[發(fā)明專利]一種玻璃纖維復(fù)合材料電機(jī)護(hù)環(huán)的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310594854.2
• 申請(qǐng)日: 2013-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN103552251A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王榮國;劉文博;楊帆;王冬峣;徐忠海;矯維成;張慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C70/34
• 分類號(hào): B29C70/34;B29C53/56
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)護(hù)環(huán)的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，我國國民經(jīng)濟(jì)快速增長，使得對(duì)電力的需求也隨之增加，這就要求我們擴(kuò)大電網(wǎng)的規(guī)模。因?yàn)榇蠊β拾l(fā)電機(jī)具有發(fā)電效率高，單位造價(jià)低等優(yōu)勢，從20世紀(jì)80年代開始，我國電力工業(yè)進(jìn)入了大機(jī)組、大電網(wǎng)的發(fā)展階段。從90年代開始電廠裝機(jī)容量已逐漸從300MW提高到了600MW并陸續(xù)有1000MW國產(chǎn)機(jī)組投入使用。發(fā)電機(jī)是發(fā)電廠的主要設(shè)備之一，要提高發(fā)電機(jī)的容量，就要求發(fā)電機(jī)的性能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有所提高。

轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)裝于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩端，保護(hù)轉(zhuǎn)子線圈的端部，防止在高速旋轉(zhuǎn)下由于離心力的作用出現(xiàn)大的徑向位移。護(hù)環(huán)的直徑比轉(zhuǎn)子本體直徑大，它在運(yùn)轉(zhuǎn)中除了承受轉(zhuǎn)子端部繞組等結(jié)構(gòu)件的巨大離心慣性力和護(hù)環(huán)自身的離心慣性力之外，還要承受轉(zhuǎn)子本體和中心環(huán)過盈配合引起的應(yīng)力，所以護(hù)環(huán)是發(fā)電機(jī)受力最大的部件，對(duì)強(qiáng)度和模量要求很高，轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)的可靠性對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性影響極大。

傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)為了減少漏磁以及漏磁在護(hù)環(huán)上產(chǎn)生的附加損耗及發(fā)熱，常采用高電阻非磁性18Mn18Cr反磁合金鋼制造。金屬護(hù)環(huán)由于其比重大（常用鋼制材料比重為7.9左右），導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)時(shí)約2/3的離心慣性力來自于自身的重量，對(duì)于常用的60Hz高速發(fā)電機(jī)，當(dāng)直徑大于1095mm時(shí)，電機(jī)護(hù)環(huán)本身產(chǎn)生的離心力將超過金屬護(hù)環(huán)的屈服極限，從而限制了發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量。這限制了大容量發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)的設(shè)計(jì)。此外，現(xiàn)有的金屬護(hù)環(huán)在工作中易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，這使得其故障率增高，從而降低了其使用壽命。金屬護(hù)環(huán)的冶煉、鍛造、加工都較為困難。為此我國大量依賴進(jìn)口，而國外對(duì)此材料坯件的尺寸進(jìn)行出口限制，且價(jià)格奇高。所以，在研制特大容量發(fā)電機(jī)組時(shí)，需要著重解決護(hù)環(huán)問題，這就亟需研制新材料以替代現(xiàn)有產(chǎn)品。

玻璃纖維是最早用于制備聚酯基復(fù)合材料俗稱玻璃鋼的低成本增強(qiáng)纖維，由于其比強(qiáng)度高，密度小，線膨脹系數(shù)小，制造簡單和取材廣泛等特點(diǎn)，玻璃纖維復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于制造高性能結(jié)構(gòu)件。玻璃纖維復(fù)合材料電機(jī)護(hù)環(huán)，繼承了玻璃纖維復(fù)合材料優(yōu)秀的力學(xué)性能，而且不受尺寸限制，制造工藝較簡單，成本大幅降低，它的比強(qiáng)度高，密度僅為鋼的1/4，所以為制造大功率電機(jī)的大尺寸護(hù)環(huán)提供了有利的前提。

綜上所述，現(xiàn)有復(fù)合材料電機(jī)護(hù)環(huán)的制備方法存在使用金屬材料制備，制備出的金屬護(hù)環(huán)比重大，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)時(shí)離心慣性力高，限制了大容量發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)的設(shè)計(jì)，并限制了發(fā)電機(jī)的尺寸（直徑小于1095mm），且金屬護(hù)環(huán)的冶煉、鍛造、加工都較為困難，因此我國大量依賴進(jìn)口，成本高，制造工藝復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有復(fù)合材料電機(jī)護(hù)環(huán)的制備方法存在使用金屬材料制備，旋轉(zhuǎn)時(shí)離心慣性力高，限制了大容量發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)的設(shè)計(jì)，并限制了發(fā)電機(jī)的尺寸，成本高，制造工藝復(fù)雜的問題，而提供一種玻璃纖維復(fù)合材料電機(jī)護(hù)環(huán)的制備方法。

本發(fā)明一種玻璃纖維復(fù)合材料電機(jī)護(hù)環(huán)的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

一、預(yù)處理：對(duì)玻璃纖維進(jìn)行烘干處理，對(duì)纏繞成型用的金屬芯模進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的金屬芯模和烘干的玻璃纖維；

所述的烘干處理為80℃下烘干玻璃纖維6h～12h；

二、金屬芯模的安裝及纖維纏繞機(jī)參數(shù)設(shè)定：將預(yù)處理后的金屬芯模安裝在纖維纏繞機(jī)的主軸上，然后調(diào)試?yán)w維纏繞機(jī)程序，設(shè)定纖維纏繞機(jī)的纏繞速度、纏繞半徑、纏繞角度、纏繞層數(shù)、纏繞循環(huán)數(shù)、纏繞張力、小車速度和玻璃纖維的鋪放順序，得到安裝好金屬芯模并設(shè)定好參數(shù)的纖維纏繞機(jī)；

所述的纏繞速度為20m/min～40m/min；所述的纏繞半徑為150mm～760mm；所述的纏繞角度為0°～100°；所述的纏繞層數(shù)為30層～450層；所述的纏繞循環(huán)數(shù)為30～120；所述的纏繞張力為5N～16N；所述的小車速度0.05m/s～0.80m/s；所述的玻璃纖維的鋪放順序?yàn)椋浩叫杏趫A筒軸向方向?yàn)?°方向，垂直于圓筒軸向方向?yàn)?0°方向，按方向?yàn)?°～6°與按方向?yàn)?0°～100°交替鋪放玻璃纖維，且按方向?yàn)?°～6°鋪放玻璃纖維的總層數(shù)與按方向?yàn)?0°～100°鋪放玻璃纖維的總層數(shù)比為1:(3～10)；

三、纏繞：將樹脂膠液灌注于安裝好金屬芯模并設(shè)定好參數(shù)的纖維纏繞機(jī)的儲(chǔ)液槽中，然后將烘干的玻璃纖維連接于預(yù)處理后的金屬芯模起始端，啟動(dòng)安裝好金屬芯模并設(shè)定好參數(shù)的纖維纏繞機(jī)，使玻璃纖維通過樹脂膠液灌注的儲(chǔ)液槽中，得到浸漬后的玻璃纖維，然后浸漬后的玻璃纖維進(jìn)行纏繞，直至纏繞完成，得到纏繞好的試件；