KR20210096746A

KR20210096746A - 원형 도체형 버스바 제조 방법

Info

Publication number: KR20210096746A
Application number: KR1020200010174A
Authority: KR
Inventors: 최경복
Original assignee: 한미케이블 주식회사
Priority date: 2020-01-29
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2021-08-06

Abstract

본 발명은 원하는 모든 방향으로 절곡될 수 있으면서 연속 생산 시스템을 구현할 수 있는 원형 도체형 버스바를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 원형 도체 공급 단계, 압출 단계, 절곡 단계, 절단 분리 단계, 단부 코팅재료 제거 단계, 접속 단자 형성 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

원형 도체형 버스바 제조 방법{Manufacturing Method For Round Conductor Type Bus Bar}

본 발명은 버스바를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 원형 도체형 버스바를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

전기자동차 등의 전장공간은 구조가 복잡하고 협소하다. 전기자동차는 전기에너지를 사용하므로, 전기자동차에 사용되는 케이블은 일반 자동차에 사용되는 케이블에 비하여 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.

또한 케이블의 문제로서, 케이블의 길이가 어느 정도 확보되는 경우에는 케이블을 변형시켜 절곡부를 형성하는 것이 어렵지 않지만, 케이블의 길이가 짧은 경우에는 절곡부를 형성하는 것이 쉽지 않으며, 케이블의 길이가 긴 경우에는 여분의 케이블을 배치하는 것이 어렵다는 문제가 있다.

또한 복수 개의 소선으로 구성된 케이블은 케이블 자체가 전기자동차를 구성하는 전자 기기에 직접 접속될 수 없으므로 별도의 체결부 역할을 수행하는 접속단자가 결합되어야 한다는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 버스바가 제공되고 있으며, 버스바는 판형 도체를 복수 개 길이방향으로 적층하고 피복시킨 형태로서, 그 유연성으로 인해 필요한 형태로 절곡이 가능하고, 그로 인해 좁은 공간에서의 설치가 용이할 뿐만 아니라, 높은 통전 능력을 제공함으로써, 최근 많은 전기장치 모듈 내지 박스에 빈번하게 사용되고 있다.

그리고, 버스바의 표면에는 절연 등을 위해 코팅층이 형성되게 된다.

기존의 버스바는 금속재질의 버스바의 표면에 합성수지를 사출하여 코팅층을 형성하거나, 다수개의 판형도체를 튜브에 끼워 코팅층을 형성(가령, 대한민국 공개특허 제10-2015-0101154호 "플렉서블 버스바"(2015. 9. 3. 공개))하였다.

그러나, 위와 같은 종래의 제조방법은, 버스바의 형상이 복잡할 경우 균일한 두께의 코팅층이 버스바의 표면에 밀착되어 형성하기가 어렵고, 제조과정에서 버스바와 코팅층 상호간에 간극이 발생하게 되는 등의 문제가 있었다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-2041494호 "전기차용 배터리 연결 버스바의 제조방법" (2019.10.31. 등록)은, 금속판을 프레스로 버스바 형상으로 펀칭하여 절단하는 절단단계와, 상기 절단단계에서 상기 버스바의 모서리 부분에 형성된 버를 제거하는 버제거단계와, 상기 버스바의 양단에 형성된 단자부에 연질의 신축성이 있는 내열소재의 캡을 덮어 상기 단자부를 마스킹하는 마스킹단계와, 양단에 형성된 상기 단자부가 마스킹된 버스바의 외주면에 절연성의 코팅층을 형성하는 코팅단계와, 상기 버스바의 양단에 씌워진 캡을 제거하는 마스킹제거단계와, 상기 캡 제거 후 상기 캡에 인접한 부분의 코팅층을 일부 더 제거하는 코팅제거단계를 포함하는 버스바 제조 방법에 대하여 제시되어 있다.

상기 종래 기술은 하나의 금속판을 프레스 펀칭하여 버스바 형상을 얻고 여기에 코팅층을 형성한다.

그러나 이와 같은 버스바는 금속판에 대하여 수직인 방향으로 절곡하는 것은 용이한 반면, 금속판의 연장 방향으로 절곡하는 것은 매우 어렵다.

