(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のねじ挿通孔が形成された端子板を備える基板と、
前記基板が固定されるベース部材と、
フランジ部が樹脂で覆われるとともに一端面が前記樹脂から露出するナットを有し、前記ベース部材に対して固定される端子台とを備えた電力変換装置であって、
前記端子台は前記一端面と面接触するとともに前記樹脂と接触する板状のバスバーを備え、
前記バスバーは一端部に前記ナットのねじ孔に対応する第２のねじ挿通孔を有するとともに前記一端部とは反対側の他端部に前記第２のねじ挿通孔の径よりも大きな径の第３のねじ挿通孔を有し、前記第２のねじ挿通孔と前記第３のねじ挿通孔との間に板状の導電部が形成されており、
前記第１のねじ挿通孔、前記第２のねじ挿通孔及び前記ナットのねじ孔には第１のねじが挿通して、前記端子板、前記バスバー、及び、前記ナットが互いに固定されており、
前記第３のねじ挿通孔及び被接続部材に設けられた端子のねじ孔には第２のねじが挿通して、前記バスバー、及び、前記被接続部材に設けられた端子が互いに固定されており、
前記バスバーのうち前記第２のねじ挿通孔の周囲は、前記一端面と面接触しており、
前記一端面は、前記第３のねじ挿通孔の周囲が面接触される前記被接続部材の接触面と異なる高さに位置されており、
前記導電部の幅方向の面の延びる方向は、前記一端面の延びる方向、及び、前記被接続部材に設けられた端子の前記バスバーとの接触面の延びる方向とは異なり、
前記バスバーは、前記樹脂と接触する部分に前記第２のねじ挿通孔の中心軸に対して径方向外側に突出する突出部を有し、
前記突出部は、前記樹脂に埋設されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記樹脂は、前記ナットのねじ孔に繋がる切粉溜まり空間を有することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置には、端子台が設けられている。この種の端子台としてはナットの一部を樹脂に埋設した端子台が知られている。特許文献１では、ナットとしてフランジナットを用い、フランジ部を利用してフランジナットが抜けることを抑止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０３４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、端子台のナットに対して、電力変換装置を構成する基板の端子と被接続部材の端子とをねじで締結するために、バスバーを用いる場合がある。バスバーの一端には基板の端子のねじ孔及びナットのねじ孔に対応するねじ孔を形成し、バスバーの他端には被接続部材の端子に対応するねじ孔を形成する。従って、バスバーの両端にはそれぞれ径の異なるねじ孔が形成される。一般的に、ねじの径が大きい程締結力が大きくなる。バスバーの両端のねじ孔のうち、径が小さい方のねじ孔が径が小さいねじで締結された後、径が大きい方のねじ孔が径が大きいねじで締結される場合、径が大きいねじの締結力によってフランジ部と樹脂との間に大きな力がかかる。
【０００５】
本発明の目的は、ナットのフランジ部と樹脂との間に加わる力を軽減させることができる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する電力変換装置は、第１のねじ挿通孔が形成された端子板を備える基板と、前記基板が固定されるベース部材と、フランジ部が樹脂で覆われるとともに一端面が前記樹脂から露出するナットを有し、前記ベース部材に対して固定される端子台とを備えた電力変換装置であって、前記端子台は前記一端面と面接触するとともに前記樹脂と接触する板状のバスバーを備え、前記バスバーは一端部に前記ナットのねじ孔に対応する第２のねじ挿通孔を有するとともに前記一端部とは反対側の他端部に前記第２のねじ挿通孔の径よりも大きな径の第３のねじ挿通孔を有し、前記第２のねじ挿通孔と前記第３のねじ挿通孔との間に板状の導電部が形成されており、前記第１のねじ挿通孔、前記第２のねじ挿通孔及び前記ナットのねじ孔には第１のねじが挿通して、前記端子板、前記バスバー、及び、前記ナットが互いに固定されており、前記第３のねじ挿通孔及び被接続部材に設けられた端子のねじ孔には第２のねじが挿通して、前記バスバー、及び、前記被接続部材に設けられた端子が互いに固定されており、前記バスバーのうち前記第２のねじ挿通孔の周囲は、前記一端面と面接触しており、前記一端面は、前記第３のねじ挿通孔の周囲が面接触される前記被接続部材の接触面と異なる高さに位置されており、前記導電部の幅方向の面の延びる方向は、前記一端面の延びる方向、及び、前記被接続部材に設けられた端子の前記バスバーとの接触面の延びる方向とは異なり、前記バスバーは、前記樹脂と接触する部分に前記第２のねじ挿通孔の中心軸に対して径方向外側に突出する突出部を有し、前記突出部は、前記樹脂に埋設されていることを要旨とする。
【０００７】
端子台のバスバーに被接続部材を締結する際には、バスバーの第３のねじ挿通孔、及び、被接続部材に設けられた端子のねじ孔に第２のねじが挿通される。ここで、第３のねじ挿通孔を挿通する第２のねじの径が第２のねじ挿通孔を挿通する第１のねじの径よりも大きいので、第１のねじの径と第２のねじの径との差に起因してナットの軸方向においてフランジ部と樹脂との間に応力が加わる。この際、バスバーの導電部が厚さ方向に変形することで、導電部の幅方向の面の延びる方向が、端子台の一端面の延びる方向、及び、被接続部材の前記バスバーとの接触面の延びる方向とは異なる方向となる。バスバーの導電部の変形により、ナットの軸方向においてフランジ部と樹脂との間に加わる力を軽減させることができる。
【０００８】
上記電力変換装置について、前記樹脂は、前記ナットのねじ孔に繋がる切粉溜まり空間を有していてもよい。
これによれば、切粉を空間に溜めることができ、切粉が空間の外部に出ることを抑止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ナットのフランジ部と樹脂との間に加わる力を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＤＣＤＣコンバータの一部を分解して示す斜視図。
【図２】ＤＣＤＣコンバータの出力端子を示す斜視図。
【図３】ＤＣＤＣコンバータの入力端子を示す斜視図。
【図４】端子台の斜視図。
【図５】端子台の断面図。
【図６】（ａ）はバスバーの斜視図、（ｂ）はバスバーの平面図。
【図７】バスバーの他端部に端子をねじ締結する前の端子台を示す断面図。
【図８】バスバーの他端部に端子をねじ締結した状態の端子台を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、電力変換装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、電力変換装置としてのＤＣＤＣコンバータ１０は、第１の基板１１、第２の基板１２、及び、ベース部材１３を備えている。第１の基板１１と第２の基板１２とは、図示しないコネクタによって接続されている。本実施形態のＤＣＤＣコンバータ１０は、高圧バッテリから入力された電力を降圧して低圧バッテリに出力する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、ベース部材１３は、略四角板状であり、一面に第１の基板１１が搭載されている。第１の基板１１は、図示しないパワー素子等の電子部品を備えているパワー基板である。第１の基板１１は、低圧バッテリに降圧した電力を出力する端子板１４を備えている。端子板１４は細長板状であり、先端には、円形状の端子孔１５が設けられている。端子板１４は、ＤＣＤＣコンバータ１０の出力端子である。
【００１５】
ベース部材１３の一面には、第２の基板１２を支持する複数の支持柱１６が立設している。第２の基板１２は、第２の基板１２を挿通したボルト１７が支持柱１６に螺合されることで支持柱１６を介してベース部材１３に固定されている。第２の基板１２は、図示しない制御素子等の電子部品を備えている制御基板である。第２の基板１２は、高圧バッテリからの電力が入力される二つの端子板１８を備えている。
【００１６】
図１及び図３に示すように、各端子板１８は、細長板状であり、その先端が第２の基板１２の縁から突出している。各端子板１８の先端には、円形状の端子孔１９が設けられている。各端子板１８は、ＤＣＤＣコンバータ１０の入力端子である。
