風力發電設備以及用於風力發電設備的第2制動裝置的製作方法
2023-05-26 19:06:52 1
技術領域
本發明涉及一種風力發電設備。
背景技術：
專利文獻1中公開有一種風力發電設備，其具備：支柱；短艙，相對於該支柱迴轉；迴轉齒輪，設置於支柱上；四臺偏航單元，具有與迴轉齒輪嚙合的迴轉小齒輪且通過對迴轉小齒輪的旋轉進行制動從而經由所述迴轉齒輪驅動短艙迴轉或對短艙的迴轉進行制動。
如圖11所示，在專利文獻1中公開有使用滑動軸承918作為不經由迴轉齒輪920而對短艙916的迴轉進行制動的制動裝置的結構。具體而言，在附帶制動功能的該滑動軸承918中，以包圍固定於支柱914側的軸承板919的方式設置有第1滑動軸承材料～第3滑動軸承材料921A～921C，(通過設定該滑動軸承918的滑動阻力)針對短艙916的迴轉獲得規定的制動力。
專利文獻1中公開的風力發電設備構成為，若在強風下停電，則減弱偏航單元924的制動力，使得短艙916能夠迴轉。
專利文獻1：日本特開2011-127551號公報
專利文獻1中公開的風力發電設備構成為，若在強風下停電，則減弱制動力，使得短艙能夠迴轉。然而，實際上仍然無法充分防止偏航單元的破損，有時會產生破損。
技術實現要素：
本發明是為了解決上述以往的問題而完成的，其課題在於進一步減少風力發電設備的構成部件的破損，尤其進一步減少偏航單元的破損。
本發明通過如下結構來解決上述課題，即，一種風力發電設備，其具備：支柱；短艙，相對於該支柱迴轉；迴轉齒輪，設置於所述支柱；第1制動裝置，不經由該迴轉齒輪而對所述短艙的迴轉進行制動；n(n為2以上的整數)臺第2制動裝置，其具有與所述迴轉齒輪嚙合的迴轉小齒輪且通過對該迴轉小齒輪的旋轉進行制動從而經由所述迴轉齒輪對所述短艙的迴轉進行制動，其中，所述n臺第2制動裝置具有在施加有規定值以上的轉矩時開始打滑的轉矩限制器，在將欲使所述短艙迴轉的外力的假定最大值設為A、將所述第1制動裝置的制動力設為B、將相當於所述規定值的轉矩限制器的工作開始轉矩設為X、將該轉矩限制器工作之後傳遞的工作後轉矩設為Y時，滿足如下關係：(A-B)-(n-1)Y＜X。
本發明人等實際對偏航單元的破損機理進行了研究及驗證，其結果獲得了以現有的設計思想是無法應對(不同於以往的設計概論)的見解。上述結構基於該見解(詳細內容後述)。
基於該見解，本發明在n臺第2制動裝置上裝配了在施加有規定值以上的轉矩時開始打滑的轉矩限制器。而且，本發明構成為，在將外力的假定最大值設為A、將第1制動裝置的制動力設為B、將第2制動裝置的臺數設為n、將第2制動裝置的轉矩限制器的工作開始轉矩設為X、將工作後轉矩設為Y時，滿足如下關係：(A-B)-(n-1)Y＜X。
由此，能夠進一步減少以以往的思想未能應對的風力發電設備的構成部件的破損，尤其能夠進一步減少偏航單元的破損。
另外，本發明的風力發電設備具備：支柱；短艙，相對於該支柱迴轉；迴轉齒輪，設置於所述支柱；第1制動裝置，不經由該迴轉齒輪而對所述短艙的迴轉進行制動；n(n為2以上的整數)臺第2制動裝置，其具有與所述迴轉齒輪嚙合的迴轉小齒輪且通過對該迴轉小齒輪的旋轉進行制動從而經由所述迴轉齒輪對所述短艙的迴轉進行制動，其中，所述n臺第2制動裝置具有在施加有規定值以上的轉矩時開始打滑的轉矩限制器，並且，在將欲使所述短艙迴轉的外力的假定最大值設為A、將所述第1制動裝置的制動力設為B、將相當於所述規定值的各轉矩限制器的工作開始轉矩設為X1、X2、……、Xn、將各轉矩限制器工作之後傳遞的工作後轉矩設為Y1、Y2、……、Yn、將各工作開始轉矩X1、X2、……、Xn中最小的工作開始轉矩設為Xmin、將各工作後轉矩Y1、Y2、……、Yn中最大的工作後轉矩設為Ymax時，滿足如下關係：(A-B)-[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]＜Xmin。
根據本發明，能夠進一步減少風力發電設備的構成部件的破損，尤其能夠進一步減少偏航單元的破損。
附圖說明
圖1為表示本發明的實施方式的一例所涉及的風力發電設備的偏航單元的結構例的剖視圖。
圖2為表示圖1的偏航單元的主要部分放大圖。
圖3為表示圖1的實施方式中的迴轉齒輪與迴轉小齒輪之間的配置關係的概略俯視圖。
