JP2016012654A - Film capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルムコンデンサに関する。 The present invention relates to a film capacitor.
フィルムコンデンサのコンデンサ素子は、フィルムに蒸着により薄膜金属電極を設けたものを、巻回または積層したもので、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(溶射)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。
このようなコンデンサにおいて、等価直列抵抗を低減して低損失・低発熱なコンデンサにする改善として、蒸着膜の導電値を向上させるために蒸着膜厚を厚くすると、コンデンサ素子のセルフヒーリング性が低下し、コンデンサ素子の耐圧性が低下してしまう。そのため、特許文献1には、蒸着膜厚は厚くせず、コンデンサ素子のメタリコン電極までの距離を短くする方法として、ひとつのコンデンサ素子を分割して、少なくとも二つのコンデンサ素子を並列に接続する方法が記載されている。
しかし、コンデンサ素子を並列に接続すると、コンデンサ保証周波数領域(1kHz〜10kHz)では問題ないが、高周波領域(20KHz〜)では並列共振により、並列共振点でのインピーダンスと等価直列抵抗が高くなりやすいとともに、コンデンサ内部の並列回路内に還流電流が流れ、そのために発熱大となるという問題が発生しやすい。
そのため、特許文献2では、コンデンサ素子同士は電気的に並列に接続されていて、そのコンデンサ素子の向かい合ったメタリコン電極は、厚さ50μmのポリエステルシートにより互いに直接接触せずに離れていて、それぞれ別々に引き出し端子と接続し、その引き出し端子は、ケースの開口部側でお互いが接続する方法が提案されている。
Capacitor elements of film capacitors are made by winding or laminating films with thin film metal electrodes provided by vapor deposition. Metals such as zinc, copper or aluminum are attached to both end surfaces by metallicon (spraying), and the outside of the element An electrode (hereinafter referred to as a metallicon electrode) is formed.
In such a capacitor, the self-healing property of the capacitor element decreases when the deposited film thickness is increased to improve the conductivity value of the deposited film as an improvement to reduce the equivalent series resistance to reduce the loss and heat. As a result, the pressure resistance of the capacitor element decreases. For this reason,
However, when capacitor elements are connected in parallel, there is no problem in the capacitor guaranteed frequency region (1 kHz to 10 kHz), but in the high frequency region (20 KHz to), the impedance at the parallel resonance point and the equivalent series resistance are likely to increase due to parallel resonance. The problem is that a return current flows in the parallel circuit inside the capacitor, which causes a large amount of heat generation.
Therefore, in
しかし、コンデンサ素子の向かい合ったメタリコン電極間が、厚さが均一なポリエステルシートにより離され、向かい合ったメタリコン電極にはそれぞれ別々に引き出し端子と接続し、その引き出し端子は、ケースの開口部側でお互いが接続すると、接続された引き出し端子分だけメタリコン電極間の間隔が長くなる。そのために、上下のコンデンサ素子が巻き軸上に揃わず傾くため、製造ロット間で電極間距離が揃わず並列共振が起きやすいものが生じる。また、ケース内で上下のコンデンサ素子が傾くため、引き出し端子が絶縁シートを介してもケースと近接することになり、ケースが金属の場合、取付脚を固定する為の外から締付圧力やケース挿入時の衝突により引き出し端子と絶縁シートが局部的に弱点部となりショートしやすくなる。 However, the opposing metallicon electrodes of the capacitor element are separated by a polyester sheet having a uniform thickness, and the opposing metallicon electrodes are connected separately to the lead terminals, and the lead terminals are connected to each other on the opening side of the case. When the is connected, the interval between the metallicon electrodes becomes longer by the amount of the connected lead terminals. For this reason, since the upper and lower capacitor elements are not aligned on the winding axis and are inclined, the inter-electrode distances are not uniform between the production lots, and there is a possibility that parallel resonance is likely to occur. In addition, since the upper and lower capacitor elements are tilted inside the case, the lead-out terminal will be close to the case even with an insulating sheet. If the case is made of metal, tightening pressure and case from the outside to fix the mounting legs Due to the collision at the time of insertion, the lead-out terminal and the insulating sheet become weak points locally and are easily short-circuited.
本発明は、上下のコンデンサ素子間の傾きを抑え、並列コンデンサの共振点のインピーダンスと等価直列抵抗の増加を低減して、フィルムコンデンサ内部の並列回路内に流れる還流電流を抑え、フィルムコンデンサの発熱を抑制することを目的としている。 The present invention suppresses the inclination between the upper and lower capacitor elements, reduces the impedance of the parallel capacitor resonance point and the increase in equivalent series resistance, suppresses the reflux current flowing in the parallel circuit inside the film capacitor, and generates heat of the film capacitor. The purpose is to suppress.
本発明は、上記の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ものである。
(1)金属化フィルムを使用し巻き回して筒形とし、両端面にメタリコン電極を設けた二個のコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を巻き軸方向に重ねて収容する上端面に開口部のある有底筒状のケースと、前記メタリコン電極に接続する引き出し電極とを有し、前記コンデンサ素子同士は電気的に並列に接続されていて、そのコンデンサ素子の向かい合った前記メタリコン電極は、高さの高い部分と低い部分のあるセパレータを介して離れていて、そのセパレータの高さの低い部分で、それぞれ別々に前記引き出し電極と接続し、その引き出し電極は、前記ケースの開口部側でお互いが接続されているフィルムコンデンサ。
(2)前記スペーサーには、少なくとも中心部分に貫通孔を設けた(1)のフィルムコンデンサ。
(3)前記スペーサーの部分的に厚さの厚い部分がラミネート部分である(1)または(2)のフィルムコンデンサ。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following film capacitor.
(1) Two capacitor elements having a metallized electrode provided on both end faces and having an opening on the upper end face that accommodates the capacitor elements stacked in the winding axis direction are wound using a metallized film to form a cylindrical shape. A bottomed cylindrical case and a lead electrode connected to the metallicon electrode, wherein the capacitor elements are electrically connected in parallel, and the metallicon electrode facing the capacitor element has a height The separator is separated by a separator with a high part and a low part, and the separator is connected to the lead electrode separately at the low part of the separator, and the lead electrodes are connected to each other on the opening side of the case. Film capacitor.
(2) The film capacitor according to (1), wherein the spacer is provided with a through hole at least in a central portion.
(3) The film capacitor according to (1) or (2), wherein a partially thick portion of the spacer is a laminate portion.
本発明によれば、両端面にメタリコン電極を設けた二個のコンデンサ素子を巻き軸方向に重ねて、上端面に開口部のある有底筒状のケースに収容するフィルムコンデンサにあって、コンデンサ素子同士を電気的に並列に接続するのに、厚さの厚い部分と薄い部分のあるスペーサーを介して離れていて、そのスペーサーの厚さの薄い部分で、それぞれ別々に前記引き出し端子と接続し、その引き出し端子は、前記ケースの開口部側でお互いが接続するので、上下のコンデンサ素子間の傾きを抑えることができ、並列コンデンサの共振点のインピーダンスと等価直列抵抗の増加を十分低減することができるため、フィルムコンデンサ内部の並列回路内に流れる還流電流を抑え、フィルムコンデンサの発熱を抑制することができる。 According to the present invention, there is provided a film capacitor in which two capacitor elements provided with metallicon electrodes on both end surfaces are stacked in the winding axis direction and accommodated in a bottomed cylindrical case having an opening on the upper end surface. To electrically connect the elements in parallel, they are separated by a spacer having a thick part and a thin part, and the thin part of the spacer is connected to the lead terminal separately. Since the lead terminals are connected to each other on the opening side of the case, the inclination between the upper and lower capacitor elements can be suppressed, and the increase in the impedance of the parallel capacitor resonance point and the equivalent series resistance can be sufficiently reduced. Therefore, the reflux current flowing in the parallel circuit inside the film capacitor can be suppressed, and the heat generation of the film capacitor can be suppressed.
本発明のメタリコン電極は、コンデンサ素子の電極の端部に接続する素子外部電極で、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たものが使用できる。 The metallicon electrode of the present invention is an element external electrode connected to the end of the electrode of the capacitor element, and can be prepared by attaching a metal such as zinc, copper, or aluminum by metallicon.
本発明のコンデンサ素子は、フィルムに蒸着により薄膜金属電極を設けたものを巻回し、その両端面には、金属をメタリコンにより付着させた素子外部電極(メタリコン電極)が形成されている。フィルムは、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等を使用でき、金属箔や薄膜金属の金属としては、アルミニウム、銅、亜鉛またはそれらの合金などが使用できる。
断面形状は円形、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。
In the capacitor element of the present invention, a thin film metal electrode provided by vapor deposition is wound on a film, and element external electrodes (metallicon electrodes) in which metal is attached by metallicon are formed on both end faces. As the film, polyethylene terephthalate, polypropylene or the like can be used, and as the metal of the metal foil or thin film metal, aluminum, copper, zinc or an alloy thereof can be used.
The cross-sectional shape is circular, and when it is crushed, it becomes a flat shape. However, the flat shape has a flat side surface, which improves storage efficiency and heat dissipation.
本発明のケースは、上端面に開口部のある有底筒状の一般的にフィルムコンデンサに使用できる容器で、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。
ケース内には、コンデンサ素子を設け、その多くは絶縁樹脂等で充填する。絶縁樹脂は、一般的にフィルムコンデンサの充填用に使用している絶縁材料で、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。
The case of the present invention is a bottomed cylindrical container having an opening on the upper end surface and generally usable for a film capacitor, and can be formed of plastic or metal. If it is a plastic, for example, a resin such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycarbonate, or polyphenylene sulfide may be used. As long as it is a metal, for example, aluminum, magnesium, iron, stainless steel, copper, or an alloy thereof can be used.
A capacitor element is provided in the case, most of which is filled with an insulating resin or the like. Insulating resin is an insulating material generally used for filling film capacitors, and is made by mixing a filler or the like with a resin such as epoxy resin or urethane resin. As the filler, hydroxides such as silicon, titanium, aluminum, calcium, zirconium, and magnesium, oxides, carbides, nitrides, and composites thereof can be used. If necessary, a flame retardant and an antioxidant may be added.
本発明の引き出し端子は、メタリコン電極に接続し外部に引き出すための電極で、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金属板、金属箔または線で、表面に錫、半田等をめっきする場合もある。錫めっきを施した銅が好適である。厚さ、形状は、製品の要求する許容電流やESL(等価直列インダクタンス)または強度やストレス軽減等を考慮して設計される。
ケースの上端面の開口部に封口体がある場合は、この封口体に外表面から内表面間を貫通するように設けた外部電極端子に、引き出し端子を接続する。
The lead terminal of the present invention is an electrode for connecting to a metallicon electrode and leading to the outside, a metal plate, metal foil or wire made of a metal or alloy such as copper, aluminum, iron, nickel, stainless steel, phosphor bronze, etc. on the surface. In some cases, tin, solder, or the like is plated. Tin-plated copper is preferred. The thickness and shape are designed in consideration of allowable current, ESL (equivalent series inductance), strength, stress reduction, and the like required by the product.
When there is a sealing body at the opening of the upper end surface of the case, a lead terminal is connected to an external electrode terminal provided on the sealing body so as to penetrate between the outer surface and the inner surface.
本発明のスペーサーは、二つのコンデンサ素子の向かい合ったメタリコン電極間に隙間を設けるもので、高さの高い部分と低い部分があり、その高さの低い部分で、それぞれ別々に引き出し端子とメタリコン電極とが接続する。高い部分と低い部分の高さの差は、1mmから10mmで、スペーサー自体の薄い部分の厚さは、0.1mmから1mm程度とする。
コンデンサ素子が、巻き取り機械の巻き芯により金属化フィルムを巻回した場合、中央に巻き芯を抜いた後の柱状の空間ができるので、スペーサーに少なくとも中心部分に貫通孔を設けると、コンデンサ素子の柱状の空間を経由して流れ込んだ充填樹脂が、スペーサーの貫通孔を経由して、下のコンデンサ素子方向に流れやすくなり好ましい。
また、スペーサーに部分的に高さの高い部分を設けるのに、ラミネート構造にすることにより、型による成型品よりも安価に製造することができて好ましい。
The spacer according to the present invention provides a gap between the metallicon electrodes facing each other of the two capacitor elements, and has a high portion and a low portion, and each of the low portion has a separate lead terminal and metallicon electrode. And connect. The difference in height between the high part and the low part is 1 mm to 10 mm, and the thickness of the thin part of the spacer itself is about 0.1 mm to 1 mm.
When the metallized film is wound by the winding core of the winding machine, the capacitor element has a columnar space after removing the winding core in the center. It is preferable that the filling resin that has flowed in through the columnar space easily flows in the direction of the lower capacitor element through the through hole of the spacer.
In addition, it is preferable to use a laminate structure to provide a part having a high height in the spacer, which can be manufactured at a lower cost than a molded product using a mold.
