JP5391797B2

JP5391797B2 - ケースモールド型コンデンサ

Info

Publication number: JP5391797B2
Application number: JP2009096848A
Authority: JP
Inventors: 裕介橋場; 寿久三浦; 俊晴斎藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-04-13
Filing date: 2009-04-13
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-04-13
Also published as: JP2010251400A

Description

本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用されるケースモールド型コンデンサに関するものであり、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用などに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、環境保護の観点から、多くの電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとガソリンエンジンを使い分けて走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入されるなど、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。

このようなＨＥＶで使用される電気モータは、使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されている。さらに、市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも、極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサが採用される傾向が目立っている。そして車載用などの厳しい温度や湿度環境下での長期の使用に耐えうるように、金属化フィルムコンデンサを外装ケースに充填樹脂とともに樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサが用いられている。

このようなケースモールド型コンデンサは複数のコンデンサをバスバーなどにより電気的に接続したものが多く、インダクタンスが大きくなりやすいものであるが、近年ケースモールド型コンデンサが使用される回路においても高周波化が進み、回路上のロスを少なくして効率を上げるために低インダクタンス化が求められるようになっている。

低インダクタンス化のためには、正極と負極のような異極のバスバーを対向させ、バスバーの配線により囲まれるループを小さくすることにより、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いる。

図４は従来の低インダクタンスコンデンサの一例を示す斜視図であり、メタライズドポリプロピレンフィルムを巻回したコンデンサ素子の両端面に電極４１、４１が形成されている。そしてこのコンデンサ素子側面に絶縁フィルム４４を巻き、一方の電極４１の端面よりも絶縁フィルム４４の一端（図では上方）が突出するように周回させている。

そしてこの絶縁フィルム４４の上に他方の電極４１と電気的に接続され、電極引出し板４５を巻き、コンデンサ素子の全周を覆っている。

その電極引出し板４５から第１の端子４２ａをコンデンサ素子の円筒軸と平行に一方の電極４１が形成された方向に引き出している。また、一方の電極４１に電気的に接続するとともに、第１の端子４２ａと平行となるように第２の端子４２ｂを引き出し、両端子４２ａ、４２ｂを絶縁板４３を介して対向して近接させたものである。

そしてこの構成により、コンデンサのインダクタンスを低減しつつ、端子間の沿面距離を長くとることができ、その結果高電圧に耐え、容易に配線・接続ができるというものであった。

なお、本出願の発明に関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。

特許第３８４５６５８号公報

しかしながら、上記従来の低インダクタンスコンデンサにおいては、端子４２ａ、４２ｂよりも幅広の絶縁板により絶縁距離を確保しているが、端子４２ａと４２ｂの位置は相互に固定されていない。このため、外部機器への取付などに際して、端子４２ａ、４２ｂが変形するような応力がかかった場合、端子４２ａ、４２ｂがずれて十分な端子間の沿面距離が確保できなくなるおそれがある。また、端子４２ａ、４２ｂがずれても充分な沿面距離を確保しようとすると、絶縁板を必要以上に大きくせざるを得ず、その結果コンデンサの大型化やコスト増加につながってしまう。

さらに、絶縁物と導電板とコンデンサ素子集合体よりなる簡単な構造のため、導電板の位置固定が困難であり、ＨＥＶ用などで外部機器に取り付ける際に接続端子の位置精度を確保することが出来ないものであった。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、近接した異極のバスバー間の絶縁距離を確保するとともに、外部機器への接続端子の位置精度を向上することができる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。

上記目的を達成するために、本発明のケースモールド型コンデンサは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一対のバスバーと、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、前記コンデンサ素子と前記一対のバスバーとは電気的に接続され、前記一対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、この重複部に前記一対のバスバーを絶縁するように絶縁板を設け、前記一対のバスバーの重複部に位置決め用の穴部を設けるとともに前記絶縁板の前記重複部の穴部に対応する位置に凸部を設け、前記重複部の穴部と前記絶縁板の凸部を嵌合させて前記バスバーの重複部を前記絶縁板上の所定の位置に固定することで、前記コンデンサ素子に対し前記外部接続端子部の互いの位置が固定された前記一対のバスバーのそれぞれ一方の端部を前記コンデンサ素子に接続したことを特徴とするケースモールド型コンデンサである。

