O papel da cerâmica avançada na aplicação de novos veículos energéticos

Com o rápido desenvolvimento da nova indústria de veículos energéticos, a transformação elétrica das montadoras tornou-se a tendência dominante. Os componentes tradicionais dos veículos movidos a combustível estão sendo gradualmente substituídos por produtos de alto-desempenho adaptados às novas condições energéticas. Cerâmicas avançadas, devido ao seu excelente isolamento, resistência a altas-temperaturas, resistência ao desgaste e propriedades de alta{4}}resistência, desempenham um papel importante no novo campo de veículos de energia e se tornam o principal material de suporte para componentes-chave. Suas aplicações relacionadas estão intimamente relacionadas à atualização tecnológica de componentes cerâmicos metalizados.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A tecnologia de controle elétrico é o principal indicador para medir o nível de desenvolvimento de novos veículos energéticos. Os relés cerâmicos CC de alta-tensão, como componente principal do sistema de controle elétrico, desempenham um papel crucial. Os relés tradicionais são limitados pela tecnologia de fabricação e podem encontrar problemas como falha de adesão de contato ou queima do arco ao conectar cargas indutivas de alta-tensão CC ou baixo-fator de potência. No entanto, os novos relés de vácuo CC de alta-tensão resolvem efetivamente esse problema.

 

Este relé utiliza uma cavidade a vácuo selada por metal e cerâmica, contando com o processo Cerâmica para Metal para obter uma combinação próxima de componentes cerâmicos e metálicos. O isolador cerâmico é conectado de forma deslizante entre o componente de contato móvel e a haste, garantindo que os contatos móveis e estáticos possam manter um bom isolamento elétrico nos estados de condução e de desconexão, garantindo assim a capacidade de extinção de arco do relé ao comutar cargas CC de alta-tensão. Os arcos são a principal causa da combustão espontânea dos veículos, e as excelentes propriedades de isolamento da cerâmica são o principal suporte para obter conexão e desconexão "livres de arco-". A estrutura central do invólucro cerâmico é feita de cerâmica 95% de alumina, que é uma aplicação importante de invólucro cerâmico metalizado para semicondutores de potência.

O sistema de controle eletrônico é um componente essencial dos veículos de novas energias. O módulo IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), como o "sistema nervoso central", é a seção central dos novos veículos de energia e sistemas de acionamento de estacas de carregamento, representando 40% a 50% do custo total do controlador.

 

E a placa revestida-de cobre cerâmico é o principal material de embalagem do módulo IGBT. A placa revestida de cobre cerâmico-adota uma estrutura composta de "sanduíche" de cobre-cerâmico-de cobre, combinando alto isolamento, alta resistência mecânica, excelente dissipação de calor e características de expansão térmica correspondentes da cerâmica, bem como alta capacidade de transporte de corrente-, excelente desempenho de ligação de soldagem e alta condutividade térmica de cobre-livre de oxigênio. Atualmente, as placas revestidas-de cobre cerâmico são classificadas em três tipos com base em materiais cerâmicos: alumina, nitreto de alumínio e nitreto de silício.

 

Entre elas, a placa revestida de cobre-de nitreto de silício apresenta o melhor desempenho, apresentando alta resistência e alta condutividade térmica. Combinado com a tecnologia de soldagem de metal ativo, sua confiabilidade foi significativamente melhorada, tornando-o o material preferido para o empacotamento de módulos IGBT de alta-tensão e alta{3}}potência, especialmente adequados para os altos requisitos de novos veículos de energia para confiabilidade e miniaturização. A placa revestida de cobre cerâmico de alumina-é feita com base em cerâmica metalizada de alumina e possui propriedades básicas de isolamento e dissipação de calor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Contatores cerâmicos de alta-tensão são amplamente usados ​​no controle de interruptores de energia, proteção de circuitos de novos veículos de energia, bem como pilhas de carregamento, fonte de alimentação de bateria, conversor de frequência variável, pré-{1}}carregamento de capacitores e outros sistemas de controle elétrico relacionados. O núcleo técnico reside no uso de brasagem a vácuo para soldar a cerâmica e a liga de metal duro para formar uma cavidade selada. A cavidade interna é preenchida com uma mistura de gás hidrogênio de resfriamento rápido para alcançar a extinção do arco em curto-tempo.

 

Como a queima do arco faz com que o gás encapsulado interno se expanda devido ao calor, ele exerce tensão na cabeça da junta de soldagem. Portanto, a resistência da cabeça da junta de soldagem é de importância crucial. A estrutura de encapsulamento da cerâmica e da liga Kovar é o fator chave que afeta a resistência da junta. Atualmente, duas formas comuns de encapsulamento, nomeadamente vedação plana e vedação vertical, são amplamente utilizadas. O invólucro cerâmico do contator HVDC central depende das características dos componentes cerâmicos metalizados de alta-resistência para garantir a resistência estrutural e o desempenho de vedação da área encapsulada.

Os novos veículos energéticos têm requisitos de desempenho muito mais elevados para os rolamentos do motor do que os veículos tradicionais. Os rolamentos do motor precisam ser adaptados a alta-velocidade, campos magnéticos fortes e condições de baixo desgaste. Os requisitos específicos incluem menor densidade, maior resistência ao desgaste, bom isolamento para reduzir a corrosão elétrica causada pela descarga do rolamento e superfícies mais lisas das esferas do rolamento para reduzir o desgaste.

 

As esferas cerâmicas, com baixa densidade, alta dureza, resistência ao atrito e excelentes propriedades de isolamento, tornaram-se o material ideal para esta condição de trabalho. Eles têm um papel insubstituível em campos de alta-temperatura, campos magnéticos fortes e alto-vácuo e se tornaram a tendência de aplicação para rolamentos de motores em veículos de novas energias. Os principais componentes dos rolamentos de esferas de cerâmica são processados ​​usando cerâmica metalizada de precisão, atendendo aos requisitos de alto-desempenho dos motores de veículos de nova energia. Sua excelente resistência ao desgaste e propriedades de isolamento melhoram efetivamente a estabilidade e a vida útil do motor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

No geral, a aplicação de cerâmica avançada no campo de veículos de novas energias concentra-se principalmente em seções centrais, como o sistema de controle eletrônico e o sistema de acionamento. Baseando-se nas características exclusivas do material, ele resolveu as deficiências de desempenho dos materiais metálicos tradicionais em condições de alta-pressão, alta-temperatura e forte campo magnético. À medida que os novos veículos energéticos se atualizam para alta tensão, peso leve e alta confiabilidade,metalização cerâmicaa tecnologia continua a ser otimizada, e a cerâmica avançada expandirá ainda mais seus cenários de aplicação, promovendo a atualização de desempenho de componentes relacionados e fornecendo suporte material importante para o desenvolvimento de alta-qualidade da indústria de veículos de nova energia.