Classification et adaptabilité des fils magnétiques pour les enroulements de moteurs électriques

En fonction des différences de matériau et de structure d'isolation, les fils magnétiques pour enroulements de moteur peuvent être divisés en trois grandes catégories : les fils émaillés, les fils enveloppés et les fils isolés inorganiques. Chaque type de produit possède ses caractéristiques structurelles et ses scénarios d'application uniques, qui couvrent ensemble les diverses exigences des moteurs allant des micromoteurs aux moteurs spéciaux à grande échelle.

Les fils émaillés sont le choix courant pour les moteurs de petite et moyenne taille. Dotés d'une structure centrale composée d'un conducteur métallique + d'un film d'émail organique, leurs conducteurs sont principalement constitués de cuivre ou d'aluminium. Le film d'émail organique est étroitement attaché à la surface du conducteur grâce à des processus tels que le revêtement et la cuisson pour former une couche protectrice isolante. Leur avantage le plus important est la fine couche d'isolation, qui peut maximiser l'utilisation de l'espace interne dans les enroulements du moteur, le facteur d'espace d'enroulement atteignant 50 à 60 %. Parallèlement, ils sont faciles à traiter et adaptés à la production en série par un équipement de bobinage automatique, ce qui en fait le fil magnétique préféré pour la plupart des moteurs de petite et moyenne taille.

Les fils enroulés constituent le choix principal pour les moteurs haute tension et ceux utilisés dans des scénarios résistants à la chaleur. La principale différence entre les fils enroulés et les fils émaillés réside dans le fait que la couche isolante est formée en enveloppant des fibres ou des films plutôt qu'en enduisant de l'émail. Bien que leur couche d'isolation soit relativement plus épaisse, ils offrent une résistance d'isolation plus élevée, une résistance haute tension supérieure et des classes de résistance thermique généralement plus élevées que les fils émaillés, ce qui peut répondre aux exigences de fonctionnement strictes d'équipements tels que les moteurs haute tension et les grands générateurs. Les types courants de fils enveloppés comprennent les fils enveloppés de fibre de verre et les fils enveloppés de ruban de mica. Les fils enveloppés de fibre de verre utilisent des fibres de verre comme matériau d'emballage et sont imprégnés d'un vernis isolant, ce qui leur confère une excellente résistance à la chaleur et une excellente ténacité mécanique, et ils conviennent aux moteurs moyenne et haute tension inférieure à 10 kV. Les fils enveloppés de ruban de mica prennent le mica comme matériau isolant de base ; le mica possède une résistance exceptionnelle aux hautes tensions et aux températures élevées. Associés à différents adhésifs, ils peuvent être adaptés aux turbines à vapeur haute tension, aux gros moteurs synchrones supérieurs à 10 kV, etc. Certains fils enveloppés de ruban de mica haut de gamme peuvent même répondre aux exigences de résistance thermique de classe H et supérieure.

Les fils à isolation inorganique constituent la solution exclusive pour les enroulements de moteur utilisés dans des environnements extrêmes spéciaux. Ils adoptent des matériaux inorganiques tels que la céramique, les films d'oxyde et le nitrure d'aluminium comme couche isolante. Par rapport aux fils à isolation organique, leur plus grand avantage réside dans une excellente résistance aux températures élevées, aux radiations et à la corrosion chimique, permettant un fonctionnement stable dans des environnements extrêmes auxquels les matériaux isolants organiques conventionnels ne peuvent pas résister. Ils constituent donc le choix idéal pour les moteurs dans des domaines spéciaux tels que l'aérospatiale, l'industrie nucléaire et le chauffage à haute température. Les fils isolés en céramique peuvent résister à des températures allant jusqu'à plus de 500 °C ; même dans des environnements oxydants à haute température, leurs performances d'isolation ne se détérioreront pas de manière significative, ce qui les rend adaptés aux moteurs supportant les moteurs d'avion et aux moteurs utilisés dans les fours de chauffage à haute température. Les fils d'aluminium à film d'oxyde forment un film d'oxyde dense sur la surface du conducteur en aluminium en tant que couche isolante, combinant des propriétés de légèreté avec une résistance aux températures élevées, et sont souvent utilisés dans de petits micromoteurs spéciaux. Les fils isolés au nitrure d'aluminium, sur la base de leur résistance aux températures élevées, ont également une excellente conductivité thermique, qui peut rapidement dissiper la chaleur générée pendant le fonctionnement du moteur, ce qui les rend adaptés aux moteurs spéciaux à haute densité de puissance.