JP2023017661A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】別体の絶縁部材を用いることなく、コンデンサ素子の電極面とバスバーとの絶縁の確保と、コンデンサ素子の位置決め及び浮き上がりの防止とを達成できるコンデンサを提供する。【解決手段】ケース５と、第１電極面２１をケース開口部５３側に向け、第２電極面２２をケース底部５１側に向けるコンデンサ素子２と、第１電極面２１に接続される第１バスバー３と、第２電極面２２に接続される第２バスバー４と、充填物６とを備え、ケース５が、底部５１及び側壁部５２から延びて側壁部５２の内面との間に隙間Ｇを形成する突起５４を有し、第２バスバー４が、コンデンサ素子２の側面２４に沿ってケース５の開口部５３側に延びる立面部４１ｂを備え、立面部４１ｂが、突起５４と側壁部５２との間の隙間Ｇに差し込まれることで、第１電極面２１と立面部４１ｂとの間に突起５４が介在している。【選択図】図３

Description

この発明は、ケース内にコンデンサ素子を収容し充填物を充填したコンデンサに関する。

特許文献１には、コンデンサ素子と、コンデンサ素子の第１電極に接続される第１端子と、第２電極に接続される第２端子と、コンデンサ素子と第１、第２端子とを収容するコンデンサケースと、コンデンサケース内に充填される樹脂と、絶縁板とを備えたコンデンサにおいて、コンデンサ素子の第１電極を上に、第２電極を下に向け、第２電極に接続された第２端子をコンデンサ素子の側面に沿わせながら上に向けて延出しケース外に引き出すこと、引き出すことにより互いに近接する第１電極と第２端子との間に絶縁板を介在させること、介在させるにあたって絶縁板の突起を第２端子の穴部に嵌めて第２端子を絶縁板に固定すること、絶縁板をコンデンサケースの内面に設けられた固定部に差し込んで固定することが開示されている。

なお、特許文献１のコンデンサでは、コンデンサ素子が第２端子と絶縁板とを介してコンデンサケースに固定されているため、樹脂を充填する際のコンデンサ素子の浮き上がりを抑制することができると考えられる。

特開２０１６－１５２２４３号公報

特許文献１のコンデンサは、別体の絶縁板を設けているため、コスト増を招き、また組み立ての工数が増えるといった課題がある。

本発明は、別体の絶縁部材を用いることなく、コンデンサ素子の電極面とバスバーとの絶縁の確保と、コンデンサ素子の位置決めと、コンデンサ素子の浮き上がり防止とを達成する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、底部５１と、側壁部５２と、開口部５３とを有するケース５と、第１電極面２１をケース５の開口部５３側に向け、第２電極面２２をケース５の底部５１側に向けてケース５に収容されるコンデンサ素子２と、第１電極面２１に接続される第１バスバー３と、第２電極面２２に接続される第２バスバー４と、ケース５内に充填される充填物６とを備え、ケース５が、底部５１及び／又は側壁部５２から延びて側壁部５２の内面との間に隙間Ｇを形成する突起５４をさらに有し、第２バスバー４が、コンデンサ素子２の側面２４に沿ってケース５の開口部５３側に延びる立面部４１ｂを備え、立面部４１ｂが、突起５４と側壁部５２との間の隙間Ｇに差し込まれることで、第１電極面２１と立面部４１ｂとの間に突起５４が介在していることを特徴としている。

上記コンデンサにおいては、上記隙間Ｇをケース５の内側に向けてせり出させるせり出し部５２ｂを備えていることが好ましい。

本発明のコンデンサは、ケースが、側壁部との間に隙間を形成する突起を有しており、突起が、第１電極面と立面部との間に介在しているため、別体の絶縁部材を用いなくても、第１電極面と立面部との間の絶縁を確保することができる。また、立面部が、突起と側壁部との間の隙間に差し込まれているため、第２バスバーを介してコンデンサ素子の位置決めをすることができる。さらに、コンデンサ素子の浮き上がりも防止することができる。

