(57)【要約】【課題】  高周波電流に伴う渦電流損失を低減する。【解決手段】  電気接続されるバスバー１は、絶縁膜で被膜された２つの帯状導体１１，１２を帯状導体１１，１２の幅方向において隣接して配列されるように螺旋状に巻回しつつ、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて平板状に構成した第１導体線２１と、絶縁膜で被膜された２つの帯状導体１１，１２を帯状導体１１，１２の幅方向において隣接して配列されるように第１導体線２１とは逆螺旋状に巻回しつつ、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて平板状に構成した第２導体線２２と、をそれぞれの長手方向に並設し、それぞれの幅方向の外部の表面が互いに対向するように重ね合わせて積層させた積層導体線２０と、積層導体線２０の両端側に配置し、第１導体線２１と第２導体線２２に接合させた電気接続するための端子部３０と、を備える。【選択図】      図１
2014143905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気接続に用いられるバスバーであって、
絶縁膜で被膜された１つまたは複数の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように螺旋状に巻回しつつ、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて平板状に構成した２つの導体線をそれぞれの長手方向に並設し、それぞれの幅方向の外部の表面が互いに対向するように重ね合わせて積層させた積層導体線と、
前記積層導体線の両端側に配置し、前記２つの導体線に接合させた電気接続するための端子部と、
を備えることを特徴とするバスバー。
【請求項２】
前記２つの導体線は、
絶縁膜で被膜された１つまたは複数の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように螺旋状に巻回しつつ、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて平板状に構成した第１導体線と、
絶縁膜で被膜された１つまたは複数本の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように前記第１導体線とは逆螺旋状に巻回しつつ、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて平板状に構成した第２導体線と、からなることを特徴とする請求項１に記載のバスバー。
【請求項３】
前記２つの導体線のそれぞれを構成する前記帯状導体の数が同じであり、前記２つの導体線のそれぞれを構成する前記帯状導体が同じ幅であることを特徴とする請求項１または２に記載のバスバー。
【請求項４】
前記２つの導体線のそれぞれを構成する前記帯状導体の数が２つであることを特徴とする請求項３に記載のバスバー。
【請求項５】
前記積層導体線の幅に対する厚みのアスペクトル比が１以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項６】
前記積層導体線の幅をＷ、前記積層導体線の厚みをＴ、前記帯状導体の幅をω、前記帯状導体の螺旋ピッチの半分をλとすると、前記バスバーに通電させる電流の周波数ｆと前記帯状導体の抵抗率ρ及び透磁率μから求まる表皮深さδ＝（ρ／πｆμ）１／２に対して、以下の数１に示す関係式を満たすＴ／Ｗ及びλ／Ｗの寸法比の組み合わせを持つことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバスバー。
【数１】
2014143905.tif 000008
【請求項７】
前記第１導体線と前記第２導体線の隙間をδｔ、前記帯状導体の厚みをＴｔとすると、Ｔｔに対するδｔの比率δｔ／Ｔｔが１以下となる寸法比を持つことを特徴とするバスバー請求項１〜６のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項８】
ＰＷＭ変調された電流を通電させる電気接続に用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項９】
電動機とインバータとの間の電気接続に用いられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項１０】
所定の形状に形成した複数の請求項１〜９のいずれか一項に記載のバスバーを、幅方向の表面が対向するように密接配置して一体化して組み立てて形成されることを特徴とするバスバーモジュール。
【請求項１１】
電気接続に用いられるバスバーを製造するバスバーの製造方法であって、
絶縁膜で被膜された１つまたは複数の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように螺旋状に巻回して２つの導体線巻回体を構成する導体線巻回工程と、
圧延加工により前記２つの導体線巻回体を平板状に形成して２つの導体線を構成する導体線圧延加工工程と、
前記２つの導体線をそれぞれの長手方向に並設し、それぞれの幅方向の表面が互いに対向するように重ね合わせて積層して積層導体線を構成する積層工程と、
電気接続するための端子部を前記積層導体線の両端側に配置し、前記２つの導体線に接合する端子部接合工程と、
を備えることを特徴とするバスバーの製造方法。
【請求項１２】
前記導体線巻回工程は、
絶縁膜で被膜された１つまたは複数の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように螺旋状に巻回して第１導体線巻回体を構成する第１導体線巻回工程と、
絶縁膜で被膜された１つまたは複数本の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように前記第１導体線とは逆螺旋状に巻回して第２導体線巻回体を構成する第２導体線巻回工程と、からなり、
前記導体線圧延加工工程は、
圧延加工により前記第１導体線巻回体を平板状に形成して第１導体線を構成すると共に、圧延加工により前記第２導体線巻回体を平板状に形成して第２導体線を構成し、
前記積層工程は、
前記第１導体線と前記第２導体線とをそれぞれの長手方向に並設し、それぞれの幅方向の表面が互いに対向するように重ね合わせて積層して積層導体線を構成し、
前記端子部接合工程は、
電気接続するための端子部を前記積層導体線の両端側に配置し、前記第１導体線と前記第２導体線に接合することを特徴とする請求項１１に記載のバスバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気接続に用いられるバスバー及びバスバーモジュール、並びにバスバーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バスバーやバスバーモジュールが電気接続に用いられる。たとえば、バスバーやバスバーモジュールは、ハイブリッド自動車や電気自動車において、とりわけ高周波電流を伴うＰＷＭ変調方式の駆動制御が行われる電気接続に用いられる。
【０００３】
ここで、ハイブリッド自動車のシステムに用いられるバスバーの一例を特許文献１、２に基づいて説明する。特許文献１、２の例では、モータとモータインバータとの間、及び、発電機と発電機インバータとの間、また、インバータユニット内の電力線の電気接続にバスバーが用いられる。
【０００４】
