Naujoji energetikos pramonė sparčiau tobulina savo veiklą, o keraminių dalių panaudojimas elektrifikacijoje ir aukštos įtampos{0}}elektros laukuose ir toliau didėja.

Sparčiai tobulėjant naujoms energetinėms transporto priemonėms, energijos kaupimui, fotovoltikai, vandenilio energijai ir didelės-galios galios elektronikos technologijoms, naujai energijos įrangai keliami aukštesni -atsparumo temperatūrai, izoliacijai, atsparumui korozijai, mechaniniam stiprumui ir medžiagų matmenų stabilumui. Dėl puikios elektros izoliacijos, atsparumo aukštai temperatūrai, atsparumo korozijai, mažų dielektrinių nuostolių ir gero matmenų stabilumo keraminės medžiagos vis dažniau naudojamos tokiose srityse kaip maitinimo elementai, elektros pavaros sistemos, aukštos-įtampos elektros, energijos kaupimo keitikliai ir nauja energijos galios elektronika iš tradicinių pramonės sričių.

 

Palyginti su metalinėmis medžiagomis, inžinerinė keramika paprastai gali išlaikyti gana stabilų veikimą esant aukštai temperatūrai, aukštai įtampai, aukštam dažniui ir sudėtingoje cheminėje aplinkoje. Todėl kai kuriuose naujuose energijos įrenginiuose jie atlieka pagrindines funkcijas, tokias kaip izoliacija, izoliacija, struktūrinė parama, šilumos valdymas ir elektros apsauga. Kadangi naujų energijos sistemų galios tankis ir toliau didėja, keraminių dalių taikymo sritis taip pat plečiasi nuo pavienių izoliacinių komponentų iki tikslių konstrukcinių dalių ir funkcinių komponentų.

 

 

 

Maitinimo akumuliatorius yra viena iš svarbiausių pagrindinių naujų energetinių transporto priemonių sistemų. Jo darbo aplinka apima aukštą įtampą, didelę srovę, temperatūros pokyčius ir ilgalaikę -mechaninę vibraciją, todėl keliami griežti elektros izoliacijos ir šiluminės saugos reikalavimai. Akumuliatoriaus viduje esančios keraminės medžiagos gali būti saugomos įvairiomis formomis, tokiomis kaip dangos, separatoriai, izoliacinės konstrukcinės dalys ir sandarinimo dalys.

 

Keramika{0}}dengtos diafragmos yra viena iš tipiškesnių pritaikymų. Ant poliolefino pagrindo plėvelės paviršiaus įdėjus neorganinių keraminių dalelių, tokių kaip aliuminio oksidas ir boehmitas, galima pagerinti separatoriaus matmenų stabilumą ir atsparumą karščiui esant aukštai temperatūrai. Kai akumuliatorius yra aukštoje temperatūroje arba nenormaliomis veikimo sąlygomis, keraminė danga gali sumažinti didelio separatoriaus susitraukimo riziką ir taip užtikrinti stabilesnes izoliacijos sąlygas tarp teigiamo ir neigiamo elektrodo.

 

Aukštos{0}}įtampos akumuliatorių sistemose keraminiai izoliatoriai taip pat gali būti naudojami elektros izoliacijai tarp elektrodų, gnybtų ir kitų laidžių konstrukcijų. Pavyzdžiui, EV Fuse Ceramic Body turi atitikti izoliacijos savybes, mechaninį stiprumą ir tam tikrą šiluminį stabilumą tuo pačiu metu. Jo medžiagos savybės tiesiogiai paveiks aukštos-įtampos apsaugos komponentų veikimo patikimumą esant neįprastoms srovės sąlygoms.

 

Naujų energetinių transporto priemonių įtampos platformai pamažu išaugant iki 800 V ir aukštesnės įtampos, aukštos{1}}įtampos elektros apsaugos komponentų patiriamas įtampos įtempis ir toliau didėja. Keraminės konstrukcinės dalys, pvz., EV saugiklio keraminis korpusas, turi užtikrinti patikimą izoliaciją ribotoje erdvėje, tuo pat metu atlaikant terminį šoką ir mechaninį įtempimą, atsirandantį lydant. Todėl medžiagų formulavimas, sukepinimo procesas ir matmenų tikslumas tapo svarbiais gaminio dizaino veiksniais.

