绝缘体

先进的绝缘材料助力漆包线更好地服务汽车电

发布时间:2024/12/4 12:23:52   
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漆包铜线、电磁线或电磁线是涂有非常薄的绝缘层的铜线,它在电机、电感器、扬声器、变压器和其他电磁设备中用作导电体,并允许多层导线缠绕在一起而不会短路。当缠绕到这样的线圈中并通电时,漆包线会产生电磁场。芯线本身通常是完全退火、电解精炼的铜,这样在制造电磁线圈时可以更紧密地缠绕。顾名思义,绝缘层由坚韧的聚合物薄膜材料制成,而不是由搪瓷制成。现代电磁线通常具有一到四层聚合物薄膜绝缘层,通常由两种不同的成分组成,以提供坚韧且连续的绝缘层。电磁线绝缘膜倾向于使用聚合物,例如聚乙烯醇缩甲醛(Formvar)、聚氨酯、聚酰胺、聚酯等。

电磁线在能量转换的三个领域中起着至关重要的作用,从电到电、从电到机械、从机械到电。除了在能源转换中的这种用途之外,漆包线对于广泛的通信应用也至关重要,它用于计算机、手机、电话、视频游戏和电视等产品中的线圈。电磁线通常有多种尺寸和额定温度。铜线由大块铜通过多级拉拔制成,当铜在多个阶段被轧制成半成品,通过一系列直径越来越小的模具拉拔时,就形成了一条线,成品铜线被卷成卷(或卷轴),运往进一步加工材料的制造商。

漆包线是电机中的一个关键部件,材料只有两种选择:铜和铝,其取得的真正进步不是使用实际的导体材料,而是绝缘和布线方法。传统的铜漆包线是汽车电机中最常用的类型,使用并联多匝漆包线来处理高电流,汽车加速期间可能产生电流高达1,A。尽管导线是平行的,但它们仍然单独绝缘以减少“趋肤效应”的损失,这是交流电随着频率升高而避开导体中心的趋势。例如,对于连续处理约A的电机,需要总横截面积约为平方毫米的电线,并且该尺寸的单根电线将开始增加仅Hz时趋肤效应的交流电阻。

绝缘体在电机中占据了宝贵的空间,因此有相当大的动机将其做得尽可能薄,但这会导致另一个问题,即逆变器的电压快速切换。这需要尽可能尽可能快地最小化开关损耗,以及击穿绝缘导致电容耦合电流流过轴承。这导致了用于电机的所谓“逆变器额定”电线的开发,这最初只是绝缘涂层的重点应用。如今的研究尤其是对于要求更高的电动汽车,专注于先进的绝缘材料,而不是仅仅涂上一层更厚的油漆。

评估电机绕组绝缘是否更好的两个关键标准是其介电强度(或绝缘材料每单位厚度可承受的电压)及其介电损耗系数,或交流电流引起的多少热量可以击穿它。一种或两种质量的改进不得影响最大允许工作温度或涂层的柔韧性(其弹性)。漆包线越来越多地采用PVDF(聚偏二氟乙烯)和FEP(氟化乙烯-丙烯共聚物)等含氟聚合物涂料,这些绝缘材料已经用于最先进的变压器和电感器设计。

结论

铜线由几乎由纯铜组成,具有圆形或方形的横截面,但对于某些应用,需要不同的横截面轮廓,例如矩形或带状,这种铜线以其横截面的形状来表示。铜线表面的绝缘涂层允许将电线制成不会自短路的紧密线圈。铜线的厚度从几十微米(m)到几厘米不等。电线越粗,它所能承受的电流就越大。如果电流超过导线的额定值,它会过热甚至熔化,还会导致短路或火灾危险。



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