JPWO2016152800A1 - フィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌 - Google Patents

フィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌 Download PDF

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Abstract

誘電体フィルム７ａ、７ｂおよび電極膜９ａ、９ｂが巻回された巻回体１と、巻回体１の軸長方向に位置する一対の端面３ａ、３ｂにそれぞれ設けられた一対の外部電極５ａ、５ｂと、を具備し、誘電体フィルム７ａ、７ｂは、幅方向の一端側に、誘電体フィルム７ａ、７ｂの長手方向に連続して設けられた無電極部１１ａ、１１ｂを備えるフィルムコンデンサＡにおいて、電極膜９ａ、９ｂは、幅方向の他端側の表面９ａａ、９ｂａに第１凸状部１３を有し、第１凸状部１３は、幅方向に延びる紐状である。【選択図】 図１

Description

本発明は、フィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌に関する。
フィルムコンデンサは、近年、パワーコンディショナーなどの直流・交流変換機器用途において静電容量の向上とともに小型化が望まれている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平６−５４６５号公報
本開示のフィルムコンデンサは、誘電体フィルムおよび電極膜が巻回された巻回体と、該巻回体の軸長方向に位置する一対の端面にそれぞれ設けられた一対の外部電極と、を具備し、前記誘電体フィルムは、幅方向の一端側に、前記誘電体フィルムの長手方向に連続して設けられた無電極部を備え、前記電極膜は、前記幅方向の他端側の表面に第１凸状部を有し、該第１凸状部は、前記幅方向に延びる紐状である。
本開示の連結型コンデンサは、上記のフィルムコンデンサが、バスバーにより複数個接続されている。
本開示のインバータは、スイッチング素子により構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備えているインバータであって、前記容量部が上記のフィルムコンデンサまたは連結型コンデンサである。
本開示の電動車輌は、電源と、該電源に接続された上記のインバータと、該インバータに接続されたモータと、該モータにより駆動する車輪と、を備えている。
（ａ）は、フィルムコンデンサの第１実施形態の構成を模式的に示した展開斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＰ部の拡大図である。 第１実施形態の金属化フィルムの一部を拡大した断面図である。 （ａ）は、第２実施形態のフィルムコンデンサを模式的に示す展開斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＰ部の拡大図である。 第２実施形態の金属化フィルムの一部を拡大した断面図である。 連結型コンデンサの一実施形態の構成を模式的に示した斜視図である。 インバータの一実施形態の構成を説明するための概略構成図である。 電動車輌の一実施形態を示す概略構成図である。
図１（ａ）は、フィルムコンデンサの第１実施形態の構成を模式的に示した展開斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＰ部の拡大図である。
図１（ａ）においては、理解を容易にするために、引き出した金属化フィルム１ａ、１ｂの厚みを紙面手前にくる程厚くなるように描いている。また、巻回体１の端面の状態を示すため、外部電極を巻回体１の端面から離間させて描いている。
