传动装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及发电领域，具体而言涉及传动装置。


背景技术：

[0002]
发电机组的动力来源包括风能、水力、燃煤、石油，以及地热。这些能源通过转换成发电机的转子旋转的机械运动实现发电过程。转子的转速决定发电机的输出电流频率及输出电压。当发电机所在电网的负载波动的时候，发电机转子的转速会因发电机电枢反应而波动，该波动会造成发电机的输出电流频率波动，以及输出电压波动。
[0003]
目前，为了减小发电机的输出电流频率波动，以及输出电压波动，主要通过柴油机调速器调速，以及通过发电机的自动励磁调节装置调节。柴油机调速器调速是通过改变柴油机供油量进而稳定发电机转子的转速，调速过程具有滞后性，并且反应慢。自动励磁调节装置是调节发电机输出端的电压，只能被动维持目标电压的稳定，无法进行主动控制。
[0004]
目前，在船舶领域，伴随绿色能源的兴起，越来越多的船舶使用电力驱动。一方面，电力驱动更经济节能，船舶运行灵活，全船的自动化管理、控制的性能更佳。另一方面，民用船舶、工程船舶、科研船舶对振动、噪声的要求不断提高。随船设备对船舶电力供应要求不断提高、技术也不断发展。船舶发电机组主要由原动机(例如内燃机)及发电机组成。发电机组不仅供应船舶推进系统的需要的电能，还供应船舶的其它工程设备和科研设备需要的电能。
[0005]
近年来，船舶设备数量越来越多、功率越来越大；若船舶发电机组的输出电压不稳定，及输出电流频率不稳定，随船的电器设备就不能稳定工作。现阶段，船舶发电机组中原动机与发电机采取直联方式连接(原动机的输出轴通过联轴器直接连接至发电机的输入轴)。这样，当船舶电网的负载发生变化时，原动机的实际输出功率也随之变化，这导致原动机的输出转速发生波动变化，发电机输入转速也会发生波动变化，这导致发电机的输出电压不稳定，以及输出电流频率不稳定。
[0006]
为此，本实用新型提供一种传动装置，用以至少部分地解决上述问题。


技术实现要素：

[0007]
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0008]
为至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了一种传动装置，传动装置用于传递原动机和发电机之间的扭矩，传动装置包括：变速组件；第一转轴，第一转轴用于连接至原动机的输出轴；第二转轴，第二转轴用于连接至发电机的输入轴，第二转轴设置有用于感测第二转轴的第二转速的第二转速传感器；第三转轴，第三转轴经由变速组件与第一转轴连接；液粘调速离合器，液粘调速离合器设置在第二转轴和第三转轴之间；以及控制器，控制器电连接至液粘调速离合器和第二转速传感器，控制器确定第一扭矩，控制器根据
第一扭矩和第二转速控制液粘调速离合器的输出扭矩，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0009]
根据本实用新型的传动装置，控制器根据第一扭矩和第二转速实时控制液粘调速离合器的输出扭矩，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内，这样，在电网的负载发生变化时，可以使发电机的输入轴的转速的变化率控制在预设变化率范围内，进而使发电机的输出电压和输出电流频率稳定。
[0010]
可选地，变速组件包括齿轮部件、涡轮部件、变速带部件，以及链条变速部件中的至少一者。
[0011]
可选地，齿轮部件包括至少一级齿轮传动机构、行星齿轮传动机构，摆线针轮传动机构，少齿差行星轮传动机构中的至少一者，并且/或者
[0012]
传动装置包括箱体，液粘调速离合器包括主体，变速部件和主体均位于箱体内。
[0013]
可选地，第一转轴设置有和控制器电连接的第一转速传感器，第一转速传感器用于感测第一转轴的第一转速，控制器根据第一转速确定第一扭矩，或者
[0014]
第一转轴设置有和控制器电连接的第一扭矩感测器，控制器根据第一扭矩感测器的感测数值确定第一扭矩。
[0015]
可选地，第二转轴还设置有和控制器电连接的第二扭矩感测器，控制器根据第二扭矩感测器的感测数值确定第二扭矩，控制器根据第一扭矩、第二扭矩，以及第二转速控制液粘调速离合器的输出扭矩，或者
[0016]
控制器电连接原动机和发电机，控制器通过原动机的工作数据确定第一扭矩，控制器根据发电机的工作数据确定第二扭矩，控制器根据第一扭矩、第二扭矩，以及第二转速控制液粘调速离合器的输出扭矩。
附图说明
[0017]
