特開 2024-168961 発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168961

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】発電装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/116 20060101AFI20241128BHJP

【ＦＩ】

H02K7/116

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086056

(22)【出願日】2023-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】磯野 宏

【テーマコード（参考）】

5H607

【Ｆターム（参考）】

5H607BB02

5H607BB05

5H607BB14

5H607CC09

5H607DD03

5H607DD08

5H607DD19

5H607EE05

5H607EE07

5H607EE24

5H607EE31

5H607FF21

5H607FF26

5H607FF27

5H607FF29

5H607FF30

5H607GG01

5H607GG08

5H607JJ05

(57)【要約】

【課題】設置面積を小さく抑え易く、設置作業の簡易化を図り易い発電装置を提供する。
【解決手段】発電装置１００は、柱状の支持部材１と、当該支持部材１を径方向Ｒ１の外側から囲む筒状に形成されていると共に、支持部材１に対して回転自在に支持され、駆動力源からの駆動力によって回転する筒状回転部材２と、当該筒状回転部材２と一体的に回転する第１ギヤ３１と、支持部材１の軸心である第１軸心Ｘ１に交差する方向に沿う第２軸心Ｘ２回りに回転自在に支持され、第１ギヤ３１に噛み合う第２ギヤ３２と、発電機４と、第２ギヤ３２の回転を増速して発電機４に伝達する増速機５と、第１ギヤ３１、第２ギヤ３２、及び増速機５を収容するケース９と、を備え、発電機４は、ケース９に支持され、ケース９は、支持部材１が貫通する第１貫通孔９ａと、支持部材１及び筒状回転部材２が貫通する第２貫通孔９ｂと、を備え、支持部材１に支持されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱状の支持部材と、
前記支持部材の軸心である第１軸心に直交する方向を径方向として、前記支持部材を前記径方向の外側から囲む筒状に形成されていると共に、前記支持部材に対して回転自在に支持され、駆動力源からの駆動力によって回転する筒状回転部材と、
前記筒状回転部材と一体的に回転する第１ギヤと、
前記第１軸心に交差する方向に沿う第２軸心回りに回転自在に支持され、前記第１ギヤに噛み合う第２ギヤと、
発電機と、
前記第２ギヤの回転を増速して前記発電機に伝達する増速機と、
前記第１ギヤ、前記第２ギヤ、及び前記増速機を収容するケースと、を備え、
前記発電機は、前記ケースに支持され、
前記ケースは、前記支持部材が貫通する第１貫通孔と、前記支持部材及び前記筒状回転部材が貫通する第２貫通孔と、を備え、前記支持部材に支持されている、発電装置。

【請求項2】

前記第１軸心に沿う方向を第１軸方向として、前記支持部材は、前記第１軸方向の一方側である第１側を向く段差面を備え、
前記ケースにおける前記第１貫通孔を形成する部分は、前記段差面に対して前記第１側から接するように配置され、
前記支持部材は、前記第１貫通孔に嵌合し、
前記第２貫通孔の内周面と、前記筒状回転部材の外周面との前記径方向の間に、軸受が配置されている、請求項１に記載の発電装置。

【請求項3】

前記発電機を制御するインバータを更に備え、
前記発電機は、前記第２軸心上に配置されたロータを備え、
前記増速機は、前記第２軸心上に配置されて前記第２ギヤからの駆動力が伝達される第３ギヤと、前記ロータと一体的に回転する第４ギヤと、前記第３ギヤに噛み合う第５ギヤと、前記第５ギヤと一体的に回転すると共に前記第４ギヤに噛み合う第６ギヤと、を備え、
前記第２軸心に沿う方向を第２軸方向として、前記インバータが前記第２軸方向に沿う第２軸方向視で前記第６ギヤと重複するように配置されている、請求項１又は２に記載の発電装置。

【請求項4】

前記第２軸心上における前記支持部材を挟んで前記第２ギヤとは反対側に配置され、前記第２軸心回りに回転自在に支持されて、前記第１ギヤに噛み合う第７ギヤと、
前記第２ギヤ及び前記第７ギヤを貫通するように配置され、前記増速機に駆動連結された伝動軸と、
第１ワンウェイクラッチと、
第２ワンウェイクラッチと、を更に備え、
前記第２軸心回りの回転の向きのうちの一方側を第１回転側、他方側を第２回転側として、
前記第１ワンウェイクラッチは、前記第２ギヤと前記伝動軸との間に配置され、前記伝動軸に対する前記第２ギヤの前記第１回転側の相対回転を許容し、前記第２回転側の相対回転を規制し、
前記第２ワンウェイクラッチは、前記第７ギヤと前記伝動軸との間に配置され、前記伝動軸に対する前記第７ギヤの前記第１回転側の相対回転を許容し、前記第２回転側の相対回転を規制する、請求項１又は２に記載の発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１には、支持部材（６）と、当該支持部材（６）に対して回転自在に支持され、駆動力源（８）からの駆動力によって回転する回転部材（２）と、当該回転部材（２）と一体的に回転するロータを有する発電機（３）と、を備えた発電装置（１）が開示されている。なお、背景技術の説明において括弧内に示す符号は、特許文献１のものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－５３３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の発電装置（１）では、発電機（３）が地面に設置され、発電機（３）から上方に回転部材（２）が延在している。そして、支持部材（６）が、回転部材（２）及び発電機（３）の周囲を囲む枠状に形成されている。

【0005】

このような構成では、発電装置（１）の設置面積を大きく確保する必要がある。また、支持部材（６）の内側に回転部材（２）及び発電機（３）が配置されているため、発電装置（１）の設置作業が煩雑になり易い。

