消費產品
艾倫塔斯堅信,與可再生能源相關的電動交通是未來交通方式可持續以及減少全球排放的關鍵。為了支持全球電動交通的發展,我們為市場提供了許多創新產品。這些產品能夠幫助人們安全地操控電動車,幫助研發人員通過我們的產品研發出創新、經濟高效的解決方案。作為電氣絕緣和保護材料行業的市場領導者,艾倫塔斯擁有100多年的經驗。
適用于電動車的各種保護和絕緣材料
艾倫塔斯產品組合包含各類保護和電氣絕緣材料,可用于車輛的電機、動力總成、電池和其它電子元件。
我們可以利用不同的化學成分為產品賦予最適合實際用途的特性。艾倫塔斯還可以與客戶合作,共同為特定應用需求開發定制化解決方案。
以業務全球化應對行業全球化
目前,我們的全球研發專家和技術經理團隊正在與客戶的設計工程師和技術人員密切合作,幫助他們解決問題。同時,艾倫塔斯各當地應用實驗室能夠提供各類技術支持。
作為汽車行業的長期供應商,艾倫塔斯了解整個汽車價值鏈的需求和期待,按照既定標準(IATF 16949)開展工作,僅需較短的備貨時間即可從當地的生產基地為客戶供貨。
定子是電機的靜止部分,可提供驅動旋轉電樞的旋轉磁場。定子的核心由高級合金鋼疊片組成,使用圓線或扁線繞成線圈。定子繞組完成后,就到了制造過程的最后階段 -- 使用浸漬或灌封工藝來粘合繞組線圈。
浸漬或灌封工藝的其它好處包括提高槽滿率,改善熱傳導,增強耐化學品性、減少環境因素影響、耐機械磨損和損壞。通常,該工藝可確保:
- 電氣絕緣
- 化學防護
- 機械防護
加工方法
浸漬或灌封樹脂的應用方法之間有很大的差異。 但是都要確保槽內的繞組線圈完全填滿,無縫隙。
浸漬工藝
目前有好幾種應用浸漬樹脂的工藝,具體使用哪種方法取決于定子的尺寸和日產量。對各種浸漬工藝的綜述如下表所示。
* 真空壓力浸漬
灌封工藝
目前,標準灌封工藝各異。原則上,應將定子放入模具中,然后將樹脂澆注在繞組端部。經過膠凝和固化過程,樹脂會進入槽內的繞組線圈??梢栽诃h境溫度下或在烘箱中的高溫下進行固化。在此過程中利用真空實現出色的無空隙灌封。
電動交通應用的要求
用于電動汽車電機的電氣絕緣材料需要滿足相互矛盾的要求。電動汽車電機需要在短時間內提供較大的扭矩,在長時間內提供較小的扭矩。它們會面臨各種環境條件(包括高溫和低溫環境),要能夠耐受冬季街道上的油、水和鹽。長期可靠性也不可或缺。電氣絕緣材料不僅需要足夠堅固,能夠耐受高溫和化學品,而且還需要具有一定程度的靈活性,能夠應付因電機產生扭矩導致對繞組的機械應力和電機運行中的溫度沖擊。
艾倫塔斯可提供多種用于定子浸漬或灌封的高性能材料組合,能夠滿足以下主要要求:
- 出色的耐化學品性
- 溫度沖擊耐受性
- 無VOC產品系列
- 適用于所有加工工藝的產品組合
- 高導熱材料
- 應對局部放電
作為艾倫塔斯在全球推出的產品系列,ELAN-drive被廣泛應用于電動車用途:
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如今,電動汽車中的電機的轉子為繞線轉子或永磁轉子(PM),尤其是在需要提高功率密度的情況下。制造商需要根據轉子類型和所選的加工工藝選用不同的材料。
艾倫塔斯可為所有類型的轉子和加工工藝提供最佳材料,有助于確保轉子的穩定性,抵御極端離心力。
艾倫塔斯產品已在電動汽車電機中表現出了卓越的性能,如:
- 高轉速下的強大粘結強度
- 熱沖擊穩定性
- 支持熱管理
- 對腐蝕性油和冷卻液具有耐化學腐蝕性
