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パワーデバイス&パワーモジュール

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大電流バスバーの接続安定とは?課題と対策・製品を解説

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パワーモジュールにおける大電流バスバーの接続安定とは?

パワーモジュールは、電力変換において重要な役割を担う電子部品です。特に大電流を扱う場合、パワーモジュールと外部回路を接続するバスバーの安定性は、システムの信頼性、効率、そして安全性を左右する極めて重要な要素となります。接続が不安定だと、発熱、電圧降下、さらには故障の原因となり、システム全体の性能低下や寿命短縮に繋がります。

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『ダーリントントランジスタ』は、低ベース電流から高いコレクタ電流を
得るために使用されるディスクリート半導体です。

複数のトランジスタを直結したダーリントン接続により、電流増幅率を
非常に大きくできる製品。一般的なトランジスタの電流増幅率(hFE)は
100程度ですが、ダーリントントランジスタは 2000以上が可能です。

これにより、僅かなベース電流で大きなコレクタ電流を流すことができます。

【ラインアップ(抜粋)】
■STMicroelectronics NPN ダーリントンペア ULN2803A
■Texas Instruments NPN ダーリントントランジスタ ULN2803ADW
■Toshiba NPN ダーリントントランジスタ 2SD1223(TE16L1,NQ)
■Allegro Microsystems NPN+PNPダーリントントランジスタ A2982SLWTR-T
■onsemi NPN ダーリントントランジスタ MJH11022G

※詳しくは関連リンクをご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【ディスクリート】ダーリントントランジスタ ラインアップ一覧

自動車用モータドライバー・大電力カインバータ・パワーモジュール内蔵用に
開発された堅牢で安価な大電流検出に適したシャントチップ抵抗器

■□■特徴■□■

■シンプルな構造にもかかわらず、吟味された抵抗素材と
熱放散性を重視した構造により、4端子品に匹敵する実装温度特性を有する
■小型にもかかわらずBVSは連続電流160A(0.2mΩ使用時)、
BVEは連続電流180A(0.2mΩ使用時)の検出が可能
■抵抗素体と端子部の接合は業界初の電子ビーム溶接を用いている
■抵抗素材にはマンガニンあるいは近年精密シャント用にドイツで
開発された新抵抗素材アルクロムを使用

■その他機能や詳細については、カタログダウンロード 
もしくはお問い合わせ下さい。

電流検出用 大電流シャントチップ抵抗器

『CURL-1510』は、Cuリボンを用いる事で電気容量の確保を実現した
Cuリボンレーザボンディング装置です。

Cuは電気的容量が有利なので、パワーモジュールの設計段階から
製造工程を変える事もできます。また、レーザ接合なので
モジュールへの加圧力が低く抑えられます。

【特長】
■成形しながら接合するので1台で異なる接合形状を混在させる事が可能
■段差のある形状でも接合でき、Cuリボン自体も倒れなどの耐性に優れています
■画像認識で接合箇所の位置補正をして接合する事で精度確保
■レーザ接合なのでモジュールへの加圧力が低く抑えられます

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

Cuリボンレーザボンディング装置『CURL-1510』

超音波全自動メタルボンダ 「REBO-Metal-S2」は、多彩な発振トリガーにより、様々なワーク(パワーモジュール端子部、バスバー、金属箔等)に対して最適な接合条件を実現します。
X・Y・Z・θ軸を搭載し、自動で認識後、任意のポイントに接合可能です。

【特長】
○ツール型ホーンの採用でパワーモジュールの端子部を
  接合可能とするクリアランスを実現
○接合ツールはネジ1本で簡単交換
○ボンディング全点の波形データを保存・判定が可能
○ボンディング点ごとに接合条件が設定可能
○X・Y・Z・θ軸を搭載し、自動で認識後、任意のポイントに接合

金属接合機 超音波全自動メタルボンダ REBO-Metal-S2

『CoreLok』は、Li-Ion電池パックの接合用のクラッド材です。

Bus-Barシステムではアルミニウムまたは銅のみの構成が可能。

マルチレイヤー製造手法によりエッジ接合部の安定した
品質を実現します。

※詳しくはPDFをダウンロード頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。

『CoreLok』

「バスバー」とは電源を供給体へ接続する導体です。
【活用シーン】
・電気自動車(EV)
・産業機器
・バッテリーの接続
・電装機器

絶縁性能を確保する為、導体にナイロン樹脂製カバーを外装した
"樹脂カバー品"、導体に絶縁コーティング(エポキシ樹脂系)を
粉体塗装することで要求性能をキープしている"絶縁コーティング品"をご用意。

