所提出的一種磁場調(diào)制型磁力聯(lián)軸器，可以應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機，同時實現(xiàn)“變速與恒頻”的傳動作用，既起到變速齒輪的作用，同時又可取代傳統(tǒng)的變頻裝置，從而大幅提升傳動系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性。

本成果為磁場調(diào)制型磁力聯(lián)軸器，其結(jié)構(gòu)主要由永磁轉(zhuǎn)子、磁調(diào)制環(huán)和銅轉(zhuǎn)子構(gòu)成，同時應(yīng)用了磁場調(diào)制效應(yīng)和電磁感應(yīng)原理。當(dāng)磁場調(diào)制型磁力聯(lián)軸器應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)時，銅轉(zhuǎn)子和同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)，具有恒定的高轉(zhuǎn)速，永磁轉(zhuǎn)子與風(fēng)葉同軸旋轉(zhuǎn)，具有變化的低轉(zhuǎn)速。波動的低速永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場經(jīng)過調(diào)制環(huán)產(chǎn)生一個波動的高速調(diào)制磁場，并在銅轉(zhuǎn)子上感應(yīng)出渦流，銅環(huán)上的渦流感應(yīng)出的磁場可始終與調(diào)制磁場保持同步旋轉(zhuǎn)，因此，永磁轉(zhuǎn)子和銅轉(zhuǎn)子之間能產(chǎn)生穩(wěn)定不變的轉(zhuǎn)矩，即通過所提出的磁場調(diào)制型磁力聯(lián)軸器，風(fēng)力發(fā)電機可以從變化的風(fēng)能中持續(xù)穩(wěn)定的輸出電能。

圖1 磁場調(diào)制型磁力聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 應(yīng)用了磁場調(diào)制型磁力聯(lián)軸器的風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)示意圖

1.相比通過機械齒輪箱與變頻器實現(xiàn)升速恒頻的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，磁場調(diào)制型磁力聯(lián)軸器無需潤滑、自帶軟啟動、過載保護(hù)和可靠性高等優(yōu)點，同時省去了大容量變頻器，極大程度節(jié)約了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的成本。

2.現(xiàn)有的磁力齒輪，只適用于變比恒定的傳動，如果速比不斷變化，則無法穩(wěn)定地傳遞功率和轉(zhuǎn)矩；而現(xiàn)有的異步磁力聯(lián)軸器，雖可以實現(xiàn)“變速”到“恒速”的穩(wěn)定傳動，但僅在變速比接近1的情況下具有較高的效率，起不到變速齒輪的作用。所提出的磁場調(diào)制型磁力聯(lián)軸器，可以在變速比不斷變化的情況下，仍平穩(wěn)地傳遞功率和轉(zhuǎn)矩，并維持較高的傳動效率。同時，通過合理選擇此裝置各部分的結(jié)構(gòu)尺寸，本變速裝置能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)矩密度，具有較大的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。

獲第47屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎。

已有樣品/樣機。

創(chuàng)新電機技術(shù)研究中心依托華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院、強電磁工程全國重點實驗室和新型電機技術(shù)國家地方共建聯(lián)合工程研究中心，成立于2011年9月，以滿足國家和地方電機企業(yè)技術(shù)需求為目標(biāo)，以雄厚的科研實力和先進(jìn)的研發(fā)理念為手段，圍繞高端電機設(shè)計、分析、驅(qū)動、控制及電力電子系統(tǒng)開展工作，從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和理論方面開拓創(chuàng)新。研究領(lǐng)域包括：磁場調(diào)制永磁電機系統(tǒng)、航空電機系統(tǒng)、大型永磁風(fēng)力發(fā)電機、超導(dǎo)電機、牽引及伺服電機、以及電力電子系統(tǒng)等。成立至今已發(fā)展成為我國電機領(lǐng)域綜合實力和創(chuàng)新成果突出的團(tuán)隊，并在國際領(lǐng)域享有一定的知名度。

本成果可以應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的新能源領(lǐng)域，和船舶推進(jìn)、陸上戰(zhàn)車等軍事裝備領(lǐng)域。該成果的應(yīng)用有望突破現(xiàn)有基于齒輪箱的剛性連接機械傳遞或推進(jìn)軸系抗沖擊性差、軸承磨損、噪聲大等問題，有利于引導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)往高功率密度、高可靠性發(fā)展，艦船、戰(zhàn)車等軍事裝備向超高隱蔽性、安全性的方向發(fā)展。同時，該技術(shù)也有利于促進(jìn)多介質(zhì)隔離密封技術(shù)的發(fā)展，可能為超高壓介質(zhì)耿立、超深海艦船設(shè)備密封、核動力密封安全提供新穎的原創(chuàng)性技術(shù)。

知識產(chǎn)權(quán)：

該成果包括多項已授權(quán)中國發(fā)明專利。

合作方式：