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可变速比的调速装置

阅读：318发布：2024-02-24

专利汇可以提供可变速比的调速装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种可变速比的调速装置，属于机械齿轮箱技术领域，适用于风力发电机调速的应用。包括与增速箱输出轴连接的输入轴，与发电机输入轴连接的输出轴，所述输出轴与输入轴轴心相同；太阳轮，安装于输出轴上；差动轮，带有内外齿圈，与太阳轮同轴心，安装于输入轴上；行星轮，至少为一个，均匀分布于太阳轮和差动轮之间，分别与太阳轮和差动轮啮合；电机轮，与差动电机输出轴连接，并与差动轮外齿圈啮合；外框架，与输入轴、输出轴端通过轴承连接，并分别连接电机轮外壳和发电机组增速箱；输入轴、输出轴和差动电机输出轴上均设有速度传感器，差动电机及各速度传感器分别与发电机组的控制器连接。本发明可以使输出轴转速达到发电机转速要求。，下面是可变速比的调速装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种可变速比的调速装置，其特征在于：包括
 输入轴，连接增速箱的输出轴；
输出轴，连接发电机的输入轴，与输入轴轴心相同；
太阳轮，安装于输出轴上；
差动轮，为带有内齿和外齿的齿轮，与太阳轮同轴心，安装于输入轴上，所述差动轮分别与电机轮和行星轮啮合，且与电机轮和与行星轮之间具有不同的传动比；
行星轮，至少为一个，均匀分布于太阳轮和差动轮之间，分别与太阳轮和差动轮啮合；
电机轮，与差动电机输出轴连接，并与差动轮外齿圈啮合；
外框架，与输入轴、输出轴端通过轴承连接，并分别连接电机轮外壳和发电机组增速箱；
输入轴、输出轴和差动电机输出轴上均设有速度传感器，差动电机及各速度传感器分别与发电机组的控制器连接；
所述行星轮通过其转轴安装在行星轮架上，行星轮架通过轴承安装在输入轴上；
所述行星轮为多个时，沿圆周均布，分别通过其转轴安装在行星轮架上；
当输入轴端的转速低于输出轴的设定转速时，所述差动电机按增加转速的方向旋转，从电网上吸收能量；当输入轴端转速高于输出轴设定转速时，差动电机按减小转速的方向旋转，向电网回馈能量；所述输出转速在输入轴变化速度时保证输出轴的转速恒定。
2.根据权利要求1所述可变速比的调速装置，其特征在于：所述差动轮固定在差动轮架上，差动轮架通过轴承安装在输入轴端的行星轮架上。

说明书全文

可变速比的调速装置

技术领域

[0001] 本发明属于机械齿轮箱技术领域，特别是涉及一种可变速比的调速装置。

背景技术

[0002] 风力发电机作为清洁能源在当前得到了广泛的应用，目前大型商用风力发电机主要有三种类型：双馈变速恒频风力发电机、半直驱变速恒频发电机和直接驱动变速恒频发电机。在这些应用当中，由于风速的不稳定，造成由桨叶和轮毂组成的风轮转速是不稳定的。这就使发电机输出的频率不稳定，无法直接将发电机并入电网。为解决这个问题，都采用了变流装置使发电机的频率与电网的频率解耦，实现变速的风机向电网输送恒定频率的电能。双馈发电机是定子直接连接电网，转子连接变流装置，通过向转子输送转差频率的电力，实现转子输出恒定频率的目的，在额定转速以下，转子连接的变流器从电网吸收功率，输送转差频率的电能到转子，为磁场提供电网频率的励磁电流，使定子产生电网频率的电能。在额定转速以上，转子变流装置通过向电网输送功率，产生负的转差频率的电能，保证旋转磁场的频率与电网相同，定子与转子同时向电网输送电能。半直驱及直接驱动的风力发电机应用都是采用变流装置将发电机变化频率的电能转换成直流电然后再逆变到电网来实现发电。

[0003] 上述提及的几种技术方案无一例外的采用了变流装置，对电网有谐波干扰及在低电压状态下的穿越能力不佳等缺点。为此，期望有调速装置能够实现将风轮变化的速度转换成恒定速度的装置，采用同步发电机直接联接电网，实现如火电或水电同样的发电机效果，其优势是：电能质量好，对电网没有高次谐波干扰；电网故障时对电网的支撑能力强，不存在低电压穿越问题；风力发电机系统可靠性高，成本低。

发明内容

[0004] 针对上述存在的技术问题，本发明提供一种用于风力发电机的可变速比的调速装置。它采用差动技术，使输入变化的转速在电动差动装置的调节下输出恒定转速。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

