Laminierte Sammelschienen-Isoliermaterialien: Flexible und starre Eigenschaften und Analyse wichtiger Parameter

 

Vor dem Hintergrund der steigenden Nachfrage nach elektrischen Hochspannungssystemen und der Integration von Leistungsdichten ist die Auswahl von Isoliermaterialien für laminierte Stromschienen zu einem zentralen Faktor bei der Bestimmung ihrer Zuverlässigkeit und Leistung geworden. Ausgehend von Materialeigenschaften, Anwendungsszenarien und wichtigen technischen Parametern analysiert dieser Artikel systematisch die technischen Unterschiede zwischen flexibler Isolierung und starrer Isolierung und bietet Ingenieuren professionelle Referenzen für die Auswahl von Materialien unter verschiedenen Arbeitsbedingungen.

 

 

 

Das Isolationssystem der laminierten Kupfersammelschiene besteht aus flexibler Isolierung und starrer Isolierung, die durch gemeinsames Design ein Gleichgewicht zwischen elektrischer Isolierung, mechanischem Schutz und Umgebungsanpassung erreichen.

 

1. Flexible Isolationsmaterialien: Aderschutz zwischen Leiterschichten
Flexible Isolationsmaterialien werden in Form dünner Folien auf die Oberfläche von Leitern laminiert. Die Kernfunktion besteht darin, eine Isolationsabdichtung zwischen Leitern zu erreichen und sich an das Biegen und Formen komplexer Strukturen anzupassen.

(1) Polyesterfolie (PET)
Leistungsvorteile:
Temperaturanpassungsfähigkeit: Langfristige Arbeitstemperatur von 105 Grad (RTI-Zertifizierung), was in den meisten Industrieszenarien eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren gewährleistet
Mechanical ductility: Elongation at break >100 %, keine Rissgefahr bei Biegeradien kleiner oder gleich 5 mm, geeignet für den Falzprozess komplexer Strukturen
Elektrische Eigenschaften:
Flammhemmender Grad UL 94V-0 (Dicke größer oder gleich 50 μm)
Relativer Tracking-Index (CTI) Größer als oder gleich 600, unterstützt das Kriechstreckenoptimierungsdesign (1 kV entsprechende Kriechstrecke kann auf 8 mm reduziert werden)
Prozessanpassung: Transparente/weiße Standarddicke optional (50/125/250/350 μm), kompatibel mit automatisierter Laminierproduktionslinie

Typische Anwendungen: 800-V-Hochspannungsplattform für Fahrzeuge mit neuer Energie, industrielle Servoantriebe (Arbeitsspannung kleiner oder gleich 1500 V)

 

(2) Polyimidfilm (PI)
Leistungsvorteile:
High temperature tolerance: RTI>200 Grad, geeignet für Schweißprozesse (kurzfristige Temperaturbeständigkeit 300 Grad) und raue Luft- und Raumfahrtumgebungen
Flammhemmende Eigenschaften: Intrinsische UL 94V-0-Einstufung, keine zusätzlichen flammhemmenden Zusätze erforderlich
Strukturelle Eigenschaften: 30 % härter als PET, Kantenversiegelungsgenauigkeit ±0,05 mm, geeignet für mechanische Spannungsstabilität in einer Hochspannungsumgebung

Anwendungseinschränkungen: CTI kleiner oder gleich 200, nur geeignet für Niederspannungsszenarien unter 600 V
Die Kosten betragen das 3- bis 5-fache von PET, die Dicke liegt zwischen 25 und 50 μm und die Duktilität beträgt 70 % (niedriger als bei PET).

 

2. Starres Isoliermaterial: Isolierungsunterstützung auf Systemebene
Zwischen den Komponenten der laminierten Wechselrichter-Sammelschienen wird eine starre Isolierung in Form von Blechen eingefüllt, und die Anforderungen an die Hochspannungsisolierung werden durch die Dickenkonstruktion erfüllt:

Materialauswahl: Glasfaserverstärktes Polyester (z. B. FR-4-Derivatmaterialien)
Core parameters: Breakdown voltage ≥15kV/mm (1mm thickness corresponds to 1500V working voltage). Partial discharge inception voltage (PDIV)>1,5-fache Nennspannung (1000-V-System-PDIV größer oder gleich 1500 V)
Designkriterien: Befolgen Sie das Dickenprinzip „1 mm/kV“ (z. B. . 4800V DC-System verwendet 5 mm Dicke, wobei eine Sicherheitsmarge von 20 % verbleibt)

 

 

 

 

1. Temperaturzuverlässigkeitsparameter

 