一般に、モータや発電機とインバータとの間に流れる高周波電流には、基本の正弦波や直流成分以外にも、スイッチングに伴う数ｋＨｚにも及ぶ高周波成分が含まれている。このような高周波成分は、バスバーの導体内部に渦電流を誘起する。そして、表皮効果により、特許文献１に示す例では、図１１に示すように、電流の周波数ｆと平角線で構成されたバスバー１０１の導体材質で求まる表皮深さδ＝（ρ／πｆμ）１／２の深さの表面皮下に電流が集中して流れ、導体内部に流れる電流密度が低くなるため、導体の実効抵抗が増大し、結果として渦電流損として現れる。そして、渦電流損は電流の周波数ｆの二乗に比例するため、ＰＷＭ変調方式により生成された交流電流は、著しく高周波成分が大きい電流がバスバー１０１に流れて、渦電流損が顕著となってしまう。ここで、各種導体材質についての駆動電流の周波数と表皮深さとの関係を表すグラフを図１０に示す。
【０００５】
上述の高周波による渦電流損を抑制するため、また、放熱のため、特許文献１に示すような高圧大電流を使用するモータなどに用いられるバスバーは、表面積の大きい銅製の平板状のバスバーを用いている。しかしながら、主要電力である比較的周波数の低い基本正弦波や直流成分もバスバーには流れており、高周波成分の抑制のために、平板形状にして断面積を薄くしてしまうと、主要電力を担う電流に対する実効抵抗が大きくなり、いわゆる銅損（材料が鉄の場合は鉄損）が増えることになる。さらに、平板形状のある程度の厚みのある、銅などの金属板は、少なからず剛性を持ち、その成形加工も実装配線も容易ではない。したがって、低周波から高周波が混じる電流を伝送するバスバーにおいて、総合的に伝送損失をいかに低減することが課題となっている。
【０００６】
また、ＰＷＭ変調に伴う高周波成分は、バスバーにインダクタンスと周波数の積に比例した無効電圧（Ｖ∝ｆ・Ｌ）を誘起するため、スイッチングが速くなると、そのサージでインバータの出力段素子に大きな耐電圧を要求せざるを得なくなる。そのため、バスバーやバスバーモジュールの浮遊インダクタンスは、できるだけ小さい方が望ましい。
【０００７】
一方、特許文献２では、複数の比較的細い平角線を並列に集合させた集合平角線によってバスバーを構成している。これにより、製造コストが低減され、複雑な形状の形成も容易にし、かつ各平角線に分流させることによって、渦電流損も抑制できると主張している。特許文献２によると、バスバーを複数の平角線で構成する場合、線径が、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、線幅の２乗に比例すると言われる渦電流損を抑制し、結果的にバスバー全体で渦電流損を低減し、また、線数を多くして各線径を小さくすれば、断面を流れる渦電流のループも小さくでき、更に渦電流損を低減することができると説明している。
【０００８】
しかしながら、図１２Ａに示すように並行に横配列した複数の角線でバスバー１０２を構成したとしても、表皮効果は残ってしまう。すなわち、図１２Ｂに示すように、バスバー１０２を構成する各角線に均等に外部から供給される高周波電流が分流すると仮定して、それによって励磁される高周波磁束線を考えると、内側の角線を囲むような磁束線の存在が判る。その磁束線を挟んだ両側の２角線は、バスバー１０２の両端の端子によって接続されていることから、大きな閉ループを形成し、そのループに交流磁束線が貫くことになる。この状況の電磁誘導作用によって、閉ループには誘導起電力が生じて、渦電流が流れることになる。この渦電流と先に仮定した外部から供給される電流を合算したものが、実際に流れる電流と考えられる。結局、バスバー１０２を複数の角線に分割したとしても、電流は内側の角線を避けて流れ、外側の角線に集中するという偏流が生じてしまい、結局、並行に横配列した複数の角線を一体とした平角線で構成した図１１に示すバスバー１０１と同様の表皮効果による電流分布が依然存在したままとなる。これは、平角線で構成したバスバーに並行にスリットを入れたとしても、バスバーに流れる渦電流には何ら作用しないことと同じである。
【０００９】
同様に、図１３Ａに示すように並行に縦横配列した複数の角線でバスバー１０３を構成したとしても、表皮効果は残ってしまう。図１２Ｂと同様に実電流分布を求めると、内側の角線の内部を貫く磁束線の存在から、やはり、表皮効果同様の電流偏流が生じてしまい、結局、並行に縦横配列した複数の角線を一体とした平角状で構成した図１１に示すバスバー１０１と同様の表皮効果による電流分布が依然存在したままとなることが判る。
【００１０】
以上により、特許文献２に示すバスバーの構造では、形状加工性や実装配線性は改善されるものの、渦電流損抑制には何ら効果を発揮しないことが判る。尚、特許文献２には、複数の平角線の集合体全体を撚ることによって、さらに過電流損失を低減することは可能であると記載されているが、図１２Ｂや図１３Ｂに示す断面図における流磁束線の形状や分布になんら影響を与えるものではなく、交流磁束線が誘起する渦電流およびそれに伴う電力損失を低減する効果はないものであることが判る。また、複数の平角線の集合体全体を撚ることは、ソレノイドコイル様に内部インダクタンスをもつことに等価なため、必要以上のインダクタンスの増加を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−８１３７３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４６２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、従来のように並列する複数導線でバスバーを構成したとしても、バスバー内部に発生する高周波磁束線によって誘起される起電力により、バスバー両端の端子を経由した閉ループに渦電流が流れることで、各導体に流れる高周波電流に偏りが生じる。そして、結局、一体導体のバスバーの表皮効果と同様の電流分布になってしまい渦電流損失は抑制できないという問題点がある。
【００１３】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、高周波電流に伴う渦電流損失を低減することができるバスバー及びバスバーモジュール、並びにバスバーの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係るバスバーは、電気接続に用いられるバスバーであって、絶縁膜で被膜された１つまたは複数の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように螺旋状に巻回しつつ、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて平板状に構成した２つの導体線をそれぞれの長手方向に並設し、それぞれの幅方向の外部の表面が互いに対向するように重ね合わせて積層させた積層導体線と、前記積層導体線の両端側に配置し、前記２つの導体線に接合させた電気接続するための端子部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
これによると、バスバーを構成する積層導体線の長手方向に沿って、２つの導体線の各帯状導体が積層導体線の外側である積層導体線の表面と積層導体線の内側である積層導体線の内部とで入れ替る。すなわち、積層導体線の表面にあった帯状導体が、螺旋状に巻回される構造によって次のピッチでは内部に入る。このため、各帯状導体には積層導体線の外側・内側の区別なく電流が流れ、実効断面積を確保でき、渦電流損失を小さく抑えることができて、高周波電流の表皮効果を効果的に抑制できる。以上により、渦電流損失を抑えて表皮効果を回避して、低周波電流のみならず、高周波電流をもバスバー内部に流し、広い周波数領域において断面積全体に電流を流せるようにすることによって、低周波の基本波から、変調に伴う高周波まで、伝送損失を効果的に抑制することができる。
【００１６】