【００１７】
本実施形態において、第１の基板１１及び第２の基板１２は、ベース部材１３に固定される基板として機能している。また、本実施形態において、各端子板１８に設けられた端子孔１９は、第１のねじ挿通孔として機能している。各端子板１８は、ベース部材１３に設けられた端子台３０に固定される。以下、端子台３０について詳細に説明する。
【００１８】
ベース部材１３の一面には、支持柱１６よりも立設方向の寸法が短い固定柱２０が立設している。固定柱２０には、端子台３０が固定されている。端子台３０は、第２の基板１２の各端子板１８に対向して設けられている。
【００１９】
図４及び図５に示すように、端子台３０は、樹脂３１、フランジナット４１、キャップ５１、及び、バスバー６１を備えている。樹脂３１は、固定柱２０にボルト２１で固定される固定部３２と、二つの突出部３３とを有している。固定部３２と突出部３３とは一体成形されており、同一の樹脂製である。固定部３２及び突出部３３を樹脂製とすることで、ベース部材１３との絶縁を図っている。
【００２０】
各突出部３３は、柱状であり、各端子板１８に向けて延びている。各突出部３３の中心間距離は、各端子板１８の端子孔１９の中心間距離と同一である。フランジナット４１、キャップ５１、及び、バスバー６１は、インサート成形によって樹脂３１にモールドされている。
【００２１】
ナットとしてのフランジナット４１は、ねじ孔４２ａを有する六角形状のナット部４２と、ナット部４２に一体的に形成されたフランジ部４３とを有している。フランジナット４１の一端側は、各端子板１８を向くように設けられている。フランジ部４３は、樹脂３１に覆われている。
【００２２】
フランジナット４１の第１の端面４４には、樹脂製のキャップ５１が装着されている。キャップ５１は有底筒状であり、底部に向けて凹む凹部５２を有している。キャップ５１は、凹部５２とフランジナット４１のねじ孔４２ａとが繋がる状態でフランジナット４１の第１の端面４４に装着されている。キャップ５１は、ねじ孔４２ａの周囲を覆うように設けられ、キャップ５１によりねじ孔４２ａの一方の開口部を塞いだ状態で樹脂モールドされることによりねじ孔４２ａ内への樹脂の侵入が抑止される。凹部５２は、第１の端面４４と突出部３３との間に位置する。
【００２３】
図５、図６（ａ）、及び、図６（ｂ）に示すように、フランジナット４１の一端面である第２の端面４５は樹脂３１から露出している。フランジナット４１の第２の端面４５には金属製（例えば、銅製）のバスバー６１が配置されており、バスバー６１は第２の端面４５に面接触している。バスバー６１は、板状であり、一端部に円形の第１の挿通孔６２を有し、一端部とは反対側の他端部に円形の第２の挿通孔６３を有している。また、バスバー６１は第１の挿通孔６２と第２の挿通孔６３との間に板状の導電部６４を有している。バスバー６１の一端部の縁からは、複数の突出部６５が突出している。複数の突出部６５は、第１の挿通孔６２の中心軸に対して径方向外側に突出している。第１の挿通孔６２は、ねじ孔４２ａに対応しており、その径はフランジナット４１のねじ孔４２ａの径以上となっている。第２の挿通孔６３の径ｄ２は第１の挿通孔６２の径ｄ１よりも大きい。本実施形態において、第１の挿通孔６２は第２のねじ挿通孔として機能し、第２の挿通孔６３は第３のねじ挿通孔として機能している。
【００２４】
バスバー６１は、第１の挿通孔６２とフランジナット４１のねじ孔４２ａが連通するように配置されている。バスバー６１の一方の面は、フランジナット４１の第２の端面４５に面接触し、バスバー６１の一端部においてフランジナット４１と接触する面が接触面６６となる。バスバー６１は、接触面６６とは反対側の面である他方の面が樹脂３１から露出した状態で樹脂３１に埋設されており、この面における第１の挿通孔６２の周囲の面が樹脂３１から露出している。また、バスバー６１の一端部の周縁は樹脂３１に接触しており、一端部の周縁に設けられた突出部６５は、樹脂３１に埋設されている。
【００２５】
