接頭結(jié)構(gòu)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的方面涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的接頭結(jié)構(gòu)以及該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]作為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，已知一種設(shè)置有發(fā)電機、主軸、增速器和輸入軸的設(shè)備，其中，該發(fā)電機具有通過接受風(fēng)力而旋轉(zhuǎn)的葉片，該主軸連接至葉片，該增速器將主軸的旋轉(zhuǎn)速度增大，該輸入軸聯(lián)接至增速器的輸出軸。在該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，葉片接受風(fēng)力以使主軸旋轉(zhuǎn)，并且主軸的旋轉(zhuǎn)速度通過增速器而被增大以驅(qū)動發(fā)電機，由此執(zhí)行發(fā)電。
[0003]在該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，通常，如圖21中所示，增速器110的輸出軸111和風(fēng)力發(fā)電機114的輸入軸113通過軸接頭112被連接。
[0004]此外，由于在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的組裝中于輸出軸111與輸入軸113之間有時發(fā)生諸如偏心或角度偏差之類的未對準(zhǔn)，因此在一些設(shè)備中，在軸111與軸113之間設(shè)置有撓性軸接頭(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。
[0005]在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的增速器中，設(shè)置有以可旋轉(zhuǎn)的方式支承以高速旋轉(zhuǎn)的輸出軸的滾子軸承，并且該滾子軸承具有下述問題:由于在滾子的滾動表面以及諸如內(nèi)圈和外圈之類的旋轉(zhuǎn)圈的滾道面上發(fā)生卡傷(發(fā)生表面咬粘的現(xiàn)象)，滾子軸承的壽命縮短。因此，本申請的申請人對卡傷的發(fā)生機制進行了認(rèn)真研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在增速器的輸出軸與發(fā)電機的輸入軸之間設(shè)置單向離合器能夠有效地抑制卡傷的發(fā)生，并且已經(jīng)提出了與其相關(guān)的發(fā)明(參見專利文獻(xiàn)2)。
[0006]相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)l:JP-A-2006-250034
[0009]專利文獻(xiàn)2:JP-A-2013-76395

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的問題
[0011]此外，本申請的申請人已經(jīng)提出了一種軸接頭裝置，該軸接頭裝置能夠吸收發(fā)生在增速器的輸出軸與發(fā)電機的輸入軸之間的如上所述的未對準(zhǔn)并且能夠抑制卡傷的發(fā)生(日本專利申請N0.2013-048573)。該專利申請在本申請的優(yōu)先權(quán)日2013年8月29日和2013年10月24日尚未公開。在下文中，該軸接頭裝置將被稱為所提出的接頭。
[0012]因此，研究了一種采用所提出的接頭而不是圖21中示出的軸接頭112的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。然而，在一些類型的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，軸接頭112的軸向長度(設(shè)計長度)較短并且不能夠代替軸接頭112而結(jié)合所提出的接頭。在這種情況下，難以獲得如上所述的用于抑制卡傷發(fā)生的結(jié)構(gòu)。具體地，當(dāng)在設(shè)置有圖21中示出的軸接頭112的現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，將軸接頭112改成所提出的接頭時，這種改變在軸接頭112的軸向長度(設(shè)計長度)較短的情況下是不可能的。
[0013]因此，本發(fā)明的方面的目的在于提供下述新的技術(shù)方案:該技術(shù)方案使得能夠抑制如上所述的卡傷發(fā)生，即使在不能夠替代連接增速器的輸出軸與發(fā)電機的輸入軸的軸接頭而結(jié)合所提出的接頭的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，也是如此。
[0014]解決問題的方式
