KR20220161463A - 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템 및 그 가공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템 및 그 가공 방법을 공개하고, 구리단자와, 알루미늄 도체와 상기 알루미늄 도체의 외주면에 피복되는 절연층을 포함하는 알루미늄 케이블을 포함하고, 전기에너지 전송 알루미늄부품을 더 포함하고, 절연층이 제거된 일부 알루미늄 도체가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 감싸여서 커넥터를 형성하고 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체의 선단에 의하여 용융층을 형성하고 상기 구리단자의 전기에너지 전송 알루미늄부품에 용접되는 단부에 용접 플랫폼이 설치되고, 상기 용융층이 상기 용접 플랫폼을 피복하여 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층을 형성한다. 본 발명에 따르면, 구리와 알루미늄 사이의 내부 응력을 저하시키고 구리 알루미늄 용접 조인트의 역학 성능을 향상시키며 또한, 이행층중의 구리 알루미늄 화합물을 감소하고 구리 알루미늄 용접 조인트의 전기학 성능을 향상시키는 동시에 이행층에 대한 외부환경의 침식 경로를 증가하여 구리 알루미늄 용접 조인트의 금속 부식 문제를 해결하고 내구수명을 연장시킨다.
Description
본 출원은 특허출원번호가 202010250067.6이고 발명의 명칭이 “구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템 및 그 가공 방법”인 중국 발명 특허의 우선권을 주장한다.
본 발명은 전기전도성 금속 커넥터 기술분야에 관한 것으로, 특히 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템 및 이러한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 가공 방법에 관한 것이다.
구리 또는 구리 합금의 재료는 양호한 전기전도성, 열전도성, 소성을 구비하여 전기적 연결 분야에서 널리 응용되고 있다. 하지만, 구리 자원이 부족하고 지각중의 구리의 함유량이 약 0.01%뿐이어서 사용 년수가 증가됨에 따라 구리의 원가는 매년 증가되고 있다. 따라서, 원가 절감을 위하여 금속 구리의 대체물을 찾기 시작하였다.
지각중의 금속 알루미늄의 함유량은 약 7.73%이고 정제기술이 최적화를 실현한 후 가격이 상대적으로 낮고 또한 마찬가지로 양호한 전기전도성, 열전도성과 소성 가공성을 구비함으로 자동차의 전기적 연결 분야에 있어서 알루미늄으로 구리를 대체하는 것이 현재 발전의 주요 추세이다.
알루미늄은 구리에 비하여 경도, 소성과 내부식성이 약간 떨어지지만 무게가 가볍고 전기전도율은 구리에 버금가며 이로하여 전기적 연결 분야에서 알루미늄은 구리를 일부 대체할 수 있다. 하지만 구리와 알루미늄은 전극 전위 차이가 크기 때문에 직접 연결하면 구리와 알루미늄 사이에서 전기 화학적 부식이 발생하고 알루미늄이 쉽게 부식되어 연결 부분의 저항이 커지고 전기적 연결중에 예를 들어 기능 장애, 화재 등의 심각한 결과를 초래하기 쉽다.
이전의 구리와 알루미늄의 연결 방식은 일반적으로 용융 용접, 냉간압 용접, 전자빔 용접, 폭발 용접 등이 있고 이러한 용접 형태로 용접된 조인트는 취성이 크고 용접라인에 기공이나 균열이 나타나기 쉽고, 특히 고온 처리된 용접라인에 있어서는 결정 입자가 굵어지고 용접 기판의 접합면의 기계적 및 전기적 성능에 심각한 영향을 주게되며 자동차의 전기적 연결 분야의 요구를 만족시킬 수 없게 된다.
현재의 구리와 알루미늄의 연결 형태는 통상 마찰 용접, 초음파 용접, 저항 용접 등이 있고, 구리 알루미늄 복합 수송시스템중의 구리와 알루미늄의 접촉면의 안정성을 향상시키기 위하여 기존기술에 따르면 구리와 알루미늄의 초기 접촉면의 면적을 증가시켜 안정적인 시스템을 획득하였다. 마찰 용접의 경우는 구리 알루미늄 용접부품의 상대적인 회전 마찰에 의하여 에너지를 발생시키고, 초음파 용접의 경우는 구리 알루미늄 용접부품의 상대적인 변위 마찰에 의하여 에너지를 발생시키며, 저항 용접의 경우는 구리 알루미늄 용접부품 사이에 전류를 통과시켜 접촉 저항에 의하여 에너지를 발생시키며, 그 다음 압력을 가하여 구리 알루미늄 용접부품을 하나로 용접시킨다. 이와 동시에, 마찰 용접과 초음파 용접의 경우, 구리 알루미늄 용접부품의 접촉면이 상대적으로 평활한 평면이므로 마찰 계수가 작아지고 발생되는 용접 에너지가 낮다. 저항 용접의 경우, 용접부품의 접촉면이 평단할수록 접촉 저항이 작아지고 발생되는 용접 에너지가 저하된다. 용접 흡수되는 에너지가 저하되면 구리와 알루미늄 사이의 용접 품질이 저하되고 대량 사고가 발생하기 쉽게 된다. 용접 접촉 부분이 충분한 에너지를 흡수하도록 확보하기 위하여 용접 에너지의 출력을 증가시켜야 하고 이로하여 많은 원가 낭비를 가져오게 된다.
또한, 마찰 용접된 구리 알루미늄 용접부품이 상대적으로 회전 마찰하지만 실제로는 구리 알루미늄 용접부품의 중심점은 상대적인 선속도를 구비하지 않고 구리와 알루미늄의 용접의 외주에 접근할수록 구리 알루미늄 용접부품이 상대적으로 회전하는 선속도가 커지기 때문에 구리 알루미늄 용접부품의 중심과 외주에서의 마찰에 따른 에너지가 다르고 구리 알루미늄 용접부품의 중심은 아직 용접되지 않았지만 외주는 과도하게 용접되는 현상이 발생하며, 이와 동시에 용접라인에 대량의 내부 응력이 발생하여 용접이 완성된 후 용접 조인트의 성능이 합격되어도 장기간 사용한 후 용접 부분이 부러지는 상황이 발생하여 심각한 경우 중대한 사고를 초래할 수 있다.
따라서, 전기전도성 금속 커넥터 기술분야에서는 구조가 간단하고 용접 프로세스가 진일보로 안정적이며 더 우수한 역학 성능 및 전기학 성능을 구비하고 내구수명이 더욱 긴 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 필요로 하고 있다.
기존기술의 부족을 극복하기 위하여, 본 발명은 구리와 알루미늄의 초기 접촉면의 면적을 감소하고 구리와 알루미늄의 접촉면의 초기 마찰 계수를 증가시킴으로서 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 제작하는데 필요한 에너지를 감소하고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능을 향상시키며 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 사용 원가를 절감하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 이와 동시에, 이행층을 증가하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 대한 외부환경의 침식 경로를 방어하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 부식 문제를 해결하고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내구수명을 연장한다.
상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 이용되는 기술방안의 내용은 하기와 같다.
본 발명은 구리단자; 및 알루미늄 도체와 상기 알루미늄 도체의 외주면을 피복하는 절연층을 포함하는 알루미늄 케이블을 포함하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 있어서, 전기에너지 전송 알루미늄부품을 더 포함하고, 절연층이 제거된 일부 알루미늄 도체가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 감싸여서 커넥터를 형성하고 상기 구리단자는 상기 커넥터에 용접되는 단부에 용접 플랫폼을 설치하고 상기 용접 플랫폼과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층을 형성하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 공개한다.
본 발명은,
절연층이 제거된 알루미늄 도체를 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 알루미늄 도체를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 압입시킴으로서 전기에너지 전송 알루미늄부품에 의하여 감싸여진 커넥터를 얻는 선조립 단계; 및
상기 용접 플랫폼을 구비한 구리단자와 상기 커넥터를 용접하여 상기 용접 플랫폼과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층을 형성하는 용접 단계를 포함하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 가공 방법을 더 공개한다.
기존기술에 비하여 본 발명은 하기와 같은 유익한 효과가 있다.
