KR20150143060A - 피복부재가 결속된 버스바 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 결속식 버스바가 제공된다. 상기 버스바에는 버스바 몸체의 외주면을 감싸는 튜브 형태의 결속식 피복부재가 탄성을 가지는 합성수지에 의해 형성되어 구비된다. 휘발성 용제나 진공압 등을 이용하여 결속식 피복부재와 버스바 사이의 마찰력이 감소되도록 한 상태에서 피복부재의 내주면에 버스바를 끼워 맞춰 넣으면 피복부재가 탄성력에 의해 원래의 상태로 오므라듦으로써 버스바에 밀착되어 견고하게 결속된다.
따라서 본 발명은 버스바의 제작에 있어서 종래의 방식에 비해 조립성과 경제성이 매우 우수할 뿐 아니라 버스바의 내부식성과 절연성이 향상됨으로써, 버스바 및 이를 구비한 전력장치의 신뢰성을 한층 높일 수 있다.

Description

피복부재가 결속된 버스바{Bus bar united by covering member}

본 발명은 전력장치에 사용되는 버스바에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력장치에 사용되는 버스바에 피복부재를 용이하게 조립하도록 하는 한편 조립 후에는 버스바의 피복상태가 확실하게 유지되도록 피복부재를 결속식으로 조립한 버스바에 관한 것이다.

건축물의 대형화, 냉난방기기의 보급 확대, 소득 증대와 삶의 질 향상, 각종 서비스의 고도화에 따라 에너지의 수요가 지속적으로 증가하여 수배전반, 분전반 및 에너지저장장치(Energy storage system) 등 전력장치의 대용량화가 진행되고 있다.

이러한 추세에 맞추어 버스바(Busbar)는 안전하고 에너지의 손실이 적어서 대용량의 전력장치에 널리 이용되고 있다.

버스바는 전기 에너지를 전달하는 매개체로서 금속을 용해하여 인고트(ingot)를 만든 다음 인고트를 소정 규격으로 압출 가공하여 형성한 것이다. 이때, 재질은 융점이 높으며 산화가 되지 않고 전기 전도율이 뛰어난 성질을 갖고 있는 알루미늄이나 동(구리) 재질로 제조하는 것이 일반적이다.

버스바는 통상적으로 일정 폭과 두께와 길이를 갖는 바(bar) 형태로서, 전기 도전율이 매우 우수하기 때문에 전력장치 내부에서 사용될 때, 절연, 피복하지 않고 그대로 사용하는 경우에는 보수 또는 교체작업 시 작업자가 주의를 하지 않으면, 감전으로 인한 안전사고의 위험이 있을 뿐만 아니라 전력장치에서 사용하는 높은 전압으로 인해 절연되지 않은 부위에서 스파크가 발생하여 화재를 유발하기 쉽다.

또한, 외기로 노출된 버스바는 쉽게 부식되어 접촉상태 불량 또는 수명이 단축되는 문제점이 있기 때문에 반드시 버스바의 외주부분을 피복해야만 안전사고와 불량을 예방할 수 있게 된다.

일반적으로 피복하는 방법으로 열수축 튜브(Tube)로 피복하는 방법이나 디핑(Deeping)방식에 의해 피복하는 방법이 채택되고 있다.

널리 이용되고 있는 방법으로 버스바 몸체의 외주면에 열수축 튜브를 입혀 절연하는 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 작업공정이 복잡하고 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 즉, 열수축 튜브를 커팅하여 버스바 몸체의 외주면에 씌운 상태에서, 열풍기를 이용하여 열을 가해주어야만 하고, 수축에 의해 피복이 완료된 후에는 버스바가 어느 정도 식을 때까지 기다려 주어야 하며, 그 후에도 다시 볼트 체결부위가 노출되도록 피복부재를 다시 커팅해야 하는 등 작업공수가 많고 작업 시간도 길어지는 단점이 있다.

