バスバー、電気回路システム
【課題】バスバーをポッティングした場合には、バスバーの締結時にポッティング面に応力が集中する。
【解決手段】バスバー２３９は、板状バスバー２２０と、ベント構造バスバー２４０がボルト２２２によって接続されてなる。ベント構造バスバー２４０は、ベント部２４６をもつ薄い二枚の金属板２４２，２４４によって構成され、この金属板２４２，２４４は、コンデンサ２００にポッティングされている。薄い二枚の金属板２４２，２４４は、根元部２５０への力を分散させ、また、そのベント部２４６は容易に変形するため、根元部２５０とポッティング面との間に作用する応力を低減することができる。
【解決手段】バスバー２３９は、板状バスバー２２０と、ベント構造バスバー２４０がボルト２２２によって接続されてなる。ベント構造バスバー２４０は、ベント部２４６をもつ薄い二枚の金属板２４２，２４４によって構成され、この金属板２４２，２４４は、コンデンサ２００にポッティングされている。薄い二枚の金属板２４２，２４４は、根元部２５０への力を分散させ、また、そのベント部２４６は容易に変形するため、根元部２５０とポッティング面との間に作用する応力を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力の伝達路をなすバスバー、特に、バスバーの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路においては、しばしば、銅やアルミなどの導体片からなり電力の伝達路をなすバスバーが用いられている。例えば、電気自動車においては、直流電源とインバータとの間、及び、インバータとモータとの間等の接続にバスバーが用いられ、大量の電力が伝達されている。バスバーは、通常その両端に端子部を備えており、各端子部が対応する外部端子に締結されることで、外部端子間を電気的に接続する。
【０００３】
図１１は、電気自動車の電源系統に対し、構造が単純な一般的なバスバーが用いられると仮定した場合の一例を説明する図である。この電気系統は、コンデンサ２００、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）２０２、昇圧コンバータ２０４を含む電源システムに係るものである。コンデンサ２００は直流電源として機能しており、ＩＰＭ２０２は直流の電力を交流に変換するインバータ等を含んでいる。また、昇圧コンバータ２０４は、直流電源から送られる直流電力の電圧を上昇させる機能を果たしている。
【０００４】
コンデンサ２００には、バスバー２７０が取り付けられている。このバスバー２７０は、細長い板状の金属板により構成されており、一端はコンデンサ２００に接続されるとともに、このコンデンサ２００にポッティングされて樹脂により固定をされている。また、板状バスバー２７０の他端は、ＩＰＭ２０２の端子２２４、及び、ＩＰＭ２０２と昇圧コンバータ２０４を結ぶ板状バスバー２２６とともに重ねられてボルト２２８により締結されている。バスバー２７０は、この締結によって、先端付近をＩＰＭ２０２の側に強く押しつけられる。
【０００５】
なお、下記特許文献１には、燃料電池の電流取り出し端子に接続するバスバーの一部に金属を曲げたバネ構造を備え、積層セルとバスバーの熱伸縮差を吸収させる技術が開示されている。
【０００６】
下記特許文献２には、デバイスボードの変形を防止するための補強体を兼用するバスバーについての開示がなされている。このバスバーには、左右に繰り返し折り曲げられた構造または円弧状の構造が備えられており、これにより当該バスバーが熱膨張した場合に歪みが吸収される。
【０００７】
下記特許文献３には、板状のバスバーと、網状導体とが結合された配線材についての記載がある。この技術は、網状導体の可撓性及び伸縮性を利用して、配線材が結合する機器同士の相対位置の自由度を確保するものである。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−１９３３７６号公報（特に明細書の６頁、第１図）
【特許文献２】特開平７−５５８７７号公報（特に０００８，００１６段落、図１，４，５）
【特許文献３】特開２００３−１５７７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１１に示したバスバー２７０は、ボルト２２８による締結時にＩＰＭ２０２の側に強く押しつけられる。しかし、バスバー２７０は、この大きな力を十分に吸収することができず、バスバー２７０の根元部２７２が接触するポッティング面には応力が集中する。このため、根元部２７２の周囲で樹脂割れが発生しやすくなるなど、樹脂に対して大きな負担がかかることになる。
【００１０】
他方、上記特許文献１，２に示されたバスバーにおいては、単に湾曲させた伸縮領域を設けることで、応力を吸収している。しかし、これらの技術は、ポッティングされたバスバーの周囲の樹脂に対する負荷の低減を念頭に置いたものではなく、樹脂割れの防止や抑制などに対する効果も未知数である。また、特許文献３の技術では、製造コストが増加する懸念がある。
【００１１】
本発明の目的は、応力を逃がす特性を向上させたバスバーを開発することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、バスバーに対し、応力を逃がす新しい構造を取り入れることにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、バスバーを樹脂によりポッティングした場合に作用するバスバーと樹脂との間の荷重を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のバスバーは、二つの端子部と、端子部間を接続する本体部と、を有する導体を用いて形成されたバスバーであって、本体部の一端側は周囲に充填される樹脂によって固定される固定域であり、本体部の非固定域には、曲げ変形容易に形成された可変形構造が設けられている、ことを特徴とする。
【００１５】
バスバーは、一体的な部材を用いて作成されてもよいし、複数の部材の締結や溶接などを経て作成されてもよい。固定域は、ポッティングによって周囲が樹脂に覆われて、機器等に固定される部分をいう。この固定域の端（ポッティング面付近）では、バスバーの締結等に伴って、大きな応力が作用するため、樹脂割れ等の樹脂の劣化が生じやすい。これを防止し、あるいは低減するために、非固定域に可変形構造（以下において可変形部と呼ぶ場合もある）を設けることとした。なお、典型的には、本体部は端子部間にのびる長板形状に形成されるが、棒状や角状など他の形状に形成されてもよい。
【００１６】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形構造は、ベント構造である。つまり、少なくとも一つの湾曲部（折れ曲がり部）が含まれ、この部分の曲がり易さによって応力を吸収する。
【００１７】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形構造は、複数枚の導体が板面を対向配置されてなる構造である。すなわち、可変形構造は板状をなす導体を複数枚用いて形成されている。複数枚とは、典型的には２枚であるが、もちろん３枚以上であってもよい。一般に、複数の薄板からなる部分の方が、一枚の厚板（複数枚を固着して実質的に一枚とした場合も同様）からなる部分よりも、応力を吸収することができる。各板圧の程度は特に限定されるものではないが、応力吸収効果を高めるためには、非可変形構造部分の板圧よりも薄いことが望ましい。また、定常電流の電気抵抗を非可変形構造部分と同程度にする観点からは、各板圧の断面積の合計を非可変形構造部分と同程度にすることが望ましい。ただし、高周波の電力を流すときは、表示効果を考えれば、表面積を同程度にすればよい可能性がある。
【００１８】
