特開 2023-8579 コンデンサ

(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】P2023008579

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】コンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/228 20060101AFI20230112BHJP

   H01G 4/32 20060101ALI20230112BHJP

【ＦＩ】

H01G4/228 Q

H01G4/32 531

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021112250

(22)【出願日】2021-07-06

(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】大橋 光

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082AB04

5E082BC19

5E082BC35

5E082CC04

5E082CC06

5E082CC13

5E082EE07

5E082EE37

5E082FG06

5E082FG34

5E082GG08

5E082GG27

5E082HH03

5E082HH28

5E082HH46

5E082HH47

5E082HH48

5E082JJ04

5E082JJ12

5E082JJ22

(57)【要約】

【課題】コンデンサ内への水分の取り込みを抑制するとともに、低ＥＳＬ化を図ることができるコンデンサを提供する。
【解決手段】第１バスバー３は、樹脂６内で第１電極面２１に接続される第１基板部３１と、第１基板部３１から樹脂６外に延出される第１接続部３２とを備え、第２バスバー４は、樹脂６内で第２電極面２２に接続され、且つ第１基板部３１に近接対向する第２基板部４１と、第２基板部４１から樹脂６外に延出される第２接続部４２とを備え、第１基板部３１と第２基板部４１との間には、樹脂６内において第１絶縁部材７が介在しており、第１接続部３２と第２接続部４２との間には、樹脂６内から樹脂６外にかけて第２絶縁部材８が介在しており、第２絶縁部材８は、第１絶縁部材７よりも厚く、吸湿性が低く、樹脂６内において第１絶縁部材７と重なり合っている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極面と第２電極面とを有するコンデンサ素子と、第１電極面に接続される第１バスバーと、第２電極面に接続される第２バスバーとをケースに収容し樹脂を充填してなるコンデンサであって、
第１バスバーは、樹脂内で第１電極面に接続される第１基板部と、第１基板部から樹脂外に延出される第１接続部とを備え、
第２バスバーは、樹脂内で第２電極面に接続され、且つ第１基板部に近接対向する第２基板部と、第２基板部から樹脂外に延出される第２接続部とを備え、
第１基板部と第２基板部との間には、樹脂内において第１絶縁部材が介在しており、
第１接続部と第２接続部との間には、樹脂内から樹脂外にかけて第２絶縁部材が介在しており、
第２絶縁部材は、第１絶縁部材よりも厚く、吸湿性が低く、樹脂内において第１絶縁部材と重なり合っていることを特徴とするコンデンサ。

【請求項2】

第１基板部と第２基板部とが近接対向している部分のうち、第１絶縁部材が介在し第２絶縁部材が介在していない箇所に、第１基板部と第２基板部とを近接させるための段差が設けられている、請求項１記載のコンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、樹脂内から樹脂外にかけて絶縁部材が設けられるコンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

正負バスバーの間や、バスバーとコンデンサ素子の電極部との間の絶縁を図るために、例えば特許文献１の図４のように絶縁紙を介在させることがある。また、絶縁紙に代えて樹脂等からなる絶縁板を用いることもあるし、特許文献２のように、絶縁紙と絶縁板の両方を用いることもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－５９５７２号公報

【特許文献2】国際公開公報２０１９／１０７１２８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、外部端子間に絶縁紙が介在していないため、外部端子同士の近接配置が困難である。外部端子間に絶縁紙を介在させようとして絶縁紙を樹脂外に露出させると、絶縁紙は吸湿性が高いため、そこからコンデンサ内に水分を取り込んでしまう可能性がある。

【0005】

絶縁紙に代えて絶縁板を用いることも考えられるが、絶縁板は絶縁紙に比べて厚みがあるため、異極部材同士を近接させることで生じるＥＳＬ（等価直流インダクタンス）の低減効果が薄れてしまう可能性がある。

【0006】

特許文献２では、絶縁紙と絶縁板とが互いに離れて設けられており、絶縁紙と絶縁板との連続性が考慮されていない。

【0007】

本発明は、コンデンサ内への水分の取り込みを抑制するとともに、低ＥＳＬ化を図ることができるコンデンサの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のコンデンサは、第１電極面２１と第２電極面２２とを有するコンデンサ素子２と、第１電極面２１に接続される第１バスバー３と、第２電極面２２に接続される第２バスバー４とをケース５に収容し樹脂６を充填してなるコンデンサであって、第１バスバー３は、樹脂６内で第１電極面２１に接続される第１基板部３１と、第１基板部３１から樹脂６外に延出される第１接続部３２とを備え、第２バスバー４は、樹脂６内で第２電極面２２に接続され、且つ第１基板部３１に近接対向する第２基板部４１と、第２基板部４１から樹脂６外に延出される第２接続部４２とを備え、第１基板部３１と第２基板部４１との間には、樹脂６内において第１絶縁部材７が介在しており、第１接続部３２と第２接続部４２との間には、樹脂６内から樹脂６外にかけて第２絶縁部材８が介在しており、第２絶縁部材８は、第１絶縁部材７よりも厚く、吸湿性が低く、樹脂６内において第１絶縁部材７と重なり合っていることを特徴としている。

【0009】

上記コンデンサにおいては、第１基板部３１と第２基板部４１とが近接対向している部分のうち、第１絶縁部材７が介在し第２絶縁部材８が介在していない箇所に、第１基板部３１と第２基板部４１とを近接させるための段差４６が設けられていることが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明のコンデンサは、第１接続部と第２接続部との間に、樹脂内から樹脂外にかけて、吸湿性の低い第２絶縁部材が介在しているため、第１接続部と第２接続部との間の絶縁を確保するために樹脂外に第１絶縁部材を露出させる必要がなく、第１絶縁部材を介してのコンデンサ内への水分の取り込みを抑制することができる。また、第１基板部と第２基板部との間には第１絶縁部材を介在させているため、第１基板部と第２基板部とが近接対向する部分全体にわたって第２絶縁部材を介在させる必要がなく、第１絶縁部材のみを設けた部分においては、第１基板部と第２基板部とを近接させることができ、低ＥＳＬ化を図ることができる。さらに、第２絶縁部材が樹脂内において第１絶縁部材と重なり合っているため、２つの絶縁部材を使用しているにもかかわらず、樹脂内から樹脂外にかけて途切れることなく絶縁をすることができる。

【0011】

また、第１基板部と第２基板部とが近接対向している部分のうち、第１絶縁部材が介在し第２絶縁部材が介在していない箇所に、第１基板部と第２基板部とを近接させるための段差が設けられている場合、より一層の低ＥＳＬ化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】この発明の一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】コンデンサの要部断面図である。

【図3】コンデンサの斜視図である。

【図4】外部接続部の絶縁部材として絶縁紙を用いたときと絶縁板を用いたときの漏れ電流を比較したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。この発明のコンデンサ１は、図１及び図２に示すように、コンデンサ素子２と、第１バスバー３と、第２バスバー４と、第１絶縁部材７と、第２絶縁部材８と、これらを収容するケース５と、ケース５内に充填される樹脂６とを備えている。以下、上記各部品について説明するが、「上下」の概念は、製造時、より具体的には樹脂充填時におけるものであって、必ずしも使用時の上下を規定するものではない。

【0014】

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することでなるフィルムコンデンサであって、図１及び図２に示すように、軸方向の一方の端面に第１電極面２１が設けられ、他方の端面に第２電極面２２が設けられている。これら電極面は、例えば金属を溶射することで形成される。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、第１電極面２１と第２電極面２２の間（周囲面）に平坦部２３ａと曲面部２３ｂとからなる側面２３を有している。そして、第１電極面２１を上に、第２電極面２２を下に向けるとともに、平坦部２３ａ同士を互いに対向させるようにして複数、具体的には２行２列の４つ並設されて、コンデンサ素子群を形成している。なお、コンデンサ素子２としてはフィルムコンデンサに限らず、電解コンデンサやセラミックコンデンサなど種々のコンデンサ素子を用いても良い。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。個数においても適宜変更可能である。

【0015】

第１バスバー３は、アルミニウムや銅等の導電性の金属板を所定形状に切り抜き、適宜折曲加工することで形成されており、第１電極面２１に重なる（当接する）第１基板部３１と、この第１基板部３１から立ち上がり、図示しない外部機器との接続に供される第１接続部３２とを備えている。

【0016】

第１基板部３１は、図１に示すように平面視略Ｔ字状であって、全てのコンデンサ素子２の第１電極面２１と重なっている。具体的には、「Ｔ」の１画目（縦）に相当する延出部３１ａが平面視、コンデンサ素子群の長手方向の略中心に位置し、２つのコンデンサ素子２の第１電極面２１に重なっている。「Ｔ」の２画目（横）に相当する基部３１ｂは、コンデンサ素子群の長手方向と略平行に設けられて、４つのコンデンサ素子２の第１電極面２１に重なっている。第１基板部３１の外縁からは第１電極面２１と接続するための舌状の接続部３３が設けられている。

【0017】

第１接続部３２は、第１電極面２１上で延出されている。また、基部３１ｂの外縁のうち、延出部３１ａ側の外縁から延出されている。そのため、第１バスバー３は側面視では略逆Ｔ字状になっている。

【0018】

第２バスバー４は、アルミニウムや銅等の導電性の金属板を所定形状に切り抜き、適宜折曲加工することで形成されており、第２電極面２２に重なる第２基板部４１と、この第２基板部４１から立ち上がり、図示しない外部機器との接続に供される第２接続部４２とを備えている。

【0019】

第２基板部４１は、図１及び図２に示すように、下から第２電極面２２に重なる（当接する）下水平部４１ａと、下水平部４１ａの一辺から上に向かって延び、コンデンサ素子２の側面２３と近接対向する垂直部４１ｂと、垂直部４１ｂの一辺から第１電極面２１に向かって横方向に延び、上から第１電極面２１と第１基板部３１とに近接対向する上水平部４１ｃとを備えている。そのため、第２基板部４１の断面形状は略コ字状となっており、コンデンサ素子２の周囲を覆っている。

【0020】

下水平部４１ａの平面形状は略長方形状であって、全てのコンデンサ素子２の第２電極面２２と重なっている。この下水平部４１ａは、後述するケース５の底部５１と対向している。また、下水平部４１ａには、第２電極面２２と接続するための舌状の接続部４３が設けられている。垂直部４１ｂは、図２に示すように、後述するケース５の側壁部５２とも近接対向している。上水平部４１ｃは、全てのコンデンサ素子２の第１電極面２１と近接対向している。なお、上水平部４１ｃと第１電極面２１との間には第１基板部３１が介在している。従って、上水平部４１ｃは第１基板部３１とも近接対向している。また、上水平部４１ｃには、第１基板部３１とより近接するための段差４６が設けられており、上水平部４１ｃは、段差４６を境界にして上段部４６ａと下段部４６ｂとに区画されている。なお、上段部４６ａは第２接続部４２側に位置し、下段部４６ｂは垂直部４１ｂ側に位置している。また、上水平部４１ｃには、第１基板部３１の接続部３３と近接対向する部分に、接続部３３を上方に露出させるための孔４４または切欠４５が設けられている。

【0021】

第２接続部４２は、第１電極面２１上で且つ第１基板部３１の延出部３１ａと第２基板部４１の上水平部４１ｃの上段部４６ａとが近接対向した部分から延出されている。また、第１接続部３２と同じ方向に立ち上がっている。この第２接続部４２は、第１接続部３２とは対向しておらず、第１接続部３２と板厚方向と直交する方向に並んでいる。上段部４６ａの外縁のうち、第１接続部３２と対向する部分には、第１接続部３２と略平行に延びる立ち上がり部４７が設けられている。この立ち上がり部は樹脂６から突出せず、樹脂６内に埋設される。

【0022】

第１絶縁部材７は絶縁紙や絶縁布であって、繊維質であり、可撓性を有している。具体的には、植物や樹脂の繊維からなる、もしくは繊維に油や樹脂を含浸させてなり、液体状の樹脂をシート状や板状に成形したものに比べて高い吸湿性を有している。また、繊維間に連続した空隙を有し、液体状の樹脂をシート状や板状に成形したものに比べて高い通気性を備えるものであってもよい。厚みは例えば０．１～１ｍｍである。

【0023】

この第１絶縁部材７は、コンデンサ素子２の第１電極面２１と第２バスバー４との絶縁を図るため、図２に示すように、コンデンサ素子２の側面２３と第２バスバー４の垂直部４１ｂとの間、第１電極面２１と上水平部４１ｃとの間に介在している。大きさは、平面視、上水平部４１ｃよりも大とされることが好ましい。第１バスバーの孔４４や切欠４５と対向する位置には、同じく孔７１や切欠７２が設けられている（図１参照）。また、上水平部４１ｃと第１バスバー３の第１基板部３１とが近接対向する部分では、両者の絶縁を図るために、両者間に介在している。なお、第１基板部３１と第１電極面２１との間には介在していない。また、この第１絶縁部材７は、第２接続部４２や立ち上がり部４７とは対向しておらず、樹脂６外に露出することはない。

【0024】

第２絶縁部材８は絶縁板である。絶縁板は、例えば液体状の樹脂を板状に成形したものであって、自重では変形しない程度の硬さを有している。また、内部に連続した空隙はなく、透水性を備えない。吸湿性は、第１絶縁部材７に比べて低い。樹脂の種類は、熱可塑性樹脂であって例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）である。厚みは第１絶縁部材７よりも厚く、例えば０．５～２ｍｍである。

【0025】

この第２絶縁部材８は、図１及び図２に示すように、縦部８１と、縦部８１の下端から横方向に延びる横部８２とからなる側面視略Ｌ字状であって、縦部８１が樹脂６内から樹脂６外にかけて、第１接続部３２と第２接続部４２との間に介在している。具体的には、縦部８１は平面視略Ｚ字状に折れ曲がっており、板厚方向と直交する方向で並ぶ第１接続部３２と第２接続部４２の間に、折れ曲がり部８１ａが位置している（図３参照）。縦部８１のうち、第１接続部３２と対向する部分は、第１接続部３２と立ち上がり部４７との間に位置している。第２接続部４２と対向する部分は、第２接続部４２と第１電極面２１との間や、第２接続部４２と延出部３１ａとの間の絶縁を確保している。横部８２は、平面視、第１バスバー３の第１基板部３１や上水平部４１ｃより小とされており、主として第１基板部３１の基部３１ｂと上水平部４１ｃの上段部４６ａとの間に介在し、第１絶縁部材７の一部と重なっている。重なり代は、例えば３～６ｍｍである。第２絶縁部材８の厚みより大とされていることが好ましい。また、平面視、重なり代と直交する方向の重なり幅は、第１基板部３１や上段部４６ａの幅よりも大とされている。なお、第２絶縁部材８は、延出部３１ｂと下段部４６ｂとの間には介在していない。第２バスバー４の段差４６は、この第１絶縁部材７が介在し第２絶縁部材８が介在していない箇所に設けられている。なお、下段部４６ｂでは、第１絶縁部材７によって、第１バスバー３や第１電極面２１との絶縁が確保されている。

【0026】

ケース５は、図１に示すように、平面視略矩形状の底部５１と、底部５１の４つの辺からそれぞれ上方に向かって立ち上がる側壁部５２とを備えている。ケース５の上方には開口５３が設けられており、この開口５３を通じてコンデンサ素子２や第１バスバー３、第２バスバー４がケース５内に収容される。また、この開口５３から第１接続部３２や第２接続部４２がケース５外に延出される。このケース５は、例えば合成樹脂製等の非導電性材料からなる。ただ、金属製のものを用いてもよい。

【0027】

ケース５内に充填される樹脂６は、例えばエポキシ樹脂である。ただ、これに限らず、ウレタン樹脂等の公知の種々の樹脂を使用可能であるが、耐湿性に優れた樹脂や熱伝導性の高い樹脂を採用することが好ましい。樹脂６は、コンデンサ素子２に加えて、第１基板部３１や第２基板部４１が埋没するように充填される。なお、第１接続部３２や第２接続部４２の上部は樹脂６外に突出している。樹脂厚（樹脂表面からコンデンサ素子２までの距離）については、用いる樹脂の種類や特性に応じて適宜変更される。

【0028】

次に、コンデンサ１の組み立てについて説明する。まず、第１バスバー３の第１基板部３１をコンデンサ素子２の第１電極面２１に重ねてはんだ付け等で接続する。続いて、第２絶縁部材８の縦部８１と横部８２とをそれぞれ、第１バスバー３の上段部４６ａと第１接続部３２とに重ねる。また、第１絶縁部材７を、第２絶縁部材８の横部８２と、コンデンサ素子２の第１電極面２１と側面２３とに重ねる。

【0029】

そして、断面略コ字状とされた第２バスバー４の内部に、コンデンサ素子２と第１基板部３１とを入れるようにして、第２基板部４１の下水平部４１ａをコンデンサ素子２の第２電極面２２に重ね、はんだ付け等で接続することでコンデンサモジュールを形成する。この状態で、第２基板部４１の上水平部４１ｃは、第１基板部３１を介して第１電極面２１と近接対向する。また、第１接続部３２と第２接続部４２とは同じ方向に突出する。

【0030】

続いて、コンデンサモジュールを上方の開口５３からケース５内に収容する。この際、第１接続部と第２接続部とが開口５３からケース５外に延出されるように、第１接続部３２と第２接続部４２を上にして収容する（図３参照）。また、第２バスバー４の垂直部４１ｂをケース５の側壁部５２と近接対向させる。そして、ケース５内に樹脂６を充填し、コンデンサ素子２を封止することでコンデンサの製造を完了する。なお、樹脂６の充填を完了した状態において、第２絶縁部材８の縦部８１の上端部近傍は樹脂６外に露出しているが、第１絶縁部材７は樹脂６外に露出していない。

【0031】

上記構成のコンデンサ１では、樹脂６外に延出される絶縁部材として、吸湿性の低い第２絶縁部材８を用いているため、吸湿性が高い絶縁紙を用いる場合に比べて、コンデンサ１内への水分の入り込みを抑制することができ、コンデンサ素子２の絶縁性能や耐圧性能の低下を抑制することができる。上記構成は、一般的に吸湿しやすい性質を持つフィルムコンデンサの電極面を、図２に示すようにケース５の開口５３（樹脂表面）方向に向け、外気との距離が短くなっている場合に特に有効である。

【0032】

図４は、樹脂外に延出される絶縁部材として、絶縁板を用いたときと絶縁紙とを用いたときの漏れ電流の違いについて表したグラフである。なお、試験数は、絶縁板と絶縁紙とでそれぞれ３つであり、グラフはその平均値を表している。試験条件は、温湿度が８５℃／８５％、電圧は４２０ＶＤＣとした。グラフの通り、樹脂外に延出される絶縁部材として絶縁紙を用いたもの（破線）の方が、絶縁板を用いたもの（実線）と比べて所定時間経過後における漏れ電流が小さいことが分かる。

【0033】

また、樹脂６内については、主として第２絶縁部材８に比べて厚みの薄い第１絶縁部材７を用いており、加えて第１バスバー３と第２バスバー４とを近接させるための段差４６を設けていることから、第１バスバー３の基部３１ｂと第２バスバー４の下段部４６ｂとを近接させることができ、コンデンサ１の小型化や低ＥＳＬ化を図ることができる。また、第１絶縁部材７と第２絶縁部材８とを一部重ね合わせているため、絶縁の連続性を保つことができる。また、重ね代を利用して第２絶縁部材８に第１絶縁部材７を固定すれば、第１絶縁部材７の位置ずれ防止の効果も得られる。固定方法としては、両面テープ、接着剤、圧着等種々の方法を採用することができる。なお、第２絶縁部材８については、折れ曲がり部８１ａが第１接続部３２と第２接続部４２との間で挟み込まれている、または横部８２が第１基板部３１と上水平部４１ｃとの間で挟み込まれていることによって固定されている。

【0034】

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、上記実施形態では、段差４６を第２バスバー４に設けていたが、第１バスバー３に設けてもよく、また第１バスバー３と第２バスバー４の両方に設けてもよい。また、第１絶縁部材７を第２絶縁部材８の横部８２の上に重ね合わせていたが、下に重ね合わせるようにしてもよい。また、コンデンサ素子２の第１電極面２１が上に向けられていたが、横に向けてもよい。

【符号の説明】

【0035】

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２１ 第１電極面
２２ 第２電極面
２３ 側面
２３ａ 平坦部
２３ｂ 曲面部
３ 第１バスバー
３１ 第１基板部
３１ａ 延出部
３１ｂ 基部
３２ 第１接続部
３３ 接続部
４ 第２バスバー
４１ 第２基板部
４１ａ 下水平部
４１ｂ 垂直部
４１ｃ 上水平部
４２ 第２接続部
４３ 接続部
４４ 孔
４５ 切欠
４６ 段差
４６ａ 上段部
４６ｂ 下段部
４７ 立ち上がり部
５ ケース
５１ 底部
５２ 側壁部
５３ 開口
６ 樹脂
７ 第１絶縁部材
７１ 孔
７２ 切欠
８ 第２絶縁部材
８１ 縦部
８１ａ 折れ曲がり部
８２ 横部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】