CN102769391A - 汇流条模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够确保电绝缘性且谋求低阻抗化的汇流条模块及汇流条模块的制造方法。该汇流条模块(10)具备由具有导电性的金属板构成、以相互分离的状态相对配置的一对汇流条(100)、(200)和在汇流条(100)、(200)之间浇铸的绝缘性树脂(11),汇流条(100)、(200)分别具有端子部(102)、(103)、(202)、(203)和介于这些端子部(102)、(103)、(202)、(203)之间、在汇流条(100)、(200)的相对面形成有槽(104)、(105)、(106)、(204)、(205)、(206)的导电部(101)、(201),沿着在汇流条(100)、(200)中流动的电流的流路形成槽(104)、(105)、(106)、(204)、(205)、(206)。

Description

汇流条模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及作为以由金属构成的汇流条为导电介质的电气配线部件的汇流条模块及其制造方法,特别涉及以多个汇流条为插入件(insert)、在这多个汇流条之间浇铸绝缘性树脂而成的汇流条模块及其制造方法。
背景技术
以往已知以狭小的间隔层叠由导电性金属板构成的多个汇流条、以电绝缘等为目的而在各汇流条间浇铸成型(モ一ルド成形)绝缘性树脂而成的汇流条模块(例如参照专利文献1和专利文献2)。
这种汇流条模块多数使用在例如车辆用的逆变器电路等的高电场环境下(例如4kV/mm以上),在汇流条间要求高的电绝缘性。另外,对于汇流条模块而言,电感越大,发生的浪涌电压越大,损失也增大。因此,要求通过降低电感而实现的低阻抗化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-295227号公报
专利文献2:日本特开2007-38490号公报
专利文献3:日本特开2007-215340号公报
发明内容
发明要解决的课题
在汇流条模块中,相邻的汇流条的间隔越狭小,相互的电感越低。但是,如果过于减小汇流条的间隔,则有时难以在汇流条间充分扩散并浇铸绝缘性树脂。
另外,专利文献1中提出了从两侧用汇流条夹持膜状的绝缘性树脂从而制造的方法。但是,就该方法而言,考虑如下的情况,即例如以汇流条上产生变形的状态夹持膜状的绝缘性树脂时,有时汇流条与绝缘性树脂膜之间产生间隙,无法获得良好的电绝缘性。
因此,本发明的目的在于提供一种能够确保电绝缘性且谋求低阻抗化的汇流条模块及汇流条模块的制造方法。
解决课题的方法
本发明以解决上述课题为目的,提供一种汇流条模块,具备由具有导电性的金属板构成、以相互分离的状态相对配置的多个汇流条和在所述多个汇流条之间浇铸的绝缘性树脂,所述多个汇流条分别具有多个端子部和介于所述多个端子部之间的导电部,在与另一汇流条的相对面上,所述导电部沿着流过所述多个端子部间的电流的流路形成有槽。
另外,所述槽的至少一部分可以相对于连结所述多个端子部的直线平行。
另外,所述槽可以具有相对于连结所述多个端子部的直线、以靠近在所述另一汇流条中流动的电流的流路的方式倾斜的倾斜部。
另外,所述槽可形成为,其延伸方向的两端部作为所述倾斜部而形成,所述两端部之间的中间部相对于连结所述多个端子部的直线是平行的。
另外,所述槽可以沿着连续连结在没有该槽时在所述汇流条中流动的电流的电流密度成为最大的该汇流条的面上的位置的电流路径而形成。
另外,在所述导电部的与所述另一汇流条的相对面上,在其全长上、与连结所述多个端子部的直线平行的槽可以以与所述电流路径不交叉的方式形成。
另外,所述导电部可以在与所述电流路径相比的外侧区域具有以与所述另一汇流条的间隔大于所述电流路径的区域的方式形成的凹部。
另外,所述导电部的与所述电流路径相比的外侧区域可以以沿着所述电流路径的方式切掉(切り欠き)形成。
另外,在所述导电部上形成有在所述多个汇流条之间注入所述绝缘性树脂时用于固定该汇流条的空穴部,所述空穴部可以在与没有该空穴部时的所述电流路径不交叉的位置形成。
另外,本发明以解决上述课题为目的,提供一种汇流条模块的制造方法,具有:将多个汇流条以使形成有槽的面彼此相对且相互分离的状态进行配置的工序,所述多个汇流条由具有导电性的金属板构成,具有多个端子部和介于所述多个端子部间、沿着流过所述多个端子部间的电流的流路形成有槽的导电部;在所述多个汇流条之间注入具有流动性的树脂而对所述绝缘性树脂进行浇铸成型的工序。
发明效果
根据本发明的汇流条模块及汇流条模块的制造方法,能够确保汇流条间的电绝缘性且谋求低阻抗化。
附图说明
图1(a)是表示第1实施方式的汇流条模块的平面图,(b)是用箭头示意地表示在汇流条中流动的电流的电流路径的图,(c)是在A-A线切断时的剖视图。
图2是表示适用汇流条模块的电源负载电路的例子的电路图。
图3(a)是第1实施方式的变形例1的汇流条模块的正视图,(b)是其侧视图。
图4(a)是第1实施方式的变形例1的汇流条的正视图,(b)是其侧视图,(c)是其后视图。
