專利名稱：可變速比的行星齒輪增速箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及齒輪箱，尤其是一種可變速比的行星增速齒輪箱。
背景技術(shù)：
齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件，目前我國(guó)兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)均采用行
星級(jí)增速齒輪箱。在中國(guó)專利CN1427149A和CN2893312Y中公開了這類行星 增速箱的實(shí)例。但這些傳統(tǒng)的行星增速箱的缺點(diǎn)是變速比不能改變。而風(fēng)輪只 有在變速運(yùn)行的條件下才捕獲更多的風(fēng)能。故這種機(jī)組故通常只能采用可變速 運(yùn)行的雙饋發(fā)電機(jī)來(lái)滿足變速的要求。而雙饋發(fā)電機(jī)必須配有1/3全功率的變流 器，使產(chǎn)品復(fù)雜化，帶來(lái)成本的增加，且電能品質(zhì)不好。
因此，需要在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中采用可變速行星齒輪增速箱，以滿足對(duì)風(fēng)輪變 速運(yùn)行的需要，從而可采用恒速運(yùn)行的一般同步發(fā)電機(jī)，甩掉了變流器，降低 了成本，并大大改善了電能品質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容
為克服傳統(tǒng)行星增速箱的不足，本實(shí)用新型提供一種可變速比的行星齒輪增 速箱，包括輸入軸、行星增il^及、油泵齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制單元和輸出軸，其中行星增 速級(jí)包括太陽(yáng)輪、行星齒輪和可轉(zhuǎn)內(nèi)夕卜齒圈，控制單元包括容積油泵和控制元件，其中 內(nèi)外齒圈包括內(nèi)齒輪和外齒輪，內(nèi)齒輪和外齒輪同軸，且內(nèi)齒輪與行星輪嚙合，由 該內(nèi)外齒輪通過(guò)油泵齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)容積油泵，并在容積油泵的出口處加 裝面積可控的出油口，由于行星增速級(jí)的內(nèi)外齒圈受到行星輪的圓周方向的作用力，故具有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸出軸同向，從而通過(guò)控制容積油泵的 排油量，進(jìn)而控制容積油泵的轉(zhuǎn)速，使內(nèi)外齒圈有一定的轉(zhuǎn)速，由于內(nèi)外齒圈 的轉(zhuǎn)向與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，減小了輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而改變齒輪增速箱的傳 動(dòng)比。
可選擇地，傳動(dòng)比在一定范圍內(nèi)的是連續(xù)可變的。
還可選擇地，在容積油泵出口處加裝彈性元件，用于吸收整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程中的 沖擊，降低傳動(dòng)過(guò)程中承載元件的動(dòng)載荷幅值。
還可選擇地，采用液壓系統(tǒng)控制油泵轉(zhuǎn)速，該液壓系統(tǒng)包括伺服放大單元、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)、流量特性計(jì)算單元、泵轉(zhuǎn)速特性計(jì)算單元和泵轉(zhuǎn)速反饋單元。
兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的常規(guī)增速箱廠通常由一級(jí)行星齒傳動(dòng)加兩級(jí)平行軸 齒輪傳動(dòng)級(jí)組成，或兩級(jí)行星傳動(dòng)加一級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)組成。本發(fā)明的可變 速行星齒輪增速級(jí)可加裝在任何一級(jí)行星級(jí)上，均能夠滿足對(duì)風(fēng)輪變速運(yùn)行的 需要。采用可變速比增速箱后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可采用恒速運(yùn)行的一般同步發(fā)電機(jī)， 甩掉了變流器，降低了成本，并大大改善了電能品質(zhì)。


圖1是本實(shí)用新型的可變速比的行星齒輪增速箱的結(jié)構(gòu)原理圖2是本實(shí)用新型的可變速比的行星齒輪增速箱的行星增速級(jí)的受力簡(jiǎn)圖。
圖3是液壓控制系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施方式

