特開 2024-165831 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】P2024165831

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】コンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/32 20060101AFI20241121BHJP

   H01G 2/10 20060101ALI20241121BHJP

   H01G 4/228 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

H01G4/32 531

H01G4/32 540

H01G2/10 600

H01G4/228 J

H01G4/228 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023082363

(22)【出願日】2023-05-18

(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】高橋 誠

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082EE07

5E082FF05

5E082FG06

5E082GG01

(57)【要約】

【課題】低インダクタンス化とコンデンサ素子の冷却とを両立することができるコンデンサを提供する。
【解決手段】電極部２ａ、２ｂを有するコンデンサ素子２と、一方の電極部２ａに接続される第１電極板３と、他方の電極部２ｂに接続される第２電極板４と、底部８ａと、側壁部８ｂと、開口部８ｃとを有するケース８と、充填樹脂９とを備え、コンデンサ素子２が、一方の電極部２ａをケース８の底部８ａに向け、他方の電極部２ｂをケース８の開口部８ｃに向けるようにしてケース８内に収容され、第１電極板３が、一方の電極部２ａに重なるように配置される基板部３１と、コンデンサ素子２の側面２ｃに沿う延伸部３３とを有し、第２電極板４が、他方の電極部２ｂに重なるように配置される基板部４１と、コンデンサ素子２の側面２ｃと第１電極板３の延伸部３３との間に介在して延伸部３３と重なり合う介在部４３とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

両端面に電極部を有するコンデンサ素子と、
一方の電極部に接続される第１電極板と、
他方の電極部に接続される第２電極板と、
底部と、側壁部と、開口部とを有するケースと、
ケース内に充填される充填樹脂と、を備え、
コンデンサ素子が、一方の電極部をケースの底部に向け、他方の電極部をケースの開口部に向けるようにしてケース内に収容され、
第１電極板が、一方の電極部に重なるように配置される基板部と、コンデンサ素子の側面に沿う延伸部とを有し、
第２電極板が、他方の電極部に重なるように配置される基板部と、コンデンサ素子の側面と第１電極板の延伸部との間に介在して延伸部と重なり合う介在部とを有する、コンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ケース内にコンデンサ素子を収納し樹脂を充填したコンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１の図２には、両端面に電極を有するコンデンサ素子を、一対の電極がそれぞれコンデンサケースの開口側及び底面側に配置されるようにコンデンサケースに収容するとともに、コンデンサ素子にそれぞれ接続された正極バスバーと負極バスバーの、モールド材から露出した露出部を互いに重ね合わせることで低インダクタンス化を図ることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－０９９３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年では、コンデンサの低インダクタンス化がより求められている。また、コンデンサ素子の冷却も求められている。

【0005】

そこで本発明は、低インダクタンス化とコンデンサ素子の冷却とを両立す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】

【0006】

本発明のコンデンサは、両端面に電極部２ａ、２ｂを有するコンデンサ素子２と、一方の電極部２ａに接続される第１電極板３と、他方の電極部２ｂに接続される第２電極板４と、底部８ａと、側壁部８ｂと、開口部８ｃとを有するケース８と、ケース８内に充填される充填樹脂９と、を備え、コンデンサ素子２が、一方の電極部２ａをケース８の底部８ａに向け、他方の電極部２ｂをケース８の開口部８ｃに向けるようにしてケース８内に収容され、第１電極板３が、一方の電極部２ａに重なるように配置される基板部３１と、コンデンサ素子２の側面２ｃに沿う延伸部３３とを有し、第２電極板４が、他方の電極部２ｂに重なるように配置される基板部４１と、コンデンサ素子２の側面２ｃと第１電極板３の延伸部３３との間に介在して延伸部３３と重なり合う介在部４３とを有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0007】

本発明のコンデンサは、第２電極板が、コンデンサ素子の側面と第１電極板の延伸部との間に介在して延伸部と重なり合う介在部を有しているため、低インダクタンス化を図ることができるとともに、介在部を通じてコンデンサ素子の冷却を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るコンデンサの一部縦断面図である。

【図2】コンデンサの斜視図である。

【図3】コンデンサの分解斜視図の下半分である。

【図4】コンデンサの分解斜視図の上半分である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。図１～図４に示すように、コンデンサ１は、コンデンサ素子２と、第１電極板３と、第２電極板４と、第１電極板３と第２電極板４との絶縁を図る第１絶縁部材５と、主に第２電極板４を冷却する冷却部材６と、第２電極板４と冷却部材６との絶縁を図る第２絶縁部材７と、コンデンサ素子２を収容するケース８と、ケース８内に充填される充填樹脂９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、ケース８内に充填樹脂９を充填する際のものであり、必ずしも使用時の「上下」を規定するものではない。

