一种双馈型风力发电机用电磁齿轮箱制造技术

本实用新型专利技术涉及一种双馈型风力发电机用电磁齿轮箱，属于风电领域。该电磁齿轮箱包括第一级行星电磁齿轮、第二级同轴磁齿轮、第三级同轴磁齿轮；第一级行星电磁齿轮包括电磁齿圈、行星磁齿轮、行星架、太阳磁齿轮等；电磁齿圈由铁芯和绕组组成，绕组接线方式为：每两个相邻绕组的两端分别接母线L1、L2，与此相邻的另两个绕组的两端分别接母线L3、L4；以此类推，所有绕组均分别与所述母线L1、L2、L3、L4相接。第二级、第三级同轴磁齿轮结构相同，同轴磁齿轮由采用Halbach永磁阵列的外转子磁齿轮和内转子磁齿轮以及调磁环组成。本实用新型专利技术可降低运维成本；增速比能实时调节，可提升系统运行灵活性。灵活性。灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈型风力发电机用电磁齿轮箱


[0001]本技术涉及一种齿轮箱，尤其是一种双馈型风力发电机用电磁齿轮箱，属于风力发电


技术介绍

[0002]双馈型风力发电系统主要由风轮、齿轮箱、双馈型风力发电机(DFIG)、变流器系统等构成。DFIG是一个高速、体积小的发电机，由于风轮低转速运行，因此通常采用高增速比的齿轮箱把较低的风轮转速提升到高速的发电机转子转速。但现有齿轮箱采用机械齿轮啮合，需要复杂的注油润滑系统，体积大、笨重、成本高、噪声大、故障率高，需要定期维护。此外，双馈型风力发电系统的主要损耗来源于齿轮箱和变流器系统，其中大约有65％左右的系统损耗来源于齿轮箱。因此，有必要研究采用新型齿轮箱，以期降低系统的成本、损耗，提高系统运行的可靠性。
[0003]磁齿轮具有物理隔离的特性，无机械接触，因而具有无磨损、免维护、无噪声、无需润滑、能够过载保护等优势，近年来得到越来越多的重视和应用。但现有磁齿轮不能实时改变变速比，影响其在风力发电系统中的应用推广。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于：针对现有技术的不足和空白，提出一种电磁齿轮箱，无机械接触，无需润滑，体积小、重量轻、能耗低，变速比可实时调控，从而可大大降低双馈型风力发电机组的运行维护成本，提高系统可靠性和灵活性。
[0005]为了达到以上目的，本技术一种双馈型风力发电机用电磁齿轮箱，包括：第一级行星电磁齿轮、第二级同轴磁齿轮、第三级同轴磁齿轮、主控系统。
[0006]所述第一级行星电磁齿轮包括：电磁齿圈、行星磁齿轮、行星架、太阳磁齿轮、第一级主动轴、第一级从动轴；所述电磁齿圈由齿圈铁芯和绕组组成；所述第一级主动轴与所述行星架做成一体，行星磁齿轮安装在行星架上，同时与电磁齿圈和太阳磁齿轮通过电磁力进行转矩传输；所述太阳磁齿轮的轴通过花键带动所述第一级从动轴转动。
[0007]所述第二级同轴磁齿轮包括：第二级主动轴、第二级从动轴和第二同轴磁齿轮；所述第二同轴磁齿轮由外转子磁齿轮、内转子磁齿轮和调磁环组成；所述外转子磁齿轮由外转子铁芯及粘贴在所述外转子铁芯上的Halbach永磁阵列组成；所述内转子磁齿轮由内转子铁芯及粘贴在所述内转子铁芯上的Halbach永磁阵列组成；所述调磁环包括调磁铁块和非导磁材料，固定安装在所述外转子磁齿轮和所述内转子磁齿轮之间。
[0008]所述第三级同轴磁齿轮包括：第三级主动轴、第三级从动轴和第三同轴磁齿轮，其结构与所述第二级同轴磁齿轮的结构相同。
[0009]所述第一级行星电磁齿轮的第一级主动轴与风轮主轴用收缩套连接；所述第一级行星电磁齿轮的第一级从动轴与所述第二级同轴磁齿轮的第二级主动轴相连；所述第二级同轴磁齿轮的第二级从动轴与所述第三级同轴磁齿轮的第三级主动轴相连，所述第三级同
轴磁齿轮的第三级从动轴与联轴器固定；所述联轴器的另一端与双馈型风力发电机的转轴固定。
[0010]所述第一级行星电磁齿轮的电磁齿圈的绕组按下列方式接线：每两个相邻绕组的两端分别接母线L1、母线L2，与此相邻的另两个绕组的两端分别接母线L3、母线L4；以此类推，所有绕组均分别与所述母线L1、L2、L3、L4相接。
[0011]本技术的有益效果是：
[0012]1)无机械接触，实现机械隔离，风轮的机械振动不会传输到后级，可有效解决共振问题；
[0013]2)无需润滑，省却复杂的注油润滑系统，体积小、重量轻、能耗低，从而可大大降低双馈型风力发电机组运维成本；
[0014]3)变速比可实时调控，一方面可以使等效转动惯量降低，实现低风速启动；另一方面，可辅助恒功率控制，也可实现风轮与发电机解耦，从而大大降低发电机的制动力，提高系统可靠性和灵活性。
附图说明
[0015]图1为本技术采用的双馈型风力发电系统拓扑结构示意图。
[0016]图2为本技术第一级行星电磁齿轮结构示意图。
[0017]图3为本技术第一级行星电磁齿轮中的行星磁齿轮示意图。
[0018]图4为本技术第二同轴磁齿轮示意图。
[0019]图5为本技术第二级同轴磁齿轮与第三级同轴磁齿轮连接示意图。
[0020]图6为本技术第一级行星电磁齿轮中的电磁齿圈绕组接线方式一示意图。
[0021]图7为本技术第一级行星电磁齿轮中的电磁齿圈绕组极性控制电路图。
