CN109873531A - 风力发电用变速环调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速调节装置，尤其是风力发电用变速环调节装置，包括钢带轴，钢带轴上设有钢带槽和升降槽；抬杆滑动安装在升降槽中；弹性件安装在抬杆与升降槽之间；连接筒的一端装有钢带轴；多个调速环的直径依次增大，且相互套在一起，调速环滑动安装在钢带轴与连接筒之间，且沿钢带轴的轴线依次伸缩，调速环用于调整钢带轴的直径；及驱动装置，驱动装置安装在连接筒上，驱动装置用于依次驱动调速环伸缩。本发明提供的风力发电用变速环调节装置能够调整发电机的转速，降低发电机转速的波动范围，进而减小变频器的容量，降低变频器的成本，并且能够适用现有的双馈异步发电、同步发电和鼠笼异步发电。

Description

风力发电用变速环调节装置

技术领域

本发明涉及一种变速调节装置，尤其是风力发电用变速环调节装置。

背景技术

传统双馈异步风力发电机转速随风速的变化而变化，转速范围大，一般为10.4-17.4rpm，因此需要配置较大容量的变频器，通常为±30％容量，才能保证恒频发电，变频器的容量越大价格越高。

传统的同步发电和鼠笼异步发电均需要全功率变频器，而全功率变频器价格昂贵。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能够自动调整发电机转速，使发电机转速波动范围较小，降低变频器的容量，进而降低变频器价格的风力发电用变速环调节装置，具体技术方案为：

风力发电用变速环调节装置，包括钢带轴，所述钢带轴上设有钢带槽和升降槽，所述钢带槽用于固定钢带的一端，所述升降槽沿钢带轴的轴线设置，所述升降槽不少于两个，且升降槽沿钢带轴的轴线环形阵列设置；抬杆，所述抬杆滑动安装在升降槽中，所述抬杆的长度不小于钢带的宽度；弹性件，所述弹性件安装在抬杆与升降槽之间；连接柱，所述连接柱固定在钢带轴的一端，且连接柱不少于两个，所述连接柱绕钢带轴的轴线环形阵列设置；连接筒，所述连接筒的一端装有钢带轴，且连接柱固定在连接筒上，所述连接筒的内径大于钢带轴的外径；调速环，所述调速环不少于一个，所述多个调速环的直径依次增大，且相互套在一起，所述调速环之间均能相对滑动，所述调速环滑动安装在钢带轴与连接筒之间，且沿钢带轴的轴线依次伸缩，所述调速环用于调整钢带轴的直径，所述调速环的一端设有避位槽，所述避位槽与连接柱相对应；及驱动装置，所述驱动装置安装在连接筒上，所述驱动装置用于依次驱动调速环伸缩。

通过采用上述技术方案，抬杆在钢带轴重新卷绕钢带时避免钢带直接压紧在钢带轴上，使钢带与钢带轴之间留有间隙，从而方便调速环的伸出或缩回。

连接柱实现钢带轴与连接筒之间的连接，并且为调速环留出安装空间。

连接筒用于安装驱动装置和与复位装置连接，并且收纳调速环，连接筒通过连接柱与钢带轴实现同步转动。

多个调速环叠加，并且每个调速环均能单独伸缩，从而实现不同直径的调节，调速环伸出时钢带缠绕在调速环上，调速环全部缩回到连接筒时钢带缠绕在钢带轴上。调速环从与钢带轴接触的那个调速环开始依次伸出或缩回，避免调速环与钢带轴之间产生空隙，进而防止调速环在钢带收紧时被钢带挤压变形。

当转盘将缠绕在钢带轴上的钢带全部拉出后，安装在转盘上的钢带连接装置松开钢带，连接筒在复位装置的带动下重新卷绕钢带，同时抬杆在弹性件的作用下升起，驱动装置根据控制系统的指令伸出或缩回相关的调速环，从而实现钢带轴的直径调整，进而实现转速的调整。

