JP7294386B2 - バスバー位置決め構造及び電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ装置等の電気機器に適用されるバスバーの位置決め構造に関する。

インバータ装置において直流コンデンサとスイッチング素子とが低インダクタンス且つ低インピーダンスのバスバーにより接続されることが多い。前記バスバーとしては例えば特許文献１の回転機駆動装置に適用されるサージ抑制用のバスバーが挙げられる。本バスバーによれば、スイッチング素子のスイッチング動作時のサージ電圧低減による過電圧破壊が抑制され、バスバーの低インピーダンス化による電力損失の低減、さらには、省スペース並びに低コストの効果が得られる。

特開２０１６－１４０２１０号公報

従来のバスバーは位置決めピンを備えていないので位置精度良くねじ締結するためには手間を要する。そこで、前記バスバーに位置決めピンを設ければ、放電防止のための異なるバスバーの縁面距離の確保を迅速に正確に行える。

しかしながら、前記バスバーに位置止めピンにより固定するためには、当該バスバーに位置止めピン用の貫通孔を確保しなければならない。

前記バスバーに前記貫通孔が形成されると、当該バスバーのインダクタンス並びにインピーダンスが増大し、スイッチング素子のスイッチング動作時のサージ電圧を低減できなくなる、さらには、当該バスバーの電力損失を低減できなくなる、おそれがある。

本発明は、以上の事情を鑑み、バスバーの組み立て性の向上と共にインダクタンス並びにインピーダンスの低減を図ることを課題とする。

そこで、本発明の一態様は、電気機器の二つの電気部品を接続するバスバーが配置される一対の端子台と、一方の前記端子台に立設されて前記バスバーの配置を位置決めする位置決めピンと、を有し、前記バスバーには、前記位置決めピンが挿入される挿入孔が形成され、前記バスバーには、一方の前記電気部品の端子と当該バスバーを締結させる締結具が挿通される第一締結孔と、他方の前記電気部品の端子と当該バスバーを締結させる締結具が挿通される第二締結孔が形成され、前記挿入孔は、前記バスバーにおいて、前記第一締結孔から前記第二締結孔までの距離よりも離れた当該バスバーの一端側の位置に配されたことを特徴とするバスバー位置決め構造である。

本発明の一態様は、前記バスバー位置決め構造において、前記挿入孔の口径は、前記第一締結孔及び前記第二締結孔の口径よりも小さいことを特徴とする。

本発明の一態様は、前記バスバー位置決め構造において、前記挿入孔に挿入された前記位置決めピンは当該挿入孔から突出しないことを特徴とする。

本発明の一態様は、前記バスバー位置決め構造において、前記電気機器は、インバータ装置であり、一方の前記電気部品は、前記インバータ装置の直流コンデンサであり、他方の前記電気部品は、前記インバータ装置のパワーモジュールであることを特徴とする。

本発明の一態様は、上記のバスバー位置決め構造を有する電気機器であることを特徴とする。

以上の本発明によれば、バスバーの組み立て性の向上と共にインダクタンス並びにインピーダンスの低減を図ることができる。

電気機器に適用された本発明の一態様であるバスバー位置決め構造の平面図。 図１のバスバーにハーネスが接続された状態の平面図。 図２の状態の縦断面図。 図１のバスバーが接続されるパワーモジュールの基本回路図。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示された本発明の一態様であるバスバー位置決め構造１は、電気機器の一例であるインバータ装置２の筐体１０内の端子台３，４に適用される。

バスバー位置決め構造１は、バスバーＰが配置される一対の端子台３と、バスバーＮが配置される一対の端子台４と、この端子台３，４でのバスバーＰ，Ｎの配置を位置決めする位置決めピン５，６と、を有する。

（バスバーＰ）
バスバーＰは、図２に示したように、ハーネス７の接続端子７１と、インバータ装置２の電気部品の一つである直流コンデンサＣのＰ極側の接続端子Ｃ１と、を接続する。尚、ハーネス７は、前記電気部品の一つである図４に示すスイッチング素子Ｓ１～Ｓ６を備えた回路を有するパワーモジュール１１のＰ極側端子に接続される。