【バスバー 特長】
■樹脂カバー仕様:同形状の多量生産でコスト競争力が高い
■絶縁コーティング仕様:絶縁被膜により複雑な形状にも対応
■ユニットに合せた個別設計で省スペース化
■自動組み立てによる省人化


※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【バスバー】ユニットに合せた個別設計・自動組立て 省スペース化も

銀めっきシリカフィラーを使用した当社独自の導電性接着剤です。

[特徴]
〇良好な導電性能…様々な部材に密着し、良好な導電性能を発揮します。
〇優れた耐マイグレーション性…銀量を少なくすることでマイグレーションのリスクを抑えます。
〇軽量で安価…コアを無機材にすることで銀と比べて約1/3の比重で軽量な素材です。

はんだの使えない場所に!高密着かつ低抵抗!導電性接着剤

CryoSaverシリーズのカレントリードは、過去10年以上に渡り、その卓越した性能を実証してまいりました。CryoSaverは最高の組立品質,機械的強度と性能で他社製品を凌駕しています。

●詳しくはお問い合わせ、または弊社低温機器製品カタログをご覧ください。
◎19年4月1日 総合カタログ改訂致しました。(下部URLご参照)

電流リード『CRYOSAVER』【HTS-110社製】

IGBT検査装置などに使用可能なコネクタを設計製作いたします。
貴社装置に適合するオリジナル商品を製作いたします。

自動車業界の製品検査装置に使用されています。

IGBT検査装置用 バットコンタクト

実績技術 ナノ関連はカーボンナノホーンを20%~30%含んだNanoカーボン物質に、Ptを37wt%で担持(下写真左)した結果、従来よりも電気抵抗の改善や、ナノ粒子が小さいのでPtの量を減らすことが可能となった。詳しくはお問い合わせ、またはカタログをご覧ください。

実績技術 ナノ関連

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パワーモジュールにおける大電流バスバーの接続安定

パワーモジュールにおける大電流バスバーの接続安定とは?

パワーモジュールは、電力変換において重要な役割を担う電子部品です。特に大電流を扱う場合、パワーモジュールと外部回路を接続するバスバーの安定性は、システムの信頼性、効率、そして安全性を左右する極めて重要な要素となります。接続が不安定だと、発熱、電圧降下、さらには故障の原因となり、システム全体の性能低下や寿命短縮に繋がります。

課題

熱膨張・収縮による接触不良

大電流通過時の発熱や周囲温度の変化により、バスバーとパワーモジュール端子の間で熱膨張・収縮が生じ、接触抵抗が増加しやすくなります。これがさらなる発熱を招き、悪循環に陥る可能性があります。

振動・衝撃による物理的緩み

車両や産業機器など、振動や衝撃が加わる環境下では、バスバーの固定が緩み、接触不良や断線のリスクが高まります。特に長期間の使用で顕著になります。

酸化・腐食による接触抵抗増大

バスバー表面の酸化や腐食は、接触抵抗を増大させ、電力損失を増加させます。湿度の高い環境や腐食性ガスが存在する場所では、この問題が深刻化します。

締め付けトルク管理の難しさ

バスバーの接続には適切な締め付けトルクが不可欠ですが、手作業での管理は難しく、過剰または不足な締め付けは、接触不良や端子の破損を引き起こす可能性があります。

​対策

高信頼性締結構造の採用

熱膨張・収縮や振動に強い、特殊な構造を持つ締結部品や締結方法を採用することで、長期的な接触安定性を確保します。

表面処理技術の最適化

バスバーや端子表面に、酸化や腐食を抑制し、導電性を向上させる特殊なめっきやコーティングを施します。

自動化された締結システム

トルク管理機能付きの電動工具や、締結プロセス全体を自動化するシステムを導入し、人為的なミスを排除し、均一な締め付けを実現します。

熱管理設計の最適化

バスバーの配置や形状を工夫し、放熱性を高めることで、大電流通過時の温度上昇を抑制し、熱膨張の影響を低減します。

​対策に役立つ製品例

高導電性合金バスバー

優れた導電性と耐熱性を持ち、熱膨張率が低く抑えられているため、大電流通過時の温度上昇や熱膨張による接触抵抗の増加を抑制します。

自己締め付け機能付き締結ボルト

振動や温度変化による緩みを自己補正する機構を備えており、長期間にわたり安定した接触圧を維持します。

低接触抵抗めっき端子

表面に特殊なめっき処理を施すことで、酸化や腐食を防ぎ、初期から低接触抵抗を実現し、電力損失を最小限に抑えます。

トルク管理付き自動締結ツール

設定されたトルク値で自動的に締結を行うため、作業者によるばらつきがなく、常に最適な締め付け状態を保証します。

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