离心机转子的制作方法

本实用新型涉及电力设备绝缘部件制造技术领域，特别是涉及一种离心机转子。

背景技术：

随着高压电力设备关键绝缘部件(如盆式绝缘子、套管等)运行电压的提高及设备小型化的实际需求，对设备绝缘件特性(例如介电常数、热导率、电导率等)的优化提出了更高的要求。

目前，对设备绝缘件特性的优化主要是通过改变绝缘件的结构来实现，例如，对绝缘件内部的介电常数的优化主要是通过改变绝缘件上电极(屏蔽电极) 或绝缘件几何形状来改变绝缘件内部的电场，提高绝缘件内部电场的均匀性。然而，通过改变绝缘件结构的方式来改变绝缘件特性，由于受到制造工艺及应用场合的局限而效果不理想。

技术实现要素：

基于此，有必要针对通过改变绝缘件结构的方式来改变绝缘件特性，由于受到制造工艺及应用场合的局限而效果不理想的问题，提供一种离心机转子。

其中，本实用新型实施例提供了一种离心机转子，包括：

转子外壳，所述转子外壳包括底壁及侧壁，所述底壁上设有离心机轴插槽及至少一个模具支座；所述模具支座设置于所述转子外壳上、且位于所述离心机轴插槽及所述转子外壳的侧壁之间；

所述转子外壳通过离心机轴插槽固定在离心机轴上，离心机轴转动时带动转子外壳转动。

上述离心机转子，通过在离心机转子上设置模具支座，可以将制备绝缘件的模具放置在模具支座内，在绝缘件的制备过程中，通过离心机转子的高速转动制备功能梯度绝缘件，可以在不改变原有绝缘件结构的条件下，通过实现材料不同性能的空间分布变化来优化绝缘件的特性，制备符合要求的功能梯度绝缘件。

在一个实施例中，所述的离心机转子，所述模具支座为两个，两个所述模具支座对称地绕所述离心机轴插槽设置。

在一个实施例中，所述的离心机转子，还包括转子盖，所述转子外壳上设有第一开口，所述转子盖设于所述第一开口处。

在一个实施例中，所述的离心机转子，所述转子盖以可拆卸方式设在转子外壳上。

在一个实施例中，所述的离心机转子，所述转子盖上设有卡槽，所述转子外壳上设有与所述卡槽适配的扣合部。

在一个实施例中，所述的离心机转子，所述转子盖上设有扣合部，所述转子外壳上设有与所述扣合部适配的卡槽。

本实用新型实施例提供了一种离心机转子，所述模具支座为方形结构设计，在所述方形结构上设有第二开口的空腔，所述空腔用于承载绝缘件模具。

在一个实施例中，所述的离心机转子，还包括绝缘件模具，所述绝缘件模具设置于所述模具支座的座壁上。

上述离心机转子，能够用于制造绝缘件，模具本身和转子本体之间并没有物理连接，仅仅是把模具放入了转子中的模具支座里，使得转子通用化，制造不同的绝缘件时仅需更换模具，可以减低绝缘件的制造成本。

在一个实施例中，所述的离心机转子，所述绝缘件模具内设有型腔，所述型腔用于浇注制造所述绝缘件的材料。

在一个实施例中，所述的离心机转子，所述绝缘件模具还包括设置于所述型腔内的高压电极和低压电极。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的制备盆式绝缘子的转子俯视剖视图；

