← Terug naar categorie Kleefstoffen, afdichtingsmiddelen en harsen

Thermohardende harsen voor stator inkapseling in elektro-mobiliteit en industriële motoren

End-turn inkapseling op vloeistofgekoelde generator

Elektromotoren en elektrische generatoren zijn van toenemend belang voor industriële en automotive toepassingen, maar ze presenteren een aantal uitdagingen die ontwerpers moeten overwinnen. In dit artikel, dr. Werner Hollstein van Huntsman Advanced Materials aan deze problemen en bekijkt hoe de nieuwste epoxy en polyurethaan inkapseling systemen kunnen ondersteunen, of zelfs mogelijk, nieuwe en robuuste motor zijn met de verzekering van de hoge kosten-efficiëntie en kwaliteit.

Motoren en generatoren

Uitdagende uitdagingen voor de ontwikkeling van motoren en generatoren voor industriële en automobieltoepassingen zijn onder meer groottevermindering, hogere integratiedichtheid, meer vermogen, grotere betrouwbaarheid en uithoudingsvermogen, weerstand tegen agressieve omgevingen en ruisonderdrukking. Eenvoudige vernissen voor de elektrische isolatie en mechanische bevestiging van rotor- en statorwikkelingen worden meestal gebruikt, maar dit heeft meestal de volgende problemen tot gevolg:

  • Verschillende verliezen in werking die hoge temperaturen en oververhitting
  • Trillingen veroorzaakt slijtage en het kortsluiten van wikkelingen
  • Agressieve oliën, chemicaliën, dampen en vocht aanvallen beschadigen wikkelingen

Naarmate de belasting op de motor toeneemt, nemen ook de bovengenoemde operationele verliezen toe. Thermohardende harssystemen voor inkapseling en impregnering bieden een antwoord op deze problemen.

Een optie is een volledig ingekapselde stator waarbij de koperen wikkelingen, spleten en ondersnijdingen volledig zijn geïmpregneerd en gevuld met polymeer. In Figuur 1, De regeling van een stator voorbereid op volledige inkapseling wordt getoond.

Een afdichtingskern wordt in het midden van de stator geplaatst om vacuümdichtheid te verzekeren en om te voorkomen dat de hars de metaallamellen vervuilt. Het vloeibare harssysteem wordt ontgast en gepot, bij voorkeur onder vacuüm, in de stator. Het is essentieel dat het harssysteem een ​​lage viscositeit en voldoende latentie heeft om snel vullen en impregneren mogelijk te maken. Hierna moet de uitharding van de oven worden geoptimaliseerd en geregeld om volumekrimp en mechanische spanningen tot een minimum te beperken.

Een andere optie is de inkapseling van de eindbochten. Over het algemeen wordt meer dan 60% verloren warmte geproduceerd in de eindwindingen van een stator. Daarom is het het meest effectief om alleen de opening tussen de eindwindingen en de behuizing te dichten. In Figuur 2, De regeling van een stator met ingekapselde end-bochten wordt getoond.

Bij het selecteren van een geschikte inkapselingsmiddel is het belangrijk een die hoge thermische geleidbaarheid heeft, nauwkeurig omschreven stromingseigenschappen en korte uithardingstijden kiezen.

Hot uithardende epoxyhars systemen voor de volledige stator inkapseling

Geformuleerde epoxyharssystemen zijn onvervangbaar in veel elektrische toepassingen. Ze bieden uitstekende elektrische isolatie, goede mechanische eigenschappen, chemische weerstand en thermische uithoudingsvermogen. Verwerking bij temperaturen tussen 60 tot 80 ° C vermindert de viscositeit van deze systemen aanzienlijk, waardoor hogere vulstofbelastingen en snelle vuleigenschappen mogelijk zijn. Laatste uitharding vereist temperaturen boven 100 ° C.

