Il ruolo della ceramica avanzata nell'applicazione dei veicoli a nuova energia

Con il rapido sviluppo del settore dei veicoli a nuova energia, la trasformazione elettrica delle case automobilistiche è diventata la tendenza principale. I componenti tradizionali dei veicoli a carburante vengono gradualmente sostituiti da prodotti ad alte-prestazioni adattati alle nuove condizioni energetiche. Le ceramiche avanzate, grazie al loro eccellente isolamento, resistenza alle alte-temperature, resistenza all'usura e proprietà ad alta-resistenza, svolgono un ruolo importante nel campo dei veicoli a nuova energia e diventano il materiale di supporto principale per i componenti chiave. Le loro relative applicazioni sono strettamente legate all'aggiornamento tecnologico dei componenti ceramici metallizzati.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La tecnologia di controllo elettrico è l’indicatore fondamentale per misurare il livello di sviluppo dei veicoli a nuova energia. I relè ceramici CC ad alta- tensione, in quanto componente principale del sistema di controllo elettrico, svolgono un ruolo cruciale. I relè tradizionali sono limitati dalla tecnologia di produzione e potrebbero riscontrare problemi come la mancata adesione dei contatti o la bruciatura dell'arco quando si collegano carichi induttivi ad alta-tensione CC o a basso-fattore di potenza. Tuttavia, i nuovi relè a vuoto CC ad alta-tensione risolvono efficacemente questo problema.

 

Questo relè utilizza una cavità sotto vuoto sigillata da metallo e ceramica, basandosi sul processo Ceramic to Metal per ottenere una stretta combinazione di componenti in ceramica e metallo. L'isolante ceramico è collegato in modo scorrevole tra il componente del contatto mobile e l'asta di spinta, garantendo che i contatti mobili e statici possano mantenere un buon isolamento elettrico sia negli stati di conduzione che di disconnessione, garantendo così la capacità di estinzione dell'arco del relè quando si commutano carichi CC ad alta-tensione. Gli archi sono la causa principale della combustione spontanea dei veicoli e le eccellenti proprietà isolanti della ceramica sono il supporto principale per ottenere una connessione e disconnessione "senza arco elettrico". La struttura centrale del guscio ceramico è realizzata al 95% in ceramica di allumina, che rappresenta un'importante applicazione dell'alloggiamento in ceramica metallizzata per semiconduttori di potenza.

Il sistema di controllo elettronico è un componente fondamentale dei veicoli a nuova energia. Il modulo IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), in quanto "sistema nervoso centrale", è la sezione centrale dei veicoli a nuova energia e dei sistemi di ricarica a palo, rappresentando dal 40% al 50% del costo totale del controller.

 

Inoltre, il pannello rivestito in rame- ceramico è il materiale di imballaggio principale del modulo IGBT. Il pannello rivestito in rame ceramico- adotta una struttura composita a "sandwich" di rame-ceramica-rame, che combina l'elevato isolamento, l'elevata resistenza meccanica, l'eccellente dissipazione del calore e le caratteristiche di espansione termica corrispondenti della ceramica, nonché l'elevata capacità di trasporto di corrente-, eccellenti prestazioni di saldatura ed elevata conduttività termica del rame privo di ossigeno-. Attualmente, i pannelli rivestiti in rame-ceramico sono classificati in tre tipi basati su materiali ceramici: allumina, nitruro di alluminio e nitruro di silicio.

 

Tra questi, il pannello rivestito in rame- in nitruro di silicio offre le migliori prestazioni, caratterizzato da elevata resistenza ed elevata conduttività termica. In combinazione con la tecnologia di saldatura attiva dei metalli, la sua affidabilità è stata notevolmente migliorata, rendendolo il materiale preferito per il confezionamento di moduli IGBT ad alta-tensione e alta-potenza, particolarmente adatto per gli elevati requisiti di affidabilità e miniaturizzazione dei veicoli a nuova energia. Il pannello rivestito in rame ceramico di allumina- è realizzato sulla base di ceramica metallizzata di allumina e presenta proprietà di isolamento e dissipazione del calore di base.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I contattori ceramici ad alta-tensione sono ampiamente utilizzati nel controllo degli interruttori di alimentazione, nella protezione dei circuiti dei veicoli a nuova energia, nonché nelle pile di ricarica, nell'alimentazione a batteria, nel convertitore di frequenza variabile, nella pre-carica dei condensatori e in altri sistemi di controllo elettrico correlati. Il nocciolo tecnico risiede nell'utilizzo della brasatura sotto vuoto per saldare la ceramica e la lega di carburo per formare una cavità sigillata. La cavità interna è riempita con una miscela di gas idrogeno a raffreddamento rapido per ottenere un'estinzione dell'arco in breve-tempo.

 

Poiché la combustione dell'arco provoca l'espansione del gas incapsulato interno a causa del calore, esercita una tensione sulla testa del giunto di saldatura. Pertanto, la resistenza della testa del giunto di saldatura è di fondamentale importanza. La struttura di incapsulamento della ceramica e della lega Kovar è il fattore chiave che influenza la resistenza del giunto. Attualmente, sono ampiamente utilizzate due forme di incapsulamento comuni, vale a dire la sigillatura piatta e la sigillatura verticale. L'involucro ceramico del contattore HVDC principale si basa sulle caratteristiche dei componenti ceramici metallizzati ad alta-resistenza per garantire la resistenza strutturale e le prestazioni di tenuta dell'area incapsulata.

I veicoli a nuova energia hanno requisiti prestazionali molto più elevati per i cuscinetti del motore rispetto ai veicoli tradizionali. I cuscinetti del motore devono essere adattati alle alte-velocità, ai forti campi magnetici e alle condizioni di bassa usura. I requisiti specifici includono densità inferiore, maggiore resistenza all'usura, buon isolamento per ridurre la corrosione elettrica causata dalla scarica dei cuscinetti e superfici delle sfere dei cuscinetti più lisce per ridurre l'usura.

 

Le sfere in ceramica, con la loro bassa densità, elevata durezza, resistenza all'attrito ed eccellenti proprietà isolanti, sono diventate il materiale ideale per questa condizione di lavoro. Svolgono un ruolo insostituibile nei campi ad alta-temperatura, forte campo magnetico e ad alto-vuoto e sono diventati la tendenza applicativa per i cuscinetti dei motori nei veicoli a nuova energia. I componenti principali dei cuscinetti a sfere in ceramica vengono lavorati utilizzando ceramica metallizzata di precisione, soddisfacendo i requisiti di prestazioni elevate-dei motori dei veicoli a nuova energia. La loro eccellente resistenza all'usura e le proprietà di isolamento migliorano efficacemente la stabilità e la durata del motore.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nel complesso, l’applicazione della ceramica avanzata nel campo dei veicoli a nuova energia si concentra principalmente su sezioni fondamentali come il sistema di controllo elettronico e il sistema di guida. Facendo affidamento sulle caratteristiche uniche del materiale, ha risolto i limiti prestazionali dei tradizionali materiali metallici in condizioni di alta-pressione, alta-temperatura e forte campo magnetico. Man mano che i veicoli a nuova energia si aggiornano verso l’alta tensione, la leggerezza e l’elevata affidabilità,metallizzazione ceramicala tecnologia continua a essere ottimizzata e la ceramica avanzata espanderà ulteriormente i propri scenari applicativi, promuovendo l'aggiornamento delle prestazioni dei relativi componenti e fornendo un importante supporto materiale per lo sviluppo di alta-qualità del settore dei veicoli a nuova energia.