KR101844270B1 - 부스바 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

부스바 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명은 리본 형태의 전기가 도통하는 복수개의 금속부재를 마련하는 단계; 상기 복수개의 금속부재를 접혀 겹치지 않도록 양면이 항상 동일한 방향을 바라보는 상태에서 벤딩시키는 단계; 상기 복수개의 금속부재의 벤딩된 벤딩부를 용접하는 단계; 상기 복수개의 금속부재를 적층하고, 적층된 상기 복수개의 금속부재가 서로 밀착된 상태에서 일체로 거동되도록 결속하는 단계;를 포함한다.

Description

부스바 및 그 제조방법 {Bus bar and preparing method for the same}

본 발명은 부스바 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전기 에너지를 전달하는 매개체인 부스바(Bus bar)는 발전소, 대형 건물, 대형 공장, 대형 백화점, 지하철, 신공항 등에서 전류 용량이 큰 대형 송배전선, 전기기기용 도체, 통신 케이블 등의 송전회로를 구성하며, 일반적으로 주로 케이블이 많이 사용되어 왔으나, 최근에는 부스바의 다양한 장점 때문에 케이블의 대체품으로 많이 사용되고 있다.

부스바와 케이블을 구조상으로 비교해 보면, 유사한 점은 도체와 절연체를 가진다는 것이지만, 부스바의 가장 큰 장점은 같은 부피의 도체로 더욱 많은 전기 에너지를 전달할 수 있다는 점이다. 따라서 대용량의 배전 시스템에서 부스바의 장점이 인식되면서 그 사용량이 급속히 증가되고 있으며, 과거와 비교하여 대용량의 전기에너지를 필요로 하는 대형 건물, 대형 공장, 발전소, 지하철 등의 수요가 급증하는 추세에 맞추어 부스바는 안전하고 에너지의 손실이 적어서 현대의 대용량 송전 시스템에 매우 적합한 부품으로 인식되고 있다.

기존의 부스바는 막대형의 금속 덩어리이므로 굽히기가 어려워서 형상 가공이 어렵기 때문에 굽히는 가공은 굽힘 전용기계를 이용하여 사전 가공을 해야 하는 어려움이 있었다.

이를 해결하기 위해 사전 가공이 정히 어려운 부위에는 편조선 플렉시블 부스바라고 불리는 가는 동선을 여러 가닥으로 꼬아서 연결하여 사용하지만 가격이 매우 비싼 실정이다.

한편, 전기자동차 등의 전장공간은 구조가 복잡하고 협소하다. 전기자동차는 전기에너지를 사용하므로, 전기자동차에 사용되는 케이블은 일반 자동차에 사용되는 케이블에 비해 큰 통전 능력이 요구된다.

충분한 통전 능력을 확보하기 위해서는 케이블의 직경을 증대시키는 방법이 있으나, 케이블의 두께가 증가되는 경우 전기자동차 전장공간(예컨대, 배터리 팩(Battery Pack)) 내의 협소하고 복잡한 공간 내에서 필요한 굴곡성 또는 배치 공간을 확보하기 어렵다.

종래의 일반적인 차량 내부의 전자 기기를 연결하기 위한 케이블은 케이블의 길이가 어느 정도 확보되는 경우에는 케이블을 변형시켜 벤딩부를 형성하는 것이 어렵지 않지만, 케이블의 길이가 짧은 경우에는 벤딩부를 형성하는 것이 쉽지 않다.

그리고, 복수 개의 소선으로 구성된 케이블은 케이블 자체가 전기자동차를 구성하는 전자 기기에 접속될 수 없으므로 별도의 체결부 역할을 수행하는 접속단자와 압착 등의 방법으로 접합되고, 접속단자가 양 전자 기기의 단자부에 체결되어 양 전자 기기가 전기적으로 연결된다. 케이블의 두께 문제를 논외로 하여도 일반적인 케이블을 사용하는 경우, 양단에 유닛측 접속을 위한 접속단자를 구비해야 하며, 별도의 접속단자는 케이블 연결을 위한 압착지그를 필요로 하고, 접속단자 개발을 위한 별도의 프레스 금형 등의 제조설비를 요하므로 비용이 증가될 수 있는 문제점이 있었다.

