WO2021131155A1 - バスバー及びその製造方法 - Google Patents

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邦弘 岩田
俊佑 川合
憲 小林
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豊田鉄工株式会社
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    • B21D11/08—Bending by altering the thickness of part of the cross-section of the work
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/20—Bus-bar or other wiring layouts, e.g. in cubicles, in switchyards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a bus bar and its manufacturing method.
  • Patent Document 1 discloses first and second metal plates stacked in the thickness direction.
  • the first metal plate has a folded portion in which a region including an outer edge is folded along a bending line, and the outer edge of the second metal plate is sandwiched between the folded portions.
  • the folded portion of the first metal plate has a plurality of through holes arranged along the bending line.
  • the outer edge of the second metal plate has a plurality of protruding pieces, which penetrate the corresponding through holes. Each protruding piece is bent so as to overlap the folded portion of the first metal plate in the thickness direction.
  • the outer edges of the first and second metal plates are bonded to each other, and as a result, the strength is increased.
  • a typical bus bar electrically connects multiple electrical components.
  • a metal plate whose strength is increased by bending a region including an outer edge by hemming may be used.
  • the folded portion of the bus bar may be provided with terminals for connecting electrical components.
  • An object of the present disclosure is to provide a bus bar capable of suppressing a decrease in energization performance and a method for manufacturing the bus bar.
  • the bus bar is formed of a metal plate.
  • the metal plate has one or more holes penetrating the metal plate on the bending line.
  • the bus bar is a folded portion formed by bending the metal plate along the bending line by hemming processing, and is a first region between the outer edge of the metal plate and the bending line, and the first. It includes a folded portion having a second region that overlaps the one region in close contact with the region, and terminals arranged in the first region.
  • the folded portion includes one or more welded portions in which the first region and the second region are welded.
  • a method of forming a bus bar from a metal plate includes setting a bending line on the metal plate, forming one or more holes penetrating the metal plate on the bending line, and the above-mentioned.
  • a folded portion is formed.
  • the folded portion includes a first region and a second region that overlaps the first region in close contact with the first region, and partially welds the first region and the second region. ,including.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the bus bar of FIG.
  • FIG. 1 shows a bus bar that electrically connects electrical components.
  • This bus bar is formed by a metal plate 1.
  • the metal plate 1 is bent along the bending line L1 by hemming.
  • the strip-shaped portion on which the metal plates 1 are overlapped by this bending is referred to as a folded portion 10.
  • the folded portion 10 has a first region 11 between the folding line L1 and the outer edge of the metal plate 1, and a second region 12 that overlaps the first region 11 in close contact with the first region 11.
  • the outer edge of the folded portion 10 is located at a position separated from the bending line L1 by the thickness of the metal plate 1.
  • the outer edge of the metal plate 1, the outer edge of the folded portion 10, and the bending line L1 may be parallel to each other.
  • the bus bar has a plurality of terminals 2 for connecting electrical components in the first region 11. Each terminal 2 projects upward in FIG. 1 so as to be orthogonal to the folded portion 10.
  • the plurality of terminals 2 are arranged at predetermined intervals along the outer edge of the metal plate 1.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of terminal 2 and its periphery in the bus bar of FIG.
  • the bus bar has a plurality of welded portions 3 arranged in the longitudinal direction of the folded portion 10.
  • the first region 11 and the second region 12 are welded by, for example, laser welding.
  • FIG. 3 shows the vicinity of the outer edge of the metal plate 1 before bending by hemming.
  • the bending line L1 extends parallel to the outer edge of the metal plate 1.
  • the metal plate 1 has a plurality of holes 4 penetrating the metal plate 1 in the thickness direction on the bending line L1. These holes 4 are arranged at predetermined intervals along the bending line L1.
  • the hole 4 In the state before the metal plate 1 is bent, the hole 4 has two long sides arranged line-symmetrically with respect to the bending line L1 and two short sides orthogonal to these long sides.
  • the bending line L1 passes through the center of the plurality of holes 4. More specifically, the bending line L1 intersects the center points of the two short sides of the hole 4.
