(57)【要約】      （修正有）【課題】バスバー形状や端子角度が相毎に異なる場合でも、各バスバーで発生する応力を抑制できる中継導体を提供する。【解決手段】中継導体１は、第１バスバーと、第２バスバーと、それらを固定する固定部材４と、を備える。前記第１バスバーと前記第２バスバーは夫々、固定部材４の一方側で他の導体と溶接する溶接端８と、固定部材４の他方側で他の導体と締結する締結端９を有する。固定部材４は、第１バスバーに締結された他の導体の力点から固定部材４までの距離と、第２バスバーに締結された他の導体の力点から固定部材までの距離と、が等しくなるように、第１バスバーを覆う第１被覆部と、第２バスバーを覆う第２被覆部と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１バスバーと、第２バスバーと、それらを固定する固定部材と、を備えた中継導体であって、
前記第１バスバーと前記第２バスバーは夫々、前記固定部材の一方側で他の導体と溶接する溶接端と、前記固定部材の他方側で他の導体と締結する締結端を有し、
前記固定部材は、前記第１バスバーに締結された他の導体の力点から前記固定部材までの距離と、前記第２バスバーに締結された他の導体の力点から前記固定部材までの距離と、が等しくなるように、前記第１バスバーを覆う第１被覆部と、前記第２バスバーを覆う第２被覆部と、を設けたことを特徴とする中継導体。
【請求項２】
第１バスバーと、第２バスバーと、それらを固定する固定部材と、を備えた中継導体であって、
前記第１バスバーと前記第２バスバーは夫々、前記固定部材の一方側で他の導体と溶接する溶接端と、前記固定部材の他方側で他の導体と締結する締結端を有し、
前記第１バスバーの締結端から当該第１バスバーに係る力の作用点を第１作用点とし、前記第２バスバーの締結端から当該第２バスバーに係る力の作用点を第２作用点としたとき、
前記第１バスバーの締結端から前記第１作用点までの距離は、前記第２バスバーの締結端から前記第２作用点までの距離よりも長く、
前記固定部材と前記第１バスバーの接触面積は、前記固定部材と前記第２バスバーの接触面積よりも小さいことを特徴とする中継導体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の中継導体であって、
前記第１バスバーと前記第２バスバーは、前記固定部材よりも締結端側に、厚さ方向に撓ませた屈曲部を設けたことを特徴とする中継導体。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の中継導体を有する電力変換装置であって、
前記第１バスバーと前記第２バスバーは、交流電力を伝達する交流電力用バスバーであり、
前記溶接端側の他の導体は、直流電力を交流電力に変換するパワー半導体回路部と接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相モータ等の電気的負荷とインバータ等の電力源を中継する中継導体、および、それを用いた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータと電力変換装置を中継する中継導体が開示されている。例えば、同文献の段落００９８には、「図１４（ａ）は、交流端子ブロック７６０と交流リレーバスバー７５０とにより構成される交流側中継導体８０２の斜視図である。図１４（ｂ）は、交流端子ブロック７６０の斜視図である。図１４（ｃ）は、交流リレーバスバー７５０の斜視図である。」の記載があり、また、段落０１００には、「図１４（ｂ）に示されるように、交流端子ブロック７６０は、交流バスバー７６３と樹脂製ブロック７６２が一体に形成される。図１４（ａ）に示されるように、交流バスバー７６３は、その下部において交流リレーバスバー７５０と、ネジ等により機械的に接続される。」の記載があり、さらに、段落０１０２には、「図１４（ｃ）に示されるように、交流リレーバスバー７５０は、リレーバスバー７５３と絶縁部材７５２が一体に形成される。後述する図１５に示されるように、リレーバスバー７５３の一端は、パワー半導体モジュール３００ａ〜３００ｃ及びパワー半導体モジュール３０１ａ〜３０１ｃと溶接接続される。そのため、リレーバスバー７５３は、溶接性を有した材料を用いられる必要がある。また、リレーバスバー７５３と交流バスバー７６３は、リレーバスバー７５３に形成された貫通孔７５５を通る第１締結部材７７１によって接続される。」の記載がある。
【０００３】
すなわち、特許文献１には、リレーバスバーと交流バスバーが締結部材によって接続された構成の中継導体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７６２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の中継導体は、同文献の図１４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、交流バスバー７６３とリレーバスバー７５３が各相同等形状であるため、中継導体を介して応力が伝達される場合であっても、その応力は各バスバーに略均等に分担され、一部バスバーが過大な応力を担うという問題が生じることはない。
