JP5792676B2 - フィルムコンデンサ - Google Patents
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Description
本発明は、フィルムコンデンサに関する。
近年、電気自動車やハイブリッド自動車等のモータジェネレータを制御するハイブリッドシステムには、大容量で、定格電圧が高く、耐電流の大きな平滑コンデンサが使用されている。平滑コンデンサは、例えば、電解コンデンサやフィルムコンデンサ等によって構成される。
本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、フィルムコンデンサが開示されている。このフィルムコンデンサは、複数の電極と、電極間に配置されている１層以上の有機材料からなる誘電体フィルムとの積層体または巻回体とを備えることが開示されている。さらに、当該フィルムコンデンサは、その電極引き出し端面に各々設けられ、電極と交互に電気的に接続されている、Ａｇまたは、Ａｇを６０重量％以上を含むＣｕ合金を溶射材として溶射した酸化抑制された金属層を含むメタリコン外部電極と、メタリコン外部電極とろう付け材を介して接続されるリード線を備えることが開示されている。
ところで、フィルムコンデンサの電極部に外部から浸入した水が付着した場合には、電極部が金属で形成されていると腐食する可能性がある。また、フィルムコンデンサの電極部が、例えば、溶射金属で形成されたメタリコン電極部である場合には、多孔質形状を有することがある。そのため、フィルムコンデンサにおいて、メタリコン電極部に水が付着した場合には、当該メタリコン電極部を介してフィルムコンデンサの誘電体部内へ水が浸入し、誘電体部内の金属電極膜が腐食する可能性がある。このため、これらの電極の腐食を防止することが望まれる。一方、フィルムコンデンサの電極部には、バスバがはんだ付けされているため、これらの接合部を形成する際の作業性も考慮する必要がある。
本発明の目的は、電極部への水の付着を抑制しつつ、簡易な構造で電極部とバスバとを接続するフィルムコンデンサを提供することである。
本発明に係るフィルムコンデンサは、積層又は巻回構造を有する誘電体部と、前記誘電体部の端部に設けられる電極部と、樹脂部材を含み、前記誘電体部の一部と前記電極部とを被覆する被覆部であって、被覆部の端部を溶融させることによってこの端部のみに形成され、前記誘電体部との隙間をシールするような溶融部を有する被覆部と、を備え、前記被覆部に形成される貫通孔を埋める半田を介して前記電極部とバスバとが電気的に接続されることを特徴とする。
また、本発明に係るフィルムコンデンサにおいて、前記誘電体部は、樹脂フィルムを含むことが好ましい。
また、本発明に係るフィルムコンデンサにおいて、前記被覆部は、前記樹脂部材によって被覆される金属箔を含むことが好ましい。
本発明によれば、誘電体部への水の浸入を抑制しつつ、簡易な構造で電極部とバスバとを接続することができる。
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。以下では、ハイブリッドシステムは、１つのモータジェネレータを備えるものとして説明するが、もちろん、複数のモータジェネレータを備えてもよい。以下では、誘電体部は、金属電極膜を有する巻回構造を有するものとして説明するが、金属電極膜を有する積層構造を有するものであってもよい。
図１は、ハイブリッドシステム１の回路構成の概要を示している。ハイブリッドシステム１は、システム全体を制御する制御装置２を備えている。また、ハイブリッドシステム１は、二次電池３から電力の供給を受けるインバータ４ａによって制御されるモータジェネレータ５と、図示しない内燃機関とを備えている。ハイブリッドシステム１では、制御装置２によってスイッチング制御がなされるトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、インダクタＬと、インダクタＬによって発生した誘導起電力に電池電圧を加えた電圧を平滑する車両用コンデンサ６とを有するコンバータ４ｂによって二次電池３の電圧が昇圧され、その昇圧電圧がインバータ４ａに供給される。インバータ４ａは、トランジスタＱ３〜Ｑ８及びダイオードＤ３〜Ｄ８を備え、昇圧された直流電圧を三相交流（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に変換して三相交流モータであるモータジェネレータ５を駆動する。
