New Energy HVDC コンタクタ用のメタライズド セラミック コンポーネント: 材料特性、メタライゼーション プロセス、および OEM 製造

新エネルギー HVDC コンタクタ用のメタライズド セラミック コンポーネントは、絶縁基板として 95% ～ 99% のアルミナ セラミックを使用しており、Mo-Mn メタライゼーション、高温焼結、ろう付けプロセスを通じてセラミックと金属端子間の信頼性の高い接続を実現しています。このコンポーネントは、15 kV/mm を超える絶縁耐力、1000 MΩ を超える絶縁抵抗、および 200 ～ 500 MPa の範囲の機械的強度を備えています。これは主に新エネルギー車、エネルギー貯蔵システム、太陽光発電インバータ、高電圧電力機器用の HVDC コンタクタに使用されており、高電圧、高電流環境における電気的絶縁と安定した回路遮断を確保します。-

 

 

新エネルギー車の動力電池システムは 400V から 800V の高電圧プラットフォームに移行しつつあり、エネルギー貯蔵システムや太陽光発電システムの DC 側の電圧レベルも着実に上昇しています。- HVDC コンタクタは、高電圧、大電流、頻繁なスイッチングの条件下でも安定した絶縁を維持すると同時に、接点の作動による機械的衝撃や電気アークによる熱衝撃にも耐える必要があります。

 

HVDC コンタクタの重要な絶縁構造コンポーネントとして、金属化セラミック本体は主にセラミック基板と局所的な金属化層で構成されます。セラミック部分は高い絶縁性能と機械的サポートを提供し、金属化領域は銅端子、電極、または接点アセンブリの接続を容易にし、それによってセラミック材料の信頼性の高い電気接続が可能になります。

 

実際の構造設計では、セラミック本体は通常、ブロック、円筒、または複雑な形状として構成され、コンタクタの内部消弧室、端子レイアウト、取り付け方法に合わせてカスタマイズされます。{0}一部の設計には、組立精度と機械的信頼性を高めるために、位置決め穴、溝、補強構造が組み込まれています。

 

その主な機能は次のとおりです。

 

• 可動接点と固定接点の間に安定した絶縁と絶縁を提供し、高電圧による故障を防ぎます。{0}}
• 内部接点アセンブリに機械的なサポートを提供し、長期的な動作安定性を確保します。{0}}
• 金属化層を介して、セラミック部品と金属部品-銅やステンレス鋼など-の間の信頼できる接続を促進します。
• 高温、電気アーク、振動を特徴とする環境でも寸法安定性を維持します。

 

 

HVDC コンタクタのセラミック コンポーネントには高い材料性能が要求され、絶縁性、電気的、機械的、熱的安定性の特性のバランスが求められます。現在、95% アルミナ (95% Al₂O₃) は、新エネルギー自動車およびエネルギー貯蔵分野で最も広く使用されている材料です。

 

アルミナセラミックスは、高い絶縁耐力、高い機械的強度、優れた耐熱性を備えています。アルミナ含有量を増やすと、材料の密度、絶縁性能、機械的損傷に対する耐性がさらに向上します。

 

窒化ケイ素（Si₃N₄）セラミックは、優れた耐熱衝撃性と耐摩耗性により、特定の高性能用途にも使用されています。-ただし、HVDC コンタクタでの採用は、製造コストの上昇とメタライゼーションの互換性に対する厳しい要件のため、依然として比較的限定的です。

 

新エネルギー車の高電圧システムの場合、セラミック ボディは通常、次の工学仕様を満たす必要があります。{0}

 

これらのパラメータにより、電圧変動、温度サイクル、機械的振動の条件下でもセラミック本体が安定した性能を維持することが保証されます。

 

 

セラミック材料は、銅、ニッケル、鋼などの金属と信頼性の高い結合を直接形成することができません。したがって、セラミック表面に導電性結合層を確立するには、メタライゼーションプロセスが必要です。

 

Mo-Mn メタライゼーション プロセスは、HVDC コンタクタのセラミック本体に一般的に使用されます。このプロセスには、モリブデン-マンガン（Mo-Mn）ペーストをアルミナセラミック表面に印刷し、高温で焼成して金属化層を形成し、続いてニッケルメッキを行ってその後のろう付け性能を強化します。

