JP2008251593A - 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の抑制と、耐湿性の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】複数の素子を端子を一端に設けたバスバー２、３で接続し、これを内部に収納し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素子に並列接続された放電抵抗７を内部に結合した外装ケースからなり、上記素子と放電抵抗との接続に撚り線を絶縁被覆した絶縁電線８を用い、かつ、この絶縁電線８の樹脂モールドされる部分に絶縁被覆を除去することにより撚り線が露出した段むき部８ａを設けた構成により、放熱性を高め、また、段むき部８ａにより表出した撚り線内にモールド樹脂５が浸透するために水分の浸入を阻止することができる。
【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４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５は図４のＡ−Ａ線における断面図であり、図４と図５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６に示す。

図６（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６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、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）大きくなるため、発熱した放電抵抗２１の放熱対策が不可欠であるという課題があった。

また、上記放電抵抗２１は内装ケース１８内に樹脂モールドされたコンデンサ１５に並列接続されたものであるが、放電抵抗２１とコンデンサ１５を絶縁電線を用いて接続した場合には、絶縁電線とモールド樹脂１９の密着性が悪いため、絶縁電線がモールド樹脂１９から表出した部分において、絶縁電線とモールド樹脂１９の界面から大気中の水分が浸入してコンデンサ１５の特性を劣化させるという課題もあった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、放電抵抗の放熱性に優れ、かつ、耐湿性に悪影響を与えることがない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、複数の素子を端子を一端に設けたバスバーで接続し、これを内部に収納して樹脂モールドした樹脂製の内装ケースと、この内装ケースを内部に結合すると共に上記素子に並列接続された放電抵抗を内部に結合した金属製の外装ケースからなり、上記素子と放電抵抗との接続が撚り線を絶縁被覆した絶縁電線を用いて行われ、かつ、この絶縁電線の樹脂モールドされる部分に絶縁被覆を除去することによって撚り線が露出した段むき部を２ｍｍ以上の長さに亘って設けた構成にしたものである。

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、放電抵抗を金属製の外装ケースに直付けすることによって放熱性を高めることができ、また、素子と放電抵抗の接続に撚り線を絶縁被覆した絶縁電線を用い、かつ、この絶縁電線の樹脂モールドされる部分に絶縁被覆を除去した段むき部を設けることにより、この段むき部により表出した撚り線内にモールド樹脂が浸透するために水分の浸入を阻止することができるようになるという効果が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斜視図、図２は図１のケースモールド型コンデンサの外装ケースと内装ケースを取り除いた状態の斜視図、図３は同ケースモールド型コンデンサに使用される絶縁電線に設けた段むき部を示した要部拡大図である。

図１、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り、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４個）配置したものである。

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（図示せず）、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り、上記Ｐ極端子２ａとＮ極端子３ａはこのモールド樹脂５から表出するように構成されている。

６は上記内装ケース４を内部に結合した（結合状態は図示せず）アルミニウム製の外装ケース、７は放電抵抗であり、この放電抵抗７は酸化金属皮膜素子からなる抵抗体をセラミックケース内に収容し、このセラミックケース内にセメントを充填して構成されたものである。７ａはこの放電抵抗７を装着した金属製のブラケットであり、このブラケット７ａを介して放電抵抗７は上記外装ケース６に設けられた放電抵抗取り付け部６ａに直付けされることにより結合されているものである。

８は上記放電抵抗７をコンデンサ１に並列接続した一対の絶縁電線であり、この絶縁電線８は撚り線をテフロン（登録商標）により絶縁被覆することによって形成されており、コンデンサ１に接続された側の一部は上記モールド樹脂５内に埋設されると共に、このモールド樹脂５内に埋設された部分の一部に、テフロン（登録商標）の絶縁被覆を除去することによって撚り線が露出した段むき部８ａを設けた構成にしているものである。

この段むき部８ａは、図３にその詳細を示すように、モールド樹脂５にモールドされた絶縁電線８の一部に、絶縁電線８を構成するテフロン（登録商標）の絶縁被覆を除去することによって設けられたものであり、これにより撚り線が露出した状態になっているものである。

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、放電抵抗７の最も発熱が高くなるセメント面に金属製のブラケット７ａを装着し、このブラケット７ａをアルミニウム製の外装ケース６に直付けで結合した構成により、放電抵抗７の発熱を外装ケース６を介して効率良く放熱することができるようになるため、耐熱性に優れたケースモールド型コンデンサ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。

また、上記放電抵抗７とコンデンサ１とを並列接続した絶縁電線８として、撚り線を絶縁被覆したものを用い、この絶縁電線８の樹脂モールドされる部分の一部に絶縁被覆を除去することによって撚り線が露出した段むき部８ａを設けた構成により、この段むき部８ａによって表出した撚り線内にモールド樹脂５が浸透するようになる（これは撚り線による独自の効果であり、撚り線以外のものではこのような効果は得られない）ため、絶縁電線８とモールド樹脂５の界面から大気中の水分が浸入した場合でも、上記段むき部８ａの部分で水分の浸入を阻止することができるようになるため、優れた耐湿性を発揮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。なお、この耐湿性については、８５℃、８５％ＲＨ、２０００時間の信頼性試験を行って良好な結果を確認した。

なお、このような段むき部８ａは本実施の形態のように設ける他、コンデンサ１のＰ極電極、Ｎ極電極との接続部に設けても良いが、コンデンサ１から離れたところに設ける方がコンデンサ１に与える影響を少なくできるために好ましく、また、段むき部８ａの長さは２ｍｍ以上あることが水分浸入阻止の点から望ましい。

また、本実施の形態においては、コンデンサ１と放電抵抗７を一対の絶縁電線８により並列接続した例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一対の絶縁電線８の一方を放電抵抗７とバスバーに接続することにより、この一方の絶縁電線８がモールド樹脂５にモールドされないようにしても良いものである。

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を効率良く放熱して優れた耐熱性を発揮し、かつ、耐湿性にも優れ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斜視図 同ケースモールド型コンデンサの外装ケースと内装ケースを取り除いた状態の斜視図 同ケースモールド型コンデンサに使用される絶縁電線に設けた段むき部を示した要部拡大図 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４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図であり、（ａ）同平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同側面図、（ｄ）同正面断面図

符号の説明

１ 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
６ａ 放電抵抗取り付け部
７ 放電抵抗
７ａ ブラケット
８ 絶縁電線
８ａ 段むき部

Claims (4)

1. 両端面に夫々電極を設けた複数の素子を外部接続用の端子を一端に設けたバスバーで接続し、これを内部に収納して上記バスバーの端子を除いて樹脂モールドした樹脂製の内装ケースと、この内装ケースを内部に結合すると共に上記内装ケース内の素子に並列接続された放電抵抗を内部に結合した金属製の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、上記内装ケース内の素子と放電抵抗との接続が撚り線を絶縁被覆した絶縁電線を用いて行われ、かつ、この絶縁電線の樹脂モールドされる部分に絶縁被覆を除去することによって撚り線が露出した段むき部を２ｍｍ以上の長さに亘って設けたケースモールド型コンデンサ。
2. 放電抵抗として、酸化金属皮膜素子からなる抵抗体をセラミックケース内に収容し、このセラミックケース内にセメントを充填したものを用いた請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
3. 放電抵抗を金属製のブラケットに装着し、このブラケットを外装ケースに直付けするようにした請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
4. 金属製の外装ケースとしてアルミニウムを用いた請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。

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