CN108028143A - 薄膜电容器、连结型电容器、逆变器以及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

具备：金属化薄膜(3a和3b)卷绕在包含绝缘材料的芯体(4)而成的主体(5)；和分别设置在主体(5)的轴长方向的两端面的第1、第2端子电极(6a、6b)，芯体(4)中，垂直于轴长方向(z方向)的截面具有：具有长径和短径的长圆形形状的外周(7)；和形成沿长径的缝隙的内周(8)。通过具备这样的芯体(4)，能够抑制金属化薄膜(3a、3b)的松弛、金属化薄膜(3a、3b)间的空隙的产生，能够成为绝缘性高的薄膜电容器(A)。

Description

薄膜电容器、连结型电容器、逆变器以及电动车辆
技术领域
本发明涉及薄膜电容器、连结型电容器、逆变器以及电动车辆。
背景技术
薄膜电容器例如将具有电介质薄膜和电极膜的金属化薄膜卷绕于金属制的卷芯来构成电容器主体(以下，称为主体)(例如，参照专利文献1)，在该主体的轴长方向的两端部分别设置有利用金属喷镀形成的端子电极，其中上述电介质薄膜将聚丙烯树脂薄膜化后得到，上述电极膜利用蒸镀形成在该电介质薄膜的表面。
在这样的薄膜电容器中，金属制卷芯不被抽出而是直接使用。金属制卷芯具有良好的热传导，且热强度、机械强度高，所以散热性出色，即使在比较高温下使用，金属化薄膜的松弛、变形也少，大口径的卷芯的使用也很容易，也能够缠绕硬度高的金属化薄膜。
此外，在近年的薄膜电容器中，随着以生产效率、材料损耗的降低为目的，推进着薄膜电容器每1元件的电容、尺寸的大型化，大多使用以省空间化为目的而加工成扁平的截面为卵形的薄膜电容器。通常，对这样的卵形的薄膜电容器使用圆筒型的卷芯，不将卷芯抽出，而是与元件一起进行扁平加工。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开昭64-55816号公报
发明内容
本公开的薄膜电容器具备：在包含绝缘材料的芯体卷绕金属化薄膜而成的主体；和分别设置在该主体的轴长方向的两端面的第1、第2端子电极，并且所述芯体中，垂直于所述轴长方向的截面具有：具有长径和短径的长圆形形状的外周；和形成沿所述长径的缝隙的内周。
本公开的连结型电容器利用汇流条将多个上述的薄膜电容器连接而成。
本公开的逆变器具备：包括开关元件的桥接电路；和与该桥接电路连接的电容部，所述电容部是上述的薄膜电容器或者连结型电容器。
本公开的电动车辆具备：电源；与该电源连接的上述的逆变器；与该逆变器连接的电动机；以及由该电动机驱动的车轮。
附图说明
图1示意性表示横截面是椭圆状的薄膜电容器的构成，(a)是侧视图，(b)是展开立体图，(c)是芯体的横截面图。
图2示意性表示第1实施方式的薄膜电容器，(a)是主体的横截面图，(b)是说明芯体尺寸的横截面图，(c)是芯体的立体图。
图3(a)、(b)是表示第1实施方式的芯坯体的一例的截面图。
图4示意性表示第1实施方式的薄膜电容器，(a)是主体的yz纵截面图，(b)是变形例的xz纵截面图，(c)是图4(b)的芯体的立体图，(d)是表示又一变形例的芯体的端面的侧视图。
图5示意性表示第2实施方式的薄膜电容器，(a)是主体的横截面图，(b)是说明芯体尺寸的横截面图，(c)是芯体的立体图。
图6是表示第2实施方式的芯坯体的一例的截面图。
图7(a)～(d)是表示第2实施方式的芯体的变形例的横截面图。
图8示意性表示第2实施方式的薄膜电容器，(a)、(b)是主体的yz纵截面图，(c)是图8(b)的芯体的立体图。
图9是示意性表示连结型电容器的立体图。
图10是用于说明逆变器的构成的示意结构图。
图11是表示电动车辆的示意结构图。
具体实施方式
图1示意性表示横截面为椭圆状的薄膜电容器A的构成的一例，(a)是侧视图，(b)是展开立体图，(c)是芯体的横截面图。在各附图中为了便于说明而附加xyz坐标轴。
