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発明の名称 バスバー接続部
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−124751(P2007−124751A)
公開日 平成19年5月17日(2007.5.17)
出願番号 特願2005−311014(P2005−311014)
出願日 平成17年10月26日(2005.10.26)
代理人 【識別番号】100075258
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二
発明者 岡田 一路 / 服部 浩史
要約 課題
バスバーを用いる接続において、簡単な構成で、締結の際のバスバーの変形を抑制し、締結のためのナットを省略することである。

解決手段
一方の装置として車両用のモータ10、他方の装置としてインバータ回路20がそれぞれ示され、モータ10のステータ12における動力線端子14と、インバータ回路20の端子台22との間が、バスバー接続部30によって接続される。バスバー接続部30は、動力線端子14と、L字型バスバー40の一方端との間を締結ボルト32で固定接続し、端子台22と、L字型バスバー40の他方端との間も締結ボルト34で固定接続される。ここでは端子台22にメネジが刻まれており、また、L字型バスバー40の一方端にもメネジが刻まれている。L字型バスバー40の厚さは、締結により生じるせんだん力が材料の許容せんだん力以下となるように十分厚く設定される。
特許請求の範囲
【請求項1】
バスバーを用いて一方の装置側と他方の装置側との間を電気的に接続するバスバー接続部であって、
一方の装置側に一方端が接続され、他方端に締結ボルトのネジ部を通す穴を有する一方側端子と、
他方の装置側に他方端が接続され、一方端に締結ボルトのネジ部にかみ合うメネジが刻まれているバスバーと、
一方側端子の他方端におけるネジ部を通す穴にネジ部を通し、バスバーのメネジとの位置を合わせて、ネジ部とメネジとをかみ合わせて、一方側端子とバスバーとを締め付ける締結ボルトと、
を備え、
バスバーのメネジが刻まれる一方端の厚さは、締結ボルトの締め付けトルクで定まるせんだん応力がバスバーの材料の許容せんだん応力以下となる厚さであることを特徴とするバスバー接続部。
【請求項2】
請求項1に記載のバスバー接続部において、
バスバーは、アルミニウム材で構成され、その一方端の厚さは、締結ボルトに通常用いられる締め付けナットの軸方向厚さの1.5倍以上の厚さであることを特徴とするバスバー接続部。
【請求項3】
請求項1に記載のバスバー接続部において、
バスバーは、一方端と他方端との間でL字形となる形状を有することを特徴とするバスバー接続部。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、バスバー接続部に係り、特に、バスバーを用いて一方の装置側と他方の装置側との間を電気的に接続するバスバー接続部に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、車両のモータとインバータ回路との間の電力供給のために接続する等のように、一方の装置側と他方の装置側を電気的に接続するために、バスバーを用いた接続部が用いられる。バスバーは、銅板材等の金属板で構成され、その両端がそれぞれ一方の装置側及び他方の装置側にボルトとナットの組み合わせのような締結手段でもってしっかりと固定接続されるものである。バスバーの一例は、板厚が例えば1mmないし2mm程度で、一方の装置側と他方の装置側との間の接続に便利なようにL字形状等の曲げ形状を有する。
【0003】
一方及び他方の装置側の取付部との間の位置関係に対して、バスバーの両端の取付部の間の寸法が必ずしも正確に一致していないこと等のために、一方の装置側と他方の装置側にそれぞれ締結手段でバスバーが取り付けられる際に、バスバーが無理に取り付けられることや、バスバーの変形を生じることがある。
【0004】
例えば、特許文献1には、端子台を用いて、略L字型のバスバーの一端側にモータステータ電線端子を、他端側にインバータケーブル接続端子を、それぞれボルトと端子台側のナットとで締め付けるために、バスバーを端子台に対し上下方向に自由に移動可能な寸法とし、端子台側のナットを端子台に対し締め付け回転方向には回転せず、上下方向に移動可能とすることが述べられている。このことにより、バスバーと接続端子とをボルトで締め付けるとき、ナットがバスバーとともに自由に引き上げられ、端子台の寸法にばらつきがあっても締め付けにより接続端子等に無理な力がかからないようにしている。
