永磁同步電動機磁鋼的粘接工藝
邱克立(湖南大學長沙l，410082)
l引 言
永磁電機有別于電磁式電機，以釹鐵硼燒結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；若在燒結成型之前進行預留孔處理，則使模具復雜化。鑲接固然可以，但在電機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構，甚至可簡化整個電機的結構，又因為膠接處的應力分布比螺釘連接更為均勻，因此可使電機在振動和沖擊負荷下可靠的工作。
2膠種的選擇
根據電機對粘接部位的技術要求，對選用的膠種進行了篩選。雖然環氧酚醛類型的合成樹脂膠粘接強度高，有一定的耐濕熱老化能力，但導磁性差，而且長期使用會逐漸老化，導致電機在運行過程中磁極脫離磁軛。在幾種無機膠中，認為wJz型硅酸鹽無機膠能夠滿足要求。
該膠如欲應用于永磁電機中磁極與磁軛的粘接，必須解決初固化速度和導磁能力。
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，但影響粘接強度較為明顯；后者在一定濃度下對粘接強度影響的幅度不大，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度。
2．2導磁能力的改善
wJZl01的膠層不具備導磁能力，必須引進磁性材料。較為簡便、廉價的原料是鐵粉。對于提高導磁能力，當然是鐵粉愈多愈好，但為使粘接強度不下降太多，又必須控制其加入量。盡管加入一定的鐵粉，可改善導磁能力，但鐵粉在膠層里并非連續分布，因而限制了導磁能力進一步提高，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。這就為降低膠層厚度創造了條件。經試驗，在膠層厚度降低到O．3mm以下，仍有足夠的粘接強度。3粘接性能及模擬件工藝試驗
3．1粘接強度破壞試驗
粘接接頭為軸套配合，軸為釹鐵硼燒結塊，套為磁軛材料——10碳鋼，配合間隙為0．2～0．3mm。
粘接強度測試結果為：
壓剪：3．9～4．9MPa
扭轉：2．9～3．9MPa
兩者均為釹鐵硼斷裂。試驗結果表明，粘接強度大于磁極材料的破壞強度，只要電機在運轉過程中，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．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內，冷卻至-60℃，然后取出回復至室溫。
3．2．2試驗結果
250℃反復沖擊10次，膠層無裂紋，粘接強度保持率大于90％。-60℃反復沖擊10次，膠層無裂紋，粘接強度保持率大于95％。
3．3模擬件磨削加工試驗
將經過粘接的轉子在磨床上磨削加工。
3．3．1試驗條件
砂輪轉速：70r／rain
進刀量：0．5×10-2mm
3.3.2試驗結果
經過15h磨削、冷卻液的沖刷，磁極表面磨削厚度達2～3mm，膠層仍然牢固。
3．4運轉試驗
轉子裝機后，經過1．2倍額定轉速(即1 800r／min)超速試驗，每次時間在10min以上，電機無震動及其他不良現象，抽出轉子觀察磁瓦亦無松動脫膠現象。
4樣機粘接
4．1粘接接頭型式
將磁軛設計成鑲嵌結構，即沿徑向兩邊加工成6mm的邊槽(見附圖)．使磁極瓦塊與轉子圓周構成半槽接，有利于提高剪切強度和耐沖擊性能，以克服運轉時離心力的作用。
4．2粘接工藝
磁極與磁軛除銹．表面用工業丙酮清洗干凈，準備固定夾具，即可進行調膠、粘接。當磁極與磁軛涂膠疊合后，必須定位加壓，室溫放置一夜，分階段升溫固化。該工序可在干燥箱內進行。
工藝過程為：
60℃×1～1．5h→80℃×j～1．5h→100℃×1h→120℃×O．5h→150℃×2h
5結語
通過膠合性能測試，樣機粘接部位的三項性能均已達到或超過設計要求。
(1)該電機已進行1．2倍的額定轉速(即1 800r／min)的超速試驗，磁極未剝落。
(2)耐高、低溫試驗，原設計要求-40～+80℃，試驗結果為-60～+250℃。
(3)磁鋼磁通密度，經測試在0．85T以上。
實踐證明，對于永磁同步電動機，采用wJZ硅酸鹽膠作為磁極和磁軛的連接材料，采用粘接工藝是一種經濟、簡便而又可靠的方法，具有較高的質量保證和經濟效益。
參考文獻
1 陳峻峰．永磁電機．北京機械工業出版社，1983(4)
2方日杰．電機制造工藝學．北京機械工業出版社，1995(5) |
