特許 7579176 風車装置、風車用制御装置、駆動方法及びプログラム

(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】

(24)【登録日】2024-10-29

(45)【発行日】2024-11-07

(54)【発明の名称】風車装置、風車用制御装置、駆動方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   F03D 7/04 20060101AFI20241030BHJP

【ＦＩ】

F03D7/04 K

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021028675

(22)【出願日】2021-02-25

(65)【公開番号】P2022129836

(43)【公開日】2022-09-06

【審査請求日】2024-01-04

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(72)【発明者】

【氏名】野原 修

【審査官】松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０１３０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０５７４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２１１９６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１９０００７１９（ＤＥ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０８３６３３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リングギアと、
前記リングギアと噛み合うピニオンギアを有し、前記ピニオンギアを回転させる駆動部と、
前記リングギアの回転を抑制するための制動力を発生させる制動部と、
前記リングギアにかかる外部負荷を取得する負荷情報取得部と、
前記リングギアを静止状態から回転状態に移行させる際に、前記駆動部によって前記リングギアに発生させた回転トルクが、前記負荷情報取得部が取得した前記外部負荷よりも大きくなったときに前記制動部の前記制動力を解除する制御部と、
を備える風車装置。

【請求項2】

前記制動部は、前記リングギアに制動力を発生させる第１ブレーキと、前記駆動部に制動力を発生させる第２ブレーキとを有し、
前記制動力は、前記第１ブレーキによる第１制動力と、第２ブレーキによる第２制動力とを合わせた力であり、
前記制御部は、前記第２制動力を解除した後、前記回転トルクが前記外部負荷よりも大きくなるまで第１制動力を維持する、
請求項１に記載の風車装置。

【請求項3】

前記負荷情報取得部は、風向き及び風速に基づいて前記外部負荷を推定する、
請求項１又は請求項２に記載の風車装置。

【請求項4】

前記負荷情報取得部は、前記駆動部に設けられたセンサから前記外部負荷を取得する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の風車装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記外部負荷が所定の閾値以下であるときに前記駆動部を駆動させる、
請求項３又は４に記載の風車装置。

【請求項6】

前記第１ブレーキは、常に一定の制動力を発生させるものであり、
前記駆動部の稼働情報に基づいて現在の前記駆動部が発生可能な最大の回転トルクを推定する回転トルク推定部を備え、
前記制御部は、前記最大の回転トルクが前記外部負荷と前記第１制動力との合計より大きくなる場合には前記駆動部を駆動させる、
請求項２に記載の風車装置。

【請求項7】

風車に設けられたリングギアと噛み合うピニオンギアを有し、前記ピニオンギアを回転させる駆動部と、
前記リングギアの回転を抑制するための制動力を発生させる制動部と、
前記リングギアにかかる外部負荷を取得する負荷情報取得部と、
前記リングギアを静止状態から回転状態に移行させる際に、前記駆動部によって前記リングギアに発生させた回転トルクが、前記負荷情報取得部が取得した前記外部負荷よりも大きくなったときに前記制動部の制動力を解除する制御部と、
を備える風車用制御装置。

【請求項8】

風車装置が実行する駆動方法であって、
ピニオンギアと噛み合うリングギアの回転を抑制するための制動力を発生させるステップと、
前記リングギアにかかる外部負荷を取得するステップと、
前記リングギアを静止状態から回転状態に移行させる際に、前記ピニオンギアを回転させる駆動部によって前記リングギアに発生させた回転トルクが、前記外部負荷よりも大きくなったときに前記制動力を解除するステップと、
を含む駆動方法。

【請求項9】

風車装置のコンピュータに、
ピニオンギアと噛み合うリングギアの回転を抑制するための制動力を発生させるステップと、
前記リングギアにかかる外部負荷を取得するステップと、
前記リングギアを静止状態から回転状態に移行させる際に、前記ピニオンギアを回転させる駆動部によって前記リングギアに発生させた回転トルクが、前記外部負荷よりも大きくなったときに前記制動力を解除するステップと、
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、風車装置、風車用制御装置、駆動方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

