Rola zaawansowanej ceramiki w zastosowaniu nowych pojazdów energetycznych

Wraz z szybkim rozwojem nowego przemysłu pojazdów energetycznych, transformacja elektryczna producentów samochodów stała się głównym trendem. Tradycyjne komponenty pojazdów napędzanych paliwem są stopniowo zastępowane-produktami o wysokiej wydajności, dostosowanymi do nowych warunków energetycznych. Zaawansowana ceramika, ze względu na doskonałą izolację,-odporność na wysoką temperaturę, odporność na zużycie i{4}}właściwości o wysokiej wytrzymałości, odgrywa ważną rolę w dziedzinie nowych pojazdów energetycznych i staje się podstawowym materiałem pomocniczym dla kluczowych komponentów. Związane z nimi zastosowania są ściśle związane z uszlachetnianiem technologicznym metalizowanych elementów ceramicznych.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Technologia sterowania elektrycznego jest głównym wskaźnikiem pomiaru poziomu rozwoju pojazdów nowych źródeł energii. Przekaźniki ceramiczne wysokiego-prądu stałego, jako podstawowy element elektrycznego systemu sterowania, odgrywają kluczową rolę. Tradycyjne przekaźniki są ograniczone technologią produkcyjną i mogą napotykać problemy, takie jak brak przylegania styków lub przepalenie łuku podczas podłączania obciążeń indukcyjnych o wysokim-natężeniu prądu stałego lub o niskim-współczynniku mocy. Jednak nowe przekaźniki próżniowe prądu stałego-wysokonapięciowego skutecznie rozwiązują ten problem.

 

Przekaźnik ten wykorzystuje komorę próżniową uszczelnioną metalem i ceramiką, opierając się na procesie Ceramic to Metal w celu uzyskania ścisłej kombinacji elementów ceramicznych i metalowych. Izolator ceramiczny jest połączony przesuwnie pomiędzy ruchomym elementem stykowym a popychaczem, dzięki czemu styki ruchome i statyczne mogą utrzymać dobrą izolację elektryczną zarówno w stanie przewodzącym, jak i rozłączającym, zapewniając w ten sposób zdolność przekaźnika do gaszenia łuku podczas przełączania obciążeń prądu stałego-o wysokim napięciu. Łuki są główną przyczyną samozapłonu pojazdów, a doskonałe właściwości izolacyjne ceramiki stanowią podstawowe wsparcie w uzyskiwaniu połączeń i rozłączeń „bez łuku”. Rdzeń powłoki ceramicznej wykonany jest w 95% z ceramiki z tlenku glinu, co stanowi ważne zastosowanie metalizowanej obudowy ceramicznej do półprzewodników mocy.

Elektroniczny układ sterowania jest kluczowym elementem pojazdów nowych źródeł energii. Moduł IGBT (tranzystor bipolarny z izolowaną bramką), będący „centralnym układem nerwowym”, stanowi kluczowy element nowych pojazdów zasilanych energią i systemów napędu stosów ładujących, stanowiąc od 40% do 50% całkowitego kosztu sterownika.

 

Najważniejszym materiałem opakowaniowym modułu IGBT jest płyta ceramiczna-pokryta miedzią. Ceramiczna płyta miedziana-pokryta miedzią-ceramiczną-miedzianą strukturą kompozytową typu „sandwich”, łączącą w sobie wysoką izolację, wysoką wytrzymałość mechaniczną, doskonałe odprowadzanie ciepła i odpowiadającą właściwościom ceramiki rozszerzalność cieplną, a także wysoką obciążalność prądową-, doskonałe właściwości spajania i wysoką przewodność cieplną miedzi-beztlenowej. Obecnie płyty ceramiczne-powlekane miedzią dzieli się na trzy typy w oparciu o materiały ceramiczne: tlenek glinu, azotek glinu i azotek krzemu.

