(57)【要約】【課題】本明細書は、耐振動特性の高いコンデンサモジュールを提供する。【解決手段】コンデンサモジュール２は、複数のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃと、長尺のケース３を備えている。コンデンサ素子１０ａ−１０ｃは、金属フィルムの巻回体１２を有しているとともに、巻回体１２の軸線ＣＬの方向の端面にメタリコン電極１３ａ、１３ｂが形成されているタイプである。ケース３の中に複数のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃが収容されており、隙間はポッティング材４で充填されている。複数のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃは、ケース３の長手方向に沿って並んで収容されている。複数のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃの並び方向の両端以外のコンデンサ素子１０ｃは、軸線ＣＬが並び方向を向くように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属フィルムの巻回体を有しているとともに、前記巻回体の軸線方向の端面にメタリコン電極が形成されている複数のコンデンサ素子と、
複数の前記コンデンサ素子を収容しているとともに、隙間に樹脂が充填されている長尺のケースと、
を備えており、
複数の前記コンデンサ素子は、前記ケースの長手方向に沿って並んで収容されており、
複数の前記コンデンサ素子の並び方向の両端以外の前記コンデンサ素子の少なくとも１個は、前記軸線が前記並び方向を向くように配置されている、コンデンサモジュール。
【請求項２】
前記コンデンサ素子は、前記巻回体の側面の前記軸線方向の両端にまで前記メタリコン電極が形成されており、
前記ケースに、前記並び方向に沿って延びているバスバが収容されており、
前記軸線が前記並び方向を向いている前記コンデンサ素子は、前記メタリコン電極の前記巻回体の前記側面に形成されている部位で前記バスバに接続されている、請求項１に記載のコンデンサモジュール。
【請求項３】
前記コンデンサ素子の前記巻回体は、楕円柱形状であり、
前記軸線が前記並び方向に交差する方向を向いて配置されている前記コンデンサ素子は、前記巻回体の楕円の短軸が前記並び方向を向くように配置されている、請求項１または２に記載のコンデンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、ケースに複数のコンデンサ素子が収容されているコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、複数のコンデンサ素子がケースに収容されているコンデンサモジュールが開示されている。コンデンサ素子は、有機フィルムの少なくとも一面に金属を蒸着させたフィルム（金属フィルム）の巻回体を有しているとともに巻回体の軸線方向の両端にメタリコン電極（溶射電極）が形成されているタイプである。コンデンサ素子が動かないように、ケースの隙間は樹脂で満たされている。複数のコンデンサ素子は、巻回体の軸線がコンデンサ素子の並び方向と直交する方向を向く姿勢でケースに収容されている。すなわち、全てのコンデンサ素子のメタリコン電極が、並び方向と直交する方向を向いている。複数のコンデンサ素子は、全て同じ方向に向けられてケースに収容されている。複数のコンデンサ素子をそのように並べると、全てのコンデンサ素子のメタリコン電極に対向するように直線状のバスバを配置することができ、電気的な接続構造が単純になる。
【０００３】
コンデンサモジュールが車両に搭載される場合、車両の振動がケース内のコンデンサ素子に伝わり、コンデンサ素子自体が振動する。また、脈動する電流がコンデンサ素子に流れるとクーロン力によりコンデンサ素子自体（巻回体自体）が振動する。コンデンサ素子の振動は騒音の要因となる。
【０００４】
特許文献２には、コンデンサモジュールの耐振動特性を高める技術が開示されている。特許文献２のコンデンサモジュールでは、複数のコンデンサ素子を２列に並べる。巻回体の軸線は並び方向と交差する方向に向けられている。２列の間に、絶縁シートを挟んだ一対のバスバを配置する。複数のコンデンサ素子をバスバに接触させることで耐振動特性を高めている。特許文献１と特許文献２のコンデンサモジュールでは、いずれも、複数のコンデンサ素子は、巻回体の側面同士が隣り合うように並べられている。別言すれば、メタリコン電極がコンデンサ素子の並び方向に対して交差する方向で同じ方向を向くように、複数のコンデンサ素子が並べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９１２５０号公報
