JP2023048610A

JP2023048610A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2023048610A
Application number: JP2021158030A
Authority: JP
Inventors: 翔太和泉; Shota Izumi; 一茂並木; Kazushige Namiki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-04-07

Abstract

【課題】繰り返し振動が入力される環境下においても絶縁信頼性が高く、インダクダンスを低減できるコンデンサを提供する。
【解決手段】本発明のコンデンサは、樹脂ケース内に収容されたコンデンサ素子と、上記コンデンサ素子に接続した２つのバスバーと、を備える。
そして、絶縁シートを挟んで上記２つのバスバーが重なった積層部を有し、上記積層部がその積層方向に貫通孔を有し、上記貫通孔を通って上記積層部を上記樹脂ケースに固定する固定部材を有し、上記固定部材が、少なくともバスバーと接触する部位が絶縁性を有ることしたため、繰り返し振動が入力される環境下においても絶縁信頼性が高く、インダクダンスを低減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンデンサに係り、更に詳細には、インダクダンスを低減させたコンデンサに関する。

コンデンサの特性は、静電容量の他に抵抗やインダクタンスの成分が存在し、上記抵抗とインダクタンスとは共にコンデンサの性能を落とすので、コンデンサは、一般的にその値を小さくするように設計される。

特許文献１には、２つのバスバーを重ね合わせ、これらのバスバー間に絶縁シートを挟んで絶縁し、２つのバスバーの間隔を小さくすることで、等価直流インダクタンス（ＥＳＬ）を低減したコンデンサが記載されている。

そして、重ね合わせた２つのバスバーの端を挟む保持体により、バスバーと絶縁シートとのずれを防止し、２つのバスバーが重った部分の面積を広くることを可能にしているので、さらに、上記ＥＳＬを低減させることができる。

特許６５７５８６９公報

しかしながら、特許文献１に記載のコンデンサは、２つのバスバーの重った部分がケースに固定されていないため、車両用の電源装置など、繰り返し振動が入力される環境下では、バスバーの重った部分が振動してバスバーと絶縁シートとがずれ易く、絶縁信頼性が低下するので、２つのバスバーが重った部分の面積を広くことは困難である。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、繰り返し振動が入力される環境下においても絶縁信頼性が高く、インダクダンスを低減できるコンデンサを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、絶縁シートを挟んで２つのバスバーが重なった積層部に貫通孔を設け、絶縁性の固定部材を用い、上記貫通孔を介して上記積層部を樹脂ケースに固定することにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のコンデンサは、樹脂ケース内に収容されたコンデンサ素子と、上記コンデンサ素子に接続した２つのバスバーと、を備える。
そして、絶縁シートを挟んで上記２つのバスバーが重なった積層部を有し、上記積層部がその積層方向に貫通孔を有し、上記貫通孔を通って上記積層部を上記樹脂ケースに固定する固定部材を有し、上記固定部材が、少なくともバスバーと接触する部位が絶縁性を有ることを特徴とする。

本発明によれば、絶縁シートを挟んで２つのバスバーが重なった積層部に貫通孔を設け、この貫通孔を介して絶縁性の固定部材で樹脂ケースに固定することとしたため、繰り返し振動が入力される環境下においても絶縁信頼性が高く、インダクダンスを低減できるコンデンサを提供することができる。

本発明のコンデンサの一例を示す分解斜視図である。図１中、Ａ－Ａ’で切った本発明のコンデンサの一例を示す断面図である。図１中、Ａ－Ａ’で切った本発明のコンデンサの他の例を示す断面図である。図１中、Ａ－Ａ’で切った本発明のコンデンサのさらに他の例を示す断面図である。

本発明のコンデンサについて詳細に説明する。
本発明のコンデンサは、図１に示すように、コンデンサ素子（１）と、該コンデンサ素子を収容した樹脂ケース（２）と、上記コンデンサ素子に接続した２つのバスバー（３ａ、３ｂ）と、を備える。

図１に示すコンデンサ素子（１）は、上面と下面とに電極（１１）を有している。
上記コンデンサ素子の下面の電極には、一方のバスバー（３ａ）、例えばＰバスバーが接続され、上面の電極には他方のバスバー（３ｂ）、例えばＮバスバーが接続される。