本実施形態において、フランジナット４１と樹脂３１によって端子部６７が構成されており、端子部６７には各端子板１８が接続されている。つまり、ＤＣＤＣコンバータ１０の各端子板１８は、端子孔１９、及び、第１の挿通孔６２を挿通したねじとしての第１のねじＳ１がフランジナット４１に螺合されることでバスバー６１の一端部と接触した状態で端子台３０に固定されている。すなわち、端子孔１９、第１の挿通孔６２、及び、フランジナット４１のねじ孔４２ａを挿通した第１のねじＳ１によって端子板１８、バスバー６１、及び、フランジナット４１が互いに固定されている。第１の挿通孔６２と端子孔１９の中心軸は同心となっており、第１の挿通孔６２の径方向と端子孔１９の径方向は一致している。
【００２６】
図８に示すように、バスバー６１の他端部には、被接続部材としての高圧バッテリの端子７１が接続されている。高圧バッテリに設けられた端子７１には、ねじ孔７３が設けられている。バスバー６１の他端部が端子７１に重ね合わされた状態で、バスバー６１の第２の挿通孔６３及び高圧バッテリに設けられた端子７１のねじ孔７３には第２のねじＳ２が挿通されている。第２のねじＳ２は締結部位７２に締結され、第２のねじＳ２によりバスバー６１及び高圧バッテリの端子７１は互いに固定されている。以下の説明において、端子７１のバスバー６１に接触する面を接触面７４とする。
【００２７】
バスバー６１は、導電部６４を挟んで幅方向に段差を有している。すなわち、幅方向の異なる箇所に位置するバスバー６１の一端部と他端部とが、導電部６４によって繋がれている。導電部６４の幅方向の面は、バスバー６１の一端部と他端部との間で延びており、導電部６４の幅方向の面の延びる方向Ｄ１は、第２の端面４５の延びる方向Ｄ２、及び、接触面７４の延びる方向Ｄ３とは異なる。なお、本実施形態において、バスバー６１の幅方向の面とは、第１の挿通孔６２及び第２の挿通孔６３が開口している面である。また、導電部６４の幅方向の面の延びる方向Ｄ１、第２の端面４５の延びる方向Ｄ２、及び、接触面７４の延びる方向Ｄ３とは、第１の挿通孔６２と第２の挿通孔６３とを平面視において繋ぐ方向である。また、第２の端面４５の延びる方向と、接触面７４の延びる方向とは同一方向である。
【００２８】
次に、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ１０の作用について説明する。
図７に示すように、ＤＣＤＣコンバータ１０と高圧バッテリとを接続する際には、各バスバー６１の他端部に高圧バッテリの端子７１が接続される。高圧バッテリの端子７１をバスバー６１の他端部に接続する際には、高圧バッテリの端子７１をバスバー６１の他端部（第２の挿通孔６３の周囲）に重ねて配置する。このとき、公差などの影響により高圧バッテリの端子７１とバスバー６１の他端部との間には隙間δが生じる。なお、第２のねじＳ２によって端子７１と互いに固定される前のバスバー６１は、平坦状であり、導電部６４の幅方向の面の延びる方向は、第２の端面４５の延びる方向、及び、接触面７４の延びる方向と同一である。
【００２９】
図８に示すように、第２の挿通孔６３を挿通した第２のねじＳ２を締結部位７２に螺合してねじ締結すると、第２のねじＳ２からの軸力によりバスバー６１の他端部が図中Ｆ１で示すように締結部位７２に向けて引っ張られる。
【００３０】
第１のねじＳ１に比べて第２のねじＳ２の径が大きいと、第２のねじＳ２からバスバー６１に加わる力（軸力）と第１のねじＳ１からバスバー６１に加わる力（軸力）の差に起因して、端子部６７には大きな力が加わる。具体的にいえば、第２のねじＳ２からバスバー６１に加わる力が大きいと、バスバー６１の他端部が締結部位７２に向けて引っ張られ、第２のねじＳ２とバスバー６１との接触部位が力点Ｐ１、バスバー６１と突出部３３の端部との接触部位が作用点Ｐ２となりバスバー６１の一端部がフランジナット４１から持ち上がろうとする力Ｆ２が作用する。フランジナット４１が持ち上がろうとする力Ｆ２は、ナット部４２の軸方向に沿ってフランジ部４３から突出部３３に加わり、突出部３３とフランジ部４３との間に応力が生じる。なお、第１のねじＳ１の直径は例えば４．５ｍｍであり、第２のねじＳ２の直径は例えば６．０ｍｍである。
【００３１】
