وضعیت کنونی و روندهای فنی در صنعت شینه چند لایه: از-اتصالات اندوکتانسی پایین به بالا-توزیع انرژی الکتریکی توان

شینه چند لایه یک ساختار اتصال الکتریکی مرکب است که با انباشته کردن، موقعیت‌یابی و لایه‌بندی لایه‌های متعدد مواد رسانا و رسانه‌های عایق شکل می‌گیرد. عمدتاً برای انتقال نیرو در سیستم‌های الکترونیکی قدرت-جریان بالا،-ولتاژ بالا و فرکانس بالا-استفاده می‌شود.

 

در مقایسه با میله‌های مسی تک لایه، مهار سیم‌ها و سازه‌های اتصال توزیع‌شده، شینه‌های چند لایه با کوتاه کردن حلقه‌های جریان، به حداقل رساندن فاصله هادی و بهینه‌سازی مسیرهای جریان، اندوکتانس انگلی و امپدانس حلقه را کاهش می‌دهند، در حالی که به طور همزمان فشردگی و سازگاری سیستم را افزایش می‌دهند.

 

همانطور که بخش‌هایی مانند وسایل نقلیه انرژی جدید، ذخیره‌سازی انرژی، الکترونیک قدرت، مراکز داده و اتوماسیون صنعتی به سمت ولتاژها، فرکانس‌ها و چگالی توان بالاتر تکامل می‌یابند، شین‌ها از اجزای ساختاری ساده‌ای که فقط برای انتقال جریان به بخش‌های حیاتی که بر عملکرد سوئیچینگ، مدیریت حرارتی و سازگاری الکترومغناطیسی ماژول‌های قدرت تأثیر می‌گذارند، تبدیل شده‌اند. به طور خاص، با افزایش استفاده از دستگاه‌های قدرت SiC در پلت‌فرم‌های{1} ولتاژ بالا، dv/dt و di/dt بالا ناشی از سوئیچینگ سریع، تقاضاهای سخت‌تری را برای پارامترهای انگلی شین‌ها ایجاد می‌کند، و باعث می‌شود که اندوکتانس پایین و قابلیت اطمینان بالا معیارهای فنی کلیدی برای طراحی شینه‌های چند لایه می‌باشد.

 

 

 

شین‌های چند لایه معمولاً از مس یا آلومینیوم به عنوان ماده رسانای اولیه استفاده می‌کنند که ضخامت و عرض رسانا بر اساس الزامات سیستم در مورد جریان، ولتاژ، استحکام مکانیکی و وزن تعیین می‌شود. مواد عایق بین لایه‌های رسانا قرار می‌گیرند تا مسیرهای جریان را در پتانسیل‌های مختلف-مثل نقاط مثبت، منفی و خنثی{2}} ایزوله کنند، در حالی که یک آرایش فضایی فشرده، ناحیه حلقه کموتاسیون را به حداقل می‌رساند.

 

در یک پیکربندی معمولی، لایه‌های رسانا و عایق در یک توالی از پیش تعیین‌شده روی هم قرار می‌گیرند و از طریق پرس داغ، چسباندن چسب یا سایر فرآیندهای لایه‌کاری به یک ساختار یکپارچه متصل می‌شوند. مواد عایق باید الزامات مقاومت دی الکتریک، مقاومت دما، پایداری مکانیکی و قابلیت اطمینان طولانی مدت را داشته باشند. برای سیستم های ولتاژ بالا، طراحی هماهنگی عایق نیز با در نظر گرفتن ولتاژ عملیاتی، ولتاژ گذرا، فاصله خزش و فاصله مورد نیاز است.

