JP2018067432A - Aluminum alloy material for bus bar, bus bar and manufacturing method of bus bar - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バスバー用アルミニウム合金材、バスバー及びバスバーの製造方法に関する。 The present invention relates to an aluminum alloy material for bus bars, a bus bar, and a method for manufacturing the bus bar.
従来から、新幹線、リニアモーターカー、ハイブリッド自動車、電気自動車等の輸送機械には、PCU(Power Control Unit)等の配線用導電部材として、優れた導電性及び強度を有する純銅板よりなるバスバーが用いられている。また、近年では銅に比べて安価であり、比重の小さいアルミニウム合金製のバスバーが検討されている。 Conventionally, a bus bar made of a pure copper plate having excellent conductivity and strength is used as a conductive member for wiring such as a PCU (Power Control Unit) in a transportation machine such as a bullet train, a linear motor car, a hybrid vehicle, and an electric vehicle. It has been. In recent years, bus bars made of aluminum alloy that are less expensive than copper and have a small specific gravity have been studied.
しかし、複雑な形状のバスバーをプレスによる打ち抜きによって作成した場合、打ち抜き屑が多量に発生し、歩留りが悪化するという問題がある。 However, when a bus bar having a complicated shape is produced by punching with a press, there is a problem that a large amount of punching waste is generated and the yield deteriorates.
かかる問題の対策として、従来のプレス打ち抜き加工ではなく、エッジワイズ曲げ加工を用いて所望の形状に成形されるバスバー(特許文献1)が提案されている。また、エッジワイズ曲げ加工性を向上させるために、エッジワイズ曲げ加工部に凹部を形成する方法(特許文献2)も提案されている。 As a countermeasure against such a problem, there has been proposed a bus bar (Patent Document 1) that is formed into a desired shape using edgewise bending instead of the conventional press punching. In order to improve edgewise bending workability, a method of forming a recess in an edgewise bending portion (Patent Document 2) has also been proposed.
アルミニウム合金をバスバーに適用する場合、アルミニウム合金は銅よりも導電率が低いため、より大きな断面積とする必要があり、バスバーを収納する空間上の制約から、幅広のバスバーを使用しなければならない場合がある。しかし、このような幅広のバスバーに対してエッジワイズ曲げ加工を適用しようとした場合、アルミニウム合金の曲げ加工性の低さによってエッジワイズ曲げ外周部に割れが発生するという問題がある。 When aluminum alloy is applied to bus bars, aluminum alloy has lower conductivity than copper, so it needs to have a larger cross-sectional area, and wide bus bars must be used due to space constraints to accommodate bus bars There is a case. However, when the edgewise bending process is applied to such a wide bus bar, there is a problem that the edgewise bending outer peripheral portion is cracked due to the low bending processability of the aluminum alloy.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、バスバーとして求められる導電性能を有し、且つ、エッジワイズ曲げ加工を行うことにより高い製品歩留りを有するバスバー用アルミニウム合金材を提供することを目的とする。また、上記バスバー用アルミニウム合金材を備えるバスバー及びバスバーの製造方法を提供することも本発明の目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and provides an aluminum alloy material for a bus bar having a conductive performance required as a bus bar and having a high product yield by performing edgewise bending. Objective. It is also an object of the present invention to provide a bus bar including the aluminum alloy material for bus bars and a method for manufacturing the bus bar.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係るバスバー用アルミニウム合金材は、
直線部を備えエッジワイズ曲げ加工が行われるバスバー用アルミニウム合金材であって、
前記エッジワイズ曲げ加工の曲げ内周部にあたる部分に形成された凹部と、
前記エッジワイズ曲げ加工の曲げ外周部にあたる部分に形成された凸部と、を備える、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an aluminum alloy material for bus bars according to the first aspect of the present invention,
An aluminum alloy material for a bus bar that has a straight portion and is edgewise bent,
A recess formed in a portion corresponding to a bending inner periphery of the edgewise bending process;
A convex portion formed on a portion corresponding to a bending outer peripheral portion of the edgewise bending process,
It is characterized by that.
