JP2012075214A - バスバー、バスバーの製造方法、及び、バスバーおよびコネクタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バスバー中心導体21の外側に設けられるとともに、軸方向Aに直交する放射方向Rの内側から外側に向かう向きに交互に配置された、バスバー絶縁体22、バスバー導体23、バスバー絶縁体24、バスバー導体25、および、バスバー絶縁体26を備える。バスバー導体23及び25は、軸方向A全体にわたって軸方向Aから見た断面に開口部23o及び25oを備えている。
【選択図】図1
Description
(ア)金属板の打ち抜き加工によるバスバーの製造には、一般的に金属材料の歩留まりが低い(材料の無駄になる部分が多い)という問題がある。
(イ)また、バスバーが用いられる機械の製造時、点検時、または修理時等にバスバーの端子のネジ止めを行う必要があるが、この作業工数が多いという問題がある。例えば3つのバスバーそれぞれの両端の端子を接続するには、6箇所のネジ止めが必要になる。
前記「軸方向」には、直線に沿う方向だけでなく、曲線に沿う方向を含む。
また、このバスバーのバスバー導体は、軸方向全体にわたって軸方向から見た断面に開口部を備えている。これにより、バスバーの製造時に、前記放射方向外側から内側に向かう向きにバスバー導体をバスバー絶縁体にかぶせることができる。ここで、バスバー導体が筒状の場合はバスバーの製造時にバスバー導体をバスバー絶縁体の外側に挿入する必要があるところ、本発明ではバスバー導体をバスバー絶縁体にかぶせることができるので、上記挿入の必要がない。したがって、バスバー導体よりも内側の部材に突起(前記放射方向外側に突出する突起)を設けることや、バスバーを曲がった形状とすることができる。
また、このバスバーのバスバー絶縁体は、有機材料と無機材料との混合物、または、有機材料からなる。すなわち、バスバー絶縁体には、絶縁体として適した材料が用いられ、バスバーでの絶縁をより確実にしうる。
さらに、有機材料と無機材料との混合物をバスバー絶縁体に適用した場合は、次の効果を奏する。一般に、有機材料の線膨張係数は、金属材料や無機材料に比べて大きい。このため、有機材料と無機材料との混合物をバスバー絶縁体に適用することで、導体と絶縁体との線膨張係数差を小さくすることができ、ひいてはバスバーの耐久性を向上することができる。
また、このバスバーでは、複数のバスバー接続部は、前記軸方向を中心とする周方向に並んで配置されている。よって、複数のバスバー接続部が前記軸方向に並んで配置される場合に比べ、バスバーの軸方向の長さを短くできる。
また、このバスバーおよびコネクタでは、バスバーの末端部が差し込まれたコネクタを、放射方向外側から内側へ向かって押圧することにより、バスバーとコネクタとが接続される。すなわち、バスバーを構成する複数の導体を複数のコネクタ導体に1つずつ接続するのではなく上記の押圧作業のみでバスバーとコネクタとが接続され、バスバーおよびコネクタの導体どうしを例えばネジで締結する必要もない。したがって、バスバーとコネクタとの接続が容易であり、この接続に要する作業工数を削減できる。
また、このバスバーおよびコネクタでは、コネクタを上記のように押圧する。よって、バスバーを構成する導体とコネクタ導体とが確実に接触する。したがって、バスバーとコネクタとを確実に電気接続できる。
また、コネクタは、複数の前記コネクタ導体の間の隙間が前記コネクタ絶縁体で埋められている。よって、コネクタ導体どうしが絶縁される。
また、コネクタは上記のように一体化されている。したがって、コネクタが一体化されていない場合に比べ、コネクタの取り扱いが容易である。
また、埋め込み体は、主コネクタ絶縁体の切り欠きに埋め込まれている。したがって、埋め込み体を切り欠きに埋めない場合に比べ、コネクタとコネクタの外部とをより絶縁できる。
