特許 5890381 風車ローターブレーキシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5890381

(24)【登録日】2016年2月26日

(45)【発行日】2016年3月22日

(54)【発明の名称】風車ローターブレーキシステム

(51)【国際特許分類】

   F03D 80/00 20160101AFI20160308BHJP

   F03D 1/06 20060101ALI20160308BHJP

【ＦＩ】

   F03D11/00 Z

   F03D1/06 A

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-252135(P2013-252135)

(22)【出願日】2013年12月5日

(65)【公開番号】特開2015-75102(P2015-75102A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2014年2月4日

(31)【優先権主張番号】PA 2013 70575

(32)【優先日】2013年10月11日

(33)【優先権主張国】DK

(73)【特許権者】

【識別番号】513273753

【氏名又は名称】エンビジョン エナジー（デンマーク） アンパーツゼルスカブ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100153084

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 康史

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(72)【発明者】

【氏名】アラン キリャン

【審査官】 加藤 一彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２００７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４９６９７１２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２００９−０１９６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０５９５９１（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２００５／０９０７８０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｄ ８０／００

Ｆ０３Ｄ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力タービン用の風車ローターブレーキシステムであって、前記風力タービンが、少なくとも、タワーと、前記タワーにおけるナセルと、前記ナセルに取り付けられた風車ローターとを備え、
前記風車ローターが、任意の数の翼と、前記風車ローターを回転可能に前記ナセルに締結するためのインターフェイスと備え、
前記風車ローターと前記ナセルとの間の前記インターフェイスが、ロータビームと、内側軸受け部品と外側軸受け部品とを備える少なくとも１つの軸受け装置を備え、少なくとも１つの軸受け部品が前記ロータビームに強固に接続され、かつ少なくとも１つの別の軸受け部品が、前記風車ローターを回転可能に支持するため、前記風車ローターに強固に接続され、前記風車ローターの重量及び風車ローターにかかる風力荷重からの荷重を伝達するために、前記ロータビームは前記ナセルにおいてメインフレーム構造体に強固に接続され、
前記風車ローターが、さらに前記風車ローターにおいて風によって生じた回転トルクを発電機へ伝達するための主軸を備え、
前記風車ローターブレーキシステムが、さらに、ブレーキディスクと１つ以上のブレーキキャリパーとを備えた風車ローターブレーキシステムにおいて、
前記ブレーキディスクが、前記風車ローター、又は、前記風車ローターの１つの軸受け部品に設置されるように構成され、
前記１つ以上のブレーキキャリパーが、固定板に配置され、
前記固定板が、前記メインフレームと前記ロータビームの間に設置されるように構成されることを特徴とする、風車ローターブレーキシステム。

【請求項2】

前記固定板が、さらに１つ以上の感知手段を備え、前記感知手段が、前記固定板における前記感知手段に対する前記風車ローターの位置及び／又は速度すなわち前記ブレーキディスクの位置及び／又は速度を制御するように設置されることを特徴とする、請求項１に記載の風車ローターブレーキシステム。

【請求項3】

前記風車ローターブレーキシステムが、前記ブレーキディスク又は前記風車ローターの相補的ロック手段と係合するための１つ以上のロック心棒を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の風車ローターブレーキシステム。

【請求項4】

前記１つ以上のロック心棒が先端部において円錐形を有し、前記先端部が前記相補的ロック手段へ入るように設計されることを特徴とする、請求項３に記載の風車ローターブレーキシステム。

【請求項5】

前記１つ以上のロック心棒が油圧作動心棒であることを特徴とする、請求項３又は４に記載の風車ローターブレーキシステム。

【請求項6】

前記ブレーキディスクが少なくとも２つ以上のディスク区分を備える区分化ブレーキディスクであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の風車ローターブレーキシステム。

【請求項7】

前記１つ以上のブレーキキャリパーがボルト又はスクリューを用いて前記固定板に固定され、前記１つ以上のブレーキキャリパーが前記固定板と前記ブレーキキャリパーとの間で１つ以上のシムを用いて前記ブレーキディスクに個別に整列されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の風車ローターブレーキシステム。

