JPH04287906A - 延長箔型コンデンサとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は面が向い合って重なるよ
うに巻かれて誘電体フィルムで隔てられた２枚の金属箔
よりなるロールを複数個並置して構成したスタックを有
する型の電力コンデンサに関する。本発明は特にこの型
のコンデンサであって、各ロールの一方の箔シートがロ
ールの一端で誘電体フィルムを超えて伸び、他方の箔シ
ートがロールの他端で誘電体フィルムを超えて伸びるコ
ンデンサに関するものである。このようなコンデンサは
時に延長箔型コンデンサと呼ばれる。本発明はこのよう
なコンデンサの製造方法にも関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多重ロール、延長箔型コンデンサでは、
各ロールの各端の箔延長部の間に電気接続部を設けるの
が普通である。また、スタック内の互いに隣接したロー
ルのうちのいくつかのロールの箔延長部相互の間に、ま
た付加的にコンデンサ端子とスタックの各端の箔延長部
の幾つかとの間に適当な電気接続部を設けることもまた
通常行われている。このような接続部を含む延長箔型コ
ンデンサの例が米国特許第４，６３３，３６９号および
米国特許第４，４６７，３９７号に示されている。前者
の特許には箔延長部相互の間で接続を行うための機械的
クリップの使用が開示されており、クリップの表面には
歯が設けられており、クリップが箔延長部のへりのまわ
りに圧迫したとき歯は箔延長部に入り込む。この手法の
欠点はこれらの機械的クリップが比較的高価であるとい
うことである。この手法のもう一つの欠点は、結果とし
て得られる接合部は箔延長部相互の間に冶金結合を生じ
ないので、表面の酸化によって接合部が損傷しやすくな
るということである。

【０００３】上記の後者の特許には箔延長部を接続する
ためのはんだ付けプロセスの一部として箔延長部のへり
に沿って溶着金属を使用することが開示されている。は
んだ付けの欠点は熱と溶融金属を使用することであり、
これらは注意深く制御しないと箔シート相互の間の密接
した絶縁フィルムが損傷することがある。更に、通常は
アルミニウムである箔は、通常アルミニウム上に存在す
る粘着力の強い酸化物コーティングのためはんだと接合
しにくく、したがって高価で手間のかかるはんだ付け手
順、例えばスクラブ（ｓｃｒｕｂ）はんだ付けに頼らざ
るを得なくなる。

【０００４】

【発明の目的】本発明の一つの目的は延長箔型電力コン
デンサの箔ロールの一端の箔延長部相互の間に、製造が
比較的安価で箔延長部相互の間に冶金結合が得られる高
品質の電気接続部を設けることである。

【０００５】もう一つの目的は溶融金属や大量の熱を用
いることなく生じ得る上記目的に述べた性質の接続部を
箔延長部相互の間に設けることである。

【０００６】もう一つの目的は並置された箔延長部相互
の間の冶金結合によって多数の箔延長部を一緒に接合し
た箔延長部接合部を延長箔型コンデンサの中に設けるこ
とである。

【０００７】もう一つの目的は箔延長部相互の間に高品
質の冶金結合を生じ、かつ隣接した誘電体フィルムを損
傷する恐れのある熱や溶融金属を伴わない接続部を、箔
延長部相互の間に作る方法を提供することである。

【０００８】もう一つの目的は製造が安価で、箔延長部
相互の間の冶金結合を特徴とする、多数の箔延長部を一
緒に接合して単一の接合部を作る方法を提供することで
ある。

【０００９】

【発明の概要】本発明を一形式で実施する際、並置した
関係に積み重ねられた複数の平たくされた箔ロールを含
む延長箔型電力コンデンサが提供される。各箔ロールに
は、面が向い合って重なるように巻かれた２枚の箔シー
ト、およびこれらの箔シート相互の間に配置されて箔シ
ート相互を電気的に絶縁する誘電体フィルムが含まれて
いる。箔ロールの一端では、一方の箔シートは誘電体フ
ィルムと他方の箔シートの両方を越えて伸びることによ
り、ロールの上記一端に第一の箔延長部を形成する。箔
ロールの他端では、他方の箔シートは誘電体フィルムと
第一の箔シートの両方を越えて伸びることにより、ロー
ルの上記他端に第二の箔延長部を形成する。

【００１０】スタックの隣接した箔ロールは隣接したそ
れらの一端に相互に隣接して配置された第一の箔延長部
、および隣接したそれらの他端に相互に隣接して配置さ
れた第二の箔延長部をそなえている。隣接したロールの
上記の一端には、超音波溶接によって第一の延長部を一
緒に接合した第一の接合部、また他端には同様に第二の
箔延長部を一緒に接合した第二の接合がある。これらの
各接合部の中では、多数の重畳された箔延長部がサブス
タックとして配列され、並置された箔延長部相互の間の
冶金結合によって一緒に接合される。

【００１１】本発明をより良く理解し得るように、以下
、付図を参照して詳細な説明を行う。

【００１２】

【実施例の説明】図１に示すように、電力コンデンサ１
０は金属タンク１２を有している。金属タンク１２には
上面カバー１４が含まれており、これはタンク本体に密
閉されている。間隔を置いて配置された二つのブッシン
グ１６および１８がカバー１４を通って伸びる。ブッシ
ング１６には端子導体２０、および端子導体を取り囲み
、それを金属タンクから絶縁する管状の絶縁シェル２２
が含まれている。ブッシング１８には端子導体２４、お
よび導体２４を取り囲んでそれをタンクから絶縁する管
状シェル２６が含まれている。

