JP6734693B2

JP6734693B2 - コンデンサ

Info

Publication number: JP6734693B2
Application number: JP2016089383A
Authority: JP
Inventors: 高橋　誠; 誠高橋
Original assignee: Shizuki Electric Co Inc
Current assignee: Shizuki Electric Co Inc
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: JP2017199794A

Description

この発明は、コンデンサ素子と電極板とをケースに収納し樹脂を充填してなるコンデンサに関し、特に外部端子の発熱を抑制しつつ力学的性能の向上を図ったコンデンサに関する。

特許文献１には、複数のコンデンサ素子と、これらコンデンサ素子に接続される電極板とをケースに収納し樹脂を充填してなる、いわゆる樹脂モールド型コンデンサが開示されている。また、コンデンサ素子と接続される本体よりも狭幅とされた（断面積の小さい）外部端子での発熱を抑制するため、外部端子に導電板を重ね合わせることが開示されている。

特開２０１３−８４７８７号公報

ところで、特許文献１のコンデンサでは、外部端子と導電板とに、外部機器との接続に供する接続孔がそれぞれ設けられており、外部機器との接続にあたって接続孔にボルトを挿通しナットを螺合することで、外部端子と導電板とが機械的に接合されるようになっている。

ところが、上記接合方法では、外部端子と導電板とが１箇所で留め付けられているだけであるため、接続孔から離れた部分では、力学的に見れば、外部端子と導電板とが別々の部材として個々に機能する状態（軸力やせん断力、曲げモーメントなどの応力を他方側に完全には伝達できず、個別に抗する状態）であり、外部端子と導電板とを足した厚みを有する１枚の板材に比べて力学的性能、特に剛性が劣っていた。そのため、外部端子を外部機器へのコンデンサの取り付け（固定）にも用いる場合には、耐振動性に改良の余地があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、外部端子での発熱を抑制しつつ力学的性能の向上を図ったコンデンサの提供を目的とする。

本発明のコンデンサは、コンデンサ素子２と、このコンデンサ素子２に接続された電極板３と、コンデンサ素子２及び電極板３とを収容するケース６と、ケース６内に充填される樹脂７とを備え、電極板３は、ケース６外に延出される外部端子３ｄを有し、外部端子３ｄに導電板５が重ね合わせられ、外部端子３ｄと導電板５とが２箇所以上で固定されていることを特徴としている。
なお、ここで固定とは、機械的接合、溶着、接着を指し、機械的接合とは、ネジによる締め付け、ボルト接合の取外し可能な固定やカシメ固定など塑性変形を伴う固定をいい、溶着とは、スポット溶接、アーク溶接やＹＡＧ溶接などの母材の溶融を伴う固定をいい、接着は、はんだ付けやロウ付けなどの母材の溶融を伴わない固定いう。
また、「２箇所以上」とは、１の外部端子が１の導電板と２箇所以上で固定されているという意味であり、２以上の外部端子にそれぞれ１箇所ずつ固定することで２箇所以上となるものは含まない。

本発明のコンデンサは、外部端子に導電板が重ね合わせられているため、外部端子の電流密度が小さくなり、外部端子での発熱を抑制することができる。そのため、輻射熱による周辺機器への影響を抑えることができる。また、外部端子と導電板とが２個所以上で固定されているため、先端部近傍の１個所で外部端子と導電板とを固定している場合に比べて、外部端子と導電板とが広い範囲で一体化しているといえる。そのため、耐振動性の向上を図れ、コンデンサを外部機器に安定して取り付けることができる。

この発明の一実施形態に係るコンデンサを示す斜視図である。コンデンサの分解斜視図である。（ａ）は導電板と外部端子とを示す断面図、（ｂ）は導電板と外部端子とを重ね合わせた状態を示す断面図である。

次に、この発明のコンデンサの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明のコンデンサ１は、図１及び図２に示すように、コンデンサ素子２と、第１電極板３と、第２電極板４と、導電板５と、ケース６とを備える。また、ケース６内には、コンデンサ素子２、第１電極板３、第２電極板４をモールドするための樹脂７が充填されている。以下、各構成部材について説明していく。

コンデンサ素子２は、例えば絶縁性のフィルム上に金属が蒸着された金属化フィルムを巻回することでなるフィルムコンデンサであって、図２に示すように、軸方向端部には金属を溶射してなるメタリコン電極２ａ、２ｂが形成されている。第１電極板３に接続される一方のメタリコン電極（第１電極）２ａには、第１リード線２ｃが接続されている。また、第２電極板４に接続される他方のメタリコン電極（第２電極）２ｂには、第２リード線２ｄが接続されている。なお、コンデンサ素子２としては、フィルムコンデンサに限らず、電解コンデンサやセラミックコンデンサなど、公知の種々のコンデンサを使用可能である。

