JP2006217769A - バスバー構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂により一体モールドするに当たり、バスバー相互間の隙間を一定に保つことができる、バスバー構造体を提供する。
【解決手段】複数のバスバー１、２、３を厚み方向に絶縁物６を介して積層して、樹脂４により前記複数のバスバー１、２、３を一体モールドしてなり、前記絶縁物６の沿面距離を、隣接する前記バスバー１、２、３の厚み方向の隙間より長くしてなることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、導電性の金属材料からなる複数の板状のバスバーをその厚み方向に並列して、樹脂により複数のバスバーを一体モールドして構成されるバスバー構造体に関するものである。

バスバーは、電気回路中で導電経路として用いられる導体であり、板状もしくは管状に加工されたものが多く用いられている。このような形状とすることにより、導体の表面積を大きくとることができるため、高周波の交流回路にバスバーを用いる場合には、高周波の交流電流は主として、導体の表面付近を流れる表皮効果に起因して、電気抵抗が増大してしまうことを抑制することができる。

例えば、モータを駆動力として用いる電気自動車やハイブリッド車、燃料電池自動車においては、直流電源からインバータを用いて生成した三相交流をモータに供給するに当たり、前記バスバーが用いられる。当該バスバーは、三相交流を供給するために、複数のバスバーをその厚み方向に並列して、樹脂により相互に絶縁するとともに一体モールドしたバスバー構造体として用いられる。これにより、自動車のような限られた空間における配線をも有利なものとすることができる。

このバスバー構造体は、上述したように、インバータからモータに三相交流を供給するにあたって用いられるとともに、モータ内部において、端子台から、ステータのそれぞれのコイルに三相交流を極数に応じて分配して供給するに当たっても、用いられる。

バスバー構造体としては、例えば特許文献１に記載されているような形態のものがあり、当該バスバー構造体は、導電性の金属材料からなる複数の板状のバスバーをその厚み方向に並列して、樹脂を隣接するバスバー間に充填してバスバー相互間を絶縁するととともに、当該樹脂により複数のバスバーを一体モールドして構成されている。一体モールドとは、樹脂モールドにより複数のバスバーを束ねて一体化することである。
特開２００２−８４６２１号公報

しかしながら、上述したような形態のバスバー構造体を一体モールドするにあたっては、樹脂を射出成形することが行われ、厚み方向に並列して固定した、バスバーの相互間の隙間に高圧の樹脂が入り込んで、それぞれのバスバーを厚み方向に移動させる方向の力が働くため、あらかじめ厚み方向に並列した複数のバスバーの間隔を射出成形中に一定に保つことが困難となるという問題点があった。

本発明は上述したところの課題を解決することを目的とするものであり、その目的は、樹脂により一体モールドするに当たり、バスバー相互間の隙間を一定に保つことができる、バスバー構造体を提供することにある。

本発明に係るバスバー構造体は、複数のバスバーを厚み方向に絶縁物を介して積層して、樹脂により前記複数のバスバーを一体モールドしてなり、前記絶縁物の沿面距離を、隣接する前記バスバーの厚み方向の隙間より長くしてなることを特徴とする。

これによれば、複数のバスバーをその厚み方向に並列するにあたり、あらかじめ絶縁物を介して複数のバスバーを積層するため、一体モールドにおける樹脂の射出成形中でも、当該絶縁物がその支持剛性をもって複数のバスバーを厚み方向に移動しないように支持するため、樹脂により一体モールドするに当たり、隣接するバスバーの隙間に樹脂が充填されても、隣接するバスバー相互間の隙間を一定に保つことができ、一体モールドした後のバスバー構造体の、それぞれのバスバー相互間の隙間を一定に保つことができる。これとともに、絶縁物の沿面距離を、隣接するバスバーの厚み方向の隙間よりも長くすることにより、隣接するバスバー相互間の絶縁耐力を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るバスバー構造体の一実施形態を示す模式斜視図である。
このバスバー構造体は、図１（ａ）に示すように、複数のここでは三本の、Ｌ字状に屈曲させたバスバー１、２、３をその厚み方向に、ここでは図示しない絶縁物を介して積層して、図１（ｂ）に示すように、樹脂４により前記複数のバスバー１、２、３を一体モールドして、図１（ｃ）の５に示すように、全体としてＬ字状をなして構成される。
ここでは図示しないが、前記絶縁物の沿面距離を、隣接する前記バスバーの厚み方向の隙間より長くしている。（請求項１に相当）
また、それぞれのバスバー１、２、３の両端部には、図示しないリード線へ結線される結線部１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが、幅方向外側の一方に突出する形態にて設けられる。
なお、請求項１に相当する構成による作用効果は、発明の効果において前述したので割愛する。