【００１３】タンク１２の中にはコンデンサ素子３２の
スタック３０が入っている。以下に更に詳しく説明する
ように、コンデンサ素子３２は端導体２７および２８に
より端子導体２０および２４と電気的に直列に接続され
ている。スタックの圧迫はスタックの両端に配置された
一対の絶縁スペーサ３３によって制御される。各絶縁ス
ペーサはタンクの端壁とスタックの端との間に配置され
ている。スタック３０を支持し、それを金属タンクから
電気的に絶縁するために、付加的な絶縁支持手段（図示
しない）がタンクの中に設けられる。タンク１２には適
当な通常の液体誘電体３１が充たされている。液体誘電
体３１はスタック３０をおおい、通常の方法でスタック
内の固体絶縁体の含浸剤としての役目を果たす。

【００１４】各コンデンサ素子３２は一部を広げた状態
で図２に示す円筒形の包旋状に巻かれた箔ロールから作
られる。図示された箔ロール３２は２枚の金属箔のシー
ト３４および３６ならびに２枚の誘電体フィルムのシー
ト３８および４０が含まれている。これらのシートは、
２枚の金属箔がその間にある誘電体フィルムにより隔て
られて相互に電気的に絶縁されるように、面が向い合っ
て重なる関係に巻かれる。図３は図２の線３−３に沿っ
た断面図であり、これらのシートの２層を示している。 わかりやすくするため、シートは少し離して示してある
。箔シートとしてはアルミニウムが好ましく、誘電体フ
ィルムとしてはポリプロピレンが好ましい。両方ともこ
の用途では通常の材料である。

【００１５】更に図２および図３に示すように、箔シー
ト３４および３６は互いに横方向にずらされ、誘電体フ
ィルム３８および４０は互いに横方向にほぼ揃っている
。その結果、ロールの上端では一方の箔シート３４は誘
電体フィルムのシートの上側のへり４２および４４を超
えて上方に伸び、ロールの下端では他方の箔シート３６
は誘電体フィルムのシートの下側のへり４６および４８
を超えて下方に伸びる。前述したように、このような延
長された箔をそなえたコンデンサはしばしば延長箔型コ
ンデンサと呼ばれる。ロールの上部にある箔３４の延長
部は３４ｘと表され、ロールの下部にある箔３６の延長
部は３６ｘと表されている。

【００１６】各箔シート３４の下側へりは誘電体フィル
ムのシート３８および４０の下側へりに対して引っ込ん
でおり、他方の各箔シート３６の上側へりは誘電体フィ
ルムのシートの上側へりに対して引っ込んでいることが
わかる。この引っ込みによって、隣接した箔シート３４
と３６の間に余分の表面沿面距離が得られる。図を簡単
にするため、２枚の箔シートの間に誘電体フィルムのシ
ートが１枚しか示されていないが、箔相互間に付加的な
誘電体フィルムのシートを使用し得ることは勿論である
。ここで使っている「誘電体フィルム」という用語は１
枚以上の誘電体フィルムという意味が含まれている。

【００１７】図２の円筒形の箔ロール３２は適当な心棒
にシート３４、３６、３８および４０を所望の締め付け
度で巻き付けることにより通常の方法で形成される。次
に心棒が除去された後、円筒形の箔ロールが横方向に圧
迫されて図４に示すような平たくされた形状となる。同
じく平たくされた複数の箔ロールが同様に形成される。 次に、平たくされた箔ロールを横方向に揃えて並置する
ことにより、図１および５に示すように箔ロールのスタ
ックが形成される。このように積み重ねると、各ロール
の一端での箔電極３４の延長部３４ｘはすぐ隣のロール
の箔電極３４の対応する延長部３４ｘに隣接して配置さ
れる。同様に、各ロールの他端での箔電極３６の延長部
３６ｘはすぐ隣のロールの箔電極３６の対応する延長部
３６ｘに隣接して配置される。互いにすぐ隣にある２個
のロール一端の箔延長部がコンデンサ回路内で電気的に
一緒に接続されるべきである場合には、後述するように
これらの延長部の間で電気的接続が行われる。コンデン
サ回路の仕様によりこれらの延長部を直接接続しない場
合には、図１の５０のような適当な誘電体材料のシート
が２個の隣接したロールの隣接した延長部の間に配置さ
れる。

【００１８】図１の実施例では、これらコンデンサ素子
３２のスタック３０が誘電体材料のシート５０によって
二つのグループ５２および５４に分割される。誘電体シ
ート５０の左側のグループ内の４個のコンデンサ素子は
互いに並列接続され、誘電体シート５０の右側のグルー
プ内の３個のコンデンサ素子は互いに並列接続され、こ
の２個のグループは端子導体２０と２４との間に相互に
直列接続される。本発明はこの特定の並列ー直列組み合
わせに限定されるものでないことは理解されよう。この
組み合わせは本発明を適用し得る多数の回路組み合わせ
の一例に過ぎない。

【００１９】グループ５２の中のコンデンサ素子すなわ
ち箔ロール３２を並列に接続するため、グループ５２の
中の箔ロールの上部の箔延長部がすべて電気的に一緒に
接続され、グループ５２の中の箔ロールの下部の箔延長
部がすべて電気的に一緒に接続される。同様に他方のグ
ループ５４では、ロールの上部で箔延長部を相互接続し
、またロールの下部で箔延長部を相互接続することによ
り、箔ロールが並列にされる。スタックの下部で二つの
グループ５２および５４を直列に接続するため、２グル
ープの並置されたロールの箔延長部が６０で電気的に接
続され、スタックの上部ではこれらの２個の並置された
ロールは電気的スペーサ５０によって局部的に相互に絶
縁される。