【請求項8】

前記１つ以上のロック心棒がボルト又はスクリューを用いて前記固定板に固定され、前記１つ以上のロック心棒が、前記固定板と前記相補的ロック手段との間で１つ以上のシムを用いて前記相補的ロック手段に個別に整列されることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の風車ローターブレーキシステム。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１項に記載の風車ローターブレーキシステムを用いて風力タービン用の風車ローターブレーキシステムを作動する方法であって、
前記風力タービンが、少なくとも、タワーと、前記タワーにおけるナセルと、前記ナセルに取り付けられた風車ローターとを備え、
前記風車ローターが、任意の数の翼と、前記風車ローターを回転可能に前記ナセルに締結するためのインターフェイスと備え、
前記風車ローターと前記ナセルとの間の前記インターフェイスが、ロータビームと、内側軸受け部品と外側軸受け部品とを備える少なくとも１つの軸受け装置を備え、少なくとも１つの軸受け部品が、前記ロータビームに強固に接続され、かつ少なくとも１つの別の軸受け部品が、前記風車ローターを回転可能に支持するため、前記風車ローターに強固に接続され、前記風車ローターの重量及び風車ローターにかかる風力荷重からの荷重を伝達するために、前記ロータビームは前記ナセルにおいてメインフレーム構造体に強固に接続され、
前記風車ローターが、さらに前記風車ローターにおいて風によって生じた回転トルクを発電機へ伝達するための主軸を備え、
前記風車ローターブレーキシステムが、さらに、ブレーキディスクと１つ以上のブレーキキャリパーとを備え、
前記方法が、少なくとも
−前記風車ローター及び／又は前記ブレーキディスクの位置及び／又は速度を測定するために固定板に配置された感知手段を起動するステップと、前記固定板は前記ロータービームと前記メインフレームとの間に設置されており、
−前記ブレーキキャリパーを第１制動ステップへ起動するステップと、
−前記風車ローター及び／又は前記ブレーキディスクの位置及び速度を検出するステップと、
−前記ブレーキキャリパーを第２制動ステップへ起動するステップと、
−前記風車ローターブレーキシステムの１つ又は複数のロック心棒を起動して、前記ブレーキディスク又は前記風車ローターの相補的ロック手段へ挿入するステップと、
を含むことを特徴とする、方法。

【請求項10】

前記方法が、さらに、少なくとも、
−前記ロック心棒を起動して、相補的ロック手段の中へ少なくとも特定の長さ挿入した後、前記ブレーキキャリパーを解除するステップと、
−前記ロック心棒を起動して、前記相補的ロック手段の中へさらに挿入するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、風力タービン用の風車ローターブレーキシステムに関する。前記風力タービンは、少なくとも、タワーと、前記タワーにおけるナセルと、前記ナセルにおいて取り付けられた風車ローターとを備え、前記風車ローターは、任意の数の翼好ましくは２枚又は３枚の翼と、前記風車ローターを回転可能に前記ナセルに締結するための例えばローターハブにおけるインターフェイスとを備え、風車ローターとナセルとの間の前記インターフェイスは、内側軸受け部品と外側軸受け部品とを備える少なくとも１つの軸受け装置を備え、少なくとも１つの軸受け部品は、前記ナセルにおいてメインフレーム構造体に強固に接続され、かつ少なくとも１つの別の軸受け部品は、前記風車ローターを回転可能に支持するため及び前記風車ローターの重量及び前記風車ローターにかかる風力荷重からの荷重を伝達するために前記風車ローターに強固に接続され、前記風車ローターは、さらに、前記風車ローターに対する風によって生じた回転トルクを発電機へ伝達するための主軸を備え、前記風車ローターブレーキシステムは、さらにブレーキディスクと１つ以上のブレーキキャリパーとを備える。

【0002】

本発明は、さらに、前記の風車ローターブレーキシステムを用いて風力タービン用の風車ローターブレーキシステムを作動する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

風力タービンが、修理作業又はローターを確実に停止する必要のある他の状況において好ましくは規定の位置において風力タービンの風車ローターを制動及び／又はロックするためのいくつかの種類のブレーキ又はロックシステムを持つことは周知である。また、規定のピッチ位置において風力タービンの個別の翼をロックするためのシステムも知られている。本発明は、風力タービンのナセル／メインフレームに対する風車ローターの制動及びロックに関する。上述の風車ローターは、風を回転エネルギーに変換するためのハブと所定数の風力タービン翼とを備えるローターとして解釈されるものとする。このように説明する理由は、風力タービンが、典型的には別のローターすなわち発電機の固定的ステータと密接な関係で回転して電気を発生する発電機のローター（ジェネレータローターとして知られる）も備えるからである。

