JP2005339947A - 嵌合バスバー、嵌合バスバー製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のバスバーを一体化させた組合体の振動強度を向上させる。
【解決手段】コの字型断面をもつ二つのバスバー（１２，１４）とを相互に嵌合させて嵌合バスバー（１０）を形成する。両者の間には、絶縁性を確保するため、絶縁紙（１６）が挟まれている。嵌合においては、両面接着テープ等の接着剤は使用しないが、その立体的な組合せにより、例えば、平板を重ねた積層バスバーに比べて振動強度が増加する。また、積層バスバーに比べて横幅が狭く、限られたスペースへの搭載性の面でも優れている。
【選択図】図２

Description

本発明は、送電経路として用いられるバスバーを複数本組み合わせて一体化する技術に関する。

電気自動車等の電気回路においては、しばしば、送電経路として板状や筒状の金属片からなるバスバーが用いられる。省スペース化や取り付け容易性の理由などにより、複数のこうしたバスバーを一体化して組合体を構成した上で利用することも多い。下記特許文献１には、複数のバスバーを絶縁紙を挟んで接着剤で固定した積層バスバーについての技術が開示されている。

特開２０００−１４９６６７号公報

図７は、従来における典型的な積層バスバーの断面図である。積層バスバー１００は、二つの板状のバスバー１０２，１０４とが重ねられて形成されている。二つのバスバー１０２，１０４の間には、両者を絶縁するための絶縁紙１０６が設けられている。絶縁紙１０６は、バスバー１０２，１０４よりも幅広に構成されている。これは、絶縁紙１０６の縁を経由して両バスバー１０２，１０４の絶縁が破壊されることを防止するとの理由による。バスバー１０２と絶縁紙１０６、及び、バスバー１０４と絶縁紙１０６との間には、両面に接着剤を配した接着テープ１０８，１１０が設けられ、両者を接着して固定している。

図７に示した積層バスバー１００について、いくつかの不都合な点を挙げることができる。例えば、積層バスバー１００の浮遊キャパシタンスを大きくとるためには、あるいは、高周波電力を通電する際の表皮効果に対応するためには、積層バスバー１００の幅ｗを広くしなければならない。これは、電気自動車の限られた空間に搭載するうえで支障を来す。また、浮遊キャパシタンスは、バスバー１０２，１０４の間隔ｄを小さくすることによって高めることも可能であるが、この積層バスバー１００においては接着テープ１０８，１１０の分だけその間隔が広くなってしまっている。

積層バスバー１００には、振動強度が弱いという問題もある。これは、幅ｗが広くて安定生成に欠けることや、接着力に限りのある接着テープ１０８，１１０により固定を行っていること等に起因している。また、接着テープ１０８，１１０を用いることによる部品点数の多さや、通電時の加熱に起因した接着力の低下等の問題も指摘することができる。さらに、積層バスバー１００にはその四隅が比較的鋭形であるという問題がある。すなわち、バスバー１０２の周囲に配置されたワイヤーハーネスが、バスバー１０２の両エッジ部１１２，１１４、あるいは、バスバー１０４の両エッジ部１１６，１１８に対し接触した場合に、損傷に至ることが懸念される。

本発明の目的は、複数のバスバーを一体化するにあたり、振動強度を向上させることにある。

本発明の別の目的は、接着テープを使用することなく複数のバスバーを一体化させることにある。

本発明の嵌合バスバーは、送電経路をなす細長形状の金属製バスバーであって長手方向に延びる溝部を有する少なくとも一つの雌型バスバーと、送電経路をなす細長形状の金属製バスバーであって、前記溝部に挿入された長手方向に延びる挿入部を有し、これにより雌型バスバーと嵌合された少なくとも一つの雄型バスバーと、嵌合された雌型バスバーと雄型バスバーの間に挟まれて両者を電気的に絶縁する絶縁シートと、を備える。

嵌合バスバーは、複数の金属製（アルミニウムや銅など）のバスバーが一体化して形成されている。各バスバーは、巨視的にみれば細長い形状（直線的であっても、曲がっていてもよい）からなり、その両端に端子部を有している。そして、この端子部を外部回路に接続することで、バスバーはその間を電気的に接続する送電経路として機能する。なお、端子部は必ずしも二つである必要はなく、バスバーの途中部分に端子部を設けたり、バスバーを分岐させた先端に端子部を設けたりして、三つ以上設けることも可能である。

バスバーの少なくとも一つは、長手方向に延びる溝部を有する雌型バスバーである。また、バスバーの少なくとも一つは、長手方向に延びる挿入部を有する雄型バスバーである。そして、挿入部が溝部に挿入されることで、雌型バスバーと雄型バスバーが嵌合される。この際、両バスバーの間には、紙製や耐熱樹脂製の絶縁シートが挟まれて、両バスバーの絶縁を保つ。

嵌合バスバーにおいては、各バスバーが立体的に組み合わされるため、平面的に組み合わされた積層バスバーよりも振動強度が向上する。また、バスバー間の対向面積を積層バスバーと同程度に確保しようとした場合（対向距離が同じであれば浮遊キャパシタンスも同程度になる）、積層バスバーに比べ幅狭な構成とすることができる。この幅狭形状は、同様に振動強度の向上に寄与する他、一般に自動車等の限られた搭載空間への搭載を容易化する利点ももつ。

嵌合される雄型バスバーと雌型バスバー及びその間の絶縁シートは、嵌合の効果によってのみ固定されてもよいし、絶縁テープ等の接着剤を利用して固定されてもよい。また、雌型バスバーは、長手方向のある位置において、複数の溝部を備えるものであってもよいし、雄型バスバーは、長手方向のある位置において、複数の挿入部を備えるものであってもよい。さらには、雌型バスバーの溝部に対し、互いに絶縁が確保された二つ以上の雄型バスバーの各挿入部が挿入されるように構成することも可能である。

望ましくは、本発明の嵌合バスバーにおいて、雌型バスバーは、前記溝部としてのコの字形状断面を有するバスバーである。コの字型形状とは、平面状又はほぼ平面状である同サイズ又はほぼ同サイズの二面が、平行又はほぼ平行（奥側が広くても狭くてもよい）に対向して形成される溝形状を指している。つまりコの字形状は、奥側の面が局面的に凹んだＵ時形状等も含めた概念である。溝部における幅と深さの設定は任意である。一般に、幅に比べて深さを深くする方が、雄型バスバーとの嵌合が強固になる。

望ましくは、本発明の嵌合バスバーにおいて、雄型バスバーは、幅方向の一端に前記挿入部としての一文字形状断面を有するバスバーである。一文字形状の挿入部は、雌型バスバーの溝部に対応して形づくられる。一文字形状とは、平面状又はほぼ平面状の二つの外面が平行あるいはほぼ平行（奥側が広くても狭くてもよい）に配された板形状を指す。例えば、雄型バスバーを長板状に形成し、幅方向の一方の端部における板状構造を挿入部として用いることができる。

望ましくは、本発明の嵌合バスバーにおいて、雄型バスバーは、コの字形状断面を有するバスバーであって、コの字の一端部分を前記挿入部として雌型バスバーのコの字の内部に挿入されるとともに、コの字の内部に雌型バスバーのコの字の一端部分を挿入されることで、雌型バスバーと相互に嵌合される。すなわち、雄型バスバーと雌型バスバーはともにコの字型に形成され、相互に嵌合される。機能的にみれば、各バスバーは雄型バスバーと雌型バスバーを兼ね備えているといえる。

望ましくは、本発明の嵌合バスバーにおいて、絶縁シートは、雌型バスバーと雄型バスバーとによって直接的に挟まれ、当該嵌合バスバーは、嵌合による締付力又は摩擦に基づいて固定されている。すなわち、嵌合される雄型バスバーと雌型バスバー及びその間の絶縁シートの固定には、絶縁テープ等の接着剤は用いられていない。もちろん、嵌合時の仮固定のために接着材を用いることは可能であるが、基本的には、嵌合による溝部の締付力、あるいは、その締付力を背景とした摩擦力によって固定が行われる。なお、これらが外れにくくなるように、溝部の内側や挿入部の外側に小さな凹凸をつけることも有効である。とくに、溝部の内側に浅い凹部あるいは低い凸部に設け、挿入部の外側の対応位置に対応した大きさの凸部あるいは凹部を設けて両者を嵌合させることで、外れにくさと位置決めの両機能を持たせることが可能となる。このように絶縁テープ等の接着剤を利用しないことの利点としては、部品点数を減らすことができる点や、両バスバー間の距離を近づけて浮遊キャパシタンスを大きくすることが可能となる点を挙げることができる。