1, 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 따르면, 기존의 연구 결과와 다르고, 기존기술에 있어서는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템중의 구리와 알루미늄의 초기 접촉 면적을 증가하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능을 확보하고 또한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 제작하는 용접 에너지를 크게하여 초기 접촉 면적의 증가에 따른 용접 에너지의 수요량의 증가를 확보하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 제작하는 형태를 이용하였다. 본 발명에 따르면, 구리와 알루미늄의 초기 접촉 면적을 감소하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 제작하는데 필요한 에너지를 현저히 절감시킬 뿐만아니라 기존기술에 비하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능을 향상시키고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내구수명을 현저히 연장시키며 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 제작 원가를 절감시킨다. 본 발명에 따르면, 구리단자에 상기 커넥터와 용접하기 위한 단부의 용접 플랫폼을 추가함으로써 구리와 알루미늄의 초기 접촉 면적을 감소하고 구리와 알루미늄의 접촉면의 마찰 계수를 증가하며 이행층을 추가하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 대한 외부환경의 침식 경로를 방어하고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능을 현저히 증가시키며 구리 알루미늄의 부식 문제를 효과적으로 지연시키고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내구수명을 현저히 연장하며 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 제작하기 위한 에너지의 수요량을 현저히 절감하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 제작 원가와 사용비용을 확실하게 절감시킨다.
2, 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 따르면, 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체의 선단이 용접 플랫폼을 통하여 구리단자에 용접되어 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체가 용접된 상황에서 진일보로 용융층으로 융합된다. 이 용융층은 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체 표면의 긴밀한 산화막을 파괴하는 동시에 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체의 기계 성능 및 전기 성능을 향상시킨다. 이와 동시에, 이 용융층의 기브스 자유 에너지의 에너지가 상대적으로 낮고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 제작중에 용접 플랫폼과 구리 알루미늄 고용체를 메인으로 하는 이행층을 형성하기 쉽고 이행층중의 취성 구리 알루미늄 화합물의 중량 비율을 현저히 감소시키며 구리 알루미늄 용접 조인트의 역학 및 전기학 성능을 현저히 향상시킨다.
3, 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 따르면, 상기 구리단자의 용접측에 용접 플랫폼을 설치하여 구리단자의 용접측과 용융층의 최종 접촉 면적을 증가하고 구리와 알루미늄이 용접될 때에 발생하는 내부 응력을 저하시키며 구리 알루미늄의 용접면의 기계 성능을 진일보로 강화한다.
4, 용접 형태가 마찰 용접인 경우, 용접 플랫폼에 의하여 구리 알루미늄 용접중심 위치를 먼저 마찰하여 에너지를 발생시킨 후, 구리단자의 근부에 의하여 마찰하여 에너지를 발생함으로써 마찰에 따른 에너지의 발생이 더욱 균일하게 되고 용접할 때에 발생되는 전기 성능이 없는 구리 알루미늄 화합물을 감소하며 용접면의 역학 성능 및 전기 성능을 향상시키고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 제작하는 원가를 절감한다.
5, 용접 형태가 초음파 용접인 경우, 동일한 압력에서 용접 플랫폼과 커넥터의 상호 마찰 계수가 커지고 마찰에 따른 열량이 커져 용접면의 역학 성능 및 전기 성능을 향상시키고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 제작하는 원가를 절감한다.
6, 용접 형태가 저항 용접인 경우, 용접 플랫폼과 커넥터의 접촉 저항이 크고 높은 에너지가 발생하여 용접 에너지의 안정성이 보장되어 용접면의 역학 성능 및 전기 성능을 향상시키고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 제작하는 원가를 절감한다.
7, 본 발명에 기재된 연장 피복층이 상기 이행층의 외측에 피복되어 이행층에 대한 외부환경의 침식을 감소한다. 그리고 용접 플랫폼의 외측 변에 의하여 상기 이행층에 대한 외부환경의 침식 경로를 연장시켜 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내부식성을 향상시키고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 수명을 약 20% 연장시킨다.
8, 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 따르면, 용접하기 전에 기계가공장치에 의하여 구리단자의 용접측에 용접 플랫폼을 가공하여 용접과정에 상기 용융층과 상기 구리단자의 용접 플랫폼이 압력의 작용하에 구리 알루미늄 원자가 상호 삼투 또는 상호 결합된 이행층이 형성되고 이 이행층에 의하여 구리 알루미늄 사이의 전기 화학 부식을 유효하게 감소하고 구리 알루미늄 고용체의 중량 퍼센트를 높이고 취성이 있는 구리 알루미늄 화합물의 발생을 감소하며 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내구수명을 늘일 수 있다.
9, 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 따르면, 구리단자에 도금층을 설치하여 용접하기 전에는 구리단자의 도금층을 제거하지 않아서 용접과정에 상기 용융층, 구리단자와 도금층 금속에 의하여, 구리, 알루미늄과 도금층 금속의 원자가 상호 삼투 또는 상호 결합된 이행층이 형성될 수 있다. 상기 도금층 금속으로는 전위가 구리와 알루미늄 사이에 있는 금속 재료 또는 화학 안정성이 아주 강한 금속 재료를 선택하고 이행층에 있어서 구리와 알루미늄 사이의 전위가 커서 일으키는 전기 화학 부식을 완화시키고 상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내구수명을 연장시킬 수 있다.
10, 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 따르면, 차단층을 구비한 알루미늄 케이블을 포함할 수 있고, 주로 전기 자동차에 이용되는 고압 와이어링 하니스에 응용된다. 전기 자동차의 와이어링 하니스의 중량을 명확히 절감시키고 에너지 소비를 줄이며 상기 고압 와이어링 하니스의 원가를 절감시킬 수 있다.
11, 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 가공 방법에 따르면, 기계가공장치를 이용하여 상기 구리단자의 단면에 용접 플랫폼을 가공하는 용접 플랫폼 제작 단계를 더 포함하고, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 제작 원가를 현저히 절감시킬 수 있다. 생산라인에서 용접 플랫폼을 제작하는 방법에 따르면 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 제작의 합격율을 현저히 향상시키고 제작 손신비용을 더욱 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 맞댐 용접의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 맞댐 용접의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 겹침 용접의 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 맞댐 용접과 차단층을 구비한 알루미늄 케이블을 이용한 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 맞댐 용접과 차단층 및 외측 절연층을 구비한 알루미늄 케이블을 이용한 구조를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명에 기재된 이행층의 전자 미러 이미지도이다.
도 7은 도 5중의 테스트 점1의 전자 미러 이미지 확대도와 X선 스펙트럼도이고, 여기서, a는 전자 미러 이미지 확대도이고 b는 X선 스펙트럼도이다.
도 8은 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼을 설치하지 않은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 장력의 시뮬레이션 실험도이다.
도 9는 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼을 설치하지 않은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 장력의 시뮬레이션 실험 결과를 나타낸 도이다.
도 10은 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 장력의 시뮬레이션 실험도이다.
도 11은 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 장력의 시뮬레이션 실험 결과를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 맞댐 용접의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 겹침 용접의 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 맞댐 용접과 차단층을 구비한 알루미늄 케이블을 이용한 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 맞댐 용접과 차단층 및 외측 절연층을 구비한 알루미늄 케이블을 이용한 구조를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명에 기재된 이행층의 전자 미러 이미지도이다.
도 7은 도 5중의 테스트 점1의 전자 미러 이미지 확대도와 X선 스펙트럼도이고, 여기서, a는 전자 미러 이미지 확대도이고 b는 X선 스펙트럼도이다.
도 8은 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼을 설치하지 않은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 장력의 시뮬레이션 실험도이다.
도 9는 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼을 설치하지 않은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 장력의 시뮬레이션 실험 결과를 나타낸 도이다.
도 10은 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 장력의 시뮬레이션 실험도이다.
도 11은 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 장력의 시뮬레이션 실험 결과를 나타낸 도이다.
