JP4338259B2 - 乾式金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属化フィルムを使用し、かつ絶縁油、金属製容器を使用しない乾式金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両、圧延機、直流送電等の産業機器や力率改善等に用いられている金属化フィルムコンデンサは、ポリプロピレンフィルムにアルミニウムなどを蒸着した金属化フィルムを使用し、絶縁油を含浸したタイプの金属化フィルムコンデンサが採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の金属化フィルムコンデンサは、電極引出部を設けたコンデンサ素子を集合し、包囲絶縁材で包囲し素体を形成し、金属製容器に絶縁材を介して収納し、可燃性の絶縁油を含浸しているので、大型で重く、燃えやすい。よって、最近では防災上の目的などで可燃性の絶縁油を使用しない小型、軽量の乾式コンデンサが要求されることが多くなってきた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の大型で重く、燃えやすいという問題を解決するため、絶縁油、絶縁性ガス、金属製容器を一切使用することなく、複数個のコンデンサ素子を直列接続し、直列接続してなるコンデンサ素子の側面外周部を絶縁物で被覆してなるコンデンサ素体を複数個、外部引出用端子で並列接続し集合体を形成し、該集合体の巻回端面部および該コンデンサ素体の側面と、一対の凹状絶縁性ケースとの間を充填樹脂で充填した小型、軽量の乾式金属化フィルムコンデンサを提供するものである。
【０００５】
すなわち、一対の金属化フィルム２を重ねて巻回し、巻回端面に金属を溶射してなる複数個のコンデンサ素子１を直列接続し、該コンデンサ素子１の側面外周部を絶縁物４で被覆してなるコンデンサ素体６を有し、該コンデンサ素体６の巻回端面部を外部引出用端子５で並列接続してなる集合体７と、該集合体７の巻回端面部および前記コンデンサ素体６の側面を被覆する一対の凹状絶縁性ケース１４と、樹脂注入口１０ｂと端子貫通穴１０ａとが設けられ、外部引出用端子５が端子貫通穴１０ａに挿通される位置決め絶縁板１０と、位置決め絶縁板１０と同じ大きさに形成され、コンデンサ素体６の下端部に配置された支持板１５と、集合体７の上端部と外部引出用端子５との間に挿入された凹状絶縁板９とを備え、一対の凹状絶縁性ケース１４の内壁に位置決め絶縁板１０と支持板１５とが当接し、集合体７の巻回端面部およびコンデンサ素体６の側面と、一対の凹状絶縁性ケース１４との間に充填樹脂が充填されるとともに、樹脂注入口１０ｂから注入された樹脂によって外部引出用端子５と凹状絶縁板９とが固定されていることを特徴としている。
【０００６】
また、コンデンサ素子１の側面外周部を被覆する絶縁物４には、貫通穴４ａが設けられており、上記コンデンサ素子１と絶縁物４との間に貫通穴４ａより樹脂１３を充填することを特徴としている。
【０００９】
また、上記二つの外部引出用端子５の間に絶縁シート１６を介挿し、対向配置させたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
巻回端面に金属を溶射してなる複数個のコンデンサ素子を直列接続し、該素子の側面外周部を絶縁物で被覆してなるコンデンサ素体を、外部引出用端子で並列接続して集合体を形成し、該集合体の巻回端面部および上記素体の側面を凹状絶縁性ケースと充填樹脂で凹状に絶縁被覆する。
絶縁油、絶縁性ガスを金属製容器に充填、密封する従来の方式と比較して、小型、軽量の乾式金属化フィルムコンデンサを作製することができ、また充填、密封する工程を必要とせず、工数を削減することができる。
【００１１】
【実施例】
［実施例１］
図１は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの一実施例を示す図面で、（ａ）は右平面一部断面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は右側面部分断面図で、図３は図１を構成する集合体の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は側面図で、図４は図３を構成するコンデンサ素体の図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。
また、図５は凹状絶縁性ケースの一実施例の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図で、図８は巻回端面に電極引出部を形成したコンデンサ素子の斜視図で、図９は一対の金属化フィルムを展開した図面である。
【００１２】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。図１に示す乾式金属化フィルムコンデンサは、図３に示す集合体７の上端部と外部引出用端子５との間に図７に示す凹状に成形したエポキシ製絶縁板９を挿入し、外部端子５ｂを図６に示すエポキシ樹脂製位置決め絶縁板１０の端子貫通穴１０ａに挿通し外方に引き出す（図１（ｂ））。