【００２０】個々の箔ロールでは、ロールの各端での箔
延長部相互の間の接続によって、箔ロールを通る電流の
並列路が得られ、これにより箔ロールを通過するために
ほぼらせん形の経路を流れなければならない電流の部分
が小さくなる。

【００２１】上記の電気的接続を行うため、本発明では
超音波溶接装置によつて実行される超音波溶接プロセス
を用いる。その一形式が図６および図７に示されている
。図６に示すように、この超音波溶接装置にはアンビル
チップ（ａｎｖｉｌ　ｔｉｐ　）７５および溶接チップ
７６が含まれている。それらの特殊な設計により、アン
ビルチップ７５および溶接チップ７６は隣接したコンデ
ンサロールの平たくした中心に挿入して、接合すべき箔
延長部をそれらの間につかむことができる。図７に概略
図示された超音波溶接装置はウェッジリード（ｗｅｄｇ
ｅ−ｒｅｅｄ）型である。このような溶接装置には電気
エネルギーを機械的振動に変換するためトランスジュー
サ８０が含まれている。トランスジューサ８０は磁歪型
、圧電型のいずれであってもよい。適当な電源（図示し
ない）が６０Ｈｚの電力を高周波電力に変換する。溶接
中、高周波電力がトランスジューサ８０に与えられるこ
とにより、トランスジューサ８０は指定された周波数と
振幅で駆動される。

【００２２】トランスジューサ８０の出力は金属ウェッ
ジ構造８２によって溶接チップ７６に送られる。金属ウ
ェッジ構造８２の遠端８３は垂直方向に伸びる金属ロッ
ド８４に結合されている。金属ロッド８４はウェッジ構
造の遠端のぴったり合う開口を通って伸びる。ロッド８
４とウェッジ８２の開口の取り囲んでいる壁との間にろ
う付け接合を設けることにより、これらの部品８２と８
４との間に良好な機械的接続を得ることができる。ロッ
ド８４はその下端で溶接チップ７６に固定され、通常の
流体モータ８６により垂直に動くことができる。流体モ
ータ８６はロッド８４の上部に適当に結合されたピスト
ン８６Ａをそなえている。部品を一緒に溶接しなければ
ならないとき、それらはチップ７５と７６との間に配置
される。流体モータが始動されて、下向きに働く力Ｆ１
がロッド８４に印加される。これにより、部品がチップ
７５と７６との間で締められる。部品がこのように締め
られると、トランスジューサからの振動がウェッジ８２
を介してロッド構造８４に伝えられる。その結果、破線
８７で示すようにこのロッド構造はリード（ｒｅａｄ）
のように横方向に振動する。また、溶接チップ７６が横
方向、すなわち力Ｆ１が印加される方向に対してほぼ垂
直な水平方向に振動する。

【００２３】ウェッジ８２およびロッド８４はトランス
ジューサ８０と溶接チップ７６との間に結合系を構成す
る。結合系はトランスジューサが生じる振動エネルギー
の振幅を拡大し、このエネルギーを通常、音声周波数範
囲より上にある音波の形式で溶接チップに送る。

【００２４】図６に示すように、並置された箔ロールの
箔延長部を一緒に溶接すべきときは、二つのロールの平
たくした中心９３は少し開放され、溶接チップ７６およ
びアンビルチップ７５がこれらの平たくされた中心に挿
入される。したがって、箔延長部のサブスタック８９が
これらのチップの間に寄せ集められる。次に、ロッド構
造８４およびアンビルチップ７５に印加される逆向きに
働く力Ｆ１およびＦ２によって一緒に圧迫される。これ
により、箔延長部のサブスタックがアンビルチップと溶
接チップとの間で圧搾される。この圧搾動作が行われて
いる間、図７のトランスジューサ８０が付勢されること
により、超音波振動が溶接チップ７６、したがって箔延
長部のサブスタック８９に印加される。箔延長部相互の
間の境界面に平行な平面内で動作するこれらの振動によ
って、境界面にせん断動作が生じる。このせん断動作に
よって、境界面上に存在する酸化物等の汚染物が粉砕さ
れ、散乱されるので、境界面に裸の金属が露出される。 これが生じると、箔延長部をまとめる圧搾圧力によって
、接触している裸金属表面相互の間に固体結合が生じる
。このように溶接される境界面に生じる温度は箔のアル
ミニウムの融点をかなり下回るので、このような金属を
溶解させることなく結合を作ることができる。

【００２５】溶接している箔延長部に超音波振動を送る
のを助けるため、溶接チップ７６およびアンビルチップ
７５はともに、箔延長部と係合するそれぞれの表面の上
に、他方のチップに向かって突き出る多数の小さなほぼ
円錐形の歯（図示しない）が設けられている。チップが
一緒に箔延長部のサブスタックに押し当てられたとき、
これらの小さな歯は比較的軟らかなアルミニウム箔の最
も外側の層に沈下して最も外側の層を局部的に変形させ
る。したがって、続く溶接動作の間にこれらの最も外側
の層がチップに固定されるので、これらの最も外側の層
を通る振動の伝達が助けられる。本発明の方法を一形式
で実施する際、高さが約６ミルの歯を用いた。このよう
な歯はチップの表面を網状の浅い溝でぎざぎざにするこ
とによって形成される。この特定の実施例では、歯の先
端が約０．０２０インチだけ隔てられている。これらの
歯の存在は溶接後のチップと外側の箔延長部との間の残
留粘着力を小さくするのを助けるので、このようなとき
にチップをきれいに引っ込めることができる。成功裏に
用いられたチップ表面の他の構成によれば、高さが４ミ
ルで先端から先端までが０．０１５インチの歯と高さが
７．５ミルで先端から先端までが０．０２５インチの歯
である。これらの歯の構成は例として与えられたもので
あり、限定するものではない。

