JP2021125535A

JP2021125535A - Capacitor module

Info

Publication number: JP2021125535A
Application number: JP2020017332A
Authority: JP
Inventors: 皓一古川; Koichi Furukawa; 芳樹冨田; Yoshiki Tomita; 大介賀来; Daisuke Kaku
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2021-08-30

Abstract

To improve insulation performance between a nut and a capacitor element in a capacitor module in which the capacitor element is housed in a case, a terminal block is provided on a side surface of the case, and a nut is embedded in the terminal block.SOLUTION: A capacitor module 2 includes: a capacitor element 3; a case 10 which houses the capacitor element 3; a terminal block 13; and a bus bar 20. A protruding part 12 is provided on a side surface 11a of the case 10. The terminal block 13 is provided on a top surface 12a of the protruding part 12 and a nut 14a is embedded therein. The bus bar 20 extends from the inner side to the outer side of the case 10. One end of the bus bar 20 is connected to an electrode 3a of the capacitor element 3 and the other end faces an end surface of the nut 14a at the terminal board 13. An inner space 19 of the protruding part 12 is filled with a potting material 9.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本明細書が開示する技術は、ケースにコンデンサ素子が収容されているとともにケースの側面に端子台が設けられているコンデンサモジュールに関する。 The technique disclosed herein relates to a capacitor module in which a capacitor element is housed in a case and a terminal block is provided on a side surface of the case.

ケースにコンデンサ素子が収容されているとともにケースの側面に端子台が設けられているコンデンサモジュールが特許文献１に開示されている。ケースの側面が突出しており、その頭頂面にナットが埋設された端子台が設けられている。ナットの一方の端面（ネジ孔が形成されている端面）が端子台から露出しており、その端面に対向するようにバスバの一端が配置されている。バスバの他端はケース内のコンデンサ素子の電極に接続されている。コンデンサモジュールのバスバは、端子台にて、別のバスバと共締めされる。なお、バスバとは、大電流を流すのに適している内部抵抗の小さい細長金属板の導体である。 Patent Document 1 discloses a capacitor module in which a capacitor element is housed in a case and a terminal block is provided on a side surface of the case. The side surface of the case protrudes, and a terminal block in which a nut is embedded is provided on the top surface of the case. One end face of the nut (the end face on which the screw hole is formed) is exposed from the terminal block, and one end of the bus bar is arranged so as to face the end face. The other end of the bus bar is connected to the electrode of the capacitor element in the case. The bus bar of the capacitor module is fastened together with another bus bar at the terminal block. The bus bar is a conductor of an elongated metal plate having a small internal resistance, which is suitable for passing a large current.

国際公開２０１７／０８１８５３号公報International Publication No. 2017/081853

特許文献１のコンデンサモジュールでは、ケース側面の凸部は突出長さが比較的に長い。コンデンサモジュールを小型化しようとすると、凸部を低くしたいが、そうすると端子台の中のナットとコンデンサ素子が近づき、絶縁性が低下するおそれがある。また、ナットの熱がコンデンサ素子に影響を与えるおそれもある。コンデンサ素子とナットの間の絶縁性／熱抵抗を確保しつつ、ケースの側面の凸部をできるだけ低くする技術を提供する。 In the capacitor module of Patent Document 1, the convex portion on the side surface of the case has a relatively long protrusion length. When trying to reduce the size of the capacitor module, it is desired to lower the convex portion, but if this is done, the nut in the terminal block and the capacitor element may come close to each other, and the insulation property may be deteriorated. In addition, the heat of the nut may affect the capacitor element. Provided is a technique for making the convex portion on the side surface of the case as low as possible while ensuring the insulation / thermal resistance between the capacitor element and the nut.

本明細書が開示するコンデンサモジュールは、コンデンサ素子と、コンデンサ素子を収容しているケースと、バスバを備える。ケースの側面には凸部が設けられており、その凸部の頭頂面に端子台が設けられている。端子台には、ナットが埋設されており、ナットの一方の端面（ネジ孔が形成されている端面）が端子台から露出している。コンデンサ素子の電極と他のデバイスを電気的に接続するバスバは、一端がコンデンサ素子の電極に接続されており、他端は端子台にてナットの端面に対向している。バスバの他端には孔が設けられており、他のバスバとボルトで共締めされる。本明細書が開示するコンデンサモジュールでは、凸部の内側の空間にポッティング材が充填されている。ポッティング材を充填することで絶縁性を高め、凸部の高さを低くしてもコンデンサ素子とナットの間の絶縁性が確保される。また、ポッティング材を充填することで、ナットの熱がコンデンサ素子に与える影響を抑えることができる。 The capacitor module disclosed in the present specification includes a capacitor element, a case accommodating the capacitor element, and a bus bar. A convex portion is provided on the side surface of the case, and a terminal block is provided on the crown surface of the convex portion. A nut is embedded in the terminal block, and one end face of the nut (the end face on which the screw hole is formed) is exposed from the terminal block. One end of the bus bar that electrically connects the electrode of the capacitor element and another device is connected to the electrode of the capacitor element, and the other end faces the end face of the nut at the terminal block. A hole is provided at the other end of the bus bar, and it is bolted together with another bus bar. In the capacitor module disclosed herein, the space inside the convex portion is filled with a potting material. Insulation is improved by filling the potting material, and insulation between the capacitor element and the nut is ensured even if the height of the convex portion is lowered. Further, by filling the potting material, the influence of the heat of the nut on the capacitor element can be suppressed.

