特開 2023-136320 コンデンサ及び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】P2023136320

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】コンデンサ及びコンデンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/228 20060101AFI20230922BHJP

   H01G 4/224 20060101ALI20230922BHJP

   H01G 4/32 20060101ALI20230922BHJP

   H01G 4/38 20060101ALI20230922BHJP

   H01G 2/10 20060101ALI20230922BHJP

   H01G 2/02 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

H01G4/228 S

H01G4/224 200

H01G4/32 301F

H01G4/32 531

H01G4/32 540

H01G4/32 305Z

H01G4/32 311Z

H01G4/38 A

H01G2/10 K

H01G2/02 101E

H01G4/228 J

H01G4/228 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022041863

(22)【出願日】2022-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】390022460

【氏名又は名称】株式会社指月電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100100044

【弁理士】

【氏名又は名称】秋山 重夫

(74)【代理人】

【識別番号】100205888

【弁理士】

【氏名又は名称】北川 孝之助

(72)【発明者】

【氏名】岡嶋 利晃

(72)【発明者】

【氏名】岡部 勇太

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082AB05

5E082BC38

5E082CC06

5E082EE07

5E082EE23

5E082FF05

5E082FG06

5E082FG34

5E082GG08

5E082GG25

5E082GG30

5E082HH28

5E082LL13

(57)【要約】

【課題】治具による設計制約を解決しながら、各部品の位置決めができるコンデンサを提供する。
【解決手段】コンデンサ素子２と、絶縁部材４と、バスバー３とを備えており、前記絶縁部材４が、コンデンサ素子２の位置決めをするコンデンサ素子位置決め手段と、バスバーの位置決めをするバスバー位置決め手段とを備えている。コンデンサ素子位置決め手段が、コンデンサ素子２を積載することで位置決めを行うことができる積載部４１であり、バスバー位置決め手段が、バスバー３を固定することで位置決めと固定とを行うことができる固定部４２である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサ素子と、絶縁部材と、バスバーとを備えており、
前記絶縁部材が、コンデンサ素子の位置決めをするコンデンサ素子位置決め手段と、バスバーの位置決めをするバスバー位置決め手段とを備えていることを特徴とするコンデンサ。

【請求項2】

コンデンサ素子位置決め手段が、コンデンサ素子を積載することで位置決めを行うことができる積載部であり、
バスバー位置決め手段が、バスバーを固定することで位置決めと固定とを行うことができる固定部である、請求項１記載のコンデンサ。

【請求項3】

前記絶縁部材が、コンデンサ素子を被覆する充填樹脂に全て埋設している、請求項１又は２記載のコンデンサ。

【請求項4】

絶縁部材のコンデンサ素子位置決め手段でコンデンサ素子の位置決めをした後、絶縁部材のバスバー位置決め手段でバスバーの位置決めをし、バスバーの素子接続部をコンデンサ素子の電極面に接続する、コンデンサの製造方法。

【請求項5】

絶縁部材の積載部にコンデンサ素子を積載して位置決めをした後、バスバーを絶縁部材の固定部に固定、位置決めをし、バスバーの素子接続部をコンデンサ素子の電極面に接続する、コンデンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、絶縁部材を備えたコンデンサ及びコンデンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、コンデンサは、コンデンサ素子やバスバー、絶縁部材等を複雑に組み合わせて製造するため、治具を使用して各部品の位置決めをしている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２２６０７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、各部品が治具に位置決めされることを前提に設計しなければならず、設計制約が多い。特にバスバーにおいては、治具を避けつつコンデンサ素子の電極面に接続しなければならないため、複雑な形状にできなかったり、面積を減らさなければならないという課題があった。

【0005】

本発明は、治具による設計制約を解決しながら、各部品の位置決めができるコンデンサと、その製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

すなわち、本発明のコンデンサは、コンデンサ素子２と、絶縁部材４と、バスバー３とを備えており、前記絶縁部材４が、コンデンサ素子２の位置決めをするコンデンサ素子位置決め手段と、バスバー３の位置決めをするバスバー位置決め手段とを備えていることを特徴としている。

【0007】

コンデンサ素子位置決め手段が、コンデンサ素子２を積載することで位置決めを行うことができる積載部４１であり、バスバー位置決め手段が、バスバー３を固定することで位置決めと固定とを行うことができる固定部４２であることが好ましい。

