Індустрія нової енергетики прискорює свою модернізацію, і значення застосування керамічних деталей в електрифікації та-високовольтних електричних полях продовжує зростати.

Зі швидким розвитком нових енергетичних транспортних засобів, накопичувачів енергії, фотоелектричних пристроїв, водневої енергії та високо{0}}потужних технологій силової електроніки нове енергетичне обладнання висунуло підвищені вимоги до високих{1}}термостійкості, ізоляції, стійкості до корозії, механічної міцності та стабільності розмірів матеріалів. Завдяки чудовій електроізоляції, стійкості до високих температур, стійкості до корозії, низьким діелектричним втратам і хорошій стабільності розмірів керамічні матеріали все більше входять у такі сценарії застосування, як батареї, системи електроприводу, електрика високої-напруги, інвертори накопичення енергії та нова енергетична електроніка з традиційних галузей промисловості.

 

Порівняно з металевими матеріалами інженерна кераміка зазвичай здатна підтримувати відносно стабільну роботу за високої температури, високої напруги, високої частоти та складних хімічних середовищ. Таким чином, вони відіграють ключові функції, такі як ізоляція, ізоляція, структурна підтримка, терморегулювання та електричний захист у деяких нових енергетичних обладнаннях. Оскільки питома потужність нових енергетичних систем продовжує зростати, сфера застосування керамічних деталей також розширюється від окремих ізоляційних компонентів до точних структурних частин і функціональних компонентів.

 

 

 

Акумуляторна батарея є однією з найважливіших базових систем нових транспортних засобів. Його робоче середовище включає високу напругу, велику силу струму, температурні перепади та тривалу-механічну вібрацію, тому він висуває суворі вимоги до електричної ізоляції та термічної безпеки. Усередині батареї керамічні матеріали можуть брати участь у захисті безпеки в різних формах, таких як покриття, сепаратори, ізоляційні структурні частини та ущільнювальні частини.

 

Діафрагми з керамічним -покриттям є одним із найбільш типових застосувань. Вводячи неорганічні керамічні частинки, такі як оксид алюмінію та беміт, на поверхню поліолефінової основної плівки можна покращити стабільність розмірів і термостійкість сепаратора в умовах високої температури. Коли батарея знаходиться при високій температурі або в ненормальних умовах експлуатації, керамічне покриття може зменшити ризик значної усадки сепаратора, тим самим забезпечуючи більш стабільні умови ізоляції між позитивним і негативним електродами.

 

У високовольтних акумуляторних системах керамічні ізолятори також можна використовувати для електричної ізоляції між електродами, клемами та іншими провідними структурами. Наприклад, EV ​​Fuse Ceramic Body одночасно має відповідати ізоляційним характеристикам, механічній міцності та певній термічній стабільності. Властивості його матеріалу безпосередньо впливатимуть на робочу надійність високо-компонентів захисту від високої напруги за ненормальних умов струму.

 

У міру того як платформа напруги нових транспортних засобів з енергією поступово зростає до 800 В і вище, напруга, яку витримують високо-компоненти електричного захисту, продовжує зростати. Керамічні структурні деталі, такі як керамічний корпус для запобіжника EV, повинні забезпечити надійну ізоляцію в обмеженому просторі, одночасно витримуючи термічний удар і механічну напругу, що виникає під час процесу закріплення. Таким чином, склад матеріалу, процес спікання та точність розмірів стали важливими факторами при проектуванні продукту.

 

 

Системи-захисту від високої напруги в нових енерготранспортних засобах і обладнанні для зберігання енергії зазвичай потребують швидкого відключення струму за ненормальних умов, таких як коротке замикання та перевантаження. Внутрішні керамічні компоненти запобіжників, як важливий компонент захисту від надструму, виконують не лише ізоляційну роль, але також потребують узгодження з розплавом і наповнювальними матеріалами для повного гасіння дуги, теплоізоляції та структурної підтримки.

 

У традиційному низьковольтному та промисловому електрообладнанні керамічні трубки, керамічні втулки та керамічні корпуси вже мають відносно зрілу основу для застосування. З розвитком високовольтних-систем для транспортних засобів з новою енергією керамічні матеріали вдосконалюються до високої напруги, компактності та високої надійності. Наприклад, глиноземно-керамічна трубка для високовольтного запобіжника електромобілів має враховувати високу діелектричну міцність, механічну міцність і термостійкість, щоб адаптуватися до складного робочого середовища в ланцюзі високої-напруги нових транспортних засобів.

