JP2015116056A - バスバー - Google Patents
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Abstract
Description
複数の平滑コンデンサーを並列接続して用いる場合、例えば、銅板などの金属板からなるバスバーを用いて各平滑コンデンサーの接続端子どうしを電気的に接続する。
このような騒音は、平滑コンデンサーの振動の周波数がバスバーの固有共振周波数と一致するか、あるいは、バスバーの固有共振周波数に近い周波数である場合により大きな音圧で発生し、車室内のユーザーにとって耳障りなものとなる。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、車室内の静粛性を向上する上で有利なバスバーを提供することを目的とする。
請求項2記載の発明は、前記バスバーが、前記各平滑コンデンサーにそれぞれ電気的に接続される本体板部と、前記本体板部の一側から起立しその先部が前記インバータ装置に電気的に接続される起立板部とを備え、前記振動抑制部は、前記本体板部または前記起立板部の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項1記載のバスバーである。
請求項3記載の発明は、前記振動抑制部が、前記起立板部と、前記本体板部との境界を含んだ領域に形成されていることを特徴とする請求項2記載のバスバーである。
請求項4記載の発明は、前記振動抑制部が、前記バスバーに形成された複数の孔、または、複数のリブで構成されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載のバスバーである。
請求項2記載の発明によれば、振動抑制部の配置の自由度を高める上で有利となる。
請求項3記載の発明によれば、平滑コンデンサーの配置を考慮することなく複数の振動抑制部を設けることができ、振動抑制部の配置の自由度を確保する上で有利となる。
請求項4記載の発明によれば、振動抑制部を複数の孔で構成すると、バスバーの剛性を低下させ、バスバーの固有共振周波数を低く調節することができる。または、振動抑制部を複数のリブで構成すると、バスバーの剛性を高め、バスバーの固有共振周波数を高く調節することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、本実施の形態では、バスバーが電動車に搭載されたインバータ装置に設けられている場合について説明する。
なお、電動車は、エンジンおよび走行用モータ(車載用モータ)の双方を駆動源とし外部電源によるバッテリの充電を行なうプラグインハイブリッド自動車、外部電源によるバッテリの充電を行わないハイブリッド車、走行用モータのみを駆動源とする電気自動車を含む。
インバータ装置は、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換して走行用モータに供給するものである。
インバータ装置は、図4に示すようにコンデンサーユニット10を含んで構成されている。
コンデンサーユニット10は、複数の平滑コンデンサー12と、本発明に係るバスバー14と、それらバスバー14および複数の平滑コンデンサー12を収容するコンデンサーケース16と、コンデンサーケース16に充填されたモールド樹脂18とで構成されている。本実施の形態では、図1に示すように、平滑コンデンサー12は7つ用いられている。
フィルムコンデンサー1202の上端面1204および下端面1206には、金属を溶射して形成されるコンデンサー側電極部1210が設けられ、金属化フィルムを巻回した素子の外周には、金属蒸着のない誘電体フィルム(保護巻き)が巻回され外周面1208が形成される。コンデンサー側電極部1210は、上端面1204に設けられた2つの正極端子接続部1210Aと、下端面1206に設けられた2つの負極端子接続部1210Bとを備えている。
複数(7つ)の平滑コンデンサー12は、上端面1204および下端面1206を同一平面上に位置させ外周面1208を接触させた状態で並べられて配置されている。
したがって、各正極端子接続部1210Aは同一の平面上に位置し、各負極端子接続部1210Bは同一の平面上に位置している。
本実施の形態では、平滑コンデンサー12は、フィルムコンデンサーで構成されているが、平滑コンデンサー12として従来公知の様々なコンデンサーが使用可能である。
