JP6645024B2 - 配線部材 - Google Patents

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Description

本発明は、可撓性を有する導電部材の両端部に端子が固着された配線部材に関する。
従来、例えば車両（自動車）に搭載され、当該車両の走行用の駆動力を発生させる電動モータに電流を供給するための配線部材として、特許文献１に記載のものが知られている。
特許文献１に記載の配線部材（中間接続部材）は、複数の線材を束ねてなる導電部材（接続線）と、導電部材の両端部に固着された一対の端子とを有している。一対の端子のうち、一方の端子は電動モータのステータに配置されたバスバーに接続され、他方の端子は、電動モータの外部接続端子として容器体に固定される。
特開２０１２−１１０１８８号公報
近年の車両の低燃費化の要請により、主駆動源又は補助駆動源として電気モータを搭載した車両の普及が進んでおり、様々な車種に電動モータ、及びこの電動モータに電力を供給するインバータ装置が搭載されるようになっている。これに伴い、電動モータやインバータ装置では、従来にも増して小型化が求められている。このため、電動モータやインバータ装置における配線部材は、狭い範囲で湾曲した状態で配置される場合がある。
特許文献１に記載の配線部材では、複数の素線が螺旋状に束ねられて導電部材が構成されているが、このような導電部材を湾曲させると、湾曲の外側では素線が引き伸ばされる力を受け、湾曲の内側では素線が圧縮される力を受ける。このため、導電部材を大きく湾曲させることができず、このことが電動モータやインバータ装置の小型化を図る上での制約となる場合があった。
そこで、本発明は、一対の端子間の導電部材を大きく湾曲させることが可能な配線部材を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決することを目的として、一対の端子と、前記一対の端子が両端部に固着される導電部材とを備え、前記導電部材が湾曲した状態で前記一対の端子が接続対象に接続される配線部材であって、前記導電部材は、可撓性を有する複数の帯状導体を積層してなり、前記湾曲の最も内側における前記帯状導体の長さが、前記湾曲の最も外側における前記帯状導体の長さよりも短い配線部材を提供する。
本発明に係る配線部材によれば、一対の端子間の導電部材を大きく湾曲させることが可能となる。
本発明の実施の形態に係る配線部材が適用されたインバータ装置を示す断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。 配線部材を示す斜視図である。 配線部材を構成する各部材を示す説明図である。 第１の帯状導体の構成を模式的に示す構成図である。 比較例に係る配線部材を示す斜視図である。
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る配線部材が適用されたインバータ装置を示す断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
このインバータ装置１は、例えば車両に搭載され、当該車両の走行用の駆動力を発生する駆動源としての電動モータにモータ電流を供給する。また、インバータ装置１は、複数のパワートランジスタ等のスイッチング素子やフライホイールダイオードを有するインバータ本体１１と、インバータ本体１１を収容するアルミニウム等の導電性金属からなるインバータケース１２と、インバータケース１２に設けられたコネクタ部１３と、配線部材２とを備えて構成されている。
インバータ本体１１は、ケーブル１１０から入力される直流電力をスイッチング素子のオン／オフ状態の切り替えによって交流電力に変換し、変換した交流電力を複数のバスバー１１１から出力する。本実施の形態では、インバータ装置１が三相交流電力を３つのバスバー１１１から出力するが、図１では、このうち１つのバスバー１１１のみを図示している。
インバータケース１２は、図略のグランド線により電気的に接地され、インバータ本体１１から放射される電磁波を遮蔽する。インバータケース１２には、コネクタ部１３に対応する部分に開口１２０が形成されている。
コネクタ部１３は、ボルト１３０によってインバータケース１２に固定された導電性金属からなる固定部材１３１と、固定部材１３１に支持された絶縁性の樹脂からなるインシュレータ１３２と、出力端子１３３とを有して構成されている。インシュレータ１３２は、出力端子１３３を保持すると共に、出力端子１３３への人体等の不用意な接触を抑止している。出力端子１３３は、インバータケース１２の開口１２０に挿通されている。出力端子１３３の断面形状は、嵌合される相手側の形状に合わせて、長方形、丸型、U字型などである。
