用于磁极防护覆层固化成型的工艺设备和方法与流程

本发明涉及风力发电机组技术领域，更具体地讲，涉及一种用于大型风力发电机的转子磁极防护覆层固化成型的工艺装备和方法。

背景技术：

现有技术中的大型直驱永磁风力发电机外转子通过将永磁体磁极块固定在转子磁轭壁而形成。

图1是现有技术中永磁电机的外转子的结构示意图；图2是图1中的外转子的局部结构示意图；图3是现有技术中另一种转子结构示意图。图4是现有技术中用于形成磁极防护覆层的真空灌注工艺设备的示意图；图5是现有技术中用于使磁极防护覆层粘接固化成型的加热装置的示意图。

如图1-2所示，外转子永磁电机包括设置在定子主轴上的定子铁芯30，设置在定子铁芯30外周的转子40。转子40包括转子磁轭41、压条42和磁极43。磁轭41一般为圆筒结构，通过从磁轭41的径向外侧向内穿入的螺栓44等紧固件将压条42安装于磁轭41的内周壁上后，将磁极43推入相邻的压条42之间。压条42的横截面呈梯形，从而可以借助压条42的斜面压住磁极43的侧壁，将磁极43固定在相邻的压条42之间。在螺栓44的头部与空气接触的外露部分使用密封胶填充覆盖予以防护，在磁极43与磁极43之间、磁极43与压条42之间、磁极43与磁轭41之间的缝隙以及磁极43和压条42的表面填充灌注树脂以形成防护覆层45，对磁极43进行保护。图3示出了另一种结构的转子40。在该结构中，螺栓44从磁轭41的内表面沿径向向外的方向穿入压条42和磁轭41中，从而将压条42固定在磁轭41的内壁上。磁极防护覆层45在覆盖磁极43和压条42的同时覆盖螺栓44的外露的头部。

在现有技术中，永磁电机的磁极多采用钕铁硼(ndfeb)永磁材料形成。然而，在暖湿环境条件下，钕铁硼中的铁和钕比较容易发生氧化和电化学腐蚀，引起磁性能的变化甚至磁极的损坏。

在暖湿环境条件下，磁体表层的富钕晶界相首先与环境中的水蒸汽按下式发生腐蚀反应：3h20+nd＝nd(oh)2+3h。反应生成的h渗入晶界中，与富nd相发生进一步的反应：nd+3h＝ndh3，造成晶界腐蚀。ndh3的生成将会使晶界体积增大，造成晶界应力，导致晶界破坏，严重时会使晶界断裂造成晶界应力，导致晶界破坏，甚至会使晶界断裂造成磁体粉化。当环境湿度过大时，如果磁体表面有液态的水存在时，将会发生电化学腐蚀。

在电化学环境中，ndfeb磁体中各相的电化学电势不同。富钕相和富硼相相对于nd2fel4b来说成为阳极，将会优先发生腐蚀，形成局部腐蚀的微电池，这样就会加速晶界腐蚀。当磁体表面有金属镀层时(如电镀zn、ni等)，一旦镀层出现孔洞、裂纹等缺陷时，在磁体与金属镀层间也会形成腐蚀电池作用，一般情况下，磁体作为阳极而优先腐蚀。另外，当对磁体进行表面处理的工艺过程中，往往要进行酸洗。同时，要接触各种镀液(如电镀、化学镀等)，而烧结的ndfeb磁体具有一定的孔洞，这样在这些工艺过程中，酸液或镀液就会进入孔洞，在以后的使用过程中也会造成电化学腐蚀。

因此，现有技术中，通常利用树脂在磁极表面形成防护覆层45，使磁极与外界隔绝开，对磁极43进行保护。

图4示出了现有技术中形成磁极防护覆层45的真空灌注工艺设备的示意图。如图4所示，所述真空灌注工艺设备包括真空袋50、真空泵53、树脂罐54、吸入管路55、引出管路56、树脂收集罐57。在将磁极43通过压条42固定到磁轭41的内壁上之后，在磁极43上铺设真空袋50，在真空袋50内侧还敷设增强纤维布51。在所述真空袋50与磁轭41的内壁之间形成灌注模腔，即粘接剂与、压条42、磁极43、磁轭41的内表面、增强纤维布51粘接固化成为一体的粘接剂混合空间。压条42、磁极43以及敷设在压条42和磁极43表面上的增强纤维布51被包覆于所述灌注模腔内部。在灌注模腔下部开设入口并连接吸入管路55，在灌注模腔上部开设出口连接引出管路56。利用真空泵53对灌注模腔抽真空使增强纤维布51压实在压条42和磁极43的表面上，在将粘接剂(添加有固化剂的树脂)真空灌注到所述模腔中。树脂从树脂罐54沿吸入管路55自灌注模腔下端进入，在沿轴向向另一端流动的同时浸渍纤维增强纤维布51、填充磁极43与压条42以及磁轭41的内壁之间的缝隙并覆盖磁极43与压条42的表面，待粘接剂充满整个模腔的空隙、缝隙后，使粘接剂在所述粘接剂混合空间中充分浸润被粘接固体表面后，通过对粘接剂混合空间加热来使粘接剂固化成型，从而使粘接剂在填充各个空隙和缝隙的同时在磁极43表面形成树脂基增强材料防护覆层45。

现有技术中，为了控制防护覆层45的成型的形状以及防护覆层45的厚度，在转子的磁轭41内侧还设置粘接模具60。粘接模具60位于真空袋50的径向内侧，与磁极43保持设定的间隙，从而控制粘接剂的灌注量以及防护覆层45的形成厚度。

防护覆层45虽然在一定程度对磁极部件起到很好的保护作用，将磁极43与外部湿气隔绝开。但是，在长期使用过程中，周围环境的水分能够导致防护覆层45中的增强纤维及粘接剂基体发生化学变化，引起增强纤维及粘接剂基体的性能下降，水分通过扩散可以进入防护覆层45与压条42、磁轭41之间的界面，引起粘接界面的剥离，导致材料力学性能下降。粘接剂在温度和湿度改变的环境下会涨缩而产生失配变形和失配应力，影响防护覆层45的结构的变形和材料的损伤。

此外，在转子40旋转的过程中，在受到电机定子电枢的沿径向脉动的磁拉力和磁轭41的内壁圆周方向的转矩作用下，磁极43在相邻两件压条42之间由单纯的振动变成窜动，这进一步加剧了磁极43与粘接剂的粘接界面的剥离、防护覆层剥离、断裂。磁极防护覆层45断裂后，呼吸现象快速发生，湿空气、盐雾对磁极造成腐蚀，磁极43的尺寸发生变化，磁极43松动，在径向磁拉力的作用下会从磁极压条42下跳出，进入发电机转子40与定子30间隙，阻止电机的定子30和转子40的相对运动，摧毁磁极和定子的绝缘，电机报废，造成极大损失。

因此，防护覆层45的性能直接决定了风力发电机的使用寿命，而真空灌注工艺、粘接剂的固化成型过程的温度又直接影响了防护覆层45的性能。

在现有技术的粘接剂真空灌注工艺中，注胶口设置在真空袋的下部，真空泵吸气口设置在真空袋的上部，在将真空袋内部抽真空之后，注胶桶内的胶液会在负压作用下进入真空袋内，从下部往上部渗流。然而，由于注胶口附近的压力仍然接近于环境压力，因此，真空袋下部的内外压差小于真空袋上部的内外压差，从而对粘接剂从下往上渗流造成一定的阻碍。此外，由于粘接剂在径向方向上缺少渗流动力，难以进入磁极43、压条42、磁轭41之间的狭窄缝隙中，尤其是难以越过磁极43和压条42进入磁极43与磁轭41之间的缝隙中，导致磁极43与磁轭41之间形成缺胶空隙，成为磁极脱落的安全隐患。因此，现有技术中的粘接剂不能充分渗流、浸润被粘接的固体表面。