バスバーＰには、後述の一方の端子台３の位置決めピン５が挿入される挿入孔Ｐ１と、接続端子７１とパワーモジュール１１のＰ極側端子をバスバーＰと締結させる締結具９が挿通される第一締結孔Ｐ２と、接続端子Ｃ１をバスバーＰと締結させる締結具９が挿通される第二締結孔Ｐ３と、が形成されている。

挿入孔Ｐ１は、同図のバスバーＰにおいて、直流コンデンサＣの接続端子Ｃ１との接続部（第二締結孔Ｐ３）とハーネス７の接続端子７１との接続部（第一締結孔Ｐ２）との距離よりも離れたバスバーＰの一端側の領域ａ１における任意の位置に配される。挿入孔Ｐ１の口径は第一締結孔Ｐ２，第二締結孔Ｐ３の口径よりも小さく設定される。尚、挿入孔Ｐ１は、挿入された位置決めピン５が突出しない範囲であれば貫通孔であってもよい。

（バスバーＮ）
バスバーＮは、パワーモジュール１１のＮ極側端子に接続されたハーネス８の接続端子８１と、直流コンデンサＣのＮ極側の接続端子Ｃ２と、を接続する。

バスバーＮには、後述の一方の端子台４の位置決めピン６が挿入される挿入孔Ｎ１と、接続端子８１とパワーモジュール１１のＮ極側端子をバスバーＮに締結させる締結具９が挿通される第一締結孔Ｎ２と、接続端子Ｃ２をバスバーＮと締結させる締結具９が挿通される第二締結孔Ｎ３と、が形成されている。

挿入孔Ｎ１は、同図のバスバーＮにおいて、直流コンデンサＣの接続端子Ｃ２との接続部（第二締結孔Ｎ３）とハーネス８の接続端子８１との接続部（第一締結孔Ｎ２）との距離よりも離れたバスバーＮの一端側の領域ａ２における任意の位置に配される。挿入孔Ｎ１の口径は第一締結孔Ｎ２，第二締結孔Ｎ３の口径よりも小さく設定される。挿入孔Ｎ１も、挿入孔Ｐ１と同様に、挿入された位置決めピン６が突出しない範囲であれば貫通孔であってもよい。

（端子台３）
一対の端子台３のうち図３に示された一方の端子台３は、筐体１０内に導入されたＰ極側のハーネス７の接続端子７１とパワーモジュール１１のＰ極側端子が接続される端子部３１を備える。端子部３１には、バスバーＰの第一締結孔Ｐ２に挿通された締結具９が螺着される締結孔３１０が形成されている。

前記一対の端子台３のうち他方の端子台３は、筐体１０内に配置された直流コンデンサＣの接続端子Ｃ１が接続される端子部３２を備える。端子部３２には、バスバーＰを介して接続端子Ｃ１を端子部３２に接続させる締結具９が螺着される締結孔３２０が形成されている。

（端子台４）
一対の端子台４のうち一方の端子台４は、前記一方の端子台３と並列に配置され、筐体１０内に導入されたＮ極側のハーネス８の接続端子８１とパワーモジュール１１のＮ極側端子が接続される端子部４１を備える。端子部４１には、バスバーＮの第一締結孔Ｎ２に挿通された締結具９が螺着される締結孔４１０が形成されている。

前記一対の端子台４のうち他方の端子台４は、前記他方の端子台３と並列に配置され、直流コンデンサＣの接続端子Ｃ２が接続される端子部４２を備える。端子部４２には、バスバーＮを介して接続端子Ｃ２を端子部４２に接続させる締結具９が螺着される締結孔４２０が形成されている。

（位置決めピン５，６）
位置決めピン５は、前記一方の端子台３において、バスバーＰの挿入孔Ｐ１に対応する位置に立設される。位置決めピン５の高さ及びバスバーＰの厚さは、バスバーＰの挿入孔Ｐ１から位置決めピン５が突出しないように設定される。

