JP7365948B2 - コンデンサのバスバー構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサ素子と、基端部でコンデンサ素子に接続される板状の第１および第２のバスバーと、これら両バスバー間に介在される絶縁体と、前記コンデンサ素子の全体と前記基端部を含む前記一対のバスバーの一部を覆うモールド樹脂とを有し、両バスバーが対向配置される一対の対向板部どうし間に前記絶縁体が介在されたコンデンサのバスバー構造に関する。

Ｐ極（陽極）とＮ極（陰極）の一対のバスバーは導電性金属の薄板からなるもので、低インダクタンス化および小型化の観点から近時では一対のバスバーの対向板部どうしが近接して配置される傾向にある。両対向板部の遊端側のＰ極・Ｎ極一対の外部接続端子部は外部の電気機器からのケーブル接続端子に対して機械的かつ電気的に接合されるが、これら対向板部どうしは確実に絶縁されていなければならない。そこで、一対の対向板部どうし間に絶縁部材を挟み込んでいるが、絶縁破壊を防止する観点から沿面距離を充分に確保しておく必要性がある。

しかし、ケーブル接続端子に接合される外部接続端子部はバスバーのモールド樹脂への埋め込み基部の位置からかなり離れており、接合作業などに際して外力が作用したときに受けるモーメントが大きい。しかも、バスバーは相当に薄い板状体である。

そのため、導電性金属の薄板からなるバスバーは、板面に垂直な方向で反り、曲がりなどの変形を受けやすい。

従来、一対のバスバーおよび絶縁板との間の位置精度を確保するために、絶縁板の表裏両面に設けた凸部（突起部）を一対の対向板部の穴部の各々に差し込んで、これら３部品を位置決めする技術が知られている。

絶縁部材として絶縁紙や絶縁シートを用いたものがある（特許文献１、２参照）。これら特許文献１、２には、一対のバスバーのうちいずれか一方の極性を担うバスバーに絶縁紙を巻き付けたバスバー間の絶縁構造が開示されている

特開２００８－２８８２４２号公報（特許第４９４６６１８号） 特開２０１０－２２５９７０号公報（特許第５２３９９８９号）

しかし、絶縁紙や絶縁シートはごく薄くて柔らかく形が変わりやすいものであるため、取り扱いが非常に難しい。絶縁紙（絶縁シート）を対向板部の外周に沿わせて貼り付ける作業は作業員の手の指先作業によるが、所定の相対位置関係で貼り付けることは相当に難しいものである。貼り付け作業においては、絶縁紙（絶縁シート）に皺が寄ったり、たるみが出たり、波打ちしたり、歪みが生じたり、平行性が狂ったり、所定のポイントからずれたりと、取り扱いに難渋することがしばしばである。

その結果、相対位置精度や寸法精度が悪いと、一対の対向板部間に所定の沿面距離が確保できず、絶縁破壊の恐れを招いたり、所望の低インダクタンスを得られなくなったりする。

高い位置精度、寸法精度を確保するには、熟練者による慎重な作業が要求されるが、それには作業効率や生産コスト上の問題が生じる。

加えて、絶縁紙（絶縁シート）は薄く柔らかくて保形性に劣り、一対の対向板部からなる近接部の耐応力強度の増強にはほとんど寄与しない。そのため、経年的な継続使用によって近接部に変形・劣化が発生し、コンデンサの故障を招く恐れもある。

本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、低インダクタンス化の要件として、対向板部と絶縁体との相対位置関係、位置精度、寸法精度を高精度化して近接部の耐応力強度を向上し、併せて、生産性の向上と生産コストの低減とを図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。

