JP6115439B2

JP6115439B2 - コンデンサ

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Publication number: JP6115439B2
Application number: JP2013215642A
Authority: JP
Inventors: 秀晃立花
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-10-16
Also published as: JP2015079837A

Description

本発明は、樹脂製のケースを備えるコンデンサに関する。

電力変換装置等に用いられるコンデンサとして、樹脂製のケースと、該ケースに収容されたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子をケース内に封止する封止部材とを備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。このコンデンサは、例えば、直流電源の電圧を平滑化したり、高周波ノイズを除去したりするために用いられる。

上記ケースは、射出成形により製造される。射出成形を行うときには、複数の金型を組み合わせ、この金型の内部に形成された空間に、溶融した樹脂を射出する。その後、樹脂を冷却して固化し、成形品であるケースを取り出す。このようにして、ケースを製造する。

ケースを製造した後、ケースに上記コンデンサ素子を収容する。次いで、溶融した封止部材を注入し、冷却して固化させる。これにより、コンデンサ素子をケース内に封止し、上記コンデンサを製造する。

特開２００９−１７７０００号公報

しかしながら、上記コンデンサは、いわゆるゲート痕の突出量が大きく、該ゲート痕が邪魔になりやすいという問題がある。すなわち、成形用の金型には、溶融樹脂が流れる孔（ゲート）が形成されており、成形を行うと、ゲート内に残った樹脂が付着した状態で、ケースが成形されることになる。そのため、ケースを金型から取り出した後、付着した樹脂（ゲート残）を除去する必要がある。このとき、ゲート痕と呼ばれる突起がケースに残る。上記コンデンサは、ケースのゲート痕の突出量が大きく、該ゲート痕が他の部品に干渉しやすい。そのため、他の部品をケースの近傍に配置しにくいという問題がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、ゲート痕の、ケース表面からの突出量を小さくすることができるコンデンサを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、樹脂製のケースと、
該ケースに収容された複数のコンデンサ素子と、
該コンデンサ素子を上記ケース内に封止する封止部材とを備え、
上記ケースの表面には、溝部がケース内側に凹むように形成されており、該溝部は、該溝部の開口方向から見たときに、一対の上記コンデンサ素子の間の隙間に沿って形成され、
上記ケースを成形した後に残るゲート痕の少なくとも一部が、上記溝部内に形成されており、
上記溝部の２つの側面は湾曲しており、上記溝部内に、上記２つの側面の間を繋ぐ台座部を形成してあり、該台座部は、上記開口方向を向いた平坦面を有し、該平坦面に上記ゲート痕が形成されていることを特徴とするコンデンサ。

上記コンデンサにおいては、ケースに上記溝部を形成してある。そして、ケースのゲート痕の少なくとも一部が、溝部内に形成されている。
そのため、ゲート痕の、ケース表面からの突出量を少なくすることができる。すなわち、上記コンデンサにおいては、複数のコンデンサ素子をケースに収容してあるため、ケースに溝部を、隣り合う一対のコンデンサ素子の間において凹むように形成することができる。つまり、ケースの壁部の一部を、コンデンサ素子に干渉することなく、凹ませることができる。上記コンデンサでは、この凹ませた部位（溝部）にゲート痕を形成してあるため、ゲート痕がケース表面から大きく突出しなくなる。そのため、ゲート痕が他の部品に干渉しにくくなり、他の部品をケースに接近配置することが可能になる。

以上のごとく、本例によれば、ゲート痕の、ケース表面からの突出量を小さくすることができるコンデンサを提供することができる。

実施例１における、コンデンサの斜視図。図１の反対側から見たコンデンサの斜視図。図１のIII矢視図。図１のIV矢視図。図１のV矢視図。実施例１における、ケースの製造工程説明図。図６のVII-VII断面図。図７に示す金型を取り外した後の、ケースの断面図。図３のIX-IX断面図。実施例１における、ケース及びコンデンサ素子の斜視図。実施例１における、電力変換装置の回路図。実施例２における、コンデンサの平面図。図１２のXIII矢視図であって、一部を透視したもの。実施例３における、コンデンサの平面図。図１４のXV矢視図。

