艾仕得绝缘系统为电动汽车的未来发展铺路
2019/11/22 10:00
中金在线
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随着市场对混合动力汽车和电动汽车的需求不断增长，新一代更高效、更高性能、更可靠且环保的电机必将不断涌现。艾仕得涂料系统作为总部位于美国费城的全球领先的液体和粉末涂料企业，拥有70多年的优质绝缘材料研发与生产经验，可提供国际领先的高质量和高性能绝缘系统解决方案，能够助力新一代电机设计，使其涂覆的电机体积更小、输出更大、行驶里程更长。
“我们与客户密切合作，全面了解汽车部件制造商的需求，并始终关注着行业趋势，以预测行业需求的发展趋势。”艾仕得能源解决方案事业部全球产品经理Christoph Lomoschitz博士说。“基于我们对电机及其相关行业的深入研究，我们已推出针对未来要求的绝缘系统解决方案，助力打造新一代电机。”
艾仕得绝缘涂料能针对导体、电工钢、变压器、发电机和电机提供有效绝缘保护。艾仕得是目前全球唯一一家能提供全面创新环保绝缘液体涂料组合的供应商。
新型电机的创新设计对绝缘产品的挑战
新型电机设计主要为了满足两大需求，即加大功率和缩小体积。为助力实现上述目标，艾仕得面向市场推出了四类独特的绝缘产品——硅钢片漆、漆包线漆、浸渍树脂和浇注树脂。这四类产品分别应对特定的挑战，为现有和未来新能源汽车(NEV)的制造提供支持。
新型发动机及其组成零部件需要实现大规模生产，这一点需要在绝缘产品初始设计阶段就必须给予考虑。“在开发新绝缘产品时，我们需尽可能减少固化、涂装和浸渍时间，以配合实现发动机及其它部件的规模化生产。”Lomoschitz博士说道。
创新绝缘系统助力新型电机的推广应用
电气绝缘产品(包括涂料和树脂)在电机领域有四大主要用途，艾仕得针对每种用途都有其相应的解决方案。
自粘硅钢片漆
发动机的铁芯通常由薄层冲片构成，旨在限制涡流的负面影响。而在通过焊接、螺钉固定或联锁紧扣等方式对铁芯进行连接时，即使其涂覆有硅钢片漆，仍可能出现薄弱点。同时，在上述的传统连接处还会形成一个导电桥。而由于金属连接处短路会导致涡流损耗增加，该导电桥可能会降低发动机效率。
为解决上述问题，艾仕得自粘硅钢片漆可将冲片粘合在一起。而因为焊接、联锁、夹具、铆钉和螺钉只能在单个夹层之间提供局部连接，自粘还能提高铁芯的硬度，将整个层压板粘在一起。此外，这种粘结形式还能减少发动机在运行期间因不可避免的振动而发出的噪音。
耐电晕漆包线漆
更高的电压、碳化硅(SiC)技术和逆变器能引发局放，即在同一点内不断撞击的小火花对绝缘材料造成局部破坏。局放会逐步破坏浸渍树脂，从而显著降低其对漆包线漆的保护力度，最终导致漆包线漆也暴露在局放下。而随着主绝缘有效性的降低，电气故障也将发生。
基于艾仕得旗下耐电晕漆包线漆Voltatex®7740 和Voltatex® 8534，和Voltatex® 8536，艾仕得推出了一款能抵御局放影响并增强电机耐久性和可靠性的漆包线漆。这三种漆包线漆是艾仕得Voltron ®系统的组成部分，该系统拥有第一个基于纳米技术、能提高耐电晕性能的电介质专利。纳米粒子是减少电老化的主要机制。
艾仕得能源解决方案事业部漆包线漆产品经理Frank Saborowski说，“将覆盖整个设备的浸渍树脂对漆包线漆进行适应性调整，以获得最佳的浸润性和兼容性，这一点至关重要。我们通过对艾仕得 Voltron®系列漆包线漆的表面进行特殊设计来实现这一点。”
高导热浸渍树脂
