JP2013171995A - コンデンサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のコンデンサを組み込んだコンデンサユニットにあって、外部端子間の接続が容易で、放熱性に優れたコンデンサユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】 外周面に位置決め用の突起を設けた筒状ケースにコンデンサ素子を収納した複数のコンデンサと、それらのコンデンサがそれぞれ貫入する貫通孔を有しその貫通孔の周辺部分で前記位置決め用の突起を挟み込む２枚の取付板とを有するコンデンサユニットを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のコンデンサを組み込んだコンデンサユニットに関するものである。

電力半導体素子を用いた半導体電力変換装置などの直流フィルタ回路には、アルミ電解コンデンサやフィルムコンデンサなどの平滑用コンデンサが接続される。
使用されるコンデンサは、印加電圧、必要静電容量、リプル電流、寿命などから選定され、大電力の半導体電力変換装置では、複数のコンデンサが直列／並列に接続される。
そしてこの接続例として、特許文献１には、コンデンサを立てて横にならべる方法で、コンデンサの筒状ケース胴部に、環状の取付金具を設け、個々に、取付板にネジ止めする従来例と、その改善のために、コンデンサの外部端子のある上部端面と筒状ケースの底端面とをゴム板付き絶縁板とゴム板付き取付板とで一括して挟み込み、保間部材で保間しながら固定する方法が記載されている。そして、各コンデンサの外部端子は、それぞれ接続導体（以下、バスバー）により結線されていること記載されている。

特許文献１の従来例と同様な構成として、図４は、コンデンサ取付を示す正面図であり、バスバーによる配線を行う前の状態を示している。コンデンサ１には金属製の取付脚１０が、締付ネジ１１を締め付けることで装着されるが、外部端子３とバスバーの取り付け位置を合せる必要があり、コンデンサ１を軸方向に回転させ、別に用意した冶具を用いて外部端子３の位置を調整しながら、締付ネジ１１を締め付ける。
その後、取付脚１０の取付部１２を取付基板１３にネジ止めすれば、コンデンサを固定出来るが、この後、コンデンサの外部端子３にバスバー配線するに当たり、バスバーの取付穴と外部端子３の位置を合せる必要があることより、取付部１２は一旦仮止めとし、バスバーを仮止めするなどして、外部端子３の位置を調整してから本締めとする必要がある。以上の通り、図４の固定方法は煩雑であり、特にコンデンサ数が多い場合では組み付けに長時間を要する。特に、コンデンサの数が増え、３列以上になると、中央のコンデンサの取付脚の締付ネジの締め付けは、ドライバが入れにくくなり容易でなくなりやすい。

また、その改善である特許文献1の取付構造を、図５に示すように、絶縁板１４、ゴム板１５ａと取付基板１３、ゴム板１５ｂで、一括してコンデンサ１をこれらの平板で挟む構造であり、保間部材９で保間しながらネジ１６により締め付けられる。

実開平７−２２５３６号公報

しかし、特許文献１のような、コンデンサの上下端部を平板で挟み込む方法では、以下の欠点がある。
１）平板のうち、コンデンサ底面側の取付板は金属板でも構わないが、外部端子のある上部端面側の絶縁板は、バスバー側にあるため絶縁性が大である必要がある。しかし高絶縁の絶縁板は高価である。
２）大型の半導体電力変換装置では電圧が高く、例えば１０００ＶＤＣを超える場合もある。従って、硬質板とゴム板は耐トラッキング性（火花放電に対する耐電圧特性）が高い材質である必要が有り高価となる。
３）ゴム板のゴムの劣化を考慮する必要がある。
４）組付け寸法に関し、硬質板とゴム板の厚さの分、大きくなる。
５）ゴム板および絶縁板は熱抵抗が大きい（熱伝導性が低い）。また上下を板で覆う構造のため自然対流、風冷の効果を得にくい。

本発明は、上記問題点を解決するもので、具体的には、組立容易、安価、小体積にて、自然対流、風冷を阻害しないコンデンサ固定方法を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するために、下記のコンデンサユニットを提供するものである。
（１）外周面に位置決め用の突起を設けた筒状ケースにコンデンサ素子を収納した複数のコンデンサと、それらのコンデンサがそれぞれ貫入する貫入孔を有しその貫入孔部分で前記位置決め用の突起を挟み込む２枚の取付板とを有するコンデンサユニット。
（２）外周面に位置決め用の突起を設けた筒状ケースにコンデンサ素子を収納した複数のコンデンサと、それらのコンデンサをそれぞれ貫入する貫入孔を有しその貫入孔部分で前記位置決め用の突起を挟み込む２枚の取付板と、その取付板のあいだを保間しながら固定する保間部材とを有するコンデンサユニット。
（３）外周面に位置決め用の突起を二カ所設けた筒状ケースにコンデンサ素子を収納した複数のコンデンサと、それらのコンデンサがそれぞれ貫入する貫通孔を有しその貫通孔の周辺部分で前記位置決め用の突起ともう一カ所設けた突起を外側から挟み込む２枚の取付板とを有する（１）または（２）のコンデンサユニット。

