Mikä on kuparifoliomoni{0}}kerroksinen hitsauskisko? Analyysi rakenteesta, eduista ja sovelluksista

Kun uudet energiaajoneuvot, energian varastointijärjestelmät ja suuritehoinen{0}}tehoelektroniikka kehittyvät kohti suurempia virtoja, pienentymistä ja parempaa luotettavuutta, perinteisten jäykkien kuparikiskojen tilallinen mukautuvuus ja mekaaniset iskunvaimennusominaisuudet ovat yhä enemmän rajoitettuja tietyissä sovelluksissa. Kuparikalvon monikerroksinen hitsauskisko käyttää laminoitua rakennetta useista ohuista kuparikalvoista, jotka on liitetty yhteen hitsaamalla tai muilla luotettavilla liitosprosesseilla integroiduksi johtavaksi komponentiksi. Samalla kun se helpottaa virransiirtoa, se tarjoaa myös jonkin verran joustavuutta, tärinänvaimennusta ja lämpölaajenemisen kompensointia.

 

Julkisesti saatavilla olevat tekniset tiedot osoittavat, että monikerroksisia kuparikalvorakenteita käytetään jo uusien energiaajoneuvojen akkupakkausten akkukennokielekkeiden liittämiseen virtakiskoihin, mikä on tärkeä osa luotettavia sisäisiä sähköliitäntöjä. Tämä pätee erityisesti pussikennoihin, joissa useiden kennokielekkeiden on muodostettava vakaat sähköiset liitännät virtakiskoon, ja monikerroksisten ohuiden kalvojen hitsaus asettaa korkeat vaatimukset prosessin ohjaukselle.

 

 

Kuparinen taipuisa virtakisko voidaan määritellä joustavaksi tai puoli{0}}joustavaksi johtavaksi virtakiskoksi, joka koostuu useista kuparikalvokerroksista, jotka on liitetty yhteen hitsaamalla, diffuusioliittämällä tai muilla sopivalla kiinteän olomuodon liitosprosesseilla. Toisin kuin perinteiset paksut kuparikiskot,-jotka käyttävät yksinkertaisesti yhtä paksua kuparilevyä johtimena-tämän tyyppiset virtakiskot valmistetaan pinoamalla useita kerroksia ohuempaa kuparikalvoa määrättyyn paksuuteen ja sitten hitsaamalla tai yhdistämällä ne määrätyille alueille.

 

Tämä rakennesuunnittelu mahdollistaa kalvokerrosten lukumäärän, yksittäisen kerroksen paksuuden, kokonaispoikki-poikkipinta-alan, hitsausalueen pituuden, liitinkokoonpanon ja asennustavan mukauttamisen. Näin ollen monikerroksisessa virtakiskossa yhdistyvät kuparin erinomainen sähkönjohtavuus sekä ylivertainen joustavuus ja tilallinen mukautuvuus, jonka pinottu ohut{2}}kerrosrakenne tarjoaa.

 

 

Tyypillinen monikerroksinen kuparifoliovirtakisko koostuu seuraavista osista: kuparikalvokerrokset, hitsausalueet, liitosliittimet ja tarvittavat eristys- tai pintakäsittelyrakenteet. Kuparikalvokerrokset toimivat ensisijaisena johtavana elementtinä.

 

Uusissa energiaajoneuvoissa ja energian varastointisovelluksissa kuparikalvokerrosten paksuus ja lukumäärä määritetään tyypillisesti nimellisvirran, sallitun lämpötilan nousun ja käytettävissä olevan asennustilan perusteella. Hitsausvyöhykkeet suojaavat useita kuparikalvokerroksia ja muodostavat matalavastuksen{1}}sähköyhteyden. Liitäntäliittimet voidaan suunnitella litteiksi liittimiksi, liittimiksi asennusrei'illä, virtakiskoliittimillä tai muilla kokoonpanoilla, jotka sopivat järjestelmän asennusvaatimuksiin. Joidenkin tuotteiden liittimille voidaan tehdä pintakäsittelyjä-kuten tina-, nikkeli- tai hopeapinnoitus-, jotta voidaan vastata erityisiin ympäristö- ja liitäntätarpeisiin.

 

 

Perinteisissä jäykissä virtakiskoissa käytetään tyypillisesti paksuja kuparilevyjä tai -tankoja. Vaikka tämä rakenne tarjoaa erinomaisen mekaanisen lujuuden ja virran{1}}kantokyvyn, akkupakkausten, tehomoduulien ja kompaktien sähköjärjestelmien liittimien on myös kestettävä kokoonpanotoleranssit, tärinä ja lämpölaajeneminen.

