[发明专利]一种混杂纤维复合材料电机护环

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机护环。

背景技术

近年来，我国国民经济快速增长，使得对电力的需求也随之增加，这就要求我们扩大电网的规模。因为大功率发电机具有发电效率高，单位造价低等优势，从20世纪80年代开始，我国电力工业进入了大机组、大电网的发展阶段。从90年代开始电厂装机容量已逐渐从300MW提高到了600MW并陆续有1000MW国产机组投入使用。发电机是发电厂的主要设备之一，要提高发电机的容量，就要求发电机的性能在现有基础上有所提高。

转子护环装于发电机转子的两端，保护转子线圈的端部，防止在高速旋转下由于离心力的作用出现大的径向位移。护环的直径比转子本体直径大，它在运转中，除了承受转子端部绕组等结构件的巨大离心惯性力和护环自身的离心惯性力之外，还要承受转子本体和中心环过盈配合引起的应力，所以护环是发电机受力最大的部件，对强度和模量要求很高，转子护环的可靠性对发电机组运行的安全可靠性影响极大。

传统的发电机护环为了减少漏磁以及漏磁在护环上产生的附加损耗及发热，常采用高电阻非磁性18Mn18Cr反磁合金钢制造。金属护环由于其比重大（常用钢制材料比重为7.9左右），导致旋转时约2/3的离心惯性力来自于自身的重量，这限制了大容量发电机护环的设计。此外，现有的金属护环在工作中易产生应力腐蚀现象，这使得其故障率增高，从而降低了其使用寿命。金属护环的冶炼、锻造、加工都较为困难。为此我国大量依赖进口，而国外对此材料坯件的尺寸进行出口限制，且价格奇高。所以，在研制特大容量发电机组时，需要着重解决护环问题，这就亟需研制新材料以替代现有产品。

现有复合材料电机护环的制备方法存在使用金属材料制备，制备出的金属护环比重大，导致旋转时离心惯性力高，限制了大容量发电机护环的设计，并限制了发电机的尺寸（直径小于1095mm），且金属护环的冶炼、锻造、加工都较为困难，因此我国大量依赖进口，成本高，制造工艺复杂的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有材料制造大尺寸电机护环时无法满足电机护环的力学性能要求，成本高和制造工艺复杂导致在制造新型大功率发电机时受到限制的问题，而提供一种混杂纤维复合材料电机护环。

一种混杂纤维复合材料电机护环，其特征在于混杂纤维复合材料电机护环按质量分数由55%～65%混杂纤维和35%～45%树脂胶液制备而成密度为1600kg/m³～2000kg/m³、抗张强度为1300MPa～2100MPa的混杂纤维复合材料电机护环；所述的混杂纤维复合材料电机护环的尺寸为：内径为300mm～1200mm、壁厚为20mm～180mm和长度为300mm～1500mm。

本发明的有益效果是：一、本发明一种混杂纤维复合材料电机护环采用高强度玻璃纤维和高性能碳纤维作为制备复合材料护环的主要材料，通过合理的结构设计和成型加工方法制备电机护环，具有直径大、质量轻、强度高、热膨胀系数低、原料广泛、成型工艺简单和使用范围广等优点，在电机多次启动和停止仍能保证恢复原样。达到保护电机线圈和电机的要求，完全可以代替传统反磁钢护环在我国下一代大容量电机上进行广泛应用；

二、本发明一种混杂纤维复合材料电机护环设计强度可达1300MPa以上，而密度仅为钢的1/4，从而减少了离心惯性力，因此设计加工时不受尺寸限制，可设计性强，且提高发电机的尺寸（护环直径大于1095mm）和提高转速，即600MW大功率发电机在3600r/min下仍可正常工作，为制造大容量发电机提供了有力条件；

三、成本低，成本降低约55%～60%，制造工艺简单；

四、本发明的一种混杂纤维复合材料电机护环密度1600kg/m³～2000kg/m³，抗张强度为1300MPa～2100MPa，高于传统反磁钢材料1100MPa的抗拉强度。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种混杂纤维复合材料电机护环，该电机护环按质量分数由55%～65%混杂纤维和35%～45%树脂胶液制备而成密度为1600kg/m³～2000kg/m³、抗张强度为1300MPa～2100MPa的混杂纤维复合材料电机护环；所述的混杂纤维复合材料电机护环的尺寸为：内径为300mm～1200mm、壁厚为20mm～180mm和长度为300mm～1500mm。