Fémezett kerámia alkatrészek új energiájú HVDC mágneskapcsolókhoz: Anyagtulajdonságok, fémezési eljárások és OEM gyártás

Az új energiájú HVDC kontaktorok fémezett kerámia alkatrészei 95–99% alumínium-oxid kerámiát használnak szigetelő hordozóként, megbízható kapcsolatot biztosítva a kerámia és a fém kapcsok között Mo{2}}Mn fémezéssel, magas hőmérsékletű szinterezéssel és keményforrasztással. Ennek az alkatrésznek a dielektromos szilárdsága meghaladja a 15 kV/mm-t, a szigetelési ellenállása nagyobb, mint 1000 MΩ, és a mechanikai szilárdsága 200 és 500 MPa között van; elsősorban új energiahordozó járművek, energiatároló rendszerek, fotovoltaikus inverterek és nagyfeszültségű tápegységek HVDC mágneskapcsolóiban használatos, amelyek biztosítják az elektromos leválasztást és az áramkör stabil megszakítását nagyfeszültségű, nagyáramú környezetben.

 

 

Az új energetikai járművek akkumulátor-rendszerei 400 V-ról 800 V-os nagyfeszültségű platformokra{2}}állnak át, miközben az energiatároló rendszerek feszültségszintje és a fotovoltaikus rendszerek egyenáramú oldala is folyamatosan növekszik. A HVDC mágneskapcsolóknak stabil szigetelést kell fenntartaniuk nagy feszültség, nagy áramerősség és gyakori kapcsolási körülmények között, miközben egyidejűleg ellenállnak az érintkezésből eredő mechanikai ütéseknek és az elektromos ívekből származó hősokknak.

 

A HVDC kontaktorok kritikus szigetelő szerkezeti elemeiként a fémezett kerámia testek elsősorban kerámia hordozóból és lokalizált fémezett rétegekből állnak. A kerámia rész nagy szigetelési teljesítményt és mechanikai alátámasztást biztosít, míg a fémezett részek megkönnyítik a rézkapcsok, elektródák vagy érintkezők csatlakoztatását, ezáltal megbízható elektromos csatlakozást tesz lehetővé a kerámiaanyag számára.

 

A gyakorlati szerkezeti tervezésben a kerámia testek általában blokkok, hengerek vagy összetett alakzatok formájában vannak kialakítva, és a kontaktor belső ív{0}}oltókamrájához, a kapcsok elrendezéséhez és a rögzítési módhoz igazodva vannak kialakítva. Egyes kialakítások pozícionáló furatokat, hornyokat és megerősítő szerkezeteket tartalmaznak az összeszerelés pontosságának és mechanikai megbízhatóságának növelése érdekében.

 

Elsődleges funkcióik a következők:

 

• Stabil szigetelést és szigetelést biztosít a mozgó és álló érintkezők között a nagy{0}}feszültség leállásának elkerülése érdekében.
• Mechanikai támogatást kínál a belső érintkező-szerelvényekhez a hosszú távú működési stabilitás -biztosítása érdekében.
• Megbízható csatlakozások elősegítése a kerámia és fém alkatrészek -például réz vagy rozsdamentes acél- között a fémezett rétegeken keresztül.
• A méretstabilitás fenntartása magas hőmérséklettel, elektromos ívekkel és vibrációval jellemezhető környezetben.

 

 

A HVDC mágneskapcsolók kerámia alkatrészei nagy anyagteljesítményt igényelnek, ami megköveteli a szigetelési, elektromos, mechanikai és hőstabilitási tulajdonságok egyensúlyát. Jelenleg a 95%-os alumínium-oxid (95% Al2O3) a legszélesebb körben használt anyag az új energetikai járművek és az energiatároló szektorban.

 

Az alumínium-oxid kerámiák nagy dielektromos szilárdságot, nagy mechanikai szilárdságot és kiváló hőállóságot kínálnak. A timföldtartalom növelése tovább javítja az anyag sűrűségét, szigetelési teljesítményét és a mechanikai sérülésekkel szembeni ellenálló képességét.

 

A szilícium-nitrid (Si₃N₄) kerámiákat bizonyos nagy teljesítményű{0}}alkalmazásokban is használják kiváló hősokkállóságuk és kopásállóságuk miatt; A HVDC kontaktorokban való alkalmazásuk azonban továbbra is viszonylag korlátozott a magasabb gyártási költségek és a fémezési kompatibilitásra vonatkozó szigorú követelmények miatt.

 

Az új energiafelhasználású járművekben lévő nagyfeszültségű{0}}rendszereknél a kerámiatesteknek általában meg kell felelniük a következő műszaki előírásoknak:

 

Ezek a paraméterek biztosítják, hogy a kerámia test stabil teljesítményt tartson fenn feszültségingadozás, hőmérséklet-ciklus és mechanikai vibráció esetén.

 

 

A kerámia anyagok nem tudnak közvetlenül megbízható kötést kialakítani fémekkel, például rézzel, nikkellel vagy acéllal; ezért a kerámia felületen vezetőképes kötőréteg kialakításához fémezési eljárás szükséges.

 

A Mo{0}}Mn fémezési eljárást általában a HVDC kontaktorok kerámiatesteihez használják. Ez a folyamat abból áll, hogy molibdén-mangánt (Mo-Mn) nyomtatnak az alumínium-oxid kerámia felületére, és magas hőmérsékleten kiégetik, hogy fémezett réteget képezzenek, majd nikkelezést végeznek a keményforrasztás további teljesítményének javítása érdekében.

