JP2019096737A - 電解コンデンサモジュール、フィルタ回路および電力変換器 - Google Patents
電解コンデンサモジュール、フィルタ回路および電力変換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019096737A JP2019096737A JP2017224889A JP2017224889A JP2019096737A JP 2019096737 A JP2019096737 A JP 2019096737A JP 2017224889 A JP2017224889 A JP 2017224889A JP 2017224889 A JP2017224889 A JP 2017224889A JP 2019096737 A JP2019096737 A JP 2019096737A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolytic capacitor
- pit
- etching
- pit length
- foil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 290
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 151
- 239000011888 foil Substances 0.000 abstract description 187
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 40
- 230000004044 response Effects 0.000 description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- -1 halogen ions Chemical class 0.000 description 13
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 12
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102100038595 Estrogen receptor Human genes 0.000 description 3
- 102100029951 Estrogen receptor beta Human genes 0.000 description 3
- 101000882584 Homo sapiens Estrogen receptor Proteins 0.000 description 3
- 101001010910 Homo sapiens Estrogen receptor beta Proteins 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- WYXIGTJNYDDFFH-UHFFFAOYSA-Q triazanium;borate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]B([O-])[O-] WYXIGTJNYDDFFH-UHFFFAOYSA-Q 0.000 description 3
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 1-nonene Chemical compound CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 2-methylpentane-2,4-diol Chemical compound CC(O)CC(C)(C)O SVTBMSDMJJWYQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N N-methylformamide Chemical compound CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N butan-1-amine Chemical compound CCCCN HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 150000003950 cyclic amides Chemical class 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- LIWAQLJGPBVORC-UHFFFAOYSA-N ethylmethylamine Chemical compound CCNC LIWAQLJGPBVORC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- YHLVIDQQTOMBGN-UHFFFAOYSA-N methyl prop-2-enyl carbonate Chemical compound COC(=O)OCC=C YHLVIDQQTOMBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N propylamine Chemical compound CCCN WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013772 propylene glycol Nutrition 0.000 description 2
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 description 2
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 2
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 1
- XLSXKCPCBOMHON-UHFFFAOYSA-N 1,1-dimethoxypropan-1-ol Chemical compound CCC(O)(OC)OC XLSXKCPCBOMHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SSUJUUNLZQVZMO-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,8,9,10,10a-octahydropyrimido[1,2-a]azepine Chemical compound C1CCC=CN2CCCNC21 SSUJUUNLZQVZMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTPDWCMLUKMQNO-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4-tetrahydropyrimidine Chemical group C1NCC=CN1 OTPDWCMLUKMQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HJSYENHCQNNLAS-UHFFFAOYSA-N 1,2,4-trimethyl-4,5-dihydroimidazole Chemical compound CC1CN(C)C(C)=N1 HJSYENHCQNNLAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QEIHVTKMBYEXPZ-UHFFFAOYSA-N 1,2-dimethyl-4,5-dihydroimidazole Chemical compound CN1CCN=C1C QEIHVTKMBYEXPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GIWQSPITLQVMSG-UHFFFAOYSA-N 1,2-dimethylimidazole Chemical class CC1=NC=CN1C GIWQSPITLQVMSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FCVKBWXKTRJXTQ-UHFFFAOYSA-N 1,3-diethylpyridin-1-ium Chemical compound CCC1=CC=C[N+](CC)=C1 FCVKBWXKTRJXTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OIDIRWZVUWCCCO-UHFFFAOYSA-N 1-ethylpyridin-1-ium Chemical compound CC[N+]1=CC=CC=C1 OIDIRWZVUWCCCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OEYNWAWWSZUGDU-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropane-1,2-diol Chemical compound COC(O)C(C)O OEYNWAWWSZUGDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWUDGSYCJGEGOI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2-phenyl-4,5-dihydroimidazole Chemical compound CN1CCN=C1C1=CC=CC=C1 VWUDGSYCJGEGOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ANFXTILBDGTSEG-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-4,5-dihydroimidazole Chemical