Co zabraňuje úniku proudu vinutím motoru?

Uvnitř každého elektromotoru vede měděná vinutí proud. Jsou umístěny uvnitř ocelových otvorů. Ocel vede elektřinu. Měď vede elektrický proud. Pokud se dotknou, uniká proud. Motorové zkraty. Výkon klesá. Nakonec motor selže.

Jediné, co stojí mezi mědí a ocelí, je tenký plát materiálu tzvelektroizolační papír.

Moc to nevypadá. Tloušťka zlomku milimetru. Nakrájejte na přesné tvary. Zasuňte do štěrbiny před zasunutím vinutí. Ale bez ní motor nefunguje.

Co vlastně izolační papír dělá

Jádro statoru je vyrobeno z vrstvených ocelových lamel. Štěrbiny jsou do nich vyraženy. Technik vloží do každé štěrbiny kus izolačního papíru, složený tak, aby lemoval stěny. Potom se vinutí zasune dovnitř. Potom klín štěrbiny uzavře otvor.

Papír má tři úlohy. Za prvé, elektrická izolace – zabraňte tomu, aby proud přeskakoval z mědi na ocel. Za druhé, mechanická ochrana — tlumí vinutí proti tvrdým okrajům ocelových lamel. Za třetí, tepelné řízení – některé druhy pomáhají odvádět teplo z vinutí.

Pokud papír selže v některé z těchto možností, selže motor.

Materiální rodiny

Ne všechny izolační papíry jsou stejné. Různé motory potřebují různé materiály. Volba závisí na teplotě, napětí, mechanickém namáhání a ceně.

Níže uvedená tabulka ukazuje nejběžnější typy používané v dnešní době při výrobě motorů.

DMD je tažný kůň. Pokrývá většinu standardních motorů za rozumnou cenu. NMN dodává mechanickou houževnatost. NHN dodává tepelnou odolnost. Aramidový papír dodává obojí plus vynikající dielektrickou pevnost. Polyimidová fólie je vhodná pro stísněné prostory.

Pochopení teplotních tříd

Každý izolační materiál má teplotní třídu. To není marketing. Je to testovaný limit.

Výběr špatné třídy je běžnou chybou. Pokud motor běží nepřetržitě při 140 °C, třída B (130 °C) selže. Třída F (155°C) je minimální bezpečná volba.

Ale pozor: Teplotní klasifikace platí pro nepřetržitý provoz. Špičkové teploty mohou být vyšší. Dobří inženýři přidávají marži. Motor, který běží nepřetržitě při 140 °C, by měl mít izolaci třídy H, nikoli pouze třídu F.

Klíčové parametry: Co vlastně znamená Spec Sheet

Kdyžhodnotící izolační papír, záleží na několika technických parametrech. Zde je jejich význam.

Tloušťka.Měřeno v milimetrech. Typický rozsah je 0,15 mm až 0,40 mm pro drážkové vložky. Silnější papír poskytuje vyšší dielektrickou pevnost a lepší mechanickou ochranu. Tenčí papír ponechává více místa pro měď a zvyšuje hustotu výkonu motoru. Kompromisem je technický úsudek.

Dielektrická pevnost.Měřeno v kilovoltech na milimetr. To vám říká, jaké napětí může papír zablokovat, než se porouchá. Typická hodnota pro DMD je 5-8 kV pro 0,2mm plech. Vyšší je lepší, ale skutečný požadavek závisí na napětí motoru. Pro 400V EV motor stačí 3-5 kV. Pro systémy 800V je bezpečnější 6-8 kV.

Pevnost v tahu.Měřeno v Newtonech na šířku 15 mm. To vám říká, jak velkou tažnou sílu může papír vydržet, než se roztrhne. Důležité, protože papír se skládá a vkládá strojově. Slabý papír se při montáži trhá. Následuje prostoj.

Prodloužení při přetržení.Procento roztažení před roztržením. Papír, který se natáhne o 10-15%, je při skládání shovívavější. Křehký papír praská v ostrých rozích.

Odolnost proti roztržení hran.Měřeno v Newtonech. Papír se složí. Záhyby vytvářejí napěťové body. Je-li odolnost proti roztržení okraje nízká, papír se během vkládání roztrhne na linii přehybu.

Dobrý dodavatel uvádí tato čísla na certifikátu materiálu. Špatný dodavatel říká, že „splňuje průmyslové standardy“, aniž by uvedl skutečné testovací hodnoty.

Proč se EV motory liší

Elektromotory pro vozidla změnily trh s izolačním papírem. Požadavky jsou přísnější.

Vyšší teploty.Elektromotory běží více než průmyslové motory. Chlazení kapalinou pomáhá, ale hotspoty stále dosahují 160-180°C. Materiály třídy H (180°C) jsou standardní. Někteří výrobci přecházejí na třídu C (220 °C) pro designy nové generace.

Vyšší napětí.První EV motory běžely na 300-400V. Novější systémy běží na 800V. Přicházející systémy poběží při 1200V nebo vyšším. Požadavky na dielektrickou pevnost se zdvojnásobily. Papír, který fungoval pro 400 V, nemusí být bezpečný pro 800 V.

