JP2014161872A - バスバー材料の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 バスバーは通常、孔を有するが該孔部分の断面積は他の部分の断面積に比して小さくなるため給電能力が低下することとなっていた。
【解決手段】 銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であってその断面が円形、若しくは正多角形であるバスバー材料の一部をプレスすることで平板部を形成させ、且つ該平板部の一部に孔部を形成させる方法において、該バスバーの該孔部を通過しない該プレス部分の断面積を、非プレス部分の断面積よりも大きくするための変形工程を付加させる。或いは並行する銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材２本を一体化することで、断面が円形、若しくは正多角形となるバスバー材料の一部をプレスすることで平板部を形成させる方法であって、該バスバー平板部には孔が形成されるように、一体化される前の該棒材２本は、該孔形成箇所で迂回させる。

【選択図】 図２

Description

本発明は、バスバー材料の加工方法に関するものである。

電源供給ラインに供せられる部材の一つであるバスバーは電線に比して、放熱性が良いこと、表面積が大きいため表面電流の大きいシステムに向いていること、端子部分にプレスナットを備えているため作業性が良いこと、等々を理由に、極めて様々な分野において用いられている。

そして現在殆どのバスバーは、金属板をプレス機にて適宜形状に抜き、折曲させて製作している。しかし抜き残りが発生するこの方法では歩留まりが悪い。そこで本発明者らは、金属線を用いてバスバーを製作すれば、材料無駄というものが理論上は発生せず好適であると考え、更に研究を進めた。

その結果、断面が円形、若しくは正多角形である金属線材をバスバー材料として用いると、効果的であることが判明した。歩留まりの悪さに関しては一掃されたと言って良い。
基本的には金属線材であるこのバスバー材料に対して、曲げ処理とプレス処理を施せば概ね加工は完了することになる。

この中「プレス処理」は、端子部或いはボルト固定部を形成するために施される処理工程であり、孔を穿つ工程を伴うことが多い。即ち、プレスされて平板状とする際、若しくは平板状とした後に、円・長円等を抜き落とすというものである。

特開２０１２−１７０１８４公報

ところが、断面が円形、若しくは正多角形である金属線材の一部を押圧変形させて平板部分を形成し、更にこの平板部分に孔を形成すると、当該孔部分における金属断面は、他の部分に比して当然ながら小さくなる。そうしてできるバスバーに電流を流すと、該孔部分で電気抵抗が増してしまい給電能力が低下する。換言すると、バスバーにおける給電能力は断面積最小部分において決定されるものである状況で、該孔部分の断面積を小さくすることは好ましいことではない。

従って、断面が円形、若しくは正多角形である金属線材はバスバー材料としては好ましいものでありながら、理想的なものとはなり得ていなかった。

そこで本発明者らは上記点に鑑み鋭意研究の結果、遂に本発明方法を完成させたものである。
まず一つは、銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であってその断面が円形、若しくは正多角形であるバスバー材料の一部をプレスすることで平板部を形成させ、且つ該平板部の一部を抜き落として孔部を形成させる方法において、該バスバーの該プレス部分断面積を非プレス部分の断面積よりも大きくするための変形工程を付加させた点にある。

即ち本発明方法は、プレスする部分をプレスしない部分よりも相対的に太くしておくことにより、孔部を抜き落としてもその断面積が、プレスしない部分の断面積よりも極端に小さくならないようにすることで、効率的な（材料無駄が小さい）バスバーの製作を可能とする加工方法であると言える。

プレスする部分をプレスしない部分よりも相対的に太くするには、一方を太くしておく方法と、他方を細くしておく方法、及び片方を太くしておくと共に他方を細くしておく方法、の３種ある。
本発明方法においてはこの３種いずれの方法であっても良いとするが、バスバーの一般を見ると、全長の中でプレスし孔を形成する部分の長さが占める割合は非常に小さい（一桁％）ことが多いので、プレスしない部分を細くしてゆくという加工方法の採用は加工を必要とする部分が多くなり理想的なものではないと言える。即ち、例えば両端に平板部を形成するのであれば、他の部分には加工を施さず両端部分のみを太くするという方法が最善であると思われる。

