Metalliserte keramiske komponenter for New Energy HVDC-kontaktorer: Materialegenskaper, metalliseringsprosesser og OEM-produksjon

De metalliserte keramiske komponentene for nye energi-HVDC-kontaktorer bruker 95 %–99 % alumina-keramikk som det isolerende substratet, og oppnår en pålitelig forbindelse mellom keramikk- og metallterminalene gjennom Mo-Mn-metallisering, høy-temperatursintring og loddeprosesser. Denne komponenten har en dielektrisk styrke som overstiger 15 kV/mm, isolasjonsmotstand større enn 1000 MΩ, og mekanisk styrke som varierer fra 200 til 500 MPa; den brukes først og fremst i HVDC-kontaktorer for nye energikjøretøyer, energilagringssystemer, fotovoltaiske vekselrettere og høyspenningsutstyr, noe som sikrer elektrisk isolasjon og stabilt kretsavbrudd i høyspente{11}}høystrømsmiljøer.

 

 

Strømbatterisystemer for nye energikjøretøyer går over fra 400V til 800V høyspenningsplattformer, mens spenningsnivåene i energilagringssystemer og DC-siden av solcelleanlegg også øker jevnt. HVDC-kontaktorer må opprettholde stabil isolasjon under forhold med høy spenning, høy strøm og hyppig svitsjing, samtidig som de tåler mekanisk sjokk fra kontaktaktivering og termisk sjokk fra elektriske lysbuer.

 

Som kritiske isolerende strukturelle komponenter av HVDC-kontaktorer består metalliserte keramiske kropper primært av et keramisk substrat og lokaliserte metalliserte lag. Den keramiske delen gir høy isolasjonsytelse og mekanisk støtte, mens de metalliserte områdene letter tilkoblingen av kobberterminaler, elektroder eller kontaktenheter, og muliggjør dermed pålitelig elektrisk tilkobling for det keramiske materialet.

 

I praktisk strukturell design er keramiske kropper vanligvis konfigurert som blokker, sylindre eller komplekse former, tilpasset for å passe kontaktorens indre lysbueslukkekammer, terminaloppsett og monteringsmetode. Noen design inkluderer posisjoneringshull, spor og forsterkende strukturer for å forbedre monteringspresisjon og mekanisk pålitelighet.

 

Deres primære funksjoner inkluderer:

 

• Gir stabil isolasjon og isolasjon mellom bevegelige og stasjonære kontakter for å forhindre høy-spenningsbrudd.
• Tilbyr mekanisk støtte for interne kontaktenheter for å sikre langsiktig- driftsstabilitet.
• Tilrettelegger for pålitelige forbindelser mellom de keramiske og metallkomponentene-som kobber eller rustfritt stål-via de metalliserte lagene.
• Opprettholde dimensjonsstabilitet i miljøer preget av høye temperaturer, elektriske lysbuer og vibrasjoner.

 

 

De keramiske komponentene til HVDC-kontaktorer krever høy materialytelse, som krever en balanse mellom isolasjonsegenskaper, elektriske, mekaniske og termiske stabilitetsegenskaper. Foreløpig er 95 % alumina (95 % Al₂O₃) det mest brukte materialet i sektorene for nye energikjøretøyer og energilagring.

 

Alumina-keramikk tilbyr høy dielektrisk styrke, høy mekanisk styrke og utmerket varmebestandighet. Å øke aluminiumoksidinnholdet forbedrer materialets tetthet, isolasjonsytelse og motstand mot mekanisk skade ytterligere.

 

Silisiumnitrid (Si₃N₄)-keramikk brukes også i visse høyytelsesapplikasjoner på grunn av deres overlegne termiske støtmotstand og slitestyrke. Imidlertid forblir deres bruk i HVDC-kontaktorer relativt begrenset på grunn av høyere produksjonskostnader og strenge krav til metalliseringskompatibilitet.

 

For høyspenningssystemer i nye energikjøretøyer må keramiske karosserier vanligvis oppfylle følgende tekniske spesifikasjoner:

 

Disse parameterne sikrer at den keramiske kroppen opprettholder stabil ytelse under forhold med spenningssvingninger, temperatursvingninger og mekanisk vibrasjon.

 

 

Keramiske materialer kan ikke direkte danne pålitelige bindinger med metaller som kobber, nikkel eller stål; derfor kreves en metalliseringsprosess for å etablere et ledende bindelag på den keramiske overflaten.

 

Mo-Mn-metalliseringsprosessen brukes ofte for keramiske kropper til HVDC-kontaktorer. Denne prosessen innebærer å trykke en molybden-mangan (Mo-Mn)-pasta på den keramiske aluminiumoksidoverflaten og brenne den ved høye temperaturer for å danne et metallisert lag, etterfulgt av nikkelbelegg for å forbedre den påfølgende loddingsytelsen.