 

Глиноземна кераміка є одним із поширених інженерних керамічних матеріалів у високовольтних-запобіжниках. Він має високу ізоляційну міцність, термостійкість і хімічну стійкість, і його можна зробити трубчастими, рукавними-або спеціальними-формами за допомогою процесу спікання. Керамічну трубку з оксиду алюмінію Al2O3 для запобіжника високої-напруги можна використовувати як ізоляційний і структурний опорний компонент у пристроях захисту-високої напруги для забезпечення стабільної ізоляції для різних провідних ділянок усередині запобіжника.

 

Для автомобільних допоміжних ланцюгів і систем аксесуарів високої{0}}напруги керамічні корпуси також потрібно адаптувати до складніших вимог щодо простору для встановлення та механічних з’єднань. Одним із таких застосувань є керамічний корпус для допоміжного запобіжника електромобіля. Його конструкція потребує не лише звернення уваги на ізоляційну відстань, але також має враховувати допуски на розміри, методи складання, підвищення температури та -тривалу надійність.

 

 

 

Нові енергетичні системи електроприводу транспортних засобів розвиваються в напрямку високої швидкості, високої щільності потужності та високої ефективності. Двигуни, інвертори та відповідні силові модулі протягом тривалого часу піддавалися високо{1}}перемиканню частот і змінам температури, і традиційні матеріали поступово можуть бути обмежені щодо ізоляції, термостійкості та зносостійкості.

 

Керамічні підшипники є типовим застосуванням у системах електроприводу. Конструкційна кераміка, така як нітрид кремнію, має характеристики низької щільності, високої твердості, гарної зносостійкості та чудових електроізоляційних властивостей. Вони можуть зменшити механічне тертя в -середовищі високошвидкісного двигуна та зменшити ризик електричної корозії, спричиненої струмами на валу.

 

Для систем електроприводу, які використовують силові напівпровідники з карбіду кремнію, частота перемикання потужності та швидкість перемикання були ще більше збільшені, що робить систему висунутими більш суворими вимогами до ізоляційних матеріалів і структур упаковки. Керамічні підкладки можуть забезпечити надійну електричну ізоляцію між провідними структурами та структурами розсіювання тепла під час виконання завдань теплопровідності, що робить їх важливим базовим матеріалом для силових електронних модулів із високою-потужністю-щільністю.

 

Окрім керамічної підкладки в системі електроприводу,-компоненти захисту від запобіжників високої напруги також повинні мати стабільну ізоляційну структуру. Наприклад, керамічний корпус запобіжника для захисту від перевантаження та короткого замикання повинен підтримувати хорошу ізоляцію за нормальних робочих умов і витримувати великі перехідні термічні навантаження під час захисту від перевантаження або короткого замикання.

 

 

Силові напівпровідникові пристрої в нових енерготранспортних засобах, перетворювачах накопичувачів енергії та фотоелектричних інверторах виділяють велику кількість тепла під час роботи. Зі збільшенням щільності потужності системи розсіювання тепла стало одним із важливих факторів, що обмежують продуктивність силових пристроїв.

 

Керамічні підкладки можуть забезпечувати як електроізоляцію, так і функції теплопровідності, тому вони широко використовуються в упаковці силових модулів.

 

Такі матеріали, як оксид алюмінію та нітрид алюмінію, мають різні властивості теплопровідності та вартісні характеристики, і їх можна вибрати на основі робочої напруги, рівня потужності, вимог до термічного опору та вартості виробництва.

 

Серед них нітрид алюмінію має високу теплопровідність і низький коефіцієнт теплового розширення, а також має високу цінність застосування в галузі високо-потужних електронних упаковок. Коли керамічні матеріали поєднуються з металевими провідниками, такими як мідь, вони можуть утворювати композитну структуру з функціями провідності, розсіювання тепла та ізоляції, забезпечуючи стабільну основу для широко-напівпровідникових пристроїв із забороненою зоною, таких як SiC.

 

У сфері електричного захисту нової енергії керамічні матеріали для автомобільних запобіжників постійного струму можуть використовувати термостійкість та ізоляційні характеристики керамічних матеріалів для забезпечення стабільної структурної опори для автомобільних запобіжників постійного струму. Оскільки потужність ланцюгів високої-напруги постійного струму транспортних засобів з новою енергією продовжує зростати, відповідні керамічні деталі потребують подальшого покращення стійкості до термічного удару, механічної міцності та стабільності розмірів.