본 발명에 있어서 소정의 발명 목적을 실현하기 위하여 이용한 기술수단 및 효과를 진일보로 설명하기 위하여 아래 도면과 바람직한 실시예를 결합하여 본 발명의 구체적인 실시형태, 구조, 특징 및 그 효과를 상세하게 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 구리단자1과 알루미늄 케이블6을 포함하고 상기 알루미늄 케이블6은 알루미늄 도체2와 상기 알루미늄 도체2의 외주면에 피복되는 절연층3을 포함하고, 또한, 전기에너지 전송 알루미늄부품4를 더 포함하고, 절연층이 제거된 일부 알루미늄 도체2가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 감싸여서 커넥터를 형성한다. 상기 구리단자1의 상기 커넥터와 용접되는 단부에 용접 플랫폼11이 설치되고 상기 용접 플랫폼11과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층12가 형성된다.
더욱 바람직한 기술방안으로, 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품으로 알루미늄으로 제조된 관형 구조의 전기전도성 알루미늄부품을 이용할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 기재된 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층이란 상기 커넥터와 구리단자가 마찰 또는 전류 또는 전호에 의하여 에너지를 발생하고 그 다음 용접기기에 의하여 커넥터와 구리단자에 상호 가압하는 압력을 가하여 용접 계면에서 구리와 알루미늄의 원자가 에너지의 작용하에 상호 삼투되어 상대방의 격자에 용해되어 구리 알루미늄 고용체가 발생된 것을 말한다. 그리고 소량의 구리 원자와 알루미늄 원자 사이에서 금속 결합에 의한 결합을 통하여 구리 알루미늄 화합물이 발생된다.
구리와 알루미늄 사이에 큰 전위 차이가 있으므로 통상의 구리와 알루미늄을 전기적으로 연결하면 모두 전기 화학 부식에 의하여 내구수명이 절감된다. 본 발명에 있어서, 구리와 알루미늄 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층이 형성되어 구리와 알루미늄 사이의 전기 화학 부식을 유효하게 감소하고 상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내구수명을 약 20%을 연장시키는 동시에 구리와 알루미늄의 연결의 전기학 성능 및 역학 성능을 향상시킨다.
도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기한 이행층의 전자 미러 이미지도로, 구리와 알루미늄의 용접 계면의 이행층을 나타내였다. 또한, 이행층의 X선 스펙트럼도에는 이행층의 대체적인 원소 분포를 나타내였다.
진일보로, 본 발명에 기재된 커넥터는 선단에 용융층5를 구비한다. 용융층과 전기에너지 전송 알루미늄부품 및 알루미늄 도체 사이에는 간격이 전혀 없고 이로하여 구리단자와 전기에너지 전송 알루미늄부품 및 알루미늄 도체 사이의 심리스 커넥션을 실현하고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 기계 성능 및 전기학 성능을 진일보로 보장할 수 있다.
본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 따르면, 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체의 선단이 용접 플랫폼을 통하여 구리단자에 용접되어 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체가 용접된 상태에서 진일보로 용융층으로 융합되고 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체의 표면의 긴밀한 산화막을 파괴하여 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체의 기계 성능 및 전기 성능을 향상시키는 동시에 후속되는 용접과정에서 이행층을 더억 잘 형성할 수 있다.
바람직한 기술방안에 있어서, 본 발명에 기재된 용융층5는 상기 용접 플랫폼11의 단면의 사방으로부터 구리단자를 향하여 연장 피복층을 형성한다.
구리의 융해점은 1083℃이고 알루미늄의 융해점은 660℃이며, 실제로는 구리와 알루미늄이 용접된 후 발생되는 열량에 의하여 우선 알루미늄이 용융 상태까지 가열되어 용융층을 형성한다. 한편, 상기한 용융층5가 상기 용접 플랫폼11의 단면의 사방으로부터 구리단자를 향하여 연장 피복층7을 형성하는 것은 사용과정에 구리와 알루미늄의 용접면이 직접 외부환경에 접촉되는 것을 피면하여 구리와 알루미늄의 용접면의 용접라인을 보호하고 구리와 알루미늄의 용접면의 부식 가능성을 낮추고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내구수명을 연장시키기 위한 것이다. 그리고 일반적인 기존의 용접 형태에 따르면, 상기 용융층이 압력의 작용하에 사방으로 확장되어 플래시가 발생되어 후속되는 사용과정에서 플래시 제거 공정을 추가하여야 한다. 본 발명의 상기 용융층에 의하면, 용접 기기의 클램프 성형 홈의 작용하에 직접 구리단자의 방향으로 연장 피복층을 형성함으로써 플래시 제거 공정을 생략하고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 외관을 아름답게 한다.
본 발명에 있어서, 연구 결과, 용융층5의 두께가 구리단자1과 알루미늄 도체2 및 전기에너지 전송 알루미늄부품4 사이의 연결 강도에 영향을 미치는 것을 발견하였다. 구체적으로, 구리와 알루미늄의 마찰 강도가 부족하거나 또는 전류가 작아서 발생되는 용접 열량으로는 많은 전기에너지 전송 알루미늄부품4와 알루미늄 도체2를 용융할 수 없는 등 원인으로 용융층5의 두께가 너무 작으면 용융층5와 이행층12의 강도가 부족하고 상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능이 저하된다. 그리고 용융층5의 두께가 너무 작고 이행층12의 두께가 너무 작거나 또는 이행층12가 형성되지 않았으면 구리와 알루미늄 사이의 전기 화학 부식이 대폭 증가되어 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 전기학 성능 및 내구수명을 절감시킨다. 용융층5의 두께가 너무 크면 구리와 알루미늄의 마찰 강도가 너무 크거나 또는 전류가 크기 때문에 발생되는 용접 열량이 너무 높고 많은 전기에너지 전송 알루미늄부품4와 알루미늄 도체2가 용융된 후 냉각되어 격자이 굵은 금속 구조를 형성하고 또한 많은 구리 알루미늄 화합물이 혼합되어 용융층5의 기계 강도가 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체2의 모재 재료의 기계 강도보다 낮게 되고 상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능을 저하시킨다. 이와 동시에, 상기 용융층5와 이행층12에 전기전도성이 없는 구리 알루미늄 화합물이 많이 혼합되어 있기 때문에 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 전기학 성능도 저하된다. 이로하여 본 발명에 있어서, 더욱 바람직한 기술방안으로 상기 용융층은 두께가 0.01cm~15cm이다.
진일보로, 본 발명에 기재된 상기 연장 피복층7은 적어도 구리단자의 단부까지 피복된다.
본 발명에 기재된 연장 피복층이 구리단자의 단부까지 피복되어 외부환경에 의한 이행층에 대한 침식을 유효하게 피면할 수 있다. 그리고 용접 플랫폼의 외측 변에 의하여 상기 이행층에 대한 외부환경의 침식 경로를 연장시켜 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내부식성을 증가하고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 수명을 약 20% 연장시킨다.
진일보로, 본 발명에 기재된 용접 플랫폼은 커넥터에 용접되는 단면과 구리단자의 단부에 연결되는 근부를 포함하고, 상기 단면의 단면적은 상기 근부의 단면적보다 작다. 용접과정에 있어서 전기에너지 전송 알루미늄부품 및 알루미늄 케이블과 마찰하는 구리단자의 단면은 주로 용접 플랫폼의 단면이고 충분한 마찰 에너지를 발생하기 위하여 상기 용접 플랫폼의 단면이 너무 작아서는 안되고 구리와 알루미늄의 접촉 마찰 면적이 너무 작으면 용접 에너지의 부족으로 인하여 이행층의 두께가 부족하게 되고 용접 조인트의 역학 성능 및 전기학 성능에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 성능이 우수한 용접 조인트를 얻기 위하여, 본 발명에 기재된 용접 플랫폼은 단면의 단면적이 적어도 근부의 단면적의 50%인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 구리단자의 용접면에 용접 플랫폼을 설치하고 구리와 알루미늄을 용접할 경우에 중심 위치의 용접 플랫폼에 의하여 우선 에너지를 발생한 후 용접 플랫폼의 측면, 마지막에는 용접 플랫폼의 저면이 에너지를 발생하고 선속도가 큰 부분일수록 용접 시간이 짧고 용접할 때에 발생되는 에너지가 진일보로 균일하며 용접할 때에 발생되는 전기 성능이 낮은 구리 알루미늄 화합물을 감소하고 용접면의 전기 성능을 향상시킨다. 한편, 구리단자의 단부에 용접 플랫폼을 설치함으로써 구리단자의 용접측과 용융층의 접촉 면적을 증가시켜 구리와 알루미늄을 용접할 때에 발생되는 내부 응력을 저하시키고 용접면의 기계 성능을 강화한다. 그리고 본 발명에 기재된 연장 피복층이 상기 이행층의 외측에 피복되어 이행층에 대한 외부환경의 침식을 유효하게 감소할 수 있다. 용접 플랫폼의 외측 변에 의하여 상기 이행층에 대한 외부환경의 침식 경로를 연장시켜 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내부식성을 향상시키고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 수명을 약 20% 연장시킨다. 본 발명에 기재된 용접 플랫폼은 높이가 0.01cm~15cm인 것이 바람직하다.
