JP2005093516A - Metallized film capacitor and inverter power source circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はインバータ電源により電気自動車等に用いるモータを駆動するインバータ電源機器に関するものである。さらに詳しくはインバータ電源回路部に平滑用として用いる平滑コンデンサを用いたインバータ電源機器に関するものである。 The present invention relates to an inverter power supply device that drives a motor used in an electric vehicle or the like by an inverter power supply. More specifically, the present invention relates to an inverter power supply device using a smoothing capacitor used for smoothing in an inverter power supply circuit unit.
電源回路部に用いられるインバータ電源用平滑コンデンサは、アルミ電解コンデンサが主に使用されてきた。しかしながら、アルミ電解コンデンサでは、特に自動車用に代表される−40℃〜+85℃の環境下において、−40℃付近で約−20〜30%程度、容量低下するため、インバータ電圧の変動が大きく、安定した出力が得られないといった課題があった。また、インバータ電源回路の効率化の向上のため、回路電圧の高電圧化が進んでいるため、従来のアルミ電解コンデンサでは、複数個のコンデンサを直列、並列接続することで、コンデンサ印加電圧を分圧する必要があった。 An aluminum electrolytic capacitor has been mainly used as a smoothing capacitor for an inverter power source used in a power circuit section. However, in an aluminum electrolytic capacitor, in particular, in an environment of −40 ° C. to + 85 ° C. typified for automobiles, the capacity is reduced by about −20 to 30% in the vicinity of −40 ° C., so the fluctuation of the inverter voltage is large. There was a problem that a stable output could not be obtained. In addition, since the circuit voltage has been increased to improve the efficiency of the inverter power supply circuit, in the conventional aluminum electrolytic capacitor, the capacitor applied voltage is divided by connecting a plurality of capacitors in series and in parallel. It was necessary to press.
これに対し、耐リップル性が高く、低損失で、優れた耐電圧特性を持つ金属化フィルムコンデンサが、インバータ電源平滑用コンデンサの代替えとして、注目を集めているが、インバータ回路に平滑用として用いられるフィルムコンデンサは、高電圧、高リップル電流、大容量小型化などを要求され、同一体積でのコンデンサ容量の増加、および軽量化、低インダクタンス、耐高温性等さまざまな厳しい要求がなされている。 In contrast, metallized film capacitors with high ripple resistance, low loss, and excellent withstand voltage characteristics are attracting attention as an alternative to inverter power supply smoothing capacitors, but are used for smoothing in inverter circuits. The film capacitor to be used is required to have a high voltage, a high ripple current, a large capacity and a small size, and has various strict requirements such as an increase in the capacitor capacity in the same volume, a light weight, a low inductance, and a high temperature resistance.
フィルムコンデンサを用いたインバータ電源機器の例としては、耐リップル性が高く、低損失で、低エネルギー効果の高い、小型軽量のフィルムコンデンサを用いたインバータエアコンが提唱されている。
しかしながら、上記したようなインバータエアコン等に用いるインバータ電源は、温度仕様が−25℃〜+70℃の範囲内かつて定格電圧が低いものが一般的であった。これに対し、近年需要が高まりつつある、ハイブリッドカーなど、自動車駆動用に代表されるインバータ電源は、使用される温度範囲が−40℃〜+85℃であり、コンデンサの耐電圧、およびインバータ電源の十分な信頼性を確保できるものではなかった。 However, the inverter power supply used for the inverter air conditioner or the like as described above is generally one having a low rated voltage within a temperature range of -25 ° C to + 70 ° C. On the other hand, an inverter power supply represented by an automobile drive such as a hybrid car, for which demand has been increasing in recent years, has a temperature range of −40 ° C. to + 85 ° C., the withstand voltage of the capacitor, and the inverter power supply It was not possible to secure sufficient reliability.