下表概述了電機繞線轉子制造過程中最常用的應用工藝技術、產品和主要特性:
永磁電機
永磁電機轉子不使用線圈,而是使用強磁體作為轉子元件來產生磁場??偠灾?,需要將這些磁體緊緊地固定在轉子鐵芯或轉子外殼上。電機開發商已經提出了多種磁體布置設計。有些磁體被推入轉子鐵芯部件中,用低粘度粘合劑固定,其他磁體則被固定在轉子的外部,因此,應用過程中所需的粘合強度和粘度明顯不同。在大多數情況下,磁體的最高工作溫度不得超過80℃。對于汽車中的特殊高端用途,轉子測試的最高溫度可達150°C。
用于磁體固定的艾倫塔斯產品
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發卡保護
電動車電機需要在汽車的有限結構空間和重量下提供更高的功率和扭矩。這可以通過提高定子槽的銅填充率來實現。因此,扁線應用于最新開發的電機,特別是高檔汽車。
發卡技術
傳統的圓線可被繞在槽內,但扁線必須通過i-Pin或Hair Pin技術插入定子,而且需要在銅引腳連接的一側或兩側進行焊接,然后對焊接的引腳進行絕緣處理??蛇\用多種技術來達到這一目的:
- 環氧粉末涂料
- 灌封
- 浸漬
艾倫塔斯發卡電機保護解決方案可節省時間和預算。
環氧粉末涂料需要額外的工藝步驟,但艾倫塔斯可提供能夠在一個工藝步驟中使用的絕緣材料,而且可以借助目前在用的類似工藝設備使用此類材料。應用艾倫塔斯解決方案能夠減少投資,加快工藝,因此能夠進一步提高工藝效率。
艾倫塔斯不僅篩選了多種用于發卡保護的電氣絕緣材料,而且還開發了多種材料。結合應用技術對材料進行廣泛研究,艾倫塔斯開發了具有以下特點的材料:
- 出色的邊緣覆蓋
- 卓越的抗熱沖性
- 油相容性
- 通過傳統加工技術應用
由于需要考慮基于電機設計和工作條件的進一步要求,艾倫塔斯會在設計、測試和生產階段的個性化技術咨詢過程中分享我們掌握的技術知識。
下表列示了在全球范圍內最常用于發卡保護的ELAN-drive材料:
要想在電機中產生電磁場,就需要一個導電線圈,其中,線圈的每個導體都是具有電絕緣的線。對于低壓和中壓電機,電氣絕緣也被稱為初級絕緣,是通過多道次涂漆實現。 通過這種工藝制造的線材稱為漆包線。 它是一種獨特的電磁線產品,呈圓形或矩形(扁平),具有以下特點:
- 優異的介電性
- 耐高溫
- 耐化學品性
- 出色的機械特性
加工方法
一般使用高速繞線機或插入機來生產電機線圈。電機制造商需要盡可能迅速、高效地生產電機,盡量降低成本。漆包線必須能夠受力,以確保繞線緊固、緊湊。在漆包線被拉入或插入槽內時,漆包線和其涂層都會承受極大的力。最后,繞好的線圈需要經過一個成型過程,該過程會對線圈線施加機械力,使線圈線成為所需的形狀。
電動車應用的要求
用于電動車用途的線圈線必須具有出色的熱特性、電氣特性和機械特性。漆包線的形狀可以是圓形,也可以是矩形,具體取決于電機設計。隨著市場對高壓、高輸出和大容量電機的需求不斷增加,為了提高電機性能,具有更高填充率的矩形或扁線在電動車領域內的應用范圍越來越廣。
圓線需要經受高速繞線過程。電機繞組也可能承受局部放電。艾倫塔斯可提供抗電暈保護,如特殊的抗局部放電涂層。由于繞組可能會承受高溫,因此也可使用聚酰胺酰亞胺和聚酰亞胺等涂層。艾倫塔斯可同時提供二者結合的抗電暈解決方案。
對于矩形線或扁線,艾倫塔斯開發了多種獨特產品,這些產品具有以下特性:
- 涂層具有高度一致性(邊緣覆蓋)
- 層厚可達150 μm