図２は、本発明に係るバスバー構造体の絶縁物の一実施形態を示す模式斜視図である。
図２中６は絶縁物を示すが、前述したように、絶縁物の沿面距離を、隣接するバスバーの厚み方向の隙間より長くするべく、絶縁物６を円錐台形状に形成している。円錐台とは、円錐を底面に平行な平面で切って、頂点を含む部分を取り去った図形を言う。なお、当然のことながら、当該円錐台形状の、絶縁物６の底面の直径は、前記バスバー１、２、３の幅よりも小さいものとする。この絶縁物６の上面６ａおよび底面６ｂには、後述する雌雄嵌合部を構成する、円柱状の突部６ｃ、６ｄがそれぞれ設けられている。
この絶縁物は、ここでは、樹脂を射出成形することにより成形しているが、絶縁物は樹脂に限られず、磁器、レジン、セラミックス等の種々の絶縁材料を用いることができる。

絶縁物６を円錐台形状とすることにより、より効果的に、絶縁物６の沿面距離を、当該バスバーの厚み方向の隙間よりも長くすることができる。これにより、隣接するバスバー相互間の絶縁耐力を高めることができる。
ここで、絶縁物６の沿面距離とは、バスバー構造体としての、絶縁物の両側に隣接して位置する導体としてのバスバー間の、最短距離を指すものである。

図３は、本発明に係るバスバー構造体の絶縁物とバスバーの接合態様を示すバスバーの幅方向に垂直な平面における模式断面図である。
ここでは、図１に示したバスバー構造体のうち、バスバー１および２とその間に位置する絶縁物６、樹脂４のみを示して説明する。
バスバー１および２と絶縁物６のそれぞれに、相互に嵌合する雌雄嵌合部を設ける。具体的には、図２で示したものと同様に、絶縁物６の上面６ａに円柱状の突部６ｃを設け、それに嵌合する形状の円柱状の凹部２ｃをバスバー２に設けるとともに、絶縁物６の底面６ｂに円柱状の突部６ｄを設け、それに嵌合する形状の円柱状の凹部１ｃを、バスバー１に設ける。（請求項３に相当）
なお、図３（ａ）は当該雌雄嵌合部を相互に嵌合する前の状態を、図３（ｂ）は当該雌雄嵌合部を相互に嵌合した状態を、図３（ｃ）は、当該雌雄嵌合部を相互に嵌合した後、樹脂により一体モールドしてバスバー構造体を成形した後の状態を示す。

請求項３に相当する構成によれば、例えば円錐台状の絶縁物６の上面および底面を、それらに突部を設けずに、接着剤等によりバスバーに接合することに比べて、バスバーと絶縁物６との接合強度を高め、ひいては、バスバー構造体５全体の剛性を高めることができる。
図３に示した構成に替えて、絶縁物６側に凹部を、バスバー側に突部を設けることも可能であるが、バスバー側に突部を設けると電界集中が発生するため、図３に示した構成の方が好ましい。

図４は、本発明に係るバスバー構造体の絶縁物とバスバーの接合態様を示すバスバーの幅方向に垂直な平面における模式断面図である。
バスバー１および２と絶縁物６のそれぞれに、相互に嵌合する雌雄嵌合部を設ける。具体的には、絶縁物６の上面６ａに円柱状の突部６ｃを設け、それに嵌合する形状の円柱状の凹部２ｃをバスバー２に設けるとともに、絶縁物６の底面６ｂに円柱状の突部６ｄを設け、それに嵌合する形状の円柱状の凹部１ｃを、バスバー１に設ける。

