JP6204124B2 - 樹脂モールド型コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、産業機械用、車両用などに用いられるケースレスで樹脂モールドタイプのコンデンサにかかわり、外部の固定部に対する取り付け強度の機械的信頼性を向上させるための技術に関する。

モールド型コンデンサは、単数または複数のコンデンサ素子および外部引き出し端子を有するコンデンサユニットの全体（外部引き出し端子の接続端子部を除く）をモールド成形による外装樹脂で被覆してなるものである。このようにコンデンサユニットを樹脂モールドするモールド型コンデンサには大きく分けて、ケース収納型コンデンサとケースレスの樹脂モールド型コンデンサとがある。

ケース収納型コンデンサは、コンデンサユニットを樹脂製または金属製の外装ケースに収容した上で、外装ケースとコンデンサユニットとの間にエポキシ樹脂など電気絶縁性の熱硬化性樹脂を充填し硬化させて作るものである。このタイプのコンデンサとしては、例えば特許文献１（特開２００９−２５２９３４号公報）、特許文献２（特開２０１３−７７８３２号公報）、特許文献３（特開２０１２−２４３９３１号公報）、特許文献４（特開２０１３−４４３４１号公報）、特許文献５（特開２０１１−７７２３２号公報）に開示されたものがある。特許文献３や特許文献５のケース収納型コンデンサでは外装ケースとしてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）製やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）製のものが用いられている。これらの樹脂は耐熱性、耐湿性、耐水性、耐油性、耐衝撃性、環境性、軽量性等に優れている。特にＰＰＳ樹脂は機械的強度の面で特殊エンプラのＰＢＴ樹脂よりも優れており、過酷な使用条件に耐え、外部の固定部に対する取り付け上の強度確保に有用で、その特性と加工性から最も使用実績のある樹脂のひとつとされている。ＰＰＳ樹脂製やＰＢＴ樹脂製の外装ケースはエポキシ樹脂に比べて機械的強度が優れている。

一方、樹脂モールド型コンデンサは、コンデンサユニットを成形型枠内に収納し、溶融した熱硬化性樹脂を型枠内のキャビティに注入充填し、その硬化を待って離型して作るものである。ケース収納型コンデンサの場合のような外装ケースはなく、代わりにコンデンサユニットの外周部はモールド成形による外装樹脂自体によって被覆され保護されている（コンデンサの外殻自体がモールド樹脂となっている）。モールド樹脂の材料としてのエポキシ樹脂は、耐熱性、耐湿性、絶縁性、成形性（硬化収縮特性）に優れていて、外部の温度、湿度の変化に起因するコンデンサの特性劣化に対する耐性がある。エポキシ樹脂は特に流動性に富み、高品位成形性の観点からモールド樹脂として汎用されている。

しかし、ＰＰＳ樹脂とエポキシ樹脂の接着強度は低く、ＰＰＳ樹脂製の外装ケース内にコンデンサユニットを収容した上でのエポキシ樹脂によるモールド成形には課題がある。エポキシ樹脂に比べて機械的強度の高いＰＰＳ樹脂製やＰＢＴ樹脂製の外装ケースを伴うケース収納型コンデンサの場合には、外部の固定部に対する取り付け強度の機械的信頼性が高いという利点をもっている。しかしその反面、樹脂モールド型コンデンサに比べて外装ケースという部材を余分に必要とする点で、生産性、コスト面での課題がある。ケースレスの樹脂モールド型コンデンサの場合は、コンデンサユニットをモールド樹脂で直接的に被覆保護するため、部材点数、製造工程数の面で有利である。しかし反面で、ＰＰＳ樹脂製やＰＢＴ樹脂製の外装ケースを伴うケース収納型コンデンサに比べて外部の固定部に対する取り付けの機械的強度が弱く信頼性に問題が残る。

以下、本発明が対象とする樹脂モールド型コンデンサにおける外部の固定部に対する取り付けの構造について説明する。

図４は先行技術例の樹脂モールド型コンデンサＢの構造を示す斜視図、図５は被締結具の近傍を拡大して示し、（ａ）は固定部へ取り付ける前の状態を示す断面図、（ｂ）は固定部への取り付け状態を示す断面図である。これらの図において、１０はコンデンサ素子、１５は複数のコンデンサ素子１０の積層体、２０はコンデンサ素子の積層体１５において、各コンデンサ素子１０の軸方向両端の金属電極１１に接続された外部引き出し端子、３０はコンデンサ素子の積層体１５と外部引き出し端子２０からなるコンデンサユニットである。複数のコンデンサ素子１０が上下方向に積層され、さらに横方向に並設されて積層体１５を構成している。外部引き出し端子２０は、積層体１５の上端面に接合された長方形状の端子プレート２１と、この端子プレート２１から鉤状に折り曲げて連接された接続端子部２２と、端子プレート２１と複数のコンデンサ素子１０の金属電極１１とにわたって半田付けされた接続プレート（バスバー）２３とからなる。

