JPWO2018101260A1 - フィルムコンデンサ、インバータおよび電動車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムコンデンサの耐湿性向上。【解決手段】フィルムコンデンサ１は、誘電体フィルム８と電極膜９とを有するフィルムコンデンサ本体４、および外部電極を備えるフィルムコンデンサ素子２と、フィルムコンデンサ素子２を被覆する絶縁性の被覆部材３と、端子電極６とを備えている。端子電極６は、外部電極５に接続されており、被覆部材３に被覆された被覆部６ｃと、被覆部材に被覆されていない露出部６ｅとを有するとともに、被覆部６ｃと露出部６ｅとの境界部１２に、端子電極６を厚さ方向に貫通する貫通孔１３を有する。境界部１２における端子電極６の幅をｓ、厚さをｔとし、端子電極６の幅方向における貫通孔１３の長さをｗとしたとき、ｗがｔより大きい。【選択図】 図４Ａ

Description

本発明は、フィルムコンデンサ、インバータおよび電動車輌に関するものである。

フィルムコンデンサは、例えば、ポリプロピレン樹脂をフィルム化した誘電体フィルムの表面に金属の電極膜を有している。電極膜は、金属の蒸着によって形成される。このような構成により、フィルムコンデンサは、誘電体フィルムの絶縁欠陥部で短絡が生じた場合にも、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の電極膜が蒸発、飛散して絶縁欠陥部が絶縁化し、フィルムコンデンサ全体の絶縁破壊を防止できる（自己回復性）という利点を有している。このようなフィルムコンデンサは、電気回路が短絡した際の発火および感電を防止することができる。

このような利点が注目され、フィルムコンデンサの用途は、近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明等の電源回路、ハイブリッド自動車のモータ駆動、太陽光発電のインバータシステム等に拡大しつつある。

一方で、フィルムコンデンサは、水分の侵入により、たとえばアルミニウム等の金属である電極膜が劣化して静電容量が低下したり、誘電体フィルムが吸水して絶縁抵抗、絶縁耐圧またはその両方が低下することがある。フィルムコンデンサの耐湿性を高めるため、たとえば特許文献１には、線膨張係数の異なる複数の樹脂でフィルムコンデンサを封止するなどの手法が開示されている。

特開２００６−１４７６８７号公報

本開示のフィルムコンデンサは、誘電体フィルムと電極膜とを有するフィルムコンデンサ本体、および外部電極を備えるフィルムコンデンサ素子と、該フィルムコンデンサ素子を被覆する絶縁性の被覆部材と、端子電極と、を備え、該端子電極は、前記外部電極に接続されており、前記被覆部材に被覆された被覆部と、前記被覆部材に被覆されていない露出部と、を有するとともに、前記被覆部と前記露出部との境界部に、前記端子電極を厚さ方向に貫通する１つ以上の貫通孔を有し、前記境界部における前記端子電極の幅をｓ、厚さをｔとし、前記貫通孔の前記端子電極の幅方向の長さをｗとしたとき、前記ｗが前記ｔより大きい。

本発明のインバータは、スイッチング素子により構成されたブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備え、前記容量部が上記のフィルムコンデンサである。

本発明の電動車輌は、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、前記インバータが、上記のインバータである。

フィルムコンデンサの概略断面図である。 積層型のフィルムコンデンサ素子の概略断面図である。 巻回型のフィルムコンデンサ素子の概略を示す展開斜視図である。 フィルムコンデンサの実施形態の一例であり、積層型のフィルムコンデンサ素子を有する場合の側面図である。 フィルムコンデンサの実施形態の一例であり、巻回型のフィルムコンデンサ素子を有する場合の側面図である。 図４Ａおよび図４Ｂの端子電極の境界部を拡大した斜視図である。 図４Ｃのｙ軸方向から見た平面図である。 図４Ｄの他の例を示す平面図である。 フィルムコンデンサの実施形態の他の一例を示す斜視図である。 被覆部材で被覆された、図６ＡのフィルムコンデンサのＶＩＢ−ＶＩＢ線断面図である。 フィルムコンデンサの実施形態の他の一例を示す斜視図である。 ケースに収納され、被覆部材で被覆された、図７のフィルムコンデンサのＶＩＩＩＡ−ＶＩＩＩＡ線断面図である。 図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図である。 フィルムコンデンサの実施形態の他の一例を示す斜視図である。 ケースに収納され、被覆部材で被覆された、図９のフィルムコンデンサのＸＡ−ＸＡ線断面図である。 図１０ＡのＸＢ−ＸＢ線断面図である。 複数のフィルムコンデンサ素子が端子電極により接続された連結型のフィルムコンデンサを模式的に示す斜視図である。 インバータの構成の一例を示す概略構成図である。 電動車輌の構成の一例を示す概略構成図である。

