JP2017091800A - 導電部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】導電部材の放熱性を向上させる。【解決手段】電線11を有する導電部材10であって、電線11と、電線11の外周面に密着する熱伝導シート18と、を備え、熱伝導シート18は、熱伝導シート18に対して、電線11の径方向について外方に突出した突出部20を有する。【選択図】図1
Description
本明細書に記載された技術は、導電部材に関する。
従来、図8に記載の導電部材1が知られている。この導電部材1は、芯線2の外周を絶縁性の合成樹脂からなる絶縁被覆3で包囲してなる電線4と、この電線4の端部から露出する芯線2に接続された端子5と、この端子5に接続されたバスバー6と、を備える。
端子5は板状をなす接続部7を有し、接続部7には芯線2の外周に圧着されるワイヤーバレル8が形成されている。接続部7にはボルト9が貫通される貫通孔(図示せず)が形成されている。
バスバー6は金属板材からなる。バスバー6にはボルト9が貫通される貫通孔(図示せず)が形成されている。
端子5の接続部7に形成された貫通孔と、バスバー6の貫通孔とを整合させた状態で、ボルト締めによって、端子5とバスバー6とが接続されるようになっている。
この種の導電部材1としては、例えば特開平8−83632号公報に記載のものが知られている。
近時、電気自動車や、ハイブリッド車のバッテリーに接続された導電部材に対して、比較的に大きな電流を流すことが求められている。すると、通電により発生する熱によって導電部材の温度が上昇する。すると、導電部材に接続された他の部品のうち、比較的に熱に弱い部品が熱によって不具合を起こすことが懸念される。
ジュールの法則によれば、t秒間の通電による発熱量Qは、導体の抵抗Rと、電流Iの二乗と、の積に比例する(Q=RI2t)。このように発熱量は電流の二乗に対応して増大するので、比較的に大きな電流が流される場合には、特に問題となる。
発熱量を減らすためには、導電部材の抵抗を減少させることが考えられる。導電部材の抵抗を減少させるためには、導電部材の断面積を大きくすることが考えられる。しかし、この手法によれば、導電部材が大型化するので現実的ではない。このため、通電時に導電部材を効率良く冷却することが望まれる。
本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、導電部材の放熱性を向上させる技術を提供することを目的とする。
本明細書に記載された技術は、導体を有する導電部材であって、前記導体と、前記導体の外周面に密着する熱伝導シートと、を備え、前記熱伝導シートは、前記熱伝導シートに対して前記導体と反対方向に突出した突出部を有する。
上記の構成によれば、通電時に導体で発生した熱は、導体の外周面から熱伝導シートへと伝達される。熱伝導シートに伝達された熱は、導体と反対方向に突出部へと伝導される。突出部へ伝導された熱は、熱伝導シートの外部へと放散される。このように、本構成によれば、導体で発生した熱は、熱伝導シートを介して導体から離れる方向へと速やかに伝達され、突出部から熱伝導シートの外部へと効率よく放散されるようになっている。このように導電部材の放熱性を向上させることができる。
本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記熱伝導シートはグラファイトを含むことが好ましい。
上記の構成によれば、グラファイトは高い熱伝導性を有するので、導電部材の放熱性を向上させることができる。
前記熱伝導シートは金属を含むことが好ましい。
上記の構成によれば、金属は高い熱伝導性を有するので、導電部材の放熱性を向上させることができる。
前記導体と、前記熱伝導シートとは、接着層を介して接着されていることが好ましい。
上記の構成によれば、導体と熱伝導シートとを、簡易な手法により密着させることができる。
前記導体は端子とすることができる。
上記の構成によれば、端子の放熱性を向上させることができる。端子においては、他の端子との接触部分における接触抵抗に起因して、導電時に熱が発生する。このため、本技術を端子に好適に適用することができる。
前記導体はバスバーとすることができる。
上記の構成によれば、バスバーの放熱性を向上させることができる。バスバーには比較的に電流値の大きな電流が流される。このため、本技術はバスバーに好適に適用することができる。
前記導体は電線とすることができる。
上記の構成によれば、電線の放熱性を向上させることができる。電線の電気抵抗値を下げようとすると、電線の直径を太くすることが考えられる。しかし、この手法によると、電線が大型化するので好ましくない。本技術を電線に適用することにより、電線の放熱性が向上するので、電線の直径を太くしなくても、電線の温度が過度に上昇することを抑制することができる。この結果、電線の小径化を図ることができる。
前記突出部は前記電線の延びる方向に沿って連続的に形成されていることが好ましい。
