WO2024070405A1

WO2024070405A1 - バスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法

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Publication number: WO2024070405A1
Application number: PCT/JP2023/031161
Authority: WO
Inventors: 哲海老沢; 信一郎乾
Original assignee: 三菱マテリアル株式会社
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2023-08-29
Publication date: 2024-04-04
Also published as: JP2024049668A

Abstract

受熱面を確実に密着させてバスバーの高精度な温度測定が可能なバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法を提供する。本発明に係るバスバー用温度センサは、バスバー２に取り付けて使用される温度センサ１であって、感熱素子３と、内部に感熱素子が収納されているケース部４とを備え、バスバーが、貫通孔２ａを有し、ケース部が、ケース本体５と、ケース本体から突出して形成され貫通孔に挿入可能な突出部６とを有し、突出部内に感熱素子が収納されている。

Description

バスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法

　本発明は、モータステータやバッテリー等の配線部材として用いられるバスバーに取り付けられるバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法に関する。

　モータステータやバッテリー等の配線部材として用いられるバスバーには、バスバーの温度を検出するために温度センサが取り付けられているものが知られている。例えば、モータステータは高温になるため、温度センサによる制御が必須である。
　従来、例えば特許文献１には、温度センサをコイルに取り付ける金属製のブラケットを用いた温度検知装置が記載されている。
　また、特許文献２には、ステータコイルに接続してＵ字状に折り曲げられたＵ字部を有する中性線と、中性線に当接した温度センサとを備えた回転電機のステータが記載されている。

特許第６６７４０７０号公報特開２０１８－６１３８９号公報

　上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
　すなわち、上記従来の技術では、ブラケット等の取付ホルダーや中性線等の平角線に公差があるため、温度センサ取付時にガタツキが生じ、温度センサの受熱面が確実に密着されておらず、温度測定の精度が低下してしまう問題があった。また、固定方法として、絶縁ワニス等を用いた場合、取付ホルダーや平角線と温度センサの受熱面との間への絶縁ワニスの回り込みにバラツキが発生すると、やはり受熱性に影響が出てしまう不都合があった。

　本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、受熱面を確実に密着させてバスバーの高精度な温度測定が可能なバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法を提供することを目的とする。

　本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るバスバー用温度センサは、バスバーに取り付けて使用される温度センサであって、感熱素子と、内部に前記感熱素子が収納されているケース部とを備え、前記バスバーが、貫通孔を有し、前記ケース部が、ケース本体と、前記ケース本体から突出して形成され前記貫通孔に挿入可能な突出部とを有し、前記突出部内に前記感熱素子が収納されていることを特徴とする。

　このバスバー用温度センサでは、ケース本体から突出して形成され貫通孔に挿入可能な突出部を有し、突出部内に感熱素子が収納されているので、貫通孔に挿入された突出部が全周からバスバーの熱を受けることができ、熱応答性が向上することで高精度な温度測定が可能になる。

　第２の発明に係るバスバー用温度センサは、第１の発明において、前記ケース本体のうち前記突出部が形成された端面が、前記突出部を前記貫通孔に挿入した状態で前記バスバーに当接又は近接した状態となることを特徴とする。
　すなわち、このバスバー用温度センサでは、ケース本体のうち突出部が形成された端面が、突出部を貫通孔に挿入した状態でバスバーに当接又は近接した状態となるので、ケース本体の端面が突出部挿入のストッパーとなると共にバスバーからの熱を端面でも受けることができる。

　第３の発明に係るバスバー用温度センサは、第１の発明において、前記感熱素子に一端が接続され前記ケース本体に収納された一対のリード線と、前記一対のリード線の他端に一端が接続され前記ケース本体に収納された一対の電極端子とを備え、前記ケース本体が、一対の外部配線を差し込むことで前記一対の電極端子の他端と前記一対の外部配線とが接続可能なコネクタ部を有していることを特徴とする。
　すなわち、このバスバー用温度センサでは、ケース本体が、一対の外部配線を差し込むことで一対の電極端子の他端と一対の外部配線とが接続可能なコネクタ部を有しているので、コネクタ部によって外部配線を容易に接続することができる。