 

از نظر عملکردی، شین‌های چند لایه نه تنها انتقال برق DC را تسهیل می‌کنند، بلکه کنترل پارامترهای انگلی حلقه جریان را از طریق ساختار هندسی خود امکان‌پذیر می‌سازند. در نتیجه، سازه‌های چند لایه-مانند شین‌های سه لایه-به طور مکرر در-اینورترهای سه سطح، منابع تغذیه با ولتاژ متوسط ​​به-و سیستم‌های پیچیده تبدیل توان استفاده می‌شوند. این کاربردها به بهینه سازی امپدانس و توزیع میدان مغناطیسی برای هر حلقه جریان بر اساس حالت های سوئیچینگ متفاوت نیاز دارند.

 

مزیت اصلی ساختار چند لایه این است که اجازه می دهد مسیرهای جریان مثبت و منفی تا حد امکان نزدیک به هم قرار گیرند. هنگامی که جریان هایی با بزرگی مشابه اما جهت مخالف از طریق هادی های مجاور جریان می یابد، میدان های مغناطیسی حاصل تا حدی یکدیگر را خنثی می کنند و در نتیجه اندوکتانس انگلی حلقه را کاهش می دهند. برای دستگاه‌های برق سوئیچینگ سریع، این ساختار اضافه ولتاژ و نوسانات فرکانس بالا را کاهش می‌دهد و مزایای عملی برای پایداری سیستم ارائه می‌کند.

 

 

بخش بالادستی زنجیره صنعت شینه چند لایه در درجه اول شامل مواد رسانا (مانند مس و آلومینیوم) و مواد عایق (مانند PET، PI، رزین اپوکسی و فیلم پلی استر)، در کنار منابع تولیدی مانند پرس داغ، مهر زنی، لیزر{1}تجهیزات برش، قالب‌گیری، برش و جوشکاری CNC است.

 

مس معمولاً یک ماده رسانای کلیدی برای شینه‌های-جریان زیاد است. رسانایی الکتریکی، استحکام مکانیکی، وضعیت سطح و فرآیند پذیری آن همگی بر عملکرد محصول نهایی تأثیر می‌گذارند. با رشد مداوم-برنامه‌های پرقدرت-مانند وسایل نقلیه انرژی جدید و مراکز داده{4}}هزینه مواد رسانا و پایداری عرضه مواد به عوامل مهمی تبدیل شده‌اند که بر هزینه‌های ساخت شینه تأثیر می‌گذارند.

 

در مرحله تولید میانی، تولیدکنندگان باید فرآیندهایی از جمله پردازش هادی، برش مواد عایق، تراز بین لایه‌ای، لایه‌گذاری کامپوزیت، شکل‌دهی ترمینال، ساخت کانکتور و آزمایش عملکرد الکتریکی را اجرا کنند. برای محصولات با ساختار پیچیده، عواملی مانند تحمل مهر زنی، تغییر شکل جوش، انحرافات هم ترازی بین لایه ها، و سازگاری رابط مونتاژ نیز باید به طور همزمان در نظر گرفته شوند.

 

برنامه‌های پایین‌دستی بخش‌های مختلفی از جمله وسایل نقلیه انرژی جدید، ذخیره‌سازی انرژی، اینورترهای فتوولتائیک، درایوهای فرکانس متغیر صنعتی (VFD)، حمل‌ونقل ریلی، منابع تغذیه مخابراتی، مراکز داده، و تجهیزات صنعتی پیشرفته را در بر می‌گیرند. اگرچه شینه های چند لایه اغلب به عنوان اجزای اتصال الکتریکی غیرفعال طبقه بندی می شوند، عملکرد واقعی آنها مستقیماً بر طراحی الکتریکی و حرارتی سیستم های الکترونیک قدرت تأثیر می گذارد. در نتیجه، فرآیند طراحی آنها اغلب نیاز به هماهنگی با خازن‌ها، ماژول‌های قدرت، کانکتورها و سیستم‌های خنک‌کننده دارد.