【0006】

そこで、設置面積を小さく抑え易く、設置作業の簡易化を図り易い発電装置の実現が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記に鑑みた、発電装置の特徴構成は、
柱状の支持部材と、
前記支持部材の軸心である第１軸心に直交する方向を径方向として、前記支持部材を前記径方向の外側から囲む筒状に形成されていると共に、前記支持部材に対して回転自在に支持され、駆動力源からの駆動力によって回転する筒状回転部材と、
前記筒状回転部材と一体的に回転する第１ギヤと、
前記第１軸心に交差する方向に沿う第２軸心回りに回転自在に支持され、前記第１ギヤに噛み合う第２ギヤと、
発電機と、
前記第２ギヤの回転を増速して前記発電機に伝達する増速機と、
前記第１ギヤ、前記第２ギヤ、及び前記増速機を収容するケースと、を備え、
前記発電機は、前記ケースに支持され、
前記ケースは、前記支持部材が貫通する第１貫通孔と、前記支持部材及び前記筒状回転部材が貫通する第２貫通孔と、を備え、前記支持部材に支持されている点にある。

【0008】

この特徴構成によれば、第１ギヤ、第２ギヤ、及び増速機がケースに収容されていると共に、発電機がケースに支持されている。そして、柱状の支持部材にケースが支持されている。これにより、第１ギヤ、第２ギヤ、及び増速機、並びに発電機を支持するための部材を支持部材とは別に設ける必要がないため、発電装置の設置面積を小さく抑え易い。
また、ケースを支持部材に対して取り付けることで、第１ギヤ、第２ギヤ、及び増速機、並びに発電機を支持部材に対して支持させることができる。これにより、発電装置の設置作業の簡易化を図り易い。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態に係る発電装置の断面図

【図2】第１の実施形態に係る発電装置のスケルトン図

【図3】ブレーキの断面図

【図4】第２の実施形態に係る発電装置の断面図

【図5】第２の実施形態に係る発電装置のスケルトン図

【発明を実施するための形態】

【0010】

１．第１の実施形態
以下では、第１の実施形態に係る発電装置１００について、図１から図３を参照して説明する。

【0011】

図１及び図２に示すように、発電装置１００は、支持部材１と、筒状回転部材２と、第１ギヤ３１と、第２ギヤ３２と、発電機４と、増速機５と、ケース９（図１参照）と、を備えている。

【0012】

支持部材１は、柱状（例えば、円柱状、角柱状等）に形成されている。本実施形態では、支持部材１は、円柱状に形成されている。以下の説明では、支持部材１の軸心である第１軸心Ｘ１に直交する方向を「第１径方向Ｒ１」とする。また、第１軸心Ｘ１に沿う方向を「第１軸方向Ｌ１」とする。そして、第１軸方向Ｌ１の一方側を「第１側Ｌ１１」とし、第１軸方向Ｌ１の他方側を「第２側Ｌ１２」とする。なお、本実施形態では、第１軸方向Ｌ１は、鉛直方向である。そして、第１側Ｌ１１が鉛直方向の上側であり、第２側Ｌ１２が鉛直方向の下側である。本実施形態では、第１径方向Ｒ１が「径方向」に相当する。

【0013】

支持部材１の第２側Ｌ１２の端部は、所定の箇所（例えば、地面、海底等）に固定されている。

【0014】

筒状回転部材２は、支持部材１を第１径方向Ｒ１の外側から囲む筒状に形成されている。本実施形態では、筒状回転部材２は、第１軸心Ｘ１を軸心とする筒状に形成されている。つまり、本実施形態では、筒状回転部材２は、支持部材１と同軸上に配置されている。また、本実施形態では、筒状回転部材２は、当該筒状回転部材２の第１側Ｌ１１及び第２側Ｌ１２の双方の端部が開放した筒状に形成されている。なお、筒状回転部材２は、当該筒状回転部材２の第１側Ｌ１１及び第２側Ｌ１２のいずれか一方の端部が閉塞した筒状（有底筒状）に形成されていても良い。

【0015】

筒状回転部材２は、支持部材１に対して回転自在に支持されている。本実施形態では、筒状回転部材２は、当該筒状回転部材２の内周面と支持部材１の外周面との第１径方向Ｒ１の間に配置された第２軸受Ｂ２を介して、支持部材１に対して回転自在に支持されている。第２軸受Ｂ２は、支持部材１に対して、筒状回転部材２を回転自在に第１径方向Ｒ１に支持するラジアル軸受である。

【0016】

また、筒状回転部材２は、駆動力源Ｄ（図２参照）からの駆動力によって回転する。駆動力源Ｄは、流体の運動エネルギーを回転エネルギーに変換するように構成されている。例えば、駆動力源Ｄとして、風力タービン、水力タービン、蒸気タービン、ガスタービン等を用いることができる。つまり、発電装置１００は、風力発電、水力発電、火力発電等に用いることができる。

【0017】

第１ギヤ３１は、筒状回転部材２と一体的に回転するギヤである。本実施形態では、第１ギヤ３１は、筒状回転部材２の外周面から第１径方向Ｒ１の外側に突出した状態で、筒状回転部材２に連結されている。また、第１ギヤ３１は、第１軸心Ｘ１回りに回転自在に支持されている。

【0018】

第２ギヤ３２は、第１ギヤ３１に噛み合うギヤである。本実施形態では、第２ギヤ３２は、第１ギヤ３１よりも小径に形成されている。そのため、本実施形態では、第１ギヤ３１に伝達された回転は、第１ギヤ３１と第２ギヤ３２との間で増速される。