フィルムコンデンサ１は、図１に示すように、フィルムコンデンサ素子２を樹脂などの被覆部材３により被覆した状態で使用される。被覆部材３は、フィルムコンデンサ素子２および他の構成部品の保持、絶縁、特性劣化防止を目的として用いられる。被覆部材３には、機械的強度、低吸水性、耐熱特性、耐熱衝撃性、電気的特性（絶縁性）などに優れた材料が選定される。被覆部材３の材料には、たとえば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などが用いられる。

フィルムコンデンサ素子２は、誘電体フィルムと電極膜とが巻回または積層されたフィルムコンデンサ本体４（以下、単に本体４という場合もある）と、本体４の対向する端面にメタリコンにより設けられた一対の外部電極５ａ、５ｂと、により構成されている。フィルムコンデンサ素子２の外部電極５ａ、５ｂには、端子電極（バスバー）６ａ、６ｂがそれぞれ半田などの接合材７により電気的に接続されている。端子電極６ａ、６ｂの材料には、たとえば銅、アルミニウム、鉄などの金属材料が用いられる。端子電極６ａ、６ｂは、半田との濡れ性を向上させるため、スズ、ニッケルなどのめっきを有していてもよい。

＜積層型フィルムコンデンサ＞
フィルムコンデンサ本体４は、誘電体フィルム８の表面に電極膜９を備えた電極膜付きフィルム１０により構成される。たとえば、積層型のフィルムコンデンサ本体４では、図２に示すように、誘電体フィルム８ａの片面上に電極膜９ａを備えた電極膜付きフィルム１０ａと、誘電体フィルム８ｂの片面上に電極膜９ｂを備えた電極膜付きフィルム１０ｂとが交互に積層されている。電極膜９ａはフィルムコンデンサ本体４の一方の端部で外部電極５ａに電気的に接続されている。電極膜９ｂは、フィルムコンデンサ本体４のもう一方の端部で外部電極５ｂに電気的に接続されている。

電極膜付きフィルム１０ａは、フィルムコンデンサ本体４のもう一方の端部の近傍に、電極膜９ａが形成されず誘電体フィルム８ａが露出したマージン部１１ａを有している。電極膜付きフィルム１０ｂは、フィルムコンデンサ本体４の一方の端部の近傍に、電極膜９ｂが形成されず誘電体フィルム８ｂが露出したマージン部１１ｂを有している。マージン部１１ａにより、電極膜９ａと外部電極５ｂとが絶縁され、マージン部１１ｂにより電極膜９ｂと外部電極５ａとが絶縁されている。

＜巻回型フィルムコンデンサ＞
巻回型のフィルムコンデンサ本体４では、電極膜付きフィルム１０ａ、１０ｂが図３に示すように重ねられ、巻回されている。電極膜付きフィルム１０ａは、誘電体フィルム８ａの片面上に電極膜９ａを備えている。電極膜付きフィルム１０ｂは、誘電体フィルム８ｂの片面上に電極膜９ｂを備えている。

図３に示すように、外部電極５ａは、フィルムコンデンサ本体４の軸方向において、フィルムコンデンサ本体４の一方の端部に位置しており、外部電極５ｂは、もう一方の端部に位置している。外部電極５ａは、電極膜９ａに電気的に接続されており、外部電極５ｂは、電極膜９ｂに電気的に接続されている。

なお、図３では、フィルムコンデンサ本体４の構成を見やすくするため、誘電体フィルム８ａ、８ｂ、電極膜９ａ、９ｂの厚みを、図３の奥から手前に向けて厚くなるように記載したが、実際にはこれらの厚みは一定である。