コンデンサユニット３０は、外部引き出し端子２０の接続端子部２２を除いて、その全体が外装樹脂４０によって被覆されており、これによって樹脂モールド型コンデンサＢが構成されている。外装樹脂４０は樹脂モールド型コンデンサＢの外殻を構成している。

６０は外装樹脂４０に端部露出状態でインサートされた固定取り付け用の筒状の被締結具（ナット）である。このインサートされた複数個の被締結具６０は、樹脂モールド型コンデンサＢを電気自動車や産業用電気機器などのフレーム等の固定部８０に取り付け固定する際に締結部材（ボルト）７０を螺合する部分である。

外殻としてＰＰＳ樹脂製やＰＢＴ樹脂製の外装ケースを有するケース収納型コンデンサの場合には、外部の固定部に対する取り付けのために、外装ケース自体をモールド成形して作製する際に筒状の被締結具をインサート成形したりあるいは成形後に被締結具を埋設または圧入している。

特許文献１（特開２００９−２５２９３４号公報）、特許文献２（特開２０１３−７７８３２号公報：特許文献１の分割出願）に記載のケース収納型コンデンサにおいては、内側の樹脂ケースと外側の金属ケースの二重ケース構造をもっている。コンデンサユニットを樹脂製の外装ケースに収容しモールド樹脂を充填硬化してなるコンデンサにおいて、前記外装ケースに一体的にフランジ状の締結部が突出され、外装ケースを固定部である金属ケースに取り付けるためのボルトを挿通するカラーが前記フランジ状の締結部にインサート成形されている。ボルトは金属ケース自体に形成の雌ねじ部に螺合される。

特許文献３（特開２０１２−２４３９３１号公報）に記載のケース収納型コンデンサにおいては、樹脂ケースから一体的に突出して形成されたフランジ部に緩衝部材付きの金属カラーが埋設されている。緩衝部材はゴム系、シリコン系、フッ素系、ウレタン系の樹脂からなるシートで、金属カラーがフランジ部に直接接触しないように金属カラーの外周側面に設けられている。ケース収納型コンデンサの外部取り付け部材としての金属ケースには樹脂ケースのフランジ部を受け止めるフランジ受け台が設けられ、金属カラーを挿通させたネジを金属ケースにおけるフランジ受け台の雌ねじ部に螺合させている。

特許文献４（特開２０１３−４４３４１号公報）に記載の金属部材付き樹脂製品においては、樹脂製品にインサート成形によって金属製のカラーが埋設され、カラーの外周面には抜け止め用にローレット加工などの凹凸加工が施されている。

特許文献５（特開２０１１−７７２３２号公報）に記載のケース収納型コンデンサにおいては、ＰＰＳ樹脂製やＰＢＴ樹脂製の外装ケースに被締結具であるインサートナットを埋め込んでいる。ＰＰＳ樹脂製やＰＢＴ樹脂製の外装ケースは機械的強度が高く、外部の固定部に対する取り付け強度の機械的信頼性がある。

特開２００９−２５２９３４号公報 特開２０１３−７７８３２号公報 特開２０１２−２４３９３１号公報 特開２０１３−４４３４１号公報 特開２０１１−７７２３２号公報

上記の５つの特許文献のうち、被締結具（ナット）をインサート成形しているのは特許文献５のみであり、他の特許文献１〜４では埋め込んでいるのは被締結具ではない単に締結部材（ボルト）挿通用のカラーである。カラーには単にボルトが挿通されるだけとなっている。螺合の相手が金属ケースであるので機械的強度の面での問題はない。

特許文献５のコンデンサはケース収納型コンデンサであって（インサートナットはＰＰＳまたはＰＢＴの外装ケースに埋め込まれている）、樹脂モールド型コンデンサではない。特許文献５のコンデンサには、外殻がモールド成形による外装樹脂となっている樹脂モールド型コンデンサ（本発明対象）における上記した課題（ＰＰＳまたはＰＢＴの外装ケースを伴うケース収納型コンデンサに比べて外部の固定部に対する取り付けの機械的強度が弱いという課題）が内在していない。

