JP2010219259A - コンデンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増やすことなく振動を抑制したコンデンサモジュールを提供すること。
【解決手段】金属化フィルムを巻回して構成された複数のコンデンサ素子２と、複数のコンデンサ素子２を内側に収容するケース３と、ケース３内においてコンデンサ素子２の周囲に充填された充填樹脂４とを有するコンデンサモジュール１。少なくとも一組の互いに隣り合うコンデンサ素子２の間に隙間１１を設け、隙間１１にケース３及び充填樹脂４の少なくとも一方の一部である介在物５を配置する。介在物５は、ケース３における対向する一対の側壁３１を繋げるように配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属化フィルムを巻回して構成された複数のコンデンサ素子をケース内に配置してなるコンデンサモジュールに関する。

図１５に示すごとく、金属化フィルムを巻回して構成された複数のコンデンサ素子２と、該複数のコンデンサ素子２を内側に収容するケース３と、該ケース３内において上記コンデンサ素子２の周囲に充填された充填樹脂４とを有するコンデンサモジュール９がある（特許文献１、２参照）。
該コンデンサモジュール９は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等に用いられるインバータ等の電力変換装置の構成部品として配設される。
そして、このコンデンサモジュール９を車両のエンジンルーム等に搭載する際には、コンデンサモジュール９を電力変換装置の筐体に固定した状態で、この筐体をエンジンルーム等の取付け部位にボルト等によって固定する（図３参照）。

しかしながら、上記コンデンサモジュール９は、コンデンサ素子２に電流を流したときに振動が起こり、この振動が筐体を介して車体に伝播して、振動音を発生することがある。特に、コンデンサ素子２に流す電流が大電流となったり、断続的に流れたりすることにより、上記振動が大きくなり、大きな振動音が発生するという問題がある。
このような問題に対して、振動音を吸収する吸音防音材をコンデンサモジュールの外面に沿って配置したものがある（特許文献１、２参照）。

特開２００５−９３５１５号公報 特開２００８−１７２０５０号公報

しかしながら、上記のように吸音防音材をコンデンサモジュールに組み込むことは、部品点数が増加することとなる。そして、これに伴い製造工数の増加、コストアップという問題が生ずる。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、部品点数を増やすことなく振動を抑制したコンデンサモジュールを提供しようとするものである。

本発明は、金属化フィルムを巻回して構成された複数のコンデンサ素子と、該複数のコンデンサ素子を内側に収容するケースと、該ケース内において上記コンデンサ素子の周囲に充填された充填樹脂とを有するコンデンサモジュールであって、
少なくとも一組の互いに隣り合う上記コンデンサ素子の間に隙間を設け、該隙間に上記ケース及び上記充填樹脂の少なくとも一方の一部である介在物を配置し、
該介在物は、上記ケースにおける対向する一対の側壁を繋げるように配設されていることを特徴とするコンデンサモジュールにある（請求項１）。

上記コンデンサモジュールにおいては、互いに隣り合う上記コンデンサ素子の間に隙間を設け、該隙間に上記介在物を配置している。そして、介在物がケースにおける対向する一対の側壁を繋げるように配設されている。これにより、介在物がコンデンサモジュールの剛性を高めることとなる。その結果、コンデンサ素子において発生する振動がコンデンサモジュール全体としての振動となることを抑制することができる。すなわち、コンデンサモジュールの振動を抑制することができる。

また、上記介在物はケース及び充填樹脂の少なくとも一方の一部であり、特別に新たな別部材を配置するものではないため、部品点数の増加という問題はなく、製造工数の増加、コストアップを招くことがない。
すなわち、隣り合うコンデンサ素子の間に隙間を設けるようにコンデンサ素子の配置を工夫するのみで、あとは元々用いられていたケース及び充填樹脂の少なくとも一方の一部を介在物としてその隙間に配置すればよい。そのため、部品点数を増やすことなく、コンデンサモジュールの剛性を上げて振動を抑制することができる。

以上のごとく、本発明によれば、部品点数を増やすことなく振動を抑制したコンデンサモジュールを提供することができる。

実施例１における、コンデンサモジュールの平面説明図。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図。 実施例１における、コンデンサモジュールを組み込んだ電力変換装置の車体への取付構造を示す説明図。 実施例１における、短手方向の介在物を設けたコンデンサモジュールの平面説明図。 実施例１における、長手方向及び短手方向の介在物を設けたコンデンサモジュールの平面説明図。 実施例２における、長手方向の介在物を設けたコンデンサモジュールの平面説明図。 図６のＢ−Ｂ線矢視断面図。 実施例２における、短手方向の介在物を設けたコンデンサモジュールの平面説明図。 実施例２における、長手方向及び短手方向の介在物を設けたコンデンサモジュールの平面説明図。 実施例３における、コンデンサモジュールの平面説明図。 実施例４における、コンデンサモジュールの平面説明図。 実施例５における、コンデンサモジュールの平面説明図。 実施例６における、コンデンサモジュールの平面説明図。 実施例７における、コンデンサモジュールを組み込んだ電力変換装置の車体への取付構造を示す説明図。 従来例における、コンデンサモジュールの平面説明図。

本発明において、上記介在物は、上記ケースにおける対向する一対の側壁の間に、一直線状に形成されていることが好ましい。この場合には、コンデンサモジュールの剛性を一層向上させることができる。

また、上記介在物は、上記ケースと一体成形されたリブからなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、容易かつ確実に部品点数を増やすことなく、コンデンサモジュールの振動を抑制することができる。また、上記介在物を挟んで隣り合うコンデンサ素子同士の絶縁をより確実に行うことができる。

なお、この場合における上記介在物の厚みＴは、ケースの厚みと同等であることが望ましい。例えば、ケースの材料がＰＰＳ（ポオリフェニレンサルファイド樹脂）やＰＢＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）である場合には、厚みは１〜３ｍｍ程度であることが好ましい。かかる場合において、上記厚みＴが１ｍｍ未満の場合には、上記介在物の剛性が不充分となり、コンデンサモジュールの剛性を充分に向上させることが困難となるおそれがある。一方、上記厚みＴが３ｍｍを超える場合には、介在物の厚み拡大によるコンデンサモジュールの剛性向上効果は少なくなり、コンデンサモジュールの大型化、重量化を招くおそれがある。

また、上記介在物は、上記充填樹脂からなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、より容易にコンデンサモジュールの振動を抑制することができる。すなわち、上記充填樹脂は、もともと上記ケース内においてコンデンサ素子の周囲に充填されるものである。そのため、コンデンサ素子の配置を工夫して上記隙間を設けることにより、その他は製造工程や部品等を追加したり変更したりすることなく、いわば自動的に隙間に充填された充填樹脂が上記介在物となり、コンデンサモジュールの剛性を向上させることとなる。

なお、この場合における上記介在物の厚みＴは、ケースと充填樹脂の材料強度特性を考慮して、ケースと同程度の強度となる厚みであることが望ましい。例えば、ケースがＰＰＳ、充填樹脂がエポキシ樹脂の場合では、厚みＴは、ケース厚みの１．５倍〜３倍程度の厚みであることが好ましい。
上記厚みＴがケース厚みの１．５倍未満の場合には、上記介在物の剛性が不充分となり、コンデンサモジュールの剛性を充分に向上させることが困難となるおそれがある。一方、上記厚みＴがケース厚みの３倍を超える場合には、介在物の厚み拡大によるコンデンサモジュールの剛性向上効果は少なくなり、コンデンサモジュールの大型化、重量化を招くおそれがある。

また、上記介在物は、複数個形成され、その一部は上記ケースと一体成形されたリブからなり、他の一部は上記充填樹脂からなるものとすることもできる（請求項４）。
この場合にも、容易かつ確実に部品点数を増やすことなく、コンデンサモジュールの振動を抑制することができる。そして、例えば、互いの絶縁を高めたい隣り合うコンデンサ素子の間の隙間には上記リブからなる介在物を配置し、その他の隣り合うコンデンサ素子の間の隙間には充填樹脂からなる介在物を配置することにより、コンデンサモジュールの性能を確保しつつ容易にコンデンサモジュールの振動を抑制することができる。

また、上記介在物によって分離されていない上記コンデンサ素子同士は、互いに密着配置されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、介在物によって分離されていないコンデンサ素子の間に充填樹脂が全く入らないことになり、その充填樹脂の量の大小に起因すると考えられるコンデンサモジュールの個体間の振動バラツキを低減することができる。
すなわち、上記介在物によって分離されていない上記コンデンサ素子同士の間にも、通常はコンデンサ素子の寸法公差分だけ微小空間が形成される。そうすると、この微小空間にも充填樹脂が僅かながら侵入することとなる。そして、この充填樹脂の量は、コンデンサ素子の寸法公差がある以上、コンデンサモジュールの個体間においてバラツキが生じる。その結果、この充填樹脂の量の大小に起因すると考えられるコンデンサモジュールの個体間の振動バラツキが生じ得る。
そこで、上記微小空間が形成されないように、例えば複数のコンデンサ素子を配置した後にこれらを周囲から押圧することにより互いに密着させることで、上記の振動バラツキを低減することができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかるコンデンサモジュールにつき、図１〜図５を用いて説明する。
本例のコンデンサモジュール１は、図１、図２に示すごとく、金属化フィルムを巻回して構成された複数のコンデンサ素子２と、該複数のコンデンサ素子２を内側に収容するケース３と、該ケース３内においてコンデンサ素子２の周囲に充填された充填樹脂４とを有する。

少なくとも一組の互いに隣り合うコンデンサ素子２の間に隙間１１が設けられ、該隙間１１にケース３と一体成形されたリブ５１からなる介在物５が配置してある。
介在物５は、ケース３における対向する一対の側壁３１を繋げるように配設されている。

本例においては、ケース３は平面視長方形状に形成されており、このケース３の長手方向に沿ってコンデンサ素子２が２列配列されている。このコンデンサ素子２の一方の列と他方の列との間に、隙間１１が形成され、そこに介在物５が配置されている。そして、介在物５は、長方形の短辺を構成する一対の側壁３１を繋げるように長手方向に形成されている。

また、上記隙間１１におけるリブ５１の周囲には充填樹脂４が配置されており、この充填樹脂４とリブ５１とによって介在物５が構成されていることとなる。なお、図１、図２において破線にて表した介在物５の輪郭は、仮想的なものであり、実際にこの輪郭の内側と外側とで充填樹脂４の材質等に相違があるわけではない。以降の図においても同様である。

介在物５は、ケース３における対向する一対の側壁３１の間に、一直線状に形成されている。また、介在物５は、コンデンサ素子２の長径Ｄの公差よりも大きい厚みＴを有する。そして、介在物の厚みＴは、ケース３の厚みと同等以上であることが望ましい。なお、ここで厚みＴは、介在物５の最も細い部分の厚みであり、すなわち隙間１１の最も小さい部分の厚みでもある。
また、リブ５１の厚みについては、ケース３の厚みと同程度であることが好ましく、例えば、ケース３の材料がＰＰＳ（ポオリフェニレンサルファイド樹脂）やＰＢＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）である場合には、１〜３ｍｍ程度であることが好ましい。

また、介在物５によって分離されていないコンデンサ素子２同士の間にも、コンデンサ素子２の寸法公差分だけ微小空間が形成される。この微小空間にも充填樹脂４が僅かながら侵入することとなる。ただし、この微小空間は、上記隙間１１に比べて小さく、この微小空間に充填される充填樹脂４が介在物５としての機能（コンデンサモジュール１の剛性向上機能）を果たすことはない。

複数のコンデンサ素子２は、巻回軸方向と直交する方向に並列配置されている。
また、コンデンサ素子２を構成する上記金属化フィルムは、樹脂フィルム（誘電体）の表面に金属層を蒸着してなる。樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などからなる樹脂フィルムが挙げられる。また、金属層の金属としては、アルミニウム、亜鉛、これらの合金などが挙げられる。

上記充填樹脂４は、例えば、エポキシ系やウレタン系の樹脂からなる。
また、上記ケース３は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂からなる。

また、図２、図３に示すごとく、コンデンサモジュール１は、電力変換装置６の一部として、該電力変換装置６の筐体６１に取り付けられている。すなわち、コンデンサモジュール１のケース３の側壁３１には、それぞれ２対の取付部位３２が一体成形されており、該取付部位３２において、ケース３が筐体６１に固定されている。

さらに、図３に示すごとく、電力変換装置６は、車体７１に、ブラケット７２を介して固定されている。
なお、電力変換装置６は、電力変換回路の一部を構成する主回路部と、該主回路部を制御する制御回路部と、上記主回路部によって変換される電力が出入するパワー配線部とを有する。そして、パワー配線部に入力される断続電流を平滑な直流電流とする平滑コンデンサとして、コンデンサモジュール１が電力変換装置６に組み込まれている。