圖4為表示圖1的偏航單元的轉矩限制器的工作狀態的示意圖。
圖5為表示圖1的偏航單元的轉矩限制器的圖4之後的工作狀態的示意圖。
圖6為表示圖1的偏航單元的轉矩限制器的圖5之後的工作狀態的示意圖。
圖7為表示圖1的偏航單元的轉矩限制器的圖6之後的工作狀態的示意圖。
圖8為表示圖1的偏航單元的轉矩限制器的圖7之後的工作狀態的示意圖。
圖9為表示本發明的實施方式的另一例所涉及的風力發電設備的偏航單元的轉矩限制器的工作狀態的示意圖。
圖10為表示圖1的風力發電設備整體的概略側視圖。
圖11為表示以往的風力發電設備的偏航單元和迴轉齒輪附近的結構的主要部分概略剖視圖。
圖中：12-風力發電設備，14-支柱，16-短艙，18-滑動軸承(第1制動裝置)，20-迴轉齒輪，RP-迴轉小齒輪，TL-轉矩限制器，YU-偏航單元(第2制動裝置)，A-外力的假定最大值，B-第1制動裝置的制動力，X-工作開始轉矩，Y-工作後轉矩，n-臺數(2以上的整數)。
具體實施方式
以下，根據附圖對本發明的實施方式的一例所涉及的風力發電設備進行詳細說明。
首先，從該風力發電設備12的概略結構開始進行說明。
圖10為表示本風力發電設備12整體的概略側視圖。並且，圖1為表示本發明的實施方式的一例所涉及的風力發電設備12的偏航單元YU的結構例的剖視圖，圖2為該偏航單元YU的主要部分放大圖，圖3為表示該風力發電設備12中的迴轉齒輪20(軸心C20)與迴轉小齒輪RP(RP1～RP4)之間的配置關係的概略俯視圖。
如圖10所示，本實施方式所涉及的風力發電設備12具備支柱14以及迴轉自如地安裝於該支柱14上的短艙16。短艙16經由具有制動功能的滑動軸承18可迴轉地安裝於支柱14。
該滑動軸承18相當於本實施方式中的「第1制動裝置」。在此，所謂第1制動裝置是指「不經由迴轉齒輪而對短艙的迴轉進行制動的制動裝置」。
在作為第1制動裝置採用「具有制動功能的滑動軸承18」時，具體而言，例如可以採用利用圖11進行說明的上述專利文獻1中記載的結構。通過對軸承板919或第1滑動軸承材料～第3滑動軸承材料(921A～921C)的原材料進行選擇等，可以調整所產生的制動力。並且，例如，也可以設置通過調整彈簧的壓縮量來調整滑動軸承材料對軸承板的按壓力從而使制動力可變的機構。滑動軸承18所產生的制動力無論在短艙16迴轉時，還是制動時(靜止時)始終都起作用。
另外，短艙16的支承機構無需一定由滑動軸承構成，例如也可以由滾動軸承構成。即便是滾動軸承，必然也會存在迴轉阻力，因此也能夠作為「不經由迴轉齒輪而對短艙的迴轉進行制動的第1制動裝置」而發揮功能。
在支柱14上設置有迴轉齒輪20，在短艙16上安裝有如圖1及圖2所示的偏航單元YU。偏航單元YU相當於本實施方式中的「第2制動裝置」。在此，所謂第2制動裝置是指「具有與迴轉齒輪嚙合的迴轉小齒輪並且通過對該迴轉小齒輪的旋轉進行制動從而經由迴轉齒輪對短艙的迴轉進行制動的裝置」。
如圖3所示，在本風力發電設備12中，針對迴轉齒輪20設置有四臺偏航單元YU(YU1～YU4)。即n＝4。n為2以上的整數。四臺偏航單元YU均具有相同的結構。偏航單元YU具有與迴轉齒輪20外嚙合的迴轉小齒輪RP(也可以是內嚙合)。
如圖3所示，四臺偏航單元YU在周向上並非等間隔配置。當然，偏航單元YU的配置並不限定於該圖3所示的配置，例如，也可以將偏航單元YU在周向上等間隔配置，或者也可以將所有偏航單元YU1～YU4集中配置在短艙16的後方側(與葉片17相反的一側)。
以下，參考圖1及圖2對偏航單元YU的具體結構進行說明。
各偏航單元YU具有馬達2、減速機構4及制動機構6，在減速機構4的輸出軸(具體而言，後述的後級輸出軸51)上設置有迴轉小齒輪RP。偏航單元YU能夠驅動短艙16迴轉而且還能夠對短艙16進行制動。偏航單元YU還具有在施加有規定值以上的轉矩時開始打滑的轉矩限制器TL。
在本實施方式中，偏航單元YU的馬達2為三相感應馬達。感應馬達實質上具有「滑動」，因此，通過同時驅動偏航單元YU的四臺馬達2，可自動進行轉矩的均等分配，能夠使四臺馬達2承受幾乎相同的負載而驅動迴轉小齒輪RP。另外，馬達也可以是附帶制動器的伺服馬達。
