Що запобігає витоку струму через обмотки двигуна?

У кожному електродвигуні мідні обмотки несуть струм. Вони сидять у сталевих пазах. Сталь проводить електричний струм. Мідь проводить електричний струм. Якщо вони стикаються, значить витік струму. Моторні шорти. Падає продуктивність. Згодом двигун виходить з ладу.

Єдине, що стоїть між міддю і сталлю, - це тонкий лист матеріалу, який називаєтьсяелектроізоляційний папір.

Це не схоже на багато. Товщиною в частки міліметра. Нарізати точними формами. Засунуто в гніздо до входу обмоток. Але без нього двигун не працює.

Що насправді робить ізоляційний папір

Сердечник статора виготовлений із багатошарових сталевих пластин. У них пробиті прорізи. Інженер вставляє шматок ізоляційного паперу в кожну щілину, складену таким чином, щоб вистелити стіни. Потім обмотки входять. Потім клин закриває отвір.

Папір має три роботи. По-перше, електрична ізоляція — зупинити перехід струму з міді на сталь. По-друге, механічний захист — захист обмоток від твердих країв сталевих пластин. По-третє, термоконтроль — деякі класи допомагають відводити тепло від обмоток.

Якщо папір виходить з ладу в одному з цих пунктів, двигун виходить з ладу.

Матеріальні родини

Не весь ізоляційний папір однаковий. Для різних двигунів потрібні різні матеріали. Вибір залежить від температури, напруги, механічних навантажень і вартості.

У таблиці нижче показано найпоширеніші типи, які сьогодні використовуються у виробництві двигунів.

DMD — це робоча конячка. Він охоплює більшість стандартних двигунів за розумною ціною. NMN додає механічну міцність. NHN додає термостійкість. Арамідний папір додає обидва, плюс чудову діелектричну міцність. Поліімідна плівка для тісних приміщень.

Розуміння температурних класів

Кожен ізоляційний матеріал має температурний клас. Це не маркетинг. Це перевірена межа.

Вибір неправильного класу є типовою помилкою. Якщо двигун постійно працює при 140°C, клас B (130°C) не вийде. Клас F (155°C) є мінімальним безпечним вибором.

Але зверніть увагу: температурний рейтинг стосується тривалої роботи. Пікові температури можуть бути вищими. Хороші інженери додають маржу. Двигун, який безперервно працює при 140 °C, повинен мати ізоляцію класу H, а не тільки класу F.

Ключові параметри: що насправді означає таблиця специфікацій

Колиоцінка ізоляційного паперу, мають значення кілька технічних параметрів. Ось що вони означають.

Товщина.Вимірюється в міліметрах. Типовий діапазон становить від 0,15 мм до 0,40 мм для прорізів. Більш щільний папір забезпечує вищу діелектричну міцність і кращий механічний захист. Більш тонкий папір залишає більше місця для міді, збільшуючи щільність потужності двигуна. Компроміс – інженерна оцінка.

Діелектрична міцність.Вимірюється в кіловольтах на міліметр. Це говорить вам, яку напругу може блокувати папір, перш ніж вийти з ладу. Типове значення для DMD становить 5-8 кВ для аркуша 0,2 мм. Чим вище, тим краще, але фактична потреба залежить від напруги двигуна. Для двигуна EV 400 В достатньо 3-5 кВ. Для систем на 800 В безпечніше 6-8 кВ.

Міцність на розрив.Вимірюється в Ньютонах на 15 мм ширини. Це вкаже вам, яку силу тяги може витримати папір перед розривом. Важливо, тому що папір складається та вставляється машиною. Слабкий папір рветься під час складання. Далі йде простой.

Подовження при розриві.Відсоток розтягування перед розривом. Папір, який розтягується на 10-15%, більш поблажливий під час складання. Крихкий папір тріскається на гострих кутах.

Стійкість краю до розриву.Вимірюється в Ньютонах. Папір складається. Складки створюють точки напруги. Якщо опір краю низький, папір розколюється на лінії згину під час вставлення.

Хороший постачальник надає ці цифри в сертифікаті матеріалу. Поганий постачальник каже, що "він відповідає галузевим стандартам", не надаючи фактичних результатів тестування.

Чому електродвигуни відрізняються

Двигуни електромобілів змінили ринок ізоляційного паперу. Вимоги жорсткіші.

Вищі температури.Двигуни EV працюють сильніше, ніж промислові. Рідинне охолодження допомагає, але гарячі точки все одно досягають 160-180°C. Матеріали класу H (180°C) є стандартними. Деякі виробники переходять на клас C (220°C) для проектів наступного покоління.

Вищі напруги.Ранні електродвигуни працювали від 300-400 В. Новіші системи працюють від 800 В. Будучі системи працюватимуть від 1200 В або вище. Вимоги до електричної міцності зросли вдвічі. Папір, який працював при напрузі 400 В, може бути небезпечним для 800 В.

