انواع عایق سیم پیچی موتور و ویژگی های آنها

عایق سیم پیچی

می دانید که چرا الکتروموتورها به عایق سیم پیچی (عایق الکتریکی) نیاز دارد؟ ویژگی‌های کلیدی مواد عایق موتور چیست؟ عایق سیم پیچی یکی از اصلی ترین لوازم سیم پیچی می باشد. که باید ویژگی های زیر را داشته باشد.

• مقاومت عالی در برابر کرونا
• عایق الکتریکی عالی
• استحکام مکانیکی عالی، به ویژه استحکام چسبندگی خیلی خوب
• مقاومت حرارتی بالا (بالاتر از 180 درجه سانتیگراد)
• هدایت حرارتی بالا
• مقاومت در برابر روغن و/یا آب ATF
• ضد حریق فاقد هالوژن (برای کاهش خطر آتش سوزی) و مقاومت خوب در برابر شوک دمایی (برای سازگاری با تغییرات آب و هوایی)

 

در الکتروموتورهای خودرویی معمولا چه مواد عایق سیم پیچی استفاده می‌شود؟

در نسل جدید موتورهای دوار، مواد عایق سیم پیچی رایج شامل: کاغذهای عایق شیار، پودر پوشش، عایق های قالب تزریقی، سیم لاکی، شارلاک، عایق های مستغرق کننده و وارنیش های نسوز می باشد.

کاغذ عایق شیار

رایج‌ترین عایق سیم پیچی برای شیار الکتروموتور: کاغذ آرامید دوپونت نومکس و کاغذهای کامپوزیت و عایق پلی استر یا عایق مایلر است. همچنین در برخی الکتروموتورها و ترانسفورماتورها از کاغذ برشمان هم برای عایق شیار و عایق سرکلاف استفاده می شود.

پلی‌آمید آرامید نوع NOMEX 710/410 یک کاغذ عایق پرکاربرد است. می‌توان از آن به عنوان کاغذ خالص یا کاغذ کامپوزیت چند لایه استفاده کرد. این کاغذ کامپوزیت دارای ساختار ساندویچی چند لایه است. انتخاب نوع آن به شرایط عملیاتی مانند دمای موتور، خنک‌کاری با روغن یا آب، سطح عایق سیم پیچی و فرآیند بستگی دارد.

انواع عایق های ورقه ای متشکل از نومکس

1- عایق ورقه ای خالص Nomex 410 (مقاوم در برابر روغن)

2-عایق ورقه ای چند لایه NMN (مقرون به صرفه، اما در مقابل روغن مقاوم نیست)

N: عایق نومکس ورقه ای 410 دوپونت
M: فیلم پلی استر PET یا همان مایلر
N: عایق وروقه ای نومکس 410 دوپونت

3- عایق ورقه ای چند لایه NHN (عملکرد بالا، اما در مقابل روغن مقاوم نیست)

N: عایق وروقه ای نومکس 410 دوپونت
H: فیلم پلی ایمید PI (مایلر)
N: عایق وروقه ای نومکس 410 دوپونت

4- عایق ورقه ای چند لایه NSN (مقاوم در برابر روغن)

N: عایق وروقه ای نومکس 410 دوپونت
S: فیلم سولفید پلی فنیلن PPS
N: عایق وروقه ای نومکس 410 دوپونت

5- عایق ورقه ای چند لایه NKN (مقاوم در برابر روغن)

N: عایق وروقه ای نومکس 410 دوپونت
K: فیلم کپتون دوپونت (PI خاص)
N: عایق وروقه ای نومکس 410 دوپونت

کاغذهای عایق سیم پیچی شیار استاتور معمولاً برای عملکرد با پارامترهای درج  شده در جدول زیر آزمایش می‌شوند.

پارامتر	مقدار
مقاومت کشش طولی	280N/cm
مقاومت کششی عرضی	140N/cm
افزایش طول در جهت ماشین	20%
کشیدگی در جهت متقاطع	15%
مقاومت دی الکتریک در دمای 20ºC	7kV
عملکرد در دمای بالا	تست در 20ºC برای 1 ساعت
تست پاکیزگی	–
تست مقاومت روغن	–

اگر به مسائل تعمیر الکتروموتورها و عایق های و لوازم مورد استفاده در الکتروموتورها علاقه مند هستید مطالعه مقالات زیر می توانید اطلاعات خوبی به شما بدهد.

1- راه اندازی کارگاه سیم پیچی و لوازم مورد نیاز

2- معرفی 9 نوع عایق الکتروموتور

رزین اپوکسی

رزین اپوکسی ماده اصلی برای پوشش پودری موتور است. این ماده به طور گسترده در عایق کاری شیار استاتور و سرکلاف موتور و همچنین عایق کاری پس از سیم پیچی برای موتورهای سیم تخت استفاده می‌شود.