 

 

Aukštos{0}}įtampos apsaugos sistemos naujose energiją vartojančiose transporto priemonėse ir energijos kaupimo įrangoje paprastai turi greitai nutraukti srovę esant neįprastoms sąlygoms, pvz., trumpiesiems jungimams ir perkrovoms. Kaip svarbus apsaugos nuo viršsrovių komponentas, vidiniai saugiklių keraminiai komponentai atlieka ne tik izoliacinį vaidmenį, bet ir turi būti suderinti su lydalo ir užpildymo medžiagomis, kad būtų užbaigtas lanko gesinimas, šilumos izoliacija ir konstrukcinė palaikymas.

 

Tradicinėje žemos įtampos{0}}ir pramoninėje elektros įrangoje keraminiai vamzdžiai, keraminės įvorės ir keraminiai korpusai jau turi gana brandų pritaikymo pagrindą. Kuriant aukštos -tampos sistemas naujoms energetinėms transporto priemonėms, keraminės medžiagos toliau tobulinamos iki aukštos įtampos, kompaktiškumo ir didelio patikimumo. Pavyzdžiui, aliuminio oksido keramikos vamzdis, skirtas aukštos įtampos EV saugikliams, turi atsižvelgti į didelį dielektrinį stiprumą, mechaninį stiprumą ir atsparumą karščiui, kad prisitaikytų prie sudėtingos darbo aplinkos naujos energijos transporto priemonių aukštos įtampos grandinėje.

 

Aliuminio oksido keramika yra viena iš įprastų inžinerinių keramikos medžiagų aukštos{0}}tampos saugikliuose. Jis pasižymi dideliu izoliacijos stiprumu, atsparumu karščiui ir cheminiu stabilumu, o sukepinimo procese gali būti pagamintas į vamzdines, įvores ar specialias -formas. Al2O3 aliuminio oksido keramikos vamzdis, skirtas aukštos įtampos saugikliui, gali būti naudojamas kaip izoliacinis ir konstrukcinis pagalbinis aukštos-įtampos apsaugos įtaisų komponentas, kad būtų užtikrinta stabili skirtingų laidžių sričių izoliacija saugiklio viduje.

 

Automobilių pagalbinėms grandinėms ir aukštos{0}}įtampos priedų sistemoms keraminiai korpusai taip pat turi būti pritaikyti prie sudėtingesnių įrengimo vietos ir mechaninių jungčių reikalavimų. Viena iš tokių pritaikymų yra keraminis elektromobilio pagalbinio saugiklio korpusas. Projektuojant reikia atsižvelgti ne tik į izoliacijos atstumą, bet ir į matmenų nuokrypius, surinkimo būdus, temperatūros kilimą ir ilgalaikį patikimumą.

 

 

 

Naujos energijos transporto priemonių elektrinės pavaros sistemos vystosi siekiant didelio greičio, didelio galios tankio ir didelio efektyvumo. Varikliai, inverteriai ir susiję galios moduliai ilgą laiką buvo veikiami didelio-dažnio perjungimo ir temperatūros pokyčių, todėl tradicinės medžiagos gali palaipsniui apriboti izoliaciją, atsparumą karščiui ir atsparumą dilimui.

 

Keraminiai guoliai yra tipiškas pritaikymas elektrinės pavaros sistemose. Struktūrinė keramika, tokia kaip silicio nitridas, turi mažo tankio, didelio kietumo, gero atsparumo dilimui ir puikių elektros izoliacijos savybių. Jie gali sumažinti mechaninę trintį didelės -greičių variklio aplinkoje ir sumažinti veleno srovių sukeltos elektros korozijos riziką.

 

Elektrinių pavarų sistemų, kuriose naudojami silicio karbido galios puslaidininkiai, galios perjungimo dažnis ir perjungimo greitis buvo dar padidintas, todėl sistema kelia griežtesnius reikalavimus izoliacinėms medžiagoms ir pakavimo konstrukcijoms. Keraminiai pagrindai gali užtikrinti patikimą elektrinę izoliaciją tarp laidžių konstrukcijų ir šilumą išsklaidžiusių konstrukcijų atliekant šilumos laidumo užduotis, todėl jie yra svarbi pagrindinė medžiaga didelės -galios-tankio galios elektroniniams moduliams.

 

Be keraminio pagrindo elektros pavaros sistemoje, aukštos{0}}įtampos saugiklio apsaugos komponentai taip pat turi turėti stabilią izoliacijos struktūrą. Pavyzdžiui, keraminis perkrovos ir trumpojo jungimo saugiklio korpusas turi išlaikyti gerą izoliaciją normaliomis eksploatavimo sąlygomis ir atlaikyti didelį trumpalaikį šiluminį įtempį perkrovos ar trumpojo jungimo apsaugos metu.