以下、本発明に係るバスバー、バスバーの製造方法、バスバーおよびコネクタの実施形態について図面を参照して説明する。なお、図1(a)は、図1(b)のF1a断面矢視図である。図2(a1)は、図2(b1)のF2a断面矢視図である。同様に、図2(a2)〜(a6)は、図2(b2)〜(b6)のF2a断面矢視図である。図2(a1)〜(a6)及び(b1)〜(b6)では、バスバーを製造工程順に示す。図2(c)は、バスバーがコネクタに差し込まれた状態を示す。図4は、図2(c)のF4断面矢視図(模式図)である。
バスバー2は、図1に示すように、コネクタ3(図4参照)と接続され、電気接続に用いられる部材である。バスバー2は、略棒状であり、図1(b)に示すような直線状としても良く、また、バスバー2およびコネクタ3(図4参照)を用いる電気機器の配置やスペース等に応じて曲線状(カーブ状、角がある形状など)としても良い。バスバー2の軸方向Aの長さは例えば12cm〜13cm等である。
バスバー2は、軸方向Aを有するバスバー中心導体21を中央に備える(すなわち軸方向Aは、バスバー2の軸方向でもある)。なお、バスバー2が曲線状でも、バスバー2の中心軸(バスバー中心導体21の中心軸)に沿う方向を軸方向Aと言う。
バスバー2は、バスバー中心導体21の軸方向Aに直交する放射方向R(さらに詳しくは、バスバー中心導体21の中心軸を通るとともに軸方向Aに直交する放射方向R)の内側から外側に向かう向きに交互に配置された複数のバスバー絶縁体22及び24、および、バスバー導体23及び25を備える。これらはバスバー中心導体21の外側に設けられる。すなわち、バスバー2は、放射方向Rの内側から外側へ順に、バスバー中心導体21、バスバー絶縁体22、バスバー導体23、バスバー絶縁体24、バスバー導体25、および、バスバー絶縁体26を備える。なお、図1(a)は断面図だが、煩雑を避けるためバスバー絶縁体にハッチングを付していない(図2(a1)〜(a6)、図6(a)、及び図7(a)も同様)。
次に、バスバー2の製造方法を説明する。図1(a)に示すバスバー2は、放射方向Rの内側から外側に向かう向きに、バスバー絶縁体22、24、バスバー導体23及び25をバスバー中心導体21の外側に交互に一層ずつ設けることで製造される。バスバー2は、具体的には次の工程1〜5により製造される。
コネクタ3は、図2(c)及び図4に示すように、バスバー2の末端部が差し込まれて電気接続を行う部材であり、図示しない電動機、発電機および電源部等に取り付けられる。図4に示すように、コネクタ3は、バスバー2の末端部とかみあうように形成される、例えば有底筒状の部材である。例えば、図1(a)に示すように、バスバー2の軸方向Aから見た断面が四角形の場合、コネクタ3は有底の四角形筒状である。以下では、コネクタ3にバスバー2が差し込まれた状態を前提として説明する。すなわち、バスバー2の軸方向Aおよび放射方向Rは、コネクタ3の軸方向および放射方向でもある。図4に示すように、コネクタ3は、コネクタ絶縁体31と、バスバー2を構成する導体(バスバー中心導体21、バスバー導体23及び25に接触可能な)複数のコネクタ導体41、42及び43と、を備える。
上述したように、放射方向Rの外側から内側へ向かってコネクタ3が押圧されることでバスバー2とコネクタ3とが接続されるところ、この押圧を容易にするようにコネクタ絶縁体31は構成される。具体的には、コネクタ絶縁体31の圧縮弾性率よりも、バスバー絶縁体22の圧縮弾性率は大きい。また、図3に示すように、コネクタ絶縁体31は、主コネクタ絶縁体32と、主コネクタ絶縁体32よりも圧縮弾性率の小さい埋め込み体34と、を備える。埋め込み体34は、主コネクタ絶縁体32の軸方向Aに沿う切り欠き33に埋め込まれる。
なお、図3では締付部10の2枚の平板部12の間に埋め込み体34を配置しているが、締付部10の筒部11で埋め込み体34の放射方向Rの外側の面を覆っても良い。この場合、コネクタ3の押圧埋め込み体34が主コネクタ絶縁体32から外れにくく、また、埋め込み体34が放射方向R外側に膨らみにくい。よって、コネクタ3の押圧をより確実に行える。