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details of the techniques disclosed herein and further improvements will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" below.

実施例のコンデンサモジュールの斜視図である。It is a perspective view of the capacitor module of an Example. コンデンサモジュールの分解図である。It is an exploded view of a capacitor module. 図１のIII−III線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the line III-III of FIG.

図面を参照して実施例のコンデンサモジュール２を説明する。図１に、コンデンサモジュール２の斜視図を示し、図２にコンデンサモジュール２の分解斜視図を示す。説明の便宜上、図中の座標系の＋Ｚ方向を「上」と定義する。 The capacitor module 2 of the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a perspective view of the capacitor module 2, and FIG. 2 shows an exploded perspective view of the capacitor module 2. For convenience of explanation, the + Z direction of the coordinate system in the figure is defined as "up".

コンデンサモジュール２は、コンデンサ素子３、ケース１０、第１バスバ２０、第２バスバ３０を備えている。コンデンサ素子３は、上下の両端面にメタリコン電極（負極３ａ、正極３ｂ）を備えた巻回型フィルムコンデンサである。コンデンサ素子３は、ケース１０に収容される。ケース１０は、上部に開口１０ａを有する有底筒型である。コンデンサ素子３は、負極３ａが開口側に位置し、正極３ｂが底側に位置するようにケース１０に収容される。ケース１０は、絶縁性の樹脂で作られている。 The capacitor module 2 includes a capacitor element 3, a case 10, a first bus bar 20, and a second bus bar 30. The capacitor element 3 is a wound film capacitor provided with metallikon electrodes (negative electrode 3a, positive electrode 3b) on both upper and lower end surfaces. The capacitor element 3 is housed in the case 10. The case 10 is a bottomed tubular type having an opening 10a at the top. The capacitor element 3 is housed in the case 10 so that the negative electrode 3a is located on the opening side and the positive electrode 3b is located on the bottom side. The case 10 is made of an insulating resin.

ケース１０の一つの側壁１１（側面１１ａ）に凸部１２が設けられている。凸部１２は、ケース１０の長手方向（図中の座標系のＹ方向）の概ね中央に設けられている。凸部１２の内側（裏側）は、ケース１０の内空間に通じる空間１９が形成されている。 A convex portion 12 is provided on one side wall 11 (side surface 11a) of the case 10. The convex portion 12 is provided substantially in the center of the case 10 in the longitudinal direction (Y direction of the coordinate system in the drawing). A space 19 leading to the inner space of the case 10 is formed on the inside (back side) of the convex portion 12.

凸部１２の頭頂面１２ａに端子台１３が設けられている。ケース１０は、樹脂の射出成型加工で作られており、端子台１３も射出成型加工でケース１０と同時に形成される。端子台１３には、２個のナット１４ａ、１４ｂが埋設されている。ナット１４ａ、１４ｂは、それぞれ、ネジ孔が形成されている一方の端面が露出するように埋設されている。ナット１４ａ、１４ｂが埋設されている部分以外は、端子台１３は中実である。 A terminal block 13 is provided on the crown surface 12a of the convex portion 12. The case 10 is made by injection molding of resin, and the terminal block 13 is also formed by injection molding at the same time as the case 10. Two nuts 14a and 14b are embedded in the terminal block 13. The nuts 14a and 14b are each embedded so that one end face on which a screw hole is formed is exposed. The terminal block 13 is solid except for the portion where the nuts 14a and 14b are embedded.

コンデンサ素子３の負極３ａには、第１バスバ２０が接合される。第１バスバ２０は、本体２２の一端に相当するベース板２１が負極３ａに接合される。ベース板２１はハンダにて負極３ａに接合される。第１バスバ２０の本体２２は細長板状であり、ケース１０の内部から開口１０ａを通してケース外へと延びている。本体２２は、凸部１２の頭頂面１２ａに沿って端子台１３へ向かい、本体２２の他端２３がナット１４ａの端面に対向するように配置される。他端２３には貫通孔２４が設けられており、第１バスバ２０の他端２３は、ナット１４ａのネジ孔と貫通孔２４が一致するように配置される。 A first bus bar 20 is bonded to the negative electrode 3a of the capacitor element 3. In the first bus bar 20, a base plate 21 corresponding to one end of the main body 22 is joined to the negative electrode 3a. The base plate 21 is joined to the negative electrode 3a by soldering. The main body 22 of the first bus bar 20 has an elongated plate shape, and extends from the inside of the case 10 to the outside of the case through the opening 10a. The main body 22 is arranged so as to face the terminal block 13 along the crown surface 12a of the convex portion 12 and the other end 23 of the main body 22 faces the end surface of the nut 14a. The other end 23 is provided with a through hole 24, and the other end 23 of the first bus bar 20 is arranged so that the screw hole of the nut 14a and the through hole 24 coincide with each other.

コンデンサ素子３の正極３ｂには、第２バスバ３０が接合される。第２バスバ３０は、本体３２の一端に相当するベース板３１が正極３ｂに接合される。ベース板３１はハンダで正極３ｂに接合される。第２バスバ３０の本体３２も細長板状であり、コンデンサ素子３の側面に沿って延びており、さらにケース１０の内部から開口１０ａを通してケース外へと延びている。本体３２は、凸部１２の頭頂面１２ａに沿って端子台１３へ向かい、本体３２の他端３３がナット１４ｂの端面に対向するように配置される。他端３３には貫通孔３４が設けられており、第２バスバ３０の他端３３は、ナット１４ｂのネジ孔と貫通孔３４が一致するように配置される。 A second bus bar 30 is bonded to the positive electrode 3b of the capacitor element 3. In the second bus bar 30, a base plate 31 corresponding to one end of the main body 32 is joined to the positive electrode 3b. The base plate 31 is joined to the positive electrode 3b by soldering. The main body 32 of the second bus bar 30 also has an elongated plate shape, extends along the side surface of the capacitor element 3, and further extends from the inside of the case 10 to the outside of the case through the opening 10a. The main body 32 is arranged so as to face the terminal block 13 along the crown surface 12a of the convex portion 12 and the other end 33 of the main body 32 faces the end surface of the nut 14b. The other end 33 is provided with a through hole 34, and the other end 33 of the second bus bar 30 is arranged so that the screw hole of the nut 14b and the through hole 34 coincide with each other.

第１バスバ２０の他端２３は、ボルト１５ａによって、不図示の別のデバイスから延びている別のバスバと共締めされる。ボルト１５ａは、第１バスバ２０の貫通孔２４と別バスバの端に設けられた貫通孔を通り、ナット１４ａに固定される。第２バスバ３０も同様に、別のデバイスから延びているさらに別のバスバと接続される。第２バスバ３０とさらに別のバスバは、ボルト１５ｂとナット１４ｂで共締めされる。 The other end 23 of the first bus bar 20 is fastened together with another bus bar extending from another device (not shown) by the bolt 15a. The bolt 15a passes through the through hole 24 of the first bus bar 20 and the through hole provided at the end of another bus bar, and is fixed to the nut 14a. The second bus bar 30 is similarly connected to yet another bus bar extending from another device. The second bus bar 30 and another bus bar are fastened together with bolts 15b and nuts 14b.

端子台１３には、第１バスバ２０の他端２３と第２バスバ３０の他端３３が接触しないように、それら隔てる仕切り壁１６が設けられている。 The terminal block 13 is provided with a partition wall 16 that separates the other end 23 of the first bus bar 20 and the other end 33 of the second bus bar 30 so that they do not come into contact with each other.

図１、図２では図示を省略しているが、ケース１０の内部空間には、絶縁性のポッティング材が充填される。ポッティング材は、たとえばエポキシ系の樹脂である。 Although not shown in FIGS. 1 and 2, the internal space of the case 10 is filled with an insulating potting material. The potting material is, for example, an epoxy resin.