新型发动机时通常以提高产量和效率为目标。为此，解决方案之一是增加电机的运行电压，另一种则是用发夹式扁线设计代替散嵌的圆线设计。圆线设计留下的间隙较大，而扁线设计则能在很大程度上消除间隙，提高发动机的槽满率，从而提高其效率。然而，为了实现与圆线设计相同的渗透率，在减少间隙的同时，浸渍树脂的开发和使用工艺也需要更为先进。
浸渍树脂的渗透率主要取决于树脂的粘度、系统的表面张力、树脂的流动性以及间隙的大小。艾仕得近期获国际创新大奖的绝缘高导热浸渍耐电晕树脂Voltatex® 4224，是一种开创性浸渍树脂，其导热性与耐局放性得到显著增强。得益于极低的粘度和出色的流动性，Voltatex 4224能在不影响可加工性的前提下有效降低运行温度，可用于标准浸渍工艺，确保从铜绕组到铁芯的热传递极为出色，令发动机部件中的热应力更小，表现更佳。
高导热浇注树脂
在一些高性能电机的应用中，浇注树脂的优势比浸渍树脂更大。这类二次绝缘材料使用工艺较复杂，但浇铸树脂能提供更出色的导热性和极高的稳定性。
艾仕得在Voltacast系列中打造了诸多款浇注树脂。这些浇铸树脂均为聚氨酯或双组份环氧系统，由一种树脂和相应的固化剂构成。根据组成材料的不同，化学固化期间的加聚反应会生产出不同等级的硬质塑料材料，每种材料都具有特定系统的终端特性。浇注树脂旨在保护包括变压器和镇流器在内的所有固定电气设备，确保其不受振动、污染、液体以及热应力和机械应力的破坏性影响。
结语
增加新能源在传统内燃机技术领域以外的应用已成为全球的一大趋势。为此，必须开发出更轻量化、更清洁、更高效的混合动力和纯电动汽车。艾仕得Voltatex®、Voltaprem、Voltacast以及Voltabas 和Voltron®等品牌旗下的绝缘产品致力于通过助力未来电动汽车电机拥有更大的功率、更高的效率和最佳的可靠性来推动电动汽车领域的创新发展。
“得益于艾仕得对领先汽车制造企业提供一流表面和绝缘涂料的丰富经验，艾仕得致力于为这一领域引入更多的开创性技术。对于艾仕得能源解决方案来说，未来已在眼前。”Lomoschitz博士总结道。
“我们与客户密切合作，全面了解汽车部件制造商的需求，并始终关注着行业趋势，以预测行业需求的发展趋势。”艾仕得能源解决方案事业部全球产品经理Christoph Lomoschitz博士说。“基于我们对电机及其相关行业的深入研究，我们已推出针对未来要求的绝缘系统解决方案，助力打造新一代电机。”
艾仕得绝缘涂料能针对导体、电工钢、变压器、发电机和电机提供有效绝缘保护。艾仕得是目前全球唯一一家能提供全面创新环保绝缘液体涂料组合的供应商。
新型电机的创新设计对绝缘产品的挑战
新型电机设计主要为了满足两大需求，即加大功率和缩小体积。为助力实现上述目标，艾仕得面向市场推出了四类独特的绝缘产品——硅钢片漆、漆包线漆、浸渍树脂和浇注树脂。这四类产品分别应对特定的挑战，为现有和未来新能源汽车(NEV)的制造提供支持。
新型发动机及其组成零部件需要实现大规模生产，这一点需要在绝缘产品初始设计阶段就必须给予考虑。“在开发新绝缘产品时，我们需尽可能减少固化、涂装和浸渍时间，以配合实现发动机及其它部件的规模化生产。”Lomoschitz博士说道。
创新绝缘系统助力新型电机的推广应用
电气绝缘产品(包括涂料和树脂)在电机领域有四大主要用途，艾仕得针对每种用途都有其相应的解决方案。
自粘硅钢片漆
发动机的铁芯通常由薄层冲片构成，旨在限制涡流的负面影响。而在通过焊接、螺钉固定或联锁紧扣等方式对铁芯进行连接时，即使其涂覆有硅钢片漆，仍可能出现薄弱点。同时，在上述的传统连接处还会形成一个导电桥。而由于金属连接处短路会导致涡流损耗增加，该导电桥可能会降低发动机效率。