【0004】

多少緩慢な風車ローターの回転をより速い発電機ローターの回転に変換するために多数の風力タービン変速装置が使用される。この種の風力タービンは、多くの場合、比較的低いトルクにのみ対処するために、変速装置と発電機との間に設置されたディスクブレーキシステムを備える。他の風力タービンは、変速装置の前に設置されたブレーキシステムを持ち、より高いトルクに、しかしより少ない回転数／分に対処する。

【0005】

さらに一般的になってきているいわゆる直接駆動風力タービンにおいては、風車ローターが発電機ローターに直接結合されるので、変速装置はない。欧州特許第２１６９２２０（Ｂ１）号は、この種の解決策の実施例を例示し、上記の従来技術の解決策についても説明する。

【0006】

重量を抑制しかつ効果的なブレーキシステムを得るために、欧州特許第２１６９２２０（Ｂ１）号は、発電機ローターの内側面に環形ディスクを設置しかつ前記環形ディスクの円周に沿ってブレーキパッドを備える従来技術のブレーキキャリパーを設置することを開示する。このブレーキシステムは、風車ローターの位置に対して風力タービンの主軸の反対端に設置される。

【0007】

既知の解決策は不利点を持つので細部を改良する必要がある。まず、既知の解決策においては、ブレーキシステムが主軸に設置され、全てのシステムがナセル内部に設置される。ナセルは、ブレーキを使用した後、全体がブレーキダストで汚れる。時間を経ると、これは、ナセルの中の繊細な設備にとって問題になり、当然、整備要員を悩ませる。

【0008】

変速装置の前あるいは変速装置の後の主軸に又は直接駆動風力タービンの場合には主軸に設置されたブレーキシステムを持つ上記の解決策の場合、主軸は、制動時に作用する力を引き受けることができるように硬直かつ剛性を有していなければならない。風車ローターは、例えば、１００メートルの直径及び最高５０メートルトンの重量を持つことが考えられる。さらに、発電機ローターも最高２０メートルトンのかなり大きい質量を持つ。ブレーキシステムを起動してこのように大きい質量を停止させるためには、非常に大きな要求を満たす必要がある。ハブ、主軸及び発電機を備えるドライブトレイン全体が緩み（slack）又は余りに大きい弾性を持つ場合、システムは余りに速い速度で磨耗して、最終的には破損し、深刻な問題及び損失を生じる。このような緩みはある程度は存在するものである。重量を抑制するには（これは、常に風力タービンの業界において関心事である）、既存のブレーキシステムは、剛性があり大規模な、重量の大きい鋼鉄主軸を備える剛性システムを必要とするので、若干問題がある。

【0009】

既存のブレーキシステムのいずれも、風車ローター、主軸及び発電機ローターを制動する問題を解決する次のような風力タービン用のブレーキシステムを開示しない。すなわち、風車ローター付近の位置に設置され、風車ローターは、メインフレームに設置されて、回転力のみすなわちトルクのみを伝達して、風車ローターの重量又は発電機ローターからの曲げモーメントを伝達しないように設計された主軸を備えるブレーキシステムは開示されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】欧州特許第２１６９２２０号明細書（ＥＰ２１６９２２０Ｂ１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明の目的は、少なくとも風車ローターブレーキシステムを備え、好ましくは風車ローターを固定位置においてロックするための１つ以上の機械的ロックを備える又はこれと統一的に作動する、風力タービン用の風車ローターブレーキシステムを提供することである。

