專利名稱：一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電編碼器、尤其涉及一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)光電編碼
O
背景技術(shù)：
市面上常見的風(fēng)力發(fā)電機(jī)用光電編碼器，大多采用絕緣軸承的方法防止風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸電流傳導(dǎo)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(fēng)力發(fā)電機(jī)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(yīng)。而另外一些則采用編碼器絕緣適配軸的方法達(dá)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力電機(jī)速度反饋不僅安裝方便，僅需常規(guī)軸承，而且增強(qiáng)了絕緣能力，提高了被擊穿的軸電壓值，提升了軸電流防護(hù)能力。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(tǒng)、光柵盤、支撐環(huán)、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?？招妮S按精度匹配要求與發(fā)電機(jī)輸出軸固連，光柵盤由支撐環(huán)固定在空心軸上；空心軸經(jīng)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(shè)有隔圈；光電系統(tǒng)(含與光柵盤碼道相對應(yīng)的發(fā)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(fā)電機(jī)機(jī)座上；電纜與線路板相連，經(jīng)防水密封電纜接頭輸出。所述絕緣套、絕緣壓蓋材質(zhì)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(shí)現(xiàn)。所述絕緣套和絕緣壓蓋內(nèi)外表面采用凹凸條結(jié)構(gòu)。兩軸承外環(huán)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(zhì)可以為金屬、玻璃、塑料。所述隔圈為金屬材質(zhì)。所述空心軸與軸承內(nèi)環(huán)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(fā)電機(jī)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(shí)現(xiàn)，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(shí)現(xiàn)。在使用的時候發(fā)電機(jī)輸出軸經(jīng)編碼器空心軸帶動光柵盤同步旋轉(zhuǎn)，光電系統(tǒng)中發(fā)光管發(fā)出恒定光束，照射在光柵盤上，光柵盤和指示光柵同節(jié)距，構(gòu)成光柵付，光柵盤隨發(fā)電機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)，光柵付對光束進(jìn)行調(diào)制，形成莫爾條紋，經(jīng)光電接收元件接收并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大、邏輯處理、線性驅(qū)動電路后由電纜輸出與角度相對應(yīng)的電信號(一般含A、 叉、8、巨、1、!六相信號)。發(fā)電機(jī)輸出軸經(jīng)編碼器空心軸與兩個軸承內(nèi)環(huán)連接，兩個軸承外環(huán)經(jīng)絕緣套、絕緣壓蓋與編碼器主體連接，不用絕緣軸承實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)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(shè)計(jì)中可根據(jù)發(fā)電機(jī)產(chǎn)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(zhì)選擇一種工程塑料，介電強(qiáng)度> 170KV/mm，當(dāng)厚度=2mm時，編碼器的擊穿電壓將高于萬伏，可滿足未來風(fēng)力發(fā)電機(jī)對編碼器軸電流防護(hù)能力不斷增長的需要。絕緣套和絕緣壓蓋不導(dǎo)熱，避免了發(fā)電機(jī)經(jīng)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(guī)軸承換成絕緣軸承，本編碼器就可構(gòu)成絕緣冗余雙絕緣，不僅提高了耐電壓強(qiáng)度，也因冗余設(shè)計(jì)使編碼器絕緣性得到可靠保證。本編碼器采用堅(jiān)固的鋁合金機(jī)殼、長壽命大承載軸承、光電系統(tǒng)、高可靠處理電路、密封、表面防腐處理和特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，可滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)在極惡劣環(huán)境條件下高可靠、長壽命工作的需要。本發(fā)明有益效果為1.采用特殊絕緣結(jié)構(gòu)，用常規(guī)軸承，不用價格昂貴的絕緣軸承，就可實(shí)現(xiàn)編碼器主體與發(fā)電機(jī)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(huán)與編碼器的主體絕緣，結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、安裝免調(diào)試。4.因絕緣軸承種類少，采用常規(guī)軸承可拓寬軸承選擇范圍。如有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)要求在-50°C條件下工作，絕緣軸承很難滿足，本發(fā)明則容易實(shí)現(xiàn)。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(jī)械加工。6.隔離了發(fā)電機(jī)熱量對編碼器的影響。7.風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率日益增加，對編碼器的絕緣要求越來越高，本發(fā)明可較好地滿足風(fēng)機(jī)進(jìn)一步發(fā)展對軸電流防護(hù)的要求。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明絕緣套正面示意圖。圖3為本發(fā)明絕緣套截面示意圖。圖4為本發(fā)明絕緣壓蓋正面示意圖。圖5為本發(fā)明絕緣壓蓋截面示意圖。圖中1、密封件，2、絕緣套，3、軸承，4、絕緣壓蓋，5、螺紋壓緊件，6、光電系統(tǒng)，7、光柵盤，8、支撐環(huán)，9、線路板，10、后蓋，11、防水密封電纜接頭，12、編碼器主體，13、空心軸， 14、固定支架，15、隔圈，16、風(fēng)力發(fā)電機(jī)，17、發(fā)電機(jī)輸出軸。
