JP2007502018A - コンデンサモジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

とりわけ簡単に２つのコンデンサ（５，１０）がその電気端子（５Ａ，１０Ａ，５Ｂ，１０Ｂ）と、扁平に成型された導体路（１５）とを介して相互に電気接続されたコンデンサモジュール（１）が提案される。この種のコンデンサモジュール（１）は改善された対称性を有する。

Description

例えば二重層コンデンサであるコンデンサでは通常、セル電圧が数ボルトに制限されている。非常に多くの適用に対してとりわけ、格段に高い動作電圧が必要であり、従って複数のコンデンサを１つのコンデンサモジュールに直列に接続する。コンデンサモジュールでは個々のコンデンサがしばしば端子板を介して別のコンデンサと接続されている（図１参照）。ここで個々のコンデンサはしばしば相互に異なる自己放電特性を有し、そのため全体電圧がしばしば個々のコンデンサに均等に分散しない。このことにより、個々のコンデンサに過電圧が発生することがあり、この過電圧は急速な老化からコンデンサの破壊までを引き起こす。この理由から自己放電をコントロールするために電気端子が、面倒な手段によってしばしば電圧対称とされる。このためにしばしば高抵抗の電気接続部がコンデンサの２つの電気端子間に設けられる。このときコンデンサにはハンダ付け可能なワイヤ抵抗が設けられるか、または抵抗の存在する装備された導体路板とハンダ付けされる。ここでワイヤ抵抗はいわゆるハンドラグを介して電気端子と接続され、このハンダラグはリベット留めされる。従ってコンデンサモジュールにおける個々のコンデンサの電圧対称化は非常に多くの個別の作業ステップを必要とし、この理由から非常に多くの時間と、ひいてはコストがかかる。

本発明の課題は、上記の欠点が改善されたコンデンサモジュールを提供することである。

この課題は本発明により、請求項１によるコンデンサモジュールによって解決される。コンデンサモジュールの有利な構成、並びにコンデンサモジュールの製造方法はさらなる請求項の対象である。

本発明のコンデンサモジュールでは、それぞれ第１と第２の外部電気端子を備える少なくとも１つの第１と第２のコンデンサが設けられている。２つのコンデンサの第１電気端子は扁平に成型された導体路を介して電気接続されている。導体路と２つの電気端子との間には付加的な電気接続部が存在する。

本発明のコンデンサモジュールの利点は、導体路板が２つのコンデンサの第１電気端子とも、第２電気端子とも接続されており、この１つの導体路板によって特に簡単に２つのコンデンサの対称性を達成できることである（図２参照）。従来の電圧対称化は格段に多くの作業ステップを必要とする。なぜなら常にそれぞれ１つのコンデンサだけが電圧対称化され、本発明のコンデンサモジュールのように２つのコンデンサが電圧対称化されないからである。

さらに本発明のコンデンサの利点は、電圧対称化のために必要な構成部材の数が従来のモジュールと比較して低減されているので、本発明のコンデンサモジュールは動作時の信頼性がより高いことである。なぜなら故障するとコンデンサモジュールの損傷を引き起こし得るような構成部材が比較的に少数しか設けられていないからである。

さらに本発明のコンデンサモジュールで有利には、導体路と２つの電気端子との間の付加的電気接続部がワイヤを含む。このワイヤは有利にはレーザで溶接可能であり、とりわけ簡単かつ持続的に導体路、並びに第１および第２のコンデンサの第２電気端子と接続することができる。有利にはこのワイヤはアルミニウムワイヤであり、約２ｍｍの太さを有する。

本発明のコンデンサモジュールの別の有利な変形実施例では、扁平に成型された導体路に付加的に、高抵抗の電気接続を行う電気構成素子が設けられている。この電気構成素子は有利には電気抵抗器を含む。この電気抵抗器によって特に有利に、電圧対称化に必要となる高抵抗の電気接続が可能である。

有利には電気抵抗器はＳＭＤ技術で、扁平に成型された導体路に直接配置される。扁平に成型された導体路は例えばエポキシ樹脂板を含むことができ、このエポキシ樹脂板には銅導体路が、コンデンサの電気端子と電気構成素子の電気接続のために設けられている。
本発明のコンデンサモジュールの別の構成では、２つのコンデンサの第２電気端子が第１接続板を介して相互に電気接続されている。第１接続板は有利には扁平に成型された導体路と電気接続している。