本発明によれば、バスバーの外部接続端子部の重複部にこの一対のバスバーを絶縁するように設けた絶縁板により、外部接続端子部の互いの位置が固定された一対のバスバーのそれぞれ一方の端部をコンデンサ素子に接続する構成としたため、複雑な位置決め作業や余分な絶縁物などの材料を必要とすることなく、低インダクタンス化のために近接した異極のバスバー間の絶縁距離を確保するとともに、外部機器への接続端子の位置精度を向上することができ、製造工数を著しく削減することにより生産性の向上に寄与することができるものである。

（ａ）本実施の形態１によるケースモールド型コンデンサの樹脂モールド前の構成を示した分解斜視図、（ｂ）同ケースモールド型コンデンサの各構成要素を組み上げた状態を示す断面図（ａ）図１（ａ）の部分拡大図、（ｂ）〜（ｃ）同ケースモールド型コンデンサの他の例を示す部分拡大図本実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの部分拡大図従来の低インダクタンスコンデンサの一例を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態におけるケースモールド型コンデンサについて、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）は本実施の形態１によるケースモールド型コンデンサの樹脂モールド前の構成を示した分解斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の各構成要素を組み上げた状態を示す断面図であり、図２（ａ）〜図２（ｃ）は図１（ａ）の要部拡大斜視図である。

図１において、１１はコンデンサ素子であり、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン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両端面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（図示せず）を備えたものである。

１２は銅板などからなる一対のバスバーであり、この一対のバスバー１２は一端である素子接続部１２ａがコンデンサ素子１１のメタリコン電極にはんだ付けなどにより接続されるとともに、反対側の他端は後述するケース１４の上方を向くようにＬ字状に折り曲げられている。

そしてこのバスバー１２の他端にはケース１４からその一部が突出する外部接続端子部１２ｂが設けられており、この外部接続端子部１２ｂの一部は互いに重なり合う重複部１２ｃを構成している。

この重複部１２ｃは、一対のバスバー１２を流れる電流の向きが逆になることにより、相互インダクタンスを低下させることを目的として構成されるものである。

この重複部１２ｃは表面に突起部１３ａが設けられた樹脂製の絶縁板１３を挟んで対向しており、重複部１２ｃが絶縁板１３に設けられた突起部１３ａと対向する位置に穴部１２ｄを形成している。

そして、この絶縁板１３の突起部１３ａと、重複部１２ｃに設けられた穴部１２ｄを嵌合させることにより、一対のバスバー１２の外部接続端子部１２ｂの相互の位置が固定されるとともに、絶縁板１３との位置も固定されるものである。

１４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１１とバスバー１２とを収容するものである。また、１５は主にエポキシ樹脂やウレタン樹脂などからなる充填樹脂で、ケース１４に充填され、このとき図１（ｂ）に示すようにバスバー１２の外部接続端子部１２ｂの一部はケース１４から表出している。

このような構成の本実施の形態によるケースモールド型コンデンサにおいて、絶縁板１３に設けた突起部１３ａと、重複部１２ｃに設けられた穴部１２ｄを嵌合させて絶縁板１３とバスバー１２とを固定したことが本発明の特徴の一つであり、この構成により一対のバスバー１２間の絶縁距離を容易に確保することができるとともに、一対のバスバー１２の外部接続端子部１２ｂの相互の位置が精度よく固定される。

この外部接続端子部１２ｂは外部機器（図示せず）に機械的及び電気的に接続されるものであり、接続を容易にするためにその相互の位置が非常に重要なものである。

そして、外部接続端子部１２ｂの相互の位置が精度よく固定された状態で、素子接続部１２ａがコンデンサ素子１１のメタリコン電極（図示せず）に接続されるのであるが、この素子接続部１２ａは図１〜図３に示したように、枝状の突起部として形成されたものである。すなわち、この素子接続部１２ａが枝状の突起部として形成されることにより、コンデンサ素子１１の幅方向の寸法にばらつきがあった場合でも、素子接続部１２ａが広がるか狭まるなどの変形をすることにより、コンデンサ素子１１に無理なく固定できるという効果を奏することができる。

