專利名稱：小功率風力發電機用滑環的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電機用的滑環，特別涉及一種小功率風力發電機用的滑環。
背景技術：
小功率風力發電機用滑環的工作轉速通常為2000rpm左右，由于風場的各種不確定情況，在其工作工程中，風力發電機經常會出現緊急啟動或緊急制動的情況。風機轉速會從2000rpm的轉速迅速降低至0 rpm,或從0 rpm迅速提高至工作轉速2000rpm。在這種情況下，風力發電機的滑環套筒與絕緣套之間瞬間需要承受很大的轉動慣量所帶來的巨大扭矩力的作用，而它們之間的連接僅僅是依靠高強度膠的粘接力和在絕緣套外設置的金屬環 的熱裝冷卻后的收縮力。驟停驟轉的強大的扭矩力極易導致滑環本體套筒與絕緣套出現脫套現象。而一旦脫套現象發生將會給風力發電機系統帶來致命的損傷，造成整臺風機故障甚至報廢，帶來極大的經濟損失。
發明內容本發明提供了一種小功率風力發電機用滑環，解決了風力發電機滑環本體套筒與絕緣套容易出現脫套的技術問題。本發明是通過以下方案解決以上問題的一種小功率風力發電機用滑環，包括電機轉軸，在電機轉軸上設置有電機轉軸本體套筒，在電機轉軸本體套筒的外側面上設置有絕緣云母層套管，在絕緣云母層套管上分別設置有前金屬環、中金屬環和后金屬環，在前金屬環的外側的絕緣云母層套管上設置有前絕緣環，在前金屬環與中金屬環之間的絕緣云母層套管上設置有前中絕緣環，在中金屬環與后金屬環之間的絕緣云母層套管上設置有后中絕緣環，在后金屬環的外側設置有后絕緣環，在前中絕緣環內側的絕緣云母層套管與電機轉軸本體套筒連接處設置有圓柱銷孔，圓柱銷孔的軸線與電機轉軸的軸線垂直，在圓柱銷孔中設置有圓柱銷，在后中絕緣環內側的絕緣云母層套管與電機轉軸本體套筒連接處設置有另一圓柱銷孔，另一圓柱銷孔的軸線與電機轉軸的軸線垂直，在另一圓柱銷孔中設置有圓柱銷，在前金屬環的外圓表面、中金屬環的外圓表面和后金屬環的外圓表面均分別設置有螺紋槽。在前金屬環、中金屬環和后金屬環上均分別設置有導電桿，導電桿通過其尾部的導電桿錐頭與金屬環連接在一起，在導電桿的頭部設置有彎頭接線柱，導電桿套接有云母套，在電機轉軸本體套筒的尾部側面設置有絕緣蓋板。在絕緣云母層套管與電機轉軸本體套筒連接處設置的圓柱銷為四個，該四個圓柱銷在電機轉軸本體套筒是對稱均布設置的。一種小功率風力發電機用滑環的裝配工藝，其特征在于以下步驟第一步、在材料為不銹鋼2Crl3的電機轉軸本體套筒的外圓周面上車出深0. 2毫米螺距為0. 5毫米的螺紋淺槽；第二步、將絕緣云母層套管套接到電機轉軸本體套筒上，在絕緣云母層套管與電機轉軸本體套筒之間填充高強度結構膠；第三步、在前金屬環與中金屬環之間，以及中金屬環與后金屬環之間的絕緣云母層套管上對稱地打四個圓柱銷孔，使其伸入到電機轉軸本體套筒中，將圓柱銷放置到圓柱銷孔中；第四步、將環氧樹脂與環氧樹脂灌封膠按5 1進行混合，配比得到白色阻燃型復合膠，將白色阻燃型復合膠填充至圓柱銷孔內；第五步、在圓柱銷的上方的圓柱銷孔內，填充I. 5毫米厚的白色阻燃型復合膠，在室溫下固化24小時；第六步、用過盈配合的方式，將金屬環套接到絕緣云母層套管上，取過盈量A的值為0. 3-0. 4毫米，并用以下計算公式確定金屬環的內孔直徑D : A =2a- (D-d)式中D-金屬環的內孔直徑(單位為毫米)d-電機轉軸本體套筒的外圓直徑(單位為毫米)a_絕緣云母層套管的云母層厚度(單位為毫米)A-過盈量(單位為毫米)；第七步、根據以上確定的金屬環的內孔直徑D，用lCrl8Ni9Ti的金屬材料加工金屬環，并在金屬環的外圓表面上車出深0. 2毫米，螺距為0. 5毫米的螺紋淺槽5-6條，將加工好的金屬環加熱到200°C _250°C，并保持該溫度40-60分鐘，使金屬環的內徑脹大0. 5-0. 6毫米，最后，將金屬環套接到絕緣云母層套管上；并在裝配金屬環的同時分別依次將前中絕緣環和后中絕緣環分別裝配到絕緣云母層套管上，并在其間隙填充白色阻燃型復合膠，在室溫下固化24小時；第八步、將滑環本體整體車外圓，保證其徑向跳動量小于0. 