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JP2012085388A - 回転電機および風力発電装置 - Google Patents

回転電機および風力発電装置 Download PDF

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JP2012085388A JP2010227579A JP2010227579A JP2012085388A JP 2012085388 A JP2012085388 A JP 2012085388A JP 2010227579 A JP2010227579 A JP 2010227579A JP 2010227579 A JP2010227579 A JP 2010227579A JP 2012085388 A JP2012085388 A JP 2012085388A
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rotating shaft
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generator
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Hiroshi Tsumagari
宏 津曲
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

【課題】回転軸支持部の交換を容易に行うことが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】この発電機1(回転電機)は、回転軸部7bと、ロータコア32を含み、回転軸部7bに分離可能に取り付けられるロータ31と、ロータコア32と半径方向に対向するように配置されるステータコア22を含むステータ21と、回転軸部7bを回転可能に支持する軸受部51とを備え、ロータ31から回転軸部7bを分離することによって、ロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態で軸受部51を交換することが可能に構成されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、回転電機および風力発電装置に関し、特に、回転軸部を有する回転電機および風力発電装置に関する。
従来、回転軸部を有する回転電機が知られている(たとえば、特許文献1参照)。上記特許文献1には、回転軸部を有する発電機(回転電機)を備える風力発電装置が開示されている。この風力発電装置の発電機は、ブレードが設けられる側とは反対側の回転軸部の一方端部に設けられている。ここで、上記特許文献1に記載されたような従来の発電機は、回転軸部に取り付けられるロータと、ロータに対向するように配置されるステータと、回転軸部を回転可能に支持する軸受(回転軸支持部)とを備えている。
特開2005−320891号公報
しかしながら、上記したような従来の発電機(回転電機)では、軸受(回転軸支持部)を交換する際に、軸受とともに、軸受に支持される回転軸部、および、回転軸部に取り付けられた大きい外径を有するロータも合わせて発電機から取り外す必要があるという不都合がある。このため、上記したような従来の発電機(回転電機)では、軸受(回転軸支持部)の交換を容易に行うことができないという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、回転軸支持部の交換を容易に行うことが可能な回転電機および風力発電装置を提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面における回転電機は、回転軸部と、ロータコアを含み、回転軸部に分離可能に取り付けられるロータと、ロータコアと半径方向に対向するように配置されるステータコアを含むステータと、回転軸部を回転可能に支持する回転軸支持部とを備え、ロータから回転軸部を分離することによって、ロータコアおよびステータコアが互いに対向した状態で回転軸支持部を交換することが可能に構成されている。
この発明の第1の局面による回転電機では、上記のように、ロータから回転軸部を分離することにより、ロータコアおよびステータコアが互いに対向した状態で回転軸支持部を交換可能に構成することによって、回転軸支持部を交換する際に、回転軸部をロータから分離してロータコアおよびステータコアが互いに対向した状態のままで回転軸支持部を交換することができるので、大きい外径を有するロータを回転電機から取り外すことなく回転軸支持部を交換することができる。これにより、回転軸支持部を交換する際に、回転軸支持部とともに大きい外径を有するロータも合わせて回転電機から取り外す必要がある場合に比べて、回転軸支持部の交換を容易に行うことができる。
