永磁同步电动机磁钢的粘接工艺

    邱克立(湖南大学长沙l，410082)

l引  言

    永磁电机有别于电磁式电机，以钕铁硼烧结材料充磁代替电励磁。因此，磁极和磁轭之间需要连接，其连接方法有螺纹连接、镶接和粘接。在衡量三种方法的利弊之后，决定在样机试制中采用粘接。这是因为螺纹连接要在磁钢上钻孔，难度较大；若在烧结成型之前进行预留孔处理，则使模具复杂化。镶接固然可以，但在电机运行一段时间后磁瓦容易松动，况且加工精度要求高，磁极与磁轭的配合间隙难以满足，而采用粘接，对于磁极与磁轭的加工精度要求不高，成本低，方法简便；在零部件装配中采用胶合工艺，可简化一些零部件的结构，甚至可简化整个电机的结构，又因为胶接处的应力分布比螺钉连接更为均匀，因此可使电机在振动和冲击负荷下可靠的工作。

2胶种的选择

    根据电机对粘接部位的技术要求，对选用的胶种进行了筛选。虽然环氧酚醛类型的合成树脂胶粘接强度高，有一定的耐湿热老化能力，但导磁性差，而且长期使用会逐渐老化，导致电机在运行过程中磁极脱离磁轭。在几种无机胶中，认为wjz型硅酸盐无机胶能够满足要求。

    该胶如欲应用于永磁电机中磁极与磁轭的粘接，必须解决初固化速度和导磁能力。

2．1提高胶层初固化速度

    被粘接对象是若干片状的磁瓦与圆形转子，要将一片片的磁瓦沿径向粘贴在圆周面上，难度较大，除了专用夹具外，尚需改善胶的初固化性能，即加快凝胶速度，使其能在短时间内将磁瓦贴附在磁轭上面。由于该胶属于水溶性，通过在基料中加入添加剂，在不降低或者对粘附性能影响较小的前提下，加快凝胶速度。这种添加剂可以是硼酸盐、氟化物、氟硅酸盐，亦可以是磷酸盐。或者凝胶速度虽快，但影响粘接强度较为明显；后者在一定浓度下对粘接强度影响的幅度不大，因此，选择可溶性磷酸盐作为添加剂。附表是添加量与初固化时间的关系，添加量宜控制在0．2％～o．4％之间，既缩短了初固化时问，又保持了足够的粘接强度。

2．2导磁能力的改善

    wjzl01的胶层不具备导磁能力，必须引进磁性材料。较为简便、廉价的原料是铁粉。对于提高导磁能力，当然是铁粉愈多愈好，但为使粘接强度不下降太多，又必须控制其加入量。尽管加入一定的铁粉，可改善导磁能力，但铁粉在胶层里并非连续分布，因而限制了导磁能力进一步提高，可行的办法是尽量缩减胶层的厚度，以提高磁力线在磁极与磁轭之间的穿越能力，降低磁能损失。由于该胶对钕铁硼材料附着力强。这就为降低胶层厚度创造了条件。经试验，在胶层厚度降低到o．3mm以下，仍有足够的粘接强度。3粘接性能及模拟件工艺试验

3．1粘接强度破坏试验

    粘接接头为轴套配合，轴为钕铁硼烧结块，套为磁轭材料——10碳钢，配合间隙为0．2～0．3mm。

    粘接强度测试结果为：

    压剪：3．9～4．9mpa

    扭转：2．9～3．9mpa

    两者均为钕铁硼断裂。试验结果表明，粘接强度大于磁极材料的破坏强度，只要电机在运转过程中，磁极不破坏，其胶层完全能够承受线速度的冲击。

3．2冷热冲击试验

3．2．1  试验条件

将粘接件置于恒温箱内．加热温度为250℃，然后取出迅速冷至室温。将粘接件置于冷冻机内，冷却至-60℃，然后取出回复至室温。

3．2．2试验结果

    250℃反复冲击10次，胶层无裂纹，粘接强度保持率大于90％。-60℃反复冲击10次，胶层无裂纹，粘接强度保持率大于95％。

3．3模拟件磨削加工试验

    将经过粘接的转子在磨床上磨削加工。

3．3．1试验条件

  砂轮转速：70r／rain

  进刀量：0．5×10^-2mm

3.3.2试验结果

    经过15h磨削、冷却液的冲刷，磁极表面磨削厚度达2～3mm，胶层仍然牢固。

3．4运转试验

    转子装机后，经过1．2倍额定转速(即1 800r／min)超速试验，每次时间在10min以上，电机无震动及其他不良现象，抽出转子观察磁瓦亦无松动脱胶现象。

4样机粘接

4．1粘接接头型式

将磁轭设计成镶嵌结构，即沿径向两边加工成6mm的边槽(见附图)．使磁极瓦块与转子圆周构成半槽接，有利于提高剪切强度和耐冲击性能，以克服运转时离心力的作用。