電解槽および重精錬用の大電流フレキシブル銅拡張コネクタ-

熱サイクルを繰り返すと固定端子間の距離が変化するため、5000A+ 電解槽バスバーは硬質銅導体として扱うことができません。薄い銅箔で作られた柔軟な銅伸縮継手は、低抵抗の電流経路を維持しながら軸方向の動きを吸収します。-分子拡散溶接では、フラックスやはんだを使用せずに0.1mmの銅箔を接合できます。高電流電解槽や重精錬装置の場合、設計目標は柔軟性だけではなく、制御された抵抗、電流密度、温度上昇、機械的移動、および接合部の完全性です。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

大電流接続の電気損失は次のとおりです。-

P = I²R

5000 A では、20 μΩ の抵抗でも接続部で約 500 W の熱が発生します。これにより、二次的な検査項目ではなく、ミリボルト-レベルの電圧降下とマイクロ-オーム-レベルの抵抗が設計変数に関連するようになります。

 

5000A+ 電流パスと 100% IACS 銅導電率

高電流 DC 電解槽システムの場合、一般に銅が選択されます。これは、高純度電気銅は非常に高い導電率を提供し、コンパクトな電流経路をサポートするためです。-

 

パラメータ	一般的なエンジニアリング上の考慮事項
電流定格	5000 A+ 連続またはアプリケーション固有-
銅素材	C1100 / 高導電性銅-
導電率	適切な C1100 材料では最大約 100% IACS
箔の厚さ	箔層あたり 0.1 mm
関節構造	複数の並列銅箔
主な機能	熱膨張補償と電流伝達
電気損失	抵抗、接触面積、電流分布により決定
検査	寸法、電気抵抗、溶接の完全性チェック

 

多層箔構造により、機械的歪みが多数の薄い銅層に分散されます。{0}熱変位を硬い銅バーに強制的に吸収させるのではなく、個々のフォイルが独立して曲がります。

 

これは、起動、定常運転、シャットダウンの間で導体温度が大きく変化する可能性がある電解槽スタック、整流器接続、DC バス システム、高電流炉機器に特に関係します。{0}}

 

0.1mm銅箔とフラックスを使用しない分子拡散溶接

拡散溶接銅シャントは、制御された圧力と熱エネルギーによって接合される積層銅箔を使用します。目的は、別個のはんだやろう付け合金に依存するのではなく、箔の界面全体に冶金的結合を作成することです。

 

0.1mm銅箔の場合、箔が薄いため、表面状態、平坦度、圧力分布、酸化が接合界面に影響を与えるため、プロセス管理が重要となります。

 

制御された拡散溶接プロセスでは、通常、次のことが考慮されます。{0}

銅の純度と導電率
箔の厚さと層数
接合前の表面清浄度
接着領域全体にわたる接触圧力
溶接温度と滞留時間
箔スタックの局所的な変形
加熱中の酸化物の生成
保税-エリアの連続性
溶接後の電気抵抗
機械的強度と疲労挙動

 

結果として得られる接続には、追加の電気的または熱的インターフェースを導入する可能性がある従来のはんだ層が含まれていません。

 

大電流アプリケーションの場合、目的は、設計されたオーバーラップ領域全体で一貫した電流伝達を伴う広範囲の金属接続です。{0}}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IEC 60269 および IATF 16949- 大電流ジョイント用のプロセス制御に基づく

 

生産ルートは、材​​料管理、成形、接合、最終検査を分離する必要があります。産業用バイヤーの場合、関連する品質証拠は、一般的な材料証明書ではなく、実際の用途および図面要件に関連付けられる必要があります。

 

一般的なコントロールには次のものがあります。

材質検証 - 銅のグレード、厚さ、導電​​率。
箔の準備 - の寸法精度、表面状態、および清浄度。
スタッキング制御 - フォイル数、向き、設計されたオーバーラップ。
拡散溶接 - の圧力、温度、サイクル制御。
- の最終拡張の長さ、幅、穴の位置、端子の形状を形成します。
電気検査-抵抗または電圧降下測定-。
機械検査 - 溶接の完全性と寸法の検証。
最終 QA - CMM 検査、目視検査、および顧客固有の PPAP ドキュメント-。

 

自動車由来の品質システムについては、お客様の指定に応じて、IATF 16949 プロセス規律と PP​​AP レベル 3 文書を適用できます。{0}工業用電解槽プロジェクトの場合、検査計画は承認された図面、技術仕様、および適用される電気規格と一致する必要があります。

 

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硬質銅バーには、定義された熱膨張係数があります。 2 つの取り付け点が機械的に拘束されている場合、温度変化によって自由に動くのではなく、変位と応力が生じます。