この発明の第2の局面における風力発電装置は、回転軸部を含む発電機と、発電機の回転軸部に対して連結されるブレードとを備え、発電機は、ロータコアを有し、回転軸部に分離可能に取り付けられるロータと、ロータコアと半径方向に対向するように配置されるステータコアを有するステータと、回転軸部を回転可能に支持する回転軸支持部とをさらに含み、ロータから回転軸部を分離することによって、ロータコアおよびステータコアが互いに対向した状態で回転軸支持部を交換することが可能に構成されている。
この発明の第2の局面による風力発電装置では、上記のように、ロータから回転軸部を分離することにより、ロータコアおよびステータコアが互いに対向した状態で回転軸支持部を交換可能に構成することによって、回転軸支持部を交換する際に、回転軸部をロータから分離してロータコアおよびステータコアが互いに対向した状態のままで回転軸支持部を交換することができるので、大きい外径を有するロータを発電機から取り外すことなく回転軸支持部を交換することができる。これにより、回転軸支持部を交換する際に、回転軸支持部とともに大きい外径を有するロータも合わせて発電機から取り外す必要がある場合に比べて、回転軸支持部の交換を容易に行うことが可能な発電機を備えた風力発電装置を得ることができる。特に、風力発電装置に用いられる発電機は、ロータの重量が大きいので、回転軸支持部の交換時にロータを発電機から取り外す必要のない本発明は有効である。
本発明の第1実施形態による発電機を備えた風力発電装置の全体構成を示す図である。 本発明の第1実施形態による発電機のカバーを取り外した状態を後方側(Z2方向側)から見た平面図である。 図2の400−400線に沿った部分断面図である。 本発明の第1実施形態による発電機のロータおよび回転軸部が互いに分離可能な状態を示した部分断面図である。 本発明の第1実施形態による発電機のロータがロータ固定部に固定された状態を示した部分断面図である。 本発明の第1実施形態による発電機の回転軸部がロータから抜き取られた状態を示した部分断面図である。 本発明の第2実施形態による発電機を示した部分断面図である。 本発明の第2実施形態による発電機のロータおよび回転軸部が互いに分離可能な状態を示した部分断面図である。 本発明の第2実施形態による発電機の回転軸部がロータから抜き取られた状態を示した部分断面図である。 本発明の第1実施形態の変形例による発電機を示した部分断面図である。 本発明の第1実施形態の変形例による発電機の回転軸部がロータから抜き取られた状態を示した部分断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
まず、図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態による風力発電装置100の構成について説明する。なお、第1実施形態では、風力発電装置100に用いる本発明の回転電機を発電機1に適用する例について説明する。
図1に示すように、風力発電装置100は、発電機1と、発電機1が取り付けられる増速機2と、発電機1および増速機2を収納するためのナセル3と、ロータハブ4と、ブレード5と、タワー(支持柱)6とによって構成されている。また、ロータハブ4は、回転軸部7に取り付けられている。また、ロータハブ4には、複数のブレード5が取り付けられている。また、ナセル3は、タワー6に取り付けられている。また、回転軸部7は、カップリング部8により2本の回転軸部7aおよび7bが軸方向に繋がれることによって構成されている。
図2および図3に示すように、発電機1は、フレーム11と、ステータ21と、ロータ31と、カバー41(図3参照)と、回転軸部7bと、回転軸部7bを回転可能に支持する軸受部51(図3参照)とにより主として構成されている。なお、軸受部51は、本発明の「回転軸支持部」の一例である。また、フレーム11は、図3に示すように、円筒形状に形成された側面部12と、側面部12のカップリング部8が配置される側(Z1方向側、前方側)の端部に一体的に形成された前面部13とを含んでいる。側面部12のカップリング部8が配置される側とは反対側(Z2方向側、後方側)の端部表面には、図2および図3に示すように、複数のネジ穴121が形成されている。複数のネジ穴121は、図3に示すように、フレーム11に対してカバー41を取り付けるためのボルト61が螺合されるように構成されている。また、複数のネジ穴121は、図2に示すように、周方向に略等角度間隔で配置されている。また、前面部13は、図3に示すように、側面部12の端部から半径方向の内側に延びるように形成されているとともに、中央部に開口を有する円盤状に形成されている。
