一种电池极片辊压机轧辊

1.本发明涉及锂电池极片辊压技术领域，特别是涉及一种电池极片辊压机轧辊。


背景技术：

2.锂电池极片是新能源汽车动力电池的核心材料，极片厚度一致性影响电池总体性能与服役安全，这对极片辊压过程厚度控制提出了极高的要求。目前，极片辊压机主要采用大辊径二辊轧机，通过提高轧机横向刚度并配置液压弯辊和初始辊型来进行极片横向厚差调控。但由于辊径较大，液压弯辊力最大值往往达数百吨，弯辊力量级与辊压力接近，致使轧制力大幅提高，大大增加了设备负荷和生产能耗。并且随着极片宽度规格的不断扩大，固定的原始辊型已无法适应不同宽度规格极片生产需求，亟待开发具有在线柔性辊型调控能力的新型轧辊。
3.在板带钢轧制领域，目前已开发了vc辊、电磁调控轧辊、cvc辊等先进辊型调控技术。但由于电池极片辊压对环境洁净度有极高要求，以流体为胀形介质的vc辊技术存在泄漏风险，易导致极片污染，不宜采用。传统的辊面分段喷淋或喷气冷却辊型调控技术也无法应用。cvc技术采用匹配的s型辊型曲线，通过上下轧辊横移来调控辊缝，轧辊与极片表面的横向接触滑动摩擦易损坏涂层。此外，由于极片辊压机轧辊直径较大，传统电磁调控技术(热胀棒cn108372204)和辊型电子温控技术(cn110479771)均存在稳态温度梯度构建难题及热惯性导致的调控时滞性问题，在线调控尚需要突破技术瓶颈。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种电池极片辊压机轧辊，以解决上述现有技术存在的问题，使得加热和冷却能够独立控制，辊体可以具有更大的温度梯度和更快的辊型调控响应速度。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种电池极片辊压机轧辊，能够采用电磁感应加热与气体冷却耦合调控辊型，其结构包括辊体，所述辊体轴向开设的中心孔内设置有中心轴组件，所述辊体两端通过轴套端盖连接有轴承，所述中心轴组件两端与所述轴承连接；所述中心轴组件外套设有电磁感应线圈，所述电磁感应线圈外接有电源，所述中心轴组件内固定设有冷却气体导管，所述冷却气体导管内能够通入冷却气体；通过辊体内孔感应加热和气体冷却的同步耦合应用，利用辊体热胀冷缩效应和轴向分段温度控制，实现对轧辊辊型曲线的在线实时调控。
7.可选的，所述中心轴组件包括法兰管，相邻两个所述法兰管之间通过法兰盘固定连接，位于两端的两个所述法兰管外端部与所述轴承连接，从而使中心轴组件不受轧辊旋转运动影响而保持“定子”状态，感应电源可直接导入，避免使用滑环带来的使用寿命和维护问题，且冷却气体导管也可直接导入，可提前安装好各个部件再放入辊体中心孔处，安装更加方便，结构更加紧凑；所述电磁感应线圈套设于所述法兰管外部，所述冷却气体导管固
定设置于所述法兰管内。
8.可选的，所述法兰管内固定设有导线管，所述导线管外环设有多个所述冷却气体导管；所述法兰管侧壁上开设有两个导线口，所述电磁感应线圈的导线通过导线口进入法兰管内部，经过导线管后与外部电源相连。
9.可选的，所述法兰盘最外侧的端面上环向设有六个螺栓孔，相邻两个所述螺栓孔间隔60
°
，所述螺栓孔内穿设有用于与所述法兰管固定连接的螺栓；所述法兰盘内侧端面上设有中间圆孔，所述中间圆孔外环设有多个周向圆孔，所述中间圆孔用于定位支撑所述导线管，所述周向圆孔用于定位支撑所述冷却气体导管。
10.可选的，所述法兰管外壁上开设有两个气体通道，所述气体通道用于与所述冷却气体导管两端连通；两个所述气体通道分别通过进气管和出气管与外部冷却气体工作柜连通。
11.可选的，所述辊体采用锻钢或铸钢材料制成。
12.可选的，所述轴套端盖一端设有螺纹孔，所述轴套端盖通过螺纹孔与辊体连接。
13.可选的，所述轴承为深沟球轴承。
14.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
15.本发明将电磁感应加热技术与气体冷却耦合，使得加热和冷却能够独立控制，辊体可以具有更大的温度梯度和更快的辊型调控响应速度。本发明相比于cvc辊上下轧辊横移来调节辊缝，不会产生横向接触摩擦损坏极片涂层，有利于保护电池极片辊压质量。
16.本发明的中心轴组件不受轧辊旋转运动影响而保持“定子”状态，感应电源可直接导入，避免使用滑环带来的使用寿命和维护问题，且冷却气体导管也可直接导入，可提前安装好各个部件再放入辊体中心孔处，安装更加方便，结构更加紧凑。
