JP2017076459A - 電力変換装置用のバスバモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】高いトルクで締め付けても、ボルトとナットの供回りが防止されて、複数のバスバを確実に接続及び固定することができるとともに、ボルトの取り外しが容易となる電力変換装置用のバスバモジュールを提供すること。
【解決手段】電力変換装置用のバスバモジュール（１）は、ボルト（１０）と、ボルト（１０）に螺合して複数のバスバ（３０）を締結するよう構成されたナット（２０）と、を備え、複数のバスバ（３０）を互いに締結するように構成されている。そして、ナット（２０）とバスバ（３０）との間に介在して、ナット（２０）がバスバ（３０）に対して相対的に回転することを規制する回転規制部（４０）を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電力変換装置用のバスバモジュールに関する。

従来、電力変換装置では、樹脂製の端子台にインサートされたナットとボルトとを介してバスバ同士を締結するとともに、両バスバを端子台に固定することが行われている。例えば、特許文献１には、電力変換装置等に備えられるバスバ同士を接続する樹脂製の端子台が備えられている。端子台にインサートされたナットは、そのフランジに位置決め用のパイロット穴等が備えられることにより、ナットが端子台から乖離して回転することを防止している。また、接着剤により、ナットを端子台に固定してナットの回転を防止することも行われている。

特許第５４９０１８１号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、両バスバを接続する際に高いトルクでボルトを締め付けると、端子台を形成する樹脂部材の内、端子台にインサートされたナットのパイロット穴周辺の樹脂部材に応力が集中し、当該パイロット穴周辺の樹脂部材が破損することがある。そして、かかる場合には、ボルトの締め付けの際にボルトとナットが供回りして、バスバを締結できなくなるという問題が発生する。また、ボルトを取り外す際にもボルトとナットが供回りして、ボルトの取り外しができなくなるという問題も発生する。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、高いトルクで締め付けても、ボルトとナットの供回りが防止されて、複数のバスバを確実に接続することができるとともに、ボルトの取り外しが容易となる電力変換装置用のバスバモジュールを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、ボルト（１０）と、該ボルトに螺合して複数のバスバ（３０、３１、３２）を締結するよう構成されたナット（２０）と、を備え、上記複数のバスバを互いに締結するように構成されており、
上記ナットと上記バスバとの間に介在して、上記ナットが上記バスバに対して相対的に回転することを規制する回転規制部（４０、４１、４１０、４２０）を有する、電力変換装置用のバスバモジュール（１）にある。

上記電力変換装置用のバスバモジュールにおいては、当該バスバモジュールを介して、ボルトとナットにより複数のバスバを締結する際に、回転規制部によって、ナットがバスバに対して相対的に回転することが防止されることにより、ナットとボルトの供回りが防止される。そのため、ボルトを高いトルクで締め付けて、複数のバスバを確実に接続及び固定することができる。これにより、高電圧・大電流の電力を変換する電力変換装置に使用するのに適したバスバモジュールとなる。また、バスバモジュールから、ボルトを取り外す際にもボルトとナットの供回りが防止されるため、当該ボルトの取り外しが容易となる。

以上のごとく、上記態様によれば、高いトルクで締め付けても、ボルトとナットの供回りが防止されて、複数のバスバを確実に接続及び固定することができるとともに、ボルトの取り外しが容易となる電力変換装置用のバスバモジュールを提供することができる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電力変換装置用のバスバモジュールの斜視図。 実施形態１における、電力変換装置用のバスバモジュールの正面図。 実施形態１における、電力変換装置用のバスバモジュールの正面拡大模式図。 図３における、IV-IV線位置断面でのバスバの取り付け態様を説明するための模式図。 実施形態１における、電力変換装置用のバスバモジュールにバスバを取り付けた状態での図３のIV-IV線位置断面を表す模式図。 実施形態１の変形態様における、電力変換装置用のバスバモジュールの正面拡大模式図。 実施形態２における、電力変換装置用のバスバモジュールの正面拡大模式図。 図７における、VIII-VIII線位置でのバスバを取り付けた状態の断面を表す模式図。 実施形態２の変形態様における、図７のVIII-VIII線位置相当の断面を表す模式図。