또한, 열풍기 등의 가열장치가 구비되어야 하며 열풍기에 의해 작업장의 작업환경이 열악하게 된다. 또한, 열수축 튜브는 두꺼운 두께로 구현하기에 어렵기 때문에 높은 절연성능을 발휘할 수 없다는 단점이 있다.

한편, 등록특허 10-0567755에 개시된 것처럼 절연성이 우수한 폴리염화비닐(PVC)을 버스바에 견고하게 밀착되도록 한 디핑법에 의해 절연하는 방법은 다음과 같은 문제점을 안고 있다.

먼저, 많은 설비가 필요하며 작업공정도 복잡하고 제조 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 우선, 분말 형태의 원료를 배합기에 넣고 장시간 교반작업과 배합작업을 하며, 가열로를 이용하여 버스바 몸체를 고온으로 가열해주어야만 하고, 디핑기를 이용하여 가열된 버스바 몸체를 배합된 원료에 담갔다가 빼낸다.

이어서 고온의 가열로를 이용하여 피복을 견고하게 밀착시키는 과정이 추가로 필요할 뿐만 아니라 피복이 완료된 후에는 버스바가 식을 수 있도록 냉각기를 통해 식혀주어야 하며, 그 후에도 다시 볼트 체결부위가 노출되도록 커팅해야 하는 등 작업공수가 많고 작업 시간도 길어지는 단점이 있다.

또한, 배합기, 가열로, 디핑기, 냉각기 등의 고가의 설비가 구비되어야 하고 많은 설비로 인해 과다한 용력비는 물론 넓은 작업공간이 필요하다. 또한, 가열된 버스바 몸체를 배합작업이 완료된 원료에 담갔다가 빼내고 난 후부터 완전히 식어서 견고하게 될 때까지 피복원료가 중력을 받은 채로 냉각되고, 가열로의 온도와 시간 등의 관리가 정확하지 않으면 피복의 두께를 균일하고 일정한 상태로 구현하기 어렵다는 단점이 있다. 또한, 피복된 상태에서 피복부재를 커팅하므로 버스바 몸체에 흠집이 나거나 외주면을 따라 일정하게 커팅하기가 매우 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피복부재를 압출 가공으로 미리 성형하고 피복되기 전에 최종 피복 형태로 커팅한 후에 여타의 설비 없이 버스바에 짧은 시간 내에 결속식으로 조립되도록 하여 작업시간을 단축시키면서도 견고하게 결속되어 버스바의 부식방지는 물론 절연상태가 확실하게 유지되도록 하는 버스바를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에서는 피복부재가 결속된 버스바가 제공된다. 상기 버스바에는 버스바 몸체의 외주면을 감싸는 튜브 형태의 결속식 피복부재가 탄성을 가지는 합성수지에 의해 형성되어 구비된다. 휘발성 용제나 진공압 등을 이용하여 결속식 피복부재와 버스바 몸체 사이의 마찰력이 감소되도록 한 상태에서 피복부재의 내주면에 버스바 몸체를 끼워 맞춰 넣으면 피복부재가 탄성력에 의해 원래의 상태로 오므라듦으로써 버스바 몸체에 밀착되어 견고하게 결속된다.

본 발명에 의하면, 열수축 방식이나 디핑 방식 등의 종래 방식에 있어 필연적으로 수반되는 고가의 설비나 장시간의 작업시간 등이 필요했던 것과는 달리, 버스바 몸체를 결속식 피복부재에 여타의 설비 없이 바로 끼워 넣기만 하면 피복부재의 탄성에 의해 밀착되어 결속이 완료되므로 고가의 설비가 필요 없을 뿐 아니라 제작공정이 단순하고 작업 시간이 현저히 단축된다.

