JP6369049B2 - Multilayer film capacitor, capacitor module, and power conversion system - Google Patents
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本発明は、積層型フィルムコンデンサ、コンデンサモジュール、及び電力変換システムに関する。 The present invention relates to a multilayer film capacitor, a capacitor module, and a power conversion system.
積層型フィルムコンデンサでは、誘電体フィルムの欠陥、異物の混入などが原因で、誘電体フィルムに絶縁破壊が起こり、両内部電極間が短絡し、内部電極間に短絡電流が流れることがある。一度絶縁破壊が起きてしまうと、誘電体フィルムの絶縁破壊箇所を介して短絡電流が継続的に流れてしまう。 In a multilayer film capacitor, dielectric breakdown may occur in the dielectric film due to a defect in the dielectric film, contamination of foreign matter, etc., and the internal electrodes may be short-circuited, and a short-circuit current may flow between the internal electrodes. Once the dielectric breakdown occurs, a short-circuit current continuously flows through the dielectric breakdown points of the dielectric film.
この問題を解決するため、短絡電流を遮断するヒューズ部を備えた積層コンデンサが特許文献1〜3に開示されている。
In order to solve this problem, multilayer capacitors including a fuse portion that cuts off a short-circuit current are disclosed in
特許文献1〜3に開示されたヒューズ部は、内部電極(金属膜)と同一の金属膜から構成され、内部電極の分割により形成された分割電極とメタリコン部とを接続する。
The fuse parts disclosed in
ヒューズ部は薄くて細いため、電気抵抗が大きく、短絡電流が流れると発熱し、液化して蒸発する。これにより、短絡が生じた箇所の分割電極が回路から切り離され、内部電極間の絶縁が回復する。 Since the fuse part is thin and thin, the electric resistance is large, and when a short-circuit current flows, it generates heat and liquefies and evaporates. As a result, the divided electrode at the location where the short circuit occurs is disconnected from the circuit, and the insulation between the internal electrodes is restored.
ヒューズ部を備えた積層型フィルムコンデンサにおいては、短絡発生後にヒューズ部の電気的な切断状態が維持されることが重要である。切断状態が維持されることにより、短絡が発生した分割電極がメタリコン部から電気的に切り離された状態が維持されるために、内部電極間の絶縁状態が維持される。 In a multilayer film capacitor having a fuse portion, it is important that the electrically disconnected state of the fuse portion is maintained after the occurrence of a short circuit. By maintaining the disconnected state, the state in which the divided electrode in which the short circuit has occurred is electrically disconnected from the metallicon part is maintained, so that the insulating state between the internal electrodes is maintained.
しかし、ヒューズ部の蒸発した金属成分が元のヒューズ部近傍の誘電体フィルムで冷やされて液化又は凝固することにより、短絡が生じた分割電極がメタリコン部と導通し、再度短絡電流が流れることがある。このような事態を避けるためには、蒸発した金属成分が、元のヒューズ部近傍の狭い領域で液化又は凝固することを防止する必要がある。 However, when the evaporated metal component of the fuse portion is cooled and liquefied or solidified by the dielectric film in the vicinity of the original fuse portion, the short-circuited split electrode becomes conductive with the metallicon portion, and the short-circuit current flows again. is there. In order to avoid such a situation, it is necessary to prevent the evaporated metal component from being liquefied or solidified in a narrow region near the original fuse portion.
ヒューズ部を備えた積層型フィルムコンデンサでは、各層において、ヒューズ部の厚さ方向の端面と上下の誘電体フィルムとで囲まれた、金属膜の存在しない空隙部が存在する。ヒューズ部に隣接して存在する空隙部は、ヒューズ部から離れるに従って、各層の圧着により、上下の誘電体フィルム面の間隔が小さくなり、ある距離のところでこの間隔が0となるような形状を有する。ヒューズ部はその両側に空隙部を形成するための支柱という機能を有する。この空隙部は短絡時に蒸発した金属成分が拡散する領域になると同時に蒸発した金属成分が冷却され液化し凝固する領域でもある。この空隙部が大きいほど、蒸発した金属成分が液化又は凝固したときに、短絡が生じた分割電極がメタリコン部と再度導通状態になることを防止することができる。 In a multilayer film capacitor having a fuse portion, in each layer, there is a void portion surrounded by an end face in the thickness direction of the fuse portion and upper and lower dielectric films and having no metal film. The gap that exists adjacent to the fuse portion has a shape such that the distance between the upper and lower dielectric film surfaces decreases as the distance from the fuse portion increases, and the distance between the upper and lower dielectric film surfaces becomes zero at a certain distance. . The fuse portion has a function of a support for forming a gap portion on both sides thereof. This void portion becomes a region where the metal component evaporated at the time of a short circuit diffuses, and at the same time, the evaporated metal component is cooled and liquefied and solidified. The larger the gap, the more it is possible to prevent the split electrode in which a short circuit has occurred from being brought into conduction again with the metallicon when the evaporated metal component is liquefied or solidified.