在該風力發電設備12中，偏航單元YU的制動機構6設置於馬達2的馬達軸12A的與負載相反的一側。制動機構6具備：線圈24，其固定於馬達外殼22；可動板26，其組裝成在周向上固定於馬達外殼22且能夠沿軸向移動；彈簧28，其使該可動板26向與線圈相反的一側施力；制動輪轂32，其經由鍵66與馬達軸12A一體化；板體34，其固定於馬達外殼22側。
在未驅動馬達2的狀態下(線圈24未通電時)，可動板26被彈簧28按壓於制動輪轂32側，與板體34一起強有力地夾住制動輪轂32，從而約束(制動)馬達軸12A的旋轉。在馬達2驅動的狀態下，可動板26被線圈24吸引，其結果，制動被解開，從而允許馬達軸12A旋轉。
制動機構6的制動的開啟和關閉與馬達軸12A的驅動是聯動的。即，該制動機構6是在除了積極地運行馬達2以使短艙16迴轉以外的期間限制馬達軸12A旋轉的無勵磁工作型制動裝置。馬達軸12A與迴轉小齒輪RP以能夠傳遞動力的方式連接，因此，通過對馬達軸12A進行制動從而能夠對迴轉小齒輪RP進行制動。
偏航單元YU的減速機構4具備：二級式的前級減速機構44，其由準雙曲面齒輪組40及平行軸齒輪組42構成；偏心擺動型的後級減速機構46(省略其具體結構的圖示)，其為一級式且具有高減速比。
偏航單元YU的轉矩限制器TL設置在前級減速機構44的與前級輸出軸50一體化的連接軸52和後級減速機構46的後級輸入軸56之間。
轉矩限制器TL具有：支承部件58(第1部件)，其與連接軸52(第1軸)一體旋轉；摩擦板部件60(第2部件)，其與後級減速機構46的後級輸入軸56(第2軸)一體旋轉；按壓機構62，其按壓支承部件58和摩擦板部件60；調整機構64，其調整該按壓機構62的按壓力。
更具體而言，與連接軸52一體旋轉的支承部件58具有外嵌於連接軸52的圓筒部58A和從該圓筒部58A的後級輸入軸56側的端部朝向徑向外側延伸且與該圓筒部58A形成為一體的延伸板部58B。
支承部件58的圓筒部58A經由鍵66與連接軸52在周向上一體化。通過墊圈68及螺栓70，抑制圓筒部58A相對於連接軸52在軸向上向後級輸入軸56側移動。圓筒部58A的在軸向上與後級輸入軸相反的一側的端部58A1與前級輸出軸50的後級輸入軸56側的端部50E抵接，由此，抑制圓筒部58A相對於連接軸52在軸向上向與後級輸入軸相反的一側移動。
另一方面，後級減速機構46的後級輸入軸56經由花鍵72與底板74一體化。底板74具有圓板狀的板部74A和從該板部74A的外周部朝向連接軸52側彎曲的立起部74B。
所述摩擦板部件60在該立起部74B經由螺栓76與底板74一體化。由此，摩擦板部件60經由底板74與後級減速機構46的後級輸入軸56一體旋轉。摩擦板部件60在軸向上位於支承部件58的延伸板部58B的與後級輸入軸相反的一側，且與和連接軸52一體旋轉的支承部件58對置。
按壓支承部件58和摩擦板部件60的按壓機構62具備：可動板80，其能夠沿連接軸52的軸向移動以按壓摩擦板部件60；碟形彈簧82，其從軸向上的與摩擦板部件相反的一側按壓該可動板80；受力部件84，其接受該碟形彈簧82的按壓力的反作用力。摩擦板部件60夾持於支承部件58的延伸板部58B與可動板80之間，並與該支承部件58及可動板80摩擦接觸。
調整按壓機構62的按壓力的調整機構64具備：調整螺栓86，其能夠調整受力部件84的軸向位置；固定板88，其具有供該調整螺栓86螺合的內螺紋88A。通過調整調整螺栓86相對於內螺紋88A的螺合位置，能夠調整受力部件84的軸向位置，從而能夠調整按壓機構62的碟形彈簧82的按壓力。由此，能夠調整使轉矩限制器TL開始工作(開始打滑)的工作開始轉矩X。並且，與工作開始轉矩X的調整同步，可以間接地調整轉矩限制器TL工作之後傳遞的工作後轉矩Y。
偏航單元YU的迴轉小齒輪RP經由花鍵53、螺栓55及板體57設置於後級減速機構46的後級輸出軸51，並且迴轉小齒輪RP與固定在支柱14側的迴轉齒輪20嚙合(參考圖1、圖3)。
接著，對偏航單元YU的外殼進行說明。
馬達2的馬達外殼22經由連接外殼90與前級減速機構44的前級外殼92連結。在連接外殼90與前級外殼92之間配置有O型環93。
