液体粘接剂粘度实时测量装置及应用该装置的试验装置的制作方法

本发明涉及永磁电机磁极成型生产过程粘接剂填充固化技术领域，特别涉及一种液体粘接剂粘度实时测量装置及应用该装置的试验装置。

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为永磁电机的永磁磁极局部结构示意图。

永磁电机的永磁磁极包括磁轭壁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1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。

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。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种液体粘接剂粘度实时测量装置，包括支座以及旋转轴，所述旋转轴竖直设置且与所述支座周向转动连接，所述旋转轴上安装有永磁磁极，所述支座还设置有感应线圈，所述旋转轴位于所述支座外部的轴段周向设有叶片，当驱动所述叶片转动时，所述永磁磁极转动产生变化磁场，进而位于所述变化磁场中的所述感应线圈内部产生电压信号。

现有技术中的粘度计仅能在粘接剂处于静态时测量粘度，而本发明所提供的液体粘接剂粘度实时测量装置具有以下优势：第一，在粘接剂与固化剂进行混合期间实时获取粘接剂的粘度，即能够实现粘接剂处于动态混合状态时粘度的测量；第二，通过实时测量粘接剂和固化剂处于不同混合阶段的各粘度值，试验人员可以了解粘接剂与固化剂的混合情况。

并且本发明所提供的试验装置可以实现不同配比的粘接剂和固化剂的试验，进而获取在相同条件(温度、压力)条件下，不同配比的粘接剂和固化剂的粘度值。

可选的，所述支座为中空筒，所述旋转轴、所述永磁磁极均置于所述中空筒的内部，各所述叶片置于所述旋转轴的顶部，并露置于所述中空筒的外部，并且所述旋转轴与所述中空筒的顶部周向密封。

可选的，还包括轴承，所述轴承设置于所述旋转轴外壁与所述中空筒的内壁之间，所述旋转轴与所述支座通过所述轴承转动连接。

可选的，所述感应线圈缠绕于所述中空筒的内周壁或外周壁。

可选的，各叶片沿周向均匀布置，且各叶片的片状表面平行于竖直方向。

可选的，还包括数据处理设备，所述数据处理设备包括变送器和显示装置，所述变送器的信号输入端连接所述感应线圈，根据所述感应线圈输出的电压信号计算粘接剂的粘度值，并将粘度值显示于所述显示装置。

本发明还提供了一种应用液体粘接剂粘度实时测量装置的试验装置，包括上述任一项所述的液体粘接剂粘度实时测量装置，还包括以下部件：

容器，具有盛装液体粘接剂的容腔，所述液体粘接剂粘度实时测量装置的支座固定于所述容腔底壁；

动力部件，驱动所述容器围绕其竖直中心轴旋转。

可选的，还包括以下部件：

温度传感器，安装于所述容器内部，用于检测所述容腔内部液体粘接剂的温度。

可选的，所述容器包括底壁、周壁和顶壁，所述顶壁的内表面为穹型。

可选的，所述温度传感器包括顶部温度传感器，所述顶部温度传感器包括安装座和感温件，所述安装座吊装于所述顶壁的中心位置，所述感温件包括测量段和包覆有绝缘材料的绝缘段，所述绝缘段的端部固定于所述安装座。