図４に示す従来の樹脂モールド型コンデンサＢにあっては、外部の固定部８０に対する取り付け強度の機械的信頼性に課題がある。すなわち、樹脂モールド型コンデンサＢを固定部８０に取り付け固定するために締結部材（ボルト）を螺合する筒状の被締結具６０がインサートされているのは外装樹脂４０である。被締結具６０をインサートするのは外装ケースではない。樹脂モールド型コンデンサではそもそも外装ケースは用いられない。外装ケースを用いるモールド型コンデンサの場合、その外装ケースに被締結具（インサートナット）を埋め込む。これの好適例が特許文献５のケース収納型コンデンサである。他の特許文献１〜４は螺合のための雌ねじ部を有する被締結具（インサートナット）ではなく、雌ねじ部を有しない内周面平滑なカラー（金属カラー）を埋め込むに過ぎない。カラーは被締結具ではない。

ケース収納型コンデンサの場合、その外装ケース自体をモールド成形によって作製する際に被締結具（インサートナット）をインサート成形するモールド樹脂としてＰＰＳ樹脂やＰＢＴ樹脂を用いるのが近年の一般的傾向である。このＰＰＳ樹脂やＰＢＴ樹脂は機械的強度が高く、インサートされた被締結具とモールド樹脂（ＰＰＳ樹脂やＰＢＴ樹脂）との機械的結合力は充分に大きなものとなる。したがって、外部の固定部（フレームやプレート）の貫通孔に挿通した締結部材（ボルト）を被締結具に螺合してケース収納型コンデンサを取り付け固定した場合、その取り付け強度の機械的信頼性は充分に高いものとなる。

しかるに、本発明が対象とするケースレスの樹脂モールド型コンデンサの場合には、被締結具（インサートナット）を埋め込む外装樹脂がＰＰＳ樹脂やＰＢＴ樹脂に比べて機械的強度が劣るエポキシ樹脂やウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂である。その結果、被締結具周りの機械的信頼性が大きく低下したものとなってしまう。

より具体的には、温度変化に伴ってコンデンサに膨張・収縮が生じると、樹脂と金属の線膨張係数の違いから被締結具（インサートナット）と外装樹脂との界面に剥離を生じる。特に、外装樹脂がエポキシ樹脂の場合は被締結具との線膨張係数の差が大きい上に機械的強度が低いために界面剥離が生じやすい。詳しくは次のとおりである。図５（ｂ）に示すように、被締結具６０は締結部材（ボルト）７０を介して固定部８０に強固に固定されている。したがって、コンデンサに温度変化に伴う膨張・収縮が生じたときでも被締結具６０自体は不動（位置変化なし）である。しかるに、エポキシ樹脂等からなる外装樹脂４０の部分は直接的には締結部材７０に固定連結されていないし、占有する体積割合が大きいために、大きな膨張・収縮を伴うことになる。すなわち、不動の被締結具６０に対して外装樹脂４０は大きく変位し、外装樹脂４０は被締結具６０との間で界面剥離を生じる結果となる。そして、いったん界面剥離が生じると、図６にも例示するように、界面剥離箇所Ｐを起点として機械的強度の弱いエポキシ樹脂等による外装樹脂４０の表面部分４０ａにクラック９０が入り、時間経過とともにクラック９０が進展し、最終的には被締結具６０が外装樹脂４０から脱落してしまうおそれがあった。

上記特許文献１，２のモールドコンデンサにおいては、内側の樹脂ケースのフランジ状の締結部にインサート成形されるのはカラーであってインサートナットのようなインサート式の被締結具ではない。また、金属製のカラーは内側の樹脂ケースにインサートされるものであって、樹脂モールドで作られる外装樹脂にインサートされるものではない。この意味で、この特許文献１，２の技術を本発明の対象となっている樹脂モールド型コンデンサに適用することには難点がある。なぜなら、樹脂モールドで作られる外装樹脂は成形性（硬化収縮特性）の観点からより流動性が高く、それゆえに機械的強度に劣るエポキシ樹脂やウレタン樹脂などを用いて作製される。そのため、この機械的強度が相対的に弱い樹脂モールドで作られる外装樹脂にインサート式の被締結具を埋設した場合の、インサート式の被締結具周りの機械的強度の低さが問題となる。しかるに、樹脂ケースは機械的強度に優れるＰＰＳ樹脂製やＰＢＴ樹脂製であり、この機械的強度の高い樹脂ケースに金属製のカラーを埋設する場合には、上記のような問題（カラー周りの機械的強度の低さ）が生じにくいためである。