次に図５に示す凹状絶縁性ケース１４を、外部引出用端子５で接続してなる集合体７と凹状の絶縁板９と位置決め絶縁板１０と集合体７の下端部に配置した支持板１５とに被せ、該凹状絶縁性ケースの内壁に位置決め絶縁板１０と支持板１５とをそれぞれ当接させて、その間に充填樹脂１２を充填、硬化する。さらに、樹脂注入口１０ｂから樹脂１３を注入し、外部引出用端子５の結線部５ａと外部端子５ｂとの接続部分である外部引出用端子部５ｃと凹状の絶縁板９とを樹脂１３で固定する。
【００１３】
図３の集合体７は、錫鍍金などを施した銅、真鍮などからなる丸穴５ｄなどをそれぞれ設けた結線部５ａと外部端子５ｂよりなる外部引出用端子５の結線部５ａに複数個の直列接続してなるコンデンサ素体６の電極引出部３を並列接続し形成している。
図４のコンデンサ素体６は、複数個のコンデンサ素子１を内部引出用端子８で直列接続し、直列接続したコンデンサ素子１の側面外周部を絶縁物４で被覆して形成している。
上記絶縁物４は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリイミドなどの絶縁シートをコンデンサ素子１が挿通する大きさの形状に複数回、巻回して形成するか、あるいはポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどの絶縁パイプからなり、複数の貫通穴４ａを有している。この貫通穴４ａの位置はコンデンサ素子１を直列接続している箇所で、この貫通穴４ａはコンデンサ素子１の個数より１個少なく設けている。
また、この貫通穴４ａよりコンデンサ素子１と絶縁物４との間に樹脂１３を充填、硬化している。
【００１４】
コンデンサ素子１は、図９に示す一対の金属化ポリプロピレンフィルム、金属化ポリエステルフィルムなどからなる金属化フィルム２を巻回し、金属化フィルムをバーンオフ方式にて金属蒸着膜を飛散させて後巻するか、または後巻フィルムとしてポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどで巻回し、巻回端面に亜鉛、はんだなどの金属を溶射して電極引出部３を形成している。
【００１５】
上記凹状絶縁性ケース１４は外部引出用端子５の結線部５ａに接続した集合体７を覆える大きさである。集合体７の側面を覆う充填樹脂１２の厚さは位置決め絶縁板１０の大きさにより決まるので、位置決め絶縁板１０の寸法はコンデンサ素体６の両端部にある電極引出部３が露出しないように適切に決めることが必要である。また、精度良く仕上げるために、長さは該絶縁板と同じで、幅はそれ以下の支持板１５を凹状絶縁性ケース１４の内壁に当接させて充填樹脂１２を充填する。
充填樹脂１２および樹脂１３はエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの絶縁性を有する熱硬化性樹脂からなり、図５に示す凹状絶縁性ケース１４はポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどによる樹脂成形、またはポリ塩化ビニル、ポリカーボネートなどの真空成形により形成したものである。
【００１６】
上記の構成によれば、絶縁油や絶縁性ガスを使用していないので、真空乾燥、含浸及び洗浄工程が不要で工期が大幅に短縮でき、さらに絶縁油の油漏れや絶縁性ガスの漏れによる特性劣化がなく品質の安定化を図ることができる。
また、個々のコンデンサ素子の側面外周部を絶縁性の絶縁物で被覆し、コンデンサ素子を直列接続している接続箇所を樹脂で充填し、集合体の巻回端面部およびコンデンサ素体の側面を凹状絶縁性ケースと充填樹脂とからなる絶縁性樹脂で凹状に被覆し、凹状の絶縁板を集合体の上端部と外部引出用端子との間に挿入し、位置決め絶縁板の樹脂注入口から樹脂を注入し、外部引出用端子部と凹状の絶縁板とを樹脂で固定しているので、絶縁耐力の低下はなく、金属製容器は不要で小型、軽量化でき、さらに、長時間使用における外部引出用端子部での特性劣化も防止でき、外部引出用端子に加わる外力にも充分耐える強度を有する。
そして、凹状絶縁性ケースの内壁に同じ大きさの位置決め絶縁板と支持板とをそれぞれ当接し、位置決め絶縁板の端子貫通穴より外部引出用端子を引き出しているので、組立作業が簡単で、ピッチ寸法と外形寸法との精度を高めることができる。
【００１７】
［実施例２］
図２は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの他の実施例を示す図面で、（ａ）は右平面一部断面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は右側面部分断面図であり、図において、図１と同一番号を付したものは同一部品であり、その説明は省略する。前述の実施例と相違する点は、外部引出用端子の構成である。
【００１８】
上記の外部引出用端子５を形成している外部端子５ｂの間に粘着性または非粘着性のポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリイミドのシートまたはフィルムなどからなる絶縁シート１６を介挿し、対向配置させ、位置決め絶縁板１０の端子貫通穴１０ａに挿通して外方に引き出す。
【００１９】
上記の構成によれば、実施例１と同様の効果を有し、さらに、外部引出用端子の間に絶縁シートを介挿し、対向配置させて外方に引き出しているので低インダクタンス化を図ることができる。
【００２０】