- 抗電暈性
- 高柔韌性
- 對導體和二次絕緣材料具有良好的附著力
艾倫塔斯可為漆包線提供品種齊全的高性能漆包線漆產品組合,以滿足相互矛盾的要求。制造商可以使用艾倫塔斯推出的優質底漆和自潤滑漆包線漆進一步擴展線材結構,提升性能。
作為艾倫塔斯在全球推出的產品系列,ELAN-drive被廣泛應用于電動交通用途:
*為了實現線圈線成品的最佳性能,可將多種漆包線漆組合使用。用聚酰胺酰亞胺覆蓋聚酯或聚酰胺漆包線漆可實現出色的附著力、介電特性和熱特性。這種組合產生的耐溫指數可超過220°C(IEC和ASTM)。
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對于任何電機(包括電動車電機定子)而言,接地絕緣都十分關鍵。通常,接地絕緣是指用作槽絕緣襯、槽封閉、楔形相間絕緣的絕緣膜。絕緣膜的性能可靠性不僅對電氣設備的運行很重要,而且對電氣設備的安全性也很重要。電機設計者可以根據薄膜的熱性能從多種產品中進行選擇。
艾倫塔斯已經利用自身掌握的化學專業知識,以專有產品創新ELAN-film?的形式研發出了先進的柔性絕緣材料。
隨著市場對電機性能的要求不斷提高,艾倫塔斯正在向市場推出一種用于柔性電氣絕緣用途的創新解決方案,其質量和性能肯定不負眾望。
與傳統的柔性絕緣材料相比,ELAN-film?具有以下優勢:
產品優點:
- 無吸潮性
- 電氣強度較高,與芳綸紙相比,薄膜更薄
- 抗局部放電
- 復合膜無粘合劑,可避免芳綸-聚酯-芳綸脫層
- 耐磨性強
工藝優點:
- 無需干燥過程,節省成本(與芳綸紙相比)
- 光面薄膜無摩擦
- 薄膜不會產生粉塵,維護成本低
- 耐磨性強,加工速度快
- 對材料方向(從MD到XMD)沒有限制,可減少材料浪費
近年來,局部放電已成為低壓電機中存在的一個主要問題,對于電動車應用來說尤其如此。此類電機借助變速驅動器(VSD)運行。此類驅動器使用高頻方波控制電機速度,而不使用傳統的正弦波。傳統驅動器的頻率為50 Hz或60 Hz,而這種驅動器的頻率通常高達20 kHz。變速驅動器有時也被稱為“逆變器”,具有效率高、速度控制迅速、準確等多種優勢。
逆變器存在一些問題,如電壓過沖和反射波:
- 電壓過沖的強度不同,但通常以快速上升為特征。
- 反射波是阻抗不匹配導致的。
反射波會與另一個入射波疊加,形成兩倍于初始電壓的波形。 由于這些波會快速上升,因此沒有足夠的時間將能量分散到電機的繞組中。這會在相鄰的幾股線圈線之間產生匝間電位。增加的電壓足以在電機內的繞組中產生局部放電。
局部放電(PD)是指“不能完全貫穿兩個導電電極之間的空間的放電”。存在空隙、裂縫或缺陷的部位可能發生局部放電。
局部放電會在絕緣系統的空隙空間中發生,并導致絕緣系統受損。
灌封保護
艾倫塔斯可提供全套絕緣材料,為受到高壓浪涌或局部放電影響的絕緣系統延長使用壽命,提高耐久性。
解決局部放電問題的一種方法是去除可能發生局部放電的空氣。使用ELAN-tron? MC 62/W363或ELAN-tron? MC 622/W363對電機進行全面封裝或灌封是實施該解決方案的一個好方法。
使用Co-Shield?系統提供保護
然而,如果不使用全面封裝方法,最好的方法是使用Co-SHIELD?系統。它通過組合將上述浸漬樹脂(如CORONA-Protect樹脂和ELAN-Film)作為柔性絕緣材料的漆包線漆來實現出色的耐局部放電性能。
