JPS5918667Y2 - 低インダクタンス電解コンデンサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 一般に電解コンデンサの用途拡大および使用電気機器の
回路変更によって高周波（数百ＫＨｚ−数ＭＨｚ）での
特性が要求されるようになってきた。

しカル、従来の構造の電解コンデンサでは巻回式の欠点
であるインダクタンス分が′、高周波ではインピーダン
スに無視できない程に現われてきて、十分回路機能をは
たせなくなる。

この電解コンテ゛ンサのインピーダンスは次式により表
わされる。

上記の式でも明らかなように、電解コンデンサの周波数
特性で要求されるのは、より少ないインピーダンスＺで
ある。

そして、その低減策は抵抗Ｒ分をより少なくするための
策とインダクタンスＬ分の低減である。

ここで問題とするのは、インダクタンスＬ分であり、高
周波（特に数十ＫＨｚ以上）においては、インピーダン
スＺの値を左右する値に大きくなってくる。

この低減策として、積層型などが考えられているが、現
行の主流である巻回式の構造でより低く抑えることがで
きないかを検討した結果、従来の２端子構造では無理が
あり、入力側端子と出力側端子とに分割した複数端子構
造がより改良されることが判かつてきた。

その構造は従来より抵抗Ｒ分を下げる目的で端子を複数
にして一つの外部端子にまとめられていた構造とみかけ
上はたいした差はないものである。

しかしながら、その高周波特性は大きく優れるものをも
っており、新規性の高いものである。

本考案はこの技術思想に基づくものであり、この技術に
改良を加えて、さらに効果の向上を計るものである。

以下、本考案の一実施例を第１図〜第５図の図面により
説明する。

まず、本考案の基本的考え方について説明すると、アル
ミ電解コンデンサのｆ（周波数）対Ｚ（インピーダンス
）特性は、前述のように で表わされる。

この式から、ωＬ−１／ωＣとなるｆの時にＺが最小と
なる。

捲回式で同一方向端子形の構造のものでは、１０ＫＨｚ
〜１００ ＫＨｚでＺが最小となるが一般的である。

しかし、スイッチング電源では、１００ ＫＨｚ以上の
周波数が扱われるため、低インダクタンスの電解コンデ
ンサが望まれる。

低インダクタンスのための設計は、構造にポイントがあ
る。

すなわち、■ｅの電極およびリード線をコイルと仮定し
、そこに流れる電流によって生じる磁界によって、逆に
流れる電流が阻害される誘導リアクタンスωＬを最小に
することにある。

このためには、同軸に巻かれた■○の電極およびリード
線を正しく、密着して対向させることにある。

これにより、電流によって生じる磁界が互いに打消すよ
うに働き、結果としてインダクタンスの発生が最小限度
に抑えられるからである。

本考案はこの基本的な考え方を具現化したものであり、
四端子構造を持ったスタックドフォイル（積層型）や貫
通型と同一理論に基づくものである。

まず、Ｒ（等個直列抵抗）は、電極を２分割にし、それ
ぞれに引出しリードを接続することによって低減を図っ
ている。

次に、低インダクタンス化については、■ｅの電極およ
びリード線を正しく密着させ、外部端子まで導びいてい
ることを併せて、本考案では、■極箔同士および○極箔
同士を重ね合せて巻回してコンデンサ素子を構成してい
るところにある。

これは、同一電極箔においても、電流の流れを変え、生
ずる磁界の打消し、さらには端子およびリードをクロス
させることによる磁界の打消しを目的としたものである
。

すなわち、本考案の構造によって、発生する磁界を打消
し合せ、低インダクタンス化という効果を導きだしたも
のである。

まず、第１図に示すように陽極箔１，２および陰極箔３
．４は２分割され、それぞれに引出し導体５゜５’、６
．６’が接続されている。

次に、セパレータ７を介して一般の巻取り方法によって
巻取られるのであるが、ここで２分割された同一の陽極
箔１，２同志、陰極箔３，４同志は、引出し導体５．５
’、６．６’の接続部を含まない範囲において巻回方向
の端部が部分的に重ね合わされた形となり、位置が固定
される。