ここで、本発明に係るバスバーは、前記２つの導体線は、絶縁膜で被膜された１つまたは複数の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように螺旋状に巻回しつつ、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて平板状に構成した第１導体線と、絶縁膜で被膜された１つまたは複数本の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように前記第１導体線とは逆螺旋状に巻回しつつ、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて平板状に構成した第２導体線と、からなって良い。
【００１７】
これによると、バスバーを構成する第１導体線及び第２導体線の各帯状導体が螺旋状または逆螺旋状に巻回されており、コイル様の螺旋電流が流れることにより内部インダクタンスが増加する。しかしながら、帯状導体が螺旋状に巻回された第１導体線と帯状導体が逆螺旋状に巻回された第２導体線とが、長手方向に並設して積層されていることから、それぞれの周囲に広がる生じる磁束線が、大域的に相殺される。そのため、バスバー全体としての内部インダクタンスの増加は最小限に抑えることができる。
【００１８】
ここで、本発明に係るバスバーは、前記２つの導体線のそれぞれを構成する前記帯状導体の数が同じであり、前記２つの導体線のそれぞれを構成する前記帯状導体が同じ幅であって良い。更に、前記２つの導体線のそれぞれを構成する前記帯状導体の数が２つであって良い。
【００１９】
これによると、バスバーの長手方向から見ると、第１導体線と第２導体線とが互いに逆方向の旋回電流が流れる同じ巻数の２つのソレノイドコイルとしてみなすことができる。そして、この２つのソレノイドコイルが十分に近接して配置されており、それらが外部に作る磁束線はそれぞれ逆向きで、重ねあわされると相殺される。即ち、バスバーの構造に伴って生じる内部インダクタンスは、高周波電流によって生じる磁束線の広がり（磁束密度の体積積分）に比例するため、互いに逆巻きの同じ巻き数の２対のバスバーでは、磁束線がバスバー外部に広がらない。そのために、内部インダクタンスは最小限に抑制されるという効果をもっている。また、簡易な構造で、成形加工や実装配線が容易であるという効果を持っている。更に、２つの導体線のそれぞれを構成する帯状導体の数が２つで同じ幅ある場合は、バスバーの幅と螺旋ピッチとを適宜組み合わせることができる簡易な構造であり、かつ、部品点数が最少であるため、成形加工や実装配線において最も好ましい。
【００２０】
また、本発明に係るバスバーは、前記積層導体線の幅に対する厚みのアスペクトル比が１以下であってよい。
【００２１】
これによると、積層導体線の幅方向の断面形状が正方形から長方形の略矩形となる。積層導体線の幅に対する厚みのアスペクトル比が１となる積層導体線の幅方向の断面形状が略正方形の場合は、従来の平角線構造のバスバーでは、バスバーの表面積が最少となり、渦電流損失が最大となる。しかし、本発明に係るバスバーは、バスバーの長手方向に沿って第１導体線及び第２導体線の各帯状導体がバスバーの外側とバスバーの内側とで入れ替り、各帯状導体にはバスバーの外側・内側の区別なく電流が流れるために、実効断面積を確保でき、渦電流損失を小さく抑えることができて、高周波電流の表皮効果を効果的に抑制できる。
【００２２】
また、本発明に係るバスバーは、前記積層導体線の幅をＷ、前記積層導体線の厚みをＴ、前記帯状導体の幅をω、前記帯状導体の螺旋ピッチの半分をλとすると、前記バスバーに通電させる電流の周波数ｆと前記帯状導体の抵抗率ρ及び透磁率μから求まる表皮深さδ＝（ρ／πｆμ）１／２に対して、以下の数１に示す関係式を満たすＴ／Ｗ及びλ／Ｗの寸法比の組み合わせを持ってよい。
【数１】
2014143905.tif 000003
【００２３】
これによると、数１に示す式に基づいて求めた幾何パラメータＴ/Ｗ、λ/Ｗの組み合わせでバスバーを構成することにより、幅方向の断面形状がほぼ同一の寸法である従来の平角線構造のバスバーと交流抵抗を比較した際に、本発明に係るバスバーに対する従来の平角線構造のバスバーの比の値が１以下となり、交流抵抗を低減（改善）することができる。
【００２４】
ここで、本発明に係るバスバーは、前記第１導体線と前記第２導体線の隙間をδｔ、前記帯状導体の厚みをＴｔとすると、Ｔｔに対するδｔの比率δｔ／Ｔｔが１以下となる寸法比を持ってよい。
【００２５】
これによると、バスバーの螺旋を構成している帯状導体が螺旋状に巻回された第１導体線と帯状導体が逆螺旋状に巻回された第２導体線との隙間を狭めることにより、第１導体線及び第２導体線の間に入り込む磁束線が減衰することでバスバー全体としての内部インダクタンスの増加を抑えることができる。
【００２６】
ここで、本発明に係るバスバーは、ＰＷＭ変調された電流を通電させる電気接続に用いられてよい。
【００２７】
これによると、ＰＷＭ変調方式による交流電流は、著しく高周波成分が大きい電流がバスバーに流れて従来の平角線構造のバスバーでは渦電流損は顕著となるが、本発明に係るバスバーに用いることにより渦電流損を低減することができる。
【００２８】
ここで、本発明に係るバスバーは、電動機とインバータとの間の電気接続に用いられてよい。
【００２９】
これによると、インバータから電動機に供給する駆動電流には、ＰＷＭ変調に伴うスイッチング・ノイズ、すなわち高調波成分が少なからず含まれているため、本発明に係るバスバーに用いることにより渦電流損を低減することができる。
【００３０】
また、本発明に係るバスバーモジュールは、所定の形状に形成した複数の本発明に係るバスバーを、幅方向の表面が対向するように密接配置して一体化して組み立てて形成されることを特徴とする。
【００３１】
これによると、バスバーを例えば３本を一体化して組み立ててバスバーモジュールにすることにより、３相モータなどの駆動に用いることができる。
【００３２】
また、本発明に係るバスバーの製造方法は、電気接続に用いられるバスバーを製造するバスバーの製造方法であって、絶縁膜で被膜された１つまたは複数の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように螺旋状に巻回して２つの導体線巻回体を構成する導体線巻回工程と、圧延加工により前記２つの導体線巻回体を平板状に形成して２つの導体線を構成する導体線圧延加工工程と、前記２つの導体線をそれぞれの長手方向に並設し、それぞれの幅方向の表面が互いに対向するように重ね合わせて積層して積層導体線を構成する積層工程と、電気接続するための端子部を前記積層導体線の両端側に配置し、前記２つの導体線に接合する端子部接合工程と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
これによると、バスバーを構成する積層導体線の長手方向に沿って、２つの導体線の各帯状導体が積層導体線の外側である積層導体線の表面と積層導体線の内側である積層導体線の内部とで入れ替る。すなわち、積層導体線表面にあった帯状導体が、螺旋状に巻回される構造によって次のピッチでは内部に入る。そのため、各帯状導体には積層導体線の外側・内側の区別なく電流が流れ、実効断面積を確保でき、渦電流損失を小さく抑えることができて、高周波電流の表皮効果を効果的に抑制できる。以上により、渦電流損失を抑えて表皮効果を回避して、低周波電流のみならず、高周波電流をもバスバー内部に流し、広い周波数領域において断面積全体に電流を流せるようにすることによって、低周波の基本波から、変調に伴う高周波まで、伝送損失を効果的に抑制することができる。
【００３４】
