科技论坛 民营科技２０１７年第６期 电机绝缘材料的发展历程及环保发展趋势 朱艳青 （永城职业学院机电工程系，河南永城４７６６００） 摘要：着重强调了在电机绝缘系统的制造、生产以及使用过程中，绝缘材料对环境保护的影响。在全球经济可持续发展而环境却 Ｅｌ趋污染严重的情况下，电机绝缘系统所用绝缘材料向环保、节能型方向发展的必然性和迫切性。结合“十三五”规划精神，展望了＂３前 －电机绝缘材料的环保发展趋势。 关键词：电机；绝缘材料；发展；环保 电机是一种能量转换工具，它可以把电能转换成机械能。随着 脂和无溶剂树脂、低挥发的材料是绝缘产品生产、研发的重点，因为 研 社会生产力的进步，工业自动化的水平也在不断提高，在国民经济 此时人们已经开始意识Ｎｖｏｃ（可挥发化学有毒物质）的危害了，的各个领域都有电机的广泛应用。电机的使用寿命随着使用环境、 发方向也随之发生了转变。美国在１９４９年研发出了以苯乙烯作为稀 使用条件的不同而变化，而其中决定电机使用寿命的重要因素之一 释剂的新型电机绝缘材料——无溶剂聚脂浸渍树脂，它毒性很低，属于污染程度很轻的绝缘材料。瑞士于１９６０ 是电机的绝缘寿命。因此，电机绝缘结构的设计会直接决定电机的 挥发物的含量也很少，经济指标和技术指标。除此之外，还会对电机的寿命和运行的可靠 性产生影响。 最近几年来，随着单机８００ＭＷｚｋ轮发电机和单机１３００ＭＷ汽轮 发电机的成功投入运行，国人已经理解、接受并适应了低碳产品、低 能产品、循环经济等环保新能源的相关概念。这些案例的成功投入 又反过来推动了电机绝缘技术的新一轮进步。结合国家“十三五”规 年代初期开始研发以苯乙烯作为稀释剂的Ｆ级双酚Ａ环氧无溶剂浸 渍树脂，该新型绝缘材料于ＢＢＣ公司在１９６５年得以全面推广应用。 中国于１９７２年自主研发出了Ｂ级环氧无溶剂浸渍树脂，随后推广使 用；到１９８７年，我国又成功的自主研发出Ｆ级双酚Ａ环氧无溶剂浸渍 树脂，该新型绝缘材料迅速在全国范围内推广使用。欧洲于１９７０年 代末研发出了对环境污染极小的环氧酸酐型无溶剂浸渍树脂，该新 在固化和浸渍过程中不宜挥发，固化时收缩 划精神，目前国人在环保新能源的路上又前进了一步，已经着手开 型绝缘材料毒性很小，始研发水溶性材料、无溶剂树脂、低挥发物材料等对人身健康和环 率低，不含ＶＯＣ等可挥发有机物质，不含苯乙烯等烯烃类活性稀释 境危害小的绝缘材料。 剂，固化物的电气、机械性均很高，一经出现就迅速风靡欧洲，得以 １绝缘材料在电机中的应用 广泛应用。我国于１９８０年代中期开始引入此类产品，作为ｖＰＩ绝缘系 电机中使用绝缘材料的目的：使电机转子线圈中的电流和定子 统的最主要浸渍树脂之一，当前国内已经可以自主设计生产此类产 线圈中的电流均能按规定路径流动，使电能与机械能之间实现能量 品了。目前，国内已经完成了水溶性半无机硅钢片漆的研制和开发， 的自由互换。目前电机绝缘技术的发展大方向是：能够保护环境，降 经批量使用，结果证明完全可以替代进口产品，这是一些绝缘材料 低或减少制造过程中的能源消耗，优化电机绝缘Ｔ艺；优先选用少 制造公司与相关高校联合努力的结果，成果振奋人心。近年来，也出 毒或无毒、无挥发或低挥发的环保绝缘材料；开发低碳清洁能源、减 现了品种繁多的低能耗的绝缘材料，比如云母带、室温固化的材料、 薄绝缘厚度、明显降低成本的新型电机绝缘系统。 １．１天然材料的选用。天然材料是电机中最早使用的绝缘材料。在 电机制造行业的最初几年里，受限于当时的社会生产力，工业中用 作其他用途的普通材料才会被到电机绝缘系统中去，用作绝缘材 料。