特許 7228099 温度センサ一体型バスバー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-15

(45)【発行日】2023-02-24

(54)【発明の名称】温度センサ一体型バスバー

(51)【国際特許分類】

   G01K 1/14 20210101AFI20230216BHJP

   H02K 11/25 20160101ALI20230216BHJP

   G01K 1/08 20210101ALI20230216BHJP

【ＦＩ】

G01K1/14 L

H02K11/25

G01K1/08 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019167590

(22)【出願日】2019-09-13

(65)【公開番号】P2021043168

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-02-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近藤 史哉

(72)【発明者】

【氏名】池田 幸雄

【審査官】平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２２５９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００７５１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｋ １／００－１９／００

Ｈ０２Ｋ １１／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給対象に電流を供給するバスバーと、温度センサと、前記バスバーの一部を囲うと共に前記バスバー及び前記温度センサを一体的に保持する樹脂部とを備え、前記樹脂部が前記バスバーの熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する樹脂材料からなる温度センサ一体型バスバーであって、
熱膨張による前記バスバーと前記樹脂部との間の隙間の発生を抑制する隙間発生抑制構造を備え、
前記バスバーは、前記バスバーの屈曲により形成された第１線状部と第２線状部と、前記第１線状部と前記第２線状部との間に形成された第３線状部と、を有し、
前記隙間発生抑制構造は、前記温度センサと、前記樹脂部における前記温度センサの周辺部とを、前記第１線状部と前記第２線状部との間に挟む構造であるとともに、前記温度センサと、前記樹脂部における前記温度センサの周辺部とを、前記第１線状部、前記第２線状部、及び前記第３線状部により枠囲する構造であり、
前記第３線状部は、前記温度センサが配置された側の側面とは反対側の側面が前記樹脂部から露出している、
温度センサ一体型バスバー。

【請求項2】

前記樹脂部は、前記第１線状部及び前記第２線状部における前記第３線状部側の一部を囲んでいる、
請求項１に記載の温度センサ一体型バスバー。

【請求項3】

前記第３線状部は、直線状に形成され、
前記バスバーは、前記第３線状部と平行な第４線状部及び第５線状部を有し、
前記第１線状部が前記第３線状部と前記第４線状部との間に形成され、前記第２線状部が前記第３線状部と前記第５線状部との間に形成されている、
請求項１又は２に記載の温度センサ一体型バスバー。

【請求項4】

供給対象に電流を供給するバスバーと、温度センサと、前記バスバーの一部を囲うと共に前記バスバー及び前記温度センサを一体的に保持する樹脂部とを備え、前記樹脂部が前記バスバーの熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する樹脂材料からなる温度センサ一体型バスバーであって、
熱膨張による前記バスバーと前記樹脂部との間の隙間の発生を抑制する隙間発生抑制構造を備え、
前記隙間発生抑制構造は、前記樹脂部の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する枠体により前記温度センサを前記バスバー及び前記樹脂部の一部と共に囲む構造である、
温度センサ一体型バスバー。

【請求項5】

前記枠体は、前記バスバーの熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する、
請求項４に記載の温度センサ一体型バスバー。

【請求項6】

前記枠体は、前記バスバーの延伸方向から見た外径が矩形状である、
請求項４又は５に記載の温度センサ一体型バスバー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度センサを一体化したバスバーに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動モータのステータに電流を流すためのバスバーに温度センサが付設された温度センサ付きバスバーが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には、ステータコアから突出したコイルエンドに中性点バスバーが接続され、この中性点バスバーに設けられた樹脂からなる固定部に伸縮構造を介してモールド部が取り付けられ、このモールド部に温度センサがモールドされた回転電機が記載されている。伸縮構造は、例えば固定部に設けられた複数の歯とモールド部に設けられた複数の歯とが噛み合う構造である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－６３６３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１に記載のものでは、中性点バスバーと温度センサとの間に伸縮構造により連結された固定部及びモールド部が介在するので、中性点バスバーの熱が温度センサの検出部に熱伝導しにくく、高い検出精度が得られない。また、中性点バスバーの金属と固定部の樹脂とは熱膨張率が異なるので、中性点バスバーの温度が上昇した際に固定部との間に隙間が生じるおそれがある。そして、この隙間によっても熱伝導性が悪化し、温度センサの検出精度がさらに低下する懸念がある。

