CN106515043A - 永磁电机磁极防护覆层成型工艺及工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁电机磁极防护覆层成型工艺及工艺设备，该成型工艺包括以下步骤：组装压条、磁极部件于磁轭壁内壁相应位置，并安装真空袋于磁轭壁，真空袋的周壁与磁轭壁的内壁形成充注粘接剂所需的模腔，磁极部件、压条被包覆于模腔内部；对模腔内部的磁轭壁、压条、增强材料、磁极部件等待附着固体表面进行解吸附工艺；对模腔内部进行抽真空；对模腔内部充注粘接剂、固化粘接剂使其附着于磁极部件、压条、磁轭壁等固体表面以形成防护覆层；在充注粘接剂之前对附着固体表面解吸附有利于后续注粘接剂时，粘接剂牢固粘接于固体表面，避免防护覆层在后续使用过程中自粘接界面剥离，保护磁极部件等部件，提高永磁电机工作的可靠性。

Description

永磁电机磁极防护覆层成型工艺及工艺设备

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种永磁电机磁极防护覆层成型工艺及工艺设备。

背景技术

永磁电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置，其广泛应用于各种发电场所。其中永磁电机的永磁材料磁性是影响永磁电机发电性能的重要因素之一。

请参考图1，图1为永磁电机局部结构示意图。

永磁电机包括磁轭壁1、压条2、磁极部件3，磁轭壁1一般为圆柱筒，预加工好的压条2使用螺栓4等紧固件安装于磁轭壁1的内周壁，压条2沿轴向延伸，并且沿周向均布有若干压条2，压条2的位置固定后，再将磁极部件3沿轴向推至相邻压条之间相应位置，压条2的横截面一般为梯形，即压条2的两侧壁为梯形斜面，沿径向磁极部件3被限位于相邻压条2形成的梯形空间内部。磁极部件3为永磁材料，永磁材料的主要成分为钕铁硼，钕铁硼中的铁和钕比较容易氧化，引起磁性能变化，故为了尽量避免外界环境对于磁极部件3磁性能的影响，一般在磁极部件3的表面浇注一层防护覆层6，具体工艺详见以下描述。

首先，安装真空袋于磁轭壁1的内壁，真空袋与磁轭壁1形成模腔，压条2、磁极部件3被包覆于模腔内部，一般为了增加防护覆层6的强度，压条2表面还预先铺设有一层纤维增强材料。其次，利用真空泵对模腔抽真空以使增强材料被压实在压条2和磁极部件3表面，并引出磁极部件3表面和磁轭壁面之间的残余空气，再将粘接剂(树脂类)真空灌注模腔，树脂自模腔一端进入沿轴向向另一端流动的同时浸渍纤维增强材料、填充磁极部件3与磁轭壁1之间缝隙、磁极部件3与压条2之间缝隙、覆盖压条2以及磁极部件3表面，待粘接剂充满整个模腔和空隙、缝隙后，再浸润、浸渍模腔内与固体的接触面以控制固化工艺过程形成树脂基增强材料防护覆盖层。

防护覆盖层虽然在一定程度上对磁极部件3起到很好的保护作用，但是在长期使用过程中，周围环境的水分能够导致纤维及粘接剂基体发生化学变化，引起纤维及基体的性能下降，水分通过扩散可进入防护覆层6与压条2、磁极部件3之间的界面，引起相互粘接的界面剥离，导致材料力学性能的下降。粘接剂在温度和湿度改变的环境下会因胀缩而产生失配变形和失配应力，影响结构的变形和材料的损伤。

粘接的界面在模塑形成过程中不可避免存在许多微裂纹等缺陷，在升温膨胀和降温收缩时每个微裂纹的张开、闭合的状态不同，造成了热胀系数的升温、降温过程中的不一致性，裂纹或剥离层面会逐渐增大，降低了防护覆层6的机械性能。并且在使用过程中水分子首先容易侵入防护覆层6内部的自由空间以及孔洞、气泡、微裂纹等微观缺陷处，故初期吸湿较快。

再者，永磁直驱外转子风力发电机现有冷却技术使用自然风去冷却定子铁心支架和转子外壁，同时一定数量的自然环境中的风经发电机定子与转子间隙进入电机内部腔体，再由腔体内的气隙沿电机轴向流到另一端聚集，沉积后轻的空气从后端密封挤出排入大气。流经电机内部空隙的是气(汽)、液、固多相流(其中有空气、水蒸气、雨、雪、盐雾、沙尘、絮状物等)。它们能够引起绝缘性能恶化，其结果导致电机绝缘电气性能、机械性能劣化，剩余耐压水平和寿命减少，最终导致防护覆层6失效。

因此，如何提高电机磁极部件表面防护覆层的使用寿命，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种永磁电机磁极防护覆层成型工艺，该成型工艺包括以下步骤：

组装压条、磁极部件于磁轭壁内壁相应位置，并安装真空袋于磁轭壁，真空袋的周壁与磁轭壁形成充注粘接剂所需的模腔，磁极部件、压条被包覆于模腔内部；

对模腔内部包括磁轭壁、压条、增强材料、磁极部件在内的待附着固体表面进行解吸附工艺；

对模腔内部充注粘接剂、固化粘接剂使其附着于所述待附着固体表面以形成防护覆层。

该成型工艺具有如下有益技术效果：

真空袋的出口连接真空泵，粘接剂入口(注胶口)连通热空气源，通过粘接剂入口持续吸入经过过滤、干燥除湿过的热空气，通过“传热传质”的方式对模腔内部的固体壁面(磁轭壁、磁极部件、增强材料、压条)进行干燥、实施“解吸附”工序。由于化学吸附和物理吸附都是自发过程，在过程中吉布斯自由能减少(△G﹤0)。当热空气气体分子在固体表面上吸附后，气体分子从原来的空间自由运动变成限制在表面层上的二维运动，运动的自由度减少了，因而熵也减少(ΔS<0)。据热力学基本关系式：△G＝△H-T△S，可以推知ΔH﹤0，所以，热空气气体分子吸附固体壁面(磁轭壁、磁极部件、增强材料、压条)带走吸附质后并对固体壁面连续放热。固体壁面的温度升高，表面张力也相应降低。

尤其，使用过滤干燥加热后的洁净热空气驱动待附着表面，改善固体物质表面弱相互作用区表面状况，提高温度、干度，降低固体表面吸附量，尤其必要的是去除水蒸气分子，为腔体注胶后创造良好的浸润条件，为注胶后的化学吸附提供先决条件。并且利用配制的聚合物胶粘接剂(树脂)在遇到较高的被粘物表面加热粘度会降低，获得流动性好的特点，控制渗流速率驱赶附着吸附质(气体、杂质等)，有利于后续注胶时，粘接剂牢固粘接于固体表面，避免防护覆层在后续使用过程中自界面剥离，保护磁极部件等部件，提高电机工作的可靠性。

可选的，所述解吸附具体方法为：

对所述真空袋的内部进行抽真空；或者，

连通所述真空袋的入口与高压的热空气源，连通所述真空袋的出口与低压回路，以便向所述真空袋的内部通入干燥洁净的热空气；或者，

对所述模腔内部的零部件进行电磁感应涡流加热，并同时进行抽真空或者通入干燥洁净的空气流。

可选的，在向模腔内部通入干燥热空气过程中，同时进行以下步骤：

检测所述压条、所述磁极部件、所述磁轭壁的表面的温度和湿度，以及所述磁极部件质量，并根据检测获取的温度、湿度、质量确定向模腔内部通入干燥洁净热空气的所述预定时间段。

可选的，在解吸附过程中，还进行以下步骤：

检测真空袋内侧壁、压条表面的压力信号，并根据获取的压力信号判断真空袋的气密性。

可选的，热空气源中干燥热空气的相对湿度要求在10％以下，通入模腔内的热空气的温度高于装配空间5-10℃。

可选的，模腔内部进行抽真空的同时还对磁轭壁进行加热。

可选的，所述解吸附过程中，控制模腔内部压力逐渐增大。

可选的，充注粘接剂工艺具体为：

控制模腔内部待附着固体表面的温度处于适宜粘接剂流动温度范围，并连通真空袋的粘接剂入口与粘接剂储存罐；并且在充注过程中控制磁轭壁周向粘接剂流动速率在预定范围内。

可选的，真空袋上开设有若干粘接剂入口，各所述粘接剂入口沿周向均布，检测磁轭壁同一横截面周向至少两位置处的流动速率，根据各流动速率调节相应所述粘接剂入口与相应出口之间的压力差以使粘接剂沿所述磁轭壁轴向等速充注，并且控制各流动速率与粘接剂流动前锋大致相同。