为了使本实用新型的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本实用新型。可以理解这些附图只描绘了本实用新型的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本实用新型。
[0018]
图1为根据本实用新型的第一个优选实施方式的传动装置剖视示意图；以及
[0019]
图2为图1的传动装置的控制方法的一种示例的流程示意图；
[0020]
图3为图1的传动装置的控制方法的另一种示例的流程示意图；
[0021]
图4为图3的步骤s12的流程示意图；以及
[0022]
图5为图1的传动装置的控制方法的另一种示例的流程示意图。
[0023]
附图标记说明
[0024]
110：调速构件
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111：第一转轴
[0025]
112：第三转轴
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113：变速组件
[0026]
114：第一齿轮
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115：第二齿轮
[0027]
120：液粘调速离合器
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121：本体
[0028]
130：第一转速传感器
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140：第二转速传感器
[0029]
150：控制器
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160：箱体
[0030]
170：第二转轴
具体实施方式
[0031]
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0032]
以下参照附图对本实用新型的优选实施方式进行说明。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。
[0033]
在本文中，本申请中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其它含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
[0034]
为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
[0035]
本实用新型的一个实施方式提供了一种传动装置。该传动装置用于电网。电网可以是船舶的电网或者独立的电网。电网包括发电机组。发电机组包括原动机和发电机。原动机可以是内燃机。原动机包括输出轴。发电机包括输入轴。原动机的输出轴可以通过传动装置连接至发电机的输入轴。这样，传动装置可以将原动机的扭矩传递至发电机，以使发电机的转子转动，进而发电。
[0036]
如图1所示，传动装置包括箱体160、调速构件110、液粘调速离合器120，以及第二转轴170。调速构件110包括第一转轴111、第三转轴112，以及变速组件113。变速组件113可以包括齿轮部件。变速组件113包括第一齿轮114和第二齿轮115。第一齿轮114连接至第一转轴111。第二齿轮115连接至第三转轴112。第一齿轮114和第二齿轮115啮合。这样，内燃机的输出转速和输出扭矩可以通过变速组件113调节，然后通过液粘调速离合器120传递至发电机。
[0037]
可以理解，在未示出的实施方式中，齿轮部件还可以包括至少二级齿轮传动机构、行星齿轮传动机构，摆线针轮传动机构，少齿差行星轮传动机构中的至少一者。变速组件113还可以包括变速带部件(例如变速带部件为包括v形变速带和带轮的传动机构)、涡轮部件(涡轮部件包括涡轮涡杆传动机构)，以及链条变速部件(链条变速部件为包括链条和链轮的传动机构)中的至少一个。链条变速部件的结构以及调速方式和现有技术的自行车的链条变速部件的结构以及调速方式大致相同。变速带部件的结构以及调速方式和现有技术的变速带部件的结构以及调速方式大致相同，这里不再赘述。
[0038]
液粘调速离合器120的工作原理为通过改变液粘调速离合器120的主摩擦片和从摩擦片压紧程度，改变油膜厚度，进而改变其传递的扭矩。液粘调速离合器120包括本体121。变速组件113和本体121均可以位于箱体160内。第一转轴111由第一齿轮114延伸穿出箱体160。第一转轴111可以通过联轴器连接至原动机的输出轴。