진일보로, 본 발명에 기재된 이행층은 10wt% 이상의 구리 알루미늄 고용체를 포함한다.
다만, 상기 이행층에 적어도 구리 단체와, 알루미늄 단체와, 구리 알루미늄 고용체와 구리 알루미늄 화합물을 포함한다. 구리 알루미늄 화합물은 Cu2Al, Cu3Al2, CuAl, CuAl2 중의 1개 또는 여러개이다. 상기 이행층에 포함된 구리 알루미늄 고용체가 10wt% 미만이면 상기 이행층내의 기타 성분이 90wt%를 초과한다. 상기 이행층중의 구리 단체, 알루미늄 단체의 비율이 크다는 것은 구리와 알루미늄의 용접이 충분하지 않고 구리와 알루미늄의 단체가 구리 알루미늄 고용체에 융합되지 않았음을 나타낸다. 상기 이행층중의 구리 알루미늄 화합물의 비율이 높으면 구리 알루미늄 화합물의 전기전도성이 매우 낮고 구리 알루미늄 화합물의 취성이 크기 때문에 대량으로 포함할 경우에는 구리 알루미늄 복합 기재의 기계 성능 및 전기 성능을 저하시킨다. 따라서, 본 발명에 기재된 이행층은 적어도 10wt%의 구리 알루미늄 고용체를 포함한다.
진일보로, 본 발명에 기재된 이행층은 두께가 0.01μm~6000μm이다.
본 발명에 있어서, 상기 이행층12의 두께가 너무 작으면 구리와 알루미늄 사이의 전기 화학 부식이 대폭 증가하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 전기학 성능 및 내구수명을 절감시킨다. 상기 이행층12의 두께가 너무 크면 전기전도성이 낮은 구리 알루미늄 화합물이 많이 혼합되어 있으므로 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 전기학 성능도 저하된다.
진일보로, 본 발명에 기재된 구리단자는 표면에 금속 도금층이 설치된다. 구리단자가 전기장치에 연결되어야 하기 때문에 공기와 물에 노출되고 공기중에 염분이 있는 곳도 있으며 구리단자는 산화와 염수분무에 의하여 부식되어 단자의 내구수명을 단축시키고 심각한 경우 단자가 단락되어 연소 사고가 발생하여 큰 손실을 가져오게 된다. 따라서, 구리단자의 표면에 금속 도금층을 설치하여 공기, 물, 염수분무에 의한 침식을 유효하게 방지하고 구리단자와 구리 알루미늄 조인트의 내구수명을 연장시키고 안전성 사고의 발생을 감소한다. 상기 도금층 금속으로는 전위가 구리와 알루미늄 사이에 있는 금속 재료를 선택하고 이행층에 있어서 구리와 알루미늄 사이의 큰 전위로 인한 전기 화학 부식을 완화하고 상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내구수명을 연장시킨다. 따라서, 본 발명에 있어서, 상기 금속 도금층의 재료는 적어도 니켈, 카드뮴, 지르코늄, 크롬, 코발트, 망간, 알루미늄, 주석, 티타늄, 아연, 구리, 은 또는 금 중의 1개를 포함하는 것이 바람직하지만 이에 한정되지 않는다.
진일보로, 본 발명에 기재된 알루미늄 케이블은 상기 절연층의 외주면에 피복되어 전자파 간섭을 차단하기 위한 차단층8을 더 포함한다. 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 차단층을 구비한 알루미늄 케이블이 용접되고 주로 전기 자동차에 이용되는 고압 와이어링 하니스에 응용된다. 전기 자동차의 와이어링 하니스의 중량을 줄이고 에너지 소비를 줄이며 상기 고압 와이어링 하니스의 원가를 절감한다.
본 발명은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 가공 방법을 더 제공하고 이 가공 방법은 하기 단계를 포함한다.
선조립 단계 : 절연층이 제거된 알루미늄 도체를 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 알루미늄 도체를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 압입시킴으로서 전기에너지 전송 알루미늄부품에 의하여 감싸여진 커넥터를 얻는다.
용접 단계 : 상기 용접 플랫폼을 구비한 구리단자와 상기 커넥터를 용접하여 상기 용접 플랫폼과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층을 형성한다.
진일보로, 본 발명에 기재된 용접 단계에 있어서, 커넥터의 선단에 용융층을 형성하는 것을 더 포함한다.
진일보로, 본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 가공 방법은, 기계가공장치를 이용하여 상기 구리단자의 단면에 용접 플랫폼을 가공하는 용접 플랫폼 제작 단계를 더 포함한다.
아래는 본 발명의 구체적인 실시예이고 하기 실시예에 있어서 본 발명에 한정되지 않은 상황에서 이용되는 기기, 장치, 테스트 방법 등은 모두 기존기술에 속한다.
실시예 1
도 1에 도시한 바와 같이, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 구리단자1과 알루미늄 케이블6을 포함하고, 상기 알루미늄 케이블6은 알루미늄 도체2와 상기 알루미늄 도체2의 외주면에 피복되는 절연층3을 포함하고, 전기에너지 전송 알루미늄부품4를 더 포함하고, 절연층이 제거된 일부 알루미늄 도체2가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 감싸여서 커넥터를 형성한다. 상기 구리단자1의 상기 커넥터에 용접되는 단부에 용접 플랫폼11이 설치되고, 상기 용접 플랫폼11과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층12가 형성된다.
본 실시예에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 따르면, 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품에 의하여 상기 알루미늄 도체를 피복하여 커넥터를 형성하여 구조가 간단하고 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품의 가공이 더욱 쉽고 전기에너지 전송 알루미늄부품의 생산 효율을 대폭 향상시키고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 제작 원가를 절감할 수 있다.
상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 하기 공정을 통하여 가공된다.
선조립 단계 : 절연층이 제거된 알루미늄 도체를 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 알루미늄 도체를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 압입시킴으로서 전기에너지 전송 알루미늄부품에 의하여 감싸여진 커넥터를 얻는다.
클램핑 단계 : 용접 플랫폼을 구비한 구리단자를 마찰 용접 기기의 회전클램프에 클램핑하고 상기 선조립 단계를 수행한 후의 알루미늄 도체와 전기에너지 전송 알루미늄부품을 이동클램프에 조립한다.
용접 단계 : 상기 구리단자를 회전클램프에 따라 회전시키고 회전클램프의 회전 속도는 1000R/Min이고, 상기 이동클램프에 의하여 상기 커넥터가 수평으로 이동하면서 회전하는 구리단자측으로 가압되며, 이동클램프의 압력은 10000N이고, 마찰을 통하여 열량을 발생하여 상기 커넥터의 선단에 용융층을 형성한 후, 압력의 작용하에 상기 용융층이 상기 구리단자의 용접단의 용접 플랫폼상에 피복되고 용접 플랫폼과 함께 금속 원자가 상호 삼투 또는 상호 결합된 이행층을 형성한다.
이 실시예에 있어서, 발명인은 상기 이행층의 구조를 검출하였고 검출 결과를 도 6~도 7에 나타내였다.
