JP2009027778A - Bus bar - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力供給ラインに用いられるバスバーに関する。 The present invention relates to a bus bar used for a power supply line.
従来から、電子機器の電力供給ラインには、配線用材料として、絶縁被覆が施されていない銅やアルミニウム等の板状または棒状等の導体、所謂バスバーが使用されている。このようなバスバーとして、対を成して平行に延伸する帯板状のバスバーの間に絶縁紙等からなる絶縁体を挟んだものが特許文献1に記載されている。
特許文献1の記載によれば、該バスバーは、インバータケース内に収容されたスイッチング素子パワーモジュールの上部に載置された平滑コンデンサとインバータケース周壁との間で、平滑コンデンサに沿って引き回されている。しかしながら、該バスバーでは、絶縁を確保するためのスペースが必要であり、バスバーを取り回す際の配置自由度が制限されるおそれがある。 According to the description in Patent Document 1, the bus bar is routed along the smoothing capacitor between the smoothing capacitor placed on the upper part of the switching element power module housed in the inverter case and the peripheral wall of the inverter case. ing. However, the bus bar requires a space for ensuring insulation, and there is a possibility that the degree of freedom in arrangement when the bus bar is routed may be limited.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、取り回しの際の配置自由度を向上することが可能なバスバーを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a bus bar that can improve the degree of freedom in arrangement during handling.
本発明に係るバスバーは、電源から電力を供給する第1の導体と、第2の導体とを備えるバスバーであって、第2の導体が、第1の導体の軸線方向に対して平行に延びるとともに、第1の導体を囲むように配置されていることを特徴とする。 The bus bar according to the present invention is a bus bar including a first conductor that supplies power from a power source and a second conductor, and the second conductor extends in parallel to the axial direction of the first conductor. And it is arrange | positioned so that a 1st conductor may be enclosed, It is characterized by the above-mentioned.
本発明に係るバスバーによれば、第1の導体を囲むように第2の導体を配置することにより、バスバーを、例えば一本の棒状に形成することができる。そのため、バスバーを小型化することができるとともに、その取り回しを簡素化することができる。その結果、バスバーを取り回す際の配置自由度を向上することが可能となる。 With the bus bar according to the present invention, the bus bar can be formed, for example, in a single bar shape by disposing the second conductor so as to surround the first conductor. Therefore, the bus bar can be reduced in size and the handling thereof can be simplified. As a result, it is possible to improve the degree of freedom in arrangement when handling the bus bars.
上記第1の導体の外周面及び第2の導体の内周面には、互いに噛み合うように凹凸が形成されていることが好ましい。 It is preferable that irregularities are formed on the outer peripheral surface of the first conductor and the inner peripheral surface of the second conductor so as to mesh with each other.
このようにすれば、互いに対向する第1の導体の外周面と第2の導体の内周面の表面積が増大するため、第1の導体と第2の導体との相互インダクタンスが増大し、バスバーの実効インダクタンスを低減することが可能となる。 In this way, the surface area of the outer peripheral surface of the first conductor and the inner peripheral surface of the second conductor facing each other increases, so that the mutual inductance between the first conductor and the second conductor increases, and the bus bar It is possible to reduce the effective inductance.
また、上記第1の導体と第2の導体との間には、絶縁体が配置されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that an insulator is disposed between the first conductor and the second conductor.
このようにすれば、第1の導体と第2の導体との短絡をより確実に防止することができるとともに、バスバーをより小型化することが可能となる。 In this way, it is possible to more reliably prevent a short circuit between the first conductor and the second conductor, and it is possible to further reduce the size of the bus bar.
本発明によれば、第1の導体の軸線方向に対して平行に延びるとともに、第1の導体を囲むように第2の導体を配置する構成とすることにより、バスバーを取り回す際の配置自由度を向上することが可能となる。 According to the present invention, the second conductor is disposed so as to extend parallel to the axial direction of the first conductor and surround the first conductor, thereby allowing freedom in arrangement when the bus bar is routed. The degree can be improved.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the figure, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts.