【0006】

そこで、本発明は、バスバーの温度の検出精度を高めることができる温度センサ一体型バスバー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】

【0007】

本発明は、上記課題を解決することを目的として、供給対象に電流を供給するバスバーと、物理量を検出する温度センサと、前記バスバーの一部を囲うと共に前記バスバー及び前記温度センサを一体的に保持する樹脂部とを備え、前記樹脂部が前記バスバーの熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する樹脂材料からなる温度センサ一体型バスバーであって、熱膨張による前記バスバーと前記樹脂部との間の隙間の発生を抑制する隙間発生抑制構造を備える、温度センサ一体型バスバーを提供する。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る温度センサ一体型バスバーによれば、バスバーの温度の検出精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る温度センサ一体型バスバーを電動モータ及びインバータと共に示す斜視図である。（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線における温度センサ一体型バスバーの断面図である。

【図2】（ａ）は比較例に係る温度センサ一体型バスバーの概略の構成を示す斜視図である。（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線における温度センサ一体型バスバーの断面図である。

【図3】（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る温度センサ一体型バスバーの構成を示す斜視図である。（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ線における温度センサ一体型バスバーの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［第１の実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る温度センサ一体型バスバーを電動モータ及びインバータと共に示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ線における温度センサ一体型バスバーの断面図である。

【0011】

図１（ａ）に示すように、温度センサ一体型バスバー１は、電流の供給対象である電動モータ４とインバータ５との間に配置され、インバータ５から電動モータ４への電流供給経路を構成する。

【0012】

温度センサ一体型バスバー１は、２本のバスバー１０と、温度センサ２と、２本のバスバー１０の一部を囲うと共に、これら２本のバスバー１０と温度センサ２とを一体的に保持する樹脂部３とを備えている。なお、以下の説明では、便宜上、図１（ｂ）に示す図面上方及び図面下方に対応して「上」「下」の語を用いているが、この「上」「下」は必ずしも温度センサ一体型バスバー１の使用状態における鉛直方向の上下を特定するものではない。

【0013】

それぞれのバスバー１０は、断面矩形状の導電性金属からなり、複数箇所で屈曲されて複数の線状部が形成されている。この導電性金属としては、例えば銅を好適に用いることができるが、アルミニウムであってもよい。複数の線状部には、樹脂部３における温度センサ２の周辺部を挟む第１線状部１１及び第２線状部１２と、第１線状部１１と第２線状部１２との間に直線状に形成された第３線状部１３と、第３線状部１３と平行な第４線状部１４及び第５線状部１５とが含まれる。

【0014】

第１線状部１１は、第３線状部１３と第４線状部１４との間に形成され、第２線状部１２は、第３線状部１３と第５線状部１５との間に形成されている。第３線状部１３は、一部が樹脂部３の上面３ａから露出している。より具体的には、第３線状部１３における温度センサ２が配置された側の側面１３ａとは反対側の側面１３ｂが樹脂部３の上面３ａから露出している。

【0015】

第１線状部１１及び第２線状部１２は、第３線状部１３の両端部から下方に延在し、樹脂部３の下面３ｂから突出している。樹脂部３は、第３線状部１３における側面１３ａ側の一部を覆うと共に、第１線状部１１及び第２線状部１２における第３線状部１３側の一部を囲んでいる。

【0016】

本実施の形態では、第１線状部１１と第３線状部１３とがなす角、及び第２線状部１２と第３線状部１３とがなす角が鈍角であるが、これらの角が直角又は鋭角であってもよい。なお、本実施の形態では、樹脂部３における上面３ａと下面３ｂとの間の側面３ｃからはバスバー１０が露出していないが、例えば第１線状部１１及び第２線状部１２の一部が側面３ｃから露出していてもよい。

【0017】

第４線状部１４及び第５線状部１５は、第１線状部１１及び第２線状部１２のそれぞれの下端部から互いに逆方向に延在している。なお、図１（ａ）では、第４線状部１４及び第５線状部１５の一部を直線で簡略化して示している。

