1. 电动汽车驱动电机用绝缘材料和绝缘系统提出了更高的要求:
a. 优异的耐电晕性能
b. 优异的电气绝缘性能
c. 优异的机械性能尤其是高粘结强度
d. 高耐热性(设计的耐热等级为≥180℃)
e. 高导热
f. 耐ATF 油和/或水
g. 无卤阻燃(降低着火危险性)、耐高低温冲击(适应气温变化)等。
汽车电机中常用的绝缘材料一般有漆包线,槽绝缘纸,绝缘套管,绝缘漆,涂敷粉,磁钢胶,注塑料,灌封胶等
2. 扁铜线绝缘2.1. 扁铜线绝缘结构
扁铜线材质要求为99.99%的无氧铜杆
常见的漆包绝缘层有以下几种结构





2.2 扁铜线俺的各种性能要求
2.2.1. 机械性能
1) 伸长率反映材料的塑性变性 ,用其来考核漆包线的延展性。
2) 回弹角 ,柔软度则反映材料的弹性变形 ,用其来考核漆包线的柔软度。
3) 伸长率、回弹角和柔软度的好坏反映了铜材质量和漆包线退火程度。影响漆包线伸长率、回弹角主要因素为线材质量,外力的影响和退火的程度。
4) 漆膜的韧性包括卷绕、拉伸 ,即漆膜随导体拉伸变形而不破裂的允许拉伸变形量。
5) 漆膜的附着性包括急拉断、剥离 ,主要考核漆膜对导体的附着性能力。
6) 漆包线漆膜的耐刮试验反映漆膜抗机械刮伤的强度。
2.2.2. 耐热性能
1) 漆包线的热冲击是体观漆包线的漆膜在机械应力作用下对热的承受能力。
2) 影响热冲击的因素:漆料、铜线、漆包工艺。
3) 漆包线的软化击穿性能是衡量漆包线的漆膜在机械力作用下忍受热变形的能力 ,即受 压力的漆膜在高温下塑化变软的能力。漆包线漆膜耐热软化击穿性能高低决定于漆膜的分子结构及其分子链间作用力的大小。
2.2.3. 电性能
1) 击穿电压是指漆包线漆膜所承受的电压负荷的能力,影响击穿电压主要因素:漆膜厚度,漆膜圆整度,漆膜的固化程度和漆膜中的外界杂质。
2) 漆膜连续性试验也叫针孔试验 ,它主要的影响因素:原材料,生产工艺和设备。
3) 直流电阻是指单位长度里所测得的电阻值,它主要的影响因素:退火程度,漆包设备。
2.2.4. 耐化学性能
1) 耐溶剂性能 ,一般漆包线在绕制成线圈后要经过浸渍过程 ,浸渍漆中的溶剂对漆膜有不同程度的溶胀作用 ,在较高的温度下更甚。漆包线漆膜的耐化学性能主要决定于漆膜本身的特性 ,在漆料一定条件下 ,漆包工艺对漆包线的耐溶剂性能也有一定的影响。
2) 漆包线的直焊性能 ,反映漆包线在不用去除漆膜绕制加工过程中焊锡的能力,影响直焊 性的主要因素为:工艺的影响 ,漆料的影响。
2.2.5 铜线绝缘种类
扁铜线绝缘种类一般分为 I型绝缘(无PDIV) 和 Ⅱ型绝缘(耐PDIV 和耐电晕) 两种

当然,铜线的绝缘除了漆包之外,还有膜包线和PEEK线,有些厂家已经在试用了此处暂不做展开
2.2.6 漆包线的检测方法

2.2.7 漆包线常规性能测试项目

目前常用的槽绝缘纸主要为杜邦Nomex 芳纶纸和复合纸。
NOMEX 710 / 410 型芳香族聚酰胺是电机常用的绝缘纸材料,可以做纯纸 ,也可以做复合纸;复合纸为多层汉堡包结构。可根据不同的使用环境如电机温度、油冷/水冷和绝缘要求以及工艺制成选用
1) Nomex 410 纯纸(耐油)
2) NMN 复合纸(便宜 ,不耐油)
N:杜邦Nomex 410 绝缘纸
M:PET 聚酯薄膜(polyester)
N:杜邦Nomex 410 绝缘纸
3) NHN 复合纸(高性能 ,不耐油)
N:杜邦Nomex 410 绝缘纸
H:PI 聚酯亚胺薄膜(polymide)
N:杜邦Nomex 410 绝缘纸
4) NSN 复合纸(耐油)
N:杜邦Nomex 410 绝缘纸
S:PPS 聚苯硫醚薄膜(polyphenylene sulfide)
N:杜邦Nomex 410 绝缘纸
5) NKN 复合纸(耐油)
N:杜邦Nomex 410 绝缘纸
K:杜邦Kapton 薄膜(特殊PI)
N:杜邦Nomex 410 绝缘纸
一般槽绝缘纸性能检测项目如下表所示