風力発電装置として、風向きに応じてタワーの上部に設置されたナセルを旋回させる風車装置がある。この風車装置は、タワーに固定されたリングギアと、ナセルに内蔵されたリングギアに回転力を発生させる駆動部と、を備える。風車装置は、駆動部によってリングギアに回転力を発生させてナセルを旋回させる。

【0003】

風車装置は、ナセルをある停止位置で停止させる場合には、リングギアに対して制動力を付与することでリングギアを静止状態に制御する。そして、風車装置は、ナセルを旋回させる場合には、制動力を解除して駆動部によってリングギアを回転させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１３０８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、駆動部によってリングギアを回転させる際には制動力が解除されているため、風のモーメントなどによってリングギアに外部負荷が作用していると、ナセルが旋回方向とは逆方向に回転してしまう場合がある。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ナセルを旋回させる際にナセルが旋回方向とは逆方向に回転することを防止する風車装置、風車用制御装置、駆動方法及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明の一態様は、リングギアと、前記リングギアと噛み合うピニオンギアを有し、前記ピニオンギアを回転させる駆動部と、前記リングギアの回転を抑制するための制動力を発生させる制動部と、前記リングギアにかかる外部負荷を取得する負荷情報取得部と、前記リングギアを静止状態から回転状態に移行させる際に、前記駆動部によって前記リングギアに発生させた回転トルクが、前記負荷情報取得部が取得した前記外部負荷よりも大きくなったときに前記制動部の前記制動力を解除する制御部と、を備える風車装置である。

【0008】

（２）上記（１）の風車装置であって、前記制動部は、前記リングギアに制動力を発生させる第１ブレーキと、前記駆動部に制動力を発生させる第２ブレーキとを有し、前記制動力は、前記第１ブレーキによる第１制動力と、第２ブレーキによる第２制動力とを合わせた力であり、前記制御部は、前記第２制動力を解除した後、前記回転トルクが前記外部負荷よりも大きくなるまで第１制動力を維持してもよい。

【0009】

（３）上記（１）又は上記（２）の風車装置であって、前記負荷情報取得部は、風向き及び風速に基づいて前記外部負荷を推定してもよい。

【0010】

（４）上記（１）から上記（３）のいずれかの風車装置であって、前記負荷情報取得部は、前記駆動部に設けられたセンサから前記前記外部負荷を取得してもよい。

【0011】

（５）上記（３）又は上記（４）の風車装置であって、前記制御部は、前記外部負荷が所定の閾値以下であるときに前記駆動部を駆動させてもよい。

【0012】

（６）上記（２）の風車装置であって、前記第１ブレーキは、常に一定の制動力を発生させるものであり、前記駆動部の稼働情報に基づいて現在の前記駆動部が発生可能な最大の回転トルク値を推定する回転トルク推定部を備え、前記制御部は、前記最大の回転トルク値が前記外部負荷と前記第１制動力との合計より大きくなる場合には前記駆動部を駆動させてもよい。

【0013】

（７）本発明の一態様は、風車に設けられたリングギアと噛み合うピニオンギアを有し、前記ピニオンギアを回転させる駆動部と、前記リングギアにかかる外部負荷を取得する負荷情報取得部と、前記リングギアを静止状態から回転状態に移行させる際に、前記駆動部によって前記リングギアに発生させた回転トルクが、前記負荷情報取得部が取得した前記外部負荷よりも大きくなったときに制動部の制動力を解除する制御部と、を備える風車用制御装置である。

【0014】

（８）本発明の一態様は、風車装置が実行する駆動方法であって、ピニオンギアと噛み合うリングギアの回転を抑制するための制動力を発生させるステップと、前記リングギアにかかる外部負荷を取得するステップと、前記リングギアを静止状態から回転状態に移行させる際に、前記ピニオンギアを回転させる駆動部によって前記リングギアに発生させた回転トルクが、前記外部負荷よりも大きくなったときに前記制動力を解除するステップと、
を含む駆動方法である。