(特徴1)
図1(a)に示すように、バスバー2では、バスバー中心導体21の外側(放射方向Rの外側)に設けられるとともに放射方向Rの内側から外側に向かう向きに交互に配置された、バスバー絶縁体22、バスバー導体23、バスバー絶縁体24、バスバー導体25、および、バスバー絶縁体26を備える。すなわち、バスバー2では、バスバー中心導体21、バスバー絶縁体22、24、バスバー導体23及び25は略同軸に設けられる。よって、金属板の打ち抜き加工により製造される板状の従来のバスバーに比べ、金属材料の歩留まりを高くできる(製造時の材料の無駄を抑制できる)。その結果、バスバー2の材料の原料コストを削減できる。
バスバー2を構成する導体(バスバー中心導体21、バスバー導体23及び25)は、アルミニウム、銅、アルミニウム合金、および、銅合金のいずれかからなる(これらが主要な材料であるものを含む)。これらの材料は、固有抵抗値が低く、加工性に優れる。すなわち、バスバー2を構成する導体には、導体として適した材料が用いられる。したがって、バスバー2での電気接続をより確実にしうる。
さらに、有機材料と無機材料との混合物をバスバー絶縁体22、24及び26に適用した場合は、次の効果を奏する。一般に、有機材料の線膨張係数は、金属材料や無機材料に比べて大きい。このため、有機材料と無機材料との混合物をバスバー絶縁体22、24及び26に適用することで、導体と絶縁体との線膨張係数差を小さくすることができ、ひいてはバスバー2の耐久性を向上することができる。
バスバー2では、バスバー中心導体21、バスバー導体23及び25は、コネクタ導体43、42及び41(のコネクタ接続部43A、42C及び41E)との接触面(バスバー接続部21A、23C及び25E)がめっき処理されている。よって、上記の接触面での防錆性や耐磨耗性が高い。また、上記の接触面がめっき処理により平滑化されるので、バスバーを構成する導体(バスバー接続部21A、23C及び25E)とコネクタ導体(コネクタ接続部43A、42C及び41E)との接触面積が大きくなり、電気抵抗を低くできる。したがって、防錆性、耐磨耗性および低電気抵抗の効果により、バスバー2を構成する導体(バスバー接続部21A、23C及び25E)とコネクタ導体(コネクタ接続部43A、42C及び41E)とをより確実に電気接続できる。
図4に示すように、バスバー中心導体21、バスバー導体23、25、バスバー絶縁体22、24及び26は、放射方向Rの内側に配置された部材ほど軸方向Aの外側に長く突出している。バスバー導体23の放射方向Rの内側に隣接するバスバー絶縁体22は、バスバー導体23よりも軸方向A外側に長く突出した部分(突出部22B)が、バスバー導体23よりも放射方向R外側に突出している。また、バスバー導体25の放射方向Rの内側に隣接するバスバー絶縁体24は、バスバー導体25よりも軸方向A外側に長く突出した部分(突出部24D)が、バスバー導体25よりも放射方向R外側に突出している。この突出部22B及び24Dにより、バスバー中心導体21、バスバー導体23及び25の間の沿面距離(絶縁体の表面に沿った導体間の最短距離)が大きくなる。ここで、突出部22B及び24Dを設けなくても、バスバー接続部21A、23C及び25Eの軸方向Aの間隔を大きくすれば沿面距離を大きくできる。一方で本発明は突出部22B及び24Dを備えるので、バスバー2の軸方向Aの長さを長くしなくても(バスバー2を大きくしなくても)、バスバー2を構成する導体間の電気絶縁性をより確実に確保できる。
