1前言
20世纪50年代，为满足航空、航天技术对耐高温、高强度、高模量、高介电性能和耐辐射的高分子材料需求，美国和前苏联率先对含有苯环或杂环等刚性结构的聚合物进行了广泛研究。在随后的二三十年中，以美国为主的发达国家研制了数十种此类聚合物，如聚苯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚砜、芳香聚酰胺、聚酰亚胺等。其中，聚酰亚胺作为唯一一种成功商品化的杂环聚合物，成为高分子材料中最闪亮的明星。
现阶段国内外将聚酰亚胺薄膜成功地用于多种类型的电机绝缘中，如航空、起重、钻探及机车牵引电机等，由于这种材料具有优异的物理化学性能，以它作为电机电气产品的主绝缘材料，在电压等级相同的情况下可大大减薄绝缘厚度。用聚酰亚胺薄膜代替玻璃漆布作为槽绝缘，可提高导线槽满率8%，在同样机座条件下，提高电机功率约20%。由此可见，采用聚酰亚胺材料是今后发展大功率牵引电机的一项行之有效的技术施措施。
2逆变器供电对电机绝缘结构的影响
为满足电机起动阶段起动电流小、起动转矩大，可以采用恒转矩起动等要求，PWM供电技术越来越多的用于电机行业。逆变器运行阶段能自动削弱磁场,具有良好的恒功特性。当前机车车辆的交流传动技术实质上就是变频变压的异步电动机传动系统在铁路上的应用。采用数字电子技术的今天, 交流变频变压传动技术与数字电子技术同步发展, 既可做到节能、又可做到高智能化、高度自动化去控制异步电动机及其拖动系统,采用四象限整流技术以后可以使系统的输入功率因数为1,这些诱人的指标促使交流变频变压传动系统得到蓬勃迅速发展，但是由电子变流器来实现交流变频变压供电给异步电动机的电压是一束一束按PWM调制要求，输出频率很高的方波电压，再叠加电流突变造成的尖脉冲形过电压会对电机绝缘造成巨大冲击，所以研究电动机在 PWM 供电条件下的绝缘结构，研究在这样的供电条件下绕组周围的绝缘材料内部的“局部放电”问题就尤为重要了。
3聚酰亚胺薄膜的老化机理
由于PWM技术不可避免要产生高频电脉冲，其所带来的副作用会对聚酰亚胺的绝缘性能产生巨大的影响。一旦电机绝缘中的气隙在高电压下起晕放电，电晕会极大降低绝缘结构的寿命，因此具有耐电晕功能的聚酰亚胺薄膜就极好的满足了设计需求。
下面将重点分析耐电晕聚酰亚胺薄膜（添加纳米材料FCR）和普通聚酰亚胺薄膜（未添加纳米材料PI）的介电谱，主要分析介电常数和介质损耗角正切的频率特性，分析和研究了高压方波脉冲下聚酰亚胺薄膜的老化机理。
1）未老化膜的介电谱
图1为未老化FCR和PI薄膜的介电常数和介质损耗角正切的介电谱图。从图中可以看出，在102～106HZ的频率范围内，随着频率的增加，两种薄膜的介电常数略有减小，而介质损耗角正切呈现不断增加的趋势，这可能时因为随着外加激励频率的增加，聚合物分子的某些基端和侧链逐渐跟不上外加激励的取向变化，导致介质极化程度降低，介质损耗增加。
图1
纳米薄膜的相对介电常数明显大于非纳米材料，一方面，由于加入的无机成分相对于非纳米薄膜具有较高的介电常数，同时也由于符合材料的庞大界面中存在大量悬挂键、空位、空位团以及空洞缺陷，引起电荷在界面中的分布变化，在特定频率的电场下，正负间隙电荷分别向正负极移动，电荷运动的结果是在界面的缺陷处积聚，形成电偶极矩。
与非纳米相比，纳米薄膜介质损耗角正切在较低频率略有增加，在较高频率区主要是偶极损耗对tanδ的贡献，但在低频区，由于纳米的电导率大于非纳米膜，导电性对tanδ的贡献比偶极极化的贡献大。
2）老化不同时间的介电谱
按表1条件进行老化，老化前分别对两种薄膜10个样本进行相同条件下的寿命实验，得出两种膜的寿命是4小时40分钟。老化实验进行了4个小时，分4次进行，每次老化1小时。
图2是非纳米聚酰亚胺薄膜老化前后的介电频谱。
表1 老化试样
图2
100Hz～10kHz的中低频区随着老化的进行，非纳米薄膜的介质损耗因素正切值几乎没有变化，只有在临近击穿时，才略有增加；在频率为10kHz～1MHz之间，tanδ值出现明显增加趋势。随着老化的进行，可以看出偶极子松弛损耗峰向更高频率移动。随着老化的进行，介电常数有一定程度的增加。
100Hz～10kHz频率段，介质损耗由两部分构成，一种时颠倒损耗，由杂质缺陷、体积电导、表面电导等引起的漏电导损耗都归为电导损耗，另一种由缺陷偶极矩形成的界面极化带来的损耗。在老化后期，由于电场的作用，聚酰亚胺分子结构中的大分子有可能被离解产生新的离子；放电生成的酸性物质都会腐蚀绝缘介质，形成载流子。这些离子在迁移的过程中集聚在PI膜内层缺陷处，形成缺陷偶极子，产生界面极化；但由于界面极化的松弛时间较长，随着频率的升高，缺陷偶极子渐渐跟不上外部机理的变化致使tanδ增加。
4 结论
（1）描述了PWM供电技术对电机绝缘产生高频脉冲的影响机制。
（2）本文着重分析了老化和未老化的聚酰亚胺薄膜的介电频谱特性。
参考文献
[1]姜其斌，李鸿岩，陈红生.绝缘树脂材料工艺与应用, 2013.11;124-125
[2] 顾家俊，何应征，周楚移等. 异步牵引电动机绝缘材料的现状与发展方向[J].铁道机机车车辆，2002，09，11