这些天然绝缘材料的填料多为由石英、石棉、云母、砂等其他材 料磨成的粉末或者碾碎而成的。该时期设计出的电机绝缘系统对人 胶、树脂、快干型的漆，这些绝缘产品的出现可以大大减少电机制造 的能量消耗。 ２．２环保型电机绝缘材料的研发趋势。结合国家“十三五”规划精 神，一些节能环保工业将会是我国未来机电工业的研究重点，比如 大型火力发电机组的技术改造工程（减薄绝缘、减少硫酸排放，满足 增容及环保的要求）、混合动力汽车产业、太阳能工程、超高压直流 身、环境是无污染的，或者是污染很小的。但用这些天然绝缘材料制 输配电、高压电动机组（电压等级￣＞２０ＫＶ）、大型风力发电机组、超 成的电机不仅比较笨重，重量和体积都很大，而且电机的电气性能、 大型核动力发电机组、超大型水轮发电机组等。 机械性能、运行温度水平都很低。 所以，结合国家“十三五”规划精神，展望未来环保型电机绝缘材 １．２合成聚合物的应用。随着科技的进步，２０世纪５０年代后期，各 料的研发趋势，主要集中在以下六个方面：１）对老产品进行技改型的 种高分子聚合物（复合材料）相继被合成。合成聚合物在研制之初一 绝缘材料。２）针对天然绝缘材料的替代型绝缘材料。３）环保产品所需 般被作为化学制品使用，只是后来才被用到电机绝缘中去的。１９０８ 要的配套ｌ生绝缘材料。４）可循环使用的节约型绝缘材料。５）低温陕固 年，国外的博士ＬＨ．Ｂａｅｋｅｌａｎｄ先生研发出了苯酚一酚醛（甲醛）树脂， 化的节能型绝缘材料。６）无溶剂和水溶｝生环保型绝缘材料。 随后在电器产品中被当做绝缘材料使用，这拉开了合成聚合物应用 ３结论 电机绝缘技术即为研发出的电机绝缘系统成本尽可能地缩小、 种类大大增加，大量的合成聚合物被纷纷研制出来。这些新研制出 单机容量尽可能地增大、电机体积尽可能地减小、厚度尽可能地减 的产品被当做绝缘材料广泛用于电机绝缘系统中，因为经证实这些 薄，并且可以安全运行在较高电场和较高温度下。为此，要求相关研 绝缘材料不仅可以大大降低电机的重量和体积，而且可以提高电机 发人员要优选绝缘制造工艺，使能源消耗在制造过程中降到最低。 的安全性、电性能、耐热等级。但作为复合材料、无机及有机高分子 要优选少毒或无毒、无挥发或低挥发的环保绝缘材料，使环境污染 聚合物，它们在被用作绝缘材料时有一个弊端：这些涂料和绝缘漆 降到最少。结合国家“十三五”规划精神，研发环保型电机绝缘材料 需要用可挥发的稀释剂、溶剂等有机化学物质去溶解，它们在被使 新产品是当前绝缘材料制造业的首要任务，应使开发出的电机绝缘 用或生产制造过程中，或多或少都会排放出有害、有毒等污染物，危 材料尽量为再生能源或者为清洁能源或者为低能源消耗等环保型 机人身体健康，污染空气。现在有许多危及人身安全或有污染的绝 产品，这也是目前电机绝缘材料的发展大趋势。 缘材料已被禁用或废除，因为这违反了同家相关环保，安全法律和 参考文献 法规精神。当前阶段我国经济发展的两大主题是环境保护和节能降 【１Ｊ应溥昌．绝缘材料在电机中的应用史 ．电气技术，２００５（５）：１２１． 耗，所以环保型电机绝缘材料的研发将会是未来的发展趋势，一些 ［２］庞宏力，刘立柱．水溶性无机硅铜片漆的研制ｆＪ１．绝缘材料，２００８ 传统有污染的绝缘材料将会被环保绝缘材料所替代。 （４）：４３． ２电机用绝缘材料的发展 【３］卢春莲，周键．我国环保型绝缘材料的现状及发展方向『Ｊ１．电气技 ２．１环保型电机绝缘材料的研发。白１９５０年开始，现代的水溶性树 术，２０１０（７）：５５． 于电机绝缘系统的大幕。从１９２０年代后期至１９５０年代期问，树脂的