Bus bar

本発明は、曲げ性能に優れたバスバーに関する。

電気自動車及びハイブリッド自動車などの電動車両においては、バッテリの高出力化に伴い、電力線に流れる電流が増大する傾向にある。 そして、電力線が、大きな電流によって過剰に発熱することを防止するため、断面積が大きく、放熱性に優れた電力線の採用が必要となっている。

例えば、特許文献１には、並列に配置された複数の丸電線と、それら丸電線の周囲を覆う扁平な筒状のコルゲートチューブとを備えたワイヤハーネスが示されている。 複数の電線が並列に配置された場合、複数の電線が縦方向及び横方向に積み重なる状態で束ねられる場合に比べ、電線束全体の輪郭を形成する部分の表面積が大きくなり、電線束全体の放熱性が高まる。

一方、車両に搭載される電力線として板状の導電体からなるバスバーが採用されることも多い。 バスバーは、扁平な形状であるため、同じ断面積の丸形状の芯線を有する丸電線に比べ、導体部分の表面積が大きく、放熱性が高い。

ところで、特許文献１に示されるように、電力線が、並列に配置された複数の被覆電線からなる電線束により構成される場合、複数の被覆電線各々における芯線の端部を結束しつつ電気的に接続する端子が、電線束の両端に取り付けられる。

しかしながら、バラバラに構成された複数本の電線は、それらの端部における芯線相互間において隙間が生じやすい。 そのため、電線束の端部の芯線部分に端子が取り付けられた場合、一部の芯線が、端子に対して電気的に十分に接続されず、各電線の芯線と端子との接続不良が生じやすい。 各電線の芯線と端子との接続不良は、電線の過剰な発熱の原因となる。

一方、１つの電力線が、１本の被覆電線又は１本のバスバーで構成される場合、そのような電力線は、硬いために曲げることが難しく、敷設の作業性に劣るという問題点を有している。 特に、１本の被覆電線又は１本のバスバーからなる電力線は、その長さが短いほど、曲げにくさの問題がより顕著となる。

本発明は、電力線用として導体の断面積が大きく形成された場合でも、放熱性及び敷設の作業性に優れ、かつ、電気的な接続不良などに起因する過剰な発熱を防止できるバスバーの提供を目的とする。

本発明に係るバスバーは、以下に示す各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、第一の方向に延びて形成され、一部に第一の方向に交差する第二の方向に沿う溝を形成する折返し部が形成された導体からなる部分である中間部である。
（２）第２の構成要素は、中間部の第一の方向における両側に連なる導体からなり他の部材と連結される部分である端子部である。

また、本発明に係るバスバーにおいて、中間部が、複数の板状の導体が重なった構造を有すれば好適である。 なお、本明細書において、板状の導体という用語は、例えば厚みが０．１ミリメートル程度の導体などの他、それよりも格段に薄い箔状の導体をも含む用語として用いられている。

バスバーは、扁平に形成されることにより、断面積に対する表面積の比が大きくなり、放熱性が高まる。 さらに、本発明に係るバスバーにおいて、バスバーの中間部には、その長手方向に交差する方向に沿う溝を形成する折返し部が形成されている。 この折返し部は、溝の幅が伸縮するように弾性的に変形しやすいため、バスバーの中間部は、折返し部において弾性的に曲がりやすい。 即ち、本発明に係るバスバーは、比較的短くかつ太く形成された場合であっても、折返し部において、その厚みの方向に弾性的に曲がる可撓性を有する。

さらに、本発明に係るバスバーは、折返し部の部分において特に曲がりやすい。 そのため、本発明に係るバスバーに対してそれを曲げる方向の力が加わった場合、折返し部のみが弾性的に曲がり、その他の部位は曲がらない。 その結果、本発明に係るバスバーに力が加わった場合に、折返し部以外の平坦な部位に曲げ跡が残ることが防止される。 なお、曲げ跡は、曲がった後に元の形状に戻らない部位を意味する。

また、バスバーの両端の端子部は、中間部に連なる部分であるため、バスバーの端子部において、電気的な接続不良は生じにくい。

従って、本発明に係るバスバーは、電力線用として導体の断面積が大きく形成された場合でも、放熱性及び敷設の作業性に優れ、かつ、電気的な接続不良などに起因する過剰な発熱を防止できる。

