JP2015026663A

JP2015026663A - フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP2015026663A
Application number: JP2013154162A
Authority: JP
Inventors: 一義小又; Kazuyoshi Komata
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: CN104347271B; CN104347271A; JP6262462B2

Abstract

【課題】誘電体にフィルムを使用し巻き回して両端面にメタリコン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容する一端面に開口部のある有底筒状のケースと、このケースの開口部を封口する封口体と、この封口体に設けた外部電極と、この外部電極と前記メタリコン電極との間を接続する引き出しリードとを有する外部端子付きフィルムコンデンサにあって、フィルムコンデンサの耐湿性と耐振動性を維持しながら、引き出し端子とコンデンサ素子のメタリコン電極との接続のところで発生する接続の不具合を解消させ、大電流を扱えるフィルムコンデンサを得ることを目的としている。【解決手段】引き出しリードのうち少なくともケースの開口部側のメタリコン電極と接続する引き出しリードは、長手方向に折り返されている部分を有することを特徴とするフィルムコンデンサを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルムコンデンサに関する。特に外部端子付きフィルムコンデンサに関する。

外部端子付きフィルムコンデンサは、フィルムコンデンサのうちで、コンデンサ素子をケース内に収納し、開口部を外部端子付き封口体で封口したコンデンサである。
フィルムコンデンサのコンデンサ素子は、フィルムを誘電体として使用しもので、巻き回したもので、巻きの両端面に亜鉛、銅またはアルミニウムなどの金属をメタリコンにより付着させ、素子外部電極（以下メタリコン電極と呼ぶ）を形成している。

近年、環境への配慮から、省エネルギー化、高効率化に適したインバータ回路が採用され、このインバータ回路の使用電圧が高いことから、コンデンサのなかでも、フィルムコンデンサを採用する傾向がある。特に車載等の移動体の用途では、耐湿性や耐振動性など使用される条件が、広い温度範囲で長期にわたり求められるようになってきた。
そのため、引き出し端子の先の部分を外部端子として使用する代わりに、特許文献１には、ケースの開口部に封口体を設けて耐湿性を改善させ、またこの封口体に外部端子を設けて、引き出し端子と接続することにより耐振動性を改善する技術が開示されている。

特開２０１１−７７２８２号公報

しかし、大電流を扱う場合、コンデンサが大型化するため、コンデンサ素子の重量が重くなる。そのため、引き出しリードとコンデンサ素子のメタリコン電極との接続部分にストレスがかかりやすく、接続部分の接続抵抗が増加しやすくなり、発熱問題を生じやすい。

本発明は、外部端子付きフィルムコンデンサの耐湿性と耐振動性を維持しながら、コンデンサ素子のメタリコン電極と引き出し端子との接続のところで発生する接続の不具合を解消して、大電流を扱えるフィルムコンデンサを得ることを目的にしている。

上記課題を解決するために、下記のフィルムコンデンサを提供する。
（１）誘電体にフィルムを使用し電極と共に積層して巻き回し両端面にメタリコン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容する一端面に開口部のある有底筒状のケースと、このケースの開口部を封口する封口体と、この封口体に設けた外部電極と、この外部電極と前記メタリコン電極との間を接続する引き出しリードとを有するフィルムコンデンサにあって、前記メタリコン電極間の方向が前記ケースの深さ方向となるように、前記コンデンサ素子を前記ケース収納し、前記引き出しリードのうち少なくとも前記ケースの開口部側のメタリコン電極と接続する前記引き出しリードは、長手方向に折り返されている折り返えし部分を有することを特徴とするフィルムコンデンサ。
（２）前記コンデンサ素子を二個重ねて、電気的に並列に接続して前記ケースに収納し、前記コンデンサ素子の向かい合った側とは反対側の前記メタリコン電極とそれぞれ接続する前記引き出しリードは、外部電極のところで接続されていることを特徴とする（１）のフィルムコンデンサ。
（３）前記折り返えし部分が、つづら折りであることを特徴とする（１）または（２）のフィルムコンデンサ。
（４）前記折り返えし部分が、バネ状であることを特徴とする（１）、（２）、または（３）のフィルムコンデンサ。
（５）前記折り返えし部分に、長手方向にスリットが設けられていることを特徴とする（１）、（２）、（３）または（４）のフィルムコンデンサ。