【0010】

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てなる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、図３に示すように、軸方向の両端面に金属を吹き付けてなる電極部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、側面２ｃに平坦部２ｃ１と曲面部２ｃ２とを有している。そして、一方の電極部２ａをケース８の底部８ａに向け、他方の電極部２ｂをケース８の開口部８ｃに向けるようにしてケース８内に収容される。

【0011】

第１電極板３は、例えばアルミニウムや銅等の導電性の金属板からなる。図１及び図３に示すように、一方の電極部２ａに下から重なるように配置される基板部３１と、一方の電極部２ａに接続される素子接続部３２と、基板部３１からコンデンサ素子２の側面に沿って延びる延伸部３３と、外部機器（図示しない）との接続に供される外部接続部３４とを有している。

【0012】

基板部３１は平面視略矩形状であって、複数並設されたコンデンサ素子２の全ての一方の電極部２ａと重なる大きさとされている。素子接続部３２は舌状であって、例えば基板部３１をくり抜いたり、切り欠いたりすることで形成されている。ただ、延出するようにして設けてもよい。この素子接続部３２は、全ての一方の電極部２ａと対向する位置に設けられている。

【0013】

延伸部３３は、基板部３１の一辺から上に立ち上がるようにして延出されている。延伸部３３には、第１電極板３と第２電極板４との間に介在される第１絶縁部材５を固定するための固定部３３ａが設けられている。この固定部３３ａは、第１絶縁部材５に設けられた位置決め孔５ａに差し込めるよう、内側（コンデンサ素子２側）に向かって突出している。固定部３３ａは、例えば延伸部３３をくり抜いて舌状にした部分を折り曲げることで形成される。また、平面視、隣接するコンデンサ素子２とコンデンサ素子２の間に位置している。複数設けることが好ましい。

【0014】

外部接続部３４は、延伸部３３の上端から延出されている。この外部接続部３４は、第２電極板４と第１絶縁部材５を介して重なり合う基端部３４ａと、基端部３４ａの上端から延出され、第２電極板４とは重なり合わない先端部３４ｂとを備えている。基端部３４ａには、延伸部３３から水平方向に離れる方向に段部３４ａ１が設けられている。この段部３４ａ１も第２電極板４と重なり合う。外部機器と電気的及び機械的に接続されるのは先端部３４ｂである。

【0015】

第２電極板４は、例えばアルミニウムや銅等の導電性の金属板からなる。図１及び図４に示すように、他方の電極部２ｂに上から重なるように配置される基板部４１と、他方の電極部２ｂと接続される素子接続部４２と、コンデンサ素子２の側面２ｃと第１電極板３の延伸部３３との間に介在して延伸部３３と重なり合う介在部４３と、外部機器との接続に供される外部接続部４４とを備えている。

【0016】

基板部４１は平面視略矩形状であって、複数並設されたコンデンサ素子２の全ての他方の電極部２ｂと重なる大きさとされている。この基板部４１には、上方（ケース８の開口部８ｃ）に向かって凸の凸部４１ａが複数設けられている。凸部４１ａは平面視略矩形状であって、互いに間隔をあけて分散して設けられている。具体的には、平面視、隣接するコンデンサ素子２とコンデンサ素子２の間に設けられている。凸部４１ａは、例えば平行な２本の切れ込みを入れ、凸状に盛り上げることによって形成される。

【0017】

素子接続部４２は舌状であって、例えば基板部４１をくり抜いたり、切り欠いたりすることで形成されている。ただ、延出するようにして設けてもよい。また、基板部４１を他方の電極部２ｂから浮かせるために下方に折り曲げられている。要は、素子接続部４２が脚部としても機能している（図１参照）。この素子接続部４２は、全ての他方の電極部２ｂと対向する位置に設けられている。

【0018】

介在部４３は板状であって、コンデンサ素子２の側面２ｃの平坦部２ｃ１と、延伸部３３とにそれぞれ対向している。この介在部４３は、基板部４１のうち、外部接続部４４が延出されている一辺の近傍から下方（ケース８の底部８ａ）に向かって延出されている。例えば、外部接続部４４に最も近い素子接続部４２を形成する際に、素子接続部４２間に切り残しを設けておき、その切り残しを下方に折り曲げることで形成される。要は片持ち状に延出されている。この介在部４３は、平面視で第１電極板３の固定部３３ａとずれた位置に設けられており、固定部３３ａとは干渉しない。