ここで、本発明に係るバスバーの製造方法は、前記導体線巻回工程は、絶縁膜で被膜された１つまたは複数の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように螺旋状に巻回して第１導体線巻回体を構成する第１導体線巻回工程と、絶縁膜で被膜された１つまたは複数本の帯状導体を当該帯状導体の幅方向において隣接して配列されるように前記第１導体線とは逆螺旋状に巻回して第２導体線巻回体を構成する第２導体線巻回工程と、からなり、前記導体線圧延加工工程は、圧延加工により前記第１導体線巻回体を平板状に形成して第１導体線を構成すると共に、圧延加工により前記第２導体線巻回体を平板状に形成して第２導体線を構成し、前記積層工程は、前記第１導体線と前記第２導体線とをそれぞれの長手方向に並設し、それぞれの幅方向の表面が互いに対向するように重ね合わせて積層して積層導体線を構成し、前記端子部接合工程は、電気接続するための端子部を前記積層導体線の両端側に配置し、前記第１導体線と前記第２導体線に接合して良い。
【００３５】
これによると、各帯状導体が螺旋状または逆螺旋状に巻回されており、コイル様の螺旋電流が流れることにより内部インダクタンスが増加するが、帯状導体が螺旋状に巻回された第１導体線と帯状導体が逆螺旋状に巻回された第２導体線とが、長手方向に並設して積層されている。そのため、それぞれの周囲に広がる生じる磁束線が、大域的に相殺されることから、バスバー全体としての内部インダクタンスの増加は最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のバスバー及びバスバーモジュール、並びにバスバーの製造方法によれば、高周波電流に伴う渦電流損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係るバスバーを示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の一部を示す斜視断面図である。
【図３】本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の長手方向の断面図である。
【図４Ａ】本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の幅方向の断面図である。
【図４Ｂ】従来技術に係るバスバーの幅方向の断面図である。
【図５】本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の寸法を示す上面図である。
【図６】本実施形態に係るバスバーで適用する幾何パラメータＴ/Ｗ、λ/Ｗの組み合わせを示すグラフである。
【図７】本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の寸法を示す上面図である。
【図８Ａ】本実施形態に係るバスバーモジュールを示す斜視図である。
【図８Ｂ】本実施形態に係るバスバーモジュールを示す斜視図である。
【図９Ａ】本実施形態に係るバスバーの製造方法の工程の手順を示す斜視図である。
【図９Ｂ】本実施形態に係るバスバーの製造方法の工程の手順を示す斜視図である。
【図９Ｃ】本実施形態に係るバスバーの製造方法の工程の手順を示す斜視図である。
【図９Ｄ】本実施形態に係るバスバーの製造方法の工程の手順を示す斜視図である。
【図１０】各種導体材質についての駆動電流の周波数と表皮深さとの関係を表すグラフである。
【図１１】従来技術に係る平角線で構成されたバスバーを示す斜視断面図である。
【図１２Ａ】従来技術に係る並行に横配列した複数の角線で構成されたバスバーを示す斜視断面図である。
【図１２Ｂ】従来技術に係る並行に横配列した複数の角線で構成されたバスバーを示す断面図である。
【図１３Ａ】従来技術に係る並行に縦横配列した複数の角線で構成されたバスバーを示す斜視断面図である。
【図１３Ｂ】従来技術に係る並行に縦横配列した複数の角線で構成されたバスバーを示す断面図である。
【図１４】第一の実施例に係るバスバーと、バルク材バスバーと、４枚重ねバスバーについて、交流抵抗の周波数依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図１５】第二の実施例に係るバスバーと、バルク材バスバーと、４枚重ねバスバーと、４枚重ね薄バスバーについて、３次元境界要素法による準静電磁界解析による交流抵抗Ｒｓの周波数依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図１６】図１５に示すグラフのスキンデプス付近の交流抵抗ＡＣＲの周波数特性を拡大したグラフである。
【図１７】第二の実施例に係るバスバーの電流密度分布を示す斜視図である。
【図１８】バルク材バスバーの電流密度分布を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るバスバー及びバスバーモジュール、並びにバスバーの製造方法を実施するための形態について、具体的な一例に即して説明する。尚、以下に説明するものは、例示したものにすぎず、本発明に係る異バスバー及びバスバーモジュール、並びにバスバーの製造方法の適用限界を示すものではない。すなわち、本発明に係るバスバー及びバスバーモジュール、並びにバスバーの製造方法は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。
【００３９】
図１に示すバスバー１及び図８に示すバスバーモジュール２は、電気接続に用いられ、特に、ＰＷＭ変調された電流を通電させる電気接続に用いられる。例えば、電動機とインバータとの電気接続、インバータ制御の三相交流モータとインバータとの電気接続、電源とインバータとの電気接続、インバータを制御する交流制御装置とインバータとの電気接続、各種制御装置と電源との電気接続、及び各種制御装置同士の電気接続など、各種電気機器間の接続にバスバー及びバスバーモジュールが用いられる。以下、本実施形態に係るバスバー及びバスバーモジュール、並びにバスバーの製造方法について説明する。
【００４０】
［バスバー］
本実施形態に係るバスバーについて、図１〜図７に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るバスバーを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の一部を示す斜視断面図である。図３は、本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の長手方向の断面図である。図４Ａは、本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の幅方向の断面図である。図４Ｂは、従来技術に係るバスバーの幅方向の断面図である。図５は、本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の寸法を示す上面図である。図６は、本実施形態に係るバスバーで適用する幾何パラメータＴ/Ｗ、λ/Ｗの組み合わせを示すグラフである。図７は、本実施形態に係るバスバーを構成する積層導体線の寸法を示す上面図である。
【００４１】
図１に示すように、バスバー１は、２つの導体線である第１導体線２１と第２導体線２２とからなる積層導体線２０と、積層導体線２０の両端側に配置された端子部３０とから構成される。
【００４２】
図１に示すように、端子部３０は、第１導体線２１と第２導体線２２に接合されて、積層導体線２０の両端側に配置される。そして、端子部３０は、電気接続するインバータや電源などの対応する各端子部に接続される。
【００４３】
図１及び図２に示すように、第１導体線２１は、絶縁膜で被膜された同じ幅ωと厚みを有する２つの帯状導体１１，１２を帯状導体１１，１２の幅方向において隣接して配列されるように２λの螺旋ピッチで螺旋状に巻回されて形成される。ここで、螺旋ピッチとは、螺旋一回転あたり螺旋軸の長さを意味する。また、図２に示すように、第１導体線２１は、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて幅Ｗ、厚みＴ／２の平板状に構成される。
【００４４】
