CN109973593B

CN109973593B - 一种行星齿轮增速器

Info

Publication number: CN109973593B
Application number: CN201910249007.XA
Authority: CN
Inventors: 符升平; 黄瀚林
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-12-12
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: CN109973593A

Abstract

本发明提供了一种行星齿轮增速器，涉及增速器技术领域。其中，这种行星齿轮增速器通过设置第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构，以及连接机构让行星齿轮增速器具有稳定的输出转速。具体地，第一行星齿轮机构具有第一齿圈、第一电机、第一行星轮、第一太阳轮、第一行星架、配置在第一行星架的第一输入轴，以及配置在第一太阳轮的第一输出轴。当第一输入轴的转速发生变化时，通过第一电机驱动第一齿圈发生转动，进而改变第一行星齿轮的转速，以弥补第一行星齿轮的变化的转速，进而达到稳定第一太阳轮的转速的目的，并实现稳定第一输出轴的转速的目的。

Description

一种行星齿轮增速器

技术领域

本发明涉及增速器技术领域，具体而言，涉及一种行星齿轮增速器。

背景技术

风能是可再生的清洁能源，具有储量大、分布广等特点。因此，越来越受到人们的重视，也越来被广泛的使用。

现有技术中，风力发电普遍采用增速器，以提高输出轴的转速。现有技术中，由于增速器的输入轴和输出轴是定比传动。但是，自然界的风是处于变化的，因此输入轴的转速处于变化当中，进而导致输出轴转速的变化，不仅影响电力输出的稳定，而且会大大提高增速器内齿轮的磨损，降低设备的寿命。有鉴于此，发明人在研究了现有的技术后特提出本申请。

发明内容

本发明提供了一种行星齿轮增速器，旨在改善现有技术中，现有技术中风力发电的增速器，不能提供稳定的输出转速的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种行星齿轮增速器，包含：

(a)第一行星齿轮机构，其包括第一齿圈、能够驱动所述第一齿圈转动的第一电机、多个和所述第一齿圈相内啮合的第一行星轮、和所述第一行星轮相外啮合的第一太阳轮，以及可转动的配置在多个所述第一行星轮上的第一行星架；所述第一行星架设置有第一输入轴，所述第一太阳轮设置有第一输出轴；

(b)第二行星齿轮机构，其包括固定设置的第二齿圈、多个和所述第二齿圈相内啮合的第二行星轮、和所述第二行星轮相外啮合的第二太阳轮，以及可转动的配置在多个所述第二行星轮上的第二行星架；所述第二行星架设置有第二输入轴，所述第二太阳轮设置有第二输出轴；

(c)连接机构，其用以连接所述第一输出轴和所述第二输入轴；

所述第一输入轴能够带动所述第一行星架旋转，以驱动所述第一行星轮旋转并带动所述第一太阳轮旋转，以使所述第一输出轴旋转；所述第二输入轴能够带动所述第二行星架旋转，以驱动所述第二行星轮旋转并带动所述第二太阳轮旋转，以使所述第二输出轴旋转；所述第一电机能够驱动所述第一齿圈旋转，以改变所述第一输入轴和所述第一输出轴的传动比。

作为进一步优化，所述连接机构为一连接轴，该连接轴和所述第一输出轴、所述第二输入轴为一体结构。

作为进一步优化，所述连接机构为一个或多个行星齿轮。

作为进一步优化，所述第一齿圈的内侧面和外侧面均设置有齿轮部，所述第一电机的输出端和所述第一齿圈相外啮合。

作为进一步优化，所述第一行星齿轮机构具有三个第一行星轮，所述第二行星齿轮机构具有三个第二行星轮。

作为进一步优化，所述第一行星轮、所述第一太阳轮，以及所述第一齿圈均为斜齿轮或者直齿轮。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

本发明的一种行星齿轮增速器，通过设置包含第一电机的第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构，以及连接机构让行星齿轮增速器具有稳定的输出转速。具体地，当第一输入轴的转速发生变化时，会带动第一行星架的转速发生变化，进而让第一行星轮和第一太阳轮的转速发生变化，最后导致第一输出轴的转速发生变化。本发明的行星齿轮增速器，在第一输入轴的转速发生变化时，通过第一电机驱动第一齿圈发生转动，进而改变第一行星齿轮的转速，以弥补第一行星齿轮的变化的转速，进而达到稳定第一太阳轮的转速的作用，实现稳定第一输出轴的转速的目的。通过上述技术方案，本发明的第一行星齿轮机构可以达到稳定第一输出转速的作用，再通过连接机构和第二行星齿轮机构，并最终实现输出转速的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一实施例，行星齿轮增速器的第一结构示意图；

