(57)【要約】【課題】  複数の平角線を並列に配置した構造を採りつつ、渦電流損を抑制しうるバスバー等を提供する。【解決手段】  バスバーモジュール１は、６つのバスバー２１〜２６により構成されている。バスバー２１は、断面がほぼ矩形状の４本の平角線２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが平板状に集合した集合平角線により構成されている。平角線２１ａ〜２１ｄのそれぞれは、断面がほぼ矩形状の銅線５３ａと、銅線５３ａを被覆する被覆膜５３ｂによって構成されている。他のバスバー２２〜２６についても同様である。このように、バスバーを複数の平角線を並列に集合させた集合平角線によって構成することによって、製造コストが低減され、複雑な形状の形成も容易となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力機器同士の間を接続するバスバーであって、
前記バスバーは、各々絶縁膜により覆われた複数の平角線を並列に集合させてなる集合平角線と、
前記各平角線の両端で各平角線に接合される１対の接続端子と、
を備えているバスバー。
【請求項２】
請求項１記載のバスバーにおいて、
前記バスバーは、ＰＷＭ変調された電流が流れる部位に配置される、バスバー。
【請求項３】
請求項１または２記載のバスバーにおいて、
前記バスバーは、前記電力機器として、電動機とインバータとの間を接続する、バスバー。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のバスバーにおいて、
前記平角線は、引き抜き加工により形成されたものである、バスバー。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載のバスバーの複数個を一体的に組み立ててなるバスバーモジュール。
【請求項６】
引き抜き加工により、平角線を形成する工程（ａ）と、
前記平角線の表面を絶縁膜で被覆した後、複数の平角線を並列に集合させてなる集合平角線を形成する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）で形成された前記集合平角線を、所定の形状に曲げ加工する工程（ｃ）と、
前記加工（ｃ）の後、前記集合平角線の両端に、各平角線に接続端子を接合する工程（ｄ）と、
を含むバスバーの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力機器の端子間を接続するバスバーに関，その形成方法及びバスバーモジュールに係り、特に、製造コストの低減対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車等でモータとモータインバータの間、および、発電機と発電機インバータとの間を接続する部材として、バスバーが知られている。このようなバスバーにおいては、特許文献１に開示されるような銅製の平板形状を有する導線が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８１３７３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、バスバーは平板形状により構成されている。通常、平板状のバスバーは、以下のようにして作られる。まず、平板形状の銅板から、所定形状の平板を打ち抜く。そして、打ち抜いた平板に所定の曲げ加工を施して、バスバーを形成する必要がある。このように、銅板から複雑な形状のバスバーを打ち抜くため、材料に無駄が生じ、バスバーの製造コストが多大となる。
【０００５】
本発明の目的は、安価で複雑な形状にも対応しうるバスバー、その形成方法およびバスバーモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバスバーは 、複数の平角線を並列に集合させた集合平角線と、各前記平角線の両端で各平角線を接合する１対の接続端子とを備えている。
【０００７】
これにより、平角線として引き抜き線を用いることが可能となり、大きな平板状の平角線のごとく平板から打ち抜く必要がない。よって、バスバーの製造コストを低減することができる。また、細分化された平角線は容易に曲げ加工できるので、複雑な形状を形成することができる。
さらに、平角線の数だけバスバーの渦電流損を低減することができる。よって、電流の利用効率を向上させることができる。
【０００８】
本発明のバスバーは 、ＰＷＭ変調された電流が流れる部位に用いることが好ましい。高周波成分が大きくなるＰＷＭ変調された電流が流れても、本発明により、渦電流損を低減させることができる。つまり、電流の利用効率を向上させることができる。
【０００９】
本発明のバスバーは 、電力機器として電動機とインバータとの間を接続するものに用いることが好ましい。大電流が流れると、渦電流損も大きく、発熱が大きくなる。その場合でも、電動機とインバータとの間の渦電流損を低減することができ、また、発熱も抑制することができる。
【００１０】
本発明のバスバーモジュールは、上記バスバーの複数個を一体的に組み立てたものである。たとえば、３相交流が流れるバスバーでは、３本のバスバーをモジュール化することができる。
【００１１】