优选的，所述钢带轴为正棱柱，所述钢带槽和升降槽分别位于正棱柱的外侧面上；所述调速环的横截面为正多边形，所述调速环与钢带轴相匹配，所述避位槽位于调速环的侧面上。

通过采用上述技术方案，由于调速环上设有避位槽，虽然调速环的一端还是连接的，但是连接处薄弱，而避位槽几乎将调速环分割成多个独立的调速片，如果是圆弧形的调速片容易在钢带轴上发生径向滑动，并且强度较差，容易变形。当调速环的横截面为正多边形能够提高调速环的强度，即调速片的两侧均匀形成加强筋，整体强度较高，不易变形，并且钢带轴采用与调速环相匹配的正棱柱时能避免发生调速片沿径向滑动的情况，同时能够对调速环伸出和缩回进行导向，提高了调速环伸缩的稳定性和可靠性。

优选的，还包括端部支撑环，所述端部支撑环固定在钢带轴的另一端，所述端部支撑环上设有多个支撑柱，所述支撑柱与连接柱相对应。

通过采用上述技术方案，支撑柱之间形成定位槽，调速环的端部插在定位槽内，从而使端部支撑环能够在调速环伸出时固定调速环的端部，有效防止调速环的端部发生径向偏移，提高稳定性。

优选的，所述连接柱和支撑柱上均设有导向槽，且导向槽与升降槽相通，所述抬杆的两端滑动安装在导向槽内。

通过采用上述技术方案，导向槽对抬杆进行导向，限定抬杆升降的方向和位置，并且能够防止抬杆脱离升降槽。

优选的，所述弹性件为圆柱压缩弹簧或氮气弹簧。

通过采用上述技术方案，圆柱压缩弹簧或氮气弹簧稳定可靠、使用寿命长。

优选的，所述调速环上还设有驱动槽，所述驱动槽的一侧设有驱动齿条；所述驱动装置包括驱动齿轮，所述驱动齿轮位于驱动齿条的一侧，且与驱动齿条相啮合；齿轮连接管，所述齿轮连接管转动插在连接筒的轴孔上，所述齿轮连接管的一端固定在驱动齿轮上；主动齿轮，所述主动齿轮位于连接管的外侧，且主动齿轮固定在齿轮连接管的另一端；驱动环，所述驱动环转动安装在连接筒的外侧面，且与连接筒同轴线，所述驱动环上设有多个弧形齿条，所述弧形齿条与主动齿轮相啮合，所述驱动环分别为第一驱动环和第二驱动环，所述第一驱动环和第二驱动环分别位于主动齿轮的两侧；及跟转装置，所述跟转装置固定在连接筒的外侧面，所述跟转装置用于控制驱动环的转动或停止；所述驱动齿轮、齿轮连接管、主动齿轮和弧形齿条的数量均与调速环的数量一致，所述齿轮连接管的直径依次增大，且长度依次增加，所述齿轮连接管相互套在一起，且均能相对转动，所述驱动齿轮和主动齿轮均沿齿轮连接管的轴线层叠设置，所述驱动齿轮分别与调速环上的驱动齿条相对应，所述主动齿轮分别与弧形齿条相对应。

通过采用上述技术方案，驱动环跟随连接筒转动时驱动环上的弧形齿条带动主动齿轮转动，主动齿轮通过齿轮连接管带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动驱动齿条移动，驱动齿条带动调速环沿钢带轴的轴线移动，从而实现调速环的伸出和缩回，进而实现钢带轴直径的调整。

由于驱动环上的弧形齿条设有多个，能够依次带动不同直径的调速环移动，进而实现连接筒多个直径的调整。

优选的，所述跟转装置包括转动装置，所述转动装置固定在连接筒的外圆面，所述转动装置用于带动驱动环跟随连接筒转动；及停止装置，所述停止装置位于驱动环的外圆面的一侧，所述停止装置用于控制驱动环停止转动。

通过采用上述技术方案，通过转动装置和停止装置实现驱动环的停止和跟转，从而实现调速环伸出和缩回的控制。

优选的，所述转动装置包括转动座，所述转动座固定在连接筒的外圆面，所述转动座上设有压紧槽；压紧块，所述压紧块滑动安装在压紧槽内；及压紧弹簧，所述压紧弹簧位于压紧槽内，所述压紧弹簧的两端分别与压紧槽的底部和压紧块连接，所述压紧弹簧将压紧块压紧在驱动环的端面。