17.本发明采用分段感应线圈，可调节出不同的辊型曲线，避免对轧辊原始辊型的依赖，提高辊压机对极片横向厚差的调控能力以及对不同极片宽度规格的适应能力，提升极片厚度一致性。本发明的每段电磁感应加热线圈分别供电，每段气体冷却装置也分别控制，提高了辊型调控的灵活性。本发明通过电磁感应加热技术调控辊型，可降低液压弯辊缸配置，减小辊压轧制力和电机能耗，实现极片辊压生产的智能化和绿色化。
附图说明
18.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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的整体结构剖面示意图；
20.图2为本发明图1的局部放大图；
21.图3为本发明的法兰管的等轴测视图；
22.图4为本发明的法兰管的主视剖面示意图；
23.图5为本发明的法兰盘的主视图；
24.图6为本发明的法兰盘的侧视剖面示意图；
25.图7为本发明的冷却气体导管和导线管的位置分布示意图；
26.图8为本发明实施例调控达到稳定时的径向位移等值线图和辊型曲线图；
27.图9为本发明实施例调控达到稳定时的温度等值线图和辊面温度曲线图。
28.图中：1-辊体；2-中心轴组件；3-电磁感应线圈；4-冷却气体导管，4-1-第一冷却气体导管；4-2-第二冷却气体导管；4-3-第三冷却气体导管；4-4-第四冷却气体导管；4-5-第五冷却气体导管；4-6-第六冷却气体导管；5-导线管；6-轴承；7-轴套端盖；8-法兰管；9-法兰盘；10-导线口。
具体实施方式
29.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。
30.本发明的目的是提供一种电池极片辊压机轧辊，以解决上述现有技术存在的问题，使得加热和冷却能够独立控制，辊体可以具有更大的温度梯度和更快的辊型调控响应速度。
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
32.本发明提供一种电池极片辊压机轧辊，能够采用电磁感应加热与气体冷却耦合调控辊型，其结构如图1所示，包括辊体1，辊体1在轴向开设中心孔，将中心轴组件2装配好之后整体安装在中心孔处，中心轴组件2位于辊体1中心孔处，包括法兰管8、法兰盘9、冷却气体导管4和导线管5，辊体1两端通过轴套端盖7连接有轴承6，中心轴组件2两端与轴承6连接；中心轴组件2外套设有电磁感应线圈3，电磁感应线圈3外接有电源，中心轴组件2内固定设有冷却气体导管4，冷却气体导管4内能够通入冷却气体；通过辊体1内孔感应加热和气体冷却的同步耦合应用，利用辊体1热胀冷缩效应和轴向分段温度控制，实现对轧辊辊型曲线的在线实时调控。
33.于一具体实施例中，如附图2所示，中心轴组件2外部由法兰管8连接而成，中间三段法兰管8外侧布置电磁感应线圈3，用于加热辊体1内壁；中间三段法兰管8安装时错开60
°
，以便冷却气体导管4和感应线圈3导线的安装；中心轴组件2用轴承6与辊体1中心孔进行定位支撑，轴承6使用轴套端盖7与辊体1进行连接，从而使中心轴组件2不受轧辊旋转运动影响而保持“定子”状态，感应电源可直接导入，避免使用滑环带来的使用寿命和维护问题，且冷却气体导管4也可直接导入，可提前安装好各个部件再放入辊体1中心孔处，安装更加方便，结构更加紧凑。如附图3和附图4所示，法兰管8两端设置两个小孔作为冷却气体导管4通道，冷却气体从左端导管进右端导管出，带走热量，同时设置两个小孔作为导线口10，电磁感应线圈3的导线通过导线口10进入法兰管8内部，经过导线管5与外部感应电源相连。
34.法兰盘9如附图5和附图6所示，安装在每段法兰管8连接处，最外侧设置六个螺栓孔，每个螺栓孔间隔60
°
，与法兰管8一致，同时法兰盘9内侧设置七个圆孔，位于周向的六个圆孔用来定位支撑冷却气体导管4，位于中间的一个圆孔用来定位支撑导线管5。工作时连接电源，每段电磁感应线圈3分别供电，同时每段气体冷却装置也分别控制。冷却气体导管4和导线管5如附图7所示，六根冷却气体导管4的长度不同，布置在中心轴组件2内部，并通过