第１実施形態のフィルムコンデンサＡは、金属化フィルム１ａ、１ｂが巻回された巻回体１と、この巻回体１の対向する端面３ａ、３ｂに設けられた外部電極５ａ、５ｂとを備えている。この場合、外部電極５ａ、５ｂとしては、アルミニウム、銅およびハンダから選ばれる１種の金属材料により形成されるメタリコン電極が好適なものとなる。
金属化フィルム１ａ、１ｂは、誘電体フィルム７ａ、７ｂの主面にそれぞれ電極膜９ａ、９ｂを有している。誘電体フィルム７ａの幅方向の一端側には、電極膜９ａの形成されていない部分である無電極部１１ａが長手方向に連続して設けられており、誘電体フィルム７ｂの幅方向の一端側には、電極膜９ｂの形成されていない部分である無電極部１１ｂが長手方向に連続して設けられている。
金属化フィルム１ａと１ｂとは、無電極部１１ａ、１１ｂが、誘電体フィルム７ａ、７ｂの幅方向の互いに異なる側に配置されるように重ねられており、電極膜９ａ、９ｂを互いにずらした状態となっている。
フィルムコンデンサの単位体積当たりの静電容量を向上させるため、誘電体フィルムおよび電極膜の薄層化が試みられている。上記の構成で、誘電体フィルム７ａ、７ｂとともに、電極膜９ａ、９ｂを薄層化すると、巻回体１の端面３ａ、３ｂにそれぞれ露出する電極膜９ａ、９ｂの面積が低下し、外部電極５ａ、５ｂとの接合性が十分でなくなるという懸念があった。
第１実施形態のフィルムコンデンサＡでは、金属化フィルム１ａを構成する電極膜９ａは無電極部１１ａとは反対側の表面９ａａ上に、金属化フィルム１ｂを構成する電極膜９ｂは無電極部１１ｂ側とは反対側の表面９ｂａ上に、それぞれ第１凸状部１３を有している。第１凸状部１３は、表面９ａａ、９ｂａから厚さ方向に隆起している。この第１凸状部１３は、電極膜９ａ、９ｂ上における形状がいわゆる紐状であり（以下、紐状部１３という場合がある）、おおよそ電極膜９ａ、９ｂ（誘電体フィルム７ａ、７ｂ）の幅方向にのびている。この紐状部１３は、その一端が巻回体１の端面３ａ、３ｂに露出するように配置されていてもよい。
ここで、紐状部１３がおおよそ電極膜９ａ、９ｂの幅方向にのびているとは、金属化フィルム１ａ、１ｂ（誘電体フィルム７ａ、７ｂ）の長手方向に対して垂直な方向だけではなく、垂直な方向に対する角度が±４５°の範囲内にあるものまで含む意味である。
第１実施形態のフィルムコンデンサＡによれば、第１凸状部１３が、巻回体１の端面３ａ、３ｂにおいてスペーサとして機能する。すなわち、第１凸状部１３は、電極膜９ａと誘電体フィルム７ｂとの間、および電極膜９ｂと誘電体フィルム７ａとの間に、隙間１５を生じさせる。端面３ａ、３ｂに形成されるメタリコン電極などの外部電極５ａ、５ｂの一部がこの隙間１５に入り込み、言い換えれば、外部電極５ａ、５ｂの一部が金属化フィルム１ａ、１ｂの間に入り込みやすくなる。
このため、巻回体１の端面３ａ、３ｂ付近の電極膜９ａ、９ｂは、その端面（以下、電極膜端面９ａｂ、９ｂｂとする）のみならず、その表面（以下、電極膜表面９ａａ、９ｂａとする）まで外部電極５ａ、５ｂと強固に接合させることができる。その結果、巻回体１と外部電極５ａ、５ｂとの接合性を高めることができる。また、電極膜９ａと外部電極５ａとの間、および電極膜９ｂと外部電極５ｂとの間の電気的接続性が向上し、フィルムコンデンサの誘電損失を低減することができる。
電極膜９ａ、９ｂの厚みｔ０は、平均して５０〜３００ｎｍとするのがよい。電極膜９ａ、９ｂの厚みｔ０が５０〜３００ｎｍであると、電極膜９ａ、９ｂの薄層化を可能にすることができる。また、電極膜９ａ、９ｂが誘電体フィルム７ａ、７ｂに密着して張力が加わっても破れにくく、静電容量の発現に寄与する有効面積を確保することができる。電極膜９ａ、９ｂの表面粗さ（Ｒａ）は、５ｎｍ以下がよい。
以下、金属化フィルム１ａ、１ｂに共通な構成について説明するにあたり、ａ、ｂの符号を省略する場合がある。