通过采用上述技术方案，压紧弹簧将压紧块压紧在驱动环的端面从而实现驱动环跟随连接筒转动。

优选的，所述停止装置包括停转座，所述停转座的顶部设有停转槽，所述停转槽设有两个，所述停转座的一侧设有滑动槽，且滑动槽位于停转座的底部，所述滑动槽与停转槽相通；停转块，所述停转块滑动安装在停转槽内，停转块与滑动槽底部相对的底面为升降斜面，所述停转块设有两个，分别为第一停转块和第二停转块，所述第一停转块的升降斜面与第二停转块的升降斜面成正反设置；驱动块，所述驱动块滑动安装在滑动槽内，所述驱动块上设有第一停转台和第二停转台，所述第一停转台和第二停转台的顶部均设有驱动斜面，且第一停转台的驱动斜面与第二停转台的驱动斜面成正反设置，所述第一停转块和第二停转块分别滑动安装在第一停转台和第二停转台上，所述升降斜面与驱动斜面滑动配合；及停转液压缸，所述停转液压缸固定在停转座的另一侧，所述停转液压缸的活塞杆与驱动块连接；所述停转液压缸的活塞杆伸出时第一停转块压紧在第一驱动环上，所述第一驱动环停止转动，所述第二停转块与第二驱动环不接触，所述停转液压缸的活塞杆缩回时第二停转块压在第二驱动环上，所述第二驱动环停止转动，所述第一停转块与第一驱动环不接触。

通过采用上述技术方案，停转液压缸启动时能够推动第一停转块和第二停转块压紧在驱动环的外圆面上，由于第一停转块和第二停转块的摩擦力大于驱动环与压紧块之间的摩擦力，从而使驱动环停止转动。

优选的，所述停转块的顶面为弧形面，所述停转块正对着驱动环的外圆面，所述弧形面与驱动环的外圆面相匹配。

通过采用上述技术方案，弧形面增大了接触面积，提高了摩擦力。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明提供的风力发电用变速环调节装置能够调整发电机的转速，降低发电机转速的波动范围，进而减小变频器的容量，降低变频器的成本，并且能够适用现有的双馈异步发电、同步发电和鼠笼异步发电。

附图说明

图1是风力发电用变速环调节装置的轴测结构示意图；

图2是风力发电用变速环调节装置的正视图；

图3是风力发电用变速环调节装置的剖面结构示意图；

图4是钢带轴和连接筒的结构示意图；

图5是第一调速环的结构示意图；

图6是驱动齿轮、齿轮连接管和主动齿轮的装配结构示意图；

图7是停止装置的正视图；

图8是沿图7中A-A线的剖视图；

图9是驱动块的结构示意图；

图10是停转块的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图10所示，风力发电用变速环调节装置，包括钢带轴11，钢带轴11上设有钢带槽111和升降槽112，钢带槽111用于固定钢带的一端，升降槽112沿钢带轴11的轴线设置，升降槽112不少于两个，且升降槽112沿钢带轴11的轴线环形阵列设置；抬杆14，抬杆14滑动安装在升降槽112中，抬杆14的长度不小于钢带的宽度；弹性件，弹性件安装在抬杆14与升降槽112之间；连接柱114，连接柱114固定在钢带轴11的一端，且连接柱114不少于两个，连接柱114绕钢带轴11的轴线环形阵列设置；连接筒12，连接筒12的一端装有钢带轴11，且连接柱114固定在连接筒12上，连接筒12的内径大于钢带轴11的外径；调速环，调速环设有三个，调速环的直径依次增大，且相互套在一起，调速环之间均能相对滑动，调速环滑动安装在钢带轴11与连接筒12之间，且沿钢带轴11的轴线依次伸缩，调速环用于调整钢带轴11的直径，调速环的一端设有避位槽1511，避位槽1511与连接柱114相对应；及驱动装置，驱动装置安装在连接筒12上，驱动装置用于依次驱动调速环伸缩。