انواع عایق های اپوکسی رایج برای هسته استاتور شامل JY231 (عایق کلاس F) و 360ESD (عایق کلاس H) است. در سرکلاف سیم‌های تخت اغلب از برندهایی مانند Solmalon استفاده می‌کنند.

ویژگی های کلیدی رزین اپوکسی

• مقاومت حرارتی بالا: تا دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد را تحمل می‌کند، برای خنک‌سازی موتور با چگالی توان بالا مناسب است.
• استحکام مکانیکی قوی: در برابر سایش سخت و مقاوم بوده و همچنین در برابر آسیب ناشی از لرزش یا فشار مقاوم است
• خواص دی‌الکتریک عالی: عایق پایدار، مناسب برای موتورهای ولتاژ بالا (به عنوان مثال، سیستم‌های ۸۰۰ ولت).
• محدودیت ها: خطرات ناشی از وجود یون کلرید، عملکرد ضعیف در دمای پایین، انقباض زیاد در حین پخت. برای غلبه بر این موارد، بهبود فرآیند یا اصلاح رزین مورد نیاز است.

از جمله رزین های اپوکسی مرغوب و با کیفیت بازار ایران می توان از پلی استر کوبیک نام برد.

عایق قالبی تزریقی

خطوط تولید انبوه، مخصوصا نوع اتوماتیک، اغلب از قالب‌گیری تزریقی هسته یکپارچه استفاده می‌کنند. این روش باعث بهبود تمیزی و افزایش عملکرد NVH در موتورها می‌شود. ماده PA66 (پلی آمید 66) پرکاربردترین ماده در این زمینه است. این یک پلاستیک مهندسی با کارایی بالا است.

خواص کلیدی

• نقطه ذوب: 252 درجه سانتیگراد، دمای تجزیه > 350 درجه سانتیگراد
• مقاومت حرارتی طولانی مدت: 80-120 درجه سانتیگراد، تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد با تقویت الیاف شیشه
• چگالی: 1.15 گرم بر سانتیمتر مربع، جذب آب 2.5% (بر پایداری ابعادی تاثیر گذار است)
• استحکام: استحکام و چقرمگی بالا؛ استحکام کششی بالای ۸۰ مگاپاسکال؛ مقاومت در برابر سایش و ضربه
• مقاومت شیمیایی: در برابر اسیدها، قلیاها، نمک‌ها و اکثر حلال‌های آلی (به جز فنل و اسید فرمیک) مقاوم است.
• مقاومت در روغن: مناسب برای روغن کاری اجزای مکانیکی

سیم لاکی

سیم پیچ مسی گرد در موتورها باید سطوح مقاومت ولتاژ مانند ۵۰۰ ولت یا ۱۰۰۰ ولت را برآورده کند.با افزایش سرعت موتورهای محرک و افزایش چگالی توان سیستم‌های EV، الزامات مربوط به عملکرد سیم لاکی نیز در حال افزایش است. امروزه، موتورها عمدتاً از سیم‌های لاکی مقاوم در برابر کرونا اصلاح‌شده با نانوذرات کلاس H (یا بالاتر) استفاده می‌کنند.

طرح‌های اولیه از پوشش‌های سه‌لایه استفاده می‌کردند، اما این پوشش‌ها چسبندگی ضعیف و عمر کوتاهی داشتند. این صنعت به سمت سیستم‌های پوشش دولایه تغییر جهت داده است.

در سال ۲۰۰۰، شرکت دوپونت یک سیم لاکی دولایه مقاوم در برابر کرونا را عرضه کرد. پوشش پایه، پلی‌استر-ایمید اصلاح‌شده با نانو است؛ پوشش رویی، PI و AI است. از زمان عرضه، سیم‌های دولایه به طور گسترده در موتورهای محرکه های الکتریکی استفاده شده‌اند. با افزایش مصرف موتورهای خنک‌شونده با روغن، سیم‌های لعابی تک‌لایه PI و AI به دلیل مقاومت عالی در برابر روغن و گرما، محبوبیت زیادی پیدا کرده‌اند.

در بازار ایران هم سیم لاکی دو لاک با دو پوشش متفاوت عرضه می گردد که به عنوان سیم لاکی اورکوت معروف شده است. ما در موتور درایو عرضع کننده انواع سیم های لاکی در برندهای زیر هستیم.

• سیم لاکی فارس
• سیم لاکی راما
• سیم لاکی کاشان
• سیم لاکی یزد
• سیم لاکی الکتروژن
• سیم لاکی ریز کوبیک Cubic
• سیم لاکی آلومینیوم سانتی SANTI

 

عایق شارلاک

برای استاتورهای سیم گرد، فرآیندهای لاک زنی رایج شامل اشباع خلاء (VI) و اشباع فشار خلاء (VPI) است. برای استاتورهای سیم تخت، معمولاً از لاک زنی قطره‌ای استفاده می‌شود. شارلاک سیم پیچ انواع مختلفی دارند که از جمله آنها می توان لاک هواخشک، لاک کوره ای و لاک واتربیس را نام برد.

