WO2019188684A1 - フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌 - Google Patents

フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌 Download PDF

Info

Publication number
WO2019188684A1
WO2019188684A1 PCT/JP2019/011775 JP2019011775W WO2019188684A1 WO 2019188684 A1 WO2019188684 A1 WO 2019188684A1 JP 2019011775 W JP2019011775 W JP 2019011775W WO 2019188684 A1 WO2019188684 A1 WO 2019188684A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film
grease
capacitor
film capacitor
inverter
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/011775
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
立石　立也
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to US16/981,832 priority Critical patent/US11600447B2/en
Priority to CN201980018696.1A priority patent/CN111868860B/zh
Priority to EP19776213.1A priority patent/EP3780043A4/en
Priority to JP2019543122A priority patent/JP6603441B1/ja
Publication of WO2019188684A1 publication Critical patent/WO2019188684A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/08—Cooling arrangements; Heating arrangements; Ventilating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/224—Housing; Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/32—Wound capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/005—Electrodes
    • H01G4/015—Special provisions for self-healing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a film capacitor, a coupled capacitor, an inverter, and an electric vehicle.
  • the film capacitor has, for example, a dielectric film formed by forming a polypropylene resin into a film and a metal film formed by vapor deposition on the surface of the dielectric film.
  • the metal film is used as an electrode.
  • the film capacitor is unlikely to generate fire or electric shock when the electric circuit is short-circuited. Therefore, in recent years, the use of film capacitors has been expanded to power supply circuits such as LED (Light Emitting Diode) lighting, motor drive of hybrid vehicles, inverter systems for photovoltaic power generation, and the like.
  • LED Light Emitting Diode
  • the structure of the film capacitor is classified into a wound type and a laminated type.
  • a wound film capacitor a cylindrical or elliptical cylindrical film capacitor is often used.
  • the multilayer film capacitor a rectangular parallelepiped film capacitor is used, and since the size can be reduced, the multilayer film capacitor is also increasing.
  • Patent Document 1 discloses a metal film pattern having a structure in which no voltage is applied to the metal film exposed on the cut surface of the main body.
  • Patent Document 2 discloses a method of providing an insulating resin layer on a cut surface of a main body.
  • a dielectric film and a metal film are laminated, a pair of opposing first surfaces, a pair of opposing first side surfaces connecting the pair of first surfaces, and a pair of opposing surfaces
  • a rectangular parallelepiped main body having a second side surface, a pair of external electrodes positioned on the first side surface, and an insulating coating layer covering the second side surface, wherein the second side surface and the coating layer
  • the connected capacitor according to the present disclosure includes a plurality of film capacitors and a bus bar connecting the plurality of film capacitors, and the film capacitor includes the film capacitor.
  • the inverter according to the present disclosure includes a bridge circuit configured by a switching element and a capacitor unit connected to the bridge circuit, and the capacitor unit includes the film capacitor.
  • the electric vehicle includes a power source, an inverter connected to the power source, a motor connected to the inverter, and wheels driven by the motor, and the inverter is the above-described inverter.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line ii-ii in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line iii-iii in FIG. 1. It is sectional drawing to which the broken-line part of FIG. 3 was expanded. It is a perspective view showing typically one example of a connection type capacitor. It is a schematic block diagram for demonstrating one of the examples of an inverter. It is a schematic block diagram which shows one of the examples of an electric vehicle.
  • the multilayer film capacitor includes a film capacitor body 3 and a pair of external electrodes, ie, a first external electrode 4a and a second external electrode 4b.
  • the film capacitor body 3 may be simply referred to as the body 3.
  • the main body 3 is formed by laminating a first dielectric film 1a, a first metal film 2a, a second dielectric film 1b, and a second metal film 2b.
  • the main body 3 has a rectangular parallelepiped shape, and has a pair of opposing first surfaces 3a and 3b in the direction in which the dielectric film and the metal film are stacked, that is, the stacking direction, and between the first surfaces 3a and 3b.
  • first side surfaces 3c and 3d connecting the first surfaces 3a and 3b, and a pair of second side surfaces 3e and 3f.
  • first side surfaces 3c and 3d connecting the first surfaces 3a and 3b, and a pair of second side surfaces 3e and 3f.
  • the first external electrode 4 a is provided on the first side surface 3 c of the main body 3, and the second external electrode 4 b is provided on the first side surface 3 d of the main body 3, respectively, by metallicon.
  • the insulating covering layer 5 is provided on the second side surfaces 3 e and 3 f of the main body 3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line ii-ii of FIG.
  • the main body 3 of the multilayer film capacitor A shown in FIG. 2 includes a first metallized film 6a having a first metal film 2a on the surface 1ac of the first dielectric film 1a, and a surface of the second dielectric film 1b.
  • the second metallized film 6b having the second metal film 2b is alternately laminated on 1bc.
  • the first metal film 2 a is electrically connected to the first external electrode 4 a at the first side surface 3 c of the main body 3.
  • the second metal film 2 b is electrically connected to the second external electrode 4 b on the first side surface 3 d of the main body 3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line ii-ii of FIG.
  • the main body 3 of the multilayer film capacitor A shown in FIG. 2 includes a first metallized film 6a having a first metal film 2a on the surface 1ac of the first
  • the direction in which the first external electrode 4a and the second external electrode 4b are positioned is defined as a first direction x
  • the direction in which the coating layer 5 is positioned is defined as a second direction y
  • the thickness direction of the first dielectric film 1a and the second dielectric film 1b, that is, the stacking direction is defined as a third direction z.
  • the first metallized film 6a is obtained by forming the first metal film 2a on the surface 1ac of the first dielectric film 1a.
  • the first metal film 2a is not formed in the vicinity of the side surface 1af on the surface 1ac, that is, the portion where the first dielectric film 1a is exposed is continuously present in the second direction y.
  • the so-called insulation margin portion 7a is provided.
  • the second metallized film 6b is obtained by forming the second metal film 2b on the surface 1bc of the second dielectric film 1b.
  • the second metal film 2b is not formed in the vicinity of the side surface 1bf on the surface 1bc, that is, a portion where the second dielectric film 1b is exposed continuously exists in the second direction y.
  • the so-called insulation margin portion 7b is provided.
  • These metallized films 6a and 6b are laminated in a state slightly shifted from each other in the first direction x which is the width direction, as shown in FIG.
  • the first metal film 2a and the second metal film 2b sandwich the first dielectric film 1a or the second dielectric film 1b. Capacitance is generated in the overlapping effective area 8.
  • Such a multilayer film capacitor A is obtained as follows.
  • the long first metallized film 6a and the second metallized film 6b are overlapped with each other in the first direction x, which is the width direction, and are laminated to form a laminate.
  • a first external electrode 4a is formed on the first side surface 3c located in the first direction x of the obtained laminate, and a second external electrode 4b is formed on the first side surface 3d by a metallicon.
  • the laminated body in which the external electrode 4, that is, the first external electrode 4a and the second external electrode 4b is formed is cut in the first direction x into individual elements.
  • the external electrode 4 may be formed on each main body 3 after cutting the laminate.
  • the cut surfaces obtained by cutting the laminated body become the second side surfaces 3e and 3f of the individual main body portions 3.
  • the symbols a and b are omitted as shown in FIG.
  • the dielectric film 1, the metal film 2, the external electrode 4, the metallized film 6, and the like are omitted as shown in FIG.