【0008】

また、前記絶縁部材４が、コンデンサ素子２を被覆する充填樹脂６に全て埋設していることが好ましい。

【0009】

本発明のコンデンサの製造方法は、絶縁部材４のコンデンサ素子位置決め手段でコンデンサ素子２の位置決めをした後、絶縁部材４のバスバー位置決め手段でバスバー３の位置決めをし、バスバー３の素子接続部３４（３８）をコンデンサ素子２の電極面２ａ（２ｂ）に接続することを特徴としている。

【0010】

また、本発明のコンデンサの別の製造方法は、絶縁部材４の積載部４１にコンデンサ素子２を積載して位置決めをした後、バスバー３を絶縁部材４の固定部４２に固定、位置決めをし、バスバー３の素子接続部３４（３８）をコンデンサ素子２の電極面２ａ（２ｂ）に接続することを特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本発明のコンデンサでは、絶縁部材によってコンデンサ素子とバスバーとの相互の位置決めを行うことができる。

【0012】

上記コンデンサにおいて、コンデンサ素子位置決め手段が、コンデンサ素子を積載することで位置決めを行うことができる積載部であり、バスバー位置決め手段が、バスバーを固定することで位置決めと固定とを行うことができる固定部４２である場合、簡単な構成でコンデンサ素子とバスバーとの相互の位置決めを行うことができる。

【0013】

絶縁部材が、コンデンサ素子を被覆する充填樹脂に全て埋設している場合、絶縁部材が充填樹脂から突出していることに起因する充填樹脂表面のひび割れを防ぐことができる。

【0014】

本発明のコンデンサの製造方法では、絶縁部材によってコンデンサ素子とバスバーとの相互の位置決めが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の実施形態に係るコンデンサを示す分解斜視図である。

【図2】絶縁部材にコンデンサ素子を積載した状態を示す斜視図である。

【図3】コンデンサ素子に第１バスバーを接続した状態を示す斜視図である。

【図4】コンデンサ素子に第２バスバーを接続した状態を示す斜視図である。

【図5】コンデンサの断面図である。

【図6】絶縁部材の変形例を示す概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、この発明のコンデンサの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。このコンデンサ１は、図１～図４に示すように、コンデンサ素子２と、コンデンサ素子２に接続されるバスバー３と、コンデンサ素子２とバスバー３とを絶縁する絶縁部材４とを備えている。また、コンデンサ素子２を収容するケース５と、ケース５内に充填される充填樹脂６とをさらに備えている（図５参照）。以下、上記各部品について説明するが、「上下」「左右」「前後」の概念は、絶縁部材４にコンデンサ素子２を積載する際の上下、左右、前後を基準としたものであり、必ずしも使用時の上下を規定するものではない。なお、図５においては図１～図４と異なり上下を反転している。

【0017】

まず絶縁部材４について説明する。図１に示すように、絶縁部材４は、平板状の底部４１ａと、底部４１ａの外縁から立ち上がる縁部４１ｂと、縁部４１ｂ内を仕切る仕切り壁４１ｃとを備えている。縁部４１ｂと仕切り壁４１ｃの立ち上がり量はコンデンサ素子２の軸方向長さに比べて小さく、例えばコンデンサ素子２の軸方向長さのおよそ１／５～６である。長手側の縁部４１ｂ、４１ｂ間の前後方向の間隔、短手側の縁部４１ｂと仕切り壁４１ｃの左右方向の間隔、仕切り壁４１ｃ、４１ｃ間の左右方向の間隔は、いずれもコンデンサ素子２の積載部４１に積載される部位（端部）の外寸と同じか若しくは僅かに小とされている。縁部４１ｂと仕切り壁４１ｃとで囲まれた部分がコンデンサ素子２を積載する積載部４１となる。換言すれば、積載部４１が、底部４１ａと、縁部４１ｂと、仕切り壁４１ｃとを備えているとも言える。積載部４１はコンデンサ素子２の数に合わせて左右方向に一列に複数並んでおり、絶縁部材４は全体として略仕切り皿状とされている。

【0018】

絶縁部材４の長手側の外縁には、水平方向（前方）に突出する突起状の固定部４２が複数設けられている。固定部４２は平面視仕切り壁４１ｃと同じ位置に設けられている。この固定部４２は、後述する第１バスバー３１のスリット３２ｄと同じ幅又はやや大きな幅を有しており、スリット３２ｄに嵌め込まれて、第１バスバー３１の絶縁部材４への固定手段（バスバー固定手段）及び位置決め手段（バスバー位置決め手段）として機能する。底部４１ａには、後述するコンデンサ素子２の他方の電極面２ｂを露出させるための窓状の孔４１ａ１が設けられている。

