新能源汽车驱动电机绝缘系统油品兼容性评价方法

新能源汽车驱动电机绝缘新能源汽车驱动电机绝缘系统油品兼容性评价方法1油品兼容性评定方法境可靠性评定几方面[1-3]。新能源驱动电机技术发展目前主要聚焦点与定子绕文章调研了目前行业内主流的油品兼容性评1.油品兼容性评定方法在电气安全中绝缘材料大多是由于电、热、化学、机械、生物等能被破坏。绝缘失效一般包括绝缘击穿、绝缘老化以及绝缘损坏，绝缘击穿和绝缘损坏一般是由于非正常使用导致的绝缘失效，在绝缘材料的长期耐久性研究中，一般对绝缘老化进行分析。绝缘材料的热老化主要是其长期在高温下使用，材料热分解导致绝缘性能下降从而失效，电老化主要是绝缘材料在使用过程中出现局部放电引起的，局部放电发生时材料内部产生臭氧、氮氧化的绝缘性能下降至失效。绝缘材料与变速箱油发生较短时间的接触并不会导致其失效，因此本文所探讨的绝缘材料的油品兼容性，其本质上也是老化失效基础油和添加剂会随着使用时间的累计消耗或者变质，使变速箱油发生老化。基础油的变质主要体现在粘度的变化以及酸性物质的生成，添加剂中抗氧剂、抗乳化剂以及防腐抗磨剂等的消耗和变质也会使变抗乳化剂的消耗会引起抗乳化性能的变化、防腐抗磨剂的变质会使变速箱油中有泥状物析出等。因此变速箱油老化的最大威胁在于油品中酸的加速形成，而酸是导致绝缘材料老化/降解的主要原因之一[4-6]。新能源驱动电机在使用过程中会在高低温条件下与变速箱油长期接触，并且运行过程中电机定子的温度会随着工况的不同出现骤热或骤冷等现象。低温、温变、水分等因子对其的影响。1.2评定方法1.2.1方法概述根据新能源驱动电机实际运行工况，推断出影响绝缘材料油品兼容性评定的主要因素包括水分、高温、低温、温变、老化时间等，目前行业的主流评定方法主要分为两类：第一类为含水量不同的油品兼容性评定方法；第二类为长期高温或温度冲击的油品兼容性评定方法。含水量的不同、长期高温和温度冲击条件的搭配，会形成多种油品兼容性的评定方法。目前，含水量不同的油品兼容性评定方法主要通过以下三种方式调节评定过程中体系的水含量：1）直接添加不同水分进行密封型油品兼容性试验；2）通过安装透气阀调节评定过程中体系的水分含量；本文主要介绍目前行业中应用比较普遍的三种油品兼容性评定方（T/CEEIA415－2019）中提到的密封型温度冲击油品兼容性评定方法；2）透气阀密封型温度冲击油品兼容性评定方法；1.2.2T/CEEIA415－2019密封型温度冲击油品兼容性评定方法团体标准T/CEEIA415－2019[7]条款5.3中规定了绝缘组分材情况下进行温度冲击试验，对绝缘材料的油品兼容性进行评定。该方法的加速因子主要是体系的水含量，通过水含量的增加来加速绝缘材料在环境因子及变速箱油中的失效，主要考核在温度冲击环境以及油品促进下绝缘材料的水解劣化情况。团体标准T/CEEIA415－2019中的油品兼容性评定方法规定变速箱油和去离子水体积比为99.5％:0.5且试验期间应保证密封管完全密封。温度冲击试验参数主要如下：）；）；具体循环如图1所示。的水含量较高，调整水含量参数为2000ppm、采用该方法进行绝缘材料及系统的油品兼容性试验。团体标准T/CEEIA415－2019也正在根据行业需求及技术发展进行修订中。图1耐油性试验温度循环1.2.3透气阀密封型温度冲击油品兼容性评定方法本文将使用加装透气阀的密封管、且在温度冲击的条件下进行的油品兼容性试验称为透气阀密封型温度冲击油品兼容性评定方法。本方法的设计依据主要是新能源驱动电机绕组与变速箱油在实际工况中并非是一个密闭的环境，因此通过透气阀来模拟实际的工况情况，并通过延长温度冲击的循环数对绝缘材料进行加速评定。该方法的加速因子主要是通过温度冲击对油品进行加速老化，油品老化后其酸性将大大增加，通过变速箱油老化中分解的酸性物质加速绝缘材料在环境因子及变速箱油中的失效，主要考核在温度冲击环境以及油品老化分解物质的促进下绝缘材料的分解劣化情况。透气阀密封型温度冲击油品兼容性评定方法目前常采用的温度冲击参数主要为等；该方法中的油介质一般会添加2000ppm或者5000ppm的持续时间以及循环次数对评定结果有一定影响。1.2.4密封型长期高温型油品兼容性评定本文将使用密封管、且在长期高温老化处理的环境中进行的油品兼容性试验，称为密封型长期高温型油品兼容性评定方法。本方法的设计依据主要是变速箱油受热氧化，会引起其热分解、料的分解。