图5示出了现有技术中一种用于使磁极防护覆层粘接固化成型的工艺装备。在该工艺装备中，在电机转子磁轭壁41与粘接用模具60之间完成磁极的推入工序和注胶工序后，将电机转子连同粘接用模具60吊上平车，借助平车推入烘干房。使用远红外电热装置从转子的外表面对转子的磁轭41进行辐射加热，转子磁轭41受热后通过热传导的方式对粘接剂混合空间4进行加热，从而使粘接剂固化成型。然而，试验发现，在采用该工艺装备对粘接剂加热过程中，在加热大约7个小时之后，在磁轭41的壁面温度为55℃的情况下，粘接用模具60的内侧壁面温度约为45℃。在加热大约16个小时之后，磁轭41的壁面温度为65℃的情况下，粘接用模具60的内侧壁面温度才达到55℃。整个过程中，粘接剂位于磁轭41一侧的温度与粘接剂位于粘接用模具60一侧的温度相差10℃的左右，并且在整个加热过程中粘接剂不是在55℃左右实现粘接功能的。在粘接剂两侧温度梯度高达10℃的情况下，导致两侧的膨胀量相差10倍。在粘接剂固化结束并退开粘接用模具60而使粘接剂冷却后，粘接剂层两侧的收缩量相差近10倍，磁极周围的胶层本身就会残留内应力，一侧相对松弛，一侧相对绷紧，从而导致在所形成的防护覆层中存在内应力，这是造成防护覆层开裂剥离的重要原因之一。

图6示出了现有技术中采用的另一种用于使磁极防护覆层粘接固化成型的工艺装备。该工艺装备为密闭式热空气循环加热炉，通过使用远红外辐射加热器作为热源，使转子的磁轭41的圆筒壁外侧表面以及粘接用模具60的外侧表面均接受热气流对流换热和远红外辐射换热。该工艺设备通过同时控制转子磁轭41的圆筒壁外侧表面温度和粘接用模具60的外侧温度来控制粘接剂混合空间的温度，与图5所示的工艺设备相比能够比较均匀地加热粘接剂混合空间4，但是仍然存在粘接剂混合空间的加热温度不均，且热量消耗大等缺陷。

因此，现有技术中的加热装置在粘接剂固化成型过程中存在温升速度慢、加热温度不均的现象，使得粘接剂不能在最佳粘接温度附近完成固化粘接过程，粘接剂层两侧的温度差使得膨胀量和收缩量差别加大，一侧相对松弛，一侧相对绷紧，导致所形成的防护覆层本身残留内应力，成为防护覆层开裂剥离的重要隐患。

此外，现有技术中的加热装置存在诸多不必要升温的部件也大量吸收热量，比如，支撑转子的锥形支撑架2、粘接用模具60等部件。这些部件的大量吸热造成热量不必要的消耗和浪费。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种用于使永磁部件防护覆层粘接固化成型的工艺设备，以促进粘接剂在被粘接物体表面上的渗流、浸润，在固化阶段使粘接剂的受热温度均匀一致，在较佳固化温度下固化成型，减少防护覆层的内部应力，同时减少加热过程中的热量消耗，降低工艺成本。

本发明提供了一种用于磁极防护覆层固化成型的工艺设备以及方法，以解决永磁电机磁极的防腐防护覆层成型工艺过程在圆周360度范围受热一致化问题、磁极和磁轭高度方向受热一致化问题。

根据本发明的一方面，提供了一种用于使电机转子的磁极防护覆层固化成型的工艺设备，所述电机转子包括磁轭和磁极，所述磁极固定安装在位于所述磁轭的径向第一侧的第一表面上，所述磁极的表面上覆盖有真空袋，用于形成粘接剂与磁极、磁轭混合并固化为一体的粘接剂混合空间，所述工艺设备包括第一能量传递系统，所述第一能量传递系统包括：第一径向限位支撑部件，面对所述磁轭的第一表面，与所述磁极间隔预定距离，形成第一容纳空间；第一弹性腔体部件，为柔性密闭腔体，设置在所述第一径向限位支撑部件上，位于所述第一容纳空间内；第一流体介质供应系统，与所述第一弹性腔体部件连通，用于向所述第一弹性腔体部件供应加压流体介质或加压加热流体介质，以使所述第一弹性腔体部件挤压所述真空袋内灌注的粘接剂；其中，所述第一弹性腔体部件为环状，并且包括沿所述转子的轴向方向叠置的多层环状通道，所述多层环状通道相互独立，各个环状通道分别具有流体介质入口和流体介质出口，所述流体介质入口和所述流体介质出口分别与所述第一流体介质供应系统连通。

根据本发明的一方面，所述环状通道的流体介质入口与所述流体介质出口相邻设置，并通过纵向分隔片隔开。

根据本发明的一方面，所述第一流体介质供应系统包括流体介质加压机、连接在所述流体介质加压机的出口侧的分流母管以及连接在所述流体介质加压机的进口侧的回流母管，所述分流母管通过分别与各层环状通道连通的分流支管与各层环状通道连通，所述各个分流支管上设置有分流支管阀门，所述回流母管通过分别与各层环状通道连通的回流支管与各层环状通道连通，所述各个回流支管上设置有回流支管阀门。

根据本发明的一方面，在所述流体介质加压机的入口侧设置有与外部流体介质源连通的第三阀门，用于将外部流体介质引入所述第一流体介质供应系统或者将流体介质从所述第一流体介质供应系统释放。

根据本发明的一方面，所述工艺设备还包括控制器，用于用过控制所述流体介质加压机、所述分流支管阀门的开度、所述回流支管阀门的开度、所述第三阀门的开关，向所述各个环状通道中充入压力交变的流体介质。

根据本发明的一方面，所述控制器通过控制依次打开各个分流支管阀门并控制各个分流支管阀门的开度或打开持续时间，使各个环状通道中的流体介质压力依次增大后，再依次减小，并重复多次，从而对所述粘接剂混合空间施加脉动压力。

根据本发明的一方面，所述转子轴向竖直放置，所述各个环状通道在由下往上依次叠置，所述控制器控制所述第一流体介质供应系统，由下往上依次打开各个环状通道的分流支管阀门，控制各个分流支管阀门的开度和打开持续时间，使得下部环状通道比上部环状通道先充入加压流体介质，并且使各个环状通道的压力由下往上依次减小，来执行一轮梯级加压操作。

根据本发明的一方面，所述控制器控制所述第一流体介质供应系统，使所述梯级加压操作执行多轮，使得各个环状通道中的每一个的压力逐渐增大。

根据本发明的一方面，在执行多轮梯级加压操作之后，控制器控制所述第一流体介质供应系统，由下往上或者由上往下依次打开各个回流支管阀门，依次对各个环状通道泄压，使得各个环状通道的每一个的压力减小，来执行一轮梯级泄压操作。

根据本发明的一方面，控制器通过控制所述第一流体介质供应系统，将所述梯级泄压操作执行多轮，使得各个环状通道中的每一个的压力逐渐减小。

根据本发明的一方面，所述第一流体介质供应系统还包括加热器和旁通管路，所述加热器和所述旁通管路并联连接在所述流体介质加压机与所述分流母管之间。

根据本发明的一方面，所述工艺设备还包括第二能量传递系统，所述第二能量传递系统包括：第二径向限位支撑部件，面对所述磁轭的第二侧，与所述第二侧的表面间隔预定距离，形成第二容纳空间；第二弹性腔体部件，为柔性密闭腔体，设置在所述第二径向限位支撑部件上，位于所述第二容纳空间内；第二流体介质供应系统，与所述第二弹性腔体部件连通，用于向所述第二弹性腔体部件供应加热加压的流体介质。

根据本发明的一方面，所述控制器控制所述第一能量供应系统和第二能量供应系统，使所述粘接剂的径向两侧对称受热，使所述粘接剂混合空间在所述转子的圆周方向和轴向方向的温度分布均一化。

根据本发明的一方面，所述控制器通过控制所述第一能量供应系统和第二能量供应系统，使所述粘接剂混合空间的径向两侧的温度按照相同的升温速率升高到最佳固化温度，并保持设定的时间长度，然后使所述粘接剂混合空间的径向两侧温度按照相同的降温速率降低。

根据本发明的一方面，所述第一弹性腔体部件的内部空间通过准刚性横向分隔带被分隔为所述多个环状通道。

根据本发明的一方面，所述流体介质为液体，所述流体介质加压机为液体压力泵，或者所述流体介质为气体，所述流体介质加压机为压气机。

根据本发明的一方面，所述第一径向限位支撑部件为刚性绝热板，所述第一容纳空间的轴向两端设置有限位压板，所述第一径向限位支撑部件和所述限位压板中的至少一个由透明材料制成。