本発明によるコンデンサのバスバー構造は、
軸方向両端に異極一対の電極を有するコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子の前記各電極に接続される基端部を延出して前記コンデンサ素子の上側面に沿って配設される側面板部、前記側面板部から立ち上げ状態で延出される対向板部、および前記対向板部から延出される外部接続端子部をそれぞれ有する板状の第１および第２のバスバーと、
前記両バスバーにおける一対の対向板部どうしが互いに近接して対向する状態で、両対向板部どうし間に介在される絶縁体と、
前記コンデンサ素子の全体と前記一対のバスバーにおける基端部および側面板部を覆うモールド樹脂とを有するコンデンサのバスバー構造であって、
前記絶縁体は、前記一対のバスバーのうち一方のバスバーに対してのみ一体化されていて、その一体化は、前記一方のバスバーにおける対向板部をインサート部品として前記絶縁体のもとになる樹脂材料を充填するインサート成形で構成され、
前記インサート成形の樹脂材料が、前記一方の対向板部の他方のバスバーの対向板部に面していない表面側から裏面側に回り込む状態で、前記一方の対向板部を全体的に包み込むように囲繞し、
前記一方の対向板部から延出される前記外部接続端子部は前記絶縁体の端部から上方に突出し、
前記一対のバスバーのうち他方のバスバーにおける対向板部は一方の対向板部に面する対向面が前記絶縁体の前記裏面側に当接していることを特徴とする。

本発明の上記の構成によれば、次のような作用が発揮される。

モールド樹脂からなる絶縁体は絶縁紙や絶縁シートに比べて充分強い硬さを有し、良好な保形性があって変形しにくいものである。絶縁体を一方のバスバーにおける対向板部に一体化するのに、人手作業による必要はなく、インサート成形によって実現するものであるので、対向板部と絶縁体との相対位置関係、位置精度、寸法精度は所期通りの正確なものとなる。

絶縁体に他方の対向板部の一方の対向板部に面する対向面を当接させる構成は、エレメントの組み付けの際にその当接の前段階で、絶縁体に絶縁不良の原因となる充填樹脂のボイドや欠損が存在していないか、チェックを容易に行える。

そして、樹脂材料を起源とする絶縁体は保形性が高いので、その絶縁体と一方の対向板部とが一体となったエレメントについて取り扱い性がすぐれたものになる。また、インサート成形によって作製することができるので、作業員の指先作業に比べて生産性が非常にすぐれ、生産コストの抑制に有利である。もちろん、絶縁紙（絶縁シート）の場合のような皺、たるみ、波打ち、歪み、ずれなどの支障については、これを生じさせないですむ。

上記構成の本発明のコンデンサのバスバー構造には、次のようないくつかの好ましい態様ないし変化・変形の態様がある。

〔１〕前記絶縁体は、前記一方の対向板部の裏面側に位置して前記他方の対向板部との間に介在された絶縁実効部分と、前記一方の対向板部の表面側に位置する補強部分と、前記絶縁実効部分と前記補強部分とを一体的につなぐ繋ぎ部分とから構成され、
前記絶縁体において前記絶縁実効部分、補強部分および繋ぎ部分の下端近傍領域は、前記モールド樹脂の内部に埋入されていること。

この構成によれば、一方の対向板部の裏面側にくる絶縁実効部分に対して対向板部の表面側の補強部分が繋ぎ部分を介して一連一体につながっており、しかも、繋ぎ部分の一部は絶縁実効部分と補強部分とをつないでいる。加えて、一対のバスバーにおける基端部および側面板部を覆うモールド樹脂に対して、絶縁実効部分、補強部分および繋ぎ部分の下端近傍領域を埋入させている。したがって、両対向板部どうしの位置決めのみならず各対向板部と絶縁体との位置決めをも所期通り高精度に実現でき、しかも両対向板部の根元部に対する取り付けの固定強度を充分高いものにすることができる。その結果として、近接部の耐応力強度を向上させ、経年的な継続使用によっても近接部の変形・劣化ひいてはコンデンサの故障を防止する上で大いに有効性が発揮される。

〔２〕前記繋ぎ部分は、前記一方の対向板部の上側方のエッジ部、左右両側方のエッジ部および前記一方の対向板部から側面板部に連続する屈曲部を覆っていること。これによれば、絶縁実効部分、補強部分および繋ぎ部分からなる絶縁体の全体的な強度を充分に高いものにすることができる。