또, 전기자동차의 전장공간 내에서 전기적 연결을 요하는 구성요소 사이의 길이는 통상적인 케이블의 양산 적합 길이보다 작으므로, 별도의 케이블을 설계 및 제작하는 것은 비용의 증가를 유발할 수 있는 문제점이 있었다.

이러한 다양한 요구로 기존의 방법은 도 1을 참고하면, 전원부스바(1)에서 형상에 따라 가공되어지는 형상이 복잡한 가공은 원판을 가공하여 작업을 하거나 이를 개선한 것이 벤딩(a), 절곡(b)을 하여서 진행을 하였다. 그러나 원판가공의 방법은 재료의 손실이 많아서 경쟁력이 떨어지며 절곡, 벤딩 방법은 두꺼운 일자형 원재료를 사용하여 두꺼운 재료를 절곡, 벤딩 하여야 하므로 가공기계의 사양이 높아야 하며 가공비용 상승이 되는 문제점이 있었다. 또, 이를 개선하기 위하여 얇은 여러 장의 원재료를 사용하여 형상을 접어서 유사한 형상을 가공한 방법이 있었다.

한국공개공보 제2010-0054626호

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리본 형태의 두께가 얇은 부스바를 일면이 겹치지 않도록 벤딩시키고 적층함으로써 여러 가지 형상을 구현하면서 사양이 적은 기계로 가동을 효율을 놓이고 재료의 효율성을 높일 수 있는 부스바 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 리본 형태의 전기가 도통하는 복수개의 금속부재를 마련하는 단계; 상기 복수개의 금속부재를 얇은 두께 방향인 측면 방향으로만 벤딩하되, 벤딩 전후에도 상하면이 항상 평평한 상태를 유지하도록 벤딩시키는 단계; 상기 복수개의 금속부재의 벤딩된 벤딩부를 용접하는 단계; 및 상기 복수개의 금속부재를 적층하고, 적층된 상기 복수개의 금속부재가 서로 밀착된 상태에서 일체로 거동되도록 결속하는 단계;를 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은, 리본 형태의 전기가 도통하는 복수개의 금속부재를 마련하는 단계; 상기 복수개의 금속부재를 얇은 두께 방향인 측면 방향으로만 벤딩하되, 벤딩 전후에도 상하면이 항상 평평한 상태를 유지하도록 벤딩시키는 단계; 상기 복수개의 금속부재를 적층하고, 적층된 상기 복수개의 금속부재가 서로 밀착된 상태에서 일체로 거동되도록 결속하는 단계; 및 상기 복수개의 금속부재의 벤딩된 벤딩부를 용접하는 단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 결속하는 단계는 상기 복수개의 금속부재를 피복한다.

바람직하게는, 상기 복수개의 금속부재는 절연성 합성수지에 의해 피복된다.

바람직하게는, 상기 복수개의 금속부재는 구리 또는 알루미늄으로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 금속부재의 두께와 폭의 비는 1 : 3 내지 1 : 50이다.

바람직하게는, 상기 복수개의 금속부재를 벤딩시키는 단계 전, 금속의 풀림(어니링-annealing)처리를 위하여 일정온도(구리 250-280℃, 알루미늄 340~410℃)로 가열하여 노내에서 냉각하여 연성을 가지도록 하는 단계를 더 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명은 여러 장의 얇은 원재료를 사용하여 절곡 및 벤딩을 하여 여러 가지 형상을 구현하면서 사양이 적은 기계로 가동을 효율을 놓이고 재료의 효율성을 높일 수 있으며 제품의 활용성을 높일 수 있다.

