KR101282631B1 - 전선의 단자 접속방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전선의 단자 접속방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 전선과 동 단자를 접속함에 있어 동 단자 내부로의 수분 유입을 방지하여 이종금속 간의 부식을 방지하고 또한 산화 피막의 생성을 최소화할 수 있는 전선의 단자 접속방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 단자에 삽입될 도체부의 길이보다 더 길게 전선의 피복부를 벗겨서 준비하는 단계; 상기 도체부를 단자에 삽입하기 직전에 도체부의 여유분을 절단하여 공기와 접촉된 전선의 끝단을 제거하는 단계; 상기 도체부를 단자의 바렐부에 삽입하고, 바렐부를 압착하는 단계; 상기 바렐부의 개구된 상단부를 솔더링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전선의 단자 접속방법을 제공한다.

Description

전선의 단자 접속방법 {Connecting method of wire and terminal}

본 발명은 전선의 단자 접속방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 전선과 동 단자를 접속함에 있어 동 단자 내부로의 수분 유입을 방지하여 이종금속 간의 부식을 방지하고 또한 산화 피막의 생성을 최소화할 수 있는 전선의 단자 접속방법에 관한 것이다.

최근 자동차는 안전성 및 편의성 등을 증대하기 위하여 빠른 속도로 전자 제품화되어가고 있다.

이에 차량의 편의성 및 안전성 향상을 위한 장치를 증설 및 탑재하는 등 전자부품을 이용한 고기능화에 따른 회로 증가로 인하여 자동차의 와이어하네스 중량이 증가하고 있다.

또한, 자동차 환경 규제가 점점 강화됨에 따라 에너지 절약 및 배기가스 감소에 대한 고객의 요구가 높아지고 있으며, 이에 와이어하네스 제조업체들은 기존의 동 전선에 비해 가벼운 알루미늄 전선을 자동차에 적용하여 차량을 경량화함으로써 연비를 향상시키고 배기가스를 감소시키고자 하고 있다. 알루미늄은 구리에 비해 약 1/3의 비중을 갖는다.

일반적으로 알루미늄 전선과 동 단자를 접속시킬 경우, 이종금속 간의 접속으로 인해 갈바닉 부식 및 알루미늄 산화 피막에 의한 접속 불량의 우려가 있다.

갈바닉 부식 혹은 이종금속 부식은 알루미늄과 동의 접속에 있어 수분이 유입될 경우 각각의 금속 전위차에 의해 알루미늄, 동 및 수분에 의한 전지를 형성하게 되어 전위가 낮은 알루미늄이 이온화되면서 발생하는 부식을 말한다.

알루미늄 산화 피막은 절연 피복이 벗겨진 알루미늄 전선의 도체 표면이 공기 중에 노출되면 쉽게 산화됨에 의해 생성되는 것으로, 알루미늄 전선의 도체 표면이 공기 중에 노출되어 형성된 산화 피막은 약 100Å(100*10^-10m) 이하로 지극히 얇게 생성되지만 치밀하고 경질이며 절연성을 갖기 때문에 통상 알루미늄 전선을 단자에 접속하기 직전에 와이어 브러쉬 등을 이용하여 수작업으로 산화 피막을 제거하고 있다.

이러한 갈바닉 부식 및 알루미늄 산화 피막에 의한 접속 불량을 개선하기 위하여, 종래에는 알루미늄 전선과 동 단자를 접속시킬 때, 피복을 벗긴 알루미늄 전선의 도체를 일반 프레스 단자에 삽입하여 압착시킨 후 이 프레스 단자 전체를 납(Solder) 용액에 침수시키거나, 또는 도 2와 같이 피복을 벗긴 알루미늄 전선의 도체 외측을 단자의 바렐(barrel)을 이용하여 원형으로 감싸서 압착한 후 단자 상단의 알루미늄 도체 노출 부위를 솔더링(Soldering)하여 수분 유입을 최소화하도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같이 단자 전체를 납 용액에 침수시키는 종래의 공법은 많은 양의 솔더(Solder)가 사용됨으로 인하여 솔더 비용이 증가하게 되고, 사용 솔더량의 불균일로 인해 외관이 불량하게 되며, 또한 압착된 프레스 단자의 노출된 솔더가 손상될 경우 부식의 우려가 있다.

