CN114439842A - 用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，包括绝缘轴和金属法兰；所述绝缘轴是采用玻璃纤维缠绕而成，且所述玻璃纤维的外层还涂覆有环氧树脂层；所述金属法兰包括轴向部和径向部，所述绝缘轴的端部与所述金属法兰的轴向部相配合，并通过化学联接中间体进行固定连接；并且，本发明还相应的公开了所述高强度绝缘传动轴的制造方法，并通过了合格性无损检测的验证和符合性强度检测的验证，不仅能够保证传动轴的强度，而且能够有效降低轴电流的危害，从而能够满足更大强度要求和更高绝缘度要求，适用于大功率风力发电机。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴以及该传动轴的制造方法。
背景技术
由于温室效应，地球环境不断恶化，清洁能源的开发使用迫在眉捷，风力来自于太阳能引起的自然气体流动，为解决温室效应问题的重要清洁能源来源，风能的应用也越来越受到世界各国的重视。
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮、发电机和铁塔三部分。其中，发电机是风力发电机组的核心，其作用是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。而发电机的传动轴又是发电机的核心部件。
为降低风力发电的开发成本及提高效率，风力发电的发展逐步向大功率单机迈进，风力发电机不仅需要具备高强度绝缘传动轴，还务必要解决传动链中有害轴电流的隔绝问题，才能够提供可靠稳定高效的传动系统。
有害轴电流产生于发电机，对传动链中的轴承等链接部位产生有害的高温电腐蚀，如不解决轴电流的隔绝问题，风力发电机将无法长期稳定安全运行。通常小功率的风力发电机可以通过绝缘链板、绝缘垫块等实现轴电流隔绝，但由于绝缘板件本身的强度限制其无法实现大功率的大扭矩传递。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种适用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，能够有效降低有害轴电流的危害。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，包括绝缘轴和金属法兰；所述绝缘轴是采用玻璃纤维缠绕而成，且所述玻璃纤维的外层还涂覆有环氧树脂层；所述金属法兰包括轴向部和径向部，所述绝缘轴的端部与所述金属法兰的轴向部相配合，并通过化学联接中间体进行固定连接。
本发明采用绝缘轴与金属法兰的组合形成高强度绝缘传动轴，且绝缘轴采用玻璃纤维绕制而成，既能够满足强度要求，又能够有效降低有害轴电流的危害。
本发明采用的绝缘轴结构，无需使用绝缘链板进行隔绝轴电流，更适用于大功率风力发电机的传动轴。
本发明的绝缘轴采用缠绕方式制成，还能够方便根据产品的强度要求调节绝缘轴的管壁厚度。
优选的，绝缘轴为中空管状结构，所述绝缘轴的外表面和/或中空内表面与所述金属法兰的轴向部相配合。
本发明的绝缘轴采用中空结构，不仅能够减轻轴体重量，而且便于将绝缘轴与金属法兰进行可靠连接。
优选的，所述绝缘轴的端部的外表面设有第一外锥面，所述绝缘轴的端部的内表面设有第一内锥面，所述化学联接中间体涂覆于所述第一外锥面和所述第一内锥面，所述内锥面与所述外锥面相结合形成横截面渐变小的楔形结构；所述金属法兰的轴向部设有沿轴向延伸的环形凹槽；所述环形凹槽为与所述绝缘轴的楔形结构相匹配的楔形槽，并且，所述楔形槽的外端封闭形成限位端面，以对所述绝缘轴的端部进行轴向限位。
本发明的绝缘轴采用双面锥形结构，与金属法兰进行楔形嵌合，并结合轴向限位结构和化学联接，不仅工艺简单，而且使得绝缘轴与金属法兰的连接更可靠。
优选的，所述绝缘轴的端部的内表面设有沿周向延伸且沿轴向间隔设置的第一周向凹槽，所述金属法兰的轴向部的外表面设有沿周向延伸且沿轴向间隔设置的第二周向凹槽，且所述第一周向凹槽与所述第二周向凹槽沿轴向错开；所述绝缘轴的外端面与所述金属法兰的径向部进行轴向限位配合；所述化学联接中间体填充于所述第一周向凹槽和所述第二周向凹槽内；和/或，
