异联电机制造技术

本发明专利技术涉及一种异联电机，其解决了现有液力耦合器体积大、重量大、机械损耗和转差损耗大、效率较低、速度控制不稳定、功率因数低、调速精度差、维护成本高的技术问题，其包括一台在工频下工作的主电机和一台变频工作的辅助电机，主电机和辅助电机之间联接有行星齿轮机构，行星齿轮机构设有行星架，行星架固定连接有输出轴。本发明专利技术可用于电机驱动或风力发电。

【技术实现步骤摘要】
异联电机
本专利技术涉及一种电机，特别是涉及一种将工频电机与变频电机用行星齿轮机构联接为一体的异联电机。
技术介绍
液力耦合器是以液体为工作介质的一种非刚性联轴器，其在输入转速不变的情况下，通过改变工作腔充满度(通常以导管调节)来改变输出转速及力矩。液力耦合器广泛用于大功率风机、运输机械中。电动机的输出轴与液力I禹合器的输入轴联接,液力I禹合器的输出轴与被驱动的负载联接。使用时，电动机先空载启动，随后电流、转矩由小变大，液力耦合器的输出轴带动大功率风机逐步启动进入工况运行，保证了大功率风机的安全启动，还可降低电动机启动时的电能消耗。工作过程中还可以进行无极平稳调速，当载荷过大而停转时液力耦合器的输入轴仍可转动，不会造成电动机的损坏。然而，液力耦合器存在体积大、重量大、机械损耗和转差损耗大、效率较低、速度控制不稳定、功率因数低、调速精度差、维护成本高等技术缺陷。所以，电动机联接液力耦合器的驱动机构就存在上述技术缺陷。为了克服液力耦合器的上述缺陷，使用变频器直接驱动电动机，电动机的输出轴联接负载，这种方案能达到软启动和无极平滑调速的目的，但是在工作过程中，变频器必须始终处于上电工作状态，而且除了电动机运行在额定频率下(即工频下)效率最高外，电动机在低频下运行效率很低，不利于节能降耗。更值得关注的是，大功率的变频器价格昂贵，成本很高。在风力发电系统中，风力发电机组包括两种运行方式，一种是恒速恒频运行方式，另一种是变速恒频运行方式。在恒速恒频的运行方式下，发电机的转速不变，从而保证和电网频率一致的恒定的频率，其存在风能利用率低、效率低、需要无功补偿装置、输出功率不可控等缺陷。所以变速恒频运行方式应用的越来越广，在变速恒频的运行方式下，发电机组的转速可随风速变化，发电机组通过转子励磁电流相位频率等的调节，使定子侧输出恒频恒压电能，风能转换率高，效率高。目前实现变速恒频运行方式的发电机组主要有双馈异步发电机组，尤其是在兆瓦级的风电系统中应用很广，双馈异步发电机组设置有高增速比的齿轮箱作为传动部件、一台全功率的变频器，该齿轮箱体积大、重量大，增加了风力发电系统的复杂性和成本，维护费用高。风力发电系统的叶轮主轴与齿轮箱、联轴器、双馈异步发电机组的输入轴之间顺次联接要求对中精确，否则会造成震动，轴承受到很大的侧向力，轴承损坏的几率大大增加。例如更换一台1.5MW的齿轮箱的工程费用80万元，齿轮箱单价120万元，所以齿轮箱各项成本非常高。随着风机容量越来越大，齿轮箱和双馈异步发电机也越来越大，而且制造加工难度也越来越大，加工精度也很难保证，成本是越来越高。关于目前电机的价格，一台3MW的双馈异步发电机的价格高于两台1.5丽的电机的价格。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述技术问题或者至少之一，提供一种体积小、重量轻、维护方便成本低、能够无极平稳调速、调速范围宽、精度高、效率高有利于节能降耗的异联电机。本专利技术的技术方案是，包括一台在工频下工作的主电机和一台变频工作的辅助电机，主电机和辅助电机之间联接有行星齿轮机构，行星齿轮机构设有行星架，行星架固定连接有输出轴。本专利技术进一步优选的技术方案是，设有离合器，主电机和辅助电机分别设有转子，离合器能够固定主电机或辅助电机的转子。本专利技术的有益效果是，本专利技术的本质是将工频电机与变频电机用行星齿轮机构联接成一体，使用一台工频电机作为主电机，一台由变频器控制的变频电机作为辅助电机，两台电机按内外同心设计或上下并排平行设计，通过行星齿轮机构把电机的动力传递到输出转轴，输出转轴与行星齿轮机构的行星架固定连接。工频下运转的主电机可以空载启动，这时本专利技术的输出转轴不旋转，也就是让本专利技术空载启动，启动时与外负载无关，实现了长时间零转矩和零转速输出。当本专利技术的输出转轴联接大负载叶轮时，上电后本专利技术空载启动，负载叶轮是不旋转的，达到了电动机联接液力耦合器同样的空载启动效果。在大负载叶轮从起步到逐渐加速到工况要求的转速的过程中，大负载叶轮的阻力产生的机械能使辅助电机发电并通过变频器回馈给电网，实现了节约电网能源的作用节约电能，当本专利技术的输出转轴联接大负载叶轮正常工作时，发生叶轮被卡死，即发生堵转时，本专利技术的主电机正常转动，不会停机，不会损坏。根据实际工况要求，辅助电机需要工作时，在变频器的控制下对本专利技术进行无极平稳调速，只使用部分功率就可以实现调速，并且调速范围宽、精度高。此外，本专利技术体积小，重量轻，维护方便成本低，有利于节能降耗。本专利技术可以完全取代液力耦合器，不需要液力耦合器与减速机作为电动机与工作机之间的缓冲剂增扭机构，代表了 一种新的技术趋势。针对风力发电的应用，相对于现有的双馈异步发电机组省去了齿轮箱和联轴器，仅需一级齿轮箱，中间环节少，维护量大大降低，从而降低了风力发电机组的重量，减少了制造、运输成本和吊装成本，大幅减少塔筒的载荷。例如对于一台3MW的双馈异步发电机(价格30万左右)外加一台3MW的变频器(价格20万-30万)所构成的发电机组，其价格非常高，而本专利技术只需两台1.5丽的电机(10万左右)和一台1.5MW的变频器(价格10万左右)，其价格相对来说很低。传动损失小，发电效率高；低风速下效率高；切入风速值更小，利用变速运行使得使用风力范围更宽，保证风机更多的运行在最佳叶尖速比，最大限度的捕捉风能，风能利用率更高。本专利技术进一步的特征，将在以下参考附图的【具体实施方式】的描述中，得以清楚地记载。【附图说明】图1A是本专利技术第一实施例的结构示意图；图1B是本专利技术第二实施例的结构示意图；图2是本专利技术主电机空载启动下的损耗与一般电机空载启动的损耗大小曲线对比图。图中符号说明:1.外电机转子；2.外电机定子；3.内电机定子；4.内电机转子；5.内外定子架；6.后支撑轴承；7.外罩；8.外离合器；9.内齿圈；10.行星架；11.输出轴；12.太阳轮；13.支撑轴承；14.转轴；15.前支撑轴承；16.上电机；17.下电机；18.太阳轮；19.行星架；20.双联齿圈；21.输出轴；22.离合器；23.行星齿轮；24.内离合器；25.行星齿轮；26.转轴；27.转轴；28.上离合器；29.下离合器；30.齿轮；n.空载转速。【具体实施方式】第一实施例如图1A所示的异联电机，其作为电动机使用，其包括内电机一台、外电机一台，内电机包括内电机转子4和内电机定子3,外电机包括外电机转子I和外电机定子2。内电机转子4安装在内外定子架5内，内电机转子4设有转轴14，转轴14伸出内外定子架5的两端并通过后支撑轴承6和前支撑轴承15支撑于内外定子架5上。内电机定子3安装在内外定子架5的内壁上。外电机为外转子电机，外电机定子2安装在内外定子架5的外壁上，外电机转子I通过支撑轴承13支撑于内外定子架5上，支撑轴承13套设在内外定子架5的前端轴承挡处。内电机和外电机共用同一转轴，即转轴14，转轴14连接行星齿轮机构，行星齿轮机构包括太阳轮12、行星架10、行星齿轮23、内齿圈9。转轴14与太阳轮12联接，输出轴11固定联接在行星架10上。内齿圈9与外电机转子I联接。内齿圈9联接有外离合器8，外离合器8可以使内齿圈9固定。内离合器24固定内电机的转轴14。内外定子架5上连接有外罩7，可以保护整个机构的内部部件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异联电机，其特征在于，包括一台在工频下工作的主电机和一台变频工作的辅助电机，所述主电机和所述辅助电机之间联接有行星齿轮机构，所述行星齿轮机构设有行星架，所述行星架固定连接有输出轴。

