[發明專利]一種特殊絕緣結構的風力發電機專用光電編碼器

無效

• 申請號: 201110094254.0
• 申請日: 2011-04-14
• 公開（公告）號: CN102255434A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 熊文凱;盧動;熊文碩
• 申請（專利權）人: 深圳市英科達光電技術有限公司
• 主分類號: H02K11/00
• 分類號: H02K11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種光電編碼器、尤其涉及一種特殊絕緣結構的風力發電機光電編碼器。

背景技術

市面上常見的風力發電機用光電編碼器，大多采用絕緣軸承的方法防止風力發電機軸電流傳導到編碼器主體，而絕緣軸承價格昂貴、在極端溫度下絕緣性能降低甚至喪失，防止被擊穿的軸電壓值比較低。隨著風力發電機功率日益增加，對編碼器的絕緣要求越來越高，原來的絕緣軸承越來越難以適應。而另外一些則采用編碼器絕緣適配軸的方法達到絕緣的目的，編碼器絕緣適配軸安裝很繁雜，要附加絕緣連接件，增加軸向長度，成本高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種特殊絕緣結構的風力發電機專用光電編碼器，不用價格昂貴的絕緣軸承和安裝繁雜的編碼器絕緣適配軸。用于風力電機速度反饋不僅安裝方便，僅需常規軸承，而且增強了絕緣能力，提高了被擊穿的軸電壓值，提升了軸電流防護能力。

本發明是這樣實現的：

一種特殊絕緣結構的風力發電機專用光電編碼器，包括密封件、絕緣套、軸承、絕緣壓蓋、螺紋壓緊件、光電系統、光柵盤、支撐環、線路板、后蓋、防水電纜接頭、編碼器主體、空心軸、固定支架、隔圈。空心軸按精度匹配要求與發電機輸出軸固連，光柵盤由支撐環固定在空心軸上；空心軸經密封件、雙軸承、絕緣套、絕緣壓蓋、螺紋壓緊件和編碼器主體連接；雙軸承之間設有隔圈；光電系統(含與光柵盤碼道相對應的發光管、指示光柵和光電接收元件陣列)、線路板安裝在編碼器主體上；編碼器主體通過固定支架固定在發電機機座上；電纜與線路板相連，經防水密封電纜接頭輸出。

所述絕緣套、絕緣壓蓋材質可以為：塑料、玻璃纖維、陶瓷或其組合。

所述絕緣套、絕緣壓蓋可以采用廉價的鑄塑或加工方法實現。

所述絕緣套和絕緣壓蓋內外表面采用凹凸條結構。

兩軸承外環與絕緣套，絕緣套與編碼器主體之間采用間隙配合，用膠固定。

所述光柵盤材質可以為：金屬、玻璃、塑料。

所述隔圈為金屬材質。

所述空心軸與軸承內環采用過盈配合，空心軸按同軸度等要求精密加工。編碼器與發電機輸出軸的匹配精度主要由編碼器空心軸加工精度保證，易于實現，并較大地放寬了絕緣套、絕緣壓蓋的加工精度要求，采用廉價的鑄塑方法就可實現。

在使用的時候：發電機輸出軸經編碼器空心軸帶動光柵盤同步旋轉，光電系統中發光管發出恒定光束，照射在光柵盤上，光柵盤和指示光柵同節距，構成光柵付，光柵盤隨發電機輸出軸旋轉，光柵付對光束進行調制，形成莫爾條紋，經光電接收元件接收并轉換成電信號，經放大、邏輯處理、線性驅動電路后由電纜輸出與角度相對應的電信號(一般含A、B、I、六相信號)。

發電機輸出軸經編碼器空心軸與兩個軸承內環連接，兩個軸承外環經絕緣套、絕緣壓蓋與編碼器主體連接，不用絕緣軸承實現了發電機輸出軸與編碼器主體的絕緣。

絕緣套和絕緣壓蓋的厚度不同，耐電壓值不同。設計中可根據發電機產生的最高軸電壓的大小，選擇絕緣套和絕緣壓蓋的厚度。如絕緣套和絕緣壓蓋的材質選擇一種工程塑料，介電強度＞170KV/mm，當厚度＝2mm時，編碼器的擊穿電壓將高于萬伏，可滿足未來風力發電機對編碼器軸電流防護能力不斷增長的需要。

絕緣套和絕緣壓蓋不導熱，避免了發電機經輸出軸將熱量傳到編碼器而影響編碼器正常工作。

在絕緣性能要求特別高的場合，可將常規軸承換成絕緣軸承，本編碼器就可構成絕緣冗余雙絕緣，不僅提高了耐電壓強度，也因冗余設計使編碼器絕緣性得到可靠保證。

本編碼器采用堅固的鋁合金機殼、長壽命大承載軸承、光電系統、高可靠處理電路、密封、表面防腐處理和特殊的絕緣結構，可滿足風力發電機在極惡劣環境條件下高可靠、長壽命工作的需要。

本發明有益效果為：

1.采用特殊絕緣結構，用常規軸承，不用價格昂貴的絕緣軸承，就可實現編碼器主體與發電機輸出軸的電絕緣。

2.對絕緣套和絕緣壓蓋材料、厚度的選擇，可大幅度提高擊穿電壓值。

3.同時對雙軸承的外環與編碼器的主體絕緣，結構簡單、安裝方便、安裝免調試。

4.因絕緣軸承種類少，采用常規軸承可拓寬軸承選擇范圍。如有的風力發電機要求在-50℃條件下工作，絕緣軸承很難滿足，本發明則容易實現。

5.絕緣套和絕緣壓蓋既可采用廉價的鑄塑成型又可采用機械加工。

6.隔離了發電機熱量對編碼器的影響。