專利名稱：一種自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，具體涉及一種自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、能源開(kāi)發(fā)、交通運(yùn)輸和國(guó)防裝備等眾多應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)之一是傳動(dòng)技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用中往往需要在其動(dòng)力傳輸過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。例如，在輸入軸轉(zhuǎn)速基本不變的前提下，希望傳動(dòng)裝置的輸出軸轉(zhuǎn)速可以在一定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，或者反過(guò)來(lái)當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出軸的轉(zhuǎn)速能夠基本維持恒定。同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須在額定同步轉(zhuǎn)速下，且經(jīng)過(guò)勵(lì)磁機(jī)對(duì)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，來(lái)保證同步發(fā)電機(jī)的定子輸出恒頻、恒壓的電能。而對(duì)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)變化的機(jī)械輸出功，不能滿足同步發(fā)電機(jī)輸出恒頻、恒壓的電能。 為了達(dá)到同步發(fā)電機(jī)能在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，通常采用液力耦合器或復(fù)合電力傳動(dòng)系統(tǒng)，液力耦合器通過(guò)調(diào)節(jié)液體的壓力與流量，可以平滑的改變傳動(dòng)速比，但在傳動(dòng)速比較大時(shí)，該類裝置的工作效率顯著降低，而且液壓耦合器使用的機(jī)械和液壓部件數(shù)目較多，涉及到高壓液壓系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)密封問(wèn)題，對(duì)材料和工作環(huán)境比較敏感，運(yùn)行壽命短，維護(hù)工作量相對(duì)較大；復(fù)合電力傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上由兩臺(tái)電機(jī)組成，其中一臺(tái)作為發(fā)電機(jī)，將輸入軸的機(jī)械功率全部或部分轉(zhuǎn)換為電功率，而另一臺(tái)電機(jī)再將該電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率，這兩臺(tái)電機(jī)之間可以存在某種型式機(jī)械連接，傳遞部分機(jī)械功率，以減小需要轉(zhuǎn)換的電功率量，但是復(fù)合電力傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械與電氣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積大，成本高，在實(shí)際使用中都受到一定的限制；簡(jiǎn)單電力傳動(dòng)系統(tǒng)，例如電磁轉(zhuǎn)差離合器，具有較軟的機(jī)械特性，通過(guò)調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流的幅值，可改變負(fù)載的轉(zhuǎn)速，但與液力耦合器相似，當(dāng)調(diào)速范圍較大時(shí)，其工作效率顯著降低。不論采用任何方式，同步發(fā)電機(jī)與中間的調(diào)速機(jī)構(gòu)組成的軸系較長(zhǎng)，由于需要有至少兩套連接機(jī)構(gòu)，占用的空間較大，故障率增加。
發(fā)明內(nèi)容為彌補(bǔ)上述缺陷，本實(shí)用新型的目的是提出一種自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)輸入的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，能夠輸出恒頻、恒壓的電能。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)?！N自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng),包括機(jī)殼、與機(jī)殼左側(cè)同軸連接的勵(lì)磁機(jī),所述機(jī)殼內(nèi)設(shè)有電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器和套裝在所述電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器外側(cè)的同步發(fā)電機(jī)；所述電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器包括內(nèi)轉(zhuǎn)子軸和外轉(zhuǎn)子軸，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸上固定有內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述外轉(zhuǎn)子軸內(nèi)側(cè)固定有外轉(zhuǎn)子；所述同步發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子固定在所述外轉(zhuǎn)子軸的外側(cè)，所述發(fā)電機(jī)定子固定在所述機(jī)殼內(nèi)。上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于[0012]所述機(jī)殼包括左端蓋、右側(cè)內(nèi)端蓋和右側(cè)外端蓋，所述右側(cè)外端蓋上設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子第一軸承，所述右側(cè)內(nèi)端蓋上設(shè)有外轉(zhuǎn)子第一軸承，所述左端蓋上設(shè)有外轉(zhuǎn)子第二軸承；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸通過(guò)所述右側(cè)內(nèi)端蓋，從所述右側(cè)外端蓋伸出，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸由所述內(nèi)轉(zhuǎn)子第一軸承和套在所述外轉(zhuǎn)子軸上的內(nèi)轉(zhuǎn)子第二軸承支撐；所述外轉(zhuǎn)子軸由所述外轉(zhuǎn)子第一軸承和所述外轉(zhuǎn)子第二軸承支撐。