JP5424030B2

JP5424030B2 - コンデンサ

Info

Publication number: JP5424030B2
Application number: JP2009199676A
Authority: JP
Inventors: 真教石田; 栄一野上; 裕二塩見; 祐紀藤原; 公明菊池; 克之平上
Original assignee: Shizuki Electric Co Inc
Current assignee: Shizuki Electric Co Inc
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: JP2011054616A

Description

この発明は、コンデンサ素子の端面の電極部と電極板とをリード端子を介して接続するコンデンサに関する。

電力変換装置等で用いられるＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）でのインダクタンスはスイッチングロスの要因となるため、ＩＧＢＴに接続されるフィルタ用コンデンサやスナバ用コンデンサには、低インダクタンス化が要求される。そのため、コンデンサ素子が接続された一対の電極板を、絶縁体を介して互いに重ね合わせ、電極板に発生する磁束を互いに打ち消し合わせることで低インダクタンス化を図っていた（特許文献１参照）。

特開２００６−２４５１７０号公報

ところで、特許文献１のコンデンサは、ケースの底面側において複数のコンデンサ素子を、コンデンサ素子の軸方向及び軸方向と略直交する方向に向かって平面状に配設するとともに、それらコンデンサ素子の上側（ケース開口側）に絶縁板を介して重ね合わせた２つの電極板を配設し、コンデンサ素子と電極板とを電気的に接続することで構成されている。このような構成は、コンデンサ自体の高さを抑えることができるため、高さ寸法に制約のある場所に設置する場合は有効であるが、コンデンサ自体の幅（面積）が広がるため、場合によっては、それに合わせて電力変換装置等の幅（面積）を広げる必要がある。特に、大容量化のためにコンデンサ素子を増やした場合では、コンデンサの幅（面積）が極端に大きくなってしまい、電力変換装置等の大型化を招いていた。また、コンデンサの幅（面積）の増大に伴い、２つの電極板の幅（面積）も大きくする必要があることから、コストが嵩む場合があった。

そこで、この発明は、上記の不具合を解消して、低インダクタンスにするとともにコンデンサの面積を抑えることができるコンデンサを提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明のコンデンサは、両端面にリード端子１、４が接続された電極部８、８を有するコンデンサ素子７を複数備え、両端面の電極部８、８が対向する方向と同じ方向に複数のコンデンサ素子７・・を配置した第１のコンデンサ１０と、両端面にリード端子１、４が接続された電極部８、８を有するコンデンサ素子７を複数備え、両端面の電極部８、８が対向する方向と同じ方向に複数のコンデンサ素子７・・を配置するとともに上記第１のコンデンサ１０に並設された第２のコンデンサ１１と、上記第１、第２のコンデンサ１０、１１の間で絶縁層１２を介し、コンデンサ素子７・・の側部に沿わせて配置された第１、第２の電極板１３、１７とを具備するコンデンサであって、上記コンデンサ素子７は、その側部に、表面平滑な扁平部分９と、この扁平部分９の両側から外方に向かって凸となる曲面部分とを有する扁平形状とされ、上記第１、第２のコンデンサ１０、１１は、上記コンデンサ素子７・・の扁平部分９・・が上記第１、第２の電極板１３、１７を介して対向するように、かつ上記第１、第２の電極板１３、１７を介して対向するコンデンサ素子７、７の曲面部分間に生じる空間がコンデンサ素子７・・の配列方向に連続するように配置されており、上記第１、第２の電極板１３、１７は、その側端部にリード端子接続部１５、１９を備え、このリード端子接続部１５、１９は、上記第１、第２の電極板１３、１７を介して対向するコンデンサ素子７、７の曲面部分間で上記リード端子１、４と接続されていることを特徴としている。

さらに、第１、第２のコンデンサ１０、１１をケース２１に収納し樹脂を充填したことを特徴としている。

この発明のコンデンサにおいては、コンデンサ素子をその電極部が対向する方向、すなわちコンデンサ素子の軸方向に複数配設しているから、コンデンサ自体の幅（面積）を小さくすることができ、幅（面積）の小さな箇所にも設置することが可能となる。また、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に、絶縁層を介して重ね合わされた第１の電極板及び第２の電極板を配置していることで、各電極板に発生する磁束を互いに打ち消し合わせて低インダクタンス化を図ることができるとともに、必ずしも各電極板の幅をコンデンサ素子の幅と同程度以上に形成する必要がなくなることから、各電極板の大きさを小さくでき、コスト削減を図ることができる。さらに、どちらか一方のコンデンサ側に両電極板を偏在させた場合に比べて、リード端子の長さを短くすることができ、低コスト化が可能となる。

