TWI500861B - 包括能量轉換結構和支承部件之可更新能源 - Google Patents

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Description

包括能量轉換結構和支承部件之可更新能源
以下揭露內容涉及可再生的能源，並且具體涉及用於用於從一可再生的能源產生電力的發電結構，該結構包括具有一軸承的鉸接接頭。
可再生的能源作為降低並且潛在地替代非可再生能源的手段正變得更加突出。在可得的可再生能源(包括例如風能、太陽能以及地熱能源)之中，目前正採用不同的機理來捕獲該等天然可得的能源並且將其轉化成我們日常生活中使用的電能。值得注意地，這種可再生的能源係藉由針對可再生能源而定製的發電結構被轉化成電能的。例如，目前藉由具有巨大螺旋槳的風力渦輪機形式的發電結構來利用風能，隨著風力推動該等螺旋槳，它們可以產生電。太陽能係由太陽能板發電場捕獲，該等發電場將來自太陽的輻射能量束轉化成電。
全球某些區域比其他區域更適合於利用可再生的能源，並且因此地球上某些環境比其他環境更適合於部署特定的發電結構。例如，地球赤道處的沙漠比北極地區接收了更大量的直接陽光，因此使得沙漠地區更適合於利用太陽能。此外，在某種程度上，某些能量轉換結構的成功要求移動零件，並且在其中部署了可再生能源的該等不同環境之中的一些可能是極端的和/或腐蝕性的(例如，沙漠、海洋海岸線等)。
具有一金屬支撐材料以及一上覆的減小摩擦的材料的複合的軸承部件係已知的並且已經用在廣泛的應用中，最值得注意地包括汽車行業。參見例如EP 0 394 518 A1。此外，在汽車行業中已經使用了具有類似構造的密封裝置，包括例如密封圈、唇形密封件、通電的密封件以及類似物。
然而，隨著圍繞可再生能源的行業繼續成熟，要求在對確保發電負責的部件中進行改進。
根據一方面，用於從一可再生的能源產生電力的一發電結構包括一基座、連接到該基座上的一能量轉換結構、以及在該基座與該能量轉換結構之間的一鉸接接頭。該鉸接接頭包括具有一本體的軸承構件，該本體包括一複合材料，該複合材料含有一剛性材料以及覆蓋在該剛性材料上的一減小摩擦的材料，其中該剛性材料包括選自下組的一材料，該組的構成為：鋁以及不銹鋼。
根據另一方面，用於從一可再生的能源產生電力的發電結構包括一基座，一太陽能電池板，該太陽能電池板在一鉸接接頭處被連接到該基座上，該鉸接接頭被配置為允許該太陽能電池板相對於該基座的運動，其中該鉸接接頭包括一軸襯，該軸襯具有由一複合材料製成的一本體，該複合材料包括一剛性材料以及覆蓋在該剛性材料上的一減小摩擦的材料。該剛性材料包括一選自下組的材料，該組的構成為鋁以及不銹鋼，並且其中該減小摩擦的材料包括自下組材料中的一材料，該組構成為：石墨、玻璃以及它們的一組合。
詳細說明
以下內容描述了被定製為利用可再生能源的發電結構，並且具體地描述了在該等發電結構內的具有軸承構件的鉸接接頭，它們與被設計來利用不同環境中的可再生能源的能量轉換結構一起使用。該等軸承構件可以有助於關鍵部件在嚴苛環境中的運動，包括可能會引起過度腐蝕和/或其他軸承構件中的機械故障的環境。
圖1包括根據一實施方式的一發電結構的圖示。具體地，結構100可能特別適合於利用太陽能、並且將太陽能轉換成電能。如所展示的，結構100可以包括一基座103，該基座包括一基礎107，該基礎可以直接地附接到地面上用於將結構100固定在其位置上。如進一步所展示的，基座103可以包括一軸架108，該軸架直接地連接到基礎107上並且從基礎107向上延伸用於基座100的其他部件的支撐和連接。如進一步展示的，基座103可以包括附接到基礎107上的一電源終端109，該電源終端可以向用來移動結構100的多個部分的多個發動機供應能量。
結構100可以進一步包括一鉸接接頭115，該鉸接接頭附接到基座103上，並且特別地是直接附接到該軸架108上，並且被配置為移動一被連接到鉸接接頭115上的長形構件118。鉸接接頭115係指在兩個部件之間的一接點，其中一部件被設計為相對於另一部件移動。移動的類型可以包括簡單的平動(沿著一軸)、複合平動(沿著兩個或多個軸)、簡單的轉動(圍繞一軸)、複合轉動(圍繞兩個或多個軸)以及它們的一組合。該鉸接接頭115可以包括一驅動機構116，該驅動機構可以包括輔助長形構件118移動的一發動機。具體地，該驅動機構116可以進行程式設計使它改變該長形構件118的位置並且因此改變附接到該長形構件118上的面板101的位置，這樣面板101可以追隨太陽在天空中的位置，用於有效地收集和/或指引來自太陽的輻射能量束。在具體情況下，該驅動機構116係以根據具體一天中它經過一段持續時間所走過的具體方位角和赤緯座標進行程式設計的。
鉸接接頭115可以包括一殼體117，該殼體被連接到驅動機構116上並且配置為支撐長形構件118。如將要理解的，殼體117可以包括有助於該長形構件運動的多個部件，包括例如適合於協助該長形構件118繞著殼體117的多個部分進行滑動的軸承構件。
正如將要理解的，長形構件118的運動可以協助結構100的多個部分(特別是藉由支撐結構102而附接到長形構件118上的面板101)的運動。如所展示的，結構100可以包括附接到單一基座103上的多個面板101的陣列。根據一實施方式，該等面板101可以是被配置為將太陽輻射能轉化成電能的能量轉換結構(例如太陽能電池板)。在另一實施方式中，該物品的面板101可以是反射體，例如反射鏡，它們被設計為將太陽輻射能再指引到附近的能量轉換結構中，如太陽能電池板中。
儘管沒有展示，結構100可以包括其他鉸接接頭，例如在基礎107與軸架108之間用於該軸架相對於基礎107的轉動。任何鉸接接頭都可以利用根據在此的實施方式的一軸承構件。此外，要理解的是其他的能量轉換結構可以利用一鉸接接頭115、並且具體是在該鉸接接頭115內的一軸承構件。例如，另一合適的能量轉換結構可以包括一風力渦輪機，該風力渦輪機可以包括從一中心結構延伸的多個螺旋槳(或葉片)，其中必須允許該等渦輪機進行轉動以產生電能，並且它們因此可以在該結構內的一鉸接接頭處利用一軸承構件。
圖2A-2C包括與被設計為利用可再生能源的發電結構一起使用的一鉸接接頭和/或軸承構件的一部分的圖示。圖2A包括根據一實施方式的一鉸接接頭的一部分的截面圖示。具體地，圖2A包括一下殼體201的一部分、一上殼體203的一部分以及被置於下殼體201和上殼體203之間的一長形構件205的一部分的圖示。該鉸接接頭可以包括聯接到上殼體203上並且被配置為接觸該、長形構件205的一軸承構件210。此外，圖2A包括聯接到下殼體201上並且被配置為接合長形構件205的一部分的一軸承構件216。軸承構件310和316可以提供一適合於該長形構件相對於上殼體203和下殼體316運動(例如，轉動)的表面。
根據一實施方式，軸承構件210可以具有由一複合材料製成的一本體211，該複合材料包括一剛性材料212以及覆蓋該剛性材料212的一主表面的一減小摩擦的材料213。在具體的實施方式中，該減小摩擦的材料213可以被直接地粘結到該剛性材料212的一表面上以形成本體211的複合材料。
在某些設計中，軸承構件210可以被包含於在上殼體203內的一內表面226內形成的一凹陷225之中，以便適當地相對於上殼體203來固定該軸承構件210。在具體情況下，該軸承構件本體211、並且具體是該剛性材料212可以直接接觸該內表面226。要理解的是該軸承構件216可以被包含在下殼體201內的一類似的凹陷內。
