(57)【要約】【課題】  バスバー本体に端子部を設け金属板同士の重ね合わせ接合する場合に、金属板同士の間に絶縁材を挟み込むことで絶縁積層されたバスバー回路板を構成することが可能で、大掛かりなパスバー積層機械設備を用いることなく小型・省スペースな設備により簡単で精度良く接合することが可能なバスバーの製造装置、方法及びバスバーを提供する。【解決手段】  金属板と絶縁材を重ね合わせて積層したバスバー積層部材Ａを用いて電子部品間を接続する積層バスバー回路板の製造装置において、前記バスバー積層部材Ａを固定した下部加圧冶具１７、該下部加圧冶具１７の下方に下部熱電素子１８、下部絶縁板１９、下部剛性重量体２０がらなる第１加圧装置が配置され、また、前記第１加圧装置の鉛直上方に向かって、上部加圧冶具１６、上部熱電素子１５、上部絶縁板１４、上部剛性重量体１３からなる第２加圧装置が配置される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と絶縁材を重ね合わせて積層したバスバー積層部材（Ａ）を用いて電子部品間を接続する積層バスバー回路板を製造するための積層バスバー回路板製造装置において、
前記バスバー積層部材（Ａ）を固定した下部加圧冶具（１７）と、前記下部加圧冶具（１７）の鉛直下方に設けられた下部剛性重量体（２０）と、前記下部加圧冶具（１７）と前記下部剛性重量体（２０）との間に配置されると共に、該積層部材に塗布又は付着させた接着剤を熱により溶解させ、金属と絶縁材を強固に接着するための下部熱電素子（１８）と、前記下部熱電素子（１８）を電気的に絶縁する下部絶縁板（１９）と、を有する第１加圧装置と、
前記第１加圧装置と空隙を介して鉛直上方に配置された上部加圧冶具（１６）と、前記上部加圧冶具（１６）の鉛直上方に設けられた上部剛性重量体（１３）と、前記上部加圧冶具（１６）と前記上部剛性重量体（１３）との間に配置されると共に、該積層部材（Ａ）に塗布又は付着させた接着剤を熱により溶解させ、金属と絶縁材を強固に接着するための上部熱電素子（１５）と、前記下部熱電素子（１５）を電気的に絶縁する上部絶縁板（１４）と、を有する第２加圧装置と、
前記上部剛性重量体（１３）と前記下部剛性重量体（２０）の両端部を鉛直方向に向かってそれぞれ支持するための二つの支持棒（１２）と、
前記支持棒（１２）の上端に設けられると共に、上方より前記上部剛性重量体（１３）に向かって荷重を加える荷重発生装置（１１）と、
を備えたことを特徴とする積層バスバー回路板の製造装置。
【請求項２】
金属板と絶縁材を重ね合わせて積層したバスバー積層部材（Ａ）を用いて電子部品間を接続する積層バスバー回路板を製造するための積層バスバー回路板製造方法において、
前記バスバー積層部材（Ａ）を下部加圧冶具（１７）に固定し、前記下部加圧冶具（１７）の鉛直下方に下部剛性重量体（２０）を設けると共に、前記下部加圧冶具（１７）と前記下部剛性重量体（２０）との間に下部熱電素子（１８）と下部絶縁板（１９）を配置してなる第１加圧装置を構成するものとし、
前記第１加圧装置と空隙を介して鉛直上方に上部加圧冶具（１６）を固定し、前記上部加圧冶具（１６）の鉛直上方に上部剛性重量体（１３）を設けると共に、前記上部加圧冶具（１６）と前記上部剛性重量体（１３）との間に上部熱電素子（１５）と上部絶縁板（１４）とを配置してなる第２加圧装置を構成するものとし、
前記上部剛性重量体（１３）と前記下部剛性重量体（２０）の両端部を鉛直方向に向かってそれぞれ二つの支持棒（１２）により支持し、
前記支持棒（１２）の上端に荷重発生装置（１１）を設け、
前記下部加圧治具（１７）に固定された前記バスバー積層部材（Ａ）に向かって、前記荷重発生装置（１１）を用いることで前記上部加圧冶具（１６）に圧力を加えながら積層固定し、
前記上部熱電素子（１５）および前記下部熱電素子（１８）により、該積層部材（Ａ）に塗布又は付着させた接着剤を熱により溶解させ、該積層部材（Ａ）を構成する金属と絶縁材を強固に接着するようにしたことを特徴とする積層バスバー回路板の製造方法。
【請求項３】
前記上部熱電素子（１５）および前記下部熱電素子（１８）に電流を通電することにより前記上部加圧冶具（１６）および前記下部加圧治具（１７）の温度を可変させながら、該積層部材（Ａ）を最適に加圧積層を行うことを特徴とする請求項２記載の積層バスバー回路板の製造方法。
【請求項４】