前記凹部は、エッジワイズ曲げ加工部の内側曲げ半径以上の半径を有する円弧形状であり、
前記凹部の縁部から前記凸部の縁部までの最小距離は、前記直線部の幅以上の距離である、
こととしてもよい。
The concave portion has an arc shape having a radius equal to or larger than the inner bending radius of the edgewise bending portion,
The minimum distance from the edge of the concave portion to the edge of the convex portion is a distance greater than or equal to the width of the straight portion.
It is good as well.
前記凸部の面積は、前記凹部の面積と同等以上である、
こととしてもよい。
The area of the convex part is equal to or greater than the area of the concave part,
It is good as well.
前記凸部は、複数の個別凸部を備える、
こととしてもよい。
The convex portion includes a plurality of individual convex portions.
It is good as well.
前記凸部の円弧部周長が、前記凹部の円弧部周長より長い、
こととしてもよい。
The arc portion circumferential length of the convex portion is longer than the arc portion circumferential length of the concave portion,
It is good as well.
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係るバスバーは、
上記のバスバー用アルミニウム合金材を備える、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the bus bar according to the second aspect of the present invention is:
Provided with the above aluminum alloy material for bus bars,
It is characterized by that.
上記目的を達成するため、本発明の第3の観点に係るバスバーの製造方法は、
直線部と、凹部及び凸部により屈曲したエッジワイズ曲げ加工部と、備えるバスバー材を用意し、
前記凹部を内側とし前記凸部を外側として、前記エッジワイズ曲げ加工部においてエッジワイズ曲げ加工を行う、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a bus bar according to the third aspect of the present invention includes:
Prepare a bus bar material with a straight part and an edgewise bent part bent by a concave part and a convex part,
With the concave portion on the inside and the convex portion on the outside, edgewise bending is performed in the edgewise bending portion,
It is characterized by that.
上記バスバー用アルミニウム合金材は、エッジワイズ曲げ内周部に予め凹部を設けていることから、エッジワイズ曲げ加工を容易に行うことができ、歩留りを高めることができる。 Since the said aluminum alloy material for bus bars has provided the recessed part previously in the edgewise bending inner peripheral part, it can perform an edgewise bending process easily and can raise a yield.
また、上記バスバー用アルミニウム合金材は、エッジワイズ曲げ外周部に予め凸部を設けていることから、エッジワイズ曲げ内周部に凹部を設けた場合でも、凸部と凹部との断面積が、直線部とほぼ同等の断面積を有することにより、エッジワイズ曲げ加工後に優れた導電性を有する。 In addition, since the bus bar aluminum alloy material is provided with a convex portion in the edgewise bending outer peripheral portion in advance, even when a concave portion is provided in the edgewise bending inner peripheral portion, the cross-sectional area of the convex portion and the concave portion is By having substantially the same cross-sectional area as that of the straight portion, it has excellent conductivity after edgewise bending.