Expozice ropy.Mnoho EV motorů používá olej pro chlazení a mazání. Izolační papír sedí v tom oleji. Některé materiály v oleji bobtnají nebo se rozkládají. Papíry na bázi polyimidu fungují dobře. Papíry na bázi polyesteru mohou mít omezení. Požádejte o údaje o testu kompatibility oleje.

Automatizace.Výrobní linky EV motorů běží vysokou rychlostí. Papír je podáván z rolí, řezán, složen a vkládán automaticky. Důležitá je konzistence materiálu. Změna tloušťky ±0,01 mm může zablokovat automatický vkladač.

Tři skutečné problémy, které se stávají na výrobních linkách

Teoretické vlastnosti materiálu jsou jedna věc. Co se ve skutečnosti pokazí v továrně, je něco jiného.

Problém první: papír se při skládání trhá.Stroj složí papír do tvaru U, aby vyložil štěrbinu. Pokud má papír nízkou pevnost v roztržení okraje, roztrhne se na linii přehybu. Linka se zastaví. Operátor odstraní uvíznutí. Výroba pokračuje. To se u nekvalitního materiálu stává desítkykrát za směnu.

Problém druhý: rozměry papíru se mění s vlhkostí.Aramidový papír absorbuje vlhkost ze vzduchu. Při vysoké vlhkosti se roztahuje. Při nízké vlhkosti se smršťuje. Stroj je kalibrován pro jednu velikost. Když papír změní velikost, změní se i složený tvar. Vložení se nezdaří. Dobří dodavatelé dodávají papír v obalech odolných proti vlhkosti. Dobré továrny jej skladují v místnostech s řízenou klimatizací.

Problém třetí: kontaminace lepidlem.Některé izolační papíry mají na jedné straně tepelně aktivovanou lepicí vrstvu. Po vložení se papír teplem spojí se stěnami štěrbiny. Pokud lepidlo během skladování nebo přenášení vyteče, přilepí se na vodítka stroje. Shromažďuje se prach. Posuny vyrovnání. Řešením je čistá výroba a správné snímatelné krycí vrstvy.

Jak správně specifikovat izolační papír

Zde je skutečný příklad specifikace pro trakční pohon s motorem EV.

Pošlete to třem dodavatelům. Porovnejte testovací zprávy, které poskytují. Zeptejte se na variantu – dávka k dávce, role k roli. Dodavatel, který odpovídá s údaji, je ten, kterému lze věřit.

Šest otázek, které kupující kladou

Mohu použít stejný izolační papír pro všechny své motory?
Obvykle ne. Různé motory běží při různých teplotách a napětích. Standardizace na jeden materiál zjednodušuje zásoby, ale nutí vás používat materiál vyšší kvality, než je nutné pro některé motory, což zvyšuje náklady. Nebo použijete materiál nižší kvality a riskujete selhání. Je lepší kvalifikovat dva nebo tři materiály a přiřadit je k aplikacím.

Jaký je rozdíl mezi NMN a NHN?
Střední vrstva. NMN používá polyesterovou fólii. NHN používá polyimidový film. Polyimid odolává vyšším teplotám. Pro motory běžící pod 155 °C je NMN v pořádku. Pro 155-180°C zvolte NHN. Rozdíl v nákladech je mírný.

Znamená silnější papír vždy lepší izolaci?
Ne vždy. Dielektrická pevnost se zvyšuje s tloušťkou, ale mechanické lícování je těžší. Silný papír zabírá místo uvnitř slotu. Ten prostor mohl pojmout více mědi. Konstruktéři motorů vyměňují tloušťku izolace za měděnou výplň. Tenčí papír umožňuje více mědi, vyšší výkon, ale vyžaduje lepší řízení procesu.

Jaká je životnost izolačního papíru?
Závisí na podmínkách skladování. V originálním balení vydrží klimaticky řízený aramidový papír roky. Materiály na bázi polyesteru mohou rychleji degradovat. Hlavními riziky jsou absorpce vlhkosti a stárnutí lepidla. Pokud byl papír skladován déle než dva roky, před použitím otestujte vzorek.

Jak zjistím, zda je papír dodavatele konzistentní?
Požádejte o údaje Cpk o tloušťce. Cpk 1,33 nebo vyšší znamená, že proces je schopen. Požádejte také o protokoly o zkouškách jednotlivých šarží. Pokud je dodavatel nemůže vyrobit, neřídí svůj proces.

Lze izolační papír recyklovat?
Většina je termoset nebo vysoce výkonný termoplast. Recyklace je obtížná. Některé aramidové papíry lze rozvláknit, ale tento proces není široce dostupný. Průmysl se zaměřuje na snížení odpadu při řezání a vkládání, nikoli na recyklaci po spotřebiteli.

Poznámka ke kompatibilitě s drážkovými klíny

Izolační papírlemuje stěny štěrbiny. Klín štěrbiny uzavírá otvor. Musí spolupracovat.

Klín tlačí na papír v otvoru štěrbiny. Pokud je papír příliš měkký, klín se do něj zaryje. Pokud je papír příliš křehký, praskne v místě kontaktu s klínem.

U EV motorů mnoho inženýrů spáruje aramidový papír s aramidovými klíny. Stejná skupina materiálů, podobná tepelná roztažnost a mechanické chování. Pro obecné motory je osvědčenou kombinací DMD papír s klíny ze skelných vláken.

Při objednávce od dodavatele uveďte obě položky společně. Dodavatel pak může spárovat materiálové systémy.