Плазменная обработка изоляции высоковольтных электродвигателей электромобилей и повышение устойчивости к коронному разряду.

Плазменная обработка поверхности повышает поверхностную энергию изоляционных компонентов электродвигателя, обеспечивая лакам, смолам и заливочным компаундам чистый молекулярный интерфейс для сцепления. Это снижает риск возникновения частичных разрядов и повышает устойчивость к коронному разряду в изоляционной системе.

Что вызывает проблемы с изоляцией электродвигателя и коронным разрядом?

Современные силовые установки электромобилей переходят на архитектуру с напряжением от 800 до 1200 В, и электрическая нагрузка, возникающая при этом переходе, превышает возможности стандартных изоляционных систем. Три фактора являются причиной большинства отказов изоляции в высоковольтных двигателях.

Как переключение инвертора создает нагрузку на систему изоляции

Высокочастотное переключение напряжения в инверторах на основе карбида кремния генерирует быстрые скачки напряжения, которые многократно подвергают диэлектрический материал нагрузке в слабых местах обмотки.

Когда напряженность поля в этих точках превышает порог ионизации воздуха, начинается коронный разряд.

Для прямого сравнения методов лечения с использованием плазмы и коронного разряда, прочитайте следующее: сравнение методов лечения с использованием плазмы и коронного разряда.

Место концентрации коронного разряда в двигателе

Коронный разряд возникает неравномерно по всей изоляции электродвигателей. Он концентрируется там, где напряжение электрического поля наиболее велико и контакт материалов не идеален.

• Выходы пазов обмотки статора: место перехода проводника из паза к концевой обмотке.
• Концы шин катушки: места, где наиболее вероятно образование воздушных зазоров между проводниками и изоляцией.
• Места соединения слоев ламината статора: где изоляционная бумага соприкасается со стопкой ламинированных слоев.

Как только в этих точках начинается коронный разряд, озон и побочные продукты оксидов азота химически разрушают полимер, вызывая охрупчивание и прогрессирующую карбонизацию, что приводит к короткому замыканию между витками.

Почему изоляционные полимеры трудно склеивать?

Высокоэффективные полимеры, такие как полиимид и PEEK, по своей природе химически инертны. Лаки и заливочные смолы образуют капли на поверхностях с низкой энергией, а не растекаются, оставляя микроскопические пустоты на границе раздела. Именно в этих пустотах инициируется частичный разряд под воздействием высокочастотного электрического напряжения.

Что означает Активация плазменной поверхности Что это связано с обмотками и изоляцией?

Обработка холодной плазмой изменяет молекулярную структуру изоляционных поверхностей, не влияя на их объемные диэлектрические свойства или физические размеры. Она осуществляется при температуре... атмосферное давление и встраивается в конфигурации сборочной линии двигателей без дополнительной инфраструктуры.

Изменения на уровне поверхности после обработки

При контакте плазменной струи с поверхностью изоляции субмикронные органические загрязнения расщепляются и удаляются в виде газа.

Полярные функциональные группы, включая гидроксильные и карбоксильные, одновременно вводятся в поверхность, замещая инертные молекулярные связи. Поверхностная энергия возрастает с примерно 30 мН/м на необработанном полиимиде до более чем 72 мН/м после обработки — порогового значения, при котором лаки и смолы проникают в микроскопические щели, а не перекрывают их.

Оборудование для намотки сложных геометрических форм.

Концы намотки в форме шпильки, выходы пазов и поверхности катушечных стержней имеют геометрические формы, которые системы обработки больших площадей не могут обеспечить стабильной обработки.

Для обработки пакета статоров перед пропиткой смолой, ПЛ-5050-2 Плазменный аппарат работает с двумя вращающимися плазменными головками мощностью 1000 Вт на канал. При скорости вращения от 2000 до 3000 об/мин он обеспечивает равномерное распределение плазмы на 360 градусов по поверхностям средней и большой площади, позволяя обрабатывать детали различной геометрии на одной линии.

Все плазменные системы KeyLink проходят 24-часовые испытания на долговечность перед отгрузкой, охватывающие прочность, скорость и стабильность работы. Системы сертифицированы по стандартам ISO 9001:2015, CE, LVD и ETL.

Каким образом плазменная обработка улучшает стабильность покрытия, заливки и склеивания?