【０００６】
しかしながら、バスバー形状や端子角度等が相毎に異なる中継導体もあり、この場合は、一部バスバーが過大な応力を担い、電気的接続が破断する可能性もある。
【０００７】
そこで、本発明は、バスバー形状や端子角度が相毎に異なる場合でも、各バスバーで発生する応力を抑制できる中継導体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の中継導体では、第１バスバーと、第２バスバーと、それらを固定する固定部材と、を備え、前記第１バスバーと前記第２バスバーは夫々、前記固定部材の一方側で他の導体と溶接する溶接端と、前記固定部材の他方側で他の導体と締結する締結端を有し、前記固定部材は、前記第１バスバーに締結された他の導体の力点から前記固定部材までの距離と、前記第２バスバーに締結された他の導体の力点から前記固定部材までの距離と、が等しくなるように、前記第１バスバーを覆う第１被覆部と、前記第２バスバーを覆う第２被覆部と、を設けた。
【０００９】
また、本発明の中継導体では、第１バスバーと、第２バスバーと、それらを固定する固定部材と、を備え、前記第１バスバーと前記第２バスバーは夫々、前記固定部材の一方側で他の導体と溶接する溶接端と、前記固定部材の他方側で他の導体と締結する締結端を有し、前記第１バスバーの締結端から当該第１バスバーに係る力の作用点を第１作用点とし、前記第２バスバーの締結端から当該第２バスバーに係る力の作用点を第２作用点としたとき、前記第１バスバーの締結端から前記第１作用点までの距離は、前記第２バスバーの締結端から前記第２作用点までの距離よりも長く、前記固定部材と前記第１バスバーの接触面積は、前記固定部材と前記第２バスバーの接触面積よりも小さいものとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の中継導体によれば、バスバー形状や端子角度が相毎に異なる場合でも、各バスバーで発生する応力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施例の中継導体を備えた車輪駆動システム
【図２】一実施例の中継導体の斜視図
【図３】一実施例の中継導体の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、図１を用いて、本発明の一実施例に係る中継導体１を用いた、車輪駆動システム１０を説明する。この車輪駆動システム１０は、電気自動車等に搭載されるものであり、直流電力を出力する直流電源１１と、直流電源１１が出力した直流電力を三相交流電力に変換するパワー半導体回路部を内蔵したインバータ１２（電力変換装置）と、三相交流電力により駆動される三相モータ１３と、ギアボックス１４と、車輪１５と、を備え、本実施例の中継導体１によって、インバータ１２のパワー半導体回路部と電気的に接続された端子（交流リレー導体板、以下、「インバータ端子２」と称する）と、三相モータ１３と電気的に接続された端子（以下、「モータ端子７」と称する）を接続している。なお、本実施例の車輪駆動システム１０においては、中継導体１がインバータ１２の筐体に固定されており、三相モータ１３がギアボックス１４の筐体に固定されているため、車両走行時のギアボックス１４の振動は、三相モータ１３のリード線とモータ端子７を介して、中継導体１やインバータ１２にも伝達する。
【００１３】
次に、図２の斜視図を用いて、中継導体１の具体的な構成を、インバータ端子２とモータ端子７の具体的な構成と合わせて説明する。ここに例示する中継導体１は、中継導体板（以下、「バスバー３」と称する）を相毎に備え、それらを樹脂製の固定部材４で一体成型したものである。また、固定部材４には、締結孔５が設けられており、ここを貫通させたネジ等により、インバータ１２の筐体に中継導体１を固定することができる。また、固定部材４は、モータ端子７側に向けて延びる被覆部６を備えており、これによりバスバー３の一部を被覆している。この被覆部６の詳細は後述する。
【００１４】
この中継導体１において、インバータ端子２とバスバー３の一端（溶接端）は、溶接部８によって連結され、バスバー３の他端（締結端）とモータ端子７は、バスバー３の貫通穴を貫通させたネジ等の締結具９によって連結される。なお、車輪駆動システム１０を組立時には、バスバー３の一端とインバータ端子２を溶接により連結した後、バスバー３の他端にモータ端子７を締結具９で締結する。このとき、モータ端子７の先端には三相モータ１３からのリード線が予め連結されているので、このようなモータ端子７の締結作業がし易いように、各相のバスバー３の長さ（モータ端子７の位置を規定）や、モータ端子７の先端角度（リード線の向きを規定）は、相毎に異なる形態に設計されている。
【００１５】
図２から明らかなように、本実施例の中継導体１においては、被覆部６の長さ（或いは、バスバー３と被覆部６の接触面積）は相毎に異なっている。以下、図３を用いて、被覆部６の長さ（接触面積）を相毎に異ならせた理由を説明する。
【００１６】
