JP2008258470A - Metallized film capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
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及びその製造方法に関するものである。 The present invention is used in various electronic devices, electrical devices, industrial devices, automobiles, and the like, and particularly relates to a metallized film capacitor that is optimal for smoothing, filtering, and snubber motor drive inverter circuits of hybrid vehicles, and a method for manufacturing the same. Is.
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という)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。 In recent years, from the viewpoint of environmental protection, all electric devices are controlled by inverter circuits, and energy saving and high efficiency are being promoted. In particular, in the automobile industry, hybrid vehicles (hereinafter referred to as HEVs) that run on electric motors and engines have been introduced into the market, and the development of technologies relating to energy saving and high efficiency has been activated.
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、さら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ものであった。 Since such a HEV electric motor has a high operating voltage range of several hundred volts, a metallized film capacitor having high withstand voltage and low loss electric characteristics as a capacitor used in connection with such an electric motor. In addition, the trend of adopting metalized film capacitors with a very long life was also conspicuous due to the demand for maintenance-free in the market.
図5はこの種の従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図5において10aと10bは金属蒸着電極であり、この金属蒸着電極10aと10bは、巻回形の金属化フィルムコンデンサを構成する一方の金属化フィルムと他方の金属化フィルムの誘電体フィルム13a、13bの片面上に一端の絶縁マージン14a、14bを除いてアルミニウムの金属を夫々蒸着することにより形成され、両端面のメタリコン電極16a、16bを介して夫々の電極を引き出すようにしているものである。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a conventional metallized film capacitor of this type. In FIG. 5, 10a and 10b are metal vapor deposition electrodes, and these metal
また、上記誘電体フィルム13aの片面上に金属蒸着電極10aを形成した一方の金属化フィルムと、誘電体フィルム13bの片面上に金属蒸着電極10bを形成した他方の金属化フィルムは、幅方向に広がるように少しずらして(一般に数mm前後)重ね合わせられているものであり、これは所定のずらし量を確保することによって素子の両端面に金属溶射によって形成するメタリコン電極16a、16bと、金属蒸着電極10a、10bとの機械的、電気的な結合強度を高めるためのものである。
In addition, one metallized film in which the metal vapor-deposited
なお、図5において、15aと15bは金属蒸着しない非蒸着のスリットであり、12aと12bはこのスリット15a、15bにより複数に分割された分割電極である。
In FIG. 5, 15a and 15b are non-evaporated slits that do not deposit metal, and 12a and 12b are divided electrodes that are divided into a plurality by the
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。
しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサでは、金属化フィルムコンデンサを製造した後に熱処理工程を行うと、巻回された複数の金属化フィルムが夫々収縮するものの、各金属化フィルム間に層間ギャップが発生し易くなり、これにより電圧印加時に素子の振動及びそのバラツキが大きくなるという課題があった。 However, in the above conventional metallized film capacitor, when a heat treatment process is performed after the metallized film capacitor is manufactured, a plurality of wound metallized films shrink, but an interlayer gap occurs between the metallized films. As a result, there is a problem that the vibration of the element and its variation increase when a voltage is applied.
これは、一対の金属化フィルムを巻回して素子を作製し、この素子の両端面にメタリコン電極16a、16bを形成した後に熱処理工程を行うために、金属化フィルムがメタリコン電極16a、16bによって機械的に結合され、熱収縮を制限されているためであるが、メタリコン電極16a、16bを形成する前に熱処理工程を行うと、金属化フィルムの幅方向の端部まで収縮し、カールしたりするために、メタリコン電極16a、16bと金属蒸着電極10a、10bとの機械的、電気的な結合強度が確保できないというものであった。
This is because a metallized film is formed by
本発明はこのような従来の課題を解決し、金属化フィルム間の層間ギャップを小さくして耐振動性の向上を図ることができる金属化フィルムコンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a metallized film capacitor and a method for manufacturing the same, which can solve the conventional problems and can reduce the interlayer gap between the metallized films to improve the vibration resistance. Is.
上記課題を解決するために本発明は、一対の金属化フィルムを巻回した素子と、この素子の両端面に形成されたメタリコン電極からなり、上記金属化フィルムが、誘電体フィルムの幅方向の一端に誘電体フィルムが露出した絶縁マージン部が長手方向に連続して残るようにして金属蒸着電極を形成すると共に、上記絶縁マージン部の一部となる最端部に金属蒸着によるダムマージン部を長手方向に連続して形成し、この金属化フィルムを上記ダムマージン部が互いに逆方向になるように一対で重ね合わせて巻回した構成のものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a device in which a pair of metallized films are wound, and metallicon electrodes formed on both end faces of the device, wherein the metallized film is in the width direction of the dielectric film. A metal-deposited electrode is formed so that an insulating margin part with a dielectric film exposed at one end remains continuously in the longitudinal direction, and a dam margin part by metal deposition is formed at the outermost end part of the insulating margin part. The metallized film is formed in a continuous manner in the longitudinal direction, and the metallized film is overlapped and wound in a pair so that the dam margin portions are opposite to each other.