 

一般的な製造プロセスには次のものが含まれます。

 

セラミック粉末混合→精密成形→高温焼結→平面研削→Mo-Mnメタライズ→ニッケルメッキ→真空ろう付け→寸法検査。

 

これらのステップのうち、高温焼結はセラミック基板の密度と強度を決定し、メタライズ層の厚さと接着強度はセラミックと金属間の接合の信頼性を決定します。{0}

セラミックを金属に接合する場合、熱膨張係数の一致を管理することが不可欠です。そうしないと、温度変動により残留応力が発生し、セラミックの亀裂や金属層の剥離につながる可能性があります。

 

セラミックと銅端子間の高強度接合は、銀-ろう付け、活性ろう付け、または真空ろう付けプロセスを使用して実現でき、同時に低い接触抵抗と安定した導電性を維持できます。

 

 

HVDC コンタクタのセラミック ボディの場合、新エネルギー分野の顧客は材料特性だけでなく、大量生産の一貫性や品質のトレーサビリティにも重点を置いています。

 

製品の品質は、製造工程において寸法検査、電気的性能試験、信頼性検証を通じて管理されます。

 

主な検査項目は次のとおりです。

 

 

新エネルギー車プロジェクトの場合、お客様のご要望に応じて、IATF 16949 品質管理システム文書、PPAP レベル 3 データ、材料レポート、プロセス管理記録を提供できます。

 

 

新エネルギー車の高電圧システム-

 

新エネルギー車では、金属化セラミック部品は主に次の用途に使用されます。

 

• トラクションバッテリーパック用のメインの正および負の HVDC コンタクタ
• 事前充電コンタクタ-
• 高電圧配電ユニット（PDU）-
• 急速充電システム用の高-電圧制御モジュール-

 

車両の動作中、これらのセラミック部品は、振動、熱サイクル (高温および低温への曝露)、および頻繁なスイッチングによって引き起こされるアーク放電の熱影響に耐える必要があります。

 

エネルギー貯蔵システム (ESS)

 

大規模エネルギー貯蔵発電所や商用/産業用エネルギー貯蔵ユニットでは、HVDC コンタクタがバッテリー クラスタ、電力変換システム（PCS）、送電網間の接続を管理します。{0}

 

金属化セラミック本体は安定した絶縁環境を提供し、充放電サイクル全体にわたってエネルギー貯蔵システムの安全な動作を保証します。{0}

 

太陽光発電インバータおよび直流保護装置

 

太陽光発電（PV）システムの高電圧 DC 側は屋外環境で長期間動作するため、熱、湿気、環境劣化に耐性のあるコンポーネントが必要です。-

 

金属化セラミック部品以下で使用されます:

 

• 太陽光発電インバーター
• DCコンバイナボックス
• 高電圧保護モジュール-

 

 

Xiamen Apollo Stamping Welding Technology Co., Ltd. は、新エネルギー車、エネルギー貯蔵、パワー エレクトロニクス用の精密部品の製造を専門としています。同社は、HVDC コンタクタのセラミック ボディ、メタライズド セラミック アセンブリ、および関連する精密コネクタの OEM サービスを提供しています。

 

製造機能には次のものが含まれます。

 

• アルミナセラミック体の精密成形
• 高温焼結-
• Mo-Mn 金属化
• セラミック-対-金属の真空ろう付け
• 精密寸法検査
• 量産品質管理

 

新エネルギー車業界の Tier 1 および Tier 2 サプライ チェーン内のプロジェクトに対して、同社は DFM 設計レビュー、サンプル開発、PPAP レベル 3 文書の提出、および長期にわたる量産納品をサポートしています。-

 

HVDC コンタクタのセラミック本体、高電圧ヒューズ セラミック チューブ、またはアルミナ セラミック アセンブリに関するカスタム要件については、技術評価用に製品図面、材料仕様、年間推定量を提供してください。{0}

 

セラミック素体のOEM技術評価を取得