【００２６】図４、５、および６に示すように、各箔ロ
ールはその平たくした中心開口９３の両側に二つの壁９
０および９１を構成するものと考えることができる。各
壁では、図６の８９で示すようなサブスタックに存在す
る箔延長部３４ｘの殆どは、誘電体フィルムからロール
の外周ｏに向かって伸びていてロールの誘電体フィルム
とサブスタックとの間に位置する箔部分ｙをそなえてい
る。その結果、各ロールに対する接合部はロールの外周
の近くに配置されている。

【００２７】図６および７に示す超音波溶接装置は特殊
な溶接チップとアンビルチップを除けば通常の設計であ
る。（通常の溶接チップとアンビルチップをそなえた）
このような溶接機はウェッジリード型の超音波溶接機と
して米国ペンシルバニア州ウェストチェスター所在のソ
ノボンド・ウルトラソニクス（Ｓｏｎｏｂｏｎｄ　　Ｕ
ｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ）社から販売されている。

【００２８】上記の溶接を行うために用いることができ
るもう一つの形式の超音波溶接機は図８に図式的に示さ
れている横駆動の超音波溶接機である。この溶接機には
溶接チップ７６とアンビルチップ７５が含まれており、
それらの間に図６および７の実施例とほぼ同様に、溶接
すべき箔延長部がつかまれる。この溶接機にはトランス
ジューサ１００および結合系も含まれている。結合系に
はブロック１０２および溶接ホーン１０４が含まれてお
り、これらを介して振動エネルギーがトランスジューサ
から溶接チップ７６に伝えられる。ブロック１０２に固
定されたレバー１０６に締め付けモーメント１１０、１
１２を印加することにより、締め付け力Ｆ１が溶接チッ
プ７６に印加される。これが行われると、力Ｆ１および
アンビル７５を介して働く逆向きの力Ｆ２により箔延長
部が一緒に圧搾される。

【００２９】このように箔延長部が一緒に圧搾されると
き、トランスジューサ１００の付勢によって超音波振動
エネルギーが生じ、超音波振動エネルギーが結合系１０
２、１０４を介して溶接チップ７６に伝えられる。これ
により、超音波振動が箔延長部の境界面に平行な平面内
の箔延長部に印加される。これらの超音波振動と上記の
圧搾動作の組み合わせにより、箔境界面上の酸化物が粉
砕され、散乱されるので、図６および７を参照して説明
したのとほぼ同様にこれらの境界面に固体結合が生じる
。

【００３０】説明している型のコンデンサ、すなわち箔
電極相互の間に固体誘電体と液体含浸剤の組み合わせを
含むコンデンサの重要な要件は固体誘電体に完全に液体
を含浸させなければならないということである。コンデ
ンサロールの両端が箔延長部相互の間の端接続部によっ
て塞がれる場合、液体が箔間空間に入ることが妨げられ
ることにより、所望の完全な含浸が行われない。従来技
術のはんだ付けされた端コネクタが存在するとき、ロー
ルの両端が塞がれる範囲を減らすのは高電流に対して必
要な接触面積を与えるために両端の比較的大きな面積を
はんだでおおわなければならないという必要条件によっ
て制限される。例えば、米国特許第４，４６７，３９７
号では、はんだ付けされた端接続部が端表面の約３０か
ら５０パーセントをおおうように指定されている。本発
明によれば、端接続部の範囲をこれよりずっと小さいパ
ーセントに下げることができる。本発明の超音波溶接は
溶着接合部として小さな面積しか必要としないこのよう
な高品質、低抵抗の冶金結合を提供するからである。こ
の溶着接合部の面積を非常に小さく保つことにより、固
体誘電体は液体誘電体を一層受けることができ、充分に
含浸された状態に維持されやすい。

【００３１】超音波溶接は公知の金属接合プロセスであ
り、アルミニウムおよびアルミニウム箔を含む多数の材
料を接合するためにこれまで使用されてきたが、延長箔
型コンデンサの単一の箔ロールまたは一対の箔ロールの
端の多数の箔延長部を単一の接合部として相互接続する
ために従来、超音波溶接を使用した例を発明者は知らな
い。このような用途では、多数、通常は数百の重畳した
箔延長部、または層を単一の接合部に一緒に接合しなけ
ればならない。これは通常の超音波溶接の用途の環境と
は非常に異なる環境である。通常の超音波溶接の用途の
環境では、２層だけを接合すればよく、結合を行うため
超音波振動は唯一つの境界面に印加されるだけである。 この基本的な差異にも拘わらず、またいくつかの初期の
失敗にも拘わらず、発明者は超音波溶接が延長箔の接合
の用途に極めて適しており、実際これにより、存在する
多数の境界面の殆どで優れた冶金結合を生じることがで
きる。

