JP6964336B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

この発明は、コンデンサ素子と電極板とをケースに収容し樹脂を充填したコンデンサに関する。

電極板をコンデンサ素子に重ねるようにして配置するとともに、これらコンデンサ素子と電極板とをケースに収容し樹脂を充填してなるコンデンサは、例えば特許文献１に示すように、従来から知られている。

特開２０１７−１９５２８５号公報

ところで、電極板を直接冷却すれば電流容量を大きく引き上げることができる。そのため、例えば大きなリップル電流が加わるＤＣリンクキャパシタとして使用することも可能となる。

しかし、特許文献１に示すような構成のコンデンサの場合、電極板の大部分が樹脂に埋没しているため、電極板を効率良く冷却することが困難である。

そこで本発明は、電極板を効率良く冷却することができる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をケース５に収容し樹脂６を充填したコンデンサであって、該コンデンサが、コンデンサ素子２と接続される電極板３を有し、この電極板３が、コンデンサ素子２を上から覆う基板部３ａと、コンデンサ素子２と当接し、基板部３ａをコンデンサ素子２から浮かせる脚部３ｂとを備え、基板部３ａの少なくとも上面が樹脂６外に露出していることを特徴としている。

また、脚部３ｂが、基板部３ａに設けられた開口３ｄ及び／又は切欠き３ｅの縁から延設されていることが好ましい。

本発明のコンデンサは、脚部によって基板部の少なくとも上面が樹脂外に露出しているため、電極板を効率良く冷却することができる。

開口や切欠きの縁から脚部を延設すれば、基板部の外周の縁にだけ脚部を設ける場合に比べて、基板部を安定して浮かせる（支持する）ことができ、面積の広い基板部を採用することができる。

この発明の一実施形態に係るコンデンサを示す分解斜視図である。 同じくそのコンデンサの斜視図である。 同じくそのコンデンサの端面図である。 この発明の異なる実施形態に係るコンデンサの端面図である。 切欠きを設けた電極板を示す斜視図である。

次に、この発明のコンデンサ１の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明のコンデンサ１は、図１〜図３に示すように、複数のコンデンサ素子２と、これら複数のコンデンサ素子２を共通接続する一対の電極板３、４と、コンデンサ素子２を収容するケース５と、ケース５内に充填され、コンデンサ素子２を封止する樹脂６とを備えている。なお、以下、各構成部品について説明していくが、説明における「上下」の概念は、製造時、より具体的には樹脂充填時におけるものであって、必ずしも使用時の上下を規定するものではない。

コンデンサ素子２は、例えば絶縁性のフィルムの表面に金属を蒸着し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１に示すように、軸方向両端面に金属を溶射してなる電極部２ａ、２ｂがそれぞれ形成されている。このコンデンサ素子２は、軸方向から見ると扁平状、具体的には略トラック状（２本の平行線とその両端を半円でつないだ形状）であり、軸方向外周に平坦部２ｃと曲面部２ｄとを有している。

上記構成のコンデンサ素子２は、電極部２ａ、２ｂを上下方向に向けた状態で複数並べられている。具体的には、平坦部２ｃ、２ｃ同士を互いに対向させるようにして複数（３個）のコンデンサ素子２が並べられることでコンデンサ素子列が形成されているとともに、曲面部２ｄ、２ｄ同士を互いに対向させるようにして複数（３個）のコンデンサ素子列が並べられることでコンデンサ素子群が形成されている。

正負一対の電極板３、４は、例えば銅板やアルミニウム板等の導電性の板材（金属板）からなり、コンデンサ素子群を上下方向から挟むようにして配置されている。なお、以下、コンデンサ素子群の上側に位置する電極板を第１電極板３と称し、コンデンサ素子群の下側に位置する電極板を第２電極板４と称す。

第１電極板３は、平面視、コンデンサ素子群を構成するコンデンサ素子２の全ての電極部２ａと対向することができる大きさを有している。この第１電極板３は、基板部３ａと、コンデンサ素子２と接続するための素子接続部３ｂと、コンデンサ素子２と外部機器（図示せず）とを接続するための外部接続部３ｃとを備えている。

基板部３ａは平面視略矩形状であって、基板部３ａ単体で、平面視、コンデンサ素子群を構成するコンデンサ素子２の全ての電極部２ａと対向することができる大きさを有している。但し、素子接続部３ｂと合わせて全ての電極部２ａと対向できれば良い。この基板部３ａには、コンデンサ素子２の電極部２ａと対向する位置に開口３ｄが設けられている。具体的には、コンデンサ素子群を構成する９個のコンデンサ素子２のうち、６個のコンデンサ素子２の電極板と対向する位置に開口３ｄが設けられている。