特許文献1の図1に示されている積層型フィルムコンデンサは、ヒューズ部を含む金属膜の形成された誘電体フィルムを巻回して積層することにより作成される。そのため、巻回した各層のヒューズ部は、各積層面上での位置が、積層方向の1直線上に揃っておらず、バラバラに配置されている。これは、ヒューズ部の間隔が巻回しの際の円周の長さを考慮して設定されていないことに起因している。更に積層厚に対して、巻回しの際の径が十分に大きくない場合にも、ヒューズ部の位置は積層方向の1直線上に揃わない。
The multilayer film capacitor shown in FIG. 1 of
特許文献2、3の場合も事情は同じである。これまでの積層型フィルムコンデンサは、誘電体フィルムの表面にヒューズ部を含む第1の内部電極が形成された第1のフィルムと誘電体フィルムの表面に第2の内部電極が形成された第2のフィルムとを重ねて、円柱体の円周面上に巻回して積層した後、一部を切り取って平板状にし、メタリコン部を付けることにより生成される。そのため、各層のヒューズ部の、各積層面上での位置は、積層方向の1直線上に揃っておらず、バラバラに配置されている。
The situation is the same in
各層のヒューズ部がこのようにバラバラに配置されていると、ヒューズ部の両側に形成される空隙部のひろがりが必ずしも十分ではなく、短絡時に蒸発したヒューズ部の金属成分が液化又は凝固したときに、短絡が生じた分割電極がメタリコン部と再度導通状態になる場合がある。 When the fuse parts of each layer are arranged in this manner, the gaps formed on both sides of the fuse part are not necessarily sufficiently spread, and when the metal component of the fuse part evaporated at the time of short circuit is liquefied or solidified In some cases, the split electrode in which the short circuit has occurred becomes conductive again with the metallized part.
本願発明の目的は、ヒューズ部を備える積層型フィルムコンデンサにおいて、ヒューズ部が蒸発したあと、液化又は凝固してそのヒューズ部に対応する分割電極が再度導通状態となることを防止することのできる積層型フィルムコンデンサ、コンデンサモジュール、及び電力変換システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a multilayer film capacitor having a fuse portion, in which after the fuse portion evaporates, it can be liquefied or solidified to prevent the divided electrode corresponding to the fuse portion from becoming conductive again. Type film capacitor, capacitor module, and power conversion system.
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係る積層型フィルムコンデンサは、誘電体フィルム上に金属膜を第1の内部電極として形成した第1のフィルムと、誘電体フィルム上に金属膜を第2の内部電極として形成した第2のフィルムとが交互に複数層積層された積層体と、前記第1の内部電極に接続された第1の電極と、前記第2の内部電極に接続された第2の電極と、を備え、前記第1の内部電極及び前記第2の内部電極の少なくとも一方は、前記誘電体フィルム面上で前記金属膜の他の箇所に比べて狭い幅の金属膜の狭隘部であるヒューズ部を備える積層型フィルムコンデンサであって、前記ヒューズ部は前記誘電体フィルム面上での位置が層間で少なくとも1層おきに揃っており、前記第1の内部電極及び前記第2の内部電極は、それぞれ前記ヒューズ部と、該ヒューズ部と同じ形状の前記金属膜で形成されたダミーヒューズ部とを備え、前記ダミーヒューズ部は、前記金属膜の形成されていない領域において、隣接層の前記ヒューズ部と積層面上の位置が揃う位置に形成されており、前記ヒューズ部の積層面上の位置が、隣接層の前記ヒューズ部又は前記ダミーヒューズ部の積層面上の位置と揃っており、積層方向に連続した少なくとも一部の複数層間で、前記ヒューズ部が他層の前記ヒューズ部又は前記ダミーヒューズ部と積層面上の位置が揃っている、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a multilayer film capacitor according to a first aspect of the present invention includes a first film in which a metal film is formed as a first internal electrode on a dielectric film, and a dielectric film. A laminate in which a plurality of second films each having a metal film formed as a second internal electrode are alternately laminated, a first electrode connected to the first internal electrode, and the second internal electrode And at least one of the first internal electrode and the second internal electrode is narrower than the other part of the metal film on the dielectric film surface. A laminated film capacitor having a fuse portion which is a narrow portion of the metal film, wherein the fuse portion is arranged at least every other layer on the surface of the dielectric film, and the first internal An electrode and the second internal power Each includes the fuse portion and a dummy fuse portion formed of the metal film having the same shape as the fuse portion, and the dummy fuse portion is formed in the adjacent layer in the region where the metal film is not formed. It is formed at a position where the fuse part and the position on the laminated surface are aligned, and the position on the laminated surface of the fuse part is aligned with the position on the laminated surface of the fuse part or the dummy fuse part of the adjacent layer, In at least some of the plurality of layers that are continuous in the stacking direction, the fuse section is aligned with the fuse section or the dummy fuse section of the other layer on the stacking surface .
前記位置が層間で揃っているとは、積層間での前記ヒューズ部の前記位置のずれが、前記狭隘部の幅の3倍以内であるとしてよい。 The fact that the positions are aligned between the layers may mean that the positional deviation of the fuse portion between the stacked layers is within three times the width of the narrow portion.
本発明の第2の観点に係るコンデンサモジュールは、前記第1の観点に係る1個以上の積層型フィルムコンデンサと、前記1個以上の積層型フィルムコンデンサを収納する容器と、前記第1の電極と接続され、その一部が前記容器外に引き出された第1の外部電極と、前記第2の電極と接続され、その一部が前記容器外に引き出された第2の外部電極と、前記容器内に充填され、前記積層型フィルムコンデンサを封止する封止材と、を備えることを特徴とする。 Capacitor module according to a second aspect of the present invention, and one or more of the multilayer film capacitor according to the first viewpoint, a container for housing the one or more of the multilayer film capacitor, said first A first external electrode connected to an electrode, a part of which is drawn out of the container, and a second external electrode connected to the second electrode, a part of which is drawn out of the container; And a sealing material that fills the container and seals the multilayer film capacitor.