可选的，还包括温度显示装置，所述温度显示装置安装于所述顶壁的外表面，所述温度显示装置与所述顶部温度传感器电连接，用于显示所述顶部温度传感器所测量的温度。

可选的，所述温度传感器还包括底部温度传感器，所述底部温度传感器安装于所述容器的底壁。

可选的，还包括加热部件，所述加热部件设置于所述容器的容器壁或者所述容器的容器壁外围，用于对所述容腔内部的液体粘接剂进行加热。

可选的，所述容器的底壁和所述周壁至少一者内部设置有所述加热部件。

因本发明所提供的试验装置具有液体粘接剂粘度实时测量装置，故该试验装置也具有液体粘接剂粘度实时测量装置的上述技术效果。

附图说明

图1为永磁电机局部结构永磁磁极的示意图；

图2为本发明一种液体粘接剂粘度实时测量装置的结构示意图；

图3为图2中旋转轴的俯视示意图；

图4为径向不同位置粘接剂的线速度的示意图；

图5为本发明一种应用液体粘接剂粘度实时测量装置的试验装置的结构示意图；

图6为图5中粘接剂混合物的流动方向示意图。

其中，图1中：

磁轭壁1、压条2、磁极部件3、螺栓4、防护覆层6；

图2至图6中：

液体粘接剂粘度实时测量装置1-1、支座10、旋转轴11、叶片12、轴承13、永磁磁极14、感应线圈15；

容器2-1、底壁21、周壁22、顶壁23；

顶部温度传感器3-1、测量段31、绝缘段32、绝缘材料33、安装座34；

底部温度传感器4-1；

温度显示装置5-1；

加热部件6-1；

脱粘材料层7-1；

蓄电池8-1；

数据处理设备20；

粘接剂混合物100。

具体实施方式

针对背景技术中指出的“在实际模塑形成过程中存在许多微裂纹等缺陷导致防护覆层的机械性能降低”技术问题，本发明对防护覆层形成的各个阶段进行了深入研究和探索。

防护覆盖层主要通过注胶工艺和固化工艺成型，其中在注胶工艺中所使用的设备主要包括：真空泵、真空泵压力调节阀、缓冲罐(粘接剂收集器)、粘接剂储存罐和连接软管。在真空泵的作用下，粘接剂储存罐中粘接剂通过软管逐渐充注至真空袋的内部。

现有技术对于粘接剂的一般要求为：粘度低、凝胶时间长，以保证浸渍、充模及玻璃纤维增强材料浸润过程顺利完成，粘接剂适当的固化特性保证合适的成型周期，具有满足性能要求的机械和物理性能。粘接剂性能参数中起决定因素的为粘度。粘度受环境温度影响比较大，虽然现场能够控制粘接剂储存罐中粘接剂的温度处于一定范围，但是未考虑真空袋所包覆的磁钢以及玻璃纤维加强材料的温度对粘接剂粘度的影响，即未考虑实际充注环境对粘接剂粘度的影响。

另外，目前通常在粘接剂进行充注前，会将固化剂和粘接剂按照一定比例混合，其中固化剂和粘接剂的混合比例没有严格的标准，现有技术也无法定量恒量该配比的固化剂和粘接剂对防护覆层成型的影响。

也就是说，现有技术粘接剂的注塑主要依靠技术人员的经验，缺乏混合后动态粘度变化的变化数据，没有可以参考的数值。

在以上研究的基础上，本发明进一步提出了如何优化注胶工艺参数以提高防护覆盖层成型质量的技术方案。

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4，图2为本发明一种液体粘接剂粘度实时测量装置的结构示意图；图3为图2中旋转轴的俯视示意图；图4为本发明一种应用液体粘接剂粘度实时测量装置的试验装置的结构示意图。

本发明提供了一种试验装置，包括容器2-1和动力部件，容器2-1具有盛装液体粘接剂的容腔。动力部件驱动容器2-1围绕其竖直中心轴旋转，一般地，容器2-1包括底壁21、周壁22和顶壁23，三者围成盛装粘接剂的容腔，在动力部件的驱动下，容器2-1可绕其竖直中心轴线转动。具体地，容器2-1的底壁21可以固定在平台上，动力部件驱动平台转动，从而实现容器2-1的旋转。动力部件可以为电机，因该试验装置的体积不大，电机的功率也相对比较低，可以通过蓄电池8-1驱动。当然动力部件也可以为液压泵、马达等部件，对于动力部件的具体结构形式本发明不做具体限定，只要能实现容器2-1的旋转即可。

