Explicação detalhada do processo de fabricação de barramentos laminados: análise de fluxo chave desde o projeto até o teste

Com o rápido desenvolvimento de novos veículos de energia, sistemas de armazenamento de energia, transporte ferroviário e equipamentos industriais de conversão de frequência, os barramentos laminados tornaram-se componentes de conexão cruciais em sistemas eletrônicos-de alta potência. Em comparação com soluções tradicionais de conexão de cabos, os barramentos laminados oferecem vantagens como baixa indutância, estrutura compacta, alta capacidade de transporte de corrente e alta eficiência de instalação, e são amplamente utilizados em inversores, módulos IGBT, baterias e sistemas de distribuição de energia de alta-tensão.

 

Como uma típica barra de conexão de estrutura composta multi{0}}camadas, o desempenho dos barramentos laminados depende não apenas da seleção do material, mas também do processo de fabricação. Este artigo apresentará sistematicamente os principais processos de produção e principais pontos de controle de barramentos laminados.

 

 

 

O primeiro passo na fabricação de barramentos laminados é o design do produto. Os engenheiros precisam determinar o número de camadas condutoras, a estrutura de isolamento e as dimensões gerais com base na tensão operacional do equipamento, classificação de corrente, espaço de instalação e requisitos de compatibilidade eletromagnética.

 

Para o barramento laminado para carros elétricos em novos sistemas de acionamento de veículos de energia, o projeto normalmente se concentra na densidade de corrente, nas capacidades de gerenciamento térmico e na resistência à vibração. Barramentos laminados usados ​​em conversores de alta-potência para aplicações industriais priorizam baixa indutância parasita e recursos de transmissão de corrente de alta-frequência.

 

Uma estrutura bem{0}}projetada pode reduzir efetivamente as perdas do sistema e melhorar a eficiência operacional geral.

 

 

O material condutor para barramentos laminados normalmente é cobre ou alumínio de alta{0}}pureza, sendo o cobre amplamente utilizado devido à sua excelente condutividade.

 

Antes de entrar no processo de produção, os materiais condutores precisam passar por:

Teste de composição de matéria-prima

Teste de condutividade

Espessura e inspeção dimensional

Inspeção do estado de oxidação da superfície

 

Materiais condutores de alta-qualidade garantem a estabilidade dos processos de produção subsequentes e melhoram a condutividade e a resistência mecânica do produto final.

 

 

 

A camada condutora é o componente principal do barramento laminado e sua precisão de processamento afeta diretamente o desempenho do produto.

As técnicas de processamento comuns incluem:

 

Estampagem de precisão CNC

Corte a laser

Dobragem CNC

Perfuração de precisão

Formando

Para barramentos laminados customizados para produtos IGBT, devido ao espaço de instalação limitado, os requisitos de tolerâncias dimensionais e precisão de posição do furo são geralmente mais rigorosos.

 

Após o processamento, a superfície do condutor precisa ser limpa para remover óleo, camadas de óxido e impurezas para garantir a qualidade dos processos de laminação subsequentes.

 

 

A principal função da camada de isolamento é isolar diferentes camadas condutoras, evitar curtos-circuitos e reduzir a interferência eletromagnética.

Os materiais de isolamento comuns incluem:

Filme de poliéster (PET)
Filme de poliimida (PI)
Compósitos de resina epóxi
Filmes compostos isolantes especiais

Para aplicações de alta-tensão, como barramentos inversores à prova de explosão-de alta tensão, o material de isolamento não só precisa de excelentes propriedades dielétricas, mas também precisa atender aos requisitos de resistência a altas temperaturas, resistência ao calor úmido e resistência ao envelhecimento-de longo prazo.

 

O controle da espessura da camada de isolamento e o controle da planicidade da superfície são importantes indicadores de qualidade para este processo.

 

 

O processo de laminação é uma das etapas mais críticas na produção de barramentos laminados.

Durante a produção, as camadas condutoras e as camadas de isolamento são empilhadas de acordo com a sequência projetada e formadas em uma estrutura integral por meio de prensagem a quente ou a frio.

 

Os principais parâmetros de controle incluem:

Temperatura de laminação
Pressão
Tempo de espera
Taxa de resfriamento

Por exemplo, na produção de barramentos laminados de três{0}}camadas, a resistência da ligação entre camadas afeta diretamente a confiabilidade-do produto a longo prazo.

 

Um processo de laminação de{0}alta qualidade garante:

Sem bolhas
Sem delaminação
Sem deformação
Distribuição uniforme de isolamento

Formando assim um barramento parcialmente laminado estável e confiável ou uma estrutura totalmente laminada.

 

 

 

Após a laminação, é necessária usinagem secundária de acordo com desenhos do cliente.

Os processos comuns incluem:

 

Corte de forma
Usinagem de furo de montagem
Conexão de soldagem
Montagem de rebitagem
Fim do tratamento

Barramentos laminados usados ​​em equipamentos complexos para instalações complexas de barramentos geralmente exigem usinagem de formato irregular para atender a requisitos especiais de instalação.

 

Durante a usinagem, a precisão dimensional e as tolerâncias geométricas devem ser rigorosamente controladas para garantir a montagem subsequente do sistema sem problemas.

 

 

Após a fabricação do produto, são necessários testes de condutividade para verificar a capacidade de transmissão de corrente de cada camada condutora.

 

Os principais itens de teste incluem:

Teste de resistência CC
Teste de continuidade
Teste de resistência de contato

Para aplicações de barramento laminado IGBT, conexões-de baixa resistência reduzem efetivamente a perda de energia e melhoram a eficiência do sistema.

 

Os testes de continuidade podem detectar prontamente problemas potenciais, como circuitos abertos, conexões soltas ou danos aos condutores.

 

 

O teste de desempenho do isolamento é uma etapa crucial na avaliação da segurança de barramentos laminados.

 

Os itens de teste comuns incluem:

Teste de resistência de isolamento
Teste de tensão suportável de frequência de energia
Teste de tensão suportável ao impulso
Teste de descarga parcial

 

Especialmente em barramentos laminados metropolitanos usados ​​no transporte ferroviário e em equipamentos inversores de alta-tensão, os requisitos de confiabilidade de isolamento são extremamente altos.

 

Através de testes rigorosos, o desempenho estável do isolamento pode ser garantido durante a operação-de longo prazo.

 

 

Para melhorar a resistência à corrosão e a vida útil do produto, os barramentos laminados normalmente passam por tratamento de superfície.

 

Os processos comuns incluem:

Estanho
Chapeamento de prata
Niquelagem
Tratamento de revestimento-antioxidante

 

O tratamento de superfície reduz efetivamente a resistência ao contato e aumenta a estabilidade do produto em ambientes de alta umidade, alta névoa salina e poluição industrial.

 

Para produtos de barramento laminado de baixa indutividade, um excelente tratamento de superfície pode melhorar ainda mais o desempenho da transmissão de corrente de alta-frequência.

 

 

Com a atualização contínua da tecnologia de eletrônica de potência, os barramentos laminados estão evoluindo para alta integração, alta densidade de potência e inteligência.

 

Atualmente, eles são amplamente utilizados em:

Novos sistemas de acionamento de veículos energéticos
Conversores de armazenamento de energia (PCS)
Inversores fotovoltaicos
Inversores de três{0}}níveis
Equipamentos de automação industrial
Sistemas de trânsito ferroviário

 

Especialmente em dispositivos eletrônicos de potência de alto-desempenho, como barramento laminado para inversores de três{1}}níveis, os barramentos laminados se tornaram componentes essenciais para melhorar a eficiência e a confiabilidade do sistema. Enquanto isso, como típicos barramentos laminados, componentes eletrônicos passivos, seus níveis de design e fabricação impulsionam continuamente o desenvolvimento de modernas tecnologias de conversão de energia.

 

 

 

A fabricação debarramentos laminadosé um projeto sistemático de engenharia que abrange materiais, usinagem, projeto elétrico e controle de qualidade. Desde o projeto estrutural, processamento de condutores e preparação da camada de isolamento até laminação e testes de desempenho, cada etapa afeta o desempenho elétrico e a vida útil do produto final. Com o desenvolvimento de novas indústrias de energia, de veículos elétricos e de fabricação de equipamentos-de alta tecnologia, os barramentos laminados de alto-desempenho desempenharão um papel cada vez mais importante nos futuros sistemas eletrônicos de potência.