JP2011124434A - Capacitor module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサ素子の一対の電極面に一対のバスバーを接続してなるコンデンサモジュールに関する。 The present invention relates to a capacitor module in which a pair of bus bars are connected to a pair of electrode surfaces of a capacitor element.
例えば、図12に示すごとく、金属化フィルムを巻回してなると共に巻回軸方向の両端に一対の電極面921p、921nを設けたコンデンサ素子92と、上記一対の電極面921p、921nにそれぞれ一端が接続されると共に他端に外部端子を設けた一対のバスバー93p、93nとを有するコンデンサモジュール9がある。
バスバー93p、93nは、電極面921p、921nに対してハンダ等によって接続されるが、その接続部94は、通常一箇所あるいは二か所程度である。そして、電極面921p、921nにおける接続部94の位置は、図12に示すごとく、偏った位置に配置される場合が多い。
For example, as shown in FIG. 12, a
The
ところが、このように偏った位置に接続部94が配置されていると、一方(正極側)の電極面921pから他方(負極側)の電極面921nへ向かってコンデンサ素子92内を電流が流れるとき、コンデンサ素子92における電流分布が不均一となる。すなわち、一方の電極面921pにおけるバスバー93pとの接続部94から、他方の電極面921nにおけるバスバー93nとの接続部94へ向かう最短経路に電流集中しやすい。その結果、例えば、図12に示すような状態で、一対の電極面921p、921nにおける接続部94が図面左側に偏った位置に配置されている場合には、コンデンサ素子92における図面左側に電流分布(電流経路I)が偏ることとなる。
特に、コンデンサ素子92を流れる電流が高周波になるほど、最短距離に電流集中しやすいため、電流分布の偏りが大きくなる。その結果、コンデンサ素子92における発熱量が大きくなり、その温度上昇が問題となるおそれがある。
However, when the connecting
In particular, as the current flowing through the
かかる問題に対して、図13に示すごとく、一方の電極面921pにおける接続部94と、他方の電極面921nにおける接続部94とを、非対称位置に配置したコンデンサモジュール90が提案されている(特許文献1)。すなわち、一方の電極面921pにおける接続部94を図面左側に偏った位置に配置すると共に、他方の電極面921nにおける接続部94を図面右側に偏った位置に配置している。これにより、コンデンサ素子92内を巻回軸方向に対して斜めに電流が流れるようにして、コンデンサ素子92の全体に電流分布を広げやすくしている。
To solve this problem, as shown in FIG. 13, a
しかしながら、上記特許文献1に記載の発明においても、電流の流れる方向は巻回軸方向に対して斜めにはなるものの、一方の電極面921pにおける接続部94から他方の電極面921nにおける接続部94へ向かう直線経路(電流経路I)に電流が集中することには変わりはない。
そして、流れる電流が高周波となるほど、この電流集中は顕著となり、コンデンサ素子92の発熱量が大きくなるという問題は解決されない。
また、電流の周波数が高くなるとその電流経路Iのインピーダンスが高くなるため、さらに発熱量が大きくなるという問題もある。
However, in the invention described in
As the flowing current becomes higher in frequency, this current concentration becomes more conspicuous, and the problem that the amount of heat generated by the
Moreover, since the impedance of the current path I increases as the current frequency increases, there is a problem that the amount of heat generation is further increased.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、コンデンサ素子における電流分布の均等化を図り、発熱量を効果的に抑制することができるコンデンサモジュールを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and aims to provide a capacitor module capable of equalizing the current distribution in the capacitor element and effectively suppressing the amount of heat generation.
本発明は、金属化フィルムを巻回してなると共に巻回軸方向の両端に一対の電極面を設けたコンデンサ素子と、上記一対の電極面にそれぞれ一端が接続されると共に他端に外部端子を設けた一対のバスバーとを有するコンデンサモジュールであって、
上記バスバーは、上記コンデンサ素子の上記電極面との接続部を3個以上設けてなり、
上記3個以上の接続部の少なくとも一部を互いに直線にて結んで形成される多角形のうち、最も面積が大きくなる最大多角形の内側に、上記コンデンサ素子の巻回中心軸が存在するように、上記接続部が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にある(請求項1)。
The present invention comprises a capacitor element formed by winding a metallized film and having a pair of electrode surfaces at both ends in the winding axis direction, one end connected to each of the pair of electrode surfaces, and an external terminal at the other end. A capacitor module having a pair of bus bars provided,
The bus bar is provided with three or more connecting portions with the electrode surface of the capacitor element,
Among the polygons formed by connecting at least a part of the three or more connecting portions with straight lines, the winding center axis of the capacitor element exists inside the largest polygon having the largest area. The capacitor module is characterized in that the connecting portion is arranged (claim 1).