  • a bending line L1 is set on the metal plate 1. Subsequently, one or more holes 4 penetrating the metal plate 1 are formed on the bending line L1. One or more holes 4 can be formed by, for example, press working.
  • one or more terminals 2 are formed in the first region 11 between the outer edge of the metal plate 1 and the bending line L1.
  • the terminal 2 can be formed so as to project downward in FIG. 3 by, for example, press working. Specifically, the quadrangular region to be the terminal 2 is punched from the upper side to the lower side of FIG. 3, leaving one side of the quadrangle. As a result, the terminal 2 projecting downward in FIG. 3 is formed.
  • the metal plate 1 is bent upward along the bending line L1.
  • the folded portion 10 on which the metal plates 1 are overlapped is formed.
  • the first region 11 and the second region 12 are in close contact with each other.
  • the first region 11 and the second region 12 of the folded portion 10 are partially welded by, for example, laser welding.
  • a plurality of welded portions 3 are provided along the outer edge of the metal plate 1. In this way, the bus bar shown in FIG. 1 is manufactured.
  • the bus bar has a plurality of notches on the outer edge of the folded portion 10.
  • Each notch is rectangular in plan view and has two end faces 4a extending along the fold line L1.
  • the end face 4a is the long side of the hole 4.
  • the two end faces 4a are located on the same surface extending in the thickness direction of the metal plate 1. This is because, as shown in FIG. 3, the bending line L1 passes through the center of the hole 4 before being deformed by bending.
  • the outer edge of the folded portion 10 is partially cut out by the plurality of holes 4 arranged on the folding line L1.
  • the notch is a hole 4 deformed by bending the metal plate 1 along the bending line L1.
  • the plurality of welded portions 3 may be arranged along the portion of the outer edge of the folded portion 10 cut out by the hole 4, that is, the end surface 4a.
  • the metal plate 1 processed as a bus bar has a plurality of elongated holes 4 on the bending line L1. Since the extension of the metal plate 1 to be bent is shortened by the amount of these elongated holes 4, it becomes easier to bend the metal plate 1. Therefore, at the time of bending, the force acting on the metal plate 1 to return to the original state (hereinafter referred to as springback) can be suppressed to be small. If the springback is large, a gap may occur between the first region 11 and the second region 12 that overlap in the thickness direction. By reducing the springback, it is possible to suppress the occurrence of such a gap.
  • a plurality of welded portions 3 arranged along the bending line L1 are arranged. By arranging the welded portion 3 in this way, it is possible to more effectively suppress the occurrence of the above-mentioned gap.
  • the bending line L1 passes through the center of the hole 4. Therefore, when the metal plate 1 is bent along the bending line L1, it is possible to suppress the occurrence of the above-mentioned step.
  • the two end faces 4a which were the two long sides of the hole 4, are located on the same plane. Therefore, it is possible to prevent the metal plate 1 from narrowing the weldable region due to the step.
  • the end faces 4a that overlap in the thickness direction do not necessarily have to be located on the same plane.
  • the bending line L1 may pass through a position deviated from the center of the hole 4.
  • the terminal 2 may be formed by a method other than press working.

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  • Laser Beam Processing (AREA)
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Abstract

金属板によって形成されるバスバーであって、前記金属板は、折り曲げ線上において前記金属板を貫通する１以上の孔を有する。前記バスバーは、前記金属板をヘミング加工により前記折り曲げ線に沿って折り曲げることによって形成される折り重ね部であって、前記金属板の外縁と前記折り曲げ線との間の第１領域と、前記第１領域と密着した状態で重なる第２領域とを有する、折り重ね部と、前記第１領域に配置された端子と、を備える。前記折り重ね部は、前記第１領域と前記第２領域が溶接された１以上の溶接部を含む。

Description

バスバー及びその製造方法
　本開示は、バスバー及びその製造方法に関する。
　金属板は、その外縁にヘミング加工を施すことにより、強度が高められる。
　例えば特許文献１は、厚さ方向に重ねられた第１及び第２の金属板を開示している。第１の金属板は、外縁を含む領域が折り曲げ線に沿って折り重ねられた折り重ね部を有し、この折り重ね部で第２の金属板の外縁を挟んでいる。第１の金属板の折り重ね部は、折り曲げ線に沿って並ぶ複数の貫通孔を有している。第２の金属板の外縁は複数の突出片を有し、これら突出片は対応する貫通孔を貫通している。各突出片は、第１の金属板の折り重ね部と厚さ方向に重なるように折り曲げられている。これにより、第１及び第２の金属板は互いの外縁同士が結合され、その結果、強度が高められる。
実開昭６３－６５５２１号公報
　典型的なバスバーは、複数の電気部品間を電気的に接続する。こうしたバスバーを形成するために、外縁を含む領域をヘミング加工により折り曲げることによって強度が高められた金属板を用いる場合がある。バスバーの折り重ね部には、電気部品を接続するための端子が設けられることがある。ヘミング加工を施した上記公報の金属板でバスバー形成する場合、第１及び第２の金属板の外縁同士は、ヘミング加工により互いに強固に結合される。
　バスバーを形成するための金属板に対し、上記公報のヘミング加工を適用した場合、以下のような課題が生じうる。ヘミング加工により形成された折り重ね部において、重なった板同士の密着度を高めることができるとは限らない。このため、折り重ね部において重なった板の間に、隙間が生じるおそれがある。こうした隙間が生じると、バスバーへの通電時に電気抵抗が大きくなり、そのバスバーの通電性能が低下する。
　本開示の目的は、通電性能の低下を抑制することができるバスバー及びその製造方法を提供することにある。
　本開示の一態様に係るバスバーは、金属板によって形成される。前記金属板は、折り曲げ線上において前記金属板を貫通する１以上の孔と有する。前記バスバーは、前記金属板をヘミング加工により前記折り曲げ線に沿って折り曲げることによって形成される折り重ね部であって、前記金属板の外縁と前記折り曲げ線との間の第１領域と、前記第１領域と密着した状態で重なる第２領域とを有する、折り重ね部と、前記第１領域に配置された端子と、を備える。前記折り重ね部は、前記第１領域と前記第２領域が溶接された１以上の溶接部を含む。
　本開示の一態様に係る金属板でバスバーを形成する方法は、金属板に折り曲げ線を設定することと、前記折り曲げ線上に、前記金属板を貫通する１以上の孔を形成することと、前記金属板の外縁と折り曲げ線との間の第１領域に、１以上の端子を形成することと、前記金属板を前記折り曲げ線に沿って折り曲げることによって、折り重ね部を形成することであって、前記折り重ね部は、前記第１領域と、前記第１領域と密着した状態で重なる第２領域とを含む、ことと、前記第１領域と前記第２領域を部分的に溶接することと、を含む。
実施形態に係るバスバーを示す斜視図。 図１のバスバーの端子及びその周辺を拡大して示す斜視図。 外縁を折り曲げる前の金属板を示す斜視図。 図３のＡ－Ａ線に沿う断面図。 図２のバスバーの断面図。
　以下、バスバーの一実施形態について、図１～図５を参照して説明する。
　図１は、電気部品間を電気的に接続するバスバーを示す。このバスバーは、金属板１によって形成されている。この金属板１は、ヘミング加工により折り曲げ線Ｌ１に沿って折り曲げられている。この折り曲げにより金属板１が重なった帯状の部分を折り重ね部１０という。折り重ね部１０は、折り曲げ線Ｌ１と金属板１の外縁との間の第１領域１１と、第１領域１１と密着した状態で重なる第２領域１２とを有する。折り重ね部１０の外縁は、金属板１の厚さの分、折り曲げ線Ｌ１から離れた位置にある。金属板１の外縁と、折り重ね部１０の外縁と、折り曲げ線Ｌ１とは、互いに平行であってもよい。バスバーは、第１領域１１に、電気部品を接続するための複数の端子２を有する。各端子２は、折り重ね部１０と直交するように、図１の上方に向けて突出している。複数の端子２は、金属板１の外縁に沿って所定の間隔をおいて並んでいる。
　図２は、図１のバスバーにおける端子２及びその周辺を拡大して示している。図２から分かるように、バスバーは、折り重ね部１０の長手方向に並ぶ複数の溶接部３を有する。溶接部３において、第１領域１１と第２領域１２は、例えばレーザー溶接により溶接されている。
　図３は、ヘミング加工による折り曲げを行う前の金属板１の外縁付近を示している。図３から分かるように、折り曲げ線Ｌ１は金属板１の外縁に平行に延びている。金属板１は、折り曲げ線Ｌ１上に、金属板１を厚さ方向に貫通する複数の孔４を有する。これら孔４は、折り曲げ線Ｌ１に沿って所定の間隔で並んでいる。金属板１を折り曲げる前の状態において、孔４は、折り曲げ線Ｌ１を軸として線対称に配置された２つの長辺と、これら長辺と直交する２つの短辺とを有する。金属板１の外縁を折り曲げる前の状態において、折り曲げ線Ｌ１は複数の孔４の中央を通過する。より詳細には、折り曲げ線Ｌ１は、孔４の２つの短辺の中心点と交差する。
　バスバーを製造する際には、まず、金属板１に折り曲げ線Ｌ１を設定する。続いて、折り曲げ線Ｌ１上に、金属板１を貫通する１以上の孔４を形成する。１以上の孔４は、例えば、プレス加工によって形成することができる。
　また、金属板１の外縁と折り曲げ線Ｌ１との間の第１領域１１に１以上の端子２を形成する。端子２は、例えば、プレス加工により、図３の下方に向けて突出するように、形成することができる。詳しくは、端子２となる四角形の領域を、その四角形の一辺を残して図３の上方から下方に向けて打ち抜く。これにより、図３の下方に向けて突出する端子２が形成される。
　孔４及び端子２を形成した後、図４に示すように、金属板１を折り曲げ線Ｌ１に沿って上方に向けて折り曲げる。これにより、図５に示すように金属板１が重なった折り重ね部１０が形成される。この折り重ね部１０において、第１領域１１と第２領域１２は互いに密着している。続いて、折り重ね部１０の第１領域１１と第２領域１２が、例えばレーザー溶接により部分的に溶接される。これにより、金属板１の外縁に沿って複数の溶接部３が設けられる。こうして図１に示すバスバーが製造される。
　図１及び図２に示されるように、バスバーは、折り重ね部１０の外縁に複数の切り欠きを有する。各切り欠きは、平面視長方形であり、折り曲げ線Ｌ１に沿って延びる２つの端面４ａを有する。端面４ａは、孔４の長辺である。２つの端面４ａは、金属板１の厚さ方向に延びる同一面上に位置している。これは、折り曲げ線Ｌ１が図３に示すように、折り曲げにより変形される前に、孔４の中央を通過しているためである。
　このように、折り重ね部１０の外縁は、折り曲げ線Ｌ１上に配置された複数の孔４によって部分的に切り欠かれている。切り欠きは、金属板１を折り曲げ線Ｌ１に沿って折り曲げることによって変形された孔４である。複数の溶接部３は、折り重ね部１０の外縁のうち、孔４により切り欠かれた部分、すなわち端面４ａに沿って配置してもよい。
　次に、本実施形態のバスバーの作用について説明する。
　バスバーとして加工される金属板１は、折り曲げ線Ｌ１上に複数の長孔４を有する。これら長孔４の分、折り曲げられる金属板１の延長が短くなるので、折り曲げを行いやすくなる。従って、折り曲げの際に、金属板１に作用する元に戻ろうとする力（以下、スプリングバックという）を小さく抑えることができる。スプリングバックが大きいと、厚さ方向に重なる第１領域１１と第２領域１２の間に隙間が生じることがある。スプリングバックを小さくすることにより、こうした隙間が生じることを抑制できる。
　更に、金属板１の外縁には、折り曲げ線Ｌ１に沿って並ぶ複数の溶接部３が配置される。このように溶接部３を配置することにより、上述した隙間が生じることをより効果的に抑制できる。
　スプリングバックに起因する隙間が生じている場合には、溶接を実施しにくくなる。スプリングバックを小さく抑えることにより、第１領域１１と第２領域１２の間に隙間が生じにくくなる。そのため、溶接を容易に実施することができる。
　以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
　（１）ヘミング加工により折り重ねられた第１領域１１と第２領域１２の間に隙間が生じないので、バスバーの通電性能の低下が抑制される。
　（２）図４に示すように、折り曲げ線Ｌ１が孔４の中央を通過する。そして、図５に示すように、金属板１を折り曲げ線Ｌ１に沿って折り曲げると、２つの端面４ａが同一面上に位置する。
　折り曲げ線Ｌ１が孔４の中央を通過していない場合、厚さ方向に重なる第１領域１１と第２領域１２が、図５に示す状態に対し図中の左右方向にずれた状態となる。その結果、厚さ方向に重なる端面４ａに対応する部分に段差が生じる。こうした段差が生じることにより、溶接可能な領域が狭くなる。
　本実施形態では、折り曲げ線Ｌ１が孔４の中央を通過する。そのため、金属板１を折り曲げ線Ｌ１に沿って折り曲げたとき、上述したような段差が生じることを抑制できる。言い換えれば、孔４の２つの長辺であった２つの端面４ａが同一面上に位置する。従って、上記段差に起因して金属板１の溶接可能な領域が狭くなることを抑制できる。
　なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　・厚さ方向に重なった端面４ａは、必ずしも同一面上に位置している必要はない。言い換えれば、折り曲げ線Ｌ１は、孔４の中央からずれた位置を通過していてもよい。
　・端子２は、プレス加工以外の方法で形成されてもよい。

Claims (7)

  1. 　金属板によって形成されるバスバーであって、
    　前記金属板は、折り曲げ線上において前記金属板を貫通する１以上の孔を有し、
    　前記バスバーは、
    　前記金属板をヘミング加工により前記折り曲げ線に沿って折り曲げることによって形成される折り重ね部であって、前記金属板の外縁と前記折り曲げ線との間の第１領域と、前記第１領域と密着した状態で重なる第２領域とを有する、折り重ね部と、
    　前記第１領域に配置された端子と、
    　を備え、
    　前記折り重ね部は、前記第１領域と前記第２領域が溶接された１以上の溶接部を含む、
    　バスバー。
  2. 　前記金属板を折り曲げる前の状態において、前記折り曲げ線は、前記孔の中央を通過している、
    　請求項１に記載のバスバー。
  3. 　前記金属板の外縁を折り曲げる前の状態において、前記孔は、前記折り曲げ線を軸として線対称に配置された２つの端面を有し、
    　前記金属板を前記折り曲げ線に沿って折り曲げることによって、前記２つの端面は、前記金属板の厚さ方向に延びる同一面上に位置している、
    　請求項２に記載のバスバー。
  4. 　前記１以上の孔は、所定の間隔で配置された複数の孔を含む、
    　請求項２または請求項３に記載のバスバー。
  5. 　前記金属板の外縁と、前記折り重ね部の外縁と、前記折り曲げ線とは、互いに平行である、
    　請求項１～４のうち何れか一項に記載のバスバー。
  6. 　前記１以上の溶接部は、前記孔に沿って並ぶ、複数の溶接部を含む、
    　請求項１～５のうち何れか一項に記載のバスバー。
  7. 　金属板でバスバーを形成する方法であって、
    　金属板に折り曲げ線を設定することと、
    　前記折り曲げ線上に、前記金属板を貫通する１以上の孔を形成することと、
    　前記金属板の外縁と折り曲げ線との間の第１領域に、１以上の端子を形成することと、
    　前記金属板を前記折り曲げ線に沿って折り曲げることによって、折り重ね部を形成することであって、前記折り重ね部は、前記第１領域と、前記第１領域と密着した状態で重なる第２領域とを含む、ことと、
    　前記第１領域と前記第２領域を部分的に溶接することと、
    　を含む、方法。
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