(57)【要約】【課題】本明細書は、インダクタンスの増大を抑えつつ、接合対象に良く密着するバスバ−を提供する。【解決手段】正極バスバ−２０は、本体部２１からＬ字に屈曲している先端部２２の接合面２２ａが接合対象に接合されるバスバ−である。正極バスバ−２０の先端部２２と本体部２１の連結部分の屈曲している部分に、本体部２１と先端部２２にわたる孔２３が設けられている。孔２３によって先端部２２は本体部２１に対して良く曲がり、接合対象に密着する。また、孔２３の両側の導体部分に電流が流れるとき、夫々の導体部分を流れる電流に起因する誘導磁界は、孔２３にて相殺する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスバ−の本体部からＬ字に屈曲している先端部の接合面が接合対象に接合されるバスバ−であり、前記バスバ−の屈曲している部分に、前記本体部と先端部にわたる孔が設けられている、バスバ−。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、バスバ−に関する。特に、先端部が本体部からＬ字に屈曲しており、先端部の接合面が接合対象に接合されるバスバ−に関する。
【背景技術】
【０００２】
大電力を伝送するには、柔軟なワイヤ状のケーブルよりも内部抵抗の小さい金属板が用いられる。そのよう電力伝送用の金属板はバスバ−（Ｂｕｓ  Ｂａｒ）と呼ばれている。バスバ−とパワーモジュールなどの端子、あるいは、バスバ−と別のバスバ−とを接合することがある。以下、着目するバスバ−の接合相手（上記の端子あるいは別のバスバ−）を接合対象と称する。また、バスバ−の接合対象と接合する面を接合面と称する。
【０００３】
接合の際、バスバ−の先端の接合面と接合対象を密着させる必要がある。バスバ−と接合対象の位置がずれていると、バスバ−の先端の接合面と接合対象を密着させるのにはバスバ−の先端を変形させなければならない場合がある。バスバ−の先端の接合面と接合対象を密着させるのに、バスバ−の一部の剛性を下げることが望ましい。
【０００４】
特許文献１、２に、バスバ−と接合対象の密着性を高める技術が開示されている。特許文献１は、第１バスバ−と第２バスバ−を同一方向に屈曲させ、屈曲した先端の接合面同士を対向させて接合したバスバ−接合構造を開示している。特許文献１の技術では、少なくとも一方のバスバ−の接合面にバスバ−の厚みを薄くする切欠を設ける。切欠により接合面の剛性が下がり、接合面同士の密着性が向上する。特許文献２は、先端がＬ字に屈曲したパワーカードの平板端子に接合されるバスバ−を開示している。特許文献２のバスバ−は、平板の本体部から延びる突出部の先端の接合面が平板端子と接合される。突出部の根本の幅が狭められている。狭められた部分の剛性が低くなり、突出部と平板端子の密着性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１７８７９０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５１９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術では、バスバ−の接合面に厚みを薄くする切欠を設ける。バスバ−の板厚は１−２［ｍｍ］程度であるので厚みを薄くする切欠を設ける加工はコストが嵩む。特許文献２の技術では、バスバ−の幅、即ち電流経路を狭めると、寄生インダクタンスが増大してしまう。本明細書は、先端がＬ字に屈曲したバスバ−に特有の構造に着目し、インダクタンスの増大を抑えつつ、低コストで接合対象に対して良く密着するバスバ−を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する技術は、バスバ−の本体部からＬ字に屈曲している先端部の接合面が接合対象に接合されるバスバ−を対象とする。そのバスバ−は、バスバ−の屈曲している部分に、本体部と先端部にわたる孔が設けられている。孔を設けることで屈曲部の剛性が下がり、先端部の接合面が接合対象に対して良く密着する。ここで、「良く密着する」とは、バスバ−の接合面が接合対象の接合面に良く倣うように変形することを意味する。一方、電流は孔の両側の導体部分を流れる。孔の両側の夫々を流れる電流に起因して生じる誘導磁界は、孔において互いに反対方向を向くので相殺される。流れる電流に起因して生じる誘導磁界の大きさが大きいほど寄生インダクタンスは大きくなる。本明細書が開示するバスバ−は、誘導磁界の一部を相殺することができるので、電流経路が狭くなってもインダクタンスの増大が抑えられる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例のバスバ−を使った電力変換ユニットの斜視図である。