如图1(a)所示，薄膜电容器A具备：主体5、第1端子电极6a以及第2端子电极6b。主体5中，金属化薄膜3a、3b如图1(b)所示那样被重叠并卷绕在包含绝缘材料的芯体4上。金属化薄膜3a在电介质薄膜1a的一个面具备电极膜2a，金属化薄膜3b在电介质薄膜1b的一个面具备电极膜2b。
如图1(a)所示，第1端子电极6a位于芯体4的轴长方向(z方向)上的主体5的一个端面，第2端子电极6b位于另一个端面。第1端子电极6a与电极膜2a电连接，第2端子电极6b与电极膜2b电连接。
另外，在图1(b)中，为了易于观察薄膜电容器A的构成，记载为电介质薄膜1a、1b、电极膜2a、2b的厚度从图1(b)的内侧朝向跟前侧变厚，但是实际上它们的厚度是恒定的。此外，在图1(b)中，省略了第1、第2端子电极6a、6b的记载。
金属化薄膜3a具有：在电介质薄膜1a的一个面上具有电极膜2a的部分；和电介质薄膜1a露出的部分(以下，称为电介质薄膜露出部)15a。电介质薄膜露出部11a在金属化薄膜3a的宽度方向(z方向)的一端部侧被设置成在长边方向上连续。金属化薄膜3b具有：在电介质薄膜1b的一个面上具有电极膜2b的部分；和电介质薄膜1b露出的部分(以下，称为电介质薄膜露出部)15b。电介质薄膜露出部15b在金属化薄膜3b的宽度方向(z方向)的一端侧被设置成在长边方向上连续。
金属化薄膜3a、3b被重叠成电介质薄膜露出部15a、15b位于金属化薄膜3a、3b的宽度方向(z方向)上的互不相同的一侧。此外，金属化薄膜3a、3b中，宽度方向(z方向)上的另一个端部(具有电极膜2a、2b的端部)在错开成分别在宽度方向(z方向)上突出的状态下被重叠。即，主体5的金属化薄膜3a、3b如图1(b)所示那样层叠卷绕在芯体4上。
如图1(c)所示，芯体4的垂直于轴长方向(z方向)的截面(以下，有时也称为横截面)具有长圆形形状的外周7和内周8。外周7具有长径d1和短径d2。内周8形成有沿长径d1的缝隙9。缝隙9是形成在内周8的内侧的芯体4的细的间隙(狭缝，切口)。
通常，使用金属制的圆筒作为芯体。但是，金属制的芯体其机械强度过高，因此加工极为困难，担心会在扁平加工时损伤金属化薄膜3a、3b。特别是在使用圆筒型芯体的情况下，有时会因扁平加工，芯体局部弯折，使得金属化薄膜3a、3b变得松弛，会在金属化薄膜3a、3b间产生空隙。若这样在金属化薄膜3a、3b间存在空隙的状态下，形成金属喷镀电极作为第1、第2端子电极6a、6b，则担心喷镀金属会侵入到空隙而发生短路。
<第1实施方式>
在本实施方式中，芯体4的横截面如图2(a)、(b)所示那样具有椭圆形状的外周7和形成沿长径的缝隙9的内周8。在此，使椭圆形状的长轴与x方向一致，使短轴与y方向一致，将长径的长度设为d1，将短径的长度设为d2。图2(c)是芯体4的立体图。
另外，所谓外周7是椭圆形状是指如下的形状，即，将长轴与短轴的交点设为原点、将长半径的长度设为r1(＝d1/2)、将短半径的长度设为r2(＝d2/2)时，外周7上的点(x，y)满足关系式(1)：x2/r12+y2/r22＝1，但是在本公开中，只要外周7由构成凸形状的曲线形成即可。例如，也可以满足关系式(2)：x3/r13+y3/r23＝1、关系式(3)：x4/r14+y4/r24＝1。
通过芯体4的横截面的外周7为椭圆形状，从而就抑制了芯体4以及金属化薄膜3a、3b的局部弯折以及金属化薄膜3a、3b的松弛，很难在金属化薄膜3a、3b间产生空隙。其结果，作为第1、第2端子电极6a、6b的构成材料的喷镀金属很难侵入到金属化薄膜3a、3b间的空隙，能够成为短路率低且绝缘性高的薄膜电容器A。这样的芯体4的横截面的形状例如通过对芯体4的横截面的照片进行图像处理等来确认即可。
