新能源汽車驅動電機用的主要絕緣材料應用現狀
發布時間：2023-07-04 09:17:29 瀏覽次數：3961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耐電暈性能下降、性能不穩定等痛點問題。此外，zui近部分商業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，不產生樹脂固化廢渣。但是，通電加熱這種工藝的主要設備現在還被德國、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，容易產生分層現象，從而降低絕緣性能。這就帶來了一個“惡性循環”：為了提升耐油性能，電機開發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。