실시예 2
도 1에 도시한 바와 같이, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 구리단자1과 알루미늄 케이블6을 포함하고, 상기 알루미늄 케이블6은 알루미늄 도체2와 상기 알루미늄 도체2의 외주면에 피복되는 절연층3을 포함하고, 또한, 전기에너지 전송 알루미늄부품4를 더 포함하고, 절연층이 제거된 일부 알루미늄 도체2가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 감싸여서 커넥터를 형성한다. 상기 구리단자1의 상기 커넥터에 용접되는 단부에 용접 플랫폼11이 설치되고, 상기 용접 플랫폼11과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층12가 형성된다.
상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 하기 공정을 통하여 가공된다.
선조립 단계 : 절연층이 제거된 알루미늄 도체를 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 알루미늄 도체를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 압입시킴으로서 전기에너지 전송 알루미늄부품에 의하여 감싸여진 커넥터를 얻는다.
클램핑 단계 : 용접 플랫폼을 구비한 구리단자를 마찰 용접 기기의 회전클램프에 클램핑하고 상기 선조립 단계를 수행한 후의 알루미늄 도체와 전기에너지 전송 알루미늄부품을 이동클램프에 조립한다.
용접 단계 : 상기 구리단자를 회전클램프에 따라 회전시키고 회전클램프의 회전 속도는 1000R/Min이고, 상기 이동클램프에 의하여 상기 커넥터가 수평으로 이동하면서 회전하는 구리단자측으로 가압되며, 이동클램프의 압력은 10000N이고, 마찰을 통하여 열량을 발생하여 상기 커넥터의 선단에 용융층을 형성한 후, 압력의 작용하에 상기 용융층이 상기 구리단자의 용접단의 용접 플랫폼상에 피복되고 용접 플랫폼과 함께 금속 원자가 상호 삼투 또는 상호 결합된 이행층을 형성한다.
진일보로, 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 경우와 용접 플랫폼이 설치되지 않은 경우의 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능에 대한 영향을 증명하기 위하여, 발명인은 상기 두가지 서로 다른 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 대하여 일련의 역학 성능, 전기학 성능 및 수명의 실험을 수행하였다.
구체적인 실험 과정은 하기와 같다. 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 실제 사용환경을 시뮬레이션하였고 테스트 조건은 통상의 환경보다 아주 엄격한 정도까지 추가하여 실제 사용환경에서 장기간에 걸쳐서 얻을 수 있는 테스트 결과를 단기간내에 얻었다. 일련의 실험는 하기를 포함한다. 1) 초기 인장력과 전압강하 테스트, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 초기 성능을 얻었다. 2)1000시간의 염수분무 실험, 염수분무 실험 상자를 사용하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 염수를 분무하였고 일반 연해환경에서의 10년간의 내소금안개 테스트를 대체할 수 있다. 3)200시간의 고저온 실험, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 사용환경의 최고온도와 최저온도에 각각 한시간 방치하였고 온도 전환 시간은 5초 미만이고 100회 순환하였으며 외부의 냉열 교체 환경에서의 10년간의 고저온테스트를 대체할 수 있다. 4)120시간의 진동 실험, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 진동 실험대에 고정시키고 사용환경에 따라 진동폭을 선택하였고 3개 방향에서 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 진동시켰고, 일반 사용 진동환경에서의 10년간의 진동테스트를 대체할 수 있다. 5)6000시간의 노화 실험, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 노화 실험 상자에 넣고 정격 사용 조건을 초과하는 환경을 시뮬레이션하였고 20년간의 통상 사용환경에서의 노화테스트를 대체할 수 있다. 각각의 실험을 수행한 후 모두 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 전압강하 값과 인장력 값의 테스트를 수행하였다. 실험 결과를 표 1-1, 표 1-2, 표 1-3에 나타내였다.
표 1-1 : 구리단자의 용접 플랫폼에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향(실험전과 1000시간의 염수분무 실험을 수행한 후)
표 1-2 : 구리단자의 용접 플랫폼에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향(200시간의 고저온 실험 및 120시간의 진동)
표 1-3 : 구리단자의 용접 플랫폼에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향(6000시간의 노화 실험)
상기 표 1-1, 표 1-2과 표 1-3의 결과로부터, 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 경우, 초기 인장력 값이 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치되지 않은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템보다 훨씬 높고, 또한, 전압강하 값은 작음을 알 수 있다. 각각 1000시간의 염수분무 실험, 200시간의 고저온 실험, 120시간의 진동 실험과 6000시간의 노화 실험을 수행한 후, 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 경우, 실험후의 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력이 여전히 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치되지 않은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 초기 인장력보다 높다. 한편, 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치되지 않은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 경우, 실험후의 인장력이 명확히 낮고 역학 성능이 불안정적이어서 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템이 이탈하여 케이블이 단락되고 가볍게는 기능이 실효되고 엄중하면 연소 사고를 가져올 수도 있다. 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 경우, 실험후의 전압강하는 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치되지 않은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 초기 전압강하와 대체적으로 동일하다. 한편, 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치되지 않은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 경우, 실험후의 전압강하가 명확히 절감되었고 전기학 성능이 불안정적이며 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 접촉 저항이 상승하고 전기전도 시 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템이 뜨겁고 붉으져서 심각한 경우 온도가 너무 높아서 연소하여 엄중한 사고를 가져올 수 있다.
실시예 3
도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 구리단자1과 알루미늄 케이블6을 포함하고, 상기 알루미늄 케이블6은 알루미늄 도체2와 상기 알루미늄 도체2의 외주면에 피복되는 절연층3을 포함하고, 또한, 전기에너지 전송 알루미늄부품4를 더 포함하고, 절연층이 제거된 일부 알루미늄 도체2와 절연층3을 적어도 일부 구비하는 알루미늄 도체가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 감싸여서 커넥터를 형성한다. 상기 구리단자1의 상기 커넥터에 용접되는 단부에 용접 플랫폼11이 설치되고, 상기 용접 플랫폼11과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층12가 형성된다.
진일보로, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 기재된 전기에너지 전송 알루미늄부품은 도체 압착 구간41과, 절연층 압착 구간43과, 이행 구간42을 포함하고, 상기 절연층 압착 구간43은 내경이 상기 도체 압착 구간41보다 크고, 상기 도체 압착 구간41과 절연층 압착 구간43 사이는 계단형의 이행 구간42을 통하여 연결된다. 상기 알루미늄 도체2는 도체 압착 구간41내에 결합되고, 상기 절연층3과 절연층 압착 구간43은 억지끼움되고, 상기 절연층3의 선단은 상기 도체 압착 구간41에 삽입되지 않는다. 이 기술방안에 있어서, 절연층과 전기에너지 전송 알루미늄부품 사이의 억지끼움을 통하여 전기에너지 전송 알루미늄부품과 알루미늄 도체 사이에 간격이 발생되는 것을 진일보로 피면하고 공기과 수분이 전기에너지 전송 알루미늄부품 내부로 진입하는 가능성을 피면하여 금속의 부식을 유효하게 방지한다. 상기 절연층은 선단이 상기 이행 구간내에 위치하고 계단형의 이행 구간에 의하여 압착과정에 변형 연장되는 절연층을 수용함으로써 절연층이 도체로 압축되어 저항이 상승하고 상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템이 발열하거나 심지어 연소하는 것을 방지한다.
상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 하기 공정을 통하여 가공된다.
선조립 단계 : 절연층이 제거된 알루미늄 도체를 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 절연층이 제거된 알루미늄 도체와 절연층을 일부 구비하는 알루미늄 도체를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 압입시킴으로서 커넥터를 얻는다.
클램핑 단계 : 용접 플랫폼을 구비한 구리단자를 마찰 용접 기기의 회전클램프에 클램핑하고 상기 선조립 단계를 수행한 후의 커넥터를 이동클램프에 조립한다.
용접 단계 : 상기 구리단자를 회전클램프에 따라 회전시키고 회전클램프의 회전 속도는 1000R/Min이고, 상기 이동클램프에 의하여 상기 커넥터가 수평으로 이동하면서 회전하는 구리단자측으로 가압되며 이동클램프의 압력은 10000N이고, 마찰을 통하여 열량을 발생하여 상기 커넥터의 선단에 용융층을 형성한 후, 압력의 작용하에 상기 용융층이 상기 구리단자의 용접단의 용접 플랫폼상에 피복되고 용접 플랫폼과 함께 금속 원자가 상호 삼투 또는 상호 결합된 이행층을 형성한다.