さらにバスバー２および３と絶縁物６のそれぞれに、相互に嵌合する雌雄嵌合部を設ける。これも具体的には、絶縁物６の上面６ａに円柱状の突部６ｃを設け、それに嵌合する形状の円柱状の凹部３ｃをバスバー３に設けるとともに、絶縁物６の底面６ｂに円柱状の突部６ｄを設け、それに嵌合する形状の円柱状の凹部２ｄを、バスバー２に設けて、（請求項３に相当）バスバー１、２、３を、絶縁物６を介して積層する際に、当該雌雄嵌合部を相互に嵌合する。
ここで、図４に示すように、バスバー２に設ける凹部２ｃおよび２ｄは、バスバーの長さ方向に相互にずらせることが好ましい。これにより、凹部を設けることによる、バスバーの局部的な抵抗変化を抑制することができる。

図５は、本発明に係るバスバー構造体の絶縁物の、他の実施形態を示す模式図である。
図５（ａ）は絶縁物の模式斜視図を、図５（ｂ）はバスバー構造体のバスバーの幅方向に垂直な平面における模式断面図である。
ここでは、バスバー構造体のうち、バスバー１および２とその間に位置する絶縁物６、樹脂４のみを示して説明する。
絶縁物６を、複数のここでは二つの円錐台形状の絶縁部分６ｅ、６ｆを、それぞれの底面を接合する形態にて積層して構成している。（請求項２に相当）ここでは図示しないが、それぞれの絶縁部分６ｅおよび６ｆの底面には相互に嵌合する雌雄嵌合部を設けることが好ましい。

請求項２に相当する構成によれば、絶縁物６を一の円錐台形状とすることに比べて、円錐台形状の絶縁部分の側面を複数とすることができるので、隣接するバスバー相互間の沿面距離をより長くすることができ、これにより、隣接するバスバー相互間の絶縁耐力をさらに高めることができる。
なお、ここでも、絶縁物６とバスバー１および２には、図３および４に示したものと同様に相互に嵌合する雌雄嵌合部を設けて、それらを相互に嵌合することにより絶縁物６と、バスバー１および２との接合を行っている。

図６は、本発明に係るバスバー構造体の絶縁物の、さらに他の実施形態を示す模式図である。
図６（ａ）は絶縁物の模式斜視図を、図６（ｂ）はバスバー構造体のバスバーの幅方向に垂直な平面における模式断面図である。
ここでも、バスバー構造体のうち、バスバー１および２とその間に位置する絶縁物６、樹脂４のみを示して説明する。
絶縁物６を、複数のここでは二つの円錐台形状の絶縁部分６ｇ、６ｈを、それぞれの上面を接合する形態にて積層して構成している。（請求項２に相当）ここでは図示しないが、それぞれの絶縁部分６ｇおよび６ｈの上面には相互に嵌合する雌雄嵌合部を設けることが好ましい。

このような請求項２に相当する構成によっても、絶縁物６を一の円錐台形状とすることに比べて、円錐台形状の絶縁部分の側面を複数とすることができるので、隣接するバスバー相互間の沿面距離をより長くすることができ、これにより、隣接するバスバー相互間の絶縁耐力をさらに高めることができる。
なお、ここでも、絶縁物６とバスバー１および２には、図３および４に示したものと同様に相互に嵌合する雌雄嵌合部を設けて、それらを相互に嵌合することにより絶縁物６と、バスバー１および２との接合を行っている。

図７は、本発明に係るバスバー構造体の絶縁物の、さらに他の実施形態を示す模式図である。
図７（ａ）は絶縁物の模式斜視図を、図７（ｂ）はバスバー構造体のバスバーの幅方向に垂直な平面における模式断面図である。
ここでは、バスバー構造体のうち、バスバー１および２とその間に位置する絶縁物６、樹脂４のみを示して説明する。
絶縁物６を、複数のここでは二つの円錐台形状の絶縁部分６ｉ、６ｊを、絶縁部分６ｉの底面と、絶縁部分６ｊの上面とを接合する形態にて積層して構成している。（請求項２に相当）ここでは図示しないが、それぞれの絶縁部分６ｉの底面および６ｊの上面には相互に嵌合する雌雄嵌合部を設けることが好ましい。

このような請求項２に相当する構成によっても、絶縁物６を一の円錐台形状とすることに比べて、円錐台形状の絶縁部分の側面を複数とすることができるので、隣接するバスバー相互間の沿面距離をより長くすることができ、これにより、隣接するバスバー相互間の絶縁耐力をさらに高めることができる。
なお、ここでも、絶縁物６とバスバー１および２には、図３および４に示したものと同様に相互に嵌合する雌雄嵌合部を設けて、それらを相互に嵌合することにより絶縁物６と、バスバー１および２との接合を行っている。