抬杆14在钢带轴11重新卷绕钢带时避免钢带直接压紧在钢带轴11上，使钢带与钢带轴11之间留有间隙，从而方便调速环的伸出或缩回。

连接柱114实现钢带轴11与连接筒12之间的连接，并且为调速环留出安装空间。

连接筒12用于安装驱动装置和与复位装置连接，并且收纳调速环，连接筒12通过连接柱114与钢带轴11实现同步转动。

多个调速环叠加，并且每个调速环均能单独伸缩，从而实现钢带轴11不同直径的调节，调速环伸出时钢带缠绕在调速环上，调速环全部缩回到连接筒12时钢带缠绕在钢带轴11上。调速环从与钢带轴11接触的那个调速环开始依次伸出或缩回，避免调速环与钢带轴11之间产生空隙，进而防止调速环在钢带收紧时被钢带挤压变形。

当转盘将缠绕在钢带轴11上的钢带全部拉出后，安装在转盘上的钢带连接装置松开钢带，连接筒12在复位装置的带动下重新卷绕钢带，同时抬杆14在弹性件的作用下升起，驱动装置根据控制系统的指令伸出或缩回相关的调速环，从而实现钢带轴11的直径调整，进而实现转速的调整。

具体的，调速环设有三个，分别为第一调速环151、第二调速环152和第三调速环153，第一调速环151活动套在钢带轴11上，第二调速环152套在第一调速环151上，第三调速环153套在第二调速环152上，第三调速环153位于连接筒12的内圆面处。调速环的结构基本相同，仅直径不同。

钢带轴11为正棱柱，钢带槽111和升降槽112分别位于正棱柱的外侧面上；调速环的横截面为正多边形，调速环与钢带轴11相匹配，避位槽1511位于调速环的侧面上。

由于调速环上设有避位槽1511，虽然调速环的一端还是连接的，但是连接处薄弱，而避位槽1511几乎将调速环分割成多个独立的调速片，如果是圆弧形的调速片容易在钢带轴11上发生径向滑动，并且强度较差，容易变形。当调速环的横截面为正多边形能够提高调速环的强度，即调速片的两侧均匀形成加强筋，整体强度较高，不易变形，并且钢带轴11采用与调速环相匹配的正棱柱时能避免发生调速片沿径向滑动的情况，同时能够对调速环伸出和缩回进行导向，提高了调速环伸缩的稳定性和可靠性。

还包括端部支撑环13，端部支撑环13固定在钢带轴11的另一端，端部支撑环13上设有多个支撑柱131，支撑柱131与连接柱114相对应。

支撑柱131之间形成定位槽132，调速环的端部插在定位槽132内，从而使端部支撑环13能够在调速环伸出时固定调速环的端部，有效防止调速环的端部发生径向偏移，提高稳定性。

连接柱114和支撑柱131上均设有导向槽，且导向槽与升降槽112相通，抬杆14的两端滑动安装在导向槽内。导向槽对抬杆14进行导向，限定抬杆14升降的方向和位置，并且能够防止抬杆14脱离升降槽112。

弹性件为圆柱压缩弹簧或氮气弹簧。圆柱压缩弹簧或氮气弹簧稳定可靠、使用寿命长。

调速环上还设有驱动槽1513，驱动槽1513的一侧设有驱动齿条；驱动装置包括驱动齿轮，驱动齿轮位于钢带轴11与连接筒12之间，驱动齿轮位于驱动齿条的一侧，且与驱动齿条相啮合；齿轮连接管，齿轮连接管转动插在连接筒12的轴孔上，齿轮连接管的一端固定在驱动齿轮上；主动齿轮，主动齿轮位于连接管的外侧，且主动齿轮固定在齿轮连接管的另一端；驱动环，驱动环转动安装在连接筒12的外侧面，且与连接筒12同轴线，驱动环上设有多个弧形齿条，弧形齿条与主动齿轮相啮合，驱动环分别为第一驱动环161和第二驱动环162，第一驱动环161和第二驱动环162分别位于主动齿轮的两侧；及跟转装置，跟转装置固定在连接筒12的外侧面，跟转装置用于控制驱动环的转动或停止；驱动齿轮、齿轮连接管、主动齿轮和弧形齿条的数量均与调速环的数量一致，齿轮连接管的直径依次增大，且长度依次增加，齿轮连接管相互套在一起，且均能相对转动，驱动齿轮和主动齿轮均沿齿轮连接管的轴线层叠设置，驱动齿轮分别与调速环上的驱动齿条相对应，主动齿轮分别与弧形齿条相对应。

