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電動機絕緣的蝴蝶效應,你真的了解嗎?

2026-01-06 11:04
電動新視界
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在電動車行業(yè)飛速發(fā)展的今天,我們談論得最多的往往是電池能量密度、電機功率、整車續(xù)航這些 “顯性指標”。但很少有人注意到,電機內部那些僅重幾克的絕緣材料,正悄悄引發(fā)一場 “蝴蝶效應”—— 它們不僅影響著電機的效率與壽命,更能順著產業(yè)鏈傳導,改變整車的重量、成本乃至可持續(xù)性表現。

而來自百年科技企業(yè) Syensqo 的創(chuàng)新解決方案,正將這種 “蝴蝶效應” 轉化為實實在在的行業(yè)價值。今天,我們就來深入拆解電動機絕緣背后的技術密碼,看看幾克材料如何撬動整車級的變革。

一、百年企業(yè)的創(chuàng)新底色:Syensqo 是誰?

提到 Syensqo,可能不少人會陌生,但這家始于 1863 年的科技公司,已經憑借 160 年的創(chuàng)新精神,將技術滲透到我們生活的方方面面。從家居用品、食品消費品,到飛機、汽車、電池、智能設備,再到醫(yī)療應用、水和空氣凈化系統(tǒng),Syensqo 的創(chuàng)新解決方案,始終圍繞 “更安全、更清潔、更可持續(xù)” 的核心目標。

作為一家以科學為核心的企業(yè),Syensqo 的發(fā)展戰(zhàn)略緊密貼合可持續(xù)發(fā)展理念,其 “Solvay One Planet” 計劃構建了三大支柱:保護氣候、保護自然資源、促進更好的生活。而在電動車轉型的浪潮中,Syensqo 早已布局核心賽道,形成了覆蓋磁線、電機、電池、逆變器、電力電子等關鍵部件的完整解決方案,成為推動電動化轉型的重要力量。

能在電動車絕緣領域實現突破,離不開 Syensqo 的四大核心能力:一是深厚的聚合物專業(yè)知識和行業(yè)領先的高性能聚合物解決方案組合;二是對市場需求、行業(yè)大趨勢以及電動車架構和應用的深刻理解;三是強大的內部測試能力,能為合作伙伴提供技術驗證和工業(yè)化放大支持;四是通過價值鏈生態(tài)合作,聯(lián)合行業(yè)領先者整合優(yōu)勢資源,加速技術市場化。

二、電機絕緣的 “雙核心”:槽襯與磁線涂層的技術突破

電動車電機的絕緣系統(tǒng),核心由 “槽襯” 和 “磁線涂層” 兩部分構成,這正是 Syensqo 的技術發(fā)力點。通過材料創(chuàng)新,Syensqo 不僅解決了傳統(tǒng)絕緣材料的痛點,更實現了 “減薄厚度、提升性能、降低成本” 的多重突破。

1. 槽襯解決方案:Ajedium™薄膜(PEEK/PPSU)—— 薄而強的絕緣革命

傳統(tǒng)電機槽襯多采用芳綸紙或芳綸紙 - 聚酰亞胺薄膜 - 芳綸紙的層壓板,這類材料雖然能滿足基本絕緣需求,但厚度偏厚(約 0.22mm),且存在熱導率低、需要特殊存儲和加工設備等問題。而 Syensqo 推出的 Ajedium™槽襯薄膜(基于 PEEK 或 PPSU 材料),則帶來了全方位的升級。

首先是厚度優(yōu)勢:在相同電壓要求下,Ajedium™薄膜的厚度可控制在 0.15mm 以下,甚至能做到 50μm,僅為傳統(tǒng)芳綸紙層壓板的 2/3。更薄的厚度直接帶來了兩個關鍵好處:一是線槽內的銅填充率大幅提升,二是熱導率顯著提高 ——Ajedium™薄膜的熱導率達到 0.24-0.28 W/mK,相比傳統(tǒng)芳綸紙和層壓板的 0.15-0.18 W/mK,提升幅度最高可達 85%。

