《七届会》征文复合功能材料及其应用

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1、第一作者等：正标题5《七届会》征文：复合功能材料及其应用几种绝缘浸渍树脂及其绝缘结构的性能姜其斌作者简介：姜其斌(1969−)，男，湖北洪湖人，工学博士，教授级高级工程师，长期从事高分子绝缘材料的应用研究工作，Tel：0731-27626996，Email:jiangqibin@teg.cn。，周升，张步峰，李鸿岩，李钦，陈磊(株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007)摘要：本文介绍了电机结构设计中的几种关键绝缘浸渍树脂，从材料结构的角度出发，系统比较了它们的综合性能，重点分析比较了相应绝缘结构系统的电气性能及其适用范围，为电机设

2、计中的主绝缘材料的选择提供了重要参考。关键词：电机结构；绝缘结构；绝缘浸渍树脂；性能1引言随着人们使用的电机朝着大容量、小型化和变频调速等方向发展，各种电机的可靠性和稳定性需求不断提高，对电机制造中所需绝缘材料的环保要求也越来越高，因此，绝缘结构设计及其关键绝缘材料的选择已成为电机设计能否成功的关键环节。国内外的研究表明：引起电机损坏的最主要因素是绝缘材料的破坏，而电机的绝缘体系中，最重要的组成是绝缘浸渍树脂，其中主绝缘材料最终固化性能主要取决于所用真空压力浸渍树脂[1~3]。新一轮的电机引进技术，特别是轨道牵引电机和多兆瓦级风电电机，均涉及

3、了绝缘浸渍树脂的选择，这给国内该领域的研究与发展带来了机遇和挑战。一般来说，绝缘浸渍树脂需要满足贮存期长，且混合后使用期长；常温粘度低；固化产物耐热性高；原料易得、无毒或相对低毒；挥发份低；漆膜综合性能优异等要求。本文结合本厂的实际生产情况，以目前国内主要使用的三种不同类型树脂：耐热不饱和聚酯树脂（TJ13-3），环氧酸酐体系树脂（TJ1142和TJ1163）和有机硅体系的绝缘浸渍树脂（TJ1173）[4~8]为研究对象，对它们的物理机械性能及相应绝缘结构设计和绝缘系统性能进行了比较，所获得的研究结论能够有效指导合理化的电机绝缘设计及绝缘材料

4、选择。第一作者等：正标题52三种绝缘浸渍树脂的性能特点浸渍树脂大体分为以下类别：一、改性不饱和聚酯树脂，如瑞士Isola公司(samicabond绝缘)；二、环氧酸酐／苯乙烯体系，如西屋(malastic绝缘)和ABB公司(micadur绝缘)；三、纯环氧酸酐类体系，如西门子公司(micalastic绝缘)和三菱电机公司；四、机硅浸渍漆体系。并且随着人们环保意识的日益提高，使用有活性稀释剂的浸渍树脂将在未来逐渐退出市场。表1和表2总结了这几类树脂的结构特征及其性能。表1不饱和聚酯树脂、环氧树脂和有机硅树脂的机械及热性能对比Table1Comp

5、arisonofbulkmechanicalandthermalpropertiesforunsaturatedpolyesterresin，epoxyresinandsiliconeresin树脂类型性能不饱和聚酯树脂(TJ13-3）环氧酸酐树脂体系（TJ1142和TJ1163）有机硅树脂体系（TJ1173）热稳定性耐热等级较低，一般需要进行改性。用亚胺改性的耐热不饱和聚酯树脂,由于含有耐热的亚胺结构，绝缘等级可以达到H级，分解5%的温度是300℃，热变形温度达到180℃。普通环氧酸酐体系耐热等级可以达到F级，而由多官能团环氧和耐热酸酐组成

6、的体系或者亚胺改性环氧酸酐体系耐热性能更好，绝缘等级可以达到200级，分解5%的温度是320℃，热变形温度达到200℃。由于硅—氧键的键能大，有机硅树脂具有很好的耐热性，绝缘等级可达到220级。要使硅—氧键断裂要400℃以上。分解5%的温度是395℃。弹性固化后属于硬性材料，热变形温度高，弹性差。固化后属于硬性材料，热变形温度高，弹性差。固化后漆膜有很好的弹性。耐寒性能低温下性能脆性增大，耐寒性能差交联密度高，低温下脆性增大，易开裂，耐寒性较差。具有良好的低温性能，在-30℃到+180℃进行冷热交变试验其电性能变化不大。机械性能分子结构中含有

7、极性基团，分子间有较强的作用力，有较好的机械性能。常态粘结强度（螺旋线圈法）150N，155℃30N，180℃20N。环氧树脂中含有羟基，分子间作用力大，内聚力强，因此其机械性能优异，特别是粘结强度高，优于其它的树脂体系。如TJ1163在20℃的粘接强度（螺旋线圈法）大于180N，有机硅聚合物分子间的作用力小，因此机械强度比较低，尤其是高温粘结强度低，这是它的弱点。第一作者等：正标题5180℃大于40N，200℃大于30N。固化挥发份不饱和聚酯树脂由于含有活性稀释剂，固化挥发份很高，漆膜的收缩大。如TJ13-3的固化挥发份为20%（2克样）。

8、纯环氧--酸酐树脂体系固化挥发份低，漆膜的收缩小。如TJ1142的固化挥发份在2%以下（2克样)。有机硅树脂由于是全无溶剂型，百分之百的树脂，固化挥发份很低，因此漆