JP5794234B2 - バスバ及びバスバの接続構造 - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池や大容量キャパシタ等の電極部に接続されるバスバ及びバスバの接続構造に関するものである。
特許第4479380号公報(特許文献1)には、複数枚のバスバを積層してビス止めして1つのバスバを構成し、1つのバスバで複数の電子部品の電極部を接続するバスバの接続構造の一例が開示されている。また特許第4321400号公報(特許文献2)には、補助バスバと本体バスバとを抵抗溶接により溶接して一体化する技術が開示されている。さらに特許第3302935号公報(特許文献3)には、2枚のバスバのパターン部分の間にタブ端子部材の一部を配置し、バスバとタブ端子部材とをレーザ溶接等により溶接する技術が開示されている。
特許第4479380号公報 特許第4321400号公報 特許第3302935号公報
従来複数枚のバスバを積層し、積層体を溶接することにより一体化したバスバを構成することが知られている。しかしながら一体化したバスバを電極部に溶接により固定した場合には、溶接部で接続不良が発生することが多かった。
本発明の目的は、電極部との接続不良が発生することを防止できるバスバ及びバスバの接続構造を提供することにある。
本発明は、電極部に溶接される被溶接部を備えたバスバを改良の対象とする。本発明のバスバは、複数枚の金属板が積層された状態で複数枚の金属板が相互に接合されている。そして被溶接部に、電極部とは接触しない非接触面に開口し、電極部と接触する接触面に向かって延び且つ接触面には開口しない有底の抵抗溶接用電極挿入孔が形成されている。積層する金属板の枚数は、バスバに要求される電流容量に応じて定まることになる。本発明によれば、積層される金属板の枚数が増えて、バスバの積層方向の厚みが増しても、抵抗溶接用電極挿入孔が設けられているため、抵抗溶接用電極挿入孔の底部と電極部との間の距離を、使用する溶接機の性能に対応して、抵抗溶接後の溶接強度が必要十分なものになる値の範囲内のものとすることができる。したがって本発明によれば、バスバの厚みの如何にかかわらず、電極部とバスバとの間の接続部に接続不良が発生することを確実に防止できる。
抵抗溶接用電極挿入孔は、接触面を有する1枚の金属板を除く他の金属板に、積層された状態で抵抗溶接用電極挿入孔を構成する貫通孔を予め形成しておくことにより、構成してもよい。このようにすると、金属板を成形する過程で、貫通孔を一緒に形成することができるので、特別に貫通孔を形成する作業工程を必要とすることがなく、バスバの製造が容易になる。
2つのバスバのそれぞれの被溶接部には、それぞれ2以上の抵抗溶接用電極挿入孔を形成しておくのが好ましい。2つのバスバの抵抗溶接用電極挿入孔にそれぞれ抵抗溶接用電極を挿入して両電極間に電流を流すことにより、2つのバスバはそれぞれ1箇所ずつ電極部と接合される。次に2つのバスバのその他の抵抗溶接用電極挿入孔にそれぞれ抵抗溶接用電極を挿入して両電極間に電流を流すことにより、さらに1箇所ずつ電極部と接合される。このようにすることでバスバと電極部の接続点数を増やすことができる。なお一つのバスバには、複数の被溶接部が設けられていてもよいのは勿論である。すなわち相互に接続されるべき電極部の数がn個(nは正の整数)あれば、n箇所の被接続部がバスバに設けられることになる。またバスバには、外部接続用の1以上の端子部が設けられていてもよいのは勿論である。
本発明は、電極部に溶接される被溶接部を備えた2つのバスバが、それぞれ電極部に抵抗溶接されて1つのバスバが構成されるバスバ接続構造としても特定することができる。本発明のバスバ接続構造では、2つのバスバが、それぞれ複数枚の金属板が積層された状態で複数枚の金属板が相互に接合されて構成されている。そして被溶接部には、電極部とは接触しない非接触面に開口し、電極部と接触する接触面に向かって延び且つ接触面には開口しない有底の抵抗溶接用電極挿入孔が形成されている。2つのバスバには、それぞれ電極部に溶接された状態で隣接する辺部に、他方のバスバに向う方向に開口し且つ複数枚の金属板の積層方向に開口する凹部が形成されている。そして抵抗溶接用電極挿入孔の底部が電極部に抵抗溶接され、凹部に溶接金属が充填されて、2つのバスバの被溶接部が電極部に溶接されている。なお本明細書における溶接金属は、溶融半田を含むものである。