在脈沖耐久性試驗中,艾倫塔斯研發的漆包線漆的使用壽命較長。艾倫塔斯提供的漆包線漆包括Corona Clear產品和 Allotherm CR以及Tongmid CR產品。
Corona Protect? 82-8A03已表明,浸漬樹脂可延長電動汽車(特別是商用電動汽車)電機的使用壽命。
電動汽車的電池系統在很大程度上決定了電動汽車的成功。電池可以決定與電動汽車相關的許多因素,包括其市場價格、駕駛和充電時的性能、使用壽命、續航能力和安全性。
艾倫塔斯產品可在電動汽車的使用壽命內保護其電池系統。
艾倫塔斯產品可保護電池單元、模塊和電池組中的所有電氣和電子元件,確保在所有氣候區和所有條件下安全、持久地運行,甚至在苛刻的駕駛條件和充電周期下也是如此。
艾倫塔斯的電池解決方案。
電氣絕緣
熱管理
粘合和密封功能
電池組的復雜性及其尺寸決定了它在電動汽車的成本中占有很高的比例。盡管在過去十年中,電池組的價格已大幅下降,但它仍然占到新車價值的五分之一左右。
同時,通過選擇更好的活性電池材料和使用特殊化學品,電池組的性能得到了提高,使用壽命也得到了延長。 特別是,特殊涂層和其他保護材料已成功地用于將電池單元組裝成模塊和電池組。
用于能源儲存的高性能助劑
圍繞電池電芯的創新能力:阿爾塔納在電池行業的組合實力。當畢克化學通過各種高性能助劑積極影響和優化電池電芯的制造工藝和性能時,艾倫塔斯通過TIM材料和縫隙填充來改善電池電芯之外的廣泛應用。
電池組裝
電動交通領域內的電池可用作自行車、踏板車、汽車、輪船或飛機的能量存儲裝置。一塊電池通常由多個電池單元組成。有時,一塊電池可能包含許多個電池單元。巧妙地將電池單元與模塊和電池組并聯和串聯,提供所需的電池電壓和電流。
目前主要有以下幾種電池單元形式:
- 圓柱形
- 袋形
- 棱柱形
盡管電池單元具有不同的幾何形狀,但在組裝和使用過程中,以下幾點對于所有電池單元類型同樣重要:
有效的熱管理是保證電池長期、穩定運行的重要先決條件。熱界面材料能夠確保有效的熱量流動。
為了實現電池外殼的電氣絕緣,可以為電池外殼涂上一層薄薄的絕緣涂料。
使用粘合劑實現電池單元之間或電池單元與框架之間的固定。
影響高分子材料選擇和耐久性的因素
為了應對上述電池組裝過程中所面臨的挑戰,我們可以使用不同的高分子材料。在選擇材料時必須考慮當地的產品應用選項和所需的特性。
在總裝過程中,耐久性具有重要作用:
- 最終用戶希望能在使用(駕駛)期間獲得最穩定的功率輸出。
- 在電池的使用壽命期間保證快速充電。
- 因此,高分子樹脂必須在各種應力因素(如振動、溫度和濕度)的影響下保持長期穩定的特點。
艾倫塔斯可提供多種高分子樹脂材料,滿足應用過程和最終產品的全部要求。
間隙填充劑
鑄造和澆注樹脂
熱潤滑脂
熱力膠粘劑
電池模塊由多個相連的電池單元組成,是電池組的模塊化構件。例如:一個電池組可以由六個、八個或更多模塊組成。為了適應不同廠家生產的不同尺寸的電動汽車,可通過增加或減少電池組內的模塊來調整電池尺寸。
對于電池組來說,熱管理同樣非常重要。
各個模塊被安裝在底板上,通過冷卻劑降溫。
確保每個模塊與底板或冷卻板之間的熱傳遞順暢尤為重要,使用艾倫塔斯填縫劑可實現這一目的:
- 填縫劑可用于填充模塊與板之間的小間隙,從而取代空氣,成為熱絕緣體。
- 并且,填縫劑的柔韌性能夠補償結構中的不均勻帶來的負面影響。
- 使用期間,模塊底面與冷卻板之間的有效接觸相當重要。必須確保運行過程中發生的振動和溫度變化不會削弱填縫劑的附著力。