一部を太くする方法に関しても、種々あり得る。
一つは、「据え込み」と呼ばれる自由鍛造加工法の採用である。「据え込み」とは、軸方向に加圧して高さを減少させると同時に断面を増大させる成形方法であり、本発明の場合、これを部分的に（即ち先端アプセット又は中間アプセットを）行なうことになる。
他には、平板状にするためのプレス加工の際に、同時に断面積を増大させるという方法もある。プレスに際して、その圧延を制御することで可能である。

こうしてプレス部分の断面積をプレスしない部分の断面積よりも大きくする。プレスされ平板状となった部分には「孔」が形成される。通常は円形であるが、楕円、長孔、その他であっても良い。
また孔形成は、プレス加工完了後になされても良いし、プレス加工と同時であっても良いものとする。

本発明方法の他の一つは、並行する銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材２本を一体化することで、断面が円形、若しくは正多角形となるバスバー材料の一部をプレスすることで平板部を形成させる方法であって、該バスバー平板部には孔が形成されるように、一体化される前の該棒材２本は、該孔形成箇所で迂回している点にある。

即ち本発明の他の一つの方法は、孔部分を抜き落として製作するのではなく、並行状態にある２本の棒材で製作するわけであるが、孔部分ではこの２本の棒材が該孔を避けるように迂回させるというものである。この方法の場合、抜き落とす部分というものがないためほぼ一定の断面積が保持されることになる。

並行する２本の棒材を一体化することで断面が円形若しくは正多角形となる、ものであるので一体化する前のバスバー材料は、基本的には円形若しくは正多角形をその直径で二等分したものとする。但し、一体化のための方策によっては必ずしも円形若しくは正多角形をその直径で二等分したものでなくても良い。例えば断面矩形の棒材２本を一体化させるも、一体化の際加圧によって組成変形させることで、一体化後の断面形状を円形や八角形その他の形状とすることも可能である。
また迂回させることで形成される孔は、該迂回部分をプレスし平板部を形成させた段階で変形することが考えられるので、プレス後の孔形状が所定のものとなるよう予め設計しておくことが望ましい。

本発明方法の一つは、銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であってその断面が円形、若しくは正多角形であるバスバー材料の一部をプレスすることで平板部を形成させ、且つ該平板部の一部を抜き落として孔部を形成させる方法において、該バスバーの該プレス部分断面積を、非プレス部分の断面積よりも大きくするための変形工程を付加させた点に、
もう一つは、
並行する銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材２本を一体化することで、断面が円形、若しくは正多角形となるバスバー材料の一部をプレスすることで平板部を形成させる方法であって、該バスバー平板部には孔が形成されるように、一体化される前の該棒材２本は、該孔形成箇所で迂回している点に、
特徴を有する発明であり、以下述べる効果を有する極めて高度な発明である。
（１） 本発明方法によって得られるバスバーは、線材を原料とするものであるので、金属板を適宜形状に抜いていた従来のバスバーと異なり、歩留まりが良好である。
（２） 線材に対してプレス処理を施した後、孔が形成されることになるが、この孔形成部分の断面積が他の部分の断面積よりも極端に小さくなるということがないため、最小断面積とそれ以外の部分の断面積との差を小さくできる。よって材料量が少なく許容電流量の大きいバスバーが得られる。

本発明方法に用いるバスバー材料の一例を示す斜視図である。 （ａ）乃至（ｅ）は、図１で示したバスバー材料に対して施す本発明方法の一例を、概略的且つ経時的に示すものであり、同図（ｄ）は側面図、それ以外は平面図である。 （ａ）乃至（ｃ）、及び（ｄ）乃至（ｆ）は共に、図１で示したバスバー材料に対して施す本発明方法の他の例を概略的に示すものであって、（ａ）及び（ｄ）はプレス前の状態を示す平面図である。また、（ｂ）（ｃ）（ｅ）（ｆ）はプレス後の状態を示すものであって、（ｂ）（ｅ）は平面図、（ｃ）（ｆ）は側面図である。 （ａ）及び（ｅ）は、断面が半円の棒状体をバスバー材料とし、これに対して施す本発明方法の一例を概略的に示すものであって、（ａ）は接合前を示す斜視図、（ｂ）は接合後の斜視図、（ｃ）はその平面図、（ｄ）はプレス後の平面図、（ｅ）はその側面図である。 （ａ）（ｂ）はいずれも、断面円形の棒材をバスバー材料とし、これに対して施す本発明方法の一例を示す概略平面図である。