根据本发明的另一方面，一种用于使粘接剂层固化成型的工艺设备，所述粘接剂层涂覆在部件的第一表面上，所述工艺设备包括第一能量传递系统，所述第一能量传递系统包括：第一限位支撑部件，面对所述第一表面，与所述第一表面间隔预定距离，以在所述第一限位支撑部件与所述第一表面之间形成第一容纳空间；第一弹性腔体部件，为柔性密闭腔体，设置在所述第一限位支撑部件上，位于所述第一容纳空间内；第一流体介质供应系统，与所述第一弹性腔体部件连通，用于向所述第一弹性腔体部件供应加压流体介质或加压加热流体介质，以挤压所述粘接剂层；其中，所述第一弹性腔体部件包括在依次叠置的多层通道，所述多层通道相互独立，分别具有流体介质入口和流体介质出口，所述流体介质入口和所述流体介质出口分别与所述第一流体介质供应系统连通。

根据本发明的一方面，所述第一流体介质供应系统包括流体介质加压机、连接在所述流体介质加压机出口侧的分流母管以及连接在所述流体介质加压机进口侧的回流母管，所述分流母管通过分别与各层环状通道连通的分流支管与各层通道连通，所述各个分流支管上设置有分流支管阀门，所述回流母管通过分别与各层环状通道连通的回流支管与各层环状通道连通，所述各个回流支管上设置有回流支管阀门。

根据本发明的另一方面，在所述流体介质加压机的入口侧设置有第三阀门，用于将外部流体介质引入所述第一流体介质供应系统或者将流体介质从所述第一流体介质供应系统释放。

根据本发明的另一方面，所述工艺设备还包括控制器，所述控制器控制所述流体介质加压机、所述分流支管阀门的开度、所述回流支管阀门的开度、所述第三阀门的开关，向所述各个环状通道中充入压力交变的流体介质。

根据本发明的另一方面，所述控制器通过控制依次打开各个分流支管阀门并控制各个分流支管阀门的开度或打开持续时间，使各个通道的压力依次增大后或依次减小，交替进行并重复多次，从而对所述粘接剂混合空间施加脉动压力。

根据本发明的另一方面，所述第一流体介质供应系统还包括加热器和旁通管路，所述加热器和所述旁通管路并联连接在所述流体介质加压机与所述分流母管之间。

根据本发明的另一方面，所述工艺设备还包括第二能量传递系统，所述第二能量传递系统包括：第二限位支撑部件，面对所述部件的所述第二表面，与所述第二表面间隔预定距离，形成第二容纳空间；第二弹性腔体部件，为柔性密闭腔体，设置在所述第二限位支撑部件上，位于所述第二容纳空间内；第二流体介质供应系统，与所述第二弹性腔体部件连通，用于向所述第二弹性腔体部件供应加热加压的流体介质，以使所述第二弹性腔体部件通过挤压接触所述第二表面而对所述第二表面加热。

根据本发明的另一方面，所述控制器控制所述第一能量供应系统和第二能量供应系统，使所述粘接剂层的两侧对称受热。

根据本发明的另一方面，所述流体介质为液体或气体，在所述流体介质为液体的情况下，所述流体介质加压机为液体压力泵，在所述流体介质为气体的情况下，所述流体介质加压机为压气机。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于电机转子的磁极防护覆层固化成型的方法，所述方法按照工艺时间分为真空灌注过程、加压渗流过程、加热固化过程和降温及应力松弛过程，所述方法包括真空灌注过程和加压渗流过程，并且包括如下步骤：执行所述真空灌注过程，通过真空灌注工艺在所述真空袋内灌注粘接剂；执行所述加压渗流过程中，通过所述第一流体介质供应系统向所述第一弹性腔体部件中充入加压流体介质，使所述第一弹性腔体部件柔性挤压所述真空袋内的粘接剂；执行所述加热固化过程，对粘接剂混合空间进行加热，使粘接剂固化成型；执行所述降温及应力松弛过程，使粘接剂混合空间逐渐冷却到室温。

根据本发明的又一方面，通过对所述第一弹性腔体部件充入加压流体介质来执行加压操作，通过使所述第一弹性腔体部件释放流体介质来执行泄压操作，并且通过交替地执行所述加压操作和泄压操作，来对所述粘接剂施加脉动的压力。

根据本发明的又一方面，所述转子轴向竖直放置，沿着所述转子(40)的轴向方向，从下往上，所述多层环状通道依次为第1层环状通道、第2层环状通道、……、第n层环状通道，其中，所述n为自然数，并且大于等于3，所述第1、2、……、n层环状通道的压力分别用p1、p2、……、pn表示，环境压力用p0表示，所述加压操作包括如下梯级加压操作：依次向第1、2、……、n层环状通道中充入加压流体介质，并且使得p1>p2>……>pn>p0。

根据本发明的又一方面，所述加压操作还包括：将所述梯级加压操作执行多次，使得所述压力p1、p2、……、pn中的每一个逐渐增大，并且保持p1>p2>……>pn>p0。

根据本发明的又一方面，所述泄压操作包括如下步骤：执行梯级泄压操作，在所述梯级泄压操作中，按照从第1层环状通道、第2层环状通道、…….、第n层环状通道的顺序，或者按照从第n层环状通道、…….、第2层环状通道、第1层环状通道的顺序，使所述多层环状通道的压力p1、p2、……、pn中的每一个减小，将所述梯级泄压操作重复执行多次，使得所述压力p1、p2、……、pn中的每一个逐渐减小，并且保持p1>p2>……>pn>p0。

根据本发明的又一方面，通过对所述多层环状通道进行梯级加压，并进行梯级泄压操作，对所述粘接剂进行波动挤压，使得所述粘接剂沿转子轴向和径向方向渗流，直到所述粘接剂填充所述粘接剂空间中的各个缝隙并且使得磁极表面的粘接剂层的径向厚度均匀一致，则完成所述加压渗流过程。

根据本发明的又一方面，所述工艺设备还包括第二能量传递系统，用于对所述磁轭的第二侧进行加热，所述方法还包括：在执行完所述加压渗流过程之后，执行加热固化过程，在所述加热固化过程中，控制所述第一能量供应系统和第二能量供应系统，使所述粘接剂混合空间的径向方向的两侧对称受热，使所述粘接剂混合空间在所述转子的圆周方向和轴向方向的温度分布均一化。

根据本发明的又一方面，在通过所述加热固化过程使所述粘接剂固化成型之后，执行所述降温及应力松弛过程，在所述降温及应力松弛过程中，控制所述第一能量传递系统和所述第二能量传递系统，使得所述粘接剂混合空间的径向两侧按照设定的速率对称降温到环境温度。

根据本发明的技术方案，实现了磁极防护成型质量温升控制一致化、温度分布均一化这个目标，使得磁极防护层自身成型过程应力消除，保证成型质量，降低后期使用过程应力造成的剥离、断裂，磁极防护层断裂后呼吸现象快速发生，湿空气、盐雾造成腐蚀，磁钢尺寸发生变化，会从磁极压条下受气隙径向磁拉力作用跳出、进入气隙，阻止电机定转子相对运动，摧毁磁极和定子绝缘，电机报废，除直接成本外，更换电机吊装费用几十万元。

此外，通过变压运行促进液体粘接剂浸渍纤维、浸润磁钢表面和磁轭表面、缝隙渗流、优化了固化过程，提供了热固化安全性，降低了磁极失磁的风险。

附图说明

通过下面附图对本发明的实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是现有技术中永磁电机的外转子的结构示意图；

图2是图1中的外转子的局部结构示意图；

图3是现有技术中另一种转子结构的局部结构示意图；

图4是现有技术中用于形成磁极防护覆层的真空灌注系统的示意图；

图5和图6是现有技术中用于使磁极防护覆层粘接固化成型的加热装置的示意图；

图7-12是根据本发明第一示例性实施例的用于磁极防护覆层粘接固化成型的工艺设备的示意图；

图13是根据本发明示例性实施例的弹性腔体部件中的传感器布置示意图；

图14是采用根据本发明实施例的工艺设备形成磁极防护覆层的工艺中压力曲线以及磁极防护覆层温度曲线的示意图；

图15是根据本发明第二示例性实施例的用于磁极防护覆层粘接固化成型的工艺设备的示意图；

图16是采用根据本发明第二实施例的工艺设备进行梯级加压的示意图；

图17是采用根据本发明第二实施例的工艺设备进行梯级泄压的示意图。

附图中的标号：

2-定子支架；4-粘接剂混合空间；30-定子铁芯；40-转子；41-磁轭；42-压条；43-磁极；44-螺栓；45-磁极防护覆层；50-真空袋；53-真空泵；54-树脂罐；55-吸入管路；56-引出管路；57-树脂收集罐；60-粘接用模具；

