JP2013146165A

JP2013146165A - バスバー及び電子機器

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Publication number: JP2013146165A
Application number: JP2012006406A
Authority: JP
Inventors: Teru Ikezawa; 輝池澤; Masaki Suga; 正樹菅
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-01-16
Also published as: EP2615895B1; US9181971B2; EP2615895A2; US20130182376A1; CN103208906A; JP5831239B2; CN103208906B; EP2615895A3

Abstract

【課題】バスバーからスペーサが脱落することを防止し、製造時または使用時において、無駄な工程や手直しを発生することがないようにする。
【解決手段】バスバーが、バスバー本体と、バスバー本体に設けられた絶縁体のスペーサとを有する。バスバー本体が、バスバー本体を固定するための固定部材の一部が間挿される貫通孔を形成する貫通孔部を有する。スペーサは、頭部と、頭部から延びた胴部とを有する。バスバー本体に設けられた状態において、頭部は、貫通孔の一端口の周縁領域の少なくとも一部分をカバーし、胴部は、貫通孔部の内周面をカバーする。胴部の先端とバスバー本体の一面とが略面一である。バスバー本体に対してスペーサが相対的に頭部の側へ移動する際に抵抗が生じるよう、スペーサの胴部の外周面が貫通孔部の内周面に対して相対的に固着している。
【選択図】図５

Description

本発明は、バスバー、及び、バスバーを有する電子機器に関する。

従来、ハイブリッドカーや、電気自動車等においては、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータのような電子機器が利用されている。このような電子機器（特に、例えば、電源回路を有する電源ユニット）には、電力を導通するバスバーが備えられている。バスバーは、大きな電流が流れるために発熱量が多く、熱を排出する。バスバーは、例えば、電子機器の筐体内に装着される。

バスバーに関する技術としては、例えば、特許文献１に開示の技術が知られている。特許文献１によれば、第１バスバーと、第２バスバーとを備えたバスバーアセンブリにおいて、第１バスバーの少なくとも一部が樹脂成形体によって形成され、第２バスバーは、樹脂成形体の一部を用いて位置合わせされる。

また、筐体に対して構成物を装着する技術として、例えば、特許文献２に開示の技術が知られている。特許文献２によれば、アッパーケースと、ロアケースとがあり、回路構成体をロアケースの底板に押え部材により押圧され、押え部材の先端が階段状に形成されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−１１４１９３号公報特開２００６−７４９２１号公報

バスバーを筐体に装着する場合において、バスバーの電位と筐体の電位が異なる場合、バスバーと筐体との絶縁性を確保する必要がある。このために、筐体に装着するねじを間挿させるためのバスバーの貫通孔に、絶縁性を確保するために絶縁体のスペーサ（典型的には樹脂製であるため、以下、樹脂スペーサ）を装着することが行われている。

例えば、バスバーを筐体に装着する場合には、ねじを締結する工程の前に、樹脂スペーサをバスバーに装着しなくてはならず、樹脂スペーサを装着するために工数を要してしまう。

また、バスバーの複数箇所に対してねじを締結して筐体に装着する場合には、バスバーの複数箇所に樹脂スペーサを装着した後に、各箇所でのねじの締結を行うこととなる。このように複数箇所のねじの締結を行う場合においては、或る箇所でのねじの締結をしている際に、ねじの締結の振動等により、他の箇所の樹脂スペーサがバスバーから脱落してしまう虞もある。このように、樹脂スペーサがバスバーから脱落してしまうと、樹脂スペーサを再度装着しなければならず、さらに工数を要してしまう。

また、樹脂スペーサを装着した後にバスバーを搬送等をする場合においても、バスバーから樹脂スペーサが脱落してしまう虞がある。この場合には、バスバーをそのまま使用できず、樹脂スペーサを再度装着する必要があり、無駄な工数が発生してしまう。

本発明の目的は、バスバーからスペーサが脱落することを防止し、製造時または使用時において、無駄な工程や手直しを発生することのないバスバー及び電子機器を提供することにある。

