ラミネートバスバー絶縁材料: 柔軟性と剛性の特性と主要なパラメータ分析

 

高電圧電気システムと電力密度統合に対する需要の高まりを背景に、積層バスバーの絶縁材料の選択は、その信頼性と性能を決定する重要な要素となっています。{0}この記事では、材料特性、アプリケーションシナリオ、主要な技術パラメータから始めて、柔軟な絶縁体と硬質な絶縁体の技術的な違いを体系的に分析し、エンジニアがさまざまな作業条件下で材料を選択するための専門的な参考資料を提供します。

 

 

 

積層銅バスバーの絶縁システムは、フレキシブル絶縁とリジッド絶縁で構成されており、協調設計により電気絶縁、機械保護、環境適応のバランスを実現します。

 

1. 柔軟な絶縁材料: 導体層間のコア保護
導体の表面には、柔軟な絶縁材料が薄膜状に積層されています。中核的な機能は、導体間の絶縁シールを実現し、複雑な構造の曲げや成形に適応することです。

(1) ポリエステルフィルム(PET)
パフォーマンス上の利点:
温度適応性: 105 度の長期使用温度 (RTI 認証)、ほとんどの産業シナリオで 20 年以上の耐用年数に適合します。{0}
Mechanical ductility: Elongation at break >100%、曲げ半径が 5mm 以下で引き裂きのリスクなし、複雑な構造のヘミングプロセスに適しています
電気的特性:
難燃グレード UL 94V-0（厚さ50μm以上）
相対トラッキング指数 (CTI) 600 以上、沿面距離最適化設計をサポート (1kV に対応する沿面距離は 8mm まで削減可能)
プロセス適応：透明/白色標準厚さオプション（50/125/250/350μm）、自動ラミネート生産ラインと互換性あり

一般的な用途: 新エネルギー車用の 800V 高電圧プラットフォーム、産業用サーボ ドライブ（動作電圧 1500V 以下）-

 

(2) ポリイミドフィルム(PI)
パフォーマンス上の利点:
High temperature tolerance: RTI>200 度、溶接プロセス (短期耐熱性 300 度) および過酷な航空宇宙環境に適しています。-
難燃特性: 固有の UL 94V-0 定格、追加の難燃添加剤は不要
構造特性: P​​ET より 30% 硬く、エッジ シーリング精度 ±0.05 mm、高電圧環境下での機械的応力の安定性に適しています-

アプリケーションの制限: CTI 200 以下、600 V 未満の低電圧シナリオにのみ適しています。-
価格はPETの3～5倍、厚さ範囲は25～50μm、延性は70％（PETより低い）

 

2. 硬質断熱材: システム-レベルの断熱サポート
積層インバータ バスバー コンポーネント間にはシート状の硬質絶縁材が充填されており、高電圧絶縁要件は厚さ設計によって満たされています。

材料の選択: ガラス繊維-強化ポリエステル（FR-4 派生材料など）
Core parameters: Breakdown voltage ≥15kV/mm (1mm thickness corresponds to 1500V working voltage). Partial discharge inception voltage (PDIV)>定格電圧の1.5倍（1000V系PDIV 1500V以上）
設計基準: 「1mm/kV」厚さの原則に従います(例: . 4800V DC システムは 5mm 厚さを使用し、20% の安全マージンを残します)

 

 

 

 

1. 温度信頼性パラメータ

 

パラメータ	意味	PETの特性	PI特性	アプリケーションへの影響
RTI	相対温度指数（UL746規格）	105度（寿命20,000時間）	>200度（寿命10,000時間）	PI は高温環境で推奨されます-
アレニウス係数	温度-寿命関係指数	温度が10度上昇するごとに寿命は半減する	同じルール	設計は動作温度曲線と組み合わせる必要があります

 

2. 電気安全パラメータ
CTI (比較追跡指数): PET の CTI は 600 以上で、汚染レベル 3 (IEC 60587) 環境に適しており、材料グループに従って沿面距離を設計できます。 PI の CTI は 200 以下、汚染レベル 1 の環境にのみ適しており、沿面距離を 100% 増やす必要がある

破壊電界強度: フレキシブル絶縁フィルムの破壊電界強度は 25kV/mm 以上 (厚さ 50μm は 1.25kV の安全動作電圧に相当)、硬質絶縁シートの破壊電界強度は 15kV/mm 以上 (ガラス繊維の含有量に応じて) です。

 

3. 機械的性能パラメータ
伸び: PET 100% 以上 vs PI ≈ 70%、複雑な曲面を形成できるかどうかを決定します (たとえば、導体の急な曲げ部分の伸びは > 80% でな​​ければなりません)
剥離強度：ラミネート後の界面剥離強度は5N/mm以上（ASTM D3330規格）で、高温・低温サイクル（-40度～125度）下でも剥離がありません。

 

 

適用寸法	産業用高電圧システム (1000-6000V DC)	自動車用電気駆動システム（DC400～800V）	技術的な決定の重要なポイント
断熱システム	軟質PET+硬質ガラス繊維ポリエステル	単層フレキシブル PI/PET-	電圧レベルにより、強固なサポートが必要かどうかが決まります
コアパラメータ	CTI>600, PDIV>1.5Ue	RTI 125度以上、耐振動性20g	汚染環境とスペースのコンパクト性
必要な寿命	85度で25年	125度で5年	アレニウスモデルの正確な計算
プロセスの焦点	沿面距離の最適化 (体積の最小化)	溶接互換性 (コンポーネントの統合要件)	表面処理と高温耐性コーティング-

 

 

1. ナノ-複合フィルム:
シリカナノ粒子で修飾された PET フィルムは、CTI を 800+ に高め、破壊電界強度を 20% 増加させます。これは、洋上風力発電などの高塩水噴霧環境に適しています。

2. 柔軟な難燃性コーティング:
水{0}}ベースのエポキシ樹脂-ベースのコーティング技術は、厚さ 50 μm で UL 94V-0 の難燃性を達成し、従来のラミネート プロセスを置き換え、重量を 30% 削減します。

3. インテリジェントな絶縁監視:
硬質絶縁層に導電性繊維ネットワークを埋め込み、抵抗変化による絶縁劣化をリアルタイムで監視し（精度 ±5%）、部分放電のリスクを警告します。{0}}

 

 

断熱材の選択ラミネートブスバーこれは、電気的性能、機械的信頼性、コストの多目的最適化プロセスです。-フレキシブル絶縁体の延性とリジッド絶縁体の耐電圧を組み合わせて、特定の動作条件（電圧レベル、温度プロファイル、環境条件）に従って設計する必要があります。ワイドバンドギャップデバイスによりシステムが高周波、高電圧に向けて進化するにつれ、高いCTI、高温耐性、統合されたモニタリング機能を備えた新しい絶縁材料が業界のイノベーションの焦点となるでしょう。-