【図２】電力変換ユニットの分解斜視図である。
【図３】バスバ−の部分拡大図である。
【図４】バスバ−の先端部の断面図である。
【図５】変形例のバスバ−の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して実施例のバスバ−を説明する。実施例のバスバ−は、電力変換ユニットに使用されている。電力変換ユニット２の斜視図を図１に示し、分解斜視図を図２に示す。電力変換ユニット２は、直流電力を昇圧し、さらに交流に変換する電力変換器の主要部品である。
【００１１】
電力変換ユニット２は、複数のパワーカード３と複数の冷却器４が１個ずつ交互に積層された積層体１０と、コンデンサモジュール７と、それらを電気的に接続する正極バスバ−２０と負極バスバ−３０を備えている。
【００１２】
パワーカード３には、直列に接続された２個のパワートランジスタが組み込まれている。２個のパワートランジスタの直列接続の高電位端の端子（正極端子３ａ）と、低電位側の端子（負極端子３ｂ）と、中点の端子（中点端子３ｃ）が、パワーカード３の上面から延びている。複数の冷却器４は、夫々のパワーカード３を挟むように積層されている。なお、図１、図２では、図の左端のパワーカードにのみ、符号３を付し、残りのパワーカードには符号は省略した。また、図１、図２では、左端の２個の冷却器と右端の冷却器に符号４を付し、残りの冷却器には符号は省略した。
【００１３】
パワーカード３を挟んで隣接する冷却器４は、２個の連結管５で接続されている。なお、図では、一方の連結管は隠れて見えない。図中の右端の冷却器４には、冷媒供給口６ａと冷媒排出口６ｂが設けられている。冷媒供給口６ａと冷媒排出口６ｂには、不図示の冷媒循環装置が接続され、冷媒供給口６ａを通じて冷媒循環装置から冷媒が供給される。冷媒は一方の連結管５を通じて全ての冷却器４に分配される。冷媒は冷却器４を通過する間に隣接するパワーカード３から熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は他方の連結管５と冷媒排出口６ｂを通じて積層体１０から排出され、冷媒循環装置に戻る。
【００１４】
コンデンサモジュール７は、コンデンサ素子７０を樹脂で封止したモジュールである。
【００１５】
正極バスバ−２０は、一枚の金属板（典型的には銅）で作られている。正極バスバ−２０は、幅広板状の本体部２１と、本体部２１の縁から延びており、コンデンサ素子７０の正極７０ａと接続される電極部２５と、複数の先端部２２を備えている。夫々の先端部２２は、本体部２１からＬ字に屈曲している。別言すれば、夫々の先端部２２は、本体部２１からほぼ直角に屈曲している。本体部２１には一列に並ぶ複数の孔２４が設けられており、図中の左端の先端部２２を除く他の先端部２２は、夫々の孔２４の縁から延びている。正極バスバ−２０を積層体１０に組み付けると、孔２４をパワーカード３の正極端子３ａが通る。正極端子３ａは平板状であり、正極バスバ−２０の先端部２２も平板状である。正極端子３ａのＸ軸負方向を向く面と先端部２２のＸ軸正方向を向く面がレーザ溶接で接合される。先端部２２のＸ軸正方向を向く面が、正極端子３ａと接合される接合面２２ａに相当する。正極バスバ−２０の先端部２２の付け根には、先端部２２と本体部２１にわたる孔２３が設けられている。孔２３については図３を参照して後述する。なお、図では、左端の先端部と孔のみに符号を付し、残りの先端部と孔には符号を省略した。
【００１６】
負極バスバ−３０も、一枚の金属板（典型的には銅）で作られている。負極バスバ−３０は、幅広板状の本体部３１と、本体部３１の縁から延びており、コンデンサ素子７０の負極７０ｂと接続される電極部３５と、複数の先端部３２を備えている。夫々の先端部３２は、本体部３１からＬ字に屈曲している。別言すれば、夫々の先端部３２は、本体部３１からほぼ直角に屈曲している。本体部３１には一列に並ぶ複数の孔３４が設けられており、図中の左端の先端部３２を除く他の先端部３２は、夫々の孔３４の縁から延びている。また、一列に並んだ複数の孔３４の列の横に、複数の別の孔３９が一列に並んでいる。負極バスバ−３０を積層体１０に組み付けると、孔３４をパワーカード３の負極端子３ｂが通り、孔３９を正極端子３ａが通る。正極端子３ａは孔３４の縁には接触せず、正極端子３ａと負極バスバ−３０は絶縁状態が保たれる。
【００１７】
負極端子３ｂは平板状であり、負極バスバ−３０の先端部３２も平板状である。負極端子３ｂのＸ軸負方向を向く面と先端部３２のＸ軸正方向を向く面がレーザ溶接で接合される。先端部３２のＸ軸正方向を向く面が、負極端子３ｂと接合される接合面３２ａに相当する。負極バスバ−３０の先端部３２の付け根には、先端部３２と本体部３１にわたる３３孔が設けられている。孔３３については、正極バスバ−２０の先端部２２の付け根に設けられた孔２３と同様なので説明は省略する。図では、左端の先端部と孔のみに符号を付し、残りの先端部と孔には符号を省略した。
【００１８】
図３に正極バスバ−２０の拡大図を示す。先に述べたように、正極バスバ−２０の先端部２２は、本体部２１からほぼ直角に屈曲している。屈曲している部分、即ち、先端部２２と本体部２１の連結部分に、先端部２２と本体部２１にわたる孔２３が設けられている。孔２３を設けることによって、先端部２２と本体部２１の連結部分の剛性が低くなる。その結果、先端部２２は、本体部２１に対して曲り易くなっている。
【００１９】
先端部２２は、パワーカード３の平板状の正極端子３ａとともに治具で挟まれた状態でレーザ溶接により接合される。治具で挟むとき、先端部２２と本体部２１の剛性が高いと正極端子３ａと先端部２２の間に隙間が生じ易くなる。正極端子３ａと先端部２２の間に隙間がある状態で両者を接合すると、接合部の内部抵抗が大きくなったり、接合部の電流経路が狭くなることで寄生インダクタンスが高くなったりする可能性がある。実施例の正極バスバ−２０は、先端部２２と本体部２１の連結部分に先端部２２と本体部２１の両方にわたる孔２３を設けた。孔２３により、本体部２１に対して先端部２２が曲り易くなり、治具で挟まれたときに正極端子３ａと密着し易くなる。
【００２０】
一方、電流経路が狭くなると、寄生インダクタンスが増大する傾向にある。しかし、正極バスバ−２０は、孔２３を設けても寄生インダクタンスの増加を抑制できる。その原理を、図４を使って説明する。図４は、正極バスバ−２０の先端部２２を、図中の座標系のＸＹ平面と平行な平面が孔２３を横断するようにカットした断面図である。今、孔２３の左右の導体部分（孔２３の左側の先端部２２１と孔２３の右側の先端部２２２）を図中の座標系のＺ軸正方向に電流が流れる場合を想定する。流れる電流によって、左側の先端部２２１と右側の先端部２２２の夫々を囲むように誘導磁界が発生する。図中の矢印付の円が誘導磁界を模式的に表しており、矢印が磁界の方向を示している。図４に示されているように、左側の先端部２２１を囲む磁界と右側の先端部２２２を囲む磁界は、孔２３において互いに逆向きとなり、相殺し合う。誘導磁界が大きいほど寄生インダクタンスも大きくなる傾向があり、誘導磁界が小さければ、寄生インダクタンスも小さくなる。孔２３を有する正極バスバ−２０は、孔２３によって先端部２１の電流経路が狭くなって電流密度が高くなり、寄生インダクタンスが増大する傾向にはあるが、孔２３の両側の導体部分を流れる電流に起因する誘導磁界が互いに打ち消し合うので、寄生インダクタンスの増大が抑えられる。
【００２１】
負極バスバ−３０についても、正極バスバ−２０の孔２３と同様の孔３３（図２参照）が設けられており、負極バスバ−３０も正極バスバ−２０と同じ効果が期待できる。
【００２２】
図５に、変形例の正極バスバ−１２０の部分拡大図を示す。正極バスバ−１２０は、本体部１２１と先端部１２２の連結部分に、本体部１２１と先端部１２２の双方にわたる２個の孔１２３ａ、１２３ｂが設けられている。図５の正極バスバ−１２０のように、バスバ−の本体部と先端部の連結部分に複数の孔を設けてもよい。複数の孔の夫々において、孔の両側の導体部分を流れる電流に起因する誘導磁界が相殺される。誘導磁界が相殺される箇所が多くなるので、複数の孔を設けると、インダクタンス増大の抑制効果が高い。
【００２３】
実施例の説明に関する留意点を述べる。バスバ−は金属板で作られており、厚み方向が法線方向と一致する幅広面と厚み方向を幅とする側面を有する。実施例のバスバ−は、幅広面を起こすようにＬ字に屈曲されており、Ｌ字の屈曲部から先を先端部と称している。また先端部における幅広面が、接合面に相当する。
【００２４】
実施例のバスバ−（正極バスバ−２０、負極バスバ−３０）では、パワーカード３の正極端子３ａ、負極端子３ｂが接合対象である。本明細書が開示するバスバ−の接合対象は、他の導体であってもよい。
【００２５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２６】
２：電力変換ユニット
３：パワーカード
４：冷却器
５：連結管
７：コンデンサモジュール
１０：積層体
２０、１２０：正極バスバ−
２１、３１、１２１：本体部
２２、３２、１２２、２２１、２２２：先端部
２２ａ、３２ａ：接合面
２３、２４、３３、３４、３９、１２３ａ、１２３ｂ：孔
２５、３５：電極部
３０：負極バスバ−
３５：電極部
７０：コンデンサ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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