厭氧結構膠在永磁風力發電機中的應用

李衛華，姚建榮，張亞平，武 琴（湘潭電機股份有限公司海上風力發電技術與檢測國家重點實驗室，湖南 湘潭 411101）

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厭氧結構膠在永磁風力發電機中的應用

李衛華，姚建榮，張亞平，武 琴
（湘潭電機股份有限公司海上風力發電技術與檢測國家重點實驗室，湖南 湘潭 411101）

摘要：應用厭氧結構膠固定永磁風力發電機磁鋼的研究表明，厭氧結構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，提高了生產效率，降低了生產成本。

關鍵詞：厭氧結構膠；永磁風力發電機；磁鋼固定

直驅永磁風力發電機具有結構簡單、故障率低、效率高等優勢而備受市場青睞。該風力發電機生產中的關鍵工序是磁鋼固定，原工藝方法為磁鋼表面涂刷單組分聚酯樹脂改性環氧膠，再將磁鋼嵌入磁鋼盒內，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。該工藝方法的缺點是浸漬絕緣漆時要進行浸漆前的預烘和浸漆后的烘干、清理。1臺發電機的磁極預烘和烘干共需要15 h，生產車間300 kW的烘爐進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，經濟性較差。為了解決該問題，經過多次試驗，決定采用厭氧結構膠HT7326粘接固定磁鋼。該膠粘劑固化后剪切強度高，韌性好，不需要浸漬絕緣漆和清理殘留絕緣漆，生產效率高，性價比高。

1 實驗部分

1.1 主要原料及儀器

厭氧結構膠HT7326，湖北回天新材料股份有限公司。

WDW-20電子萬能試驗機，武漢時代金豐儀器有限公司；H/YW-160A鹽霧試驗箱，上海滬升實驗儀器廠；WHTH-408L恒溫恒濕試驗箱，武漢時代金豐儀器有限公司；YHG-9248A電熱鼓風恒溫干燥箱，上海姚氏儀器設備廠。

1.2 性能測試

（1）常溫剪切強度：按GB/T7124，采用電子萬能試驗機進行測試。

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

（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度，并與常溫剪切強度比較。

（4）熱強度：按照GB/T7124將試樣放入高溫干燥箱中保溫2 h，采用電子萬能試驗機進行測試。

1.3 磁鋼固定的方法

磁鋼形狀為長方體，磁鋼盒內腔也為長方體，磁鋼厚度與磁鋼盒內腔高度尺寸的間隙不超過0.4 mm。裝配時在磁鋼盒內腔上、下表面噴涂促進劑，在磁鋼上、下表面均勻涂刷厭氧結構膠，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 結果與分析

該厭氧結構膠的性能測試結果見表1，熱強度性能測試結果見圖1。

永磁風力發電機磁鋼粘接用厭氧膠在發電機突然短路的情況下所受的剪切力最大為3.34 MPa。根據機械設計可靠性原則，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。根據檢測，永磁風力發電機在額定運行狀態下轉子磁極的溫度為70 ℃，根據表1和圖1的測試結果，厭氧結構膠在70℃時的強度最小值為13.5×0.75=10.125MPa，可以滿足發電機在最惡劣短路工況下的使用要求。

表1 厭氧結構膠性能檢測結果Tab.1 Test results of performances of anaerobic structure adhesive

圖1 不同溫度下熱強度測試結果Fig.1 Test results of thermal strength at different temperature

在實際生產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氧膠性能對比見表2。

在使用厭氧結構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種結構膠的對比表Tab.2 Comparison of two structural adhesives

3 結論

根據查閱有關的文獻資料，鮮見將厭氧結構膠用于實際生產風力發電機的制造。而我廠使用的厭氧結構膠，不僅在性能上能滿足實際生產的要求，而且具有操作簡單，固化速度快，方便清理的特點，已成功應用于湘潭電機股份有限公司永磁直驅風力發電機的磁鋼固定上，創造了可觀的經濟價值和社會效益。

參考文獻

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

[2]張玉龍,張銀生.粘接技術手冊[M].北京:中國輕工業出版社,2001.

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

[4]李衛華,易曉波.淺談永磁風力發電機磁鋼粘接用膠粘劑的測試與選擇[J].電機與控制應用,2013,40(2):56-61.

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

[6]呂偉琴.耐高溫型結構厭氧膠粘劑的研究新進展[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

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2016）02-0069-02

基金項目：海上風電關鍵技術研究（2010CB736201）。

作者簡介：李衛華（1977-），男，電機工程師，主要從事永磁風力發電機開發、制造等技術研究工作。
E-mail：854566517@qq.com。

收稿日期：2015-06-10