分体式绝缘法兰盘的制作方法

1.本发明涉及电机结构技术领域，特别涉及一种分体式绝缘法兰盘。


背景技术：

2.轴承电蚀故障一直是困扰风力发电行业的一大技术难题，严重影响了风力发电机组运行可靠性，随着发电机功率的增大和工作电压的提升，轴承电蚀问题显得更为突出，因此，发电机在设计时，必须采取措施来阻断轴承电流，防止轴承电蚀故障。
3.为防止轴承电蚀，通常采用绝缘轴承座或绝缘端盖的方法来阻断轴电流。但是，这种结构也存在局限性，它是基于静止非转动部件的一种绝缘结构。对于一些与齿轮箱高度集成的发电机，发电机没有独立的轴系，其在发电机工作过程中，发电机转子、轴系、轴系上的轴承构成电通路，存在轴承电蚀的风险，这类在转动部件之间形成的电通路，无法通过安装上述绝缘轴承座或绝缘端盖的方式防轴电流，导致该类发电机中轴承仍没有合适的方式以减少电蚀故障。
4.因此，如何提供一种适用于转动部件的阻断轴承电流方式，以减少轴承电蚀故障，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种分体式绝缘法兰，其可阻断转动部件的轴承电流，以减少轴承电蚀故障。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种分体式绝缘法兰盘，包括第一法兰、绝缘层和第二法兰；所述绝缘层设于所述第一法兰和所述第二法兰之间，所述第一法兰和所述第二法兰通过所述绝缘层电气绝缘；所述第一法兰、所述第二法兰和所述绝缘层为同轴心设置的环形结构，所述第一法兰、所述第二法兰和所述绝缘层固定连接。
8.优选地，所述第一法兰通过连接销连接于所述第二法兰，且所述连接销与所述第一法兰、所述第二法兰中的至少一者呈绝缘配合。
9.优选地，所述连接销通过所述第一法兰上的孔结构与所述第一法兰连接，所述连接销上位于所述孔结构内的部分为第一连接部；所述孔结构中设置绝缘套管，所述绝缘套管电气绝缘所述孔结构的孔壁与所述第一连接部。
10.优选地，至少一个所述连接销为第一连接销，所述第一连接销包括销杆和固定于所述销杆一端的端帽，以构成t型结构；所述第一连接销远离所述端帽的一端螺纹固定于所述第二法兰，所述端帽外置于所述第一法兰，所述端帽与所述第二法兰夹住所述第一法兰，且所述端帽与所述第一法兰的外表面之间通过端帽绝缘板隔开。
11.优选地，至少一个所述连接销为第二连接销；所述第一法兰上设置第一通孔，所述绝缘层上设置绝缘通孔，所述第二法兰上设置第一盲孔，所述第二连接销依次插接所述第一通孔、所述绝缘通孔和所述第一盲孔；所述第一通孔远离所述第一盲孔的端口通过绝缘
封头封盖，所述第二连接销的两端分别抵于所述第一盲孔的孔端面和所述绝缘封头；所述第一法兰的外侧压设有与所述第一法兰同轴心的绝缘环板，所述绝缘封头夹设于所述绝缘环板和所述第一法兰之间，所述端帽绝缘板一体设于所述绝缘环板上。
12.优选地，至少一个所述连接销为第二连接销；所述第一法兰、所述第二法兰的一者上设置第一通孔，另一者上设置第一盲孔，所述绝缘层上设置绝缘通孔，所述第二连接销依次插接所述第一通孔、所述绝缘通孔和所述第一盲孔；所述第一通孔远离所述第一盲孔的端口通过绝缘封头封盖，所述第二连接销的两端分别抵于所述第一盲孔的孔端面和所述绝缘封头。
13.优选地，所述第一法兰、所述第二法兰中设置所述第一盲孔的一者上还设置排气孔，以连通所述第一盲孔和大气。
14.优选地，所述连接销沿轴向或者沿径向依次连接所述第一法兰、所述绝缘层和所述第二法兰。
15.优选地，所述绝缘层为朝向轴向上的一侧凸出设置的弯折结构；所述第一法兰和所述第二法兰中的一者在轴向上的一端设置安装槽，所述绝缘层的外凸侧贴合连接于所述安装槽的槽面，所述第一法兰和所述第二法兰的另一者沿轴向伸入并贴合连接于所述绝缘层的凹陷侧。
