Laminerte isolerte fleksible samleskinner driver oppgraderinger av kraftoverføringsteknologi

På bakgrunn av den raske utviklingen av ny energi, elektriske kjøretøy og elektroniske systemer med høy-effekt, har kraftoverføringssystemer de siste årene møtt flere utfordringer, inkludert høyere strømtetthet, mer kompakte strukturer og strengere termisk styring. Tradisjonelle integrerte samleskinner av hardt kobber har gradvis avslørt problemer som begrenset effektivitet, høy temperaturøkning og utilstrekkelig materialutnyttelse i høy-høyfrekvente,-strømapplikasjoner. På dette bakteppet utløser laminerte isolerte fleksible samleskinner, som en ny strømtilkoblingsløsning, en strukturell revolusjon innen kraftoverføringsfeltet.

 

 

Under vekselstrøm eller høyfrekvente pulsstrømforhold oppstår det en betydelig "hudeffekt" inne i lederen, noe som betyr at strømmen hovedsakelig fordeles på overflatelaget, mens konduktiviteten til det sentrale området er betydelig svekket. Studier har vist at ved en frekvens på omtrent 1 kHz er huddybden til kobber bare omtrent 2,3 mm. Når tykkelsen på en tradisjonell kobberskinne overstiger denne verdien, deltar det indre materialet knapt i ledning.

 

Dette fenomenet fører direkte til en reduksjon i det effektive ledende-tverrsnittsarealet, en reduksjon i strøm-bærekapasitet og en risiko for lokal overoppheting. Under visse driftsforhold kan den nåværende-bærekapasiteten til tradisjonelle kobbersamleskinner reduseres med 20 % til 40 %, og temperaturstigningsnivået øker betydelig, og blir en viktig faktor som begrenser systemets pålitelighet og levetid.

 

 

Laminerte isolerte fleksible samleskinner danner en lederstruktur ved å laminere flere lag med ultra-tynn kobberfolie. Tykkelsen på et enkelt lag kontrolleres vanligvis mellom 0,8 mm og 1 mm, under huddybdeområdet, noe som reduserer virkningen av hudeffekten på strukturnivået betydelig. Isolasjonsmaterialer med høy-ytelse brukes mellom de mange lederne, noe som gjør strømfordelingen mer jevn mellom lag og øker effektivt det ekvivalente ledende overflatearealet.

 

Under det samme tverrsnittsarealet kan denne strukturen oppnå en-strømbærekapasitetsøkning på opptil ca. 30 %, samtidig som den har god motstand mot spenning. Denne typen struktur er også kjent i industrien som Copper Laminated Flexible Connectors eller Flexible Laminated Soft Connectors, og erstatter gradvis tradisjonelle integrerte kobberskinneløsninger.

 

 

På grunn av den mer jevne strømfordelingen, reduserer den laminerte strukturen effektivt hotspot-problemet forårsaket av lokalisert strømkonsentrasjon. Flere testresultater viser at, under de samme driftsstrømforholdene, kan driftstemperaturøkningen til laminerte isolerte fleksible samleskinner reduseres med omtrent 10 % til 20 % sammenlignet med tradisjonelle kobbersamleskinner, med temperaturforskjeller som nærmer seg 20 grader i noen scenarier med høy-effekt.

 

Denne reduksjonen i temperaturøkning forbedrer ikke bare systemets driftssikkerhet, men forlenger også levetiden til det tilkoblede systemet og tilstøtende komponenter betydelig. Denne egenskapen gir den en klar fordel i temperatur-sensitive systemer med høy-effekt-tetthet, for eksempel vekselrettere, styreenheter for elektriske drivenheter og høy-effektmoduler.

 

 

Samtidig som de oppnår høyere strøm-bærekapasitet og lavere temperaturøkning, viser laminerte isolerte fleksible samleskinner også en betydelig fordel i materialutnyttelse. Gjennom strukturell optimalisering kan kobberbruk reduseres med omtrent 10 % til 15 %, samtidig som tilsvarende elektrisk ytelse opprettholdes, noe som effektivt reduserer råvarekostnadene.

 

Videre bidrar reduksjonen i kobberressursforbruket også til å redusere det totale karbonavtrykket til produktet, i tråd med den nåværende teknologiske orienteringen til kraftutstyrsindustrien mot grønn produksjon og bærekraftig utvikling. Laminerte ledere, representert av kobberfoliebussskinner, kobberfoliekoblinger og fleksible kobbershunter, er i ferd med å bli en viktig praktisk retning for høy-kobberutnyttelse.

 

 

Foreløpig har laminerte isolerte fleksible samleskinner oppnådd stor-anvendelse i flere avanserte-produksjonsscenarier og nye energiapplikasjonsscenarier, inkludert kraftsystemer for elektriske kjøretøy, industrielle frekvensomformere og servokontrollutstyr, trekksystemer for jernbanetransport og omformerenheter for solceller og energilagring. I energilagrings- og strømbatterisystemer, strukturer som kobberfolie fleksibelt lagringsenergibatteri samleskinner ogKobber fleksible samleskinner for litiumbatterierer gradvis i ferd med å bli den vanlige løsningen for høy-strømforbindelser.

 

Ettersom kraftelektroniske systemer fortsetter å utvikle seg mot høyere frekvenser, mindre størrelser og høyere effekttettheter, forventes laminerte tilkoblingsteknologier basert på Copper Foil Multi{0}}Layer Welding Samleskinner og Copper Foil Resistance Diffusion Lodding Flexible Connections å utvide deres markedspenetrasjon ytterligere i de kommende årene.

 

 

Basert på industriforskning og tilbakemeldinger om applikasjoner, har de omfattende fordelene med laminerte isolerte fleksible samleskinner når det gjelder elektrisk ytelse, termisk styringsevne og materialeffektivitet blitt validert. Eksperter mener generelt at med den fortsatte utvidelsen av de nye energi- og energilagringsmarkedene, forventes bruksfrekvensen for denne typen strukturer i innenlands kraftoverføringsfelt å øke betydelig i løpet av de neste tre årene, og gradvis bli en av de viktige tekniske banene for høy-strøm og høy-pålitelighet.