【0015】

（９）本発明の一態様は、風車装置のコンピュータに、ピニオンギアと噛み合うリングギアの回転を抑制するための制動力を発生させるステップと、前記リングギアにかかる外部負荷を取得するステップと、前記リングギアを静止状態から回転状態に移行させる際に、前記ピニオンギアを回転させる駆動部によって前記リングギアに発生させた回転トルクが、前記外部負荷よりも大きくなったときに前記制動力を解除するステップと、を実行させるプログラムである。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように、本発明によれば、ナセルを旋回させる際にナセルが旋回方向とは逆方向に回転することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施形態に係る風車装置の構成例を示す斜視図である。

【図2】第１の実施形態に係る駆動装置ユニットの構成例を示す図である。

【図3】第１の実施形態におけるナセルの旋回を開始させる際の風車装置の動作のフローチャートである。

【図4】第１の実施形態におけるナセルの旋回を開始させる際の風車装置の動作のタイミングチャートである。

【図5】第２の実施形態に係る風車装置が備える駆動装置ユニットの構成例を示す図である。

【図6】第２の実施形態におけるナセルの旋回を開始させる際の風車装置の動作のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本実施形態に係る風車装置、風車制御装置、駆動方法及びプログラムを、図面を用いて説明する。

【0019】

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る風車装置１の構成例を示す斜視図である。図１に示すように、風車装置１は、例えば、ナセル１０と、タワー２０と、ブレード３０と、ハブ４０とを備える。風車装置１は、ブレード３０の回転による動力をハブ４０からナセル１０内の発電機（不図示）に伝達し、発電機により動力を電力に変換する。これにより、風車装置１は、風力発電を行う。

【0020】

ナセル１０は、タワー２０の上部において回転可能に取り付けられる。ナセル１０には、ハブ４０を介してブレード３０が取り付けられる。ナセル１０は、ブレード３０およびハブ４０の向きをヨー方向で調整するために旋回駆動する。風車装置１は、ナセル１０をヨー方向に回転させる駆動装置ユニット１００を備える。駆動装置ユニット１００は、風車制御装置の一例です。

【0021】

タワー２０は、例えば地上又は海上に設置される。タワー２０は、例えば、地上又は海上から鉛直方向上向きに延在する形状を有する。

【0022】

ブレード３０は、風力を受けて回転力を発生する羽である。図１に示す例では、風車装置１は、三枚のブレード３０を備えるが、その枚数には特に限定されない。

【0023】

ハブ４０は、ナセル１０に取り付けられ、複数のブレード３０が取り付けられる。ハブ４０は、ブレード３０が受けた風力による動力を回転軸に伝達する。ハブは、回転軸を介してナセル１０に風力に基づく動力を伝達する。

【0024】

ハブ４０には、各ブレード３０をピッチ方向に回転させるピッチ駆動力を発生するピッチ駆動機構が内蔵される。ピッチ駆動力を発生する駆動機構は、ブレード３０ごとに設けられる。ピッチ駆動機構は、風速に応じて各ブレード３０をピッチ方向に回転させることで各ブレード３０の角度を制御する。

【0025】

図２は、第１の実施形態に係る駆動装置ユニット１００の構成例を示す図である。
駆動装置ユニット１００は、例えば、リングギア１１０と、駆動部１２０と、第１ブレーキ１３０と、第２ブレーキ１４０と、風センサ１５０と、制御装置１６０とを備える。ここで、第１ブレーキ１３０と第２ブレーキ１４０とのうち、いずれか一方又は両方は、「制動部」の一例である。