第１接続板は、コンデンサモジュール内の個々のコンデンサを内部で直列接続するのに用いる。本発明のコンデンサモジュールのこの実施形態では、第１接続板が、２つのコンデンサの２つの第２電気端子と扁平に成型された導体路との間の接続をワイヤによって特に簡単に実現するために用いられる（図２参照）。

有利には扁平に成型された導体路は、レーザ溶接可能な接続部を介して第１電気端子と電気接続している。レーザ溶接可能な接続部は例えばニッケルメッキまたは錫メッキされた端子板とすることができ、扁平に成型された導体路に設けられている。この端子板はレーザ溶接点によって第１電気端子と接続されている。レーザ溶接可能な接続部の利点は、レーザ溶接によって特に簡単に堅固で形状結合した電気接続を持続的に達成できることである。端子板の物質と第１電気端子の物質、例えば両方の場合でアルミニウムが直接相互に結合される形状結合は特に有利である。

さらに２つのコンデンサの一方の第１電気端子の少なくとも１つが、コンデンサモジュール内の第３のコンデンサと第２接続板を介して電気接続することができる。

付加的な第２接続板によってさらなるコンデンサを、本発明のコンデンサモジュールにすでに存在する第１と第２のコンデンサに付加的に直列接続することができる（図２と図３参照）。

第２接続板を備えるこの種のコンデンサモジュールでは、第１電気端子と第２接続板との間の接続領域がレーザ溶接可能であると特に有利である。レーザ溶接の間に、第１電気端子の金属（しばしばアルミニウム）が第２接続板の物質（同様にしばしばアルミニウム）と形状接合し、これにより特に持続的で堅固な接続が実現される。

本発明のコンデンサモジュールでは、扁平に成型された導体路がプラスチックプレートを含むことができる。プラスチックプレートはとりわけ簡単かつ安価に作製され、このプラスチックプレートには特に簡単に導電導体路を、例えば銅導体路の形態で実現することができる。この導電導体路は、ＳＭＤ構造で実現された抵抗器の電気接続に用いることができる（図３参照）。

さらに本発明の対象はコンデンサモジュールの製造方法であり、この方法では、それぞれ第１と第２の電気端子を備える少なくとも２つのコンデンサを作製し、前記第１電気端子を溶接によって、扁平に成型された導体路と電気的に接続する。ここでは付加的に同じ方法ステップで、導体路を２つの第２電気端子と溶接によって電気接続する。

本発明の方法によってとりわけ簡単に１つの方法ステップで、コンデンサモジュール内の２つのコンデンサを対称化することができる。電気接続部を溶接することにより、コンデンサモジュール内の２つのコンデンサを特に簡単に強固に対称化することができる。

本発明の方法では有利には扁平に成型された導体路を使用する。この導体路には電気構成素子、例えば高抵抗の電気接続を達成するための抵抗器が予め取り付けられている。

抵抗器が配置され、予め取り付けられた導体路板を使用することにより、コンデンサモジュールを特に簡単に集成することができる。なぜなら抵抗器を、従来のコンデンサモジュールの場合のように個別にコンデンサ端子と接続する必要がないからである（図１参照）。

有利には錫メッキまたはニッケルメッキされた端子板をレーザ溶接する。この端子板は第１電気端子への接続部として導体路に備えられている。錫メッキまたはニッケルメッキされた領域によって特に良好に、端子板をレーザ溶接により第１電気端子に接続することができる。レーザ溶接の間に、ニッケル層または錫層は蒸発し、第１電気端子の金属（例えばアルミニウム）と端子板の金属（しばしば同様にアルミニウム）とが形状結合する。

有利には導体路を導電ワイヤ、例えばアルミニウムワイヤによって２つの第２電気端子と電気接続する。これが特に有利であるのは、ワイヤが錫メッキまたはニッケルメッキされた別の端子板によって、扁平に成型された導体路と電気接続される場合である（図２または図３参照）。