즉 이러한 종래 기술은 다양한 절곡 형태를 가진 버스바를 제조하기 어렵다는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-2041494호 "전기차용 배터리 연결 버스바의 제조방법" (2019.10.31. 등록) 대한민국 공개특허 제10-2015-0101154호 "플렉서블 버스바"(2015. 9. 3. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원하는 모든 방향으로 절곡될 수 있는 구조를 가질 뿐만 아니라 연속 생산 시스템을 구현할 수 있는 원형 도체형 버스바를 제조하기 위한 방법을 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 원형 도체 공급장치가 원형 단면이 길이방향으로 연속되는 원형 도체를 공급하는 원형 도체 공급 단계 ; 압출 장치가 상기 원형 도체 공급장치로부터 공급되는 상기 원형 도체의 표면에 코팅재료가 압출 방식으로 도포되도록 하여 상기 원형 도체의 선단부에 코팅재료가 도포된 원형 도체인 코팅 후 원형 도체를 형성하는 압출 단계 ; 상기 압출 단계 이후, 절곡 장치가 상기 압출 장치를 거친 상기 코팅 후 원형 도체를 복수회 절곡하여 상기 코팅 후 원형 도체의 선단부에 복수의 절곡 부위를 가지는 코팅 후 원형 도체인 절단 전 절곡형 코팅 후 원형 도체를 형성하는 절곡 단계 ; 상기 절곡 단계 이후, 절단 장치가 상기 절단 전 절곡형 코팅 후 원형 도체를 절단 부위가 형성되지 않은 상기 코팅 후 원형 도체로부터 절단 분리하여 코팅재료가 도포되면서 복수의 절곡 부위를 가지는 원형 도체인 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체를 얻는 절단 분리 단계 ; 상기 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체의 양 단부에서 상기 코팅재료를 제거하여 양 단부의 원형 도체가 노출된 단부 노출 절곡형 코팅 후 원형 도체를 얻는 단부 코팅재료 제거 단계 ; 상기 단부 노출 절곡형 코팅 후 원형 도체의 노출된 양 단부를 납작하게 성형하고 체결홀을 형성하여 양 단부에 접속 단자가 형성된 원형 도체형 버스바를 얻는 접속 단자 형성 단계 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은, 원형 도체가 원하는 모든 방향으로 절곡될 수 있을 뿐만 아니라 연속 생산 시스템을 구현할 수 있는 원형 도체형 버스바 제조 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 버스바 제조 방법의 일부를 보이는 개념도,
도 2는 도 1의 A-A 기준 단면도,
도 3은 도 1의 B-B 기준 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체의 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 단부 노출 절곡형 코팅 후 원형 도체의 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 원형 도체형 버스바의 도면,

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 버스바 제조 방법의 일부를 보이는 개념도이며, 도 2는 도 1의 A-A 기준 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B 기준 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체의 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 단부 노출 절곡형 코팅 후 원형 도체의 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 원형 도체형 버스바의 도면이다.

이하에서 본 발명의 일 실시예에 의한 버스바 제조 방법을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

(1) 원형 도체 공급 단계

도 1과 같이 원형 도체 공급장치(10)가 원형 도체(111)을 공급한다.

통상 원형 도체(111)는 코일 형태로 제공될 수 있으며, 원형 도체 공급장치(10)는 한 쌍의 구동롤러 등에 의하여 코일 형태의 원형 도체(111)의 선단부를 후술하는 압출 장치(20)로 공급할 수 있다.

본 실시예에서 사용하는 원형 도체(111)는, 도 2와 같은 원형 단면이 길이방향으로 연속되는 금속 도체이다. 금속 도체의 재료로서 구리(Cu)가 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

원형 단면을 가진 원형 도체(111)는 동일 중량으로 가장 넓은 단면적을 가질 수 있기 때문에 허용 가능한 통전 전류가 증가하는 효과를 얻을 수 있다

또한 원형 단면을 가진 원형 도체(111)는 임의의 모든 방향으로 쉽게 절곡될 수 있다는 장점을 가진다. 즉 원형 도체(111)는 절곡 방향에 대한 제한이 없다.

(2) 압출 단계

압출 장치(20)가, 원형 도체 공급장치(10)로부터 공급되는 원형 도체(111)의 표면에 코팅재료(112)가 압출 방식으로 도포되도록 한다.

즉 도 1과 같이 원형 도체 공급장치(10)로부터 공급되는 원형 도체(111)가 압출 장치(20)의 압출 금형을 통과하도록 하여, 압출 장치(20)를 지난 원형 도체(111)의 모든 표면에는 도 2와 같이 코팅재료(112)가 도포된다.

통상 압출 장치(20)는, 코팅재료(112)가 분말 또는 알갱이 형태로 공급되어 가열에 의하여 녹아 액체 형태로 원형 도체(111)의 표면에 도포된 후 냉각된다.

이에 의하여 원형 도체(111)의 선단부에 코팅재료(112)가 도포된 원형 도체(111)인 코팅 후 원형 도체(120)가 형성된다.

즉 원형 도체(111)는, 압출 장치(20)를 기준으로, 코팅재료(112)가 도포되지 않은 원형 도체(111)와, 코팅재료(112)가 도포된 코팅 후 원형 도체(120)로 구분될 수 있다.

본 실시예에서 사용하는 코팅재료(112)는 절연성을 가지는 플라스틱 재료로서, 압출 방식으로 원형 도체(111)의 표면에 압출될 수 있으면서 충분한 절연성을 가진다면 특별한 제한이 없다.