上記コンデンサは、例えば、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置に用いることができる。

（実施例１）
上記コンデンサに係る実施例について、図１〜図１１を用いて説明する。図１、図２に示すごとく、本例のコンデンサ１は、樹脂製のケース２と、複数のコンデンサ素子３（図１０参照）と、封止部材４とを備える。個々のコンデンサ素子３は、ケース２に収容されている。また、上記封止部材４は、コンデンサ素子３をケース２内に封止している。

図３、図４に示すごとく、ケース２には、溝部２１がケース内側に凹むように形成されている。溝部２１は、該溝部２１の開口方向（Ｙ方向）から見たときに、一対のコンデンサ素子３の間の隙間１５０に沿って形成されている。
ケース２を成形した後に残るゲート痕５が、溝部２１内に形成されている。

本例のコンデンサ１は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置１０（図１１参照）に用いられる。この電力変換装置１０は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。また、本例のコンデンサ１は、直流電源１１の直流電圧を平滑化するために用いられている。

図１０に示すごとく、本例では、２個のコンデンサ素子３を、それぞれの軸線Ａが平行となるように配してある。２個のコンデンサ素子３は、該コンデンサ素子３の軸線方向（Ｚ方向）に直交する配列方向（Ｘ方向）に配列されている。図３、図４に示すごとく、上記開口方向（Ｙ方向）は、Ｘ方向とＺ方向との双方に直交する方向である。

図１に示すごとく、ケース２は開口部２００を有する。この開口部２００からコンデンサ素子３（図１０参照）をケース２内に入れ、さらに溶融した封止部材４を注入し、冷却して固化させてある。これにより、コンデンサ素子３をケース２内に封止している。

図１に示すごとく、封止部材４の表面から２本の電極端子６（６ａ，６ｂ）が突出している。これらの電極端子６は、コンデンサ３の電極面３１，３２（図１０参照）に電気接続している。個々の電極端子６は、後述する半導体モジュール１３および上記直流電源１１に接続される。

図２に示すごとく、ケース２の壁部２０には、底壁部２０ｂと、該底壁部２０ｂからＹ方向に立設する側壁部２０ｓとがある。本例では、底壁部２０ｂに溝部２１を形成してある。

側壁部２０ｓには、ケース２を上記電力変換装置１０の筐体に固定するための固定部２５（２５ａ，２５ｂ）を形成してある。図３、図４に示すごとく、固定部２５は、側壁部２０ｓからＸ方向に突出する板状部２５０と、該板状部２５０にインサートされた座金２５１と、板状部２５０を補強する補強部２５２とを備える。座金２５１に図示しないボルトを挿入することにより、コンデンサ１を上記筐体に固定するよう構成されている。

本例のケース２は、上記固定部２５（２５ａ，２５ｂ）を２個備える。図４に示すごとく、２個の固定部２５ａ，２５ｂのうち一方の固定部２５ａは、側壁部２０ｓの、開口部２００に近い位置に設けられている。他方の固定部２５ｂは、側壁部２０ｓの、底壁部２０ｂに近い位置に設けられている。

図２〜図４に示すごとく、溝部２１には、台座部２２を形成してある。台座部２２は、Ｙ方向に直交する平坦面２２０を有する。この平坦面２２０に、上記ゲート痕５が形成されている。また、ゲート痕５は、溝部２１の長手方向（Ｚ方向）における中央位置に形成されている。

図９に示すごとく、コンデンサ素子３の側面３９には、ケース２の底壁部２０ｂに平行な平面３９１と、アール状に湾曲した湾曲面３９２とがある。また、本例では、溝部２１の側壁２１０を湾曲させてある。これにより、コンデンサ素子３の平面３９１から湾曲面３９２に渡って、底壁部２０ｂまでの距離Ｌを略一定にしている。

上述したように、コンデンサ１を製造するときには、ケース２にコンデンサ素子３を収容し、次いで、溶融した封止部材４を注入する。そして、封止部材４を冷却して固化させる。このとき、封止部材４は収縮するため、仮に、コンデンサ素子３の側面３９から底壁部２０ｂまでの距離Ｌに大きなばらつきがあったとすると、収縮量に差異が生じてしまう。その結果、ケース２に応力が加わる可能性が考えられる。本例では、このような問題を解決すべく、コンデンサ素子３の平面３９１から湾曲面３９２に渡って、底壁部２０ｂまでの距離Ｌを略一定にしている。これにより、封止部材４の収縮量を一定にし、ケース２に大きな応力が加わらないようにしている。

