JP2009277827A - Capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は各種電気機器、産業機器等に使用され、良好な放熱効果を有するコンデンサに関するものである。 The present invention relates to a capacitor that is used in various electrical equipment, industrial equipment and the like and has a good heat dissipation effect.
各種電気機器や産業用機器等において使用されるフィルムコンデンサなどでは、コンデンサに大電流が流れる場合、コンデンサが高温になり、許容温度範囲を超えることがあり、このような高温化を防ぐために放熱性を向上させたコンデンサの検討が種々行われている。 In film capacitors used in various electrical equipment and industrial equipment, when a large current flows through the capacitor, the capacitor may become hot and exceed the allowable temperature range, and heat dissipation is necessary to prevent such high temperatures. Various studies have been made on capacitors with improved characteristics.
図3はこのような放熱効果を高めた従来のコンデンサの断面図であり、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂等のケース34の内部にコンデンサ素子31を収納し、充填樹脂として下側にエポキシ樹脂35が充填されるとともに、その上側に放熱グリス等の熱伝導性樹脂36が充填されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional capacitor having such a heat dissipation effect. The
このコンデンサ素子31は図4に示すように、巻芯32に絶縁フィルム33を挟んで金属化フィルムを巻回し、端面に金属溶射してメタリコン電極37、38を形成したもので、巻芯32の上方端部はメタリコン電極37から上方へ突出して突出部32aを構成している。
As shown in FIG. 4, the
そしてコンデンサ素子31の熱が、この突出部32aの周囲に配置された熱伝導性樹脂36に伝わることにより放熱効果を高めたものである。
The heat of the
なお、本出願の発明に関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。
上記の放熱構造では熱伝導性樹脂36の熱伝導率などの放熱に関係する特性により放熱効果が左右されるが、熱伝導性樹脂36の熱伝導率は1〜5W/(m・K)程度が限界であり、したがってコンデンサ素子31に印加される電圧がますます高くなり、コンデンサ素子31の発熱がより増加しつつある近年の電気機器、産業機器等に適用するには不十分なものであった。
In the above heat dissipation structure, the heat dissipation effect is influenced by characteristics related to heat dissipation such as the thermal conductivity of the heat
放熱が不十分で、常時コンデンサ素子31が高温の状態のまま連続して使用された場合、コンデンサの信頼性低下につながりやすい。
If the heat dissipation is insufficient and the
また、電気機器や産業機器の電気回路に異常電圧が印加された時などに、コンデンサ素子31の温度が急激に上昇することにより、故障する確率も高くなるため、さらに効果的な放熱を行うことが求められている。
In addition, when an abnormal voltage is applied to the electric circuit of an electric device or an industrial device, the temperature of the
一般にコンデンサ素子31の温度が100℃を超えると、故障率が急激に増大するため、発熱しても90℃以下とすることが求められる。
Generally, when the temperature of the
そこで本発明は、コンデンサ素子からの放熱効果をさらに向上させて発熱を低く抑えることにより、信頼性の高いコンデンサを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a highly reliable capacitor by further improving the heat dissipation effect from the capacitor element and suppressing heat generation.
そしてこの目的を達成するために、本発明のコンデンサは、巻芯と、前記巻芯上に誘電体フィルムに金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを巻回してその両端面に取出電極を設けたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する外装ケースと、外装ケース蓋とを有するコンデンサであって、前記巻芯は一端に開口端を有する有底の円筒で外表面が絶縁されており、前記巻芯の開口端が前記外装ケース蓋に固着されるとともに前記巻芯の内側面を外装ケースの外部に連通させて放熱性を高めたコンデンサである。 And in order to achieve this object, the capacitor of the present invention is provided with a winding core and a metallized film in which a metal vapor deposition electrode is formed on a dielectric film on the winding core, and provided with extraction electrodes on both end faces. A capacitor having a capacitor element, an outer case for housing the capacitor element, and an outer case lid, wherein the winding core is a bottomed cylinder having an open end at one end, and an outer surface is insulated. The open end of the lead is fixed to the outer case cover, and the inner surface of the core is communicated with the outside of the outer case to improve heat dissipation.
コンデンサ素子に設けた円筒形状の巻芯の開口端を外装ケース外に連通させることにより、コンデンサ素子内部の発熱が巻芯を通じて効率的に外装ケース外の外気に放散され、コンデンサ素子の放熱効果を向上することができる。 By connecting the open end of the cylindrical winding core provided on the capacitor element to the outside of the outer case, the heat generated inside the capacitor element is efficiently dissipated through the winding core to the outside air outside the outer case. Can be improved.
また巻芯の開口端と反対側の他端を外装ケースの底面に固定することにより、外装ケース底面からも放熱が効率よく行われることになり、より放熱効果を向上することができる。 In addition, by fixing the other end opposite to the opening end of the winding core to the bottom surface of the exterior case, heat is efficiently radiated from the bottom surface of the exterior case, and the heat dissipation effect can be further improved.
さらに、必要に応じてこの巻芯の円筒内部に冷却用の気体や、絶縁油などの冷媒を循環させることにより、さらにコンデンサ素子内部の発熱を効率よく放熱することができるため、より信頼性の高いコンデンサを提供することができるという優れた効果も有している。 Furthermore, by circulating a cooling gas or a coolant such as insulating oil inside the cylinder of the winding core as necessary, the heat generated inside the capacitor element can be radiated more efficiently. There is also an excellent effect that a high capacitor can be provided.
以下、本発明のコンデンサについて、一実施の形態および図面を用いて説明する。 Hereinafter, a capacitor of the present invention will be described with reference to an embodiment and drawings.
(実施の形態1)
図1は本実施の形態1によるコンデンサの内部構造を示す断面図であり、巻芯11上に6μmのポリプロピレンフィルム(図示せず)の両面に亜鉛合金を蒸着して金属蒸着電極(図示せず)を形成した両面金属化フィルム12aと、金属蒸着電極を形成していない合わせフィルム12bとが交互になるように重ね合わせて巻回し、その両端面に取出電極13a、13bを設けたコンデンサ素子14がアルミニウムなどの金属製の外装ケース15に収納されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of the capacitor according to the first embodiment. Zinc alloy is vapor-deposited on both sides of a 6 μm polypropylene film (not shown) on a
巻芯11は、少なくともその外側の表面が絶縁処理されたアルミニウムや銅などの金属製の円筒であり、その上端側は開口端11aとなっており、この開口端11aが外装ケース蓋16にその上面から突出するように固定されている。
The
巻芯11の他端側は閉じた底面11bであり、この底面11bは外装ケース15の底面15aに接している。
The other end side of the winding
コンデンサ素子14の取出電極13a、13bはおのおのリード線17a、17bにより外装ケース蓋16に設けられた端子18a、18bと接続されている。
The
リード線17a、17bは図示していないが、絶縁確保のために必要部分が絶縁スリーブなどにより覆われている。 Although the lead wires 17a and 17b are not shown, a necessary portion for ensuring insulation is covered with an insulating sleeve or the like.
また、コンデンサ素子14は図示しない絶縁ケースにより外装ケース15から絶縁されている。
The
そして外装ケース15の内部には、コンデンサ素子の絶縁確保のため、ポリブテンオイルや菜種油、鉱油などの絶縁油19が満たされ、外装ケース蓋16が嫌気性接着剤により外装ケース15の上面に固定されることにより、密閉されている。
The interior of the
同時に、巻芯11の開口端11a付近も嫌気性接着剤により外装ケース蓋16に接着固定されている。
At the same time, the vicinity of the open end 11a of the
このように構成されたコンデンサにおいて、端子18a、18b間に電圧が印加された時のコンデンサ素子14は、左右方向が巻芯11に近い中央部で上下方向が取出電極13a、13b間のほぼ中央部の位置が最も発熱温度が高くなる。
In the capacitor configured as described above, when a voltage is applied between the
そして巻芯11に伝わった熱は、上方へ運ばれて外気と接する開口端11aから放散されるとともに、下方へ伝わった熱は巻芯11の底面11bから外装ケース底面15aに伝わり、外部に放散されることになる。
The heat transmitted to the
このように、本実施の形態のコンデンサは、底面からの放熱のみならず、上方の開口端からも熱放散が行えるため、効率の良い放熱効果を上げることができる。 As described above, the capacitor according to the present embodiment can not only dissipate heat from the bottom surface but also dissipate heat from the upper opening end, so that an efficient heat dissipating effect can be improved.
次に、本実施の形態における実施例および比較例のコンデンサを試作し、放熱効果の比較試験を行った結果について説明する。 Next, a description will be given of the results of trial manufacture of capacitors of the examples and comparative examples in the present embodiment and comparative tests of the heat dissipation effect.
まず本実施の形態における実施例として、厚み6μmの両面金属化フィルム12aと金属蒸着電極を形成していない合わせフィルム12bとが交互になるように、巻芯11上に巻回してコンデンサ素子14を作製し、巻芯11の上端側の開口端11aが外装ケース蓋16から突出するように外装ケース15に収納し、ポリブテン油を充填し、定格電圧440Vで静電容量が65μFのコンデンサを作製して試料1とした。
First, as an example in the present embodiment, the
これとは別に、本実施の形態である試料1と比較するための従来品の試料3として、巻回した後に巻芯11を除去した以外は試料1と同様のコンデンサを作製した。
Separately from this, as a conventional sample 3 for comparison with the
これらの試料1、3の各3個について、70℃の高温下で、定格電圧440Vの1.25倍(550V)の電圧を印加し、コンデンサ素子の中央部の温度を測定した。
For each of these three
その結果を(表1)に示す。(表1)で温度上昇は周囲温度70℃のもとでコンデンサ素子の温度がどの程度上昇するかを示したものであり、コンデンサ素子の中央部の測定温度から70を引いた温度(℃)で表される。 The results are shown in (Table 1). In Table 1, the temperature rise indicates how much the temperature of the capacitor element rises at an ambient temperature of 70 ° C. The temperature obtained by subtracting 70 from the measured temperature at the center of the capacitor element (° C) It is represented by
(表1)の結果より、従来品の試料3ではコンデンサ素子中央部の温度が3個の平均で85.6℃となり、使用温度上限の90℃に近くなったのに対して、本実施の形態による試料1では83.2℃と低く抑えられ、使用温度上限に対して約7℃の余裕があった。
From the results of (Table 1), in the sample 3 of the conventional product, the temperature at the center of the capacitor element was 85.6 ° C. on the average, which was close to the upper limit of the use temperature of 90 ° C. In the
一般にコンデンサ等の故障率は温度により指数関数的に増大する傾向があり、使用温度上限近くにおいては、数度でも下げられるのであればその効果は大きいものである。 In general, the failure rate of a capacitor or the like tends to increase exponentially with temperature, and if it can be lowered by several degrees near the upper limit of the operating temperature, the effect is great.