또한,, 종래의 방식에서는 버스바 몸체에 피복부재를 피복한 후에 버스바의 몸체에 손상을 주지 않도록 주의하면서 제거되어야 할 피복 부위를 커팅기로 잘라 제거해주는 등 번거롭고 까다로운 작업이 수반된다. 반면에, 본 발명의 경우에는 피복되지 않은 상태에서 최종 피복 형태에 맞춰 쉽게 커팅할 수 있으므로, 커팅을 매우 간편하고 정교하게 할 수 있으므로 내부식성과 절연성을 향상시키는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 결속식 피복부재는 압출 가공에 의해 제작되어 열수축 튜브에 비해 훨씬 두꺼운 두께로 제작할 수 있으므로 확실한 절연성능을 확보할 수 있다.

따라서 본 발명은 버스바의 제작에 있어서 종래의 방식에 비해 조립성과 경제성이 매우 우수할 뿐 아니라 버스바의 내부식성과 절연성이 향상됨으로써, 버스바 및 이를 구비한 전력장치의 신뢰성을 한층 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 버스바 몸체와 피복부재의 결합 과정을 보여주는 사시도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마찰력을 줄이기 위한 방법을 보여주기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 피복부재의 단면도이다.

본 발명의 실시 예들에 대해 도 1내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 버스바 몸체와 피복부재의 결합 과정을 보여주는 사시도 및 단면도이며, 피복부재(30)는 편의상 투명하게 도시한다.

버스바(10)는 전기 에너지를 전달하고, 도시한 바와 같이 몸체(20)가 바(bar) 형상을 가지며, 몸체(20)의 전체가 알루미늄(Aluminum) 이나 동(구리) 또는 알루미늄과 동의 접합재질로 형성되어 있다. 버스바 몸체(20)의 외주면(21)에는 외주면(21)을 감싸도록 튜브(Tube) 형태를 가지며, 버스바 몸체(20)의 끝단(22)을 통해 버스바 몸체(20)가 삽입되어 있는 피복부재(30)로 구성되어 있다.

본 발명의 피복부재(30)는 버스바를 외부 충격으로부터 보호하고, 버스바에 인가되는 높은 전기에너지가 절연되도록 하며, 부식을 방지하는 기능을 가지고 있다. 따라서 피복부재(30)는 합성수지로서 내화, 절연 성능이 우수한 재질로 형성되고, 버스바 몸체(20)가 삽입되도록 버스바 몸체(20)의 외주면(21)과 형합되는 빈 공간을 갖고 양끝단(33)이 개방된 튜브(Tube) 형태로 이루어져 있다.

따라서, 본 발명의 피복부재(30)는, 버스바 몸체(20)의 외주면(21)에 형합하는 내주면(32)을 포함한 튜브 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 물리적 관점에서 합성수지의 탄성력과 버스바의 외주면과 피복부재의 내주면의 마찰력의 관계에 창안한 것이다.

즉, 버스바 몸체(20)가 튜브 형태의 피복부재(30)에 삽입될 때는 마찰력을 감소시켜 용이하게 삽입되도록 하고 삽입된 후에는 피복부재(30)의 탄성력에 의해 오므라들어 결속되고, 그로 인해 마찰력이 증대돼서 외력을 가해도 이탈되지 않도록 결속식으로 한 것이다.

따라서 피복부재(30)는 버스바 몸체(20)로부터 쉽게 이탈되지 않도록 하기 위해서는 너무 쉽게 삽입되지 않도록 피복부재(30)의 내주면(32)과 버스바의 외주면(21)의 크기를 설정하는 것이 피복부재(30)의 결속성을 위해 바람직하다.

한편, 본 발명의 결속식 피복부재(30)는 다양한 합성수지의 재질로 형성하는 것이 가능하지만 탄성을 좋게 하기 위해 합성수지를 연질로 하는 것이 바람직하다. 공지된 바와 같이 합성수지에 가소제를 첨가하여 연질 특성을 부여할 수 있다. 연질의 경우 소정의 힘을 가하면 탄성한계 내에서 쉽게 확장되었다가 외력을 제거하면 원래의 상태로 되돌아가는 탄성력(복원력)을 갖는 특징이 있다.

