Estado actual y tendencias de desarrollo de los materiales de aislamiento principales en motores eléctricos.
Tiempo de lanzamiento:
2024-12-29
El aislamiento principal es crucial para el funcionamiento seguro del motor, incluyendo el aislamiento de los devanados electromagnéticos, el aislamiento de las ranuras, el aislamiento entre fases, el aislamiento de cuñas de ranura, y la pintura de impregnación, entre otros. El aislamiento secundario tiene principalmente un efecto de aislamiento auxiliar, al mismo tiempo que proporciona soporte mecánico y protección a las bobinas, incluyendo tubos aislantes, cuerdas de amarre, aislamiento de barras colectoras y recubrimiento de puntos de soldadura, entre otros.
El aislamiento principal es crucial para el funcionamiento seguro del motor, incluyendo el aislamiento de los devanados electromagnéticos, el aislamiento de las ranuras, el aislamiento entre fases, el aislamiento de cuñas de ranura, la pintura de impregnación, etc.;
El aislamiento secundario principalmente proporciona un efecto de aislamiento auxiliar, al mismo tiempo que proporciona soporte mecánico y protección a las bobinas, incluyendo tubos aislantes, cuerdas de amarre, aislamiento de barras colectoras y recubrimiento de puntos de soldadura, etc.
02 Alambre esmaltado resistente a la corona
A medida que el motor de accionamiento gira más rápido y la densidad de potencia del sistema de propulsión eléctrica aumenta, los requisitos de rendimiento y calidad del alambre esmaltado se vuelven cada vez más estrictos.
Actualmente, en los motores de accionamiento de vehículos eléctricos, se utiliza principalmente alambre esmaltado resistente a la corona de nivel H (o superior) modificado con nanopartículas.
La película de pintura de este alambre esmaltado ha evolucionado de tres capas en sus inicios a dos capas en la actualidad. Debido a la corta vida útil de las tres capas y a la relativamente mala adherencia de la película de pintura, gradualmente no cumple con los requisitos.
En 2000, DuPont desarrolló alambre esmaltado resistente a la corona de dos capas, con una capa base de recubrimiento de poliéster modificado con nanopartículas y una capa superior de recubrimiento PAI.
Desde la aparición de la capa de dos capas, se ha aplicado ampliamente en el campo de los motores de accionamiento. En los últimos años, con el auge de los motores refrigerados por aceite, el alambre esmaltado resistente a la corona de capa única PAI ha encontrado cada vez más aplicaciones debido a su resistencia al aceite ATF y a altas temperaturas.
Alambre de cobre plano esmaltado resistente a la corona
Y todos sabemos que la elección de materiales y tecnologías depende de la evolución continua de la tecnología del sujeto de aplicación; no hay un material que sirva para todo.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de alambres planos, una mayor tasa de llenado de ranuras y densidad de potencia han llevado a más OEM a elegir motores de alambre plano.
Diagrama de ranura de estator de conductor circular tradicional
Forma de ranura de estator de conductor rectangular
Sin embargo, el proceso de recubrimiento de los 4 ángulos 'R' del alambre esmaltado resistente a la corona es deficiente, y en la actualidad a menudo surgen problemas como la disminución del rendimiento resistente a la corona y la inestabilidad del rendimiento.
Además, recientemente algunas aplicaciones comerciales están utilizando materiales PEEK extruidos en alambres esmaltados en lugar de recubrimientos de inmersión a base de solventes.
03 Resina de impregnación aislante
El tratamiento de aislamiento del estator del motor se realiza principalmente mediante resinas de impregnación al vacío (VI) y resinas de impregnación a presión al vacío (VPI). En general, la resina base es un poliéster modificado de alta resistencia y alta temperatura o poliéster imida.
Cabe mencionar la tecnología de modificación con nanopartículas, que al agregar partículas inorgánicas a nanoescala puede mejorar la eficiencia de recubrimiento, la resistencia al calor y el rendimiento resistente a la corona.
Hablando de la situación actual, en los últimos años, las resinas que se adaptan a nuevos procesos como el curado por calentamiento eléctrico, el curado por luz ultravioleta y la inmersión rotativa también han entrado en el campo de visión.
Entre ellos, el proceso de calentamiento eléctrico es un nuevo método de alta eficiencia, donde la inmersión hasta que la resina se gelifica solo toma unos minutos, y todo el proceso de tratamiento se puede completar en aproximadamente una hora. Además, se puede controlar con precisión la cantidad de recubrimiento, tiene un buen rendimiento de llenado y no produce residuos de curado de resina.
Sin embargo, el equipo principal para este proceso de calentamiento eléctrico todavía está controlado por empresas extranjeras de Alemania e Italia, y el precio de importación es bastante alto, por lo que aún no se ha expandido a gran escala en el país.
04 Materiales compuestos flexibles
Actualmente, el aislamiento de ranuras, cuñas de ranura y aislamiento entre fases de motores de accionamiento no refrigerados por aceite se realiza principalmente con dos capas de papel de fibra de poliamida aromática (como Nomex) y una capa de película de PI, formando un material compuesto flexible.
Este material aislante tiene una clasificación de resistencia al calor de nivel H y un costo más bajo, por lo que se ha aplicado ampliamente. Sin embargo, su rendimiento resistente a la corona y a los aceites ATF es un poco inferior.
Con la popularización de los motores refrigerados por aceite, estos materiales flexibles que no son resistentes al aceite comienzan a ser insuficientes, lo que provoca fenómenos de estratificación y reduce el rendimiento del aislamiento.
Esto ha llevado a un 'ciclo vicioso': para mejorar la resistencia al aceite, en el diseño y desarrollo del motor se opta por papel de fibra de poliamida aromática de una sola capa y mayor grosor;
Pero este material tiene un rendimiento eléctrico relativamente pobre, y para mejorar el rendimiento del aislamiento, es necesario aumentar el grosor del diseño del material, lo que inevitablemente afecta la densidad de potencia y, por lo tanto, aumenta el costo de fabricación de todo el motor.
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