compound CN1CCN=C1 ANFXTILBDGTSEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABNDDOBSIHWESM-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-5,6-dihydro-4h-pyrimidine Chemical compound CN1CCCN=C1 ABNDDOBSIHWESM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FGYADSCZTQOAFK-UHFFFAOYSA-N 1-methylbenzimidazole Chemical compound C1=CC=C2N(C)C=NC2=C1 FGYADSCZTQOAFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-O 1-methylimidazole Chemical class CN1C=C[NH+]=C1 MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- SCWOYLLNWMHZRA-UHFFFAOYSA-N 1-phenylimidazole Chemical compound [C]1=NC=CN1C1=CC=CC=C1 SCWOYLLNWMHZRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GQHTUMJGOHRCHB-UHFFFAOYSA-N 2,3,4,6,7,8,9,10-octahydropyrimido[1,2-a]azepine Chemical compound C1CCCCN2CCCN=C21 GQHTUMJGOHRCHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RGYAVZGBAJFMIZ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethylhex-2-ene Chemical compound CCCC(C)=C(C)C RGYAVZGBAJFMIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BAXXIBXLWXEPGF-UHFFFAOYSA-N 2-benzyl-1-methylbenzimidazole Chemical compound N=1C2=CC=CC=C2N(C)C=1CC1=CC=CC=C1 BAXXIBXLWXEPGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GVQDVIAKPKRTFJ-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-1,4-dimethylimidazole Chemical class CCC1=NC(C)=CN1C GVQDVIAKPKRTFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FLDCSPABIQBYKP-UHFFFAOYSA-N 5-chloro-1,2-dimethylbenzimidazole Chemical compound ClC1=CC=C2N(C)C(C)=NC2=C1 FLDCSPABIQBYKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004953 Aliphatic polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000001741 Ammonium adipate Substances 0.000 description 1
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150057198 ESL1 gene Proteins 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150022494 GLG1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100034223 Golgi apparatus protein 1 Human genes 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000907 Musa textilis Species 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N N,N‐diethylformamide Chemical compound CCN(CC)C=O SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMDCZENCAXMSOU-UHFFFAOYSA-N N-Ethylacetamide Natural products CCNC(C)=O PMDCZENCAXMSOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBFVGZBIPHUAS-UHFFFAOYSA-N N-ethylacetamide Chemical compound C(C)NC(C)=O.C(C)(=O)NCC WPBFVGZBIPHUAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQBAWAQIRZIWIV-UHFFFAOYSA-N N-methylpyridinium Chemical compound C[N+]1=CC=CC=C1 PQBAWAQIRZIWIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 101100065666 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ESL2 gene Proteins 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002978 Vinylon Polymers 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DIZZIOFQEYSTPV-UHFFFAOYSA-N [I].CO Chemical compound [I].CO DIZZIOFQEYSTPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229920003231 aliphatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- IZJSTXINDUKPRP-UHFFFAOYSA-N aluminum lead Chemical compound [Al].[Pb] IZJSTXINDUKPRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019293 ammonium adipate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 235000019445 benzyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005619 boric acid group Chemical group 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- KTHXBEHDVMTNOH-UHFFFAOYSA-N cyclobutanol Chemical compound OC1CCC1 KTHXBEHDVMTNOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XCIXKGXIYUWCLL-UHFFFAOYSA-N cyclopentanol Chemical compound OC1CCCC1 XCIXKGXIYUWCLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZJHQDSMOYNLVLX-UHFFFAOYSA-N diethyl(dimethyl)azanium Chemical compound CC[N+](C)(C)CC ZJHQDSMOYNLVLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N dipropylamine Chemical compound CCCNCCC WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N dipropylene glycol Chemical compound OCCCOCCCO SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 1