電極膜付きフィルム１０ａは、誘電体フィルム８ａの片面上に、電極膜９ａを有する部分と、誘電体フィルム８ａが露出した部分（マージン部１１ａ）とを有している。マージン部１１ａは、電極膜付きフィルム１０ａの幅方向の一方の端部（フィルムコンデンサ本体４の軸方向のもう一方の端部）の近傍に、長手方向に連続するように設けられている。電極膜付きフィルム１０ｂは、誘電体フィルム８ｂの片面上に、電極膜９ｂを有する部分と、誘電体フィルム８ｂが露出した部分（マージン部１１ｂ）とを有している。マージン部１１ｂは、電極膜付きフィルム１０ｂの幅方向の一方の端部（フィルムコンデンサ本体４の軸方向の一方の端部）の近傍に、長手方向に連続するように設けられている。

積層型、巻回型のいずれの場合も、電極膜付きフィルム１０ａと１０ｂとは、電極膜付きフィルム１０ａのマージン部１１ａが外部電極５ａとは異なる側に位置するように配置され、電極膜付きフィルム１０ｂのマージン部１１ｂが外部電極５ｂとは異なる側に位置するように配置され、重ねあわされている。また、電極膜付きフィルム１０ａ、１０ｂは、電極膜９ａ、９ｂを有する端部が、それぞれ幅方向に突出するようにずれた状態で重ねあわされている。巻回型のフィルムコンデンサ本体４は、プレスにより偏平加工されていてもよい。

このように、フィルムコンデンサ本体４は、電極膜付きフィルム１０ａ、１０ｂが、図２示すように積層されている、または図３に示すように巻回されている。また、フィルムコンデンサ本体４は、直列接続型の構造を有していてもよい。直列接続型のフィルムコンデンサは、幅方向の中央部に、２つの電極膜に挟まれたマージン部を有する電極膜付きフィルム１０ａと、幅方向の両端にマージン部を有する電極膜フィルム１０ｂとが重ねあわされ、積層または巻回されている。直列接続型のフィルムコンデンサでは、電極膜付きフィルム１０ａの２つの電極膜は、それぞれ異なる外部電極に電気的に接続されており、電極膜付きフィルム１０ｂの電極膜は、外部電極に電気的に接続されない。

図１に示すように、端子電極６ａは、被覆部材３に被覆された被覆部６ａｃと、被覆部材３に被覆されていない露出部６ａｅとを有している。端子電極６ｂは、被覆部材３に被覆された被覆部６ｂｃと、被覆部材３に被覆されていない露出部６ｂｅとを有している。被覆部６ａｃ、６ｂｃは、外部電極５ａ、５ｂにそれぞれ電気的に接続され、フィルムコンデンサ素子２とともに被覆部材３に被覆されている。露出部６ａｅ、６ｂｅは、被覆部材３から露出し、外部回路に接続される。以下、端子電極６ａ、６ｂに共通な特徴について説明するため、図４Ａ等に示すようにａ、ｂの符号を省略し、たとえば端子電極の被覆部を６ｃ、露出部を６ｅなどと称する場合がある。

図４Ａは積層型のフィルムコンデンサ本体４を用いた場合の、本開示の実施形態の一例を示し、図１の側面図に相当する。図４Ｂは巻回型のフィルムコンデンサ本体４を用いた場合の、本開示の実施形態の別の一例を示し、図１の側面図に相当する。図４Ａおよび図４Ｂでは、被覆部材３に被覆された部位を破線で示している。被覆部材３に被覆された部位とは、たとえば端子電極６の被覆部６ｃ、フィルムコンデンサ素子２などである。

図４Ｃは、図４Ａ、図４Ｂに示す端子電極６の境界部１２およびその近傍を拡大した斜視図である。図４Ｃに示すように、端子電極６の被覆部６ｃと露出部６ｅとの境界を境界部１２（図４Ｃにおいて一点鎖線で示す）とする。この境界部１２において、端子電極６を構成する部材と被覆部材３との熱膨張差などにより、端子電極６と被覆部材３との間にわずかな隙間が生じる場合があり、その隙間から水分が侵入する懸念があった。

端子電極６は、強度の確保や低抵抗化、低インダクタンス化を図るという点から、その断面積（幅、厚さ）を大きくするのがよい。一方、特に境界部１２およびその近傍において、端子電極６の断面積（幅、厚さ）を大きくすると、境界部１２の長さも大きくなり、端子電極６と被覆部材３との間の隙間が増加したり、被覆部材３にクラックが生じやすくなる。その結果、フィルムコンデンサ素子に水分が侵入しやすくなるという懸念がある。なお、境界部１２の長さとは、ｘｙ平面における境界部１２の外周全体の長さである。

本開示の実施形態では、図４Ｃに示すように、端子電極６の境界部１２に、端子電極６を厚さ方向に貫通する貫通孔１３を設け、水分の侵入口である境界部１２の長さを小さくして、侵入する水分量の低減を図っている。侵入する水分量を低減することで、フィルムコンデンサ１の耐湿性を向上することができる。端子電極６は、金属板を所定の形状に加工して用いられる。したがって、端子電極６の厚さは、その長さおよび幅に対して小さい。

図４Ｃに示すように、境界部１２における端子電極６の幅方向をｘ方向、厚さ方向をｙ方向、長さ方向をｚ方向とする。図４Ｄは、図４Ｃをｙ方向から見た平面図である。境界部１２における端子電極６のｘ方向の幅をｓ、ｙ方向の厚さをｔとする。貫通孔１３のｘ方向の長さをｗとする。本開示の実施形態では、ｗをｔよりも大きくする、すなわちｗ＞ｔとすることで、端子電極６が貫通孔１３を有さない場合に対して、境界部１２の長さを小さくすることができる。なお、図４Ａおよび図４Ｂに示すＨは、端子電極の上端から貫通孔１３のｚ軸方向の中央までの距離である。

図４Ｃ、図４Ｄに示すように、境界部１２上において、端子電極６の幅方向（ｘ方向）の一方の端部６ｆ１から貫通孔１３までの距離をＤ１とし、端子電極６の幅方向（ｘ方向）のもう一方の端部６ｆ２から貫通孔１３までの距離をＤ２とする。１つの貫通孔１３を、端子電極６の幅方向（ｘ方向）の中央近傍に配置すると、Ｄ１とＤ２とが近似となり、端子電極６の貫通孔１３を挟んだ部位である６ｉ１の電気抵抗と６ｉ２の電気抵抗とが近似となり、６ｉ１の強度と６ｉ２の強度とが近似となる。さらに、１つの貫通孔１３を端子電極６の幅方向（ｘ方向）の中央に配置すると、Ｄ１とＤ２とが等しくなり、貫通孔１３を挟んだ端子電極６である６ｉ１の電気抵抗と６ｉ２の電気抵抗とが等しくなり、６ｉ１の強度と６ｉ２の強度とが等しくなる。

端子電極６は、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、境界部１２に貫通孔１３を１つだけ有していてもよいし、２つ以上有していてもよい。図５は、本開示の実施形態の別の一例を示すｙ方向からみた平面図である。貫通孔１３のｘｚ断面の形状は、図４Ｃおよび図４Ｄのように矩形状でもよいし、図５のように円形状であってもよい。貫通孔１３のｘｚ断面の形状は、境界部１２の長さが小さくなる形状であれば、特に制限するものではなく、たとえば楕円形状、多角形状などでもよい。

端子電極６が貫通孔１３を複数有する場合、たとえば図５に示すように２つの貫通孔１３を有する場合は、境界部１２上において、端子電極６の幅方向（ｘ方向）の一方の端部６ｆ１から当該一方の端部６ｆ１に最も近接する貫通孔１３−１までの距離をＤ１とし、端子電極６の幅方向（ｘ方向）のもう一方の端部６ｆ２から当該もう一方の端部６ｆ２に最も近接する貫通孔１３−２までの距離をＤ２とし、隣りあう貫通孔１３−１と１３−２との距離をＤ３とする。貫通孔１３−１と１３−２とを、Ｄ１とＤ２とが近似となるように配置すると、端子電極６のｘ方向の両端に位置する部位である６ｉ１の電気抵抗と６ｉ２の電気抵抗とが近似となり、６ｉ１の強度と６ｉ２の強度とが近似となる。さらに、貫通孔１３−１と１３−２とを、Ｄ１とＤ２とが等しくなるように配置すると、のｘ方向の両端に位置する６ｉ１の電気抵抗と６ｉ２の電気抵抗とが等しくなり、６ｉ１の強度と６ｉ２の強度とが等しくなる。さらに、貫通孔１３−１と１３−２とを、Ｄ１、Ｄ２およびＤ３が近似となるように配置すると、端子電極６のｘ方向の両端に位置する部位である６ｉ１、６ｉ２、および２つの貫通孔の間に位置する端子電極６の部位である６ｉ３の、電気抵抗がいずれも近似となり、６ｉ１、６ｉ２および６ｉ３の強度がいずれも近似となる。さらに、貫通孔１３−１と１３−２とを、Ｄ１、Ｄ２およびＤ３が等しくなるように配置すると、６ｉ１、６ｉ２、および６ｉ３の電気抵抗が等しくなり、６ｉ１、６ｉ２および６ｉ３の強度が等しくなる。

さらに、端子電極６がｎ個（ｎは自然数）の貫通孔１３を有する場合は、端子電極６が幅方向（ｘ方向）に同じ長さを有する（ｎ＋１）個の部位を有するように、ｎ個の貫通孔１３を配置するのがよい。なお、複数の貫通孔１３は、それぞれ同じｗを有していてもよいし、それぞれ異なるｗを有していてもよい。

実用上、貫通孔１３のｗの合計をＷ０としたとき、Ｗ０はｓに対して２０〜６０％とするのがよい。１つのｗは、少なくともｔの２倍以上とするのがよい。

貫通孔１３のｘｙ断面における形状は、角部がＲを有するものであってもよい。貫通孔１３のｘｙ断面における角部の形状がＲを有することにより、端子電極６と絶縁部材３との間に生じる応力が緩和され、隙間やクラックの発生を抑制することができる。

本開示の各実施形態によれば、端子電極６の境界部１２の長さが小さくなるとともに、境界部１２における端子電極６の断面積が小さくなる。端子電極６の断面積が小さくなると、端子電極６の電気抵抗が高くなり、端子電極６が境界部１２の近傍で発熱する。端子電極６が発熱すると、発生した熱量により境界部１２近傍に存在する水分が蒸発・気化する。その結果、フィルムコンデンサ１の耐湿性がより向上するという効果も得られる。

端子電極６と被覆部材３との境界部１２は、フィルムコンデンサ素子２の外部電極５から離れた位置に配置されてもよい。フィルムコンデンサ素子２の構成要素のなかでも、メタリコンで形成された外部電極５は透湿性が高く、水分がメタリコンを通してフィルムコンデンサ本体４の内部に侵入しやすい。したがって、外部からの水分の侵入口となり得る境界部１２を、透湿性が高い外部電極５から離れた位置、たとえば図６Ａ、図６Ｂに示すように、フィルムコンデンサ素子２の外部電極５ａと５ｂとの中間に配置することで、フィルムコンデンサ１の耐湿性をさらに向上させることができる。なお、図６Ａでは構成を分かりやすくするために、被覆部材３の記載を省略した。

フィルムコンデンサ素子２は、ケースに収納され、フィルムコンデンサ素子２が被覆部材３に埋設されていてもよい。フィルムコンデンサ素子２がケースに収納されている場合、水分の侵入経路は主としてケースの開口部となる。図７、図８Ａおよび図８Ｂに示すフィルムコンデンサ１では、フィルムコンデンサ素子２がケース１４に収納され、フィルムコンデンサ素子２とケース１４との間には被覆部材３が存在している。ケース１４の開口部は、フィルムコンデンサ素子２の上部に位置している。なお、図７では端子電極６等の配置を分かりやすくするため、被覆部材３およびケース１４の記載を省略している。

端子電極６（６ａ、６ｂ）は金属板であり、透湿性が小さい。そのため、図７、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、端子電極６ａ（６ａｃ）と端子電極６ｂ（６ｂｃ）とを、ケース１４の開口部が位置するフィルムコンデンサ素子２の上部を覆うように配置することで、よりフィルムコンデンサ１の耐湿性を向上することができる。

