JP2019140241A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】電極板と放熱部材との絶縁を安価に行うことができるコンデンサを提供する。【解決手段】コンデンサ素子２と、電極板３、４と、放熱部材５とをケース６に収容し樹脂を充填したコンデンサであって、ケース６が、前記樹脂外に引き出された電極板３、４と放熱部材５との間に位置し、電極板３、４と放熱部材５との間の絶縁を確保する絶縁部６２を備えている。また、放熱部材５に挿通孔５ｃが設けられており、挿通孔５ｃに絶縁部６２を挿通することで、放熱部材５の位置決めが行われている。【選択図】図１

Description

この発明は、コンデンサ素子と電極板とをケースに収容し樹脂を充填したコンデンサに関する。

コンデンサ素子と電極板とをケースに収容し樹脂を充填してなる、いわゆる樹脂モールドコンデンサにおいて、金属製の放熱部材の一端を樹脂内に位置させ、他端を樹脂外に引き出してコンデンサ内部を冷却しようとする場合、放熱部材の絶縁が問題となる場合がある。すなわち、電極板の近くに放熱部材を配置した場合、電極板も外部機器との接続のために樹脂外に引き出されるため、樹脂外において放熱部材と電極板との間の絶縁の確保が問題となるのである。なお、コンデンサでは、絶縁を確保する方法として一般的に絶縁紙が用いられている（例えば特許文献１参照）。また、絶縁紙の代わりとして樹脂製の絶縁板が用いられることもある（例えば特許文献２参照）。

特開２００８−２８８２４２号公報 特開２０１０−２５１４００号公報

しかし、絶縁紙は吸水性が高いため、絶縁紙を介してコンデンサ内に水分が入り込み、コンデンサの寿命を縮める虞がある。絶縁板を用いる場合は、絶縁紙のような問題は生じ難いが、部品点数の増加を招くとともに、位置決めをしながらの組み立てとなるため製造に手間がかかってコストアップに繋がる。

そこで本発明は、電極板と放熱部材との絶縁を安価に行うことができるコンデンサの提供を目的とする。

本発明のコンデンサは、コンデンサ素子２と、電極板３、４と、放熱部材５とをケース６に収容し樹脂７を充填したコンデンサであって、ケース６が、樹脂７外に引き出された電極板３、４と放熱部材５との間に位置し、電極板３、４と放熱部材５との間の絶縁を確保する絶縁部６２を備えていることを特徴とする。

また、放熱部材５に挿通孔５ｃが設けられており、挿通孔５ｃに絶縁部６２を挿通することで、放熱部材５の位置決めが行われていることが好ましい。

本発明のコンデンサは、ケースが、樹脂外に引き出された電極板と放熱部材との間に位置し、電極板と放熱部材との間の絶縁を確保する絶縁部を備えているため、別途、絶縁紙や絶縁板等の絶縁体を設ける必要が無い。また、ケース自身が絶縁部を備えているため、別途、絶縁体を設ける場合に比べて部品点数を減らすことができ、さらに位置決めの必要もないことから、組み立てを簡単に行うことができる。

また、放熱部材に挿通孔が設けられており、挿通孔に絶縁部を挿通することで、放熱部材の位置決めが行われていれば、組み立ての作業効率が向上するとともに、少なくとも絶縁部と放熱部材との位置ずれを防止することができ、絶縁を確保し易くなる。

この発明の一実施形態に係るコンデンサを示す分解斜視図である。 ケースに放熱部材を取り付けた状態を示す斜視図である。 ケース内にコンデンサ素子と電極板と放熱部材とを収容した状態を示す斜視図である。 コンデンサの要所断面図である。

次に、この発明のコンデンサの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明のコンデンサ１は、図１〜図４に示すように、複数のコンデンサ素子２と、これら複数のコンデンサ素子２を共通接続する正負一対の電極板３、４と、コンデンサ素子２や電極板３、４の熱を外部に放出する放熱部材５と、コンデンサ素子２と各電極板３、４と放熱部材５とを収容するケース６と、ケース６内に充填され、コンデンサ素子２と各電極板３、４と放熱部材５とを封止する樹脂７とを備えている。以下、各構成部品について説明していくが、説明における「上下」の概念は、製造時、より具体的には樹脂充填時におけるものであって、必ずしも使用時の上下を規定するものではない。