图5(a)是第1实施方式的变形例2的汇流条模块的正视图,(b)是在B-B线切断时的剖视图。
图6是第1实施方式的变形例3的汇流条模块的正视图。
图7是第1实施方式的变形例4的汇流条模块的正视图。
图8是第1实施方式的变形例5的汇流条模块的正视图。
图9是第1实施方式的变形例6的汇流条模块的正视图。
图10是第1实施方式的变形例7的汇流条模块的正视图。
图11(a)是第2实施方式的汇流条模块的正视图,(b)是(a)的C-C线剖视图,(c)是(a)的D-D线剖视图。
图12是表示适用第2实施方式的汇流条模块的逆变器负载电路的例子的电路图。
图13是用图表示三相负载中流动的电流的各相的波形的图。
图14是用箭头示意地表示在图13所示的各相位的时间点(a)~(1)在汇流条中流动的电流的电流路径的图。
图15是重叠三相交流经过1周期的电流路径而表示的图。
符号说明
10:汇流条模块,11:绝缘性树脂,12:电源,13:晶体管,14:负载,15:控制部,16:直流电源,17:逆变器,17a、17b、17c:电容器,18、28:汇流条,19:三相负载,19a、19b、19c:负载,21:绝缘性树脂,21a:沿面绝缘部,31、41:绝缘性树脂,20、30、40、50、60、70、80、90:汇流条模块,101:导电部,102、103:端子部,104~106、114~116:槽,104a、104b、114a、114b、124a、124b、144a、144b:倾斜部,104c:直线部、107、108:凹部,100、110、120、130:汇流条,111、121:导电部,112、113:端子部,114c:直线部,117、118、127、128、137、138:凹部,119a~119d:空穴部,122、123:端子部,124~126、134~136、144~146、154~156、164~166:槽,124c、144c:直线部,135a、135b、135c:支流槽,142、143:端子部,147、148、165a、165b、194~199:凹部,140、150、160、170:汇流条,141、151、161、171、180:导电部,157、158、167、168、177、178、179a、179b:欠缺部,174、175、176、191~193:槽、181~187:端子部,200、210、220、230、240、250、260、270、290:汇流条,204a、204b:倾斜部,204c:直线部,206、205、204、224、225、226、244:槽、207、208、227、228:凹部,202、203、222、223、242、243:端子部,257、258:欠缺部,201、280:导电部,281~287:端子部,204~206、291~293:槽,294~299:凹部,Nb:负端子,Pb:正端子,N1、N2、N3、P1、P2、P3:端子,Pu、Pv、Pw、Nu、Nv、Nw:电源端子。
具体实施方式
[实施方式的要点]
本发明的实施方式的汇流条模块是具备由具有导电性的金属板构成、以相互分离的状态相对配置的多个汇流条和在所述多个汇流条之间浇铸的绝缘性树脂的汇流条模块,所述多个汇流条分别具有多个端子部和介于所述多个端子部之间的导电部,在与另一汇流条的相对面上,所述导电部沿着流过所述多个端子部间的电流的流路形成了槽。
另外,本发明的实施方式的汇流条模块的制造方法是具备由具有导电性的金属板构成的多个汇流条以及在所述多个汇流条之间浇铸的绝缘性树脂的汇流条模块的制造方法,所述多个汇流条分别具有多个端子部和介于所述多个端子部之间、沿着流过所述多个端子部间的电流的流路形成了槽的导电部,所述汇流条模块的制造方法具有如下工序:将所述多个汇流条以使形成所述槽的面彼此相对且相互分离的状态进行配置的工序;和在所述多个汇流条之间注入具有流动性的树脂并对所述绝缘性树脂进行浇铸成型的工序。
以下,一边参照附图一边对于本发明的汇流条模块及汇流条模块的制造方法的优选实施方式进行说明。
[第1实施方式]
(汇流条模块的构成)
图1是表示本发明的第1实施方式的汇流条模块10的图。该汇流条模块10具备以相互分离的状态相对配置的一对汇流条100和汇流条200、以及在该汇流条100、200之间浇铸的绝缘性树脂11。
图1(a)是从正面观察一方的汇流条100的平面图,图1(b)是部分切断汇流条100、用箭头示意地表示在汇流条100和汇流条200中流动的电流的电流路径的图,图1(c)是在(a)的A-A线切断时的剖视图。
汇流条100、200分别是由具有导电性的铜等的金属板构成的导电介质。另外,作为汇流条100、200的原材料,除了铜以外,也可以使用铝及其他的导电性金属材料。另外,作为绝缘性树脂11,例如可以使用液晶高分子(LCP)。另外,作为绝缘性树脂11,也可以使用PPS(聚苯硫醚)、PA(聚酰胺)、环氧树脂等。
汇流条100具有长方形的导电部101和在该导电部101的角部(隅部)形成的2个端子部102、103。也就是说,导电部101介于2个端子部102、103之间,成为从端子部102流向端子部103、或者从端子部103流向端子部102的电流的导电介质。