また、コンデンサ素子を扁平形状として、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサの扁平部分が互いに対向するように配置することで、円柱形のコンデンサ素子を使用する場合に比べて、ケースへの収容率が向上するとともに、コンデンサの幅（面積）を一段と小さくすることができ、幅（面積）のさらに小さな箇所にも設置することが可能となる。

この発明の実施形態に係るコンデンサを示した斜視図である。同じくその分解斜視図である。コンデンサ素子と各電極板との接続部分を拡大した斜視図である。コンデンサ素子をケースに収納した状態を示した斜視図である。異なる実施形態の斜視図である。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の一実施形態に係るコンデンサは、図１乃至図４に示すように、端面に第１のリード端子１及び第２のリード端子４が接続された複数のコンデンサ素子７・・からなる第１のコンデンサ１０及び第２のコンデンサ１１の間に、絶縁層１２を介して重ね合わされた第１の電極板１３及び第２の電極板１７を配設して、各コンデンサ１０、１１と各電極板１３、１７とを各リード端子１、４を介して接続した後、ケース２１に収納して樹脂モールドすることで形成されている。

第１のリード端子１は、例えば銅板であって、図２に示すように、断面略Ｌ字状に折曲形成されてなり、コンデンサ素子７と接続する側の側面端部からは、コンデンサ素子７との接続を容易にするための接続片２が、コンデンサ素子７に向かって２箇所から延出されている。また、第１の電極板１３と接続する側の端側面部からは、第１の電極板１３との接続を容易にするための差込片３が、第１の電極板１３に向かって２箇所から延出されている。なお、接続片２及び差込片３は２箇所に限らず、１箇所や３箇所等、コンデンサ素子７の静電容量に合わせて適宜変更可能である。

第２のリード端子４は、第１のリード端子１と略同様に形成されており、例えば銅板であって、図２に示すように、断面略Ｌ字状に折曲形成されてなり、コンデンサ素子７と接続する側の側面端部からは、コンデンサ素子７との接続を容易にするための接続片５が、コンデンサ素子７に向かって２箇所から延出されている。また、第２の電極板１７と接続する側の端側面部からは、第２の電極板１７との接続を容易にするための差込片６が、第２の電極板１７に向かって２箇所から延出されている。なお、接続片５及び差込片６は２箇所に限らず、１箇所や３箇所等、コンデンサ素子７の静電容量に合わせて適宜変更可能である。

コンデンサ素子７は、図１乃至図３に示すように、扁平な円柱状であり、側部に表面平滑な扁平部分９を有している。また、その軸方向両端面には、メタリコン等からなる電極部８、８が形成されており、一方の電極部８には、コンデンサ素子７と第１の電極板１３とを接続するための第１のリード端子１が当接され、電極部８と接続片２との当接部が半田付け等によって接続されている。また、他方の電極部８には、コンデンサ素子７と第２の電極板１７とを接続するための第２のリード端子４が当接され、電極部８と接続片５との当接部が半田付け等によって接続されている。なお、電極部８、８と各リード端子１、４との接続にあたっては、第１のリード端子１の差込片３と、第２のリード端子４の差込片６とがそれぞれコンデンサ素子８の対角の位置から各電極板１３、１７に向かって延出されるようにする。

そして、図１及び図２に示すように、これらコンデンサ素子７・・を両端面の電極部８、８が対向する方向、すなわちコンデンサ素子７の軸方向に向かって４個配置することで、第１のコンデンサ１０が形成されている。また、第１のコンデンサ１０は、各コンデンサ素子７・・の相対向する電極部８、８同士が同電位とされているとともに、コンデンサ素子７・・が極性を有する場合は、相隣接する電極部８、８の極性が同一となるように配置される。なお、コンデンサ素子７の個数は、必要な静電容量に応じて適宜変更可能である。第２のコンデンサ１１は、図１及び図２に示すように、第１のコンデンサ１０をコンデンサ素子７の軸周りに１８０度回転させただけであり、第１のコンデンサ１０と同様に形成されるため、その説明を省略する。