- MTNDZQHUAFNZQY-UHFFFAOYSA-N imidazoline Chemical group C1CN=CN1 MTNDZQHUAFNZQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- AJFDBNQQDYLMJN-UHFFFAOYSA-N n,n-diethylacetamide Chemical compound CCN(CC)C(C)=O AJFDBNQQDYLMJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KERBAAIBDHEFDD-UHFFFAOYSA-N n-ethylformamide Chemical compound CCNC=O KERBAAIBDHEFDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GIPIDQABPPVVSH-UHFFFAOYSA-N n-methylacetamide Chemical compound [CH2]C(=O)NC GIPIDQABPPVVSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005429 oxyalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O pyridinium Chemical compound C1=CC=[NH+]C=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 229920006012 semi-aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical class O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000005207 tetraalkylammonium group Chemical group 0.000 description 1
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylammonium Chemical compound C[N+](C)(C)C QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSBSFAARYOCBHB-UHFFFAOYSA-N tetrapropylammonium Chemical compound CCC[N+](CCC)(CCC)CCC OSBSFAARYOCBHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N triethyl(methyl)azanium Chemical compound CC[N+](C)(CC)CC SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YFTHZRPMJXBUME-UHFFFAOYSA-N tripropylamine Chemical compound CCCN(CCC)CCC YFTHZRPMJXBUME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
- H01G9/055—Etched foil electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/26—Structural combinations of electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices with each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/28—Structural combinations of electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices with other electric components not covered by this subclass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
Description
このフィルタにおけるコンデンサについて、高周波損失の大きい大容量のコンデンサと、高周波損失の小さい小容量のコンデンサを並列化して用いることが知られている(特許文献1)。しかし、この特許文献1にはアルミ電解コンデンサが損失が大きい旨の記載があるに止まり、特許文献1に記載のコンデンサの並列化に電解コンデンサを用いることの言及はない。
斯かるパワーデバイスには、シリコンを用いた従前のパワーデバイスに比較して低いオン抵抗、高速スイッチング、高温環境下で動作可能などの特長がある。このようなパワーデバイスを電力変換器に適用すれば、低いオン抵抗および高速スイッチングで電力損失の抑制による高効率化が図られ、その結果、冷却ファンやヒートシンクなどの冷却部品の簡略化や高周波化による受動部品の小型化、さらにはコスト削減や省エネ化に貢献することになる。
電解コンデンサを以て高周波領域で必要な静電容量や、必要なリプル電流耐量を実現するには、大きなサイズの電解コンデンサを選定しなければならない。サイズが大きい電解コンデンサを用いれば、電力変換器の小型化や低コスト化が妨げられる。
本発明者は、トンネル状エッチングピットを形成した電極箔の周波数依存性に着目し、電極箔におけるトンネル状エッチングピットの等価回路シミュレーションおよび検証実験を実施し、高速スイッチング時にエッチングピットの電極箔の深さ方向における過渡現象を検証した。
(1) 高周波領域における容量低下率やESRが高くなるのは、エッチングピット長に起因し、ピットの深部で高速スイッチング動作の応答性を悪化させ、高周波領域では静電容量発現に寄与しない、
(2) エッチングピット長を長く(深く)すれば、低周波領域では容量発現に寄与するのに対し、高周波領域では容量発現に寄与しない、
(3) ピット長を短くして電極箔を薄くすれば、同一サイズ比較で電極箔を薄くした分だけ電極箔の搭載量の増加により静電容量を増大させることができる、
(4) 同一サイズ比較において高周波領域において容量低下率が小さく、リプル電流耐量を向上させることができる、
(5) ピット長を異ならせて、低周波領域で容量効率のよい電解コンデンサ、高周波領域で容量効率のよい電解コンデンサの二種類の電解コンデンサが得られる、
(6) 二種類の電解コンデンサにより単一の電解コンデンサにはない優れたコンデンサ特性を実現できる、
などの知見を得たのである。
本発明の第二の目的は、高周波領域での容量低下率の抑制とともに、高周波領域でのリプル電流耐量を増大させることにある。
この電解コンデンサモジュールにおいて、前記電解コンデンサは、エッチングピット長を27〔μm〕以下とした電解コンデンサ、またはエッチングピット長を27〔μm〕超とした電解コンデンサの何れかであってもよい。
このフィルタ回路において、前記電解コンデンサは、エッチングピット長を27〔μm〕以下とした電解コンデンサ、またはエッチングピット長を27〔μm〕超とした電解コンデンサの何れかであってもよい。
この電力変換器において、前記電解コンデンサは、エッチングピット長を27〔μm〕以下とした電解コンデンサ、またはエッチングピット長を27〔μm〕超とした電解コンデンサの何れかであってもよい。
<電解コンデンサモジュール>
(1) 少なくとも二つの電解コンデンサを備える電解コンデンサモジュールについて、トンネル状エッチングピット長が異なる二種類の電解コンデンサを含むことにより、低周波領域から高周波領域の広い周波数領域において高効率で静電容量を発現できる。
(2) ピット長が短い電極箔は薄厚化による箔の搭載量の増加により、高周波領域での高容量化を図ることができ、ピット長の長い電極箔では低周波領域で電解コンデンサを高容量化でき、単一の電解コンデンサにはない広い周波数領域でのコンデンサ特性および高効率の容量を実現できる。
(4) トンネル状エッチングピットの該ピット長が長い電極箔を用いた電解コンデンサと、ピット長が短い電極箔を用いた電解コンデンサが併用されるので、広い周波数領域に適する電解コンデンサモジュールを実現でき、その小型化や軽量化を図ることができる。
(5) 少なくとも二つの電解コンデンサを備える電解コンデンサモジュールのうち、高周波領域において容量効率の高い電解コンデンサでは、容量に寄与しない深さのエッチングピットが存在しないので、残芯部を十分に残しつつ薄厚化でき、電極箔の強度を保ちつつ、電解コンデンサの単位体積当たりの容量を向上させることができる。
(6) ピット長が長い電極箔を用いた電解コンデンサであっても、箔面積を大きくすれば、高周波領域において、ピット長が短い電極箔を用いた電解コンデンサと同じ静電容量を発現できる。しかし、箔面積を大きくすれば、電解コンデンサの容積はいきおい大きくなってしまう。このような電解コンデンサを搭載させ、ピット長が短い電極箔で作製した電解コンデンサを併用する電解コンデンサモジュールと同じ静電容量を得ようとしても、同一体積の電解コンデンサモジュールを作製できない。これに対し、ピット長が短い電極箔で作製した電解コンデンサを併用すれば、電解コンデンサモジュールを小型化できるし、同一体積の電解コンデンサモジュールを作製する場合、ピット長が短い電極箔の電解コンデンサを併用すれば、ピット長が長い電極箔の電解コンデンサのみの場合に比較し、高周波領域での静電容量の発現がより大きい電解コンデンサモジュールを実現できる。
(5) 低周波領域から高周波領域までの広領域における高周波成分や変動成分を効率よく除くことができる。
(6) フィルタ回路の小型化、軽量化を図ることができる。
(7) 低周波領域から高周波領域の広い高周波成分や変動成分が除去された電力変換出力を出力することができる。
(8) 電力変換器に占める電解コンデンサや該電解コンデンサを用いたフィルタが占める体積比率を低減でき、電力変換器の小型化や軽量化を図ることができる。
図1のAは、一実施の形態に係る電解コンデンサモジュールを示している。図1に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。
この電解コンデンサモジュール(以下単に「コンデンサモジュール」と称する)2には、電極箔にエッチングピットが形成された少なくとも二つの電解コンデンサであり、該エッチングピット長が異なる二種類の電解コンデンサとして、第1の電解コンデンサ4−1、第2の電解コンデンサ4−2が備えられる。ここで、「エッチングピット長が異なる二種類」とは、電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の電極箔に形成されたトンネル状のエッチングピットの長さ(深さ)をピット長と称し、このピット長を分類概念とし、分類したものである。
電極箔はたとえば、陽極側の電極箔であり、アルミニウムなどの弁金属箔体である。エッチングピットは実施例で詳述するがたとえば、直流エッチングにより電極箔に形成され、箔表面から厚み方向に延びるトンネル状のピットである。ピット長は、箔表面のピット開口から箔深部のピット先端までの長さ(深さ)である。
電解コンデンサ4−1は一例として、ピット長=27〔μm〕以下とした電解コンデンサである。電解コンデンサ4−2はたとえば、ピット長=27〔μm〕超とした電解コンデンサであって、ピット長が55〔μm〕の電解コンデンサである。
電解コンデンサ4−1には陽極側および陰極側のそれぞれに外部端子8−1、10−1が備えられ、電解コンデンサ4−2にも同様に外部端子8−2、10−2が備えられる。各外部端子8−1、8−2、10−1、10−2は、絶縁されて筐体6から外部に引き出されている。
陽極側の共通接続または陰極側の共通接続は、筐体6の内部で行ってもよいし、筐体6の外部で行ってもよい。
Z1=ESR1+j{ωESL1−1/ωC1}
=ESR1+jXs1 ・・・(1)
で表される。jXs1はインダクタンス成分と容量成分の合成インピーダンスである。
電解コンデンサ4−2の静電容量をC2、等価直列抵抗ESR2、等価インダクタンスをESL2とすると、電解コンデンサ4−2のインピーダンスZ2は、
Z2=ESR2+j{ωESL2−1/ωC2}
=ESR2+jXs2 ・・・(2)
で表される。jXs2はインダクタンス成分と容量成分の合成インピーダンスである。
図2のAは、コンデンサモジュール2を用いたフィルタ回路を示している。図2のAにおいて、図1と同一部分には同一符号を付してある。
コンデンサモジュール2はたとえば、図2のAに示すように、フィルタ回路14に利用できる。このフィルタ回路14では電解コンデンサ4−1、4−2は、各陽極側を共通に接続し、かつ各陰極側を共通に接続して並列回路を構成している。つまり、コンデンサモジュール2はパワー半導体回路の基本構成であり、ピット長のみを異ならせた電解コンデンサ4−1、4−2が並列に接続させている。
電解コンデンサ4−1、4−2の並列回路に電源16が接続されている。この電源16はたとえば、高周波電源であり、具体的にはインバータやコンバータなど、スイッチングにより電力変換を行う電力変換器において、高周波出力が生成されるスイッチング部などである。
電源16から交流または直流の電流iがコンデンサモジュール2に加えられると、電流iに含まれる高周波成分や変動成分が電解コンデンサ4−1、4−2の蓄電機能によるフィルタ機能により除かれる。したがって、電解コンデンサ4−1、4−2の端子間には、電源16の直流成分出力、つまり、高周波成分や変動成分が除去された出力Voが取り出される。
i=i1+i2
=e/Z1+e/Z2
=e(1/Z1+1/Z2)
=e/Zt ・・・(3)
が成立する。したがって、合成インピーダンスZtは、
Zt=Z1・Z2/(Z1+Z2) ・・・(4)
である。コンデンサモジュール2の電解コンデンサ4−1、4−2の合成静電容量をCtとすると、合成静電容量Ctは、式(1) 、(2) および(4) により、
Ct=C1+C2 ・・・(5)
と表すことができる。
このフィルタ回路14では、電解コンデンサ4−1、4−2のみで構成したが、抵抗やインダクタを併用してもよいし、各電解コンデンサ4−1、4−2は2以上の電解コンデンサであってもよい。
図2のBは、電力変換器の一例を示している。図2のBにおいて、図2のAと同一部分には同一符号を付してある。
この電力変換器18には、コンバータ20およびフィルタ回路14が備えられる。コンバータ20はたとえば、MOSFETやIGBTなどのスイッチング素子26を備え、スイッチングによりたとえば、バッテリー22の直流電圧を断続させて交流電圧に変換する。フィルタ回路14はインダクタ24を備えた既述のフィルタ回路14であり、コンバータ20のスイッチングで生じた高周波成分や変動成分を除く。したがって、出力端子28−1、28−2には高周波成分や変動成分のない交流出力Voutが取り出される。
この電力変換器30にはフィルタ回路14およびインバータ32が備えられる。フィルタ回路14は既述の電解コンデンサ4−1、4−2が備えられる。電解コンデンサ4−1は従前のフィルムコンデンサに代えて設置されている。
入力端子34−1、34−2に加えられた直流電圧Eは電解コンデンサ4−1、4−2の蓄電機能により平滑され、直流電圧Eから変動成分や交流成分が除去された後、インバータ32に加えられる。
インバータ32は、MOSFETやIGBTなどのスイッチング素子36を備え、スイッチングにより直流電圧をたとえば、三相交流出力に変換する。この三相交流出力は負荷であるモーター38に加えられ、モーター38を回転させる。
この電力変換器40には、平滑部42、整流部44、フィルタ回路14、コンバータ20、波形調整部46が備えられる。
平滑部42はソーラーパネル48の発電出力を平滑する。その平滑部42の出力は整流部44により整流されてフィルタ回路14を通過させる。フィルタ回路14は既述の電解コンデンサ4−1、4−2を備え、電解コンデンサ4−1、4−2の蓄電機能により変動成分を平滑し、高周波成分を除去して直流出力を生成する。
コンバータ20は既述のように、MOSFETやIGBTなどのスイッチング素子36を備え、スイッチングにより直流電圧をたとえば、単相交流出力に変換する。この単相交流出力は波形調整部46により正弦波出力に調整され、出力端子50−1、50−2から取り出され、商用交流出力となる。
この一実施の形態によれば、次の効果が得られる。
(1) ピット長が異なる二種類の電解コンデンサである、電解コンデンサ4−1、4−2の並列回路では、高周波領域の容量効率の高い電解コンデンサ4−1の併用により、たとえば、電解コンデンサ4−2のみの並列回路に比較し、装置の大型化を抑制できる。
(2) 高周波領域の容量確保のため、アルミ電解コンデンサとフィルムコンデンサの並列回路に比較し、体積が大きいフィルムコンデンサを除くことができ、フィルムコンデンサのために装置が大型化するという課題を解消することができる。
(3) 電解コンデンサの高周波領域におけるコンデンサ性能を高め、フィルタ回路14や電力変換器18、30、40など多様な用途に活用することができる。
電極箔は高圧用でありかつ100〔kHz〕以上の高周波領域で用いられる電解コンデンサに好適であり、陽極箔、陰極箔または両方に用いられる。
この電極箔の形成には弁金属が用いられる。電極箔にはアルミニウム、タンタル、ニオブ、酸化ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマスおよびアンチモンなどから選択される弁金属材料を選択すればよい。電極箔を形成する弁金属の純度について、陽極箔では99.9〔%〕以上、陰極箔では99〔%〕以上が望ましいが、ケイ素、鉄、銅、マグネシウム、亜鉛などの不純物が含まれていても良い。
エッチング処理は化学エッチングまたは電気化学的エッチングの何れでもよい。直流エッチングではたとえば、ハロゲンイオンが存在する酸性水溶液中に浸漬した電極箔を陽極として直流電流を印加することにより、電極箔にトンネル状のエッチングピットを形成できる。エッチング用の酸性水溶液にはたとえば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、食塩の何れかの水溶液、またはこれらの混合液を用いればよい。
100〔kHz〕以上の高周波領域において、ピット長が12〔μm〕以上20〔μm〕以下では、静電容量の増加率に鈍化傾向があるものの、ピット長にほぼ比例して静電容量に増加傾向が見られる。したがって、このピット長領域では最も効率よく静電容量の増加に寄与するので、効率性の観点からすれば、12〔μm〕以上20〔μm〕以下のピット長が好ましい。
また、ピット長が20〔μm〕超27〔μm〕以下では、100〔kHz〕以上の周波数領域において、静電容量の増加が見込まれる。したがって、静電容量の観点からすれば、20〔μm〕超27〔μm〕以下のピット長が好ましい。
電極箔には化成処理により誘電体皮膜が形成される。この誘電体皮膜は電極箔の表面に酸化処理で形成され、エッチングピットの内壁面にも形成される。この誘電体皮膜の形成法には、典型的には、ハロゲンイオン不在の緩衝溶液中に電極箔を浸漬し、陽極にして電圧印加する方法が取られる。緩衝溶液にはホウ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウム、有機酸アンモニアなどが用いられる。
電解コンデンサ4−1、4−2は、電極箔を巻回したコンデンサ素子に電解液を含浸した非固体電解コンデンサのほか、ハイブリッド形電解コンデンサ、両極性電解コンデンサ、積層型コンデンサなど、既述の電極箔を用いた電解コンデンサであればよい。
電解コンデンサ4−1、4−2に含侵される電解質は液体または固体のいずれを用いた電解コンデンサのほか、陽極箔に誘電体皮膜を形成した非固体電解コンデンサ、この電解質として、液体と固体を備えたハイブリッド形電解コンデンサ、および陽極箔と陰極箔の双方に誘電体皮膜を形成した両極性電解コンデンサの何れでもよい。
このコンデンサ素子は、電解液を含浸した後、陽極箔から陽極端子、陰極箔から陰極端子が引き出される。このコンデンサ素子は外装ケースに収められる。この外装ケースの封口には封口体が用いられる。この封口体には合成樹脂板などの硬質絶縁板にゴム板などの弾性絶縁体が貼り付けられた積層板が用いられる。この封口体には陽極側および陰極側の外部端子が一体に固定され、陽極側の外部端子にはコンデンサ素子の陽極端子、陰極側の外部端子にはその陰極端子が外装ケースの封口前に接続される。コンデンサ素子を収納した外装ケースは封口体で封止され、製品化前、コンデンサ素子にエージング処理される。
電解液の溶媒として、プロトン性の有機極性溶媒には、一価アルコール類、多価アルコール類およびオキシアルコール化合物類が挙げられる。一価アルコール類としては、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコールなどが挙げられる。