【0019】

この絶縁部材４は絶縁性の合成樹脂からなり、コンデンサ素子２を全ての積載部４１に積載しても実質的に変形しない剛性と、固定部４２を介して取り付けた第１バスバー３１を保持することが可能な強度を有している。なお、天然樹脂やゴム、紙等、種々の絶縁性材料から構成することもできる。

【0020】

コンデンサ素子２は、例えば絶縁性のフィルム上に金属を蒸着した金属化フィルムを巻回したフィルムコンデンサであって、軸方向の両端部に電極面２ａ、２ｂが設けられている。このコンデンサ素子２は、軸方向から見ると俵状、具体的には４つのコーナー部にＲ（アール）が設けられており、軸方向外周面２ｃに平坦部２ｃ１と曲面部２ｃ２とを有している。

【0021】

バスバー３は、銅などの導電性の金属板を適宜折曲加工することで構成されている。バスバー３は、コンデンサ素子２の一方の電極面２ａに接続される第１バスバー３１と、他方の電極面２ｂに接続される第２バスバー３５とを備えている。

【0022】

第１バスバー３１は、コンデンサ素子２の一方の電極面２ａを他方の電極面２ｂ側に引き回すため、側面視略コ字状の基部３２を備えている。上側の水平部３２ａには、コンデンサ素子２の一方の電極面２ａと接続される舌状の素子接続部３４が設けられている。下側の水平部３２ｂからは、外部機器との接続に供される外部接続部３３が下方向及び右方向に延びている。上下の水平部３２ａ、３２ｂを繋ぐ垂直部３２ｃには、上下方向に延びるスリット３２ｄが複数設けられている。このスリット３２ｄの左右方向の位置は、スリット３２ｄに固定部４２を嵌め込んだ時に、第１バスバー３１が絶縁部材４に対して所望の位置にくるように調整されている。

【0023】

第２バスバー３５は、コンデンサ素子２の他方の電極面２ｂに沿う平板状の基部３６を備えている。基部３６には、コンデンサ素子２の他方の電極面２ｂと接続される平面視略Ｔ字状の素子接続部３８が設けられている。外部機器との接続に供される外部接続部３７は、基部３６の長手の外縁から下方に延びている。外部接続部３７は、第１バスバー３１の外部接続部３３と主に基端側において重なり合う。そのため、外部接続部３３、３７の間には、外部接続部３３、３７同士の電気的な接続を防ぐスペーサ７が設けられる。

【0024】

スペーサ７は板状であって、外縁を縁取るようにして立ち上がり部７１が適宜設けられている。この立ち上がり部７１は、外部接続部３３、３７間の沿面距離を稼ぐためのものである。スペーサ７は絶縁性の合成樹脂からなる。絶縁部材４と同材質としてもよい。ただ、絶縁部材４のように高い剛性や強度は必ずしも必要としない。

【0025】

ケース５は中空直方体状であり、図５に示すように、底面５１と側面５２とを有している。底面５１と対向する面には、コンデンサ素子２を内部に収容し、外部接続部３３、３７を外部に引き出すための開口部５３が設けられている。ケース５は合成樹脂からなるが、金属等、導電性の有無に拘わらず適宜変更可能である。

【0026】

充填樹脂６は絶縁性の樹脂である。熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂が好ましく、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂やシリコーン樹脂である。

【0027】

次に、コンデンサ１の製造方法について説明する。まず、図２に示すように、コンデンサ素子２の一方の電極面２ａを上に、他方の電極面２ｂを下に向けつつ、他方の電極面２ｂが設けられている側の端部を積載部４１に嵌め込むようにして、コンデンサ素子２を絶縁部材４に積載する。これにより、固定と同時にコンデンサ素子２の絶縁部材４に対する位置決めが行われる。具体的には、底部４１ａによって上下方向の位置決めが行われ、縁部４１ｂと仕切り壁４１ｃとによって前後左右方向の位置決めが行われる。要は、縁部４１ｂと仕切り壁４１ｃが、コンデンサ素子２の固定手段（コンデンサ素子固定手段）として機能するとともに、前後左右方向の位置決め手段（コンデンサ素子位置決め手段）として機能する。絶縁部材４への取り付けによって他方の電極面２ｂの大部分が底部４１ａに覆われるが、一部が底部４１ａに設けられた窓状の孔４１ａ１から外部に露出する（図５参照）。