また、インバータ電源の使用環境条件が厳しくなる一方で、フィルムコンデンサは、単位体積辺りの容量がアルミ電解コンデンサに比べ少ないため、誘電体フィルムを薄手化しつつ、耐電圧、安全性を確保する必要があった。 In addition, the environmental conditions of inverter power supplies become severe, while film capacitors have less capacity per unit volume than aluminum electrolytic capacitors, so it is necessary to ensure dielectric strength and safety while making the dielectric film thinner. there were.
このような課題に対し、本発明は、広範囲な仕様温度範囲において、高耐電圧、高信頼性を確保すると共に、小型軽量なインバータ電源を提供することを目的とする。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a small and lightweight inverter power source while ensuring high withstand voltage and high reliability in a wide range of specified temperatures.
本発明の金属化フィルムコンデンサは、上記課題を解決するために、誘電体フィルムに金属蒸着した金属化フィルムを巻回または積層し、電極部としてフィルム幅方向の両側端部にメタリコンを形成してなる1つまたは複数個のコンデンサ素子をケース内に配し、ケース内に樹脂充填してなる金属化フィルムコンデンサであり、誘電体フィルムとして、厚みが1〜4μmのポリプロピレンフィルムを用いたものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the metallized film capacitor of the present invention is formed by winding or laminating a metallized film deposited on a dielectric film and forming metallicons at both ends in the film width direction as electrode parts. This is a metallized film capacitor in which one or a plurality of capacitor elements are arranged in a case and filled with resin in the case, and a dielectric film is a polypropylene film having a thickness of 1 to 4 μm. .
さらに、本発明の金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルムとして、少なくとも片側の表面粗さが最大表面粗さが0.8〜2.0μmであり、かつ平均表面粗さが0.05μm以上のポリプロピレンフィルムを用いたものである。 Furthermore, the metallized film capacitor of the present invention is a dielectric film in which at least one surface has a maximum surface roughness of 0.8 to 2.0 μm and an average surface roughness of 0.05 μm or more. A film is used.
また、本発明の金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルムとして、120℃15分におけるフィルム長手方向の熱収縮率が4%以下であり、かつフィルム幅方向の熱収縮率が1%以下のポリプロピレンフィルムを用いたものである。 In addition, the metallized film capacitor of the present invention is a polypropylene film having a heat shrinkage rate of 4% or less in the film longitudinal direction at 120 ° C. for 15 minutes and a heat shrinkage rate of 1% or less in the film width direction as a dielectric film. Is used.
また、本発明の金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルムにおいて、メタリコンと接続する付近に設けた蒸着電極を、厚みを他の部分よりも厚くし、低抵抗部としたものである。 Moreover, the metallized film capacitor of the present invention is a metallized film in which a vapor deposition electrode provided near the metallicon is thicker than other parts to form a low resistance part.
また、本発明のインバータ電源回路は、誘電体フィルムに金属蒸着した金属化フィルムを巻回または積層し、電極部としてフィルム幅方向の両側端部にメタリコンを形成してなる1つまたは複数個のコンデンサ素子をケース内に配し、ケース内に樹脂充填してなり、誘電体フィルムとして、厚みが1〜4μmのポリプロピレンフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサを、電源平滑用コンデンサとして用い、自動車駆動用モータを駆動するものである。 The inverter power supply circuit according to the present invention includes one or a plurality of metallized films formed by winding or laminating a metallized film on a dielectric film and forming metallicons at both ends in the film width direction as electrode portions. A capacitor element is placed in a case, and the case is filled with resin. A metallized film capacitor using a polypropylene film with a thickness of 1 to 4 μm as a dielectric film is used as a power supply smoothing capacitor for driving an automobile. The motor is driven.
以上のように、本発明によれば、金属化フィルムに、厚みが1〜4μmのポリプロピレンフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサとすることで、高温において優れた耐電圧特性を有し、かつ小型軽量な金属化フィルムコンデンサを得ることが出来る。 As described above, according to the present invention, a metallized film capacitor using a polypropylene film having a thickness of 1 to 4 μm as the metallized film has excellent withstand voltage characteristics at high temperatures, and is small and lightweight. A metallized film capacitor can be obtained.
また本発明によれば、メタリコンと接続する部分の蒸着電極厚みを厚くして低抵抗部とすることで、メタリコンと蒸着電極との接触抵抗を低減させ、tanδ特性が良化した金属化フィルムコンデンサを得ることが出来る。 In addition, according to the present invention, the thickness of the vapor deposition electrode connected to the metallicon is increased to form a low resistance portion, thereby reducing the contact resistance between the metallicon and the vapor deposition electrode and improving the tan δ characteristics. Can be obtained.
また本発明によれば、金属化フィルムに用いるポリプロピレンフィルムは、少なくとも片側の表面粗さが最大表面粗さが0.8〜2.0μmであり、かつ平均表面粗さが0.05μm以上であることにより、スリット工程、巻取り工程におけるフィルム蛇行による工程ロスを低減し、かつ良好な自己回復性を持った金属化フィルムコンデンサを得ることが出来る。 According to the present invention, the polypropylene film used for the metallized film has a surface roughness of at least one side having a maximum surface roughness of 0.8 to 2.0 μm and an average surface roughness of 0.05 μm or more. Thereby, the process loss by the film meandering in a slit process and a winding process can be reduced, and the metallized film capacitor | condenser with favorable self-healing property can be obtained.
また本発明によれば、金属化フィルムに用いるポリプロピレンフィルムは、120℃15分におけるフィルム長手方向の熱収縮率が4%以下、フィルム巾方向の熱収縮率が1%以下であることを特徴とすることで、車載用途に代表される100℃以上の高温下においても、安定した特性を持つ金属化フィルムコンデンサを得ることが出来る。 According to the present invention, the polypropylene film used for the metallized film has a heat shrinkage rate in the film longitudinal direction at 120 ° C. for 15 minutes of 4% or less and a heat shrinkage rate in the film width direction of 1% or less. By doing so, a metallized film capacitor having stable characteristics can be obtained even at a high temperature of 100 ° C. or more, which is typified by in-vehicle applications.
また本発明によれば、上記したような金属化フィルムコンデンサを、電源平滑用コンデンサとして用いた自動車駆動用モータを駆動するインバータ電源回路とすることで、アルミ電解コンデンサの用いた場合と比べ、インバータ回路の小型軽量化を図ることが出来る。 According to the present invention, the above metallized film capacitor is an inverter power supply circuit for driving a motor for driving an automobile used as a power supply smoothing capacitor. The circuit can be reduced in size and weight.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図1から図3を用いて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
(実施の形態1)
図1は本実施の形態におけるコンデンサ内部構造を示す断面図であり(a)は側面図、(b)が正面図を示す。また図2は、図1で示すコンデンサを構成するコンデンサ素子の断面図、図3は図2のコンデンサ素子に用いる金属化フィルムの原反の斜視図を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of the capacitor according to the present embodiment, where (a) is a side view and (b) is a front view. 2 is a cross-sectional view of the capacitor element constituting the capacitor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of the original film of the metallized film used in the capacitor element of FIG.
まず図2および図3において、1はポリプロピレンフィルム(以下PPフィルムとよぶ)を用いた誘電体フィルム、2は誘電体フィルム1に蒸着する蒸着電極、3は誘電体フィルム1に蒸着電極2を蒸着した金属化フィルム、4は金属化フィルム3を巻回または積層した後、両側電極部として設けたメタリコンを示す。また、蒸着電極2のうち、8はメタリコン4との電極引出し部となる低抵抗部、9はコンデンサ容量を形成する高抵抗部を示す。10、11、12は、それぞれ、蒸着電極2による蒸着パターンで形成されるヒューズ部、分割マージン部、マージン部を示す。
2 and 3, 1 is a dielectric film using a polypropylene film (hereinafter referred to as PP film), 2 is a vapor deposition electrode to be deposited on the
次に、本実施の形態におけるコンデンサ素子の作成方法について説明する。まず、誘電体フィルム1に蒸着電極2を蒸着し、図3に示すような金属化フィルムの原反を作成する。この原反は、蒸着電極のパターンが異なる2枚の金属化フィルムを重ねて原反にしたものである。そして図3で示すように、両方の金属化フィルムには、互いに反対側の片側端部に、マージン部12が設けられている。さらに、一方の金属化フィルムには、分割マージン部11によって長手方向に分割された分割電極が設けられ、マージン部12と反対側端部にはヒューズ部10が設けられている。
Next, a method for producing a capacitor element in the present embodiment will be described. First, the
このように、一方の蒸着フィルムにヒューズ部10、分割マージン部11、マージン部12を形成することで、一方の蒸着電極が複数の微小ブロックから成る分割電極、いわゆる保安機構を形成したことにより、自己回復時の短絡電流により絶縁欠陥部周囲のヒューズを溶断して絶縁欠陥部を電気回路から切り離す自己保安機能を形成するものである。
Thus, by forming the fuse part 10, the split margin part 11, and the
なお、本実施の形態においては、この際に用いる誘電体フィルムとして、特に、PPフィルムを用いており、その厚みが1〜4μmであり、少なくとも片側の表面粗さは、最大表面粗さが0.8〜2.0μm、平均表面粗さが0.05μm以上のものを用いている。さらに、このポリプロピレンフィルムは、120℃15分におけるフィルム長手方向の熱収縮率が4%以下、フィルム巾方向の熱収縮率が1%以下である。 In the present embodiment, a PP film is particularly used as the dielectric film used at this time, the thickness is 1 to 4 μm, and the surface roughness of at least one side is 0 as the maximum surface roughness. .8 to 2.0 μm and an average surface roughness of 0.05 μm or more are used. Furthermore, this polypropylene film has a heat shrinkage rate in the film longitudinal direction at 120 ° C. for 15 minutes of 4% or less and a heat shrinkage rate in the film width direction of 1% or less.
次に、このようにして形成される金属化フィルム原反から引き出される金属化フィルムを、図2に示すように、金属化フィルム3の幅方向の両側にメタリコン4を設けている。このメタリコン4は、金属化フィルム3の両側反部に金属溶射してなり、電極部として形成するものである。また図2に示すように、金属化フィルム3の蒸着電極2は、図3の原反の状態から、蒸着膜の薄い高抵抗部9と、メタリコン4と接続する電極引出し部に蒸着膜を厚くした低抵抗部8とを備えている。
Next, as shown in FIG. 2, the metallized film 4 is provided on both sides in the width direction of the
なお、図2で示すコンデンサ素子5の断面図は、分かりやすくするために多層に積層した金属化フィルムの一部のみを示したもので、実際には上下方向に隙間なく圧縮されている。
Note that the cross-sectional view of the
さらに、図2で示すコンデンサ素子5を複数用いてなるコンデンサについて図1を用いて説明する。なお、本実施の形態では、図1で示すように、コンデンサ素子5を、縦3列、横2列の計6個をケース内に配置する例について説明するが、この並べ方に限定するものではない。
Further, a capacitor using a plurality of
図1において、6は図2で示すコンデンサ素子5のメタリコンどうしを接続するバスバー、7はケースを示す。
In FIG. 1, 6 is a bus bar for connecting the metallicons of the
まず、上記した6個のコンデンサ素子5を、図1に示すように、3つのメタリコン4が同一面になるように配し、それぞれバスバー6にて接続する。さらに、コンデンサ素子5とバスバー6とをケース7内に配し、充填樹脂20にて、ケース7内を充填する。なお、バスバー6により、コンデンサ素子5を並列接続させ、バスバー6の端部である接続端子部6aを、ケース7に有する開口部7aからケース外に出させ、コンデンサ素子5と、外部と接続するようにしている。
First, as shown in FIG. 1, the six
次に本実施の形態1からなる金属化フィルムコンデンサを、従来技術を対比しながら説明する。本実施の形態として、フィルム厚み:3μm、一方の蒸着電極には保安機構を形成し、低抵抗部:3Ω/□、高抵抗部:8Ω/□、表面粗さがRmax:1.6μm、Ra:0.08μmであり、フィルム長手方向の熱収縮率:3.5%、フィルム幅方向の熱収縮率:0.5%のPPフィルムを用いて、試料コンデンサ:2000μFを製作し、実施例1とした。 Next, the metallized film capacitor according to the first embodiment will be described in comparison with the prior art. In this embodiment, the film thickness is 3 μm, a safety mechanism is formed on one vapor deposition electrode, the low resistance portion is 3Ω / □, the high resistance portion is 8Ω / □, the surface roughness is Rmax: 1.6 μm, Ra A sample capacitor: 2000 μF was manufactured using a PP film having a thermal contraction rate of 3.5% in the film longitudinal direction and a thermal contraction rate of 0.5% in the film width direction: 0.5%. It was.