図２は、第１実施形態の金属化フィルム１の一部を拡大した断面図であり、金属化フィルム１の幅方向において無電極部１１とは異なる側の、第１凸状部（紐状部）１３の近傍を示している。図２に示すように、電極膜９の表面から隆起した部分の厚み、すなわち電極膜９の表面から、紐状部１３の厚さ方向に隆起した先端までの厚みの平均値を、紐状部１３の厚みｔ１とする。紐状部１３の厚みｔ１は、１０〜５０ｎｍであることがよい。紐状部１３の厚みｔ１が１０〜５０ｎｍであると、後付けされる外部電極５の一部が入り込むために充分な隙間１５を確保することができる。すなわち、巻回体１の、端面３ａにおける誘電体フィルム７ａと電極膜９ｂとの間、および端面３ｂにおける誘電体フィルム７ｂと電極膜９ａとの間に隙間１５が形成され、その隙間１５に、後付けされる外部電極５ａ、５ｂの一部が入り込むことができる。換言すれば、端面３ａにおける誘電体フィルム７ａと電極膜９ｂとの間隔、および端面３ｂにおける誘電体フィルム７ｂと電極膜９ａと間隔が、外部電極５ａ、５ｂの一部が入り込むために充分な大きさとなる。
この場合、紐状部１３は、巻回体１の端面３ａ側から内部側に向けて、または端面３ｂ側から内部側にむけて薄くなる形状であることがよい。紐状部１３の形状が巻回体１の端面３ａ側または３ｂ側から、内部側に向けて薄くなる形状であると、端面３ａ、３ｂ側では、外部電極５ａ、５ｂの材料が入り込む隙間１５を設けることができると同時に、巻回体１の内部側では、誘電体フィルム７ａと電極膜９ｂとの間隔、および誘電体フィルム７ｂと電極膜９ａとの間隔を小さくすることができ、電極膜９ａ、９ｂと、誘電体フィルム７ａ、７ｂとの接着面積を向上できる。これによりフィルムコンデンサＡの誘電損失をさらに低減できるとともに、出力される静電容量を安定化させることができる。このため、紐状部１３の長さＬは、５０〜５００μｍであることが望ましい。
紐状部１３は、少なくとも巻回体１の端面３ａ、３ｂ側からの距離が５００μｍ以下の領域に存在すればよい。外部電極５ａ、５ｂを形成するメタリコン電極は、巻回体１の端面３ａ、３ｂから５００μｍ程度の距離まで入り込むことができるため、この領域に隙間１５を形成することで巻回体と外部電極５ａ、５ｂとの接合性を高めることができる。
フィルムコンデンサＡに適用する電極膜９および紐状部１３の材料としては、アルミニウムが望ましいが、これに代えて、亜鉛またはこれらの合金からなるものを用いてもよい。また、電極膜９および紐状部１３は、これらの間での抵抗差を小さくできるという点から同じ材料であることが望ましい。
また、フィルムコンデンサＡでは、複数の第１凸状部（紐状部）１３を、巻回された金属化フィルム１ａ、１ｂの長手方向に所定間隔をおいて配置するのがよい。例えば、電極膜９ａ、９ｂの表面９ａａ、９ｂａにおいて、誘電体フィルム７ａ、７ｂが紐状部１３を覆うかたちで電極膜９ａ、９ｂと接着しても、複数の第１凸状部（紐状部）１３を、巻回された金属化フィルム１ａ、１ｂの長手方向に所定間隔をおいて配置することにより、紐状部１３の周囲に隙間１５を確保できる確率を高めることができる。この場合、金属化フィルム１ａ、１ｂの長手方向において、複数の第１凸状部（紐状部）１３を配置する間隔は、０．５〜５ｍｍの範囲とするのがよい。
また、電極膜９の表面に形成された紐状部１３に隣接して、形状の異なる他の凸状部が存在してもよい。他の凸状部が存在することにより、紐状部１３の周囲にさらに隙間１５を確保できる。他の凸状部としては、例えば、幹部と、枝分かれした枝部とを有する形状の第２凸状部１７が挙げられる。第２凸状部１７は、紐状部１３の辺部１３ａに接していてもよい。第２凸状部１７は、幹部が、紐状部１３の辺部１３ａを起点として電極膜９の表面上に、紐状部１３に対しほぼ垂直な方向に延びるように配置されていてもよい。第２凸状部１７の厚みは、紐状部１３と同様、平均して１０〜５０ｎｍとするのがよい。また、第２凸状部１７の厚みは、紐状部１３の辺部１３ａに接する第２凸状部１７の起点から第２凸状部１７の先端に向けて次第に薄くなっているのがよい。第２凸状部１７の厚みが、紐状部１３の辺部１３ａに接する起点から先端に向けて次第に薄くなることにより、誘電体フィルム７ａ、７ｂと電極膜９ａ、９ｂとの接着性を高められる。第２凸状部１７は、例えばデンドライト状結晶であってもよい。また、第１凸状部１３と第２凸状部１７とがつながっていてもよい。第１凸状部は、結晶であってもよい。