また、前面部13の半径方向の内側端部には、円筒形状のブラケット14が前面部13に一体的に形成されている。ブラケット14は、前面部13に対してカップリング部8が配置される側(Z1方向側、前方側)およびその反対側(Z2方向側、後方側)の両方に突出するように形成されている。また、ブラケット14には、回転軸部7bの軸方向(Z方向)に延びる複数の貫通孔141が形成されている。貫通孔141は、軸受部51をブラケット14に取り付けるためのスタットボルト63を挿入可能に構成されている。また、複数の貫通孔141に挿入されるスタットボルト63は、図2に示すように、周方向に略等角度間隔で配置されている。
また、前面部13およびブラケット14の間の角部には、軸受部51を交換する際にロータ31を固定するためのロータ固定部15が設けられている。ロータ固定部15は、円環状に形成されている。また、ロータ固定部15は、発電機1の内側において前面部13およびブラケット14に対して溶接により固定的に取り付けられている。また、ロータ固定部15のロータ31に対向する側(Z2方向側)の表面には、複数のネジ穴151が形成されている。複数のネジ穴151は、周方向に略等角度間隔で配置されており、ロータ31の後述のネジ挿入孔331に対応する位置に配置されている。また、ネジ穴151は、ロータ固定部15にロータ31を固定する際に用いられる後述のボルト65が螺合可能に構成されている。
ステータ21は、フレーム11の側面部12の内側面に固定的に取り付けられている。また、ステータ21は、扁平な円筒形状を有するステータコア22と、巻線23とから構成されている。ステータコア22は、たとえば、積層されたケイ素鋼板からなる。また、ステータコア22の内周面には、複数のスロット(図示せず)が設けられている。また、巻線23は、ステータコア22のスロット内に収納されている。また、巻線23は、たとえばU相、V相およびW相の3相電流を通電可能な複数の巻線から構成されている。
ロータ31は、ロータコア32と、ロータコア32の半径方向の内側に配置された円盤状のロータ本体部33と、ロータコア32の外周部に配置された永久磁石34とを含んでいる。ロータコア32は、扁平な円筒形状に形成されており、ステータコア22に対して半径方向(X方向)に対向するように配置されている。また、ロータコア32は、たとえば積層されたケイ素鋼板からなる。また、永久磁石34は、ロータコア32のステータコア22に対向する部分に配置されている。
また、ロータ本体部33は、回転軸部7bの軸方向(Z方向)に延びる複数のネジ挿入孔331を有している。複数のネジ挿入孔331は、図2に示すように、周方向に略等角度間隔で配置されている。また、ネジ挿入孔331は、ロータ固定部15にロータ31を固定する際に用いられる後述のボルト65が挿入可能に構成されている。また、円盤状のロータ本体部33は、中央部に円形形状の開口部332を有している。開口部332には、回転軸部7bが挿入されている。また、開口部332は、図2および図3に示すように、内径D1を有している。
また、図3に示すように、ロータ本体部33の開口部332とネジ挿入孔331との間には段差部333が形成されており、ロータ本体部33は段差部333において回転軸部7bに取り付けられている。詳細には、段差部333は、前方方向(Z1方向)に窪む凹形状に形成されている。また、段差部333の凹形状の底面(Z2方向側の表面)には、ボルト62が螺合可能なネジ穴333aが形成されている。また、回転軸部7bは、カップリング部8が配置される側とは反対側(Z2方向側)の後方端部に半径方向に延びるフランジ部7cを有している。フランジ部7cには、回転軸部7bの軸方向(Z方向)に延びる複数のネジ挿入孔7dが形成されている。そして、ロータ31は、回転軸部7bのフランジ部7cが段差部333に嵌め込まれた状態でネジ挿入孔7dに挿入されたボルト62がネジ穴333aに螺合されることによって、回転軸部7bに分離可能に取り付けられる。
カバー41は、円盤状を有し、発電機1の後方側(Z2方向側)を覆うように構成されている。また、カバー41は、図3に示すように、フレーム11の側面部12にネジ止めされるように構成されている。具体的には、カバー41は、回転軸部7bの軸方向(Z方向)に延びる複数のネジ挿入孔411を有し、ネジ挿入孔411に挿入されるボルト61によりフレーム11の側面部12に固定的に取り付けられるように構成されている。