〔３〕前記繋ぎ部分は、その底面が前記コンデンサ素子の上側面に当接して支持されていること。これによれば、絶縁体における繋ぎ部分をコンデンサ素子の上側面に支持させることにより、両対向板部の姿勢安定性をより確実なものにすることができる。

〔４〕前記繋ぎ部分は、前記他方のバスバーにおける側面板部の下面を支持する水平支持部を有していること。これによれば、他方のバスバーの姿勢安定性についても、より確実なものにすることができる。

〔５〕前記繋ぎ部分は、前記他方の対向板部の相対変位を規制する係止部を有していること。この場合も、他方のバスバーの姿勢安定性をより確実なものにすることができる。

本発明によれば、低インダクタンス化にとって重要な要件として、絶縁体における欠損（ボイドなど）のチェックを容易化するとともに、対向板部と絶縁体との相対位置関係、位置精度、寸法精度について信頼性を向上し、近接部の耐応力強度を向上し、併せて、生産性の向上と生産コストの低減とを図ることができる。

本発明の実施例におけるコンデンサの主要部の構成を示す斜視図 本発明の実施例におけるコンデンサ素子と第２のバスバーを示す斜視図 本発明の実施例における絶縁体付きの第１のバスバーの側面視断面図 本発明の実施例における絶縁体付きの第１のバスバーの正面視断面図（ａ）と第２のバスバーの正面視断面図（ｂ） 本発明の実施例におけるアセンブリ（部品集合体）の側面視断面図 本発明の実施例におけるコンデンサの側面視断面図 本発明の別の実施例におけるコンデンサの側面視断面図 本発明のさらに別の実施例における第２の対向板部と絶縁体付きの第１の対向板部とを示す要部の斜視図

以下、上記構成の本発明のコンデンサのバスバー構造につき、その実施の形態を具体的な実施例のレベルで詳しく説明する。

図１～図６において、１はコンデンサ素子、１ａ，１ｂはコンデンサ素子１における異極一対の電極、２は第１のバスバー、３は第２のバスバー、２ｂ，３ｂは両バスバー２，３における側面板部、２ａ，３ａは接続用小突片、２ｃ，３ｃは対向板部、２ｄ，３ｄは外部接続端子部、４は絶縁体、４ａは絶縁体４における絶縁実効部分、４ｂは補強部分、４ｃは繋ぎ部分、５はモールド樹脂、６は外装ケースである。

金属化フィルムを主要素とするコンデンサ素子１は、その軸方向両端に異極一対の電極１ａ，１ｂを有している。コンデンサ素子１には薄い板状の導電体で構成された第１および第２の両バスバー２，３が電気的かつ機械的に接続されている。第１のバスバー２は接続用小突片２ａ、側面板部２ｂ、対向板部２ｃおよび外部接続端子部２ｄを有している。第２のバスバー３は接続用小突片３ａ、側面板部３ｂ、対向板部３ｃおよび外部接続端子部３ｄを有している。第１および第２の両バスバー２，３において、それぞれの側面板部２ｂ，３ｂはコンデンサ素子１の上側面１ｃに沿って配設される部分である。側面板部２ｂ，３ｂはコンデンサ素子１の上側面１ｃに平行（水平方向）に延設されることが好ましい。側面板部２ｂ，３ｂの始端側のエッジ部から鉛直方向下向きに折り曲げられて延出された接続用小突片２ａ，３ａがコンデンサ素子１の異極一対の各電極１ａ，１ｂにハンダ付けにより接続されている。両バスバー２，３において、側面板部２ｂ，３ｂから鉛直方向上向きに折り曲げた立ち上げ状態でそれぞれ対向板部２ｃ，３ｃが延出され、さらに対向板部２ｃ，３ｃそれぞれの上側方のエッジ部２ｃ₁ ，３ｃ₁ から外部接続端子部２ｄ，３ｄが上方に延出されている。第１のバスバー２と第２のバスバー３とは、外部接続端子部２ｄ，３ｄの位置を除いて対称的な形状を呈している。

