Analyse af isoleringsmaterialer til laminerede samleskinner: Valg og anvendelse af fleksibel og stiv isolering

Med udviklingen af ​​nye energikøretøjer, energilagringssystemer, jernbanetransit og industrielt kraftudstyr, er laminerede samleskinner meget brugt på grund af deres lave induktans, høje pålidelighed og kompakte struktur. Uanset om det er en EV-skinne, en bilbatteriskinne eller et kondensatorskinnesystem i industriel-kvalitet, har valget af isoleringsmateriale direkte indflydelse på produktets elektriske ydeevne, levetid og sikkerhedsniveau.

 

For moderne bilskinnesystemer tjener isoleringslaget ikke kun som lederisolering, men skal også opfylde kravene til varmemodstand, spændingsmodstand, flammehæmning og langtids{0}}pålidelig drift. Derfor er en grundig forståelse af egenskaberne ved fleksible og stive isoleringsmaterialer afgørende for samleskinnedesign og valg.

 

 

 

I øjeblikket anvender de fleste laminerede samleskinner en fleksibel tynd-filmisoleringsstruktur, der binder isoleringsfilmen tæt til kobberlederen gennem en lamineringsproces. Denne proces reducerer effektivt lederafstanden, forbedrer systemintegration og sikrer fremragende skinneisoleringsydelse.

 

Polyester (PET) isoleringsmateriale

PET er et af de mest udbredte isoleringsmaterialer, der har en betydelig markedsandel inden for PET-isoleringsområdet til bilskinne. Dens vigtigste egenskaber omfatter:

Langtids-driftstemperatur op til 105 grader ; Høj forlængelse, typisk over 100%, velegnet til komplekse bøjningsstrukturer; God mekanisk sejhed og støbeevne; Højt relativ sporingsindeks (CTI); Fås i forskellige tykkelser for at imødekomme forskellige spændingsniveauer; Fremragende flammehæmmende egenskaber, der opfylder kravene til industri- og bilapplikationer.

I nye energikøretøjskraftsystemer er PET-isoleringslag i vid udstrækning brugt i EV-batterisamleskinner, Automotive Ground Bus Bars og Auto Bus Bar-produkter.

 

Polyimid (PI) isoleringsmateriale

PI er et høj-, høj-temperaturbestandigt isoleringsmateriale med en kontinuerlig driftstemperatur, der typisk overstiger 200 grader.

Sammenlignet med PET har PI følgende egenskaber:

Overlegen høj-temperaturmodstand; Fremragende iboende flammehæmning; Højere mekanisk stivhed; Mere egnet til svejseprocesser; Relativt højere omkostninger; Lavere CTI end PET.

Derfor, i applikationer, der kræver svejsning af kondensatorer, strømmoduler eller konnektorer, bruges PI-materiale ofte i New Energy Vehicle Film Capacitor Busbars og nogle samleskinner til Power Capacitor-produkter.

 

Forskelle mellem fleksibel og stiv isolering

Fleksibel isolering bruges primært til at isolere overfladen af ​​kobberledere, der danner en komplet isoleringsstruktur gennem laminering.

 

Dens fordele omfatter:

Det giver mulighed for fuldstændig tætning af lederkanter;

Den er velegnet til komplekse tre-dimensionelle strukturelle designs;

Det reducerer effektivt systemstørrelsen;

Det letter masseproduktion og automatiseret fremstilling.

 

Stiv isolering bruges derimod hovedsageligt til afstand og støtte mellem forskellige lederlag.

For højspændingssystemer kan fleksibel isolering i sig selv ofte ikke opfylde kravene til fordeling af elektriske felter og styring af delvis udladning; derfor er der brug for stive isoleringsmaterialer for at øge isoleringsafstanden.

 

Typisk:

Der kræves ca. 1 mm isolationsafstand for hver 1kV stigning i driftsspændingen;

Jo højere driftsspænding, jo større er tykkelsen af ​​den stive isolering;
Højspændingssystemer bruger typisk glasfiberforstærkede polyesterplader som det strukturelle isoleringslag.

I højspændingsskinnedesign er stiv isolering en afgørende komponent, der sikrer langtids-stabil drift, mens lav-samleskinnesystemer til biler typisk ikke kræver yderligere, tunge stive isoleringsstrukturer.

 

 

 

Relativt temperaturindeks (RTI)

RTI er en vigtig indikator for den langsigtede-varmebestandighed af isoleringsmaterialer.