所述绝缘轴的端部的内表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第一轴向凹槽，所述金属法兰的轴向部的外表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第二轴向凹槽，且所述第一轴向凹槽与所述第二轴向凹槽沿周向错开；所述绝缘轴的外端面与所述金属法兰的径向部进行轴向限位配合；所述化学联接中间体填充于所述第一轴向凹槽和所述第二轴向凹槽内。
本发明采用轴向凹槽和/或周向凹槽来填充化学联接中间体，使绝缘轴与金属法兰之间的配合面能够更深入的咬合，使得化学联接的强度更好。
优选的，所述绝缘轴的端部的外表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第一轴向凸键，所述金属法兰的轴向部的内表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第一轴向键槽，且所述第一轴向凸键与所述第一轴向键槽位置相对应配合；所述化学联接中间体填充于所述第一轴向键槽内或涂覆于所述第一轴向凸键；和/或，
所述绝缘轴的端部的外表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第二轴向键槽，所述金属法兰的轴向部的内表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第二轴向凸键，且所述第二轴向凸键与所述第二轴向键槽位置相对应配合；所述化学联接中间体填充于所述第二轴向键槽内或涂覆于所述第二轴向凸键。
本发明采用键槽配合的结构连接和化学联接中间体的化学联接相结合，使得绝缘轴与金属法兰的连接强度更好。
优选的，所述绝缘轴的端部的外表面设有第二外锥面，所述金属法兰的轴向部的内表面设有与所述第二外锥面相配合的第二内锥面；并且，所述第二内锥面的外端还设有对所述第二外锥面的端部进行轴向限位的径向挡沿；所述化学联接中间体涂覆于所述第二外锥面和/或第二内锥面。
本发明的绝缘轴与金属法兰之间采用内外锥面的配合，并辅以径向挡沿的轴向限位和化学联接中间体的粘接作用，不仅能够保证连接强度，而且组装更方便。
优选的，所述绝缘轴为网状结构，所述玻璃纤维采用正向缠绕和反向缠绕相交叉形成所述网状结构；相同缠绕层的缠绕方向相同，相邻两个缠绕层的缠绕方向相反；缠绕角度0度至180度范围，优选为45度；所述绝缘轴的管壁厚度为4毫米至10毫米范围。
本发明采用正反向交叉缠绕的方式形成网状结构的绝缘轴，不仅能够根据产品强度需求调整缠绕角度，而且网状结构更加稳定可靠。
另外，本发明还提供了一种上述任一项所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴的制造方法，其包括以下步骤：
在浸泡池中加入环氧树脂浸泡液；
将玻璃纤维的一端从仓储架经过浸泡池后连接至旋转芯轴上；
驱动所述旋转芯轴转动以带动浸泡后的玻璃纤维在所述旋转芯轴上进行缠绕；
对缠绕后的缸筒连同所述旋转芯轴进行加热，得到固化成型筒；
将所述旋转芯轴从所述固化成型筒中抽出或顶出，得到绝缘轴毛坯；
对所述绝缘轴毛坯进行研磨、切割、机加工处理，得到绝缘轴成品；
将所述绝缘轴成品和/或金属法兰的配合面涂抹化学联接中间体，并将所述绝缘轴和所述金属法兰进行装配，完成固化联接。
优选的，所述浸泡池还加入固化剂并与所述环氧树脂进行混合，所述环氧树脂与所述固化剂的比例为3：1至1:1的范围；并且，所述浸泡池还加入1％-5％促进剂或30％-70％填料进行增强混合。
优选的，所述浸泡后的玻璃纤维在所述旋转芯轴上进行缠绕，其缠绕方法采用：所述玻璃纤维先以0度在所述旋转芯轴上缠绕最内层，沿正向45度在所述旋转芯轴上缠绕第二层，再沿反向45度在所述旋转芯轴上缠绕第三层，后沿正向45度在所述旋转芯轴上缠绕第四层，又沿反向45度在所述旋转芯轴上缠绕第五层，如此循环往复交叉缠绕，直至达到预设厚度，最后再以0度在所述旋转芯轴上缠绕最外层，形成网状结构的缸筒；其中，所述最内层或所述最外层包括1至3层范围。