100-第一径向限位支撑部件；110、120、410、420-限位压板；200-第一弹性腔体部件；210-第一侧壁；220-第二侧壁；230-分隔带；240-流体介质通道；250-第一弹性腔体部件膨胀前的边界；300-第二弹性腔体部件；400-第二径向限位支撑部件；500-控制器；510-压力传感器；520-温度传感器；

600-流体介质供应系统；610-压气机；620-加热器；630-第一连接管道；640-流体输送管路；650-流体回收管路650；660-旁通管路；641-第一阀门；651-第二阀门；652-第三阀门；631-第四阀门；661-第五阀门；662-第六阀门；642-第一压力表；653-第二压力表；645-分流母管；655-回流母管；7、9、11、13、15、17-分流支管阀门；6、8、10、12、14、16、18-回流支管阀门。

具体实施方式

对于外转子而言，用于磁极防护覆层固化成型的工艺设备可包括用于从转子内侧(磁极侧)对粘接剂混合空间进行加热的第一能量传递系统和从转子外侧(磁轭侧)对粘接剂混合空间进行加热的第二能量传递系统。根据本发明实施例的用于防护覆层固化成型的工艺设备可仅包括用于从一侧对粘接剂混合空间进行加压的第一能量传递系统，也可以包括用于分别从两侧对粘接剂混合空间进行加压加热的第一能量传递系统和第二能量传递系统。根据本发明的实施例，第二能量传递系统可以采用与第一能量传递系统相同或相似的方式，利用在弹性介质空间中循环流动的加热流体介质对转子磁轭进行加热，也可以采用现有技术中已知的各种加热方式，例如辐射加热、电磁感应加热、电加热膜加热等。

此外，根据本发明实施例的工艺设备并不限于应用于外转子的防护覆层固化成型工艺，也可以用于内转子的防护覆层固化成型工艺。另外，除了用于电机的转子的防护覆层固化成型工艺之外，还可以应用于任何使粘接剂固化成型的类似场合。根据本发明的实施例，当由于结构的限制或者工艺的要求，而仅需要从一侧对粘接剂混合空间进行加热时，可以仅采用第一能量传递系统和第二能量传递系统中的一个对粘接剂层进行加热。此外，也可以利用根据本发明的第一能量传递系统或第二能量传递系统，仅对粘接剂层进行加压或仅对粘接剂层加热。除了本发明实施例的圆柱形转子之外，本发明的工艺设备对防护覆层固化成型的表面形状没有限制，这是因为本发明的弹性腔体部件是柔性的，因而是随形的，从而能够用于在各种不规则形状或规则形状的部件的表面形成防护覆层。

在下面的描述中，以外转子的磁极防护覆层固化成型为例来描述根据本发明实施例的用于磁极防护覆层固化成型的工艺设备，并详细描述用于在外转子内侧(磁极侧)对粘接剂混合空间进行加压加热的第一能量传递系统。与现有技术的工艺设备相比，根据本发明实施例的工艺设备省去了粘接用模具60，不再通过粘接用模具60间接加热粘接剂混合空间，而是采用环状弹性可压缩介质腔体部件柔性挤压真空袋并以循环流动的加热流体介质对粘接剂混合空间进行加热。

图7-12是根据本发明实施例的用于磁极防护覆层固化成型的工艺设备的示意图。如图7-12所示，转子40沿轴向方向竖直放置，例如，竖直放置在水平作业平面上，磁极43通过压条42固定在转子的磁轭41的内表面上。在磁极43的外表面上敷设有真空袋(未示出)，从而形成粘接剂灌注模腔。在磁极43的径向内侧预定距离处设置第一径向限位支撑部件100，在第一径向限位支撑部件100与磁极43之间设置第一弹性腔体部件200。第一径向限位支撑部件100为刚性部件，用于支撑并保持第一弹性腔体部件200。当向第一弹性腔体部件200中充入加压的流体介质时，第一弹性腔体部件200膨胀从而柔性紧密地挤压真空袋。

第一径向限位支撑部件100为环状，与磁极43之间形成等环状间隙，即，第一容纳空间，从而为环状的第一弹性腔体部件200预留安装、膨胀空间。第一径向限位支撑部件100可以采用传热系数较低的材料制成，例如，可以采用木板、硬质塑胶板等，用于阻止热量沿径向向外传递。此外，还可以在径向限位支撑部件100的外部敷设绝热材料来进一步增加绝热性能。第一径向限位支撑部件100也可以通过刚性骨架并填充绝热材料来形成。为了安装方便，第一径向限位支撑部件100可以沿圆周方向分为至少两片，优选为分为四片。相邻两片之间可以形成模块化接头。此外，还可以在该等环状间隙的上端和下端设置限位压板110和120，以限制第一弹性腔体部件200的轴向向外膨胀和热量传递。在所述磁极43安装在转子的内壁上的情况下，即转子40为外转子的情况下，所述第一径向限位支撑部件100的外围为凸面，所述第一弹性腔体部件100设置在第一径向限位支撑部件100的外圆周表面上。当所述转子40为内转子的情况下，第一弹性腔体部件200则设置在第一限位支撑部件100的内圆周表面上。优选地，第一限位支撑部件100以及限位压板110和120中的至少一个可以由透明材料制成，从而便于观察粘接剂的流动分布状态以及粘接固化状态。

第一弹性腔体部件200可以是柔性橡胶或柔性塑料制成的密封袋，设置在径向限位支撑部件100与真空袋之间的第一容纳空间中。第一弹性腔体部件200可以具有第一侧壁210和第二侧壁220，第一侧壁210为径向外侧壁，用于与磁极23上敷设的真空袋接触，以挤压真空袋内的粘接剂。第二侧壁220为径向内侧壁，与第一径向限位支撑部件100的表面接触。第一弹性腔体部件200可由第一径向限位支撑部件100支撑。可以向第一弹性腔体部件200中充入预定温度的加压流体介质，例如，空气、水、油等。在第一弹性腔体部件200中充入加压的流体介质的情况下，第一弹性腔体部件200能够与真空袋的刚性表面柔性接触，对真空袋内的粘接剂进行柔性挤压，使粘接剂扩散，以充分进入磁极43与磁极43之间的缝隙、磁极43与压条42之间的缝隙、磁极43与磁轭41之间的缝隙、压条42与磁轭41之间的缝隙，充分浸润、浸渍被粘接固体的表面，与敷设的增强纤维布充分浸润混合。同时，使得粘接剂在整个磁极表面上厚度均匀一致。

在采用柔性橡胶材料(例如，pvdf)或塑料材料制作第一弹性腔体部件200的情况下，可以在第一弹性腔体部件200中埋设温度传感器510、压电传感器520等感测部件，以检测流体介质温度和压力。可以通过数据总线将设置在不同位置的温度传感器510、压电传感器520连接到控制器500，以将温度信号、压力信号发送给控制器500，从而整体控制不同部分的加热温度和压力。第一弹性腔体部件200可以全部由pvdf材料制成，以容易形成压电传感器520。然而，为了节省成本，也可以仅在需要布置压电传感器520的位置设置pvdf材料，而其他部分由成本较低的橡胶或塑料制成。

第一弹性腔体部件200的内部空间可以是单个环状腔体，即，内部空间没有分隔。然而，也可以通过分隔带230将第一弹性腔体部件200的内部腔体分隔为多个环状通道240。分隔带230可以是具有一定柔韧性的肋状软带，两侧分别连接到弹性腔体部件200的第一侧壁210和第二侧壁220上。多个环状通道240可以是相互独立的，也可以是相互连通的。换句话说，各个通道240可以是相互并联的，也可以是相互串联的。图7-14示出了第一弹性腔体部件200的各个通道串联连接的示例。图15示出了第一弹性腔体部件200的各个通道并联连接的示例。下面，先参照图7-14对根据本发明第一实施例的工艺设备进行详细描述。

在各层通道240相互串联的情况下，可以形成一个绕着第一径向限位支撑部件100的外侧壁盘绕的螺旋状流体介质通道。所述流体介质通道可以按照大致螺旋形状从下向上盘绕。在这种情况下，每一层通道沿着一定倾斜角度向上延伸，因此并不是均处于同一个高度。但是，各层通道也可以沿着同等高度盘绕一圈，然后该层通道的出口与相邻通道的入口连接。流体介质入口可以形成在第一弹性腔体部件200的底部，流体介质出口可形成在第一弹性腔体部件200的顶部，从而流体介质从第一弹性腔体部件200的底部进入螺旋状流体介质通道，围绕磁极43的表面从下向上盘绕后从第一弹性腔体部件200的上部流出。可以通过分隔带230在第一弹性腔体部件200中沿着转子的轴向方向螺旋盘绕，来将第一弹性腔体部件200的内部空间分为串联连通的螺旋形状的流体介质通道。