【0012】

さらに、本発明の目的は、特に風力タービンに適する風車ローターブレーキシステムを提供することであり、前記風力タービンは、ハブからギアまで又は発電機まで延びる主軸を備え、前記主軸は、少なくとも１区画の繊維強化複合材料を備え、かつ前記主軸は、回転力のみすなわちトルクのみを伝達して、風車ローターの重量又は発電機ローターからの曲げモーメントは伝達しないように設計される。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上述のように、本発明は、風力タービン用の風車ローターブレーキシステムに関する。前記風力タービンは、少なくとも、タワーと、前記タワーにおけるナセルと、前記ナセルにおいて取り付けられた風車ローターとを備え、前記風車ローターは、任意の数の翼好ましくは２枚又は３枚の翼と、前記風車ローターを回転可能に前記ナセルに締結するための例えばローターハブにおけるインターフェイスとを備え、風車ローターとナセルとの間の前記インターフェイスは、内側軸受け部品と外側軸受け部品とを備える少なくとも１つの軸受け装置を備え、少なくとも１つの軸受け部品は、前記ナセルにおいてメインフレーム構造体に強固に接続され、かつ少なくとも１つの別の軸受け部品は、前記風車ローターを回転可能に支持するため及び前記風車ローターの重量及び前記風車ローターにかかる風力荷重からの荷重を伝達するために前記風車ローターに強固に接続され、前記風車ローターは、さらに、前記風車ローターに対する風によって生じた回転トルクを発電機へ伝達するための主軸を備え、前記風車ローターブレーキシステムは、さらにブレーキディスクと１つ以上のブレーキキャリパーとを備える。

【0014】

本発明において新規かつ革新的であるのは、前記ブレーキディスクが風車ローター、例えばローターハブ又は軸受け部品例えば外側軸受け部品に設置されること、及び前記１つ以上のブレーキキャリパーが固定板に設置されることであり、前記固定板は前記メインイフレームに又は軸受け部品例えば内側軸受け部品に設置される。ブレーキシステムすなわちブレーキディスク、固定板及びブレーキキャリパー及びその他の備品は、ローターハブ／風車ローターの非常に近くに設置され、このことは、風力タービンのドライブトレインにおいて弾性及び緩みのために、ブレーキシステムに対して風車ローターが移動する可能性を防止するために非常に重要である。

【0015】

例えば主軸の重量がコスト削減のためにかつ他の部品のコスト及び重量を最小限に抑えられるように最適化されている（すなわち、重量が減少されている）場合、主軸は風車ローターがシステム全体を振動させないようにするのに充分な硬直性を持たない。ブレーキシステムをハブの非常に近くに設置することによって、風車ローターが停止及び／又はロッキングの際に振動する危険が実質上全くなく、従って、磨耗が徹底的に抑えられる。

【0016】

上述の解決策は、風車ローターのハブがナセルのメインフレームと強固に接続されて設置される全てのシステムにおいて有益である。これは、例えば、ハブを単一の軸受けシステムを介してメインフレームに取り付けることによって可能になる。この種の設計は、これまで、いわゆるリング形風車発電機と接続してのみ使用され、この場合には主軸が存在せず、上述の弾性及び緩みの問題が生じない。発電機を風車ローターに対してナセルの反対端に設置することによって、当然、風車ローターから発電機まで又は発電機の前の変速装置まで延びる主軸を持つ必要が生じる。この種の装置を持つことによっていくつかの利点が得られる。まず、タワーの最上部におけるナセルの重量バランスがより魅力のあるものになる。別の重要なことは発電機の接近可能性であり、これは、設置時に非常に重要であり、整備及び／又は修理のために分解する場合にはさらに重要である。発電機がナセルの一端に配置される場合、これに接近するのはどちらかと言うと簡単である。発電機が風車ローターと同じナセルの端部に設置されるリング形風車発電機である場合、発電機を取り外す前に風車ローターを取り外さなければならなくなる。これは、特に大きなコストと余計な作業の原因となる。

【0017】

上述のように、本発明は、単一の軸受けシステムを介してメインフレームに取り付けられたハブを有する風力タービン構造体に使用できる。メガワット（ＭＷ）規模になると、力及び反作用が非常に大きくなるので、この解決策は、これまで主にｋＷ規模の比較的小型の風力タービンに使用されてきた。風力タービン用のハブは、通常、鋳鉄から製造されるが、ハブはＭＷタービンにおいて巨大な力を引き受けなければならないので、作動時に相当激しく変形する。しかし、この荷重に対処することができかつ１つの軸受けシステムと一緒に使用できるハブを設計することが可能である。