軸受部51は、回転軸部7bを片持ち状で回転可能に支持するように構成されている。また、軸受部51は、回転軸部7bを取り囲むように円筒形状に形成されている。また、軸受部51は、回転軸部7bに対して強固に嵌め付けられている。また、図3に示すように、円筒形状の軸受部51は、フレーム11の円筒形状のブラケット14の内側に配置されている。また、軸受部51の前方側(Z1方向側)および後方側(Z2方向側)には、それぞれ、前側軸受カバー511および後ろ側軸受カバー512が設けられている。
前側軸受カバー511および後ろ側軸受カバー512は、共に回転軸部7bを取り囲むように円環状に形成されている。また、前側軸受カバー511は、軸受部51の前面(Z1方向の表面)の略全体を覆うように配置され、軸受部51が前方(Z1方向)に移動するのを規制するように構成されている。また、後ろ側軸受カバー512は、軸受部51の後ろ面(Z2方向の表面)の略全体を覆うように配置され、軸受部51が後方(Z2方向)に移動するのを規制するように構成されている。また、後ろ側軸受カバー512は、図2および図3に示すように、ロータ31の開口部332の内径D1よりも小さい外径D2を有している。また、前側軸受カバー511には、ブラケット14の貫通孔141に対応する位置にネジ挿入孔511aが形成されている。ネジ挿入孔511aは、軸受部51をフレーム11に対して固定するためのスタットボルト63を挿入可能に構成されている。また、後ろ側軸受カバー512は、スタットボルト63に固着されている。また、前側軸受カバー511および後ろ側軸受カバー512は、前側軸受カバー511の前方側(Z1方向側)からナット64により締め付けられることによって、互いに軸受部51を前後方向から強固に挟み込むように構成されている。これにより、軸受部51は、フレーム11に対して固定的に取り付けられる。なお、後ろ側軸受カバー512は、本発明の「取付部材」の一例である。
上記のような構成により、第1実施形態による発電機1では、軸受部51により回転可能に支持された回転軸部7bが回転する際に、ロータ31が回転軸部7bと共にステータ21に対して回転されるように構成されている。
次に、図3〜図6を参照して、第1実施形態による発電機1の軸受部51の交換手順について説明する。
まず、図3に示すように、軸受部51がフレーム11に取り付けられた発電機1の完成状態から、図4に示すように、ボルト61を取り外してカバー41を取り除いた後、スタットボルト63に締め込まれたナット64を取り外すとともに、回転軸部7bおよびロータ31を互いに連結するボルト62を取り外す。この状態では、ロータ31は、段差部333に回転軸部7bのフランジ部7cが嵌め込まれているので、半径方向(X方向)への移動が規制されている。一方、ロータ31は、回転軸部7bから分離して軸方向(Z方向)に移動可能になっている。また、ナット64が取り外されたことによって前側軸受カバー511および後ろ側軸受カバー512による軸受部51に対する前後方向からの締め付けが解除されているので、軸受部51は、軸方向(Z方向)への移動が可能な状態になっている。また、回転軸部7bも、ロータ31から分離して軸方向に移動可能である。
次に、図5に示すように、ボルト65をロータ31のネジ挿入孔331を介してロータ固定部15のネジ穴151に螺合させる。そして、ボルト65を締め付けることによって、フレーム11に対してロータ31の移動を規制するようにロータ31をロータ固定部15に固定する。これにより、ステータコア22およびロータコア32が互いに対向した状態でロータ31がフレーム11に対して固定される。なお、ボルト65は、本発明の「締結部材」の一例である。
その後、図6に示すように、回転軸部7bをロータ31の開口部332からカップリング部8が配置される側とは反対側(Z2方向側、後方側)に抜き取る。この際、回転軸部7bに対して強固に嵌め付けられた軸受部51は、回転軸部7bと共にロータ31の開口部332を介して後方(Z2方向)に移動される。また、軸受部51が移動する際に軸受部51に押圧される後ろ側軸受カバー512および後ろ側軸受カバー512に固着されたスタットボルト63も、回転軸部7bおよび軸受部51と共に開口部332を介して後方(Z2方向)に移動される。これにより、ステータコア22およびロータコア32が互いに対向した状態で、軸受部51を、回転軸部7b、後ろ側軸受カバー512およびスタットボルト63と共にロータ31の開口部332を介して抜き取って交換することが可能である。
