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新能源电驱系统标准解读

  导语:本文的话题来源于读者<狂歌>的疑问:"关于IP防护,如果试验通过IPX7,可以说明满足IP67吗?" 这个问题相信有不少人也会有同样的困惑:水都进不去,灰尘还进的去吗?关于防水防尘标准,之前已做过解读,具体可以参考《新能源电驱系统标准解读与拓展:防尘防水防接触》,这篇文章是对其的补充。


  本篇解读按以下逻辑展开:


  1. 透气阀核心功能部件介绍:ePTFE


  2. 防水=防尘?


  3. 展望


  1. 透气阀核心功能部件介绍:ePTFE


  在文章《三合一电驱动系统的"呼吸器" | 防尘防水防接触》中,我们知道电机和电机控制器都会使用透气阀,主要目的是平衡内外压力差减少冷凝现象和呼吸效应。电机和电机控制器除了透气阀之外,壳体是完全密闭的,实际导语中这个问题可以理解为:透气阀能防水就一定能防尘吗?要回答这个问题,我们先来看下透气阀的结构和原理:


  上图是当前透气阀应用广泛的GORE的某款透气阀参数及结构图,从这个图中我们可以看到透气阀结构实际很简单。 最重要的功能部件是疏油处理过的ePTFE膜。


  "疏油处理过的???", "ePTFE膜???",什么鬼。。。


  别急,让我们求助下万能的度娘解释。


  查找相关的资料,ePTFE是以聚四氟乙烯为原料经膨化拉伸形成的多微孔膜,如下图:


  实验ePTFE膜表面布满原纤维状微孔,每一平方寸有多达90亿个微孔,截面是一种网络结构,在孔的三维结构上有网状联通、孔镶套、孔道弯曲等非常复杂的结构。


  我们可以看到微孔直径小于水分子中最小的轻雾,远大于水蒸气分子直径,可以使水蒸气通过而水滴不能通过,利用这种微孔结构可达到优秀的防水透气的功能。 需要说明的是由于水的表面张力的存在,水分子总是聚集成水滴(是水滴,不是分子团),在压力较小的时候,表面张力能够与使水向面料内渗透的压力相平衡,所以水不会渗漏。 当压力增大到一定程度时,表面张力不足以维系这个平衡,所以水滴就碎裂成更小水滴,从而发生渗漏。


  下面来梳理下重点 :


  1. ePTFE透气作用和对于液态水的阻隔作用都是双向的


  如果薄膜两侧水蒸气浓度差很小,则水蒸气穿透薄膜的速度就会很缓慢。如果不存在浓度差或者外界水蒸气浓度大于内部时,将体表的水蒸气将很难穿过ePTFE薄膜,甚至外界的水蒸气还会穿透薄膜。这也就是说如果外界湿度很大,会影响内层水汽的释放,电驱产品更容易产生凝露。透气阀的选型一个关键就是计算透气量是否足够,这个决定了使用透气阀个数和类型。


  2. ePTFE需要进行疏油处理,才可以抵抗油污


  当ePTFE外侧被水浸透,或者有油污时,这些水或者油阻塞薄膜上的孔隙,使其透气性变差。为了避免面料外侧被水浸透或者油污污染,ePTFE需要进行疏油处理。需要说明的是疏油层会随着时间或者气候或者化学腐蚀而变差,也就是说透气阀的透气性能随着使用过程变差。


  2. 防水=防尘?


  回到开头的问题,要解释清楚这个问题,我们必须知道弄清楚,粉尘的颗粒直径跟ePTFE的直径大小关系。


  查询两个标准:GB/T 4208 外壳防护等级,以及GB∕T 30038-2013 道路车辆 电气电子设备防护等级,这两个标准测试防尘试验使用的粉尘存在差异性,前者使用的是滑石粉,而后者推荐使用的是A2级亚利桑那砂。滑石粉的颗粒定义为:使用75μm筛孔,筛出来的砂子,也就是滑石粉最大的直径为75μm,最小的一般为1μm。而A2级亚利桑那砂的直径最大约80μm。两者使用的粉尘颗粒大小是接近的。我们对照ePDFE孔径,粉尘是有可能进入的。但是我们观察现在的透气阀的样式(如图1),透气阀的外壳开孔也是比较小的,这能保证真正作用在ePDFE膜上粉尘的浓度是有限的。


  综合以上的说明,防水与防尘是两种不同的测试项目,防水通过,不能完全代表防尘不会有问题,还需要通过测试验证。


  3. 展望


  1. 如前面所述,透气阀的性能也会因为环境的因素而衰减(如盐雾,化学腐蚀),进行化学腐蚀和盐雾试验之后有必要进行IP67防护试验


  2. 如前面所述,当水达到一定压力的时候,透气阀可能会失去防水功能,对于电驱产品,如果防护等级达到IPX6K,X9K时,在设计时需要考虑壳体对透气阀的保护。如果有壳体的阻隔,透气阀接触不到高压水,那么产品满足IPX6K,X9K是完全可能的。


  最后,还是那句话,如果觉得不错,欢迎读者朋友们收藏、转发或留言!



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