【0018】

高い荷重及び変形に対処するために使用できる別の設計は、いわゆるロータービームを伴う。この場合、ハブは少なくとも（しかし、典型的には）２組の軸受けによって支持できる。ロータービームは、ナセルのメインフレームに強固に接続され、典型的にはハブを貫通して突出して、風車ローターの荷重を支え、風車ローターに作用する力も引き受ける。従って、発電システムへの回転力は、主軸を介して伝達でき、主軸は、回転力のみを伝達するよう設計され、風車ローターを支えたり前記風車ローターからの曲げモーメントを引き受けたりするようには設計されない。

【0019】

本発明に係わる風車ローターブレーキシステムの１つの実施形態において、ローターブレーキシステムは固定板を備え、前記固定板は、さらに１つ以上の感知手段例えば１つ以上の誘電センサ（inductive sensor）を備え、前記感知手段は、固定板における感知手段に対する風車ローターの位置及び／又は速度すなわちブレーキディスクの位置及び／又は速度を制御するように設置される。

【0020】

固定板従ってブレーキキャリパーは、使用時に換気するため及びブレーキからのダストがナセル内部に蓄積しないようにするために、少なくとも部分的にハブの外部に設置できると有利である。ただし、固定板、キャリパー及びブレーキディスクをナセル内部に設置することも可能である。

【0021】

上述の１つ以上の感知手段例えば１つ以上の誘電センサは、本発明の１つの実施形態において、感知手段に対する風車ローターの位置及び／又は速度すなわちブレーキディスクの位置及び／又は速度を制御するように固定板に又はその近くに設置できる。ブレーキシステムを起動した後、感知手段を起動し、これを使用して、風車ローターが停止しているかどうか測定できる。さらに、感知手段を使用して、ブレーキシステムの固定部品に対するブレーキシステムの回転部品のより明確な位置を測定できる。感知手段を使用して、上述のように風車ローターが静止しているか否かを検出できるが、整備作業を実施するために２枚翼ローターを水平位置にするために例えばもう２０°回転させる必要があることも検出できる。風車ローターをもう少し回転させる必要がある場合、風が風車ローターを所望の位置まで回転させるのに丁度充分な程度にブレーキシステムを弱めると良い。感知手段は、ブレーキディスクの規定の位置に設置された磁石を備えることができ、磁石の検出によって、風車ローターの完全制動のための正確な位置を選択できる。前記感知手段の起動及び感知手段を通過する前記磁石の検出を用いて、考え得るどのような目的のためにでも風車ローターの速度を制御することができる。

【0022】

本発明に係わる風車ローターブレーキシステムの別の実施形態において、前記風車ローターブレーキシステムは、ローターディスク又は風車ローターにおいて相補的ロック手段と係合するための１つ以上好ましくは少なくとも２つのロック心棒を備えることができる。風車ローターが規定の位置にあるときにこのロック心棒を起動することによって、風力タービン翼を整備する前に高い安全性が得られる。前記ロック心棒及び前記相補的ロック手段は、風車ローターをロックして任意の所望の方向において翼をhawできるように設置できるが、２枚翼の風車ローターの場合、典型的には垂直位置及び水平位置にロックする。３枚翼の風車ローターの場合、どの翼でもタワーに沿って垂直位置にロックできるが、上述のようにあらゆる位置が可能である。

【0023】

本発明に係わる風車ローターブレーキシステムの具体的実施形態において、前記１つ以上のロック心棒は、先端部に円錐形を持つことができ、前記先端部は、前記相補的ロック手段例えば円筒形又は円錐形孔へ入るように設計される。少なくとも先端部においてロック心棒を円錐形にすることによって、ロック心棒は、相補的ロック手段を有する相手側部品に部分的に係合できる。風車ローターが所望の位置になれるようにブレーキを緩和しながら、ロック心棒を起動し、対応する円筒形又は円錐形孔の一部が心棒と係合できるようになったら直ちに心棒を部分的に係合できる。ロック心棒の一部が係合したら、ブレーキキャリパーをさらに緩和してもよく、風車ローターは、ロック心棒によって簡単に完全にロックされる。この場合、もちろんブレーキキャリパーを起動することによって補助されていても良い。