[0039]
变速组件113的传动比可以根据需要进行设置，以使后文的第二转速为发电机的
额定转速。调速构件110的第三转轴112可以连接至液粘调速离合器120。第二转轴170可以连接至液粘调速离合器120。第二转轴170由液粘调速离合器120延伸穿出箱体160。第二转轴170可以通过联轴器连接至发电机的输入轴。这样，原动机的扭矩可以经过第一转轴111传递至变速组件113，经过变速组件113调速后通过第三转轴112传递至液粘调速离合器120，然后经过第二转轴170传递至发电机。
[0040]
传动装置还包括控制器150、第一转速传感器130，以及第二转速传感器140。控制器150电连接第一转速传感器130、第二转速传感器140，以及液粘调速离合器120。第一转速传感器130、第二转速传感器140，以及控制器150均位于前述箱体160外。可以理解，在未示出的实施方式中，第一转速传感器和第二转速传感器也可以设置在箱体内，这样箱体可以保护第一转速传感器和第二转速传感器。
[0041]
第一转速传感器130连接至第一转轴111，以用于采集第一转轴111的第一转速。第二转速传感器140连接至第二转轴170，以用于采集第二转轴170的第二转速。
[0042]
控制器150可以接收第一转速传感器130传递的第一转速。控制器150也可以接收第二转速传感器140传递的第二转速。控制器150可以根据第一转速确定第一扭矩(控制器150确定第一扭矩的方法将在后文描述)，控制器150根据第一转速和第二转速控制液粘调速离合器120的输出扭矩，进而控制第二转轴170的第二转速的变化率在预设变化率范围内。预设变化率范围可以根据需要设置。
[0043]
本实施方式中，控制器150根据第一扭矩和第二转速实时控制液粘调速离合器120的输出扭矩，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内，这样，在电网的负载发生变化时，可以使发电机的输入轴的转速的变化率控制在预设变化率范围内，进而使发电机的输出电压和输出电流频率稳定。
[0044]
本实施方式还提供了一种传动装置的控制方法。该控制方法用于控制前述的传动装置。如图2至图5所示，该控制方法包括：
[0045]
步骤s1、控制器150确定第一扭矩，以及采集第二转速，控制器150根据第一扭矩和第二转速控制液粘调速离合器120的输出扭矩，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0046]
在传动装置的工作过程中，控制器150实时通过第一转速传感器130采集第一转速，以及实时通过第二转速传感器140采集第二转速。
[0047]
在采集第一转速和第二转速后，控制器150实时根据当前的第一转速和当前的第二转速实时控制液粘调速离合器120的输出扭矩，进而使第二转速的变化率控制在预设变化率范围内，以尽可能地使第二转速平稳。
[0048]
控制器150内预先存储有第一转速、第二转速以及调速离合器120的输出扭矩的匹配数据表。在传动装置工作的过程中，控制器150可以实时比对当前的第一转速、当前的第二转速，以及匹配数据表，以确定匹配于当前的第一转速和当前的第二转速的当前匹配输出扭矩。进而实时控制液粘调速离合器120的当前的输出扭矩为当前匹配输出扭矩，以尽可能地使第二转速平稳。匹配数据表可以根据实验预先确定。
[0049]
步骤s1包括步骤s11和步骤s12。
[0050]
步骤s11、控制器采集第一转速和第二转速，控制器150根据第一转速确定第一扭矩，根据第二转速确定第二扭矩。
[0051]
控制器采集第一转速和第二转速后，控制器150可以根据柴机油的功率曲线(功率的转速之间的曲线)和当前的第一转速确定当前的第一扭矩(原动机当前的输出扭矩)。可以根据发电机的功率曲线(功率的转速之间的曲线)和当前的第二转速确定当前的第二扭矩(液粘调速离合器120当前的输出扭矩)。柴机油的功率曲线可以根据实验预先确定。发电机的功率曲线也可以根据实验预先确定。
[0052]
可以理解，在一个未示出的实施方式中，也可以在第一转轴处设置和控制器电连接的第一扭矩感测器，以及在第二转轴处设置和控制器电连接的第二扭矩感测器。传动装置工作时，可以通过第一扭矩感测器实时感测第一扭矩，以及通过第二扭矩感测器实时感测第二扭矩。优选地，扭矩感测器可以是应变片或扭矩传感器。
[0053]