이 실시예에 있어서, 용접 플랫폼에 의한 구리단자의 용접 효과 및 용접 조인트의 성능에 대한 영향을 관찰하기 위하여, 발명인은 각각 용접 플랫폼을 구비한 구리단자와 용접 플랫폼이 설치되지 않은 구리단자를 이용하여 상기 방법을 통하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템을 얻었고, 그 중 용접 플랫폼이 설치되지 않은 구리단자는 직접 용융층이 형성된 커넥터의 선단과 함께 이행층을 형성하고 이 두가지 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 대하여 시뮬레이션 소프트웨어 Ansys로 장력 시뮬레이션 실험을 수행하였고, 시뮬레이션 실험의 방법은 각각 용접 플랫폼을 구비한 구리단자 및 용접 플랫폼이 설치되지 않은 구리단자와 용융층이 형성된 커넥터 선단의 수학모형을 시뮬레이션 소프트웨어에 도입하고 구리단자와 커넥터의 양단에 각각 장력을 인가하며 인가된 장력은 1700N이고, 그 후, 소프트웨어에 의하여 자동적으로 경계면의 내부 응력을 시뮬레이션하였고 내부 응력이 클 수록 용접이 불안정적이고 인장력이 작다. 장력 시뮬레이션 실험의 과정 및 결과를 도 8~도 11에 나타내였다.
도 8~도 11의 결과로부터, 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치되지 않은 조인트의 내부 응력은 10.887Mpa이고 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼을 구비 조인트의 내부 응력은 8.2405Mpa임을 알 수 있다. 용접라인의 내부 응력에 따르면, 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 조인트의 경우 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치되지 않은 조인트보다 내부 응력이 24.3% 감소되었다. 내부 응력이 작을 수록 인장 시 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템이 쉽게 절단되지 않고 구리단자의 용접단에 용접 플랫폼이 설치된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 용접 성능이 우수함을 알 수 있다.
실시예 4
도 3에 도시한 바와 같이, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 구리단자1과 알루미늄 케이블6을 포함하고, 상기 알루미늄 케이블6은 알루미늄 도체2와 상기 알루미늄 도체2의 외주면에 피복되는 절연층3을 포함하고, 또한, 전기에너지 전송 알루미늄부품4를 더 포함하고, 절연층이 제거된 일부 알루미늄 도체2와 절연층3을 적어도 일부 구비하는 알루미늄 도체가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 감싸여서 커넥터를 형성한다. 상기 구리단자1의 상기 커넥터에 용접되는 단부에 용접 플랫폼11이 설치되고 상기 용접 플랫폼11과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층12가 형성된다.
상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 하기 공정을 통하여 가공된다.
선조립 단계 : 절연층이 제거된 알루미늄 도체를 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 절연층이 제거된 알루미늄 도체와 절연층을 일부 구비하는 알루미늄 도체를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 압입시킴으로서 커넥터를 얻는다.
클램핑 단계 : 용접 플랫폼을 구비한 구리단자를 초음파 기기의 고정클램프에 클램핑하고 상기 선조립 단계를 수행한 후의 커넥터를 초음파 기기의 진동클램프에 조립한다.
용접 단계 : 상기 구리단자를 이동하지 않도록 고정클램프에 고정하고 상기 진동클램프에 의하여 상기 커넥터가 수평으로 이동하면서 고정된 구리단자측으로 가압되며, 진동클램프의 주파수는 200KHz이고 압력은 10000N이며, 진동 마찰을 통하여 열량을 발생하여 상기 커넥터의 선단에 용융층을 형성하고 압력의 작용하에 상기 용융층이 상기 구리단자의 용접단의 용접 플랫폼상에 피복되고 용접 플랫폼과 함께 금속 원자가 상호 삼투 또는 상호 결합된 이행층을 형성한다.
본 실시예는 용융층의 두께 차이에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하 및 용접 강도에 대한 영향을 증명하는 것을 목적으로 하고 따라서, 용융층의 두께가 서로 다른 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력 값, 전압강하 값과 용접 강도를 관찰하였고 그 결과를 표 2에 나타내였다.
표 2 : 용융층의 두께 차이에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향
표에 나타낸 결과로부터, 용융층의 두께가 0.01cm 미만인 경우, 인장력이 명확하게 낮지만 전압강하의 값은 높고 얻은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 성능도 상대적으로 낮으며, 이와 동시에 용융층의 두께가 너무 작으므로 구리와 알루미늄의 마찰에 의하여 발생되는 열량이 적고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 용융층과 이행층의 강도가 약하며 용접한 후 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능도 상대적으로 약함을 알 수 있다.
용융층이 15cm를 초과할 경우, 인장력은 명확하게 저하되는 경향을 보이고 전압강하의 값은 명확하게 상승하며 얻은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 성능은 상대적으로 낮고, 구리와 알루미늄의 마찰에 의하여 발생되는 열량이 상승하고 마찰 용접 과정에 더욱 많은 커넥터의 선단이 용융된 후 재다시 냉각되어 격자가 굵은 금속 구조를 형성하고 오히려 많은 전기전도성이 낮은 구리 알루미늄 화합물이 발생되며 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능이 오히려 저하되는 경향을 보이고 있다.
따라서, 본 발명에 있어서 상기 용융층은 두께가 0.01cm~15 cm인 것이 바람직하고, 얻은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력 값, 전압강하 값 및 용접 강도는 모두 명확한 우위를 가진다.
실시예 5
도 3에 도시한 바와 같이, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 구리단자1과 알루미늄 케이블6을 포함하고, 상기 알루미늄 케이블6은 알루미늄 도체2와 상기 알루미늄 도체2의 외주면에 피복되는 절연층3을 포함하고, 또한, 전기에너지 전송 알루미늄부품4를 더 포함하고, 절연층이 제거된 일부 알루미늄 도체2와 절연층3을 적어도 일부 구비하는 알루미늄 도체가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 감싸여서 커넥터를 형성한다. 상기 구리단자1의 상기 커넥터에 용접되는 단부에 용접 플랫폼11이 설치되고, 상기 용접 플랫폼11과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층12가 형성된다.
상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 하기 공정을 통하여 가공된다.
선조립 단계 : 절연층이 제거된 알루미늄 도체를 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 절연층이 제거된 알루미늄 도체와 절연층을 일부 구비하는 알루미늄 도체를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 압입시킴으로서 커넥터를 얻는다.
클램핑 단계 : 용접 플랫폼을 구비한 구리단자를 저항 용접 기기의 하부 전극에 클램핑하고 상기 선조립 단계를 수행한 후의 커넥터를 저항 용접 기기의 상부 전극에 조립한다.
용접 단계 : 상기 구리단자를 이동하지 않도록 하부 전극에 고정하고 상기 상부 전극에 의하여 상기 커넥터가 아래로 이동하면서 고정된 구리단자로 전류를 통과시키고 압축하며, 저항 용접 기기에 의하여 인가되는 전류는 40KA이고, 상기 상부 전극에 의하여 인가되는 압력은 10000N이며, 접촉 저항 도전을 통하여 열량을 발생하여 상기 커넥터의 선단에 용융층을 형성하고 압력의 작용하에 상기 용융층이 상기 구리단자의 용접단의 용접 플랫폼상에 피복되고 용접 플랫폼과 함께 금속 원자가 상호 삼투 또는 상호 결합된 이행층을 형성한다.
이 실시예에 있어서, 발명인은 용접 플랫폼의 높이에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하 및 용접 강도에 대한 영향을 증명하기 위하여, 용접 플랫폼의 높이가 서로 다른 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력 값, 전압강하 값과 용접 강도를 관찰하였고 그 결과를 표 3에 나타내였다.