コンデンサ素子２は、例えば絶縁性のフィルムの表面に金属を蒸着した金属化フィルムを巻回することでなるフィルムコンデンサであって、図１に示すように、軸方向両端面に金属を溶射してなる電極部２ａ、２ｂがそれぞれ形成されている。このコンデンサ素子２は、軸方向から見ると扁平状、具体的には略トラック状（２本の平行線とその両端を半円でつないだ形状）であり、軸方向外周に平坦部２ｃと曲面部２ｄとを有している。そして、上記コンデンサ素子２は、電極部２ａ、２ｂを上下に向けつつ、平坦部２ｃ同士を互いに対向させるようにして複数並べられることで、コンデンサ素子群を形成している。

正負一対の電極板３、４は、例えば銅板やアルミニウム板等の導電性の板材（金属板）からなり、コンデンサ素子２を上下方向から挟むようにして配置されている。なお、以下、コンデンサ素子２の上側に位置する電極板３を第１電極板と称し、コンデンサ素子２の下側に位置する電極板４を第２電極板と称す。正負については、例えば第１電極板３を負極、第２電極板４を正極とするが、入れ替えても良い。

第１電極板３は、略短冊状の基板部３ａと、基板部３ａの一辺から上方に向かって延設された外部接続部３ｂと、外部接続部３ｂが延設された側とは反対側の辺から水平方向に向かって延設された素子接続部３ｃとを備えている。具体的に説明すると、基板部３ａは、コンデンサ素子群を構成する全てのコンデンサ素子２の上側の電極板と対向できる長さを有している。外部接続部３ｂは、基板部３ａの長手方向の略中央から延設されており、先端近傍に外部機器との接続に用いる取付孔３ｄが設けられている。素子接続部３ｃは略舌状であって、１つのコンデンサ素子２につき２つ設けられている。

第２電極板４は、基板部４ａが縦断面略Ｌ字状とされ、各コンデンサ素子２の下側の電極部２ｂと対向する水平部４ａ１と、各コンデンサ素子２の曲面部２ｄと対向する垂直部４ａ２とで構成されている点、外部接続部４ｂが第１電極板３の外部接続部３ｂと重ならないようずらして設けられている点を除いて第１電極板３と略同様である。従って、同添え字を付し、詳細な説明は省略する。

上記第１電極板３及び第２電極板４は、１枚の金属板に対して適宜、打ち抜き加工や折り曲げ加工、切り曲げ加工を施すことにより製造される。ただ、それぞれの部位を別々に製造しておき、それらを溶接などで一体化させても良い。

ケース６は、平面視略矩形状の底部６ａと、この底部６ａの四辺からそれぞれ立設された側壁部６ｂとを備えており、底部６ａと対向する面（上面側）には開口部６ｃが設けられている。また、各電極板３、４の外部接続部３ｂ、４ｂと近接する側壁部６ｂには、外側に向かって張り出す張り出し部６１が設けられている。この張り出し部６１は、放熱部材５を配置するためのものであって、張り出し部６１の底を構成する水平段部６１ａと、この水平段部６１ａを囲む囲い壁６１ｂとから構成されている。

囲い壁６１ｂの上端からは、コンデンサ１を外部機器に取り付けるための取付脚６１ｃがケース６外に向かって延設されている。この取付脚６１ｃは、放熱部材５のケース６外に引き出された部分（後述する引き出し部５ｂ）を支持するためのものでもあり、外部接続部３ｂ、４ｂに近接して配置される放熱部材５に合わせて、外部接続部３ｂ、４ｂに最も近接する位置（ケース長手方向の略中央）に設けられている。また、取付脚は、張り出し部６１と対向するもう一方の側壁部６ｂの上端からも同じように延設されている。なお、この取付脚６ｄは、単に外部機器への取り付けに供される。これら取付脚６１ｃ、６ｄは、外部機器とのボルト接続を想定しているため、ボルト孔６１ｄ、６ｅが設けられている。ただ、ボルト孔に代えて、ボルトを設けるようにしても良い。

