JP4534895B2 - ケースモールド型コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は金属化フィルムを用いたコンデンサ素子をケース内に樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサの中で、特に車載用のモータ駆動用インバータ回路の平滑用コンデンサとして最適なケースモールド型コンデンサに関するものである。

近年、インバータ機器に用いられる金属化フィルムコンデンサにおいて、小型化、高性能化、低コスト化のための開発が盛んに行われている。また、インバータ機器に用いられる金属化フィルムコンデンサには、使用電圧の高電圧化、大電流化、大容量化等が要求されるため、並列接続した複数のコンデンサ素子をケース内に収納し、このケース内にモールド樹脂を注型したケースモールド型コンデンサが開発され、使用されている。

そして、このようなケースモールド型コンデンサにおいては、大きな機械的強度、高耐熱温度、耐水性、耐油性に優れたものが追求され続けている。

図９はこの種の従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図であり、図９において、１０はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１０はポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対の金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回し、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極を形成することによって陽極電極と陰極電極を夫々設けて構成されたものである。

１１はＰ極バスバー、１１ａはこのＰ極バスバー１１の一端に設けられた外部接続用のＰ極端子であり、このＰ極バスバー１１は上記コンデンサ素子１０を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ素子１０の一方の端面に形成されたＰ極と夫々接合され、また、Ｐ極端子１１ａはこのコンデンサ素子１０の上方へ引き出され、後述するケース１３から表出するようにしているものである。

１２はＮ極バスバー、１２ａはこのＮ極バスバー１２の一端に設けられた外部接続用のＮ極端子であり、このＮ極バスバー１２も上記Ｐ極バスバー１１と同様に、上記コンデンサ素子１０を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ素子１０の他方の端面に形成されたＮ極と夫々接合され、また、Ｎ極端子１２ａはこのコンデンサ素子１０の上方へ引き出され、後述するケース１３から表出するようにしており、これにより、複数個のコンデンサ素子１０が並列または直列に連結されているものである。

１３はポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳという）樹脂製のケース、１４はこのケース１３内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂１４は上記Ｐ極バスバー１１とＮ極バスバー１２により接続された複数個のコンデンサ素子１０をケース１３内に樹脂モールドしたものであり、さらにこのケース１３は外装ケース１５内に収納されているものである。

このように構成された従来のケースモールド型コンデンサは、コンデンサ素子１０を耐熱性、耐湿性、耐絶縁性に優れたモールド樹脂１４にてケース１３内にモールドし、かつ、ケース１３の材料として、機械的強度、耐熱性、耐水性に優れ、過酷な使用条件にも耐え得るＰＰＳを用いたことにより、従来よりも高信頼性のケースモールド型コンデンサを提供することができるというものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−１４６７２４号公報

しかしながら上記従来のケースモールド型コンデンサでは、大容量化と小型薄型化という相反する要求に応えようとすると、コンデンサ素子１個当たりの容量を引き上げるためにコンデンサ素子を大型化し、更なる扁平化を行うことにより薄型化を図り、このコンデンサ素子をケース内に横向きに収納するという構成が考えられる。

そして、このようにケース内に収納されたコンデンサ素子の両端面からバスバーを介して外部に夫々電極を引き出す際に、同一位置からＰ極とＮ極を引き出そうとすれば、バスバーの一方はコンデンサ素子の上部、すなわちコンデンサ素子の周面を覆うような形状にしなければならず、このような形状を採用した場合には、バスバーの熱がコンデンサ素子に直接伝播されるためにコンデンサ素子の温度が異常に上昇したり、外部から浸入する水分がコンデンサ素子の周面にバスバーとの接触部分に溜まり易いためにコンデンサ素子が劣化したり、さらにはコンデンサ素子の周面の材料であるポリプロピレンとバスバーの材料である銅が密着した状態で発生する銅害によりポリプロピレンが劣化する恐れがあった。

但し、上記従来品における樹脂モールドされて外気から遮断されたコンデンサ素子においては、銅害によるポリプロピレンの劣化は見られないものであった。

また、同一位置からＰ極とＮ極を引き出そうとする場合には、Ｐ極バスバーのＰ極端子とＮ極バスバーのＮ極端子とが接触して短絡する恐れがあり、さらに、耐湿性向上の目的で、複数のコンデンサ素子の上面を覆う防湿板（図示せず）を配設して樹脂モールドする場合でも、この防湿板とＰ極バスバー、Ｎ極バスバーが接触して短絡する恐れがあり、このような多くの問題を克服することが大きな課題となっているものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、大容量化と小型薄型化を両立し、かつ、信頼性に優れたケースモールド型コンデンサを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、複数のコンデンサ素子を一端に外部接続用の端子部を設けた一対のバスバーで接続し、これをケース内に収容して少なくとも上記バスバーの端子部を除いて樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサにおいて、上記一対のバスバーの一方にコンデンサ素子の周面と当接する凸部を設けた構成にしたものである。