표 3 : 용접 플랫폼의 높이 차이에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향
표 3의 결과로부터, 상기 용접 플랫폼의 높이가 0.01cm 미만인 경우, 평탄한 용접 단면에 매우 유사하고 이 경우의 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능은 저수준에 있음을 알 수 있다. 상기 용접 플랫폼의 높이가 15cm를 초과할 경우, 용융층과 구리단자의 용접 단면이 전체적으로 접촉되고 이행층을 형성하도록 용접 기기를 통하여 더 높은 마찰 열량과 압력을 제공하여야 하고, 또한, 용접 플랫폼의 단면과 저면이 받는 열량과 압력이 일치하지 않으므로 상기 용융층과 상기 이행층의 두께가 균일하지 않고 접촉 저항이 커서 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능이 저하되는 경향을 보인다.
진일보로, 이 실시예에 있어서, 발명인은 용접 플랫폼의 단면 면적에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하 및 용접 강도에 대한 영향을 증명하기 위하여, 용접 플랫폼의 단면 면적이 서로 다른 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력 값, 전압강하 값과 용접 강도를 관찰하였고 그 결과를 표 4에 나타내였다.
표 4 : 용접 플랫폼의 단면의 단면적이 근부의 단면적에서 차지하는 비율에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향
상기 표 4의 결과에 따르면, 충분한 마찰 열량을 발생하도록 상기 용접 플랫폼의 단면이 너무 작아서는 안되고 용접과정에 구리와 알루미늄의 접촉 마찰 면적이 50%을 초과하면 전기학 성능 및 역학 성능이 우수한 구리 알루미늄 조인트을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
실시예 6
도 4에 도시한 바와 같이, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 구리단자1과 알루미늄 케이블6을 포함하고, 알루미늄 케이블은 알루미늄 도체와, 상기 알루미늄 도체의 외주면에 피복되는 절연층3과, 상기 절연층3이 외주면에 피복되어 전자파 간섭을 차단하기 위한 차단층8을 포함하고, 또한, 전기에너지 전송 알루미늄부품4를 더 포함하고, 절연층3이 제거된 일부 알루미늄 도체2가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 감싸여서 커넥터를 형성한다. 상기 구리단자1의 상기 커넥터에 용접되는 단부에 용접 플랫폼11이 설치되고, 상기 용접 플랫폼11과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층12가 형성된다.
본 발명에 기재된 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 따르면, 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품에 의하여 상기 알루미늄 도체를 커버하여 커넥터를 형성하여 구조가 간단하고 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품의 가공이 더 쉽고 전기에너지 전송 알루미늄부품의 생산 효율을 대폭 향상시키고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 제작 원가를 절감시킬 수 있다.
상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 하기 공정을 통하여 가공된다.
선조립 단계 : 절연층3이 제거된 알루미늄 도체2를 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 절연층3이 제거된 알루미늄 도체2를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 압입시킴으로서 커넥터를 얻는다.
클램핑 단계 : 용접 플랫폼을 구비한 구리단자1을 마찰 용접 기기의 회전클램프에 클램핑하고 상기 선조립 단계를 수행한 후의 커넥터를 이동클램프에 조립한다.
용접 단계 : 상기 구리단자를 회전클램프에 따라 회전시키고 회전클램프의 회전 속도는 1000R/Min이고, 상기 이동클램프에 의하여 상기 커넥터가 수평으로 이동하면서 회전하는 구리단자측으로 가압되며 이동클램프의 압력은 10000N이고, 마찰을 통하여 열량을 발생하여 상기 커넥터의 선단에 용융층을 형성한 후, 압력의 작용하에 상기 용융층을 상기 구리단자1의 용접단의 용접 플랫폼11에 피복하고 용접 플랫폼11과 함께 금속 원자가 상호 삼투 또는 상호 결합된 이행층12을 형성한다.
본 실시예는 구리 알루미늄 고용체의 상기 이행층에서의 비율에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향을 증명하는 것을 목적으로 하고, 따라서 구리 알루미늄 고용체가 상기 이행층에서 차지하는 비율이 서로 다른 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력 값, 전압강하 값과 용접 강도를 관찰하였고 그 결과를 표 5에 나타내였다.
표 5 : 구리 알루미늄 고용체의 상기 이행층에서의 비율 차이에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향
표에 나타낸 바와 같이, 상기 이행층에 포함된 구리 알루미늄 고용체가 10wt% 미만이면 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력이 서서히저하되고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 전압강하는 서서히 상승하며 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기 성능의 요구를 만족시킬 수 없다. 상기 이행층에 포함된 구리 알루미늄 고용체의 비율이 증가됨에 따라 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기 성능도 서서히 강화되므로 상기한 이행층은 10wt% 이상의 구리 알루미늄 고용체를 포함한다.
실시예 7
도 5에 도시한 바와 같이, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 구리단자1과 알루미늄 케이블6을 포함하고, 알루미늄 케이블은 알루미늄 도체와, 상기 알루미늄 도체의 외주면에 피복되는 절연층3과, 상기 절연층3의 외주면에 피복되어 전자파 간섭을 차단하기 위한 차단층8과, 상기 차단층8의 외주면에 피복되는 외측 절연층 31을 포함한다. 또한, 전기에너지 전송 알루미늄부품4를 더 포함하고, 절연층3이 제거된 일부 알루미늄 도체2가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 감싸여서 커넥터를 형성한다. 상기 구리단자1의 상기 커넥터에 용접되는 단부에 용접 플랫폼11이 설치되고, 상기 용접 플랫폼11과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층12가 형성된다.
상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 하기 공정을 통하여 가공된다.
선조립 단계 : 절연층3이 제거된 알루미늄 도체2를 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 절연층3이 제거된 알루미늄 도체2를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품4내에 압입시킴으로서 커넥터를 얻는다.
클램핑 단계 : 용접 플랫폼을 구비한 구리단자1을 마찰 용접 기기의 회전클램프에 클램핑하고 상기 선조립 단계를 수행한 후의 커넥터를 이동클램프에 조립한다.
용접 단계 : 상기 구리단자를 회전클램프에 따라 회전시키고 회전클램프의 회전 속도는 1000R/Min이고, 상기 이동클램프에 의하여 상기 커넥터가 수평으로 이동하면서 회전하는 구리단자측으로 가압되며, 이동클램프의 압력은 10000N이고, 마찰을 통하여 열량을 발생하여 상기 커넥터의 선단에 용융층을 형성한 후, 압력의 작용하에 상기 용융층을 상기 구리단자1의 용접단의 용접 플랫폼11에 피복하고 용접 플랫폼11과 함께 금속 원자가 상호 삼투 또는 상호 결합된 이행층12을 형성한다.
진일보로, 본 발명에 기재된 구리단자의 표면에 금속 도금층이 설치된다. 구리단자가 전기장치에 연결되어야 하기 때문에 공기와 물에 노출되고 공기중에 염분이 있는 곳도 있으며 구리단자는 산화와 염수분무에 의하여 부식되어 단자의 내구수명을 단축시키고 심각한 경우 단자가 단락되어 연소 사고가 발생하여 큰 손실을 가져오게 된다. 따라서, 구리단자의 표면에 금속 도금층을 설치하여 공기, 물, 염수분무에 의한 침식을 유효하게 방지하고 구리단자와 구리 알루미늄 조인트의 내구수명을 연장시키고 안전성 사고의 발생을 감소한다. 상기 도금층 금속으로는 전위가 구리와 알루미늄 사이에 있는 금속 재료를 선택하고 이행층에 있어서 구리와 알루미늄 사이의 전위가 커서 일으키는 전기 화학 부식을 완화시키고 상기 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 내구수명을 연장시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 있어서, 상기 금속 도금층의 재료는 적어도 니켈, 카드뮴, 지르코늄, 크롬, 코발트, 망간, 알루미늄, 주석, 티타늄, 아연, 구리, 은 또는 금 중의 1개를 포함하는 것이 바람직하지만 이에 한정되지 않는다.
본 실시예는 서로 다른 금속 도금층의 구리단자에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향을 증명하는 것을 목적으로 하고, 따라서 서로 다른 금속 도금층의 구리단자에 의하여 제작되는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 대하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템이 48시간의 염수분무 실험을 경과한 후의 인장력 값, 전압강하 값과 용접 강도를 관찰하였고 그 결과를 표 6에 나타내였다.