在該鉸接接頭的運行過程中，可以使長形構件205繞縱軸207轉動，使得結構100的多個部分(例如該等面板101)可以與長形構件205鉸接。然而，上殼體203以及下殼體201可能不必定需要進行鉸接，並且因此軸承構件210以及216分別在上殼體203與長形構件205之間以及下殼體201與長形構件205之間提供了一低摩擦的滑動介面。
圖2B包括根據一實施方式的一鉸接接頭的一部分的截面圖示。具體地，圖2B包括圖2A的鉸接接頭在平面AA內的這個部分的截面圖示。如所展示的，上殼體203以及下殼體201可以包括與長形構件205的弧形表面互補的弧形表面，這樣長形構件205的外表面與藉由將上殼體203和下殼體201進行連接所形成的一圓形開口251係互補的。如圖2B所展示的，在圓形開口251內，上殼體203以及下殼體201可以包圍長形構件205的大部分圓周。軸承構件210可以被置於上殼體203和長形構件205之間，而軸承構件216可以被置於下殼體201和長形構件205之間。
值得注意地，軸承構件210可以不沿著上殼體203的整個內表面226延伸，這樣形成了空隙區域261以及263，其中軸承構件210沒有覆蓋上殼體203的內表面226、並且該內表面226與長形構件205係間隔開的而沒有插入軸承構件210。在其中軸承構件216並不覆蓋下殼體201的整個內表面的情況下，在下殼體201與長形構件205之間形成了一類似的區域。
儘管並未展示，但上殼體203也可以被聯接到、例如直接連接到下殼體201上。根據一實施方式，可以將上殼體203堅固到下殼體201上。這樣，上殼體203以及下殼體201可以夾入長形構件205，並且因此軸承構件210和216在被置於上殼體203與下殼體201之間時有助於長形構件205繞縱向軸207的轉動。
圖2C包括根據一實施方式的一軸承構件的透視圖展示。具體地，該軸承構件210可以具有是一複合材料的一本體211，該複合材料包括剛性材料212以及減小摩擦的材料213。在此將更詳細地提供本體211的構造的具體方面，該本體包括剛性材料212、減小摩擦的材料213以及其他材料部件的材料。具體地，該本體211可以具有一彎曲的形狀，該形狀繞著一中心軸(例如，縱向軸207)環圓周地延伸以協助本體211與長形構件205的聯接。正如將理解的，減小摩擦的材料213可以被置於本體211的內表面上，這樣它被配置為接合長形構件205並且提供一合適的滑動表面用於長形構件205相對於減小摩擦的材料213的轉動。
該軸承構件210在截面上沿縱向軸207觀看時可具有一弧形形狀。根據一實施方式，該軸承構件210可以是一具有圓柱形或部分地圓柱形形狀的簡單的軸襯。例如，如所展示的，該軸承構件210在截面上沿縱向軸207觀看時可具有一半圓形的形狀。因此，在某些情況下，該軸承構件210可以具有延伸經過一圓的一部分圓周的一本體211。例如，該本體211可以延伸經過基於縱向軸207上一點為180°或更小的一圓心角。
如在圖2C中進一步展示的，本體211可以具有一在垂直於縱向軸207方向上在本體211的外表面之間測量的外直徑271。根據一實施方式，該軸承構件210具有一外徑271為至少500 mm的本體211。在其他實施方式中，該外直徑271可以是至少約100 mm，例如至少約200 mm、至少約300 mm、至少約400 mm、或甚至是至少約500 mm。在具體情況下，該本體211可以具有在約50 mm和1000 mm之間範圍內的外直徑271。例如在約50 mm和750 mm之間、在約50 mm和500 mm之間、在約100 mm和500 mm之間、或甚至在約200 mm和500 mm之間。使用在此指出的具有一帶有外直徑271的本體211的一軸承構件210可以提供具有合適的機械特徵(例如剛度)的軸承構件210，該等特徵適合用於有需要的應用中，例如那些利用可再生能源的物品中。
此外，該本體211可以具有在垂直於該縱向軸207方向上穿過剛性材料212以及減小摩擦的材料213測量的一平均厚度221。根據一實施方式，該軸承構件210可以具有至少約30 mm的平均厚度221。在其他實施方式中，該平均厚度可以是至少約40 mm、至少約50 mm、至少約75 mm、或甚至是至少約80 mm。在其他實施方式中，該平均厚度221可以在約35 mm和500 mm之間的範圍內，例如在約35 mm和300 mm之間、或者甚至在約35 mm和200 mm之間。使用在此指出的具有一帶有平均厚度221的本體211的一軸承構件210可以提供具有合適的機械特徵(例如剛度)的軸承構件210，該等特徵適合用於有需要的應用中，例如那些利用可再生能源的物品中。
如在圖2C中進一步展示的，該剛性材料212可以具有一垂直於縱向軸207、穿過該剛性材料212的厚度測量的平均厚度222。在某些情況下，將理解的是該剛性材料212可以由一金屬或金屬合金形成、並且具體是由鋁或不銹鋼形成。正如將理解的，不銹鋼係具有至少10.5%鉻的一鋼材料。在利用了主要由不銹鋼組成的的剛性材料212的實施方式中，該平均厚度222可以是至少35 mm。而且，在利用了主要由不銹鋼組成的剛性材料212的設計中，該平均厚度222可以是至少約40 mm，例如至少約45 mm、至少約50 mm、或甚至至少約60 mm。在具體情況下，該剛性材料212可以主要由不銹鋼組成，並且該平均厚度222可以在約35 mm和200 mm之間的範圍內，例如在約35 mm和150 mm之間、或甚至在約35 mm和100 mm之間。
在其他情況下，可以將剛性材料212形成為使得它主要由鋁構成。在此類實施方式中，剛性材料212可以具有至少約70 mm的平均厚度222。而且，利用主要由鋁構成的剛性材料212的實施方式中，該平均厚度222可以是至少約75 mm，例如至少約80 mm、至少約90 mm或甚至是至少約100 mm。根據一實施方式，可以將該軸承構件形成為使得該剛性材料212主要由鋁組成，並且剛性材料212的平均厚度222可以在約70 mm和約200 mm之間的範圍內，例如在約70 mm和175 mm之間或甚至在約75 mm和約150 mm之間。
如在圖2C中進一步展示的，可以將該軸承構件210形成為使得該減小摩擦的材料213具有一特定厚度。例如，減小摩擦的材料213可以具體一在垂直於縱向軸207的方向上測量的平均厚度223，該平均厚度可以是至少約0.1 mm，例如至少約0.2 mm、至少約0.3 mm或甚至至少約1 mm。根據一實施方式，可以將該軸承構件形成為使得減小摩擦的材料213具有在約0.1 mm和約25 mm之間的範圍內的平均厚度223，例如在約0.1 mm和約15 mm之間、在約0.1和約10之間、或甚至在約0.1 mm和約5 mm之間。
圖3A-3C包括根據一實施方式的一鉸接接頭和/或軸承構件的圖示。具體地，圖3A包括根據一實施方式結合了軸承構件的鉸接接頭的截面圖示。如所展示的，該鉸接接頭可以包括一下殼體201的一部分、一上殼體203的一部分、以及在下殼體201與上殼體203之間延伸的一長形構件205。此外，該鉸接接頭可以包括被置於上殼體203的一部分與長形構件205之間的一軸承構件310。該軸承構件310可以具有由一複合材料形成的一本體311，該複合材料包括一剛性材料312以及一減小摩擦的材料313，該本體被配置為接合長形構件205並且協助長形構件205繞縱向軸207相對於上殼體203的鉸接，具體是轉動。