(2) 본 발명은 여러 장의 얇은 판재를 가지고 가공을 하므로 중간에는 여러 장의 밴드를 묶음처리 하여 작업 효율 및 작업성을 개선 할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 부스바의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 부스바의 일부 구성요소인 금속부재의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 부스바의 일부 구성요소인 금속부재를 적층한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 부스바의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 부스바 제조방법의 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부스바 및 그 제조방법을 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 부스바 제조방법은, 도 2 내지 도 5를 참고하면, 리본 형태의 전기가 도통하는 복수개의 금속부재(10)를 마련하는 단계와, 상기 복수개의 금속부재(10)를 온도(구리 260-280℃, 알루미늄 340~410℃)로 가열하여 노내에서 냉각하여 연성을 가지도록 하는 어닐링 단계(S1)와, 상기 복수개의 금속부재(10)를 접혀 겹치지 않도록 양면이 항상 동일한 방향을 바라보는 상태에서 벤딩시키는 단계(S2)와, 상기 복수개의 금속부재(10)의 벤딩된 벤딩부(10b)를 용접하는 단계(S4)와, 상기 복수개의 금속부재(10)를 적층하고(S3), 적층된 상기 복수개의 금속부재(10)가 서로 밀착된 상태에서 일체로 거동되도록 결속하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 복수개의 금속부재(10)는 구리로 이루어질 수 있다. 상기 복수개의 금속부재(10)가 구리로 이루어짐으로써 가장 원활한 전기량을 확보할 수 있게 된다.

상기 가열하는 어닐링 단계(S1)는, 상기 복수개의 금속부재(10)를 온도(구리 260-280℃, 알루미늄 340~410℃)로 가열하여 노내에서 냉각하여 연성을 가지도록 함으로써 벤딩시 발생할 수 있는 크랙, 균열, 파단 등을 감소시키는 효과를 거둘 수 있다.

상기 벤딩시키는 단계(S2)는 상기 도 2에 도시된 바와 같이 어느 한 일면이 서로 겹치지 경우가 발생하지 않도록 벤딩하게 된다. 필요에 따라 단자홀(10a)을 이용하여 고정한 상태에서 벤딩을 진행한다. 따라서 벤딩부(10b)의 내측을 두께가 늘어나면서 주름이 갈 수 있고, 외측은 두께가 줄어들면서 크랙, 균열, 파단 등이 현상이 나타날 수 있다. 즉 상기 복수개의 금속부재(10)의 연신율 안에서 작업을 하였거나, 형상 가공 중에 재료의 부분적인 불균일성으로 인한 제품의 파단, 균열 절취면이 부분적으로 생성 될 수 있다. 전원 공급 부스바의 기능상 파단, 균열이나 절취면이 생성되면 그곳에서 아크, 스파크 발생으로 발열 및 발화가 발생될 수 있는 심각한 문제점이 발생하게 된다.

이러한 아크, 스파크의 발생은, 도 2를 참고하면, 상기 벤딩부(10b)를 용접하는 단계(S4)에 의해 방지된다. 벤딩부(10b)에서 발생될 수 있는 파단, 균열이나 절취면은 용접에 의해 마무리되어 문제점을 해결된다.

도 3과 도 4를 참고하면, 벤딩된 상기 복수개의 금속부재(10)를 적층한 다음(도 3 참고), 결속한 것이 도시되어 있다. 이때, 상기 결속하는 단계는 은브레징 용접 공정(S5)과 상기 복수개의 금속부재(10)를 피복제(101)에 의해 피복하는 랩핑(S6)일 수 있다. 이때, 상기 복수개의 금속부재(10)는 절연성 합성수지에 의해 피복될 수 있다. 이때, 상기 금속부재(10)의 두께와 폭의 비는 1 : 3 내지 1 : 50일 수 있다.

이렇게 제조된 부스바(100)는 필요한 형상과 두께를 모두 가져 요구되는 전기량을 전달할 수 있게 된다.

그에 따라, 여러 장의 얇은 원재료를 사용하여 절곡 및 벤딩을 하여 여러 가지 형상을 구현하면서 사양이 적은 기계로 가동을 효율을 놓이고 재료의 효율성을 높일 수 있으며 제품의 활용성을 높일 수 있다.

더불어, 상기 방법에 여러 장의 얇은 판재를 가지고 가공을 하므로 중간에는 여러 장의 밴드를 묶음처리 하여 작업 효율 및 작업성을 개선 할 수 있다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 부스바 제조방법, 리본 형태의 전기가 도통하는 복수개의 금속부재(10)를 마련하는 단계와, 상기 복수개의 금속부재(10)를 접혀 겹치지 않도록 양면이 항상 동일한 방향을 바라보는 상태에서 벤딩시키는 단계와, 상기 복수개의 금속부재(10)를 적층하고, 적층된 상기 복수개의 금속부재(10)가 서로 밀착된 상태에서 일체로 거동되도록 결속하는 단계와, 상기 복수개의 금속부재(10)의 벤딩된 벤딩부(10b)를 용접하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 부스바 제조방법은 전번 실시예와 벤딩부(10b)를 용접하는 단계가 복수개의 금속부재(10)들을 적층하여 결속한 상태에서 이루어지는 점이 다르다. 즉 하나씩 용접하는 것이 아니라, 적층된 상태로 벤딩부(10b)들를 용접함으로써 신속한 작업이 이루어지게 된다.

이렇게 용접하는 단계를 추가 작업 적용함으로써 불량 원인 및 제품의 하자를 없애수 있으며 소성변형 한도에서 작업을 하여야 하는데 그에 따른 제품 구현이 한계가 지어지는데 여기에 추가적인 생기는 크랙, 균열을 보완함으로써 제품의 형상 구현이 더욱 다양하게 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10 : 복수개의 금속부재
10a : 단자홀 10b : 벤딩부
100 : 부스바 101 : 피복제

Claims (9)

1. 리본 형태의 전기가 도통하는 복수개의 금속부재를 마련하는 단계;
   상기 복수개의 금속부재를 얇은 두께 방향인 측면 방향으로만 벤딩하되, 벤딩 전후에도 상하면이 항상 평평한 상태를 유지하도록 벤딩시키는 단계;
   상기 복수개의 금속부재의 벤딩된 벤딩부를 용접하는 단계;
   상기 복수개의 금속부재를 적층하고, 적층된 상기 복수개의 금속부재가 서로 밀착된 상태에서 일체로 거동되도록 결속하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스바 제조방법.
2. 리본 형태의 전기가 도통하는 복수개의 금속부재를 마련하는 단계;
   상기 복수개의 금속부재를 얇은 두께 방향인 측면 방향으로만 벤딩하되, 벤딩 전후에도 상하면이 항상 평평한 상태를 유지하도록 벤딩시키는 단계;
   상기 복수개의 금속부재를 적층하고, 적층된 상기 복수개의 금속부재가 서로 밀착된 상태에서 일체로 거동되도록 결속하는 단계;
   상기 복수개의 금속부재의 벤딩된 벤딩부를 용접하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스바 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 결속하는 단계는 상기 복수개의 금속부재를 피복하는 것을 특징으로 하는 부스바 제조방법
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수개의 금속부재는 절연성 합성수지에 의해 피복된 것을 특징으로 하는 부스바 제조방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수개의 금속부재는 구리 또는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 부스바 제조방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 금속부재의 두께와 폭의 비는 1 : 3 내지 1 : 50인 것을 특징으로 하는 부스바 제조방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수개의 금속부재를 벤딩시키는 단계 전, 상기 복수개의 금속부재를 구리인 경우에는 260-280℃, 알루미늄인 경우에는 340~410℃로 가열하여 노내에서 냉각하여 연성을 가지도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부스바 제조방법.
8. 제1항에 의한 제조방법으로 제조된 부스바.
9. 제2항에 의한 제조방법으로 제조된 부스바.

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