耐电晕薄膜
均苯型聚酰亚胺薄膜以其优异的耐热、机械、电气性能在高性能电机中有广泛的应用。1994 年, 美国Dupo nt 公司在聚酰亚胺前体中填充了纳米氧化铝粒子, 成功开发了耐电晕性能优异的Kapton CR 薄膜。据杜邦公司专利介绍, Kapton CR 薄膜就是先将气相氧化铝和N , N - 二甲基乙酰胺制成稳定的悬浮体, 然后再与聚酰胺酸溶液混合, 经热亚胺化制得。该薄膜在变频电机制造中主要有两个用途: 其一,在Kapto n CR 上复合T elfo n FEP 后, 绕包烧结在铜扁线上, 作为其电晕防护层。试验表明, Kapto nFCR 薄膜在20 kV 的工频交流电条件下, 耐电晕老化寿命可超过100 000 h, 而在同样条件下普通聚酰亚胺薄膜只有200 h。该耐电晕薄膜绕组线已得到ABB 和西门子的认可, 并已成功应用于高速列车的牵引电机上。我国株洲电力机车研究所与常熟豪威富集团公司合作, 用Kapton CR 聚酰亚胺薄膜绕包并烧结在铜线上, 应用于1020 kW, 电压1950 kV, 转速4000 r /min 的JD150S 高速动力车上。
经过近几年的探索, 国内耐电晕聚酰亚胺薄膜的制备技术已走出实验室, 向产业化阶段迈进。目前市场上已出现国产耐电晕聚酰亚胺薄膜, 在机械、耐热和电气性能相近的条件下, 平均耐电晕寿命可达Kapton CR 薄膜的60%, 但产品质量不稳定, 仍有待于提高。
耐电晕漆包线漆
尽管绝缘材料研究人员通过在聚合物中填充无机填料的方法提高其耐电晕性能, 但是由于早期无机填料制造技术只能达到微米级或亚微米级, 采用这种填料填充的漆包线漆生产的漆包线表面粗糙, 无法满足漆包线的表面技术要求。进入20 世纪90 年代后,随着纳米材料制备技术的逐渐成熟, 人们开始将纳米粒子填充到具有较高耐温等级的漆包线漆中, 制成耐电晕漆包线漆。采用这种耐电晕漆作为漆包线的外层( 二层绝缘结构) 或中间层( 三层绝缘结构) , 可使漆包线的耐电晕性能提高5~ 100 倍。其中, *为典型的就是Dupo nt 公司生产的耐电晕漆, 采用噻克改性聚酯亚胺树脂为基体, 以纳米SiO 2 为填料, 这种漆包线漆作为漆包线的涂层, 大幅度提高了其耐电晕性能。据美国专利U S4935302[ 13]介绍, 在绝缘漆中添加粒度为5~ 500nm 的氧化铬, 或氧化铁和氧化铬的混合物, 填充量约为10% ~ 30%, 可以大大提高耐电晕能力。Jiang 等人[ 14] 提出了在聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺等漆包线漆中添加A型氧化铝和C氧化铝的混合物, 使耐电晕能力提高3~ 4 倍。美国的PhelpsDodge 公司研制开发的耐电晕电磁线X8358 采用三层绝缘结构, 中间层为二氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化铁等无机氧化物填充的耐电晕层, 在脉冲测试中表现出良好的耐电晕性能。经过近几年的发展, 目前能生产供变频电机使用的新型漆包线漆的厂家有: 美国的P D Georg e 公司, Phelps Dodg e 公司,Dupo nt 公司, 法国Nexans 公司, 意大利Syntel 公司和德国Herbert s 公司等。
近年来, 国内在变频电机用耐电晕漆包线漆的研制方面, 开展了大量工作。哈尔滨理工大学雷清泉院士课题组、西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室和上海电器科学研究所以及上海电缆研究所的科研人员分别从不同的角度对该课题进行了研究,取得较大的进展, 有些成果正在向企业转化, 但耐电晕漆产品由于存在某些问题尚未得到规模化生产。如四川东材科技集团有限公司承担的国家/ 十五科技攻关项目交流变频电机专用屏蔽漆包线漆, 上海电器科学研究所和上海电缆研究所研究的成果在常熟豪威富公司进行了小规模生产, 尽管使漆包线的耐电晕性能得到一定程度的提高, 但耐电晕性能分散性大, 其根本原因在于纳米粒子在聚合物中没有得到有效的分散, 大多仍以团聚体形式存在。