上記特許文献３のモールドコンデンサにおいては、インサート式の被締結具を埋設するのは機械的強度に優れたＰＰＳ樹脂製の外装ケースにおいてであり、ここには機械的強度が相対的に弱い樹脂モールドで作られる外装樹脂にインサート式の被締結具を埋設した場合の、インサート式の被締結具周りの機械的強度の低さの問題が生じない。

したがって、この特許文献３の技術を本発明の対象となっている樹脂モールド型コンデンサに適用することには難点がある。

上記特許文献４のモールドコンデンサにおいては、樹脂製品にインサート成形されるのはカラーであってインサートナットのようなインサート式の被締結具ではない。この意味で、この特許文献４の技術を本発明の対象となっている樹脂モールド型コンデンサに適用することには難点がある。

上記特許文献５のモールドコンデンサにおいては、インサート式の被締結具を埋設するのは機械的強度に優れたＰＰＳ樹脂製やＰＢＴ樹脂製の外装ケースにおいてであり、ここには機械的強度が相対的に弱い樹脂モールドで作られる外装樹脂にインサート式の被締結具を埋設した場合の、インサート式の被締結具周りの機械的強度の低さの問題が生じない。

したがって、この特許文献５の技術を本発明の対象となっている樹脂モールド型コンデンサに適用することには難点がある。

本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、外装樹脂がモールド成形される樹脂モールド型コンデンサに関して、被締結部材に締結部材を締結させて外部の固定部へ樹脂モールド型コンデンサを取り付けた構造において、外装樹脂におけるクラックの発生を防止し、取り付け強度の機械的信頼性を向上させることができるようにすることを目的としている。

本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題を解決する。

本発明による樹脂モールド型コンデンサは、
単数または複数のコンデンサ素子および外部引き出し端子を有するコンデンサユニットと、
前記外部引き出し端子の接続端子部を除いて前記コンデンサユニットの全体をモールド成形によって被覆した外装樹脂と、
外部の固定部へ取り付けるための締結部材と締結される部材であって、前記外装樹脂に端部露出状態でインサート成形された被締結具とを備えている。

そして、前記被締結具は、前記締結部材と直接に締結される被締結部材と、この被締結部材の外周部に一体結合された前記外装樹脂より高強度の補強樹脂層とを有し、この被締結部材と補強樹脂層とからなる被締結具が前記外装樹脂内にインサート成形され、前記補強樹脂層においては、前記被締結部材の軸線周りの環状の膨出部と周溝部とが軸線方向に沿って交互に配置され、かつ前記環状の膨出部のそれぞれに径方向外方に突出し前記外装樹脂との嵌合で軸線周りの周方向に回り止めされる突起部が一体的に形成されていることを特徴とする。

本発明における被締結具は、被締結部材の外周部に外装樹脂より高強度の補強樹脂層が一体結合されたものであるので、外装樹脂にインサート成形された状態において、被締結具の周辺部はその機械的強度が増強されることになる（高強度の補強樹脂層の作用）。その結果、補強樹脂層に比べて機械的強度に劣る外装樹脂がモールド成形されている（外殻が外装ケースではなくモールド成形にかかわるモールド樹脂そのものである）にもかかわらず、被締結具の被締結部材に締結部材を締結させて外部の固定部へ樹脂モールド型コンデンサを取り付けた構造において、その取り付け強度の機械的信頼性を大きく向上させることができる。

特には、被締結部材の外周部に一体結合させた、外装樹脂より高強度の補強樹脂層は、その線膨張係数と外装樹脂の線膨張係数との差異が、先行技術例の場合の被締結部材と外装樹脂との線膨張係数の差よりも小さくなる。すなわち、外装樹脂と被締結部材との間に介在された、外装樹脂より高強度の補強樹脂層は、温度変化に伴う外装樹脂の膨張・収縮に対して熱応力上の緩衝作用を発揮し界面剥離を防止する機能を有するものとなる。その結果、外装樹脂においては、温度変化に起因するクラックの発生が防止されることになる。
軸線方向に沿って交互に配置した環状の膨出部と周溝部をもって補強樹脂層の外表面部に形成した凹凸部は、被締結具と外装樹脂との接合面積を増やして接合強度を増強させるとともに、外装樹脂に対する被締結具の相対変位を防止するので、樹脂モールド型コンデンサの固定部に対する取り付け強度の機械的信頼性をさらに向上させることができる。また、外装樹脂に対する被締結具の相対変位の防止に関して、被締結具の軸線方向に沿った変位を防止できる（抜け止め効果）。
上記した環状の膨出部と周溝部の場合は軸線方向の抜け止め効果はあるが、軸線周りでの回り止めの効果は期待しにくい。そこで、補強樹脂層に径方向外方に突出する突起部を一体的に形成して外装樹脂と嵌合させてあるので、回り止めの効果が発揮される。
つまり、抜け止め効果と回り止め効果をともに発揮でき、取り付け強度の機械的信頼性をさらに向上させることができる。

