دور السيراميك المتقدم في تطبيق مركبات الطاقة الجديدة

مع التطور السريع لصناعة مركبات الطاقة الجديدة، أصبح التحول الكهربائي لشركات صناعة السيارات هو الاتجاه السائد. يتم تدريجيًا استبدال مكونات مركبات الوقود التقليدية بمنتجات عالية الأداء-متكيفة مع ظروف الطاقة الجديدة. يلعب السيراميك المتقدم، نظرًا لعزله الممتاز، ومقاومته لدرجات الحرارة العالية-، ومقاومة التآكل، وخصائص القوة- العالية، دورًا مهمًا في مجال مركبات الطاقة الجديدة ويصبح مادة الدعم الأساسية للمكونات الرئيسية. ترتبط تطبيقاتها ذات الصلة ارتباطًا وثيقًا بالترقية التكنولوجية لمكونات السيراميك الممعدنة.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تعد تكنولوجيا التحكم الكهربائي المؤشر الأساسي لقياس مستوى تطوير مركبات الطاقة الجديدة. تلعب المرحلات السيراميكية ذات الجهد العالي-، باعتبارها المكون الأساسي لنظام التحكم الكهربائي، دورًا حاسمًا. المرحلات التقليدية مقيدة بتكنولوجيا التصنيع وقد تواجه مشكلات مثل فشل التصاق التلامس أو احتراق القوس عند توصيل الأحمال الحثية ذات الجهد العالي- DC أو الأحمال الحثية لعامل الطاقة المنخفض-. ومع ذلك، فإن مرحلات التفريغ DC ذات الجهد العالي-الجديدة تحل هذه المشكلة بشكل فعال.

 

يستخدم هذا التتابع تجويفًا مفرغًا محكم الإغلاق بالمعدن والسيراميك، ويعتمد على عملية السيراميك إلى المعدن لتحقيق مزيج وثيق من المكونات الخزفية والمعدنية. يتم توصيل العازل الخزفي بشكل انزلاقي بين مكون الاتصال المتحرك وقضيب الدفع، مما يضمن أن جهات الاتصال المتحركة والثابتة يمكن أن تحافظ على عزل كهربائي جيد في كل من حالات التوصيل والفصل، وبالتالي ضمان قدرة إطفاء القوس للمرحل عند تبديل أحمال الجهد العالي - DC. الأقواس هي السبب الرئيسي للاحتراق الذاتي للمركبة، كما أن خصائص العزل الممتازة للسيراميك هي الدعم الأساسي لتحقيق اتصال وفصل "خالي من القوس الكهربائي". يتكون الهيكل الأساسي للغلاف الخزفي من سيراميك الألومينا بنسبة 95%، وهو تطبيق مهم لغطاء السيراميك المعدني لأشباه موصلات الطاقة.

يعد نظام التحكم الإلكتروني مكونًا أساسيًا رئيسيًا لمركبات الطاقة الجديدة. تعد وحدة IGBT (الترانزستور ثنائي القطب للبوابة المعزولة)، باعتبارها "الجهاز العصبي المركزي"، القسم الأساسي لمركبات الطاقة الجديدة وأنظمة شحن الأكوام، حيث تمثل 40% إلى 50% من إجمالي تكلفة وحدة التحكم.

 

واللوح الخزفي{0}}المغطى بالنحاس هو مادة التغليف الرئيسية لوحدة IGBT. تعتمد اللوحة المغطاة بالنحاس الخزفي- على هيكل مركب من النحاس-سيراميك-نحاسي، يجمع بين العزل العالي، والقوة الميكانيكية العالية، وتبديد الحرارة الممتاز، وخصائص التمدد الحراري المطابقة للسيراميك، بالإضافة إلى قدرة الحمل العالية للتيار-، والأداء الممتاز لربط اللحام، والتوصيل الحراري العالي للنحاس الخالي من الأكسجين-. في الوقت الحالي، يتم تصنيف الألواح الخزفية المكسوة بالنحاس- إلى ثلاثة أنواع استنادًا إلى المواد الخزفية: الألومينا، ونيتريد الألومنيوم، ونيتريد السيليكون.