【0018】

樹脂部３は、例えばバスバー１０の熱膨張係数の約１０倍の熱膨張係数の樹脂を材料とし、略直方体形状に形成されている。また、通常のナイロンが熱伝導率０．２Ｗ/ｍＫであるのに対し、樹脂部３の樹脂材料としては、熱伝導率が５Ｗ/ｍＫ以上の樹脂材料（例えば高熱伝導性ポリエステル）を用いている。

【0019】

上記のように構成された温度センサ一体型バスバー１は、直線状の導電性金属素材を複数箇所で屈曲し、第１乃至第５線状部１１～１５を有するバスバー１０を形成する曲げ加工工程と、曲げ加工された２本のバスバー１０を温度センサ２と共に金型に配置する配置工程と、金型へ溶融した樹脂を注入することで樹脂部３をモールド成形すると共に２本のバスバー１０と温度センサ２とを一体化する成形工程とによって製造される。

【0020】

温度センサ一体型バスバー１は、バスバー１０を流れる電流によるジュール熱によってバスバー１０が発熱すると、発生した熱が樹脂部３における温度センサ２の周辺部に伝導し、温度センサ２によって検出される温度が上昇する。温度センサ２の検出信号は、図略のコントローラに出力される。コントローラは、温度センサ２による検出温度が所定値以上に上昇すると、例えばインバータ３のスイッチング素子のデューティ比を下げることにより、電動モータ４を過熱から保護する。

【0021】

また、温度センサ一体型バスバー１は、温度上昇に伴う熱膨張によるバスバー１０と樹脂部３との間の隙間の発生を抑制する隙間発生抑制構造を備えている。本実施の形態では、この隙間発生抑制構造が、温度センサ２と、樹脂部３における温度センサ２の周辺部とを、バスバー１０の屈曲により形成された第１線状部１１と第２線状部１２との間に挟む構造である。より詳細には、温度センサ２と、樹脂部３における温度センサ３の周辺部とを、第１線状部１１、第２線状部１２、及び第３線状部１３によって三方から囲むように枠囲する構造である。

【0022】

本実施の形態では、この隙間発生抑制構造により、昇温時において、バスバー１０よりも熱膨張係数が大きい樹脂部３が膨張することを抑える力が発生し、第１線状部１１と樹脂部３との間、及び第２線状部１２と樹脂部３との間に隙間が発生することが抑制される。また、第３線状部１３における温度センサ２側の側面１３ａと樹脂部３との間に隙間が発生することも抑制される。

【0023】

（比較例）
図２（ａ）は比較例に係る温度センサ一体型バスバー１Ａの構成例を示す斜視図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ－Ｂ線における温度センサ一体型バスバー１Ａの断面図である。この温度センサ一体型バスバー１Ａは、２本のバスバー１０Ａと、温度センサ２と、モールド成形された直方体状の樹脂部３Ａとを有している。バスバー１０Ａは、樹脂部３Ａの内部及びその周辺部において直線状であり、樹脂部３Ａの上面３ａ及び下面３ｂに対して平行に樹脂部３Ａを貫通し、樹脂部３Ａの側面３ｃから突出している。

【0024】

この温度センサ一体型バスバー１Ａでは、樹脂部３Ａが熱膨張したとき、この膨張が抑制されないので、樹脂部３Ａとバスバー１０Ａとの間に隙間が発生しやすい。このような隙間が発生すると、バスバー１０Ａの熱が樹脂部３Ａに伝導しにくくなるので、温度センサ２によるバスバー１０Ａの温度の検出精度が低下してしまう。

【0025】

（実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る温度センサ一体型バスバー１によれば、比較例に係る温度センサ一体型バスバー１Ａに比較して、上記の隙間発生抑制構造によってバスバー１０と樹脂部３との間に隙間が発生することが抑制されるので、温度センサ２によるバスバー１０の温度の検出精度を高めることができる。また、温度センサ２が第１乃至第３線状部１１～１３によって三方から囲まれるように配置されるので、バスバー１０の熱が効率よく温度センサ２に伝導する。これにより、さらに温度の検出精度を高めることができる。