16.优选地，所述第一法兰、所述绝缘层和所述第二法兰由内至外依次套接，所述第一法兰的部分结构沿径向向外凸出构成第一凸起，所述第二法兰的部分结构沿径向向内凸出构成第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起沿轴向抵于所述绝缘层的两侧。
17.本发明提供的分体式绝缘法兰盘，包括第一法兰、绝缘层和第二法兰。绝缘层设于第一法兰和第二法兰之间，第一法兰和第二法兰通过绝缘层电气绝缘。第一法兰、第二法兰和绝缘层为同轴心设置的环形结构，第一法兰、第二法兰和绝缘层固定连接。
18.分体式绝缘法兰盘上的绝缘层使得该法兰盘本身具备具有了隔断轴承电流的功能，适用于发电机转子连接件之间的绝缘。在应用时，第一法兰用于与发电机转子轴系或齿轮箱轴系连接，具体通过第一法兰的内圈连接，第二法兰用于与发电机转子铁心部分连接，具体通过第二法兰的外圈连接，通过绝缘层的绝缘作用，可断开转子和轴系之间的电通路，以阻断轴承电流，减少轴承电蚀故障。在风力发电机中，可不依赖风力发电机组其他部件的绝缘，在风力发电机本体上即可实现阻断轴承电流的绝缘功能，适用于无轴系的发电机。另外，该分体式绝缘法兰盘安装于发电机的过程中，操作简单，可以在塔进行安装或更换，维护性好。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本发明所提供分体式绝缘法兰盘具体实施例一的第一部分剖视图；
21.图2为本发明所提供分体式绝缘法兰盘具体实施例一的第二部分剖视图；
22.图3为本发明所提供分体式绝缘法兰盘具体实施例四的第一部分剖视图；
23.图4为本发明所提供分体式绝缘法兰盘具体实施例四的第二部分剖视图；
24.图5为本发明所提供分体式绝缘法兰盘具体实施例五的第一部分剖视图；
25.图6为本发明所提供分体式绝缘法兰盘具体实施例二的第一部分剖视图；
26.图7为本发明所提供分体式绝缘法兰盘具体实施例三的第二部分剖视图；
27.图8为本发明所提供分体式绝缘法兰盘具体实施例六的外观图。
28.附图标记：
29.第一法兰1，绝缘套管11，第一连接销12，销杆121，端帽122，第二连接销13，第一通孔14，第一凸起15，第一连接孔16，第一连接部17，第二安装槽18；
30.第二法兰2，第一盲孔21，排气孔22，安装槽23，第二凸起24，第二连接孔25；
31.绝缘层3，绝缘通孔31，绝缘连接孔32；
32.防松垫圈4；
33.绝缘环板5，端帽绝缘板51；
34.金属环板6，金属盖板61；
35.防护垫圈7；
36.绝缘封头8。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.本发明的核心是提供一种分体式绝缘法兰，其可阻断转动部件的轴承电流，以减少轴承电蚀故障。
39.本发明所提供分体式绝缘法兰盘的具体实施例一，请参考图1和图2，包括第一法兰1、绝缘层3和第二法兰2。
40.绝缘层3设置在第一法兰1和第二法兰2之间，第一法兰1和第二法兰2通过绝缘层3电气绝缘。绝缘层3可选用绝缘板或绝缘管，通过过盈配合连接第一法兰1和第二法兰2，还可以采用灌封树脂及无纬带等玻璃纤维布绕制固化成型等方式制成，具体加工时可将无纬带等玻璃纤维布绕包在第一法兰16上，固化成型加工成绝缘层3，再将绝缘层3与第二法兰21过盈配合而成。绝缘层3的厚度取决于需要达到的绝缘电容要求。
41.第一法兰1、第二法兰2和绝缘层3为同轴心设置的环形结构，第一法兰1、第二法兰2和绝缘层3固定连接，第一法兰1、第二法兰2保持绝缘。可选地，在径向上，第一法兰1的内圈位于第二法兰2的内圈内侧，第一法兰1的外圈位于第二法兰2的外圈内侧，使得在该分体式绝缘法兰盘中，第一法兰1的内圈为该分体式绝缘法兰盘的内圈，第二法兰2盘的外圈为该分体式绝缘法兰盘的外圈。当然，在其他实施例中，第一法兰1和第二法兰2的径向上的位置关系可进行其他设置，例如图5的实施例中，第一法兰1和第二法兰2的外圈共面设置。