这样的薄膜电容器A例如能够如以下那样制作。作为芯体4的芯坯体，准备横截面中的x方向的壁厚小于y方向的壁厚的管状的部件。该芯坯体的横截面例如使用如图3(a)所示那样具有圆形状的外周和椭圆形状的内周的横截面、或如图3(b)所示那样具有椭圆形状的外周和圆形状的内周的横截面等。
芯坯体的材质使用绝缘性的有机树脂材料即可。具体来说，例如可列举聚丙烯(PP)、聚缩醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)以及聚醚醚酮(PEEK)等有机树脂材料。这样的有机树脂材料作为芯坯体容易形成期望的形状，并且能够在不损伤薄膜的情况下容易进行扁平加工。
在该芯坯体层叠卷绕上述的金属化薄膜3a、3b，获得卷绕体。此时，金属化薄膜3a和3b以在薄膜的宽度方向(z方向)上相互错开一点的状态被层叠卷绕。
将所得到的卷绕体、即主体5与芯坯体一起进行压制，扁平加工成图2(a)所示那样的形状。此时，通过将进行压制的方向设为芯坯体的壁厚厚的y方向，从而芯坯体变成横截包括面具有长径d1和短径d2的椭圆形状的外周7和形成沿长径d1的缝隙9的内周8的芯体4。另外，在此所说的缝隙9是指，靠近对置的内周8间的细的间隙，与外周7分离开。
这样的芯体4中，外周7整体由径向上凸的曲线构成。此外，如图2(b)所示，横截面的长径上的壁厚(x方向的外周7与缝隙9之间的壁厚，t1)小于短径上的壁厚(y方向的外周7与缝隙9之间的壁厚，t2)。通过t1小于t2，从而在压制主体5时在壁厚小的(t1)部位处芯坯体会发生大的变形，在壁厚大的(t2)部位没有大的变形。通过使用这样的芯体4，能够抑制因芯体4局部弯折而引起的金属化薄膜3a、3b的松弛、金属化薄膜3a、3b间的空隙的产生，可成为绝缘性高的薄膜电容器A。
特别是，通过使用具有圆形状的外周和椭圆形状的内周的部件作为芯坯体(参照图3(a))，并且在层叠卷绕时使用椭圆状的卷芯轴，从而芯坯体不会空转，能够容易进行卷绕。
将芯体4的长径d1与短径d2的长度的比率设为比值(d2/d1)时，该比值位于0.05～0.5的范围较好。通过将(d2/d1)设为0.05以上，芯体4的壁厚被确保，可得到能够提高扁平加工时的尺寸精度的效果。此外，通过将(d2/d1)设为0.5以下，能够将芯体4的体积抑制得小，能够实现元件的省空间化。
图4(a)是从x轴方向观察主体5的截面图，图4(b)是从y方向观察主体5的截面图。芯体4的横截面的内周8可以如图4(a)所示那样，最好在轴长方向(z方向)的至少中央附近使在短轴方向(y方向)上相互对置的内周8抵接而堵塞缝隙9。或者，可以如图4(b)所示，最好在缝隙9内的轴长方向(z方向)的至少中央附近配置绝缘构件10，以堵塞缝隙9。
图4(c)是图4(b)所示的芯体4的立体图。这些图中，通过在轴长方向(z方向)的至少中央附近使内周8抵接、或者在缝隙9内的轴长方向(z方向)的至少中央附近配置绝缘构件10，从而缝隙9的间隙在芯体4的轴长方向(z方向)上不连通。因此，能够抑制第1端子电极6a和第2端子电极6b因金属喷镀处理而通过缝隙9的间隙发生导通的现象，能够降低短路率。
另外，缝隙9被堵塞的部分(以下，称为缝隙闭塞部)的位置并不限于轴长方向(z方向)的中央附近。缝隙闭塞部只要被配置成缝隙9在轴长方向(z方向)上不连通即可，可以配置在轴长方向(z方向)的任一个端部附近。此外，缝隙闭塞部可以被分割而配置在轴长方向(z方向)的多个部位。
芯体4在轴长方向(z方向)的两端部可以如图4(a)(b)所示那样具有通过缝隙9形成的开口部11。通过芯体4在两端部具有开口部11，从而在形成外部电极时喷镀金属侵入到开口部11而得到锚定效应。通过该锚定效应，可得到主体5与第1、第2端子电极6a、6b之间的接合强度提高的效果。另外，开口部11在轴长方向(z方向)上不贯通，即，位于两端部的各个开口部11彼此互不相连。即，如图4(d)所示，在芯体4的轴长方向(z方向)的两端部，缝隙9可以仅在长径方向(x方向)的端部具有开口部11，在长径方向(x方向)的中央附近被堵塞。
