CN105356645A

CN105356645A - 发电机端盖

Info

Publication number: CN105356645A
Application number: CN201510767230.5A
Authority: CN
Inventors: 陈光圆; 杨文浩; 张意斌; 杨乾恩
Original assignee: NINGBO DONGHAO DIE CASTING CO Ltd
Current assignee: NINGBO DONGHAO DIE CASTING CO Ltd
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2016-02-24

Abstract

本发明公开的发电机端盖，包括端盖本体，在端盖本体上设置有安装孔、挂角和防护罩，端盖本体包括发泡铝合金材质的芯体、陶瓷层以及金属层，金属层和陶瓷层由外及内顺次包覆在芯体外侧，其中芯体包括轴柱以及设置在轴柱外侧并且沿径向向外延伸的突出部，金属层为铝合金层，金属层中分散有增强材料。本发明结构简单轻便，结实牢固，稳定性好，不易损坏断裂，重心可控性好，设备稳定性强。

Description

发电机端盖

技术领域

本发明涉及一种发电机组配件，特别是发电机端盖。

背景技术

发电机，1831年9月23日由法拉第发明，是将机械能转变成电能的设备。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动发电机组实现发电的。电能是现代社会最主要的能源之一。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机。

发电机主要由定子、转子、端盖、电刷、机座及轴承等部件构成。定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯、转子磁极(有磁扼.磁极绕组)、滑环、(又称铜环、集电环)、风扇及转轴等部件组成。通过轴承、机座及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。由于电刷与转子相连处有断路处，使转子按一定方向转动，产生交变电流所以家庭电路等电路中是交变电流，简称交流电。中国电网输出电流的频率是50赫兹。

通常发电机前后端为前端盖和后端盖装配在一起，前端盖和后端盖起着支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。发电机属于大质量、高频高速运转的设备，在高速运转中具有较高的能耗和运行极限。现有的端盖都是单一材质的整体浇铸而成，其对整台发电机的重心调整不利。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开的发电机端盖，具有结构简单，质量轻便，克服了现有端盖用材为均一材质，重心调控不便，产品重心高的缺陷，设备稳定性性，能耗显著降低。

本发明公开的发电机端盖，包括端盖本体，在端盖本体上设置有安装孔、挂角和防护罩，端盖本体包括发泡铝合金材质的芯体、陶瓷层以及金属层，金属层和陶瓷层由外及内顺次包覆在芯体外侧，其中芯体包括轴柱以及设置在轴柱外侧并且沿径向向外延伸的突出部，金属层为铝合金层，金属层中分散有增强材料。本发明方案中通过设置的本体结构中以泡沫铝合金、陶瓷层和金属层为主体，泡沫铝合金(泡沫铝合金的微观多孔结构还可以起到消噪的作用)不仅具有良好的硬度和刚性，并且在生产中易于成型加工——可以直接进行切削加工，根据不同产品结构和性能需求选择适当的加工形式，同时通过调整芯体上的孔密度以及孔分布等实现对芯体整体性能的调整，从而在保证质量、强度和屈挠性能的同时，还可以通过调节本体不同位置的芯体、陶瓷层以及金属层的比例厚度不同而调整整体的重心并保持稳定性，从而达到调控整体重心分布的目的。设置的陶瓷层(氧化铝陶瓷)与芯体和外层的金属层都具有良好的相容性，同时在金属层和芯体之间起到了承接和缓冲的作用，同时能够隔绝发泡铝合金材质的芯体与金属层之间的直接接触，以避免两者之间发生剧烈磨损而影响到整体的使用寿命和稳定性。外层的金属层在保持良好的接触质感的同时具有良好的韧性，并且在增强材料的增强作用下具有更为突出的屈挠和断裂性能，对外界环境的温差、冲击、高温、振动以及湿热骤变的适应性更为良好，使整体结构具有外韧内刚的特殊性，以在应用中所需要满足的表层拉伸防裂要求。而设置的包括轴柱和突出部的芯体结构，使得整个本体结构无论是在结构性能还是重心位置等方面具有更好的可控性，并且通过与之相适应的陶瓷层和金属层，使得各部分间的结合性能和结构的稳定性更好，从而使得使用性能更好。

