專利名稱：可變速比的調速裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于機械齒輪箱技術領域，特別是涉及一種可變速比的調速裝置。
背景技術：
風力發電機作為清潔能源在當前得到了廣泛的應用，目前大型商用風力發電機主要有三種類型雙饋變速恒頻風力發電機、半直驅變速恒頻發電機和直接驅動變速恒頻發電機。在這些應用當中，由于風速的不穩定，造成由槳葉和輪轂組成的風輪轉速是不穩定的。這就使發電機輸出的頻率不穩定，無法直接將發電機并入電網。為解決這個問題，都采用了變流裝置使發電機的頻率與電網的頻率解耦，實現變速的風機向電網輸送恒定頻率的電能。雙饋發電機是定子直接連接電網，轉子連接變流裝置，通過向轉子輸送轉差頻率的電 力，實現轉子輸出恒定頻率的目的，在額定轉速以下，轉子連接的變流器從電網吸收功率，輸送轉差頻率的電能到轉子，為磁場提供電網頻率的勵磁電流，使定子產生電網頻率的電能。在額定轉速以上，轉子變流裝置通過向電網輸送功率，產生負的轉差頻率的電能，保證旋轉磁場的頻率與電網相同，定子與轉子同時向電網輸送電能。半直驅及直接驅動的風力發電機應用都是采用變流裝置將發電機變化頻率的電能轉換成直流電然后再逆變到電網來實現發電。上述提及的幾種技術方案無一例外的采用了變流裝置，對電網有諧波干擾及在低電壓狀態下的穿越能力不佳等缺點。為此，期望有調速裝置能夠實現將風輪變化的速度轉換成恒定速度的裝置，采用同步發電機直接聯接電網，實現如火電或水電同樣的發電機效果，其優勢是電能質量好，對電網沒有高次諧波干擾；電網故障時對電網的支撐能力強，不存在低電壓穿越問題；風力發電機系統可靠性高，成本低。

發明內容
針對上述存在的技術問題，本發明提供一種用于風力發電機的可變速比的調速裝置。它采用差動技術，使輸入變化的轉速在電動差動裝置的調節下輸出恒定轉速。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
一種可變速比的調速裝置，包括
輸入軸，連接增速箱的輸出軸；
輸出軸，連接發電機的輸入軸，與輸入軸軸心相同；
太陽輪，安裝于輸出軸上；
差動輪，為帶有內齒和外齒的齒輪，與太陽輪同軸心，安裝于輸入軸上，所述差動輪分別與電機輪和行星輪嚙合，且與電機輪和與行星輪之間具有不同的傳動比；
行星輪，至少為一個，均勻分布于太陽輪和差動輪之間，分別與太陽輪和差動輪嚙合； 電機輪，與差動電機輸出軸連接，并與差動輪外齒圈嚙合；
外框架，與輸入軸、輸出軸端通過軸承連接，并分別連接電機輪外殼和發電機組增速
箱；輸入軸、輸出軸和差動電機輸出軸上均設有速度傳感器，差動電機及各速度傳感器分別與發電機組的控制器連接。所述行星輪通過其轉軸安裝在行星輪架上，行星輪架通過軸承安裝在輸入軸上。所述行星輪為多個時，沿圓周均布，分別通過其轉軸安裝在行星輪架上。所述差動輪固定在差動輪架上，差動輪架通過軸承安裝在輸入軸端的行星輪架上。本發明的有益效果為
本發明根據輸入轉速的不同，通過差動電機提供動力使電機輪轉動，通過行星輪與太陽輪和差動輪的嚙合傳動，調節傳動比，它可以根據要求增大或減小增速比，從而達到改變太陽輪的轉速效果，使輸出軸轉速達到發電機轉速要求。本發明還可以用于風力發電機調速技術領域。


圖I為本發明的結構示意圖。 圖2為圖I的傳動示意圖。圖3為圖I中行星輪傳動示意圖。圖中1、輸入軸，2、太陽輪，3、行星輪，31、行星輪架，32、轉軸，4、差動輪，41、差動輪架，5、電機輪,51、電機輪外殼,6、差動電機,7、輸出軸,8、外框架。
具體實施例方式下面通過實施例和附圖對本發明作進一步詳述。實施例如圖I所示，本發明包括
輸入軸I，連接風力發電機組增速箱的輸出軸；
輸出軸7，連接發電機的輸入軸，與輸入軸I的軸心相同；
太陽輪2，安裝于輸出軸7上；
差動輪4，為帶有內齒和外齒的齒輪，固定在差動輪架41上，差動輪架41通過軸承安裝在輸入軸I端的行星輪架31上，與太陽輪2同軸心；所述的差動輪4分別與電機輪5和行星輪3嚙合，且與電機輪5和與行星輪3之間具有不同的傳動比；