<第2实施方式>
在本实施方式中，如图5(a)、(b)所示，芯体4的垂直于轴长(z方向)的截面(以下，也有时称为横截面)具有：具备一对直线状的长边7a以及一对短边7b的外周7；和在外周7的内侧形成沿长边7a的缝隙的内周8。在此，将平行于长边7a的方向设为x方向，将垂直于长边7a的方向设为y方向，将长边7a的长度设为L1，将短边7b的长度设为L2(参照图5(b))。由内周8形成的缝隙沿着长边7a并且在x方向的两端具有作为空隙的一对膨胀部12。图5(c)是芯体4的立体图。
以下，有时将外周7的形状称为角圆长方形状。所谓角圆长方形状是指，具有一对长边和一对短边且角部带有圆形的长方形状。在第2实施方式中，长边7a由直线构成，将对置的长边7a彼此相连的短边7b形成了向轴长方向(z轴方向)的外侧凸的弧状。
长边7a虽然是直线状，但是也可以向外侧凸一点。短边7b可以由形成向外侧凸的弧状的曲线构成，但是也可以具有直线部分。相互对置的长边7a彼此最好相互平行，但是也可以具有若干角度。此外，对置的长边7a最好是相同的长度，但是也可以是互不相同的长度。在本实施方式中，外周7不具有向内侧凹陷的部分。
通过芯体4的横截面的外周7是角圆长方形状，从而芯体4以及金属化薄膜3a、3b的局部弯折以及金属化薄膜3a、3b的松弛得到抑制，很难在金属化薄膜3a、3b间产生空隙。其结果，作为第1、第2端子电极6a、6b的构成材料的喷镀金属很难侵入到金属化薄膜3a、3b间的空隙，能够成为短路率低且绝缘性高的薄膜电容器A。这样的芯体4的横截面的形状例如通过对芯体4的横截面的照片进行图像处理等来确认即可。
这样的薄膜电容器A例如能够如以下那样制作。作为芯体4的芯坯体，准备横截面中的x方向的壁厚小于y方向的壁厚的管状的部件。该芯坯体的横截面使用例如如图6所示那样具有圆形状的外周和在x方向及y方向上半径不同的内周的横截面。
芯坯体的材质使用与第1实施方式相同的材质即可。
在该芯坯体上与第1实施方式同样地层叠卷绕金属化薄膜3a、3b而得到卷绕体。将所得到的卷绕体、即主体5与芯坯体一起进行压制，扁平加工成图5(a)所示那样的形状。此时，通过将进行压制的方向设为芯坯体的壁厚厚的y方向，从而芯坯体变成横截面具有外周7和内周8的芯体4，其中，外周7是具备一对直线状的长边7a以及一对短边7b的角圆长方形状，内周8形成沿着长边7a且在两端具有一对膨胀部12的缝隙9。另外，在此所说的缝隙9是指，靠近对置的内周8间的细的间隙，与外周7分离开。
这样的芯体4的外周7整体由一对直线状的长边7a以及一对短边7b构成。此外，如图5(b)所示，横截面的短边7b部的壁厚(长径上的壁厚，t1)小于长边7a部的壁厚(短径上的壁厚，t2)。通过t1小于t2，在压制主体5时在壁厚小(t1)的部位处芯坯体发生大的变形，在壁厚大(t2)的部位没有大的变形。通过使用这样的芯体4，能够抑制因芯体4局部弯折引起的金属化薄膜3a、3b的松弛、金属化薄膜3a、3b间的空隙的产生，成为绝缘性高的薄膜电容器A。
此外，在芯体4的横截面，膨胀部12形成具有沿着短边7b的弧的泪滴状的空隙。通过膨胀部12形成这样的泪滴状，能够成为局部变形小的芯体4。换言之，在压制卷绕体即主体5来进行扁平加工时，通过在芯体4的壁厚小的部位形成泪滴状的空隙、即膨胀部12，从而能够抑制壁厚大的其他部位处的局部变形(以下，简单称为芯体4的局部变形)。这样，通过抑制膨胀部12以外的部位处的芯体4的局部变形，能够抑制金属化薄膜3a、3b的松弛、金属化薄膜3a、3b间的空隙的产生(以下，简单称为金属化薄膜间的空隙产生)。
膨胀部12的横截面的形状可以是泪滴状，但是也可以是图7(a)～(d)所示那样的形状(圆/椭圆形状、菱形状、三角形状等)。这样的形状通过将芯坯体的内周的形状在压制后设计成上述那样的形状来得到。