図８は、本発明に係るバスバー構造体の他の実施形態を示す模式斜視図である。
このバスバー構造体は、図８（ａ）に示すように、複数のここでは三本の、Ｌ字状に屈曲させたバスバー１、２、３をその厚み方向に、絶縁物６を介して積層して、図８（ｂ）に示すように、樹脂４により前記複数のバスバー１、２、３を一体モールドして、図８（ｃ）の５に示すように、全体としてＬ字状をなして構成される。
さらに、前記絶縁物の沿面距離を、隣接する前記バスバー１、２、３の厚み方向の隙間より長くするべく、絶縁物６にはバスバーの幅方向に突出するクサビ状の突条部６ｋ、６ｌを設けている。突条部６ｋはバスバー１とバスバー２との間に設け、突条部６ｌはバスバー２とバスバー３との間に設ける。（請求項１に相当）

さらに絶縁物６を、一体物をなして、前記複数のバスバー１、２、３をその長さ方向に渡って挿入可能な溝部を、前記突状部６ｋ、６ｌにより構成してなるトレー形状とし、前記複数のバスバー１、２、３をそれぞれ挿入する。（請求項４に相当）ここでは絶縁物６は、Ｌ字状に屈曲したバスバーに合わせて、同じくＬ字状に屈曲させた形態にて、樹脂を射出成形することによりあらかじめ形成されている。（請求項５に相当）
また、それぞれのバスバー１、２、３の両端部には、図示しないリード線へ結線される結線部１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが、バスバー１、２、３の幅方向外側の一方に突出する形態にて設けられる。
なお、請求項１に相当する構成による作用効果は、発明の効果において前述したので割愛する。

請求項４に相当する構成によれば、一体物をなすトレー状の絶縁物６に、それぞれのバスバー１、２、３を挿入することにより、バスバー１、２、３を積層することができ、一体モールドにおける樹脂の射出成形中でも、絶縁物６がより高い支持剛性をもって複数のバスバー１、２、３を厚み方向に移動しないように支持するため、樹脂により一体モールドするに当たり、隣接するバスバー１、２、３の隙間に樹脂が充填されても、隣接するバスバー相互間の隙間を一定に保つことができ、一体モールドした後のバスバー構造体５の、それぞれのバスバー相互間の隙間を一定に保つことができる。さらに、請求項１に相当する構成に比して、それぞれ別体をなす絶縁物６を各々別に、複数のバスバー１、２、３間に介装する工程が省けるので、バスバー構造体５の製造コストを低減することができる。

また、請求項５に相当する構成によれば、絶縁物６をより容易に形成することができる。

図９は、本発明に係るバスバー構造体の他の実施形態を示すバスバーの長さ方向に垂直な平面における模式断面図である。
図９（ａ）（ｂ）は、図８に示した形態のバスバー構造体を示し、図９（ａ）は一体モールドする前の状態を、図９（ｂ）は一体モールドした後の状態を示す。
バスバーの長さ方向に垂直な平面における断面において、絶縁物６の前記クサビ状の突状部６ｋ、６ｌは三角形状をなし、これにより、絶縁物６の沿面距離を、隣接するバスバー間の厚み方向の隙間よりも長くして、隣接するバスバー相互間の絶縁耐力を高めることができる。

図９（ｃ）（ｄ）は、図８に示した形態のバスバー構造体において、外側のバスバー１および３の外側にさらにクサビ状の突状部６ｍ、６ｌを追加して設けた形態のバスバー構造体を示し、図９（ｃ）は一体モールドする前の状態を、図９（ｄ）は一体モールドした後の状態を示す。
バスバーの長さ方向に垂直な平面における断面において、絶縁物６の前記クサビ状の突状部６ｋ、６ｌ、６ｍ、６ｌは同じく三角形状をなし、これにより、絶縁物６の沿面距離を、隣接するバスバー間の厚み方向の隙間よりも長くして、隣接するバスバー間の絶縁耐力を高めることができるとともに、外側のバスバー１、３とバスバー構造体５の外面との間の沿面距離をなるべく長くして、それぞれのバスバーと外部との絶縁耐力もさらに高めることができる。