第１の観点に係るバスバーは、バスバー本体と、バスバー本体に設けられた絶縁体のスペーサとを有する。バスバー本体は、バスバー本体を固定するための固定部材の一部が間挿される第１の貫通孔を形成する第１の貫通孔部を有する。スペーサは、頭部と、頭部から延びた胴部と、頭部から胴部にかけて抜けた孔であって、固定部材の一部が間挿される第２の貫通孔を形成する第２の貫通孔部とを有する。バスバー本体にスペーサが設けられた状態において、スペーサの頭部は、貫通孔の一端口の周縁領域の少なくとも一部分をカバーし、スペーサの胴部は、貫通孔部の内周面をカバーする。胴部の先端とバスバー本体の一面とが略面一である。バスバー本体に対してスペーサが相対的に頭部の側へ移動する際に抵抗が生じるよう、胴部の外周面が貫通孔部の内周面に対して相対的に固着している。

第２の観点に係るバスバーでは、バスバー本体の第１の貫通孔部の少なくとも一部が、スペーサの胴部の上端側の断面積よりもスペーサの下端側の断面積の方が広くなるように形成されていて良い。

第３の観点に係るバスバーでは、バスバー本体の第１の貫通孔部の少なくとも一部が、上端側よりも下端側の断面積が広くなるよう面取りが施されていて良い。

第４の観点に係るバスバーでは、バスバー本体の前記第１の貫通部が、上端側の断面積よりも下端側の断面積が広い円錐形状で良い。
バスバー。

第５の観点に係るバスバーでは、バスバー本体とスペーサとが一体成形により形成されて良い。

第６の観点に係る電子機器は、筐体と、筐体内に固定され上記第１乃至第５の観点のいずれかに係るバスバーを有する回路とを有する。バスバーにおいて上記面一となった面とバスバーが固定される箇所との間にバスバー本体の熱を筐体に逃がすための伝熱シートが挟まれている。

本発明の一実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの斜視図である。図１に示したＤＣ−ＤＣコンバータにおいてバスバーが搭載されている部分の拡大図である。本発明の一実施形態に係るバスバーの構成を示す斜視図である。図３のＡ−Ａ断面図である。図４の範囲Ｂの拡大図である。本発明の一実施形態の一変形例に係るバスバーの断面図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

まず、本発明の一実施形態に係る電子機器の一例として、ＤＣ−ＤＣコンバータユニットについて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＤＣ−ＤＣコンバータの斜視図である。図２は、図１に示したＤＣ−ＤＣコンバータにおいてバスバーが搭載されている部分の拡大図である。図３は、そのバスバーの構成を示す斜視図である。

ＤＣ−ＤＣコンバータユニットは、筐体１０２と、筐体１０２に収容されたＤＣ−ＤＣコンバータ１とを有する。ＤＣ−ＤＣコンバータユニットは、例えば、ハイブリッド車、又は電気自動車に備えられ、１００Ｖ〜５００Ｖ程度の電圧を蓄える高圧バッテリから供給される高圧の直流電圧を、低圧の直流電圧に変換し、１２〜１６Ｖ程度の電圧を蓄える低圧バッテリに供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、例えば、入力平滑部及び制御部等を含む電子機器回路１５０と、交流電圧を変圧するトランス１４０と、出力側に設けられた整流部、及び出力平滑部の一構成要素であるチョークコイル１６０等を含む。チョークコイル１６０が、コイル部として使用されるバスバー１０を有している。以下、本実施形態では、バスバーは、コイル部として使用されるバスバー１０であるが、本発明に係るバスバーは、コイル部として使用されるバスバーに限られない。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、筐体１０２の底板２に固定される。底板２に対して、バスバー１０がねじ１００により装着されている。本実施形態では、バスバー１０は、２つのねじ１００により底板２に装着されている。バスバー１０は、バスバー本体１１と、樹脂スペーサ１２とを有する。バスバー本体１１には、電力が導通され、例えば、整流部のチョークコイルの一部としても作用する。バスバー本体１１は、金属等の導体であり、例えば、銅等の平板状導体板等により形成されている。樹脂スペーサ１２は、例えば、絶縁性の樹脂で構成されており、バスバー本体１１とねじ１００との絶縁状態を確保する。これにより、バスバー本体１１と、底板２とがねじ１００を介して導通することがない。なお、樹脂スペーサ１２の頭部には、切り欠きが存在して良い。切り欠きは、例えば、バスバー本体１１上から樹脂スペーサ１２の頭部がはみ出さないようにするために設けられて良い。