本発明の嵌合バスバー製造方法は、送電経路をなす直線的な細長形状の金属製バスバーであって長手方向に延びる溝部を有した雌型バスバーを生成するステップと、送電経路をなす直線的な細長形状の金属製バスバーであって長手方向に延び前記溝部に挿入される挿入部を有した雄型バスバーを生成するステップと、絶縁シートを両者間に挟んで前記挿入部を前記溝部に挿入することで、雄型バスバーと雌型バスバーとを嵌合させた嵌合バスバーを生成するステップと、曲げ変形を行って、嵌合バスバーを所望の形状に成形するステップと、を含む。

雌型バスバーと雄型バスバーの生成順序はどちらが前であってもよい。雌型バスバーは、典型的には平面状の金属素材を打ち抜いた後、曲げ変形を行って溝部を形成することで生成される。同様に雄型バスバーも金属素材の打ち抜きにより形成される。あるいは、これらのバスバーを、鍛造、鋳造等他の製法により形成することも可能である。各バスバーに対しては、防錆塗装等や接触抵抗低減のための表面処理（メッキや塗装など）を行ってもよい。こうして得られた雌型バスバーと雄型バスバーは、当初は、ほぼ直線形状をなしている。これにより、両者の嵌合を容易に行うことができる。そして、嵌合されたバスバーを所望の形状に成形することで、両者を容易に同形状に変形することができる。また、曲げ変形により両者の嵌合が強化される。

曲げ変形される付近では、絶縁シートが破損してしまうことが懸念される。そこで、少なくともその箇所においては、伸び変形が容易な絶縁シート（例えば樹脂製）を利用することが有効となる。また、絶縁紙のような延び変形量が限られる絶縁シートであっても、変形箇所にはその全域をカバーする長い１枚の絶縁シートではなく、複数枚の絶縁シートを部分的に重ねて配置するなどすれば、曲げ変形とともに移動して伸び変形量を抑制するため、その破損を防止することができる。

なお、雌型バスバーと雄型バスバーを予め所望の形状に成形しておき、その後で両者を嵌合して嵌合バスバーを製造することも可能である。また、（必要に応じて絶縁シートあるいはその代替となるシート等を挟んで）雌型バスバーと雄型バスバーを嵌合して曲げ変形を行い、そこで一旦両者の嵌合を解いた後に、絶縁シートを挟んで再嵌合するといった手順をとることも有効である。

以下では、本発明の代表的な複数の実施形態を説明する。

図１は、本実施の形態に係る嵌合バスバー１０の部分的な斜視図である。この嵌合バスバー１０は、二つのバスバー１２，１４と、絶縁シートとしての絶縁紙１５からなる細長い形状をなしている。バスバー１２，１４の端部には、それぞれ端子部１６，１８が設けられている。端子部１６，１８は、外部回路に接続するためのものであり、それぞれボルト孔２０，２２があけられている。図示は省略しているが、同様の端子部が嵌合バスバー１０の他端にも設けられている。例えば、この嵌合バスバー１０は、バッテリのプラスとマイナスの端子及び対応するインバータの接続端子に取り付けられ、この間の送電に用いられる。

嵌合バスバー１０の主たる部分においては、次に詳しく説明するように、コの字型断面をなす両バスバー１２，１４が嵌合している。図示した例では、この部分は、直線状部分２４，２６とその間の曲げ部２８からなるＬ字型に形成されている。この形状は、製造工程において、直線状に形成されていた嵌合バスバー１０を、曲げ部２８において折り曲げることで作られている。折り曲げは、コの字型をなす根元の一面（コの字型の対向する二つの面ではない面）に平行な面内で行われている。この方向は、折り曲げを最も容易に行いうる方向である。

