KR20090092254A - 전기 도체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 도체에 관한 것으로, 상기 전기 도체는 중앙의 코어와 전기 전도성인 단일 와이어들로 제조되며, 상기 코어 위에는 둘 이상의 층이 구비되고, 상기 둘 이상의 층 중 제1 층에는 상기 단일 와이어들이 상기 코어를 둘레로 하여 꼬여 있고, 상기 둘 이상의 층 중 제2 층에는 상기 단일 와이어들이 상기 제1 층을 둘레로 하여 꼬여 있다. 상기 코어(1)는 파단 강도가 210 N/㎟ 이상인 연화 어닐링된 구리를 포함하는 와이어로 구성된다. 상기 제1 층(2)의 단일 와이어들은 파단 강도가 800 N/㎟ 내지 2200 N/㎟인 강철 와이어(3)이며, 상기 제2 층(4)의 단일 와이어들은 파단 강도가 250 N/㎟ 내지 400 N/㎟인 구리 와이어(5)로서, 상기 제2 층을 포함하는 도체(L)의 지름이 D일 때 8 x D 내지 18 x D의 꼬임 길이를 갖는다.

Description

전기 도체{ELECTRICAL CONDUCTOR}

본 발명은 전기 도체에 관한 것으로, 더 상세하게는 중앙의 코어와 전기 전도성인 단일 와이어들로 제조되며, 상기 코어 위에는 둘 이상의 층이 구비되고, 상기 둘 이상의 층 중 제1 층에는 상기 단일 와이어들이 상기 코어를 둘레로 하여 꼬여 있고, 상기 둘 이상의 층 중 제2 층에는 상기 단일 와이어들이 상기 제1 층을 둘레로 하여 꼬여 있는 전기 도체에 관한 것이다(독일공개공보 DE 10 2004 041 452 A1).

이런 유형의 도체는 예컨대 차량의 배선 라인 또는 센서 라인에 이용된다. 그러나 상기 도체는 원칙적으로 전류 또는 데이터가 전달되어야 하는 곳이라면 어디든지 사용될 수 있다. 전기 도체는 차량에서 이용하기 위해서는 굽힘성이 좋고 유연하고 인장에 강해야만 하며, 특정 영역에서는 조합된 기계적 부하를 견뎌낼 수 있어야 하는데, 왜냐하면 이와 같은 도체를 갖춘 라인들은 차량에서 작동시 지속적으로 진동 및 흔들림에 노출되기 때문이다.

도입부에 언급된 독일공개공보 DE 10 2004 041 452 A1에 따른 공지의 도체는 인장에 강한 요소로 형성된 비금속성 코어를 가진다. 코어 둘레에는 원형 횡단면을 가진 구리로 구성되는 와이어가 제1 층에 밀집하게 꼬여 있고, 제1 층 위에는 마찬가지로 구리로 구성되고 횡단면이 원형인 와이어들이 제2 층에 꼬여 있으며, 그 지름 및 수는 상기 도체의 밀집하게 놓인 와이어들의 매끄러운 외면에 절연부가 제공될 수 있음을 고려하여 조절된다. 이 도체는 실제로 그 효과가 입증되었다.

본 발명의 목적은 인장 강도 및 진동에 대한 저항과 관련하여 도입부에 언급된 도체를 더욱 개선하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은,

- 상기 코어가 210 N/㎟ 이상의 파단 강도를 갖는 연화 어닐링된 구리를 포함하는 와이어로 구성되고,

- 상기 제1 층의 단일 와이어들은 파단 강도가 800 N/㎟ 내지 2200 N/㎟인 강철 와이어이며,

- 상기 제2 층의 단일 와이어들은 파단 강도가 250 N/㎟ 내지 400 N/㎟인 구리 와이어로서, 상기 제2 층을 포함하는 도체의 지름이 D일 때 8 x D 내지 18 x D의 꼬임 길이를 갖는 전기 도체에 의해 달성된다.

이 도체는 예컨대 차량에서 이용하기 위한 모든 기계적 요구조건을 충족시킨다. 상기 도체는 강철 와이어를 이용하므로 인장에 강한 코어 요소가 없어도 인장에 강할 뿐만 아니라, 고강도 강철 와이어를 사용하는 경우 굽힘 및 토션은 물론 진동에도 저항할 수 있다. 도체의 양호한 굽힘성은 한편으로는 와이어로 감겨진 두 층들의 안정적인 동심 구조에 의해 보장되고, 다른 한편으로는 짧은 꼬임 길이에 의해 보장된다. 또한, 도체는 그 특수한 구조로 인해, 크림프(crimp)에 의한 접촉 요소들의 전기 전도성 연결부에도 사용될 수 있다.