互いに接近する状態でコンデンサ素子１の上側面１ｃに沿って配設された側面板部２ｂ，３ｂは、コンデンサ素子１の軸方向中央箇所から上方に向けて折れ曲がり一対の対向板部２ｃ，３ｃを形成している。両対向板部２ｃ，３ｃは互いに近接して平行な姿勢で対向している。そして、両対向板部２ｃ，３ｃどうし間の隙間に絶縁体４における絶縁実効部分４ａが介在している。

絶縁体４は、その絶縁実効部分４ａのほかに補強部分４ｂと繋ぎ部分４ｃとを一連一体の状態で備えており、これら３つの部分の協働によって第１のバスバー２（第１の対向板部２ｃの部分）に対して絶縁体４が一体化されている。

第１のバスバー２に対する絶縁体４の一体化は次のようにして行われる。すなわち、第１のバスバー２における対向板部２ｃをインサート部品として絶縁体４のもとになる樹脂材料を充填してインサート成形を行う。これによって絶縁体４が構成されるが、具体的には次のとおりである。

射出成形装置の金型のキャビティ内に第１のバスバー２における対向板部２ｃをセットし、型締めしたのちにキャビティ内に樹脂材料を注入充填し、インサート部品である対向板部２ｃの周りを樹脂材料で囲繞する。樹脂材料は対向板部２ｃの表面側（第２のバスバー３における対向板部３ｃに対向しない面）から裏面側に回り込み、かつ、その対向板部２ｃに連なる側面板部２ｂの上面側から下面側に回り込む状態で、対向板部２ｃを全体的に包み込む。

このようなインサート成形によって作製される樹脂材料からなる絶縁体４は、第１の対向板部２ｃの裏面側に位置して第２の対向板部３ｃとの間に介在されるべき絶縁実効部分４ａと、第１の対向板部２ｃの表面側に位置する補強部分４ｂと、絶縁実効部分４ａと補強部分４ｂとを一体的につなぐ繋ぎ部分４ｃとから構成されることになる。繋ぎ部分４ｃは第１の対向板部２ｃのエッジ部の全周を巡るものとなる。

絶縁体４における絶縁実効部分４ａは対向板部２ｃの裏面に密着し、補強部分４ｂは対向板部２ｃの表面に密着し、絶縁実効部分４ａと補強部分４ｂとをつなぐ繋ぎ部分４ｃは対向板部２ｃの上側方のエッジ部２ｃ₁ 、左右両側方のエッジ部２ｃ₂ ，２ｃ₃ および対向板部２ｃから側面板部２ｂに連続する部分の屈曲部２ｅを覆っている。

このように第１のバスバー２における対向板部２ｃにおいて、外部接続端子部２ｄの基部側部分および側面板部２ｂとの連接一部分を含めて対向板部２ｃのほぼ全体を、絶縁実効部分４ａ、補強部分４ｂおよび繋ぎ部分４ｃからなる絶縁体４によって囲み込んでいる。このようなインサート成形において充填樹脂が硬化したのちの絶縁体４は、従来例の場合の絶縁紙や絶縁シートと比べて比較にならないぐらい高い強度、保形性を充分に有している。絶縁体４は強い結合力で対向板部２ｃの全外周面に密着し、強力な接合力で一体化している。

なお、第１の対向板部２ｃの上側方のエッジ部２ｃ₁ から延出される外部接続端子部２ｄは絶縁体４の上側面４ｄから上方に突出している。

一対のバスバー２，３のうち第２のバスバー３における対向板部３ｃはその側面（板面）が絶縁体４の絶縁実効部分４ａの側面（板面）に当接している。

第１のバスバー２に絶縁体４が上記のように一体化されたエレメントと絶縁体を付設していない第２のバスバー３とコンデンサ素子１とを組み付ける際に、絶縁体４付きの第１のバスバー２の側面板部２ｂをコンデンサ素子１の上側面１ｃに載置し、接続用小突片２ａをコンデンサ素子１の電極１ａにはんだ付けする。次いで、第２のバスバー３の側面板部２ｂをコンデンサ素子１の上側面１ｃに載置しながら、その対向板部３ｃの対向面（板面）を第１の対向板部２ｃと一体の絶縁実効部分４ａの対向面（板面）に密着させる。この密着作業に際しては、絶縁実効部分４ａに絶縁不良の原因となる充填樹脂のボイドや欠損が存在していないか、容易にチェックすることができる。そして、接続用小突片３ａをコンデンサ素子１の電極１ｂにはんだ付けする。