上記の構成によれば、電線の長さ寸法は比較的に大きいので、突出部についても、電線の長手方向についての長さ寸法を比較的に大きくすることができる。この結果、突出部の表面積を大きくすることができるので、熱伝導シートの放熱性を一層向上させることができる。
前記電線は、芯線の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線であることが好ましい。
上記の構成によれば、被覆電線の放熱性を向上させることができる。被覆電線は、芯線の外周に絶縁被覆を有するので、本技術を適用することにより、絶縁被覆の温度が過度に上昇することを抑制することができる。
前記突出部は、前記熱伝導シートの端部が接合された部分に形成されていることが好ましい。
上記の構成によれば、熱伝導シートを接合することによって突出部を形成することができるので、突出部を形成するために、別途、作業工程を増加させる必要がない。このため、導電部材の製造コストの増大を抑制することができる。
前記突出部は、放熱部材に接触していることが好ましい。
上記の構成によれば、熱伝導シートに伝達された熱は、突出部にまで伝導された後、突出部から放熱部材へと伝達される。これにより、導体で発生した熱は、導体、熱伝導シート、突出部、放熱部材へと速やかに移動するようになっている。この結果、導電部材の放熱効率を一層向上させることができる。
前記放熱部材は金属製のパイプであり、前記導体、及び前記熱伝導シートは前記パイプの内部に配されていることが好ましい。
上記の構成によれば、導体をパイプの内部に配する場合、パイプの内側に熱がこもることが懸念される。本技術によれば、導体で発生した熱が、パイプ内にこもることを抑制することができる。
本明細書に記載された技術によれば、導電部材の放熱性を向上させることができる。
<実施形態1>
本明細書に記載された技術の実施形態1を、図1から図2を参照しつつ説明する。本実施形態に係る導電部材10は、電線11と、電線11の端部に接続された端子12と、熱伝導シート18と、を備える。
本明細書に記載された技術の実施形態1を、図1から図2を参照しつつ説明する。本実施形態に係る導電部材10は、電線11と、電線11の端部に接続された端子12と、熱伝導シート18と、を備える。
(電線11)
電線11は、金属製の芯線13と、この芯線13の外周に絶縁性の合成樹脂が被覆された絶縁被覆14と、を有する。芯線13は、金属細線を撚り合わせてなる撚り線であってもよいし、また、棒状をなす単芯線であってもよい。電線11の断面は略円形状をなしている。また、芯線13の断面も略円形状をなしている。
電線11は、金属製の芯線13と、この芯線13の外周に絶縁性の合成樹脂が被覆された絶縁被覆14と、を有する。芯線13は、金属細線を撚り合わせてなる撚り線であってもよいし、また、棒状をなす単芯線であってもよい。電線11の断面は略円形状をなしている。また、芯線13の断面も略円形状をなしている。
芯線13を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。
(端子12)
端子12は、金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。端子12は、芯線13の外周に圧着されるワイヤーバレル15と、ワイヤーバレル15に連なる接続部16と、を有する。
端子12は、金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。端子12は、芯線13の外周に圧着されるワイヤーバレル15と、ワイヤーバレル15に連なる接続部16と、を有する。
端子12の表面には、金属製のメッキ層が形成されていてもよい。メッキ層を形成する金属としては、スズ、ニッケル、金、銀等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。
ワイヤーバレル15は、芯線13の外周を包囲する筒状に形成されている。ワイヤーバレル15は、1対のワイヤーバレル15片を芯線13の外周に巻き付くように圧着させるオープンバレルでもよいし、また、円環状をなすワイヤーバレル15の内部に芯線13を挿通させてワイヤーバレル15を径方向内方に圧縮させるクローズドバレルでもよい。
接続部16は略円板状をなしている。接続部16の略中央には、ボルトが貫通される貫通孔17が形成されている。
(熱伝導シート18)
絶縁被覆14の外周には、熱伝導シート18が配されている。絶縁被覆14の外面と、熱伝導シート18の内面とは接着層19を介して密着している(図2参照)。
絶縁被覆14の外周には、熱伝導シート18が配されている。絶縁被覆14の外面と、熱伝導シート18の内面とは接着層19を介して密着している(図2参照)。
絶縁被覆14の外周には、1つの熱伝導シート18が巻き付けられている。熱伝導シート18のうち、熱伝導シート18の長手方向に沿う1対の側縁同士は、接着層19が互いに向き合うようにして接着されている。熱伝導シート18のうち、1対の側縁同士が接着された部分は、電線11の径方向の外方に突出する突出部20とされる。突出部20は、電線11の延びる方向に沿って連続して延びて形成されている。