导电部101的尺寸例如为长80mm、宽50mm、厚2mm。端子部102、103在位于导电部101的一方的长边的两端部的角部,沿着汇流条100的长度方向突出,与导电部101一体地形成。
在汇流条100的导电部101的背面(与另一汇流条200相对的一侧的面)形成有成为在浇铸成型时用于注入具有流动性的绝缘性树脂的树脂流路的槽104、105、106。通过槽104、105、106注入的树脂经固化而成为绝缘性树脂11。
这些槽104、105、106沿着流过端子部102和端子部103间的电流的流路形成。关于槽104、105、106的更具体的形状等,后面详述。
另外,尤其是如图1(c)所示,在导电部101的背面,在其短边方向的两端部形成有导电介质的厚度较薄的凹部107、108。凹部107、108如图1(a)和(b)所示,以在导电部101的长方形的长边的中间部的短边方向的宽度大,随着靠近该长边的端部,短边方向的宽度变小的方式左右对称地形成。凹部107、108的深度各为例如0.9mm。
另一汇流条200也形成为与上述汇流条100相同的形状。即,在汇流条200的导电部201上分别形成对应上述槽104、105、106的槽204、205、206和对应上述凹部107、108的凹部207、208。也就是说,2块汇流条100、200仅配置的方向不同,可以将它们作为共同的内嵌部件而用于汇流条模块10。
图2是表示适用本实施方式的汇流条模块10的电源负载电路的一个例子的电路图。该例中,电源12和晶体管13以及负载14通过汇流条100、200而电连接。来自电源12的电流I根据控制部15引起的晶体管13的开关控制而被供给至负载14。另外,作为电源12,例如可以使用蓄电池或DC/DC变压器等直流电压电源。另外,作为负载14,例如可以使用致动器电磁线圈(actuatorsolenoid)、直流电动机、照明灯等。
就汇流条模块10而言,例如汇流条100被用作正极(正电压)侧的导电介质,汇流条200被用作负极(负电压)侧的导电介质。这种情况下,正极侧的汇流条100的例如端子部103与一次侧(电源12侧)的端子P1连接,端子部102与二次侧(负载14侧)的端子P2连接。另外,负极侧的汇流条200的端子部203与一次侧(电源12侧)的端子N1连接,端子部202与二次侧(负载14侧)的端子N2连接。汇流条模块10被连接在如图2所示的直流的电源负载电路中时,在相对的2块汇流条100、200中流动的电流I的方向为相互相反的方向。
图1(b)中,用箭头表示在各汇流条100、200中流动的电流的电流路径。此处,所谓“电流路径”,是指在例如汇流条100中,连续连结流过2个端子部102、103之间的电流的电流密度成为最大的汇流条100的面上的位置的路径。也就是说,图1(b)所示的2根箭头表示在导电部101、201中流动的电流密度高的区域,实际上,在这些箭头的周围也分布有低密度的电流并流动。但是,该低密度的电流也大致在沿着上述电流路径的方向上流动。
流过2个端子部102、103之间的导电部101的电流的电流路径是阻抗最小的路径。也就是说,假设忽视由相对的另一汇流条200所引起的相互电感的影响,则2个端子部102、103之间的阻抗只要仅考虑电阻成分就足够了,汇流条100的电流路径成为用直线连结这些端子部102、103的最短的路径。但是,在相对配置的2块汇流条100、200中电流以相互相反的方向流动时,由于汇流条模块10的相互电感的影响,因此实际上如图1(b)所示,成为以双方的电流路径靠近的方式弯曲的形态。
该电流路径弯曲的理由如下。即,由于汇流条100、200由电阻低的导体构成,因此考虑使端子P1(端子部103)与端子N1(端子部203)、以及端子P2(端子部102)与端子N2(端子部202)短路而形成的电流环路时,该电流环路的阻抗相比于电阻成分(抵抗成分)、更加受到电感成分控制。因此,流过该电流环路的电流的电流路径成为阻抗减小的路径。
电流流过该电流环路时,被电流路径包围的部分的面积(在图1(b)的例子中,夹在表示电流路径的2根箭头之间的区域的面积)越小,其电感越小。另外,考虑各导电部101、201的若干电阻成分时,电流路径全长越短,该电阻成分越小,因此作为结果,各个电流路径不完全重叠。因此,在各汇流条100、200中流动的电流的电流路径不是直线状,而是以双方的电流路径靠近的方式弯曲。
作为在汇流条100上形成的树脂流路的槽104沿着如上所述弯曲的电流路径,以不横穿该电流路径的方式,即以与电流路径不交叉的方式形成。
更具体而言,槽104具有倾斜部104a、104b和直线部104c而形成,所述倾斜部104a、104b相对于连结2个端子部102、103的直线而向靠近相对的另一汇流条200的电流路径的方向倾斜,所述直线部104c与连结2个端子部102、103的直线平行且与该直线相比而移向偏导电部101的中间的位置。直线部104c在倾斜部104a和倾斜部104b之间的槽104的中间部,与倾斜部104a、104b连续地形成。
另外,汇流条100的槽105以相对于连结2个端子部102、103的直线平行地分割导电部101的短边方向的中间部的方式形成。该槽105为在其全长相对于连结端子部102、103的直线平行的直线状,且以与电流路径不交叉的方式形成。