制御装置２は、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）を形成するコンバータ４ｂ及びインバータ４ａのトランジスタＱ１〜Ｑ８をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号によってスイッチング制御する。車両用コンデンサ６（Ｃ１）は、コンバータ４ｂによって昇圧された直流電圧（例えば、５００Ｖ以上）を平滑するためのコンデンサであるため、大きな静電容量が要求される。従って、車両用コンデンサ６は複数のコンデンサ素子を並列接続したコンデンサモジュールとして形成される。
図２は、車両用コンデンサ６の斜視図を示している。車両用コンデンサ６は、３つの四角形のフィルムコンデンサ７と、各フィルムコンデンサ７のメタリコン電極部８ａ，８ｂにそれぞれ接続されたバスバ９ａ，９ｂと、ケース１０内において３つのフィルムコンデンサ７を絶縁して固定するためのエポキシ樹脂１１とを有している。
図３は、車両用コンデンサ６の断面図であり、図を簡単にするためにケース１０とエポキシ樹脂１１とを省略している。図４は、図３に示したフィルムコンデンサ７の基本構造を示しており、巻回構造を分かりやすくするために被覆部１３ａ，１３ｂを省略している。
フィルムコンデンサ７は、巻回構造を有する誘電体部１２と、誘電体部１２の端部に設けられるメタリコン電極部８ａ，８ｂと、被覆部１３ａ，１３ｂとを備える。
誘電体部１２は、誘電体フィルム１４と、金属電極１５ａ，１５ｂとを備える。誘電体フィルム１４は、例えば、ポリフッ化ビリニデン（ＰＶＤＦ）等の樹脂を使用し、巻回構造を有している樹脂フィルムである。また、誘電体フィルム１４には、その誘電体フィルム１４の片側の面に蒸着によって金属電極１５ａ，１５ｂ（蒸着膜）が形成されている。また、金属電極１５ａ，１５ｂは、例えば、アルミニウム、銅、銀、金等の金属で形成されている。なお、金属電極１５ａ，１５ｂのうち、金属電極１５ａは正極に対応する電極膜であり、金属電極１５ｂは負極に対応する電極膜である。また、巻回構造を有する誘電体部１２の最も外側には誘電体フィルム１４が位置するようになっている。
メタリコン電極部８ａ，８ｂは、誘電体部１２の端部にそれぞれ設けられている。各メタリコン電極部８ａ，８ｂは、金属電極１５ａ，１５ｂと電気的に接続している。すなわち、メタリコン電極部８ａは、フィルムコンデンサ７の正極側の電極となり、メタリコン電極部８ｂは、フィルムコンデンサ７の負極側の電極となる。なお、各メタリコン電極部８ａ，８ｂは、フィルムコンデンサ７の両端部に金属を溶射することで形成されている。このため、メタリコン電極部８ａ，８ｂは、多孔質形状（ポーラス状）を有している。ここで、「多孔質形状」とは、メタリコン電極部８ａ，８ｂを貫通する細孔を複数有する形状を示している。
被覆部１３ａ，１３ｂは、誘電体部１２の一部と、メタリコン電極部８ａ，８ｂとを被覆するようなキャップ形状を有している。すなわち、被覆部１３ａ，１３ｂは、メタリコン電極部８ａ，８ｂを完全に覆っている状態である。また、被覆部１３ａ，１３ｂは、誘電体部１２との隙間をシールするような溶融部１６ａ，１６ｂを有する。
被覆部１３ａ，１３ｂは、それぞれ、略板状の金属箔１７と、金属箔１７を被覆する樹脂部材１８とを備える。すなわち、図３の拡大図Ｅに示すように、被覆部１３ａ，１３ｂは、金属箔１７と樹脂部材１８からなる三層構造である。
金属箔１７は、例えば、例えば、アルミニウム、銅、銀、金等の金属で形成されている折り曲げ可能な略板状部材である。また、樹脂部材１８は、例えば、ポリフッ化ビリニデン（ＰＶＤＦ）等の樹脂で形成されている。
また、被覆部１３ａ，１３ｂの表面の中央部には、貫通孔１９ａ，１９ｂが設けられている。そして、バスバ９ａ，９ｂは、その端部が貫通孔１９ａ，１９ｂの近傍に位置するように配置され、半田２０ａ，２０ｂを介してメタリコン電極部８ａ，８ｂと電気的に接続されている。このとき、半田２０ａ，２０ｂは、貫通孔１９ａ，１９ｂを埋め、貫通孔１９ａ，１９ｂからはみ出した部分が被覆部１３ａ，１３ｂの表面上に載る程度の量を使用することが好適である。これにより、貫通孔１９ａ，１９ｂをより好適に塞ぐことができる。
溶融部１６ａ，１６ｂは、被覆部１３ａ，１３ｂの端部を溶融することによって形成される。すなわち、被覆部１３ａ，１３ｂの樹脂部材１８を過熱して溶かすことによって、誘電体部１２の最も外側に位置する誘電体フィルム１４にしっかりと接合する。
続いて、ハイブリッドシステム１に用いられるフィルムコンデンサ７の作用について説明する。
フィルムコンデンサ７において、被覆部１３ａ，１３ｂは、メタリコン電極部８ａ，８ｂを完全に覆っている状態となっている。また、被覆部１３ａ，１３ｂの貫通孔１９ａ，１９ｂも半田２０ａ，２０ｂによって完全に塞がれている。このため、仮に、ケース１０に水が入り込んだ場合であってもメタリコン電極部８ａ，８ｂに水が付着することを防止することができる。これにより、メタリコン電極部８ａ，８ｂが腐食してしまうことを防止することができる。
また、メタリコン電極部８ａ，８ｂは、多孔質形状を有しているが、上述したようにメタリコン電極部８ａ，８ｂに水が付着することが防止されているため、メタリコン電極部８ａ，８ｂを介して、誘電体部１２内に水が入り込むことによって金属電極１５ａ，１５ｂが腐食してしまうような事態を防止することができる。
さらに、フィルムコンデンサ７によれば、被覆部１３ａ，１３ｂの端部は、溶融して形成された溶融部１６ａ，１６ｂであり、被覆部１３ａ，１３ｂの樹脂部材１８が誘電体フィルム１４にしっかり接合して、被覆部１３ａ，１３ｂと誘電体部１２との隙間をシールしている。これにより、被覆部１３ａ，１３ｂと誘電体部１２との隙間から水が回り込むことを防止することができる。
また、フィルムコンデンサ７において、被覆部１３ａ，１３ｂには、貫通孔１９ａ，１９ｂが形成されており、半田２０ａ，２０ｂを用いてバスバ９ａ，９ｂとメタリコン電極部８ａ，８ｂとを接続することができる。すなわち、より簡単な構造で、バスバ９ａ，９ｂとメタリコン電極部８ａ，８ｂとを電気的に接続することができる。
１ ハイブリッドシステム、２ 制御装置、３ 二次電池、４ａ インバータ、４ｂ コンバータ、５ モータジェネレータ、６ 車両用コンデンサ、７ フィルムコンデンサ、８ａ，８ｂ メタリコン電極部、９ａ，９ｂ バスバ、１０ ケース、１１ エポキシ樹脂、１２ 誘電体部、１３ａ，１３ｂ 被覆部、１４ 誘電体フィルム、１５ａ，１５ｂ 金属電極、１６ａ，１６ｂ 溶融部、１７ 金属箔、１８ 樹脂部材、１９ａ，１９ｂ 貫通孔、２０ａ，２０ｂ 半田。
Claims (3)
- 積層又は巻回構造を有する誘電体部と、
前記誘電体部の端部に設けられる電極部と、
樹脂部材を含み、前記誘電体部の一部と前記電極部とを被覆する被覆部であって、被覆部の端部を溶融させることによってこの端部のみに形成され、前記誘電体部との隙間をシールするような溶融部を有する被覆部と、
を備え、
前記被覆部に形成される貫通孔を埋める半田を介して前記電極部とバスバとが電気的に接続されることを特徴とするフィルムコンデンサ。 - 請求項１に記載のフィルムコンデンサにおいて、
前記誘電体部は、樹脂フィルムを含むことを特徴とするフィルムコンデンサ。 - 請求項１または請求項２に記載のフィルムコンデンサにおいて、
前記被覆部は、前記樹脂部材によって被覆される金属箔を含むことを特徴とするフィルムコンデンサ。
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