JP2008085110A

JP2008085110A - 金属化フィルムコンデンサの製造方法

Info

Publication number: JP2008085110A
Application number: JP2006264042A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Takeoka; 宏樹竹岡; Hiroshi Fujii; 浩藤井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】大型の四角形素子を巻き取る際に、巻取り時間を短縮するために、巻出しユニットを複数個とすることが有効であるが、巻取り条件の制御が難しく、巻取り時間を短縮することが困難だった。
【解決手段】巻出しユニット１が、コンデンサ素子３の頂点と同数の４個であり、コンデンサ素子３を中心とした同一円周上に配置され、かつ各々が等間隔で配置されていることから、巻取りの条件制御を容易にできるため、巻取り時間を短くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用、電気機器用、産業用、電力用等の金属化フィルムコンデンサの製造方法に関するものである。

一般的に金属化フィルムコンデンサは、片面または両面金属化フィルムを蒸着金属が誘電体フィルムを介して対向するようにして重ね、これを丸く巻回して、製造される。

インバータの平滑用途など、コンデンサの容量が大きい場合、コンデンサ素子をいくつも電気的に並列に接続して、必要量の静電容量を得ている。接続する素子数が多くなると、接続に要する工数が増え、また、コンデンサ全体としての信頼性が低下する。そこで、１素子の静電容量を大きくすることが有効である。しかし、通常、金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ素子を該四角形のケースに収納するため、丸く大きな素子を使用する際、デッドスペースが、大きくなる。デッドスペースを小さくするためには、素子を多角形に巻き取ればよいことは、容易に推測できる。

一方で素子の大容量化のためには、電極を長くする、すなわち巻き取るフィルムの距離を長くすれば良いが、巻き取るフィルムの距離が長くなると、巻取り時間が長くなり、コンデンサを効率的に作ることが難しくなる。これを解決するには、巻取り速度を速くすることが有効であるが、巻取り速度が速すぎると、しわやずれが生じるため、巻取り速度には限界がある。そこで、巻取りユニットを複数にして、巻取り時間を短縮する発明が公開されている。

図４はコンデンサ素子を多角形に巻取る際の従来の巻回方法である。１０１ａ〜１０１ｄは巻出しユニットであり、それぞれポリプロピレンフィルム（以下、ＰＰフィルム）にアルミを蒸着した金属化フィルムをセットし、テンションコントローラ１０２を介して巻芯１０４に巻き取っていき、コンデンサ素子１０３を形成していく。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平４−２７３１１３号公報

しかし、素子を多角に巻き取る場合に巻取りユニットを増やしても、巻取り機のスペースの問題から４ユニットが限界であり、また、巻出しユニットから巻取りユニットまでの距離が長くなるため、巻取り信頼性が低くなる。

本発明は、上記課題を解決し、デッドスペースの少ない金属化フィルムコンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

そこで、この目的を達成するために、本発明は、金属化フィルムを巻出す巻出しユニットは多角形コンデンサ素子の頂点と同数とし、この多角形コンデンサ素子を中心とした同一円周上に配置するとともに各々が等間隔となっていることを特徴としている。

このように、誘電体の片面または両面に蒸着金属を形成した金属化フィルムを一対の蒸着金属が誘電体を介して対向するように多角形状にコンデンサ素子を巻回する方法において、金属化フィルムは巻出しユニットからコンデンサ素子の中心部分に巻き取られる方法であって、巻出しユニットは前記多角形コンデンサ素子の頂点と同数であり、多角形コンデンサ素子を中心とした同一円周上に配置され、かつ各々が等間隔で配置されていることから、巻取り時間を短くすることができる。

金属化フィルムを巻き取る際に、巻き取られる金属化フィルムが多角形コンデンサ素子の頂点近傍にあるときは巻き取りスピードを上げることから、信頼性の高いコンデンサを得ることができる。

金属化フィルムを巻き取る際に、巻き取られる金属化フィルムが多角形コンデンサ素子の頂点部分にあるときは巻き取りテンションを下げることから、特性の良いコンデンサを得ることができる。

多角形コンデンサ素子は四角形であることから、デッドスペースの少ないコンデンサを得ることができる。

多角形コンデンサ素子は六角形であることから、コンデンサを複数接続した場合、容量密度を高めることができる。

以下に本発明を実施の形態にそって、詳細に説明する。

図１〜図３は、本発明における巻取り機の構成を示すものである。図中１ａ〜１ｆと１０ａ〜１０ｄと１１ａ〜１１ｄは、巻出しユニットであり、２ａ〜２ｆは、巻取り時のテンションをコントロールするテンションコントローラー、３は巻取りユニット、４は巻芯である。

（実施の形態１）
実施の形態１について、図１を用いて説明する。

図１において１ａ〜１ｄは巻出しユニットであり、巻出しユニット１ａと巻出しユニット１ｄに厚さ３．２μｍ、幅５０ｍｍのＰＰフィルムの片面にアルミを蒸着した金属化フィルムをセットし、巻出しユニット１ｂと巻出しユニット１ｃには、前記金属化フィルムに比べマージン位置が逆になる金属化フィルムをセットし、巻芯４に巻き取っていく。

ここで、巻き取ったフィルム長は、１ユニットあたり、５００ｍであり、巻芯４は、１０ｍｍ角である。巻取り時は、多角形コンデンサ素子の頂点近傍を巻き取るときは、巻き取りスピードを上げ、また、頂点近傍でテンションが弱くなるようにテンションコントローラー２を制御しながら巻取りを行った。

（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。

巻出しユニット１ａと巻出しユニット１ｃのフィルムは、ＰＰフィルムの両面にアルミを蒸着した両面金属化フィルム、巻出しユニット１ｂと巻出しユニット１ｄのフィルムは、ＰＰフィルムにアルミを蒸着していない非蒸着フィルムとした以外は、実施の形態１に準じてコンデンサを作成した。

（実施の形態３）
実施の形態３について、図２を用いて説明する。

図２は頂点を６個有し、巻出しユニットを一対になるように３組、計６個備えたものである。

図２中、巻出しユニット１ａと巻出しユニット１ｃと巻出しユニット１ｅ、巻出しユニット１ｂと巻出しユニット１ｄと巻出しユニット１ｆのフィルムは同一である、すなわち、巻出しユニット１ａに対して巻出しユニット１ｂ、さらに巻出しユニット１ｃに対して巻出しユニット１ｄ、さらに巻出しユニット１ｅに対して巻出しユニット１ｆのフィルムは、マージンの位置が逆のフィルムであり、巻取りユニット３は、巻芯４が外径１０ｍｍで断面形状が六角形の筒体であるとした以外は、実施の形態１に準じてコンデンサを作成した。

（実施の形態４）
実施の形態４について、図３を用いて説明する。

図３は、多角形の巻取りユニットの各頂点それぞれに対し、一対の巻出しユニットを有したものである。

図３の１０ａ〜１０ｄの巻出しユニットに厚さ３．２μｍ、幅５０ｍｍのＰＰフィルムの片面にアルミを蒸着した金属化フィルムをセットし、１１ａ〜１１ｄの巻出しユニットに前記フィルムとマージンが逆になるフィルムをセットし、巻取りユニット３に巻き取っていく。巻き取ったフィルム長は、１ユニットあたり、３３３ｍとした。巻芯４は、１０ｍｍ角の断面形状が四角形の筒体である。巻取り時は、テンションコントローラー２でテンションを制御しながら巻取りを行った。

（比較例１）
比較例１について、図４を用いて説明する。

図４の巻出しユニット１０１ａと巻出しユニット１０１ｃに厚さ３．２μｍ、幅５０ｍｍのＰＰフィルムの片面にアルミを蒸着した金属化フィルムをセットし、巻出しユニット１０１ｂと巻出しユニット１０１ｄに前記フィルムとマージンが逆になるフィルムをセットし、巻取りユニット１０３に巻き取っていく。巻き取ったフィルム長は、１ユニットあたり、５００ｍとした。また、巻出しユニット１０１ａと巻出しユニット１０１ｃ、巻出しユニット１０１ｂと巻出しユニット１０１ｄのフィルムを巻き取る際の巻芯１０４は、１０ｍｍ角の断面形状が四角形の筒体である。巻取り時は、テンションコントローラー１０２でテンションを制御しながら巻取りを行った。

（比較例２）
比較例２は、巻取り時の巻き取りスピードを一定にした以外、実施の形態１にそってコンデンサを作製した。

（比較例３）
比較例３は、巻取り時のテンションを制御しなかった以外、実施の形態１にそってコンデンサを作製した。

（従来例１）
互いにマージンが逆になるように配置された金属化フィルムを１組として、丸く巻き取った。巻き取ったフィルム長は、１０００ｍｍとした。

実施例１〜４、比較例１と従来例１について、１つの素子を巻取りにかかった時間を（表１）に示す。

比較例１では、巻取り速度を上げると、フィルムにしわが発生したり、フィルムが蛇行したりしたため、それらが発生しない最短の巻取り時間は、２６０秒だった。これに比較し実施例１と２では、２０秒短い２４０秒だった。これは、各巻取りユニットに巻芯ローラがついているため精密にテンションを制御することができることから、巻取り速度を上げることができるためである。また、コンデンサ素子の頂点部分では、巻き取りスピードを上げる巻取り工法の寄与も大きい。このことは、巻き取りスピードが一定である比較例２とテンションコントローラーのない場合の比較例３の結果と比較すればよくわかる。

実施例３では、巻出しユニットが６個であるため、実施例１に比べ、さらに巻取り時間を短くすることができる。

実施例４では、巻出しユニットが８個であるため、巻取り時間が最も短くなっている。

以上のように、誘電体の片面または両面に蒸着金属を形成した金属化フィルムを一対の蒸着金属が誘電体を介して対向するように多角形状にコンデンサ素子を巻回する方法において、金属化フィルムは巻出しユニットからコンデンサ素子の中心部分に巻き取られる方法であって、巻出しユニットは前記多角形コンデンサ素子の頂点と同数であり、多角形コンデンサ素子を中心とした同一円周上に配置され、かつ各々が等間隔で配置されていることから、巻取り時間を短くすることができる。

なお、実施の形態では、誘電体フィルムをＰＰフィルムとしたが、これに限られるものではなく、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートやポリフェニルサルファイドなどの熱可塑性高分子フィルムであればよいことはいうまでもない。また、これらの高分子をメインとしたフィルムであってもよい。

コンデンサ素子の形状を四角と六角としたが、八角形や十角形などの多角形であってもよいことはいうまでもない。

本発明の実施の形態１と２における製造方法を示す図本発明の実施の形態３における製造方法を示す図本発明の実施の形態４における製造方法を示す図比較例１における製造方法を示す図

符号の説明

１巻出しユニット
２テンションコントローラー
３素子
４巻芯
１０巻出しユニット
１１巻出しユニット

Claims

誘電体の片面または両面に蒸着金属を形成した金属化フィルムを一対の前記蒸着金属が前記誘電体を介して対向するように多角形状にコンデンサ素子を巻回する方法において、前記金属化フィルムは巻出しユニットから前記コンデンサ素子の中心部分に巻き取られる方法であって、前記巻出しユニットは前記多角形コンデンサ素子の頂点と同数であり、前記多角形コンデンサ素子を中心とした同一円周上に配置され、かつ各々が等間隔で配置されていることを特徴とする金属化フィルムコンデンサの製造方法。
前記金属化フィルムを巻き取る際に、巻き取られる前記金属化フィルムが前記多角形コンデンサ素子の頂点近傍にあるときは巻き取りスピードを上げることを特徴とした請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法。
前記金属化フィルムを巻き取る際に、巻き取られる前記金属化フィルムが前記多角形コンデンサ素子の平坦部分にあるときは巻き取りテンションを下げることを特徴とした請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法。
前記多角形コンデンサ素子は四角形であることを特徴とした請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法。
前記多角形コンデンサ素子は六角形であることを特徴とした請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法。