【特許文献２】特開２００１−７６９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２のコンデンサモジュールでは、絶縁体を挟んだ一対のバスバを備える必要がある。本明細書は、より簡単な構造で耐振動特性を高める技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示するコンデンサモジュールは、複数のコンデンサ素子と、ケースを備えている。それぞれのコンデンサ素子は、金属フィルムの巻回体を有しているとともに、巻回体の軸線方向の端面にメタリコン電極が形成されているタイプである。ケースは長尺であり、複数のコンデンサ素子は、ケースの長手方向に沿って並んで収容されている。ケースの隙間は樹脂で満たされている。複数のコンデンサ素子の並び方向の両端以外のコンデンサ素子の少なくとも１個は、軸線が並び方向を向くように配置されている。以下では、説明の便宜上、複数のコンデンサの並び方向を単純に並び方向と称する。
【０００８】
金属フィルムの巻回体を有しているコンデンサ素子は、巻回体の半径方向の剛性が低い。一方、端面にメタリコン電極が設けられている軸線方向の剛性が高い。コンデンサ素子の間には樹脂が充填されており、隣り合うコンデンサ素子の振動は樹脂を通じて伝播する。巻回体の側面が隣り合うように複数のコンデンサ素子が並べられていると、全体では並び方向の剛性が低くなる。そこで、本明細書が開示するコンデンサモジュールでは、並びの両端以外の少なくとも１個のコンデンサ素子を、その軸線が並び方向を向くように配置する。そうすることで、複数のコンデンサ素子全体の並び方向の剛性を高めることができる。具体的には、並び方向を向いているコンデンサ素子を挟んで一方側のコンデンサ素子群の振動が他方側のコンデンサ素子群へ伝播し難くなる。それゆえ、全てのコンデンサ素子群が共振する場合と比較して振動の振幅を小さくすることができる。
【０００９】
並び方向の両端のコンデンサ素子は、それぞれ、巻回体の軸線が並び方向に交差する方向を向くように配置されていてもよいし、軸線が並び方向を向くように配置されていてもよい。
【００１０】
本明細書が開示するコンデンサモジュールは、さらに次の構造を有していてもよい。並び方向に沿って延びているバスバがケースに収容されている。コンデンサ素子は、巻回体の側面の軸線方向の両端にまでメタリコン電極が形成されている。軸線が並び方向を向いているコンデンサ素子は、メタリコン電極の巻回体の側面に形成されている部位でバスバに接続されている。軸線が並び方向を向いているコンデンサ素子の巻回体の端面でメタリコン電極とバスバを接続する場合、並び方向で隣り合うコンデンサ素子の間にバスバを延ばす必要がある。そうすると、コンデンサ素子の間隔をバスバの分だけ広くしなければならない。巻回体の側面でメタリコン電極とバスバを接続することで、複数のコンデンサ素子全体の並び方向の長さの増加を抑えることができる。また、金属製のメタリコン電極を巻回体の側面まで拡張することで、軸線方向の剛性が高くなり、耐振動特性も向上する。
【００１１】
コンデンサ素子の巻回体は、楕円柱形状であり、軸線が並び方向に交差する方向を向いて配置されているコンデンサ素子は、巻回体の楕円の短軸が並び方向を向くように配置されていてもよい。複数のコンデンサ素子全体の並び方向の長さを短くすることができる。
【００１２】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例のコンデンサモジュールの斜視図である。
【図２】コンデンサ素子の断面図である。
【図３】コンデンサモジュールの平面図である。
【図４】コンデンサモジュールの斜視図である（バスバあり）。
【図５】第１変形例のコンデンサモジュールの平面図である。
【図６】第２変形例のコンデンサモジュールの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して実施例のコンデンサモジュール２を説明する。図１に、コンデンサモジュール２の斜視図を示す。コンデンサモジュール２は、長尺のケース３に３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃを収容しているデバイスである。図１では、理解を助けるために、３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃをコンデンサモジュール２の上方にも描いてある。コンデンサモジュール２の上方に描かれているコンデンサ素子１０ａ−１０ｃの姿勢を含む並び方は、ケース３の中での並び方と同じである。図中の座標系のＸ方向がケース３の長手方向に相当する。
【００１５】
ケース３は、樹脂で作られている。ケース３は、一面（上面）が開口しており、開口から３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃが挿入される。コンデンサ素子１０ａ−１０ｃを入れた後のケース３の隙間は、樹脂のポッティング材４で充填される。３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃの周囲はポッティング材４で満たされる。コンデンサ素子１０ａ−１０ｃを保護するため、ポッティング材４が充填されている。ポッティング材４には、ウレタンなどの比較的に柔らかい樹脂が用いられる。
【００１６】
３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃは、ケース３の長手方向に一列に並ぶように収容される。以下では、コンデンサ素子１０ａ−１０ｃのいずれか１個を区別なく示すときにはコンデンサ素子１０と称する。また、以下では、３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃの並び方向（Ｘ方向）を単純に並び方向と称する場合がある。コンデンサ素子１０は、金属フィルムの巻回体１２の両端にメタリコン電極１３ａ、１３ｂが設けられているフィルムコンデンサである。３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃは、ケース３の中で並列に接続されている。図１では、３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃを接続するバスバの図示は省略している。バスバについては後に図３と図４を参照して説明する。
【００１７】
図２を参照しつつ、コンデンサ素子１０について説明する。図２は、コンデンサ素子１０の断面図である。図２は、巻回体１２の軸線ＣＬを含む平面でコンデンサ素子１０をカットした断面図である。金属フィルム１２１とは、正確には、有機フィルムの少なくとも一面に金属を蒸着させたものである。金属フィルム１２１は、金属蒸着フィルムと称することもできる。金属フィルム１２１の巻回体１２の軸線ＣＬの方向の両端には、メタリコン電極１３ａ、１３ｂが形成されている。メタリコン電極とは、金属溶射法によって溶融金属を吹き付けて形成される電極である。金属フィルム１２１の実態は有機系のフィルムである。そのため、巻回体１２の半径方向は、幾層にも重ねられている金属フィルム１２１の積層方向に相当するので剛性が低い。一方、軸線ＣＬの方向では、幾層にも重ねられている金属フィルム１２１の面外方向に相当し、なおかつ、巻回体１２の両端に金属製のメタリコン電極１３ａ、１３ｂも設けられていることから、半径方向よりも剛性が高い。
【００１８】
なお、メタリコン電極１３ａ、１３ｂは、巻回体１２の端面を覆っている端面部１３１と、巻回体１２の側面の軸線ＣＬの方向の端を覆っている側面部１３２を有している。
【００１９】
図１に戻ってコンデンサモジュール２の説明を続ける。３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃのうち、並び方向の両端のコンデンサ素子１０ａ、１０ｃは、軸線ＣＬがケース３の短手方向（図中の座標系のＹ方向）を向くように配置されている。並びの中央のコンデンサ素子１０ｂは、軸線ＣＬが並び方向（図中の座標系のＸ方向）を向くように配置されている。この配置により、コンデンサ素子１０ａ−１０ｃの全体の振動の振幅が小さくなる。その理由を次に説明する。
【００２０】
コンデンサモジュール２が自動車に搭載される場合、コンデンサモジュール２の全体が車両の振動を受ける。隣り合うコンデンサ素子の振動は、間に充填されているポッティング材４を通じて伝播する。複数のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃが、巻回体１２の側面同士が対向するように並んでいると、全てのコンデンサ素子１０ａ−１０ｃにおいて、並び方向が剛性の低い方向と一致する。それゆえ、樹脂のポッティング材４を介して接している複数のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃは、あたかも剛性の低いバネが直列に連結された状態となり、全体が揺すられると共振して全体が大きな振幅で振動することになる。