如進一步展示的，該鉸接接頭可以包括被置於下殼體201和長形構件205之間的一軸承構件316。該軸承構件316可以包括與該軸承構件210相同的特徵。
關於軸承構件310，可以將該軸承構件310的本體311形成為使得它包括一第一凸緣315，該凸緣從該本體311的一端延伸並且被配置為接合上殼體203的一外側表面307。此外，該軸承構件310的本體311可以包括一第二凸緣314，該凸緣從本體311的與凸緣315相對的一端延伸並且被配置為接合並且直接地連接到上殼體203的外側表面306上。具體地，該軸承構件310及其凸緣314和315被配置為接合上殼體203的外側表面306和307，由此鎖定了軸承構件310相對於上殼體203的位置。如將理解的，軸承構件310進一步包括剛性材料312的一內表面，該內表面被配置為接合並且直接接觸殼體203的一內表面305。
如進一步展示的，可以將軸承構件310形成為使得減小摩擦的材料313覆蓋在凸緣314和313的外表面上，這樣該減小摩擦的材料313沿著凸緣314和315的外部圓周表面徑向地延伸。
圖3B包括如圖3A中展示的該鉸接接頭在平面AA內的一部分的截面圖示。如所展示的，上殼體203以及下殼體201可以具有弧形形狀，該等弧形形狀被配置為繞著長形構件205的大部分外表面延伸。如進一步展示的，該軸承構件310被配置為接合上殼體203並且進一步被配置為接合長形構件205的弧形表面的一部分，這樣長形構件205可以相對於上殼體203自由轉動。同樣地，該軸承構件316被置於下殼體201和長形構件205之間，這樣長形構件205可以相對於下殼體201轉動。
如進一步展示的，該軸承構件310的凸緣315可以在該本體311的一端徑向地延伸，這樣它覆蓋了上殼體203的外側表面307的一部分並且相對於上殼體203鎖定了該軸承構件310的位置。如在圖3B中進一步展示的，該減小摩擦的材料313沿著本體311的整個外表面(包括凸緣315)延伸。軸承構件316可以具有以上關於軸承構件310所描述的相同的特徵。
圖3C包括該軸承構件310的一透視圖展示。如所展示的，該軸承構件310可以具有是一複合材料的一本體311，該複合材料包括一剛性材料312以及覆蓋該剛性材料312的一表面的一減小摩擦的材料313。該軸承構件310在截面上沿縱向軸207觀看時可以具有一總體上弧形的形狀，這樣它處於一帶凸緣的軸襯的形狀。在具體情況下，該軸承構件310在截面上沿縱向軸207觀看時可以具有一半圓形的形狀。
此外，如在圖3C中進一步展示的，該減小摩擦的材料313可以分別沿著剛性材料312的一內表面351以及凸緣314和315的內側表面352和353延伸。當該軸承構件310被置於圖3A和3B中描繪的鉸接接頭內時，可以將長形構件205佈置在該軸承構件310的空腔355內並且在該空腔355內進行鉸接(例如轉動)。
圖4A-4C包括根據一實施方式的一鉸接接頭和/或軸承構件的圖示。具體地，圖4A包括根據一實施方式的鉸接接頭的一部分的截面圖示。值得注意地，該鉸接接頭可以包括先前在其他實施方式中描述的那些部件，值得注意地包括一殼體403、延伸藉由該殼體403中的一開口的一長形構件205、以及被置於該殼體403和長形構件205之間的一軸承構件410。具體地，在圖4A中展示的鉸接接頭的設計利用了有待被置於殼體403與長形構件205之間的一單一軸承構件(與兩個軸承構件相對)，其中該軸承構件被配置為接合長形構件205並且協助長形構件205相對於該殼體403的鉸接(例如繞縱向軸207的轉動)。更具體地，該剛性材料412被配置為鄰接該殼體403的一表面，而該減小摩擦的材料413被配置為鄰接長形構件205的一表面這樣它能夠繞著縱向軸207相對於殼體403轉動。
該軸承構件410可以具有由一複合材料形成的一本體411，該複合材料包括一剛性材料412以及覆蓋該剛性材料412的一表面的一減小摩擦的材料413。如進一步展示的，該軸承構件410可以具有一本體411，該本體包括從該本體411的一端徑向延伸的一凸緣415。該凸緣415可以被形成為使得凸緣415的至少一部分被配置為接合該殼體403的外側表面406。
圖4B包括圖4A的鉸接接頭在平面AA內的一部分的截面圖示。如所展示的，該鉸接接頭包括一殼體403，該殼體包括被配置為接合其中的長形構件205的一開口420。此外，該開口420被配置為接合其中的軸承構件410。如所展示的，該軸承構件410可以被形成為使得凸緣415從該縱向軸徑向延伸並且沿著殼體403的外側表面406的一部分延伸。這樣一配置有助於相對於殼體403來鎖定軸承構件410的位置。
圖4C包括根據一實施方式的軸承構件410的透視圖。具體地，該軸承構件410可以是處於一杯形軸襯的形式。值得注意地，該杯形軸襯具有幾乎完全繞著縱向軸207延伸的一總體上半圓柱形的形狀。該杯形軸襯可以包括一沿著本體411的縱向軸207軸向地延伸的一切口417，這樣該本體411在截面上沿縱向軸207觀看時沒有形成一完整的圓(小於360°)。如在圖4C中進一步展示的，軸承410可以具有一從本體411的一端徑向地延伸的凸緣415。如所展示的，軸承構件410的內表面422可以包括減小摩擦的材料413來協助其中的長形構件205的轉動。此外，該軸承構件410可以被形成為使得該減小摩擦的材料413覆蓋了凸緣415的一外表面，這樣該減小摩擦的材料313沿著凸緣415的外不圓周表面徑向地延伸。
前述的軸承構件可以被形成為使得該本體係由包括在此描述的一剛性材料以及減小摩擦的材料的一複合材料製成的。根據一實施方式，在此的軸承構件可以具有特定的特徵，包括但不限於耐腐蝕性、耐磨損性以及粘滑特性，使之特別好地適合於發電結構中。
儘管前述內容已描述了軸承構件的某些關鍵特徵，但以下內容進一步提供可以結合到在此的實施方式的軸承構件之中的特定方面的細節。在一實施方式中，一軸承構件可以包括一剛性材料、直接施加至其上的一中間材料、以及施加在該中間材料上的一減小摩擦的材料，其中在長時期內確保了該減小摩擦的材料到該剛性材料上的優異粘附性並且其生產使能無需使用用於表面處理的生態學上有問題的方法而進行。
在一實施方式中，一軸承構件可以包括一中間材料，該中間材料包括至少一種官能化的熱塑性聚合物，該聚合物結合了式為、-COOH和/或-COOR的多個官能團，其中該等基團R係具有1到20個碳原子的環的或者直鏈的有機基團。如果該有機基團R包含例如僅僅一碳原子，那麼官能團優選地具有以下化學式：
該等官能團可以藉由加入至少一種改性劑(B)被結合到該熱塑性聚合物(A)之中。合適的改性劑可以包括馬來酸、衣康酸、檸康酸、它們的衍生物，以及它們的一組合。具體地，該等改性劑可以包括馬來酸的酸酐、衣康酸的酸酐、檸康酸的酸酐、它們的衍生物，以及它們的一組合在此聚合物(A)與改性劑(B)的比率可以是從99.9 mol%的(A)：0.1 mol%的(B)至80 mol%的(A)：20 mol%的(B)。熔體體積流率(MVR，在大於熔點50℃並且在7 kg的荷載下)可以在從0.1至1000 mm3 /sec的等級上。該MVR係該聚合物的熔體流動的一指數並且因此可以用作對分子量的粗略估算。理想的是，該MVR係在5至500 mm3 /sec的等級，特別優選地是在從10到200 mm3 /sec的範圍內。
