JP2017091800A - 導電部材 - Google Patents

Abstract

【課題】導電部材の放熱性を向上させる。【解決手段】電線１１を有する導電部材１０であって、電線１１と、電線１１の外周面に密着する熱伝導シート１８と、を備え、熱伝導シート１８は、熱伝導シート１８に対して、電線１１の径方向について外方に突出した突出部２０を有する。【選択図】図１

Description

本明細書に記載された技術は、導電部材に関する。

従来、図８に記載の導電部材１が知られている。この導電部材１は、芯線２の外周を絶縁性の合成樹脂からなる絶縁被覆３で包囲してなる電線４と、この電線４の端部から露出する芯線２に接続された端子５と、この端子５に接続されたバスバー６と、を備える。

端子５は板状をなす接続部７を有し、接続部７には芯線２の外周に圧着されるワイヤーバレル８が形成されている。接続部７にはボルト９が貫通される貫通孔（図示せず）が形成されている。

バスバー６は金属板材からなる。バスバー６にはボルト９が貫通される貫通孔（図示せず）が形成されている。

端子５の接続部７に形成された貫通孔と、バスバー６の貫通孔とを整合させた状態で、ボルト締めによって、端子５とバスバー６とが接続されるようになっている。

この種の導電部材１としては、例えば特開平８−８３６３２号公報に記載のものが知られている。

特開平８−８３６３２号公報

近時、電気自動車や、ハイブリッド車のバッテリーに接続された導電部材に対して、比較的に大きな電流を流すことが求められている。すると、通電により発生する熱によって導電部材の温度が上昇する。すると、導電部材に接続された他の部品のうち、比較的に熱に弱い部品が熱によって不具合を起こすことが懸念される。

ジュールの法則によれば、ｔ秒間の通電による発熱量Ｑは、導体の抵抗Ｒと、電流Ｉの二乗と、の積に比例する（Ｑ＝ＲＩ^２ｔ）。このように発熱量は電流の二乗に対応して増大するので、比較的に大きな電流が流される場合には、特に問題となる。

発熱量を減らすためには、導電部材の抵抗を減少させることが考えられる。導電部材の抵抗を減少させるためには、導電部材の断面積を大きくすることが考えられる。しかし、この手法によれば、導電部材が大型化するので現実的ではない。このため、通電時に導電部材を効率良く冷却することが望まれる。

本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、導電部材の放熱性を向上させる技術を提供することを目的とする。

本明細書に記載された技術は、導体を有する導電部材であって、前記導体と、前記導体の外周面に密着する熱伝導シートと、を備え、前記熱伝導シートは、前記熱伝導シートに対して前記導体と反対方向に突出した突出部を有する。

上記の構成によれば、通電時に導体で発生した熱は、導体の外周面から熱伝導シートへと伝達される。熱伝導シートに伝達された熱は、導体と反対方向に突出部へと伝導される。突出部へ伝導された熱は、熱伝導シートの外部へと放散される。このように、本構成によれば、導体で発生した熱は、熱伝導シートを介して導体から離れる方向へと速やかに伝達され、突出部から熱伝導シートの外部へと効率よく放散されるようになっている。このように導電部材の放熱性を向上させることができる。

本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。

前記熱伝導シートはグラファイトを含むことが好ましい。

上記の構成によれば、グラファイトは高い熱伝導性を有するので、導電部材の放熱性を向上させることができる。

前記熱伝導シートは金属を含むことが好ましい。

上記の構成によれば、金属は高い熱伝導性を有するので、導電部材の放熱性を向上させることができる。

前記導体と、前記熱伝導シートとは、接着層を介して接着されていることが好ましい。

上記の構成によれば、導体と熱伝導シートとを、簡易な手法により密着させることができる。

前記導体は端子とすることができる。

上記の構成によれば、端子の放熱性を向上させることができる。端子においては、他の端子との接触部分における接触抵抗に起因して、導電時に熱が発生する。このため、本技術を端子に好適に適用することができる。

前記導体はバスバーとすることができる。

上記の構成によれば、バスバーの放熱性を向上させることができる。バスバーには比較的に電流値の大きな電流が流される。このため、本技術はバスバーに好適に適用することができる。