複数枚の導体の材質や厚さは様々に設定可能である。しかし、曲がりやすさを揃える観点からは、各導体の材質と厚さを揃え、また、各導体を略平行に設置する方が良いと言える。また、各導体は、互いに接触する距離に配置してもよいが、一般には、互いに接触しないように距離をあけた方が曲がりやすさが向上すると思われる。可変形構造がベント構造と複数枚の導体による構造の両構造を兼ね備える場合、典型的には、複数枚の導体の各々にベント構造が設けられる。このとき、各導体のベント構造の曲がりの大きさや位置は、同じでも互いに異なってもよい。また、曲がりの向きも同じでも互いに異なってもよい。これにより、屈曲と転伸のいずれの方向への曲げ応力も柔軟に吸収できる構造を設計できる余地が生じる。その一方で、上述のように、各導体の性質を揃える観点からは同形状かつ同方向に湾曲した構造とすることがよいであろう。
【００１９】
なお、このバスバーは、独立した複数の薄いバスバーとは異なる。独立した複数のバスバーを設置する場合には、省スペース化や設置時の工数の点で必ずしも満足する結果が得られない。本発明においては、バスバーの少なくとも一部が、一枚の金属により形成されていること、または複数枚が固着されて一枚とみなせるように形成されていることを想定している。
【００２０】
本発明のバスバーの一態様においては、前記複数枚の導体は固定域にまで延びている。 つまり、各小導体路の一端側は、周囲に充填された樹脂によって固定されることになる。これにより、樹脂（特にポッティング面）に作用する力の分散が図られる。複数枚の導体は、それぞれ固定域側の端子部までのびていてもよい。このようにして、複数枚の各導体が同じ外部端子に接続される場合には、各導体全体で一つの端子部を構成しているとみなすことができる。
【００２１】
本発明のバスバーの一態様においては、非固定域側の端子部は、ボルトにより外部端子に締結される構造を有する。バスバーが使用される際は、通常、まず、固定域側の端子部が第１の機器の端子に電気的接続されるとともに、第１の機器へ樹脂固定され、その後に、第２の機器への電気的接続がなされる。ここに示したバスバーにおいては、第２の機器への電気的接続はボルト締めによって行われる。ボルト締めは簡易に行うことができる点で優れている。しかし、ボルト締めの際には、バスバーに曲げ応力が作用し、特に、ポッティング面に大きな応力が及ぶ。しかし、このバスバーは可変形構造を備えており、応力を開放してポッティング面への負荷を軽減する。ポッティング面への負荷の反作用としてボルト締結部に対しボルトを緩める方向に作用する力も軽減することができる。したがって、ボルトを小型化するとともに、第２の機器を小型化することも可能となる。
【００２２】
本発明の電気回路システムは、第１の機器と、第２の機器と、前記バスバーと、を備え、前記バスバーは、固定域側の端子部を第１の機器の端子に電気的に接続され、固定域を周囲に充填された樹脂により第１の機器に固定され、非固定域側の端子部を第２の機器の端子に電気的に接続される。この電気回路システムは、例えば、電気自動車の電源システムとして採用することができ、この場合には、例えば、第１の機器をコンデンサとし、第２の機器はＩＰＭ（インバータ）とすることができる。
【００２３】
なお、本発明のバスバーとして、以下に示すような様々な態様を採用することも可能であり、これらの態様の一つまたは複数を、上記態様と組み合わせることも有効である。
【００２４】
本発明のバスバーの一態様においては、導体により形成された長形状をなすバスバーであって、外部回路と電気的に接続される少なくとも二つの端子部と、端子部に挟まれた本体部に設けられ、曲げ変形が容易に形成された可変形部と、を備える。
【００２５】
バスバーの形状は、長形状であれば特に限定されず、板状の他、角柱や円柱状などであってもよい。また、内部が中空となったものであってもよい。端子部は、典型的にはバスバーの両端に設けられ、それぞれ外部回路に接続される。また、端子部の接続は、通常はボルトを用いて締結することで行われるが、溶接などの他の手段により行われてもよい。端子部に挟まれた本体部には、可変形部が設けられる。可変形部は、容易に変形されるように構成されている。その変形は、弾性変形であっても塑性変形であってもよい。可変形部が応力を逃がすことで、ボルトゆるみを防ぎ、端子部の接触面積の低下も回避することが可能となる。また、外部回路の端子付近に無理な力がかからなくなるため、この付近に破損を生じさせることもない。
【００２６】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、本体部の他の領域よりも断面積が小さい。例えば、板の側面をくびれさせるなどして板幅を細くしたり、板面に凹みを付けることで板圧を薄くしたりすることで断面積を小さくすることができる。断面積が小さい部分は変形が容易となり可変形部として機能する。
【００２７】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は孔部を有し、これにより、可変形部は本体部の他の領域よりも断面積が小さい。表から裏に貫通する孔を設けることで、その箇所の断面積を小さくして強度を下げ変形を容易にした。
【００２８】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、本体部の他の領域に比べ曲げ変形が容易な素材を用いて形成される。曲げ変形が容易な素材とは、例えば、金属や合金の種類や結晶構造等が異なったり、周囲の素材とは製造工程が異なったりすることで曲げ変形が容易に構成された素材を指す。可変形部と本体の他の領域とを別々に製造して組み合わせる場合には、溶接などにより接合すればよい。なお、可変形部の電気抵抗が大きくなる場合には、可変形部の断面積を本体の他の領域の断面積よりも大きくして抵抗を減らすことも可能である。
【００２９】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、それぞれが本体部の他の領域よりも小さな断面積を有し長辺方向に延びる複数本の導体路からなる。複数本の導体路は、別々に作った導体路を結合して形成してもよいし、板に細長の孔をあけるなどして形成してもよい。
【００３０】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は細い導体線の集合からなる。つまり、導体線を束にしたり編み上げたりして形成される。
【００３１】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、少なくとも一つの湾曲部を有する。湾曲部とは、通常は直線状に形成される部分ではあるが、「く」の字型や「Ｕ」の字型のように山状（見方を変えれば谷状である）に形成された部分を指す。すなわち、一端外側に曲げられた後に再び内側に曲げられて本来の位置に回帰した一連の形状を指す。
【００３２】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、形状の異なる少なくとも二つの湾曲部を有する。形状が異なるとは、相似ではない形状や、相似だが大きさが異なる形状を指す。少なくとも二つの湾曲部は、山型及び谷型の連結であっても、山型と山型の連結であってもよく、また、両者の間に直線的な部分が設けられていてもよい。一般に形状の異なる湾曲部は、曲がり易さが異なる他、固有振動数も異なってくる。これらを組み合わせることで、様々な変位にともなう応力を吸収可能なバスバーが形成される。
【００３３】
本発明の電源システムは、直流電源と、これから供給される電力を交流に変換するインバータとを備えた電気自動車の電源システムであって、直流電源からインバータへの電気供給路に前記バスバーが用いられる。特に、バスバーがボルト締めで締結されて大きく変形を受けるような場合に、本発明のバスバーを使用することが有効となる。なお、一般に電気自動車の電源においては、バスバーに大量の電力が流されて大きな熱膨張を起こしたり、自動車の振動を受けたりすることで作用する応力を除去することも望まれており、この観点からも本発明のバスバーが威力を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に第１の形態から第５の形態までを示す。これらは、互いに独立して実施される必要はなく、例えば、第４の形態や第５の形態に対し、第１の形態乃至第３の形態に示す一つまたは複数の技術を組み込むことも可能である。またここでは、電気自動車の電源系統に用いられるバスバーを例に挙げて説明を行うが、本発明はこれに限らず様々な電気回路に使用できることは言うまでもない。
