风力发电输电导体粉末冶金结构件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了风力发电输电导体粉末冶金结构件及其制造方法，所述制造方法包括：Ａ，在１１０℃～１２０℃的温度条件下，将粘结剂和包括铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨的电刷粉料进行充分混合，使电刷粉料中的铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨粘结在一起，形成粘结粉料；Ｂ，将所述粘结粉料进行成型压制处理，得到成型制品，其中成型制品的形状取决于成型模具；Ｃ，在７００℃至９００℃的温度条件下，对成型制品进行热处理，以便冷却后，得到风力发电输电导体粉末冶金结构件。利用本发明专利技术方法制造的风力发电输电导体粉末冶金结构件具有如下技术效果：电阻率小、电流密度大；氧化膜形成性好；防腐蚀能力强；摩擦系数小，磨耗小、寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及风力 发电机电机用电刷及其制造方法。
技术介绍
风力发电机的原理是风能驱动风力发电机的叶片转动产生机械能，叶片的机械能 再带动发电机的转子线圈切割定子线圈的磁力线产生电能，最后通过电刷传输给用电器。 电刷的作用是传导电流。风力发电机用电刷的工作状态电压为800V左右；电流密度应在15A/cm2以上；线 速度为45m/s ；摩擦副的材质为不锈钢，工况环境风力发电机的工况环境比较特殊，对电刷影响最大的主要是干燥低温 或高湿度的海洋盐雾环境。由于风力发电机安装地理位置的随机性较大，实践中电刷必须 同时满足上述两种环境状态的要求。但是在现有的主要由铜粉和石墨粉构成的电刷中，铜粉的用量通常都大大于石墨 粉用量。例如中国专利文件CN1874080A就披露了这样一种由铜、石墨和微量添加元素铬或 镍组分构成的电刷，其中铜的含量为90. 4 95. 4%重量)，石墨的含量为4. 9 9. 3% (重 量)，铬或镍的含量为0.1 0.4% (重量)。由于铜置于在干燥低温或高湿度的海洋盐雾环境时，不易形成氧化膜，因此如此 高用铜量的电刷将会增加与滑环的磨损。由于风力发电机处于几十米以上高空，维护不便。这就要求电刷具有较高的可靠 性和耐磨性能，目前要求一年以上；而且要求对滑环的磨损非常小，滑环使用寿命为二十年。根据风力发电机电刷的工作状态、工作环境及寿命要求，电刷必须满足以下几方 面的条件第一电阻率小、电流密度大；第二氧化膜形成性好；第三防腐蚀能力强；第四摩 擦系数小，磨耗小、寿命长。因此需要一种能够适应风力发电机的电刷和制造该电刷的方法。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种能够满足上述四个方面要求的风力发电输电导电粉末 冶金结构件及其制造方法。由于风力发电输电导电粉末冶金结构件主要用于风力发电机的电刷，因此在下文 中，以风力发电机的电刷为例，来具体描述本专利技术的风力发电输电导电粉末冶金结构件及 其制造方法。根据第一方面，本专利技术的风力发电输电导电粉末冶金结构件的制造方法包括以下 步骤A.在110°C 120°C的温度条件下，将粘结剂和包括铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨 的电刷粉料进行充分混合，使电刷粉料中的铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨粘结在一起，形成粘结粉料；B.将所述粘结粉料进行成型压制处理，得到成型制品，其中成型制品的形状取决于成型模具；C.在700°C至900°C的温度条件下，对成型制品进行热处理，以便冷却后，得到风 力发电输电导体粉末冶金结构件。其中，所述粘结剂包括树脂和浙青。也就是说，本专利技术所采用的粘结剂是树脂和 浙青的混合物，以便增加制品的强度。其中，所述铜粉和所述石墨粉之和占电刷粉料重量的96% 98% ；所述锌粉占电 刷粉料重量的0. 3% 1. 7% ；以及所述二硫化钨占电刷粉料重量的1. 7% 2. 3%。其中，所述铜粉占电刷粉料重量的45 % 55%。其中，所述树脂的重量为所述电刷粉料重量13. 5% 16. 5% ；和所述浙青的重量 为所述电刷粉料重量18% 22%。在一个典型实例中，所述铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨、树脂、浙青分别占所述电 刷粉料重量的50%、47%、1%、2%、15%和20%。根据第二方面，本专利技术的利用上述方法制造的风力发电机电刷是包括铜粉、石墨 粉、锌粉、二硫化钨等粉末的导电结构件。其中，所述铜粉和所述石墨粉之和占电刷粉料重量的96% 98% ；所述锌粉占电 刷粉料重量的0. 3% 1. 7% ；以及所述二硫化钨占电刷粉料重量的1. 7% 2. 3%。其中，所述铜粉占电刷粉料重量的45 % 55%。