以上のように、本発明によれば、バスバーとして求められる導電性能を有し、且つ、エッジワイズ曲げ加工を行うことにより高い製品歩留りを有するバスバー用アルミニウム合金材が得られる。また、上記バスバー用アルミニウム合金材を備えるバスバー及びバスバーの製造方法も得られる。 As described above, according to the present invention, an aluminum alloy material for a bus bar having a conductive performance required for a bus bar and having a high product yield can be obtained by performing edgewise bending. Moreover, the bus bar provided with the said aluminum alloy material for bus bars, and the manufacturing method of a bus bar are also obtained.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(第1実施形態)
図1(a),(b)に示すように、第1実施形態に係るバスバー100は、基本的に直線部11による平角の棒状に形成されている。但し、所定の1つ以上の部分において、図示のように、円弧形状の凹部12及び凸部13が予め設けられて屈曲していることを特徴とする。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
バスバー100は、アルミニウム合金の圧延板材から図1(a)の形状に打ち抜き加工を行うことによって製造される。バスバーとして用いられるアルミニウム合金には、強度・導電性・曲げ加工性が求められることから、1000系や6000系などのアルミニウム合金が好適に用いられる。
The
凹部12及び凸部13は、バスバー100の平角断面のうち短辺側面14が凹部(14a)又は凸部(14b)となることにより形成される。従って、図1(a)は平角断面のうち長辺側面15を示している。
The
直線部11と円弧部(凹部12又は凸部13)との境界は、滑らかに丸みが設けられている。境界は、図1に示す場合よりもさらになだらかに変化する形状であってもよい。後述の第2実施形態以降(一部の図示を簡略化している)の構造についても同様である。
The boundary between the
凹部12は、所定の半径Riで形成される。凸部13は、凹部12と同等又はバスバー100のエッジワイズ曲げ(後述)時の形状を考慮した半径Roで形成される。凸部13の中心は、凹部12の中心に比べて図示右側へ距離dでずれた位置にある。このように中心の位置を互いにずらすことで、エッジワイズ曲げ加工を容易にして加工後に所望の形状を容易に得ることができる。なお、バスバー100の各部の寸法及びエッジワイズ曲げの方法等に応じて、中心位置のずれの方向は図1の例とは逆であってもよい。
The
後述するように、最終的にエッジワイズ曲げ内側部は円弧形状になるため、あらかじめ形状を円弧形状としておくことが成形性の上で好ましい。 As will be described later, since the edgewise bending inner portion finally has an arc shape, it is preferable in terms of formability to make the shape an arc shape in advance.
ここで、直線部11の板幅をt1とし、凹部12及び凸部13により形成される屈曲部であるエッジワイズ曲げ加工部の幅(凹部12の縁部から凸部13の縁部までの最小距離)をt2としたとき、t2≧t1とすることが好ましい。これは、バスバー100が導電部材として用いられることから、必要な導電性を得るためである。
Here, the plate width of the
また、エッジワイズ曲げ加工部における直線部11の幅方向の両縁部においてそれぞれの仮想直線を図1に描き、凹部12と仮想直線との間で形成される凹部領域の面積をA12とし、凸部13と仮想直線との間で形成される凸部領域の面積をA13としたとき、A13はA12と同等以上であることが好ましい。曲げ加工後に、曲げ全周にわたって十分な断面積を確保するためには、凸部の面積は凹部の面積と同等以上でなければならないためである。より好ましくは、凸部13の面積は、凹部12の面積より大きい(A13>A12)。
In addition, each virtual straight line is drawn in FIG. 1 at both edges in the width direction of the
また、凸部13の円弧部周長が凹部12の円弧部周長より長いことが好ましい。エッジワイズ曲げ加工を行った際に、加工部の外側は延びて内側は縮む。凸部13及び凹部12を設けることによって、このような延び、縮みが抑えられる。その際、エッジワイズ曲げ加工による導体の断面積の低下を抑制するため、凸部13は凹部12に対して予め周長がより長くなるように形成される。
Further, it is preferable that the arc portion circumferential length of the
次に、上述のバスバー100の曲げ形態について図2を用いて説明する。
Next, the bending form of the
本実施形態では、バスバー100はエッジワイズ曲げ加工が行われる。エッジワイズ曲げ加工とは、アルミニウム合金(純アルミニウムを含む)の平角導体の一方の短辺側の面を内周面、他方の短辺側の面を外周面とし、外周面側から内周面側に曲げ荷重を加えて、平角導体を所定の角度だけ曲げる加工である。これに対して、フラットワイズ曲げ加工とは、アルミニウム合金平角導体の一方の長辺側の面を内周面、他方の長辺側の面を外周面とし、外周面側から内周面側に曲げ荷重を加えて、平角導体を所定の角度だけ曲げる加工である。