さらに上記ケース６は、樹脂７外に引き出される各電極板３、４の外部接続部３ｂ、４ｂと放熱部材５（引き出し部５ｂ）との間に位置し、各電極板３、４と放熱部材５との間の絶縁を確保するための板状の絶縁部６２を備えている。具体的に説明すると、この絶縁部６２は、張り出し部６１の水平段部６１ａから、囲い壁６１ｂと平行に、且つ囲い壁６１ｂとの間に隙間を開けた状態で上方に向かって延設されている。また、ケース長手方向の略中央に位置している。絶縁部６２の上端は、開口部６ｃから上方に突出しており、ケース６内に樹脂７が充填されても樹脂７外に突出するようになっている。その樹脂７からの突出長さＬ１は、少なくとも放熱部材５の突出長さＬ２よりも長い（図４参照）。また、絶縁部６２の幅Ｗ１は、ケース長手方向に並ぶ２つの外部接続部３ｂ、４ｂの外幅Ｗ２や、放熱部材５の引き出し部５ｂの幅Ｗ３よりも広い（図３参照）。なお、絶縁部６２の両端は、他の側壁部６ｂとは接しておらず、張り出し部６１内への樹脂７の充填が妨げられることは無い。

上記構成のケース６は、絶縁部６２を含め、非導電性材料である合成樹脂を一体成形することで製造される。ただ、絶縁部６２を別体で設け、接着剤等で一体化しても良い。また、絶縁部６２を除いて導電性材料で構成しても良い。ケース６に充填される樹脂７は例えばエポキシ樹脂である。ただこれに限らず、ウレタン樹脂等の公知の種々の樹脂を使用可能である。

放熱部材５は、例えば銅板やアルミニウム板等の熱伝導率の高い板材（金属板）からなり、導電性を有している。放熱部材５は、張り出し部６１が設けられた側壁部６ｂに沿って配置される本体部５ａと、本体部５ａの上端から延設された引き出し部５ｂとを備えている。具体的に説明すると、本体部５ａは、全体として垂直面で構成されているが、張り出し部６１に沿うために、上下方向の略中央に水平部５ａ１が設けられている。そして、この水平部５ａ１を境として、上側垂直部５ａ２と、下側垂直部５ａ３とに分かれている。なお、図４に示すように、上側垂直部５ａ２は囲い壁６１ｂの内面に沿うように、水平部５ａ１は水平段部６１ａの上面に沿うように、下側垂直部５ａ３は水平段部６１ａよりも下方の側壁部６ｂの内面に沿うようになっている。

図１に戻って、水平部５ａ１には、長手方向の略中央にスリット状の開口が設けられている。この開口は、絶縁部６２を挿通するための挿通孔５ｃとして機能する。引き出し部５ｂは、本体部５ａの長手方向の略中央から延設されている。この引き出し部５ｂは、ケース６の取付脚６１ｃ上に位置することになる伝熱部５ｂ１と、伝熱部５ｂ１をケース６外に引き出すための垂直部５ｂ２とから構成されている。伝熱部５ｂ１には、取付脚６１ｃのボルト孔６１ｄに対応するボルト孔５ｄが設けられている。放熱部材５は、電極板３、４と同じように、１枚の金属板に対して適宜、打ち抜き加工や折り曲げ加工、切り曲げ加工を施すことにより製造されるが、それぞれの部位を別々に製造しておき、それらを溶接などで一体化させても良い。

次に、コンデンサ１の製造方法について説明する。まず、上記の通り、コンデンサ素子２を複数並べてコンデンサ素子群を構成するとともに、各電極板３、４とコンデンサ素子群とを接続してコンデンサモジュールを形成する。具体的には、第１電極板３の基板部３ａを各コンデンサ素子２の上側の電極部２ａと対向させ、素子接続部３ｃと電極部２ａとをはんだ付けなどによって接続する。また、第２電極板４の基板部４ａを各コンデンサ素子２の下側の電極部２ｂと対向させ、素子接続部４ｃと電極部２ｂとをはんだ付けなどによって接続する。

続いて、ケース６に放熱部材５を取り付ける。具体的には、放熱部材５の挿通孔５ｃにケース６の絶縁部６２を挿通し、水平段部６１ａ上に水平部５ａ１を位置させる。放熱部材５を絶縁部６２に挿通させると、伝熱部５ｂ１が自ずと取付脚６１ｃ上に位置する（図２参照）。また、放熱部材５の位置が定まり、放熱部材５の位置決めも同時に行われることになる。

次に、ケース６内にコンデンサモジュールを収容する。この際、コンデンサ素子２の電極部２ａ、２ｂが上下を向くように、また各電極板３、４の外部接続部３ｂ、４ｂがケース開口部６ｃからケース６外に引き出されるようにして収容する。このように収容すると、図３に示すように、各電極板３、４の外部接続部３ｂ、４ｂと放熱部材５の引き出し部５ｂとの間に絶縁部６２が位置することになる。その後、コンデンサ素子２、電極板３、４、放熱部材５を、外部接続部３ｂ、４ｂや引き出し部５ｂを除いて樹脂７に埋没させるようにして、ケース６内に樹脂７を充填しコンデンサ１の製造を完了する。