可选的，所述磁轭壁周向各流动速率通过以下方式获取：所述磁轭壁内壁布置有至少一组电极组件，所述电极组件包括四根沿轴向均布的金属电阻丝，所述金属电阻丝包括间隔分布的绝热段和感温段，所述感温段对应两相邻所述磁极部件之间缝隙设置，并且四根所述金属电阻丝采用电桥方式连接。

可选的，在进行充注粘接剂过程中，还同时对真空袋周壁施加径向均等的柔性压力，所述柔性压力的方向由真空袋指向所述磁轭壁。

可选的，控制所述柔性压力随充注时间逐渐增大。

可选的，在充注粘接剂过程中，同时进行以下步骤：

通过预设脱气装置对粘接剂储存罐内部的粘接剂进行脱气处理；并且根据粘接剂输送泵的流量实时计算粘接剂储存罐内部粘接剂的液位下降速率，控制粘接剂产生漩涡的情况下最低液位不低于所述粘接剂储存罐内部的泵送管入口。

可选的，固化工艺具体为：对真空袋内部充注的粘接剂进行加热升温，并且控制形成于所述磁轭壁与所述真空袋内侧壁之间的粘接剂层的温度沿径向中心周面对称布置。

可选的，所述粘接剂层温度对称布置的控制策略具体为：在所述磁轭壁外周壁预设第一加热器，在所述真空袋外侧壁围成空间预设有第二加热器，调节所述第一加热器和所述第二加热器的加热功率以使所述磁轭壁的内侧壁温度与所述真空袋内侧壁温度大致相等。

可选的，检测固化过程中粘接剂内部应力信号，根据应力信号判断粘接剂固化应力，当判断粘接剂固化应力松弛时，降低第一加热器和第二加热器的加热功率。

可选的，根据磁极部件表面、压条表面压力信号获取适合粘接剂结合增强材料固化的升温速率，进而控制第一加热器和第二加热器的功率。

可选的，所述第二加热器为辐射热源，在加热过程中根据真空袋穿透率与波长关系图、导流网穿透率与波长关系图以及粘接剂的吸收率与波长关系图选取辐射热源的红外射线的波长范围。

可选的，在进行固化的同时还进行以下步骤：对所述真空袋外侧壁施加沿径向的柔性压力，并且控制所述柔性压力随固化时间逐渐增大。

可选的，所述柔性压力通过以下方式获取：

预设刚性圆筒于所述真空袋外侧壁围成的空间内部，所述刚性圆筒的外周壁设置有可径向膨胀或收缩的气囊或液体介质囊。

可选的，在对粘接剂进行加热固化前，将所述磁轭壁两端开口封闭。

可选的，在固化过程中同时检测粘接剂凝胶开始和凝胶结束的温度，并通过凝胶开始和凝胶结束的温度差判断该固化过程是否合格。

可选的，固化工艺之后，还进一步包括脱模过程，脱模过程具体为：

当检测磁极部件温度不高于室温时进行脱模。

可选的，所述第一加热器和所述第二加热器的加热功率降低速率为8℃/h至15℃/h。

可选的，在固化过程中，控制粘接剂的初期逐渐升温速率为3-5℃/h；后期逐渐将温速率为3-5℃/h，并且控制粘接剂温度等于或者高于操作温度8-15摄氏度。

本文还提出了一种用于永磁电机磁极防护覆层成型工艺设备，包括以下部件：

真空袋，与磁轭壁内壁围成密闭模腔，所述真空袋上设置有至少一个粘接剂进口和出口；

热空气源，提供解吸附所需干燥、洁净的热空气；

粘接剂储存罐，用于存储粘接剂；

真空泵，用于解吸附工艺抽取热空气以及充注粘接剂工艺对模腔内部抽真空；

流量控制阀，用于控制流入模腔内部的热空气及粘接剂的流量。

可选的，还包括以下部件：

温度传感器，用于检测真空袋内侧壁以及包括压条、磁极部件、磁轭壁、增强材料在内的附着固体表面的温度；

湿度传感器，用于检测真空袋内侧壁以及包括压条、磁极部件、磁轭壁、增强材料在内的待附着固体的表面湿度。

可选的，还包括以下部件：

至少一组入口压力传感器和出口压力传感器，分别用于检测粘接剂入口压力和出口压力，二者分别安装于真空袋的粘接剂入口位置和出口位置。

可选的，还包括以下部件：

至少一个电极组件，包括四根沿轴向均布的金属电阻丝，所述金属电阻丝包括间隔分布的绝热段和感温段，所述感温段对应两相邻所述磁极部件之间缝隙设置，并且四根所述金属电阻丝全桥连接。

可选的，还包括以下部件：

第一加热器，用于对磁轭壁外周壁加热；

第二加热器，用于对真空袋外侧壁进行加热；其中，所述第二加热器为辐射热源，所述辐射热源的工作功率通过磁极部件表面、压条表面的热应力进行调整。

可选的，还包括以下部件：

柔性力加载装置，包括刚性圆筒，所述刚性圆筒的外周壁设置有可径向膨胀或收缩的气囊或液体介质囊。

可选的，波振动装置，用于产生次声波或超声波，以在注胶阶段对注入模腔内部的粘接剂进行振动。

所述的工艺设备用于上述永磁电机磁极防护覆层成型工艺，故也具有永磁电机磁极防护覆层成型工艺的上述技术效果。

附图说明

图1为现有技术中的永磁电机局部结构示意图；

图2为本发明的实施例所提供的一种永磁电机磁极防护覆层成型工艺的示意图；

图3为本发明的实施例用于永磁电机磁极防护覆层成型工艺设备的示意图；

图4为本发明的实施例一种具体实施例中真空袋周向展开与相关部件的连接结构示意图；

图5为本发明的实施例中真空袋、磁轭壁、磁极部件等部件组装结构示意图；

图6为图5局部示意图；

图7为热流径向温度传感器的平面展开示意图；

图8为本发明的实施例一种具体实施例中电极组件的连接原理示意图；

图9为本发明的实施例一种具体实施例中安装有电极组件的磁轭壁周向展开的结构示意图；

图10为本发明的实施例中另一种具体实施例中安装有电极组件的磁轭壁周向展开的结构示意图；

图11为本发明的实施例中磁轭壁、磁极部件、电极组件局部结构剖视示意图；

图12为本发明的实施例中两种不同固化工艺中粘接剂的时间与温度变化曲线示意图；

图13为第一种具体实施例中真空袋穿透率与波长关系曲线、导流网穿透率与波长关系曲线、粘接剂吸收率与波长关系曲线；

图14为第二种具体实施例中真空袋穿透率与波长关系曲线、导流网穿透率与波长关系曲线、粘接剂吸收率与波长关系曲线；

图15为第三种具体实施例中真空袋穿透率与波长关系曲线、导流网穿透率与波长关系曲线、粘接剂吸收率与波长关系曲线。

其中，图1至图12中：

磁轭壁1、磁轭壁侧温度传感器1w、压条2、磁极部件3、温度传感器3w、螺栓4、增强材料5、防护覆层6、保温层7、粘接剂储存罐11、粘接剂泵101、流量计102、三通103、三通104、流量计105、流量调节阀106、真空袋12、粘接剂入口12a、出口12b、温度传感器12w、真空袋外侧温度传感器12w1、真空袋内侧温度传感器12w2、导流网外侧温度传感器12w3、导流网内侧温度传感器12w4、脱模布外侧温度传感器12w5、脱模布内侧温度传感器12w6、增强材料外侧温度传感器12w7、增强材料内侧温度传感器12w8、压力传感器12y、真空袋外侧压力传感器12y1、真空袋内侧压力传感器12y2、湿度传感器12z、树脂收集器13、真空表计14、真空调节阀15、真空泵16、真空泵调速器17、导流网18、脱模布19、热空气源20、流量阀21、第一加热器31、第二加热器32、密封部件33。

具体实施方式

针对背景技术中提及的现有技术磁极部件3的防护覆层6长期工作容易界面脱离的技术问题，本申请以外转子为例进行研究和介绍技术方案，当然内转子与外转子解决技术问题的原理与技术方案相同。以粘接剂为树脂类为例进行了以下深入研究：磁极部件3、磁轭壁1以及增强材料5(如纤维类材料)均为固体，与粘接剂仅发生在表面及其薄层，实际是一种界面现象。这些固体表面层的性质与其内部完全不同，经过长时间暴露后，其差别更为显著。固体(磁极部件3、磁轭壁1、压条2以及增强材料5)的表面是由吸附气体、吸附水膜、氧化物、油脂、尘埃等组成，是不清洁的。磁极部件3、磁轭壁1以及增强材料5的表面能量高于内部能量，并且磁极部件3、磁轭壁1、压条2以及增强材料5表面因氧化、腐蚀等也会形成很多空隙、裂纹。这是导致粘接剂固化成型后界面存在微观裂纹的原因之一。