在一實施方式中，該軸承構件的特徵係由該中間材料(包括具有上述類型的官能團的一官能化的熱塑性聚合物)所引起的該減小摩擦的材料到該支撐材料上的粘附性。由於甚至到該剛性材料(具體是冷軋不銹鋼、冷軋並隨後電解鍍鋅的不銹鋼、鋁)的一未經處理的表面上的這種優異粘附性，可以省去生態學上有問題的並且處置密集型的(disposal-intensive)濕法化學預處理方法(具體是鉻酸鹽處理)。如由本申請人實施的研究已經表明，在例如EP 0 848 031 B1(其中一官能化的熱塑性氟聚合物同樣被描述為一種層壓板的組分)中描述的用於表面預處理的多種物理方法(例如，藉由電暈放電的電漿預處理)不再是必須的。因此，生產本軸承構件的方法與習知技術相比可以在明顯更低的成本下進行。
在一實施方式中，該中間材料的至少一種官能化的熱塑性聚合物可以是一官能化的熱塑性氟聚合物，包括例如一種乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、全氟代烷氧基乙烯(PFA)或四氟乙烯-全氟(甲基乙烯基醚)共聚物(MFA)以及它們的一組合。在具體情況下，該中間材料的至少一種官能化的熱塑性聚合物可以主要由特別優選的乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)組成。
該中間材料可以不僅包括這至少一種官能化的熱塑性聚合物，而且還包括具有以下化學式的一種全氟代(烷基乙烯醚)的共聚物：CF2 =CF-O-R1 ，其中R1 係一個全氟乙基、全氟正丙基、全氟正丁基、四氟乙烯或它們的一組合。
該中間材料的厚度本質上可以對應於該剛性材料的粗糙度，該剛性材料的粗糙度被定義為該剛性材料表面的粗糙度輪廓的最大輪廓峰高度與最大輪廓穀深度之間的距離Rmax 。以此方式，可以確保將一足夠厚的粘合劑層施加在該剛性材料上，這樣在該減小摩擦的材料與剛性材料之間的一全面積的粘合劑結合得以保證。該粘合劑層還不應該製作得太厚。在這種情況下，將會存在一種風險，即在連接該等層時，部分的粘合劑層會從該粘合劑結合中被壓出或者當該軸承構件受到剪切應力時，在凸出在該剛性材料表面的粗糙度輪廓上方的該粘合層的一些部分中可能發生內聚力破裂。
在另一實施方式中，該中間材料可以包括官能化的熱塑性聚合物的兩個層，該等聚合物具有化學式為-COOH和/或-COOR的多個官能團。可以在這兩個層之間埋入一金屬的中間材料。以此方式可以實現該材料的改進的可校準能力。該金屬中間材料在此可以被配置為多孔金屬網。這種金屬的中間材料可以包括不銹鋼、鋁或青銅。在具體情況下，這種金屬的中間材料可以是一紡織材料，包括多段金屬材料。例如，在某些設計中，這種金屬的中間材料包括一金屬網材料。
為了改進該軸承構件的機械的以及一般物理特性，該中間材料可以包含用來增加和/或改進該軸承構件的熱傳導性和/或耐磨特性的多種填充劑。特別合適的填充劑可以包括纖維、無機材料、熱塑性材料、或礦物材料或它們的混合物。合適的纖維的例子可以包括玻璃纖維、碳纖維、芳族聚醯胺以及它們的一組合。無機材料的例子可以包括陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化鋁、硫化鉬、青銅、碳化矽以及它們的一組合。該等無機材料可以處於織造的織物、粉末、球粒或纖維的形式。熱塑性材料的例子可以包括聚醯亞胺(PI)、聚醯胺亞胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚亞苯基碸(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、芳香族聚酯(Ekonol)以及它們的一組合。合適的礦物材料的例子可以包括矽灰石、硫酸鋇以及它們的一組合。
在該中間材料中填充劑的比例可以是按體積計1%-40%，並且更特別地按體積計是該中間材料總體積的5%-30%。該中間材料的厚度可以是在從0.01到0.1 mm的範圍內，特別地是從0.01 mm到0.5 mm。
在一實施方式中，在該軸承構件中使用的剛性材料可以具有一具有變化性質的表面。該剛性材料可以具有一光滑的表面、一粗糙化的表面和/或一結構化的表面(例如藉由將一結構擦刷、噴砂、壓紋而實現的)。用來使該減小摩擦的材料結合到其上的該剛性材料的表面還可以具有一表面升級的表面，例如一電解鍍鋅的表面。
該剛性材料可以由不銹鋼組成，特別是冷軋不銹鋼或啞光鍍鋅的不銹鋼、鋁或它們的一組合。在一具體實施方式中，該冷軋鋼可以是材料編號為1.0338或1.0347的。在另一具體實施方式中，該不銹鋼可以是材料編號為1.4512或1.4720的。在具體情況下，該剛性材料可以主要由不銹鋼組成。在其他設計中，該軸承構件可以被形成為使得該剛性材料主要由鋁構成。
被施加在該中間材料上的減小摩擦的材料可以包括一氟聚合物。例如在某些情況下，該減小摩擦的材料可以包括一聚合物材料，如聚四氟乙烯、氟化的乙烯-丙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯三氟乙烯、乙烯氯三氟乙烯、全氟烷氧基聚合物、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚乙烯、聚碸、聚醯胺、聚苯醚、聚苯硫醚、聚氨酯、聚酯、聚醚醚酮(PEEK)，以及它們的一組合。在一具體的實施方式中，這種減小摩擦的材料可以包括一PTFE化合物層。在此，該減小摩擦的材料可以被配置為一多孔塑膠薄膜以增加傳導性。在某些情況下，該減小摩擦的材料主要由PTFE組成。
在一實施方式中，該軸承構件在該減小摩擦的材料的厚度為0.01-1.5 mm、特別是0.1-0.35 mm時具有優異的滑動特性以及長的壽命。
被施加在該中間材料上的減小摩擦的材料可以進而還包括可能改進熱傳導和/或磨損特性的一填充劑材料。該填充劑材料可以包括：玻璃纖維、碳纖維、矽、石墨、PEEK、二硫化鉬、芳香族聚酯、碳顆粒、青銅、氟聚合物、熱塑性填充劑、碳化矽、氧化鋁、聚醯胺醯亞胺(PAI)、PPS、聚亞苯基碸(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、芳香族聚酯(Econol)以及礦物顆粒如矽灰石以及硫酸鋇，或它們的任何組合。填充劑可以處於珠粒、纖維、粉末、絲網或它們的任何組合的形式。在該減小摩擦的材料中填充劑材料的比例可以是從1%到按體積計40%，特別是按體積計5%至30%。
在一實施方式中，用來生產一軸承構件的方法可以包括在減壓下並且藉由引入熱量將該中間材料以及減小摩擦的材料在它們的面積上連接到支撐物上。在此種情況下，該軸承構件可以具有是一層疊構造的一本體，其中該剛性材料係一個層並且該減小摩擦的材料係被直接結合在該剛性材料的或一插入的中間材料的表面上的一個層。在形成一層疊構造過程中，該剛性材料、中間材料以及該減小摩擦的材料可以作為連續的材料從一輥中軋出並且在減壓以及提高的溫度下在一層壓輥裝置中彼此連接。為了實現中間材料到剛性材料上的進一步改進的粘附性、連同剛性材料的改進的腐蝕特性，本方法的一實施方式提供了在施加該中間材料之前將該剛性材料的表面進行粗糙化和/或表面升級(例如藉由電解鍍鋅)。此外，該剛性材料的表面可以藉由機械結構化(例如藉由將一結構擦刷、噴砂、壓紋)來提高。