複数のコンデンサを組み込んだコンデンサユニットにあたって、本願構造により、外部端子間の接続が容易で、放熱性に優れたコンデンサユニットを提供することができる。

本発明の実施の形態を示す取付板を示している。 本発明の実施の形態を示すコンデンサユニットの一部断面図を示している。 本発明の別の実施の形態を示すコンデンサユニットの一部断面図を示している。 本発明の別の実施の形態を示すコンデンサユニットの一部断面図を示している。 従来のコンデンサユニット構造例を示す正面図を示している。 従来のコンデンサユニットの別の構造例を示す一部断面図を示している。

本発明に述べるコンデンサは、フィルムコンデンサ、アルミ電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなどであり、特に限定しないが、半導体電力変換装置の直流フィルタ回路ではアルミ電解コンデンサまたはフィルムコンデンサが一般的に使用される。

本発明に述べる筒状ケースは、開放端部と底部と側面部とを有する筒状体で、内部にコンデンサ素子を収容する。また、開放端部は、外部端子を貫通させた封口板で封口する。
断面は、円、楕円、長円、長方形など特に限定なく使用できる。また、材質としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属、またはプラスチックが使用できる。

本発明に述べる位置決め用の突起は、筒状ケースの側面部（胴部）の外周面に設ける突起で、リング状または間欠的なリング状に設け、全体的には取付板と平行に設ける。位置決め用の突起の断面形状は、長方形、台形、半円、半楕円、それらの類似の形状またはそれらの組み合わせとなる。
また、取付板と平行に設けるこの位置決め用の突起は、１列または２列で設ける。

本発明に述べる取付板は、複数のコンデンサを同時に保持する板で、２枚一組で用いる。材質としては、金属板、プラスチック板、樹脂含侵の積層板またはそれらの組み合わせが使用できる。
また、取付板間側の特に位置決め用の突起と接触する部分に、絶縁用の絶縁層もしくは絶縁シートまたは、挟み込み安定用のゴム弾性層もしくはゴム弾性シートを設けてもよい。また、軽量でも硬度を得るために、ボス加工、縁部の折り曲げ加工などの強度加工をおこなってもよい。
また、２枚一組の取付板には、同じ位置に、コンデンサがそれぞれ貫入する貫入孔を有している。貫入孔の直径は、コンデンサに設けた位置決め用の突起の外径よりも小さく、かつ、本突起以外のコンデンサの外径よりも大きい大きさとする。貫通穴は、単に打ち抜いた孔でも良いが、内壁に傾斜を付け、位置決め用の突起との当接面が勘合するようにしても良い。
二枚の取付板で、位置決め用突起を挟む方法は限定しないが、ボルトネジで締め付ける方法が
好適である。この場合、二枚の取付板の両方にボルトネジが貫通する穴を設け、ボルトネジおよびナットで締め付けても良いが、一方の取付板を、タッピングとすれば、ネジ締め時にナットを固定する必要がなく、締付作業が取付板の一方面からだけとなり好適である。
また、少なくとも一方の取付板には、必要に応じて、たとえば外部装置との固定のための取付穴等の固定手段を有している。
位置決め用の突起が１列の場合は、その突起の側面と反対側の側面から挟み込む。
位置決め用の突起が２列の場合は、位置決め用の突起ともう一方の突起の外側から挟み込む。突起が二列の場合、取付板の間隔を広く出来、ユニット剛性が増すことより、耐振性が必要な
場合に好適である。
なお、少なくとも一方の取付板がばね弾性を有していると、位置決め用の突起に対して安定した挟み込みが得られて好ましい。ただし、装置に装着する側の取付板があまりばね弾性を有しすぎると、装置が振動したときに、それ以上に過度に振動しやすくなり好ましくない。従って、取付板の組み合わせとしては、装置に装着する側の取付板は、ばね弾性が相対的に少なく、もう一方の取付板は、ばね弾性が相対的に大きいのが好ましい。取付板の構成物の比率を変えるほか、金属板と樹脂含侵の積層板との組み合わせや、取付板の厚さの厚いものと薄いものとの組み合わせなど特に限定なく組み合わせられる。

