JP5328588B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、ネジ部を有する外部引出端子と締結されて、該外部引出端子と接続される接続部材を備えたコンデンサに関する。

従来から、コンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納するケースと、コンデンサ素子の電極部に接続され、その一部がケースの開口部から外部に引き出された接続部材とを備えた構成のコンデンサが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
ここで、接続部材のケース開口部から引き出された部分は、ボルトやナットによって外部引出端子に接続される。特許文献１、２記載のコンデンサでは、ケース内に樹脂が充填されている。

特許文献１の接続部材は、充填樹脂の表面から垂直方向に突出している。この突出部分には、貫通孔が形成されており、この貫通孔を貫通するボルト等のネジ部材によって、外部引出端子と接続される。

また、特許文献２の接続部材は、充填樹脂の表面から垂直方向に突出した部分の先端部が、折り曲げられて、ケースの開口部周縁部と略平行に延伸している。また、ケースの開口部周縁部には、雌ネジ部（ナット）が設けられており、この雌ネジ部に螺合されるボルトによって、上述のケース開口部周縁部と略平行に延伸する部分は、外部引出端子と接続される。なお、雌ネジ部は、その大部分がケースの開口部周縁部に埋設されて、一部が開口部周縁部の表面から突出している。

特開２００４−１８６６４０号公報 特開２００５−１０９３０９号公報

特許文献１、２のコンデンサの場合、接続部材と外部引出端子とをボルトにより接続した際、接続部材はボルト頭部またはナットに押し付けられ、局所的に大きな力が作用するため、接続部材が破損する場合がある。
また、接続部材はケースに固定されていないため、ボルトを締める際に、位置ずれしやすい。そのため、特許文献１、２記載のコンデンサのように、ケース内に樹脂が充填されている場合には、充填樹脂にクラックが生じる場合がある。
車載用コンデンサなど振動が生じる環境下で使用されるコンデンサにおいては、振動によるボルト緩みを防止するためにボルトの締結強度を高くしているため、上述したような問題が特に起こりやすい。

そこで、本発明は、外部引出端子を高トルクで締結しても、接続部材に局所的に大きな応力が生じるのを防ぎ、接続部材の位置ずれや破損を防止することのできるコンデンサを提供することを目的とする。

本発明によるコンデンサは、コンデンサ素子と、開口部を有し、前記コンデンサ素子が収納されるケースとを備え、ネジ部を有する外部引出端子と締結されることで、前記外部引出端子と接続されるコンデンサにおいて、前記コンデンサ素子の両電極部のうち少なくとも一方と導通するとともに、前記外部引出端子と導通する接続部材と、前記接続部材と係合し、前記外部引出端子のネジ部と締結されるネジ締結部材とを備え、前記ケース開口部周囲のケース側壁には前記外部引出端子のネジ部軸方向に沿って孔部が形成され、前記ネジ締結部材は前記孔部に埋め込まれた状態で前記接続部材と係合し、前記接続部材が前記ケース側壁に接した状態で前記ケースに固定され、前記接続部材は、前記ネジ締結部材と係合する箇所とは異なる箇所において、ネジ部材によって前記ケースに固定されていることを特徴とする。

このように構成された発明では、ネジ締結部材がネジ部を有する外部引出端子と締結される。このとき、ネジ締結部材は、外部引出端子と締結される際に外力を受けるが、ネジ締結部材はケース側壁に外部引出端子のネジ部軸方向に沿って形成された孔部に埋め込まれてケースに固定されているので、ネジ締結部材が受ける力は、ネジ締結部材全体とケースとに分散される。そのため、ネジ締結部材がケースに固定されていない場合と比較して、高トルクで締結してもズレが生じにくく、ネジ締結部材が破損しにくい。
そして、接続部材はコンデンサ素子の両電極部のうち少なくとも一方と導通し、ケース側壁に接した状態で外部引出端子およびネジ締結部材と係合している。このように、接続部材とネジ締結部材とは係合されることによって、隙間なく密着した状態でケースに固定されている。このため、接続部材は、コンデンサ素子の電極部と外部引出端子との間の導通をとりながらも、外部引出端子が締結される際に接続部材に大きな外力が局所的に作用するのを抑制することができる。よって、外部引出端子を高トルクで締結しても、接続部材が位置ずれしたり、破損するのを防止することができる。
また、接続部材は、ネジ締結部材と係合する箇所とは異なる箇所において、ネジ部材によって前記ケースに固定されていることにより、接続部材をケースにさらに強固に固定することができる。
なお、外部引出端子のネジ部とは、雄ネジと雌ネジの両方を含むものである。

ここで、接続部材が板状部材からなり、板状部材の表面のうちケース側壁を臨む面の全体がケース側壁に接した状態でケースに固定されていることが好ましい。この構成によれば、接続部材に加わる外力がケースに効率よく分散され、接続部材の位置ずれや破損を効果的に防止することができる。

