CN103244362B - 风电恒制动永磁偏航-变桨摆线减速箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风电偏航、变桨齿轮箱技术领域，一种恒制动永磁偏航-变桨摆线减速箱，包括机座、定子、永磁铁及空心转子、摆线部件及制动件，其特征在于：制动件包括双组V型槽盘机构、摩擦副及复位弹簧：双组V型槽盘机构中，第一主动V型槽盘联接在转子轴上，中间盘一侧从动V型槽盘、钢球，第二从动V型槽盘与输出轴花键联接，中间盘另一侧主动V型槽盘、置于二V型槽之间有钢球，摩擦副包括内锥体与锥盘，锥盘与中间盘联接，复位弹簧使摩擦副压紧。有益效果：制动力矩能随阻力矩增加而自动增加，使用性能高度可靠；轴向尺寸短、结构简单、机加工工艺性能好；制造成本约为现有技术的45-55％。

Description

风电恒制动永磁偏航-变桨摆线减速箱
【技术领域】
本发明涉及风电偏航、变桨减速技术领域，一种通过改变频率、极对数和摆线减速比而可分别成为变桨或偏航减速器的风电恒制动永磁偏航-变桨摆线减速箱。
【背景技术】南京高速齿轮公司《风力发电机偏航齿轮箱》(ZL200410064930.X)与《风力发电机变桨齿轮箱》(ZL200410064931.4)分别为四级行星与三级行星串联结构。二发明专利存在下述问题：(1)结构复杂、轴向尺寸长；(2)必需另配电磁制动器，制动可靠性是一个非常重要指标，电磁式制动可靠性较差，特别是制动力矩不能随阻力矩的增加而自动增大。
【发明内容】
本发明目的提供一种制动力矩能随阻力矩增加而自动增加，永磁电机加单级摆线减速，一种风电恒制动永磁偏航-变桨摆线减速箱。二者采用同一结构形式，如：(1)永磁电机极对数p＝8、16HZ时n＝120rpm，单级摆线i＝143，则输出n2＝0.84rpm，用于偏航齿轮箱；(2)永磁电机极对数p＝3、30HZ时n＝600rpm，摆线i＝119，则输出n2≈5.04rpm，用于变桨齿轮箱。
【技术方案】永磁电机联接半埋齿摆线传动件，一方面大大降低了永磁电机造价，另方面因为摆线价格低、半埋齿摆线永不断齿而具有很大的过载能力、很高的可靠性。摆线针销半埋齿结构主要用于工业机器人减速器，见于朱孝录《齿轮传动设计手册》828页。
实现制动力矩能随阻力矩增加而自动增加的技术方案是：制动件采用了双组钢球V型槽装置、摩擦副与弹簧组合的结构创新，其中：双组钢球V型槽装置是根据机械无级变速器中钢球V型槽自动加压装置改进的(见于阮忠唐《机械无级变速器》90页)：第一组由主动V型槽盘、中间盘一侧从动V型槽盘及二盘V型槽面中间的钢球组成，中间盘与锥盘联接；第二组由中间盘另一侧主动V型槽盘、第二从动V型槽盘及二盘V型槽面中间的钢球组成。工作原理：电机转子轴上第一组主动V型槽面对钢球产生的轴向分力推动中间盘从动V型槽盘使摩擦副分离，制动力矩消失，而周向分力用以驱动与第二组从动V型槽盘联接的输出轴转动作功；断电时转子轴仃止，阻力矩使第二(组)从动V型槽面对钢球产生的轴向分力使摩擦副压紧，因而只要摩擦副具有足够大的许用比压p，保证永磁偏航或变桨齿轮箱处于高可靠的制动状态。
【有益效果】
(1)制动力矩能自动增加，使用性能高度可靠；(2)轴向短、结构简单；
(3)变桨或偏航为同一结构，简化了机型，因而工艺统一，制造成本约为现有技术的45-55％。
【附图说明】图1，本发明实施例结构示意图
图2.与3.分别为第一组中钢球与V型槽面断电(制动)与通电(作功)时受力原理图
【具体实施方式】下面结合附图对本发明详加描述：
参照图1-3，一种恒制动永磁偏航-变桨摆线减速箱，包括永磁电机外壳1、电机定子17、永磁铁16及电机空心转子14、摆线减速部件及制动件，所述的电机外壳1前端顺次联接内嵌式前端盖18、针齿壳19与机座24，电机外壳1后端顺次联接圆环座2与端盖3，其特征在于：
(A)所述的电机空心转子14一侧用第一轴承15支承在内嵌式前端盖18内孔，另一侧用第二轴承27支承在输入轴13上，所述的输入轴13两端分别用第三、四轴承26、10支承在输出轴23与端盖3内孔；
(B)所述的摆线减速部件包括装在输入轴13上的偏心轴承21、摆线轮20、针齿销30、针齿壳19及销轴式输出机构，所述针齿销30半埋在针齿壳19中，是一种半埋齿结构(见于朱孝录《齿轮传动设计手册》828页)，所述销轴式输出机构由输出轴23、柱销22、柱套及均载环29组成，其中输出轴23轴颈用第五轴承25支承在机座24内孔，均载环29轴颈外圆用第六轴承28支承在内嵌式前端盖18中心孔；
(C)所述的制动件包括双组V型槽盘机构、摩擦副及弹簧11，其中：
(C-1)所述摩擦副包括内锥体7与锥盘6，其中内锥体7联接在圆环座2内孔，锥盘6与双组V型槽盘机构的中间盘8联接；
(C-2)所述的双组V型槽盘机构中，第一主动V型槽盘4与电机空心转子14联接，中间盘8一侧为第一从动V型槽盘，第一主动V型槽盘4与第一从动V型槽盘之间有第一钢球5，中间盘8另一侧为第二主动V型槽盘，第二从动V型槽盘9与输入轴13一端外花键滑动联接，第二主动V型槽盘与第二从动V型槽盘9之间有第二钢球51，均布的第一、二钢球5、51的数量与其两侧的主、从动V型槽数相等；
(C-3)所述弹簧11一端靠紧杯形弹簧座12内底，另一端靠紧从动V型槽盘9端面，弹簧11使摩擦副压紧，所述杯形弹簧座12置于输入轴13轴肩与第四轴承10内圈之间，所述杯形弹簧座12开口端与第二从动V型槽盘9端面间有间隙。
工作原理：通电时，与电机空心转子14联接的第一主动V型槽盘V型槽面对钢球5产生正压力：轴向分力推动从动V型槽盘使摩擦副分离，制动力矩消失；周向分力驱动与第二从动V型槽盘花键联接的输入轴13转动作功。显然第一组钢球V型槽装置功能是离合器，第二组钢球V型槽装置功能是联轴器；断电时，电机空心转子14仃止，阻力矩使第二从动V型槽盘的V型槽面对钢球51产生正压力，其轴向分力使摩擦副压紧，因而制动力矩大，只要摩擦副具有足够大许用比压p，保证齿轮箱处于高可靠的制动状态。