[0015](1)本發(fā)明的第一方面包括一種用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的接頭結(jié)構(gòu)，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備通過來自增速器的輸出軸的轉(zhuǎn)矩使發(fā)電機的輸入軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電力，該接頭結(jié)構(gòu)包括離合器單元，該離合器單元夾在軸接頭與軸體之間，其中，該軸接頭設(shè)置在輸出軸與輸入軸之間并且該軸接頭允許在輸出軸與輸入軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩，該軸體是輸出軸和輸入軸中的一者，其中，離合器單元包括:軸聯(lián)接部，該軸聯(lián)接部與軸體一體旋轉(zhuǎn);接頭聯(lián)接部，該接頭聯(lián)接部與軸接頭一體旋轉(zhuǎn)；以及單向離合器，該單向離合器設(shè)置在軸聯(lián)接部與軸接頭聯(lián)接部之間，并且其中，在輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度高于輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的狀態(tài)下，該單向離合器使軸聯(lián)接部與接頭聯(lián)接部之間以能夠一體旋轉(zhuǎn)的方式連接，并且在輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度低于輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的狀態(tài)下，該單向離合器解除軸聯(lián)接部與接頭聯(lián)接部之間的連接。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，由于包括用于抑制卡傷發(fā)生的單向離合器的離合器單元夾在增速器的輸出軸與軸接頭之間或者夾在軸接頭與發(fā)電機的輸入軸之間，因此獲得了下述接頭結(jié)構(gòu):在該接頭結(jié)構(gòu)中，即使不存在足以將單向離合器設(shè)置在軸接頭的區(qū)域中的空間，也能夠抑制如上所述的卡傷發(fā)生。
[0017](2)優(yōu)選地，軸聯(lián)接部由與軸體分離并且聯(lián)接至軸體的構(gòu)件形成，并且接頭聯(lián)接部由與軸接頭分離并且聯(lián)接至軸接頭的構(gòu)件形成。
[0018]在這種情況下，接頭結(jié)構(gòu)能夠被結(jié)合，同時將現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的現(xiàn)有軸接頭保持原樣。
[0019](3)優(yōu)選地，以上(2)的軸聯(lián)接部包括聯(lián)接至軸體的聯(lián)接軸部，在聯(lián)接軸部和軸體中的一者的端部上形成有沿軸向方向延伸的孔，并且在聯(lián)接軸部和軸體中的另一者的端部上形成有插入軸部，該插入軸部被插入該孔中并且不能夠相對于孔相對旋轉(zhuǎn)而能夠相對于孔沿軸向方向移動。
[0020]在這種情況下，獲得下述結(jié)構(gòu):在該結(jié)構(gòu)中，即使在從輸出軸至輸入軸41的部分中軸向長度由于熱膨脹和熱收縮而改變，這種改變也能夠通過插入軸部與孔之間的關(guān)系而被吸收并且轉(zhuǎn)矩也能夠從輸出軸被傳遞至輸入軸。
[0021](4)優(yōu)選地，以上(3)的孔是花鍵孔，并且插入軸部是花鍵軸。在這種情況下，能夠獲得以上(3)的結(jié)構(gòu)。
[0022](5)此外，在接頭結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部中的一者由軸狀構(gòu)件形成，并且軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部中的另一者由定位在軸狀構(gòu)件的徑向外側(cè)的管狀構(gòu)件形成，單向離合器夾在軸聯(lián)接部與接頭聯(lián)接部之間并且包括接合元件，在輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度高于輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的狀態(tài)下，該接合元件能夠使軸聯(lián)接部與接頭聯(lián)接部之間接合，并且在輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度低于輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度的狀態(tài)下，該接合元件解除所述接合，并且離合器單元還包括滾動軸承，該滾動軸承夾在軸聯(lián)接部與接頭聯(lián)接部之間。
[0023]在這種情況下，通過接合元件與軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部接合，軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部能夠以能夠一體旋轉(zhuǎn)的方式被連接，并且通過解除所述接合，所述連接也被解除。即使當(dāng)接合元件的接合被解除時，軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部也能夠由滾動軸承同心地支承。
[0024](6)此外，在以上(2)的接頭結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，在軸體的端部上形成有陽螺紋，并且在軸聯(lián)接部上形成有陰螺紋，該陰螺紋與陽螺紋螺紋連接使得在陰螺紋的旋轉(zhuǎn)與陽螺紋的旋緊完成的狀態(tài)下，在旋緊方向上，陰螺紋的旋轉(zhuǎn)被鎖定，并且該旋緊方向設(shè)定為與在通過發(fā)電機發(fā)電時輸出軸和輸入軸的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向。在這種結(jié)構(gòu)的情況下，軸體與軸聯(lián)接部之間的聯(lián)接被容易地執(zhí)行。