其次，粘接时先是粘接剂接触磁极部件3与磁轭壁1，并浸润表面，然后便是粘接剂的链段、大分子漫流、流变、扩散，使之紧密接触。若与磁轭壁1、磁极部件3、磁极部件3防护层多孔材料表面的距离小于5×10^-8cm时，则会相互吸引形成氢键、范德华力、共价键、配位键、离子键等，加上渗入孔隙中的粘接剂，固化后产生机械嵌合，可获得牢固的粘接。实现粘接的必要条件是粘接剂应该与磁极部件3、磁轭壁1、磁极部件3防护层玻璃纤维多孔材料、磁极部件3压条2紧密接触，必须具有良好的浸润。粘接必须浸润，但浸润不一定就能粘接，还必须满足充分条件，即：粘接剂(树脂和固化剂)与被粘物(磁轭壁1、磁极部件3、增强材料5、压条2)发生相互作用，形成足够的粘接力。概括起来，粘接作用的形成，一是浸润，二是粘接力，两者缺一不可。浸润是当粘接剂与磁极部件3、磁轭壁1、磁极部件3防护层玻璃纤维多孔材料表面接触后，接触面自动增大的过程，是粘接剂(树脂和固化剂)与磁极部件3表面、磁轭壁1、增强材料5接触时发生的分子间相互作用的现象。粘接剂的浸润主要是由表面张力所引起，粘接剂和磁极部件3、磁轭壁1、增强材料5皆有表面张力，对粘接剂称为表面张力，而对磁极部件3、磁轭壁1则称为表面能。

衡量浸润与否的另一方法是临界表面张力，当粘接剂的表面张力小于磁极部件3与磁轭壁1的临界表面张力时，便会浸润。所谓临界表面张力即液体能够浸润固体表面的最小表面张力。表面张力可以通过设置于固体表面的温度传感器、压力传感器检测信号分析、判断进而获取。金属及其氧化物、无机物的表面能都比较高，而粘接剂的表面张力比较低。浸润性能的关键因素之一为粘接剂和磁极部件3、磁轭壁1、压条2的表面张力。

另外，表面张力平衡值随温度提高而减小，遵守基本热力学关系。按照吉布斯自由能定义，当温度增加时，表面张力下降。所以，在较高温度粘接时粘接强度增大，除其它因素，是由粘接剂表面张力减小使得被粘物(磁轭壁1、磁极部件3、增强材料5)被粘接剂润湿情况得以改善引起的。

大量的试验事实证明水是通过扩散过程进入粘接面的，进入的途径有三条：树脂(粘接剂)固化过程产生的化学应力和热引力引起的裂缝，粘接过程留有的微气泡形成的毛细孔，高聚物内部密度涨落过程出现链段形成水分子扩散的微孔。水进入粘接面使树脂发生溶涨，使粘接面产生剪切力导致界面脱落破坏，对于环氧树脂而言，吸湿量和溶胀有一致性的关系。粘接过程中粘接剂(树脂)总是不能很理想的在粘接体表面铺展(表面张力作用)而排出表面吸附的所有气体，形成粘接点面的微孔隙(形成“微水袋”)，“微水袋”内渗透压增大导致界面脱粘，水在粘接体表面吸附替代已吸附的粘接剂，使之解吸附；水对树脂的作用，能与树脂起化学作用，断裂、降解，粘接面失去粘接强度。专门强调水对玻璃纤维表面的化学腐蚀作用：当水进入复合材料到达玻璃纤维表面时，使玻璃纤维表面的碱金属溶于其中，水溶液变成碱性，加速了表面的腐蚀破坏，导致玻璃的二氧化硅骨架的解体，纤维强度下降，复合材料性能减退。

并且，聚合物基体复合材料中，无论是热固性还是热塑性复合材料，无论基体聚合物的种类如何、增强材料是否经过表面处理，均会在复合材料内部残留一定的孔隙，这些孔隙的存在为外界空气和水分扩散进制品提供了路径。由于复合材料内部的空气和水分会导致聚合物塑化，使聚合物链降解，并因其氧化作用削弱纤维和基体的界面结合力，同时，孔隙的存在还降低复合材料的耐用性和抗疲劳性，导致复合材料机械性能的明显下降，从而影响复合材料的质量。实验研究表明，气泡含量每增加1％，复合材料的层问剪切强度、弯曲强度及弯曲模量等机械性能下降5％以上，虽然由于技术原因，聚酯体系树脂基体和增强材料本身的缺陷，使得制备无孔隙磁钢防护覆层复合材料非常困难，但研究气泡的形成机理及排除措施，以使其在磁钢防护覆层复合材料中的含量降低到最低限度，对提高复合材料的质量是非常重要的。

综上，防护覆层6破坏的主要原因是在粘接剂和被粘物(磁轭壁1、磁极部件3、增强材料5)界面处形成一个弱作用区，从空气中吸附的气体和蒸气层，低分子量杂质及被粘物表面上粘接剂中的某些组分均可造成弱作用区的形成。另外，被粘物(磁轭壁1、磁极部件3、增强材料5、压条2)能引起聚合物界面层产生缺陷，带有吸附层的表面在粘接过程中，粘接剂能驱使它们分离或分布至整个表面，即吸附层厚度随着粘接剂附着到磁极部件3和磁轭壁1上而变薄。

在以上发现的基础上，本文进一步提出了解决方案，具体描述如下。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合工艺、工艺所需的工艺设备、附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2至图7，图2为本发明所提供的一种永磁电机磁极防护覆层成型工艺的示意图；图3为本发明用于永磁电机磁极防护覆层成型工艺设备的示意图；图4为本发明一种具体实施例中真空袋周向展开与相关部件的连接结构示意图；图5为本发明中真空袋、磁轭壁、磁极部件等部件组装结构示意图；图6为图5的局部示意图；图7为热流径向温度传感器的平面展开示意图；其中，为了清楚简明表述图中各部件，图5中仅示出了位于磁轭壁右侧的保温层7、第一加热器31局部结构，左侧未示出，这并不阻碍本领域内技术人员对本文技术方案的理解。

本发明中永磁电机包括磁轭壁1、磁极部件3、压条2、增强材料5，其中磁轭壁1为转子壁，为圆筒结构，增强材料5可以为玻璃纤维，磁极部件3、压条2等形状、结构、功能可以参考背景技术中的描述。一般地，永磁电机进行防护覆层6成型工艺之前，预加工完成的磁轭壁1、磁极部件3、压条2、增强材料5等各部件均放置于各自的存储空间，进行组装之前分别需要将各部件运送至车间相应的装配工位。具体地，各部件存储时处于某一温度、湿度条件较佳，其中温度、湿度条件的设定与磁轭壁1、磁极部件3、压条2的材料有关，本领域内技术人员可以根据磁轭壁1、磁极部件3、压条2的材料选取合适的温度、湿度条件以便处于较佳存储状态。

为了精确掌握各部件存储状态，可以在存放空间设置温度、湿度传感器分别用于将侧磁轭壁1、磁极部件3、压条2存储空间的温度、湿度。当然温度、湿度传感器还可以进一步与控制器连接，控制器可以将温度、湿度传感器的检测信号进一步显示于显示界面上，以便工作人员实时监控各部件的存储空间状态。

同理，粘接剂的存放空间可以进行温度、湿度的实时监测，以粘接剂为树脂为例，树脂和固化剂的存储空间进行温度、湿度监控，树脂和固化剂混合过程、混合后温度测量、跟踪、温度/时间微分变化的绝热温升工艺性能测量。

另外，在一种具体实施例中，装配工位操作空间的温度一般处于15-22℃，相对湿度保持在10％以下为各部件最佳装配条件，故本实施例还可以进一步对装配工位操作空间进行温度、湿度测量。当装配工位操作空间相对湿度大于10％时，对磁轭壁1的外壁进行加热并维持磁轭壁1表面相对湿度不低于20％，根据“湿空气焓湿图”，限制磁轭壁1温度低于50℃。

以上为本文对装配工位操作空间环境的改进之一。

本发明提供了一种永磁电机磁极3防护覆层6成型工艺，其主要步骤为：

S1、组装压条2、磁极部件3于磁轭壁1内壁相应位置，并安装真空袋12于磁轭壁1，真空袋12的周壁与磁轭壁1的内壁形成充注粘接剂所需的模腔，磁极部件3、压条2包覆于模腔内部；真空袋12与磁轭壁1下缘周向还可以设置密封部件33，以保证二者围成模腔的密封性。以外转子为例，可以将真空袋12朝向磁轭壁1的一侧定义为内，相应地，另一侧即为外。也就是说真空袋的内周壁与磁轭壁1围成模腔。