TIM(熱界面材料)
填縫劑
灌封樹脂
導熱膏
(導熱)粘合劑
電子設備可持續分析電池的重要運行參數,
包括對模塊和各電池單元進行溫度監測。在充電和放電期間必須監測電壓和電流,以確保電池組始終處于最佳運行狀態。
需要借助多個傳感器以及一個或多個電池管理系統來實現監測和控制,從而保護敏感的電池控制電子部件。
此類電子組件被集成到電池組外殼內。就像保護任何敏感電子部件一樣,必須避免電子部件:
- 遭受振動損壞
- 受潮
- 暴露在過高的溫度下
艾倫塔斯在保護敏感電子控制部件方面擁有數十年的經驗。產品包含不同的基礎化學成分,提供不同厚度的涂層保護:
- 薄膜涂覆
- 厚膜涂覆
- 組件灌封
高分子涂層的固化可以通過以下方式實現:
- 紫外光
- 加熱或濕氣固化
固化反應遵循不同的機制,可根據客戶的需求進行調整。
敷型涂料
粘合劑
每個組裝好的電池系統都需要一個外殼來保護系統免受外部環境影響(如潮氣和腐蝕性氣體污染),確保安全處理和運輸。
在電動汽車中,電池殼體通常由鋁托盤和蓋組成,也可由另一種較輕的塑料材料(如 SMC 或 GFC)制成。其他電動交通工具(包括電動踏板車、機器人、船、飛機)則需要適應其使用條件和電池重量的外殼。
電連接或冷卻液通過外殼壁或電池外殼蓋供給。不僅外殼蓋需要密封,所有饋通件都需要仔細密封,以防止潮氣和水進入,確保長期穩定運行。
同時,密封膠必須能夠承受運行過程中產生的振動載荷,且不因基材的熱脹冷縮而受損。
艾倫塔斯可提供:
- 適用于多種基材和不同要求的各種化學基礎的密封膠
- 具有密封作用的粘合劑,有助于結構固定和減輕重量
- 艾倫塔斯產品既適用于自動點膠設備,也可以通過膠筒進行手動點膠
密封膠
充電基礎設施是電動汽車成功的關鍵??蛻粝M滠囕v的充電時間短而高效。隨著市場要求縮短充電時間,位時間內傳輸的能量越來越大。因此,對部件熱流管理和電氣絕緣的要求也越來越高。
電動汽車較短的充電時間對熱管理和絕緣提出了更高的要求
過熱會縮短設備的使用壽命,降低其性能和安全性,因此艾倫塔斯提供熱流管理的熱界面材料。疊層涂料和澆注材料完成了充電器組件的電氣絕緣。
充電基礎設施由快速直流充電站和交流充電器組成。直流充電站可在一小時內迅速充滿電池,而交流充電器需要更長的時間,通常在家中使用。
為了適應不同的車輛需求,需要使用轉換器將電壓轉換為適合車輛使用的電壓。充電基礎設施使用控制單元來監測、管理充電器的充電過程,確保其性能安全可靠。
熱界面材料
熱界面材料?
電動汽車的充電過程會產生高溫,需要對其進行管理,因為高溫會對組件的性能及其壽命產生負面影響。
熱界面材料是首選材料,因為此類材料能夠:
有效地散熱
支持充電基礎設施中的熱管理
具有高填充性、低粘度的灌封材料可用于保護充電基礎設施的組件,如逆變器或轉換器。
它們具有以下優點:
高導熱性
自流平性
無空隙填充性
出色的電氣特性
良好的耐化學穩定性
良好的導熱特性
高粘度和帶觸變性的填縫劑可用于要求材料不流動的區域。填縫劑具有以下優點:
高導熱性
呈珠粒狀?
易于涂覆
出色的電氣特性
良好的耐化學穩定性
良好的導熱特性
可借助自動點膠/灌膠設備輕松使用此類材料。艾倫塔斯ELAN-tim產品組合可提供不同的化學基礎的材料,幫助客戶根據用途找到最合適的材料。
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灌封材料
熱界面材料?