 

Kuparilaminoitu kalvoliitin muodostaa ohuiden kuparikerrosten väliin joustavia vyöhykkeitä, jolloin virtakisko pystyy absorboimaan mekaanista siirtymää jossain määrin.

 

Julkisesti saatavilla oleva tieto luonnehtii kuparifolion joustavia virtakiskoja niiden korkealla johtavuudella, joustavalla liitettävyydellä, tärinänvaimennus- ja lämpökompensointiominaisuuksilla, ja toteaa niiden soveltuvuuden sovelluksiin, kuten uusiin energiaajoneuvojen akkuihin ja energian varastointijärjestelmiin.

 

 

Perinteiset jäykät kuparikiskot valmistetaan tyypillisesti paksuista kuparilevyistä tai -tankista. Niiden ensisijaisia ​​ominaisuuksia ovat korkea rakenteellinen jäykkyys ja kypsät valmistusprosessit, mikä tekee niistä sopivia kiinteään -asentoiseen virransiirtoon.

Sitä vastoin monikerroksiset hitsatut kuparikalvokiskot käyttävät rakennetta, joka koostuu useista kerroksista ohutta kuparikalvoa. Niiden tärkeimpiä ominaisuuksia ovat joustavuus, tila mukautuvuus, tärinänvaimennus ja lämpölaajenemisen kompensointi. Näin ollen näiden kahden tuotteen välinen suhde ei ole vain suora korvaaminen.

Jos sähköjärjestelmä vaatii kiinteän, jäykän virtaliitännän, perinteinen kuparikisko voi olla yksinkertaisempi valinta; Jos liitoskohta on kuitenkin alttiina tärinälle, siirtymälle, kokoonpanotoleransseille tai lämpökierrolle, monikerroksinen kuparikalvokisko tarjoaa selkeän rakenteellisen ratkaisun.

 

 

Uudet energiaajoneuvojen akut vaativat useiden akkukennojen yhdistämisen. Nämä kennot kokevat lämpötilan vaihteluita latauksen ja purkamisen aikana, kun taas ajoneuvo itsessään altistuu jatkuvalle tärinälle ja mekaaniselle iskulle käytön aikana. Siten sisäisten johtavien liittimien ei tarvitse ainoastaan ​​helpottaa virran siirtoa, vaan niillä on myös oltava tietty mekaaninen sopeutumiskyky.

 

Tämä on erityisen tärkeää pussikennoissa, joissa pinottujen kennojen kielekkeiden on yhdistettävä virtakiskoon. Tutkimukset osoittavat, että akun kielekkeiden ja virtakiskojen välinen yhteys sisältää useita kerroksia ohutta metallikalvoa; materiaalien, kuten kuparin ja alumiinin, korkean sähkön ja lämmönjohtavuuden vuoksi perinteiset sulahitsausmenetelmät eivät aina ole optimaalinen valinta. Monikerroksiset hitsatut kuparifoliokiskot saavuttavat tasapainon sähköliitäntöjen ja mekaanisen kompensoinnin välillä foliokerrosten, hitsausvyöhykkeiden ja joustavien osien strategisen suunnittelun avulla.

 

 

Erinomainen sähkönjohtavuus
Kuparilla on korkea sähkönjohtavuus; laminoitu kuparifoliorakenne luo siis suuren tehokkaan poikkileikkausalueen virranvirtaukselle. Korkeavirta-sovelluksissa virran-kantokykyä voidaan säätää lisäämällä kuparifoliokerrosten määrää tai optimoimalla niiden mitat.

 

Ylivoimainen joustavuus
Kiinteisiin, paksuihin kuparitankoihin verrattuna monikerroksiset ohuet kuparifoliot tarjoavat paremmat taivutusominaisuudet. Tämä on erittäin tärkeää akuille ja tehoelektroniikalle, jossa tilaa on rajoitetusti ja reititys on monimutkaista.

 

Tehokas mekaanisen rasituksen vaimennus
Tärinä ajoneuvon käytön, lämpösyklin ja kokoonpanotoleranssien aikana voi aiheuttaa mekaanista rasitusta liitoskohdissa. Monikerroksinen kuparifoliorakenne{1}} tarjoaa joustavan iskunvaimennuksen.

 

Sopeutuvuus lämpölaajenemiseen
Eri materiaalit laajenevat vaihtelevalla nopeudella lämpötilanvaihteluiden aikana. Joustava kuparikalvorakenne kestää pieniä siirtymiä liitoskohdassa.