또한, 본 발명의 결속식 피복부재(30)는 너무 얇을 경우 버스바 몸체(20)를 삽입할 때 구부러지기 쉬울 뿐 아니라 절연성능도 확보되기 어렵고, 너무 두꺼울 경우에는 탄성이 너무 강해 소정의 힘을 가했을 경우 확장되기 어렵기 때문에 실험적 결과에 의하면 피복부재의 외주면(31)과 내주면(32)의 사이의 두께는 1 내지 5 mm 정도가 적당하다.

또한, 결속식 피복부재(30)의 내주면(32)과 버스바 몸체(20)의 외주면(21)의 길이의 비는 삽입될 때의 마찰력과 이탈시킬 때의 결속력에 영향을 주는데 실험적 결과에 의하면 10% 이내로 설정하는 것이 바람직하다.

대부분의 합성수지가 탄성을 가지고 있으므로 본 발명의 결속식 피복부재(30)의 소재로 사용할 수 있으나 우수한 절연성능으로 인해 버스바에 가장 널리 이용되고 있는 PVC(Poly Vinyl Chloride)등의 열가소성 수지 재질을 주 원료로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 결속식 피복부재(30)는 사출 가공이나 압출 가공 등 다양한 제조공법으로 제작이 가능하지만 튜브 형태로서 어느 단면을 잘라 보더라도 도 1에서와 같이 동일 형상이므로 가장 경제적인 방법인 압출 가공에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 압출 가공을 통하여 생산되는 제품의 형태는 단면 형상의 연속이며, 원료공급이 계속되는 한 제품의 길이는 기본적으로 무한대이고 2차원적 가공이므로 금형이 간단하고 가공비가 저렴한 특징을 가지므로 본 발명의 제조방법으로 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 조립과정 및 작용은 도 1을 참조하여 설명한다.

결속식 피복부재(30)를 완성 제품의 최종 형태에 맞추어 커팅한다. 본 발명의 결속식 피복부재(30)는 버스바 몸체(20)에 삽입하기 전에 커팅하므로 버스바(10)가 완성되고 난 후에 커팅하는 방식과는 다르게 버스바 몸체(20)의 흠집 등을 염려할 필요 없이 볼트 체결부위(34)에 해당하는 피복을 쉽게 커팅해 낼 수 있다.

이어서 도시되어 있지 않지만 버스바 몸체(20)의 외주면(21)과 피복부재(30)의 내주면(32)에 알코올, 휘발유, 시너와 같은 휘발성 용제나 휘발성 윤활제를 도포하고 피복부재(30)의 끝단(33)에 버스바 몸체(20)의 끝단(22)에 맞춘다.

그 상태에서 피복부재(30)의 내부 공간으로 버스바 몸체(20)가 들어가도록 밀어 넣기 시작한다.(도 1 상태) 이때 휘발성 용제나 윤활제가 버스바 몸체(20)의 외주면(21)과 피복부재 내주면(32) 사이의 마찰력을 현저히 떨어뜨려서 용이하게 삽입된다. 통상 버스바 몸체(20)의 외주면(21)이 피복부재(30)의 내주면(32) 보다 크기가 작다 하더라도 피복부재 내부로 삽입될수록 마찰력은 점점 증대되므로 일정 길이 이상으로 삽입이 불가능하다. 그러나 본 발명에서처럼 휘발성 용제나 윤활제에 의해 마찰력이 통상 수십 분의 일 수준으로 감소되므로 버스바 몸체(20)를 원하는 위치까지 삽입할 수 있다. 만일 피복부재(30)의 두께가 너무 얇을 경우에는 마찰력에 의해 피복부재(30)가 구부러져 쉽게 삽입할 수 없으므로 실험적 결과에 의하면 1 mm 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 여타의 설비 없이 버스바 몸체(20)를 피복부재(30)의 원하는 위치로 쉽게 끼워 맞춰 넣을 수 있다.(도2 상태)

이어서 자연 상태에서 수 분이 경과하면 휘발성 용제는 증발하고 증발한 상태에서는 버스바 몸체(20)와 피복부재의 내주면(32)의 마찰력이 다시 증가되어 버스바 몸체(20)로 부터 쉽게 이탈되지 않는다. 이와 더불어 정지 마찰력은 운동 마찰력보다 크다는 물리적 법칙이 적용되어 밀어 넣는 힘보다 수십 배의 힘으로도 결속된 피복부재(30)를 빼내기 어렵게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마찰력을 줄이기 위한 방법을 보여주기 위한 사시도 및 단면도이다.