另外,汇流条100的槽106以槽105为对称轴而与槽104左右对称地形成。槽104、105、106的尺寸分别为:宽度例如为2mm,深度为0.9mm。
另外同样地,另1块汇流条200的槽204也沿着电流路径、具有倾斜部204a、204b和直线部204c而形成。汇流条200的槽205以相对于连结2个端子部202、203的直线平行地分割导电部201的短边方向的中间部的方式形成。另外,汇流条200的槽206以槽205为对称轴而与槽204左右对称地形成。
另外,2块汇流条100、200相对配置时,汇流条100的槽104、105、106和汇流条200的槽206、205、204分别以各自槽的开放部相对、一致的方式形成。
另外进一步,2块汇流条100、200相对配置时,汇流条100的凹部107、108与汇流条200的凹部208、207也以塌陷部分相对、一致的方式形成。凹部107、108和凹部208、207在与汇流条100、200的电流路径相比的外侧区域形成。另外,汇流条100、200间的间隔以在形成凹部107、108、208、207的区域比相当于电流路径的区域大的方式形成。
接着,对汇流条模块10的设计和制造方法的一个例子进行说明。
(汇流条模块的设计方法)
首先,通过例如电磁场仿真来求出组合没有槽104~106和凹部107、108时的汇流条100和与该汇流条100相同形状的汇流条200而构成汇流条模块10时的电流密度分布,以避开基于该结果导出的电流路径的方式,确定槽104~106和凹部107、108的形状、位置和尺寸。也就是说,以在通过电磁场仿真求出的电流密度小的部分配置槽104~106和凹部107、108的方式设计汇流条100。图1(a)~(c)表示由此设计了槽104~106和凹部107、108的形状等的汇流条100的一个例子。
然后,对于如上所述设计了槽104~106和凹部107、108的形状等的汇流条100再次进行电磁场仿真,验证电流密度分布、阻抗是否与目标一致,如果一致则采用该设计,如果不一致则变更槽104~106和凹部107、108的形状等。由于汇流条100的电流流路、阻抗因为形成槽104~106和凹部107、108而变化,因此有时候需要历经多次反复进行槽104~106和凹部107、108的形状等的变更和验证。另外,汇流条200与汇流条100同样地设计。
(汇流条模块的制造方法)
汇流条100是基于如上所述设计的槽104~106和凹部107、108的形状等、对铜等导电性金属材料实施切削等机械加工而形成的。对于汇流条200,也同样。
接着,以槽104~106与槽204~206相对、以及凹部107、108与凹部207、208相对的方式使加工后的2块汇流条100、200彼此相对,以电流路径的部分的汇流条100与汇流条200的间隔例如为0.2mm,槽104~106与槽204~206之间、以及凹部107、108与凹部207、208之间的底部的间隔例如为2.0mm的方式配置在金属模内。然后,在汇流条100、200之间通过槽104~106、204~206以及凹部107、108、207、208注入具有流动性的树脂。
此时,如图1(a)中的箭头所示,通过槽104~106、204~206以及凹部107、108、207、208注入的树脂以从槽104~106、204~206以及凹部107、108、207、208扩展到汇流条模块10中未形成槽和凹部的区域(电流路径的部分等的区域)的方式,在汇流条100和汇流条200之间进行填充。然后,在注入的树脂固化而形成绝缘性树脂11后,从金属模内取出汇流条100、200和介于汇流条100、200之间的绝缘性树脂11成为一体后的材料,即得汇流条模块10。
(本实施方式的作用和效果)
根据以上说明的本实施方式,可得到以下的作用和效果。
(1)由于槽彼此以及凹部彼此相对,树脂流路的流路截面积增大,因此与未形成槽和凹部的情况相比,即使在汇流条100与汇流条200的间隔狭小的情况下,也能够容易地填充树脂。因此,即使是汇流条100、200的间隔非常狭小的情况(例如0.2mm以下),也能够使具有流动性的绝缘性树脂11无间隙地扩散。另外,通过沿着电流流路来形成汇流条100、200的槽104~106和槽204~206,能够确保导电部101、201的电流密度高的电流路径的部分的截面积,抑制阻抗的增大。也就是说,通过在汇流条100、200的相对面上形成多个槽和凹部,能够一边使树脂容易流动,一边抑制由于截面积的减少而引起的阻抗的增大。
(2)在汇流条100、200中,由于在弯曲的电流路径的外侧区域形成了凹部107、108、207、208,因此能够在它们内部填充绝缘性树脂11、抑制阻抗的增加,同时确保良好的电绝缘性。另外进一步,通过使汇流条100的凹部107、108和汇流条200的凹部208、207分别以相同形状和在相同位置相对,能够更加确实地充分填充绝缘性树脂11,由此能够进一步提高电绝缘性。
接着说明第1实施方式的变形例。另外,对与已说明的构成共通或对应的部分的重复说明作适当省略或简化。另外,特别图示的情况除外,各变形例的汇流条的电流路径与图1(b)所示的电流路径同样。