Claims (1)

1.一种恒制动永磁偏航-变桨摆线减速箱，包括永磁电机外壳(1)、电机定子(17)、永磁铁(16)及电机空心转子(14)、摆线减速部件及制动件，所述的电机外壳(1)前端顺次联接内嵌式前端盖(18)、针齿壳(19)与机座(24)，电机外壳(1)后端顺次联接圆环座(2)与端盖(3)，其特征在于：
(A)所述的电机空心转子(14)一侧用第一轴承(15)支承在内嵌式前端盖(18)内孔，另一侧用第二轴承(27)支承在输入轴(13)上，所述的输入轴(13)两端分别用第三、四轴承(26、10)支承在输出轴(23)与端盖(3)内孔；
(B)所述的摆线减速部件包括装在输入轴(13)上的偏心轴承(21)、摆线轮(20)、针齿销(30)、针齿壳(19)及销轴式输出机构，所述的针齿销(30)半埋在针齿壳(19)中，是一种半埋齿结构，所述的销轴式输出机构由输出轴(23)、柱销(22)、柱套及均载环(29)组成，其中输出轴(23)轴颈用第五轴承(25)支承在机座(24)内孔，均载环(29)轴颈外圆用第六轴承(28)支承在内嵌式前端盖(18)中心孔；
(C)所述的制动件包括双组V型槽盘机构、摩擦副及弹簧(11)，其中：
(C-1)所述摩擦副包括内锥体(7)与锥盘(6)，其中内锥体(7)联接在圆环座(2)内孔，锥盘(6)与双组V型槽盘机构的中间盘(8)联接；
(C-2)所述的双组V型槽盘机构中，第一主动V型槽盘(4)与电机空心转子(14)联接，中间盘(8)一侧为第一从动V型槽盘，第一主动V型槽盘(4)与第一从动V型槽盘之间有第一钢球(5)，中间盘(8)另一侧为第二主动V型槽盘，第二从动V型槽盘(9)与输入轴(13)一端外花键滑动联接，第二主动V型槽盘与第二从动V型槽盘(9)之间有第二钢球(51)，均布的第一、二钢球(5、51)数量与其两侧的主、从动V型槽数相等；
(C-3)所述弹簧(11)一端靠紧杯形弹簧座(12)内底，另一端靠紧从动V型槽盘(9)端面，弹簧(11)使摩擦副压紧，所述杯形弹簧座(12)置于输入轴(13)轴肩与第四轴承(10)内圈之间，所述杯形弹簧座(12)开口端与第二从动V型槽盘(9)端面间有间隙。
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