 

A tipikus gyártási folyamat a következőket tartalmazza:

 

Kerámia porkeverés → Precíziós alakítás → Magas-hőmérsékletű szinterezés → Felületi csiszolás → Mo-Mn fémezés → Nikkelezés → Vákuumos keményforrasztás → Méretvizsgálat.

 

Ezen lépések közül a magas hőmérsékletű szinterezés határozza meg a kerámia hordozó sűrűségét és szilárdságát, míg a fémezett réteg vastagsága és tapadási szilárdsága határozza meg a kerámia és a fém közötti kötés megbízhatóságát.

A kerámiák fémekkel való összekapcsolásakor elengedhetetlen a hőtágulási együtthatók illesztése; ellenkező esetben a hőmérséklet-ingadozások maradék feszültségeket generálhatnak, ami a kerámia repedéséhez vagy a fémréteg leválásához vezethet.

 

A kerámiák és a rézkapcsok közötti nagy-szilárdságú kötések ezüst-réz-, aktív- vagy vákuumforrasztási eljárásokkal valósíthatók meg, miközben az alacsony érintkezési ellenállást és a stabil elektromos vezetőképességet is megőrzik.

 

 

A HVDC kontaktoros kerámia testek esetében az új energiaszektor vásárlói nem csak az anyagtulajdonságokra összpontosítanak, hanem a tömeggyártás konzisztenciájára és a minőségi nyomon követhetőségre is.

 

A termék minőségét a gyártási folyamat során méretellenőrzéssel, elektromos teljesítményteszttel és megbízhatóság-ellenőrzéssel ellenőrzik.

 

A legfontosabb ellenőrzési elemek a következők:

 

 

Új energetikai jármű projektekhez IATF 16949 minőségirányítási rendszer dokumentációt, PPAP 3. szintű adatokat, anyagjelentéseket és folyamatellenőrzési nyilvántartásokat tudunk biztosítani az ügyfél kérésére.

 

 

Új energiaellátású járművek nagyfeszültségű{0}}rendszerei

 

Az új energetikai járművekben a fémezett kerámia alkatrészeket elsősorban a következőkben használják:

 

• Fő pozitív és negatív HVDC kontaktorok vontatási akkumulátorokhoz
• Elő{0}}töltő kontaktorok
• Nagy{0}}feszültségű áramelosztó egységek (PDU-k)
• Magas-feszültségű vezérlőmodulok a gyorstöltő{1}}rendszerekhez

 

A jármű működése során ezeknek a kerámia alkatrészeknek ellenállniuk kell a vibrációnak, a hőciklusnak (magas és alacsony hőmérsékletnek való kitettség), valamint a gyakori kapcsolásból eredő íves hőhatásnak.

 

Energiatároló rendszerek (ESS)

 

A nagy-energiatároló erőművekben és kereskedelmi/ipari energiatároló egységekben a HVDC kontaktorok kezelik az akkumulátorcsoportok, a Power Conversion System (PCS) és a hálózat közötti kapcsolatokat.

 

A fémezett kerámia test stabil szigetelő környezetet biztosít, amely biztosítja az energiatároló rendszerek biztonságos működését a töltési{0}}kisütési ciklusok során.

 

PV inverterek és egyenáramú védelmi berendezések

 

A fotovoltaikus (PV) rendszerek nagy-feszültségű egyenáramú oldala kültéri környezetben hosszú ideig működik, és olyan alkatrészeket igényel, amelyek ellenállnak a hőnek, a nedvességnek és a környezeti öregedésnek.

 

Fémezett kerámia alkatrészekhasználatosak:

 

• PV inverterek
• DC kombináló dobozok
• Nagy{0}}feszültségű védelmi modulok

 

 

A Xiamen Apollo Stamping Welding Technology Co., Ltd. új energetikai járművekhez, energiatárolókhoz és teljesítményelektronikához szükséges precíziós alkatrészek gyártására specializálódott. A cég OEM szolgáltatásokat nyújt HVDC kontaktor kerámia testekhez, fémezett kerámia szerelvényekhez és kapcsolódó precíziós csatlakozókhoz.

 

A gyártási lehetőségek magukban foglalják:

 

• Alumínium-oxid kerámia testek precíziós alakítása
• Magas{0}}hőmérsékletű szinterezés
• Mo-Mn fémezés
• Vákuumforrasztás kerámiából-fémbe{1}}
• Precíziós méretvizsgálat
• A tömeggyártás minőségellenőrzése

 

Az új energiajármű-ipar Tier 1 és Tier 2 ellátási láncán belüli projektek esetében a vállalat támogatja a DFM tervezési felülvizsgálatát, a mintafejlesztést, a PPAP 3. szintű dokumentációk benyújtását és a hosszú távú-tömegtermelés szállítását.

 

A HVDC mágneskapcsolók kerámia testeivel, a nagyfeszültségű olvadó kerámia csövekkel vagy a timföldkerámia szerelvényekkel kapcsolatos egyéni követelményekhez kérjük, adja meg a termékrajzokat, az anyagspecifikációkat és az éves mennyiségi becsléseket a műszaki értékeléshez.

 

Szerezze be az OEM mérnöki értékelést a kerámia testekhez