采用本发明的制造方法，既能够保证传动轴的整体强度，又能够有效降低轴电流的危害。其中，所述绝缘轴的最内层采用0度缠绕玻璃纤维，能够确保内径尺寸；最外层采用0度缠绕玻璃纤维，能够确保外观，并便于预留外径加工余量；中间层采用交叉缠绕，能够保证强度可靠结构稳定。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明第一实施例的传动轴的立体剖视结构示意图；
图2为图1的正面剖视图；
图3为图1的传动轴的金属法兰立体结构图；
图4为本发明第二实施例的传动轴的立体剖视结构示意图；
图5为图4的正面剖视图；
图6为图5的传动轴的金属法兰剖视结构图(环形凹槽)；
图7为图5的传动轴的金属法兰剖视结构图(环形凹槽+轴向凹槽)；
图8为本发明第三实施例的传动轴的立体分解结构示意图；
图9为本发明第四实施例的传动轴的立体剖视结构示意图；
图10为图9的正面剖视图；
图11为本发明传动轴的制造方法示意图；
图12为抽出旋转芯轴后的绝缘轴毛坯的结构示意图；
图13为旋转芯轴结构示意图；
图14为对绝缘轴与金属法兰进行装配的装配机构示意图；
图15为对完成装配的传动轴的组装情况进行合格性无损检测的检测机构示意图。
图中：
10-绝缘轴；
20-金属法兰；21-轴向部；22-径向部；
11-第一外锥面；12-第一内锥面；13-第一周向凹槽；第一轴向凹槽(图中未示出)；14-第二外锥面；15-第一轴向凸键；16-第二轴向键槽；
211-环形凹槽；212-限位端面；213-第二周向凹槽；214-第二轴向凹槽；215-第二内锥面；216-径向挡沿；217-第一轴向键槽；218-第二轴向凸键；
第一轴向凸键15；第一轴向键槽217；
第二轴向键槽16；第二轴向凸键218；
30-仓储架；31-玻璃纤维；40-浸泡池；50-旋转芯轴；60-分离梳；70-导纱辊。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，包括绝缘轴10和金属法兰20；所述绝缘轴10是采用玻璃纤维缠绕而成，且所述玻璃纤维的外层还涂覆有环氧树脂层；所述金属法兰20包括轴向部21和径向部22，所述绝缘轴10的端部与所述金属法兰20的轴向部21相配合，并通过化学联接中间体进行固定连接。优选的，绝缘轴10为中空管状结构，所述绝缘轴10的外表面和/或中空内表面与所述金属法兰20的轴向部21相配合；所述金属法兰20的径向部22用于与风力发电机的其他部件进行连接，不作为本发明的技术要点，在此不进行赘述。本实施例中，所述环氧树脂采用高强度及高介电常数材料。
作为优选的实施例，所述绝缘轴10为网状结构，所述玻璃纤维采用正向缠绕和反向缠绕相交叉形成所述网状结构；相同缠绕层的缠绕方向相同，相邻两个缠绕层的缠绕方向相反；缠绕角度0度至180度范围，优选为45度；所述绝缘轴10的管壁厚度为4毫米至10毫米范围，可根据强度需求进行调整缠绕厚度。采用正反向交叉缠绕的方式形成网状结构的绝缘轴10，不仅能够根据产品强度需求调整缠绕角度，而且网状结构更加稳定可靠。
本发明的绝缘轴10与金属法兰20采用机械连接和化学联接的双重连接方式，可根据不同的强度需求采用不同的连接结构，例如在配合面增加凹槽、锥形面、键槽等多种结构，优选的采用双面凹槽、双面锥形、双面键槽结构；配合面的机加工可采用120粒/50粒PCD/CVD刀具，或者内/外圆磨床等；所述金属法兰20可由锻造/铸造/焊接+CNC机加工制成，金属法兰20材料可采用以下任一种：45#、Q345、Q355、40Cr等，根据所适用的不同环境要求进行选用。以下列举优选的结构方案进行详细描述，不以此为限。
第一实施例(双面锥形结构)
如图1至图3所示，本实施例中，所述绝缘轴10的端部的外表面设有第一外锥面11，所述绝缘轴10的端部的内表面设有第一内锥面12，所述化学联接中间体涂覆于所述第一外锥面11和所述第一内锥面12，所述内锥面与所述外锥面相结合形成横截面渐变小的楔形结构；所述金属法兰20的轴向部21设有沿轴向延伸的环形凹槽211；所述环形凹槽211为与所述绝缘轴10的楔形结构相匹配的楔形槽，并且，所述楔形槽的外端封闭形成限位端面212，以对所述绝缘轴10的端部进行轴向限位。