絶縁層１２は、図１乃至図３に示すように、第１のコンデンサ１０及び第２のコンデンサ１１と略同幅に形成された例えば絶縁紙からなり、第１のコンデンサ１０と第１の電極板１３、第１の電極板１３と第２の電極板１７、第２のコンデンサ１１と第２の電極板１７との間に介在して、それらの間での不要な通電を防止している。なお、絶縁層１２は、絶縁紙に限らず絶縁フィルム等、絶縁性を有するものであれば良い。

第１の電極板１３は、例えば略短冊状の銅板であり、図２に示すように、軸方向一方端部から断面略Ｌ字状に折曲形成された外部接続用端子１４が延出されている。また、軸方向と略直交する方向の一方側端部からは、第１のリード端子１の差込片３と対向する位置から、第１のリード端子１の差込片３を挿入可能な挿入孔１６の形成されたリード端子接続部１５が延出されている。なお、第２の電極板１７は、図２に示すように、第１の電極板１３を長軸周りに１８０度回転させただけであるから、第１の電極板１３と第２の電極板１７と絶縁層１２を介して重ね合わせた場合、互いの外部接続用端子１４、１８の折曲部は相反する方向に向くとともに、各リード端子接続部１５、１９は、重なり合うことなく相反する側端部に位置することとなる。また、第２の電極板１７の挿入孔２０においても、第１の電極板１３の挿入孔１６と、重なり合うことなく相反する側端部に位置することとなる。

そして、絶縁層１２を第１のコンデンサ１０と第１の電極板１３との間に介在させた状態で、第１のリード端子１の差込片３を、第１の電極板１３のリード端子接続部１５の挿入孔１６に挿入して、第１のコンデンサ１０と第１の電極板１３とを接続する。この際、第１のコンデンサ１０の扁平部分９と第１の電極板１３とが絶縁層１２を介して重なり合った状態となる。また、これと同じように、絶縁層１２を第２のコンデンサ１１と第２の電極板１７との間に介在させた状態で、第２のリード端子４の差込片６を、第２の電極板１７のリード端子接続部１９の挿入孔２０に挿入して、第２のコンデンサ１１と第２の電極板１７とを接続し、第２のコンデンサ１１の扁平部分９と第２の電極板１７とを絶縁層１２を介して重ね合わせる。

次に、第１の電極板１３と第２の電極板１７との間に絶縁層１２を介在させた状態で、第１の電極板１３と第２の電極板１７とを重ね合わせて、第１のコンデンサ１０と第２のコンデンサ１１の扁平部分９、９を互いに対向させる。この際、第１のコンデンサ１０に接続された第２のリード端子４の差込片６を、第２の電極板１７のリード端子接続部１９の挿入孔２０に挿入するとともに、第２のコンデンサ１１に接続された第１のリード端子１の差込片３を、第１の電極板１３のリード端子接続部１５の挿入孔１６に挿入して、第１のコンデンサ１０と第２の電極板１７とを接続するとともに、第２のコンデンサ１１と第１の電極板１３とを接続して、各コンデンサ１０、１１と各電極板１３、１７と絶縁層１２とを一体に組み立てる。なお、この状態において、各電極板１３、１７の外部接続用端子１４、１８間には、図３に示すように、隙間が形成されているだけで絶縁層１２は介在しない。

ケース２１は、例えば樹脂製であり、図４に示すように、側壁１面に開口部２２を有する中空細長の立方体に形成されている。また、各電極板１３、１７の外部接続用端子１４、１８がケース２１の外方に延出されるよう、天板２３の略中央部には、外部接続用端子１４、１８と略同幅とされたスリット２４が形成されているとともに、このスリット２４と開口部２２との間に形成された切除部を塞いで、充填樹脂の漏れを防止する着脱可能な塞ぎ板２５が取り付けられている。