  • the main body 3 may have an insulating layer 9 on the second side surfaces 3 e and 3 f.
  • the second side surfaces 3 e and 3 f of the main body 3 are the surfaces of the insulating layer 9.
  • the covering layer 5 covers the second side surfaces 3e and 3f, that is, the insulating layer 9. Between the covering layer 5 and the insulating layer 9, the grease containing part 10 is arrange
  • the insulating layer 9 is a mixture of the organic resin material constituting the dielectric film 1 and the metal component constituting the metal film 2.
  • the insulating layer 9 is formed by mechanical impact and heat when the laminate is cut, and is also called a kneaded layer. Insulating layer 9 is insulated by dispersing metal components in the resin material.
  • the thickness t1 of the insulating layer 9 shown in FIG. 4 is, for example, about 0.5 ⁇ m to 4 ⁇ m on average.
  • 3 and 4 show the main body 3 having the insulating layer 9 on the second side surfaces 3e and 3f, the second side surfaces 3e and 3f may not have the insulating layer 9.
  • the grease containing part 10 is a part containing insulating grease.
  • Grease is obtained by dispersing a thickener in a liquid lubricating oil. Since grease has higher viscosity and lower fluidity than oil, it is semi-solid or semi-fluid at room temperature. Grease is present not only on the surface of the insulating layer 9, that is, on the second side surfaces 3e and 3f, but also on the recesses of the insulating layer 9, the gap between the dielectric film 1 and the metal film 2, and the gap between the dielectric films 1. Also good. Since grease has fluidity, it tends to enter such recesses and gaps, and enters the recesses, that is, the thin portions of the insulating layer 9, which can be defective, and causes discharge between the metal films 2 at the potential defects. Can be difficult.
  • the high-temperature gas generated by the discharge can be quickly dispersed through the grease-containing portion 10 containing grease having fluidity. Therefore, carbonization of the dielectric film 1 due to the high temperature gas can be made difficult to occur. As a result, the insulation resistance of the film capacitor A is difficult to decrease.
  • the coating layer 5 covers the second side surfaces 3e and 3f and the grease-containing portion 10.
  • a part of the coating layer 5 may directly cover a part of the second side surfaces 3 e and 3 f and a part of the first surfaces 3 a and 3 b of the main body 3.
  • a part or all of the film capacitor A having the covering layer 5 may be covered with an exterior resin (not shown).
  • the external electrode 4 may be connected to an external circuit by a lead wire, a bus bar, or the like.
  • the grease in the grease containing portion 10 is sealed in the film capacitor A by at least one of the coating layer 5, the insulating layer 9, the dielectric film 1, the metal film 2, and the external electrode 4. Sealing the grease having fluidity in the film capacitor A makes it difficult for the grease to leak out of the film capacitor A.
  • Grease may be any grease that has high insulation and fluidity.
  • the grease may be a grease containing liquid lubricating oil such as fluorine, silicone, poly- ⁇ -olefin (PAO), and phenyl ether. These greases have high heat resistance and chemical stability, and are not easily carbonized even at high temperatures. In addition, the influence on the organic resin that is the material of the dielectric film 1 is small.
  • silicone grease has high insulation, heat resistance, and moisture resistance. When silicone grease is used as the grease contained in the grease-containing portion 10 of the film capacitor A, the film capacitor A can be obtained in which the decrease in insulation resistance is less likely to occur.
  • the average thickness t2 of the grease containing portion 10 shown in FIG. 4 may be, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the grease-containing portion 10 includes a portion where the grease enters, for example, a recess included in the insulating layer 9, a gap between the dielectric film 1 and the metal film 2, a gap between the dielectric films 1, and the like. 5 and the second side surface 3e, 3f in the x direction is defined as the thickness t2 of the grease containing portion 10.
  • the grease-containing portion 10 can reduce the decrease in the insulation resistance of the film capacitor A.
  • the average of t2 may be 20 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, particularly 25 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the coating layer 5 has an insulating property and seals the grease contained in the grease containing portion 10.
  • the coating layer 5 may be any of resin materials such as silicone, polyimide, polyphenylene sulfide, and cycloolefin polymer. These are resin materials having high insulation and heat resistance.
  • the average of t3 may be 3 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, for example.
  • the average of t3 may be 20 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less, and further 30 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • t2 + t3, which is the sum of t2 and t3, may be 100 ⁇ m or less, particularly 80 ⁇ m or less.
  • the thicknesses of the coating layer 5, the insulating layer 9, and the grease-containing portion 10 can be measured, for example, by observing the cross section of the film capacitor A with a microscope or a scanning electron microscope (SEM).
  • the presence or absence of the grease-containing portion 10 is determined based on the components contained between the coating layer 5 and the second side surfaces 3e and 3f by elemental analysis such as high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis and X-ray fluorescence analysis, and X-ray diffraction.
  • ICP inductively coupled plasma
  • X-ray fluorescence analysis X-ray fluorescence analysis
  • X-ray diffraction XRD
  • GC-MS gas chromatography mass spectrometry
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • NMR nuclear magnetic resonance spectroscopy
  • the grease-containing portion 10 and the coating layer 5 may be formed on the cut surface of the main body portion 3, that is, the second side surfaces 3e and 3f, for example, by the following method.
  • the coating method can be appropriately selected from various printing methods such as screen printing, and well-known coating methods such as a spray method, a roller method, and a dip coating method.
  • the printing method can easily adjust the application site, the application amount, and the application thickness.
  • the coating layer 5 is further formed on the cut surface to which the grease has been applied.
  • the coating layer 5 may be formed, for example, by applying a precursor containing an insulating resin and then curing it.
  • the precursor may be a so-called adhesive.
  • the film capacitor A can absorb and cure moisture outside or inside the film capacitor A, and the resistance of the film capacitor A to high temperature and high humidity can be improved.
  • the precursor coating method can be appropriately selected from the well-known coating methods as described above.
  • the resin tape may have an adhesive layer.
  • the film capacitor A includes the insulating coating layer 5 that covers the second side surfaces 3e and 3f, and has the grease-containing portion 10 between the second side surfaces 3e and 3f and the coating layer 5.
  • the insulating grease contained in the grease-containing portion 10 has fluidity, and the grease enters a portion that can become a defect in the second side surfaces 3e and 3f that are cut surfaces. As a result, it becomes difficult for discharge to occur at the cut surface. Further, even when a discharge occurs on the cut surface, the high-temperature gas generated by the discharge can be quickly dispersed through the grease-containing portion 10 containing the grease having fluidity. As a result, the film capacitor A becomes a film capacitor whose insulation resistance is unlikely to decrease.
  • the coating layer 5 and the grease-containing portion 10 can sufficiently reduce the insulation resistance of the film capacitor A even if the total thickness t2 + t3 is 100 ⁇ m or less. That is, the film capacitor A having the coating layer 5 and the grease-containing portion 10 can enhance the performance without greatly increasing the size.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing one example of a coupled capacitor.
  • FIG. 5 in order to make the configuration of the coupled capacitor easy to understand, description of the case and the exterior resin covering the capacitor surface is omitted.
  • the bus bars 21 and 23 have terminal portions 21a and 23a for external connection and lead terminal portions 21b and 23b.
  • the lead terminal portions 21b and 23b are connected to the external electrodes 4a and 4b of the film capacitor, respectively.
  • connection type capacitor C in which the insulation resistance is hardly lowered can be obtained.
  • the connected capacitor C may have at least one film capacitor A, or may have two or more film capacitors A.
  • the connection type capacitor C is obtained by attaching bus bars 21 and 23 to the external electrodes at both ends of the main body 3 via bonding materials in a state in which a plurality of film capacitors, for example, four as shown in FIG. 5 are arranged. .
  • the connected capacitor C may have a planar arrangement of film capacitors or an arrangement in which film capacitors are stacked.
  • the film capacitor may be arranged such that the direction in which the external electrode 4 is located, that is, the first direction x is along the vertical direction.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram for explaining one example of an inverter.
  • FIG. 6 shows an inverter D that generates alternating current from direct current.
  • the inverter D includes a bridge circuit 31 and a capacitor unit 33.
  • the bridge circuit 31 includes a switching element such as an IGBT (Insulated gate Bipolar Transistor) and a diode.
  • the capacitor unit 33 is disposed between the input terminals of the bridge circuit 31 and stabilizes the voltage.
  • the inverter D includes the film capacitor A described above as the capacitor unit 33.
  • the inverter D is connected to a booster circuit 35 that boosts the voltage of the DC power supply.
  • the bridge circuit 31 is connected to a motor generator M serving as a drive source.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle.
  • FIG. 7 shows a hybrid vehicle (HEV) as one example of the electric vehicle.
  • HEV hybrid vehicle
  • the electric vehicle E includes a drive motor 41, an engine 43, a transmission 45, an inverter 47, a power source or battery 49, a front wheel 51a, and a rear wheel 51b.
  • the electric vehicle E has outputs of the motor 41, the engine 43, or both as a drive source.
  • the output of the drive source is transmitted to the pair of left and right front wheels 51a via the transmission 45.
  • the power source 49 is connected to the inverter 47, and the inverter 47 is connected to the motor 41.
  • the electric vehicle E shown in FIG. 7 includes a vehicle ECU 53 and an engine ECU 57.
  • the vehicle ECU 53 performs overall control of the entire electric vehicle E.
  • the engine ECU 57 controls the rotational speed of the engine 43 to drive the electric vehicle E.
  • the electric vehicle E further includes an ignition key 55 that is operated by a driver or the like, and driving devices such as an accelerator pedal and a brake (not shown).
  • a drive signal corresponding to the operation of the driving device by the driver or the like is input to the vehicle ECU 53.
  • vehicle ECU 53 Based on the drive signal, vehicle ECU 53 outputs an instruction signal to engine ECU 57, power supply 49, and inverter 47 as a load.
  • the engine ECU 57 controls the rotational speed of the engine 43 in response to the instruction signal and drives the electric vehicle E.
  • the inverter D that is, the inverter D including the film capacitor A in the capacitor 33 is used.
  • the insulation resistance of the film capacitor A is unlikely to decrease, the decrease in the insulation resistance of the film capacitor A can be kept small over a long period of time even in a harsh environment such as the engine portion of the electric vehicle E. .
  • the current control of a control device such as an ECU can be made more stable.
  • the inverter D of the present embodiment can be applied not only to the hybrid vehicle (HEV) described above but also to various power conversion application products such as an electric vehicle (EV), a fuel cell vehicle, an electric bicycle, a generator, or a solar cell. .
  • a dielectric film having an average thickness of 3.0 ⁇ m was prepared using polyarylate (U-100, manufactured by Unitika).
  • the dielectric film was formed into a sheet by applying a resin solution obtained by dissolving polyarylate in toluene on a base film made of polyethylene terephthalate (PET) using a coater.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the molded resin sheet was heat treated at 130 ° C. to remove toluene and obtain a dielectric film.
  • the obtained dielectric film was peeled from the base film and slitted to a width of 200 mm.
  • An Al metal film was formed on one surface of a 200 mm wide dielectric film by a vacuum deposition method to obtain a metallized film.
  • the width of the Al metal film was set to 180 mm using a metal mask and an oil mask.
  • the oil mask was formed by transferring fomblin oil onto a dielectric film using a pattern roll.
  • the metal film was provided with an electrode pattern having a fuse function.
  • the thickness of the metal film was 40 nm, and the sheet resistance was 8.0 ⁇ / ⁇ .
  • the film thickness of the metal film was determined by observation with a scanning electron microscope (SEM) of a cross section subjected to ion milling.
  • SEM scanning electron microscope
  • a 180 mm wide metallized film was further slit to obtain a 30 mm wide metallized film having a 1.5 mm insulation margin.
  • a set of two metallized films with a width of 30 mm was wound around a drum 500 times to produce a wound body.
  • the pair of metallized films were wound in a state of being overlapped while being shifted by 5 mm in the width direction so that the portion having the metal film of the dielectric film protruded to the end in the width direction.
  • a part of the wound body was cut and removed from the drum to obtain a belt-like laminate having a length of 100 mm, a width of 30.5 mm, and a thickness of 3.1 mm.
  • the belt-like laminate was flattened by press molding, and an alloy of zinc and tin was sprayed on the first side surface, which is a pair of end surfaces in the width direction, to form an external electrode of metallikon.
  • the portion to be cut into pieces on the first side surface was masked with a 5 mm wide polyimide tape so that the metallicon did not adhere.
  • the pitch for cutting into individual pieces was 20 mm.
  • the belt-like laminate on which the external electrodes were formed was cut with a cutter to obtain individual parts, that is, a main body having external electrodes.
  • a band saw K-100 manufactured by Hozan was used as the cutting device, and K-100-2 was used as the cutting blade.
  • the cutting speed was 200 m / min.
  • Silicone grease (manufactured by Synco Chemical, 91003) was applied to the second side surface, which is a cut surface of the obtained piece, by screen printing.
  • the coating thickness was 10 ⁇ m, 25 ⁇ m or 50 ⁇ m.
  • Sample No. In 1-3 a silicone adhesive (manufactured by ThreeBond, TB1220H) was further applied onto the applied silicone grease by screen printing, and allowed to stand at room temperature for 24 hours to form a coating layer.
  • the thickness of the silicone adhesive was 30 ⁇ m.
  • Sample No. No. 7 did not apply grease to the second side surface, but applied silicone adhesive directly.
  • Sample No. No. 8 did not form a grease-containing part and a coating layer on the second side surface.
  • the plated wire was soldered to the external electrode of the obtained film capacitor, it was stored in a case made of polyphenylene sulfide (PPS).
  • PPS polyphenylene sulfide
  • An epoxy resin was injected as an exterior resin into the gap between the film capacitor and the case and heated and cured.
  • the insulation resistance (IR) and withstand voltage of the obtained film capacitor were measured.
  • the insulation resistance was measured with an insulation resistance meter (manufactured by Hioki Electric Co., Ltd., DSM-8104).
  • the withstand voltage was evaluated using a dielectric breakdown tester (manufactured by Kikusui Electronics, TOS9201). The evaluation condition was that the applied voltage was boosted from 0 V to 1000 V at a boosting rate of 10 V / second, and the voltage at which a current of 10 mA or more flowed for 1 second or more was taken as the withstand voltage of the film capacitor. After measuring the withstand voltage, the insulation resistance was measured again. In addition, the insulation resistance before the dielectric breakdown test was 1 G ⁇ or more for all samples. Table 1 shows the withstand voltage and the insulation resistance after the dielectric breakdown test.
  • the sample after evaluation was cut along the line iii-iii in FIG. 1, and the cut surface was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the thickness t1 of the insulating layer shown in FIG. 3 was measured.
  • the thickness t2 of the grease-containing part and the thickness t3 of the coating layer were measured by observing the cut surface using a digital microscope. The results are shown in Table 1.
  • Sample No. Nos. 1 to 6 had a grease-containing portion and a silicone or polyimide coating layer, had a withstand voltage of 900 V or higher, and an insulation resistance of 1 G ⁇ or higher after a dielectric breakdown test.
  • sample no. No. 1 had a grease containing portion, and showed a withstand voltage of 900 V or more even when the thickness t1 of the insulating layer was thin.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

直方体状の本体部３と、一対の外部電極４とを備えるフィルムコンデンサ。本体部３は、誘電体フィルム１と金属膜２とが積層されているとともに、一対の対向する第１面３ａ、３ｂと、一対の第１面３ａ、３ｂをつなぐ一対の対向する第１側面３ｃ、３ｄ、および一対の対向する第２側面３ｅ、３ｆを有する。一対の外部電極４は、第１側面３ｃ、３ｄに位置する。第２側面３ｅ、３ｆは、絶縁性の被覆層５で被覆されている。フィルムコンデンサは、第２側面３ｅ、３ｆと被覆層５との間に、絶縁性のグリースを含むグリース含有部１０を有する。

Description

フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌
　本開示は、フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌に関する。
　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と、当該誘電体フィルムの表面に蒸着によって形成された金属膜と、を有している。金属膜は電極として用いられる。このような構成により、フィルムコンデンサでは、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金属膜が蒸発、飛散し、絶縁化し、誘電体フィルムの絶縁欠陥部が絶縁化される。フィルムコンデンサは、このような自己回復性を有し、絶縁破壊し難い。
　このように、フィルムコンデンサは電気回路が短絡した際の発火または感電を発生させ難い。そのため、近年、フィルムコンデンサの用途は、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。
　フィルムコンデンサの構造は、捲回型と積層型に分類される。巻回型フィルムコンデンサは、円筒形状または楕円筒形状のフィルムコンデンサが多く用いられている。積層型フィルムコンデンサとしては、直方体状のフィルムコンデンサが用いられ、小型化が可能なため積層型フィルムコンデンサも増加しつつある。
　積層型フィルムコンデンサの場合、長尺状の積層体を切断して個片の本体が作成されることが多く、切断面の絶縁性を高める必要がある。切断面の絶縁性を高めるために、たとえば、特許文献１では、本体の切断面に露出する金属膜には電圧が印加されない構造を有する金属膜パターンが開示されている。また、特許文献２では、本体の切断面に絶縁樹脂層を設ける手法が開示されている。
特開２０１５－１５３９９８号公報 特開平０６－２３６８２８号公報
　本開示のフィルムコンデンサは、誘電体フィルムと金属膜とが積層されているとともに、一対の対向する第１面と、該一対の第１面をつなぐ一対の対向する第１側面、および一対の対向する第２側面を有する直方体状の本体と、前記第１側面に位置する一対の外部電極と、前記第２側面を被覆する絶縁性の被覆層と、を備え、第２側面と被覆層との間に、絶縁性のグリースを含むグリース含有部を有する。
　本開示の連結型コンデンサは、複数のフィルムコンデンサと、該複数のフィルムコンデンサを接続するバスバーと、を備え、前記フィルムコンデンサが、上記のフィルムコンデンサを含む。
　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を含む。
　本開示の電動車両は、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。
積層型のフィルムコンデンサの例の１つを示す斜視図である。 図１のｉｉ－ｉｉ線断面図である。 図１のｉｉｉ－ｉｉｉ線断面図である。 図３の破線部を拡大した断面図である。 連結型コンデンサの例の１つを模式的に示す斜視図である。 インバータの例の１つを説明するための概略構成図である。 電動車輌の例の１つを示す概略構成図である。
　積層型のフィルムコンデンサは、図１、図２に示すように、フィルムコンデンサ本体部３と、一対の外部電極である第１外部電極４ａ、第２外部電極４ｂとを具備している。以下、フィルムコンデンサ本体部３を、単に本体部３という場合もある。本体部３は、第１誘電体フィルム１ａ、第１金属膜２ａ、第２誘電体フィルム１ｂおよび第２金属膜２ｂが積層されている。本体部３は直方体状であり、誘電体フィルムと金属膜とが積層された方向、すなわち積層方向に一対の対向する第１面３ａ、３ｂを有し、第１面３ａ、３ｂの間には、第１面３ａと３ｂとをつなぐ一対の第１側面３ｃ、３ｄ、および一対の第２側面３ｅ、３ｆを有する。なお、以下の各図において、各部位の相対的な寸法は説明を容易にするために誇張したものであり、各部位の実際の厚さは本体部３の大きさに対して非常に小さい。
　第１外部電極４ａは本体部３の第１側面３ｃに、第２外部電極４ｂは本体部３の第１側面３ｄに、それぞれメタリコンにより設けられている。絶縁性の被覆層５は本体部３の第２側面３ｅ、３ｆに設けられている。
　図２は図１のｉｉ－ｉｉ線断面図である。図２に示す積層型のフィルムコンデンサＡの本体部３は、第１誘電体フィルム１ａの面１ａｃに第１金属膜２ａを備えた第１金属化フィルム６ａと、第２誘電体フィルム１ｂの面１ｂｃに第２金属膜２ｂを備えた第２金属化フィルム６ｂとが交互に積層されている。第１金属膜２ａは本体部３の第１側面３ｃで第１外部電極４ａに電気的に接続されている。第２金属膜２ｂは、本体部３の第１側面３ｄで第２外部電極４ｂに電気的に接続されている。図１に示すように第１外部電極４ａおよび第２外部電極４ｂが位置する方向を第１方向ｘとし、被覆層５が位置する方向を第２方向ｙとする。また、第１誘電体フィルム１ａおよび第２誘電体フィルム１ｂの厚さ方向、すなわち積層方向を第３方向ｚとする。
　第１金属化フィルム６ａとは、第１誘電体フィルム１ａの面１ａｃ上に第１金属膜２ａを形成したものである。第１金属化フィルム６ａは、面１ａｃ上の側面１ａｆ近傍に、第１金属膜２ａが形成されていない、すなわち第１誘電体フィルム１ａが露出した部分が第２方向ｙに連続して存在する、いわゆる絶縁マージン部７ａを有している。
　第２金属化フィルム６ｂとは、第２誘電体フィルム１ｂの面１ｂｃ上に第２金属膜２ｂを形成したものである。第２金属化フィルム６ｂは、面１ｂｃ上の側面１ｂｆ近傍に、第２金属膜２ｂが形成されていない、すなわち第２誘電体フィルム１ｂが露出した部分が第２方向ｙに連続して存在する、いわゆる絶縁マージン部７ｂを有している。
　これらの金属化フィルム６ａ、６ｂは、図２に示すように、幅方向である第１方向ｘに互いに少しずれた状態で積層されている。
　第１金属膜２ａと第２金属膜２ｂとの間に電位差があると、第１金属膜２ａと第２金属膜２ｂとが、第１誘電体フィルム１ａまたは第２誘電体フィルム１ｂを挟んで重なり合う有効領域８に、静電容量が発生する。
　このような積層型のフィルムコンデンサＡは、次のようにして得られる。長尺状の第１金属化フィルム６ａと第２金属化フィルム６ｂとを幅方向である第１方向ｘに互いに少しずらして重ね合わせ、積層して積層体を作製する。得られた積層体の第１方向ｘに位置する第１側面３ｃに第１外部電極４ａを、第１側面３ｄに第２外部電極４ｂを、メタリコンにより形成する。外部電極４、すなわち第１外部電極４ａおよび第２外部電極４ｂを形成した積層体を、第１方向ｘに切断して個々の素子に切りわける。外部電極４は、積層体を切断した後、個々の本体部３に形成してもよい。積層体が切断された切断面が、個々の本体部３の第２側面３ｅ、３ｆとなる。
　フィルムコンデンサＡの第１金属化フィルム６ａ、第２金属化フィルム６ｂに共通する本実施形態の特徴について説明するため、以下では、図３に示すように、ａ、ｂの符号を省略し、単に誘電体フィルム１、金属膜２、外部電極４、金属化フィルム６等という場合がある。
　図３は、図１のｉｉｉ－ｉｉｉ線断面図であり、図４は図３の破線で囲んだ部分の拡大図である。本体部３は、図３および図４に示すように、第２側面３ｅ、３ｆに絶縁層９を有していてもよい。図３および図４では、本体部３の第２側面３ｅ、３ｆは、絶縁層９の表面である。被覆層５は、第２側面３ｅ、３ｆすなわち絶縁層９を被覆している。被覆層５と絶縁層９との間には、グリース含有部１０が配置されている。
　絶縁層９は、誘電体フィルム１を構成する有機樹脂材料と、金属膜２を構成する金属成分が混ざり合ったものである。絶縁層９は、積層体を切断した時の機械的衝撃および熱により形成され、混練層とも呼ばれる。絶縁層９では樹脂材料に金属成分が分散して絶縁化されている。図４に示す絶縁層９の厚さｔ１は、たとえば平均で０．５μｍ～４μｍ程度である。図３および図４には、第２側面３ｅ、３ｆに絶縁層９を有している本体部３を示したが、第２側面３ｅ、３ｆは絶縁層９を有していなくてもよい。
　グリース含有部１０は、絶縁性のグリースを含む部位である。グリースとは、液状潤滑油中に増稠剤を分散させたものである。グリースは、油よりも粘度が高く流動性が低いため、常温で半固体状または半流動体状である。グリースは絶縁層９の表面、すなわち第２側面３ｅ、３ｆだけでなく、絶縁層９が有する凹部、誘電体フィルム１と金属膜２との隙間、および誘電体フィルム１同士の隙間に存在してもよい。グリースは流動性を有するため、このような凹部および隙間に入りやすく、凹部すなわち絶縁層９の薄い部位等、欠陥になり得る部位に入り込み、欠陥になり得る部位で金属膜２間の放電を生じにくくすることができる。
　また、金属膜２間で放電が生じた場合も、放電により発生した高温ガスを、流動性を有するグリースを含むグリース含有部１０を通って速やかに分散させることができる。したがって、高温ガスによる誘電体フィルム１の炭化を起こり難くすることができる。その結果、フィルムコンデンサＡの絶縁抵抗が低下し難くなる。
　被覆層５は、第２側面３ｅ、３ｆおよびグリース含有部１０を被覆している。被覆層５の一部は、第２側面３ｅ、３ｆの一部、および本体部３の第１面３ａ、３ｂの一部を直接被覆していてもよい。
　被覆層５を有するフィルムコンデンサＡは、その一部または全部が図示しない外装樹脂により被覆されていてもよい。外部電極４は、リード線、バスバーなどにより外部回路に接続されてもよい。
　グリース含有部１０のグリースは、被覆層５、絶縁層９、誘電体フィルム１、金属膜２および外部電極４のうち少なくともいずれかにより、フィルムコンデンサＡ内に封止されている。流動性を有するグリースをフィルムコンデンサＡ内に封止することで、グリースがフィルムコンデンサＡの外部に漏出し難くなる。
　グリースは、絶縁性が高く流動性を有するものであればよい。グリースは、たとえばフッ素系、シリコーン系、ポリ－α－オレフィン（ＰＡＯ）系、およびフェニルエーテル系などの液状潤滑油を含むグリースであってもよい。これらのグリースは、高い耐熱性および化学的安定性を有し、高温でも炭化し難い。また、誘電体フィルム１の材料である有機樹脂への影響が小さい。特にシリコーン系グリースは高い絶縁性、耐熱性、耐湿性を有している。シリコーン系グリースをフィルムコンデンサＡのグリース含有部１０に含まれるグリースとして用いると、より絶縁抵抗の低下が生じ難いフィルムコンデンサＡとすることができる。
　図４に示すグリース含有部１０の厚さｔ２の平均は、たとえば１０μｍ以上、１００μｍ以下であってもよい。グリース含有部１０は、グリースが入り込んだ部位、たとえば絶縁層９が有する凹部、誘電体フィルム１と金属膜２との隙間、および誘電体フィルム１同士の隙間なども含むが、ここでは、被覆層５と第２側面３ｅ、３ｆとのｘ方向の間隔を、グリース含有部１０の厚さｔ２とする。ｔ２の平均を１０μｍ以上とすることで、グリース含有部１０により、フィルムコンデンサＡの絶縁抵抗の低下を小さくすることができる。ｔ２の平均を１００μｍ以下とすることで、フィルムコンデンサＡの大きさへの影響を小さくすることができる。ｔ２の平均は、特に２０μｍ以上、８０μｍ以下、さらに２５μｍ以上、５０μｍ以下であってもよい。
　被覆層５は、絶縁性を有するとともに、グリース含有部１０に含まれるグリースを封止している。被覆層５は、たとえばシリコーン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、およびシクロオレフィンポリマーなどの樹脂材料のいずれかでもよい。これらは高い絶縁性および耐熱性を有する樹脂材料である。
　図４に示す被覆層５の厚さｔ３の平均は、たとえば３μｍ以上、８０μｍ以下であってもよい。ｔ３の平均を３μｍ以上とすることで、グリース含有部１０に含まれるグリースを十分封止することができる。ｔ３の平均を８０μｍ以下とすることで、フィルムコンデンサＡの大きさへの影響を小さくすることができる。ｔ３の平均は、特に２０μｍ以上、６０μｍ以下、さらに３０μｍ以上、５０μｍ以下であってもよい。
　また、ｔ２とｔ３の合計であるｔ２＋ｔ３は、１００μｍ以下、特に８０μｍ以下であってもよい。
　被覆層５、絶縁層９およびグリース含有部１０の厚さは、たとえばフィルムコンデンサＡの断面をマイクロスコープまたは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などで観察し、測定することができる。グリース含有部１０の有無は、被覆層５と第２側面３ｅ、３ｆとの間に含まれる成分を、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析、蛍光Ｘ線分析などの元素分析、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、ガスクロマトグラフィ質量分析（ＧＣ－ＭＳ）、フーリエ変換赤外分光（ＦＴ－ＩＲ）、および核磁気共鳴分光（ＮＭＲ）などの分析手法で確認できる。
　グリース含有部１０および被覆層５は、たとえば以下のような方法で本体部３の切断面すなわち第２側面３ｅ、３ｆに形成してもよい。
　本体部３の切断面に、グリースを塗布する。塗布方法は、たとえばスクリーン印刷などの各種印刷法、およびスプレー法、ローラー法、ディップコーティング法など周知の塗布方法から適宜選択できる。特に印刷法は、塗布部位、塗布量、塗布厚さの調整を容易にできる。
　グリースを塗布した切断面に、さらに被覆層５を形成する。被覆層５は、たとえば絶縁性の樹脂を含む前駆体を塗布した後、硬化させることで形成してもよい。前駆体は、いわゆる接着剤でもよい。たとえば前駆体として湿気硬化型のシリコーン接着剤を用いると、フィルムコンデンサＡの外部または内部の水分を吸収して硬化し、フィルムコンデンサＡの高温高湿に対する耐性を向上させることができる。前駆体の塗布方法は、上述のような周知の塗布方法から適宜選択できる。また、絶縁性の樹脂テープを用いて被覆層５を形成してもよい。樹脂テープは、接着層を有していてもよい。
　このように、フィルムコンデンサＡは第２側面３ｅ、３ｆを被覆する絶縁性の被覆層５を備え、第２側面３ｅ、３ｆと被覆層５との間にグリース含有部１０を有している。グリース含有部１０に含まれる絶縁性のグリースは流動性を有し、切断面である第２側面３ｅ、３ｆの欠陥になり得る部位にグリースが入り込む。その結果、切断面で放電が生じにくくなる。また、切断面で放電が生じた場合も、放電により発生した高温ガスを、流動性を有するグリースを含むグリース含有部１０を通って速やかに分散させることができる。その結果、フィルムコンデンサＡは、絶縁抵抗が低下し難いフィルムコンデンサとなる。
　また、被覆層５およびグリース含有部１０は、合計した厚さｔ２＋ｔ３を１００μｍ以下としてもフィルムコンデンサＡの絶縁抵抗を低下し難くすることが十分可能である。すなわち、被覆層５およびグリース含有部１０を有するフィルムコンデンサＡは、大きさを大幅に増大させることなく性能を高めることができる。
　図５は、連結型コンデンサの例の１つを模式的に示した斜視図である。図５では、連結型コンデンサの構成を分かりやすくするために、ケースおよびコンデンサ表面を覆う外装樹脂の記載を省略している。連結型コンデンサＣは、複数の積層型のフィルムコンデンサが一対のバスバー２１、２３により並列接続されている。バスバー２１、２３は、外部接続用の端子部２１ａ、２３ａと、引出端子部２１ｂ、２３ｂと、を有している。引出端子部２１ｂ、２３ｂは、フィルムコンデンサの外部電極４ａ、４ｂにそれぞれ接続される。
　連結型コンデンサＣのフィルムコンデンサに、上記の被覆層５およびグリース含有部１０を有するフィルムコンデンサＡが含まれると、絶縁抵抗の低下し難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を少なくとも１つ有していてもよいし、２つ以上のフィルムコンデンサＡを有していてもよい。連結型コンデンサＣは、フィルムコンデンサを複数、例えば図５に示すように４個並べた状態で、本体部３の両端の外部電極に、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られる。
　連結型コンデンサＣは、図５に示したようにフィルムコンデンサが平面的に配置されていてもよいし、フィルムコンデンサが積み上げられた配置としてもよい。また、フィルムコンデンサの配置は、外部電極４の位置する方向、すなわち第１方向ｘが鉛直方向に沿った配置としてもよい。
