厭氧結(jié)構(gòu)膠在永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用

李衛(wèi)華，姚建榮，張亞平，武 琴（湘潭電機(jī)股份有限公司海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與檢測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 湘潭 411101）

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厭氧結(jié)構(gòu)膠在永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用

李衛(wèi)華，姚建榮，張亞平，武 琴
（湘潭電機(jī)股份有限公司海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與檢測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 湘潭 411101）

摘要：應(yīng)用厭氧結(jié)構(gòu)膠固定永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)磁鋼的研究表明，厭氧結(jié)構(gòu)膠作為磁鋼固定膠粘劑提高了裝配可靠性。該膠粘劑固化后剪切強(qiáng)度高，韌性好，不需要浸漬絕緣漆和清理殘留絕緣漆，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：厭氧結(jié)構(gòu)膠；永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)；磁鋼固定

直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、故障率低、效率高等優(yōu)勢而備受市場青睞。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是磁鋼固定，原工藝方法為磁鋼表面涂刷單組分聚酯樹脂改性環(huán)氧膠，再將磁鋼嵌入磁鋼盒內(nèi)，磁鋼和磁鋼盒組成磁極，固化24 h后再將磁極浸漬ET-90絕緣漆。該工藝方法的缺點(diǎn)是浸漬絕緣漆時要進(jìn)行浸漆前的預(yù)烘和浸漆后的烘干、清理。1臺發(fā)電機(jī)的磁極預(yù)烘和烘干共需要15 h，生產(chǎn)車間300 kW的烘爐進(jìn)行一次該工序共計耗電4500千瓦時。烘干后還需要人工清理磁極表面殘留的絕緣漆，效率低，經(jīng)濟(jì)性較差。為了解決該問題，經(jīng)過多次試驗(yàn)，決定采用厭氧結(jié)構(gòu)膠HT7326粘接固定磁鋼。該膠粘劑固化后剪切強(qiáng)度高，韌性好，不需要浸漬絕緣漆和清理殘留絕緣漆，生產(chǎn)效率高，性價比高。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料及儀器

厭氧結(jié)構(gòu)膠HT7326，湖北回天新材料股份有限公司。

WDW-20電子萬能試驗(yàn)機(jī)，武漢時代金豐儀器有限公司；H/YW-160A鹽霧試驗(yàn)箱，上海滬升實(shí)驗(yàn)儀器廠；WHTH-408L恒溫恒濕試驗(yàn)箱，武漢時代金豐儀器有限公司；YHG-9248A電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱，上海姚氏儀器設(shè)備廠。

1.2 性能測試

（1）常溫剪切強(qiáng)度：按GB/T7124，采用電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試。

（2）耐濕熱老化性能：將試樣固化24 h后放入恒溫恒濕試驗(yàn)箱中按GB/T2423.50濕熱老化168 h；然后在室溫下測定剪切強(qiáng)度，并與常溫剪切強(qiáng)度比較。

（3）耐鹽霧老化性能：將試樣固化24 h后放入鹽霧箱中按GB/T2423.17鹽霧老化168 h；然后在室溫下測定剪切強(qiáng)度，并與常溫剪切強(qiáng)度比較。

（4）熱強(qiáng)度：按照GB/T7124將試樣放入高溫干燥箱中保溫2 h，采用電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試。

1.3 磁鋼固定的方法

磁鋼形狀為長方體，磁鋼盒內(nèi)腔也為長方體，磁鋼厚度與磁鋼盒內(nèi)腔高度尺寸的間隙不超過0.4 mm。裝配時在磁鋼盒內(nèi)腔上、下表面噴涂促進(jìn)劑，在磁鋼上、下表面均勻涂刷厭氧結(jié)構(gòu)膠，然后將磁鋼推入磁鋼盒。裝配時要求磁鋼表面不能凸出磁鋼盒表面。

