Analyse des Herstellungsprozesses für laminierte Stromschienen

Laminierte Stromschienen sind hochleistungsfähige leitfähige Verbindungsstrukturen, die aus mehreren miteinander laminierten Leiterschichten und Isolierschichten bestehen. Sie werden häufig in den Bereichen neue Energie, Leistungselektronik, Schienentransport, Energiespeichersysteme und industrielle Automatisierungsgeräte eingesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen Leiterstrukturen zeichnen sie sich durch eine niedrige Induktivität, eine hohe Strombelastbarkeit, eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Platzausnutzung aus, wodurch sie häufig in Hochleistungswandlersystemen und Präzisionsstromverteilungssystemen eingesetzt werden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In der modernen Leistungselektronik sind teilweise laminierte Stromschienen und Verbindungsschienen mit mehrschichtiger Verbundstruktur zu wichtigen Komponenten von Hochfrequenz- und Hochspannungssystemen geworden, die sich besonders für Wechselrichter, IGBT-Module, Energiespeicherwandler und elektrische Antriebssysteme für Fahrzeuge mit neuer Energie eignen.

 

Die Herstellung laminierter Stromschienen erfordert eine systematische Planung. In der Entwurfsphase müssen Faktoren wie Stromkapazität, elektromagnetische Störungen, Temperaturanstiegskontrolle, Isolationsabstand, Installationsraum und mechanische Festigkeit umfassend berücksichtigt werden. Bei laminierten Sammelschienen, die in Hochleistungswandlern verwendet werden, wirken sich die Leiteranordnung und die Zwischenschichtstruktur direkt auf die parasitäre Induktivität und die gesamte elektrische Leistung des Systems aus. Einige komplexe Anwendungen verwenden auch dreischichtige laminierte Sammelschienenstrukturen, um Anforderungen an eine höhere Leistungsdichte und eine stabilere Stromübertragung zu erfüllen.

 

Die Materialauswahl ist ein entscheidender Schritt bei der Herstellung laminierter Stromschienen. Leiter bestehen in der Regel aus Kupfer oder Aluminium mit hoher Leitfähigkeit, wobei kupferlaminierte Sammelschienen aufgrund ihrer hervorragenden Leitfähigkeit und thermischen Stabilität häufiger in Industrieanlagen und neuen Energiesystemen eingesetzt werden. Isolationsschichten bestehen häufig aus PET, PI, Epoxidharz-Verbundwerkstoffen oder hochtemperaturbeständigen Isolierfolien, um eine langfristige Isolationszuverlässigkeit und Spannungsfestigkeit zu gewährleisten.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Bearbeitung der Leiterschicht umfasst typischerweise Prozesse wie Stanzen, Stanzen, Biegen, Laserschneiden und CNC-Bearbeitung. Eine strikte Kontrolle der Maßtoleranzen und der Ebenheit ist während der Verarbeitung unerlässlich, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren und die Gesamtgenauigkeit der Montage zu verbessern. Für kundenspezifische Produkte wie kundenspezifische laminierte Kupfer-Wechselrichter-Sammelschienen für die Elektroinstallation sind je nach Geräteschnittstelle des Kunden unregelmäßige Strukturen und Mehrlochkonstruktionen erforderlich.

 

Bei der Vorbereitung der Isolierschicht wird mehr Wert auf die Gleichmäßigkeit der Dicke und die dielektrische Stabilität gelegt. Isoliermaterialien erfordern typischerweise eine Oberflächenreinigung und Vorbehandlung vor dem Laminieren, um die Haftfestigkeit zwischen den Schichten zu verbessern. Bei laminierten Sammelschienenprodukten mit niedriger Induktivität ist die Steuerung der Isolationsschichtdicke besonders wichtig, da der Abstand zwischen den Schichten einen direkten Einfluss auf die Systeminduktivität und die Hochfrequenzleistung hat.

 

Die Laminierung ist der zentrale Schritt im gesamten Herstellungsprozess. Die Leiterschicht und die Isolationsschicht werden durch Heißpressen oder Vakuumlaminieren stoffschlüssig verbunden. Während der Laminierung ist eine genaue Kontrolle von Temperatur, Druck und Haltezeit erforderlich, um Probleme wie Blasen, Delaminierung oder lokale Spannungskonzentrationen zu vermeiden. Produkte, die in laminierten Sammelschienen mit DC-Link-Kondensator und laminierten Sammelschienen mit DC-Unterstützungskondensator verwendet werden, stellen in der Regel höhere Anforderungen an die Laminierungsstabilität, da sie über längere Zeiträume in Umgebungen mit Hochfrequenzimpulsen und hohem Strom betrieben werden.

 

Nach dem Laminieren sind nachfolgende Bearbeitungsprozesse erforderlich, darunter Bohren, Kantenbeschneiden, Nieten und Schweißen. Das fertige Produkt muss gratfreie Kanten, eine präzise Lochpositionierung und keine Leiterverformung gewährleisten, um den Anforderungen der automatisierten Montage gerecht zu werden. Bei komplexen Installationsszenarien, wie z. B. laminierten Sammelschienen für komplexe Sammelschieneninstallationen, müssen auch die räumliche Anordnung und die Montagefreundlichkeit berücksichtigt werden.

 

Die Durchgangsprüfung ist ein grundlegender Prüfpunkt bei der Herstellung laminierter Stromschienen. Durch die Prüfung der Leitfähigkeit zwischen den einzelnen Leiterschichten können Probleme wie Kurzschlüsse, Unterbrechungen und schlechte Kontakte effektiv erkannt werden. Gleichzeitig ist auch die Prüfung der Isolationsleistung unerlässlich, einschließlich Isolationswiderstandsprüfungen, Spannungsfestigkeitsprüfungen und Teilentladungsprüfungen. Insbesondere bei Hochspannungsanwendungen wie explosionsgeschützten Hochspannungs-Wechselrichter-Sammelschienen wirkt sich die Zuverlässigkeit der Isolierung direkt auf die Betriebssicherheit des Systems aus.

 

Um die Haltbarkeit und Umweltanpassungsfähigkeit der Produkte weiter zu verbessern, werden einige Produkte einer Oberflächenbehandlung unterzogen. Zu den gängigen Verfahren gehören Verzinnen, Vernickeln, Sprühen und Antioxidationsbehandlungen. Die Verzinnung verbessert effektiv die Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit und eignet sich daher für Geräte wie laminierte Sammelschienen für Gleichstromverteilungssysteme, die über längere Zeiträume in komplexen Umgebungen betrieben werden.

 

Mit der Entwicklung der neuen Energiewirtschaft und der Schienenverkehrsindustrie erweitern sich die Anwendungsbereiche laminierter Stromschienen kontinuierlich. Beispielsweise werden laminierte Stromschienen für Elektroautos häufig in Batteriesystemen für neue Energiefahrzeuge, Elektroantriebssystemen und Ladesystemen verwendet. Wechselrichter-Sammelschienen für den Schienenverkehr und laminierte U-Bahn-Sammelschienen werden häufig in Umrichtergeräten und Stromversorgungssystemen für den Schienenverkehr eingesetzt.

 

In High-End-Leistungselektronikgeräten sind maßgeschneiderte Lammschienen für IGBTs aufgrund ihrer Fähigkeit, Streuinduktivität zu reduzieren und Strompfade zu optimieren, zu einer wichtigen Lösung für die Verbindung von IGBT-Modulen geworden. Mittlerweile werden Lammschienen für Wechselrichter mit drei Ebenen und Lamellensammelschienen für Back-{4}}zu-{5}-Konverter mit großer-Kapazität auch häufig in Energiespeicherkonvertern, Windkraftkonvertersystemen und großen industriellen Wechselrichtergeräten eingesetzt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aus fertigungstechnischer Sicht sind laminierte Stromschienen nicht nur einfache Leiterverbinder, sondern entscheidende elektrische Komponenten, die Leitfähigkeit, elektromagnetische Verträglichkeit, Wärmemanagement und strukturelle Integration in Einklang bringen. In modernen leistungselektronischen Systemen sind Lammschienen als passive elektronische Komponenten nach und nach zu grundlegenden Komponenten für die Verbesserung der Gerätezuverlässigkeit und Leistungsdichte geworden.

 

In der Zukunft werden angesichts der Trends zu höherer Spannung, höherer Frequenz und Systemintegrationlaminierte Stromschienenwerden weiterhin eine entscheidende Rolle bei neuen Energien, Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen, industriellen Frequenzumrichtern und dem Schienenverkehr spielen und sich in Richtung geringerer Induktivität, höherer Leistungsdichte und komplexerer integrierter Strukturen entwickeln.