42.本实施例中，分体式绝缘法兰盘上的绝缘层3使得该法兰盘本身具备具有了隔断轴承电流的功能，适用于发电机转子连接件之间的绝缘。在应用时，第一法兰1用于与发电机转子轴系或齿轮箱轴系连接，具体通过第一法兰1的内圈连接，第二法兰2用于与发电机
转子铁心部分连接，具体通过第二法兰2的外圈连接，通过绝缘层3的绝缘作用，可断开转子和轴系之间的电通路，以阻断轴承电流，减少轴承电蚀故障。在风力发电机中，可不依赖风力发电机组其他部件的绝缘，在风力发电机本体上即可实现阻断轴承电流的绝缘功能，适用于无轴系的发电机。另外，该分体式绝缘法兰盘安装于发电机的过程中，操作简单，可以在塔进行安装或更换，维护性好。
43.进一步地，第一法兰1通过连接销连接于第二法兰2，便于拆装。可选地，根据实际需要，连接销可以为螺栓或者销钉。具体地，第一法兰1、第二法兰2和绝缘层3分别设置孔结构，连接销同时连接于以上三个部件的孔结构中，其中，第一法兰1上的孔结构为第一连接孔16，第二法兰2上的孔结构为第二连接孔25，绝缘层3上的孔结构为绝缘连接孔32。
44.其中，如图1所示，连接销可以沿轴向依次连接第一法兰1、绝缘层3和第二法兰2，此时，第一法兰1、绝缘层3第二法兰2三者的至少部分结构沿轴向并列设置。又或者，如图6所示，连接销可以沿径向依次连接第一法兰1、绝缘层3和第二法兰2，此时，第一法兰1、绝缘层3第二法兰2三者的至少部分结构沿径向并列设置。
45.另外，连接销与第一法兰1、绝缘层3第二法兰2中的至少一者呈绝缘配合，以确保第一法兰1和第二法兰2之间的绝缘性。
46.进一步地，如图1所示，连接销上位于第一连接孔16内的部分为第一连接部17。第一连接孔16中设置绝缘套管11，绝缘套管11电气绝缘第一连接孔16的孔壁与第一连接部17。
47.由于第一连接孔16中设置绝缘的绝缘套管11进行连接销与第一法兰1的绝缘，可降低对连接销的导电性要求，例如，连接销可以采用金属销。此时，第二法兰2与连接销之间无需进行绝缘设置，连接销不会在第一法兰1和第二法兰2之间进行导电。
48.进一步地，如图1所示，至少一个连接销为第一连接销12。第一连接销12包括销杆121和固定于销杆121一端的端帽122，以构成t型结构。第一连接销12远离端帽122的一端螺纹固定于第二法兰2，第一连接销12具体为螺栓。端帽122外置于第一法兰1，端帽122与第二法兰2夹住第一法兰1，且端帽122与第一法兰1的外表面之间通过端帽绝缘板51隔开，以确保端帽绝缘板51与第一法兰1之间的电气绝缘。
49.其中，本实施例中，如图1所示，处于第一连接孔16中的第一连接部17设于销杆121上，在其他实施例中，如图5所示，处于第一连接孔16中的第一连接部17为端帽122。
50.其中，本实施例中，销杆121沿轴向依次连接第一法兰1、绝缘层3和第二法兰2，该第一连接销12用于实现第一法兰1和第二法兰2的紧固。装配时，将第一连接销12拧紧于第二法兰2，端帽122和第二法兰2沿轴向夹紧第一法兰1。
51.其中，端帽绝缘板51与端帽122之间还设置防松垫圈4，以提高连接紧固性。可选地，端帽绝缘板51、防松垫圈4均套接在销杆121上。可选地，端帽绝缘板51与端帽122之间还设置金属盖板61和防护垫圈7，防护垫圈7可设置较厚垫圈，防松垫圈4、防护垫圈7、金属盖板61和端帽绝缘板51沿着靠近第一法兰1的方向依次设置，金属盖板61可提高对端帽绝缘板51的定位的可靠性，而防护垫圈7可提高端帽绝缘板51和金属盖板61的受力分布的均匀性。