 

Relative Tracking Index (RTI) er defineret som:

Den temperatur, ved hvilken de mekaniske og elektriske egenskaber af et materiale falder til 50 % af deres begyndelsesværdier efter ca. 20.000 timers langvarig-drift.

 

For langsigtede-driftsskinne elektriske køretøjssystemer påvirker RTI direkte produktets levetid.

Generelt:

 

For hver 10 graders fald i temperaturen fordobles isoleringens levetid ca.

For hver 10 graders stigning i temperaturen, kan isoleringens levetid forkortes med cirka det halve.

 

Derfor, når man designer en fortinnet kobberskinne til elbiler, skal både varmestyringsløsninger og isoleringsmaterialekvaliteter overvejes grundigt.

 

 

CTI afspejler materialets overflademodstand mod sporing.

 

Når udstyr udsættes for fugtige, forurenede eller høje-spændingsmiljøer i længere perioder, reducerer en højere CTI-værdi effektivt risikoen for overfladekrybning.

 

For industrielle energilagringssystemer, DC-kondensatorsamleskinner og store kondensatorlamineringsskinner er CTI en afgørende parameter, der påvirker sikkerhedsdesign.

 

PET-materialer har typisk højere CTI-klassificeringer og er derfor mere udbredt i-højspændingsapplikationer.

 

Forlængelse repræsenterer et materiales evne til at bevare dets isoleringsegenskaber under spænding.

Denne parameter påvirker direkte:

Bøjningsydelse;
Lederens kant indpakning kvalitet;
Stabilitet i forseglingsprocessen;
Langsigtet-mekanisk pålidelighed.

PET-materialer har typisk en forlængelse på over 100 %, mens PI-materialer er omkring 70 %. Derfor er PET mere velegnet til komplekse kobberlederlamineringsprocesser.

 

 

Industrielle kraftsystemer

Industrielt udstyrs krav til samleskinner fokuserer primært på højspænding og lang levetid.

 

Typiske egenskaber omfatter:

Driftsspænding typisk mellem 1000V og 6000V;
Strenge krav til delvis udledningskontrol;
Krav om øgede stive isoleringsstrukturer;
Høje krav til krybeafstand;
Levetid på 20 til 25 år eller mere.

 

Derfor har højspændingsudstyr til energilagring, jernbanetransport og stor-strømdistributionssystemer en tendens til at bruge materialer med høj CTI og tykkere isoleringsstrukturer til distributionsskinner.

 

 

 

Nye energikøretøjsapplikationer lægger større vægt på letvægt, pladsudnyttelse og omkostningskontrol.

Typiske egenskaber omfatter:

 

Spændingsniveauer er generelt under 800V;
Lavere krav til delvis udledning;
Anvender typisk fleksible laminerede isoleringsstrukturer;
Mere følsom over for vægt og volumen;
Levetiden er generelt 5 til 10 år.

 

Derfor bruger produkter såsom BusBar Cars, Automotive Power Connectors og Tin-plate Busbar Automotives i stigende grad PET- eller PI-isoleringsløsninger til at opfylde kravene til kompakt design.

 

 

Udover lamineret isoleringsteknologi er pulverlakisolering også en almindelig løsning.

 

Denne proces opnår en samlet isoleringsbeskyttelse ved at danne en epoxyharpiksbelægning på lederoverfladen og er særligt velegnet til strukturelt komplekse enkeltledere.

 

Dens fordele omfatter:

Kan dække komplekse geometrier;
Velegnet til ikke-laminerede ledere;
God korrosionsbestandighed;
Kan opfylde nogle lavspændingsapplikationskrav-.

 

Til Automotive BusBar og samleskinne elektriske køretøjsapplikationer, der kræver lav induktans og høj effekttæthed, forbliver lamineret isoleringsteknologi den almindelige løsning.

 

 

 

Isoleringsmaterialer er en afgørende komponent, der bestemmer ydeevnen af ​​laminerede samleskinner. PET og PI, som de mest almindelige fleksible isoleringsmaterialer, har hver deres fordele i forskellige anvendelsesscenarier. For industrisystemer med høj-spænding skal RTI-, CTI- og stive isoleringsstrukturer overvejes grundigt, mens der for sektoren for nye energikøretøjer er fokus mere på letvægtsdesign, pladsudnyttelse og produktionseffektivitet.

 

Med udviklingen afEV samleskinner, kondensatorskinner og nye elektroniske enheder med energi, vil isoleringsmaterialeteknologien fortsætte med at opgradere, hvilket giver sikrere og mere effektive løsninger til fremtidige elektriske forbindelsessystemer med høj-effekt og høj-pålidelighed.