专利名称：带数字输出信号的直流无刷电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风力发电机变桨用直流无刷电机及其附带配置， 属于风力发电技术领域。
背景技术：
目前在风力发电领域中， 一般使用直流串激电机来驱动桨叶。直流串 激电机配置了电磁刹车、旋转变压器和绝对式编码器，通过旋转变压器来 实时输出电机的转速信号，通过绝对式编码器来实时输出桨叶的位置(角 度)信号，独立于串激电机外整个变桨控制系统的主控系统根据接收到的 电机实时速度和桨叶位置信号，对该串激电机闭环实施控制。但实际应用 中，由于旋转变压器输出的速度信号与电机转速是一种非线性函数关系， 因此控制计算较为复杂、精度较差、失真度较大。为了提高整个风力发电 系统的运作稳定性，追求桨叶朝向来风的理想角度，主控系统必须加强对 电机转速的控制。而从现有的技术层面来说，弥补测速精度的唯一手段便 是增加电机输入电压的脉冲频度，但脉冲电压频度的增加势必会造成电机 寿命的縮短。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述的技术问题，提供一种风力发电机变 桨用带数字输出信号的直流无刷电机，解决串激电机配置结构中旋转变压 器非线性失真大，以及由模拟信号输出造成的主控系统难于控制、电机寿 命縮短的问题。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现
一种带数字输出信号的直流无刷电机，装载于风力发电机的轮毂内通过变速箱驱动桨叶，所述直流无刷电机配置有用于控制桨叶止动的电磁刹 车；用于采集电机转速信号、测定桨叶位置或角度信号的组合式编码器； 所述电磁刹车直接连接在所述直流无刷电机的电机轴上，所述组合式编码 器转轴通过联轴器与电机轴连接，所述电磁刹车和组合式编码器固定在所 述直流无刷电机的机壳上。
进一步地，所述组合式编码器内含采集转速的增量式编码器和测定桨 叶位置或角度信号的绝对式编码器。
所述直流无刷电机的驱动系统包括主控芯片，与所述主控芯片相连的
定子线圈，所述主控芯片通过IGBT模块与定子线圈连接，所述主控芯片 通过组合式编码器检测转子的速度、位置信号。所述主控芯片通过驱动器 驱动IGBT模块。所述主控芯片上还连接有内部温度传感器和起到警示作 用的蜂鸣器。
本实用新型的有益效果主要体现在(l)通过一台组合式编码器同时 输出电机转速和桨叶位置(角度)信号，且转速信号是以数字形式输出的， 简化了主控系统的算法，提高了桨叶的控制精度，并且有效延长了电机的 寿命；(2)采用直流无刷电机来驱动桨叶，制造工艺简单，成本较低，响 应快，并且避免了普通直流电机碳刷易损的问题产生。
以下结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明
图1是本实用新型直流无刷电机的结构剖视示意图。 图2是本实用新型直流无刷电机各电气部件的电路信号示意图。
图3是本实用新型直流无刷电机的控制框图。
具体实施方式
本实用新型揭示了一种风力发电机变桨用直流无刷电机及其附带配
置。如图1、图2所示的本实用新型直流无刷电机的结构剖面图和各电气
部件的电路信号示意图该直流无刷电机包括进行桨叶调整主导作用的电机定子11、电机转子12、与电机转子12 —体化固接的转轴13以及用于 与主控系统对接实现电子控制的接线盒16，该些主要器件收容于硬质的电 机外壳14内，并且电机外壳一端连通接设一风机15，以满足直流无刷电 机运作时降温的需要。此外，其附带的配置结构还包括有用于控制桨叶止 动的电磁刹车4、用于采集电机转速信号、测定桨叶位置或角度信号的组 合式编码器2。该电磁刹车4直接连接在电机转轴13上，组合式编码器2 转轴通过联轴器5与电机转轴13连接，电磁刹车4的本体及组合式编码 器2固定连接在所述直流无刷电机的电机外壳14上。