本発明によれば、補強樹脂層に比べて機械的強度に劣る外装樹脂がモールド成形される樹脂モールド型コンデンサに関して、被締結部材に締結部材を締結させて外部の固定部へ樹脂モールド型コンデンサを取り付けた構造において、温度変化に起因する外装樹脂のクラックの発生を防止し、併せて、外装樹脂に対する被締結具の抜け止め効果と回り止め効果をともに発揮でき、その取り付け強度の機械的信頼性を向上させることができる。

本発明の実施例の樹脂モールド型コンデンサの全体的構造を示す斜視図 本発明の実施例の樹脂モールド型コンデンサにおいて被締結具の近傍を拡大して示すもので、固定部へ取り付ける前の状態を示す断面図（ａ）と固定部への取り付け状態を示す断面図（ｂ） 本発明の実施例の樹脂モールド型コンデンサにおいて被締結具の構造を示す斜視図（ａ）と正面図（ｂ）と平面図（ｃ） 先行技術例の樹脂モールド型コンデンサの全体的構造を示す斜視図 先行技術例の樹脂モールド型コンデンサにおいて被締結具の近傍を拡大して示すもので、固定部へ取り付ける前の状態を示す断面図（ａ）と固定部への取り付け状態を示す断面図（ｂ） 先行技術例の樹脂モールド型コンデンサにおける課題を指摘するための正面図

上記構成の本発明の樹脂モールド型コンデンサには、次のようないくつかの好ましい態様がある。

前記のインサート式の被締結具の被締結部材については、その締結作用部が雌ねじに形成されたインサートナットとするのが好ましい。ただし、インサートナットにのみ限定するものではなく、インサートボルトとしてもよい。インサートボルトの場合、締結部材としてはナットが用いられる。リベット締結やかしめ締結を用いるものであってもよい。

前記の補強樹脂層については、その外表面部に凹凸部が形成されているものが好ましい。補強樹脂層の外表面部に形成した凹凸部は、被締結具と外装樹脂との接合面積を増やして接合強度を増強させるとともに、外装樹脂に対する被締結具の相対変位を防止するので、樹脂モールド型コンデンサの固定部に対する取り付け強度の機械的信頼性をさらに向上させることができる。

前記の補強樹脂層に形成する凹凸部については、前記被締結部材の軸線周りの環状の膨出部と周溝部とが軸線方向に沿って交互に配置されたものが好ましい。軸線方向に沿って交互に配置した環状の膨出部と周溝部をもって凹凸部を構成すると、外装樹脂に対する被締結具の相対変位の防止に関して、被締結具の軸線方向に沿った変位を防止できる（抜け止め効果）。

前記の補強樹脂層については、径方向外方に突出し前記外装樹脂との嵌合で軸線周りの周方向に回り止めされる突起部が一体的に形成されているものも好ましい。上記した環状の膨出部と周溝部の場合は軸線方向の抜け止め効果はあるが、軸線周りでの回り止めの効果は期待しにくい。そこで、補強樹脂層に突起部を設けて外装樹脂と嵌合させれば、回り止めの効果が発揮される。

さらに前記の補強樹脂層については、前記被締結部材の軸線周りの環状の膨出部と周溝部とが軸線方向に沿って交互に配置され、かつ前記環状の膨出部のそれぞれに径方向外方に突出し前記外装樹脂との嵌合で軸線周りの周方向に回り止めされる突起部が一体的に形成されているという態様もある。この場合、抜け止め効果と回り止め効果をともに発揮でき、取り付け強度の機械的信頼性をさらに向上させることができる。

前記の補強樹脂層に回り止め用の突起部を形成するに当たっては、その複数個が前記被締結部材の軸線方向に沿って隔設されているように構成することが好ましい。突起部を複数とすることにより被締結具と外装樹脂との接合面積を増やし、取り付け強度の機械的信頼性をさらに向上させることができる。

前記の外装樹脂についてはエポキシ樹脂またはウレタン樹脂とするのが好ましい。エポキシ樹脂やウレタン樹脂は成形性に非常に優れており、この利点を活かしながら取り付け強度の機械的信頼性を向上することができる。

前記の補強樹脂層についてはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）またはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）とするのが好ましい。ＰＰＳ樹脂やＰＢＴ樹脂はエポキシ樹脂やウレタン樹脂に比べて機械的強度に優れており、このＰＰＳ樹脂製やＰＢＴ樹脂製の補強樹脂層を被締結部材とエポキシ樹脂やウレタン樹脂の外装樹脂との間に介在させることにより、被締結具の周辺の機械的強度を合理的に強化することが可能となる。