なお、凸状部は、無電極部１１ａ、１１ｂ側とは反対側に位置する表面９ａａ、９ｂａ以外に存在してもよい。例えば、電極膜９の無電極部１１近傍や、幅方向の中央部近傍などの表面に存在してもよい。これらの凸状部は、表面９ａａ、９ｂａに位置する第１凸状部１３および第２凸状部１７よりも、薄い厚みを有するのがよい。
図３（ａ）は、第２実施形態のフィルムコンデンサを模式的に示す展開斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＰ部の拡大図である。図３（ａ）についても、理解を容易にするために、引き出した金属化フィルム１ａ、１ｂの厚みを紙面手前にくる程厚くなるように描いている。また、巻回体１の端面の状態を示すため、外部電極を巻回体１の端面から離間させて描いている。図３に示す第２実施形態のフィルムコンデンサＢと、図１に示す第１実施形態のフィルムコンデンサＡとの違いは、電極膜９ａ、９ｂの形状である。
第２実施形態のフィルムコンデンサＢでは、電極膜９ａ、９ｂの無電極部１１ａ、１１ｂ側とは反対側の表面９ａａ、９ｂａ上に、長手方向に連続して、電極膜９ａ、９ｂの中央部９ａｃ、９ｂｃよりも厚みが厚くなっている部分（以下、ヘビーエッジ部１９という）を有している。ヘビーエッジ部１９は、中央部９ａｃ、９ｂｃに対して２〜４倍の厚みを有するのがよい。
図４は、本実施形態の金属化フィルム１の一部を拡大した断面図であり、金属化フィルム１の幅方向において無電極部１１とは異なる側の、第１凸状部（紐状部）１３の近傍を示している。図４に示すように、ヘビーエッジ部１９における電極膜の厚みをｔ２（以下、単にヘビーエッジ部１９の厚みｔ２という場合がある）とする。ヘビーエッジ部１９の厚みｔ２と、中央部９ａｃ、９ｂｃの厚みとの差Δｔは、５０〜３００ｎｍであるのがよく、特に、電極膜９ａ、９ｂ（９ａｃ、９ｂｃ）の厚みｔ０と同程度であることがよい。なお、電極膜９ａ、９ｂの中央部９ａｃ、９ｂｃの厚みは、電極膜９ａ、９ｂの厚みｔ０に等しいとみなすことができ、Δｔ＝ｔ２−ｔ０としてもよい。
Δｔと電極膜９ａ、９ｂの厚みｔ０とが、同程度であることにより、巻回の軸長方向において、電極膜９ａ、９ｂの両方が重なり合う領域と、無電極部１１ａ、１１ｂの存在する領域（電極膜９ａ、９ｂのどちらか一方しか存在しない領域）との間に生じる段差を解消できる。ヘビーエッジ部１９の幅ｗは、無電極部１１ａ、１１ｂの幅と同等とするのがよい。
電極膜９ａ、９ｂの表面に、上記のような配置でヘビーエッジ部１９が設けられていると、金属化フィルム１ａ、１ｂを巻回して巻回体１を形成したときに、このヘビーエッジ部１９によって、誘電体フィルム７ａ、７ｂ上の無電極部１１ａ、１１ｂに起因する空間領域２０ａ、２０ｂ（１１ａ、１１ｂにおける誘電体フィルム７ａと７ｂとの間隔）を狭くすることができる。これにより、電極膜９ａの無電極部１１ａ側の端面を９ａｄとし、電極膜９ｂの無電極部１１ｂ側の端面を９ｂｄとしたとき、端面９ａｄと外部電極５ｂとの絶縁性、および端面９ｂｄと外部電極５ａとの絶縁性を確保できる。このように絶縁性が確保できることにより、無電極部１１ａ、１１ｂの幅を狭くすることが可能となり、静電容量に寄与する電極膜９ａ、９ｂの面積（有効面積）を大きくすることができる。
フィルムコンデンサＢにおいても、電極膜９ａの外部電極５ａと接続する端面３ａ側の表面９ａａのヘビーエッジ部１９上、および電極膜９ｂの外部電極５ｂと接続する端面３ｂ側の表面９ｂａのヘビーエッジ部１９上に、それぞれ第１凸状部（紐状部）１３を有している。この場合も、外部電極５ａ、５ｂとの電気的接続性が高く、誘電損失の低いフィルムコンデンサＢを得ることができる。なお、巻回体１の端面３ａ、３ｂに露出する紐状部１３の長さＬは、ヘビーエッジ部１９の幅ｗより短くてもよい。