図３に、図１のIII−III線に沿った断面図を示す。図３では、理解を助けるためにポッティング材９をグレーで示してある。図３は、図中の座標系のＸＺ平面に平行であり第１バスバ２０の本体２２とナット１４ａを通る平面でコンデンサモジュール２をカットした断面を示している。図３は、凸部１２を横断する断面であり、ケース１０の側壁１１を破線で描いてある。ケース１０の凸部１２が設けられた側面１１ａと凸部１２の頭頂面１２ａは距離Ｌａだけ離れており、コンデンサ素子３とナット１４ａの間には距離Ｌｂが確保されている。コンデンサ素子３とナット１４ａとの間の距離Ｌｂは、側面１１ａと凸部１２の頭頂面１２ａの間の距離Ｌａの分だけ、長くなっている。また、凸部１２の内側の空間１９にはポッティング材９が充填されている。ポッティング材９は、凸部１２の内側の空間１９のみならず、ケース１０の内空間全体に充填されている。 FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. In FIG. 3, the potting material 9 is shown in gray to aid understanding. FIG. 3 shows a cross section of the capacitor module 2 cut in a plane parallel to the XZ plane of the coordinate system in the figure and passing through the main body 22 of the first bus bar 20 and the nut 14a. FIG. 3 is a cross section crossing the convex portion 12, and the side wall 11 of the case 10 is drawn by a broken line. The side surface 11a provided with the convex portion 12 of the case 10 and the crown surface 12a of the convex portion 12 are separated by a distance La, and a distance Lb is secured between the capacitor element 3 and the nut 14a. The distance Lb between the condenser element 3 and the nut 14a is increased by the distance La between the side surface 11a and the crown surface 12a of the convex portion 12. Further, the space 19 inside the convex portion 12 is filled with the potting material 9. The potting material 9 is filled not only in the space 19 inside the convex portion 12 but also in the entire inner space of the case 10.

コンデンサ素子３とナット１４ｂとの関係も、コンデンサ素子３とナット１４ａとの関係と同じである。 The relationship between the capacitor element 3 and the nut 14b is the same as the relationship between the capacitor element 3 and the nut 14a.

ナット１４ａ、１４ｂは導電性を有している。ナット１４ａ、１４ｂは、端子台１３に埋設されており、コンデンサ素子３との距離が近い。コンデンサモジュール２を小型化するには凸部１２の高さ（図３の距離Ｌａ）を低くする必要がある。凸部１２の高さを低くするほど、コンデンサ素子３とナット１４ａ、１４ｂとの距離が近くなる。コンデンサ素子３とナット１４ａ、１４ｂとの距離が近くなるほど、両者の間の絶縁性が低下する。また、リアクトルなど発熱量の大きいデバイスがコンデンサ素子３と接続される場合、バスバを伝わってくる熱がナット１４ａ、１４ｂに伝わり、その熱がコンデンサ素子３に影響をおよぼすおそれがある。 The nuts 14a and 14b have conductivity. The nuts 14a and 14b are embedded in the terminal block 13 and are close to the capacitor element 3. In order to reduce the size of the capacitor module 2, it is necessary to reduce the height of the convex portion 12 (distance La in FIG. 3). The lower the height of the convex portion 12, the closer the distance between the condenser element 3 and the nuts 14a and 14b becomes. The closer the distance between the capacitor element 3 and the nuts 14a and 14b is, the lower the insulating property between the two. Further, when a device having a large heat generation amount such as a reactor is connected to the condenser element 3, the heat transmitted through the bus bar is transmitted to the nuts 14a and 14b, and the heat may affect the condenser element 3.

ケース１０の凸部１２の内側の空間１９にポッティング材９を充填することで、コンデンサ素子３とナット１４ａ、１４ｂの間の絶縁性を高めることができる。また、空間１９にポッティング材９を充填することで、ナット１４ａ、１４ｂの熱がコンデンサ素子３に与える影響を抑制することができる。 By filling the space 19 inside the convex portion 12 of the case 10 with the potting material 9, the insulating property between the capacitor element 3 and the nuts 14a and 14b can be improved. Further, by filling the space 19 with the potting material 9, it is possible to suppress the influence of the heat of the nuts 14a and 14b on the capacitor element 3.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.

２：コンデンサモジュール
３：コンデンサ素子
９：ポッティング材
１０：ケース
１１：側壁
１１ａ：側面
１２：凸部
１２ａ：頭頂面
１３：端子台
１４ａ、１４ｂ：ナット
１５ａ、１５ｂ：ボルト
１６：仕切り壁
１９：空間
２０：第１バスバ
２１、３１：ベース板
２２、３２：本体
２３、３３：他端
２４、３４：貫通孔
３０：第２バスバ 2: Capacitor module 3: Capacitor element 9: Potting material 10: Case 11: Side wall 11a: Side surface 12: Convex portion 12a: Top surface 13: Terminal block 14a, 14b: Nut 15a, 15b: Bolt 16: Partition wall 19: Space 20: First bus bar 21, 31: Base plate 22, 32: Main body 23, 33: Other end 24, 34: Through hole 30: Second bus bar

Claims

Capacitor element and
A case that houses the capacitor element and has a convex portion on the side surface, and a case that accommodates the capacitor element.
A terminal block provided on the parietal surface of the convex portion and having a nut embedded therein,
A bus bar extending from the inside to the outside of the case, one end connected to the electrode of the capacitor element, and the other end facing the end face of the nut at the terminal block.
Is equipped with
A capacitor module in which a potting material is filled in the space inside the convex portion.