从电路信号上分析直流无刷电机包括电机转速、桨叶距离或角度在 内的各项运行数据信号由组合式编码器采集获得，并通过接线盒单向传输 至直流无刷电机控制器单元进行数据运算；根据存储在直流无刷电机控制
器内的编程运算处理后对直流无刷电机输出控制信号，同时也可在需要的 情况下直接驱动电磁刹车，从电机内部对直流无刷电机进行机械性的止动 控制。
其中该组合式编码器2包含采集转速的增量式编码器和测定桨叶位置
或角度信号的绝对式编码器，通过一台编码器同时输出电机转速和桨叶位 置(角度)信号，且转速信号是以数字形式输出的，能够有效简化主控系 统的算法，提高了桨叶控制的精度，并且有效延长了电机的寿命。
图3揭示了本实用新型直流无刷电机的驱动系统的示意框图。 所述直流无刷电机的驱动系统包括主控芯片，与所述主控芯片相连的 定子线圈，所述主控芯片通过IGBT模块与定子线圈连接，所述主控芯片 通过组合式编码器检测转子速度、位置信号。所述主控芯片通过驱动器驱 动IGBT模块。所述主控芯片上还连接有内部温度传感器和起到警示作用 的蜂鸣器。
所述IGBT模块为 5的复合全控型电压驱动式电力半导体器件，兼有M0SFET的高输入阻抗和 GTR的低导通压降两方面的优点。由于GTR饱和压降低，载流密度大，但 驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流 密度小。而IGBT模块综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压 降低。
所述组合式编码器检测转子相对于定子线圈的位置信号，并将该信号 传递至主控芯片，主控芯片通过输出脉宽可调制的高低电平控制电机的转 速和转向。由于无刷直流电机具有特性硬，响应快，制造工艺简单等优点， 因此将之运用到风力发电领域中具有很好的推广意义。
权利要求1.一种带数字输出信号的直流无刷电机，装载于风力发电机的轮毂内通过变速箱驱动桨叶，其特征在于所述直流无刷电机配置有用于控制桨叶止动的电磁刹车；用于采集电机转速信号、测定桨叶位置或角度信号的组合式编码器；所述电磁刹车直接连接在所述直流无刷电机的电机轴上，所述组合式编码器转轴通过联轴器与电机轴连接，所述电磁刹车和组合式编码器固定在所述直流无刷电机的机壳上。
2. 根据权利要求1所述的带数字输出信号的直流无刷电机，其特征 在于所述组合式编码器内含采集转速的增量式编码器和测定桨叶位置或 角度信号的绝对式编码器。
3. 根据权利要求1所述的带数字输出信号的直流无刷电机，其特征 在于所述直流无刷电机的驱动系统包括主控芯片，与所述主控芯片相连 的定子线圈，所述主控芯片通过一 IGBT模块与定子线圈连接，所述主控 芯片通过所述组合式编码器检测转子的速度和位置信号。
4. 根据权利要求3所述的带数字输出信号的直流无刷电机，其特征 在于所述主控芯片通过驱动器驱动IGBT模块。
5. 根据权利要求3所述的带数字输出信号的直流无刷电机，其特征在于所述主控芯片上还连接有内部温度传感器和起到警示作用的蜂鸣 器。
专利摘要本实用新型提供了一种带数字输出信号的直流无刷电机，配置有用于控制桨叶止动的电磁刹车；用于采集电机转速信号、测定桨叶位置或角度信号的组合式编码器；所述电磁刹车和组合式编码器固定在所述直流无刷电机的机壳上。所述直流无刷电机的驱动系统包括主控芯片和与之相连的IGBT模块和组合式编码器。本实用新型的有益效果主要体现在通过一台组合式编码器同时输出电机转速和桨叶位置信号，且转速信号是以数字形式输出的，简化了主控系统的算法，提高了桨叶的控制精度，并且有效延长了电机的寿命；采用直流无刷电机来驱动桨叶，制造工艺简单，成本较低，响应快，并且避免了普通直流电机炭刷易损的问题产生，具有很好的推广意义。
文档编号H02K7/10GK201435665SQ20092004266
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者傅建民, 政 王, 王焦剑 申请人:苏州能健电气有限公司