そして、一体となった各コンデンサ１０、１１と各電極板１３、１７と絶縁層１２とを、各電極板１３、１７の外部接続用端子１４、１８がケース２１外方に突出するよう、天板２３に設けられたスリット２４に通しながら、ケース１の側面の開口部２２からケース２１内に収納する。そして、スリット２４と開口部２２との間に形成された切除部を塞ぎ板２５で塞ぎ、ケース２１内にエポキシ樹脂等の樹脂を充填させてコンデンサの組み立てを完了する。

上記構成のコンデンサによれば、扁平形状のコンデンサ素子７をその電極部８、８が対向する方向、すなわちコンデンサ素子７の軸方向に４個配設するとともに、第１のコンデンサ１０及び第２のコンデンサ１１の扁平部分９、９が互いに対向するようにして配置することで、コンデンサ１０、１１自体の幅（面積）を小さくすることができ、幅（面積）の小さな箇所にも設置することが可能となる。また、各電極板１３、１７の幅をコンデンサ素子７の幅と同程度以上に形成しなくても、各電極板１３、１７と各コンデンサ１０、１１とを各リード端子１、４を介して接続することができるため、各電極板１３、１７の大きさを小さくでき、コスト削減を図ることができる。さらに、どちらか一方のコンデンサ側に両電極板を偏在させた場合に比べて、リード端子１、４の突出長さを短くすることができ、低コスト化が可能となる。

図５は、この発明の異なる実施形態のコンデンサを示している。この実施形態のコンデンサは、細長の中空立方体に形成されたケース２１の天板２３部分に開口部２６が形成され、この開口部２６から樹脂が充填される。従って、各電極板１３、１７の外部接続用端子１４、１８を外方に突出させるためのスリット２４や、充填樹脂の漏れを防止する塞ぎ板２５を形成する必要がなくなり、コストを削減することができる。なお、ケース２１以外に、上記実施例との差異はなく、効果も同一であることから説明を省略する。

以上に、この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、各電極板１３、１７、各リード端子１、４の材質は、銅以外でも黄銅等、導電性を有するものであれば良い。また、各電極板１３、１７の外部接続用端子１４、１８の間の隙間に絶縁層１２を介在させても良い。

１・・第１のリード端子、４・・第２のリード端子、７・・コンデンサ素子、８・・電極部、９・・扁平部分、１０・・第１のコンデンサ、１１・・第２のコンデンサ、１２・・絶縁層、１３・・第１の電極板、１７・・第２の電極板、２１・・ケース

Claims

両端面にリード端子（１）（４）が接続された電極部（８）（８）を有するコンデンサ素子（７）を複数備え、両端面の電極部（８）（８）が対向する方向と同じ方向に複数のコンデンサ素子（７）・・を配置した第１のコンデンサ（１０）と、両端面にリード端子（１）（４）が接続された電極部（８）（８）を有するコンデンサ素子（７）を複数備え、両端面の電極部（８）（８）が対向する方向と同じ方向に複数のコンデンサ素子（７）・・を配置するとともに上記第１のコンデンサ（１０）に並設された第２のコンデンサ（１１）と、上記第１、第２のコンデンサ（１０）（１１）の間で絶縁層（１２）を介し、コンデンサ素子（７）・・の側部に沿わせて配置された第１、第２の電極板（１３）（１７）とを具備するコンデンサであって、上記コンデンサ素子（７）は、その側部に、表面平滑な扁平部分（９）と、この扁平部分（９）の両側から外方に向かって凸となる曲面部分とを有する扁平形状とされ、上記第１、第２のコンデンサ（１０）（１１）は、上記コンデンサ素子（７）・・の扁平部分（９）・・が上記第１、第２の電極板（１３）（１７）を介して対向するように、かつ上記第１、第２の電極板（１３）（１７）を介して対向するコンデンサ素子（７）（７）の曲面部分間に生じる空間がコンデンサ素子（７）・・の配列方向に連続するように配置されており、上記第１、第２の電極板（１３）（１７）は、その側端部にリード端子接続部（１５）（１９）を備え、このリード端子接続部（１５）（１９）は、上記第１、第２の電極板（１３）（１７）を介して対向するコンデンサ素子（７）（７）の曲面部分間で上記リード端子（１）（４）と接続されていることを特徴とするコンデンサ。
第１、第２のコンデンサ（１０）（１１）をケース（２１）に収納し樹脂を充填したことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。