JP2018032677A

JP2018032677A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2018032677A
Application number: JP2016162543A
Authority: JP
Inventors: 竹岡　宏樹; Hiroki Takeoka; 宏樹竹岡; 英樹益見; Hideki Masumi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2036-08-23
Also published as: JP6715517B2

Abstract

【課題】耐湿性を確保しつつ軽量化および生産性の向上を図ることができるコンデンサを提供する。【解決手段】フィルムコンデンサ１は、第１電極１１および第２電極１２を有するコンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０全体を覆う外装体２０とを備える。外装体２０は、第１電極１１に対向する第１端面３１を有する第１外装体３０と、第２電極１２に対向する第２端面４１を有する第２外装体４０とを含む。第１外装体３０と第２外装体４０は、外装体２０の内部が気密状態となるように結合される。第１外装体３０には、第１端面３１の内側に第１バスバー５０が固定され、第１バスバー５０は、第１電極１１に接触するとともに、その先端部５０ａが外装体２０の外側へ延び出す。第２外装体４０には、第２端面４１の内側に第２バスバー６０が固定され、第２バスバー６０は、第２電極１２に接触するとともに、その先端部６０ａが外装体２０の外側へ延び出す。【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサに関する。

従来、外部引き出し端子が接続された複数のコンデンサ素子を、上面が開口するケース内に収納し、当該ケース内にエポキシ樹脂などの充填樹脂を充填するようにした金属化フィルムコンデンサが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１５−１０３７７７号公報

上記の金属化フィルムコンデンサでは、コンデンサ素子が充填樹脂で覆われることにより、コンデンサ素子が湿気から保護されるものの、充填樹脂によってコンデンサ全体の重量が大きくなりやすい。また、充填樹脂の硬化に数時間を要するため、生産性が低くなりやすい。

かかる課題に鑑み、本発明は、耐湿性を確保しつつ軽量化および生産性の向上を図ることができるコンデンサを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るコンデンサは、一方の端面に第１電極、他方の端面に第２電極を有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子全体を覆う外装体と、を備える。ここで、前記外装体は、前記第１電極に対向する第１端面を有し、前記コンデンサ素子の前記第１電極側を覆う第１外装体と、前記第２電極に対向する第２端面を有し、前記コンデンサ素子の前記第２電極側を覆う第２外装体と、を含む。前記第１外装体と前記第２外装体は、前記外装体の内部が気密状態となるように結合される。前記第１外装体には、前記第１端面の内側に第１バスバーが固定され、前記第１バスバーは、前記第１電極に接触するとともに、その先端部が前記外装体の外側へ延び出す。前記第２外装体には、前記第２端面の内側に第２バスバーが固定され、前記第２バスバーは、前記第２電極に接触するとともに、その先端部が前記外装体の外側へ延び出す。

本発明によれば、耐湿性を確保しつつ軽量化および生産性の向上を図ることができるコンデンサを提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施の形態に係る、フィルムコンデンサの分解斜視図である。図２は、実施の形態に係る、フィルムコンデンサの前方斜視図である。図３は、実施の形態に係る、図２のＡ−Ａ´線で切断したフィルムコンデンサの側面断面図である。図４は、変更例１に係る、図２のＡ−Ａ´線と同じ位置で切断されたフィルムコンデンサの側面断面図である。図５（ａ）ないし（ｃ）は、その他の変更例に係る、第１外装体と第２外装体との結合構造について説明するための図である。

以下、本発明のコンデンサの一実施形態であるフィルムコンデンサ１について図を参照して説明する。便宜上、各図には、適宜、前後、左右および上下の方向が付記されている。なお、図示の方向は、あくまでフィルムコンデンサ１の相対的な方向を示すものであり、絶対的な方向を示すものではない。

図１は、本実施の形態に係る、フィルムコンデンサ１の分解斜視図である。図２は、本実施の形態に係る、フィルムコンデンサ１の前方斜視図である。図３は、本実施の形態に係る、図２のＡ−Ａ´線で切断したフィルムコンデンサ１の側面断面図である。

フィルムコンデンサ１は、コンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０全体を覆う外装体２０とを含む。