第1実施形態では、上記のように、ロータ31から回転軸部7bを分離することにより、ロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態で軸受部51を交換可能に構成することによって、軸受部51を交換する際に、回転軸部7bをロータ31から分離してロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態のままで軸受部51を交換することができるので、大きい外径を有するロータ31を発電機1から取り外すことなく軸受部51を交換することができる。これにより、軸受部51を交換する際に、軸受部51とともに大きい外径を有するロータ31も合わせて発電機1から取り外す必要がある場合に比べて、軸受部51の交換を容易に行うことができる。特に、風力発電装置100に用いられる第1実施形態の発電機1は、ロータ31の重量が大きいので、軸受部51の交換時にロータ31を発電機1から取り外す必要のない本発明は有効である。
また、第1実施形態では、上記のように、回転軸部7bが挿入される開口部332をロータ31に設けるとともに、ロータ31から回転軸部7bを分離することによって、ロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態でロータ31の開口部332を介して交換されるように軸受部51を構成する。これによって、ロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態でも、容易に、ロータ31の開口部332を介してロータ31の一方側(Z1方向側)から他方側(Z2方向側)に軸受部51を移動させることができるので、軸受部51の交換をより容易に行うことができる。
また、第1実施形態では、上記のように、回転軸部7bがロータ31から分離されてロータ31の開口部332から抜き取られる際に、回転軸部7bと共に移動されることによってロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態でロータ31の開口部332を介して交換されるように軸受部51を構成する。これによって、回転軸部7bをロータ31の開口部332から抜き取るだけで、容易に、回転軸部7bと共に軸受部51がロータ31の一方側(Z1方向側)から他方側(Z2方向側)に移動されるので、軸受部51の交換をさらに容易に行うことができる。
また、第1実施形態では、上記のように、ステータ21が固定的に取り付けられるフレーム11と、軸受部51をフレーム11に対して固定的に取り付けるための後ろ側軸受カバー512とを設けるとともに、ロータ31の開口部332を、後ろ側軸受カバー512の半径方向の最大長さよりも大きい内径を有するように形成する。これによって、ロータ31の開口部332が後ろ側軸受カバー512を通過可能な形状に形成されるので、軸受部51と共に後ろ側軸受カバー512も合わせて開口部332を介してロータ31の一方側(Z1方向側)から他方側(Z2方向側)に移動させることができ、その結果、軸受部51の交換をより容易に行うことができる。
また、第1実施形態では、上記のように、後ろ側軸受カバー512を、回転軸部7bを取り囲むように環状に形成するとともに、ロータ31の開口部332を、後ろ側軸受カバー512の外径D2よりも大きい内径D1を有するように形成する。これによって、環状に形成された後ろ側軸受カバー512でも容易に開口部332を介してロータ31の一方側(Z1方向側)から他方側(Z2方向側)に移動させることができるので、後ろ側軸受カバー512を環状に形成した場合でも、軸受部51の交換をより容易に行うことができる。
また、第1実施形態では、上記のように、回転軸部7bを片持ち状に回転可能に支持するように軸受部51を構成する。これによって、軸受部51が回転軸部7bを片持ち状に支持する構成の発電機1であっても、ロータ31を発電機1から取り外すことなく軸受部51を交換することができるので、回転軸部7bが片持ち状に支持される発電機1の軸受部51の交換を容易に行うことができる。