　図６は、インバータの例の１つ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を示している。インバータＤは、図６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、例えばＩＧＢＴ（Insulated gate Bipolar Transistor）のようなスイッチング素子と、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は、容量部３３として上記のフィルムコンデンサＡを含む。
　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Ｍに接続される。
　図７は、電動車輌の概略構成図である。図７には、電動車輌の例の１つとして、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）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、電源または電池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に接続され、インバータ４７はモータ４１に接続されている。
　また、図７に示した電動車輌Ｅは、車輌ＥＣＵ５３、およびエンジンＥＣＵ５７を備えている。車輌ＥＣＵ５３は、電動車輌Ｅ全体の統括的な制御を行う。エンジンＥＣＵ５７は、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は、さらに運転者等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および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、すなわち容量部３３に上記のフィルムコンデンサＡを含むインバータ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Ａの絶縁抵抗が低下し難いため、電動車輌Ｅのエンジン部等の過酷な環境下においても、フィルムコンデンサＡの絶縁抵抗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）、燃料電池車、電動自転車、発電機、または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３．０μｍの誘電体フィルムを作製した。誘電体フィルムは、ポリアリレートをトルエンに溶解した樹脂溶液を、コータを用いてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基材フィルム上に塗布し、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、２００ｍｍ幅にスリット加工した。２００ｍｍ幅の誘電体フィルムの一方の面に、Ａｌ金属膜を真空蒸着法により形成し、金属化フィルムを得た。Ａｌ金属膜を蒸着するとき、メタルマスクとオイルマスクを用いて、Ａｌ金属膜の幅を１８０ｍｍとした。オイルマスクは、パターンロールを用いてフォンブリンオイルを誘電体フィルム上に転写することで形成した。また、金属膜には、ヒューズ機能を備えた電極パターンを設けた。
　金属膜の厚さは４０ｎｍ、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）観察により求めた。シート抵抗（Ｒｓ）は、金属膜の電極パターンを有さない部分を幅（ｗ）１０ｍｍ、長さ（ｌ）３００ｍｍで切り出し、金属膜の両端間の抵抗値（Ｒ）を四端子法で測定して、式Ｒｓ＝Ｒ×ｗ／ｌにより算出した。
　１８０ｍｍ幅の金属化フィルムをさらにスリット加工し、１．５ｍｍの絶縁マージン部を有する幅３０ｍｍの金属化フィルムとした。
　幅３０ｍｍの金属化フィルムを２枚一組とし、ドラムに５００回巻回し巻回体を作製した。一組の金属化フィルムは、誘電体フィルムの金属膜を有する部分が幅方向の端部に突出するように、それぞれ幅方向に５ｍｍずらして重ね合わせた状態で巻回した。巻回体の一部を切断し、ドラムから取り外して、長さ１００ｍｍ、幅３０．５ｍｍ、厚さ３．１ｍｍのベルト状の積層体を得た。
　ベルト状の積層体をプレス成型で平坦化し、幅方向の一対の端面である第１側面に亜鉛と錫との合金を溶射し、メタリコンの外部電極を形成した。このとき、第１側面の個片に切断する部位を、幅５ｍｍのポリイミドテープでマスキングし、メタリコンが付着しないようにした。個片に切断するピッチは２０ｍｍとした。
　外部電極を形成したベルト状の積層体を切断器で切断して個片、すなわち外部電極を有する本体部を得た。切断器としてホーザン製バンドソーＫ－１００を用い、切断刃としてＫ－１００－２を用いた。切断速度は、速度２００ｍ／分とした。
　得られた個片の切断面である第２側面に、シリコーングリース（Ｓｙｎｃｏ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ製、９１００３）をスクリーン印刷で塗布した。塗布厚さは、１０μｍ、２５μｍまたは５０μｍとした。
　試料Ｎｏ．１～３には、塗布したシリコーングリースの上にさらにシリコーン接着剤（スリーボンド製、ＴＢ１２２０Ｈ）をスクリーン印刷で塗布し、２４時間室温放置して硬化させ、被覆層とした。シリコーン接着剤の厚さは３０μｍとした。試料Ｎｏ．４～６には、塗布したシリコーングリースの上に幅１０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリイミドテープを貼り付け被覆層とした。試料Ｎｏ．７は第２側面にグリースを塗布せず、直接シリコーン接着剤を塗布した。試料Ｎｏ．８は第２側面にグリース含有部および被覆層を形成しなかった。
　得られたフィルムコンデンサの外部電極にメッキ線を半田付けしたのち、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製のケースに収納した。フィルムコンデンサとケースの隙間には外装樹脂としてエポキシ樹脂を注入して加熱、硬化させた。
　得られたフィルムコンデンサについて、絶縁抵抗（ＩＲ）と耐電圧を測定した。絶縁抵抗は絶縁抵抗計（日置電機製、ＤＳＭ－８１０４）で測定した。耐電圧は、絶縁破壊試験器（菊水電子製、ＴＯＳ９２０１）を用いて評価した。評価条件は、印加電圧を０Ｖから１０Ｖ／秒の昇圧速度で１０００Ｖまで昇圧し、１０ｍＡ以上の電流が１秒以上流れた電圧をフィルムコンデンサの耐電圧とした。耐電圧を測定した後、再度絶縁抵抗を測定した。なお、絶縁破壊試験前の絶縁抵抗は、いずれの試料も１ＧΩ以上であった。耐電圧と絶縁破壊試験後の絶縁抵抗を表１に示す。
　評価後の試料を図１のｉｉｉ－ｉｉｉ線に沿って切断し、切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して、図３に示す絶縁層の厚さｔ１を測定した。グリース含有部の厚さｔ２、および被覆層の厚さｔ３は、デジタルマイクロスコープを用いて切断面を観察し、測定した。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　試料Ｎｏ．１～６は、グリース含有部と、シリコーンまたはポリイミドの被覆層とを有しており、耐電圧が９００Ｖ以上で絶縁破壊試験後の絶縁抵抗は１ＧΩ以上であった。特に試料Ｎｏ．１は、グリース含有部を有することで、絶縁層の厚さｔ１が薄くても９００Ｖ以上の耐電圧を示した。
　一方、試料Ｎｏ．７および８はグリース含有部を有さないため、耐電圧が９００Ｖより低く、切断面で放電が発生して絶縁破壊試験後の絶縁抵抗が大きく低下した。これらの試料では、切断面に放電による樹脂の炭化が見られた。
Ａ：積層型の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、１ａ、１ｂ：誘電体フィルム
２、２ａ、２ｂ：金属膜
３：本体部
　３ａ、３ｂ：第１面
　３ｃ、３ｄ：第１側面
　３ｅ、３ｆ：第２側面
４、４ａ、４ｂ：外部電極
５：被覆層
６、６ａ、６ｂ：金属化フィルム
７、７ａ、７ｂ：絶縁マージン部
９：絶縁層
１０：グリース含有部
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 (8)

  1. 　誘電体フィルムと金属膜とが積層されているとともに、一対の対向する第１面と、該一対の第１面をつなぐ一対の対向する第１側面、および一対の対向する第２側面を有する直方体状の本体部と、前記第１側面に位置する一対の外部電極と、前記第２側面を被覆する絶縁性の被覆層と、を備え、
    　前記第２側面と前記被覆層との間に、絶縁性のグリースを含むグリース含有部を有する、フィルムコンデンサ。
  2. 　前記グリース含有部が、シリコーン系グリースを含む、請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
  3. 　前記被覆層が、シリコーン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、およびシクロオレフィンポリマーのうち少なくともいずれかを含む、請求項１または２に記載のフィルムコンデンサ。
  4. 　前記グリース含有部の厚さの平均が、１０μｍ以上、１００μｍ以下である、請求項１～３のいずれかに記載のフィルムコンデンサ。
  5. 　前記被覆層の厚さの平均が、３μｍ以上、８０μｍ以下である、請求項１～４のいずれかに記載のフィルムコンデンサ。
  6. 　複数のフィルムコンデンサと、該複数のフィルムコンデンサを接続するバスバーと、を備え、
    　前記フィルムコンデンサが、請求項１～５のいずれかに記載のフィルムコンデンサを含む、連結型コンデンサ。
  7. 　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１～５のいずれかに記載のフィルムコンデンサを含む、インバータ。
  8. 　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７に記載のインバータである、電動車輌。
PCT/JP2019/011775 2018-03-29 2019-03-20 フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌 WO2019188684A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/981,832 US11600447B2 (en) 2018-03-29 2019-03-20 Film capacitor, combination type capacitor, inverter, and electric vehicle
CN201980018696.1A CN111868860B (zh) 2018-03-29 2019-03-20 薄膜电容器、连结型电容器、逆变器以及电动车辆
EP19776213.1A EP3780043A4 (en) 2018-03-29 2019-03-20 FILM CAPACITOR, LINKED CAPACITOR, INVERTER AND ELECTRIC VEHICLE
JP2019543122A JP6603441B1 (ja) 2018-03-29 2019-03-20 フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018064800 2018-03-29
JP2018-064800 2018-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019188684A1 true WO2019188684A1 (ja) 2019-10-03