　第４の発明に係るバスバーモジュールは、バスバーと、前記バスバーに取り付けられた第１から第３の発明のいずれかのバスバー用温度センサと、前記貫通孔と前記突出部との隙間に充填されていると共に前記貫通孔と前記突出部とを封止する樹脂成形部とを備えていることを特徴とする。
　すなわち、このバスバーモジュールでは、貫通孔と突出部との隙間に充填されていると共に貫通孔と突出部とを封止する樹脂成形部を備えているので、貫通孔と突出部とが直接又は樹脂成形部を介して接触し全周にわたって受熱面が密着することで、バスバーと突出部との接触面積が増大し、熱応答性が向上する。

　第５の発明に係るバスバーモジュールは、第４の発明において、前記バスバーが、前記貫通孔の周囲に幅方向に膨らんだ幅広部を有し、前記樹脂成形部が、前記幅広部も含めて封止していることを特徴とする。
　すなわち、このバスバーモジュールでは、バスバーが、貫通孔の周囲に幅方向に膨らんだ幅広部を有しているので、幅広部によって貫通孔の周囲の強度を補強することができる。また、樹脂成形部が、幅広部も含めて封止しているので、幅広部からの熱を樹脂成形部を介してバスバー用温度センサに伝えることができ、より高い精度で温度を測定することができる。

　第６の発明に係るバスバーモジュールは、第４の発明において、前記貫通孔及び前記突出部が、共に断面円形状であることを特徴とする。
　すなわち、このバスバーモジュールでは、貫通孔及び突出部が、共に断面円形状であるので、貫通孔と突出部との隙間に全周にわたって樹脂を均一に充填し易く、全周からの熱を突出部に均一に伝え易くなる。

　第７の発明に係るバスバーモジュールは、第４から第６の発明のいずれかにおいて、前記バスバーが、モータステータに用いられるものであることを特徴とする。
　すなわち、このバスバーモジュールでは、バスバーが、モータステータに用いられるものであるので、受熱面が確実に密着している温度センサの突出部によりモータステータの温度を高精度かつ安定して測定することができる。

　第８の発明に係るバスバーモジュールの製造方法は、第４の発明のバスバーモジュールを製造する方法であって、バスバーに形成された貫通孔に第１から第３の発明のいずれかのバスバー用温度センサの前記突出部を挿入する突出部挿入工程と、前記貫通孔と前記突出部との隙間に樹脂を充填すると共に前記貫通孔と前記突出部とを封止する樹脂成形部を形成する樹脂充填工程とを有していることを特徴とする。

　本発明によれば、以下の効果を奏する。
　すなわち、本発明に係るバスバー用温度センサによれば、ケース本体から突出して形成され貫通孔に挿入可能な突出部を有し、突出部内に感熱素子が収納されているので、貫通孔に挿入された突出部が全周からバスバーの熱を受けることができ、熱応答性が向上することで高精度な温度測定が可能になる。
　また、本発明に係るバスバーモジュール及びその製造方法によれば、貫通孔と突出部との隙間に充填されていると共に貫通孔と突出部とを封止する樹脂成形部を備えているので、貫通孔と突出部とが直接又は樹脂成形部を介して接触し全周にわたって受熱面が密着することで、バスバーと突出部との接触面積が増大し、熱応答性が向上する。
　このように本発明のバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法では、熱応答性が高速化するため、モータステータ等のバスバーの高精度な温度測定に好適である。

本発明に係るバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法の第１実施形態において、突出部挿入前を示す斜視図である。本発明に係るバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法の第１実施形態において、突出部挿入後を示す斜視図である。本発明に係るバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法の第１実施形態において、樹脂成形部形成後を示す斜視図である。第１実施形態において、コネクタ部より上部のバスバー用温度センサ及びバスバーモジュールを示す縦断面図である。第１実施形態において、バスバーモジュールを示す側面図である。第１実施形態において、バスバーモジュールを示すＡ－Ａ線矢視断面図である。本発明に係るバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法の第２実施形態において、バスバーモジュールを示す側面図である。本発明に係るバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法の第２実施形態において、バスバーモジュールを示すＢ－Ｂ線矢視断面図である。本発明に係るバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法の第３実施形態において、内部を透視して示すバスバーモジュールの斜視図である。第３実施形態において、バスバーモジュールを示す斜視図である。

　以下、本発明に係るバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法における第１実施形態を、図１Ａから図３Ｂを参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。

　本実施形態のバスバー用温度センサ１は、図１Ａから図３Ｂに示すように、バスバー２に取り付けて使用される温度センサであって、感熱素子３と、内部に感熱素子３が収納されているケース部４とを備えている。
　上記バスバー２は、貫通孔２ａを有している。
　上記ケース部４は、ケース本体５と、ケース本体５から突出して形成され貫通孔２ａに挿入可能な突出部６とを有している。

　なお、ケース部４は、樹脂で成形されている。
　上記突出部６内には、図２に示すように、感熱素子３が収納されている。
　上記ケース本体５のうち突出部６が形成された端面５ａは、突出部６を貫通孔２ａに挿入した状態でバスバー２に当接又は近接した状態となる。

　また、本実施形態のバスバー用温度センサ１は、図２に示すように、感熱素子３に一端が接続されケース本体５に収納された一対のリード線３ａを備えている。
　上記ケース本体５は、一対の外部配線Ｌが差し込まれる差し込み口８ｃを有している。
　上記差し込み口８ｃは、ケース本体５の下部に形成された差し込み口上部８ａに、別途、樹脂で成形した差し込み口下部８ｂを嵌め込んで形成されている。
　また、差し込み口８ｃは、突出部６の突出方向に直交する方向に向けて開口している。

　また、本実施形態のバスバーモジュール１０は、バスバー２と、バスバー２に取り付けられた上記バスバー用温度センサ１と、貫通孔２ａと突出部６との隙間に充填されていると共に貫通孔２ａと突出部６とを封止する樹脂成形部１１とを備えている。
　上記バスバー２は、貫通孔２ａの周囲に幅方向に膨らんだ幅広部２ｂを有している。
　上記幅広部２ｂは、図１Ｂ及び図２に示すように、断面円形状の貫通孔２ａに対応して幅方向に円弧状に膨らんだ形状を有している。
　上記樹脂成形部１１は、幅広部２ｂも含めて封止している。すなわち、樹脂成形部１１は、バスバー２の上面から幅広部２ｂを覆うようにしてバスバー２の下面まで形成されている。

　上記貫通孔２ａ及び突出部６は、共に断面円形状である。
　なお、上記バスバー２は、モータステータに用いられるものである。すなわち、本実施形態のバスバー用温度センサ１は、モータステータのコイル導線の温度を検出するものである。
　また、バスバー２は、例えばＣｕ等の金属で形成されている。
　本実施形態のバスバーモジュール１０は、モーターのコイル部分に溶接等により取り付けられる。

　上記感熱素子３は、図２に示すように、例えば基板（図示略）に実装されたサーミスタ（図示略）をガラスで覆っている封止ガラス部（図示略）と、封止ガラス部を樹脂で覆っている樹脂コート部３ｂとを備えている。
　また、感熱素子３には、一対のリード線３ａが接続され、一対のリード線３ａには接続端子部７ａ（かしめ端子）を介して一対の外部配線Ｌが接続されている。
　なお、ケース部４内は、絶縁性樹脂９が充填されている。この絶縁性樹脂９は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂が採用可能であり、特に熱伝導性の良い樹脂が好ましい。

　本実施形態のバスバーモジュールを製造する方法は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、バスバー２に形成された貫通孔２ａに上記バスバー用温度センサ１の突出部６を挿入する突出部挿入工程と、図１Ｃ及び図２に示すように、貫通孔２ａと突出部６との隙間に樹脂を充填すると共に貫通孔２ａと突出部６とを封止する樹脂成形部１１を形成する樹脂充填工程とを有している。
　上記樹脂充填工程においては、インサート成形で樹脂を貫通孔２ａと突出部６との隙間に充填すると共に、幅広部２ｂと貫通孔２ａと突出部６とを封止する樹脂成形部１１を形成する。

　このように本実施形態のバスバー用温度センサ１では、ケース本体５から突出して形成され貫通孔２ａに挿入可能な突出部６を有し、突出部６内に感熱素子３が収納されているので、貫通孔２ａに挿入された突出部６が全周からバスバー２の熱を受けることができ、熱応答性が向上することで高精度な温度測定が可能になる。

　また、ケース本体５のうち突出部６が形成された端面５ａが、突出部６を貫通孔２ａに挿入した状態でバスバー２に当接又は近接した状態となるので、ケース本体５の端面５ａが突出部６挿入のストッパーとなると共にバスバー２からの熱を端面５ａでも受けることができる。