 

 

Galios puslaidininkiniai įtaisai naujose energijos transporto priemonėse, energijos kaupimo keitikliai ir fotovoltiniai inverteriai veikimo metu sukuria daug šilumos. Didėjant sistemos galios tankiui, šilumos išsklaidymas tapo vienu iš svarbių veiksnių, ribojančių galios įrenginių veikimą.

 

Keraminiai pagrindai gali atlikti tiek elektros izoliaciją, tiek šilumos laidumo funkcijas, todėl jie plačiai naudojami maitinimo modulių pakuotėse.

 

Tokios medžiagos kaip aliuminio oksidas ir aliuminio nitridas turi skirtingas šilumos laidumo savybes ir sąnaudų charakteristikas, todėl jas galima pasirinkti pagal darbo įtampą, galios lygį, šiluminės varžos reikalavimus ir gamybos sąnaudas.

 

Be to, aliuminio nitridas pasižymi dideliu šilumos laidumu ir mažu šiluminio plėtimosi koeficientu, taip pat turi didelę taikymo vertę didelės-galios elektroninių pakuočių srityje. Kai keraminės medžiagos derinamos su metaliniais laidininkais, pvz., variu, jos gali sudaryti kompozitinę struktūrą, turinčią laidumo, šilumos išsklaidymo ir izoliacijos funkcijas, taip suteikdamos stabilų pakavimo pagrindą plataus -pralaidumo puslaidininkiniams įrenginiams, pvz., SiC.

 

Naujos energijos elektros apsaugos srityje nuolatinės srovės automobilių saugikliams skirtos keraminės medžiagos gali panaudoti keraminių medžiagų atsparumą karščiui ir izoliacijos savybes, kad būtų užtikrinta stabili automobilių nuolatinės srovės saugiklių struktūrinė atrama. Kadangi naujų energijos transporto priemonių nuolatinės srovės aukštos įtampos grandinių galia ir toliau didėja, susijusių keraminių dalių atsparumas šiluminiam smūgiui, mechaninis stiprumas ir matmenų stabilumas turi būti toliau gerinami.

 

 

Energijos kaupimo sistemos paprastai turi veikti ilgą laiką ir gali būti sudėtingoje aplinkoje, pvz., aukštoje temperatūroje, žemoje temperatūroje, drėgmėje, dulkėse ir kt. Energijos kaupimo keitikliai, nuolatinės srovės energijos paskirstymo įranga, baterijų valdymo sistemos ir aukštos{1}}įtampos apsaugos sistemos turi didelį izoliacinių medžiagų poreikį.

 

Energijos kaupimo keitikliuose ir inverteriuose keraminiai substratai gali sujungti maitinimo įrenginius ir šilumos išsklaidymo sistemas, užtikrinant elektros izoliaciją ir greitai praleidžiant įrenginių generuojamą šilumą. Aukšto -dažnio perjungimo sistemoms keraminių medžiagų dielektrinės savybės taip pat turi įtakos parazitiniams parametrams ir signalo vientisumui, todėl medžiagų pasirinkimas turi būti visapusiškai įvertintas kartu su visa galios elektronikos sistema.

 

Naudojant saugiklius, izoliuojantis elektrinis steatito keraminis lydytas korpusas gali pasinaudoti geromis medžiagų, pvz., steatito porceliano, elektros izoliacijos ir atsparumo karščiui savybėmis, kurios bus naudojamos izoliacijai ir konkrečių elektros apsaugos įtaisų konstrukcijai palaikyti. Skirtingos keraminės sistemos turi skirtingą dielektrinį stiprumą, mechanines savybes, šiluminio plėtimosi koeficientus ir apdorojimo charakteristikas, todėl tikrasis pasirinkimas turi būti visapusiškai nustatytas atsižvelgiant į įtampą, srovę, temperatūrą ir mechaninę apkrovą.

 

 

 

Fotovoltinis keitiklis yra svarbus įrenginys, jungiantis fotovoltinės energijos gamybos sistemą ir kintamosios srovės elektros tinklą. Jame yra daug galios puslaidininkių, filtrų įtaisų ir aukštos įtampos{1}}elektrinių komponentų. Kadangi fotovoltinių sistemų galios lygis ir toliau didėja, šilumos valdymas ir įrangos izoliacijos dizainas tampa vis svarbesni.