当然，压条2的表面还可预先布置增强材料5、导流网18、脱模布19，增强材料5的作用为增加防护覆层6的使用强度，导流网18的主要作用为对充注过程的粘接剂导流，脱模布19为了固化后真空袋12脱模方便。增强材料5与压条2的安装方式、导流网18的安装方式、脱模布19的安装方式在此不做详细说明，可以参考现有技术。真空袋12上设置有注胶口和出口12b，一般地，磁轭壁1竖直放置于装配平台(地面)上，即磁轭壁1的轴向呈竖直，真空袋12的注胶口为粘接剂入口12a，注胶口的数量可以为多个，多个注胶口沿周向均匀布置，真空袋12的出口12b连接真空泵16。真空袋12的注胶口可以设置于底部，出口设置于顶部，即粘接剂自真空袋12的底部进入模腔，模腔内部空气自顶部被抽出；当然，注胶口和出口位置也可以对调，即注胶口位于真空袋12的顶部，出口位于真空袋12的底部。当然，注胶口和出口也可以位于其他位置，本文不做限制。优选实施方式，注胶口位于真空袋12的底部，出口12b位于真空袋12的顶部。

具体地，用于永磁电机磁极3防护覆层6成型工艺设备除真空泵16、真空袋12外，还可以包括粘接剂储存罐11、真空调节阀15、树脂收集器13，粘接剂储存罐11通过管路可以连通真空袋注胶口，真空调节阀15、树脂收集器13设置于真空泵16与真空袋12出口12b之间，脱模布19、导流网18布置于模腔内部。

S2、对模腔内部至少包括磁轭壁1、压条2、磁极部件3在内的待附着固体表面进行解吸附工艺；

具体地，解吸附可以分为物理解吸附和化学解吸附，物理解吸附是利用热空气吹扫或者加热降压的方式对待附着固体表面进行加热、降压；化学解吸附是利用化学物质对待附着固体表面的杂质进行清理。本文将以物理解吸附为例进行详细介绍，并以此为基础进一步介绍技术方案。

无论是物理解吸附还是化学解吸附，温度升高时气体吸附量都会减少，压力降低，吸附量和吸附速率皆减小。真空袋12的出口12b连接真空泵16，注胶口也可以连通热空气源20，通过注胶口持续吸入经过过滤、干燥除湿过的热空气，通过“传热传质”的方式对模腔内部的固体壁面(磁轭壁1、磁极部件3、增强材料5、压条2)进行干燥、实施“解吸附”工序。由于化学吸附和物理吸附都是自发过程，在过程中吉布斯自由能减少(△G﹤0)。当热空气气体分子在固体表面上吸附后，气体分子从原来的空间自由运动变成限制在表面层上的二维运动，运动的自由度减少了，因而熵也减少(ΔS<0)。据热力学基本关系式：△G＝△H-T△S，可以推知ΔH﹤0，所以，热空气气体分子吸附固体壁面(磁轭壁1、磁极部件3、增强材料5、压条2)带走吸附质后并对固体壁面连续放热。固体壁面的温度升高，表面张力也相应降低。

工艺设备进一步包括热空气源20，热空气源20的出口可以设置有流量开关阀21，控制气源流量及气源的通断。当处于解吸附工艺步骤时，热空气源20的出口通过流量开关阀21连通真空袋12的进口，真空袋12出口12b连通真空泵16；当处于充注粘接剂工艺步骤时，真空袋的入口与热空气源20的出口断开，并通过控制阀与粘接剂储存罐11的出口连通，真空袋12出口连通真空泵16。后续将具体介绍控制阀的结构。热空气源20可以通过真空袋12的粘接剂入口通入真空袋12内部。热空气源20可以提供解吸附所需干燥、洁净的热空气，使用过滤干燥加热后的洁净热空气驱动待附着表面，改善固体物质表面弱相互作用区表面状况，提高温度、干度，降低固体表面吸附量，尤其必要的是去除水蒸气分子，为腔体注胶后创造良好的浸润条件，为注胶后的化学吸附提供先决条件。并且利用配制的聚合物胶粘接剂在遇到较高的被粘物表面加热粘度会降低，获得流动性好的特点，控制渗流速率驱赶附着吸附质(气体、杂质等)，有利于后续注胶时，粘接剂牢固粘接于固体表面，避免防护覆层6在后续使用过程中自界面脱离，保护磁极部件3等部件，提高电机工作的可靠性。

在解吸附过程中，可以同时检测真空袋12的密封性、观测模腔内入口压力、出口压力、中部压力分布、模腔内待附着固体表面的温度和压力情况，其中真空袋12密封性的检测可以根据安装于真空袋12内侧壁的压力传感器12y以及压条2表面的压力传感器(图中未示出)获得，本实施例所述的真空袋12内侧壁为真空袋12与磁轭壁1相对的侧壁。模腔入口压力、出口压力、中部压力分布分别可以通过安装于真空袋12内侧壁入口位置、出口位置、中部的压力传感器12y获取，传感器的安装位置可以参考图4，出口和入口的压力传感器12y分别安装于上端三通104和下端三通103位置。中部的压力传感器安装于真空袋12中部的压力传感器，具体可以包括真空袋外侧压力传感器12y1和真空袋内侧压力传感器12y2，分别用于检测真空袋外侧表面和内侧表面的压力。固体表面的温度和压力情况同样根据安装于磁轭壁1、压条2、磁极部件3、增强材料5表面的温度和压力传感器获取。图7中示出了真空袋外侧温度传感器12w1、真空袋内侧温度传感器12w2、导流网外侧温度传感器12w3、导流网内侧温度传感器12w4、脱模布外侧温度传感器12w5、脱模布内侧温度传感器12w6、增强材料外侧温度传感器12w7和增强材料内侧温度传感器12w8，以上各温度传感器分别用于检测相应部件的内侧表面温度和外侧表面温度。压力传感器的布置也可以与温度传感器的布置相同，图6中仅示出真空袋外侧和内侧表面分别设置真空袋外侧压力传感器12y1和真空袋内侧压力传感器12y2的示意图，其他部件与真空袋上压力传感器的设置方式可以相同。同理，湿度传感器的设置方式也可以参照温度传感器的设置方式，图6中仅示出设置于磁轭壁1表面的湿度传感器12z。

上述温度传感器12w的响应时间常数控制在秒级，优选响应时间常数为1-2秒。响应时间常数高于秒级，例如分钟级等，则捕捉不到凝胶现象。

磁极部件3的磁极表面设置温度传感器3w如图5所示。真空袋外侧壁也可以设置温度传感器12w，用于感知环境温度或真空袋外侧温度，如图5中所示。磁轭壁表面温度传感器1w用于检测磁轭壁1避免温度，其中图6中示出了一个磁轭壁表面温度传感1w的设置位置。

本实施例中热空气源20的相对湿度要求在10％以内，热空气的温度高于装配空间5-10℃，模腔内的真空度维持在98-99kpa。

据已知的磁极部件3的质量，确定“解吸附”工序热气流通过时间与流量和温度，为注胶作准备。在向模腔内部通入干燥洁净的热空气过程中，同时进行以下步骤：检测压条、磁极部件、磁轭壁等待附着固体表面的温度、湿度，以及已知的磁极部件3质量，并根据检测获取的温度、湿度信号以及已知的磁极部件质量确定模腔内部通干燥洁净热空气的时间。上述温度、湿度信号的检测可以通过温度传感器和湿度传感器获得。在一种具体的永磁电机解吸附工艺中，通入热空气解吸附的时间大约为30分钟，然后关闭真空袋12的进口(注胶口)，再对模腔进行抽真空大致30分钟左右，然后再进行后续注胶工艺步骤。

为了尽可能除去模腔固体表面的水蒸气等杂质，还可以在解吸附过程中控制模腔内部压力逐渐增大。模腔固体表面压力越大，表面张力越小，越易于杂质的脱离。

S3、对模腔内部进行抽真空；

在对模腔进行抽真空的同时还可以对磁轭壁1进行加热，有利于粘接空间固体表面的解吸附。请参阅图4，工艺设备还可以包括流量计105、流量调节阀106,用于精确控制各出口气流量。当然，请参阅图3，还可以进一步包括真空表计14、真空调节阀15，真空泵调速器17，真空泵调速器17可以改变真空泵功率，以变更模腔内压力。