【0019】

第２ギヤ３２は、第１軸心Ｘ１に交差する方向に沿う第２軸心Ｘ２回りに回転自在に支持されている。つまり、第２ギヤ３２及び第１ギヤ３１は、傘歯車、ねじ歯車等である。本実施形態では、第２軸心Ｘ２は、第１軸心Ｘ１に直交するように配置されている。以下の説明では、第２軸心Ｘ２に直交する方向を「第２径方向Ｒ２」とする。また、第２軸心Ｘ２に沿う方向を「第２軸方向Ｌ２」とする。そして、第２軸方向Ｌ２の一方側を「第３側Ｌ２１」とし、第２軸方向Ｌ２の他方側を「第４側Ｌ２２」とする。

【0020】

発電機４は、筒状回転部材２の側から伝達される駆動力により発電を行うように構成されている。発電機４は、ケース９に支持されている。

【0021】

本実施形態では、発電機４は、ステータ４１及びロータ４２を備えた回転電機である。回転電機は、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置（図示を省略）との間で電力の授受を行うように、当該蓄電装置と電気的に接続されている。回転電機は、電力の供給を受けて動力を発生するモータ（電動機）としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ（発電機）としての機能とを有している。そのため、本実施形態では、発電機４は、筒状回転部材２の側から伝達される駆動力により発電を行うことに加えて、発電装置１００の起動時等に、蓄電装置から電力の供給を受けて力行し、駆動力源Ｄに駆動力を伝達することも行う。

【0022】

ステータ４１及びロータ４２は、第２軸心Ｘ２上に配置されている。ステータ４１は、非回転部材（ここでは、ケース９）に固定されている。ロータ４２は、ステータ４１に対して回転自在に支持されている。本実施形態では、ロータ４２は、ステータ４１に対して第２径方向Ｒ２の内側に配置されている。

【0023】

本実施形態では、ロータ４２は、ロータ軸４３と一体的に回転するように連結されている。ロータ軸４３は、第２軸心Ｘ２上に配置されている。ロータ軸４３は、第２軸方向Ｌ２に沿って延在するように形成されている。

【0024】

増速機５は、第２ギヤ３２の回転を増速して発電機４に伝達するように構成されている。本実施形態では、増速機５は、第３ギヤ５１と、第４ギヤ５２と、第５ギヤ５３と、第６ギヤ５４と、を備えている。

【0025】

第３ギヤ５１は、第２ギヤ３２からの駆動力が伝達されるギヤである。第３ギヤ５１は、第２軸心Ｘ２上に配置されている。本実施形態では、第３ギヤ５１は、第２ギヤ３２と一体的に回転するように連結されている。

【0026】

第４ギヤ５２は、発電機４のロータ４２と一体的に回転するギヤである。本実施形態では、第４ギヤ５２は、第２軸心Ｘ２上に配置されている。そして、第４ギヤ５２は、ロータ軸４３と一体的に回転するように連結されている。本実施形態では、第４ギヤ５２は、第３ギヤ５１よりも小径に形成されている。また、第４ギヤ５２は、ロータ４２よりも第３側Ｌ２１であって、第３ギヤ５１よりも第４側Ｌ２２に配置されている。

【0027】

第５ギヤ５３は、第３ギヤ５１に噛み合うギヤである。本実施形態では、第５ギヤ５３は、第３ギヤ５１よりも小径に形成されている。また、第５ギヤ５３は、第１軸心Ｘ１及び第２軸心Ｘ２とは異なる第３軸心Ｘ３上に配置されている。本実施形態では、第３軸心Ｘ３は、第２軸心Ｘ２に対して平行に配置されている。

【0028】

第６ギヤ５４は、第４ギヤ５２に噛み合うギヤである。第６ギヤ５４は、第５ギヤ５３と一体的に回転するように連結されている。第６ギヤ５４は、第３軸心Ｘ３上に配置されている。本実施形態では、第６ギヤ５４は、第４ギヤ５２及び第５ギヤ５３よりも大径に形成されている。

【0029】

第５ギヤ５３の歯数は、第３ギヤ５１の歯数よりも少ない。そして、第４ギヤ５２の歯数は、第５ギヤ５３と一体的に回転する第６ギヤ５４の歯数よりも少ない。そのため、第２ギヤ３２から第３ギヤ５１に伝達された回転は、第３ギヤ５１と第５ギヤ５３との間で増速されて、第６ギヤ５４に伝達される。そして、第６ギヤ５４の回転は、第６ギヤ５４と第４ギヤ５２との間で増速されて、ロータ４２に伝達される。

【0030】

図１に示すように、ケース９は、第１ギヤ３１、第２ギヤ３２、及び増速機５を収容するように形成されている。本実施形態では、ケース９は、第１ギヤ３１及び第２ギヤ３２を収容する第１収容部９１と、増速機５を収容する第２収容部９２と、発電機４を収容する第３収容部９３と、を備えている。

【0031】

ケース９は、第１貫通孔９ａと、第２貫通孔９ｂと、を備えている。第１貫通孔９ａは、支持部材１が貫通する貫通孔である。第１貫通孔９ａは、第１軸心Ｘ１上に配置されている。第２貫通孔９ｂは、支持部材１及び筒状回転部材２が貫通する貫通孔である。本実施形態では、第２貫通孔９ｂは、第１軸心Ｘ１上に配置されている。つまり、本実施形態では、第２貫通孔９ｂは、第１貫通孔９ａと同軸上に配置されている。

