新能源汽车驱动电机绝缘结构技术要求

众所周知，任何带电的设备或机器，最怕就是漏电和短路。

所谓“外行看热闹，内行看门道”，绝缘结构和系统的门道，一直是各大主机厂内部不断探讨和研究的重点课题。

今天我们从头到尾来看看，新能源汽车驱动电机用的主要绝缘材料应用现状。

01绝缘系统

目前驱动电机的典型绝缘解决方案一般可分为主要绝缘和次要绝缘，如下图所示。

主要绝缘对电机的安全运行至关重要，包括电磁线绝缘、槽绝缘、相间绝缘、槽楔绝缘、浸渍漆等；

次要绝缘主要起到辅助的绝缘效果，同时为线圈提供机械支持和保护，包括绝缘套管、绑绳、母线绝缘和焊点涂敷等。

02耐电晕漆包线

驱动电机越转越快、电驱系统功率密度越来越高，漆包线的性能和质量要求势必越来越严格。

目前，电动汽车驱动电机中，主要使用的是纳米粒子改性的H级（或以上级别）的耐电晕漆包线。

这种漆包线的漆膜从早期的三涂层，发展到后来的二涂层。由于三涂层的寿命短、漆膜附着力相对较差，逐渐跟不上要求。

2000年，杜邦开发了二涂层的耐电晕漆包线，底涂层为纳米粒子改性聚酯亚胺耐电晕涂层，面涂层为PAI涂层。

二涂层面世至今，已在驱动电机领域应用广泛。近年来随着油冷电机的崛起，PAI单涂层耐电晕漆包线凭借其耐ATF油、耐高温等性能，应用越来越广泛。

而我们都知道，选用什么材料、什么技术，都是根据应用主体的技术不断变化的，没有哪种材料是万金油。

随着扁线技术的高速发展，更高的槽满率、功率密度让越来越多的OEM选择扁线电机。

传统圆形导体定子槽型图

矩形导体定子槽形

但耐电晕漆包扁线的4个“R”角涂覆工艺性差，当下应用中往往会出现耐电晕性能下降、性能不稳定等痛点问题。

此外，最近部分商业应用正在使用挤出到漆包线的PEEK材料代替溶剂型浸涂。

03绝缘浸渍树脂

电机定子绝缘处理主要是采用真空浸渍树脂（VI）和真空压力浸渍树脂（VPI），一般来说基体树脂为高强度高耐热的改性聚酯或聚酯亚胺。

值得一提的是纳米粒子改性技术，通过添加纳米无机粒子，可以提高挂漆效率、耐热性和耐电晕性能。

说到现状，近几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，也进入人们视野。

其中，通电加热工艺属于效率较高的新做法，从浸渍到树脂凝胶几乎只需要几分钟，整个处理过程大约1个小时左右就可以完成。而且可以精确控制挂漆量，填充性能好，不产生树脂固化废渣。

但是，通电加热这种工艺的主要设备现在还被德国、意大利的外企所掌控，进口的价格也比较高，目前还没有大规模在国内扩展。

04柔软复合材料

目前主流的非油冷驱动电机槽绝缘、槽楔、相间绝缘主要采用两层聚芳酰胺纤维纸（如Nomex）和一层PI薄膜复合，成为一种柔软的复合材料。

这种绝缘材料具有H级耐热等级，且成本更低，所以得到了普遍应用。但其耐电晕和耐ATF油的性能稍差。

随着油冷电机的普及，这样不耐油的柔软材料开始力不从心，容易产生分层现象，从而降低绝缘性能。

这就带来了一个“恶性循环”：为了提升耐油性能，电机开发设计时会采用耐油性更好的单层厚型聚芳酰胺纤维纸；

但这种材料的电气性能比较差，为了提升绝缘性能，又必须增加材料设计厚度，增加厚度必然会影响功率密度，从而提升整个电机的制造成本。

这还只是油冷电机，如果再加上当下时兴的800V电气系统的话，上面这些问题会越来越严重。

编辑：黄飞