为解决上述问题，艾仕得自粘硅钢片漆可将冲片粘合在一起。而因为焊接、联锁、夹具、铆钉和螺钉只能在单个夹层之间提供局部连接，自粘还能提高铁芯的硬度，将整个层压板粘在一起。此外，这种粘结形式还能减少发动机在运行期间因不可避免的振动而发出的噪音。
耐电晕漆包线漆
更高的电压、碳化硅(SiC)技术和逆变器能引发局放，即在同一点内不断撞击的小火花对绝缘材料造成局部破坏。局放会逐步破坏浸渍树脂，从而显著降低其对漆包线漆的保护力度，最终导致漆包线漆也暴露在局放下。而随着主绝缘有效性的降低，电气故障也将发生。
基于艾仕得旗下耐电晕漆包线漆Voltatex®7740 和Voltatex® 8534，和Voltatex® 8536，艾仕得推出了一款能抵御局放影响并增强电机耐久性和可靠性的漆包线漆。这三种漆包线漆是艾仕得Voltron ®系统的组成部分，该系统拥有第一个基于纳米技术、能提高耐电晕性能的电介质专利。纳米粒子是减少电老化的主要机制。
艾仕得能源解决方案事业部漆包线漆产品经理Frank Saborowski说，“将覆盖整个设备的浸渍树脂对漆包线漆进行适应性调整，以获得最佳的浸润性和兼容性，这一点至关重要。我们通过对艾仕得 Voltron®系列漆包线漆的表面进行特殊设计来实现这一点。”
高导热浸渍树脂
新型发动机时通常以提高产量和效率为目标。为此，解决方案之一是增加电机的运行电压，另一种则是用发夹式扁线设计代替散嵌的圆线设计。圆线设计留下的间隙较大，而扁线设计则能在很大程度上消除间隙，提高发动机的槽满率，从而提高其效率。然而，为了实现与圆线设计相同的渗透率，在减少间隙的同时，浸渍树脂的开发和使用工艺也需要更为先进。
浸渍树脂的渗透率主要取决于树脂的粘度、系统的表面张力、树脂的流动性以及间隙的大小。艾仕得近期获国际创新大奖的绝缘高导热浸渍耐电晕树脂Voltatex® 4224，是一种开创性浸渍树脂，其导热性与耐局放性得到显著增强。得益于极低的粘度和出色的流动性，Voltatex 4224能在不影响可加工性的前提下有效降低运行温度，可用于标准浸渍工艺，确保从铜绕组到铁芯的热传递极为出色，令发动机部件中的热应力更小，表现更佳。
高导热浇注树脂
在一些高性能电机的应用中，浇注树脂的优势比浸渍树脂更大。这类二次绝缘材料使用工艺较复杂，但浇铸树脂能提供更出色的导热性和极高的稳定性。
艾仕得在Voltacast系列中打造了诸多款浇注树脂。这些浇铸树脂均为聚氨酯或双组份环氧系统，由一种树脂和相应的固化剂构成。根据组成材料的不同，化学固化期间的加聚反应会生产出不同等级的硬质塑料材料，每种材料都具有特定系统的终端特性。浇注树脂旨在保护包括变压器和镇流器在内的所有固定电气设备，确保其不受振动、污染、液体以及热应力和机械应力的破坏性影响。
结语
增加新能源在传统内燃机技术领域以外的应用已成为全球的一大趋势。为此，必须开发出更轻量化、更清洁、更高效的混合动力和纯电动汽车。艾仕得Voltatex®、Voltaprem、Voltacast以及Voltabas 和Voltron®等品牌旗下的绝缘产品致力于通过助力未来电动汽车电机拥有更大的功率、更高的效率和最佳的可靠性来推动电动汽车领域的创新发展。
“得益于艾仕得对领先汽车制造企业提供一流表面和绝缘涂料的丰富经验，艾仕得致力于为这一领域引入更多的开创性技术。对于艾仕得能源解决方案来说，未来已在眼前。”Lomoschitz博士总结道。