驱动环跟随连接筒12转动时驱动环上的弧形齿条带动主动齿轮转动，主动齿轮通过齿轮连接管带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动驱动齿条移动，驱动齿条带动调速环沿连接筒12的轴线移动，从而实现调速环的伸出和缩回，进而实现连接筒12直径的调整。

由于驱动环上的弧形齿条设有多个，能够依次带动不同直径的调速环移动，进而实现连接筒12多个直径的调整。

其中，驱动齿轮、齿轮连接管和主动齿轮设有两套，对称安装在钢带轴的两侧，用于提高调速环伸出或缩回时的稳定性，避免调速环单侧受力卡死在钢带轴与连接筒之间。

具体的，驱动齿轮包括第一驱动齿轮171、第二驱动齿轮172和第三驱动齿轮173。

齿轮连接管包括第一齿轮连接管174、第二齿轮连接管175和第三齿连接管176。

主动齿轮包括第一主动齿轮177、第二主动齿轮178和第三主动齿轮179。

驱动环上的弧形齿条包括第一弧形齿条165、第二弧形齿条166和第三弧形齿条167，第一弧形齿条165、第二弧形齿条166和第三弧形齿条167均对称设有两个，且依次设置。

第一调速环151上设有两个第一驱动齿条1512，第二调速话环上设有两个第二驱动齿条，第三调速环153上设有两个第三驱动齿条。

第一驱动齿轮171和第一主动齿轮177分别安装在第一齿轮连接管174的两端，第一齿轮连接管174可以为实心轴，第一驱动齿轮171与第一驱动齿条1512啮合，第一主动齿轮177与驱动环上的第一弧形齿条165啮合。

第二驱动齿轮172和第二主动齿轮178分别安装在第二齿轮连接管175的两端，第二齿轮连接管175活动套在第一齿轮连接管174上，第二驱动齿轮172与第二驱动齿条啮合，第二主动齿轮178与驱动环上的第二弧形齿条166啮合。

第三驱动齿轮173和第三主动齿轮179分别安装在第三齿连接管176的两端，第三齿连接管176活动套在第二齿轮连接管175上，第三驱动齿轮173与第三驱动齿条啮合，第三主动齿轮179与驱动环上的第三弧形齿条167啮合。

三个调速环分别依次伸出或缩回。

跟转装置包括转动装置，转动装置固定在连接筒12的外圆面，转动装置用于带动驱动环跟随连接筒12转动；及停止装置，停止装置位于驱动环的外圆面的一侧，停止装置用于控制驱动环停止转动。

转动装置分别位于第一驱动环161和第二驱动环162的一侧。

具体的，转动装置包括转动座181，转动座181固定在连接筒12的外圆面，转动座181上设有压紧槽；压紧块183，压紧块183滑动安装在压紧槽内；及压紧弹簧182，压紧弹簧182位于压紧槽内，压紧弹簧182的两端分别与压紧槽的底部和压紧块183连接，压紧弹簧182将压紧块183压紧在驱动环的端面。