【0028】

全ての積載部４１にそれぞれコンデンサ素子２を１つずつ積載して固定した後、次に、第１バスバー３１を取り付ける。具体的には、第１バスバー３１の垂直部３２ｃを、一列に並んだ複数のコンデンサ素子２の側面に対向させた状態で、上下の水平部３２ａ、３２ｂの間にコンデンサ素子２と絶縁部材４とを入れ込むようにして取り付ける。この際、図３に示すように、スリット３２ｄに固定部４２を嵌め込むことで、第１バスバー３１の絶縁部材４に対する左右方向の位置決めが行われる。要は、固定部４２が左右方向の位置決め手段として機能する。なお、上下方向の位置決めは、上下の水平部３２ａ、３２ｂによって行われる。位置決め後、第１バスバー３１の素子接続部３４をコンデンサ素子２の一方の電極面２ａとはんだ付け等によって接続する。コンデンサ素子２と第１バスバー３１の双方が同じ絶縁部材４に固定、位置決めされていることから、接続作業を簡単且つ正確に行うことができる。なお、下側の水平部３２ｂが他方の電極面２ｂ側に位置するが、主に絶縁部材４の底部４１ａによって絶縁が確保される（図５参照）。

【0029】

次に、第２バスバー３５の素子接続部３８を、コンデンサ素子２の他方の電極面２ｂとはんだ付け等によって接続する。この際、図３及び図４に示すように、スペーサ７を外部接続部３３、３７間に介在させておく。また、図１～図４では外部接続部３３、３７が下に向いているが、図５のように上下を反転させてからはんだ付け等を行うことが好ましい。これにより、コンデンサモジュールが完成する。

【0030】

そして図５に示すように、各外部接続部３３、３７が開口部５３からケース５外に引き出されるようにして、上下反転させたコンデンサモジュールをケース５に収容するとともに、コンデンサ素子２を被覆するようにしてケース５内に充填樹脂６を充填し、充填樹脂６を硬化させることでコンデンサ１の製造が完了する。なお、充填樹脂６は、コンデンサ素子２が所望の耐湿性を確保できる量（厚さ）となるまで充填される。絶縁部材４は充填樹脂６に全て埋設されていることが好ましい。

【0031】

上記構成のコンデンサ１は、絶縁部材４によって、コンデンサ素子２と第１バスバー３１との位置決めを行うことができるため、位置決めをするための治具を別途設ける必要が無い。また、コンデンサ素子２と、絶縁部材４と、第１バスバー３１の３つの部品の位置関係が固定されるため、コンデンサ素子２の他方の電極面２ｂと第１バスバー３１との絶縁を確実に確保することができる。また、治具は使いまわしを前提とするため、耐久性を確保するために硬い材質で作る必要があり、治具への固定に際してコンデンサ素子２やバスバー３が傷つく恐れがあるが、絶縁部材４は位置決めができる強度さえ有していればよいため、治具と比較して柔らかい材質で作ることができ、固定時のコンデンサ素子２やバスバーの傷つきを抑制することができる。

【0032】

図６は、絶縁部材４の異なる形態を示している。例えば、縁部４１ｂや仕切り壁４１ｃの一部を切り欠いて、平面視コンデンサ素子２の四方にのみ設ける（図６Ａ参照）ようにしたり、平面視コンデンサ素子２の片側にのみ設ける（図６Ｂ参照）ようにしてもよい。

【0033】

また、縁部４１ｂや仕切り壁４１ｃに代えて、半球状やピン状等の突出部４１ｄを、コンデンサ素子２の四方（図６Ｃ参照）、三方（図６Ｄ参照）、二方（図６Ｅ参照）に設けるようにしてもよい。

【0034】

また、コンデンサ素子２、２間に位置決め手段としての仕切り壁４１ｃや突出部４１ｄを設けず、複数のコンデンサ素子２をまとめたコンデンサ素子群の四方に位置決め手段を設けたり（要は、縁部４１ｂのみを設ける：図６Ｆ参照）、複数のコンデンサ素子２を複数のグループに分け、グループの間に仕切り壁４１ｃを設けてもよい（図６Ｇ参照）。