本発明のバスバーの形成方法は、以下の手順による。まず、平角線を引き抜き加工によって形成した後、複数の平角線を一体的に束ねて集合平角線を形成する。次に、集合平角線を、所定の形状に曲げ加工した後、集合平角線の両端で各平角線に接続端子を接合する。これにより、平板から打ち抜く必要がないので、バスバーの製造コストを低減することができる。さらに、平角線は容易に曲げ加工できるので、複雑な形状のバスバーを形成することができる。渦電流損を低減することができ、電流の利用効率を向上させることができるバスバーを形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のバスバーまたはその形成方法によると、安価で複雑な形状にも対応しうるバスバーを提供することができる。また、このバスバーを利用して、３相用などにモジュール化したバスバーモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るバスバーモジュールを用いたハイブリッド自動車の配電系統を示す模式図である。
【図２】実施の形態１に係るバスバーモジュールの構造を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るバスバーの断面図である。
【図４】他の実施の形態に係るバスバーの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係るバスバーモジュール１を用いたハイブリッド自動車の配電系統を示す模式図である。バッテリー２からの電力は、その電圧を昇圧用ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）３により上げられ、モータインバータ４を経てモータ７に、また、発電機インバータ５を経て発電機８に、それぞれ供給される。昇圧用ＩＰＭ３、モータインバータ４および発電機インバータ５の動作は、モータジェネレータＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｏｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６によって制御される。
モータインバータ４とモータ７との間、および、発電機インバータ５と発電機８との間は、バスバーモジュール１で接続される。バスバーモジュール１は、モータインバータ４とモータ７との間、および、発電機インバータ５と発電機８との間をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のそれぞれに１本ずつ、計６本で接続する。
なお、モータインバータ４および発電機インバータ５は、いわゆるＰＷＭインバータである。したがって、モータインバータ４とモータ７との間、および、発電機インバータ５と発電機８との間を接続するバスバーモジュール１には、ＰＷＭ変調された電流が流れる。
【００１５】
−バスバーモジュールの構造−
本実施の形態に係るバスバーモジュール１の構成図を図２に示す。図２（ａ）は、バスバーモジュール１の上面図を示している。また、図２（ｂ）は、バスバーモジュール１の正面図を示している。バスバーモジュール１は、６つのバスバー２１〜２６により構成されている。それぞれのバスバー２１〜２３は、モータ７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子部に接続される端子部１１〜１３を備えている。また、バスバー２１〜２３は、モータインバータ４若しくは発電機インバータ５の対応する各端子部に接続される端子部３１〜３３を備えている。
それぞれのバスバー２４〜２６は、発電機８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子部に接続される端子部１４〜１６を備えている。また、バスバー２４〜２６は、モータインバータ４若しくは発電機インバータ５の対応する各端子部に接続される端子部３４〜３６を備えている。
【００１６】
バスバー２１は、端子部１１を出発点として、最終的にほぼ対向して位置する端子部３１に続く。バスバー２２は、端子部１２を出発点として、凹凸を繰り返しながらほぼ直線上にすすんだ後、右に屈曲し、最終的に端子部３２に続く。バスバー２３は、端子部２３を出発点として、凹凸を繰り返しながら、途中で右、左に屈曲しながらほぼ直線上にすすんだ後、右に屈曲し、最終的に端子部３３に続く。バスバー２４は、端子部１４を出発点として、凹凸を繰り返しながら、途中で右、左に屈曲し、さらに直線上にすすんだ後、左に屈曲し、最終的に端子部３４に続く。バスバー２５は、端子部１５を出発点として、凹凸を繰り返しながら、途中で右、左に屈曲し、さらに直線上にすすんだ後、左に屈曲し、最終的に端子部３５に続く。バスバー２６は、端子部１６を出発点として、凹凸を繰り返しながら、途中で右、左に屈曲し、さらに直線上にすすみ、最終的に端子部３６に続く。
【００１７】
次に、バスバー２１の断面図を図３に示す。図３に示すように、バスバー２１は、断面がほぼ矩形状の４本の平角線２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが平板状に並列に集合された集合平角線により構成されている。ただし、集合平角線を構成する平角線の本数は４本に限られるものではなく、２本以上であればよい。平角線２１ａ〜２１ｄのそれぞれは、断面がほぼ矩形状の銅線５３ａと、銅線５３ａを被覆する、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等に代表されるイミド系樹脂からなる被覆膜５３ｂによって構成されている。他の平角線２１ｂ〜２１ｄについても同様である。また、他のバスバー２２〜２６についても同様である。
