JP2020145888A - バスバ固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】第２バスバの剛性を保持し、バスバをパワーモジュールに安定して固定することができるバスバ固定構造を提供する。【解決手段】モータとパワーモジュール５を電気的に接続するバスバ７と、パワーモジュール５に搭載されバスバ７の近傍に配置される電流センサ９とを備え、パワーモジュール５に対してバスバ７を固定するバスバ固定構造１において、バスバ７が、パワーモジュール５に対して電流センサ９を挟んで対向して配置される第１バスバ１１と、パワーモジュール５と第１バスバ１１を電気的に接続する第２バスバ１３とを有し、第２バスバ１３が、柱状に形成された締結部材１５と、ボルト部材１７とを有し、締結部材１５が、パワーモジュール５に締結されるパワー締結部１９と、治具と係合し締結部材１５を回転させパワー締結部１９を締結させる操作部２１と、ボルト部材１７が締結され第１バスバ１１に電気的に接続されるバスバ締結部２３とを有した。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に適用されるバスバ固定構造に関する。詳細には、モータとパワーモジュールとを電気的に接続するバスバの近傍に配置される電流センサを有するバスバ固定構造に関する。

従来、バスバ固定構造に適用される電流センサとしては、モータとパワーモジュールとを電気的に接続するバスバと、パワーモジュールに搭載されバスバの近傍に配置される電流センサとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この電流センサでは、バスバがケーシング内に収容され、電流センサが樹脂モールド内に配置されており、ケーシングと樹脂モールドとを組付けることによって、バスバが電流センサの近傍に配置される。

このような電流センサは、ケーシングと樹脂モールドとが組付けられた状態で、パワーモジュールに搭載されることにより、モータとパワーモジュールとがバスバを介して電気的に接続され、電流センサによって、モータとパワーモジュールとの間の電力を検出することができる。

このような電流センサに対して、パワーモジュール上に電流センサが搭載され、パワーモジュールに対して電流センサを挟んでバスバが対向して配置され、パワーモジュールに対してバスバが固定されるバスバ固定構造がある。

このバスバ固定構造では、バスバが、パワーモジュールに対して電流センサを挟んで対向して配置される第１バスバと、電流センサの近傍に配置されパワーモジュールと第１バスバとを電気的に接続する第２バスバとを有している。

このようなバスバ固定構造では、第２バスバが、長尺状のねじ部材で形成され、第１バスバ側から電流センサを挿通し、端部の締結部をパワーモジュールに配置させ、第１バスバ側の頭部を治具に係合させて回転することにより、バスバを介してモータとパワーモジュールとが電気的に接続されると共に、バスバがパワーモジュールに対して固定される。

特開２０１６−２０６０１５号公報

しかしながら、上記のようなバスバ固定構造では、第２バスバが長尺状のねじ部材であるので、頭部から締結部までの距離が長く、第２バスバの剛性が低下して締結部の締結時に捩れが生じ易く、締結部における締結トルクが掛かり難くなっていた。

そこで、この発明は、第２バスバの剛性を保持し、バスバをパワーモジュールに安定して固定することができるバスバ固定構造の提供を目的としている。

請求項１記載の発明は、モータとパワーモジュールとを電気的に接続するバスバと、前記パワーモジュールに搭載され前記バスバの近傍に配置される電流センサとを備え、前記パワーモジュールに対して前記バスバを固定するバスバ固定構造であって、前記バスバは、前記パワーモジュールに対して前記電流センサを挟んで対向して配置される第１バスバと、前記電流センサの近傍に配置され前記パワーモジュールと前記第１バスバとを電気的に接続する第２バスバとを有し、前記第２バスバは、柱状に形成された締結部材と、ボルト部材とを有し、前記締結部材は、前記パワーモジュールに締結されるパワー締結部と、治具と係合し前記締結部材を回転させ前記パワー締結部を締結させる操作部と、前記ボルト部材が締結され前記第１バスバに電気的に接続されるバスバ締結部とを有することを特徴とする。

このバスバ固定構造では、第２バスバが、柱状に形成された締結部材と、ボルト部材とを有するので、１つの部材を短くすることができ、第２バスバの剛性を高めることができる。

また、締結部材が、パワーモジュールに締結されるパワー締結部と、治具と係合し締結部材を回転させパワー締結部を締結させる操作部と、ボルト部材が締結され第１バスバに電気的に接続されるバスバ締結部とを有するので、パワー締結部とバスバ締結部とを分割して締結することで、安定した締結トルクを得ることができる。

従って、このようなバスバ固定構造では、第２バスバを締結部材とボルト部材とに分割することによって、第２バスバの剛性を保持し、バスバをパワーモジュールに安定して固定することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のバスバ固定構造であって、前記操作部は、多角形状に形成されていることを特徴とする。

このバスバ固定構造では、操作部が、多角形状に形成されているので、治具との係合を各角部で行うことができ、締結部材を安定してパワーモジュールに固定することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のバスバ固定構造であって、前記締結部材は、前記バスバ締結部側が有底の中空状に形成され、前記バスバ締結部は、前記締結部材の中空状の内周に雌ねじで形成され、前記操作部は、前記締結部材の中空状の底部に形成されていることを特徴とする。

このバスバ固定構造では、バスバ締結部が、締結部材の中空状の内周に雌ねじで形成され、操作部が、締結部材の中空状の底部に形成されているので、締結部材の外周面が外方に向けて張り出すことがなく、締結部材の剛性を保持しつつ、締結部材の大型化を抑制することができる。

本発明によれば、第２バスバの剛性を保持し、バスバをパワーモジュールに安定して固定することができるバスバ固定構造を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るバスバ固定構造の断面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ断面図である。（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。（ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態に係るバスバ固定構造の操作部の他例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバ固定構造のコントロール基板に電流センサを組付けるときの斜視図である。 本発明の実施の形態に係るバスバ固定構造のインバータをモータに組付けるときの斜視図である。

図１〜図５を用いて本発明の実施の形態に係るバスバ固定構造について説明する。

本実施の形態に係るバスバ固定構造１は、モータ３とパワーモジュール５とを電気的に接続するバスバ７と、パワーモジュール５に搭載されバスバ７の近傍に配置される電流センサ９とを備え、パワーモジュール５に対してバスバ７を固定する。

また、バスバ７は、パワーモジュール５に対して電流センサ９を挟んで対向して配置される第１バスバ１１と、電流センサ９の近傍に配置されパワーモジュール５と第１バスバ１１とを電気的に接続する第２バスバ１３とを有する。

そして、第２バスバ１３は、柱状に形成された締結部材１５と、ボルト部材１７とを有し、締結部材１５は、パワーモジュール５に締結されるパワー締結部１９と、治具（不図示）と係合し締結部材１５を回転させパワー締結部１９を締結させる操作部２１と、ボルト部材１７が締結され第１バスバ１１に電気的に接続されるバスバ締結部２３とを有する。

また、操作部２１は、多角形状に形成されている。

さらに、締結部材１５は、バスバ締結部２３側が有底の中空状に形成され、バスバ締結部２３は、締結部材１５の中空状の内周に雌ねじで形成され、操作部２１は、締結部材１５の中空状の底部に形成されている。

ここで、本実施の形態に係るバスバ固定構造１は、ハイブリッド車や電気自動車などの電動車両に搭載されたモータ３とバッテリなどの電源（不図示）との間に配置されたインバータ２５に適用されている。

図５に示すように、モータ３は、電動車両に搭載され、電源からインバータ２５を介して供給される電力によって電動車両を駆動する推進用の駆動源となっている。

図１〜図５に示すように、インバータ２５は、パワーモジュール５と、コントロール基板２７と、ドライブ基板２９と、電流センサ９と、バスバ７とを備えている。

パワーモジュール５は、平滑コンデンサ（不図示）で平滑化された電源からの直流電力を三相交流電力に変換する。

このパワーモジュール５は、ＵＶＷの各相の上アーム及び下アームを構成する６つのパワー半導体スイッチング素子（不図示）を有している。

なお、パワー半導体スイッチング素子には、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いることができる。

コントロール基板２７は、パワーモジュール５の上面側に、ボルトなどの固定手段によって固定される合成樹脂などからなるブラケット３１の上面側に、ボルトなどの固定手段によって固定される。

このコントロール基板２７には、コントロール回路が形成され、車両に搭載された各機構の作動を制御するコントローラ（不図示）に電気的に接続され、コントローラからのトルク指令値が入力される。

このようなコントロール基板２７は、コネクタなどの接続手段（不図示）を介してドライブ基板２９に電気的に接続され、コントローラから入力されたトルク指令値に応じたデューティー比のパルス信号をドライブ基板２９に出力する。

ドライブ基板２９は、ブラケット３１の下面側に、ボルトなどの固定手段によって固定されると共に、パワーモジュール５の上面側に、半田付けやボルトなどの接続手段によってパワーモジュール５に電気的に接続されている。

このドライブ基板２９には、ドライブ回路が形成され、コントロール基板２７から入力されたパルス信号に基づいて制御信号を生成し、パワーモジュール５の各パワー半導体スイッチング素子の制御電極（例えば、ゲート）に出力する。

このようなドライブ基板２９は、生成された制御信号により、パワーモジュール５の各パワー半導体スイッチング素子を、コントローラからのトルク指令値に応じたトルクをモータ３に出力させるパターンでオンオフ動作させる。

このようなコントロール基板２７とドライブ基板２９との間には、電流センサ９が配置されている。

電流センサ９は、コントロール基板２７の下面側に、ボルトなどの固定手段によって固定されると共に、半田付けやボルトなどの接続手段によってコントロール基板２７に電気的に接続されている。

この電流センサ９には、コントロール基板２７とドライブ基板２９とから露出する部分に、ＵＶＷの各相に応じたバスバ７が挿通して配置され、コイル３３と素子（不図示）が内蔵された３つの検出部３５が形成されている。

このような電流センサ９は、各検出部３５に配置されたバスバ７を流れる電流値を検出し、コントロール基板２７を介して検出した電流値をコントローラに出力する。

バスバ７は、モータ３とパワーモジュール５とを電気的に接続し、パワーモジュール５のＵＶＷ相を構成する６つのパワー半導体スイッチング素子に応じて、３つ（ここでは１つのみ図示）備えている。

このバスバ７は、第１バスバ１１と、第２バスバ１３とを備えている。

第１バスバ１１は、平板状でＬ字状に形成され、モータ接続部３７と、バスバ接続部３９とを備えている。

モータ接続部３７は、バスバ接続部３９の端部から下方に向けてほぼ垂直に屈曲され、端部がモータ３に設けられた接続部（不図示）に電気的に接続される。

バスバ接続部３９は、パワーモジュール５に対して電流センサ９を挟んで対向し、電流センサ９やコントロール基板２７の表面とほぼ平行に配置される。

このバスバ接続部３９の端部側には、第２バスバ１３のボルト部材１７が挿通される孔が形成され、ボルト部材１７が第２バスバ１３の締結部材１５に締結されることにより、第１バスバ１１と第２バスバ１３とが電気的に接続される。

第２バスバ１３は、締結部材１５と、ボルト部材１７とを備えている。

締結部材１５は、導通部材からなり、円柱状で、第１バスバ１１側の端部が有底の中空状に形成され、パワー締結部１９と、操作部２１と、バスバ締結部２３とを備えている。

パワー締結部１９は、締結部材１５のパワーモジュール５側の端部の外周に形成された雄ねじとなっている。

このパワー締結部１９は、パワーモジュール５に電流センサ９が配置された状態で、電流センサ９の検出部３５に締結部材１５を挿通させることにより、パワーモジュール５のパワー半導体スイッチング素子に接続され雌ねじで形成された締結部に配置される。

このように配置されたパワー締結部１９は、操作部２１に治具（不図示）を係合させ、締結部材１５を回転させることにより、パワーモジュール５の締結部に締結され、締結部材１５がパワーモジュール５に固定されつつ、締結部材１５とパワーモジュール５とが電気的に接続される。

操作部２１は、締結部材１５の中空状に形成された底部に設けられ、治具が係合可能なように、多角形状（ここでは六角形状）に形成されている。

この操作部２１には、操作部２１の形状と同様な外形形状を有する治具が係合され、治具を回転させることにより、締結部材１５が回転されてパワー締結部１９がパワーモジュール５の締結部に締結される。

なお、操作部２１の多角形状としては、例えば、図３に示すように、プラス形状に形成された操作部２１ａ、マイナス形状に形成された操作部２１ｂ、星形に形成された操作部２１ｃなど、どのような形状であってもよい。

このような操作部２１の内径は、バスバ締結部２３側の内径より小さく形成されている。

このように締結部材１５の中空状の内径を設定することにより、操作部２１近傍の肉厚を確保することができ、締結部材１５の剛性を保持して、治具からの締結トルクを安定してパワー締結部１９へ伝達することができる。

バスバ締結部２３は、締結部材１５の中空状に形成された操作部２１より開口側の内周に形成された雌ねじとなっている。

このバスバ締結部２３には、締結部材１５がパワーモジュール５に固定された状態で、第１バスバ１１のバスバ接続部３９が配置され、バスバ接続部３９を挟み込むように、ボルト部材１７が締結されることにより、第１バスバ１１が第２バスバ１３に固定されつつ、第１バスバ１１と第２バスバ１３とが電気的に接続される。

ボルト部材１７は、一端側に締結部材１５のバスバ締結部２３に締結される雄ねじで形成された締結部が設けられ、他端側に治具（不図示）が係合されボルト部材１７を回転させる頭部が設けられている。

このボルト部材１７は、頭部と締結部材１５とで、第１バスバ１１のバスバ接続部３９を挟み込むように、締結部がバスバ接続部３９の孔を挿通して締結部材１５のバスバ締結部２３に配置され、頭部に治具を係合させ、ボルト部材１７を回転させることにより、締結部がバスバ締結部２３に締結される。

このように第２バスバ１３を締結部材１５とボルト部材１７とに分割することにより、締結部材１５とボルト部材１７とが長くなることがなく、締結部材１５とボルト部材１７との剛性を高めることができ、第２バスバ１３の剛性を保持することができる。

加えて、締結部材１５とボルト部材１７との剛性を高めることにより、パワー締結部１９やバスバ締結部２３の締結時における締結トルクを逃がすことなく、安定して締結させることができる。

また、締結部材１５の端部のみを中空状に形成することにより、他の部分を中実状に形成することができ、締結部材１５の熱容量を高めることができ、締結部材１５が高温になることを抑制することができる。

このようなバスバ固定構造１における組付けは、まず、コントロール基板２７に対して固定手段としてのボルト４１を介して電流センサ９を組付け、ブラケット３１に対してドライブ基板２９を組付ける。

次に、ブラケット３１をパワーモジュール５に組付けると共に、ドライブ基板２９をパワーモジュール５に電気的に接続させる。

次に、ドライブ基板２９にコントロール基板２７を電気的に接続させると共に、コントロール基板２７をブラケット３１に組付ける。

次に、パワーモジュール５を固定手段としてのボルト４３を介してモータ３に組付ける。

次に、締結部材１５を電流センサ９の検出部３５に挿通させ、操作部２１に治具を係合し、パワー締結部１９をパワーモジュール５に締結させる。

そして、第１バスバ１１のモータ接続部３７をモータ３に電気的に接続させ、締結部材１５のバスバ締結部２３側に第１バスバ１１のバスバ接続部３９を配置させ、締結部材１５のバスバ締結部２３にボルト部材１７を締結させ、組付けを完了する。

なお、組付けの順序については、上述したものに限らず、部材の搬送や取付などを考慮し、適宜選択することができる。

このようなバスバ固定構造１では、第２バスバ１３が、柱状に形成された締結部材１５と、ボルト部材１７とを有するので、１つの部材を短くすることができ、第２バスバ１３の剛性を高めることができる。

また、締結部材１５は、パワーモジュール５に締結されるパワー締結部１９と、治具と係合し締結部材１５を回転させパワー締結部１９を締結させる操作部２１と、ボルト部材１７が締結され第１バスバ１１に電気的に接続されるバスバ締結部２３とを有するので、パワー締結部１９とバスバ締結部２３とを分割して締結することで、安定した締結トルクを得ることができる。

従って、このようなバスバ固定構造１では、第２バスバ１３を締結部材１５とボルト部材１７とに分割することによって、第２バスバ１３の剛性を保持し、バスバ７をパワーモジュール５に安定して固定することができる。

また、操作部２１は、多角形状に形成されているので、治具との係合を各角部で行うことができ、締結部材１５を安定してパワーモジュール５に固定することができる。

さらに、バスバ締結部２３は、締結部材１５の中空状の内周に雌ねじで形成され、操作部２１は、締結部材１５の中空状の底部に形成されているので、締結部材１５の外周面が外方に向けて張り出すことがなく、締結部材１５の剛性を保持しつつ、締結部材１５の大型化を抑制することができる。

なお、本発明の実施の形態に係るバスバ固定構造では、締結部材が円柱状に形成されているが、これに限らず、外形が三角形や四角形などの多角形状に形成された角柱状に形成してもよい。

この場合には、操作部を締結部材の中空状の底部に設ける必要はなく、操作部を締結部材の外周に設定し、各角部、或いはいくつかの角部に係合する治具を係合させ、締結部材を回転させればよい。

このように操作部を締結部材の外周に設けた場合には、締結部材の中空状の部分を少なくすることができ、締結部材の剛性を高めることができ、熱容量も高めることができる。

加えて、操作部を締結部材の外周に設けた場合には、締結部材のバスバ締結部を、雄ねじで形成してもよい。

この場合には、例えば、締結部材の端部から段差部を有するように、第１バスバのバスバ接続部の孔を挿通するように円柱部を延設させ、この円柱状の外周にバスバ締結部としての雄ねじを形成し、このバスバ締結部にナットで構成されたボルト部材を締結し、ボルト部材と段差部とで第１バスバを挟み込んで固定及び電気的な接続を行えばよい。

このようにバスバ締結部を雄ねじで形成することにより、締結部材の中空部分がなくなり、締結部材の剛性と熱容量をさらに高めることができる。

１…バスバ固定構造
３…モータ
５…パワーモジュール
７…バスバ
９…電流センサ
１１…第１バスバ
１３…第２バスバ
１５…締結部材
１７…ボルト部材
１９…パワー締結部
２１…操作部
２３…バスバ締結部

Claims (3)

1. モータ（３）とパワーモジュール（５）とを電気的に接続するバスバ（７）と、前記パワーモジュール（５）に搭載され前記バスバ（７）の近傍に配置される電流センサ（９）とを備え、前記パワーモジュール（５）に対して前記バスバ（７）を固定するバスバ固定構造であって、
   前記バスバ（７）は、前記パワーモジュール（５）に対して前記電流センサ（９）を挟んで対向して配置される第１バスバ（１１）と、前記電流センサ（９）の近傍に配置され前記パワーモジュール（５）と前記第１バスバ（１１）とを電気的に接続する第２バスバ（１３）とを有し、
   前記第２バスバ（１３）は、柱状に形成された締結部材（１５）と、ボルト部材（１７）とを有し、
   前記締結部材（１５）は、前記パワーモジュール（５）に締結されるパワー締結部（１９）と、治具と係合し前記締結部材（１５）を回転させ前記パワー締結部（１９）を締結させる操作部（２１）と、前記ボルト部材（１７）が締結され前記第１バスバ（１１）に電気的に接続されるバスバ締結部（２３）とを有することを特徴とするバスバ固定構造。
2. 請求項１記載のバスバ固定構造であって、
   前記操作部（２１）は、多角形状に形成されていることを特徴とするバスバ固定構造。
3. 請求項１又は２記載のバスバ固定構造であって、
   前記締結部材（１５）は、前記バスバ締結部（２３）側が有底の中空状に形成され、
   前記バスバ締結部（２３）は、前記締結部材（１５）の中空状の内周に雌ねじで形成され、
   前記操作部（２１）は、前記締結部材（１５）の中空状の底部に形成されていることを特徴とするバスバ固定構造。

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