【0026】

また、本実施の形態に係る温度センサ一体型バスバー１では、第３線状部１３における温度センサ２とは反対側の側面１３ｂが樹脂部３の上面３ａから露出しているので、第３線状部１３の熱が過度に樹脂部３に籠ることがなく、バスバー１０の温度をより正確に検出することができる。

【0027】

なお、上記の実施の形態では、第１線状部１１及び第２線状部１２が樹脂部３の下面３ｂから突出した場合について説明したが、これに限らず、第１線状部１１及び第２線状部１２の全体が樹脂部３内に配置され、第４線状部１４及び第５線状部１５が樹脂部３の側面３ｃから突出していてもよい。また、第３線状部１３の側面１３ｂを樹脂部３の上面３ａから露出させなくともよい。

【0028】

［第２の実施の形態］
次に、図３を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態に係る温度センサ一体型バスバー１Ｂを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ線における断面図である。

【0029】

本実施の形態に係る温度センサ一体型バスバー１Ｂは、２本のバスバー１０Ｂと、温度センサ２と、２本のバスバー１０Ｂの長手方向の一部を囲うと共に、これら２本のバスバー１０Ｂと温度センサ２とを一体的に保持する樹脂部３Ｂとを備えている。また、温度センサ一体型バスバー１Ｂは、樹脂部３Ｂの熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する枠体６を備え、この枠体６によって温度センサ２をバスバー１０Ｂ及び樹脂部３Ｂの一部と共に囲む構造により、熱膨張によるバスバー１０Ｂと樹脂部３Ｂとの間の隙間の発生を抑制する隙間発生抑制構造が設けられている。

【0030】

バスバー１０Ｂは、断面矩形状の導電性金属からなり、直線状に形成されている。樹脂部３Ｂは直方体状であり、モールド成形にされて２本のバスバー１０Ｂ及び温度センサ２を一体的に保持している。バスバー１０Ｂは、樹脂部３Ｂの内部及びその周辺部において直線状であり、樹脂部３Ｂの上面３ａ及び下面３ｂに対して平行に樹脂部３Ｂを貫通し、樹脂部３Ｂの側面３ｃから突出している。

【0031】

枠体６は、バスバー１０Ｂの延伸方向に対して垂直な方向に樹脂部３Ｂを囲む環状である。本実施の形態では、バスバー１０Ｂの延伸方向に沿って見た枠体６の形状が矩形状である。枠体６は、バスバー１０Ｂの熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する金属からなり、例えば鉄製である。枠体６の内面６ａは、樹脂部３Ｂの上面３ａ及び下面３ｂならびに側面３ｃのそれぞれの一部に密着している。

【0032】

温度センサ一体型バスバー１Ｂの製造時には、樹脂部３Ｂを成形した後に枠体６を嵌め合わせてもよく、樹脂部３Ｂをモールド成形する際の金型に枠体６を２本のバスバー１０Ｂ及び温度センサ２と共に配置し、樹脂部３Ｂによってこれらを一体化してもよい。

【0033】

この温度センサ一体型バスバー１Ｂによれば、枠体６が温度センサ２をバスバー１０Ｂ及び樹脂部３Ｂの一部と共に囲んでいるので、昇温時において樹脂部３０Ｂの膨張が枠体６により抑えられ、バスバー１０Ｂと樹脂部３Ｂと間に隙間が生じることを抑えることができる。また、バスバー１０Ｂの熱膨張係数よりも樹脂部３Ｂの熱膨張係数の方が大きいので、昇温時には樹脂部３Ｂの外方への熱膨張が抑制されて樹脂部３Ｂとバスバー１０Ｂとがより強く密着する。これにより、第１の実施の形態と同様に、温度センサ２によるバスバー１０Ｂの温度の検出精度を高めることができる。

