高强度快定位电机磁钢胶ZY-9319的制备与应用

编辑:wangyun 时间:2013年12月12日 访问次数:1773

高强度快定位电机磁钢胶ZY-9319的制备与应用
王 云,张尧,祝军,张爱萍,倪顺滨,杨旭光
(浙江省机电设计研究院有限公司
  要: 
     随着现代科学技术的飞速发展对各种电子电器设备的工作稳定性和安全性提出了较高的要求 对电机性能的要求也越来越高。电机磁钢的粘接技术对电机在高速运转下的安全和稳定性有着直接的影响工作条件下保持良好的粘接性保持较高的剪切强度高速旋转时不能脱胶才能保证电机整体的安全运行。通过大量的试验我们成功研制出一种厌氧胶,专门用于电机磁钢的粘接,为电机安全提供保障。
关键词:厌氧胶;电机;丙烯酸酯;磁钢 
 
 The Preparation and Application of Adhesive ZY-9319 with High Strength and Fast Curing Used for Motor Magnet
 
Abstract:With the rapid development of modern sciencethe working stability and security of all kinds of electronic equipment are put forward higher request, and the performance of motor has an increasing demand too. The bonding technology of motor magnets has a direct impact on the safety and stability of the motor under high-speed operation. Keeping good adhesion and high shear strength in working conditions to ensure not being dropped with high speed rotating and the safety of motor operation. Through the large number of experiments, we have successfully developed an anaerobic adhesive used exclusively for bonding of motor magnets and it can provide safeguard for motor safety. 
Keywords: Anaerobic adhesive; Motor; Acrylate; Magnets 
1前言
厌氧胶(Anaerobic Adhesive)是一种单组分无溶剂的胶粘剂。当在氧气存在时它不会固化,一旦隔绝氧气,并在表面金属的催化下,即能迅速固化,形成牢固粘接界面。厌氧胶由于是单组分,因此无需称量、混合,使用方便;室温固化;耐热、耐溶剂、耐酸碱性能较好;无溶剂污染等。厌氧胶在机电、电子等领域有着广泛的应用。本文重点介绍了一种高强度快定位厌氧型电机磁钢胶ZY-9319的制备及应用。
  磁钢的发展大致可以分为三个阶段,其中铝镍钴磁钢是最古老的一种磁钢,在我国生产历史比较长,20世纪80年代发展到了昌盛时期[1]第二阶段是铁氧体[2],它是以Fe2O3为重要组元并具有强磁性的复合氧化物,是不易退磁不易腐蚀的一种永磁材料。此类产品大量应用于永磁电机和扬声器等领域但其最大磁能积较低,质地较脆、易碎,不耐冲击振动,不宜作测量仪表及有精密要求的磁性器件。 
  钕铁硼Nd-Fe-B材料是稀土资源永磁性能的具体应用特别是近几年来,钕铁硼磁钢作为节能环保的朝阳产业,已广泛用于电子信息、电动汽车、核磁共振、风力发电等领域。它磁能积高,有较好的机械性能,合金密度低,有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化。2008年,中国钕铁硼产量己经占到全球产量的75%左右,具有明显的资源、成本和市场优势[1,3,4]。 
  随着社会的发展,磁的应用也越来越广泛,从高科技产品到最简单的包装磁,铝镍钴和铁氧体的应用正逐渐被钕铁硼替代,目前在电机上应用最为广泛的还是钕铁硼磁[5]
粘接磁钢用的粘合剂一直以来都是技术人员关注的重点[6-16]以前有所应用的粘接剂,如二代丙烯酸酯AB胶耐久性较差时间长磁钢会脱落502瞬间胶、无机胶均属于脆性粘接剂,同样有容易脱落的问题;另外还有羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧环氧双组份胶,但是含有溶剂,双组份的使用方式也不是非常方便。有人使用乐泰326单组份厌氧结构胶具有快速固化、粘结强度高等特性,但是价格非常高,并且由于粘度高在需要渗透使用时效果并不理想
针对现有的市场需求情况,我们开发了一种高强度快定位厌氧型磁钢胶,牌号为ZY-9319,具有粘度低、强度高、速度快等优点,性能得到改善,满足了用户日益提高的工艺需求。
2磁钢固定的方
磁钢的固定方法大致有三种,也是在不断改进和探索。第一种方法采用螺丝固定。在磁钢上钻两个孔,用沉头螺丝将每一块磁钢固定在定子铁芯支架上,这样就不会出现磁钢脱落的问题,因为磁钢太硬,用普通钻头无法在磁钢上打孔。第二种是机械配合固定。通过机械紧配合的方法解决固定磁钢的问题。这种方法要改进浇铸的模具,工艺相对复杂,操作也费力,仅用于磁极较小的小型电机。
第三种粘接固持方式是近些年来用的比较多的方法。该方法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。磁钢需要和薄磁轭粘接,并在粘接后还要机械加工,现在国内外对瓦形磁钢的固持方式多采用胶粘方式,这样即方便又节约用材,工艺性能好。根据我们的了解,国内瓦形磁钢一般主要采用此法。
3试验部分 
3.1结构单体PM对性能的影响
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。添加PM单体,加快初固化时间同时提高了粘接强度。请见表1
表1   PM单体对性能的影响

9319磁钢胶
粘度(mPa.s
固化速度
(初定位)
拉剪强度(MPa
压剪强度(轴套均为磁钢)MPa
压剪强度(内轴为磁钢,外套为钢)MPa
老配方
600
5分钟
13
10.9
15.8
新配方
800
3分钟
14.2
12.8
19.9

     压缩剪切强度粘接接头为轴套配合,内为钕铁硼磁钢,外套件分别用钢和磁钢做了试验;拉伸剪切强度粘接材料是钕铁硼烧结块45号钢片搭接配合。    
     新老配方的磁钢胶在测试后钕铁硼表面均有不同程度的破损。试验结果表明,两者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运转试验
工厂转子装机后,经过1.2倍额定转速1800r/min超速试验,每次时间在15min以上,电机无震动及其他不良现象,抽出转子观察磁亦无松动脱胶现象。
3.3耐温试验
将磁钢粘接后放入100℃烘箱,2小时后取出,用起子推撬,磁钢无松脱现象,而电机内漆包线耐温一般在80度左右,符合使用要求。
3.4加速定位
如在使用前,胶合面喷涂促进剂,则更能进一步加速粘合,但是对粘接强度没有明显影响,请见表2
表2   使用促进剂加速定位

促进剂
定位速度
(s)
拉伸剪切强度
(MPa)
压缩剪切强度(MPa)
使用
20 
14.0
19.1
不使用
180
14.2
19.9

在电机装配过程中,以前铁氧体磁钢应用促进剂的情况相对比较多,目前新型钕铁硼磁钢一般应用促进剂的情况比较少,多为单组份使用即可。一台电机因为用了磁钢胶可以不用一螺丝,任何粘接配合均可以用间隙配合;在电机中,磁瓦固定可用ZY-9319磁钢胶,电机转子与轴的固定轴承装配可用ZY-801厌氧
4产品性能及使用方法
ZY-9319的主要性能如下:
1、外观:                   蓝色液体
2、粘度(25):         600~1100mPa•s(可以调节)
3、固化时间(25):   3分钟定位24小时完全固化
4、最大填充间隙:         0.2mm
5拉伸和压缩剪切强度:  >10 MPa
6、贮存期:                 一年25以下
使用时先将待粘接部位用丙酮或汽油溶剂擦洗2次,彻底除去油污和锈渍待溶剂挥发后,均匀涂胶,涂胶量应确保涂满粘接件表面,不漏胶涂胶后,静置几分钟,初步定位方可移动。
5 结论
ZY-9319磁钢胶是用于金属材料之间粘接的高性能丙烯酸酯胶粘剂。通过实验,我们提高了该胶的粘接强度,同时加快了定位速度,满足了更多用户的工艺需求该产品对钢、铁、铜、铝等粘接效果好,尤其适用于稀土永磁材料与金属底材的粘接。
参考文献
[1] 刘新兰. 铝镍钴磁钢行业现状及分析[J].电工合金,1996,2,1-5
[2] 李国栋. 喜看铁氧体新著的出版[J].物理,1997,9,575-576
[3] 林有余. 钕铁硼永磁电机在电动工具中的应用[J].电动工具,2007,2,3-5
[4] 王建军. 以太原高新区国家新材料基地为载体 推动山西省钕铁硼产业又好又快发展[J].经济师,2010,8,200-201
[5] 周俊琪,张敏刚,孙纲. Nd-Fe-B电机磁钢材料的研究[J].中国机械工程,2005,16(4),373-375
[6] 李宝库.高离心力大功率无刷直流电机转子磁钢胶接[J].粘接,1989,10(4),26-28
[7] 罗纪明,李群,杨冬梅.FB25型直流伺服电动机磁钢的粘接[J].粘接,1997,18(4),49-50
[8] 赵朋远,海洁,马丽.250℃航空电机自粘磁钢片用粘合剂的研制[J].绝缘材料,2008,41(2),4-5,9
[9] 赵朋远,海洁,刘文广. 150℃磁钢片用高强度胶黏剂的研制[J].化学与粘合,2008,30(2),63-64
[10] 陈苏梅. 三乙醇胺固化胶灌封转子磁钢[J].粘接,1984,5(5),17-18
[11] 邱克立.永磁同步电动机磁钢的粘接工艺[J].微电机,1997,30(4):40-42
[12] 窦满锋,严静妮,何琳琳.微型稀土永磁直流电动机磁钢粘接技术[J].微特电机,2005,8,8-10
[13] 叶磊.瓦形铁氧体磁钢与薄壁磁轭固持问题[J].微特电机,2006,9,41-46
[14] 何新田. 交流永磁伺服电机转子磁钢胶粘结构的可靠性[J].微电机,1995,28(4),46
[15] 杨家明. 起动电机磁钢粘接技术[J].中国胶粘剂,1999,9(4),35-38
[16] 马丽,苏桂明,姜卫丽等.耐高温电机磁钢叠片胶粘剂[J].电子工艺技术,2008,29(6),355-357