【0024】

本発明に係わる風車ローターブレーキシステムの１つの実施形態において、前記ロック心棒は、例えば油圧作動心棒である。この種の油圧作動心棒は、強く、頑丈でかつ比較的単純であり、非常に信頼できる。心棒は、前記ロック手段のためのアクチュエータ内の強力ばねによって、係合することもでき、その後油圧を用いてロック心棒を静止位置へ戻すことができる。この種の解決策は、ロック手順が風力タービンの緊急運転停止の１つのステップとして実施される場合（この場合、限られた動力源しか利用できない）、非常に魅力的である。さらに、ロックは、全く動力なしでも維持でき、有利である。

【0025】

本発明に係わる風車ローターブレーキシステムの別の実施形態において、ブレーキディスクは、少なくとも２つ以上のディスク区分を備える区分化ブレーキディスクとすることができる。これによって、より小さいピースにした設置が可能になり、より重要なことは、風車ローターを完全に分解することなく磨耗の修理を行えることである。ブレーキディスクは、ディスク完全体を交換するまで、単純にピースを１つずつ交換できる。

【0026】

本発明に係わる風車ローターブレーキシステムの別の実施形態において、前記１つ以上のブレーキキャリパーは、ボルト又はスクリューを用いて前記固定板に固定され、前記１つ以上のブレーキキャリパーは、前記固定板と前記ブレーキキャリパーとの間に１つ以上のシムを用いて前記ブレーキディスクに個別に整合される。固定板とキャリパーとの間にシムを使用することによって、キャリパーの非常に精密な整合が得られる。

【0027】

本発明に係わる風車ローターブレーキシステムのさらに別の実施形態において、前記１つ以上のロック心棒は、ボルト又はスクリューを用いて前記固定板に固定でき、１つ以上のロック心棒は、前記固定板と前記ロック手段との間に１つ以上のシムを用いて前記相補的ロック手段例えば円筒形又は円錐形孔に個別に整列される。ロック心棒と相補的ロック手段（孔）との間の完璧な整列及び完璧な嵌合は、ロックシステムの緩みを最小限に抑えるため又は完全にこれを防止するために重要である。これは、当然、ロック心棒の係合時においてもブレーキディスクに作用するようにブレーキキャリパーを起動することによって支援される。

【0028】

本発明は、さらに、上述のような風車ローターブレーキシステムを用いて風力タービン用の風車ローターブレーキシステムを作動する方法を含む。前記風力タービンは、少なくとも、タワーと、前記タワーにおけるナセルと、前記ナセルにおいて取り付けられた風車ローターとを備え、前記風車ローターは、任意の数の翼好ましくは２枚又は３枚の翼と、前記風車ローターを回転可能に前記ナセルに締結するための例えばローターハブにおけるインターフェイスと備え、前記風車ローターと前記ナセルとの間の前記インターフェイスは、内側軸受け部品と外側軸受け部品とを備える少なくとも１つの軸受け装置を備え、少なくとも１つの軸受け部品は前記ナセルにおいてメインフレーム構造体に強固に接続され、かつ少なくとも１つの別の軸受け部品は、前記風車ローターを回転可能に支持するため及び前記風車ローターの重量及び風車ローターにかかる風力荷重からの荷重を伝達するために前記風車ローターに強固に接続され、前記風車ローターは、さらに前記風車ローターにおいて風によって生じた回転トルクを発電機へ伝達するための主軸を備え、前記風車ローターブレーキシステムは、さらに、ブレーキディスクと１つ以上のブレーキキャリパーとを備える。

【0029】

新規のかつ革新的方法は、少なくとも
−風車ローター及び／又はブレーキディスクの位置及び／又は速度を測定するために感知手段を起動するステップと、
−ブレーキキャリパーを第１制動ステップへ起動するステップと、
−風車ローター及び／又はブレーキディスクの位置及び速度を検出するステップと、
−前記ブレーキキャリパーを第２制動ステップへ起動するステップと、
−前記ロック心棒又は心棒を起動して、相補的ロック手段例えば円筒形又は円錐形孔へ挿入するステップと、
を含む。