所述勵(lì)磁機(jī)包括固定在外轉(zhuǎn)子軸左端的勵(lì)磁機(jī)電樞、與所述機(jī)殼的左端蓋固定連接的勵(lì)磁機(jī)外殼、與所述勵(lì)磁機(jī)外殼固定連接勵(lì)磁機(jī)磁極；所述勵(lì)磁機(jī)電樞的引線與所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的引線連接。所述系統(tǒng)還包括滑環(huán)室，所述滑環(huán)室內(nèi)設(shè)置有滑環(huán)和刷架，所述刷架上設(shè)置有碳刷，所述滑環(huán)固定在外轉(zhuǎn)子軸最左端部，滑環(huán)的引線與所述電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子的引線連接。所述系統(tǒng)還包括變頻器，所述變頻器的輸出端連接所述碳刷的引線，所述變頻器 的輸入端連接有交流電網(wǎng)。本實(shí)用新型系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器，使得變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子處于同步發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)，由于同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子為一體，則同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速；同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)輸入來(lái)改變的勵(lì)磁電流，從而保證發(fā)電機(jī)輸出的電壓和頻率恒定。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例一種自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)示意圖；其中，I、內(nèi)轉(zhuǎn)子軸；2、內(nèi)轉(zhuǎn)子第一軸承；3、外轉(zhuǎn)子軸；4、外轉(zhuǎn)子第一軸承；5、內(nèi)轉(zhuǎn)子；6、外轉(zhuǎn)子；7、發(fā)電機(jī)定子引線；8、發(fā)電機(jī)定子出線盒；9、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；10、發(fā)電機(jī)定子；
11、內(nèi)轉(zhuǎn)子第二軸承；12、勵(lì)磁機(jī)電樞引線；13、機(jī)殼；14、外轉(zhuǎn)子第二軸承；15、外殼；16、勵(lì)磁機(jī)磁極引線；17、接線盒；18、碳刷引線；19、滑環(huán)室；20、刷架；21、滑環(huán)；22、勵(lì)磁機(jī)電樞；23、勵(lì)磁機(jī)磁極；24、外轉(zhuǎn)子引線；25、變頻器。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型系統(tǒng)將變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器與電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)一體，包括機(jī)殼13、機(jī)殼13左側(cè)同軸連接有勵(lì)磁機(jī),機(jī)殼13內(nèi)設(shè)有電磁式轉(zhuǎn)矩稱合器(圖未不)和套裝在電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器外側(cè)的同步發(fā)電機(jī)(圖未示)，機(jī)殼13包括左端蓋、右側(cè)內(nèi)端蓋和右側(cè)外端蓋，右側(cè)外端蓋上設(shè)置內(nèi)轉(zhuǎn)子第一軸承2，右側(cè)內(nèi)端蓋上設(shè)置外轉(zhuǎn)子第一軸承，左端蓋上設(shè)置外轉(zhuǎn)子第二軸承14，電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器包括內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I和外轉(zhuǎn)子軸3，內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I上固定有內(nèi)轉(zhuǎn)子5,內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I通過(guò)右側(cè)內(nèi)端蓋，從右側(cè)外端蓋伸出，內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I由內(nèi)轉(zhuǎn)子第一軸承2和套裝在外轉(zhuǎn)子軸3上的內(nèi)轉(zhuǎn)子第二軸承11支撐，內(nèi)轉(zhuǎn)子軸3可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；外轉(zhuǎn)子軸3內(nèi)側(cè)固定有外轉(zhuǎn)子6，外轉(zhuǎn)子軸3由外轉(zhuǎn)子第一軸承4和外轉(zhuǎn)子第二軸承14支撐，外轉(zhuǎn)子軸3可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；內(nèi)轉(zhuǎn)子5與外轉(zhuǎn)子6之間形成一電磁耦合氣隙(圖未示)；同步發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子9和發(fā)電機(jī)定子10，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子9連接在電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子軸3外側(cè)，發(fā)電機(jī)定子10連接在機(jī)殼13內(nèi)，發(fā)電機(jī)定子引線7連接到發(fā)電機(jī)定子出線盒8。