多価アルコール類としては、エチレングリコールの他、γ−ブチロラクトン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、グリセリン、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオールなどが挙げられる。オキシアルコール化合物類としては、プロピレングリコール、グリセリン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メトキシプロピレングリコール、ジメトキシプロパノールなどが挙げられる。
電極箔に形成されたトンネル状のエッチングピットはたとえば、ピット径=約1〔μm〕、ピット長さ=27〔μm〕であり、大きなアスペクト比を有する。このようなエッチングピットが形成される電極箔において、箔強度を維持するため、エッチングピットの貫通を避け、適度な厚みで残芯部分を残すようにエッチング処理が施される。
電極箔に形成されたエッチングピットには、高い静電容量を発現させるため、その内部に電解液を十分に浸透させる。つまり、電気化学的な処理によるエッチングピットの制御技術とともにピット内への電解液の浸透により、高い静電容量密度を実現できる。
陽極側の電極箔のエッチングピットには陽極酸化処理により、その内壁に酸化アルミニウム(Al2 O3)からなる誘電体皮膜が形成されている。この誘電体皮膜は誘電体として機能することから、誘電体皮膜が厚いほど、電解コンデンサの漏れ電流が小さくなる。そこで、誘電体皮膜は、電解コンデンサの定格電圧や許容される漏れ電流に適する厚さに形成される。
陽極箔に形成された無数のエッチングピットから任意に1本のエッチングピットを選択すれば、図4のAに示すように、円筒形ピットとして表すことができる。
エッチングピット52は既述の通り、大きなアスペクト比を有し、内壁に誘電体皮膜を有することから、図4のBに示すように、簡易構造モデルに表すことができる。図4のBのriはエッチングピット52の内半径、roはエッチングピット52の外半径を示している。
Rt=ρL/πri 2 ・・・(6)
で表すことができる。同様にエッチングピット52で得られる静電容量をCtとすれば、この静電容量Ctは、式(7) のように、
Ct=2πε/ln(ro /ri ) ・・・(7)
で表すことができる。ここで、ρ〔Ωcm〕は電解液の比抵抗、ri〔m〕はエッチングピットの内半径、ro〔m〕はエッチングピットの外半径、L〔m〕はエッチングピット長、εは誘電体皮膜の誘電率である。なお、ro−riは、誘電体皮膜の厚さに相当する。
この等価回路モデルについて、電解液、陽極箔と陰極箔の間に配置されたセパレータなどの電極箔以外の構成部材の複合抵抗に相当するパラメータR0 を考慮すれば、図5のBに示す等価回路モデルで表すことができる。
高周波領域において、電解コンデンサの容量低下率が大きくなる現象を確認するため、電流パルスに対する過渡応答シミュレーションを実施した。このシミュレーションでは既述の等価回路モデルにパルス幅を異ならせた複数の電流パルスを印加し、その過渡応答がピット長によって相違することをSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis )シミュレータにより解析した。SPICEシミュレータは、電子回路のアナログ動作をシミュレーションするソフトウェアのソルバーである。
ここで、エッチングピットに関するモルフォロジー情報、電解液やセパレータなどの抵抗値に関する実測データを用いて抵抗Rtは式(6) により算出し、静電容量Ctは式(7) により算出した。
これらの計算値および測定結果から、抵抗R0 の値は4.0〔G〕、抵抗R1 1〜R9 の値は0.1〔G〕、キャパシタ成分C1 〜C10の各静電容量は2.48〔fF〕であった。
過渡応答シミュレーションには、パルス振幅=7〔pA〕、パルス幅=1〔μs〕、10〔μs〕、100〔μs〕のように、パルス幅のみを異ならせた複数の電流パルスを使用し、この電流パルスを印加した等価回路モデルの過渡応答としてキャパシタ成分C1 〜C10に現れる端子間電圧(=充電電圧)を解析した。
図7のA〜Cは、電流パルスおよび過渡応答の解析結果を示す。図7のAは、パルス幅=1〔μs〕の電流パルスの印加した際のC1 〜C10に現れた端子間電圧の推移を示している。
パルス幅=1〔μs〕の電流パルスを印加した場合、C1 〜C10の端子間電圧の上昇速度(充電速度)を比較すると、ピット入口側のC1 では速く、ピット最深部側に向かって徐々に遅くなり、ピット最深部側のC10では充電速度が極めて遅くなっている。しかも、ピット中間から最深部におけるC5 〜C10では電流パルスによる充電電圧の上昇がなく、電流パルスに追従する充電応答がない。したがって、ピット深部側に想定されるC5 〜C10は電解コンデンサの静電容量に寄与していない。
パルス幅=10〔μs〕の電流パルスの場合には、ピット中間から最深部におけるC5 〜C10では電流パルスによる充電電圧の上昇があるものの、ピット入口側からピット最深部に向かって充電速度に大きな差が生じている。ピット最深部に向かって充電応答が鈍化している。
パルス幅=10〔μs〕の電流パルスに対する充電応答について、パルス幅=1〔μs〕の場合と比較すると、ピット中間からピット最深部側における応答性に改善があるものの、ピット中間からピット最深部に向かって充電電圧が分布している。
パルス幅=100〔μs〕の電流パルスの場合には、ピットの深さ方向に僅かな電圧分布があり、充電の上昇速度にも若干の違いがあるものの、ピット最深部側の応答性はパルス幅=1〔μs〕または10〔μs〕の場合に比較して良好である。
このような応答特性から高速なスイッチング動作を想定すると、ピット長を過度に長くしても、ピット深部側の応答性が低下し、ピット深部の実効面積の有効性が低く、静電容量の発現に寄与していないことが明らかとなった。
シミュレーション結果の妥当性の検証と、高速スイッチングに適する陽極箔構造としてピット長の把握を目的とし、ピット長の異なる電極箔として、ピット長:55〔μm〕、48〔μm〕、42〔μm〕、33〔μm〕、27〔μm〕のエッチングピットを有する陽極箔を作製した。
この陽極箔の形成には、原箔として厚さ:125〔μm〕、4N高純度のアルミニウム箔を使用した。酸性水溶液にアルミニウム箔を浸漬させ、このアルミニウム箔に直流電圧の印加により電気化学的にエッチング処理を行い、トンネル状のエッチングピットを形成した。
このエッチング処理を行ったアルミニウム箔はホウ酸水溶液に浸漬し、650〔V〕の化成処理を行い、箔全面に誘電体皮膜を形成させて試料とした。
この試料はSEMを用いて断面観察を行い、平均トンネル長および箔厚を測定した。箔単体の静電容量の測定では試料から4〔cm2 〕の面積に打ち抜いて試料片を形成し、これをホウ酸アンモニウム水溶液に浸漬させた状態で、周波数120〔Hz〕の正弦波電圧1〔v〕を印加し、静電容量をLCRメータにより測定した。
各電解コンデンサセルに周波数範囲10〔Hz〕〜100〔kHz〕、正弦波電圧1〔V〕を印加し、LCRメータを使用して各電解コンデンサセル58の静電容量を測定し、静電容量の周波数依存性を確認した(その確認結果を図10に示す。)。
各電解コンデンサセル58の充電応答性について、各電解コンデンサセル58にパルス幅の異なる複数の電流パルスを印加した際、各電流パルスによって生じる電流値および端子間電圧を測定した。
この測定には、パルス幅=2000〔μs〕、200〔μs〕、20〔μs〕の電流パルスを使用し、電解コンデンサセル58に対する積算電気量(総電荷量)Qpが常にQp=4μC(一定)になるよう、電解コンデンサセル58に充電電流を流すための充電抵抗の値を変更した。なお、電解コンデンサセル58に印加するパルス電流のDuty比を50〔%〕とすれば、パルス幅=2000〔μs〕は周波数=250〔Hz〕、パルス幅=200〔μs〕は周波数=2.5〔kHz〕、パルス幅=20〔μs〕は周波数=25〔kHz〕に相当する。
電解コンデンサセルの端子間電圧は電流パルスの印加中、ほぼ直線的に増加している。これは、電解コンデンサセルが電流パルスで充電されることを表している。電流パルスの印加を停止すると、停止直後、端子間電圧は急激に低下している。これは電解コンデンサセルのESRに起因するIR降下による。よって、電流パルスの印加停止直後に現れる端子間電圧Vc は電解コンデンサセルに蓄積された電荷量に対応する電圧と考えられる。
ここで、電流パルスの印加中の積算電気量Qp 、電流パルスの印加停止直後の端子間電圧Vc を用いて、電流パルスに応答可能な静電容量Cp は、式(8) から求めることができる。
Cp =Qp /Vc ・・・・・(8)
図10のAは、ピット長と水溶液中で測定される箔単体の静電容量の関係、図10のBは、陽極箔の平均ピット長=55〔μm〕と箔厚、一般的構造の電解コンデンサセル58にした場合の静電容量、図10のCは、陽極箔の平均ピット長=27〔μm〕と箔厚、一般的構造の電解コンデンサセル58にした場合の静電容量を示している。これらの静電容量の値から明らかなように、ピット長を長くすれば、静電容量が増加し、この静電容量に周波数依存性があることを示している。
ピット長=55〔μm〕、ピット長=27〔μm〕の各陽極箔を比較すると、10〔Hz〕〜10〔kHz〕程度の低周波領域では、ピット長=55〔μm〕による静電容量が明らかに大きいことがわかる。つまり、これはピット長に比例して陽極箔の実効表面積が大きくなるので、この実効表面積に起因する静電容量の増加である。
この結果は、過渡応答シミュレーションの結果と同様の傾向を示しており、エッチングピットのピット長が必要以上に長くなると、高周波領域ではピット深部で正常な充電が生じないことを示している。
したがって、高周波用途向けの電解コンデンサでは、最適なピット長を持つ電極箔が有効である。
ピット長が短い場合と長い場合の静電容量の差異は、周波数が上昇するにつれて小さくなることから、既述のように、使用周波数領域に応じて最適なピット長を持つ電極箔を用いることが有効かつ必要である。