この場合、重ね合わされた部分に隔離紙を挿入する場合
もあるが、この電解コンデンサが、特に多く使用される
低圧（５〜３０■）においては、その電位差は殆んど無
視できるので、あえて挿入する必要がない場合もある。

また、重ね合せの面積については、特性および製造を考
慮した場合、１〜５ｃｍの範囲が適当である。

また、陽極箔１，２と陰極箔３，４の引出し導体５．５
’、６．６’の位置はできるだけ対向するように取付け
ることが、よりインダクタンスを抑える重要なポイント
でもあり、かつこの引出し導体５．５’、６．６’間に
は隔離紙１２が挿入される。

このようにして巻取られたコンデンサ素子８は２つの陽
極の引出し導体５．５’、６．６’を備えたことになり
、ケース１３に収納され、このケース１３の開口部に封
着した端子板１４の外部端子９．９’、１０．１０’に
接続される。

すなわち、前記引出し導体５．５’、６．６’は入力、
出力端子として分割された外部端子９．９’。

１０、１０’に接続される。

そして、外部端子９．９’、 １０．１０’の■−■お
よびｅ−０間は短絡導体１１によって予め接続されてい
るが、または短絡導体を部品として備えた４端子構造と
なっている。

この本考案の構造は一見従来の多引出し構造の電解コン
テ゛ンサに類以するものであるが、大きく優れている点
は、この構造であると、リプル電流とそれを含んだ直流
電流とがうまく分流し、インピーダンス的に低い電解コ
ンテ゛ンサ側にリプル電流が流れ込みフィルターされる
。

すなわち、陽極側の引出し導体５，５′同志、陰極側の
引出し導体６，６′同志が重なり合うため、陽極間、陰
極間および陽極。

陰極間の重なり合う部分の電流の流れは互いに相反する
こととなり、これによってこの電流による磁界の発生も
相反して打消し合うこととなるため、陽極、陰極がイン
ダクタンス分をそのリプル電流が作る磁界によってうま
く打消すように働き、高周波においてもインダクタンス
が低く抑えられることになる。

この方式の電解コンデンサを従来の電解コンデンサと比
較すると、まず周波数−インピーダンス特性においては
第５図のように高周波領域において優れた特性を有し、
実際セットとして用いたスイッチングレギュレータ（５
Ｖ−２５Ａ）のりプル電圧は従来５０ｍＶ〜１００ｍＶ
Ｐ−Ｐであったのが２５ｍＶ〜５０ｍＶＰ−Ｐと半減し
、その効果の大きいことを実証づけた。

このように本考案の低インダクタンス電解コンテ゛ンサ
は、高周波においてもインダクタンスを低く抑えること
ができるという実用的価値の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の低インダクタンス電解コンデンサの一
実施例を示す要部素子の内部巻取り構造を示す説明図、
第２図は本考案の一実施例による低インダクタンス電解
コンテ゛ンサの上面図、第３図は第２図のｘ−ｘ’線で
切断した断面図、第４図は第２図のＹ−Ｙ’線で切断し
た断面図、第５図は本考案と従来の電解コンデンサのイ
ンピーダンス特性比較図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 少なくとも２分割された陽極箔および陰極箔それぞれに
   引出し導体を接続するとともに、その陽極箔同志および
   陰極箔同志を前記引出し導体の接続部を含まない範囲に
   おいて巻回方向の端部を部分的に重ね合せて巻回するこ
   とによりコンデンサ素子を構威し、かつそのコンデンサ
   素子の前記引出し導体を入力側端子および出力側端子と
   して引出してそれぞれの外部端子に接続するとともに、
   その外部端子の陽極側同志および陰極側同志を短絡導体
   により接続した低インダクタンス電解コンデンサ