在另一个未示出的实施方式中，控制器也可以电连接至原动机和发电机。这样，控制器可以实时采集原动机的工作数据(例如工作电压)和发电机的工作数据(例如工作电压)。传动装置工作时，控制器可以根据原动机的工作数据实时确定第一扭矩。控制器可以根据发电机的工作数据实时确定第二扭矩。需要说明的是，原动机的工作数据和第一扭矩之间的关系可以根据实验预先确定。发电机的工作数据和第二扭矩之间的关系可以根据实验预先确定。
[0054]
步骤s12、控制器150根据第一扭矩、第二扭矩，以及第二转速控制液粘调速离合器120的输出扭矩，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0055]
控制器150可以根据第一扭矩、第二扭矩，以及前述的变速组件113的传动比先确定输出状态。该输出状态为在当前时刻，液粘调速离合器120是否将第三转轴112处的扭矩(原动机当前的全部输出扭矩经过变速组件113调节后的扭矩)均传递至发电机。若是在当前时刻，液粘调速离合器120没有将第三转轴112处的扭矩均传递至发电机，则当发电机所在的电网的负载发生变化(增加或减小)时，可以通过调节液粘调速离合器120的输出功率，进而使第二转速的变化率控制在预设变化率范围内，以尽可能地使第二转速平稳。
[0056]
若是在当前时刻，液粘调速离合器120已经将第三转轴112处的扭矩均传递至发电机，则当发电机所在的电网的负载减小时，可以通过调节液粘调速离合器120的输出功率，进而使第二转速的变化率控制在预设变化率范围内，以尽可能地使第二转速平稳。
[0057]
优选地，步骤s12包括步骤s121、步骤s122、步骤s123，以及步骤s124。
[0058]
步骤s121、控制器150比较当前的第二扭矩以及当前的第一扭矩和变速组件113的传动比的乘积的大小。
[0059]
在传动装置工作的过程中，控制器150比较当前的第二扭矩以及当前的扭矩乘积(扭矩乘积为第一扭矩和变速组件113的传动比的乘积，该扭矩乘积为当前的第三转轴112处的扭矩)的大小，若是当前的第二扭矩小于当前的扭矩乘积，则说明在当前时刻，液粘调速离合器120仅是将第三转轴112处的扭矩的部分传递至第二转轴170。此时，在不改变原动机的输出轴的转速以及原动机的输出功率的情况下，可以通过控制器150控制液粘调速离合器120内的油压，进而控制液粘调速离合器120中主摩擦片和从摩擦片之间压紧程度，进而使液粘调速离合器120的输出扭矩增大或减小。
[0060]
若是当前的第二扭矩等于当前的扭矩乘积，则说明在当前时刻，液粘调速离合器120已经将第三转轴112处的扭矩全部传递至第二转轴170。此时，在不改变原动机的输出轴的转速以及原动机的输出功率的情况下，可以通过控制器150控制液粘调速离合器120内的
油压，进而减小液粘调速离合器120中主摩擦片和从摩擦片之间压紧程度，进而使液粘调速离合器120的输出扭矩减小。
[0061]
步骤s122、控制器150判断第二转速是否在当前的预设时间段内变化。
[0062]
在传动装置工作的过程中，控制器150可以根据其采集的第二转速判断第二转速是否在当前预设时间段内(在位于当前时刻之前的预设时间段处的时刻和当前时刻之间的时间段内)变化，进而判断当前的第二转速的变化趋势。例如，在当前预设时间段内，第二转速增大，则可以判定当前的第二转速有增大的趋势。在当前预设时间段内，第二转速减小，则可以判定当前的第二转速有减小的趋势。预设时间段的大小可以根据需要进行设置。
[0063]
步骤s121和步骤s122之间没有先后关系，也就是说可以先执行步骤s121，然后执行步骤s122。或者先执行步骤s122，然后执行步骤s121。
[0064]
步骤s123、若是第二转速在当前的预设时间段内减小，并且当前的第二扭矩小于当前的第一扭矩和变速组件113的传动比的乘积，则控制器150控制液粘调速离合器120的输出扭矩增大，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0065]
在步骤s122中，若是第二转速在当前的预设时间段内减小，则判定当前的第二转速有减小的趋势。这样说明发电机所在的电网的当前的负载突然增加。此时在步骤s121中，若是当前的第二扭矩小于当前的第一扭矩和变速组件113的传动比的乘积，则控制器150可以控制液粘调速离合器120的油压，以增加液粘调速离合器120的主摩擦片和从摩擦片之间压紧程度，进而使液粘调速离合器120的输出扭矩增大。这样，液粘调速离合器120增加的输出扭矩可以补偿发电机所在的电网突然增加的负载，进而抵消第二转速的变化，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0066]