位置決めピン６は、前記一方の端子台４において、バスバーＮの挿入孔Ｎ１に対応する位置に立設される。位置決めピン６の高さ及びバスバーＮの厚さは、バスバーＮの挿入孔Ｎ１から位置決めピン６が突出しないように設定される。

（インバータ装置２の組み立て手順）
図１～３を参照してインバータ装置２の組み立て手順の一例について説明する。

先ず、筐体１０内の一対の端子台３にバスバーＰが配置される。すなわち、図１,３のように一方の端子台３の位置決めピン５及び締結孔３１０にバスバーＰの挿入孔Ｐ１及び第一締結孔Ｐ２が各々会合してバスバーＰの一端側が当該一方の端子台３の端子部３１に配置される。このとき、バスバーＰの第二締結孔Ｐ３が他方の端子台３の締結孔３２０と会合してバスバーＰの他端側が端子台３の端子部３２に配置された状態となる。

次いで、筐体１０内の一対の端子台４にバスバーＮが配置される。すなわち、図１のように一方の端子台４の位置決めピン６及び締結孔４１０にバスバーＮの挿入孔Ｎ１及び第一締結孔Ｎ２が各々会合してバスバーＮの一端側が当該一方の端子台４の端子部４１に配置される。このとき、バスバーＮの第二締結孔Ｎ３が他方の端子台４の締結孔４２０と会合してバスバーＰの他端側が端子台４の端子部４２に配置された状態となる。

次いで、筐体１０内に導入されたハーネス７，８の接続端子７１，８１が一方の端子台３，４の端子部３１，４１に各々配置される。また、直流コンデンサＣの接続端子Ｃ１，Ｃ２が他方の端子台３,４の端子部３２，４２に各々配置される。

そして、図２，３のようにハーネス７の接続端子７１及びバスバーＰの第一締結孔Ｐ２に挿通された締結具９が一方の端子台３における端子部３１の締結孔３１０に螺着される。また、直流コンデンサＣの接続端子Ｃ１及びバスバーＰの第二締結孔Ｐ３に挿通された締結具９が他方の端子台３における端子部３２の締結孔３２０に螺着される。

同様に、ハーネス８の接続端子８１及びバスバーＮの第一締結孔Ｎ２に挿通された締結具９が一方の端子台４における端子部４１の締結孔４１０に螺着される。また、直流コンデンサＣの接続端子Ｃ２及びバスバーＮの第二締結孔Ｎ３に挿通された締結具９が他方の端子台４における端子部４２の締結孔４２０に螺着される。

以上のように図２の筐体１０内の端子台３，４にバスバーＰ，Ｎが接続固定される。

（本実施形態の効果）
図２に示されたインバータ装置２のバスバーＰ，Ｎにおいて、第一締結孔Ｐ２と第二締結孔Ｐ３を最短で結ぶ白矢印の経路、及び、第一締結孔Ｎ２と第二締結孔Ｎ３を最短で結ぶ白矢印の経路が、インバータ装置２の電流経路に相当し、最も電流密度が高くなる。一方、第二締結孔Ｐ３，Ｎ３から第一締結孔Ｐ２，Ｎ２までの距離よりも離れたバスバーＰ，Ｎの一端側の領域ａ１，ａ２にて、電流密度が低くなる。

バスバー位置決め構造１によれば、領域ａ１，ａ２の任意の位置に端子台３，４の位置決めピン５，６が挿入される挿入孔Ｐ１，Ｎ１が形成されたことで、バスバーＰ，Ｎのインダクタンス及びインピーダンスの増加を低減できる。特に、挿入孔Ｐ１，Ｎ１の口径が第一締結孔Ｐ２，Ｎ２，第二締結孔Ｐ３，Ｎ３の口径よりも小さく設定されることで、バスバーＰ，Ｎのインダクタンス及びインピーダンスの増加をより低減できる。

また、図３のように、位置決めピン５，６が挿入孔Ｐ１，Ｎ１から突出しないようにバスバーＰ，Ｎの厚みまたは位置決めピン５，６の高さが調整されることで、前記基本回路及び直流コンデンサＣ以外の他の電気部品を位置決めピン５，６上に配置できるので、バスバーを必要以上に拡大する必要がなくなる。