【００２１】
また、先に述べたように、３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃは、並列に接続される。並列に接続されたコンデンサ素子１０ａ−１０ｃに脈動する電流が流れると、クーロン力により巻回体１２がその半径方向に振動する。巻回体１２の側面同士が対向するように全てのコンデンサ素子１０ａ−１０ｂ並んでいると、全てのコンデンサ素子１０ａ−１０ｂが並び方向で共振するので振幅が大きくなる。
【００２２】
一方、並びの両端以外のコンデンサ素子１０ｂが、軸線ＣＬが並び方向を向くように配置されていると、２個の剛性の低いバネの間に剛性の高いバネが挿入されている状態となる。並び方向を向いているコンデンサ素子１０ｂの一方側のコンデンサ素子１０ａの振動が他方の側のコンデンサ素子１０ｃに伝わり難くなる。それゆえ、コンデンサモジュール２の全体が揺すられても共振が抑えられ、全体の振幅が先の場合と比較して小さくなる。
【００２３】
メタリコン電極１３ａ、１３ｂが、巻回体１２の側面まで拡張されていることも、コンデンサ素子１０の軸線方向の剛性を高めることに貢献する。
【００２４】
コンデンサ素子１０の巻回体１２は楕円柱形状である。ケース３内にて、並び方向の両端のコンデンサ素子１０ａ、１０ｃは、楕円の短軸Ｌｓが並び方向を向くように配置されている。短軸Ｌｓが並び方向に一致するようにコンデンサ素子１０ａ、１０ｃを配置すると、楕円の長軸が並び方向を向くように配置する場合と比較して、コンデンサモジュール２の長手方向の長さを短くすることができる。
【００２５】
３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃを電気的に並列に接続しているバスバについて説明する。図３に、コンデンサモジュール２の平面図を示し、図４にバスバを含むコンデンサモジュール２の斜視図を示す。図３では、ポッティング材４の図示は省略してある。図４は、図１の斜視図にバスバ５ａ、５ｂを加えた図である。
【００２６】
バスバ５ａ、５ｂは、ケース３の長手方向（図中のＸ方向）に沿って延びている。別言すれば、バスバ５ａ、５ｂは、３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃの並び方向に沿って延びている。バスバ５ａ、５ｂは、３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃを挟むように配置されている。バスバ５ａは、３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃの一方のメタリコン電極１３ａに接続されており、バスバ５ｂは、３個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｃの他方のメタリコン電極１３ｂに接続されている。
【００２７】
並び方向の両端のコンデンサ素子１０ａ、１０ｃは、メタリコン電極１３ａの端面部１３１でバスバ５ａと接続されている。中央のコンデンサ素子１０ｂは、メタリコン電極１３ａの側面部１３２でバスバ５ａと接続されている。直線状のバスバ５ａからは枝部９ａが延びており、その枝部９ａがコンデンサ素子１０ｂのメタリコン電極１３ａの側面部１３２に接続している。バスバ５ｂとメタリコン電極１３ｂの接続関係も同様である。
【００２８】
軸線が並び方向を向いているコンデンサ素子１０ｂでは、メタリコン電極１３ａ（１３ｂ）の端面部１３１でバスバに接続させるには、隣り合うコンデンサ素子１０ａ、１０ｂとの間にバスバを延ばさなければならない。しかし、側面部１３２でバスバに接続させることで、コンデンサ素子の間にバスバを延ばす必要がなくなり、コンデンサモジュール２の長手方向の長さを短くすることができる。
【００２９】
図４に示すように、バスバ５ａ、５ｂの一端はＬ字に折れ曲がり、ポッティング材４から外へと延びている。バスバ５ａ、５ｂは、ポッティング材４から外へ延びている部分で、他のバスバ、あるいは、別のデバイスと接続される。
【００３０】
