KR-20260061908-A - Aluminum Laminated shunt and method for manufacturing thereof

Abstract

본 발명은, 알루미늄 라미네이티드 션트에 관한 것으로, 이러한 션트는, 알루미늄 재질이고, 길이와 폭을 가진 알루미늄 박판이 다수 개 적층된 적층부; 와 상기 적층부의 길이 방향의 양측 단부의 각각을 둘러쌓도록 구비되어, 상기 적층부를 밀착시키는 단자부; 를 포함하여 구성되되, 상기 적층부의 길이방향의 양 단부에는 용접에 의해 용착된 용착부를 구비하고, 상기 각 단자부에는 복수의 체결공이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하며, 본 발명의 다른 측면에서, 상술한 알루미늄 라미네이티드 션트를 제조하기에 적합한 방법으로서, 그 방법은 폭과 그 폭에 비해 긴 길이를 가지는 알루미늄 박판을 다수 개 적층하여 적층부를 형성하는 박판 적층단계; 상기 적층부의 양단부를 둘러쌓도록 하는 단자부를 구비하고, 각 단부를 가압밀착하는 가압밀착단계; 상기 적층부의 가압밀착된 양 단부의 각 단면에 레이저 용접 또는 교반 용접을 실시하여, 용착부를 형성하는 용착부 형성단계; 및 상기 단자부에 체결공을 형성하는 체결공 형성단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Inventors

• 김관중
• 김희원

Assignees

• 김관중
• 김희원

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241028

Claims (10)

1. 알루미늄 재질이고, 길이와 폭을 가진 알루미늄 박판이 다수 개 적층된 적층부; 와 상기 적층부의 길이 방향의 양측 단부의 각각을 둘러쌓도록 구비되어, 상기 적층부를 밀착시키는 단자부; 를 포함하여 구성되되, 상기 적층부의 길이방향의 양 단부에는 용접에 의해 용착된 용착부를 구비하고, 상기 각 단자부에는 복수의 체결공이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트.
2. 제1항에 있어서, 상기 융착부는, 상기 적층부의 단면을 레이저 용접 또는 교반 용접하는 것에 의해 형성된 것이고, 상기 용착부는, 단면에서부터 내측으로의 깊이가 3mm 이상 8mm 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트.
3. 제1항에 있어서, 상기 적층부의 상단과 하단에 배치된 알루미늄 박판은, 주석(Sn)으로 도금된 알루미늄 박판인 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트.
4. 제1항에 있어서, 상기 적층부의 중간에는 상기 알루미늄 박판과 같은 폭과 길이를 가진 적어도 한 장의 인청 동판이 구비된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트.
5. 제1항에 있어서, 상기 단자부는 이종 금속판이 밀착되어 형성되되, 그 내측금속판의 재질은 알루미늄이고, 외측금속판의 재질은 구리인 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트.
6. 상기 청구항 1 내지 5의 알루미늄 라미네이티드 션트를 제조하기에 적합한 방법으로서, 폭과 그 폭에 비해 긴 길이를 가지는 알루미늄 박판을 다수 개 적층하여 적층부를 형성하는 박판 적층단계; 상기 적층부의 양단부를 둘러쌓도록 하는 단자부를 구비하고, 각 단부를 가압밀착하는 가압밀착단계; 상기 적층부의 가압밀착된 양 단부의 각 단면에 레이저 용접 또는 교반 용접을 실시하여, 용착부를 형성하는 용착부 형성단계; 및 상기 단자부에 체결공을 형성하는 체결공 형성단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 용착부 형성단계는, 단면에서부터 내측으로 깊이 3mm 이상 8mm 이하로 용착부가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 용접방법은 레이저 용접방법이고, 레이저 조사부의 이송속도는 8 mm/sec 이상 16 mm/sec 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트 제조방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 박판 적층단계는, 상단과 하단에 주석(Sn)으로 도금된 박판을 배치하고, 중간부분에 인청 동판을 더 배치하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트 제조방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 단자부는, 내측에 알루미늄 재질의 판부재와 외측에 구리 재질의 판부재가 면접합되어 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라미네이티드 션트 제조방법.

