CN1065756A - 电机槽楔磁性材料及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用于在电机定子、转子槽口内形成
磁性槽楔的可塑性磁性材料。其组成中50～90％
(重量)为磁性组分，6～16％(重量)为环氧树脂组分，
环氧树脂固化剂为液态改性芳香胺类固化剂。适用
于大型、中型、小型和微型电机的各种槽形的槽口形
成槽楔，与槽壁结合牢固，能提高电机效率，改善电机
的噪音和振动。
Description
本发明涉及一种用于在电机定子、转子槽口内形成磁性槽楔的可塑性材料及其制备工艺方法，以及在电机定子、转子槽口内中用这种材料形成磁性槽楔的方法。
众所周知，异步电动机由于槽齿的存在，带来了气隙磁导的不均匀性，引起磁导谐波，从而增加电机转子表面损耗和转子齿脉振损耗。由于这种损耗是在转子上产生的，故鼠笼式电机，特别是铸铝转子电机更为严重。这种电机定子气隙磁导谐波在转子表面产生的铁耗和转子齿脉振铁耗有的超过电机基本铁耗的2倍以上。由于这种铁耗的增加，不仅降低电机效率，同时出现温升增高、噪音增大和起动特性恶化等不良现象。为降低电机的自身损耗，提高电机效率，目前广泛采用磁性材料做成的磁性槽楔。对于大中型高压电机，目前大都采用模压成型的磁性槽楔。但这种模压成型磁性槽楔在电机使用过程中容易出现“脱楔”现象。对于小型低压电机来说，这类电机的槽孔形状复杂而断面很小，难以使用模压成型磁性槽楔。
日本公开专利申请JP-59-21245记载的一种电机磁性槽楔是先向定、转子槽口内注入液状或油灰状磁性填充料，然后硬化而得磁性槽楔。所用磁性材料包括磁粉、树脂、树脂硬化剂以及无机填料和硬化促进剂等。但其所能达到的节能效果还不太理想。中国专利85108166记载一种用于在电机定、转子槽口内形成磁性槽楔的可塑性磁性材料及其使用方法。这种磁性材料组成中55-85%（重量）为磁性组分、7-15%（重量）为环氧树脂组分，余量为硬化剂和溶剂，硬化剂为乌洛托品或三乙撑四胺。乌洛托品为晶体状，作为树脂固化剂时需用溶剂溶化，使用时有刺激味且有毒;而且它是一种热固性环氧树脂固化剂，要在常温3小时+80-100℃4-5小时左右才能得到好的固化结果，因而操作工艺比常温固化麻烦。用三乙撑四胺作为环氧树脂固化剂，具有可操作时间太短的缺点，往往混合好的磁性材料来不及抹压入槽完已表面硬化而不能使用。
本发明的目的在于提供一种能使电机性能指标得到进一步改善和使用操作简便的可塑性磁性材料及其制备工艺和使用方法。
本发明的技术方案是：可塑性磁性材料的组成中50%-90%（重量）为磁性组分，6-16（重量）为环氧树脂组分，余量为环氧树脂固化剂，环氧树脂固化剂为液态的改性芳香胺类环氧树脂固化剂。这种固化剂是市售的、由上海化学试剂研究所出品的ZD-1090液态改性芳香胺类固化剂。此固化剂与环氧树脂配合，具有优良的电气性能、机械性能和耐热性能，产品又具有良好的工艺性能，是众多环氧固化剂中的一个优良品种。此固化剂的主要指标：①外观：透明红棕色液体，②粘度：在25℃时，＜800厘泊，③比重：在20℃时，1.20±0.05，④氨当量：55～60，⑤可使用时间：在25℃下，6小时，⑥凝胶时间：在75℃下，70分种。此固化剂特点：①使用宽容性大，可以在不同温度条件下固化：环氧树脂与本固化剂配比为100∶28～32（重量）时，常温30°，22～24小时;中温65℃，4～5小时;高温90℃，1～2小时，②粘度小，使用期长：本固化剂和树脂混合相容性好，配合粘度低，无热反应产生，倍增粘度时间为6小时以上，提供了充足的施工时间;③挥发性小，毒性低：本固化剂比一般胺类固化剂小得多，无刺激性气味，蒸汽压很低，因而工作环境较好，有利于操作人员的身体健康。此固化剂与环氧树脂混合成固化物的性能：体积电阻率（25℃Ω-cm OC-500V＞1015，介质损耗角正切1KC＜0.003，1mc＜0.01，介电常数ε1Kc3.5，1mc3.3，马丁耐热℃＞100，硬化收缩率%＝0.4，吸水率＜0.4，冲击强度KGcm/cm2＞18，弯曲强度KG/cm2＞1300。
本发明提供的可塑性磁性材料中，磁性组分含量为50～90%（重量）。对于不同槽型的电机需要不同导磁率的槽楔材料，可以在所述磁性组分含量范围内调节其含量而达到所需的不同导磁率。对于低压微型电机，建议采用磁性组分含量为50～55%（重量）;对于高压大型电机，建议采用磁性组分含量为85～90%（重量）。所采用的磁性组分为还原铁粉、或者铁基非晶体合金粉、或者还原铁粉与铁基非晶合金粉的混合粉，其粒度不超过105微米。