本発明のバスバ接続構造では、2つのバスバが組み合わされて1つの複合バスバが構成される。組み合わされる2つのバスバの形状及び構造によって、各種の複合バスバを構成できるので、利便性及び汎用性を高めることができる。また本発明のバスバ接続構造では、2つのバスバを用いる場合でも、抵抗溶接に加えて、凹部に充填された溶接金属(溶接によって溶融した金属が凝固したもの)によってもバスバ(複合バスバ)が電極部に接合されている。したがって2つのバスバの接合強度を更に高めることができる。2つのバスバにそれぞれ設けられた凹部が、電極部に溶接された状態で、互いに向き合っているようにすると、向き合った2つの凹部内に充填された溶接金属により2つのバスバどうしも接合することができるので、複合バスバ全体の接合強度を高めることができる。
2つのバスバに複数の抵抗溶接用電極挿入孔が設けられている場合、2つのバスバにそれぞれ設けられる抵抗溶接用電極挿入孔は凹部の両側に形成することが好ましい。このようにすると2つの抵抗溶接用電極挿入孔の間に凹部があることで、溶接部間の距離を長くすることができるので、溶接時の電流が先に溶接された溶接部から流れ出る分流を防ぐことができ、溶接点数を増やすことで溶接部の面積を増大できる。
中央部に凸状端子部を有する電極部に2つのバスバの被溶接部が溶接される場合に、一方のバスバに設けられる凹部と他方のバスバに設けられる凹部とをそれぞれ対向するように形成し、凹部の形状寸法を、対向する2つの凹部間に凸状端子部が嵌るように定めれば、各バスバに設けられた凹部を、電極部に対するバスバの位置決め手段として機能させることができる。なおこの場合にも凹部内に溶接金属を充填すれば、各バスバの接合強度を高めることができる。
中央部に凸状端子部を有する2つの電極部を複合バスバで接続する場合には、2つの被接続部を有するバスバを用いればよい。そしてこの場合にも、2つの被接続部にそれぞれ凹部を設け、対向する2つの凹部間に凸状端子部が嵌まるように、凹部の形状寸法を定めればよい。
本発明の実施の形態のバスバを備えた複合バスバの分解斜視図である。 図1の複合バスバの接続構造を説明するために用いる図である。 本発明の他の実施の形態のバスバを備えた複合バスバの分解斜視図である。 図3の複合バスバの接続構造を説明するために用いる図である。 本発明の更に他の実施の形態のバスバを備えた複合バスバの分解斜視図である。
以下、図面を参照して、本発明のバスバ及びバスバ接続構造の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態のバスバ1及び2を備えた複合バスバ3の分解斜視図である。この複合バスバ3は、図2に示すように、電極部4に溶接される。2つのバスバ1及び2は、それぞれ長手方向の一端に被溶接部5及び6を備えている。被溶接部5及び6には、図2に示す電極部4とは接触しない非接触面7及び8に開口し、電極部4と接触する接触面9及び10に向かって延び且つ接触面9及び10には開口しない有底の円柱状の抵抗溶接用電極挿入孔11及び12並びに13及び14が形成されている。また2つのバスバ1及び2には、それぞれ電極部4に溶接された状態で隣接する辺部15及び16に、それぞれ2つの凹部17及び18並びに19及び20を備えている。これらの凹部17〜20は、他方のバスバに向う方向に開口し且つ後述する3枚の金属板2a〜2c及び1a〜1cの積層方向に開口している。なお有底の抵抗溶接用電極挿入孔11及び12は、凹部17の両側に位置するようにバスバ1の長手方向に間隔を開けて形成されている。同様に抵抗溶接用電極挿入孔13及び14は、凹部19の両側に位置するようにバスバ2の長手方向に間隔を開けて形成されている。