前記上部熱電素子（１５）および前記下部熱電素子（１８）の電流を可変することによって生じ前記上部加圧冶具（１６）および前記下部加圧治具（１７）の表面温度の状態を監視表示するようにしたことを特徴とする請求項２または３に記載の積層バスバー回路板の製造方法。
【請求項５】
前記金属板の表面を導電性を有する金属でメッキすることを特徴とする請求項２に記載の積層バスバー回路板の製造方法。
【請求項６】
請求項２〜５の何れか１項に記載の積層バスバー回路板の製造方法によって製造されたことを特徴とするバスバー。
【請求項７】
請求項６記載のバスバーを搭載したことを特徴とする電力変換装置。
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置などに用いられ、トランジスタなどのパワーデバイス、主回路コンデンサ、電子回路の配線に用いられるヒューズなどを収容した電機接続箱の内部回路を構成する積層バスバー回路板の製造装置および製造方法、これによって製造されるバスバー、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置において、トランジスタなどのパワーデバイス、主回路コンデンサ、電子回路の配線に用いられるヒューズなどを収容した電機接続箱の内部回路を構成するバスバー回路板およびバスバーの製造方法に関しては、例えば特許文献１に示すようになっている。
図６は一般の電力変換装置に用いられる内部のバスバー積層回路板を透視した斜視図である。図６において、３７は電力変換装置、３８はヒューズ、３９は主回路コンデンサ、４０はトランジスタ、４１はバスバー回路板である。バスバー回路板４１は複数のバスバーと、該バスバーを配線する溝を設けた配線基板とからなり、これらを主回路コンデンサ３９、トランジスタ４０を収容した電機接続箱の内部に積層して設けられるものである。また、該バスバー回路板４１は、導電性を有する金属薄板を、予め設計されたパターンに基づいて打ち抜き、必要に応じてタブ端子、リセプタクル端子などの電気端子となる端子部分を上向き又は下向きに折曲することによって立設して構成される。
ところで、このように打ち抜きによってバスバーを構成し、金属板同士を接続溶接して積層する製作方法はメーカ独自の積層機械で構成されており製作メーカが限られていた。
また、このように打ち抜きによってバスバーを構成し、金属板と絶縁材を積層する製作方法はメーカ独自の積層機械で構成されており、積層機械は加圧積層するための加圧力に真空装置を使ったり、絶縁材に塗布又は付着させた接着剤を溶かす熱源に蒸気を使ったりと設備機械が大形で高価であるため積層機械の投資や費用消却には投資に見合った生産量の確保が必要であり小量で製作依頼する場合は部品が高価になり電力変換装置の価格高となり不経済であった。
また、金属板と絶縁材を積層するための組立冶具は加圧加熱積層用の冶具と同じもので生産しているため生産量が限られており生産量を増やすためには設備の増設が必要であるが積層機械が大形なため設置スペースを広く確保しなければならず不経済であった。
【０００３】
ここで、このような加圧してバスバーを製造する方法としては、従来より超音波接合方法が特許文献１にてよく知られている。この超音波接合方法は、超音波振動するチップの振動方向と垂直な方向に、撓み振動部材と剛性重量体と荷重発生部を設け、それらにより端子部材をチップに締め付け固定するように構成され、チップ側の端子部材とアンピル側に固定したバスバー本体とを、超音波振動の際に強固に確実にしかもチップ側の端子部材の超音波振動を阻害することなく固定できるので、チップ側の端子部材に接合に必要な加圧力と超音波振動が効率よく伝達され、バスバー本体に端子部材を立設する場合に繰り返し確実な超音波接合をするものである。このように、従来の装置は超音波振動により金属同士を溶接接続するようになっている。
【特許文献１】特開平１０−２１７４７号公報（明細書第２頁〜第３頁、図１６〜図１８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような方法は、金属板同士の重ね合わせ接合でありタブ端子などの電気接続端子を設けるために金属板同士を溶接することを本来の目的としたものである。バスバー本体に端子部を設け金属板同士の重ね合わせ接合であるが金属板同士の間に絶縁材を挟み込むことで絶縁され積層されたバスバー回路板を構成するには設備機械上不向きである。