コンデンサ素子１０は、誘電体フィルム上にアルミニウムを蒸着させた２枚の金属化フィルムを重ね、重ねた金属化フィルムを巻回または積層し、扁平状に押圧することにより形成され、断面がほぼ長円となる柱体形状を有する。コンデンサ素子１０には、上側の端面に、亜鉛等の金属の吹付けにより第１電極１１が形成され、下側の端面に、同じく亜鉛等の金属の吹付けにより第２電極１２が形成される。なお、本実施の形態のコンデンサ素子１０は、誘電体フィルム上にアルミニウムを蒸着させた金属化フィルムにより形成されたが、これ以外にも、亜鉛、マグネシウム等の他の金属を蒸着させた金属化フィルムにより形成されてもよい。あるいは、コンデンサ素子１０は、これらの金属のうち、複数の金属を蒸着させた金属化フィルムにより形成されてもよいし、これらの金属どうしの合金を蒸着させた金属化フィルムにより形成されてもよい。

外装体２０は、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等、耐湿性および耐熱性に優れる樹脂材料により形成される。外装体２０は、その形状がコンデンサ素子１０の形状と相似し、その内部にコンデンサ素子１０の収容空間Ｓを有する。収容空間Ｓの寸法は、コンデンサ素子１０の寸法より僅かに大きい。このため、コンデンサ素子１０が外装体２０内に収容された状態において、コンデンサ素子１０の外周面１３と外装体２０の内周面２０ａとの間には、ほぼ隙間が形成されない。

外装体２０は、コンデンサ素子１０の上側、即ち第１電極１１側を覆う第１外装体３０と、コンデンサ素子１０の下側、即ち第２電極１２側を覆う第２外装体４０とを含む。

第１外装体３０は、上面が第１端面３１で覆われ下面が開口する、断面がほぼ長円となる円筒形状を有する。第１端面３１は、コンデンサ素子１０の第１電極１１に対向する。第１端面３１には、長方形の第１開口部３２が形成される。第１外装体３０の下端部である開口端部３０ａは、開口端部３０ａの内縁側に全周に亘って形成され、第１外装体３０の肉厚のほぼ半分の肉厚を有する内周リブ３３を含む。

第２外装体４０は、下面が第２端面４１で覆われ上面が開口する、断面がほぼ長円となる円筒形状を有する。第２端面４１は、コンデンサ素子１０の第２電極１２に対向する。第２端面４１には、長方形の第２開口部４２が形成される。第２外装体４０の上端部である開口端部４０ａは、開口端部４０ａの外縁側に全周に亘って形成され、第２外装体４０の肉厚のほぼ半分の肉厚を有する外周リブ４３を含む。

第１外装体３０と第２外装体４０は、外周リブ４３の内側に内周リブ３３を嵌め込むようにして結合される。外周リブ４３の内周面と内周リブ３３の外周面とが全周に亘って熱溶着、振動溶着などの手法によって溶着され、あるいは接着剤によって接着される。これにより、外装体２０の内部が気密状態に保持される。外装体２０内のコンデンサ素子１０が外部雰囲気から隔離されるので、コンデンサ素子１０は、湿気から保護され、耐湿性が確保される。なお、外装体２０の内部は、完全に空気の流通が妨げられるような状態でなくてよく、コンデンサ素子１０の耐湿性が適正に確保できる程度に空気の流通が妨げられるような気密状態であればよい。

第１外装体３０には、第１端面３１の内側に第１バスバー５０が設けられる。第１バスバー５０は、銅などの導電材料により、長方形の板状に形成される。第１バスバー５０は、インサート成形されることにより、第１外装体３０に固定され、外装体２０の内部において、コンデンサ素子１０の第１電極１１に接触する。これにより、第１バスバー５０と第１電極１１とが電気的に接続される。第１バスバー５０における第１電極１１に接触する部分は、その一部が第１開口部３２を通じて外部に露出する。露出した第１バスバー５０の部分にレーザ溶接、超音溶接などの溶接を施すことによって、第１バスバー５０と第１電極１１とが、より強固に電気的に接続される。

第２外装体４０には、第２端面４１の内側に第２バスバー６０が設けられる。第２バスバー６０は、銅などの導電材料により、長方形の板状に形成される。第２バスバー６０は、インサート成形されることにより、第２外装体４０に固定され、外装体２０の内部において、コンデンサ素子１０の第２電極１２に接触する。これにより、第２バスバー６０と第２電極１２とが電気的に接続される。第２バスバー６０における第２電極１２に接触する部分は、その一部が第２開口部４２を通じて外部に露出する。露出した第２バスバー６０の部分にレーザ溶接、超音溶接などの溶接を施すことによって、第２バスバー６０と第２電極１２とが、より強固に電気的に接続される。