前記導体は電線とすることができる。

上記の構成によれば、電線の放熱性を向上させることができる。電線の電気抵抗値を下げようとすると、電線の直径を太くすることが考えられる。しかし、この手法によると、電線が大型化するので好ましくない。本技術を電線に適用することにより、電線の放熱性が向上するので、電線の直径を太くしなくても、電線の温度が過度に上昇することを抑制することができる。この結果、電線の小径化を図ることができる。

前記突出部は前記電線の延びる方向に沿って連続的に形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、電線の長さ寸法は比較的に大きいので、突出部についても、電線の長手方向についての長さ寸法を比較的に大きくすることができる。この結果、突出部の表面積を大きくすることができるので、熱伝導シートの放熱性を一層向上させることができる。

前記電線は、芯線の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線であることが好ましい。

上記の構成によれば、被覆電線の放熱性を向上させることができる。被覆電線は、芯線の外周に絶縁被覆を有するので、本技術を適用することにより、絶縁被覆の温度が過度に上昇することを抑制することができる。

前記突出部は、前記熱伝導シートの端部が接合された部分に形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、熱伝導シートを接合することによって突出部を形成することができるので、突出部を形成するために、別途、作業工程を増加させる必要がない。このため、導電部材の製造コストの増大を抑制することができる。

前記突出部は、放熱部材に接触していることが好ましい。

上記の構成によれば、熱伝導シートに伝達された熱は、突出部にまで伝導された後、突出部から放熱部材へと伝達される。これにより、導体で発生した熱は、導体、熱伝導シート、突出部、放熱部材へと速やかに移動するようになっている。この結果、導電部材の放熱効率を一層向上させることができる。

前記放熱部材は金属製のパイプであり、前記導体、及び前記熱伝導シートは前記パイプの内部に配されていることが好ましい。

上記の構成によれば、導体をパイプの内部に配する場合、パイプの内側に熱がこもることが懸念される。本技術によれば、導体で発生した熱が、パイプ内にこもることを抑制することができる。

本明細書に記載された技術によれば、導電部材の放熱性を向上させることができる。

実施形態１に係る導電部材を示す斜視図 突出部の構造を示す断面図 実施形態２に係る導電部材を示す斜視図 実施形態３に係る導電部材を示す断面図 実施形態４に係る導電部材を示す平面図 他の実施形態（４）に係る突出部の構造を示す断面図 他の実施形態（５）に係る突出部の構造を示す断面図 従来技術に係る導電部材を示す斜視図

＜実施形態１＞
本明細書に記載された技術の実施形態１を、図１から図２を参照しつつ説明する。本実施形態に係る導電部材１０は、電線１１と、電線１１の端部に接続された端子１２と、熱伝導シート１８と、を備える。

（電線１１）
電線１１は、金属製の芯線１３と、この芯線１３の外周に絶縁性の合成樹脂が被覆された絶縁被覆１４と、を有する。芯線１３は、金属細線を撚り合わせてなる撚り線であってもよいし、また、棒状をなす単芯線であってもよい。電線１１の断面は略円形状をなしている。また、芯線１３の断面も略円形状をなしている。

芯線１３を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。

（端子１２）
端子１２は、金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。端子１２は、芯線１３の外周に圧着されるワイヤーバレル１５と、ワイヤーバレル１５に連なる接続部１６と、を有する。

端子１２の表面には、金属製のメッキ層が形成されていてもよい。メッキ層を形成する金属としては、スズ、ニッケル、金、銀等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。

ワイヤーバレル１５は、芯線１３の外周を包囲する筒状に形成されている。ワイヤーバレル１５は、１対のワイヤーバレル１５片を芯線１３の外周に巻き付くように圧着させるオープンバレルでもよいし、また、円環状をなすワイヤーバレル１５の内部に芯線１３を挿通させてワイヤーバレル１５を径方向内方に圧縮させるクローズドバレルでもよい。