バスバ1は、アルミニウム、鉄、銀、金、ニッケル、銅、銅のクラッド材、銅にニッケルメッキ、及び銅にスズメッキを施した金属板から選択した1種の金属板を3枚またはこれらの金属板から選択した2種以上の3枚の金属板1a〜1cが積層された状態で、3枚の金属板1a〜1cを相互にスポット溶接により接合して構成されている。バスバ2は3枚の金属板2a〜2cが積層された状態で3枚の金属板2a〜2cが相互にスポット溶接により接合されて構成されている。なお図1には、スポット溶接部は図示していない。電極部4に接触する最下層の金属板1a及び2aは、相手のバスバの最下層の金属板と対向する辺に、所定の間隔をあけて形成された2つの薄い凹部17a及び18a並びに19a及び20aを備えている。最下層の金属板1a及び2aの上に積層される中間層の金属板1b及び2bは、相手のバスバの中間層の金属板と対向する辺に、所定の間隔をあけて形成された2つの薄い凹部17b及び18b並びに19b及び20bを備えている。また中間層の金属板1b及び2bには、抵抗溶接用電極挿入孔11及び12並びに13及び14の一部を構成する薄い円柱状の貫通孔11a及び12a並びに13a及び14aが形成されている。さらに中間層の金属板1b及び2bの上に積層される最上層の金属板1c及び2cは、相手のバスバの最上層の金属板と対向する辺に、所定の間隔をあけて形成された2つの薄い凹部17c及び18c並びに19c及び20cを備えている。また最上層の金属板1c及び2cには、抵抗溶接用電極挿入孔11及び12並びに13及び14の一部を構成する薄い円柱状の貫通孔11b及び12b並びに13b及び14bが形成されている。3枚の金属板1a〜1cが積層されて接合されると、薄い凹部17a〜17cにより、1つの凹部17が形成され、薄い凹部18a〜18cにより、1つの凹部18が形成される。また薄い貫通孔11a及び11bと最下層の金属板1aの表面とにより有底の抵抗溶接用電極挿入孔11が形成され、薄い貫通孔12a及び12bと最下層の金属板1aの表面とにより有底の抵抗溶接用電極挿入孔12が形成される。同様に、3枚の金属板2a〜2cが積層されて接合されると、薄い凹部19a〜19cにより、1つの凹部19が形成され、薄い凹部20a〜20cにより、1つの凹部20が形成される。また薄い貫通孔13a及び13bと最下層の金属板2aの表面とにより有底の抵抗溶接用電極挿入孔13が形成され、薄い貫通孔14a及び14bと最下層の金属板2aの表面とにより有底の抵抗溶接用電極挿入孔14が形成される。
図2に示すバスバ接続構造に示すように、2つのバスバ1及び2は、抵抗溶接用電極挿入孔11〜14の底部11A〜14Aが電極部4に抵抗溶接され、対向する2つの凹部17及び19内に溶融半田等の溶接金属21が充填されて、2つのバスバ1及び2の被溶接部5及び6が電極部4に溶接されている。なおこの例では、電極部4は、二次電池やキャパシタの一方の極性の電極部である。
バスバ1及び2を同時に抵抗溶接する際には、2つのバスバの2つの抵抗溶接用電極挿入孔11及び13の底部11A及び13Aに2本の抵抗溶接用電極の先端を押し付けた状態で、2本の抵抗溶接用電極間に適宜の溶接電流を通電する。このようにすると2つの抵抗溶接用電極挿入孔11及び13の底部11A及び13Aを電極部4に同時に抵抗溶接することができる。次に、2つの抵抗溶接用電極挿入孔12及び14の底部12A及び14Aに2本の抵抗溶接用電極の先端を押し付けた状態で、2本の抵抗溶接用電極間に適宜の溶接電流を通電する。このようにすると2つの抵抗溶接用電極挿入孔12及び14の底部12A及び14Aを電極部4に同時に抵抗溶接することができる。例えばバスバ1だけを溶接する場合には、バスバの抵抗溶接用電極挿入孔11の底部11Aに一方の抵抗溶接用電極の先端を押し付け、他方の抵抗溶接用電極の先端を電極部4の適宜の箇所に接触させて、溶接電流を流せばよい。なおバスバ1及び2の被溶接部5及び6とは反対側に位置する先端部は、複合バスバ3の端子部を構成している。そして先端部に位置する2つの凹部18及び20は、図示しない凸状電極に嵌合される。