【0026】

リングギア１１０は、タワー２０の上部に備えられる。リングギア１１０は、ナセル１０をヨー方向に旋回駆動させるためのギアである。

【0027】

駆動部１２０は、ナセル１０内に内蔵される。駆動部１２０は、リングギア１１０に回転トルクを発生させてナセル１０を旋回させる。なお、駆動装置ユニット１００には、複数の駆動部１２０を備えてもよい。駆動部１２０は、例えば、ナセル１０に、Ｎ本のボルトで固定される。

【0028】

駆動部１２０は、例えば、モータ２００と、減速機２１０と、出力軸２２０と、ピニオンギア２３０と、を備える。

【0029】

モータ２００は、制御装置１６０から供給される電圧に応じて、出力軸２２０の長手方向を回転軸として出力軸２２０に対して駆動力を発生させる。

【0030】

減速機２１０は、減速機２１０に備えられたギアを用いて、出力軸２２０の回転速度を定める。

【0031】

出力軸２２０は、モータ２００に駆動されることによって、減速機２１０によって減速された回転速度で回転する。出力軸２２０は、モータ２００に駆動されることによって、所定のトルク（軸トルク）で回転する。

【0032】

ピニオンギア２３０は、リングギア１１０と噛み合うように出力軸２２０の端部に設けられる。ピニオンギア２３０は、出力軸２２０の回転に応じて、リングギア１１０と噛み合いながら回転する。これによって、リングギア１１０に回転力が付与され、この回転力が、リングギア１１０にかかる外部負荷よりも大きくなった場合にナセル１０は、タワー２０に対してヨー方向に回転する。ここで、リングギアにかかる外部負荷とは、風によるモーメントなどの外部要因によってリングギア１１０に発生する負荷である。

【0033】

第１ブレーキ１３０は、リングギア１１０に制動力（以下、「第１制動力」という。）を発生させる。例えば、第１ブレーキ１３０は、常に一定の第１制動力をリングギア１１０に発生させる。一例として、図２に示す例では、第１ブレーキ１３０は、油圧式ブレーキであるが、機械式ブレーキであってもよいし、その他のブレーキであってもよい。第１ブレーキ１３０は、制御装置１６０からの制御信号によって第１制動力を発生させる。例えば、第１ブレーキ１３０は、油圧ブレーキ駆動部１３１と、摩擦体１３２とを備える。油圧ブレーキ駆動部１３１は、制御装置１６０から供給された制御信号に応じて摩擦体１３２を図２中のＺ方向に移動させる。油圧ブレーキ駆動部１３１は、摩擦体１３２をリングギア１１０に押し当てることでリングギア１１０に対して第１制動力を発生させる。

【0034】

第２ブレーキ１４０は、例えば、ナセル１０に内蔵される。第２ブレーキ１４０は、駆動部１２０に制動力（以下、「第２制動力」という。）を発生させる。例えば、第２ブレーキ１４０は、電磁ブレーキであって、出力軸２２０に対して第２制動力を発生させる。第２ブレーキ１４０は、制御装置１６０からの制御信号によって第２制動力を発生させる。

【0035】

風センサ１５０は、例えばナセル１０の上面に設けられる。風センサ１５０は、風速及び風向きを検出し、その検出結果を制御装置１６０に出力する。なお、風センサ１５０は、風速センサ及び風向センサとから構成されてもよい。

【0036】

制御装置１６０は、例えば、ナセル１０に内蔵される。制御装置１６０は、例えば、ヨー制御指令部３００と、負荷情報取得部３１０と、制御部３２０と、を備える。これらの構成要素は、これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。記憶装置は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。

【0037】

ヨー制御指令部３００は、風センサ１５０で検出された風向に基づいて風向偏差を求める。そして、ヨー制御指令部３００は、求めた風向偏差に基づいて、ナセル１０を旋回させる旋回指令を制御部３２０に出力する。風向偏差とは、風センサ１５０で検出された風向とブレード３０の面との角度差である。