本发明公开的发电机端盖的一种改进，陶瓷层在芯体外侧不等厚分布且陶瓷层的厚度由突出部向轴柱减小。采用不等厚分布的陶瓷层——突出部端部厚而靠近轴柱处薄，针对性地将陶瓷层分布到芯体上，可以利用陶瓷层的厚薄与形变方向起到引导和衰减应力的作用，减小法向冲击造成的直接损害。

本发明公开的发电机端盖的一种改进，增强材料均匀分布在金属层中。

本发明公开的发电机端盖的一种改进，增强材料为氧化铝陶瓷微球或者纳米碳纤维材料。

本发明公开的发电机端盖的一种改进，氧化铝陶瓷微球为多孔氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷微球的粒径为200-550微米(孔径为5-20微米)，孔密度400～600孔/in²。通过选择合适密度和孔密度的氧化铝陶瓷微球悬浮在金属层(铝合金层)中，该微球与金属层具有良好的亲和性，同时有利于实现原子金属键之间的计划和键合，同时微孔结构与金属层之间形成柱塞关联网状结构，通过柱塞结构的形变和拉伸来衰减和变向所到的应力，从而在提高韧性的同时以微球结构来改善金属层表层的刚性和断裂性能。

本发明公开的发电机端盖的一种改进，铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.0-10.0％；Fe1.0-1.3％；Cu0.4-0.7％；Mn0.3-0.45％；Mg0.40-0.60％；Ni0.4-0.65％；Zn0.45-0.55％；Sn0.12-0.15％；Ti0.20-0.25％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

本发明公开的发电机端盖的一种改进，增强材料占金属层总质量的20-33％，其中氧化铝陶瓷微球占增强材料总体积的30-45％。这里增强材料因为利用活性较高与金属层有良好碳化键合作用的纳米碳纤维材料和主体元素相同的氧化铝陶瓷微球，实现在增大增强材料用量的同时而无需担忧增强材料用量增加、相容性不好、界面应力增加而导致整体性能下降的影响，起到较好的增强作用，对发电机持续运行过程的持续产生的脉冲冲击有良好的稳定和缓冲作用，同时有利于降低设备的噪音，整体提高发电机安全性的同时，改善发电工业的生产环境。

本发明公开的发电机端盖，运行稳定，重心低，使用轻松方便，承重能力较好，不易损坏，成型方便，并且具有良好的安全性和组配性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

结构实施例1

本实施例中发电机端盖，包括端盖本体，在端盖本体上设置有安装孔、挂角和防护罩，端盖本体包括发泡铝合金材质的芯体、陶瓷层以及金属层，金属层和陶瓷层由外及内顺次包覆在芯体外侧，其中芯体包括轴柱以及设置在轴柱外侧并且沿径向向外延伸的突出部，金属层为铝合金层，金属层中分散有增强材料。

结构实施例2

本实施例中发电机端盖，包括端盖本体，在端盖本体上设置有安装孔、挂角和防护罩，端盖本体包括发泡铝合金材质的芯体、陶瓷层以及金属层，金属层和陶瓷层由外及内顺次包覆在芯体外侧，其中芯体包括轴柱以及设置在轴柱外侧并且沿径向向外延伸的突出部，金属层为铝合金层，金属层中分散有增强材料，陶瓷层在芯体外侧不等厚分布且陶瓷层的厚度由突出部向轴柱减小。

与上述实施例相区别的，增强材料均匀分布在金属层中。

与上述实施例相区别的，增强材料为氧化铝陶瓷微球(也可以为纳米碳纤维材料)。

与上述实施例相区别的，氧化铝陶瓷微球为多孔氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷微球的粒径为200微米(还可以为以下任一：220、245、252、267、290、310、333、345、376、388、395、400、421、433、454、480、490、495、510、520、530、540、550以及200-550微米范围内的其它任意值)，孔密度400孔/in²(还可以为以下任一：420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600以及400～600孔/in²范围内的其它任意值)。氧化铝陶瓷微球上的孔径可以为5微米(还可以为以下任一：5.5、6、6.7、7.2、7.7、8、9、10、11.2、12.3、13.9、14.2、15.7、16.3、17.5、18.6、19.4、20以及5-20微米范围内的其它任意值)。

与上述实施例相区别的，增强材料占金属层总质量的20％(还可以为以下任一：22％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、24.7％、25.6％、27.6％、28.5％、29.3％以及20-33％范围内的其它任意值)，其中氧化铝陶瓷微球占增强材料总体积的30％(还有为31％、33％、32.3％、33.7％、34％、34.5％、35％、35.6％、36％、37％、37.9％、38％、38.2％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％以及30-45％范围内的其它任意值)。