【００３２】超音波溶接の間にこのような多重境界面接
合部が形成される正確なメカニズムはまだよくわかって
いないが、超音波振動が印加されたとき、溶接チップお
よびアンビルチップの近くの境界面がまず結合され、次
にこれらの境界面から接合部の内側に進んで、残りの境
界面が引き続いて一緒に結合される。このすべてが数分
の１秒で行われる。

【００３３】限定的なものではないが、一例として、境
界面で冶金結合された高品質の接合部を実現するため下
記の条件が使用されてた。

【００３４】溶接時間　　　　　　　　　　　　０．６
秒圧力　　　　　　　　　　　　　　４３００ｐｓｉ面
積　　　　　　　　　　　　　　（１／４）×（３／８
）インチ箔厚さ　　　　　　　　　　　　０．０００２
２インチ箔層数　　　　　　　　　　　　３００電力　
　　　　　　　　　　　　　１２００ワット周波数　　
　　　　　　　　　　２０，０００ヘルツこの例で使用
される超音波溶接装置は図７に示すウェッジリード型で
あった。箔ロールの円周方向に伸びる溶接部の寸法は３
／８インチであった。

【００３５】図１に示す端導体２７および２８は超音波
溶接によってコンデンサスタック３０にも接続されてい
る。どの導体も上記のように既に一緒に超音波溶接され
ている箔延長部３４ｘのサブスタックに接続される。更
に詳しく述べると、例えば導体２８の一端が図１の９５
で表された箔延長部のサブスタックに接触するように配
置され、この組み合わせは超音波振動が印加されている
間、超音波溶接機の溶接チップとアンビルチップとの間
で圧搾される。これにより、導体とサブスタックとの間
にこれら二つの部品の間の境界面で、良好な固体冶金結
合が生じる。本発明の一実施例では、スズめっきした銅
の導体２８が形成され、超音波溶接を使ってこのような
導体とアルミニウム箔のサブスタックとの間に充分な結
合が形成された。もう一つの実施例では、ニッケルめっ
きされた銅が形成され、更にもう一つの実施例ではアル
ミニウムの導体が形成される。

【００３６】本発明の一実施例では、図１３に示すよう
なＵ字形の形状の端導体２８が作られる。すぐ前の説明
で述べたようにして、Ｕ字形導体の各アーム２８ａ、２
８ｂが隣接したコンデンサスタックに超音波溶接され、
二つの並列接合部が得られる。これらを通って電流が導
体とコンデンサスタックとの間に流れることができる。 これらの接合部のどちらかに欠陥が生じると、他方を使
って導体２８とコンデンサスタックとの間に必要な電流
を流すことができる。

【００３７】図９は本発明の変形した一形式を示し、Ｕ
字形金属クリップ１２０を用いて、一緒に超音波溶接さ
れる箔延長部の各グループを取り巻く。これらのクリッ
プのうちの二つが図９に示されている。一方は箔ロール
の一方の壁の延長部を取り巻き、他方はこの箔ロールの
他方の壁の箔延長部を取り巻く。この型の接合を作る第
一のステップとして、各壁の箔延長部３４ｘが対応する
壁の厚さ寸法の中心に集められ、次にＵ字形クリップ１
２０のひとつがこれらの延長部の外側端にかぶされてサ
ブスタック８９を形成する。サブスタック８９にはクリ
ップの脚１２１と１２２、およびそれらの間にはさまれ
た箔延長部３４ｘが含まれている。次に、超音波溶接装
置のチップ７６および７５がこのサブスタックの両端に
配置され、図９に示すように力Ｆ１およびＦ２によって
一緒に圧搾する。上記と同様にして超音波振動が溶接チ
ップ７６に印加されることにより、サブスタック内の境
界面で超音波溶接が行われる。固体冶金結合が箔延長部
３４ｘ相互の間の境界面に、またクリップ１２１、１２
２と最も外側の箔延長部３４ｘとの間の境界面に作成さ
れる。

【００３８】図１０は図９のように構成されたロールを
含むコンデンサスタックの一部の端面図である。平たく
されたロールが図１−５の実施例のように並置関係で積
み重ねられる。隣接したロールの隣接した端相互の間の
電気接続はＵ字形クリップ１２０に適当に接合された１
３０のような適当な導電性セグメントを使うことによっ
て行われる。図１０で、これらの導電性セグメント１３
０はその脚がＵ字形クリップ１２０の脚にはんだ付けま
たは超音波溶接により接合されたＵ字形部材である。

【００３９】図１１は図１０のコンデンサスタックの概
略の側面図であり、その端部分は図１０の線１１−１１
に沿って見た断面図である。図１１は定位置のクリップ
１２０を示し、隣接した箔ロールは隣接したクリップ１
２０相互の間に接続された導電性セグメント１３０によ
って電気的に接続されている。

【００４０】Ｕ字形クリップ１２０を使用することには
、溶接動作にそなえて箔延長部をまとめて保持すること
が容易になるという利点がある。適当な延長部を例えば
手でまとめたとき、クリップ１２０が集められた延長部
の外側へりに滑らせてかぶせられ、クリップの脚が手ま
たは適当な工具で一緒に圧搾されることにより延長部が
定位置に保持される。次に、溶接ステップの直前に図９
に示すように、サブスタックの両端にチップ７５および
７６を容易に配置することができる。

【００４１】クリップ１２０を使うことのもう一つの利
点は超音波溶接ステップの結果として溶接チップがサブ
スタックの外側層に固着する傾向がクリップ１２０の存
在により低減されるということである。クリップの脚１
２１および１２２は箔延長部のアルミニウム箔よりずっ
と厚いので、溶接動作の結果として溶接チップが脚に固
着する傾向が低下し、溶接動作後に溶接チップをそれら
から離す際にそれらを裂いたり損傷したりする恐れが少
なくなる。

