EnduroTemp™260+ 提高传热系数

2019 年 10 月 10 日

EssexMagForceX®创新中心着手开发EnduroTemp 260+时,其目的是解决局部放电(即电晕)问题,并提高牵引电机的工作温度。

这两者都已解决了,不过如此一来,传热系数也可能得到提高。

MagForceX® 创新中心的负责人 Matt Leach 解释说,虽然传热系数的提高可能是一个意想不到的成功,但它为产品带来了额外的价值,不过更重要的是为发机设计者提供了指数值。

他说:“随着功率密度的增加或电机功率的增加,电阻的热量将会增加,但是如果能够更快地将热量传递出去,则电动机的效率将会更高,”他说。“隔热系统能够承受更高的工作温度,因此,即使您运行的温度更高,隔热材料本身的散热速度也要比普通隔热材料快。它确实能让您运行的温度更高、时间更久,并且降低电线受损的风险。”

EnduroTemp™ 260+ 这一产品为设计人员提供了机会,可最大限度地提高功率密度或在高温应用和高要求应用中应用磁铁线,包括变速驱动器。

它是用于电磁线的绝缘材料,可延长牵引电机在关键运输应用中的寿命,该绝缘材料经过专门设计,可承受更高的工作温度,并具有行业最佳 265°C 耐热性。该产品还将为电机提供保护,防止由控制电机的现代电力电子设备造成的老化。它具有漆包膜表面,可消除任何胶带产品上出现的隆起,因为消除了重叠或间隙。摩擦系数也比胶带包装的产品好得多,从而缩短线圈的制造时间。

EnduroTemp™ 260+ 最适用于运输,但不仅限于传统车辆,因为它可以极大地促进越野作业、重型采矿设备、电气化商用车,并且已被证明是高要求航空航天应用的完美解决方案。其他高温绕组将受到许多不同环境的影响,比如消除欧洲市场隧道内的热量,或者消除地下工作场所的有毒烟雾。

Leach 说:“我可以预见它将被用于高温应用,如电机、交流发电机、启动机等,可以在任何高温、炎热的气候条件下使用。”“以往这些应用中有部分使用了聚酰亚胺,但这种产品很好,甚至更好,能够取代聚酰亚胺。

“另一个关键市场是变频驱动电机,它可以用于高温地区的工业电机,也可以用于石油和天然气勘探的井下泵。”

Essex Magnet Wire 的研发化学家 Allan Knerr 是该产品的主要发明者。

他说,这三大益处的结合应该会创造出一种革命性的产品。

它通过允许人们突破目前的局限性,可以改变人们对电机设计的看法。

“显然,耐热性达到 265℃ 使之成为最高等级的材料之一,就算不是最高等级的电磁线包漆,这也是非常令人兴奋的。它能够经受住电晕并具有良好的传热能力;我确信,传热系数会影响耐热性,它应该能在总体上延长电动机工业品的使用寿命,”他说。“这似乎就是制胜法宝。”

“您知道,我们正在接近金属的极限。铜在一定的温度范围内是合适的。铝在一定的温度范围内是合适的。我们正在接近这些材料的使用温度,所以我不确定它将走向何方,但我们每获得一点增量增益,都会让我们做出更多努力。”

Leach 表示同意,并表示能够在 265℃ 条件下运行超过 20,000 小时的测试限制将确保所安装的 EnduroTemp™ 260+ 产品可以在超过使用寿命要求的情况下继续使用。

“这将有助于提高电机的效率,如果安装到汽车上,将会使整辆车的效率更高。使用相同的电池,您的驾驶时间可能会更长,或者由于电机效率更高,您或许可以使用更小的电池,”他说。“电机的其他部分会先发生故障。”

在环境温度超过 11,000 伏特的情况下,对 EnduroTemp™ 260+ 的 12 AWG 双绞线的绝缘击穿电压进行了测试。根据 GB/T 21707-2008 测试方法以 100ns 的上升时间测量,其对 12 AWG 双绞线上的耐脉冲性测试在 72 小时后停止,未出现任何故障。根据 GB/T 21707-2008 测试方法以 100ns 的上升时间测量,其对 18 AWG 双绞线上的耐脉冲性测试在 20 小时后停止,未出现任何故障。根据 Essex MagForceX® 创新中心 UL 认证的电线测试实验室的测量,在 18 AWG 双绞线上的变频器寿命测试持续 294 小时。这个时间范围比业内最接近的竞争对手多出三倍。

MagForceX® 创新中心的发动机设计师兼工程师 Chris Richardson 表示,所产生的数字具有革命性意义,特别是在导热系数方面。

他说:“我们从一些客户那里得到的零星证据表明,有些电机的运行温度要低 10 至 20 度。”“对于一些高局部放电的情况来说,应用则需要非常厚的漆包层才能运作。通过使该热路径更具传导性,您基本上可以使用更少的漆包线更轻松地散热。这使得设计人员可以在多个方面改进设计,包括效率和功率密度。

“这些主要的电机制造商正在进行额外的热导率和电介质培训。这是每个人都知道需要改进的特性之一,因此当您说漆包线中标准聚酰亚胺的导热率提高了两到三倍时,这意义重大。”

由于 EnduroTemp™ 260+ 比标准包线漆要好得多,因此可能存在允许在相同空间中包装更多导线材料并提高功率密度的应用。有些应用可能存在设计者可能要求更薄的层,这可能产生不同的结果。

Leach 说,该产品的应用列表在不断增长,要获得理想结果的最佳方法是与他的团队协商。

他说:“在简短的对话中很难对这种产品进行公正的评估,但是我们有数据来支持所有这一切。”“具有电气工程或电机设计背景的人士会希望了解我们采取的措施以及取得的成果,我们欢迎开展这些讨论。”

“我们的市场专家每天都在为新的应用提出想法,这很令人兴奋。我们知道技术方面的问题,但我认为,在 EnduroTemp™ 260+ 的使用方式上,我们只是做了肤浅的研究。”

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