JP2010182914A - ケースモールド型コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド自動車等に使用されるケースモールド型コンデンサに関し、低ＥＳＬ化を図ることを目的とする。
【解決手段】素子１の一対の電極に外部接続用の端子部２ａを一端に設けたバスバー２を接続し、これを内部に収容してバスバー２の端子部２ａを除いて樹脂モールドした上面開放の樹脂製の内装ケース３と、この内装ケース３を内部に収容したアルミニウム製の外装ケース６からなり、上記内装ケース３から引き出すバスバー２の端子部２ａを内装ケース３の上面を除く面の一部から引き出した構成により、バスバー２の端子部２ａと、内装ケース３が収容された外装ケース６内に別途収容された他の部品とを最短距離で接続できるため、コストダウン、軽量化、低ＥＳＲ化、低ＥＳＬ化を同時に実現できる。
【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樹脂でモールドし、更にこれを金属ケース内に収容した、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容し、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１３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断面図であり、図１３において、１１はコンデンサ素子（以下、素子１１と呼ぶ）であり、この素子１１は誘電体フィルムの片面に金属蒸着電極を形成した２枚の金属化フィルム（図示せず）を巻回することによって構成されたものであり、両端面に一対のメタリコン電極１１ａが形成されている。

１２は上記素子１１のメタリコン電極１１ａに接続された一対のバスバーであり、このバスバー１２のメタリコン電極１１ａとの接続部とは異なる方向の一端には外部接続端子部１２ａが設けられている。

１３は上面開放の樹脂ケースであり、この樹脂ケース１３内に上記一対のバスバー１２が接続された素子１１を収容し、この素子１１と樹脂ケース１３の内壁間の隙間にモールド樹脂１４を充填することにより、同図に示すように、上記一対のバスバー１２の一端に設けた外部接続端子部１２ａが外部に表出したケースモールド型コンデンサが構成されているものである。

なお、上記モールド樹脂１４は、製品としての耐湿性の向上等を目的として素子１１を被覆するものであり、これによって周囲からの湿度（水分）の浸入を阻止することができるばかりでなく、強度や耐衝撃性が強い樹脂の特性を活かして強固な筐体を実現するという役割も兼ねるものである。

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、樹脂ケース１３内に素子１１を収容し、隙間にモールド樹脂１４を充填して硬化させることにより、製品としての耐湿性向上と、機械的強度や耐衝撃性の向上が図れ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、特許文献２が知られている。
特開２０００−５８３８０号公報 特開２０００−３２３３５２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、このように構成されたケースモールド型コンデンサを更に図示しない金属ケース内に収容し、この金属ケース内に別途収容された図示しない他の部品と接続されて使用されるのが一般的な使用方法であり、このような場合には樹脂ケース１３から引き出されたバスバー１２の外部接続端子部１２ａと他の部品とを金属ケース内で接続することになる。

このために、上記外部接続端子部１２ａが樹脂ケース１３の上面から引き出されている構造上、他の部品の配設位置にもよるものの、他の部品との接続距離が長くなる場合が多くなり、これにより、バスバー１２の外部接続端子部１２ａが長くなって材料使用量が多くなるためにコストと重量の増加に繋がるばかりでなく、不要な抵抗の増加によってＥＳＲ（等価直列抵抗）やＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が増大す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、樹脂ケースから引き出されたバスバーの外部接続端子部を金属ケース内に別途収容された他の部品と最短距離で接続することにより、バスバーの設計自由度が向上し、コストダウンと軽量化、ならびに低ＥＳＲ化、低ＥＳＬ化が図れ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、素子の両端面に設けられた一対の電極に外部接続用の端子部を一端に設けたバスバーを夫々接続し、これらを内部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上面開放の樹脂製の内装ケースと、この内装ケースを内部に収容した金属製の外装ケースからなり、上記内装ケースから引き出されるバスバーの端子部を、内装ケースの上面を除いた面の一部から引き出す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、上面開放の内装ケースの上面を除いた面の任意の位置からバスバーの端子部を引き出すようにした構成により、このバスバーの端子部と、内装ケースが収容された外装ケース内に別途収容された他の部品とを最短距離で接続することができるようになるため、バスバーの設計自由度が向上してバスバーの形状を単純化できるばかりでなく、コストダウンと軽量化、ならびに低ＥＳＲ化、低ＥＳＬ化を同時に実現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１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、４、５に記載の発明について説明する。