【００４２】図１４は本発明のもう一つの実施例を示す
。これは図９−１１の実施例に類似しているが、コンデ
ンサ素子すなわち箔ロール３２の一端で複数グループの
箔延長部３４ｘを電気的に接続するための導電性金属の
単一ストリップ１２４を使用している。ストリップ１２
４は蛇行した形状を有し、それぞれ箔延長部３４ｘのグ
ループを受けるための複数のＵ字形部分１２６を含んで
いる。これらのＵ字形部分の各々は図９−１１のクリッ
プ１２０を溶接したのとほぼ同様に１群の箔延長部３４
ｘのまわりに超音波溶接されてサブスタック８９を形成
する。図９−１１について説明したのと同様に各Ｕ字形
部分１２６の中の箔延長部３４ｘは超音波溶接動作によ
って一緒に結合される。図１４の実施例の利点はそれが
図９−１１の実施例より簡単で、Ｕ字形部分（１２６ま
たは１２０）を一緒に接続するため（１３０のような）
別個の接合部またはコネクタを必要としない点である。 また、ストリップ１２４は各箔ロールのＵ字形部分（１
２６）相互の間の直接の電気接続を行うことにより、一
端の箔ロールに入る電流はまずロールの箔を通過するこ
となく、いずれかのＵ字形部分１２６を通って入ること
ができる。図１４の構造はコンデンサスタック３０の一
端または両端で使用し得ることは理解されよう。 本発明の一形式では、ストリップ１２４は厚さが３ミル
で幅が１／２インチのアルミニウム製のストリップであ
る。

【００４３】図１−５の実施例は一緒に超音波溶接する
箔延長部を取り巻くために導電性クリップを使用するた
めにも役にたつ。これが図１２に概略図示されている。 図１２は図１とほぼ同様に描いたコンデンサスタックの
上端の図である。図示するように、Ｕ字形クリップ１２
０は各グループのまとめられた箔延長部３４ｘを取り巻
いてサブスタック８９を形成する。このサブスタックは
超音波溶接装置のチップ相互の間に置かれて、一緒に圧
搾された後、上記と同様に超音波溶接されることにより
、その境界面で固体冶金結合を生じる。

【００４４】図１２の実施例では、クリップは図９−１
１について前に説明したのと同じ理由で都合が良い。更
に、図１２の実施例ではクリップは二つの隣接したロー
ルを相互接続する場合にとくに有利である。何らかの理
由で二つの隣接したロールの並置された箔延長部相互の
間に所望の高品質の冶金結合が形成されない場合にクリ
ップ１２０を介してロール相互間のバックアップ接続が
得られるからである。

【００４５】本発明の更にもう一つの実施例（図示しな
い）では、図１４で１２４と表した型の導電性ストリッ
プが図１２のクリップ１２０のかわりに使用される。こ
の実施例では、図１２のクリップ１２０が配置されてい
るところにストリップ１２４のＵ字形部材１２６が配置
される。

【００４６】本発明の特定の実施例を図示し説明してき
たが、本発明から逸脱することなく本発明のより広い側
面で種々の変更および変形を行えることは当業者には明
らかである。したがって、本発明の趣旨と範囲に入るこ
のようなすべての変更および変形を包含するように請求
の範囲は記載してある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による多重ロール、延長箔型
の電力コンデンサの、一部を断面で示す側面図である。

【図２】図１のコンデンサに用いるロールのスタックを
構成するために平たくする前の箔ロールの斜視図であり
、図示されている箔ロールは円筒形に巻いてあるが、一
部が開いた状態になっている。

【図３】図２の線３−３で示す垂直な直径平面で見た図
２の箔ロールの簡略断面図であり、箔ロールを構成する
箔および誘電体フィルムの数層のみを、単純化するため
離した状態で示してある。

【図４】スタックを構成するために平たくした後の図２
の箔ロールの端面図である。

【図５】図１の線５−５に沿って見た、図１に存在する
スタックの一部を拡大した端面図である。

【図６】二つの隣接した箔ロールの一端で箔延長部を接
合するために遂行される超音波溶接動作を示す断面図で
ある。

【図７】７ａは図６に示した溶接動作を実行するための
超音波溶接装置の一形式を示す概略構成図であり、７ｂ
は７ａの矢印７Ａ−７Ａの方向に見た７ａの装置の一部
の側面図である。

【図８】図６に示す溶接動作を実行するための超音波溶
接装置のもう一つの形式を示す概略構成図である。

【図９】延長箔型コンデンサの一変形およびこのコンデ
ンサの製造に使用される超音波溶接動作の一変形を示す
断面図である。

【図１０】図９に示す型のコンデンサスタックの一部の
端面図である。

【図１１】図１０のコンデンサスタックの概略側面図で
あり、その端部分は図１０の線１１−１１に沿って見た
断面を示してある。

【図１２】コンデンサスタックのもう一つの変形を示す
概略側面図である。

【図１３】図１の端導体とコンデンサスタックとの間の
接続部の一変形を示す拡大図である。

【図１４】図９−１１と同様の、コンデンサスタックの
もう一つの変形を示す概略側面図である。

【符号の説明】

１０　　電力コンデンサ ２０、２４　　端子導体 ２７、２８　　端導体 ３２　　箔ロール ３４、３６　　箔シート ３４ｘ　　箔延長部 ３８、４０　　誘電体フィルムのシート７５　　アンビ
ルチップ ７６　　溶接チップ ８９　　サブスタック １００　　トランスジューサ １０２　　ブロック １０４　　溶接ホーン １２０　　Ｕ字形クリップ １２１、１２２　　クリップの脚 １２４　　ストリップ １２６　　Ｕ字形部分

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　並べて並置した関係に積み重ねられた
   二つの平たくされた箔ロールを含む延長箔型電力コンデ
   ンサであって、各箔ロールは面が向い合って重なる関係
   で巻かれた金属箔の第一および第二のシート、ならびに
   上記箔シートの間に配置されて箔シート相互を電気的に
   絶縁する誘電体フィルムで構成され、上記第一の箔シー
   トは上記箔ロールの一端で誘電体フィルムを越えて伸び
   ることにより上記箔ロールの上記一端に第一の箔延長部
   を形成し、上記第二の箔シートは上記箔ロールの他端で
   誘電体フィルムを越えて伸びることにより上記箔ロール
   の他端に第二の箔延長部を形成している延長箔型電力コ
   ンデンサに於いて、（ａ）上記二つの並置された箔ロー
   ルの上記一端で、二つのロールの上記第一の箔延長部が
   互いに隣接して配置されるように上記二つの箔ロールが
   相互に対して配置されており、（ｂ）上記二つのロール
   のうちの一つのロールの上記一端で、上記一つのロール
   の第一の箔延長部を一緒に超音波溶接接合することによ
   り第一の接合部形成されており、そして（ｃ）上記第一
   の接合部が、並置された箔延長部相互の間の境界面での
   固体冶金結合によって一緒に接合された箔延長部のサブ
   スタックを含んでいることを特徴とする延長箔型電力コ
   ンデンサ。
2. 【請求項２】　　上記二つのロールの上記一端に、上記
   第一の箔延長部を一緒に超音波溶接接合することにより
   形成された第一の接合部があり、上記二つのロールのう
   ちの一つのロールの上記一端に、上記一つのロールの箔
   延長部を一緒に超音波溶接接合することにより形成され
   た第二の接合部があり、そして上記接合部の各々が、並
   置された箔延長部相互の間の境界面での固体冶金結合に
   よって一緒に接合された多数の箔延長部のサブスタック
   を含んでいる請求項１記載の延長箔型電力コンデンサ。
3. 【請求項３】　　上記二つの並置された箔ロールの上記
   他端に、上記二つのロールの上記第二の箔延長部が互い
   に隣接して配置され、上記二つのロールの上記他端に、
   上記第二の箔延長部を一緒に超音波溶接接合することに
   より形成された第二の接合部があり、そして上記接合部
   の各々が、並置された箔延長部相互の間の境界面での固
   体冶金結合によって一緒に接合された多数の箔延長部の
   サブスタックを含んでいる請求項１記載の延長箔型電力
   コンデンサ。
4. 【請求項４】　　上記第一の接合部および並置された箔
   ロールの第一の箔延長部を電気的に相互接続するための
   接続手段を含んでいる請求項１、２または３記載の延長
   箔型電力コンデンサ。
5. 【請求項５】　　端子導体および上記端子導体を上記箔
   ロールのうちの一つの箔ロールに接続するための導電性
   手段も含まれ、上記導電性手段は超音波溶接で形成され
   た固体冶金結合によつて上記サブスタックの一つに接合
   された導体を含んでいる請求項１、２または３記載の延
   長箔型電力コンデンサ。
6. 【請求項６】　　上記接合部の一つがその箔延長部を取
   り巻くＵ字形部材を含み、上記Ｕ字形部材は対応するサ
   ブスタックの外側端に二つの間隔を置いて配置された脚
   を含み、上記脚は超音波溶接で形成される固体冶金結合
   により上記脚のすぐ隣に配置された上記サブスタックの
   箔延長部に接合されている請求項１、２または３記載の
   延長箔型電力コンデンサ。
7. 【請求項７】　　（ａ）上記の平たくされた箔ロールの
   各々が平たくされた中心開口の両側の二つの壁を含み、
   上記壁の一つが上記サブスタックの一つに存在する箔延
   長部を含み、そして（ｂ）上記箔ロールの上記一つの壁
   で、上記一つのサブスタックの中に含まれる箔延長部の
   殆どが各々、上記ロールのサブスタックと誘電体フィル
   ムとの間に配置されて誘電体フィルムからロールの外周
   に向かって伸びる部分をそなえている請求項１、２また
   は３記載の延長箔型電力コンデンサ。
8. 【請求項８】　　（ａ）上記の平たくされた箔ロールの
   各々が平たくされた中心開口の両側に二つの壁を含み、
   上記の壁の一つが上記サブスタックの一つに存在する箔
   延長部を含み、そして（ｂ）上記の一つの壁で、上記の
   一つのサブスタックの中に含まれる箔延長部が上記の一
   つの壁の厚さの中心に配置されている請求項１、２また
   は３記載の延長箔型電力コンデンサ。
9. 【請求項９】　　上記の並置された箔ロールの第一の箔
   延長部が超音波溶接によって一緒に接合されて第二の接
   合部を形成し、並置された箔延長部相互の間の境界面で
   の固体冶金結合によって一緒に接合された多数の箔延長
   部のサブスタックが上記第二の接合部に含まれている請
   求項６記載の延長箔型電力コンデンサ。
10. 【請求項１０】　　（ａ）上記第二の接合部はその箔延
    長部を取り巻く第二のＵ字形部材を含み、該Ｕ字形部材
    は対応するサブスタックの外側端に間隔を置いて配置さ
    れた二つの脚を含み、上記脚は超音波溶接で形成される
