WO2024157497A1 - バスバー保持具とそれを用いたバスバー組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】インバーター組立現場において、バスバーの取り違え、バスバーの組み立て間違いなどの誤組立を防ぐとともに、バスバー組立体の製造許容差を過度に精密にすることなく、確実に組立・接続作業ができるようにする。 【解決手段】バスバー保持具100 は電気絶縁性を有する素材から構成され、２本のバスバー200 、300 を結合する部材であり、２本のバスバー200 、300 を支持する２つの支持部110 、120 と、これらの支持部110 、120 を結合する１つの結合部130 を備えており、前記結合部130 は可とう性を有する形状に形成されている。

Description

バスバー保持具とそれを用いたバスバー組立体

　本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド型自動車などのモータ駆動により走行する自動車のモータ電力制御用や回生電力制御用インバーターに使用する複数のバスバーを保持するバスバー保持具と、このバスバー保持具を用いたバスバー組立体に関する。

　例えば電気自動車やハイブリッド型自動車などのモータ駆動により走行する自動車のモータ電力制御用や回生電力制御用インバーターには、大電流の流れるバスバーが存在する。
　一般的なバスバーには、導電性の良い金属導体（例えば、銅・銅合金・アルミ合金）が採用されている。
　バスバーは板材からのプレス加工（型抜き・曲げ加工・ボルト穴の打ち抜き等）による成形や、平角断面の線材（バーインコイル）のフォーミング加工による成形が施されている。
　バスバーの端部には、入力端子と出力端子にバスバーを圧着するボルト穴が設けられている。

　電気自動車やハイブリッド型自動車などのインバーター内部には直流部（＋極－極の二線式）と交流部（UVW の三相式）が存在し、２本一組または３本一組のバスバーが組み込まれている。

　複数の入力端子の間隔と複数の出力端子の間隔は、電気絶縁構造が異なることや、接続作業時の工具挿入範囲を確保するため、必ずしも等しい間隔にはならない。
　また、入出力端子は、インバーターのケース内に固定されている。このため、バスバーの形状は、接続する入出力端子ごとに対応したそれぞれ異なる形状となる。

　電気自動車やハイブリッド型自動車などに搭載するインバーターの組立作業では、形状がそれぞれ異なるバスバーを取り出し、識別し、正規の取付け位置に配置し、入出力端子にバスバーを圧着するボルトを締める作業がバスバーごとに必要となる。
　そのため、インバーター組立作業員による誤組立（バスバーの取り違え、バスバーの組み立て間違い）が起きることがある。
　かかるインバーター組立作業員による誤組立を防止するため、複数のバスバーを一組ごとに保持する樹脂成形品、例えば、フェライトコアを収納する樹脂成形品ケースに複数のバスバーを保持する機能を持たせたものがある（特許文献１：特開2019-186406）。

　また、バスバー間の電気絶縁のため、複数のバスバーと電気絶縁性を有した樹脂の射出成形品で一体成形するアイディアも多数ある（特許文献２：特開２０２１- １２３１０４等）。

　さらに、２本のバスバー200 と300 を一体に保持する図１に示すようなバスバー保持具100 もありうる。
　このバスバー保持具100 は、電気絶縁性を有する素材から構成され、バスバー200 と300 を支持する２つの支持部110 と120 と、支持部110 と120 を結合する１つの結合部130 とを有しており、バスバー200 と300 は、支持部110 と120 に射出成形によるインサート成形で支持されており、平板状の結合部130 によって一体化している。

　しかし、２本のバスバー200 と300 を射出成形品であるバスバー保持具100 で一体化したとき、入力端子と出力端子の間の寸法が大きいバスバー200 と300 自体の誤差や樹脂の射出成形品であるバスバー保持具100 （特に結合部130 ）の冷却収縮やヒケなどによる変形により、インバーターの２つの端子に対してバスバー200 と300 のボルト穴211 と311 の位置の精度を確保することが大変困難となる。
　特に、バスバー200 と300 は、入力端子と出力端子との間の寸法が大きいため、バスバー保持具100 （特に結合部130 ）の冷却収縮やヒケなどの僅かな変形でもレバー比が効くため、ボルト穴211 と311 の相対的な位置関係に大きなずれを生じさせることになる。

　また、インバーターケースの２つの端子の周囲には、端子間の絶縁を確実に行うために図１に示すような電気絶縁障壁910 と920 と930 と940 が突出形成されているので、一方のバスバー200 を一方の端子の両側の電気絶縁障壁910 と920 の間におさめてボルト穴211 と端子を接続できたとしても、上記のようなボルト穴211 と311 の相対的な位置関係のずれのため、もう一方のバスバーともう一方の端子の両側の電気絶縁障壁930 と940 との間で干渉が起きる。
　このため、もう一方のバスバー300 のボルト穴311 にもう一方の端子が接続できないという事態が生じる。

　かかる事態は、端子に対するバスバー200 と300 のボルト穴211 と311 の相対的な位置ずれを吸収できるほどボルト穴211 と311 を拡大することで解決することは機械構造的には可能であるが、この解決手段は、バスバー200と300の端子に対する電気接点の接触面積が減少し、電流量に見合った接点容量が確保できなくなるおそれがあるため好ましくない。

　前記事態は、ボルト穴211 と311 を拡大することで解決するのではなく、バスバー200 と300 のボルト穴211 と311 の位置をバスバー保持具の射出成形後に切削形成を施すことで対応することも可能ではある。
　しかしながら、バスバー保持具の射出成形後にバスバー200 と300 に対してボルト穴211 と311 を切削加工することは、機械加工工程の増大を招くというデメリットが生じるので現実的ではない。

特開２０１９－１８６４０６号公報 特開２０２１－１２３１０４号公報

　特許文献２記載の射出成形品は、複数のバスバーを重ねて配置することで単にバスバーの間隔がばらつくことを防止するものであって、射出成形品の仕上がり状態によるボルト穴間隔に誤差があったとしても、その誤差を吸収するものではない。

　本発明は、上記事情に鑑みて創案されたもので、組立作業時の作業者による誤組立（バスバー取り違え、バスバーの組み立て間違い）を防ぐとともに、バスバーの工程間の搬送のときにも複数のバスバーの一体性を保持したまま移送することができるようにする。
　さらに、本発明は、インバーターのケース内に固定された入出力端子に確実に接続ができるバスバー組立体を提供することを目的としている。

　本発明の一態様に係るバスバー保持具は、電気絶縁性を有する素材から構成され、複数のバスバーを保持するバスバー保持具であって、複数のバスバーを支持する複数の支持部と、この支持部を結合しており且つ可とう性を有した形状を有した少なくとも一つの結合部とを備えている。

　前記結合部は、可とう性により変形することで、インバーターのケース内の端子位置に合わせて支持部の間隔やバスバーの角度を容易に変化させることができる構成であって、例えば波状に形成されている。

　本発明の一態様に係るバスバー組立体は、複数のバスバーをそれぞれ支持する複数の支持部と、複数の支持部間を結合する少なくとも一つの結合部とが一体に形成されたバスバー保持具にバスバーを組み付けることで、複数のバスバーを一体部品（バスバー組立体）として取り扱うことが可能となる。このため、バスバー組み付け作業時には作業員はバスバー取り違えやバスバーの組み立て間違いなどの誤組み付けを防ぐことができる。

　また、バスバー保持具の可とう性により、インバーターのケース内に固定された入出力端子に対してバスバーを精度よく組み付けることができる。

　本発明に係るバスバー保持具は、バスバーを支持する支持部とそれを結合する少なくとも一つの結合部とを一体に成形することで、複数のバスバーを一体部品（バスバー組立体）として扱うことが可能となる。このため、バスバー組付け作業時に作業員はバスバーの取り違えやバスバーの組み立て間違いなどの誤組立を防ぐことができる。
　また、バスバー保持具の可とう性により、インバーターのケース内に固定された入出力端子に対してバスバーを精度よく組付けることができる。
　さらに、複数のバスバーの一体性を保持したまま移送することができるので、バスバーの工程間搬送時のバスバーの分離や散逸を防ぐことができる。

バスバーを一体化した場合の問題点を示す従来のバスバー組立体及び電気絶縁障壁の概略的平面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバー組立体の概略的平面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバー組立体の概略的底面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバー組立体の概略的正面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバー組立体の概略的背面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバー組立体の概略的右側面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバー組立体の概略的左側面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバー保持具によって保持されるバスバーの概略的平面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバー保持具によって保持されるバスバーの概略的正面図である。 本発明の実施の形態に係るバスバー保持具によって保持されるバスバーの概略的背面図である。 本発明の他の実施の形態に係るバスバー組立体の要部の概略的拡大平面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係るバスバー組立体の要部の概略的拡大平面図である。 本発明のさらにその他の実施の形態に係るバスバー組立体の概略的平面図である。 本発明のさらにその他の実施の形態に係るバスバー保持具によって保持されるバスバーの概略的背面図である。

　本発明の実施の形態に係るバスバー保持具100 は、電気絶縁性を有する素材から構成され、２本のバスバー 200と300 をそれぞれ支持する２つの支持部 110と120 と、この支持部 110と120 を結合する可とう性を有した形状の結合部130 とを備えている。

　このバスバー保持具100 によって支持されるバスバーは、図８および図９に示すようにインバーターのケース内の端子位置に対する位置合わせと、インバーター内部部品との干渉回避や電気絶縁隙間を確保するため、いくつかの折り曲げ成形がなされた金属導体である。
　かかるバスバー200は一体のものではあるが、説明の都合上、第1入力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴211が設置された側を入力側端210と、第1出力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴221が設置された側を出力側端220と称し、入出力端をつなぐ略クランク状の部分を中間部230と称する。
　かかるバスバー300 は一体のものではあるが、説明の都合上、第2入力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴311 が設置された側を入力側端310 と、第2出力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴321 が設置された側を出力側端320 と称し、入出力端をつなぐ略クランク状の部分を中間部330 と称する。

　前記中間部230 と330 は、入力側段差240 と340 を介して入力側端210 と310 と、出力側段差250 と350 を介して出力側端220 と320 と連なっている。
　入力側段差240 と340 と出力側段差250 と350 との間の中間部230 と330 は、平面で見ると図８に示すように略クランク状に形成されており、正面から見ると図９および図１０に示すように平坦に形成されている。

　入力側端210 と310 は、中間部230 と330 に至るまでが平坦に形成されており、中間部230 と330 と入力側段差240 と340 を介して連なっている。
　かかる入力側端210 と310 は、中間部230 と330 より上側に位置している。
　また、この入力側端210 と310 は、出力側端220 と320 や中間部230 と330 と比較して長く設定されている。

　一方、出力側端220 と320 は、中間部230 と330 と出力側段差250 と350 を介して連なっており、出力側段差250 と350 からは斜め上方に向けて折り曲げされている。そのため出力側端220 と320 の先端は、入力側端210 と310 より高い位置に設置されている。

　なお、本発明に係るバスバー保持具100 が結合するバスバー200 と300 は、上述した形状のものに限定されるものではなく、種々の形状とすることができることはいうまでもない。

　前記バスバー保持具100 は、電気絶縁性を有する樹脂（例えば、PET やPBT ）から構成されており、２本のバスバー200 と300 を平行に結合する。しかも、このバスバー保持具100 は、バスバー200 と300 をインサート成形することで形成されている。
　かかるバスバー保持具100 は、バスバーの中間部230 と330 の形状に沿った、平面から見ると略クランク状の２つの支持部110 と120 と、この支持部110 と120 を結合する可とう性を有した形状の結合部130 とから構成されている。

　前記支持部110 と120 は、バスバーの略クランク状に形成された中間部230 と330 の電気絶縁被覆である。
　一方、前記結合部130 は、可とう性を確保するために波板状に形成されている。
　なお、図面では２本のバスバー200 と300 が略平行になっているが、本発明がこれに限定されるものではないことはいうまでもない。

　結合部130 は、波板状に形成されているので、バスバー組立体1000の仕上がり状態から、入力端子および出力端子の位置に合わせて容易に変形させることができるようになっている。
　２本のバスバー200 と300 をバスバー保持具100 にインサート成形して、バスバー200 と300 をバスバー保持具100 で結合することで、バスバー組立体1000が構成される。

　このバスバー組立体1000は、予め決められた複数の入力端子間隔と予め決められた複数の出力端子間隔に合わせるように設計されている。バスバー組立体1000の仕上がり状態が設計通りであれば、第1入力端子と第1入力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴211とが一致し、第1出力端子と第1出力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴221 とが一致するように構成されており、且つ第2入力端子と第2入力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴311とが一致し、第2出力端子と第2出力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴321とが一致するように構成されている。

　しかし、バスバー保持具100 は電気絶縁性を有した樹脂の射出成形で形成されている。この樹脂の射出成形において、溶融した樹脂の冷却に伴い、支持部110 と120 や結合部130 となる樹脂がわずかに収縮する。このため、２本のバスバー200 と300 の平行性が損なわれ、入力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴211 と311 および出力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴221 と321 の位置が設計位置からずれてしまい、バスバー組立体1000のインバーターケース内の入出力端子への組付けに支障が生じるおそれがある。

　ボルト穴位置の設計上の許容差を小さくして前記組付けの問題を改善することは、バスバー組立体1000の生産歩留まりを低下させ、バスバー組立体1000の製造費の増大を招くため好ましくない。

　本発明のバスバー組立体1000は、２つのバスバー支持部110 と120 を結合する可とう性を有した形状の結合部130 を備えるため、第1入力端子とバスバー200の第1入力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴211とを、第1出力端子とバスバー200の第1出力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴221とを、第2入力端子とバスバー300の第2入力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴311とを、第2出力端子とバスバー300の第2出力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴321とを位置合わせするように容易に変形させることができる。

　これにより第1入力端子と第1入力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴211 とを、第1出力端子と第1出力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴221 とを、第2入力端子と第2入力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴311とを、および、第2出力端子と第2出力端子の接続ボルトを挿入するボルト穴321とを一致させ、接続ボルトを各ボルト穴に挿入し締付することができる。

　上述した実施の形態にかかるバスバー保持具100 は結合部を波板状としたが、他の形状であってもよい。
　例えば、他の結合部130 としては、図11に示すように薄肉部を持ったヒンジ構造が連続した形状を形成してもよい。また、平面から見て図12に示すようにU 字形状もしくはS字形状とすることも可能である。
　要するにこの結合部130は、可とう性を有した形状とすることで、容易に変形が可能であり、入出力端子の位置に合わせて変形ができればよいのである。

　上述した実施の形態にかかるバスバー組立体1000は、２本のバスバー200 と300 を一体化するものであったが、三相交流の場合には３本のバスバー200 と300 と400 を使用するので、図13及び図14に示すようにバスバー保持具100には、支持部110と120を結合する結合部130と、支持部120と140とを結合する結合部150とが形成される。
　バスバー400では、入力側端410 は、中間部430 と入力側段差440 を介して連なっており、出力側端420 は、中間部430 と出力側段差450 を介して連なっており且つ出力側段差450 からは斜め上方に向けて折り曲げされている。そのため出力側端420の先端は、入力側端410 より高い位置に設置されている。なお、411はバスバー400の入力側ボルト穴であり、421はバスバー400の出力側ボルト穴である。

　他の形態としては、４本以上のバスバーを一体化することも可能であるし、結合部130 を図11に示すような薄肉ヒンジを有するものや、図12に示すようにU 字形状もしくはS 字形状とすることも可能である。

　100 　　バスバー保持具
　110 　　バスバー支持部（＋極またはＵ相）
　120 　　バスバー支持部（－極またはＶ相）
　130　　バスバー結合部
　140 　　バスバー支持部（Ｗ相）
　150 　　バスバー結合部（Ｗ相）
　200 　　バスバー（＋極またはＵ相）
　210 　　入力側端（＋極またはＵ相）
　211 　　入力側ボルト穴（＋極またはＵ相）
　220 　　出力側端（＋極またはＵ相）
　221 　　出力側ボルト穴（＋極またはＵ相）
　230 　　中間部（＋極またはＵ相）
　240 　　入力側段差（＋極またはＵ相）
　250 　　出力側段差（＋極またはＵ相）
　300 　　バスバー（－極またはＶ相）
　310 　　入力側端（－極またはＶ相）
　311 　　入力側ボルト穴（－極またはＶ相）
　320 　　出力側端（－極またはＶ相）
　321 　　出力側ボルト穴（－極またはＶ相）
　330 　　中間部（－極または V相）
　340 　　入力側段差（－極またはＶ相）
　350 　　出力側段差（－極またはＶ相）
　400 　　バスバー（Ｗ相）
　410 　　入力側端（Ｗ相）
　411 　　入力側ボルト穴（Ｗ相）
　420 　　出力側端（Ｗ相）
　421 　　出力側ボルト穴（Ｗ相）
　430　　中間部（Ｗ相）
　440 　　入力側段差（Ｗ相）
　450 　　出力側段差（Ｗ相）
　910 入力側端絶縁障壁（＋極またはＵ相）
　920 　　入力側端絶縁障壁（＋極またはＵ相）
　930 　　入力側端絶縁障壁（－極またはＶ相）
　940 　　入力側端絶縁障壁（－極またはＶ相）
　1000 　バスバー組立体

Claims (6)

1. 　電気絶縁性を有する素材から構成され、複数のバスバーを結合するバスバー保持具であって、前記バスバーを支持する複数の支持部と、前記支持部を結合する１つまたは２つ以上の結合部とを具備しており、前記結合部は可とう性を有した形状を備えていることを特徴とするバスバー保持具。
2. 　前記結合部は、変形することで前記支持部の間の寸法や前記バスバーの角度を容易に変化させることができることを特徴とする、請求項１記載のバスバー保持具。
3. 　前記結合部は、波板状に形成されていることを特徴とする、請求項１記載のバスバー保持具。
4. 　複数のバスバーと、このバスバーを結合する電気絶縁性を有するバスバー保持具とを具備しており、前記バスバー保持具は、前記バスバーを支持する複数の支持部と、前記支持部を結合する１つまたは２つ以上の結合部とを有しており、前記結合部は可とう性を有した形状を備えていることを特徴とするバスバー組立体。
5. 　前記結合部は、変形することで前記支持部の間の寸法やバスバーの角度を容易に変化させることができることを特徴とする、請求項４記載のバスバー組立体。
6. 　前記結合部は、波板状に形成されていることを特徴とする、請求項４記載のバスバー組立体。

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