התפקיד של קרמיקה מתקדמת ביישום של רכבי אנרגיה חדשים

עם ההתפתחות המהירה של תעשיית רכבי האנרגיה החדשה, הטרנספורמציה החשמלית של יצרניות הרכב הפכה למגמה המרכזית. רכיבי רכב דלק מסורתיים מוחלפים בהדרגה במוצרים-בעלי ביצועים גבוהים המותאמים לתנאי אנרגיה חדשים. קרמיקה מתקדמת, בשל הבידוד המצוין שלה, עמידות-בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני שחיקה ותכונות חוזק-גבוהות, ממלאות תפקיד חשוב בתחום רכבי האנרגיה החדשים והופכת לתמיכת החומר המרכזית עבור רכיבי מפתח. היישומים הקשורים ביניהם קשורים קשר הדוק לשדרוג הטכנולוגי של רכיבים קרמיים מתכתיים.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

טכנולוגיית בקרת חשמל היא אינדיקטור הליבה למדידת רמת הפיתוח של רכבי אנרגיה חדשים. ממסרים קרמיים DC במתח גבוה-, כמרכיב הליבה של מערכת הבקרה החשמלית, ממלאים תפקיד מכריע. ממסרים מסורתיים מוגבלים על ידי טכנולוגיית ייצור ועשויים להיתקל בבעיות כגון כשל בהדבקת מגע או שחיקה בקשת בעת חיבור עומסים אינדוקטיביים במתח DC גבוה- או-מקדם הספק נמוך. עם זאת, ממסרי ואקום DC החדשים-הגבוהים פותרים ביעילות את הבעיה הזו.

 

ממסר זה משתמש בחלל ואקום אטום על ידי מתכת וקרמיקה, תוך הסתמכות על תהליך קרמיקה למתכת כדי להשיג שילוב הדוק של רכיבי קרמיקה ומתכת. המבודד הקרמי מחובר בהחלקה בין רכיב המגע הנע לבין מוט הדחיפה, מה שמבטיח שהמגעים הנעים והסטטיים יכולים לשמור על בידוד חשמלי טוב במצבים מוליכים וגם במצבי ניתוק, ובכך להבטיח את יכולת כיבוי הקשת של הממסר בעת החלפת עומסי מתח DC גבוהים-. קשתות הן הגורם העיקרי לבעירה ספונטנית של כלי רכב, ותכונות הבידוד המצוינות של קרמיקה הן התמיכה המרכזית להשגת חיבור וניתוק "ללא קשתות"-. מבנה הליבה של מעטפת הקרמיקה עשוי מקרמיקה של 95% אלומינה, המהווה יישום חשוב של בית קרמיקה מתכתי עבור מוליכים למחצה כוח.

מערכת הבקרה האלקטרונית היא מרכיב מרכזי של רכבי אנרגיה חדשים. מודול ה-IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), בתור "מערכת העצבים המרכזית", הוא חלק הליבה של רכבי אנרגיה חדשים ומערכות הנעת ערימות טעינה, המהווה 40% עד 50% מהעלות הכוללת של הבקר.

 

ולוח הנחושת הקרמי-הוא חומר האריזה העיקרי של מודול ה-IGBT. לוח המחופה-נחושת קרמי מאמץ מבנה מרוכב נחושת-קרמי-"סנדוויץ'" נחושת, המשלב בידוד גבוה, חוזק מכני גבוה, פיזור חום מצוין ומאפייני התפשטות תרמית תואמים של קרמיקה, כמו גם זרם גבוה-יכולת הליכה ויכולת הליכה הגבוהה, ויכולת הליכה הגבוהה. נחושת ללא-חמצן. נכון לעכשיו, לוחות חיפויי נחושת-מחולקים לשלושה סוגים המבוססים על חומרים קרמיים: אלומינה, אלומיניום ניטריד וסיליקון ניטריד.