【0005】
特許文献2には、供給側の複数のバスバーと、受け取り側の複数のバスバーとをそれぞれ対応させて連結するために、供給側の複数のバスバーからなるバスバー群の先端に一体部を設け、同様に受け取り側のバスバー群の先端にも一体部を設け、一体部を用いてそれぞれのバスバー同士を溶接連結したのち、一体部の不要部を除去する方法が述べられる。これにより、対応するバスバーの溶接時の位置ずれを低減している。
【0006】
特許文献3には、導電板を回路形状に打ち抜いて形成された帯状の回路部からなるバスバーを絶縁性の樹脂でモールド成形した回路基板が述べられている。そこでは、回路部を湾曲させて、その突出部をモールド成形用の金型に設けられた樹脂の注入口の対向個所に向くようにすることで、樹脂成形のときの圧力でバスバーの回路部が撓むことを防止している。
【0007】
【特許文献1】特開2004−327184号公報
【特許文献2】特開2003−219545号公報
【特許文献3】特開2002−84629号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記のように、バスバーを用いる接続は、バスバーが1mmないし2mm程度の板材であるために、締結の際に変形を生じやすい。変形を防止して締結を行うには、例えばスリット付きの治具を用意し、バスバーをスリットで固定しつつ締結の際の力を治具全体で受ける等の注意深い作業が必要である。先行技術に述べられる工夫を用いることで接続位置のずれ等によるバスバーの変形、撓みを防止し得るが、構成がかなり複雑となる。
【0009】
また、単純な構成として、バスバーを一方の装置側と他方の装置側にネジ締めで締結するためには、ボルトとナットの組を要する。ナットを省略するために、セルファスナーとして知られるメネジを有する部品をバスバーに圧入することもできるが、圧入等の作業が増え、また、圧入の具合によっては接続の相手側との接触面積が減少し、電気的接続が不十分となることがある。
【0010】
本発明の目的は、簡単な構成で、締結の際のバスバーの変形を抑制できるバスバー接続部を提供することである。他の目的は、締結のためのナットを省略できるバスバー接続部を提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも1つに貢献する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係るバスバー接続部は、バスバーを用いて一方の装置側と他方の装置側との間を電気的に接続するバスバー接続部であって、一方の装置側に一方端が接続され、他方端に締結ボルトのネジ部を通す穴を有する一方側端子と、他方の装置側に他方端が接続され、一方端に締結ボルトのネジ部にかみ合うメネジが刻まれているバスバーと、一方側端子の他方端におけるネジ部を通す穴にネジ部を通し、バスバーのメネジとの位置を合わせて、ネジ部とメネジとをかみ合わせて、一方側端子とバスバーとを締め付ける締結ボルトと、を備え、バスバーのメネジが刻まれる一方端の厚さは、締結ボルトの締め付けトルクで定まるせんだん応力がバスバーの材料の許容せんだん応力以下となる厚さであることを特徴とする。
【0012】
また、バスバーは、アルミニウム材で構成され、その一方端の厚さは、締結ボルトに通常用いられる締め付けナットの軸方向厚さの1.5倍以上の厚さであることが好ましい。
【0013】
また、バスバーは、一方端と他方端との間でL字形となる形状を有することが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
上記構成により、バスバーには締結ボルトのネジ部にかみ合うメネジが刻まれ、その部分は、締結ボルトの締め付けトルクで定まるせんだん応力がバスバーの材料の許容せんだん応力以下となる厚さを有する。つまり、締結ボルトをバスバーのメネジに直接かみ合わせて締結しても十分な強度を有する。したがって、締結の際のバスバーの変形を抑制できるバスバー接続部を提供することである。他の目的は、締結ボルトを締め付けてもそのためにバスバーが変形し破断することを抑制できる。また、締結のためのナットを省略できる。
【0015】
また、バスバーは、アルミニウム材で構成され、その一方端の厚さは、締結ボルトに通常用いられる締め付けナットの軸方向厚さの1.5倍以上の厚さとするので、アルミニウムの許容せんだん応力を考慮した十分な厚さとすることができる。
【0016】