控制器150控制液粘调速离合器120的输出扭矩增大的值可以根据需要进行设置。例如可以通过实验预先确定预设增加扭矩值。每次执行步骤s123，均增加该预设增加扭矩值。
[0067]
步骤s124、若是第二转速在当前预设时间段内增大，则控制器150控制液粘调速离合器120的输出扭矩减小，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0068]
步骤s122中，若是第二转速在当前的预设时间段内增大，则判定当前的第二转速有增大的趋势。这样说明发电机所在的电网的当前的负载突然减小。此时控制器150可以控制液粘调速离合器120的油压，以减小液粘调速离合器120的主摩擦片和从摩擦片之间压紧程度，进而使液粘调速离合器120的输出扭矩减小。这样，液粘调速离合器120减小的输出扭矩可以抵消发电机所在电网突然减小的负载，进而抵消第二转速的变化，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0069]
控制器150控制液粘调速离合器120的输出扭矩减小的值可以根据需要进行设置。例如可以通过实验预先确定预设减小扭矩值。每次执行步骤s124，均减小该预设减小扭矩值。
[0070]
本实施方式中，控制器150根据第一扭矩和第二转速实时控制液粘调速离合器120的输出扭矩，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内，这样，在电网的负载发生变化时，可以使发电机的输入轴的转速的变化率控制在预设范围内，进而使发电机的输出电压和输出电流频率稳定。
[0071]
优选地，预设变化率范围为
±
0.5％。由此，进一步使发电机输出电压和电流的频
率稳定。
[0072]
本实施方式中，当内燃机的输出转速和扭矩突然变化时，控制器150可以控制液粘调速离合器120的油压，以控制使液粘调速离合器120的主摩擦片和从摩擦片之间压紧力，进而使液粘调速离合器120的输出扭矩的变化率稳定在预设范围内，这样可以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0073]
优选地，传动装置的控制方法具体流程示意图如图5所示，控制方法包括：
[0074]
步骤s21、控制器采集第一转速和第二转速，控制器150根据第一转速确定第一扭矩，根据第二转速确定第二扭矩。
[0075]
步骤s22、判断当前的第二扭矩是否大于当前的第一扭矩和变速组件的传动比的乘积的大小。若是则执行步骤s25。若否则执行步骤s23。
[0076]
步骤s23、判断第二转速是否在当前的预设时间段内变化。若是则执行步骤s24。若否则执行返回执行步骤s23。
[0077]
步骤s24、控制器控制液粘调速离合器的输出扭矩增大，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0078]
步骤s25、控制器控制液粘调速离合器的输出扭矩减小，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内。
[0079]
本实用新型还提供了一种发电机组。发电机组包括前述的原动机、发电机，以及传动装置。传动装置设置在原动机和发电机之间。
[0080]
发电机组包括前述的传动装置，控制器150根据第一扭矩和第二转速实时控制液粘调速离合器120的输出扭矩，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内，这样，在电网的负载发生变化时，可以使发电机的输入轴的转速的变化率控制在预设范围内，进而使发电机的输出电压和输出电流频率稳定。
[0081]
本实用新型还提供了一种船舶。船舶包括前述的发电机组。
[0082]
船舶包括前述的发电机组，控制器150根据第一扭矩和第二转速实时控制液粘调速离合器120的输出扭矩，以使第二转速的变化率在预设变化率范围内，这样，在电网的负载发生变化时，可以使发电机的输入轴的转速的变化率控制在预设范围内，进而使发电机的输出电压和输出电流频率稳定。
[0083]
本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
[0084]
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
[0085]
本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。