上記実施例において、集合体の上端部に外部引出用端子を介して凹状の絶縁板を挿入したが、この絶縁板の形状は平板でもよく、集合体の上端部と外部引出用端子との間に挿入でき、外部引出用端子部と絶縁板とを樹脂で固定できる形状であればよい。
【００２１】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように本発明の乾式金属化フィルムコンデンサは、絶縁油や絶縁性ガスを使用していないので、真空乾燥、含浸及び洗浄工程が不要で工期が大幅に短縮でき、さらに絶縁油の油漏れや絶縁性ガスの漏れによる特性劣化がなく品質の安定化を図ることができる。
また、個々のコンデンサ素子の側面外周部を絶縁性の絶縁物で被覆し、コンデンサ素子を直列接続している接続箇所を樹脂で充填し、集合体の巻回端面部およびコンデンサ素子の側面を凹状絶縁性ケースと充填樹脂とからなる材料で凹状に絶縁被覆し、絶縁板を集合体の上端部と外部引出用端子との間に挿入し、位置決め絶縁板の樹脂注入口から樹脂注入し、外部引出用端子部と絶縁板とを樹脂で固定しているので、絶縁耐力の低下はなく、金属製容器は不要で小型、軽量化できる。
さらに、外部引出用端子部と絶縁板とを樹脂で固定しているので、長時間使用における外部引出用端子部での特性劣化が防止でき、外部引出用端子に加わる外力にも耐える充分な強度を有している。
そして、凹状絶縁性ケースの内壁に同じ大きさの位置決め絶縁板と支持板とをそれぞれ当接し、位置決め絶縁板の端子貫通穴より外部引出用端子を外方に引き出しているので、組立作業が簡単で、ピッチ寸法と外形寸法との精度向上が図れる。
また、外部引出用端子の間に絶縁シートを介挿し、対向配置させて外方に引き出す構造にすれば低インダクタンス化を図ることができるなどの利点があり、工業的、実用的にその価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの一実施例を示す図面で、（ａ）は右平面一部断面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は右側面部分断面図である。
【図２】図２は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの他の実施例を示す図面で、（ａ）は右平面一部断面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は右側面部分断面図である。
【図３】図３は図１を構成する集合体の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は側面図である。
【図４】図４は図３を構成するコンデンサ素体の図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】図５は本発明の凹状絶縁性ケースの一実施例の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図６】図６は本発明の位置決め絶縁板の一実施例の平面図である。
【図７】図７は本発明の絶縁板の一実施例の図面で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】図８は本発明のコンデンサ素子の一実施例の斜視図である。
【図９】図９は本発明の一対の金属化フィルムを展開した一実施例の図面である。
【符号の説明】
１ コンデンサ素子
２ 金属化フィルム
３ 電極引出部
４ 絶縁物
４ａ 貫通穴
５ 外部引出用端子
５ａ 結線部
５ｂ 外部端子
５ｃ 外部引出用端子部
５ｄ 丸穴
６ コンデンサ素体
７ 集合体
８ 内部引出用端子
９ 絶縁板
１０ 位置決め絶縁板
１０ａ 端子貫通穴
１０ｂ 樹脂注入口
１１ 絶縁性材料
１２ 充填樹脂
１３ 樹脂
１４ 凹状絶縁性ケース
１５ 支持板
１６ 絶縁シート

Claims (3)

1. 一対の金属化フィルムを重ねて巻回し、巻回端面に金属を溶射してなる複数個のコンデンサ素子を直列接続し、該コンデンサ素子の側面外周部を絶縁物で被覆してなるコンデンサ素体を有し、該コンデンサ素体の巻回端面部を外部引出用端子で並列接続してなる集合体と、
   該集合体の巻回端面部および前記コンデンサ素体の側面を被覆する一対の凹状絶縁性ケースと、
   樹脂注入口と端子貫通穴とが設けられ、前記外部引出用端子が前記端子貫通穴に挿通される位置決め絶縁板と、
   前記位置決め絶縁板と同じ大きさに形成され、前記コンデンサ素体の下端部に配置された支持板と、
   前記集合体の上端部と前記外部引出用端子との間に挿入された凹状絶縁板と
   を備え、
   前記一対の凹状絶縁性ケースの内壁に前記位置決め絶縁板と前記支持板とが当接し、前記集合体の巻回端面部および前記コンデンサ素体の側面と、前記一対の凹状絶縁性ケースとの間に充填樹脂が充填されるとともに、前記樹脂注入口から注入された樹脂によって前記外部引出用端子と前記凹状絶縁板とが固定されていることを特徴とする乾式金属化フィルムコンデンサ。
2. 前記コンデンサ素子の側面外周部を被覆する絶縁物には、貫通穴が設けられており、
   上記コンデンサ素子と前記絶縁物との間に前記貫通穴より樹脂を充填することを特徴とする請求項１記載の乾式金属化フィルムコンデンサ。
3. 上記二つの外部引出用端子の間に絶縁シートを介挿し、前記二つの外部引出用端子を対向配置させたことを特徴とする請求項１または２記載の乾式金属化フィルムコンデンサ。

Images