本発明に述べる保間部材は、取付板間のスペーサーとして用いるもので、金属、プラスチックなど材質は限定しない。形状も限定しないが、円筒形とし、二枚の取付板を締め付けるボルトネジが通る構造が好適である。保間部材を用いることでユニット剛性が増す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態を示す、取付板を示している。取付板５には、コンデンサを差し込んで挟み込むための貫通穴６を複数マトリックス状に設けている。また、この貫通穴６のあいだまたは取付板の周辺にはコンデンサを固定するための複数のネジ用孔７を設けている。また、この取付板５は２つ一組で用いるが、少なくとも一方の取付板５には、適宜、取付穴等の固定手段１７を設けている。

図２は、本発明の実施の形態を示す、バスバーによる配線を行う前の状態を示している。コンデンサ１は、開放端部を有する筒状ケース２内にコンデンサ素子を収納し、開放端部に設けた絶縁性の封口板で封口している。その封口板には外部端子３を設けている。筒状ケース２は、アルミニウム製であり、胴部の外周面を水平に一週するリング状の位置決め用突起４が設けてある。ここでコンデンサ１は、外部端子３―筒状ケース２間が絶縁されているので、取付板５は、金属製を採用出来、３．２ｍｍ厚の鉄板である。取付板５には、位置決め用突起４より小さく、コンデンサ１の胴部より大きな直径の貫通穴６が設けられている。取付板５ａは上から、取付板５ｂは下からコンデンサ１を通し位置決め用突起４を挟む。また、取付板５にはネジ用貫通孔７ａ、取付板５ｂにはネジ用タッピング孔７ｂが設けられ、ボルトネジ８により締め付け、コンデンサ１を固定している。

図３は、本発明の実施の形態を示す別の実施例を示す。基本構造は図１と等しいが、保間部材９を介してボルトネジ８を締め付けている。
取付板５は、０．８ｍｍ厚の鉄板を用いている。薄いためボルトネジ８の締め付けにより取付板５は若干撓むが、保間部材９により撓みを防止している。
また、保間部材８の高さは、若干短くしても良い。この場合、各コンデンサの位置決め用突起４の寸法にばらつきがあっても取付板５が撓むことで正常に取り付けられる。
また保間部材９を使用することでユニット全体の剛性が増す。

図４は本発明の実施の形態を示す別の実施例を示す。基本構造は、図２と等しいが、コンデンサ胴部には、二列の位置決め用突起４が設けてある。この場合、取付板５ａと取付板５ｂとの間隔を広くとることが出来、ユニットの剛性が増すとともに振動に対するコンデンサ１がぶれ難く、耐振性が必要な用途に好適である。

１…コンデンサ、２…ケース、３…外部端子、４…位置決め用突起、５、５ａ、５ｂ…取付板、６…貫通穴、７…ネジ用孔、７ａ…ネジ用貫通孔、７ａ…ネジ用タッピング孔、８…ボルトネジ、９…保間部材、１０…取付脚、１１…保間部材、１２…取付部、１３…取付基板、１４…絶縁板、１５、１５ａ、１５ｂ…ゴム板、１６…ネジ、１７…取付穴等の固定手段

Claims (3)

1. 外周面に位置決め用の突起を設けた筒状ケースにコンデンサ素子を収納した複数のコンデンサと、それらのコンデンサがそれぞれ貫入する貫通孔を有しその貫通孔の周辺部分で前記位置決め用の突起を挟み込む２枚の取付板とを有するコンデンサユニット。
2. 外周面に位置決め用の突起を設けた筒状ケースにコンデンサ素子を収納した複数のコンデンサと、それらのコンデンサがそれぞれ貫入する貫通孔を有しその貫通孔の周辺部分で前記位置決め用の突起を挟み込む２枚の取付板と、その取付板のあいだを保間しながら固定する保間部材とを有するコンデンサユニット。
3. 外周面に位置決め用の突起を二カ所設けた筒状ケースにコンデンサ素子を収納した複数のコンデンサと、それらのコンデンサがそれぞれ貫入する貫通孔を有しその貫通孔の周辺部分で前記位置決め用の突起ともう一カ所設けた突起を外側から挟み込む２枚の取付板とを有する請求項１または請求項２のコンデンサユニット。

Images