CN102158045A - 一种齿轮箱的变速方法及电磁齿轮箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种齿轮箱的变速方法，由与输入轴相连的第一转子、与输出轴相连的第二转子及设有定子绕组的定子组成，通过第一转子与第二转子上不同磁极对数的永磁体配合定子绕组来实现齿轮箱的变速。本发明还涉及一种电磁齿轮箱，其包括外壳、定子及转子，定子固定安装在外壳上，定子上缠绕定子绕组；转子由与输入轴相连的第一转子和与输出轴相连的第二转子组成，输入轴与风力发电机组相连，第一转子与第二转子上分别安装有磁极对数不同的永磁体。本发明设备质量轻，工作效率高，损耗小，寿命长，适合推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿轮箱的变速方法，以及依据该变速方法制造的电磁齿轮箱。
背景技术
齿轮箱在电机中的应用很广泛，在风力发电机组当中就经常用到，而且是一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。
目前大多数的风力发电机组采用的都是机械齿轮箱。而风力发电机组使用寿命一般为20年，其所处地域环境恶劣，目前配合使用的齿轮箱由于经常旋转摩擦，时常会发生漏油或其他机械故障，很难达到20年的寿命。时常需要维修或更换齿轮箱，然而风力发电机组的齿轮箱都安装在高空，维修和更换工作操作起来比较困难。经常会因为齿轮箱的更换维修致使整个风电机组停止操作几天的时间，造成不必要的资源浪费。
CN101218733号专利，公开了一种具有无级变速的电齿轮箱，其包括与内燃机的控制装置连接的输入轴，输入轴通过电力传输装置与输出轴连接。其中电力传输装置包括与输入轴连接的磁铁，磁铁感应电功率进入与输出轴连接的线圈，利用与线圈连接的开关装置产生使输出轴旋转的磁场。其是将转子构成可旋转的输出轴，将定子构成可旋转的输入轴，通过与定子相连的内燃机的输出功率的变化来实现齿轮箱的无级变速。为电磁齿轮箱的应用提供了一种思路，但其旋转的定子需与内燃机相连，无法适用于风力发电机组。
发明内容
本发明的目的是提供一种磨损率低、寿命长、用于风力发电机组的电磁齿轮箱。
本发明的另一目的是提供一种风力发电机组用齿轮箱的变速方法。
为达上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种齿轮箱的变速方法，其中，齿轮箱主要由与输入轴相连的第一转子、与输出轴相连的第二转子及设有定子绕组的定子组成，通过第一转子与第二转子上设置的不同磁极对数的永磁体配合定子上的定子绕组实现齿轮箱的变速。
所述的齿轮箱的变速方法，其中，第一转子在风力发电机组的带动下以n1转动，定子上的定子绕组经第一转子激发产生励磁电流，带动第二转子以n2转动。
所述的齿轮箱的变速方法，其中，所述齿轮箱的增速比K＝n2/n1＝P1/P2，其中，P1为第一转子的磁极对数，P2为第二转子的磁极对数。
本发明还公开了一种依据上述齿轮箱变速方法制造的电磁齿轮箱，包括外壳、定子及转子，其中，定子固定安装在外壳上，定子上缠绕定子绕组；转子由与输入轴相连的第一转子和与输出轴相连的第二转子组成，输入轴与风力发电机组相连，第一转子与第二转子上分别安装有磁极对数不同的永磁体。
所述的电磁齿轮箱，其中，所述第一转子上安装的永磁体在与输入轴相连的风力发电机组带动下转动，激发所述定子产生激励电流；所述第二转子感应定子内的电流，在定子绕组与第二转子的永磁体配合下带动输出轴旋转。
所述的电磁齿轮箱，其中，所述定子呈类“T”型，第一转子和第二转子分列于定子的两侧。
所述的电磁齿轮箱，其中，所述定子呈类“Ω”型或类“U”型，第一转子和第二转子分列于定子的内外侧。
所述的电磁齿轮箱，其中，齿轮箱的增速比等于第一转子的永磁磁极对数与第二转子的永磁磁极对数之间的比。
本发明的原理是把永磁同步发电机和永磁同步电动机的原理结合起来，为便于说明，可将齿轮箱分成两部分，一部分是发电部分，一部分是电动部分，发电部分与电动部分共用一个定子绕组，即发电部分的定子绕组电流可直接通入到电动部分的定子绕组中。因此当发电部分的第一转子以n1转动，发电部分的定子绕组产生励磁电流，同时也意味着该电流也流入到了电动部分的定子中，从而带动电动部分的第二转子以n2转动。
根据同步电机的转速＝60*频率/磁极对数。设发电部分第一转子的转速为n1、永磁磁极对数为P1、电流频率为f1；电动部分转速为n2、永磁磁极对数为P2、电流频率为f2。由于发电部分和电动部分直接连接，没有经过整流，因此f1＝f2，又因为n1＝60f1/P1，n2＝60f2/P2，所以n1*P1＝n2*P2，所以P1/P2＝n2/n1＝K。K即为电磁齿轮箱的增速比。