図２は、図１のＡＡ’における嵌合バスバー１０の断面図である。バスバー１２，１４は、それぞれ同形状のコの字型をなしており、絶縁紙１５を挟んで相互に嵌合されている。すなわち、溝型を形成するバスバー１２のコの字型の内部には、一文字形状をなす挿入部としてのバスバー１４のコの字型の一端が挿入されている。また、溝型を形成するバスバー１４のコの字型の内部には、一文字形状をなす挿入部としてのバスバー１２のコの字型の一端が挿入されている。こうして、バスバー１２，１４はともに雌型バスバー及び雄型バスバーの両方の役割をもって組み合わされている。

バスバー１２と絶縁紙１５の間の固定，及び、絶縁紙１５とバスバー１４との間の固定には、両面接着テープ等の接着剤を用いていない。しかし、これらは、隙間なく直接的に接触するように嵌合されているため、嵌合バスバー１０においては、接着材を用いていないにも関わらず、高い振動強度が実現されている。また、図７の積層バスバー１００に比べ幅狭に構成されていることも振動強度の強化に寄与している。

嵌合バスバー１０には、積層バスバー１００よりも大きな浮遊キャパシタンスを有している利点もある。これは、嵌合バスバー１０におけるバスバー１２，１４の相互の対向面積は、積層バスバー１００におけるバスバー１０２，１０４の相互の対向面積よりも広くなっている上、接着テープ１０８，１１０の分だけ近接しているからである。したがって、インバータ等のスイッチング電源装置の配線として利用した場合に、サージ電圧を下げることが可能となる。そして、スナバコンデンサ容量の低減や、スイッチング素子の耐圧を下げることが可能となり、全体としてコストダウンやダウンサイジングが実現できる。

嵌合バスバー１０では、表面的に現れている鋭形なエッジ部は、バスバー１２のエッジ部３０と、バスバー１４のエッジ部３２の二つのみである。これは、積層バスバー１００の四カ所に比べて半減している。エッジ部３０，３２は、例えば、打ち抜き成形により行われた場合には非常に鋭い形状をする可能性があり、面取り加工を行ったとしても滑らかさが十分でない場合があり得る。そのため、周囲のワイヤハーネスに対する損傷を防ぐ観点からは、エッジ部は少ない方が好ましい。

続いて、図３及び図４を用いて、二つのバスバーからなる嵌合バスバーの別の組合せの例を説明する。これらの図は、図２と同様に嵌合バスバーの主要部分の断面を示すものである。

図３に示した嵌合バスバー４０においては、コの字型断面をもつ雌型バスバー４２と、一文字形状に形成された板状の雄型バスバー４４とが、絶縁紙４６を挟んで嵌合されている。この構成では、図２に示した嵌合バスバー１０において使用した一方のコの字型のバスバー１４の代わりに、成形容易な板状の雄型バスバー４４を用いている。これにより、製造工程を簡単化し、製造コストを低減することが可能となる。

図４に示した嵌合バスバー５０では、二つのＥ字型バスバー５２、５４が、絶縁紙５６を挟んで嵌合されている。Ｅ字型バスバー５２、５４は、Ｅ字型の二つの溝部を用いて相互に嵌合されており、それぞれが雌型バスバーと雄型バスバーの両方の機能を果たしてる点は、嵌合バスバー１０と同様である。しかし、その組合せが複雑となっている分だけ、バスバー１０よりも振動強度が増している。

次に、図５及び図６を用いて、嵌合バスバーが三つのバスバーからなる場合の組合せ態様例を説明する。これらの図は、図２と同様に嵌合バスバーの主要部分の断面を示している。三つのバスバーからなる嵌合バスバーは、例えば、インバータによって生成される３相の交流電力を交流モータに送電する経路に用いられる。

図５に示した嵌合バスバー６０は、二つのコの字型断面をもつ雌型バスバー６２、６４、及び、一文字形状の断面をもつ雄型バスバー６６によって構成されている。すなわち、雌型バスバー６２に対しては、絶縁紙６８を挟んで雄型バスバー６６の一端が挿入されている。また、この雄型バスバー６６の他端は、絶縁紙７０を挟んで雌型バスバー６４に挿入されている。

この嵌合バスバー６０は、図７に示した積層バスバー１００を三枚のバスバーに拡張したものに比べ、横幅が広くなっており、自動車等への搭載容易性の上では多少難点がある。しかし、積層バスバーに比べて振動強度が高められる利点がある。また、表面にある鋭形なエッジ部７２，７４，７６，７８はいずれも嵌合バスバー６０の四隅になく、周囲のワイヤハーネス等を傷つける可能性が低い点でも有利である。

