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绝缘漆是电机电器绝缘系统的重要组成部分，在电机结构中主要起到填充空隙、粘接、防潮、防尘、绝缘等作用。从电机电器的绝缘结构来看，主绝缘材料主要由粉云母纸、玻璃布、浸渍树脂和聚酰亚胺薄膜组成。其中粉云母纸和玻璃布都是无机材料，本身具有很好的绝缘性能，因此很大程度上绝缘漆的好坏决定了电机的性能。从20世纪80代开始，国外的电机绝缘耐温等级陆续从最为常见的155级（F）逐渐提高到180级（H）、200级（N）甚至220级（R）。随着人类环保意识不断增强，为了减少污染，改善操作条件，国外在20世纪中期就先后研制出无溶剂型浸渍漆，并在电机和其他电器装置领域获得了广泛应用。国内技术水平相应要低些，起步晚一些，但技术发展正向国际先进水平看齐，通过技术引进，消化吸收再逐步走国产化道路，也逐步形成了155级（F）、180级（H）、200级（N）以及220级（R）一整套的绝缘体系并取得工程化应用。具有代表性的产品主要有180级（H）二苯醚体系和聚酯亚胺体系的绝缘漆、200级（N）环氧酸酐绝缘漆以及220级（R）无溶剂有机硅绝缘漆。4种绝缘漆体系均有各自的特点，如表1所示。![]()
2.1 二苯醚体系
20世纪90年代，轨道交通牵引电机主要以异步牵引电机为主，蔡彬芬等[12-13]开发出异步牵引电机绝缘系统用二苯醚体系绝缘漆TJ1160，该绝缘漆由二苯醚结构改性耐热聚酯制备而成，已大批量应用到异步牵引电动机中，应用效果良好，满足了异步牵引电机对绝缘系统的要求。因二苯醚体系绝缘漆产品的运行可靠性及性价比合适，一直以来得到电机厂的认可和青睐，但二苯醚体系绝缘漆所用原材料因受到环保的限制，其供应受到很大影响，限制了二苯醚体系绝缘漆产品进一步的开发及应用，目前只有极少数电机厂在使用二苯醚体系绝缘漆，现已基本被淘汰。聚酯亚胺绝缘漆是以亚胺结构改性耐热聚酯得到的一类耐热等级达到200级（N）的绝缘漆品种，其广泛应用于风力发电电机、牵引电机和一些中低压电机绝缘的浸渍处理。耐热聚酯和聚酯亚胺体系绝缘漆在牵引电机上的应用需要从耐热等级方面加以验证。研究者分别从绝缘漆的常规性能、耐热等级、绝缘漆与云母带等主绝缘材料之间以及与返修电机之前所用绝缘漆的相容性、冷热冲击对绝缘性能的影响等方面进行研究，重点简述了用聚酯亚胺绝缘漆替代二苯醚体系绝缘漆的可行性，并指出聚酯亚胺绝缘漆完全可替代二苯醚体系绝缘漆在新电机和检修电机上的使用要求。2.3 环氧酸酐体系
在牵引电机领域，环氧酸酐绝缘系统是非常重要且广受关注的绝缘体系之一，起初主要以日本三菱、日立等公司为代表推广使用。环氧酸酐绝缘漆采用耐热环氧树脂配合酸酐形成，经耐热性评价其耐热温度能够达到200℃，还具有优异的机械强度和电性能，被广泛地应用于牵引电机领域。代表性的产品有YE-90H漆和SAI6875-55/72漆，表3列出了两种漆的性能数据对比。20世纪90年代株洲电力机车工厂与日立公司合作引进环氧酸酐绝缘漆，成功研制了SS6B型直流牵引电力机车。进入21世纪以来，国内绝缘厂家也对环氧酸酐绝缘漆进行了较为深入地研究，形成了相应的产品并积极推广应用。
表2 YE-90H和SAI6875-55/72绝缘漆的主要性能2.4 有机硅体系
