JP2007081259A - 電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平板に素子を巻き付けることによる長円形素子を容易に巻き取ると共に放熱性、耐振動性に優れると共に低インダクタンス化可能な長円形電解コンデンサを提供する。
【解決手段】陽極箔と陰極箔とを、セパレータを介して巻芯材に巻き付けた素子が、電解液と共に外装ケース内に納められ、蓋材により封口されていて、前記陽極箔と前記陰極箔箔から引き出されたリードタブが、前記蓋材を貫通した外部端子に接続されている長円形または楕円形などの電解コンデンサにおいて、巻芯材が板状で、前記巻芯材の、巻き取り軸方向の一対の側面に穴部と、または、前記巻芯材の巻付面の少なくとも片面に、巻軸方向に伸びたみぞ部と、を設け、この巻芯材の穴部が、前記外装ケース底面内側または前記蓋材内面に設けた凸状体に勘合し、前記素子を固定する電解コンデンサを提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、長円形などの電解コンデンサとその製造方法であり、特に、その素子部分の構造と素子の巻き取り方法やその固定構造に関する。

一般的に、アルミニウム電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔を、セパレータを介して巻回された素子が、電解液と共に外装ケース内に納められ、蓋材により封口される。また、この素子から引き出された電極タブで外部端子に接続されている。この外部端子はこの蓋材を貫通しており蓋材と一体化されている。
封口方法は、外装ケースの開口部端を内側に湾曲成形加工（カーリング）などすることで、ケース開口端が、蓋材上部周辺に配置されたゴムリング等からなる弾性部材に、食い込み封口されている。

従来、耐振動性や放熱性を改善するために、円柱（円筒状）のコンデンサでは、素子巻芯の中央の穴部に、外装ケース底面側または蓋材の内面に設けた凸状体を挿入し、素子を固定したり、金属パイプ状の巻芯材に巻回した素子を外装ケース底面または蓋材の内面に設けた凸状体を挿入し、素子を固定したりしていた（特開平６-４５１９２号公報）。
ところで、外装ケースとして、形状が円筒状のコンデンサに比べ、楕円形コンデンサは、収納効率が、高められ、特に、長円形コンデンサは、平坦部があり、水冷などによる冷却板への面接が容易で、放熱効率をより高められる点と、それに伴って許容リプル電流を高められる利点と、収納効率が、高められる利点があるために、採用され始めてきた。
特開平６-４５１９２号公報

円形の金属パイプ状の巻芯材に巻回して耐振動性や放熱性を改善した円筒状のコンデンサを、長円形コンデンサに応用するにあたって、巻芯材を長円形の金属パイプ状にした場合、円形の金属パイプ状の巻芯材でも同じであるが、両面テープなどにて巻芯材に電解紙を貼りつけ電極箔を巻き取るなどしており、巻き取りの自動化が困難であった。
また、低インダクタンス化にはリードタブ本数を増すことが望ましいが、リードタブ本数を増すとリードタブ厚により素子形状がケース形状である長円形にフィットできず耐振性を阻害する課題があった。

本発明の目的を達成するために、本発明は、陽極箔と陰極箔とを、セパレータを介して巻芯材に巻き付けた素子が、電解液と共に外装ケース内に納められ、蓋材により封口されていて、前記陽極箔と前記陰極箔箔から引き出されたリードタブが、前記蓋材を貫通した外部端子に接続されている長円形または楕円形などの電解コンデンサにおいて、巻芯材が板状または略長円形のパイプ状で、前記巻芯材の、巻き取り軸方向の１対の側面に穴部と、または、前記巻芯材の巻付面の少なくとも片面に、巻軸方向に伸びたみぞ部と、を設けることを特徴とした電解コンデンサを提供するものである。
また、前記陽極箔と前記陰極箔と前記リードタブの接続部分が、前記みぞ部に配置されることを特徴とする前記の電解コンデンサを提供するものである。
また、前記巻芯材の前記穴部が、前記外装ケース底面内側または前記蓋材内面に設けた凸状体に勘合し、前記素子が固定されることを特徴とする前記の電解コンデンサを提供するものである。
また、上記記載の電解コンデンサにおいて、一方または両方にピン形状を有している、向かい合った１対の支持具により、前記巻芯材の穴に前記ピンを勘合して前記巻芯材をはさむことで、前記巻芯材を支持し、
次に、セパレータと陰極箔の端部を、前記巻芯材の巻付面の片面表面に運び、
次に、前記セパレータと前記陰極箔の端部を、前記巻芯材に設けられた前記みぞ部に押し込めるくし歯状の板状工具で、上方から押さえ込み、
次に、この状態で、前記支持具の中心軸で回転して、前記セパレータと前記陰極箔、続いて前記陽極箔を前記巻芯材に巻き付けることにより、前記素子を組み立てるコンデンサの製造方法を提供するものである。