02毫米；第九步、將導電桿接線端子部位打磨并刷瓷釉漆，并在室溫下固化24小時后，將其裝配到金屬環上；第十步、在動平衡機上對滑環整體進行配平，使滑環整體的動平衡精度小于I. 0克。本發明在滑環本體上增加了防脫套結構設計，在滑環套筒適當位置增加了防轉銷，采用恰當的過盈配合使金屬環和套筒緊固并不破壞絕緣云母層，使滑環在不改變其原有絕緣性能的基礎上，提高其機械抗扭強度，增強滑環本體機械可靠性，克服了容易發生脫套現象的缺陷。
圖I是本發明的側視方向的結構示意圖，圖2是圖I中的A-A向剖視圖。
具體實施例一種小功率風力發電機用滑環，包括電機轉軸1，在電機轉軸I上設置有電機轉軸本體套筒2，在電機轉軸本體套筒2的外側面上設置有絕緣云母層套管3，在絕緣云母層套管3上分別設置有前金屬環5、中金屬環9和后金屬環12,在前金屬環5的外側的絕緣云母層套管3上設置有前絕緣環4，在前金屬環5與中金屬環9之間的絕緣云母層套管3上設置有前中絕緣環8，在中金屬環9與后金屬環12之間的絕緣云母層套管3上設置有后中絕緣環11,在后金屬環12的外側設置有后絕緣環13,在前中絕緣環8內側的絕緣云母層套管3與電機轉軸本體套筒2連接處設置有圓柱銷孔7，圓柱銷孔7的軸線與電機轉軸I的軸線垂直，在圓柱銷孔7中設置有圓柱銷10，在后中絕緣環11內側的絕緣云母層套管3與電機轉軸本體套筒2連接處設置有另一圓柱銷孔，另一圓柱銷孔的軸線與電機轉軸I的軸線垂直，在另一圓柱銷孔中設置有圓柱銷，在前金屬環5的外圓表面、中金屬環9的外圓表面和后金屬環12的外圓表面均分別設置有螺紋槽6。在前金屬環5、中金屬環9和后金屬環12上均分別設置有導電桿15,導電桿15通過其尾部的導電桿錐頭14與金屬環連接在一起，在導電桿的頭部設置有彎頭接線柱17，導電桿套接有云母套16,在電機轉軸本體套筒2的尾部側面設置有絕緣蓋板18。在絕緣云母層套管3與電機轉軸本體套筒2連接處設置的圓柱銷為四個，該四個圓柱銷在電機轉軸本體套筒2是對稱均布設置的。本發明的滑環主要包括金屬環、電機轉軸本體套筒、導電桿和絕緣層四個主要部分組成。作導電用的金屬環必須具有良好的導電性，耐磨性和硬度。對制造金屬環的材料要求，必須材質均勻，不銹蝕，接觸電阻穩定，不允許有氣孔、縮孔等缺陷，并要求有很低的表面粗糙度，以免引起電刷及環的工作表面很快磨損，因我們采用熱套式裝配，還需要有一定地熱膨脹性。綜合考慮各項因素，選用材料為不銹鋼lCrl8Ni9Ti。在結構上，金屬環外圓表面要車出5-6條的螺紋槽。螺紋槽有以下作用當滑環旋轉時槽內有風通過，便于很好的散熱；保持電刷和環的接觸良好；使得電刷磨出來的粉末有通路向一方逸出。在金屬環上設置的緊固導電桿的孔為小角度錐孔，該錐孔與導電桿相應錐桿達到緊密接觸，以保證良好的導電性。由于采用過盈配合使金屬環和套筒緊固，所以控制過盈量十分重要。過盈量的大小，是影響滑環裝配質量的關鍵問題之一。如過盈量太大，則裝配困難，且可能壓壞云母層，使絕緣性能降低；如過盈太小，則滑環可能松動，達不到質量要求。根據有關資料提供的以往經驗，把環的內徑除去云母層厚度同套筒的配合應該有0. 6 0. 8毫米的過盈量，考慮到云母層的收縮性，確定過盈量為0. 3毫米。在滑環整體設計上，要求滑環外徑與套筒內圓的同軸度公差不大于0. 03毫米，環外徑表面圓跳動量不于0.02毫米，且表面粗糙度不高于RaO. 8 Pm。為了滿足設計要求，金屬環零件加工時外徑尺寸留有0. 8^1毫米加工余量，等滑環熱裝成形后，再整體精加工成。導電桿的材料采用導電用純銅T2，在每個環上都必須有引出端子即為導電桿，以便同轉子繞組連接。我們采用三組不同長度的導電桿，每組各三個，這樣是為了保證良好的、穩定的導電性。每一個導電桿都套有云母管，使環間保持良好的絕緣。每一個導電桿一端有一段錐體過渡的螺桿，既作為導電體用，又起夾緊金屬環作用；另一端伸出帶有與主桿呈90°垂直孔的彎頭接線柱，作為連接轉子繞組用。