　本実施形態のバスバーモジュール１０では、貫通孔２ａと突出部６との隙間に充填されていると共に貫通孔２ａと突出部６とを封止する樹脂成形部１１を備えているので、貫通孔２ａと突出部６とが直接又は樹脂成形部１１を介して接触し全周にわたって受熱面が密着することで、バスバー２と突出部６との接触面積が増大し、熱応答性が向上する。

　また、バスバー２が、貫通孔２ａの周囲に幅方向に膨らんだ幅広部２ｂを有しているので、幅広部２ｂによって貫通孔２ａの周囲の強度を補強することができる。
　すなわち、幅広部２ｂを設けない場合、貫通孔２ａを形成することで、貫通孔２ａ周囲のバスバー２の強度が低下してしまうが、幅広部２ｂを設けることで貫通孔２ａ周囲は幅広に太くなって強度が向上し、バスバー２を補強することができる。また、幅広部２ｂを設けることで、幅広部２ｂを設けない場合に比べて貫通孔２ａの内径を大きくすることができ、突出部６との接触面積を増やすことも可能になる。
　また、樹脂成形部１１が、幅広部２ｂも含めて封止しているので、幅広部２ｂからの熱を樹脂成形部１１を介してバスバー用温度センサ１に伝えることができ、より高い精度で温度を測定することができる。

　さらに、貫通孔２ａ及び突出部６が、共に断面円形状であるので、貫通孔２ａと突出部６との隙間に全周にわたって樹脂を均一に充填し易く、全周からの熱を突出部に均一に伝え易くなる。
　なお、バスバー２が、モータステータに用いられるものであるので、受熱面が確実に密着している温度センサ１の突出部６によりモータステータの温度を高精度かつ安定して測定することができる。

　次に、本発明に係るバスバー用温度センサ及びバスバーモジュール並びにその製造方法の第２及び第３実施形態について、図４Ａから図６を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

　第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、貫通孔２ａが断面円形状であるのに対し、第２実施形態のバスバー用温度センサ１及びバスバーモジュール２０では、図４Ｂに示すように、貫通孔２２ａが断面略正方形状である点である。
　また、第２実施形態では、幅広部２２ｂが、断面略正方形状の貫通孔２２ａに対応した略台形状となっている。

　次に、第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、ケース部４がケース本体５（コネクタ上部やコネクタ下部等）及び突出部６等の複数の部材を組み合わせて構成されているのに対し、第３実施形態のバスバー用温度センサ３１及びバスバーモジュール３０では、図５及び図６に示すように、ケース部３４が樹脂で一体成形して作製されている点でも異なっている。
　すなわち、第３実施形態では、感熱素子３３，一対のリード線３３ａ及び一対の電極端子３７を収納した状態でインサート成形してケース部３４が作製される。

　また、第３実施形態のバスバー用温度センサ３１は、一対のリード線３ａの他端に一端が接続されケース本体３５に収納された一対の電極端子３７を備えている。
　また、ケース本体３５は、一対の外部配線を差し込むことで一対の電極端子３７の他端と一対の外部配線とが接続可能なコネクタ部３８を有している。
　上記コネクタ部３８は、差し込み口８ｃに一対の外部配線の先端を差し込むことで、コネクタ部３８内に露出している一対の電極端子３７の他端と接続可能となっている。

　このように第３実施形態では、一体成形でケース部３４を作製するので、部材点数を削減できると共に組み立てるコストも低減することができる。
　また、ケース本体３５が、一対の外部配線を差し込むことで一対の電極端子３７の他端と一対の外部配線とが接続可能なコネクタ部３８を有しているので、コネクタ部３８によって外部配線を容易に接続することができる。

　なお、第２実施形態では、感熱素子３が上下に長く、その下部から一対のリード線３ａが突出しているのに対し、第３実施形態では、感熱素子３３が横に長く、その両端部から一対のリード線３３ａが突出している。
　また、第３実施形態では、感熱素子３３の形状に対応して、貫通孔３２ａ及び突出部３６が、共に断面長方形状に形成されている。

　第１実施形態と第２実施形態とのバスバー用温度センサ及びバスバーモジュールについて、バスバーを一瞬で１５０℃まで昇温させた場合のバスバー用温度センサの熱時定数をシミュレーションした。
　なお、特許文献１や特許文献２で用いられている矩形状の樹脂成形内に感熱素子を収納した温度センサをバスバーの表面に取り付けただけの場合についても、従来例として同様にシミュレーションした。

　これらの結果、上記従来例では、熱時定数が１８．２ｓｅｃであったのに対し、断面矩形状の貫通孔を採用した第２実施形態のバスバー用温度センサ及びバスバーモジュールでは、６．０ｓｅｃであると共に、断面円形状の貫通孔を採用した第１実施形態のバスバー用温度センサ及びバスバーモジュールでは、４．６ｓｅｃであった。
　このように、従来例に比べ、本発明の第１及び第２実施形態のバスバー用温度センサ及びバスバーモジュールでは、熱時定数が短縮され、大幅に高速化されている。

　なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

　例えば、上記各実施形態では、サーミスタを採用しているが、サーミスタとしては、チップサーミスタ，フレーク型サーミスタ又は薄膜サーミスタ等が採用可能であり、また焦電素子などを採用しても構わない。特に、２００℃耐熱の能力がある感熱素子であることが好ましい。
　また、上記各実施形態のように、バスバー用温度センサを樹脂成形部で封止してバスバーに本固定することが好ましいが、絶縁ワニス等でバスバー用温度センサをバスバーに本固定しても構わない。

　１，３１…バスバー用温度センサ、２…バスバー、２ａ，２２ａ，３２ａ…貫通孔、２ｂ…幅広部、３，３３…感熱素子、３ａ，３３ａ…リード線、４，３４…ケース部、５，３５…ケース本体、５ａ…ケース本体のうち突出部が形成された端面、６…突出部、７…電極端子、８，３８…コネクタ部、１０，２０…バスバーモジュール、１１…樹脂成形部、Ｌ…外部配線

Claims

　バスバーに取り付けて使用される温度センサであって、
　感熱素子と、
　内部に前記感熱素子が収納されているケース部とを備え、
　前記バスバーが、貫通孔を有し、
　前記ケース部が、ケース本体と、
　前記ケース本体から突出して形成され前記貫通孔に挿入可能な突出部とを有し、
　前記突出部内に前記感熱素子が収納されていることを特徴とするバスバー用温度センサ。
　請求項１に記載のバスバー用温度センサにおいて、
　前記ケース本体のうち前記突出部が形成された端面が、前記突出部を前記貫通孔に挿入した状態で前記バスバーに当接又は近接した状態となることを特徴とするバスバー用温度センサ。
　請求項１に記載のバスバー用温度センサにおいて、
　前記感熱素子に一端が接続され前記ケース本体に収納された一対のリード線と、
　前記一対のリード線の他端に一端が接続され前記ケース本体に収納された一対の電極端子とを備え、
　前記ケース本体が、一対の外部配線を差し込むことで前記一対の電極端子の他端と前記一対の外部配線とが接続可能なコネクタ部を有していることを特徴とするバスバー用温度センサ。
　バスバーと、
　前記バスバーに取り付けられた請求項１に記載のバスバー用温度センサと、
　前記貫通孔と前記突出部との隙間に充填されていると共に前記貫通孔と前記突出部とを封止する樹脂成形部とを備えていることを特徴とするバスバーモジュール。
　請求項４に記載のバスバーモジュールにおいて、
　前記バスバーが、前記貫通孔の周囲に幅方向に膨らんだ幅広部を有し、
　前記樹脂成形部が、前記幅広部も含めて封止していることを特徴とするバスバーモジュール。
　請求項４に記載のバスバーモジュールにおいて、
　前記貫通孔及び前記突出部が、共に断面円形状であることを特徴とするバスバーモジュール。
　請求項４に記載のバスバーモジュールにおいて、
　前記バスバーが、モータステータに用いられるものであることを特徴とするバスバーモジュール。
　請求項４に記載のバスバーモジュールを製造する方法であって、
　バスバーに形成された貫通孔に請求項１に記載のバスバー用温度センサの前記突出部を挿入する突出部挿入工程と、
　前記貫通孔と前記突出部との隙間に樹脂を充填すると共に前記貫通孔と前記突出部とを封止する樹脂成形部を形成する樹脂充填工程とを有していることを特徴とするバスバーモジュールの製造方法。