また、ケースが樹脂で形成され、接続部材とネジ締結部材とがケースに一体化してインサート成型されていると、接続部材とネジ締結部材をケースに接着剤等で固定する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。

さらに、外部引出端子のネジ部軸方向とネジ部材の軸方向とが直交していることが好ましい。この構成によれば、外部引出端子を締結させる際における接続部材の位置ずれや破損を効果的に防止することができる。

また、コンデンサ素子の両電極部のうち一方が接地部材を介して接地され、接地部材はケース外部に露出する露出面を有し、該露出面を介して前記ケース内部で生じた熱をケース外部雰囲気に放熱させてもよい。
この構成によれば、コンデンサ素子の温度上昇による性能劣化を抑制し、高温環境下における信頼性を大幅に向上することができる。

本発明のコンデンサによると、外部引出端子を高トルクで締結しても、接続部材に局所的に大きな力が作用するのを防止することができ、接続部材の破損や位置ずれを防止することができる。

本発明の実施形態に係るコンデンサの６面図のうち左側面図を除く図である。 本発明の実施形態に係るコンデンサの斜視図である。 図１（ａ）のIII−III線断面図である。 （ａ）はコンデンサ素子の正面図であって、（ｂ）はコンデンサ素子の側面図である。 コンデンサの使用状態の一例を示す回路図である。 本発明の他の実施形態のコンデンサ素子を示す図であって、図４に相当する図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態のコンデンサ１は、例えばノイズ防止用のコンデンサであって、接地されて使用される。
図１〜３に示すように、コンデンサ１は、２つのコンデンサ素子２と、２つのコンデンサ素子２が収納される樹脂製のケース３と、２つの接続部材１０と、２つのインサートナット（ネジ締結部材）７と、接地部材２０と、ケース３の内部の隙間に充填される充填樹脂４とを備えている。

２つのコンデンサ素子２は、同じ構成である。図４に示すように、コンデンサ素子２は、２枚の金属化フィルムを巻回して、断面小判形の柱状に形成し、その両端面に金属溶射によってメタリコン電極部２ａを形成したものである。
金属化フィルムは、ポリプロピレン（ＰＰ）等の誘電体フィルムの少なくとも片面に、アルミニウムや亜鉛等の金属蒸着により電極を形成したものである。

メタリコン電極部２ａには、リード線５が溶接またははんだ付けにより接合され、リード線５の先端には、圧着端子６が圧着により接続されている。リード線５と圧着端子６とによりメタリコン電極部２ａと接続部材１０とが導通する。
本実施形態では、圧着端子６として、丸形（リング状）のものを用いているが、Ｙ形（先開型）の圧着端子６を用いてもよい。

ケース３は、外形が直方体状であって、その一面に開口部を有する。
ケース３は、絶縁性を有する樹脂材料で形成されている。具体的には、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等で形成されている。
図２および図３に示すように、ケース３側壁の底面側（開口側と反対側）の板厚は、開口側の板厚よりも厚くなっており、これにより、ケース３の内部には段差面が形成されている。この段差面を開口面３ａとする。
開口面３ａには、４つのネジ孔３ｂが形成されている。ネジ孔３ｂを形成する代わりに、ケース３にインサートナットを埋設してもよい。
また、ケース３側壁の外面の、接続部材１０の外部接続部１２（後述）が配置される位置には、孔部３ｃが形成され、この孔部３ｃにはインサートナット（ネジ締結部材）７が埋設固定されている。孔部３ｃは外部引出端子５０（後述）のネジ部軸方向に沿って形成されている。

２つの接続部材１０は、互いに同じ形状であって、ケース３にインサート成型によって一体化して設けられている。接続部材１０は、銅などの金属材料で形成されている。
図２および図３に示すように、接続部材１０は、Ｌ字形の板状に形成されており、素子側接続部１１と、素子側接続部１１に直交する外部接続部１２とを有する。

素子側接続部１１は、ケース３の開口面３ａに沿って配置され、固定されている。
素子側接続部１１には貫通孔１１ａが形成されている。
素子側接続部１１の貫通孔１１ａと圧着端子６の孔とを貫通し、ネジ孔３ｂに螺合されるボルト（ネジ部材）８によって、素子側接続部１１と圧着端子６とが接続されている。

外部接続部１２は、ケース３の外側面に沿って配置され、固定されている。すなわち、接続部材１０の表面のうち、ケース３側壁を臨む面の全体がケース３側壁に接した状態で、接続部材１０がケース３に固定されている。上述したように素子側接続部１１はケース３の内部に配置されているため、接続部材１０は、素子側接続部１１と外部接続部１２との連結部を境として素子側接続部１１において、ケース３に固定されている。
２つの接続部材１０の外部接続部１２は、ケース３の外側面のうちの同一平面上に隣接して配置されている。
外部接続部１２には貫通孔１２ａが形成されている。
図３に示すように、貫通孔１２ａには、インサートナット７の先端部が嵌合固定（係合）されており、外部接続部１２とインサートナット７とは隙間なく密着している。そのため、ケース３の成型時に、ケース３を構成する樹脂が、外部接続部１２とインサートナット７との連結部分に浸入することがない。
外部接続部１２は、インサートナット７に螺合される外部引出端子５０のボルト５０ｂによって、外部引出端子５０の本体部５０ａと接続される。ボルト５０ｂの軸方向は、素子側接続部１１と圧着端子６とを接続するボルト８の軸方向と直交している。

接地部材２０は、接続部材１０と同様に、銅などの金属材料で形成された板状部材であって、ケース３にインサート成型によって一体化されている。
図１（ｂ）に示すように、接地部材２０は、ケース３の外面から突出した２つの接地部２２と、２つの接地部２２の間に設けられた冷却板部２３と、冷却板部と接地部２２とを連結する連結部２５と、冷却板部２３に連設された２つの電極接続部２１とを有している。

接地部２２は、外部の接地線等に接続され、また、コンデンサ１を固定するための固定部を兼ねている。

冷却板部２３は、コンデンサ素子２やケース３や充填樹脂４に生じる熱を放熱するためのものであり、表面（露出面）がケース３の外部に露出するように、ケース３の外面に沿って配置されている。冷却板部２３は、ケース３の外部接続部１２と反対側の面に設けられている。

電極接続部２１は、冷却板部２３のケース３の開口側の端部から、冷却板部２３に直交する方向に延びており、ケース３の開口面３ａに沿って配置されて、この開口面３ａに固定されている。
電極接続部２１には貫通孔２１ａが形成されている。
電極接続部２１には、コンデンサ素子２の２つのメタリコン電極部２ａのうち、外部接続部１２に接続されていない側のメタリコン電極部２ａが、リード線５と圧着端子６とを介して接続される。具体的な接続構造は、素子側接続部１１と圧着端子６との接続構造と同じである。

図１（ｂ）および図２に示すように、接地部材２０のうち、冷却板部２３と接地部２２との連結部２５は、ケース内に埋設されている。接地部材２０は、この連結部２５において接続部材１０と最も近接している。この連結部２５と接地部材１０との間には、ケース３を構成する絶縁性樹脂が介在しており、これにより絶縁が確保されている。そのため、空気で絶縁を確保する場合に比べて、連結部２５と接地部材１０との絶縁距離を短くすることができ、コンデンサ１を小形化できる。

ケース３内の隙間には、充填樹脂４が充填されている。充填樹脂４としては、例えばエポキシ樹脂やウレタン樹脂等の絶縁性を有する熱硬化性樹脂が用いられる。

コンデンサ１を使用する際には、例えば図５に示すように、２つのコンデンサ素子２に接続された２つの外部接続部１２が、陽極側と陰極側に接続される。一方、２つのコンデンサ素子の接地部２２はそれぞれ接地されて、回路に重畳するノイズが除去される。
但し、コンデンサ１の使用例は、これに限定されるものではなく、コンデンサ２つの外部接続部１２を同極に接続してもよい。

上記のコンデンサ１では、上述したように、接続部材１０（外部接続部１２）は、ボルト５０ｂによって外部引出端子５０の本体部５０ａと接続される。このとき、接続部材１０は、ボルト５０ｂから板厚方向の力を受けるが、接続部材１０は、ケース３の外面に沿ってケース３に固定されているため、接続部材１０が受ける力は、接続部材１０全体とケース３とに分散される。したがって、接続部材１０に局所的に大きな力が作用するのを防止でき、接続部材１０の破損を防止できる。さらに、接続部材１０が板状であって、その表面が、ケースの外面に接した状態で固定されているため、接続部材１０に加わる外力を効率よく分散することができる。

また、接続部材１０はケースに固定されているため、ボルト５０ｂの締結時に位置ずれすることがない。そのため、接続部材１０の位置ずれに起因する充填樹脂４のクラックの発生を防止することができる。
また、接続部材１０はケース３の外面に固定されているため、接続部材１０と外部引出端子５０とをボルト５０ｂによって接続する作業が行いやすい。

また、接続部材１０がケースに固定されていない従来のコンデンサを製造する際には、メタリコン電極部に接続部材を接続して、コンデンサ素子をケース内に収納した後、ケースに対するコンデンサ素子の位置を決めてから、ケース内の隙間に樹脂を充填する必要がある。
一方、本実施形態のコンデンサ１は、外部接続部１２がインサートナット７に係合してケース３に固定されるため、コンデンサ１を製造する際には、ケース３に一体化された接続部材１０に、コンデンサ素子２のメタリコン電極部２ａを接続するだけでよく、位置決めが不要であるため、コンデンサ１の製造工程を短縮化できる。

また、インサートナット７は、ボルト５０ｂから外力を受けるが、インサートナット７はケース３に埋め込まれて固定されているため、固定されていない場合と比較して、高トルクで締結してもズレが生じにくく、インサートナット７が破損しにくい。

また、接続部材１０が、インサートナット７に係合しつつ、一体化されてケース３にインサート成型されているため、コンデンサを製造する際に、接続部材とケースとを固定する工程が不要であり、製造工程を簡略化できる。

また、素子側接続部１１がボルト８によってケース３に固定されているため、接続部材１０をより強固にケース３に固定することができる。

また、ボルト５０ｂとボルト８とは、軸方向が直交しているため、ボルト５０ｂの締結時に、接続部材１０の位置ずれや破損を効果的に防止することができる。

また、冷却板部２３の表面から、コンデンサ素子２やケース３や充填樹脂４に生じた熱を外部に放熱することができるため、コンデンサ素子２の温度上昇による性能劣化を抑制できるとともに、比較的高温な環境下における信頼性を向上することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。なお、上記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。

コンデンサ素子２の数は、２つに限定されるものではなく、１つであっても、３つ以上であってもよい。
コンデンサ素子２の数が３つ以上の場合、接続部材１０は、コンデンサ素子２ごとに設けてもよいが、１つの接続部材１０に、複数のコンデンサ素子２のメタリコン電極部２ａに接合したリード線５と圧着端子６を接続してもよい。つまり、外部接続部１２に、複数のコンデンサ素子２を並列接続してもよい。

コンデンサ１は、ノイズ防止用のコンデンサに限定されない。接地部材２０の代わりに接続部材１０を設けて、１つのコンデンサ素子２の２つのメタリコン電極部２ａが、陽極側と陰極側の２つの接続部材１０に接続されていてもよい。

コンデンサ素子２に代えて、図６に示すような、外装樹脂２０２ｂで被覆された樹脂ディップ形コンデンサ素子２０２を用いてもよい。樹脂ディップ形コンデンサ素子２０２は、メタリコン電極部２ａにリード線５を溶接等で接続してから、例えばエポキシ樹脂によるディップを施すことによって形成される。

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２ａ メタリコン電極部（電極部）
３ ケース
３ａ 開口面
３ｂ ネジ孔
３ｃ 孔部
４ 充填樹脂
５ リード線
６ 圧縮端子
７ インサートナット（ネジ締結部材）
８ ボルト（ネジ部材）
１０ 接続部材
１１ 素子側接続部
１１ａ 貫通孔
１２ 外部接続部
１２ａ 貫通孔
２０ 接地部材
２１ 電極接続部
２１ａ 貫通孔
２２ 接地部
２３ 冷却板部
２５ 連結部
５０ 外部引出端子
５０ａ 本体部
５０ｂ ボルト（ネジ部）
２０２ 樹脂ディップ形コンデンサ素子
２０２ｂ 外装樹脂

Claims (5)

1. コンデンサ素子と、
   開口部を有し、前記コンデンサ素子が収納されるケースとを備え、
   ネジ部を有する外部引出端子と締結されることで、前記外部引出端子と接続されるコンデンサにおいて、
   前記コンデンサ素子の両電極部のうち少なくとも一方と導通するとともに、前記外部引出端子と導通する接続部材と、
   前記接続部材と係合し、前記外部引出端子のネジ部と締結されるネジ締結部材と
   を備え、
   前記ケース開口部周囲のケース側壁には前記外部引出端子のネジ部軸方向に沿って孔部が形成され、
   前記ネジ締結部材は前記孔部に埋め込まれた状態で前記接続部材と係合し、前記接続部材が前記ケース側壁に接した状態で前記ケースに固定され、
   前記接続部材は、前記ネジ締結部材と係合する箇所とは異なる箇所において、ネジ部材によって前記ケースに固定されていることを特徴とするコンデンサ。
2. 前記接続部材が板状部材からなり、前記板状部材の表面のうち前記ケース側壁を臨む面の全体が前記ケース側壁に接した状態で前記ケースに固定されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記ケースが樹脂で形成され、
   前記接続部材と前記ネジ締結部材とが前記ケースに一体化してインサート成型されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサ。
4. 前記外部引出端子のネジ部軸方向と前記ネジ部材の軸方向とが直交していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のコンデンサ。
5. 前記コンデンサ素子の両電極部のうち一方が接地部材を介して接地され、
   前記接地部材は前記ケース外部に露出する露出面を有し、該露出面を介して前記ケース内部で生じた熱を前記ケース外部雰囲気に放熱させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のコンデンサ。
   

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