2020-2025年新能源汽車驅動電機絕緣材料市場及企業調研報告

導語

相對于傳統電機用絕緣材料,電動汽車驅動電機用絕緣材料和絕緣系統提出了更高的要求:應具有優異的耐電暈性能、優異的電氣絕緣性能、優異的機械性能尤其是高粘結強度、高的耐熱性、高導熱、耐ATF油或水、無鹵阻燃、耐高低溫沖擊等。

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驅動電機對絕緣材料的要求
 
 
電機中使用絕緣材料的目的:使電機轉子線圈中的電流和定子線圈中的電流均能按規定路徑流動,使電能與機械能之間實現能量的自由互換。目前電機絕緣技術的發展大方向是:能夠保護環境,降低或減少制造過程中的能源消耗,優化電機絕緣工藝;優先選用少毒或無毒、無揮發或低揮發的環保絕緣材料;開發低碳清潔能源、減薄絕緣厚度、明顯降低成本的新型電機絕緣系統。
電動汽車驅動電機屬于高壓電機范疇,由于其應用領域的特殊性,相對一般中低壓產品,它具有較高的性能要求。

圖表 1  電動汽車驅動電機性能要求

 

資料來源:一覽眾咨詢
因此,除了要求傳統電機用絕緣材料應具有的電氣、機械、理化性能外,還對電動汽車驅動電機用絕緣材料和絕緣系統提出了更高的要求:應具有優異的耐電暈性能、優異的電氣絕緣性能、優異的機械性能尤其是高粘結強度、高的耐熱性、高導熱、耐ATF油或水(采用內油冷及水冷散熱冷卻技術)、無鹵阻燃、耐高低溫沖擊等。
 
 
絕緣材料的類型、特征及代表企業
 
 
目前,電動汽車電機用絕緣材料主要有幾種類型:耐電暈漆包線、絕緣浸漬樹脂、柔軟復合材料、高導熱灌封樹脂(膠)、引接線和絕緣軟套管等。
圖表  2  驅動電機絕緣材料主要類型及特點

 

材料類型

特點

代表企業

耐電暈漆包線

  • 目前電動汽車驅動電機主要使用納米粒子改性的H級及以上級耐電暈漆包圓線。
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內油冷型驅動電機,目前主要使用聚酞胺酞亞胺單涂層耐電暈漆包線,產品具有優異的耐電暈性能,耐ATF油、耐高溫性能等。漆包扁線比漆包圓線具有更高的槽利用率及功率密度。
  • 隨著電動汽車電機功率密度逐步提升,耐電暈漆包扁線將得到更廣泛的應用。由于耐電暈漆包扁線4個“R”角涂覆工藝吐差,目前市面上耐電暈性能好,性能指標穩定的產品較少。
  • 美國Du Pont
  • 德國ELANTAS
  • 日本日立
  • 住友
  • 蘇州巨峰

絕緣浸漬樹脂

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目前國內外電動汽車驅動電機定子絕緣處理所用的真空浸漬(VI)樹脂及真空壓力浸漬(VPI)樹脂主要采用微納米粒子改性技術,基體樹脂為高機械強度高耐熱的改性聚酚或聚酚亞胺,添加微納米無機粒子可提高浸漬樹脂的掛漆效率、耐熱性、耐電暈性等。
  • 為了提高絕緣系統性能和生產效率,近年來,適應繞組通電加熱固化、紫外光固化、旋轉滴浸等新工藝的樹脂也逐步得到批量推廣使用。
  • 通電加熱工藝設備目前主要依賴從德國和意大利進口,價格較高,這在一定程度上限制了該工藝的推廣應用。
  • 美國艾士德(Axalta
  • 德國ELANTAS

柔軟復合材料

  • 目前國內外非內油冷電動汽車驅動電機的槽絕緣、槽楔、相間絕緣普遍采用由兩層聚芳酰胺纖維紙與一層聚酰亞胺薄膜通過耐高溫粘接膠制成的三層柔軟復合材料,具有優異的耐熱性(耐熱等級為180,即H 級)、力學強度高、電氣強度高、柔韌性好、成本相對低等特點,但耐電暈、耐ATF 油性能還需進一步提升。
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內油冷型電動汽車驅動電機槽絕緣、槽楔、相間絕緣必須具有良好的耐油性,而現有的三層柔軟復合材料與ATF 油的相容性差,在變速箱的油環境中易產生分層現象;因此,電機設計人員普遍采用耐油性更好的單層厚型聚芳酰胺纖維紙;然而,單層厚型聚芳酰胺纖維紙的電氣強度與三層柔性復合材料相比有較大差距,必須增加材料設計厚度,由此影響電機繞組的槽滿率和熱傳導性能,同時其價格昂貴增加了電機的制造成本。跟三層柔軟復合材料一樣,在插槽過程中單層厚型聚芳酰胺纖維表面也易產生起毛現象,污染工裝以及變速箱油,影響變速箱的清潔度。
  • 美國Du Pont
  • 上海新芮

高導熱灌封樹脂(膠)

  • 部分商用電動汽車驅動電機采用定子繞組端部灌封工藝,所用的灌封樹脂(膠)要求具備以下特性:
      1. 固化前應具有較好的流動性,可滲透到繞組表面凹凸不平的縫隙中,灌封后工件外表面應光滑平整,使電機的旋轉部分在轉動時具有基本相同的轉動慣量.減小電機在轉速、轉向突然變化時由于機械應力突熱變化引起的振動,減小冷卻介質對電機旋轉部分產生的阻力。
      2.  