上記コンデンサモジュールにおいては、上記バスバーが上記コンデンサ素子の電極面との接続部を3個以上設けてなる。そのため、一方(正極側)のバスバーから電流が3個以上の接続部に分かれたうえで、一方(正極側)の電極面を介してコンデンサ素子に導入される。そして、コンデンサ素子内を流れた電流が他方(負極側)の電極面を介して3個以上の接続部から他方(負極側)のバスバーに流れる。 In the capacitor module, the bus bar is provided with three or more connecting portions to the electrode surface of the capacitor element. Therefore, the current is divided into three or more connecting portions from one (positive electrode side) bus bar, and then introduced into the capacitor element via one (positive electrode side) electrode surface. Then, the current flowing in the capacitor element flows from the three or more connecting portions to the other (negative electrode side) bus bar via the other (negative electrode side) electrode surface.
このとき、電流は最短距離を主に流れる傾向があるため、コンデンサ素子内における電流経路は、主に一方の電極面における接続部から他方の電極面における接続部へ向かうが、それぞれの電極面に3個以上の接続部が設けられているため、コンデンサ素子内において少なくとも3本の主な電流経路が構成さる。その結果、コンデンサ素子の全体に電流を分布させやすくなる。 At this time, since the current tends to flow mainly in the shortest distance, the current path in the capacitor element is mainly directed from the connection portion on one electrode surface to the connection portion on the other electrode surface. Since three or more connection portions are provided, at least three main current paths are formed in the capacitor element. As a result, the current can be easily distributed over the entire capacitor element.
また、上記最大多角形の内側に上記コンデンサ素子の巻回中心軸が存在するように、上記接続部が配置されている。このような条件で接続部が配置されていることにより、電極面の全体にわたって、接続部の分布を広げやすくなる。すなわち、偏った位置に接続部が形成され難くなる。これにより、一方の電極面における接続部から他方の電極面における接続部へ向かう電流経路が、コンデンサ素子内の全体にわたって形成されやすくなる。
その結果、コンデンサ素子における電流集中を防ぎ、コンデンサ素子の発熱量を抑え、その温度上昇を抑制することができる。
Further, the connecting portion is arranged so that the winding central axis of the capacitor element exists inside the maximum polygon. By arranging the connection portions under such conditions, the distribution of the connection portions can be easily spread over the entire electrode surface. That is, it becomes difficult to form the connection portion at a biased position. As a result, a current path from the connection portion on one electrode surface to the connection portion on the other electrode surface is easily formed throughout the capacitor element.
As a result, current concentration in the capacitor element can be prevented, the amount of heat generated by the capacitor element can be suppressed, and the temperature rise can be suppressed.
そして、特にコンデンサ素子に流れる電流の周波数が高くなると、電流がより最短距離を直線的に流れやすくなるが、この場合にも、コンデンサ素子における電流集中を抑制し、コンデンサ素子の発熱量が大きくなりすぎることを防ぐことができる。すなわち、高周波電流への適合性に優れたコンデンサモジュールを得ることができる。
また、電流の周波数が高くなると、その電流経路におけるインピーダンスも高くなるため、発熱量が大きくなるが、この場合にも上記のように電流分布の均等化が図られることによって、コンデンサ素子の発熱量を効果的に抑制することができる。
In particular, when the frequency of the current flowing through the capacitor element is increased, the current is more likely to flow linearly over the shortest distance. However, in this case as well, current concentration in the capacitor element is suppressed and the amount of heat generated by the capacitor element increases. It can be prevented from being too much. That is, it is possible to obtain a capacitor module excellent in adaptability to a high frequency current.
In addition, as the current frequency increases, the impedance in the current path also increases, so the amount of heat generation increases. In this case, the current distribution is equalized as described above, so that the heat generation amount of the capacitor element is increased. Can be effectively suppressed.
以上のごとく、本発明によれば、コンデンサ素子における電流分布の均等化を図り、発熱量を効果的に抑制することができるコンデンサモジュールを提供すること。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a capacitor module capable of equalizing the current distribution in the capacitor element and effectively suppressing the heat generation amount.
本発明において、一方の上記電極面に設けられた上記各接続部と、他方の上記電極面に設けられた上記各接続部とは、上記巻回中心軸と平行な同一直線上に配置されていることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記同一直線上に配置される一対の接続部間の距離を一定かつ最短とすることができるため、各接続部間における電流経路のインピーダンスを一定かつ最小とすることができる。これにより、コンデンサ素子内の電流分布をより均等化することができると共に、発熱量をより抑制することができる。
In the present invention, the connection portions provided on one of the electrode surfaces and the connection portions provided on the other electrode surface are arranged on the same straight line parallel to the winding center axis. (Claim 2).