また、本発明に係るバスバーにおいて、中間部が、複数の薄い板状の導体が重なった多重構造を有する場合、中間部自体が、その厚みの方向、即ち、複数の板状の導体が積み重なる方向において可撓性を有する。 そのため、本発明に係るバスバーにおいて、中間部が多重構造を有する場合、中間部は、折返し部の作用及び多重構造の作用により、曲げ性能がより高まる。

本発明の第１実施形態に係るバスバー１の斜視図である。

端子台に取り付けられる途中のバスバー１の側面図である。

バスバー１の製造方法の例を示す図である。

本発明の第２実施形態に係るバスバー１Ａの斜視図である。

以下、添付の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。 以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。 本発明の実施形態に係るバスバー１は、例えば、電動車両におけるインバータ回路とモータもしくは発電機とを接続する電力線として、或いはバッテリとインバータ回路とを接続する電力線として用いられる。

＜第１実施形態＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るバスバー１の構成について説明する。 バスバー１は、例えば銅などの金属からなる導体の部材であり、図１に示されるように、一の方向に延びて形成されている。 以下の説明において、バスバー１の長手方向を第一方向、バスバー１の幅方向、即ち、第一方向に直交する方向を第二方向と称する。 なお、図１から図４において、第一方向は左右の方向である。

図１に示されるように、バスバー１は、中間部１１及び両端の端子部１２から構成されている。 バスバー１は、例えば３相モータなどの電動機の各相への電力の伝送経路の一部として敷設される。

バスバー１の中間部１１は、第一方向に延びて形成され、その一部に第二方向に沿う溝２１を形成する折返し部２０が形成された導体からなる部分である。 さらに、バスバー１の中間部１１は、複数の板状の導体１１Ａが重なった構造を有する。

一方、端子部１２は、中間部１１の両端に連なる導体からなり、他の部材と連結される部分である。 端子部１２には、電力の伝送経路の前段及び後段の接続端に対してボルトなどの固定具によって連結されるための端子孔１２Ａが形成されている。

図２は、電力の伝送経路の前段及び後段の端子台９に取り付けられる途中のバスバー１の側面図である。 図２に示される例では、端子台９に設けられたスタッドボルト９１が、バスバー１における端子部１２の端子孔１２Ａに通され、さらに、ナット８がスタッドボルト９１に装着される。 これにより、端子部１２は、端子台９に対して固定されるとともに、端子台９に対して電気的に接続される。

バスバー１は、断面が扁平な形状に形成されているため、断面積に対する表面積の比が大きく、放熱性が高い。

また、バスバー１の中間部１１には、その長手方向に交差する第二方向に沿う溝２１を形成する折返し部２０が形成されている。 図２に示されるように、バスバー１の折返し部２０は、溝２１の幅が伸縮するように弾性的に変形しやすいため、バスバー１の中間部１１は、折返し部２０において弾性的に曲がりやすい。 即ち、バスバー１は、比較的短くかつ太く形成された場合であっても、折返し部２０において、その厚みの方向に弾性的に曲がる可撓性を有する。

なお、図２に示されるように、バスバー１は、折返し部２０の溝２１が、端子部１２を曲げたい側に対して反対側に位置するように、即ち、折返し部２０の溝２１が曲げ部分の外側に位置するように使用されることが望ましい。

さらに、バスバー１の中間部１１は、複数の薄い板状の導体１１Ａが重なった構造を有する。 そのため、バスバー１の中間部１１は、折返し部２０の有無によらず、その厚みの方向、即ち、複数の板状の導体１１Ａが積み重なる方向において可撓性を有する。 そのため、バスバー１の中間部１１は、折返し部２０の作用及び多重構造の作用により、曲げ性能が極めて高く、弾性的に大きく曲がる。

従って、図２に示されるように、バスバー１の敷設作業において、中間部１１を弾性的に曲げつつ、端子部１２を目的の位置に位置決めすることが可能である。 その結果、バスバー１は、容易に曲げることができない従来のバスバーに比べ、敷設の作業性に優れている。

また、バスバー１は、折返し部２０の部分において特に曲がりやすい。 そのため、バスバー１に対してそれを曲げる方向の力が加わった場合、折返し部２０のみが弾性的に曲がり、その他の部位は曲がらない。 その結果、バスバー１に力が加わった場合に、折返し部２０以外の平坦な部位に曲げ跡が残ることが防止される。