(実施の形態2)
実施の形態2のコンデンサが実施の形態1のコンデンサと異なる点は、巻芯11の底面11bが外装ケース底面15aに設けた保持部21に固定されている点であり、実施の形態1と同じ要素には同じ符号を付けて説明を簡略化する。
(Embodiment 2)
The difference between the capacitor of the second embodiment and the capacitor of the first embodiment is that the
図2は実施の形態2によるコンデンサの外装ケース底面15a付近の要部拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part in the vicinity of the outer
図2において、巻芯11の底面11bは外装ケース15に設けられた保持部21により保持されている。
In FIG. 2, the
そして巻芯11の開口端11aが外装ケース蓋16に固定され、底面11bが外装ケース15に設けられた保持部21に固定されることにより、コンデンサ素子14が外装ケース15内で確実に固定されるとともに、巻芯11の底面11bが保持部21に嵌合する構造となっているため、外装ケース底面15aからの放熱がより効果的に行われるものである。
The open end 11a of the
さらに、図示していないが、巻芯11の開口端11aから、巻芯11の内面に冷却された空気やフッ素系不活性液体(商品名フロリナート)や低粘度の絶縁油などの冷媒を入れることにより、さらに効果的な放熱を行うことができ、より高電圧に耐えうるコンデンサとすることもできる。
Further, although not shown, a coolant such as cooled air, fluorine-based inert liquid (trade name Fluorinert) or low-viscosity insulating oil is put into the inner surface of the core 11 from the open end 11a of the
この実施の形態2における実施例として、実施の形態1の試料1と同様に、厚み6μmの両面金属化フィルム12aと金属蒸着電極を形成していない合わせフィルム12bとが交互になるように、巻芯11上に巻回してコンデンサ素子14を作製し、巻芯11の上端側の開口端11aが外装ケース蓋16から突出するとともに巻芯11の開口端11aとは反対側の他端11b(巻芯11の底面)を外装ケース15に設けた保持部21に嵌合させて外装ケース15に収納し、ポリブテン油を充填して定格電圧440Vで静電容量が65μFのコンデンサを作製して試料2とした。
As an example in the second embodiment, similarly to the
この試料2について、実施の形態1と同様に70℃の高温下で、定格電圧440Vの1.25倍(550V)の電圧を印加し、コンデンサ素子14の中央部の温度を測定し、(表1)にその結果を併せて示した。
For sample 2, a voltage that is 1.25 times the rated voltage of 440 V (550 V) is applied at a high temperature of 70 ° C. as in the first embodiment, and the temperature at the center of the
また、試料2において、巻芯11内部に室温の絶縁油(ポリブテン油)を循環させて温度を測定した結果を(表1)に併せて示す。 Further, in Table 2, the results of measuring the temperature by circulating insulating oil (polybutene oil) at room temperature inside the core 11 are also shown in (Table 1).
(表1)の結果より明らかなように、試料2ではコンデンサ素子14中央部の温度は82.0℃で実施の形態1による試料1よりさらに1℃低下している。
As is clear from the results of (Table 1), in sample 2, the temperature at the center of
これは試料2では巻芯11に伝えられた熱が保持部21を経由して外装ケース底面15aから放熱されることにより、さらに放熱効果が上がったものである。
In Sample 2, the heat transferred to the
また、試料2で巻芯11に絶縁油を循環させた場合の温度は79.9℃となり、従来品の試料3に比べて温度上昇は約2/3となっており、絶縁油の循環によりさらに放熱効果を高められることが確認できた。 In addition, when insulating oil is circulated through the core 11 in the sample 2, the temperature is 79.9 ° C., and the temperature rise is about 2/3 compared to the sample 3 of the conventional product. Furthermore, it has been confirmed that the heat dissipation effect can be enhanced.
以上実施の形態1、2により詳述したように、本発明のコンデンサによれば、極めて平易で製造が容易な構造により、コンデンサ素子14からの放熱効果を向上させ、より高電圧にも耐えうる信頼性の高いコンデンサとすることができる。
As described in detail above with reference to the first and second embodiments, according to the capacitor of the present invention, the heat dissipation effect from the
なお、実施の形態1、2ではコンデンサ素子14の放電を防ぎ、絶縁性を確保するために絶縁油19を充填したが、これに限定されるものではなく、絶縁油19のかわりとして、エポキシ樹脂などの充填樹脂を用いることもできる。
In the first and second embodiments, the insulating
コンデンサ素子14としては、両面金属化フィルム12aと金属蒸着していない合わせフィルム12bとを交互に重ねて巻回したものを用いたが、これに限定されるものではなく、片面に金属蒸着した金属化フィルムを少なくとも2枚巻回したものであっても良い。
As the
また、金属蒸着電極としては、今回の試料では交流電流用途におけるコロナ放電の影響を低減するため、亜鉛合金を用いたが、これに限定されるものではなく、アルミニウムによる金属蒸着電極であってもよい。 Moreover, as a metal vapor deposition electrode, in order to reduce the influence of corona discharge in an alternating current application in this sample, a zinc alloy was used. However, the present invention is not limited to this. Good.