そして、バスバー２１〜２６中の各平角線は、溶接によって各端子部１４〜１６，３４〜３６に接合される。
【００１８】
各バスバー２１〜２６は、エッジワイズ状に曲げられる部位と、フラットワイズ状に曲げられる部位とを有している。したがって、曲げ加工された各バスバー２１〜２６を平板状に延ばすと、極めて複雑な形状となる。よって、平板材料からの打ち抜きによって、各バスバー２１〜２６を形成すると、材料に多大な無駄が生じる。
また、容易に屈曲させることができる平角線を用いてバスバーを形成するので、１枚の大きな平板を用いるよりも、容易にバスバーの形状を整えることができる。また、平角線は容易に屈曲させることができるので、平角線を用いたバスバーとしても、複雑な形状を容易に形成することができる。
また、大きな１枚の平板の場合、曲げ加工も困難であり、複雑な形状を作ることが難しい。
【００１９】
たとえば、従来、２ｍｍ×１３ｍｍの単一の平角線で構成されていたバスバーを，本発明の集合平角線で置き換える場合を想定する。このとき、分割された平角線の数をあまりに多くすると、かえってコスト高になる。また、各平角線としてアスペクト比が高い線材を用いても、コスト高になる。よって、この場合には、２ｍｍ×３．２５ｍｍの線材を４本、２ｍｍ×２．６ｍｍの線材を５本、２ｍｍ×２．２ｍｍの線材を６本、それぞれ集合させるのが適切である。
【００２０】
一般的に、コイルに流れる電流の周波数をｆ、コイルの線幅をｄ、磁束密度振幅をBmax、コイルの材料の抵抗率をρとしたとき、コイルにおける渦電流損ｗは、
ｗ＝π２ｆ２ｄ２Ｂmax２／６ρ                                （１）
によって表される。このコイルにおける渦電流損をバスバーに当てはめると、バスバーに流れる電流の周波数をｆ、バスバーの線幅をｄ、磁束密度振幅をBmax、バスバーの材料の抵抗率をρとしたとき、バスバーにおける渦電流損ｗは、上記式（１）で表すことができる。
【００２１】
バスバーを複数の平角線２１ａ〜２１ｄによって構成する場合、線幅ｄが、各バスバーを平板によって構成したときに比べて、（１／コイル線の本数）に低減される。線幅は２乗で渦電流損ｗに影響する。このため、バスバー全体で、渦電流損ｗを低減することができる。なお、線幅ｄを低減することによって、渦電流損ｗを低減することができるのは、断面を流れる渦電流のループの大きさを小さくすることができるからである。
１つのバスバー中の平角線の本数は、２本（２分割）でも過電流損失を低減する効果はある。ただし、大きな効果を得るためには、４分割以上であることが好ましい。
【００２２】
また、式（１）から明らかなように、電流の周波数ｆが大きいほど渦電流損ｗも大きくなる。一般に、モータインバータ４等、ＰＷＭ変調により交流電流を発生する場合、高周波成分が大きくなる。したがって、ＰＷＭ変調された電流が流れるバスバーにおいても、渦電流損ｗが大きくなる。その一方、バスバーを複数の平角線によって構成することによって、渦電流損ｗを低減すること。つまり、ＰＷＭ変調された電流が流れるバスバーにおいて、複数の平角線によってバスバーを構成することは特に有効である。
【００２３】
また、本実施の形態では、複数の平角線を撚ってはいないが、撚ることによって、さらに過電流損失を低減することは可能である。
【００２４】
また、モータインバータ４とモータ７とを接続する場合や、発電機インバータ５と発電機８とを接続する場合のように、大電流が流れる場合でも、渦電流損ｗ、及び、発熱を低減することができる。
ただし、これに限定されるものではなく、バスバーは、他の電力機器の間を接続してもよい。
【００２５】
（他の実施の形態）
上記各実施の形態では、平角線２１ａ〜２１ｄを並列に配置してバスバー２１を構成するとしたが、他の配置により構成するものであってもよい。
例えば、図４の変形例に示すバスバー１２１ように、平角線１２１ａ〜１２１ｄを２×２のマトリックス状に配置するようにしてもよい。また、ｍ×ｎ（ｍ、ｎは任意の正数）のマトリックス状に配置するようにしてもよい。他のバスバー２２〜２６についても同様である。
【００２６】
上記実施の形態では、バスバー２１〜２６は、モータインバータ４とモータ７、若しくは、発電機インバータ５と発電機８との間を接続するとしたが、
【００２７】
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係るバスバーまたはバスバーモジュールは、例えば、ハイブリッド自動車のモータとモータインバータとの間、発電機と発電機インバータとの間の接続に用いることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・・・バスバーモジュール
４・・・・・モータインバータ
５・・・・・発電機インバータ
７・・・・・モータ
８・・・・・発電機
２１、２２、２３、２４、２５、２６・・・・・バスバー
１１、１２、１３、１４、１５、１６・・・・・端子部
３１、３２、３３、３４、３５、３６・・・・・端子部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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