【0032】

本実施形態では、第１収容部９１は、第１径方向Ｒ１に沿って延在するように形成された、第１壁部９１１及び第２壁部９１２を備えている。第１壁部９１１は、ケース９における第１貫通孔９ａを形成する部分である第１貫通孔形成部９１３を備えている。第２壁部９１２は、ケース９における第２貫通孔９ｂを形成する部分である第２貫通孔形成部９１４を備えている。本実施形態では、第１壁部９１１は、第２壁部９１２よりも第２側Ｌ１２に配置されている。そのため、本実施形態では、第１貫通孔９ａは、第２貫通孔９ｂよりも第２側Ｌ１２に配置されている。

【0033】

本実施形態では、筒状回転部材２は、第２貫通孔９ｂから第１側Ｌ１１に突出するように配置されている。そして、筒状回転部材２の第１側Ｌ１１の端部に、駆動力源Ｄが連結されている（図２参照）。

【0034】

本実施形態では、支持部材１は、第１側Ｌ１１を向く段差面１ａを備えている。そして、第１貫通孔形成部９１３が、段差面１ａに対して第１側Ｌ１１から接するように配置されている。

【0035】

本実施形態では、支持部材１は、第１貫通孔９ａに嵌合している。つまり、本実施形態では、支持部材１の外周面と第１貫通孔９ａの内周面とが互いに密着するように形成されている。このように、ケース９は、支持部材１に支持されている。

【0036】

本実施形態では、第２貫通孔９ｂの内周面と、筒状回転部材２の外周面との第１径方向Ｒ１の間に、第１軸受Ｂ１が配置されている。第１軸受Ｂ１は、ケース９の第２貫通孔形成部９１４に対して、筒状回転部材２を回転自在に第１径方向Ｒ１に支持するラジアル軸受である。本実施形態では、第１軸受Ｂ１が「軸受」に相当する。

【0037】

また、本実施形態では、第１軸受Ｂ１に対して第１側Ｌ１１に、第２貫通孔９ｂの内周面と筒状回転部材２の外周面との間を密閉するシール部材Ｓが設けられている。

【0038】

本実施形態では、筒状回転部材２の第２側Ｌ１２を向く面と、ケース９の第１貫通孔形成部９１３の第１側Ｌ１１を向く面との第１軸方向Ｌ１の間に、第３軸受Ｂ３が配置されている。第３軸受Ｂ３は、ケース９の第１貫通孔形成部９１３に対して、筒状回転部材２を回転自在に第１軸方向Ｌ１に支持するスラスト軸受である。

【0039】

以上のように、発電装置１００は、
柱状の支持部材１と、
支持部材１を第１径方向Ｒ１の外側から囲む筒状に形成されていると共に、支持部材１に対して回転自在に支持され、駆動力源Ｄからの駆動力によって回転する筒状回転部材２と、
筒状回転部材２と一体的に回転する第１ギヤ３１と、
支持部材１の軸心である第１軸心Ｘ１に交差する方向に沿う第２軸心Ｘ２回りに回転自在に支持され、第１ギヤ３１に噛み合う第２ギヤ３２と、
発電機４と、
第２ギヤ３２の回転を増速して発電機４に伝達する増速機５と、
第１ギヤ３１、第２ギヤ３２、及び増速機５を収容するケース９と、を備え、
発電機４は、ケース９に支持され、
ケース９は、支持部材１が貫通する第１貫通孔９ａと、支持部材１及び筒状回転部材２が貫通する第２貫通孔９ｂと、を備え、支持部材１に支持されている。

【0040】

この構成によれば、第１ギヤ３１、第２ギヤ３２、及び増速機５がケース９に収容されていると共に、発電機４がケース９に支持されている。そして、柱状の支持部材１にケース９が支持されている。これにより、第１ギヤ３１、第２ギヤ３２、及び増速機５、並びに発電機４を支持するための部材を支持部材１とは別に設ける必要がないため、発電装置１００の設置面積を小さく抑え易い。
また、ケース９を支持部材１に対して取り付けることで、第１ギヤ３１、第２ギヤ３２、及び増速機５、並びに発電機４を支持部材１に対して支持させることができる。これにより、発電装置１００の設置作業の簡易化を図り易い。

【0041】

また、本実施形態では、支持部材１は、第１軸方向Ｌ１の一方側である第１側Ｌ１１を向く段差面１ａを備え、
ケース９における第１貫通孔９ａを形成する部分は、段差面１ａに対して第１側Ｌ１１から接するように配置され、
支持部材１は、第１貫通孔９ａに嵌合し、
第２貫通孔９ｂの内周面と、筒状回転部材２の外周面との第１径方向Ｒ１の間に、第１軸受Ｂ１が配置されている。

【0042】

この構成によれば、柱状の支持部材１がケース９の第１貫通孔９ａ及び第２貫通孔９ｂを貫通した状態で、ケース９、及び当該ケース９に支持された発電機４を支持部材１によって適切に支持することができる。
また、本構成によれば、筒状回転部材２がケース９の第２貫通孔９ｂを貫通した状態で、支持部材１及びケース９によって筒状回転部材２を回転自在に支持することができる。

【0043】

図１に示すように、本実施形態では、発電装置１００は、発電機４を制御するインバータ１０を更に備えている。インバータ１０は、第２軸方向Ｌ２に沿う第２軸方向視で、第６ギヤ５４と重複するように配置されている。本実施形態では、インバータ１０は、第２軸方向Ｌ２に沿う第２軸方向視で、第６ギヤ５４に加えて、第５ギヤ５３とも重複するように配置されている。また、インバータ１０は、第２径方向Ｒ２に沿う第２径方向視で、ステータ４１及びロータ４２の双方と重複するように配置されている。ここで、２つの要素の配置に関して、「特定方向視で重複する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線と直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が２つの要素の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを指す。