（実施形態１）
電力変換装置用のバスバモジュールの実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。
本実施形態の電力変換装置用のバスバモジュール１は、ボルト１０と、ボルト１０に螺合して複数のバスバ３０を締結するよう構成されたナット２０と、を備え、複数のバスバ３０を互いに締結するように構成されている。そして、ナット２０とバスバ３０との間に介在して、ナット２０がバスバ３０に対して相対的に回転することを規制する回転規制部４０を有する。

以下、本実施形態の電力変換装置用のバスバモジュール１について、詳述する。なお、本明細書では、当該電力変換装置用のバスバモジュール１は「バスバモジュール１」ともいう。
バスバモジュール１は、インバータ及びコンバータとしての機能を有する図示しない電力変換装置に備えられる。バスバモジュール１は、図示しない電力変換装置のハウジング内に固定される。そして、バスバモジュール１は、第１バスバ３１と第２バスバ３２とを接続するとともに、複数の第１バスバ３１及び複数の第２バスバ３２をハウジング内の所定の位置に固定する役割を果たす。

図１、図２に示すように、バスバモジュール１は、樹脂製の端子台１１を有する。端子台１１には、図示しないハウジングへの取り付けのための取付部１３が形成されている。また、端子台１１には、５個のナット２０がインサートされている。

図５に示すように、各ナット２０はボルト１０が螺入されるナット穴２０１と、ナット２０の一端側においてナット穴２０１の径方向に拡径されてなるフランジ部２１とを有している。なお、径方向とはナット孔２０１の直径の方向を指し、図５に示すボルト１０の軸１０ａの方向を軸方向Ｘというものとする。フランジ部２１は、端子台１１から露出している。

本例では、図１に示すように、第１バスバ３１は５個備えられている。そのうちの３個の第１バスバ３１ａは端子台１１にインサートされており、残りの２個の第１バスバ３１ｂは、端子台１１にインサートされていない。端子台１１にインサートされた第１バスバ３１ａ及びインサートされていない第１バスバ３１ｂのいずれにも、第２バスバ３２との接続のためにボルト１０が挿通される固定孔３１１が形成されている。なお、図２においては、端子台１１にインサートされていない第１バスバ３１ｂは図示していない。

図４（ａ）に示すように、第１バスバ３１は、軸方向Ｘにおいて、固定孔３１１がナット２０のナット孔２０１に重なるとともに、フランジ部２１に平行となるように、ナット２０に重ね合わされている。そして、第１バスバ３１とフランジ部２１との重なり部分において、第１バスバ３１及びフランジ部２１を軸方向Ｘに貫通して端子台１１の内部まで到達する下穴加工が施されている。図４（ｂ）に示すように、当該下穴加工により、第１バスバ３１にバスバ下穴３１２が形成され、フランジ部２１にフランジ下穴２１２が形成され、端子台１１に端子台下穴１１２が形成されている。そして、バスバ下穴３１２、フランジ下穴２１２及び端子台下穴１１２が一体となって下穴５１が形成されている。下穴５１は、図３に示すように、軸方向Ｘから見て、矩形状を成すとともに第１バスバ３１の外縁３１ｃ及びナット２０の外縁２０ａに跨るように形成されている。

そして、図３、図４（ｃ）に示すように、当該下穴５１に回転規制部４０としての楔状部材４１が圧入されている。楔状部材４１は金属製である。楔状部材４１は下穴５１の形状に略一致する形状であって、四角柱形状を成している。これにより、楔状部材４１は、下穴５１に収まって、第１バスバ３１のナット２０と反対側の表面から突出しない状態となっており、軸方向Ｘにおいて第１バスバ３１とフランジ部２１とに跨った状態で配置されている。

図１、図４（ｄ）に示すように、第２バスバ３２はボルト１０が挿通される固定孔３２１を有する。そして、第２バスバ３２は、固定孔３２１が第１バスバ３１の固定孔３１１及びナット２０のナット孔２０１と重なるように、第１バスバ３１に重ね合わされている。そして、図５に示すように、ボルト１０が固定孔３２１、３１１に挿通されると共にナット２０のナット穴２０１に螺入されて、第１バスバ３１と第２バスバ３２とが端子台１１を介して接続されることとなる。