Araldite® CW 229-3 / Aradur HW 229-1 is een goed voorbeeld van een voorgevuld harssysteem dat een hoge scheur- en thermische schokbestendigheid biedt. In Figuur 3 temperatuur cyclus testresultaten worden getoond met een embedded metalen baard (randradius 1mm).

20-testcycli werden met succes uitgevoerd tot temperaturen zo laag als -80 ° C. Het impregneervermogen bleek goed te zijn, met een warmtegeleidingsvermogen van 0.7 W / m K.

Thermisch uithoudingsvermogen bij langdurige verouderingstests (IEC 60216) resulteerde in een thermische index van meer dan 180 ° C (klasse H). Zelfs 200 ° C werd bepaald als een relatieve temperatuurindex (RTI) volgend op UK746B. Daarom zijn een goede warmteafvoer, betrouwbare elektrische isolatie en thermische uithoudingsvermogen voor sterk belaste motoren en generatoren verzekerd.

Om in te spelen op de vraag naar korte cyclustijden, is Araldite® CW 229-3 / Aradur HW 229-1 ook verkrijgbaar met een hogere reactiviteit, waardoor de verplichte noodzaak voor naverven van normale systemen overbodig wordt. Dit non-post-cure (NPC) -systeem is geschikt voor het proces van geautomatiseerde drukgelering (APG), wat extra voordelen biedt van kortere vormingstijden en lagere vormtemperaturen.

Als warmtedissipatie de belangrijkste vereiste voor statorinkapseling is, biedt Araldite® XB 2710 / Aradur XB 2711 een goede oplossing, waardoor warmtegeleiding bij 1.5 W / m K wordt vergemakkelijkt en een hoge thermische geleidbaarheid wordt gegarandeerd. Door vergelijkbare eigenschappen aan te bieden als Araldite® CW 229-3 / Aradur HW 229-1, biedt dit systeem ook uitstekende scheurbestendigheid en lage thermische uitzettingscoëfficiënt.

Koud uithardende epoxyhars systemen voor de volledige stator inkapseling

Amines zijn de meest gebruikte hardingsmiddelen voor epoxyharding. Door de reactiviteit van deze systemen kunnen ze echter ook bij kamertemperatuur uitharden. Er zijn geen ovens nodig en daarom is de verwerkingsapparatuur veel eenvoudiger en goedkoper. Araldite® XB 2252 / Aradur XB 2253 is een kouduithardend epoxyharssysteem met uitstekende vloeibaarheid en impregneringskenmerken. Het thermische uithoudingsvermogen is uitzonderlijk hoog met een thermische index van 180 C die voldoet aan klasse F.

Araldite ® CW1312 / Aradur HY 1300 is een ander voorbeeld van een veerkrachtig koude uitharding systeem dat een goede weerstand tegen thermische veroudering en een goede thermische schokbestendigheid vertoont, met bewezen prestaties in de klas B toepassingen.

Polyurethaan systemen voor de volledige stator inkapseling

Polyurethanen (PUR) gebruikt voor elektrische isolatie sinds het begin van de 1950s wanneer kostenefficiënte grondstoffen werd op industriële schaal.

De chemische reactie van een polyol en een isocyanaat resulteert in een polymeer met urethaanbindingen. Als crosslinking in drie dimensies optreedt, behoort het resulterende polymeer tot de klasse van elastomeren en thermoharders. De uithardingsreactie is snel en exotherm bij kamertemperatuur en er zijn geen ovens nodig. Vanwege de grote verscheidenheid aan polyolen, isocyanaten, modificatoren en vulstoffen, kunnen PUR's worden aangepast voor een breed scala aan toepassingen, inclusief volledige statorinkapseling.

Arathane® CW 5631 / HY 5610 is gemakkelijk te verwerken en heeft goede impregneringsmogelijkheden; dit zijn uitzonderlijke kenmerken voor een PU-systeem. Voor het uitgeharde materiaal wordt voldaan aan de vlamvertragendheid UL94 V-0, de warmtegeleidbaarheid ligt in het bereik van 0.6 W / m K en een uitstekende weerstand tegen hitte veroudering wordt geboden.

Een ander voordeel van het gebruik van Arathane® CW 5631 / HY 5610 is de aanpasbaarheid, die de volledige inkapseling van verschillende maten en ontwerpen van stators mogelijk maakt door simpelweg de mengverhouding te veranderen. Met de vermindering tot 100: 19 pbw wordt de shore-hardheid aanzienlijk verlaagd van D80 naar D55 en belangrijker, de uitstekende eigenschappen van de scheurbestendigheid van het systeem blijven onaangetast.

One-componenten epoxy systeem voor end-turn inkapseling

De meeste op epoxy gebaseerde systemen worden geleverd als twee afzonderlijke componenten. Voor massaproductie is een uitgebreid scala aan apparatuur vereist om deze systemen te verwerken. Eéncomponentproducten zijn veel eenvoudiger te verwerken en verminderen aanzienlijk de behoeften van machines. Bestaande uit één component bestaande epoxyharsen worden commercieel gebruikt als kleefmiddelen, afdichtmiddelen, vormmassa's en impregneer- en gietharsen.

Aratherm® CW 2731 is ontwikkeld voor het inkapselen van motor- en generator-eindwindingen. Deze 'pasteuze' epoxy met één component is voorgevuld met een speciaal soort vulmiddel om een ​​hoge warmtegeleidbaarheid van 3.0 W / m K te bereiken. Het vereist geen voorverwarming, homogenisatie of ontgassing en stroombaarheid kan eenvoudig worden aangepast om de openingen tussen de draden en behuizing. Het uitharden van de oven is niet nodig als de warmtecapaciteit van de voorverwarmde stators hoog genoeg is om de temperatuur gedurende een uur boven 150 ° C te houden. Een toepassingsvoorbeeld van een vloeistofgekoelde generator wordt getoond in Afbeelding 1.

Een andere belangrijke materiaaleigenschap is de hoge Tg van 160 ° C, die zorgt voor consistentie over het hele bereik van bedrijfstemperaturen en uitstekende thermische duurzaamheid. De lage thermische uitzettingscoëfficiënt van 20 * 10-6 1 / K minimaliseert thermische mis-match van materialen en voorkomt kraken en delaminatie.

Samengevat

In de aan de gang zijnde uitdaging om motoren en generatoren die meer vermogen, een hogere integratie dichtheid, hogere betrouwbaarheid, weerstand tegen zware omstandigheden en geluidsreductie, thermohardende hars systemen voor volledige stator of end-turn inkapseling bieden bieden de ideale oplossing te produceren.

Epoxy en PUR De huidige systemen bieden de nodige materiële kenmerken die de noodzaak voor hoge warmteafvoer, elektrische isolatie, mechanische bevestiging, demping en bescherming tegen agressieve chemicaliën, dampen en vocht te dekken.

De producten van Huntsman Advanced Material zijn specifiek ontworpen voor verschillende verwerkings- en applicatietechnieken, zoals vacuümgieten en geautomatiseerde drukgelering, die korte cyclustijden en een hoge doorvoer mogelijk maken. De gepresenteerde technologieën, waarbij gebruik wordt gemaakt van de nieuwste harssystemen, kunnen enorm bijdragen aan nieuwe motorontwerpen voor e-mobiliteit en industriële toepassingen waarbij betrouwbaarheid, hoge kostenefficiëntie en kwaliteit de sleutel zijn.

Patricia Albisser
Huntsman Advanced Materials (Zwitserland) GmbH
K-401.5.77
Klybeckstrasse 200
CH-4057 Basel
Zwitserland
Telefoon: + 41-61-299 2664
Fax: + 41-61-966 8130
E-mail: [Email protected]

Huntsman Advanced Materials

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.