図2(a1)〜(a6)及び(b1)〜(b6)に示すように、バスバー2の製造方法では、放射方向Rの内側から外側に向かう向きに、バスバー絶縁体22、24及び26、および、バスバー導体23及び25をバスバー中心導体21の外側に交互に一層ずつ設ける。また、図2(a2)(b2)(a4)(b4)(a6)及び(b6)に示すように、バスバー中心導体21、バスバー導体23または25の放射方向Rの外側周囲に絶縁物を形成することでバスバー絶縁体22、24及び26を形成する工程(上述した工程1、3及び5)を備える。さらに、図2(a3)(b3)(a5)及び(b5)に示すように、放射方向Rの外側から内側に向かう向きにバスバー導体23及び25をバスバー絶縁体22及び24にかぶせる工程(上述した工程2及び4)を備える。特に、前記かぶせる工程を備えるので、バスバー導体23及び25よりも内側の部材(バスバー絶縁体22及び24)に突起(放射方向Rの外側に突出する突出部22B及び24D)を設けることや、バスバー2を曲がった形状とすることができる。
図4に示すように、バスバーおよびコネクタ1(バスバー2およびコネクタ3)では、バスバー2の末端部とかみあうようにコネクタ3が形成される。また、バスバー2の末端部がコネクタ3に差し込まれる。すなわち、バスバー2を構成する導体(バスバー中心導体21、バスバー導体23及び25)とコネクタ導体43〜41との接続部分はコネクタ3の内側に配置される(覆われる)。したがって、バスバーおよびコネクタ1の外部とこの接続部分とを確実に絶縁できる。
バスバーおよびコネクタ1では、バスバー絶縁体22、24及び26の圧縮弾性率は、コネクタ絶縁体31の圧縮弾性率よりも大きい。よって、コネクタ3を押圧する場合にコネクタ3がバスバー2よりも変形しやすい。よって、コネクタ3の押圧が容易であり、バスバー2を構成する導体(バスバー中心導体21、バスバー導体23及び25)とコネクタ導体43〜41とをより確実に接触させることができる。したがって、バスバー2とコネクタ3とをより確実に電気接続できる。
バスバーおよびコネクタ1では、複数のコネクタ接続部41E、42C及び43Aはそれぞれ、コネクタ3にバスバー2の末端部が差し込まれた状態で、バスバー2を構成する導体(バスバー接続部21A、23C及び25E)と接触するように軸方向Aにずらして配置される。したがって、複数のコネクタ接続部41E、42C及び43Aを軸方向Aにずらして配置しない場合に比べ、コネクタ導体41〜43どうしをより絶縁できる。
図3に示すように、コネクタ絶縁体31は、主コネクタ絶縁体32よりも圧縮弾性率の小さい埋め込み体34を備える。よって、コネクタ絶縁体31が主コネクタ絶縁体32のみで構成される場合に比べ、コネクタ3を押圧しやすい。したがって、バスバー2とコネクタ3とをより確実に電気接続できる。
図4に変形例1のコネクタ接続部143A等を二点鎖線で示す。バスバー中心導体21には、バスバー中心導体21に接触するコネクタ導体43(のコネクタ接続部143A)を放射方向Rの内側に差し込み可能な穴121Aを形成しても良い(コネクタ接続部143Aおよび穴121Aについては後述)。この場合、バスバー中心導体21とコネクタ導体43との電気接続をより確実に行える。
図5に変形例2のバスバー2およびコネクタ3を示す。
バスバー中心導体121は、バスバー中心導体121に接触するコネクタ導体43を放射方向Rの内側に(軸方向Aに沿って)差し込み可能な穴121Aを備える。すなわち穴121Aは、図4に示すバスバー接続部21Aに対応する部分である。図5に示すように、バスバー中心導体121は、突出部22Bから軸方向Aの外側に突出させない。具体的には、バスバー中心導体121の軸方向Aの端部(図5における上端部)が突出部22Bの軸方向Aと揃う。なお、バスバー中心導体121を筒状部材(図示なし)とし、その結果として穴121Aを備えた形状としても良い。また、コネクタ導体43のコネクタ接続部143Aは、穴121Aに差し込み可能な形状(例えば、四角柱状、円柱状など棒状)とする。
(特徴4)
図5に示すように、バスバー2では、バスバー中心導体121の穴121Aにコネクタ導体43(コネクタ接続部143A)を差し込むことで、バスバー中心導体121とコネクタ導体43とを電気接続できる。よって、バスバー中心導体121をバスバー絶縁体22(突出部22B)から軸方向Aの外側に長く突出させる必要がない。したがって、バスバー2の軸方向Aの長さを短くできる。