 

長さ L の導体のおおよその熱膨張は次のとおりです。

ΔL = × L × ΔT

どこ：

 

ΔL=熱変位
= の熱膨張係数
L=の元の導体長
ΔT=温度変化

 

銅の場合、係数は材料と温度範囲に応じて約 16 ～ 17 × 10⁻⁶/K になります。

たとえば、500 mm の銅導体は 100 K の温度上昇にさらされると、およそ次のような影響を受ける可能性があります。

ΔL≒0.82mm

堅固な接続は、周囲の構造、取り付け穴、端子の変形、または導体の応力によるこの動きに対応する必要があります。代わりに、柔軟な銅製伸縮継手により、機械的コンプライアンスが電気接続に直接組み込まれます。

 

16–17 × 10⁻⁶/K 銅の膨張と熱サイクル補償-

フレキシブルセクションは通常、単一の厚い銅板ではなく、薄い銅箔のスタックとして設計されています。

 

工事	機械的挙動	電気経路	一般的なアプリケーションの考慮事項
剛性C1100銅バー	柔軟性が低い	直接導体	固定ジオメトリ
積層銅箔積層体	軸方向の高い柔軟性	平行フォイルパス	熱の動き
編組銅コネクタ	高い柔軟性	複数のストランド	ダイナミックな動き
拡散-溶接銅シャント	接着端子を備えたフレキシブルなフォイルセクション	大面積の冶金接合-	高電流 DC システム-

 

フォイルのスタックにより、端子構造全体を変形させることなく、曲げや軸方向の移動が可能になります。

したがって、電解槽バスバーの場合、拡張継手は公称電流定格を超える値で指定する必要があります。設計図面では以下を定義する必要があります。

連続電流
ピーク電流
周囲温度
導体温度
予想される熱サイクル
最大の動き
最小曲げ半径
端子穴の形状-
取付方向
利用可能なインストール封筒
必要な電気抵抗または電圧降下

5000A+の電流密度と熱放散

5000 A では、フレキシブル コネクタ全体の電流分布は、有効な導電断面と界面の形状によって決まります。-

銅箔層の数を増やすと、利用可能な導電面積が増加します。ただし、箔を追加するだけでは均一な電流分布が保証されません。

ターミナル移行は特に重要です。電流が狭い領域を通って箔スタックに流入すると、遷移領域付近の局所的な電流密度が増加する可能性があります。

このため、端子幅、箔の重なり、溶接領域、取り付け穴の形状を合わせて評価する必要があります。{0}

 

実際の設計レビューでは、以下を検討する必要があります。

電流 → 端子 → 接着ゾーン → 箔スタック → 接着ゾーン → 端子

フォイルセクションを個別に評価するのではなく、

 

5000Aで20μΩの抵抗とI²R損失

接合抵抗の影響は大電流で顕著になります。

 

接合抵抗	5000Aでの電圧降下	5000Aでの電力損失
5 μΩ	25mV	125 W
10 μΩ	50mV	250 W
20 μΩ	100mV	500 W
30 μΩ	150mV	750 W
50 μΩ	250mV	1,250 W

 

これらの値は、接触抵抗と溶接抵抗を設計検証計画に含める必要がある理由を示しています。

 

20 μΩ から 10 μΩ への減少は、測定された電圧降下を単に 50 mV 減少させるだけではありません。 5000 A では、その接続における理論上の抵抗損失も約 250 W 減少します。

 

実際の現場での性能は、導体温度、接触圧力、表面状態、電流波形、設置形状にも依存します。

 

バスバー設計仕様のダウンロード

 

 

 

薄い銅箔アセンブリには、従来の機械加工された銅バーとは異なる寸法管理が必要です。

 

重要な寸法は全長と全幅に限定されません。拡張コネクタの場合、フォイルの厚さ、スタックの高さ、端子の平坦度、穴の位置、溶接幅、自由長の形状はすべて、取り付けと電気的性能に影響します。-

 

銅端子の±0.01mm CMM検査

精密端子部品の場合、承認された図面および製造能力の要求に応じて、選択した寸法を ±0.01 mm まで制御できます。

CMM 検査では以下を確認できます。

取り付け穴の位置-
端子幅
全長
平行度
平面度
穴から{0}}エッジまでの距離-
溶接端子形状
形成されたプロファイル

 

検査戦略では、電気設備に影響を与える寸法と機械的クリアランスに影響を与える寸法を区別する必要があります。

 

たとえば、取り付け穴の位置公差はアセンブリの位置合わせに直接影響する可能性がありますが、フォイルの自由長寸法は利用可能な熱移動に影響します。-

 

