５２と圧
接する円錐面１５５ｂを有する複数のダブルコーン１５
５と、ダブルコーン回転軸１５６の一方端部１５６ａを
支持するフランジ部１５７ａと、回転軸１５６の他方端
部１５６ｂを支持するフランジ部１５７ｂを有し、入力
軸に対し回転不可で、かつ軸方向にスライド自在に取り
付けられたキャリア１５７と、前記出力軸（高速回転
軸）１５３に固定されたサポートカム１５９と、このサ
ポートカム１５９と前記サンローラ１５４との間に介在
された可変加圧機構であるトルクカム１６０と、前記キ
ャリア１５７に形成されたラック１６１と、このラック
１６１に噛み合い結合するピニオン歯車１６２とを具備
している。なお、前記キャリア１５７は、ハウジングな
どの静止部材であるキャリア取付部材１６４に対して入
出力軸方向にスライド自在に設けられている。

【００３１】前記アウターリング１５２とダブルコーン
１５５との接触部を通る線分Ｙ１と入出力軸に平行な線
分Ｘ１とのなす傾斜角度θ１は、ダブルコーン１５５と
サンローラ１５４との接触部を通る線分Ｙ２と入出力軸
に平行な線分Ｘ２とのなす傾斜角度θ２に等しい（θ１
＝θ２）。

【００３２】すなわち、ダブルコーン１５５の円錐面１
５５ａの法線と、円錐面１５５ｂの法線とは平行であ
り、ダブルコーン１５５を入出力軸方向にスライドさせ
ることが可能であり、このダブルコーン１５５のスライ
ドによって、円錐面１５５ａにおけるサンローラ１５４
との接触部および円錐面１５５ｂにおけるアウターリン
グ１５２との接触部を移動させることができる。

【００３３】また、前記アウターリング１５２とダブル
コーン１５５との接触部における法線力Ｆ１は、前記ア
ウターリング１５２とダブルコーン１５５との接触部を
通る線分Ｙ１に対して垂直方向である。

【００３４】同様に、前記ダブルコーン１５５とサンロ
ーラ１５４との接触部における法線力Ｆ２は、前記ダブ
ルコーン１５５とサンローラ１５４との接触部を通る線
分Ｙ２に対して垂直方向である。

【００３５】このコーン型トラクションドライブ１５０
は、入力軸（低速回転軸）１５１を回転駆動することに
よって、この入力軸（低速回転軸）１５１に固定された
アウターリング１５２が回転し、アウターリング１５２
の回転によって、このアウターリング１５２に圧接する
ダブルコーン１５５が回転し、このダブルコーン１５５
の回転によってサンローラ１５４が回転して、出力軸
（高速回転軸）１５３が増速回転される。このコーン型
トラクションドライブ１５０の増速比ｅは、次式によっ
て与えられる。

【００３６】

【式１】

【００３７】すなわち、入力軸（低速回転軸）１５１の
軸心からアウターリング１５２の内周部に形成された転
走面とダブルコーン１５５の円錐面１５５ｂとの接触部
までの回転半径寸法ｄが、このアウターリング１５２の
内周部に形成された転走面とダブルコーン１５５の円錐
面１５５ｂとの接触部からダブルコーン１５５の回転軸
心までの回転半径寸法ｃに比較して格段に大きいので
（ｄ＞ｃ）、ダブルコーン１５５はアウターリング１５
２の回転数より増速される。

【００３８】なお、出力軸（高速回転軸）１５３の軸心
から前記ダブルコーン１５５の円錐面１５５ａとサンロ
ーラ１５３との接触部までの回転半径寸法ａが、前記回
転半径寸法ｂよりも大きい場合は、ダブルコーン１５５
とサンローラ１５３との間では若干減速されることにな
るが、前記アウターリング１５２に対するダブルコーン
１５５の増速効果、およびダブルコーン１５５における
円錐面１５５ｂと円錐面１５５ａとの間の増速効果によ
って、入力軸（低速回転軸）１５１に対して出力軸（高
速回転）１５３の回転数が増速される。

【００３９】また、ダブルコーン１５５の円錐面１５５
ａにおける法線と円錐面１５５ｂにおける法線とは平行
であり、前述のように、ピニオン歯車１６２を回転駆動
して、このピニオン歯車１６２と噛み合い結合するラッ
ク１６１を介してキャリア１５７を入出力軸方向にスラ
イドすることができる。このキャリア１５７の入出力軸
方向へのスライドによって、ダブルコーン１５５が入出
力軸方向へスライドされることによって、前記回転半径
寸法ｂおよびｃが変化するので、増速比を連続的に変化
させることができる。

【００４０】このようにして、図１に示す本発明の変速
機１３を用いた風力発電機１は、ブレード１０の回転に
よる主軸１２の回転数を、固定変速比型増速機１４およ
び可変変速比型増速機１５によって高い増速比で増速で
きるので、弱風時でも、発電機１６を定格回転数で回転
させて発電することができる。また、入力側（低速側）
にトルク伝達容量が大きい固定変速比型増速機１４を配
置し、出力側（高速側）に可変変速比型増速機１５を配
置したので、固定変速比型増速機１４によって大きなト
ルク伝達容量が得られるとともに、可変変速比型増速機
１５に過大なトルクを伝達させないので、十分な耐久性
が得られる。さらに、強風時にロータ１１の回転数が大
きくなった場合は、ピニオン歯車１６２を回転駆動し
て、回転数が定格回転数を超えないように制御できるこ
とによって、広い範囲の風速に対して一定の発電力が得
られるので、良質な電力を高効率で得ることが可能にな
る。さらにまた、従来の歯車式増速機に比較して、ロー
ラ／ローラの組み合わせであるから、騒音および振動が
少ない。

【００４１】なお、上記実施形態では、可変変速比型増
速機１５として、コーン型トラクションドライブ１５０
を用いる場合について説明したが、図４（ａ）（ｂ）に
示すような、トロイダル型トラクションドライブ１７
０，１８０を用いてもよい。

【００４２】図４（ａ）に示すトロイダル型トラクショ
ンドライブ１７０は、入力軸（低速回転軸）１７１に取
り付けた入力側ディスク１７２と、出力軸（高速回転
軸）１７３に取り付けた出力側ディスク１７４の対向面
を凹面状に形成し、これらのディスク１７２，１７４間
に、外周部が凸面状に形成されたローラ１７５を配置し
たものである。このローラ１７５は、軸受１７６を介し
て回転軸１７７に回転自在に取り付られている。

【００４３】上記のトロイダル型トラクションドライブ
１７０においては、前記ローラ１７５が入出力軸心に対
して傾斜していることによって、ローラ１７５の入力側
ではディスク１７２の外径側に圧接し、ローラ１７５の
出力側ではディスク１７４の内径側に圧接しているの
で、ディスク１７２の回転によってローラ１７５が増速
回転され、ローラ１７５の回転によってディスク１７４
がディスク１７２に対して増速回転される。したがっ
て、入力軸（低速回転軸）１７１を回転駆動することに
よって、出力軸（高速回転軸）１７３を増速回転させる
ことができる。しかも、ローラ１７５の入出力軸心に対
する傾斜角度を変化させることによって、ローラ１７５
のディスク１７２およびディスク１７４との接触部位置
を可変でき、それによって増速比を可変できる。

【００４４】図４（ｂ）に示すトロイダル型トラクショ
ンドライブ１８０は、入力軸（低速回転軸）１８１に取
り付けた入力側ディスク１８２と、出力軸（高速回転
軸）１８３に取り付けた出力側ディスク１８４の外周面
を凹面状に形成し、これらのディスク１８２，１８４間
に、外周部が凸面状に形成されたローラ１８５を配置
し、ローラ１８５を鋼球などの転動体１８６を介してロ
ーラ支持部材１８７に取り付けたものである。

【００４５】上記のトロイダル型トラクションドライブ
１８０においては、前記ローラ１８５が入出力軸心に対
して傾斜していることによって、ローラ１８５の入力側
ではディスク１８２の外径側に圧接し、ローラ１８５の
出力側ではディスク１８４の内径側に圧接しているの
で、ディスク１８２の回転によってローラ１８５が増速
回転され、ローラ１８５の回転によってディスク１８４
がディスク１８２に対して増速回転される。したがっ
て、入力軸（低速回転軸）１８１を回転駆動することに
よって、出力軸（高速回転軸）１８３を増速回転させる
ことができる。しかも、ローラ１８５の入出力軸心に対
する傾斜角度を変化させることによって、ローラ１８５
のディスク１８２およびディスク１８４との接触部位置
を可変でき、それによって増速比を可変できる。

【００４６】したがって、上記の図４（ａ）または図４
（ｂ）に示すトロイダル型トラクションドライブ１７０
または１８０を、図３のコーン型トラクションドライブ
１５０に代えて用いても、同様に高い増速比が得られ、
かつ、強風時には、ローラ１７５や１８５の傾斜角度を
変化させることによって、発電機１６を常に定格回転数
で回転させて発電することができる。