当然，解吸附的方式不局限于上述抽真空，还可以为以下两种方式：

第一种方式，连通真空袋12的入口与高压的热空气源，连通所述真空袋12的出口与低压回路，以便向真空袋12的内部通入干燥洁净的热空气。

第二种方式，对真空袋12围成的模腔内部的零部件(磁轭壁1和磁极部件3)进行电磁感应涡流加热，并同时进行抽真空或者通入干燥洁净的空气流。

S4、对模腔内部充注粘接剂，固化粘接剂使其附着于磁极部件3、压条2、磁轭壁1表面以形成防护覆层6；

具体地，步骤S4可以包括以下两步骤：

S41、充注粘接剂：充注粘接剂的同时配合抽真空，在充注粘接剂之前先控制模腔内部待附着固体表面的温度处于适宜粘接剂流动温度范围，一般地，解吸附后自动降温至适宜树脂流动的温度范围，在一种具体实施例中适宜树脂流动温度范围为30-35℃。并且连通真空袋12的粘接剂入口12a与粘接剂储存罐11内部的粘接剂。粘接剂的注入是利用压力差注入的，同时注胶同时抽真空有利于降低增强材料5与压条2等之间的空隙率，有利于降低后续形成防护覆层6的空隙，提高防护覆层6的使用性能。

注胶过程中，粘接剂在磁极部件3与磁轭壁1表面不断得到铺展、渗透。被粘接物磁极部件、磁轭壁1被粘接剂浸润的情况，是由粘接剂的表面张力决定的。胶粘接强度随着界面张力和粘接剂表面张力的增大而减小。依据吉布斯自由能定义G＝U-TS+PV或G＝H-TS；其中，P、V、T、U、H、S为热力学函数；dG＝-SdT+VdP+γdA；作为“解吸附”、“注胶”径向对称、均等受热的粘接装置设计基本理论依据之一。在注胶前的加热抽真空过程温度增加时，固体表面张力下降，有利于固体表面进一步解吸附。

粘接剂的充注必然需要粘接剂泵101、流量计102，流量计102对应各真空泵入口12a设置，工艺设备中还进一步设置有树脂收集器13，设置位置详见图3。控制流入模腔内部的热空气及粘接剂的流量可以由相同的控制阀控制，也可以不同，即流量计102可以仅控制粘接剂的流量，流量阀21仅控制热空气流量。

本实施例观察现有试验工艺电机转子磁极部件3固定真空注胶固化结果，在转子竖直轴放置时，磁轭壁1下三分之一区域尚有一些“空泡”，在使用疏密不同的增强材料5结果也有区别。

本实施例还进一步进行了如下分析：从抽真空这个开式系统的压强降落顺序入手分析，树脂体系(粘接剂)粘接剂表面是大气压力，经过吸入管路注入口存在一次输入通道截面积突缩，产生局部损失，局部损失系数大小0.5，经6-8根软管进注胶口，在接口处局部损失系数0.5，树脂输入模腔内的平均流量等于树脂体系(胶桶内粘接剂)液面的平均下降速率，6-8支注胶口平均压力便得到。真空泵16的读数换算成绝对压力后减去注胶口平均压力得到注胶过程粘接剂流动阶段的增强材料5、磁极部件3混合空间的等效压降。这时，增强材料5、磁极部件3与磁轭壁1间隙对粘接剂构成的间隙，这些空隙中吸附着空气、水蒸气，水可以使异氰酸酯基团的胶料固化，并伴随有二氧化碳的释放，导致泡沫聚合物的形成。在磁极部件3的上三分之二充满粘接剂后，在真空压差的作用下，这里的内外压差接近真空度，但是在下三分之一处，越靠近注胶口，在注胶后期这一区域内外压差小于上部，外表面对增强材料5的压力是弱于上部区域，增强材料5中先前携带大量的空气、水蒸气(尤其注意的是：包括真空下气化的附着水43℃就会气化，因此需要加热帮助解吸附除去吸附的水分)。

为了尽量排出增强材料5之间以及磁极部件3与磁轭壁1间隙空气，本实施例在充注过程中控制磁轭壁1周向粘接剂流动速率在预定范围内，并且控制各流动速率与粘接剂流动前锋大致相同。流动速率一般为0.1-0.2m/min。流动速率低有利于降低空隙率，还有利于粘接剂与增强材料5的浸润。

一般地，真空袋12上开设有若干粘接剂入口12a，各所述粘接剂入口12a沿周向均布，检测磁轭壁1同一横截面周向至少两位置的流动速率，根据各流动速率调节相应粘接剂入口12a与出口之间的压力差以使粘接剂沿磁轭壁1周向等速充注。压力差的调节可以通过以下方式实现：调节注胶口位置、注胶入口流量、真空泵真空度。

请参考图8至图11，图8为本发明一种具体实施例中电极组件的连接原理示意图；图9为本发明一种具体实施例中安装有电极组件的磁轭壁周向展开的结构示意图；图10为本发明中另一种具体实施例中安装有电极组件的磁轭壁周向展开的结构示意图；图11为本发明中磁轭壁1、磁极部件3、电极组件局部结构剖视示意图。

磁轭壁1周向各流动速率通过以下方式获取：磁轭壁1内壁布置有至少一组电极组件，即工艺设备包括至少一组电极组件，电极组件包括四根沿轴向均布的金属电阻丝，金属电阻丝包括间隔分布的绝热段和感温段，该感温段对应两相邻所述磁极部件3之间缝隙设置，并且四根金属电阻丝电桥连接。其中图8中P表示电源，A、B、C、D表示两金属电阻丝的连接点，O表示输出端口。

金属电阻丝可以使用铂丝或铜丝，在一种具体实施例中直径小于0.02mm，可见背面间隙、缝隙在1mm数量级，填充树脂后的背面间隙的当量直径与金属丝(铂丝或钽丝)相比较在50倍以上，金属丝铂(Pt)比热容，300K时，C＝0.133KJ·Kg-1·K-1,密度ρ＝21460kg.m-3，铂丝长度800mm(以竖直布置为例，水平圆周方向同理、同样结论)，质量M＝0.343kg,由此得，

金属丝热容M×C＝0.045kJ/℃；

树脂质量热容量

金属丝周围的树脂热容量是金属丝热容量倍数关系：

32kJ/℃÷0.045kJ/℃＝711倍。

800mm铂丝被树脂冷却或加热，以致铂丝自身热容可以忽略，直径无限小，待观测树脂的热物性与时间、温度、温度梯度无关，待观测树脂体积相对“无限大”，铂丝与树脂之间接触后的热传递仅为热传导。这样，如图9和图10所示，其中图9和图10的差别在于图9中各金属电阻丝在压条2内部实现连线，而图10中各金属电阻丝在压条2之外实现连线。图9和图10左右两侧的压条2其实为同一压条2，图中P0表示磁极部件3安装位置。

如图所示铂丝被分成多段，涂黑的表示相等段落长度的铂丝被绝热材料涂层处理裹覆，相等黑色线段部分对应上下两块磁极部件3与磁轭壁1的三角地带，测量电极两点之间存在9个电阻，4个被经过绝热处理(这里称为：“绝热段L1”)，5个仅作绝缘处理(这里称为：“感温段L2”)，对热量输入(或冷却)很敏感，热响应速度在2秒内，作过绝热处理的热响应速度在1分钟级，即热响应时间相差悬殊。金属电阻丝不存在内部联结结点，是一根金属丝(如铂丝)，“绝热段L1”截面积每段相同，“感温段L2”也每段相同。“绝热段L1”自身每段与“感温段L2”自身每段长度可以相等、也可以不相等。