第１バスバー５０の先端部５０ａおよび第２バスバー６０の先端部６０ａは、外装体２０の外側へ延び出す。これら先端部５０ａ、６０ａは、接続端子部として機能し、外部機器等に設けられた外部端子に、半田付け等の接続方法により電気的に接続される。

＜実施の形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。

内部が気密状態となる外装体２０でコンデンサ素子１０全体が覆われるので、コンデンサ素子１０の耐湿性を向上させることができる。しかも、耐湿性を向上させるために充填樹脂を用いる必要がないので、フィルムコンデンサ１の軽量化を図ることができる。さらに、フィルムコンデンサ１の製造時に充填樹脂の硬化を待つような時間を要しないため、時間短縮が図られ、生産性が向上する。

また、外装体２０は、互いに結合される第１外装体３０の開口端部３０ａと第２外装体４０の開口端部４０ａとにそれぞれ内周リブ３３と外周リブ３４とが設けられることにより、これら開口端部３０ａ、４０ａが結合方向と直交する方向に重なる構成であるため、第１外装体３０と第２外装体４０との結合部分での気密性が保たれやすい。

さらに、外装体２０は、第１外装体３０の第１端面３１の内側に第１バスバー５０が固定されるとともに、第２外装体４０の第２端面４１の内側に第２バスバー６０が固定される構成であるため、コンデンサ素子１０を内部に収容するようにして第１外装体３０と第２外装体４０とを結合させるだけで、コンデンサ素子１０の第１電極１１および第２電極１２を、それぞれ、第１バスバー５０および第２バスバー６０に、容易に電気的に接続させることができる。これにより、フィルムコンデンサ１の製造が容易となる。

さらに、第１バスバー５０および第２バスバー６０は、インサート成形によって、それぞれ、第１外装体３０および第２外装体４０に固定されるので、ネジや接着剤を用いなくて済む。

さらに、第１端面３１および第２端面４１に、それぞれ第１開口部３２および第２開口部４２が形成され、これら第１開口部３２および第２開口部４２を通じて第１バスバー５０および第２バスバー６０における第１電極１１および第２電極１２への接触部分が外部に露出するため、これら露出した部分に溶接等を施すことで、第１バスバー５０および第２バスバー６０の第１電極１１および第２電極１２への強固な電気的接続が容易に行える。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施の形態の他に、種々の変更が可能である。

＜変更例１＞
図４は、変更例１に係る、図２のＡ−Ａ´線と同じ位置で切断されたフィルムコンデンサ１の側面断面図である。

本変更例のフィルムコンデンサ１は、第１端面３１に第１開口部のない第１外装体３０Ａと、第２端面４１に第２開口部のない第２外装体４０Ａとを含む外装体２０Ａを備える。

また、本変更例のフィルムコンデンサ１では、第１端面３１の内側に固定される第１バスバー５０Ａの第１電極１１に接触する第１接触部５１が、第１電極１１に向かって凸となるように折れ曲がる形状を有する。この第１接触部５１は、外装体２０Ａにコンデンサ素子１０が収容された状態において、第１電極１１により上方に押さえ付けられ、上方に僅かに撓む状態となる。これにより、第１接触部５１が第１電極１１に強く接触する。同様に、第２端面４１の内側に固定される第２バスバー６０Ａの第２電極１２に接触する第２接触部６１が、第２電極１２に向かって凸となるように折れ曲がる形状を有する。この第２接触部６１は、外装体２０Ａにコンデンサ素子１０が収容された状態において、第２電極１２により下方に押さえ付けられ、下方に僅かに撓む状態となる。これにより、第２接触部６１が第２電極１２に強く接触する。

本変更のフィルムコンデンサ１では、第１端面３１および第２端面４１に、それぞれ第１開口部および第２開口部がないため、外装体２０Ａの内部の気密性が保たれやすい。

その反面、第１バスバー５０Ａと第１電極１１との溶接および第２バスバー６０Ａと第２電極１２との溶接が行えない。しかしながら、第１バスバー５０Ａは、第１接触部５１にて第１電極１１に強く接触するため、第１バスバー５０Ａと第１電極１１との電気的接続が強固なものとなる。同様に、第２バスバー６０Ａは、第２接触部６１にて第２電極１２に強く接触するため、第２バスバー６０Ａと第２電極１２との電気的接続が強固なものとなる。

なお、第１バスバー５０Ａの第１接触部５１は、第１電極１１に向かって凸となるように湾曲する形状に形成されてもよく、第２バスバー６０Ａの第２接触部６１は、第２電極１２に向かって凸となるように湾曲する形状に形成されてもよい。

＜その他の変更例＞
外装体２０の内部が気密状態となるように第１外装体３０と第２外装体４０とが結合される構造は、上記実施の形態のような、外周リブ４３と内周リブ３３との溶着や接着に限られない。たとえば、図５（ａ）ないし（ｃ）に示すような、第１外装体３０と第２外装体４０との結合構造が採られ得る。

図５（ａ）の例では、第１外装体３０の開口端部３０ａが外周リブ３４を含み、第２外装体４０の開口端部４０ａが内周リブ４４を含む。内周リブ４４には、適宜の位置に複数の爪部４４ａが形成され、外周リブ３４には、爪部４４ａに対応する位置に凹部３４ａが形成される。また、第２外装体４０の内周リブ４４の外側に環状のパッキン４５が取り付けられる。第１外装体３０と第２外装体４０の開口端部３０ａ、４０ａ同士が突き合わされると、爪部４４ａが凹部３４ａに係合し、第１外装体３０と第２外装体４０とが上下方向に外れなくなる。また、第１外装体３０と第２外装体４０との間がパッキン４５によりシールされる。

図５（ｂ）の例では、第２外装体４０の開口端部４０ａが、内側と外側に爪部４６ａを有する周リブ４６を含み、第１外装体３０の開口端部３０ａが、爪部４６ａに対応する凹部３５ａを有する周溝３５を含む。周リブ４６が周溝３５に嵌め込まれることにより爪部４６ａと凹部３５ａとが係合し、第１外装体３０と第２外装体４０とが上下方向に外れなくなる。また、第２外装体４０の開口端部４０ａには、周リブ４６の内側と外側とに、それぞれ、環状の第１パッキン４７ａおよび第２パッキン４７ｂが設けられ、第１外装体３０と第２外装体４０との間が第１パッキン４７ａおよび第２パッキン４７ｂによりシールされる。

図５（ｃ）の例では、第１外装体３０の外周リブ３４の外側に第１フランジ部３６が形成され、第２外装体４０の内周リブ４４の外側に環状のパッキン４８が収容される収容部４８ａと第２フランジ部４９とが形成される。第１フランジ部３６には、挿通孔３６ａが形成され、第２フランジ部４９には、インサートナット４９ａが埋め込まれる。取付ネジ３７が挿通孔３６ａに通されてインサートナット４９ａに止められることにより第１フランジ部３６と第２フランジ部４９とが結合される。これにより、第１外装体３０と第２外装体４０とが結合される。また、第１外装体３０と第２外装体４０との間がパッキン４８によりシールされる。

なお、パッキン４５、第１パッキン４７ａ、第２パッキン４７ｂおよびパッキン４８の材質としては、耐環境性から、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素系ゴムが好ましい。

さらに、上記実施の形態では、第１バスバー５０および第２バスバー６０を、インサート成形により、それぞれ、第１外装体３０の第１端面３１の内側および第２外装体４０の第２端面４１の内側に固定するようにした。しかしながら、固定方法は、上記のものに限定されない。たとえば、第１外装体３０の第１端面３１の僅かに下の位置に挿入口を形成し、この挿入口から第１外装体３０内に第１バスバー５０を挿入して、第１バスバー５０の挿入された部分を第１端面３１に接着剤にて接着するようにしてもよい。この場合、第１バスバー５０と挿入口との隙間を接着剤等で埋めるようにし、第１バスバー５０と挿入口との間をシールすることが望ましい。同様に、第２外装体４０の第２端面４１の僅かに上の位置に挿入口を形成し、この挿入口から第２外装体４０内に第２バスバー６０を挿入して、第２バスバー６０の挿入された部分を第２端面４１に接着剤にて接着するようにしてもよい。この場合、第２バスバー６０と挿入口との隙間を接着剤等で埋めるようにし、第２バスバー６０と挿入口との間をシールすることが望ましい。