さらに、図９、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、端子電極６ａ（６ａｃ）と端子電極６ｂ（６ｂｃ）の両方がそれぞれ、ケース１４の開口部が位置するフィルムコンデンサ素子２の上部全体を覆うように配置されている。端子電極６ａｃと端子電極６ｂｃとが重なり合うことにより、端子電極６ａ、６ｂのインダクタンスを低減することができる。この場合、端子電極６ａｃと端子電極６ｂｃとの間には、絶縁部材１５を配置する。なお、図９では端子電極６等の配置を分かりやすくするため、被覆部材３およびケース１４の記載を省略している。

図１１は、連結型のフィルムコンデンサ（以下、連結型コンデンサという場合もある）１の構成を模式的に示した斜視図である。図１１では、端子電極６等の配置を分かりやすくするために、ケース１４、被覆部材３、接合材７および貫通孔１３の記載を省略している。連結型のフィルムコンデンサ１は、複数個の巻回型のフィルムコンデンサ素子２が一対の端子電極６ａ、６ｂにより並列接続された構成を有する。端子電極６ａ、６ｂは、外部接続用の露出部６ａｅ、６ｂｅと、被覆部材３に被覆された被覆部６ａｃ、６ｂｃにより構成され、被覆部６ａｃ、６ｂｃは、各フィルムコンデンサ素子２の外部電極５ａ、５ｂにそれぞれ接続される。

なお、連結型コンデンサ１は、図１１に示したような平面的な配置の他に、偏平加工された巻回型のフィルムコンデンサ素子２を、その平坦な面同士が重なるように積み上げた構造としてもよい。また、巻回型のフィルムコンデンサ素子２の配置は、その軸方向が鉛直方向に沿った配置としてもよい。また、積層型のフィルムコンデンサ素子２を一対の端子電極６ａ、６ｂにより並列接続して連結型コンデンサ１としてもよい。

図１２は、インバータの概略構成図である。図１２には、実施形態の一例として、直流から交流を作り出すインバータＤを示している。インバータＤは、図１２に示すように、ブリッジ回路３１と、容量部３３とを備えている。ブリッジ回路３１は、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。容量部３３は、ブリッジ回路３１の入力端子間に配置され、電圧を安定化する。インバータＤには、容量部３３として上記のフィルムコンデンサ１（または連結型コンデンサ１）が用いられる。

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。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。

図１３は、電動車輌の概略構成図である。図１３には、実施形態の一例として、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）であるを示している。

電動車輌Ｅは、駆動用のモータ４１、エンジン４３、トランスミッション４５、インバータ４７、電源（電池）４９、前輪５１ａおよび後輪５１ｂを備えている。

電動車輌Ｅは、駆動源としてモータ４１、エンジン４３、またはその両方の出力を備えている。駆動源の出力は、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。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１３に示した電動車輌Ｅは、電動車輌Ｅ全体の統括的な制御を行う車輌ＥＣＵ５３、およびエンジン４３の回転数を制御し電動車輌Ｅを駆動するエンジンＥＣＵ５７を備えている。電動車輌Ｅは、さらに運転者に操作されるイグニッションキー５５、図示しないアクセルペダル、またはブレーキ等の運転装置を備えている。車輌ＥＣＵ５３には、運転者等による運転装置の操作に応じた駆動信号が入力される。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。

電動車輌Ｅのインバータ４７として、インバータＤ、すなわち上記のフィルムコンデンサ１または連結型コンデンサ１を容量部３３として適用したインバータＤを用いる。このような電動車輌Ｅでは、フィルムコンデンサ１または連結型コンデンサ１が、耐湿性に優れたものであるため、電動車輌Ｅのエンジン部等の過酷な環境下に実装おいても、フィルムコンデンサ１または連結型コンデンサ１の静電容量の低下が長期間にわたって小さく抑えられる。その結果、電動車輌Ｅでは、ＥＣＵなどの制御装置の電流制御を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。