巻芯11としては、プラスチック樹脂のものも使用することはできるが、熱伝導の点から金属製のものを用いるのが好ましい。
As the
また、外装ケース15が直方体形状である場合、コンデンサ素子14を加圧し、偏平形状にして外装ケース15への収納効率を上げ、形状を小型化することが行われるが、この際にも巻芯11が金属製であれば偏平形状に変形しやすいため、この点からも巻芯11としては金属製のものを用いるのが好ましい。
Further, when the
外装ケース15としては、これも内部のコンデンサ素子14からの放熱のためにはアルミニウムなどの金属製のものが好ましいが、樹脂製のケースであってもよい。
The
なお、外装ケース15として樹脂製のケースを用いた場合には、絶縁ケースを省略することができる。
Note that when a resin case is used as the
本発明のコンデンサは、巻芯と、前記巻芯上に誘電体フィルムに金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを巻回してその両端面に取出電極を設けたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する外装ケースと、外装ケース蓋とを有するコンデンサであって、前記巻芯は一端に開口端を有する有底の円筒で外表面が絶縁されており、前記巻芯の開口端が前記外装ケース蓋に固着されるとともに前記巻芯の内側面を外装ケースの外部に連通させた構成であり、コンデンサ素子内部の熱を効率よく外部に伝えることができ、コンデンサ素子の発熱を抑制し、信頼性の高いコンデンサを提供することができるため、各種電子機器、産業機器等に使用されるコンデンサに有用である。 The capacitor of the present invention includes a winding core, a capacitor element in which a metallized film in which a metal vapor deposition electrode is formed on a dielectric film is wound on the winding core, and a take-out electrode is provided on both end faces thereof. A capacitor having an outer case and an outer case lid, wherein the core is a bottomed cylinder having an open end at one end, and an outer surface is insulated, and the open end of the core is the outer case cover The inner surface of the core is connected to the outside of the outer case, and heat inside the capacitor element can be efficiently transferred to the outside, suppressing heat generation of the capacitor element, Since a high capacitor can be provided, it is useful for capacitors used in various electronic devices, industrial devices, and the like.
11 巻芯
11a 開口端
11b 底面
12a 両面金属化フィルム
12b 合わせフィルム
13a、13b 取出電極
14 コンデンサ素子
15 外装ケース
15a 外装ケース底面
16 外装ケース蓋
17a、17b リード線
18a、18b 端子
19 絶縁油
21 保持部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008126766A JP2009277827A (en) | 2008-05-14 | 2008-05-14 | Capacitor |
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011071048A1 (en) | 2009-12-07 | 2011-06-16 | 味の素株式会社 | Heteroarylcarboxylic acid ester derivative |
CN106847510A (en) * | 2016-12-20 | 2017-06-13 | 厦门法拉电子股份有限公司 | It is a kind of to significantly improve thin-film capacitor core of thermal conductivity factor and preparation method thereof |
CN114843105A (en) * | 2022-04-06 | 2022-08-02 | 湛江恒皓电子有限公司 | Metallized film capacitor that security performance is high |
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2008
- 2008-05-14 JP JP2008126766A patent/JP2009277827A/en active Pending
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WO2011071048A1 (en) | 2009-12-07 | 2011-06-16 | 味の素株式会社 | Heteroarylcarboxylic acid ester derivative |
CN106847510A (en) * | 2016-12-20 | 2017-06-13 | 厦门法拉电子股份有限公司 | It is a kind of to significantly improve thin-film capacitor core of thermal conductivity factor and preparation method thereof |
CN114843105A (en) * | 2022-04-06 | 2022-08-02 | 湛江恒皓电子有限公司 | Metallized film capacitor that security performance is high |
CN114843105B (en) * | 2022-04-06 | 2024-01-12 | 湛江恒皓电子有限公司 | Metallized film capacitor with high safety performance |
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