(变形例1)
图3(a)是本实施方式的变形例1的汇流条模块20的正视图,图3(b)是其侧视图。汇流条20具备由具有导电性的金属板构成、以相互不接触的状态相对配置的2块汇流条110、210以及在2块汇流条110、210之间浇铸的绝缘性树脂21。
图4(a)是变形例1的汇流条模块20的汇流条110的正视图,图4(b)是其侧视图,图4(c)是其后视图。汇流条110具有由导电介质形成的长方形的导电部111。另外,在导电部111的长度方向(纵向)的对边的2处角部,端子部112、113突出而与导电部111一体地形成。
在汇流条110的与另一汇流条210相对的背面形成有成为用于注入成为绝缘性树脂21的树脂的树脂流路的槽114、115、116。
作为树脂流路的槽114沿着导电部111上的电流路径形成,且以与电流路径不交叉的方式形成。更具体而言,如图4(c)所示,槽114具有倾斜部114a、114b和直线部114c,所述倾斜部114a、114b向靠近相对的另一汇流条210的电流路径的方向倾斜,所述直线部114c在倾斜部114a和倾斜部114b之间形成,与连结端子部112、113的直线平行且移向汇流条210的电流路径侧。
槽115以沿着电流路径、在中间纵向分割导电部111的方式而以直线状形成。另外,槽116是以槽115为对称轴、与槽114左右对称地形成的。
另外,在导电部111的背面(形成槽114~116的同一面),在弯曲的电流路径的外侧区域左右对称地形成有凹部117、118。
在汇流条110的导电部111的边缘部分形成有在注入以汇流条110为插入件的内嵌浇铸成型(インサ一ドモ一ルド成形)的树脂时,用于将汇流条110固定在内嵌浇铸成型用的金属模上的空穴部119a、119b、119c、119d。空穴部119a、119b、119c、119d贯通导电部111、在上下及左右对称的4处形成。
空穴部119a和空穴部119c在槽114和槽115之间的区域的、分别靠近导电部111的两短边的部位形成。另外,空穴部119b和空穴部119d在槽116和槽115之间的区域的、分别靠近导电部111的两短边的部位形成。也就是说,这些空穴部119a~119d形成的部位是电流密度较低的区域,是与没有这些空穴部119a~119d时的电流流路不交叉的位置。
另外,在汇流条110、210的周边部,如图3(a)和(b)所示,以绝缘性树脂21从汇流条110、210的端面露出的方式设有沿着汇流条110、210的端面形成的沿面绝缘部21a。沿面绝缘部21a的宽度例如为5mm。
汇流条模块20的制造方法除了变更金属模的形状以形成沿面绝缘部21a以外,与对第1实施方式说明的制造方法相同。
根据该变形例1的汇流条模块20,除了对第1实施方式说明的作用和效果以外,还能够不对汇流条模块20的阻抗造成大影响地形成用于固定在内嵌浇铸成型用的金属模上的空穴部119a、119b、119c、119d。另外,由于沿着汇流条110、210的端面设有沿面绝缘部21a,因此能够增大汇流条110、210的端面的绝缘距离。
(变形例2)
图5(a)是本实施方式的变形例2的汇流条模块30的正视图,图5(b)是在(a)的B-B线切断时的剖视图。汇流条模块30具备由导电性的金属板构成的2块汇流条120、220和在汇流条120、220之间浇铸的绝缘性树脂31。
汇流条120由例如铝等能够进行压缩加工的材质形成,具有长方形的导电部121。另外,在导电部121的长度方向(纵向)的对边的2处角部,端子部122、123突出且一体地形成。
在汇流条120上,利用压缩来弯曲加工成为用于注入成为绝缘性树脂31的树脂的树脂流路的槽124、125、126。另外,在电流路径的外侧区域,左右对称、凹陷地形成凹部127、128。
作为树脂流路的槽124与变形例1同样,具有倾斜部124a、124b和直线部124c。即,槽124沿着导电部121上的电流路径、以与电流路径不交叉的方式形成。另外,槽125以在其全长与连结端子部122、123的直线平行、在中间纵向分割导电部121的方式而以直线状形成。槽126是以槽125为对称轴、与槽124左右对称地形成的。
构成汇流条模块30的另1块汇流条220也与汇流条120的形状、尺寸和材质相同,它们用作共同的内嵌部件。即,在汇流条220中,也是端子部222、223一体地形成,槽224、225、226和凹部227、228被压缩加工。
汇流条模块30的制造方法例如如下所述。就汇流条120而言,压缩加工铝等金属原材料,形成成为树脂流路的槽124、125、126和凹部127、128。槽124、125、126、凹部127、128的位置和尺寸如前所述,在通过电磁场仿真等预先求出的电流路径以外的区域形成。关于汇流条220,也同样。
接着,将压缩加工后的2块汇流条120、220以使形成槽124~126和槽224~226的侧的面彼此相对的状态配置在金属模内。然后,通过槽124~126、224~226在汇流条120、220之间注入具有流动性的绝缘性的树脂。注入的树脂固化而成为绝缘性树脂31后,从金属模中取出汇流条120、220和介于汇流条120和汇流条220之间的绝缘性树脂31成为一体后的材料,即得汇流条模块30。