在圆筒状的永磁电机磁极3防护覆层6制造树脂填充试验过程(或永磁磁极电机产品生产过程)，圆周均等设置这样的“电桥”至少一套(也可以不止一套)。防护覆层6灌封树脂自下至上被引出管路抽吸向上流动，磁轭壁1间隙厚度方向推动力较弱，满溢、浸渍的速度未知，需要借助铂丝构成的铂电阻接受树脂(粘接剂)在填充过程加热或冷却，引起阻值的迅速上升或下降(铂丝自身热容量极小、可以忽略，热响应时间是秒级的)；树脂流动前锋接触、包裹铂丝的“绝热段L1”时，在树脂(粘接剂)温度与铂丝温度(5-8℃)相差不是太大时，热响应时间会在分钟级以上；借助数字万用表或高速温度记录仪测量两个电极之间电阻值上升情况。如果树脂(粘接剂)是沿逐层磁极部件3高度上升、浸渍、淹没铂丝，铂丝的电阻值会在原始基础值基础上逐渐上升，由于存在铂丝的“绝热段L1”，对铂丝加热“构造形成”了“斩波”作用，对热传递系统的“热路”输入构成“接通、关断”效果，也会出现类似电子电路中的“占空比”效果，并且“占空比”是可以调节的。此时，上升或下降(曲线)显示“层叠式”或“阶梯状”上升或下降，将这个“阶梯”变化与对应的磁极部件3正面柔性透明真空袋12树脂(粘接剂)的上升速率对比，“透视”磁极部件3磁轭壁1间隙的灌注、浸渍情况，获得树脂上升同时经过磁极部件之间3缝隙、磁极部件3与压条2缝隙进入磁轭壁1间隙的速率。如果磁极部件3正面观察已经上升、满溢，磁轭壁1侧壁上铂丝电阻值变化缓慢，说明渗流入磁轭壁1速率、流量太慢，需要重新调整树脂导流管结构、尺寸；在试验阶段需要调整树脂(粘接剂)粘度值。这个“比较”，还用来调整真空泵16调速电机转速，调整真空值，变压运行。如果不是逐级“层叠式”或“阶梯状”上升或下降，而是上升或下降的幅值、速率是上面所述的两倍、三倍，说明：对应的磁极部件3正面柔性透明真空袋12树脂(粘接剂)的上升速率较快，出现多层磁极部件缝隙几乎同时倾入树脂(粘接剂)淹没金属丝(铂丝)的情形。需要调整真空袋12输入口位置、尺寸、导流管螺距、真空泵16真控度，使得磁轭壁1间隙树脂(粘接剂)满溢、浸渍、上升速率得以控制，并且与流动前锋相当，避免正面上升过快，包抄缝隙、封锁内部残留的气体。如果出现金属丝(铂丝)电阻值上升一个、两个阶梯后，不在明显上升，正面输入树脂上升到上部顶端滞后10-15分钟后仍然不见电阻值上升到单个“传感段”增量值5倍数值以上，就说明磁轭壁1间隙存在没有被填充的大量“空穴”存在，渗流的驱动力缺失。如果在滞后30-40分钟浸渍过程，电阻值缓慢变化到稳定值，说明树脂灌注失败，需要重新试验。

需要说明的是，粘接剂流动前锋为靠近真空袋12侧壁位置粘接剂的速率。

上述各温度传感器和压力传感器构成传感器编织序列，构成树脂流动定位系统。

在抽真空解吸附过程中还可以同时检测真空袋12的真空度，以判断真空袋12是否漏气。具体可以使用超声波真空检漏仪。

另外，在磁极部件3组装于磁轭壁1之后注入粘接剂之前，还执行以下步骤：实施监测磁轭壁1与磁极部件3接触界面的湿度，如果湿度大于预设的工艺要求，则对磁极部件3与磁轭壁1的组装整体进行除湿。故工艺设备还可以包括除湿设备，用于对包括磁极部件3与磁轭壁1在内的组装整体进行除湿。除湿设备可以为转轮除湿设备，并且除湿系统可以采用闭路循环方式，即采用清洁生产方式，避免玻纤布对皮肤、呼吸道损害。

为了获取较好的防护覆层6结构，本实施例还进一步进行了大量试验研究树脂对防护覆层6结构的影响，试验证明树脂的粘度为影响防护覆层6结构的因素之一。故本实施例还进一步对充注入模腔内部的树脂粘度进行加热以调整其粘度至合适范围。具体地，可以设置专门的加热装置对树脂进行预热。

粘接剂对磁极部件3、磁轭壁1、增强材料5的浸润只是粘接的前提，必须能够形成粘接力，才能达到粘接的目的。粘接力是粘接剂与被粘物在界面上的作用力或结合力，它包括机械嵌合力、分子间力和化学键力。机械嵌合力是粘接剂分子经扩散渗透进入被粘物表面孔隙中固化后镶嵌而成的结合力，这种力虽然很小，却是不可忽视的。分子间力是粘接剂与磁极部件3、磁轭壁1、增强材料5等被粘物之间分子相互吸引的力，包括范德华力和氢键。范德华力是色散力、取向力、诱导力的总称，氢键比范德华力大得多，接近于弱的化学键。化学键力是粘接剂与被粘物表面能够形成的化学键，它比分子间力高得多。化学键的结合是很牢固的。粘接力是机械嵌合力、分子间力和化学键力综合作用的结果。机械嵌合力和分子间力是普遍存在的。若能形成化学键，即使数目很少、也会使粘接力大增。总之，粘接作用的形成，浸润是先决条件。流变是第一阶段，渗透是有益作用，成键是关键因素。

粘接剂单向流动情况下，从真空袋12入口到上端出口，压力是逐渐降低的。固化后复合材料传递静压的能力降低，压力逐渐降低，这意味着冲模结束后固化过程会出现面上压力松弛现象，导致面下气泡溢出，固化后脱模将出现“鼓泡”现象，并且，磁轭壁1竖直放置，自下端部进行充注粘接剂时，随时间增加，其下端部承受的压力越大，上端部真空袋12越贴近内部增强材料5，上部空隙越小，不仅增大了粘接剂继续向上充注，而且不利于底部增强材料5等内部空气的溢出空气。故，在进行充注粘接剂过程中，还同时对真空袋12外周壁施加径向柔性压力，所述柔性压力的方向有真空袋12指向所述磁轭壁1。并且可以空值该柔性压力随充注时间逐渐增大。

具体地，柔性压力可以通过柔性力加载装置施加，柔性力加载装置包括刚性圆筒，刚性圆筒的外周壁设置有可径向收缩的气囊或液体介质囊。通过改变气囊或液体介质囊内部充注量实现不同的柔性压力。本实施例中未示出其具体结构，但是通过本实施例描述并不阻碍本领域内技术人员实施本技术方案。

另外，粘接剂内部气体也是影响成型后防护覆层6使用性能的重要参数之一。故在充注粘接剂过程中，同时进行以下步骤：通过预设脱气装置对粘接剂储存罐11内部的粘接剂进行脱气处理；并且根据粘接剂输送泵的流量实时计算粘接剂储存罐11内部粘接剂的液位下降速率，控制粘接剂产生漩涡的情况下最低液位不低于所述粘接剂储存罐11内部的泵送管入口。

对于脱气装置的具体结构本实施例不做具体介绍，只要能够实现粘接剂储存罐11内部粘接剂的脱气即可。

另外，在充注过程中粘接剂出现局部堵塞可以进一步利用次声波或超声波源的振动，促使局部流动。相应地，工艺设备中进一步包括波振动装置，用于产生次声波或超声波，以对注入模腔内部的粘接剂进行振动。

步骤S4还包括S42，其位于步骤S41之后，具体内容为：

S42、真空袋12内完全充注满粘接剂后，对粘接剂进行固化工艺，具体为：对真空袋12内部充注的粘接剂进行加热升温，并且控制形成于磁轭壁1与真空袋12内侧壁之间的粘接剂层的温度沿径向中心周面对称布置。所谓“径向中心周面”是指处于磁轭壁1内周面与真空袋12内侧壁周面之间的周面，并且该周面与磁轭壁1内周面与真空袋12内侧壁周面两者等距。

本实施例以电机转子径向的磁轭壁1到真空袋12作为对称受热的目标主体，控制受热区域两侧温度，两侧均等受热阶段热传导非稳态导热正规热状况在磁极部件3粘接剂两侧是对称上升的，减小对“磁极部件3周界及其增强材料5周界”温差导致的热应力。以此决定转子磁轭壁1外热传导先后采用恒定热流密度、恒定壁温、真空袋12外壁热辐射(红外射线)对流换热复合换热功率密度的大小。

具体地，请结合参阅图5，粘接剂层温度对称布置的控制策略具体为：在磁轭壁1外周壁预设第一加热器31，第一加热器31对磁轭壁1外周壁进行加热；在真空袋12外侧壁围成空间内预设第二加热器32，第二加热器32对真空袋12内侧进行加热，调节第一加热器31和第二加热器32的加热功率以使磁轭壁1的内侧壁温度与真空袋12内侧壁温度大致相等。第一加热器31可以为热膜加热部件或加热圆管等，第二加热器32可以为远红外热源，通过辐射、对流等方式对真空袋12内侧粘接剂加热。

在微观层次上排除空气受到树脂粘度和纤维束周围表面张力的影响，这取决于工艺参数。试验表明，对于玻璃纤维/聚酯体系，对粘度进行全过程控制，粘度值与流动前锋一一对应，恰当的流动前锋速度为0.1-0.2m/min，粘度值实现可控。可以通过控制第一加热器31的加热功率控制流动前锋速度处于上述范围。

第一加热器31和第二加热器32可以均为环形筒状加热器，当第一加热器31处于工作状态时，第一加热器32套装于磁轭壁1的外周壁，当第二加热器32处于工作状态时，第二加热器32置于真空袋12外壁围成空腔的内部。