为了达到各种工艺条件的磁性材料最佳稠度，可以加入适量的石英粉来调节磁性材料的稠度，也可加入适量的石英粉来稠节磁性材料的稠度，也可在电机定、转子嵌入磁性材料过程中加入适量的稀释剂来调节其稠度。石英粉的含量不超过18%（重量），稀释剂的含量不超过环氧树脂的5%（重量）。为了提高槽楔磁性材料的机械强度，可在磁性材料中加入适量的玻璃纤维，玻璃纤维的含量不超过2%（重量）。
本可塑性磁性材料的制备工艺方法是：将环氧树脂加热至60～70℃，使其粘度降低，然后按比例加入磁性组合搅拌混合。为防止有细小颗粒产生，影响质量，再经轧砂机碾轧均匀，成油灰状物，装入塑料袋中，为甲组分。将环氧树脂固化剂，即ZD～1090液态改性芳香胺类树脂固化剂，按配比装入塑料小瓶中，为乙组分。再将甲、乙组分装入同一铁听中，作为商品运送。在现场使用时，将甲、乙组分拌合均匀成泥状即可使用。
本可塑料磁性材料用在电机定子、转子槽口内形成磁性槽楔的方法是：将上述磁性组分、环氧树脂组分、树脂固化剂构成的混合物料，或者还包括石英粉和（或）玻璃纤维、或稀释剂构成的混合物料，抹压入电机定子、转子槽口内，然后使抹压入槽口的物料凝固下来。使抹压入槽口的物料凝固的条件是：常温30℃左右，22～24小时;或者中温65℃左右，4～5小时;或者高温90℃左右，1～2小时。使用上述的听装甲、乙组分在电机定、转子槽口内形成磁性槽楔的操作工艺是：①可塑性磁性材料的调合：先将甲组分予热至50℃左右倒在塑料布上，摊开抹碎后均匀倒上乙组分，乙组分也要予热至50℃左右，进行揉合，然后用抹刀压合成细而均匀的泥状物，直至无颗粒。②抹压操作：用弧度略小于定子铁芯内径的竹制抹刀在铁芯内圆上用足够的压力将调合好的可塑性磁性材料压入槽内与圆表面相平。根据不同的槽性，推荐采用如下槽口抹压厚度：半闭口槽型，抹压厚度为1.5～2.5毫米;半开口槽型，抹压厚度为2.5～3.5毫米;开口槽形，抹压厚度为4～6毫米。抹压操作完毕，用薄铜片制成的铲刀精心括除铁芯内圆上多余的磁性材料，然后用酒精擦净。以后用磁铁或吹扫办法清除端部等处磁性材料余屑。最后以上述的磁性材料的凝固温度和时间进行固化。
本发明与现有技术相比较具有如下显而易见的优点：由于采用ZD～1090液态改性芳香胺类固化剂，使用宽容性大，可以在不同温度条件下固化，也可在常温下固化;粘度小，可操作时间长，倍增粘度时间为6小时，提供了充足的施工时间，有利于生产自动化;该固化剂毒性比一般胺类固化剂小得多，无刺激性气味蒸汽压很低。本可塑性磁性材料可用于封闭各种类型电机定、转子的槽口，包括大型、中型、小型及微型电机，而不论其槽口形状如何和其断面小到如何程度。本磁性材料与电机槽壁结合牢固，不脱楔，保证安全可靠运行。使用本磁性材料，能提高电机效率1.5～2.5%，温升平均下降8～13℃，改善电机的噪音和振动，延长电机的使用寿命。
本发明的可塑性材料，先后在上海棉纺六厂、十二厂和十七厂的细纱、梳棉、布机的电动机上进行试用。现将上海第十七棉纺织厂的测试列表如下：（见表1）
表1：交流电机使用磁性槽楔前后用电测试对比
| 电机型号 | 定子槽形额定功率 | 槽楔 | 空载 | 空载 | |||
| V | A | W1 | W2 | 和 | |||
| F053-6N O13846 | 半闭口槽0.8KW | 无磁 | 380 | 0.95 | 206 | -142 | 64 |
| 有磁 | 380 | 0.875 | 204 | -152 | 52 | ||
| F053-6N O138476 | 半闭口槽0.8KW | 无磁 | 380 | 0.92 | 218 | -158 | 60 |
| 有磁 | 380 | 0.863 | 206 | -154 | 52 | ||
| JFO2-62B4N O82398 | 半闭口槽15KW | 无磁 | 380 | 7.7 | 348 | 259.2 | 607.2 |
| 有磁 | 380 | 7.28 | 317 | 235 | 552 | ||
| JO262-4GXN O2421-13 | 半闭口槽13KW | 无磁 | 380 | 8 | 281 | 64 | 345 |
| 有磁 | 380 | 7.44 | 248 | 64 | 312 | ||
| 电机型号 | 额定 | 额定 | 效率 | 总节电率 | |||
| V | A | W1 | W2 | 和 | ％ | ％ | |