 

 

یکی از مهمترین مزایای فنی شین های چند لایه، توانایی آنها در کاهش اندوکتانس سرگردان در حلقه های قدرت است. کابل‌های سنتی یا شینه‌های مجزا معمولاً دارای نواحی حلقه بزرگ هستند. به ویژه هنگامی که فاصله بین هادی های مثبت و منفی قابل توجه است، میدان های مغناطیسی تولید شده توسط جریان ها به طور موثر یکدیگر را خنثی نمی کنند و در نتیجه باعث افزایش اندوکتانس انگلی سیستم می شود.

 

در طول تبدیل توان با فرکانس بالا، اندوکتانس انگلی به طور قابل توجهی با نرخ تغییر جریان جفت می شود. هنگامی که دستگاه های برق به سرعت سوئیچ می شوند، اندوکتانس حلقه بالا می تواند باعث افزایش ولتاژ گذرا شود و نوسانات فرکانس بالا را در ارتباط با ظرفیت انگلی دستگاه ایجاد کند. این اثر به ویژه در سیستم‌هایی که از ماسفت‌های SiC استفاده می‌کنند، مشهود است، زیرا این دستگاه‌ها سرعت سوئیچینگ سریع‌تری را ممکن می‌کنند و سیستم را به پارامترهای انگلی حساس‌تر می‌کنند.

 

در نتیجه، طراحی شینه‌های چند لایه برای مبدل‌های{0}قدرت بالا بر کوتاه کردن مسیرهای جریان، به حداقل رساندن فاصله بین لایه‌ها، به حداکثر رساندن عرض رسانا مؤثر و بهینه‌سازی قرارگیری پایانه‌های قدرت تمرکز دارد. یک شینه چند لایه صرفاً پشته ای از صفحات مسی نیست. موقعیت مکانی هر لایه رسانا باید بر اساس حلقه کموتاسیون واقعی تعیین شود تا اطمینان حاصل شود که جریان‌های فرکانس بالا در مسیرهایی که با امپدانس کم و اندوکتانس کم مشخص می‌شوند جریان دارند.

 

در زمینه وسایل نقلیه با انرژی جدید، شین‌های چند لایه باید محدودیت‌های مکانی منابع تغذیه DC ولتاژ بالا، اینورترها و سیستم‌های کنترل موتور را به طور همزمان داشته باشند. ابعاد، وزن، جهت ترمینال و ساختار عایق شینه باید با معماری کلی الکتریکی خودرو هماهنگ باشد و در عین حال الزامات مربوط به لرزش، چرخه حرارتی، و بار الکتریکی طولانی مدت را برآورده کند.

 

 

 

با پیچیده تر شدن توپولوژی های الکترونیک قدرت، باسبارهای دو لایه ساده (مثبت و منفی) دیگر نمی توانند همه الزامات برنامه را برآورده کنند. سه-اینورتر سطح، ماژول‌های قدرت موازی، و سیستم‌های قدرت چند شاخه‌ای اغلب به چندین لایه بالقوه نیاز دارند که از ترتیبات رسانای استراتژیک برای تشکیل حلقه‌های کموتاسیون پیچیده‌تر استفاده می‌کنند.

 

باسبارهای چند لایه برای اینورترهای سه سطح- به طراحی یکپارچه برای رسیدگی به مسیرهای بالقوه متمایز، مانند ترمینال مثبت، نقطه خنثی و ترمینال منفی نیاز دارند. از آنجایی که مسیرهای جریان بسته به وضعیت سوئیچینگ متفاوت است، طراحان باید توزیع جریان و پارامترهای انگلی را در تمام حالت‌های عملیاتی تجزیه و تحلیل کنند تا از نمایش سطوح القایی یا امپدانس هر شاخه به‌طور قابل‌توجهی نسبت به مسیرهای دیگر جلوگیری شود.

 

برای محصولاتی که دارای پورت‌های اتصال متعدد و ساختارهای انشعاب هستند، طراحی باید بیشتر تأثیر سوراخ‌های نصب، مناطق خمشی، پایانه‌های اتصال و برش‌های موضعی را بر توزیع جریان در نظر بگیرد. سوراخ ها و گوشه های تیز می توانند باعث تمرکز جریان موضعی شوند و خم شدن می تواند مسیر جریان واقعی را تغییر دهد. در نتیجه، تعیین طرح نهایی برای شینه‌های پیچیده اغلب به ترکیبی از شبیه‌سازی الکترومغناطیسی و تحلیل ساختاری نیاز دارد.

 

در سیستم‌های ولتاژ بالا، باید بین طراحی عایق و طراحی اندوکتانس پایین- تعادل برقرار شود. در حالی که لایه های عایق ضخیم تر به طور کلی عایق الکتریکی را افزایش می دهند، فاصله زیاد بین لایه ها می تواند اندوکتانس حلقه را افزایش دهد. بنابراین، طراحی مهندسی نباید بر روی یک متریک مجزا تمرکز کند، بلکه باید طراحی را با در نظر گرفتن جامع ولتاژ عملیاتی، خواص مواد عایق، فاصله خزش، فاصله، محیط حرارتی و پارامترهای انگلی بهینه‌سازی کند.

 

 

عملکرد شینه های چند لایه نه تنها به طراحی ساختاری آنها بستگی دارد، بلکه به شدت به مواد و فرآیندهای ساخت بستگی دارد. ساخت رسانا معمولاً شامل فرآیندهایی مانند مهر زنی، برش لیزری، ماشینکاری CNC، خمش، و جوشکاری موضعی است. ترکیب خاصی از فرآیندها بر اساس ابعاد محصول، ضخامت مواد و الزامات حجم تولید تعیین می شود.

 

در طول ساخت رسانا، دقت ابعادی به طور مستقیم بر تراز بین لایه ها و کیفیت مونتاژ نهایی تأثیر می گذارد. ناهماهنگی قابل توجه بین هادی های مثبت و منفی نه تنها می تواند مانع از اتصالات ترمینال شود، بلکه ناحیه موثر حلقه کموتاسیون را نیز تغییر می دهد. در نتیجه، موقعیت‌یابی{2}}با دقت بالا، بازرسی ابعادی، و استفاده از جگ‌های مونتاژ مراحل حیاتی در ساخت شینه‌های چند لایه پیچیده هستند.

 

مواد عایق نیز باید بر اساس محیط کاربرد انتخاب شوند. کاربردهایی مانند وسایل نقلیه با انرژی جدید و اینورترهای صنعتی اغلب شامل قرار گرفتن در معرض دماهای بالا، ارتعاشات مکانیکی و تنش ولتاژ پایدار هستند، در حالی که برنامه‌های ذخیره‌سازی انرژی و مراکز داده، پایداری حرارتی و قابلیت اطمینان عایق را تحت عملیات مداوم اولویت می‌دهند. انتخاب مواد مستلزم ارزیابی جامعی از استحکام دی الکتریک، درجه حرارتی، بازدارندگی شعله، استحکام مکانیکی و ویژگی‌های قدیمی- طولانی‌مدت است.

 

همانطور که فرآیندهای تولید به طور فزاینده ای دیجیتالی می شوند، تولید شینه ها از ماشینکاری ساده مکانیکی به سمت یک رویکرد یکپارچه با ترکیب طراحی، شبیه سازی، ماشین کاری و بازرسی تغییر می کند. از طریق مدل‌سازی سه‌بعدی و شبیه‌سازی چندفیزیکی، پارامترهایی مانند چگالی جریان، افزایش دما، میدان‌های مغناطیسی و تناسب مجموعه مکانیکی را می‌توان قبل از نمونه‌سازی مورد تجزیه و تحلیل قرار داد و در نتیجه نیاز به تغییرات ساختاری بعدی را به حداقل رساند.