2 結(jié)果與分析

該厭氧結(jié)構(gòu)膠的性能測試結(jié)果見表1，熱強(qiáng)度性能測試結(jié)果見圖1。

永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)磁鋼粘接用厭氧膠在發(fā)電機(jī)突然短路的情況下所受的剪切力最大為3.34 MPa。根據(jù)機(jī)械設(shè)計可靠性原則，保險裕度為3倍時，磁鋼粘接用的厭氧膠剪切力不能少于10 MPa。根據(jù)檢測，永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下轉(zhuǎn)子磁極的溫度為70 ℃，根據(jù)表1和圖1的測試結(jié)果，厭氧結(jié)構(gòu)膠在70℃時的強(qiáng)度最小值為13.5×0.75=10.125MPa，可以滿足發(fā)電機(jī)在最惡劣短路工況下的使用要求。

表1 厭氧結(jié)構(gòu)膠性能檢測結(jié)果Tab.1 Test results of performances of anaerobic structure adhesive

圖1 不同溫度下熱強(qiáng)度測試結(jié)果Fig.1 Test results of thermal strength at different temperature

在實(shí)際生產(chǎn)過程中使用湖北回天新材料股份有限公司的厭氧膠，與之前使用的聚酯樹脂改性環(huán)氧膠性能對比見表2。

在使用厭氧結(jié)構(gòu)膠過程中需要注意的是：

（1）為獲得最佳粘接效果，在涂膠前可用無水酒精或丙酮清洗粘接面；

（2）注意控制填充間隙，磁鋼與磁鋼盒的填充間隙必須少于0.4 mm。

表2 2種結(jié)構(gòu)膠的對比表Tab.2 Comparison of two structural adhesives

3 結(jié)論

根據(jù)查閱有關(guān)的文獻(xiàn)資料，鮮見將厭氧結(jié)構(gòu)膠用于實(shí)際生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造。而我廠使用的厭氧結(jié)構(gòu)膠，不僅在性能上能滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求，而且具有操作簡單，固化速度快，方便清理的特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于湘潭電機(jī)股份有限公司永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的磁鋼固定上，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]張振英,張玉龍,李長德,等.厭氧膠粘劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[2]張玉龍,張銀生.粘接技術(shù)手冊[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2001.

[3]楊曉娜,黃海江.一種新型耐高溫厭氧結(jié)構(gòu)膠的研制[J].中國膠粘劑,2012,21(5):45-48.

[4]李衛(wèi)華,易曉波.淺談永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)磁鋼粘接用膠粘劑的測試與選擇[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2013,40(2):56-61.

[5]李易,夏浩.電機(jī)磁鋼粘接用低氣味第2代丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠的研制[J].中國膠粘劑,24(06):44-48.

[6]呂偉琴.耐高溫型結(jié)構(gòu)厭氧膠粘劑的研究新進(jìn)展[J].化工管理,2014,(03):62.

Application of anaerobic structural adhesive in permanent magnet wind generators

LI Wei-hua, YAO Jian-rong, ZHANG Ya-ping, WU Qin
(Xiangtan Electric Co., Ltd., State Key Laboratory of Offshore Wind Technology and Testing, Xiangtan, Hunan 411101, China)

Abstract：The result of using the anaerobic structure adhesive to fix up the magnetic steel of the wind turbine PM generator indicated that anaerobic structure adhesive as the magnetic steel fixing adhesive improved the assemble reliability. After curing the adhesive had high shear strength and better toughness. The adhesively assembling does not require immersing insulating varnish and cleaning up remnant varnish, so that it improved the production efficiency and cut down production cost.

Key words：anaerobic structural adhesive; wind turbine permanent magnet generator; magnet fixing

中圖分類號：TQ436+.2；TM315

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-5922（2016）02-0069-02

基金項(xiàng)目：海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)研究（2010CB736201）。

作者簡介：李衛(wèi)華（1977-），男，電機(jī)工程師，主要從事永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)開發(fā)、制造等技術(shù)研究工作。
E-mail：854566517@qq.com。

收稿日期：2015-06-10