[发明专利]一种新型高速电力机车用云母陶瓷绝缘子及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力机车用的绝缘子及其制造方法，具体讲是一种高速电力机车 用的云母陶瓷绝缘子及其制造方法。

背景技术

随着对铁路运输的需求日益增加，近年来国内纷纷引进外国先进的高速电力机车 的整车制造技术。因此，对国外技术的吸收、消化，使机车各零部件逐步实现国产化 已成为当务之急。

绝缘子是电力系统的重要零部件。引进的高速电力机车中，基本上都是采用大功 率交流电机传动的动力方式，不同于目前国内主流的直流电机传动的电力机车。在现 有的直流电机传动的电力机车中普遍使用的是采用橡胶、树脂等有机高分子复合材料 绝缘子，这种绝缘子相对传统的陶瓷绝缘子具有制造工艺相对简单、成型比较容易、 产品质量可靠性较高等优点。但是，有机高分子材料本身存在着明显的缺点，如耐温、 耐老化性能差。一般的有机绝缘材料最高使用温度不超过300℃，并且当温度较高时 其使用寿命也大打折扣。高速电力机车的高压电机等部位在运行时产生大量的热量， 电机内温度往往达到100℃以上。随着环境温度上升，有机高分子材料的老化速度加 快，使用寿命缩短，并产生开裂、机械、电气性能下降等问题，严重影响产品的质量 稳定性。原先应用于直流传动系统的绝缘子产品无法完全满足高速电力机车的需求。

高速电力机车采用大功率交流电力的动力系统，在机车内部包括高压电机、电力 柜等高压线路密布的部位都需要绝缘子来固定和绝缘。该高压电机中的转子等部位在 运行中处于高速旋转的状态，而且高压电机、电力柜等部位的空间有限，因此要求安 装在其中的绝缘子在相同体积大小时，具有更好的耐高压、高强度、耐高温的特性， 这对绝缘子的选择提出了苛刻的条件。传统的陶瓷绝缘子在陶瓷绝缘体的制备上需要 优质粘土为原料，本身对资源的浪费很大。而且因其生产工艺所决定，陶瓷绝缘子尺 寸精度低、一致性差，以及金属嵌接件与陶瓷绝缘体结合强度差导致绝缘子整体机械 强度差；目前电力机车上应用最多的是有机高分子复合材料绝缘子，他们主要是采用 无机材料与高分子有机材料(如中国专利CN101088801A中的环氧树脂芯棒)复合制备 绝缘体，外表敷以高温硫化硅等有机层。复合材料绝缘子相对传统的陶瓷绝缘子有许 多优点，如产品质量比较稳定，成型性能较好，产品的机械强度和绝缘强度比较稳定， 但其存在明显的缺点，即无法承受较高的工作温度。由于高速电力机车的高压电机等 部位在运行时温度较高，有机材料长期在高温下工作会急剧老化，产品使用寿命大大 缩短。因此当务之急就是设计并制造能够满足高速电力机车使用要求的绝缘子产品。

作为耐高温的无机绝缘材料的合成云母陶瓷在国内外早已有生产和销售，具有金 属嵌接件的制品也早已问世，但由于其工艺中一直存在一定的问题，特别是坯体的尺 寸精度要求较高时，很难压实致密，即使压制成坯，在放置的过程中也往往由于云母 晶体的弹性膨胀使坯体有些松弛，造成操作上的困难和制品密度不太理想，上述问题 一直没有很好解决。

发明内容

为了解决现有技术中坯体难于压实致密，产品致密性差，使用寿命短等缺陷；本 发明的目的在于提供一种可以满足坯体压实致密，提高产品寿命及该产品的绝缘性能、 机械性能以及耐高温性能的云母陶瓷绝缘子产品及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高速电力机车用云母陶瓷绝 缘子，包括云母陶瓷绝缘体和金属嵌接件，金属嵌接件包括上、下2个独立的极柱，2 个极柱都分为外端和内端，内端嵌接在云母陶瓷绝缘体中，下极柱的外端通过外螺纹 或内螺纹安装在机车电机外壳固定物上，上极柱的外端作为导入电机的电缆线和外来 电源电缆相连的接线柱并通过外螺纹和螺帽固定，其特点为：上极柱在被陶瓷体所包 围的内端上紧接外端处设置一直径大于外端的圆柱体，在圆体下设置一圆锥筒形体， 该圆锥形筒壁厚2～5mm，内壁设有三角牙型的环状沟槽或螺纹结构，在圆锥形筒体下 方设一六方柱形筒体，其内径与圆锥形筒体下部一致，其内壁同样设有三角牙型的环 状沟槽或螺纹结构；在下极柱的内端设有三个圆柱体结构，在紧接外端处设一直径大 于外端的圆柱，在该圆柱下再设一直径大于该圆柱的第二个圆柱，紧接该大的圆柱下 设一直径小于上极柱的内端圆锥筒和六方柱筒体内径2～16mm的并具有外螺纹的柱 体；上、下极柱的两内端的距离保持1～8mm之间，下极柱内端的端部圆柱体伸入至上 极柱内端的圆锥筒和六方柱筒的空间中。