CN203774969U - 一种发电机稳速装置 - Google Patents

Abstract

一种发电机稳速装置，主动力***的主动力轴通过变速机构或直接将转速不稳定的输入动力传递给一锥盘式无级变速器的主动轴，经无级变速器变速后由从动轴输出，经减速装置减速后将动力输给发电机发出交流电。自动调速***的控制器随时接受由主动轴转速传感器和从动轴转速传感器传来的主动轴和从动轴的转速信号，输出控制信号，控制调速电机的转动，调速电机通过调速机构调节锥盘式无级变速器的变速比，使无级变速器从动轴的转速保持恒定，经减速后输给发电机，使发电机转速保持恒定，发出的交流电频率保持恒定。

Description

一种发电机稳速装置

技术领域：

本实用新型涉及发电技术，具体为一种用无级变速器稳定以主动力***带动的发电机转速的装置。

背景技术：

目前，用于船舶、车辆和各种工程机械上的供电***，尤其是大功率供电***，主要包括两种：一种是独立发电***，即以一台或多***立于主动力***的动力机械，如柴油机，带动发电机发电；另一种是以主动力***带动发电机发电，如船舶的主动力***驱动螺旋桨推进，发电机作为动力输出的一部分被带动发电。

独立发电***因占用空间大，能耗和成本较高，使其在车辆和船舶上的使用受到限制。

以主动力***带动的发电机，主动力***的转速一般都不够稳定，将其直接与发电机相接，因发电机转速不稳定，其输出的电流频率也不稳定。为稳定电流频率，目前一般采用电子变频***将发电机输出的交流电转化为直流电，然后再逆变为稳定工频（50Hz）的交流电。这种以电子变频***稳定输出电流频率的方法，成本较高，且因电子产品在高温、高寒、高湿、高振动、高腐蚀等恶劣环境下使用，可靠性较差。

实用新型内容：

本实用新型的目的是针对上述现有技术的缺陷，为由转速不恒定的动力***带动的发电机提供一种成本低、可靠性高的稳定发电机转速的装置，用以取代电子变频***，稳定发电机发出的交流电频率。

为实现上述目的，本实用新型提供的发电机稳速装置，包括一个锥盘式无级变速器，主动力***的主动力轴通过变速机构（增速器或减速器及扭振减震器或带扭振减震器的离合器）或直接与该锥盘式无级变速器的主动轴相接；锥盘式无级变速器的从动轴通过减速器或增速器、或直接与发电机相接；锥盘式无级变速器设有自动调速***和加压机构；其中自动调速***包括调速电机，调速电机驱动的调速机构，对应锥盘式无级变速器的主动轴和从动轴安装的主动轴转速传感器和从动轴转速传感器，输入端与主动轴转速传感器和从动轴转速传感器相接、输出端与调速电机相接的控制器；加压机构包括主动轴锥盘加压机构和从动轴锥盘加压机构，主动轴锥盘加压机构由以滚动螺旋方式配合的主动轴锥盘加压螺杆和主动轴锥盘加压螺母构成；从动轴锥盘加压机构由以滚动螺旋方式配合的从动轴锥盘加压螺杆和从动轴锥盘加压螺母构成；锥盘式无级变速器的主动轴和从动轴分别与主动轴锥盘加压螺杆和从动轴锥盘加压螺杆连接为一体，主动轴动锥盘和从动轴动锥盘分别与主动轴锥盘加压螺母和从动轴锥盘加压螺母相接；主动轴动锥盘的背面设有压紧弹簧，该压紧弹簧与主动轴锥盘加压螺母通过推力轴承连接。

所述调速机构由与锥盘式无级变速器主动轴和从动轴同轴的调速螺杆和调速螺母组成，调速螺杆与调速螺母通过滚动螺旋方式或滑动螺旋方式连接；调速螺杆和调速螺母中的一个与从动轴动锥盘通过轴承相连，使其轴向不能相对移动，另一个通过其上的调速齿轮和减速装置与调速电机相接。

所述调速电机采用交流伺服电机或交流异步电机，或直流无刷电机。

在锥盘式无级变速器的壳体上对应调速机构安装有角位移传感器，在调速机构的调速螺杆或调速螺母的外表面上设有圆周方向的环形槽，角位移传感器的测量端与置于该环形槽内的摆杆相接。