(3) 절곡 단계

압출 단계 이후, 절곡 장치(30)가, 압출 장치(20)를 거친 코팅 후 원형 도체(120)의 선단부를 복수회 절곡한다.

이에 의하여 코팅 후 원형 도체(120)의 선단부에 복수의 절곡 부위(131)를 가지는 코팅 후 원형 도체(120)인 절단 전 절곡형 코팅 후 원형 도체(130)가 형성된다.

즉 원형 도체(111)는, 압출 장치(20)를 기준으로, 코팅재료(112)가 도포되지 않은 원형 도체(111)와, 코팅재료(112)가 도포된 코팅 후 원형 도체(120)로 구분될 수 있을 뿐만 아니라, 또한 코팅 후 원형 도체(120)는, 절곡 장치(30)를 기준으로, 절곡 부위가 형성되지 않은 직선 형태의 코팅 후 원형 도체(120)와, 복수의 절곡 부위(131)가 형성된 절단 전 절곡형 코팅 후 원형 도체(130)로 구분될 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 원형 도체 공급 단계, 압출 단계, 절곡 단계는 연속적으로 이루어지므로, 생산 효율을 높이고 자동화 시스템을 쉽게 도입할 수 있다.

(4) 절단 분리 단계

절곡 단계 이후, 절단 장치(40)가, 절단 전 절곡형 코팅 후 원형 도체(130)를 절단 부위가 형성되지 않은 코팅 후 원형 도체(120)로부터 절단 분리해 낸다.

이에 의하여 도 4와 같이 코팅재료(112)가 도포되며 복수의 절곡 부위(131)를 가지는 원형 도체(111)인 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체(210)를 얻는다.

(5) 단부 피복재료 제거 단계

절단 분리 단계 이후, 도 5와 같이 단부 가공 장치(미도시)가 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체(210)의 양 단부에서 코팅재료(112)를 제거한다.

이에 의하여 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체(210)의 원형 도체(111)의 양 단부(221)는 외부로 노출된다.

즉, 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체(210)는 양 단부(221)의 원형 도체(111)가 노출된 단부 노출 절곡형 코팅 후 원형 도체(220)로 변경된다.

(6) 접속 단자 형성 단계

단부 피복재료 제거 단계 이후, 단부 가공 장치(미도시)가 단부 노출 절곡형 코팅 후 원형 도체(220)의 노출된 양 단부(221)를 납작하게 성형하고 체결홀을 형성하여,, 양 단부에 납작한 형태(231)를 가지면서 체결홀(232)이 형성된 접속 단자가 형성된 원형 도체형 버스바(230)를 얻는다.

물론 실시예에 따라서 연마 가공 등의 후공정이 추가될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 원형 도체 공급장치
20 : 압출 장치
30 : 절곡 장치
40 : 절단 장치
111 : 원형 도체 112 : 코팅재료
120 : 코팅 후 원형 도체
130 : 절단 전 절곡형 코팅 후 원형 도체
131 : 절곡 부위
210 : 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체
220 : 단부 노출 절곡형 코팅 후 원형 도체
230 : 원형 도체형 버스바

Claims

원형 도체 공급장치가 원형 단면이 길이방향으로 연속되는 원형 도체를 공급하는 원형 도체 공급 단계 ;
압출 장치가 상기 원형 도체 공급장치로부터 공급되는 상기 원형 도체의 표면에 코팅재료가 압출 방식으로 도포되도록 하여 상기 원형 도체의 선단부에 코팅재료가 도포된 원형 도체인 코팅 후 원형 도체를 형성하는 압출 단계 ;
상기 압출 단계 이후, 절곡 장치가 상기 압출 장치를 거친 상기 코팅 후 원형 도체를 복수회 절곡하여 상기 코팅 후 원형 도체의 선단부에 복수의 절곡 부위를 가지는 코팅 후 원형 도체인 절단 전 절곡형 코팅 후 원형 도체를 형성하는 절곡 단계 ;
상기 절곡 단계 이후, 절단 장치가 상기 절단 전 절곡형 코팅 후 원형 도체를 절단 부위가 형성되지 않은 상기 코팅 후 원형 도체로부터 절단 분리하여 코팅재료가 도포되면서 복수의 절곡 부위를 가지는 원형 도체인 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체를 얻는 절단 분리 단계 ;
상기 절단 후 절곡형 코팅 후 원형 도체의 양 단부에서 상기 코팅재료를 제거하여 양 단부의 원형 도체가 노출된 단부 노출 절곡형 코팅 후 원형 도체를 얻는 단부 코팅재료 제거 단계 ;
상기 단부 노출 절곡형 코팅 후 원형 도체의 노출된 양 단부를 납작하게 성형하고 체결홀을 형성하여 양 단부에 접속 단자가 형성된 원형 도체형 버스바를 얻는 접속 단자 형성 단계 ;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원형 도체형 버스바 제조 방법.