C1100 銅および C2680 真鍮: 100% IACS での材料選択

銅と真鍮は、互換性のある端子材料として扱うべきではありません。
 

財産	C1100純銅	C2680 真鍮
電気伝導率	高い;適切なグレードは 100% IACS に近づくことができます	C1100未満
主な利点	低い電気抵抗	より高い機械的強度と成形挙動
大電流導体-	好ましい	アプリケーションに応じて-
熱伝導率	高い	より低い
一般的な使用方法	バスバー、フォイル、シャント	端子、構造電気部品
高い-電流損失	同等のジオメトリの場合は低くなります	同等の形状の場合は高くなります
材料選択のドライバー	電気的性能	機械的/成形要件

 

5000A+ の電流経路の場合、導電性が設計の大半を占める場合、通常は C1100 が出発材料となります。端子の剛性、耐摩耗性、または成形要件がその使用を正当化する場合には、黄銅を検討することができます。

 

最終的な選択は、お客様の電気的、機械的、環境的要件に基づいて行う必要があります。

 

絶縁された高電流アセンブリの 15kV/mm 誘電要件-

フレキシブル銅コネクタが絶縁エンクロージャ内に設置されている場合、絶縁は銅導体とは別に評価する必要があります。

考えられる断熱システムには次のものがあります。

エポキシ粉体塗装
ラミネートポリマー絶縁体
PETフィルム
ポリイミドフィルム
PVC またはその他の用途に特化した絶縁材-

 

関連する誘電仕様は、材料名だけから推測するのではなく、テスト要件として記載する必要があります。

 

Where specified, dielectric breakdown strength may be evaluated against requirements such as >15 kV/mm、絶縁体の厚さ、沿面距離、空間距離、環境劣化を考慮。

 

高電圧電解装置の場合、-コーティング材料だけでなく-、誘電体認定時にアセンブリ全体を考慮する必要があります。{0}

 

 

 

電解槽整流器、水素製造システム、および重精錬装置が同一のバスバーエンベロープを共有することはほとんどありません。したがって、フレキシブル コネクタには、オフセット端子、不均等な端子幅、段付きフォイル スタック、角度のある取り付け面、または非対称の拡張セクションが必要になる場合があります。

 

エンジニアリング プロセスは、アプリケーションを標準のコネクタ形状に強制するのではなく、顧客の図面と設置の範囲から始める必要があります。

 

オフセットおよび非対称銅シャントの 5000A+ DFM レビュー

DFM レビューでは以下を調査する必要があります。

現在の-エントリの方向
端子接触部
穴径と位置公差
箔-層の数
箔幅
フレキシブルな自由長
必要な動き
曲げ方向
端子オフセット
溶接領域の寸法-
設置スペース

非対称の設計は電気的には許容される可能性がありますが、中立運動軸の位置が適切でない場合は過度の機械的ストレスが発生します。

そのため、機械的な移動量と電流分布を合わせて検討する必要があります。

 

-ダイリベット固定と±0.01mmの端子位置制御

銅端子に補助的な金属部品が組み込まれている場合、金型内リベット打ち、スタンピング、または二次成形を製造ルートに組み込むことができます。{0}}

典型的なプロセス制御には次のものがあります。

プログレッシブスタンピングまたはブランキング
バリ-の高さ制御
形にする
-該当する場合はインダイリベット留め
銅箔の準備
拡散溶接
端子形成
表面処理または絶縁
三次元測定機検査
電気的および機械的検証

精密プレス加工された部品の場合、公称金型寿命の記述だけに依存するのではなく、工具の摩耗を重要な寸法に照らして監視する必要があります。{0}}

 

量産用の PPAP レベル 3 および IATF 16949 ドキュメント

自動車または自動車から派生したプロジェクトの場合、PPAP ドキュメントには次のものが含まれる場合があります。{0}

設計記録
エンジニアリング変更の文書化
プロセスフロー図
PFMEA
制御計画
測定システムの分析
寸法結果
材料および性能試験の結果
初期プロセスの研究
サンプル製作部品
該当する場合、外観の承認
部品提出令状

PPAP レベル 3 は、顧客が完全な提出パッケージを要求した場合に一般的に使用されます。

工業用電解装置および製錬アプリケーションの場合、自動車用 PPAP 構造を自動的に適用するのではなく、文書を顧客の品質協定に適合させることができます。

 

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大電流伸縮継手は、アプリケーションの実際の電気的および機械的故障モードに従って検証する必要があります。-

検査計画では、銅材料と完成したコネクタの両方をカバーする必要があります。

 

5000A+ 電気抵抗と温度上昇の検証-

実稼働検証プログラムには以下を含めることができます。

 

