国内绕组线应用发展现状研究

绕组线又称电磁线，是一种具有绝缘层的导电金属，用于实现电磁能转化以及信号传输。绕组线是电力设备、家用电器、工业电机和交通设备等产品的重要构件，被誉为电机和电器工业产品的“心脏”。根据所用绝缘材料和加工工艺的不同，绕组线可分为漆包线、绕包线、挤出线和无机绝缘线等，广泛应用于电动机、变压器等电气设备。

近年来，国内绕组线加工工艺和产品质量得到大幅度提升，但是一些特殊品种、规格的产品与国际水平仍有一定差距，因此特种漆包线漆、绝缘纸、耐电晕薄膜以及微细漆包扁线的生产制造是未来的重点研究方向。

一、漆包线

漆包线是在导体表面涂覆绝缘漆并通过高温固化而制成。根据漆包线的用途不同，漆包线可分为常规漆包线、耐热漆包线和特种漆包线。国内漆包线漆和漆包线的相关标准包括：JB/T 7599-2013《漆包绕组线绝缘漆》系列标准，GB/T 6109-2008《漆包铜圆绕组线》系列标准，GB/T 7095-2008《漆包铜扁绕组线》系列标准等。

1 常规漆包线

常规漆包线包括缩醛漆包线和聚酯漆包线，耐温等级均在155级以下。其中，缩醛漆包线因具有良好的机械强度、耐水解、耐变压器油和耐冷媒冲击的优点用于油浸变压器中，特别是缩醛漆包扁线制作的换位导线广泛应用于大型变压器；聚酯漆包线具有良好的机械强度、漆膜附着性、绝缘性、耐刮性和耐溶剂性，但聚酯漆包线耐热冲击性差、易水解。普通聚酯漆包线的耐热等级为130级，采用异氰脲酸酯改性的聚酯漆包线耐热等级可达到155级，主要用于各种电机、电器、仪表、电讯器材及家电产品上。

2 耐热漆包线

耐热漆包线的耐温等级在180级以上，具有良好的耐热性能、电性能和机械性能，是未来漆包线的主要发展方向。耐热漆包线包括聚酯亚胺漆包线、聚酰胺酰亚胺漆包线、聚酰亚胺漆包线和复合涂层漆包线。

聚酯亚胺漆包线具有良好的耐热性，可在180℃下长期工作。同时，聚酯亚胺漆包线的漆膜具有良好的柔韧性和耐刮性，适合自动绕线，并且聚酯亚胺漆包线具有良好的机械强度、耐热冲击和耐溶剂等性能，广泛应用于耐高温电机、电器、仪表、电动工具和干式电力变压器绕组等领域。由于聚酯亚胺漆包线综合性能优良，未来将逐渐取代聚酯漆包线成为市场的主要产品。目前，对聚酯亚胺漆包线的研究主要是对其进行纳米改性以满足环保、耐电晕等要求。

聚酰胺酰亚胺漆包线具有良好的耐热性能、机械性能、耐冷冻剂性能和耐化学性能，可在200℃下长期使用，特别适用于制造耐高温和制冷系统中的电机电器的绕组线圈。

聚酰亚胺漆包线是目前有机绝缘类漆包线中耐热等级最高的漆包线，可在240℃下长期使用，还具有良好的耐低温、耐辐射、耐溶剂、耐冷冻剂和抗过载等性能，大量用于航空航天、原子能工业等高端领域。同时，聚酰亚胺漆包线具有良好的耐电晕性能和耐电压击穿性能，随着变频电机、电动汽车的发展，聚酰亚胺漆包线的用量增长迅猛。

由于单一涂层漆包线的性能很难同时满足漆包线的使用要求和工艺要求，复合涂层漆包线应运而生。复合涂层漆包线包括自粘性漆包线、耐冷冻剂漆包线和润滑性漆包线。其中，聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合涂层漆包线应用最广，其耐热等级200级，具有良好的耐低温、耐辐射、耐化学和耐冷冻剂性能，超负荷能力强，机械强度高，广泛应用于压缩机、电动工具和防爆电动机的绕组。

3 特种漆包线

特种漆包线具有特定的性能，比如直焊性、自粘性，可满足特殊场合绕组线的要求。

聚氨酯漆包线是直焊性漆包线的典型代表产品。聚氨酯漆包线漆膜韧性好、可直焊、高频下介质损耗小、易染色、涂覆速率高，主要用于电子、电器领域。但聚氨酯漆包线软化击穿温度低，机械强度差，且生产的大规格线柔韧性和附着性较差，因此聚氨酯漆包线以中小规格漆包线及微细线为主。

自粘性漆包线绕制的线圈经加热或溶剂处理后即可黏合成型，用于各种复杂形状或无骨架电磁线圈的制造。自粘性漆包线包括聚乙烯醇缩丁醛为外涂层的自粘性漆包线、聚酯自粘性漆包线、聚氨酯自粘性漆包线、环氧树脂为外涂层的自粘性漆包线和聚酰胺树脂为外涂层的自粘性漆包线。为达到更高的耐温等级，研究人员开发了聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酰亚胺自粘性漆包线。

二、绕包线

绕包线是用天然丝、涤纶丝、玻璃丝、绝缘纸、云母带或合成树脂薄膜等绝缘材料绕包在导体或漆包线上制成的绕组线。绕包线的绝缘层较厚，电性能较好，抗过载能力强。目前，国内绕包线的主要标准包括：GB/T 7672-2008《玻璃丝包绕组线》系列标准、GB/T 7673-2008《纸包绕组线》系列标准、GB/T11018-2008《丝包铜绕组线》系列标准、GB/T23310-2009《240级芳族聚酰亚胺薄膜绕包铜扁线》和GB/T 23311-2009《240 级芳族聚酰亚胺薄膜绕包铜圆线》等。