【００３５】
［第１の形態］
図１と図２を用いて、第１の形態について説明する。図１は、図１１と対応する図であり、同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。
【００３６】
ここでは、バスバー２７０の代わりに、バスバー１０を用いてコンデンサ２００をＩＰＭ２０２と昇圧コンバータ２０４に接続している。バスバー１０は、ここでは全長が１０ｃｍ程度、幅が１〜２ｃｍ、厚さが２，３ｍｍ程度であることを想定している。このバスバー１０は、二つの湾曲部１２，１４が設けられ、これらは山と谷を構成するように組み合わされてＳ字形状を形成している。
【００３７】
図２は、バスバー１０の斜視図である。バスバー１０は、金属平板を打ち抜いて形成された細長の板状であり、塑性変形により、図１に示したように湾曲部１２，１４が形成されている。このバスバー１０の上端付近は、ＩＰＭ２０２や昇圧コンバータ２０４と電気接続されるための端子部１６となっており、端子部１６の中央付近にはボルト２２８により締結されるためのボルト孔２０が設けられている。また、バスバー１０の下端付近は、コンデンサ２００に取り付けられるための端子部１８となっている。
【００３８】
湾曲部１２，１４は、端子部１６，１８の間の本体部の大部分を占めている。そして、この湾曲部１２，１４には、細長孔２２が設けられている。このため、細長孔２２が設けられた箇所での断面積は、細長孔２２が設けられていない部分である本体部の領域２４付近の断面積に比べ小さくなっている。
【００３９】
湾曲部１２，１４の湾曲及び細長孔２２は、可変形部として機能する。すなわち、ここでは、湾曲していることによる曲げ変形が容易となる効果と、断面積が小さくなっていることにより曲げ変形が容易となる効果とが合わさって、曲げ変形が非常に容易になっている。そして、この可変形部が締結に伴う応力を逃がすことで、例えば、図１においてバスバー１０がコンデンサ２００に取り付けられている根元部３０への応力集中を回避できている。さらに、端子部１６は板状バスバー２２６と密着して取り付けられて十分な接触面積を確保しており、このためボルト２２８が緩むこともない。
【００４０】
この態様の変形例としては、細長孔２２の代わりに、複数の小孔を設けて断面積を小さくしたり、厚みや幅を小さくして断面積を小さくしたりして強度を弱める例を挙げることができる。なお、断面積が小さい箇所は、一般に、電気抵抗が大きくなるため、この断面積が小さい箇所で十分な電気伝導率を確保できるように設計することが望ましい。
【００４１】
［第２の形態］
次に、図３を用いて第２の形態に係るバスバー４０について説明する。図３は、図１１に対応する図であり、図１１と同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。バスバー４０は、小さな湾曲部４２と大きな湾曲部４４を備えており、これらが山と谷を構成するように組み合わされて非対称なＳ字形状を形成している。
【００４２】
小さな湾曲部４２は、横方向への変位が小さく（山の高さが低い）、また、湾曲の長さも短い。これに対し、大きな湾曲部４４は、横方向への変位が大きく、湾曲の長さも長い。このため、小さな湾曲部４２と大きな湾曲部４４は、曲がりやすさが異なっている。例えば、小さな湾曲部４２においては、曲げ変形を引き起こそうとする応力が比較的集中するため、小さな応力が作用した場合にも速やかに応答して変形することが期待できるが、曲がる領域も小さいため変形量も小さいと考えられる。これに対し、大きな湾曲部４４においては、曲がる領域が大きいため変形を引き起こそうとする応力に応じて大きく変形することが可能となる。
【００４３】
このように、異なる形状をもつ湾曲部４２，４４が設けられることで、曲がりやすさが向上する。なお、曲がりやすさの度合いは曲率の大きさにも依存するため、最適な曲がりが得られるように曲率分布を設定することも有効となる。一般に、曲率が大きい（曲率半径が小さい）場合には、その付近へ曲げ変形を引き起こす応力が集中する傾向にあり、また、曲がりが大きいためその湾曲形状は小さくなる傾向にある。
【００４４】
ここで示したバスバー４０においては、異なる形状をもつ湾曲部を設けることで、既に十分な曲がり易さを確保することができている。しかし、さらに曲がりやすさを向上させるために、湾曲部４２，４４に細長孔を設けるなど、断面積を小さくする構成を組み込んでもよい。
【００４５】
［第３の形態］
続いて、図４と図５を用いて、第３の形態に係るバスバー５０を説明する。図４は図１１に対応した図であり、図１１と同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。また、図５は、図４に示したバスバー５０の部分的な斜視図である。
【００４６】
バスバー５０は、平面的に形成された板状部分５２，５６と、その間に挟まれた金属線束部５４とからなる。金属線束部５４は、細い金属線（銅線）を編み上げて作られており、両端部において板状部分５２，５６と溶接されている。金属線束部５４の長さは、ここでは１ｃｍ程度としているが、この長さは変形させたい度合いに応じて設定すればよい。
【００４７】
このため、金属線束部５４は応力を受けた場合に容易に変形（主として塑性変形）することになる。図４に示した例では、板状部分５２，５６が平面的な形状を維持しているのに対し、金属線束部５４は曲げられて両者の間をつないでいる。
【００４８】
このように、曲げやすい金属素材としての金属細線を編み上げたり束ねたりすることで周囲に比べて変形容易な可変形部を構成することが可能となる。なお、金属細線の集合においては、細線間に隙間が形成されるため金属板等に比べて実際の断面積が小さくなる。そこで、電気抵抗の増大が問題となるような場合には、周囲の金属板よりも見かけ上太くすることも有効である。
【００４９】
［第４の形態］
図６と図７を用いて、第４の形態にかかるバスバ−２０９について説明する。図６と図７は、図１１と対応する図であり、同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。図６は、バスバー２０９の接続が完了する直前の様子を表した図であり、図７はバスバー２０９の接続が完了した後の様子を示す図である。
【００５０】
このバスバー２０９は、ベント構造バスバー２１０と板状バスバー２２０がボルト２２２によって結合されてなる。ベント構造バスバー２１０は、コンデンサ２００に取り付けられている。このベント構造バスバー２１０は、平行に配置された二つの金属板２１２，２１４により構成されており、その中程には板を緩やかな弧状に折り曲げたベント部２１６を備えている。そして、ベント構造バスバー２１０の先端付近には、板状バスバー２２０が接続されている。接続は、二つの金属板２１２，２１４で板状バスバー２２０の一端を挟み、ボルト２２２により締結することで行われている。板状バスバー２２０の他端は、ＩＰＭ２０２の端子２２４、及び、ＩＰＭ２０２と昇圧コンバータ２０４を結ぶ板状バスバー２２６とともに重ねられてボルト２２８により締結される。端子２２４と板状バスバー２２６の間、及び、板状バスバー２２６と板状バスバー２２０の間には、若干の隙間が設けられ、取付前の各構成の配置が滑らかに行われるよう配慮されている。
【００５１】
図７は、図６に示した電気系統において、バスバーの接続が完了した後の様子を表す図である。ここでは、ボルト２２８によって板状バスバー２２０，２２６と端子２２４が締結されて密着している。そして、ベント構造バスバー２１０及び板状バスバー２２０は、ボルト２２８によりＩＰＭ２０２の側に押しつけられている。ベント部２１６は、このときに柔軟に折れ曲がることにより、ベント構造バスバー２１０及び板状バスバー２２０に作用する応力を開放する役目を担っている。
