專利名稱：小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)及其裝配工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)用的滑環(huán)及其裝配工藝，特別涉及一種小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用的及其裝配工藝。
背景技術(shù)：
小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)的工作轉(zhuǎn)速通常為2000rpm左右，由于風(fēng)場的各種不確定情況，在其工作工程中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)緊急啟動(dòng)或緊急制動(dòng)的情況。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)從2000rpm的轉(zhuǎn)速迅速降低至0 rpm，或從0 rpm迅速提高至工作轉(zhuǎn)速2000rpm。在這種情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的滑環(huán)套筒與絕緣套之間瞬間需要承受很大的轉(zhuǎn)動(dòng)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(qiáng)度膠的粘接力和在絕緣套外設(shè)置的金屬環(huán)的熱裝冷卻后的收縮力。驟停驟轉(zhuǎn)的強(qiáng)大的扭矩力極易導(dǎo)致滑環(huán)本體套筒與絕緣套出現(xiàn)脫套現(xiàn)象。而一旦脫套現(xiàn)象發(fā)生將會(huì)給風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)帶來致命的損傷，造成整臺(tái)風(fēng)機(jī)故障甚至報(bào)廢，帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)及其裝配工藝，解決了風(fēng)力發(fā)電機(jī)滑環(huán)本體套筒與絕緣套容易出現(xiàn)脫套的技術(shù)問題。本發(fā)明是通過以下方案解決以上問題的
一種小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)軸，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒的外側(cè)面上設(shè)置有絕緣云母層套管，在絕緣云母層套管上分別設(shè)置有前金屬環(huán)、中金屬環(huán)和后金屬環(huán)，在前金屬環(huán)的外側(cè)的絕緣云母層套管上設(shè)置有前絕緣環(huán)，在前金屬環(huán)與中金屬環(huán)之間的絕緣云母層套管上設(shè)置有前中絕緣環(huán)，在中金屬環(huán)與后金屬環(huán)之間的絕緣云母層套管上設(shè)置有后中絕緣環(huán)，在后金屬環(huán)的外側(cè)設(shè)置有后絕緣環(huán)，在前中絕緣環(huán)內(nèi)側(cè)的絕緣云母層套管與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒連接處設(shè)置有圓柱銷孔，圓柱銷孔的軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸的軸線垂直，在圓柱銷孔中設(shè)置有圓柱銷，在后中絕緣環(huán)內(nèi)側(cè)的絕緣云母層套管與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒連接處設(shè)置有另一圓柱銷孔，另一圓柱銷孔的軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸的軸線垂直，在另一圓柱銷孔中設(shè)置有圓柱銷，在前金屬環(huán)的外圓表面、中金屬環(huán)的外圓表面和后金屬環(huán)的外圓表面均分別設(shè)置有螺紋槽。在前金屬環(huán)、中金屬環(huán)和后金屬環(huán)上均分別設(shè)置有導(dǎo)電桿，導(dǎo)電桿通過其尾部的導(dǎo)電桿錐頭與金屬環(huán)連接在一起，在導(dǎo)電桿的頭部設(shè)置有彎頭接線柱，導(dǎo)電桿套接有云母套，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒的尾部側(cè)面設(shè)置有絕緣蓋板。在絕緣云母層套管與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒連接處設(shè)置的圓柱銷為四個(gè)，該四個(gè)圓柱銷在電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒是對稱均布設(shè)置的?！N小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)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(jī)轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒上，在絕緣云母層套管與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒之間填充高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠；
第三步、在前金屬環(huán)與中金屬環(huán)之間，以及中金屬環(huán)與后金屬環(huán)之間的絕緣云母層套管上對稱地打四個(gè)圓柱銷孔，使其伸入到電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒中，將圓柱銷放置到圓柱銷孔中；
第四步、將環(huán)氧樹脂與環(huán)氧樹脂灌封膠按5 1進(jìn)行混合，配比得到白色阻燃型復(fù)合膠， 將白色阻燃型復(fù)合膠填充至圓柱銷孔內(nèi)；
第五步、在圓柱銷的上方的圓柱銷孔內(nèi)，填充1.5毫米厚的白色阻燃型復(fù)合膠，在室溫下固化24小時(shí)；
