積層バスバー設計ガイド: 高出力インバータの浮遊インダクタンスを最小限に抑える-

積層バスバーは、正極と負極の導体を誘電体の間隔を制御したコンパクトな層状構造に統合することで、インバータのスイッチング ループ インダクタンスを低減します。 SiC および IGBT パワー モジュールの場合、適切に設計された積層バスバーは浮遊インダクタンスを 10nH 未満に抑えることができ、高周波スイッチング時の電圧オーバーシュートを低減できます。-

 

Xiamen Apollo Technology は、C1100 純銅、精密スタンピング、分子拡散溶接、多層ホットプレス プロセスを使用してカスタムの積層バスバーを製造しています。-電気的性能は、自動車およびエネルギー貯蔵用途向けの CMM 検査、絶縁耐力試験、PPAP レベル 3 文書を通じて検証されます。

 

 

 

最新の EV トラクション インバータと ESS 電力変換システムでは、SiC MOSFET と高速 IGBT モジュールの採用が増えています。-これらのデバイスは、より高い周波数でより短い立ち上がり時間でスイッチングするため、DC リンク構造内の寄生インダクタンスが電圧スパイクと半導体の信頼性に影響を与える直接要因になります。

 

浮遊インダクタンスとスイッチング電圧オーバーシュートの関係は次のとおりです。

ΔV=L × di/dt

どこ：

ΔV=電圧オーバーシュート

L=電流ループの浮遊インダクタンス

di/dt=電流スイッチング レート

SiC モジュールで動作する 800V EV インバータの場合:

 

パラメータ	従来のバスバー	ラミネートバスバーの設計
DCリンクインダクタンス	50-150nH	<10nH
導体の間隔	5-15mm	0.1～1mmの誘電体層
現在のパス	正/負のバーを分離する	平行積層構造
磁界キャンセル	限定	最適化された
スイッチング電圧のオーバーシュート	より高い	減少

 

積層構造により、プラスとマイナスの導体が近接して配置されます。電流の方向が反対であると、反対の磁界が生成され、外部磁束が減少し、ループのインダクタンスが低下します。

 

1.1 銅層最適化による磁界キャンセル原理

ラミネートバスバーの設計は以下に依存します。

銅の厚さの選択

レイヤー配置

誘電体の厚さ

端子位置

電流分布の対称性

 

一般的な EV インバータ積層バスバーのパラメータ:

銅材質：C1100電解タフピッチ銅

導電率: 99% 以上 IACS

銅の厚さ: 0.5mm-5mm

平面度公差：0.05mm以下

端子位置公差：±0.1mm

表面処理：ニッケルメッキ/錫メッキ

不均一な導体の形状により、局所的な電流集中が生じ、抵抗と電磁干渉の両方が増加します。

 

 

 

導体の材質は、通電能力、熱性能、長期信頼性を直接決定します。{0}{1}

 

EV インバーターや ESS 用途には、導電率が高く、ジュール発熱が低いため、純銅が推奨されます。

 

材料特性	C1100純銅	C2680 真鍮
銅含有量	99.90%以上	60-65%
導電率	99% 以上の IACS	26-30% IACS
抵抗率	0.0172Ω・mm²/m	より高い
熱伝導率	~390 W/m·K	~120 W/m·K
代表的な用途	電源バスバー、インバーター DC リンク	機械式端子、コネクタ
通電能力	高い	中くらい

 

C1100 銅は次の用途に選択されます。

EVバッテリーパックバスバー

SiCインバータDCリンクアセンブリ

エネルギー貯蔵 PCS 接続

充電パイル電源モジュール

C2680黄銅は主に機械的強度と成形性を重視する場合に使用されます。

 

2.1 IATF 16949 要件に従った精密スタンピングおよび成形管理

大電流の積層バスバーには、多くの場合、次のような複雑な端子形状が必要です。-

90度曲げ
端子穴
スロットの位置決め
圧入構造-
インダイリベットポイント

 

製造パラメータ:

順送金型公差：±0.01mm
バリ高さ制御: 材料厚さの 10% 以下
工具寿命監視: 500,000 スタンピングサイクル以上
CMM 寸法検査: 重要な寸法について 100%

-ダイ内リベット締めは機械的締結をスタンピング プロセスに統合し、アセンブリのばらつきを減らし、生産の一貫性を向上させます。

 

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誘電体層は、積層バスバーの絶縁信頼性、熱耐久性、機械的安定性を決定します。

 

高電力インバータ バスバーは、次の条件下で絶縁性能を維持する必要があります。-

サーマルサイクリング

高電圧スイッチング

機械的振動

湿気への暴露

一般的な断熱材:

 

断熱材	温度定格	絶縁耐力	代表的な用途
カプトンポリイミドフィルム	269度から400度	>200kV/mm	SiCインバータ高温部
PETフィルム	-40度～150度	150-250kV/mm	標準EVパワーモジュール
ノーメックス紙	220度まで	高い熱抵抗	ESS および産業用電力システム

 

3.1 ラミネートバスバーのエポキシ粉体塗装とフィルム絶縁

 