【００５２】
［第５の形態］
次に図８と図９を用いて、第５の形態にかかるバスバ−２３９について説明する。このバスバー２３９は、第４の形態にかかるバスバ−２０９の変形例に相当するものである。また、図８と図９は、図６と図７（そして図１１）に対応する図であり、同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。図８は、バスバー２３９の接続が完了する直前の様子を表した図であり、図７はバスバー２３９の接続が完了した後の様子を示す図である。
【００５３】
バスバー２３９は、ベント構造バスバー２４０と板状バスバー２２０がボルト２２２によって接続されてなる。バスバー２３９の主たる構造は、図６と図７に示したバスバー２０９と同様である。すなわち、ベント構造バスバー２４０は、ベント部２４６をもち平行に配置された二つの金属板２４２，２４４によって構成され、各金属板２４２，２４４はコンデンサ２００にポッティングされている。ただし、ここでは、金属板２４２，２４４の厚さは、それぞれ板状バスバー２２０の厚さの半分程度である。これは、二枚の金属板２４２，２４４による電気抵抗を板状バスバー２２０と同程度に確保する一方で、ベント部２４６の曲げ変形の容易性を高めることを狙ったことによる。
【００５４】
図８に示すように、バスバー２３９は、ＩＰＭ２０２から遠ざかる方向に若干傾けられて、コンデンサ２００に固定されている。傾きの設定は、板状バスバー２２０、板状バスバー２２６及び端子２２４が最終的に平行になって密着するようになされている。図９は、バスバー２３９がボルト２２８により締結されて板状バスバー２２６等と密着固定された状態を示す図である。この状態では、もし傾きの設定が行われていないとすると、ボルト２２８により固定される板状バスバー２２６等は互いに平行にならない。そこで、板状バスバー２２６等を互いに平行にして密着させるには、ボルト２２８の締結力を強め、板状バスバー２２６等を変形させることが必要になってしまう。しかし、ここでは図示したように傾きの設定がなされており、板状バスバー２２６等を変形させることなくこれらを互いに密着させることが可能となっている。これにより、これらの部分におけるボルトゆるみや、電気的な接続面の面積減少などを防ぐことができている。
【００５５】
ここで、ある一枚のバスバーとその半分の厚さをもつ二枚のバスバーを同程度曲げるために必要な力を比較した場合に、後者が前者の１／４程度になりうることを説明する。材料力学における片持ちはりの理論によれば、弾性領域において、はりの変位をδ、荷重をＰ、はりの長さをｌ、ヤング率をＥ、断面２次モーメントをＩとした場合に、
δ＝Ｐｌ３／（３ＥＩ）
の関係が成立する。この式は、δが同じであればＰはＩに比例することを述べている。また、断面２次モーメントＩは、はりの幅をｂ、はりの厚さをｈとすれば、
Ｉ＝１／１２×ｂｈ３
である。つまり、厚さｈが１／２になると、Ｉつまり曲げに必要となる力は１／８となる。本態様では半分の厚さをもつバスバーを２枚用意するため、バスバーを曲げるために必要な力は１／８を２倍した１／４となる。
【００５６】
これからわかるように、バスバーの曲がり易さを向上させるためには、他よりも薄い複数枚の金属板によって構成された部分を設けることが有効となる。特に、ここで示したバスバー２３９のように、薄い複数の金属板の各々に対し、曲げ変形の力を受けやすいベント部２４６を設けた場合には、力の吸収効果を一層向上させられるものと期待できる。
【００５７】
また、バスバー２３９においては、コンデンサ２００に対し、距離をおいて配置された二枚の金属板２４２，２４４をポッティングすることで、その固定が行われている。これにより、単に一枚の金属板をポッティングする場合に比べ、根元の周囲の樹脂に及ぼす力が半分程度に低減できている。したがって、樹脂割れなどが起こりにくくなり、耐久性向上や長寿命化が図られることとなる。このように、バスバーの周囲に樹脂を充填してバスバーを固定する場合には、距離をあけて配置した複数の金属板へとバスバーを分岐させ、この金属板を樹脂固定することで、樹脂に作用する力を分散させることが可能となる。
【００５８】
図１０は、以上に示した利点を対比的に説明するための参考図である。図１０に示したバスバー２６０は、ほぼ平坦な二つの金属板２６２，２６４が密着されて形成されている。そして、根元側の端子部がコンデンサ２００の端子に電気的に接続され、さらに根元側がポッティングされてコンデンサ２００に固定されている。しかし、この態様を採用した場合、公差などによって両金属板２６２，２６４の先端付近が若干開いてしまう虞がある。このため、組み付けを容易にするために、組み付け先の板状バスバー２２６との隙間をやや広くとる必要がある。この結果、ボルトによる締結を行った場合には、バスバー２６０の曲げ量が大きくなり、根元部２６６の樹脂に大きな力を及ぼすことになる。また、ボルトによる締結を行って両金属板２６２，２６４を密着させた場合には、根元部２６６の側には両金属板２６２，２６４を開く力も作用して、周囲の樹脂を圧迫することになる。こうして、金属板２６２，２６４の根元部２６６付近では、図１１に示したバスバー２７０の根元部２７２付近と同様に、同一箇所の樹脂に大きな力が作用するため、樹脂割れが発生しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】電気自動車に使用するバスバーの第１の態様にかかる構成例を示す概略図である。
【図２】図１に示したバスバーの斜視図である。
【図３】第２の態様にかかるバスバーの構成例を示す概略図である。
【図４】第３の態様にかかるバスバーの構成例を示す概略図である。
【図５】図４に示したバスバーの部分的斜視図である。
【図６】第４の態様にかかるバスバーの構成例を示す概略図である。
【図７】図６においてボルト締めを行った後の状態を示す図である。
【図８】第５の態様にかかるバスバーの構成例を示す概略図である。
【図９】図８においてボルト締めを行った後の状態を示す図である。
【図１０】参考例となるバスバーの構成を示す図である。
【図１１】参考例となるバスバーの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０，４０，５０，２０９，２３９，２６０，２７０ バスバー、１２，１４，４２，４４ 湾曲部、１６，１８ 端子部、２０ ボルト孔、２２ 細長孔、２４ 領域、３０ 根元部、５２，５６ 板状部分、５４ 金属線束部、２００ コンデンサ、２０４ 昇圧コンバータ、２１０，２４０ ベント構造バスバー、２１２，２１４，２４２，２４４，２６２，２６４ 金属板、２１６，２４６ ベント部、２２０，２２６ 板状バスバー、２２２，２２８ ボルト、２２４ 端子、２３０，２６６，２７２ 根元部、２３２ 接触部分。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力の伝達路をなすバスバー、特に、バスバーの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路においては、しばしば、銅やアルミなどの導体片からなり電力の伝達路をなすバスバーが用いられている。例えば、電気自動車においては、直流電源とインバータとの間、及び、インバータとモータとの間等の接続にバスバーが用いられ、大量の電力が伝達されている。バスバーは、通常その両端に端子部を備えており、各端子部が対応する外部端子に締結されることで、外部端子間を電気的に接続する。
【０００３】
図１１は、電気自動車の電源系統に対し、構造が単純な一般的なバスバーが用いられると仮定した場合の一例を説明する図である。この電気系統は、コンデンサ２００、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）２０２、昇圧コンバータ２０４を含む電源システムに係るものである。コンデンサ２００は直流電源として機能しており、ＩＰＭ２０２は直流の電力を交流に変換するインバータ等を含んでいる。また、昇圧コンバータ２０４は、直流電源から送られる直流電力の電圧を上昇させる機能を果たしている。