図２はバスバー１２と絶縁板１３の固定を説明するための部分拡大図であり、図２（ａ）は図１に示した構成を拡大して示したものである。

図２（ｂ）、図２（ｃ）はバスバー１２と絶縁板１３の固定の他の例を示す部分拡大図である。図２（ｂ）では図２（ａ）に示した突起部１３ａと穴部１２ｄに代わるものとして、絶縁板１６にガイド部１６ａを設け、またバスバー１２にはこのガイド部１６ａが嵌合する切欠部１７を設けたものである。

図２（ｃ）は図２（ａ）に示した絶縁板１３の両端部に折り曲げ部１８を設けたものであり、バスバー１２間の絶縁距離をより確実に確保することができるとともに、一対のバスバー１２の外部接続端子部１２ｂの相互の位置精度もより向上させることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、絶縁板１３に設けた突起部１３ａやガイド部１６ａと、バスバー１２に設けた穴部１２ｄや切欠部１７を嵌合させるのではなく、あらかじめバスバー１２の位置を固定した状態で絶縁板と一体成形した点であり、その他の構成は実施の形態１と同様である。

実施の形態２によるケースモールド型コンデンサでは、図３の部分拡大図に示したように、インサート成形などの方法により、一対のバスバー１２の外部接続端子部１２ｂの先端部分が絶縁板１９から表出した状態で絶縁板１９と一体に形成されたものを用いている。

図１と同様にバスバー１２の外部接続端子部１２ｂと反対側の一端である素子接続部１２ａはコンデンサ素子１１に接続され、ケース１４に収納された後、充填樹脂１５で封止される。

実施の形態２のケースモールド型コンデンサでは、あらかじめバスバー１２と絶縁板１９が一体成形されているため、組み立てが簡単で、かつバスバー１２間の絶縁距離をより確実に確保することができるとともに、一対のバスバー１２の外部接続端子部１２ｂの相互の位置精度もより向上させることができるものである。

なお、実施の形態１および２では構成を分かりやすくするために、コンデンサ素子１１が１個でバスバー１２が一対の例を示したが、これに限定されるものではなく、コンデンサ素子１１が複数でバスバー１２がコンデンサ素子１１の個数に対応する複数でもよい。

また、図２（ａ）の絶縁板１３としては樹脂製の例を示したが、これに限定されるものではなく、ゴム製のものでもよく、図２（ｂ）に示したガイド部１６ａを設けた絶縁板１６や、図２（ｃ）に示した折り曲げ部１８を設けた絶縁板などの場合には、ゴム製とすることにより作業性がより容易になるという効果も有するものである。

また、実施の形態２でインサート成形などの一体成形に用いる絶縁板１９は、樹脂製でもゴム製でもよい。

本発明にかかるケースモールド型コンデンサによれば、バスバー間の絶縁距離を確実に確保することができるとともに、バスバーの外部接続端子部の相互の位置精度を向上させることができ、低インダクタンス化と厳しい寸法精度が要求される自動車のモータ駆動用インバータシステムなどに使用されるケースモールド型コンデンサとして有用である。

１１コンデンサ素子
１２バスバー
１２ａ素子接続部
１２ｂ外部接続端子部
１２ｃ重複部
１２ｄ穴部
１３絶縁板
１３ａ突起部
１４ケース
１５充填樹脂
１６絶縁板
１６ａガイド部
１７切欠部
１８折り曲げ部
１９絶縁板

Claims

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、
前記コンデンサ素子の両端面にそれぞれ一方の端部が接続された一対のバスバーと、
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、
前記コンデンサ素子と前記一対のバスバーとは電気的に接続され、
前記一対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、
この重複部に前記一対のバスバーを絶縁するように絶縁板を設け、
前記一対のバスバーの重複部に位置決め用の穴部を設けるとともに前記絶縁板の前記重複部の穴部に対応する位置に凸部を設け、前記重複部の穴部と前記絶縁板の凸部を嵌合させて前記バスバーの重複部を前記絶縁板上の所定の位置に固定することで、前記コンデンサ素子に対し前記外部接続端子部の互いの位置が固定された前記一対のバスバーのそれぞれ一方の端部を前記コンデンサ素子に接続したことを特徴とするケースモールド型コンデンサ。
前記コンデンサ素子に接続される一対のバスバーの一方の端部は枝状の突起部であることを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。