新能源汽車驅動電機用的主要絕緣材料應用現(xiàn)狀
發(fā)布時間:2023-07-04 09:17:29 瀏覽次數(shù):2935次
目前驅動電機的典型絕緣解決方案一般可分為主要絕緣和次要絕緣。主要絕緣對電機的安全運行至關重要,包括電磁線絕緣、槽絕緣、相間絕緣、槽楔絕緣、浸漬漆等;次要絕緣主要起到輔助的絕緣效果,同時為線圈提供機械支持和保護,包括絕緣套管、綁繩、母線絕緣和焊點涂敷等。驅動電機越轉越快、電驅系統(tǒng)功率密度越來越高,漆包線的性能和質量要求勢必越來越嚴格。目前,電動汽車驅動電機中,主要使用的是納米粒子改性的H級(或以上級別)的耐電暈漆包線。這種漆包線的漆膜從早期的三涂層,發(fā)展到后來的二涂層。由于三涂層的壽命短、漆膜附著力相對較差,逐漸跟不上要求。2000年,杜邦開發(fā)了二涂層的耐電暈漆包線,底涂層為納米粒子改性聚酯亞胺耐電暈涂層,面涂層為PAI涂層。二涂層面世至今,已在驅動電機領域應用廣泛。近年來隨著油冷電機的崛起,PAI單涂層耐電暈漆包線憑借其耐ATF油、耐高溫等性能,應用越來越廣泛。而我們都知道,選用什么材料、什么技術,都是根據(jù)應用主體的技術不斷變化的,沒有哪種材料是萬金油。隨著扁線技術的高速發(fā)展,更高的槽滿率、功率密度讓越來越多的OEM選擇扁線電機。但耐電暈漆包扁線的4個“R”角涂覆工藝性差,當下應用中往往會出現(xiàn)耐電暈性能下降、性能不穩(wěn)定等痛點問題。此外,zui近部分商業(yè)應用正在使用擠出到漆包線的PEEK材料代替溶劑型浸涂。電機定子絕緣處理主要是采用真空浸漬樹脂(VI)和真空壓力浸漬樹脂(VPI),一般來說基體樹脂為高強度高耐熱的改性聚酯或聚酯亞胺。值得一提的是納米粒子改性技術,通過添加納米無機粒子,可以提高掛漆效率、耐熱性和耐電暈性能。說到現(xiàn)狀,近幾年來適應繞組通電加熱固化、紫外光固化、旋轉滴浸等新工藝的樹脂,也進入人們視野。其中,通電加熱工藝屬于效率較高的新做法,從浸漬到樹脂凝膠幾乎只需要幾分鐘,整個處理過程大約1個小時左右就可以完成。而且可以精確控制掛漆量,填充性能好,不產(chǎn)生樹脂固化廢渣。但是,通電加熱這種工藝的主要設備現(xiàn)在還被德國、意大利的外企所掌控,進口的價格也比較高,目前還沒有大規(guī)模在國內擴展。目前主流的非油冷驅動電機槽絕緣、槽楔、相間絕緣主要采用兩層聚芳酰胺纖維紙(如Nomex)和一層PI薄膜復合,成為一種柔軟的復合材料。
這種絕緣材料具有H級耐熱等級,且成本更低,所以得到了普遍應用。但其耐電暈和耐ATF油的性能稍差。隨著油冷電機的普及,這樣不耐油的柔軟材料開始力不從心,容易產(chǎn)生分層現(xiàn)象,從而降低絕緣性能。這就帶來了一個“惡性循環(huán)”:為了提升耐油性能,電機開發(fā)設計時會采用耐油性更好的單層厚型聚芳酰胺纖維紙;但這種材料的電氣性能比較差,為了提升絕緣性能,又必須增加材料設計厚度,增加厚度必然會影響功率密度,從而提升整個電機的制造成本。