在上述实施例中，包括而不限于以下所列举铝合金层实施例在内的有关金属层的技术方案均得以适用，而不超出本发明所要求的范围。

铝合金层实施例1

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.0％；Fe1.14％；Cu0.42％；Mn0.41％；Mg0.46％；Ni0.61％；Zn0.45％；Sn0.136％；Ti0.225％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

铝合金层实施例2

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si10.0％；Fe1.28％；Cu0.47％；Mn0.43％；Mg0.50％；Ni0.49％；Zn0.47％；Sn0.142；Ti0.20％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

铝合金层实施例3

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.32％；Fe1.23％；Cu0.53％；Mn0.38％；Mg0.41％；Ni0.58％；Zn0.49；Sn0.133％；Ti0.25％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

铝合金层实施例4

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.25％；Fe1.19％；Cu0.7％；Mn0.33％；Mg0.60％；Ni0.50％；Zn0.55％；Sn0.126％；Ti0.24％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

铝合金层实施例5

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.57％；Fe1.08％；Cu0.67％；Mn0.37％；Mg0.40％；Ni0.63％；Zn0.53％；Sn0.12％；Ti0.21％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

铝合金层实施例6

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.9％；Fe1.04％；Cu0.64％；Mn0.42％；Mg0.47％；Ni0.65％；Zn0.48％；Sn0.15％；Ti0.22％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

铝合金层实施例7

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.83％；Fe1.26％；Cu0.49％；Mn0.3％；Mg0.44％；Ni0.42％；Zn0.52％；Sn0.131％；Ti0.23％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

铝合金层实施例8

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.62％；Fe1.13％；Cu0.52％；Mn0.45％；Mg0.51％；Ni0.4％；Zn0.51％；Sn0.125％；Ti0.231％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

铝合金层实施例9

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.43％；Fe1.0％；Cu0.56％；Mn0.38％；Mg0.55％；Ni0.56％；Zn0.54％；Sn0.13％；Ti0.222％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

铝合金层实施例10

本实施例中作为金属层的铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.75％；Fe1.3％；Cu0.55％；；Mn0.35％；Mg0.58％；Ni0.45％；Zn0.46％；Sn0.14％；Ti0.246％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

本发明技术方案的实施方案，以结构实施例1结合铝合金层实施例1得到的技术方案为例，制备成汽轮机组、水力机组、风力机组、燃气机组以及内燃机组等进行连续发电实验，端盖质量降低20-40％，发电机整体重心降低1-3％，端盖部分经连续运转180天以上，无变形、开裂和磨损。

本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.发电机端盖，包括端盖本体，在端盖本体上设置有安装孔、挂角和防护罩，其特征在于，所述端盖本体包括发泡铝合金材质的芯体、陶瓷层以及金属层，所述金属层和陶瓷层由外及内顺次包覆在芯体外侧，其中芯体包括轴柱以及设置在轴柱外侧并且沿径向向外延伸的突出部，所述金属层为铝合金层，所述金属层中分散有增强材料。

2.根据权利要求1所述的发电机端盖，其特征在于：所述陶瓷层在芯体外侧不等厚分布且陶瓷层的厚度由突出部向轴柱减小。

3.根据权利要求1所述的发电机端盖，其特征在于：所述增强材料均匀分布在金属层中。

4.根据权利要求1或3所述的发电机端盖，其特征在于：所述增强材料为氧化铝陶瓷微球或者纳米碳纤维材料。

5.根据权利要求4所述的发电机端盖，其特征在于：所述氧化铝陶瓷微球为多孔氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷微球的粒径为200-550微米，孔密度400～600孔/in²。

6.根据权利要求1所述的发电机端盖，其特征在于：所述铝合金层的合金组成包括(wt％)Si9.0-10.0％；Fe1.0-1.3％；Cu0.4-0.7％；Mn0.3-0.45％；Mg0.40-0.60％；Ni0.4-0.65％；Zn0.45-0.55％；Sn0.12-0.15％；Ti0.20-0.25％；铝Al以及不可避免的杂质：余量；其中单种杂质含量≤0.05％；杂质总量合计:≤0.15％。

7.根据权利要求1或3所述的发电机端盖，其特征在于：所述增强材料占金属层总质量的20-33％，其中氧化铝陶瓷微球占增强材料总体积的30-45％。