在上海有色网（SMM）主办的2021中国国际电机产业链年会上，中车永济电机有限公司研究院执行院长刘冠芳介绍了绝缘材料在牵引电机上的应用及发展趋势。刘冠芳表示，绝缘系统是牵引电机的重要组成部分，其可靠性决定了电机的可靠性和寿命。根据国外学者对牵引电机的各类故障的统计结果，约38%的电机故障是绝缘故障，因此高可靠的绝缘设计、高性能的绝缘材料以及稳定的制造工艺是重要的研究方向。
牵引电机用绝缘材料的类型
牵引电机包括牵引电动机、牵引发电机、辅助电机等。牵引电动机在机车、动车或地铁上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。
绝缘系统是牵引电机的重要组成部分，其可靠性决定了电机的可靠性和寿命。根据国外学者对牵引电机的各类故障的统计结果，约38%的电机故障是绝缘故障，因此高可靠的绝缘设计、高性能的绝缘材料以及稳定的制造工艺是重要的研究方向。
电机的绝缘结构包括匝间绝缘、对地绝缘、槽绝缘以及各种垫条组成。槽绝缘和垫条主要起支撑、防机械损伤作用 ，匝间绝缘、对地绝缘需要承受电、热、机械以及环境应力的作用。
芳纶纤维纸、耐电晕聚酰亚胺薄膜、玻璃布补强有机硅少胶云母带、有机硅树脂是牵引电机中用量比较多的绝缘材料。
牵引电机用绝缘材料的现状
芳纶纤维纸
芳纶纸是由短切纤维和沉析纤维经过造纸法制备而成的高性能材料，芳纶短切纤维主要作用是提供绝缘材料的机械强度；而沉析纤维主要是起粘结和填充作用，保障绝缘材料的电气强度。目前牵引电机使用的芳纶纤维纸主要起机械防护作用，材料由杜邦公司生产。
国产芳纶纤维纸的产品性能已经可以满足GB/T 20629.3要求，其中抗张强度略高于进口产品，断裂伸长率及电气强度略低于进口产品。
玻璃布补强有机硅云母带
用途：有机硅少胶云母带是电机绕组的主要绝缘材料。
特点：云母纸中含芳纶纤维，部分采用干法上胶工艺。
干法上胶有机硅云母带的胶含量、渗透性、透气度性能明显优于湿法上胶云母带。
耐电晕聚酰亚胺薄膜
用途：耐电晕薄膜借助热融性的F46胶在铜导体上绕包、烧结后形成电机匝间绝缘；
特点：具有优异的耐高频脉冲性能，适用于变频电机。
有机硅树脂
用途：绝缘漆主要用来填充电机绝缘结构中的间隙和微孔，保证绝缘结构的一体性，以提高绝缘结构的电气性能、机械性能及环境适应性；
优点：有机硅绝缘漆具有优异的耐热性能，其温度指数可达到230℃以上，广泛应用于牵引电机等高端装备。
牵引电机用绝缘材料的发展趋势
牵引电机发展趋势
绿色：采用环境友好型材料，实现电机的绿色环保。
高效：通过新材料和新技术的应用，实现电机的小型化、轻量化，提高电机的效率。
智能：通过大数据和智能技术的应用，可以实时监测电机关键部件的运行状态，实现故障预测和健康管理。
绝缘材料发展趋势
环境友好性
高效节能：绝缘材料在制作和应用过程中能耗小，如降低浸渍树脂固化温度、减少固化时间等。
低挥发：绝缘材料在制作和应用过程中排放少，如浸渍树脂、胶粘剂、含胶粘剂的产品挥发分要小。
安全：绝缘材料应无毒、阻燃，符合禁用及限用物TB/T3139要求，满足EN45545-2标准中R23HL3的要求。
可降解回收：绝缘材料应用后可以降解回收，减少危废，目前还是很难做到。
多环境适用性-高温环境
随着牵引电机向着轻型化、小型化、高功率密度方向发展，电机的温升不断的提高，如果产生的热量无法及时向外传递，将加速电机中绝缘材料的老化，对电机的耐久性和可靠性造成较大的影响。因此，一方面需要提高绝缘材料的耐热等级，另一方面可以通过使用高导热灌封材料降低温升。
多环境适用性-高寒环境
牵引电机的正常运行环境温度为-40 ℃ ～40℃，随着轨道交通市场的开拓和应用范围的扩大，牵引电机将在更低环境温度下应用（-50℃下启动，-60℃以内的冰雪环境中运行），要求绝缘材料具有良好的低温机械性能、热机械性能以及防水性能。
高可靠性
永济公司自主研发的PHM系统在太原地铁2号线实现装车运行，实现地铁列车牵引电机智能化运维，借助“智能化”的手段持续提升产品可靠性。