本発明の第3の観点に係る電力変換システムは、直流電力と交流電力の一方を他方に変換する電力変換システムにおいて、前記第1の観点に係る積層型フィルムコンデンサ、及び前記第2の観点に係るコンデンサモジュールの少なくとも一方を、直流電圧に重畳するサージを低減するための平滑用コンデンサとして使用した、ことを特徴とする。 Power conversion system according to a third aspect of the present invention, in the power conversion system for converting one DC power and AC power to the other, the first laminated film capacitor in accordance with the viewpoint, and the second aspect At least one of the capacitor modules is used as a smoothing capacitor for reducing a surge superimposed on a DC voltage.
本発明に係る積層型フィルムコンデンサでは、各積層面上でのヒューズ部位置が層間で少なくとも1層おきに揃っているので、揃っていない場合と比べて、ヒューズ部両側に形成される空隙部がヒューズ部から離れる方向に広くなる。そのため、短絡によりヒューズ部が蒸発したあと、蒸発した親族成分が液化又は凝固することにより短絡の生じた内部電極が再度導通状態となることを防止することのできる信頼性の高い積層型フィルムコンデンサを提供することが出来る。更に、このような積層型フィルムコンデンサを使用した信頼性の高いコンデンサモジュール、及び電力変換システムを提供することが出来る。 In the multilayer film capacitor according to the present invention, the positions of the fuse portions on each laminated surface are aligned at least every other layer, so that the gaps formed on both sides of the fuse portion are smaller than when not aligned. Widens away from the fuse. Therefore, after the fuse part has evaporated due to a short circuit, a highly reliable multilayer film capacitor that can prevent the internal electrode that has undergone a short circuit from becoming conductive again due to the liquefied or solidified evaporated relative component. Can be provided. Furthermore, it is possible to provide a highly reliable capacitor module and power conversion system using such a multilayer film capacitor.
(実施形態1)
実施形態1に係る積層型フィルムコンデンサは少なくとも一方の内部電極に形成されている分割電極とメタリコン部との間にヒューズ部を備えたフィルムコンデンサを対象としている。この積層型フィルムコンデンサは、図1の斜視図に示すように、第1のフィルム10と第2のフィルム20とが交互に複数層(図1では4層のみ示す)積層されて形成された積層体と、積層体の側面2箇所にそれぞれ形成されたメタリコン部4、5を備える。第1のフィルム10は、誘電体フィルム1と、その表面に金属膜で形成された第1の内部電極2とを備える。第2のフィルム20は、誘電体フィルム1と、その表面に金属膜で形成された第2の内部電極3とを備え、第2の内部電極3は狭隘部であるヒューズ部6を備える。図1において、第1の内部電極2と第2の内部電極3はその形状を明示するためにハッチングを付した。直交座標系のX、Y、Z方向は図示するように定義した。他の図もこれに準ずる。
(Embodiment 1)
The multilayer film capacitor according to the first embodiment is intended for a film capacitor having a fuse portion between a split electrode formed on at least one internal electrode and a metallicon portion. As shown in the perspective view of FIG. 1, the multilayer film capacitor is formed by laminating a plurality of layers (only four layers are shown in FIG. 1) of the
第2の内部電極部3のヒューズ部6は一層おきに存在し、各積層面上での位置が揃っている。第1のフィルム10と第2のフィルム20とが積層された積層体のY方向の両側面にはそれぞれ太線矢印で示す方向に形成されたメタリコン部4(図1では番号のみ記載。第1の電極4とも呼ぶ)及びメタリコン部5(図1では番号のみ記載。第2の電極5とも呼ぶ)とが形成されている。メタリコン部4は第1の内部電極2と接続し、メタリコン部5は第2の内部電極3と接続している。
The
第1のフィルム10と第2のフィルム20について、より詳しく説明する。
第1のフィルム10は、絶縁性の誘電体フィルム1の表面に第1の内部電極2として図2に示すパターンの金属膜が形成されたものである。第2のフィルム20は、誘電体フィルム1の表面に第2の内部電極3として図2に示すパターンの金属膜が形成されたものである。第1のフィルム10と第2のフィルム20の誘電体フィルム1は、図2に示すように、X−Y平面上で同じ大きさの矩形形状を有する。図2では第1の内部電極2と第2の内部電極3にはその形状を分かり易くするためにハッチングを付した。
The
The
誘電体フィルム1は、絶縁性の誘電体で形成されたシート状のフィルムであり、第1のフィルム10と第2のフィルム20とで同じサイズの矩形形状に形成される。材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、マイカ、ポリスチレン(PS)、又はポリカーボネート(PC)などから選択される。誘電体フィルム1の厚さは通常数μm程度、図2に示す誘電体フィルム1のY方向の長さLは数十mm、X方向の幅Wは長さLよりも大きい場合が多く、数十mm〜数百mm程度である。
The
第1の内部電極2はAl、Cu、Ag等の厚さ数μmの金属箔、又は厚さ数10nmの蒸着膜で形成される。図2に示すように、第1の内部電極2は、誘電体フィルム1のY方向の一方の端部から他方の端部に向かって、Lよりも小さい長さLmにわたり、且つ幅WmだけX方向に延在するように形成される。誘電体フィルム1のY方向の上記一方の端部にある第1の内部電極2の部位は、図1の太線矢印方向に形成されるメタリコン部4と電気的に接触している。
The first
第2の内部電極3もAl、Cu、Ag等のいずれかを材料とした厚さ数10nmの蒸着膜で形成される。第2の内部電極3は、図2に示すように、誘電体フィルム1のY方向の他方の端部に、Y方向の長さLaでX方向に延在する端部電極3aと、1以上の分割電極3bと、各分割電極3bに付随するヒューズ部6とを備える。ヒューズ部6は、分割電極3bのサイズに比べて狭い幅W0の金属膜で形成される。1以上の分割電極3bは、積層状態で、X−Y平面上で、第1の内部電極2と重なる領域に形成される。各分割電極3bは、それぞれのヒューズ部6と端部電極3aとを介して、図1の太線矢印方向に形成されるメタリコン部5と電気的に接触している。
The second
なお、第1のフィルム10と第2のフィルム20とは、Y方向については、図1及び図2に示すように、相互間でsだけずれた位置で、且つX方向については、図1に示すように、その両端の位置がそれぞれ揃うように積層される。Y方向のずらし長さsは、図2に示すように、端部電極3aのY方向の長さLa以下の値である。第1のフィルム10と第2のフィルム20とを、相互にY方向にsだけずらすことにより、第1の内部電極2は、第1のフィルム10のY方向の一方の端部でY方向の長さsでX方向に延在する部位が、隣接する上層の誘電体フィルム1から露出する。メタリコン部4はこの露出した部位と接触する。一方、第2の内部電極3は、Y方向の他方の端部でY方向の幅sでX方向に延在する部位が、隣接する上層の誘電体フィルム1から露出する。メタリコン部5はこの露出した部位と接触する。
In addition, as shown in FIG.1 and FIG.2, the
このようにして第1のフィルム10と第2のフィルム20とを10層積層した積層型フィルムコンデンサ100の、図1のA−A位置での断面図を図3に示す。図3では、第1のフィルム10と第2のフィルム20とはY方向に互いにsだけずれた位置に積層されていること、メタリコン部4は第1のフィルム10のY方向の一方の端部近傍で上層の誘電体フィルム1から露出した部分で第1の内部電極2と接触し、メタリコン部5は第2のフィルム20のY方向の他方の端部近傍で第2の内部電極3と接触することが示されている。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the
実施形態1に係る積層型フィルムコンデンサ100の製造方法について説明する。
まず、誘電体フィルム1を準備し、その上に、図2に示す第1の内部電極2及び第2の内部電極3に対応するパターンの金属膜を、あらかじめ定めた数、蒸着により形成する。
A method for manufacturing the
First, the
次に、第1の内部電極2及び第2の内部電極3に対応するパターンの金属膜が形成された誘電体フィルム1を切断し、図2に示す第1の内部電極2を備えた第1のフィルム10と第2の内部電極3を備えた第2のフィルム20とを複数枚生成する。第1のフィルム10と第2のフィルム20とはX−Y平面上で同じ大きさである。
Next, the
次に、第1のフィルム10と第2のフィルム20とを、交互にZ方向に複数層積層した後圧着処理して積層体を形成する(図1に4層分のみ示す。)。このとき、第1のフィルム10と第2のフィルム20とは、X方向のそれぞれの両端を揃え、既に説明したように、Y方向については互いに長さsだけずらして積層する(図1〜3参照)。また、最上層は内部電極の絶縁及び保護のために、金属膜の形成されていない、第1のフィルム10及び第2のフィルム20と同じ大きさの誘電体フィルム1を積層する。圧着処理により、第1のフィルム10と第2のフィルム20とはX方向の両端の位置が揃い、Y方向で両端の位置が相互にsだけずれた状態が維持される積層体が形成される。
Next, the
積層体は、そのY方向の両側面でそれぞれメタリコン処理を行い、積層体中に形成された第1の内部電極2と接触するメタリコン部4と、積層体中に形成された第2の内部電極3と接触するメタリコン部5とを形成する(図3)。
The laminated body is subjected to metallicon treatment on both side surfaces in the Y direction, and the metallicon portion 4 that comes into contact with the first
なお、第1の内部電極2と第2の内部電極3とをそれぞれ別々の誘電体シート1に形成し、それぞれの誘電体シート1を切断して第1のフィルム10と第2のフィルム20とを形成してもよい。
In addition, the 1st
第1のフィルム10の第1の内部電極2を金属箔で形成するときは、第1の内部電極2と第2の内部電極3とはそれぞれ別々の誘電体シートに形成されなければならない。これは、ヒューズ部6の形成される第2の内部電極3は、短絡時に容易に発熱して液化した後蒸発するように、金属箔よりも薄い蒸着膜で形成する必要があるためである。
When the first
このようにして形成された実施形態1に係る積層型フィルムコンデンサ100では、図2のB−B断面図である図4(a)に示すように、積層方向に1層おきヒューズ部6が存在し、ヒューズ部6のそれぞれの位置は積層位置が変わっても積層面上で同じ位置に揃っている。これは、第2のフィルム20の金属膜のパターンが共通で、且つX方向とY方向のそれぞれの両端の位置が揃っているためであり、圧着でその状態を維持できるようにしたからである。なお、図4は、X方向の両端は図示を省き、第1の内部電極2と、第2の内部電極3に含まれるヒューズ部6とのそれぞれの厚さは強調して描かれている。また、ヒューズ部6は第2の内部電極3に形成されていることを示すために図4では「6(3)」と表示した。
In the
従来の巻回しにより積層された場合の積層型フィルムコンデンサ100では、図4(b)に示すように、ヒューズ部6の位置は積層位置が変わると積層面上で同じ位置に揃っていない。
In the
図4(a)(b)に示す空隙部7は、ヒューズ部6の両側において、ヒューズ部6の側面と上下の誘電体フィルムの面とで形成される空隙部である。
The
図4(a)の場合の空隙部7は、図4(b)の場合の空隙部7と比べると、ヒューズ部6から離れる方向に拡大する(図4では空隙部7の広がり幅について、W1>W2として示す)。
The
ヒューズ部6は、空隙部7を形成するための支柱の役割を果たしている。そのため、ヒューズ部6が同じ位置に積み重なることにより、そうでない場合に比べて、ヒューズ部6の近傍で誘電体フィルム1が圧着時に押さえられにくくなる。その結果、図4(a)の場合の空隙部7は、図4(b)の場合の空隙部7と比べて、ヒューズ部6から離れる方向に拡大する。
The
実施形態1に係る積層型フィルムコンデンサ100の、図2に示すC−Cでの断面においても、空隙部7は従来と比べてヒューズ部6から離れる方向に拡大する。C−Cでの断面ではB−B断面にある第1の内部電極2が存在しない。しかし、空隙部7は従来と比べてヒューズ部6から離れる方向に拡大するという効果は変わらない。
Also in the cross section taken along the line CC of FIG. 2 of the
空隙部7が拡大するほど、短絡により蒸発したヒューズ部6の金属成分が液化又は凝固することにより、短絡の発生した分割電極3bが、メタリコン部5と再度導通状態になる可能性は低減する。従って、実施形態1に係る積層型フィルムコンデンサ100は、短絡後の再使用という点で、従来よりも高い信頼性を有する。
As the
図5に実施形態1の第1の変形例を示す。図5は図2に対応する図であり、図2との違いは第1のフィルム10の第1の内部電極2を、第2の内部電極3と同様に、端部電極2aと複数の分割電極2bとで構成したことである。複数の分割電極2bは分割電極3bと同じ形状のヒューズ部6を備える。第1のフィルム10の第1の内部電極2は、第2のフィルム20の第2内部電極3と同じパターンの金属膜で形成され、これを180度回転させて使用する。
FIG. 5 shows a first modification of the first embodiment. FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 2, and the difference from FIG. 2 is that the first
第1のフィルム10と第2のフィルム20とは、端部電極2aと3aとがY方向の互いに反対側に来るように配置される。端部電極2a及び3aは、それぞれ上層の誘電体フィルム1から露出するように、互いにY方向に長さsだけずれ、且つそれぞれのX方向の両端部が揃った状態で積層され、圧着された後メタリコン処理が行われる。
The
なお、この場合は、第1のフィルム10の金属膜は金属箔で形成されることはない。第2のフィルム20と同様に蒸着膜で形成される。
In this case, the metal film of the
この場合も、第2のフィルム20のヒューズ部6は、積層方向に1層おきに、積層位置が変わっても積層面上で同じ位置に揃う。これまでと異なるのは、第1のフィルム10のヒューズ部6も、積層方向に1層おきに、積層位置が変わっても積層面上で同じ位置に揃うという点である。このときにヒューズ部6の両側に形成される空隙部7も、ヒューズ部6の位置が揃っていない場合に比べてヒューズ部6から離れる方向に拡大する。なお、上下の2層のヒューズ部6のいずれか一方でも液化して蒸発すると、該当するヒューズ部6に対応する分割電極3bに短絡電流が流れなくなる。従って、図5に示すように形成された積層型フィルムコンデンサ100は、短絡後の再使用という点で、より信頼性の高い積層型フィルムコンデンサ100を提供することが出来る。
Also in this case, the
なお、各層のヒューズ部6の位置は、厳密に位置合わせしなくても、ある精度内で一致していれば、従来の積層型フィルムコンデンサと比較して、これまで説明した効果を奏することが可能である。ある精度とは、例えばヒューズ部6の幅W0の3倍以内であればよい。
Even if the positions of the
ヒューズ部6の位置のずれがヒューズ部6の幅W0の3倍以内であれば良いとすると、一層毎にヒューズ部6の各積層面上での位置が揃うだけでなく全層でヒューズ部6の各積層面上での位置が揃うと見なすことが出来るケースが増え、空隙部7の幅が更に大きくなる。そのような場合は、短絡後の再使用という点で、更に信頼性の高い積層型フィルムコンデンサを提供することが出来る。
If it is sufficient that the positional deviation of the
図6に実施形態1の第2の変形例を示す。図6は図5に対応する図であり、図5との違いは、(1)第1のフィルム10の右端の列の分割電極2bと第2のフィルム20の左端の列の分割電極3bとに、ダミーヒューズ部として、それぞれヒューズ部6と同じサイズの金属膜の突起部2c、3cを付けた、(2)端部電極2aと3a及び分割電極2bと3bのサイズと位置を図6にa〜eとして示す寸法に設定し、ずらし幅sを、s=c−eとした、ことである。ダミーヒューズ部とはヒューズの機能は備えていないが、その配置上、ヒューズ部6と擬せられる部位という意味である。
FIG. 6 shows a second modification of the first embodiment. FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 and is different from FIG. 5 in that (1) the divided
このとき、図6に示すB−B断面でのヒューズ部6の各積層面上での位置は、図7に示すように、一層置きに揃うのではなく、全ての層において揃う。図6に示すC−C断面、及びD−D断面でのヒューズ部6の各積層面上での位置も、ダミーヒューズ部である突起部2c、3cをそれぞれヒューズ部6と見なせば、図7に示すように、一層置きではなく、全ての層において揃う。このときは、ヒューズ部6とダミーヒューズ部とが交互に現れ、両者の各積層面上での位置が揃う。図7ではダミーヒューズ部も表示上は区別せずにヒューズ部6として示した。また、ダミーヒューズ部を含むヒューズ部6が第1の内部電極2に位置するものか第2の内部電極3に位置するものかを明示するためその番号を括弧書きして示した。このときの空隙部7の広がりの大きさW1’は、一層おきに位置が揃う場合の空隙部7の広がりの大きさW1よりも大きくなり、位置が揃わないときの空隙部7の広がりの大きさW2よりも当然に大きくなる。従って、短絡の発生により蒸発したヒューズ部6の金属成分が液化又は凝固して、短絡の発生した分割電極2b又は3bがメタリコン部4又は5と再度導通状態になる可能性は更に低減する。従って、実施形態1に係る積層型フィルムコンデンサ100は、短絡後の再使用という点で、従来よりも更に高い信頼性を有する。