压紧弹簧182将压紧块183压紧在驱动环的端面从而实现驱动环跟随连接筒12转动。

停止装置包括停转座184，停转座184的顶部设有停转槽，停转槽设有两个，停转座184的一侧设有滑动槽，且滑动槽位于停转座184的底部，滑动槽与停转槽相通；停转块，停转块滑动安装在停转槽内，停转块与滑动槽底部相对的底面为升降斜面1861，停转块设有两个，分别为第一停转块186和第二停转块187，第一停转块186的升降斜面1861与第二停转块187的升降斜面1861成正反设置；驱动块185，驱动块185滑动安装在滑动槽内，驱动块185上设有第一停转台1851和第二停转台1852，第一停转台1851和第二停转台1852的顶部均设有驱动斜面1853，且第一停转台1851的驱动斜面1853与第二停转台1852的驱动斜面1853成正反设置，第一停转块186和第二停转块187分别滑动安装在第一停转台1851和第二停转台1852上，升降斜面1861与驱动斜面1853滑动配合；及停转液压缸188，停转液压缸188固定在停转座184的另一侧，停转液压缸188的活塞杆与驱动块185连接；停转液压缸188的活塞杆伸出时第一停转块186压紧在第一驱动环161上，第一驱动环161停止转动，第二停转块187与第二驱动环162不接触，停转液压缸188的活塞杆缩回时第二停转块187压在第二驱动环162上，第二驱动环162停止转动，第一停转块186与第一驱动环161不接触。

停转液压缸188启动时能够推动第一停转块186或第二停转块187压紧在驱动环的外圆面上，由于第一停转块186和第二停转块187的摩擦力大于驱动环与压紧块183之间的摩擦力，从而使驱动环停止转动。停转液压缸188有三个工作位置，中间位置控制第一停转块186和第二停转块187均不压紧驱动环，驱动环跟随连接筒12转动；停转液压缸188伸出时控制第一停转块186压紧第一驱动环161；停转液压缸188缩回时控制第二停转块187压紧第二驱动环162。

停转块的顶面为弧形面1862，停转块正对着驱动环的外圆面，弧形面1862与驱动环的外圆面相匹配。

弧形面1862增大了接触面积，提高了摩擦力。

风力发电用变速环调节装置用在新型风力发电系统中，在风电主轴上安装两个转盘，转盘上装有连接装置，连接装置与钢带的一端连接，钢带的另一端与钢带轴11连接，钢带轴11通过离合器与传动轴连接，传动轴上装有两个风力发电用变速环调节装置，传动轴还与发电机连接，风力发电用变速环调节装置的连接筒12与复位装置连接，复位装置用于钢带筒11重新卷绕钢带。传动轴与发电机连接。转盘在桨叶的带动下转动，转盘通过钢带拉动钢带轴11转动，钢带轴11通过离合器带动传动轴转动，传动轴带动发电机转动。当转盘通过钢带拉动钢带轴11转动时，离合器闭合，钢带轴11带动发电机工作，当钢带从钢带轴11上拉开后，钢带通过连接装置与转盘分离，钢带在转盘上滑动，钢带轴11在复位装置的作用下重新卷绕钢带，并在此时伸缩调速环实现钢带轴11的直径调整，钢带缠绕在钢带轴11上的直径发生变化后带动传动轴转动时转速也发生变化，进而实现发电机的转速调整，从而降低发电机转动的波动范围。其中一个钢带卷绕时另一个钢带带动另一个钢带轴11转动，从而使发电机持续工作。

调整钢带轴11直径时，钢带轴11和连接筒12在复位装置的作用下转动，此时第一驱动环161和第二驱动环162在压紧块183的作用下跟随连接筒12转动，控制系统根据需要调整的速度控制调速环的伸出和缩回，当需要增大钢带轴11的直径时，停转液压缸188控制第一停转块186伸出，第一停转块186压紧在第一驱动环161的外圆面，第一驱动环161停止转动，第二驱动环162继续跟随连接筒12转动，连接筒12带动主动齿轮转动，当第一主动齿轮177与第一驱动环161上的第一弧形齿条165接触时，第一弧形齿轮165带动第一主动齿轮177转动，第一主动齿轮177通过第一齿轮连接管174带动第一驱动齿轮转动171转动，第一驱动齿轮171带动第一驱动齿条1512移动，第一驱动齿条1512带动第一调速环151伸出。如果需要伸出第二调速环152和第三调速环153时，保持第一停转块186压紧在第一驱动环161上，第二弧形齿条166和第三弧形齿条167依次带动第二主动齿轮178和第三主动齿轮179，第二主动齿轮178和第三主动齿轮179依次带动第二驱动齿轮172和第三驱动齿轮173，第二驱动齿轮172和第三驱动齿轮173依次带动第二调速环152和第三调速环153上的驱动齿条移动，驱动齿条带动第二调速环152和第三调速环153依次伸出，然后停转液压缸188控制第一停转块186缩回，第一驱动环161在压紧块183的作用下跟随连接筒12转动。通过采用上述方法能够控制第一调速环151、第二调速环152和第三调速环153的依次伸出。当需要缩回第一调速环151时，停转液压缸188控制第二停转块187压紧在第二驱动环162上，第二驱动环162停止转动，第一驱动环161跟随连接筒12转动，当第三主动齿轮179与第二驱动环162上的第三弧形齿条167接触，此时第三弧形齿条167带动第三主动齿轮179反向转动，进而实现第三调速环153的缩回，然后依次实现第二调速环152和第一调速环151的缩回。