配線部材２は、インバータケース１２内で、インバータ本体１１のバスバー１１１と出力端子１３３とを接続している。すなわち、配線部材２は、バスバー１１１及び出力端子１３３を接続対象として、これらを電気的に接続している。この配線部材２には、最大で例えば２００〜５００Ａの電流が流される。
配線部材２は、一対の端子２１，２２と、これら一対の端子２１，２２が両端部に固着される導電部材３とを備えている。配線部材２は、導電部材３が湾曲した状態で、一対の端子２１，２２が接続対象であるバスバー１１１及び出力端子１３３に接続される。以下、一対の端子２１，２２のそれぞれを、第１の端子２１ならびに第２の接続端子２２という。
バスバー１１１は、インバータ本体１１から導出された導出部１１１ａと、配線部材２の第１の端子２１が接続される端子接続部１１１ｂとが直角に屈曲されている。出力端子１３３は、図略の相手端子と嵌合する嵌合部１３３ａと、配線部材２の第２の端子２２が接続される端子接続部１３３ｂとを有し、嵌合部１３３ａがインバータケース１２の外側に、端子接続部１３３ｂがインバータケース１２の内側に、それぞれ配置されている。
バスバー１１１の端子接続部１１１ｂの延在方向と配線部材２の端子接続部１３３ｂの延在方向とは、インバータケース１２内で交差している。図１（ｂ）では、バスバー１１１の端子接続部１１１ｂの延在方向を二点鎖線Ｄ１で、出力端子１３３の端子接続部１３３ｂの延在方向を二点鎖線Ｄ２で、それぞれ示している。これらの二点鎖線Ｄ１，Ｄ２がなす角は、例えば９０°±５°の範囲（８５°以上９５°以下）である。
図２は、配線部材２を示す斜視図である。本実施の形態では、第１及び第２の端子２１，２２が導電部材３の両端部に加締めによって固着されている。第１の端子２１は、バスバー１１１の端子接続部１１１ｂに接続される接続部２１ａと、導電部材３の一端部が加締めによって接続される加締め部２１ｂとを有している。また、第２の端子２２は、出力端子１３３の端子接続部１３３ｂに接続される接続部２２ａと、導電部材３の他端部が加締めによって接続される加締め部２２ｂとを有している。ただし、第１及び第２の端子２１，２２と導電部材３の両端部とは、加締めに限らず、例えば溶接によって固着されていてもよい。また、第２の端子２２は、出力端子１３３とボルト１４２を介して接続されているが、導電部材３を出力端子１３３に直接加締めて固定、又は溶接で固定してもよい。この場合には、出力端子１３３に嵌合される相手側の端子が配線部材２の接続対象となる。
第１の端子２１の接続部２１ａには、バスバー１１１との接続のためのボルト１４１（図１に示す）を挿通させるボルト挿通孔２１０が形成されている。また、第２の端子２２の接続部２２ａには、出力端子１３３との接続のためのボルト１４２（図１に示す）を挿通させるボルト挿通孔２２０が形成されている。
導電部材３は、可撓性を有する複数の帯状導体３１〜３４を積層してなる。複数の帯状導体３１〜３４のそれぞれは、複数の素線からなる素線束を格子状に編み合わせた編組線からなり、その厚み方向に積み重ねられている。
本実施の形態では、導電部材３が４つの帯状導体３１〜３４を積層してなる４層構造であるが、２層構造又は３層構造、もしくは５層以上の積層構造であってもよい。ただし、配線部材２が車両の走行用の駆動源としての電動モータにモータ電流を供給するために用いられる場合は、電流容量を確保しながら導電部材３の可撓性を維持すべく、少なくとも２つの帯状導体が積層されていることが望ましい。
図３は、配線部材２を構成する各部材を示す説明図である。以下の説明では、４つの帯状導体３１〜３４のそれぞれを、第１乃至第４の帯状導体３１〜３４とする。
第１乃至第４の帯状導体３１〜３４のうち、第１の帯状導体３１は導電部材３の湾曲の最も内側に、第４の帯状導体３４は導電部材３の湾曲の最も外側に、それぞれ配置される。また、第２の帯状導体３２は第１の帯状導体３１の外側に配置され、第３の帯状導体３３は、第２の帯状導体３２と第４の帯状導体３４との間に配置される。
第１の帯状導体３１の長手方向の長さは、第４の帯状導体３４の長手方向の長さよりも短い。より詳細には、図３に示すように第１乃至第４の帯状導体３１〜３４の長さをそれぞれＬ１〜Ｌ４とすると、第１の帯状導体３１の長さＬ１は第２の帯状導体３２の長さＬ２よりも短く、第２の帯状導体３２の長さＬ２は第３の帯状導体３３の長さＬ３よりも短く、第３の帯状導体３３の長さＬ３は第４の帯状導体３４の長さＬ４よりも短い（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４）。すなわち、第１乃至第４の帯状導体３１〜３４の長さは、導電部材３の湾曲の外側から内側に向かうにつれて順次短くなる。