また、本例では図９に示すごとく、ゲート痕５の先端５９は、ケース２の壁部２０のうちＸ方向において溝部２１の両側に位置する部位２９の外面２９０よりも、Ｙ方向におけるケース内側に存在している。すなわち、ゲート痕５の先端５９は、溝部２１内に位置している。

図１０に示すごとく、本例では、ケース２に２個のコンデンサ素子３を収容してある。個々のコンデンサ素子３は、金属箔を表面に形成したフィルムを巻回してなるフィルムコンデンサ素子である。コンデンサ素子３は柱状に形成されている。図１０に示すごとく、コンデンサ素子３の両端面は、上記電極面３１，３２となっている。２つの電極面３１，３２には、それぞれバスバー６０（６０ａ，６０ｂ）が取り付けられている。２つのバスバー６０ａ，６０ｂのうち、一方のバスバー６０ａは、本体部６００と、第１延出部６０１と、第２延出部６０２と、電極端子６ａとを備える。本体部６００は四辺形板状に形成され、コンデンサ素子３１の電極面３１に接続している。第１延出部６０１は、本体部６００からＹ方向に延出している。また、第２延出部６０２は、第１延出部６０１からＺ方向に延出している。電極端子６ａは、第２延出部６０２からＹ方向に突出している。他方のバスバー６０ｂも、同様の構造を有する。また、２本の電極端子６ａ，６ｂは、Ｚ方向における高さ位置が略同一になっている。

次に、ケース２の成形方法について説明する。図６、図７に示すごとく、ケース２を成形するときには、３個の金型７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を組み合わせ、これらの金型７の間に形成された成形空間Ｓに、溶融した樹脂を射出する。その後、樹脂を冷却し、成形したケース２を金型７から取り出す。

金型７には、Ｚ方向に組み合わされる第１金型７ａおよび第２金型７ｂと、Ｙ方向に組み合わされる第３金型７ｃとがある。第１金型７ａと第２金型７ｂとの間に、成形空間Ｓに通じるゲート５０が形成されている。溶融した樹脂は、このゲート５０を通って、成形空間Ｓに射出される。

図６に示すごとく、第１金型７ａは、Ｚ方向における第２金型７ｂ側へ突出した凸部７５を有する。また、第２金型７ｂは、上記凸部７５が嵌合する凹部７６を有する。これら凸部７５と凹部７６との間に、ゲート５０が形成されている。

ケース２を成形すると、第１金型７ａと第２金型７ｂとの間に対応する位置に、分割線ＰＬが形成される。分割線ＰＬは、ケース２の、２つの固定部２５ａ，２５ｂと、台座部２２とを通っている。また、Ｚ方向において、固定部２５の第１金型７ａ側の主面２５５から分割線ＰＬまでの距離Ｄ１は、固定部２５の第２金型７ｂ側の主面２５６から分割線ＰＬまでの距離Ｄ２よりも短い。また、ケース２の外表面のうち、第１金型７ａに密着する部分の面積は、第２金型７ｂに密着する部分の面積よりも小さい。これにより、金型７ａ，７ｂを分離するときに、第１金型７ａとケース２との間に生じる摩擦力の方が、第２金型７ｂとケース２との間に生じる摩擦力よりも小さくなるようにしてある。そのため、樹脂を射出して冷却した後、金型７ａ，７ｂを開くと、成形されたケース２は第２金型７ｂ側に残ることになる。このようにした後、エジェクタピン７４を使って、ケース２をＺ方向に押し上げる。これにより、ケース２を第２金型７ｂから分離する。

図８に示すごとく、金型７から取り出されたケース２には、ゲート残５１が付着している。ゲート残５１は、ゲート５０に残った溶融樹脂が冷却して固化したものである。ケース２を金型７から取り出した後、このゲート残５１を切断する。このとき、ゲート痕５が発生するが、本例では図９に示すごとく、ゲート痕５が溝部２１に残るようにしてあるため、ゲート痕５は、ケース２の外面２９０からＹ方向に大きく突出しない。