52.进一步地，如图2所示，至少一个连接销为第二连接销13。第一法兰1上设置第一通孔14，绝缘层3上设置绝缘通孔31，第二法兰2上设置第一盲孔21，盲孔指的是连接销该孔结
构仅具有一个端口可供连接销进出，其余部分不容连接销通过。第二连接销13依次插接第一通孔14、绝缘通孔31和第一盲孔21。也就是说，对于第二连接销13所连接的孔结构，第一通孔14为第一连接孔16，绝缘通孔31为绝缘连接孔32，第一盲孔21为第二连接孔25。第一通孔14远离第一盲孔21的端口通过绝缘封头8封盖，第二连接销13的两端分别抵于第一盲孔21的孔端面和绝缘封头8。
53.其中，本实施例中，第一连接销12用于对第一法兰1、第二法兰2沿轴向紧固连接，第二连接销13用于整体结构的传递扭矩。
54.其中，本实施例中，第二连接销13沿轴向依次连接第一法兰1、绝缘层3和第二法兰2，第一连接销12用于对第一法兰1、第二法兰2沿轴向紧固连接，第二连接销13用于整体结构的传递扭矩。
55.其中，具体地，第二连接销13整体为杆状结构，对于第二连接销13，其第一连接部17为第二连接销13上的一段杆结构。第二连接销13与第二法兰2过度或过盈连接，与绝缘套管11过度或过盈连接，绝缘套管11与第一法兰1过度或过盈连接，绝缘套管11可确保第一法兰1和第二法兰2的电气绝缘。
56.其中，在加工第二连接销13对应的孔结构时，具体可以在第一连接销12紧固第一法兰1和第二法兰2后，沿轴向对第二法兰2、绝缘层3和第二法兰2进行一体配钻，以使第二法兰2、绝缘层3和第一法兰1之间形成连通的用于连接第二连接销13的孔结构。
57.其中，具体地，绝缘封头8位于第一连接孔16外侧，具体可以设置在第一法兰1外表面的沉台孔中。可选地，通过绝缘胶涂封第一连接孔16的端口形成。
58.进一步地，如图1和图2所示，第一法兰1的外侧压设有与第一法兰1同轴心的绝缘环板5，绝缘封头8夹设于绝缘环板5和第一法兰1之间，端帽绝缘板51一体设于绝缘环板5上。
59.也就是说，该绝缘环板5除了具有电气绝缘第一连接销12的端帽122与第一法兰1的作用外，还具有定位第二连接销13的作用，可配合绝缘封头8避免第二连接销13滑脱出第一法兰1。
60.另外，该第一法兰1外还设置金属环板6，金属环板6与绝缘环板5同轴心设置，绝缘环板5设于金属环板6和第一法兰1之间，可借助金属环板6进一步提高对第二连接销13的定位能力。具体地，金属盖板61一体设置在金属环板6上。绝缘环板5与金属环板6由于为整圈结构，可将所有第一连接销12连接为一体，可提高第一连接销12的整体紧固可靠性。
61.进一步地，如图2所示，第一法兰1、第二法兰2中设置第一盲孔21的一者上还设置排气孔22，以连通第一盲孔21和大气。在安装第二连接销13时，需要经第一通孔14、绝缘通孔31朝向第一盲孔21安装，此时，可通过排气孔22排出第一盲孔21中的气体，可降低装配难度。
62.其中，本实施例中，具体地，如图2所示，排气孔22靠近第一盲孔21的一端连通第一盲孔21上与其开口相对的端面上，排气孔22为孔径小于第一盲孔21的通孔，沿轴向设置。
63.进一步地，如图1和图2所示，绝缘层3为朝向轴向上的一侧凸出设置的弯折结构。第一法兰1在轴向上的一端设置安装槽23，绝缘层3的外凸侧贴合连接于安装槽23的槽面，第一法兰1沿轴向伸入并贴合连接于绝缘层3的凹陷侧，可有效缩短第一法兰1、第二法兰2在轴向上的整体占用空间，提高两者定位的准确性。
64.当然，在其他实施例中，安装槽也可以设置在第一法兰1上，如图3所示，此时，安装槽为设置在第一法兰1轴向上的一端、且位于第一法兰1径向上外端的第二安装槽18，绝缘层3、第二法兰2均朝向该安装槽23沿轴向伸入以连接。