进一步地，第二加热器32与真空袋12周壁周向等间距，即二者径向等间距。

需要说明的是，本实施例中所述的“大致相等”即包括两者绝对相等，也包括允许两者具有一定偏差的相等，即两者在允许的预定误差内。

进一步地，检测固化过程中粘接剂内部应力信号，当根据应力信号判断粘接剂固化应力，当判断粘接剂固化应力松弛时，降低第一加热器31和第二加热器32的加热功率。第一加热器31和第二加热器32的加热功率降低速率为8℃/h至15℃/h(其中h表示小时，以下相同)，在一种具体实验中第一加热器31和第二加热器32的加热功率降低速率为10℃/h，防护覆层的成型质量较佳。

另外，在固化过程中，控制粘接剂的初期逐渐升温速率为3-5℃/h；中期维持55-60度，6-7个小时；后期逐渐将温速率为3-5℃/h，并且控制粘接剂温度等于或者高于操作温度8-15摄氏度。即，粘接剂固化过程中的受热阶梯式控制(分初期、中期和后期三阶段，分别采用以上不同控制策略)，通过上述控制，有利于防护覆层获得较佳的成型质量。此处的初期、中期、后期的定义与判断依据是：升温阶段是初期、维持(保温)阶段是中期、降温阶段是后期，即三阶段的判断依据为温度。

粘接剂内部应力信号的判断可以通过其内部设置的应力传感器检测。

第二加热器32可以优选远红外加热源，根据磁极部件3表面、压条2表面压力信号获取适合粘接剂结合增强材料5固化的升温速率，进而控制第一加热器31和第二加热器32的功率。

另外，胶粘界面存在内应力，内应力增加有两个原因。一是在粘接剂固化过程中，由于溶剂的挥发、聚合作用，在其中产生平行于表面的收缩应力，它会在被粘物(磁轭壁1、磁极部件3、增强材料5、压条2)胶层中延伸而使其体积减小。粘接剂与被粘物间相互粘接的结果是胶层厚度紧缩。这种导致胶层尺寸收缩的应力迅速增长是从聚合物粘接剂失去流动性时(即注胶结束)开始的。第二个产生内应力的原因是基于粘接剂与被粘物(转子磁轭壁1、磁极部件3、磁极部件防护层多孔材料、压条2)的线膨胀系数的差异造成的热应力。它在电机转子磁轭壁1与磁极部件3、磁极部件3与磁极部件防护层多孔材料胶粘过程加热或冷却时发生。内应力如同长期作用的负荷一样，甚至在15-50％瞬间断裂应力作用下能引起聚合物的自发剥离及粘接界面的断裂。界面上的应力在超负荷尤其是在低温下、周期负荷下、被加热及机械冲击下过皆会导致粘接破坏。此时裂纹从聚合物粘接剂与固体(转子磁轭壁1、磁极部件3、磁极部件防护层多孔材料)接触界面处增大。减小粘接剂固化程磁极部件3粘接面由于温差形成的粘接面潜在应力。

在进行固化的同时还进行以下步骤：对真空袋12外侧壁施加柔性压力，并且控制所述柔性压力随固化时间逐渐增大。这样可以适当减少界面应力，有利于粘接剂附着于界面上。

柔性压力的获取与上述相同，在此不做赘述。

为了尽量减少热量的散失，在对粘接剂进行加热固化前，采用隔热材料将磁轭壁1两端开口封闭，以减少磁轭壁1内部热源(红外热源等)热量散失。

在实施远红外加热过程中，根据真空袋12穿透率与波长关系图、导流网18穿透率与波长关系图、粘接剂的吸收率与波长关系图选取辐射热源的红外射线的波长范围，即调整热源热辐射射线频率，适应选择性吸收，利于吸收率最高效率。也就是说，本发明中的受热方式选用红外对真空袋12及真空袋膜侧有“选择性吸收”的“透热”谱段，在这一谱段选择粘接剂(树脂)吸收率高的波段。谱段可以借助设置于模腔内部的温度传感器的检测的温度信号进行调整。试验方法：根据真空袋12使用的材料进行光谱辐射，获得真空袋12内侧表面选择性吸收的结果，考虑真空袋12内部置有导流网18的情况，考虑导流网18对穿透率的影响，获得对热辐射吸收率大小，树脂填充、浸渍、浸润，开始固化，固化过程整个防护覆层6的等效的“吸热系数”。根据这个吸热系数决定远红外加热辐射热源的辐射功率和辐射加热规律。这样避免热源功率过大造成制造浪费，功率过小、功率不足影响固化过程效率。如图13至图15所示，图13至图15分别示出了同种穿透率相同的真空袋材料和导流网条件下，不同粘接剂的吸收率曲线，其中，图中曲线S’1表示真空袋材料为聚酰胺的穿透率与波长关系曲线、曲线S’2表示导流网为聚四氟乙烯的穿透率与波长关系曲线、曲线S’3表示粘接剂为氨基聚酯树脂的其吸收率与波长关系曲线；曲线S’4表示粘接剂为聚氨酯的吸收率与波长关系图；曲线S’5表示粘接剂为不饱和聚酯树脂的吸收率与波长关系图。

进一步地，在固化过程中同时检测凝胶开始和凝胶结束的温度，并通过凝胶开始和凝胶结束的温度判断该固化过程是否合格。如果温升在预设温升范围之内，则该固化过程合格；如果温升超出预设温升范围，则该固化过程不合格。如图12所示，图12为两种不同固化工艺中粘接剂的时间与温度变化曲线示意图，图12分别给出了两条固化曲线分别为曲线S1、曲线S2，其中曲线S1固化温升T2超出预设温升(图中未示出，预设温升由具体粘接剂确定)，固化不合格；曲线S2固化温升T1在预设温升范围内，固化合格。

固化结束后，在高于操作环境温度10℃的条件下热状态时涂覆防腐材料，防腐材料温度与覆层温度相等。

本实施例所述的工艺设备用于上述永磁电机磁极3防护覆层6成型工艺，故也具有永磁电机磁极3防护覆层6成型工艺的上述技术效果。

本实施例所述的第一、第二等词，仅为了区分结构相同或类似的不同部件，不表示对顺序的某种特殊限定。

以上对本发明所提供的永磁电机磁极防护覆层成型工艺及工艺设备进行了详细介绍。本实施例中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (44)

1.一种永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，该成型工艺包括以下步骤：

组装压条、磁极部件于磁轭壁内壁相应位置，并安装真空袋于磁轭壁，真空袋的周壁与磁轭壁形成充注粘接剂所需的模腔，磁极部件、压条和增强材料被包覆于模腔内部；

对模腔内部的包括磁轭壁、压条、增强材料和磁极部件在内的待附着固体的表面进行解吸附；

对模腔内部充注粘接剂，并且固化粘接剂使其附着于所述待附着固体的表面以形成防护覆层。

2.如权利要求1所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，所述解吸附具体方法为：

对所述真空袋的内部进行抽真空；或者，

连通所述真空袋的入口与高压的热空气源，连通所述真空袋的出口与低压回路，以便向所述真空袋的内部通入干燥洁净的热空气；或者，

对所述模腔内部的零部件进行电磁感应涡流加热，并同时进行抽真空或者通入干燥洁净的空气流。

3.如权利要求2所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在向模腔内部通入干燥洁净的热空气过程中，同时进行以下步骤：

检测所述压条、所述磁极部件、所述磁轭壁的表面的温度和湿度，以及已知的所述磁极部件的质量，并根据检测获取的温度、湿度、质量确定向模腔内部通入干燥洁净热空气的所述预定时间段。

4.如权利要求1所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在解吸附过程中，还进行以下步骤：

检测真空袋内侧壁、压条表面的压力信号，并根据获取的压力信号判断真空袋的气密性。

5.如权利要求2所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，热空气源中干燥热空气的相对湿度在10％以下，通入模腔内的热空气的温度高于装配空间的温度5℃-10℃。

6.如权利要求1所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，模腔内部进行抽真空的同时还对磁轭壁进行加热。

7.如权利要求2至5任一项所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在所述解吸附过程中，控制模腔内部压力逐渐增大。

8.如权利要求2所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，充注粘接剂步骤具体包括：

控制模腔内部待附着固体表面的温度处于适宜粘接剂流动的温度范围，并连通真空袋的粘接剂入口与粘接剂储存罐；并且在充注过程中控制磁轭壁周向粘接剂流动速率在预定范围内。

9.如权利要求8所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，真空袋上开设有若干粘接剂入口，各所述粘接剂入口沿周向均布，检测磁轭壁同一横截面周向至少两位置处的流动速率，根据各流动速率调节相应所述粘接剂入口与相应出口之间的压力差以使粘接剂沿所述磁轭壁轴向等速充注，并且控制各流动速率与粘接剂流动前锋大致相同。

10.如权利要求9所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，所述磁轭壁周向各流动速率通过以下方式获取：所述磁轭壁内壁布置有至少一组电极组件，所述电极组件包括四根沿轴向均布的金属电阻丝，所述金属电阻丝包括间隔分布的绝热段和感温段，所述感温段对应两相邻所述磁极部件之间缝隙设置，并且四根所述金属电阻丝采用电桥方式连接。