【0035】

また、各図に示す位置決め手段を適宜組み合わせてもよい。縁部４１ｂや仕切り壁４１ｃ、突出部４１ｄに係合爪を設けて、コンデンサ素子２を積載部４１に積載するとコンデンサ素子２に係合するようにし、コンデンサ素子２の固定をより強固なものとしてもよい。

【0036】

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、縁部４１ｂや仕切り壁４１ｃがコンデンサ素子２の固定手段として機能していたが、固定手段としての機能を持たせず、単に位置決め手段として機能させてもよい。例えば、縁部４１ｂや仕切り壁４１ｃの立ち上がり量が小さい場合や間隔がコンデンサ素子２の幅よりも僅かに広い場合、縁部４１ｂや仕切り壁４１ｃの内面とコンデンサ素子２の外面との間の摩擦力がコンデンサ素子２を絶縁部材４に固定できるほどに大きくならず又は生じず、位置決めはできるものの固定はできない状態となる。この場合、コンデンサ素子２を絶縁部材４に固定する固定手段を別途設けることが好ましい。例えば底部４１ａの上面に接着剤や粘着テープ等を付ければ固定手段となる。

【0037】

また、固定部４２が固定手段として機能していたが、固定手段としての機能を持たせず、単に位置決め手段として機能させてもよい。例えば、固定部４２の横幅がスリット３２ｄの横幅よりも僅かに小さい場合、固定部４２の外面とスリット３２ｄの内面との間の摩擦力が、第１バスバー３１を固定できるほどに大きくならず又は生じず、位置決めはできるものの固定はできない状態となる。この場合、第１バスバー３１を絶縁部材４に固定する固定手段を別途設けることが好ましい。例えば底部４１ａの下面に接着剤や粘着テープ等を付ければ固定手段になる。

【0038】

また、上記実施形態では、固定部４２をスリット３２ｄに嵌め込むことで、第１バスバー３１を絶縁部材４に固定していた（雄雌型）が、絶縁部材４に切れ込みを設け、第１バスバー３１をスライドさせて切れ込みに差し込むスライド形式等を採用してもよい。すなわち、切れ込みを固定部４２としてもよい。また、固定部４２に接着剤や粘着テープ等を付けてより強固に固定してもよい。

【0039】

また、固定部４２を介して第１バスバー３１を絶縁部材４に固定したが、第２バスバー３５を固定してもよいし、両方を固定してもよい。例えば第２バスバー３５用の固定部４２を設けてもよい。この場合、第１バスバー３１と第２バスバー３５の相互の位置決めも可能になる。

【0040】

孔４１ａ１は、１つのコンデンサ素子２に１つ設けられていたが、複数のコンデンサ素子２に対して１つ設けるようにしてもよい。形状も第２バスバー３５との接続が行えるものであれば適宜変更可能である。また、図５のコンデンサ１はいわゆるケースモールドコンデンサであるが、金型に充填樹脂６を充填した後に離型するケースレスコンデンサとしてもよい。コンデンサ素子２は、フィルムコンデンサに限らずセラミックコンデンサ等の種々のコンデンサ素子を使用可能である。樹脂被覆も必ずしも必要としない。形状についても円柱状や角柱状など種々の形状を採用し得る。大きさや用途も問わない。形状や大きさ、用途、種類の異なるコンデンサ素子を同一のケース５に収容してもよい。個数においても適宜変更可能であって１個でもよい。

【符号の説明】

【0041】

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２ａ 一方の電極面
２ｂ 他方の電極面
２ｃ 軸方向外周面
２ｃ１ 平坦部
２ｃ２ 曲面部
３ バスバー
３１ 第１バスバー
３２ 基部
３２ａ 上側の水平部
３２ｂ 下側の水平部
３２ｃ 垂直部
３２ｄ スリット
３３ 外部接続部
３４ 素子接続部
３５ 第２バスバー
３６ 基部
３７ 外部接続部
３８ 素子接続部
４ 絶縁部材
４１ 積載部
４１ａ 底部
４１ａ１ 孔
４１ｂ 縁部
４１ｃ 仕切り壁
４１ｄ 突出部
４２ 固定部
５ ケース
５１ 底面
５２ 側面
５３ 開口部
６ 充填樹脂
７ スペーサ
７１ 立ち上がり部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】