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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;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—06 1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y i÷_.b 图1模压导磁复合材料的结构 Fig1Structureofthemoldedcompositemagneticma— terials 2.1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 (155℃),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,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 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