厌氧结构胶在永磁风力发电机中的应用

李卫华，姚建荣，张亚平，武 琴（湘潭电机股份有限公司海上风力发电技术与检测国家重点实验室，湖南 湘潭 411101）



厌氧结构胶在永磁风力发电机中的应用

李卫华，姚建荣，张亚平，武 琴
（湘潭电机股份有限公司海上风力发电技术与检测国家重点实验室，湖南 湘潭 411101）

摘要：应用厌氧结构胶固定永磁风力发电机磁钢的研究表明，厌氧结构胶作为磁钢固定胶粘剂提高了装配可靠性。该胶粘剂固化后剪切强度高，韧性好，不需要浸渍绝缘漆和清理残留绝缘漆，提高了生产效率，降低了生产成本。

关键词：厌氧结构胶；永磁风力发电机；磁钢固定

直驱永磁风力发电机具有结构简单、故障率低、效率高等优势而备受市场青睐。该风力发电机生产中的关键工序是磁钢固定，原工艺方法为磁钢表面涂刷单组分聚酯树脂改性环氧胶，再将磁钢嵌入磁钢盒内，磁钢和磁钢盒组成磁极，固化24 h后再将磁极浸渍ET-90绝缘漆。该工艺方法的缺点是浸渍绝缘漆时要进行浸漆前的预烘和浸漆后的烘干、清理。1台发电机的磁极预烘和烘干共需要15 h，生产车间300 kW的烘炉进行一次该工序共计耗电4500千瓦时。烘干后还需要人工清理磁极表面残留的绝缘漆，效率低，经济性较差。为了解决该问题，经过多次试验，决定采用厌氧结构胶HT7326粘接固定磁钢。该胶粘剂固化后剪切强度高，韧性好，不需要浸渍绝缘漆和清理残留绝缘漆，生产效率高，性价比高。

1 实验部分

1.1 主要原料及仪器

厌氧结构胶HT7326，湖北回天新材料股份有限公司。

WDW-20电子万能试验机，武汉时代金丰仪器有限公司；H/YW-160A盐雾试验箱，上海沪升实验仪器厂；WHTH-408L恒温恒湿试验箱，武汉时代金丰仪器有限公司；YHG-9248A电热鼓风恒温干燥箱，上海姚氏仪器设备厂。

1.2 性能测试

（1）常温剪切强度：按GB/T7124，采用电子万能试验机进行测试。

（2）耐湿热老化性能：将试样固化24 h后放入恒温恒湿试验箱中按GB/T2423.50湿热老化168 h；然后在室温下测定剪切强度，并与常温剪切强度比较。

（3）耐盐雾老化性能：将试样固化24 h后放入盐雾箱中按GB/T2423.17盐雾老化168 h；然后在室温下测定剪切强度，并与常温剪切强度比较。

（4）热强度：按照GB/T7124将试样放入高温干燥箱中保温2 h，采用电子万能试验机进行测试。

1.3 磁钢固定的方法

磁钢形状为长方体，磁钢盒内腔也为长方体，磁钢厚度与磁钢盒内腔高度尺寸的间隙不超过0.4 mm。装配时在磁钢盒内腔上、下表面喷涂促进剂，在磁钢上、下表面均匀涂刷厌氧结构胶，然后将磁钢推入磁钢盒。装配时要求磁钢表面不能凸出磁钢盒表面。

2 结果与分析

该厌氧结构胶的性能测试结果见表1，热强度性能测试结果见图1。

永磁风力发电机磁钢粘接用厌氧胶在发电机突然短路的情况下所受的剪切力最大为3.34 MPa。根据机械设计可靠性原则，保险裕度为3倍时，磁钢粘接用的厌氧胶剪切力不能少于10 MPa。根据检测，永磁风力发电机在额定运行状态下转子磁极的温度为70 ℃，根据表1和图1的测试结果，厌氧结构胶在70℃时的强度最小值为13.5×0.75=10.125MPa，可以满足发电机在最恶劣短路工况下的使用要求。

表1 厌氧结构胶性能检测结果Tab.1 Test results of performances of anaerobic structure adhesive

图1 不同温度下热强度测试结果Fig.1 Test results of thermal strength at different temperature

在实际生产过程中使用湖北回天新材料股份有限公司的厌氧胶，与之前使用的聚酯树脂改性环氧胶性能对比见表2。

在使用厌氧结构胶过程中需要注意的是：

（1）为获得最佳粘接效果，在涂胶前可用无水酒精或丙酮清洗粘接面；

（2）注意控制填充间隙，磁钢与磁钢盒的填充间隙必须少于0.4 mm。

表2 2种结构胶的对比表Tab.2 Comparison of two structural adhesives

3 结论

根据查阅有关的文献资料，鲜见将厌氧结构胶用于实际生产风力发电机的制造。而我厂使用的厌氧结构胶，不仅在性能上能满足实际生产的要求，而且具有操作简单，固化速度快，方便清理的特点，已成功应用于湘潭电机股份有限公司永磁直驱风力发电机的磁钢固定上，创造了可观的经济价值和社会效益。

参考文献

[1]张振英,张玉龙,李长德,等.厌氧胶粘剂[M].北京:化学工业出版社,2003.

[2]张玉龙,张银生.粘接技术手册[M].北京:中国轻工业出版社,2001.

[3]杨晓娜,黄海江.一种新型耐高温厌氧结构胶的研制[J].中国胶粘剂,2012,21(5):45-48.

[4]李卫华,易晓波.浅谈永磁风力发电机磁钢粘接用胶粘剂的测试与选择[J].电机与控制应用,2013,40(2):56-61.

[5]李易,夏浩.电机磁钢粘接用低气味第2代丙烯酸酯结构胶的研制[J].中国胶粘剂,24(06):44-48.

[6]吕伟琴.耐高温型结构厌氧胶粘剂的研究新进展[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

中图分类号：TQ436+.2；TM315

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2016）02-0069-02

基金项目：海上风电关键技术研究（2010CB736201）。

作者简介：李卫华（1977-），男，电机工程师，主要从事永磁风力发电机开发、制造等技术研究工作。
E-mail：854566517@qq.com。

收稿日期：2015-06-10