また、バスバー１の両端の端子部１２は、中間部１１において重なる複数の板状の導体１１Ａに連なる部分であり、例えば、重なった複数の板状の導体が一体に溶接された部分、もしくは中間部１１の複数の導体各々に元々連なっている部分、などとして構成される。 そのため、バスバー１の端子部１２において、電気的な接続不良は生じにくい。

以上に示されるように、バスバー１は、電力線用として断面積が大きく形成された場合でも、放熱性及び敷設の作業性に優れ、かつ、電気的な接続不良などに起因する過剰な発熱を防止できる特性を有している。

＜バスバー１の製造方法の例＞
次に、図３を参照しつつ、バスバー１の製造方法の一例について説明する。 本例に係る製造方法は、図３（ａ）に示される重ね合わせ工程と、図３（ｂ）に示されるプレス成形工程と、図示されていない接合工程とを含む。

重ね合わせ工程は、バスバー１の厚みよりも薄い板状の導体からなる複数の薄肉部材１１０を重ね合わせる工程である。 薄肉部材１１０は、例えば銅などの金属からなる導体の部材であり、中間部１１１及び両端の端子部１１２から構成されている。 端子部１１２には、貫通孔１１２Ａが形成されている。

また、複数の薄肉部材１１０は、重ねられた状態で折返し部２０の成形が行われた場合、折返しの深さが少しずつ異なる。 そのため、複数の薄肉部材１１０は、折返し部２０の成形が行われた後に両端の位置が揃うように、第一方向の長さが少しずつ異なる長さで形成されている。

また、プレス成形工程は、重ね合わされた複数の薄肉部材１１０の中間部１１１の一部に対するプレス加工により、折返し部２０を形作る工程である。 図３（ｂ）に示される例では、重ね合わされた複数の薄肉部材１１０の中間部１１１が、折返し部２０の外側面を成形する溝４１１が形成された第一金型４１と、折返し部２０の溝２１を成形する突起部４２１が形成された第二金型４２との間に挟み込まれる。 これにより、重ね合わされた複数の薄肉部材１１０の中間部１１１の一部に、折返し部２０が形成される。

また、不図示の接合工程は、重ね合わされた複数の薄肉部材１１０各々の両端部を、溶接などにより接合して端子部１２を形成する工程である。 各々の両端の端子部１１２が接合されることにより一体に連結された複数の薄肉部材１１０は、バスバー１となる。

即ち、本例に係る製造方法により製造されたバスバー１は、その厚みよりも薄い板状の導体からなる複数の薄肉部材１１０が重ね合わされ、さらに薄肉部材１１０各々の両端の端子部１１２が接合された構造を有する。 そして、両端において複数の端子部１１２が接合された接合部とその接合部の間の中間部１１１とが、それぞれバスバー１における端子部１２と中間部１１とを構成する。

本例に係る製造方法により製造されたバスバー１は、ごく単純な構造の複数の薄肉部材１１０を用意し、それらを重ね合わせてプレス加工及び溶接などの接合加工を施すという簡易な工程により製造できる点で好適である。 また、重ねられた複数の薄肉部材１１０が溶接などにより接合されることによって形成された端子部１２は、複数の芯線の束に対して取り付けられる圧着端子などに比べ、電気的な接続不良は生じにくい。

＜第２実施形態＞
次に、図４を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るバスバー１Ａについて説明する。 このバスバー１Ａは、図１に示されたバスバー１と比較して、中間部が多重構造を有していない点のみが異なる。 図４において、図１に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。 以下、バスバー１Ａにおけるバスバー１と異なる点についてのみ説明する。

バスバー１Ａは、バスバー１と同様に、第一方向に延びて形成され、その一部に第二方向に沿う溝２１を形成する折返し部２０が形成された導体からなる中間部１３と、中間部１１の両端に連なる導体からなり、他の部材と連結される部分である端子部１２とが形成された導体からなる部材である。

しかしながら、バスバー１Ａの中間部１３は、バスバー１の中間部１１のような多重構造を有さない。 即ち、バスバー１Ａは、バスバー１Ａの厚みと同一の厚みの１枚の板状の導体における両端の一部の領域を除く中間領域の一部に、折返し部２０が形成された構造を有する。