なお、このバスバー2に接続されるコネクタ3の軸方向Aの長さも短くできる。
図6に変形例3のバスバー2を示す。図1(a)に示すバスバー絶縁体22及び24の絶縁体開口部22o及び24oは、図6(a)に示すように形成しなくても良い。また、図1(b)に示した突出部22B、24D、及び端部26Fは、図6(b)に示す突出部122Ba、124Da、122Bb、124Db、及び端部126Fのように変形できる。
突出部122Bb及び124Dbは、バスバー2を横から見たとき、放射方向Rの外側端部が凹んだ形状に形成される(軸方向A両端部よりも中央部で放射方向R内側に凹んだ形状に形成される)。この凹んだ部分はバスバー2を横から見て例えば半円状または半楕円状等である。
なお、図4に示すコネクタ3の窪み部31B、31D、及び31Fは、上記突出部(または端部126F)がかみあうことが可能な形状とする。
上記実施形態では、図3に示すように、コネクタ3を締付部10により押圧したが、他の方法でコネクタ3を押圧しても良い。例えば、コネクタ3の周囲にバネやゴムなどの弾性体を取り付けて加圧しても良い。
図7及び図8に第2実施形態のバスバー202およびコネクタ203を示す。なお、図7(a)は、図7(b)及び(c)のF7a断面矢視図である。図7(c)は、図7(b)のF7c矢視図である。図8(b)は、図8(a)のF8b矢視図(コネクタ203を図8(a)における斜め下から見た斜視図)である。第2実施形態と第1実施形態との相違点はバスバー202の末端の構成とコネクタ203の構成である。図7に示すように、バスバー202の末端は、バスバー絶縁体227と、バスバー接続部223C及び225Eと、を備える。
(特徴6)
図7に示すように、バスバー202の複数のバスバー導体23及び25の軸方向Aの端部はそれぞれ、バスバー絶縁体227から放射方向Rの外側へ突き出るように形成されたバスバー接続部223C及び225Eを備える。このバスバー接続部223C及び225Eを用いてバスバー202とコネクタ203(図8参照)との電気接続ができる。
図8に示すコネクタ203は様々な構成に変形できる。例えば、図8(a)に示すように、バスバー202のバスバー接続部223C及び225Eが突出する向き(同図では下から上へ向かう向き)にバスバー202をコネクタ203に取り付けるようにコネクタ203を構成したが、軸方向Aに沿って取り付けるようにしても良い。また例えば、図8(b)に示すように、コネクタ203は、コネクタ接続部241E、242C及び243A間をコネクタ絶縁体231で埋めて一体としたが、コネクタ203を複数の部分に分けても良い。例えば、コネクタ接続部241E及び242Cを備えた部分と、コネクタ接続部243Aを備えた部分とにコネクタ203を分けても良い。また例えば、コネクタ203では、図8(a)に示すバスバー接続部21A、223C及び225Eをスリット状の溝に差し込むことでバスバー202との電気接続を行ったが、バスバー接続部21A、223Cまたは225Eを例えばワニ口クリップ状のコネクタ接続部(図示なし)で挟んでバスバー202との電気接続を行っても良い。
前記実施形態では、図1等に示すように、バスバー2(202)の導体の数は3であった(バスバー中心導体21、バスバー導体23、およびバスバー導体25の3つ)。しかしながら、この数は2以上であればいくつでも本発明を適用できる。例えば、三相以外の多相交流や単相交流の電気接続にも本発明を適用できる。
2、202 バスバー
3、203 コネクタ
21、121 バスバー中心導体
22、24、26、227 バスバー絶縁体
22B、24D、122Ba、122Bb、124Da、124Db 突出部(放射方向外側に突出している部分)
23、25 バスバー導体
23o、25o 開口部
31 コネクタ絶縁体
32 主コネクタ絶縁体
33 切り欠き
34 埋め込み体
41、42、43 コネクタ導体
41E、42C、43A、143A コネクタ接続部
121A 穴
223C、225E バスバー接続部(バスバー絶縁体から放射方向外側へ突き出るように形成されたバスバー接続部)
