多層銅箔フレキシブルバスバー技術の原理と製造プロセス

 

新エネルギー、エネルギー貯蔵電池、動力電池の分野では、電力密度、軽量化、モジュール設計に対する需要が高まる中、従来の硬質銅バスバーやケーブル接続は、振動、曲げ、熱膨張、接触不良などの一連の課題に直面しています。このような背景から、フレキシブル導電接続ソリューション-多層銅箔積層、圧接、または拡散溶接技術を使用して製造されたフレキシブル コネクタ-が業界で徐々に広く採用されてきています。業界資料ではこれを「銅箔フレキシブル接続」と呼んでいます。たとえば、公開された特許には次のように記載されています。「フレキシブル接続用銅バスバーには、積層された複数の銅箔層が含まれており、積層された多層銅箔層は…ポリマー拡散溶接または超音波溶接プロセスを使用して、両端が 2 つの固定接続部品の内側端に溶接されています。」

 

この構造は導電性と柔軟性を兼ね備えており、モジュール式配線、振動環境、複雑な幾何学的空間配置のニーズを満たします。

 

 

構造上の特徴

多層銅箔ラミネート:通常、厚さ約 0.05 mm ～ 0.30 mm の純銅の薄いシート (T2 銅、銅含有率 99.95% 以上) が使用されます。

積層体の両端は圧接（または拡散溶接）による固定端となり、中間部は弾性・柔軟性を保つことができ、コネクタの曲げ・ねじれ・熱膨張を補償します。

両端の溶接領域は固定接続部品と組み合わされて、大電流が流れ、安全で信頼性の高い接続インターフェースを形成します。{0}{1}{0}この特許には「…フレキシブル銅バスバーの両端がそれぞれ固定接続部の内端に接続されている」と記載されている。

 

表面処理と絶縁:銅箔フレキシブルコネクタは、耐食性や溶接信頼性を向上させるために、裸銅、錫メッキ、ニッケルメッキ、銀メッキなどの表面処理を施すことができます。同時に、中間領域には熱収縮チューブを取り付けたり、ディップ コーティングを施したりして、断熱要件を満たすことができます。{0}}

 

製造工程の概要

材料の選択とスライス:-高純度の銅箔が選択され、設計された厚さと幅に切断されます。

 

マルチ-スタッキング:設計に応じて銅箔を何層か重ねていきます。スタックの総厚は、必要な電流、温度上昇、設置スペースに基づいて決定されます。

 

圧接・拡散溶接工程：圧力溶接 (分子拡散溶接とも呼ばれる) がスタックの両端で実行されます。高温高圧により銅箔層間に拡散融着が起こり、一体構造が形成されます。

接続終了処理：溶接端は、バスバー、ボルト、リベットに簡単に接続できるように、打ち抜き、リベットによる圧着、メッキ、または銀/ニッケル シートでのコーティングが可能です。

 

表面処理と絶縁:設置環境の要件に応じて、裸銅またはメッキ銅部品を熱収縮チューブ、PVC ディップ コーティング、エポキシ樹脂コーティングなどでカバーします。

 

検査と出荷:導通抵抗試験、温度上昇試験、機械振動適応性試験が含まれます。

 

 

大電流、小さな断面積-:従来のケーブルと比較して、積層銅箔構造は、層の数を増やし、断面を広げ、厚さを薄くすることで、限られたスペース内でより大きな電流を流すことができます。-

 

高い柔軟性と適応性:中間領域は完全に剛性化されていないため、曲げ、たわみ、振動補正機能を備えており、動力バッテリー、エネルギー貯蔵キャビネット、インバーターモジュールなど、振動や動作環境のあるシステムに最適です。

 

柔軟なサイズと配線:リジッドバスバーと比較して、フレキシブル銅箔は薄く、形状をカスタマイズできるため、レイアウト、組み立てが容易で、軽量化が可能です。

 

接続熱抵抗の低減:圧接により、はんだ点と接触面の数が減り、導電性が向上し、温度上昇が低減され、信頼性が向上します。

 

新しいエネルギートレンドへの適応:柔軟、高密度、低インピーダンスのコネクタに対する需要は、リチウム電池モジュール、高電圧エネルギー貯蔵キャビネット、新エネルギー車の電源システムにおいて急速に増加しています。{0}{2}

 

 

電源バッテリーモジュールの接続:新エネルギー車のバッテリーボックスでは、大電流と複数のモジュールのため、モジュールと統合デバイス間の接続スペースが制限されます。フレキシブルな銅箔接続を使用すると、配線効率と信頼性が向上します。

 

エネルギー貯蔵システムのバスバー接続:たとえば、大型のエネルギー貯蔵キャビネットでは、複数のバッテリーストリング/並列ブロックをバスバーで接続する必要があります。フレキシブル銅積層バスバーを使用すると、振動や熱膨張・収縮による応力を効果的に軽減できます。

 

配電ボックスとインバーターの内部配線:高周波インバータやパワー モジュールの内部では配線スペースが限られているため、曲げ接続が必要であり、高い放熱性と伝導性が求められます。 「多層バスバー」構造を採用することでシステム全体の最適化が可能です。

 

鉄道輸送および機関車駆動システム:-機関車の高振動で複雑な環境では、フレキシブル銅バスバー (Cu フレキシブル バスバー) は、従来の硬質ケーブルに比べて大きな利点があります。

 

 

 

材料の選択:高純度の銅（T2 銅など）を優先し、銅含有量が 99.95% 以上であることを確認します。{0}

 

層数と厚さ:銅箔1枚の厚み（0.05mm、0.10mmなど）や積層数は、定格電流、許容温度上昇、使用スペースを考慮して設計してください。

 

共同プロセス:両端の接合領域は、信頼性の高い接続と低い接触抵抗を確保するために、良好な分子拡散溶接または超音波溶接の品質を保証する必要があります。

 

柔軟性のある設計:中央セクションは、熱膨張、振動、軽微な構造変形に対応するために、断面の変化と可動性を維持する必要があります。{0}

 

表面処理と絶縁:湿気、腐食、高温などの設置環境には、メッキ（錫メッキ、銀メッキ、ニッケルメッキ）、プラスチックコーティング、熱収縮チューブなどを考慮してください。

 

テストと互換性:-現場での考慮事項には、バスバー接続端のボルト締め付けトルク、熱膨張許容値、振動疲労寿命も含まれます。 「銅板設計仕様」などの標準を参照すると、設計に役立ちます。

 

 

リチウムイオン電池とエネルギー貯蔵システムの電力規模の増大に伴い、接続バスの電流定格は上昇し続けており、「リチウム電池用銅製フレキシブルバスバー」が開発トレンドとなっています。{0}

 

新エネルギー車の人気の高まり、充電パイルシステムの展開の加速、太陽光発電 + エネルギー貯蔵システムの拡大を背景に、柔軟なレイアウト、迅速な設置、高い信頼性を備えたフレキシブルバスバーは、配電システム設計に推奨されるソリューションになるでしょう。

 

同時に、インテリジェント製造とモジュール式電気システムの推進により、カスタマイズされたフレキシブル バスバー (「積層銅フレキシブル コネクタ」を含む) の市場需要が高まるでしょう。

 

プロセスの観点から見ると、将来の重要なブレークスルーには、より薄い銅箔、より多くの積層層、より高い温度信頼性、より長い疲労寿命、より高い周波数応答性能などが含まれる可能性があります。