図１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分解斜視図、図２は同斜視図、図３は同平面図である。なお、図１においては、後述するモールド樹脂は省略して図示したものである。

図１〜図３において、１は金属化フィルムコンデンサ素子（以下、素子１と呼ぶ）であり、この素子１はポリプロピレン等の誘電体フィルムの片面にアルミニウム等の金属蒸着電極を形成した金属化フィルム（図示せず）を２枚１組とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように重ね合わせた状態で巻回することにより構成されたものであり、両端面に亜鉛等を溶射することによって形成された電極引き出しのためのメタリコン電極１ａが一対で設けられている（図１における素子１の底面側にも同様に設けられている）ものである。

２は上記素子１のメタリコン電極１ａに一端に設けた接続部２ｂが半田付け等によって接続された（図１における素子１の底面側にも同様に接続されている）一対のバスバーであり、このバスバー２の上記メタリコン電極１ａとの接続部２ｂとは異なる側の他端には外部接続用の端子部２ａが設けられているものである。２ｃは位置決め用の孔である（詳細は後述する）。

３は上記一対のバスバー２が接続された素子１を内部に収容した上面開放の樹脂製の内装ケースであり、この内装ケース３の一側面の一部には、上記素子１に接続された一対のバスバー２の外部接続用の端子部２ａを引き出すための切り欠き部３ａが、上端から下方に向かって設けられている。この切り欠き部３ａは略凹形に形成され、かつ、底辺の両端に溝部３ｂが設けられ、この溝部３ｂ内に上記一対のバスバー２の端子部２ａを夫々嵌め込むようにすると共に、この溝部３ｂ内に嵌まり込んだバスバー２を位置決めするための位置決めピン３ｃが設けられており、この位置決めピン３ｃが上記バスバー２に設けられた位置決め用の孔２ｃに嵌まり込むようにしたものである。３ｄは後述する封止板４を位置決めするための位置決めピンである。

４は上記内装ケース３の一側面に設けられた略凹形の切り欠き部３ａ内に嵌まり込むように略逆凹形に形成された樹脂製の封止板であり、この封止板４には図示はしないが上記内装ケース３の切り欠き部３ａに設けられた位置決めピン３ｃ、３ｄが嵌まり込む穴が底面部分に設けられており、この穴に上記位置決めピン３ｃ、３ｄを嵌め込むことによって上記バスバー２の位置決め固定を確実に行うと共に、封止板４と切り欠き部３ａとを接着等の手段によって結合することにより、内装ケース３に設けられた切り欠き部３ａを塞いで封止を行うようにしているものである。

５は上記一対のバスバー２が接続された素子１を内装ケース３内に収容し、かつ、内装ケース３に設けられた切り欠き部３ａ内に封止板４を嵌め込んで結合した状態で、内装ケース３内に充填されることにより素子１をモールドした絶縁性のモールド樹脂であり、このモールド樹脂５としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、あるいはこれらに熱伝導性フィラーまたは発泡剤を混合したもの等が用いられるものである。これにより、内装ケース３内に素子１を収容してモールドすると共に、内装ケース３の一側面から素子１に接続されたバスバー２の端子部２ａが引き出された構成を実現しているものである。

６は上記素子１を収容してモールドすると共に、一側面からバスバー２の端子部２ａが引き出された内装ケース３を内部に収容したアルミニウム製の外装ケースであり、図示はしないが、この外装ケース６内には上記内装ケース３の一側面から引き出されたバスバー２の端子部２ａが接続される他の部品が配設されるように構成されたものである。

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、上面開放の内装ケース３の上面を除いた面（本実施の形態においては一側面）の任意の位置からバスバー２の端子部２ａを引き出すようにした構成により、このバスバー２の端子部２ａと、内装ケース３が収容された外装ケース６内に別途配設された図示しない他の部品とを最短距離で接続することができるようになるため、バスバー２の設計自由度が向上してバスバー２の形状を単純化できるばかりでなく、コストダウンと軽量化、ならびに低ＥＳＲ化、低ＥＳＬ化を同時に実現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。

また、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のＥＳＬを測定したところ、１９．９ｎＨであり、従来品（上面開放の内装ケースの上面からバスバーの端子部を引き出した構成のもの）の３８．６ｎＨと比較すると、略１／２の値になっており、大幅な低ＥＳＬ化が図れていることが分かるものである。

なお、本実施の形態においては、上面開放の内装ケース３の上面を除いた面の任意の位置からバスバー２の端子部２ａを引き出す構成として、内装ケース３の一側面の一部からバスバー２の端子部２ａを引き出す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、内装ケース３の底面の一部からバスバー２の端子部２ａを引き出す構成であっても構わないものであり、内装ケース３が収容された外装ケース６内に別途配設される図示しない他の部品と最短距離で接続することができる面であれば良いものである。

（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２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〜図３を用いて説明したケースモールド型コンデンサの内装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詳細に説明する。

図４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分解斜視図、図５は同斜視図、図６は同平面図であり、図４〜図６において、７はノルボルネン系樹脂からなる内装体であり、この内装体７の成型は図示しない金型を用いて行い、この金型内に上記実施の形態１で説明した一対のバスバー２が接続された素子１の上記バスバー２に設けられた端子部２ａが表出した状態で素子１とバスバー２を配置した後、金型内にノルボルネン系モノマーを注入して硬化させる反応射出成型によって行うものであり、これにより、内装体７の一側面（後述する上面開放の外装ケース６の上面を除いた面と対向する面）の一部から一対のバスバー２の端子部２ａが引き出された構成を実現しているものである。

なお、上記内装体７は、反応射出成型法（ＲＩＭ成型法）によって成型されるものであり、具体例としては、「ペンタム」あるいは「メトン」という商品名でＲＩＭＴＥＣ株式会社より市販されている２液硬化型のジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）を用いたものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ルテニウム触媒を用いる１液硬化型のＤＣＰＤ等、ノルボルネン系樹脂であれば良いものである。

そして、このように構成された内装体７は、上記実施の形態１と同様に、アルミニウム製の外装ケース６内に収容され、これにより本実施の形態によるケースモールド型コンデンサが構成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、上記実施の形態１によるケースモールド型コンデンサにより得られる効果に加え、ノルボルネン系モノマーを反応射出成型して内装体７を成型することによって素子１とバスバー２を被覆した構成により、このノルボルネン系モノマーは１分程度で硬化するために従来必要であった樹脂製の内装ケースを用いることなく内装体７を作製することが可能になるために、部品点数を削減して小型軽量化と低コスト化を図ることができると共に、ノルボルネン系樹脂は硬化に掛かる時間が短いために、生産性の大幅な向上を実現できるという格別の効果を奏するものである。

（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２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２で図４〜図６を用いて説明したケースモールド型コンデンサの外装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２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詳細に説明する。

図７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分解斜視図、図８は同斜視図、図９は同平面図であり、図７〜図９において、７は上記実施の形態２で説明した内装体と同様に形成された内装体であり、この内装体７の一側面（後述する上面開放の外装ケース８の上面を除いた面と対向する面）の一部から一対のバスバー２の端子部２ａが引き出された構成を実現しているものである。

８は上記内装体７が収容されるアルミニウム製の外装ケース、８ａはこの外装ケース８の一側面の一部に設けられた窓孔であり、この窓孔８ａを介して上記内装体７の一側面の一部から引き出された一対のバスバー２の端子部２ａを外装ケース８の外部へ引き出すように構成されたものである。

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、上記実施の形態２によるケースモールド型コンデンサにより得られる効果に加え、外装ケース８の一側面の一部から一対のバスバー２の端子部２ａを引き出した構成により、このケースモールド型コンデンサと接続されて使用される図示しない他の部品と最短距離で接続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。

また、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のＥＳＬを測定したところ、２１．１ｎＨであり、従来品（上面開放の外装ケースの上面からバスバーの端子部を引き出した構成のもの）の４２．７ｎＨと比較すると、略１／２の値になっており、大幅な低ＥＳＬ化が図れていることが分かるものである。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項３、６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〜図３を用いて説明したケースモールド型コンデンサの内装ケースをなくした構成のものであり、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詳細に説明する。

図１０は本発明の実施の形態４による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１１は同斜視図、図１２は同平面図であり、図１０においては、後述するモールド樹脂を省略して図示したものである。

図１０〜図１２において、１は両端面に一対のメタリコン電極１ａが設けられた素子、２は上記素子１のメタリコン電極１ａに接続部２ｂが接続されると共に、外部接続用の端子部２ａと位置決め用の孔２ｃが設けられた一対のバスバーであり、この素子１とバスバー２は上記実施の形態１と同様に構成されて接続されたものである。

９は上記一対のバスバー２が接続された素子１を内部に収容した上面開放のアルミニウム製の外装ケースであり、この外装ケース９の一側面の一部には、上記素子１に接続された一対のバスバー２の外部接続用の端子部２ａを引き出すための切り欠き部９ａが、上端から下方に向かって設けられている。

１０は上記外装ケース９の一側面の一部に設けられた切り欠き部９ａ内に嵌め込まれて接着等の手段によって結合された樹脂製のガイド板であり、このガイド板１０は略凹形に形成され、かつ、底辺の両端に溝部１０ａが設けられ、この溝部１０ａ内に上記一対のバスバー２の端子部２ａを夫々嵌め込むようにすると共に、この溝部１０ａ内に嵌まり込んだバスバー２を位置決めするための位置決めピン１０ｂが設けられており、この位置決めピン１０ｂが上記バスバー２に設けられた位置決め用の孔２ｃに嵌まり込むようにしたものである。１０ｃは後述する封止板４を位置決めするための位置決めピンである。

４は上記ガイド板１０の凹部内に嵌まり込むように略逆凹形に形成された樹脂製の封止板であり、この封止板４には図示はしないが上記ガイド板１０の凹部内に設けられた位置決めピン１０ｂ、１０ｃが嵌まり込む穴が底面部分に設けられており、この穴に上記位置決めピン１０ｂ、１０ｃを嵌め込むことによって上記バスバー２の位置決め固定を確実に行うと共に、封止板４をガイド板１０の凹部内に接着等の手段によって結合することにより、外装ケース９に設けられた切り欠き部９ａ内に結合されたガイド板１０の凹部を塞いで封止を行うようにしているものである。

５は上記一対のバスバー２が接続された素子１を外装ケース９内に収容し、かつ、外装ケース９に設けられた切り欠き部９ａ内にガイド板１０、封止板４を嵌め込んで結合した状態で、外装ケース９内に充填されることにより素子１をモールドした絶縁性のモールド樹脂である。これにより、外装ケース９内に素子１を収容してモールドすると共に、外装ケース９の一側面の一部から素子１に接続されたバスバー２の端子部２ａが引き出された構成を実現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、上記実施の形態１によるケースモールド型コンデンサにより得られる効果に加え、アルミニウム製の外装ケース９内に素子１を直接モールドした構成により、樹脂製の内装ケースをなくすることができるために、部品点数の削減を図って低コスト化を図ると共に、小型軽量化が図れ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、素子１に接続された一対のバスバー２を上面開放のアルミニウム製の外装ケース９の一側面の一部から引き出す構成を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、外装ケース内の一部に素子収容部が設けられたような構成の場合（図示せず）には、素子収容部の一側面の一部からバスバーを引き出すようにすることによって本発明による効果を得ることができるものである。