또한, 상기와 같이 알루미늄 전선의 도체 외부를 단자의 바렐로 감싸서 원형으로 압착한 후 도체 노출 부위를 솔더링하는 종래의 공법은, 단자의 바렐 틈새로 수분이 유입될 우려 및 이로 인한 부식의 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 알루미늄 전선과 동 단자를 접속함에 있어 단자 내부로의 수분 유입을 방지하여 이종금속 간의 갈바닉 부식을 방지하고, 알루미늄 도체부가 공기중에 노출되어 생성되는 산화 피막을 최소화할 수 있는 전선의 단자 접속방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 단자에 삽입될 도체부의 길이보다 더 길게 전선의 피복부를 벗겨서 준비하는 단계; 상기 도체부를 단자에 삽입하기 직전에 도체부의 여유분을 절단하여 공기와 접촉된 전선의 끝단을 제거하는 단계; 상기 도체부를 단자의 바렐부에 삽입하고, 바렐부를 압착하는 단계; 상기 바렐부의 개구된 상단부를 솔더링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전선의 단자 접속방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 단자는 프레스공법으로 제작한 단자의 바렐부 양단부를 맞대고 용접하여 틈새를 제거한 후 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상기 전선의 피복부가 삽입된 바렐부의 후단부에 열수축 튜브를 씌우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상기 도체부의 여유분을 절단한 후 도체부를 바렐부에 삽입하기 직전에 도체부에 플럭스를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 동 단자에 삽입될 도체부의 길이보다 더 길게 알루미늄 전선의 피복부를 벗겨서 준비하는 단계; 상기 도체부를 동 단자에 삽입하기 직전에 도체부의 여유분을 절단하여 공기와 접촉된 알루미늄 전선의 끝단을 제거하는 단계; 상기 도체부를 동 단자의 바렐부에 삽입하고, 바렐부를 압착하는 단계; 상기 바렐부의 개구된 상단부를 솔더링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 전선의 단자 접속방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 동 단자는 프레스공법으로 제작한 동 단자의 바렐부 양단부를 맞대고 용접하여 틈새를 제거한 후 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상기 알루미늄 전선의 피복부가 삽입된 바렐부의 후단부에 열수축 튜브를 씌우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상기 도체부의 여유분을 절단한 후 도체부를 바렐부에 삽입하기 직전에 도체부에 플럭스를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전선의 단자 접속방법은 다음과 같은 이점이 있다.

1. 단자 내 수분이 침투할 수 없도록 바렐부를 용접하여 제작하므로 기존의 단자 구조에서 예상되는 바렐부 틈새로의 수분 유입으로 인한 이종금속 간의 갈바닉 부식을 방지할 수 있다.

2. 도체부를 동 단자에 삽입하기 직전에 산화된 끝단을 절단함을 고려하여 여유있게 피복부를 벗겨내며, 산화된 끝단을 절단한 도체부를 동 단자에 삽입하기 전에 도체부에 플럭스를 도포함으로써 알루미늄 도체부가 산소와 접촉하여 생성되는 산화 피막을 최소화하고, 이로써 산화 피막으로 인한 통전 불량을 최소화하는 효과를 얻을 수 있다.