バスバー14は、導電性を有する金属板で構成されており、本実施の形態では、金属板として銅板が使用されている。
バスバー14は、複数の平滑コンデンサー12の各正極端子接続部1210Aと接続される上側バスバー20と、複数の平滑コンデンサー12の各負極端子接続部1210Bと接続される下側バスバー22との2つで構成されている。
本体板部2002は、複数の平滑コンデンサー12の上端面1204に配置され、図1に示すように、5つの平滑コンデンサー12の上端面1204の大きさに対応した面積を有している。
本体板部2002は、各平滑コンデンサー12の正極端子接続部1210Aにそれぞれ半田付けにより電気的に接続される複数のバスバー側接続端子2008が設けられている。
正極端子接続部1210Aが本体板部2002の外側に露出する箇所では、バスバー側接続端子2008は、本体板部2002の縁から突設されている。
正極端子接続部1210Aの直上に本体板部2002が位置する箇所では、正極端子接続部1210Aを露出するように本体板部2002に開口2009が形成され、バスバー側接続端子2008は、開口2009の縁から突出されている。
第1起立板部2004は、本体板部2002の側部の全長から起立する基板部2005と、基板部2005の長手方向に間隔をおいた3箇所から突設された接続片2010A、2010B、2010Cとを備えている。接続片2010A、2010B、2010Cの先部は、インバータ装置に電気的に接続される。
第2起立板部2006は、本体板部2002の側部から起立する基板部2007と、基板部2007に接続する接続片2010Dを備えている。接続片2010Dの先部は、インバータ装置に電気的に接続される。
この接続片2010Dと、接続片2010A、2010B、2010Cの先部とは、互いに逆向きで本体板部2002から離れる方向に屈曲されている。
本実施の形態では、振動抑制部24は、上側バスバー20に一体に形成された複数の孔2402で構成されている。
複数の孔2402は、第1起立板部2004と本体板部2002との境界の箇所である角部を含んで形成され、第1起立板部2004と、第1起立板部2004寄りの本体板部2002の端部箇所との間にわたって形成されている。すなわち、複数の孔2402は、第1起立板部2004と本体板部2002との境界を含んだ領域に形成される。
このように上側バスバー20に複数の孔2402を設けることで、上側バスバー20の剛性を低下させ、上側バスバー20の固有共振周波数を低く調節している。この場合、孔2402の大きさや数を増減し、また、孔2402の位置を変更することで上側バスバー20の固有共振周波数の調節が最適になされる。
本体板部2202は、複数の平滑コンデンサー12の下端面1206に配置され、図1に示すように、5つの平滑コンデンサー12の下端面1206の大きさに対応した面積を有している。
本体板部2202は、各平滑コンデンサー12の負極端子接続部1210Bにそれぞれ半田付けにより電気的に接続される複数のバスバー側接続端子2208が設けられている。
負極端子接続部1210Bが本体板部2202の外側に露出する箇所では、バスバー側接続端子2008は、本体板部2202の縁から突設されている。
負極端子接続部1210Bの直上に本体板部2202が位置する箇所では、負極端子接続部1210Bを露出するように本体板部2202に開口2209が形成され、バスバー側接続端子2008は、開口2209の縁から突出されている。
第1起立板部2204は、本体板部2202の側部の全長から起立する基板部2205と、基板部2205の長手方向に間隔をおいた3箇所から突設された接続片2210A、2210B、2210Cとを備えている。接続片2210A、2210B、2210Cの先部は、インバータ装置に電気的に接続される。
第2起立板部2206は、本体板部2202の側部から起立する基板部2207と、基板部2207に接続する接続片2210Dを備えている。接続片2210Dの先部は、インバータ装置に電気的に接続される。
この接続片2210Dと、接続片2210A、2210B、2210Cの先部とは、互いに逆向きで本体板部2202から離れる方向に屈曲されている。
本実施の形態では、振動抑制部24は、下側バスバー22に一体に形成された複数の孔2402で構成されている。