风力发电用变速环调节装置能够实现有级调速。

风力发电用变速环调节装置在双馈异步发电机系统内的应用：

风力发电用变速环调节装置将发电机的输入转速稳定在±5％-±10％之间的小范围内波动，从而实现减小变频器容量，选用较小容量的变频器即可保证恒频发电。而变频器容量越小价格越低，实现降低成本。

风力发电用变速环调节装置在同步发电机系统内的应用：

风力发电用变速环调节装置配合叶轮小范围转速波动与同步发电机相位提前量的自平衡调整，保证并网运行的同步发电机保持同步转速，无需配置全功率变频器即可恒频发电。同步发电机对电网非常友好，风机不但没有低穿高穿问题，作为无功源还能帮助电网故障恢复。

风力发电用变速环调节装置的有级调速开辟了无需全功率变频器的同步风力发电机组技术路线。

风力发电用变速环调节装置在鼠笼异步发电机系统内的应用：

风力发电用变速环调节装置配合叶轮小范围转速波动与鼠笼异步发电机转差率的自平衡调整，保证并网鼠笼异步发电机始终处于转差率范围内超同步运行，无需配置全功率变频器即可恒频发电。鼠笼异步机型具备高可靠性和低成本的优点。

本发明提供的风力发电用变速环调节装置能够调整发电机的转速，降低发电机转速的波动范围，进而减小变频器的容量，降低变频器的成本，并且能够适用现有的双馈异步发电、同步发电和鼠笼异步发电。

Claims (10)

1.风力发电用变速环调节装置，其特征在于，包括

钢带轴，所述钢带轴上设有钢带槽和升降槽，所述钢带槽用于固定钢带的一端，所述升降槽沿钢带轴的轴线设置，所述升降槽不少于两个，且升降槽沿钢带轴的轴线环形阵列设置；

抬杆，所述抬杆滑动安装在升降槽中，所述抬杆的长度不小于钢带的宽度；

弹性件，所述弹性件安装在抬杆与升降槽之间；

连接柱，所述连接柱固定在钢带轴的一端，且连接柱不少于两个，所述连接柱绕钢带轴的轴线环形阵列设置；

连接筒，所述连接筒的一端装有钢带轴，且连接柱固定在连接筒上，所述连接筒的内径大于钢带轴的外径；

调速环，所述调速环不少于两个，所述多个调速环的直径依次增大，且相互套在一起，所述调速环之间均能相对滑动，所述调速环滑动安装在钢带轴与连接筒之间，且沿钢带轴的轴线依次伸缩，所述调速环用于调整钢带轴的直径，所述调速环的一端设有避位槽，所述避位槽与连接柱相对应；及

驱动装置，所述驱动装置安装在连接筒上，所述驱动装置用于依次驱动调速环伸缩。

2.根据权利要求1所述的风力发电用变速环调节装置，其特征在于，

所述钢带轴为正棱柱，所述钢带槽和升降槽分别位于正棱柱的外侧面上；

所述调速环的横截面为正多边形，所述调速环与钢带轴相匹配，所述避位槽位于调速环的侧面上。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电用变速环调节装置，其特征在于，