其中，所述金属法兰20的环形凹槽211的开口端向封闭端的横截面渐变小，与所述绝缘轴10的楔形结构的横截面渐变尺寸保持同步，从而保证较高的配合度；所述封闭端的限位端面212仅保留较小的适当的壁厚，以确保环形凹槽211足够深，与所述绝缘轴10的配合强度更好。
优选的，所述金属法兰20的轴向部21中，所述环形凹槽211外侧的环形外壁与所述环形凹槽211内侧的环形内壁，二者的壁厚基本相同。
本实施例的绝缘轴10采用双面锥形结构，与金属法兰20进行楔形嵌合，并结合轴向限位结构和化学联接，不仅工艺简单，而且使得绝缘轴10与金属法兰20的连接更可靠。
第二实施例(双面凹槽：周向凹槽和/或轴向凹槽)
如图4至图6所述，本实施例中，所述绝缘轴10的端部的内表面设有沿周向延伸且沿轴向间隔设置的第一周向凹槽13，所述金属法兰20的轴向部21的外表面设有沿周向延伸且沿轴向间隔设置的第二周向凹槽213，且所述第一周向凹槽13与所述第二周向凹槽213沿轴向错开；所述绝缘轴10的外端面与所述金属法兰20的径向部22进行轴向限位配合；所述化学联接中间体填充于所述第一周向凹槽13和所述第二周向凹槽213内。
如图7所示，本实施例在所述周向凹槽结构的基础上，还可以增加轴向凹槽，或者仅设置轴向凹槽。具体的：所述绝缘轴10的端部的内表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第一轴向凹槽(图中未示出)，所述金属法兰20的轴向部21的外表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第二轴向凹槽214，且所述第一轴向凹槽(图中未示出)与所述第二轴向凹槽214沿周向错开；所述绝缘轴10的外端面与所述金属法兰20的径向部22进行轴向限位配合；所述化学联接中间体填充于所述第一轴向凹槽(图中未示出)和所述第二轴向凹槽214内。
本实施例采用轴向凹槽和/或周向凹槽来填充化学联接中间体，使绝缘轴10与金属法兰20之间的配合面能够更深入的咬合，使得化学联接的强度更好。
第三实施例(键槽结构)
如图8所示，本实施例中，所述绝缘轴10的端部的外表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第一轴向凸键15，所述金属法兰20的轴向部21的内表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第一轴向键槽217，且所述第一轴向凸键与所述第一轴向键槽位置相对应配合；所述化学联接中间体填充于所述第一轴向键槽内或涂覆于所述第一轴向凸键。
同时，还可以在所述绝缘轴10的端部的外表面设置第二轴向键槽16，该第二轴向键槽可与所述第一轴向凸键间隔设置，或者也可单独设置；并相应的在所述所述金属法兰20的轴向部21的内表面设置对应的第二轴向凸键218，该第二轴向凸键可与所述第一轴向键槽间隔设置，或者也可单独设置。具体的：所述绝缘轴10的端部的外表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第二轴向键槽，所述金属法兰20的轴向部21的内表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第二轴向凸键，且所述第二轴向凸键与所述第二轴向键槽位置相对应配合；所述化学联接中间体填充于所述第二轴向键槽内或涂覆于所述第二轴向凸键。
本发明采用键槽配合的结构连接和化学联接中间体的化学联接相结合，使得绝缘轴10与金属法兰20的连接强度更好。
第四实施例(锥面配合与第二实施例或第三实施例的结合)
如图9和图10所示，本实施例中，所述绝缘轴10的端部的外表面设有第二外锥面14，所述金属法兰20的轴向部21的内表面设有与所述第二外锥面14相配合的第二内锥面215；并且，所述第二内锥面215的外端还设有对所述第二外锥面14的端部进行轴向限位的径向挡沿216；所述化学联接中间体涂覆于所述第二外锥面14和/或第二内锥面215。
本发明的绝缘轴10与金属法兰20之间采用内外锥面的配合，并与第二实施例或第三实施例的结合，再辅以径向挡沿的轴向限位和化学联接中间体的粘接作用，不仅能够保证连接强度，而且组装更方便。
第五实施例(制造方法)