熱伝導シート18は、炭素材料製であってもよいし、また、金属製であってもよい。炭素材料としては、グラフェンを含むグラファイトであってもよいし、グラフェンと異なる炭素材料を含むグラファイトであってもよいし、グラファイトと異なる炭素材料であってもよい。本実施形態に係る熱伝導シート18は、グラフェンを含むグラファイトである。
また、熱伝導シート18を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、銀、銀合金等、必要に応じて任意の金属材料を適宜に選択することができる。
熱伝導シート18の熱伝導率は、90W/m・K以上が好ましく、230W/m・K以上がより好ましく、420W/m・K以上が特に好ましい。例えば、熱伝導シート18としては、熱伝導率が90W/m・K〜230W/m・Kの窒化アルミニウムを含む放熱シートを用いることができる。また、熱伝導シート18として、熱伝導率が230W/m・K〜420W/m・Kの金属製のシートを用いることができる。金属の熱伝導率としては、アルミニウム(237W/m・K)、金(293W/m・K)、銀(419W/m・K)、銅(398W/m・K)等の値が例示できる。また、熱伝導シート18として、熱伝導率が700W/m・K〜1600W/m・Kのグラファイトシートを用いることができる。
接着層19を構成する合成樹脂は、公知の接着剤を適宜に選択することができる。
(実施形態の作用、効果)
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、通電時に芯線13で発生した熱は、芯線13の外周面から絶縁被覆14へと伝達され、絶縁被覆14の外周面から熱伝導シート18へと伝達される。熱伝導シート18に伝達された熱は、電線11の径方向外方(芯線13と反対方向)に突出する突出部20へと伝導される。突出部20へ伝導された熱は、熱伝導シート18の外部へと放散される。このように、本構成によれば、芯線13で発生した熱は、熱伝導シート18を介し芯線13から離れる方向へと速やかに伝達され、突出部20から熱伝導シート18の外部へと効率よく放散されるようになっている。この結果、電線11の放熱性を向上させることができる。
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、通電時に芯線13で発生した熱は、芯線13の外周面から絶縁被覆14へと伝達され、絶縁被覆14の外周面から熱伝導シート18へと伝達される。熱伝導シート18に伝達された熱は、電線11の径方向外方(芯線13と反対方向)に突出する突出部20へと伝導される。突出部20へ伝導された熱は、熱伝導シート18の外部へと放散される。このように、本構成によれば、芯線13で発生した熱は、熱伝導シート18を介し芯線13から離れる方向へと速やかに伝達され、突出部20から熱伝導シート18の外部へと効率よく放散されるようになっている。この結果、電線11の放熱性を向上させることができる。
また、電線11の電気抵抗値を下げようとすると、電線11の直径を太くすることが考えられる。しかし、この手法によると、電線11が大型化するので好ましくない。本技術を電線11に適用することにより、電線11の放熱性が向上するので、電線11の直径を太くしなくても、電線11の温度が過度に上昇することを抑制することができる。この結果、電線11の小径化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、熱伝導シート18はグラファイトを含む。グラファイトは高い熱伝導性を有するので、電線11の放熱性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、電線11の絶縁被覆14と、熱伝導シート18とは、接着層19を介して接着されている。
これにより、電線11と熱伝導シート18とを、簡易な手法により密着させることができる。
また、本実施形態によれば、突出部20は電線11の延びる方向に沿って連続的に形成されている。
上記の構成によれば、電線11の長さ寸法は比較的に大きいので、突出部20についても、電線11の長手方向についての長さ寸法を比較的に大きくすることができる。この結果、突出部20の表面積を大きくすることができるので、熱伝導シート18の放熱性を一層向上させることができる。
また、本実施形態によれば、電線11は、芯線13の外周が絶縁被覆14で覆われた被覆電線である。
上記の構成によれば、電線11の放熱性を向上させることができる。電線11は、芯線13の外周に絶縁被覆14を有するので、本技術を適用することにより、絶縁被覆14の温度が過度に上昇することを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、突出部20は、熱伝導シート18の端部が接合された部分に形成されている。
上記の構成によれば、熱伝導シート18を接合することによって突出部20を形成することができるので、突出部20を形成するために、別途、作業工程を増加させる必要がない。このため、導電部材10の製造コストの増大を抑制することができる。