容器2-1中还进一步设置有液体粘接剂粘度实时测量装置1-1，该液体粘接剂粘度实时测量装置1-1包括支座10、旋转轴11，旋转轴11竖直设置并且与支座10周向转动连接。具体地，旋转轴11可以直接与支座10转动，当然两者也可以通过转动部件实现周向转动，通过转动部件实现周向转动可以尽量减少两者的摩擦阻力。本发明中转动部件优选为轴承13，当然，也可以为其他实现转动的零部件。后续将具体介绍转动部件为轴承13的具体安装结构。

本发明中的液体粘接剂粘度实时测量装置1-1还进一步包括叶片12，叶片12设置于旋转轴11位于支座10外部的轴段周向，叶片12的数量可以为至少两个。也就是说，各叶片12沿旋转轴11的周向布置，各叶片12可以均匀布置，当然也可以非均匀布置。本发明中优选各叶片12均匀布置，即相邻两叶片12之间的夹角相等。叶片12外伸至旋转轴11的外侧，并且叶片12具有一定的片状表面，片状表面的大小可以根据实际情况设置，叶片12的径向尺寸要尽量小于容器2-1的半径，以保证后续实验测量准确性。

对于叶片12的形状和大小本发明不做具体限定。本发明中不给出叶片12的大小和形状并不阻碍本领域内技术人员对本发明技术方案的理解。

本发明中，旋转轴11上还安装有永磁磁极14，支座10上设置有感应线圈15，永磁磁极14可以位于感应线圈15的内部，也可以位于感应线圈15的外部。本发明优选永磁磁极14位于感应线圈15的内部。支座10可以为中空筒结构，中空筒可以选择非金属，也可以选择金属。旋转轴11、永磁磁极14均置于所述中空筒的内部，各叶片12置于所述旋转轴11的顶部，并露置于中空筒外部，并且旋转轴11与中空筒顶部周向密封。中空筒起到保护位于其内部的部件免受粘接剂的影响，提高检测可靠性。感应线圈15可以位于中空筒的内周壁，也可以位于外周壁。

永磁磁极14可以为磁钢，也可以为其他具有磁性的部件，只要能够产生磁场即可。

本发明中液体粘接剂粘度实时测量装置1-1可以通过支座10固定于容器2-1底壁21的非中心轴位置，一般选择安装于距离中心2R/3至3R/4位置，其中R为容器2-1的底壁21的半径。

试验时，液体粘接剂可以通过容器2-1表面的注胶口注入容腔内部，注胶量可以根据实际情况而定，一般为了保证试验效果，容腔内部注入的粘接剂的量一般不高于总容量的3/4，注胶完毕密封容器2-1表面的注胶口；最后开启动力部件，动力部件驱动容器2-1绕其自身竖直中心轴转动，进而容腔内部的粘接剂混合物也随围绕容器2-1中心旋转，因径向粘接剂圆周运动之间出现滑移，导致容器内不同半径处粘接剂角速度不同，其中靠近容器周壁位置角速度最大，中心轴线位置角速度最小，角速度的差距反映径向流体层间的剪切速度。请参考图4，图4中仅示出了两个位置不同的A和B两处的线速度分别为和其中表示圆柱坐标系。剪切速度给粘度实时测量装置1-1的叶片12产生旋转力矩，叶片12转动进而带动旋转轴11转动，因旋转轴11上安装有永磁磁极14，永磁磁极14也随旋转轴11周向转动，永磁磁极14转动导致其磁场变化，处于变化磁场中的感应线圈15产生电压信号，感应线圈15所产生的电压信号可以通过导线传递至容器2-1外部，并通过数据处理设备20进行测量获得。

数据处理设备20可以为变送器和显示装置，变送器的信号输入端连接所述感应线圈15，根据感应线圈15输出的电压信号计算粘接剂的粘度值，并将粘度值显示于显示装置的界面。通过电压信号可以计算电压值，电压值代表旋转轴的转速大小，与粘接剂粘度值的大小成正比例。