In the present embodiment, the
図2に示す例では、バスバー100が凹部12を内側とし凸部13を外側として90°曲げられている。図中二点鎖線で示されているのは単純な平角導体と仮定した場合の内曲げ半径Rbである。直線部11と凹部12との境界部の位置から円弧状にRbが形成されるとして、Rbは、凹部12の大きさと凹部12の両側の直線部11間の角度から求められる。
In the example shown in FIG. 2, the
曲げによって凹部12の部分は圧縮により変形して内径が小さくなるが、内曲げ半径Rbに比べて同等又はやや大きくなる。また、凸部13の部分は曲げによって引張力を受ける。図2の例は、曲げ時に凸部13が突出をしないよう考慮して曲げ加工の前における凸部13の外径を決定している。
The portion of the
以上説明したように、本実施形態に係るバスバー100のエッジワイズ曲げ加工部には、曲げ内周部に、エッジワイズ曲げ加工前に予め凹部12が設けられている。これにより、曲げ外周部に発生するひずみを軽減する効果が得られる。
As described above, in the edgewise bent portion of the
また、エッジワイズ曲げ加工部における曲げ外周部には、エッジワイズ曲げ加工前に予め凸部13が設けられている。これにより、凹部12の形成により減少した断面積を補う効果が得られ、必要な導電性を得ることができる。
Further, a
バスバー100は導電性確保のため広い幅が求められ、狭い範囲に収めるために内曲げ半径Rbが小さいことが求められる。そのため、板幅t1より内曲げ半径Rbが小さいものを割れ無く成形する場合、凹部12及び凸部13を形成することが好ましい。例えば、単純な平角導体のエッジワイズ曲げにおいてRb/t1=1前後で曲げ外周部に割れ又はくびれが発生する場合でも、凹部12及び凸部13を形成することでRb/t1をより小さくすることが可能になる。
The
また、本実施形態によれば、ほぼ直線部11でエッジワイズ曲げが予定される部分にのみ凹部12及び凸部13を設ける。これにより、エッジワイズ曲げ後の形状に相当する形状を板材から打ち抜き加工によって形成する場合に比べ、本実施形態ではバスバー100を製造する場合の歩留まりを向上させることができる。
In addition, according to the present embodiment, the
(第2実施形態)
第2実施形態に係るバスバー100は、第1実施形態と同様にエッジワイズ曲げ加工部において凹部12及び凸部13が設けられている。しかしながら、凹部12(谷)の中心と凸部13(山)の中心とが一致している点において第1実施形態と異なっている。
(Second Embodiment)
As with the first embodiment, the
図3に示すように、凸部13の中心は、凹部12の中心に比べて図示左右方向において一致している。このように、バスバー100の板幅t1及び内曲げ半径Rb等の各部の寸法及びエッジワイズ曲げの方法に応じて、第1実施形態と併せて凹部12の中心と凸部13の中心との位置関係を任意にとることができる。
As shown in FIG. 3, the center of the
(第3実施形態)
以下、第3実施形態から第5実施形態までにつき、凸部13の形状の例を示す。
(Third embodiment)
Hereinafter, the example of the shape of the
図4に示す第3実施形態において、半径Roの1個の凸部13が設けられている。凹部12は図示を省略しているが、図1と同様に形成される。図4の凸部13の外径と図1の凹部12の内径は必ずしも同一でなくてもよい。従って、図4の例は図1の構成と同等である。
In the third embodiment shown in FIG. 4, one
(第4実施形態)
図5に示す第4実施形態において、凸部13は、半径Roの個別凸部13a,13b,13cが並ぶ形態となっている。凹部12は図示を省略しているが、図1と同様に形成される。図4の個別凸部13a,13b,13cの外径と図1の凹部12の内径は必ずしも同一でなくてもよく、図示の凸部13の幅に概ね対応する幅となるように凹部12が形成される。凸部13の円弧端部には円弧端部に変形が集中しやすくなることから、本実施形態のように複数の円弧を並べることにより変形を分散させることができる。
(Fourth embodiment)
In 4th Embodiment shown in FIG. 5, the
(第5実施形態)
図6に示す第5実施形態において、凸部13は、図5と同様に個別凸部13a,13b,13cが並ぶ形態となっている。本実施形態が図5と異なる点は、個別凸部13a,13b,13cの山側のみならず、個別凸部13a,13b間及び個別凸部13b,13c間の谷側においても半径Roとなっていることである。これにより、個別凸部13aから個別凸部13cに亘って略正弦波のような波形が形成されている。図6のような構成によっても、図5の場合のように複数の円弧を並べることにより変形を分散させることができ、さらに上記の谷側の円弧も含めてその効果を大きくすることができる。
(Fifth embodiment)
In 5th Embodiment shown in FIG. 6, the
なお、この発明は上述した実施形態や具体例に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and specific examples, and various modifications and applications are possible.