本実施の形態のバスバ接続構造では、2つのバスバを用いる場合でも、抵抗溶接に加えて、凹部17及び19に充填された溶接金属21によってもバスバ(複合バスバ3)が電極部4に接合されている。したがって2つのバスバ1及び2の接合強度を更に高めることができる。
本実施の形態では、2つのバスバ1及び2の被溶接部5及び6に、凹部17及び19の両側に2つの抵抗溶接用電極挿入孔11及び12並びに13及び14が形成されているので、1つのバスバにおける2つの溶接部(例えば抵抗溶接用電極挿入孔の底部11A及び12A)間の電流が流れる流路の距離を長くすることができるので、溶接時の電流が先に溶接された溶接部から流れ出る分流を防ぐことができる。
図3は、本発明の他の実施の形態のバスバ101及び102を備えた複合バスバ103の分解斜視図である。この複合バスバ103は、図4に示すように、2本の電池やキャパシタ等の電気部品Eの電極部104に溶接される。電極部104は、それぞれ中央部に凸状端子部104Aを備えている。2つのバスバ101及び102は、それぞれ長手方向の一端に被溶接部105A及び106Aを備え、他端に被溶接部105B及び106Bを備えている。被溶接部105A及び106Aには、図4に示す電極部104とは接触しない非接触面107及び108に開口し、電極部104と接触する接触面109及び110に向かって延び且つ接触面109及び110には開口しない有底の円柱状の抵抗溶接用電極挿入孔111及び112並びに113及び114が形成されている。また被溶接部105B及び106Bには、図4に示す電極部104とは接触しない非接触面107及び108に開口し、電極部104と接触する接触面109及び110に向かって延び且つ接触面109及び110には開口しない有底の円柱状の抵抗溶接用電極挿入孔122及び123並びに124及び125が形成されている。また2つのバスバ101及び102には、それぞれ電極部104に溶接された状態で隣接する辺部115及び116に、それぞれ2つの凹部117及び118並びに119及び120を備えている。これらの凹部117〜120は、他方のバスバに向う方向に開口し且つ後述する3枚の金属板102a〜102c及び101a〜101cの積層方向に開口している。なお有底の抵抗溶接用電極挿入孔111及び112は、凹部117の両側に位置するようにバスバ101の長手方向に間隔を開けて形成されている。同様に抵抗溶接用電極挿入孔113及び114は、凹部119の両側に位置するようにバスバ102の長手方向に間隔を開けて形成されている。有底の抵抗溶接用電極挿入孔122及び123は、凹部118の両側に位置するようにバスバ101の長手方向に間隔を開けて形成されている。同様に抵抗溶接用電極挿入孔124及び125は、凹部120の両側に位置するようにバスバ102の長手方向に間隔を開けて形成されている。バスバ101及び102の中間領域には、6個の取り付け孔126が形成されている。
バスバ101は、アルミニウム、鉄、銀、金、ニッケル、銅、銅のクラッド材、銅にニッケルメッキ及び銅にスズメッキを施した金属板から選択した1種の金属板3枚またはこれらの金属板から選択した2種以上の3枚の金属板101a〜101cが積層された状態で、3枚の金属板101a〜101cを相互にスポット溶接により接合して構成されている。バスバ102も3枚の金属板102a〜102cが積層された状態で3枚の金属板102a〜102cが相互にスポット溶接により接合されて構成されている。
電極部104に接触する最下層の金属板101a及び102aは、相手のバスバの最下層の金属板と対向する辺に、所定の間隔をあけて形成された2つの薄い凹部117a及び118a並びに119a及び120aを備えている。最下層の金属板101a及び102aの上に積層される中間層の金属板101b及び102bは、相手のバスバの中間層の金属板と対向する辺に、所定の間隔をあけて形成された2つの薄い凹部117b及び118b並びに119b及び120bを備えている。