前級減速機構44的前級外殼92由側面具有開口部94A的有底圓筒狀的主體部94及封閉該開口部94A的蓋體部96構成。前級外殼92的主體部94與蓋體部96通過螺栓98而連結在一起。主體部94與蓋體部96之間被O型環100密封。由主體部94及蓋體部96形成前級減速機構44的前級容納空間SP1。前級減速機構44的所述前級輸出軸50貫穿主體部94及蓋體部96。在前級輸出軸50與主體部94之間配置有油封102，在前級輸出軸50與蓋體部96之間配置有油封103。前級容納空間SP1通過主體部94及蓋體部96、前級輸出軸50、O型環93、O型環100、油封102、油封103而被密封。
前級減速機構44的主體部94及蓋體部96通過貫穿螺栓104而連結於第1連接板106。第1連接板106經由連接螺栓108連結於轉矩限制器TL的限制器外殼110。
由限制器外殼110形成轉矩限制器TL的限制器容納空間SP3。限制器外殼110通過連結螺栓112連結於第2連接板114。第2連接板114經由後級螺栓116連結於後級減速機構46的後級外殼118。在後級外殼118的內部形成有後級減速機構46的後級容納空間SP2。
後級減速機構46的後級輸入軸56貫穿後級外殼118。襯套120及油封122設置於後級外殼118與後級輸入軸56之間。後級減速機構46的後級容納空間SP2通過後級外殼118、後級輸入軸56、襯套120及油封122等而被密封。
前級減速機構44的前級容納空間SP1與轉矩限制器TL的限制器容納空間SP3通過配置於前級減速機構44的主體部94與前級輸出軸50之間的油封102而被隔開。轉矩限制器TL的限制器容納空間SP3與後級減速機構46的後級容納空間SP2通過後級外殼118、後級輸入軸56、襯套120及油封122而被隔開。
在前級容納空間SP1以及後級容納空間SP2內封入有潤滑劑，但在限制器容納空間SP3內並沒有封入有潤滑劑。即，該轉矩限制器TL為乾式轉矩限制器。
本實施方式所涉及的風力發電設備12是基於實際對偏航單元YU的破損機理進行研究和驗證之後所獲得的新的見解而設計的。
該見解大致如下。
[見解1]在各偏航單元YU通過馬達2的驅動力而驅動迴轉小齒輪RP從而使短艙16迴轉時，各偏航單元YU的迴轉小齒輪RP向迴轉齒輪20傳遞轉矩的方向一致。各偏航單元YU的該轉矩的偏差較小，各偏航單元YU共同推動短艙16的迴轉。
[見解2]然而，若偏航單元YU因馬達2的停止而進入制動狀態，則風力引起的外力(風力)會從短艙16側向各偏航單元YU輸入。此時，與通過馬達2使短艙16迴轉時相比，各偏航單元YU要負擔的負載的偏差較大。
[見解3]在所有偏航單元YU的轉矩限制器TL進行工作(打滑)致使短艙16開始連續迴轉時，各偏航單元YU所承受的負載的偏差尤其較大。不僅如此，在所有轉矩限制器TL剛打滑之後(短艙16剛開始連續迴轉之後)，每個偏航單元YU所承受的荷載的方向也會變得不一，並且在特定的偏航單元YU上有時會施加有比靜止時更大的荷載。
[見解4]若所有偏航單元YU均等地承受荷載，則短艙16的從迴轉齒輪20側輸入到各偏航單元YU的外力(風力)的總荷載是可以承受的(幾乎不會大到即便所有偏航單元YU均等地承受荷載也無法承受的程度)。
其中，上述[見解3]是與以往見解的概念完全不同的概念。
如上述專利文獻1所述，以往認為，例如，若在強風下停電時允許處於停止狀態的短艙16迴轉，則偏航單元YU的負載就會下降。
然而，本發明人等實際對偏航單元YU的破損機理進行研究和驗證後發現該以往的見解不合理，而且確認到在短艙16開始連續迴轉時出現負載反而變大的偏航單元YU的這一[見解3]的現象。
產生該[見解3]的現象的理由雖然不太明確，但是推測其原因如下：在通過制動來拘束短艙16迴轉的狀態下，短艙16與支柱14處於大致一體化的狀態，但是，若通過制動而處於停止狀態的短艙16被風吹而欲「開始迴轉」，則受到短艙16的支承機構晃動的影響，迴轉齒輪20與迴轉小齒輪RP的位置關係產生衝擊性的錯位。
由於短艙16的質量巨大，因此認為該短艙16的支承機構的晃動對迴轉齒輪20與迴轉小齒輪RP的嚙合所造成的影響較大。因此認為，在短艙16開始迴轉時，各偏航單元YU所承受的荷載會出現偏差，或者在特定的偏航單元YU上會產生極大的荷載。
根據這種見解，本發明人等獲得了如下見解。