図５は、連結型コンデンサの一実施形態の構成を模式的に示した斜視図である。図５においては構成を分かりやすくするために、ケースならびにモールド用の樹脂を省略して記載している。本実施形態の連結型コンデンサＣは、複数個のフィルムコンデンサＡまたはＢが一対のバスバー２１、２３により並列接続された構成となっている。バスバー２１、２３は、外部接続用の端子部２１ａ、２３ａとフィルムコンデンサＡ、Ｂの外部電極５ａ、５ｂにそれぞれ接続される引出端子部２１ｂ、２３ｂにより構成されている。
連結型コンデンサＣに上記したフィルムコンデンサＡまたはＢを適用すると、誘電損失の小さい連結型コンデンサＣを得ることができる。
連結型コンデンサＣは、フィルムコンデンサＡ、Ｂを複数個（本実施形態においては４個）並べた状態で、巻回体１の両端にそれぞれ形成された外部電極５ａ、５ｂに、接合材を介してバスバー２１、２３を取り付けることによって得ることができる。
なお、フィルムコンデンサＡ、Ｂや連結型コンデンサＣは、ケースに収納したのちケース内の空隙に樹脂を充填し、樹脂モールド型（ケースモールド型）のコンデンサとすることもできる。
なお、図５に示した連結型コンデンサＣは、フィルムコンデンサＡ、Ｂの断面の長径の方向に配置したものであるが、この他に、フィルムコンデンサＡ、Ｂを断面の短径の方向に積み上げた構造であっても同様の効果を得ることができる。
図６は、インバータの一実施形態の構成を説明するための概略構成図である。図６には、直流から交流を作り出すインバータＤの例を示している。本実施形態のインバータＤは、図６に示すように、スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ（Insulated gate Bipolar Transistor））とダイオードにより構成されるブリッジ回路３１と、電圧安定化のためにブリッジ回路３１の入力端子間に配置された容量部３３とを備えた構成となっている。ここで、容量部３３として上記のフィルムコンデンサＡ、Ｂまたは連結型コンデンサＣが適用される。
なお、このインバータＤは、直流電源の電圧を昇圧する昇圧回路３５に接続されることになる。一方、ブリッジ回路３１は駆動源となるモータジェネレータ（モータＭ）に接続されることになる。
図７は、電動車輌の一実施形態を示す概略構成図である。図７には、電動車輌Ｅとしてハイブリッド自動車（ＨＥＶ）の例を示している。
図７における符号４１は駆動用のモータ、４３はエンジン、４５はトランスミッション、４７はインバータ、４９は電源（電池）、５１ａ、５１ｂは前輪および後輪である。
この電動車輌Ｅは、駆動源としてモータ４１またはエンジン４３、もしくは両方の出力がトランスミッション４５を介して左右一対の前輪５１ａに伝達される機能を主として備えており、電源４９はインバータ４７を介してモータ４１に接続されている。
また、図７に示した電動車輌Ｅには、電動車輌Ｅ全体の統括的な制御を行う車輌ＥＣＵ５３が設けられている。車輌ＥＣＵ５３には、イグニッションキー５５や図示しないアクセルペダル、ブレーキ等の電動車輌Ｅからの運転者等の操作に応じた駆動信号が入力される。この車輌ＥＣＵ５３は、その駆動信号に基づいて指示信号をエンジンＥＣＵ５７、電源４９、および負荷としてのインバータ４７に出力する。エンジンＥＣＵ５７は、指示信号に応答してエンジン４３の回転数を制御し、電動車輌Ｅを駆動する。
本実施形態のフィルムコンデンサＡ、Ｂまたは連結型コンデンサＣを容量部３３として適用したインバータＤを、例えば、図７に示すような電動車輌Ｅに搭載すると、フィルムコンデンサＡ、Ｂまたは連結型コンデンサＣが、誘電損失の小さいものであるため、電動車輌に搭載されたＥＣＵなどの制御装置の電流制御を熱的により安定したものにすることができる。
なお、本実施形態のインバータＤは、上記のハイブリッド自動車（ＨＥＶ）のみならず、電気自動車（ＥＶ）や燃料電池車、あるいは電動自転車、発電機、太陽電池など種々の電力変換応用製品に適用できる。
