JP2009105108A - ケースモールド型コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】産業用、自動車用等のインバータ回路に使用されるケースモールド型コンデンサの最適設計と低価格化を図ることを目的とする。
【解決手段】機能が異なる第１／第２のコンデンサ１、２をバスバーで並列接続し、これらをケース１０内に収容して樹脂モールドし、上記バスバーのうち少なくともＮ極電極側に接続されるバスバーを、第１のコンデンサ１の各Ｎ極電極に接続される第１のＮ極バスバー５と、第２のコンデンサ２の各Ｎ極電極に接続される第２のＮ極バスバー６に分離し、この第１のＮ極バスバー５と第２のＮ極バスバー６を上記ケース１０内で締結した構成により、Ｎ極バスバーが不要に長尺化することがなくなり、バスバーの歩留まりを向上させて低コスト化、小型軽量化を図ることができる。
【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収容して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５（ａ）、（ｂ）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斜視図と樹脂モールド前の平面図であり、図５において、２０は第１の金属化フィルムコンデンサ（以下、コンデンサと呼ぶ）、２１は上記第１のコンデンサ２０とは機能が異なる第２の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２０、２１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。

２２は第１のＰ極バスバー、２２ａはこの第１のＰ極バスバー２２の一端に設けられた外部接続用のＰ極端子であり、この第１のＰ極バスバー２２は上記第１のコンデンサ２０を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ２０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２２ａはこのコンデンサ２０の上方へ引き出され、後述するケース２５から表出するようにしているものである。

２３は第２のＰ極バスバー、２３ａはこの第２のＰ極バスバー２３の一端に設けられた外部接続用のＰ極端子であり、この第２のＰ極バスバー２３は上記第２のコンデンサ２１を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ２１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２３ａはこのコンデンサ２１の上方へ引き出され、後述するケース２５から表出するようにしているものである。

２４はＮ極バスバー、２４ａはこのＮ極バスバー２４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２４は上記第１のコンデンサ２０と第２のコンデンサ２１を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ２０、２１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２４ａはこのコンデンサ２０、２１の上方へ引き出され、後述するケース２５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２０、２１が第１のＰ極バスバー２２と第２のＰ極バスバー２３とＮ極バスバー２４により並列接続状態で連結されているものである。

２５は樹脂製のケース、２６はこのケース２５内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂２６は上記第１のＰ極バスバー２２と第２のＰ極バスバー２３とＮ極バスバー２４により並列接続されて連結された複数個のコンデンサ２０、２１をケース２５内に収納して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、複数個のコンデンサ２０、２１をモールド樹脂２６にてケース２５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。

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２００４−１４６７２４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、機能が異なる２種類のコンデンサ（例えば、第１のコンデンサ２０としてインバータ回路の平滑用を、第２のコンデンサ２１として同フィルタ用を等）を並列接続して１つのケース２５内に収納して樹脂モールドする場合には、この第１のコンデンサ２０と第２のコンデンサ２１を１つのＮ極バスバー２４で一体に接合することにより、コンデンサ２０、２１以外の電流を上記コンデンサ２０、２１の内部を通過させるようにしているものであるが、このような構成によりＮ極バスバー２４が長尺化してしまい、結果としてバスバー２４の歩留まりを悪化させてコストアップになるという課題があった。

また、生産性の観点から、２種類のコンデンサ２０、２１を夫々同一方向（巻回軸を同一方向）に配置してメタリコン電極（半田付け面）を同じ方向に配置したり、２種類のコンデンサ２０、２１の金属化フィルムの幅寸法を略同じ寸法にしなければならないという制約を受けることになり、２種類のコンデンサ２０、２１の各機能に最適な性能、形状を選定することが困難になるという課題もあった。

更に、２種類のコンデンサ２０、２１を一つのＮ極バスバー２４で並列接続する構造上、同じ電流に対応することが要求されるために、一方のコンデンサでは過剰設計になるという課題も有しているものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、機能が異なる２種類のコンデンサを１つのケース内に収納して樹脂モールドする場合に、低コスト、小型軽量で効率の良い設計を行うことができる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、機能が異なる第１／第２の金属化フィルムコンデンサをバスバーで並列接続し、これらをケース内に収容して樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサにおいて、上記バスバーのうち少なくともＮ極電極側に接続されるバスバーを、第１の金属化フィルムコンデンサの各Ｎ極電極に接続される第１のバスバーと、第２の金属化フィルムコンデンサの各Ｎ極電極に接続される第２のバスバーに分離し、この第１のバスバーと第２のバスバーを上記ケース内で締結し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、Ｎ極電極側に接続されるバスバーを分割構造にした構成により、Ｎ極バスバーが不要に長尺化することがなくなり、歩留まりを向上させて低コスト化を図ることができるという効果が得られるものである。

また、２種類のコンデンサの配置方向を同一にする必要が無くなることから、２種類のコンデンサの金属化フィルムの幅寸法を略同寸法にしなければならないという制約を受けることが無くなるため、２種類のコンデンサの各機能に最適な性能、形状を選定することが可能になるという効果も得られるものである。

また、バスバー設計において、耐電流設計に対する過剰設計がなくなり、小型軽量化が可能になるという効果も得られるものである。

（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、２、４、５に記載の発明について説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１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、樹脂モールド前の平面図、Ｎ極バスバーの締結部近傍を示した要部斜視図であり、図１において、１は第１の金属化フィルムコンデンサ（以下、第１のコンデンサ１と呼び、本実施の形態においてはインバータ回路の平滑用コンデンサを用いた）、２は上記第１のコンデンサ１とは機能が異なる第２の金属化フィルムコンデンサ（以下、第２のコンデンサ２と呼び、本実施の形態においては同フィルタ用を用いた）を示し、この第１のコンデンサ１と第２のコンデンサ２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。

３は第１のＰ極バスバー、３ａはこの第１のＰ極バスバー３の一端に設けられた外部接続用のＰ極端子であり、この第１のＰ極バスバー３は上記第１のコンデンサ１を複数個（本実施の形態では３個であるが、本発明はこれに限定されるものではない）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３ａはこの第１のコンデンサ１の上方へ引き出され、後述するケース１０から表出するようにしているものである。

４は第２のＰ極バスバー、４ａはこの第２のＰ極バスバー４の一端に設けられた外部接続用のＰ極端子であり、この第２のＰ極バスバー４は上記第２のコンデンサ２を複数個（本実施の形態では２個であるが、本発明はこれに限定されるものではない）密着して並べた状態で各コンデンサ２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４ａはこの第２のコンデンサ２の上方へ引き出され、後述するケース１０から表出するようにしているものである。

５は第１のＮ極バスバー、５ａはこの第１のＮ極バスバー５の一端に設けられた外部接続用のＮ極端子、５ｂは後述する第２のＮ極バスバー６と重なり合う部分の一部を曲げ起こすように折り曲げて設けた締結部であり、この第１のＮ極バスバー５は上記第１のコンデンサ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５ａはこの第１のコンデンサ１の上方へ引き出され、後述するケース１０から表出するようにしているものである。

６は第２のＮ極バスバー、６ａはこの第２のＮ極バスバー６の一端に設けられた外部接続用のＮ極端子、６ｂは上記第１のＮ極バスバー５に設けた締結部５ｂと重なり合う部分の一部を曲げ起こすように折り曲げて設けた締結部であり、この第２のＮ極バスバー６は上記第２のコンデンサ２を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ２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６ａはこの第２のコンデンサ２の上方へ引き出され、後述するケース１０から表出するようにしているものである。

７はボルト、８は端子台、９はこの端子台８内に嵌め込まれたナットであり、上記第１のＮ極バスバー５に設けられた締結部５ｂと第２のバスバー６に設けられた締結部６ｂとを重ね合わせた状態で、図中の矢印で示すように締結部５ｂの下部側に端子台８を配設し、夫々の締結部５ｂ、６ｂを貫通するように設けられた孔の上部からボルト７を挿通し、端子台８内に嵌め込まれたナット９にボルト７を螺合することにより、第１のＮ極バスバー５と第２のＮ極バスバー６を機械的、かつ電気的に連結するようにしたものであり、これにより、複数個のコンデンサ１、２が第１のＰ極バスバー３、第２のＰ極バスバー４、第１のＮ極バスバー５、第２のＮ極バスバー６により並列接続状態で連結されているものである。

１０は樹脂製のケース、１１はこのケース１０内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂１１は上記第１のＰ極バスバー３、第２のＰ極バスバー４、第１のＮ極バスバー５、第２のＮ極バスバー６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、２をケース１０内に収容して樹脂モールドしたものであり、上記端子台８の一部もこのモールド樹脂１１によりモールドされて固定されるようにしているものである。

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、第１のコンデンサ１と第２のコンデンサ２の各Ｎ極電極側に接続されるＮ極バスバーを分割構造にして夫々独立した構成にしたことにより、Ｎ極バスバーが不要に長尺化することがなくなるため、材料歩留まりを向上させて低コスト化を図ることができると共に、上記分割した２つのＮ極バスバー５、６の締結をケース１０内で行うことができるため、ケース１０が大型化することがないという格別の効果を奏するものである。

また、Ｎ極バスバーを分割構造にして夫々独立した構成にしたことにより、機能が異なる２種類のコンデンサの配置方向を同一にする必要が無くなり、配置方向が夫々異なるようにすることができるようになるため、２種類のコンデンサの金属化フィルムの幅寸法を略同寸法にしなければならないという生産性の観点からの制約を受けることが無くなり、２種類のコンデンサの各機能に最適な性能、形状を選定することが可能になるという格別の効果も奏するものである。

また、Ｎ極バスバーを分割構造にして夫々独立した構成にしたことにより、機能が異なる２種類のコンデンサを樹脂モールドした後でも、分割したＮ極バスバーどうしを未締結状態にすれば、個々のコンデンサの検査を行う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。

なお、本実施の形態においては、分割した２つのＮ極バスバー５、６の締結をボルト７とナット９を用いて行う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、別の手段を用いて締結しても構わないものである。

また、本実施の形態においては、第１のコンデンサ１としてインバータ回路の平滑用を用い、第２のコンデンサ２として同フィルタ用を用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の機能のコンデンサを用いたものであっても良い。更に、機能が異なる２種類のコンデンサに限定することなく、３種類以上であっても良い。

（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３に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で図１を用いて説明したケースモールド型コンデンサの端子台ならびにケース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。

図２（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの構成を示した端子台位置決め前の要部斜視図と端子台位置決め後の要部斜視図であり、図２においては構成を分かり易くするために、第１のコンデンサならびに第２のＮ極バスバーを省略して図示したものである。

図２において、１２は端子台、１２ａはこの端子台１２に設けられた係合部であり、この係合部１２ａには所定の間隔で２個の丸孔が設けられているものである。更に、図示はしないが、この端子台１２にも上記実施の形態１で説明した端子台８と同様にナットが嵌め込まれているものである。１３は樹脂製のケース、１３ａはこのケース１３の内壁の一部に設けられた係合部であり、この係合部１３ａには所定の間隔で２本の円柱状のピンが設けら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、図２（ｂ）に示すように、第１のＮ極バスバー５に設けられた締結部５ｂの下部側に上記端子台１２を配設し、この状態でケース１３に設けた係合部１３ａのピンを端子台１２に設けた係合部１２ａの丸孔に挿入することにより、端子台１２をケース１３に位置決め固定するようにしたものであり、このような位置決め手段をケース１３内に設けることができるためにケース１３が大型化することがなく、端子台１２の位置決めが容易になるという格別の効果を奏するものである。

なお、この図２（ｂ）に示すように、端子台１２をケース１３に位置決め固定した後に、第１のＮ極バスバー５の締結部５ｂ上に図示しない第２のＮ極バスバー６の締結部６ｂを重ね合わせて配置し、ボルト７を介して締結することは上記図１を用いて説明した実施の形態１と同様である。

また、図３（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの他の構成を示した端子台位置決め前の要部斜視図と端子台位置決め後の要部斜視図であり、図３においては構成を分かり易くするために、第１のコンデンサならびに第２のＮ極バスバーを省略して図示したものである。

図３において、１４は端子台、１４ａはこの端子台１４に設けられた係合部であり、この係合部１４ａには切り欠きを有する小判形の孔が設けられているものである。１５は樹脂製のケース、１５ａはこのケース１５の内壁の一部に設けられた係合部であり、この係合部１５ａには小判形のピンが設けら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、図３（ｂ）に示すように、第１のＮ極バスバー５に設けられた締結部５ｂの下部側に上記端子台１４を配設し、この状態でケース１５に設けた係合部１５ａの小判形のピンを端子台１４に設けた係合部１４ａの小判形の孔に挿入することにより、端子台１４をケース１５に位置決め固定するようにしたものであり、このような位置決め手段をケース１５内に設けることができるためにケース１５が大型化することがなく、端子台１４の位置決めが容易になり、かつ、係合部１５ａの小判形のピンの強度アップが図れるという格別の効果を奏するものである。

また、この図３（ｂ）に示すように、端子台１４をケース１５に位置決め固定した後に、第１のＮ極バスバー５の締結部５ｂ上に図示しない第２のＮ極バスバー６の締結部６ｂを重ね合わせて配置し、ボルト７を介して締結することは上記図１を用いて説明した実施の形態１と同様である。

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、端子台１２（１４）とケース１３（１５）に端子台１２（１４）を位置決め固定する位置決め固定手段を設けた構成により、第１のＮ極バスバー５ならびに第２のＮ極バスバー６に夫々設けられたＮ極端子５ａ、６ａの位置精度を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り、端子台をケースに位置決め固定することができる形状、構造であれば、図２、図３に示した形状、構造の係合部に限定されるものではない。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で図１を用いて説明したケースモールド型コンデンサの端子台ならびに第１のＮ極バスバー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。

図４（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態３によるケースモールド型コンデンサの構成を示した端子台位置決め前の要部斜視図と端子台位置決め後の要部斜視図であり、図４において、１６は端子台、１６ａはこの端子台１６の底面部に一対で設けた係合リブであり、この係合リブ１６ａは第１のＮ極バスバー５の締結部５ｂの下部に設けた切り欠き部分に嵌まり込んで位置決めされるように構成されたものであり、このように構成された端子台１６は図４（ｂ）に示すように、第１のＮ極バスバー５とこの第１のＮ極バスバー５に設けられた締結部５ｂに挟持されるようにして位置決め固定されるものである。

この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、端子台１６を第１のＮ極バスバー５に位置決め固定することができるようになり、しかも、ケース内に上記端子台１６を配設することが可能なため、ケースが大型化することがなく、端子台１６の位置決めが容易になるという格別の効果を奏するものである。

なお、本実施の形態においては、端子台１６の底面部に設けた一対の係合リブ１６ａを第１のＮ極バスバー５の切り欠き部分に嵌め込むことによって端子台１６を第１のＮ極バスバー５に位置決め固定する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、端子台１６を第１のＮ極バスバー５に位置決め固定することができれば、どのような形状、構造であっても構わないものである。

本発明によるケースモールド型コンデンサは、機能が異なる２種類のコンデンサの各機能に最適な性能・形状を選定することができ、かつ、安価に提供することができるという効果を有し、特に車載用のコンデンサ等として有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１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、（ｂ）同樹脂モールド前の平面図、（ｃ）同Ｎ極バスバーの締結部近傍を示した要部斜視図 （ａ）本発明の実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの構成を示した端子台位置決め前の要部斜視図、（ｂ）同端子台位置決め後の要部斜視図 （ａ）本発明の実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの他の構成を示した端子台位置決め前の要部斜視図、（ｂ）同端子台位置決め後の要部斜視図 （ａ）本発明の実施の形態３によるケースモールド型コンデンサの構成を示した端子台位置決め前の要部斜視図、（ｂ）同端子台位置決め後の要部斜視図 （ａ）従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した斜視図、（ｂ）同樹脂モールド前の平面図

符号の説明

１ 第１のコンデンサ
２ 第２のコンデンサ
３ 第１のＰ極バスバー
３ａ、４ａ Ｐ極端子
４ 第２のＰ極バスバー
５ 第１のＮ極バスバー
５ａ、６ａ Ｎ極端子
５ｂ、６ｂ 締結部
６ 第２のＮ極バスバー
７ ボルト
８、１２、１４、１６ 端子台
９ ナット
１０、１３、１５ ケース
１１ モールド樹脂
１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ 係合部
１６ａ 係合リブ

Claims (5)

1. 機能が異なる第１／第２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バスバーで並列接続し、これらをケース内に収容して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ケースモールド型コンデンサにおいて、上記バスバーのうち少なくともＮ極電極側に接続されるバスバーを、第１の金属化フィルムコンデンサの各Ｎ極電極に接続される第１のバスバーと、第２の金属化フィルムコンデンサの各Ｎ極電極に接続される第２のバスバーに分離し、この第１のバスバーと第２のバスバーを上記ケース内で締結したケースモールド型コンデンサ。
2. 第１のバスバーと第２のバスバーの締結をボルトとナットにより行うと共に、上記ナットが嵌まり込む端子台を設けた請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
3. 端子台とケース、または端子台とＮ極バスバーに、端子台を位置決め固定する位置決め固定手段を設けた請求項２に記載のケースモールド型コンデンサ。
4. 第１の金属化フィルムコンデンサとしてインバータ回路の平滑用を、第２の金属化フィルムコンデンサとしてフィルタ用を用いた請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
5. 第１の金属化フィルムコンデンサのケース内における配置方向と、第２の金属化フィルムコンデンサのケース内における配置方向が異な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。

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