ポリアリレート（Ｕ−１００、ユニチカ製）を用いて平均厚さ２．５μｍの誘電体フィルムを作製した。ポリアリレートをトルエンに溶解して樹脂溶液を作製し、この樹脂溶液をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基材フィルム上にコータを用いて塗布し、シート状に成形した。成形した樹脂シートを、１３０℃で熱処理してトルエンを除去し、誘電体フィルムを得た。

得られた誘電体フィルムを基材フィルムから剥離し、１５０ｍｍ幅にスリット加工した。その後、誘電体フィルムの一方の主面に電極膜を形成し、電極膜付きフィルムを得た。電極膜としては、メタルマスクを用いて１０７ｍｍ幅のＡｌ金属膜を真空蒸着法により形成した。金属膜の厚さは７０ｎｍ、シート抵抗は８．０Ω／□であった。金属膜の膜厚は、イオンミリング加工をした断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより求めた。金属膜のシート抵抗（Ｒｓ）は、幅（Ｗ）１０ｍｍ、長さ（Ｌ）３００ｍｍの金属膜の両端間の抵抗値（Ｒ）を四端子法で測定し、式Ｒｓ＝Ｒ×Ｗ／Ｌにより算出した。

１５０ｍｍ幅の電極膜付きフィルムをさらにスリット加工し、幅方向の一方の端部に誘電体フィルムの露出部であるマージン部を有する３０ｍｍ幅の電極膜付きフィルムとした。マージン部の幅は１．５ｍｍとした。

３０ｍｍ幅の一対の電極膜付きフィルムを、電極膜が誘電体フィルムを介して対向するように円筒状の巻芯に積層巻回し、巻回体を作製した。一対の電極膜付きフィルムは、フィルムの幅方向に互いに０．５ｍｍずれた状態とし、各マージン部をフィルムの幅方向の異なる側に配置した状態で巻回した。巻回数は１３８０回とし、外径２５ｍｍ、幅３０．５ｍｍの巻回体を得た。巻回体の外径および幅は、いずれも平均値である。

得られた巻回体を、プレスにより偏平加工し、フィルムコンデンサ本体とした。プレスは温度１２０℃、プレス荷重５００ｇｆの条件で行った。

偏平加工後、巻芯の端部の空隙をポリイミド製テープで封止した。その後、フィルムコンデンサ本体の電極膜が露出した対向する端面に、亜鉛と錫との合金を溶射して、外部電極であるメタリコン電極を形成し、フィルムコンデンサ素子を得た。

得られたフィルムコンデンサ素子の外部電極に、図４Ｂ、図４Ｃに示すような端子電極を、半田により接続した。端子電極の寸法は、ｘ方向の幅ｓ＝４０ｍｍ、ｙ方向の厚さｔ＝０．８ｍｍ、ｚ方向の長さ２０ｍｍとし、端子電極の材料は、表面にスズめっきを施した銅を用いた。貫通孔の寸法は、ｗ＝４ｍｍ、ｈ＝４ｍｍとし、端子電極の上端から貫通孔のｚ軸方向の中央までの距離Ｈは１０ｍｍとした。端子電極に設けた貫通孔の数ｎを表１に示す。貫通孔のｘ方向の配置は、各貫通孔の中心が、ｓを（ｎ＋１）等分した点に位置するようにした。端子電極は、フィルムコンデンサ素子の軸方向から見て、貫通孔がフィルムコンデンサ素子１と重ならないように、フィルムコンデンサ素子の外部電極に接続した。

端子電極を接続したフィルムコンデンサ素子を、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製のケースに収納したのち、エポキシ樹脂を注入してフィルムコンデンサ素子を封止した。エポキシ樹脂は、端子電極の貫通孔のｚ軸方向における中央の位置まで注入した。これにより、フィルムコンデンサ素子全体と端子電極とがエポキシ樹脂の被覆部材に被覆され、端子電極は、一部が被覆部材から露出し、端子電極の被覆部と露出部との境界部に貫通孔を有するフィルムコンデンサが得られた。

比較例として、貫通孔を有さない端子電極を用いて、同様にフィルムコンデンサを作製した。

得られたフィルムコンデンサは、ノギスおよび厚みゲージを用いて、境界部の長さ等各部の寸法を測定した。

フィルムコンデンサの耐湿性は、以下のように評価した。フィルムコンデンサの初期の静電容量と、温度８５℃、湿度８５％ＲＨの高温高湿槽内にて直流（ＤＣ）電圧を所定の時間印加した後の静電容量とを測定し、初期の静電容量に対して５％低下した時間を耐湿寿命とした。静電容量は、キーサイト・テクノロジー製のＬＣＲメーターを用いて測定した。

端子電極の剛性比は、準備した各種端子電極の境界部を所定形状に切り出し、インストロン製の万能材料試験機を用いて曲げ試験を行うことで確認した。曲げ試験では、切り出した試料の貫通孔を有する部分のｚ方向の両側に支点を配し、貫通孔を有する部分の厚さ方向であるｙ方向に荷重を加えた。

端子電極の貫通孔の数ｎ、境界部の長さ、貫通孔がない場合の境界部の長さを１とした時の比率、貫通孔のｗの合計ｗ０のｓに対する比率（ｗ０／ｓ）、貫通孔がない場合の耐湿寿命および剛性を１とした時の寿命比、剛性比を、表１に示す。

試料Ｎｏ．２〜６は、貫通孔のない試料Ｎｏ．１に対して耐湿寿命が向上していた。

１：フィルムコンデンサ
２：フィルムコンデンサ素子
３：被覆部材
４：フィルムコンデンサ本体
５、５ａ、５ｂ：外部電極
６、６ａ、６ｂ：端子電極（バスバー）
６ｃ、６ａｃ、６ｂｃ：端子電極の被覆部
６ｅ、６ａｅ、６ｂｅ：端子電極の露出部
７：接合材
８、８ａ、８ｂ：誘電体フィルム
９、９ａ、９ｂ：電極膜
１０、１０ａ、１０ｂ：電極膜付きフィルム
１２：端子電極の被覆部と露出部との境界部
１３：貫通孔
Ｄ：インバータ
Ｅ：電動車輛

Claims (6)

1. 誘電体フィルムと電極膜とを有するフィルムコンデンサ本体、および外部電極を備えるフィルムコンデンサ素子と、
   該フィルムコンデンサ素子を被覆する絶縁性の被覆部材と、
   端子電極と、を備え、
   該端子電極は、前記外部電極に接続されており、前記被覆部材に被覆された被覆部と、前記被覆部材に被覆されていない露出部と、を有するとともに、前記被覆部と前記露出部との境界部に、前記端子電極を厚さ方向に貫通する１つ以上の貫通孔を有し、
   前記境界部における前記端子電極の幅をｓ、厚さをｔとし、前記貫通孔の前記端子電極の幅方向の長さをｗとしたとき、前記ｗが前記ｔより大きい、フィルムコンデンサ。
2. 前記端子電極が有する前記貫通孔は、ひとつであり、
   前記境界部における、前記端子電極の幅方向の一方の端部から前記貫通孔までの距離をＤ１とし、前記端子電極の幅方向のもう一方の端部から前記貫通孔までの距離をＤ２としたとき、
   前記Ｄ２が前記Ｄ１と等しい、請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
3. 前記端子電極が２つ以上の前記貫通孔を有し、
   前記境界部における、前記端子電極の幅方向の一方の端部から該一方の端部に最も近接する前記貫通孔までの距離をＤ１とし、前記端子電極の幅方向のもう一方の端部から該もう一方の端部に最も近接する前記貫通孔までの距離をＤ２とし、隣接する２つの前記貫通孔間の距離をＤ３としたとき、
   前記Ｄ１、前記Ｄ２および前記Ｄ３がいずれも等しい、請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
4. 前記フィルムコンデンサ素子を複数備えるとともに、複数の前記フィルムコンデンサ素子同士が電気的に接続されており、
   複数の前記フィルムコンデンサ素子のうち少なくともひとつが、前記端子電極に接続されている、請求項１〜３のいずれかに記載のフィルムコンデンサ。
5. スイッチング素子により構成されたブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備え、
   前記容量部が、請求項１〜４の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。
6. 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、
   前記インバータが、請求項５に記載のインバータである、電動車輌。

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