驱动电机如何选择绕组线及电机绕组焊接新工艺！

时间：2021-05-20 点击：2989

散嵌的圆线绕组，由于存在首末匝直接接触的可能，所以导线的绝缘应满足在寿命终点时仍高于运行电压（工频驱动）或过冲电压（IGBT 驱动）。那么在设计的时候，需要考虑的初始击穿电压应高于工作电压的十倍。对于 IGBT 驱动的电机来说，这个工作电压应采用过冲电压。

扁线成型绕组，如目前普遍采用的“发卡式”绕组，同一个槽内的同相多根线间，电流都是同进同出，不存在匝间压降问题，压降主要存在于槽内 2 相之间的电压差（相间电压）以及导体对铁芯之间的电压差（对地电压）。如果槽绝缘和相间绝缘采用绝缘纸等方法进行增强，则漆包扁线可以采用很薄的涂层厚度。没有槽绝缘和相间绝缘（发展趋势）的绕组，相间的绝缘是由双侧导线的漆膜提供的，对地的绝缘则是单侧漆膜，同样的电压条件下优先考虑对地电压的耐受能力。所以在设计时，依据的绝缘能力数据应基于对单侧漆膜的测量结果，假如过冲电压可以控制在额定电压的 1.5 倍，对于 800V 系统，过冲电压为 1200V，则需要扁线单侧漆膜耐压超过 12000V。

1、绝缘老化的 PDIV 和耐电晕

PDIV 和击穿电压的线性关系

对比漆包线击穿电压和 PDIV，有一定的线性关系。膜厚在 0.1mm（双侧）耐电晕漆包圆线，PDIV 值约为 820V，但其击穿电压则高达 12KV，其 220℃老化 2万小时寿命终点的击穿电压高于 1200V。膜厚在 0.13mm 的耐电晕扁线，PDIV值约为 900V，而背靠背的击穿电压高达 14KV。理论上，随着绝缘耐压能力的下降，其 PDIV 值也会相应地下降。当耐 PDIV 值下降到过冲电压以下，局放就会产生，从而出现绝缘加速老化的现象。所以采用高 PDIV 方案时，如何减缓绝缘的老化就变得非常重要。

在取消槽绝缘的情况下，采用高 PDIV 方案时，800V 系统需要单侧 PDIV 达到1200V，按照目前的漆包线材料及制造水平，超厚绝缘的漆包扁线尚有很多难点需要攻克，无法满足这么高的 PDIV 要求，需要在漆包涂层上复合挤塑 PEEK 涂层。

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如何保持绝缘能力？

在没有发生局部放电，忽略电老化影响的情况下，绝缘能力的下降主要是由温升决定的。绕组温度越高，绝缘老化速率越大。以 200 级漆包线为例，在 200℃条件下，绝缘能力保持 1/10 初始值的寿命为 20000h，而如果将温度降低 20℃，在 180℃条件下，这个寿命则延长到 100000h，在 160℃条件下，则可以延长到200000h 以上，那么在最初的 20000h 内，绝缘能力只有很小的变化。通过选择比实际使用温度高 1~2 个温度等级的绕组线，可以减少因绝缘老化导致的非预期失效模式，这种方法在传统车用电机上经常被采用。在新能源驱动电机上，“高 PDIV”方案更依赖这种方法。初始 PDIV 值接近绕组过冲电压的电磁线，在老化后将更快出现 PDIV 值低于过冲电压的现象，所以应在预期寿命内尽量避免绝缘的老化。

电机绕组焊接新工艺

氢氧焰焊机是利用水电解原理，用电将水变成氢气和氧气，通过专用的火焰枪点燃形成氢氧焰，对绕组实行快速焊接。氢氧焰焊接焊点光滑饱满，焊接速度快。其温度高达2800度，是目前温度最高的火焰之一。火焰集中，不发散，热辐射小，不会对邻近的漆包线产生热辐射；按需制造，不贮存气体，不存在高压爆炸及泄漏中毒等问题；在漆包线焊接项目中可免除去漆皮工序，无须去漆直接焊接。在价格上也只有前期采购设备的投入，在使用过程中氢氧气体的产生仅需水和少量的电，燃烧后也只生成水，没有废气产生，安全环保可循环。