【0044】

このように、本実施形態では、発電装置１００は、発電機４を制御するインバータ１０を更に備え、
発電機４は、第２軸心Ｘ２上に配置されたロータ４２を備え、
増速機５は、第２軸心Ｘ２上に配置されて第２ギヤ３２からの駆動力が伝達される第３ギヤ５１と、ロータ４２と一体的に回転する第４ギヤ５２と、第３ギヤ５１に噛み合う第５ギヤ５３と、第５ギヤ５３と一体的に回転すると共に第４ギヤ５２に噛み合う第６ギヤ５４と、を備え、
インバータ１０が第２軸方向Ｌ２に沿う第２軸方向視で第６ギヤ５４と重複するように配置されている。

【0045】

この構成によれば、発電機４のロータ４２と第２ギヤ３２とが同軸上に配置されている。これにより、発電機４のロータ４２と第２ギヤ３２とが別軸上に配置された構成に比べて、軸数を少なく抑えることができるため、発電装置１００の小型化を図り易い。
また、本構成によれば、インバータ１０が、第２軸心Ｘ２とは別軸上に配置された第６ギヤ５４と第２軸方向視で重複するように配置されている。これにより、インバータ１０が第６ギヤ５４と第２軸方向視で重複しないように配置された構成に比べて、発電装置１００の小型化を図り易い。

【0046】

図１に示すように、本実施形態では、発電装置１００は、ロータ４２の回転を減速させるためのブレーキ６を更に備えている。ブレーキ６は、摩擦係合式の係合装置である。ここで、摩擦係合式の係合装置は、一対の摩擦係合部材の係合圧に応じて、係合の状態（係合状態／解放状態）を制御可能に構成されている。摩擦係合式の係合装置において、係合状態は、「直結係合状態」と「スリップ係合状態」とを含む。直結係合状態は、一対の摩擦係合部材が差回転なく係合している状態である。また、スリップ係合状態は、一対の摩擦係合部材が差回転を有して係合している状態である。

【0047】

図３に示すように、ブレーキ６は、第１摩擦係合部材６１と、第２摩擦係合部材６２と、第１支持部材６３と、第２支持部材６４と、押圧装置６５と、を備えている。

【0048】

第１摩擦係合部材６１と第２摩擦係合部材６２とは、第２軸心Ｘ２上に配置されている。第１摩擦係合部材６１と第２摩擦係合部材６２とは、互いに第２軸方向Ｌ２に対向するように配置されている。本実施形態では、第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２は、複数枚ずつ設けられており、これらが第２軸方向Ｌ２に沿って交互に配置されている。第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２は、いずれか一方をフリクションプレートとし、他方をセパレートプレートとすることができる。

【0049】

第１支持部材６３は、第１摩擦係合部材６１の相対回転を規制した状態で、第１摩擦係合部材６１を支持する部材である。本実施形態では、第１支持部材６３は、第２軸心Ｘ２を軸心とする筒状に形成されている。そして、第１支持部材６３は、第１摩擦係合部材６１の外周部を支持している。

【0050】

第１支持部材６３は、ロータ４２と一体的に回転するように連結されている。本実施形態では、第１支持部材６３は、連結軸６３１を介して、ロータ軸４３と一体的に回転するように連結されている。連結軸６３１は、第２軸心Ｘ２上に配置されている。連結軸６３１は、第２軸方向Ｌ２に沿って延在するように形成されている。

【0051】

第２支持部材６４は、第２摩擦係合部材６２の相対回転を規制した状態で、第２摩擦係合部材６２を支持する部材である。第２支持部材６４は、ケース９に固定されている。本実施形態では、第２支持部材６４は、第２軸心Ｘ２を軸心とする筒状に形成されている。そして、第２支持部材６４は、第２摩擦係合部材６２の内周部を支持している。また、本実施形態では、第２支持部材６４は、ケース９が備える支持壁部９４に固定されている。支持壁部９４は、第２径方向Ｒ２に沿って延在するように形成されている。そして、支持壁部９４は、第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２を第４側Ｌ２２から覆うように配置されている。図３に示す例では、第２支持部材６４は、支持壁部９４から第３側Ｌ２１に突出するように、支持壁部９４と一体的に形成されている。

【0052】

押圧装置６５は、第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２を第２軸方向Ｌ２に押圧する装置である。本実施形態では、押圧装置６５は、第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２に押圧力を作用させる押圧部材６６と、駆動モータ６７と、当該駆動モータ６７の回転駆動力を第２軸方向Ｌ２の駆動力に変換して押圧部材６６に伝達するねじ式の直動変換機構６８と、を備えている。

【0053】

押圧部材６６は、第２軸方向Ｌ２に沿う第２軸方向視で、第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２と重複する位置に配置されている。本実施形態では、押圧部材６６は、第１支持部材６３に対して第２径方向Ｒ２の内側であって、連結軸６３１に対して第４側Ｌ２２に配置されている。また、本実施形態では、押圧部材６６は、第２径方向Ｒ２に沿って延在する板状に形成されている。

【0054】

駆動モータ６７は、押圧部材６６を駆動するための回転駆動力を発生させるモータである。本実施形態では、駆動モータ６７は、第１支持部材６３に対して第２径方向Ｒ２の外側であって、第２径方向Ｒ２に沿う第２径方向視で第１支持部材６３と重複する位置に配置されている。