図１０は、本発明に係るバスバー構造体のさらに他の実施形態を示す模式斜視図である。
このバスバー構造体は、図１０（ａ）に示すように、複数のここでは三本の、Ｌ字状に屈曲させたバスバー１、２、３をその厚み方向に、絶縁物６を介して積層して、それぞれのバスバー１、２、３の両端部にバスバーの幅方向外側の一方に突出する形態に設けられた結線部１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂのうち、１ａ、２ａ、３ａをリード線８１、８２、８３を介して、三相交流を発生するＩＰＭやＩＧＢＴ等を用いたインバータ７に接続される。
さらに図１０（ｂ）に示すように、樹脂４により前記複数のバスバー１、２、３とインバータ７とを、結線部１ｂ、２ｂ、３ｂが外側に突出するように一体モールドして、図１０（ｃ）の５に示すように、全体として箱型をなして構成される。
さらに、前記絶縁物の沿面距離を、隣接する前記バスバー１、２、３の厚み方向の隙間より長くするべく、絶縁物６にはバスバーの幅方向に突出するクサビ状の突条部６ｋ、６ｌを設けている。突条部６ｋはバスバー１とバスバー２との間に設け、突条部６ｌはバスバー２とバスバー３との間に設ける。（請求項１に相当）

さらに絶縁物６を、一体物をなして、前記複数のバスバー１、２、３をその長さ方向に渡って挿入可能な溝部を、前記突状部６ｋ、６ｌにより構成してなるトレー形状とし、前記複数のバスバー１、２、３をそれぞれ挿入する。（請求項４に相当）ここでは絶縁物６は、Ｌ字状に屈曲したバスバーに合わせて、同じくＬ字状に屈曲させた形態にて、樹脂を射出成形することによりあらかじめ形成されている。（請求項５に相当）
それぞれの請求項に相当する構成による作用効果は前述したので割愛する。
このように、バスバーとその継電対象であるインバータとを一体モールドして、バスバー構造体を構成することもできる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。

本発明は、電気自動車等の電装に用いて好適なものである。

本発明に係るバスバー構造体の一実施形態を示す模式斜視図である。 本発明に係るバスバー構造体の絶縁物の一実施形態を示す模式斜視図である。 本発明に係るバスバー構造体の絶縁物とバスバーの接合態様を示すバスバーの幅方向に垂直な平面における模式断面図である。 本発明に係るバスバー構造体の絶縁物とバスバーの接合態様を示すバスバーの幅方向に垂直な平面における模式断面図である。 本発明に係るバスバー構造体の絶縁物の、他の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るバスバー構造体の絶縁物の、さらに他の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るバスバー構造体の絶縁物の、さらに他の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るバスバー構造体の他の実施形態を示す模式斜視図である。 本発明に係るバスバー構造体の他の実施形態を示すバスバーの長さ方向に垂直な平面における模式断面図である。 本発明に係るバスバー構造体のさらに他の実施形態を示す模式斜視図である。

符号の説明

１ バスバー
１ａ 結線部
１ｂ 結線部
２ バスバー
２ａ 結線部
２ｂ 結線部
３ バスバー
３ａ 結線部
３ｂ 結線部
４ 樹脂
５ バスバー構造体
６ 絶縁物
７ インバータ
８ リード線

Claims (5)

1. 複数のバスバーを厚み方向に絶縁物を介して積層して、樹脂により前記複数のバスバーを一体モールドしてなり、前記絶縁物の沿面距離を、隣接する前記バスバーの厚み方向の隙間より長くしてなるバスバー構造体。
2. 前記絶縁物を、複数の円錐台形状の絶縁部分を積層して構成してなる請求項１に記載のバスバー構造体。
3. 前記バスバーと絶縁物のそれぞれに、相互に嵌合する雌雄嵌合部を設けてなる請求項１もしくは２に記載のバスバー構造体。
4. 前記絶縁物を、一体物をなして前記複数のバスバーを挿入可能なトレー形状としてなる請求項１に記載のバスバー構造体。
5. 前記トレー形状の絶縁物を、樹脂を射出成形して形成することを特徴とする請求項４に記載のバスバー構造体。

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