 

ביניהם, ללוח המצופה נחושת-סיליקון ניטריד יש את הביצועים הטובים ביותר, עם חוזק גבוה ומוליכות תרמית גבוהה. בשילוב עם טכנולוגיית ריתוך מתכת אקטיבית, האמינות שלו שופרה משמעותית, מה שהופך אותו לחומר המועדף לאריזה של מודולי IGBT במתח-גבוה ו-גבוהה, המתאימים במיוחד לדרישות הגבוהות של רכבי אנרגיה חדשים לאמינות ולמזעור. לוח המחופה נחושת קרמי-אלומינה עשוי על בסיס קרמיקה מתכתית של אלומינה ובעל תכונות בידוד ופיזור חום בסיסיות.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

מגעי מתח גבוה-קרמיים נמצאים בשימוש נרחב בבקרת מתג ההפעלה, הגנת מעגלים של רכבי אנרגיה חדשים, כמו גם ערימות טעינה, אספקת חשמל לסוללות, ממיר תדרים משתנה, טעינת קדם-קבלים ומערכות בקרה חשמליות קשורות אחרות. הליבה הטכנית טמונה בשימוש בהלחמת ואקום כדי לרתך את הקרמיקה ואת סגסוגת הקרביד ליצירת חלל אטום. החלל הפנימי מלא בתערובת גז מימן שמתקררת במהירות כדי להשיג כיבוי קשת-בזמן קצר.

 

מכיוון ששריפת הקשת גורמת להתרחבות הגז הפנימי המובלע עקב חום, היא מפעילה מתח על ראש מפרק הריתוך. לכן, חוזק ראש מפרק הריתוך הוא בעל חשיבות מכרעת. מבנה המעטפת של קרמיקה וסגסוגת קובר הוא הגורם המרכזי המשפיע על חוזק המפרק. נכון לעכשיו, נעשה שימוש נרחב בשתי צורות אנקפסולציה נפוצות, כלומר איטום שטוח ואיטום אנכי. מארז קרמי הליבה של מגע HVDC מסתמך על המאפיינים של רכיבים קרמיים מתכתיים בעלי חוזק- גבוה כדי להבטיח את החוזק המבני וביצועי האיטום של השטח המובלע.

לרכבי אנרגיה חדשים יש דרישות ביצועים גבוהות בהרבה למיסבי מנוע מאשר לכלי רכב מסורתיים. יש להתאים את מיסבי המנוע למהירות גבוהה-, לשדות מגנטיים חזקים ולתנאי בלאי נמוך. דרישות ספציפיות כוללות צפיפות נמוכה יותר, עמידות בפני שחיקה חזקה יותר, בידוד טוב להפחתת קורוזיה חשמלית הנגרמת על ידי פריקת מיסבים, ומשטחי כדורי מיסבים חלקים יותר להפחתת הבלאי.

 

כדורי קרמיקה, עם הצפיפות הנמוכה, הקשיות הגבוהה, העמידות לחיכוך ותכונות הבידוד המעולות שלהם, הפכו לחומר האידיאלי למצב עבודה זה. יש להם תפקיד שאין לו תחליף בשדות ואקום-גבוהים, מגנטיים חזקים ו-גבוהים, והם הפכו למגמת היישום של מיסבים מנועיים בכלי רכב חדשים באנרגיה. מרכיבי הליבה של מיסבים כדוריים קרמיים מעובדים באמצעות Precision Metallized Ceramics, העומדים בדרישות הביצועים הגבוהות- של מנועים חדשים לרכבי אנרגיה. עמידות הבלאי ותכונות הבידוד המעולה שלהם משפרים ביעילות את היציבות וחיי השירות של המנוע.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

בסך הכל, היישום של קרמיקה מתקדמת בתחום רכבי האנרגיה החדשים מתמקד בעיקר בחלקי ליבה כגון מערכת הבקרה האלקטרונית ומערכת ההנעה. בהסתמך על מאפייני החומר הייחודיים שלו, הוא פתר את החסרונות בביצועים של חומרי מתכת מסורתיים בתנאי לחץ גבוה-, טמפרטורה- גבוהה ושדה מגנטי חזק. ככל שרכבי אנרגיה חדשים משתדרגים לכיוון מתח גבוה, קל משקל ואמינות גבוהה,מתכת קרמיתהטכנולוגיה ממשיכה לעבור אופטימיזציה, וקרמיקה מתקדמת תרחיב עוד יותר את תרחישי היישומים שלה, תקדם את שדרוג הביצועים של רכיבים קשורים, ותספק תמיכה חומרית חשובה לפיתוח-איכותי של תעשיית רכבי האנרגיה החדשה.