【0055】

本実施形態では、直動変換機構６８は、ねじ軸部材６８１と、ナット部材６８２と、連結部材６８３と、減速機構６９と、を備えている。

【0056】

ねじ軸部材６８１は、第２軸方向Ｌ２に沿って延在するように形成されている。ナット部材６８２は、ねじ軸部材６８１を第２径方向Ｒ２の外側から覆う環状に形成されている。ねじ軸部材６８１とナット部材６８２とは、互いに螺合するように構成されている。具体的には、ねじ軸部材６８１の外周部には、雄ねじが形成され、ナット部材６８２の内周部には、ねじ軸部材６８１の雄ねじに螺合する雌ねじが形成されている。そのため、ナット部材６８２は、ねじ軸部材６８１が回転することにより、当該回転方向と雄ねじ及び雌ねじの向きとに応じて第２軸方向Ｌ２に沿う直線運動を行う。本実施形態では、ねじ軸部材６８１及びナット部材６８２は、第２軸心Ｘ２上に配置されている。

【0057】

ナット部材６８２は、ケース９に対して相対回転不能であって第２軸方向Ｌ２に移動自在に支持されている。本実施形態では、ナット部材６８２は、ケース９に固定された第２支持部材６４に対して第２径方向Ｒ２の内側に配置されている。そして、ナット部材６８２は、当該ナット部材６８２と第２支持部材６４との第２径方向Ｒ２の間に配置された環状の回り止め部材６８ａを介して、第２支持部材６４に対して相対回転不能であって第２軸方向Ｌ２に相対移動自在に連結されている。図３に示す例では、ナット部材６８２の外周部には、第２軸方向Ｌ２に延在する複数のスプライン歯が周方向に分散して形成されている。そして、回り止め部材６８ａの内周部には、ナット部材６８２の外周部に形成された複数のスプライン歯に係合する複数のスプライン歯が、第２軸方向Ｌ２に延在するように周方向に分散して形成されている。また、第２支持部材６４の内周部には、第２軸方向Ｌ２に延在する複数のスプライン歯が周方向に分散して形成されている。そして、回り止め部材６８ａの外周部には、第２支持部材６４の内周部に形成された複数のスプライン歯に係合する複数のスプライン歯が、第２軸方向Ｌ２に延在するように周方向に分散して形成されている。

【0058】

また、ナット部材６８２は、押圧部材６６と一体的に第２軸方向Ｌ２に移動するように連結されている。図３に示す例では、ナット部材６８２は、押圧部材６６と一体的に形成されている。そのため、ねじ軸部材６８１の回転に伴い、ナット部材６８２を介して押圧部材６６が第２軸方向Ｌ２に移動する。

【0059】

連結部材６８３は、ねじ軸部材６８１と減速機構６９とを連結している。本実施形態では、連結部材６８３は、ねじ軸部材６８１から第４側Ｌ２２に延在する筒状に形成されている。

【0060】

減速機構６９は、駆動モータ６７の回転を減速するように構成されている。本実施形態では、減速機構６９は、第１減速ギヤ６９１と、第２減速ギヤ６９２と、第３減速ギヤ６９３と、第４減速ギヤ６９４と、を備えている。

【0061】

第１減速ギヤ６９１は、駆動モータ６７の出力軸と一体的に回転するように連結されている。本実施形態では、第１減速ギヤ６９１は、駆動モータ６７に対して第４側Ｌ２２に配置されている。

【0062】

第２減速ギヤ６９２は、第１減速ギヤ６９１に噛み合っている。第２減速ギヤ６９２は、第１減速ギヤ６９１よりも大径に形成されている。

【0063】

第３減速ギヤ６９３は、第２減速ギヤ６９２と一体的に回転するように連結されている。第３減速ギヤ６９３は、第２減速ギヤ６９２よりも小径に形成されている。本実施形態では、第３減速ギヤ６９３は、第２減速ギヤ６９２に対して第３側Ｌ２１に配置されている。

【0064】

第４減速ギヤ６９４は、第３減速ギヤ６９３に噛み合っている。第４減速ギヤ６９４は、第３減速ギヤ６９３よりも大径に形成されている。本実施形態では、第４減速ギヤ６９４は、第２軸心Ｘ２上に配置されている。

【0065】

第２減速ギヤ６９２の歯数は、第１減速ギヤ６９１の歯数よりも多い。そして、第４減速ギヤ６９４の歯数は、第２減速ギヤ６９２と一体的に回転する第３減速ギヤ６９３の歯数よりも多い。そのため、駆動モータ６７から第１減速ギヤ６９１に伝達された回転は、第１減速ギヤ６９１と第２減速ギヤ６９２との間で減速されて、第３減速ギヤ６９３に伝達される。そして、第３減速ギヤ６９３の回転は、第３減速ギヤ６９３と第４減速ギヤ６９４との間で減速される。

【0066】

本実施形態では、連結部材６８３は、ねじ軸部材６８１と第４減速ギヤ６９４とを連結している。具体的には、第４減速ギヤ６９４から第３側Ｌ２１に延在するギヤ連結部６９５が、連結部材６８３に対して第２径方向Ｒ２の内側に配置された状態で、連結部材６８３と一体的に回転するように連結されている。図３に示す例では、連結部材６８３の内周部には、第２軸方向Ｌ２に延在する複数のスプライン歯が周方向に分散して形成されている。そして、ギヤ連結部６９５の外周部には、連結部材６８３の内周部に形成された複数のスプライン歯に係合する複数のスプライン歯が、第２軸方向Ｌ２に延在するように周方向に分散して形成されている。

【0067】

本実施形態では、直動変換機構６８は、第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２に対して第２径方向Ｒ２の内側であって、第２径方向Ｒ２に沿う第２径方向視で第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２と重複する位置に配置されている。図３に示す例では、直動変換機構６８のねじ軸部材６８１、ナット部材６８２、及び連結部材６８３が、第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２に対して第２径方向Ｒ２の内側であって、第２径方向Ｒ２に沿う第２径方向視で第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２と重複する位置に配置されている。