また、介在物５の配置の仕方としては、図１に示すように平面視長方形状のケース３における、短辺を構成する側壁３１同士を繋げるように、長手方向に介在物５を形成するほか、図４に示すごとく、長辺を構成する側壁３１同士を繋げるように短手方向に介在物５を形成し、或いは、図５に示すごとく、短辺を構成する側壁３１同士及び長辺を構成する側壁３１同士をそれぞれ繋げるように長手方向及び短手方向の双方に介在物５を形成することもできる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のコンデンサモジュール１においては、互いに隣り合うコンデンサ素子２の間に隙間１１を設け、該隙間１１に介在物５を配置している。そして、介在物５がケース３における対向する一対の側壁３１を繋げるように配設されている。これにより、介在物５がコンデンサモジュール１の剛性を高めることとなる。その結果、コンデンサ素子２において発生する振動がコンデンサモジュール１全体としての振動となることを抑制することができる。すなわち、コンデンサモジュール１の振動を抑制することができる。

また、介在物５はケース３及び充填樹脂４の一部であり、特別に新たな別部材を配置するものではないため、部品点数の増加という問題はなく、製造工数の増加、コストアップを招くことがない。
すなわち、隣り合うコンデンサ素子２の間に隙間１１を設けるようにコンデンサ素子２の配置を工夫するのみで、あとは元々用いられていたケース３及び充填樹脂４の一部を介在物５としてその隙間１１に配置すればよい。そのため、部品点数を増やすことなく、コンデンサモジュール１の剛性を上げて振動を抑制することができる。

また、介在物５は、ケース３と一体成形されたリブ５１からなるため、容易かつ確実に部品点数を増やすことなく、コンデンサモジュール１の振動を抑制することができる。また、介在物５を挟んで隣り合うコンデンサ素子２同士の絶縁をより確実に行うことができる。

以上のごとく、本例によれば、部品点数を増やすことなく振動を抑制したコンデンサモジュールを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図６〜図９に示すごとく、介在物５を充填樹脂４のみによって構成したコンデンサモジュール１の例である。
すなわち、実施例１のようにケース３と一体成形したリブ５１を設けることなく、コンデンサ素子２の配置によって隙間１１を設け、そこに充填される充填樹脂４を介在物５としたものである。

介在物５の配置の仕方としては、図６に示すように平面視長方形状のケース３における、短辺を構成する側壁３１同士を繋げるように、長手方向に介在物５を形成するほか、図８に示すごとく、長辺を構成する側壁３１同士を繋げるように短手方向に介在物５を形成し、或いは、図９に示すごとく、短辺を構成する側壁３１同士及び長辺を構成する側壁３１同士をそれぞれ繋げるように長手方向及び短手方向の双方に介在物５を形成することもできる。

本例における上記介在物５の厚みＴは、ケース３と充填樹脂４の材料強度特性を考慮して、ケース３と同程度の強度となる厚みであることが望ましい。例えば、ケース３がＰＰＳ、充填樹脂４がエポキシ樹脂の場合では、厚みＴは、ケース３の厚みの１．５倍〜３倍程度の厚みであることが好ましい。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、より容易にコンデンサモジュール１の振動を抑制することができる。すなわち、充填樹脂４は、もともとケース３内においてコンデンサ素子２の周囲に充填されるものである。そのため、コンデンサ素子２の配置を工夫して上記隙間１１を設けることにより、その他は製造工程や部品等を追加したり変更したりすることなく、いわば自動的に隙間１１に充填された充填樹脂４が介在物５となり、コンデンサモジュール１の剛性を向上させることとなる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図１０に示すごとく、介在物５は、２個形成し、その一方をケース２と一体成形されたリブ５１によって構成し、他方を充填樹脂４のみによって構成したコンデンサモジュール１の例である。
リブ５１によって構成した介在物５は、実施例１の介在物５と同様に、リブ５１とその周囲の充填樹脂４とからなる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合にも、容易かつ確実に、部品点数を増やすことなく、コンデンサモジュール１の振動を抑制することができる。そして、互いの絶縁を高めたい隣り合うコンデンサ素子２（コンデンサ素子２ａとコンデンサ素子２ｂ）の間の隙間１１にはリブ５１からなる介在物５を配置し、その他の隣り合うコンデンサ素子２の間の隙間１１には充填樹脂４からなる介在物５を配置することにより、コンデンサモジュール１の性能を確保しつつ容易にコンデンサモジュール１の振動を抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図１１に示すごとく、電力変換装置６の筐体６１への取付部位３２からコンデンサ素子２を遠ざけて配置したコンデンサモジュール１の例である。具体的には、取付部位３２が配置されている側壁３１から、各コンデンサ素子２をできるだけ遠ざけて、実施例１〜３に比べて各コンデンサ素子２をケース３の中央側へ移動（矢印ｃ）させた例である。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、コンデンサ素子２の振動を、取付部位３２、筐体６１、そして車体７１を通じて、車両の乗員に伝わることを抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例５）
本例は、図１２に示すごとく、介在物５によって分離されていないコンデンサ素子２同士を互いに密着配置したコンデンサモジュール１の例である。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、介在物５によって分離されていないコンデンサ素子２の間に充填樹脂４が全く入らないことになり、その充填樹脂４の量の大小に起因すると考えられるコンデンサモジュール１の個体間の振動バラツキを低減することができる。