また、隙間をケースの内側に向けてせり出させるせり出し部を備えている場合、隙間に立面部を差し込むだけで、コンデンサ素子に必要な樹脂厚（コンデンサ素子から側壁部の外面までの距離）を確保することができる。

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。 突起近辺を拡大した斜視図である。 隙間に立面部を差し込む過程を示す断面図である。 コンデンサの斜視図である。 貫通孔や切り欠きの変形例を示す斜視図である。 突起の変形例を示す正面図である。 突起の変形例を示す断面図である。

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および図４に示すように、コンデンサ素子２と、第１バスバー３と、第２バスバー４と、これらを収容するケース５と、ケース５内に充填される充填物６とを備えている。以下、上記各部品について説明するが、「上下」の概念は、製造時、より具体的には充填物６を充填する際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上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、軸方向の一方の端面に第１電極面２１が設けられ、他方の端面に第２電極面２２が設けられている。これら電極面は、例えば金属を溶射することで形成される。このコンデンサ素子２は、軸方向から見ると両端に略半円状の膨出部２３を備えた俵状、より具体的には、長方形の４つのコーナー部にＲ（アール）が設けられた形状をなしている。そして、第１電極面２１と第２電極面２２の間（周囲面）に平坦部２４ａと曲面部２４ｂとからなる側面２４を有している。このコンデンサ素子２は、第１電極面２１を上に、第２電極面２２を下に向けるとともに、平坦部２４ａ同士を互いに対向させるようにして複数、具体的には４つ並設されて、コンデンサ素子群を形成している。なお、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、電解コンデンサや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。個数においても適宜変更可能である。

第１バスバー３は、アルミニウムや銅等の導電性の金属板を所定形状に切り抜き、適宜折曲加工することで形成されており、第１電極面２１に重なる（当接する）第１基板部３１と、この第１基板部３１から延出され、図示しない外部機器との接続に供される第１外部接続部３２とを備えている。

第１基板部３１は、図１に示すように、平面視略長方形状の第１平面部３１ａと、第１平面部３１ａの一方の長辺から上に延びる立ち上がり部３１ｂとを備えており、その断面は略Ｌ字状である。第１平面部３１ａは、コンデンサ素子２の並設方向に長手方向を向けており、全てのコンデンサ素子２の第１電極面２１と重なっている。第１平面部３１ａの２つの長辺のうち、立ち上がり部３１ｂが設けられていない側の長辺には、第１電極面２１と接続するための舌状の接続片３３が設けられている。

第１外部接続部３２は、立ち上がり部３１ｂの上端から横方向であって、平面視、第１平面部３１ａとは反対の方向に延びるようにして設けられている。

第２バスバー４は、アルミニウムや銅等の導電性の金属板を所定形状に切り抜き、適宜折曲加工することで形成されており、第２電極面２２に重なる（当接する）第２基板部４１と、この第２基板部４１から延出され、図示しない外部機器との接続に供される第２外部接続部４２とを備えている。

第２基板部４１は、図１に示すように、平面視略長方形状の第２平面部４１ａと、第２平面部４１ａの一方の長辺から上に延びる立面部４１ｂとを備えており、その断面は略Ｌ字状である。第２平面部４１ａは、コンデンサ素子２の並設方向に長手方向を向けており、全てのコンデンサ素子２の第２電極面２２と重なっている。第２平面部４１ａの２つの長辺のうち、立面部４１ｂが設けられていない側の長辺には、第２電極面２２と接続するための舌状の接続片４３が設けられている。

立面部４１ｂは、コンデンサ素子２の側面２４に沿って配置されている。横幅は、第２平面部４１ａと同じである。上下方向の長さは、コンデンサ素子２の軸方向長さよりも大とされている（図３参照）。この立面部４１ｂには、後述するケース５の突起５４を挿通させるための貫通孔４４が設けられている。

