[实用新型]可变速比液压行星齿轮增速箱

说明书

技术领域

本实用新型涉及液压传动与齿轮箱，尤其是一种可变速比的液压行星齿轮增速箱。 

背景技术

齿轮箱是风力发电机的关键部件，目前我国兆瓦级的风力发电机均采用包括行星传动级的增速齿轮箱。在中国专利CN1427149A和CN2893312Y中公开了这类行星增速箱的实例。但这些传统的行星增速箱的缺点是变速比不能改变。而风力发电机的风轮只有按不同风速而变速运行时才捕获更多的风能。故采用传统齿轮箱的机组故通常只能采用可变速运行的双馈发电机来满足变速的要求。而双馈发电机必须配有1/3全功率的变流器，使产品复杂化，带来成本的增加，且电能品质以及低电压穿越性能不好。近几年以来，欧洲有少数公司相继出现了利用液力偶合技术在兆瓦级风电机组实现了可变速比齿轮箱，并采用同步发电机的技术，但其结构复杂，成本较高。 

发明内容

本实用新型的发明目的是，提供一种可变速比的液压行星齿轮增速箱，以满足对风轮变速运行的需要，从而可采用恒速运行的一般同步发电机，这样就甩掉了变流器，降低了机组成本，并大大改善了电能品质和低电压穿越性能，同时还可以降低发电成本。 

本实用新型的技术方案是，一种可变速比的液压行星齿轮增速箱，包括增速箱，其特征在于，该增速箱设有一级带液压反馈系统的行星变速级，该行星变速级包括：输入 轴、行星轮、可转内齿圈、太阳轮、输出轴、柱塞泵驱动齿轮副、变量柱塞泵、油过滤器、溢流阀、柱塞油马达、油马达输出齿轮副，输出轴与内齿圈为一体，位于输出轴上的柱塞泵驱动齿轮副，驱动变量柱塞泵，并驱动柱塞油马达，柱塞油马达通过油马达驱动齿轮副驱动太阳轮转动。 

本实用新型的有益效果是，本实用新型的液压行星齿轮增速箱运用在大型风力发电机上实现了可变速比的连续可调，能够满足对风轮变速运行的需要，从而可使风电机组采用恒速运行的一般同步发电机，甩掉了变流器。同时由于采用同步发电机，可很方便采用高压发电机直接联网，省掉了主变压器，大大降低了成本，并大大改善了电能品质。此外，必要时在油泵出口的压力回路中还可加设弹性元件，以减小传动链中动载荷的峰值。 

附图说明

图1是本实用新型的可变速比的液压行星齿轮增速箱的结构原理图； 

图2是液压控制系统原理的方框图。 

具体实施方式

参见附图1，可变速比的液压行星齿轮增速箱，是在一个常规增速箱12的基础上，增加上一级带液压反馈系统的行星变速级。该行星变速级主要包括：输入轴1、行星轮2、可转内齿圈3、太阳轮4、输出轴5、柱塞泵驱动齿轮副6、变量柱塞泵7、油过滤器8、溢流阀9、柱塞油马达10、油马达输出齿轮副11，输出轴5与内齿圈3为一体。液压行星变速级是NGW的差动结构形式。如把输出轴设置在内齿圈上，并设太阳轮固定不动，则本机构可成为一个固定速比i_d的增速箱，输出轴将以某一转速n_d转动。如果太阳轮以一定的速度n_t转动，这时齿圈的转速将会跟着加快或减慢，即其输出转速将变为n_d+n_t。究竟是加快还是减慢将取决于太阳轮4的转 向是与行星轮2的转向相同还是相反，即n_t正值还是负值。本专利中采用正值，即太阳轮的转向与行星轮的转向相同。由于该级的输出速度已改变了，这时的速比i_b也就改变了，即i_b≠i_d，从而实现了改变速比目的。可以利用输出轴的一对齿轮副去驱动一个变量柱塞泵，进而驱动一个柱塞油马达，并通过另一对齿轮副去驱动太阳轮以一定的转速转动，从而实现了齿轮箱速比的可调整的目的。只要连续改变柱塞泵的流量就可实现连续改变变速级的速比。 

为保证速比能按要求进行变化，可按附图2所示的方框图设置液压控制系统。按该图，可预先按风轮变速运行要求和发电机恒速运行条件求出不同理论风速与太阳轮的关系，将这一关系作为调节系统的输入，通过调节器作用于变量泵和油马达，去控制太阳轮的转速，并将太阳轮的转速信号作为负反馈引入调节系统的输入端。这样即可达到按要求改变增速箱的实际速比。 

本实用新型的齿轮箱在运行时，输出轴将其主要的功率去驱动齿轮箱的负载，同时以很小部分功率通过液压反馈系统反馈到太阳轮，并通过行星轮传递给输出轴。反馈的这部分功率绝大部分又返回到输出轴上，真正损耗的功率仅为这一过程中各元件的效率损失。