电动汽车驱动电机常在低压线束外加绝缘套管用来起到紧固和保护线束的作用,同时也起到加强绝缘作用。套管一般有可热缩和不可热缩两种,依线束固定方式选用;按材质选的话,一般会选用硅橡胶管和氟橡胶管;通常根据电机的耐温登记和冷却介质来选,比如油冷电机的话,一定要选用氟橡胶管,硅橡胶管长期浸泡在冷却油中会发生溶胀现象,从而破环绝缘,引起电机故障。
另外还有一种透明的玻纤软管也较常用,耐温等级和机械强度都很不错,偶尔会与个别的冷却油品发生反应,耐油试验中会有轻微析出现象,所以在选用时一定要先做油品兼容试验以确认适合环境。
5 绝缘漆目前国内外电动汽车驱动圆线电机定子绝缘处理常用的是真空浸渍(VI)工艺及真空压力浸渍 (VPI),扁线电机定子常用的是滴漆工艺;其所用绝缘漆主要采用微纳米粒子改性技术 ,基体树脂为高机械强度高耐热的改性聚酯或聚酯 亚胺 ,添加微纳米无机粒子可提高浸渍树脂的挂漆效率、耐热性、耐电晕性等。该类浸渍树脂 具有高挂漆效率、高粘结力、高耐热性(耐热等级为180(即H 级)或200(即C 级))、耐 电晕、耐ATF 油等特性 ,其代表性产品有AXALTA E4030、巨峰JF-9956-3、太湖ET-90X、荣 泰R-611-D 等。
为了提高绝缘系统性能和生产效率 ,近年来 ,适应绕组通电加热固化、紫外光固化、旋转 滴浸等新工艺的树脂也逐步得到批量推广使用。其中通电加热工艺更为优异 ,工件从浸渍到树脂凝胶仅需几分钟 ,整个处理过程约一个小时就可以完成 ,大大提高了能源利用率和生产效率。市场上常用的绝缘漆大都是艾仕得和艾伦塔斯

环氧树脂是扁线电机粉末涂覆的主要材料,常见的品牌如索马龙,其具有以下特点:
耐高温:可承受高达150℃的工作温度,适用于高功率密度电机的散热需求。
高机械强度:硬度高且耐磨损,能抵抗绕组在振动或机械应力下的损伤。
介电性能优异:绝缘性能稳定,适合高压电机(如800V平台)的绝缘需求。
局限性:存在Cl离子含量风险、低温性能差、固化收缩率高等问题,需通过工艺优化或改性树脂改善
7. 磁钢胶磁钢固定方式目前主流的有点胶固定和注塑固定两种
点胶工艺所用的环氧树脂胶具有高粘接强度、耐化学腐蚀、耐高温(可达150-180℃)等特点,适用于恶劣环境(如新能源汽车电机、航空航天设备),市面上常用的代表产品汉高乐泰LOCTITE ABLESTIK G 909、艾仕得4250等
8. 注塑料磁钢点胶工艺一般适用于小批量生产和人工产线,其一大缺点是清洁度差,且需要专门清除溢胶,对于油冷电机来说,清洁度合格率偏低;所以目前产量较大的产线,特别是自动化产线,更多的是用铁芯整体注塑工艺来固定磁钢。除了能提高清洁度之外,注塑工艺对电机的NVH性能也有很大的提升。
现在最常用的注塑料为PA66(聚酰胺 66),是一种高性能工程塑料,具有优异的机械性能、耐热性和化学稳定性:
熔点:252℃,热分解温度>350℃,长期耐热 80-120℃,玻纤增强后可达 250℃以上。
密度:1.15g/cm³,吸水率 2.5%(影响尺寸稳定性)。
机械强度:高刚性、高韧性,拉伸强度达 80MPa 以上,耐磨及抗冲击性突出。
耐酸、碱、无机盐溶液及大多数有机溶剂(如卤代烷、酯类),但易溶于苯酚、甲酸。
耐油、耐油脂,适合接触润滑油的机械部件
常见品牌有如下几种:

9 灌封胶
电动汽车驱动电机采用定子绕组端部灌封工艺 ,所用的灌封树脂(胶)要求具备 以下特性:
固化前应具有较好的流动性 ,可渗透到绕组表面凹凸不平的缝隙中 ,灌封后工件外表面应 光滑平整 ,使电机的旋转部分在转动时具有基本相同的转动惯量.减小电机在转速、转向突然 变化时由于机械应力突热变化引起的振动 ,减小冷却介质对电机旋转部分产生的阻力。
对电机绕组应具有较强的粘接力 ,并具有较强的耐冷热冲击韧性和足够高的机械强度。
应具有较高的导热系数 ,以减小灌封胶内、外表面的温差 ,一方面可将电机绕组运行时产 生的热量快速传导到工件的外表面,另一方面可减小由于温差引起的内应力。
现在市面上已经开发出几款适用于新能源汽车驱动电机绕组灌封的产品(如太湖TH-908、 荣泰381-E、ELANTAS C88/E89、利鼎LD-107A/B 等) ,该类产品具有较高的导热性能(约 1.0W/mK ,个别已达2.0 W/mK) ,较低的热膨胀系数(3.5×10-6/℃)以及较好的流动性(400 ~ 800 mPa.s /90℃) ,同时阻燃性能可达UL94 V-0 级。
10 油品兼容性
对于油冷电机,所有的绝缘材料都需要经过油品兼容试验验证其耐油性合格后才可以使用
油品试验条件:
将试件样品放置在一耐试验温度的容器(为不锈钢压力釜),浸没在含水 0.2%(体积比)的变速箱油内,样品在密闭压力釜中温 150±3℃环境下保持 0.5 小时后,打开压力釜保持非密封状态,继续在 150℃环境下保持至 1000 小时,过程中每 250 小时取出一组进行相应测试,同时向油内补充一次水,水量为 0.2%(体积比)的变速箱油。试验完成后,相关材料应符合以下要求
常用材料测试项目及判定:

来源:智载未来