如图9所示，在第一弹性腔体部件200中没有充入流体介质的情况下，第一弹性腔体部件200保持在预膨胀初始位置，即图9中所示的虚线位置250。图12中也示出了预膨胀初始位置，由标号250指示。当第一弹性腔体部件200中充入加压流体介质或加压加热的流体介质后，第一弹性腔体部件200充满环状膨胀伸缩空间，与覆盖粘接剂层的真空袋接触，从而沿圆周360°方向向粘接剂混合空间传递能量。

充入第一弹性腔体部件200中的流体介质，可以为液体，也可以为气体。根据本发明示例性实施例的磁极防护覆层固化成型工艺设备包括第一热流体介质供应系统600，用于向第一弹性腔体部件200供应加压的流体介质或者加压加热的流体介质。所述第一流体介质供应系统600可以包括流体介质加压机和加热器，加压机用于对流体介质加压，加热器用于将流体介质加热。在所述流体介质为液体(例如，水、油等)的情况下，所述加压机可以为液体压力泵。在所述流体介质为气体的情况下，所述加压机可以为压气机。

在本发明的实施例中，以加热流体介质为空气为例来描述本发明的实施例。图10示出了第一流体介质供应系统。如图10所示，所述流体介质供应系统600包括压气机610、加热器620、第一连接管路630、流体输送管路640、流体回收管路650、旁通管路660。压气机610用于向第一弹性腔体部件200输送加压空气。加压空气在第一弹性腔体部件200中循环后通过流体回收管路650返回到压气机610。压气机610加压后的空气可通过第一连接管路630流向加热器620，加热器620将加压空气加热到预定温度后供应到第一弹性腔体部件200中。

旁通管路660连接在加热器620的进口和出口之间，当不需要通过加热器620对循环气体进行加热时，可以将加压气体通过旁通管路660从压气机610直接供应到弹性腔体部件200中。

在流体供应管路640上设置有控制流体路径通断的第一阀门641。第一阀门641可以是电控阀。在流体回收管路650上可以设置有控制流体路径通断的第二阀门651，第二阀门651可以是电控阀。在压气机610的入口侧可以设置有第三阀门652，可以通过打开第三阀门652来向压气机610供应外部空气。第三阀门652可以是电控阀。第四阀门631设置在第一连接管路630上，控制压气机610与加热器620之间的流体路径的通断。第五阀门661和第六阀门662设置在旁通管路660上，控制旁通管路660的通断。

在流体供应管路640上还可设置有第一压力表642和第一温度传感器643，分别用于检测供应的空气的压力和温度。在流体回收管路650还可设置有第二压力表653，用于检测回流的空气的压力。

当完成粘接剂的真空灌注之后，向第一弹性腔体部件200中供应加压气体时，可以开启根据本发明实施例的第一流体介质供应系统600，将加压空气供应到第一弹性腔体部件200中。当空气充满第一弹性腔体部件200而膨胀时，占据预留在第一径向限位支撑部件100与粘接剂层之间的环状膨胀伸缩空间。第一弹性腔体部件200的径向向内的膨胀被径向限位支撑部件100阻挡，径向向外的膨胀弹性挤压真空袋。第一弹性腔体部件200与真空袋柔性紧密接触，压紧真空袋。

通常情况下，在将粘接剂真空灌注到粘接剂灌注模腔中之后，由于重力的作用，通常情况下会存在下部粘接剂较厚而上部粘接剂较薄的情形。此外，在注胶口附近的粘接剂通常较厚，而在远离注胶口的位置，粘接剂相对较薄。由于转子和定子之间的气隙通常只有几毫米，因此，对磁极防护覆层的厚度要求非常严格，如果局部过厚，会造成磁极防护覆层和定子外表面之间的摩擦，损坏防护覆层，甚至造成整个电机的报废。因此，虽然真空灌注工艺完成，粘接剂的不同位置的厚度并不满足形成转子的工艺要求。此外，此时的粘接剂还可能没有充分进入到磁极43、磁轭41、压条42之间的缝隙中，没有充分浸润、浸渍到被粘接固体表面，无法在粘接剂和被粘接固体表面之间形成粘接。

在粘接剂与磁极之间形成粘接需要两个条件，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、磁轭壁、增强纤维布表面接触后，接触面自动增大的过程，是粘接剂(树脂和固化剂)与磁极表面、转子磁轭壁、增强纤维布接触时发生的分子间相互作用的现象。因此，为了促进粘接剂与磁极表面的浸润，在第一弹性腔体部件200中快速充入加压气体，对粘接剂进行加压，促进粘接剂的浸渍、浸润、渗流。

作为示例，可以先在第一弹性腔体部件200中预充入一部分气体，从而可以在开启压气机610之后，能够瞬间将第一弹性腔体部件200充满。

优选地，流体介质入口设置在第一弹性腔体部件200的下部，从下层开始充入加压气体，先对下部的粘接剂进行挤压，将多余的粘接剂向上驱赶。加压气体从通道的下部环绕着磁极23的内侧壁逐层上升，从而将粘接剂逐层向上驱赶，以实现粘接剂在磁极23的表面上均匀敷设。

当通过压气机610向弹性腔体部件200充入加压气体时，可以先打开第一阀门641、第三阀门652、第四阀门631，关闭其他阀门。通过第三阀门652将外部空气引入压气机610，通过压气机610加压后的空气直接通过旁通管路660进入第一弹性腔体部件200。气体在通过加热器620时，流体阻力较大，时间较长，使得流体压力的变化响应时间慢。因此，在需要实现使空气瞬间充满弹性腔体部件200时，可以使气体从压气机610通过旁通管路660直接充入第一弹性腔体部件200中，而避免经过流动阻力大的加热器620。

第一弹性腔体部件200可以以恒定的压力挤压粘接剂，也可以以脉动的压力挤压粘接剂。为了促进粘接剂的流动、扩散，充入的加压气体的压力可以是周期性改变的。因此，第一流体介质供应系统600以变压方式运行，从而第一弹性腔体部件200以波动方式挤压粘接剂。图12示出了第一弹性腔体部件200对粘接剂层施加压力的示意图。

在变压运行期间，可以通过控制压气机610来使充入的气体压力升高，还可以通过操作第三阀门652向外释放一定量的气体来使弹性腔体部件200的内部压力减小。在压力改变时，可以关闭第四阀门631，打开旁通管路660上的第五阀门661和第六阀门662，使加压气体不通过加热器620，而是通过旁通管路660直接进入第一弹性腔体部件200中，实现压力的瞬间变化，提高对粘接剂的挤压和驱赶效果。

在根据本发明的第一实施例中，第一弹性腔体部件200中的腔体通过分隔带230被分为多层通道。多层通道串联连接，形成单个流体介质通道。分隔带230可以为柔性的肋状带，两侧分别连接到第一侧壁210和第二侧壁220上。当加压气体快速充入第一弹性腔体部件200时，下层通道瞬间膨胀，对分隔带230形成一个瞬间的冲击力，分隔带230在整个冲击力的作用下会向上弯曲变形，进入相邻的上层通道中。分隔带230受到的这种冲击力会撕扯分隔带230与第一弹性腔体部件200脱离。尤其是，在变压运行期间，分隔带230会反复朝着不同的方向弯曲变形，这会加剧分隔带230的损坏从而与第一弹性腔体部件200的侧壁脱离。因此，为了减少这种瞬间冲击对分隔带230造成的撕扯，在分隔带230上开设一些孔隙，使得一部分空气从压力高的通道进入压力相对低的通道中，减小分隔带230两侧的瞬间压力差。

图7示出了孔隙开设在分隔带230与第一侧壁210连接的位置处的示例。图8示出了孔隙开始在分隔带230与第二侧壁220连接的位置处的示例。然而，孔隙可以开设在分隔带230的任意位置，例如，开设在分隔带230的中部。孔隙240的形状优选为圆形，避免局部应力过大而开裂。