行星輪3至少為一個(本例為三個)，具體數量根據變速箱輸出轉速以及本發明調速裝置輸出軸2最終輸出轉速的傳動比決定，均勻分布于太陽輪2和差動輪4之間，分別與太陽輪2和差動輪4嚙合；行星輪3通過其轉軸32安裝在行星輪架31上，行星輪架31通過軸承安裝在輸入軸I上；
電機輪5，與差動電機6輸出軸連接，并與差動輪4外齒圈嚙合；
輸入軸I、輸出軸7和差動電機6輸出軸上均設有速度傳感器,差動電機6及各速度傳感器分別與發電機組的控制器連接。電機輪5的動力依靠差動電機6提供，控制器根據檢測的速度控制差動電機6正轉速度、反轉速度及停止轉送的命令。本發明工作原理發電機組的增速箱連接輸入軸I旋轉，帶動行星輪3轉動，行星輪3圍繞太陽輪2嚙合公轉，同時自轉帶動太陽輪2轉動，行星輪3自轉和太陽輪2有調節傳動比和改變轉速效果，差動電機6提供動力使電機輪5轉動，電機輪5嚙合差動輪4，差動輪4嚙合行星輪3，經過兩次傳動比增大太陽輪2的轉速，使輸出軸7轉速達到發電機轉速要求。當輸入軸I的轉速發生變化，轉速增大或者減小，各速度傳感器檢測轉速的變化，反饋給控制器，控制器通過計算輸出命令使差動電機6轉動，補償外部驅動端與輸出軸7之間的速度差。當輸入軸I端的轉速低于輸出軸7的設定轉速時，本發明的差動電機6按增加轉速的方向旋轉，從電網上吸收能量。當輸入軸I端轉速高于輸出軸7特定轉速時，差動電 機6按減小轉速的方向旋轉，這時，差動電機6通過本發明的調速裝置向電網回饋能量。通過調節控制原理，使本發明的調速裝置的輸出轉速在輸入軸I變化速度時保證輸出軸7的轉速恒定。本發明不僅適用風機調速，也適用于其他期望將輸入變化轉速轉換成恒定轉速的應用場合。
權利要求
1.一種可變速比的調速裝置，其特征在于包括 輸入軸，連接增速箱的輸出軸； 輸出軸，連接發電機的輸入軸，與輸入軸軸心相同； 太陽輪，安裝于輸出軸上； 差動輪，為帶有內齒和外齒的齒輪，與太陽輪同軸心，安裝于輸入軸上，所述差動輪分別與電機輪和行星輪嚙合，且與電機輪和與行星輪之間具有不同的傳動比； 行星輪，至少為一個，均勻分布于太陽輪和差動輪之間，分別與太陽輪和差動輪嚙合； 電機輪，與差動電機輸出軸連接，并與差動輪外齒圈嚙合； 外框架，與輸入軸、輸出軸端通過軸承連接，并分別連接電機輪外殼和發電機組增速箱； 輸入軸、輸出軸和差動電機輸出軸上均設有速度傳感器，差動電機及各速度傳感器分別與發電機組的控制器連接。
2.根據權利要求I所述可變速比的調速裝置，其特征在于所述行星輪通過其轉軸安裝在行星輪架上，行星輪架通過軸承安裝在輸入軸上。
3.根據權利要求I所述可變速比的調速裝置，其特征在于所述行星輪為多個時，沿圓周均布，分別通過其轉軸安裝在行星輪架上。
4.根據權利要求I所述可變速比的調速裝置，其特征在于所述差動輪固定在差動輪架上，差動輪架通過軸承安裝在輸入軸端的行星輪架上。
全文摘要
一種可變速比的調速裝置，屬于機械齒輪箱技術領域，適用于風力發電機調速的應用。包括與增速箱輸出軸連接的輸入軸，與發電機輸入軸連接的輸出軸，所述輸出軸與輸入軸軸心相同；太陽輪，安裝于輸出軸上；差動輪，帶有內外齒圈，與太陽輪同軸心，安裝于輸入軸上；行星輪，至少為一個，均勻分布于太陽輪和差動輪之間，分別與太陽輪和差動輪嚙合；電機輪，與差動電機輸出軸連接，并與差動輪外齒圈嚙合；外框架，與輸入軸、輸出軸端通過軸承連接，并分別連接電機輪外殼和發電機組增速箱；輸入軸、輸出軸和差動電機輸出軸上均設有速度傳感器，差動電機及各速度傳感器分別與發電機組的控制器連接。本發明可以使輸出軸轉速達到發電機轉速要求。
文檔編號F03D7/00GK102654106SQ20121014733
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月14日 優先權日2012年5月14日
發明者劉衍選, 王冠一 申請人:沈陽華創風能有限公司