JP2018045877A

JP2018045877A - バスバ構造体

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Publication number: JP2018045877A
Application number: JP2016179926A
Authority: JP
Inventors: 貴広野口; Takahiro Noguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2036-09-14
Also published as: JP6759911B2

Abstract

【課題】正極バスバと負極バスバとの絶縁性を確保できる、バスバ構造体を提供する。【解決手段】バスバ構造体１において、第１バスバ１０は、第２バスバ２０の第２バスバ本体２１と絶縁部材３０を挟んで対向配置され、且つ、対向方向に貫通して対向方向と交わる方向に並ぶ複数の貫通孔１１Ａが設けられた、第１バスバ本体１１を有する。第２バスバ２０は、複数の接合予定片２１Ｃを有している。各接合予定片２１Ｃは、第２バスバ本体２１から第１バスバ１０に向けて立ち上がり、基端部２１Ｃ１が対応する貫通孔１１Ａ及び貫通孔３０Ａ内に配設され、且つ、先端部２１Ｃ２が第１バスバ本体１１の第２バスバ本体２１に対向する第１面と反対側の第２面から突出している。そして、隣接する貫通孔１１Ａに挟まれた第１バスバ本体１１の各狭間部１１Ｄの上記第２面には、樹脂成形部４０が配設されている。【選択図】図４

Description

本発明は、バスバ構造体に関する。

特許文献１に開示されているバスバ構造体は、正極バスバと負極バスバとを有しており、正極バスバが絶縁材を挟んで負極バスバの上に重ねられている。また、正極バスバには、複数の貫通孔が設けられており、絶縁材にもこの貫通孔と重なる貫通孔が設けられている。負極バスバには、例えば接続対象であるパワーカードの負極端子と接合される負極舌部（つまり、接合予定片）が立設されおり、この負極舌部は正極バスバ及び絶縁材の上記貫通孔を通って正極バスバの上面よりも上に突出する。また、正極バスバにも、上記貫通孔の縁に正極舌部（つまり、接合予定片）が立設されている。この正極舌部は、例えば、上記パワーカードの正極端子と接合される。

特開２０１３−１３９２７０号公報

ところで、正極バスバと負極バスバとの間の高い絶縁性を確保するために、絶縁材の上記貫通孔の周囲に立設する筒状部を設け、該筒状部を正極バスバの貫通孔に通して正極バスバの上面よりも上に突出させることがある。これにより、負極バスバの負極舌部と正極バスバの隣接する貫通孔に挟まれた狭間部との沿面距離を確保することができるので、絶縁性を確保することができる。

しかしながら、負極舌部と負極端子とを溶接する際に発せられる光及び熱が上記筒状部に当たってしまうことで、上記筒状部が溶融又は焦げてしまって、沿面距離を確保できなくなってしまう可能性がある。この結果として、正極バスバと負極バスバとの絶縁性を確保できなくなってしまう可能性がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、正極バスバと負極バスバとの絶縁性を確保できる、バスバ構造体を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るバスバ構造体は、一方が正極バスバであり他方が負極バスバである、第１バスバ及び第２バスバと、前記第１バスバと前記第２バスバとの間に配設された絶縁材とを具備する。前記第１バスバは、前記第２バスバの第２バスバ本体と前記絶縁材を挟んで対向配置され、且つ、対向方向に貫通して前記対向方向と交わる方向に並ぶ複数の第１貫通孔が設けられた、第１バスバ本体を有する。前記絶縁材は、前記複数の第１貫通孔と重なる複数の第２貫通孔を有する。前記第２バスバは、各接合予定片が前記第２バスバ本体から前記第１バスバに向けて立ち上がり、各接合予定片の基端部が対応する前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔内に配設され、且つ、各接合予定片の先端部が前記第１バスバ本体の前記第２バスバ本体に対向する第１面と反対側の第２面から突出する、複数の接合予定片を有する。隣接する前記第１貫通孔に挟まれた前記第１バスバ本体の各狭間部の前記第２面には、樹脂モールド部が配設されている。