在一个典型实例中，所述铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨分别占所述电刷粉料重量 的 50%、47%、1%和 2%0利用上述方法制造的本专利技术的电刷具有以下技术效果第一、电阻率小、电流密度大；第二、氧化膜形成性好；第三、防腐蚀能力强；第四、摩擦系数小，磨耗小、寿命长。下面详细说明本专利技术的电刷制造方法和利用该方法制造的电刷的细节。 附图说明图1是本专利技术的制造风力发电机电机用电刷的工艺过程的示意图。 具体实施例方式本专利技术主要是通过采用高纯度的石墨粉和铜粉，来减少铜粉用量；通过添加电解 锌粉增强抗腐蚀性能；通过添加二硫化钨，促使电刷形成氧化膜，减小电刷和滑环的摩擦系数。需要说明的是，本专利技术的电刷粉料包括铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨，并且本专利技术 的重量单位是包括铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨的电刷粉料的重量。图1显示了本专利技术的制造风力发电机电机用电刷的工艺过程，从图1中可以看到， 本专利技术的风力发电机电机用电刷的制造方法包括以下步骤Α.在110°C 120°C的温度条件下，将粘结剂和包括铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨 的电刷粉料进行充分混合，使电刷粉料中的铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨粘结在一起，形成 粘结粉料； B.将所述粘结粉料进行成型压制处理，得到成型制品，其中成型制品的形状取决 于成型模具；C.在700°C至900°C的温度条件下，对成型制品进行热处理，以便冷却后，得到风 力发电输电导体粉末冶金结构件。由于电刷起传输电能的作用，需要较大的电流密度。因此本专利技术选用金属材料中 导电性能好的铜粉和非金属材料中导电性能好的石墨粉。本专利技术一个特点是，通过在电刷粉料中添加锌粉来增加抗腐蚀性能，并且还可以 增加电刷的强度。另一方面，由于在电刷粉料中添加了二硫化钨，因而可以在低温干燥的条 件下，能很好地形成氧化膜，减小电刷和滑环的摩擦系数，减小双方的磨损。本专利技术另一个特点是，粘结剂包括树脂和浙青。由于本专利技术使用了包括树脂和浙 青的粘结剂，因此相对于仅仅使用树脂粘结剂的现有技术，可以大大增加电刷的强度，以便 适应风力发电机的需要。上述铜粉和所述石墨粉之和占电刷粉料重量的96 % 98 %。锌粉占电刷粉料重 量的0.3% 1.7% ；以及二硫化钨占电刷粉料重量的1.7% 2.3%。其中锌粉的颗粒度 最好为粒度为4um。本专利技术再一个特点是，铜粉占电刷粉料重量的45% 55%，或者说石墨粉占电刷 粉料重量的42% 52%。由此可见，相对于电刷金属材料仅仅为铜的现有技术，本专利技术的 用铜量大大降低。本专利技术通过选用高纯度的石墨粉和铜粉，尽量减少铜粉的用量，这样可以大大减 少铜粉在高湿度的盐雾环境中的腐蚀，使其能够在干燥低温环境下形成氧化膜，从而减小 电刷和滑环的磨损。其中，所述树脂的重量为所述电刷粉料重量13. 5% 16. 5% ；所述浙青的重量为 所述电刷粉料重量18% 22%。在一个典型的实例中，所述铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨、树脂、浙青分别占所述 电刷粉料重量的50%、47%、1%、2%、15%和20%。本专利技术还提供了一种利用上述方法制造的风力发电机电机用电刷，显然本专利技术的 电刷是包括铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨等粉末的导电结构件。其中，电刷所用的铜粉和石墨粉之和占电刷粉料重量的97士 ；所述锌粉占电刷 粉料重量的0. 3% 1. 3% ；以及所述二硫化钨占电刷粉料重量的1. 7% 2. 3%。该电刷所用石墨粉占电刷粉料重量的42% 52%，铜粉占电刷粉料重量的 45% 55%。本专利技术电刷的典型粉末配比为铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨分别占所述电刷粉 料重量的50%、47%、1%和2%。下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电输电导体粉末冶金结构件的制造方法，包括以下步骤：Ａ．在１１０℃～１２０℃的温度条件下，将粘结剂和包括铜粉、石墨粉、锌粉、二硫化钨的电刷粉料进行充分混合，形成粘结粉料；Ｂ．将所述粘结粉料进行成型压制处理，得到成型制品。Ｃ．在７００℃至９００℃的温度条件下，对成型制品进行热处理，以便冷却后得到风力发电输电导体粉末冶金结构件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖仕明，曹勇，母益强，
申请(专利权)人：苏州东南碳制品有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]