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對電機繞組應具有較強的粘接力,并具有較強的耐冷熱沖擊韌性和足夠高的機械強度。
      1. 應具有較高的導熱系數,以減小灌封膠內、外表面的溫差,一方面可將電機繞組運行時產生的熱量快速傳導到工件的外表面。另一方面可減小由于溫差引起的內應力。
      2. 具有良好的電絕緣性能和酎油性。
  • 國內主要側重于電子元器件的灌封保護,適用于大尺寸電機定子繞組的高導熱灌封樹脂(膠)的研究尚處于起始階段。
  • 漢高
  • 貝格斯
  • 信越
  • 住友
  • 美國EpoxiesEtc

引接線和絕緣軟套管

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電動汽車驅動電機用引接線一般都選用耐高溫的硅橡膠擠出線,而選用的絕緣軟套管,系采用特種玻璃纖維編織坯管涂敷耐高溫硅橡膠烘培固化而成,具有優異的耐熱性(耐熱等級為180,即H 級)、耐4kV 以上的電壓、優異的機械強度特別是抗皺褶撕破力的特點。
  • 內油冷型電動汽車驅動電機用軟套管還需要在高達150℃以上的ATF 油中進行老化周期考核,老化周期考核結束后,要求絕緣軟套管不應有表面涂層起皮脫落現象,目前常規的硅橡膠軟套管尚難以滿足該要求,需要與原材料供應商緊密合作以進一步提高玻纖紗的質量及硅橡膠的純度。
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資料來源:《電動汽車驅動電機用絕緣材料現狀與發展趨勢》;一覽眾咨詢整理
 
 
相關技術標準
 
 
新能源汽車驅動電機和傳統工業電機相比工作環境復雜多變,所以其評定方法及標準也不同于傳統電機。因此如何正確地評定新能源汽車驅動電機絕緣結構的可靠性是亟待解決的問題之一。
對于傳統工業電機用絕緣材料及絕緣結構,國內外評定方法及標準較成熟,并且主要的國際標準都已轉化為國家標準。一直以來,國內外沒有適用于新能源汽車驅動電機絕緣結構的標準。因此,上海電機系統節能工程技術研究中心有限公司于2017年9月提出了《新能源汽車驅動電機絕緣結構技術要求》團體標準立項的建議。2019年12月30日團體標準T/CEEIA 415-2019《新能源汽車驅動電機絕緣結構技術要求》正式發布實施,并于2020年成功申報中國標準化協會優秀案例與中國電器工業協會百項團標應用示范項目。該標準的制定為額定電壓為1 kV及以下的新能源汽車驅動電機絕緣結構提出了試驗方法和合格準則。
總體來看,新能源汽車驅動電機相關標準還處于探索階段,未來需要上下游各相關方協同合作,共同推進基礎和應用需求研究,以加快制定結合絕緣材料生產及下游電機用戶需求的專門的不同層級的技術標準,包括國家標準、行業標準與團體標準。
 
 
趨勢與前景
 
 
隨著SiC、GaN 等高頻、高壓、高功率電子器件在電動汽車驅動電機控制器中的應用,電動汽車驅動電機的額定電壓、頻率都將顯著升高。
由于驅動電機控制器高壓、高頻PWM 調制對驅動電機繞組產生了過高的介電應力,導致驅動電機的絕緣材料/絕緣系統產生嚴重的局部放電及電暈腐蝕,加劇了絕緣材料/絕緣系統的介質損耗與發熱,加速了絕緣材料/絕緣系統的電熱老化。
此外,隨著電動汽車驅動電機不斷地朝著高功率密度、高效率方向發展,采用Hair-pin發卡繞組或傳統Type II絕緣結構會越來越普遍,這無疑會導致電機繞組發熱加劇、溫升提高,從而加速絕緣材料/絕緣系統的熱老化。以上種種趨向都對電動汽車驅動電機用絕緣材料及絕緣系統提出了更高的技術要求,絕緣材料行業正面臨著前所未有的挑戰和發展機遇。
未來絕緣材料需要攻克的關鍵技術及瓶頸是:耐電暈、高局部放電起始電壓(PDIV)漆包線制備技術,特別是耐電暈漆包扁線的涂制技術,突破“R”半徑處漆膜附著力偏低、應用工藝性不佳等問題;以制備出具有優異耐電暈性和高導熱系數的漆包扁線,滿足高頻、高壓碳化硅PWM 驅動電機用線需求。
耐電暈、高導熱絕緣浸漬樹脂制備技術,突破因浸漬樹脂粘度低,添加無機高導熱填料后易沉淀及滲透性不好等問題。
耐電暈、耐ATF油、高導熱柔軟復合材料制備技術,突破因采用云母等高導熱片狀無機填料進行改性導致聚芳酰胺纖維紙機械強度降低及應用工藝性不佳等問題。
高導熱、無鹵阻燃灌封樹脂(膠)制備技術,突破添加無機高導熱填料后粘度偏大、抗開裂及應用工藝性不佳等問題。
耐電暈、高導熱絕緣系統設計及制造技術,解決材料之間的相容性問題;真正實現性能的疊加與互補,大幅提升電動汽車電機絕緣系統無局放、耐電暈、高導熱性能。


