[發(fā)明專利]一種差動(dòng)行星齒輪復(fù)合四象限電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710695156.X
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN107546912B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金平;焦蔚然;高赫;劉麗;凌潔瑤;周柳清
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K7/116
• 分類號(hào): H02K7/116;H02K7/20;H02P23/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發(fā)明公開了一種差動(dòng)行星齒輪復(fù)合四象限電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，包括差動(dòng)行星齒輪、四象限電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載；四象限電機(jī)包括電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心；差動(dòng)行星齒輪包括均布在電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)周面上的若干個(gè)差動(dòng)內(nèi)錐齒輪；每個(gè)差動(dòng)內(nèi)錐齒輪均與主動(dòng)錐齒輪和被動(dòng)錐齒輪相嚙合；四象限電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接；通過對電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載轉(zhuǎn)速的控制以及四象限電機(jī)所處狀態(tài)的設(shè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩全傳遞、發(fā)電反饋和負(fù)載增速調(diào)節(jié)功能。采用上述結(jié)構(gòu)后，通過調(diào)節(jié)四象限電機(jī)的工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)差動(dòng)外齒輪上的扭矩，通過差動(dòng)行星齒輪實(shí)現(xiàn)四象限電機(jī)和負(fù)載的轉(zhuǎn)矩分配，調(diào)節(jié)負(fù)載的能量輸出。從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載設(shè)備富裕能量的回收，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種調(diào)速系統(tǒng)，特別是一種差動(dòng)行星齒輪復(fù)合四象限電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)主要有變頻調(diào)速、液偶調(diào)速、永磁調(diào)速以及行星齒輪調(diào)速。然而，上述調(diào)速系統(tǒng)還存在著如下問題：

1.變頻調(diào)速為電子調(diào)速，對環(huán)境要求較高，并且在大功率（MW級(jí)）傳動(dòng)系統(tǒng)中造價(jià)較高。

2.液偶調(diào)速為液力調(diào)速，與永磁調(diào)速以及行星齒輪調(diào)速類似，均屬于傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速。其中，液力調(diào)速和永磁調(diào)速為無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，但是存在轉(zhuǎn)差損耗。行星齒輪調(diào)速為有級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍受到限制。

因此，通過現(xiàn)有調(diào)速機(jī)構(gòu)的分析，亟待解決以下技術(shù)問題：

1.提供一種基于傳動(dòng)系統(tǒng)的無轉(zhuǎn)差損耗的無極調(diào)速機(jī)構(gòu)。

2.相對現(xiàn)有調(diào)速機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)不僅要實(shí)現(xiàn)降速調(diào)速的目的，還要能夠在特殊情況下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升速調(diào)速，具有過負(fù)荷運(yùn)行能力。

3.相對現(xiàn)有調(diào)速機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)要能實(shí)現(xiàn)負(fù)載快速制動(dòng)功能。

4.相對現(xiàn)有調(diào)速機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)要能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障狀態(tài)下的備用功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種差動(dòng)行星齒輪復(fù)合四象限電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，該差動(dòng)行星齒輪復(fù)合四象限電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)無轉(zhuǎn)差損耗、能實(shí)現(xiàn)升降速調(diào)速、實(shí)現(xiàn)負(fù)載快速制動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障狀態(tài)下的備用功能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種差動(dòng)行星齒輪復(fù)合四象限電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，包括差動(dòng)行星齒輪、四象限電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載。

四象限電機(jī)包括定子、永磁體和電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心；電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的外表面沿周向均勻布設(shè)有若干個(gè)永磁體，定子同軸套設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的外周，定子與電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心之間具有徑向間隙。

差動(dòng)行星齒輪包括主動(dòng)錐齒輪、差動(dòng)內(nèi)錐齒輪和被動(dòng)錐齒輪。

差動(dòng)內(nèi)錐齒輪的數(shù)量為若干個(gè)，若干個(gè)差動(dòng)內(nèi)錐齒輪均勻布設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)圓周面上；每個(gè)差動(dòng)內(nèi)錐齒輪均與主動(dòng)錐齒輪和被動(dòng)錐齒輪相嚙合。

主動(dòng)錐齒輪能在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)載與被動(dòng)錐齒輪相連接。

四象限電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接。

每個(gè)差動(dòng)內(nèi)錐齒輪均能在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)，同時(shí)，還均能隨電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

通過對電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和負(fù)載轉(zhuǎn)速的控制以及四象限電機(jī)所處狀態(tài)的設(shè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩全傳遞、發(fā)電反饋和負(fù)載增速調(diào)節(jié)功能；假設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為n1，假設(shè)負(fù)載的轉(zhuǎn)速為n2，電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的轉(zhuǎn)速為n3。

當(dāng)n3=0，且n1=n2時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩即能完全傳遞給負(fù)載。

當(dāng)n1=n2+2*n3，且四象限電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，即能實(shí)現(xiàn)負(fù)載減速節(jié)能，同時(shí)四象限電機(jī)發(fā)電反饋電能。

當(dāng)n1+2*n3=n2，且四象限電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，即能實(shí)現(xiàn)負(fù)載增速增功能。