次いで、絶縁体４付きの第１のバスバー２と第２のバスバー３とコンデンサ素子１との３つのエレメントが組付けられたアセンブリ（部品集合体）を外装ケース６の内部に収容し、モールド樹脂５によってモールド成形する。この場合に、モールド樹脂５はコンデンサ素子１の全体、両バスバー２，３における接続用小突片２ａ，３ａおよび側面板部２ｂ，３ｂの全体を被覆する状態とする。第１のバスバー２に一体化された絶縁体４について、側面板部２ｂの上面側から下面側に回り込む部分であって絶縁実効部分４ａ、補強部分４ｂおよび繋ぎ部分４ｃのコンデンサ素子１に近い下端近傍領域はモールド樹脂５の内部に埋入される。

上記のように構成されたコンデンサのバスバー構造においては、絶縁実効部分４ａ、補強部分４ｂおよび繋ぎ部分４ｃの相互に一連一体化された３要素からなっていて立体構造を有している絶縁体４は、第１のバスバー２における対向板部２ｃの外周面に対して、全周にわたって密着包囲している。繋ぎ部分４ｃは、第１の対向板部２ｃの上側方のエッジ部２ｃ₁ 、左右両側方のエッジ部２ｃ₂ ，２ｃ₃ および第１の対向板部２ｃから側面板部２ｂに連続する部分の屈曲部２ｅを覆っている。繋ぎ部分４ｃの一部は側面板部２ｂの上面側から下面側に回り込む状態で絶縁実効部分４ａと補強部分４ｂとをつないでおり、絶縁体４の全体的な強度を充分に高いものにしている。

繋ぎ部分４ｃは、その底面がコンデンサ素子１の上側面１ｃに当接して支持されていて、両対向板部２ｃ，３ｃの姿勢安定性をより確実なものにしている。

加えて、絶縁実効部分４ａ、補強部分４ｂおよび繋ぎ部分４ｃのコンデンサ素子１に近い下端近傍領域は、一対のバスバー２，３における側面板部２ｂ，３ｂを覆うモールド樹脂５に埋入している。

これらの構造の相乗の結果、両対向板部２ｃ，３ｃどうしの位置決めのみならず各対向板部２ｃ，３ｃと絶縁体４との位置決めをも所期通り高精度に実現することができる。併せて、コンデンサ素子１の全体を覆うモールド樹脂５に対して両対向板部２ｃ，３ｃの根元部の取り付けの固定強度を充分高いものにすることができる。ひいては、外部接続端子部２ｄ，３ｄおよび対向板部２ｃ，３ｃからなる近接部の耐応力強度を向上させ、経年的な継続使用によっても近接部の変形・劣化ひいてはコンデンサの故障が有効的に防止される。

エレメントの組み付け作業において、絶縁体４はモールド樹脂の硬化物からなるものであって従来例の場合の絶縁紙や絶縁シートに比べて充分強い硬さ、良好な保形性を有し、皺、たるみ、波打ち、歪み、ずれなどはその発生が防止される。立体構造を呈する絶縁体４を第１のバスバー２における対向板部２ｃに一体化するには、インサート成形によればよいのであって、従来例のように人手作業による必要はない。したがって、対向板部２ｃと絶縁体４との相対位置関係、位置精度、寸法精度は所期通りの正確なものとなる。また、生産性が非常にすぐれ、生産コストの抑制に有利である。

図７に示す別の実施例においては、絶縁体４における繋ぎ部分４ｃに、第２のバスバー３における側面板部３ｂの下面の全面を支持する側面支持部４ｅを連接しており、第２のバスバー３の姿勢安定性についても、より確実なものとなっている。