圖1是本實(shí)用新型的可變速比的行星齒輪增速箱的結(jié)構(gòu)原理圖，圖中所示 的可^S比的行星齒輪增速箱包括輸入軸1、行星增速級(jí)2、油泵齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5、控制單元6和輸出軸9。行星增速級(jí)2包括太陽(yáng)輪3、行星齒輪10和可轉(zhuǎn)內(nèi)外齒圈4。控
制單元6包括容積油泵7和控制元件8。內(nèi)外齒圈4包括內(nèi)齒輪和外齒輪，內(nèi)齒輪和外
齒輪同軸，且內(nèi)齒輪與行星輪10嚙合，由內(nèi)外齒輪通過(guò)油泵齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5來(lái)
驅(qū)動(dòng)容積油泵7，并在容積油泵7的出口處加裝面積可控的出油口。由行星增速
級(jí)2的內(nèi)外齒圈受到行星輪的圓周方向的作用力，故具有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方
向與輸出軸同向，從而通過(guò)控制容積油泵7的排油量，進(jìn)而控制容積油泵7的
轉(zhuǎn)速，使內(nèi)外齒圈有一定的轉(zhuǎn)速，由于內(nèi)外齒圈的轉(zhuǎn)向與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，
減小了輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而改變齒輪增速箱的傳動(dòng)比。該傳動(dòng)比在一定范圍內(nèi)
是連續(xù)可變的。還可在容積油泵7出口處加裝彈性元件，用于吸收整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程
中的沖擊，降低傳動(dòng)過(guò)程中承載元件的動(dòng)載荷幅值。
本實(shí)用新型的行星齒輪增速箱在傳統(tǒng)的NGW行星增速箱的基礎(chǔ)上將行星級(jí)
的內(nèi)齒圈做成可轉(zhuǎn)動(dòng)的，并在該內(nèi)齒圈上同軸地加工出一個(gè)外齒輪，形成一個(gè)
內(nèi)外齒圈。由內(nèi)外齒圈的外齒輪通過(guò)油泵齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5驅(qū)動(dòng)容積油泵7，并在
油泵出口加裝面積可控的出油口。由于內(nèi)外齒圈受到行星輪的圓周方向的作用
力，故有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸出軸同向。所以可以通過(guò)控制油泵7的排油
量，即控制了油泵轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制內(nèi)外齒圈有一定的轉(zhuǎn)速。由于內(nèi)外齒圈的轉(zhuǎn)
向與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，故減小了輸出軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改變傳動(dòng)比的
目的，且這種傳動(dòng)比的改變可以是連續(xù)的。
行星增速級(jí)2的受力簡(jiǎn)圖如附圖2所示。圖2中n為輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
運(yùn)行時(shí)，輸入軸對(duì)行星輪IO有一周向力Q，內(nèi)外齒圈4和太陽(yáng)輪3在上、 下分別對(duì)行星輪IO有周向力P和Pl。同時(shí)周向力P對(duì)內(nèi)外齒圈4有一個(gè)反作 用力，該反作用力使齒圈受到與輸入軸轉(zhuǎn)向相同方向的力矩M。 一旦內(nèi)外齒圈4 失去約束就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)內(nèi)外齒圈4不轉(zhuǎn)時(shí)，輸入和輸出轉(zhuǎn)速分別為nl和n2，則這時(shí)的增速比為
i=n2/nl
如果容積油泵7受到油路上油口開度的控制，有一定油量排出，使內(nèi)外齒 圈4以n3轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則輸出軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速為應(yīng)n2-n3。這時(shí)的增速比為
i，=(n2-n3)/nl
利用液壓控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)排油流量連續(xù)變化，從而可實(shí)現(xiàn)增速箱速比的連續(xù)可 調(diào)。
為保證速比的變化與主軸的轉(zhuǎn)速按線性變化關(guān)系，可按圖3設(shè)置液壓系統(tǒng)。 該液壓系統(tǒng)包括伺服放大單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、流量特性計(jì)算單元、泵轉(zhuǎn)速特性計(jì) 算單元和泵轉(zhuǎn)速反饋單元。
本實(shí)用新型的行星齒輪增速箱運(yùn)用在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上實(shí)現(xiàn)了可變速比的 連續(xù)可調(diào)，能夠滿足對(duì)風(fēng)輪變速運(yùn)行的需要，從而可使風(fēng)電機(jī)組采用恒速運(yùn)行 的一般同步發(fā)電機(jī)，甩掉了變流器，降低了成本，并大大改善了電能品質(zhì)。此 外，必要時(shí)在油泵出口的壓力回路中還可加設(shè)彈性元件，以減小傳動(dòng)鏈中動(dòng)載 荷的峰值。這種增速箱還可應(yīng)用于各種需要采用改變變速比的行星具輪增速箱 的領(lǐng)域。
權(quán)利要求1、一種可變速比的行星齒輪增速箱，包括輸入軸(1)、行星增速級(jí)(2)、油泵齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)、控制單元(6)和輸出軸(9)，其中行星增速級(jí)(2)包括太陽(yáng)輪(3)、行星齒輪(10)和可轉(zhuǎn)內(nèi)外齒圈(4)，控制單元(6)包括容積油泵(7)和控制元件(8)，其特征在于內(nèi)外齒圈(4)包括內(nèi)齒輪和外齒輪，內(nèi)齒輪和外齒輪同軸，且內(nèi)齒輪與行星輪(10)嚙合，由該內(nèi)外齒輪通過(guò)油泵齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)來(lái)驅(qū)動(dòng)容積油泵(7)，并在容積油泵(7)的出口處加裝面積可控的出油口，由于行星增速級(jí)(2)的內(nèi)外齒圈受到行星輪的圓周方向的作用力，故具有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸出軸同向，從而通過(guò)控制容積油泵(7)的排油量，進(jìn)而控制容積油泵(7)的轉(zhuǎn)速，使內(nèi)外齒圈有一定的轉(zhuǎn)速，由于內(nèi)外齒圈的轉(zhuǎn)向與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，減小了輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而改變齒輪增速箱的傳動(dòng)比。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變速比的行星齒輪增速箱，其特征在于戶， 傳動(dòng)比在一定范圍內(nèi)的是連續(xù)可變的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變速比的行星齒輪增速箱，其特征在于在容 積油泵(7)出口處加裝彈性元件，用于吸收整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程中的沖擊，降低 傳動(dòng)過(guò)程中承載元件的動(dòng)載荷幅值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變速比的行星齒輪增速箱，其特征在于采用 TO系統(tǒng)控制油泵轉(zhuǎn)速，該液壓系統(tǒng)包括伺服放大單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、流量特 性計(jì)算單元、泵轉(zhuǎn)速特性計(jì)算單元和泵轉(zhuǎn)速反饋單元。
專利摘要在傳統(tǒng)的NGW行星增速箱的基礎(chǔ)上將行星級(jí)的齒圈做成可轉(zhuǎn)動(dòng)的，并在該內(nèi)齒圈上同軸地加工出一個(gè)外齒輪，構(gòu)成一個(gè)內(nèi)外齒圈。由該內(nèi)外齒圈通過(guò)油泵齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)容積油泵，并在油泵出口加裝面積可控的出油口。由于內(nèi)外齒圈受到行星輪的圓周方向的作用力，故有與輸出軸同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)。所以可以通過(guò)控制油泵的排油量，即控制了油泵轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制大齒圈有一定的轉(zhuǎn)速。由于大齒圈的轉(zhuǎn)向與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，故減小了輸出軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改變傳動(dòng)比的目的，并且這種傳動(dòng)比的改變可以是連續(xù)的。
文檔編號(hào)F16H57/02GK201265641SQ200820136170
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者施文江 申請(qǐng)人:施文江