コンデンサ素子の下面に接続した一方のバスバー（３ａ）は、コンデンサ素子（１）及び他方のバスバー（３ｂ）を回り込み、樹脂ケース（２）の内壁に沿って他方のバスバー（３ｂ）の上側に出ている。

なお、図１では、便宜上、一方のバスバー（３ａ）をコンデンサ素子（１）の下側と他方のバスバー（３ｂ）の上側とで分割して記載しているが、図２に示すように、コンデンサ素子（１）の下側から他方のバスバー（３ｂ）の上側まで連続している。
また、コンデンサ素子（１）の電極（１１）は側面にあってもよい。

一方のバスバー（３ａ）の他方のバスバー（３ｂ）よりも上側に出た部分は、他方のバスバー（３ｂ）と重なって積層部（３１）を形成し、積層部の一方のバスバー（３ａ）と他方のバスバー（３ｂ）との間には絶縁シート（４）が設けられて、両者間の絶縁が図られている。

この積層部（３１）は、一方のバスバー（３ａ）と他方のバスバー（３ｂ）の大きさが同じであり、ぴったりと重なって対称性を保っているので、等価直流インダクタンス（ＥＳＬ）を低減できる。

上記絶縁シート（４）としては、２つのバスバー間の短絡を防止できれは、特に制限はないが、例えば、樹脂シートや、絶縁紙などを使用できる。

また、上記積層部（３１）は、他方のバスバー（３ｂ）が樹脂ケース（２）の縁に当接し、樹脂ケース（２）の開口部の少なくとも一部を覆っている。

このように、積層部（３１）が樹脂ケース（２）の開口面に配置されているので、積層部（３１）の面積を樹脂ケース（２）の開口面と同程度まで大きくしても、コンデンサ全体の大きさに対する影響がなく、ＥＳＬの低減と小型化とを両立できる。

また、上記積層部（３１）には、樹脂ケース（２）の縁に対応する箇所に貫通孔（３２）が設けられ、この貫通孔（３２）を固定部材（５）が通って上記積層部（３１）を樹脂ケース（２）に固定している。

本発明のコンデンサは、上記積層部（３１）が樹脂ケース（２）の開口部を覆い、上記積層部（３１）を樹脂ケース（２）の縁に固定することができるので、振動が入力されたとしても、上記積層部（３１）が単独で振動することがない。

加えて、上記積層部（３１）の貫通孔（３２）内を固定部材（５）が通っているので、２つのバスバー間、及び２つのバスバー（３ａ、３ｂ）と絶縁シート（４）との間でずれが生じることがないので、絶縁信頼性が向上する。
なお、図１では、積層部（３１）を４ヶ所で固定しているが、３ヶ所以上であれば積層部（３１）の振動抑制が可能である。

また、上記固定部材（５）は、少なくともバスバー（３ａ、３ｂ）と接触する部位が絶縁性を有するので、固定部材（５）を介して２つのバスバー（３ａ、３ｂ）が短絡することが防止される。

上記貫通孔（３２）の内周面は、２つのバスバー（３ａ、３ｂ）が面一であることが好ましい。
内周面が面一であり、２つのバスバー（３ａ、３ｂ）がずれていないことで、固定部において２つのバスバー（３ａ、３ｂ）の投影面積が同じになり、等価直流インダクタンス（ＥＳＬ）を低減できる。

次に、固定部材（５）を用いて積層部（３１）を樹脂ケース（２）に固定する方法について説明する。

上記固定部材（５）としては、例えば、ネジやリベットの他、接着剤などを挙げることができるが、金属製のネジやリベットは、大きな締結力が得られ、積層部（３１）を樹脂ケース（２）に強固に固定できるので好ましく使用できる。

固定部材（５）が樹脂など絶縁性の材料で形成されている場合は、図２に示すように、固定部材（５）を直接貫通孔（３２）に通しても、固定部材（５）を介した短絡が生じないので、例えば、樹脂製のネジなどを樹脂ケースにねじ込んで固定することができる。

また、接着剤で固定する場合は、貫通孔（３２）内に接着剤を流しこんで樹脂ケース（２）に固定することができる。

固定部材（５）が金属製のネジやリベットである場合は、固定部材（５）を介して２つのバスバー（３ａ、３ｂ）が短絡してしまうので、ネジやリベットがバスバーに直接接触しないように、絶縁性固定板（５１）を用いる。