在芯体4的横截面，将芯体4的外周7整体的长度设为L0，将长边7a的长度设为L1，将短边7b的长度设为L2，将垂直于芯体4的长边7a的方向(y方向)的长度(短径)设为d2。此时，优选式P＝(L2/L1)×(L0/(π·d2)-1)的值处于0.8～1.2的范围，特别优选处于0.9～1.1的范围。P是与芯体4的横截面的形状相关的参数，通过将P设为该范围，从而能够进一步抑制芯体4的局部变形。例如，在P比0.8小的情况下，在压制后期存在短边7b部发生大的变形从而容易产生金属化薄膜间的空隙的倾向。此外，在P比1.2大的情况下，在压制初期存在长边7a部与短边7b部的边界发生变形从而容易产生薄膜间的空隙的倾向。
在芯体4的横截面，对于短边7b部的壁厚t1而言，优选相对于垂直于长边7a的方向(y方向)的长度(短径)d2的比率(t1/d2)处于0.2～0.3的范围。通过将t1/d2设为0.2～0.3的范围，从而能够进一步抑制芯体4的局部变形。例如，在t1/d2比0.2小的情况下，在压制初期存在长边7a部与短边7b部的边界发生变形从而容易产生金属化薄膜间的空隙的倾向。此外，在t1/d2比0.3大的情况下，在压制初期存在长边7a部发生变形从而容易产生金属化薄膜间的空隙的倾向。t1/d2可以特别设为0.23～0.27的范围。
芯体4的横截面的内周8可以是如图5(a)～(c)所示那样，沿长边7a相互对置的部位、即隔着缝隙9相互对置的部位(位于两个膨胀部12间的部位)相抵接而堵塞缝隙9。对置的内周8可以是遍及整个轴长方向(z方向)而抵接，也可以是如图8(a)所示那样相互对置的内周8在轴长方向(z方向的)的至少一部分处抵接。图8(a)是芯体4的x方向中央处的主体5的截面图。在该情况下，由内周8形成的缝隙9的间隙只要不从轴长方向(z方向)的一端贯通到另一端即可。通过相互对置的内周8在z方向的至少一部分处抵接且缝隙9的间隙不从轴长方向(z方向)的一端贯通到另一端地被堵塞，从而即使形成第1、第2端子电极6a、6b的喷镀金属侵入到缝隙9的间隙，也能够抑制第1端子电极6a和第2端子电极6b通过缝隙9的间隙发生导通的现象，能够降低短路率。另外，缝隙9被堵塞的部分(缝隙闭塞部)的位置可以是轴长方向(z方向)的中央附近。此外，缝隙9只要被设置成在轴长方向(z方向)上不贯通即可，可以是轴长方向(z方向)的任一个端部附近。此外，缝隙闭塞部可以分割配置在轴长方向(z方向)的多个部位。
另外，在轴长方向(z方向)的两端，可以存在由内周8形成的缝隙9的开口部11。在轴长方向(z方向)的端部，喷镀金属侵入到缝隙的开口部11中，可得到锚定效应。通过该锚定效应，可得到主体5与第1、第2端子电极6a、6b之间的接合强度提高的效果。
图8(b)是表示膨胀部12的垂直于x方向的主体5的截面图，图8(c)是图8(b)所示的芯体4的立体图。膨胀部12可以如图8(b)所示那样在膨胀部12的空隙配置绝缘构件10，以堵塞膨胀部12。膨胀部12的空隙通过配置绝缘构件10，从而不会从轴长方向(z方向)的一端连通到另一端。因此，能够抑制第1端子电极6a和第2端子电极6b因金属喷镀处理通过膨胀部12的间隙而发生导通的现象，能够降低短路率。
另外，可以在膨胀部12的空隙中遍及整个轴长方向(z方向)配置绝缘构件10。此外，绝缘构件10可以配置在轴长方向(z方向的)的至少一部分。绝缘构件10只要被配置成膨胀部12的空隙不从轴长方向(z方向的)一端连通到另一端地堵塞即可，可以配置在轴长方向(z方向)的任一个端部附近。此外，绝缘构件10可以分割配置在轴长方向(z方向)的多个部位。
另外，在轴长方向(z方向)的两端，膨胀部12的空隙可以开口。通过膨胀部12的空隙在轴长方向(z方向)的端部开口，从而在形成外部电极时，喷镀金属就会侵入到膨胀部12的开口的空隙，从而得到锚定效应。通过该锚定效应，可得到主体5与第1、第2端子电极6a、6b之间的接合强度提高的效果。
<连结型电容器、逆变器、电动车辆>
图9是示意性表示连结型电容器C的构成的立体图。在图9中，为了容易理解其结构，省略记载了壳体以及模具用的树脂。本实施方式的连结型电容器C具有多个薄膜电容器A通过一对汇流条21、23被并联连接的构成。汇流条21、23由外部连接用的端子部21a、23a和引出端子部21b、23b构成，引出端子部21b、23b分别与薄膜电容器A的端子电极6a、6b连接。
若对连结型电容器C应用上述的薄膜电容器A，则能够得到短路率低且绝缘性高的连结型电容器C。
另外，连结型电容器C除了图9所示那样的平面配置以外即使是堆积成薄膜电容器B的平坦面彼此相重叠的构造，也能得到同样的效果。此外，轴长方向(z方向)可以设为是沿铅垂方向的配置。
图10是用于说明逆变器的构成的示意结构图。图10中示出了从直流生成交流的逆变器D的例子。如图10所示，本实施方式的逆变器D具有具备了桥接电路31和电容部33的构成。桥接电路31由开关元件(例如，IGBT(Insulated gate Bipolar Transistor))和二极管构成，电容部33为了电压的稳定而配置在桥接电路31的输入端子间。在本实施方式中，作为电容部33，应用上述的薄膜电容器A或者连结型电容器C。
逆变器D与使直流电源的电压升压的升压电路35连接。桥接电路31与作为驱动源的电动发电机(电动机M)连接。
图11是表示电动车辆的示意结构图。图11中作为电动车辆E示出了混合动力汽车(HEV)的例子。
图11中的符号41是驱动用的电动机，43是引擎，45是变速器，47是逆变器，49是电源(电池)，51a、51b是前轮以及后轮。
电动车辆E作为驱动源具备电动机41或者引擎43或者这两者的输出，其输出经由变速器45传递到左右一对前轮51a。电源49经由逆变器47与电动机41连接。
此外，在图11所示的电动车辆E中设置有进行电动车辆E整体的总体控制的车辆ECU53。对车辆ECU53输入与点火开关55、未图示的油门踏板、制动器等来自电动车辆E的驾驶者等的操作相应的驱动信号。该车辆ECU53基于该驱动信号，将指示信号输出到引擎ECU57、电源49以及作为负载的逆变器47。引擎ECU57响应指示信号，控制引擎43的转速，以驱动电动车辆E。
若将作为电容部33而应用上述的薄膜电容器A或者连结型电容器C的逆变器D用作例如图11所示那样的电动车辆E的逆变器47，则薄膜电容器A或者连结型电容器C由于短路率低且绝缘性高，所以能够使搭载于电动车辆E中的ECU等控制装置的电流控制更加稳定。
另外，本实施方式的逆变器D不仅能够应用于上述的混合动力汽车(HEV)，还能够应用于电气汽车(EV)、燃料电池车、或者电动自行车、发电机、太阳能电池等各种电力变换应用产品中。
实施例
使用聚芳酯(U-100，UNITICA制)制作平均厚度为2.5μm的电介质薄膜。将聚芳酯溶解到甲苯中并使用涂敷机将树脂溶液涂敷到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制的基材上，成形为片状。将成形后的树脂片在130℃下进行热处理，除去甲苯，得到电介质薄膜。
将所得到的电介质薄膜从基材剥离，缝隙加工成140mm宽度后，在电介质薄膜的一个主面使用金属掩模通过真空蒸镀法形成107mm宽度的Al金属膜作为电极膜，由此得到金属化薄膜。金属膜的厚度是70nm，片电阻是8.0Ω/□。另外，金属膜的膜厚通过进行了离子铣削加工的截面的扫描型电子显微镜(SEM)观察来求取。片电阻(Rs)利用二端子法来测定宽度(w)10mm、长度(1)300mm的金属膜的两端间的电阻值(R)，通过式Rs＝R×w/l来计算出。
进一步对140mm宽度的金属化薄膜进行缝隙加工，生成具有1.5mm的边缘部(电介质薄膜的露出部)的55mm宽度的金属化薄膜。
对于芯坯体而言，准备具有图3(a)以及图6所示那样的截面形状且长度为55mm的聚丙烯(PP)制的部件。即，准备具有外周为圆形状、内周为椭圆形状的截面形状的部件(图3(a))、以及具有外周为圆形状、x方向的壁厚薄且y方向的壁厚厚的截面形状的部件(图6)。
将55mm宽度的一对金属化薄膜层叠卷绕于芯坯体，使得电极膜隔着电介质薄膜相对置，由此制作卷绕体。另外，一对金属化薄膜在设为在宽度方向(z方向)上相互错开0.5mm的状态且将边缘部分别配置在宽度方向(z方向)的不同侧的状态下被卷绕。设卷绕数为642次，得到外径为12.5mm、宽度为55.5mm(都是平均值)的卷绕体。
通过将所得到的卷绕体与芯坯体一起进行压制来进行扁平加工，生成薄膜电容器主体。压制在温度120℃、压制负荷500gf的条件下进行。此外，为了进行比较，还制作了使用壁厚一样的芯坯体的部件(样品No.1、2)以及抽出芯坯体后进行扁平加工得到的部件(样品No.3)。另外，关于具有图3(a)以及图6所示的横截面形状的芯坯体，将压制方向设为芯坯体的壁厚厚的y方向。
在扁平加工后，将芯体端部的空隙(缝隙)利用聚酰亚胺制胶带密封。之后，在薄膜电容器主体的电极膜所露出的对置的端面喷镀锌和锡的合金，形成作为端子电极的金属喷镀电极，由此生成薄膜电容器。
将所得到的薄膜电容器的宽度方向(z方向)的中央部使用金刚石锯切断，确认了芯体的横截面形状。在使用了具有图3(a)所示的截面形状的芯坯体的部件中，形成了外周为椭圆形状且内周沿长径的缝隙。
在使用了具有图6所示的截面形状的芯坯体的部件中，形成了外周为角圆长方形状且内周在缝隙的两端具有泪滴状的膨胀部的形状。在使用了壁厚一样的芯坯体的部件中，在相当于外周的长边的部位的中央附近形成了局部凹陷的部分，并未具备构成长圆形状的外周。此外，内周也形成了两个椭圆状的空隙并列这样的形状。
针对第1实施方式即芯体的外周为椭圆形状的样品，确认了芯体的横截面的长径d1、短径d2、比率d2/d1、长径上的壁厚t1以及短径上的壁厚t2，在表1中示出(参照图2(b))。
针对第2实施方式即芯体的外周为角圆长方形状的样品，确认了与芯体的横截面的形状相关的参数P、以及短边的壁厚t1和垂直于长边的方向的长度d2的比率(t1/2)，在表2中示出。另外，P＝(L2/L1)×(L0/(π·d2)-1)，在式中，L1是外周的长边的长度，L2是外周的短边的长度，L0是外周整体的长度，d2是垂直于长边的方向的芯体的长度(短径)(参照图5(b))。
另外，与芯对应截面的形状相关的这些数值通过使用图像处理软件对数字摄像机拍摄芯体的横截面而得到的图像进行图像分析来求取。
对制作出的薄膜电容器的短路率、绝缘破坏电压(BDV)进行评价。短路率是使用万用表来测定薄膜电容器的电阻，将1kΩ以下设为短路，求取其比例。绝缘破坏电压(BDV)是对薄膜电容器进行从0V开始以每秒10V的升压速度施加直流电压的升压试验，根据静电电容相对于0V的值(初始值)即将降低5％以上之前的电压值来求取的。静电电容的初始值在进行升压试验前在AC10V、1kHz的条件下测定。静电电容的初始值的平均值是17.7μF。此外，在升压试验中，反复执行下述过程，即，在短路、即漏电流值超过1.0mA的情况下，暂时将直流电压恢复成0V并在AC10V、1kHz的条件下测定静电电容，若其值相对于初始值在95％以上，则从0V起再次进行升压试验。
在表1以及表2中示出薄膜电容器的短路率以及绝缘破坏电压(BDV)。另外，短路率以外是n＝50的平均值。
[表1]
[表2]
*1P＝(L2/L1)×(L0/(π·d2)-1)