以下、実施例1〜実施例4および比較例1〜比較例4について説明する。図12は、ピット長、周波数、1回目ないし3回目の測定結果である静電容量、その平均値を示している。
<実施例1>
エッチングピットのピット長=27〔μm〕の電極箔を陽極箔に用いた実施例1のコンデンサ素子を作製した。
陽極側の電極箔には、広さ=20〔mm〕×20〔mm〕、箔厚=125〔μm〕のアルミニウム箔を使用し、これを陽極箔とした。この電極箔に2段階のエッチング処理を施し、第1段階のエッチング処理では、塩酸を含む水溶液に電極箔を浸漬し、直流電圧にて電気化学的にアルミニウム箔にエッチングを施し、エッチングピットを形成した。
第2段階のエッチング処理では、硝酸を含む水溶液に第1段階のエッチング処理を経た電極箔を浸漬し、電気化学的または化学的にエッチング処理を行い、第1段階で形成されたエッチングピットを拡大した。このようなエッチング処理を行った電極箔をホウ酸アンモニウム水溶液中で化成化処理を行い、箔表面に化成被膜層を形成した。化成被膜レプリカ法によりエッチングピット長を測定することにより、ピット長=27〔μm〕を確認した。
陽極箔および陰極箔には、シリコンで首部を被覆したアルミニウム製のリード線を取り付け、2枚の陰極箔に30〔mm〕×25〔mm〕のクラフトからなるセパレータを挟み、1枚の陽極箔を重ね合わせた。予め、セパレータには、主溶媒=エチレングリコール、主溶質=ホウ酸を用いた電解液を含浸させたものを用いる。積層した陽極箔、陰極箔およびセパレータの1組をガラスプレートで挟み、実施例1のコンデンサ素子とした。
エッチング処理において、電圧の印加時間を調整することにより、異なるエッチングピット長の電極箔を以て比較例1〜4のコンデンサ素子を作製した。比較例1はエッチングピット長=55〔μm〕の陽極箔を用いたコンデンサ素子、比較例2はエッチングピット長=48〔μm〕の陽極箔を用いたコンデンサ素子、比較例3はエッチングピット長=42〔μm〕の陽極箔を用いたコンデンサ素子、比較例4はエッチングピット長=33〔μm〕の陽極箔を用いたコンデンサ素子である。
これら比較例1〜4のコンデンサ素子は、エッチングピット長を除き、実施例1のコンデンサ素子と同一方法および同一条件で作製されている。
この測定1では、実施例1および比較例1〜4のコンデンサ素子の静電容量を測定した。この測定にはLCRメータ(Agilent Technologies社製、4284A)を用いた。測定条件は、周囲温度=21〔℃〕、交流電圧=1.0〔Vrms〕であり、測定周波数=1〔Hz〕から100〔kHz〕の範囲とした。静電容量の測定方法は、各周波数で3回ずつ行い、その測定結果を横軸に周波数、縦軸に静電容量のグラフ上にプロットした。その測定結果を図13〜図18に示す。
図13は比較例1、図14は比較例2、図15は比較例3、図16は比較例4、図17は実施例1の測定結果を示している。図18は、実施例1および比較例1〜4の各平均値をプロットして示している。なお、図13のA、図14のA、図15のA、図16のA、図17のAは静電容量の測定結果、図13のB、図14のB、図15のB、図16のB、図17のBはESRの測定結果を示している。
100〔kHz〕の高周波数では、静電容量が実施例1=平均0.97〔μF〕、比較例1=平均1.09〔μF〕、比較例2=平均1.05〔μF〕、比較例3=平均1.07〔μF〕、比較例4=平均1.00〔μF〕となっている。つまり、100〔kHz〕の高周波領域では、実施例1のエッチングピット長=27〔μm〕と浅いにも関わらず、実施例1の静電容量と比較例1〜4の静電容量とが1.0〔μF〕前後の値を呈している。
このように、100〔kHz〕以上の高周波領域では、実施例1のエッチングピットは27〔μm〕と浅いにも関わらず、実施例1の静電容量と比較例1〜4の静電容量とが殆ど同値となっている。この結果は、100〔kHz〕以上の高周波領域では、エッチングピット長=27〔μm〕以下であれば、エッチングピットの全域において効率的な充放電が行われる。これに対し、27〔μm〕超のピット深部では充分な充放電が行われず、静電容量の発現に寄与していないことを示している。
実施例2はエッチングピット長=20〔μm〕の電極箔を陽極箔としたコンデンサ素子、実施例3はエッチングピット長=12〔μm〕の電極箔を陽極箔としたコンデンサ素子、実施例4はエッチングピット長=6〔μm〕の電極箔を陽極箔としたコンデンサ素子を実施例1と同じ製造法および同一条件で作製した。
これら実施例2〜4のコンデンサ素子の静電容量について、実施例1および比較例1〜4と同一条件で測定した。図18のBは、その測定結果を実施例1および比較例1〜4の平均値とともに示している。図18のBに示すグラフは、実施例1〜4および比較例1〜4の測定結果を1Hzから100〔kHz〕までの周波数範囲でプロットしている。
図19は、実施例1〜4および比較例1〜4のコンデンサ素子に周波数=120〔Hz〕および100〔kHz〕の交流電流を流したとき、各交流電流における静電容量とエッチングピット長の関係を示している。
エッチングピット長=6〔μm〕である場合、1〔Hz〕から100〔kHz〕の周波数では静電容量に変化がない。エッチングピット長=12〔μm〕では、高周波領域で静電容量に若干の低下が生じ始め、周波数=120〔Hz〕、100〔kHz〕で静電容量に相違が生じる基点がある。
エッチングピット長=27〔μm〕(エッチングピット長=12〔μm〕の2.25倍)では、周波数=100〔kHz〕で、静電容量=0.97〔μF〕である。この値は、エッチングピット長=12〔μm〕、周波数=100〔kHz〕での静電容量=0.42〔μF〕の約2.3倍に相当する。
これにより、エッチングピット長=12〔μm〕以上20〔μm〕以下では、エッチングピット長による静電容量の増加率は鈍化し始めるものの、エッチングピット長に応じた静電容量が効率良く得られている。
各実施例1〜4では、周波数=100〔kHz〕の電流を流した場合について述べているが、本発明はこのような周波数や電流に限定されることはない。電極箔に、周波数=100〔kHz〕以上の高周波成分波形と、周波数=100〔kHz〕未満の低周波成分波形を含む電圧や電流を印加しても実施例と同様の効果を得ることができる。
このような電解コンデンサでは、コンバータやインバータなど、既述のパワー半導体のスイッチング周波数を用いる高周波回路に適用でき、電力変換器の高効率化、小型化に寄与する。
この実施例から明らかなように、電極箔のピット長を必要以上に長くしても、高周波領域における応答性が悪化する。エッチングピットのピット深部では、高周波領域において、充電速度がピット入口側に比較して極端に低下し、正常な充放電が得られないため、有効な静電容量成分として機能しない。
また、高周波領域では長いピット長のエッチングピット構造の電極箔を備える従来の電解コンデンサは静電容量密度が低く、不利であるから、高周波用途向けの電解コンデンサには高周波用途に最適なピット長とした電極箔を適用することが望ましい。
この実施例によれば、次の効果が得られる。
(1) このような電解コンデンサを用いれば、コンバータやインバータなど、既述のパワー半導体のスイッチング周波数を用いる高周波回路に適用でき、電力変換器の高効率化、小型化を図ることができる。
(2) 高周波領域で最適なピット長の電極箔を適用すれば、高周波領域でコンデンサ性能に優れる電解コンデンサを実現できるとともに、その小型化とリプル電流耐量の向上を図ることができる。
(3) 電解コンデンサ4−1では、容量に寄与しない深さのエッチングピットが存在しないので、残芯部を十分に残しつつ薄厚化でき、電極箔の強度を保ちつつ、電解コンデンサの単位体積当たりの静電容量を高めることができる。
そこで、ピット長=55〔μm〕の電極箔を用いた2つの電解コンデンサのうち、一方の電解コンデンサをピット長=27〔μm〕の電極箔を用いた電解コンデンサに変更する。つまり、一方の電解コンデンサをピット長=55〔μm〕の電極箔を用いた電解コンデンサ、他方の電解コンデンサをピット長=27〔μm〕の電極箔を用いた電解コンデンサとする。これらエッチングピット長を異ならせた少なくとも二種類の電解コンデンサを用いて並列回路を構成し、この並列回路に周波数=120〔Hz〕の低周波成分、周波数=100〔kHz〕の高周波成分を含む電流が流れたものとする。
ピット長=55〔μm〕の電極箔を用いた電解コンデンサでは、120〔Hz〕領域に対応する静電容量が多く引き出されるのに対し、100〔kHz〕領域に対応する静電容量はピット長の深部側で利用されないため、引き出せる静電容量が小さくなる。
つまり、ピット長=55〔μm〕の電極箔を用いた電解コンデンサでは静電容量を引き出すことができなかった周波数領域についてまでも、ピット長=27〔μm〕の電極箔を用いた電解コンデンサではその周波数領域における静電容量の補完ができることになる。したがって、電極箔にエッチングピットが形成された少なくとも二つの電解コンデンサを備え、該エッチングピット長を異ならせた少なくとも二種類の電解コンデンサを含ませれば、つまり、静電容量を効率よく引き出せる周波数域が異なる電解コンデンサの併用により、異なる周波数成分を含む電流や電圧を扱う電力変換器に対して小型で効率よく必要な静電容量を提供でき、電力変換器の小型化とともに高効率化を図ることができる。
4−1 第1の電解コンデンサ
4−2 第2の電解コンデンサ
6 筐体
8、10 外部端子
12 抵抗
14 フィルタ回路
16 電源
18、30、40 電力変換器
20 コンバータ
22 バッテリー
24 インダクタ
26、36 スイッチング素子
28−1、28−2、50−1、50−2 出力端子
32 インバータ
34−1、34−2 入力端子
38 モーター
42 平滑部
44 整流部
46 波形調整部
48 ソーラーパネル
52 エッチングピット
54 等価回路モデル
56 電流パルス源
58 電解コンデンサセル
60−1、60−2 電極箔
62−1、62−2、62−3 リード部
64−1、64−2 セパレータ