次に、第１実施形態のフィルムコンデンサＡおよび第２実施形態のフィルムコンデンサＢを例に、その製造方法について説明する。まず、誘電体フィルム１の母材となる有機樹脂を用意し、ドクターブレード法などの成形法により誘電体フィルム７ａ、７ｂとなるシート状成形体を作製する。有機樹脂としては、例えばポリアリレート系樹脂を用いるのがよい。
次に、得られたシート状成形体の表面にＡｌ（アルミニウム）などの金属成分を蒸着することによって、電極膜９ａ、９ｂとなる金属膜を形成する。金属膜を形成する条件として、真空度および蒸着速度を所定の条件に設定する。真空度は、１×１０−４〜１×１０−３Ｐａ、蒸着速度は、０．０５〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ、特に、０．０５〜０．３ｎｍ／ｓｅｃとするのがよい。また、金属膜の厚みを１００ｎｍ以上、１３０ｎｍ以上、特に、１５０ｎｍ以上とすると、幅方向に延びる第１凸状部（紐状部）１３となる結晶が形成されやすくなる。
金属膜を形成する蒸着工程では、ロールに巻取られたシート状成形体を巻き出し、巻き出されたシート状成形体を蒸着源上に異動させて金属成分を蒸着する。金属成分が蒸着したシート状成形体は、蒸着源上からさらに移動し、他のロールに巻き取られる。この時、シート状成形体の蒸着源上における走行速度を調整して、第１凸状部１３および第２凸状部１７の形状を調整することもできる。
蒸着時の金属成分の加熱方式としては、高周波加熱方式、抵抗加熱方式、エレクトロンビーム方式などが挙げられる。
また、形成した金属膜９ａ、９ｂ上にマスクを施して第１凸状部の平面形状のパターンを作製し、さらに２回目の蒸着を行うことにより第１凸状部１３を形成してもよい。
電極膜９ａ、９ｂの表面９ａａ、９ｂａにヘビーエッジ部１９を有する金属膜を形成する場合には、蒸着速度としては、０．０５〜０．２ｎｍ／ｓｅｃにするのがよい。
ヘビーエッジ部１９は、蒸着を２回以上実施することにより作製してもよい。この場合、１回目の蒸着でシート状成形体の幅方向の両端に無電極部１１ａ、１１ｂとなる非蒸着部を形成するように金属膜を形成する。２回目の蒸着では、このシート状成形体の幅方向の中央部周辺のみに金属膜がさらに形成されるように、シート状成形体と蒸着源との間にマスクを介材させ、蒸着を行う。２回目の蒸着により形成された金属膜の部分が、１回目の蒸着により形成された金属膜よりも厚みの厚いヘビーエッジ部１９となる。次いで、この金属膜の形成されたシート状成形体を、スリッターによって幅方向に２分割することで、金属化フィルム１ａ、１ｂを形成する。
金属化フィルム１ａ、１ｂを、図１または図３に示すように重ね合わせ、巻回してフィルムコンデンサＡ、Ｂの巻回体１を形成する。
本実施形態のフィルムコンデンサＡ、Ｂでは、誘電体フィルム７ａ、７ｂの表面と接する電極膜９ａ、９ｂの表面９ａａ、９ｂａに、それぞれ少なくとも複数の第１凸状部１３が存在する。これにより、誘電体フィルム７ａ、７ｂと電極膜９ａ、９ｂとの滑り性を高めることもできる。その結果、金属化フィルム１ａ、１ｂの巻回数が多くても、誘電体フィルム７ａと電極膜９ｂとの接触、および誘電体フィルム７ｂと電極膜９ａとの接触に起因して発生する応力を小さくすることができる。このようなフィルムコンデンサＡ、Ｂでは、電圧を印加した場合の絶縁破壊電圧を高めることができる。また、フィルムコンデンサＡ、Ｂに電圧を印加した際に、誘電体フィルム７ａ、７ｂの膨張によって起こるクラックなどの欠陥の発生を抑制することも可能になる。
次に、巻回体１の端面３ａ、３ｂに外部電極５ａ、５ｂとしてメタリコン電極を形成する。この場合、巻回体１の端面３ａ側の電極膜９ａの表面９ａａ、および端面３ｂ側の電極膜９ｂの表面９ｂａには、それぞれ第１凸状部１３が形成されており、端面３ａおよび端面３ｂには隙間１５が存在している。外部電極５ａ、５ｂの形成には、例えば、金属の溶射、スパッタ法、メッキ法などが好適である。