また、図１及び図２に示すように、第２導体線２２は、絶縁膜で被膜された同じ幅ωと厚みを有する２つの帯状導体１１，１２を帯状導体１１，１２の幅方向において隣接して配列されるように２λの螺旋ピッチで、第１導体線２１とは逆螺旋状に巻回されて形成される。また、図２に示すように、第２導体線２２は、巻回した内部の対向する表面を近接または密着させて幅Ｗ、厚みＴ／２の平板状に構成される。
【００４５】
ここで、帯状導体１１，１２は、アルミニウム、銅、アルミニウム合金、及び、銅合金のいずれかからなる。尚、これらが主要な材料であるものを含む。アルミニウムとしては例えば１０６０（純アルミニウム）などが適用できる。帯状導体１１，１２に１０６０（純アルミニウム）を用いればより一層導電性に優れる。アルミニウム合金としては例えば６０６１（アルミニウムに微量のマンガンおよび珪素を添加したもの）などが適用できる。導体にアルミニウム合金を用いればより一層強度に優れる。銅としては例えば、無酸素銅（ＯＦＣ）、タフピッチ銅などがある。また、銅合金としては例えば、銅に微量の鉄および燐を添加した析出型の銅合金、具体的には例えば「ＫＦＣ」（登録商標）がある。この「ＫＦＣ」（登録商標）を帯状導体１１，１２に用いれば、帯状導体１１，１２と絶縁膜（図示せず）との密着性を高く、はがれにくくし得る（界面剥離強度を高くし得る）。絶縁膜は、有機材料と無機材料との混合物、または、有機材料からなる。この有機材料は例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、およびゴムから選ばれる１種または複数種からなる。具体的には例えば、ポリイミド、ポリアミイミド、ポリエステルイミドなどに代表されるイミド系樹脂がある。また、この無機材料は例えば、結晶性シリカ粉末、溶融シリカ粉末、ガラス繊維、タルク粉末、マイカ粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化硼素粉末、窒化珪素粉末、および、炭化珪素粉末、から選ばれる１種または複数種からなる。必ずしも、貼付けや挟み込みのフィルム材に限らず、塗付とそれに続く加熱などの重合処理による、エナメルやホルマル被覆膜でもよい。また、導体がアルミニウム系であれば、シュウ酸処理や陽極酸化処理によって表面に形成される酸化膜であっても良い。そして、バスバー１に応じて任意の材料を選択する。
【００４６】
積層導体線２０は、第１導体線２１と第２導体線２２とをそれぞれの長手方向に並設し、第１導体線２１と第２導体線２２それぞれの幅Ｗ方向の外部の表面が互いに対向するように重ね合わせて積層される。そして、積層導体線２０は、幅Ｗ、厚みＴの平板状に構成される。
【００４７】
ここで、積層導体線２０の幅Ｗに対する厚みＴのアスペクトル比が１以下となるように（Ｔ≦Ｗ）構成される。すなわち、積層導体線２０の幅Ｗに対する厚みＴのアスペクトル比が１であって、幅方向の断面が略正方形となるように構成されていてもよいし、積層導体線２０の幅Ｗに対する厚みＴのアスペクトル比が１未満であって、幅方向の断面が横扁平の略長方形となるように構成されていてもよい。
【００４８】
また、図７に示すように、上述の通り、積層導体線２０の幅をＷ、積層導体線２０の厚みをＴ、帯状導体１１，１２の幅をω、帯状導体１１，１２の螺旋ピッチの半分をλとすると、バスバー１に通電させる電流の周波数ｆと帯状導体１１，１２の抵抗率ρ及び透磁率μから求まる表皮深さδ＝（ρ／πｆμ）１／２に対して、以下の数１に示す関係式を満たすＴ／Ｗ及びλ／Ｗの寸法比の組み合わせを持つことが好ましい。
【００４９】
【数１】
2014143905.tif 000004
【００５０】
数１に示す関係式は、本実施形態に係るバスバー１が、従来技術におけるバスバーと比較して、交流抵抗が低減し、渦電流損失が抑制される幾何形状の条件を示している。数１に示す関係式は、図７に示す本実施形態に係るバスバーの交流抵抗ＲＡＣを、幅方向の断面形状がほぼ同一の寸法である従来の平角線構造のバスバーの交流抵抗ＲＡＣｂｕｌｋに対する比η（ｆ）が１以下となるように展開整理したものである。その計算過程を、下記の数２に示す式で表す。
【００５１】
【数２】
2014143905.tif 000005
【００５２】
上述の比η（ｆ）が１より小さいと、本実施形態に係るバスバー１の交流抵抗ＲＡＣが、幅方向の断面形状がほぼ同一の寸法である従来の平角線構造のバスバーの交流抵抗ＲＡＣｂｕｌｋより小さい。すなわち、渦電流損失が低減されることを意味する。本実施形態に係るバスバー１が数１に示す関係式を満たすＴ／Ｗ及びλ／Ｗの寸法比の組み合わせを有することにより、本実施形態に係るバスバー１が、従来技術におけるバスバーと比較して、交流抵抗が低減し、表記効果が抑制されて、渦電流損失が抑制される。
【００５３】
更に、図５に示すように、本実施形態に係るバスバー１において、積層導体線２０の幅と、帯状導体１１，１２の幅が同じ（Ｗ＝ω）である場合は、バスバー１に通電させる電流の周波数ｆと帯状導体１１，１２の抵抗率ρ及び透磁率μから求まる表皮深さδ＝（ρ／πｆμ）１／２に対して、以下の数３に示す関係式を満たすＴ／Ｗ及びλ／Ｗの寸法比の組み合わせを持つことが好ましい。
【００５４】
【数３】
2014143905.tif 000006
【００５５】
数３に示す関係式は、図５に示す積層導体線の寸法を有するバスバーの交流抵抗ＲＡＣを、幅方向の断面形状がほぼ同一の寸法である従来の平角線構造のバスバーの交流抵抗ＲＡＣｂｕｌｋに対する比η（ｆ）が１以下となるように展開整理したものである。その計算過程を、下記の数４に示す式で表す。
【００５６】
【数４】
2014143905.tif 000007
【００５７】
尚、数４に示す式により導かれた数２に示す条件式は、本実施形態に係るバスバー１の構造を規程する無次元の幾何パラメータｇ（Ｔ／Ｗ、λ／Ｗ）と、（バスバー１の厚みＴで割って）無次元化したスキンデプスの２倍（２δ／Ｔ）の積として表される。ここで、幾何パラメータｇ（Ｔ／Ｗ、λ／Ｗ）が１．２〜２．０となる値を、（Ｔ／Ｗ）−（λ／Ｗ）の２次元平面の等高線として表現したものが図６である。等高線の値に、２δ／Ｔの値を掛けた値が１以下となる側が、本実施形態に係るバスバー１について、渦電流損が低減改善される効果を得ることができる幾何形状を規程している。尚、図６の右側には、アスペクトル比に応じた形状の例を示しており、アスペクトル比Ｔ／Ｗが０．１の場合は平板状となり、アスペクトル比Ｔ／Ｗが１の場合は平角状や円柱状となる。
【００５８】
また、第１導体線２１と第２導体線２２の隙間をδｔ、帯状導体１１，１２の厚みをＴｔとすると、Ｔｔに対するδｔの比率δｔ／Ｔｔが１以下となる寸法比を持つことが好ましい。バスバー１の螺旋を構成している帯状導体が螺旋状に巻回された第１導体線２１と帯状導体が逆螺旋状に巻回された第２導体線２２との隙間を狭めることにより、第１導体線２１及び第２導体線２２の間に入り込む磁束線が減衰することでバスバー全体としての内部インダクタンスの増加を抑えることができるからである。
【００５９】
ここで、本実施形態に係るバスバー１を構成する積層導体線２０の幅方向の断面及び長手方向の断面における、外部から供給する高周波電流の方向と、それによって誘導される交流磁束線の様子について、図２〜図４に基づいて説明する。図２に示すように、螺旋状あるいは逆螺旋状に巻回された各帯状導体１１，１２に流れる電流は、積層導体線２０の長手方向に対して角度をもつため、長手成分と、それに垂直な成分に分けて考えることができる。図４Ａに示すように、積層導体線２０の幅方向の断面で見ると、厚さ方向の上下に配置される第１導体線２１と第２導体線２２の２つの帯状導体同士１１，１１及び１２，１２が、積層導体線２０の外側（積層導体線２０の表面）・内側（積層導体線２０の内部、即ち、第１導体線２１と第２導体線２２が積層される積層面）を入れ替わりながら、長手方向に流れる。即ち、積層導体線２０の表面にあった帯状導体１１，１２が、螺旋状または逆螺旋状に巻回される構造によって次のピッチでは内部に入る。そのため、表皮効果による偏流が生じることなく、各帯状導体１１，１２には同一の電流が流れる。即ち、図２に示すように、積層導体線２０（即ち、バスバー１）の幅方向の断面に平均的に均一に電流が流れることになる。尚、図４Ｂに、従来のバルク材バスバー（矩形および円形）の場合の電流分布を示す。図４Ｂに示すように、従来のバルク材バスバー（矩形および円形）の両者とも、表皮効果により、表面皮下δの薄層に高周波電流は集中してしまう。