根据本发明的实施例，用于磁极防护覆层固化成型的工艺设备还可包括用于对磁轭41的外圆周表面进行加热的第二能量传递系统。如图11所示，所述第二能量传递系统可包括第二弹性腔体部件300和第二径向限位支撑部件400。第二径向限位支撑部件400为圆筒状，设置在转子40的外周，与转子40的外圆周表面之间形成环状间隙，即，第二容纳空间，第二弹性腔体部件300设置在第二容纳空间内。第二能量传递系统还可以包括第二流体介质供应系统(未示出)，从而向第二弹性腔体部件300中充入加热加压气体。由于对磁轭41的外表面仅需要加热，因此，可以仅向第二弹性腔体部件300中充入加热气体。然而，优选地，为了使第二弹性腔体部件300与磁轭41的外表面紧密接触从而以热传导方式对磁轭41加热并且避免第二弹性腔体部件300烧毁，第二能量传递系统还可以包括第二压气机(未示出)，以向第二弹性腔体部件300充入加热加压气体。在环状间隙的两端还可以设置限位压板410和420，以限制第二弹性腔体部件200的轴向向外膨胀和热量传递。由于不需要对磁轭41的圆筒壁进行波动加压。因此，除了波动加压之外，第二能量传递系统可以与第一能量传递系统的构造类似，为了使说明书简洁，这里不再对第二能量传递系统进行详细描述。

如图12所示，第一弹性腔体部件200和第二弹性腔体部件300均可以采用柔性橡胶或柔性塑料制成，并且可以埋设有和温度传感器510和压力传感器520，并通过数据总线与控制器500连接，将压力信号和温度信号传递给控制器500，从而实现对压力和温度的总体监测和控制。压力信号偏差与磁极防护覆层厚度偏差对应，压力低则对应磁极防护覆层厚度大，压力大则对应磁极防护覆层厚度小。可建立压力信号偏差与厚度偏差的关系，作为评价能量传递系统工作效果的指标。轴向高度压力偏差信号可作为真空系统故障判断依据，借助测厚仪检验、校正变压运行周期和力度。

图14示出了弹性腔体部件200的压力变化曲线以及粘接剂固化过程温度变化曲线。

如图14所示，横轴为时间轴，左侧纵轴表示压力大小，右侧纵轴表示温度大小。p1表示真空袋内的绝对压力，p0表示制造车间的环境大气压。t1表示制造车间环境温度。t0、t1、t2、t3表示工艺过程的各个时间点。根据时间点t0、t1、t2、t3，可以将弹性腔体部件200的压力变化曲线以及粘接剂固化过程温度变化曲线分为三个阶段，分别对应于加压渗流过程、加热加压固化过程和降温及应力松弛过程。

第一阶段(从t0到t1)为加压渗流过程。通过第一弹性腔体部件200对粘接剂层施加压力能，促进粘接剂在粘接剂混合空间内的扩散、浸润、渗流。在该过程中，为了避免粘接剂在厚度敷设均匀之前固化，先不对粘接剂层加热。可以通过使第一弹性腔体部件200中的压力波动变化，来对粘接剂脉动加压。通过若干个周期的循环脉动加压，能够促使粘接剂均匀敷设，并进入到磁轭41、压条42、磁极43之间的缝隙、间隙中，从而更好地浸渍、浸润固体表面。在整个过程中，由于没有对粘接剂进行加热，粘接剂保持在一个稳定的温度，基本上等于注入时的温度。

第二阶段(从t1到t2)为加热加压固化过程，在时间点t1结束对粘接剂的交变加压，改变为以恒定压力挤压粘接剂，并从时间点t1开始对粘接剂进行加热。对于转子内侧，通过在第一弹性腔体部件200中充入加热加压气体，从磁极侧对粘接剂进行加热加压。对于转子外侧，通过第二能量传递系统对转子磁轭进行加热，从而从磁轭侧对粘接剂进行加热升温。通过控制受热区域两侧的温度，使粘接剂两侧均等受热，使得粘接剂两侧温度对称上升，减小对磁极周界及防护覆层由于温差导致的热应力。在下面的描述中，以第二能量传递系统如图11所示包括第二弹性腔体部件300为例。

由于能够在短时间内将热空气充入第一弹性腔体部件200和第二弹性腔体部件300中，第一弹性腔体部件200和第二弹性腔体部件300中能够在几秒钟之内充满加热加压的气体，从而响应速度快，温度可控性好。由于第一弹性腔体部件200与真空袋柔性紧密接触，能够以热传导方式直接快速加热粘接剂混合空间。同时，第二弹性腔体部件300紧密接触磁轭41，以热传导方式对磁轭41进行加热。因此，控制器500可以通过控制粘接剂混合空间两侧的温度，使粘接剂从灌注温度按照设定的速率升温到最佳的粘接固化温度附近。升温即从树脂注入温度提升至所需的固化温度，升温至所需温度后恒温一段时间，以促进固化剂和树脂反应、凝结、固化。通过控制第一能量传递系统和第二能量传递系统，使粘接剂混合空间两侧的温度保持一致，并保持在最佳的粘接固化温度附近持续设定小时数。温度是粘接剂固化的主要因素，不仅决定固化完成的程度，而且也决定固化过程进行的快慢。固化时间太长或固化不完全都会使粘接性能下降，温度过高，因反应过快，粘度迅速上升会影响粘接剂向被粘接固体表面扩散，也会造成粘接性能下降。因此，在粘接过程中，需要有效控制粘接固化温度，并且还需要在固化粘接温度维持必须的时间长度，获得加热粘接期间固化达到的强度要求。在加热固化过程中，可将真空袋侧的温度与磁轭内表面的温度保持一致，并保持7-8小时。

在第二阶段中，第二弹性腔体部件300与磁轭41的外部接触，实现热传导即可，因此，第二弹性腔体部件300中的压力满足使第二弹性腔体部件300与磁轭41的外壁紧密接触即可。通常，磁轭41为金属材料，导热系统较高，能够实现热量的快速传递。然而，由于第一弹性腔体部件200直接接触粘接剂混合空间，而第二弹性腔体部件300需要通过磁轭41来对粘接剂混合空间进行加热，因此，可使第二弹性腔体部件300中的气体的温度稍微大于第一弹性腔体部件200中的温度，来使粘接剂混合空间两侧的温度保持一致。粘接剂混合空间两侧的加热温度可以通过计算得到。

第三阶段(从t2到t3)为降温及应力松弛过程。在粘接剂的固化达到强度要求后，工艺进入降温及应力松弛过程。在该过程，为了避免粘接剂快速降温导致的应力，使粘接剂混合空间按照一定速率降温，降温速率和降温时间可以通过计算得到。通过控制第一能量传递系统和第二能量传递系统，使粘接剂两侧的温度以设定的速率降低。在时间点t3，粘接剂混合空间的温度达到室温，第一弹性腔体部件200中的压力也相应逐渐降低，粘接剂的固化完成，从而形成防护覆层。此时，可以将弹性腔体部件200泄压，移除相应的工艺设备。避免突然的降温导致的应力突变而影响防护覆层的寿命，降温及应力松弛过程可持续5-6小时。

如图14所示，当通过对粘接剂进行波动加压的加压渗流过程中，在起始阶段，优选地，对粘接剂施加的压力小一些，持续时间短一些。这是因为，在粘接剂还没有完全均匀摊开的情况下，会存在粘接剂局部堆积的可能，例如，由于重力作用使得粘接剂下垂，下部的厚度相对大于上部的厚度。如果加压过大过快，容易造成真空袋破裂。在通过多次波动加压之后，下部局部堆积的粘接剂被向上逐步驱赶、扩散。随着粘接剂覆层的厚度逐渐均匀，可以加大加压的幅度和持续的时间。通过对粘接剂交变加压，使得粘接剂的厚度在整个磁极表面上完全均匀一致，使得粘接剂与玻璃增强纤维布重复浸润混合，并且在径向压力作用下进入各个缝隙，并浸渍、浸润固体表面。

在第一个阶段的交变加压过程中，可以执行多轮加压操作，例如，进行n轮加压操作，其中n为自然数，并且大于等于3。每轮加压操作的最大压力可以逐渐增大，持续时间段可以逐渐加长。

以进行3轮加压操作为例，在第1轮加压操作中，可以使压力升高到p′，然后降低到预定压力，所述预定压力可以大于或等于p2，并且p2大于环境大气压p0。在第2轮加压操作中，可以使压力升高到p″，然后降低。在第3轮加压操作中，可以使压力升高到p″′，然后降低到p2，并保持在p2，以进行第二阶段的加热固化过程。在上述加压操作中，每轮操作的压力逐渐增大，即，压力p″′>p″>p′，并每轮持续时间逐渐加长。

通过图14可以看出，每一轮加压的峰值是逐渐加大的并且持续时间是逐步增加的，从而每一轮加压的平均压力值和持续时间是阶梯性增大的。通过这种平均压力阶梯式增加的方式对粘接剂进行波动加压，就像气锤一样对粘接剂层进行柔性捶打，且逐渐加大捶打力度，使得粘接剂充分进入磁极与磁轭之间的各个缝隙中，并且在转子径向方向上粘接剂层的厚度均匀一致。

