Выбор и применение компаундов для обмоток двигателя

[max_x_20]

Всем привет. Есть желание еще раз попробовать сделать охлаждение мк. О всех остальных тонкостях позже, сейчас стоит задача подобрать максимально эффективный компаунд, которым можно будет залить обмотки двигателя и рядом(почти вплотную к обмоткам) проложенную медную трубку в которой будет циркулировать антифриз.

Погуглив и изучив то что есть на рынке, получаем вот что: компаунд с максимальной теплопроводимостью 1.2 Вт/(м•К)  Сравнивая с теплопроводностью металлов, получается огромнейшая разница (ниже таблица)
Второй момент, компаунды самой лучшей теплопроводности 1.2  Вт/(м•К) имеет не самую лучшую текучесть (есть вероятность что заполнение обмоток меди будет с завоздушиностями, что тоже не есть хорошо.
Есть другой вариант, попробовать в уже имеющийся компаунд повышеной текучести, например этот http://prodiel.ru/product_info.php?products_id=617 и засыпать в него некоторое количество медной пудры, этот компаунд однозначно превзойдет все компаунды которые есть на рынке на основе керамических порошках, НО! Появляется один недостаток, он перестает быть гальванически развязан, и единственное что теперь будет защищать от межвиткового КЗ это слой лака на обмотках.
Но с другой стороны, действительно ли это так критично, если учесть что обмотки полностью будут залиты резиновым компаундом... ?
В общем, коллеги, кто разбирается, помогите советом


на статоре показано расположение медной трубки (красная)  а сверху, трубка с обмоткой заливается компаудом (бежевый)

[max_x_20]

Получается, что теплопроводность разных компаундов, повлияет только на время передачи тепла, не более того...?!

[Steel RAT]

Как бы греются не только обмотки, а и магнитопровод.
Причем обычно при высоких оборотах нагрев "железа" преобладает.
Отсюда вывод - компаунд нафиг.
Делаете прямой контакт медной трубки охлаждения с магнитопроводом.
Сварка, пайка, механическое крепление.

Главная проблема охлаждения - скорость передачи тепловой энергии от нагретого тела к охлаждающему.
Т.е. требуется расчет мощности охлаждения через площадь контакта, теплопроводность среды и перепад температуры.

[kol]

Кирпичное охлаждение бюджетный вариант еще и инерции в колесе прибавит.

[se80]

а как вы собрались наносить компаунд ? там вроде как в вакууме его заливают, в форме .

[max_x_20]

Буду пробовать тоже в вакууме, сначала сделаю бортики вокруг обмоток, залью уомпаунд, потом накрою вакуумным пакетом весь статор и начну выкачивать воздух.. подобное я уже делал при работе со стеклопластиком, результат был очень хорошим..

[илс]

Судя по таблице, алюминий немногим хуже меди, по теплопередаче.
Алюминиевую пудру раньше продавали в пакетиках, для разведения с олифой и создания краски, типа серебрянка. 
Алюминий, как наполнитель будет чуть легче меди и главное - за счет оксидной плёнки, не создаст риски межвиткового. 

[quadlike]

[user]илс[/user], даже не чуть! 8.9 против 2.7 плотности

[max_x_20]

Вот интересно, если у Чупы с помощью продувки удавалось так быстро снижать  температуру на обмотках, то наверняка у компаунда даже средней теплопроводности например как у термопасты кпт8, должен быть лучший результат, у воздуха то еще меньше теплопроводность..
Даже если за 1 минуту скинет 10 градусов, это уже очень и очень хорошо

[se80]

Вот интересно, если у Чупы с помощью продувки удавалось так быстро снижать  температуру на обмотках, то наверняка у компаунда даже средней теплопроводности например как у термопасты кпт8, должен быть лучший результат, у воздуха то еще меньше теплопроводность..
Даже если за 1 минуту скинет 10 градусов, это уже очень и очень хорошо

не факт. площадь продува у обмотки выше чем у монолитного компаунда.

[max_x_20]

[user]se80[/user],  так компаунд не продуваться будет, в самом компаунде вместе с обмоткой будет теплосьемная трубка внутри которой циркулирует антифриз..
Если говорить о прудувке жил обмотки в отдельности, да, их площадь большая, но все жилы собираются и укладываются в пазы плотно, получается почти монолитный медный пруток, и лишь малая часть жил, торчат в разные стороны, и имеют возможность обдуваться..