本实用新型的工作原理是，主动力***的主动力轴通过增速器和带扭转减震器的离合器将增速后的输入动力传递给锥盘式无级变速器的主动轴，经无级变速器按设定转速变速后由从动轴输出，经减速装置减速后将动力输给发电机发出交流电。自动调速***的控制器随时接受由主动轴转速传感器和从动轴转速传感器传来的主动轴和从动轴的转速信号，输出控制信号，控制调速电机的转动，调速电机通过调速机构调节锥盘式无级变速器的变速比，使无级变速器从动轴的转速保持恒定，经减速后输给发电机，使发电机转速保持恒定，发出的交流电频率可保持恒定。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用机械电控的锥盘式无级变速器将主动力***的不稳定转速自动调节为恒定转速，带动发电机直接发出稳频（50Hz）交流电，省去了原发电机后续用于稳定电流频率的电子变频、逆变***以及电池，既节省了发电装置的造价，节省了空间和体积，又提高了发电装置在高温、高寒、高湿、振动、高腐蚀等恶劣环境下使用的可靠性。

2、本实用新型解决了由非恒速输出动力***带动的发电机发电时的频率稳定问题，为道路及非道路车辆、船舶及某些工程机械不设独立发电***，而直接利用主动力***发电，以节省油耗及空间创造了条件。

3、本实用新型将无级变速器的调速机构设置在靠近发电机的从动轴上，可降低对轴承的要求，降低制造成本，同时还可降低调速力矩，减小***负荷。

4、本实用新型通过位于无级变速器输入端的增速器和输出端的减速器使无级变速器的工作转速提高，可减少无级变速器的传递扭矩，减小***体积及制造成本。

5、本实用新型中的无级变速器设有测量锥盘位置的角位移传感器，在转速传感器发生故障或受到干扰时，作为安全冗余***，保证装置安全运行，提高可靠性。

7、本实用新型中的无级变速器采用滚珠丝杠类似的滚动螺旋结构加压，较其他以端面凸轮、碟簧等形式的无级变速器加压机构，承受突变载荷和大载荷的能力强，寿命长，更适于载荷不稳定、传递单向转速和扭矩、和要求工作寿命较高的发电***使用。

附图说明

图1为本实用新型发电机稳速装置的结构示意图。

图中：1—主动轴；2—主动轴锥盘加压机构；3—球键；4—压紧弹簧；5—主动轴动锥盘；6—从动轴转速传感器；7—挠性传动元件；8—从动轴定锥盘；9—从动轴测速轮；10—调速轴；11—从动轴动锥盘；12—角位移传感器；13—调速机构；14—从动轴锥盘加压机构；15—从动轴；16—减速器；17—主动轴定锥盘；18—主动轴转速传感器；19—调速齿轮；101—调速螺母；102—调速螺杆；111—主动轴锥盘加压螺杆；112—主动轴锥盘加压螺母；301—从动轴锥盘加压螺杆；302—从动轴锥盘加压螺母。

具体实施方式：

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

参照图1，本实用新型实施例发电机稳速装置，包括一个锥盘式无级变速器，该锥盘式无级变速器基本结构采用由CN201875074U中国专利文献公开的“智能加压无级变速器”，在该无级变速器的主动轴1上安装有由主动轴动锥盘5和主动轴定锥盘17组成的主动轮，主动轴动锥盘5和主动轴定锥盘17通过球键3连接，保证两个锥盘可相对轴向移动，不能相对转动；在该无级变速器的从动轴15上安装有由从动轴动锥盘11和从动轴定锥盘8组成的从动轮，从动轴动锥盘11和从动轴定锥盘8通过球键或花键连接，保证两个锥盘可相对轴向移动，不能相对转动；主动轮和从动轮上装有挠性传动元件7。

主动力***的主动力轴依次通过增速器、带扭振减震器的离合器与锥盘式无级变速器的主动轴1相接；锥盘式无级变速器的从动轴15通过减速装置16减速后，定速输出给发电机。

锥盘式无级变速器设有自动调速***和加压机构。

其中自动调速***包括调速电机、由调速电机经行星减速器和调速轴10驱动的调速机构13、对应锥盘式无级变速器主动轴1安装的主动轴转速传感器18、与安装在从动轴上的从动轴测速轮9相对应的从动轴转速传感器6、与主动轴转速传感器18和从动轴转速传感器6及调速电机相接的控制器（未图示）组成。调速机构13由与锥盘式无级变速器的从动轴15同轴的调速螺杆102和调速螺母101组成，调速螺杆和调速螺母通过滚动螺旋或滑动螺旋配合。调速螺杆102通过设置在调速螺杆上的调速齿轮19和行星减速器与调速电机相接。调速电机采用交流异步电机，在特殊的场合也可采用直流无刷电机，或直流有刷电机。

