JP4946618B2 - ケースモールド型コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、車載用、電気機器用、産業用、電力用等のケースモールド型コンデンサに関するものである。

産業用途やハイブリッド自動車に代表される車両駆動用途などのパワーインバータシステムに用いられる平滑用コンデンサには、大容量で定格電圧が高く、耐電流の大きなコンデンサが要求される。この平滑用コンデンサに用いられるフィルムコンデンサは、定格電圧が高く、耐電流性能に優れるが、コンデンサ１素子の容量が小さいため、複数個のコンデンサ素子を並列に接続することによって、必要量の容量を得ている。

元来、車両駆動用途などにおけるインバータの駆動周波数は、１０ｋＨｚ程度の高周波であるため、コンデンサの配線におけるインダクタンスが重要となる。これはインダクタンスが大きいとサージ電圧を上昇させ、インバータの故障の原因となるからである。

このインバータにおいて平滑用コンデンサとして用いられる大容量フィルムコンデンサは、複数個のコンデンサ素子をバスバーなどにより電気的に接続しているため、インダクタンスが大きくなってしまう。

そこで低インダクタンスコンデンサを得るため、異極のバスバーを対向させ、相互インダクタンスを小さくする方法などが考えられており、このコンデンサ素子を樹脂製のケースなどに収容し、樹脂を充填するなどしてケースモールド型コンデンサを構成していた。

図４は従来のケースモールド型コンデンサを示す斜視図である。

図４において１１は誘電体フィルムに金属蒸着電極を設け、この誘電体フィルムを介して金属蒸着電極が対向するように巻回したものの両端に金属溶射によってメタリコン電極を備えたコンデンサ素子である。

１２は銅板などからなるＰ極バスバーであり、コンデンサ素子１１の一方の端面にはんだ付けされている。１３は同じく銅板などからなるＮ極バスバーであり、コンデンサ素子１１の他方の端面にはんだ付けされている。

１４は上面の開口した樹脂製のケースであり、コンデンサ素子１１とＰ極バスバー１２、Ｎ極バスバー１３とを収容するものであり、図４に示すように点線で表示された樹脂表面１５まで充填樹脂（図示せず）が充填されている。

このとき、Ｐ極バスバー１２の一部はケース１４から表出するように外部接続端子部１２ａを備えており、同様にＮ極バスバー１３の一部も外部接続端子部１３ａを備えている。

ここで、外部接続端子部１２ａと外部接続端子部１３ａの一部は互いに重なり合う重複部１６を有するように取り付けられている。

上記のようにケースモールド型コンデンサを構成するものである。

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２００１−７６９６７号公報

上記従来のケースモールド型コンデンサにおいては、相互インダクタンスの低下を目的としたバスバーの重複部１６にはお互いの絶縁を図るために、隙間を設けるとともにこの隙間に充填樹脂が浸入する構成を採っている。

しかしながら、バスバーは金属製であり、周囲の充填樹脂とは線膨張率の差があるために、極めて大きな熱衝撃などを受けた際にはバスバーと充填樹脂の界面からクラックなどが発生して、そのクラックを通じて水分などが入り込み、耐湿性が低下してしまう場合があった。

そこで本発明はバスバーの重複部での絶縁性を確保しつつ、バスバーと充填樹脂の界面からのクラック発生を抑制することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明はコンデンサ素子とともに複数のバスバーがケース内に収容され、樹脂によって充填されるケースモールド型コンデンサにおいて、バスバーに絶縁性の紙からなる絶縁紙を巻き付けることで、このコンデンサ素子に接続された複数のバスバーの一部が互いに重なり合っている重複部を充填樹脂内から充填樹脂外に渡って連続的に絶縁紙で絶縁しつつ覆ったものである。

本発明によれば、バスバーの重複部を充填樹脂に対して比較的、線膨張率の近い絶縁紙で覆っているのでバスバーと充填樹脂の界面でのクラック発生を抑制することができる。

これによってクラックの発生が抑制されるので、本発明のケースモールド型コンデンサにおける耐湿性の向上を図ることが可能になるものである。

（実施の形態）
図１は本発明におけるケースモールド型コンデンサの一実施の形態を示す斜視図であり、図２はコンデンサ素子などの構成を示す分解斜視図である。

図１および図２において、１はコンデンサ素子であり、ポリエチレンテレフタレートなどの誘電体フィルム（図示せず）にアルミニウムや亜鉛などの金属蒸着電極（図示せず）を設け、この誘電体フィルムを介して金属蒸着電極が対向するように巻回したものの端面に図２に示すように亜鉛やスズなどの金属を溶射することによってメタリコン電極１ａを備えたものである。

２は銅板などからなるＰ極バスバーであり、コンデンサ素子１のメタリコン電極１ａに、Ｐ極バスバーの一方の端部に設けられた、はんだ付け部２ａによって接続されている。なお、図２に示すように、本実施の形態においてはＰ極バスバー２は複数設けられており、必要に応じて、分割して設けることもあり、Ｐ極バスバー２の他方の端部には外部機器と接続する外部接続端子部２ｂを備えている。

同様に３は銅板からなるＮ極バスバーであり、Ｐ極バスバー２が接続されたコンデンサ素子１の反対側のメタリコン電極１ａに、はんだ付け部３ａによって接続され、はんだ付け部３ａに対して他方の端部に外部接続端子部３ｂを備えている。

図１において、４はポリフェニレンサルファイドなどからなる上面の開口した樹脂製のケースであり、コンデンサ素子１とＰ極バスバー２、Ｎ極バスバー３とを収容するものであり、必要に応じて、ケース４を固定する固定部４ａなどを備えている。