Експозиція масла.Багато електромоторів використовують масло для охолодження та змащення. Ізоляційний папір знаходиться в цьому маслі. Деякі матеріали розбухають або руйнуються в маслі. Папір на основі полііміду добре працює. Папір на основі поліефіру може мати обмеження. Попросіть дані тесту на сумісність масла.

автоматизація.Виробничі лінії електромоторів працюють на високій швидкості. Папір подається з рулонів, розрізається, складається та вставляється автоматично. Послідовність матеріалу має значення. Зміна товщини ±0,01 мм може призвести до заклинювання автоматичного вставника.

Три реальні проблеми, які виникають на виробничих лініях

Теоретичні властивості матеріалу - це одне. Що насправді йде не так на заводі, це інше.

Проблема перша: папір рветься під час складання.Машина згинає папір у U-подібну форму, щоб вирівняти проріз. Якщо папір має низьку міцність на розрив, він розколюється на лінії згину. Черга зупиняється. Оператор усуває застрягання. Виробництво відновлюється. Це трапляється десятки разів за зміну з поганим матеріалом.

Проблема друга: розміри паперу змінюються з вологістю.Арамідний папір вбирає вологу з повітря. При високій вологості він розширюється. При низькій вологості він зморщується. Машина відкалібрована під один розмір. Коли папір змінює розмір, змінюється форма складеного паперу. Вставка виходить з ладу. Хороші постачальники відвантажують папір у вологостійкій упаковці. Хороші фабрики зберігають його в кліматичних приміщеннях.

Проблема третя: клейове забруднення.Деякий ізоляційний папір має термоактивований клейовий шар з одного боку. Після вставлення папір нагрівається до стінок щілини. Якщо клей витікає під час зберігання або перенесення, він прилипає до напрямних машини. Збирається пил. Вирівнювальні штреки. Рішення полягає в чистому виробництві та належному випуску вкладишів.

Як правильно вказати ізоляційний папір

Ось реальний приклад специфікації тягового приводу двигуна EV.

Надішліть це трьом постачальникам. Порівняйте звіти про випробування, які вони надають. Запитайте про варіанти — партія до партії, рулон до рулону. Постачальнику, який відповідає даними, варто довіряти.

Шість питань, які задають покупці

Чи можу я використовувати той самий ізоляційний папір для всіх своїх двигунів?
Не зазвичай. Різні двигуни працюють при різних температурах і напругах. Стандартизація на одному матеріалі спрощує інвентаризацію, але змушує вас використовувати матеріал вищого класу, ніж це необхідно для деяких двигунів, що збільшує вартість. Або ви використовуєте матеріал нижчого класу і ризикуєте вийти з ладу. Краще кваліфікувати два-три матеріали та зіставити їх із застосуваннями.

Яка різниця між NMN і NHN?
Середній шар. NMN використовує поліефірну плівку. NHN використовує поліімідну плівку. Поліімід витримує більш високі температури. Для двигунів, що працюють при температурі нижче 155°C, NMN підходить. Для 155-180°C виберіть NHN. Різниця у вартості скромна.

Чи завжди щільніший папір означає кращу ізоляцію?
Не завжди. Діелектрична міцність зростає з товщиною, але механічне прилягання стає важчим. Щільний папір займає місце всередині гнізда. Це місце могло вмістити більше міді. Розробники двигунів торгують товщиною ізоляції проти мідного наповнення. Тонший папір дозволяє використовувати більше міді, вищу потужність, але вимагає кращого контролю процесу.

Який термін придатності ізоляційного паперу?
Залежить від умов зберігання. В оригінальній упаковці, клімат-контроль, арамідний папір служить роками. Матеріали на основі поліестеру можуть псуватися швидше. Основними ризиками є поглинання вологи та старіння клею. Якщо папір зберігався більше двох років, перевірте зразок перед використанням.

Як я дізнаюся, що документ постачальника відповідає вимогам?
Запитуйте дані Cpk про товщину. Cpk 1,33 або вище означає, що процес діє. Також вимагайте звітів про випробування від партії до партії. Якщо постачальник не може їх виготовити, він не контролює свій процес.

Чи можна переробити ізоляційний папір?
Здебільшого це термореактивний або високоефективний термопласт. Переробка складна. Деякі види арамідного паперу можна відновити, але цей процес не є широко доступним. Галузь зосереджена на зменшенні відходів під час різання та вставки, а не на переробці після споживача.

Примітка щодо сумісності з пазами

Ізоляційний папірвистилає стінки прорізів. Прорізний клин закриває отвір. Вони повинні працювати разом.

Клин притискається до паперу в отворі прорізу. Якщо папір занадто м’який, клин в’їдеться в нього. Якщо папір занадто крихкий, він трісне в точці контакту клина.

Для електромоторів багато інженерів поєднують арамідний папір із арамідними клинами. Те саме сімейство матеріалів, однакове теплове розширення та механічна поведінка. Для General Motors перевіреним поєднанням є папір DMD зі скловолокном.

При замовленні у постачальника вказуйте обидві позиції разом. Потім постачальник може зіставити системи матеріалів.