以下、本発明にかかわる樹脂モールド型コンデンサの実施例を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。

図１は樹脂モールド型コンデンサの全体的構造を示す斜視図、図２は被締結具の近傍を拡大して示し、（ａ）は固定部へ取り付ける前の状態を示す断面図、（ｂ）は固定部への取り付け状態を示す断面図、図３は被締結具の構造を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。

本発明実施例の樹脂モールド型コンデンサＡにおいて、主要なメンバーはコンデンサユニット３０、外装樹脂４０、被締結具６０であり、コンデンサユニット３０はコンデンサ素子１０と外部引き出し端子２０を主な構成要素とし、被締結具６０は被締結部材６１と補強樹脂層６２を主な構成要素としている。

コンデンサユニット３０におけるコンデンサ素子１０について、本実施例ではコンデンサ素子の積層体１５が用いられている。すなわち、複数のコンデンサ素子１０が上下方向に積層され、横方向に並設されて積層体１５が構成されている。なお、積層体１５としてはコンデンサ素子１０を１列のみ上下方向に積層したものでもよいし、あるいは３列以上の積層でもよい。また、コンデンサユニット３０としては積層体でなく、ただ１つのコンデンサ素子１０からなるものであってもよい。１１は金属電極、２１は端子プレート、２２は接続端子部、２３は接続プレートであるが、これらについては本発明の要旨には直接関係しないので、最後にまとめて説明する。７０は関連する外部的構成要素としての締結部材であって、具体的には締結用ボルトを用いている。

コンデンサユニット３０は外部引き出し端子２０の接続端子部２２を除いてその全体が溶融樹脂のモールド成形によって被覆され、溶融樹脂が硬化した結果の外装樹脂４０が樹脂モールド型コンデンサＡの外殻をなしている。

本実施例の樹脂モールド型コンデンサＡにあっては、上記のモールド成形の際にあらかじめ成形型枠（図示せず）の内周面の所定の箇所に接着剤（材）、粘着剤（材）、粘着テープなどを用いて被締結具６０…を止め付けておく。したがって、モールド成形後には複数個の被締結具６０…が端部露出状態で外装樹脂４０にインサート成形されることになる。

以上のようにコンデンサ素子の積層体１５と外部引き出し端子２０とを有するコンデンサユニット３０をモールド成形によって外装樹脂４０で被覆し、その外装樹脂４０内に端部露出状態で被締結具６０…を埋め込んだ樹脂モールド型コンデンサＡを、実使用において外部の固定部（フレームなど）８０に取り付け固定するに際しては、次のような構造で実施される。すなわち、樹脂モールド型コンデンサＡの端面を固定部８０に当接させ、被締結具６０…の露出端部を固定部８０における貫通孔８０ａ…に位置合わせし、締結部材７０…を貫通孔８０ａ…に挿通した上で被締結具６０…に締結し、もって樹脂モールド型コンデンサＡを固定部８０に取り付け固定する。

次に、上記の被締結具６０につき図２および図３を用いて詳細に説明する。

本実施例の被締結具６０は、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）に示すように、締結部材（ボルト）７０を直接に作用（螺合）させる被締結部材６１と、この被締結部材６１の外周部に一体結合された補強樹脂層６２とを有する構成となっている。補強樹脂層６２は外装樹脂４０より高強度の材料で作製されている。外装樹脂４０の構成材料は成形性に優れたエポキシ樹脂やウレタン樹脂であるのに対して、補強樹脂層６２の構成材料は機械的強度に優れたＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂である。ＰＰＳ樹脂やＰＢＴ樹脂は汎用のエポキシ樹脂やウレタン樹脂より機械的強度が高い。被締結部材（ナット）６１とその外周部に一体結合した補強樹脂層６２とからなる被締結具６０が端部露出状態で外装樹脂４０内にインサート成形されている。本実施例では被締結具６０はその締結作用部が雌ねじに形成されたナット（インサートナット）とされている。