接続部１６は略円板状をなしている。接続部１６の略中央には、ボルトが貫通される貫通孔１７が形成されている。

（熱伝導シート１８）
絶縁被覆１４の外周には、熱伝導シート１８が配されている。絶縁被覆１４の外面と、熱伝導シート１８の内面とは接着層１９を介して密着している（図２参照）。

絶縁被覆１４の外周には、１つの熱伝導シート１８が巻き付けられている。熱伝導シート１８のうち、熱伝導シート１８の長手方向に沿う１対の側縁同士は、接着層１９が互いに向き合うようにして接着されている。熱伝導シート１８のうち、１対の側縁同士が接着された部分は、電線１１の径方向の外方に突出する突出部２０とされる。突出部２０は、電線１１の延びる方向に沿って連続して延びて形成されている。

熱伝導シート１８は、炭素材料製であってもよいし、また、金属製であってもよい。炭素材料としては、グラフェンを含むグラファイトであってもよいし、グラフェンと異なる炭素材料を含むグラファイトであってもよいし、グラファイトと異なる炭素材料であってもよい。本実施形態に係る熱伝導シート１８は、グラフェンを含むグラファイトである。

また、熱伝導シート１８を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、銀、銀合金等、必要に応じて任意の金属材料を適宜に選択することができる。

熱伝導シート１８の熱伝導率は、９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、２３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましく、４２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上が特に好ましい。例えば、熱伝導シート１８としては、熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・Ｋ〜２３０Ｗ／ｍ・Ｋの窒化アルミニウムを含む放熱シートを用いることができる。また、熱伝導シート１８として、熱伝導率が２３０Ｗ／ｍ・Ｋ〜４２０Ｗ／ｍ・Ｋの金属製のシートを用いることができる。金属の熱伝導率としては、アルミニウム（２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）、金（２９３Ｗ／ｍ・Ｋ）、銀（４１９Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅（３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）等の値が例示できる。また、熱伝導シート１８として、熱伝導率が７００Ｗ／ｍ・Ｋ〜１６００Ｗ／ｍ・Ｋのグラファイトシートを用いることができる。

接着層１９を構成する合成樹脂は、公知の接着剤を適宜に選択することができる。

（実施形態の作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、通電時に芯線１３で発生した熱は、芯線１３の外周面から絶縁被覆１４へと伝達され、絶縁被覆１４の外周面から熱伝導シート１８へと伝達される。熱伝導シート１８に伝達された熱は、電線１１の径方向外方（芯線１３と反対方向）に突出する突出部２０へと伝導される。突出部２０へ伝導された熱は、熱伝導シート１８の外部へと放散される。このように、本構成によれば、芯線１３で発生した熱は、熱伝導シート１８を介し芯線１３から離れる方向へと速やかに伝達され、突出部２０から熱伝導シート１８の外部へと効率よく放散されるようになっている。この結果、電線１１の放熱性を向上させることができる。

また、電線１１の電気抵抗値を下げようとすると、電線１１の直径を太くすることが考えられる。しかし、この手法によると、電線１１が大型化するので好ましくない。本技術を電線１１に適用することにより、電線１１の放熱性が向上するので、電線１１の直径を太くしなくても、電線１１の温度が過度に上昇することを抑制することができる。この結果、電線１１の小径化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、熱伝導シート１８はグラファイトを含む。グラファイトは高い熱伝導性を有するので、電線１１の放熱性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、電線１１の絶縁被覆１４と、熱伝導シート１８とは、接着層１９を介して接着されている。

これにより、電線１１と熱伝導シート１８とを、簡易な手法により密着させることができる。

また、本実施形態によれば、突出部２０は電線１１の延びる方向に沿って連続的に形成されている。

上記の構成によれば、電線１１の長さ寸法は比較的に大きいので、突出部２０についても、電線１１の長手方向についての長さ寸法を比較的に大きくすることができる。この結果、突出部２０の表面積を大きくすることができるので、熱伝導シート１８の放熱性を一層向上させることができる。