【0019】

外部接続部４４は、基板部４１のうち、第１電極板３の延伸部３３が設けられている側の一辺から上に立ち上がるようにして延出されている。要は、介在部４３に近接する辺から延出されている。この外部接続部４４は、第１電極板３と第１絶縁部材５を介して重なり合う基端部４４ａと、基端部４４ａの上端から延出され、第１電極板３とは重なり合わない先端部４４ｂとを備えている。外部機器と電気的及び機械的に接続されるのは先端部４４ｂである。

【0020】

第１絶縁部材５は例えば絶縁紙であって、第１電極板３の延伸部３３から基端部３４ａにかけて設けられている。そして、第１電極板３の延伸部３３と第２電極板４の介在部４３との間、第１電極板３の基端部３４ａと第２電極板４の基端部４４ａとの間に介在し、絶縁を確保している。この第１絶縁部材５には、前述の通り、固定部３３ａを差し込むための位置決め孔５ａが複数設けられている（図３参照）。

【0021】

冷却部材６は、例えばアルミニウムや銅等の金属プレート、セラミックシート、グラファイトシート等の熱伝導率が充填樹脂よりも高い材質からなる。平面視略矩形状の板状体であって、第２電極板４の基板部４１と略同じ大きさとされている。外縁には、ケース８との位置決めを行うための位置決め突起６ａが複数（図２では４個）設けられている。

【0022】

第２絶縁部材７は例えば絶縁紙であって、第２電極板４の基板部４１を覆っている。そして、第２電極板４と冷却部材６との間に介在し、絶縁を確保している。

【0023】

ケース８は、平面視略矩形状の底部８ａと、底部８ａの４辺からそれぞれ立ち上がる側壁部８ｂと、側壁部８ｂの上端で開口する開口部８ｃとを有している。このケース８は略直方体であるが、主に第１電極板３の段部３４ａ１を収容するために、開口部８ｃ付近の一部を外方に迫り出させてなる迫り出し部８ｄを備えている。側壁部８ｂのうち、上端近傍には、冷却部材６の位置決め突起６ａを嵌め込むための凹部８ｂ１が複数設けられている（図２及び図３参照）。ケース８は例えば合成樹脂製であるが、絶縁を確保できるのであれば金属等の導電性材料から構成されていてもよい。

【0024】

充填樹脂９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、具体的には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。充填樹脂は、ケース８内に収容されるコンデンサ素子２を埋没させるようにケース８内に充填される。なお、図１に示すように、第１電極板３や第２電極板４は、外部接続部３４、４４の基端部３４ａ、４４ａの一部が充填樹脂９に埋没し、基端部３４ａ、４４ａの上部や先端部３４ｂ、４４ｂは露出している。第１絶縁部材５は下部が充填樹脂９に埋没し、上部は露出している。冷却部材６は下面が充填樹脂９に埋没するが上面は充填樹脂９から露出している。

【0025】

次に、本発明のコンデンサ１の製造方法について説明する。まず、コンデンサ素子２を側面２ｃ同士が互いに対向するようにして並べるとともに、一方の電極部２ａと第１電極板３、他方の電極部２ｂと第２電極板４とをはんだ付け等で接続してコンデンサモジュールを形成する。なお、この際、予め第１電極板３の固定部３３ａを第１絶縁部材５の位置決め孔５ａに差し込んでおく。また、第１電極板３の延伸部３３と第２電極板４の介在部４３とが重なるように配置してからはんだ付けすることが好ましい。これにより、はんだ付けが完了した段階で、第１電極板３と第２電極板４との間に第１絶縁部材５が介在することになる。また、第１絶縁部材５が、第１電極板３と第２電極板４とで挟み込まれ、位置ずれし難くなる。

【0026】

次に、形成されたコンデンサモジュールをケース８内に収容する。この際、先端部３４ｂ、４４ｂがケース８の開口部８ｃから外部に露出するように収容する。その後、第２電極板４の基板部４１の上に第２絶縁部材７を重ね、第２絶縁部材７の上に冷却部材６を重ねる。要は、第２電極板４の基板部４１と冷却部材６とを第２絶縁部材７を介して重ね合わせる。そしてケース８内に充填樹脂９を充填する。