図３は、バスバー１０の構成を示す斜視図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である（なお、図４には、バスバー１０だけでなくバスバーが載置される部材の一部も示している）。図５は、図４の範囲Ｂの拡大図である。以下、樹脂スペーサ１２の胴部１２ｂ側の方向を「下」とする。

バスバー本体１１には、底板２に装着するためのねじ１００の軸を間挿させるための貫通孔２０が１以上形成されている。貫通孔２０に、樹脂スペーサ１２が固着される。

バスバー１０は、絶縁性の伝熱シート３を介して、底板２の取付台座２ａに載置されるので、バスバー本体１１が取付台座２ａと電気的に導通することがない。つまり、バスバー本体１１の熱を筐体に逃がすため、バスバー本体１１と筐体との間に絶縁機能を有した伝熱シート３が挟まれている。

貫通孔２０の切り口を構成する貫通孔部１１ａは、貫通孔２０の水平方向に沿った断面が下にいくほど広くなるような傾斜面（逆テーパ状）となっている。したがって、貫通孔２０の形状は、下側の円が上側の円よりも広い円錐台形状となっている。本実施形態では、図５に示すように、貫通孔部１１ａの左右の傾斜面が略１５°をなすように形成されている。

樹脂スペーサ１２は、頭部１２ａと、頭部１２ａから延びた胴部１２ｂとを有する。また、樹脂スペーサ１２は、頭部１２ａから胴部１２ｂにかけて抜けた貫通孔２１を有する。

頭部１２ａは、切欠きを有している場合もあるが、平面視においてほぼ円形である。頭部１２ａの平面視での外形面積は、貫通孔２０の一端口（バスバー本体１１の上面側の口）の面積よりも広い。具体的には、例えば、頭部１２ａの外形の直径は、貫通孔２０の一端口の直径より長い。このため、樹脂スペーサ１２が貫通孔２０に固着した状態において、頭部１２ａは、バスバー本体１１の上面における、貫通孔２０の一端口周縁を含む領域をカバーする。これにより、ねじ１００の頭がバスバー本体１１に接触しない。なお、頭部１２ａの平面視における形状は、樹脂スペーサ１２が貫通孔２０に固着した際に貫通孔２０の一端口の周縁領域の少なくとも一部に頭部１２の少なくとも一部が乗るような形状であれば、どのような形状でも良い。

胴部１２ｂは、その外周面が貫通孔部１１ａの内周面に接触する形状となっている。このため、樹脂スペーサ１２が貫通孔２０に固着した状態において、胴部１２ｂは、貫通孔部１１ａの内周面をカバーする。これにより、ねじ１００の軸がバスバー本体１１に接触しない。

胴部１２ｂの長さ（頭部１２ａと胴部１２ｂの境界（胴部１２ｂの上端側（基端側））から胴部１２ｂの下端側までの距離）は、バスバー本体１１の厚さと略同一であり、胴部１２ｂの下端面は、略水平となっている。これにより、樹脂スペーサ１２が貫通孔２０に固着した状態において、胴部１２ｂの下端面は、バスバー本体１１の下面と略面一である。これにより、バスバー１０の下面（樹脂スペーサ１２及びバスバー本体１１の下面）を、伝熱シート３に密着させることができ、効果的に、バスバー本体１１の熱を、伝熱シート３を介して逃がすことができる。