In this case, since the distance between the pair of connection parts arranged on the same straight line can be made constant and shortest, the impedance of the current path between the connection parts can be made constant and minimum. Thereby, the current distribution in the capacitor element can be made more uniform, and the amount of generated heat can be further suppressed.
また、上記巻回中心軸と上記電極面との交点である電極中心点と上記接続部とを通る直線上において、上記電極中心点と上記接続部との距離と、該接続部と上記電極面の外周縁との距離との比が、上記電極面に設けられたすべての上記接続部について一定であることが好ましい(請求項3)。
この場合には、電極面における接続部の配置を、電極面の全体に均等に分散させやすくなる。そのため、コンデンサ素子内における電流分布をより均等化しやすくなる。
In addition, on a straight line passing through the electrode center point that is the intersection of the winding center axis and the electrode surface and the connection portion, the distance between the electrode center point and the connection portion, and the connection portion and the electrode surface It is preferable that the ratio of the distance to the outer peripheral edge is constant for all the connecting portions provided on the electrode surface.
In this case, the arrangement of the connection portions on the electrode surface can be easily dispersed evenly over the entire electrode surface. Therefore, it becomes easier to equalize the current distribution in the capacitor element.
また、上記バスバーの本体部は、上記巻回中心軸に対して直交する方向に延設されており、上記バスバーの上記本体部の延設方向に平行かつ上記電極中心点を通過する直線を基準に、線対称となるように上記3個以上の接続部が配置されていることが好ましい(請求項4)。
この場合には、電極面における接続部の配置の均等化を図り、コンデンサ素子内における電流分布の偏りを効果的に防ぐことができる。
The bus bar main body extends in a direction orthogonal to the winding center axis, and is based on a straight line that is parallel to the extending direction of the bus bar main body and passes through the electrode center point. Further, it is preferable that the three or more connecting portions are arranged so as to be line symmetric.
In this case, it is possible to equalize the arrangement of the connecting portions on the electrode surface, and to effectively prevent the current distribution in the capacitor element from being biased.
また、上記バスバーの本体部は、上記巻回中心軸に対して直交する方向に延設されており、上記電極面を、上記バスバーの上記本体部の延設方向に直交すると共に上記電極中心点を通過する直線を境にして、上記バスバーの上記本体部が延設される側である第1領域と、その反対側である第2領域とに分けたとき、上記第1領域と上記第2領域とには、それぞれ少なくとも1個の上記接続部が設けられており、かつ、上記第1領域における上記接続部の数よりも、上記第2領域における上記接続部の数の方が多いことが好ましい(請求項5)。 The main body of the bus bar extends in a direction orthogonal to the winding central axis, and the electrode surface is orthogonal to the extending direction of the main body of the bus bar and the electrode center point. The first region and the second region are divided into a first region on the side where the body portion of the bus bar is extended and a second region on the opposite side, with a straight line passing through Each region is provided with at least one connection portion, and the number of connection portions in the second region is greater than the number of connection portions in the first region. Preferred (claim 5).
この場合には、上記バスバーの本体部を流れる電流との兼ね合いも考慮して、コンデンサ素子内の電流分布をより均等にすることができる。すなわち、バスバーの本体部に流れる電流の影響によって、上記第1領域における接続部への電流経路の方が、上記第2領域における接続部への電流経路よりも、インダクタンスが小さくなり、電流が流れやすい。そこで、比較的電流の流れにくい第2領域における接続部の数を、比較的電流の流れやすい第1領域における接続部の数よりも多くすることによって、両者を流れる電流を均等化することができる。その結果、コンデンサ素子の電流分布を効果的に均等化することができる。 In this case, the current distribution in the capacitor element can be made more uniform considering the balance with the current flowing through the main body of the bus bar. That is, due to the influence of the current flowing through the main body of the bus bar, the current path to the connection portion in the first region has a smaller inductance and the current flows than the current path to the connection portion in the second region. Cheap. Therefore, by increasing the number of connection portions in the second region where current is relatively difficult to flow than the number of connection portions in the first region where current is relatively easy to flow, the current flowing through both regions can be equalized. . As a result, the current distribution of the capacitor element can be effectively equalized.
また、上記バスバーの本体部は、上記巻回中心軸に対して直交する方向に延設されており、上記電極面を、上記バスバーの上記本体部の延設方向に直交すると共に上記電極中心点を通過する直線を境にして、上記バスバーの上記本体部が延設される側である第1領域と、その反対側である第2領域とに分けたとき、上記第1領域と上記第2領域とには、それぞれ少なくとも1個の上記接続部が設けられており、かつ、上記第1領域における上記接続部の総面積よりも、上記第2領域における上記接続部の総面積の方が大きいことが好ましい(請求項6)。 The main body of the bus bar extends in a direction orthogonal to the winding central axis, and the electrode surface is orthogonal to the extending direction of the main body of the bus bar and the electrode center point. The first region and the second region are divided into a first region on the side where the main body portion of the bus bar is extended and a second region on the opposite side, with a straight line passing through Each region is provided with at least one connection portion, and the total area of the connection portions in the second region is larger than the total area of the connection portions in the first region. (Claim 6).