また、バスバーは、一方端と他方端との間でL字形となる形状を有するので、一方の装置側と他方の装置側との接続に便利な形状とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下においてバスバー接続部が適用される一方及び他方の装置として、車両用のモータとインバータ回路とを説明するが、それ以外の装置であってもバスバーを用いて電気的接続を行う装置であればよい。また、バスバーは、一方の装置側の一方側端子と、他方の装置側の端子板との間に設けられるものとして説明するが、一方の装置側と他方の装置側との間の接続のためにバスバーが用いられるのであれば、それ以外の接続形態、例えば、2つの装置の接続部の間の接続、2つの端子間の接続、あるいは2つの接続板間の接続等であってもよい。また、以下で説明する材料、形状、寸法は、一例であって、具体的な接続形態に適合させた形状、寸法を採用することができる。例えば、接続される装置の配置によっては、L字型以外の形状のバスバーを用いることができ、また締結ボルトの大きさによって、バスバーの厚さを変更できる。また、導電性が十分な材料であれば、アルミニウム以外の材料、例えば銅、その他の合金を用いることができる。
【0018】
図1は、バスバーを用いて2つの装置との間を電気的に接続するバスバー接続部の様子を示す図である。ここでは、一方の装置として車両用のモータ10、他方の装置としてインバータ回路20がそれぞれ示され、モータ10のステータ12における動力線端子14と、インバータ回路20の端子台22との間が、バスバー接続部30によって接続されている。
【0019】
バスバー接続部30は、動力線端子14と、L字型バスバー40の一方端との間を締結ボルト32で固定接続し、端子台22と、L字型バスバー40の他方端との間も締結ボルト34で固定接続される。ここでは端子台22にメネジが刻まれており、また、L字型バスバー40の一方端にもメネジが刻まれているので、ナットを用いることなく締結ボルト32、34で締結を行うことができる。
【0020】
図2は、L字型バスバー40の詳細図である。L字型バスバー40は、厚さA=Bのアルミニウム材をL字型に曲げ、一方端には締結ボルト32のネジ部とかみ合うメネジ42を刻み、他方端には締結ボルト34の軸部を通す貫通穴46を設けた構造を有している。ここで、L字型バスバー40の一方端のメネジ42の部分で、動力線端子14が向かい合う面の部分は、平坦化した面ダシ部44となっている。
【0021】
L字型バスバー40の寸法は、締結ボルト32,34の大きさに適合させて設定できる。一例を挙げると、締結ボルトのネジ部を6mmのメートルネジとして、メネジ42は6mmのメートルネジで、貫通穴46は直径が約6.5mm、L字型バスバー40の厚さA=B=9mmである。幅は約13mmとすることができる。面ダシ部44の直径は、L字型バスバー40の幅と同じ約13mmとすることができる。L字型の寸法は、メネジ42が設けられる一端側の長さを約20mm、貫通穴46が設けられる他方端の長さを約32mmとすることができる。
【0022】
L字型バスバー40においてメネジ42が刻まれる一方端の厚さAは、締結ボルト32による締結トルクに耐えるものとして設定される。すなわち、締結ボルト32の頭部とL字型バスバー40の一方端との間に動力線端子を挟みこみ、締結ボルト32のネジ部とL字型バスバー40のメネジ42とをかみ合わせて締結するときに、L字型バスバー40のメネジ42に生じるせんだん応力が、L字型バスバー40の材料の許容せんだん応力以下となるように定められる。
【0023】
L字型バスバー40の材料をアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、締結ボルト32のネジ部を6mmのメートルネジとして、締結トルクを約12N・mとすると、厚さAは約9mmあれば十分である。ネジ部が6mmのメートルネジの締結ボルト32に組み合わされるナットの軸方向の厚さは、通常約6mmであり、この通常のナットのネジ部の長さに比べて、L字型バスバー40のメネジ42の軸方向長さは、9mm/6mm=1.5倍長い。この厚さは、従来における銅板材等のバスバーの厚さが1mmないし2mmであることに比べはるかに厚く、これによって、締結トルクを十分支えることができるメネジをL字型バスバーに刻むことができる。
【0024】