巻芯材の巻き取り軸方向の側面に複数の穴部を設けことにより、その穴に、向かい合った１対の支持具のピンで勘合し巻芯材をはさむことで、巻芯材を支持して巻き取るとともに、その後その同じ穴に今度は、外装ケース底面内側または蓋材の内面に設けた凸状体に勘合して素子を固定されるので、その複数の穴により、巻き取り容易性と、素子の耐振性と放熱性を同時に得られる。
また、巻芯材の巻付面の少なくとも片面に、巻軸方向に伸びたみぞ部を設けことにより、巻き取り時に、セパレータと陰極箔の端部を、みぞ部の所で、くし歯状の板状工具で上方から押さえ込んで巻き取るとともに、その後その同じみぞ部に今度は、リードタブの接続部分を、配置できるので、そのみぞ部により、素子巻き取りの自動化の容易化と、低インダクタンス化のためにリードタブ本数を増しても素子形状がケース形状である長円形にフィットしやすいので耐振性を阻害しにくい点が同時に得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は、本発明に用いる巻芯材１の一例の端面図を示している。これは、円形パイプを長円径に変形後、型などにより、複数の穴部２とひとつまたは複数のみぞ部３を設けるようにつぶすことなどにより得られる。この場合、穴部２とみぞ部３とは交互に得られることになる。元になる円形パイプは、平板を丸めてパイプ状にしたものでもよく、円弧のかみ合わせ部分が少し離れていてもかまわない。
図１（ｂ）は、本発明に用いる巻芯材１の別例の端面図を示している。これは、板状に押し出し成型などし、複数の穴部２とひとつまたは複数のみぞ部３を設けたものである。この場合、穴部とみぞ部は交互のほか任意の関係と場所で設けることができる。
図１（ｃ）は、本発明に用いる巻芯材１の別例の端面図を示している。これは、図１（ｂ）の巻芯材１の穴部２側面に側溝１５を任意の数で設けたもので、空気や電解液の通り道となるためのものである。
図１（ｄ）は、本発明に用いる巻芯材１の別例の端面図を示している。これは、図１（ｂ）の巻芯材１の穴部２側面に側溝の代わりに断面が楕円形状にしたものだが、このように穴部２の断面を非円形にすることにより、ここに差し込まれる断面が円形のピン５との隙間より空気や電解液の通り道となるためのものである。
本発明に用いる巻芯材１の材質は、アルミニウム等の金属のほか、プラスチック等の非金属が使用できる。

図２は、巻芯材と向かい合った１対の支持具の斜視図を示している。
支持具４は、一方または両方にピン形状を有していて、向かい合わせ、巻芯材１の穴部２にそのピン５を勘合して巻芯材をはさむことで、巻芯材１を支持する。ピン５の断面形状と穴部２の断面形状を非同形にすることにより、合わない部分の隙間が、空気や電解液の通り道とすることができる。

図３は、巻芯材１と、くし歯状の板状工具６で、セパレータ７と陰極箔８を押さえ込んだ状態の断面図を示している。
セパレータ７と陰極箔８の端部は、巻芯材１に設けられたみぞ部３に対応した部分で、くし歯状の板状工具６により、上方から押さえ込み、固定する。
次に、この状態で、支持具４の中心軸で回転して、セパレータ７と陰極箔８、続いて陽極箔を巻芯材１に巻き付けることにより、素子を巻き取る。

図４は、本発明のコンデンサの一例を示す。
図４（ａ）は、長手方向の縦断面図を示し、図４（ｂ）は、横断面図を示す。
巻き取られた素子は、外装ケース１０内に納め、蓋材１１により封口される。また、この素子から引き出されたリードタブ１２で外部端子１３に接続される。この外部端子１３はこの蓋材１１を貫通しており蓋材１１と一体化されている。
封口方法は、外装ケースの開口部端を内側に湾曲成形加工（カーリング）することで、ケース開口端が、蓋材上部周辺に配置されたゴムリング等からなる弾性部材に、食い込み封口されている。
巻芯材の穴部２は、外装ケース１０の底面または蓋材１１の内面に設けた凸状体１４に勘合し、素子が固定される。
外装ケース１０底面設けた凸状体１４は、外装ケース１０とは別部品でもかまわない。
リードタブ１２は、巻芯材１のみぞ部３に配置されており、従って素子のリードタブ部の膨らみは最小限に抑えられており、素子は外装ケース１０にフィットした形状である。 図４では、外部端子１３を各極２端子計４端子としているが、これは、端子接続電流容量より許容リプル電流が規制されてしまう場合があるので、端子数を増すことで改善させている。リードタブ枚数を増した方が、低インダクタンスにて放熱性に優れるが、素子の同じ場所から導出されるタブ枚数が多いと、素子のその部分が膨らんでしまうためである。

本発明に用いる巻芯材の端面図を示す。 本発明の巻芯材と向かい合った１対の支持具の斜視図を示す。 巻芯材と、くし歯状の板状工具で、セパレータと陰極箔を押さえ込んだ状態の断面図を示す。 本発明のコンデンサの長手方向の縦断面図と、横断面図を示す。

符号の説明

１…巻芯材、２…穴部、３…みぞ部、４…支持具、５…ピン、６…くし歯状の板状工具、７…セパレータ、８…陰極箔、９…陰極箔、１０…外装ケース、１１…外装ケース、１２…リードタブ、１３…外部端子、１４…凸状体、１５…側溝、１６…素子。

Claims (4)

1. 陽極箔と陰極箔とを、セパレータを介して巻芯材に巻き付けた素子が、電解液と共に外装ケース内に納められ、蓋材により封口されていて、前記陽極箔と前記陰極箔箔から引き出されたリードタブが、前記蓋材を貫通した外部端子に接続されている長円形または楕円形などの電解コンデンサにおいて、巻芯材が板状または略長円形のパイプ状で、前記巻芯材の、巻き取り軸方向の一対の側面に複数の穴部と、または、前記巻芯材の巻付面の少なくとも片面に、巻軸方向に伸びたみぞ部と、を設けることを特徴とする電解コンデンサ。
2. 前記陽極箔と前記陰極箔と前記リードタブの接続部分が、前記みぞ部に配置されることを特徴とする請求項１の電解コンデンサ。
3. 前記巻芯材の前記穴部が、前記外装ケース底面内側または前記蓋材の内面に設けた凸状体に勘合し、前記素子が固定されることを特徴とする請求項１の電解コンデンサ。
4. 請求項１、請求項２または請求項３に記載の電解コンデンサにおいて、
   一方または両方にピン形状を有している、向かい合った1対の支持具により、前記巻芯材の穴に前記ピンを勘合して前記巻芯材をはさむことで、前記巻芯材を支持し、
   次に、セパレータと陰極箔の端部を、前記巻芯材の巻付面の片面表面に運び、
   次に、前記セパレータと前記陰極箔の端部を、前記巻芯材に設けられた前記みぞ部に押し込めるくし歯状の板状工具で、上方から押さえ込み、
   次に、この状態で、前記支持具の中心軸で回転して、前記セパレータと前記陰極箔、続いて前記陽極箔を前記巻芯材に巻き付けることにより、前記素子を組み立てる電解コンデンサの製造方法。

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