图2为本实用新型一个实施例的制备盆式绝缘子的转子侧视剖视图；

图3为本实用新型一个实施例的制备盆式绝缘子的转子外观示意图；

图4为本实用新型一个实施例的盆式绝缘子图片；

图5为本实用新型一个实施例的制备圆台绝缘子的转子俯视剖视图；

图6为本实用新型一个实施例的制备圆台绝缘子的转子侧视剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的离心机转子适用于制造功能梯度绝缘件。功能梯度材料(Functionally graded materials，FGM)是指某种特性具有空间分布、连续或者阶梯状地发生变化的非均质复合材料。传统的绝缘件的制造不会用到离心机，相应的制造出的绝缘件不是功能梯度绝缘件。基于本实用新型的离心机转子和，可以制造出功能梯度绝缘件。将“功能梯度材料”的概念应用于绝缘件时，将形成“功能梯度绝缘件”。所谓“功能”包括但不限于介电常数、热导率、电导率等特性。功能梯度绝缘件包括但不限于：盆式绝缘子、盘式绝缘子、圆台绝缘子、套管以及绝缘拉杆等。本实用新型的实施例中，主要以制备介电常数梯度的盆式绝缘件子为例对本实用新型进行详细的介绍。

下面结合图1～6阐述本实用新型的离心机转子的实施例。

图1为本实用新型一个实施例的制备盆式绝缘子的转子俯视剖视图，图2 为本实用新型一个实施例的制备盆式绝缘子的转子侧视剖视图，图3为本实用新型一个实施例的制备盆式绝缘子的转子外观示意图。

在一个实施例中，离心机转子，包括：转子外壳1，所述转子外壳1包括底壁及侧壁，所述底壁上设有离心机轴插槽2及至少一个模具支座3；所述模具支座3设置于所述转子外壳1上、且位于所述离心机轴插槽2及所述转子外壳1 的侧壁之间；

所述转子外壳1通过离心机轴插槽2固定在离心机轴上，离心机轴转动时带动转子外壳1转动。

在上述离心机转子中，转子外壳1与模具支座3固定连接，转子转动带动模具4及模具支座3转动，转子外壳1可以防止模具4及模具支座3在转动时受外力干扰，也可以保证转子转动时，模具4及模具支座3不至于甩飞，保证绝缘件制备过程中的安全性。离心机轴插槽2上和离心机轴上可以设有螺纹，离心机轴插槽2的内壁上可以设置有圆柱内螺纹，离心机轴上可以设置有圆柱外螺纹，可以通过内螺纹与外螺纹的配合，将转子固定在离心机轴上。

通过在离心机转子上设置模具支座3，可以将制备绝缘件的模具4放置在模具支座3内，在绝缘件的制备过程中，通过离心机转子的高速转动制备功能梯度绝缘件，可以在不改变原有绝缘件结构的条件下，通过实现材料不同性能的空间分布变化来优化绝缘件的特性，制备符合要求的功能梯度绝缘件。

如图2和图3中所示，在一个实施例中，离心机转子的模具支座3的数量可以为两个，两个所述模具支座3对称地绕所述离心机轴插槽2设置。

在具体的实施例中的模具支座3，以离心机轴为对称轴，可以绕离心机轴插槽2设置两个对称的模具支座3，也可以只设置一个模具支座3，或其他数量的模具支座3。通过在转子上设置其它的配重来调整离心机转子的受力，只要保证离心机转子受力均匀即可。

上述实施例中，两个所述模具支座3对称地绕所述离心机轴插槽2设置可以保证整个离心机转子受力均匀，在转子高速转动时，保证转子不会由于两端受力不均而甩出损毁。

在一个实施例中，离心机转子还包括转子盖8，所述转子外壳1上设有第一开口，所述转子盖8设于所述第一开口处。

具体地，如图2所示，转子外壳1的高度可以略高于模具支座3的高度，转子外壳1可以设置成圆柱体，也可以设置成其他轴对称图形，对应的转子盖8 可以设置成与所述转子外壳1相适应的圆形或其它轴对称图形。

在一个实施例中，转子盖8以可拆卸方式设在转子外壳1上。将转子盖8 拆卸下来之后，可以方便地将模具4放入模具支座3内或从模具支座3中取出。在离心机高速运转时，可以将转子盖8盖上，保证模具4不甩出损坏。

上述实施例，通过在第一开口上设置有转子盖8，可以防止模具4及模具支座3在转动时受外力干扰，也可以保证转子转动时，模具4及模具支座3不至于甩飞，保证绝缘件制备过程中的安全性。