该方法的加速因子主要是通过长期高温对油品进行加速老化，油品老化后产生的酸性物质加速绝缘材料失效，主要考核在长期高温环境以及油品老化分解物质的促进下绝缘材料的分解劣化情况。密封型长期高温型油品兼容性评定方法中，目前主要采用的老化参数如下：会严重变质且易发生安全事故。另外，该方法的油介质中一般会添加2绝缘材料的性能劣化越严重。2.绝缘纸油品兼容性评定2.1评定方法本文选择以下两种评定方法进行绝缘纸的油品兼容性评定：方法一：T/CEEIA415－2019密封型温度冲击油品兼容性评定方法（以下简称“方法一”）。方法二：透气阀密封型温度冲击油品兼容性评定方法（以下简称2.2评定过程2.2.1初始性能测试本次绝缘纸油品兼容性评定试验通过油品兼容性试验前后绝缘纸的拉伸强度、断裂伸长率以及击穿电压性能来评估绝缘纸的耐油性。油品兼容性测试前将绝缘纸按照拉伸强度、断裂伸长率以及击穿能测试，另三组分别进行两种方法的油品兼容性测试以及试后的性能测试。2.2.2油品兼容性测试依据团标T/CEEIA415－2019进行本组油品兼容性评定，首先将两组裁剪的绝缘纸进行105℃、4h烘干处理后，分别放置于已进行烘干处理的密封管容器中，并将变速箱油和去离子水按体封待进行温度冲击试验。需保证油样将试样考核部位全部浸没，绝缘纸在混合液体中占体积比应低于50%，混合液体占密封管体积比应控制在75%。一组试样循环次数为8次。每组绝缘纸试样完成油品兼容性试验后进行诊断性能测试。温度冲击试验过程中对环温和密封管壁温进行监控，部分监控曲线如图2所示。根据监控曲线可知低温8h保存后密封管外壁温度接近-45℃。图2方法一监控温度循环曲线图部分透气阀密封型温度冲击油品兼容性评定方法主要是在密封管上加装透气阀，并在温度冲击的环境下评价绝缘纸的耐油性能。本次评定方法使用的油介质为变速箱油和去离子水按体积比本次试验累计进行14个循环。油品兼容性实验过程中保证油样将试样考核部位全部浸没，且绝缘纸在混合液体中占体积比低于50%，混合液体占密封管容积的温度冲击循环结束后，对绝缘纸进行性能测试。2.2.3诊断性能测试样表面进行吸油处理，并在24h内依据《电气用非纤维素纸第拉伸强度（横向、纵向）、断裂伸长率（横向、纵向）以及击穿电压性能测试。绝缘纸拉伸强度和断裂伸长率测试标距为180mm；拉伸速率为100mm/min；击穿电压测试用电极为φ25mm/φ75mm圆柱形电极。2.3评定结果及分析绝缘纸初始性能测试、T/CEEIA415－2019评定方法中4循环、8循环绝缘纸性能测试以及两参数透气阀评定方法后绝缘纸性能测试数据如表1所示。根据实验结果可知，耐油性试验后绝缘纸的力学性能均有明显下增长100%以上。影响不明显。表1性能测试结果方法一和方法二油品兼容性评定参数具体如表2所示。根据表1和表2可知方法二的评定时间以及温度冲击次数均高于可初步说明评定体系中的含水量是加速绝缘纸劣化的重要因素。表2方法一和方法二参数对比参数方法一方法二参数1参数2高温/℃持续时间/h40低温/℃持续时间/h86循环次数/次8评定时间/天方法二温度条件1的油品兼容性评定后绝缘纸的性能较劣于方法二温度条件2评定后绝缘纸的性能，方法二温度条件1与方法二温度条件2的整体油品兼容性时间相同，但其低温范围以及冲击中低温温度以及温度冲击次数对绝缘纸老化也有一定的加速。另外本文单独对绝缘纸进行了155℃/40h～-45℃/8h为一个纸的拉伸强度、断裂伸长率以及击穿电压下降率均不超过10%，因此，油品兼容性中水分含量以及变速箱油的老化是导致材料性能劣化的主要因素。本文主要针对行业内评价绝缘材料和绝缘系统油品兼容性的几个关键参数（含水量、密封型等介绍了目前行业中应用比较普遍的三种油品兼容性评定方法。并且选取其中两种方法对绝缘纸进行了油品兼容性评定，结果表其击穿电压还有一定程度的增大。的含水量直接影响了评定的加速系数。又需要保证评定体系的加速因子可以满足加速评定要求。参考文献[1]高银桥.新能源汽车驱动电机冷却技术的发展现状研究[J].内燃机与配件,2020(12):249-250.[2]郭少杰,王军雷,夏天,等.基于专利分析的新能源汽车驱动电机冷却技术发展现状分析[J].汽车文摘,2020(5):8-12.[3]范梓远,王鹏,于超凡,等.重复方波下气压对新能源汽车主绝缘材料电老化特性影响研究[J].绝缘材料,2023,56(4):60-67.[4]王伟.润滑油失效的原因是什么?[J].石油知识,2019(4):23.[5