また、本実施形態によれば、電線１１は、芯線１３の外周が絶縁被覆１４で覆われた被覆電線である。

上記の構成によれば、電線１１の放熱性を向上させることができる。電線１１は、芯線１３の外周に絶縁被覆１４を有するので、本技術を適用することにより、絶縁被覆１４の温度が過度に上昇することを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、突出部２０は、熱伝導シート１８の端部が接合された部分に形成されている。

上記の構成によれば、熱伝導シート１８を接合することによって突出部２０を形成することができるので、突出部２０を形成するために、別途、作業工程を増加させる必要がない。このため、導電部材１０の製造コストの増大を抑制することができる。

＜実施形態２＞
次に、本明細書に記載された技術の実施形態２を、図３を参照しつつ説明する。

本実施形態においては、熱伝導シート３０は、端子１２のワイヤーバレル１５の外周面に密着されている。熱伝導シート３０には、ワイヤーバレル１５の径方向外方（図３における上方）に突出する突出部３１が形成されている。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態によれば、端子１２の放熱性を向上させることができる。端子１２においては、他の端子１２との接触部分における接触抵抗に起因して、導電時に熱が発生する。このため、本技術を端子１２に好適に適用することができる。

＜実施形態３＞
次に、本明細書に記載された技術の実施形態３を、図４を参照しつつ説明する。本実施形態においては、２つの電線１１が金属製のパイプ４０の内部に挿通されている。パイプを構成する金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、銅、銅合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。

電線１１の外周に配された熱伝導シート１８は突出部２０を有する。この突出部２０は、パイプ４０の内面に接触している。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態によれば、突出部２０は、パイプ４０の内面に接触している。

パイプ４０は金属製であるので、放熱性に優れる。これにより、熱伝導シート１８に伝達された熱は、突出部２０にまで伝導された後、突出部２０からパイプ４０へと伝達される。これにより、電線１１で発生した熱は、導体、熱伝導シート１８、突出部２０、パイプ４０へと速やかに移動するようになっている。そして、パイプ４０に伝達された熱は、パイプ４０内を速やかに伝導してパイプ４０の外面にまで達し、パイプ４０の外面から外部に放散される。この結果、電線１１の放熱効率を一層向上させることができる。

また、本実施形態のように、電線１１をパイプ４０の内部に配する場合、パイプ４０の内側に熱がこもることが懸念される。本実施形態によれば、電線１１で発生した熱が、パイプ４０内にこもることを抑制することができる。

＜実施形態４＞
次に、本明細書に記載された技術の実施形態４を、図５を参照しつつ説明する。本実施形態においては、バスバー５０（導電部材の一例）の外周面に熱伝導シート５１が配されている。

バスバー５０は金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。本実施形態に係るバスバー５０は略長方形の板状をなしている。バスバー５０には、ボルト（図示せず）が挿通される挿通孔５２が貫通されている。

バスバー５０を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。バスバー５０の表面には金属製のメッキ層が形成されていてもよい。メッキ層を形成する金属としては、スズ、ニッケル等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。

熱伝導シート５１は、バスバー５０の長手方向と交差する方向に突出する突出部５３を有する。本実施形態においては、突出部５３は、バスバー５０の板面に沿う方向であって、且つ、バスバー５０の長手方向と直交する方向に突出している。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態においては、バスバー５０の放熱性を向上させることができる。バスバー５０には比較的に電流値の大きな電流が流されるので、本技術はバスバー５０に好適に適用することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。

（１）本実施形態においては、端子１２はいわゆる丸端子を用いたが、これに限られず、端子１２としては、雄タブを有する雄端子でもよいし、雄タブが挿入される接続筒部を有する雌端子でもよい。また、電線１１同士を接続するいわゆるスプライス端子でもよく、必要に応じて任意の端子を適宜に選択できる。

（２）本実施形態においては、熱伝導シート１８は接着層１９を介して導体に密着する構成としたが、これに限られない。例えば、熱伝導シート１８が金属製である場合には、熱伝導シート１８と導体とを溶接によって密着させてもよい。また、熱伝導シート１８が合成樹脂製である場合には、熱伝導シート１８を熱溶着させることによって熱伝導シート１８と導体とを密着させてもよい。