     《2020-2025年新能源汽車驅動電機絕緣材料市場及企業調研報告》是深圳一覽眾信息咨詢有限公司分析師撰寫而成。本報告詳盡地分析了全球及中國汽車芯片行業發展現狀、產業競爭格局、重點企業等信息,并對行業未來走勢進行了客觀全面的分析預測。是企業決策者及高層管理人員準確把握市場脈絡、了解競爭對手情報及預測市場發展前景的重要參考依據,同時也是投資者投資該行業的重要決策指南。

《2020-2025年新能源汽車驅動電機絕緣材料市場及企業調研報告》

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第一部分 報告說明

第二部分 新能源汽車行業發展分析

第一節 全球新能源汽車市場格局

一、全球新能源汽車市場概況

二、全球新能源汽車市場規模

三、全球新能源汽車技術路線

四、主流車企市場格局及發展規劃

第二節 中國新能源汽車發展政策

一、新能源汽車主要政策及趨勢

二、新能源汽車補貼標準及影響

第三節 中國新能源汽車市場格局

一、2020-2025年新能源汽車市場規模及預測

二、2020-2025年新能源汽車細分市場及預測

三、新能源乘用車格局及規劃

四、新能源客車市場格局

五、新能源專用車市場格局

第三部分 新能源汽車驅動電機行業分析

第一節 新能源汽車驅動電機產業鏈分析

第二節 新能源汽車驅動電機技術現狀及走勢

一、驅動電機構成

二、驅動電機關鍵技術

三、驅動電機技術發展趨勢

四、驅動電機行業標準及最新動態

第三節 新能源汽車電驅動系統市場規模

一、2020-2025年驅動電機市場價格及趨勢預測

二、未來幾年影響驅動電機市場因素分析

三、2020-2025年驅動電機市場規模及趨勢預測

第四節 新能源汽車驅動電機企業及品牌市場份額

第五節 新能源汽車驅動電機應用市場分析

一、新能源乘用車應用配套情況

二、新能源客車應用配套情況

三、新能源專用車應用配套情況

第四部分 驅動電機絕緣材料相關概述

第一節 驅動電機絕緣材料的類型及特征

第二節 驅動電機絕緣材料行業技術標準

第三節 全球及中國驅動電機絕緣材料研發應用情況

一、驅動電機絕緣材料主要關鍵技術

二、驅動電機絕緣材料主流研發趨勢

三、驅動電機絕緣材料應用存在的問題

第五部分 驅動電機絕緣材料市場分析

第一節 驅動電機絕緣材料產業鏈分析

第二節 驅動電機絕緣材料市場規模及未來趨勢

一、2020-2025年驅動電機絕緣材料市場發展趨勢及影響因素

二、2020-2025年驅動電機絕緣材料市場規模及預測

三、2020-2025年各類型驅動電機絕緣材料市場規模及預測

第三節 驅動電機絕緣材料供應商競爭格局

一、各類型驅動電機絕緣材料供應商市場份額

二、各類型驅動電機絕緣材料供應商下游配套

三、電機企業及主機廠選擇絕緣材料供應商的標準

第六部分 新能源汽車驅動電機絕緣材料重點企業分析

(分國外企業和國內企業)

第一節 企業一

一、企業基本情況

二、技術研發分析

三、產品業務分析

四、客戶配套分析

五、生產及發展規劃

第二節 企業二

一、企業基本情況

二、技術研發分析

三、產品業務分析

四、客戶配套分析

五、生產及發展規劃

第二節 企業三(分析方法同上)

……

 

 

 

第七部分 新能源汽車驅動電機絕緣材料市場前景及投資分析

第一節 行業趨勢及前景

第二節 行業投資壁壘

第三節 行業投資機會

 

2021年3月11日 10:22
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