 

ومن بينها، تتميز الألواح المغطاة بالنحاس-من نيتريد السيليكون بأفضل أداء، وتتميز بالقوة العالية والتوصيل الحراري العالي. إلى جانب تكنولوجيا اللحام المعدنية النشطة، تم تحسين موثوقيتها بشكل كبير، مما يجعلها المادة المفضلة لتعبئة وحدات IGBT ذات الجهد العالي-والطاقة العالية-، ومناسبة بشكل خاص للمتطلبات العالية لمركبات الطاقة الجديدة من حيث الموثوقية والتصغير. يتم تصنيع لوح سيراميك الألومينا والنحاس- على أساس سيراميك الألومينا المعدني وله خصائص العزل وتبديد الحرارة الأساسية.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

يتم استخدام موصلات الجهد العالي -السيراميكية على نطاق واسع في التحكم في مفتاح الطاقة، وحماية دوائر مركبات الطاقة الجديدة، بالإضافة إلى أكوام الشحن، وإمداد طاقة البطارية، ومحول التردد المتغير، والشحن المسبق للمكثف-، وأنظمة التحكم الكهربائية الأخرى ذات الصلة. يكمن الجوهر التقني في استخدام اللحام الفراغي لحام السيراميك وسبائك الكربيد لتشكيل تجويف مغلق. يتم ملء التجويف الداخلي بخليط غاز الهيدروجين سريع التبريد لتحقيق إطفاء القوس لفترة قصيرة-.

 

بما أن احتراق القوس يؤدي إلى تمدد الغاز المغلف الداخلي بسبب الحرارة، فإنه يمارس التوتر على رأس وصلة اللحام. ولذلك، فإن قوة رأس وصلة اللحام ذات أهمية حاسمة. يعد هيكل التغليف للسيراميك وسبائك كوفار هو العامل الرئيسي الذي يؤثر على قوة المفصل. حاليًا، يتم استخدام شكلين شائعين للتغليف، وهما الختم المسطح والختم العمودي، على نطاق واسع. يعتمد الغلاف الخزفي الأساسي لموصل HVDC على خصائص المكونات الخزفية المعدنية عالية القوة - لضمان القوة الهيكلية وأداء الختم للمنطقة المغلفة.

تتمتع مركبات الطاقة الجديدة بمتطلبات أداء أعلى بكثير لمحامل المحركات مقارنة بالمركبات التقليدية. يجب أن تتكيف محامل المحرك مع السرعة العالية-والمجالات المغناطيسية القوية وظروف التآكل المنخفضة. تتضمن المتطلبات المحددة كثافة أقل، ومقاومة تآكل أقوى، وعزلًا جيدًا لتقليل التآكل الكهربائي الناتج عن تفريغ المحمل، وأسطح كروية أكثر سلاسة لتقليل التآكل.

 

أصبحت الكرات الخزفية، بكثافتها المنخفضة وصلابتها العالية ومقاومتها للاحتكاك وخصائص العزل الممتازة، المادة المثالية لحالة العمل هذه. ولها دور لا يمكن الاستغناء عنه في مجالات درجات الحرارة المرتفعة-والمغناطيسية القوية ومجالات التفريغ العالية- وقد أصبحت اتجاه التطبيق لمحامل المحركات في مركبات الطاقة الجديدة. تتم معالجة المكونات الأساسية للمحامل الكروية الخزفية باستخدام السيراميك المعدني الدقيق، مما يلبي متطلبات الأداء العالي-لمحركات مركبات الطاقة الجديدة. تعمل خصائص مقاومة التآكل والعزل الممتازة على تعزيز الاستقرار وعمر خدمة المحرك بشكل فعال.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بشكل عام، يركز تطبيق السيراميك المتقدم في مجال مركبات الطاقة الجديدة بشكل أساسي على الأقسام الأساسية مثل نظام التحكم الإلكتروني ونظام القيادة. وبالاعتماد على خصائص المادة الفريدة، فقد نجح في حل أوجه القصور في أداء المواد المعدنية التقليدية في -الضغط العالي ودرجة الحرارة- العالية وظروف المجال المغناطيسي القوي. مع ترقية مركبات الطاقة الجديدة نحو الجهد العالي، وخفيفة الوزن، والموثوقية العالية،تعدين السيراميكيستمر تحسين التكنولوجيا، وسيعمل السيراميك المتقدم على توسيع سيناريوهات تطبيقه بشكل أكبر، وتعزيز ترقية أداء المكونات ذات الصلة، وتوفير دعم مادي مهم للتطوير-عالي الجودة لصناعة مركبات الطاقة الجديدة.