표 6 : 서로 다른 금속 도금층 재료에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 성능에 대한 영향
표에 나타낸 결과로부터, 48시간의 염수분무 실험을 경과한 후, 내부식보호층이 없는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 경우, 전기 조인트의 인장력이 명확하게 저하되고 전압강하는 명확하게 상승하여 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력은 2000N을 초과하고 전압강하는 0.5mV 이하여야 하는 요구를 양호하게 만족시킬 수 없다. 한편, 기타 내부식보호층을 구비한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 경우, 실험을 수행한 후, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하는 여전히 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능의 요구를 만족시킬 수 있다, 따라서, 발명인은 내부식보호층의 재료를 적어도 니켈, 카드뮴, 지르코늄, 크롬, 코발트, 망간, 알루미늄, 주석, 티타늄, 아연, 구리, 은 또는 금 중의 1개를 포함하는 것으로 설정하였다.
실시예 8
상기 실시예 1의 단계에 따라 구리 알루미늄 용접단자를 제작하였고 이 실시예에 있어서, 발명인은 이행층의 두께에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하 및 용접 강도에 대한 영향을 증명하기 위하여, 두께가 서로 다른 이행층의 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력 값, 전압강하 값과 용접 강도를 관찰하였고 그 결과를 표 7에 나타내였다.
표 7 : 구리 알루미늄 이행층의 두께 차이에 의한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력과 전압강하에 대한 영향
표 7의 결과로부터, 구리 알루미늄 이행층의 두께가 0.01μm 미만이면 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 인장력 값이 명확하게 저하되고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 전압강하 값은 명확하게 상승하며 얻은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능이 모두 낮음을 알 수 있다. 또한, 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템은 염수분무 실험을 경과한 후, 역학 성능 및 전기학 성능이 진일보로 대폭 절감되고 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 성능 및 내구수명이 대폭 감소되었다.
구리 알루미늄 이행층의 두께가 6000μm을 초과하면 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 역학 성능 및 전기학 성능이 저하되는 경향을 보이고 이에 대응하여, 두께가 6000μm을 초과하는 구리 알루미늄 이행층을 얻기 위하여 기기를 통하여 인가하는 압력과 시간도 대폭 증가하며 따라서 발명인은 구리 알루미늄 이행층의 두께를 0.01μm~6000μm로 선택하였다.
실시예 9
이상의 실시예에 따른 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 가공 방법은, 기계가공장치을 이용하여 상기 구리단자의 단면에 용접 플랫폼을 가공하는 용접 플랫폼 제작 단계를 더 포함한다.
진일보로, 이용되는 기계가공장치는 터닝장치일 수 있고, 용접하기 전에 상기 터닝장치의 바이트를 이용하여 회전하는 구리단자의 단면에 용접 플랫폼을 터닝한다.
진일보로, 이용되는 기계가공장치는 절삭장치일 수 있고, 용접하기 전에 상기 절삭장치의 프레이즈를 이용하여 고정된 구리단자의 단면에 용접 플랫폼을 절삭 가공한다.
진일보로, 이용되는 기계가공장치는 톱장치일 수 있고, 용접하기 전에 상기 톱장치의 톱날을 이용하여 고정된 구리단자의 단면에 용접 플랫폼을 가공한다.
진일보로, 이용되는 기계가공장치는 연삭장치일 수 있고, 용접하기 전에 상기 연삭장치의 회전 숫돌을 이용하여 고정된 구리단자의 단면에 용접 플랫폼을 연삭 가공한다.
진일보로, 이용되는 기계가공장치는 대팻장치일 수 있고, 용접하기 전에 상기 대팻장치의 대팻날을 이용하여 고정된 구리단자의 단면에 용접 플랫폼을 가공한다.
본 발명의 상기 기계가공장치는 이상의 가공장치와 가공 형태을 포함하지만이에 한정되지 않는다.
상기 실시형태는 본 발명의 바람직한 실시형태이고 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 한정되는 것은 아니고 당업자가 본 발명에 기반하여 수행한 모든 비 실질적 변형 및 대체는 모두 본 발명의 보호범위에 포함된다.
1 : 구리단자, 11 : 용접 플랫폼, 12 : 이행층, 2 : 알루미늄 도체,
3 : 절연층, 31 : 외측 절연층 ,
4 : 전기에너지 전송 알루미늄부품, 41 : 도체 압착 구간, 42 : 이행 구간, 43 : 절연층 압착 구간,
5 : 용융층, 6 : 알루미늄 케이블, 7 :연장 피복층, 8 : 차단층.
3 : 절연층, 31 : 외측 절연층 ,
4 : 전기에너지 전송 알루미늄부품, 41 : 도체 압착 구간, 42 : 이행 구간, 43 : 절연층 압착 구간,
5 : 용융층, 6 : 알루미늄 케이블, 7 :연장 피복층, 8 : 차단층.
Claims (16)
- 구리단자; 및 알루미늄 도체와 상기 알루미늄 도체의 외주면에 피복되는 절연층을 포함하는 알루미늄 케이블을 포함하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템에 있어서,
전기에너지 전송 알루미늄부품을 더 포함하고, 절연층이 제거된 일부 알루미늄 도체가 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 감싸여서 커넥터를 형성하고,
상기 구리단자는 상기 커넥터와 용접되는 단부에 용접 플랫폼을 설치하였고, 상기 용접 플랫폼과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층을 형성하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항에 있어서,
상기 커넥터가 선단에 용융층을 구비하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제2항에 있어서,
상기 용융층이 상기 용접 플랫폼의 단면의 사방으로부터 구리단자를 향하여 연장 피복층을 형성하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제3항에 있어서,
상기 연장 피복층이 적어도 구리단자의 단부까지 피복되는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융층은 두께가 0.01cm~15cm인 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항에 있어서,
상기 용접 플랫폼은 커넥터에 용접되는 단면과 구리단자의 단부에 연결되는 근부를 포함하고, 상기 단면의 단면적이 상기 근부의 단면적보다 작은 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항에 있어서,
상기 용접 플랫폼의 단면의 단면적이 적어도 근부의 단면적의 50%인 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항에 있어서,
상기 용접 플랫폼은 높이가 0.01cm~15cm인 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항에 있어서,
상기 이행층은 10wt% 이상의 구리 알루미늄 고용체를 포함하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항에 있어서,
상기 이행층은 두께가 0.01μm~6000μm인 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항에 있어서,
상기 구리단자의 표면에 금속 도금층을 설치한 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항에 있어서,
상기 금속 도금층의 재료가 적어도 니켈, 카드뮴, 지르코늄, 크롬, 코발트, 망간, 알루미늄, 주석, 티타늄, 아연, 구리, 은 또는 금 중의 1개를 포함하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 케이블은, 상기 절연층의 외주면에 피복되어 전자파 간섭을 차단하기 위한 차단층을 더 포함하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템. - 절연층이 제거된 알루미늄 도체를 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 끼워넣고 압축장치를 이용하여 상기 알루미늄 도체를 상기 전기에너지 전송 알루미늄부품내에 압입시킴으로서 전기에너지 전송 알루미늄부품에 의하여 감싸여진 커넥터를 얻는 선조립 단계; 및
용접 플랫폼을 구비한 구리단자와 상기 커넥터를 용접하여 상기 용접 플랫폼과 상기 커넥터 사이에 금속 원자가 상호 삼투되거나 또는 금속 원자가 상호 결합된 이행층을 형성하는 용접 단계를 포함하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 가공 방법. - 제14항에 있어서,
상기 용접 단계에 있어서, 커넥터의 선단에 용융층을 형성하는 것을 더 포함하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 가공 방법. - 제14항 또는 제15항에 있어서,
기계가공장치를 이용하여 상기 구리단자의 단면에 용접 플랫폼을 가공하는 용접 플랫폼 제작 단계를 더 포함하는 구리 알루미늄 복합 전기에너지 수송시스템의 가공 방법.
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