機(jī)殼13與滑環(huán)室19固定連接，滑環(huán)室19內(nèi)設(shè)置滑環(huán)21和刷架20，刷架20上設(shè)有碳刷(圖未標(biāo))，滑環(huán)21固定在外轉(zhuǎn)子軸3最左端部，滑環(huán)21的引線與電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子6的引線連接。勵(lì)磁機(jī)包括與機(jī)殼13固定連接的外殼15、與外殼15連接的勵(lì)磁機(jī)磁極23和勵(lì)磁機(jī)電樞22，勵(lì)磁機(jī)電樞引線12與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子9的引線連接，滑環(huán)的引線與外轉(zhuǎn)子引線24連接。碳刷引線18與勵(lì)磁機(jī)磁極引線16分別連接到接線盒17，碳刷引線18與變頻器25的輸出端連接，變頻器25的輸入端與三相交流電網(wǎng)連接。變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子6通過(guò)三個(gè)引流滑環(huán)21與一組三相靜止碳 刷連接，三相靜止碳刷與變頻器25的輸出端連接，變頻器25的輸入端與三相交流電網(wǎng)連接，變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子5轉(zhuǎn)速變化時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器，使流經(jīng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流頻率、幅值和相位變化，使變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子6轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，從而改變內(nèi)轉(zhuǎn)子5和外轉(zhuǎn)子之間6的相對(duì)轉(zhuǎn)速，使得變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子6處于同步發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)，由于同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子9和變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子6為一體，則同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)輸入來(lái)改變勵(lì)磁電流，從而保證發(fā)電機(jī)輸出的電壓和頻率恒定。本實(shí)用新型利用變頻調(diào)速電機(jī)原理，使流經(jīng)外轉(zhuǎn)子軸6上電樞繞組的電流的頻率、幅值和相位通過(guò)變頻器25的調(diào)節(jié)，達(dá)到控制電磁耦合器的電磁轉(zhuǎn)矩，從而改變內(nèi)轉(zhuǎn)子5和外轉(zhuǎn)子6之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)非接觸轉(zhuǎn)矩傳遞。內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I和外轉(zhuǎn)子軸3之間僅能通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)子5和外轉(zhuǎn)子6之間的電磁轉(zhuǎn)矩傳遞轉(zhuǎn)矩和功率，該電磁轉(zhuǎn)矩直接由變頻器25輸出的電流加以控制，該電流的頻率隨上述相對(duì)轉(zhuǎn)速改變，以保持內(nèi)轉(zhuǎn)子5相對(duì)于電樞電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)始終處于小滑差運(yùn)行狀態(tài)，從而明顯提高裝置的運(yùn)行效率。在本實(shí)例中，內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I和外轉(zhuǎn)子軸3，既可以具有相同的轉(zhuǎn)矩，也可以是不相同的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I的轉(zhuǎn)速叫低于、等于或高于外轉(zhuǎn)子軸3的轉(zhuǎn)速n2時(shí)，二者之間形成的轉(zhuǎn)速差為Λ η=ηι-η2，從而使內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I和外轉(zhuǎn)子軸3之間形成機(jī)械功率差，即轉(zhuǎn)差功率，該轉(zhuǎn)差功率被轉(zhuǎn)換成外轉(zhuǎn)子6上電樞繞組中的電功率，用來(lái)控制本實(shí)用新型的變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器所傳遞的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)Ii1 > n2時(shí)，電樞繞組向變頻器25饋出電功率；當(dāng)Ii1彡n2時(shí)，電樞繞組從變頻器25吸收電功率。上述實(shí)施例中，變頻器25具有輸出和輸入兩個(gè)三相端口，輸出端與靜止電刷連接，靜止電刷滑環(huán)和三相端口引線24與外轉(zhuǎn)子6中的三相交流電樞繞組連接，電樞繞組中的電壓和電流的頻率f由內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I和外轉(zhuǎn)子軸3之間的轉(zhuǎn)速差Λη決定。在本實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子軸I的轉(zhuǎn)速低于外轉(zhuǎn)子軸3的轉(zhuǎn)速時(shí)，變頻器25可以是一個(gè)電功率單向流動(dòng)的電力電子變換裝置。