如图11所示，本实施例还提供了一种上述各个实施例所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴的制造方法，其包括以下步骤：
在浸泡池40中加入环氧树脂浸泡液；
将玻璃纤维31的一端从仓储架30经过浸泡池40后连接至旋转芯轴50上；
驱动所述旋转芯轴50转动以带动浸泡后的玻璃纤维在所述旋转芯轴50上进行缠绕；
对缠绕后的缸筒连同所述旋转芯轴50进行加热，得到固化成型筒；
将所述旋转芯轴50(如图13所示)从所述固化成型筒中抽出或顶出，得到绝缘轴10毛坯(如图12所示)；
对所述绝缘轴10毛坯进行研磨至需求尺寸、切割至所需长度、机加工处理出上述各个实施例的连接结构，得到绝缘轴10成品；作为优选的实施例，还进一步对所述绝缘轴10的成品采用环氧树脂喷涂液进行喷涂，该环氧树脂喷涂液的配方为：环氧树脂：固化剂：稀释剂＝4：1：1至2：1：1的范围，从而使得绝缘轴的绝缘效果更好。
将所述绝缘轴10成品和/或金属法兰20的配合面涂抹化学联接中间体，并将所述绝缘轴10和所述金属法兰20进行装配(将所述绝缘轴10和所述金属法兰20装入如图14所示的装配机进行装配至所需尺寸)，完成固化联接；
从装配机上取下装配完成的传动轴，完成传动轴的制造和组装。
优选的，所述玻璃纤维31从仓储架30进入浸泡池40之前，还经过分离梳60对所述玻璃纤维31进行纤维分离以使其浸泡更充分，并在浸泡工序的之前和/或之后设置导纱辊70。
本实施例中，所述浸泡池40还加入固化剂并与所述环氧树脂进行混合，所述环氧树脂与所述固化剂的比例为3：1至1:1的范围，例如可以是3：1或2:1或1:1；并且，所述浸泡池40还加入1％-5％促进剂或30％-70％填料进行增强混合。本实施例中，所述环氧树脂可采用酚醛等树脂，所述固化剂可采用咪醛等，所述促进剂可采用叔胺，所述填料可采用氧化铝或氧化硅等。
本实施例中，所述浸泡后的玻璃纤维在所述旋转芯轴50上进行缠绕，其缠绕方法采用：所述玻璃纤维先以0度在所述旋转芯轴50上缠绕最内层，沿正向45度在所述旋转芯轴50上缠绕第二层，再沿反向45度在所述旋转芯轴50上缠绕第三层，后沿正向45度在所述旋转芯轴50上缠绕第四层，又沿反向45度在所述旋转芯轴50上缠绕第五层，如此循环往复交叉缠绕，直至达到预设厚度，最后再以0度在所述旋转芯轴50上缠绕最外层，形成网状结构的缸筒；其中，所述最内层或所述最外层包括1至3层范围。
采用本发明的制造方法，既能够保证传动轴的整体强度，又能够有效降低轴电流的危害。其中，所述绝缘轴10的最内层采用0度缠绕玻璃纤维，能够确保内径尺寸；最外层采用0度缠绕玻璃纤维，能够确保外观，并便于预留外径加工余量；中间层采用交叉缠绕，能够保证强度可靠结构稳定。
通过对上述各个实施例的传动轴使用工业X光或超声波无损检测设备(如图15所示)对组装情况进行合格性无损检测，以及使用扭力及拉力传感器对传动轴进行强度符合性检测，均满足合格性无损检测要求和强度符合性要求。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，其特征在于，包括绝缘轴和金属法兰；所述绝缘轴是采用玻璃纤维缠绕而成，且所述玻璃纤维的外层还涂覆有环氧树脂层；所述金属法兰包括轴向部和径向部，所述绝缘轴的端部与所述金属法兰的轴向部相配合，并通过化学联接中间体进行固定连接。
2.根据权利要求1所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，其特征在于：绝缘轴为中空管状结构，所述绝缘轴的外表面和/或中空内表面与所述金属法兰的轴向部相配合。
3.根据权利要求2所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，其特征在于：所述绝缘轴的端部的外表面设有第一外锥面，所述绝缘轴的端部的内表面设有第一内锥面，所述化学联接中间体涂覆于所述第一外锥面和所述第一内锥面，所述内锥面与所述外锥面相结合形成横截面渐变小的楔形结构；所述金属法兰的轴向部设有沿轴向延伸的环形凹槽；所述环形凹槽为与所述绝缘轴的楔形结构相匹配的楔形槽，并且，所述楔形槽的外端封闭形成限位端面，以对所述绝缘轴的端部进行轴向限位。