本発明にあっては被締結部材（ナット）６１の外周部の補強樹脂層６２の形態を問うものではないが、本実施例にあっては補強樹脂層６２の外周面に凹凸部６３が形成されている。その凹凸部６３は被締結部材（ナット）６１の軸線周りの環状の膨出部６３ａと環状の周溝部６３ｂとが軸線方向に沿って交互に配置されたものとなっている。さらに、複数ある環状の膨出部６３ａのそれぞれにおいて、半径方向外方に突出する突起部６３ｃが一体的に形成されている。ここでは複数個の突起部６３ｃは直径方向で対向する状態で周方向の２箇所において軸線方向に沿って直線的に配置されている。複数個の突起部６３ｃは軸線方向に沿って隔設される。なお、突起部６３ｃの配置につき周方向で３箇所以上に配置してもよいし、あるいは周方向で１箇所でもよい。周方向複数箇所の配置においては、均等配置とするのが好ましいが、不均等であってもよい。また軸線方向に沿って直線的に配置することに代えて螺旋状に配置するのでもよい。また複数ある環状の膨出部６３ａのすべてに突起部６３ｃを配置することに代えて、複数個の環状の膨出部６３ａに対して選択的に配置するのでもよい。また突起部６３ｃは少なくとも１つあればよいものとする。

本実施例にあっては補強樹脂層６２における凹凸部６３と外装樹脂４０との相互関係において、複数個の環状の膨出部６３ａ…が外装樹脂４０に喰い込み、外装樹脂４０の一部が複数個の環状の周溝部６３ｂ…に喰い込み、さらに複数個の突起部６３ｃ…が外装樹脂４０に喰い込むことになる。したがって、被締結部材（ナット）６１に補強樹脂層６２を伴う被締結具６０は、外装樹脂４０に対して軸線方向での高い抜け止め効果を発揮するとともに周方向での高い回り止め効果を発揮することになる。

環状の膨出部６３ａ…と周溝部６３ｂ…は主に軸線方向での抜け止め効果に有効であるが、周方向での外装樹脂４０との接合面積が大きいことから周方向での回り止め効果も有している。また、接合強度も増強している。突起部６３ｃは主に周方向での回り止め効果のためにあるが、それ以外に軸線方向での抜け止め効果も有している。本実施例にあってはそれぞれ複数個の環状の膨出部６３ａ…と周溝部６３ｂ…と突起部６３ｃ…が総合して、きわめて安定性のある状態で被締結具６０が外装樹脂４０内に強固に固定保持されることになる。

補強樹脂層６２がその外周の凹凸部６３において外装樹脂４０に強固に結合され、外装樹脂４０内において補強樹脂層６２の占める位置・姿勢が充分に安定性の高いものとなる。そのような位置・姿勢の安定性が充分に高い補強樹脂層６２に対し埋め込み状態となっている被締結部材（ナット）６１も同様に外装樹脂４０内での位置・姿勢が充分に安定性の高いものとなる。そのような被締結具６０の被締結部材（ナット）６１に対して固定部８０の貫通孔８０ａに挿通した締結部材（ボルト）７０を締結することをもって樹脂モールド型コンデンサＡを固定部８０に取り付け固定する。

以上のように、外装樹脂４０に対する被締結具６０…の埋め込みの機械的強度および安定性が充分に高いので、被締結具６０…の外装樹脂４０に対する相対変位が強力に防止される。特に、被締結部材６１の外周部に一体結合させた補強樹脂層６２は外装樹脂４０より高強度であって、外装樹脂４０と被締結部材６１との中間的な強度をもつ。補強樹脂層６２の線膨張係数と外装樹脂４０の線膨張係数との差異が、被締結部材６１と外装樹脂４０との線膨張係数の差よりも小さくなり、補強樹脂層６２は温度変化に伴う外装樹脂４０の膨張・収縮の応力に対する緩衝的作用を発揮することとなる。よって、温度変化に伴う外装樹脂４０の膨張・収縮に対して外装樹脂４０と補強樹脂層６２との界面剥離を防止し、結果的に、エポキシ樹脂等の外装樹脂４０における温度変化に起因するクラックの発生が防止されることになる。すなわち、樹脂モールド型コンデンサＡの固定部８０に対する取り付け強度の機械的信頼性を向上させることができる。

さらに本実施例にあっては、環状の膨出部６３ａの突出端縁部（稜部）および膨出部６３ａに一体結合した突起部６３ｃの突出端縁部（稜部）に対してそれぞれ面取り加工が施されている。この面取り加工としては、面取り面が円弧曲面のＲ面取りでもよいし、面取り面が平面上のＣ面取りでもよいし、さらにはＣ面取りより細幅の糸面取りとしてもよい。このように膨出部６３ａおよび突起部６３ｃの突出端縁部（稜部）に面取り加工を施してあるので、外装樹脂４０と補強樹脂層６２との接合界面の状態が滑らかなものとなる。その結果として、温度変化に伴う外装樹脂４０の膨張・収縮に対して外装樹脂４０と補強樹脂層６２との界面剥離をより効果的に防止することができものとなっている。すなわち、界面剥離発生の切っ掛けを確実に抑え込み、エポキシ樹脂等の外装樹脂４０にクラックが入るのを確実に防止することができる。

