電動汽車驅動電機用絕緣材料現狀與發展趨勢

胡銳　孟玉光　苑佳浩　馬曉勇

摘 要：隨著我國科學技術的不斷進步，電動汽車產業得到了突飛猛進的發展，進一步推動了電機技術的興起。對于電動汽車驅動電機而言，要求其具備高速、高功率、輕量化、高穩定性等多樣化特性，而絕緣材料的運用為電動汽車驅動電機的性能提供了強有力的技術保障，進而在一定程度上提高了汽車驅動電機穩定性和功率，從而為今后油冷驅動電機的發展奠定了基礎。本文主要通過對電動汽車驅動電機所使用到的絕緣材料現狀進行詳細的分析，并對其以后的發展趨勢做出了闡述。

關鍵詞：電動汽車;驅動電機;絕緣材料;現狀及發展趨勢

所謂的電動汽車就是通過電力來驅動汽車的行駛，電動汽車主要包含：電池、電池管理系統、電機控制系統、汽車整體管理系統等，其中電機控制系統是電動汽車的重要部位。為了盡可能的在有限的空間內提升電動汽車的穩定性、可靠性、動力等性能，可以將絕緣材料運用到電動汽車之中，進而在最大限度上提高電動汽車的穩定性與可靠性。根據資料顯示，在對電動汽車生產的過程當中，電機出現的故障百分之八十以上都是由電機繞組損壞失效引起的[1]，而引起損壞的真正“元兇”就是絕緣體材料遭受到破壞，因此可以看出絕緣體材料在電動汽車中起到了至關重要的作用。

一、電動汽車驅動電機絕緣材料的現狀

對于電動汽車驅動電機絕緣材料而言，其主要涵蓋了以下幾種類型：

（一）耐電暈漆包線

電動汽車驅動電機在正常運行的狀態下對可靠性、穩定性以及安全性要求十分的高，因此對耐電暈漆包線的生產流程、性能、質量要求特別的嚴格。如今，電動汽車驅動電機主要使用的是由納米粒子改進且耐熱等級在H級以上的耐電暈漆包圓線，此類型漆包線由美國一家公司于二十世紀初研發并制備[2]，在此之后又經歷了一段漫長的發展與改善。在漆包線上具備了顏色不一的漆膜，而這個漆膜的底層和面層分別使用了納米粒子改性的聚酯亞胺耐電暈涂層以及聚酰胺酰亞胺涂層，并在電動汽車的驅動電機中被廣泛的應用。但是，漆包扁線要比漆包圓線具備了更強的功率密度，因此部分企業在漆包扁線生產的過程當中將聚酰胺酰亞胺與納米粒子進行相互之間的結合，進而有效的將圓角半徑縮小至0.3毫米，可忍耐溫度高達200度以上。

（二）絕緣浸漬樹脂

如今，在電動汽車驅動電機中所使用的絕緣材料是通過納米粒子改性技術生產出的真空浸漬樹脂及真空壓力浸漬樹脂，此類樹脂具備高耐熱性的聚酯或聚酯亞胺，若將微納米無機粒子再加入到其中可以有效的提升浸漬樹脂的穩定性、耐熱性以及耐電暈性。為了可以進一步的提升絕緣材料的性能，在最近一段時間以來通電加熱固化、旋轉滴浸[3]等眾多的新型技術得到廣泛的應用，其中通電加熱固化受到工業生產領域的普遍青睞。通電加熱固化可以讓零件在短短的幾分鐘之內完成從浸漬到樹脂凝膠整個過程，進而在一定程度上提高了生產的質量與生產的效率。與此同時，通電加熱固化還可以準確的控制掛漆量，使其在固化的過程當中資源不會流失，降低了對環境帶來的破壞與污染[4]。