上記構成のコンデンサ１は、樹脂７外に引き出された外部接続部３ｂ、４ｂと引き出し部５ｂとが、両者間に絶縁体を設けなければ絶縁を確保できない距離で近接しているが、外部接続部３ｂ、４ｂから見て、引き出し部５ｂを背後に隠すようにして絶縁部６２を設けているため、沿面距離を稼ぐことができ、両者間の絶縁を確保することができる。なお、樹脂７に埋設されている部分については、樹脂７によって絶縁が確保されている。また、この絶縁部６２がケース６と一体となっており、絶縁部６２に放熱部材５を挿通しているため、絶縁部６２と放熱部材５との位置関係にずれが生じることが無く、絶縁を確実なものとすることができる。特に、絶縁部６２が板状であって、挿通孔５ｃがスリット状であることから、放熱部材５の回転も防止することができる。

なお、このコンデンサ１は、図４に示すように、取付脚６１ｃ、６ｄを用いて、例えばインバータ等の外部機器の筐体８に取り付けられる。取付脚６１ｃの上面には、放熱部材５の伝熱部５ｂ１が位置しているため、コンデンサ１を筐体８に取り付けるだけで伝熱部５ｂ１が筐体８に当接することとなり、コンデンサ１の熱を筐体８側に伝えることができる。

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば上記実施形態では、張り出し部６１が設けられていたが、必ずしも張り出し部６１を設ける必要は無く、ケース６の底部６ａや側壁部６ｂから直接、絶縁部６２を延設しても良い。また、外部接続部３ｂ、４ｂや取付脚６１ｃ、引き出し部５ｂをケース長手方向の略中央としていたが、３つが同じ位置となれば、略中央に限らず適宜移動させても良い。また、第１電極板３の外部接続部３ｂと、第２電極板４の外部接続部４ｂの双方が、放熱部材５の引き出し部５ｂに近接して設けられていたが、一方のみが近接して設けられていても良い。また、上記実施形態では、放熱部材５と第２電極板４とを近接対向させていたが、コンデンサ素子２も発熱するため、コンデンサ素子２と放熱部材５とを近接対向させても良い。

コンデンサ素子２としてはフィルムコンデンサに限らず、セラミックコンデンサなど種々のコンデンサ素子を用いても良い。形状についても、円柱状や角柱状など種々の形状を採用し得る。コンデンサ素子２の向きについても特に限定されず、電極２ａ、２ｂが横向きになるように配置しても良い。

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２ａ 一方の電極部
２ｂ 他方の電極部
２ｃ 平坦部
２ｄ 曲面部
３ 第１電極板
３ａ 基板部
３ｂ 外部接続部
３ｃ 素子接続部
３ｄ 取付孔
４ 第２電極板
４ａ 基板部
４ａ１ 水平部
４ａ２ 垂直部
４ｂ 外部接続部
４ｃ 素子接続部
４ｄ 取付孔
５ 放熱部材
５ａ 本体部
５ａ１ 水平部
５ａ２ 上側垂直部
５ａ３ 下側垂直部
５ｂ 引き出し部
５ｂ１ 伝熱部
５ｂ２ 垂直部
５ｃ 開口（挿通孔）
５ｄ ボルト孔
６ ケース
６ａ 底部
６ｂ 側壁部
６ｃ 開口部
６１ 張り出し部
６１ａ 水平段部
６１ｂ 囲い壁
６１ｃ、６ｄ 取付脚
６１ｄ、６ｅ ボルト孔
６２ 絶縁部
７ 樹脂
８ 外部機器の筐体
Ｌ１ 絶縁部の樹脂からの突出長さ
Ｌ２ 放熱部材の樹脂からの突出長さ
Ｗ１ 絶縁部の幅
Ｗ２ ２つ並んだ外部接続部の外幅
Ｗ３ 引き出し部の幅

Claims (2)

1. コンデンサ素子と、電極板と、放熱部材とをケースに収容し樹脂を充填したコンデンサであって、
   ケースが、樹脂外に引き出された電極板と放熱部材との間に位置し、電極板と放熱部材との間の絶縁を確保する絶縁部を備えている、コンデンサ。
2. 放熱部材に挿通孔が設けられており、挿通孔に絶縁部を挿通することで、放熱部材の位置決めが行われている、請求項１記載のコンデンサ。

Images