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1、电机槽楔用各向异性导磁复合材料进展圭至篁!皇垫垄堡旦鱼塑墨丝呈堕墨盒堑垄垦一一电机槽楔用各向异性导磁复合材料进展803李军,刘颖,许自贵,连利仙,唐安斌,涂铭旌(1.四川大学材料科学与工程学院,~t/11成都610065;2.东材企业集团公司,四川绵阳621000)摘要:用各向异性导磁复合材料制备磁性槽楔是槽楔用导磁复合材料的发展趋势.本文综述了各向异性导磁复合材料的结构组成,并简要介绍了其相对于各向同性导磁复合材料所具备的特点,最后对目前各向异性导磁复合材料中存在的一些问题提出了看法和建议.关键词:各向异性;
2、导磁复合材料;槽楔中图分类号:TM271文献标识码:A文章编号:1001-9731(2005)06—0803—061引言电机定子一般采取齿槽结构以方便导线放置,并用绝缘槽楔(通常为玻璃纤维和树脂)固定导线.齿槽结构和不导磁的绝缘材料的存在引起转子转动时气隙磁密产生很大的脉动,在定转子的表面及齿部产生相应的附加损耗,使电机的效率下降,振动和噪声增加,温升提高.如何提高电机效率,节约能耗成为人们一直关心的问题.上世纪6O年代,发达国家开始研制电机槽楔用导磁复合材料[1].最初的导磁复合材料由还原铁粉和树脂构成,这种
3、材料的力学性能和磁性能偏低,不能大规模应用.随后出现由磁粉,树脂以及玻璃纤维组成的各向同性导磁复合材料,结构如图1(a)所示,力学性能和磁性能都有较大提高.将其制成磁性槽楔后取代定子中的绝缘槽楔,可减少磁密脉动,降低电机的温升和噪声,提高电机效率"].但各向同性导磁复合材料在方向的漏磁很大,导致电机起动转矩和最大转矩降低1O左右,使其在重载起动电机以及转矩裕量较小的电机上应用受到限制.为了减少电机楔入磁楔后转矩的下降,各向异性导磁复合材料引起人们极大关注5?6l.2电机槽楔用各向异性导磁复合材料的结构各向异性导
4、磁复合材料的结构如图1(b)所示,其中不但有磁性材料,基体树脂和增强纤维,还有由非导磁材料构成的区域.基体树脂和增强纤维决定材料的力学性能;磁性物质决定材料的导磁性能;非导磁材料决定材料导磁性的各向异性.《.)各向同性yi÷_.b图1模压导磁复合材料的结构Fig1Structureofthemoldedcompositemagneticma—terials2.1基体树脂电机槽楔用各向异性导磁复合材料的基体树脂为各种热固性树脂.参照电机行业的方法[7],根据树脂体系耐热性不同,可将其分为B级(130℃),F级(1
5、55℃),H级(180℃).B级树脂主要是环氧酚醛树脂体系,用其压制的绝缘玻璃布层压板力学性能L8如表1所示.环氧酚醛树脂的特点是价格较低,具有优良的耐化学腐蚀性和尺寸稳定性.但酚醛树脂固化时有大量小分子物质放出,材料中气孔较多,脆性较大,力学性能较低.更重要的是,材料内部的气孔可能成为钉扎畴壁的中心,造成畴壁移动困难,对材料磁化产生很大影响,从而大幅降低材料的磁化率.因而各向异性导磁复合材料的基体树脂不宜使用B级环氧酚醛树脂.F级树脂种类很多.唐安斌等人[9合成了一种改性的酚醛环氧树脂,固化时小分子物质大量减
6、少,树脂耐热温度达到174℃,力学性能有较大提高,如表1所示.由于酚醛环氧树脂的固化属于缩聚反应,即使改性后固化时还是有一定小分子物质放出.凌鸿等人[1用苯并恶嗪中间体合成了一种开环聚合酚醛树脂,固化时发生开环自聚,或与预聚物进行不放小分子物质的固化反应,制得低空隙率的材料,力学性能有较大提高.对于电机槽楔用导磁复合材料,材料的抗弯*基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2003AA33X010)收稿日期:2004一i0—25通讯作者:刘颖作者简介:李军(1977一),男,重庆万州人,在读博士
7、,2000年于四川大学获工学硕士学位,现在四川大学材料科学与工程学院,师从涂铭旌院士和刘颖教授.从事磁性材料研究.8o4助强度比较重要.由于加入的磁粉粒径较大,在材料中不能形成颗粒增强效应,使复合材料力学性能降低,限制磁性槽楔的应用.使用高强度的树脂基体可使问题得到缓解.凌鸿等人]用耐热温度达到180.C苯并恶嗪树脂为基体,得到的层压板达到646MPa.由于苯并恶嗪成本较高,王劲等人合成了一种苯并恶嗪/E一44环氧混合树脂,耐热温度达到179.C,用其丝堕塑鲞制备的绝缘板达到567MPa.刘峰等人L1用E一44
8、环氧,二胺基二苯砜和耐热树脂合成了一种更低成本的改性环氧树脂,用其制备的层压板达到626MPa,耐热温度达到172.C,完全能满足实际需求.由于F级树脂性能较高,制备的材料气隙率较小,因而适于制备各向异性导磁复合材料.表1玻璃纤维增强绝缘层压板的力学性能Table1Propertiesofinsulatinglaminatereinforcedbyglassfiber树脂类型密度(g/