また中間層の金属板101b及び102bの一方の端部に、抵抗溶接用電極挿入孔111及び112並びに113及び114の一部を構成する薄い円柱状の貫通孔111a及び112a並びに113a及び114aが形成されている。そして中間層の金属板101b及び102bの他方の端部に、抵抗溶接用電極挿入孔122及び123並びに124及び125の一部を構成する薄い円柱状の貫通孔122a及び123a並びに124a及び125aが形成されている。
さらに中間層の金属板101b及び102bの上に積層される最上層の金属板101c及び102cは、相手のバスバの最上層の金属板と対向する辺に、所定の間隔をあけて形成された2つの薄い凹部117c及び118c並びに119c及び120cを備えている。また最上層の金属板101c及102cの一方の端部には、抵抗溶接用電極挿入孔111及び112並びに113及び114の一部を構成する薄い円柱状の貫通孔111b及び112b並びに113b及び114bが形成されている。更に最上層の金属板101c及102cの他方の端部には、抵抗溶接用電極挿入孔122及び123並びに124及び1125の一部を構成する薄い円柱状の貫通孔122b及び123b並びに124b及び125bが形成されている。
図4に示すように、2本の電気部品Eの中央部に凸状端子部104Aを有する電極部104に2つのバスバ101及び102の被溶接部105A及び106A並びに105B及び106Bが溶接される場合、バスバ101に設けられる凹部117及び118と他方のバスバ102に設けられる凹部119及び120とをそれぞれ対向するように形成し、凹部117〜120の形状寸法を、対向する2つの凹部(117と119:118と120)間に凸状端子部104Aが嵌るように定めてある。その結果、各バスバに設けられた凹部を、電極部に対するバスバの位置決め手段として機能させることができる。図4においても、凹部117〜120内に溶接金属を充填すれば、各バスバの接合強度を高めることができる。
図5は、本発明の更に他の実施の形態のバスバ201及び202を備えた複合バスバ203の分解斜視図である。この実施の形態では、図3に示した実施の形態と比べると、バスバ202が端子部226を備え、端子部226に取り付け孔227が形成されている点で相違する。その他の部分は、図3の実施の形態と図5の実施の形態とは構成が同様であるため、図5には図3に付した符号の数に100の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。図5の実施に示されるように、形状の異なるバスバを組み合わせることにより、各種の複合バスバを構成することができる。
なお上記図3乃至図5の実施の形態では、2つの電極部を接続する複合バスバを例にして説明したが、更に2つよりも多くの電極部を相互に接続するために用いる複合バスバに本発明を適用してもよいのは勿論である。
上記実施の形態は、複合バスバを例にして説明したが、本発明は1つのバスバだけを用いる場合にも当然にして適用できる。
さらに上記実施の形態では、複数枚の金属板をスポット溶接により接合しているが、嵌め合いや、導電性接着剤を用いた接着などで、複数枚の金属板を接合してもよいのは勿論である。
また上記実施の形態では、3枚の金属板を積層して1つのバスバを構成しているが、2枚の金属板を積層してバスバを構成してもよいし、4枚以上の金属板を積層してバスバを構成してもよいのは勿論である。
本発明によれば、バスバの厚みの如何にかかわらず、電極部とバスバとの間の接続部に接続不良が発生することを確実に防止できる。
1,2 バスバ
1a〜1c,2a〜2c 金属板
3 複合バスバ
4,104 電極部
5,6 被溶接部
7,8 非接触面
9,10 接触面
11〜14 抵抗溶接用電極挿入孔
11A〜14A 底部
17〜20 凹部
21 溶接金属

Claims (11)

  1. 1以上の電極部に溶接される1以上の被溶接部を備えた2つのバスバが、前記電極部に抵抗溶接されて1つの複合バスバが構成されるバスバの接続構造であって、
    前記2つのバスバは、それぞれ複数枚の金属板が積層された状態で前記複数枚の金属板が相互に接合されて構成され、
    前記1以上の被溶接部には、前記電極部とは接触しない非接触面に開口し、前記電極部と接触する接触面に向かって延び且つ前記接触面には開口しない有底の抵抗溶接用電極挿入孔が形成されており、
    前記2つのバスバには、それぞれ前記電極部に溶接された状態で隣接する辺部に、他方の前記バスバに向う方向に開口し且つ前記複数枚の金属板の積層方向に開口する1以上の凹部が形成され、
    前記抵抗溶接用電極挿入孔の底部が前記電極部に抵抗溶接されていることを特徴とするバスバの接続構造。
  2. 前記1以上の凹部に溶接金属が充填されて、前記2つのバスバの前記被溶接部が前記電極部に溶接されている請求項1に記載のバスバの接続構造。
  3. 前記2つのバスバにそれぞれ設けられた前記凹部が、前記電極部に溶接された状態で、互いに向き合っている請求項1に記載のバスバの接続構造。
  4. 前記接触面を有する1枚の前記金属板を除く他の前記金属板には、積層された状態で前記抵抗溶接用電極挿入孔を構成する貫通孔が形成されている請求項1に記載のバスバの接続構造。
  5. 前記被溶接部には、前記凹部の両側に2つの前記抵抗溶接用電極挿入孔が形成されている請求項1乃至4のいずれか1項に記載のバスバの接続構造。
  6. 前記2つのバスバは2つの電極部に溶接される2つの被溶接部をそれぞれ備えており、
    前記1以上の凹部は、前記2つのバスバの前記2つの被溶接部の、該2つの被溶接部がそれぞれ前記2つの電極部に溶接された状態で隣接する辺部に形成された2つの凹部であり、
    前記2つの凹部は他方の前記バスバの前記2つの凹部と対向するように形成されており、
    前記抵抗溶接用電極挿入孔は、前記2つのバスバの前記2つの被溶接部のそれぞれ前記凹部の両側の位置に2つずつ形成されており、
    前記溶接金属は、前記対向する2つの凹部間に充填されて、前記被溶接部が前記電極部に溶接されている請求項1に記載のバスバの接続構造。
  7. 前記電極部は中央部に凸状端子部を有しており、
    前記2つの被溶接部に形成される前記1以上の凹部は2つの凹部であり、
    前記2つの凹部は他方の前記バスバの前記2つの凹部と対向するように形成されており、
    前記1以上の凹部は、前記2つのバスバの前記被溶接部の、該被溶接部がそれぞれ前記電極部に溶接された状態で隣接する辺部に、他方の前記バスバの前記凹部と対向するように形成されており、
    前記2つのバスバの前記被溶接部には、前記抵抗溶接用電極挿入孔が、前記凹部の両側位置にそれぞれ形成されており、
    前記凹部の形状寸法が、対向する2つの前記凹部間に前記凸状端子部が嵌るように定められている請求項1に記載のバスバの接続構造。
  8. 前記2つのバスバは2つの電極部に溶接される2つの被溶接部をそれぞれ備えており、
    前記1以上の凹部は、前記2つのバスバの前記2つの被溶接部の、該2つの被溶接部がそれぞれ前記2つの電極部に溶接された状態で隣接する辺部に形成された2つの凹部であり、
    前記2つの凹部は他方の前記バスバの前記2つの凹部と対向するように形成されており、
    前記2つのバスバの前記被溶接部には、前記抵抗溶接用電極挿入孔が、前記凹部の両側位置にそれぞれ形成されている請求項7に記載のバスバの接続構造。
  9. 電極部に溶接される被溶接部を備えたバスバであって、
    複数枚の金属板が積層された状態で前記複数枚の金属板が相互に接合されて構成され、
    前記被溶接部に、前記電極部とは接触しない非接触面に開口し、前記電極部と接触する接触面に向かって延び且つ前記接触面には開口しない有底の抵抗溶接用電極挿入孔が形成されていることを特徴とするバスバ。
  10. 前記接触面を有する1枚の前記金属板を除く他の前記金属板には、積層された状態で前記抵抗溶接用電極挿入孔を構成する貫通孔が形成されている請求項9に記載のバスバ。
  11. 前記被溶接部には、2以上の前記抵抗溶接用電極挿入孔が形成されている請求項9または10に記載のバスバ。
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