本発明によれば、正極バスバと負極バスバとの絶縁性を確保できる、バスバ構造体を提供することができる。

一実施形態のバスバ構造体の一例を示す斜視図である。一実施形態のバスバ構造体の一例を示す分解斜視図である。図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。図３におけるサークル部分の拡大図である。一実施形態のバスバ構造体及び該バスバ構造体とパワーカード端子との溶接の説明に供する図である。比較例に係るバスバ構造体及び該バスバ構造体とパワーカード端子との溶接の説明に供する図である。一実施形態の絶縁部材に用いられるプリプレグ材の一例の説明に供する図である。一実施形態の絶縁部材に用いられるプリプレグ材の一例の説明に供する図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

図１は、一実施形態のバスバ構造体の一例を示す斜視図である。図２は、一実施形態のバスバ構造体の一例を示す分解斜視図である。ただし、図２では、便宜上、後述する樹脂成形部（樹脂モールド部）の図示を省略している。図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。図４は、図３におけるサークル部分の拡大図である。各図において、ｘｙｚ３次元直交座標系を規定している。

バスバ構造体１は、例えば、電力変換装置に搭載されて用いられる。このバスバ構造体１は、第１バスバ１０と、第２バスバ２０と、絶縁部材３０と、樹脂成形部４０とを有する。第１バスバ１０及び第２バスバ２０の一方は正極バスバ（Ｐバスバ）であり、他方は負極バスバ（Ｎバスバ）である。

第１バスバ１０は、例えば、一枚の板金から形成されている。第１バスバ１０は、ｘｙ平面に広がる平板状の第１バスバ本体１１と、第１バスバ本体１１の−ｙ方向の端部で板金が折り曲げられて＋ｚ方向に立ち上がる立設板１２とを有している。この立設板１２は、例えば、電力変換装置のコンデンサモジュール（図示せず）の一方の電極と接続される。

第１バスバ本体１１の−ｙ側の領域には、それぞれ第１バスバ本体１１をｚ方向に貫通し且つ互いに狭間部１１Ｂを挟んでｘ方向に並ぶ、８個の貫通孔１１Ａが設けられている。この第１バスバ本体１１の−ｙ側の領域は、一重構造となっている。

第１バスバ本体１１の＋ｙ側の領域には、それぞれ第１バスバ本体１１をｚ方向に貫通し且つ互いに狭間部１１Ｄを挟んでｘ方向に並ぶ、８個の貫通孔１１Ｃが設けられている。各狭間部１１Ｄの−ｘ側で貫通孔１１Ｃに臨む端部及び第１バスバ本体１１の＋ｘ側の端部領域における貫通孔１１Ｃに臨む端部には、それぞれ、＋ｚ方向に立ち上がる接合予定片１１Ｅが設けられている。

この第１バスバ本体１１の＋ｙ側の領域は、板金が＋ｙ側で＋ｚ側に折り曲げられて重ねられた二重構造となっている。−ｘ方向から偶数番目の狭間部１１Ｄ及び接合予定片１１Ｅ並び第１バスバ本体１１の＋ｘ側の端部領域に設けられた接合予定片１１Ｅは、二重構造の上板部に設けられている。一方、−ｘ方向から奇数番目の狭間部１１Ｄ及び接合予定片１１Ｅは、二重構造の下板部に設けられている。従って、−ｘ方向から奇数番目の狭間部１１Ｄ及び接合予定片１１Ｅの基端部１１Ｅ１は、−ｘ方向から偶数番目の狭間部１１Ｄ及び接合予定片１１Ｅの基端部１１Ｅ１よりも−ｚ側に位置している。

第２バスバ２０は、例えば、一枚の板金から形成されている。第２バスバ２０は、ｘｙ平面に広がる平板状の第２バスバ本体２１と、第２バスバ本体２１の−ｙ方向の端部で板金が折り曲げられて＋ｚ方向に立ち上がる立設板２２とを有している。この立設板２２は、例えば、電力変換装置のコンデンサモジュール（図示せず）の他方の電極と接続される。第２バスバ本体２１の−ｙ側の領域は、第１バスバ本体１１と同様に、一重構造となっている。