この場合にも、上記バスバーの本体部を流れる電流との兼ね合いも考慮して、コンデンサ素子内の電流分布をより均等にすることができる。上記のごとく、上記第1領域における接続部への電流経路の方が、上記第2領域における接続部への電流経路よりも、インダクタンスが小さくなり、電流が流れやすい。そこで、比較的電流の流れにくい第2領域における接続部の総面積を、比較的電流の流れやすい第1領域における接続部の総面積よりも大きくすることによって、両者を流れる電流を均等化することができる。その結果、コンデンサ素子の電流分布を効果的に均等化することができる。 Also in this case, the current distribution in the capacitor element can be made more uniform in consideration of the balance with the current flowing through the main body of the bus bar. As described above, the current path to the connection part in the first region has a smaller inductance and the current flows more easily than the current path to the connection part in the second region. Therefore, by making the total area of the connection portion in the second region where current is relatively difficult to flow larger than the total area of the connection portion in the first region where current is relatively easy to flow, the current flowing through the two regions is equalized Can do. As a result, the current distribution of the capacitor element can be effectively equalized.
また、上記バスバーの本体部は、上記巻回中心軸に対して直交する方向に延設されており、上記バスバーは、上記3個以上の接続部にそれぞれ繋がるように枝分れした3本以上の枝分れ部を有しており、上記電極面を、上記バスバーの上記本体部の延設方向に直交すると共に上記電極中心点を通過する直線を境にして、上記バスバーの上記本体部が延設される側である第1領域と、その反対側である第2領域とに分けたとき、上記第1領域と上記第2領域とには、それぞれ少なくとも1個の上記接続部が設けられており、かつ、上記第1領域における上記接続部に接続される上記枝分れ部よりも、上記第2領域における上記接続部に接続される上記枝分れ部の方が短いことが好ましい(請求項7)。 The bus bar has a main body portion extending in a direction orthogonal to the winding center axis, and the bus bar is branched into three or more branches connected to the three or more connection portions, respectively. The main body of the bus bar has a straight line passing through the electrode center point and perpendicular to the extending direction of the main body of the bus bar. When divided into a first region which is an extended side and a second region which is the opposite side, at least one connection portion is provided in each of the first region and the second region. And the branch part connected to the connection part in the second region is preferably shorter than the branch part connected to the connection part in the first region ( Claim 7).
この場合にも、上記バスバーの本体部を流れる電流との兼ね合いも考慮して、コンデンサ素子内の電流分布をより均等にすることができる。上記のごとく、上記第1領域における接続部への電流経路の方が、上記第2領域における接続部への電流経路よりも、インダクタンスが小さくなり、電流が流れやすい。そこで、比較的電流の流れにくい第2領域における接続部に接続される上記枝分れ部を、比較的電流の流れやすい第1領域における接続部に接続される枝分れ部よりも短くして、その抵抗を小さくすることによって、両者を流れる電流を均等化することができる。その結果、コンデンサ素子の電流分布を効果的に均等化することができる。 Also in this case, the current distribution in the capacitor element can be made more uniform in consideration of the balance with the current flowing through the main body of the bus bar. As described above, the current path to the connection part in the first region has a smaller inductance and the current flows more easily than the current path to the connection part in the second region. Therefore, the branch portion connected to the connection portion in the second region where current is relatively difficult to flow is made shorter than the branch portion connected to the connection portion in the first region where current is relatively easy to flow. By reducing the resistance, the current flowing through both can be equalized. As a result, the current distribution of the capacitor element can be effectively equalized.
また、上記コンデンサモジュールは、上記コンデンサ素子を複数有し、該複数のコンデンサ素子は上記一対のバスバーによって並列接続されていることが好ましい(請求項8)。
この場合には、所望の大容量のコンデンサモジュールを容易に構成することができると共に、各コンデンサ素子における電流分布の均等化を図り、発熱量を効果的に抑制することができる。
The capacitor module preferably includes a plurality of the capacitor elements, and the plurality of capacitor elements are connected in parallel by the pair of bus bars.
In this case, it is possible to easily configure a desired large-capacity capacitor module, to equalize the current distribution in each capacitor element, and to effectively suppress the heat generation amount.