[0025](7)此外，在以上(6)的接頭結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部中的一者由管狀構(gòu)件形成，軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部中的另一者由定位在管狀構(gòu)件的徑向內(nèi)側(cè)的軸狀構(gòu)件形成，并且離合器單元還包括支承部，該支承部支承軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部，使得軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部能夠沿軸向方向相對地移動并且能夠相對旋轉(zhuǎn)。
[0026]在這種情況下，即使在從輸出軸至輸入軸的部分中軸向長度由于熱膨脹及熱收縮而改變，這種改變也能夠通過軸聯(lián)接部和接頭聯(lián)接部的結(jié)構(gòu)、以及支承部而被吸收。
[0027](8)此外，在以上(7)的接頭結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，支承部包括:多個滾珠，所述多個滾珠夾在軸聯(lián)接部與接頭聯(lián)接部之間；以及保持架，該保持架保持滾珠在周向方向上的間隔。在這種結(jié)構(gòu)的情況下，支承部能夠以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
[0028](9)此外，在以上(1)的接頭結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，離合器單元還包括:支承構(gòu)件，該支承構(gòu)件固定至風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的固定物；以及滾動軸承，該滾動軸承設(shè)置在支承構(gòu)件與接頭聯(lián)接部之間，并且該滾動軸承將接頭聯(lián)接部支承成能夠相對于支承構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
[0029]在這種情況下，接頭聯(lián)接部能夠通過支承構(gòu)件和滾動軸承以可旋轉(zhuǎn)的方式附接至風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的固定物。為此，由于通過接頭聯(lián)接部作用的軸接頭的重力(重量)、設(shè)置在接頭聯(lián)接部與軸聯(lián)接部之間的單向離合器的重力(重量)以及接頭聯(lián)接部自身的重力(重量)所造成的負(fù)載被傳遞至固定物并且該固定物能夠支承該負(fù)載。
[0030](10)此外，在以上(9)的接頭結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，接頭聯(lián)接部包括:旋轉(zhuǎn)凸緣部，該旋轉(zhuǎn)凸緣部聯(lián)接至軸接頭；以及旋轉(zhuǎn)圓筒部，該旋轉(zhuǎn)圓筒部與旋轉(zhuǎn)凸緣部一體旋轉(zhuǎn)，并且其中，單向離合器設(shè)置在旋轉(zhuǎn)圓筒部的內(nèi)周側(cè)，支承構(gòu)件包括:固定凸緣部，該固定凸緣部聯(lián)接至固定物；以及固定圓筒部，該固定圓筒部與固定凸緣部成一體、該固定圓筒部與旋轉(zhuǎn)圓筒部同心、并且該固定圓筒部定位在旋轉(zhuǎn)圓筒部的徑向外側(cè)，并且滾動軸承設(shè)置在固定圓筒部的內(nèi)周表面與旋轉(zhuǎn)圓筒部的外周表面之間。
[0031]在這種情況下，所得的結(jié)構(gòu)使得:單向離合器設(shè)置在接頭聯(lián)接部的旋轉(zhuǎn)圓筒部的內(nèi)周側(cè)，并且滾動軸承設(shè)置在旋轉(zhuǎn)圓筒部的外周側(cè)。也就是說，這種結(jié)構(gòu)使得單向離合器和滾動軸承在徑向方向上對準(zhǔn)，使得能夠減小接頭結(jié)構(gòu)的軸向尺寸。
[0032](11)此外，在以上(10)的接頭結(jié)構(gòu)中，在固定圓筒部的內(nèi)周表面上設(shè)置有滾動軸承的滾動元件的滾道，并且固定圓筒部也用作滾動軸承的外圈，由此能夠減少部件的數(shù)目，并且部件數(shù)目的減少促進了組裝。
[0033](12)此外，在以上(10)或(11)的接頭結(jié)構(gòu)中，在旋轉(zhuǎn)圓筒部的外周表面上設(shè)置有滾動軸承的滾動元件的滾道，并且旋轉(zhuǎn)圓筒部也用作滾動軸承的內(nèi)圈，由此能夠減少部件的數(shù)目，并且部件數(shù)目的減少促進了組裝。
[0034](13)此外，在以上(9)至(12)的接頭結(jié)構(gòu)中，固定物是增速器的殼體，并且離合器單元夾在軸接頭與輸出軸之間。
[0035]在這種情況下，由于離合器單元的構(gòu)成元件等的重力(重量)所造成的負(fù)載被傳遞至增速器的殼體，并且增速器的殼體能夠支承該負(fù)載。增速器的殼體被布置在例如設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的地板上并且由該地板支承。
[0036](14)此外，在以上(9)至(12)的接頭結(jié)構(gòu)中，固定物是發(fā)電機的殼體，并且離合器單元夾在軸接頭與輸入軸之間。