 

Keraminiu variu{0}}apkaltas substratas gali perduoti srovę per metalinį sluoksnį ir panaudoti keraminį dielektriką elektrinei izoliacijai užtikrinti, o maitinimo įrenginio generuojamą šilumą greitai perduoti šilumos išsklaidymo struktūrai. Didelės-galios IGBT, SiC MOSFET ir kitų įrenginių pakuotės medžiagos šilumos laidumas, šiluminio plėtimosi atitikimas ir izoliacinės savybės turės tiesioginės įtakos ilgalaikiam-modulio patikimumui.

 

Tuo pačiu metu aukštos{0}}įtampos saugikliai ir jų keraminės konstrukcinės dalys taip pat atlieka fotovoltinės nuolatinės srovės šoninės apsaugos vaidmenį. Keraminis saugiklio jungties korpusas gali būti saugiklio elemento izoliacinis korpusas ir mechaninė atrama bei atlaikyti atitinkamą šiluminį ir mechaninį įtempimą gedimo nutraukimo proceso metu.

 

 

Aliuminio oksido keramika turi brandų pramoninės gamybos pagrindą. Jo medžiagų sistema yra stabili, jos kaina yra gana kontroliuojama ir ji gali gaminti sudėtingas struktūras įvairiais liejimo ir sukepinimo procesais. Todėl jis turi platų pritaikymo spektrą naujų energijos ir elektros prietaisų srityje.

 

Naujų energetinių transporto priemonių aukštos{0} įtampos saugikliuose aliuminio oksido keramikos izoliacinis vamzdelis, skirtas saugikliui, gali būti naudojamas izoliacijai ir skirtingų laidžių dalių izoliacijai. Automobilių apsaugos sistemose su aukštesniais įtampos lygiais keraminiai vamzdžiai taip pat turi atitikti išsamius reikalavimus, tokius kaip valkšnumo atstumas, elektrinis tarpas, atsparumas šiluminiam smūgiui ir mechaninis surinkimas.

 

Aukštos{0}}įtampos automobilių saugikliams medžiagos grynumas taip pat turi įtakos dielektrinėms savybėms ir gaminio mechaniniam stabilumui. 95% aliuminio oksido keramikos vamzdis aukštos įtampos saugikliams yra viena iš įprastų aliuminio oksido keramikos naudojimo formų. Konkreti medžiagų sistema turi būti suderinta pagal darbo įtampą, temperatūrą, konstrukcijos dydį ir gamybos procesą.

 

Tobulėjant automobiliams skirtoms aukštos{0}įtampos platformoms, aplinka, kurioje aliuminio oksido keraminis vamzdis skirtas aukštos-įtampos automobilių saugikliams, tapo sudėtingesnis, įskaitant aukšto-dažnio perjungimą, srovės viršįtampius, temperatūros ciklus ir mechanines vibracijas. Todėl vien tik keraminių medžiagų izoliacijos stiprumo pagerinimo neužtenka, kad atitiktų reikalavimus. Taip pat būtina visapusiškai optimizuoti keramikos formulę, sukepinimo tankį, matmenų tikslumą ir konstrukcijos dizainą.

 

 

Sumanus naujos energijos įrangos kūrimas taip pat paskatino keraminių jutiklių ir funkcinių keraminių medžiagų pritaikymą. Tokios medžiagos kaip cirkonis, pjezoelektrinė keramika ir feritas gali naudoti savo ypatingas elektrines, šilumines ir mechanines savybes, kad nustatytų tokius parametrus kaip temperatūra, slėgis, dujų koncentracija ir srovė.

 

Aukštoje{0}}temperatūroje keraminės medžiagos turi gerą šiluminį stabilumą ir gali būti naudojamos jutiklių apsaugos konstrukcijose ir jautriuose komponentuose. Kai kurios keraminės medžiagos taip pat turi pjezoelektrinių, dielektrinių ar magnetoelektrinių konversijų savybių ir gali būti naudojamos jutiklių sistemose naujose energijos transporto priemonėse, pramoniniame valdyme ir išmaniojoje galios įrangoje.

 

Nuolat tobulinant autonominio vairavimo, akumuliatoriaus valdymo ir energijos kaupimo stebėjimo sistemas, jutiklių ilgalaikio stabilumo, anti-aplinkos trukdžių ir matmenų tikslumo reikalavimai ir toliau didėja, o tai taip pat skatina funkcinės keramikos kūrimą tikslumo ir integravimo kryptimi.

 

 

 

Nauja energijos įranga paprastai turi nepertraukiamai veikti daugelį metų, todėl keraminės dalys ne tik atitinka pradinius našumo rodiklius, bet ir turi turėti gerą ilgalaikį{0}}patikimumą. Medžiagos pasirinkimas, liejimo procesas, sukepinimo procesas, paviršiaus apdorojimas ir matmenų kontrolė turi įtakos galutiniam veikimui.