즉, 위에서 설명한 경우보다 더 큰 결속력을 갖도록 하기 위한 경우 또는 상기와 같은 방법으로도 용이하게 삽입되지 않는 크기로 버스바 몸체나 피복부재가 이미 제작되었을 경우에 본 발명의 버스바를 쉽게 결속하기 위한 방법이다.

즉, 피복부재(30)가 연질의 재질로서 어느 정도의 탄성을 가지고 있다고 하더라도 피복부재(30)에 삽입될수록 증가되는 마찰력 때문에 어느 정도 이상 삽입이 불가능할 경우 삽입하는 방법이며, 삽입 후에는 결속력을 더욱 향상시킬 수 있는 방법이다.

피복부재(30)의 외주면(31)에 인접하고 외주면(31)의 외측에 다수의 공기 흡입구(미도시)를 구비한 지그(Jig)를 이용하여 공기 흡입구에 진공압을 가해주면 진공압에 의해 피복부재(30)는 도시된 바와 같이 화살표 방향의 힘을 받아 외측으로 늘어난다. 따라서 버스바 몸체(20)가 피복부재(30)의 내주면(31) 안으로 밀어 넣어질 때 마찰력이 현저히 감소하므로 쉽게 밀어 넣을 수 있다.

즉, 진공압을 이용하여 탄성을 가진 피복부재(30)를 늘려서 버스바 몸체(20)의 외주면(21) 보다 크게 확장한 후 삽입하므로 버스바 몸체(20)를 전술한 방법 보다 쉽게 삽입할 수 있게 된다.

삽입된 후에는 피복부재(30)가 피복부재(30)의 탄성력에 의해 원래의 상태로 오므라듦으로써 버스바 몸체(20)에 밀착되어 결속된다. 따라서 외력을 가해도 쉽게 이탈되지 않다.

상기와 같은 방법 외에도 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 피복부재를 변형, 형성하거나 삽입 방식을 수정함으로써 피복부재를 버스바에 결속할 수 있다.

예를 들어,도 3에 도시된 바와 같이 버스바 몸체(20)가 피복부재(30)에 삽입될 때 공기흐름이나 휘발성 용제 흐름을 좋게 하여 마찰력을 줄이기 위해 피복부재(30)의 내주면(31)에 요철(321)을 형성할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 버스바
20 : 버스바 몸체 21 : 버스바 몸체의 외주면
22 : 버스바 몸체의 끝단
30 : 피복부재 31 : 피복부재의 외주면
32 : 피복부재의 내주면 33 : 피복부재의 끝단
34 : 볼트 체결 부위
321 : 피복부재의 내주면 요철

Claims (3)

1. 알루미늄이나 동 또는 알루미늄과 동의 접합재질로 형성된 버스바에 있어서,
   버스바의 외주면과 형합하는 튜브 형태를 가지며, 상기 버스바의 끝단을 통해 삽입되어 상기 버스바에 끼워 맞춤에 의해 결속된 피복부재를 구비한 것을 특징으로 하는 버스바.
2. 제 1항에 있어서,
   피복부재는 연질 합성수지로 압출가공에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 버스바.
3. 제 1항에 있어서,
   피복부재의 내주면과 버스바의 외주면의 길이의 비는 10% 이내로 하고,
   피복부재는 1 내지 5 mm 두께 범위에서 형성되고, PVC(Poly Vinyl Chloride)를 주원료로 형성된 것을 특징으로 하는 버스바.

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