    固体冶金結合によつて上記の脚のすぐ隣に配置された上
    記サブスタックの箔延長部に接合されており、そして（
    ｂ）一部として上記二つのＵ字形部材を含む金属ストリ
    ップが上記接続手段に含まれている請求項９記載の延長
    箔型電力コンデンサ。
11. 【請求項１１】　　並置した関係に積み重ねられた複数
    の平たくされた箔ロールを含む延長箔型電力コンデンサ
    であって、各箔ロールは面が向い合って重なる関係に巻
    かれた金属箔の二つのシート、ならびに上記箔シートの
    間に配置されて箔シート相互を電気的に絶縁する誘電体
    フィルムで構成され、各箔ロールの中の上記箔シートの
    一つはロールの一端で誘電体フィルムを越えて、また他
    方の箔シートを越えて伸びることにより上記ロールの上
    記一端に箔延長部を形成している延長箔型電力コンデン
    サを製造する方法に於いて、（ａ）（ｉ）多重境界面を
    有する加工物をその間で締めるために相互に対して相対
    的に動くことができる溶接チップおよびアンビルチップ
    、ならびに（ｉｉ）上記工作物が一緒に上記チップの間
    で締められているときに上記境界面に超音波振動を印加
    する手段を含む超音波溶接機を設けるステップ、（ｂ）
    隣接した箔延長部を集め、多数の重畳した箔延長部を含
    むサブスタックを上記の集められた延長部から形成する
    ステップ、（ｃ）上記サブスタックを上記溶接チップと
    上記アンビルチップとの間で締めるステップ、および（
    ｄ）超音波振動を締められたサブスタックに印加するこ
    とにより、締められたサブスタックの中の上記箔延長部
    相互の間の境界面上の表面酸化物を粉砕し、上記境界面
    に固体冶金結合を形成するステップを含むことを特徴と
    する延長箔型電力コンデンサの製造方法。
12. 【請求項１２】　　各箔ロールがロール内の中心開口の
    まわりに平たくされることにより上記中心開口の両側に
    二つの壁が形成され、各ロールの他方の箔シートは箔ロ
    ールの他方の端で誘電体フィルムを越え、また上記一つ
    の箔シートを越えて伸びることにより、上記ロールの他
    方の端で第二の箔延長部を形成する請求項１１記載の延
    長箔型電力コンデンサの製造方法。
13. 【請求項１３】　　上記サブスタックを形成するように
    集められた箔延長部をそなえる箔ロールに端導体を接続
    するため、（イ）上記ステップ（ｃ）および（ｄ）の遂
    行後、上記サブスタックと接触するように上記端導体を
    配置するステップ、（ロ）上記端導体と上記サブスタッ
    クの組み合わせを超音波溶接機の溶接チップとアンビル
    チップとの間で圧搾するステップ、および（ハ）上記圧
    搾の間、上記溶接チップに超音波振動を印加することに
    より、上記サブスタックと上記端導体との間の境界面上
    の表面酸化物を粉砕して、上記境界面に固体冶金結合を
    形成するステップを含む請求項１１または１２記載の延
    長箔型電力コンデンサの製造方法。
14. 【請求項１４】　　（イ）上記ステップ（ｃ）の実行前
    に、間隔を置いて配置された脚を含むＵ字形部材を上記
    のサブスタックの中の上記の集められた箔延長部の外側
    へりにかぶせることにより、上記脚を上記サブスタック
    の外側端に配置し、上記脚を上記サブスタックに含める
    ステップ、（ロ）上記チップの間で上記サブスタックを
    締めるとき、上記溶接チップおよび上記アンビルチップ
    を上記脚に係合させるステップ、および（ハ）締められ
    たサブスタックに上記脚を介して上記超音波振動を印加
    することにより、上記脚と並置された箔延長部との間の
    境界面上の表面酸化物を粉砕して上記脚と上記の並置さ
    れた箔延長部との間に固体冶金結合を形成するステップ
    が含まれる請求項１１または１２記載の延長箔型電力コ
    ンデンサの製造方法。
15. 【請求項１５】　　（イ）上記の集めるステップは各箔
    ロールの一端の箔延長部を集めて多数の箔延長部を含む
    サブスタックとするステップを含み、（ロ）各々が間隔
    を置いて配置された脚をそなえるＵ字形部分を含む金属
    ストリップを、このストリップのＵ字形部分が集められ
    た箔延長部のグループをそれぞれ取り巻くように、箔ロ
    ールの端に配置することにより、集められた１グループ
    の箔延長部および対応するＵ字形部分の脚を各々含むサ
    ブスタックを形成し、（ハ）上記溶接チップおよび上記
    アンビルチップが対応するサブスタックの上記脚と係合
    するように上記各サブスタックを上記溶接チップと上記
    アンビルチップとの間で圧搾し、（ニ）上記圧搾された
    各サブスタックに上記脚を介して超音波振動を印加する
    ことにより上記脚と並置された箔延長部との間の境界面
    および並置された箔延長部相互の間の境界面上の表面酸
    化物を粉砕して、上記境界面上に固体冶金結合を形成す
    ることを含む請求項１１または１２記載の延長箔型電力
    コンデンサの製造方法。