在圖5中示出了一示例性軸承構件的結構。在此，該剛性材料用501表示，而502表示中間材料，並且503表示施加到其上的減小摩擦的材料。
在一實施方式中，中間材料502包括至少一種官能化的熱塑性聚合物，該聚合物具有式為、-COOH和/或-COOR的多個官能團，其中該等基團R係具有從1到20個碳原子的環的或者直鏈的有機基團。該等官能團可以藉由加入至少一種改性劑(B)被結合到熱塑性聚合物(A)中。適合的改性劑係例如：馬來酸及其衍生物，特別是它們的酸酐；衣康酸及其衍生物，特別是它們的酸酐；和/或檸康酸以及其衍生物，特別是它們的酸酐。在此，聚合物(A)與該改性劑(B)的比例可以是從99.9 mol%的(A)：0.1 mol%的(B)至80 mol%的(A)：20 mol%的(B)。
施加在中間材料502上的減小摩擦的材料503可以是一PTFE化合物膠帶，特別是作為一表面預處理過的、優選蝕刻的PTFE化合物膠帶。所使用的PTFE化合物膠帶503可以包括不同的填充劑來改進機械特性，該等填充劑係例如纖維、無機材料、熱塑性材料、或礦物材料或它們的混合物。
圖6包括根據一實施方式的軸承構件的一部分的截面圖像。如所展示的，該軸承構件600係一分層結構，包括根據圖5所指出的那些層。此外，該軸承構件600摻入了由不銹鋼製成的一織造的金屬網中間材料602，該中間材料可以被佈置為與該減小摩擦的材料503直接接觸。此外，為了改進該軸承的機械特性和總體物理特性，該減小摩擦的材料503包括石墨(碳)纖維以及玻璃纖維的一組合。
如進一步展示的，該軸承構件可以被形成為使得該減小摩擦的材料503以及該剛性材料501可以具有大致相同的平均厚度。也就是說，該減小摩擦的材料可以具有基於公式[(Tf-Tr)/Tf] x 100%與該剛性材料501的平均厚度相差不大於約25%的一厚度，其中Tr係該剛性材料的平均厚度並且Tf係該減小摩擦的材料的平均厚度。在其他情況下，在減小摩擦的材料503與剛性材料501之間的平均厚度的差異可以更小，例如在不大於約15%、不大於約10%、不大於約8%、或甚至不大於約5%的等級上。
此外，不像其他常規的設計，在此的實施方式中的減小摩擦的層可以基本上沒有多孔的顆粒(包括一金屬材料)。在某些實施方式中，該減小摩擦的層可以基本上沒有大孔的顆粒，例如ZnS。
在此的實施方式的某些任選的軸承構件中，該本體可以被形成為包括一耐腐蝕的塗層。該耐腐蝕塗層可以覆蓋在、並且在具體情況下可以被直接地結合到剛性材料501的一外表面上。例如，與該剛性材料501具有覆蓋中間層502以及減小摩擦層503的這個主表面相對的主表面507可以包括一耐腐蝕塗層。此外，邊緣表面508可以部分地或全部地用一耐腐蝕塗層覆蓋。在具體的實施方式中，這種耐腐蝕塗層可以覆蓋該軸承本體的整個邊緣表面並且因此可以覆蓋形成該軸承本體的所有組分層(例如剛性材料501，中間層502以及減小摩擦的層503)。
這種耐腐蝕塗層可以具有在約1微米和約50微米之間的厚度，例如在約5微米和約20微米之間，例如在約7微米和15微米之間。
這種耐腐蝕塗層可以由一系列的薄膜或由組合形成該耐腐蝕塗層的多個單獨的層製成。例如，該耐腐蝕塗層可以包括一助粘附劑層和一環氧層。該助粘附劑層可以包括鋅、鐵、錳、錫或它們的任何組合的一種磷酸鹽。此外，該助黏附劑層可以包括一奈米陶瓷層。該助粘附劑層可以包括功能性矽烷、基於奈米級矽烷的層、水解的矽烷、有機矽烷助粘附劑、基於溶劑/水的矽烷底漆、氯化的聚烯烴、鈍化的表面、可商購的鋅(機械的/電鍍的)或鋅-鎳塗層、或它們的任何組合。
耐腐蝕塗層的環氧層可以是一熱固化的環氧物、UV固化的環氧物、IR固化的環氧物、電子束固化的環氧物、輻射固化的環氧物或空氣固化的環氧物。此外，該環氧樹脂可以包括多縮水甘油醚、二縮水甘油醚、雙酚A、雙酚F、環氧乙烷、氧雜環丙烷、氧化乙烯、1,2-環氧丙烷、2-甲基環氧乙烷、9,10-環氧-9,10-二氫蒽或它們的任何組合。該環氧樹脂可以包括合成樹脂改性的環氧化物，係基於酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、苯並胍胺與甲醛、或它們的任何組合。作為舉例，環氧化物可以包括
單環氧化物 雙環氧化物
直鏈的三環氧化物
網狀的三環氧化物
或它們的任何組合，其中CX HY XZ AU 係一條直鏈或網狀的飽和或不飽和的碳鏈，其中任選地鹵素原子XZ 取代了氫原子，並且任選地其中存在多個原子像氮、磷、硼等，並且B係碳、氮、氧、磷、硼、硫等其中之一。
該環氧樹脂可進一步包括一硬化劑。該硬化劑可以包括：胺類、酸酐、苯酚線性酚醛硬化劑如苯酚線性酚醛聚[N-(4-羥苯基)馬來醯亞胺](PHPMI)、甲階酚醛樹脂(resole phenol formaldehyde)、脂肪胺化合物、多元羧酸酐、聚丙烯酸酯、異氰酸酯、包膠囊的多異氰酸酯、三氟化硼胺絡合物、基於三價鉻的硬化劑、聚醯胺或它們的任何組合。總體上，酸酐可以符合式R-C=O-O-C=O-R’，其中R可以是如上所描述的CX HY XZ AU 。胺類可以包括脂肪族胺類，諸如一乙胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、及類似物，脂環族胺類，芳香族胺類諸如環狀脂肪胺類、環的脂肪胺類、醯胺基胺類、聚醯胺類、雙氰胺類、咪唑衍生物以及類似物，或它們的任何組合。總體上，胺類可以是符合式R1 R2 R3 N的伯胺、仲胺或叔胺，其中R可以是如上所描述的CX HY XZ AU 。
在一實施方式中，該環氧層可以包括填充劑來改善傳導性，如碳填充劑、碳纖維、碳顆粒、石墨，金屬填充劑如青銅、鋁、和其他金屬以及它們的合金、金屬氧化物填充劑、金屬塗覆的碳填充劑、金屬塗覆的聚合物填充劑或它們的任何組合。該等傳導性填充劑可以允許電流穿過該環氧塗層並且與不帶傳導性填充劑的塗覆的軸承相比可以增大該塗覆的軸承的導電性。
在另一實施方式中，一環氧層可以增大該軸承的耐腐蝕性。例如，該環氧層可以實質性地防止腐蝕性要素如水、鹽以及類似物接觸該支承荷載的基底，由此抑制了該支承荷載的基底的化學腐蝕。此外，該環氧層可以藉由防止不同金屬之間的接觸來抑制或者該殼體或者該支承荷載的基底的電化腐蝕。例如，將一不帶有該環氧層的鋁軸承放置在一鋼殼體內可致使鋼氧化。然而，一環氧層(如環氧層)可以防止該鋁基底接觸鋼殼體並且抑制電化反應造成的腐蝕。
在此的實施方式中的軸承構件可以表明超越了常規軸承構件的改進的運行以及特徵。例如在一實施方式中，在此實施方式中的軸承構件表明了對腐蝕以及風化的改進的耐受性。事實上，在曝露於在根據標準腐蝕試驗ISO 9227:2006進行的一鹽水噴霧試驗至少150小時之後，在此該等實施方式中的軸承構件基本上沒有容易觀察到的缺陷。事實上，該等軸承構件的減小摩擦的層並且具體是與滑動表面相接觸的內表面表明了基本上沒有容易觀察到的腐蝕、銹蝕、撕裂或閘裂。在一更具體的實施方式中，實施方式的軸承構件的減小摩擦的材料在至少160小時、至少170小時、至少180小時或更長的鹽水噴霧試驗之後基本上沒有可觀察到的缺陷。