通过电动势和牛顿内摩擦定律计算容器2-1内粘接剂的粘度。粘度变化测量传感器的驱动臂处于容器内旋转半径上的不同位置A、B，液体在容器内壁的摩擦力作用下紧靠容器内壁的液体被带动随同容器内壁一同旋转。液体内摩擦力又称粘性力，在液体流动时呈现的这种性质称为粘性，度量粘性大小的物理量称为粘度。液体的粘性是组成液体分子的内聚力要阻止分子相对运动而产生的内摩擦力，粘性是流体的固有属性。当流层间存在相对运动时，粘性表现为粘性切应力。这种内摩擦力只能使液体流动减慢。其中，

F是不同半径处相邻流体层间内摩擦力，单位为N(牛顿)；

A为流体层接触面积，单位为㎡(平方米)；

μ为与流体性质相关的比例系数，通常称为动力黏性系数，或称动力粘度，单位为Pa*s或kg/(m*s)；

为流体切向速度梯度大小，单位为1/s，其中，此处s为秒，即流体切向速度梯度的单位为：1/秒)。

牛顿内摩擦定律又称黏性定律。

现有技术中的粘度计仅能在粘接剂处于静态时测量粘度，而本发明所提供的液体粘接剂粘度实时测量装置1-1具有以下优势：第一，在粘接剂与固化剂进行混合期间实时获取粘接剂的粘度，即能够实现粘接剂处于动态混合状态时粘度的测量；第二，通过实时测量粘接剂和固化剂处于不同混合阶段的各粘度值，试验人员可以了解粘接剂与固化剂的混合情况。

并且本发明所提供的试验装置可以实现不同配比的粘接剂和固化剂(以下简称粘接剂混合物100)的试验，进而获取在相同条件(温度、压力)条件下，不同配比的粘接剂混合物100的粘度值。

进一步地，本发明所提供的试验装置还可以包括温度传感器，安装于容器2-1内部，用于检测容腔内部液体粘接剂的温度。在粘接剂和固化剂混合过程中，混合物的温度可以通过温度传感器实时测量。试验人员可以进一步获得粘接剂混合物100混合过程中温度的变化规律。为粘接剂混合物向永磁电机磁极防护覆层内真空灌注时工作参数的优化提供一定的理论研究基础。

为了使粘接剂和固化剂混合尽量均匀，以保证测量粘度的可靠性，本发明对容器2-1的结构进一步进行了以下设置。

容器2-1的顶壁23内表面可以为穹型，也就是说容器2-1的顶壁23的内表面为球型的一部分。当动力部件驱动容器2-1进行转动时，靠近容器2-1周壁22的粘接剂在围绕容器2-1中心转动的同时，还向上攀爬，因容器2-1顶壁23为穹型，当粘接剂混合物100爬升至穹型内壁的预定位置时，在重力的作用下将会向下跌落至容腔的内部，即粘接剂流动形态有圆周方向旋转又叠加有上下往复翻滚，有利于粘接剂和固化剂的快速混合。请参考图5，图5为图4中粘接剂混合物的流动方向示意图。

为了尽量了解容器2-1内部粘接剂混合物100的温度，温度传感器的设置数量和位置可以均为多个，本发明优选设置两个温度传感器：其中一个设置于容器2-1的顶壁23，定义为顶部温度传感器3-1；另一个设置为容器2-1底壁21，定义为底部温度传感器4-1。顶部温度传感器3-1优选设置于顶壁23的中心位置。

具体地，顶部温度传感器3-1包括安装座34和感温件，安装座34吊装于穹型顶壁23的中心位置，感温件的末端伸至粘接剂混合物内部。如上所述，粘接剂混合物100在容器2-1中转动时，其中心位置一般会低于周边，故感温件靠近上端的部分可能会裸露于粘接剂混合物的外部，不能与粘接剂混合物接触，这样顶部温度传感器3-1检测的温度与粘接剂混合物100的实际温度有一定的误差。