本発明によるケースモールド型コンデンサは、低ＥＳＲ化と低ＥＳＬ化、ならびにコストダウンと軽量化を同時に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等として有用である。

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分解斜視図 同斜視図 同平面図 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分解斜視図 同斜視図 同平面図 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分解斜視図 同斜視図 同平面図 本発明の実施の形態４による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 同斜視図 同平面図 従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した断面図

１ 素子
１ａ メタリコン電極
２ バスバー
２ａ 端子部
２ｂ 接続部
２ｃ 位置決め用の孔
３ 内装ケース
３ａ、９ａ 切り欠き部
３ｂ、１０ａ 溝部
３ｃ、３ｄ、１０ｂ、１０ｃ 位置決めピン
４ 封止板
５ モールド樹脂
６、８、９ 外装ケース
７ 内装体
８ａ 窓孔
１０ ガイド板

Claims (6)

1. 素子の両端面に設けられた一対の電極に外部接続用の端子部を一端に設けたバスバーを夫々接続し、これらを内部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上面開放の樹脂製の内装ケースと、この内装ケースを内部に収容した金属製の外装ケースからなり、上記内装ケースから引き出されるバスバーの端子部を、内装ケースの上面を除いた面の一部から引き出すようにしたケースモールド型コンデンサ。
2. 素子の両端面に設けられた一対の電極に外部接続用の端子部を一端に設けたバスバーを夫々接続し、これらを上記バスバーの端子部を除いて被覆したノルボルネン系樹脂製の内装体と、この内装体を内部に収容した上面開放の金属製の外装ケースからなり、上記内装体から引き出されたバスバーの端子部を、上記外装ケースの上面を除いた面に向かって配設したケースモールド型コンデンサ。
3. 素子の両端面に設けられた一対の電極に外部接続用の端子部を一端に設けたバスバーを夫々接続し、これらを上面開放の金属製の外装ケースの内部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てなり、上記外装ケースから引き出されるバスバーの端子部を、外装ケースの上面を除いた面、または外装ケース内の一部に設けられた素子収容部の上面を除いた面、のいずれか一方の一部から引き出すようにしたケースモールド型コンデンサ。
4. 内装ケースから引き出されるバスバーの端子部を内装ケースの上面を除いた面の一部から引き出すようにした構成が、内装ケースの側面の一部に上端から下方に向かう切り欠き部を設け、この切り欠き部の底辺上に上記バスバーの端子部を載置した状態で、上記切り欠き部内に樹脂製の封止板を嵌め込んで結合したものである請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
5. 内装ケースの側面の一部に設けた切り欠き部の底辺と、この底辺上に載置されるバスバーの端子部と、上記切り欠き部に嵌め込まれて結合される封止板の少なくとも一つに、バスバーの端子部を内装ケースに設けた切り欠き部内に位置決めするための位置決め手段を設けた請求項４に記載のケースモールド型コンデンサ。
6. 外装ケースから引き出されるバスバーの端子部を外装ケースの上面を除いた面、または外装ケース内の一部に設けられた素子収容部の上面を除いた面、のいずれか一方の一部から引き出すようにした構成が、外装ケースの側面の一部、または外装ケース内の一部に設けられた素子収容部の側面の一部、のいずれか一方に、上端から下方に向かう切り欠き部を設け、この切り欠き部内に凹形の樹脂製のガイド板を嵌め込んで結合すると共に、このガイド板の内底辺上に上記バスバーの端子部を載置した状態で、ガイド板の凹部内に樹脂製の封止板を嵌め込んで結合したものである請求項３に記載のケースモールド型コンデンサ。

Images