根據另一實施方式，該等軸承構件具有一特定的氣候磨損率，這係對於在延長地曝露於一腐蝕性環境中(例如根據ISO 9227:2006的鹽水噴霧浴)並且運行了一特定最小數目的週期之後該等軸承構件的磨損特徵的一度量。這種氣候磨損率係對於在一延長的時間段內來自接觸表面的材料損失的一度量，係為了測試在曝露於一腐蝕性環境中之後軸承的滑動能力。對於氣候磨損率的試驗程式在以下實例中詳述。值得注意地，該等軸承構件的氣候磨損率對於至少約15,000個週期的鉸接運動可以是不大於約0.99微米/hr。在其他情況下，這種氣候磨損率可以更小，例如對於至少約15,000個週期的鉸接運動係不大於約0.95微米/hr、不大於約0.9微米/hr、不大於約0.85微米/hr、不大於約0.8微米/hr、不大於約0.75微米/hr、或甚至不大於約0.7微米/hr。
根據另一實施方式，在此的實施方式的軸承構件可以具有對於至少約15,000個週期的鉸接運動而言不大於約0.99微米/hr的氣候磨損率。在其他情況下，這種氣候磨損率可以更小，例如對於至少約15,000個週期的鉸接運動係不大於約0.95微米/hr、不大於約0.9微米/hr、不大於約0.85微米/hr、不大於約0.8微米/hr、不大於約0.75微米/hr、或甚至不大於約0.7微米/hr。而且，在某些實施方式中，該氣候磨損率對於至少約15,000個週期的鉸接運動可以是至少約0.05微米/hr、至少約0.08微米/hr、至少約0.1微米/hr、甚至至少約0.15微米/hr。將理解的是在此的實施方式的軸承構件具有在以.上指出的任何最小以及最大值之間的範圍內的氣候磨損率。
根據另一實施方式，該等軸承構件的氣候磨損率對於至少約20,000個週期的鉸接運動可以是不大於約0.99微米/hr。在其他情況下，這種氣候磨損率可以更小，例如對於至少約20,000週期的鉸接運動係不大於約0.95微米/hr、不大於約0.9微米/hr、不大於約0.85微米/hr、不大於約0.8微米/hr、不大於約0.75微米/hr、或甚至不大於約0.7微米/hr。而且，在某些實施方式中，該氣候磨損率對於至少約20,000週期的鉸接運動可以是至少約0.05微米/hr、至少約0.08微米/hr、至少約0.1微米/hr、或者甚至至少約0.15微米/hr。將理解的是在此的實施方式的軸承構件具有在以上指出的任何最小以及最大值之間的範圍內的氣候磨損率。
根據另一實施方式，在此的實施方式的軸承構件可以具有特定的磨損特徵，使得在一段延長時間的使用之後，該減小摩擦的層表明非常小的磨損。例如，該減小摩擦的層在進行了以下實例中指出的振動試驗之後可以具有平均厚度上不大於5%的變化。這種平均厚度的變化可以藉由Δt=[(tb-ta)/tb] x 100%計算，其中tb係該減小摩擦的材料在試驗之前的平均厚度並且ta係該減小摩擦的層在試驗之後的平均厚度。根據一實施方式，這種平均厚度的變化不大於約4%，例如不大於約3%、不大於約2%、不大於約1%或甚至不大於約0.8%。
此外，在具體情況下，在氣候磨損試驗過程中對該等軸承本體的減小摩擦的層的磨損總量與其他常規軸承相比可以是有限的。例如，磨損總量對於至少15,000個週期或甚至至少20,000個週期可以是小於6000微米。在其他情況下，該磨損總量可以更小，例如對於至少15,000個週期如至少20,000個週期係不大於約5900微米、不大於約5800微米、不大於約5500微米、不大於約5000微米、不大於約4500微米、不大於約4000微米、不大於約3500微米、不大於約3000微米、不大於約2500微米、或甚至不大於約2000微米。
在此的實施方式的軸承構件可以在延長的持續時間上具有改進的滑動品質。例如，該軸承構件對於一振動試驗中的至少15,000個週期可以具有不大於約300 N的平均摩擦力。該振動試驗使軸承構件在受控制的條件下相對於一軸連續地轉動，同時監測該系統的扭矩來在大約11天的試驗中模擬大約30年的使用。試驗參數的詳細內容在以下實例中提供。在具體的情況下，該等軸承構件對於振動試驗中的至少15,000個週期表明了不大於約290 N的平均摩擦力，例如不大於約280 N、不大於約270 N、不大於約260 N、或甚至不大於約250 N。而且，在此的實施方式的軸承構件對於振動試驗中至少15,000個週期可以具有至少約100 N的平均摩擦力，例如至少約150 N、或甚至是至少約200 N。將理解的是在此的實施方式的軸承構件具有在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內的平均摩擦力。
對於某些軸承構件，振動試驗中的平均摩擦力對於至少20,000個週期可以是大於約300 N。在其他情況下，該平均摩擦力可以更小，例如對於振動試驗中的至少20,000個週期是不大於約290 N、不大於約280 N、不大於約270 N、不大於約260 N、或甚至不大於約250 N。而且，在此的實施方式的軸承構件對於振動試驗中的至少20,000個週期可以具有至少約100 N的平均摩擦力，例如至少約150 N、或甚至是至少約200 N。將理解的是在此的實施方式的軸承構件具有在以上指出的任何最小與最大值之間範圍內的平均摩擦力。
此外，在此的實施方式的軸承物品可以具有改進的滑動特徵，如在振動試驗條件下對於特定的最小週期數以及持續時間而言藉由平均摩擦係數所測量的。例如，在此的實施方式的某些軸承物品對於振動試驗中的至少15,000個週期具有不大於約0.1的平均摩擦係數，例如不大於約0.09、不大於約0.08、不大於約0.07、或甚至不大於約0.06。而且，在此的實施方式的軸承構件對於振動試驗中的至少15,000個週期可以具有至少約0.01的平均摩擦係數，例如至少約0.02、或甚至是至少約0.03。將理解的是在此的實施方式的軸承構件具有在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內的平均摩擦係數。
在此的實施方式的軸承物品可以具有改進的滑動特徵，如在振動試驗條件下對於特定最小週期數以及持續時間而言藉由平均摩擦係數所測量的。例如，在此的實施方式的某些軸承物品表明了對於振動試驗中的至少20,000個週期為不大於約0.1的平均摩擦係數，例如不大於約0.09、不大於約0.08、不大於約0.07、或甚至不大於約0.06。而且，在此的實施方式的軸承構件對於振動試驗中的至少20,000個週期可以具有至少約0.01的平均摩擦係數，例如至少約0.02、或甚至是至少約0.03。將理解的是在此的實施方式的軸承構件具有在以上指出的任何最小與最大值之間的範圍內的平均摩擦係數。
在具體情況下，該等軸承構件對於至少15,000個週期、或甚至是至少20,000個週期具有在約0.04與約0.09之間的範圍內的一平均摩擦係數，例如在約0.040與約0.058之間的範圍內、或甚至是在約0.04與約0.057之間的範圍內。
 實例
根據在此的實施方式形成了三組處於簡單的環形軸襯形式的軸承構件。形成的樣品1具有一鋼基底、基於氟聚合物的材料的中間層以及PTFE的一減小摩擦的層。形成的樣品2具有用於剛性材料的一鋼基底、基於氟聚合物的材料的中間層以及PTFE的一減小摩擦的層。樣品3具有用於剛性材料的一鋼基底、基於氟聚合物的材料的中間層以及PTFE的一減小摩擦的層。值得注意地，樣品3包括覆蓋在該剛性材料上的一耐腐蝕層。
常規的軸襯樣品(CS1)從DuPont Corporation獲得並且作為Derlin軸襯是可得的。