L字型バスバー40において、貫通穴46が設けられる他方端の厚さBは、締結ボルト32による締結トルクに耐えるものとして設定される。すなわち、締結ボルト32の頭部とL字型バスバー40との間に動力線端子14を挟みこみ、締結ボルト32のネジ部とL字型バスバー40のメネジ42とをかみ合わせて締結するときに、L字型バスバー40がL字に曲がる根元Cの部分に生じるせんだん応力が、L字型バスバー40の材料の許容せんだん応力以下となるように定められる。この場合も、厚さAと同様に、L字型バスバー40の材料をアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、締結ボルト34のネジ部を6mmのメートルネジとして、締結トルクを約12N・mとすると、厚さBは約9mmあれば十分である。
【0025】
また、L字型バスバー40の一方端に設けられる面ダシ部44の広さは、L字型バスバー40に向かいあう動力線端子14の接続部の面積に合わせて十分広く取ることができる。動力線端子14の接続部は、図示されていないが、締結ボルト32のネジ部を通す穴を有するラグ端子状の形状として構成される。面ダシ部44の広さは、このラグ端子の外径より大きな直径を有するものとして設定されることができる。
【0026】
かかる構造のバスバー接続部30の作用を説明する。車両においてモータ10とインバータ回路20が所定の配置に取り付けられると、モータ10のステータ12の複数の動力線端子14のそれぞれと、インバータ回路20の端子台22において対応するそれぞれの接続部との間は、L字型バスバー40によって接続される。上記のようにL字型バスバー40は、締結ボルト32のネジ部とかみ合うメネジ42が設けられる一方端と、締結ボルト34のネジ部を通す貫通穴46が設けられる他方端を有する。
【0027】
L字型バスバー40の他方端の貫通穴46は、端子台22の対応する接続部に設けられるメネジの位置に合わせられ、締結ボルト34のネジ部がその貫通穴46に通され、締結ボルト34の頭部と端子台22との間にL字型バスバー40の他方端が挟みこまれる。そして、約12N・mの締結トルクで締結ボルト34が締結される。L字型バスバー40の他方端の厚さBは約9mmあるので、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されるL字型バスバー40のL字に曲がる根元Cの部分に生じるせんだん応力は、許容せんだん応力以下となるので、L字型バスバー40は変形することなく、動力線端子14と十分に締結される。
【0028】
また、ステータ12に一方端が接続される動力線端子14の他方端が延ばされて、L字型バスバー40の一方端のメネジ42の位置に合わされる。より具体的には、動力線端子14の他方端のラグ端子状の部分がL字型バスバー40の一方端の面ダシ部44に合わされ、さらにラグ端子状の貫通穴の位置がL字型バスバー40の一方端のメネジ42に合わせられる。貫通穴の大きさをある程度大きく取ることで、これらの位置合わせの許容範囲を大きく取ることができる。これにより、端子台22とステータ12との間の配置ずれをある程度吸収できる。面ダシ部44の広さは、位置あわせによりラグ端子状の位置がずれる範囲を含むように、広めにすることが好ましい。動力線端子14の貫通穴とL字型バスバー40のメネジ42の位置が合わせられると、締結ボルト32の頭部とL字型バスバー40との間に動力線端子14の他方端が挟みこまれる。そして、約12N・mの締結トルクで締結ボルト32が締結される。L字型バスバー40の一方端の厚さAは約9mmあるので、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されるL字型バスバー40のメネジ42に生じるせんだん応力は、許容せんだん応力以下となるので、L字型バスバー40は変形することなく、動力線端子14と十分に締結される。
【0029】
このように、面ダシ部44によって十分な接触面積を確保しつつ、締結トルクにより生じるせんだん力が材料の許容せんだん応力以下となる厚さのL字型バスバー40を用いることで、ナットを省略して、締結による変形を防止するバスバー接続部30とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明に係る実施の形態におけるバスバー接続部の様子を示す図である。
【図2】本発明に係る実施の形態におけるL字型バスバーの詳細図である。
【符号の説明】
【0031】
10 モータ、12 ステータ、14 動力線端子、20 インバータ回路、22 端子台、30 バスバー接続部、32,34 締結ボルト、40 バスバー、42 メネジ、44 面ダシ部、46 貫通穴。




 

 


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