第２バスバ本体２１の＋ｙ側の領域には、それぞれ第２バスバ本体２１をｚ方向に貫通し且つ互いに狭間部２１Ｂを挟んでｘ方向に並ぶ、８個の貫通孔２１Ａが設けられている。各狭間部２１Ｂの−ｘ側で貫通孔２１Ａに臨む端部及び第２バスバ本体２１の＋ｘ側の端部領域における貫通孔２１Ａに臨む端部には、それぞれ、＋ｚ方向に立ち上がる接合予定片２１Ｃが設けられている。

この第２バスバ本体２１の＋ｙ側の領域は、第１バスバ本体１１と異なり、板金が＋ｙ側で−ｚ側に折り曲げられて重ねられた二重構造となっている。−ｘ方向から偶数番目の狭間部２１Ｂ及び接合予定片２１Ｃ並び第２バスバ本体２１の＋ｘ側の端部領域に設けられた接合予定片２１Ｃは、二重構造の上板部に設けられている。一方、−ｘ方向から奇数番目の狭間部２１Ｂ及び接合予定片２１Ｃは、二重構造の下板部に設けられている。従って、−ｘ方向から奇数番目の狭間部２１Ｂ及び接合予定片２１Ｃの基端部２１Ｃ１は、−ｘ方向から偶数番目の狭間部２１Ｂ及び接合予定片２１Ｃの基端部２１Ｃ１よりも−ｚ側に位置している。

絶縁部材３０は、例えば、平板状のプリプレグ材である。絶縁部材３０の−ｙ側の領域には、第２バスバ本体２１の−ｘ方向から偶数番目の狭間部２１Ｂ（つまり、＋ｚ側に一段高い狭間部２１Ｂ）に対応する位置に狭間部３０Ｂを有するように、４つの貫通孔３０Ａを有している。すなわち、絶縁部材３０の−ｙ側の領域は、第２バスバ本体２１の＋ｙ側の領域の上板部の＋ｚ側の面上に重ねて配置可能な形状となっている。

絶縁部材３０の＋ｙ側の領域には、第１バスバ本体１１の−ｘ方向から奇数番目の狭間部１１Ｄ（つまり、−ｚ側に一段低い狭間部１１Ｄ）に対応する位置に狭間部３０Ｄを有するように、５つの貫通孔３０Ｃを有している。すなわち、絶縁部材３０の＋ｙ側の領域は、第１バスバ本体１１の＋ｙ側の領域の下板部の−ｚ側の面と当接可能な形状となっている。

以上の構成を有する第２バスバ２０に対して絶縁部材３０が＋ｚ側から重ねられる。このとき、隣接する２つの接合予定片２１Ｃが１つの貫通孔３０Ａに通される。そして、さらに、絶縁部材３０に対して第１バスバ１０が＋ｚ側から重ねられる。このとき、各接合予定片２１Ｃは、対応する貫通孔１１Ａに通される。すなわち、各接合予定片２１Ｃの基端部２１Ｃ１は、貫通孔３０Ａ及び貫通孔１１Ａの内部に位置し、その先端部２１Ｃ２は、第１バスバ本体１１の＋ｚ側の面から＋ｚ側に突出している。

この重ね合わせ状態において、第２バスバ２０の上記上板部と第１バスバ１０の上記下板部との離間距離は、絶縁部材３０の厚さに略等しい。すなわち、この重ね合わせ状態において、第１バスバ１０及び第２バスバ２０は、絶縁部材３０を挟んで、絶縁部材３０の厚さだけ離間した状態で配設されている。また、この重ね合わせ状態において、接合予定片２１Ｃの先端部２１Ｃ２のｚ方向の位置は、接合予定片１１Ｅの先端部１１Ｅ２のｚ方向の位置と略一致している。

樹脂成形部４０は、例えば、このように第１バスバ１０、絶縁部材３０、及び第２バスバ２０を重ね合わせた状態で、成形型（図示せず）内に配置し、この成形型内に樹脂を流し込むことにより、成形される。樹脂成形部４０は、第１バスバ１０、絶縁部材３０、及び第２バスバ２０の重ね合わせ構造における、接合予定片１１Ｅ及び接合予定片２１Ｃを除く部分を覆うように、設けられる（図１参照）。