図８に示すさらに別の実施例においては、絶縁体４における繋ぎ部分４ｃに、第２の対向板部３ｃの相対変位を規制する係止部４ｆを連接している。係止部４ｆは、第２のバスバー３における対向板部３ｃの左右のエッジ部３ｃ₂ ，３ｃ₃ を係合して、板面から離れる方向の変位を規制する一対のレール部４ｆ₁ ，４ｆ₁ で構成されている。この構成によれば、第２のバスバー３の姿勢安定性をより確実なものにすることができる。

本発明は、コンデンサのバスバー構造に関し、低インダクタンス化の要件として、対向板部と絶縁体との相対位置関係、位置精度、寸法精度を高精度化して近接部の耐応力強度を向上し、併せて、生産性の向上と生産コストの低減とを図る技術として有用である。

１ コンデンサ素子
１ａ，１ｂ 電極
１ｃ コンデンサ素子の上側面
２ 第１のバスバー
３ 第２のバスバー
２ａ，３ａ 接続用小突片（基端部）
２ｂ，３ｂ 側面板部
２ｃ，３ｃ 対向板部
２ｃ₁ 対向板部の上側方のエッジ部
２ｄ，３ｄ 外部接続端子部
２ｅ 屈曲部
４ 絶縁体
４ａ 絶縁実効部分
４ｂ 補強部分
４ｃ 繋ぎ部分
４ｄ 上側面
４ｅ 側面支持部
４ｆ 係止部
５ モールド樹脂

Claims (6)

1. 軸方向両端に異極一対の電極を有するコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子の前記各電極に接続される基端部を延出して前記コンデンサ素子の側面に沿って配設される側面板部、前記側面板部から立ち上げ状態で延出される対向板部、および前記対向板部から延出される外部接続端子部をそれぞれ有する板状の第１および第２のバスバーと、
   前記両バスバーにおける一対の対向板部どうしが互いに近接して対向する状態で、両対向板部どうし間に介在される絶縁体と、
   前記コンデンサ素子の全体と前記一対のバスバーにおける基端部および側面板部を覆うモールド樹脂とを有するコンデンサのバスバー構造であって、
   前記絶縁体は、前記一対のバスバーのうち一方のバスバーに対してのみ一体化されていて、その一体化は、前記一方のバスバーにおける対向板部をインサート部品として前記絶縁体のもとになる樹脂材料を充填するインサート成形で構成され、
   前記インサート成形の樹脂材料が、前記一方の対向板部の他方のバスバーの対向板部に面していない表面側から裏面側に回り込む状態で、前記一方の対向板部を全体的に包み込むように囲繞し、
   前記一方の対向板部から延出される前記外部接続端子部は前記絶縁体の端部から上方に突出し、
   前記一対のバスバーのうち他方のバスバーにおける対向板部は一方のバスバーに面する対向面が前記絶縁体の前記裏面側に当接していることを特徴とするコンデンサのバスバー構造。
2. 前記絶縁体は、前記一方の対向板部の裏面側に位置して前記他方の対向板部との間に介在された絶縁実効部分と、前記一方の対向板部の表面側に位置する補強部分と、前記絶縁実効部分と前記補強部分とを一体的につなぐ繋ぎ部分とから構成され、
   前記絶縁体において前記絶縁実効部分、補強部分および繋ぎ部分の前記コンデンサ素子に近い下端近傍領域は、前記モールド樹脂の内部に埋入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のバスバー構造。
3. 前記繋ぎ部分は、前記一方の対向板部の上側方のエッジ部、左右両側方のエッジ部および前記一方の対向板部から側面板部に連続する屈曲部を覆っている請求項２に記載のコンデンサのバスバー構造。
4. 前記繋ぎ部分は、その底面が前記コンデンサ素子の上側面に当接して支持されている請求項２または請求項３に記載のコンデンサのバスバー構造。
5. 前記繋ぎ部分は、前記他方のバスバーにおける側面板部の下面を支持する水平支持部を有している請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載のコンデンサのバスバー構造。
6. 前記繋ぎ部分は、前記他方の対向板部の相対変位を規制する係止部を有している請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載のコンデンサのバスバー構造。

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