 

Aukštos{0}}įtampos izoliacinės keramikos atveju būtina sutelkti dėmesį į tokius rodiklius kaip dielektrinis stiprumas, tūrinė varža, valkšnumo atstumas ir dalinis iškrovimas. Dėl keraminių konstrukcijų dalių, kurias veikia mechaninės apkrovos, reikia sutelkti dėmesį į lenkimo stiprumo, atsparumo lūžiams, šiluminio smūgio ir surinkimo įtempių įvertinimą.

 

Be to, keramikos ir metalo šiluminio plėtimosi koeficiento skirtumas taip pat yra svarbus klausimas, į kurį reikia atsižvelgti kuriant inžinerinį projektavimą. Kai įranga dažnai veikia aukštoje ir žemoje temperatūroje, tarp skirtingų medžiagų gali susidaryti šiluminis įtempis. Jei konstrukcinis dizainas ir medžiagų suderinimas nėra tinkamas, ilgalaikis ciklas gali sukelti sąsajos įtrūkimus, atsisluoksniavimą ir net izoliacijos gedimą.

 

Todėl kuriant aukštos įtampos izoliacijos komponentus, tokius kaip izoliuotas keraminis vamzdis EV saugikliuose, būtina atlikti išsamų projektavimą, atsižvelgiant į įvairius medžiagos, struktūros, gamybos ir patikros matmenis, o gaminio patikimumas negali būti vertinamas remiantis tik vienu medžiagos eksploatacinių savybių indeksu.
 

 

Šiuo metu naujoji energetikos pramonė keičiasi nuo tiesiog instaliuotų pajėgumų didinimo iki galios tankio, sistemos efektyvumo ir veikimo patikimumo gerinimo. Naujos energijos transporto priemonės kuriamos prie 800 V aukštos- įtampos platformų, energijos kaupimo sistemos atnaujinamos siekiant didesnės galios ir ilgesnio tarnavimo laiko, o fotovoltiniai keitikliai ir toliau gerina konversijos efektyvumą ir galios tankį. Šie pakeitimai iškėlė naujus techninius reikalavimus keraminėms medžiagoms.

 

Ateityje plėtranaujos energetinės keramikos dalysdaugiau dėmesio skirs bendram medžiagų eksploatacinių savybių ir konstrukcijų projektavimo optimizavimui. Viena vertus, būtina sukurti keramines medžiagas, turinčias didesnį šilumos laidumą, didesnį dielektrinį stiprumą ir geresnes šilumos plėtimosi charakteristikas; kita vertus, taip pat būtina pagerinti gaminio matmenų nuoseklumą ir partijos stabilumą, taikant tikslų liejimą, pažangų sukepinimą ir automatinį patikrinimą.

 

Tuo pat metu keraminių dalių naudojimas palaipsniui plėsis nuo tradicinių izoliacinių movų, korpusų ir substratų iki aukštos{0} įtampos jungčių, maitinimo modulių pakuotės, jutiklių, saugiklių ir tikslių naujos energijos įrangos konstrukcinių dalių. Aukštos -įtampos saugikliams keraminės medžiagos išliks svarbia medžiagų sistema naujose energijos transporto priemonėse ir energijos kaupimo apsaugos sistemose dėl jų visapusių izoliacijos, atsparumo karščiui ir konstrukcinės paramos pranašumų.

 

Paprastai tariant, nors keraminės dalys paprastai tiesiogiai nedalyvauja konvertuojant energiją, jos atlieka pagrindines funkcijas, tokias kaip izoliacija, šilumos išsklaidymas, apsauga, atrama ir patikimas sujungimas. Nuolat tobulinant naujas energiją naudojančias transporto priemones, energijos kaupimą, fotovoltinę ir aukštos įtampos galios elektronikos technologijas, keraminės medžiagos iš tradicinių pagalbinių medžiagų virsta svarbiomis pagrindinėmis medžiagomis, kurios turi įtakos naujos energijos įrangos saugai, efektyvumui ir eksploatavimo trukmei.

 

Ateityje keramikos technologijų naujovės, kurių pagrindinis tikslas yra didelis patikimumas, didelis šilumos laidumas, aukšta izoliacija, lengvas svoris ir tiksli gamyba, toliau skatins naujos energijos įrangos kūrimą siekiant didelio galios tankio, didelio efektyvumo ir ilgalaikio patikimumo.