テスト	エンジニアリングの目的
直流抵抗	導体と接続部の抵抗を確認する
電圧降下測定-	指定された電流の下で​​の電気損失を定量化します
温度-上昇テスト	熱性能を評価する
サーマルサイクリング	機械的補償を検証する
溶接の完全性検査	保税エリアの連続性を確認する-
寸法検査	図面の準拠性を確認する
三次元測定機測定	重要な形状を検証する
絶縁抵抗	電気的絶縁を確認する
耐電圧	断熱システムを確認する
環境試験	指定された動作条件を評価する

 

正確な電流、テスト期間、および許容限界は、製品仕様から確立する必要があります。

 

5000A 連続電流および熱サイクル テスト-

高電流拡張コネクタの場合、有効な検証シーケンスは次のとおりです。-

初期抵抗 → 制御された電流負荷 → 温度安定化 → シャットダウン → 冷却 → 熱サイクル → 最終抵抗

初期抵抗と試験後の抵抗を比較すると、一次元検査では検出できない劣化が明らかになることがあります。{0}

コネクタの寸法は許容範囲内であっても、インターフェース抵抗が増加すると、長期間の動作中に熱故障点になる可能性があります。-
 

絶縁材の選択に関する EN 45545 および UL 94 V-0

輸送機関や密閉された電気システムに設置される機器の場合、絶縁要件には特定の難燃性または煙/毒性基準が含まれる場合があります。{0}

最終的なアプリケーションに応じて、仕様は以下を参照する場合があります。

UL 94 V-0
EN 45545
耐電圧要件
絶縁抵抗
沿面距離とクリアランス
温度クラス
耐薬品性
環境老化

これらの規格は、機器カテゴリと目的市場に応じて割り当てる必要があります。材料証明書だけでは、完成したアセンブリの適合性を確立することはできません。

 

 

正しい構造は、電流、動作、温度、設置形状、および検証要件によって異なります。

 

要件	推奨されるエンジニアリングの方向性
5000A+連続DC	多層 C1100 銅箔-
高い熱移動	より長い柔軟な自由セクション
限られた設置スペース	コンパクトな多層フォイル形状
低い電気抵抗	高導電性銅と広い接合面積-
繰り返しの熱サイクル	動きを制御した柔軟なフォイルスタック
オフセット取り付けポイント	成形/非対称端子形状
高電圧エンクロージャ-	定義された絶縁、沿面距離、クリアランス
自動車品質システム	IATF 16949 / PPAP レベル 3 に準拠
精密な端子形状	三次元測定機検査
フラックス-フリーの銅接合	分子拡散溶接
腐食防止	用途-固有の表面処理
高い機械的負荷	端子形状と溶接領域の最適化

 

したがって、フレキシブル銅製伸縮継手は、単なるフレキシブル銅片としてではなく、完全な電気機械コンポーネントとして指定する必要があります。-

 

 

正確な DFM 評価を行うには、購入パッケージで以下を提供する必要があります。

 

定格連続電流
最大動作電流
DCまたはACアプリケーション
動作電圧
周囲温度
最高導体温度
熱サイクル範囲-
必要な動き
コネクタ自由長
端子寸法
穴パターン
銅グレード
箔の厚さ
絶縁要件
表面-処理の要件
電気抵抗目標値
温度-上昇限界
数量と年間需要
必要な検査基準
PPAP要件
梱包要件

 

最初の製造可能性のレビューには、図面、STEP ファイル、または 2D 寸法図面で十分です。

 

5000 A を超えるアプリケーションの場合、コネクタは完全な電流経路の一部として評価される必要があります。バスバーの形状、端子インターフェース、取り付け金具、冷却条件によって、測定される抵抗と温度上昇が大きく変化する可能性があります。

 

 

5000A+ フレキシブル銅製伸縮継手の見積もりにはどのような情報が必要ですか?

定格電流、電圧、銅のグレード、箔の厚さ、端子の寸法、取り付け穴のパターン、熱の動き、温度範囲、絶縁要件、年間数量を提供します。{0}} 2D 図面または STEP ファイルを使用すると、より正確な DFM レビューが可能になります。

 

0.1mm缶銅箔を拡散溶接するはんだやろう付け用フラックスなしで?

はい。積層された 0.1 mm 銅箔は、制御された分子拡散溶接を使用して接合できます。このプロセスでは、圧力と熱エネルギーを使用して、従来のはんだやフラックス層を使用せずに金属結合を形成します。

 

カスタム形状の銅製伸縮継手は PPAP レベル 3 で供給できますか?{0}}

はい。顧客の要求に応じて、寸法結果、材料記録、プロセス フロー、PFMEA、制御計画、性能検証データなどの PPAP レベル 3 文書を中心に生産を編成できます。