具体的には、樹脂成形部４０は、図３及び図４に示すように、第１バスバ１０の狭間部１１Ｄ、絶縁部材３０の狭間部３０Ｂ、及び、第２バスバ２０の狭間部２１Ｂを覆うように設けられている。より詳細には、第１バスバ１０の狭間部１１Ｄの＋ｚ側の面上には、樹脂成形部４０の上部分４０Ａが設けられる。また、第１バスバ１０の狭間部１１Ｄ及び絶縁部材３０の狭間部３０Ｂの−ｘ側の側面には、樹脂成形部４０の側部分４０Ｂが設けられ、第１バスバ１０の狭間部１１Ｄ及び絶縁部材３０の狭間部３０Ｂの＋ｘ側の側面には、樹脂成形部４０の側部分４０Ｃが設けられる。また、第２バスバ２０の狭間部２１Ｂの−ｚ側の面には、樹脂成形部４０の下部分４０Ｄが設けられる。なお、第１バスバ１０の−ｘ方向から奇数番目の狭間部１１Ｄと第２バスバ２０−ｘ方向から奇数番目の狭間部２１Ｂとの間には、絶縁部材３０が挟まれていないので、空隙が存在する。この空隙は、樹脂成形部４０が入り込んで埋められる。

以上の構成を有するバスバ構造体１には、図５に示すように、例えばパワーカードの端子５０Ａが接続される。具体的には、図５に示すように、パワーカードの端子５０Ａが、貫通孔２１Ａ、貫通孔３０Ａ、及び貫通孔１１Ａに−ｚ側から通される。そして、パワーカードの端子５０Ａの先端部と接合予定片２１Ｃの先端部２１Ｃ２とが、レーザ光ＬＴを用いた溶接によって接合される。

ここで、比較例について図６を用いて説明する。図６は、比較例に係るバスバ構造体及び該バスバ構造体とパワーカード端子との溶接の説明に供する図である。比較例に係るバスバ構造体においては、Ｎバスバ（負極バスバ）のＮバスバ貫通孔に対して樹脂板の樹脂板貫通孔の周囲に立設された筒状部が挿入されている。これにより、図６に示すように、隣接する筒状部の対向する一対の壁と樹脂板本体とによって、Ｎバスバの狭間部の３方向が囲まれる。すなわち、断面コ字状の底部に、Ｎバスバの狭間部が配設されることになる。

この比較例に係るバスバ構造体においては、Ｐバスバの接合予定片とＮバスバの狭間部との間の絶縁性を保つために、樹脂板の筒状部の高さを高くして沿面距離を確保している。しかしながら、図６に示すように、レーザ光ＬＴの一次反射光ＬＴ１及び二次反射光ＬＴ２並びに放射熱が筒状部に当たってしまい、筒状部が溶融又は焦げてしまって、沿面距離を確保できなくなってしまう可能性がある。この結果として、ＰバスバとＮバスバとの絶縁性を確保できなくなってしまう可能性がある。これを回避するために、Ｐバスバの接合予定片の長さを長くすることも考えられる。しかしながら、接合予定片の長さを長くすると、インダクタンス値が大きくなるため、電力変換装置のトランジスタを高周波数で駆動することができない可能性がある。

これに対して、一実施形態のバスバ構造体１では、図５に示すように、第１バスバ１０の狭間部１１Ｄ、絶縁部材３０の狭間部３０Ｂ、及び、第２バスバ２０の狭間部２１Ｂを樹脂成形部４０で覆うことにより、第２バスバ２０の接合予定片２１Ｃと第１バスバ１０の狭間部１１Ｄとの絶縁性を確保している樹脂成形部４０の高さＨを低くすることができる。これにより、レーザ光ＬＴの一次反射光ＬＴ１及び二次反射光ＬＴ２が樹脂成形部４０に当たって絶縁性が確保できなくなることを回避することができる。すなわち、バスバ構造体１によれば、第１バスバ１０と第２バスバ２０との絶縁性を確保できる、バスバ構造体を実現することができる。

さらに、一実施形態のバスバ構造体１では、レーザ光ＬＴの一次反射光ＬＴ１及び二次反射光ＬＴ２並びに放射熱が樹脂成形部４０に当たらない範囲で、第２バスバ２０の接合予定片２１Ｃの長さＬを短くすることができる。これにより、電力変換装置のトランジスタを高周波数で駆動することが可能となる。