（３）実施形態１においては、電線１１に巻回された熱伝導シート１８に形成された突出部２０は、電線１１の延びる方向に沿って連続して形成される構成としたが、これに限られず、突出部２０は、電線１１の延びる方向に沿って、離散的に間隔を空けて形成される構成としてもよい。

（４）実施形態１においては、１つの熱伝導シート１８を電線１１に巻回し、熱伝導シート１８の長手方向に沿って延びる１対の側縁部を貼着することにより突出部２０を形成する構成としたが、これに限られない。例えば、図６に示すように、２つの熱伝導シート６０の間に電線１１を挟んだ状態で、２つの熱伝導シート６０を接着層６１によって互いに貼着することにより、電線１１の径方向の両端部側に、電線１１の径方向の外方に突出する１対の突出部６２を形成する構成としてもよい。

（５）実施形態１においては、１つの熱伝導シート１８を電線１１に巻回し、熱伝導シート１８の長手方向に沿って延びる１対の側縁部を貼着することにより突出部２０を形成する構成としたが、これに限られない。例えば、図７に示すように、１つの熱伝導シート７０を電線１１に巻回し、電線１１の周囲を周方向に１周させた部分で熱伝導シート７０同士を接着層７２によって接着し、熱伝導シート７０の長手方向に沿って延びる１つの端縁を外方に延出させることにより突出部７１を形成する構成としてもよい。

（６）本実施形態においては、電線１１は被覆電線としたが、これに限られず、絶縁被覆１４を有しない、いわゆる裸電線であってもよい。すなわち、芯線１３の外周に直接に熱伝導シート１８が密着される構成であってもよい。

（７）本実施形態においては、電線１１の断面形状は略円形状をなす構成としたが、これに限られず、電線１１の断面形状は、三角形、四角形等の多角形状であってもよいし、また、長円形状、楕円形状等、必要に応じて任意の形状とすることができる。

（８）本実施形態においては、熱伝導シート１８はグラファイトとしたが、これに限られず、熱伝導シート１８は金属を含む構成としてもよい。

（９）実施形態４においては、突出部２０は、バスバーの板面に沿う方向に突出すると共に、バスバーの長手方向に直交する方向に突出する構成としたが、これに限られず、突出部２０は、バスバーの板面に直交する方向に突出する構成としてもよいし、また、バスバーの長手方向に沿って突出する構成としてもよく、必要に応じて任意の方向に突出する構成とすることができる。

（１０）実施形態３においては、放熱部材としてパイプ４０を用いたが、これに限られず、放熱部材としては、ヒートシンク、ヒートパイプ等、必要に応じて任意の放熱部材を適宜に選択することができる。

１０：導電部材
１１：電線
１２：端子
１８，３０，５１，６０，７０：熱伝導シート
１９：接着層
２０，３１，５３，６２，７１：突出部
４０：パイプ
５０：バスバー

Claims (12)

1. 導体を有する導電部材であって、
   前記導体と、
   前記導体の外周面に密着する熱伝導シートと、を備え、
   前記熱伝導シートは、前記熱伝導シートに対して前記導体と反対方向に突出した突出部を有する、導電部材。
2. 前記熱伝導シートはグラファイトを含む請求項１に記載の導電部材。
3. 前記熱伝導シートは金属を含む請求項１に記載の導電部材。
4. 前記導体と、前記熱伝導シートとは、接着層を介して接着されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の導電部材。
5. 前記導体が端子である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の導電部材。
6. 前記導体がバスバーである請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の導電部材。
7. 前記導体が電線である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の導電部材。
8. 前記突出部は前記電線の延びる方向に沿って連続的に形成されている請求項７に記載の導電部材。
9. 前記電線は、芯線の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線である請求項７または請求項８に記載の導電部材。
10. 前記突出部は、前記熱伝導シートの端部が接合された部分に形成されている請求項１から９のいずれか一項に記載の導電部材。
11. 前記突出部は、放熱部材に接触している請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の導電部材。
12. 前記放熱部材は金属製のパイプであり、前記導体、及び前記熱伝導シートは前記パイプの内部に配されている請求項１１に記載の導電部材。

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