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、本発明のフィルムコンデンサの概略断面図を示している。
二つのコンデンサ素子1は、それぞれ金属化フィルムを使用し巻き回して筒形とし、両端面にメタリコン電極2を設け、巻き軸方向に縦に重ね、上端面に開口部のある有底筒状のケース3内に収容している。引き出し端子4は、各メタリコン電極2とそれぞれ接続されていて、また、引き出し端子4同士それぞれが接触しないようにして、ケース3の開口部側に引き出されていて、ケース3の開口部側で、同極同士が接続されている。
また、この一組のコンデンサ素子1間の向かい合った各メタリコン電極2同士が直接接触しないように、その間に絶縁性のスペーサー5を挟み込む。スペーサー5には、高い部分5aと低い部分5bとがあり、高さの低い部分5bで、それぞれ別々に引き出し端子4とメタリコン電極2と接続している。
スペーサー5の高い部分5aと低い部分5bの高さの差、つまり段差の差は、引き出し端子4とメタリコン電極2と接続を、ハンダ接続で行う場合、ハンダによる盛り上がり部分6が形成されるので、引き出し端子4の厚さに、そのハンダによる盛り上がり部分6の高さを加算した大きさより大きくして設ける。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the film capacitor of the present invention.
The two
In addition, an insulating
The difference in height between the
図2は、本発明のスペーサーの概略斜視図を示している。形状は、一体成形の円盤状で、高い部分5aと低い部分5bが表面と裏面にある段差を有する形状で、スペーサーとして一方側の厚さが薄くなっている。
FIG. 2 shows a schematic perspective view of the spacer of the present invention. The shape is an integrally formed disc shape, with the
図3は、本発明の別のスペーサーの概略斜視図を示している。
形状は、一体成形の円盤状で、一方向が上下面とも高さが低くなっていて、所々に貫通孔7を設けている。貫通孔7は、ケース内に充填樹脂を注入する場合に、充填樹脂が充填しやすいように設けるもので、特にコンデンサ素子が、巻き取り機械の巻き芯により金属化フィルムを巻回した場合、中央に巻き芯を抜いた後の柱状の空間8(図1参照)ができるので、コンデンサ素子1の柱状の空間8を経由して流れ込んだ充填樹脂が、スペーサー5の貫通孔7を経由して、下のコンデンサ素子1の方向に流れやすくなり好ましい。
FIG. 3 shows a schematic perspective view of another spacer of the present invention.
The shape is an integrally formed disc shape, and the height is low in both the upper and lower surfaces in one direction, and through
図4は、本発明の別のスペーサーの概略斜視図を示している。形状は、厚さの均一な円盤に複数の凸部9を間欠に偏って設けている。複数の凸部9の部分が、高さの高い部分となっている。円盤に複数の凸部9を間欠に設けることにより、ケース内に充填樹脂を注入する場合に、充填樹脂がスペーサー部分に充填しやすくなる。また、図2または図3の高さの高い部分に溝を設けても、同様に充填樹脂がスペーサー部分に充填しやすくなる。
FIG. 4 shows a schematic perspective view of another spacer of the present invention. As for the shape, a plurality of
図5は、本発明の別のスペーサーの概略斜視図を示している。厚さの均一なシートの一部分に、別の厚さの均一なシートをラミネートしている。ラミネートは、中間に接着層または溶着層を設けてもよい。ラミネート工法により高さの高い部分5aを設ける方法は、一体成形のような成形型が不要のためその点で好ましい。
FIG. 5 shows a schematic perspective view of another spacer of the present invention. A uniform sheet having another thickness is laminated on a part of the uniform sheet. The laminate may be provided with an adhesive layer or a welding layer in the middle. The method of providing the
図6は、本発明の二つのコンデンサ素子と引き出し端子の接続の概略斜視図を示している。
二つのコンデンサ素子1は、それぞれ金属化フィルムを使用し巻き回して筒形とし、両端面にメタリコン電極2を設け、巻き軸方向に縦に離れて重ねている。引き出し端子4は、折り曲げ可能な金属をU字形に打ち抜いていて、先端部分がメタリコン電極2とそれぞれ接続していて、中間部分のところから外部に引き出されている。
FIG. 6 shows a schematic perspective view of the connection between the two capacitor elements and the lead terminal of the present invention.
The two
図7は、本発明の別のスペーサーの概略斜視図を示している。このスペーサーは、図6の引き出し端子4の構造に合わせて、高さの低い部分5bの面積を減らし、また上下でずらした形状となっている。この形状により、スペーサーの高さの高い部分5aの面積が増加し、上下のコンデンサ素子が巻き軸上に安定してそろいやすくなる。
FIG. 7 shows a schematic perspective view of another spacer of the present invention. This spacer has a shape in which the area of the
1…コンデンサ素子、2…メタリコン電極、3…ケース、4…引き出し端子、5…スペーサー、5a…高い部分、5b…低い部分、6…ハンダによる盛り上がり部分、7…貫通孔、8…柱状の空間、9…凸部
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- 2014-06-30 JP JP2014133440A patent/JP2016012654A/en active Pending
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