第六步、用過盈配合的方式，將金屬環(huán)套接到絕緣云母層套管上，取過盈量△的值為 0. 3-0. 4毫米，并用以下計(jì)算公式確定金屬環(huán)的內(nèi)孔直徑D Δ =2a- (D-d)
式中D-金屬環(huán)的內(nèi)孔直徑(單位為毫米) d-電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒的外圓直徑(單位為毫米) 絕緣云母層套管的云母層厚度(單位為毫米) Δ -過盈量(單位為毫米)；
第七步、根據(jù)以上確定的金屬環(huán)的內(nèi)孔直徑D，用ICrlSNiOTi的金屬材料加工金屬環(huán)， 并在金屬環(huán)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(huán)加熱到200°C _250°C，并保持該溫度40-60分鐘，使金屬環(huán)的內(nèi)徑脹大0. 5-0. 6毫米，最后，將金屬環(huán)套接到絕緣云母層套管上；并在裝配金屬環(huán)的同時(shí)分別依次將前中絕緣環(huán)和后中絕緣環(huán)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(fù)合膠，在室溫下固化M小時(shí)；
第八步、將滑環(huán)本體整體車外圓，保證其徑向跳動(dòng)量小于0. 02毫米； 第九步、將導(dǎo)電桿接線端子部位打磨并刷瓷釉漆，并在室溫下固化M小時(shí)后，將其裝配到金屬環(huán)上；
第十步、在動(dòng)平衡機(jī)上對滑環(huán)整體進(jìn)行配平，使滑環(huán)整體的動(dòng)平衡精度小于1. 0克。本發(fā)明在滑環(huán)本體上增加了防脫套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在滑環(huán)套筒適當(dāng)位置增加了防轉(zhuǎn)銷，采用恰當(dāng)?shù)倪^盈配合使金屬環(huán)和套筒緊固并不破壞絕緣云母層，使滑環(huán)在不改變其原有絕緣性能的基礎(chǔ)上，提高其機(jī)械抗扭強(qiáng)度，增強(qiáng)滑環(huán)本體機(jī)械可靠性，克服了容易發(fā)生脫套現(xiàn)象的缺陷。


圖1是本發(fā)明的側(cè)視方向的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2是圖1中的A-A向剖視圖。
具體實(shí)施例一種小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)軸1，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸1上設(shè)置有電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒2，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒2的外側(cè)面上設(shè)置有絕緣云母層套管3，在絕緣云母層套管3上分別設(shè)置有前金屬環(huán)5、中金屬環(huán)9和后金屬環(huán)12，在前金屬環(huán)5的外側(cè)的絕緣云母層套管3上設(shè)置有前絕緣環(huán)4，在前金屬環(huán)5與中金屬環(huán)9之間的絕緣云母層套管3上設(shè)置有前中絕緣環(huán)8，在中金屬環(huán)9與后金屬環(huán)12之間的絕緣云母層套管3上設(shè)置有后中絕緣環(huán)11，在后金屬環(huán)12的外側(cè)設(shè)置有后絕緣環(huán)13，在前中絕緣環(huán)8內(nèi)側(cè)的絕緣云母層套管 3與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒2連接處設(shè)置有圓柱銷孔7，圓柱銷孔7的軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸1的軸線垂直，在圓柱銷孔7中設(shè)置有圓柱銷10，在后中絕緣環(huán)11內(nèi)側(cè)的絕緣云母層套管3與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒2連接處設(shè)置有另一圓柱銷孔，另一圓柱銷孔的軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸1的軸線垂直，在另一圓柱銷孔中設(shè)置有圓柱銷，在前金屬環(huán)5的外圓表面、中金屬環(huán)9的外圓表面和后金屬環(huán)12的外圓表面均分別設(shè)置有螺紋槽6。在前金屬環(huán)5、中金屬環(huán)9和后金屬環(huán)12上均分別設(shè)置有導(dǎo)電桿15，導(dǎo)電桿15通過其尾部的導(dǎo)電桿錐頭14與金屬環(huán)連接在一起，在導(dǎo)電桿的頭部設(shè)置有彎頭接線柱17，導(dǎo)電桿套接有云母套16，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒2的尾部側(cè)面設(shè)置有絕緣蓋板18。在絕緣云母層套管3與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒2連接處設(shè)置的圓柱銷為四個(gè)，該四個(gè)圓柱銷在電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒2是對稱均布設(shè)置的。本發(fā)明的滑環(huán)主要包括金屬環(huán)、電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒、導(dǎo)電桿和絕緣層四個(gè)主要部分組成。作導(dǎo)電用的金屬環(huán)必須具有良好的導(dǎo)電性，耐磨性和硬度。對制造金屬環(huán)的材料要求，必須材質(zhì)均勻，不銹蝕，接觸電阻穩(wěn)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(huán)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?zé)崤蛎浶?。