特開 2022-182802 直流コンデンサおよび直流コンデンサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022182802

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】直流コンデンサおよび直流コンデンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/228 20060101AFI20221201BHJP

   H01G 4/38 20060101ALI20221201BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

H01G4/228 B

H01G4/38 A

H01G13/00 307E

H01G4/228 S

H01G4/228 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021090536

(22)【出願日】2021-05-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】安川 英明

(72)【発明者】

【氏名】高 暢也

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082AA11

5E082AB04

5E082BC23

5E082BC32

5E082CC06

5E082GG04

5E082GG08

5E082GG21

5E082HH03

5E082JJ27

(57)【要約】

【課題】金属板と導電体との接続における固定強度を持続的に維持する。
【解決手段】直流コンデンサは、電極端子に電気的に接続される金属板（１）と、コンデンサ素子（３）と、コンデンサ素子（３）の一方の電極と金属板（１）とを電気的に接続する導電体（２）と、スリーブ及び舌部を有する圧着端子（６）と、圧着端子（６）の舌部を、金属板（１）に締結固定する締結部材（５）と、を備え、導電体（２）の端部は、圧着端子（６）のスリーブに圧着接続されており、圧着端子（６）の舌部の外周部は、金属板（１）にはんだ付けされている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極端子と、
前記電極端子に電気的に接続される金属板と、
コンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子の一方の電極と前記金属板とを電気的に接続する導電体と、
スリーブ及び舌部を有する圧着端子と、
前記圧着端子の前記舌部を、前記金属板に締結固定する締結部材と、を備え、
前記導電体の端部は、前記圧着端子の前記スリーブに圧着接続されており、
前記圧着端子の前記舌部の外周部は、前記金属板にはんだ付けされている、直流コンデンサ。

【請求項2】

前記導電体は、編組線である、請求項１に記載の直流コンデンサ。

【請求項3】

前記締結部材は、ボルトとナットである、請求項１または２に記載の直流コンデンサ。

【請求項4】

前記締結部材は、リベットである、請求項１または２に記載の直流コンデンサ。

【請求項5】

導電体の端部に圧着端子のスリーブを圧着接続する工程と、
前記導電体に接続された前記圧着端子の舌部を、締結部材によって、電極端子に電気的に接続される金属板に締結固定する工程と、
前記金属板に締結固定された前記圧着端子の前記舌部の外周部を、前記金属板にはんだ付けする工程と、
コンデンサ素子の一方の電極に前記導電体を接続する工程と、を含む直流コンデンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流コンデンサおよび直流コンデンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、種々の直流コンデンサが開発されている。これに関連する技術として、下記の特許文献１に開示された発明がある。

【0003】

特許文献１は、直流送電用高圧コンデンサに関する。直流送電用高圧コンデンサは、絶縁ハウジングと、導電体と、第１バスバーと、第２バスバーと、少なくとも１層のコア行列であって幾つかのコアを含むコア行列とを備える。

【0004】

絶縁ハウジング内にコア行列、第１バスバーおよび第２バスバーが格納されており、絶縁ハウジングの一端に第１バスバーおよび第２バスバーが設けられており、第１バスバーとコア行列との間に第２バスバーが設けられており、第１バスバーおよび第２バスバーが平行且つ互いに絶縁するように設置される。

【0005】

コアの一方の電極が導電体を介して第１バスバーと電気的に接続されており、コアの他方の電極が導電体を介して第２バスバーと電気的に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】中国公開番号ＣＮ１０９９７９７５３号（２０１９年７月５日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述の特許文献１においては、第１バスバーまたは第２バスバーと、導電体とが電気的に接続されているが、どのように接続されているのかが明確に記載されていない。また、直流コンデンサにおいて、バスバーと導電体との接続は、半田によって行われるのが一般的である。

【0008】

半田は、高温下で長期的に使用することによって強度が低下する。例えば、直流コンデンサのリップル電流による表皮効果によって発熱が大きくなるため、バスバーと導電体とを接続する半田が８０℃位の温度に上がる。これによって、半田による固定が甘くなったり、極端な場合にはバスバーから導電体が外れたりする。

【0009】

また、半田の強度低下によって接触抵抗が大きくなり、接触抵抗によるさらなる発熱が発生し、半田の劣化を促進させる。

【0010】

本発明の一態様は、高温下おいても、金属板（バスバー）と導電体との接続における固定強度を持続的に維持することが可能な直流コンデンサおよび直流コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る直流コンデンサは、電極端子と、電極端子に電気的に接続される金属板と、コンデンサ素子と、コンデンサ素子の一方の電極と金属板とを電気的に接続する導電体と、スリーブ及び舌部を有する圧着端子と、圧着端子の舌部を、金属板に締結固定する締結部材と、を備え、導電体の端部は、圧着端子のスリーブに圧着接続されており、圧着端子の舌部の外周部は、金属板にはんだ付けされている。

【0012】

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る直流コンデンサの製造方法は、導電体の端部に圧着端子のスリーブを圧着接続する工程と、導電体に接続された圧着端子の舌部を、締結部材によって、電極端子に電気的に接続される金属板に締結固定する工程と、金属板に締結固定された圧着端子の舌部の外周部を、金属板にはんだ付けする工程と、コンデンサ素子の一方の電極に導電体を接続する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様によれば、高温化においても、金属板（バスバー）と導電体との接続における固定強度を持続的に維持することが可能な直流コンデンサおよび直流コンデンサの製造法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一般的な直流コンデンサにおける金属板（バスバー）と導電体との接続方法を説明するための図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る直流コンデンサの外観例を示す斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る直流コンデンサの内部構成を示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る直流コンデンサにおける電極端子とコンデンサ素子との接続を説明するための図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る直流コンデンサにおける金属板と編組線との接続を説明するための図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る直流コンデンサにおける第１金属板と編組線との接続をさらに詳細に説明するための図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る直流コンデンサの製造方法を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（一般的な直流コンデンサにおける金属板と導電体との接続方法）
まず、図１を参照して、一般的な直流コンデンサにおける金属板（バスバー）と導電体との接続方法について説明する。図１に示すように、複数のコンデンサ素子１０３がマトリクス状に配置されている。コンデンサ素子１０３の一方の電極と、導電体１０２とが半田によって接続される。図示しないが、同様に、コンデンサ素子１０３の他方の電極と、別の導電体とが半田によって接続される。なお、導電体１０２には、多数のコンデンサ素子１０３の電極が半田によって接続されているものとする。

【0016】

また、コンデンサ素子１０３の一方の電極に接続された導電体１０２の他端は、金属板（バスバー）１０１に半田１０４によって接続される。図示しないが、同様に、コンデンサ素子１０３の他方の電極に接続された別の導電体の他端は、別の金属板に半田によって接続される。

【0017】

このように、金属板１０１と導電体１０２とが半田１０４によって固定されている。導電体１０２が金属板１０１に接続される箇所には、多数のコンデンサ素子１０３の電流が集約されるため、発熱が大きくなる。これによって、半田１０４による固定が甘くなったり、極端な場合には金属板１０１から導電体が外れたりする。また、半田１０４の強度低下によって接触抵抗が大きくなり、接触抵抗によるさらなる発熱が発生し、半田１０４の劣化を促進させる。このような問題を解決するために、本発明に係る直流コンデンサは、以下のような構成を有する。

【0018】

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、同一の部材には同一の符号を付し、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらの詳細な説明は繰り返さない。

【0019】

（直流コンデンサ１００の外観例）
図２は、本発明の一実施形態に係る直流コンデンサ１００の外観例を示す斜視図である。直流コンデンサ１００は、筐体１３を有しており、内部に複数のコンデンサ素子が収納されている。筐体１３の上部には、コンデンサ素子の一方の電極と電気的に接続される第１電極端子１１と、コンデンサ素子の他方の電極と電気的に接続される第２電極端子１２とが配置されている。

【0020】

図３は、本発明の一実施形態に係る直流コンデンサ１００の内部構成を示す斜視図である。図３に示すように、多数のコンデンサ素子３がマトリクス状に配置されている。コンデンサ素子３の一方の電極と、導電体２とが半田によって接続される。図示しないが、同様に、コンデンサ素子３の他方の電極と、別の導電体とが半田によって接続される。半田は、鉛フリーの半田材を使用しており、具体的には、Ｓｎ（錫）９３．４ｗｔ％、Ａｇ（銀）２．９％、Ｃｕ（銅）０．４８％、その他の成分を含む。コンデンサ素子３は、直径８５ｍｍ程度、奥行き１０２ｍｍ程度の円柱形状を有している。なお、コンデンサ素子３の数は、直流コンデンサ１００の容量によって様々である。

【0021】

導電体２は、編組線、金属板等によって構成される。編組線は、細い金属性のワイヤが編み込まれたものであり、主に銅によって構成されている。編組線の断面は平たい形状を有しており、１．５ｍｍ程度の厚み（１４ｍｍスクエアとも呼ぶ。）を有している。編組線は、細いワイヤが編み込まれたものであるため、表面積が大きくなる。そのため、リップル電流による発熱が、金属板と比較して小さくなるので、導電体として好適である。以下、導電体２を編組線として説明する。

【0022】

図４は、本発明の一実施形態に係る直流コンデンサ１００における電極端子とコンデンサ素子との接続を説明するための図である。コンデンサ素子３の一方の電極に接続された編組線２は、第１金属板１に接続される。また、第１金属板１は第１電極端子１１と接続されている。そのため、第１電極端子１１がコンデンサ素子３の一方の電極と電気的に接続されることになる。

【0023】

コンデンサ素子３の他方の電極に接続された編組線は、第２金属板７に接続される。また、第２金属板７は第２電極端子１２と接続されている。そのため、第２電極端子１２がコンデンサ素子３の他方の電極と電気的に接続されることになる。第１金属板１および第２金属板７は、厚さ１ｍｍ程度の銅板（無酸素銅、純銅）によって構成され、それぞれが絶縁されている。

【0024】

図５は、本発明の一実施形態に係る直流コンデンサ１００における金属板と編組線との接続を説明するための図である。編組線２の端部に圧着端子６のスリーブをかしめることによって、編組線２と圧着端子６とが圧着接続されている。圧着端子６は、主に銅で構成され、表面がメッキにより覆われている。

【0025】

圧着端子６の舌部は、丸い輪の形状を有している。圧着端子６の舌部を、締結部材５によって第１金属板１に締結固定することにより、圧着端子６が第１金属板１に固定される。圧着端子６の舌部の形状を丸い輪としているのは、作業者が締結部材５を輪に通すことによって位置決めが行えるため、作業効率が向上するためである。なお、圧着端子６の舌部の形状は丸い輪の形状以外であってもよく、形状は特に限定されるものではない。

【0026】

さらに、圧着端子６の舌部の外周部が半田４によってはんだ付けされる。第１電極端子１１と第１金属板１とが電気的に接続されているため、第１電極端子１１とコンデンサ素子３の一方の電極とが電気的に接続される。なお、締結部材５は、ボルトとナット、リベット等であるが、圧着端子６を第１金属板１に締結固定できる部材であればよい。したがって、これらに限定されるものではない。

【0027】

コンデンサ素子３の他方の電極と、第２金属板７との電気的な接続についても同様である。圧着端子６の舌部を、締結部材５によって第２金属板７に締結固定することにより、圧着端子６が第２金属板７に固定される。さらに、圧着端子６の舌部の外周部が半田４によってはんだ付けされる。第２電極端子１２と第２金属板７とが電気的に接続されているため、第２電極端子１２とコンデンサ素子３の他方の電極とが電気的に接続される。

【0028】

（直流コンデンサ１００における第１金属板１と編組線２との接続）
図６は、本発明の一実施形態に係る直流コンデンサ１００における第１金属板１と編組線２との接続をさらに詳細に説明するための図である。コンデンサ素子３の一方の電極と、編組線２とが半田によって接続される。図示しないが、同様に、コンデンサ素子３の他方の電極と、別の編組線とが半田によって接続される。なお、編組線２には、多数のコンデンサ素子３の電極が半田によって接続されているものとする。

【0029】

コンデンサ素子３の一方の電極に接続された編組線２の他端は、圧着端子６のスリーブに接続される。上述のように、編組線２の他端を圧着端子６のスリーブにかしめることによって、編組線２と圧着端子６とが接続される。

【0030】

圧着端子６の舌部は丸い輪の形状を有しており、その輪に締結部材５、例えばボルトを挿入する。さらに、ボルトは第１金属板１に開けられた穴に挿入され、ナットによって圧着端子６が第１金属板１に締結される。このように、圧着端子６と締結部材５とによって、編組線２を第１金属板１に固定することにより、高温化でも持続的に固定強度を維持することができる。

【0031】

さらに、第１金属板１に締結された圧着端子６の舌部の周辺の境界部分（ボルトによって覆われていない、見えている部分）が、半田４によってはんだ付けされる。このように、半田４によって圧着端子６の舌部の周辺領域をはんだ付けすることによって、圧着端子６の舌部の接続部分における接触抵抗を小さくすることができ、発熱を抑えることができる。

【0032】

なお、編組線２とコンデンサ素子３との接続が半田のみによって行われるが、コンデンサ素子３単体の電流はそれほど大きくはなく、編組線２とコンデンサ素子３との接続部は、第１金属板１あるいは第２金属板７ほどは発熱しない。そのため、編組線２とコンデンサ素子３との接続部では、半田の強度の低下が発生しにくいため、特に問題とはならない。

【0033】

（直流コンデンサ１００の製造方法）
図７は、本発明の一実施形態に係る直流コンデンサ１００の製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、編組線２の端部に圧着端子６のスリーブをかしめる（Ｓ１）。そして、圧着端子６の舌部を締結部材５で第１金属板１に締結固定する（Ｓ２）。

【0034】

次に、圧着端子６の舌部の周辺の境界部分をはんだ付けする（Ｓ３）。最後に、コンデンサ素子３の電極に編組線２をはんだ付けして（Ｓ４）、処理を終了する。

【0035】

（効果）
以上説明したように、本実施形態に係る直流コンデンサ１００によれば、圧着端子６と締結部材５とによって、編組線２を第１金属板１または第２金属板７に固定することにより、高温化でも持続的に固定強度を維持することができる。

【0036】

また、半田４によって圧着端子６の舌部の周辺領域をはんだ付けすることによって、圧着端子６の舌部の接続部分における接触抵抗を小さくすることができ、発熱を抑えることができる。

【0037】

また、導電体２として編組線を用いることによって、金属板と比較して表面積を大きくすることができるため、多数のコンデンサ素子３のリップル電流による発熱を小さくすることができる。

【0038】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る直流コンデンサは、電極端子と、電極端子に電気的に接続される金属板と、コンデンサ素子と、コンデンサ素子の一方の電極と金属板とを電気的に接続する導電体と、スリーブ及び舌部を有する圧着端子と、圧着端子の舌部を、金属板に締結固定する締結部材と、を備え、導電体の端部は、圧着端子のスリーブに圧着接続されており、圧着端子の舌部の外周部は、金属板にはんだ付けされている。

【0039】

本発明の態様２に係る直流コンデンサは、態様１に記載の直流コンデンサであって、導電体は、編組線である。

【0040】

本発明の態様３に係る直流コンデンサは、態様１または２に記載の直流コンデンサであって、締結部材は、ボルトとナットである。

【0041】

本発明の態様４に係る直流コンデンサは、態様１または２に記載の直流コンデンサであって、締結部材は、リベットである。

【0042】

本発明の態様５に係る直流コンデンサの製造方法は、導電体の端部に圧着端子のスリーブを圧着接続する工程と、導電体に接続された圧着端子の舌部を、締結部材によって、電極端子に電気的に接続される金属板に締結固定する工程と、金属板に締結固定された圧着端子の舌部の外周部を、金属板にはんだ付けする工程と、コンデンサ素子の一方の電極に導電体を接続する工程と、を含む。

【0043】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0044】

１ 第１金属板
２ 導電体（編組線）
３ コンデンサ素子
４ 半田
５ 締結部材（ボルトとナット、リベット）
６ 圧着端子
７ 第２金属板
１１ 第１電極端子
１２ 第２電極端子
１３ 筐体
１００ 直流コンデンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】