次いで、外部電極５ａ、５ｂを形成した巻回体１の表面を外装部材で覆うことによって本実施形態のフィルムコンデンサＡ、Ｂを得ることができる。
連結型コンデンサＣは、フィルムコンデンサＡまたはＢを複数個（本実施形態においては４個）並べた状態とし、巻回体１の端面３ａ、３ｂにそれぞれ形成された外部電極５ａ、５ｂに接合材を介してバスバー２１、２３を取り付けることによって得ることができる。
なお、連結型コンデンサＣを樹脂でモールドするタイプに形成する場合には、バスバー２１、２３を取り付けて連結したフィルムコンデンサＡ、Ｂをケースに入れ、次いで、ケース内に樹脂を充填することによって作製する。
以下、フィルムコンデンサを作製し、評価した。まず、誘電体フィルムを形成するための有機樹脂としてポリアリレート系樹脂を準備した。ポリアリレート系樹脂をトルエンに溶解して樹脂溶液を調製した後、アプリケータを用いて誘電体フィルムとなるシート状成形体を作製した。シート状成形体の平均厚さは５μｍであった。
得られたシート状成形体の表面にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着することによって、電極膜となる金属膜を形成した。アルミニウムの蒸着は表１に示した条件にて行った。
ヘビーエッジ部を有する電極膜は、蒸着を２回実施することによって作製した。１回目の蒸着により、シート状成形体の幅方向の両端面に無電極部を形成するように、金属膜を形成した。２回目の蒸着では、シート状成形体と蒸着源の間にマスクを挿入して、誘電体フィルムの幅方向の中央部周辺のみに金属膜をさらに形成した。次いで、この金属膜の形成されたシート状成形体を、スリッターによって幅方向に２分割することで、金属化フィルムを作製した。
次に、作製した金属化フィルムを巻回して、図１、２に示すような形状の巻回体を作製した。次いで、得られた巻回体の端面に銅を主成分とするメタリコン電極を形成した。
作製したフィルムコンデンサについて、以下の評価を行った。
作製した金属化フィルム上に形成された電極膜の表面を、デジタルマイクロスコープにより観察して、第１凸状部（紐状部）および第２凸状部（デンドライト状結晶）の有無を判定した。観察した領域は、作製した金属化フィルムの任意の３カ所を切り出して試料とし、これを観察することによって決定した。このとき試料のサイズ（面積）は約２５ｍｍ２とした。
紐状部の幅、長さは、電極膜の表面をデジタルマイクロスコープにて倍率１００倍で観察することで測定した。紐状部の厚み（電極膜の表面から、隆起した先端までの厚み）は、紐状部を含む電極膜の断面をイオンエッチングにより加工した後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて倍率１０万倍で観察することで測定し、平均値を算出した。作製した試料（試料Ｎｏ．２、３）では、紐状部の厚みｔ１は１５ｎｍ、幅は１μｍ、平均長さは５００μｍであった。
電極膜に形成された第２凸状部（デンドライト状結晶）の有無は、電極膜の表面をデジタルマイクロスコープにて倍率１００倍で観察することによって確認した。試料Ｎｏ．３には、デンドライト状結晶が見られた。
フィルムコンデンサの誘電損失（ｔａｎδ）は、デジタルマルチメータを用いて、温度が２５℃、印加電圧が１Ｖ、周波数が１ｋＨｚの条件で測定した。充放電試験は、１０μＦの巻回型のフィルムコンデンサを作製し、ＤＣ６００Ｖで充電後に強制短絡を行う充放電サイクルを１０回繰り返した。充放電サイクルを１０回繰り返した後の誘電損失（ｔａｎδ）を測定し、充放電前と比較した。
比較例として、第１凸状部を有していない電極膜を用いて、フィルムコンデンサを作製し、同様に評価した（試料Ｎｏ．１）。
表１から明らかなように、電極膜が第１凸状部（紐状部）を有していないフィルムコンデンサ（試料Ｎｏ．１）と比較して、電極膜が第１凸状部（紐状部）を有するフィルムコンデンサ（試料Ｎｏ．２、３）は、誘電損失が低かった。
