田雁飛，郭永艷，黨銘銘

（湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲412000）

海上風(fēng)力發(fā)電機的運行環(huán)境狀況十分復(fù)雜，其環(huán)境中包括鹽霧、潮濕、冷熱交替等惡劣情況。由于海上風(fēng)力發(fā)電機會受到鹽霧及高濕度環(huán)境影響，因此在電機設(shè)計和制造過程中必須考慮鹽霧和潮濕兩個影響因子，在電機制造過程中需要做特殊的防腐處理來抵御海上空氣中強烈的腐蝕[1]。

轉(zhuǎn)子是發(fā)電機的重要組成部分，該電機轉(zhuǎn)子是采用轉(zhuǎn)子磁極盒的結(jié)構(gòu)，它是轉(zhuǎn)子制作過程中上重要的零部件。若轉(zhuǎn)子磁極盒內(nèi)磁鋼失磁將造成整個電機無法運行。因此在轉(zhuǎn)子磁極盒內(nèi)部進(jìn)行灌封來提高轉(zhuǎn)子磁極盒的可靠性。

永磁風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁鋼粘接常用的膠粘固化劑有聚氨酯膠粘劑與環(huán)氧樹脂膠粘劑，為研究這兩種膠粘劑的優(yōu)劣性，從膠粘劑的反應(yīng)機理及物理特性出發(fā)進(jìn)行試驗分析，確定兩種材料的優(yōu)缺點，為轉(zhuǎn)子磁極盒灌封材料的選取提供依據(jù)。

1 灌封材料的選取

1.1 聚氨酯膠粘劑

聚氨酯膠粘劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團或異氰酸酯基的膠粘劑。按反應(yīng)組成分類按反應(yīng)組成可分為多異氰酸酯膠粘劑、含異氰酸酯基的聚氨酯膠粘劑、含羥基聚氨酯膠粘劑和聚氨酯樹脂膠粘劑[2]。

從圖1可以看出固化劑與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生了二氧化碳，影響粘接劑的儲存期和固化速度，并導(dǎo)致粘接劑固化后膠體中有氣泡，影響粘接性能。聚氨酯膠粘劑對濕氣比較敏感，因此聚氨酯膠粘劑對使用環(huán)境要求比較苛刻。

圖1聚氨酯反應(yīng)機理

1.2 環(huán)氧樹脂膠

環(huán)氧樹脂是指分子結(jié)構(gòu)中含有2個或2個以上環(huán)氧基，并在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑下形成三維網(wǎng)狀固化物的化合物的總稱，是一類重要的熱固性樹脂。環(huán)氧膠粘劑對環(huán)境濕氣不敏感，同時其耐腐蝕性較好。

環(huán)氧膠粘劑耐腐蝕原理：

圖2環(huán)氧膠粘劑耐腐蝕機理

從環(huán)氧膠粘劑和聚氨酯膠粘劑的反應(yīng)機理來看，聚氨酯膠粘劑對應(yīng)用環(huán)境的要求較高，而環(huán)氧膠粘劑耐環(huán)境腐蝕較好，在惡劣的環(huán)境下使用能給產(chǎn)品提供很好的防護。

1.3 膠粘劑物理性能對比

表1膠粘劑物理性能

混合后粘度 448 472.3硬度（Sh-D） 79 72 Tg/℃ 32 40樹脂：1.21固化劑：0.98保質(zhì)期 2年 1年吸水率/%25℃48小時 0.55 0.60密度/g/m l 樹脂：1.50固化劑：1.22 50℃2小時 0.44 0.40 80℃2小時 0.91 1.09

從表1可以看出，環(huán)氧比聚氨酯混合物粘度低、硬度和Tg略高、吸水率略低[3]。

將環(huán)氧膠粘劑與聚氨酯膠粘劑對比分析，發(fā)現(xiàn)環(huán)氧膠粘劑對環(huán)境要求不高，工藝性能好，有利于產(chǎn)品小間隙的填充；環(huán)氧膠粘劑耐腐蝕能力強，將其用在風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極盒灌封上能給磁極盒提供強有力的保障。

2 膠粘劑試驗驗證

2.1 試驗內(nèi)容

根據(jù)國標(biāo)GB/T7124膠粘劑拉伸剪切強度測試方法的要求，制作如圖3所示的試驗試樣。

圖3拉伸剪切強度試驗樣件

為測試試件的性能，如下試驗，具體步驟如下：

（1）冷-熱沖擊試驗：高溫80℃±3℃，低溫-30℃±3℃，冷熱溫差110℃±6℃；每個周期8h（高、低溫分別為4h），溫度轉(zhuǎn)換時間小于3min，共12周期。