図３は、図２に例示した中継導体１の断面図であり、左から順に、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相のバスバー３Ｕ、３Ｖ、３Ｗを含む位置での断面図である。図２からも明らかなように、本実施例の中継導体１では、バスバー３の長さを、３Ｕ＞３Ｖ＞３Ｗ  としている。また、図３に示すように、断面が略コ字状のモータ端子７を、Ｕ相とＷ相のモータ端子７Ｕ、７Ｗでは上側が開放方向となるように、Ｖ相のモータ端子７Ｖでは下側が開放方向となるように、締結している。
【００１７】
上述したように、本実施例の中継導体１のバスバー３や溶接部８には、三相モータ１３、リード線、モータ端子７を介して、車両走行時のギアボックス１４の振動が伝達される。また、モータ端子７の締結時には、バスバー３を介して締結荷重が溶接部８に伝達される。そして、溶接部８に応力が過度に集中すると、溶接部８が破断する惧れがあるため、本実施例の中継導体１では、各相のバスバー３に発生する応力を抑制することで、溶接部８での過度な応力集中を抑止する。
【００１８】
ここで、図３のＷ相の断面図を例に、ギアボックス１４の振動に起因する応力が、溶接部８Ｗに伝達される仕組みを説明する。ギアボックス１４の振動は、三相モータ１３のリード線を介して、モータ端子７Ｗの先端側（力点Ｐ１Ｗ）に伝達される。力点Ｐ１Ｗに伝わった振動は、モータ端子７Ｗの水平部とバスバー３Ｗが交差する支点Ｐ２Ｗを経由して、被覆部６Ｗの端部である作用点Ｐ３Ｗに伝達される。このため、力点Ｐ１Ｗと支点Ｐ２Ｗ間の距離Ｌ１Ｗと、支点Ｐ２Ｗと作用点Ｐ３Ｗ間の距離Ｌ２Ｗからなる経路が、バスバー３Ｗにおける応力伝達経路となる。バスバー３Ｗを被覆する被覆部６Ｗは、固定部材４と一体成型されているため、仮にバスバー３Ｗだけが振動した場合であっても、固定部材４を介して、各相の溶接部８Ｕ、８Ｖ、８Ｗに振動が伝達される。モータ端子７の振動は各相とも略等しいが、固定部材４に伝達される応力の大きさは、バスバー３の応力伝達経路の長さに依存するため、各相のバスバー３から固定部材４に伝わる応力を等しくするには、各相のバスバー３における応力伝達経路の距離を略等しくすれば良い。
【００１９】
従って、本実施例の中継導体１では、長さの異なる被覆部６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを設けることで、下記の式１のように各相の応力伝達経路の長さを略等しくし、バスバー３Ｕ、３Ｖ、３Ｗに発生する応力を抑制（均一化）できるようにするとともに、各相の溶接部８Ｕ、８Ｖ、８Ｗに過度な応力が発生する状況を回避できるようにした。
【００２０】
Ｌ１Ｕ＋Ｌ２Ｕ  ＝  Ｌ１Ｖ＋Ｌ２Ｖ  ＝  Ｌ１Ｗ＋Ｌ２Ｗ  …  （式１）
すなわち、図３の例では、Ｕ相とＷ相の支点Ｐ２Ｕ、Ｐ２Ｗが締結具９よりも下方に位置することを考慮し、被覆部６Ｕ、６Ｗを長くした。一方、Ｖ相の支点Ｐ２Ｖが締結具９よりも上方に位置することを考慮し、被覆部６Ｖを短くした。また、バスバー３Ｕが他よりも長いことを考慮し、被覆部６Ｕを長くした。この結果、モータ端子７の厚さ（距離Ｌ１）が一定という条件下では、被覆部６の長さを、６Ｕ＞６Ｗ＞６Ｖとし、何れの相においても応力伝達経路の長さを略等しくした。なお、これにより、Ｖ相における作用点Ｐ３Ｖから端部までの距離は、Ｕ相やＷ相における作用点Ｐ３から端部までの距離よりも長くなっている。
【００２１】
さらに、図３に示したように、各相の支点Ｐ２と作用点Ｐ３の間には、バスバー３の一部を厚さ方向に撓ませた略Ｓ字断面形状の屈曲部を設けることが望ましい。これは、応力伝達経路の一部に屈曲部を設けることで、振動に起因する応力を吸収することができ、屈曲部を設けない構成に比べ、バスバー３を経由して溶接部８に伝達される応力をより小さくすることができるからである。
【００２２】
以上で説明したように、本実施例の中継導体１によれば、バスバー形状や端子角度が相毎に異なる場合でも、各バスバーで発生する応力を抑制することができ、溶接部の破断を抑制することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１  中継導体、
２、２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ  インバータ端子、
３、３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ  バスバー
４  固定部材
５  締結孔
６、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗ  被覆部
７、７Ｕ、７Ｖ、７Ｗ  モータ端子
８、８Ｕ、８Ｖ、８Ｗ  溶接部、
９、９Ｕ、９Ｖ、９Ｗ  締結具、
１０  車輪駆動システム、
１１  直流電源、
１２  インバータ、
１３  三相モータ、
１４  ギアボックス、
１５  車輪、
Ｐ１、Ｐ１Ｕ、Ｐ１Ｖ、Ｐ１Ｗ  力点
Ｐ２、Ｐ２Ｕ、Ｐ２Ｖ、Ｐ２Ｗ  支点
Ｐ３、Ｐ３Ｕ、Ｐ３Ｖ、Ｐ３Ｗ  作用点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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