【０００５】
また、このような加圧してバスバーを製造する方法としては、図５に示すものがある。
図５は従来のバスバー積層機械の正面図であり、３０はバスバー積層機械、３１は加圧手段、３２は剛性重量体、３３は上部ヒーターブロック、３４は下部ヒーターブロック、３５は上部組立冶具、３６は下部組立冶具である。
図５の方法は、バスバー積層機械３０の下部ヒータブロック３４上に下部加圧組立冶具３６を設け、該下部加圧組立冶具３６と上部加圧組立冶具３５との間に図示しない金属板と絶縁材を挟み込んだ被積層部材を重ね合わせるように固定し、加圧手段３１を用いて、一体となった加圧組立冶具３５、３６に剛性重量体３２を下方に向かって押圧しつつ積層する方法である。
【０００６】
しかしながら、このような方法は、金属板と絶縁材を重ね合わせする圧力手段が真空で圧力を加えるものであったり、絶縁材に塗布又は付着させた接着剤を溶かす熱源に蒸気を使ったりと、設備が複雑で大掛かりであり製作先が限られていた。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、バスバー本体に端子部を設け金属板同士の重ね合わせ接合する場合に、金属板同士の間に絶縁材を挟み込むことで絶縁積層されたバスバー回路板を構成することが可能で、回路設計が自由で、かつ、回路集積化が図れ、しかも電力変換装置の小形化が図れると共に、バスバーを積層する場合に、大掛かりなバスバーを積層機械設備を用いることなく小型・省スペースな設備を用いて、簡単で精度良く接合することが可能な積層バスバー回路板の製造装置および製造方法、これによって製造されるバスバー、電力変換装置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】
請求項１に記載の発明は、金属板と絶縁材を重ね合わせて積層したバスバー積層部材を用いて電子部品間を接続する積層バスバー回路板を製造するための積層バスバー回路板製造装置において、前記バスバー積層部材を固定した下部加圧冶具と、前記下部加圧冶具の鉛直下方に設けられ下部剛性重量体と、前記下部加圧冶具と前記下部剛性重量体との間に配置されると共に、該積層部材に塗布又は付着させた接着剤を熱により溶解させ、金属と絶縁材を強固に接着するための下部熱電素子と、前記下部熱電素子を電気的に絶縁する下部絶縁板と、を有する第１加圧装置と、前記第１加圧装置と空隙を介して鉛直上方に配置された上部加圧冶具と、前記上部加圧冶具の鉛直上方に設けられた上部剛性重量体と、前記上部加圧冶具と前記上部剛性重量体との間に配置されると共に、該積層部材に塗布又は付着させた接着剤を熱により溶解させ、金属と絶縁材を強固に接着するための上部熱電素子と、前記下部熱電素子を電気的に絶縁する上部絶縁板と、を有する第２加圧装置と、前記上部剛性重量体と前記下部剛性重量体の両端部を鉛直方向に向かってそれぞれ支持するための二つの支持棒と、前記支持棒の上端に設けられると共に、上方より前記上部剛性重量体に向かって荷重を加える荷重発生装置と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、金属板と絶縁材を重ね合わせて積層したバスバー積層部材を用いて電子部品間を接続する積層バスバー回路板を製造するための積層バスバー回路板製造方法において、前記バスバー積層部材を前記下部加圧冶具に固定し、前記下部加圧冶具の鉛直下方に下部剛性重量体を設けると共に、前記下部加圧冶具と前記下部剛性重量体との間に下部熱電素子と下部絶縁板を配置してなる第１加圧装置を構成するものとし、前記第１加圧装置と空隙を介して鉛直上方に上部加圧冶具を固定し、前記上部加圧冶具の鉛直上方に上部剛性重量体を設けると共に、前記上部加圧冶具と前記上部剛性重量体との間に上部熱電素子と上部絶縁板とを配置してなる第２加圧装置を構成するものとし、前記上部剛性重量体と前記下部剛性重量体の両端部を鉛直方向に向かってそれぞれ二つの支持棒により支持し、前記支持棒の上端に荷重発生装置を設け、前記下部加圧治具に固定された前記バスバー積層部材に向かって、前記荷重発生装置を用いることで前記上部加圧冶具に圧力を加えながら積層固定し、前記上部熱電素子および前記下部熱電素子により、該積層部材に塗布又は付着させた接着剤を熱により溶解させ、該積層部材を構成する金属と絶縁材を強固に接着するようにしたことを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の積層バスバー回路板の製造方法において、前記上部熱電素子および前記下部熱電素子に電流を通電することにより前記上部加圧治具および前記下部加圧治具の温度を可変させながら、該積層部材を最適に加圧積層を行うことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の積層バスバー回路板の製造方法において、前記上部熱電素子および前記下部熱電素子の電流を可変することによって生じる前記上部加圧治具および前記下部加圧治具の表面温度の状態を監視表示するようにしたことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の積層バスバー回路板の製造方法において、前記金属板の表面を導電性を有する金属でメッキすることを特徴としている。
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５の何れか１項に記載の積層バスバー回路板の製造方法によって製造されたバスバーであることを特徴としている。
請求項７に記載の発明は、請求項６記載のバスバーを搭載した電力変換装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
このような実状を考慮して、金属板と絶縁材の積層バスバーの製造装置として、荷重発生手段であるプレス機械に加圧冶具と熱電素子を装着すれば、省スペースで安価に提供できることに着目した。
【００１０】
本発明の請求項１記載のバスバーの製造装置および請求項２〜５記載のバスバーの製造方法によれば、金属板同士の間に絶縁材を挟み込んでバスバーを積層する場合に熱電素子に電流を加えながら加圧治具の温度を上昇させることで、積層バスバーの加圧積層を最適に行うため、簡単で精度良く絶縁され積層バスバー回路板を構成することができる。
その結果、積層バスバー回路板の回路設計が自由であり、回路集積化が図れ、電力変換装置の小形化が可能である。また、生産量を増やすためにバスバー積層機械の増設が必要な場合はプレス機械に装着することができるためバスバー積層機械を小形化にすることが可能で、設置スペースを小さくできるため安価で自由に組立工程を配置することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の実施例を示すバスバーを製造するための積層プレス機械の概略正面図、図２は図１の積層プレス機械の右側面図、図３は本発明の実施例を示すバスバーの製造方法によって製造するバスバーの全体斜視図である。
図１〜図３において、１０はバスバー積層プレス機械、１１は荷重発生装置、１２は支持棒、１３は上部剛性重量体、１４は上部絶縁板、１５は上部熱電素子、１６は上部加圧冶具、１７は下部加圧冶具、１８は下部熱電素子、１９は下部絶縁板、２０は下部剛性重量体、２１は表示器、２２は表示設定器、２３は熱電素子ケーブル、２４は制御装置箱、２５はバスバー回路板、２６はバスバー、２７は絶縁板、２８は接続端子、２９は接続用端子穴である。
本発明の特徴は以下のとおりである。
すなわち、金属板と絶縁材を重ね合わせて積層したバスバー積層部材Ａを用いて電子部品間を接続する積層バスバー回路板を製造するための積層バスバー回路板製造装置（バスバー積層プレス機械１０）において、  前記バスバー積層部材Ａを固定した下部加圧冶具１７と、前記下部加圧冶具１７の鉛直下方に設けられ下部剛性重量体２０と、前記下部加圧冶具１７と前記下部剛性重量体２０との間に配置されると共に、該積層部材に塗布又は付着させた接着剤を熱により溶解させ、金属と絶縁材を強固に接着するための下部熱電素子１８と、前記下部熱電素子１８を電気的に絶縁する下部絶縁板１９と、を有する第１加圧装置と、前記第１加圧装置と空隙を介して鉛直上方に配置された上部加圧冶具１６と、前記上部加圧冶具１６の鉛直上方に設けられた上部剛性重量体１３と、前記上部加圧冶具１６と前記上部剛性重量体１３との間に配置されると共に、該積層部材Ａに塗布又は付着させた接着剤を熱により溶解させ、金属と絶縁材を強固に接着するための上部熱電素子１５と、前記下部熱電素子１５を電気的に絶縁する上部絶縁板１４と、を有する第２加圧装置と、前記上部剛性重量体１３と前記下部剛性重量体２０の両端部を鉛直方向に向かってそれぞれ支持するための二つの支持棒１２と、前記支持棒１２の上端に設けられると共に、上方より前記上部剛性重量体１３に向かって荷重を加える荷重発生装置１１と、を備えた点である。
