Analyse av isolasjonsmaterialer for laminerte samleskinner: valg og bruk av fleksibel og stiv isolasjon

Med utviklingen av nye energikjøretøyer, energilagringssystemer, jernbanetransport og industrielt kraftutstyr, er laminerte samleskinner mye brukt på grunn av deres lave induktans, høye pålitelighet og kompakte struktur. Enten det er en EV-samleskinne, en bilbatteri-samleskinne eller et kondensatorsamleskinnesystem i industrikvalitet, vil valget av isolasjonsmateriale direkte påvirke produktets elektriske ytelse, levetid og sikkerhetsnivå.

 

For moderne samleskinnesystemer i biler fungerer isolasjonslaget ikke bare som lederisolasjon, men må også oppfylle kravene til varmemotstand, spenningsmotstand, flammehemming og langsiktig pålitelig drift. Derfor er en grundig forståelse av egenskapene til fleksible og stive isolasjonsmaterialer avgjørende for samleskinnedesign og valg.

 

 

 

For tiden bruker de fleste laminerte samleskinner en fleksibel tynn-filmisolasjonsstruktur, som binder isolasjonsfilmen tett til kobberlederen gjennom en lamineringsprosess. Denne prosessen reduserer effektivt lederavstanden, forbedrer systemintegrasjonen og sikrer utmerket samleskinneisolasjonsytelse.

 

Polyester (PET) isolasjonsmateriale

PET er et av de mest brukte isolasjonsmaterialene, og har en betydelig markedsandel innen PET-isolasjonsfeltet for bilskinne. Dens viktigste egenskaper inkluderer:

Langtids-driftstemperatur på opptil 105 grader ; Høy forlengelse, typisk over 100 %, egnet for komplekse bøyestrukturer; God mekanisk seighet og støpeytelse; Høy relativ sporingsindeks (CTI); Tilgjengelig i forskjellige tykkelser for å møte forskjellige spenningsnivåer; Utmerkede flammehemmende egenskaper som oppfyller kravene til industri- og bilapplikasjoner.

I nye energisystemer for kjøretøyer, er PET-isolasjonslag mye brukt i EV-batterisamleskinner, Automotive Ground Bus Bars og Auto Bus Bar-produkter.

 

Polyimid (PI) isolasjonsmateriale

PI er et høy-, høy-temperaturbestandig isolasjonsmateriale med en kontinuerlig driftstemperatur som vanligvis overstiger 200 grader.

Sammenlignet med PET har PI følgende egenskaper:

Overlegen høy-temperaturmotstand; Utmerket iboende flammehemming; Høyere mekanisk stivhet; Mer egnet for sveiseprosesser; Relativt høyere kostnad; Lavere CTI enn PET.

Derfor, i applikasjoner som krever sveising av kondensatorer, kraftmoduler eller koblinger, brukes PI-materiale ofte i New Energy Vehicle Film Capacitor Samleskinner og noen samleskinner for Power Capacitor-produkter.

 

Forskjeller mellom fleksibel og stiv isolasjon

Fleksibel isolasjon brukes først og fremst for å isolere overflaten av kobberledere, og danner en komplett isolasjonsstruktur gjennom laminering.

 

Dens fordeler inkluderer:

Det muliggjør fullstendig forsegling av lederkanter;

Den er egnet for komplekse tredimensjonale-konstruksjonsdesign;

Det reduserer effektivt systemstørrelsen;

Det letter masseproduksjon og automatisert produksjon.

 

Stiv isolasjon brukes derimot hovedsakelig til avstand og støtte mellom ulike lederlag.

For høyspentsystemer kan fleksibel isolasjon alene ofte ikke oppfylle kravene til elektrisk feltfordeling og delvis utladningskontroll; derfor trengs stive isolasjonsmaterialer for å øke isolasjonsavstanden.

 

Vanligvis:

Omtrent 1 mm isolasjonsavstand er nødvendig for hver 1kV økning i driftsspenning;

Jo høyere driftsspenning, jo større er tykkelsen på den stive isolasjonen;
Høyspentsystemer bruker vanligvis glassfiberforsterkede polyesterplater som det strukturelle isolasjonslaget.

I høyspent samleskinnedesign er stiv isolasjon en avgjørende komponent som sikrer langsiktig-stabil drift, mens lavspente samleskinnesystemer for biler vanligvis ikke krever ekstra, tunge stive isolasjonsstrukturer.

 

 

 

Relativ temperaturindeks (RTI)

RTI er en viktig indikator på den langsiktige-varmebestandigheten til isolasjonsmaterialer.