第１電極板３は、コンデンサ素子２の第１電極２ａを外部機器に接続するためのものであって、側面視略矩形状の本体３ａを有する。本体３ａには、第１リード線２ｃを挿通するための挿通孔３ｂが、コンデンサ素子２の数（又は第１リード線２ｃの数）に合わせて設けられている。また、第２電極板４の挿通孔４ｂを避けるようにして、窓部３ｃが複数設けられている。なお、第１電極２ａとの接続は第１リード線２ｃを介さず、直接接続するようにしても良い。本体３ａの上端からは、外部機器との接続に用いる第１外部端子３ｄが延設されている。第１外部端子３ｄは、本体３ａよりも狭幅であって、本体３ａから水平方向に延びる水平部３Ｈと、水平部３Ｈの先端から垂直方向に延びる垂直部３Ｖとからなり、側面視略Ｌ字状とされている。垂直部３Ｖには、その先端近傍に、外部機器との接続に用いる接続孔３ｅが設けられている。さらに、導電板５をカシメ固定するための取付孔３ｆが、垂直部３Ｖの延設方向（幅方向の中心線）に沿って、且つ垂直部３Ｖの先端側から基端側にかけて略等間隔に複数（３個）設けられている。また、垂直部３Ｖは、第２電極板４の第２外部端子４ｄ側に向かうようにしてその先端が湾曲している。上記構成の第１電極板３は、銅やアルミなどの導電性の金属板をプレス加工することで構成されている。従って、本体３ａと第１外部端子３ｄは一体であって且つ同じ厚みであり、幅の違いによって電流の流れる部分の断面積が変化することになる。なお、第１電極板３の厚みは１〜２ｍｍ、取付孔３ｆ、３ｆの間隔（中心間距離）は２０〜３０ｍｍであることが好ましい。

第２電極板４は、コンデンサ素子２の第２電極２ｂを外部機器に接続するためのものであって、第１電極板３と略同様である。但し、第２外部端子４ｄは湾曲部を有しない短冊状である。また、取付孔３ｆを有しない。なお、その他の部分については、第１電極板３と同様であるため、図面に同添え字を付し、詳細な説明は省略する。

導電板５は、例えば銅やアルミなどの導電性の金属板をプレス加工することでなり、第１外部端子３ｄの垂直部３Ｖと略同形状であって上端が湾曲している。また、この導電板５には、第１外部端子３ｄの取付孔３ｆに対応する位置、すなわち、導電板５の長手方向（幅方向の中心線）に沿って、且つ導電板５の先端側から基端側にかけて略等間隔に複数（３個）の凸部５ａが設けられている。凸部５ａは、取付孔３ｆよりもやや大きく形成されており、凸部５ａを取付孔３ｆにカシメることで、第１外部端子３ｄに導電板５を取り付けることができるようになっている（図３ａ、ｂ参照）。このようなカシメ固定を採用することにより、少なくとも取付孔３ｆの内周面と凸部５ａの外周面とが密着し、第１外部端子３ｄと導電板５とが機械的に接続される他、電気的にも接続されることになる。すなわち、導電板５も第１外部端子３ｄの一部として機能することになる。なお、この状態は、第１外部端子３ｄの厚みが、本体３ａよりも導電板５の厚み分だけ厚くなっているともいえる。導電板５の厚みとしては、特に制限はないが、第１電極板３と同じ厚みであれば、別途、異なる板厚の金属板を用意する必要がなく、導電板５を安価に製造することができる。導電板５の先端には、第１外部端子３ｄの接続孔３ｅに対応する位置に同じく接続孔５ｂが設けられている。

ケース６は、上方に開口６ａを有する中空の略立方体状であって、例えば合成樹脂からなるが金属製であっても良い。ケース６内に充填される樹脂７は、エポキシ樹脂やウレタン樹脂など種々の合成樹脂を使用可能である。

次に、コンデンサ１の製造方法について説明する。まず、第１電極板３の第１外部端子３ｄに導電板５を取り付ける。取り付けは、導電板５の凸部５ａを第１外部端子３ｄの取付孔３ｆに押し込む（カシメる）ことで行う。この際、導電板５と第１外部端子３ｄとが重なり合うまで押し込むことが好ましい。続いて、第２電極板４の本体４ａに、第２リード線２ｄを介してコンデンサ素子２の第２電極２ｂを接続する。また、第１電極板３の本体３ａに、第１リード線２ｃを介してコンデンサ素子２の第１電極２ａを接続する。そして、第１外部端子３ｄ及び第２外部端子４ｄがケース６外に位置するようにして、ケース６内にコンデンサ素子２、第１電極板３、第２電極板４を収納し樹脂モールドすることで、コンデンサ１の製造を完了する。