[0022]图8为本技术第一级行星电磁齿轮中的电磁齿圈绕组接线方式二示意图。
[0023]图9为本技术第一级行星电磁齿轮中的电磁齿圈绕组接线方式三示意图。
[0024]图10为本技术第一级行星电磁齿轮中的电磁齿圈绕组接线方式四示意图。
[0025]其中，1
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第一级行星电磁齿轮；2
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第二级同轴磁齿轮；3
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第三级同轴磁齿轮；4
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第一级主动轴；5
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第三级从动轴；6
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风轮，61
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风轮主轴；7
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联轴器；8
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双馈型风力发电机；11
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电磁齿圈；12
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太阳磁齿轮；13
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行星磁齿轮；14
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行星架；21
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第二同轴磁齿轮的外转子磁齿轮；22
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第二同轴磁齿轮的调磁环；23
‑
第二同轴磁齿轮的内转子磁齿轮；111
‑
电磁齿圈的铁芯，112
‑
电磁齿圈的绕组；131
‑
行星磁齿轮的永磁体；132
‑
行星磁齿轮的铁芯；211
‑
第二同轴磁齿轮外转子的Halbach永磁阵列；231
‑
第二同轴磁齿轮内转子的Halbach永磁阵列。
具体实施方式
[0026]下面结合附图，对本技术作进一步详细说明。
[0027]如图1所示，本技术采用的双馈型风力发电系统包括风轮6及其主轴61、本技术电磁齿轮箱、联轴器7和双馈型风力发电机8；本技术电磁齿轮箱，包括：第一级行星电磁齿轮1、第二级同轴磁齿轮2、第三级同轴磁齿轮3、主控系统。
[0028]如图1、图2所示，第一级行星电磁齿轮1包括：电磁齿圈11、行星磁齿轮13、行星架14、太阳磁齿轮12、第一级主动轴4、第一级从动轴；电磁齿圈11由齿圈铁芯111和直流绕组
112组成；第一级主动轴4与行星架14做成一体，行星磁齿轮13安装在行星架14上，同时与电磁齿圈11和太阳磁齿轮12通过电磁力进行转矩传输。太阳磁齿轮12的轴通过花键带动第一级从动轴转动。行星磁齿轮13的数量为3个及以上，其具体数量由所需传输转矩决定。
[0029]行星磁齿轮13包括永磁体131、铁芯132，相邻永磁体131之间可以采用直槽，也可以如图3所示，采用斜槽，从而可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双馈型风力发电机用电磁齿轮箱，其特征在于：包括：第一级行星电磁齿轮、第二级同轴磁齿轮、第三级同轴磁齿轮；所述第一级行星电磁齿轮包括：电磁齿圈、行星磁齿轮、行星架、太阳磁齿轮、第一级主动轴、第一级从动轴；所述电磁齿圈由齿圈铁芯和绕组组成；所述第一级主动轴与所述行星架做成一体，行星磁齿轮安装在行星架上，同时与电磁齿圈和太阳磁齿轮通过电磁力进行转矩传输；所述太阳磁齿轮的轴通过花键带动所述第一级从动轴转动；所述第二级同轴磁齿轮包括：第二级主动轴、第二级从动轴和第二同轴磁齿轮；所述第二同轴磁齿轮由外转子磁齿轮、内转子磁齿轮和调磁环组成；所述外转子磁齿轮由外转子铁芯及粘贴在所述外转子铁芯上的Halbach永磁阵列组成；所述内转子磁齿轮由内转子铁芯及粘贴在所述内转子铁芯上的Halbach永磁阵列组成；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡彬，汲柏良，秦清海，张健，褚晓广，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：新型
国别省市：