Family

ID=68059975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/011775 WO2019188684A1 (ja) 2018-03-29 2019-03-20 フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11600447B2 (ja)
EP (1) EP3780043A4 (ja)
JP (1) JP6603441B1 (ja)
CN (1) CN111868860B (ja)
WO (1) WO2019188684A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022024661A1 (ja) * 2020-07-31 2022-02-03 京セラ株式会社 フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車両
WO2022113738A1 (ja) * 2020-11-30 2022-06-02 京セラ株式会社 フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5683016A (en) * 1979-12-11 1981-07-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plastic film condenser
JPH06236828A (ja) 1993-02-09 1994-08-23 Marcon Electron Co Ltd 積層形複合金属化フィルムコンデンサの製造方法
WO2010004704A1 (ja) * 2008-07-10 2010-01-14 パナソニック株式会社 モールド型コンデンサとその製造方法
JP2013038298A (ja) * 2011-08-10 2013-02-21 Kojima Press Industry Co Ltd フィルムコンデンサ
JP2015153998A (ja) 2014-02-18 2015-08-24 小島プレス工業株式会社 積層型フィルムコンデンサ

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2706742A (en) * 1950-10-14 1955-04-19 Sprague Electric Co Resin sealed elastomeric housing for electrical components
JPS5683019A (en) * 1979-12-11 1981-07-07 Nippon Electric Co Solidstate electrolytic condenser
JPS5780709A (en) * 1980-11-07 1982-05-20 Toshiba Corp Electromagnetic coil and manufacture thereof
JPS59121817A (ja) * 1982-12-27 1984-07-14 松下電器産業株式会社 コンデンサ
JPS61174619A (ja) * 1985-01-29 1986-08-06 松下電器産業株式会社 積層フイルムコンデンサ
JPH0770428B2 (ja) * 1987-09-18 1995-07-31 松下電器産業株式会社 コンデンサ
KR970004121B1 (ko) * 1991-12-27 1997-03-25 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 필름콘덴서와 그 제조방법
JP2001319826A (ja) 2000-05-08 2001-11-16 Okaya Electric Ind Co Ltd 金属化フィルムコンデンサ
JP2004303934A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Okaya Electric Ind Co Ltd コンデンサの製造方法
CN201426011Y (zh) * 2008-12-18 2010-03-17 Abb技术有限公司 全埋箱式变电站
JP5562169B2 (ja) * 2010-08-09 2014-07-30 小島プレス工業株式会社 積層形フィルムコンデンサ及びその製造方法
JP2012138595A (ja) * 2012-02-16 2012-07-19 Fujitsu Ltd 薄膜キャパシタ及びその製造方法、電子装置並びに回路基板
JP6400673B2 (ja) * 2014-03-03 2018-10-03 京セラ株式会社 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
KR102326063B1 (ko) * 2014-11-25 2021-11-12 현대모비스 주식회사 차량용 인버터의 필름 커패시터 모듈
CN204577247U (zh) * 2014-12-31 2015-08-19 联合汽车电子有限公司 应用于汽车逆变器的薄膜电容器散热结构
JP6604070B2 (ja) * 2015-07-24 2019-11-13 株式会社ジェイテクト 密封装置及びこれを備えた軸受装置
CN108780699B (zh) 2016-03-14 2020-08-28 京瓷株式会社 薄膜电容器、连结型电容器、使用其的逆变器以及电动车辆

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5683016A (en) * 1979-12-11 1981-07-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plastic film condenser
JPH06236828A (ja) 1993-02-09 1994-08-23 Marcon Electron Co Ltd 積層形複合金属化フィルムコンデンサの製造方法
WO2010004704A1 (ja) * 2008-07-10 2010-01-14 パナソニック株式会社 モールド型コンデンサとその製造方法
JP2013038298A (ja) * 2011-08-10 2013-02-21 Kojima Press Industry Co Ltd フィルムコンデンサ
JP2015153998A (ja) 2014-02-18 2015-08-24 小島プレス工業株式会社 積層型フィルムコンデンサ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3780043A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022024661A1 (ja) * 2020-07-31 2022-02-03 京セラ株式会社 フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車両
JP7466650B2 (ja) 2020-07-31 2024-04-12 京セラ株式会社 フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車両
WO2022113738A1 (ja) * 2020-11-30 2022-06-02 京セラ株式会社 フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌

Also Published As

Publication number Publication date
CN111868860B (zh) 2022-09-20
EP3780043A1 (en) 2021-02-17
US11600447B2 (en) 2023-03-07
JP6603441B1 (ja) 2019-11-06
US20210098197A1 (en) 2021-04-01
CN111868860A (zh) 2020-10-30
EP3780043A4 (en) 2022-03-09
JPWO2019188684A1 (ja) 2020-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10541084B2 (en) Film capacitor and connection type capacitor, inverter, and electric-powered vehicle
US11631545B2 (en) Film capacitor, combination type capacitor, and inverter and electric vehicle employing the same
US11232906B2 (en) Film capacitor, combination type capacitor, and inverter and electric vehicle employing the same
JP6603441B1 (ja) フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌
JP6687373B2 (ja) フィルムコンデンサ、連結型コンデンサと、これを用いたインバータおよび電動車輌
JP6744486B2 (ja) フィルムコンデンサ、連結型コンデンサと、これを用いたインバータおよび電動車輌
WO2018101260A1 (ja) フィルムコンデンサ、インバータおよび電動車輌
EP3435390B1 (en) Film capacitor, connected-type capacitor, inverter using same, and electric vehicle
JP7228027B2 (ja) 積層型コンデンサ、連結型コンデンサ、インバータ及び電動車輌
JP2023136311A (ja) 誘電体フィルム、フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車両

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019543122

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19776213

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2019776213

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019776213

Country of ref document: EP

Effective date: 20201029