法兰盘9定位支撑，每段电磁感应线圈3布置两根冷却气体导管4，其中第一冷却气体导管4-1与第二冷却气体导管4-2作为右端电磁感应线圈3的进气管和出气管，第三冷却气体导管4-3与第四冷却气体导管4-4作为中间段电磁感应线圈3的进气管和出气管，第五冷却气体导管4-5与第六冷却气体导管4-6作为左端电磁感应线圈3的进气管和出气管，所有的冷却气体导管4都与外部冷却气体工作柜相连；导线管5安装在六根冷却气体导管4的中心，作为电磁感应线圈3导线的通道。
35.于一具体实施例中，本实施例选取轧辊尺寸为900mm
×
1500mm，轧辊中心孔尺寸为180mm。打开外部感应电源和冷却气体工作柜的开关，设置中间段电磁感应线圈3的电流密度为8a/mm2，两侧电磁感应线圈3设置为0；然后设置中间段冷却气体温度为30℃两侧冷却气体温度为20℃；之后先持续通电加热300s，再采用周期加热的模式，停止100s，加热5s，最后在电磁感应加热和冷却气体的耦合下辊型曲线达到稳定，达到稳定时的径向位移等值线图和辊型曲线图如附图8所示，同时也将辊面温度稳定下来，温度等值线图和辊面温度曲线图如附图9所示。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“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”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.本发明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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种电池极片辊压机轧辊，其特征在于：包括辊体，所述辊体轴向开设的中心孔内设置有中心轴组件，所述辊体两端通过轴套端盖连接有轴承，所述中心轴组件两端与所述轴承连接；所述中心轴组件外套设有电磁感应线圈，所述电磁感应线圈外接有电源，所述中心轴组件内固定设有冷却气体导管，所述冷却气体导管内能够通入冷却气体。2.根据权利要求1所述的电池极片辊压机轧辊，其特征在于：所述中心轴组件包括法兰管，相邻两个所述法兰管之间通过法兰盘固定连接，位于两端的两个所述法兰管外端部与所述轴承连接；所述电磁感应线圈套设于所述法兰管外部，所述冷却气体导管固定设置于所述法兰管内。3.根据权利要求2所述的电池极片辊压机轧辊，其特征在于：所述法兰管内固定设有导线管，所述导线管外环设有多个所述冷却气体导管；所述法兰管侧壁上开设有两个导线口，所述电磁感应线圈的导线通过导线口进入法兰管内部，经过导线管后与外部电源相连。4.根据权利要求3所述的电池极片辊压机轧辊，其特征在于：所述法兰盘最外侧的端面上环向设有六个螺栓孔，相邻两个所述螺栓孔间隔60
°
，所述螺栓孔内穿设有用于与所述法兰管固定连接的螺栓；所述法兰盘内侧端面上设有中间圆孔，所述中间圆孔外环设有多个周向圆孔，所述中间圆孔用于定位支撑所述导线管，所述周向圆孔用于定位支撑所述冷却气体导管。5.根据权利要求2所述的电池极片辊压机轧辊，其特征在于：所述法兰管外壁上开设有两个气体通道，所述气体通道用于与所述冷却气体导管两端连通；分别通过进气管和出气管与外部冷却气体工作柜连通。6.根据权利要求1所述的电池极片辊压机轧辊，其特征在于：所述辊体采用锻钢或铸钢材料制成。7.根据权利要求1所述的电池极片辊压机轧辊，其特征在于：所述轴套端盖一端设有螺纹孔，所述轴套端盖通过螺纹孔与辊体连接。8.根据权利要求1所述的电池极片辊压机轧辊，其特征在于：所述轴承为深沟球轴承。

技术总结
本发明公开一种电池极片辊压机轧辊，涉及锂电池极片辊压技术领域，包括辊体，所述辊体轴向开设的中心孔内设置有中心轴组件，所述辊体两端通过轴套端盖连接有轴承，所述中心轴组件两端与所述轴承连接；所述中心轴组件外套设有电磁感应线圈，所述电磁感应线圈外接有电源，所述中心轴组件内固定设有冷却气体导管，所述冷却气体导管内能够通入冷却气体。本发明提供的电池极片辊压机轧辊，使得加热和冷却能够独立控制，辊体可以具有更大的温度梯度和更快的辊型调控响应速度。快的辊型调控响应速度。快的辊型调控响应速度。


技术研发人员：孙静娜 黄华贵 陈浩 王鹏飞 许志强 郝若颖
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/7