可选地，每轮加压操作可以包括多个重复性操作，即，每个压力增大-减小的加压操作也可以重复执行多次。例如，在第一轮加压操作中，可以将压力升高到p′的操作反复执行多次，在第二轮加压操作中，可以将压力升高到p〞的操作反复执行多次，在第三轮加压操作中，可以将压力升高到p″′的操作反复执行多次。在整个加压渗流过程中，第一弹性腔体部件200中的压力可始终大于环境大气压p0，例如，可以始终大于压力p2。

在受热固化阶段，依据聚合物表面张力平衡值随反应温度提高而减小所遵守的基本热力学关系，控制粘接剂混合空间的温度值将粘接剂表面张力减小，使被粘物(磁极、转子磁轭壁)被粘接剂润湿情况得到改善，在利于粘接剂浸润、吸附、成键的温度最佳值附近持续特定时间而固化粘接。通过使“粘接剂混合空间”的360圆周方向和高度方向温升控制一致化、温度分布均一化，使得粘接剂在最佳固化温度下粘接固化，并且控制粘接剂混合空间两侧的温度，避免温差造成的热内应力。

在降温及应力松弛阶段，使粘接剂层两侧的温度对称地以设定速率降低，避免降温过快的导致的收缩应力。

根据本发明的实施例，在加热过程中，加热流体在整个弹性腔体内连续流动，保证了温度场圆周方向、不同高度的温度分布均一化可控，使粘接剂在圆周360°范围内受热一致化，磁极和磁轭高度方向受热一致化，使得磁极防护层自身成型过程中应力消除了，保证了成型质量，降低后期使用过程应力造成的剥离、断裂。根据本发明的实施例，整个弹性腔内空气占有容积非常小，意味着空气流循环过程代价小，吸热量小，温升过渡过程短暂，容易实现粘接剂填充过程对温升速率的控制。

此外，根据本发明的实施例，在真空保压阶段，由于弹性腔体部件200挤压在真空袋外表面，即使是真空袋有破损，也能够通过与真空袋外表面的紧密接触并紧紧挤压真空袋，防止真空袋内的真空失效。

图15是根据本发明第二实施例的第一能量传递系统的示意图。在根据本发明的第二实施例中，弹性腔体部件200中的各层通道相互独立，并联连接在第一流体介质供应系统600的入口和出口之间，因此，各个通道可以单独控制。图15所示的第一能量传递系统包括与流体输送管路640连接的分流母管645和与流体回收管路650连接的回流母管655。分流母管645与用于将空气分别输送到弹性腔体部件200的各个环状通道中的分流支管连通，各个分流支管上设置有用于控制各个分流支管通断的分流支管阀门7、9、11、13、15、17、19。回流母管655与用于将各个环状通道中的空气回收的回流支管连通，各个回流支管上设置有用于控制各个回流支管通断的回流支管阀门6、8、10、12、14、16、18。

为了形成各个独立的通道，通过环形分隔带230将第一弹性腔体部件200的内部空间沿转子的轴向方向分隔为多个环形通道。为了将各层通道相互分开并且减小相邻通道之间的干涉和影响，分隔带230可以是具有一定刚性的环形肋状分隔板。此外，在各个环形通道中还设置一个纵向分隔片(未示出)，并在纵向分隔片的两侧设置分流支管和回流支管，使得流入环形通道的空气在整个圆周方向上循环一周。通过分流支管流入环形通道的气流沿圆周360°度循环一周后通过回流支管流出。

在图15所示的示例中，第一弹性腔体部件200中的空间被分为7层通道，从下往上分别为第一环形通道，第二环形通道、第三环形通道、第四环形通道、第五环形通道、第六环形通道、第七环形通道。可以分别通过阀7、9、11、13、15、17、19控制各个通道的分流支管，通过阀6、8、10、12、14、16、18控制各个通道的回流支管。但是，上述通道的层数仅仅是示例性的，可以根据转子的尺寸以及压力控制的需要来设置通道的层数。

与前面参照图14所描述的过程类似，在真空灌注粘接剂之后，先对粘接剂施加压力，通过挤压、驱赶使粘接剂层的厚度均匀一致，同时使粘接剂浸渍、浸润、渗流到各个缝隙中。可以通过各个阀门的开闭来分层控制各层通道的压力，使第一弹性腔体部件200的压力分层循环脉动。在变压运行的第一阶段，打开旁通管路660，使加压气体直接通过分流母管645，然后通过分流支管进入各个通道中。为了分层控制各个流道的压力并使下部通道的压力相对大于上部通道的压力，可以采取梯级加压的顺序从下往上对各通道充入加压气体。可以通过使分流支管阀门19、17、15、13、11、9、7的开度按照从下往上的顺序先后延迟打开，从而使下部的通道先充入加压气体，并使下部通道的气体压力大于上部通道的气体压力，从下部往上驱赶、推挤粘接剂。可以通过控制各个分流支管阀门的开度或者打开时间来控制各层环状通道的压力。通过梯级加压操作，使得各层环状通道从下往上逐级推挤、驱赶粘接剂。除了梯级加压的方式之外，还可以使各层通道的压力交替脉动变化。

图16示出了对第一弹性腔体部件200的各层通道进行梯级加压的示例性示图。在图16中，横轴表示各个分流支管阀门的控制顺序，也对应于各个环形通道的控制顺序，左侧纵轴表示压力大小，右侧纵轴表示每轮加压操作的时序，表示多轮加压过程。时序轴上的t1、t2、t3、t4、t5、t6表示每一轮加压完成的时间。

下面，参照附图16来详细描述根据本发明第二实施例的加压过程。

初始状态是，所有分流支管阀门19、17、15、13、11、9、7和所有回流支管阀门6、8、10、12、14、16、18均关闭。这里，分别用p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7表示第一至第七环形通道内的压力。当需要对各通道充入加压气体时，打开压气机610，并且先打开最下层通道的分流支管阀门19，控制分流支管阀门19的开度，将加压气体充入第一环形通道，持续第一充气时间δt1之后关闭分流支管阀门19。然后，打开第二环形通道的分流支管阀门17，使分流支管阀门17的开度小于分流支管阀门19的开度，并持续第一充气时间δt1之后关闭分流支管阀门17。由于分流支管阀门17的开度小于分流支管阀门19的开度，在充气时间相同的情况下，第二环形通道的压力p2小于第一环形通道的压力p1。

然后，依次打开分流支管阀门15、13、11、9、7，使这些阀门的开度依次减小，并持续相同的时间δt1后关闭。在加压过程中，全部回流支管阀门6、8、10、12、14、16、18处于关闭状态。由于各个分流支管阀门的开度不同，因此，在打开持续时间均为δt1的情况下，进行第一轮加压之后，p1>p2>p3>p4>p5>p6>p7。可以通过依次延迟打开分流支管阀门19、17、15、13、11、9、7，使得下部的环状通道中先充入加压气体。除了通过控制各个分流支管阀门19、17、15、13、11、9、7的开度来控制各个压力p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7的大小之外，还可以通过控制打开持续时间δt1，使得每个分流支管阀门19、17、15、13、11、9、7的打开持续时间不同来控制各个压力p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7的大小。

在通过真空灌注工艺灌注粘接剂时，注胶口通常设置在真空袋的下部，与真空泵连接的吸气口设置在真空袋的上部，在注胶口的附近，真空袋内的压力接近环境大气压，在吸气口的附近，真空袋内的压力接近于零。因此，沿着转子的轴向方向，真空袋内外压力差并不一致，上部的压差大于下部的压差。这会阻碍粘接剂从下部往上部渗透、漫延。因此，在转子的磁极的整个表面上，灌注的粘接剂的厚度并不均匀一致，下部的厚度大于上部的厚度。由于在转子与定子之间的气隙通常只有几毫米到十几毫米，当磁极防护覆层局部较厚的情况下，在风力发电机运行过程中，极有可能造成定子与转子之间的碰撞、磨损，导致磁极防护覆层损坏、脱落。因此，磁极防护覆层的厚度要均匀一致，对风力发电机组的可靠运行非常重要。