20世纪90年代，国外著名牵引电机制造商如阿尔斯通、西门子等对于干线高速机车牵引电机已陆续采用了耐温等级为220级（R）的有机硅绝缘漆，最有代表性的是法国阿尔斯通大西洋公司的16633有机硅绝缘漆，并在后来出现了Isola公司的3551无溶剂有机硅浸渍漆和Wacker公司的H62系列产品，都有不错的应用效果。在国内，本世纪初株洲南车电机股份公司从Isola公司引进了一套全新的220级（R）有机硅绝缘漆，浸渍树脂采用3551加成型无溶剂有机硅树脂。之后从西门子引进的DJ4机车牵引电机采用的是德国Wacker公司的H62A/B双组份无溶剂有机硅树脂的200级绝缘体系。通过南车集团的多次技术引进和消化吸收，认为220级（R）无溶剂有机硅绝缘漆形成的有机硅绝缘系统将是重载机车交流变频牵引电机和高速动车变频牵引电机220级（R）绝缘系统的首选方向。目前220级（R）有机硅无溶剂绝缘漆是牵引电机的首选方向，冷热冲击不开裂的有机硅无溶剂浸渍漆将是未来研究及应用的重点。改性对有机硅绝缘漆耐热性的影响是其增韧研究面临的问题，漆膜的抗开裂性和最终产品的耐热性之间需考虑一个平衡点，因此对有机硅绝缘漆抗开裂性的改性研究要考虑实际的抗开裂效果及由改性带来的其他影响两者之间的平衡，特别包括对漆的耐热性、漆的贮存稳定性、介质损耗、固化特性的影响以及是否带来气泡和挥发份等方面的问题。在有机硅绝缘漆中引入增韧成分，改性漆本身的物理化学性质稳定性也显得特别重要，增韧成份要与漆能够长期相容，经改性后的漆分别在密闭和敞口、抽真空、加压等条件下漆本身的物理化学性质保持稳定，不会出现沉降、分层、变浑、析出等物理化学变化。改性后漆本身的性能特性以及实际开裂效果还需在实际产品开发及应用过程中进行大量的研究实验和应用验证工作。牵引电机正朝着大容量、高稳定性、长使用寿命等方向发展，对牵引电机使用的绝缘材料包括绝缘漆提出了越来越高的要求，高耐热、高性能的绝缘漆品种不断推陈出新，但往往某一种绝缘漆品种在某些方面表现出优异的性能，而在其他方面的性能欠佳。比如环氧酸酐绝缘漆可以达到200级（N）的耐温等级且有着非常优异的力学性能，但其贮存稳定性较差，导致其在实际应用过程中黏度增长过快，不利于大量应用。有机硅绝缘漆可以达到220级（R）的耐温等级，且贮存稳定性好，但有机硅漆膜脆性大且粘接强度等力学性能较差，导致有机硅漆膜容易开裂，也不利于其大规模应用。如果能够把目前某一种绝缘漆的缺点彻底解决，那么它将会在电机制造中得到更加广阔的应用。比如解决环氧酸酐绝缘漆的贮存问题，对有机硅树脂改性优化得到一种抗冷热冲击不开裂且不影响其耐热性能的有机硅无溶剂浸渍漆，这些将是未来研究和应用的重点。如果某一种绝缘漆可以胜任各种电机的绝缘处理，这样既方便管理又可大幅降低成本，可能是绝缘漆未来发展追求的理想目标。
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衷敬和，高级工程师，任职株洲时代电气绝缘有限责任公司，是“电力设备电气绝缘国家重点实验室株洲试验基地”、“湖南省电气绝缘材料工程技术研究中心”、 “湖南省轨道交通牵引电机工程技术中心绝缘技术研究室”等技术创新平台技术骨干，研究领域主要有牵引电机用C级有机硅无溶剂浸渍漆及有机硅绝缘系统的研究。聚焦牵引电机用高性能有机硅树脂、有机硅云母带、有机硅绝缘系统的开发应用及可靠性研究。主持湖南省经信委、湖南省科技计划申报项目等支持项目，发表学术论文20余篇，授权发明专利20余项。
引用本文：
衷敬和,邢国华,唐畅,等. 牵引电机用绝缘漆研究现状及发展趋势 [J]. 绝缘材料,2024,57(7): 13-21.ZHONG Jinghe, XING Guohua, TANG Chang, et al.
Research status and development trend of insulating varnish for traction motor[J]. Insulating Materials,2024,57(75):13-21.
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