【０００４】
コンデンサ２００には、バスバー２７０が取り付けられている。このバスバー２７０は、細長い板状の金属板により構成されており、一端はコンデンサ２００に接続されるとともに、このコンデンサ２００にポッティングされて樹脂により固定をされている。また、板状バスバー２７０の他端は、ＩＰＭ２０２の端子２２４、及び、ＩＰＭ２０２と昇圧コンバータ２０４を結ぶ板状バスバー２２６とともに重ねられてボルト２２８により締結されている。バスバー２７０は、この締結によって、先端付近をＩＰＭ２０２の側に強く押しつけられる。
【０００５】
なお、下記特許文献１には、燃料電池の電流取り出し端子に接続するバスバーの一部に金属を曲げたバネ構造を備え、積層セルとバスバーの熱伸縮差を吸収させる技術が開示されている。
【０００６】
下記特許文献２には、デバイスボードの変形を防止するための補強体を兼用するバスバーについての開示がなされている。このバスバーには、左右に繰り返し折り曲げられた構造または円弧状の構造が備えられており、これにより当該バスバーが熱膨張した場合に歪みが吸収される。
【０００７】
下記特許文献３には、板状のバスバーと、網状導体とが結合された配線材についての記載がある。この技術は、網状導体の可撓性及び伸縮性を利用して、配線材が結合する機器同士の相対位置の自由度を確保するものである。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−１９３３７６号公報（特に明細書の６頁、第１図）
【特許文献２】特開平７−５５８７７号公報（特に０００８，００１６段落、図１，４，５）
【特許文献３】特開２００３−１５７７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１１に示したバスバー２７０は、ボルト２２８による締結時にＩＰＭ２０２の側に強く押しつけられる。しかし、バスバー２７０は、この大きな力を十分に吸収することができず、バスバー２７０の根元部２７２が接触するポッティング面には応力が集中する。このため、根元部２７２の周囲で樹脂割れが発生しやすくなるなど、樹脂に対して大きな負担がかかることになる。
【００１０】
他方、上記特許文献１，２に示されたバスバーにおいては、単に湾曲させた伸縮領域を設けることで、応力を吸収している。しかし、これらの技術は、ポッティングされたバスバーの周囲の樹脂に対する負荷の低減を念頭に置いたものではなく、樹脂割れの防止や抑制などに対する効果も未知数である。また、特許文献３の技術では、製造コストが増加する懸念がある。
【００１１】
本発明の目的は、応力を逃がす特性を向上させたバスバーを開発することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、バスバーに対し、応力を逃がす新しい構造を取り入れることにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、バスバーを樹脂によりポッティングした場合に作用するバスバーと樹脂との間の荷重を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のバスバーは、二つの端子部と、端子部間を接続する本体部と、を有する導体を用いて形成されたバスバーであって、本体部の一端側は周囲に充填される樹脂によって固定される固定域であり、本体部の非固定域には、曲げ変形容易に形成された可変形構造が設けられている、ことを特徴とする。
【００１５】
バスバーは、一体的な部材を用いて作成されてもよいし、複数の部材の締結や溶接などを経て作成されてもよい。固定域は、ポッティングによって周囲が樹脂に覆われて、機器等に固定される部分をいう。この固定域の端（ポッティング面付近）では、バスバーの締結等に伴って、大きな応力が作用するため、樹脂割れ等の樹脂の劣化が生じやすい。これを防止し、あるいは低減するために、非固定域に可変形構造（以下において可変形部と呼ぶ場合もある）を設けることとした。なお、典型的には、本体部は端子部間にのびる長板形状に形成されるが、棒状や角状など他の形状に形成されてもよい。
【００１６】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形構造は、ベント構造である。つまり、少なくとも一つの湾曲部（折れ曲がり部）が含まれ、この部分の曲がり易さによって応力を吸収する。
【００１７】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形構造は、複数枚の導体が板面を対向配置されてなる構造である。すなわち、可変形構造は板状をなす導体を複数枚用いて形成されている。複数枚とは、典型的には２枚であるが、もちろん３枚以上であってもよい。一般に、複数の薄板からなる部分の方が、一枚の厚板（複数枚を固着して実質的に一枚とした場合も同様）からなる部分よりも、応力を吸収することができる。各板圧の程度は特に限定されるものではないが、応力吸収効果を高めるためには、非可変形構造部分の板圧よりも薄いことが望ましい。また、定常電流の電気抵抗を非可変形構造部分と同程度にする観点からは、各板圧の断面積の合計を非可変形構造部分と同程度にすることが望ましい。ただし、高周波の電力を流すときは、表示効果を考えれば、表面積を同程度にすればよい可能性がある。
【００１８】
複数枚の導体の材質や厚さは様々に設定可能である。しかし、曲がりやすさを揃える観点からは、各導体の材質と厚さを揃え、また、各導体を略平行に設置する方が良いと言える。また、各導体は、互いに接触する距離に配置してもよいが、一般には、互いに接触しないように距離をあけた方が曲がりやすさが向上すると思われる。可変形構造がベント構造と複数枚の導体による構造の両構造を兼ね備える場合、典型的には、複数枚の導体の各々にベント構造が設けられる。このとき、各導体のベント構造の曲がりの大きさや位置は、同じでも互いに異なってもよい。また、曲がりの向きも同じでも互いに異なってもよい。これにより、屈曲と転伸のいずれの方向への曲げ応力も柔軟に吸収できる構造を設計できる余地が生じる。その一方で、上述のように、各導体の性質を揃える観点からは同形状かつ同方向に湾曲した構造とすることがよいであろう。
【００１９】
なお、このバスバーは、独立した複数の薄いバスバーとは異なる。独立した複数のバスバーを設置する場合には、省スペース化や設置時の工数の点で必ずしも満足する結果が得られない。本発明においては、バスバーの少なくとも一部が、一枚の金属により形成されていること、または複数枚が固着されて一枚とみなせるように形成されていることを想定している。
【００２０】
本発明のバスバーの一態様においては、前記複数枚の導体は固定域にまで延びている。 つまり、各小導体路の一端側は、周囲に充填された樹脂によって固定されることになる。これにより、樹脂（特にポッティング面）に作用する力の分散が図られる。複数枚の導体は、それぞれ固定域側の端子部までのびていてもよい。このようにして、複数枚の各導体が同じ外部端子に接続される場合には、各導体全体で一つの端子部を構成しているとみなすことができる。
【００２１】
本発明のバスバーの一態様においては、非固定域側の端子部は、ボルトにより外部端子に締結される構造を有する。バスバーが使用される際は、通常、まず、固定域側の端子部が第１の機器の端子に電気的接続されるとともに、第１の機器へ樹脂固定され、その後に、第２の機器への電気的接続がなされる。ここに示したバスバーにおいては、第２の機器への電気的接続はボルト締めによって行われる。ボルト締めは簡易に行うことができる点で優れている。しかし、ボルト締めの際には、バスバーに曲げ応力が作用し、特に、ポッティング面に大きな応力が及ぶ。しかし、このバスバーは可変形構造を備えており、応力を開放してポッティング面への負荷を軽減する。ポッティング面への負荷の反作用としてボルト締結部に対しボルトを緩める方向に作用する力も軽減することができる。したがって、ボルトを小型化するとともに、第２の機器を小型化することも可能となる。