 

Den typiske produksjonsprosessen inkluderer:

 

Keramisk pulverblanding → Presisjonsforming → Høy-temperatursintring → Overflatesliping → Mo-Mn-metallisering → Nikkelbelegg → Vakuumlodding → Dimensjonsinspeksjon.

 

Blant disse trinnene bestemmer høy-temperatursintring tettheten og styrken til det keramiske substratet, mens tykkelsen og adhesjonsstyrken til det metalliserte laget bestemmer påliteligheten til bindingen mellom keramikken og metallet.

Når du sammenføyer keramikk til metaller, er det viktig å håndtere tilpasningen av koeffisienter for termisk ekspansjon; ellers kan temperatursvingninger generere gjenværende spenninger, noe som fører til keramisk sprekkdannelse eller delaminering av metalllaget.

 

Høy-skjøter mellom keramikk og kobberterminaler kan oppnås ved bruk av sølv-kobberlodding, aktiv lodding eller vakuumloddeprosesser, samtidig som lav kontaktmotstand og stabil elektrisk ledningsevne opprettholdes.

 

 

For HVDC-kontaktorkeramiske kropper fokuserer kunder i den nye energisektoren ikke bare på materialegenskaper, men også på masseproduksjonskonsistens og kvalitetssporbarhet.

 

Produktkvaliteten kontrolleres under produksjonsprosessen gjennom dimensjonal inspeksjon, elektrisk ytelsestesting og pålitelighetsverifisering.

 

Viktige inspeksjonselementer inkluderer:

 

 

For nye energikjøretøyprosjekter kan vi tilby dokumentasjon for IATF 16949 kvalitetsstyringssystem, PPAP nivå 3-data, materialrapporter og prosesskontrollregistreringer på kundeforespørsel.

 

 

Nye høyspenningssystemer for energikjøretøy{{0}

 

I nye energikjøretøyer brukes metalliserte keramiske komponenter primært i:

 

• Hoved positive og negative HVDC-kontaktorer for trekkbatteripakker
• For-lade kontaktorer
• Høyspente Power Distribution Units (PDUer)
• Høy-kontrollmoduler for raske-ladesystemer

 

Under kjøretøydrift må disse keramiske komponentene tåle vibrasjoner, termisk syklus (eksponering for høye og lave temperaturer) og den termiske påvirkningen av lysbue forårsaket av hyppige vekslinger.

 

Energilagringssystemer (ESS)

 

I stor-energilagringskraftverk og kommersielle/industrielle energilagringsenheter administrerer HVDC-kontaktorer forbindelsene mellom batteriklynger, Power Conversion System (PCS) og nettet.

 

Metallisert keramisk kropp gir et stabilt isolerende miljø, som sikrer sikker drift av energilagringssystemer gjennom lade-utladingssyklusene.

 

PV-omformere og DC-beskyttelsesutstyr

 

Høyspent DC-siden av fotovoltaiske (PV)-systemer fungerer i utendørsmiljøer over lange perioder, og krever komponenter som er motstandsdyktige mot varme, fuktighet og aldring i miljøet.

 

Metalliserte keramiske komponenterbrukes i:

 

• PV-omformere
• DC-kombinasjonsbokser
• Høyspenningsbeskyttelsesmoduler

 

 

Xiamen Apollo Stamping Welding Technology Co., Ltd. spesialiserer seg på produksjon av presisjonskomponenter for nye energikjøretøyer, energilagring og kraftelektronikk. Selskapet leverer OEM-tjenester for HVDC-kontaktorkeramiske kropper, metalliserte keramiske sammenstillinger og relaterte presisjonskoblinger.

 

Produksjonsmuligheter inkluderer:

 

• Presisjonsforming av alumina keramiske kropper
• Høy-temperatursintring
• Mo-Mn metallisering
• Keramisk-til-vakuumlodding av metall
• Presisjonsdimensjonal inspeksjon
• Masseproduksjon kvalitetskontroll

 

For prosjekter innenfor Tier 1- og Tier 2-forsyningskjedene til den nye energibilindustrien støtter selskapet DFM-designvurderinger, prøveutvikling, innsending av PPAP-nivå 3-dokumentasjon og langsiktig-masseproduksjonslevering.

 

For tilpassede krav angående keramiske HVDC-kontaktorhus, keramiske høyspenningsrør eller keramiske sammenstillinger av aluminiumoksyd, oppgi produkttegninger, materialspesifikasjoner og årlige volumanslag for teknisk evaluering.

 

Få OEM-teknisk evaluering for keramiske karosserier