バスバー１Ａは、バスバー１と同様に、断面が扁平な形状に形成されているため、断面積に対する表面積の比が大きく、放熱性が高い。

また、バスバー１Aの中間部１３には、その長手方向に交差する第二方向に沿う溝２１を形成する折返し部２０が形成されている。 そのため、バスバー１Ａは、比較的短くかつ太く形成された場合であっても、折返し部２０において、その厚みの方向に弾性的に曲がる可撓性を有する。

また、バスバー１Ａは、折返し部２０の部分において特に曲がりやすい。 そのため、バスバー１Ａに対してそれを曲げる方向の力が加わった場合、折返し部２０のみが弾性的に曲がり、その他の部位は曲がらない。 その結果、バスバー１Ａに力が加わった場合に、折返し部２０以外の平坦な部位に曲げ跡が残ることが防止される。

また、バスバー１Ａの両端の端子部１２は、元々一体の部分であるため、端子が複数の芯線に取り付けられる場合とは異なり、電気的な接続不良は生じない。

従って、バスバー１Ａは、バスバー１と同様に、電力線用として断面積が大きく形成された場合でも、放熱性及び敷設の作業性に優れ、かつ、電気的な接続不良などに起因する過剰な発熱を防止できる特性を有している。

＜その他＞
以上に示された実施形態において、バスバー１，１Ａは、その中間部１１，１３の一箇所に折返し部２０を有する。 しかしながら、バスバー１，１Ａの中間部１１，１３に、複数の折返し部２０が形成されることも考えられる。

また、バスバー１の中間部１１における折返し部２０は、重ね合わされた複数の薄肉部材１１０に対する曲げ加工により形成される場合の他、他の方法で形成されることも考えられる。 例えば、複数の薄肉部材１１０各々の中間部１１１に対し、少しずつ溝の深さ及び幅が異なる折返し部が形成されることも考えられる。 この場合、折返し部が形成された複数の薄肉部材１１０が重ね合わされ、その後、重ね合わされた複数の薄肉部材１１０の両端の端子部１１２が、溶接などによって接合される。

また、バスバー１，１Ａは、その中間部１１，１３が絶縁部材で覆われた状態で使用されることも考えられる。 絶縁部材は、例えば、ゴムもしくはゴム系材料であるエラストマー(elastic polymer)からなる絶縁性の弾性部材で構成されることが考えられる。 エラストマーには、天然ゴム及び合成ゴムなどの加硫ゴム、並びにウレタンゴム、シリコーンゴム及びフッ素ゴムなどが含まれる。 一般的には、熱硬化性樹脂系エラストマーが、エラストマー製の絶縁部材の材料として用いられる。 絶縁部材が、可撓性に優れたエラストマーからなる部材であれば、バスバー１，１Ａの中間部１１，１３の可撓性が阻害されず好適である。

また、バスバー１，１Ａの中間部１１，１３を覆う絶縁部材が、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＡＢＳ樹脂又はポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂で構成されることも考えられる。 また、中間部１１，１３を覆う絶縁部材が、熱収縮チューブであることも考えられる。

また、バスバー１，１Ａは、その中間部１１，１３が絶縁部材で覆われ、さらに、その絶縁部材の周囲が編組線などのシールド部材で覆われた状態で使用されることも考えられる。 また、バスバー１，１Ａは、中間部１１，１３を覆う絶縁部材の周囲が編組線などのシールド部材で覆われ、さらにその外側が可撓性を有する樹脂製の保護チューブ又はテープなどの絶縁性の外装部材で覆われた状態で使用されることも考えられる。

また、複数のバスバー１，１Ａが、一の平面に沿って間隔を空けて並列配置された、それらの中間部１１，１３が絶縁部材により覆われるとともに連結された状態で、使用されることも考えられる。

１，１Ａ バスバー ８ ナット ９ 端子台 １１，１３ バスバーの中間部 １１Ａ 板状の導体 １２ バスバーの端子部 １２Ａ 端子孔 ２０ 折返し部 ２１ 折返し部の溝 ４１ 第一金型 ４２ 第二金型 ９１ スタッドボルト １１０ 薄肉部材 １１１ 薄肉部材の中間部 １１２ 薄肉部材の端子部 １１２Ａ 貫通孔 ４１１ 第一金型の溝 ４２１ 第二金型の突起部