まず、図1を用いて、実施形態に係るバスバー10の構成について説明する。図1は、バスバー10の構成を示す図である。
First, the configuration of the
バスバー10は、例えば、インバータ等の電子機器において、電力用半導体デバイスであるIGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor )などのパワーモジュール20に電力を供給するために用いられる配線用材料である。バスバー10は、電源の正極とパワーモジュール20とを接続するためのバスバー(以下「Pバスバー」という)11と、電源の負極とパワーモジュール20とを接続するためのバスバー(以下「Nバスバー」という)12とを備えている。
The
Pバスバー11は、例えば断面が矩形の棒状部材である。このPバスバー11には、例えば銅やアルミニウムなどの導体が用いられる。すなわち、Pバスバー11は特許請求の範囲に記載の第1の導体に相当する。
The
Nバスバー12は、例えば、その断面が口の字状をした中空の棒状部材である。Nバスバー12は、Pバスバー11の軸線方向に対して平行に延びるとともに、Pバスバー11を囲むように配置されている。このNバスバー12にも、例えば銅やアルミニウムなどの導体が用いられる。すなわち、Nバスバー12は特許請求の範囲に記載の第2の導体に相当する。
The
Nバスバー11とPバスバー12とは、短絡しないように所定の間隔を空けて配置されている。また、Nバスバー11の外周面とPバスバー12の内周面との間には絶縁体13が設けられている。絶縁体13としては、放熱性(熱伝導率)や耐熱性に優れ且つ電流を流しにくい素材、例えば、絶縁紙、セラミックやポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)などが用いられる。なお、空気を絶縁体として用いてもよい。絶縁体13の厚さは、Pバスバー11とNバスバー12との電位差(例えば、数百〜2000V)を考慮して、絶縁破壊が起きない充分な厚さとなるように設定される。
The
絶縁体13及びNバスバー12それぞれの側面には、Pバスバー11とパワーモジュール20とを接続する配線(ワイヤ)21を取り出すための孔13a及び孔12aが形成されている。Pバスバー11とパワーモジュール20の電極とは、孔13a,孔12aを通してワイヤボンディングにより接続されている。一方、Nバスバー12とパワーモジュール20の電極も配線(ワイヤ)22によって接続されている。
A
続いて、図2及び図3を参照しつつ、従来のバスバー及び本実施形態に係るバスバー10それぞれの実効インダクタンスについて説明する。図2は、従来のバスバーの実効インダクタンスを説明するための図である。また、図3は、バスバー10の実効インダクタンスを説明するための図である。
Next, the effective inductances of the conventional bus bar and the
まず、図2に示されるように、一対の導体30,31が互いに平行に設けられた従来のバスバーの実効インダクタンスについて説明する。このバスバーの自己インダクタンスLs(H)は次式(1)により求められる。
Ls=μ0×N2×l×S ・・・(1)
ただし、μ0は透磁率(H/m)、Nは巻数、lは導体30,31の長さ(m)、Sは導体30,31の断面積(m2)である。
First, as shown in FIG. 2, the effective inductance of a conventional bus bar in which a pair of
Ls = μ 0 × N 2 × 1 × S (1)
Where μ 0 is the magnetic permeability (H / m), N is the number of turns, l is the length (m) of the
また、導体間の相互インダクタンスM(H)は次式(2)により算出される。
M=μ0×l×{(ln(2l/d)−1)/2π ・・・(2)
ただし、dは導体間の距離(m)である。
The mutual inductance M (H) between the conductors is calculated by the following equation (2).
M = μ 0 × 1 × {(ln (2l / d) −1) / 2π (2)
Where d is the distance (m) between the conductors.
従来のバスバーの実効インダクタンスLopは、上記式(1)から得られた自己インダクタンスLsと上記式(2)から得られた相互インダクタンスMを次式(3)に代入することにより求められる。
Lop=Ls1+Ls2−2M ・・・(3)
ただし、Ls1はバスバーを構成する一方の導体30の自己インダクタンス、Ls2は他方の導体31の自己インダクタンスである。
The effective inductance Lop of the conventional bus bar is obtained by substituting the self-inductance Ls obtained from the above equation (1) and the mutual inductance M obtained from the above equation (2) into the following equation (3).