<実施形態2>
次に、本明細書に記載された技術の実施形態2を、図3を参照しつつ説明する。
次に、本明細書に記載された技術の実施形態2を、図3を参照しつつ説明する。
本実施形態においては、熱伝導シート30は、端子12のワイヤーバレル15の外周面に密着されている。熱伝導シート30には、ワイヤーバレル15の径方向外方(図3における上方)に突出する突出部31が形成されている。
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態によれば、端子12の放熱性を向上させることができる。端子12においては、他の端子12との接触部分における接触抵抗に起因して、導電時に熱が発生する。このため、本技術を端子12に好適に適用することができる。
<実施形態3>
次に、本明細書に記載された技術の実施形態3を、図4を参照しつつ説明する。本実施形態においては、2つの電線11が金属製のパイプ40の内部に挿通されている。パイプを構成する金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、銅、銅合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。
次に、本明細書に記載された技術の実施形態3を、図4を参照しつつ説明する。本実施形態においては、2つの電線11が金属製のパイプ40の内部に挿通されている。パイプを構成する金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、銅、銅合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。
電線11の外周に配された熱伝導シート18は突出部20を有する。この突出部20は、パイプ40の内面に接触している。
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態によれば、突出部20は、パイプ40の内面に接触している。
パイプ40は金属製であるので、放熱性に優れる。これにより、熱伝導シート18に伝達された熱は、突出部20にまで伝導された後、突出部20からパイプ40へと伝達される。これにより、電線11で発生した熱は、導体、熱伝導シート18、突出部20、パイプ40へと速やかに移動するようになっている。そして、パイプ40に伝達された熱は、パイプ40内を速やかに伝導してパイプ40の外面にまで達し、パイプ40の外面から外部に放散される。この結果、電線11の放熱効率を一層向上させることができる。
また、本実施形態のように、電線11をパイプ40の内部に配する場合、パイプ40の内側に熱がこもることが懸念される。本実施形態によれば、電線11で発生した熱が、パイプ40内にこもることを抑制することができる。
<実施形態4>
次に、本明細書に記載された技術の実施形態4を、図5を参照しつつ説明する。本実施形態においては、バスバー50(導電部材の一例)の外周面に熱伝導シート51が配されている。
次に、本明細書に記載された技術の実施形態4を、図5を参照しつつ説明する。本実施形態においては、バスバー50(導電部材の一例)の外周面に熱伝導シート51が配されている。
バスバー50は金属板材を所定の形状にプレス加工してなる。本実施形態に係るバスバー50は略長方形の板状をなしている。バスバー50には、ボルト(図示せず)が挿通される挿通孔52が貫通されている。
バスバー50を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択できる。バスバー50の表面には金属製のメッキ層が形成されていてもよい。メッキ層を形成する金属としては、スズ、ニッケル等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。
熱伝導シート51は、バスバー50の長手方向と交差する方向に突出する突出部53を有する。本実施形態においては、突出部53は、バスバー50の板面に沿う方向であって、且つ、バスバー50の長手方向と直交する方向に突出している。
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態においては、バスバー50の放熱性を向上させることができる。バスバー50には比較的に電流値の大きな電流が流されるので、本技術はバスバー50に好適に適用することができる。
<他の実施形態>
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
(1)本実施形態においては、端子12はいわゆる丸端子を用いたが、これに限られず、端子12としては、雄タブを有する雄端子でもよいし、雄タブが挿入される接続筒部を有する雌端子でもよい。また、電線11同士を接続するいわゆるスプライス端子でもよく、必要に応じて任意の端子を適宜に選択できる。
(2)本実施形態においては、熱伝導シート18は接着層19を介して導体に密着する構成としたが、これに限られない。例えば、熱伝導シート18が金属製である場合には、熱伝導シート18と導体とを溶接によって密着させてもよい。また、熱伝導シート18が合成樹脂製である場合には、熱伝導シート18を熱溶着させることによって熱伝導シート18と導体とを密着させてもよい。