作為針對[見解3]的對策，在制動的狀態下，需要使所有偏航單元YU的制動機構6能夠均等地承受外力。對此，使迴轉齒輪20與迴轉小齒輪RP的嚙合狀態均等化(消除齒隙差)的有效方法為，使偏航單元YU的轉矩限制器TL打滑。
但是，即便在該情況下，也應使至少一個轉矩限制器TL不打滑而維持非工作狀態。即，不能出現所有轉矩限制器TL同時開始打滑的狀態(短艙16開始連續迴轉的狀態)。為此，各轉矩限制器TL在工作之後也需要保持較高的傳遞轉矩(工作後轉矩Y)。
鑑於[見解4]，只要適當設定各轉矩限制器TL的工作開始轉矩X和工作後轉矩Y，就可以使至少一個偏航單元YU的轉矩限制器TL無需工作，並且能夠「維持各偏航單元YU均等地承受荷載且短艙16不會連續迴轉的狀態」。由此，能夠防止偏航單元YU的大部分破損。
對此，在本實施方式中，將欲使短艙16迴轉的外力的假定最大值A、不經由迴轉齒輪20而對短艙16的迴轉進行制動的第1制動裝置的制動力B、第2制動裝置(即，偏航單元YU)的臺數n、使轉矩限制器TL開始工作的工作開始轉矩X、該轉矩限制器TL工作之後傳遞的工作後轉矩Y看作是需要管理的參數，並使其滿足如下關係：
(A-B)-(n-1)Y＜X……(1)。
該式(1)中，以所有偏航單元YU的結構(特性)相同為前體。在該實施方式所涉及的風力發電設備12中，偏航單元YU的臺數為4(n＝4)，因此，上述式(1)具體表現為(A-B)-3Y＜X。
另外，式(1)中的A、B、X、Y為迴轉小齒輪RP的位置上的折算值。即，各值為基於動力傳遞系統中的轉矩限制器TL或制動機構6等的配置位置與迴轉小齒輪RP的位置之間的減速比而折算成迴轉小齒輪RP的位置上的大小的值。
式(1)中的(A-B)相當於從欲使短艙16迴轉的外力(風力)的假定最大值A減去始終施加的第1制動裝置的制動力B的量，即，相當於第2制動裝置必須承受的制動力。
式(1)中的(n-1)Y為n臺第2制動裝置中的除了最後一臺第2制動裝置以外的其他第2制動裝置全部打滑的情況下獲得的工作後轉矩Y的總計。
上述式(1)基於如下宗旨：若從第2制動裝置必須承受的制動力(A-B)減去打滑的(n-1)臺第2制動裝置的工作後轉矩Y的總計(n-1)Y之後的值小於未打滑的最後一臺第2制動裝置的工作開始轉矩X，則該最後一臺第2制動裝置即可保持不打滑的狀態。由此，無需使短艙16(連續)迴轉而能夠保持靜止狀態。
根據[見解4]，能夠將假定最大值A假定為小於n·X的實際值。並且，始終施加的第1制動裝置的制動力B為可幾乎隨意加大的值。因此，(A-B)為可幾乎隨意減小的值。因此，根據適當的設計，必定能夠實現式(1)。
在此，關於上述式(1)，稍作補充。
所述外力的假定最大值A雖為有限的值，但因為是與自然環境下的風力相關的值，因此本來無法明確地定義為特定的值。因此，在本實施方式中，作為該外力的假定最大值A採用定義為「組裝的所有偏航單元YU的馬達2的額定輸出轉矩×到迴轉小齒輪RP位置為止的減速機構4的減速比的合計值」的值。
在本實施方式中，由於四臺偏航單元YU均具有相同的結構，因此該假定最大值A成為：組裝的偏航單元YU的馬達2的額定輸出轉矩×減速機構4的減速比×4。若混合存在具有不同的額定輸出轉矩的馬達或不同的減速比的減速機構的偏航單元，則採用每個偏航單元的合計值。
在選定偏航單元YU的馬達2的額定輸出轉矩時，使額定輸出轉矩具有即便在刮強風的情況下也能夠使短艙16在幾分鐘～十幾分鐘內抗風而迴轉一圈的能力。如此看來，將欲使短艙16迴轉的外力的假定最大值A與馬達2的額定輸出轉矩建立關聯來確定是比較合理的。根據該定義，可以明確確定外力的假定最大值A。
另一方面，使轉矩限制器TL開始工作的工作開始轉矩X為該轉矩限制器TL剛開始打滑之前的最大傳遞轉矩。轉矩限制器TL在從上遊側輸入的傳遞轉矩大於工作開始轉矩X時工作(開始打滑)，從而不將更大的轉矩傳遞給下遊側。具體而言，成為如下狀態：通過摩擦接觸而夾持在轉矩限制器TL的支承部件58的延伸板部58B與可動板80之間的摩擦板部件60開始打滑，從而不將更大的轉矩傳遞給下遊側。
相對於此，轉矩限制器TL在工作之後傳遞的工作後轉矩Y為該轉矩限制器TL正在工作時(正在打滑時)可傳遞的轉矩。在轉矩限制器為沒有進行特別設計的轉矩限制器時，該工作後轉矩Y通常會比工作開始轉矩X小很多。但是，在本發明中，為了使工作後轉矩Y也積極參與制動，因此優選採用工作後轉矩Y與工作開始轉矩X的接近的轉矩限制器。