基板部３ａからは下方に向かって素子接続部３ｂが延設されている。具体的には、開口３ｄの縁から６個、コンデンサ素子２の電極部２ａと対向する基板部３ａの縁から３個それぞれ延設されている。この素子接続部３ｂは、図３に示すように、基板部３ａに対して略直交する垂直部３ｂ１と、垂直部３ｂ１の下端から水平方向に延設された水平部３ｂ２とを備えている。水平部３ｂ２は、コンデンサ素子２の電極部２ａとの接続に供される部分であって、はんだ付け等がし易いよう、舌状の小片３ｂ３が２つ設けられている（図１参照）。

ところで、図３に示すように、基板部３ａの上面から素子接続部３ｂの下端にかけての垂直方向の長さＬ１は、コンデンサ素子２を覆う樹脂６の厚み（耐湿性を確保するために必要な樹脂厚）ｔ１よりも長い。そのため、コンデンサ素子２上に第１電極板３を載置すれば、少なくとも基板部３ａの上面は樹脂６外に露出することになる。すなわち素子接続部３ｂが、基板部３ａをコンデンサ素子２から浮かせる「脚部」として機能する。

外部接続部３ｃは、基板部３ａの、素子接続部３ｂが延設されている縁の反対側の縁から上方に向かって延設されている。なお、図１においては単なる平板状であるが、外部機器との接続を容易にするため、接続孔や接続片などを適宜設けても良い。

第２電極板４についても、平面視、コンデンサ素子群を構成するコンデンサ素子２の全ての電極部２ｂと対向することができる大きさを有している。また、第１電極板３と同様に、基板部４ａと、コンデンサ素子２と接続するための素子接続部４ｂと、コンデンサ素子２と外部機器（図示せず）とを接続するための外部接続部４ｃとを備えている。素子接続部４ｂが垂直部を有していない点及び外部接続部４ｃの垂直方向の長さが長い点で第１電極板３と相違しているが、その他の構成については第１電極板３と略同様の構成であることから、同添え字を付し、詳細な説明は省略する。

上記構成の電極板３、４は、１枚の金属板に対して適宜、打ち抜き加工や折り曲げ加工を施すことにより製造される。例えば、第１電極板３では、基板部３ａに開口３ｄを設ける際に、素子接続部３ｂとなる部分を残しておき、この残した部分を下方に向かって折り曲げることで素子接続部３ｂを形成している。但し、各部位を別々に製造し、それらを溶接等で一体化させても良い。例えば、素子接続部３ｂを硬質のリード線で作成しても良い。

ケース５は中空直方体状であって、平面視矩形状のケース底部５ａと、このケース底部５ａの四辺からそれぞれ立設されたケース側壁部５ｂとから構成されている。なお、ケース底部５ａと対向する面（上面側）には開口部５ｃが設けられている。このようなケース５は、例えば合成樹脂を一体成型することで製造される。ただ、金属板を加工して製造しても良い。ケース５内に充填される樹脂６は、例えばエポキシ樹脂である。ただ、これに限らず、ウレタン樹脂等、公知の種々の樹脂を使用しても良い。

次に、コンデンサ１の製造方法について説明する。まず、上記の通り、コンデンサ素子２を複数並べて、コンデンサ素子群を構成する。

次に、各電極板３、４とコンデンサ素子２とを接続する。この際、素子接続部３ｂが下になるようにして、第１電極板３をコンデンサ素子群の上側に配置し、第１電極板３の素子接続部３ｂとコンデンサ素子２の上側の電極部２ａとをはんだ付け等で接続する。また、外部接続部４ｃが上になるように、第２電極板４をコンデンサ素子群の下側に配置し、第２電極板４の素子接続部４ｂとコンデンサ素子２の下側の電極部２ｂとをはんだ付け等で接続する。

そして、一体となったコンデンサ素子２と電極板とをケース５内に収容する。この際、コンデンサ素子２の一方の電極部２ａと第１電極板３とがケース開口部５ｃ側に位置し、コンデンサ素子２の他方の電極部２ｂと第２電極板４とがケース底部５ａ側に位置するようにする。外部接続部３ｃ、４ｃについては、いずれもケース開口部５ｃからケース５外へと延出させる。そして、ケース５内に樹脂６を充填することでコンデンサ１の製造を完了する。樹脂６は、図２や図３に示すように、コンデンサ素子２や第２電極板４の大部分（外部接続部４ｃの上端側を除く部分）を埋没させる。一方で、第１電極板３は、素子接続部３ｂによって基板部３ａが浮かされているため、素子接続部３ｂの下端側を除いて樹脂６外に露出する。

このように、本発明のコンデンサ１では、第１電極板３の大部分を占める基板部３ａが樹脂６外に露出しているため、第１電極板３を効率良く冷却することができる。なお、冷却の方法としては、空冷の他、基板部３ａにヒートシンク等の冷却体を当接させるようにしても良い。

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、第１電極板３の基板部３ａ全体が樹脂６外に露出しており、基板部３ａの下面と樹脂面との間に隙間が形成されていた（図３参照）が、図４に示すように、基板部３ａの上面のみを樹脂６外に露出させ、下面を樹脂６に埋没させても良い。すなわち、基板部３ａの下面と樹脂面との間に隙間を形成しなくても良い。第１電極板３の発熱が大きい場合には、コンデンサ素子２側への伝熱を避けるために、図３の形態を採用することが好ましい。一方で、コンデンサ素子２の発熱を、第１電極板３を介して外部に放出させたい場合には、基板部３ａ側への伝熱を促進する上で、図４の形態を採用することが好ましい。

また、第１電極板３の基板部３ａに開口３ｄを設け、開口３ｄの縁から素子接続部３ｂを延設していたが、図５に示すように、開口３ｄの代わりに、または開口３ｄとともに略コ字状や略Ｕ字状などの切欠き３ｅを設け、切欠き３ｅの縁から素子接続部３ｂを延設しても良い。

また、上記実施形態では、素子接続部３ｂが脚部を兼ねていたが、素子接続部と脚部とを別々に設けても良い。例えば、コンデンサ素子２の電極部２ａ，２ｂが上下方向ではなく、横方向に向いている場合、コンデンサ素子２の上（平坦部２ｃや曲面部２ｄ）に脚部を当接させて基板部３ａを樹脂６外に浮かせつつ、リード線などを用いて、コンデンサ素子２と第１電極板３とを接続するようにしても良い。なお、脚部は、少なくとも３個設けることが好ましい。これにより、コンデンサ素子２上に第１電極板３を安定して載置することができる。

第２電極板４については、必ずしも設ける必要は無く、リード線などで代用しても良い。コンデンサ素子群におけるコンデンサ素子２の数については適宜変更可能である。また、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、セラミックコンデンサなど種々のコンデンサ素子２を用いても良い。形状についても、円柱状や角柱状など種々の形状を採用し得る。

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２ａ、２ｂ 電極部
２ｃ 平坦部
２ｄ 曲面部
３ 第１電極板
３ａ 基板部
３ｂ 素子接続部（脚部）
３ｂ１ 垂直部
３ｂ２ 水平部
３ｂ３ 小片
３ｃ 外部接続部
３ｄ 開口
３ｅ 切欠き
４ 第２電極板
４ａ 基板部
４ｂ 素子接続部
４ｃ 外部接続部
４ｄ 開口
５ ケース
５ａ ケース底部
５ｂ ケース側壁部
５ｃ 開口部
６ 充填樹脂
Ｌ１ 第１電極板の基板部の上面から素子接続部の下端までの長さ
ｔ１ 樹脂厚

Claims (2)

1. 電極部（２ａ、２ｂ）を上下方向に向けた状態でコンデンサ素子（２）をケース（５）に収容し樹脂（６）を充填したコンデンサであって、
   該コンデンサが、コンデンサ素子（２）の上側の電極部（２ａ）と接続される第１電極板（３）と、コンデンサ素子（２）の下側の電極部（２ｂ）と接続される第２電極板（４）とを有し、
   第２電極板（４）が、コンデンサ素子（２）の下側に配置される基板部（４ａ）と、コンデンサ素子（２）の下側の電極部（２ｂ）と接続する素子接続部（４ｂ）とを備え、
   第１電極板（３）が、コンデンサ素子（２）を上から覆う基板部（３ａ）と、基板部（３ａ）から下方に向かって延設されてコンデンサ素子（２）の上側の電極部（２ａ）と当接、接続し、基板部（３ａ）をコンデンサ素子（２）から浮かせる脚部（３ｂ）とを備え、
   脚部（３ｂ）が、垂直部（３ｂ１）と、垂直部（３ｂ１）の下端から延設されて、上側の電極部（２ａ）と当接する水平部（３ｂ２）とを備え、
   第１電極板（３）の基板部（３ａ）の少なくとも上面が樹脂（６）外に露出していることを特徴とするコンデンサ。
2. 脚部（３ｂ）が、第１電極板（３）の基板部（３ａ）に設けられた開口（３ｄ）及び／又は切欠き（３ｅ）の縁から延設されている、請求項１記載のコンデンサ。

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