本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多級可調(diào)速齒輪箱及風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著不可再生能源越來越少，可再生新能源技術(shù)在世界研究領(lǐng)域得到廣泛推廣。風(fēng)能是一種潔凈的可再生能源，具有取之不盡、用之不竭、不會對環(huán)境造成污染等優(yōu)點(diǎn)。隨著風(fēng)電技術(shù)的日趨成熟、風(fēng)電產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高以及發(fā)電機(jī)功率的大大提升，風(fēng)電已具備了大規(guī)模開發(fā)的條件。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一般是通過風(fēng)的作用帶動葉輪轉(zhuǎn)動，但是葉輪的轉(zhuǎn)動速度難以帶動發(fā)電裝置正常工作，故在風(fēng)葉與發(fā)電裝置之間需要設(shè)置齒輪增速箱。目前常用的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱大都采用一級定軸加兩級級行星傳動，行星輪系傳動比大，體積緊湊適用于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪增速箱。但是，當(dāng)齒輪增速箱加工完成后，其傳動比不能改變，當(dāng)風(fēng)速較小時，輸入軸的轉(zhuǎn)速較小經(jīng)過齒輪增速箱加速后輸出轉(zhuǎn)速仍然遠(yuǎn)不夠發(fā)電裝置的額定功率，這樣發(fā)電裝置就不能正常發(fā)電。

提供一種傳動比可以改變的多級可調(diào)速齒輪箱，這對于風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展具有比較重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供了一種多級可調(diào)速齒輪箱，其能夠根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境來調(diào)整傳動比。

本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其采用了上述多級可調(diào)速齒輪箱，因此可以根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)速的大小來調(diào)整傳動比，從而保證通過增速后，齒輪箱輸出軸的轉(zhuǎn)速可以帶動發(fā)電裝置正常工作。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種多級可調(diào)速齒輪箱，包括：

箱體，所述箱體的內(nèi)部設(shè)置有連接部，所述連接部與所述箱體的內(nèi)壁固定連接；

周轉(zhuǎn)輪系，包括齒圈，所述齒圈與所述連接部可轉(zhuǎn)動連接；

定軸輪系，所述定軸輪系的輸入軸與周轉(zhuǎn)輪系的輸出軸連接；

夾緊裝置，包括第一夾緊盤和第二夾緊盤，所述第一夾緊盤和所述第二夾緊盤相對間隔設(shè)置在所述齒圈與所述箱體的連接處；

所述第一夾緊盤和所述第二夾緊盤能夠?qū)⑺鲞B接部和所述齒圈夾住以限制所述齒圈相對于所述連接部的轉(zhuǎn)動。

作為優(yōu)選，所述齒輪箱包括三個個周轉(zhuǎn)輪系，三個所述周轉(zhuǎn)輪系的輸出軸與相鄰的齒輪系的輸入軸連接。

作為優(yōu)選，所述齒輪箱還包括控制器；

所述夾緊裝置為電磁夾緊結(jié)構(gòu)，所述第一夾緊盤和所述第二夾緊盤均包括夾板和電磁鐵，所述夾板和所述電磁鐵連接；

所述控制器與所述夾緊裝置連接，用于控制所述夾緊裝置的通電與斷電。

作為優(yōu)選，所述連接部為環(huán)形圈狀，所述連接部的內(nèi)圓周面與所述齒圈的外圓面之間設(shè)置有多個滾動體，所述連接部通過所述滾動體與所述齒圈可轉(zhuǎn)動連接。

作為優(yōu)選，所述齒輪箱還包括保持架，所述保持架設(shè)置在所述連接部與所述齒圈之間，所述滾動體設(shè)置在所述保持架中。

作為優(yōu)選，所述齒輪箱還包括轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器用于測定所述齒輪箱的輸入軸的轉(zhuǎn)速，所述轉(zhuǎn)速傳感器與所述控制器連接。

作為優(yōu)選，所述第一夾緊盤和所述第二夾緊盤通過壓縮彈簧連接。

作為優(yōu)選，所述夾緊裝置還包括定位軸和導(dǎo)向套筒；

所述定位軸平行于所述齒輪的軸線并與所述箱體的內(nèi)壁連接，所述導(dǎo)向套筒與所述定位軸滑動連接；

所述導(dǎo)向套筒與所述夾板連接。

作為優(yōu)選，所述齒輪箱還包括定軸輪系，所述定軸輪系的輸入軸與所述周轉(zhuǎn)輪系的輸出軸連接。

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括發(fā)電裝置及所述的多級可調(diào)速齒輪箱，所述發(fā)電裝置的輸入軸與所述齒輪箱的輸出軸連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型通過上述設(shè)計得到的多級可調(diào)速齒輪箱和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，使用時控制夾緊裝置使得夾緊裝置將齒圈與連接部夾緊或者松開，從而將齒圈與箱體之間的連接方式在可轉(zhuǎn)動連接和固定連接之間進(jìn)行切換。通過改變上述連接方式，周轉(zhuǎn)輪系可以相應(yīng)地變成行星輪系或差動輪系，從而改變齒輪箱的傳動比。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的齒輪箱的軸測圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的齒輪箱各齒輪箱原理圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的齒輪箱的剖視圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的圖3中B-B的剖視圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的圖4中B的局部放大圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的圖3中A的剖視圖；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的圖3中B-B的剖視圖；

圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供電氣原理圖。

圖標(biāo)：100-齒輪箱；110-箱體；112-連接部；1122-滾動體；114-前端蓋；116-后端蓋；118-隔板；120-周轉(zhuǎn)輪系；122-齒圈；130-夾緊裝置；131-第一夾緊盤；132-第二夾緊盤；134-壓縮彈簧；136-定位軸；138-導(dǎo)向套筒；140-控制器；150-轉(zhuǎn)速傳感器；160-定軸輪系。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施方式中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本實(shí)用新型一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

因此，以下對在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施方式?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置關(guān)系的術(shù)語為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實(shí)用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，術(shù)語“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語并不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)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觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。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，或僅僅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，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供了一種齒輪箱100，該齒輪箱100為多級可調(diào)速齒輪箱100。如圖1和圖2，齒輪箱100包括箱體110、三個周轉(zhuǎn)輪系120和一個定軸輪系160。周轉(zhuǎn)輪系120和定軸輪系160均設(shè)置在箱體110內(nèi)，三個周轉(zhuǎn)輪系120和定軸輪系160串聯(lián)，即上一級齒輪系的輸出軸為下一級齒輪系的輸入軸。

如圖2、圖3和圖4，周轉(zhuǎn)輪系120包括一個行星架，一個齒圈122，一個太陽輪和一個行星輪，行星架與周轉(zhuǎn)輪系120的輸入軸固定連接。箱體110的內(nèi)壁上設(shè)置有圓環(huán)狀的連接部112，連接部112與箱體110固定連接。箱體110包括前蓋板、后蓋板和三個隔板118，上述幾塊板平行間隔設(shè)置，將箱體110內(nèi)分成四個相對獨(dú)立的空間，三個周轉(zhuǎn)輪系120和一個定軸輪系160分別設(shè)置在上述四個空間內(nèi)。三個周轉(zhuǎn)輪系120的輸出軸分別與三個隔板118可轉(zhuǎn)動連接，齒輪箱100的輸入軸與前端蓋114可轉(zhuǎn)動連接，輸出軸與后端蓋116可轉(zhuǎn)動連接。

如圖3、圖4和圖5，周轉(zhuǎn)輪系120的齒圈122與箱體110的連接部112可轉(zhuǎn)動連接，在連接部112的內(nèi)圓周面與齒圈122的外圓周面之間設(shè)置有多個滾動體1122，滾動體1122安裝在保持架內(nèi)。齒圈122、滾動體1122、保持架和圓環(huán)狀的連接部112構(gòu)成了類似于軸承的結(jié)構(gòu)。

如圖2、圖6和圖7，齒輪箱100還包括夾緊裝置130，包括第一夾緊盤131和第二夾緊盤132，第一夾緊盤131和第二夾緊盤132為圓環(huán)狀的板狀結(jié)構(gòu)，兩者相對間隔設(shè)置，通過壓縮彈簧134連接，并且兩者位于齒圈122與箱體110的連接處。第一夾緊盤131和第二夾緊盤132能夠?qū)⑦B接部112和齒圈122夾住以限制齒圈122相對于連接部112的轉(zhuǎn)動。

本實(shí)施例中的夾緊裝置130為電磁式夾緊裝置130，第一夾緊盤131和第二夾緊盤132均包括夾板和電磁鐵，夾板和電磁鐵固定連接。夾緊裝置130還包括導(dǎo)向筒和定位軸136，定位軸136與齒輪的軸線平行，并與箱體110的內(nèi)壁連接固定，導(dǎo)向筒與定位軸136滑動配合，導(dǎo)向筒還與夾板固定連接。通電后，電磁鐵帶有相反的磁性，從而相互吸引，帶動兩個夾板相互靠近以夾緊齒圈122和連接部112，從而通過摩擦力限制兩者的相對運(yùn)動。斷電后電磁鐵是去磁性，將兩者松開。通過通電和斷電將齒圈122與連接部112的連接方式在固定連接和可轉(zhuǎn)動連接之間切換，最終使得周轉(zhuǎn)輪系120可以在差動輪系和行星輪系之間切換。

經(jīng)過多次計算和試驗，發(fā)現(xiàn)相同的條件下行星輪系的傳動比是差動輪系的兩倍，即輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，行星輪系的輸出轉(zhuǎn)速是差動輪系的兩倍。當(dāng)然上述理論是針對一級增速周轉(zhuǎn)輪系120，本實(shí)施例采用的三級周轉(zhuǎn)輪系120。因此，通過將周轉(zhuǎn)輪系120在差動輪系和行星輪系之間切換可以改變傳動比。

為了便于描述，將三個周轉(zhuǎn)輪系120和一個定軸輪系160分別用A、B、C、D來代替。經(jīng)過大量的試驗和數(shù)據(jù)對比，本實(shí)施例提供的三級周轉(zhuǎn)輪系120輸出轉(zhuǎn)速可以分為八種情況：(1)A差動B差動C差動(2)A差動B差動C行星(3)A差動B行星C差動(4)A差動B行星C行星(5)A行星B差動C差動(6)A行星B行星C差動(7)A行星B差動C行星(8)A行星B行星C行星。其中，(2)(3)(5)的輸出轉(zhuǎn)速相同歸為二檔，(4)(6)(7)的輸出轉(zhuǎn)速相同歸為三擋，(1)的輸出轉(zhuǎn)速最小歸為一檔，(8)的輸出轉(zhuǎn)速最大歸為四擋。本實(shí)施例最后采用的輪系結(jié)構(gòu)為：一檔A差動B差動C差動D定軸；二擋A差動B差動C行星D定軸；三擋A差動B行星C行星D定軸；四擋A行星B行星C行星D定軸。

如圖2，齒輪箱100還包括控制器140和轉(zhuǎn)速傳感器150，轉(zhuǎn)速傳感器150設(shè)置在齒輪箱100輸入軸上，用于測定齒輪箱100的輸入軸轉(zhuǎn)速，并將信號傳給控制器140，控制器140分別與夾緊裝置130電連接，用于分別控制三個夾緊裝置130的通電和斷電。本實(shí)施例中的轉(zhuǎn)速傳感器150在現(xiàn)有技術(shù)中比較普遍，不再詳細(xì)描述。

如圖8，控制器140可以購買現(xiàn)有技術(shù)中的PLC系統(tǒng)，具體編程原理如下：選擇高速計數(shù)器HSC0，并確定工作方式0。用初始化脈沖SM0.1調(diào)用子程序。令SMB37＝16#F8。EF指令，輸入端HSC為0，MODE為0。裝入當(dāng)前值，令SMD38＝0。裝入時基定時設(shè)定值，令SMB34＝200。執(zhí)行中斷連接ATCH指令，中斷程序為INT0，EVNT為10。執(zhí)行中斷允許指令ENI，重新啟動時基定時器，清除高速計數(shù)器的當(dāng)前值。執(zhí)行指令HSC對高速計數(shù)器編程并投入運(yùn)行，輸入值IN為0。在此周期之內(nèi)，判斷轉(zhuǎn)速等級，如果轉(zhuǎn)速為0-10r/min則線圈Q0.0,Q0.1,Q0.2執(zhí)行置位指令，如果轉(zhuǎn)速為11-20r/min則線圈Q0.0執(zhí)行復(fù)位指令,Q0.1,Q0.2執(zhí)行置位指令，如果轉(zhuǎn)速為21-42r/min則線圈Q0.0,Q0.1執(zhí)行復(fù)位指令,Q0.2執(zhí)行置位指令，如果轉(zhuǎn)速為43-80/min則線圈Q0.0,Q0.1,Q0.2執(zhí)行復(fù)位指令。

整個齒輪箱100的工作原理如下，首先利用轉(zhuǎn)速傳感器150測定齒輪箱100輸入軸的轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速過小時，該轉(zhuǎn)速型號傳給控制器140，控制器140通過改變?nèi)齻€夾緊裝置130的工作狀態(tài)來通過提高檔位，從而提高輸出軸的轉(zhuǎn)速；當(dāng)轉(zhuǎn)速過高時，通過降低檔位來降低輸出軸的轉(zhuǎn)速。

需要說明的是，本實(shí)施例為較佳實(shí)施例，在其它實(shí)施例中，夾緊裝置130可以采用其它結(jié)構(gòu)，例如可以采用螺栓將第一夾緊盤131和第二夾緊盤132進(jìn)行緊固或者松開；或者也可以設(shè)置多個定軸輪系160。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電裝置、風(fēng)輪、和實(shí)施例1中的齒輪箱100。風(fēng)輪與齒輪箱100的輸入軸連接，齒輪箱100的輸出軸與發(fā)電裝置連接。發(fā)電裝置可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)電設(shè)備，不再進(jìn)行描述。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。