[0037]在這種情況下，由于離合器單元的構(gòu)成元件等的重力(重量)所造成的負(fù)載被傳遞至發(fā)電機的殼體，并且發(fā)電機的殼體能夠支承該負(fù)載。發(fā)電機的殼體被布置在例如設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的地板上并且由該地板支承。
[0038](15)此外，本發(fā)明的第二方面包括風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括:主軸，該主軸通過風(fēng)力而旋轉(zhuǎn);增速器，該增速器將主軸的旋轉(zhuǎn)速度增大，并且該增速器從輸出軸輸出旋轉(zhuǎn);發(fā)電機，該發(fā)電機包括與作為輸入的輸出軸的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)的輸入軸，并且該發(fā)電機通過與輸入軸的旋轉(zhuǎn)一體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電力；軸接頭，該軸接頭設(shè)置在輸出軸與輸入軸之間，并且該軸接頭允許在輸出軸與輸入軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩；以及以上(1)至(14)中的任一項的接頭結(jié)構(gòu)，該接頭結(jié)構(gòu)夾在軸接頭與軸體之間，該軸體是輸出軸和輸入軸中的一者。
[0039]本發(fā)明的優(yōu)勢
[0040]根據(jù)本發(fā)明的方面，能夠獲得下述接頭結(jié)構(gòu):在該接頭結(jié)構(gòu)中，即使不存在足以將單向離合器設(shè)置在軸接頭的區(qū)域中的空間，也能夠抑制在滾動軸承上發(fā)生卡傷。
【附圖說明】
[0041]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的設(shè)置有接頭結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的示意性側(cè)視圖。
[0042]圖2是示出了增速器和發(fā)電機的示意性側(cè)視圖。
[0043]圖3是示出了增速器的滾子軸承的剖視圖。
[0044]圖4是示出了軸接頭、離合器單元及其周圍的縱向剖視圖。
[0045]圖5是在圖4中的箭頭A上截取的剖視圖。
[0046]圖6是示出了單向離合器的保持架的立體圖。
[0047]圖7是示出了單向離合器的相關(guān)部分的放大剖視圖。
[0048]圖8(a)和圖8(b)是解釋單向離合器的作用的解釋性視圖。
[0049]圖9是解釋負(fù)載轉(zhuǎn)矩與傳遞轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的曲線圖。
[0050]圖10是設(shè)置有轉(zhuǎn)矩限制器的單向離合器的剖視圖。
[0051]圖11是設(shè)置有轉(zhuǎn)矩限制器的單向離合器的剖視圖。
[0052]圖12是示出了軸接頭、離合器單元及其周圍的縱向剖視圖。
[0053]圖13是示出了離合器單元的一部分的橫向剖視圖。
[0054]圖14是示出了增速器和發(fā)電機的示意性側(cè)視圖。
[0055]圖15是示出了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的改型的示意性側(cè)視圖。
[0056]圖16是示出了軸接頭、離合器單元及其周圍的縱向剖視圖。
[0057]圖17是示出了圖16中示出的離合器單元的改型的縱向剖視圖。
[0058]圖18是示出了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的改型的示意性側(cè)視圖。
[0059]圖19(A)至圖19(D)是解釋離合器單元的組裝方法的解釋性視圖。
[0060]圖20(A)至圖20(D)是解釋離合器單元的組裝方法的解釋性視圖。
[0061]圖21是解釋【背景技術(shù)】的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)的解釋性視圖。
【具體實施方式】
[0062]在下文中，將參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行描述。
[0063]【總體結(jié)構(gòu)】
[0064]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的設(shè)置有接頭結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1的示意性側(cè)視圖。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1具有下述結(jié)構(gòu):在該結(jié)構(gòu)中，發(fā)電機4的輸入軸41通過來自增速器3的輸出軸35的轉(zhuǎn)矩而被旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電力，并且根據(jù)本發(fā)明的實施方式的接頭結(jié)構(gòu)用于該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1。
[0065]進一步地描述該結(jié)構(gòu)，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1設(shè)置有葉片(風(fēng)力接受構(gòu)件)11、支柱12和機艙13。葉片11由設(shè)置在主軸2的端部處的