次に、本実施形態のバスバモジュール１における作用効果について、詳述する。
本実施形態のバスバモジュール１によれば、バスバモジュール１を介して、ボルト１０とナット２０により複数のバスバ３０を締結する際に、回転規制部４０としての楔状部材４１によって、ナット２０が第１バスバ３１に対して相対的に回転することが防止されている。これにより、ナット２０がボルト１０と供回りすることが防止される。そのため、ボルト１０を高いトルクで締め付けて、複数のバスバ３０を確実に接続及び固定することができる。これにより、高電圧・大電流の電力を変換する電力変換装置に使用するのに適したバスバモジュール１となる。また、バスバモジュール１からボルト１０を取り外す際にもボルト１０とナット２０との供回りが防止されるため、当該ボルト１０の取り外しが容易となる。

また、本実施形態では、ナット２０は径方向に拡径されてなるフランジ部２１を有しており、第１バスバ３１とフランジ部２１には、バスバ下穴３１２とフランジ下穴２１２がそれぞれ形成されている。そして、回転規制部４０としての楔状部材４１が、バスバ下穴３１２、フランジ下穴２１２を含む規制係合部５０としての下穴５１に係合されることにより、ナット２０が第１バスバ３１に対して相対的に回転することが規制されることとなる。これにより、ナット２０がボルト１０と供回りすることを、簡易な構成で確実に防止することができる。

また、本実施形態では、フランジ部２１における規制係合部５０としてのフランジ下穴２１２は、フランジ部２１の一部を切り欠いてなる。これにより、規制係合部５０を簡易な構成で容易に形成することができる。

また、本実施形態では、ナット２０は、複数のバスバ３０を固定するための樹脂製の端子台１１にインサートされている。上述の如く、高いトルクでボルト１０を締め付けても、ナット２０がボルト１０と供回りすることが防止されることにより、端子台１１にインサートされたナット２０が端子台１１から乖離することも防止することができる。

また、本実施形態では、回転規制部４０としての楔状部材４１は、フランジ部２１を貫通するとともに、端子台下穴１１２の中まで到達して、端子台１１を挿通するように構成されている。これにより、楔状部材４１は端子台１１にも係合するため、ボルト１０の螺入に際して、端子台１１にインサートされたナット２０が当該端子台１１から乖離することを一層防止することができる。

なお、本実施形態では、図３に示すように、下穴５１は、軸方向Ｘから見て矩形状を成しており、第１バスバ３１及びナット２０の外縁３１ｃ、２０ａに跨るように形成されていることとした。これに替えて、図６（ａ）に示すように、軸方向Ｘから見て丸形状を成すとともに、第１バスバ３１及びナット２０の外縁３１ｃ、２０ａに跨るように下穴５１を形成されていることとしてもよい。また、これらに替えて、図６（ｂ）に示すように、下穴５１を、軸方向Ｘから見て丸形状を成すとともに、下穴５１全体が第１バスバ３１及びナット２０の外縁３１ｃ、２０ａよりも内側に形成されていてもよい。いずれの場合も、それぞれの下穴５１の外形と略一致する形状を有する楔状部材４１を、当該下穴５１に圧入することにより、本実施形態と同等の作用効果を奏する。

なお、下穴５１の形状及び形成位置は、これらに限定されず、ナット２０のフランジ部２１と第１バスバ３１との重なり部分の形状、大きさ、位置等を考慮して、適宜設定することができる。また、軸方向Ｘから見た下穴５１及び楔状部材４１の形状も特に限定されず、上述の矩形状、丸形状の他に、三角形状、楕円形状やこれらの形状のいずれかを任意に組み合わせた形状であってもよい。

以上のごとく、本実施形態によれば、高いトルクで締め付けても、ボルト１０とナット２０の供回りが防止されて、複数のバスバ３０を確実に接続することができるとともに、ボルト１０の取り外しが容易となる電力変換装置用のバスバモジュール１を提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態のバスバモジュール１は、図５に示す実施形態１における回転規制部４０としての楔状部材４１に替えて、回転規制部４０として、図７、図８に示すようにナット２０に係合突起４１０が備えられている。その他の構成要素は特に言及しない限り実施形態１の場合と同様であり、本実施形態においても実施形態１の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。