（第１変形例）図５に、第１変形例のコンデンサモジュール２ａの平面図を示す。コンデンサモジュール２ａは、長尺のケース３ａの中に５個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｅが収容されているデバイスである。ケース３ａの内部空間の隙間はポッティング材が充填されており、５個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｅの周囲がポッティング材で満たされる。図５ではポッティング材の図示は省略している。５個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｅは、バスバで並列に接続されている。
【００３１】
コンデンサモジュール２ａでは、５個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｅがケース３ａの長手方向に沿って一列に並んでいる。両端の４個のコンデンサ素子１０ａ、１０ｂ、１０ｄ、１０ｅは、軸線がケース３ａの短手方向（図中の座標系のＹ方向）を向く姿勢で配置されている。中央のコンデンサ素子１０ｃのみ、軸線が並び方向（図中のＸ方向）を向くように配置されている。
【００３２】
コンデンサモジュール２ａも、先のコンデンサモジュール２と同じ利点を有する。すなわち、並び方向を向いているコンデンサ素子１０ｃを挟んで一方側のコンデンサ素子群（コンデンサ素子１０ａ、１０ｂ）の振動と、他方側のコンデンサ素子群（コンデンサ素子１０ｄ、１０ｅ）の振動を分離することができ、全てのコンデンサ素子群が共振する場合と比較して振動の振幅を小さくすることができる。
【００３３】
（第２変形例）図６に、第２変形例のコンデンサモジュール２ｂの平面図を示す。コンデンサモジュール２ｂは、長尺のケース３ｂの中に１０個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｊが収容されているデバイスである。ケース３ｂの内部空間の隙間はポッティング材が充填されており、１０個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｊの周囲がポッティング材で満たされる。図６ではポッティング材の図示は省略している。１０個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｊはバスバで並列に接続されている。
【００３４】
コンデンサモジュール２ｂでは、１０個のコンデンサ素子１０ａ−１０ｊがケース３ｂの長手方向に沿って５個ずつ２列に並んでいる。一方の列では、両端の４個のコンデンサ素子１０ａ、１０ｂ、１０ｄ、１０ｅは、軸線がケース３ｂの短手方向（図中の座標系のＹ方向）を向く姿勢で配置されている。中央のコンデンサ素子１０ｃのみ、軸線が並び方向（図中のＸ方向）を向くように配置されている。他方の列では、両端の４個のコンデンサ素子１０ｆ、１０ｇ、１０ｉ、１０ｊは、軸線がケース３ｂの短手方向（図中の座標系のＹ方向）を向く姿勢で配置されている。中央のコンデンサ素子１０ｈのみ、軸線が並び方向（図中のＸ方向）を向くように配置されている。
【００３５】
コンデンサモジュール２ｂも、先のコンデンサモジュール２ａと同じ利点を有する。具体的には、一方の列のコンデンサ素子１０ａ−１０ｅが、コンデンサモジュール２ａと同じ効果を奏し、他方の列のコンデンサ素子１０ｆ−１０ｊも、コンデンサモジュール２ａと同じ効果を奏する。
【００３６】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。ケースには、３個以上のコンデンサ素子が並んで配置されていればよい。並びの両端のコンデンサ素子を除く複数のコンデンサ素子のうち、少なくとも１個のコンデンサ素子が、軸線が並び方向を向くように配置されていればよい。軸線が並び方向を向くように配置されているコンデンサ素子は、必ずしも列の中央でなくてもよい。並びの両端のコンデンサ素子は、軸線が並び方向を向くように配置されていてもよいし、そうでなくともよい。
【００３７】
コンデンサ素子の巻回体は楕円柱形状に限られない。巻回体は、側面の角が丸められた四角柱形状であってもよいし、円柱形状であってもよい。
【００３８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３９】
２、２ａ、２ｂ：コンデンサモジュール
３、３ａ、３ｂ：ケース
４：ポッティング材
５ａ、５ｂ：バスバ
１０、１０ａ−１０ｊ：コンデンサ素子
１２：巻回体
１３ａ、１３ｂ：メタリコン電極
１２１：金属フィルム
１３１：端面部
１３２：側面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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