複数の孔2402は、第1起立板部2204と本体板部2202との境界の箇所である角部を含んで形成され、第1起立板部2204と、該第1起立板部2204寄りの本体板部2202の端部箇所との間にわたって形成されている。すなわち、複数の孔2402は、第1起立板部2204と本体板部2202との境界を含んだ領域に形成される。
このように下側バスバー22に複数の孔2402を設けることで、下側バスバー22の剛性を低下させ、下側バスバー22の固有共振周波数を低く調節している。この場合、孔2402の大きさや数を増減し、また、孔2402の位置を変更することで下側バスバー22の固有共振周波数の調節が最適になされる。
バスバー14が組付けられた複数の平滑コンデンサー12は、上側バスバー20の本体板部2002を上方に向け、下側バスバー22の本体板部2202を下方に向け、各側壁1604との間に隙間を確保した状態で底壁1602上に載置されている。
そして、コンデンサーケース16内にモールド樹脂18が充填されることで、バスバー14および複数の平滑コンデンサー12がコンデンサーケース16内に埋設されて固定されている。
モールド樹脂18としては、耐熱性、耐湿性、耐絶縁性に優れたエポキシ樹脂など従来公知の様々な合成樹脂が使用可能である。
上側バスバー20の第1起立板部2004、第2起立板部2006は、それらの基部2005,2007がモールド樹脂18に埋設され、各接続片2010A〜2010Dがモールド樹脂18の表面から露出し、各接続片2010A〜2010Dは、コンデンサーケース16の側壁1604の外側に突出している。
下側バスバー22の第1起立板部2204、第2起立板部2206は、それらの基部2205,2207がモールド樹脂18に埋設され、各接続片2210A〜2210Dがモールド樹脂18の表面から露出し、各接続片2210A〜2210Dは、コンデンサーケース16の側壁1604の外側に突出している。
そして、コンデンサーユニット10がインバータ装置の不図示のケースに組み込まれ、上側バスバー20の各接続片2010A〜2010D、下側バスバー22の各接続片2210A〜2210Dが、不図示の配線部材を介してインバータ装置の回路に電気的に接続される。
本実施の形態では、バスバー14に形成された複数の孔2402で構成された振動抑制部24が設けられているため、バスバー14の剛性を低下させ、バスバーの固有共振周波数を低く調節することができる。
このように振動抑制部24によって、バスバー14の固有共振周波数を、インバータ装置の動作に伴って各平滑コンデンサー12から発生する振動の周波数に対してずらすことにより、バスバー14が各平滑コンデンサー12から発生する振動に共振して振動することが抑制される。
したがって、バスバー14から騒音が発生することを抑制する上で有利となり、車室内の静粛性を高める上で有利となる。
また、振動抑制部24がバスバー14に形成された複数の孔2402で構成されていることから、バスバー14の表面積を低下させることができ、バスバー14が振動した際に発生する騒音の音圧レベルを抑制する上でより有利となる。
また、振動抑制部24がバスバー14に一体に形成された複数の孔2402で構成されているため、バスバー14に対して何ら部材を追加する必要がないため、製造コストの抑制を図る上で有利となる。
また、振動抑制部24を構成する複数の孔2402が、平滑コンデンサー12のコンデンサー側電極部1210(正極端子接続部1210A、負極端子接続部1210B)から離れた箇所に設けられている。すなわち、複数の孔2402が第1起立板部2004(2204)と、第1起立板部2004(2204)寄りの本体板部2002(2202)の端部箇所との間にわたって形成されている。
したがって、本体板部2002(2202)における接続端子2008(2208)の配置、言い換えると平滑コンデンサー12のコンデンサー側電極部1210の配置位置を考慮することなく複数の孔2402を設けることができ、振動抑制部24の配置の自由度を確保する上で有利となる。
図5は、本実施の形態のバスバー14を用いて複数の平滑コンデンサー12を接続した場合におけるインバータ装置の騒音レベルの測定結果を示す線図である。
図中、横軸はインバータ装置により三相交流が供給される走行用モータの回転数を示し、縦軸は6kHzから8kHzの周波数帯域における騒音レベルを示す。