 

Wśród nich płyta platerowana azotkiem krzemu-miedzią ma najlepsze właściwości, charakteryzuje się dużą wytrzymałością i wysoką przewodnością cieplną. W połączeniu z technologią aktywnego spawania metali jego niezawodność została znacznie poprawiona, co czyni go preferowanym materiałem do pakowania modułów IGBT wysokiego-napięcia i{3}} dużej mocy, szczególnie dostosowanym do wysokich wymagań pojazdów nowej generacji w zakresie niezawodności i miniaturyzacji. Płyta pokryta miedzią i ceramiką z tlenku glinu-jest wykonana na bazie ceramiki metalizowanej z tlenku glinu i ma podstawowe właściwości izolacyjne i rozpraszanie ciepła.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ceramiczne styczniki wysokiego-napięciowego są szeroko stosowane w sterowaniu wyłącznikiem zasilania, zabezpieczaniu obwodów pojazdów nowej generacji, a także w stosach ładowania, zasilaniu akumulatorowym, przetwornicach częstotliwości,-wstępnym ładowaniu kondensatorów i innych powiązanych elektrycznych systemach sterowania. Rdzeń techniczny polega na zastosowaniu lutowania próżniowego do spawania ceramiki i stopu węglika w celu utworzenia uszczelnionej wnęki. Wewnętrzna wnęka jest wypełniona szybko schładzającą się mieszaniną wodoru w celu uzyskania-krótkiego czasu wygaszenia łuku.

 

Ponieważ spalanie łuku powoduje rozszerzanie się wewnętrznego gazu w osłonie pod wpływem ciepła, wywiera on napięcie na główkę złącza spawalniczego. Dlatego też wytrzymałość główki złącza spawanego ma kluczowe znaczenie. Struktura kapsułkowania ceramiki i stopu Kovar jest kluczowym czynnikiem wpływającym na wytrzymałość połączenia. Obecnie szeroko stosowane są dwie popularne formy kapsułkowania, a mianowicie uszczelnienie płaskie i uszczelnienie pionowe. Rdzeń ceramicznej obudowy stycznika HVDC opiera się na właściwościach-metalizowanych komponentów ceramicznych o wysokiej wytrzymałości, aby zapewnić wytrzymałość strukturalną i skuteczność uszczelnienia zamkniętego obszaru.

Nowe pojazdy energetyczne mają znacznie wyższe wymagania dotyczące wydajności łożysk silnika niż pojazdy tradycyjne. Łożyska silnika muszą być przystosowane do-wysokich prędkości, silnych pól magnetycznych i warunków niskiego zużycia. Specyficzne wymagania obejmują niższą gęstość, większą odporność na zużycie, dobrą izolację w celu zmniejszenia korozji elektrycznej spowodowanej wyładowaniem łożyska oraz gładsze powierzchnie kulek łożyskowych w celu zmniejszenia zużycia.

 

Kulki ceramiczne, dzięki swojej małej gęstości, dużej twardości, odporności na tarcie i doskonałym właściwościom izolacyjnym, stały się idealnym materiałem do tych warunków pracy. Odgrywają niezastąpioną rolę w polach o wysokiej-temperaturze, silnym polu magnetycznym i polach o wysokiej-próżni i stały się trendem w zastosowaniu łożysk silników w pojazdach nowych źródeł energii. Podstawowe elementy ceramicznych łożysk kulkowych są przetwarzane przy użyciu precyzyjnie metalizowanej ceramiki, co spełnia wysokie-wymagania wydajnościowe nowych silników pojazdów energetycznych. Ich doskonała odporność na zużycie i właściwości izolacyjne skutecznie zwiększają stabilność i żywotność silnika.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ogólnie rzecz biorąc, zastosowanie zaawansowanej ceramiki w pojazdach nowych źródeł energii koncentruje się głównie na kluczowych elementach, takich jak elektroniczny układ sterowania i układ napędowy. Opierając się na swoich unikalnych właściwościach materiałowych, rozwiązał problemy związane z wydajnością tradycyjnych materiałów metalowych w warunkach wysokiego-ciśnienia, wysokiej-temperatury i silnego pola magnetycznego. W miarę modernizacji nowych pojazdów energetycznych w kierunku wysokiego napięcia, lekkości i wysokiej niezawodności,metalizacja ceramicznatechnologia jest w dalszym ciągu optymalizowana, a zaawansowana ceramika będzie dalej rozszerzać swoje scenariusze zastosowań, promując poprawę wydajności powiązanych komponentów i zapewniając ważne wsparcie materiałowe dla-wysokiej jakości rozwoju przemysłu pojazdów wykorzystujących nowe źródła energii.