1 植物纤维纸包线

植物纤维绝缘纸价格低、机械强度高，将植物纤维纸浸油后，其电气性能优良，耐温等级为105级，可用于油浸变压器、电机、绕线管和电容器等电气装备。

2 芳纶纤维纸绝缘线

20世纪60年代，杜邦公司开发了芳纶纤维纸，我国称之为“芳纶1313”，其具有良好的耐热性能、阻燃性能、电气性能、机械强度和耐化学性能，是航空航天、电子、通信、化工等领域的重要材料。采用芳纶纤维纸制作的机车牵引电机和高温变压器具有较高的可靠性和较长使用寿命。

3 云母纸绝缘线

云母是一种具有片层结构的无机绝缘材料，具有良好的绝缘性能、耐热性能、阻燃性能，以及良好的耐电晕、耐辐射和耐漏电起痕等性能。因此，云母常作为耐火电缆或耐高温电机的电磁线和引接线的绝缘材料使用，广泛应用于高压电机、变频电机和牵引电机等。

4 聚酰亚胺薄膜绕包线

聚酰亚胺薄膜绕包线由涂覆黏结剂的聚酰亚胺薄膜绕包在导体上，然后烧结制成，其耐温等级可达260级。聚酰亚胺薄膜的化学性能稳定、机械强度高、阻燃性能好，且耐高低温、耐化学腐蚀和耐辐射，广泛应用于电抗器、风力发电机、高速牵引电机的绕组，并在航空航天和微电子领域大量使用。国内外学者对聚酰亚胺薄膜的耐电晕改性做了大量研究，以满足大功率牵引电机和新能源汽车电动机的需求。

5 丝包线

丝包线是指在漆包线外面绕包天然丝或纤维丝（尼龙、聚酯纤维、自粘丝等）作为绝缘层而制成的绕组线。绝缘丝可采用天然丝、涤纶丝和玻璃丝等。

天然丝包线的绝缘厚度大，耐热性低易被其他绕组线替代。目前，天然丝多用于利兹线的外保护层。

玻璃丝包线是将无碱玻璃丝绕包在导体或漆包线上（或进一步涂覆浸渍漆进行黏结）制成。玻璃丝包线单独或与其他无机绝缘材料（如云母带）构成复合绝缘材料用于高温绕组。

三、特殊绕组线

1 挤出型绕组线

挤出型绕组线采用薄壁挤出和多层共挤技术制备而成，可用于挤出绕组线的材料有聚乙烯、聚酰胺和氟塑料等。早期挤出型绕组线主要用于潜水泵耐水绕组，相关标准为JB/T 4014.1-2013《潜水电机绕组线》。随着电子电气设备的小型化、高频化，研究人员开发了三层绝缘线以满足小型化开关和高频变压器绕组等高端领域的需求。

2 漆包绞线

漆包绞线又称为利兹线，是指一定根数的漆包圆线按不同的绞向和绞合节距绞合形成的圆形或压成矩形的绞合导线，并用玻璃丝、聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜和云母带等绕包制成绕组线。漆包绞线主要用于降低高频环境下绕组的趋肤效应和邻近效应，减少功率损耗、电场集中和电场突变等问题，提高绕组的使用寿命。漆包绞线主要用于自补偿高频脉冲发电机、高频开关、微波炉、扬声器、耳机线圈、充电桩和逆变器等领域。

3 无机绝缘绕组线

无机绝缘绕组线使用陶瓷、玻璃和氧化物等无机材料作为绝缘材料，主要应用于高温环境，具有绝缘层薄、耐热性好、耐辐射性强等优点，但也存在柔韧性差、击穿电压低和耐刮性差等缺点。因此，如何制备出可低温烧结，且柔韧性和附着性良好的无机绝缘绕组线仍是未来的研究重点。

绕组线功能单一，主要用于电磁能转化或信号传输，这些年未出现应用领域的拓展或技术革新。因此，绕组线行业发展较为缓慢，国内厂家创新能力不足，产品相似度高，价格竞争激烈。未来，绕组线应在以下三个方面进一步研究：

1.绝缘材料的自主研发。国内漆包线漆的生产企业研发能力薄弱，主要生产常规漆包线漆，一些特种绝缘漆被外资企业垄断；另一方面，聚酰亚胺薄膜、芳纶纤维纸等高端绝缘材料基本依赖于进口。因此，国内企业亟须加大研发投入，研发出国产的替代产品。

2.新能源汽车电动机用漆包扁线的开发。随着我国“碳中和”、“碳达峰”目标的提出，新能源汽车的发展进一步提速，新能源汽车电动机用耐高温、耐电晕漆包铜扁线将成为漆包线领域新的市场增长点。小规格铜扁线特别是微细铜扁线的生产加工，以及耐电晕漆包线漆和耐电晕薄膜制备仍是未来研发的重点。

3.特种绕组线的开发。航空航天、核电等领域的发展，增加了对耐高温、耐辐射绕组线的需求，因此无机绝缘线也将成为未来的研发方向之一；同时，一些特殊场合应用的绕组线，如超导漆包线、毛细管漆包线等也是未来的重要研究方向。