【0038】

負荷情報取得部３１０は、リングギア１１０にかかる外部負荷を取得する。ここで、リングギア１１０にかかる外部負荷の取得は、その外部負荷を推定することも含む。例えば、負荷情報取得部３１０は、風センサ１５０が検出した風向き及び風速に基づいて外部負荷を推定する。ただし、これに限定されず、負荷情報取得部３１０は、駆動部１２０に設けられたセンサ（以下、「負荷センサ」という。）から外部負荷を取得してもよい。例えば、負荷センサは、締結ボルトに生ずる歪みに応じた信号を出力する歪みセンサである。ただし、負荷センサは、これに限定されず、上記外部負荷を直接的又は間接的に検出できればどのようなセンサであってもよい。

【0039】

制御部３２０は、ヨー制御指令部３００から旋回指令を取得した場合には、リングギア１１０を静止状態から回転状態に移行させる。制御部３２０は、リングギア１１０を静止状態から回転状態に移行させる際に、駆動部１２０によってリングギア１１０に発生させた回転トルクが、負荷情報取得部３１０が取得した外部負荷よりも大きくなったときに制動部の制動力を解除する。ここで、制動部の制動力は、第１制動力であってもよいし、第２制動力であってもよいし、第１制動力と第２制動力とを合わせた力であってもよい。本実施形態では、制動部の制動力とは、第１制動力と第２制動力とを合わせた力である場合について説明する。なお、制動部の制動力を解除するとは、第１制動力と第２制動力との両方又はいずれかを解除することである。第１制動力と第２制動力との両方を解除する場合には、第１制動力の解除のタイミングと第２制動力の解除のタイミングとは、同時であってもよいし、異なってもよい。例えば、制御部３２０は、リングギア１１０を静止状態から回転状態に移行させる場合には、まず第２制動力を解除し、その後に負荷情報取得部３１０が取得した外部負荷よりも大きくなったときに第１制動力を解除してもよい。換言すれば、制御部３２０は、第２制動力を解除した後、回転トルクが外部負荷よりも大きくなるまで第１制動力を維持してもよい。

【0040】

以下において、ナセル１０の旋回が停止している状態からナセル１０の旋回を開始させる際の風車装置１の動作の流れについて、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態におけるナセル１０の旋回を開始させる際の風車装置１の動作のフローチャートである。

【0041】

ナセル１０の旋回が停止している状態とは、制動部の制動力によってリングギア１１０が静止している状態（以下、「静止状態」という。）である。この状態において、ヨー制御指令部３００によって旋回指令が生成されると（ステップＳ１０１）、制御装置１６０は、リングギア１１０を静止状態から回転状態に移行させる処理を実行する。例えば、旋回指令が生成されると、制御部３２０は、駆動部１２０のモータ２００に電圧を印加することでリングギア１１０に回転トルクを発生させる（ステップＳ１０２）。ここで、回転トルクを発生させた際には、風によるモーメントなどの外部要因によって発生する上記外部負荷は、回転トルクよりも大きい場合がある。ただし、そのような場合であっても、制動部による制動力は継続してリングギア１１０に発生しているため、ナセル１０が旋回方向とは逆方向には回転することを抑制することができる。

【0042】

負荷情報取得部３１０は、リングギア１１０にかかる外部負荷を一定周期ごとに取得する（ステップＳ１０３）。なお、図３に示す例では、負荷情報取得部３１０が外部負荷の取得を開始するタイミングは、ステップＳ１０２の後であるが、ステップＳ１０２の前であってもよい。

【0043】

制御部３２０は、モータ２００に印加する電圧を徐々に上昇させて、回転トルクを大きくしていく。そして、制御部３２０は、駆動部１２０によってリングギア１１０に発生させた回転トルクが、負荷情報取得部３１０が取得した外部負荷よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。制御部３２０は、回転トルクが外部負荷以下であると判定した場合には、例えばステップＳ１０３に移行する。一方、制御部３２０は、回転トルクが外部負荷よりも大きいと判定した場合には、制動部の制動力を解除する（ステップＳ１０５）。これにより、制動部の制動力を解除した際には、回転トルクが外部負荷よりも大きいため、ナセル１０が旋回方向とは逆方向に回転することを防止することができる。このように、風車装置１は、ナセル１０の旋回を開始させる際に、ナセル１０が旋回方向とは逆方向に回転することを防止することができる。