ここで、製造装置では、上部熱電素子１５および下部熱電素子１８に電流を通電することにより上部加圧治具１６および下部加圧治具１７の温度を可変させながら、該積層部材Ａを最適に加圧積層を行うようになっている。さらに、上部熱電素子１５および下部熱電素子１８の電流を可変することによって生じる上部加圧治具１６および下部加圧治具１７の表面温度の状態を監視表示するようになっている。また、積層板を構成する金属板の表面は導電性を有する金属でメッキされたものとなっている。
一方、熱電素子１５と１８は加圧組立治具１６、１７に直接熱電素子を埋設したり表面に設置したりあるいは熱ブロックとして別にして、例えば熱電素子１５、１８に抵抗器を使用して抵抗器又は組立冶具本体に温度監視用センサーを取り付け制御箱２４に設置された表示設定器２２にて一定の温度に設定され、表示器２１により温度数値を監視できるようになっている。
【００１３】
次に、図３は本実施例による積層バスバー回路板の斜視図、図４は本実施例による積層組立冶具の斜視図である。
積層部材Ａ、例えば図３に示したバスバー２６や絶縁材２７を例えば図４に示した加圧冶具下側１７に搭載積層し加圧手段により加圧組立冶具上側１６を加圧組立冶具下側１７とを重ね合わせ位置決めピン１７ａなどで精度が出るようにした状態で締め付け固定できるようになっている。
【００１４】
本発明の実施例はこのような構成にしたので、従来では、バスバーを積層して回路を製作する場合は専用のバスバー積層機械にて製作しなければならなかったが、図１に示したように、一般的なプレス機械に積層加圧組立冶具を装着することで設計上何ら制約されず、回路の集積化が図れ、電力変換装置の小型化が図れ、専用のバスバー積層機械によらずに積層バスバー回路を製作することが可能となる。また、従来のバスバー積層機械では高価で設置スペースを広く取るため組立ラインを増設することが困難であったが小型化により増設が可能となる。
【００１５】
本発明は、金属板同士の間に絶縁材を挟み込んでバスバーを積層する場合に熱電素子に電流を加えながら加圧治具の温度を上昇させることで、積層バスバーの最適な加圧積層を行うことができるため、大掛かりなバスバー積層機械設備を用いることなく小型・省スペースな設備を用いて、簡単で精度良く接合することが可能なバスバーの製造方法および当該製造方法の問題を解決する手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施例を示すバスバー積層機械の正面図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すバスバー積層機械の側面図である。
【図３】本実施例による積層バスバー回路板の斜視図である。
【図４】本実施例による積層組立冶具の斜視図である。
【図５】従来のバスバー積層機械の正面図である。
【図６】一般の電力変換装置に用いられる内部のバスバー積層回路板を透視した斜視図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  バスバー積層機械
１１  荷重発生手段
１２  支持棒
１３  上部剛性重量体
１４  上部絶縁板
１５  上部熱電素子
１６  上部加圧冶具
１７  下部加圧冶具
１８  下部熱電素子
１９  下部絶縁板
２０  下部剛性重量体
２１  表示器
２２  表示設定器
２３  熱電素子ケーブル
２４  制御装置箱
２５  バスバー回路板
２６  バスバー
２７  絶縁板
２８  接続端子
２９  接続用端子穴
３０  バスバー積層機械
３１  加圧手段
３２  剛性重量体
３３  ヒーターブロック上
３４  ヒーターブロック下
３５  組立冶具上
３６  組立冶具下
３７  電力変換装置
３８  ヒューズ
３９  主回路コンデンサ
４０  トランジスタ
４１  バスバー回路板
【図１】
2009076320.tif 000003
【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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