本发明的电磁齿轮箱，采用不同磁极对数的永磁体与定子绕组的配合实现齿轮箱的变速，整体装置无齿轮等机械传动装置，基本实现无油操作，设备故障率低，磨损小，能耗低，重量轻，工作效率高，寿命长，基本实现与风电机组同寿命，无需中途修理或更换齿轮箱，节省了人力物力，避免了资源浪费，非常适合推广应用。
附图说明
图1为本发明电磁齿轮箱的一种形式的剖视结构示意图；
图2为本发明电磁齿轮箱的另一种形式的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1：
一种电磁齿轮箱，包括外壳1、定子及转子4，其中，定子4呈类“T”型，其固定安装在外壳1上，定子1上缠绕有定子绕组。转子包括第一转子2和第二转子3组成，第一转子2位于定子4“T”型的一侧并与输入轴5相连，在与输入轴5相连的风力发电机组(图中为显示)的带动下转动。第二转子3设于与第一转子相对的定子4的另一侧，即第一转子与第二转子间夹角为180度。第二转子3与输出轴6相连，输出轴6另一端可与发电机组相连。第一转子2与第二转子3上分别安装有磁极对数不同的永磁体。使用时，第一转子2在风力发电机组带动下转动，激发定子4产生激励电流；第二转子3感应定子4内的电流，在定子绕组与第二转子3的永磁体配合下带动输出轴6转动。由于齿轮箱的增速比等于第一转子2的永磁磁极对数与第二转子3的永磁磁极对数之间的比。因此可通过调整第一转子2与第二转子3的永磁磁极对数来实现齿轮箱的不同比例的增速或减速。
实施例2
与实施例1中结构基本相同，不同之处在于，定子4呈类“U”型或类“Ω”型；第一转子2设于定子4的内部，第二转子3呈类“U”型或类“π”型，设于定子4的外部。当然也可以是第二转子设于内部，而第一转子呈类“U”型或类“π”型，设于定子的外部。
实施例3
一种齿轮箱的变速方法，其中，齿轮箱主要由与输入轴5相连的第一转子2、与输出轴6相连的第二转子3及设有定子绕组的定子4组成，通过第一转子2与第二转子3上不同磁极对数的永磁体配合定子绕组实现齿轮箱的变速。
其中，第一转子2在风力发电机组的带动下以n1转动，定子4上的定子绕组经第一转子2激发产生励磁电流，带动第二转子3以n2转动。
齿轮箱的增速比K＝n2/n1＝P1/P2，其中，P1为第一转子2的磁极对数，P2为第二转子3的磁极对数。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本发明的技术方案对上述实施例作出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种齿轮箱的变速方法，其特征在于：
主要由与输入轴相连的第一转子、与输出轴相连的第二转子及设有定子绕组的定子组成，通过第一转子与第二转子上设置的不同磁极对数的永磁体配合定子上安装的定子绕组实现齿轮箱的变速。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱的变速方法，其特征在于：
所述第一转子在风力发电机组的带动下以n1转动，定子上的定子绕组经第一转子激发产生励磁电流，带动第二转子以n2转动。
3.根据权利要求1所述的齿轮箱的变速方法，其特征在于：
所述齿轮箱的增速比K＝n2/n1＝P1/P2，其中，P1为第一转子的磁极对数，P2为第二转子的磁极对数。
4.一种根据权利要求1-3中所述齿轮箱的变速方法制造的电磁齿轮箱，包括外壳、定子和转子，其特征在于：
定子固定安装在外壳上，定子上缠绕定子绕组；转子由与输入轴相连的第一转子和与输出轴相连的第二转子组成，输入轴与风力发电机组相连，第一转子与第二转子上分别安装有磁极对数不同的永磁体。
5.根据权利要求4所述的电磁齿轮箱，其特征在于：
所述第一转子上安装的永磁体在与输入轴相连的风力发电机组带动下转动，激发所述定子产生激励电流；所述第二转子感应定子内的电流，在定子绕组与第二转子的永磁体配合下带动输出轴旋转。
6.根据权利要求5所述的电磁齿轮箱，其特征在于：
所述定子呈类“T”型，第一转子和第二转子分列于定子的两侧。
7.根据权利要求5所述的电磁齿轮箱，其特征在于：
所述定子呈类“Ω”型或类“U”型，所述第一转子和第二转子分列于定子的内外侧。
8.根据权利要求5-7中任一所述的电磁齿轮箱，其特征在于：
齿轮箱的增速比等于第一转子的永磁磁极对数与第二转子的永磁磁极对数之间的比。
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