貫通孔４４は、複数（図１では４つ）設けられている。具体的には、立面部４１ｂと近接するコンデンサ素子２の数と同じ数だけ設けられている。ただ、必ずしもコンデンサ素子２の数に合わせる必要は無い。例えば図５Ｂ、Ｃのように、複数の突起５４を挿通可能な幅を持つ貫通孔４４を１つ設けてもよい。また、貫通孔４４は、平面視、コンデンサ素子２の膨出部２３が近接する位置、すなわち、コンデンサ素子２が立面部４１ｂに最も近接する位置に設けられている。この貫通孔４４は第２平面部４１ａにまで跨って設けられている。ただ、図５Ｃに示すように立面部４１ｂにのみ、または図５Ａ、Ｂに示すように第２平面部４１ａにのみ設けられていてもよい。貫通孔４４を複数設ける場合には、図５Ｆに示すように、ある貫通孔４４は第２平面部４１ａに設け、別の貫通孔４４は立面部４１ｂに設けるようにしてもよい。貫通孔４４の形状は略矩形状である。ただ、特に限定されるわけではなく、種々の形状を採用し得る。

第２外部接続部４２は、立面部４１ｂの上端から横方向であって、平面視、第２平面部４１ａとは反対の方向に延びるようにして設けられている。この第２外部接続部４２は、平面視、第１外部接続部３２とは横方向にずれており、第１外部接続部３２とは対向していない（図４参照）。

ケース５は、図１に示すように、平面視略長方形状の底部５１と、底部５１の４つの辺からそれぞれ上方に向かって立ち上がる側壁部５２と、底部５１の上で開口する開口部５３とを備えている。コンデンサ素子２や第１バスバー３、第２バスバー４は、開口部５３を通じてケース５内に収容される。また、この開口部５３から第１外部接続部３２や第２外部接続部４２がケース５外に延出される。このケース５は例えば合成樹脂製等の非導電性材料からなる。

ところで、ケース５は突起５４を備えている。この突起５４は、側面視略矩形状であって、底部５１及び側壁部５２からケース５の開口部５３側に延びて側壁部５２の内面５２ａとの間に隙間Ｇを形成している（図２参照）。以下、隙間Ｇを形成する部分を隙間形成部５４ａと言い、隙間形成部５４ａの下部をケース５の底部５１や側壁部５２とにつなぐ部分を連結部５４ｂと言う。隙間形成部５４ａと連結部５４ｂはどちらもケース５の一部であって一体化している。

隙間形成部５４ａは側面視略矩形状の略板状であって、側壁部５２の内面５２ａと略平行に、側壁部５２の内面５２ａと対向するようにして設けられている。隙間Ｇは、上方（ケース５の開口部５３側）と左右方向の３方で開口し、下方（ケース５の底部５１側）は閉じられている。隙間Ｇの間隔は、立面部４１ｂの厚みと同じもしくはやや小とされている。そのため、隙間Ｇ内に立面部４１ｂが位置すると、立面部４１ｂの移動が拘束される。すなわち、第２バスバー４と、第２バスバー４に接続されたコンデンサ素子２のケース５内での位置決め、およびコンデンサ素子２の浮き上がり防止として機能する。また、隙間形成部５４ａの上端は第１電極面２１よりも高い位置にあり、第１電極面２１と立面部４１ｂとの間に必要な縁面距離を確保している。すなわち、第１電極面２１と立面部４１ｂとの間の絶縁を確保している。

連結部５４ｂは、隙間Ｇの底を形成する上面部５４ｂ１を備えている。この上面部５４ｂ１には、貫通孔４４の内周面が上から当接している。すなわち、上下方向の位置決めとして機能する。また、連結部５４ｂは、貫通孔４４の内周面が横から当接可能な側面部５４ｂ２を備えている。従って、連結部５４ｂは、図１における左右方向の位置決めとしても機能する。

上記構成の突起５４は、複数（図１では４つ）設けられている。具体的には、第２バスバー４に設けられた貫通孔４４と同じ数だけ設けられている。

側壁部５２の内面５２ａのうち、隙間形成部５４ａと近接対向する部分には、せり出し部５２ｂが設けられている。このせり出し部５２ｂは、側壁部５２の内面５２ａを隙間形成部５４ａ側に突出させたものであって、結果として、平面視、隙間Ｇをケース５の内側にせり出させている。これにより、コンデンサ素子２に必要な樹脂厚（コンデンサ素子２から側壁部５２の外面までの距離）を確保している。

ケース５内に充填される充填物６は、例えば熱可塑性樹脂であって、具体的には例えばエポキシ樹脂である。ただ、ウレタン樹脂等の公知の種々の樹脂を使用可能である。なお、耐湿性に優れた樹脂や熱伝導性の高い樹脂を採用することが好ましい。樹脂は、コンデンサ素子２に加えて、第１基板部３１や第２基板部４１が埋没するように充填される。なお、第１外部接続部３２や第２外部接続部４２は樹脂外に引き出されている。樹脂厚（樹脂表面からコンデンサ素子２までの距離）については、用いる樹脂の種類や特性に応じて適宜変更される。また、充填物としては樹脂に限らず絶縁油であってもよい。

次に、コンデンサ１の組み立てについて説明する。まず、第１バスバー３の第１平面部３１ａをコンデンサ素子２の第１電極面２１に重ねてはんだ付け等で接続、固定するとともに、第２バスバー４の第２平面部４１ａを第２電極面２２に重ねてはんだ付け等で接続、固定し、コンデンサモジュールを形成する。この際、第１外部接続部３２と第２外部接続部４２とが同じ方向に向くように、また、コンデンサ素子２の側面２４に第２バスバーの立面部４１ｂが沿うように第２バスバー４を配置する（図３のＳ１）。

続いて、コンデンサモジュールを上方の開口部５３からケース５内に収容する。この際、第１外部接続部３２と第２外部接続部４２とが開口部５３からケース５外に延出されるように、第１外部接続部３２と第２外部接続部４２を上にして収容する。また、立面部４１ｂに設けられた貫通孔４４に突起５４を挿通し、突起５４と側壁部５２との間の隙間Ｇに、立面部４１ｂの貫通孔４４よりも上の部分（差し込み部）４５を上から下に（開口部５３側から底部５１側に）向かって差し込む。換言すれば、突起５４と側壁部５２との間で立面部４１ｂの差し込み部４５を挟持させる（図３のＳ２参照）。そして、ケース５内に充填物６を充填することでコンデンサ１の製造を完了する。なお、充填物６は、少なくともコンデンサ素子２と差し込み部４５とが充填物６内に位置するまで充填される。

上記構成のコンデンサ１は、第１電極面２１と第２バスバー４との絶縁体として機能する突起５４をケース５が一体的に備えているため、第１電極面２１と第２バスバー４との絶縁を確保するために別途、絶縁部材を設ける必要がなく、コストや工数の削減を図ることができる。また、突起５４は、第２バスバー４を介してのコンデンサ素子２の位置決めや浮き上がり防止としても機能するため、ケース５内でのコンデンサ素子２の位置が定まり、必要な樹脂厚を確実に確保しつつも、余分な厚みを持たせなくてもよくなることから、コンデンサ全体を小型化することができる。

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、突起５４の隙間形成部５４ａと側壁部５２のせり出し部５２ｂとの間で立面部４１ｂを挟持するために、立面部４１ｂに貫通孔４４を設けていたが、必ずしも貫通孔４４である必要はなく、切り欠き４４Ａ（図５Ｄ、Ｅ参照）であってもよい。要は、ケース５の開口部５３側から隙間Ｇに差し込み可能な差し込み部４５が形成されていればよい。

また、突起５４はどのような形状であってもよい。例えば、板状の他、ピン状や角柱状等、種々の形状を採用しうる。また、例えば、突起５４に、貫通孔４４の周縁や切り欠き４４Ａの周囲に引っ掛かる返し５４ａ１をつけてもよい。返し５４ａ１があることで第２バスバー４が突起５４から抜けにくくなる（貫通孔４４や切り欠き４４Ａに突起５４を挿通した後、第２バスバー４の上方向（ケース開口部方向）への移動が規制される）。また、返し５４ａ１もどのような形状であってもよい。突起５４や返し５４ａ１の形状は、例えば、図６Ａのような逆凸状、図６Ｂのようなサイドリリースバックルの雄型状、図６Ｃのような矢印状、図６Ｄのような下部の左右一方に欠けのある長方形や図６Ｅのような下部の左右一方に欠けのある三角形としてもよいし、図６Ｆ、Ｇのような斜めや湾曲形状でもよい。要は、上下方向（ケースの底部５１から開口部５３に向かう方向）において、横方向にせり出した部分を備えていればよい。突起５４は、貫通孔４４や切り欠き４４Ａに突起５４を挿通した後、第２バスバー４を横方向（返し５４ａ１側）にスライドさせることで取り付けてもよいし、返し５４ａ１が設けられている部分の幅よりも小さな幅とされた貫通孔４４に弾性変形させながら押し込んでもよい。

また、図７Ａ～Ｃに示すように、突起５４の上端に折り返し５４ａ２を設けてもよい。折り返し５４ａ２が立面部４１ｂ側に向けられている場合、位置決めや浮き上がり防止がより確実になる。折り返し５４ａ２がコンデンサ素子２側に向けられている場合、絶縁の確実性が増す。図７Ａでは、折り返し５４ａ２が、コンデンサ素子２側と立面部４１ｂ側の両方に向けられている。図７Ｂ、Ｃはコンデンサ素子２側にのみ向けられている。なお、立面部４１ｂ側にのみ向けられていてもよい。

また、突起５４の下部は、ケース５の底部５１と側壁部５２とに接していたが、底部５１のみ又は側壁部５２のみに接していてもよい。換言すれば、底部５１又は側壁部５２から突起５４が延出されていてもよい。また、突起５４との間に隙間Ｇを形成する側壁部５２は１つに限らず、複数であってもよい。例えば立面部４１ｂが、複数の側壁部５２と対向している場合には、その側壁部５２毎に突起５４を設けてもよい。こうすることで、第１電極面２１と立面部４１ｂとの間に突起５４を介在させることができる。

また、貫通孔４４を突起５４よりも大とし、ゆとりを持たせてもよい。この場合、厳密な精度が無くても貫通孔４４に突起５４を簡単に挿通させることができ、作業性が向上し、歩留まりも向上する。

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２１ 第１電極面
２２ 第２電極面
２３ 膨出部
２４ 側面
２４ａ 平坦部
２４ｂ 曲面部
３ 第１バスバー
３１ 第１基板部
３１ａ 第１平面部
３１ｂ 立ち上がり部
３２ 第１外部接続部
３３ 接続片
４ 第２バスバー
４１ 第２基板部
４１ａ 第２平面部
４１ｂ 立面部
４２ 第２外部接続部
４３ 接続片
４４ 貫通孔
４４Ａ 切り欠き
４５ 差し込み部
５ ケース
５１ 底部
５２ 側壁部
５２ａ 内面
５２ｂ せり出し部
５３ 開口部
５４ 突起
５４ａ 隙間形成部
５４ａ１ 返し
５４ａ２ 折り返し
５４ｂ 連結部
５４ｂ１ 上面部
５４ｂ２ 側面部
６ 充填物
Ｇ 隙間

Claims (2)

1. 底部と、側壁部と、開口部とを有するケースと、
   第１電極面をケースの開口部側に向け、第２電極面をケースの底部側に向けてケースに収容されるコンデンサ素子と、
   第１電極面に接続される第１バスバーと、
   第２電極面に接続される第２バスバーと、
   ケース内に充填される充填物とを備え、
   ケースが、底部及び／又は側壁部から延びて側壁部の内面との間に隙間を形成する突起をさらに有し、
   第２バスバーが、コンデンサ素子の側面に沿ってケースの開口部側に延びる立面部を備え、
   立面部が、突起と側壁部との間の隙間に差し込まれることで、第１電極面と立面部との間に突起が介在していることを特徴とする、コンデンサ。
2. 上記隙間をケースの内側に向けてせり出させるせり出し部を備えている、請求項１記載のコンデンサ。
   
   

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