모든 최신 세탁기 인버터, 냉장고 압축기 드라이브, 전기 자동차 모터 컨트롤러 내부에는 조용한 변화가 일어나고 있습니다. IGBT 모듈, DC 버스 커패시터 및 출력 단자 사이에 높은 전류를 전달하는 데 사용되는 번들 와이어 하네스는 단일 스탬프 구리 막대({1}} 버스바로 대체됩니다. 10년 이상 작동해야 하는 장비의 전력 분배를 지정하는 엔지니어의 경우 버스바와 와이어 하네스 사이의 선택이 더 이상 명확하지 않습니다. 이 가이드에서는 엔지니어링의 장단점을 설명합니다-.
스탬핑 구리 버스바란 무엇입니까?
버스바는 견고한 금속 도체(- 일반적으로 구리 - 스탬핑 또는 레이저-를 정확한 모양으로 절단하고 내식성을 위해 도금하고 종종 절연층으로 코팅함)입니다. 이는 사전에 형성된 단일 부품의 전력 구성요소 간에 높은 전류를 전달합니다.- 많은 개별 케이블, 단자 및 커넥터를 조립한 와이어 하네스와 달리 버스바는 일체형입니다.
가전제품 인버터 드라이브에 있어서,가전제품 부스바정류기 출력을 DC 링크 커패시터에 연결하고, 커패시터를 IGBT 브리지에 연결하고, IGBT 출력을 모터 단자에 연결합니다. EV 모터 컨트롤러에서 적층 버스바는 배터리 팩 접촉기, 인버터 모듈 및 전류 센서를 소형의 낮은-인덕턴스 스택에 연결합니다.
전기적 성능: 고전류에서 부스바가 승리하는 이유
부스바의 가장 근본적인 장점은 낮은 인덕턴스입니다. 와이어 하니스는 상당한 루프 인덕턴스(-)를 가지며 일반적으로 케이블 길이 1cm당 50~100nH입니다. IGBT가 꺼지면 해당 인덕턴스는 반도체에 스트레스를 줄 수 있는 전압 스파이크(V=L·di/dt)를 생성합니다. 이와 대조적으로 스탬프 처리된 구리 막대는 저항과 루프 인덕턴스를 모두 줄이는 넓고 평평한 단면-을 갖습니다. 잘 설계된 버스바는-DC 링크 전체에서 5~15nH의 부유 인덕턴스를 달성할 수 있으며 - 이는 동급 케이블에 비해 5~10배 향상된 성능입니다.
이는 다음과 같은 이유로 중요합니다.
- 낮은 스위칭 전압 스파이크이는 IGBT가 정격 감소 없이 더 높은 DC 버스 전압에서 작동할 수 있어 인버터 효율이 향상된다는 의미입니다.
- EMI 감소빠른 과도 전류로부터 EMC 적합성 테스트를 용이하게 합니다.
- 낮은 저항 손실- 편평한 구리 막대는 원형 와이어 번들보다 단면 전반에 걸쳐 더 나은 전류 분포를 가지며,{1}} 고전류에서 I²R 가열을 줄입니다.
대부분의 인버터형 가전제품, 압축기 드라이브 및 EV 트랙션 인버터에 적용되는 500W 이상의 모터 드라이브(-)의 경우 - 전기적 이점만으로도 버스바를 정당화하는 경우가 많습니다.
기계적 신뢰성 및 진동
진동으로 인해 터미널이 헐거워지고, 날카로운 모서리로 인해 절연체가 벗겨지고, 종단 지점에서 개별 와이어가 피로해지는 등 예측 가능한 이유로 현장에서 와이어 하네스가 작동하지 않습니다. 에이모터 버스바전원 단자에 직접 볼트로 고정된 단단한 일체형{0}}구성요소이기 때문에 이러한 오류 모드를 대부분 제거합니다. 버스바 자체 내부에는 압착된 연결부가 없습니다. - 유일한 조인트는 표준 토크 제어 패스너인 IGBT 및 커패시터에 대한 볼트로 고정된 인터페이스입니다.-
이는 진동, 온도 순환 및 습도가 심각한 자동차 및 실외 장비 응용 분야에서 특히 중요합니다. 부스바의 절연 코팅 -은 일반적으로 PET 분말 코팅, 나일론 슬리브 또는 에폭시 수지 -로 마모에 대한 전기적 절연과 기계적 보호를 모두 제공합니다.
비용 비교: 공구 대-부품 비용
부스바의 가장 큰 단점은 초기 툴링 비용입니다. 복잡한 스탬핑 버스바용 프로그레시브 다이 비용은 형상에 따라 $3,000~$15,000인 반면, 와이어 하네스는 거의 무료로 도구를 사용할 수 있습니다. 그러나 단위당 경제성은-볼륨에 따라 빠르게 변화합니다.