図８に示すように、係合突起４１０は、ナット２０のフランジ部２１から第１バスバ３１に向けて、軸方向Ｘに突出して形成されている。係合突起４１０の形状は、円柱状である。そして、第１バスバ３１に貫通して形成されたバスバ下穴３１２に係合突起４１０が係合する。これにより、バスバ下穴３１２が規制係合部５０として機能することとなる。

本実施形態においても実施形態１の場合と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施形態によれば、回転規制部４０としての係合突起４１０は、ナット２０と一体的に形成されており、第１バスバ３１と係合するように構成されているため、回転規制部４０がナット２０と別体である場合に比べて、部品点数を削減することができる。その結果、製造作業における煩雑さを軽減できる。

本実施形態では、係合突起４１０はナット２０から突出形成されているが、これに替えて、図９に示す変形態様のように、第１バスバ３１に、ナット２０に形成されたナット下穴２１２及び端子台下穴１１２に向けて突出した係合突起４２０を形成してもよい。係合突起４２０は、第１バスバ３１の一部を外縁３１ｃから突出させるとともに、ナット２０側に折り曲げることにより第１バスバ３１と一体的に形成される。当該変形態様によれば、回転規制部４０としての係合突起４２０が、ナット下穴２１２及び端子台下穴１１２からなる規制係合部５０として下穴５１に係合することにより、本実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。したがって、本実施形態及びその変形態様において、図８、図９に示すように、回転規制部４０としての係合突起４１０、４２０は、バスバ３０及びナット２０の一方と一体的に形成されており、他方と係合するように構成されていることにより、上述の作用効果を奏する。

なお、上記係合突起４２０は、第１バスバ３１の一部を折り曲げて、第１バスバ３１と一体的に形成したが、これに替えて、図示しないが別部材からなる係合突起を第１バスバ３１の所定位置に溶接等により接合して第１バスバ３１と一体的に設けることとしてもよい。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、実施形態１における楔状部材４１、実施形態２における係合突起４１０及びその変形態様における係合突起４２０のうちのいずれかを複数備えることとしてもよいし、これらのうちのいずれかを任意に組み合わせた構成とすることもできる。

１ 電力変換装置用のバスバモジュール
１０ ボルト
２０ ナット
３０ バスバ
３１ 第１バスバ
３２ 第２バスバ
４０ 回転規制部
４１ 楔状部材
４１０、４２０ 係合突起
５０ 規制係合部
５１ 下穴

Claims (6)

1. ボルト（１０）と、該ボルトに螺合して複数のバスバ（３０、３１、３２）を締結するよう構成されたナット（２０）と、を備え、上記複数のバスバを互いに締結するように構成されており、
   上記ナットと上記バスバとの間に介在して、上記ナットが上記バスバに対して相対的に回転することを規制する回転規制部（４０、４１、４１０、４２０）を有する、電力変換装置用のバスバモジュール（１）。
2. 上記ナットは径方向に拡径されてなるフランジ部（２１）を有しており、該フランジ部と上記バスバには、上記回転規制部が係合される規制係合部（５０、５１）がそれぞれ形成されており、該規制係合部に上記回転規制部が係合することにより、上記ナットが上記バスバに対して相対的に回転することが規制されるように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置用のバスバモジュール。
3. 上記フランジ部における上記規制係合部は、上記フランジ部の一部を切り欠いてなる、請求項２に記載の電力変換装置用のバスバモジュール。
4. 上記回転規制部は、上記バスバ及び上記ナットの一方と一体的に形成されており、他方と係合するように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置用のバスバモジュール。
5. 上記ナットは、上記複数のバスバを固定するための樹脂製の端子台（１１）にインサートされている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置用のバスバモジュール。
6. 上記回転規制部は、上記フランジ部を貫通すると共に上記端子台を挿通するように構成されている、請求項５に記載の電力変換装置用のバスバモジュール。

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