本発明の引き出しリードに設けた長手方向の折り返しにより、外部端子付きフィルムコンデンサの耐湿性と耐振動性を維持しながら、引き出しリードとコンデンサ素子のメタリコン電極との接続部分にかかるストレスを軽減し、引き出し端子とコンデンサ素子のメタリコン電極との接続のところで発生する接続の不具合を解消して、大電流に耐える外部端子付きフィルムコンデンサを提供することができる。

本発明に係るフィルムコンデンサの断面図を模式的に示している。本発明に係るフィルムコンデンサの別例の断面図を模式的に示している。本発明に係るフィルムコンデンサの別例の断面図を模式的に示している。本発明に係るフィルムコンデンサの別例の断面図を模式的に示している。本発明に係るフィルムコンデンサの引き出しリードの部分の別例の斜視図を模式的に示している。

本発明に述べるコンデンサ素子は、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等のフィルム表面に、アルミニウム、銅、または亜鉛などの金属または合金を蒸着などにより金属化したフィルムや、前記金属の箔を、フィルムを介して重ねて巻き回し、巻きの両端面に亜鉛、銅、アルミニウムなどの金属を溶射し、メタリコン電極を設けた一般的なものである。断面形状は巻回した場合は円形、それをつぶした場合は偏平形となるが、偏平形の方がその側面が平面となり収納効率、放熱性が向上する。

本発明のメタリコン電極は、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、はんだ等の金属または合金からなり、溶射によって形成されたコンデンサ素子の端面に設けた電極で、一般的にフィルムコンデンサに使用しているものが使用できる。場合によっては、メタリコン電極の表面にめっきを施してもよい。

本発明のケースは、一端面に開口部のある有底筒状の容器で、一般的にフィルムコンデンサに使用しているもので、プラスチックまたは金属により形成することができる。プラスチックであれば、たとえば、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系、ポリカーボネート系、またはポリフェニレンスルフィド系などの樹脂を用いることができる。金属であれば、たとえば、アルミニウム、マグネシウム、鉄、ステンレス、銅またはそれらの合金などを用いることができる。

本発明の封口体は、ケースの開口部を封止するもので、ケースの開口部に接着、固着または融着されるものである。

本発明の外部端子は、外部との接続用の一対の端子で、封口体を貫通する。形状は、単純な柱状体のほか、封口体からぬけないように、封口体のコンデンサ素子側表面と接するように柱状体の胴部に鍔部を設けてもよい。そして、この鍔部と、封口体の外表面と接する側に設けた留め具とで封口体を挟むようにすると、外部端子が封口体に固定される。留め具はたとえば柱状体の胴部に設けた溝部等の所に差し込まれる。また、外部機器とは、ボルトにより接続できるような、外部端子の胴部の鍔部とは反対側に設けたネジ加工部等により接続される。
外部端子本体の材質としてはたとえば、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス、燐青銅等の金属または合金からなるもの、表面に錫、はんだ等をめっきする場合もある。胴部は、直径が１ｍｍから３０ｍｍ程度の柱状形でその大きさは流れる電気量により決定する。胴部または鍔部の外周形は、多角形または非円形とすると、外部端子の軸方向に回転を防止するために好ましい。最終的には注入される絶縁樹脂により鍔部の外周が充填により回転が固定される。一般的には６角形または４角形で、楕円形、波状の円形でもよい。鍔部がない場合には、胴部の外周形特に封口体部分またはそれよりケース内側が多角形または非円形とすると、外部端子の軸方向に回転するのを防止するために好ましい。

本発明の引き出しリードは、外部端子とメタリコン電極との間を電気的に接続するもので、外部端子からメタリコン電極に至る方向が長手方向となる。銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス、燐青銅等の変形可能な金属の箔、薄板が使用でき、はんだ接続、溶接、圧接可能なものが使用できるが、特に電気的良導体として銅または銅合金が好ましく、表面に錫やはんだ等のめっき設けてもよい。また接続部分以外の部分を絶縁物で被覆することもある。また、引き出しリードのうち少なくともケースの開口部側のメタリコン電極と接続する引き出しリードには、長手方向に折り返えす折り返えし部分を設ける。長手方向に折り返えすとは、折り目の線が引き出しリードの幅方向にできることになる。この折り返えし部分が、バネ状であると、変形しやすくなり好ましい。また、折り返えし部分において引き出しリードの長手方向にスリットを一つまたは複数設けると、上記のバネ弾性方向とは直角方向にも変形しやすくなり好ましい。
また特に、ケースの開口部側のメタリコン電極と接続する引き出しリードは、外部端子とメタリコン電極との間隔が狭いため、引き出しリードの長さが短くなりやすい。そのためこの折り返し部分を、つづら折りにすると引き出しリードの長さがより長くなり、フィルムコンデンサ内の変形を緩和しやすくなり好ましい。また、この部分がバネ状であると、引き出しリードがメタリコン電極を押すようにすることが可能で、この点で引き出しリードとメタリコン電極との接続が安定し好ましい。

本発明のスリットは、引き出しリードの折り返されている部分に設けるすき間で、引き出しリードの長手方向に長いすき間である。スリットの幅は、０．２ｍｍから２ｍｍ程度で、狭いと変形時にすき間が接触しやすくなり、広いと電流が制限されやすくなる。スリットの数は、一本以上複数設ける。数が多いほど横の変形に対して追従性が向上するが、数が多いほど電極断面積が減少するため流れる電流が制限されやすくなる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るフィルムコンデンサの断面図を模式的に示している。
一方の端面に開口部を有するケース１内に、一つのコンデンサ素子２を収納し、開口部を封口体３で封口した構造になっている。
コンデンサ素子２は、巻きの両端面にメタリコン電極４を設けていて、一方のメタリコン電極４がケース１の開口部側で、もう一方のメタリコン電極４がケース１の内底側となるように、ケース１内に収納している。
引き出しリード５は、短冊状の変形可能な金属の箔または薄板で、封口体３に設けた外部端子６とメタリコン電極４とを電気的につないでいる。ケース１の内底側のメタリコン電極４と接続する引き出しリード５は、ケース１の開口部側のメタリコン電極４と接触しないように、あいだに絶縁性のスペーサー７を設けている。また、ケース１の開口部側のメタリコン電極４と接続する引き出しリード５は、長手方向に折り返す折り返し部分５ａを設ける。この折り返しは３ヶ所で、全体としてはつづら折りとなっている。この折り返しが、バネ状であって、コンデンサとして組み立て後に折り返し部分５ａが少し圧縮した状態で変形させておくと、外部端子６と引き出しリード５との接続、特にメタリコン電極４と引き出しリード５との接続が圧縮した状態となり接続が安定しその点で好ましい。
また、封口体３に設けた注入孔８より、ケース１内部に絶縁樹脂９を注入し固化させている。
絶縁樹脂９は、コンデンサの絶縁充填材で、一般的にフィルムコンデンサの充填用に使用しているものが使用でき、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂にフィラー等を混ぜたものである。フィラーとしては、珪素、チタン、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、マグネシウム等の水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、これらの複合物などが使用できる。必要があれば、難燃剤、酸化防止剤を添加してもよい。
特に大電流を扱う場合、コンデンサ素子１が大型化するため、使用温度の寒暖により各材料間の熱膨張の差がより大きくなるため、絶縁樹脂９はエポキシ樹脂よりもやわらかいウレタン樹脂またはエポキシ変成ウレタン樹脂などが好ましい。

図２は、本発明に係るフィルムコンデンサの別例の断面図を模式的に示している。
図１との違いは、ケース１の内底側のメタリコン電極４と接続する引き出しリード５において、メタリコン電極４と接続近傍で長手方向に折り返す折り返し部分５ａを設けることで、ケース１の内底側のメタリコン電極４とそれと接続する引き出しリード５との間の接続において接続ストレスを軽減しすることができる。

図３は、本発明に係るフィルムコンデンサの別例の断面図を模式的に示している。
一方の端面に開口部を有するケース１内に、二つのコンデンサ素子２を収納し、開口部を封口体３で封口した構造になっている。
二つのコンデンサ素子２は並列接続となっていて、メタリコン電極４間方向に縦に積み上げられている。それにより、メタリコン電極４の内側同士と外側同士を同じ極としてそれぞれ外部端子６と接続している。
特に、ケース１の開口部側のメタリコン電極４と接続する引き出しリード５は、つづら折り状にした長手方向に折り返えす折り返えし部分５ａを設ける。
ケース１の開口部側のメタリコン電極４と接続する引き出しリード５と、ケース１の内底側のメタリコン電極４と接続する引き出しリード５とは、外部端子６と接続する部分で互いに反対方向から外部端子６と接続している。この方が、電流が集中しにくく好ましい。また、このふたつの引き出しリード５は一体的なものであったほうが、外部端子６と別々に接続させる必要がない点と、部品点数削減の点で好ましい。

図４は、本発明に係るフィルムコンデンサの別例の断面図を模式的に示している。
図３との違いは、ケース１の内底側のメタリコン電極４と接続する引き出しリード５において、メタリコン電極４と接続近傍で長手方向に折り返す折り返し部分５ａを設けていることで、この構造のほうが、ケース１の内底側のメタリコン電極４とそれと接続する引き出しリード５との間の接続において接続ストレスを軽減しすることができる。
また、メタリコン電極４の内側同士を同じ極としている引き出しリード５において、外部端子６と接続する近傍で、長手方向に折り返す折り返し部分５ａを設けていることで、この構造のほうが、メタリコン電極４とそれと接続する引き出しリード５との間の接続において接続ストレスを軽減しすることができる。

図５は、本発明に係るフィルムコンデンサの引き出しリードの部分の別例の斜視図を模式的に示している。
引き出しリード５のうち、ケースの開口部側のメタリコン電極と外部端子６との接続用のものを示していて、引き出しリード５の折り返しは、つづら折りを示している。そして、この折り返し部分で引き出しリード５の長手方向にスリット１０が設けられている。

１…ケース、２…コンデンサ素子、３…封口体、４…メタリコン電極、５…引き出しリード、５ａ…折り返えし部分、６…外部端子、７…スペーサー、８…ケース、９…絶縁樹脂、１０…スリット

Claims

誘電体にフィルムを使用し電極と共に積層して巻き回し両端面にメタリコン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容する一端面に開口部のある有底筒状のケースと、このケースの開口部を封口する封口体と、この封口体に設けた外部電極と、この外部電極と前記メタリコン電極との間を接続する引き出しリードとを有するフィルムコンデンサにあって、前記メタリコン電極間の方向が前記ケースの深さ方向となるように、前記コンデンサ素子を前記ケース収納し、前記引き出しリードのうち少なくとも前記ケースの開口部側のメタリコン電極と接続する前記引き出しリードは、長手方向に折り返されている折り返えし部分を有することを特徴とするフィルムコンデンサ。
前記コンデンサ素子を二個重ねて、電気的に並列に接続して前記ケースに収納し、前記コンデンサ素子の向かい合った側とは反対側の前記メタリコン電極とそれぞれ接続する前記引き出しリードは、外部電極のところで接続されていることを特徴とする請求項１のフィルムコンデンサ。
前記折り返えし部分が、つづら折りであることを特徴とする請求項１または２のフィルムコンデンサ。
前記折り返えし部分が、バネ状であることを特徴とする請求項１、２または３のフィルムコンデンサ。
前記折り返えし部分に、長手方向にスリットが設けられていることを特徴とする請求項１、２、３または４のフィルムコンデンサ。