电动汽车驱动电机用绝缘材料现状与发展趋势

胡锐　孟玉光　苑佳浩　马晓勇

摘 要：随着我国科学技术的不断进步，电动汽车产业得到了突飞猛进的发展，进一步推动了电机技术的兴起。对于电动汽车驱动电机而言，要求其具备高速、高功率、轻量化、高稳定性等多样化特性，而绝缘材料的运用为电动汽车驱动电机的性能提供了强有力的技术保障，进而在一定程度上提高了汽车驱动电机稳定性和功率，从而为今后油冷驱动电机的发展奠定了基础。本文主要通过对电动汽车驱动电机所使用到的绝缘材料现状进行详细的分析，并对其以后的发展趋势做出了阐述。

关键词：电动汽车;驱动电机;绝缘材料;现状及发展趋势

所谓的电动汽车就是通过电力来驱动汽车的行驶，电动汽车主要包含：电池、电池管理系统、电机控制系统、汽车整体管理系统等，其中电机控制系统是电动汽车的重要部位。为了尽可能的在有限的空间内提升电动汽车的稳定性、可靠性、动力等性能，可以将绝缘材料运用到电动汽车之中，进而在最大限度上提高电动汽车的稳定性与可靠性。根据资料显示，在对电动汽车生产的过程当中，电机出现的故障百分之八十以上都是由电机绕组损坏失效引起的[1]，而引起损坏的真正“元凶”就是绝缘体材料遭受到破坏，因此可以看出绝缘体材料在电动汽车中起到了至关重要的作用。

一、电动汽车驱动电机绝缘材料的现状

对于电动汽车驱动电机绝缘材料而言，其主要涵盖了以下几种类型：

（一）耐电晕漆包线

电动汽车驱动电机在正常运行的状态下对可靠性、稳定性以及安全性要求十分的高，因此对耐电晕漆包线的生产流程、性能、质量要求特别的严格。如今，电动汽车驱动电机主要使用的是由纳米粒子改进且耐热等级在H级以上的耐电晕漆包圆线，此类型漆包线由美国一家公司于二十世纪初研发并制备[2]，在此之后又经历了一段漫长的发展与改善。在漆包线上具备了颜色不一的漆膜，而这个漆膜的底层和面层分别使用了纳米粒子改性的聚酯亚胺耐电晕涂层以及聚酰胺酰亚胺涂层，并在电动汽车的驱动电机中被广泛的应用。但是，漆包扁线要比漆包圆线具备了更强的功率密度，因此部分企业在漆包扁线生产的过程当中将聚酰胺酰亚胺与纳米粒子进行相互之间的结合，进而有效的将圆角半径缩小至0.3毫米，可忍耐温度高达200度以上。

（二）绝缘浸渍树脂

如今，在电动汽车驱动电机中所使用的绝缘材料是通过纳米粒子改性技术生產出的真空浸渍树脂及真空压力浸渍树脂，此类树脂具备高耐热性的聚酯或聚酯亚胺，若将微纳米无机粒子再加入到其中可以有效的提升浸渍树脂的稳定性、耐热性以及耐电晕性。为了可以进一步的提升绝缘材料的性能，在最近一段时间以来通电加热固化、旋转滴浸[3]等众多的新型技术得到广泛的应用，其中通电加热固化受到工业生产领域的普遍青睐。通电加热固化可以让零件在短短的几分钟之内完成从浸渍到树脂凝胶整个过程，进而在一定程度上提高了生产的质量与生产的效率。与此同时，通电加热固化还可以准确的控制挂漆量，使其在固化的过程当中资源不会流失，降低了对环境带来的破坏与污染[4]。

（三）柔软复合材料

如今国内外非内油冷电动汽车驱动电机的绝缘槽以及间隔绝缘所使用的是聚芳酰胺纤维纸和聚酰亚胺薄膜，然后通过粘接胶将其进行相互之间的粘合，进而形成柔软的复合材料，此复合材料具备了高耐热性、高柔韧性、高强度性、低成本性。由于油冷电动汽车驱动电机中的绝缘槽以及间隔绝缘要具有一定的耐油性，但是现在的柔软复合材料和自动变速箱油的相融度比较差，使得在变速箱中容易产生分层现象。基于此，设计师和相关工作人员在设计的过程当中要首先使用耐油性较优的单层厚型聚芳酰胺纤维纸。此外，由于单层厚型聚芳酰胺纤维纸与三层柔性复合材料在性能上还是存在着一定的区别，所以要尽可能的增加其厚度，进而进一步的满足电机的热传导功能。在上海有一家绝缘材料制造公司在现有的复合材料的基础之上对其进行了优化与改善，解决了柔性复合材料耐油性查的问题，从而受到了全世界的普遍关注。

二、电动汽车驱动电机绝缘材料的发展趋势

在高频、高功率等多样化的电子零件被应用在电动驱车驱动电机控制器中，进一步的提升了电动汽车驱动电机的电压和频率。但是，由于电动汽车驱动电机控制器的高压与高频，导致电机绕组产生了较强的介电反应，使得驱动电机的绝缘材料受到大面积的腐蚀，增加了绝缘材料的热能，加快了电动汽车驱动电机绝缘材料的老化。另外，在电动汽车驱动电机高频、高压、高密度的背景之下，对传统绝缘结构的应用变得越来越普遍，进而会在一定程度上增加电机的温度，破坏绝缘材料。由此可以看出现在的当务之急就是要不断的更新与优化绝缘材料以及相关的技术并攻克以下几个较为困难的问题：第一，耐电晕、局部放电漆包线制备技术，要突破漆膜附着性较差、工艺性不强的问题。第二，耐电晕、高传导热的绝缘浸渍树脂制备技术，要突破浸渍树脂粘连度较低以及在填充导热材料之后渗透性不强的问题。第三，耐电晕、耐自动变速箱油、高传热的复合材料制备 技术，要突破聚芳酰胺纤维纸强度低，工艺性较差的问题。

以上看来，由于电动汽车的快速发展在最大程度上推动了驱动电机技术的进步发展，也给绝缘材料和绝缘产品带来了一定的机遇与挑战，特别是电动汽车驱动电机的高功率、高温、高速等加快了绝缘材料技术的创新，进而更好的迎合当今世界发展的新潮流与新趋势，从而循序渐进的满足电动汽车对绝缘材料的各种各样需求。

结 语

综上所述，当今对于电动汽车驱动电机绝缘材料的测试仅限耐电晕测试和绝缘系统的局部放电测试两种，进而对电动汽车的发展起到了阻碍的作用。目前，电动汽车驱动电机行业正在面临着资金、技术、市场等不同因素的竞争，因此为了可以进一步推进电动汽车驱动电机行业的进步，在未来的一段时间内需要各个相关领域相互之间进行共同合作，加快基础和应用需求的探究与设计，进而在最大程度上制定出融合绝缘材料的驱动电机技术标准，从而推动行业的可持续发展。

参考文献

[1] 汝晓艳，李鹏辉.异步电动机绕组损坏的原因及处理方法[J].时代报告，2017（16）：253.

[2] 张延纯，王万忠，刘焕峰.新型双涂层耐电晕漆包线 的研制[J].中小型电机，2005（1）：74-75.

[3] 马林泉，周成，黄苏融，王文龙.电动汽车驱动电机用绝缘材料现状与发展趋势[J].电器工业，2020（04）：52-57.

[4] 王丽丽.发电机定子浸漆电加热固化系统研究[J].建 筑工程，2017（3）：2.