专利名称：可变速比液压行星齿轮增速箱的制作方法
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。
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id的增速箱，输出轴将以某一转速nd转动。如果太阳轮以一定的速度 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nd+nt。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^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ib也就改变了，即ib兴id，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。太阳轮的转速是由油泵-油马达来控制的。可以按照要求的速比变化设置一个控 制系统，利用柱塞泵的流量可控的能力来控制油马达的转速，实现速比连续可控的目的。本 齿轮箱可用于兆瓦级风力发电机，这时风力发电机组可采用常规同步发电机。由于处于其 传动链终端的发电机始终被电网拉于同步状态，即转速始终是同步转速，所以只有控制了 速比即可控制风轮转速，以便保证设计风速以下的不同风速时的最佳功率系数。这种增速 箱的反馈系统传递的功率在低风速时不超过额定功率的10%，在中风速时不超过3%，在 高风速时几乎为0。液压行星级的效率在低风速时可达92 %，在中、高风速时可达96 % 98% (损耗不包括原有齿轮箱的损耗)。双馈风力发电机组如采用本专利后即可改用同步 发电机，可省掉变流器和主变压器的损耗，使整机总效率提高。这种增速箱还可应用于各种需要采用改变变速比的行星具轮增速箱的领域。
权利要求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(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)，输出轴与内齿圈为一体，位于输出轴(5)上的柱塞泵驱动齿轮副(6)，驱动变量柱塞泵(7)，并驱动柱塞油马达(10)，柱塞油马达(10)通过油马达驱动齿轮副(11)驱动太阳轮(4)转动。
2.根据权利要求1所述的可变速比的液压行星齿轮增速箱，其特征在于，行星变速级 是“内啮合齿轮副-公用行星轮-外啮合齿轮副”的行星传动结构形式，其输出轴设置在内 齿圈上。
3.根据权利要求2所述的可变速比的液压行星齿轮增速箱，其特征在于，太阳轮(4)固 定不动。
4.根据权利要求2所述的可变速比的液压行星齿轮增速箱，其特征在于，太阳轮(4)可 按照与行星轮(2)的转向相同或相反的方向转动。
5.根据权利要求1所述的可变速比的液压行星齿轮增速箱，其特征在于，变量柱塞泵 (7)的流量为连续改变的，从而实现连续改变变速级的速比。
6.根据权利要求1所述的可变速比的液压行星齿轮增速箱，其特征在于，在液压反馈 系统中设置有液压控制系统。
专利摘要一种可变速比的液压行星齿轮增速箱，包括增速箱，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(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)，输出轴与内齿圈为一体，位于输出轴(5)上的柱塞泵驱动齿轮副(6)，驱动变量柱塞泵(7)，并驱动柱塞油马达(10)，柱塞油马达(10)通过油马达驱动齿轮副(11)驱动太阳轮(4)转动。这样，通过一个控制系统按要求去控制变量柱塞泵的流量，就可控制油马达的转速，从而实现了整个齿轮箱的速比连续可调。
文档编号F16H47/08GK201763916SQ200920220189
公开日2011年3月16日 申请日期2009年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者不公告发明人 申请人:施文江