【0068】

ブレーキ６において、押圧部材６６が第４側Ｌ２２へ移動して第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２を押圧した場合、ケース９の支持壁部９４により、第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２の第４側Ｌ２２への移動が規制される。そして、押圧部材６６の第４側Ｌ２２への移動に伴って、第１摩擦係合部材６１と第２摩擦係合部材６２とが互いに係合され、ブレーキ６が係合状態となる。

【0069】

こうして、ブレーキ６をスリップ係合状態とすることで、ロータ４２の回転を減速させることができる。更に、ブレーキ６を直結係合状態とすることで、ロータ４２の回転を停止させることができる。これにより、発電機４の発電を停止したい場合には、ブレーキ６を係合状態とすることにより、ロータ４２の回転を適切に減速させて、発電機４の発電を停止させることができる。したがって、例えば、駆動力源Ｄとして風力タービンを用いた場合には、強風時に風力タービンの回転を停止させることで風力タービンの破損を防止することができる。

【0070】

一方、押圧部材６６が第３側Ｌ２１へ移動して押圧部材６６による第１摩擦係合部材６１及び第２摩擦係合部材６２の押圧が解除されると、第１摩擦係合部材６１と第２摩擦係合部材６２とが、互いに差回転なく相対回転可能な状態となって、ブレーキ６が解放状態となる。ブレーキ６が解放状態となった場合、ロータ４２が減速することなく回転可能となる。

【0071】

２．第２の実施形態
以下では、第２の実施形態に係る発電装置１００について、図４及び図５を参照して説明する。本実施形態では、第１ギヤ３１と増速機５との間の動力伝達経路の構成が、上記第１の実施形態のものとは異なっている。以下では、上記第１の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第１の実施形態と同様とする。

【0072】

図４及び図５に示すように、本実施形態では、発電装置１００は、第７ギヤ７と、伝動軸８と、第１ワンウェイクラッチＷ１と、第２ワンウェイクラッチＷ２と、を更に備えている。

【0073】

第７ギヤ７は、第１ギヤ３１に噛み合うギヤである。第７ギヤ７は、第２軸心Ｘ２上における支持部材１を挟んで第２ギヤ３２とは反対側に配置されている。つまり、第２ギヤ３２が支持部材１に対して第４側Ｌ２２に配置され、第７ギヤ７が支持部材１に対して第３側Ｌ２１に配置されている。第７ギヤ７は、第２軸心Ｘ２回りに回転自在に支持されている。つまり、第７ギヤ７は、第２ギヤ３２と同様に、傘歯車、ねじ歯車等である。

【0074】

伝動軸８は、増速機５に駆動連結されている。本実施形態では、伝動軸８は、増速機５の第３ギヤ５１と一体的に回転するように連結されている。ここで、本願において「駆動連結」とは、２つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該２つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該２つの回転要素が１つ又は２つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。なお、伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置、例えば、摩擦係合装置、噛み合い式係合装置等が含まれていても良い。

【0075】

伝動軸８は、第２軸方向Ｌ２に沿って延在するように形成されている。伝動軸８は、第２軸心Ｘ２上に配置されている。そして、伝動軸８は、第２ギヤ３２及び第７ギヤ７を貫通するように配置されている。本実施形態では、支持部材１は、第２軸方向Ｌ２に貫通する貫通孔１ｂを備えている。そして、伝動軸８は、貫通孔１ｂを貫通するように配置されている。

【0076】

以下の説明では、第２軸心Ｘ２回りの回転の向きのうちの一方側を「第１回転側Ｃ１」、他方側を「第２回転側Ｃ２」とする。

【0077】

第１ワンウェイクラッチＷ１は、第２ギヤ３２と伝動軸８との間に配置されている。第１ワンウェイクラッチＷ１は、伝動軸８に対する第２ギヤ３２の第１回転側Ｃ１の相対回転を許容し、第２回転側Ｃ２の相対回転を規制するように構成されている。

【0078】

第２ワンウェイクラッチＷ２は、第７ギヤ７と伝動軸８との間に配置されている。第２ワンウェイクラッチＷ２は、伝動軸８に対する第７ギヤ７の第１回転側Ｃ１の相対回転を許容し、第２回転側Ｃ２の相対回転を規制するように構成されている。

【0079】

本実施形態では、筒状回転部材２が回転方向の一方側に回転した場合、第２ギヤ３２が第１回転側Ｃ１に回転し、第７ギヤ７が第２回転側Ｃ２に回転する。このとき、伝動軸８に対する第２ギヤ３２の第１回転側Ｃ１の相対回転が第１ワンウェイクラッチＷ１により許容され、伝動軸８に対する第７ギヤ７の第２回転側Ｃ２の相対回転が第２ワンウェイクラッチＷ２により規制される。その結果、伝動軸８が第２回転側Ｃ２に回転する。

【0080】

一方、筒状回転部材２が回転方向の他方側に回転した場合、第２ギヤ３２が第２回転側Ｃ２に回転し、第７ギヤ７が第１回転側Ｃ１に回転する。このとき、伝動軸８に対する第２ギヤ３２の第２回転側Ｃ２の相対回転が第１ワンウェイクラッチＷ１により規制され、伝動軸８に対する第７ギヤ７の第１回転側Ｃ１の相対回転が第２ワンウェイクラッチＷ２により許容される。その結果、伝動軸８が第２回転側Ｃ２に回転する。

