永磁同步電動機(jī)磁鋼的粘接工藝
邱克立(湖南大學(xué)長沙l,410082)
l引 言
永磁電機(jī)有別于電磁式電機(jī),以釹鐵硼燒結(jié)材料充磁代替電勵磁。因此,磁極和磁軛之間需要連接,其連接方法有螺紋連接、鑲接和粘接。在衡量三種方法的利弊之后,決定在樣機(jī)試制中采用粘接。這是因為螺紋連接要在磁鋼上鉆孔,難度較大;若在燒結(jié)成型之前進(jìn)行預(yù)留孔處理,則使模具復(fù)雜化。鑲接固然可以,但在電機(jī)運行一段時間后磁瓦容易松動,況且加工精度要求高,磁極與磁軛的配合間隙難以滿足,而采用粘接,對于磁極與磁軛的加工精度要求不高,成本低,方法簡便;在零部件裝配中采用膠合工藝,可簡化一些零部件的結(jié)構(gòu),甚至可簡化整個電機(jī)的結(jié)構(gòu),又因為膠接處的應(yīng)力分布比螺釘連接更為均勻,因此可使電機(jī)在振動和沖擊負(fù)荷下可靠的工作。
2膠種的選擇
根據(jù)電機(jī)對粘接部位的技術(shù)要求,對選用的膠種進(jìn)行了篩選。雖然環(huán)氧酚醛類型的合成樹脂膠粘接強(qiáng)度高,有一定的耐濕熱老化能力,但導(dǎo)磁性差,而且長期使用會逐漸老化,導(dǎo)致電機(jī)在運行過程中磁極脫離磁軛。在幾種無機(jī)膠中,認(rèn)為wjz型硅酸鹽無機(jī)膠能夠滿足要求。
該膠如欲應(yīng)用于永磁電機(jī)中磁極與磁軛的粘接,必須解決初固化速度和導(dǎo)磁能力。
2.1提高膠層初固化速度
被粘接對象是若干片狀的磁瓦與圓形轉(zhuǎn)子,要將一片片的磁瓦沿徑向粘貼在圓周面上,難度較大,除了專用夾具外,尚需改善膠的初固化性能,即加快凝膠速度,使其能在短時間內(nèi)將磁瓦貼附在磁軛上面。由于該膠屬于水溶性,通過在基料中加入添加劑,在不降低或者對粘附性能影響較小的前提下,加快凝膠速度。這種添加劑可以是硼酸鹽、氟化物、氟硅酸鹽,亦可以是磷酸鹽。或者凝膠速度雖快,但影響粘接強(qiáng)度較為明顯;后者在一定濃度下對粘接強(qiáng)度影響的幅度不大,因此,選擇可溶性磷酸鹽作為添加劑。附表是添加量與初固化時間的關(guān)系,添加量宜控制在0.2%~o.4%之間,既縮短了初固化時問,又保持了足夠的粘接強(qiáng)度。
2.2導(dǎo)磁能力的改善
wjzl01的膠層不具備導(dǎo)磁能力,必須引進(jìn)磁性材料。較為簡便、廉價的原料是鐵粉。對于提高導(dǎo)磁能力,當(dāng)然是鐵粉愈多愈好,但為使粘接強(qiáng)度不下降太多,又必須控制其加入量。盡管加入一定的鐵粉,可改善導(dǎo)磁能力,但鐵粉在膠層里并非連續(xù)分布,因而限制了導(dǎo)磁能力進(jìn)一步提高,可行的辦法是盡量縮減膠層的厚度,以提高磁力線在磁極與磁軛之間的穿越能力,降低磁能損失。由于該膠對釹鐵硼材料附著力強(qiáng)。這就為降低膠層厚度創(chuàng)造了條件。經(jīng)試驗,在膠層厚度降低到o.3mm以下,仍有足夠的粘接強(qiáng)度。3粘接性能及模擬件工藝試驗
3.1粘接強(qiáng)度破壞試驗
粘接接頭為軸套配合,軸為釹鐵硼燒結(jié)塊,套為磁軛材料——10碳鋼,配合間隙為0.2~0.3mm。
粘接強(qiáng)度測試結(jié)果為:
壓剪:3.9~4.9mpa
扭轉(zhuǎn):2.9~3.9mpa
兩者均為釹鐵硼斷裂。試驗結(jié)果表明,粘接強(qiáng)度大于磁極材料的破壞強(qiáng)度,只要電機(jī)在運轉(zhuǎn)過程中,磁極不破壞,其膠層完全能夠承受線速度的沖擊。
3.2冷熱沖擊試驗
3.2.1 試驗條件
將粘接件置于恒溫箱內(nèi).加熱溫度為250℃,然后取出迅速冷至室溫。將粘接件置于冷凍機(jī)內(nèi),冷卻至-60℃,然后取出回復(fù)至室溫。
3.2.2試驗結(jié)果
250℃反復(fù)沖擊10次,膠層無裂紋,粘接強(qiáng)度保持率大于90%。-60℃反復(fù)沖擊10次,膠層無裂紋,粘接強(qiáng)度保持率大于95%。
3.3模擬件磨削加工試驗
將經(jīng)過粘接的轉(zhuǎn)子在磨床上磨削加工。
3.3.1試驗條件
砂輪轉(zhuǎn)速:70r/rain
進(jìn)刀量:0.5×10-2mm
3.3.2試驗結(jié)果
經(jīng)過15h磨削、冷卻液的沖刷,磁極表面磨削厚度達(dá)2~3mm,膠層仍然牢固。
3.4運轉(zhuǎn)試驗
轉(zhuǎn)子裝機(jī)后,經(jīng)過1.2倍額定轉(zhuǎn)速(即1 800r/min)超速試驗,每次時間在10min以上,電機(jī)無震動及其他不良現(xiàn)象,抽出轉(zhuǎn)子觀察磁瓦亦無松動脫膠現(xiàn)象。
4樣機(jī)粘接
4.1粘接接頭型式
將磁軛設(shè)計成鑲嵌結(jié)構(gòu),即沿徑向兩邊加工成6mm的邊槽(見附圖).使磁極瓦塊與轉(zhuǎn)子圓周構(gòu)成半槽接,有利于提高剪切強(qiáng)度和耐沖擊性能,以克服運轉(zhuǎn)時離心力的作用。
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