第４の帯状導体３４の長さＬ４は、例えば１００〜１１０ｍｍである。また、第１の帯状導体３１の長さＬ１と第２の帯状導体３２の長さＬ２との差、第２の帯状導体３２の長さＬ２と第３の帯状導体３３の長さＬ３との差、及び第３の帯状導体３３の長さＬ３と第４の帯状導体３４の長さＬ４との差は、それぞれ例えば２〜５ｍｍである。
図４は、第１の帯状導体３１の構成を模式的に示す構成図である。なお、第２乃至第４の帯状導体３２〜３４も、第１の帯状導体３１と同様に構成されている。
第１の帯状導体３１は、直径が０．１２ｍｍ以上の複数の素線３００を束ねて１つの素線束３０１とし、複数の素線束３０１を格子状に編み合せて構成されている。一つの素線束３０１に含まれる素線３００の本数は、例えば２０〜７０本であり、第１の帯状導体３１に含まれる素線束３０１の数は、例えば２０〜５０本である。このため、１つの素線束３０１における素線３００の数と、第１の帯状導体３１における素線束３０１の数との積（素線３００の数）は、例えば４００〜３５００本である。
素線３００の直径（素線径）は、細いほど第１の帯状導体３１の可撓性を高める上で好ましいが、素線３００の直径が細すぎると、電流容量を確保するために必要な素線３００の数が増大し、製造コストの上昇を招来してしまう。素線３００の直径の望ましい範囲は、０．１〜０．２ｍｍである。
配線部材２を製造する際には、予め所定の長さ（Ｌ１〜Ｌ４）に切り出された第１乃至第４の帯状導体３１〜３４を重ね合わせ、重ね合わされた第１乃至第４の帯状導体３１〜３４の一端部を第１の端子２１の加締め部２１ｂに加締め固定し、他端部を第２の端子２２の加締め部２２ｂに加締め固定する。また、端子２１と端子２２の相対位置が９０°となるように、予め重ねあわされた第一乃至第４の帯状導体３１〜３４を９０°に曲げてから加締めを実施する。導電部材３の長手方向において、第１の端子２１の加締め部２１ｂ及び第２の端子２２の加締め部２２ｂに加締められる加締め長さは、例えば２０ｍｍであり、第１乃至第４の帯状導体３１〜３４のそれぞれにおいて共通である。また、導電部材３を第１及び第２の端子２１，２２に溶接によって固定する場合は、この溶接部長さが例えば１５ｍｍであり、加締め固定した長さよりも短くできる。
以上のように構成された配線部材２を備えたインバータ装置１は、インバータ本体１１のバスバー１１１から出力された電流が配線部材２を介して出力端子１３３から電動モータに供給される。バスバー１１１と出力端子１３３との間の相対的な位置関係に寸法誤差があった場合には、配線部材２の導電部材３の撓みによってこの誤差が吸収される。
（比較例）
図５は、比較例に係る配線部材２Ａを示す斜視図である。この配線部材２Ａは、実施の形態に係る配線部材２と同様、導電部材３が第１乃至第４の帯状導体３１〜３４を積層して構成されているが、これら第１乃至第４の帯状導体３１〜３４の長さが共通である。このため、図５に示すように導電部材３を湾曲させると、湾曲の最も内側に配置される第１の帯状導体３１が長手方向に圧縮され、長手方向の中央部における短手方向の幅が広がってしまう。
図５に示すように、比較例に係る配線部材２Ａにおいて、第１の端子２１付近における第１の帯状導体３１の幅をＬ２１とし、第１の帯状導体３１の長手方向の中央部における幅をＬ２２とすると、Ｌ２２のＬ２１に対する割合（Ｌ２２／Ｌ２１）は、例えば１．２以上２．５未満である。
また、湾曲の最も外側に配置される第４の帯状導体３４では、素線３００が引き伸ばされる力を受け、振動等によって素線３００の断線が発生しやすくなってしまう。
これに対し、本実施の形態に係る配線部材２では、第１の帯状導体３１の長さが第４の帯状導体３４の長さよりも短いので、素線３００の断線を抑制しながら導電部材３を大きく湾曲させることができる。また、比較例に係る配線部材２Ａのように第１の帯状導体３１の幅が広がってしまうことが抑制されるので、例えばインバータケース１２内における他の部品等との干渉を避けることが容易となる。
図２に示すように、本実施の形態に係る配線部材２において、第１の端子２１付近における第１の帯状導体３１の幅をＬ１１とし、第１の帯状導体３１の長手方向の中央部における幅をＬ１２とすると、Ｌ１２のＬ１１に対する割合（Ｌ１２／Ｌ１１）は、例えば１．０以上１．２未満である。
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
（１）配線部材２は、第１の帯状導体３１の長さが第４の帯状導体３４の長さよりも短いので、導電部材３を湾曲させやすくなり、インバータケース１２内における配策空間が狭い場合でも、接続対象であるバスバー１１１と出力端子１３３とを電気的に接続することが可能となる。
（２）第１乃至第４の帯状導体３１〜３４は、可撓性を有しているので、バスバー１１１や出力端子１３３の加工誤差や組み付け誤差により、バスバー１１１の端子接続部１１１ｂと出力端子１３３の端子接続部１３３ｂとの位置関係に寸法誤差があっても、導電部材３の撓みによってこれを吸収することができる。また、バスバー１１１と出力端子１３３に生じる振動が、相対的に異なった場合でも、第１乃至第４の帯状導体３１〜３４は可撓性を有し、これらの相対振動を抑制するため、部材の破断を抑制することができる。
（３）湾曲の最も内側における第１の帯状導体３１の幅が広がってしまうことが抑制されるので、周辺の部品との干渉を回避することが容易となる。このため、例えば複数の配線部材２を並列して配置する場合に、その間隔を狭くすることが可能となる。
（４）第１乃至第４の帯状導体３１〜３４の長さＬ１〜Ｌ４は、湾曲の内側ほど短いので、導電部材３を円滑に湾曲させることができる。
（５）第１乃至第４の帯状導体３１〜３４は、それぞれが複数の素線からなる素線束を格子状に編み合わせた編組線からなるので、高い可撓性を有すると共に、大きく湾曲させることが可能である。
（６）素線３００の素線径を０．１ｍｍ以上としたので、車両の駆動源としての電動モータに電流を供給するために必要な電流容量を確保しながら、素線３００の数が多くなる過ぎることを抑制し、製造コストを抑えることができる。
（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
［１］一対の端子（２１，２２）と、前記一対の端子（２１，２２）が両端部に固着される導電部材（３）とを備え、前記導電部材（３）が湾曲した状態で前記一対の端子（２１，２２）が接続対象（１１１）に接続される配線部材（２）であって、前記導電部材（３）は、可撓性を有する複数の帯状導体（３１〜３４）を積層してなり、前記湾曲の最も内側における前記帯状導体（３１）の長さが、前記湾曲の最も外側における前記帯状導体（３４）の長さよりも短い、配線部材（２）。
［２］前記導電部材（３）は、前記湾曲の内側ほど長さが短い少なくとも３つの前記帯状導体（３１〜３４）を積層してなる、前記［１］に記載の配線部材（２）。
［３］前記帯状導体（３１〜３４）は、複数の素線（３００）からなる素線束（３０１）を格子状に編み合わせた編組線からなる、前記［１］又は［２］に記載の配線部材（２）。
［４］前記素線（３００）の直径が０．１ｍｍ以上である、前記［３］に記載の配線部材（２）。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。上記実施の形態では、配線部材２をインバータ装置１に適用した場合について説明したが、これに限らず、例えば電動モータに配線部材２を適用してもよい。
また、上記実施の形態では、第１乃至第４の帯状導体３１〜３４の長さが湾曲の外側から内側に向かうにつれて順次短くなるように導電部材３を構成した場合について説明したが、これに限らない。例えば第２の帯状導体３２の長さが第１の帯状導体３１の長さと同じでもよく、第３の帯状導体３３の長さが第４の帯状導体３４の長さと同じであってもよい。この場合でも、仮に第１乃至第４の帯状導体３１〜３４の長さが全て同じである場合に比較して、導電部材３を大きく湾曲させることができる。
１１１…バスバー（接続対象）
１３３…出力端子（接続対象）
２…配線部材
２１…第１の端子
２１ａ，２２ａ…接続部
２１ｂ，２２ｂ…加締め部
２２…第２の端子
３…導電部材
３１〜３４…第１乃至第４の帯状導体
３００…素線
３０１…素線束

Claims (4)

  1. 一対の端子と、前記一対の端子が両端部に固着される導電部材とを備え、前記導電部材が湾曲した状態で前記一対の端子が接続対象に接続される配線部材であって、
    前記導電部材は、可撓性を有する複数の帯状導体を積層してなり、前記湾曲の最も内側における前記帯状導体の長さが、前記湾曲の最も外側における前記帯状導体の長さよりも短く、
    前記一対の端子はそれぞれ、前記複数の帯状導体を収容する収容部と、ボルト挿通孔が形成されておりボルトにより前記接続対象に接続され側面視で前記収容部よりも厚さが薄い板状の接続部と、を有し、
    前記一対の板状の接続部はそれぞれ、前記湾曲の最も内側における前記帯状導体側から前記湾曲の最も外側における前記帯状導体側へ向かって前記複数の帯状導体の積層方向に前記ボルトが前記ボルト挿通孔に挿通されて前記接続対象と接続される
    配線部材。
  2. 前記導電部材は、前記湾曲の内側ほど長さが短い少なくとも２つの前記帯状導体を積層してなる、
    請求項１に記載の配線部材。
  3. 前記帯状導体は、複数の素線からなる素線束を格子状に編み合わせた編組線からなる、
    請求項１又は２に記載の配線部材。
  4. 前記素線の直径が０．１ｍｍ以上である、
    請求項３に記載の配線部材。
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