At this time, the positions of the
図6は、分割電極をY方向に2列、X方向に4列形成した例であるが、これに限定されず、X方向、Y方向に任意の数形成しても良い。なお、Y方向に3列以上形成した場合であっても、ダミーヒューズ部を形成し、端部電極2aと3aの長さ及び分割電極2bと3bのサイズと位置及びずらし長さsを工夫することにより、ヒューズ部6の積層面上での位置を全層で揃えることができる。そのようにして形成された積層型フィルムコンデンサ100は、上記と同様の効果を奏することができる。
FIG. 6 shows an example in which the divided electrodes are formed in two rows in the Y direction and four rows in the X direction. However, the present invention is not limited to this. Even when three or more rows are formed in the Y direction, dummy fuse portions are formed, and the lengths of the
なお、図6に示す例で、突起部2c、3cを設けない場合は、B−B断面に位置するヒューズ部6においてのみ、ヒューズ部6の各積層面上の位置が、全層で揃い、C−C断面、及びD−D断面に位置するヒューズ部6については、それぞれの各積層面上の位置が一層おきに揃う。このような場合であっても、その積層型フィルムコンデンサ100は、図5に示す場合よりも空隙部7の広がりがより大きくなる部分が存在することになる。従って、図6に示すような積層型フィルムコンデンサ100では、蒸発したヒューズ部6の金属成分が液化又は凝固して、短絡の発生した分割電極2b又は3bがメタリコン部4又は5と再度導通状態になる可能性はより一層低減する。従って、図6に示す第2の変形例に係る積層型フィルムコンデンサ100は、突起部2c、3cを設けない場合でも、短絡後の再使用という点で、従来よりも、高い信頼性を有する。
In the example shown in FIG. 6, when the
図8に実施形態1の第3の変形例を示す。これまでは、ヒューズ部6の各積層面上の位置が、全層において、一層おきに、又は連続して揃っている場合を説明したが、必ずしも全層を対象にする必要はない。図8は、それぞれ複数の連続する層からなるブロック1及びブロック2毎に、ヒューズ部6の各積層面上の位置が、一層おきに揃っているが、ブロック1とブロック2との間では必ずしも揃ってはいないという例を示す。また、ブロック1又はブロック2のみでヒューズ部4の各積層面上の位置が、一層おきに揃っていてもよい。更に、図6及び7で説明したように、一層おきではなく、該当ブロック内で全層について揃っていて、他のブロックとの間では揃っていなくても良い。
FIG. 8 shows a third modification of the first embodiment. So far, the description has been given of the case where the positions of the
このように形成された積層型フィルムコンデンサ100であっても、ヒューズ部6の積層面上での位置が揃っているブロックについては、空隙部7は従来よりも大きくなる。そのため、この積層型フィルムコンデンサ100もこれまで説明した効果を奏することができる。
Even in the
図9に、積層型フィルムコンデンサ100を使って形成されたコンデンサモジュール200を示す。図9(a)は、第1の外部電極8と第2の外部電極9とが、積層型フィルムコンデンサ100のそれぞれメタリコン部4と5(メタリコン部5については図の下面に隠れていて描かれていない)とに接触するように取り付けられた積層型フィルムコンデンサ100の斜視図である。第1の外部電極8は一方の先端部に第1の外部電極端子8aを備え、第2の外部電極9は一方の先端部に第2の外部電極端子9aを備える。第1の外部電極端子8a及び第2の外部電極端子9aは、それぞれ、バスバーなどへの取り付け穴を有する。第1の外部電極8と第2の外部電極9とは積層型フィルムコンデンサ100に、例えば圧着、又は図示を省略したメッキ部を介して圧着されている。なお、図9(a)で、積層型フィルムコンデンサ100の第1のフィルム、及び第2のフィルムの積層方向は矢印で示す方向である。E−E断面上に第1のフィルム10の第1の内部電極2が位置するとして、図9(a)では、E−E断面上に位置する第1の内部電極2のみを破線で示した。第1の内部電極2はメタリコン部4と接続され、メタリコン部5とは離れている。第2の内部電極3は図示した第1の内部電極2と並行に誘電体フィルム1を介して積層方向に配置され、メタリコン部5と接続される。メタリコン部4とは離れている。図9(a)では、このように第1の内部電極2と第2の内部電極3が誘電体フィルム1を介して積層方向に交互に配置されている。
FIG. 9 shows a
図9(b)は、コンデンサモジュール200の断面図を示す。断面位置は、図9(a)のE−Eに対応する。コンデンサモジュール200は、第1の外部電極8と第2の外部電極9とが取り付けられた積層型フィルムコンデンサ100と、これを収納する容器110と、容器110内を封止する封止材120とを備える。図9(a)で説明したように、E−E断面には第1の内部電極2が位置しており、メタリコン部4と接続している。なお、図9(b)では、積層型フィルムコンデンサ100、第1の外部電極8、第2の外部電極9及び容器110については見やすくするためにハッチングを付していない。メタリコン部4、5についてはハッチングに代え黒く塗りつぶした。
FIG. 9B shows a cross-sectional view of the
容器110は、各種樹脂などの電気絶縁材で構成され、第1の外部電極8と第2の外部電極9とが取り付けられた積層型フィルムコンデンサ100を収納するための、取り外し可能な蓋部(図示略)と、第1の外部電極端子8aと第2の外部電極端子9aのそれぞれの先端部を外部に露出させるためのスリット状の穴(図示略)とを備える。
The
封止材120は、容器110内に充填し、第1の外部電極8と第2の外部電極9とが取り付けられた積層型フィルムコンデンサ100を容器110内で固定する。封止材120は、外部から容器110へ衝撃が加わったときの積層型フィルムコンデンサ100に対する緩衝材としても機能する。
The sealing
図10(a)には、3個の積層型フィルムコンデンサ100a〜100cと、これらに、第1の外部電極8及び第2の外部電極9を設けた場合の例を示す。これを図10(b)に示すように容器110に入れて、第1の外部電極端子8a〜8c及び第2の外部電極端子9a〜9cの先端部を容器110の外に露出させて、封止材120を容器110に充填して封止することにより、コンデンサモジュール200を形成してもよい。なお、図10(b)では、積層型フィルムコンデンサ100b、第1の外部電極8、第2の外部電極9及び容器110については見やすくするためにハッチングを付していない。また、メタリコン部4、5についてはハッチングに代え黒く塗りつぶした。
FIG. 10A shows an example in which three
積層型フィルムコンデンサ100をこのようなコンデンサモジュール200にして使用することにより、積層型フィルムコンデンサ100に関する上記効果に加え、積層型フィルムコンデンサ100を外部に対して保護することができる。更に、取り付け穴を有する外部端子を備えることにより、積層型フィルムコンデンサ100を回路に容易に取り付けることができるようになる。
By using the
図11に、実施形態1に係る積層型フィルムコンデンサ100を利用した電力変換システム300の例を示す。図11に示す電力変換システム300は、直流電源310からの直流電力を三相交流電力に変換し、三相電力供給線350を介してモータ360に供給する。
FIG. 11 shows an example of a
電力変換システム300は、直流電源310と、DC/DCコンバータ320と、DCリンクコンデンサ330と、三相インバータ340と、を備える。また、DC/DCコンバータ320は、入力コンデンサ321と、電圧変換回路322と、を備える。
The
直流電源310は、例えばバッテリ(二次電池)である。
The
DC/DCコンバータ320は、直流電源310から直流電力が供給されている場合、入力コンデンサ321を介して直流電圧を入力し、電圧変換回路322で昇圧して出力する。入力コンデンサ321は、直流電源310から供給された直流電圧に重畳するサージを低減するための平滑化コンデンサであり、コンデンサモジュール200から構成されている。
When DC power is supplied from the
DC/DCコンバータ320の出力である昇圧された直流電圧は、DCリンクコンデンサ330を介して三相インバータ340に印加される。DCリンクコンデンサ330は、DC/DCコンバータ320から出力された直流電圧に重畳するサージを低減するための平滑化コンデンサであり、コンデンサモジュール200から構成されている。三相インバータ340は入力された直流電力を三相交流電力に変換して出力する。出力された三相交流電力は、三相電力供給線350を介してモータ360に供給される。
The boosted DC voltage that is the output of the DC /
一方、三相インバータ340は、モータ360の回転に伴って発電された三相交流電力を入力した場合、入力された三相交流電力を直流電力に変換してDCリンクコンデンサ330に出力する。DCリンクコンデンサ330は、三相インバータ340から出力された直流電圧に重畳するサージを低減する。
On the other hand, when the three-
そして、DC/DCコンバータ320は、DCリンクコンデンサ330から出力された直流電圧を電圧変換回路322で降圧して、その降圧した直流電圧を入力コンデンサ321で平滑化する。そして、DC/DCコンバータ320は、直流電力を、直流電源310に供給して、バッテリである直流電源310を充電する。
The DC /
実施形態1に係る積層型フィルムコンデンサ100は既に説明したとおり、従来品に比べて高い信頼性を有する。そのため、入力コンデンサ321及びDCリンクコンデンサ330に、実施形態1に係る積層型フィルムコンデンサ100を含むコンデンサモジュール200を使用することにより、電力変換システム300の信頼性を向上させることが出来る。
As already described, the
1 誘電体フィルム
2 第1の内部電極
2a 端部電極
2b 分割電極
2c 突起部
3 第2の内部電極
3a 端部電極
3b 分割電極
3c 突起部
4、4a−4c メタリコン部(第1の電極)
5、5a−5c メタリコン部(第2の電極)
6 ヒューズ部
7 空隙部
8 第1の外部電極
8a〜8c 第1の外部電極端子
9 第2の外部電極
9a〜9c 第2の外部電極端子
10 第1のフィルム
20 第2のフィルム
100、100a〜100c 積層型フィルムコンデンサ
110 容器
120 封止材
200 コンデンサモジュール
300 電力変換システム
310 直流電源
320 DC/DCコンバータ
321 入力コンデンサ
322 電圧変換回路
330 DCリンクコンデンサ
340 三相インバータ
350 三相電力供給線
360 モータ
DESCRIPTION OF
5, 5a-5c Metallicon part (second electrode)
6 Fuse
Claims (4)
前記第1の内部電極及び前記第2の内部電極の少なくとも一方は、前記誘電体フィルム面上で前記金属膜の他の箇所に比べて狭い幅の金属膜の狭隘部であるヒューズ部を備える積層型フィルムコンデンサであって、
前記ヒューズ部は前記誘電体フィルム面上での位置が層間で少なくとも1層おきに揃っており、
前記第1の内部電極及び前記第2の内部電極は、
それぞれ前記ヒューズ部と、
該ヒューズ部と同じ形状の前記金属膜で形成されたダミーヒューズ部とを備え、
前記ダミーヒューズ部は、前記金属膜の形成されていない領域において、隣接層の前記ヒューズ部と積層面上の位置が揃う位置に形成されており、
前記ヒューズ部の積層面上の位置が、隣接層の前記ヒューズ部又は前記ダミーヒューズ部の積層面上の位置と揃っており、
積層方向に連続した少なくとも一部の複数層間で、前記ヒューズ部が他層の前記ヒューズ部又は前記ダミーヒューズ部と積層面上の位置が揃っている、
ことを特徴とする積層型フィルムコンデンサ。 A first film in which a metal film is formed as a first internal electrode on a dielectric film and a second film in which a metal film is formed as a second internal electrode on the dielectric film are alternately laminated in a plurality of layers. A stacked body, a first electrode connected to the first internal electrode, and a second electrode connected to the second internal electrode,
At least one of the first internal electrode and the second internal electrode includes a fuse part that is a narrow part of a metal film having a narrower width than the other part of the metal film on the dielectric film surface. Type film capacitor,
The fuse part is aligned at least every other layer between the layers on the dielectric film surface,
The first internal electrode and the second internal electrode are:
Each of the fuse portions;
A dummy fuse portion formed of the metal film having the same shape as the fuse portion,
The dummy fuse portion is formed at a position where the position of the adjacent layer on the laminated surface is aligned with the fuse portion of the adjacent layer in a region where the metal film is not formed.
The position on the laminated surface of the fuse part is aligned with the position on the laminated surface of the fuse part or the dummy fuse part of the adjacent layer,
In at least a part of the plurality of layers that are continuous in the stacking direction, the fuse part is aligned with the fuse part of the other layer or the dummy fuse part on the stacking surface,
A multilayer film capacitor characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の積層型フィルムコンデンサ。 That the position is aligned between the layers, the displacement of the position of the fuse portion between the stacks is within three times the width of the narrow portion,
The multilayer film capacitor according to claim 1 , wherein:
前記1個以上の積層型フィルムコンデンサを収納する容器と、
前記第1の電極と接続され、その一部が前記容器外に引き出された第1の外部電極と、
前記第2の電極と接続され、その一部が前記容器外に引き出された第2の外部電極と、
前記容器内に充填され、前記積層型フィルムコンデンサを封止する封止材と、
を備えることを特徴とするコンデンサモジュール。 One or more laminated film capacitors according to claim 1 or 2 , and
A container for storing the one or more laminated film capacitors;
A first external electrode connected to the first electrode, a part of which is drawn out of the container;
A second external electrode connected to the second electrode, a part of which is drawn out of the container;
A sealing material filled in the container and sealing the multilayer film capacitor;
A capacitor module comprising:
請求項1または2に記載の積層型フィルムコンデンサ、及び請求項3に記載のコンデンサモジュールの少なくとも一方を、直流電圧に重畳するサージを低減するための平滑用コンデンサとして使用した、
ことを特徴とする電力変換システム。 In a power conversion system that converts one of DC power and AC power into the other,
At least one of the multilayer film capacitor according to claim 1 or 2 and the capacitor module according to claim 3 is used as a smoothing capacitor for reducing a surge superimposed on a DC voltage.
A power conversion system characterized by that.
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