Parameter	Definition	PET-Eigenschaften	PI-Eigenschaften	Auswirkungen auf die Anwendung
RTI	Relativer Temperaturindex (UL746-Standard)	105 Grad (20.000 Stunden Lebensdauer)	>200 Grad (10.000 Stunden Lebensdauer)	PI wird in Umgebungen mit hohen{0}}Temperaturen bevorzugt
Arrhenius-Koeffizient	Temperatur-Lebensbeziehungsindex	Bei jedem Temperaturanstieg um 10 Grad halbiert sich das Leben	Gleiche Regel	Das Design muss mit der Arbeitstemperaturkurve kombiniert werden

 

2. Elektrische Sicherheitsparameter
CTI (Comparative Tracking Index): CTI von PET größer oder gleich 600, geeignet für eine Umgebung der Verschmutzungsstufe 3 (IEC 60587), und die Kriechstrecke kann entsprechend der Materialgruppe ausgelegt werden. CTI von PI kleiner oder gleich 200, ist nur für Umgebungen der Verschmutzungsstufe 1 geeignet, die Kriechstrecke muss um 100 % erhöht werden

Durchschlagsfeldstärke: Die Durchschlagsfeldstärke der flexiblen Isolierfolie ist größer oder gleich 25 kV/mm (50 μm Dicke entspricht einer sicheren Arbeitsspannung von 1,25 kV), und die Durchschlagsfeldstärke der starren Isolierfolie ist größer oder gleich 15 kV/mm (abhängig vom Glasfasergehalt).

 

3. Mechanische Leistungsparameter
Dehnung: PET größer oder gleich 100 % gegenüber PI ≈ 70 %, bestimmt die Fähigkeit, komplexe gekrümmte Oberflächen zu bilden (z. B. muss die Dehnung bei der scharfen Biegung des Leiters > 80 % sein).
Schälfestigkeit: Die Schälfestigkeit der Grenzfläche nach der Laminierung beträgt mindestens 5 N/mm (ASTM D3330-Standard) und stellt sicher, dass es bei Heiß- und Kaltzyklen (-40 °C bis 125 °C) zu keiner Delamination kommt.

 

 

Anwendungsdimensionen	Industrielles Hochspannungssystem (1000-6000 V DC)	Elektrisches Antriebssystem für Kraftfahrzeuge (400–800 V DC)	Wichtige Punkte für technische Entscheidungen
Isoliersystem	Flexibles PET + starres Glasfaserpolyester	Einschichtiges flexibles PI/PET	Der Spannungspegel bestimmt, ob eine starre Unterstützung erforderlich ist
Kernparameter	CTI>600, PDIV>1,5 Ue	RTI größer oder gleich 125 Grad, Vibrationsfestigkeit 20 g	Verschmutzte Umwelt vs. Raumkompaktheit
Lebensanforderungen	25 Jahre bei 85 Grad	5 Jahre bei 125 Grad	Genaue Berechnung des Arrhenius-Modells
Prozessfokus	Kriechstreckenoptimierung (minimiertes Volumen)	Schweißkompatibilität (Komponentenintegrationsanforderungen)	Oberflächenbehandlung vs. hochtemperaturbeständige Beschichtung

 

 

1. Nano-Verbundfilm:
Mit Silica-Nanopartikeln modifizierte PET-Folie erhöht den CTI auf 800+ und die Durchschlagsfeldstärke um 20 %, was für Umgebungen mit hohem Salznebel wie Offshore-Windenergie geeignet ist.

2. Flexible feuerhemmende Beschichtung:
Die auf Wasser-basierte Epoxidharz--basierte Beschichtungstechnologie erreicht UL 94V-0-Flammschutz bei einer Dicke von 50 μm, ersetzt den herkömmlichen Laminierungsprozess und reduziert das Gewicht um 30 %.

3. Intelligente Isolationsüberwachung:
Betten Sie ein leitfähiges Fasernetzwerk in die starre Isolierschicht ein, überwachen Sie die Alterung der Isolierung in Echtzeit durch Widerstandsänderungen (Genauigkeit ±5 %) und warnen Sie vor Teilentladungsrisiken.

 

 

Die Auswahl der Dämmstoffe fürlaminierte Stromschienenist ein Prozess zur Optimierung der elektrischen Leistung, der mechanischen Zuverlässigkeit und der Kosten mit mehreren Zielen. Die Duktilität einer flexiblen Isolierung und die Spannungsfestigkeit einer starren Isolierung müssen kombiniert und entsprechend den spezifischen Arbeitsbedingungen (Spannungsniveau, Temperaturprofil, Umgebungsbedingungen) ausgelegt werden. Da Geräte mit großer Bandlücke die Weiterentwicklung des Systems in Richtung Hochfrequenz und Hochspannung vorantreiben, werden neue Isoliermaterialien mit hohem CTI, hoher Temperaturbeständigkeit und integrierten Überwachungsfunktionen zum Schwerpunkt der Brancheninnovation.