 

Relative Tracking Index (RTI) er definert som:

Temperaturen der de mekaniske og elektriske egenskapene til et materiale reduseres til 50 % av de opprinnelige verdiene etter omtrent 20 000 timers lang-drift.

 

For langsiktig-drift av strømskinne elektriske kjøretøysystemer påvirker RTI produktets levetid direkte.

Generelt:

 

For hver 10 graders nedgang i temperatur, dobles isolasjonslevetiden omtrent;

For hver 10 graders økning i temperaturen kan isolasjonslevetiden forkortes med omtrent det halve.

 

Derfor, når du designer en tinnbelagt kobberskinne for elbiler, må både varmestyringsløsninger og isolasjonsmateriale vurderes grundig.

 

 

CTI reflekterer materialets overflatemotstand mot sporing.

 

Når utstyr utsettes for fuktige, forurensede eller høyspente miljøer i lengre perioder, reduserer en høyere CTI-verdi effektivt risikoen for overflatekrypning.

 

For industrielle energilagringssystemer, DC-kondensatorsamleskinner og store kondensatorlamineringsskinner, er CTI en avgjørende parameter som påvirker sikkerhetsdesign.

 

PET-materialer har vanligvis høyere CTI-klassifiseringer og er derfor mer utbredt i høyspenningsapplikasjoner.

 

Forlengelse representerer et materiales evne til å opprettholde sine isolasjonsegenskaper under spenning.

Denne parameteren påvirker direkte:

Bøy ytelse;
Leder kant innpakning kvalitet;
Stabilitet i forseglingsprosessen;
Langsiktig-mekanisk pålitelighet.

PET-materialer har typisk en forlengelse på over 100 %, mens PI-materialer er rundt 70 %. Derfor er PET mer egnet for komplekse kobberlederlamineringsprosesser.

 

 

Industrielle kraftsystemer

Industrielt utstyrs krav til samleskinner fokuserer først og fremst på høyspenning og lang levetid.

 

Typiske egenskaper inkluderer:

Driftsspenning typisk mellom 1000V og 6000V;
Strenge krav til delvis utslippskontroll;
Krav til økte stive isolasjonsstrukturer;
Høye krav til krypeavstand;
Levetid på 20 til 25 år eller mer.

 

Derfor har høy-energilagringsutstyr, jernbanetransport og kraftdistribusjonssystemer i stor skala en tendens til å bruke høye CTI-materialer og tykkere isolasjonsstrukturer for distribusjonsskinner.

 

 

 

Nye energibilapplikasjoner legger større vekt på lettvekt, plassutnyttelse og kostnadskontroll.

Typiske egenskaper inkluderer:

 

Spenningsnivåer er generelt under 800V;
Lavere krav til delvis utslipp;
Bruker vanligvis fleksible laminerte isolasjonsstrukturer;
Mer følsom for vekt og volum;
Levetiden er vanligvis 5 til 10 år.

 

Derfor bruker produkter som BusBar Cars, Automotive Power Connectors og Tin-plate Busbar Automotives i økende grad PET- eller PI-isolasjonsløsninger for å møte kravene til kompakt design.

 

 

Foruten laminert isolasjonsteknologi er pulverlakkisolasjon også en vanlig løsning.

 

Denne prosessen oppnår total isolasjonsbeskyttelse ved å danne et epoksyharpiksbelegg på lederoverflaten, og er spesielt egnet for strukturelt komplekse enkeltledere.

 

Dens fordeler inkluderer:

Kan dekke komplekse geometrier;
Egnet for ikke-laminerte ledere;
God korrosjonsbestandighet;
Kan oppfylle noen krav til lavspenningsapplikasjoner.

 

For Automotive BusBar og samleskinne elektriske kjøretøyapplikasjoner som krever lav induktans og høy effekttetthet, forblir laminert isolasjonsteknologi den vanlige løsningen.

 

 

 

Isolasjonsmaterialer er en avgjørende komponent som bestemmer ytelsen til laminerte samleskinner. PET og PI, som de vanligste fleksible isolasjonsmaterialene, har hver sine fordeler i forskjellige bruksscenarier. For industrisystemer med høy-spenning må RTI-, CTI- og stive isolasjonsstrukturer vurderes omfattende, mens for den nye energibilsektoren er fokus mer på lettvektsdesign, plassutnyttelse og produksjonseffektivitet.

 

Med utviklingen avEV samleskinner, kondensatorsamleskinner og nye elektroniske enheter for energi, vil isolasjonsmaterialteknologien fortsette å oppgraderes, og gi sikrere og mer effektive løsninger for fremtidige elektriske tilkoblingssystemer med høy-høy{1}}pålitelighet.