3. 알루미늄 전선의 도체부가 삽입되어 압착된 단자의 개구된 상단부를 솔더링하고, 알루미늄 전선의 피복부와 이 피복부가 삽입된 단자의 후단부에 열수축 튜브를 외설함으로써 단자의 기밀성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 전선의 단자 접속 공정을 나타낸 순서도
도 2는 종래 기술에 따라 알루미늄 전선을 동 단자의 바렐을 이용하여 원형으로 압착할 시 발생하는 문제점을 나타낸 도면

이하, 첨부된 도 1을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 전선의 단자 접속방법은 알루미늄 전선과 동 단자를 접속함에 있어 수분 유입에 의한 갈바닉 부식 및 알루미늄 산화 피막의 생성을 방지하기 위하여 다음과 같은 공정을 포함한다.

참고로, 주지된 바와 같이, 알루미늄 전선은 알루미늄 소재의 소선 다발로 이루어진 전도성의 도체부와 이 도체부의 외측을 감싸고 있는 절연성의 피복부로 이루어져 있다.

첫째, 알루미늄 전선(10)의 외측의 피복부(12)를 벗겨서 내측의 도체부(11)를 부분 노출시킨다.

즉, 동 단자(20)에 삽입될 도체부 외측의 피복부(12)를 벗겨서 일정 길이의 도체부(11)를 외부에 노출시킨다.

피복부가 벗겨진 도체부(11)는 차후 동 단자에 삽입되기 직전에 산화된 끝단부를 절단하게 되므로, 이를 고려한 여유길이(예를 들어 약 5~10㎜)를 감안하여 알루미늄 전선(10)의 피복부(12)를 부분 제거한다.

여기서, 도체부(11)는 피복부(12) 내측의 전체 도체부 중 피복부를 벗겨서 제거함에 따라 공기 중에 노출되는 일부 도체부를 말한다.

도 1을 참조하면, 피복부(12)가 벗겨진 도체부(11) 중 실제로 동 단자에 삽입되는 도체부(11)의 실제 삽입길이는 'a'이고, 나머지 'b'는 여유길이 분에 해당한다.

알루미늄 전선(10)과 동 단자(20)의 접속시 실제로는 삽입길이(a)에 해당하는 도체부(11)만이 동 단자에 삽입되고, 여유길이(b)에 해당하는 도체부(11)는 동 단자(20)에 삽입되기 직전에 절단된다.

따라서, 알루미늄 전선(10)은 실제로 동 단자(20)에 삽입되는 도체부(11)의 길이보다 더 길게 피복부를 벗겨서 차후 절단되는 여유길이(b) 분을 확보하도록 한다.

둘째, 프레스공법으로 제작한 동 단자(20)의 바렐부(21) 양단부를 맞대어 용접한다.

프레스공법으로 제작한 동 단자(20)는 바렐부(21)를 원통형으로 구부려 양단부를 맞댄 후 용접 공정을 통해 고정시킨다.

이렇게 용접 공정을 통해 원통형으로 형성된 바렐부(21)는 수분이 침투할 수 있는 틈새가 없기 때문에, 기존의 단자 구조에서 예상되는 바렐부 틈새로의 수분 유입으로 인한 이종금속 간의 갈바닉 부식을 방지할 수 있다.

이때, 먼저 동 단자(20)를 바렐부(21)의 용접 공정을 거쳐 틈새 없이 제작한 후, 알루미늄 전선(10)의 피복부(12)를 벗겨 준비하는 것도 물론 가능하다.

한편, 동 단자(20)로서 원형의 봉을 축선방향으로 타공하여 가공된 단조 단자를 사용하는 것도 가능하다.

단조 단자는 원형의 봉을 타공하여 가공함에 따라 바렐부에 틈새가 없기 때문에 상기와 같은 용접 공수를 생략하여 줄일 수 있다.

그러나, 단조 단자는 단조용 황동을 재료로 사용해야 하는바, 단조용 황동은 상대적으로 전기전도도가 낮고 중금속 성분인 납이 포함되어 있는 단점이 있다.

셋째, 피복부를 벗겨서 준비한 상기 알루미늄 전선(10)의 도체부(11) 중 여유길이(b) 분을 절단하여 제거한다.