【0081】

このように、本実施形態では、発電装置１００は、
第２軸心Ｘ２上における支持部材１を挟んで第２ギヤ３２とは反対側に配置され、第２軸心Ｘ２回りに回転自在に支持されて、第１ギヤ３１に噛み合う第７ギヤ７と、
第２ギヤ３２及び第７ギヤ７を貫通するように配置され、増速機５に駆動連結された伝動軸８と、
第１ワンウェイクラッチＷ１と、
第２ワンウェイクラッチＷ２と、を更に備え、
第１ワンウェイクラッチＷ１は、第２ギヤ３２と伝動軸８との間に配置され、伝動軸８に対する第２ギヤ３２の第１回転側Ｃ１の相対回転を許容し、第２回転側Ｃ２の相対回転を規制し、
第２ワンウェイクラッチＷ２は、第７ギヤ７と伝動軸８との間に配置され、伝動軸８に対する第７ギヤ７の第１回転側Ｃ１の相対回転を許容し、第２回転側Ｃ２の相対回転を規制する。

【0082】

この構成によれば、筒状回転部材２がいずれの方向に回転する場合であっても、伝動軸８が一方向に回転するように、第２ギヤ３２及び第７ギヤ７のいずれか一方から伝動軸８に駆動力を伝達することができる。これにより、筒状回転部材２の回転方向によらず、発電機４のロータ４２を一方向のみに回転させることができる。したがって、効率的に発電を行うことができる。

【0083】

図４に示すように、本実施形態では、第１壁部９１１は、第２壁部９１２よりも第１側Ｌ１１に配置されている。そのため、本実施形態では、第１貫通孔９ａは、第２貫通孔９ｂよりも第１側Ｌ１１に配置されている。

【0084】

本実施形態では、筒状回転部材２は、第２貫通孔９ｂから第２側Ｌ１２に突出するように配置されている。そして、筒状回転部材２の第２側Ｌ１２の端部に、駆動力源Ｄが連結されている（図５参照）。

【0085】

本実施形態では、支持部材１は、ボルト部１１と、当該ボルト部１１に螺合するナット部１２と、を備えている。ボルト部１１は、第１貫通孔形成部９１３が段差面１ａに対して第１側Ｌ１１から接するように配置された状態で、第１貫通孔９ａから第１側Ｌ１１に突出するように形成されている。ナット部１２は、第１貫通孔９ａから第１側Ｌ１１に突出したボルト部１１に螺合されることで、第１貫通孔形成部９１３に対して第１側Ｌ１１から当接する。こうして、支持部材１がケース９に対して固定される。

【0086】

３．その他の実施形態
（１）上記の実施形態では、第１軸方向Ｌ１が鉛直方向である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第１軸方向Ｌ１が鉛直方向に交差する方向（例えば、水平方向）であってもよい。

【0087】

（２）上記の実施形態では、筒状回転部材２が支持部材１と同軸上に配置された構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、筒状回転部材２が支持部材１に対して偏心して配置されていても良い。

【0088】

（３）上記の実施形態では、第２貫通孔９ｂが第１貫通孔９ａと同軸上に配置された構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、上記のように、筒状回転部材２が支持部材１に対して偏心して配置された構成では、第２貫通孔９ｂが第１貫通孔９ａに対して偏心して配置されていても良い。

【0089】

（４）上記の実施形態では、第２軸心Ｘ２が第１軸心Ｘ１に直交するように配置された構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第２軸心Ｘ２が第１軸心Ｘ１に対して直交しないように交差していても良い。また、第１軸心Ｘ１と第２軸心Ｘ２とは、それらの仮想延長線同士が互いに１点で交わるように交差していても良いし、立体交差していても良い。

【0090】

（５）上記の実施形態では、増速機５が第３ギヤ５１、第４ギヤ５２、第５ギヤ５３、及び第６ギヤ５４を備え、第２ギヤ３２から第３ギヤ５１に伝達された回転が第３ギヤ５１と第５ギヤ５３との間で増速されると共に、第６ギヤ５４と第４ギヤ５２との間で増速されてロータ４２に伝達される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば、増速機５が遊星歯車機構により構成されていても良い。

【0091】

（６）上記の実施形態では、ケース９が発電機４を収容する第３収容部９３を備えた構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、ケース９が第３収容部９３を備えず、発電機４がケース９の外部に配置されていても良い。

【0092】

（７）上記の実施形態では、支持部材１が第２軸方向Ｌ２に貫通する貫通孔１ｂを備え、伝動軸８が貫通孔１ｂを貫通するように配置された構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、支持部材１が貫通孔１ｂを備えず、伝動軸８が支持部材１に対して立体交差するように配置されていても良い。

【0093】

（８）なお、上述した各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。したがって、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本開示に係る技術は、発電装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0095】

１００：発電装置、１：支持部材、１ａ：段差面、２：筒状回転部材、３１：第１ギヤ、３２：第２ギヤ、４：発電機、４２：ロータ、５：増速機、５１：第３ギヤ、５２：第４ギヤ、５３：第５ギヤ、５４：第６ギヤ、７：第７ギヤ、８：伝動軸、９：ケース、９ａ：第１貫通孔、９ｂ：第２貫通孔、１０：インバータ、Ｂ１：第１軸受（軸受）、Ｗ１：第１ワンウェイクラッチ、Ｗ２：第２ワンウェイクラッチ、Ｘ１：第１軸心、Ｘ２：第２軸心、Ｌ１：第１軸方向、Ｌ１１：第１側、Ｌ２：第２軸方向、Ｒ１：第１径方向（径方向）、Ｃ１：第１回転側、Ｃ２：第２回転側

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】