また、この金属化フィルムコンデンサを製造する製造方法として、誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを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することにより素子を作製し、この素子を熱処理した後、素子の両端面に金属溶射によってメタリコン電極を形成するようにしたものである。 In addition, as a manufacturing method for manufacturing the metallized film capacitor, a pair of metallized films in which metal vapor-deposited electrodes are formed on a dielectric film are wound in a state where the metal vapor-deposited electrodes are opposed to each other through the dielectric film. After the device was manufactured by heat treatment, this device was heat-treated, and then metallized electrodes were formed on both end faces of the device by metal spraying.
以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルムの一端に金属蒸着によるダムマージン部を設けた構成により、メタリコン電極と機械的、電気的に結合される部分が倍増するために結合強度も倍増することができるようになり、これにより、メタリコン電極を形成する前に熱処理工程を行っても、メタリコン電極と金属化フィルムとの機械的、電気的な結合強度を十分に確保することが可能になるため、金属化フィルム間の層間ギャップを小さくして耐振動性の向上を図ることができるという効果が得られるものである。 As described above, the metallized film capacitor according to the present invention has a structure in which a dam margin portion by metal deposition is provided at one end of the dielectric film, so that the portion mechanically and electrically coupled to the metallicon electrode is doubled. Strength can be doubled, and this ensures sufficient mechanical and electrical bond strength between the metallicon electrode and the metallized film even if a heat treatment step is performed before forming the metallicon electrode. Therefore, the effect of improving the vibration resistance by reducing the interlayer gap between the metallized films can be obtained.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1〜3、5に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and third aspects of the present invention will be described with reference to the first embodiment.
図1は本発明の実施の形態1による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図、図2は同金属化フィルムコンデンサを示した展開斜視図であり、図1、図2において、1はポリプロピレン等からなる誘電体フィルム、2はこの誘電体フィルム1の幅方向の一端側を除いて長手方向に連続して形成された金属蒸着電極、3はこの金属蒸着電極2の一端に形成された低抵抗部、4は誘電体フィルム1の一端側に設けた非金属蒸着部からなる絶縁マージン部、5はこの絶縁マージン部4の一部となる最端部に金属蒸着により長手方向に連続して形成されたダムマージン部であり、これにより金属化フィルムが構成されているものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a metallized film capacitor according to
そして、このように構成された金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極2が誘電体フィルム1を介して対向し、かつ、ダムマージン部5が互いに逆方向になるように重ね合わせると共に、一対の金属化フィルムの幅方向の両端が夫々揃うようにした状態で巻回することにより素子を形成し、この素子の両端面に金属溶射によってメタリコン電極6を形成することにより、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサが構成されているものである。
Then, the metallized films configured as described above are paired, the metal
このように構成された本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルム1の一端に金属蒸着によるダムマージン部5を設け、かつ、夫々の金属化フィルムをずらすことなく重ね合わせた構成により、メタリコン電極6と結合される部分が金属蒸着電極2の一端側に形成された低抵抗部3に加え、ダムマージン部5もメタリコン電極6と結合されるようになるために結合部分が倍増することになり、これにより、メタリコン電極6と金属化フィルムとの機械的、電気的な結合強度が倍増して十分なコンタクトを確保することができるようになるという格別の効果を奏するものである。
The metallized film capacitor according to the present embodiment configured as described above has a
さらに、上記ダムマージン部5を設けることによってメタリコン電極6と結合される部分が倍増することにより、メタリコン電極6を形成する前に熱処理工程を行って金属化フィルムを収縮させても、メタリコン電極6と結合される部分が多いために結合強度は十分に確保することが可能になり、これにより、金属化フィルムを均一に収縮させて金属化フィルム間の層間ギャップを小さくすることができるようになり、耐振動性に優れた性能を発揮することができるようになるという格別の効果も奏するものである。
Further, the provision of the
このように本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、メタリコン電極6を形成する前に熱処理工程を行うことによって金属化フィルム間の層間ギャップを小さくして耐振動性を向上させると共に、ダムマージン部5を設け、ずらし量をゼロにして重ね合わせることによってメタリコン電極6の機械的、電気的な結合強度を十分に確保することができるという大きな効果が得られるものである。
As described above, the metallized film capacitor according to the present embodiment is improved in vibration resistance by reducing the interlayer gap between the metallized films by performing the heat treatment step before forming the
このように構成された本実施の形態による金属化フィルムコンデンサの強制充放電試験によるtanδ変化の推移を確認した結果を比較例としての従来品と比較して図3に示す。なお、試験条件としては、DC0Vより各電圧で強制充放電を10回繰り返した後に、充電電圧を50Vずつ昇圧していったものである。 FIG. 3 shows the result of confirming the transition of the tan δ change in the forced charge / discharge test of the metalized film capacitor according to the present embodiment configured as described above in comparison with the conventional product as a comparative example. As test conditions, after 10 cycles of forced charge / discharge at each voltage from DC 0V, the charge voltage was increased by 50V.
図3から明らかなように、従来品は充放電電圧が300Vを超えたあたりから、急激なtanδ変化が発生しているのに対して、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは500Vあたりまで緩やかなtanδ変化にとどまっており、これにより、メタリコン電極の機械的、電気的な結合強度が十分に得られていることが分かるものである。 As is clear from FIG. 3, the conventional product has a rapid tan δ change from the point when the charge / discharge voltage exceeds 300V, whereas the metallized film capacitor according to the present embodiment has a gradual increase to around 500V. Thus, it can be seen that the mechanical and electrical coupling strength of the metallicon electrode is sufficiently obtained.
また、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサに、10kHz−10A−DC650Vを通電した際の騒音、振動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。 Table 1 shows the results of measuring noise and vibration when a 10 kHz-10 A-DC650V is energized in the metalized film capacitor according to the present embodiment, compared with a conventional product as a comparative example.
(表1)から明らかなように、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、メタリコン電極を形成する前に熱処理を行うことによって層間ギャップを小さくすることができるため、従来品と比較して騒音、振動共に小さくなり、耐振動性に優れた性能を発揮していることが分かるものである。 As is clear from Table 1, the metallized film capacitor according to the present embodiment can reduce the interlayer gap by performing a heat treatment before forming the metallicon electrode. It can be seen that both the vibrations are reduced and the vibration resistance is excellent.
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項4に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the invention according to the fourth aspect of the present invention will be described with reference to the second embodiment.
本実施の形態は、上記実施の形態1で図1、図2を用いて説明した金属化フィルムコンデンサに使用される金属化フィルムに設けたダムマージン部の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。 In the present embodiment, the configuration of the dam margin portion provided in the metallized film used in the metallized film capacitor described in the first embodiment with reference to FIGS. 1 and 2 is partially different. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted, and only different portions will be described below with reference to the drawings.
図4は本発明の実施の形態2による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図4において、7はダムマージン部であり、このダムマージン部7は、金属蒸着電極2の一端に厚みを厚くすることによって形成された低抵抗部3の厚みtと同じ厚みtになるように形成されたものである。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the metallized film capacitor according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, 7 is a dam margin portion, and this
このように構成された本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、上記実施の形態1による金属化フィルムコンデンサにより得られる効果に加え、ダムマージン部7の厚みを低抵抗部3の厚みと同じ厚みにしたことにより、メタリコン電極6との結合部分を更に増大させることができるようになるため、メタリコン電極6の機械的、電気的な結合強度を更に向上させることができるようになるという格別の効果を奏するものである。
In the metallized film capacitor according to the present embodiment configured as described above, in addition to the effect obtained by the metallized film capacitor according to the first embodiment, the thickness of the
このように構成された本実施の形態による金属化フィルムコンデンサの強制充放電試験によるtanδ変化の推移を確認した結果を比較例としての従来品と比較して図3に示す。 FIG. 3 shows the result of confirming the transition of the tan δ change in the forced charge / discharge test of the metalized film capacitor according to the present embodiment configured as described above in comparison with the conventional product as a comparative example.
図3から明らかなように、従来品は充放電電圧が300Vを超えたあたりから、急激なtanδ変化が発生しているのに対して、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは500Vあたりまで緩やかなtanδ変化にとどまっており、これにより、メタリコン電極の機械的、電気的な結合強度が十分に得られていることが分かるものである。 As is clear from FIG. 3, the conventional product has a rapid tan δ change from the point when the charge / discharge voltage exceeds 300V, whereas the metallized film capacitor according to the present embodiment has a gradual increase to around 500V. Thus, it can be seen that the mechanical and electrical coupling strength of the metallicon electrode is sufficiently obtained.
また、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサに、10kHz−10A−DC650Vを通電した際の騒音、振動を測定した結果を比較例としての従来品と比較して(表2)に示す。 Table 2 shows the results of measuring noise and vibration when the metalized film capacitor according to the present embodiment is energized with 10 kHz-10 A-DC 650 V compared to a conventional product as a comparative example.
(表2)から明らかなように、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、メタリコン電極を形成する前に熱処理を行うことによって層間ギャップを小さくすることができるため、従来品と比較して騒音、振動共に小さくなり、耐振動性に優れた性能を発揮していることが分かるものである。 As is clear from Table 2, the metallized film capacitor according to the present embodiment can reduce the interlayer gap by performing a heat treatment before forming the metallicon electrode. It can be seen that both the vibrations are reduced and the vibration resistance is excellent.
本発明による金属化フィルムコンデンサ及びその製造方法は、耐振動性を向上させると共に、メタリコン電極のコンタクトの信頼性を高め、かつ容量拡大を図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。 The metallized film capacitor and the manufacturing method thereof according to the present invention have the effects of improving the vibration resistance, increasing the reliability of the contact of the metallicon electrode, and increasing the capacity. It is useful as a capacitor in the automotive field.
1 誘電体フィルム
2 金属蒸着電極
3 低抵抗部
4 絶縁マージン部
5、7 ダムマージン部
6 メタリコン電極
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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