JP2008211129A - ケースモールド型コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用等に使用されるケースモールド型コンデンサに関し、放電抵抗の発熱による影響を抑制することを目的とする。
【解決手段】複数の偏平形のコンデンサ１をバスバー２、３で接続し、これを内部に樹脂モールドした内装ケース４と、この内装ケース４と上記バスバー２、３に並列接続された放電抵抗７を結合した外装ケース６からなり、上記コンデンサ１は、短径方向を直線状に配置した横配置列を両端に、この間に長径方向を直線状に配置した縦配置列を設けてなり、この縦配置列の延長上に放電抵抗７を配置し、この放電抵抗７から縦配置列のコンデンサ１までの距離が横配置列のコンデンサ１までの距離よりも長くした構成により、放電抵抗７が発熱してもコンデンサ１に熱が伝播し難くなり、耐熱性を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用に最適な金属化フィルムコンデンサをケース内に樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサに関するものである。

近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。

このようなＨＥＶ用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。

そして、このようにＨＥＶ用として用いられる金属化フィルムコンデンサには、使用電圧の高耐電圧化、大電流化、大容量化等が強く要求されるため、バスバーによって並列接続した複数の金属化フィルムコンデンサをケース内に収納し、このケース内にモールド樹脂を注型したケースモールド型コンデンサが開発され、実用化されている。

図３はこの種の従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図、図４は図３のＡ−Ａ線における断面図であり、図３と図４において、１０は金属化フィルムコンデンサ（以下、コンデンサと呼ぶ）を示し、このコンデンサ１０はポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回し、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極を形成することによってＰ極とＮ極の一対の取り出し電極を夫々設けて構成されたものである。

１１はＰ極バスバー、１１ａはこのＰ極バスバー１１の一端に設けられた外部接続用のＰ極端子であり、このＰ極バスバー１１は上記コンデンサ１０を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ１０の一方の端面に形成されたＰ極電極と夫々接合され、また、Ｐ極端子１１ａはこのコンデンサ１０の上方へ引き出され、後述するケース１３から表出するようにしているものである。

１２はＮ極バスバー、１２ａはこのＮ極バスバー１２の一端に設けられた外部接続用のＮ極端子であり、このＮ極バスバー１２も上記Ｐ極バスバー１１と同様に、上記コンデンサ１０を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ１０の他方の端面に形成されたＮ極電極と夫々接合され、また、Ｎ極端子１２ａはこのコンデンサ１０の上方へ引き出され、後述するケース１３から表出するようにしており、これにより、複数個のコンデンサ１０がＰ極バスバー１１とＮ極バスバー１２により並列接続状態で連結されているものである。

１３は樹脂製のケース、１４はこのケース１３内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂１４は上記Ｐ極バスバー１１とＮ極バスバー１２により並列接続されて連結された複数個のコンデンサ１０をケース１３内に樹脂モールドしたものである。

このように構成された従来のケースモールド型コンデンサは、コンデンサ１０をモールド樹脂１４にてケース１３内にモールドしたことにより、機械的強度、耐熱性、耐水性に優れた高信頼性のケースモールド型コンデンサを提供することができるというものであった（特許文献１）。

また、このような構成のケースモールド型コンデンサには、コンデンサ１０に蓄えられた電荷を放電させるために、放電抵抗あるいは放電回路を設ける必要があることが知られており（特許文献２）、このような放電抵抗を取り付けた従来のケースモールド型コンデンサの具体例を図５に示す。

図５（ａ）〜（ｄ）は上記放電抵抗を取り付けた具体例を示した従来のケースモールド型コンデンサの平面図、正面図、側面図、正面断面図であり、図５において、１５は断面が小判形に形成された偏平形の金属化フィルムコンデンサ（以下、コンデンサと呼ぶ）、１６、１７は一対のバスバー、１６ａ、１７ａはこのバスバー１６、１７の一端に設けられた外部接続用の端子部、１８は内装ケース、１９はこの内装ケース１８内に充填されたモールド樹脂、２０は上記内装ケース１８を内部に結合した外装ケース、２１は上記バスバー１６、１７に並列接続され、外装ケース２０内に取り付けられた放電抵抗である。
特開２００４−１４６７２４号公報 特開２００５−１０２４１６号公報

しかしながら上記従来のケースモールド型コンデンサでは、コンデンサ１５に蓄えられた電荷を放電させる目的で設けられた放電抵抗２１は常にＯＮ状態であることから、通常時や車両停止時を問わずに常に放電抵抗２１が作動して放電を行うことになり、この放電と共に放電抵抗２１には大きな発熱が発生し、この発熱は電圧が高いほど（また、放電時にはコンデンサ１５の容量が大きいほど）大きくなるというものであった。

そして、この放電抵抗２１に発生した発熱は、放電抵抗２１に近い場所のコンデンサ１５に伝播してコンデンサ１５も温度上昇するため、コンデンサ１５の耐熱性に悪影響を及ぼす恐れがあるという課題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、放電抵抗の発熱がコンデンサに悪影響を与える恐れがない、耐熱性に優れたケースモールド型コンデンサを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、両端面にメタリコン電極を設けた複数の偏平形の金属化フィルムコンデンサを一端に端子部を設けたバスバーで並列接続し、これを上記メタリコン電極を上下にして樹脂モールドした内装ケースと、この内装ケースと上記バスバーに並列接続された放電抵抗を内部に結合した外装ケースからなり、上記内装ケース内に収容する複数の金属化フィルムコンデンサは、偏平形の短径方向を直線状に複数個配置した横配置列を両端に、この間に同長径方向を直線状に複数個配置した縦配置列を設けてなり、かつ、この縦配置列の延長線上に上記放電抵抗が配置されると共に、この放電抵抗から縦配置列の金属化フィルムコンデンサまでの距離が横配置列の金属化フィルムコンデンサまでの距離よりも長くなるようにした構成のものである。

以上のように本発明によるケースモールド型コンデンサは、偏平形の金属化フィルムコンデンサが最も熱ダメージを受け易い部分である長径方向の円弧部を放電抵抗から遠ざけるようにした構成により、放電抵抗が発熱しても上記金属化フィルムコンデンサの長径方向の円弧部に熱が伝播するまでに介在するモールド樹脂が熱を吸収して放熱するバッファ部の役割を果たすようになるため、放電抵抗の発熱によって金属化フィルムコンデンサの耐熱性に悪影響を与えることを抑制することができるという効果が得られるものである。

また、金属化フィルムコンデンサの配置を効率良く行うことにより、小型化を実現することができるという効果も得られるものである。

（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。

図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施の形態によるケースモールド型コンデンサの構成を示した平面図、正面図、側面図、正面断面図、図２は図１（ａ）を拡大した平面図であり、図１と図２において、１は断面が小判形に形成された偏平形の金属化フィルムコンデンサ（以下、コンデンサと呼ぶ）であり、このコンデンサ１はポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回した後にプレス加工して断面を小判形にする偏平加工を行い、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極を夫々形成することによってＰ極とＮ極の一対の取り出し電極を設けて構成されたものである。

そして、このように構成されたコンデンサ１を、偏平形の短径方向を直線状に複数個（本実施の形態においては５個）配置した横配置列を両端に、この間に偏平形の長径方向を直線状に複数個（本実施の形態においては３個）配置した縦配置列を後述する内装ケース４内に収容するように配設したものである。

２はＰ極バスバー、２ａはこのＰ極バスバー２の一端に設けられた外部接続用のＰ極端子であり、このＰ極バスバー２は上記コンデンサ１を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ１の一方の端面に形成されたＰ極電極と夫々接合され、また、Ｐ極端子２ａはこのコンデンサ１の上方へ引き出され、後述する内装ケース４から表出するようにしているものである。

３はＮ極バスバー、３ａはこのＮ極バスバー３の一端に設けられた外部接続用のＮ極端子であり、このＮ極バスバー３も上記Ｐ極バスバー２と同様に、上記コンデンサ１を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ１の他方の端面に形成されたＮ極電極と夫々接合され、また、Ｎ極端子３ａはこのコンデンサ１の上方へ引き出され、後述する内装ケース４から表出するようにしており、これにより、複数個のコンデンサ１がＰ極バスバー２とＮ極バスバー３により並列接続状態で連結されているものである。

４は樹脂製の内装ケース、５はこの内装ケース４内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂５は上記Ｐ極バスバー２とＮ極バスバー３により並列接続されて連結された複数個のコンデンサ１を内装ケース４内に樹脂モールドしたものである。

６は上記内装ケース４を内部に結合したアルミニウム製の外装ケース、７は上記Ｐ極バスバー２とＮ極バスバー３に並列接続され、外装ケース６内に取り付けられた放電抵抗であり、この放電抵抗７は、上記内装ケース４内に複数個が配設されたコンデンサ１の縦配置列のコンデンサ１までの距離Ｌ１が横配置列のコンデンサ１までの距離Ｌ２よりも長くなるような構成で配設されているものである。

このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、偏平形のコンデンサ１が最も熱ダメージを受け易い部分である長径方向の円弧部を放電抵抗７から遠ざけるようにした構成により、放電抵抗７が発熱しても上記コンデンサ１の長径方向の円弧部に熱が伝播するまでに介在するモールド樹脂５が熱を吸収して放熱するバッファ部の役割を果たすようになるため、放電抵抗７の発熱によってコンデンサ１の耐熱性に悪影響を与えることを抑制することができるようになると共に、放電抵抗７をアルミニウム製の外装ケース６に取り付けた構成によって放電抵抗７の発熱を外装ケース６で放熱することができるようになるため、優れた耐熱性を発揮することが可能になり、また、コンデンサ１の配置を効率良く行うことにより、小型化を実現することができるという格別の効果を奏するものである。

このようにして得られた本実施の形態によるケースモールド型コンデンサの耐熱性を確認するために、放電抵抗７から縦配置列のコンデンサ１までの距離Ｌ１を変化させた場合のコンデンサ１に与える温度の影響を測定した結果を比較例としての従来品と比較して（表１）に示す。

なお、試験条件は印加電圧ＤＣ６５０Ｖ、雰囲気温度８５℃、リプル電流７５Ａ、５ＫＨｚで行ったものである。

（表１）から明らかなように、本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、放電抵抗７から縦配置列のコンデンサ１までの距離Ｌ１を遠ざけるようにした構成により、コンデンサ１が熱ダメージを受け難くなり、上記距離Ｌ１を９ｍｍ以上にすることによってより顕著な効果が得られることが分かるものである。

本発明によるケースモールド型コンデンサは、放電抵抗による発熱の影響を抑制して優れた耐熱性を発揮し、かつ、小型化を実現することができるという効果を有し、特にハイブリッド自動車等の自動車用分野のコンデンサ等として有用である。

本発明の一実施の形態によるケースモールド型コンデンサの構成を示した（ａ）平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同側面図、（ｄ）同正面断面図 図１（ａ）を拡大した平面図 従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図 図３のＡ−Ａ線における断面図 従来の放電抵抗を取り付けたケースモールド型コンデンサの構成を示した（ａ）平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同側面図、（ｄ）同正面断面図

符号の説明

１ 金属化フィルムコンデンサ
２ Ｐ極バスバー
２ａ Ｐ極端子
３ Ｎ極バスバー
３ａ Ｎ極端子
４ 内装ケース
５ モールド樹脂
６ 外装ケース
７ 放電抵抗

Claims (3)

1. 断面が小判形に形成され、両端面に夫々メタリコン電極を設けた複数の偏平形の金属化フィルムコンデンサを外部接続用の端子部を一端に設けた一対のバスバーで並列接続し、これを上記メタリコン電極を上下にして内部に収容し、少なくとも上記バスバーの端子部を除いて樹脂モールドした内装ケースと、この内装ケースを内部に結合すると共に、上記一対のバスバーに並列接続された放電抵抗を内部に結合した外装ケースからなるケースモールド型コンデンサにおいて、上記内装ケース内に収容する複数の金属化フィルムコンデンサは、偏平形の短径方向を直線状に複数個配置した横配置列を両端に、この間に偏平形の長径方向を直線状に複数個配置した縦配置列を設けてなり、かつ、この縦配置列の延長線上に上記放電抵抗が配置されると共に、この放電抵抗から上記縦配置列の金属化フィルムコンデンサまでの距離が横配置列の金属化フィルムコンデンサまでの距離よりも長くなるようにしたケースモールド型コンデンサ。
2. 一対のバスバーに設けた外部接続用の端子部側に放電抵抗を配置した請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
3. 内装ケースを樹脂により形成し、外装ケースをアルミニウムにより形成した請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。

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