また、第1実施形態では、上記のように、ステータ21が固定的に取り付けられるフレーム11を設けるとともに、フレーム11に対してロータ31の移動を規制するようにロータ31を固定した状態でロータ31から回転軸部7bを分離することによって、ロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態で交換されるように軸受部51を構成する。これによって、ロータ31から回転軸部7bを分離する場合でも、フレーム11に対してロータ31の移動を規制するようにロータ31が固定されるので、確実に、ロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態を維持することができる。その結果、回転軸部7bの交換の際に、ロータコア32およびステータコア22が互いに吸着されて衝突してしまうのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、ロータ31を固定するためのロータ固定部15をフレーム11に設けるとともに、ボルト65によりロータ31をロータ固定部15に固定した状態でロータ31から回転軸部7bを分離することによって、ロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態で交換されるように軸受部51を構成する。これによって、ロータ31から回転軸部7bを分離する場合にも、ボルト65によりロータ31をロータ固定部15に固定する簡易な構成で、ロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態を容易に維持することができるので、回転軸部7bの交換の際に、ロータコア32およびステータコア22が互いに吸着されて衝突してしまうのを容易に抑制することができる。また、治具部材などを用いてロータ31をフレーム11に対して固定する場合とは異なり、回転軸部7bの交換の際に専用の治具部材を用意する必要がない。
(第2実施形態)
次に、図7を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、軸受部51を交換する際に、ボルト65によりロータ31をロータ固定部15に固定する上記第1実施形態とは異なり、軸受部51を交換する際に、ロータ31とフレーム11とを治具部材210により連結してロータ31を固定する構成について説明する。なお、第2実施形態では、上記第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
第2実施形態による発電機201のロータコア32には、複数のネジ穴321が設けられている。ネジ穴321は、ロータコア32の後方側(Z2方向側)の表面に形成されており、後述のボルト261が螺合可能に構成されている。また、第2実施形態による発電機201には、上記第1実施形態による発電機1とは異なり、ロータ固定部15が設けられていないとともに、ロータ31にネジ挿入孔331が形成されていない。
次に、図7〜図9を参照して、第2実施形態による発電機201の軸受部51の交換手順について説明する。
まず、図7に示すように、軸受部51がフレーム11に取り付けられた発電機201の完成状態から、図8に示すように、スタットボルト63に締め込まれたナット64を取り外すとともに、回転軸部7bおよびロータ31を互いに連結するボルト62を取り外す。そして、第2実施形態では、治具部材210によりロータ31とフレーム11とを連結して固定する。詳細には、ボルト261を治具部材210のネジ挿入孔210aを介してロータコア32のネジ穴321に螺合させる。また、ボルト262を治具部材210のネジ挿入孔210bを介してフレーム11の側面部12のネジ穴121に螺合させる。そして、ボルト261および262を締め付けることによって、フレーム11に対してロータ31の移動を規制するようにフレーム11とロータコア32とを連結して固定する。これにより、ステータコア22およびロータコア32が互いに対向した状態でロータ31がフレーム11に対して固定される。
その後、図9に示すように、回転軸部7bをロータ31の開口部332からカップリング部8が配置される側とは反対側(Z2方向側、後方側)に抜き取る。この際、回転軸部7bとともに、軸受部51、後ろ側軸受カバー512およびスタットボルト63も、ロータ31の開口部332を介して後方(Z2方向)に移動される。これにより、ステータコア22およびロータコア32が互いに対向した状態で、軸受部51を、回転軸部7b、後ろ側軸受カバー512およびスタットボルト63と共にロータ31の開口部332を介して抜き取って交換することが可能である。
なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
第2実施形態では、上記のように、冶具部材210によりロータ31をフレーム11に固定的に連結した状態でロータ31から回転軸部7bを分離することによって、ロータコア32およびステータコア22が互いに対向した状態で交換されるように軸受部51を構成する。このような第2実施形態の構成でも、大きい外径を有するロータ31を発電機1から取り外すことなく軸受部51を交換することができるので、軸受部51の交換を容易に行うことができる。また、上記第1実施形態のようにボルト65によりロータ31をロータ固定部15に固定する場合とは異なり、フレーム11にロータ固定部15を設ける必要がないとともに、ボルト65が挿入されるネジ挿入孔331のためのスペースをロータ31に設ける必要がないので、フレーム11およびロータ31の重量が大きくなってしまうのを抑制することができ、その結果、発電機1全体の軽量化を図ることができる。