【００２２】
本発明の電気回路システムは、第１の機器と、第２の機器と、前記バスバーと、を備え、前記バスバーは、固定域側の端子部を第１の機器の端子に電気的に接続され、固定域を周囲に充填された樹脂により第１の機器に固定され、非固定域側の端子部を第２の機器の端子に電気的に接続される。この電気回路システムは、例えば、電気自動車の電源システムとして採用することができ、この場合には、例えば、第１の機器をコンデンサとし、第２の機器はＩＰＭ（インバータ）とすることができる。
【００２３】
なお、本発明のバスバーとして、以下に示すような様々な態様を採用することも可能であり、これらの態様の一つまたは複数を、上記態様と組み合わせることも有効である。
【００２４】
本発明のバスバーの一態様においては、導体により形成された長形状をなすバスバーであって、外部回路と電気的に接続される少なくとも二つの端子部と、端子部に挟まれた本体部に設けられ、曲げ変形が容易に形成された可変形部と、を備える。
【００２５】
バスバーの形状は、長形状であれば特に限定されず、板状の他、角柱や円柱状などであってもよい。また、内部が中空となったものであってもよい。端子部は、典型的にはバスバーの両端に設けられ、それぞれ外部回路に接続される。また、端子部の接続は、通常はボルトを用いて締結することで行われるが、溶接などの他の手段により行われてもよい。端子部に挟まれた本体部には、可変形部が設けられる。可変形部は、容易に変形されるように構成されている。その変形は、弾性変形であっても塑性変形であってもよい。可変形部が応力を逃がすことで、ボルトゆるみを防ぎ、端子部の接触面積の低下も回避することが可能となる。また、外部回路の端子付近に無理な力がかからなくなるため、この付近に破損を生じさせることもない。
【００２６】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、本体部の他の領域よりも断面積が小さい。例えば、板の側面をくびれさせるなどして板幅を細くしたり、板面に凹みを付けることで板圧を薄くしたりすることで断面積を小さくすることができる。断面積が小さい部分は変形が容易となり可変形部として機能する。
【００２７】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は孔部を有し、これにより、可変形部は本体部の他の領域よりも断面積が小さい。表から裏に貫通する孔を設けることで、その箇所の断面積を小さくして強度を下げ変形を容易にした。
【００２８】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、本体部の他の領域に比べ曲げ変形が容易な素材を用いて形成される。曲げ変形が容易な素材とは、例えば、金属や合金の種類や結晶構造等が異なったり、周囲の素材とは製造工程が異なったりすることで曲げ変形が容易に構成された素材を指す。可変形部と本体の他の領域とを別々に製造して組み合わせる場合には、溶接などにより接合すればよい。なお、可変形部の電気抵抗が大きくなる場合には、可変形部の断面積を本体の他の領域の断面積よりも大きくして抵抗を減らすことも可能である。
【００２９】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、それぞれが本体部の他の領域よりも小さな断面積を有し長辺方向に延びる複数本の導体路からなる。複数本の導体路は、別々に作った導体路を結合して形成してもよいし、板に細長の孔をあけるなどして形成してもよい。
【００３０】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は細い導体線の集合からなる。つまり、導体線を束にしたり編み上げたりして形成される。
【００３１】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、少なくとも一つの湾曲部を有する。湾曲部とは、通常は直線状に形成される部分ではあるが、「く」の字型や「Ｕ」の字型のように山状（見方を変えれば谷状である）に形成された部分を指す。すなわち、一端外側に曲げられた後に再び内側に曲げられて本来の位置に回帰した一連の形状を指す。
【００３２】
本発明のバスバーの一態様においては、可変形部は、形状の異なる少なくとも二つの湾曲部を有する。形状が異なるとは、相似ではない形状や、相似だが大きさが異なる形状を指す。少なくとも二つの湾曲部は、山型及び谷型の連結であっても、山型と山型の連結であってもよく、また、両者の間に直線的な部分が設けられていてもよい。一般に形状の異なる湾曲部は、曲がり易さが異なる他、固有振動数も異なってくる。これらを組み合わせることで、様々な変位にともなう応力を吸収可能なバスバーが形成される。
【００３３】
本発明の電源システムは、直流電源と、これから供給される電力を交流に変換するインバータとを備えた電気自動車の電源システムであって、直流電源からインバータへの電気供給路に前記バスバーが用いられる。特に、バスバーがボルト締めで締結されて大きく変形を受けるような場合に、本発明のバスバーを使用することが有効となる。なお、一般に電気自動車の電源においては、バスバーに大量の電力が流されて大きな熱膨張を起こしたり、自動車の振動を受けたりすることで作用する応力を除去することも望まれており、この観点からも本発明のバスバーが威力を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に第１の形態から第５の形態までを示す。これらは、互いに独立して実施される必要はなく、例えば、第４の形態や第５の形態に対し、第１の形態乃至第３の形態に示す一つまたは複数の技術を組み込むことも可能である。またここでは、電気自動車の電源系統に用いられるバスバーを例に挙げて説明を行うが、本発明はこれに限らず様々な電気回路に使用できることは言うまでもない。
【００３５】
［第１の形態］
図１と図２を用いて、第１の形態について説明する。図１は、図１１と対応する図であり、同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。
【００３６】
ここでは、バスバー２７０の代わりに、バスバー１０を用いてコンデンサ２００をＩＰＭ２０２と昇圧コンバータ２０４に接続している。バスバー１０は、ここでは全長が１０ｃｍ程度、幅が１〜２ｃｍ、厚さが２，３ｍｍ程度であることを想定している。このバスバー１０は、二つの湾曲部１２，１４が設けられ、これらは山と谷を構成するように組み合わされてＳ字形状を形成している。
【００３７】
図２は、バスバー１０の斜視図である。バスバー１０は、金属平板を打ち抜いて形成された細長の板状であり、塑性変形により、図１に示したように湾曲部１２，１４が形成されている。このバスバー１０の上端付近は、ＩＰＭ２０２や昇圧コンバータ２０４と電気接続されるための端子部１６となっており、端子部１６の中央付近にはボルト２２８により締結されるためのボルト孔２０が設けられている。また、バスバー１０の下端付近は、コンデンサ２００に取り付けられるための端子部１８となっている。
【００３８】
湾曲部１２，１４は、端子部１６，１８の間の本体部の大部分を占めている。そして、この湾曲部１２，１４には、細長孔２２が設けられている。このため、細長孔２２が設けられた箇所での断面積は、細長孔２２が設けられていない部分である本体部の領域２４付近の断面積に比べ小さくなっている。
【００３９】
湾曲部１２，１４の湾曲及び細長孔２２は、可変形部として機能する。すなわち、ここでは、湾曲していることによる曲げ変形が容易となる効果と、断面積が小さくなっていることにより曲げ変形が容易となる効果とが合わさって、曲げ変形が非常に容易になっている。そして、この可変形部が締結に伴う応力を逃がすことで、例えば、図１においてバスバー１０がコンデンサ２００に取り付けられている根元部３０への応力集中を回避できている。さらに、端子部１６は板状バスバー２２６と密着して取り付けられて十分な接触面積を確保しており、このためボルト２２８が緩むこともない。