 

 

 

تغییر به سمت سیستم‌های ولتاژ بالا-در وسایل نقلیه انرژی جدید باعث پیشرفت سریع در طراحی ساختار شینه شده است. با پذیرش تدریجی پلتفرم‌های 800 ولت و ولتاژ بالاتر، سیستم‌های محرک الکتریکی باید توان بالاتری را در فضاهای محدود انتقال دهند و وزن و تلفات را به حداقل برسانند. این امر تقاضاهای بیشتری را برای ساختارهای اتصال-جریان بالا، اندوکتانس- فشرده و فشرده ایجاد می‌کند.

 

اتصال DC{0}}در اینورتر یک برنامه کلیدی برای باسبارهای چند لایه است. این شینه‌ها معمولاً سیستم باتری، خازن‌های DC{2}}و ماژول‌های قدرت را به هم متصل می‌کنند. طرح آنها مستقیماً بر طول حلقه کموتاسیون و پارامترهای انگلی سیستم تأثیر می گذارد. برای سیستم‌های سوئیچینگ فرکانس بالا، ساختار شینه بهینه‌شده، ناحیه حلقه غیرضروری را به حداقل می‌رساند و شرایط عملکرد دینامیکی دستگاه‌های قدرت را بهبود می‌بخشد.

 

فراتر از سیستم انتقال قدرت، نیاز قابل توجهی به اتصالات- جریان بالا در سایر نقاط خودرو وجود دارد. به عنوان مثال، شین‌های برق خودرو توزیع برق و اتصالات الکتریکی بین ماژول‌های قدرت و بارهای الکتریکی مختلف را تسهیل می‌کنند. همانطور که معماری های الکتریکی و الکترونیکی خودرو به طور فزاینده ای متمرکز می شوند، طراحی باسبار نیز باید به یکپارچگی فضایی، کنترل وزن و الزامات مونتاژ مدولار بپردازد.

 

 

اجزای درون سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی{0}}مانند سیستم‌های تبدیل نیرو (PCS)، مبدل‌های DC/DC، و سیستم‌های باتری{1}}همچنین به ساختارهای اتصال برق بسیار قابل اعتماد نیاز دارند. به طور خاص در تجهیزات ذخیره انرژی با توان بالا،-ظرفیت حمل فعلی، کنترل افزایش دما و قابلیت اطمینان عملیاتی درازمدت از ملاحظات طراحی حیاتی هستند.

 

در مقایسه با وسایل نقلیه انرژی جدید، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی اغلب فضای تجهیزات بیشتری را ارائه می‌دهند، اما تاکید بیشتری بر عملکرد مداوم، سهولت تعمیر و نگهداری و قابلیت اطمینان چرخه حیات دارند. در نتیجه، طراحی شینه نیاز به بهینه سازی کل نگر بر اساس ساختار کابینت تجهیزات، طرح ماژول قدرت و سیستم خنک کننده دارد.

 

برای تجهیزات ذخیره‌سازی انرژی با ولتاژ بالا، شین‌های اینورتر ضد انفجار باید با در نظر گرفتن درجه‌بندی عایق، شرایط محیطی و الزامات ایمنی طراحی شوند. در محیط هایی که گرد و غبار، رطوبت یا سایر شرایط خاص وجود دارد، طراحی های هدفمند نیز برای عایق بندی شینه خارجی و حفاظت از مناطق اتصال مورد نیاز است.

 

 

سیستم‌های کنترل موتور صنعتی شامل تبدیل مکرر توان می‌شوند، به این معنی که شین‌های داخلی درایوهای فرکانس متغیر (VFD) باید هم جریان‌های بالا و هم شرایط کلیدزنی سریع را تحمل کنند. باسبارهای چند لایه برای VFDها از ساختار لایه مثبت{1}منفی فشرده و فشرده برای کاهش اندازه حلقه کموتاسیون و بهینه‌سازی اتصال بین دستگاه‌های برق و خازن‌های پیوند DC-استفاده می‌کنند.