این لاکها بر پایه سیستم های رزینی اصلاح شده با نانو هستند. افزودنی‌های نانو، ماندگاری رنگ، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر کرونا را افزایش می‌دهند.

خواص کلیدی عایق شارلاک

• ماندگاری بالای رنگ
• قدرت چسبندگی قوی
• مقاومت حرارتی: کلاس عایقی H (180 درجه سانتیگراد) و یا C (200 درجه)
• مقاومت در برابر کرونا و روغن ATF

در سال های اخیر، سیستم‌های رزینی جدیدی ظهور کرده‌اند که از پخت حرارتی سیم‌پیچ، پخت UV و لاک زنی قطره‌ای چرخشی پشتیبانی می‌کنند.

در میان این روش‌ها، روش گرمایش جریان سیم‌پیچ کارآمدترین روش است. رسیدن به حالت ژل تنها چند دقیقه طول می‌کشد و کل فرآیند را می‌توان در عرض یک ساعت انجام داد. این روش باعث بهبود راندمان انرژی و سرعت تولید می‌شود.

عایق وارنیش نسوز

موتورهای محرک خودروهای برقی اغلب از وارنیش نسوز روی سیم‌کشی ولتاژ پایین استفاده می‌کنند. این وارنیش‌ها محافظت مکانیکی و عایق‌بندی را فراهم می‌کنند. وارنیش‌ها بسته به نیاز به نصب سیم، ممکن است جمع‌شونده با گرما (وارنیش حرارتی)  یا ثابت در برابربا گرما (وارنیش نسوز) باشند.

وارنیش های نسوز معمولا از یک لایه فایبرگلاس بافته تشکیل شده است که بر روی آن یک لایه پوشش قرار داده شده است. این پوشش می توانید pvc، پلی وینیل و یا سیلیکون باشد.

موتورهای خنک‌شونده با روغن باید از غلاف‌های لاستیکی فلوئوردار استفاده کنند. لاستیک سیلیکونی ممکن است هنگام غوطه ور شدن در روغن خنک‌کننده متورم شود، عایق را بشکند و باعث خرابی شود.

غلاف‌های فایبرگلاس نیز رایج هستند. آن‌ها خواص حرارتی و مکانیکی عالی دارند. با این حال، برخی از روغن‌های خنک‌کننده ممکن است باعث رسوب سطحی جزئی شوند. همیشه قبل از استفاده، آزمایش‌های سازگاری روغن را انجام دهید.

عایق های مستغرق کننده

از پوشش مستغرق کننده برای کپسوله کردن سرکلاف سیم‌پیچ موتور استفاده می‌شود. ترکیب پوشش مستغرق کننده باید به خوبی به سیم‌پیچ‌ها بچسبد و در برابر شوک‌های حرارتی و فشار مکانیکی مقاومت کند.

باید رسانایی حرارتی بالایی داشته باشد تا اختلاف دمای سطح را کاهش دهد. این امر انتقال حرارت را بهبود می‌بخشد و تنش داخلی را کاهش می‌دهد. چندین محصول عایق مستغرق کننده برای استفاده در موتور خودروهای برقی موجود است، مانند Taihu TH-908، Rongtai 381-E، ELANTAS C88/E89 و Liding LD-107A/B.

خواص متعارف عایق مستغرق کننده

• رسانایی گرمایی حدود ۱.۰ وات بر متر مکعب در کلوین؛ برخی تا ۲.۰ وات بر متر مکعب در کلوین
• انبساط حرارتی کم: در حدود 3.5×10⁻⁶/°C
• سیلان ‌پذیری خوب: ۴۰۰ تا ۸۰۰ میلی‌پاسکال بر ثانیه در دمای ۹۰ درجه سانتی‌گراد
• مقاومت در برابر شعله UL94 V-0

آیا اکنون دیدگاه واضح‌تری از انواع و خواص مواد عایق موتور دارید؟

مواد عایق، ایمنی و قابلیت اطمینان موتور را تعیین می‌کنند. آنها همچنین بر طول عمر و عملکرد تأثیر می‌گذارند. انتخاب مواد مناسب برای شرایط مختلف در طراحی و تولید موتور بسیار مهم است.

عایق سیم پیچی مورد استفاده در الکتروموتورها محدود به موارد مطرح شده در این مقاله نیست. اگر در مورد عایق سیم پیچی الکتروموتور و تکنولوژی تولید الکتروموتورها سوالی دارید همین جا مطرح کنید در کمتر از 48 ساعت پاسخگو هستیم. همچنین اگر نکته ای به ذهن شما می رسد که به بهبود محتوای مطلب کمک می کند با ما مطرح کنید. تا به مقاله اضافه شود در پایان از اینکه با ما همراه هستید متشکریم.