65.本发明所提供分体式绝缘法兰盘的具体实施例二中，如图6所示，区别于以上实施例，提供了连接销的设置、第一法兰1和第二法兰2的装配的另一种方式。
66.具体地，连接销直接选用绝缘连接销，此时，连接销可以直接与第一连接孔16、第二连接孔25接触，无需再在连接销与第一法兰1或第二法兰2之间增设绝缘套管11等绝缘结构。可选地，该绝缘连接销可采用金属销外喷涂绝缘表层实现，或者，绝缘连接销整体采用绝缘材料制成。
67.进一步地，至少一个连接销为第二连接销13。在安装方向上，第二连接销13沿径向进行安装，用于传递轴向载荷及周向扭矩。其中，第一法兰1上设置第一通孔14，第二法兰2上设置第一盲孔21，绝缘层3上设置绝缘通孔31，第二连接销13沿径向依次插接第一通孔14、绝缘通孔31和第一盲孔21。第一通孔14远离第一盲孔21的端口通过绝缘封头8封盖，第二连接销13径向上的两端分别抵于第一盲孔21的孔端面和绝缘封头8。可选地，绝缘封头8为填充到第一通孔14之内的绝缘结构胶，以密封盖第一通孔14。
68.在另一实施例中，第二连接销13同样沿径向进行安装，但是，如图7所示的实施例三，第二法兰2上设置第一通孔14，第一法兰1上设置第一盲孔21，绝缘层3上设置绝缘通孔31，第二连接销13依次插接第一通孔14、绝缘通孔31和第一盲孔21。
69.本实施例以及实施例三中，第二法兰21用于与发电机转子铁心部分连接，第一法兰16用于与发电机转子轴系或齿轮箱轴系连接。两实施例的差异为，实施例二的连接销是从第一法兰1贯穿到第二法兰2的场景，适合于传递扭矩较小的工况，特别是齿轮箱联轴器与法兰盘的配合位于第二法兰2端，即输入扭矩是从第二法兰2传递到转子铁心，第一法兰1只承受很小的扭矩；实施例三的连接销是从第二法兰2贯穿到第一法兰1，适合于输入扭矩是从第一法兰1经第二法兰2传递到转子铁心的场景。
70.进一步地，如图6所示，第一法兰1、绝缘层3和第二法兰2由内至外依次套接，第一法兰1的部分结构沿径向向外凸出构成第一凸起15，第二法兰2的部分结构沿径向向内凸出构成第二凸起24，第一凸起15和第二凸起24沿轴向抵于绝缘层3的两侧，此时，绝缘层32与第一法兰16、第二法兰21形成止口配合，可提高彼此之间承受轴向载荷的能力。
71.当然，在其他实施例中，第一法兰1与第二法兰2也可以不采用连接销实现固定连接。如图8所示，可选地，第一法兰1与第二法兰2通过齿槽插接配合的方式实现固定，其中，绝缘层3为与齿槽形状适配的形状，夹设在第一法兰1和第二法兰2之间。此时，绝缘层3与第一法兰1、第二法兰2可以在插接位置过盈配合以实现固定连接，进一步地，为提高连接可靠性，第一法兰1、第二法兰2可分别与绝缘层3焊接连接。又或者，第一法兰1、第二法兰2和绝缘层3可采用绝缘键连接。
72.需要说明的是，当元件被称为“固定”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。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
73.术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
74.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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
75.本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。
76.以上对本发明所提供的分体式绝缘法兰盘进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。