根据该变形例2,除了对第1实施方式说明的作用和效果以外,由于汇流条模块30轻量化,且在制造工序中使用了比切削加工等更简单的压缩加工,因此还对低成本化做出贡献。
(变形例3)
图6是本实施方式的变形例3的汇流条模块40的正视图。
在构成汇流条模块40的汇流条130上形成有成为在汇流条间注入的绝缘性树脂的树脂流路的槽134、135、136。槽134与第1实施方式同样,沿着电流路径形成,槽136与槽134左右对称地形成。
中间的槽135具有注入绝缘性树脂的下游侧(附图中的上侧)分支成多个的支流槽135a、135b、135c而形成。包含支流槽135a、135b、135c在内,槽134、135、136在与流过汇流条130的电流的电流路径不交叉的区域形成。
另外,与参照图1等说明的第1实施方式同样地,在电流路径的外侧区域,左右对称、凹陷地形成有凹部137、138。
另外,另1块汇流条230也作为与汇流条130的形状、尺寸和材质相同的共同的内嵌部件而形成。
根据该变形例3的汇流条模块40,除了关于第1实施方式说明的作用和效果以外,由于在2块汇流条130、230之间的末端部分,成为树脂流路的槽135分支成多个(本实施方式中是3条)支流槽135a、135b、135c,因此注入的绝缘性树脂的流路阻力减小。由此,能够使绝缘性树脂充分扩散直至汇流条130、230的末端部分,防止绝缘层的脆弱部分、缺陷部分的产生。
(变形例4)
图7是本实施方式的变形例4的汇流条模块50的正视图。汇流条模块50具备由导电性的金属板构成的2块汇流条140、240,它们相对地配置。
在构成汇流条模块50的汇流条140上形成有成为浇铸成型时的绝缘性树脂的树脂流路的槽144、145、146。另外,在电流路径的外侧区域,左右对称、凹陷地形成有凹部147、148。
作为树脂流路的槽144具有倾斜部144a、144b和直线部144c,且沿着流过汇流条140的长方形的导电部141的电流的电流路径形成。另外,槽144的延伸方向的两端部形成有端子部142、143。这样形成槽144时,电流密度在槽144的两侧部变高,槽144虽然在汇流条140的长度方向分割电流路径,但没有横穿电流路径的一部分的地方。
构成汇流条模块50的另1块汇流条240也作为与汇流条140的形状、尺寸和材质相同的共同的部件而形成。即,在汇流条240上包含端子部242、243在内,也形成有在汇流条140的长度方向分割电流路径的槽244等。另外,槽145以与连结端子部142、143的直线平行、在中间纵向分割导电部141的方式而以直线状形成。
根据该变形例4的汇流条模块50,除了关于第1实施方式说明的作用和效果以外,还能够增大电流路径的宽度,有助于电感的降低。
(变形例5)
图8是本实施方式的变形例5的汇流条模块60的正视图。汇流条模块60具备由导电性的金属板构成的2块汇流条150、250,它们相对地配置。
在构成汇流条模块60的汇流条150上形成有成为浇铸成型时的绝缘性树脂的树脂流路的槽154、155、156。槽154沿着流过沿着汇流条150的长边设有切口(切り欠き)的长方形的导电部151的电流的电流路径而形成。另外,导电部151以沿着电流路径的方式、在与电流路径相比的外侧区域进行切掉而形成。通过该切掉形成的部分,形成了相对于长方形而欠缺长边侧的一部分的欠缺部157、158。
构成汇流条模块60的另1块汇流条250也具有与汇流条150相同的形状、尺寸。即,在汇流条250上也形成了电流路径的外侧区域的一部分欠缺的欠缺部257、258。
根据该变形例5的汇流条模块60,除了关于第1实施方式说明的作用和效果以外,由于在对电感影响小的区域形成了欠缺部157、158、257、258,因此不会导致阻抗的大幅增加,能够对汇流条模块60的轻量化和低成本化做出贡献。
(变形例6)
图9是本实施方式的变形例6的汇流条模块70的正视图。汇流条模块70具备彼此相对配置的2块汇流条160、260。
在汇流条160上形成了成为绝缘性树脂的树脂流路的槽164、165、166。在中间的槽165中,在背面侧凹陷地形成了到长方形的导电部161的端部、槽宽逐渐变宽的凹部165a、165b。另外,在导电部161上,与变形例5同样,左右对称地形成了电流路径的外侧区域被切掉的欠缺部167、168。
构成汇流条模块70的另1块汇流条260也以可以用作共同的内嵌部件的方式,根据与汇流条160相同的形状和尺寸形成。
根据该变形例6的汇流条模块70,除了变形例5的作用和效果以外,由于能够将绝缘性树脂充分扩散直至汇流条160、260的末端部分,因此能够防止绝缘层的脆弱部分、缺陷部分的产生。
(变形例7)
图10是本实施方式的变形例6的汇流条模块80的正视图。汇流条模块80具备彼此相对配置的2块汇流条170、270。