(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8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に示すごとく、金属化フィルムを巻回してなると共に巻回軸方向の両端に一対の電極面21p、21nを設けたコンデンサ素子2と、一対の電極面21p、21nにそれぞれ一端が接続されると共に他端に外部端子34p、34n(図7、図8)を設けた一対のバスバー3p、3nとを有する。
Example 1
A capacitor module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
バスバー3p、3nは、コンデンサ素子2の電極面21p、21nとの接続部4を6個設けてなる。
上記6個の接続部4の少なくとも一部を互いに直線にて結んで形成される多角形のうち、最も面積が大きくなる最大多角形11の内側に、コンデンサ素子2の巻回中心軸Aが存在するように、接続部4が配置されている。
The bus bars 3p and 3n are provided with six
The winding center axis A of the
ここで、上記最大多角形11について、図5、図6を用いて説明する。例えば、6個の接続部4が図5(A)に示すように環状に配置されていた場合、接続部4の少なくとも一部を互いに直線にて結んで形成される多角形としては、図5(B)、(C)に示すパターンを含め、多数のパターンが考えられる。しかし、その多数のパターンのうち図5(B)のように、6個の接続部4をすべて結んだ多角形(六角形)が、最も面積が大きくなる最大多角形11となる。
Here, the
一方、6個の接続部4が図6(A)に示すような状態で配置されていた場合、図6(B)のように、6個の接続部4をすべて結んだ多角形(六角形)よりも、図6(C)のように、5個の接続部4を結んだ多角形(五角形)の方が面積が大きくなる。それゆえ、図6(A)のような接続部4の配置の場合には、図6(C)に示す多角形(五角形)が最大多角形11となる。
On the other hand, when the six
なお、接続部4は、実際には大きさを有するが、上記多角形の頂点は、厳密には接続部4の中心とする。
また、上記巻回中心軸Aは、金属化フィルムの巻回中心となる軸であるが、その厳密な位置は、コンデンサ素子2を巻回軸方向から見たときの形状(図4参照)の幾何学的重心となる位置をいう。
Although the connecting
In addition, the winding center axis A is an axis that becomes the winding center of the metallized film, but its exact position is the shape when the
コンデンサ素子2は、金属化フィルムを巻回して略楕円柱状に形成してなる(図3)。そして、この略楕円柱の一対の底面に、図1に示すごとく、メタリコンからなる電極部材210が配設されている。この電極部材210の外表面が上記電極面21p、21nとなる。それゆえ、電極面21p、21nは略楕円形を有する(図4)。
図1に示すごとく、一方の電極面21pは、正極のバスバー3pに接続され、他方の電極面21nは、負極のバスバー3nに接続されている。
The
As shown in FIG. 1, one
図1、図3に示すごとく、一方の電極面21pに設けられた各接続部4と、他方の電極面21nに設けられた各接続部4とは、巻回中心軸Aと平行な同一直線上に配置されている。すなわち、電極面21pに設けられた6個の接続部4を、他方の電極面21nへ正射影した位置に電極面21nにおける6個の接続部4が配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, each connecting
また、図4に示すごとく、巻回中心軸Aと電極面21p、21nとの交点である電極中心点Bと接続部4とを通る直線上において、電極中心点Bと接続部4との距離d1、d2、d3と、該接続部4と電極面21p、21nの外周縁211との距離e1、e2、e3との比が、電極面21p、21nに設けられたすべての接続部4について一定である。
Further, as shown in FIG. 4, the distance between the electrode center point B and the
そして、0.3≦d1/e1=d2/e2=d3/e3≦3であることが好ましく、更には、d1/e1=d2/e2=d3/e3=2であることがより好ましい。ここで、図4において、電極中心点B及び外周縁211との間にd1、d2、d3、e1、e2、e3を付していない接続部4についても、上記と同様の関係を有する。
It is preferable that 0.3 ≦ d1 / e1 = d2 / e2 = d3 / e3 ≦ 3, and more preferable that d1 / e1 = d2 / e2 = d3 / e3 = 2. Here, in FIG. 4, the
なお、上記のごとく、距離d1、d2、d3と、距離e1、e2、e3との比が、電極面21p、21nに設けられたすべての接続部4について一定であること、すなわちd1/e1=d2/e2=d3/e3であることが望ましいが、この比が一定でない構成とすることもできる。この場合でも、これらの比が0.3〜3の範囲内にあることが好ましい。
As described above, the ratio of the distances d1, d2, and d3 to the distances e1, e2, and e3 is constant for all the
バスバー3p、3nは、図1、図2に示すごとく、巻回中心軸Aに対して直交する方向に延設されている。バスバー3p、3nの本体部30の延設方向に平行かつ電極中心点Bを通過する直線Cを基準に、線対称となるように上記6個の接続部4が配置されている。ここで、2個の接続部4は直線C上に配置される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the bus bars 3p and 3n are extended in a direction orthogonal to the winding center axis A. The six connecting
バスバー3p、3nは、6個の接続部4にそれぞれ繋がるように枝分れした6本の枝分れ部31を有している。枝分れ部31は、バスバー3p、3nの本体部30と共に、一枚の金属板から形成されている。すなわち、金属板に切り込みや切り欠きを入れ、必要に応じて屈曲、変形させることによって、枝分れ部31が形成される。