此外，常規的軸襯樣品(CS2)係從Kolbenschmidt Corportion可得的Permaglide軸承並且是由一鋼背襯形成的，該鋼背襯具有約0.002 mm厚的錫的一表面保護層。該等軸承具有一約25微米厚的PTFE及ZnS的滑動層、以及約0.03 mm厚的基於PTFE化合物的一頂層。
將所有的樣品根據標準的腐蝕試驗ISO 9227:2006進行鹽水噴霧試驗，來測試腐蝕耐受性以及對腐蝕性環境的耐受性。將以上指出的每個樣品(樣品1-3、CS1以及CS2)置於一鹽水噴霧箱中持續192小時並且在35℃+/-2℃度下曝露於50+/-5 g/l鹽濃度的鹽溶液中。圖7-9分別提供了完成鹽水噴霧試驗之後樣品1、樣品2以及樣品3的軸承部件的圖像。圖10-11包括曝露於該鹽水噴霧試驗之後樣品CS1和CS2的軸承構件的圖像。如清楚地展示的，在此的實施方式的樣品1-3表明了減小摩擦的層503沒有腐蝕、銹蝕、開裂的可見跡象或其他物理地可觀察到的缺陷。藉由對比，樣品CS1和CS2清楚地表明瞭顯著腐蝕的跡象。圖10的CS1具有一減小摩擦的層503，該層開裂了並且在區域1001處被腐蝕。同樣地，在更大程度上，圖11的樣品CS2表明了遍及該減小摩擦的層的整個寬度上在區域1001的銹蝕以及開裂。
完成該鹽水噴霧試驗之後，使樣品1、樣品2、樣品CS1以及樣品CS2經受一氣候磨損率試驗。該氣候磨損率試驗按圖12中展示的建立。該等試驗條件在以下表1中列出。該試驗涉及在該軸承構件內的軸(30 mm長，直徑11.6 mm)的轉動來模擬約30年的磨損，該軸具有2.29微米的平均表面粗糙度(Ra)以及20.76的表面粗糙度(Rmax)，是藉由一Hommel測試儀沿一軸向方向測定的。
試驗的結果在下表2中提供。值得注意地，報告了測得的磨損率、總磨損以及摩擦係數(COF)。如所展示的，樣品1和2的磨損率和總磨損量比樣品CS1和CS2的磨損率和總磨損量更好，這證明了樣品1和2的歸因於腐蝕的有限的滑動能力。樣品1和2的摩擦係數在所有情況下也都小於樣品CS1和CS2的摩擦係數，從而證明該腐蝕性環境對樣品CS1和CS2比對樣品1和2具有更大的影響。因此樣品1和2與該等常規的樣品相比證明了在曝露於一腐蝕性環境後改進的壽命、運行效率以及改進的耐磨損性。
實例2
樣品1還經受了振動試驗來確定30年的模擬時間內的運行效率以及磨損特徵。試驗裝備以及試驗參數與對於實例1中指出的氣候磨損耐受性試驗的那些相同，然而樣品1沒有經受一腐蝕性環境。
圖13包括樣品1在整個振動試驗中的摩擦扭矩對週期數的曲線圖。如所展示的，樣品1證實了在整個試驗中平均扭矩基本上沒有變化。計算出樣品1具有249 N的平均摩擦力以及0.057的平均摩擦係數。
圖14包括在振動試驗過程中樣品1的磨損信號(微米)對週期數的曲線圖。磨損深度藉由一測微計來計算，其中該減小摩擦的層在試驗之前的平均壁厚度係1.568 mm並且在20,000個週期的試驗之後該減小摩擦的層的平均壁厚度係1.558 mm，變化係0.01 mm。在試驗過程中樣品1的磨損率係該減小摩擦的層的初始壁厚度的0.6%。明顯地，樣品1證實了有效的滑動能力以及非常低的磨損。
在此的實施方式是針對具有鉸接接頭的發電結構，該等鉸接接頭可以利用在該鉸接接頭內的一軸承構件。該等軸承構件可以具有由一複合材料製成的一本體，該複合材料包括一剛性材料、減小摩擦的材料以及被置於該剛性材料與該減小摩擦的材料之間的一中間材料。在此的實施方式的軸承構件可以利用多種特徵的一或多種組合，具體包括剛性材料，該剛性材料的厚度、具體的中間材料、該中間材料的厚度、具體的減小摩擦的材料、該剛性材料的厚度、軸承構件的尺寸、以及某些機械特性(例如剛度)、以及在工業中所希望的化學惰性。具體地，在此的實施方式的軸承構件可以具有多種機械特徵例如耐腐蝕性、耐磨損性、以及粘滑性能特性的一特定組合，該等特性係超越常規軸承構件的一種改進。
總體上，習知技術的發電結構可以結合某些處於簡單軸襯以及類似物形式的複合材料軸承構件。然而，在此的實施方式的軸承構件已經替代了發電結構中的許多習知技術的軸承構件，特別是太陽能發電行業中。事實上，在此的實施方式的軸承構件已經取代了許多舊的軸承，其方式為在此的軸承構件現在代表了某些可再生能量資源行業中的市場上的一重要部分。
以上內容描述了多種特徵的一組合，該等特徵可以用不同的方式進行組合來描述並且定義該等實施方式的粘合的磨料物品。本說明並非旨在列出多種特徵的一種層次、而是列出可以按一或多種方式進行組合的不同特徵來定義本發明。
在上文中，提及多個具體的實施方式以及某些部件的連接係說明性的。應當瞭解，提及被聯接或者連接的多個部件係旨在揭露在所述部件之間的直接連接或者藉由一或多個插入部件進行的間接連接，同樣應當瞭解，這係旨在實施如在此討論的該等方法。這樣，以上揭露的主題應被認為係解說性的、而非限制性的，並且所附申請專利範圍旨在覆蓋落在本發明的真正範圍內的所有此類變更、增強、以及其他實施方式。因此，在法律允許的最大程度上，本發明的範圍應由對於以下申請專利範圍和它們的等效物的可允許的最寬解釋來確定，並且不應受以上詳細說明的約束或限制。
本揭露內容的摘要係在以下理解下提出的，即它不是用來解釋或限制申請專利範圍的範圍或含義。另外，在以上的詳細說明中，為了精簡本揭露的目的而可能將不同的特徵集合在一起或者在一單一的實施方式中進行描述。本揭露不得被解釋為反映了一意圖，即提出申請專利範圍的實施方式要求的特徵多於在每一項申請專利範圍中清楚引述的特徵。相反，如以下的申請專利範圍反映出，發明主題可以是針對少於任何揭露的實施方式的全部特徵。因此，以下的申請專利範圍被結合在詳細說明之中，而每一項申請專利範圍自身獨立地限定了分別提出申請專利範圍的主題。
100．．．結構
101．．．面板
102．．．支撐結構
103．．．基座
107．．．基礎
108．．．軸架
109．．．電源終端
115．．．鉸接接頭
116．．．驅動機構
117、403．．．殼體
118、205．．．長形構件
201．．．下殼體
203．．．上殼體
207．．．繞縱向軸
210、216、310、316、410、600．．．軸承構件
211、311、411．．．本體
212、312、412、501．．．剛性材料
213、313、413、503．．．減小摩擦的材料
221、222、223．．．平均厚度
225．．．凹陷
226、305、351、422．．．內表面
251．．．圓形開口
261、263．．．空隙區域
306、307、406．．．外側表面
314、315、415．．．凸緣
352、353．．．內側表面
420．．．開口
417．．．切口
502、602．．．中間材料
507．．．主表面
508．．．邊緣表面
1001．．．區域
藉由參見附圖可以更好地理解本揭露，並且使其許多特徵和優點對於熟習該項技術者變得清楚。
圖1包括根據一實施方式的發電結構的圖示。
圖2A包括根據一實施方式的鉸接接頭的一部分的截面圖示。
圖2B包括根據一實施方式的鉸接接頭的一部分的截面圖示。
圖2C包括根據一實施方式的軸承構件的透視圖展示。
圖3A包括根據一實施方式的鉸接接頭的一部分的截面圖示。
圖3B包括根據一實施方式的鉸接接頭的一部分的截面圖示。
圖3C包括根據一實施方式的軸承構件的透視圖展示。
圖4A包括根據一實施方式的鉸接接頭的一部分的截面圖示。
圖4B包括根據一實施方式的鉸接接頭的一部分的截面圖示。
圖4C包括根據一實施方式的軸承構件的透視圖展示。
圖5包括根據一實施方式的軸承構件的一總體性結構的截面圖示。