綜合考慮各項(xiàng)因素，選用材料為不銹鋼lCrl8Ni9Ti。在結(jié)構(gòu)上，金屬環(huán)外圓表面要車出5-6條的螺紋槽。螺紋槽有以下作用當(dāng)滑環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)槽內(nèi)有風(fēng)通過，便于很好的散熱；保持電刷和環(huán)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(huán)上設(shè)置的緊固導(dǎo)電桿的孔為小角度錐孔，該錐孔與導(dǎo)電桿相應(yīng)錐桿達(dá)到緊密接觸，以保證良好的導(dǎo)電性。由于采用過盈配合使金屬環(huán)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(huán)裝配質(zhì)量的關(guān)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(huán)可能松動(dòng)，達(dá)不到質(zhì)量要求。根據(jù)有關(guān)資料提供的以往經(jīng)驗(yàn)，把環(huán)的內(nèi)徑除去云母層厚度同套筒的配合應(yīng)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(huán)整體設(shè)計(jì)上，要求滑環(huán)外徑與套筒內(nèi)圓的同軸度公差不大于0. 03毫米，環(huán)外徑表面圓跳動(dòng)量不于0.02毫米，且表面粗糙度不高于RaO. 8 μ m。為了滿足設(shè)計(jì)要求，金屬環(huán)零件加工時(shí)外徑尺寸留有0. 8^1毫米加工余量，等滑環(huán)熱裝成形后，再整體精加工成。導(dǎo)電桿的材料采用導(dǎo)電用純銅T2，在每個(gè)環(huán)上都必須有引出端子即為導(dǎo)電桿，以便同轉(zhuǎn)子繞組連接。我們采用三組不同長度的導(dǎo)電桿，每組各三個(gè)，這樣是為了保證良好的、穩(wěn)定的導(dǎo)電性。每一個(gè)導(dǎo)電桿都套有云母管，使環(huán)間保持良好的絕緣。每一個(gè)導(dǎo)電桿一端有一段錐體過渡的螺桿，既作為導(dǎo)電體用，又起夾緊金屬環(huán)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(zhuǎn)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(chǎn)時(shí)考慮鑄件加工。套筒材料采用不銹鋼2Crl3。內(nèi)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(huán)與套筒間絕緣云母層。絕緣層設(shè)置在金屬環(huán)間及環(huán)組兩端相應(yīng)位置，既為了保證良好絕緣，也為了保證導(dǎo)電桿裝配穩(wěn)固；同時(shí)，金屬環(huán)間增有的絕緣環(huán)襯套，除了固定絕緣環(huán)外，還進(jìn)一步確保環(huán)間良好的絕緣；套筒導(dǎo)電桿伸出一側(cè)端面增加蓋板，也是為了保證良好的絕緣，防止爬電現(xiàn)象發(fā)生。經(jīng)試驗(yàn)可得出本發(fā)明的有益效果如下
1、經(jīng)過滑環(huán)本體破環(huán)性試驗(yàn)驗(yàn)證，增加四只防轉(zhuǎn)銷后的滑環(huán)本體可以承受超過10噸重物即10萬牛頓產(chǎn)生的扭力。2、經(jīng)過“耐壓試驗(yàn)”、“絕緣試驗(yàn)”、“濕熱試驗(yàn)”驗(yàn)證，滑環(huán)本體的絕緣性能并沒有因?yàn)樵黾臃擂D(zhuǎn)銷而降低，整體耐壓達(dá)7300V，環(huán)與環(huán)之間、環(huán)與地之間絕緣電阻大IlGQ。3、經(jīng)過滑環(huán)裝機(jī)過程及試驗(yàn)站可靠性驗(yàn)證，滑環(huán)本體的可安裝性能與機(jī)械可靠性都有了較大的提升；經(jīng)過長時(shí)間各種工況運(yùn)行驗(yàn)證滑環(huán)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效^ ο
權(quán)利要求
1.一種小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)軸(1 )，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸(1)上設(shè)置有電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒(2)，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒(2)的外側(cè)面上設(shè)置有絕緣云母層套管(3)，在絕緣云母層套管(3)上分別設(shè)置有前金屬環(huán)(5)、中金屬環(huán)(9)和后金屬環(huán)(12)，在前金屬環(huán)(5) 的外側(cè)的絕緣云母層套管(3)上設(shè)置有前絕緣環(huán)(4)，在前金屬環(huán)(5)與中金屬環(huán)(9)之間的絕緣云母層套管(3)上設(shè)置有前中絕緣環(huán)(8)，在中金屬環(huán)(9)與后金屬環(huán)(12)之間的絕緣云母層套管(3)上設(shè)置有后中絕緣環(huán)(11)，在后金屬環(huán)(12)的外側(cè)設(shè)置有后絕緣環(huán) (13)，其特征在于，在前中絕緣環(huán)(8)內(nèi)側(cè)的絕緣云母層套管(3)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒(2) 連接處設(shè)置有圓柱銷孔(7)，圓柱銷孔(7)的軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸(1)的軸線垂直，在圓柱銷孔 (7)中設(shè)置有圓柱銷(10)，在后中絕緣環(huán)(11)內(nèi)側(cè)的絕緣云母層套管(3)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒(2)連接處設(shè)置有另一圓柱銷孔，另一圓柱銷孔的軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸(1)的軸線垂直，在另一圓柱銷孔中設(shè)置有圓柱銷，在前金屬環(huán)(5)的外圓表面、中金屬環(huán)(9)的外圓表面和后金屬環(huán)(12)的外圓表面均分別設(shè)置有螺紋槽(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)，其特征在于，在前金屬環(huán) (5)、中金屬環(huán)(9)和后金屬環(huán)(12)上均分別設(shè)置有導(dǎo)電桿(15)，導(dǎo)電桿(15)通過其尾部的導(dǎo)電桿錐頭(14)與金屬環(huán)連接在一起，在導(dǎo)電桿的頭部設(shè)置有彎頭接線柱(17)，導(dǎo)電桿套接有云母套(16)，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒(2)的尾部側(cè)面設(shè)置有絕緣蓋板(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)，其特征在于，在絕緣云母層套管(3)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒(2)連接處設(shè)置的圓柱銷為四個(gè)，該四個(gè)圓柱銷在電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒(2)是對稱均布設(shè)置的。
4.一種小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)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(jī)轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒上，在絕緣云母層套管與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒之間填充高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠；第三步、在前金屬環(huán)與中金屬環(huán)之間，以及中金屬環(huán)與后金屬環(huán)之間的絕緣云母層套管上對稱地打四個(gè)圓柱銷孔，使其伸入到電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒中，將圓柱銷放置到圓柱銷孔中；第四步、將環(huán)氧樹脂與環(huán)氧樹脂灌封膠按5 1進(jìn)行混合，配比得到白色阻燃型復(fù)合膠， 將白色阻燃型復(fù)合膠填充至圓柱銷孔內(nèi)；第五步、在圓柱銷的上方的圓柱銷孔內(nèi)，填充1.5毫米厚的白色阻燃型復(fù)合膠，在室溫下固化24小時(shí)；第六步、用過盈配合的方式，將金屬環(huán)套接到絕緣云母層套管上，取過盈量△的值為 0. 3-0. 4毫米，并用以下計(jì)算公式確定金屬環(huán)的內(nèi)孔直徑D Δ =2a- (D-d)式中D-金屬環(huán)的內(nèi)孔直徑(單位為毫米) d-電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒的外圓直徑(單位為毫米) 絕緣云母層套管的云母層厚度(單位為毫米) Δ -過盈量(單位為毫米)；第七步、根據(jù)以上確定的金屬環(huán)的內(nèi)孔直徑D，用ICrlSNiOTi的金屬材料加工金屬環(huán)，并在金屬環(huán)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(huán)加熱到200°C _250°C，并保持該溫度40-60分鐘，使金屬環(huán)的內(nèi)徑脹大0. 5-0. 6毫米，最后，將金屬環(huán)套接到絕緣云母層套管上；并在裝配金屬環(huán)的同時(shí)分別依次將前中絕緣環(huán)和后中絕緣環(huán)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(fù)合膠，在室溫下固化M小時(shí)；第八步、將滑環(huán)本體整體車外圓，保證其徑向跳動(dòng)量小于0. 02毫米； 第九步、將導(dǎo)電桿接線端子部位打磨并刷瓷釉漆，并在室溫下固化M小時(shí)后，將其裝配到金屬環(huán)上；第十步、在動(dòng)平衡機(jī)上對滑環(huán)整體進(jìn)行配平，使滑環(huán)整體的動(dòng)平衡精度小于1. 0克。
全文摘要
本發(fā)明一種小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用滑環(huán)及其裝配工藝，解決了風(fēng)力發(fā)電機(jī)滑環(huán)本體套筒與絕緣套容易出現(xiàn)脫套的技術(shù)問題。包括在電機(jī)轉(zhuǎn)軸(1)上設(shè)置有電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒(2)、絕緣云母層套管(3)和金屬環(huán)，在兩相鄰的金屬環(huán)的外側(cè)的絕緣云母層套管(3)上設(shè)置有絕緣環(huán)，在前中絕緣環(huán)(8)內(nèi)側(cè)的絕緣云母層套管(3)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸本體套筒(2)連接處設(shè)置有圓柱銷孔(7)，圓柱銷孔(7)的軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸(1)的軸線垂直，在圓柱銷孔(7)中設(shè)置有圓柱銷(10)，本發(fā)明還公開了滑環(huán)的裝配工藝?？朔孙L(fēng)力發(fā)電機(jī)容易發(fā)生脫套現(xiàn)象的缺陷，特別適用小功率發(fā)電機(jī)使用。
文檔編號(hào)H02K15/00GK102522855SQ20111037615
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)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(zé)任公司