以上のように本発明によるケースモールド型コンデンサは、バスバーに設けた凸部のみがコンデンサ素子の周面と接触し、この凸部以外はコンデンサ素子と接触しないようになるために、バスバーの熱がコンデンサ素子に伝播してコンデンサ素子の温度が異常に上昇したり、外部から浸入する水分がコンデンサ素子の周面とバスバーとの接触部分に溜まってコンデンサ素子が劣化したり、バスバーとコンデンサ素子のポリプロピレンが接触して起こる銅害によりポリプロピレンが劣化する恐れがなくなり、さらにはコンデンサ素子とバスバー間に凸部の高さ寸法分のギャップが形成され、このギャップ内にモールド樹脂が充填されるために放熱性が向上すると共に、Ｐ極端子とＮ極端子が短絡する恐れがなくなるという多くの効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、３、４に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１によるケースモールド型コンデンサの構成を示した斜視図、図２と図３は同モールド前の斜視図、図４（ａ）〜（ｆ）は同モールド前の平面図、正面図、底面図、左側面図、右側面図、同図（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。

図１〜図４において、１は小判形に形成されたコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１はポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対の金属化フィルムが誘電体フィルムを介して対向するように巻回し、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極を形成することによってＰ極電極１ａとＮ極電極１ｂを夫々設けて構成されたものである。

２は上記コンデンサ素子１のＰ極側に接合された錫めっき銅板製のＰ極バスバー、２ａはこのＰ極バスバー２の一端に設けられた電極となる舌片状の半田付け部、２ｂはこのＰ極バスバー２から引き出すように設けられた外部接続用のＰ極端子であり、このようにＰ極バスバー２は板状の基材を打ち抜き加工した平板状に構成されているものである。

３は上記コンデンサ素子１のＮ極側に接合される錫めっき銅板製のＮ極バスバー、３ａはこのＮ極バスバー３の一端に設けられた電極となる舌片状の半田付け部、３ｂはこのＮ極バスバー３から引き出すように設けられた外部接続用のＮ極端子、３ｃはこのＮ極バスバー３の主要平面部（コンデンサ素子１の周面と当接する面）に段押し加工によって設けられた凸部であり、この凸部の先端がコンデンサ素子１の周面と当接するようにしているものであり、このようにＮ極バスバー３は板状の基材を打ち抜き加工した後に、凸部３ｃを設けた主要平面図の一端から半田付け部３ａを、同他端からＮ極端子３ｂを、夫々反対方向に折り曲げた階段状に構成されているものである。

４は上記Ｐ極バスバー２とＮ極バスバー３が接合されて連結されたコンデンサ素子１を収納する樹脂製のケースであり、このようにＰ極バスバー２とＮ極バスバー３が接合されてケース４内に収納されたコンデンサ素子１は、Ｐ極端子２ｂとＮ極端子３ｂがケース４の同一辺から隣接して表出した状態で図示しないモールド樹脂によってモールドされることにより構成されるものである。

このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、Ｎ極バスバー３のコンデンサ素子１の周面と当接する部分に凸部３ｃを設けたことにより、この凸部３ｃによってＮ極バスバー３とコンデンサ素子１の周面との間に隙間ｈ₁（図４（ｅ）に示す）が形成され、この隙間ｈ₁内にもモールド樹脂が充填されるようになる。

このために、Ｎ極バスバー３の熱がコンデンサ素子１に直接伝播されないためにコンデンサ素子１の温度が異常に上昇することがなくなると共に放熱性が向上し、かつ、外部から浸入する水分がコンデンサ素子１の周面とＮ極バスバー３との間に溜まってコンデンサ素子１が劣化するということもなくなる。

また、Ｎ極バスバー３とコンデンサ素子１の接触部分は凸部３ｃの先端部分のみであるために、コンデンサ素子１の周面の材料であるポリプロピレンとＮ極バスバー３の材料である銅が密着した状態で発生する銅害によりポリプロピレンが劣化するということもなくなる。

さらに、Ｐ極端子２ｂとＮ極端子３ｂをケース４の同一辺から近接して取り出す際にも、上記隙間ｈ₁によりＰ極バスバー２とＮ極バスバー３が接触して短絡するということがなくなり、絶縁の信頼性を向上して小型化を図ることができるようになるものである。