更具體而言，工作後轉矩Y優選為工作開始轉矩X的80％以上，更優選為工作開始轉矩X的90％以上。在如上所述的本實施方式所涉及的所述乾式轉矩限制器TL中，作為工作後轉矩Y能夠確保工作開始轉矩X的85％以上。
另外，在所搭載的偏航單元YU的臺數n較多時，偏差會變得更加均衡，因此存在工作後轉矩Y稍低也可以被允許的傾向。具體而言，若轉矩限制器TL的工作後轉矩Y為工作開始轉矩X的[100-5(n-1)]％以上，則能夠更有效地實現本發明。
接著，對該風力發電設備12的作用進行說明。
若使各偏航單元YU的馬達2運轉，則迴轉小齒輪RP經由前級減速機構44、轉矩限制器TL、後級減速機構46而旋轉。其結果，迴轉小齒輪RP從迴轉齒輪20接受嚙合的反作用力而繞迴轉齒輪20的軸心(支柱14的軸心)公轉。由此，整個偏航單元YU繞迴轉齒輪20的軸心公轉，從而能夠使短艙16相對於支柱14迴轉。
欲使短艙16靜止時，使各偏航單元YU的制動機構6工作從而對迴轉小齒輪RP的旋轉進行制動。由此，能夠通過滑動軸承18的制動力和偏航單元YU的制動力的總和來制動短艙16相對於支柱14的迴轉，其中，所述滑動軸承18不經由迴轉齒輪20而對短艙16的迴轉進行制動，所述偏航單元YU通過對迴轉小齒輪RP的旋轉進行制動從而經由迴轉齒輪20而對短艙16的迴轉進行制動。
在本風力發電設備12中，作為不經由迴轉齒輪20而直接對短艙16的迴轉進行制動的第1制動裝置，採用了通過滑動軸承18支承短艙16的結構，因此能夠將作為第2制動裝置的偏航單元YU的制動機構6的容量減少相當於該滑動軸承18的制動力的量(只要將制動機構6的制動能力維持為相同，就能夠更加輕鬆地對短艙16進行制動)。
下面，參考圖4至圖8，對本風力發電設備12的四臺偏航單元YU對短艙16的制動作用進行詳細說明。圖4至圖8為示意地表示本風力發電設備12的偏航單元YU對短艙16進行制動的方式的一例的圖。
在圖4至圖8中，白色三角標記分別表示使各偏航單元YUn(YU1～YU4)的轉矩限制器TLn(TL1～TL4)開始工作的工作開始轉矩Xn(X1～X4)。黑色三角標記表示此刻由該偏航單元實際傳遞的傳遞轉矩T(T1～T4)。另外，「T」字母後面的小寫字母a～e是為了區分隨著時間的經過而變化的值而標註的。
通常，在短艙16通過馬達2而進行迴轉並剛從迴轉狀態靜止之後，所有偏航單元YU相對於迴轉齒輪20處於大致相同的接觸狀態(齒隙為0的狀態)([見解1])。但是，若從該狀態經過一定時間，則短艙16被風吹，短艙16會因迴轉齒輪20與迴轉小齒輪RP的齒隙或短艙16的支承系統的晃動等而相對於支柱14稍微移動或傾斜。因此，各偏航單元YU相對於迴轉齒輪20的齒隙變成互不相同的狀態。
圖4表示如下情況：在上述狀態下產生陣風等而短艙16被該陣風吹動，導致欲使短艙16迴轉的外力經由迴轉齒輪20從迴轉小齒輪RP側向相反方向輸入到偏航單元YU。
在圖4的狀態中，在此刻恰好以齒隙為0的狀態強力地接觸於迴轉齒輪20的偏航單元YU2上施加有大於轉矩限制器TL2的工作開始轉矩X2的傳遞轉矩。由此，轉矩限制器TL2開始工作(開始打滑)，因此傳遞轉矩Ta2不會上升到超過工作開始轉矩X2。
而且，此時偏航單元YU1僅受到小於轉矩限制器TL1的工作開始轉矩X1的傳遞轉矩Ta1(Ta1＜X1)，偏航單元YU4受到更小的傳遞轉矩Ta4(Ta4＜X4)。偏航單元Y3恰好與迴轉齒輪20具有較大的齒隙而完全未與迴轉齒輪20接觸，因此從迴轉齒輪20側完全不會受到傳遞轉矩(Ta3＝0＜X3)。
即，在圖4的狀態下，只有偏航單元YU2的轉矩限制器TL2工作(開始打滑)，而其他轉矩限制器TL1、TL3、TL4並未工作(未打滑)。因此，偏航單元YU1、YU3、YU4的迴轉小齒輪RP1、RP3、RP4維持靜止狀態，短艙16不會進行迴轉(維持靜止狀態)。
隨著偏航單元YU2的轉矩限制器TL2工作，風力發電設備12過渡到圖5的狀態。
在圖5的狀態中，轉矩限制器TL2的傳遞轉矩Tb2從工作開始轉矩X2降低至工作後轉矩Y2(Ta2＝X2→Tb2＝Y2)。在圖5的階段中，由於偏航單元YU4還未工作，因此短艙16還沒有開始迴轉。因此，在偏航單元YU3的迴轉小齒輪RP3與迴轉齒輪20之間仍然形成有齒隙(間隙)，且偏航單元YU3的轉矩限制器TL3的傳遞轉矩Tb3仍為0。
