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200 级直焊性漆包线性能标准的研究

作者

蓝学宜 钟志迁 蓝承宗

广东金雁电工科技股份有限公司

一、引言

随着新能源汽车、5G 通信、高效电机、人形机器人等新兴领域的蓬勃发展,电子电气设备不断向高性能化迈进,对关键基础材料——漆包绕组线的耐热性、可靠性和焊接性能提出了更高要求。自 2008 年 GB/T 6109-2008《漆包圆绕组线》系列标准修订以来,直焊性漆包线的最高热级为 180 级,难以满足当下复杂应用场景下的设备制造需求。广东金雁电工科技公司凭借在漆包线领域的深厚技术积累与市场敏锐度,牵头制定 200 级直焊性漆包线团体标准,联合华兴中科并向中国质量检验协会提交立项申请,力求以标准化工作引领行业技术升级,填补200 级直焊性漆包线领域的标准空白。

二、漆包绕组线标准发展历程

我国漆包绕组线标准体系以GB/T 6109 系列标准为核心,其发展可分为四个阶段:

1. 初始阶段

20 世纪 80 年代中期,我国漆包绕组线标准化工作尚处于起步阶段,1985 年首次发布了GB/T 6109 系列标准。GB/T 6109-1985 是我国漆包绕组线领域早期的国家标准,制定了漆包铜圆线的基本技术要求,成为当时电子工业发展的初步基础。

2. 奠基阶段

随着我国电器行业的兴起,GB 6109-1985 版标准不能满足需求,于1990 年进行了修订,当年发布,替代 1985 版,GB/T 6109-1990 提升与国际标准的兼容性,奠定了我国漆包线标准的基本框架。

3 扩展阶段

2008 年对 GB/T 6109-1990 版标准进行了关键修订,2008 年 4 月发布,同年 12 月实施,增加了 11 个品种,共 22 个标准,GB/T 6109-2008 版本拓宽了漆包线应用场景。修订后的标准在直焊性漆包线的热级上新增了 155 级和 180 级,热级体系扩展为“130-155-180”三级梯度,漆种覆盖聚氨酯、聚酯亚胺等主流类型。

4 瓶颈阶段

现行漆包绕组线标准,GB/T 6109-2008 版本,距今(2025 年)实施已17 年,随着直焊性漆耐热性能的提高与新能源汽车、人形机器人等高端设备的兴起,市场需求多样化;行业出现了高于 180 级直焊性漆包线的产品与需求,但现行标准没有评判高于 180 级的直焊性漆包线的技术标准。不同的生产企业与需求方执行的技术标准不一,导致产品质量评判没有统一标准可依。当下,高于180 级直焊性漆包线标准,处于空白期。

三、200 级直焊性漆包绕组线标准制定的必要性

(一)新兴产业的需求驱

1. 新能源汽车领域

新能源汽车驱动电机追求高功率密度与小型化,其绕组线圈需承受更高电流密度产生的焦耳热。需要直焊性漆包绕组线能够高温长期工作温度下保持优异绝缘性能,确保电机在复杂路况与高负载工况下的稳定运行,制定 200 级直焊性漆包线标准,保证 200 级直焊性漆包线质量,使之成为新能源汽车产业技术升级的基础。

2. 5G 通信行业

5G 基站设备对信号传输稳定性和空间利用率要求极高。200 级直焊性漆包线不仅满足其高温环境下稳定工作的需求,还凭借出色直焊性实现高密度电路板精细化焊接,保障 5G 通信设备高速信号传输与长期可靠性。

3. 高效电机市场

在人形机器人兴起的当下,工业领域高效电机不断迭代,为达成更高能效等级,其绕组设计趋向复杂紧凑。200 级直焊性漆包线凭借耐热性与焊接性能,可有效提升电机绕组制造效率与运行可靠性,助力电机产业节能降耗。

(二)漆材技术突破提供支撑

1. 直焊性聚酯亚胺漆耐热性能提高

当下改性直焊性聚酯亚胺漆的软化击穿指标已突破至 280℃以上与热冲击指标突破至215℃以上;相较现行标准的 180 级直焊性聚酯亚胺,软化击穿的 265℃提升 15℃以上,热冲击的 200℃提升 15℃以上。在耐热老化、耐化学腐蚀等关键性能上也实现跨越,为生产200 级直焊聚酯亚胺漆包线提供可能。

2. 直焊性聚氨酯漆性能提升

当下改性直焊性聚氨酯漆的软化击穿指标已突破至 250℃以上与热冲击指标突破至215℃以上;相较现行标准的 180 级直焊性聚氨酯,软化击穿的 230℃提升 20℃以上,热冲击的200℃提升15℃以上。为生产200 级直焊聚氨酯漆包线提供基础。