上述したごとく、介在物５によって分離されていないコンデンサ素子２同士の間にも、通常はコンデンサ素子２の寸法公差分だけ微小空間が形成される。そうすると、この微小空間にも充填樹脂４が僅かながら侵入することとなる。そして、この充填樹脂４の量は、コンデンサ素子２の寸法公差がある以上、コンデンサモジュール１の個体間においてバラツキが生じる。その結果、この充填樹脂４の量の大小に起因すると考えられるコンデンサモジュール１の個体間の振動バラツキが生じ得る。

そこで、上記微小空間が形成されないように、例えば複数のコンデンサ素子２を配置した後にこれらを周囲から押圧する（矢印ｄ）ことにより互いに密着させることで、上記の振動バラツキを低減することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例６）
本例は、図１３に示すごとく、電力変換装置６の筐体６１への取付部位３２からコンデンサ素子２を遠ざける（矢印ｃ）と共に、介在物５によって分離されていないコンデンサ素子２同士を互いに密着配置（矢印ｄ）したコンデンサモジュール１の例である。
すなわち、本例は、実施例５と実施例６とを組み合わせた例であり、実施例５の効果と実施例６の効果とを組み合わせた効果を得ることができる。

（実施例７）
本例は、図１４に示すごとく、コンデンサモジュール１を組み付けた電力変換装置６を車体７１に取り付けたブラケット７２から、コンデンサ素子２を遠ざけて配置したコンデンサモジュール１の例である。
具体的には、車体７１側に配置されている側壁３１から、各コンデンサ素子２をできるだけ遠ざけている（矢印ｅ）。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、コンデンサ素子２の振動が車体７１を通じて、車両の乗員に伝わることを抑制することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

１ コンデンサモジュール
１１ 隙間
２ コンデンサ素子
３ ケース
３１ 側壁
４ 充填樹脂
５ 介在物

Claims (5)

1. 金属化フィルムを巻回して構成された複数のコンデンサ素子と、該複数のコンデンサ素子を内側に収容するケースと、該ケース内において上記コンデンサ素子の周囲に充填された充填樹脂とを有するコンデンサモジュールであって、
   少なくとも一組の互いに隣り合う上記コンデンサ素子の間に隙間を設け、該隙間に上記ケース及び上記充填樹脂の少なくとも一方の一部である介在物を配置し、
   該介在物は、上記ケースにおける対向する一対の側壁を繋げるように配設されていることを特徴とするコンデンサモジュール。
2. 請求項１において、上記介在物は、上記ケースと一体成形されたリブからなることを特徴とするコンデンサモジュール。
3. 請求項１において、上記介在物は、上記充填樹脂からなることを特徴とするコンデンサモジュール。
4. 請求項１において、上記介在物は、複数個形成され、その一部は上記ケースと一体成形されたリブからなり、他の一部は上記充填樹脂からなることを特徴とするコンデンサモジュール。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記介在物によって分離されていない上記コンデンサ素子同士は、互いに密着配置されていることを特徴とするコンデンサモジュール。

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