另一方面，轉矩限制器TL2的傳遞轉矩Tb2減少至工作後轉矩Y2的結果，偏航單元YU1、YU4的轉矩限制器TL1、TL4的傳遞轉矩Tb1、Tb4上升。其結果，例如，當Tb1≥X1時，轉矩限制器TL1工作，並過渡到圖6。
在圖6中，偏航單元YU1的傳遞轉矩Tc1降低至工作後轉矩Y1的結果，偏航單元YU4的傳遞轉矩Tc4增大。其結果，當Tc4≥X4時，轉矩限制器TL4工作，並過渡到圖7。
圖7表示轉矩限制器TL2、TL1、TL4工作之後的狀態，並且表示轉矩限制器TL2、TL1、TL4分別傳遞相當於工作後轉矩Y2、Y1、Y4的傳遞轉矩Td2、Td1、Td4的狀態。即，除了一臺偏航單元YU3的轉矩限制器TL3之外，其他偏航單元YU2、YU1、YU4的轉矩限制器TL2、TL1、TL4均打滑，因此，此時，迴轉齒輪20迴轉相當於偏航單元YU3的迴轉小齒輪RP3與迴轉齒輪20之間的齒隙的微小的量(短艙16也稍微迴轉相應的量)。其結果，至今尚未施加有荷載的偏航單元YU3上施加有相當於多出的量的傳遞轉矩Td3。
但是，由於本風力發電設備12被設計成滿足所述式(1)，即滿足[(A-B)-3Y＜X]，因此，此時施加於偏航單元YU3的傳遞轉矩Td3不會大於偏航單元YU3的工作開始轉矩X3。這是因為，[(A-B)-3Y]＝Td3，且Td3＜X3。因此，偏航單元YU3的轉矩限制器TL3不會工作(開始打滑)，因此短艙16也不會超過相當於該偏航單元YU3的迴轉小齒輪RP3與迴轉齒輪20之間的微小的齒隙而迴轉(不會開始迴轉)。因此，能夠預先防止短艙16開始迴轉時在特定的偏航單元YU上施加有非常大的負載的現象。
另外，通過各轉矩限制器TL1、TL2、TL4的工作(打滑)使得轉矩限制器TL3能夠良好地承受傳遞轉矩Td3，因此很快就可以結束工作(即，成為非工作狀態)。因此，如圖8所示，最終所有轉矩限制器TL成為大致均等地承受傳遞轉矩Te1～Te4的狀態，並且重新轉換為能夠承受工作開始轉矩X1～X4為止的傳遞轉矩Te1～Te4的狀態。
由此，四臺偏航單元YU均能夠有效地發揮功能，能夠非常有效地進行制動。
另外，在本實施方式中，作為第1制動裝置應用了滑動軸承本身的制動功能。然而，就本發明所涉及的第1制動裝置的結構而言，只要是不經由迴轉齒輪就可以對短艙的迴轉進行制動的結構即可，不限定於該結構。
例如，如上所述，能夠通過螺栓等緊固構件來積極地調整滑動軸承的阻力(即制動力)的機構，作為本發明的第1制動裝置更加有效。
並且，理所當然，作為第1制動裝置也可以具備專用的制動裝置，從而代替將滑動軸承用作第1制動裝置。例如，也可以採用如下結構，即，在短艙的底座的一部分上形成與支柱的軸心同軸且繞支柱的軸心旋轉的圓筒部(或圓板部)，並以彈簧或液壓等的作用力推壓設置在支柱側的制動片部件以使其與該圓筒部接觸，從而利用摩擦力來對短艙的迴轉進行制動的結構。另外，由於旋轉與制動存在相對關係，因此也可以採用在支柱側設置圓筒部(或圓板部)，且在短艙側設置制動片部件的結構。
通過設置這種專用的第1制動裝置，能夠進一步減小式(1)中的(A-B)的值，從而能夠進一步減少第2制動裝置側的負擔。
並且，在上述實施方式中，由相同的偏航單元來構成了所有偏航單元。但是，在本發明中，所有偏航單元無需一定要相同。臺數也不只限定於四臺(n＝4)。
圖9中示出其結構例。
圖9中的風力發電設備212(省略整體圖示)具備：一臺第1偏航單元YU101，其具有第1轉矩限制器TL101；四臺第2偏航單元YU102～YU105，其分別具有第2轉矩限制器TL102～TL105。第2偏航單元YU102～YU105均為相同的偏航單元。
第1轉矩限制器TL101的第1工作開始轉矩X101大於第2轉矩限制器TL102～TL105的第2工作開始轉矩X102～X105。第2轉矩限制器TL102～TL105的第2工作開始轉矩X102～X105與第2工作後轉矩Y102～Y105之差D102～D105小於第1轉矩限制器TL101的第1工作開始轉矩X101與第1工作後轉矩Y101之差D101。