【0044】

図４は、第１の実施形態におけるナセル１０の旋回を開始させる際の風車装置１の動作のタイミングチャートである。図４では、第１制動力を解除するタイミングと、第２制動力を解除するタイミングとが異なる場合の一例を示している。

【0045】

時間ｔ１において、風車装置１は、第１ブレーキによる第１制動力Ｔｈｂと第２ブレーキにより第２制動力Ｔｂとを合わせた制動力をリングギア１１０に発生させることでナセル１０の旋回を停止させている。ここで、図４に示す例では、旋回方向とは逆方向の風によるモーメントが発生しており、第１制動力Ｔｈｂ＜外部負荷ＴＬであるため、出力軸２２０にトルクＴｐが付加される。

【0046】

制御部３２０は、時刻ｔ１の後にリングギア１１０を静止状態から回転状態に移行させる際には、まず時刻ｔ２において第２ブレーキ１４０を制御して第２制動力を解除する。第２制動力が解除されると、出力軸２２０のねじれが解放されるため、出力軸２２０のトルクＴｐが０又は０に近い値となる。制御部３２０は、第２制動力が解除した後の時刻ｔ３においてモータ２００に電圧を印加させて回転トルクを発生させる。制御部３２０は、回転トルクを徐々に大きくしていき、回転トルクが負荷情報取得部３１０によって取得された外部負荷よりも大きくなるまで第１制動力を維持する。制御部３２０は、回転トルクが負荷情報取得部３１０によって取得された外部負荷よりも大きくなった時刻ｔ４において第１制動力を解除する。

【0047】

ここで、時刻ｔ３と時刻ｔ４との間の期間では、回転トルク≧外部負荷－第１制動力の関係が維持される場合には、ナセル１０は、旋回方向とは逆方向には回転しない。また、第１制動力を解除する際には、回転トルク（Ｔｒ）＞外部負荷（ＴＬ）の関係が成立しているため、時刻ｔ４以降においても、ナセル１０は、旋回方向とは逆方向には回転しない。なお、図４に示す例では、回転トルクを発生させる前に第１制動力を発生させたままで第２制動力を解除している。これは、第１制動力が解除されている状態で回転力を発生させた後に第２制動力が解除されると出力軸２２０のねじれ分のトルクによって旋回方向とは逆方向にリングギア１１０が勢いよく回転してしまうことを抑制するためである。

【0048】

以上のように、第１の実施形態に係る風車装置１は、リングギア１１０と、駆動部１２０と、制動部（例えば、第１ブレーキ１３０と第２ブレーキ１４０）と、負荷情報取得部３１０と、制御部３２０と、を備える。リングギア１１０は、風車装置１のタワー２０に固定されている。駆動部１２０は、リングギア１１０と噛み合うピニオンギアを有する。駆動部１２０は、ピニオンギア２３０を回転させる。制動部は、リングギア１１０の回転を抑制するための制動力を発生させる。負荷情報取得部３１０は、リングギア１１０にかかる外部負荷を取得する。制御部３２０は、リングギア１１０を静止状態から回転状態に移行させる際に、駆動部１２０によってリングギア１１０に発生させた回転トルクが、負荷情報取得部３１０が取得した外部負荷よりも大きくなったときに制動部の制動力を解除する。

【0049】

このような構成により、ナセル１０を旋回させる際にナセル１０が旋回方向とは逆方向に回転することを防止することができる。

【0050】

また、第１の実施形態において、制動部は、リングギア１１０に制動力を発生させる第１ブレーキ１３０と、駆動部１２０に制動力を発生させる第２ブレーキ１４０とを有してもよい。この制動部の制動力は、第１ブレーキ１３０による第１制動力と、第２ブレーキ１４０による第２制動力とを合わせた力であってもよい。この場合において、制御部３２０は、第２制動力を解除した後、推定された回転トルクが外部負荷よりも大きくなるまで第１制動力を維持してもよい。これにより、出力軸２２０のねじれをモータ２００の回転させる前に開放させることができ、ナセル１０が旋回方向とは逆方向に回転することをより確実に防止することができる。

【0051】

また、第１の実施形態において、負荷情報取得部３１０は、風向き及び風速に基づいてリングギア１１０にかかる外部負荷を推定してもよい。これにより、風車装置１は、外部負荷を推定する専用のセンサがなくても外部負荷を取得することができる。

【0052】

また、第１の実施形態において、負荷情報取得部３１０は、駆動部１２０に設けられたセンサからリングギア１１０にかかる外部負荷を取得してもよい。これにより、風車装置１は、正確な外部負荷を取得することができる。

【0053】

また、第１の実施形態において、制御部３２０は、負荷情報取得部３１０が取得した外部負荷が所定の閾値以下であるときに駆動部１２０を駆動させてもよい。この所定の閾値は、外部負荷がかかっていないとみなすことができる値に設定されている。これにより、風車装置１は、外部負荷がかかっていないことを確認してから駆動部１２０を駆動することができる。

【0054】

＜第２の実施形態＞
以下に、第２の実施形態に係る風車装置１Ａについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。

【0055】

図５は、第２の実施形態に係る風車装置１Ａが備える駆動装置ユニット１００Ａの構成例を示す図である。第２の実施形態に係る風車装置１Ａは、図１に示した第１の実施形態と比較すると、回転トルク推定部４００を有する点が異なり、この相違点を中心に説明する。

【0056】

図５に示すように、第２の実施形態に係る駆動装置ユニット１００Ａの構成例を示す図である。駆動装置ユニット１００Ａは、例えば、リングギア１１０と、駆動部１２０と、第１ブレーキ１３０と、第２ブレーキ１４０と、風センサ１５０と、制御装置１６０Ａとを備える。

【0057】

制御装置１６０Ａは、例えば、ナセル１０に内蔵される。制御装置１６０Ａは、例えば、ヨー制御指令部３００と、負荷情報取得部３１０と、回転トルク推定部４００と、制御部３２０Ａと、を備える。これらの構成要素は、これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。記憶装置は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、またはＲＡＭ等により構成される。

【0058】

回転トルク推定部４００は、駆動部１２０の稼働情報に基づいて現在の駆動部１２０が発生可能な最大の回転トルク（以下、「最大回転トルク」という。）を推定する。

【0059】

制御部３２０Ａは、回転トルク推定部４００が推定した最大回転トルクが、負荷情報取得部３１０で取得された外部負荷と第１ブレーキ１３０によって常に一定の制動力を発生させる第１制動力との合計より大きくなる場合には、駆動部１２０を駆動させる。例えば、制御部３２０Ａは、第２ブレーキを解放した後、推定された最大回転トルクが負荷情報取得部３１０で取得された外部負荷と第１ブレーキ１３０による第１制動力との合計より大きくなる場合にモータ２００を駆動して最大回転トルクを発生させる。これにより、第１制動力が保持されたままリングギア１１０を回転状態に移行させることができる。そのため、風車装置１Ａは、ナセル１０を旋回させる際にナセル１０が旋回方向とは逆方向に回転することを防止することができる。

【0060】

以下に、第２の実施形態において、ナセル１０の旋回が停止している状態からナセル１０の旋回を開始させる際の風車装置１Ａの動作の流れについて、図６を用いて説明する。図６は、第２の実施形態におけるナセル１０の旋回を開始させる際の風車装置１Ａの動作のフローチャートである。