为了尽量避免以上情况对顶部温度传感器3-1测温的影响，提高顶部温度传感器3-1测温的准确性，本发明对顶部温度传感器3-1的结构进行了适当改进。

在一种具体的实施例中，感温件可以包括测量段31和包覆有绝缘材料33的绝缘段32，绝缘段32的端部固定于安装座34。也就是说，自上至下，感温件包括两段，上段的外周包覆有绝缘材料33，绝缘材料33可以为橡胶等部件。包覆绝缘材料33的长度可以根据具体情况而定。这样感温件的上段即使不与粘接剂混合物100接触，绝缘材料33也会将感温件的上段与容器2-1内空气隔离，降低其对粘接剂混合物100温度测量的影响，提高了顶部温度传感器3-1测温的准确性。

另外，为了便于试验人员读取温度数值，可以直接在容器2-1的外表面设置温度显示装置5-1，以上述实施例为例，温度显示装置5-1可以安装于穹型顶壁23的外表面，温度显示装置5-1与顶部温度传感器3-1电连接，接收顶部温度传感器3-1检测的温度信号，并根据该温度信号显示当前的温度。

底部温度传感器4-1在使用时一般完全浸没在粘接剂混合物的内部，其也可以与温度显示装置5-1电连接，温度显示装置5-1的界面上同时显示顶部温度传感器3-1所测温度和底部温度传感器4-1所测温度。

试验发现，同一时刻顶部温度传感器3-1和底部温度传感器4-1所测量的温度数值是有差异的，并且在混合的不同阶段该差异也不同。

众所周知，粘接剂混合的粘度受温度的影响最大，为了进一步研究温度对粘接剂混合物100粘度的影响，本发明对试验装置进行了如下设置。

上述各实施例中，试验装置还可以包括加热部件6-1，加热部件6-1设置于容腔的内部或者外围，即设置于容器的容器壁或者容器壁的外围，用于对容腔内部的液体粘接剂进行加热。也就是说，加热部件6-1可以通过定位部件固定于容腔的外部，例如容器2-1内壁中，或容器2-1内壁的内表面或者外表面，或者通过其他定位部件定位于容器壁的外围；加热部件6-1也可以通过定位部件固定于容腔内部，一般为了尽量减少加热部件6-1对粘接剂混合物流动性的影响，优选将加热部件6-1定位于容腔外部。

在一种优选的实施方式中，容器2-1的底壁21和周壁22至少一者内部设置有加热部件6-1，用于对腔体内部的液体粘接剂进行加热。也就是说，本发明中的加热部件6-1可以改变液体粘接剂或者粘接剂混合物的温度，可以实现同一配比的粘接剂和固化剂混合时，混合物粘度的测量，也就是说，可以获得该温度下不同粘度所对应的粘接剂和固化剂的配比，以指导后续实际生产。

加热部件6-1可以为加热丝，加热丝可以在容器2-1成型时被固定于容器2-1的周壁22或底壁21。加热部件6-1可以为其他电热元件，例如加热带或者加热管等。

粘接剂在旋转容器2-1的带动下，由于粘接剂与容器2-1内壁有粘性，也就存在粘滞力作用；粘接剂混合物(树脂和固化剂)径向流体层之间也存在粘滞力，这个从容器2-1内壁开始产生的粘滞力作用一直向容器2-1中心轴线传递。不同温度下旋转获得的粘度测量装置1-1输出不同；同一温度开始旋转，持续等速度旋转获得的粘度测量装置1-1输出也不同，供粘接剂向永磁电机磁极防护覆层内真空灌注时使用。

为了便于试验人员直观观察容器2-1内粘接剂混合物的流动情况，容器2-1可以局部或者全部使用透明材料制作。

当然，为了尽量降低粘接剂混合物100与容腔内壁的摩擦，容腔内壁还可以设置一层由脱粘材料形成的脱粘材料层7-1。

以上仅是针对试验装置在粘接剂和固化剂混合时使用为例，介绍了试验装置的有益效果，当然，本发明所提供的试验装置还可以应用于其他场合。

以上对本发明所提供的一种液体粘接剂粘度实时测量装置及应用该装置的试验装置进行了详细介绍。本发明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。