騒音レベルは、インバータ装置のケースから30cm離間した箇所にマイクロフォンを設置して測定している。
なお、6kHzから8kHzの周波数帯域における騒音は人にとって耳障りとなりやすい騒音である。
また、図中、破線は振動抑制部24が設けられていないバスバー14を用いた場合の測定結果、実線は本実施の形態の振動抑制部24が設けられたバスバー14を用いた場合の測定結果を示す。
図5から明らかなように、振動抑制部24を設けることにより騒音レベルが低下しており、具体的には、騒音レベルのピーク値において3dB程度、騒音レベルが低下している。したがって、振動抑制部24による騒音の抑制効果が示されている。
図中、横軸は走行用モータの回転数を示し、縦軸は振動(加速度)を示す。
振動は、インバータ装置のケースに振動検出用のセンサ(振動ピックアップ)を取り付けて測定している。
また、図中、破線は振動抑制部24が設けられていないバスバー14を用いた場合の測定結果、実線は本実施の形態の振動抑制部24が設けられたバスバー14を用いた場合の測定結果を示す。
図6から明らかなように、振動抑制部24を設けることにより振動が低下しており、具体的には騒音のピーク値において0.9G程度、振動が低下している。したがって、振動抑制部24による振動の抑制効果が示されている。
次に、図7、図8を参照して第2の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態では、第1の実施の形態と同一または同様の部分、部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
第2の実施の形態は、振動抑制部24を構成するバスバー14に設けた複数の孔の位置、形状が第1の実施の形態と異なっており、その他の点は第1の実施の形態と同様である。
すなわち、振動抑制部24は、上側バスバー20の本体板部2002および下側バスバー22の本体板部2202に一体に形成された複数の円形の孔2404によって構成されている。
このような第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果が奏される。
なお、第2の実施の形態では、本体板部2002(2202)に複数の孔2404を設けるので、平滑コンデンサー12のコンデンサー側電極部1210の配置位置を考慮する必要があるものの、本体板部2002(2202)に複数の孔2402を設ければ足りるため、複数の孔2404の加工が容易になされ、バスバー14の製造効率の向上を図る上で有利となる。
次に、図9、図10を参照して第3の実施の形態について説明する。
図9、図10に示すように、振動抑制部24は、バスバー14に形成された複数のリブ2410で構成されている。
リブ2410は、図13に示すように、平滑コンデンサー12から離れる方向に凸状となるようにバスバー14に一体に形成されている。
より詳細には、図9に示すように、上側バスバー20の本体板部2002に4つのリブ2410が延在形成されている。それら4つのリブ2410は、互いに平行し、第1起立板部2004と第2起立板部2006とが対向する方向に延在している。
また、図9、図10に示すように、下側バスバー22の本体板部2202に4つのリブ2410が延在形成されている。それら4つのリブ2410は、互いに平行し、第1起立板部2204と第2起立板部2206とが対向する方向に延在している。
すなわち、リブ2412は、図13に示すように、平滑コンデンサー12から離れる方向に凸状となるようにバスバー14に一体に形成されている。
より詳細には、図11に示すように、上側バスバー20の本体板部2002に2つのリブ2412が延在形成されている。それら2つのリブ2412は、互いに平行し、第1起立板部2004と第2起立板部2006とが対向する方向と直交する方向に延在している。
また、図12に示すように、下側バスバー22の本体板部2202に2つのリブ2412が延在形成されている。それら2つのリブ2412は、互いに平行し、第1起立板部2204と第2起立板部2206とが対向する方向と直交する方向に延在している。
このように振動抑制部24によってバスバー14の固有共振周波数を、インバータ装置の動作に伴って各平滑コンデンサー12から発生する振動の周波数に対してずらすことにより、第1の実施の形態と同様に、バスバー14が各平滑コンデンサー12から発生する振動に共振して振動することが抑制される。