알루미늄 전선(10)의 도체부(11)는 공기와 접촉되어 산화되어지므로 동 단자(20)의 바렐부(21)에 도체부(11)를 삽입하기 직전에 도체부(11)의 여유길이(b) 분을 절단하여 공기와 접촉된 도체부(11)의 끝단을 제거함으로써 도체부(11) 끝단의 산화 피막을 제거하고, 이로써 산화 피막에 의한 통전 불량을 방지한다.

넷째, 도체부(11)의 여유분을 절단한 후 도체부(11)를 단자(20)의 바렐부(21)에 삽입하기 직전에 도체부(11)의 표면에 플럭스를 도포한다.

도체부(11)의 여유길이(b) 분을 절단한 직후, 삽입길이(a) 분의 도체부(11)에 곧바로 플럭스를 도포하여 알루미늄 도체부(즉, 도체부)가 공기와 접촉하여 생성되는 산화 피막을 최소화한다.

상기 플럭스는 솔더(solder)와의 접촉시 솔더링(납땜)이 원활하게 잘 이루어지도록 도와주는 촉매 역할 및 산화 방지 기능을 한다.

다섯째, 알루미늄 전선(10)을 동 단자(20)의 바렐부(21)에 삽입한 후 바렐부(21)를 압착한다.

플럭스를 도포한 알루미늄 전선(10)의 도체부(11)를 동 단자(20)의 바렐부(21)에 삽입한 다음, 바렐부(21)를 압착하여 바렐부(21) 내에 전선(10)의 도체부(11)를 고정시킨다.

이때, 도체부(11)에 바로 이웃하고 있는 피복부(12)의 단부도 동 단자(20)의 바렐부(21)에 삽입된다.

여섯째, 알루미늄 전선(10)의 도체부(11)가 삽입된 동 단자(20)의 바렐부(21) 상단부를 솔더링(soldering)한다.

동 단자(20)의 바렐부(21)에 삽입된 알루미늄 전선(10)의 도체부(11)는 바렐부(21)의 상단부가 개구되어 있음으로 인해 수분에 노출될 수 있다.

이에 동 단자(20)의 바렐부(21) 상단부를 전도성의 솔더로 솔더링하여 알루미늄 전선(10)이 삽입된 동 단자(20) 내부로의 수분 유입을 방지한다.

일곱째, 알루미늄 전선(10)의 피복부(12)가 삽입된 동 단자(20)의 바렐부(21) 후단부에 열수축 튜브(30)를 씌운다.

도체부(11)를 동 단자(20)의 바렐부(21)에 삽입하여 압착할 때 도체부(11)에 바로 이웃하고 있는 피복부(12)의 단부도 바렐부(21)에 삽입되는데, 이때 알루미늄 전선(10)의 피복부(12)와 동 단자(20)의 바렐부(21)가 겹쳐진 부분에 틈새가 발생할 우려가 있다.

따라서, 상기 피복부(12)와 바렐부(21)가 겹쳐진 부분을 포함한 주변에 열수축 튜브(30)를 씌워서 단자의 기밀성을 확보한다.

상기 열수축 튜브(30)는 열에 의해 수축되는 특성을 지닌 파이프 형상의 부품으로, 피복부(12)가 삽입된 바렐부(21)의 후단부에 외설된 후 열에 의해 수축됨으로써 단자(20)의 바렐부(21) 후단부를 기밀하게 마감하는 역할을 한다.

도 1을 참조하면, 열수축 튜브(30)는 알루미늄 전선(10)의 피복부(12)와 이 피복부(12)가 삽입되는 동 단자(20)의 후단부 즉, 피복부(12)와 바렐부(21)가 겹쳐진 부분을 포함하여 동 단자(20)에서 알루미늄 전선(10)까지 넓게 위치하는 길이로 사용될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 전선의 단자 접속방법은 알루미늄 전선이 삽입 압착된 동 단자의 상단부와 하단부 및 외주면으로의 수분 유입 경로를 완전히 제거함으로써 동 단자의 전체적인 기밀성을 확보할 수 있다.

