KR20030008204A - 배전어셈블리 - Google Patents

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Abstract

배전케이블의 취급이 용이하며, 단자의 가공성이 양호하고 또한 Al 연선도체와 금속단자간 접속특성이 우수한 이동체용 배전어셈블리로서, 이 배전어셈블리는 연선도체에 단자를 접속한 어셈블리이며, 상기 연선도체가 도전율 50% IACS 이상인 Al 또는 Al 합금에 의해 구성되며, 상기 금속 단자는 바람직하게는 신장률 20% 이상의 Al 또는 Al 합금에 의해 구성되며, 상기 연선도체에 상기 단자가 바람직하게는 초음파 진동을 부가하여 압착되어 있다.

Description

배전어셈블리{Electric distribution assembly}
본 발명은 경량화가 요구되는 자동차나 차량 등의 이동체에 적합한 알루미늄(이하 Al로 표기) 연선(撚線)케이블 도체에 Al단자를 장착한 배전어셈블리에 관한 것이다.
종래에 하니스 와이어나 배터리 케이블 등의 자동차내 배전에는 구리연선을 도체로 하는 배전케이블에 구리단자를 조합한 구리제 어셈블리가 이용되어 왔는데 최근 동력의 일부 또는 전부를 전력으로 제공하는 자동차의 개발이 진행되어, 그 일환으로서 경량의 Al 연선을 도체로 하는 배전케이블에 Al 단자를 조합한 Al제 어셈블리의 사용이 검토되었다.
그러나 이 Al제 어셈블리는 장기간 사용하면 Al 연선도체와 Al 단자와의 접속계면에 두꺼운 산화막이 생기며, 또한 부식환경하에서는 부식이 쉽게 생기기 때문에 Al 연선도체와 Al 단자 사이의 접촉저항이 증대되어 접속특성이 시간이 흐름에 따라 저하된다는 문제가 있었다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 어셈블리를 구성하는 배전케이블의 실시형태를 도시한 횡단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 어셈블리를 구성하는 금속단자의 실시형태를 나타내는데, 도 2a는 접합상태를 나타낸 사시도이고, 도 2b는 내면에 홈(溝) 또는 철부(凸部)를 구비한 금속단자의 전개사시도이다.
도 3은 본 발명의 어셈블리를 구성하는 금속단자의 다른 실시형태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 어셈블리를 구성하는 금속단자를 초음파를 부가하여 압접하는 일태양을 설명하는 도면이다.
이 문제를 해결하기 위해 Al 연선도체에 내산화성 및 내식성이 우수한 Ni를 도금하는 방법을 생각할 수 있는데, 이하의 문제가 있어서 실용화되지 않았다.
(1) Al선의 큰 직경의 단계에서 도금하고 이것을 연소선(撚素線)(꼬아 합친소선)으로 신선(伸線)가공하는 방법은 생산성은 우수하지만 신선가공 중에 도금층이 박리되거나 단선되거나 한다.
(2) 연소선에 도금하는 방법은 생산성이 떨어진다.
(3) Al 연선도체의 Al 단자 접속부분에 도금하는 방법은 도금액이 Al 연선도체에 침투하여 부식의 원인이 된다.
그 밖에 상기 Al제 배전어셈블리에는 Al 연선도체가 직경이 크기 때문에 가요성이 떨어져 배전케이블의 취급이 어렵고 또 성형시나 장착시에 단자에 균열이 간다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 배전케이블이 취급이 용이하며 단자의 가공성이 양호하고 나아가 Al 연선도체와 Al 단자 사이의 접속특성이 우수한 이동체용 배전케이블 어셈블리를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제1 태양은 알루미늄 연선도체를 절연피복한 배전케이블과 그 단부에 접속용 단자가 접합된 배전어셈블리로서,
상기 연선도체가 도전율 50% IACS 이상인 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 구성되며
상기 연선도체에 접속된 상기 접속단자가 금속으로 구성되며, 상기 알루미늄연선과 상기 접속단자는 초음파 진동을 부가한 압접에 의해 접합되어 있는 배전어셈블리이다.