所述加压机构包括主动轴锥盘加压机构2和从动轴锥盘加压机构14。其中主动轴锥盘加压机构14由螺旋配合的主动轴锥盘加压螺杆111和主动轴锥盘加压螺母112构成；从动轴锥盘加压机构由螺旋配合的从动轴锥盘加压螺杆301从动轴锥盘加压螺母302构成；锥盘式无级变速器的主动轴1与主动轴锥盘加压螺杆111做成一体，主动轴动锥盘5与主动轴加压螺母112连成一体；从动轴15与从动轴锥盘加压螺杆301做成一体，从动轴动锥盘11从动轴加压螺母302连接为一体。主动轴动锥盘5的背面设有压紧弹簧4该压紧弹簧与主动轴动锥盘5之间通过推力轴承连接，使压紧弹簧与主动轴动锥盘之间可相对转动。主动轴定锥盘17和从动轴定锥盘8分别与其所属的传动轴通过轴向承载的滚动轴承（如推力滚针轴承或推力滚子轴承）同轴连接，使主动轴定锥盘17和从动轴定锥盘8可以在其所属传动轴上自由转动但不能轴向移动。

在锥盘式无级变速器的壳体上，对应调速机构13的位置安装有角位移传感器12，在所述调速机构的调速螺母101的外表面上设有圆周方向的环形槽（未图示），角位移传感器一端与置于该环形槽内的摆杆（未图示）相接，通过检测摆杆的偏转，可间接测量调速螺母及锥盘的轴向位移；同时，与由转速传感器检测到的转速及速比交叉对比后，可检测传感器及控制***的故障，在故障情况下作为备份***提高控制***的可靠性。

Claims (4)

1.一种发电机稳速装置，其特征在于：包括一个锥盘式无级变速器，主动力***的主动力轴通过变速机构或直接与该锥盘式无级变速器的主动轴（1）相接；锥盘式无级变速器的从动轴（15）通过减速器（16）或增速器、或直接与发电机相接；锥盘式无级变速器设有自动调速***（13）和加压机构；其中自动调速***包括调速电机，调速电机驱动的调速机构（13），对应锥盘式无级变速器的主动轴和从动轴安装的主动轴转速传感器（18）和从动轴转速传感器（6），输入端与主动轴转速传感器（18）和从动轴转速传感器（6）相接、输出端与调速电机相接的控制器；加压机构包括主动轴锥盘加压机构（2）和从动轴锥盘加压机构（14），主动轴锥盘加压机构由以滚动螺旋方式配合的主动轴锥盘加压螺杆（111）和主动轴锥盘加压螺母（112）构成；从动轴锥盘加压机构由以滚动螺旋方式配合的从动轴锥盘加压螺杆（301）和从动轴锥盘加压螺母（302）构成；锥盘式无级变速器的主动轴（1）和从动轴（15）分别与主动轴锥盘加压螺杆（111）和从动轴锥盘加压螺杆（301）连接为一体，主动轴动锥盘（5）和从动轴动锥盘（11）分别与主动轴锥盘加压螺母（112）和从动轴锥盘加压螺母（302）相接；主动轴动锥盘的背面设有压紧弹簧（4），该压紧弹簧与主动轴锥盘加压螺母（111）通过推力轴承连接。

2.根据权利要求1所述的发电机稳速装置，其特征在于：所述调速机构（13）由与锥盘式无级变速器主动轴（1）和从动轴（15）同轴的调速螺杆（102）和调速螺母（101）组成，调速螺杆与调速螺母通过滚动螺旋方式或滑动螺旋方式连接；调速螺杆（102）和调速螺母（101）中的一个与从动轴动锥盘（11）通过轴承相连，使其轴向不能相对移动，另一个通过其上的调速齿轮（19）和减速装置与调速电机相接。

3.根据权利要求2所述的发电机稳速装置，其特征在于：所述调速电机采用交流伺服电机，或交流异步电机，或直流无刷电机。

4.根据权利要求1所述的发电机稳速装置，其特征在于：在锥盘式无级变速器的壳体上对应调速机构（13）安装有角位移传感器（12），在调速机构的调速螺杆（102）或调速螺母（101）的外表面上设有圆周方向的环形槽，角位移传感器的测量端与置于该环形槽内的摆杆相接。