【技术特征摘要】
1.一种异联电机，其特征在于，包括一台在工频下工作的主电机和一台变频工作的辅助电机，所述主电机和所述辅助电机之间联接有行星齿轮机构，所述行星齿轮机构设有行星架，所述行星架固定连接有输出轴。2.根据权利要求1所述的异联电机，其特征在于，还设有离合器，所述主电机和所述辅助电机分别设有转子，所述离合器能够固定所述主电机或辅助电机的转子。3.根据权利要求2所述的异联电机，其特征在于: 所述主电机为内转子电机，其包括内电机转子和内电机定子，所述内电机转子设有转轴； 所述辅助电机为外转子电机，其包括外电机转子和外电机定子； 还设有内外定子架，所述内电机转子设于所述内外定子架内，所述内电机转子的转轴伸出所述内外定子架的两端并通过后支撑轴承和前支撑轴承支撑于所述内外定子架上；所述内电机定子设于所述内外定子架的内壁上，所述外电机定子设于所述内外定子架的外壁上；所述外电机转子通过支撑轴承支撑于所述内外定子架上，所述支撑轴承套设在所述内外定子架的前端轴承挡处； 所述行星齿轮机构设有太阳轮、行星齿轮、内齿圈，所述内电机转子的转轴与所述太阳轮联接，所述内齿圈与所述外电机 转子联接； 所述离合器包括外离合器和内离合器，所述内齿圈联接有外离合器，所述内电机转子的转轴联接有内离合器。4.根据权利要求2所述的异联电机，其特征在于: 所述主电机为外转子电机，其包括外电机转子和外电机定子； 所述辅助电机为内转子电机，其包括内电机转子和内电机定子，所述内电机转子设有转轴； 还设有内外定子架，所述内电机转子设于所述内外定子架内，所述内电机转子的转轴伸出所述内外定子架的两端并通过后支撑轴承和前支撑轴承支撑于所述内外定子架上；所述内电机定子设于所述内外定子架的内壁上，所述外电机定子设于所述内外定子架的外壁上；所述外电机转子通过支撑轴承支撑于所述内外...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云龙，
申请(专利权)人：威海戥同测试设备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37