なお、上記Ｎ極バスバー３に設ける凸部３ｃの高さは０．５ｍｍ程度あれば効果を発揮することができるものであり、本実施の形態においては、Ｎ極バスバー３の基材である銅板の厚みが０．５ｍｍのものを用い、これに段押し加工を施して、高さ０．５ｍｍの凸部３ｃを形成したものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で説明したケースモールド型コンデンサに防湿板を追加した構成のものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために、同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図５（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの構成を示した斜視図と同モールド前の斜視図、図６（ａ）、（ｂ）は同防湿板を除いた斜視図と同モールド前の斜視図、図７は同モールド前の斜視図、図８（ａ）〜（ｆ）は同モールド前の平面図、正面図、底面図、左側面図、右側面図、同図（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。

図５〜図８において、５はケース４内に収容された複数のコンデンサ素子１を覆うように配設された防湿板であり、この防湿板５はベーク板上に導電性のめっき層を形成したものである。６はＮ極バスバー、６ａは半田付け部、６ｂはＮ極端子、６ｃはコンデンサ素子１側に段押し加工により設けられた凸部、６ｄは上記防湿板５側に段押し加工により設けられた凸部である。

このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、上記実施の形態１によるケースモールド型コンデンサの効果に加え、防湿板５を設けることによって耐湿性を向上させることができると共に、この防湿板５が接触する側のＮ極バスバー６に凸部６ｄを設けた構成により、この凸部６ｄによってＮ極バスバー６と防湿板５との間に隙間ｈ₂（図８（ｅ）に示す）が形成され、この隙間ｈ₂内にもモールド樹脂が充填されるようになり、このために、防湿板５がＰ極バスバー２やＮ極バスバー６と接触して短絡するということがなくなり、絶縁の信頼性を向上して小型化を図ることができるようになるものである。

なお、上記Ｎ極バスバー６に設ける凸部６ｄの高さは０．５ｍｍ程度あれば効果を発揮することができるものであり、本実施の形態においては、Ｎ極バスバー６の基材である銅板の厚みが０．５ｍｍのものを用い、これに段押し加工を施して、高さ０．５ｍｍの凸部６ｄを形成したものである。

また、本実施の形態（実施の形態１、２）において説明したＰ極バスバーとＮ極バスバーは、その構成が逆になった場合でも同様に適用できるものである。

本発明によるケースモールド型コンデンサは、バスバーに設けた凸部のみがコンデンサ素子の周面と接触し、この凸部以外はコンデンサ素子と接触しないようになるために、耐熱性、耐湿性、絶縁性、放熱性に優れるという効果を有し、特に、車載用のモータ駆動用インバータ回路の平滑用コンデンサとして有用である。

本発明の実施の形態１によるケースモールド型コンデンサの構成を示した斜視図 同モールド前の斜視図 同モールド前の斜視図 （ａ）同モールド前の平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同底面図、（ｄ）同左側面図、（ｅ）同右側面図、（ｆ）同図（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるケースモールド型コンデンサの構成を示した斜視図、（ｂ）同モールド前の斜視図 （ａ）同防湿板を除いた斜視図、（ｂ）同モールド前の斜視図 同モールド前の斜視図 （ａ）同モールド前の平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同底面図、（ｄ）同左側面図、（ｅ）同右側面図、（ｆ）同図（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図 従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図

符号の説明

１ コンデンサ素子
１ａ Ｐ極電極
１ｂ Ｎ極弾極
２ Ｐ極バスバー
２ａ、３ａ、６ａ 半田付け部
２ｂ Ｐ極端子
３、６ Ｎ極バスバー
３ｂ、６ｂ Ｎ極端子
３ｃ、６ｃ、６ｄ 凸部
４ ケース
５ 防湿板

Claims (4)

1. 複数のコンデンサ素子を一端に外部接続用の端子部を設けた一対のバスバーで接続し、これをケース内に収容して少なくとも上記バスバーの端子部を除いて樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサにおいて、上記一対のバスバーの一方にコンデンサ素子の周面と当接する凸部を設けたケースモールド型コンデンサ。
2. ケース内に収容された複数のコンデンサ素子の上面を覆う防湿板を配設し、一対のバスバーの一方にこの防湿板と当接する凸部を設けた請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
3. バスバーに設ける凸部の高さをバスバーの板厚と同寸法とした請求項１または２に記載のケースモールド型コンデンサ。
4. 一対のバスバーに設けた各端子部をケースの同一辺から表出するようにした請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。

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