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– Os materiais de isolamento foram testados nas instalações do laboratório de engenharia de energia elétrica da Chalmers.
Cortesia Chalmers: Um novo material de isolamento para condutores aumenta a vida útil média do isolamento do motor em carros elétricos em cerca de oito vezes. O material consiste em uma fina película de poliimida, resistente à degradação química dos elétrons.
Em um projeto de colaboração com a ABB Suécia e a DuPont, pesquisadores da Chalmers University of Technology avaliaram novos materiais para isolamento de motor expostos para inversores eletrônicos de potência modernos, especialmente para aplicações de eletromobilidade.
O estudo avaliou o impacto sobre o material de isolamento de tensões elétricas aumentadas causadas por conversores de frequência de alta comutação com um aumento mais rápido da tensão em relação ao tempo nos materiais de isolamento do condutor usados nos motores de tração avançados de hoje. Esses conversores são geralmente à base de carboneto de silício e podem ser encontrados em carros elétricos modernos. Nos testes, o isolamento do condutor também foi exposto a altas temperaturas (150 a 180 ° C) e altas tensões (3,0 e 3,5 kV).
Novo material fornece uma melhoria de oito vezes
“Concluímos que os filmes de poliimida Kapton ECRC podem ser considerados candidatos adequados para motores de tração fornecidos por conversores de frequência de alta comutação projetados e produzidos para o mercado de eletrificação”, disse Shafigh Nategh, líder de projeto de pesquisa na ABB e professor associado adjunto no departamento de Engenharia Elétrica na Chalmers.
“A comparação entre Kapton FN não resistente a corona e os materiais Kapton ECRC 25 por cento mais finos resistentes a corona mostrou que o filme Kapton ECRC aumentou o tempo médio de vida do isolamento em cerca de oito vezes.”
“Os resultados da pesquisa ajudam a DuPont a entender melhor o impacto do aumento da frequência de chaveamento dos inversores em uma nova geração de isolamento de fio de filme de poliimida Kapton resistente a corona”, disse Shawn Filliben, consultor de serviço técnico sênior para filmes DuPont Kapton.
“Esta nova tecnologia permitirá que os designers tenham um isolamento fino de alto desempenho para competir com as soluções de esmalte históricas. Um material de isolamento mais fino também fornecerá um grau adicional de liberdade de design para aqueles que procuram criar motores menores e mais confiáveis. ”
“Chalmers tem uma sólida formação em engenharia de energia elétrica e estamos envolvidos na exploração de novas tecnologias para aplicações de eletromobilidade junto com vários parceiros industriais bem conhecidos”, disse Yujing Liu, professor e chefe da unidade de Máquinas Elétricas e Eletrônica de Potência da Chalmers. “Este é um excelente projeto de exemplo para colaboração entre a indústria e a academia.”
Três papéis complementares
Com sólida experiência em fabricação de motores, a ABB formulou os novos desafios em máquinas elétricas para veículos futuros e verificou as novas soluções em relação às aplicações desejadas. A DuPont, uma das maiores produtoras de material de isolamento do mundo, forneceu os mais novos materiais para lidar com os desafios.
Chalmers, com grande competência em hardware eletrônico e boas instalações de laboratório, desenvolveu uma configuração de teste avançada e conduziu testes de amostra demorados.
“Estamos muito orgulhosos de que a Chalmers tenha contribuído para esta avaliação da inovadora tecnologia de isolamento com empresas líderes mundiais. Tornar-se um parceiro de colaboração preferível em todo o mundo é uma meta pela qual nos esforçamos ”, diz Yujing Liu.
Mais sobre o projeto
A equipe Chalmers, liderada pelo professor Yujing Liu, colaborou de perto com a ABB e a DuPont no projeto para avaliar os novos materiais. O pesquisador Dr. Xiaoliang Huang e o estudante de doutorado Bowen Jiang projetaram e construíram a configuração experimental e os testes supervisionados. O aluno de dissertação de mestrado Numair Alhallak simulou o sistema de teste e monitorou todos os testes durante vários meses.
O projeto foi conduzido em 2019 e 2020 e foi financiado conjuntamente pela Agência Sueca de Energia e a ABB.
Os resultados finais serão publicados em dois artigos científicos no Workshop IEEE sobre Projeto, Controle e Diagnóstico de Máquinas Elétricas (WEMDCD) em 8–9 de abril de 2021, em Modena, Itália. Carros elétricos
Para mais informações entre em contato: Yujing Liu, professor de engenharia de energia elétrica no departamento de Engenharia Elétrica, Chalmers University of Technology, yujing.liu@chalmers.se
Outras Fontes: DUPONT
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