11.如权利要求8所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在进行充注粘接剂过程中，还同时对真空袋周壁施加径向均等的柔性压力，所述柔性压力的方向由真空袋指向所述磁轭壁。

12.如权利要求11所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，控制所述柔性压力随充注时间逐渐增大。

13.如权利要求8所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在充注粘接剂过程中，同时进行以下步骤：

通过预设脱气装置对粘接剂储存罐内部的粘接剂进行脱气处理；并且根据粘接剂输送泵的流量实时计算粘接剂储存罐内部粘接剂的液位下降速率，控制粘接剂产生漩涡的情况下最低液位不低于所述粘接剂储存罐内部的泵送管入口。

14.如权利要求1所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，固化过程具体包括：对真空袋内部充注的粘接剂进行加热升温，并且控制形成于所述磁轭壁与所述真空袋内侧壁之间的粘接剂层的温度沿径向中心周面对称布置。

15.如权利要求14所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，所述磁轭壁与所述真空袋内侧壁之间的粘接剂层的温度沿径向中心周面对称布置的方法具体包括：在所述磁轭壁外周壁预设第一加热器，在所述真空袋侧预设有第二加热器，调节所述第一加热器和所述第二加热器的加热功率以使所述磁轭壁的内侧壁温度与所述真空袋内侧壁温度大致相等。

16.如权利要求15所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，检测固化过程中粘接剂内部应力信号，根据应力信号判断粘接剂固化应力，当粘接剂固化应力松弛时，降低第一加热器和第二加热器的加热功率。

17.如权利要求16所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，所述第一加热器和所述第二加热器的加热功率降低速率为8℃/h至15℃/h。

18.如权利要求14所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，根据磁极部件表面、压条表面压力信号获取适合粘接剂结合增强材料固化的升温速率，进而控制第一加热器和第二加热器的功率。

19.如权利要求14所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，所述第二加热器为辐射热源，在加热过程中根据真空袋穿透率与波长关系图、导流网穿透率与波长关系图以及粘接剂的吸收率与波长关系图选取所述辐射热源的红外射线的波长范围。

20.如权利要求14所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在进行固化的同时还进行以下步骤：对所述真空袋外侧壁施加沿径向的柔性压力，并且控制所述柔性压力随固化时间逐渐增大。

21.如权利要求11或20所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，所述柔性压力通过以下方式获取：

预设刚性圆筒于所述真空袋外侧壁围成的空间内部，所述刚性圆筒的外周壁设置有可径向膨胀或收缩的气囊或液体介质囊。

22.如权利要求14所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在对粘接剂进行加热固化前，将所述磁轭壁两端开口封闭。

23.如权利要求14所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在固化过程中同时检测粘接剂凝胶开始和凝胶结束的温度，并通过凝胶开始和凝胶结束的温度差判断该固化过程是否合格。

24.如权利要求14所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在固化过程中，控制粘接剂的初期逐渐升温速率为3-5℃/h；中期维持55-60℃时间范围为6-7个小时；后期逐渐将温速率为3-5℃/h，并且控制粘接剂温度等于或者高于操作环境温度8-15摄氏度。

25.如权利要求1所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，固化过程之后，还进一步包括脱模过程，脱模过程具体包括：

当检测磁极部件温度不高于室温时进行脱模。

26.如权利要求1至6、8至25任一项所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在注入粘接剂过程中，控制流动前锋速度处于0.1m/min-0.2m/min范围。

27.如权利要求2所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在抽真空解吸附过程中还可以同时检测所述真空袋的真空度，以判断所述真空袋是否漏气。

28.如权利要求1至6、8至25任一项所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在组装磁轭壁和磁极部件之前，还实时检测组装操作空间温度和湿度，如果所述组装操作空间的相对湿度高于10％，则对所述磁轭壁进行加热并维持所述磁轭壁表面相对湿度低于20％，同时限制所述磁轭壁的温度低于50℃。

29.如权利要求1至6、8至25任一项所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，在所述磁极部件组装于磁轭壁之后注入粘接剂之前，还执行以下步骤：实施监测磁轭壁与磁极部件接触界面的湿度，如果湿度大于预设的工艺要求，则对磁极部件与磁轭壁的组装整体进行除湿。

30.如权利要求1至6、8至25任一项所述的永磁电机磁极防护覆层成型工艺，其特征在于，固化结束后，在高于操作环境温度10℃的条件下热状态时涂覆防腐材料，防腐材料温度与覆层温度相等。

31.一种用于永磁电机磁极防护覆层成型的工艺设备，其特征在于，包括以下部件：

真空袋，与磁轭壁内壁围成密闭模腔，所述真空袋上设置有至少一个进口和出口；

热空气源，用于提供解吸附所需的热空气；

粘接剂储存罐，用于存储粘接剂；

真空泵，用于在解吸附工艺中抽取热空气以及在充注粘接剂工艺中对模腔内部抽真空；

控制阀，用于控制流入模腔内部的热空气及粘接剂的流量。

32.如权利要求31所述的工艺设备，其特征在于，还包括控制器，预存有控制所述真空泵、所述控制阀工作状态的工作指令。

33.如权利要求32所述的工艺设备，其特征在于，还包括以下部件：

温度传感器，用于检测真空袋内侧壁以及包括压条、磁极部件、磁轭壁和增强材料在内的待附着固体的表面温度；

湿度传感器，用于检测真空袋内侧壁以及包括压条、磁极部件、磁轭壁、增强材料在内的待附着固体的表面湿度。

34.如权利要求33所述的工艺设备，其特征在于，所述控制器还进一步预存有解吸附控制模块，所述解吸附控制模块用于接收所述压条、所述磁极部件、所述磁轭壁上设置的所述温度传感器和所述湿度传感器所检测的相应信号，并根据获取的温度信号、湿度信号及已知的磁极部件的质量确定向模腔内部通入干燥洁净热空气的时间段。

35.如权利要求33所述的工艺设备，其特征在于，所述控制器还进一步预存有粘接剂充注控制模块，所述粘接剂充注控制模块用于接收待附着固体表面的设置的温度传感器的信号，控制模腔内部待附着固体表面的温度处于适宜粘接剂流动的温度范围后连通真空袋的粘接剂入口与粘接剂储存罐；并且在充注过程中控制磁轭壁周向粘接剂流动速率在预定范围内。

36.如权利要求31所述的工艺设备，其特征在于，还包括以下部件：

至少一组入口压力传感器和出口压力传感器，分别用于检测粘接剂入口压力和出口压力，二者分别安装于真空袋的粘接剂入口位置和出口位置。

37.如权利要求31所述的工艺设备，其特征在于，还包括以下部件：

至少一个电极组件，包括四根沿轴向均布的金属电阻丝，所述金属电阻丝包括间隔分布的绝热段和感温段，所述感温段对应两相邻所述磁极部件之间缝隙设置，并且四根所述金属电阻丝电桥连接。

38.如权利要求31所述的工艺设备，其特征在于，还包括以下部件：

第一加热器，用于对磁轭壁外周壁加热；

第二加热器，用于对真空袋外侧壁进行加热；其中，所述第二加热器为辐射热源，所述辐射热源的工作功率通过磁极部件表面、压条表面的热应力进行调整。

39.如权利要求38所述的工艺设备，其特征在于，所述第一加热器和所述第二加热器均为环形筒状加热器，当所述第一加热器处于工作状态时，所述第一加热器套装于所述磁轭壁的外周壁，当所述第二加热器处于工作状态时，所述第二加热器置于所述真空袋外壁围成空腔的内部。

40.如权利要求39所述的工艺设备，其特征在于，所述第二加热器与所述真空袋周壁周向等间距。

41.如权利要求31所述的工艺设备，其特征在于，还进一步包括以下部件：

真空泵调速器，设置于所述真空泵上，用于调节所述真空泵的功率；

真空调节阀，设置于所述真空泵与所述真空袋出口之间的连通管路，用于调节气体流量。

42.如权利要求31至41任一项所述的工艺设备，其特征在于，还包括以下部件：

柔性力加载装置，包括刚性圆筒，所述刚性圆筒的外周壁设置有可径向膨胀或收缩的气囊或液体介质囊。

43.如权利要求31至41任一项所述的工艺设备，其特征在于，还包括以下部件：

波振动装置，用于产生次声波或超声波，以在注胶阶段对注入模腔内部的粘接剂进行振动。

44.如权利要求31至41任一项所述的工艺设备，其特征在于，还包括以下部件：

除湿设备，用于对包括磁极部件与磁轭壁在内的组装整体进行除湿。