特に、電極膜がヘビーエッジ部を有するフィルムコンデンサ（試料Ｎｏ．３）は、充放電試験後においても誘電損失が０．０４％と低かった。
Ａ、Ｂ・・・・・・・・フィルムコンデンサ
Ｃ・・・・・・・・・・連結型コンデンサ
Ｄ・・・・・・・・・・インバータ
Ｅ・・・・・・・・・・電動車輌
１・・・・・・・・・・巻回体
１、１ａ、１ｂ・・・・金属化フィルム
３、３ａ、３ｂ・・・・端面
５、５ａ、５ｂ・・・・外部電極
７、７ａ、７ｂ・・・・誘電体フィルム
９、９ａ、９ｂ・・・・電極膜
１１、１１ａ、１１ｂ・無電極部
１３・・・・・・・・・第１凸状部（紐状部）
１５・・・・・・・・・隙間
１７・・・・・・・・・第２凸状部（デンドライト状結晶）
１９・・・・・・・・・ヘビーエッジ部
２０ａ、２０ｂ・・・・空間領域
２１、２３・・・・・・バスバー
３１・・・・・・・・・ブリッジ回路
３３・・・・・・・・・容量部
３５・・・・・・・・・昇圧回路
４１・・・・・・・・・モータ
４３・・・・・・・・・エンジン
４５・・・・・・・・・トランスミッション
４７・・・・・・・・・インバータ
４９・・・・・・・・・電源
５１ａ・・・・・・・・前輪
５１ｂ・・・・・・・・後輪
５３・・・・・・・・・車輌ＥＣＵ
５５・・・・・・・・・イグニッションキー
５７・・・・・・・・・エンジンＥＣＵ

Claims (12)

  1. 誘電体フィルムおよび電極膜が巻回された巻回体と、該巻回体の軸長方向に位置する一対の端面にそれぞれ設けられた一対の外部電極と、を具備し、
    前記誘電体フィルムは、幅方向の一端側に、前記誘電体フィルムの長手方向に連続して設けられた無電極部を備え、
    前記電極膜は、前記幅方向の他端側の表面に第１凸状部を有し、該第１凸状部は、前記幅方向に延びる紐状である、フィルムコンデンサ。
  2. 複数の前記第１凸状部が、前記長手方向に所定間隔で配置されている、請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
  3. 前記電極膜が、前記他端側の表面に第２凸状部をさらに有し、該第２凸状部は、枝分かれした形状を有する、請求項１または２に記載のフィルムコンデンサ。
  4. 前記第２凸状部が、前記第１凸状部に接している、請求項３に記載のフィルムコンデンサ。
  5. 前記第２凸状部が、前記第１凸状部に接する部位を起点として延びている、請求項４に記載のフィルムコンデンサ。
  6. 前記第２凸状部が、結晶である、請求項３乃至５のうちいずれかに記載のフィルムコンデンサ。
  7. 前記第１凸状部が、結晶である、請求項１乃至６のうちいずれかに記載のフィルムコンデンサ。
  8. 前記電極膜は、前記幅方向の他端側の端部の厚さが、前記幅方向の中央部の厚さよりも厚い、請求項１乃至７のうちいずれかに記載のフィルムコンデンサ。
  9. 請求項１乃至８のうちいずれかに記載のフィルムコンデンサが、バスバーにより複数個接続されている、連結型コンデンサ。
  10. スイッチング素子により構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備えているインバータであって、前記容量部が請求項１乃至８のうちいずれかに記載のフィルムコンデンサである、インバータ。
  11. スイッチング素子により構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備えているインバータであって、前記容量部が請求項９に記載の連結型コンデンサである、インバータ。
  12. 電源と、該電源に接続されたインバータと、該インバータに接続されたモータと、該モータにより駆動する車輪と、を備えている電動車両であって、前記インバータが請求項１０または請求項１１に記載のインバータである、電動車輌。
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