在汇流条170上形成了成为绝缘性树脂的树脂流路的槽174、175、176。另外,汇流条170具有两长边和两短边的一部分被切掉的长方形的导电部171。更详细而言,在沿着导电部171的长度方向分割导电部171的中间的槽175的两端部切掉形成了欠缺部179a、179b。另外,在导电部171中,与变形例5和6同样,左右对称地形成了切掉电流路径的外侧区域的一部分而形成的欠缺部177、178。另1块汇流条270也根据与汇流条170相同的形状和尺寸形成。
根据该变形例7的汇流条模块80,除了变形例5和6的作用和效果以外,不会导致阻抗的大幅增加,还能够对汇流条模块80的轻量化和低成本化做出贡献。
另外,上述第1实施方式及其变形例中,对于汇流条的导电部形成为连结一对端子间的直线方向成为长边的长方形的情况进行了说明,但并不限于此,还可以形成为连结一对端子间的直线方向成为短边的长方形。另外,还可以将导电部形成为正方形或多边形。
另外,在汇流条上形成的各槽并不限于通过切削等机械加工来形成,还可以例如通过压缩来形成。汇流条的大小、槽的尺寸也并不限于上述所示的数值、图示的形态。
另外,成为树脂流路的槽并不限于在一对汇流条的两相对面形成的情况,也可以仅在一对汇流条中的一个汇流条的一面(与另一汇流条的相对面)上形成。
[第2实施方式]
图11表示本发明的第2实施方式的汇流条模块90,(a)是汇流条模块90的平面图,(b)是(a)的C-C线剖视图,(c)是(a)的D-D线剖视图。该汇流条模块90例如可用于向三相交流电动机(三相交流モ一タ一)供给电流的逆变器(インバ一タ)。
汇流条模块90具备彼此相对配置的2块汇流条18、28。另外,在各汇流条18、28之间浇铸了绝缘性树脂41。汇流条18、28分别是由具有导电性的金属板构成的导电介质。作为汇流条18、28的原材料,例如可以使用铜或铝。作为绝缘性树脂41,例如可以使用液晶高分子(LCP)、PPS(聚苯硫醚)、PA(聚酰胺)、环氧树脂等。
汇流条18具有四边形的导电部180,该导电部180的一方的边上,相距规定的间隔,端子部181、182、183突出而分别一体地形成。另外,在导电部180的相反侧的边,即与端子部181、182、183相对的位置,端子部184、185、186分别突出地形成。另外进一步,在端子部184和端子部185之间,端子部187突出地形成。
在汇流条18的背面(与另一汇流条28相对的侧的面),形成了成为在浇铸成型时用于注入具有流动性的树脂的树脂流路的槽191、192、193。通过槽191、192、193注入的树脂通过固化而成为绝缘性树脂41。
如后所述,槽191、192、193沿着连续连结三相交流的各相的电流的电流密度成为最大的汇流条18的面上的位置的电流路径而形成。
另外,在端子部181、184之间的导电部180的中间部,形成以与相对的另一汇流条290的间隔变得较宽的方式凹陷的凹部194。另外,以与凹部194成为左右对称的位置和形状形成凹部195。这些凹部194、195在汇流条18的电流密度低的区域、即电流密度高的区域的外侧形成。
另外,在槽191、192之间和槽192、193之间的导电部180的边缘部分也分别凹陷形成凹部196、197、198、199。这些凹部196~199也在汇流条18的电流密度低的区域形成。
构成汇流条模块90的另1块汇流条28也具有与汇流条18相同的尺寸和形状。即,汇流条28的导电部280的一方的边上,相距规定的间隔,端子部281、282、283突出而分别形成,在导电部280的相反侧的边上,形成分别与端子部281、282、283相对的端子部284、285、286。另外,在端子部285和286之间,形成端子部287。
另外,在汇流条28的导电部280的与汇流条18相对的面上,相对于上述槽191、192、193、以相同的槽形状形成分别相对的槽291、292、293。另外,相对于上述凹部194~199、以相同的形状在6处分别形成相对的凹部294~299。
图12是表示适用本实施方式的汇流条模块90的逆变器负载电路的例子的电路图。该例中,直流电源16和驱动三相负载19的逆变器17通过汇流条18、28进行电连接。
作为三相负载19,例如可以适用三相交流电动机。这种情况下,三相负载19具备作为电动机用线圈的U负载19a、V负载19b、W负载19c。另外,作为构成逆变器17的开关元件,例如可使用IGBT(绝缘栅型双极晶体管)及其他的半导体闸流管。
在图12所示的例子中,汇流条模块90的汇流条18用作正极(正电压)侧的导电介质,直流电源16的正端子Pb与汇流条18的端子部187连接。与此相对,汇流条28用作负极(负电压)侧的导电介质,直流电源16的负端子Nb与汇流条28的端子部287连接。
另外,汇流条18的端子部184、185、186分别与一次侧的电容器17a、17b、17c的正电压侧的各端子P1、P2、P3连接。汇流条28的端子部284、285、286分别与电容器17a、17b、17c的负电压侧的各端子N1、N2、N3连接。
另外,汇流条18的端子部181、182、183分别与逆变器17的U、V、W各相的正极侧的各电源端子Pu、Pv、Pw连接,汇流条28的端子部281、282、283分别与负极侧的各电源端子Nu、Nv、Nw连接。
图13是用图表示流过三相负载19(U负载19a、V负载19b、W负载19c)的电流的U、V、W各相的波形的图。另外,图14是用箭头示意地表示在图13所示的代表性的各相位的时间点(a)~(1)流过汇流条18、28的电流的电流路径的图。