Улучшение поверхностного натяжения при плазменной обработке определяет, соответствуют ли характеристики этапа заливки или лакирования заданным параметрам. При недостаточной поверхностной энергии смолы, используемые при вакуумной пропитке под давлением, не полностью проникают в зазоры обмоток, и оставшиеся пустоты становятся очагами частичного разряда.

Плазменная обработка устраняет необходимость в химических грунтовках перед нанесением покрытия, исключая один из этапов процесса и связанные с ним манипуляции с растворителями. Для изоляционных компонентов двигателей класса H и выше, подготовленный плазмой интерфейс обеспечивает стабильность адгезии, недостижимую при использовании грунтовок в промышленных масштабах.

Каковы преимущества устойчивости к коронному разряду и долгосрочной надежности?

Улучшение характеристик, достигаемое благодаря плазменной обработке, измеримо на каждом этапе изоляционной системы, от зоны соединения до электрических характеристик в конце срока службы.

Выгода	Механизм	Показатель производства
Повышенное сопротивление коронному разряду	Бесшовное соединение повышает напряжение начала коронного разряда.	Проверка на частичный разряд, осмотр с помощью УФ-камеры.
Улучшенное сопротивление изоляции	Более чистый интерфейс уменьшает пути утечки.	Проверка сопротивления изоляции двигателя (мегомметр)
Увеличенный срок службы	Равномерное покрытие устойчиво к термической и электрической деградации.	Испытания на устойчивость к напряжению в условиях ускоренной нагрузки
Устойчивость к расслоению	Химическая связь между слоями изоляции препятствует сдвигу.	Испытание на прочность на растяжение и термоциклирование

Плазменно-модифицированные изоляционные поверхности могут повысить напряжение инициирования коронного разряда с 10,0 кВ до 13,8 кВ в определенных полимерных системах. Для производителей оригинального оборудования, ориентирующихся на 15-летний или 250 000-мильный срок службы, эта разница имеет существенное значение для соответствия двигателя требованиям к изоляции по окончании срока службы.

Как инженеры тестируют и применяют это в производственной среде?

Проверка качества обработки и определение мест, где она оказывает наибольшее воздействие, — вот практические вопросы, которые задают инженеры при оценке плазменной обработки в процессах изоляции электродвигателей. Методы тестирования, примеры применения и наиболее эффективные точки обработки описаны ниже.

Проверка качества лечения

Энергию поверхности подтверждают с помощью дин-метров или гониометра для измерения контактного угла сразу после обработки. Значение поверхностного натяжения после плазменной обработки выше 72 мН/м подтверждает готовность подложки к лакированию или заливке компаундом.

Испытания сопротивления изоляции электродвигателя с помощью мегомметра до и после обработки подтверждают более высокое сопротивление заземлению после обработки, что указывает на более плотное соединение с меньшим количеством путей утечки.

Примеры успешного применения, заслуживающие внимания

• Предварительная обработка при намотке шпильки: Роботизированная атмосферная плазменная обработка торцов статора перед порошковой покраской или нанесением смолы, направленная на область обмотки, где чаще всего возникает частичный разряд.
• Предварительная обработка эмалированной проволоки перед ВПИ: Обработка эмалированных проводов холодной плазмой перед вакуумной пропиткой обеспечивает полное покрытие провода лаком и устраняет микроскопические пустоты во вторичном изоляционном слое.

Где подготовка поверхности имеет наибольшее значение

Обработка футеровки пазов статора — часто упускаемый из виду аспект при сборке электродвигателей. Обработка футеровки пазов перед установкой обмотки улучшает адгезию между футеровкой и пакетом ламинированных пластин, уменьшая воздушный зазор в этом месте. Для высоковольтных двигателей этот зазор является основным местом возникновения коронного разряда.

Ознакомьтесь с полным ассортиментом плазменных систем KeyLink.

Системы атмосферной плазмы KeyLink разработаны для поточного производства электродвигателей и имеют конфигурации, позволяющие устанавливать их на роботизированные манипуляторы, интегрировать с синхронизацией энкодеров и масштабировать от высокоточной обработки с использованием одного сопла до высокопроизводительной обработки с двумя головками. Чтобы ознакомиться с системами, подходящими для применения в изоляции электродвигателей, посетите наш сайт. каталог систем плазменной обработки поверхностей. Наша компания владеет 21 патентом в области проектирования и управления плазменными системами и оказала поддержку более чем в 5000 проектах в автомобильной, электронной и промышленной отраслях.. Для получения поддержки по конкретным приложениям, Свяжитесь напрямую с нашей службой поддержки..