발명의 제2 태양은 상기 연선도체에 접속된 상기 금속단자가 신장률 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 구성되어 있는 배전어셈블리이다.
발명의 제3 태양은 상기 연선도체를 구성하는 알루미늄 합금이,
Zr : 0.03 ∼ 0.4wt%, Fe : 0.05 ∼ 0.2wt%,
Si : 0.05 ∼ 0.2wt%를 포함하며,
또한 Be, Sr, Mg, Ti, V 중 1종 또는 2종 이상을 합하여 0.003 ∼ 0.05wt% 포함하며,
나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 배전어셈블리이다.
발명의 제4 태양은 상기 단자를 구성하는 알루미늄 합금이,
Zr : 0.03 ∼ 0.4wt%, Si : 0.05 ∼ 0.15wt% 포함하며,
나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 배전어셈블리이다.
발명의 제5 태양은 상기 단자를 구성하는 알루미늄 합금이,
Mg : 0.3 ∼ 1.8wt%, Si : 0.15 ∼ 1.5wt%,
Fe : 0.1 ∼ 1.0wt%, Cu : 0.05 ∼ 0.5wt%를 포함하며
또한 Mn, Cr, Ti 중 1종 또는 2종 이상을 합하여 0.03 ∼ 0.6wt% 포함하며
나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 배전어셈블리이다.
발명의 제6 태양은 상기 단자의 표면에 Ni 또는 Ni를 주성분으로 하는 합금이 5㎛ 이하의 두께로 피복되어 있는 배전어셈블리이다.
발명의 제7 태양은 상기 배전어셈블리의 외주에, 또한 전자(電磁)실드금속층과 이 금속층의 외주에 절연피복층을 구비하는 배전어셈블리이다.
발명의 제8 태양은 상기 전자실드층이 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 망상체(網狀體)로 구성된 배전어셈블리이다.
본 발명의 어셈블리를 구성하는 배전케이블(1)은 도 1a에 도시한 Al 연선도체(2)의 외주에 절연층(3)을 피복한 것, 또는 도 1b에 도시한 Al 연선도체(2)의 외주에 절연층(3), 자기실드층(4), 절연층(5)을 이 순서대로 피복한 것 등이다.
본 발명에 있어서, Al 연선도체(2)란 Al선을 꼬아 합친 통상의 Al 연선도체 외에 Al선을 묶은 것 등 여러개의 Al선으로 구성되는 임의의 도체를 포함한다.
본 발명에 있어서, Al 연선도체의 도전율을 50% IACS(International Annealed Copper Standard) 이상으로 하는 이유는 도전율이 50% IACS 미만이면 원하는 전류를 흘려보내기 위해 Al 연선도체의 외경을 크게 함으로써 가요성이 악화된다. 또한 외직경이 크면 경량화에 역행하여 재료비용이 상승하게 된다. 더욱이Al 연선도체의 가요성은 Al 소선의 선직경(線徑)을 0.8㎜ 이하로 가늘게 함으로써 담보된다.
본 발명의 어셈블리를 구성하는 금속단자로는 전기전도성이 높은 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 등을 이용할 수 있다. 그러나 경량화 면에서 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 바람직하다. 금속단자에는, 도 2a에 도시한 오픈배럴형 단자(6)는 Al선을 파지하는 파지부(61)를 구비한다.
상기 오픈배럴형 단자(6)에는 도 2b에 도시한 바와 같이 Al 연선도체(2)와 압접되는 파지부(62) 내면에 Al 연선도체(2)의 길이방향과 직교하는 방향으로 평행한 복수의 홈 또는 철부(서레이션; serration)(63)를 형성해 두면 압착시에 Al 연선도체(2)와 서레이션(63)이 계합(係合)하여 금속단자(6)가 Al 연선도체(2)에서 잘 빠지지 않는 효과가 있다. 도 3은 금속단자의 다른 태양을 도시하며 단자(7)는 관형의 파지부(71)와 접속해 있으며 압착개소(72)는 사각형이다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 연선(1)과 파지부(61, 62)의 접합은 통상 상온에서 도 4에 도시한 바와 같이 압접기(8)의 받침대(81)로 파지부를 받치고 초음파 진동하는 압입헤드(82)를 밀어넣어 실행한다. 바람직한 초음파 진동수는 예컨대 10∼30kHz이다. 또한 도 4는 압접법의 일태양이며 본 발명을 한정하지는 않는다.
본 발명에 있어서 금속단자가 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 경우에는 그 신장률을 20% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 20% 미만이면 가공성이 악화되어 Al 단자로 성형할 때나 Al 연선도체에 압착할 때에 Al 단자에 균열(crack)이 발생하는 경우가 있기 때문이다.
본 발명에 있어서 Al 연선도체에 금속단자를 압착법에 의해 장착하는 이유는 장착작업이 용이하여 생산성이 우수하기 때문이다. 또한 상기 압착을 초음파 진동을 부가하면서 실행하는 이유는 초음파 진동을 부가함으로써 Al 연선도체의 소선 자체의 산화막과 금속단자의 산화막이 파괴되어, 연소선 자체가 서로 금속접합하여 일체적인 도체가 되며 또한 연선도체와 금속단자가 금속접합하여 접촉저항이 작아져 양호한 접속특성을 안정적으로 얻을 수 있기 때문이다.
본 발명에 있어서 배전케이블을 형성하는 Al 연선도체에는 도전율이 50% IACS 이상인 임의의 Al 또는 Al 합금을 사용할 수 있는데, 특히 바람직한 합금성분 조성은 다음과 같다.
Zr : 0.03 ∼ 0.4wt%, Fe : 0.05 ∼ 0.2wt%,
Si : 0.05 ∼ 0.2wt% 함유하며 또한 Be, Sr, Mg, Ti, V 중 1종 또는 2종 이상을 합하여 0.003 ∼ 0.05wt% 함유하며
나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 Al합금이다.
이 합금은 강도, 도전성, 내크리프(creep) 특성 등이 우수하여 바람직하다. 더욱이 이 Al 합금은 산화막의 성장이 느리며, Al 연선도체에 있어서 연소선끼리의 접촉저항이 작고, 보다 장기간 안정적이고 높은 도전성이 유지된다.
상기 Al 합금에 있어서, Zr은 고용(固溶) 및 석출하여 내크리프 특성을 높인다. 그 함유량을 0.03 ∼ 0.4wt%로 규정하는 이유는 0.03wt% 미만에서는 그 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 0.4wt%를 초과하면 도전율이 저하되기 때문이다.
Si는 Zr 석출을 촉진하여 도전율과 내크리프 특성을 높인다. 그 함유량을0.05 ∼ 0.2wt% 로 규정하는 이유는 0.05wt% 미만이면 그 효과를 충분히 얻을 수 없으며 0.2wt%를 넘으면 도전율이 저하되기 때문이다.
Fe는 내열성을 높인다. 그 함유량을 0.05 ∼ 0.2wt%로 규정하는 이유는 0.05wt% 미만이면 그 효과를 충분히 얻을 수 없으며 0.2wt%를 초과하면 도전율이 저하되기 때문이다.
선택원소인 Be, Sr, Mg, Ti, V는 고용 또는 석출하여 강도 향상에 기여하며 나아가 Zr의 석출을 촉진하여 도전율과 내크리프 특성을 높인다. 이들 선택원소의 함유량을 합하여 0.003 ∼ 0.05wt%로 규정하는 이유는 0.003wt% 미만에서는 그 효과를 충분히 얻을 수 없으며 0.05wt%를 초과하면 그 효과가 포화되기 때문이다.
상기 Al 합금은 상법(常法)에 의해 연소선으로 가공할 수 있다. 예컨대 상기 Al 합금의 용탕(溶湯)을 연속주조후에 열간압연하는 방법 또는 연속주조압연법에 의해 열연재로 가공하고 이 열연재를 냉간가공하여 연소선으로 한다.
냉간가공 도중 또는/및 냉간가공후에 시효(時效)처리를 실시하여 강도와 도전율을 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 금속단자로는 신장률이 20% 이상인 임의의 Al 또는 Al 합금을 바람직하게 사용할 수 있다. 특히 바람직한 합금의 성분조성은 다음과 같다.
Zr : 0.03 ∼ 0.4wt%, Si : 0.05 ∼ 0.15wt% 함유하며,
나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 Al-Zr-Si합금,
상기 Al-Zr-Si합금에 있어서 상기 Zr은 내크리프 특성을 높인다. 그 함유량을 0.03 ∼0.4wt%로 규정하는 이유는 0.03wt% 미만이면 그 효과를 충분히 얻을 수없으며 0.4wt%를 초과하면 도전율이 저하되기 때문이다.
Si는 Zr의 석출을 촉진하여 단자의 도전율과 내크리프 특성을 높인다. 그 함유량을 0.05 ∼ 0.15wt%로 규정하는 이유는 0.05wt% 미만에서는 그 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 0.15wt%를 넘으면 도전율이 저하되기 때문이다.
또한 이하의 Al합금도 단자로서 바람직하게 이용할 수 있다.
Mg : 0.3 ∼ 1.8wt%, Si : 0.15 ∼ 1.5wt%,
Fe : 0.1 ∼ 1.0wt%, Cu를 0.05 ∼ 0.5wt% 함유하며
또한 Mn, Cr, Ti 중 1종 또는 2종 이상을 합하여 0.03 ∼ 0.6wt% 함유하며
나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 Al-Mg-Si-Fe-Cu계 합금이다.
이 합금은 도전율 40% IACS 이상이며 또한 내크리프 특성이 우수하여 권장된다.
이 Al-Mg-Si-Fe-Cu계 합금에 있어서 Mg와 Si는 반응하여 화합물을 형성(석출)하여 내크리프 특성을 높인다. Mg의 함유량을 0.3 ∼ 1.8wt%로 규정하고, Si의 함유량을 0.15 ∼ 1.5wt%로 규정하는 이유는 어느 한쪽이 하한치 미만이어도 그 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 어느 한쪽이 상한치를 초과해도 도전율이 저하되기 때문이다.
Fe는 고용 또는 석출하여 내크리프 특성을 높인다. 그 함유량을 0.1 ∼ 1.0wt%로 규정하는 이유는 0.1wt% 미만이면 그 효과를 충분히 얻을 수 없으며 1.0wt%를 초과하면 도전율이 저하되기 때문이다.
Cu는 고용 또는 석출하여 내크리프 특성을 높인다. 그 함유량을 0.05 ∼0.5wt%로 규정하는 이유는 0.05wt% 미만이면 그 효과를 충분히 얻을 수 없으며 0.5wt%를 초과하면 도전율이 저하되기 때문이다.
본 발명에 있어서 단자용 Al합금은 파이프재, 봉재, 가지재(條材) 등으로 가공한 후 구부림 가공, 절삭가공, 구멍뚫기 가공 등이 실시되어 단자로 성형된다.
상기 파이프재, 봉재, 가지재 등은 (1) 상기 열연재를 일치(conform) 압출하는 방법, (2) 상기 일치 압출재를 더 냉간압연하는 방법, (3) Al 합금을 강편(billet)으로 연속주조하고, 이것을 열간으로 압출 또는 압연하고, 이어서 냉간압연하여 소정 칫수로 절단하는 방법 등에 의해 가공된다.
상기 가공방법에서는, 가공 도중 또는 최종 단계에서 적절히 시효처리를 하여 도전율과 강도의 향상을 꾀하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 다시 단자의 표면에 Ni 또는 Ni-P 합금이나 Ni-B 합금 등의 Ni를 주성분으로 하는 합금을 피복함으로써 단자의 내식성이 향상되고 부식환경하에서도 안정적으로 사용할 수 있다. 또한 접속처의 외부장치나 배터리 등과의 사이에서 발생하는 전식(電食; electric corrosion)을 방지할 수 있다.
상기 피복층의 두께를 5㎛ 이하로 규정하는 이유는 5㎛ 를 초과하면 Al 연선도체와 단자를 압착할 때 단자에 균열(crack)이 생겨 그 효과를 얻을 수 없게 되기 때문이다. 단자에 Ni를 피복하는 데에는 전기도금법, 무전해도금법, 압연압접법, 물리적 증착법 등 임의의 방법을 적용할 수 있다.
이동체 내에는 배전케이블 위에, 송전시에 발생하는 전자장을 차폐하는 금속제의 자기실드층, 예컨대 Al제 네트 또는 구리제 네트 및 복수의 절연층을 부가적으로 설치하는 경우가 있다. 그러한 경우에도 본 발명의 어셈블리는 배전케이블의 외층의 절연층 구조에 상관없이 유효하게 작용한다. 왜냐하면 배전케이블 외층에 설치한 자기실드층이나 복수의 절연층에 의해 통전기능이 변화하는 것은 아니기 때문이다. 또한 절연층은 예컨대 염화비닐(PVC), 폴리올레핀 등 합성수지로 구성한다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
(실시예 1)
Zr을 0.1wt%, Fe를 0.1wt%, Si를 0.1wt%, Ti를 0.003wt% 포함하고 나머지가 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 Al 합금을 상법에 의해 용해하여 얻어진 용탕을 연속주조압연하여 와이어로드(荒引線)(열연재)로 하고 이어서 냉간신선(伸線)하여 직경 0.32㎜의 소재로 하고 이 소선을 25개 꼬아 합치고 이 꼬아 합친 것을 19개 꼬아 합쳐 Al 연선도체 A로 하고 이 Al 연선도체에 PVC를 1㎜로 압출피복하여 도 1a에 도시한 구조의 배전케이블을 제작했다.
또한 Zr을 0.1wt%, Si를 0.1wt% 포함하고, 나머지가 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 Al 합금 및 Mg를 0.5wt%, Si를 0.35wt%, Fe를 0.1wt%, Cu를 0.1wt%, Mn을 0.1wt% 포함하고, 나머지가 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 Al합금을 각각 용해하여 얻어진 용탕을 각각 연속주조압연하여 와이어로드로 하고 이것을 피드스톡(feedstock)으로 하여 일치압출법에 의해 폭 45㎜, 두께 2.5㎜의 판재에 압출하고 이것을 두께 2.3㎜로 냉간압연하여 이 냉간압연재를 350℃에서 6시간 어닐랑하였다. 이어서 여기에 프레스가공 및 구부림 가공을 순서대로 실행하여 JIS규격에 규정된 BA608사이즈의 오픈배럴형 단자(도 2a, 도 2b 참조)를 2종류(Z : 상기 Al-Zr-Si합금제, M : 상기 Al-Mg-Si-Fe-Cu-Mn합금제) 제작했다.
다음에 상기 Al 연선도체 A에 상기 단자(Z, M)를 초음파 진동(1400W × 1sec)을 부가하면서 압착하여 2종류의 어셈블리(A/Z, A/M)를 제조했다.
(비교예 1)
Mg : 4wt%, Mn : 0.4wt%, Fe : 0.5wt%, Si : 0.4wt%, Zn : 0.25wt% 포함하며 나머지가 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 종래의 Al 합금을 이용하여 Al 연선도체 B를 제작한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 2종류의 어셈블리(B/Z, B/M)를 제조했다.
(비교예 2)
상기 Al 연선도체 A에 상기 단자 Z 또는 M을 초음파 진동을 부가하지 않고 압착한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 2종류의 어셈블리를 제조했다.
(비교예 3)
상기 Al 연선도체 B에 상기 단자 Z 또는 M을 초음파 진동을 부가하지 않고 압착한 것 외에는 비교예 1과 동일하게 하여 2종류의 어셈블리를 제조했다.
실시예 1 및 비교예 1∼3에서 제조한 각각의 어셈블리에 대해 4kVA의 전력을 온-오프하는 통전사이클 시험을 실시하여 1, 10, 50, 100, 500, 1000사이클 후에 단자의 a점과 상기 a점에서 100㎜ 떨어진 배전케이블의 b점(도 2a 참조)과의 사이의 전기저항값을 측정했다. 초기저항값의 1.5배를 넘었을 때 수명이 다했다고 판정했다. 결과를 표 1에 도시한다.
EC : 전기전도도
분류 시료 No. Al 연선도체 Al단자 압착시초음파유무 수명(초기저항값의 1.5배를 초과했을 때의통전사이클수)
종류 EC 종류 EC
본발명예 실시예 1 1 A 59 Z 59 있음 1000 이상
2 A 59 M 53 있음 1000 이상
비교예 비교예 1 3 B 30 Z 60 있음 500 이하101이상
4 B 30 M 52 있음 500 이하101이상
비교예 2 5 A 59 Z 59 없음 50 이하 11이상
6 A 59 M 52 없음 50 이하 11이상
비교예 3 7 B 30 Z 59 없음 1
8 B 30 M 52 없음 1
표 1에서 알 수 있듯이 본 발명의 어셈블리(No.1,2)는 양호한 접속특성을 나타냈다. 이들 본 발명의 어셈블리는 1000사이클 시험후에 초기전기저항값의 1.08배 이하의 전기저항치를 나타냈다.
이에 대해 비교예 1의 No.3,4는 Al 연선도체의 도전율이 낮기 때문에 통전사이클 500 ∼ 100회로 수명이 다했다. 비교예 2의 No.5,6은 압착시에 초음파 진동을 부가하지 않았기 때문에 통전사이클 50 ∼ 10회로 수명이 다했다. 비교예 3의 No.7,8은 Al 연선도체의 도전율이 낮은데다가 압착시에 초음파 진동을 부가하지 않았기 때문에 통전사이클 1회로 수명이 다했다.
(비교예 4)
Mg : 4.0wt%, Mn : 0.4wt%, Fe : 0.5wt%, Si : 0.4wt%, Zn : 0.25wt%를 함유하며, 나머지가 Al과 불가피한 불순물로 이루어진 Al합금 빌렛을 두께 5㎜로 열간압연하고, 이어서 이것을 2.3㎜로 냉간압연하고, 이어서 어닐링후 폭 45㎜로 슬릿하고, 여기에 프레스 가공 및 구부림 가공을 순서대로 실시하여 Al 단자를 제작하고, 이 Al 단자를 상기 Al 연선도체 A에 초음파 진동을 부가하면서 압착했다. 그러나 이 단자는 신장률이 18% 밖에 안되기 때문에 압착시에 균열이 발생했다.
(실시예 2)
실시예 1에서 제작한 Al 단자 Z에 Ni를 3㎛의 두께로 전해도금하거나 또는 Ni-P를 3㎛의 두께로 무전해도금하고, 이들 Ni 도금 Al 단자를 각각 Al 연선도체 A에 초음파 진동(1400W ×1sec)을 부가하면서 압착하여 2종류의 어셈블리를 제조했다.
(비교예 5)
실시예 1에서 제작한 Al 단자 Z에 Ni를 10㎛의 두께로 전해도금하거나, 또는 Ni-P를 10㎛의 두께로 무전해도금하거나, 또는 Sn을 3㎛의 두께로 전해도금하여 이들 도금후의 Al 단자를 이용하여 실시예 2와 동일하게 하여 3종류의 어셈블리를 제조했다.
실시예 2 및 비교예 5에서 제조한 각각의 어셈블리에 JIS Z2371에 준거하여 96시간 염수분무시험을 하여 상기 염수분무시험후의 어셈블리에 대해 실시예 1과 동일한 방법에 의해 사이클시험을 실시하여 각각의 수명을 조사했다. 비교를 위해 도금을 하지 않은 단자에 대해서도 동일한 조사를 실시했다.
결과를 표 2에 도시한다.
EC: 전기전도도
분류 시료No. Al연선도체 Al단자 압착시초음파유무 수명(초기저항값의 1.5배를 초과했을 때의 통전사이클수)
종류 EC 종류 EC 표면처리 두께
본발명예 실시예 2 11 A 59 Z 59 Ni전해도금 3 있음 1000 이상
12 A 59 Z 59 Ni -P무전해 3 있음 1000 이상
비교예 비교예 5 13 A 59 Z 59 Ni전해도금 10 있음 1000 이하501 이상
14 A 59 Z 59 Ni -P무전해 10 있음 1000 이하501 이상
15 A 59 Z 59 Sn전해도금 3 있음 500 이하101 이상
16 A 59 Z 59 도금 없음 0 있음 1000 이하501 이상
표 2에서 알 수 있듯이 본 발명예의 어셈블리(No.11,12)는 양호한 접속특성을 나타냈다. 이들 본 발명의 어셈블리의 1000사이클 시험후의 전기저항값은 어느 것이든 초기 전기저항값의 1.11배 정도였다.
이에 반하여 비교예 5의 No.13, 14는 Ni 도금층이 두껍기 때문에 압착시에 Ni 도금층에 균열(crack)이 생겨, 이 균열에서 부식매(腐蝕媒)가 침투하여 침식이 발생하여 Ni 도금층이 박리되었기 때문에 Ni 도금을 실시하지 않았던 No.16과 같은 1000회 이하 501회 이상의 수명이 되었다. 더욱이 이 시험에서 수명이 501사이클 이상이면 실용상 문제가 없다고 판단된다. No.15는 Sn 도금의 내식성이 떨어지며, 또한 단자의 구리합금과 반응했기 때문에 500회 이하 101회 이상의 수명이 되었다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 어셈블리는 배전케이블의 Al 연선도체에금속단자를 장착한 것으로 경량이다. 상기 Al 연선도체는 도전율이 50% IACS 이상이기 때문에 직경을 가늘게 할 수 있으며 가요성이 양호하여 취급이 용이하고 상기 금속단자는 바람직하게는 신장률 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금이며 그 때문에 단자성형시나 단자압착시에 균열이 생기지 않는다. 이 금속단자는 Al 연선도체에 초음파 진동을 부가하면서 압착되기 때문에 압착시에 Al 연선도체와 금속 단자의 산화막이 파괴되어 양자는 금속부분이 접촉하여 접속되어 양호한 접속특성을 안정적으로 얻을 수 있다. 또한 단자에 Ni를 피복해 둠으로써 부식환경하에서도 충분히 사용할 수 있다. 따라서 공업상 현저한 효과를 나타낸다.

Claims (8)

  1. 알루미늄 연선도체를 절연피복한 배전케이블과 그 단부에 접속용 단자가 접합된 배전어셈블리로서,
    상기 연선도체가 도전률 50% IACS 이상인 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 구성되며,
    상기 연선도체에 접속된 상기 접속단자가 금속으로 구성되며, 상기 알루미늄연선과 상기 접속단자는 초음파진동을 부가한 압접에 의해 접합되어 있는 배전어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속의 접속단자가 신장률 20% 이상의 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 구성되어 있는 배전어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연선도체를 구성하는 알루미늄 합금이,
    Zr : 0.03 ∼ 0.4wt%, Fe : 0.05 ∼ 0.2wt%,
    Si : 0.05 ∼ 0.2wt%를 포함하며,
    또한 Be, Sr, Mg, Ti, V 중 1종 또는 2종 이상을 합하여 0.003 ∼ 0.05wt% 포함하며,
    나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 배전어셈블리.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 단자를 구성하는 알루미늄 합금이,
    Zr : 0.03 ∼ 0.4wt%, Si : 0.05 ∼ 0.15wt% 포함하며,
    나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 배전어셈블리.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 단자를 구성하는 알루미늄 합금이,
    Mg : 0.3 ∼ 1.8wt%, Si : 0.15 ∼ 1.5wt%,
    Fe : 0.1 ∼ 1.0wt%, Cu : 0.05 ∼ 0.5wt%를 포함하며
    또한 Mn, Cr, Ti 중 1종 또는 2종 이상을 합하여 0.03 ∼ 0.6wt% 포함하며
    나머지가 Al 및 불가피한 불순물로 이루어진 배전어셈블리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단자의 표면에 Ni 또는 Ni를 주성분으로 하는 합금이 5㎛ 이하의 두께로 피복되어 있는 배전어셈블리.
  7. 제1항에 있어서, 상기 배전어셈블리의 외주에 전자실드작용이 있는 금속층과 이 금속층의 외주에 절연피복층을 더 구비한 배전어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전자실드작용이 있는 금속층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 망상체로 구성된 배전어셈블리.
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