次に誘電体フィルムによる影響を調べるため、誘電体フィルムにポリエチレンテレフタレートフィルム(以下PET)を用いたこと以外は、厚み、蒸着金属の保安機構等は、実施例1と同じにしたコンデンサを試作し、比較例1とした。 Next, in order to investigate the influence of the dielectric film, a capacitor having the same thickness, deposited metal security mechanism, etc. as in Example 1 except that a polyethylene terephthalate film (hereinafter referred to as PET) was used as the dielectric film was prototyped. Comparative Example 1 was obtained.
このように製作した各試料コンデンサを、周囲温度:100℃にて過電圧試験を行った。過電圧は700VDCから開始し、1時間ごとに100Vずつ昇圧して、初期容量に対する容量変化率がー97%以上に至るまでのコンデンサ破壊状態を確認した。その結果を表1に示す。さらに、周囲温度:100℃下、800VDCにて1000時間後の、初期容量に対する容量変化率を測定する長期耐用性試験を行ったので、その結果も合わせて表1に示す。 Each sample capacitor thus manufactured was subjected to an overvoltage test at an ambient temperature of 100 ° C. The overvoltage started from 700 VDC and increased by 100 V every hour to confirm the capacitor breakdown state until the capacity change rate with respect to the initial capacity reached -97% or more. The results are shown in Table 1. Furthermore, a long-term durability test for measuring the capacity change rate with respect to the initial capacity after 1000 hours at 800 VDC under an ambient temperature of 100 ° C. was performed, and the results are also shown in Table 1.
なお、各試験とも、各試料10個ずつ作成し、試験を行なった。
In each test, 10 samples were prepared and tested.
表1に示すように、比較例1における試料コンデンサは、過電圧試験において全ての試料が破壊し、また、長期耐用試験においても、全ての試料が途中でショート破壊に至り、容積変化率が測定できなかった。 As shown in Table 1, in the sample capacitor in Comparative Example 1, all the samples were destroyed in the overvoltage test, and also in the long-term durability test, all the samples were short-circuited in the middle, and the volume change rate could be measured. There wasn't.
これに対し、本実施の形態における試料である実施例1のコンデンサでは、過電圧試験において、すべてのコンデンサが、97%の容量減少が完了するまで途中で破壊することなく、オープン状態で容量減少が完了した。また長期耐用性試験においても、すべての試料が8%の容量減少にとどまる良好な結果が得られた。 On the other hand, in the capacitor of Example 1 which is a sample in the present embodiment, in the overvoltage test, all capacitors were not reduced in capacity until the capacity reduction of 97% was completed, and the capacity decreased in the open state. Completed. Also in the long-term durability test, good results were obtained in which all the samples had a capacity reduction of 8%.
このような結果は、誘電体フィルムにPETを用いた場合、PETのガラス転移温度Tg:約80℃であるため、Tgを超えた環境下での使用においては、急激な絶縁低下を引き起こし、熱破壊に至ったものと推測される。 As a result, when PET is used for the dielectric film, since the glass transition temperature Tg of PET is about 80 ° C., it causes a sudden insulation drop when used in an environment exceeding Tg, Presumed to have been destroyed.
次に、蒸着電極の厚みとコンデンサ特性の影響を調べるために、本実施の形態における実施例1と、比較のために作成した比較例2から5について同様に、過電圧試験と長期耐用試験を行なったので、その結果を表2に示す。 Next, in order to investigate the influence of the thickness of the vapor deposition electrode and the capacitor characteristics, an overvoltage test and a long-term durability test are similarly performed on Example 1 in this embodiment and Comparative Examples 2 to 5 created for comparison. The results are shown in Table 2.
表2において、実施例1は、上記同様、フィルム厚み:3μm、一方の蒸着電極には保安機構を形成し、低抵抗部:3Ω/□、高抵抗部:8Ω/□、表面粗さがRmax:1.6μm、Ra:0.08μmであり、フィルム長手方向の熱収縮率:3.5%、フィルム幅方向の熱収縮率:0.5%のPPフィルムを用いて、容量:2000μFのコンデンサを製作したものである。 In Table 2, Example 1 has a film thickness of 3 μm as described above, a safety mechanism is formed on one of the deposited electrodes, a low resistance portion: 3Ω / □, a high resistance portion: 8Ω / □, and a surface roughness of Rmax. : 1.6 μm, Ra: 0.08 μm, Capacitance: 2000 μF using PP film with heat shrinkage in the film longitudinal direction: 3.5% and heat shrinkage in the film width direction: 0.5% Is produced.
これに対し、比較例2から5は、低抵抗部と高抵抗部の膜抵抗値のみを替え、他の厚み等は実施例1と同じにしたものである。比較例2から5の低抵抗部と高抵抗部は、表2に示す通りである。 On the other hand, in Comparative Examples 2 to 5, only the film resistance values of the low resistance portion and the high resistance portion are changed, and the other thicknesses and the like are the same as those of the first embodiment. The low resistance portion and the high resistance portion of Comparative Examples 2 to 5 are as shown in Table 2.
表2より、長期耐用試験による容量変化については、高抵抗部の膜抵抗値を低抵抗部の膜抵抗値より高くした実施例1、比較例2および3が、各膜抵抗値を同じにした比較例4、5より容量減少が小さくできることがわかる。 From Table 2, regarding the capacity change due to the long-term durability test, Example 1 and Comparative Examples 2 and 3 in which the film resistance value of the high resistance part was made higher than the film resistance value of the low resistance part made each film resistance value the same. It can be seen that the capacity reduction can be made smaller than those of Comparative Examples 4 and 5.
次に、フィルム表面粗さとコンデンサ特性の影響を調べるために、フィルム表面粗さの異なるPPフィルムを用いたこと以外は、本実施の形態1と同様にコンデンサを試作した。試作した試料は、比較例6から9とし、最大表面粗さ、および平均表面粗さは表3に示すとおりである。 Next, in order to investigate the influence of the film surface roughness and the capacitor characteristics, a capacitor was prototyped in the same manner as in the first embodiment, except that a PP film having a different film surface roughness was used. The prototype samples are Comparative Examples 6 to 9, and the maximum surface roughness and average surface roughness are as shown in Table 3.
このような比較例6から9と、上記した本実施の形態の実施例1における、過電圧試験、長期耐用性試験の結果を表3に示す。 Table 3 shows the results of the overvoltage test and the long-term durability test in Comparative Examples 6 to 9 and Example 1 of the present embodiment described above.
表3より、PPフィルムの最大表面粗さが0.8μm以上で平均表面粗さが0.05μm以上の場合(実施例1、比較例6)のみ、過電圧試験ならびに長期耐用性試験にて良好な結果が得られた。 From Table 3, only when the maximum surface roughness of the PP film is 0.8 μm or more and the average surface roughness is 0.05 μm or more (Example 1, Comparative Example 6), it is good in the overvoltage test and the long-term durability test. Results were obtained.
これは最大表面粗さ:0.8μm以下、平均表面粗さ:0.05μm以下の場合、金属化フィルムコンデンサのもつ自己回復性が低下したため、絶縁欠陥部を十分に切り離すことが出来ず、過電圧試験にてショート状態が発生したものと思われる。 This is because when the maximum surface roughness is 0.8 μm or less and the average surface roughness is 0.05 μm or less, the self-healing property of the metallized film capacitor is reduced, so that the insulation defect cannot be sufficiently separated and overvoltage is applied. It seems that a short circuit occurred in the test.
なお、最大表面粗さ:2.0μm以上になると、長期耐用性試験における容量減少が大きくなって、ユーザーへの要求を十分に満たすことが困難となるので、2μm以下が適切である。 When the maximum surface roughness is 2.0 μm or more, the capacity decrease in the long-term durability test becomes large, and it becomes difficult to sufficiently satisfy the user's requirements.
次に、フィルム熱収縮率との影響を調べるために、フィルム熱収縮率の異なるPPフィルムを用いたこと以外は、本実施の形態である実施例1と同じコンデンサを試作し、比較例10から12とした。比較例10から12のフィルム長手方向、および幅方向の熱収縮率は、表4に示すとおりである。 Next, in order to investigate the influence of the film heat shrinkage rate, the same capacitor as that of Example 1 of the present embodiment was prototyped except that a PP film having a different film heat shrinkage rate was used. It was set to 12. Table 4 shows the thermal shrinkage rates in the film longitudinal direction and the width direction of Comparative Examples 10 to 12.
このような比較例10から12と、上記した本実施の形態の実施例1における、過電圧試験、長期耐用性試験の結果を表4に示す。 Table 4 shows the results of the overvoltage test and the long-term durability test in Comparative Examples 10 to 12 and Example 1 of the present embodiment described above.
表4より、フィルム長手方向の熱収縮率4%以下、巾方向の熱収縮率1.0%以下の場合(実施例1、比較例10)のみ、過電圧試験ですべての試料が破壊せず、安定したコンデンサ特性が得られた。 From Table 4, when the heat shrinkage rate in the film longitudinal direction is 4% or less and the heat shrinkage rate in the width direction is 1.0% or less (Example 1 and Comparative Example 10), all the samples were not destroyed in the overvoltage test. Stable capacitor characteristics were obtained.
これは、フィルム長手方向の熱収縮率4%以上かつ幅方向の熱収縮率1.0%以上の場合、高温下における使用において、フィルムの収縮によりフィルム層間のエアギャップ層が少なくなり、その結果、金属化フィルムコンデンサのもつ自己回復性が低下したため、絶縁欠陥部を十分に切り離すことが出来ず、過電圧試験にてショート状態が発生したものと思われる。 This is because when the film has a heat shrinkage ratio of 4% or more in the longitudinal direction of the film and a heat shrinkage ratio of 1.0% or more in the width direction, the air gap layer between the film layers is reduced due to the shrinkage of the film when used at a high temperature. Since the self-healing property of the metallized film capacitor has decreased, it is considered that the insulation defect cannot be sufficiently separated and a short-circuit state has occurred in the overvoltage test.
以上のように、本実施の形態によるコンデンサは、金属化フィルムに用いる誘電体フィルムは、厚みを1〜4μmとし、少なくとも片側の最大表面粗さが0.8〜2.0μm、かつ平均表面粗さが0.05μm以上とし、さらに120℃15分における熱収縮率がフィルム長手方向で4%以下、幅方向で1%以下であるPPフィルムとし、また、この誘電体フィルムに金属蒸着してなる金属化フィルムのメタリコンと接続する部分の電極厚みを、他の部分より厚くしたことにより、高温における優れた耐電圧特性、信頼性、安全性を高くでき、かつ小型軽量な金属化フィルムコンデンサを得ることが出来る。 As described above, in the capacitor according to the present embodiment, the dielectric film used for the metallized film has a thickness of 1 to 4 μm, a maximum surface roughness of at least one side of 0.8 to 2.0 μm, and an average surface roughness. And a PP film having a thermal shrinkage rate at 120 ° C. for 15 minutes of 4% or less in the longitudinal direction of the film and 1% or less in the width direction, and metal is deposited on the dielectric film. By making the electrode thickness of the metallized film part connected to the metallicon thicker than other parts, it is possible to improve the withstand voltage characteristics, reliability and safety at high temperatures, and to obtain a small and light metalized film capacitor. I can do it.
また、図4は、本実施の形態により作成したコンデンサを用いたインバータ電源回路構成図であり、上記で示した金属化フィルムコンデンサ14を、自動車駆動用モータを駆動するインバータ電源回路の平滑コンデンサとして用いた例である。図4において、13は電池などの直流電源、14は本発明の実施の形態で作成した金属化フィルムコンデンサ、15はインバータ電源、16は車輌等を駆動するための駆動用モーターである。
FIG. 4 is a configuration diagram of an inverter power supply circuit using a capacitor created according to the present embodiment. The metallized
図4で示す構成によるインバータ電源回路では、平滑用としてフィルムコンデンサ14を用いることにより、高温における優れた耐電圧特性、高い信頼性、および安全性を得ることができる。また、−40℃下において急激な容量低下を招くアルミ電解コンデンサに対し、フィルムコンデンサは、コンデンサ容量の温度特性変化が少ないため、電圧変動の少ない安定したモータ出力を得ることが出来る。
In the inverter power supply circuit having the configuration shown in FIG. 4, by using the
なお、本実施の形態では、開口部を有するケース内に、6個のコンデンサ素子を配し、各素子のメタリコン電極とバスバーを接合したが、本発明は、これに限定するものではなく、ケース内に少なくとも1個のコンデンサ素子を配する構造とすることでも、同様の効果が得られる。 In this embodiment, six capacitor elements are arranged in a case having an opening, and the metallicon electrode and bus bar of each element are joined. However, the present invention is not limited to this, A similar effect can be obtained by providing a structure in which at least one capacitor element is arranged.
また、本実施の形態ではフィルム厚みを3μmとしたが、本発明はこれに限定するものではなく、フィルム厚みは1〜4μmの範囲内のものを用いても同様の効果が得られる。 In the present embodiment, the film thickness is 3 μm, but the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even if the film thickness is in the range of 1 to 4 μm.
また、本実施の形態では図3のような四角形状からなる格子状分割電極を例として説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、他の形状例えば菱形状や六角形状、三角形状の格子状分割電極においても同様の結果を得た。 Further, in the present embodiment, the grid-shaped divided electrode having a quadrangular shape as shown in FIG. 3 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and other shapes such as a rhombus shape, a hexagon shape, and a triangular shape. Similar results were obtained with the grid-shaped divided electrodes.
本発明の金属化フィルムコンデンサならびにインバータ電源では、インバータ電源の高電圧化によるシステム効率アップ、ならびにインバータ電源の小型化を図ることができ、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車載用インバータ電源として産業上有用である。 In the metallized film capacitor and the inverter power source of the present invention, the system efficiency can be increased by increasing the voltage of the inverter power source, and the inverter power source can be miniaturized, which is industrially useful as an in-vehicle inverter power source for electric vehicles, hybrid vehicles, etc. It is.
1 誘電体フィルム
2 蒸着電極
3 金属化フィルム
4 メタリコン
5 コンデンサ素子
7 ケース
8 低抵抗部
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