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第1および第2実施形態では、風力発電装置に本発明の回転電機(発電機)を適用する例について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明の回転電機(発電機)を、たとえば、水力発電装置など、風力発電装置以外の発電装置に適用してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、本発明の回転電機を発電機に適用する例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明の回転電機をモータに適用してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、本発明の取付部材としての後ろ側軸受カバーを円環状に形成する例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、取付部材の半径方向の最大長さがロータの開口部よりも小さければ、取付部材をスタットボルトに対応する位置にだけ部分的に配置してもよい。
また、上記第1実施形態では、ロータをロータ固定部に固定する際に、ロータおよび回転軸部を互いに連結するボルト62が螺合されるネジ穴333aとは異なるネジ挿入孔331を介してボルト65により固定する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、ロータ31をロータ固定部15に固定する際に、図10および図11に示すように、ロータ31および回転軸部7bを互いに連結するボルト361が螺合されるネジ穴333cを介してボルト362(図11参照)により固定する構成であってもよい。
詳細には、回転軸部7bのフランジ部7cには、ロータ31をロータ固定部15に固定するためのボルト362が通過可能な大きさの直径を有するネジ挿入孔307dが形成されている。また、ロータ本体部33のネジ挿入孔307dに対応する部分には、ネジ挿入孔307dと略同じ大きさの直径を有する凹形状のザグリ穴333bが形成されている。ザグリ穴333bは、ボルト362の頭部を収納可能な深さを有している。また、ロータ本体部33には、ザグリ穴333bから前方(Z1方向)に延びるようにネジ穴333cが形成されている。ネジ穴333cは、ロータ本体部33を軸方向(Z方向)に貫通しているとともに、ボルト361に螺合可能に構成されている。回転軸部7bは、図10に示すように、ネジ挿入孔307dに挿入されたボルト361がネジ穴333cに螺合されることによってロータ31に分離可能に取り付けられるように構成されている。また、ネジ穴333cは、ボルト362の頭部よりも小さくかつ胴部よりも大きい直径を有している。また、ロータ固定部15のネジ穴333cに対応する部分には、ボルト362に螺合可能なネジ穴152が形成されている。また、ロータ31をロータ固定部15に固定するためのボルト362は、六角穴を頭部に有する六角穴付きボルトからなる。
次に、図10および図11を参照して、第1実施形態の変形例による発電機301の軸受部51の交換手順について説明する。まず、上記第1実施形態と同様に、ボルト61を取り外してカバー41を取り除いた後、スタットボルト63に締め込まれたナット64を取り外すとともに、回転軸部7bおよびロータ31を互いに連結するボルト361を取り外す。その後、第1実施形態の変形例では、回転軸部7bのネジ挿入孔307dを通過させてボルト362をロータ31のネジ穴333cに挿入する。そして、図11に示すように、ボルト362をロータ固定部15のネジ穴152に螺合させてボルト362の頭部をザグリ穴333bに収納する。これにより、ロータ31がロータ固定部15に固定される。この状態で、回転軸部7bをロータ31の開口部332からカップリング部8が配置される側とは反対側(Z2方向側、後方側)に抜き取る。この際、回転軸部7bとともに、軸受部51、後ろ側軸受カバー512およびスタットボルト63も、ロータ31の開口部332を介して後方(Z2方向)に移動される。これにより、ステータコア22およびロータコア32が互いに対向した状態で、軸受部51を、回転軸部7b、後ろ側軸受カバー512およびスタットボルト63と共にロータ31の開口部332を介して抜き取って交換することが可能である。
