特開 2024-16453 フィルムコンデンサ

(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】P2024016453

(43)【公開日】2024-02-07

(54)【発明の名称】フィルムコンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/32 20060101AFI20240131BHJP

   H01G 2/10 20060101ALI20240131BHJP

【ＦＩ】

H01G4/32 531

H01G4/32 540

H01G2/10 600

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022118586

(22)【出願日】2022-07-26

(71)【出願人】

【識別番号】000004606

【氏名又は名称】ニチコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086737

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 和秀

(72)【発明者】

【氏名】村上 耕之

(72)【発明者】

【氏名】中田 勇介

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082BB01

5E082BC25

5E082BC31

5E082GG01

5E082JJ04

(57)【要約】

【課題】フィルムコンデンサに関して、トレードオフの関係にあるとされていた〈熱損傷抑制〉と〈耐振性強化〉とを両立させる。
【解決手段】コンデンサ素子１１の軸方向両端の端面電極１１ａ，１１ｂにそれぞれバスバー１２，１３が接続されたコンデンサ素子ユニット１０と、コンデンサ素子ユニット１０の主要部を収納する開口部付きの外装ケース２０と、コンデンサ素子ユニット１０の主要部を覆う状態で外装ケース２０に充填され固化したモールド樹脂３０とを備える。一対のバスバーのうち少なくとも一方のバスバー１２においては、モールド樹脂３０の外部に露出し、外装ケース２０の外側でバスバー先端の外部接続端子部１３ｅまで展開して放熱に供せられる放熱部１３ｃを有する。放熱部１３ｃには、モールド樹脂３０内に導入埋設されて位置固定される支持脚部１３ｉが連接されている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサ素子の軸方向両端の端面電極にそれぞれバスバーが接続されたコンデンサ素子ユニットと、
前記コンデンサ素子ユニットの主要部を収納する開口部付きの外装ケースと、
前記コンデンサ素子ユニットの主要部を覆う状態で前記外装ケースに充填され固化したモールド樹脂とを備え、
前記一対のバスバーのうち少なくとも一方のバスバーにおいては、前記モールド樹脂の外部に露出し、前記外装ケースの外側でバスバー先端の外部接続端子部まで展開して放熱に供せられる放熱部を有し、
前記放熱部には、前記モールド樹脂内に導入埋設されて位置固定される支持脚部が連接されていることを特徴とするフィルムコンデンサ。

【請求項2】

前記放熱部は、前記モールド樹脂の表面に対して所定間隔を隔てて離間する状態で前記モールド樹脂の表面に沿って延設されている請求項１に記載のフィルムコンデンサ。

【請求項3】

前記支持脚部は、前記放熱部からほぼ垂直に折り曲げ延出され、前記モールド樹脂の表面に対してほぼ垂直姿勢で導入埋設されている請求項１または請求項２に記載のフィルムコンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンデンサ素子の軸方向両端の端面電極にそれぞれバスバーが接続されたコンデンサ素子ユニットと、前記コンデンサ素子ユニットの主要部を収納する開口部付きの外装ケースと、前記コンデンサ素子ユニットの主要部を覆う状態で前記外装ケースに充填され固化したモールド樹脂とを備えたフィルムコンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

上記のような構成のフィルムコンデンサにおいて、近年では、コンデンサ素子の熱損傷抑制（耐熱性向上）とバスバー等の機械的損傷を防止するための耐振性強化とがともに大きな課題となっている。

【0003】

コンデンサ素子の端面電極から延出されるバスバーには放熱部が形成される。放熱部の面積を増せば、フィルムコンデンサの熱損傷を効果的に回避することは可能となる。しかし、その反面、面積が拡張された放熱部は外部振動に対して共振を起こしやすくなり、フィルムコンデンサの耐振性に問題を生じる。一方、耐振性確保のため固有振動数を高い側に調整すべく放熱部の面積を縮小すると、コンデンサ素子が熱損傷するおそれが増大化する。すなわち、熱損傷抑制と耐振性強化とはトレードオフ（二律背反）の関係にある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ２０１８／１９３５８９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、フィルムコンデンサに関して、トレードオフの関係にあるとされていた〈熱損傷抑制〉と〈耐振性強化〉とを両立させることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題を解決する。

【0007】

本発明によるフィルムコンデンサは、
コンデンサ素子の軸方向両端の端面電極にそれぞれバスバーが接続されたコンデンサ素子ユニットと、
前記コンデンサ素子ユニットの主要部を収納する開口部付きの外装ケースと、
前記コンデンサ素子ユニットの主要部を覆う状態で前記外装ケースに充填され固化したモールド樹脂とを備え、
前記一対のバスバーのうち少なくとも一方のバスバーにおいては、前記モールド樹脂の外部に露出し、前記外装ケースの外側でバスバー先端の外部接続端子部まで展開して放熱に供せられる放熱部を有し、
前記放熱部には、前記モールド樹脂内に導入埋設されて位置固定される支持脚部が連接されていることを特徴とする。

【0008】

本発明のフィルムコンデンサにおいては、少なくとも一方のバスバーは次のように構成されている。

【0009】

放熱部の実質的な長さ寸法（面積）を大きくすることにより、コンデンサ素子よりバスバーの埋設部分を介して放熱部に伝導してきた熱は、良好に外部に拡散放熱される。結果として、放熱作用が強化され、コンデンサ素子から発生した熱がモールド樹脂内で蓄積増大化することが抑制され、コンデンサ素子の熱損傷を良好に回避することになる。

【0010】

併せて、 放熱部に支持脚部を連接し、その支持脚部をモールド樹脂内に導入埋設し位置固定するので、振動部材における弦の腹に相当する部分の長さ寸法が短尺化される。短尺化に応じて固有振動数ｆnが高くなり、外部からの不特定な振動との共振が抑えられ、結果として機械的損傷を抑制することができる。すなわち、上記したトレードオフを解消して、熱損傷抑制と耐振性強化を図ることができる。

【0011】

上記構成の本発明のフィルムコンデンサには、次のようないくつかの好ましい態様ないし変化・変形の態様がある。

【0012】

〔１〕前記放熱部は、前記モールド樹脂の表面に対して所定間隔を隔てて離間する状態で前記モールド樹脂の表面に沿って延設されている。これにより、放熱面を広げながらも全体がコンパクトにまとめ上げられる。

【0013】

〔２〕また、前記支持脚部は、前記放熱部からほぼ垂直に折り曲げ延出され、前記モールド樹脂の表面に対してほぼ垂直姿勢で導入埋設されている。放熱部を弦とみなしたときに、弦の一方端の節は埋設の境界部であって、それは放熱部からほぼ垂直に折り曲げ延出されてモールド樹脂の表面に対してほぼ垂直姿勢で導入埋設されており、他方、支持脚部は弦の他方端の節であり、それは放熱部からほぼ垂直に折り曲げ延出されてモールド樹脂の表面に対してほぼ垂直姿勢で導入埋設されたものとなっている。すなわち、放熱部とその両端の節である埋設の境界部と支持脚部とは全体として門型を形成してモールド樹脂で固定されており、その結果として耐振性の向上に有利に作用する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、フィルムコンデンサにつき、バスバーにおける放熱部に支持脚部を連接し、その支持脚部をモールド樹脂内に導入埋設して位置固定しているので、コンデンサ素子の熱損傷を回避しながら、耐振性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施例における外装ケースに収納する前段階のコンデンサ素子ユニットの斜め右上方向視の斜視図

【図2】本発明の実施例におけるコンデンサ素子ユニットを外装ケースに収納した状態のフィルムコンデンサの斜め右上方向視の斜視図

【図3】本発明の実施例におけるコンデンサ素子ユニットの分解斜視図

【図4】本発明の実施例における外装ケースに収納する前段階のコンデンサ素子ユニットの斜め左上方向視の斜視図

【図5】本発明の実施例におけるコンデンサ素子ユニットを外装ケースに収納した状態のフィルムコンデンサの斜め左上方向視の斜視図

【図6】本発明の実施例における要部の拡大斜視図（樹脂充填前の状態）

【図7】本発明の実施例における要部の拡大斜視図（樹脂充填後の状態）

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、上記構成の本発明のフィルムコンデンサにつき、その実施の形態を具体的な実施例のレベルで詳しく説明する。

【0017】

図１～図５において、１０はインバータ等の外部機器に対するノイズフィルタ用としてのコンデンサ素子ユニットである。このコンデンサ素子ユニット１０は静電容量が比較的小さく、占有空間容積も小さい。

【0018】

コンデンサ素子ユニット１０は、１つのコンデンサ素子１１における軸方向両端にある上側端面電極１１ａおよび下側端面電極１１ｂにそれぞれ第１のバスバー１２および第２のバスバー１３が電気的かつ機械的に接続されている。

【0019】

第１のバスバー１２は、内部接続端子部１２ａ、第１の繋ぎ部１２ｂ、第２の繋ぎ部１２ｃ、外部接続端子部１２ｄより構成されている。内部接続端子部１２ａは平板状を呈し、コンデンサ素子１１の上側端面電極１１ａに当接状態で電気的かつ機械的に接続されている。第１の繋ぎ部１２ｂは比較的小幅短尺の矩形平板状を呈し、内部接続端子部１２ａの端部から上方に向けてほぼ直角に折り曲げられ、組み立て状態で外装ケース２０の外側面２０ａの上縁である側壁上端縁２０ａ₁に対応する高さ位置よりも高位置まで小寸法だけ延出している。この高さ位置関係により、第１のバスバー１２における第２の繋ぎ部１２ｃおよび外部接続端子部１２ｄは外装ケース２０の側壁上端縁２０ａ₁を乗り越えてケース外に位置している。第２の繋ぎ部１２ｃは逆Ｌ字状を呈し、第１の繋ぎ部１２ｂの上端部から延出されている。第２の繋ぎ部１２ｃは、水平姿勢の基部１２ｃ₁と垂下部１２ｃ₂とがほぼ直角をなすように折り曲げられている。基部１２ｃ₁は、第１の繋ぎ部１２ｂの上端部からほぼ直角の姿勢で折り曲げられている。外部接続端子部１２ｄは、基部１２ｄ₁と先端部１２ｄ₂とがほぼ直角をなすように折り曲げられて逆Ｌ字状を呈している。基部１２ｄ₁は、第２の繋ぎ部１２ｃの下端部からほぼ直角の姿勢で折り曲げられている。その基部１２ｄ₁はほぼ水平姿勢であり、コンデンサ素子１１の側面から水平方向外側に離れる方向に展開している。外部接続端子部１２ｄの先端部１２ｄ₂には丸形の取付け孔１２ｅが形成されている。本実施例では、内部接続端子部１２ａにもう１つの外部接続端子部１２ｆが連接されている。その外部接続端子部１２ｆは、内部接続端子部１２ａにおいて第１の繋ぎ部１２ｂの対角位置からほぼ直角に上方に折り曲げられている。外部接続端子部１２ｆの先端部には丸形の取付け孔１２ｇが形成されている。

【0020】

以上の内部接続端子部１２ａ、第１の繋ぎ部１２ｂ、第２の繋ぎ部１２ｃ、外部接続端子部１２ｄおよび１２ｇからなる第１のバスバー１２は、銅板などの導電性の金属薄板を打ち抜いて折り曲げ加工することにより形成されている。

【0021】

第１のバスバー１２における第２の繋ぎ部１２ｃの基部１２ｃ₁は、モールド樹脂３０の水平上表面３０ａよりも上位の位置で、さらには外装ケース２０の開口面よりも上位の位置で水平方向に展開されている。

【0022】

第２のバスバー１３は、内部接続端子部１３ａ、第１の繋ぎ部１３ｂ、放熱部１３ｃ、第２の繋ぎ部１３ｄ、外部接続端子部１３ｅより構成されている。内部接続端子部１３ａは、コンデンサ素子１１の下側端面電極１１ｂに当接状態で電気的かつ機械的に接続されている。第１の繋ぎ部１３ｂは比較的小幅短尺の矩形平板状を呈し、内部接続端子部１３ａの端部から上方に向けてほぼ直角に折り曲げられ、かつコンデンサ素子１１の側面に沿って立ち上げられ、上側端面電極１１ａおよび第１のバスバー１２の内部接続端子部１２ａよりも高位置まで延出されている。

【0023】

放熱部１３ｃは、第１の繋ぎ部１３ｂの上端部からほぼ直角に折り曲げられ、コンデンサ素子１１の上側端面電極１１ａおよび第１のバスバー１２の内部接続端子部１２ａに対してその上方に平行な水平姿勢で対向している。放熱部１３ｃは、高い放熱性を確保するために、変形六角形状（正六角形を１方向に沿って少し引き延ばした形状）を呈し、第１の繋ぎ部１３ｂの幅寸法よりも大きな幅寸法および長さ寸法を有している。放熱部１３ｃは、外装ケース２０の外側でバスバー先端の外部接続端子部１３ｅまで展開している。第２の繋ぎ部１３ｄは比較的小幅短尺の矩形平板状を呈し、放熱部１３ｃの端縁部の１辺からほぼ直角に折り曲げられ、コンデンサ素子１１の側面に沿って立ち下げられている。第２の繋ぎ部１３ｄは、その幅寸法が第１の繋ぎ部１３ｂの幅寸法と同じ程度になっている。第２の繋ぎ部１３ｄも放熱作用を有している。第１および第２の繋ぎ部１３ｂ，１３ｄの板面はともに鉛直面に沿っているが、それら板面どうしは互いにほぼ直交する姿勢となっている。第２の繋ぎ部１３ｄの下端部はコンデンサ素子１１の下側端面電極１１ｂの高さ位置とほぼ同じ高さ位置にあり、その下端部から逆Ｌ字状の外部接続端子部１３ｅが連接されている。外部接続端子部１３ｅは、基部１３ｅ₁と先端部１３ｅ₂とがほぼ直角をなすように折り曲げられ、基部１３ｅ₁は、第２の繋ぎ部１３ｄの下端部からほぼ直角の姿勢で折り曲げられている。その基部１３ｅ₁はほぼ水平姿勢であり、コンデンサ素子１１の側面から水平方向外側に離れる方向に展開している。外部接続端子部１３ｅの先端部１３ｅ₂には丸形の取付け孔１３ｆが形成されている。本実施例では、その放熱部１３ｃにもう１つの外部接続端子部１３ｇが連接されている。その外部接続端子部１３ｇは、放熱部１３ｃの端縁部の１辺（前記変形六角形状において、第２の繋ぎ部１３ｄへの折り曲げ部とは対向する位置の１辺）からほぼ直角に上方に折り曲げられている。外部接続端子部１３ｇの先端部には丸形の取付け孔１３ｈが形成されている。

【0024】

さらに、本実施例においては、図６、図７に示すように、第２のバスバー１３の放熱部１３ｃに、モールド樹脂３０内に導入埋設されて位置固定される支持脚部１３ｉが連接されている。この支持脚部１３ｉは、図４、図５に示すように、放熱部１３ｃから立ち下がる第２の繋ぎ部１３ｄと放熱部１３ｃから立ち上がる外部接続端子部１３ｇとの中間位置で、放熱部１３ｃから立ち下がる第１の繋ぎ部１３ｂの向かい側位置において放熱部１３ｃの端縁部の１辺からほぼ直角に下方に折り曲げられている。すなわち、放熱部１３ｃから部分円筒状の屈曲部１３ｉ′（その軸線は水平方向）を介して鉛直下方に向けて折り曲げられている。

【0025】

図６はモールド樹脂３０を外装ケース２０内に充填する前段階の状態を表し、図７はモールド樹脂３０を充填した後の状態を表している。第２のバスバー１３の放熱部１３ｃから垂下した支持脚部１３ｉは、その下端側部分１３ｉ₁がモールド樹脂３０の水平上表面３０ａよりモールド樹脂３０内に導入埋設されて位置固定されている。図６においける支持脚部１３ｉの所定の高さ位置に描いた破線Ｌ１は、図７において、モールド樹脂３０の水平上表面３０ａに対する支持脚部１３ｉの接触境界線Ｌ２に対応している。

【0026】

支持脚部１３ｉの破線Ｌ１より下位の下端側部分１３ｉ₁がモールド樹脂３０の所定の厚さに亘って埋設され強固に固定されている。

【0027】

この支持脚部１３ｉは、コンデンサ素子１１の外周面の直近でその外周面から離間した状態で設けられている。離間しているので、コンデンサ素子１１の外周面と支持脚部１３ｉとの隙間部分を含めて支持脚部１３ｉの下端側部分１３ｉ₁がモールド樹脂３０内に埋設され強固に固定されている。

【0028】

以上の内部接続端子部１３ａ、第１の繋ぎ部１３ｂ、放熱部１３ｃ、第２の繋ぎ部１３ｄ、外部接続端子部１３ｅおよび１３ｇ、支持脚部１３ｉからなる第２のバスバー１３は、銅板などの導電性の金属薄板を打ち抜いて折り曲げ加工することにより形成されている。

【0029】

第２のバスバー１３における放熱部１３ｃは、モールド樹脂３０の水平上表面３０ａよりも上位の位置に露出し、さらには外装ケース２０の開口面よりも上位の位置で水平方向に展開されている。この高さ位置関係により、第２のバスバー１３における第２の繋ぎ部１２ｃおよび第２の繋ぎ部１３ｄは外装ケース２０の側壁上端縁２０ａ₁を乗り越えてケース外への配置が可能となっている。

【0030】

第２のバスバー１３における逆Ｌ字状の外部接続端子部１３ｅは、取付け孔１３ｆを通してねじ込むネジによって、車載用のインバータなどの外部機器から延出されているケーブル先端の圧着端子（図示せず）に対して接続されるとともに固定されるようになっている。

【0031】

モールド樹脂３０に埋設された部分からモールド樹脂３０の外部へと抜ける第１のバスバー１２の埋設の境界部を起点にして考える。放熱部１３ｃの長さ寸法は、埋設の境界部から外部接続端子部１３ｅまでの長さ寸法である。放熱作用を促進すべく放熱部１３ｃの長さ寸法（放熱面の面積）を大きくすれば、コンデンサ素子１１より放熱部１３ｃに伝導してきた熱の拡散効果は高まる。結果として、コンデンサ素子１１から発生した熱がモールド樹脂３０内で蓄積増大化することが抑制され、コンデンサ素子１１の熱損傷を良好に回避することになる。

【0032】

併せて、放熱部１３ｃに支持脚部１３ｉを連接し、その支持脚部１３ｉをモールド樹脂３０内に導入埋設し位置固定しているので、放熱部１３ｃの途中部分が固定され、振動に対して抵抗部となるので、上記のコンデンサ素子１１の熱損傷回避の効果を確保しながら、耐振性の増強も図ることができる。

【0033】

放熱部１３ｃに発生する振動を弦の振動に置き換えて考察する。いま、放熱部１３ｃには支持脚部１３ｉが連接されていないとする（従来例相当）。振動部材は支持脚部１３ｉのない放熱部１３ｃとなり、振動部材における弦の長さＬは放熱部１３ｃの全長寸法となる。一般的に固有振動数ｆnと弦の長さＬとの関係は、弦の長さＬが長くなるほど（つまり放熱部１３ｃの長さを大きくするほど）、固有振動数ｆnは低くなる。当該のフィルムコンデンサが搭載される機器類・装置類に外部から伝搬してくる不特定な振動の振動数が放熱部１３ｃの固有振動数ｆnに接近し同期すると、放熱部１３ｃは大きく振動する（共振動作）。