上記絶縁性固定板（５１）としては、貫通孔（５２）を有する平板状又は断面ハット形状の固定板を使用でき、絶縁性固定板（５１）の材質としては、例えば、樹脂やセラミックを挙げることができる。

平板状の固定板を用いる場合は、図３に示すように、絶縁性固定板（５１）の貫通孔（５２）と積層部（３１）の貫通孔（３２）とを合わせて積層部（３１）の表面に絶縁性固定板（５１）を当接させ、これらの貫通孔（３２，５２）にネジやリベットの軸を通し、絶縁性固定板（５１）を介してネジやリベットの座面を積層部（３１）に押し付けて樹脂ケース（２）の縁に設けた庇（２１）に固定する。

このとき、ネジやリベットの軸がと積層部（３１）の貫通孔（３２）の内周面との間に隙間があり、上記軸と貫通孔（３２）の内周面とが非接触であれば、２つのバスバー（３ａ、３ｂ）間の短絡を防止できるが、樹脂ケース（２）の庇（２１）には、積層部（３１）側に突出したガイド部（２２）を設けることが好ましい。

上記積層部（３１）の貫通孔（３２）をガイド部（２２）にはめることで、２つのバスバー（３ａ、３ｂ）間の短絡を防止できるだけでなく、積層部（３１）のバスバー（３ａ、３ｂ）や絶縁シート（４）のズレをも防止することができる。

断面ハット形状の固定板を用いる場合は、図４に示すように、ハット形状のクラウン部（５３）、すなわち、図４中凹部を形成している部分を積層部（３１）の貫通孔（３２）内に入れ、ハット形状のツバ部（５４）を積層部（３１）の表面に当接させる。

そして、上記クラウン部内の貫通孔（５２）にネジやリベットの軸を通し、座面をクラウン部（５３）に当接させて積層部（３１）を樹脂ケース（２）の縁に設けた庇（２１）に固定する。

断面ハット形状の固定板は、クラウン部（５３）が積層部（３１）の貫通孔（３２）内に入り、ネジやリベットの軸とバスバー（３ａ、３ｂ）との短絡を防止できるので、ガイド部（２２）は必ずしも必要ではないが、図３と同様にガイド部（２２）を設けることで、位置決めが容易になる。

また、断面ハット形状の固定板を用いると、ネジやリベットの頭部がクラウン部（５３）内に入るので、コンデンサの全高を低くすることができ、小型化が可能である。

本発明のコンデンサは、上記積層部の一端、例えば、図２～４の紙面手前側をバッテリーに接続し、積層部の他端、例えば、図２～４の紙面奥側をパワーモジュールに接続するすることで、電力変換装置の平滑コンデンサとして好適に利用できる。

１コンデンサ素子
１１電極
２樹脂ケース
２１庇
２２ガイド部
３バスバー
３１積層部
３２貫通孔
４絶縁シート
５固定部材
５１絶縁性固定板
５２貫通孔
５３クラウン部
５４ツバ部

Claims

樹脂ケース内に収容されたコンデンサ素子と、
上記コンデンサ素子に接続した２つのバスバーと、を備えるコンデンサであって、
絶縁シートを挟んで上記２つのバスバーが重なった積層部を有し、
上記積層部がその積層方向に貫通孔を有し、
上記貫通孔を通って上記積層部を上記樹脂ケースに固定する固定部材を有し、
上記固定部材が、少なくともバスバーと接触する部位が絶縁性を有することを特徴とするコンデンサ。
上記積層部に形成された上記貫通孔の内周面が面一であることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
上記固定部材が、ネジ及び／又はリベットと、絶縁性固定板とを含み、
上記ネジ及び／又はリベットが導電性を有し、
上記ネジ及び／又はリベットの座面が上記絶縁性固定板を介して上記積層部の表面に当接し、かつその軸が上記貫通孔の内周面と非接触であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンデンサ。
上記絶縁性固定板の形状が断面ハット形状であり、
上記絶縁性固定板のツバ部が上記積層部の表面に当接し、
上記絶縁性固定板のクラウン部が上記貫通孔内に入り、
上記ネジ及び／又はリベットの座面が上記貫通孔内のクラウン部に当接していることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ。