Wielowarstwowe folie miedziane Przegląd technologii przemysłowych elastycznych szyn zbiorczych

 

Szyna zbiorcza odnosi się do przewodnika, który służy jako szkielet do przesyłu mocy i odbioru prądu w systemach elektroenergetycznych lub dystrybucyjnych. Zwykle jest wykonany z miedzi lub aluminium.

 

Elastyczna szyna zbiorcza/elastyczne połączenie odnosi się do elastycznego elementu przewodzącego zbudowanego z cienkich metalowych pasków, laminowanych folii metalowych lub konstrukcji z drutu skręconego. Służy do zapewnienia niezawodnych połączeń elektrycznych w określonych warunkach przestrzennych, rozszerzalności cieplnej i wibracji.

 

Wielowarstwowa-elastyczna szyna zbiorcza z folii miedzianej/elastyczne połączenie laminowanej folii miedzianej to rodzaj elastycznej szyny zbiorczej. Jest on skonstruowany poprzez ułożenie wielu warstw niezwykle cienkiej folii miedzianej (lub pasków miedzianych) razem, połączonych w jedną strukturę poprzez prasowanie, spawanie, łączenie dyfuzyjne (lub dyfuzję molekularną) itp., aby zapewnić zarówno dobrą przewodność elektryczną, jak i pewien stopień elastyczności.

 

Jego głównym celem jest zapewnienie niezawodnych, elastycznych połączeń o niskiej-impedancji w zastosowaniach, w których wymagana jest transmisja wysokiego prądu, ale problemem są deformacje układu lub konstrukcji, rozszerzalność cieplna, wibracje i błędy wyrównania.

 

 

 

 

Forma strukturalna

Typowe, spawane-elastyczne konstrukcje złączy miedzianych obejmują:

 

Wielowarstwowa-płaska-struktura stosu (kilka cienkich warstw folii miedzianej jest ułożonych równolegle)

Struktura falista/serpentynowa/spiralna (fale, zagięcia lub spirale są wprowadzane pomiędzy warstwami, aby zapewnić elastyczną amortyzację)

Częściowo naprzemienne lub przecinające się struktury służą do równomiernego rozprowadzania prądu, zmniejszania oporu lub zmniejszania naprężeń mechanicznych

W literaturze patentowej opisano „wielowarstwowe-połączenia elastyczne z folii miedzianej”, w których folia miedziana jest ułożona w formie falistego, wężowego lub rozłożonego spiralnego paska. Warstwy pośrednie mogą być ułożone naprzemiennie lub przesunięte, aby zapewnić elastyczne rozszerzanie i kurczenie się w określonym kierunku lub na określonej długości.

 

Wspólne procesy produkcyjne/połączenia

Podczas procesu produkcyjnego wiele warstw folii miedzianej musi zostać zintegrowanych w jedną całość, a pomiędzy każdą warstwą oraz pomiędzy każdą warstwą a jej końcem należy zapewnić niezawodne połączenia elektryczne:

 

Tłoczenie/Tłoczenie na zimno/Tłoczenie na gorąco	Wielowarstwowe-folie miedziane są ściskane razem pod wysokim ciśnieniem, aby zwiększyć powierzchnię styku między warstwami i zmniejszyć opór.
Molekularne wiązanie dyfuzyjne / wiązanie dyfuzyjne	Pod określoną temperaturą i ciśnieniem atomy metalu dyfundują między warstwami, tworząc wiązanie metal--z metalem bez potrzeby stosowania nadmiernej ilości lutowia. Dzięki temu uzyskuje się niską rezystancję styku i niezawodne połączenie elektryczne.
Lutowanie twarde/srebro-Połączenie lutowane	Lut na bazie srebra- służy do lutowania folii miedzianej pomiędzy warstwami, zwłaszcza na końcach połączeń z segmentami i listwami zaciskowymi z elastycznymi laminowanymi foliami miedzianymi.
Obróbka powierzchniowa/powlekanie (np. cyna, nikiel i srebro)	Popraw odporność na utlenianie i korozję, jednocześnie zmniejszając rezystancję stykową.
Wykrawanie / Wykrawanie / Cięcie	Otwory na śruby, otwory lub paski są zarezerwowane na końcach elastycznych szyn zbiorczych z folii miedzianej lub końcach połączeń, aby ułatwić instalację, mocowanie i połączenie.

 

Ponieważ folia miedziana jest z natury cienka i elastyczna, proces produkcyjny wymaga również kontroli dokładności geometrycznej, jednorodności laminowania, ryzyka przeskakiwania międzywarstwowego i wypaczenia.

 

 

 

 

 

Elastyczne szyny zbiorcze akumulatorów z folii miedzianej oferują następujące kluczowe zalety i kluczowe właściwości użytkowe:

 

Wysoka przewodność / niska rezystancja	Wielowarstwowe układanie-i dobra-przewodność międzywarstwowa skutkują niską ogólną rezystancją. Duże powierzchnie styków i krótkie ścieżki prądowe pomagają zmniejszyć spadek napięcia.
Doskonała elastyczność/elastyczna elastyczność	Konstrukcja ułożona w stos + falista / serpentynowa utrzymuje niezawodne połączenia przy ograniczonym zginaniu, rozciąganiu i rozszerzalności cieplnej, łagodząc koncentrację naprężeń.
Doskonałe zarządzanie ciepłem/rozpraszanie ciepła	Stosunkowo duży stosunek powierzchni-do-pola przekroju poprzecznego- cienkiej folii miedzianej ułatwia rozpraszanie ciepła. Elastyczna struktura poprawia również ścieżkę rozpraszania ciepła.
Niezawodność wibracji i cykli termicznych	Podczas pracy sprzętu często występują cykle termiczne, wibracje mechaniczne oraz zmiany rozszerzalności i kurczenia się, co powoduje znaczne naprężenia. Elastyczna konstrukcja wielo-warstwowej folii miedzianej ogranicza odkształcenia i opóźnia zmęczenie.
Kompaktowa konstrukcja i lekkość	W porównaniu do rozwiązań wykorzystujących grube szyny miedziane + interkonekty lub złącza, wielowarstwowe szyny zbiorcze zgrzewane z folii miedzianej są cieńsze i lżejsze, dzięki czemu nadają się do systemów o dużej gęstości energii i ograniczonej przestrzeni.
Możliwość dostosowania do scenariuszy wysokiego prądu/dużej mocy	W scenariuszach takich jak nowa energia, konwersja częstotliwości, szyny zasilające i magazynowanie energii, gdzie wymagany jest wysoki prąd i istnieją ograniczenia układu przestrzennego, miedziane elastyczne szyny zbiorcze do akumulatorów litowych stanowią idealne rozwiązanie.

 

Oczywiście wady lub wyzwania, które należy przezwyciężyć, obejmują słaby kontakt międzywarstwowy, trudne przetwarzanie, wysokie koszty, trudności w projektowaniu trwałości zmęczeniowej i zarządzanie naprężeniami termicznymi.