【００６０】
一方、図３に示すように、積層導体線２０（即ち、バスバー１）の長手方向の断面で見ると、厚さ方向の上下に配置される第１導体線２１と第２導体線２２の２対は、あたかも、互いに逆方向の旋回電流の２つのソレノイドコイルとしてみなせる。この２つのソレノイドコイルが十分に近接して配置されていれば、それらが外部に作る磁束線は、それぞれ逆向きであり、積層導体線２０として第１導体線２１と第２導体線２２の２つを重ね合わせると相殺する。即ち、本実施形態に係るバスバー１の構造に伴って生じる内部インダクタンスは、高周波電流によって生じる磁束線の広がり、即ち、磁束密度の体積積分に比例する。そのため、本実施形態に係るバスバー１では、磁束線がバスバー１の外部に広がらず、内部インダクタンスは最小限に抑制されるという効果をもっている。
【００６１】
このように、本実施形態に係るバスバー１によると、バスバー１を構成する積層導体線２０の長手方向に沿って、第１導体線２１及び第２導体線２２の各帯状導体１１，１２が、積層導体線２０の外側である積層導体線２０の表面と、積層導体線２０の内側である積層導体線２０の内部とで入れ替る。そのため、各帯状導体１１，１２には積層導体線２０の外側・内側の区別なく電流が流れるために、実効断面積を確保でき、渦電流損失を小さく抑えることができて、高周波電流の表皮効果を効果的に抑制できる。また、各帯状導体１１，１２が螺旋状または逆螺旋状に巻回されており、コイル様の螺旋電流が流れることにより内部インダクタンスが増加する。しかしながら、帯状導体１１，１２が螺旋状に巻回された第１導体線２０と帯状導体１１，１２が逆螺旋状に巻回された第２導体線２０とが、長手方向に並設して積層されていることから、それぞれの周囲に広がる生じる磁束線が、大域的に相殺される。そのため、バスバー１の全体としての内部インダクタンスの増加は最小限に抑えることができる。以上により、渦電流損失を抑えて表皮効果を回避して、低周波電流のみならず、高周波電流をもバスバー１の内部に流し、広い周波数領域において断面積全体に電流を流せるようにすることによって、低周波の基本波から、変調に伴う高周波まで、伝送損失を効果的に抑制することができる。
【００６２】
また、バスバー１を構成する積層導体線２０の構造に伴って生じる内部インダクタンスは、高周波電流によって生じる磁束線の広がり、即ち、磁束密度の体積積分に比例する。そのため、互いに逆巻きの同じ巻き数の第１導体線２１及び第２導体線２２の２対の平板状の導体線が積層されて構成される積層導体線２０のバスバーでは、磁束線がバスバー１の外部に広がらず、内部インダクタンスは最小限に抑制されるという効果をもっている。さらに、第１導体線２１及び第２導体線のそれぞれを構成する帯状導体１１，１２の数が２つで幅が同じあるため、バスバーの幅と螺旋ピッチとを適宜組み合わせることができる簡易な構造であり、かつ、部品点数が最少であるため、成形加工や実装配線において最も好ましい。
【００６３】
［バスバーモジュール］
本実施形態に係るバスバーモジュールについて、図８Ａ及び図８Ｂに基づいて説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態に係るバスバーモジュールを示す斜視図である。
【００６４】
図８Ａ及び図８Ｂは、上述した本実施形態に係るバスバー１を、３本一組として一体化したバスバーモジュール２を示したものである。図８Ａはストレートタイプ、図８Ｂはクランクタイプである。バスバーモジュール２は、ストレートタイプとクランクタイプを組み合わせることで、任意の実装配線が可能である。また、バスバーモジュール２の直線部に捻り変形を加えることにより、柔軟性と接続方向の角度の自由度が確保でき得る。尚、バスバーモジュール２は、バスバー１を３本一組として一体化しているが、それに限らず、複数本を一組として一体化してよい。
【００６５】
バスバーモジュール２の実効インダクタンスは、各バスバー１単体の内部インダクタンスと、３本のバスバー１の配置で形成される空間的回路に由来する外部インダクタンスの合計である。前者の内部インダクタンスは、上述した本実施形態に係るバスバー１の構造により最小限に抑えられる。後者の外部インダクタンスは、３本のバスバー１の間隔に比例するが、バスバー１の断面を平板状であって且つ扁平な薄板状にし、幅方向の表面を対向させて隙間なく重ねることで、最小限に抑制することができる。図８Ａ及び図８Ｂに示す本実施形態に係るバスバーモジュール２の実装例では、バスバーモジュール２の直線部を捻り変形を加えることで、柔軟性・接続角度の自由度を確保しつつも、外部インダクタンスを最小にすることができる。
【００６６】
このように、本実施形態に係るバスバーモジュール２によると、３本のバスバー１を一体化して組み立ててバスバーモジュール２にすることにより、３相モータなどの駆動に用いることができる。
【００６７】
［バスバーの製造方法］
本実施形態に係るバスバーの製造方法について、図９Ａ〜図９Ｄに基づいて説明する。図９Ａ〜図９Ｄは、本実施形態に係るバスバーの製造方法の工程の手順を示す斜視図である。
【００６８】
まず、図９Ａに示すように、第１導体線巻回工程（導体線巻回工程）では、絶縁膜で被膜された２つ帯状導体１１，１２を帯状導体１１，１２の幅方向において隣接して配列されるように、例えば円柱状の鉄芯に巻きつけることにより、螺旋状に巻回して、２つの導体線巻回体の１つである第１導体線巻回体２１ａを構成する。そして、導体線圧延加工工程では、圧延加工により第１導体線巻回体２１ａを平板状に形成して第１導体線２１を構成する。この圧延加工により、第１導体線巻回体２１ａの巻回した内部の対向する表面が近接または密着されて、平板状の第１導体線２１として形成される。
【００６９】
次に、図９Ｂに示すように、第２導体線巻回工程（導体線巻回工程）では、絶縁膜で被膜された２つの帯状導体１１，１２を帯状導体１１，１２の幅方向において隣接して配列されるように、例えば円柱の鉄芯に巻きつけることにより、第１導体線２１とは逆螺旋状に巻回して、２つの導体線巻回体の１つである第２導体線巻回体２２ａを構成する。そして、導体線圧延加工工程では、圧延加工により第２導体線巻回体２２ａを平板状に形成して第２導体線２２を構成する。この圧延加工により、第２導体線巻回体２２ａの巻回した内部の対向する表面が近接または密着されて、平板状の第２導体線２２として形成される
【００７０】
そして、図９Ｃに示すように、積層工程では、第１導体線２１と第２導体線２２とをそれぞれの長手方向に並設し、それぞれの幅方向の表面が互いに対向するように重ね合わせて積層して積層導体線２０を構成する。
【００７１】
次に、図９Ｄに示すように、端子部接合工程では、電気接続するための端子部３０を積層導体線２０の両端側に配置し、第１導体線２１と第２導体線２２に接合する。
【００７２】
このように、本実施形態に係るバスバーの製造方法によれば、バスバー１を構成する積層導体線２０の長手方向に沿って、第１導体線２１及び第２導体線２２の各帯状導体１１，１２が積層導体線２０の外側である積層導体線２０の表面と積層導体線２０の内側である積層導体線２０の内部とで入れ替る。すなわち、積層導体線２０の表面にあった帯状導体１１，１２が、螺旋状または逆螺旋状に巻回される構造によって次のピッチでは内部に入る。そのため、各帯状導体１１，１２には積層導体線２０の外側・内側の区別なく電流が流れ、実効断面積を確保でき、渦電流損失を小さく抑えることができて、高周波電流の表皮効果を効果的に抑制できる。また、各帯状導体１１，１２が螺旋状または逆螺旋状に巻回されており、コイル様の螺旋電流が流れることにより内部インダクタンスが増加する。しかしながら、帯状導体１１，１２が螺旋状に巻回された第１導体線２１と帯状導体１１，１２が逆螺旋状に巻回された第２導体線２２とが、長手方向に並設して積層されていることから、それぞれの周囲に広がる生じる磁束線が、大域的に相殺される。そのため、バスバー１全体としての内部インダクタンスの増加は最小限に抑えることができる。以上により、渦電流損失を抑えて表皮効果を回避して、低周波電流のみならず、高周波電流をもバスバー内部に流し、広い周波数領域において断面積全体に電流を流せるようにすることによって、低周波の基本波から、変調に伴う高周波まで、伝送損失を効果的に抑制することができる。
【００７３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００７４】
上記本実施形態に係るバスバー１は、第１導体線２１と第２導体線２２とがそれぞれ螺旋状と逆螺旋状に巻回されているが、それに限らない。即ち、渦電流を抑制して、インダクタンスを最小にするには、バスバー１がそれぞれ螺旋状と逆螺旋状に巻回された第１導体線２１と第２導体線２２で構成されることが必要である。しかしながら、インダクタンスが多少大きくてもよければ、バスバー１が同じ方向の螺旋状に巻回された同じ２つの導体線のいずか（即ち、第１導体線２１または第２導体線２２のいずれか）で構成されても良い。
【００７５】
上記本実施形態に係るバスバー１の製造方法は、第１導体線巻回工程で螺旋状に帯状導体１１，１２を巻回した第１導体線巻回体２１ａを製造し、第２導体線巻回工程で第１導体線巻回体と逆螺旋状に帯状導体１１，１２を巻回した第２導体線巻回体２２ａを製造しているが、それに限らない。即ち、渦電流を抑制して、インダクタンスを最小にするには、バスバー１がそれぞれ螺旋状と逆螺旋状に巻回された第１導体線２１と第２導体線２２で構成されることが必要である。しかしながら、インダクタンスが多少大きくてもよければ、バスバー１が同じ方向の螺旋状に巻回された同じ２つの導体線のいずれか（第１導体線２１または第２導体線２２のいずれか）で構成されても良い。また、導体線巻回工程として、第１導体線巻回工程または第２導体線巻回工程のいずれかの工程を２度行い、同じ方向の螺旋状に帯状導体１１，１２を巻回した２つの導体線巻回体（第１導体線巻回体２１ａまたは第２導体線巻回体２２ａ）を製造するようにしてもよい。
【００７６】
また、上記本実施形態に係るバスバー１の製造方法は、第１導体線巻回工程を行いつつ第１導体線巻回体２１ａに対して導体線圧延加工工程を行い、第２導体線巻回工程を行いつつ第２導体線巻回体２２ａに対して導体線圧延加工工程を行っているが、それに限らない。即ち、第１導体線巻回工程及び第２導体線巻回工程を行った後に、第１導体線巻回体２１ａ及び第２導体線巻回体２２ａのそれぞれに対して導体線圧延加工工程を行っても良い。
【００７７】
上記本実施形態に係るバスバー１は、第１導体線２１と第２導体線２２のそれぞれを構成する帯状導体の数が同じであり、それぞれを構成する帯状導体が同じ幅である２つの帯状導体１１，１２により構成されるが、それに限らない。すなわち、第１導体線２１と第２導体線２２は、それぞれ、帯状導体が幅方向において隣接して配列されていればよく、同じ幅の１つの帯状導体により構成されてもよいし、３つ以上の帯状導体により構成されてもよい。また、第１導体線２１を構成する帯状導体の数と第２導体線２２の数が異なっていても良いし、第１導体線２１を構成する帯状導体の幅と第２導体線２２の幅が異なっていても良い。ただし、第１導体線２１と第２導体線２２のそれぞれを構成する帯状導体の数が同じであり、それぞれを構成する帯状導体が同じ幅である場合は、簡易な構造で、成形加工や実装配線が容易であるという効果を持つ。また、第１導体線２１か第２導体線２２のいずれか１つでも１つの帯状導体から構成される場合は、バスバー１の幅と螺旋ピッチの組み合わせが一意に決まってしまい、バスバー１の幅が帯状導体の幅より細くなるか、バスバー１の長手方向の長さが必要以上になってしまい、従来技術のバスバー（例えば、バルク材バスバー）より交流抵抗が小さくなる幾何形状は非常に限られたものになる。即ち、本実施形態に係るバスバー１は、第１導体線２１及び第２導体線２が２つ以上の帯状導体から構成されることが成形加工や実装配線の点から好ましく、特に第１導体線２１及び第２導体線２が２つである場合が、バスバーの幅と螺旋ピッチとを適宜組み合わせることができる簡易な構造であり、かつ、部品点数が最少であるため、成形加工や実装配線において最も好ましい。
【００７８】
また、上述したバスバーモジュール２は、ストレートタイプとクランクタイプについて記載しているが、それに限らない。バスバーモジュールを設置する場所に応じて任意の形状に形成しても良い。
【００７９】
また、上記本実施形態に係るバスバー１の端子部３０について、図１に示す形状のものに限らず、様々な形状の端子部３０を用いることができる。
【実施例】
【００８０】
（第一の実施例）
本実施形態に係るバスバー１の第一の実施例について、交流抵抗解析を行った。その結果について、以下、図１４に基づいて具体的に説明する。
【００８１】
第一の実施例においては、実際にバスバー１として用いられる実用物の厚さである１〜数ｍｍよりも薄い厚さである総厚０．６ｍｍの銅板を用いて、交流抵抗の周波数依存性を測定した。第一の実施例では、上述した実施形態に係るバスバー１の製造方法に基づいて、０．１５ｍｍｔ×１９ｍｍＷの２つの帯状導体１１，１２により第１導体線２１及び第２導体線２２を製造し、第１導体線２１及び第２導体線２２を密着させて厚さ０．６ｍｍｔ×幅１９ｍｍＷの積層導体線２０を製造し、端子部３０を接合して製造したバスバー１を用いた。また、第一の実施例に係るバスバー１は、全長が６ｍＬとなるように製造した。
【００８２】
また、第一の実施例に係るバスバー１と比較するために、厚さ０．６ｍｍｔ×第一の実施例に係るバスバー１と同じ幅１９ｍｍＷ×第一の実施例に係るバスバー１と同じ全長６ｍＬのバルク材バスバーについても、第一の実施例に係るバスバー１と同様に、交流抵抗の周波数依存性を測定した。また、従来技術を模擬して、厚さ０．１５ｍｍｔ×第一の実施例に係るバスバー１と同じ幅１９ｍｍＷ×第一の実施例に係るバスバー１と同じ全長６ｍＬの平角線を並列に４枚集合させた集合平角線によって構成した４枚重ねバスバーについても、第一の実施例に係るバスバー１と同様に、交流抵抗の周波数依存性を測定した。
【００８３】
交流抵抗の周波数依存性は、全て同じ条件で、ＬＣＲメータで、インダクタンス（Ｌｓ）および交流抵抗（Ｒｓ）の周波数特性を測定した。第一の実施例及びバルク及び４枚重ねの３つのサンプルについての測定結果を、図１４に示す。尚、図１４では、第一の実施例に係るバスバー１の計測結果を「本実施例」、バルク材バスバーの計測結果を「バルク」、４枚重ねバスバーの計測結果を「４枚重ね」として記載している。
【００８４】
図１４においては、低周波における３つのサンプルのＬｓ、Ｒｓ値は、おおよそ同じ値を示すが、個体の寸法について僅かに誤差があるため、おおよそ表皮深さ（スキンデプス）δがバスバー１の総厚ｔ（＝０．６ｍｍ）となる周波数付近の特定周波数（第一の実施例では１０ｋＨｚ）を基準となる規格化周波数とし、規格化周波数のＬおよびＲｓの値との比を、規格化インダクタンス＜Ｌ＞、規格化交流抵抗＜Ｒｓ＞として、プロットしてある。また、図１４の上段において、周波数についてのスキンデプスδとバスバーの総厚ｔとの比を示す目盛を明記しておいた。
【００８５】