パラメータ	エポキシ粉体塗装	ポリイミド/PETフィルム
膜厚	100-500μm	25-125μm
絶縁耐力	>15kV/mm	>150kV/mm
耐熱性	120～180度	150～400度
厚み制御	中くらい	高い
応用	複雑な 3D パーツ	精密積層構造

 

EV インバータ積層バスバーの場合、薄膜絶縁により誘電体間隔が小さくなり、電磁性能が向上します。

 

必要な品質管理:

絶縁体の厚さ測定

高電圧耐圧試験

部分放電試験

密着性試験

熱老化試験

 

典型的な検証基準:

IEC 60664 絶縁調整

UL 94 V-0 難燃性評価

ISO 16750自動車環境試験

 

 

 

多層ラミネートバスバーでは、銅導体と絶縁材の間の熱結合を制御する必要があります。{0}

 

製造順序には次のものが含まれます。

銅板の切断とプレス加工

バリ取りと表面洗浄

メッキ処理

絶縁フィルムの位置決め

真空ホットプレス

端子加工

電気検査

 

4.1 自動車グレード生産のためのホットプレスプロセスパラメータ

典型的な生産パラメータ:

 

プロセスパラメータ	制御範囲
プレス温度	150～220度
プレス圧力	2～8MPa
レイヤー位置合わせ許容値	±0.1mm
平面度	0.05mm以下
接着強度	材料仕様によると
本番環境の検証	PPAP レベル 3

 

ラミネート制御が不十分だと、次のような問題が発生する可能性があります。

空気空隙の形成

部分放電箇所

絶縁破壊

レイヤーの移動

真空ホットプレスにより、銅と誘電体層の間に閉じ込められた空気が除去され、長期的な電気的信頼性が向上します。-

 

 

大電流端子には、繰り返しの熱サイクルに耐えられる低抵抗の接合部が必要です。-

一般的な接合方法には、レーザー溶接や抵抗銀ろう付けなどがあります。

 

溶接方法	Cu-Al のレーザー溶接	抵抗銀ロウ付け
熱の影響を受けるゾーン-	小さい	より大きな
接合強度	高い	高い
電気抵抗	低い	非常に低い
生産速度	高い	中くらい
適切な材料	銅、アルミニウムの組み合わせ	銅端子
自動車用途	電池モジュール、インバータ端子	大電流接点アセンブリ-

 

銅-アルミニウム接続の場合:

レーザー溶接パラメータは気孔率を制御する必要がある

ビームエネルギー密度の最適化が必要

断面検査が必要です-

 

銀ロウ付けの場合：

ろう付け合金の選択は導電性に影響します

ジョイントクリアランスを制御する必要がある

金属接合の品質には顕微鏡検査が必要

 

品質検証には次のものが含まれます。

溶接断面分析-

引張強度試験

電気抵抗測定

熱サイクルの検証

 

 

 

自動車用積層バスバーには、プロトタイプの検証から量産まで、管理された製造プロセスが必要です。

アモイ アポロは以下に適用されます。

 

6.1 ±0.01mm公差要件に従った寸法検査

 

検査装置：

三次元測定機三次元測定機

光学測定システム

シックネスゲージ

表面粗さ計

 

重要な寸法:

端子穴位置

銅層の位置合わせ

絶縁クリアランス

取り付けインターフェース

 

6.2 電気的および信頼性のテスト

 

テスト機能には次のものが含まれます。

 

テスト項目	標準/要件
耐電圧試験	>15kV/mmの絶縁能力
直流抵抗試験	マイクロ-オームレベル測定
サーマルサイクリング	ISO16750
塩水噴霧	ISO9227
破裂圧力試験	一体型冷却構造の場合
PPAP ドキュメント	レベル3

 

品質パッケージには以下が含まれます。

プロセスフロー図

PFMEA

制御計画

MSA

SPCデータ

材料証明書

 

 

-高出力インバータ積層バスバーには、電気的、熱的、機械的、製造パラメータを同時に制御する必要があります。 10nH 未満の低インダクタンス構造は、導体の対称性、誘電体の厚さの制御、銅材料の選択、および精密な積層プロセスに依存します。

 

Xiamen Apollo は、EV、ESS、太陽光発電の電力変換システム向けに、カスタム積層バスバーDFM 分析からの製造、工具開発、スタンピング、溶接、絶縁ラミネート、検査、PPAP レベル 3 の提供。

 

 

1. カスタム積層バスバーの PPAP レベル 3 の納期は通常どれくらいですか?

PPAP レベル 3 の納品には、通常、寸法検証、材料検証、製造文書作成などの工具承認後 4 ～ 8 週間かかります。

 

2. ラミネートバスバーのメーカーは、自動車生産における金型の寿命を保証できますか?

はい。プログレッシブスタンピング金型は予防保守計画によって監視されており、通常は 500,000 回を超えるスタンピングサイクル向けに設計されています。

 

3. ラミネートバスバーの絶縁体の厚さはどのようにテストされますか?

絶縁体の厚さは、IEC規格に準拠した厚さ測定、耐電圧試験、電気絶縁検証を通じて検証されます。