【００４０】
この態様の変形例としては、細長孔２２の代わりに、複数の小孔を設けて断面積を小さくしたり、厚みや幅を小さくして断面積を小さくしたりして強度を弱める例を挙げることができる。なお、断面積が小さい箇所は、一般に、電気抵抗が大きくなるため、この断面積が小さい箇所で十分な電気伝導率を確保できるように設計することが望ましい。
【００４１】
［第２の形態］
次に、図３を用いて第２の形態に係るバスバー４０について説明する。図３は、図１１に対応する図であり、図１１と同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。バスバー４０は、小さな湾曲部４２と大きな湾曲部４４を備えており、これらが山と谷を構成するように組み合わされて非対称なＳ字形状を形成している。
【００４２】
小さな湾曲部４２は、横方向への変位が小さく（山の高さが低い）、また、湾曲の長さも短い。これに対し、大きな湾曲部４４は、横方向への変位が大きく、湾曲の長さも長い。このため、小さな湾曲部４２と大きな湾曲部４４は、曲がりやすさが異なっている。例えば、小さな湾曲部４２においては、曲げ変形を引き起こそうとする応力が比較的集中するため、小さな応力が作用した場合にも速やかに応答して変形することが期待できるが、曲がる領域も小さいため変形量も小さいと考えられる。これに対し、大きな湾曲部４４においては、曲がる領域が大きいため変形を引き起こそうとする応力に応じて大きく変形することが可能となる。
【００４３】
このように、異なる形状をもつ湾曲部４２，４４が設けられることで、曲がりやすさが向上する。なお、曲がりやすさの度合いは曲率の大きさにも依存するため、最適な曲がりが得られるように曲率分布を設定することも有効となる。一般に、曲率が大きい（曲率半径が小さい）場合には、その付近へ曲げ変形を引き起こす応力が集中する傾向にあり、また、曲がりが大きいためその湾曲形状は小さくなる傾向にある。
【００４４】
ここで示したバスバー４０においては、異なる形状をもつ湾曲部を設けることで、既に十分な曲がり易さを確保することができている。しかし、さらに曲がりやすさを向上させるために、湾曲部４２，４４に細長孔を設けるなど、断面積を小さくする構成を組み込んでもよい。
【００４５】
［第３の形態］
続いて、図４と図５を用いて、第３の形態に係るバスバー５０を説明する。図４は図１１に対応した図であり、図１１と同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。また、図５は、図４に示したバスバー５０の部分的な斜視図である。
【００４６】
バスバー５０は、平面的に形成された板状部分５２，５６と、その間に挟まれた金属線束部５４とからなる。金属線束部５４は、細い金属線（銅線）を編み上げて作られており、両端部において板状部分５２，５６と溶接されている。金属線束部５４の長さは、ここでは１ｃｍ程度としているが、この長さは変形させたい度合いに応じて設定すればよい。
【００４７】
このため、金属線束部５４は応力を受けた場合に容易に変形（主として塑性変形）することになる。図４に示した例では、板状部分５２，５６が平面的な形状を維持しているのに対し、金属線束部５４は曲げられて両者の間をつないでいる。
【００４８】
このように、曲げやすい金属素材としての金属細線を編み上げたり束ねたりすることで周囲に比べて変形容易な可変形部を構成することが可能となる。なお、金属細線の集合においては、細線間に隙間が形成されるため金属板等に比べて実際の断面積が小さくなる。そこで、電気抵抗の増大が問題となるような場合には、周囲の金属板よりも見かけ上太くすることも有効である。
【００４９】
［第４の形態］
図６と図７を用いて、第４の形態にかかるバスバ−２０９について説明する。図６と図７は、図１１と対応する図であり、同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。図６は、バスバー２０９の接続が完了する直前の様子を表した図であり、図７はバスバー２０９の接続が完了した後の様子を示す図である。
【００５０】
このバスバー２０９は、ベント構造バスバー２１０と板状バスバー２２０がボルト２２２によって結合されてなる。ベント構造バスバー２１０は、コンデンサ２００に取り付けられている。このベント構造バスバー２１０は、平行に配置された二つの金属板２１２，２１４により構成されており、その中程には板を緩やかな弧状に折り曲げたベント部２１６を備えている。そして、ベント構造バスバー２１０の先端付近には、板状バスバー２２０が接続されている。接続は、二つの金属板２１２，２１４で板状バスバー２２０の一端を挟み、ボルト２２２により締結することで行われている。板状バスバー２２０の他端は、ＩＰＭ２０２の端子２２４、及び、ＩＰＭ２０２と昇圧コンバータ２０４を結ぶ板状バスバー２２６とともに重ねられてボルト２２８により締結される。端子２２４と板状バスバー２２６の間、及び、板状バスバー２２６と板状バスバー２２０の間には、若干の隙間が設けられ、取付前の各構成の配置が滑らかに行われるよう配慮されている。
【００５１】
図７は、図６に示した電気系統において、バスバーの接続が完了した後の様子を表す図である。ここでは、ボルト２２８によって板状バスバー２２０，２２６と端子２２４が締結されて密着している。そして、ベント構造バスバー２１０及び板状バスバー２２０は、ボルト２２８によりＩＰＭ２０２の側に押しつけられている。ベント部２１６は、このときに柔軟に折れ曲がることにより、ベント構造バスバー２１０及び板状バスバー２２０に作用する応力を開放する役目を担っている。
【００５２】
［第５の形態］
次に図８と図９を用いて、第５の形態にかかるバスバ−２３９について説明する。このバスバー２３９は、第４の形態にかかるバスバ−２０９の変形例に相当するものである。また、図８と図９は、図６と図７（そして図１１）に対応する図であり、同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。図８は、バスバー２３９の接続が完了する直前の様子を表した図であり、図７はバスバー２３９の接続が完了した後の様子を示す図である。
【００５３】
バスバー２３９は、ベント構造バスバー２４０と板状バスバー２２０がボルト２２２によって接続されてなる。バスバー２３９の主たる構造は、図６と図７に示したバスバー２０９と同様である。すなわち、ベント構造バスバー２４０は、ベント部２４６をもち平行に配置された二つの金属板２４２，２４４によって構成され、各金属板２４２，２４４はコンデンサ２００にポッティングされている。ただし、ここでは、金属板２４２，２４４の厚さは、それぞれ板状バスバー２２０の厚さの半分程度である。これは、二枚の金属板２４２，２４４による電気抵抗を板状バスバー２２０と同程度に確保する一方で、ベント部２４６の曲げ変形の容易性を高めることを狙ったことによる。
【００５４】
図８に示すように、バスバー２３９は、ＩＰＭ２０２から遠ざかる方向に若干傾けられて、コンデンサ２００に固定されている。傾きの設定は、板状バスバー２２０、板状バスバー２２６及び端子２２４が最終的に平行になって密着するようになされている。図９は、バスバー２３９がボルト２２８により締結されて板状バスバー２２６等と密着固定された状態を示す図である。この状態では、もし傾きの設定が行われていないとすると、ボルト２２８により固定される板状バスバー２２６等は互いに平行にならない。そこで、板状バスバー２２６等を互いに平行にして密着させるには、ボルト２２８の締結力を強め、板状バスバー２２６等を変形させることが必要になってしまう。しかし、ここでは図示したように傾きの設定がなされており、板状バスバー２２６等を変形させることなくこれらを互いに密着させることが可能となっている。これにより、これらの部分におけるボルトゆるみや、電気的な接続面の面積減少などを防ぐことができている。