4.根据权利要求2所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，其特征在于：所述绝缘轴的端部的内表面设有沿周向延伸且沿轴向间隔设置的第一周向凹槽，所述金属法兰的轴向部的外表面设有沿周向延伸且沿轴向间隔设置的第二周向凹槽，且所述第一周向凹槽与所述第二周向凹槽沿轴向错开；所述绝缘轴的外端面与所述金属法兰的径向部进行轴向限位配合；所述化学联接中间体填充于所述第一周向凹槽和所述第二周向凹槽内；和/或，
所述绝缘轴的端部的内表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第一轴向凹槽，所述金属法兰的轴向部的外表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第二轴向凹槽，且所述第一轴向凹槽与所述第二轴向凹槽沿周向错开；所述绝缘轴的外端面与所述金属法兰的径向部进行轴向限位配合；所述化学联接中间体填充于所述第一轴向凹槽和所述第二轴向凹槽内。
5.根据权利要求2所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，其特征在于：所述绝缘轴的端部的外表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第一轴向凸键，所述金属法兰的轴向部的内表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第一轴向键槽，且所述第一轴向凸键与所述第一轴向键槽位置相对应配合；所述化学联接中间体填充于所述第一轴向键槽内或涂覆于所述第一轴向凸键；和/或，
所述绝缘轴的端部的外表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第二轴向键槽，所述金属法兰的轴向部的内表面设有沿轴向延伸且沿周向间隔设置的第二轴向凸键，且所述第二轴向凸键与所述第二轴向键槽位置相对应配合；所述化学联接中间体填充于所述第二轴向键槽内或涂覆于所述第二轴向凸键。
6.根据权利要求2所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，其特征在于：所述绝缘轴的端部的外表面设有第二外锥面，所述金属法兰的轴向部的内表面设有与所述第二外锥面相配合的第二内锥面；并且，所述第二内锥面的外端还设有对所述第二外锥面的端部进行轴向限位的径向挡沿；所述化学联接中间体涂覆于所述第二外锥面和/或第二内锥面。
7.根据权利要求1至6任一项所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴，其特征在于：所述绝缘轴为网状结构，所述玻璃纤维采用正向缠绕和反向缠绕相交叉形成所述网状结构；相同缠绕层的缠绕方向相同，相邻两个缠绕层的缠绕方向相反；缠绕角度0度至180度范围，优选为45度；所述绝缘轴的管壁厚度为4毫米至10毫米范围。
8.一种权利要求1至7任一项所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在浸泡池中加入环氧树脂浸泡液；
将玻璃纤维的一端从仓储架经过浸泡池后连接至旋转芯轴上；
驱动所述旋转芯轴转动以带动浸泡后的玻璃纤维在所述旋转芯轴上进行缠绕；
对缠绕后的缸筒连同所述旋转芯轴进行加热，得到固化成型筒；
将所述旋转芯轴从所述固化成型筒中抽出或顶出，得到绝缘轴毛坯；
对所述绝缘轴毛坯进行研磨、切割、机加工处理，得到绝缘轴成品；
将所述绝缘轴成品和/或金属法兰的配合面涂抹化学联接中间体，并将所述绝缘轴和所述金属法兰进行装配，完成固化联接。
9.根据权利要求8所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴的制造方法，其特征在于：所述浸泡池还加入固化剂并与所述环氧树脂进行混合，所述环氧树脂与所述固化剂的比例为3：1至1:1的范围；并且，所述浸泡池还加入1％-5％促进剂或30％-70％填料进行增强混合。