 

Muokattava muotoilu
Parametrit, kuten kuparikalvokerrosten lukumäärä, paksuus, pituus, leveys, hitsausalueet ja liitinkokoonpanot voidaan räätälöidä tiettyjen tuotevaatimusten mukaan.

 

Tästä syystä monikerroksiset kuparifoliolla hitsatut virtakiskot sopivat erittäin hyvin OEM- ja räätälöityihin projekteihin.

 

 

Erilaisia ​​hitsaustekniikoita voidaan käyttää riippuen tekijöistä, kuten tuotteen rakenteesta, kuparikalvon paksuudesta ja liitettävistä komponenteista. Ultraäänimetallihitsaus on erityisen tärkeä prosessi monikerroksisten kuparikalvojen liittämisessä. Tämä menetelmä käyttää korkeataajuista mekaanista tärinää ja painetta muovin muodonmuutoksen aikaansaamiseksi metallirajapinnassa ja pinnan oksidikerrosten hajottamiseksi, mikä muodostaa läheisen kosketuksen ja kiinteän tilan sidoksen metallipintojen välille. Koska liimausprosessi tapahtuu ensisijaisesti materiaalin sulamispisteen alapuolella, siihen liittyy tyypillisesti pienempi lämmöntuotto verrattuna perinteiseen sulahitsaukseen.

 

Asiaankuuluvat tutkimukset osoittavat, että ultraäänihitsausta on sovellettu monikerroksisten kuparikalvojen liittämiseen virtakiskoihin, ja erityisesti on keskitytty tutkimaan hitsausajan, paineen, amplitudin ja energian vaikutuksia hitsin laatuun.

 

Lisäksi suunnittelusta riippuen monikerroksisia kuparikalvokiskoja voidaan valmistaa myös käyttämällä prosesseja, kuten diffuusiohitsausta, painehitsausta tai juottamista. Valittu prosessi tulee määrittää kuparifolion paksuuden, kerrosten lukumäärän, hitsausalueen ja aiotun loppukäyttöympäristön perusteella.

 

 

 

 

Uudet energiakäyttöiset ajoneuvojen akut
Tämä on tällä hetkellä kriittinen sovellusalue. Tärkeimmät käyttökohteet ovat: kennokielekkeen liitännät, akkumoduulien liitännät, suurvirtaliitännät akun sisällä sekä joustavat liitännät akun ja muiden korkeajännitteisten osien välillä.

 

Energiaa varastoivat akkujärjestelmät
Energian varastointijärjestelmät vaativat myös laajoja sarja- ja rinnakkaisliitäntöjä kennojen välillä. Monikerroksisia kuparikalvokiskoja voidaan käyttää johtaviin liitäntöihin kennojen välillä, moduulien välillä sekä moduulien ja virtakiskokokoonpanojen välillä.

 

Tehoelektroniikkalaitteet
Joustavat kuparifolioliitäntärakenteet soveltuvat myös käytettäviksi inverttereissa, muuntimissa, tehomoduuleissa ja suuritehoisissa{0}}ohjauslaitteissa.

 

Teollisuuden sähkölaitteet
Joustavat kupariset litiumakkujen virtakiskot ovat myös arvokkaita suurivirtaisissa liitännöissä, jotka ovat alttiina mekaaniselle tärinälle tai lämpökierrolle.

 

 

 

Suunnitteluvaiheessa huomioitavia avaintekijöitä ovat: Nimellisvirta, käyttöjännite, sallittu lämpötilan nousu, kuparikalvon paksuus ja kerrosten lukumäärä, hitsin pituus, liittimen mitat, taivutussäde, mekaaninen tärinä, lämpökierto ja asennustila. Tuotteen rakennetta ei pidä määrittää pelkästään korkean virran vaatimuksen perusteella.

 

Uusien energiaajoneuvojen ja energian varastointiprojektien yhteydessä on otettava huomioon myös resistanssin muutokset{0}}pitkäaikaisen pyöräilyn jälkeen, hitsauksen luotettavuus ja mekaaninen väsyminen liitosalueella.

 

Themonikerroksinen kuparifoliohitsauskiskoon enemmän kuin vain joustava kupariliitin; se on sähköinen liitäntärakenne, joka yhdistää sähkönjohtavuuden, joustavan kompensoinnin, mekaanisen iskunvaimennuksen ja tilan mukautuvuuden.

 

Uusien energiaajoneuvojen akkujen, energian varastointijärjestelmien ja{0}}tehoelektroniikan kehittyessä yhä enemmän huomiota kiinnitetään joustavien eristettyjen kuparikiskojen pehmeiden liitäntöjen arvo sovelluksissa, joissa käytetään suuria virtoja, rajoitettua tilaa ja voimakasta tärinää.