図１４に示すように、規格化インダクタンス＜Ｌ＞は、良い精度で周波数に関わらず一定値を示す。一方、規格化交流抵抗＜Ｒｓ＞は、δ＝ｔとなる周波数以上において、おおよそ周波数の１／２以下の傾きで指数関数的に増大するが、バルクバスバーと４枚重ねバスバーに有意な差はなく、４枚重ねバスバーは、高周波電流に伴う渦電流損失を低減する効果はないことが判る。
【００８６】
一方、第一の実施例に係るバスバー１は、スキンデプスδがバスバー総厚ｔの１／２〜１／１０の領域において、バルクバスバーと４枚重ねバスバーと比較して、遥かに小さな値になる（低抵抗を呈する）ことが顕著となっていることが判る。この効果の上限として、スキンデプスδがバスバー総厚ｔの１／１０より遥かに小さい領域においては、スキンデプスδが、本実施例に係るバスバー１を構成する帯状導体１１，１２の厚み（ここでは０．１５ｍｍｔ）以下になり、構成導体内における高次の表皮効果が生じて、幾分、高周波電流に伴う渦電流損失を低減する効果は減少すると予測される。ただし、今回測定した図１４に示すグラフにおけるスキンデプスδがバスバー総厚ｔの１／１０近傍における高周波電流に伴う渦電流損失を低減する効果の劣化は、ＭＨｚ以上の周波数領域では、測定条件の整備（寄生Ｌや寄生Ｃの排除）や、通常のＬＣＲメータでの精度確保が難しいという、測定技術が原因と思われ、実際には、高周波電流に伴う渦電流損失を低減する効果は持続して、多少劣化するにしても、もっと緩慢なものを期待できるものと思われる。
【００８７】
（第二の実施例）
次に、本実施形態に係るバスバー１の第二の実施例について、交流抵抗解析と電流密度分布解析を行った。その結果について、以下、図１５〜図１８に基づいて具体的に説明する。
【００８８】
第二の実施例に係るバスバー１は、次の手順で製造した。まず、厚さ０．３ｍｍの帯状導体１１，１２の間に０．４ｍｍの空間を設けて螺旋状に巻回し、厚さ１．０ｍｍｔ×幅１９ｍｍＷの第１導体線２１及び第２導体線２２とした。ここで、帯状導体１１，１２の間の空間とは、巻回した帯状導体１１，１２の内部の対向する表面の隙間、即ち、第１導体線２１及び第２導体線２２の内部の空間のことを意味する。また、第１導体線２１に対して、第２導体線２２は、逆螺旋状に巻回した。次に、第１導体線２１及び第２導体線２２を間に０．３ｍｍの空間を設けて密着させ、厚さ２．３ｍｍｔ×幅１９ｍｍＷの積層導体線２０を製造した。そして、厚さ６ｍｍｔ×幅１９ｍｍＷ×長さ３０ｍｍＬの銅製の端子部３０で、積層導体線２０を１５ｍｍ挟み込んで、第二の実施例に係るバスバー１を製造した。また、第二の実施例に係るバスバー１は全長が３３４ｍｍとなるように製造した。
【００８９】
また、第二の実施例に係るバスバー１と比較するために、バルク材バスバーについても、第二の実施例に係るバスバー１と同様に交流抵抗の周波数依存性の解析を行った。バルク材バスバーは、次の手順で製造した。まず、第二の実施例に係るバスバー１と同じ断面積となるように、厚さ１．２ｍｍｔ×幅１９ｍｍＷ×全長３０４ｍｍＬの導体線を製造した。次に、厚さ６ｍｍ×幅１９ｍｍ×長さ３０ｍｍの銅製の端子部３０で、導体線を１５ｍｍ挟み込んで、バルク材バスバーを製造した。そして、第二の実施例に係るバスバー１と同様に、バルク材バスバーは全長が３３４ｍｍとなるように製造した。
【００９０】
また、第二の実施例に係るバスバー１と比較するために、４枚重ねバスバーについても、第二の実施例に係るバスバー１と同様に交流抵抗の周波数依存性の解析を行った。４枚重ねバスバーは、次の手順で製造した。厚さ０．３ｍｍｔ×第二の実施例に係るバスバー１と同じ幅１９ｍｍＷ×第二の実施例に係るバスバー１と同じ全長３０４ｍｍＬの平角線を並列に４枚集合させた。次に、バスバー１と同様に、最外の平角線と１つ内側の隣り合った平角線との隙間を０．４ｍｍｔ、内側の平角線同士の隙間を０．３ｍｍｔにすることによって、厚さ２．３ｍｍｔとし、厚さ６ｍｍ×幅１９ｍｍ×長さ３０ｍｍの銅製の端子部３０で、上記４枚の平角線を１５ｍｍ挟み込んだ集合平角線によって、４枚重ねバスバーを製造した。そして、第二の実施例に係るバスバー１と同様に、４枚重ねバスバーは全長が３３４ｍｍとなるように製造した。
【００９１】
更に、第二の実施例に係るバスバー１と比較するために、４枚重ね薄バスバーについても、第二の実施例に係るバスバー１と同様に交流抵抗の周波数依存性の解析を行った。４枚重ね薄バスバーは、上記４枚重ねバスバーについて、平角線の隙間をすべて０．１ｍｍｔとして端子部３０を取り付けて製造した。
【００９２】
（交流抵抗解析）
第二の実施例に係るバスバー１、バルク材バスバー、４枚重ねバスバー、４枚重ね薄バスバーについて、交流抵抗の周波数依存性の解析を行った。その結果を、図１５及び図１６に示す。図１５は、３次元境界要素法による準静電磁界解析による交流抵抗Ｒｓの周波数依存性について解析した結果であり、交流抵抗Ｒｓの周波数依存性を抵抗値として計測した。図１６は、図１５に示すグラフのスキンデプス付近の交流抵抗ＡＣＲの周波数特性を拡大したグラフである。尚、図１５及び図１６では、第二の実施例に係るバスバー１の計測結果を「本実施例」、バルク材バスバーの計測結果を「バルク」、４枚重ねバスバーの計測結果を「４枚重ね」、４枚重ね薄バスバーの計測結果を「４枚重ね薄」として記載している。
【００９３】
図１５に示すように、交流抵抗Ｒｓは、バルクバスバーと比較して、第二の実施例に係るバスバー１が小さい値になっていることが分かる。また、平角線同士の隙間が平角線の厚さ以上の４枚重ねバスバーと比較して、平角線同士の隙間が平角線の厚さより小さい４枚重ね薄バスバーの交流抵抗Ｒｓが、バルク材バスバーと同等レベルになっている。以上の解析結果に基づいて、平角線同士の隙間を縮めることにより、即ち、平角線同士の隙間が平角線の厚さよりも小さくすることにより、内部インダクタンスの増加を抑える効果を確認できた。また、この解析結果に基づいて、帯状導体１１，１２の間の隙間を縮めることにより、即ち、第１導体線２１と記第２導体線２２の隙間をδｔ、帯状導体１１，１２の厚みをＴｔとすると、Ｔｔに対するδｔの比率δｔ／Ｔｔが１以下とすることにより内部インダクタンスの増加を抑える効果が得られると予測できる。
【００９４】
図１６に示すように、第二の実施例に係るバスバー１は、スキンデプスδが１／２〜１／１０の領域において、バルク材バスバーと４枚重ねバスバーと４枚重ね薄バスバーと比較して、交流抵抗ＡＣＲが小さな値となっている。この解析結果により、第二の実施例に係るバスバー１は、高周波電流に伴う渦電流損失を低減することができていることが確認できた。
【００９５】
（電流密度分布解析）
また、上記の第二の実施例に係るバスバー１及びバルクバスバーについて、３０ＭＨｚの高周波電流を流した際の電流密度分布の解析を行った。その結果を、図１７及び図１８に示す。図１７は、第二の実施例に係るバスバー１の電流密度分布である。また、図１８は、バルクバスバーの電流密度分布である。
【００９６】
図１７及び図１８に示すように、導体表面の電流密度は、バルクバスバーと比較して、第二の実施例に係るバスバー１は広く平均的に分布していることが分かる。これは、第二の実施例に係るバスバー１では、３０ＭＨｚの高周波電流が、積層導体線２０の内側にまで流れているために、実効断面積が広くなり、表層電流密度が低下したことを示している。
【符号の説明】
【００９７】
１    バスバー
２    バスバーモジュール
１１  帯状導体
１２  帯状導体
２０  積層導体線
２１  第１導体線（２つの導体線）
２１ａ  第１導体線巻回体（２つの導体線巻回体）
２２  第２導体線（２つの導体線）
２２ａ  第２導体線巻回体（２つの導体線巻回体）
３０  端子部
【図１】
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【図２】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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