田雁飛，黨銘銘，郭永艷，伍惠玲，歐 宇

(湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412006)

0 引 言

目前永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁鋼大部分采用注塑、灌膠等方式進(jìn)行固定，注塑、灌膠工藝主要適合磁鋼與鐵心之間間隙大的情況[1]，VPI壓力滾浸工藝適合磁鋼與鐵心之間間隙小的情況，但該工藝操作時(shí)間長，滾浸后表面難于清理且不利于電機(jī)批量生產(chǎn)[2]。通過對(duì)比之前的磁鋼固定工藝，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的磁鋼固定工藝無法滿足轉(zhuǎn)子鐵心槽與磁鋼之間的間隙比較小的情況。本文對(duì)小間隙的轉(zhuǎn)子磁鋼固定工藝進(jìn)行研究，對(duì)粘接膠的性能進(jìn)行分析，并對(duì)粘接工藝進(jìn)行分析。

1 EP型環(huán)氧膠性能檢測驗(yàn)證

1.1 膠的剪切強(qiáng)度檢測

本文參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T7124進(jìn)行制樣，制樣及測試過程如下[3-4]：

(1)制樣：將清洗后的測試片在恒溫環(huán)境下靜置2h，隨后涂膠裝配(試件搭接面積為25 mm×12.5 mm)，并在恒溫環(huán)境下固化24 h；

(2)熱剪切強(qiáng)度測試：將固化24 h的測試件分別放入到室溫、60 ℃、100 ℃、150 ℃、180 ℃靜置1 h，隨后趁熱迅速完成剪切強(qiáng)度測試，并繪制成剪切強(qiáng)度-溫度曲線。

(3)熱老化強(qiáng)度測試：將固化24 h的測試件放入到180 ℃的烘箱分別老化50 h、100 h、200 h、300 h，隨后取出冷卻至常溫后，測試剪切強(qiáng)度并繪制180 ℃下老化時(shí)間-剪切強(qiáng)度曲線，如圖1所示。

通過剪切強(qiáng)度-溫度曲線和老化時(shí)間-剪切強(qiáng)度曲線可以看出，EP型環(huán)氧膠具有良好的常態(tài)粘接性能以及耐高溫性能。

圖1 剪切強(qiáng)度-溫度曲線及180 ℃下剪切強(qiáng)度-老化時(shí)間曲線

1.2 容油污檢測

為了評(píng)估EP型環(huán)氧膠在有異物(油污)的情況下，剪切強(qiáng)度是否有變化。如轉(zhuǎn)子鐵心段所用的沖片之間大多數(shù)都包含有松香油(沖片制作設(shè)備潤滑)。

首先徹底清洗打磨出來的測試片，隨后同樣的結(jié)構(gòu)膠及兩款防銹油一起放入恒溫室靜置至少2 h以上；將稱重好的膠液中分別混入1%、2%、3%、4%、5%的防銹油GY-2及KGK-031，攪拌均勻后用于試件粘接裝配，然后放置與恒溫環(huán)境下固化24 h，再進(jìn)行測試常溫下的剪切強(qiáng)度。

在膠液中混入1%～5%的防銹油GY-2及KGK-031，剪切強(qiáng)度略有升高。從總體來看，混入少量防銹油對(duì)膠的剪切強(qiáng)度無影響其結(jié)果如圖2所示。

圖2 容油性強(qiáng)度測試

1.3 耐氟性能檢測

由于部分產(chǎn)品是用于制冷行業(yè)，需考慮EP型環(huán)氧膠耐氟性能，因此需要對(duì)環(huán)氧膠的耐氟性能進(jìn)行分析。

(1)常溫下剪切強(qiáng)度測試：使用EP型環(huán)氧膠按標(biāo)準(zhǔn)GB/T7124制成粘接碳鋼剪切試片[5]，在恒溫室固化24 h，其剪切強(qiáng)度粘接示意圖如圖3所示。

(2)氟利昂浸泡后性能測試：測試常溫下試片，將剩余試片放置在氟利昂R134a環(huán)境中，六天后取出，恢復(fù)到室溫后再測試其剪切強(qiáng)度，其試片浸泡及強(qiáng)度測試如圖4所示。

圖4 試片浸泡及強(qiáng)度測試

表1 氟利昂浸泡前后強(qiáng)度測試

從表1的測試數(shù)據(jù)可以看出經(jīng)過六天在氟利昂氛圍中的放置，EP型環(huán)氧膠所粘接的試樣強(qiáng)度沒受影響，強(qiáng)度略有升高，可能的原因一是在粘接試樣強(qiáng)度誤差波動(dòng)范圍，二是環(huán)氧膠粘劑隨著固化時(shí)間的延長都會(huì)有一定程度的后固化。

2 不同條件下粘接工藝可行性及可靠性驗(yàn)證

為了確定不同鐵心段的磁鋼槽與磁鋼之間的間隙、鐵心段單槽內(nèi)磁鋼數(shù)、磁鋼高度等因素對(duì)磁鋼粘接工藝的影響；確定粘接固定磁鋼的轉(zhuǎn)子其動(dòng)平衡穩(wěn)定性及例行試驗(yàn)電機(jī)振動(dòng)穩(wěn)定性。本文特選取A、B、C、D四種產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)性的測試，產(chǎn)品具體參數(shù)如表2：