图2是本发明一实施例，行星齿轮增速器的第二结构示意图；

图3是本发明一实施例，第一行星齿轮机构的第一结构示意图；

图4是本发明一实施例，第一行星齿轮机构的第二结构示意图；

图5是现有技术中的行星齿轮增速器的结构示意图；

图中标记：1-第一行星齿轮机构；2-第二行星齿轮机构；3-连接机构；4-第一电机；5-第一行星轮；6-第一太阳轮；7-第一行星架；8-第一输入轴；9-第一齿圈；10-第二行星架；11-第二行星轮；12-第二齿圈；13-第二太阳轮；14-第二输出轴；15-连接轴；16-第三输入轴；17-第三输出轴。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

由图1和图2所示，在本实施例中，一种行星齿轮增速器，包含：

(a)第一行星齿轮机构1，其包括第一齿圈9、能够驱动第一齿圈9转动的第一电机4、多个和第一齿圈9相内啮合的第一行星轮5、和第一行星轮5相外啮合的第一太阳轮6，以及可转动的配置在多个第一行星轮5上的第一行星架7；第一行星架7设置有第一输入轴8，第一太阳轮6设置有第一输出轴；

(b)第二行星齿轮机构2，其包括固定设置的第二齿圈12、多个和第二齿圈12相内啮合的第二行星轮11、和第二行星轮11相外啮合的第二太阳轮13，以及可转动的配置在多个第二行星轮11上的第二行星架10；第二行星架10设置有第二输入轴，第二太阳轮13设置有第二输出轴14；

(c)连接机构3，其用以连接第一输出轴和第二输入轴；

第一输入轴8能够带动第一行星架7旋转，以驱动第一行星轮5旋转并带动第一太阳轮6旋转，以使第一输出轴旋转；第二输入轴能够带动第二行星架10旋转，以驱动第二行星轮11旋转并带动第二太阳轮13旋转，以使第二输出轴14旋转；第一电机4能够驱动第一齿圈9旋转，以改变第一输入轴8和第一输出轴的传动比。

具体地，当第一输入轴8的转速发生变化时，会带动第一行星架7的转速发生变化，进而让第一行星轮5和第一太阳轮6的转速发生变化，最后导致第一输出轴的转速发生变化。本实施例的行星齿轮增速器，在第一输入轴8的转速发生变化时，通过第一电机4驱动第一齿圈9发生转动，进而改变第一行星齿轮的转速，以弥补第一行星齿轮的变化的转速，进而达到稳定第一太阳轮6的转速的目的，实现第一输出轴的转速的目的。在本实施例中，第二行星齿轮机构2的第二齿圈12是固定不转动的；且在第二行星齿轮机构2中，第二行星架作为输入端，第二太阳轮作为输出端；因此，第二行星齿轮机构2可以起到进一步增加输出转速的作用。

如图2所示，在本实施例中，连接机构3为一连接轴15，该连接轴15和第一输出轴、第二输入轴为一体结构。在另一实施例中，连接机构3可以为一个行星齿轮，或者由多个行星齿轮组成。

在本实施例中，第一行星齿轮机构1具有三个第一行星轮5，第二行星齿轮机构2具有三个第二行星轮11。在另一实施例中，第一行星齿轮机构1和第二行星齿轮机构2可以具有其他数量的第一行星轮5和第二行星轮11。

在本实施例中，第一行星轮5、第一太阳轮6，以及第一齿圈9均为斜齿轮。在另一实施例中，第一行星轮5、第一太阳轮6，以及第一齿圈9均为直齿轮。

如图3和图4所示，在本实施例中，第一齿圈9的内侧面和外侧面均设置有齿轮部，第一电机4的输出端和第一齿圈9相外啮合。其中图3为第一电机4输出端和第一齿圈9均为不转动的状态；图4为第一电机4输出端，驱动第一齿圈9转动的状态。具体如下：

由图3所示，第一行星齿轮机构1的输入端和输出端，分别为第一行星架7和第一太阳轮6。其中，风力发电设备的叶片通过第一输入轴8带动第一星架转动，由于自然界的风力处于变化当中，因此第一星架转动的转速处于变化中，进而带动第一行星轮5和第一太阳轮6的转动速度处于变化中。由图3所示，当第一电机4不驱动第一齿圈9转动时，第一行星架7的转动速度为A，第一行星轮5的转动速度为B1，第一太阳轮6的转动速度为C1。