【0034】

つまり、放熱部１３ｃを外装ケース２０外で広く展開すれば（放熱部１３ｃの長さ寸法を大きくとれば）、放熱面積が増大化するため、フィルムコンデンサの熱損傷を効果的に回避することは可能となるが、その反面、長さ寸法が増加したこととの関係で放熱部１３ｃが外部振動と共振を起こして異常変形、亀裂、破断などの機械的損傷を受けやすくなる。すなわち、フィルムコンデンサの耐振性に問題を生じる。一方、外部振動との共振の確率を低くして耐振性を確保するために、固有振動数ｆnを高い側に調整すべく、反比例的な関係にある放熱部１３ｃの長さ寸法を短くすると（外装ケース２０外で放熱部１３ｃの展開を小面積化すると）、今度はフィルムコンデンサを熱損傷するおそれが増大化する。

【0035】

つまり、熱損傷抑制と耐振性増強とはトレードオフの関係にある。

【0036】

これに対し、本実施例にあっては、放熱部１３ｃに支持脚部１３ｉを連接し、その支持脚部１３ｉをモールド樹脂３０内に導入埋設し位置固定するので、弦の一方の節に対応する埋設の境界部ともう一方の節に対応する支持脚部１３ｉとの間の弦の腹に相当する部分の長さ寸法が、支持脚部１３ｉがない場合の放熱部１３ｃ全体の長さ寸法よりも短尺化される。その短尺化された長さ寸法に対応して固有振動数ｆnが反比例的に変化して高くなるので、外部から伝搬してくる不特定な振動との共振の確率が抑えられ、結果として機械的損傷を抑制することができる。すなわち、上記したトレードオフを解消して、熱損傷抑制と耐振性増強とをともに向上することができる。

【0037】

放熱部１３ｃは、モールド樹脂３０の表面３０ａに対して所定間隔を隔てて離間する状態でその表面３０ａに沿って延設されており、放熱面を広げながらもフィルムコンデンサのコンパクト化が図られている。

【0038】

放熱部１３ｃからほぼ垂直に折り曲げ延出された支持脚部１３ｉは、モールド樹脂３０の表面３０ａにほぼ垂直姿勢で導入埋設されている。放熱部１３ｃと第１の繋ぎ部１３ｂおよび支持脚部１３ｉとは全体として門型を形成してモールド樹脂３０で固定され、かつ支持脚部１３ｉと第２の繋ぎ部１３ｄとも全体として門型を形成してモールド樹脂３０で固定されているため、耐振性の向上に有利に作用する。

【0039】

なお、上記の実施例では支持脚部１３ｉをモールド樹脂３０の表面３０ａに対して垂直姿勢で埋没させているがこれに限定されず、モールド樹脂３０の表面３０ａに対して斜め方向から埋没させてもよい。さらに、上記の実施例では支持脚部１３ｉを直線状にモールド樹脂３０の内部に埋没させているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、モールド樹脂３０の内部で支持脚部１３ｉを折り曲げてもよい。例えば、支持脚部１３ｉの先端部を水平に折り曲げた断面逆Ｌ字形に形成してもよい。また、支持脚部１３ｉの先端部の折り曲げの方向を放熱部１３ｃから遠ざかる方向や放熱部１３ｃに近づく方向としてもよい。モールド樹脂３０の内部で支持脚部１３ｉを折り曲げることで耐振性をさらに向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、フィルムコンデンサに関して、コンデンサ素子の熱損傷を回避しながら、耐振性の向上を図ることができる技術として有用である。

【符号の説明】

【0041】

１０ コンデンサ素子ユニット
１１ コンデンサ素子
１１ａ 上側端面電極
１１ｂ 下側端面電極
１２ 第１のバスバー
１３ 第２のバスバー
１３ｃ 放熱部
１３ｅ 外部接続端子部
１３ｉ 支持脚部
２０ 外装ケース
２０ａ 外装ケースの外側面
３０ モールド樹脂
３０ａ 水平上表面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】