The bus bars 3p and 3n have six
バスバー3は、本体部30と枝分れ部31との間にハブ部32を有しており、該ハブ部32から放射状に枝分れ部31が形成されている。
そして、枝分れ部31の先端は、コンデンサ素子2の電極面21p、21nにおける所定の位置に、ハンダによって接合されることにより、接続部4が形成される。すなわち、接続部4はハンダによって構成される。
The bus bar 3 has a
And the
なお、バスバー3の本体部30やハブ部32が電極面21p、21nに接触していないことが好ましいが、接触していてもよい。仮に接触していても、その部分には大きな接触抵抗が存在するため、接続部4に比べて電流が流れにくい。それゆえ、主に接続部4を通じて電流が流れることには変わりないからである。
In addition, although it is preferable that the main-
図7、図8に示すごとく、本例のコンデンサモジュール1は、コンデンサ素子2を複数有し、該複数のコンデンサ素子2は一対のバスバー3p、3nによって並列接続されている。本例においては、コンデンサモジュール1は4個のコンデンサ素子2を並列接続してなり、コンデンサ素子2は、図8に示すごとく、2行2列の状態で配置されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
バスバー3p、3nは、それぞれ4個の本体部30を幅方向の両側に連結した基幹部33と、該基幹部33の長手方向の一端に設けた外部端子34p、34nとを有する。図7に示すごとく、正極側のバスバー3pの外部端子34pは、基幹部33からコンデンサ素子2とは反対側へ直角に立ち上がっている。負極側のバスバー3nの外部端子34nは、基幹部33から正極側のバスバー3pへ向かって斜めに立ち上がると共に正極側の外部端子34pと並列配置される。
Each of the bus bars 3p and 3n includes a
そして、図8に示すごとく、バスバー3p、3nにおける基幹部33に連結された4個の本体部30に、それぞれ一つずつコンデンサ素子2が枝分れ部31を介して接続されている。
また、上述したバスバー3p、3nの本体部30の延設方向とは、本体部30における、枝分れ部31との連結部であるハブ部32から基幹部33との連結部へ向かう方向(図8における上方向又は下方向であり、図1、図2における左方向)である。
なお、図示は省略するが、一対のバスバー3p、3nによって並列接続された4個のコンデンサ素子2は、ケース内において樹脂封止されている。そして、一対の外部端子34p、34nを露出させる以外は、バスバー3p、3nも樹脂封止されている。
As shown in FIG. 8, the
Further, the extending direction of the
Although not shown, the four
本例のコンデンサモジュール1は、例えば、直流電源と交流負荷との間において複数のスイッチング素子のスイッチング動作によって電力変換を行う電力変換装置に組み込まれる。上記正極バスバー3pは直流電源における正極端子やハイサイド側のスイッチング素子に電気的に接続される。上記負極バスバー3nは直流電源における負極端子やローサイド側のスイッチング素子に電気的に接続される。
すなわち、バスバー3p、3nの外部端子34p、34nは、上記直流電源やスイッチング素子に、直接的又は間接的に接続される。
The
That is, the
なお、本例においては、コンデンサ素子2を4個有するコンデンサモジュール1の例を示したが、コンデンサ素子2の数は特に限定されるものではない。また、コンデンサ素子2を1個とすることもできる。また、各電極面21p、21nにおける接続部4も6個に限られるものではなく、3個以上であればよい。
In this example, the example of the
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記コンデンサモジュール1においては、バスバー3p、3nがコンデンサ素子2の電極面21p、21nとの接続部4を6個設けてなる。そのため、一方(正極側)のバスバー3pから電流が6個の接続部4に分かれたうえで、一方(正極側)の電極面21pを介してコンデンサ素子2に導入される。そして、コンデンサ素子2内を流れた電流が他方(負極側)の電極面21nを介して6個の接続部4から他方(負極側)のバスバー3nに流れる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the
このとき、電流は最短距離を主に流れる傾向があるため、コンデンサ素子2内における電流経路Iは、図1、図3に示すごとく、主に一方の電極面21pにおける接続部4から他方の電極面21nにおける接続部4へ向かうが、それぞれの電極面21p、21nに6個の接続部4が設けられているため、コンデンサ素子2内において少なくとも6本の主な電流経路Iが構成さる。その結果、コンデンサ素子2の全体に電流を分布させやすくなる。
At this time, since the current tends to flow mainly in the shortest distance, the current path I in the
また、図4に示すごとく、上記最大多角形11の内側にコンデンサ素子2の巻回中心軸Aが存在するように、接続部4が配置されている。このような条件で接続部4が配置されていることにより、電極面21p、21nの全体にわたって、接続部4の分布を広げやすくなる。すなわち、偏った位置に接続部4が形成され難くなる。これにより、一方の電極面21pにおける接続部4から他方の電極面21nにおける接続部4へ向かう電流経路Iが、コンデンサ素子2内の全体にわたって形成されやすくなる。
その結果、コンデンサ素子2における電流集中を防ぎ、コンデンサ素子2の発熱量を抑え、その温度上昇を抑制することができる。
As shown in FIG. 4, the connecting
As a result, current concentration in the
そして、特にコンデンサ素子2に流れる電流の周波数が高くなると、電流がより最短距離を直線的に流れやすくなるが、この場合にも、コンデンサ素子2における電流集中を抑制し、コンデンサ素子2の発熱量が大きくなりすぎることを防ぐことができる。すなわち、高周波電流への適合性に優れたコンデンサモジュール1を得ることができる。