また、図１ではその図示を省略しているが、点線で表示された樹脂表面５まで主にエポキシ樹脂などからなる樹脂が充填され、このとき、Ｐ極バスバー２の外部接続端子部２ｂ、Ｎ極バスバー３の外部接続端子部３ｂはケース４から表出している。

ここで、外部接続端子部２ｂと外部接続端子部３ｂの一部は互いに重なり合う重複部６を有するように取り付けられており、この重複部６を充填樹脂内から充填樹脂外に渡って連続的に絶縁紙７で絶縁しつつ覆っているものである。本実施の形態においてはＮ極バスバー３を覆うことで、重複部６の絶縁が確保できるようにしているが、少なくとも、Ｐ極バスバー２とＮ極バスバー３とが重なる部分の絶縁が確保できればよいものである。

なお、絶縁紙７は樹脂表面５の内部から樹脂表面５の外部に渡って設けられるものであるが、主に絶縁性の紙からなるものであり、本実施の形態では、アラミド繊維とポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートからなる複数層構造をしたものである。特に、絶縁紙７は、不織布の状態であることが好ましく、このようにすることで、充填樹脂が不織布の部分へ複雑に入り込むことによって、充填樹脂と絶縁紙７との密着性がより向上するものである。

このように、バスバーの重複部６を絶縁紙７で絶縁しつつ覆ったことが本発明における技術的特徴のひとつであり、バスバーを重複部６で重複させているのでバスバーの相互インダクタンスを低下させるとともに、バスバーと樹脂の界面である樹脂表面５の部分に絶縁紙７を介在させることでバスバーと樹脂の線膨張率の差を絶縁紙７で吸収する形となってＰ極バスバー２とＮ極バスバー３と充填樹脂界面におけるクラックの発生を抑制させることができるので、ケースモールド型コンデンサとして耐湿性向上という顕著な効果を奏するものである。

従来であれば、バスバーが互いに重なり合う重複部では十分にバスバーの絶縁距離を取るための隙間を設け、さらにこの隙間に充填樹脂が浸入するなどして、絶縁を確保していたものであった。これに対し、本発明の実施の形態では、バスバーが互いに重なり合う重複部６に絶縁紙７を設けているので、従来に比べて大きな絶縁距離を確保する必要が無くなり、小型化も可能となるものである。

ここで、絶縁紙７はＮ極バスバー３に巻き付けたものとしたが、このようにすることで、Ｎ極バスバー３に絶縁紙７を取り付けた状態でハンドリングすることができるので、上記クラックの発生を抑制するとともに作業性が向上するものである。

なお、この絶縁紙７は図３に示すように、シート状にして、Ｐ極バスバー２とＮ極バスバー３との間に挟むだけでもよく、このようにすることで、作業をより簡素なものにすることも可能である。

また、本実施の形態では絶縁紙７はアラミド繊維にポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートからなる複数層構造とし、充填樹脂はエポキシ樹脂を主剤とするものとしたが、特に充填樹脂に接する面はアラミド繊維からなる層とすることが好ましい。このようにすることで、アラミド繊維からなる層が、充填樹脂の主剤であるエポキシ樹脂と密着して、熱膨張時にはアラミド繊維からなる層が充填樹脂に追従しやすくなって、結果として、クラックとなりにくくなるものであり、クラック発生による耐湿性の低下を抑制するものである。

さらに、絶縁紙７にはポリエチレンナフタレートからなる層を有すると、耐熱性を備えた絶縁紙７とすることができ、高温環境下での使用も可能となるものである。

なお、本実施の形態では、２種類のコンデンサ素子１を接続するため、Ｐ極バスバーを２個備え、Ｎ極バスバー３を共通としたが、Ｐ極バスバー２を共通として、Ｎ極バスバー３を分割して２個としてもよい。

さらに、本実施の形態では、誘電体フィルムをポリエチレンテレフタレートフィルムとしたが、これに限られるものではなく、ポリプロピレンやポリエチレンナフタレートやポリフェニルサルファイドなどの熱可塑性高分子フィルムであってもよいものとする。また、これらの高分子をメインとしたフィルムでもよい。

本発明によるケースモールド型コンデンサによって、高い耐湿性を有するので、特に、高温環境下となる車載用のインバータ回路の平滑用、車両駆動用モータの駆動回路の平滑用等として有用である。

本発明の一実施の形態におけるケースモールド型コンデンサの斜視図 同ケースモールド型コンデンサの一部の構成を示す分解斜視図 同ケースモールド型コンデンサの一部の構成を示す分解斜視図 従来のケースモールド型コンデンサの斜視図

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ Ｐ極バスバー
２ａ はんだ付け部
２ｂ 外部接続端子部
３ Ｎ極バスバー
３ａ はんだ付け部
３ｂ 外部接続端子部
４ ケース
４ａ 固定部
５ 樹脂表面
６ 重複部
７ 絶縁紙

Claims (2)

1. 誘電体フィルムに金属を蒸着した金属化フィルムを積層または巻回したコンデンサ素子と、
   一方の端部にこのコンデンサ素子を接続した複数のバスバーと、
   このバスバーの他方の端部に設けられた外部接続端子部と、
   前記コンデンサ素子を収容する上面の開口したケースと、
   前記外部接続端子部の一部を除いて前記バスバーおよび前記コンデンサ素子を覆うように前記ケース内に充填される充填樹脂とからなるケースモールド型コンデンサにおいて、
   前記複数のバスバーの外部接続端子部は互いに重なる重複部を有し、前記バスバーに絶縁紙を巻き付けることで、前記重複部を前記充填樹脂内から前記充填樹脂外に渡って連続的に前記絶縁紙で絶縁しつつ覆ったことを特徴とするケースモールド型コンデンサ。
2. 前記絶縁紙はアラミド繊維とポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートからなる複数層構造で、前記充填樹脂は主にエポキシ樹脂である請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。

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