Isoleringsmaterial för laminerade samlingsskenor – en kort diskussion om flexibel och styv isolering och deras parametrar

En laminerad samlingsskena är en elektrisk anslutningskomponent som består av flera lager av ledare och isoleringsmaterial. Det används i stor utsträckning i elektroniska system med hög-effekt-densitet och kompakta effekt, som laminerade låginduktiva samlingsskenor och kopparlaminerade samlingsskenor. Dess kärndesignmål är att förbättra systemets övergripande effektivitet och tillförlitlighet genom att optimera den elektriska fältfördelningen och parasitinduktansen genom en tre-dimensionell struktur samtidigt som kraven på högspännings- och högströmsöverföring tillgodoses. Typiska applikationer inkluderar laminerade samlingsskenor i hög-omvandlare och laminerade samlingsskenor för likströmsdistributionssystem.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strukturellt använder laminerade samlingsskenor vanligtvis flexibla isoleringsmaterial laminerade med ledare för att bilda grundläggande ledande enheter. Denna struktur är också känd som en delvis laminerad samlingsskena eller en flerskiktskompositstruktur för anslutningsskena. Under en varm-pressningsprocess är det flexibla isoleringsmaterialet tätt bundet till ledaren genom adhesiva skikt, vilket bildar en effektiv tätning vid ledarens kanter, vilket bibehåller stabil isoleringsprestanda även i komplexa miljöer. Vanliga flexibla isoleringsmaterial inkluderar polyester (PET) och polyimid (PI), där PET är det mest använda i tre-laminerade samlingsskenor och standardiserade samlingsskenor på grund av dess omfattande prestandafördelar.

 

Polyestermaterial har en måttlig temperaturbeständighet (vanligtvis 105 grader), bibehåller stabila mekaniska och elektriska egenskaper under långvariga termiska cykler. Dess töjning kan överstiga 100 %, vilket gör den mindre benägen att slitas sönder eller minska tjockleken under böjning och kantbindning. Dessutom har PET ett högt relativ spårningsindex (CTI), vilket effektivt minskar krypningsrisken, vilket är särskilt viktigt för högspänningstillämpningar som högspänningsexplosions-säkra växelriktare. Samtidigt som den uppfyller flamskyddsklassificeringen (t.ex. V0), finns PET även tillgänglig i olika tjocklekar (t.ex. 50 μm till 350 μm) för att anpassa sig till olika spänningsnivåer och krav på strukturell design, vilket ger hög mångsidighet i applikationer som laminerade samlingsskenor för tre-nivåväxelriktare och skräddarsydda IGBT-samlingsskenor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Däremot är polyimidmaterial (PI) högpresterande isoleringsmaterial med högre temperaturbeständighet (RTI överstiger vanligtvis 200 grader), vilket gör dem lämpliga för applikationer som involverar hög-temperatursvetsning eller höga lokaliserade värmebelastningar, såsom strukturer som involverar svetsning av kondensatorer eller elektroniska komponenter i laminerade samlingsskenor. PI-material har större mekanisk styvhet och är mindre benägna att slappna av under långvarig-påfrestning, vilket hjälper till att upprätthålla stabiliteten hos den förseglade strukturen. Deras CTI-prestanda är dock relativt låg, vilket vanligtvis kräver en design med större krypavstånd, vilket gör dem mer lämpade för miljöer med mellan- och låg-spänning, såsom vissa DC-Länkkondensatorlaminerade bussskenor eller DC Support Capacitor Laminated Bus Bars-applikationer.

 

I ett komplett laminerat samlingsskenesystem används flexibel isolering främst för elektrisk isolering och tätning mellan ledarskikt, medan styva isoleringsmaterial används för strukturellt stöd och elektrisk isolering mellan samlingsskenorna. Tjockleken på styv isolering är vanligtvis direkt relaterad till systemspänningsnivån; en generell designprincip är cirka 1 mm styvt isoleringsmaterial per kilovolt. I hög-system, såsom laminerade samlingsskenor för stor-back-omvandlare-till-omvandlare eller inverterskenor för järnvägstrafik och tunnelbanesystem, krävs vanligtvis styva isoleringsskikt med tjocklekar mellan 1 mm och 6 mm för att klara partiell urladdningskontroll och långsiktiga driftkrav{{9}

 

När det gäller nyckelprestandaparametrar är det relativa temperaturindexet (RTI) och det relativa spårningsindexet (CTI) viktiga indikatorer för att utvärdera isoleringsmaterial. RTI mäter ett materials förmåga att bibehålla prestanda under långvariga termiska åldringsförhållanden; dess livslängdsbedömning baseras vanligtvis på accelererade åldringstester som överstiger 20 000 timmar och följer ett exponentiellt samband mellan temperatur och livslängd. CTI återspeglar ett materials motstånd mot spårning i förorenade miljöer och är avgörande för design av krypavstånd i högspänningssystem. Dessutom påverkar materialets förlängning direkt dess anpassningsförmåga under bearbetning och är en av nyckelparametrarna för att utvärdera tätningsprestanda och mekanisk tillförlitlighet.

 

Prestandakraven för isoleringsmaterial i laminerade samlingsskenor varierar avsevärt mellan olika användningsområden. I industriella hög-tillämpningar, såsom högspänningsexplosions-säkra växelriktarsamlingsskenor eller storskaliga-effektomvandlingssystem, varierar driftsspänningarna vanligtvis från 1000V till 6000V. Dessa applikationer kräver extremt höga standarder för partiell urladdningskontroll, elektrisk isoleringsprestanda och lång-livslängd. Därför krävs en kombination av flexibla och styva isoleringsdesigner, med högt CTI-material som det föredragna valet. Inom sektorn för nya energifordon, såsom hög värmeledningsförmåga metalliserad filmkondensatorsamlingsskenor för EV-styrsystem, är systemspänningarna vanligtvis under 800V. Kraven på isoleringsprestanda är relativt lägre, med större tonvikt på lättviktsdesign, värmebeständighet och kompatibilitet med monteringsprocesser. Därför erbjuder PI-material vissa fördelar i specifika svetsade strukturer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dessutom, i vissa icke-laminerade strukturer eller applikationer med en-ledare, kan pulverlackisolering också användas, t.ex. pulver-lackerade laminerade samlingsskenor med dielektriska beläggningstjockleksintervall mellan 0,2 mm ~ 3,00 mm. Denna process är lämplig för att isolera ledare med komplexa former, för att uppnå god yttäckning och tätning. Men på grund av svårigheten att kontrollera isoleringskonsistensen vid ledarens kanter och skarpa hörn, används den i allmänhet inte i laminerade samlingsskenor med hög-precision, såsom i krävande applikationer som Customized Copper Inverter Laminated Busbar for Electrical Installation.

 

Sammantaget, som typiska passiva elektroniska komponenter för laminerade samlingsskenor, är prestandan hos laminerade samlingsskenor mycket beroende av valet av isoleringsmaterial och strukturell design. Genom att på lämpligt sätt matcha flexibla och styva isoleringsmaterial och överväga specifika tillämpningsscenarier (t.exLaminerade samlingsskenor för komplexa samlingsskenor), högre effekttäthet och systemintegration kan uppnås samtidigt som elektrisk säkerhet säkerställs.