新能源驱动电机如何选择绕组线?

2021-05-08 17:04 新能源

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新能源汽车驱动电机和普通的工业电机有几点不同:

1、乘用车的空间有限,电机体积太大会占用有效荷载空间,重量太重影响荷载能力和续航里程,所以要求驱动电机的体积越小越好;

2、新能源驱动电机要更加高效节能,所以必然要采取IGBT驱动,而且频率越来越高,要求绝缘具备足够的耐高频脉冲能力;

3、对线路损耗非常敏感,驱动电压不断提升,要求绝缘具备足够的耐高压能力;

4、汽车运行环境是不断变化的,时刻处于额外震动、湿热、高低温冲击,并且经常有过载情况发生,要求绝缘具备优异的耐高温和抗过载能力。

以上是新能源驱动电机的主要特征,不同结构的设计可能带来对电机绝缘的特殊要求,比如耐油、耐水、耐焊接等。

低压系统

在早期的混动系统中,通常采用的是48V低压模式,所以选择普通的厚漆膜漆包线按照IEC标准要求,φ1.0mm厚漆膜漆包圆线的高温击穿电压要求≥3800V,室温击穿电压要求≥5000V,20000h老化后的耐压,要求≥1000V,就足够满足绝缘要求。欧洲在高压驱动的研究相对落后,即使现在已经从圆线切换为扁线,仍然选择200级的厚漆膜漆包扁线。

过冲电压

由于IGBT的输出存在过冲电压,早期的IGBT没有采取抑制措施,过冲电压可能超过额定电压的2倍。这种过冲电压在电机的长期运行中,会加速绝缘老化,造成不可逆的严重损伤,导致电机寿命的急剧下降。在同样应用IGBT的高速电梯和工业变频电机中,没有增强绝缘的绕组,有着非常高的非预期失效事故。

到底多少耐压才安全?

对于圆形导线的绕组,通常是散嵌的方式装入铁芯,每匝线在槽里随机分布,存在首末匝直接接触的可能性,所以匝间电压可能等于或接近额定电压。导线的匝间耐压设计,需要考虑到寿命终点时,应至少达到2x500V=1000V,由于在寿命终点时,耐压能力约为初始值的十分一,所以要求绕组线的初始击穿电压应高于10000V。对应IEC标准的加厚漆膜(Grade III)漆包线,其高温电压的要求是≥5700V,要稳定保持击穿电压高于10000V,至少需要超厚漆膜(Grade IV)的漆包线,在早期的生产工艺条件下,超厚绝缘的漆包线在加工上难以保证一致性,所以丰田采取在漆包线上增加挤塑涂层的方案,使绝缘厚度达到0.4以上,单侧耐压超过1万伏,实现了高压驱动电机。

 

 

 

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