樹脂スペーサ１２の頭部１２ａ及び胴部１２ｂのほぼ中心には、ねじ１００の軸を間挿するための略円柱状の貫通孔２１が形成されている。樹脂スペーサ１２が貫通孔２０に固着した状態において、ねじ１００の軸が貫通孔２１に挿入され、バスバー１０が筐体に対してねじ１００で固定される。

上記したように、樹脂スペーサ１２の胴部１２ｂの外周面の形状は、バスバー本体１１の貫通孔部１１ａの内周面に対応する形状、すなわち、下端側に行くほど断面積が広くなる形状となっている。これにより、樹脂スペーサ１２の上側への移動に対抗することとなり、樹脂スペーサ１２が上側に外れてしまうことを防止することができる。なお、ここでの「上側」とは、図面における上側であって、重力の方向を示しているものではない。仮に、上側が重力方向である場合であっても、樹脂スペーサ１２がその方向に外れてしまうことを防止することができる。なお、樹脂スペーサ１２の頭部１２ａの形状により、樹脂スペーサ１２が下側に外れてしまうこともない。したがって、樹脂スペーサ１２がバスバー本体１１から外れてしまうことを適切に防止することができる。

このような樹脂スペーサ１２は、例えば、次のように作成することができる。まず、予め作成したバスバー本体１１は、樹脂スペーサ１２の形状に対応する空間が確保された樹脂スペーサ１２を成型するための樹脂成形金型に、収容される。次いで、当該樹脂成形金型に溶融した熱可塑性樹脂を充填し、硬化（固化）され、成形される。樹脂が硬化（固化）した後、樹脂成形金型からバスバー本体１１及び樹脂スペーサ１２が取り外される。これにより、バスバー本体１１に樹脂スペーサ１２が一体化されたバスバー１０を得ることができる。

このように、バスバー本体１１と一体化させて樹脂スペーサ１２を作成すると、別体として樹脂スペーサ１２を作成する場合に発生する制約がない。例えば、バスバー本体１１と樹脂スペーサ１２とを別体として作成する場合には、樹脂スペーサ１２をバスバー本体１１に嵌め込む必要があるので、樹脂スペーサ１２に或る程度の柔軟性が要求されることとなるが、上記したバスバー本体１１と樹脂スペーサ１２の一体成型方法では、嵌め込むための柔軟性の必要がないため、これらを嵌め込む工程がなくなることで製造上の容易性が向上すると共に、樹脂スペーサ１２に使用する樹脂の種類の選択肢を広げることができる。また、樹脂スペーサ１２を別体で作成する場合には、樹脂スペーサ１２の胴部１２ｂの外形に合わせた金型が必要であるが、上記した作成方法では、バスバー本体１１自体が樹脂スペーサ１２の一部を形成する型として作用するので、樹脂スペーサ１２の胴部１２ｂの外形に合わせた型を用意する必要がない。勿論、樹脂スペーサ１２が作成され、その後に樹脂スペーサ１２がバスバー本体１１に装着されても良い。

なお、バスバー本体１１の貫通孔部１１ａの内周面の形状、及び、樹脂スペーサ１２の胴部１２ｂの外周面の形状は、上記に限られない。貫通孔部１１ａの内周面の形状、及び、胴部１２ｂの外周面の形状は、樹脂スペーサ１２が貫通孔２０に固着した状態において、樹脂スペーサ１２がバスバー本体１１に対して相対的に上側に移動することの抵抗が生じるような形状（樹脂スペーサ１２の胴部１２ｂがバスバー本体１１の貫通孔部１１ａの内周面に対して相対的に嵌るような形状）であれば、どのような形状も採用し得る。例えば、樹脂スペーサ１２の胴部１２ｂの外周面が、凸部（或いは凹部）を有し、バスバー本体１１の貫通孔部１１ａの内周面が、その凸部に嵌る凹部（或いは凹部に嵌る凸部）を有していても良い。或いは、例えば、図６に示すように、バスバー本体３１における貫通孔２２の一部分（下側部分）だけが上記実施形態のように逆テーパー状になっていて良い。なお、貫通孔部３１ａの内周面は、例えば、Ｃ０．５〜Ｃ１．０、すなわち、４５°の角度の面取りを０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ行うことにより形成されて良い。この図６のような貫通孔部の形状の場合は、バスバー本体３１と樹脂スペーサ３２を別体で嵌め合わせることが難しいため、特に上述の一体成型方法での製造が有効となる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限られず、他の様々な態様に適用可能である。例えば、スペーサは、絶縁体であれば、樹脂に限られないで良い。