エッジワイズ曲げ加工部の内曲げ半径Rbは、平角導体断面の幅(長辺側面15の幅)t1よりも小さいものであってもよい。平角導体断面の幅t1に対して内曲げ半径Rbが小さいほどエッジワイズ曲げ加工時に割れが発生しやすくなるため、凹部12を形成する効果がより顕著になる。
The inner bending radius Rb of the edgewise bending portion may be smaller than the width (width of the long side surface 15) t1 of the flat conductor cross section. As the inner bending radius Rb is smaller with respect to the width t1 of the rectangular conductor cross section, cracks are more likely to occur during edgewise bending, so the effect of forming the
凹部12は、エッジワイズ曲げ加工部の内曲げ半径Rb以上の半径を持つ円弧形状であってもよい。エッジワイズ曲げ加工時に曲げ内周部は長手方向に圧縮変形を受けるため、あらかじめ内曲げ半径Rb以上の半径を持つ円弧形状を形成しておくことで、エッジワイズ曲げ加工後に内曲げ半径Rbに等しい形状を得ることができる。
The
11 直線部
12 凹部
13 凸部
13a,13b,13c 個別凸部
14 短辺側面
14a 凹部
14b 凸部
15 長辺側面
100 バスバー
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記エッジワイズ曲げ加工の曲げ内周部にあたる部分に形成された凹部と、
前記エッジワイズ曲げ加工の曲げ外周部にあたる部分に形成された凸部と、を備える、
ことを特徴とするバスバー用アルミニウム合金材。 An aluminum alloy material for a bus bar that has a straight portion and is edgewise bent,
A recess formed in a portion corresponding to a bending inner periphery of the edgewise bending process;
A convex portion formed on a portion corresponding to a bending outer peripheral portion of the edgewise bending process,
An aluminum alloy material for bus bars characterized by the above.
前記凹部の縁部から前記凸部の縁部までの最小距離は、前記直線部の幅以上の距離である、
ことを特徴とする請求項1に記載のバスバー用アルミニウム合金材。 The concave portion has an arc shape having a radius equal to or larger than the inner bending radius of the edgewise bending portion,
The minimum distance from the edge of the concave portion to the edge of the convex portion is a distance greater than or equal to the width of the straight portion.
The aluminum alloy material for bus bars according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のバスバー用アルミニウム合金材。 The area of the convex part is equal to or greater than the area of the concave part,
The aluminum alloy material for bus bars according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のバスバー用アルミニウム合金材。 The convex portion includes a plurality of individual convex portions.
The aluminum alloy material for bus bars according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のバスバー用アルミニウム合金材。 The arc portion circumferential length of the convex portion is longer than the arc portion circumferential length of the concave portion,
The aluminum alloy material for bus bars according to claim 1.
ことを特徴とするバスバー。 The aluminum alloy material for bus bars according to any one of claims 1 to 5,
This is a bus bar.
前記凹部を内側とし前記凸部を外側として、前記エッジワイズ曲げ加工部においてエッジワイズ曲げ加工を行う、
ことを特徴とするバスバーの製造方法。 Prepare a bus bar material with a straight part and an edgewise bent part bent by a concave part and a convex part,
With the concave portion on the inside and the convex portion on the outside, edgewise bending is performed in the edgewise bending portion,
A method of manufacturing a bus bar.
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