具體實(shí)施例方式一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器，包括密封件1、絕緣套2、軸承3、絕緣壓蓋4、螺紋壓緊件5、光電系統(tǒng)6、光柵盤7、支撐環(huán)8、線路板9、后蓋10、防水電纜接頭11、編碼器主體12、空心軸13、固定支架14、隔圈15。空心軸13按精度匹配要求與發(fā)電機(jī)輸出軸17固連，光柵盤7由支撐環(huán)8固定在空心軸13上；空心軸13經(jīng)密封件1、雙軸承 3、絕緣套2、絕緣壓蓋4、螺紋壓緊件5和編碼器主體12連接；雙軸承之間設(shè)有隔圈15 ；光電系統(tǒng)6(含與光柵盤碼道相對應(yīng)的發(fā)光管、指示光柵和光電接收元件陣列)、線路板9安裝在編碼器主體12上；編碼器主體12通過固定支架14固定在風(fēng)力發(fā)電機(jī)16機(jī)座上；電纜與線路板9相連，經(jīng)防水密封電纜接頭11輸出。所述絕緣套2、絕緣壓蓋4材質(zhì)可以為塑料、玻璃纖維、陶瓷或其組合。所述絕緣套2、絕緣壓蓋4可以采用廉價的鑄塑或加工方法實(shí)現(xiàn)。所述絕緣套2和絕緣壓蓋4內(nèi)外表面采用凹凸條結(jié)構(gòu)。兩軸承3外環(huán)與絕緣套2，絕緣套2與編碼器主體12之間采用間隙配合，用膠固定。所述光柵盤7材質(zhì)可以為金屬、玻璃、塑料。所述隔圈15為金屬材質(zhì)。所述空心軸13與軸承3內(nèi)環(huán)采用過盈配合，空心軸13按同軸度等要求精密加工。 編碼器與發(fā)電機(jī)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(shí)現(xiàn)，并較大地放寬了絕緣套2、絕緣壓蓋4的加工精度要求，采用廉價的鑄塑方法就可實(shí)現(xiàn)。在使用的時候發(fā)電機(jī)輸出軸經(jīng)編碼器空心軸13帶動光柵盤7同步旋轉(zhuǎn)，光電系統(tǒng)6中發(fā)光管發(fā)出恒定光束，照射在光柵盤7上，光柵盤7和指示光柵同節(jié)距，構(gòu)成光柵付， 光柵盤7隨發(fā)電機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)，光柵付對光束進(jìn)行調(diào)制，形成莫爾條紋，經(jīng)光電接收元件接收并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大、邏輯處理、線性驅(qū)動電路后由電纜輸出與角度相對應(yīng)的電信號 (一般含A.A、Β,Β、Ι、 六相信號)。發(fā)電機(jī)輸出軸17經(jīng)編碼器空心軸13與兩個軸承3內(nèi)環(huán)連接，兩個軸承3外環(huán)經(jīng)絕緣套2、絕緣壓蓋4與編碼器主體12連接，不用絕緣軸承實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)輸出軸17與編碼器主體12的絕緣。絕緣套2和絕緣壓蓋4的厚度不同，耐電壓值不同。設(shè)計(jì)中可根據(jù)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的最高軸電壓的大小，選擇絕緣套2和絕緣壓蓋4的厚度。如絕緣套2和絕緣壓蓋4的材質(zhì)選擇一種工程塑料，介電強(qiáng)度> 170KV/mm，當(dāng)厚度=2mm時，編碼器的擊穿電壓將高于萬伏， 可滿足未來風(fēng)力發(fā)電機(jī)對編碼器軸電流防護(hù)能力不斷增長的需要。絕緣套2和絕緣壓蓋4不導(dǎo)熱，避免了經(jīng)發(fā)電機(jī)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(guī)軸承換成絕緣軸承，本編碼器就可構(gòu)成絕緣冗余雙絕緣，不僅提高了耐電壓強(qiáng)度，也因冗余設(shè)計(jì)使編碼器絕緣性得到可靠保證。本編碼器采用堅(jiān)固的鋁合金機(jī)殼、長壽命大承載軸承、光電系統(tǒng)、高可靠處理電路、密封、表面防腐處理和特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，可滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)在極惡劣環(huán)境條件下高可靠、長壽命工作的需要。根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器，其特征在于包括密封件、絕緣套、軸承、絕緣壓蓋、螺紋壓緊件、光電系統(tǒng)、光柵盤、支撐環(huán)、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(fā)電機(jī)輸出軸固連，光柵盤由支撐環(huán)固定在空心軸上；空心軸經(jīng)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(shè)有隔圈；光電系統(tǒng)(含與光柵盤碼道相對應(yīng)的發(fā)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(fā)電機(jī)機(jī)座上；電纜與線路板相連，經(jīng)防水密封電纜接頭輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器，其特征在于所述絕緣套、絕緣壓蓋材質(zhì)可以為塑料、玻璃纖維、陶瓷或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器，其特征在于所述絕緣套、絕緣壓蓋可以采用廉價的鑄塑或加工方法實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器，其特征在于所述絕緣套和絕緣壓蓋內(nèi)外表面采用凹凸條結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器，其特征在于兩軸承外環(huán)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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器，其特征在于所述空心軸與軸承內(nèi)環(huán)采用過盈配合，空心軸按同軸度等要求精密加工。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器，其特征在于所述光柵盤材質(zhì)可以為金屬、玻璃、塑料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)專用光電編碼器，其特征在于所述隔圈為金屬材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種特殊絕緣結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(tǒng)、光柵盤、支撐環(huán)、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?？招妮S按精度匹配要求與發(fā)電機(jī)輸出軸固連，光柵盤由支撐環(huán)固定在空心軸上；空心軸經(jīng)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(shè)有隔圈；光電系統(tǒng)、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(fā)電機(jī)機(jī)座上；電纜與線路板相連，經(jīng)防水密封電纜接頭輸出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、可不用絕緣軸承、成本低、絕緣性能好，可大幅度提高擊穿電壓值，滿足重載和惡劣環(huán)境下高可靠、長壽命工作的需要。
文檔編號H02K11/00GK102255434SQ20111009425
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者盧動, 熊文凱, 熊文碩 申請人:深圳市英科達(dá)光電技術(shù)有限公司