ここでは接続ホールによってワイヤを、錫メッキまたはニッケルメッキされた別の端子板に挿入することができ、引き続きレーザ溶接により恒久的な接続を得ることができる。

特に有利には、扁平に成型された導体路に錫メッキまたはニッケルメッキされた端子板を、コンデンサの第１電気端子を接続するためと、第２電気端子に対するワイヤを接続するために設け、さらに第１電気端子と第２接続板との間の接続領域を錫メッキまたはニッケルメッキする。第２接続板はすでに上に述べたように、本発明のコンデンサモジュールでさらなるコンデンサを直列接続するのに用いる。この方法では１つのレーザ溶接ステップで簡単に、
・２つのコンデンサの第１電気端子を第２接続板と溶接することと、
・錫メッキまたはニッケルメッキされた端子板を第１接続端子と扁平に成型された導体路との間で溶接することと、
・付加的に扁平に成型された導体路と、第２電気端子を接続するためのワイヤとの間の接続部を溶接することとが可能である。

従って本発明のこの種の変形実施例では１つの方法ステップで、対称化のための接続部（第１電気端子と扁平に成型された導体路との接続、扁平に成型された導体路と、第２電気端子を接続するためのワイヤとの接続）と、本発明のコンデンサモジュールで複数のコンデンサを直列接続するための接続部（第１電気端子と第２接続板との接続）とを溶接することができる。

以下本発明の実施例と概略図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は、従来のコンデンサモジュールの斜視図である。
図２は、本発明のコンデンサモジュールの実施例の斜視図である。
図３は、本発明のコンデンサモジュールの実施例の平面図である。

図１は従来のコンデンサモジュール２を示し、このコンデンサモジュールでは第１のコンデンサ６０と第２のコンデンサ６５が前面に示されている。さらなるコンデンサを、この２つのコンデンサの第１電気端子６０Ａおよび６５Ａを介して直列に接続することができる。さらに第２端子板３０が設けられており、この第２端子板は破線で示され、２つのコンデンサの底部に配置された第２電気端子６０Ｂと６５Ｂを相互に電気接続する。２つのコンデンサ６０と６５は相互に別個であり、２つの異なる従来手段により対称化されている。

第１コンデンサ６０では、第１電気端子６０Ａと第２電気端子６０Ｂとの間の電気接続がワイヤ抵抗２５によって高抵抗に行われる。このとき特に面倒なのは、電気抵抗２５のワイヤ２１を第１電気端子６０Ａにも、第２電気端子６０Ｂにもハンダラグ７０を介して接続しなければならないことである。ここで第１と第２の電気端子の両ハンダラグ７０はリベット２６Ａを介して第２端子板３０ないしは第１端子板４５と接続されている。従ってこの対称化の従来手段では面倒なことには、ワイヤ２１をハンダラグ７０に取り付けるハンダステップと、ハンダラグをリベット２６Ａによってそれぞれの板に別個に固定するステップとが必要である。この対称化方法はとりわけ時間とコストの点で面倒である。

第２のコンデンサ６５も同様に、第１端子６５Ａと第２端子６５Ｂとの間で高抵抗の電気接続を行う抵抗器によって対称化されている。ここでは電気抵抗器２５が配置された導体路板２６が使用される。この電気抵抗器は電気端子板４５の上にリベット２６Ａによって固定されている。さらにワイヤ２１が設けられており、このワイヤは第２端子板３０の上に配置されたハンダラグ７０を導体路板２６Ａおよび抵抗器２５と電気接続する。この従来の対称化方法でも、（ワイヤ２１をハンダラグ７０およびボード２６に取り付ける）種々のハンダステップと、（導体路板２６を第２端子板４５に固定し、ハンダラグ７０を第１端子板３０に固定する）リベット留めステップが必要である。従ってこの対称化方法も、時間とコストの掛かる方法である。