上記構成のコンデンサ１は、接続孔３ｅ、４ｅを用いて外部機器と接続される。第１外部端子３ｄと外部機器との接続は、例えばボルトを接続孔３ｅに挿通し、ボルトの先端にナットを螺合（ボルト接合）することで行われるが、この際、ボルトは第１外部端子３ｄの接続孔３ｅに加えて導電板５の接続孔５ｂにも挿通される。そのため、導電板５にも電流が流れることになり、第１外部端子３ｄの電流密度が、導電板５を設けない場合に比べて小さくなり、第１外部端子３ｄでの発熱を抑制することができる。また、導電板５が、取付孔３ｆと凸部５ａによるカシメ固定と、接続孔３ｅ、５ｂを用いたボルト接合によって、第１外部端子３ｄに強固に取り付けられているため、あたかも第１外部端子３ｄの厚みが増したような状態、さらに言えば、第１外部端子３ｄと導電板５とが一体化し、力学的に見れば、１枚の板材と略同視できる力学的性能を有する状態となり、第１外部端子３ｄを、コンデンサ１の外部機器への取り付けに用いたとしても、安定した取り付けが可能となる。また、外部端子３ｄにのみ導電板５を重ね合わせるものであるため、電極板全体に導電板５を重ね合わせた場合や、板厚の大きくした金属板を用いて電極板を作成した場合に比べて低コストであり、軽量化も図ることができる。

以上に、この発明の実施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、上記実施形態では、導電板５の第１外部端子３ｄへの固定方法として、取付孔３ｆに凸部５ａをカシメるカシメ固定を採用していたが、例えば取付孔３ｆや凸部５ａを設けず、第１外部端子３ｄと導電板５とを重ね合わせた状態で、柱状のパンチの先端を第１外部端子３ｄと導電板５とにめり込ませ、陥没させることでカシメ固定する方法を採っても良いし、いわゆるハトメ打ちやリベット打ちによる固定、スポット溶接、アーク溶接、ＹＡＧ溶接、ガス溶接、超音波溶接などの溶着、はんだ付けやロウ付けによる接着など種々の方法を採用することもできる。固定方法によっては、第１外部端子３ｄや導電板５自身、固定具などが板厚方向に突出する場合もあるが、固定は、コンデンサ素子２の電極２ａ、２ｂと対向しない位置で行われているため、コンデンサ素子２と第１電極板３の接続に支障をきたすことはない。固定箇所の数については３個所に限らず、第１外部端子３ｄの延設方向の長さに合わせて適宜変更可能であるが、少なくとも２箇所以上（接続孔３ｅ、５ｂを利用したボルト接合は固定箇所に含まれる）とすることが好ましい。なお、溶接の場合は、点による固定の他に、連続する線状の固定としても良い。また、第１外部端子３ｄの幅（延設方向と直交する方向の長さ）が広い場合は、幅方向に固定箇所を設けても良い。また、上記実施形態では、第１外部端子３ｄにのみ導電板５が取り付けられていたが、第２外部端子４ｄに取り付けても良い。また、電極板３、４や導電板５は、導電性を有するものであれば、金属に限らず、種々の材質のものを使用可能である。

１・・コンデンサ、２・・コンデンサ素子、２ａ・・第１電極、２ｂ・・第２電極、２ｃ・・第１リード線、２ｄ・・第２リード線、３・・第１電極板、３ａ・・本体、３ｂ・・挿通孔、３ｃ・・窓部、３ｄ・・第１外部端子、３ｅ・・接続孔、３ｆ・・取付孔、３Ｈ・・水平部、３Ｖ・・垂直部、４・・第２電極板、４ａ・・本体、４ｂ・・挿通孔、４ｃ・・窓部、４ｄ・・第２外部端子、４ｅ・・接続孔、４Ｈ・・水平部、４Ｖ・・垂直部、５・・導電板、５ａ・・凸部、５ｂ・・接続孔、６・・ケース、６ａ・・開口、７・・樹脂

Claims

コンデンサ素子（２）と、このコンデンサ素子（２）の電極面に対してリード線を介して垂直方向に接続された電極板（３）と、コンデンサ素子（２）及び電極板（３）とを収容するケース（６）と、ケース（６）内に充填される樹脂（７）とを備え、
電極板（３）は、ケース（６）外に延出される外部端子（３ｄ）を有し、
外部端子（３ｄ）に導電板（５）が重ね合わせられ、一つの外部端子（３ｄ）と導電板（５）とがケース外において２箇所以上で固定されていることを特徴とするコンデンサ。