以下、コンデンサユニット３０の具体的構造について補足する。このコンデンサユニット３０は金属化フィルムコンデンサとなっている。コンデンサ素子１０は概ね次のような構成を有している。すなわち、誘電体フィルムの少なくとも片面に金属蒸着電極を形成してなる金属化フィルムが巻回または積層されたものを直径方向でプレス加工して断面小判形の扁平柱状体とし、その軸方向両端に正極・負極の金属電極１１，１１（好ましくは金属微粒子の溶射による金属溶射電極）が形成されてコンデンサ素子１０が構成される。ここで、奇数層目の金属蒸着電極が軸方向一端側の正極の金属電極１１に接続され、偶数層目の金属蒸着電極が軸方向他端側の負極の金属電極１１に接続される。コンデンサ素子の積層体１５の上面に正極・負極の端子プレート２１，２１が載置結合されている。この端子プレート２１，２１はコンデンサ素子１０に対しては電気的な絶縁状態となっている。積層された複数のコンデンサ素子１０の金属電極１１どうしが接続プレート（バスバー）２３で並列に半田付け等により接合され、その接続プレート２３に積層体１５の上面の端子プレート２１が半田付け等により接合されている。この端子プレート２１の端部には、外部の給電ラインを接続するための鉤形の接続端子部２２が一体的に形成されている。このような接続端子部２２付きの端子プレート２１と接続プレート２３とで外部引き出し端子２０が構成されるが、このような外部引き出し端子２０が正極用および負極用に一対設けられる。以上のようにして、複数のコンデンサ素子１０の軸方向両端の金属電極１１，１１に外部引き出し端子２０，２０を接続したものがコンデンサユニット３０である。そして、外部引き出し端子２０，２０の鉤形の接続端子部２２，２２を除いてコンデンサユニット３０の全体を外装樹脂４０で被覆して樹脂モールド型コンデンサ（金属化フィルムコンデンサ）Ａが構成される。

本発明は、ＰＰＳ樹脂やＰＢＴ樹脂に比べて機械的強度に劣るエポキシ樹脂やウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂で外装樹脂がモールド成形されるケースレスの産業機械用、車両用などの樹脂モールド型コンデンサに関して、外部の固定部に対する取り付け強度の機械的信頼性を向上させる技術として有用である。

Ａ 樹脂モールド型コンデンサ
１０ コンデンサ素子
２０ 外部引き出し端子
２２ 接続端子部
３０ コンデンサユニット
４０ 外装樹脂
６０ 被締結具
６１ 被締結部材（ナット）
６２ 補強樹脂層
６３ 凹凸部
６３ａ 環状の膨出部
６３ｂ 環状の周溝部
６３ｃ 突起部
７０ 締結部材（ボルト）
８０ 固定部

Claims (5)

1. 単数または複数のコンデンサ素子および外部引き出し端子を有するコンデンサユニットと、
   前記外部引き出し端子の接続端子部を除いて前記コンデンサユニットの全体をモールド成形によって被覆した外装樹脂と、
   外部の固定部へ取り付けるための締結部材と締結される部材であって、前記外装樹脂に端部露出状態でインサート成形された被締結具とを備え、
   前記被締結具は、前記締結部材と直接に締結される被締結部材と、この被締結部材の外周部に一体結合された前記外装樹脂より高強度の補強樹脂層とを有し、この被締結部材と補強樹脂層とからなる被締結具が前記外装樹脂内にインサート成形され、
   前記補強樹脂層においては、前記被締結部材の軸線周りの環状の膨出部と周溝部とが軸線方向に沿って交互に配置され、かつ前記環状の膨出部のそれぞれに径方向外方に突出し前記外装樹脂との嵌合で軸線周りの周方向に回り止めされる突起部が一体的に形成されていることを特徴とする樹脂モールド型コンデンサ。
2. 前記インサート式の被締結具の被締結部材は、その締結作用部が雌ねじに形成されたインサートナットである請求項１に記載の樹脂モールド型コンデンサ。
3. 前記回り止め用の突起部は、その複数個が前記被締結部材の軸線方向に沿って隔設されている請求項１または請求項２に記載の樹脂モールド型コンデンサ。
4. 前記外装樹脂はエポキシ樹脂またはウレタン樹脂である請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の樹脂モールド型コンデンサ。
5. 前記補強樹脂層はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）またはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の樹脂モールド型コンデンサ。

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