바람직한 실시형태에 따르면, 도체의 제1 층이 고강도 강철 와이어로 구성되는 경우 상기 강철 와이어는, 완성된 도체에서 기계적 응력을 감소시켜 도체의 굽힘성을 양호하게 하고 비틀림이 없어지도록, 강철 와이어 제조분야에서 공지되어 있는 개별 강철 와이어들의 예비 성형 공정을 통해 형성되거나 또는 와이어로 감겨진 층의 후속 성형 공정에서 롤링을 통해 형성될 수도 있다.

본 발명의 대상의 실시예는 도면에 도시되어 있다.

본 발명에 따르면, 인장 강도 및 진동에 대한 저항이 개선된 도체를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 도체를 구역별로 층들을 제거하여 도시한 측면도이다.

도 2는 도 1의 라인(II-II)에 따른 단면을 도시한 확대도이다.

도체(L)는 중앙의 코어(1)를 가지며, 상기 코어의 둘레에는 제1 층(2) 내에 강철 와이어(3)가 꼬여 있다. 제1 층(2) 위에는 제2 층(4)이 배치되고, 상기 제2 층은 구리 와이어(5)로 구성되며, 상기 구리 와이어들은 강철 와이어(3) 둘레에 꼬여 있다. 도체(L)는 예컨대 압출 성형 및/또는 와인딩을 통해 제조되는 절연부(6)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 둘 이상의 동일하게 구성된 도체들을 이용하여 멀티 와이어 도체가 형성되도록 계속 꼬여질 수도 있다.

코어(1)는 드로잉 과정 동안 연화 어닐링되는 와이어로서, 바람직하게는 산소를 함유하지 않은 구리로 구성된 와이어이다. 상기 코어는 210 N/㎟ 이상의 파단 강도를 갖는다. 코어(1)는 피복되지 않은(bare) 구리 와이어로 구성될 수 있다. 상기 코어는 주석 도금되거나, 은 도금되거나 또는 니켈 도금될 수도 있다.

강철 와이어(3)는 800 N/㎟ 내지 2200 N/㎟의 파단 강도를 갖는다. 상기 강철 와이어는 바람직하게는 주석 도금될 수 있다. 또한, 상기 강철 와이어(3)는 바람직하게는 특수강으로 구성될 수도 있다.

구리 와이어(5)는 250 N/㎟ 내지 400 N/㎟의 파단 강도를 갖는다. 상기 구리 와이어는 코어(1)의 와이어와 같이 피복되지 않은 와이어로 구성될 수 있으며, 또는 주석 도금, 은 도금, 또는 니켈 도금될 수도 있다.

강철 와이어(3)와 구리 와이어(5)는 동일한 꼬임 방향, 또는 반대 방향의 꼬임 방향으로 각각 꼬여질 수 있다. 상기 강철 와이어와 상기 구리 와이어는 바람직하게는 동일한 꼬임 각도로 제공될 수 있다. 제2 층(4)에서 구리 와이어(5)의 꼬임 길이(length of lay)는 8 x D 내지 18 x D 이다. 여기서, D는 제2 층(4)을 포함하는 도체(L)의 지름이다.

도체(L)는 예컨대 다음과 같이 제조된다:

코어(1)를 구성하는 연화 어닐링된 구리 소재의 와이어는 릴에 의해 당겨지고, 연선(strand) 유닛에 공급되며, 상기 연선 유닛에서 제1 층(2)의 강철 와이어(3)는 코어(1) 둘레에 꼬여진다. 동일한 공정에서, 제2 층(4)의 구리 와이어(5)는 제2 연선 유닛에서 제1 층 위에 꼬여질 수 있다. 그 후, 완성된 도체(L)는 릴 상에 감겨지거나 또는 그 밖의 가공공정에 제공될 수 있다.

강철 와이어(3)와 구리 와이어(5)가 각각의 릴들로부터 나오는 연선 과정은 예컨대 관 연선 기계에서 실행된다. 이 경우, 와이어들은 대략 90%의 역회전(reversed rotation)으로 꼬여진다. 이와 같은 예비 성형을 통해 두 층(2,4)에는 기계적인 응력이 거의 존재하지 않게 되고, 따라서 도체(L)에도 응력이 거의 존재하지 않게 된다. 이러한 연선 공정은 바람직하게는 가용기간 동안 굽힘, 토션, 및 진동과 관련하여 큰 기계적 부하를 받는 도체(L)에 사용된다.

바람직한 실시예에 따르면, 기계적 부하를 계속 감소시키기 위해 상기 도체(L)는 먼저 제1 층(2)에서 고강도 강철 와이어들(3)로 감겨진 후 기계적인 후속 성형 공정에 공급되며, 상기 후속 성형 공정에서 강철 와이어(3)는 와이어 제조분야에서 공지된 기술에 따라, 예컨대 여러 개의 롤러쌍을 통해 기계적으로 변형 또는 성형된다.

구리와 비교하여 현저히 높은 파단 강도를 가져야 하지만 추가의 기계적 요구조건이 필요하지 않은 도체(L)의 경우에는, 바람직하게는 800 N/㎟ 내지 1200 N/㎟의 파단 강도를 갖는 강철 와이어(3)가 이용될 수 있다. 이와 같은 강철 와이어(3)는 다중 와이어 드로잉 장치에서 동시에 당겨지거나, 서로 평행하게 감겨질 수 있다. 상기 강철 와이어는 주석 도금될 수 있으며, 또는 열적으로 부하를 많이 받는 도체(L)의 경우에는 바람직하게는 특수강으로 구성될 수 있다. 이 강철 와이어의 출발 재료는 연강으로 형성된 막대일 수 있고, 상기 막대는 러프 드로잉 과정에서 각각 예비 드로잉 와이어가 될 수 있도록 당겨지고, 이후 전기 도금 공정에서 또는 파이어 티닝(fire tinning)공정에서 주석 도금될 수 있다. 정밀 드로잉 공정 후, 주석 도금된 강철 와이어(3)는 0.5 ㎛ 이상의 잔여 주석층 두께를 가진다. 강철 와이어의 파단 강도는 드로잉 과정을 통해 800 N/㎟ 내지 1200 N/㎟의 원하는 최종 값으로 증가된다.

이와 같은 도체(L)를 위한 연선 공정은 하나의 공정에서 예컨대 3개의 접선방향 방출 릴과 함께 고속 연선 기계를 통하여 공지의 이중 연선 기술에 따라 수행될 수 있다. 릴들 중 제1 릴 위에는 코어(1)인 구리 와이어가 감겨져 있고, 제2 릴은 예컨대 평행하게 감겨진 6개의 강철 와이어(3)를 가지며, 제3 릴은 예컨대 평행하게 감겨진 12개의 구리 와이어(5)를 가진다. 이와 같이 완성된 도체(L)는 이후 별도의 기계적 가공 없이 곧바로 후속 가공 공정, 즉 절연부(6)가 제공되는 공정에 공급될 수 있다.

도체(L)는 예컨대 차량의 배선 기술분야에서 도체 횡단면 영역이 0.25 ㎟ 내지 2.5 ㎟인 단일 심선 또는 다중 심선 라인으로 사용될 수 있다. 19개의 와이어 도체(L)에서 6개의 강철 와이어(3)를 이용함으로써, 동일한 치수의 구리 도체와 비교하여 상기 도체의 전기 전도성이 감소되기는 하지만 도체(L)의 파단 강도는 동일한 횡단면의 구리 도체에 비해 두 배가 될 수 있다. 이는 바람직하게는 도체를 짧게 사용하는 경우에 더욱 효과적이며, 상기 도체들의 증가된 직류 저항은 예컨대 신호 전달에 그리 큰 영향을 미치지 않는다.

Claims (7)

1. 중앙의 코어와 전기 전도성인 단일 와이어들로 제조되는 전기 도체로서, 상기 코어 위에는 둘 이상의 층이 구비되고, 상기 둘 이상의 층 중 제1 층에는 상기 단일 와이어들이 상기 코어를 둘레로 하여 꼬여 있고, 상기 둘 이상의 층 중 제2 층에는 상기 단일 와이어들이 상기 제1 층을 둘레로 하여 꼬여 있는 전기 도체에 있어서,

   - 상기 코어(1)는 파단 강도가 210 N/㎟ 이상인 연화 어닐링된 구리를 포함하는 와이어로 구성되고,

   - 상기 제1 층(2)의 단일 와이어들은 파단 강도가 800 N/㎟ 내지 2200 N/㎟인 강철 와이어(3)이며,

   - 상기 제2 층(4)의 단일 와이어들은 파단 강도가 250 N/㎟ 내지 400 N/㎟인 구리 와이어(5)로서, 상기 제2 층을 포함하는 도체(L)의 지름이 D일 때 8 x D 내지 18 x D의 꼬임 길이를 갖는 전기 도체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 코어(1)는 피복되지 않은 구리 와이어를 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 도체.
3. 제1항에 있어서,

   상기 코어(1)는 주석 도금되거나, 은 도금되거나, 또는 니켈 도금되는 것을 특징으로 하는 전기 도체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 강철 와이어(3)는 주석 도금되거나 또는 특수강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 도체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 강철 와이어(3)로 구성되는 제1 층(2)은 기계적 가공에 의해 기계적 응력이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 전기 도체.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구리 와이어(5)는 피복되지 않은 와이어인 것을 특징으로 하는 전기 도체.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구리 와이어(5)는 주석 도금되거나, 은 도금되거나, 또는 니켈 도금되는 것을 특징으로 하는 전기 도체.