进一步地，转子盖8上可以设有卡槽，所述转子外壳1上设有与所述卡槽适配的扣合部，或者，在所述转子盖8上设有扣合部，所述转子外壳1上设有与所述扣合部适配的卡槽。

在上述实施例中，通过卡槽和扣合部的配合可以保证转子盖8与转子外壳1 紧密连接。也可以在转子外壳1和转子盖8上设置螺纹，通过螺纹将转子盖8 旋紧在转子外壳1上。

上述实施例，通过在转子盖8上设置卡槽，在转子外壳1上设置与卡槽适配的扣合部，或在转子盖8上设置扣合部，在转子外壳1上设置与扣合部适配的卡槽，将转子盖8固定在转子外壳1上，在转子转动时，保证转子盖8不会被甩飞，同时转子盖8可以防止模具4及模具支座3在转动时受外力干扰，也可以保证转子转动时，模具4及模具支座3不至于甩飞，保证绝缘件制备过程中的安全性。

另外，在一个实施例中，所述模具支座3为方形结构设计，在所述方形结构上设有第二开口的空腔，所述空腔用于承载绝缘件模具4。

上述实施例中，模具支座3的座壁可以与绝缘件模具4的外壁完全吻合，模具支座3可以承载绝缘件模具4，同时可以保证将绝缘件模具4进行固定，使绝缘件模具4按照特定的位置进行固定。

上述实施例，通过绝缘件的摆放位置可以控制功能梯度的方向，例如，在制备介电常数梯度的功能梯度绝缘子时，可以使材料中的无机颗粒随着离心力的运动逐渐沿着离心力的方向堆积，形成制备介电常数梯度的功能梯度绝缘子。

在一个实施例中，所述的离心机转子，包括所述的离心机转子，还包括绝缘件模具4，所述绝缘件模具4设置于所述模具支座3的座壁上。

在上述实施例的离心机转子，能够用于制造绝缘件，所有绝缘件模具4的外形可以统一设计成与模具支座3的座壁完全吻合，便于模具支座3承载各种不同的绝缘件模具4。如图5和图6所示，图5为本实用新型一个实施例的制备圆台绝缘子的转子俯视剖视图，图6为本实用新型一个实施例的制备圆台绝缘子的转子侧视剖视图，只要将绝缘件模具4进行替换即可制备不同外形结构的绝缘子。图5和图6中的数字标号与图1和图2中的数字标号指代的对象是一样的。

上述离心机转子，模具4本身和转子本体之间并没有物理连接，仅仅是把模具4放入了转子中的模具支座3里，使得转子通用化，制造不同的绝缘件时仅需更换模具4，可以减低绝缘件的制造成本。

在一个实施例中，所述的离心机转子，所述绝缘件模具4内设有型腔5，所述型腔5用于浇注制造所述绝缘件的材料。

在上述实施例中，通过在型腔5内注入不同的填料，可以制备不同类型的功能梯度绝缘子。利用离心力使得填料在基材(环氧树脂)中运动，从而形成功能的梯度分布。

进一步地，所述绝缘件模具4还包括设置于所述型腔5内的高压电极7和低压电极6。

在图1和图2所示的型腔5中注入调料制备盆式绝缘子，盆式绝缘子如图4 所示，图4中的(a)，(b)，(c)分别是盆式绝缘子的侧视图、主视图和俯视图图4中的4011、4021以及4031为金属外环，对应图1和图2中的接地(低压) 电极6，4011、4021以及4031为金属内环，对应图1和图2中的高压电极7。在制备介电常数梯度的绝缘子时，可以将模具4按图2和图3所示放置，其中低压电极6为环形电极，使得高压电极7靠近离心机轴，保证使得高压电极侧到低压电极侧的介电常数逐渐减小，才能使得从高压电极到低压电极的电场均化。由于无机颗粒的介电常数都比环氧树脂基材的高，无机颗粒会随着离心力的运动逐渐沿着离心力的方向堆积，故为实现从高压电极到低压电极介电常数的减小，需使高压电极的一侧靠近离心机轴。