Description

알루미늄 라미네이티드 션트 및 그 제조방법{Aluminum Laminated shunt and method for manufacturing thereof } 본 발명은 알루미늄 라미네이티드 션트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 박판을 사용함으로써, 대용량의 전력 설비에도 사용 가능하고, 지진이나 진동에 대해서도 안전이 보장되며, 이종금속 설비 간의 전기연결에 가능한, 알루미늄 라미네이티드 션트에 관한 것이다. 또한 본 발명의 다른 측면에서, 상기 알루미늄 라미네이티드 션트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 일반적으로 라미네이티드 션트(Laminated shunt)는 도전성을 갖는 얇은 구리 박판 다수개를 적층함으로써 설비의 전원단자를 연결하여 전원을 공급하는 데 사용된다. 이러한 라미네이티드 션트를 이용하여 양 설비 간의 전원단자를 연결하여 전력을 공급하는 것이다. 이러한 션트가 연결하는 전기 설비에는 변압기 등이 있다. 이러한 설비는, 일반적으로 전달해야 할 전력이 크고, 감당해야 할 전기부하가 순간적 높아지는 경우도 있다. 또한, 연결해야 하는 설비가 같은 평면상에 있지 않고, 다른 높이의 위치에 있는 경우도 있다. 이 경우 사용되는 션트는, 유연성을 구비한 일반 전선과는 달리 유연성이 없기 때문에, 그에 맞추어 구부러진 부분을 구비하여야 했다. 그리고, 평면상에 위치한 설비들이나 높이가 다른 곳에 위치한 설비들을 연결하는 종래 션트의 경우, 지진, 진동, 수축, 이완 등의 경우에는 안정성을 담보하는 것이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 대용량의 전력을 감당해야 하는 설비에 사용되는 종래 구리재질의 라미네이트 션트는 무겁고 냉각성능이 떨어진다는 문제점이 있어 왔다. 또한, 경량화를 원하는 전기 자동차와 같은 분야에는 구리 소재의 션트는 무겁다는 단점이 있다. 또한 연결해야 할 2개의 설비의 각 전원단자의 소재가 서로 다른 이 종 금속인 경우에 적절하게 적용할 수 있는 종래 제품이 없다는 문제도 있다. 도 1은, 본 발명에 따른 일실시예의 알루미늄 라미네이티드 션트의 개략적 사시도, 도 2는, 도 1의 선에 따른 단면도, 도 3은, 도 1의 단자부를 별도로 도시한 사시도, 도 4는, 단자부의 다른 실시예를 도시한 도면, 도 5는, 본 발명의 알루미늄 라미네이티드 션트의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도. 본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시 예들을 개시한다. 개시된 실시 예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어, 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다. 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 발명에 따른 일실시예의 알루미늄 라미네이티드 션트를 첨부된 도면을 참조하며 상세히 설명한다. 도 1를 참조하면, 본 본실시예의 알루미늄 라미네이티드 션트(1)는, 적층부(10) 및 단자부(30)를 포함하여 이루어진다. 상기 적층부(10)는, 다수의 알루미늄 박판(12)들이 적층되어 구성된다. 하나의 알루미늄 박판(12)은 폭과 길이를 가지는 직사각형이다. 폭에 비해 길이가 길다. 알루미늄 박판(12)의 두께는 0.1mm 이상 0.3mm 이하가 바람직하다. 알루미늄 박판(12)은 주로 전기의 통전 분야에 일반적으로 사용되는 1000계열의 알루미늄이다. 알루미늄은 전기 통전 값은 구리 보다 약간 떨어지지만, 상당히 가볍고 또한 가격이 싸다. 그리고 방열 성능이 좋아, 냉각 효율이 구리보다 상당히 높다. 박판(12)이 적층되는 개수는 적층부(10)의 전체의 높이에 따라 달라진다. 예컨대, 적층부(10)의 전체 높이가 20m이고, 이때 사용된 박판(12)의 두께가 0.1 mm 라고 하면, 200장의 박판이 사용된다. 적층부의 전체 높이는 필요에 따라 달라지며, 통상 5 mm에서 50 mm 정도이다. 적층부(10)의 양측에서 단자부(30)가 구비된다. 적층부(10)의 외측 단면(18), 즉 단자부(30)가 감싸고 있는 부분의 외측 단면(18)은, 박판(12)들이 적층되어, 한 장의 박판(12)의 얇은 두께 방향의 절단면 들이 모여 이루어진다. 