図１は、本発明方法を適用するバスバー材料１（以下「材料１」という）の一例を示す斜視図である。本例の材料１は、断面が円形（直径２．５ｍｍ）の棒状体である。
材質は、本例では銅であるが、アルミニウム又は真鍮であっても良い。

次に、図１の材料１に対して施す加工の一例の概略を図２（ａ）乃至（ｄ）に示す。この加工は、据え込みと呼ばれる方法であり、材料１の先端の一部Ａに対して加工を施す例を示す。まず先端の加工部分Ａが露出するように、この加工部分Ａと接する非加工部分Ｂをプレス固定部２１によって封じ込め〔同図（ａ）〕、次に、加工部分Ａの自由端側のプレス移動部２２を移動させ、材料１の両端長さを縮める方向にプレス処理を行なう。その結果加工部分Ａのみが押しつぶされる形で変形することになる〔同図（ｂ）〕。この段階で加工部分Ａに対して平板部形成のためのプレス加工を施し〔同図（ｃ）及びその側面図（ｄ）〕、その後孔ｈ形成のための穿孔を行なう〔同図（ｅ）〕。
なお、平板部形成のためのプレス加工と同時に孔形成のための穿孔を行なうようにしても良い。

図３（ａ）乃至（ｆ）は、図１で示した断面円形の棒状体であるバスバー材料１を用いて施す加工方法の他の例として、孔ｈ形成箇所で曲げ加工を施す例を示すものを二例示すものである。
同図（ａ）乃至（ｃ）の例は、孔ｈの中心がバスバー材料１の長手方向中心線上に配置されるように曲げ加工を施した例を示すものであり、同図（ａ）は曲げた状態を示す平面図、（ｂ）（ｃ）はプレス後の構造を示すものであり（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
同図（ｄ）乃至（ｆ）の例は、バスバー材料１を一方向に丸めるように曲げて孔ｈを形成した例を示すものであり、同図（ｄ）は曲げた状態を示す平面図、（ｅ）は平面図、（ｆ）は側面図である。
いずれの場合にも孔ｈは、プレス加工後に所定の大きさ・形状となるよう予め設計されるものであって、加工後の切削は基本的に不要である。これによって、孔が設けられているにもかかわらず断面積が極端に小さくなることがなくなる。

図４は、断面が半円の棒状体１０を二本平行に配置し〔同図（ａ）〕、これらを接合し合体させる〔同図（ｂ）及び（ｃ）〕ことで、基本的に断面が円形となるバスバーとする例であり、孔形成部分でこの棒状体１０は迂回していることになる。接合合体した棒状体１０によって形成される孔ｈは、プレス加工後〔同図（ｄ）及び（ｅ）〕に所定の大きさ・形状となるよう予め設計され、加工後の切削は基本的に不要である。これによって、形成された孔部分であっても断面積が極端に小さくなることがなくなる。

図５（ａ）（ｂ）は、断面円形のバスバー材料１の端部付近を折曲した後プレス加工するという方法を示すものである。折曲した段階で断面積を一旦２倍とさせ、そこに孔を形成させる方法である。孔は抜き加工によって形成させるが、断面積を半分にさせるような孔であっても非加工部分と同じ断面積となるので、孔形成による断面積低下の可能性は小さい。

１ バスバー材料
１０ 断面が半円の棒状体
２１ プレス固定部
２２ プレス移動部
Ａ 加工部分
Ｂ 非加工部分
ｈ 孔

Claims (2)

1. 銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であってその断面が円形、若しくは正多角形であるバスバー材料の一部をプレスすることで平板部を形成させ、且つ該平板部の一部に孔部を形成させる方法において、該バスバーの該孔部を通過しない該プレス部分の断面積を、非プレス部分の断面積よりも大きくするための変形工程を付加させたことを特徴とするバスバー材料の加工方法。
2. 並行する銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材２本を一体化することで、断面が円形、若しくは正多角形となるバスバー材料の一部をプレスすることで平板部を形成させる方法であって、該バスバー平板部には孔が形成されるように、一体化される前の該棒材２本は、該孔形成箇所で迂回していることを特徴とするバスバー材料の加工方法。

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