根据本发明的实施例，通过先使下部的环形通道充入压力较高的气体，以较大的压力挤压粘接剂层，可以将下部的粘接剂往上部驱赶。

对第一弹性腔体部件200充入加压气体的操作可以执行多次。如图16所示，第一轮充气过程在时间t1结束，保持预定的充气时间δt2后，使压气机610输出更高压力的气体，并再次依次打开分流支管阀门19、17、15、13、11、9、7，重复前面的充气过程，在时间t2结束第二轮充气过程。依次类推，分别在时间t3、t4、t5、t6完成第三轮、第四轮、第五轮、第六轮的充气加压过程。

通过多次充入压力更高的气体，使得各个环形通道内的气体的压力p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7中的每一个逐渐增加。一方面，可以避免过快地在环形通道内充入压力较高的气体导致真空袋破裂。另外一方面，对粘接剂以逐渐加大的压力进行挤压、驱赶，使得粘接剂更好的渗流到磁极、压条、磁轭之间的缝隙中，并以均匀一致的厚度敷设在磁极43的外表面上，保证转子与定子之间的环状气隙沿圆周方向和轴向方面均匀一致。

为了实现对粘接剂进行波动加压，在完成第一弹性腔体部件200的梯级加压之后，可以逐级对各个环形通道进行泄压，使得各个环形通道的压力相应降低。与梯级加压的方式类似，通过控制各个通道的回流支管的开度大小或打开持续时间，可以实现对各个环形通道的梯级泄压。图17示出了对第一弹性腔体部件200的各层通道进行梯级泄压的示例性示图。

在图17中，横轴表示各个回流支管阀门的控制顺序，也对应于各个环形通道的控制顺序，左侧纵轴表示压力的大小，右侧的纵轴表示每轮泄压操作的时序。与图16不同的是，左侧压力轴的箭头方向朝下，表示压力从上往下逐渐减小，右侧时序轴方向也是向下。与对各个环状通道进行加压的顺序相反，当对各个通道进行泄压时，关闭所有分流支管阀门，打开第三阀门652，以向外部释放气体，依次延迟打开各个通道的回流支管阀门6、8、10、12、14、16、18，对各个环形通道泄压。可以先打开下层环形通道的回流支管阀门，使下层环形通道的压力先降低，并且使下层环形通道的回流支管阀门的开度小于上层环形通道的回流支管阀门的开度，依然保持下层环形通道的压力大于上层环形通道的压力。如图17所示，先打开下部第一环形通道的回流支管阀门18，控制回流支管阀门18的开度，并在持续预定泄气时间δt3后，关闭回流支管阀门18。然后打开第二环形通道的回流支管阀门16，控制回流支管阀门16的开度小于回流支管阀门18打开时的开度，并在持续预定泄气时间δt3后，关闭回流支管阀门16。以此类推，对各个回流支管阀门14、12、10、8、6依次执行打开和关闭操作，使得各个环形通道的压力相应降低。同样地，可以通过控制各个回流支管阀门6、8、10、12、14、16、18的打开持续时间δt3的大小来控制各个环形通道的压力。

虽然在图17中，按照从下往上的顺序对各个环状通道进行泄压操作，然而，在该泄压操作过程中，也可以按照从上往下的顺序对各个环状通道进行泄压操作。

与梯级加压的过程类似，通过将泄压过程执行多次，来逐步将各个环状通道内的压力降低。如图17所示的示例，在时间点t7、t8、t9、t10、t11、t12依次完成第一轮、第二轮、第三轮、第四轮、第五轮、第六轮的泄压操作。

然后，可以再次重复图16中的梯级加压操作和图17中的梯级泄压操作，使得第一弹性腔体部件200的中气体压力周期性增大和减小，从而以循环波动的压力对粘接剂进行挤压、驱赶，使得粘接剂填充磁极43周围的缝隙、充分浸渍、浸润被粘接固体的表面，并且在磁极43的径向内表面上覆层厚度圆周360°以及轴向方向均匀一致。与参照图13描述的第一实施例类似，在加压渗流过程中以及在加热加压的固化过程中，第一弹性腔体200中的压力可以保持为大于环境大气压p0。

在经过多个回合的加压、泄压操作之后，粘接剂的浸润和敷设厚度满足工艺要求，完成第一阶段的波动加压过程。此时，可以执行第二阶段的加热固化过程，将加热气体充入第一弹性腔体部件200中，对粘接剂进行加热，使粘接剂固化。

在执行加热固化操作时，关闭第三阀门652，并将各个分流支管阀门和回流支管阀门同时打开，使得各个环形通道的气体压力相同，使气体循环通过加热器620，并且控制气体的温度按照设定的速率升高到最佳固化温度。与根据第一实施例描述的工艺过程相同，通过控制第一能量传递系统和第二能量传递系统，控制混合空间两侧的温度一致，在圆周360度以及轴向方向上对转子的磁极防护覆层进行均匀一致的加热。

由于第一弹性腔体部件200的容积非常小，空气吸热量小，能量消耗少，温升过渡过程短暂，温升速率可控性高。

通过控制转子的磁轭两侧的第一能量传递系统和第二能量传递系统，能够使得粘接剂混合空间两侧的温度一致，温升速率一致。温度时粘接剂固化的主要因素，不仅决定固化完成的程度，而且也决定固化过程进行的快慢。固化时间太长或固化时间太短，都会使粘接性能下降。温度过高，因反应过快，粘度迅速上升会影响粘接剂向被粘接物表面的扩散，也会造成粘接性能的下降，因此，在粘接剂固化过程中，要严格控制粘接剂固化温度。目前使用的粘接剂属于反应性粘接剂，在树脂和固化剂两个组分混合后，发生交联反应，还需要在固化粘接温度维持必须的小时数，获得加热粘接期间固化达到的强度要求。

在将粘接剂维持在较佳的粘接固化温度持续设定的时间之后，粘接剂基本上已经完全固化，因此，执行第三阶段，即降温及应力松弛阶段。在降温及应力松弛阶段，以设定速率使粘接剂混合空间降温，相应地，第一弹性腔体部件200中的压力也逐渐减小。可以通过控制加热器620的功率来使充入的气体的温度以设定的速率降低。

根据本发明实施例的用于磁极防护覆层固化成型的工艺设备以及工艺方法，能够提高永磁磁极生产制造的工艺可靠性，以提高磁极防护成型质量。根据本发明的实施例，通过控制磁极两侧的能量传递系统，使热气流自身在整个弹性腔内连续流动，保证了温度场圆周方位、不同高度的温度分布均一化可控，能够实现温升控制一致化、温度分布均一化、温升速率可控性极快，解决永磁电机磁极的防护覆层成型过程中在圆周360度范围受热一致化问题、磁极和磁轭高度方向受热一致化问题。

通过在第一弹性腔体部件200充入加压气体，以柔性材料表面适应于真空袋表面抽真空后形成的比较刚硬的外表面，客观上容易实现与真空袋表面无缝隙贴合，实现紧密接触。实现了紧密接触才能以导热方式传递热能，从而提高传热效率。通过波动加压，促进了粘接剂的浸润、渗流，为粘接力的形成提供了充分保障。

整个弹性腔内空气占有容积非常小，意味着空气流循环过程代价小，吸热量小，温升过渡过程短暂，容易实现树脂填充过程对温升的快速要求。

由于通过第一径向限位部件100使得第一弹性腔体部件200只能向粘接剂混合空间传热，热量损失小，并且避免了其他部件吸收热量，减少整个工艺过程中的热量损失和热量消耗。

此外，由于在整个加热过程中，没有采用用于强制对流换热的风机，与现有技术中的空气对流换热的方式相比，减少了噪声。

总之，根据本发明的实施例，通过使磁极防护覆层成型过程中温升速率一致化、温度分布均一化，使得磁极防护覆层自身成型过程应力消除，保证成型质量，降低后期使用过程应力造成的剥离、断裂，磁极防护覆层断裂现象的发生，提高了机组运行寿命。

根据本发明的实施例，不限于应用于风力发电机转子的磁极防护覆层的固化成型，还可以应用于其他需要敷设粘接层并使粘接剂固化成型的场合，同样可以实现类似的技术效果。此外，虽然上面以同时采用第一能量传递系统和第二能量传递系统从粘接剂混合空间的两侧进行加热的示例，但是，在由于工艺条件限制或部件本身的结构限制等原因而选择在粘接剂混合空间一侧进行加热时，采用本发明的第一能量传递和第二能量传递系统中的一个也能够实现相应的技术效果。

虽然已经参照优选实施例描述了本发明，但是以上实施例的描述只是用于帮助理解本发明的原理和精神。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，可以对本发明进行各种改进，这些改进将落入本发明的权利要求的保护范围内。