[发明专利]一种磁性齿轮试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力发电机领域的磁性齿轮试验平台。

背景技术

磁力驱动技术是以现代磁学的基本理论，应用永磁材料所产生的磁力作用，来实现力无接触传递或者力矩(功率)无接触传递的一种新技术。1983年高性能钕铁硼永磁材料的问世，为磁力驱动泵的快速发展提供了关键部件的材料。1999年美国MagnaDrive公司对永磁传动的研究实现了革命性地突破，实现了对风机水泵旋转负载的调速，并将传递的功率大大提高，其紧凑型永磁磁力耦合器最大功率可达5000hp。

我国正在大力发展风力发电，风力发电机组齿轮箱是风力发电装备中的重要部件。由于风力的不稳定性，风力发电机组齿轮箱在运行时经常受到极大的冲击力，使庞大的齿轮箱，成为易损部件，而风力发电机组齿轮箱的维修或更换是一项大工程。鉴于磁性齿轮采用的是非接触耦合，能避免冲击损伤，若能将磁性齿轮技术应用于风力发电装备取代风力发电机组齿轮箱，则可大大减少维修或大修成本。

因此，磁性齿轮试验平台成堆发展风力发电产生了重要影响，磁性齿轮试验平台具备国家颁发的指导性文件《风力发电机组齿轮箱评估指南》对风力发电机组齿轮箱的试验所提出的功能。

对于磁性齿轮试验平台的主要检测项目包括：空载试验、性能试验、空载功率损耗测定和齿面接触疲劳寿命试验等。

1.空载试验在额定转速下，正、反两方向运转不少于1h。要求：

(1)连接件、紧固件不松动；

(2)密封处接合处不漏油、不渗油；

(3)运转平稳、无冲击；

(4)润滑充分，检查轴承和油池温度。每5min记录一次油压、油温。

2.性能试验空载试验合格后，在额定转速下进行逐级加载试验。即按25％、50％、75％的额定负载各运转30min。按100％额定负载运转120min，110％超负载运转30min，进行负载测试，其要求：

(1)在正常运转情况下，每隔10min测定并记录一次转速、负载(转矩)、油温、油压及各轴承挡外壳温度；

(2)在额定转速和100％额定负载下，测定齿轮箱的噪声、振动，可根据制造厂试验条件，在最大负荷下进行；

(3)齿面接触斑点，轮齿齿面状况检查。

3.空载功率损耗测定：

在额定转速，油温保持在45℃～65℃下，空载工况下测定齿轮箱功率损耗。

4.齿面接触疲劳寿命试验：

测定在额定负荷下高速齿轮的应力循环数：调质齿轮、淬火齿轮的循环次数为5×10⁷，用工业应用试验代替疲劳寿命试验也是允许的。

根据上述试验内容可知，磁性齿轮试验平台的主要功能是能给被试验装置施加一定的转速和一定的转矩。考虑到试验耗能很大，时间很长，希望试验平台是节电的。同时考虑到试验耗能很大，时间很长，希望试验平台采用节能型供电装置。

对于磁性齿轮平台的电气系统技术方面：可配置能量内反馈系统，以达到节能目的，并可按规定加载20％、50％、70％、100％、110％额定负载来对磁性齿轮进行测试。

对于磁性齿轮平台的机械系统技术方面：齿轮性能参照国标7级齿轮要求检查振动、噪音；试验台轴系同心度达到0.1mm或选用挠性联轴器。

目前采用的试验平台主要有如下四种：

如图1所示的是机组式负载试验平台，这是目前使用最多的试验平台，其试验台21包括第一交流电机211和第二交流电机212，所述试验平台除了所述第一交流电机211和所述第二交流电机212外，还有多台电机。在使用过程中，所述第一交流电机211和所述第二交流电机212的转向相同，由于所述第一交流电机211的转速低于所述第二交流电机212的转速，所以所述第一交流电机211就成为发电机。当所述第一交流电机211和所述第二交流电机212同时运转时，所述第一交流电机211和所述第二交流电机212之间产生冲击电流，从而使所述第一交流电机211增速而所述第二交流电机212减速。从而完成磁性齿轮的测试。该试验平台加载试验的能量直接反馈给电网，但机组庞大，自身耗能较大，占地面积及噪音很大。

如图2所示的是双直流电机内反馈系统的试验平台，其接在直流电源32上。其试验台31包括直流拖动电机311和直流负载电机312，所述直流拖动电机311和所述直流负载电机312的转速均是采用电力电子设备进行控制的。所述直流拖动电机311和所述直流负载电机312是直流电机，由于直流电机的自身缺点，使此方案的节能效果和造价都不够良好。