【0030】

ブレーキシステムを作動する上述のステップについては、上述部においてすでに間接的に説明した。ブレーキキャリパーを起動する上記の第１制動ステップは、主に、風車ローターが前記ブレーキシステムを用いて停止される制動作動の第１部分において使用される。非常に大型で強力なブレーキシステムを持たないためには、例えば風力タービン翼を例えば翼をピッチングすることによってかつ／又はナセルを無能力位置まで回転させることによって翼が無能力になる位置まで作動することが可能である。この場合、ブレーキシステムは、全負荷状態を引き受けるように設計する必要がない。第１制動ステップは、上述のように、ブレーキを起動して、風車ローターを静止状態にするステップを含むことができる。感知手段が回転を検出する限り、第１制動ステップは進行する。風車ローターの静止又は非常に緩慢な回転速度を検出した後、第２制動ステップが適用されるとよい。この第２制動ステップは次のように構成することができる。すなわち、ブレーキを弱めて、風車ローターが好ましくは非常にゆっくりと回転して、ロック心棒を起動して相補的ロック手段と丁度係合できる位置まで回転させ、ロック手段の作動によって風車ローターを完全ロック位置に固定できるようにする。第２制動ステップは、ロック心棒又は心棒が係合から解除されるまで維持できる。

【0031】

本発明に係わる風車ローターブレーキシステムを作動する方法の最後の実施形態において、方法は、さらに、
−前記ロック心棒又は心棒を起動して、相補的ロック手段例えば円筒形又は円錐形孔の中へ少なくとも特定の長さ挿入した後、前記ブレーキキャリパーを解除するステップと、
−前記ロック心棒又は心棒を起動して、前記相補的ロック手段例えば円筒形又は円錐形孔の中へさらに挿入するステップと、
を含むことができる。

【0032】

前記ステップは、ロック心棒に対する風車ローターの最終的な位置決めを得るための方法を含む。１つ以上のロック心棒の少なくとも先端部が挿入された後ブレーキを解除又は緩和することによって、心棒は、風車ローターの回転を助けて、ロック心棒を相補的ロック手段の中へ完全に挿入させる。この最終ステップ後、ブレーキを再び起動することもしないことも可能である。

【0033】

本発明の１つの実施形態について、添付図面を参照して例としてのみ説明する。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】２枚翼の部分ピッチング風力タービンを示す。

【図2】風力タービン用のナセルを示す。

【図3】ロータービームに設置されたハブを示す。

【図4】ロータービームに設置されたハブにおけるローターブレーキシステムの断面図を示す。

【図5】４つのブレーキキャリパーと２つのロック心棒とを備える固定板を示す。

【図6】図５の反対側から見た固定板を示す。

【図7】ナセルのメインフレームを示す。

【0035】

以下の文章において、図面を１つずつ説明し、図面の様々な部分及び位置には異なる図面において同じ番号を付ける。特定の図面において指示される全ての部分及び位置を必ずしもその特定の図面と一緒に論じない。

【発明を実施するための形態】

【0036】

図１には、２枚翼風力タービン１を示す。風力タービン１は、地上の基礎３からタワー２最上部のナセル４まで延びるタワー２を備える。ナセル４の一端には、風車ローター５が設置される。風車ローター５は、ハブ６と２枚の翼７とを備え、この場合、翼７は、各々内側翼部分８と外側翼部分９とを備えるいわゆる部分ピッチ翼である。外側翼部分９は、ピッチ機構を用いて内側翼部分８に対してピッチングできる。タワー２とナセル４との間には、ヨー機構（この図には示さない）が設置され、ナセル４がタワー２に対して回転して、風向きに従って風車ローター５を特定の方向に向けられるようにする。

【0037】

図２にはナセル４を示す。大体の構造を示すために、ナセルの一部は取り除かれている。ナセル４の一端には、ハブ６が見えており、主軸１１は、ハブ６からナセル４の他方の端まで延びて、発電機１２に取り付けられる。発電機１２は、ナセル４のメインフレーム１３に固定されており、ロータービーム１４も同様にメインフレーム１３に固定されている。ロータービーム１４は風車ローター５からの荷重を実際に支える構造部分である。ロータービーム１４、及びハブ６がロータービームにどのように取り付けられるかについては、図３及び４について説明する際にさらに明らかになるが、図２において明らかであるように、主軸１１は、フランジ１５によって、ハブ６及び発電機１２に取り付けられている。さらに、主軸１１は、専ら風車ローター５から発電機１２へ回転力を伝達するように設置され構成されるので、軸受けによって支持されないことが分かる。回転側のハブ６は、固定側のロータビーム１４に軸受支持されている。従って、主軸１１は、ロータービーム１４が回転荷重以外の他の全ての荷重を引き受けるので、従来技術の解決策ほど強固又は頑丈（rigid）である必要はない。主軸１１は、それほど頑丈である必要がないので、グラスファイバーなどの繊維強化プラスチック又はその他の適切な複合材料から作ることができ、材料は、任意の形状のスチール又はその他の種類の金属、例えば主軸１１に巻き付けられた繊維／細糸（thin thread）、薄肉形状材（thin-wall profile）又は長い帯状金属板を含むことができる。