66−1、66−2 ガラスプレート
Claims (6)
- エッチングピット長を異ならせた少なくとも二種類の電解コンデンサが並列に接続された電解コンデンサモジュール。
- 前記電解コンデンサは、エッチングピット長を27〔μm〕以下とした電解コンデンサ、またはエッチングピット長を27〔μm〕超とした電解コンデンサの何れかである請求項1に記載の電解コンデンサモジュール。
- エッチングピット長を異ならせた少なくとも二種類の電解コンデンサが並列に接続された電解コンデンサモジュールを含むフィルタ回路。
- 前記電解コンデンサは、エッチングピット長を27〔μm〕以下とした電解コンデンサ、またはエッチングピット長を27〔μm〕超とした電解コンデンサの何れかである請求項3に記載のフィルタ回路。
- エッチングピット長を異ならせた少なくとも二種類の電解コンデンサが並列に接続された電解コンデンサモジュールを含むフィルタ回路を備える電力変換器。
- 前記電解コンデンサは、エッチングピット長を27〔μm〕以下とした電解コンデンサ、またはエッチングピット長を27〔μm〕超とした電解コンデンサの何れかである請求項5に記載の電力変換器。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017224889A JP7087352B2 (ja) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 電解コンデンサモジュール、フィルタ回路および電力変換器 |
PCT/JP2018/042917 WO2019103021A1 (ja) | 2017-11-22 | 2018-11-21 | 電解コンデンサモジュール、フィルタ回路および電力変換器 |
EP18881070.9A EP3716302A4 (en) | 2017-11-22 | 2018-11-21 | ELECTROLYTE CAPACITOR MODULE, FILTER CIRCUIT AND POWER CONVERTER |
CN201880068882.1A CN111279446B (zh) | 2017-11-22 | 2018-11-21 | 电解电容器模块、滤波电路和电力变换器 |
US16/762,346 US11404221B2 (en) | 2017-11-22 | 2018-11-21 | Electrolytic capacitor module, filter circuit and power converter |
TW107141503A TWI774880B (zh) | 2017-11-22 | 2018-11-21 | 電解電容模組、濾波電路及電力轉換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017224889A JP7087352B2 (ja) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 電解コンデンサモジュール、フィルタ回路および電力変換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019096737A true JP2019096737A (ja) | 2019-06-20 |
JP7087352B2 JP7087352B2 (ja) | 2022-06-21 |
Family
ID=66632002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017224889A Active JP7087352B2 (ja) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 電解コンデンサモジュール、フィルタ回路および電力変換器 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11404221B2 (ja) |
EP (1) | EP3716302A4 (ja) |
JP (1) | JP7087352B2 (ja) |
CN (1) | CN111279446B (ja) |
TW (1) | TWI774880B (ja) |
WO (1) | WO2019103021A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022230037A1 (ja) * | 2021-04-27 | 2022-11-03 | 三菱電機株式会社 | コンデンサ基板ユニット及び電力変換装置 |
WO2023100267A1 (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置、モータ駆動システム、および電力変換方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5748221A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-19 | Fujitsu Ltd | Method of producing aluminum solid condenser |
JP2004080773A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-03-11 | Nec Tokin Corp | 伝送線路型ノイズフィルタ |
JP2005217129A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | セラミック容器およびそれを用いたタンタル電解コンデンサ |
JP2006169571A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 電解コンデンサ用アルミニウム箔及びその製造方法 |
JP2007115949A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Nichicon Corp | 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法 |
US20130233605A1 (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-12 | Industrial Technology Research Institute | Solid electrolytic capacitor and circuit board having the same |
WO2017014143A1 (ja) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3976922A (en) * | 1975-06-27 | 1976-08-24 | Sprague Electric Company | Low impedance multiple electrolytic capacitor assembly |
US5729450A (en) * | 1995-06-14 | 1998-03-17 | Magnetek, Inc. | Power converter with ripple current and bulk filtering supplied by high-current, high-microfarad film capacitor arrangement |
US6493210B2 (en) * | 1998-01-23 | 2002-12-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode metal material, capacitor and battery formed of the material and method of producing the material and the capacitor and battery |
MXPA00001238A (es) * | 1998-06-11 | 2005-07-13 | Showa Denko Kk | Elemento capacitor de una sola capa y capacitor electrolitico solido de capas multiples. |
JP2000082640A (ja) * | 1998-09-07 | 2000-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルミ電解コンデンサおよびその製造方法 |
US6736956B1 (en) * | 2001-05-07 | 2004-05-18 | Pacesetter, Inc. | Non-uniform etching of anode foil to produce higher capacitance gain without sacrificing foil strength |
KR100635699B1 (ko) | 2002-07-31 | 2006-10-17 | 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤 | 큰 직류 하에서도 발열이 적은 전송선로형 노이즈 필터 |
US11183338B2 (en) * | 2005-04-07 | 2021-11-23 | Amrad Manufacturing, Llc | Capacitor with multiple elements for multiple replacement applications |
KR100779263B1 (ko) * | 2007-02-06 | 2007-11-27 | 오영주 | 무극성 금속 전해 커패시터 및 그의 제조방법 |
KR100942121B1 (ko) * | 2008-01-11 | 2010-02-12 | 오영주 | 금속 커패시터 |
EP2684285A4 (en) * | 2011-03-09 | 2015-07-22 | Solantro Semiconductor Corp | INVERTERS WITH DC EQUALIZATION CAPACITORS OF EXTENDED LIFE |
US8648559B2 (en) * | 2011-03-16 | 2014-02-11 | Deere & Company | System for controlling rotary electric machines to reduce current ripple on a direct current bus |
US9324503B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-04-26 | Avx Corporation | Solid electrolytic capacitor |
JP2015204721A (ja) | 2014-04-16 | 2015-11-16 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 電力変換器 |
CN104393600A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-03-04 | 上海坤友电气有限公司 | 三阶阻基波高通滤波装置及有该滤波装置的电力供电系统 |
JP2017143647A (ja) * | 2016-02-10 | 2017-08-17 | 株式会社日立製作所 | 電力変換機装置 |
-
2017
- 2017-11-22 JP JP2017224889A patent/JP7087352B2/ja active Active
-
2018
- 2018-11-21 CN CN201880068882.1A patent/CN111279446B/zh active Active
- 2018-11-21 TW TW107141503A patent/TWI774880B/zh active
- 2018-11-21 EP EP18881070.9A patent/EP3716302A4/en active Pending
- 2018-11-21 WO PCT/JP2018/042917 patent/WO2019103021A1/ja unknown
- 2018-11-21 US US16/762,346 patent/US11404221B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5748221A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-19 | Fujitsu Ltd | Method of producing aluminum solid condenser |
JP2004080773A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-03-11 | Nec Tokin Corp | 伝送線路型ノイズフィルタ |
JP2005217129A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | セラミック容器およびそれを用いたタンタル電解コンデンサ |
JP2006169571A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 電解コンデンサ用アルミニウム箔及びその製造方法 |
JP2007115949A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Nichicon Corp | 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法 |
US20130233605A1 (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-12 | Industrial Technology Research Institute | Solid electrolytic capacitor and circuit board having the same |
WO2017014143A1 (ja) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022230037A1 (ja) * | 2021-04-27 | 2022-11-03 | 三菱電機株式会社 | コンデンサ基板ユニット及び電力変換装置 |
JP7459378B2 (ja) | 2021-04-27 | 2024-04-01 | 三菱電機株式会社 | コンデンサ基板ユニット及び電力変換装置 |
WO2023100267A1 (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置、モータ駆動システム、および電力変換方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI774880B (zh) | 2022-08-21 |
CN111279446B (zh) | 2022-05-31 |
EP3716302A1 (en) | 2020-09-30 |
US20210183586A1 (en) | 2021-06-17 |
TW201931396A (zh) | 2019-08-01 |
US11404221B2 (en) | 2022-08-02 |
WO2019103021A1 (ja) | 2019-05-31 |
JP7087352B2 (ja) | 2022-06-21 |
EP3716302A4 (en) | 2021-09-01 |
CN111279446A (zh) | 2020-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20100062928A (ko) | 고체 전해 콘덴서의 제조 방법 | |
CN109791843B (zh) | 电极箔以及电解电容器 | |
WO2019103021A1 (ja) | 電解コンデンサモジュール、フィルタ回路および電力変換器 | |
JP2004165203A (ja) | 電解コンデンサ | |
CN111868863A (zh) | 电解电容器 | |
JP2004165206A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP2004165265A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP4307820B2 (ja) | アルミニウム電解コンデンサ | |
JP2004165262A (ja) | 電解コンデンサ用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ | |
JP3406245B2 (ja) | アルミニウム電解コンデンサ | |
JP4493280B2 (ja) | 電解コンデンサ | |
Parler | Electrolytic capacitors | |
Thilack et al. | DC-Link Capacitor Selection for Inverter in PCB Design for E-Bike Application | |
JP2004165263A (ja) | 電解コンデンサ用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ | |
JP2004165258A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP2004165261A (ja) | 電解コンデンサ用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ | |
JP2004165264A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP4983072B2 (ja) | 電解コンデンサ | |
JP2004165211A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP2004304080A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP2003109859A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP2004165213A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP2004165260A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP2004165207A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP2005294599A (ja) | 電解コンデンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201001 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211102 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211209 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220510 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220523 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7087352 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |