风力发电机组驱动链及包括其的风力发电机组制造技术

本发明专利技术公开了一种风力发电机组驱动链及包括其的风力发电机组，涉及风力发电技术领域。风力发电机组驱动链包括差动行星调速齿轮箱，同步发电机和调速电机，差动行星调速齿轮箱的输出端与所述同步发电机连接；差动行星调速齿轮箱包括齿圈、小齿轮、行星轮和太阳轮，小齿轮与齿圈转动连接，太阳轮通过行星轮与齿圈同轴转动连接，小齿轮设于所述齿圈的外侧，太阳轮设于齿圈的内侧；小齿轮的输入轴与调速电机的输出轴连接，太阳轮的输出轴为差动行星调速齿轮箱的输出端，与同步发电机的输入轴连接。本发明专利技术的风力发电机组驱动链具有结构布置合理、调速灵敏、增速比大等优点。调速灵敏、增速比大等优点。调速灵敏、增速比大等优点。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组驱动链及包括其的风力发电机组


[0001]本专利技术涉及风力发电
，特别涉及一种风力发电机组驱动链及包括其的风力发电机组。

技术介绍

[0002]目前的电网友好风电技术以前置无极调速技术为核心，采用恒速同步发电机，使发电机的转速始终保持在同步转速附近，发电机和电网之间没有变流器，发电机发出的电能直接并网。
[0003]前置无极调速技术主要有液力变距调速、电磁耦合调速及差动齿轮调速等三大技术。其中的差动齿轮调速主要是利用运动合成的原理将两个输入运动合成为一个输出运动。具体而言，风轮通过增速齿轮箱驱动调速机构行星架旋转，为输入转速；调速电机驱动调速机构的太阳轮旋转，为调速转速；调速机构差动行星轮将输入转速与调速转速合成后形成调速机构齿圈恒定的转速输出至同步发电机。
[0004]相关技术中的一种风力发电机组，驱动链的布局方式是将调速电机和同步发电机放置在差动行星调速齿轮箱的同一侧，齿圈和同步发电机的连接轴、太阳轮和调速电机的连接轴以及风力发电机组驱动链中布置有变桨驱动动力电缆及信号线的空心管轴三轴同轴设置。这样的结构布置很难实现，同时调速电机的速度变化幅度大，灵敏度不高。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是为了克服相关技术中齿圈与同步发电机的连接轴、太阳轮与调速电机的连接轴、空心管轴三轴同轴，从而引发的结构布置困难的缺陷，提供一种风力发电机组驱动链及包括其的风力发电机组。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种风力发电机组驱动链，采用如下的技术方案：
[0007]一种风力发电机组驱动链，包括差动行星调速齿轮箱，同步发电机和调速电机，所述差动行星调速齿轮箱的第一输入端用于与风力发电机组的风轮连接，所述差动行星调速齿轮箱的第二输入端与所述调速电机连接，所述差动行星调速齿轮箱的输出端与所述同步发电机连接；
[0008]所述差动行星调速齿轮箱包括齿圈、小齿轮、行星轮和太阳轮，所述小齿轮与所述齿圈转动连接，所述小齿轮设于所述齿圈的外侧；所述太阳轮通过所述行星轮与齿圈同轴转动连接，所述太阳轮设于所述齿圈的内侧；所述小齿轮的输入轴为所述差动行星调速齿轮箱的第二输入端，所述小齿轮的输入轴与所述调速电机的输出轴连接；所述太阳轮的输出轴为所述差动行星调速齿轮箱的输出端，所述太阳轮的输出轴与所述同步发电机的输入轴连接。
[0009]在本方案中，在差动行星调速齿轮箱中增加了用于和调速电机连接的小齿轮，小齿轮设置在齿圈的外侧，小齿轮和调速电机的连接轴在齿圈的外侧，用于和同步发电机连接的太阳轮在齿圈的内侧，因此太阳轮和同步发电机的连接轴位于齿圈的内侧，从而使得
调速电机的连接轴与同步发电机的连接轴不在一条轴线上，降低了结构布置的难度。
[0010]较佳地，所述太阳轮与所述齿圈同轴。
[0011]较佳地，所述调速电机与所述同步发电机均设置在所述差动行星调速齿轮箱远离所述风轮的一侧。
[0012]在本方案中，由于差动行星调速齿轮箱朝向风轮的一侧可能要安装增速齿轮箱，把同步发电机和调速电机放在差动行星调速齿轮箱远离风轮的一侧(即与增速齿轮箱不在一侧)，可以避免和增速齿轮箱可能出现干涉的问题。
[0013]较佳地，所述齿圈的外周面上具有外齿，所述外齿与所述小齿轮啮合连接。
[0014]在本方案中，齿圈的外齿和小齿轮啮合连接，通过小齿轮的转动带动齿圈的转动，在第一输入端输入的风力不稳定的时候，调速电机可以通过驱动小齿轮旋转从而保证差动行星调速齿轮箱的输出轴转速恒定，从而让同步发电机输出的电频率恒定。
[0015]较佳地，所述调速电机的数量为多个，多个所述调速电机沿着所述齿圈的周向间隔设置，所述差动行星调速齿轮箱包括多个所述小齿轮，所述小齿轮的数量与所述调速电机的数量相同，所述调速电机与所述小齿轮一一对应。
[0016]在本方案中，调速电机是用来作为第二输入端来保证差动行星调速齿轮箱的输出转速恒定的，通过设置多个调速电机，一方面降低了单个调速电机的功率，使得调速电机的制造难度降低；另一方面提高了容错能力，在一个调速电机出现故障的时候另外的调速电机也可以工作。而小齿轮的作用是将调速电机的动力传递给齿圈，因而齿轮的数量和调速电机的数量是一一对应的。
[0017]较佳地，所述差动行星调速齿轮箱还包括行星架，所述行星架的输入轴为所述差动行星调速齿轮箱的第一输入端，用于连接所述风轮，所述行星架与所述行星轮连接，并驱动所述行星轮公转，所述行星轮环绕所述太阳轮设置，与所述太阳轮啮合连接，且所述行星轮与所述齿圈转动连接。
[0018]在本方案中，行星架输入轴为差动行星调速齿轮箱的第一输入端，方便与风轮间接或者直接的连接，行星架用于驱动行星轮公转，行星轮受到来自风轮的驱动，同时再经过由调速电机驱动的齿圈动力调节，从而使与行星轮转动连接的太阳轮、同步发电机转子转速达到恒定的预设值，进而使得输出的电频率恒定。
[0019]较佳地，所述齿圈的内周面上具有内齿，所述行星轮位于所述太阳轮和所述齿圈之间并与所述齿圈和所述太阳轮啮合连接。
[0020]所述齿圈的转速n
r
的计算公式为：
[0021][0022]其中，k为齿圈的齿数与太阳轮的齿数比，n
pc
为行星架的转速，n
r
为齿圈的转速，n
s
为太阳轮的转速。
[0023]较佳地，所述齿圈的转速n
r
＝0时，所述太阳轮的转速与所述行星架的转速之间满足下式：
[0024]n
s
＝(1+k)
·
n
pc
[0025]其中，n
s
为太阳轮的转速，k为齿圈的齿数与太阳轮的齿数比，n
pc
为行星架的转速。
[0026]较佳地，所述k值大于或等于2。
[0027]第二方面，本专利技术提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括风轮和如上所述的风力发电机组驱动链，所述风轮与所述风力发电机驱动链连接。
[0028]本专利技术的积极进步效果在于：
[0029]本专利技术的差动行星调速齿轮箱包括小齿轮，小齿轮设置在齿圈的外侧，太阳轮设置在齿圈的内侧，使得连接小齿轮的调速电机位于齿圈的外侧，连接同步发电机的太阳轮位于齿圈的内侧，从而使得调速电机的连接轴与同步发电机的连接轴相互错开，不在一条轴线上，即调速电机的连接轴与同步发电机的连接轴、布置有变桨驱动动力电缆及信号线的空心管轴分离，由此降低了结构布置的难度。
附图说明
[0030]图1为相关技术中的风力发电机组传动链的示意图。
[0031]图2为本专利技术的一较佳实施例的风力发电机组的示意图。
[0032]图3为本专利技术的一较佳实施例的风力发电机组传动链的示意图。
[0033]图4为本专利技术的一较佳实施例的差动行星调速齿轮箱的结构示意图。
[0034]附图标记说明：
[0035]增速齿轮箱100<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组驱动链，包括差动行星调速齿轮箱，同步发电机和调速电机，其特征在于，所述差动行星调速齿轮箱的第一输入端用于与风力发电机组的风轮连接，所述差动行星调速齿轮箱的第二输入端与所述调速电机连接，所述差动行星调速齿轮箱的输出端与所述同步发电机连接；所述差动行星调速齿轮箱包括齿圈、小齿轮、行星轮和太阳轮；所述小齿轮与所述齿圈转动连接，所述小齿轮设于所述齿圈的外侧；所述太阳轮通过所述行星轮与齿圈同轴转动连接，所述太阳轮设于所述齿圈的内侧；所述小齿轮的输入轴为所述差动行星调速齿轮箱的第二输入端，所述小齿轮的输入轴与所述调速电机的输出轴连接；所述太阳轮的输出轴为所述差动行星调速齿轮箱的输出端，所述太阳轮的输出轴与所述同步发电机的输入轴连接。2.如权利要求1所述的风力发电机组驱动链，其特征在于，所述太阳轮与所述齿圈同轴。3.如权利要求1所述的风力发电机组驱动链，其特征在于，所述调速电机与所述同步发电机均设置在所述差动行星调速齿轮箱远离所述风轮的一侧。4.如权利要求1所述的风力发电机组驱动链，其特征在于，所述齿圈的外周面上具有外齿，所述外齿与所述小齿轮啮合连接。5.如权利要求1所述的风力发电机组驱动链，其特征在于，所述调速电机的数量为多个，多个所述调速电机沿着所述齿圈的周向间隔设置，所述差动行星调速齿轮箱包括多个所述小齿轮，所述小齿轮的数量与所述调速电机的数量相同，所述调速电机与所述小齿轮一一对应。6.如权利要求1所述的风力发电机组驱动链，其特征在于，所述差动行星调速齿轮箱还包括行星架，所述行星架的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永岗，许移庆，蒋勇，刘嘉明，钟云龙，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：