漆包工艺装备成熟

随着科技进步,漆包工艺技术的不断优化、漆包工装的升级迭代,为 200 级直焊性漆包线的生产提供了工艺装备。

新兴产业的需求驱动、漆材技术突破和漆包工艺装备成熟,市场上已经出现有 200 级直焊性漆包线,制定200 级直焊性漆包线标准成为当下科技时代的必然。

四、200 级直焊性漆包线标准制定要点

确定直焊性漆包线的热级,关键指标是软化击与热冲击,通过研究GB/T 6109 标准对不同热级的规律,结合当前工艺、装备、材料生产出的直焊性漆包线的热性能指标水平,定出科学可行的指标。

(一)关键热性能指标确定依据

1. 软化击穿指标

根据 GB/T 6109 标准,研究 130 级、155 级、180 级漆包线软化击穿指标的划分规律,每种热级相差约 20-30C ,180 级直焊性漆包线的软化击穿为:

直焊性聚氨酯漆包线软化击穿为: gtrsim230°C ;

直焊性聚酯亚胺漆包线软化击穿为: gtrsim265°C

对改进后的聚酯亚胺与聚氨酯的样品漆,进行工艺适用性试验,检测软化击穿质量水平,测试数据显示:

直焊性聚氨酯漆包线软化击穿温度在 250-270℃,取 260℃(比同型号 180 级高 30C )作为软化击穿试验温度,能满足热级划分规律与当下质量水平;

直焊性聚酯亚胺漆包线软化击穿温度在 280-305 C ,取 285 °C (比同型号 180 级高20℃)作为软化击穿试验温度,能满足热级划分规律与当下质量水平。

2. 热冲击指标

根据 GB/T 6109 标准,由低到高热级,温度相差约 20-30C ;其中,180 级直焊性漆包线的热冲击温度,聚氨酯类与聚酯亚胺类的热冲击均为≥ 200℃,取 220℃(比同型号 180级高20℃)作为热冲击试验温度,能满足热级划分规律与当下质量水平。

对改进后的聚酯亚胺与聚氨酯的样品漆,进行工艺适用性试验,检测热冲击质量水平,数据显示:

直焊性聚氨酯漆包线与直焊性聚酯亚胺漆包线热冲击温度均在215-225℃。

(二)其余性能的技术规范

对改进后的聚酯亚胺与聚氨酯的样品漆,进行工艺适用性试验,其机械性能、电性能等符合 GB/T 6109-2008 中的 180 级直焊性漆包线的要求。

根据 GB/T 6109 标准对 130 级、155 级、180 级漆包线的软化击穿、热冲击指标的划分规律与改进型直焊性漆种热性能指标的质量水平,确定 200 级直焊性漆包绕组线的软化击穿与热冲击的试验温度指标,如表1 所示。

表1 不同热级、当前样品漆的软化击穿与热冲击温度一览表

五、广东金雁电工科技公司牵头制定标准的重要意义

(一)行业技术规范

广东金雁电工科技公司作为老牌国企,在漆包绕组线研发与生产领域深耕三十多年,基于积淀深厚的生产经验与实验数据,联合华兴中科等科研单位,向中国质量检验协会申请立项,牵头制定《200 级直焊性漆包线团体标准》,为国家标准体系的过渡提供实践支撑。

(二)质量评判依据

新标准融合了前沿技术发展趋势与成熟生产工艺经验,为行业评判 200 级直焊性漆包线的质量水平,提出了统一的参照标准。该标准将成为 200 级直焊性漆包线产品质量的评判准则,打破当前市场上评判无序、质量参差不齐的混乱局面。

六、结论

广东金雁电工科技公司牵头制定 200 级直焊性漆包线标准,是市场升级的需求,也是材料科技发展成果的必然体现,本研究基于国家标准演变、材料性能突破与行业实践,阐述标准制定的科学性与可行性。本标准对接新能源汽车、5G 通信、高效电机等新兴产业对关键基础材料的需求,提出以软化击穿与热冲击指标的试验温度为核心、兼顾直焊性与综合性能的研究,构建起科学严谨、闭环的标准体系,填补国内该领域标准空白。

参考文献:

[1]GB/T 6109-2008, 漆包圆绕组线 .

[2]GB/T 4074-2008, 漆包绕组线试验方法 .

[3] 国际电工委员会(IEC 60851-1:2021)《绝缘电线和电缆的评定与分级》.

[4] 中国质量检验协会(2023)团体标准编制指南.