[0006] 一种可变速比的调速装置，包括

[0007] 输入轴，连接增速箱的输出轴；

[0008] 输出轴，连接发电机的输入轴，与输入轴轴心相同；

[0009] 太阳轮，安装于输出轴上；

[0010] 差动轮，为带有内齿和外齿的齿轮，与太阳轮同轴心，安装于输入轴上，所述差动轮分别与电机轮和行星轮啮合，且与电机轮和与行星轮之间具有不同的传动比；

[0011] 行星轮，至少为一个，均匀分布于太阳轮和差动轮之间，分别与太阳轮和差动轮啮合；

[0012] 电机轮，与差动电机输出轴连接，并与差动轮外齿圈啮合；

[0013] 外框架，与输入轴、输出轴端通过轴承连接，并分别连接电机轮外壳和发电机组增速箱；

[0014] 输入轴、输出轴和差动电机输出轴上均设有速度传感器，差动电机及各速度传感器分别与发电机组的控制器连接。

[0015] 所述行星轮通过其转轴安装在行星轮架上，行星轮架通过轴承安装在输入轴上。所述行星轮为多个时，沿圆周均布，分别通过其转轴安装在行星轮架上。所述差动轮固定在差动轮架上，差动轮架通过轴承安装在输入轴端的行星轮架上。本发明的有益效果为：

[0016] 本发明根据输入转速的不同，通过差动电机提供动力使电机轮转动，通过行星轮与太阳轮和差动轮的啮合传动，调节传动比，它可以根据要求增大或减小增速比，从而达到改变太阳轮的转速效果，使输出轴转速达到发电机转速要求。本发明还可以用于风力发电机调速技术领域。附图说明

[0017] 图1为本发明的结构示意图。

[0018] 图2为图1的传动示意图。

[0019] 图3为图1中行星轮传动示意图。

[0020] 图中：1、输入轴，2、太阳轮，3、行星轮，31、行星轮架，32、转轴，4、差动轮，41、差动轮架，5、电机轮，51、电机轮外壳，6、差动电机，7、输出轴，8、外框架。

具体实施方式

[0021] 下面通过实施例和附图对本发明作进一步详述。

[0022] 实施例：如图1所示，本发明包括：

[0023] 输入轴1，连接风力发电机组增速箱的输出轴；

[0024] 输出轴7，连接发电机的输入轴，与输入轴1的轴心相同；

[0025] 太阳轮2，安装于输出轴7上；

[0026] 差动轮4，为带有内齿和外齿的齿轮，固定在差动轮架41上，差动轮架41通过轴承安装在输入轴1端的行星轮架31上，与太阳轮2同轴心；所述的差动轮4分别与电机轮5和行星轮3啮合，且与电机轮5和与行星轮3之间具有不同的传动比；

[0027] 行星轮3至少为一个（本例为三个），具体数量根据变速箱输出转速以及本发明调速装置输出轴2最终输出转速的传动比决定，均匀分布于太阳轮2和差动轮4之间，分别与太阳轮2和差动轮4啮合；行星轮3通过其转轴32安装在行星轮架31上，行星轮架31通过轴承安装在输入轴1上；

[0028] 电机轮5，与差动电机6输出轴连接，并与差动轮4外齿圈啮合；

[0029] 输入轴1、输出轴7和差动电机6输出轴上均设有速度传感器，差动电机6及各速度传感器分别与发电机组的控制器连接。电机轮5的动力依靠差动电机6提供，控制器根据检测的速度控制差动电机6正转速度、反转速度及停止转送的命令。

[0030] 本发明工作原理：发电机组的增速箱连接输入轴1旋转，带动行星轮3转动，行星轮3围绕太阳轮2啮合公转，同时自转带动太阳轮2转动，行星轮3自转和太阳轮2有调节传动比和改变转速效果，差动电机6提供动力使电机轮5转动，电机轮5啮合差动轮4，差动轮4啮合行星轮3，经过两次传动比增大太阳轮2的转速，使输出轴7转速达到发电机转速要求。当输入轴1的转速发生变化，转速增大或者减小，各速度传感器检测转速的变化，反馈给控制器，控制器通过计算输出命令使差动电机6转动，补偿外部驱动端与输出轴7之间的速度差。当输入轴1端的转速低于输出轴7的设定转速时，本发明的差动电机6按增加转速的方向旋转，从电网上吸收能量。当输入轴1端转速高于输出轴7特定转速时，差动电机6按减小转速的方向旋转，这时，差动电机6通过本发明的调速装置向电网回馈能量。通过调节控制原理，使本发明的调速装置的输出转速在输入轴1变化速度时保证输出轴7的转速恒定。

[0031] 本发明不仅适用风机调速，也适用于其他期望将输入变化转速转换成恒定转速的应用场合。

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