 

در اینورترهای صنعتی، طراحی شینه‌ها باید اثرات چرخه حرارتی طولانی مدت و لرزش مکانیکی را نیز در نظر بگیرند. تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی بین رساناها و مواد عایق می تواند منجر به تنش مکانیکی در طول کارکرد طولانی مدت شود. در نتیجه، عواملی مانند اتصال بین لایه‌ای، کیفیت لمینیت و روش‌های تثبیت ساختاری به طور مستقیم بر طول عمر محصول تأثیر می‌گذارند.

 

حمل و نقل ریلی یکی دیگر از بخش هایی است که با کاربردهای{0} قدرت بالا مشخص می شود. مبدل های کششی باید در برابر نوسانات مکرر توان و استرس الکتریکی قابل توجه مقاومت کنند. باسبارها نه تنها باید الزامات حمل{2} فعلی را برآورده کنند، بلکه باید ارتعاشات و تغییرات دمایی ذاتی در عملکرد خودرو را نیز در خود جای دهند. باسبارهای چند لایه برای سیستم‌های مترو و سایر کاربردهای ریلی معمولاً به طراحی‌های سفارشی متناسب با توپولوژی سیستم کشش و محدودیت‌های فضایی خودرو نیاز دارند.

 

برای لوکوموتیوها و سایر سیستم‌های قدرت ریلی، طراحی ساختاری شین‌های قدرت باید به‌طور کلی به عایق{0} ولتاژ بالا، استحکام مکانیکی، قابلیت اطمینان اتصال و نیازهای تعمیر و نگهداری بپردازد. انتخاب جزء نمی تواند صرفا بر اساس جریان نامی باشد.

 

 

تکامل محاسبات هوش مصنوعی، رایانش ابری و سرورهای{0}با عملکرد بالا منجر به افزایش پیوسته چگالی توان در رک‌های مرکز داده شده است. از آنجایی که سرورها و تجهیزات شبکه به توزیع توان متمرکز بیشتری در فضاهای محدود نیاز دارند، ساختارهای اتصال الکتریکی با امپدانس کم، افزایش دمای پایین و یکپارچگی بالا توجه فزاینده ای را به خود جلب می کنند.

 

در سیستم‌های قدرت رک{0}}، شین‌ها فضای اشغال شده توسط دسته‌های سیم‌کشی سنتی را کاهش می‌دهند و می‌توانند برای تناسب با ماژول‌های قدرت سرور و ساختارهای پشتیبان سفارشی شوند. برای تجهیزات محاسباتی با چگالی بالا، باسبارهای چند لایه طراحی شده برای بردهای مدار سوپرکامپیوتر یا صفحات پشتی باید توزیع جریان یکنواخت، رابط های اتصال و کاهش نویز توان فرکانس بالا را در اولویت قرار دهند.

 

در زیرساخت‌های مخابراتی، شین‌های چند لایه برای توزیع برق ایستگاه پایه سلولی، توزیع برق DC را در فضاهای تجهیزات محدود، متعادل‌سازی رسانایی الکتریکی، ایمنی عایق و سهولت نصب را تسهیل می‌کنند.

 

به طور مشابه، برنامه هایی مانند باسبارهای چند لایه برای توزیع صفحه پشتی روتر، رابط های مدولار و استفاده از فضا را در اولویت قرار می دهند. با افزایش چگالی توان تجهیزات مخابراتی، ساختار شینه‌ها به سمت پروفیل‌های نازک‌تر، یکپارچگی بالاتر و قابلیت اطمینان بیشتر در حال تکامل هستند.

 

 

در حالی که طراحی باسبار سنتی عمدتا بر جریان نامی، سطح مقطع هادی-و افزایش دما متمرکز است، سیستم‌های الکترونیکی قدرت نسل بعدی به بهینه‌سازی همزمان عملکرد سازگاری الکتریکی، حرارتی، مکانیکی و الکترومغناطیسی (EMC) نیاز دارند. یک راه حل باسبار با کیفیت بالا نه تنها باید جریان های بالا را کنترل کند، بلکه باید پارامترهای انگلی مناسب را در طول سوئیچینگ سریع حفظ کند و در عین حال از عایق پایدار و یکپارچگی مکانیکی در طول کارکرد طولانی مدت اطمینان حاصل کند.