また、本例では図９に示すごとく、溝部２１に台座部２２を形成し、この台座部２２の平坦面２２０にゲート残５１が付くようにしてある。これにより、ゲート残５１を切断しやすくしてある。すなわち、本例では、溝部２１の側面２１５がアール状に湾曲しているため、仮に、この側面２１５にゲート残５１が付いたとすると、ゲート残５１が曲がってしまい、応力が生じて、容易に切断できなくなる可能性がある。そのため本例では、溝部２１内に台座部２２を形成し、この台座部２２の平坦面２２０にゲート残５１が付くようにしてある。

次に、本例のコンデンサ１を用いた電力変換装置１０の説明をする。図１１に示すごとく、本例の電力変換装置１０は、複数の半導体モジュール１３を備え、この半導体モジュール１３にコンデンサ１を接続してある。個々の半導体モジュール１３は２個の半導体素子１４（ＩＧＢＴ素子）を内蔵している。そして、複数個の半導体素子１４を用いて、インバータ回路１００を構成してある。

インバータ回路１００は、直流電源１１の直流電力を交流電力に変換している。そして、得られた交流電力を用いて、三相交流モータ１２を駆動するよう構成してある。本例では、半導体素子１４をオンオフ動作させたときに、インバータ回路１００に加わる直流電圧が大きく変動しないように、コンデンサ１を用いて、直流電圧を平滑化している。

本例の作用効果について説明する。図９に示すごとく、本例では、コンデンサ１のケース２に溝部２１を形成してある。そして、ゲート痕５の少なくとも一部が、溝部２１内に形成されている。
そのため、ゲート痕５の、ケース表面からの突出量を少なくすることができる。すなわち、本例では、複数のコンデンサ素子３をケース２に収容してあるため、溝部２１を、隣り合う一対のコンデンサ素子３の間において凹むように形成することができる。つまり、ケース２の壁部２０の一部を、コンデンサ素子３に干渉することなく、凹ませることができる。本例では、この凹ませた部位（溝部２１）にゲート痕５を形成してあるため、ゲート痕５がケース２の外面２９０からＹ方向に大きく突出しなくなる。そのため、ゲート痕５が他の部品に干渉しにくくなり、他の部品をケース２に接近配置することが可能になる。

また、本例では、溝部２１の２つの側面２１５は、それぞれ湾曲している。そして、溝部２１内に、この２つの側面２１５の間を繋ぐ台座部２２を形成してある。台座部２２は、Ｙ方向を向く平坦面２２０を有する。この平坦面２２０に、ゲート痕５を形成してある。
つまり、本例では、ゲート残５１（図８参照）が平坦面２２０に付くようにしてある。そのため、ゲート残５１が曲がりにくくなり、ゲート残５１を容易に切断することが可能になる。

また、本例では図９に示すごとく、ゲート痕５の先端５９が、溝部２１内に位置している。すなわち、ゲート痕５の全ての部位が、溝部２１内に存在している。そのため、ゲート痕５が他の部品に干渉する不具合を効果的に抑制することができる。

また、本例では図３に示すごとく、ゲート痕５を、Ｚ方向における溝部２１の中央位置に形成してある。つまり、図７に示すごとく、ゲート５０を、Ｚ方向における成形空間Ｓの中央位置に設けてある。そのため、成形を行うときに、ゲート５０から成形空間Ｓ内に溶融樹脂が均等に行き渡りやすくなる。したがって、ケース２を成形しやすくなる。

なお、本例では図９に示すごとく、隣り合う２個のコンデンサ素子３の、平面３９５同士の間、および湾曲面３９２同士の間を、それぞれ隙間１５０と定義している。また、本例では、２個のコンデンサ素子３の、平面３９５同士は接触させていないが、平面３９５同士を接触させてもよい。この場合、湾曲面３９２の間のみが、コンデンサ素子３間の隙間１５０となる。

（実施例２）
以下の実施例においては、図面に用いた符号のうち、実施例１に用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

本例は、コンデンサ素子３及び溝部２１の数を変更した例である。図１２、図１３に示すごとく、本例では、ケース２に４個のコンデンサ素子３を収容してある。個々のコンデンサ素子３は、その軸線Ａがそれぞれ同一方向を向いており、Ｘ方向に一列に配列している。また、ケース２の壁部２０には、ケース内側に凹んだ溝部２１を形成してある。溝部２１は、Ｙ方向から見たときに、一対のコンデンサ素子３の間の隙間１５０に沿って形成されている。本例では、ケース２に３本の溝部２１を形成してある。そして、個々の溝部２１にゲート痕５を形成してある。

このようにすると、複数のコンデンサ素子３を収容した結果、ケース２のＸ方向長さが長くなっても、複数のゲート５０（図７参照）から溶融樹脂を射出できるため、成形空間Ｓ内における溶融樹脂の回り込みを良好にでき、ケース２を容易に成形することが可能になる。
その他、実施例１と同様の構成及び作用効果を備える。

（実施例３）
本例は、コンデンサ素子３の向きを変更した例である。図１４、図１５に示すごとく、本例では、コンデンサ素子３の２つの電極面３１，３２のうち、一方の電極面３１が開口部２００側に位置し、他方の電極面が底壁部２０ｂ側に位置するように、個々のコンデンサ素子３を配置してある。つまり、本例では、コンデンサ素子３の軸線方向（Ｚ方向）を、底壁部２０ｂの法線方向と一致させている。また、本例では、ケース２の側壁部２０ｓに、ケース内側に凹む溝部２１を形成してある。

実施例１と同様に、本例では、２個のコンデンサ素子３の向きを揃え、軸線方向（Ｚ方向）に直交する配列方向（Ｘ方向）に、２個のコンデンサ素子３を配列してある。図１４に示すごとく、溝部２１は、該溝部２１の開口方向（Ｙ方向）から見たときに、Ｘ方向に隣り合う一対のコンデンサ素子３の間の隙間１５０に沿うように形成されている。この溝部２１内にゲート痕５を形成してある。

コンデンサ素子３の電極面３１，３２には、それぞれバスバー６０ａ，６０ｂを接続してある。各バスバー６０ａ，６０ｂの一部は、電極端子６となっている。電極端子６は、ケース２の開口部２００からケース外へ突出している。

図１５に示すごとく、本例では、ケース２の、相対向する２つの側壁部２０ｓに、それぞれ溝部２１（２１ａ，２１ｂ）を形成してある。２つの溝部２１ａ，２１ｂのうち、一方の溝部２１ａに、ゲート痕５を形成してある。ゲート痕５は、実施例１と同様に、Ｚ方向における溝部２１ａの中央位置に形成されている。また、本例では、溝部２１ａ内に台座部２２を形成してある。この台座部２２の平坦面２２０に、ゲート痕５を形成してある。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を有する。

なお、本例では、２つの溝部２１ａ，２１ｂのうち、一方の溝部２１ａにのみ、ゲート痕５を形成しているが、両方の溝部２１ａ，２１ｂにゲート痕５を形成してもよい。このようにすると、複数個所にゲート５０を形成できるため、成形時に溶融樹脂の回り込みが良くなり、ケース２をより容易に成形することが可能になる。

１コンデンサ
１５０隙間
２ケース
２０壁部
２１溝部
３コンデンサ素子
４封止部材
５ゲート痕

Claims

樹脂製のケース（２）と、
該ケース（２）に収容された複数のコンデンサ素子（３）と、
該コンデンサ素子（３）を上記ケース（２）内に封止する封止部材（４）とを備え、
上記ケース（２）の表面には、溝部（２１）がケース内側に凹むように形成されており、該溝部（２１）は、該溝部（２１）の開口方向から見たときに、一対の上記コンデンサ素子（３）の間の隙間（１５０）に沿って形成され、
上記ケース（２）を成形した後に残るゲート痕（５）の少なくとも一部が、上記溝部（２１）内に形成されており、
上記溝部（２１）の２つの側面（２１５）は湾曲しており、上記溝部（２１）内に、上記２つの側面（２１５）の間を繋ぐ台座部（２２）を形成してあり、該台座部（２２）は、上記開口方向を向いた平坦面（２２０）を有し、該平坦面（２２０）に上記ゲート痕（５）が形成されていることを特徴とするコンデンサ（１）。
上記ケース（２）は複数の上記溝部（２１）を有し、個々の上記溝部（２１）に上記ゲート痕（５）が形成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（１）。
上記ゲート痕（５）の先端（５９）は、上記溝部（２１）内に存在していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンデンサ（１）。
上記ゲート痕（５）は、上記溝部（２１）の長手方向における中央位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のコンデンサ（１）。