【００５５】
ここで、ある一枚のバスバーとその半分の厚さをもつ二枚のバスバーを同程度曲げるために必要な力を比較した場合に、後者が前者の１／４程度になりうることを説明する。材料力学における片持ちはりの理論によれば、弾性領域において、はりの変位をδ、荷重をＰ、はりの長さをｌ、ヤング率をＥ、断面２次モーメントをＩとした場合に、
δ＝Ｐｌ３／（３ＥＩ）
の関係が成立する。この式は、δが同じであればＰはＩに比例することを述べている。また、断面２次モーメントＩは、はりの幅をｂ、はりの厚さをｈとすれば、
Ｉ＝１／１２×ｂｈ３
である。つまり、厚さｈが１／２になると、Ｉつまり曲げに必要となる力は１／８となる。本態様では半分の厚さをもつバスバーを２枚用意するため、バスバーを曲げるために必要な力は１／８を２倍した１／４となる。
【００５６】
これからわかるように、バスバーの曲がり易さを向上させるためには、他よりも薄い複数枚の金属板によって構成された部分を設けることが有効となる。特に、ここで示したバスバー２３９のように、薄い複数の金属板の各々に対し、曲げ変形の力を受けやすいベント部２４６を設けた場合には、力の吸収効果を一層向上させられるものと期待できる。
【００５７】
また、バスバー２３９においては、コンデンサ２００に対し、距離をおいて配置された二枚の金属板２４２，２４４をポッティングすることで、その固定が行われている。これにより、単に一枚の金属板をポッティングする場合に比べ、根元の周囲の樹脂に及ぼす力が半分程度に低減できている。したがって、樹脂割れなどが起こりにくくなり、耐久性向上や長寿命化が図られることとなる。このように、バスバーの周囲に樹脂を充填してバスバーを固定する場合には、距離をあけて配置した複数の金属板へとバスバーを分岐させ、この金属板を樹脂固定することで、樹脂に作用する力を分散させることが可能となる。
【００５８】
図１０は、以上に示した利点を対比的に説明するための参考図である。図１０に示したバスバー２６０は、ほぼ平坦な二つの金属板２６２，２６４が密着されて形成されている。そして、根元側の端子部がコンデンサ２００の端子に電気的に接続され、さらに根元側がポッティングされてコンデンサ２００に固定されている。しかし、この態様を採用した場合、公差などによって両金属板２６２，２６４の先端付近が若干開いてしまう虞がある。このため、組み付けを容易にするために、組み付け先の板状バスバー２２６との隙間をやや広くとる必要がある。この結果、ボルトによる締結を行った場合には、バスバー２６０の曲げ量が大きくなり、根元部２６６の樹脂に大きな力を及ぼすことになる。また、ボルトによる締結を行って両金属板２６２，２６４を密着させた場合には、根元部２６６の側には両金属板２６２，２６４を開く力も作用して、周囲の樹脂を圧迫することになる。こうして、金属板２６２，２６４の根元部２６６付近では、図１１に示したバスバー２７０の根元部２７２付近と同様に、同一箇所の樹脂に大きな力が作用するため、樹脂割れが発生しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】電気自動車に使用するバスバーの第１の態様にかかる構成例を示す概略図である。
【図２】図１に示したバスバーの斜視図である。
【図３】第２の態様にかかるバスバーの構成例を示す概略図である。
【図４】第３の態様にかかるバスバーの構成例を示す概略図である。
【図５】図４に示したバスバーの部分的斜視図である。
【図６】第４の態様にかかるバスバーの構成例を示す概略図である。
【図７】図６においてボルト締めを行った後の状態を示す図である。
【図８】第５の態様にかかるバスバーの構成例を示す概略図である。
【図９】図８においてボルト締めを行った後の状態を示す図である。
【図１０】参考例となるバスバーの構成を示す図である。
【図１１】参考例となるバスバーの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０，４０，５０，２０９，２３９，２６０，２７０ バスバー、１２，１４，４２，４４ 湾曲部、１６，１８ 端子部、２０ ボルト孔、２２ 細長孔、２４ 領域、３０ 根元部、５２，５６ 板状部分、５４ 金属線束部、２００ コンデンサ、２０４ 昇圧コンバータ、２１０，２４０ ベント構造バスバー、２１２，２１４，２４２，２４４，２６２，２６４ 金属板、２１６，２４６ ベント部、２２０，２２６ 板状バスバー、２２２，２２８ ボルト、２２４ 端子、２３０，２６６，２７２ 根元部、２３２ 接触部分。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの端子部と、端子部間を接続する本体部と、を有する導体を用いて形成されたバスバーであって、
本体部の一端側は周囲に充填される樹脂によって固定される固定域であり、
本体部の非固定域には、曲げ変形容易に形成された可変形構造が設けられている、ことを特徴とするバスバー。
【請求項２】
請求項１に記載のバスバーであって、
可変形構造は、ベント構造である、ことを特徴とするバスバー。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバスバーであって、
可変形構造は、複数枚の導体が板面を対向配置されてなる構造である、ことを特徴とするバスバー。
【請求項４】
請求項３に記載のバスバーであって、
前記複数枚の導体は固定域にまで延びている、ことを特徴とするバスバー。
【請求項５】
請求項１に記載のバスバーであって、
非固定域側の端子部は、ボルトにより外部端子に締結される構造を有する、ことを特徴とするバスバー。
【請求項６】
第１の機器と、
第２の機器と、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバスバーと、
を備え、
前記バスバーは、固定域側の端子部を第１の機器の端子に電気的に接続され、固定域を周囲に充填された樹脂により第１の機器に固定され、非固定域側の端子部を第２の機器の端子に電気的に接続される、ことを特徴とする電気回路システム。
【請求項１】
二つの端子部と、端子部間を接続する本体部と、を有する導体を用いて形成されたバスバーであって、
本体部の一端側は周囲に充填される樹脂によって固定される固定域であり、
本体部の非固定域には、曲げ変形容易に形成された可変形構造が設けられている、ことを特徴とするバスバー。
【請求項２】
請求項１に記載のバスバーであって、
可変形構造は、ベント構造である、ことを特徴とするバスバー。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバスバーであって、
可変形構造は、複数枚の導体が板面を対向配置されてなる構造である、ことを特徴とするバスバー。
【請求項４】
請求項３に記載のバスバーであって、
前記複数枚の導体は固定域にまで延びている、ことを特徴とするバスバー。
【請求項５】
請求項１に記載のバスバーであって、
非固定域側の端子部は、ボルトにより外部端子に締結される構造を有する、ことを特徴とするバスバー。
【請求項６】
第１の機器と、
第２の機器と、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバスバーと、
を備え、
前記バスバーは、固定域側の端子部を第１の機器の端子に電気的に接続され、固定域を周囲に充填された樹脂により第１の機器に固定され、非固定域側の端子部を第２の機器の端子に電気的に接続される、ことを特徴とする電気回路システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２６１１００（Ｐ２００６−２６１１００Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８８６６（Ｐ２００６−１８８６６）
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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