【0038】

主軸はそれほど頑丈ではないので、必然的により可撓性があり、場合によっては、風車ローター５及び発電機１２による荷重を受けたとき、ある程度の、しかしながら比較的低い、一端から他方の端への角度捻り（angular twist）に耐えることができる。本発明によって、少なくとも、固定板１６、ブレーキキャリパー１７及びブレーキディスク１８を備えるブレーキシステムを、メインフレーム１３とハブ６との間に設置することによって、主軸１１の弾性が、ブレーキシステムが主軸１１に設置された場合の、長年一般的であったような問題を引き起こさないことが実現される。

【0039】

図３は、ロータービーム１４におけるハブ６を示し、そのロータービーム１４には、固定板（anchor plate）１６が、所定数の取付け孔１９を用いてロータービーム１４の内側端に取り付けられる。固定板１６の各端部には、ブレーキディスク１８と相互作用するために３つのブレーキキャリパー１７が設置される。さらに、固定板１６は、ロック心棒のための開口部２０を備え、ブレーキディスクは、ロック心棒（rocking mandrels）が係合するためのロック手段２１−孔−を備える。

【0040】

図４は、図３と同じものの断面図であるが、この図ではロータービーム１４の本体がよく分かる。この図から、ハブ６が、前部軸受け２２及び後部軸受け２３を介してロータービーム１４に支持されていることが分かる。前部軸受け２２のある端であるハブ６の前端部においては、図２に示すように駆動軸が配置されることが意図されている。

【0041】

図５及び６は、ブレーキシステムのための固定板１６を示し、図５はブレーキキャリパー１７が取り付けられる面を示し、固定板１６のこの面は、図３及び４に示すようにブレーキディスク１８に向く面である。キャリパー１７は、ブレーキディスク１８に対してブレーキキャリパー１７を非常に精密に位置付けできるようにするキャリパーシム２４を用いて、取り付けられ、調節される。さらに、図５は、円錐形のロック心棒２５を示す。ロック心棒を起動して、ブレーキディスク１８の対応するロック手段２１に係合できる。

【0042】

図６は、別の側から見た固定板１６を示し、この図から、ロック心棒２５用のアクチュエータ２６がボルトを用いて固定板１６の開口部に取り付けられることが分かる。アクチュエータは、例えば油圧作動アクチュエータであるが、他の形式のアクチュエータも適する可能性がある。さらに、キャリパー１７も、所定数のボルトを用いて固定板１６に取り付けられることが分かる。

【0043】

最後に、図７は、ロータービーム１４及びアンカープレート１６を取り付けるためのフランジ２７を有する第１端部と、発電機１２を取り付けるための反対側の第２端部とを備えるナセル４用のメインフレーム１３を示す。ヨー機構１０の部分が、メインフレーム１３の下側部分に示される。

【0044】

本発明は、本明細書において説明する実施形態に限定されず、特許請求の範囲において説明する本発明の範囲から逸脱することなく、修正するまたは適合させることができる。

【符号の説明】

【0045】

１ 風力タービン
２ タワー
３ 基礎
４ ナセル
５ 風車ローター
６ ハブ
７ 翼
８ 内側翼部分
９ 外側翼部分
１０ ヨー機構
１１ 主軸
１２ 発電機
１３ ナセルのメインフレーム
１４ ロータービーム
１５ 主軸のフランジ
１６ 固定板
１７ ブレーキキャリパー
１８ ブレーキディスク
１９ 固定板の取付け孔
２０ ロック心棒用の固定板の開口部
２１ ブレーキディスクにおけるロック手段
２２ 前部軸受け
２３ 後部軸受け
２４ キャリパーシム
２５ 円錐形ロック心棒
２６ ロック心棒用のアクチュエータ
２７ メインフレームにおけるフランジ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】