圖9中示出除了一臺第1偏航單元YU101之外的所有第2偏航單元YU102～YU105的第2轉矩限制器TL102～TL105均工作的狀態(與先前的實施方式的圖7相似的狀態)。
圖9中的風力發電設備212的主要結構如下。
首先，通過增加偏航單元YU的臺數(n＝4→n＝5)，能夠實現偏差變得更均衡化的制動。
接著，四臺第2偏航單元YU102～YU105的第2轉矩限制器TL102～TL105的第2工作開始轉矩X102～X105低於一臺第1偏航單元YU101的第1轉矩限制器TL101的第1工作開始轉矩X101(X102～X105＜X101)。因此，形成使第2轉矩限制器TL102～TL105比第1轉矩限制器TL101更早工作的狀況。
若在某一轉矩限制器上產生打滑，則該打滑的偏航單元的迴轉小齒輪與迴轉齒輪之間的齒隙被堵住，因此，之後，該打滑的偏航單元就能夠可靠地進行原本的制動。
而且，由於第2轉矩限制器TL102～TL105的第2工作開始轉矩X102～X105與第2工作後轉矩Y102～Y105之差D102～D105設為較小，因此，即便在打滑之後，也能夠維持接近第2工作開始轉矩X102～X105的第2工作後轉矩Y102～Y105。
當然，因當初的齒隙狀態或所施加外力的大小等，無法斷定第1偏航單元YU101始終不會打滑。但是，由於第1轉矩限制器TL101的第1工作開始轉矩X101大於第2轉矩限制器TL102～TL105的第2工作開始轉矩X102～X105，因此第1偏航單元YU101始終不打滑的概率較高。
因此，在概率上，能夠更輕鬆地將各偏航單元所承受的制動力均等化，從而能夠更可靠地維持不使短艙16開始迴轉的狀態。
另外，包括這種結構在內，若每一臺偏航單元的(轉矩限制器)的特性都不相同，則可以構成為滿足以下式(2)。
即，可以構成為，在將欲使短艙迴轉的外力的假定最大值設為A、將第1制動裝置的制動力設為B、將使各轉矩限制器開始工作的工作開始轉矩設為X1、X2、……、Xn、將各轉矩限制器工作之後傳遞的工作後轉矩設為Y1、Y2、……、Yn、並且，將各工作開始轉矩X1、X2、……、Xn中最小的工作開始轉矩設為Xmin、將各工作後轉矩Y1、Y2、……、Yn中最大的工作後轉矩設為Ymax時，滿足如下關係：
(A-B)-[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]＜Xmin……(2)。
該式(2)基於以下宗旨。即，在轉矩限制器中，工作後轉矩不會大於工作開始轉矩，因此阻止短艙迴轉的最低條件是，除了一個偏航單元之外的所有偏航單元的轉矩限制器都成為打滑狀態。
而且，在多個第2制動裝置(上述例中為偏航單元)中存在轉矩限制器的工作開始轉矩X最小且工作後轉矩Y為最大的第2制動裝置，並且最後該第2制動裝置並未打滑，這種情況對風力發電設備而言是最為嚴峻的情況。
但是，即便在該情況下，僅通過打滑的轉矩限制器最低也可獲得[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]的傳遞轉矩。因此，到最後也未打滑的第2制動裝置即使是在多個第2制動裝置中的具備只能保持最小的工作開始轉矩Xmin的轉矩限制器的第2制動裝置，只要該工作開始轉矩Xmin大於(A-B)-[(Y1+Y2+……+Yn)-Ymax]就不會產生打滑。由此，與上述實施方式相同，不會使短艙迴轉，並且能夠進一步減少風力發電設備的構成部件的破損。
另外，該式(2)相當於式(1)的通式。換言之，在式(2)中，當所有第2制動裝置均為相同時成為式(1)。而且，在圖9的風力發電設備212中，Ymax是Y102(＝Y103～Y105)，Xmin也是X102(＝X103～X105)，因此式(2)成為[(A-B)-(Y101+Y102+Y103+Y104+Y105)-Y102]＜X102。由此，即便第1偏航單元YU101沒有留到最後，短艙也不會超過迴轉小齒輪與迴轉齒輪之間的齒隙而迴轉。
另外，在上述實施方式中，作為第2制動裝置採用了如下偏航單元，即，該偏航單元具有馬達、減速機構及制動機構，在減速機構的輸出軸設置有迴轉小齒輪，該偏航單元能夠驅動短艙迴轉並且能夠對短艙進行制動。但是，第2制動裝置無需一定是偏航單元，例如，也可以採用從偏航單元中省略了馬達的制動專用單元。或者，第2制動裝置的一部分採用制動專用單元。