この場合、ロータ31をロータ固定部15に固定するためのボルト362を、ロータ31および回転軸部7bを互いに連結するボルト361が螺合されていたネジ穴333cを流用して挿入することができるので、ボルト361および362のネジ挿入孔をそれぞれ別個に設ける必要がない。
1、201、301 発電機(回転電機)
5 ブレード
7b 回転軸部
11 フレーム
15 ロータ固定部
21 ステータ
22 ステータコア
31 ロータ
32 ロータコア
51 軸受部(回転軸支持部)
65 ボルト(締結部材)
100 風力発電装置
210 治具部材
332 開口部
512 後ろ側軸受カバー(取付部材)

Claims (10)

  1. 回転軸部と、
    ロータコアを含み、前記回転軸部に分離可能に取り付けられるロータと、
    前記ロータコアと半径方向に対向するように配置されるステータコアを含むステータと、
    前記回転軸部を回転可能に支持する回転軸支持部とを備え、
    前記ロータから前記回転軸部を分離することによって、前記ロータコアおよび前記ステータコアが互いに対向した状態で前記回転軸支持部を交換することが可能に構成されている、回転電機。
  2. 前記ロータは、前記回転軸部が挿入される開口部を有し、
    前記回転軸支持部は、前記ロータから前記回転軸部を分離することによって、前記ロータコアおよび前記ステータコアが互いに対向した状態で前記ロータの開口部を介して交換されるように構成されている、請求項1に記載の回転電機。
  3. 前記回転軸支持部は、前記回転軸部が前記ロータから分離されて前記ロータの開口部から抜き取られる際に、前記回転軸部と共に移動されることによって前記ロータコアおよび前記ステータコアが互いに対向した状態で前記ロータの開口部を介して交換されるように構成されている、請求項2に記載の回転電機。
  4. 前記ステータが固定的に取り付けられるフレームと、
    前記回転軸支持部を前記フレームに対して固定的に取り付けるための取付部材とをさらに備え、
    前記ロータの開口部は、前記取付部材の半径方向の最大長さよりも大きい内径を有している、請求項2または3に記載の回転電機。
  5. 前記取付部材は、前記回転軸部を取り囲むように環状に形成されており、
    前記ロータの開口部は、前記取付部材の外径よりも大きい内径を有している、請求項4に記載の回転電機。
  6. 前記回転軸支持部は、前記回転軸部を片持ち状に回転可能に支持するように構成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転電機。
  7. 前記ステータが固定的に取り付けられるフレームをさらに備え、
    前記回転軸支持部は、前記フレームに対して前記ロータの移動を規制するように前記ロータを固定した状態で前記ロータから前記回転軸部を分離することによって、前記ロータコアおよび前記ステータコアが互いに対向した状態で交換されるように構成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転電機。
  8. 前記回転軸支持部は、冶具部材により前記ロータを前記フレームに固定的に連結した状態で前記ロータから前記回転軸部を分離することによって、前記ロータコアおよび前記ステータコアが互いに対向した状態で交換されるように構成されている、請求項7に記載の回転電機。
  9. 前記フレームは、前記ロータを固定するためのロータ固定部を含み、
    前記回転軸支持部は、締結部材により前記ロータを前記ロータ固定部に固定した状態で前記ロータから前記回転軸部を分離することによって、前記ロータコアおよび前記ステータコアが互いに対向した状態で交換されるように構成されている、請求項7に記載の回転電機。
  10. 回転軸部を含む発電機と、
    前記発電機の回転軸部に対して連結されるブレードとを備え、
    前記発電機は、
    ロータコアを有し、前記回転軸部に分離可能に取り付けられるロータと、
    前記ロータコアと半径方向に対向するように配置されるステータコアを有するステータと、
    前記回転軸部を回転可能に支持する回転軸支持部とをさらに含み、
    前記ロータから前記回転軸部を分離することによって、前記ロータコアおよび前記ステータコアが互いに対向した状態で前記回転軸支持部を交換することが可能に構成されている、風力発電装置。
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