(3)実施形態1においては、電線11に巻回された熱伝導シート18に形成された突出部20は、電線11の延びる方向に沿って連続して形成される構成としたが、これに限られず、突出部20は、電線11の延びる方向に沿って、離散的に間隔を空けて形成される構成としてもよい。
(4)実施形態1においては、1つの熱伝導シート18を電線11に巻回し、熱伝導シート18の長手方向に沿って延びる1対の側縁部を貼着することにより突出部20を形成する構成としたが、これに限られない。例えば、図6に示すように、2つの熱伝導シート60の間に電線11を挟んだ状態で、2つの熱伝導シート60を接着層61によって互いに貼着することにより、電線11の径方向の両端部側に、電線11の径方向の外方に突出する1対の突出部62を形成する構成としてもよい。
(5)実施形態1においては、1つの熱伝導シート18を電線11に巻回し、熱伝導シート18の長手方向に沿って延びる1対の側縁部を貼着することにより突出部20を形成する構成としたが、これに限られない。例えば、図7に示すように、1つの熱伝導シート70を電線11に巻回し、電線11の周囲を周方向に1周させた部分で熱伝導シート70同士を接着層72によって接着し、熱伝導シート70の長手方向に沿って延びる1つの端縁を外方に延出させることにより突出部71を形成する構成としてもよい。
(6)本実施形態においては、電線11は被覆電線としたが、これに限られず、絶縁被覆14を有しない、いわゆる裸電線であってもよい。すなわち、芯線13の外周に直接に熱伝導シート18が密着される構成であってもよい。
(7)本実施形態においては、電線11の断面形状は略円形状をなす構成としたが、これに限られず、電線11の断面形状は、三角形、四角形等の多角形状であってもよいし、また、長円形状、楕円形状等、必要に応じて任意の形状とすることができる。
(8)本実施形態においては、熱伝導シート18はグラファイトとしたが、これに限られず、熱伝導シート18は金属を含む構成としてもよい。
(9)実施形態4においては、突出部20は、バスバーの板面に沿う方向に突出すると共に、バスバーの長手方向に直交する方向に突出する構成としたが、これに限られず、突出部20は、バスバーの板面に直交する方向に突出する構成としてもよいし、また、バスバーの長手方向に沿って突出する構成としてもよく、必要に応じて任意の方向に突出する構成とすることができる。
(10)実施形態3においては、放熱部材としてパイプ40を用いたが、これに限られず、放熱部材としては、ヒートシンク、ヒートパイプ等、必要に応じて任意の放熱部材を適宜に選択することができる。
10:導電部材
11:電線
12:端子
18,30,51,60,70:熱伝導シート
19:接着層
20,31,53,62,71:突出部
40:パイプ
50:バスバー
11:電線
12:端子
18,30,51,60,70:熱伝導シート
19:接着層
20,31,53,62,71:突出部
40:パイプ
50:バスバー
Claims (12)
- 導体を有する導電部材であって、
前記導体と、
前記導体の外周面に密着する熱伝導シートと、を備え、
前記熱伝導シートは、前記熱伝導シートに対して前記導体と反対方向に突出した突出部を有する、導電部材。 - 前記熱伝導シートはグラファイトを含む請求項1に記載の導電部材。
- 前記熱伝導シートは金属を含む請求項1に記載の導電部材。
- 前記導体と、前記熱伝導シートとは、接着層を介して接着されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の導電部材。
- 前記導体が端子である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の導電部材。
- 前記導体がバスバーである請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の導電部材。
- 前記導体が電線である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の導電部材。
- 前記突出部は前記電線の延びる方向に沿って連続的に形成されている請求項7に記載の導電部材。
- 前記電線は、芯線の外周が絶縁被覆で覆われた被覆電線である請求項7または請求項8に記載の導電部材。
- 前記突出部は、前記熱伝導シートの端部が接合された部分に形成されている請求項1から9のいずれか一項に記載の導電部材。
- 前記突出部は、放熱部材に接触している請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の導電部材。
- 前記放熱部材は金属製のパイプであり、前記導体、及び前記熱伝導シートは前記パイプの内部に配されている請求項11に記載の導電部材。
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