【0061】

ナセル１０の旋回が停止している状態において、ヨー制御指令部３００によって旋回指令が生成されると（ステップＳ２０１）、制御装置１６０Ａは、リングギア１１０を静止状態から回転状態に移行させる処理を実行する。例えば、旋回指令が生成されると、制御部３２０Ａは、第２ブレーキ１４０を制御して第２制動力を解除する（ステップＳ２０２）。制御部３２０によって第２制動力を解除されると、負荷情報取得部３１０は、リングギア１１０にかかる外部負荷を一定周期ごとに取得する（ステップＳ２０３）。なお、図６に示す例では、負荷情報取得部３１０が外部負荷の取得を開始するタイミングは、ステップＳ２０２の後であるが、ステップＳ２０２の前であってもよい。

【0062】

回転トルク推定部４００は、駆動部１２０の稼働情報に基づいて現在の駆動部１２０が発生可能な最大回転トルクを推定する（ステップＳ２０４）。なお、図６に示す例では、回転トルク推定部４００が最大回転トルクを推定するタイミングは、ステップＳ２０３の後であるが、ステップＳ２０３と同時であってもよいし、ステップＳ２０３の前であってもよい。

【0063】

制御部３２０Ａは、第２制動力を解除した後に、回転トルク推定部４００が推定した最大回転トルクが、負荷情報取得部３１０で取得された外部負荷と常に一定の制動力を発生させる第１制動力との合計値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０５）。制御部３２０Ａは、推定された最大回転トルクが、上記合計値よりも大きいと判定した場合には、その最大回転トルクが生成されるようにモータ２００を駆動する（ステップＳ２０６）。一方、制御部３２０Ａは、推定された最大回転トルクが、上記合計値以下である場合には、ステップＳ２０３に移行する。なお、ステップＳ２０６の後に、制御部３２０Ａは、最大回転トルクが負荷情報取得部３１０で取得された外部負荷よりも大きくなった場合には、第１制動力を解除してもよい。

【0064】

以上のように、第２の実施形態に係る風車装置１Ａは、第１の実施形態と比較して、回転トルク推定部４００を更に備える。風車装置１Ａにおける第１ブレーキ１３０は、常に一定の制動力を発生させる。回転トルク推定部４００は、駆動部１２０の稼働情報に基づいて現在の駆動部１２０が発生可能な最大回転トルクを推定する。制御部３２０Ａは、推定された最大回転トルクが外部負荷と第１制動力との合計より大きくなる場合には駆動部１２０を駆動させる。

【0065】

このような構成により、第１制動力が保持されたままリングギア１１０を回転状態に移行させることができる。そのため、ナセル１０を旋回させる際にナセル１０が旋回方向とは逆方向に回転することを防止することができる。また、最大回転トルクが外部負荷と第１制動力との合計より大きくなると判定した場合に駆動部１２０の駆動を開始させるため、無駄な第１制動力や回転力の発生を抑制し、第１ブレーキ１３０やモータ２００の劣化を軽減可能である。

【0066】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、リングギア１１０を静止状態から回転状態に移行させる際に、駆動部１２０によってリングギア１１０に発生させた回転トルクが、負荷情報取得部３１０が取得した外部負荷よりも大きくなったときに制動部の制動力を解除する。これにより、ナセル１０を旋回させる際にナセル１０が旋回方向とは逆方向に回転することを防止することができる。

【0067】

以上に示した実施形態に係る制御装置１６０，１６０Ａの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating System）あるいは周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。

【0068】

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

【0069】

さらに、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークあるいは電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合の情報処理装置やクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

【0070】

また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）あるいは電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。

【0071】

また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0072】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【符号の説明】

【0073】

１，１Ａ…風車装置、１０…ナセル、２０…タワー、３０…ブレード、４０…ハブ、１００，１００Ａ…駆動装置ユニット、１１０…リングギア、１２０，１２０Ａ…駆動部１２０…第１ブレーキ、１４０…第２ブレーキ、１５０…風センサ、１６０，１６０Ａ…制御装置、３００…ヨー制御指令部３００、３１０…負荷情報取得部、３２０，３２０Ａ…制御部、４００…回転トルク推定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】