表2 測試產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.1 粘接工藝產(chǎn)品的推力測試

本文分別選取C產(chǎn)品轉(zhuǎn)子鐵心段與磁鋼(單邊間隙0.1 mm)，A產(chǎn)品轉(zhuǎn)子鐵心段與磁鋼(單邊間隙0.1 mm)、B產(chǎn)品轉(zhuǎn)子鐵心段與磁鋼(單邊間隙0.05 mm)，D產(chǎn)品轉(zhuǎn)子鐵心段與磁鋼(單邊間隙0.05 mm)，分別進(jìn)行正常粘接工藝作業(yè)，然后再分析磁鋼固定后的剪切強(qiáng)度。圖5和圖6為C產(chǎn)品轉(zhuǎn)子鐵心段粘接固定磁鋼的過程。

圖5 粘接前鐵心段狀態(tài)

圖6 粘接過程鐵心段狀態(tài)

在測試過程中分別對(duì)D型號(hào)鐵心段、B型號(hào)鐵心段、C型號(hào)鐵心段采用EP型環(huán)氧膠進(jìn)行固定磁鋼，待膠完全固化后對(duì)鐵心段內(nèi)的磁鋼進(jìn)行推力試驗(yàn)，如圖6所示，測試磁鋼粘接后的緊固程度，推力數(shù)據(jù)如表3所示。

圖7 磁鋼粘接后的推力測試

表3 測試推力數(shù)據(jù)

(1)從推力值來看：磁鋼膠抗破壞的最大推力力大多數(shù)處于1.7kN～3.9 kN，對(duì)應(yīng)的抗破壞剪切應(yīng)力1.2 MPa～2.3 MPa，按推力大小來排序,C型號(hào)鐵心段

(2)推力結(jié)果顯示，單邊間隙0.1的C型號(hào)磁鋼有一面基本上沒有粘膠，而單邊間隙0.05的B型號(hào)雙面粘膠比較理想。因此結(jié)合磁鋼插入作業(yè)順利程度及磁鋼粘接情況，對(duì)采用粘接工藝產(chǎn)品，建議磁鋼與鐵心槽之間的間隙為單邊0.05 mm。

(3)C型號(hào)產(chǎn)品所用磁鋼是本次驗(yàn)證最高的磁鋼,磁鋼過高，磁鋼高度方向上膠的接觸不會(huì)完全均勻，建議磁鋼高度不超過20 mm；

2.2 粘接工藝產(chǎn)品的可靠性測試

本文選擇1臺(tái)A型號(hào)電機(jī)產(chǎn)品，轉(zhuǎn)子磁鋼全部采用所驗(yàn)證的膠進(jìn)行粘接，然后按照正常工藝進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測試，及電機(jī)組裝后進(jìn)行例行試驗(yàn)測試[6]。評(píng)估采用EP型環(huán)氧膠粘接工藝后，產(chǎn)品各項(xiàng)性能的穩(wěn)定性及可靠性。

(1)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測試

分別對(duì)完成疊壓的轉(zhuǎn)子進(jìn)行3次動(dòng)平衡量測試(原始狀態(tài))，及校正動(dòng)平衡后的轉(zhuǎn)子進(jìn)行3次動(dòng)平衡量測試，分別評(píng)估其穩(wěn)定性，其測量數(shù)據(jù)如表4和表5所示。

表4 轉(zhuǎn)子原始不平衡量穩(wěn)定性

表5 轉(zhuǎn)子校正后不平衡量穩(wěn)定性

分別對(duì)轉(zhuǎn)子原始動(dòng)平衡量及校正后的不平衡量3次測量，轉(zhuǎn)子兩端的不平衡量均非常穩(wěn)定，方差相對(duì)很小(這個(gè)變化基本上可以認(rèn)為是設(shè)備測試波動(dòng))。因此可以認(rèn)為，磁鋼通過粘接工藝固化后，已經(jīng)完全固定，動(dòng)平衡量很穩(wěn)定。

(2)電機(jī)組裝后例行試驗(yàn)測試

用EP環(huán)氧膠粘接一臺(tái)轉(zhuǎn)子后的轉(zhuǎn)子與定子合裝后進(jìn)行例行試驗(yàn)測試，評(píng)估其振動(dòng)值情況，其振動(dòng)數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 轉(zhuǎn)子振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過本文的振動(dòng)數(shù)據(jù)分析：轉(zhuǎn)子組裝成電機(jī)后例行試驗(yàn)，轉(zhuǎn)速5000 r/min及以下時(shí)，各方向的振動(dòng)值都在1 mm/s以內(nèi)(最大0.93)，電機(jī)例行試驗(yàn)穩(wěn)定，因此可以認(rèn)為通過粘接工藝后，轉(zhuǎn)子磁鋼已經(jīng)完全固定，采用粘接工藝固定磁鋼的轉(zhuǎn)子運(yùn)行可靠。

3 結(jié) 論

本文所提供的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠能滿足所要求的剪切強(qiáng)度、容油污、耐氟等檢測，符合所需的要求。

(1)采用該型環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘接固定磁鋼后，轉(zhuǎn)子磁鋼固定良好，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡穩(wěn)定，例行試驗(yàn)振動(dòng)穩(wěn)定，環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠性能符合要求。

(2)對(duì)采用粘接工藝，建議磁鋼高度約20 mm，磁鋼與鐵心槽之間間隙為0.05 mm；為保證磁鋼與膠水有效接觸，并兼顧作業(yè)過程順利，建議單槽磁鋼數(shù)不超過2層；單槽磁鋼數(shù)量超過2塊時(shí)，在磁鋼插入前，需重新粘接。

(3)磁鋼插入后，在膠水固化前，需將鐵心段壓緊并確保磁鋼都在鐵心槽內(nèi)。