以上のように、バスバー位置決め構造１によれば、バスバーのインダクタンス値やインピーダンス値を極力大きくしない位置に位置決めピン５，６及び挿入孔Ｐ１，Ｎ１が設定されることで、バスバーＰ，Ｎの放電防止の縁面距離を確保しつつ容易に組み立てられる。

特に、挿入孔Ｐ１，Ｎ１を、接続ネジ端子部貫通孔を最短経路で結ぶ線よりもバスバーＰ，Ｎの端部側に設けることで、バスバーＰ，Ｎの組立性が向上する。また、バスバーＰ，Ｎのインダクタンス、インピーダンス、損失、発熱の増加を抑制できる。さらに、バスバーＰ，Ｎの低インダクタンス化によるスイッチング素子のサージ電圧が低減する。そして、バスバーＰ，Ｎの低インピーダンス化によるインバータ装置２の電力効率が向上する。

尚、本発明のバスバー位置決め構造は、バスバーを用いるインバータ装置以外の電気機器にも適用できる。例えば、直流コンデンサＣやスイッチング素子以外の電気部品間を接続する一般的なバスバーにおいても、バスバーＰ，Ｎと同様に、位置決めピンが挿入される孔を設けることで、インダクタンス及びインピーダンスの増加の低減を図ることができる。したがって、一般的なバスバーにおいても、電流の最短経路の線よりもバスバー端部側に位置決めピンが挿入される孔を備えることで、放電防止の縁面距離を確保した組み立てが容易となり、インピーダンスの増加を低減でき、電力の損失低効果が得られる。

１…バスバー位置決め構造
２…インバータ装置
３…端子台、３１，３２…端子部、３１０，３２０…締結孔
４…端子台、４１，４２…端子部、４１０，４２０…締結孔
５，６…位置決めピン
７，８…ハーネス、７１，８１…接続端子
９…締結具
１０…筐体
１１…パワーモジュール、Ｓ１～Ｓ６…スイッチング素子
Ｃ…直流コンデンサ、Ｃ１，Ｃ２…接続端子
Ｐ…バスバー、Ｐ１…挿入孔、Ｐ２…第一締結孔，Ｐ３…第二締結孔、ａ１…領域
Ｎ…バスバー、Ｎ１…挿入孔、Ｎ２…第一締結孔，Ｎ３…第二締結孔、ａ２…領域

Claims (4)

1. 電気機器の二つの電気部品を接続するバスバーが配置される一対の端子台と、
   一方の前記端子台に立設されて前記バスバーの配置を位置決めする位置決めピンと、
   を有し、
   前記バスバーには、
   前記位置決めピンが挿入される挿入孔と、
   一方の前記電気部品の端子と当該バスバーを締結させる締結具が挿通される第一締結孔と、
   他方の前記電気部品の端子と当該バスバーを締結させる締結具が挿通される第二締結孔と、
   が形成され、
   前記電気機器は、インバータ装置であり、
   一方の前記電気部品は、前記インバータ装置の直流コンデンサであり、
   他方の前記電気部品は、前記インバータ装置のパワーモジュールであり、
   前記挿入孔は、前記バスバーにおいて前記第一締結孔と前記第二締結孔の最短経路よりも電流密度が低くなる領域の位置に配され、
   前記電流密度が低くなる領域は、前記バスバーにおいて前記第二締結孔から前記第一締結孔までの距離よりも離れた当該バスバーの一端側の領域であること
   を特徴とするバスバー位置決め構造。
2. 前記挿入孔の口径は、前記第一締結孔及び前記第二締結孔の口径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のバスバー位置決め構造。
3. 前記挿入孔に挿入された前記位置決めピンは当該挿入孔から突出しないことを特徴とする請求項１または２に記載のバスバー位置決め構造。
4. 請求項１に記載のバスバー位置決め構造を有することを特徴とする電気機器。

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