【００４７】なお、上記実施形態では、固定変速比型増
速機（固定変速比型トラクションドライブ）１４と可変
変速比型増速機（可変変速比型トラクションドライブ）
１５とを一つずつ用いる場合について説明したが、それ
ぞれ複数ずつ用いるようにしてもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、以上のように、風を受けて回
転するロータと、前記ロータの回転力により発電する発
電機とを備えた風力発電機の、前記ロータと発電機との
間に介設した風力発電機用変速機において、固定変速比
型トラクションドライブと、可変変速比型トラクション
ドライブとをそれぞれ少なくとも一つ有し、前記固定変
速比型トラクションドライブは、前記可変変速比型トラ
クションドライブに対して前記ロータ側に配置されたこ
とを特徴とするものであるから、複数のトラクションド
ライブの増速比によって、弱風時にも大きな増速比を得
ることができて、発電機を定格回転させることができ
る。また、強風時には、可変変速比型トラクションドラ
イブによって回転数を低減して、発電機を定格回転数で
運転することができ、良質の発電電力を得ることができ
る。さらに、トルク伝達容量が大きい固定変速比型トラ
クションドライブを、可変変速比型トラクションドライ
ブに対してロータ側に配置したので、大きなトルク伝達
容量が得られるとともに、可変変速比型トラクションド
ライブの伝達トルクを小さくして耐久性を向上すること
ができる。しかも、歯車式増速機に比較してローラ／ロ
ーラの動力伝達であるため、騒音や振動が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の風力発電機用変速機を用いた風力発電
機の概略構成図である。

【図２】図１に示す風力発電機における固定変速比型増
速機の一例である遊星ローラ型トラクションドライブの
分解斜視図である。

【図３】図１に示す風力発電機における可変変速比型増
速機の一例であるコーン型トラクションドライブの縦断
面図である。

【図４】（ａ）は図１に示す風力発電機における可変変
速比型増速機の他の例であるトロイダル型トラクション
ドライブの要部縦断面図、（ｂ）は図１に示す風力発電
機における可変変速比型増速機のさらに他の例であるト
ロイダル型トラクションドライブの要部縦断面図であ
る。

【図５】従来の風力発電機機の側面図である。

【図6】（ａ）は従来の風力発電機の概略構成図、
（ｂ）は固定変速比型増速機の一例である固定変速比型
トラクションドライブの分解斜視図である。

【符号の説明】

１風力発電機１０ブレード１１ロータ１２主軸１３変速機１４固定変速比型増速機（固定変速比型トラクション
ドライブ）１５可変変速比型増速機（可変変速比型トラクション
ドライブ）１６発電機１４０固定変速比型トラクションドライブ（遊星ロー
ラ型トラクションドライブ）１４１サンローラ（出力軸、高速回転軸）１４２アウターリング（固定輪）１４３遊星ローラ１４４遊星ローラ支持軸１４５キャリア１４６入力軸（低速回転軸）１５０可変変速比型トラクションドライブ（コーン型
トラクションドライブ）１５１入力軸（低速回転軸）１５２アウターリング１５３出力軸（高速回転軸）１５４サンローラ１５５ダブルコーン１５７キャリア１６１ラック１６２ピニオン歯車１７０，１８０可変変速比型トラクションドライブ
（トロイダル型トラクションドライブ）１７１，１８１入力軸（低速回転軸）１７２，１８２出力軸（高速回転軸）１７３，１８３入力側ディスク１７４，１８４出力側ディスク１７５，１８５ローラ

フロントページの続きＦターム(参考） 3H078 AA02 AA26 BB11 BB12 BB13 CC13 CC22 3J062 AA60 AB15 AB16 AB35 AC03 BA16 BA21 BA25 BA26 CG32 CG38 CG39 CG81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】風を受けて回転するロータと、前記ロー
タの回転力により発電する発電機とを備えた風力発電機
の、前記ロータと発電機との間に介設した風力発電機用
変速機において、固定変速比型トラクションドライブと、可変変速比型ト
ラクションドライブとをそれぞれ少なくとも一つ有し、
前記固定変速比型トラクションドライブは、前記可変変
速比型トラクションドライブに対して前記ロータ側に配
置されたことを特徴とする風力発電機用変速機。
【請求項２】前記固定変速比型トラクションドライブ
は、遊星ローラ型トラクションドライブである請求項1
に記載の風力発電機用変速機。
【請求項３】前記可変変速比型トラクションドライブ
は、コーン型またはトロイダル型トラクションドライブ
である請求項１に記載の風力発電機用変速機。