 

 

Системи накопичення енергії зазвичай повинні працювати тривалий час і можуть перебувати в складних середовищах, таких як висока температура, низька температура, вологість, пил тощо. Інвертори накопичувачів енергії, обладнання розподілу постійного струму, системи керування батареями та системи захисту від високої-напруги мають високий попит на ізоляційні матеріали.

 

У перетворювачах накопичувачів енергії та інверторах керамічні підкладки можуть з’єднувати пристрої живлення та системи розсіювання тепла, забезпечуючи електричну ізоляцію та швидко відводячи тепло, що виділяється пристроями. Для високочастотних комутаційних систем діелектричні властивості керамічних матеріалів також впливають на паразитні параметри та цілісність сигналу, тому вибір матеріалу потрібно комплексно оцінювати в поєднанні з усією системою силової електроніки.

 

У застосуванні із запобіжниками ізоляційний електричний стеатитовий керамічний плавлений корпус може використовувати переваги хорошої електроізоляції та термостійкості матеріалів, таких як стеатитова порцеляна, які використовуються для ізоляції та структурної підтримки спеціальних електричних захисних пристроїв. Різні керамічні системи мають різну діелектричну міцність, механічні властивості, коефіцієнти теплового розширення та характеристики обробки, тому фактичний вибір потрібно всебічно визначати на основі напруги, струму, температури та механічного навантаження.

 

 

 

Фотоелектричний інвертор є важливим пристроєм, який з’єднує фотоелектричну систему виробництва електроенергії та мережу змінного струму. Він містить велику кількість силових напівпровідників, фільтруючих пристроїв і високовольтних електричних компонентів-. Оскільки рівень потужності фотоелектричних систем продовжує зростати, управління теплом та дизайн ізоляції всередині обладнання стають більш важливими.

 

Керамічна мідна-підкладка може здійснювати передачу струму через металевий шар і використовувати керамічний діелектрик для досягнення електричної ізоляції, одночасно швидко передаючи тепло, що генерується силовим пристроєм, структурі розсіювання тепла. Для високо-потужних IGBT, SiC MOSFET та інших пристроїв теплопровідність, узгодження теплового розширення та характеристики ізоляції пакувального матеріалу безпосередньо впливатимуть на довгострокову-надійність модуля.

 

У той же час високовольтні запобіжники та їхні керамічні структурні частини також відіграють роль у захисті фотоелектричної системи постійного струму. Керамічний корпус для Fuse Link може забезпечити ізоляційний корпус і механічну опору для елемента запобіжника та витримувати відповідні термічні та механічні навантаження під час-процесу вимкнення пошкодження.

 

 

Глиноземна кераміка має зрілу основу промислового виробництва. Його система матеріалів стабільна, його вартість відносно контрольована, і він може виготовляти складні конструкції за допомогою різних процесів формування та спікання. Тому він має широкий спектр застосувань у сфері нової енергії та електроприладів.

 

У нових високовольтних запобіжниках-автомобілів глиноземно-керамічну ізоляторну трубку для запобіжника можна використовувати для ізоляції та ізоляції між різними струмопровідними частинами. Для автомобільних систем захисту з вищими рівнями напруги керамічні трубки також повинні відповідати комплексним вимогам, таким як шлях витоку, електричний зазор, стійкість до термічного удару та механічне складання.

 

Для -автомобільних запобіжників високої напруги чистота матеріалу також впливає на діелектричні властивості та механічну стабільність продукту. 95% Глиноземна керамічна трубка для високовольтних запобіжників є однією з поширених форм застосування кераміки з оксиду алюмінію. Необхідно підібрати конкретну систему матеріалів відповідно до робочої напруги, температури, розміру конструкції та процесу виробництва.

 

З розвитком автомобільних платформ високої-напруги середовище, з яким стикається глиноземна керамічна трубка для високо-напруги автомобільних запобіжників, стало складнішим, зокрема високо-частотне перемикання, стрибки струму, температурні цикли та механічні вібрації. Тому простого підвищення ізоляції керамічних матеріалів недостатньо для задоволення вимог. Необхідно також комплексно оптимізувати формулу кераміки, щільність спікання, точність розмірів і конструкцію.

 

 

Розумна розробка нового енергетичного обладнання також стимулює застосування керамічних датчиків і функціональних керамічних матеріалів. Такі матеріали, як діоксид цирконію, п’єзоелектрична кераміка та ферит, можуть використовувати свої особливі електричні, термічні та механічні властивості для визначення таких параметрів, як температура, тиск, концентрація газу та струм.

 

У високотемпературному середовищі керамічні матеріали мають добру термостабільність і можуть використовуватися в захисних структурах датчиків і чутливих компонентах. Деякі керамічні матеріали також мають п’єзоелектричні, діелектричні або магнітоелектричні властивості перетворення та можуть використовуватися в системах датчиків у нових енергетичних транспортних засобах, промисловому контролі та розумному енергетичному обладнанні.

 

З безперервним розвитком систем автономного водіння, керування батареями та накопичення енергії вимоги до довгострокової-стабільності, захисту-навколишнього середовища та точності розмірів датчиків продовжують зростати, що також сприяє розвитку функціональної кераміки в напрямку точності та інтеграції.

 

 

 

Нове енергетичне обладнання зазвичай має безперервно працювати протягом багатьох років, тому керамічні частини не лише відповідають початковим показникам ефективності, але й мають гарну -тривалу надійність. Вибір матеріалу, процес формування, процес спікання, обробка поверхні та контроль розмірів впливають на кінцеві характеристики.

 

Для високовольтної ізоляційної кераміки необхідно зосередитися на таких показниках, як діелектрична міцність, питомий об’ємний опір, шлях витоку та частковий розряд. Для керамічних конструкційних деталей, які піддаються механічним навантаженням, необхідно зосередитися на оцінці міцності на вигин, в'язкості руйнування, характеристик термічного удару та напруги при складанні.

 

Крім того, різниця в коефіцієнті теплового розширення між керамікою та металом також є важливою проблемою, яку необхідно враховувати при проектуванні. Коли обладнання зазнає частих циклів високих і низьких температур, між різними матеріалами може виникнути термічний стрес. Якщо структурна конструкція та відповідність матеріалу є нерозумними, довготривалі-циклічні зміни можуть призвести до розтріскування інтерфейсу, відшарування та навіть руйнування ізоляції.

 

Таким чином, під час процесу розробки високовольтних ізоляційних компонентів, таких як ізольована керамічна трубка в запобіжниках електромобілів, необхідно виконати комплексне проектування з багатьох вимірів матеріалу, структури, виробництва та перевірки, а надійність продукту не можна оцінювати, покладаючись виключно на індекс ефективності одного матеріалу.
 

 

Зараз нова енергетична галузь змінюється від простого розширення встановленої потужності до підвищення щільності потужності, ефективності системи та експлуатаційної надійності. Нові енерготранспортні засоби розвиваються в напрямку високовольтних платформ 800 В-, системи накопичення енергії модернізуються для підвищення потужності та довшого терміну служби, а фотоелектричні інвертори продовжують покращувати ефективність перетворення та щільність потужності. Ці зміни висувають нові технічні вимоги до керамічних матеріалів.

 

У подальшому розвиток снові енергетичні керамічні деталібуде приділяти більше уваги спільній оптимізації характеристик матеріалів і структурного дизайну. З одного боку, необхідно розробляти керамічні матеріали з вищою теплопровідністю, вищою діелектричною міцністю та кращими характеристиками узгодження теплового розширення; з іншого боку, також необхідно покращити консистенцію розмірів продукту та стабільність партії за допомогою точного формування, вдосконаленого спікання та автоматизованого контролю.

 

У той же час застосування керамічних деталей поступово розширюватиметься від традиційних ізоляційних рукавів, корпусів і підкладок до з’єднань високої-напруги, упаковки силових модулів, датчиків, запобіжників і точних структурних частин нового енергетичного обладнання. Для -запобіжників високої напруги керамічні матеріали залишатимуться важливою системою матеріалів у нових транспортних засобах з енергопостачанням і системах захисту накопичувачів енергії завдяки їхнім комплексним перевагам щодо ізоляції, термостійкості та структурної підтримки.

 

Загалом, хоча керамічні частини зазвичай не беруть безпосередньої участі в перетворенні енергії, вони виконують такі ключові функції, як ізоляція, розсіювання тепла, захист, підтримка та надійне з’єднання. З постійним розвитком нових енергетичних транспортних засобів, накопичувачів енергії, фотоелектричних-і високовольтних технологій силової електроніки, керамічні матеріали перетворюються з традиційних допоміжних матеріалів на важливі основні матеріали, які впливають на безпеку, ефективність і термін служби нового енергетичного обладнання.

 

У майбутньому інновації керамічної технології, зосереджені на високій надійності, високій теплопровідності, високій ізоляції, легкості та точності виробництва, сприятимуть розробці нового енергетичного обладнання для високої щільності потужності, високої ефективності та-тривалої надійної роботи.