A 軸方向
R 放射方向
Claims (11)
- 電気接続に用いられるバスバーであって、
バスバー中心導体と、
前記バスバー中心導体の外側に設けられるとともに、当該バスバー中心導体の軸方向に直交する放射方向の内側から外側に向かう向きに交互に配置された複数のバスバー絶縁体およびバスバー導体と、を備え、
前記バスバー導体は、前記軸方向全体にわたって前記軸方向から見た断面に開口部を備えている、バスバー。 - 前記バスバー中心導体および前記バスバー導体は、アルミニウム、銅、アルミニウム合金、および、銅合金のいずれかからなり、
前記バスバー絶縁体は、有機材料と無機材料との混合物、または、有機材料からなる、請求項1に記載のバスバー。 - 前記バスバー中心導体および前記バスバー導体は、当該バスバー中心導体および当該バスバー導体に接触するコネクタ導体との接触面がめっき処理されている、請求項1または2に記載のバスバー。
- 前記バスバー中心導体は、当該バスバー中心導体に接触するコネクタ導体を前記放射方向内側に差し込み可能な穴を備えている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバスバー。
- 前記バスバー導体、および、前記バスバー絶縁体は、前記放射方向内側に配置された部材ほど前記軸方向外側に長く突出し、
前記バスバー導体の前記放射方向内側に隣接する前記バスバー絶縁体は、当該バスバー導体よりも前記軸方向外側に長く突出した部分が、当該バスバー導体よりも当該放射方向外側に突出している、請求項1〜4のいずれか1項に記載のバスバー。 - 複数の前記バスバー導体の前記軸方向端部はそれぞれ、前記バスバー絶縁体から前記放射方向外側へ突き出るように形成されたバスバー接続部を備え、
複数の前記バスバー接続部は、前記軸方向を中心とする周方向に並んで配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のバスバー。 - 前記放射方向内側から外側に向かう向きに、前記バスバー絶縁体および前記バスバー導体を前記バスバー中心導体の外側に交互に一層ずつ設ける製造方法であって、
前記バスバー中心導体または前記バスバー導体の前記放射方向外側周囲に絶縁物を形成することで前記バスバー絶縁体を形成する工程と、
前記放射方向外側から内側へ向かう向きに前記バスバー導体を前記バスバー絶縁体にかぶせる工程と、を備えた請求項1〜6のいずれか1項に記載のバスバーを製造するためのバスバーの製造方法。 - 請求項5に記載の前記バスバーと、前記バスバーの末端部とかみあうように形成されたコネクタと、を備えたバスバーおよびコネクタであって、
前記コネクタは、コネクタ絶縁体と、前記バスバー中心導体および前記バスバー導体に接触可能な複数のコネクタ導体と、を備え、
前記バスバーの末端部が差し込まれたコネクタを、前記放射方向外側から内側へ向かって押圧することにより、当該バスバーと当該コネクタとが接続される、バスバーおよびコネクタ。 - 前記バスバー絶縁体の圧縮弾性率は、前記コネクタ絶縁体の圧縮弾性率よりも大きい、請求項8に記載のバスバーおよびコネクタ。
- 複数の前記コネクタ導体はそれぞれコネクタ接続部を備え、
複数の前記コネクタ接続部はそれぞれ、前記コネクタに前記バスバーの末端部が差し込まれた状態で、当該バスバーを構成する導体と接触するように前記軸方向にずらして配置され、
前記コネクタは、複数の前記コネクタ導体の間の隙間が前記コネクタ絶縁体で埋められて一体化された、請求項8または9に記載のバスバーおよびコネクタ。 - 前記コネクタ絶縁体は、主コネクタ絶縁体と、当該主コネクタ絶縁体よりも圧縮弾性率の小さい埋め込み体と、を備え、
前記埋め込み体は、前記主コネクタ絶縁体の切り欠きに埋め込まれている、請求項8〜10のいずれか1項に記載のバスバーおよびコネクタ。
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