電動汽車的充電過程會產生高溫,需要對其進行管理,因為高溫會對組件的性能及其壽命產生負面影響。
熱界面材料是首選材料,因為此類材料能夠:
有效地散熱
支持充電基礎設施中的熱管理
具有高填充性、低粘度的灌封材料可用于保護充電基礎設施的組件,如逆變器或轉換器。
它們具有以下優點:
高導熱性
自流平性
無空隙填充性
出色的電氣特性
良好的耐化學穩定性
良好的導熱特性
高粘度和帶觸變性的填縫劑可用于要求材料不流動的區域。填縫劑具有以下優點:
高導熱性
呈珠粒狀?
易于涂覆
出色的電氣特性
良好的耐化學穩定性
良好的導熱特性
可借助自動點膠/灌膠設備輕松使用此類材料。艾倫塔斯ELAN-tim產品組合可提供不同的化學基礎的材料,幫助客戶根據用途找到最合適的材料。
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艾倫塔斯可提供有助于熱流管理的熱界面材料,確保動力電子設備的部件長期安全、可靠地運行。敷型涂料及灌封材料能夠為所有組件實現電氣絕緣。
動力電子設備是電動汽車動力總成的關鍵部件。此類設備有助于管理能量流,確保汽車正常行駛。
- 逆變器能夠將電池提供的直流電(DC)轉化為交流電(AC),供電機和其他組件使用。為了適應車輛所需的不同電壓水平,可以為車輛安裝直流/直流轉換器這類轉換器,用于轉換電源電壓。
- 車載充電器確保車輛不僅可以使用充電站提供的直流電流充電,還可以使用交流電源充電,并且可以優化充電過程。
- 此外,車上還安裝了不同的控制器單元。
對于所有動力電子設備而言,電氣絕緣和熱管理都是確保動力總成中所有的過程平穩運行,確保電動汽車安全、可靠地行駛。
熱界面材料
熱界面材料
熱界面材料具有較高的填充性且經過優化,不僅能夠散熱,而且有助于動力電子設備的熱管理。
艾倫塔斯可提供基于不同化學成分的灌封材料,這些材料具有出色的特性,例如:
- 高導熱性
- 低粘度(可快速實現自流平和組件的無空隙填充)
- 出色的電氣特性
- 熱穩定性(基于所選的化學成分)
- 耐化學穩定性(基于所選的化學成分)
這些材料可用于電動汽車中的
- 轉換器
- 逆變器
- 車載充電器
- 動力總成的其他組件
此外,填縫劑可用于需要材料呈珠粒狀的區域。它們具有以下優點:
- 高導熱性
- 觸變性
- 易于涂覆
- 出色的電氣特性
- 熱穩定性(基于所選的化學成分)
- 耐化學穩定性(基于所選的化學成分)
艾倫塔斯的ELAN-tim產品組合具有不同的化學成分和導熱性。所有材料均可使用自動點膠系統或自動灌封系統進行操作。
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灌封材料
熱界面材料
熱界面材料具有較高的填充性且經過優化,不僅能夠散熱,而且有助于動力電子設備的熱管理。
艾倫塔斯可提供基于不同化學成分的灌封材料,這些材料具有出色的特性,例如:
- 高導熱性
- 低粘度(可快速實現自流平和組件的無空隙填充)
- 出色的電氣特性
- 熱穩定性(基于所選的化學成分)
- 耐化學穩定性(基于所選的化學成分)
這些材料可用于電動汽車中的
- 轉換器
- 逆變器
- 車載充電器
- 動力總成的其他組件
此外,填縫劑可用于需要材料呈珠粒狀的區域。它們具有以下優點:
- 高導熱性
- 觸變性
- 易于涂覆
- 出色的電氣特性
- 熱穩定性(基于所選的化學成分)
- 耐化學穩定性(基于所選的化學成分)
艾倫塔斯的ELAN-tim產品組合具有不同的化學成分和導熱性。所有材料均可使用自動點膠系統或自動灌封系統進行操作。
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