| FO53-6N O138461 | 380 | 1.88 | 536 | 454 | 990 | 80.8 | 1.6 |
| 380 | 1.88 | 526 | 444 | 970 | 82.4 | ||
| F053-6N O138476 | 380 | 1.88 | 541 | 439 | 980 | 81.13 | 1.7 |
| 380 | 1.88 | 532 | 428 | 960 | 83.3 | ||
| JFO262B4N O82398 | 380 | 28.3 | 6400 | 10200 | 16600 | 90.36 | 2.23 |
| 380 | 28.3 | 6100 | 10100 | 16200 | 92.59 | ||
| JO262-4GXN O2421-13 | 380 | 24.13 | 4000 | 9800 | 13800 | 94.2 | 1.38 |
| 380 | 24.13 | 3900 | 9700 | 13600 | 95.6 | ||
此试验在该厂电机型式试验台进行，试验用电流表、电压表、仪用互感器的精度为0.5级，空载功率测试用低功率因数瓦特表，负载测试用高功率因数瓦特表。测试结果：
JFD-62B-4 15千瓦细纱电机 节电率为2.23%
JO-62-4GX 13千瓦高效细纱机 节电率为1.38%
F053-6 0.8千瓦布机电机 平均节电率为1.65%
经采用磁性槽楔后的电机，温升、噪音和振动均有不同程度的下降。以细纱JFO-62B-4型15千瓦电机为例，在额定负载时，电机温度为49℃，为了进一步挖节电潜力，他们将电机原盆式风叶Φ34毫米改用Φ240毫米，电机从原来的49℃升高到51℃，温度递增2℃，而节电率从原来的2.23%提高到3.14%。另一台细纱JO-62-4GX高效电机，由于制造厂设计时是、转子槽配不当，有时要出现转子倒摆现象，在电机槽口使用本发明磁性材料后，倒摆现象大有改善。
Claims (9)
1、一种用于在电机定子、转子槽口内形成磁性槽楔的可塑性磁性材料，其特征在于组成中50%～90%(重量)为磁性组分、6%～16%(重量)为环氧树脂组分、余量为环氧树脂固化剂，环氧树脂固化剂为液态改性芳香胺类。
2、根据权利要求1所述的可塑性磁性材料，其特征在于磁性组分含量为85%～90%（重量）。
3、根据权利要求1所述的可塑性磁性材料，其特征在于磁性组分含量为50%～55%（重量）。
4、根据权利要求1、2或3所述的可塑性磁性材料，其特征在于磁性组分含量为还原铁粉、或者铁基非晶合金粉、或者还原铁粉与铁基非晶合金粉的混合粉，其粒度不超过105微米。
5、根据权利要求1所述的可塑性磁性材料，其特征在于环氧树脂与液态改性芳香胺类树脂固化剂的比例为100∶28～32（重量）。
6、根据权利要求1所述的可塑性磁性材料，其特征在于还包括石英粉、或者稀释剂、或者玻璃纤维，石英粉含量不超过18%（重量），稀释剂的含量不超过环氧树脂量的5%（重量），玻璃纤维的含量不超过2%（重量）。
7、根据权利要求1所述的可塑性磁性材料的制备工艺方法，其特征在于将所述环氧树脂加热至60～70℃后与所述磁性组分搅拌混合并经轧砂机碾轧成油灰状物，装入塑料袋中，为甲组分;将树脂固化剂按配比装入塑料小瓶中，为乙组分;再将甲、乙组分装入同一铁听中;使用时，将甲、乙组分拌合均匀成泥状。
8、根据权利要求1所述的可塑性磁性材料用在电机定子、转子槽口内形成磁性槽楔的方法，其特征在于将磁性组分、环氧树脂组分、树脂固化剂构成的混合物料，或者还包括石英粉和（或）玻璃纤维、或稀释剂构成的混合物料，抹压入所述的槽口内，然后使抹压入槽口的物料凝固下来。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于使抹压入槽口物料凝固的条件是：常温30℃左右，22～24小时;或者中温65℃左右，4～5小时;或者高温90℃左右，1～2小时。
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|---|---|---|---|
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1991
- 1991-04-11 CN CN 91107363 patent/CN1065756A/zh active Pending
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