이러한 단면(18)은, 박판(12)들이 적층된 후 길이방향에 직각으로 절단되어 형성되거나, 폭과 길이가 같은 박판(12)들인 경우 단순히 정렬되어 적층되기만 하여도(절단단계 없이도) 형성된다. 적층부(10)의 길이방향의 양 단부에는 용착부(19)가 구비된다. 여기서 '단부'라는 용어는, 끝과 그 끝을 포함한 부분(영역)을 의미하는 것이다. 용착부(19)의 단부의 일부분이 해당한다. 적층부(10)의 양측 단부에 각각 하나의 용착부(19)가 있어서 모두 2개의 용착부(19)가 구비되어 있다. 용착부(19)는 용접에 의해 형성된다. 용접은, 박판(12)들이 적층된 상태에서 단면(18)에 적용된다. 용접은 용접 분야에서 일반적으로 알려져 있는 레이저용접에 의한다. 단면(18) 전체를 용접 레이저가 사전 결정된 경로를 따라 이동하며 조사하면, 조사되는 단면의 일부면적과 그 내측의 일정부분에 레이저 용접의 영향이 미쳐, 순간적으로 알루미늄 박판의 용융이 발생한 후 굳어져 형성되게 된다. 용융되고 굳어진 부분이 용착부(19)이다. 레이저의 강도와 이송속도를 조절하여, 알루미늄 박판이 용융되어 알루미늄 액체가 흘러내리지 않고, 인접하고 있는 박판끼리 붙을 정도로만 용융된 후, 다시 고체가 되도록 한다. 본 실시예의 경우, 용착부(19)의 깊이(d)는 5mm 이다. 실시예에 따라서는 3mm 이상 8mm 이하이다. 그 보다 작게 되면, 전기 통전에 문제가 있고, 더 크게 되면, 용착부 형성시 알루미늄이 용융되어 흘러내릴 수 있어서 부적합하다. 적층부(10)의 길이 방향에 따른 횡방향으로의 단면도인 도 2를 참조하면, 단면(18)으로부터 소정의 깊이(d)까지의 용착부(19)는, 적층부(10)의 다른 부분과는 달리, 단순히 적층되고 가압되어 고정된 것뿐 만 아니라, 용융되어 상호 일체의 알루미늄으로 되어 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 용접은 용접분야에서 일반적으로 알려져 있는 교반용접으로 하는 것도 가능하다. 챔버와 지그 등을 사용하여, 진공 환경 속에서 교반용접이 이루어진다. 상세한 설명은 생략한다. 적층부(10)의 양측 단부에는 각각 단자부(30)에 의해 밀착되어 있어서, 적층된 알루미늄 박판(12)들이 물리적으로는 상호 단단히 결합되어 있다. 한편 본 실시예의 경우, 적층부(10)의 상단과 하단에 배치된 알루미늄 박판(14, 15)은, 부식방지를 위해, 주석(Sn)으로 도금된 박판이다. 또한, 본 실시예의 경우, 적층부(10)의 중간에는 인청 동판(17)이 더 구비되어 있다. 인청 동판은 션트가 처지는 것을 방지하는 역할 즉, 션트에 어느 정도의 탄성을 주는 역할을 한다. 션트의 전제 길이와 두께를 고려하여, 구비 필요성 여부 및 구비하는 경우의 개수가 결정된다. 인청 동판(17)은 구비된 알루미늄 박판(12)과 같은 폭과 길이를 가진다. 두께는 필요에 따라 선택된다. 상기 단자부(30)는 적층부의 길이 방향의 양측 단부의 각각을 둘러쌓도록 구비된다. 단자부(30)는 적층부(10)를 밀착시키고 있다. 도 3를 참조하면, 설명을 위해 단자부(30)가 적층부들 없이 별도로 도시되어 있다. 단자부(30)는 2개의 부재로 형성된다. 내측의 부재(32)는 알루미늄 박판(10)과 같이, 알루미늄 재질이고, 외측의 부재(34)는, 연결해야 하는 전기설비가 구리재질인 경우, 이에 맞춰 구리 재질이다. 단자부는(30)는, 직사각형의 동일한 크기의 두 개의 부재가 폭발용접에 의해 상호 접합된 후, 적층부(10)에 대응되도록 절곡되고 가압되며, 지그 등을 사용하여 가압한 상태에서 접합부(35)가 용접되어 형성된다. 단자부의 다른 실시예가 예시된 도 4를 참조하면, 상호 접합된 판형부재(32a, 34a)를, 적층부를 감싸도록, 위로 개방된 “ㄷ” 형태로 절곡한다. 그 상태에서 상부를 별도의 판형 부재(33a)로 덮고, 지그 등을 사용하여 가압한 상태에서 용접하여 2곳의 접합부(35a)를 구비한 단자부(30a)를 형성한다. 다른 실시예에서, 상호 연결해야 하는 전기설비가, 모두 알루미늄 재질인 경우에는, 상술한 실시예의 단자부(30, 30a)와는 달리, 단자부가 알루미늄으로만 구성된다. 이 경우, 위의 실시예와 같이, 판 형상의 알루미늄 부재를 구부려 만들 수도 있지만, 알루미늄 재질의 파이프를 이용하여 단자부를 만들 수도 있다. 즉, 파이프를 사방에서 가압하여 단면을 사각형으로 형성한 후, 내부 공간에 적층부를 삽입하고, 삽입된 적층부가 가압되도록 압력을 가한다. 가압된 상태에서 단면(18)에 레이저 용접 이나 교반 용접을 실시하여, 단부의 일부분에 용착부(19)가 형성된 것은 상술