在試制階段，彎頭與主桿采用過盈配合及鉚接組成，批量生產時考慮鑄件加工。套筒材料采用不銹鋼2Crl3。內圓長度方向留有空槽，是為了一方面便于加工制造，另一方面保證裝配軸良好的接觸。外圓車有深0. 2毫米，螺距為0. 5毫米的螺紋淺槽，是為了更好地牢固粘附金屬環與套筒間絕緣云母層。絕緣層設置在金屬環間及環組兩端相應位置，既為了保證良好絕緣，也為了保證導電桿裝配穩固；同時，金屬環間增有的絕緣環襯套，除了固定絕緣環外，還進一步確保環間良好的絕緣；套筒導電桿伸出一側 端面增加蓋板，也是為了保證良好的絕緣，防止爬電現象發生。經試驗可得出本發明的有益效果如下I、經過滑環本體破環性試驗驗證，增加四只防轉銷后的滑環本體可以承受超過10噸重物即10萬牛頓產生的扭力。2、經過“耐壓試驗”、“絕緣試驗”、“濕熱試驗”驗證，滑環本體的絕緣性能并沒有因為增加防轉銷而降低，整體耐壓達7300V，環與環之間、環與地之間絕緣電阻大IlGQ。3、經過滑環裝機過程及試驗站可靠性驗證，滑環本體的可安裝性能與機械可靠性都有了較大的提升；經過長時間各種工況運行驗證滑環運行可靠、穩定，達到預期設計效果。
權利要求1.一種小功率風カ發電機用滑環,包括電機轉軸(1)，在電機轉軸(I)上設置有電機轉軸本體套筒(2)，在電機轉軸本體套筒(2)的外側面上設置有絕緣云母層套管(3)，在絕緣云母層套管(3)上分別設置有前金屬環(5)、中金屬環(9)和后金屬環(12)，在前金屬環(5)的外側的絕緣云母層套管(3)上設置有前絕緣環(4)，在前金屬環(5)與中金屬環(9)之間的絕緣云母層套管(3)上設置有前中絕緣環(8)，在中金屬環(9)與后金屬環(12)之間的絕緣云母層套管(3)上設置有后中絕緣環(11)，在后金屬環(12)的外側設置有后絕緣環(13)，其特征在于，在前中絕緣環(8)內側的絕緣云母層套管(3)與電機轉軸本體套筒(2)連接處設置有圓柱銷孔(7)，圓柱銷孔(7)的軸線與電機轉軸(I)的軸線垂直，在圓柱銷孔(7)中設置有圓柱銷(10)，在后中絕緣環(11)內側的絕緣云母層套管(3)與電機轉軸本體套筒(2)連接處設置有另ー圓柱銷孔，另ー圓柱銷孔的軸線與電機轉軸(I)的軸線垂直，在 另ー圓柱銷孔中設置有圓柱銷，在前金屬環(5)的外圓表面、中金屬環(9)的外圓表面和后金屬環(12)的外圓表面均分別設置有螺紋槽(6)。
2.根據權利要求I所述的ー種小功率風カ發電機用滑環，其特征在于，在前金屬環(5)、中金屬環(9)和后金屬環(12)上均分別設置有導電桿(15),導電桿(15)通過其尾部的導電桿錐頭(14)與金屬環連接在一起，在導電桿的頭部設置有彎頭接線柱(17)，導電桿套接有云母套(16),在電機轉軸本體套筒(2)的尾部側面設置有絕緣蓋板(18)。
3.根據權利要求I所述的ー種小功率風カ發電機用滑環，其特征在于，在絕緣云母層套管(3)與電機轉軸本體套筒(2)連接處設置的圓柱銷為四個，該四個圓柱銷在電機轉軸本體套筒(2)是對稱均布設置的。
專利摘要本實用新型一種小功率風力發電機用滑環，解決了風力發電機滑環本體套筒與絕緣套容易出現脫套的技術問題。包括在電機轉軸(1)上設置有電機轉軸本體套筒(2)、絕緣云母層套管(3)和金屬環，在兩相鄰的金屬環的外側的絕緣云母層套管(3)上設置有絕緣環，在前中絕緣環(8)內側的絕緣云母層套管(3)與電機轉軸本體套筒(2)連接處設置有圓柱銷孔(7)，圓柱銷孔(7)的軸線與電機轉軸(1)的軸線垂直，在圓柱銷孔(7)中設置有圓柱銷(10)，本實用新型還公開了滑環的裝配工藝。克服了風力發電機容易發生脫套現象的缺陷，特別適用小功率發電機使用。
文檔編號H02K13/00GK202405959SQ20112047037
公開日2012年8月29日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者李紅芳, 楊慧君, 毛云嬌, 王文廣, 王曉慶, 鄧亞軍 申請人:山西汾西重工有限責任公司