由變頻器25控制外轉(zhuǎn)子軸3恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，由于同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與耦合器外轉(zhuǎn)子在同一轉(zhuǎn)軸，即外轉(zhuǎn)子軸3上，從而帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子恒速旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型還有多種實(shí)施方式，但凡在本實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，所作的任何改變、等同替換和改進(jìn)，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括機(jī)殼、與機(jī)殼左側(cè)同軸連接的勵(lì)磁機(jī)，所述機(jī)殼內(nèi)設(shè)有電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器和套裝在所述電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器外側(cè)的同步發(fā)電機(jī)； 所述電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器包括內(nèi)轉(zhuǎn)子軸和外轉(zhuǎn)子軸，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸上固定有內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述外轉(zhuǎn)子軸內(nèi)側(cè)固定有外轉(zhuǎn)子； 所述同步發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子固定在所述外轉(zhuǎn)子軸的外側(cè)，所述發(fā)電機(jī)定子固定在所述機(jī)殼內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述機(jī)殼包括左端蓋、右側(cè)內(nèi)端蓋和右側(cè)外端蓋，所述右側(cè)外端蓋上設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子第一軸承，所述右側(cè)內(nèi)端蓋上設(shè)有外轉(zhuǎn)子第一軸承，所述左端蓋上設(shè)有外轉(zhuǎn)子第二軸承； 所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸通過(guò)所述右側(cè)內(nèi)端蓋，從所述右側(cè)外端蓋伸出，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸由所述內(nèi)轉(zhuǎn)子第一軸承和套在所述外轉(zhuǎn)子軸上的內(nèi)轉(zhuǎn)子第二軸承支撐；所述外轉(zhuǎn)子軸由所述外轉(zhuǎn)子第一軸承和所述外轉(zhuǎn)子第二軸承支撐。
3.如權(quán)利要求2所述的自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述勵(lì)磁機(jī)包括固定在外轉(zhuǎn)子軸左端的勵(lì)磁機(jī)電樞、與所述機(jī)殼的左端蓋固定連接的勵(lì)磁機(jī)外殼、與所述勵(lì)磁機(jī)外殼固定連接勵(lì)磁機(jī)磁極；所述勵(lì)磁機(jī)電樞的引線與所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的引線連接。
4.如權(quán)利要求I所述的自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括滑環(huán)室，所述滑環(huán)室內(nèi)設(shè)置有滑環(huán)和刷架，所述刷架上設(shè)置有碳刷，所述滑環(huán)固定在外轉(zhuǎn)子軸最左端部，滑環(huán)的引線與所述電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子的引線連接。
5.如權(quán)利要求4所述的自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括變頻器，所述變頻器的輸出端連接所述碳刷的引線，所述變頻器的輸入端連接有交流電網(wǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，公開(kāi)了一種自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)。一種自調(diào)速同步發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括機(jī)殼、與機(jī)殼左側(cè)同軸連接的勵(lì)磁機(jī)，所述機(jī)殼內(nèi)設(shè)有電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器和套裝在所述電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器外側(cè)的同步發(fā)電機(jī)；所述電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器包括內(nèi)轉(zhuǎn)子軸和外轉(zhuǎn)子軸，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸上連接有內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述外轉(zhuǎn)子軸內(nèi)側(cè)連接有外轉(zhuǎn)子；所述同步發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)定子，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子固定在所述外轉(zhuǎn)子軸的外側(cè)，所述發(fā)電機(jī)定子固定在所述機(jī)殼內(nèi)。同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和變頻調(diào)速電磁式轉(zhuǎn)矩耦合器的外轉(zhuǎn)子為一體，則同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，通過(guò)調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)輸入來(lái)改變的勵(lì)磁電流，從而保證發(fā)電機(jī)輸出的電壓和頻率恒定。
文檔編號(hào)H02K7/20GK202721556SQ20122039944
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者李俊毅, 龐卓卉 申請(qǐng)人:西安盾安電氣有限公司