한편, 알루미늄은 동 대비 약 1/3 정도의 비중을 지니고 있는바, 두껍고 길이가 긴 동 전선일수록 알루미늄 전선으로 대체할 경우 그 중량 절감 효과가 증가하게 된다.

배터리가 트렁크룸에 배치되어 있는 대형 차량의 경우, 배터리 전선이 트렁크룸에서 엔진룸까지 길게 구성되며, 차량 내 전선 중 가장 두껍기 때문에 그 무게 또한 상당하다.

이와 같은 대형 차종의 배터리 전선에 대해 동 전선을 알루미늄 전선으로 대체하고 본 발명에 따라 동 단자를 접속하는 경우, 단자 내 수분 유입으로 인한 갈바닉 부식을 방지할 수 있고 공기 접촉에 의한 알루미늄 산화 피막의 생성을 제거 및 방지할 수 있으며, 궁극적으로 배터리 전선의 경량화에 따른 연비 개선 및 배기가스 감소의 효과를 얻을 수 있다.

10 : 알루미늄 전선
11 : 도체부
12 : 피복부
20 : 동 단자
21 : 바렐부
30 : 열수축 튜브

Claims (8)

1. 전선의 외측의 피복부를 벗겨서 내측의 도체부를 노출시키되, 상기 노출되는 도체부는 단자에 삽입되는 삽입길이(a)와 단자에 삽입되기 전에 절단되는 여유길이(b)를 갖도록 하는 단계;
   상기 도체부를 단자에 삽입하기 직전에 도체부의 여유길이(b)를 절단하여, 공기와 접촉된 도체부의 끝단을 제거하는 단계;
   상기 도체부를 단자의 바렐부에 삽입하고, 바렐부를 압착하는 단계;
   상기 바렐부의 개구된 상단부를 솔더링하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전선의 단자 접속방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 단자는 프레스공법으로 제작한 단자의 바렐부 양단부를 맞대고 용접하여 틈새를 제거한 후 사용하는 것을 특징으로 하는 전선의 단자 접속방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 도체부를 단자의 바렐부에 삽입하고 압착하는 단계에서, 상기 도체부에 바로 이웃하고 있는 피복부의 단부도 단자의 바렐부에 삽입한 후, 상기 피복부가 삽입된 바렐부의 후단부에 열수축 튜브를 씌우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전선의 단자 접속방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 도체부의 여유길이를 절단한 후, 도체부를 바렐부에 삽입하기 직전에 도체부에 플럭스를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전선의 단자 접속방법.
   
5. 알루미늄 전선의 외측의 피복부를 벗겨서 내측의 도체부를 노출시키되, 상기 노출되는 도체부는 동 단자에 삽입되는 삽입길이(a)와 단자에 삽입되기 전에 절단되는 여유길이(b)를 갖도록 하는 단계;
   상기 도체부를 동 단자에 삽입하기 직전에 도체부의 여유길이(b)를 절단하여, 공기와 접촉된 도체부의 끝단을 제거하는 단계;
   상기 도체부를 동 단자의 바렐부에 삽입하고, 바렐부를 압착하는 단계;
   상기 바렐부의 개구된 상단부를 솔더링하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 전선의 단자 접속방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 동 단자는 프레스공법으로 제작한 동 단자의 바렐부 양단부를 맞대고 용접하여 틈새를 제거한 후 사용하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 전선의 단자 접속방법.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 도체부를 동 단자의 바렐부에 삽입하고 압착하는 단계에서, 상기 도체부에 바로 이웃하고 있는 피복부의 단부도 동 단자의 바렐부에 삽입한 후, 상기 피복부가 삽입된 바렐부의 후단부에 열수축 튜브를 씌우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 전선의 단자 접속방법.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 도체부의 여유길이를 절단한 후, 도체부를 바렐부에 삽입하기 직전에 도체부에 플럭스를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 전선의 단자 접속방법.
   

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