[Steel RAT]

[user]max_x_20[/user], вы можете выложить фотографию, про какой именно МК идет разговор? 

Еще минус компаунда в том, что он РЕЗКО снижает площадь контакта провода (и всей обмотки)  с воздухом.  А "перемешивание" воздуха тоже дает свою долю охлаждения.
Т.е. у воздуха теплопроводность плохая, но он меняется и переносит тепло.
А компаунд только разогревается и остается разогретым на том же месте.
Когда вы вырубаете подачу тока, обмотка на воздухе быстро остынет, а ав компаунде будет греться от компаунда.
И последний минус, как написал kol,  возрастание неподрессоренной массы.

Тема добавления пудры в компаунд не очень хороша, тем что между обмотками и рядом присутствует магнитное поле и все кусочки металла будут греться и приносить дополнительные потери.

[max_x_20]

вы можете выложить фотографию, про какой именно МК идет разговор?

фото пока нет, мотор еще не у меня, но он уже переделан для вывода из него трубок .. (фото мотора и подробное описание чуть позже)

А компаунд только разогревается и остается разогретым на том же месте.
Когда вы вырубаете подачу тока, обмотка на воздухе быстро остынет, а ав компаунде будет греться от компаунда.

почему остается разогретым? В этом же компаунде медная трубка, в которой течет жидкость, которая в за пределами мк будет охлажнаться радиатором.. трубка же будет вытягивать на себя весь жар с компаунда и обмоток..

И последний минус, как написал kol,  возрастание неподрессоренной массы.

Ну да, немного увиличится вес, вместе с новым подшибником, осью, медной трубкой и компаундом на 700-900гр примерно

Начет нагрева кусочков металла от магнитного поля, а разве медь или люминь будет греться? Они же не магнитятся..

[Steel RAT]

В этом же компаунде медная трубка, в которой течет жидкость, которая в за пределами мк будет охлажнаться радиатором.. трубка же будет вытягивать на себя весь жар с компаунда и обмоток..

Это понятно.  Не ясно, какова будет мощность конкретной системы.  Т.е. требуется хотя бы примерный расчет.  ИМХО, при определенном сочетании разных факторов охлаждение "через компаунд" будет хуже, чем через воздух. Т.е. если трубка охлаждения будет просто "намотана" внутри МК без компаунда.

[max_x_20]

[user]Steel RAT[/user], буду эксперементировать, и от этого плясать дальше

Т.е. если трубка охлаждения будет просто "намотана" внутри МК без компаунда

такой вариант никуда не годится однозначно!

[av404]

Для увеличения теплопроводности добавляют нитрид бора. Это вот та самая белая паста получается.
Для пропитки обмоток никогда не применялась. Это сведения от жены, ведущего специалиста по компаундам в масштабе России и Мира. Теряется текучесть и никакой вакуум не поможет пропитать обмотку.
Компаундом с повышенной теплопроводностью покрывались платы - вот здесь он обеспечивал обволакивание, размазывание/перераспределение и отвод повышенного тепла с элементов монтажа. Применяется и сейчас в определённых изделиях. 

Остаётся делать обмотку из медной трубки и пропускать охлаждение прямо через жилу. Увы, опробовано в 50-х и отвергнуто. Если вместо трубки применить цельную медь того же сечения, то выделение тепла будет меньше, чем при трубке с охлаждением.
Вот здесь я пасую. Вдруг с тех времён появились очень эффективные охлаждающие жидкости.

Короче, поддерживаю Ваши изыски и очень желаю успеха. Но пока остаюсь пессимистом

[ferum]

Второй момент, компаунды самой лучшей теплопроводности 1.2  Вт/(м•К) имеет не самую лучшую текучесть (есть вероятность что заполнение обмоток меди будет с завоздушиностями, что тоже не есть хорошо.

А компаунды эти двухкомпонентные? С отвердителями? Обычно, до момента полимеризации, нагрев сильно повышает текучесть.

[max_x_20]

[user]ferum[/user], да, двухкомпонентные

[Steel RAT]

Смотрите, если вы закрепите трубку охлаждения к металлической обойме - получите теплопередачу 90 Вт с метра.
Если к компаунду - 1 Вт с метра.