さらに、上記変更例１では、第１バスバー５０および第２バスバー６０に、それぞれ、コンデンサ素子１０の第１電極１１および第２電極１２に向かって凸となる第１接触部５１および第２接触部６１を形成することにより、第１バスバー５０および第２バスバー６０が、それぞれ、第１電極１１および第２電極１２に強固に電気的に接続されるようにした。しかしながら、たとえば、第１バスバー５０および第２バスバー６０を、それぞれ、第１電極１１および第２電極１２に導電性接着剤で接着することにより、強固な電気的接続が行われるようにしてもよい。あるいは、導電性テープによって、第１バスバー５０および第２バスバー６０を、それぞれ、第１電極１１および第２電極１２に接着させる構成が採られてもよい。

さらに、上記実施の形態では、１個のコンデンサ素子１０が外装体２０で覆われる。しかしながら、これに限らず、複数個のコンデンサ素子１０を所定方向に配列させ、これらコンデンサ素子１０からなるコンデンサ素子群全体を外装体２０で覆うようにしてもよい。

さらに、コンデンサ素子１０は、誘電体フィルム上にアルミニウムを蒸着させた２枚の金属化フィルムを重ね、重ねた金属化フィルムを巻回または積層することで形成されたものであるが、これ以外にも、誘電体フィルムの両面にアルミニウムを蒸着させた金属化フィルムと絶縁フィルムとを重ね、これを巻回または積層することによりコンデンサ素子１０を形成してもよい。

さらに、上記実施の形態では、本発明のコンデンサの一例として、フィルムコンデンサ１が挙げられた。しかしながら、本発明は、フィルムコンデンサ１以外のコンデンサに適用することもできる。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

なお、上記実施の形態の説明において「上方」「下方」等の方向を示す用語は、構成部材の相対的な位置関係にのみ依存する相対的な方向を示すものであり、鉛直方向、水平方向等の絶対的な方向を示すものではない。

本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器、車両の電装等に使用されるコンデンサに有用である。

１フィルムコンデンサ
１０コンデンサ素子
２０外装体
３０第１外装体
３０ａ開口端部
３１第１端面
３２第１開口部
４０第２外装体
４０ａ開口端部
４１第２端面
４２第２開口部
５０第１バスバー
５０ａ先端部
５１第１接触部
６０第２バスバー
６０ａ先端部
６１第２接触部

Claims

一方の端面に第１電極、他方の端面に第２電極を有するコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子全体を覆う外装体と、を備え、
前記外装体は、
前記第１電極に対向する第１端面を有し、前記コンデンサ素子の前記第１電極側を覆う第１外装体と、
前記第２電極に対向する第２端面を有し、前記コンデンサ素子の前記第２電極側を覆う第２外装体と、を含み、
前記第１外装体と前記第２外装体は、前記外装体の内部が気密状態となるように結合され、
前記第１外装体には、前記第１端面の内側に第１バスバーが固定され、
前記第１バスバーは、前記第１電極に接触するとともに、その先端部が前記外装体の外側へ延び出し、
前記第２外装体には、前記第２端面の内側に第２バスバーが固定され、
前記第２バスバーは、前記第２電極に接触するとともに、その先端部が前記外装体の外側へ延び出す、
ことを特徴とするコンデンサ。
請求項１に記載のコンデンサにおいて、
前記第１外装体および前記第２外装体は、樹脂材料により形成され、
前記第１バスバーおよび前記第２バスバーは、それぞれ、前記第１外装体および前記第２外装体にインサート成形により固定される、
ことを特徴とするコンデンサ。
請求項１または２に記載のコンデンサにおいて、
前記外装体は、互いに結合される前記第１外装体の開口端部と前記第２外装体の開口端部とが、結合方向と直交する方向に重なる、
ことを特徴とするコンデンサ。
請求項１ないし３の何れか一項に記載のコンデンサにおいて、
前記第１端面には、前記第１バスバーにおける前記第１電極に接触する部分を外部に露出させるための第１開口部が設けられ、
前記第２端面には、前記第２バスバーにおける前記第２電極に接触する部分を外部に露出させるための第２開口部が設けられる、
ことを特徴とするコンデンサ。
請求項１ないし３の何れか一項に記載のコンデンサにおいて、
前記第１バスバーは、前記第１電極に接触する部分が、前記第１電極に向かって凸となるような形状を有し、
前記第２バスバーは、前記第２電極に接触する部分が、前記第２電極に向かって凸となるような形状を有する、
ことを特徴とするコンデンサ。