第1实施方式或者第2实施方式的样品No.4～27是短路率在12％以下且绝缘破坏电压(BDV)在850V以上的绝缘性高的样品。特别是，在第1实施方式中(d2/d1)处于0.1～0.3的范围的样品No.5～7、以及第2实施方式中与芯体的横截面的形状相关的参数P处于0.8～1.2的范围且t1/d2处于0.2～0.3的范围的样品No.11～13、16～18、21、22、25、26中，绝缘性进一步高到短路率在6％以下且BDV在1050V以上。
符号说明
1a，1b...电介质薄膜
2a，2b...电极膜
3a，3b...金属化薄膜
4...芯体
5...主体
6a...第1端子电极
6b...第2端子电极
7...芯体的外周
7a...芯体的外周的长边
7b...芯体的外周的短边
8...芯体的内周
9...缝隙
10...绝缘构件
11...开口部
12...膨胀部

Claims (15)

1.一种薄膜电容器，具备：
在包含绝缘材料的芯体卷绕金属化薄膜而成的主体；以及
分别设置在该主体的轴长方向的两端面的第1端子电极、第2端子电极，
所述芯体中，垂直于所述轴长方向的截面具有：具有长径和短径的长圆形形状的外周；和形成沿所述长径的缝隙的内周。
2.根据权利要求1所述的薄膜电容器，其中，
所述芯体中，所述长径上的壁厚(t1)小于所述短径上的壁厚(t2)。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜电容器，其中，
所述缝隙在所述长径上的两端具有一对膨胀部。
4.根据权利要求3所述的薄膜电容器，其中，
所述缝隙的所述膨胀部在所述截面呈在所述长径的所述端部侧具有弧的泪滴状。
5.根据权利要求3或4所述的薄膜电容器，其中，
在所述轴长方向的至少一部分，在所述芯体的所述膨胀部内具有绝缘构件。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的薄膜电容器，其中，
在所述轴长方向的至少一部分，所述内周在所述短径向上相互对置的部位相抵接。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的薄膜电容器，其中，
在所述轴长方向上的所述芯体的两端部，具有通过所述缝隙形成的开口部。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的薄膜电容器，其中，
将所述长径的长度设为d1、将所述短径的长度设为d2时，该d2相对于所述d1的比(d2/d1)为0.05～0.5。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的薄膜电容器，其中，
所述外周具有沿所述长径的一对直线部和将该一对直线相连的一对弧状部。
10.根据权利要求9所述的薄膜电容器，其中，
在所述截面，将所述外周的长度设为L0、将所述直线部的长度设为L1、将所述弧状部的长度设为L2、将所述短径的长度设为d2时，
式Q＝(L2/L1)×(L0/(π·d2)-1)处于0.8～1.2的范围。
11.根据权利要求9或10所述的薄膜电容器，其中，
在所述截面，所述芯体在所述弧状部的壁厚(t2)相对于所述短径的长度(d2)的比率(t2/d2)处于0.2～0.3的范围。
12.一种连结型电容器，其中，
通过汇流条将多个权利要求1～11中任一项所述的薄膜电容器连接而成。
13.一种逆变器，具备：包括开关元件的桥接电路；以及与该桥接电路连接的电容部，其中，
所述电容部是权利要求1～11中任一项所述的薄膜电容器。
14.一种逆变器，具备：包括开关元件的桥接电路；以及与该桥接电路连接的电容部，其中，
所述电容部是权利要求12所述的连结型电容器。
15.一种电动车辆，具备：
电源；
与该电源连接的权利要求13或14所述的逆变器；
与该逆变器连接的电动机；以及
由该电动机驱动的车轮。
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