[max_x_20]

[user]Steel RAT[/user], а тут и так и так получается, трубка прилегает к железу статора, и к обмоткам.
Компаунд свяжет железо статора и трубку с обмоткой вместе.. скоро приеду домой и нарисую

[max_x_20]

добавил фото/рисунок 

[Steel RAT]

Если по одной трубке на сторону - всего 1,5м длины, то площадь контакта с металлом микроскопическая ~15 см2. Если найдете квадратную трубу 5х5мм - 75 см2.
Предлагаю насверлить отверстий в статоре и "намотать" трубку спиралью с шагом 15...20 мм вставляя в эти отверстия.  Будет ~40 отверстий глубиной 35(?) мм.
Площадь контакта металл/металл (с трубкой 5мм) 210 см2.
Общая длина змеевика ~ 4 м.
Метр трубы весит примерно 100 г.

[max_x_20]

 у меня общая длина трубки получается 1800мм (кольцо из трубки с одной и другой стороны статора) сверлить статор точно не стану, уж очень тогда все геморно получается..

[Steel RAT]

Тогда предлагаю использовать алюминиевую квадратную или прямоугольную трубу, согнув её в круг на трубогибе.
Типа такой:
http://leroymerlin.ru/catalogue/skobyanye_izdeliya/furnitura_dlya_zdaniy_i_vorot/prutki_i_trubki/13014815/

[ferum]

 

Тогда предлагаю использовать алюминиевую квадратную или прямоугольную трубу, согнув её в круг на трубогибе.
Типа такой:
http://leroymerlin.ru/catalogue/skobyanye_izdeliya/furnitura_dlya_zdaniy_i_vorot/prutki_i_trubki/13014815/

думаю это не возможно, в отличии от медной.

[max_x_20]

[user]ferum[/user], стоит не дорого, можно попробовать..

[Steel RAT]

[user]ferum[/user],  я медных квадратных не нашел.
Еще есть вариант - сделать в алюминиевой части статора фрезером полукруглую выборку под трубку.

[Skoldirty]

Ребята зачем такие заморочки с трубкой, компаунд обладает физическим свойством, отбирая тепло от обмоток, распределять все это тепло, по всей своей площади, соответстаено по большей площади отводить тепло на корпус. При этом объём нагревающегося вещества и равномерность нагрева выравнивается по всему объему компаунда. Представьте как в чайнике без воды нагревается тэн, и как долго он нагревается окружённый веществом т.е водой, примерно ту же функцию что и вода выполняет компаунд..... мотор будет греться дольше и равномерней отводить тепло.
Добавлено 02 Июнь 2020 в 18:24
Народ может поделитесь ссылко где фабрично заливают этим компаундос

[Skoldirty]

Кстати если полжить трубку то в том месте обмотки будут холоднее чем по всему статору, а где меньше нагрев там меняется сопротивление. это не приведёт к беде?

[Howk]

Компаунд это решение для миддрайвов в основном, когда заливается статор, тепло передается на массивный алюминиевый корпус а с него на массивную алюминиевую мотора у или мотоплиту. Мотор и моторама открыты всем ветрам и при движении со скоростью охлаждение естественное.

Начали парни из вектрикс, за ними Максим Спиваков из емах лаб, за ним Дензел. У максима про состав компаунда и тестирование, цилиндрик из компаунда, один край греем если второй печет палец значит правильно. Там же про то что при заливке все вакуумируется.

У дензела есть кино про вакумирование и заливку, при вакумирование трясут на вибростоле чтобы пузыри выходили, и запекают после заливки в термошкафу тоже с вакуумом.

Смысл заливка не даст обмотке трястись особенно когда лак изоляции хрупкий и отшелушивается, часть проводов обмоток не контактирует со статором и греется сильнее всего вися в воздухе, в пике при подаче 5х 10х номинальной мощности.

В мотор колесе смысл заливки иной, просто не дать проводам трястись, просто наносят жидкую эпоксидку и дают впитаться, например лист на самокатах сяоми или Кирил Х. На моторах гироскутеров.

В мотор колесах обмотки "висят в воздухе" и тепло не на что передавать, поэтому изобрели два пути, или продувка серверными вентиляторами (Чупа) или теплопередача на алюминиевые крышки колеса которые обдувает ветер при помощи нейтрального индустриального масла с герметизацией всех щелей (Кулибин).