図６に示した嵌合バスバー８０は、コの字型形状の断面をもつバスバー８２，８４，８６を備えている。これらのバスバー８２，８４，８６は、それぞれ雌型バスバー及び雄型バスバーの両方として機能している。すなわち、バスバー８２とバスバー８４とは絶縁紙８８を挟んで相互に嵌合されている。そしてこのバスバー８４は、絶縁紙９０を挟んでバスバー８６とも相互に嵌合されている。このため、バスバー８４のコの字が作る溝幅は、バスバー８２，８４の溝幅の２倍程度の広さに作られている。また、バスバー８４のコの字が作る溝の深さは、バスバー８２，８４の深さに比べて浅くなっており、バスバー８２，８６のコの字型の内部には空洞部９２，９４が形成されている。これは、各バスバー８２，８４，８６の断面積（及び表面積）を同程度としたことによる。

この嵌合バスバー８０は、図５に示した嵌合バスバー６０、及び、図７に示した積層バスバー１００よりも横幅が狭くなっており、搭載容易性、及び、振動強度の点で優れている。

本実施の形態に係る嵌合バスバーの斜視図である。 図１に示した嵌合バスバーの断面図である。 二つのバスバーの別の組合せ例を示す断面図である。 二つのバスバーのさらに別の組合せ例を示す断面図である。 三つのバスバーの組合せ例を示す断面図である。 三つのバスバーの別の組合せ例を示す断面図である。 従来技術としての積層バスバーの断面図である。

符号の説明

１０ 嵌合バスバー、１２，１４ バスバー、１５ 絶縁紙、１６，１８ 端子部、２０，２２ ボルト孔、２４，２６ 直線状部分、２８ 曲げ部、３０，３２ エッジ部。

Claims (6)

1. 送電経路をなす細長形状の金属製バスバーであって長手方向に延びる溝部を有する少なくとも一つの雌型バスバーと、
   送電経路をなす細長形状の金属製バスバーであって、前記溝部に挿入された長手方向に延びる挿入部を有し、これにより雌型バスバーと嵌合された少なくとも一つの雄型バスバーと、
   嵌合された雌型バスバーと雄型バスバーの間に挟まれて両者を電気的に絶縁する絶縁シートと、
   を備える、ことを特徴とする嵌合バスバー。
2. 請求項１に記載の嵌合バスバーにおいて、
   雌型バスバーは、前記溝部としてのコの字形状断面を有するバスバーである、ことを特徴とする嵌合バスバー。
3. 請求項２に記載の嵌合バスバーにおいて、
   雄型バスバーは、幅方向の一端に前記挿入部としての一文字形状断面を有するバスバーである、ことを特徴とする嵌合バスバー。
4. 請求項２に記載の嵌合バスバーにおいて、
   雄型バスバーは、コの字形状断面を有するバスバーであって、コの字の一端部分を前記挿入部として雌型バスバーのコの字の内部に挿入されるとともに、コの字の内部に雌型バスバーのコの字の一端部分を挿入されることで、雌型バスバーと相互に嵌合される、ことを特徴とする嵌合バスバー。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の嵌合バスバーにおいて、
   絶縁シートは、雌型バスバーと雄型バスバーとによって直接的に挟まれ、
   当該嵌合バスバーは、嵌合による締付力又は摩擦に基づいて固定されている、ことを特徴とする嵌合バスバー。
6. 送電経路をなす直線的な細長形状の金属製バスバーであって長手方向に延びる溝部を有した雌型バスバーを生成するステップと、
   送電経路をなす直線的な細長形状の金属製バスバーであって長手方向に延び前記溝部に挿入される挿入部を有した雄型バスバーを生成するステップと、
   絶縁シートを両者間に挟んで前記挿入部を前記溝部に挿入することで、雄型バスバーと雌型バスバーとを嵌合させた嵌合バスバーを生成するステップと、
   曲げ変形を行って、嵌合バスバーを所望の形状に成形するステップと、
   を含む、ことを特徴とする嵌合バスバー製造方法。

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