また、電流の周波数が高くなると、その電流経路Iにおけるインピーダンスも高くなるため、発熱量が大きくなるが、この場合にも上記のように電流分布の均等化が図られることによって、コンデンサ素子2の発熱量を効果的に抑制することができる。
In particular, when the frequency of the current flowing through the
Further, when the current frequency is increased, the impedance in the current path I is also increased, so that the amount of heat generation is increased. In this case as well, the current distribution is equalized as described above. The calorific value can be effectively suppressed.
また一方の電極面21pに設けられた各接続部4と、他方の電極面21nに設けられた各接続部4とは、巻回中心軸Aと平行な同一直線上に配置されている。そのため、同一直線上に配置される一対の接続部4間の距離を一定かつ最短とすることができるため、各接続部4間における電流経路Iのインピーダンスを一定かつ最小とすることができる。これにより、コンデンサ素子2内の電流分布をより均等化することができると共に、発熱量をより抑制することができる。
Each connecting
また、図4に示すごとく、電極中心点Bと接続部4とを通る直線上において、電極中心点Bと接続部4との距離d1、d2、d3と、接続部4と電極面21p、21nの外周縁211との距離e1、e2、e3との比が、電極面21p、21nに設けられたすべての接続部4について一定である。そのため、電極面21p、21nにおける接続部4の配置を、電極面21p、21nの全体に均等に分散させやすくなる。そのため、コンデンサ素子2内における電流分布をより均等化しやすくなる。
Further, as shown in FIG. 4, on the straight line passing through the electrode center point B and the
また、図2に示すごとく、直線Cを基準に、線対称となるように6個の接続部4が配置されている。そのため、電極面21p、21nにおける接続部4の配置の均等化を図り、コンデンサ素子2内における電流分布の偏りを効果的に防ぐことができる。
Further, as shown in FIG. 2, six
以上のごとく、本例によれば、コンデンサ素子における電流分布の均等化を図り、発熱量を効果的に抑制することができるコンデンサモジュールを提供すること。 As described above, according to this example, it is possible to provide a capacitor module capable of equalizing the current distribution in the capacitor element and effectively suppressing the heat generation amount.
(実施例2)
本例は、図9に示すごとく、バスバー3p、3nの本体部30の延設方向に直交すると共に電極中心点Bを通過する直線Dを基準に、その両側における電極面21p、21nに配置された接続部4の数を非対称とした例である。
(Example 2)
As shown in FIG. 9, this example is arranged on the electrode surfaces 21p and 21n on both sides of the straight line D that is orthogonal to the extending direction of the
すなわち、電極面21p、21nを、上記直線Dを境にして、バスバー3p、3nの本体部30が延設される側である第1領域201と、その反対側である第2領域202とに分ける。このとき、第1領域201における接続部4の数よりも、第2領域202における接続部4の数の方が多い。本例においては、第1領域201には3個の接続部4が配置され、第2領域202には4個の接続部4が配置されている。
これに伴い、枝分れ部31の数も、第1領域201へ向かうものが3本、第2領域202へ向かうものが4本となる。
その他は、実施例1と同様である。
That is, the electrode surfaces 21p and 21n are divided into the
Accordingly, the number of branching
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合には、バスバー3p、3nの本体部30を流れる電流との兼ね合いも考慮して、コンデンサ素子2内の電流分布をより均等にすることができる。すなわち、バスバーの本体部30に流れる電流の影響によって、第1領域201における接続部4への電流経路の方が、第2領域202における接続部4への電流経路よりも、インダクタンスが小さくなり、電流が流れやすい。すなわち、ハブ部32から第1領域201へ延びる枝分れ部31の方が、ハブ部32から第2領域202へ延びる枝分れ部31よりも、インダクタンスが小さく、電流が流れやすい。
In the case of this example, the current distribution in the
そこで、比較的電流の流れにくい第2領域202における接続部4の数を、比較的電流の流れやすい第1領域201における接続部4の数よりも多くすることによって、両者を流れる電流を均等化することができる。その結果、コンデンサ素子2の電流分布を効果的に均等化することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
Therefore, by increasing the number of
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例3)
本例は、図10に示すごとく、上記実施例2に示した第1領域201と第2領域202とにおいて、電極面21p、21nに配置された接続部4の総面積を異ならせた例である。
すなわち、第1領域201における接続部4の総面積よりも、第2領域202における総面積の方が大きい。ここで、第1領域201における接続部4の総面積とは、第1領域201に配置されたすべての接続部4の面積の総合計であり、第2領域202における接続部4の総面積とは、第2領域202に配置されたすべての接続部4の面積の総合計である。
(Example 3)
As shown in FIG. 10, the present example is an example in which the total areas of the connecting
That is, the total area in the
本例においては、第1領域201と第2領域202とには、それぞれ3個の接続部4を配置してある。そして、第2領域202における3本の接続部4のうちの一つ(中央)の接続部40の面積を他の5つの接続部4よりも大きくしてある。ここで、接続部4の面積とは、接続部4としてのハンダと電極面21p、21nとの接合面積をいう。
また、接続部40に接続される枝分れ部31は、電流方向に直交する断面の面積が、他の枝分れ部31よりも大きい。
なお、第2領域202における接続部4のすべてを均等に大面積としてもよい。
その他は、実施例1と同様である。
In this example, three
Further, the
Note that all of the
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合にも、バスバー3p、3nの本体部30を流れる電流との兼ね合いも考慮して、コンデンサ素子2内の電流分布をより均等にすることができる。すなわち、上述のごとく比較的電流の流れにくい第2領域202における接続部4の総面積を、比較的電流の流れやすい第1領域201における接続部4の総面積よりも大きくすることによって、両者を流れる電流を均等化することができる。その結果、コンデンサ素子2の電流分布を効果的に均等化することができる。
また、上記接続部40に接続される枝分れ部31の断面積を大きくしたことによっても、同様の効果が得られる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
Also in this example, the current distribution in the
Further, the same effect can be obtained by increasing the cross-sectional area of the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施例4)
本例は、図11に示すごとく、第1領域201に配置された接続部4と繋がる枝分れ部31よりも、第2領域202に配置された接続部4と繋がる枝分れ部31を短くした例である。
また、上記のように枝分れ部31の長さを変更したことに伴い、ハブ部32の位置を、第2領域202側へオフセットさせている。すなわち、上記実施例1〜3においては、ハブ部32の中心位置は、コンデンサ素子2の巻回中心軸A(電極中心点B)の位置と略一致しているが、本例においては、ハブ部32の中心位置が巻回中心軸A(電極中心点B)から第2領域202側へずれた位置に配置されている。
その他は、実施例1と同様である。
Example 4
In this example, as shown in FIG. 11, the
Further, as the length of the
Others are the same as in the first embodiment.
本例の場合にも、バスバー3p、3nの本体部30を流れる電流との兼ね合いも考慮して、コンデンサ素子2内の電流分布をより均等にすることができる。すなわち、上述のごとく比較的電流の流れにくい第2領域202における接続部4に接続される枝分れ部31を、比較的電流の流れやすい第1領域201における接続部4に接続される枝分れ部31よりも短くして、その抵抗を小さくすることによって、両者を流れる電流を均等化することができる。その結果、コンデンサ素子2の電流分布を効果的に均等化することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
Also in this example, the current distribution in the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
1 コンデンサモジュール
11 最大多角形
2 コンデンサ素子
21p、21n 電極面
3p、3n バスバー
30 本体部
31 枝分れ部
4 接続部
A 巻回中心軸
DESCRIPTION OF
Claims (8)
上記バスバーは、上記コンデンサ素子の上記電極面との接続部を3個以上設けてなり、
上記3個以上の接続部の少なくとも一部を互いに直線にて結んで形成される多角形のうち、最も面積が大きくなる最大多角形の内側に、上記コンデンサ素子の巻回中心軸が存在するように、上記接続部が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。 A capacitor element formed by winding a metallized film and provided with a pair of electrode surfaces at both ends in the winding axis direction, and a pair of one end connected to the pair of electrode surfaces and an external terminal at the other end A capacitor module having a bus bar,
The bus bar is provided with three or more connecting portions with the electrode surface of the capacitor element,
Among the polygons formed by connecting at least a part of the three or more connecting portions with straight lines, the winding center axis of the capacitor element exists inside the largest polygon having the largest area. The capacitor module is characterized in that the connection portion is disposed on the capacitor module.
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