図２は、本発明のコンデンサモジュール１の実施例の斜視図である。ここでも第１コンデンサ５と第２コンデンサ１０が前面に図示されており、これらのコンデンサは第１電気端子５Ａ，１０Ａと第２電気端子５Ｂ，１０Ｂをそれぞれのコンデンサの底部に有する。さらに扁平に成型された導体路１５が、例えば銅導体路が成型されたエポキシ樹脂板の形態で設けられている。この導体路１５は付加的にその下面に、図２では破線で示した抵抗器２５の形態の電気構成素子を有する。扁平に成型された導体路１５は、有利には錫メッキまたはニッケルメッキされた２つの端子板３５によって、第２接続板４５を介し第１端子５Ａ，１０Ａと接続されている。この第２接続板４５は一方では２つのコンデンサのそれぞれの第１電気端子５Ａと１０Ａを接続し、さらなるコンデンサ、例えば本発明のコンデンサモジュールのコンデンサ４０との直列接続を可能にする。第２接続板４５も第１電気端子５Ａおよび１０Ａと電気接続しているから、端子板３５を介して導体路１５は第１電気端子に電気接続される。付加的に別の端子板３６には、ワイヤ２０を取り付けるためのホール３６Ａが設けられている。このワイヤ２０は第１端子板３０を介して第２電気端子５Ｂおよび１０Ｂと電気接続されている。

このように構成されたコンデンサモジュールでは、錫メッキまたはニッケルメッキされた端子板３５または３６によってただ１つのレーザ溶接ステップで、扁平に成型された導体路１５と第１電気端子５Ａおよび１０Ａとをレーザ溶接可能な錫メッキまたはニッケルメッキされた端子板３５を介して電気接続することができ、同時に接続板３６とワイヤ２０とを溶接することができる。付加的にただ１つのステップで、端子セグメント５Ｃ，１０Ｃを接続板４５とレーザ溶接することができる。従って特に簡単な組み立てと、これに続く溶接ステップ、例えばレーザ溶接によって、２つのコンデンサ５と１０を１つのステップで共通に対称化し、相互に接続することができる。持続的なレーザ溶接接合と簡単な組み立てに基づき、本発明のコンデンサモジュールは従来のモジュールよりも障害に対して頑強であり、同時に安価に製造することができる。

図３は本発明のコンデンサモジュールの平面図である。ここで図３の右領域には、第１コンデンサ５と第２コンデンサ１０が示されており、これらは扁平に成型された導体路１５を介して共通に対称化されている。扁平に成型された導体路１５，ここでは導体路板は端子板３５を介してそれぞれ第１電気端子５Ａおよび１０Ａと電気接続されている。ここで第１コンデンサ５では、導体路板１５と、第１電気端子５Ａと電気接続する第２接続板４５とが電気接続されている。ここで第２接続板４５は、コンデンサ５を第３コンデンサ１１０と直列接続するのに用いる。ここで導体路板１５には２つの抵抗器２５がＳＭＤ技術で配置されている。導体路板１５は有利にはエポキシ樹脂板またはハードペーパー板からなり、その上には銅導体路１５Ａが配置されている。この銅導体路は抵抗器２５を第１電気端子５Ａと電気接続する。導体路板１５上にはさらに、ホール３６Ａを備える別の端子板３６が設けられており、この端子板にはワイヤが配置されている（図３には図示しない）。このワイヤは第１接続板３０に接続するために用いるものであり、この第１接続板は２つのコンデンサ５と１０の図３には同様に図示しない第２電気端子を相互に接続する。コンデンサ１０の第１電気端子１０Ａにはさらにしっかりと接続するためにネジ接続部１００が設けられている。

本発明はここに示した実施例および図面に限定されるものではない。とりわけ扁平に成型された導体路と第１電気端子との接続、および導体路と第２電気端子との接続に関しては種々の変形が可能である。

図１は、従来のコンデンサモジュールの斜視図である。 図２は、本発明のコンデンサモジュールの実施例の斜視図である。 図３は、本発明のコンデンサモジュールの実施例の平面図である。

Claims (18)

1. それぞれ外部に第１電気端子（５Ａ，１０Ａ）と第２電気端子（５Ｂ，１０Ｂ）を備える少なくとも１つの第１と第２のコンデンサ（５，１０）が設けられており、
   ２つのコンデンサ（５，１０）の第１電気端子（５Ａ，１０Ａ）は、扁平に成型された導体路（１５）と電気接続されており、
   導体路（１５）と２つの第２電気端子（５Ｂ，１０Ｂ）との間には付加的な電気接続部が存在する、ことを特徴とするコンデンサモジュール（１）。
2. 請求項１記載のコンデンサモジュールにおいて、付加的な電気接続部はワイヤ（２０）を有するコンデンサモジュール。
3. 請求項１または２記載のコンデンサモジュールにおいて、ワイヤ（２０）はレーザ溶接可能であるコンデンサモジュール。
4. 請求項１から３までのいずれか一項記載のコンデンサモジュールにおいて、ワイヤ（２０）は約２ｍｍの太さのアルミニウムワイヤであるコンデンサモジュール。
5. 請求項１から４までのいずれか一項記載のコンデンサモジュールにおいて、扁平に成型された導体路（１５）上には付加的な電気構成素子（２５）が配置されており、該電気構成素子は高抵抗の電気接続を行うコンデンサモジュール。
6. 請求項１から５までのいずれか一項記載のコンデンサモジュールにおいて、電気構成素子（２５）は電気抵抗器を含むコンデンサモジュール。
7. 請求項１から６までのいずれか一項記載のコンデンサモジュールにおいて、２つのコンデンサ（５，１０）の第２電気端子（５Ｂ，１０Ｂ）は付加的に第１接続板（３０）を介して相互に電気接続されており、該第１接続板は扁平に成型された導体路（１５）と電気接続しているコンデンサモジュール。
8. 請求項１から７までのいずれか一項記載のコンデンサモジュールにおいて、扁平に成型された導体路（１５）はレーザ溶接可能な接続部（３５）を介して第１電気端子（５Ａ，１０Ａ）と電気接続しているコンデンサモジュール。
9. 請求項１から８までのいずれか一項記載のコンデンサモジュールにおいて、ニッケルメッキされた端子板（３５）が扁平に成型された導体路（１５）にレーザ溶接可能な接続部として設けられているコンデンサモジュール。
10. 請求項１から９までのいずれか一項記載のコンデンサモジュールにおいて、２つのコンデンサ（５，１０）の一方の第１電気端子（５Ａ，１０Ａ）の少なくとも１つは第３のコンデンサ（４０）と、第２接続板（４５）を介して電気接続されているコンデンサモジュール。
11. 請求項１から１０までのいずれか一項記載のコンデンサモジュールにおいて、第１電気端子（５Ａ，１０Ａ）と第２接続板（４５）との間の接続領域（５Ｃ，１０Ｃ）はレーザ溶接可能であるコンデンサモジュール。
12. 請求項１から１１までのいずれか一項記載のコンデンサモジュールにおいて、導体路（１５）はプラスチックプレートを含むコンデンサモジュール。
13. コンデンサモジュール（１）の製造方法において、
    それぞれ１つの第１電気端子（５Ａ，１０Ａ）と第２電気端子（５Ｂ，１０Ｂ）を備える少なくとも２つのコンデンサ（５，１０）を作製し、
    当該コンデンサの第１電気端子（５Ａ，１０Ａ）を溶接によって、扁平に成型された導体路（１５）と電気接続し、
    付加的に同じ方法ステップで、導体路（１５）を２つの第２電気端子（５Ｂ，１０Ｂ）と溶接によって電気接続することを特徴とする製造方法。
14. 請求項１３記載の製造方法において、高抵抗の電気接続を形成するための電気構成素子（２５）が予め取り付けられた導体路（１５）を使用する製造方法。
15. 請求項１３または１４記載の製造方法において、電気構成素子（２５）として抵抗器を使用する製造方法。
16. 請求項１３から１５までのいずれか一項記載の製造方法において、錫メッキまたはニッケルメッキされた端子板（３５）がレーザ溶接可能であり、該端子板は導体路（１５）に、第１電気端子への接続部として設けられている製造方法。
17. 請求項１３から１６までのいずれか一項記載の製造方法において、導体路（１５）を導電ワイヤ（２０）によって、２つの第２電気端子（５Ｂ，１０Ｂ）と電気接続する製造方法。
18. 請求項１３から１７までのいずれか一項記載の製造方法において、ワイヤ（２０）を別の錫メッキまたはニッケルメッキされた端子板（３６）によって、扁平に成型された導体路と電気接続する製造方法。

Images