还包括端部支撑环，所述端部支撑环固定在钢带轴的另一端，所述端部支撑环上设有多个支撑柱，所述支撑柱与连接柱相对应。

4.根据权利要求3所述的风力发电用变速环调节装置，其特征在于，

所述连接柱和支撑柱上均设有导向槽，且导向槽与升降槽相通，所述抬杆的两端滑动安装在导向槽内。

5.根据权利要求1所述的风力发电用变速环调节装置，其特征在于，

所述弹性件为圆柱压缩弹簧或氮气弹簧。

6.根据权利要求1所述的风力发电用变速环调节装置，其特征在于，

所述调速环上还设有驱动槽，所述驱动槽的一侧设有驱动齿条；

所述驱动装置包括

驱动齿轮，所述驱动齿轮位于驱动齿条的一侧，且与驱动齿条相啮合；

齿轮连接管，所述齿轮连接管转动插在连接筒的轴孔上，所述齿轮连接管的一端固定在驱动齿轮上；

主动齿轮，所述主动齿轮位于连接管的外侧，且主动齿轮固定在齿轮连接管的另一端；

驱动环，所述驱动环转动安装在连接筒的外侧面，且与连接筒同轴线，所述驱动环上设有多个弧形齿条，所述弧形齿条与主动齿轮相啮合，所述驱动环分别为第一驱动环和第二驱动环，所述第一驱动环和第二驱动环分别对称位于主动齿轮的两侧；及

跟转装置，所述跟转装置固定在连接筒的外侧面，所述跟转装置用于控制驱动环的转动或停止；

所述驱动齿轮、齿轮连接管、主动齿轮和弧形齿条的数量均与调速环的数量一致，所述齿轮连接管的直径依次增大，且长度依次增加，所述齿轮连接管相互套在一起，且均能相对转动，所述驱动齿轮和主动齿轮均沿齿轮连接管的轴线层叠设置，所述驱动齿轮分别与调速环上的驱动齿条相对应，所述主动齿轮分别与弧形齿条相对应。

7.根据权利要求6所述的风力发电用变速环调节装置，其特征在于，

所述跟转装置包括

转动装置，所述转动装置固定在连接筒的外圆面，所述转动装置用于带动驱动环跟随连接筒转动；及

停止装置，所述停止装置位于驱动环的外圆面的一侧，所述停止装置用于控制驱动环停止转动。

8.根据权利要求7所述的风力发电用变速环调节装置，其特征在于，

所述转动装置包括

转动座，所述转动座固定在连接筒的外圆面，所述转动座上设有压紧槽；

压紧块，所述压紧块滑动安装在压紧槽内；及

压紧弹簧，所述压紧弹簧位于压紧槽内，所述压紧弹簧的两端分别与压紧槽的底部和压紧块连接，所述压紧弹簧将压紧块压紧在驱动环的端面。

9.根据权利要求7所述的风力发电用变速环调节装置，其特征在于，

所述停止装置包括

停转座，所述停转座的顶部设有停转槽，所述停转槽设有两个，所述停转座的一侧设有滑动槽，且滑动槽位于停转座的底部，所述滑动槽与停转槽相通；

停转块，所述停转块滑动安装在停转槽内，停转块与滑动槽底部相对的底面为升降斜面，所述停转块设有两个，分别为第一停转块和第二停转块，所述第一停转块的升降斜面与第二停转块的升降斜面成正反设置；

驱动块，所述驱动块滑动安装在滑动槽内，所述驱动块上设有第一停转台和第二停转台，所述第一停转台和第二停转台的顶部均设有驱动斜面，且第一停转台的驱动斜面与第二停转台的驱动斜面成正反设置，所述第一停转块和第二停转块分别滑动安装在第一停转台和第二停转台上，所述升降斜面与驱动斜面滑动配合；及

停转液压缸，所述停转液压缸固定在停转座的另一侧，所述停转液压缸的活塞杆与驱动块连接；

所述停转液压缸的活塞杆伸出时第一停转块压紧在第一驱动环上，所述第一驱动环停止转动，所述第二停转块与第二驱动环不接触，所述停转液压缸的活塞杆缩回时第二停转块压在第二驱动环上，所述第二驱动环停止转动，所述第一停转块与第一驱动环不接触。

10.根据权利要求9所述的风力发电用变速环调节装置，其特征在于，

所述停转块的顶面为弧形面，所述停转块正对着驱动环的外圆面，所述弧形面与驱动环的外圆面相匹配。