- 와이어 하니스:자재 비용(구리 케이블 + 터미널 + 커넥터)에 번들링, 라벨링 및 최종 조립을 위한 인건비가 추가됩니다. 노동량은 규모에 따라 직접적으로 증가합니다.
- 스탬프가 찍힌 버스바:높은 도구 비용은 생산 과정에서 상각되지만 부품당 인건비는 거의 -0입니다. 바는 다이 프레스에서 나와 코팅된 후 곧바로 조립됩니다.
연간 생산량이 50,000개 이상인 경우 버스바는 일반적으로 단위당 가격이 더 저렴합니다. 그 이하에서는 와이어 하니스가 이길 수 있습니다. - 그러나 엔지니어링 팀은 신뢰성과 조립 시간 절약을 위해 더 적은 양에서도 버스바를 선택하는 경우가 점점 늘어나고 있습니다.-
버스바 설계: 주요 매개변수
와이어 하네스에서 부스바로 이동하는 경우 초기에 고정해야 할 4가지 매개변수가 있습니다.
- 정격 전류 및 연속 전류:1.8 A/mm²(자연 대류) ~ 5 A/mm²(강제 공기)의 구리는 필요한 단면적을 결정합니다.- 30A 기기 인버터에는 약 20mm²의 구리 단면-이 필요합니다.
- 전압 및 연면 거리:230V 가전제품의 경우 연면거리 4mm, 공간거리 3mm가 일반적입니다. 400V EV 시스템의 경우 이는 각각 8mm와 5.5mm로 증가합니다.
- 볼트 구멍 패턴:IGBT 모듈과 커패시터 설치 공간을 정확하게 일치시키십시오. 대부분의 표준 62mm 및 EconoDUAL 패키지에는 부스바 제조업체가 참조할 수 있는 구멍 패턴이 정의되어 있습니다.
- 절연재:130도 작동 온도를 위한 PET 파우더 코팅, 180도를 위한 에폭시, 200도 이상의 환경을 위한 폴리이미드 필름. 선택은 인버터의 열 설계에 따라 달라집니다.
전류가 낮은-애플리케이션의 경우 엔지니어는 버스바를 다음과 결합하기도 합니다.다이컷-절연 시트버스바 레이어 사이에 절연이 내장된 소형 적층 버스바 스택을 생성합니다.-
와이어 하네스를 사용해야 하는 경우
부스바가 항상 올바른 선택은 아닙니다. 다음과 같은 경우에는 와이어 하니스가 여전히 승리합니다.
- 디자인은 아직 프로토타입 단계에 있으며 수량은 5,000개 미만입니다.
- 전원 연결은 대형 인클로저 전체에 분산되어 있으며 단단한 막대는 배선하기 어렵습니다.
- 전류는 부스바 인덕턴스와 저항 이점이 무관할 정도로 충분히 낮습니다(10A 미만).
- 제품에는 서비스 용이성을 위해 현장에서 교체 가능한-케이블 연결이 필요합니다.
이러한 경우에는 하이브리드 접근 방식이 효과적입니다. 고전류 DC 링크에는 버스바를 사용하고 저전류 제어 및 신호 연결에는 와이어 하네스를 사용-합니다. 많은 최신 인버터 설계는 전력 스테이지의 스탬프 버스바와 유연한 버스바를 결합합니다. -FPC또는 게이트 드라이브 신호용 와이어 하니스.
품질 및 인증 고려사항
규제 시장을 위한 버스바를 소싱할 때 문서화된 IATF 16949(자동차), UL 94 V{4}}0(인화성) 및 RoHS 규정을 준수하는 제조업체를 찾으십시오. 모선의 도금 - 일반적으로 구리 - 위에 주석 또는 니켈을 코팅하는 염수 분무 테스트 보고서가 있어야 합니다. 의료 및 산업 응용 분야의 경우 IEC 60664-1 표준에 따라 치수 검사 보고서 및 절연 저항 테스트를 요청하세요.
SUNAURA는 가전제품 인버터, 모터 드라이브 및 EV 배터리 상호 연결 시스템용 스탬프 구리 및 알루미늄 버스바를 제조합니다. 당사의 칭다오 시설에서는 자동차 및 의료 프로그램에 사용할 수 있는 PPAP 문서를 사용하여 재료 선택, 스탬핑, 도금, 단열 코팅 및 최종 조립을 자체적으로 처리합니다.- 당사 엔지니어링팀을 통해 샘플이나 디자인 상담을 요청하세요.
SUNAURA(Shanyo Precision Electronics) 소개:중국 칭다오에 본사를 둔 SUNAURA는 30+개 국가의 OEM을 위한 금속 돔, 돔 어레이, 부스바, FPC, 실리콘 키패드 및 멤브레인 스위치를 생산하는 IATF 16949 및 ISO 13485 인증 제조업체입니다. 당사의 버스바 라인은 가전제품 인버터, EV 모터 드라이브 및 산업용 배전 고객에게 서비스를 제공합니다.