通过实现材料不同性能的空间分布变化来大幅提高绝缘件电场分布的均匀性。例如通过使盆式绝缘子介质材料的介电常数按一定规律分布或变化(对交流使用场合)，可以达到大幅降低盆式绝缘子内电场局部集中的效果，从而提升盆式绝缘子的绝缘强度和使用寿命。(这是因为在交流电场中，两种介质的界面处电场法向分量的大小与介电常数成反比，如果使得高压侧的介电常数增大、低压(接地侧)的介电常数减小，有助于均化高压至低压侧的表面电场)。

在制备热导率以及电导率等其他功能梯度绝缘子时，高压电极的一侧可以不用靠近离心机轴放置，例如制备热导率改变的功能梯度绝缘子时，选择热导率和基材不一样的填料即可。

本实用新型实施例还提供一种制造绝缘件的方法，所述的离心机转子可以用于制造绝缘件，包括以下步骤：

将高压电极7和接地电极6预热后置于绝缘件模具4中；

将环氧树脂、固化剂、填料充分混合后脱气，浇注进绝缘件模具4中的型腔5；

将所述模具4置于所述模具支座3中，设置离心力大小和转速后启动离心机；

关闭离心机，取出转子，并从转子中取出模具4，加热模具4，使模具型腔 5中的材料固化。脱模后再次加热进行后固化，形成绝缘件。

具体地，在一个实施例中，可以通过以下步骤制备介电常数从27至9连续分布的功能梯度盆式绝缘子：

步骤1：将环氧树脂、固化剂、钛酸锶(SrTiO3)按照100:100:80的体积百分比充分混合，并置于真空泵中脱气。

步骤2：将盆式绝缘子模具4中的高压电极7、接地电极6充分预热至60℃后置于模具4中，在模具型腔5中电极以外的部分表面涂覆脱模剂，将环氧树脂、固化剂、钛酸锶的混合液浇注进模具4。

步骤3：将模具4预热至60℃后置于转子中的模具支座3中。

步骤4：启动离心机，将离心力大小设置为3000G，离心时间设置为30min。

步骤5：离心完成后，取出模具4，置于烘箱中进行固化，固化温度设置为 80℃，固化时间设置为6小时。

步骤6：脱模，取出盆式绝缘子，重新置于烘箱中进行后固化，固化温度设置为120℃，固化时间设置为10小时。

步骤7：后固化完成后即可得到从高压电极至接地电极处，介电常数从27 至9连续分布的功能梯度盆式绝缘子。

在另外一个实施例中，可以通过以下步骤制备介电常数从15至6连续分布的功能梯度盆式绝缘子：

步骤1：将环氧树脂、固化剂、二氧化钛(TiO2)按照100:100:30的体积百分比充分混合，并置于真空泵中脱气。

步骤2：将绝缘子模具4中的高压电极7、接地电极6充分预热至60℃后置于模具中，在模具型腔5中电极以外的部分表面涂覆脱模剂，将环氧树脂、固化剂、二氧化钛的混合液浇注进模具。

步骤3：将模具预热至60℃后置于转子中的模具支座3中。

步骤4：启动离心机，将离心力大小设置为4000G，离心时间设置为60min。

步骤5：离心完成后，取出模具，置于烘箱中进行固化，固化温度设置为 80℃，固化时间设置为6小时。

步骤6：脱模，取出绝缘子，重新置于烘箱中进行后固化，固化温度设置为 120℃，固化时间设置为10小时。

步骤7：后固化完成后即可得到从高压电极7至接地电极6处，介电常数从 15至6连续分布的功能梯度绝缘子。

上述实施例，通过特制的离心机转子中的模具支座3承载绝缘件模具4，通过在制作绝缘件的过程中，利用离心机转动产生的离心力改变绝缘件模具型腔5 内调料的空间分布，可以在不改变原有绝缘件结构的条件下，通过实现材料不同性能的空间分布变化来优化绝缘件的特性，制备符合要求的功能梯度绝缘件。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。