Lop = Ls 1 + Ls 2 −2M (3)
However, Ls 1 is a self-inductance of one
一方、本実施形態に係るバスバー10の実効インダクタンスLoiは、上記式(1)から得られた自己インダクタンスLsと上記式(2)から得られた相互インダクタンスMを次式(4)に代入することにより求められる。
Loi=Ls1+Ls2−2M1−2M2−2M3−2M4 ・・・(4)
ただし、M1,M2,M3,M4それぞれは、Pバスバー11とNバスバー12の対向する4つの面についての相互インダクタンスである(図3参照)。
On the other hand, the effective inductance Loi of the
Loi = Ls 1 + Ls 2 −2M 1 −2M 2 −2M 3 −2M 4 (4)
However, M 1 , M 2 , M 3 , and M 4 are mutual inductances for four opposing surfaces of the
上記式(3)及び式(4)から明らかなように、本実施形態に係るバスバー10によれば、Pバスバー11とNバスバー12の対向する4つの面で相互インダクタンスが形成されることにより、従来のバスバーと比較して、Pバスバー11とNバスバー12との間の相互インダクタンスが大きくなるため、バスバー10の実効インダクタンスが低減される。その結果、スイッチング時にパワーモジュール20に加わる電圧(サージ電圧)を低く抑えることができるため、パワーモジュール20の耐久性や信頼性などを向上することができる。
As apparent from the above formulas (3) and (4), according to the
ここで、互いに対向するPバスバー11の外周面とNバスバー12の内周面の表面積を増大させるため、Pバスバー11の外周面及びNバスバー12の内周面に、互いに噛み合うように凹凸を形成してもよい。このようにすれば、対向するPバスバー11の外周面とNバスバー12の内周面の表面積がより増大されることによって、Pバスバー11とNバスバー12との相互インダクタンスが増大するため、バスバー10の実効インダクタンスをさらに低減することができる。なお、Pバスバー11の外周面及びNバスバー12の内周面の表面形状は、例えば、正弦波形状や稲妻形状などであってもよい。
Here, in order to increase the surface area of the outer peripheral surface of the
本実施形態によれば、Pバスバー11を囲むようにNバスバー12を配置することにより、バスバー10を一本の棒状に形成することができる。そのため、バスバー10を小型化することができるとともに、その取り回しを簡素化することができる。その結果、バスバー10を取り回す際の配置自由度を向上することが可能となる。
According to the present embodiment, by arranging the
また、このような構造とすることによって、バスバー10の強度を増大することができるため、振動耐久性や耐衝撃力を向上することが可能となる。
Further, by adopting such a structure, the strength of the
さらに、本実施形態によれば、Pバスバー11の外周面を囲むように配置されているNバスバー12に形成された配線取り出し用の孔12aから配線を取り出す構造としているため、孔12aの形成場所を変更することによって、全方位的に配線を取り出すことができる。そのため、配線方法の自由度を向上することが可能となるとともに、パワーモジュール20の実装位置や実装角度などの自由度を向上することが可能となる。
Furthermore, according to the present embodiment, since the wiring is taken out from the wiring taking-out
本実施形態によれば、Pバスバー11とNバスバー12との間に絶縁体13が配置されているため、Pバスバー11とNバスバー12との短絡をより確実に防止することができるとともに、バスバー10をより小型化することが可能となる。
According to this embodiment, since the
また、絶縁体13として熱伝導率が高い素材を使用することにより、Pバスバー11の放熱を促進することができるため、バスバー10の小型化、延いてはバスバー10が用いられる電子機器の小型化を実現することができる。また、該電子機器の損失を低減することが可能となる。
Moreover, since the heat dissipation of the
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、Pバスバー11の断面は矩形に限られず、Pバスバー11の形状は棒状に限られない。また、Nバスバー12は、Pバスバー11を囲むように配置されていればよく、その断面は口の字状に限られない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, the cross section of the
上記実施形態では、Pバスバー11を囲むようにNバスバー12を配置したが、Pバスバー11とNバスバー12を入れ替え、Nバスバー12を囲むようにPバスバー11を配置する構成としてもよい。
In the above embodiment, the
さらに、Nバスバー12の外周面に放熱フィンや冷却部材を設けることによって、バスバー10の放熱性をさらに向上することも可能である。
Furthermore, by providing heat radiating fins and cooling members on the outer peripheral surface of the
10…バスバー、11…Pバスバー、12…Nバスバー、13…絶縁体。 10 ... bus bar, 11 ... P bus bar, 12 ... N bus bar, 13 ... insulator.
Claims (3)
前記第2の導体は、前記第1の導体の軸線方向に対して平行に延びるとともに、前記第1の導体を囲むように配置されていることを特徴とするバスバー。 A bus bar comprising a first conductor for supplying power from a power source, and a second conductor,
The bus bar, wherein the second conductor extends parallel to the axial direction of the first conductor and is disposed so as to surround the first conductor.
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