 

ارزش اصلی یک باسبار اندوکتانس کم-روکش در توانایی آن در کاهش اندوکتانس حلقه توان از طریق طراحی ساختاری نهفته است. با این حال، عملکرد واقعی هنوز تحت تأثیر عواملی مانند پایانه ها، کانکتورها، بسته بندی ماژول قدرت، و طرح خازن است. در نتیجه، شین را نمی توان جدا از حلقه توان کلی طراحی کرد.

 

برای سیستم های سنتی IGBT، طراحی شینه بر تلفات سوئیچینگ، حلقه های کموتاسیون و مدیریت حرارتی تمرکز دارد. با این حال، در سیستم‌های SiC، لبه‌های سوئیچینگ سریع‌تر مسائل مربوط به اندوکتانس انگلی و نوسانات فرکانس بالا را تشدید می‌کند. بنابراین، طراحی باسبارهای چند لایه سفارشی برای ماژول های قدرت IGBT یا SiC نیاز به بهینه سازی هدفمند بر اساس توپولوژی های خاص، فرکانس های عملیاتی و پارامترهای الکتریکی دارد.

 

در بخش تولید، محصولاتی مانند شینه های چند لایه IGBT نیاز به رعایت دقیق سازگاری ابعادی بین پایانه های برق، تراز دقیق بین لایه ها و عایق قابل اعتماد دارند. برای پروژه‌های تولید انبوه، عواملی مانند استفاده از مواد، طول عمر قالب، زمان‌های چرخه پردازش و روش‌های بازرسی باید در مرحله طراحی در نظر گرفته شوند تا تعادل بهینه بین عملکرد و هزینه‌های ساخت ایجاد شود.

 

 

با گسترش دامنه کاربرد شین‌های چند لایه، رقابت بازار از قابلیت‌های اولیه ساخت هادی به تخصص مهندسی جامع تغییر می‌کند. هنگام توسعه اینورترهای جدید، واحدهای PCS ذخیره انرژی، یا سیستم های محرک الکتریکی برای وسایل نقلیه انرژی جدید، مشتریان اغلب از تامین کنندگان شینه می خواهند که در طراحی سازه در مراحل اولیه شرکت کنند. این همکاری شامل تعیین مشترک راه حل های محصول از طریق شبیه سازی الکترومغناطیسی، تجزیه و تحلیل حرارتی و مدل سازی مکانیکی است.

 

این مدل طراحی مشترک امکان شناسایی مسائل بالقوه را قبل از نهایی شدن طراحی محصول فراهم می کند. به عنوان مثال، یک ساختار خاص ممکن است نیازهای جریان نامی را برآورده کند، اما از افزایش بیش از حد موضعی دما رنج می برد. یک طرح ترمینال ممکن است مونتاژ را تسهیل کند اما طول حلقه کموتاسیون را افزایش دهد. یا ضخامت لایه عایق ممکن است حاشیه مقاومت در برابر ولتاژ را بهبود بخشد اما به طور همزمان باعث افزایش اندوکتانس انگلی شود. در نتیجه، طراحی باسبار به طور فزاینده ای نیازمند مبادله- جامع بین پارامترهای مهندسی متعدد است.

 

به طور همزمان، تقاضا برای سفارشی سازی محصول در حال افزایش است. تفاوت‌های قابل‌توجهی در ابعاد ماژول قدرت، مکان‌های پایانه، فضای نصب و روش‌های خنک‌کننده در انواع مختلف تجهیزات وجود دارد که پوشش هر کاربرد را برای شینه‌های استاندارد دشوار می‌کند. بنابراین، سفارشی‌سازی ساختاری، انتخاب مواد، و طراحی فرآیند متناسب با تجهیزات خاص، به مدل‌های توسعه کلیدی برای محصولات باسبار{2} با عملکرد بالا تبدیل می‌شوند.

 

 

 

پیشرفت‌های آتی در شین‌های چند لایه با تمرکز بر چگالی توان بالا، پارامترهای انگلی کم، قابلیت اطمینان بالا و یکپارچه‌سازی سیستم ادامه خواهد داشت. استفاده از پلتفرم‌های ولتاژ 800 ولت (و بالاتر) در وسایل نقلیه با انرژی جدید، تقاضا برای باسبارهای القایی پایین- را افزایش می‌دهد. ذخیره‌سازی انرژی و سیستم‌های فتوولتائیک باعث ایجاد-جریان بالا و طول عمر طولانی- شینه‌ها می‌شود. مراکز داده هوش مصنوعی به‌روزرسانی ساختارهای توزیع برق DC با چگالی بالا را تسریع می‌کنند. و اتوماسیون صنعتی و بخش‌های حمل و نقل ریلی همچنان قابلیت اطمینان بالا و سازگاری محیطی را در اولویت قرار خواهند داد.

 

از نظر مواد، کامپوزیت‌های مس-آلومینیوم، فیلم‌های عایق-با عملکرد بالا، و دی‌الکتریک‌های کامپوزیت با درجه حرارتی بالاتر احتمالاً افزایش یافته است. با توجه به طراحی سازه، رساناهای چند لایه، ضخیم شدن یا نازک شدن موضعی، و سازه های اتلاف حرارت یکپارچه، شیوع بیشتری خواهد داشت. از نظر تولید، مهر زنی خودکار، پردازش لیزری، موقعیت یابی دقیق، و{5}}بازرسی خط، سازگاری محصول را افزایش می دهد.

 

با نگاهی به آینده، باسبارها ممکن است به طور فزاینده‌ای عملکردهای نظارت بر وضعیت را یکپارچه کنند-مانند سنجش دما و جریان-که از اجزای اتصال الکتریکی سنتی به مجموعه‌های اتصال برق با قابلیت سنجش و تشخیص تبدیل می‌شوند. برای تجهیزات تبدیل توان بالا، این همگرایی عملکردهای الکتریکی، حرارتی و ساختاری یکپارچگی سیستم بالاتر را تسهیل می‌کند و محدودیت‌های فضایی مرتبط با ساختارهای اتصال پیچیده را کاهش می‌دهد.

 

از دیدگاه صنعتی گسترده تر،شینه های چند لایهبه رابط‌های ساختاری و الکتریکی حیاتی در{0}سیستم‌های الکترونیکی با قدرت بالا تبدیل شده‌اند. تکامل آن‌ها ارتباط نزدیکی با ارتقای فن‌آوری در بخش‌هایی مانند وسایل نقلیه انرژی جدید، ذخیره‌سازی انرژی، درایوهای فرکانس متغیر صنعتی، حمل و نقل ریلی، منابع تغذیه مخابراتی و محاسبات با عملکرد بالا دارد. استانداردهای ارزیابی محصول آتی فراتر از ظرفیت حمل{5}}جریان ساده خواهد بود و ابعاد متعددی از جمله پارامترهای انگلی، عملکرد حرارتی، قابلیت اطمینان عایق، قابلیت اطمینان مکانیکی، و سازگاری تولید را در بر می گیرد.

 

هنگام انتخاب راه حل تامین شینه چند لایه، تیم های تدارکات مهندسی باید ارزیابی جامعی را بر اساس عواملی مانند ولتاژ و جریان نامی، اندوکتانس هدف، کلاس عایق، فضای نصب، شرایط اتلاف گرما، و الزامات تولید انبوه انجام دهند، نه اینکه صرفاً بر ضخامت هادی یا قیمت تک تکیه کنند.