[發明專利]一種磁性齒輪試驗平臺

無效

• 申請號: 201110413899.6
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN103162957A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 齊亮;賈廷綱;陳江洪;湯雪華;唐麗嬋;李勁;王振濱
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司;上海賽柯控制技術有限公司
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本發明涉及一種用于風力發電機領域的磁性齒輪試驗平臺。

背景技術

磁力驅動技術是以現代磁學的基本理論，應用永磁材料所產生的磁力作用，來實現力無接觸傳遞或者力矩(功率)無接觸傳遞的一種新技術。1983年高性能釹鐵硼永磁材料的問世，為磁力驅動泵的快速發展提供了關鍵部件的材料。1999年美國MagnaDrive公司對永磁傳動的研究實現了革命性地突破，實現了對風機水泵旋轉負載的調速，并將傳遞的功率大大提高，其緊湊型永磁磁力耦合器最大功率可達5000hp。

我國正在大力發展風力發電，風力發電機組齒輪箱是風力發電裝備中的重要部件。由于風力的不穩定性，風力發電機組齒輪箱在運行時經常受到極大的沖擊力，使龐大的齒輪箱，成為易損部件，而風力發電機組齒輪箱的維修或更換是一項大工程。鑒于磁性齒輪采用的是非接觸耦合，能避免沖擊損傷，若能將磁性齒輪技術應用于風力發電裝備取代風力發電機組齒輪箱，則可大大減少維修或大修成本。

因此，磁性齒輪試驗平臺成堆發展風力發電產生了重要影響，磁性齒輪試驗平臺具備國家頒發的指導性文件《風力發電機組齒輪箱評估指南》對風力發電機組齒輪箱的試驗所提出的功能。

對于磁性齒輪試驗平臺的主要檢測項目包括：空載試驗、性能試驗、空載功率損耗測定和齒面接觸疲勞壽命試驗等。

1.空載試驗在額定轉速下，正、反兩方向運轉不少于1h。要求：

(1)連接件、緊固件不松動；

(2)密封處接合處不漏油、不滲油；

(3)運轉平穩、無沖擊；

(4)潤滑充分，檢查軸承和油池溫度。每5min記錄一次油壓、油溫。

2.性能試驗空載試驗合格后，在額定轉速下進行逐級加載試驗。即按25％、50％、75％的額定負載各運轉30min。按100％額定負載運轉120min，110％超負載運轉30min，進行負載測試，其要求：

(1)在正常運轉情況下，每隔10min測定并記錄一次轉速、負載(轉矩)、油溫、油壓及各軸承擋外殼溫度；

(2)在額定轉速和100％額定負載下，測定齒輪箱的噪聲、振動，可根據制造廠試驗條件，在最大負荷下進行；

(3)齒面接觸斑點，輪齒齒面狀況檢查。

3.空載功率損耗測定：

在額定轉速，油溫保持在45℃～65℃下，空載工況下測定齒輪箱功率損耗。

4.齒面接觸疲勞壽命試驗：

測定在額定負荷下高速齒輪的應力循環數：調質齒輪、淬火齒輪的循環次數為5×10⁷，用工業應用試驗代替疲勞壽命試驗也是允許的。

根據上述試驗內容可知，磁性齒輪試驗平臺的主要功能是能給被試驗裝置施加一定的轉速和一定的轉矩。考慮到試驗耗能很大，時間很長，希望試驗平臺是節電的。同時考慮到試驗耗能很大，時間很長，希望試驗平臺采用節能型供電裝置。

對于磁性齒輪平臺的電氣系統技術方面：可配置能量內反饋系統，以達到節能目的，并可按規定加載20％、50％、70％、100％、110％額定負載來對磁性齒輪進行測試。

對于磁性齒輪平臺的機械系統技術方面：齒輪性能參照國標7級齒輪要求檢查振動、噪音；試驗臺軸系同心度達到0.1mm或選用撓性聯軸器。

目前采用的試驗平臺主要有如下四種：

如圖1所示的是機組式負載試驗平臺，這是目前使用最多的試驗平臺，其試驗臺21包括第一交流電機211和第二交流電機212，所述試驗平臺除了所述第一交流電機211和所述第二交流電機212外，還有多臺電機。在使用過程中，所述第一交流電機211和所述第二交流電機212的轉向相同，由于所述第一交流電機211的轉速低于所述第二交流電機212的轉速，所以所述第一交流電機211就成為發電機。當所述第一交流電機211和所述第二交流電機212同時運轉時，所述第一交流電機211和所述第二交流電機212之間產生沖擊電流，從而使所述第一交流電機211增速而所述第二交流電機212減速。從而完成磁性齒輪的測試。該試驗平臺加載試驗的能量直接反饋給電網，但機組龐大，自身耗能較大，占地面積及噪音很大。

如圖2所示的是雙直流電機內反饋系統的試驗平臺，其接在直流電源32上。其試驗臺31包括直流拖動電機311和直流負載電機312，所述直流拖動電機311和所述直流負載電機312的轉速均是采用電力電子設備進行控制的。所述直流拖動電機311和所述直流負載電機312是直流電機，由于直流電機的自身缺點，使此方案的節能效果和造價都不夠良好。