次に、絶縁部材３０に用いられるプリプレグ材の一例について、図７、図８を参照して説明する。

まず、ガラス繊維を平織したガラスクロスを複数枚用意する。図７では、２枚のガラスクロスＣ１，Ｃ２が用意されている。ガラスクロスＣ１，Ｃ２は、例えば、約４μｍのガラス繊維を平織したものであり、厚さは約０．０５ｍｍである。

このガラスクロスＣ１とガラスクロスＣ２とを重ねた状態で、エポキシ樹脂を含浸させる。

この生成方法により、薄い上に破壊電圧が高い、プリプレグ材を実現することができる。

以上のように一実施形態によれば、バスバ構造体１において、第１バスバ１０は、第２バスバ２０の第２バスバ本体２１と絶縁部材３０を挟んで対向配置され、且つ、対向方向（ここでは、ｚ方向）に貫通して対向方向と交わる方向（ここでは、ｘ方向）に並ぶ複数の貫通孔１１Ａが設けられた、第１バスバ本体１１を有する。絶縁部材３０は、複数の貫通孔１１Ａと重なる複数の貫通孔３０Ａを有している。第２バスバ２０は、複数の接合予定片２１Ｃを有している。各接合予定片２１Ｃは第２バスバ本体２１から第１バスバ１０に向けて立ち上がり、各接合予定片２１Ｃの基端部２１Ｃ１が対応する貫通孔１１Ａ及び貫通孔３０Ａ内に配設され、且つ、各接合予定片２１Ｃの先端部２１Ｃ２が第１バスバ本体１１の第２バスバ本体２１に対向する第１面と反対側の第２面から突出している。そして、隣接する貫通孔１１Ａに挟まれた第１バスバ本体１１の各狭間部１１Ｄの上記第２面には、樹脂成形部４０（特に、上部分４０Ａ）が配設されている。

このバスバ構造体１の構成により、第１バスバ１０と第２バスバ２０との絶縁性を確保できる、バスバ構造体を実現することができる。さらに、第２バスバ２０の接合予定片２１Ｃの長さＬを短くすることができるので、電力変換装置のトランジスタを高周波数で駆動することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１バスバ構造体
１０第１バスバ
１１第１バスバ本体
１１Ａ，１１Ｃ貫通孔
１１Ｂ，１１Ｄ狭間部
１１Ｅ接合予定片
１１Ｅ１基端部
１１Ｅ２先端部
１２立設板
２０第２バスバ
２１第２バスバ本体
２１Ａ貫通孔
２１Ｂ狭間部
２１Ｃ接合予定片
２１Ｃ１基端部
２１Ｃ２先端部
２２立設板
３０絶縁部材
３０Ａ，３０Ｃ貫通孔
３０Ｂ，３０Ｄ狭間部
４０樹脂成形部
４０Ａ上部分
４０Ｂ側部分
４０Ｃ側部分
４０Ｄ下部分
５０Ａ端子
Ｃ１，Ｃ２ガラスクロス
ＬＴレーザ光
ＬＴ１一次反射光
ＬＴ２二次反射光

Claims

一方が正極バスバであり他方が負極バスバである、第１バスバ及び第２バスバと、前記第１バスバと前記第２バスバとの間に配設された絶縁材とを具備するバスバ構造体において、
前記第１バスバは、前記第２バスバの第２バスバ本体と前記絶縁材を挟んで対向配置され、且つ、対向方向に貫通して前記対向方向と交わる方向に並ぶ複数の第１貫通孔が設けられた、第１バスバ本体を有し、
前記絶縁材は、前記複数の第１貫通孔と重なる複数の第２貫通孔を有し、
前記第２バスバは、各接合予定片が前記第２バスバ本体から前記第１バスバに向けて立ち上がり、各接合予定片の基端部が対応する前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔内に配設され、且つ、各接合予定片の先端部が前記第１バスバ本体の前記第２バスバ本体に対向する第１面と反対側の第２面から突出する、複数の接合予定片を有し、
隣接する前記第１貫通孔に挟まれた前記第１バスバ本体の各狭間部の前記第２面には、樹脂モールド部が配設されている、
バスバ構造体。