10.根据权利要求8所述的用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴的制造方法，其特征在于，所述玻璃纤维先以0度在所述旋转芯轴上缠绕最内层，沿正向45度在所述旋转芯轴上缠绕第二层，再沿反向45度在所述旋转芯轴上缠绕第三层，后沿正向45度在所述旋转芯轴上缠绕第四层，又沿反向45度在所述旋转芯轴上缠绕第五层，如此循环往复交叉缠绕，直至达到预设厚度，最后再以0度在所述旋转芯轴上缠绕最外层，形成网状结构的缸筒；其中，所述最内层或所述最外层包括1至3层范围。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103322016A (zh) * | 2013-07-16 | 2013-09-25 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种型面配合的粘结玻璃钢传动轴及其生产工艺 |
| CN105333021A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-17 | 武汉理工大学 | 一种用于碳纤维复合材料传动轴与金属法兰的Z-pin联接方法 |
| CN105643961A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-08 | 武汉理工大学 | 一种抗外压复合材料筒体与金属封头共固化的连接结构及其制造方法 |
| CN110315774A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-10-11 | 北华航天工业学院 | 复合材料拉杆的成型方法及复合材料拉杆 |
| CN112360885A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-02-12 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种联轴器 |
| CN217055923U (zh) * | 2022-01-24 | 2022-07-26 | 厦门牢力实业有限公司 | 用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴 |
-
2022
- 2022-01-24 CN CN202210079382.6A patent/CN114439842A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103322016A (zh) * | 2013-07-16 | 2013-09-25 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种型面配合的粘结玻璃钢传动轴及其生产工艺 |
| CN105333021A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-17 | 武汉理工大学 | 一种用于碳纤维复合材料传动轴与金属法兰的Z-pin联接方法 |
| CN105643961A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-08 | 武汉理工大学 | 一种抗外压复合材料筒体与金属封头共固化的连接结构及其制造方法 |
| CN110315774A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-10-11 | 北华航天工业学院 | 复合材料拉杆的成型方法及复合材料拉杆 |
| CN112360885A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-02-12 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种联轴器 |
| CN217055923U (zh) * | 2022-01-24 | 2022-07-26 | 厦门牢力实业有限公司 | 用于大功率风力发电机的高强度绝缘传动轴 |
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