В любом случае в мотор номиналом 1 кВт парни в пике вливают десять.

При этом у чупы индикаци в виде вибратора в рукоятке руля и включение продувки, а у Кулибина отключение холлов и/или бмс при помощи термо выключателя на обмотках.

То есть дошло до градусов 90 или затрясло пилота или тупо выключился двигатель. Теплоотвод от обмоток это только одна из мер...
Добавлено 03 Июль 2020 в 18:41
Ссылкой. Ну глядите:

[kommunist]

Жаль тема заглохла, так толком и не развившись. Понятно что проекты с жидкостным охлаждением электромоторов всё-таки у меньшинства коллег, к тому же, ещё меньше из них подумывают о предельной форсировке своих моторов, где как раз и становится очень актуален теплопроводный компаунд в обмотках, который не даст им перегреться на пиковых токах, улучшив теплоотвод к охлаждающей жидкости. Основная проблема в низкой теплопроводности самого компаунда, в десятки раз хуже чем у металлов. Если сравнить лучшие компаунды с теплопроводностью меди, то вообще в 300-400 раз хуже. Похоже, даже Тесла не могла кардинально решить оную проблему, если после пары тройки интенсивных разгонов электрокару необходимо некоторое, пусть и небольшое, время для отвода тепла от самих обмоток. Явно не хватает той самой теплопроводности компаунда. Напрашивается введение металлической составляющей в компаунд, но остаётся вопрос как он повлияет на магнитное поле в обмотках? К тому же, увеличивается вязкость состава (что плохо для качественной пропитки) и электроизоляционные св-ва. Предлагаю ознакомиться с интереснейшей работой на эту тему:
https://cyberleninka.ru/article/n/magnitodielektricheskiy-kompozitsionnyy-sostav-i-ego-primenenie-dlya-resursosberegayuschey-tehnologii-propitki-obmotok
Там вводили в компаунд феррит и аллюминий. Кроме увеличения теплопроводности, феррит служит для удержания состава от вытекания из обмоток магнитным полем, создавемым на обмотках во время полимеризации состава. Получается, никакого отрицательного влияния на магнитное поле при работе мотора такие добавки не имеют. Видимо, частицы феррита, в этом случае являются в этом случае, как бы продолжением железа статора, что лишь в плюс. А аллюминий как же тогда? Правда в работе ставилась цель уменьшить нагрев обмоток в постоянном режиме промышленного оборудования. Нам это тоже важно (для повышения долговременной мощности), но куда интереснее научиться сглаживать температурные пики при форсаже. Есть идея именно на этот счёт. А что если в качестве компаунда использовать, к примеру обычный полиэтилен низкого давления с температурой плавления около 130 градусов? А пропитывать полиэтиленом обмотки, уже обработанные слоем высокотемпературного лака. Да, у полиэтилена посредственная теплопроводность (на уровне эпоксидки), однако, очень хорошая теплоёмкость, а самое интересное, высокая удельная теплота плавления! Настолько, что его успешно используют в теплоккумуляторах, особенно фазовый переход при его плавлении. При этом, он довольно прочный, инертный, очень паро, водо непроницаемый пластик. Отличный диэлектрик.  Что это нам даёт? Расплавиться во всём объёме он в обмотках не сможет априори, учитывая, что статорное железо, интенсивно омываемое охлаждающей жидкостью вряд ли превышает 60-70 градусов. Значит в предельных режимах, плавиться полиэтилен начнёт лишь в тонком слое вокруг самого провода. Никакого вытекания тут не должно случиться, поскольку внешние нерасплавленные слои полиэтилена надёжно закупоривают фазу жидкого. Другими словами, график роста температуры самих обмоток  (уже сильно замедленный большой теплоёмкостью полиэтилена и теплопроводностью к статору) при пиковом токе достигнув 130 градусов выйдет на некоторое плато без дальнейшего роста температуры. Пиковая энергия отнимется на фазовый переход полиэтилена в жидкую фазу в тонком слое у проводника. В конце концов, если речь идёт о том, чтобы ввалить в мотор максимум тока на 2-5-7 секунды (наши условия) вместе с теплопроводностью на первое место выходит необходимость отнять тепло прямо непосредственно от самого провода. И этот способ нам это должен обеспечить. К тому же, полиэтилен крайне дёшев.