（三）柔軟復合材料

如今國內外非內油冷電動汽車驅動電機的絕緣槽以及間隔絕緣所使用的是聚芳酰胺纖維紙和聚酰亞胺薄膜，然后通過粘接膠將其進行相互之間的粘合，進而形成柔軟的復合材料，此復合材料具備了高耐熱性、高柔韌性、高強度性、低成本性。由于油冷電動汽車驅動電機中的絕緣槽以及間隔絕緣要具有一定的耐油性，但是現在的柔軟復合材料和自動變速箱油的相融度比較差，使得在變速箱中容易產生分層現象。基于此，設計師和相關工作人員在設計的過程當中要首先使用耐油性較優的單層厚型聚芳酰胺纖維紙。此外，由于單層厚型聚芳酰胺纖維紙與三層柔性復合材料在性能上還是存在著一定的區別，所以要盡可能的增加其厚度，進而進一步的滿足電機的熱傳導功能。在上海有一家絕緣材料制造公司在現有的復合材料的基礎之上對其進行了優化與改善，解決了柔性復合材料耐油性查的問題，從而受到了全世界的普遍關注。

二、電動汽車驅動電機絕緣材料的發展趨勢

在高頻、高功率等多樣化的電子零件被應用在電動驅車驅動電機控制器中，進一步的提升了電動汽車驅動電機的電壓和頻率。但是，由于電動汽車驅動電機控制器的高壓與高頻，導致電機繞組產生了較強的介電反應，使得驅動電機的絕緣材料受到大面積的腐蝕，增加了絕緣材料的熱能，加快了電動汽車驅動電機絕緣材料的老化。另外，在電動汽車驅動電機高頻、高壓、高密度的背景之下，對傳統絕緣結構的應用變得越來越普遍，進而會在一定程度上增加電機的溫度，破壞絕緣材料。由此可以看出現在的當務之急就是要不斷的更新與優化絕緣材料以及相關的技術并攻克以下幾個較為困難的問題：第一，耐電暈、局部放電漆包線制備技術，要突破漆膜附著性較差、工藝性不強的問題。第二，耐電暈、高傳導熱的絕緣浸漬樹脂制備技術，要突破浸漬樹脂粘連度較低以及在填充導熱材料之后滲透性不強的問題。第三，耐電暈、耐自動變速箱油、高傳熱的復合材料制備 技術，要突破聚芳酰胺纖維紙強度低，工藝性較差的問題。

以上看來，由于電動汽車的快速發展在最大程度上推動了驅動電機技術的進步發展，也給絕緣材料和絕緣產品帶來了一定的機遇與挑戰，特別是電動汽車驅動電機的高功率、高溫、高速等加快了絕緣材料技術的創新，進而更好的迎合當今世界發展的新潮流與新趨勢，從而循序漸進的滿足電動汽車對絕緣材料的各種各樣需求。

結 語

綜上所述，當今對于電動汽車驅動電機絕緣材料的測試僅限耐電暈測試和絕緣系統的局部放電測試兩種，進而對電動汽車的發展起到了阻礙的作用。目前，電動汽車驅動電機行業正在面臨著資金、技術、市場等不同因素的競爭，因此為了可以進一步推進電動汽車驅動電機行業的進步，在未來的一段時間內需要各個相關領域相互之間進行共同合作，加快基礎和應用需求的探究與設計，進而在最大程度上制定出融合絕緣材料的驅動電機技術標準，從而推動行業的可持續發展。

參考文獻

[1] 汝曉艷，李鵬輝.異步電動機繞組損壞的原因及處理方法[J].時代報告，2017（16）：253.

[2] 張延純，王萬忠，劉煥峰.新型雙涂層耐電暈漆包線 的研制[J].中小型電機，2005（1）：74-75.

[3] 馬林泉，周成，黃蘇融，王文龍.電動汽車驅動電機用絕緣材料現狀與發展趨勢[J].電器工業，2020（04）：52-57.

[4] 王麗麗.發電機定子浸漆電加熱固化系統研究[J].建 筑工程，2017（3）：2.