【0034】

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

【0035】

［１］供給対象に電流を供給するバスバー（１０，１０Ｂ）と、温度センサ（２）と、前記バスバー（１０，１０Ｂ）の一部を囲うと共に前記バスバー（１０，１０Ｂ）及び前記温度センサ（２）を一体的に保持する樹脂部（３，３Ｂ）とを備え、前記樹脂部（３）が前記バスバー（１０，１０Ｂ）の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有する樹脂材料からなる温度センサ一体型バスバー（１）であって、熱膨張による前記バスバー（１０，１０Ｂ）と前記樹脂部（３０）との間の隙間の発生を抑制する隙間発生抑制構造を備える、温度センサ一体型バスバー（１，１Ｂ）。

【0036】

［２］前記バスバー（１０）は、前記バスバー（１０）の屈曲により形成された第１線状部（１１）と第２線状部（１２）とを有し、前記隙間発生抑制構造は、前記温度センサ（２）と、前記樹脂部（３）における前記温度センサ（２）の周辺部とを、前記第１線状部（１１）と前記第２線状部（１２）との間に挟む構造である、上記［１］に記載の温度センサ一体型バスバー（１）。

【0037】

［３］前記バスバー（１０）は、前記第１線状部（１１）と前記第２線状部（１２）との間に形成された第３線状部（１３）と有し、前記隙間発生抑制構造は、前記温度センサ（２）と、前記樹脂部（３）における前記温度センサ（２）の周辺部とを、前記第１線状部（１１）、前記第２線状部（１２）、及び前記第３線状部（１３）により枠囲する構造である、上記［２］に記載の温度センサ一体型バスバー（１）。

【0038】

［４］前記樹脂部（３）は、前記第１線状部（１１）及び前記第２線状部（１２）における前記第３線状部（１３）側の一部を囲んでいる、上記［３］に記載の温度センサ一体型バスバー（１）。

【0039】

［５］前記第３線状部（１３）は、前記温度センサ（２）が配置された側の側面（１３ａ）とは反対側の側面（１３ｂ）が前記樹脂部（３）から露出している、上記［３］又は［４］に記載の温度センサ一体型バスバー（１）。

【0040】

［６］前記第３線状部（１３）は、直線状に形成され、前記バスバー（１０）は、前記第３線状部（１３）と平行な第４線状部（１４）及び第５線状部（１５）を有し、前記第１線状部（１１）が前記第３線状部（１３）と前記第４線状部（１４）との間に形成され、前記第２線状部（１２）が前記第３線状部（１３）と前記第５線状部（１５）との間に形成されている、上記［３］乃至［５］の何れかに記載の温度センサ一体型バスバー（１）。

【0041】

［７］前記隙間発生抑制構造は、前記樹脂部（３Ｂ）の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する枠体（６）により前記温度センサ（２）を前記バスバー（１０Ｂ）及び前記樹脂部（３Ｂ）の一部と共に囲む構造である、上記［１］に記載の温度センサ一体型バスバー（１Ｂ）。

【0042】

［８］前記枠体（６）は、前記バスバー（１０Ｂ）の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する、上記［７］に記載の温度センサ一体型バスバー（１Ｂ）。

【0043】

［９］前記枠体（６）は、前記バスバー（１０Ｂ）の延伸方向から見た外形が矩形状である、上記［７］又は［８］に記載の温度センサ一体型バスバー（１Ｂ）。

【0044】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【0045】

また、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で変形して実施することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、温度センサ一体型バスバー１，１Ｂが２本のバスバー１０，１０Ｂを有する場合について説明したが、バスバー１０，１０Ｂの本数は１本でも３本以上でもよい。

【0046】

また、上記の実施の形態では、樹脂部３，３Ｂを直方体形状として説明したが、円筒形や他の形状であってもよい。なお、この場合、枠材の形状は樹脂部の形状に対応した形状とすべきである。

【0047】

また、上記の実施の形態では、長手方向に対して垂直な断面が矩形形のバスバー１０，１０Ｂを用いる場合について説明したが、バスバーの断面は円形状であってもよい。

【符号の説明】

【0048】

１，１Ｃ…温度センサ一体型バスバー
１０，１０Ｂ…バスバー
１１…第１線状部
１２…第２線状部
１３…第３線状部
１４…第４線状部
１５…第５線状部
２…温度センサ
３，３Ｂ…樹脂部
６…枠体

【図1】

【図2】

【図3】