したがって、バスバー14から騒音が発生することを抑制する上で有利となり、車室内の静粛性を高める上で有利となる。
また、振動抑制部24がバスバー14に一体に形成された複数のリブ2410(2412)で構成されているため、バスバー14に対して何ら部材を追加する必要がないため、製造コストの抑制を図る上で有利となる。
なお、複数のリブ2410(2412)は、バスバー14と別体に構成された部材をバスバー14に接合することで構成しても良いことは無論である。しかしながら、本実施の形態のようにすると、製造コストの抑制を図る上で有利となる。
図14は、第3の実施の形態およびその変形例のバスバー14を用いて複数の平滑コンデンサー12を接続した場合におけるインバータ装置の騒音レベルの測定結果を示す線図である。
図5と同様に横軸は走行用モータの回転数を示し、縦軸は6kHzから8kHzの周波数帯域における騒音レベルを示す。
また、図中、破線は振動抑制部24が設けられていないバスバー14を用いた場合の測定結果、実線は図9,図10に示す第3の実施の形態の振動抑制部24が設けられたバスバー14を用いた場合の測定結果、一点鎖線は図11,図12に示す第3の実施の形態の変形例におけるバスバー14を用いた場合の測定結果を示す。
図14から明らかなように、振動抑制部24を設けることにより騒音レベルが低下しており、具体的には騒音レベルのピーク値において3dB〜6dB程度、騒音レベルが低下している。したがって、振動抑制部24による騒音の抑制効果が示されている。
なお、リブ2410(2412)の延在方向や配置位置は、第3の実施の形態およびその変形例で示したものに限定されない。例えば、リブ2410(2412)の延在方向を、第1起立板部2004(2204)と第2起立板部2006(2206)とが対向する方向と傾斜する方向としてもよく、リブ2410(2412)の延在方向や配置位置は、様々な要因に応じて適宜変更可能である。
しかしながら、振動抑制部24は、バスバー14の振動を抑制できればよいのであり、振動抑制部24は、本体板部2002(2202)または第1起立板部2004(2204)の少なくとも一方に設けられていればよく、したがって、振動抑制部24の配置の自由度を高める上で有利となる。
また、本実施の形態では、振動抑制部24に孔を用いた場合とリブを用いた場合について説明したが、振動抑制部24に孔とリブの双方を用いるなど任意である。
1210 コンデンサー側電極部
1210A 正極端子接続部
1210B 負極端子接続部
14 バスバー
20 上側バスバー
2002 本体板部
2004 第1起立板部
2006 第2起立板部
2008 バスバー側接続端子
2010A 接続片
2010B 接続片
2010C 接続片
2010D 接続片
22 下側バスバー
2202 本体板部
2204 第1起立板部
2206 第2起立板部
2208 バスバー側接続端子
2210A 接続片
2210B 接続片
2210C 接続片
2210D 接続片
24 振動抑制部
2402 複数の孔
2404 複数の孔
2410 リブ
2412 リブ
Claims (4)
- バッテリと車載用モータとを接続するインバータ装置の複数の平滑コンデンサーを互いに並列接続する金属板製のバスバーであって、
前記バスバーに、前記インバータ装置の動作に伴って前記各平滑コンデンサーから発生する振動に基づいて前記バスバーが振動することを抑制する振動抑制部が設けられている、
ことを特徴とするバスバー。 - 前記バスバーは、
前記各平滑コンデンサーにそれぞれ電気的に接続される本体板部と、
前記本体板部の一側から起立しその先部が前記インバータ装置に電気的に接続される起立板部とを備え、
前記振動抑制部は、前記本体板部または前記起立板部の少なくとも一方に設けられている、
ことを特徴とする請求項1記載のバスバー。 - 前記振動抑制部は、前記起立板部と、前記本体板部との境界を含んだ領域に形成されている、
ことを特徴とする請求項2記載のバスバー。 - 前記振動抑制部は、前記バスバーに形成された複数の孔、または、複数のリブで構成されている、
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載のバスバー。
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