铝线束的应用

admin

铝线束
AluminumWireHarnes




01 引 言

在汽车行业，由于环保和节能的原因，零部件减重的需求非常强烈。因为近年来环境近年来，人们的环保意识不断增强。与此同时，人们一直担心资源枯竭以及作为导线材料的铜的价格突然上涨。铜是现有线束的导体材料。因此，寻找铜的替代材料是线束制造商面临的巨大挑战之一。

我们将注意力集中在铝材上，因为它重量轻、价格适中且种类丰富。我们已经
用铝合金作为导体材料的铝线的开发铝合金作为导体材料的铝线。我们在开发以铝合金为导体材料的铝线以及将铝线应用于电线制造的外围技术方面取得了进展的周边技术。

我们刚刚完成了使用铝线的汽车线束（铝线束）安装技术的开发。(铝线束）的安装技术。我们已决定从 2012 年起在量产汽车上安装这种线束。在这款量产汽车中，其后门线束通过采用铝线，其后门线束的重量减轻了约 15%。


02 组 成

线束是由电线、端子、连接器和保护器等各种部件组合而成的产品。一般来说，如图1所示重量约占总重量的 60 - 70%。铝线束将原有的铜线改为铝线，从而大大减轻了重量。

图1 每个部件的线束重量比

03 属 性

要采用铝线，铝线本身及其外围技术的发展都很重要。我们将解释这些技术的三个主要特性：“导线使用的合金材料“、”铝线连接技术 “和 ”端子部分的电化学腐蚀对策"。


3.1 用于导线体的合金材料

我们开发了一种 1000 系统铝，在铝中略微添加铁、铜和镁。这种合金材料是古河电工自己开发的合金，名为 MS2AL，该合金能很好地平衡线束所需的五种性能：导电率、连接性能、机械强度、柔韧性和弯曲性能。


3.2 铝线连接技术

为确保铝线电气连接的性能稳定，我们开发了一种适用于小尺寸铝线的端子。我们为截面积等于或小于 2.5 平方米的小尺寸铝线开发了一种端子。铝线表面有很强的氧化膜。要实现出色的电气连接，以下问题非常重要。它们是：压接端子时对线束造成的凹痕、强压造成的导线伸长以及导线穿入导线连接部分形成的凹槽（称为 “锯齿”）。

铝线端子的设计可有效去除氧化膜。导线筒的展开长度根据导线直径进行了优化，端子的形状约为导线压缩比的 60%，此外，还通过改变锯齿形状增加了边缘部分。

这个铝线端子使电气性能与机械强度兼容如图2所示，并保证了优异的连接性能，这是传统终端无法获得的。

铝线专用端子（左图）和传统端子（右图）的电阻和强度能力

铝线（左图）和传统端子（右图）

(本例中要求电阻＜1.0mΩ，强度＞70N）。

铝线专用端子的 C/H 可接受范围很宽（图中箭头范围），可同时实现电气性能和机械性能

图2 铝线端子的连接特性

由于铝线上有一层氧化膜，在使用时会出现电气连接不稳定的问题。因此，我们决定对大于 2.5 平方英尺的导线进行预处理，用超声波焊料或超声波焊接将导线尖端连接起来。如图3所示。通过压接焊接的导线，即使是大尺寸导线也能有效地电连接。

图3 超声波焊接铝线和压接

3.3 端子部分的电化学腐蚀对策

线束端子部分的端子一般使用黄铜或铜合金。这就令人担心铝线和端子的连接区域会因外部环境而发生电化学腐蚀。

在汽车环境安装中，采用铝线的部分存在电化学腐蚀问题，需要在终端部分进行防腐蚀处理。在防腐蚀方法方面，我们开发了一种环境剥夺方法，利用树脂材料从外部阻断铝导体和铜端子的接触界面。

根据汽车制造商客户的要求，我们整合了两种防腐处理方法。图4展示了成型方法和滴注方法。

图4 防腐方法

04 减重的阵容和效果

目前，我们已准备好尺寸大于或等于 0.75 平方的铝线产品，如表 1 所示。其导体标准基于 ISO 标准。绝缘体使用无卤素材料。允许温度极限为 80℃。

用铝线代替铜线时，由于铜和铝的导电率不同，通常会选择比铜线大一号的铝线。因此，大于或等于 0.5 平方的铜线是铝线的目标替代线。

如果用铝线代替铜线，可减少约 30 - 40% 的线材重量（取决于线材的尺寸）。此外，作为整条线束，可减少约 10 - 20% 的重量（取决于应用或实施范围）。

05 未来计划

我们已经完成了铝线束商业化所需的技术开发。今后，提高铝线的使用比例将是一个重要课题。

要提高铝导线的使用比例，必须 “降低防腐成本 ”和 “扩大导线种类”（图 5）。

由于铜线不需要防腐处理，因此使用铝线后其成本会出现净增长。尽可能减少净增加的成本，就能加速铝线的替代。

此外，目前的产品系列只包括耐 80℃高温的普通电线。因此，在需要耐热性和抗弯曲能力的部件上很难采用。通过扩大耐热电线等电线的种类，铝电线的使用率有望提高。

图5 铝线采用率预测

我们计划继续开发该技术，重点是上述两个开发主题 通过最大限度地使用铝线来减轻重量。最大限度地利用铝线来减轻重量。