本実施形態において、端子部６７の強度より導電部６４の強度は弱い。なお、ここでいう強度とは、バスバー６１の厚さ方向に力が加わったときの変形に対する耐性であり、バスバー６１の厚さ方向に力が加わると、端子部６７よりも先に導電部６４が厚さ方向に変形する。
【００３２】
具体的にいえば、フランジナット４１のフランジ部４３を突出部３３に埋設することでフランジナット４１が持ち上がろうとする力は、フランジ部４３を介して突出部３３に加わる。このため、突出部３３の樹脂の種類や、厚みを調整することで端子部６７の強度を導電部６４よりも強くしている。このため、バスバー６１の厚さ方向に強い力が加わったときに導電部６４が変形（詳細には、塑性変形）することにより、端子部６７に加わる力は軽減される。すなわち、突出部３３とフランジ部４３との間に加わる力が軽減される。なお、端子板１４には低圧バッテリが接続される。
【００３３】
また、第１のねじＳ１をフランジナット４１に螺合するときには、切粉が生じる。この切粉は、凹部５２に溜まり、凹部５２の外部に出ることが抑制されている。すなわち、キャップ５１に設けられた凹部５２は、切粉溜まり空間として機能する。凹部５２は、樹脂３１内に設けられており、樹脂３１が凹部５２を有しているともいえる。更に、ナット部４２は六角形状なので、第１のねじＳ１を螺合する際にはフランジナット４１が回転することを抑止することができる。
【００３４】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）フランジナット４１は、フランジ部４３が突出部３３に埋設されるように設けられている。また、導電部６４の幅方向の面の延びる方向Ｄ１は、第２の端面４５の延びる方向Ｄ２、及び、接触面７４の延びる方向Ｄ３とは異なる。すなわち、バスバー６１の他端部を締結部位７２に締結する際に導電部６４が変形している。そして、導電部６４の変形により、フランジナット４１のフランジ部４３と突出部３３との間に加わる力を軽減させることができる。
【００３５】
（２）フランジナット４１の第１の端面４４にキャップ５１を設けることで、キャップ５１の凹部５２によって切粉溜まり空間を区画している。したがって、切粉がＤＣＤＣコンバータ１０などに付着することでＤＣＤＣコンバータ１０の動作などに支障をきたすことが抑止される。
【００３６】
（３）フランジナット４１のフランジ部４３を利用して、フランジナット４１が突出部３３から抜けることを抑止している。すなわち、汎用品であるフランジナット４１を用いてフランジナット４１が突出部３３から抜けることを抑止することができる。
【００３７】
（４）突出部６５は樹脂３１に埋設されているため、第２の挿通孔６３を挿通した第２のねじＳ２を締結部位７２に螺合してねじ締結するときに、バスバー６１が樹脂３１から外れにくい。
【００３８】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○実施形態では、端子板１８に対応して端子台３０を設けたが、端子板１４に対応して同様の構造の端子台を更に設けてもよい。また、端子板１４のみに対応して端子台３０を設けてもよい。すなわち、端子台３０は、端子板１４及び端子板１８のうち少なくともいずれかに対応して設けられていればよい。
【００３９】
○キャップ５１は設けられていなくてもよい。換言すれば、切粉溜まり空間が設けられなくてもよい。
○電力変換装置は、インバータでもよい。
【００４０】
○突出部６５は、設けられていなくてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
Ｓ１…第１のねじ、Ｓ２…第２のねじ、１０…ＤＣＤＣコンバータ、１１…第１の基板、１２…第２の基板、１３…ベース部材、１４，１８…端子板、１５，１９…端子孔、３０…端子台、３１…樹脂、４１…フランジナット、４２…ナット部、４２ａ…ねじ孔、４３…フランジ部、４４…第１の端面、４５…第２の端面、５２…凹部、６１…バスバー、６２…第１の挿通孔、６３…第２の挿通孔、６４…導電部、６５…突出部、６６…接触面。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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