其次是電氣性能與穩(wěn)定性:根據測試數據,100μm 厚的 Ajedium™ PEEK 薄膜,PDIV(局部放電起始電壓)可達 1155V,BDV(擊穿電壓)達到 11.1kV;同厚度的 PPSU 薄膜 PDIV 為 1158V,BDV 更是高達 14.5kV,遠超傳統(tǒng)芳綸紙 175μm 規(guī)格的 7.3kV BDV。更重要的是,在高溫老化測試中,PEEK 薄膜在 240℃下、PPSU 薄膜在 200℃下,性能幾乎沒有下降,而傳統(tǒng)層壓板在 220℃下就會出現 50% 的性能衰減。這種優(yōu)異的耐高溫老化性能,使其能夠完美適配 800V 高壓電機和 SiC(碳化硅)高頻開關技術的需求,為電動車向更高電壓、更高效率轉型提供了關鍵支撐。

此外,Ajedium™薄膜還具備加工便利性和成本優(yōu)勢:無需額外投入集塵設備、恒溫存儲設施或新的插入設備,就能直接適配現有生產線;同時,其均勻的厚度還為電機設計提供了更大的優(yōu)化空間,有助于進一步降低整車成本。

2. 磁線涂層解決方案:Ketaspire® PEEK—— 長效穩(wěn)定的絕緣保障

磁線涂層是電機絕緣的另一關鍵環(huán)節(jié),傳統(tǒng)琺瑯涂層存在兩大痛點:一是長期使用后性能衰減明顯,二是需要溶劑型工藝,環(huán)保性和安全性有待提升。而 Syensqo 的 Ketaspire® PEEK 磁線涂層,通過材料和工藝創(chuàng)新,徹底解決了這些問題。

性能穩(wěn)定性上,Ketaspire® PEEK 涂層表現堪稱 “標桿”。根據 IEC 60034-18-41 標準,琺瑯線在使用壽命內厚度可能會損失 20%,直接影響 PDIV(局部放電起始電壓);而 PEEK 涂層即使在嚴苛的熱環(huán)境下,厚度損失也僅為 2% 左右。實驗數據顯示,經過 220℃、1000 小時的熱老化后,單層 PEEK 涂層的 PDIV 保持率仍高達 103%,而琺瑯 PI 涂層的保持率僅為 81%,甚至有 30% 的琺瑯 PI 樣品在 300-800V 電壓范圍內出現完全擊穿失效。這意味著,使用 PEEK 涂層可以采用更薄的絕緣厚度,同時保證電機全生命周期的可靠性,進一步提升銅填充率和電機效率。

環(huán)保與工藝上,Ketaspire® PEEK 采用無溶劑擠出工藝,不僅降低了碳足跡,還提升了工人的健康和安全保障,完美契合可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)趨勢。

三、實測驗證:大眾 ID.4 電機的 “蝶變” 之旅

空談技術參數不夠,實際應用效果才是硬道理。Syensqo 以大眾 ID.4 的后電機為研究對象,開展了虛擬工程研究,量化了其絕緣解決方案在 800V automotive 應用場景下,對電機及整車的影響。

1. 測試背景與設計迭代

測試的基準電機(Baseline 560V)參數為:槽襯采用 200μm NKN 材料,磁線涂層為 80μm 琺瑯,電壓 560V;當電壓升級至 800V 時,傳統(tǒng)方案(Baseline 800V)需要將槽襯增厚至 250μm、磁線涂層增厚至 172μm 才能滿足絕緣要求。

而 Syensqo 設計了三次迭代方案,逐步引入其創(chuàng)新材料:

迭代 1:槽襯保持 250μm NKN,磁線涂層替換為 150μm PEEK;迭代 2:槽襯替換為 150μm Ajedium™薄膜,磁線涂層保持 150μm PEEK;迭代 3:槽襯減薄至 50μm Ajedium™薄膜,磁線涂層保持 150μm PEEK。

測試過程中,所有設計方案都采用相同的負載循環(huán),直到繞組達到穩(wěn)態(tài)溫度,然后縮短電機疊片長度,確保其穩(wěn)態(tài)溫度與基準方案一致,以此公平對比各項性能。

2. 核心測試結果:從電機到整車的全面優(yōu)化(1)電機層面:更短、更輕、更高效

隨著 Ajedium™槽襯厚度的減薄,電機長度實現了顯著縮短 —— 從基準 800V 方案的 175mm,縮減至迭代 3 的 154mm,降幅達 12%;電機重量也從基準的約 72.5kg,減輕至 67kg,減重幅度 7.6%。同時,電機的平均效率提升了 0.5%,達到 95.7%。