图14是考虑到汇流条18、28的阻抗而表示汇流条18、28的大致的电流路径的图。另外,该图中,表示电流路径的箭头的宽度大概与电流密度的大小对应。如图14所示,在各时间点(a)~(1)流过汇流条18、28的电流的方向和大小不同,同时在各时间点之间,电流的流向也变化。
图15是重叠三相交流经过1周期的电流路径而表示的图。图15的用阴影线表示的区域大体是电流密度低的区域。另外,用箭头表示U相、V相、W相的各峰值电流流过的电流路径。
将图11和图15进行比较可知,成为上述的汇流条18的树脂流路的槽191、192、193沿着U相、V相、W相的峰值电流流过的路径形成。具体而言,槽191是沿着U相的峰值电流的电流路径,在端子部181(Pu)、184(P1)附近以面向汇流条18的中心部的方式倾斜,在端子部181、184间的中间附近,与连结这些端子部的直线平行地形成。另外,槽192是沿着V相的峰值电流的电流路径,与连结端子部182(Pv)、185(P2)的直线平行地形成。另外,槽193是沿着W相的峰值电流的电流路径,在端子部183(Pw)、186(P3)附近以面向中间的方式倾斜,在端子部183、186间的中间附近,与连结这些端子部的直线平行地形成。另1块汇流条28的槽291、292、293也同样。
将图11和图15进行比较可知,上述的汇流条18的凹部194~199在电流密度低的导电部180的边缘部分形成。关于另1块汇流条28的凹部294~299,也同样。
(本实施方式的作用和效果)
根据该第2实施方式,通过汇流条18、28的槽191~193及槽291~293相对而形成的大电流路径的树脂流路,能够将绝缘性树脂41均匀且充分地扩散至2块汇流条的间隙中。由此,即使减小汇流条18、28的间隔,也能够确保良好的电绝缘性。另外,由于能够减小汇流条18、28的间隔,因此能够与以往相比减小电感。
另外,在汇流条18、28中,通过在三相交流经过1周期的电流密度低的区域形成凹部194~199、294~299,不会导致阻抗的大幅增加,能够确保良好的电绝缘性。另外,也对汇流条模块90的轻量化和低成本化做出贡献。
以上说明了多个本发明的优选的实施方式及其变形例,但本发明并不限定于这些实施方式,可以在不变更其主旨的范围内进行各种变形。
例如本发明的汇流条模块无须限定于仅具有一对汇流条,也可以具有多对汇流条。另外应该注意一点,作为用于解决发明的课题的手段,实施方式所说明的特征的全部组合并非是必须的事项。

Claims (12)

1.一种汇流条模块,具备由具有导电性的金属板构成、以相互分离的状态相对配置的多个汇流条和在所述多个汇流条之间浇铸的绝缘性树脂,
所述多个汇流条分别具有多个端子部和介于所述多个端子部之间的导电部,
在与另一汇流条的相对面上,所述导电部沿着流过所述多个端子部间的电流的流路形成有槽。
2.如权利要求1所述的汇流条模块,所述槽的至少一部分相对于连结所述多个端子部的直线是平行的。
3.如权利要求1所述的汇流条模块,所述槽具有相对于连结所述多个端子部的直线、以靠近在所述另一汇流条中流动的电流的流路的方式倾斜的倾斜部。
4.如权利要求2所述的汇流条模块,所述槽具有相对于连结所述多个端子部的直线、以靠近在所述另一汇流条中流动的电流的流路的方式倾斜的倾斜部。
5.如权利要求3所述的汇流条模块,所述槽形成为,其延伸方向的两端部作为所述倾斜部而形成,所述两端部之间的中间部相对于连结所述多个端子部的直线是平行的。
6.如权利要求4所述的汇流条模块,所述槽形成为,其延伸方向的两端部作为所述倾斜部而形成,所述两端部之间的中间部相对于连结所述多个端子部的直线是平行的。
7.如权利要求1~6中任一项所述的汇流条模块,所述槽沿着连续连结在没有该槽时在所述汇流条中流动的电流的电流密度成为最大的该汇流条的面上的位置的电流路径而形成。
8.如权利要求7所述的汇流条模块,在所述导电部的与所述另一汇流条的相对面上,在其全长上、与连结所述多个端子部的直线平行的槽以与所述电流路径不交叉的方式形成。
9.如权利要求7所述的汇流条模块,所述导电部在与所述电流路径相比的外侧区域具有以与所述另一汇流条的间隔大于所述电流路径的区域的方式形成的凹部。
10.如权利要求7所述的汇流条模块,所述导电部的与所述电流路径相比的外侧区域以沿着所述电流路径的方式切掉形成。
11.如权利要求7所述的汇流条模块,在所述导电部上形成有在所述多个汇流条之间注入所述绝缘性树脂时用于固定该汇流条的空穴部,
所述空穴部在与没有该空穴部时的所述电流路径不交叉的位置形成。
12.一种汇流条模块的制造方法,具有:
将多个汇流条以使形成有槽的面彼此相对且相互分离的状态进行配置的工序,所述多个汇流条由具有导电性的金属板构成,具有多个端子部和介于所述多个端子部间、沿着流过所述多个端子部间的电流的流路形成有槽的导电部;
在所述多个汇流条之间注入具有流动性的树脂而进行浇铸成型的工序。
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