１…ＤＣ−ＤＣコンバータ、２…底板、１０…バスバー、１１…バスバー本体１１ａ…貫通孔部、１２…樹脂スペーサ、１２ａ…頭部、１２ｂ…胴部、２０…貫通孔、１００…ねじ

Claims

バスバー本体と、
バスバー本体に設けられた絶縁体のスペーサと
を有し、
前記バスバー本体は、前記バスバー本体を固定するための固定部材の一部が間挿される第１の貫通孔を形成する第１の貫通孔部を有し、
前記スペーサは、頭部と、前記頭部から延びた胴部と、前記頭部から前記胴部にかけて抜けた孔であって、前記固定部材の一部が間挿される第２の貫通孔を形成する第２の貫通孔部とを有し、
前記バスバー本体に前記スペーサが設けられた状態において、前記頭部は、前記貫通孔の一端口の周縁領域の少なくとも一部分をカバーし、前記胴部は、前記貫通孔部の内周面をカバーし、
前記胴部の先端と前記バスバー本体の一面とが略面一であり、
前記バスバー本体に対して前記スペーサが相対的に前記頭部の側へ移動する際に抵抗が生じるよう前記胴部の外周面が前記貫通孔部の内周面に対して相対的に固着している、
バスバー。
請求項１記載のバスバーであって、
前記バスバー本体の前記第１の貫通孔部の少なくとも一部が、前記スペーサの胴部の上端側の断面積よりも前記スペーサの下端側の断面積の方が広くなるように形成されている、
バスバー。
請求項２記載のバスバーであって、
前記バスバー本体の前記第１の貫通孔部の少なくとも一部が、前記上端側よりも前記下端側の断面積が広くなるよう面取りが施されている、
バスバー。
請求項３記載のバスバーであって、
前記バスバー本体の前記第１の貫通孔部が、前記上端側よりも前記下端側の断面積が広い円錐形状である、
バスバー。
請求項３又は４記載のバスバーであって、
前記バスバー本体と前記スペーサとが一体成型により形成される、
バスバー。
筐体と、
前記筐体内に固定されバスバーを含んだ回路と
を有し、
前記バスバーが、
バスバー本体と、
バスバー本体に設けられた絶縁体のスペーサと
を有し、
前記バスバー本体は、前記バスバーを前記筐体内に固定するための固定部材の一部が間挿される第１の貫通孔を形成する第１の貫通孔部を有し、
前記スペーサは、頭部と、前記頭部から延びた胴部と、前記頭部から前記胴部にかけて抜けた孔であって、前記固定部材の一部が間挿される第２の貫通孔を形成する第２の貫通孔部とを有し、
前記バスバー本体に前記スペーサが設けられた状態において、前記頭部は、前記貫通孔の一端口の周縁領域の少なくとも一部分をカバーし、前記胴部は、前記貫通孔部の内周面をカバーし、
前記胴部の先端と前記バスバー本体の一面とが略面一であり、その面と前記バスバーが固定される箇所との間に前記バスバー本体の熱を前記筐体に逃がすための伝熱シートが挟まれており、
前記バスバー本体に対して前記スペーサが相対的に前記頭部の側へ移動する際に抵抗が生じるよう前記胴部の外周面が前記貫通孔部の内周面に対して相対的に固着している、
電子機器。