圖6包括根據一實施方式的軸承構件的一部分的截面圖像。
圖7包括根據多個實施方式形成的、在曝露於一鹽水噴霧試驗之後沒有可見缺陷的軸承構件的圖像。
圖8包括根據多個實施方式形成的、在曝露於一鹽水噴霧試驗之後沒有可見缺陷的軸承構件的圖像。
圖9包括根據多個實施方式形成的、在曝露於一鹽水噴霧試驗之後沒有可見缺陷的軸承構件的圖像。
圖10包括在曝露於一鹽水噴霧試驗之後具有可見缺陷的一常規軸承構件的圖像。
圖11包括在曝露於一鹽水噴霧試驗之後具有可見缺陷的一常規軸承構件的圖像。
圖12包括一測試裝備的簡圖。
圖13包括對於根據一實施方式形成的一軸承構件而言摩擦扭矩對週期數的曲線圖。
圖14包括對於根據一實施方式形成的一軸承構件而言磨損對週期數的曲線圖。
在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。
207．．．繞縱向軸
210．．．軸承構件
211．．．本體
212．．．剛性材料
213．．．減小摩擦的材料
221、222、223．．．平均厚度

Claims (13)

  1. 一種用於從可再生的能源產生電力之發電結構，包括：一基座；連接到該基座上的一能量轉換結構；以及在該基座以及該能量轉換結構之間的一鉸接接頭，該鉸接接頭包括具有一本體的一軸承構件，該本體包括具有一圍繞一軸之包含有一內表面與一外表面的圓柱形狀，其中該內表面係靠近該軸，該本體進一步具有包含一層疊構造的一複合材料，該層疊構造包括：一剛性材料，覆蓋在該剛性材料上的一減小摩擦之材料，該減小摩擦之材料形成該內表面，被置於該剛性材料與減小摩擦的材料之間的一中間材料，及覆蓋該剛性材料之一耐腐蝕塗層，其中該耐腐蝕塗層覆蓋相對該減小摩擦的材料之該剛性材料，其中該耐腐蝕塗層覆蓋該剛性材料之所有，除了被該減小摩擦的材料所覆蓋之部分，其中該剛性材料包括選自下組的一材料，該組之構成為鋁以及不銹鋼，其中該中間材料包括至少一種官能化的熱塑性聚合物，其中該至少一種官能化的熱塑性聚合物包括一乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、一全氟代烷氧基乙烯(PFA)或一四氟乙烯-全氟(甲基乙烯基醚)共聚物(MFA)，該官能化的熱塑性聚合物進一步具有化學式 為、-COOH和/或-COOR之官能團，其中該等基團R係具有從1至20個碳原子的環的或直鏈的有機基團。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中，該軸承構件包括一軸襯。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中，該軸承構件包括具有一縱向沿該本體延伸之細縫。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該能量轉換結構被配置為從一自然能源來產生電能，該自然能源選自以下自然能源之組，其構成為：風能、太陽能、水能及地熱能。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該該軸承構件之該本體包含一至少約50mm的外徑。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之結構，其中該軸承構件之該外徑在約50mm及1000mm之間的範圍內。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該減小摩擦之材料具有一在約0.1mm及10mm之間的範圍內的平均 厚度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該中間材料包含一對應該剛性材料之一表面粗糙度之平均厚度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該中間材料包含一填充劑材料，該填充劑材料用於改變相對一不具有該填充劑材料之中間材料之熱傳導性。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該中間材料包含一填充劑材料，該填充劑材料係選自下組的一材料，該組的構成為纖維、無機材料、熱塑性材料及礦材料。
  11. 一用於從可再生的能源產生電力的發電結構，包括：一基座；一太陽能電池板，該太陽能電池板在一鉸接接頭處被連接到該基座上，該鉸接接頭被配置為允許該太陽能電池板相對於該基座之運動，其中該鉸接接頭包括一軸襯，該軸襯具有一本體，該本體具有一圍繞一軸之包含有一內表面與一外表面的圓柱形狀，其中該內表面係靠近該軸，該本體進一步由具有一層疊構造之一複合材料所製成，該層疊構造包括：一剛性材料，覆蓋該剛性材料的一減小摩擦的材料，該減小摩擦的 材料形成該內表面被置於該剛性材料與減小摩擦的材料之間的一中間材料，及覆蓋該剛性材料之一耐腐蝕塗層，其中該耐腐蝕塗層覆蓋相對該減小摩擦的材料之該剛性材料，其中該耐腐蝕塗層覆蓋該剛性材料之所有，除了被該減小摩擦的材料所覆蓋之部分，其中該剛性材料包括一選自下組的材料，該組之構成為鋁以及不銹鋼，其中該中間材料包括至少一種官能化的熱塑性聚合物，其中該至少一種官能化的熱塑性聚合物包括一乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、一全氟代烷氧基乙烯(PFA)或一四氟乙烯-全氟(甲基乙烯基醚)共聚物(MFA)，該官能化的熱塑性聚合物進一步具有化學式為、-COOH和/或-COOR之官能團，其中該等基團R係具有從1至20個碳原子的環的或直鏈的有機基團，並且其中該減小摩擦的材料包括一氟聚合物及選自以下材料組的一材料，該組的構成為：石墨或玻璃。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之結構，其中該耐腐蝕塗層包括一環氧層。
  13. 一種用於從可再生的能源產生電力之發電結構，包括： 一能量轉換結構，該能量轉換結構包括一鉸接接頭，該鉸接接頭被配置為用於移動該能量轉換結構的至少一部分；以及一連接到該鉸接接頭上之軸承構件，該軸承構件具有包含一本體，該本體具有圍繞一軸之包含有一內表面與一外表面的圓柱形狀，其中該內表面係靠近該軸，該本體進一步具有包含一一層疊構造之一複合材料，該層疊構造包括：一剛性材料，該剛性材料形成該外表面，覆蓋該剛性材料的一減小摩擦之材料，該減小摩擦之材料形成該內表面，該減小摩擦之材料具有一氟聚合物，被置於該剛性材料與減小摩擦的材料之間的一中間材料，其中該中間材料包括至少一官能化的熱塑性聚合物，且其中該至少一官能化的熱塑性氟聚合物可包括一乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、一全氟代烷氧基乙烯(PFA)或一四氟乙烯-全氟共聚物(MFA)，及覆蓋該剛性材料之一耐腐蝕塗層，其中該耐腐蝕塗層覆蓋相對該減小摩擦的材料之該剛性材料，其中該耐腐蝕塗層覆蓋該剛性材料之所有，除了被該減小摩擦的材料所覆蓋之部分，其中該減小摩擦的材料在根據標準的腐蝕試驗ISO 9227：2006持續至少150小時的鹽水噴霧試驗之後沒有可見之缺陷。
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