由图4所示，第一电机4以转速E驱动第一齿圈9转动，让第一齿圈9以速度D转动。定第一行星架7的转动速度仍为A，此时，第一行星轮5的转速为B2，第一太阳轮6的转速为C2。按图4的转动方向，第一行星架7属于顺时针转动，第一行星轮5处于逆时针转动；此时，让第一电机4驱动第一齿圈9也处于顺时针转动；由于第一行星架7的转动角速度由风力发电设备的叶片决定，因此不会被第一行星轮5改变，因此第一行星轮5的转动速度将变大，进而带动第一太阳轮6的转速变大，即：B2>B1，C2>C1。此外，若让第一电机4驱动第一齿圈9逆时针转动，就会让第一行星轮5的转动速度将变小，即：B2<B1，C2<C1。

通过上述可以知道，通过第一电机4驱动第一齿圈9转动，可以改变第一太阳轮6的转速。在本实施例中，当外界的风变小时，可以通过第一电机4驱动第一齿圈9转动，增大第一行星轮5和第一太阳轮6的转速，达到补偿第一太阳轮6转速变小的问题，以达到稳定第一输出轴的转速的目的，进而达到稳定第二输出轴14的目的。由图5所示，图5为现有技术中的行星齿轮增速器的结构示意图，其输入端设置有第三输入轴16，输出端设置有第三输出轴17，当第三输入轴16转速发生变化时，第三输出轴17的转速也会发生变化。本实施例的行星齿轮增速器和现有技术相比，具有更稳定的输出转速，提高风能转化成电能的稳定性，同时因为具有更稳定的输出转速，因此可以减少增速器内齿轮的磨损，提高设备的寿命。

此外，已知在行星轮中，满足以下关系：

n₁+αn₂-(1+α)n₃＝0；

式中：n1，n2，n3：分别为太阳轮、齿圈和行星架的转速；

z1，z2：分别为太阳轮、齿轮的齿数；

r1，r2：分别为太阳轮、齿轮的半径；

因此，可以得到：

n₁＝(1+α)n₃-αn₂；

由该式可知，由于α为定值，当输入轴转速n3一定时，n1和n2是呈线性关系的。即：当n2为连续变化的值时，n1也是连续变化的数值。也即：在本实施例中，第一齿轮的转速可以通过第一电机4控制为连续的值，进而让第一太阳轮6的转速也为连续的值，即：实现了第一输出轴的转速的连续变化。而转速连续变化的第一输出轴，通过连接机构3和第二行星齿轮机构2，实现了第二输出轴14转速的连续变化。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种行星齿轮增速器，其特征在于，包含：

(a)第一行星齿轮机构(1)，其包括第一齿圈(9)、能够驱动所述第一齿圈(9)转动的第一电机(4)、多个和所述第一齿圈(9)相内啮合的第一行星轮(5)、和所述第一行星轮(5)相外啮合的第一太阳轮(6)，以及可转动的配置在多个所述第一行星轮(5)上的第一行星架(7)；所述第一行星架(7)设置有第一输入轴(8)，所述第一太阳轮(6)设置有第一输出轴；

(b)第二行星齿轮机构(2)，其包括固定设置的第二齿圈(12)、多个和所述第二齿圈(12)相内啮合的第二行星轮(11)、和所述第二行星轮(11)相外啮合的第二太阳轮(13)，以及可转动的配置在多个所述第二行星轮(11)上的第二行星架(10)；所述第二行星架(10)设置有第二输入轴，所述第二太阳轮(13)设置有第二输出轴(14)；

(c)连接机构(3)，其用以连接所述第一输出轴和所述第二输入轴；

所述第一输入轴(8)能够带动所述第一行星架(7)旋转，以驱动所述第一行星轮(5)旋转并带动所述第一太阳轮(6)旋转，以使所述第一输出轴旋转；所述第二输入轴能够带动所述第二行星架(10)旋转，以驱动所述第二行星轮(11)旋转并带动所述第二太阳轮(13)旋转，以使所述第二输出轴(14)旋转；所述第一电机(4)能够驱动所述第一齿圈(9)旋转，以改变所述第一输入轴(8)和所述第一输出轴的传动比；所述连接机构(3)为一连接轴(15)，该连接轴(15)和所述第一输出轴、所述第二输入轴为一体结构；所述第一齿圈(9)的内侧面和外侧面均设置有齿轮部，所述第一电机(4)的输出端和所述第一齿圈(9)相外啮合；所述第一行星齿轮机构(1)具有三个第一行星轮(5)，所述第二行星齿轮机构(2)具有三个第二行星轮(11)。

2.根据权利要求1所述的一种行星齿轮增速器,其特征在于,所述连接机构(3)为一个或多个行星齿轮。

3.根据权利要求1所述的一种行星齿轮增速器,其特征在于,所述第一行星轮(5)、所述第一太阳轮(6)，以及所述第一齿圈(9)均为斜齿轮或者直齿轮。