（2）交變鹽霧試驗：氯化鈉水溶液5%±1%，每個周期170h（2h噴霧，168h濕熱儲存），共4個周期。

（3）長時低溫試驗：（-55℃±3℃）/96h。

（4）長期浸水試驗：室溫浸水32天，即768h。

2.3 試驗結(jié)果

表2兩種膠粘劑耐環(huán)境試驗結(jié)果（基材0Cr18Ni9Ti）

表2的數(shù)據(jù)說明，交變鹽霧試驗和浸水試驗對膠粘劑的腐蝕性比較大。經(jīng)過4個周期的交變鹽霧試驗后，聚氨酯膠粘劑的中值保持率僅為37%，下降了63%；環(huán)氧膠粘劑的中值保持率為78.3%，下降了21.7%。經(jīng)過32天浸水試驗，聚氨酯膠粘劑的中值保持率為65.6%，下降了34.4%；環(huán)氧膠粘劑的中值保持率為81.1%，下降了18.9%。試驗結(jié)果表明，環(huán)氧膠粘劑耐候性較聚氨酯膠粘劑好。

3 模擬產(chǎn)品結(jié)構(gòu)試驗驗證

3.1 試驗用模擬樣件結(jié)構(gòu)

為對聚氨酯膠粘劑和環(huán)氧樹脂膠粘劑進(jìn)行充分的對比驗證，同時分析兩種膠粘劑在實際產(chǎn)品中運用情況，制作了如表3所要求的模擬樣件。

表3模擬樣件結(jié)構(gòu)

3.2 試驗方案

試驗周期為2個周期，每個周期的試驗因子及試驗順序：冷熱沖擊（6周期）→機械振動（垂直振動5h）→冷熱沖擊（6周期）→機械振動（水平振動5h）→交變鹽霧（2周期）→浸水（14天）。

3.3 試驗結(jié)果

（1）試驗前模擬樣件。

圖4模擬樣件A、B實物圖

（2）表面防護樣件試驗結(jié)果。

圖5 A1、B1模擬樣件解剖圖

從圖5可以看出：

①樣件外觀：A1表面有2/3的面積凸起，高度約為3mm，B1表面有兩處凸起，高度約為1～2mm。

②玻璃布拆除后外觀：A1表面有許多生銹的磁鋼屑，清理磁鋼屑后，三塊磁鋼有不同程度的腐蝕，腐蝕深度約為1～2mm，B1磁鋼表面有兩處腐蝕點，深度度約為1mm，有一塊磁鋼沒有被腐蝕。

③端部外觀：A1樣件導(dǎo)流條下的膠樣存在氣泡（見A1-4），導(dǎo)流條與壓條之間同樣存在氣泡（見A1-5）；B1樣件膠粘劑填充飽滿。

④樣件解剖后外觀：A1、B1磁鋼與磁鋼，磁鋼與磁軛之間的間隙膠粘劑填充飽滿。

（3）表面未防護樣件試驗結(jié)果。

圖6 A2、B2模擬樣件解剖圖

從圖6可以看出：

（1）樣件外觀：A2、B2表面大面積凸起，高度約為5mm。

（2）玻璃布拆除后外觀：A2表面有許多生銹的磁鋼屑，清理磁鋼屑后，三塊磁鋼有不同程度的腐蝕，腐蝕深度約為1～5mm不等，B2磁鋼表面有三處腐蝕點，深度約為1～3mm；從拆除的過程看，兩個樣件玻璃布與磁鋼之間的密封效果已經(jīng)失效，玻璃布和磁鋼之間除了有磁鋼屑，還有大量空氣存在。

（3）端部外觀：A2樣件導(dǎo)流條下的膠樣存在氣泡（見A2-4），B2樣件膠粘劑填充良好。

（4）樣件解剖后外觀：A2樣件磁鋼與磁軛之間有小面積存在膠粘劑填充不飽滿（見A2-5），A2樣件磁鋼與磁鋼之間的間隙膠粘劑填充飽滿；、B2磁鋼與磁鋼，磁鋼與磁軛之間的間隙膠粘劑填充飽滿。

4 結(jié)論

（1）從表面防護和未防護的模擬樣件來看，經(jīng)一系列的環(huán)境試驗后，磁鋼表面均有不同程度腐蝕，但經(jīng)表面防護的樣件要比表面不進(jìn)行防護處理的樣件腐蝕略小。

（2）從表面防護和未防護的模擬樣件來看，經(jīng)一系列的環(huán)境試驗后，環(huán)氧膠粘劑灌注的樣件要比聚氨酯膠粘劑灌注的樣件腐蝕略輕。

（3）與聚氨酯膠粘劑相比，環(huán)氧膠粘劑對環(huán)境要求不高，工藝性能好，有利于產(chǎn)品小間隙的填充。

（4）與聚氨酯膠粘劑相比，環(huán)氧膠粘劑耐鹽霧、水和冷熱沖擊等環(huán)境腐蝕能力強，有利于目前開啟式風(fēng)力發(fā)電機的環(huán)境防護。