看似微小的變化,背后是關鍵材料的支撐:更薄的絕緣層讓銅填充率提升,電流傳導效率更高,電機發(fā)熱減少,在保持相同溫度的前提下,就能縮短電機長度、減輕重量,形成 “絕緣減薄→效率提升→體積縮小→重量減輕” 的正向循環(huán)。

(2)成本層面:BOM 成本顯著降低

材料創(chuàng)新直接帶動了電機 BOM 成本的下降;鶞 800V 方案的 BOM 成本(不含槽襯和磁線涂層)為 408.5 美元,而迭代 3 方案的成本降至 378.3 美元,降幅達 7.4%。這一成本節(jié)約主要來自于電機長度縮短后,鐵疊片、磁鋼、銅材等核心材料的用量減少 —— 僅銅材用量就從 5.88kg 增加至 6.61kg(銅填充率提升),但鐵疊片用量從 33.7kg 減少至 29.7kg,磁鋼用量從 3.47kg 減少至 3.05kg,綜合下來實現了成本優(yōu)化。

(3)可持續(xù)性層面:碳足跡大幅下降

在碳足跡(GWP)方面,基準 800V 方案的電機 GWP 為 441.2 kgCO2eq,迭代 3 方案降至 412.6 kgCO2eq,降幅達 6.5%。如果擴展到整車系統(tǒng)(雙電機 + 85kWh 電池包),效果更為顯著:

重量減輕 14kg,占整車參考重量的 1.9%;材料成本節(jié)約 98.6 美元,占整車參考成本的 1.1%;碳足跡減少 76.4 kgCO2eq,占整車參考碳足跡的 1.5%。

這些數據充分證明,幾克重的絕緣材料,通過 “蝴蝶效應”,能在整車層面實現可觀的成本節(jié)約和環(huán)保效益,為車企實現 “降本增效” 和 “碳中和” 目標提供了切實可行的路徑。

四、材料創(chuàng)新的 “蝴蝶效應”:不止于電機,更是整車價值升級

Syensqo 的絕緣材料創(chuàng)新,本質上是通過 “材料減薄→性能提升” 的核心邏輯,觸發(fā)了全產業(yè)鏈的價值優(yōu)化:

對電機而言:絕緣層變薄→銅填充率提升→熱導率提高→效率提升、體積縮小、重量減輕;對整車而言:電機減重→整車能耗降低、續(xù)航提升;電機成本下降→整車 TCO(總擁有成本)優(yōu)化;無溶劑工藝 + 碳足跡降低→整車可持續(xù)性表現升級;對行業(yè)而言:適配 800V 高壓和 SiC 技術→推動電動車向更高效率、更低能耗轉型,加速電動化替代進程。

值得一提的是,Syensqo 的高性能材料布局遠不止絕緣領域。其產品矩陣已覆蓋電動車核心部件:電池包的熱管理和結構件、電驅動系統(tǒng)的各類組件、電力電子的絕緣和封裝材料、 emissions control 系統(tǒng)等,通過 PPA、PPS、PEEK、FKM 等多種高性能聚合物,為車企提供全產業(yè)鏈的效率提升、減重和降本解決方案。

結語

在電動車行業(yè)競爭日益激烈的今天,“降本、減重、提效、環(huán)保” 已成為車企的核心訴求。而 Syensqo 的實踐告訴我們,那些看似 “不起眼” 的微小部件和材料創(chuàng)新,往往能引發(fā)意想不到的 “蝴蝶效應”,成為決定產品競爭力的關鍵變量。

從幾克重的絕緣材料出發(fā),Syensqo 用 160 年的技術積累和創(chuàng)新精神,為電動車行業(yè)提供了兼具性能、成本和可持續(xù)性的解決方案。未來,隨著電動化、智能化的深入發(fā)展,材料創(chuàng)新的價值將更加凸顯,而像 Syensqo 這樣的科技企業(yè),也必將成為推動行業(yè)進步的重要力量。

或許,下一次我們談論電動車的核心競爭力時,除了電池和電機,還應該加上 “絕緣材料” 這個關鍵變量 —— 畢竟,幾克材料的差距,可能就是整車實力的鴻溝。

       原文標題 : 電動機絕緣的蝴蝶效應,你真的了解嗎?

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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