【0027】

ところで、第２電極板４の基板部４１に凸部４１ａが設けられているため、凸部４１ａは第２絶縁部材７を介して冷却部材６に当接するが、それ以外の部分は凸部４１ａの高さ分だけ隙間が生じる。これにより、凸部４１ａと冷却部材６との間に入り込んだ充填樹脂９を凸部４１ａの周囲に流すことができ、凸部４１ａと冷却部材６との距離を縮めやすくなる。また、素子接続部４２を設けるためのくり抜きや凸部４１ａ形成のための切れ込みも、充填樹脂９を凸部４１ａの周囲に流す部位として機能する。また、くり抜きや切れ込みには、充填樹脂９を内部に行き渡らせる効果や気泡を抜く効果もある。もちろん、充填樹脂９を行き渡らせるための孔や気泡を抜く孔を別途設けてもよい。そして充填した充填樹脂９が硬化することでコンデンサ１の製造が完了する。なお、充填樹脂９から露出した冷却部材６の上面には、適宜、放熱シートやヒートシンク、水冷パイプ、ファンといった冷却装置１０を当接させることが好ましい。

【0028】

上記構成のコンデンサ１は、第２電極板４が、コンデンサ素子２の側面２ｃと第１電極板３の延伸部３３との間に介在して延伸部３３と重なり合う介在部４３とを有しているため、介在部４３を有しないものと比べて、第１電極板３と第２電極板４とが重なり合う面積が広くなり、低インダクタンス化を図ることができる。また、介在部４３がコンデンサ素子２の側面２ｃに近接するため、コンデンサ素子２の熱を第２電極板４に伝えることができ、コンデンサ素子２の冷却を図ることができる。

【0029】

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、図１では３列×３列、計９個のコンデンサ素子２を用いていたが、列の数や総数は適宜変更可能である。また、フィルムコンデンサとして、積層型のフィルムコンデンサを用いてもよい。また、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、セラミックコンデンサや電解コンデンサ等、種々のコンデンサ素子を用いてもよい。

【0030】

第１電極板３の固定部３３ａは、第１絶縁部材５を位置決めできればよく、水平方向に折り曲げたものの他、フック状に折り曲げたものであってもよいし、別体の突起を接着や溶接して形成してもよい。

【0031】

第２電極板４の介在部４３は、素子接続部４２間の切り残しから形成していたが、素子接続部４２に関係ない部分から形成してもよい。例えば、外部接続部４４に最も近い凸部４１ａが設けられている部分を舌状に切り出して折り曲げてもよいし、外部接続部４４に最も近い素子接続部４２の基端側を舌状に切り出して折り曲げてもよい。また、１枚の金属板を加工するのではなく、別の金属板を基板部４１や外部接続部４４に電気的及び機械的に取り付けることで介在部４３を設けてもよい。設ける数についても、１つでもよいし複数でもよい。例えば、３個並ぶコンデンサ素子２の側面２ｃ全てに重なる１つの介在部４３を設けてもよい。介在部４３の大きさも適宜変更可能である。例えばより冷却したい部分だけ大きくすることもできる。

【0032】

第２電極板４の凸部４１ａは、エンボス加工や別の小片を接着や溶着することで形成してもよい。第１絶縁部材５及び第２絶縁部材７は、絶縁紙に限らず絶縁素材をシート状（絶縁シート）や板状（絶縁板）としたものであってもよい。冷却装置１０は、介在部４３に近いケース８の側壁部８ｂに当接させてもよい。第１電極板３を負極電極板として第２電極板４を正極電極板としてもよく、正負を反対にしてもよい。

【符号の説明】

【0033】

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２ａ 一方の電極部
２ｂ 他方の電極部
２ｃ 側面
２ｃ１ 平坦部
２ｃ２ 曲面部
３ 第１電極板
３１ 基板部
３２ 素子接続部
３３ 延伸部
３３ａ 固定部
３４ 外部接続部
３４ａ 基端部
３４ａ１ 段部
３４ｂ 先端部
４ 第２電極板
４１ 基板部
４１ａ 凸部
４２ 素子接続部
４３ 介在部
４４ 外部接続部
４４ａ 基端部
４４ｂ 先端部
５ 第１絶縁部材
５ａ 位置決め孔
６ 冷却部材
６ａ 位置決め突起
７ 第２絶縁部材
８ ケース
８ａ 底部
８ｂ 側壁部
８ｂ１ 凹部
８ｃ 開口部
８ｄ 迫り出し部
９ 充填樹脂
１０ 冷却装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】