(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に底面を有すると共に他方に開口部を有する収納ケースと、
該収納ケースに収納され、該収納ケースの上記開口部側と上記底面側の端部に一対の電極面を有すると共に互いに並列接続された複数個のコンデンサ素子と、
該コンデンサ素子の、上記開口部側の上記電極面に接続された開口側バスバーと、
上記コンデンサ素子の、上記底面側の上記電極面に接続された底面側バスバーと、
上記底面側バスバーから、上記収納ケースの上記開口部へ向けて突出する接続端子と、
該接続端子と、上記複数個のコンデンサ素子のうち上記接続端子に隣接する特定のコンデンサ素子との間に介在し、上記接続端子および上記コンデンサ素子に対して電気的に絶縁された導電性部材とを備え、
上記接続端子は、上記収納ケースの上記底面側から上記開口部側へ突出し、上記特定のコンデンサ素子の横を通過しており、
上記導電性部材は、上記特定のコンデンサ素子から離間しており、
上記導電性部材は、板状に形成され、上記接続端子に対して平行に配置され、
上記導電性部材における、上記接続端子の突出方向に対する垂直方向の幅は、上記接続端子の上記垂直方向の幅を上記導電性部材に投影した幅よりも上記垂直方向側へ長く形成されていることを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
電力変換回路を構成する複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子が動作する際に生じるサージを吸収するスナバコンデンサと、入力電圧を平滑化する平滑コンデンサとを備え、上記スナバコンデンサと上記平滑コンデンサとが並列接続されている電力変換装置であって、上記平滑コンデンサは、請求項１に記載のコンデンサであることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個のコンデンサ素子を有するコンデンサと、該コンデンサを用いた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電力変換装置等に使用されるコンデンサとして、図１１、図１２に示すごとく、両端に電極面９６を有する複数個のコンデンサ素子９１を備え、この電極面９６に一対のバスバー９３，９４を取り付けて、複数個のコンデンサ９１を並列接続したものが知られている（下記特許文献１参照）。コンデンサ素子９１及びバスバー９３，９４は収納ケース９２に収納され、図１２に示すごとく、絶縁樹脂９５によって封止されている。
【０００３】
バスバー９３，９４には、外部機器と接続するための接続端子９３ａ，９４ａが形成されている。これらの接続端子９３ａ，９４ａは、バスバー９３，９４から収納ケース９２の開口部９７へ向かって立設し、絶縁樹脂９５の表面から突出している。
【０００４】
コンデンサ９０を使用すると個々のコンデンサ素子９１に電流が流れて発熱する。コンデンサ素子９１は、温度が許容値を超えると破損するおそれがある。そのため、コンデンサ９０を使用する場合には、個々のコンデンサ素子９１の温度が許容値を超えないように、全体の電流量を制限する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３０６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来のコンデンサ９０は、接続端子９３ａ，９４ａに高周波電流が流れた場合に、接続端子９４ａに隣接するコンデンサ素子９１ａの温度が特に上昇しやすくなるという問題がある。すなわち、図１２に示すごとく、接続端子９４ａに高周波電流Ｉが流れると、接続端子９４ａの周囲に高周波磁界Ｈが発生する。これに伴ってコンデンサ素子９１ａに渦電流が発生し、誘導加熱によってコンデンサ素子９１ａが発熱する。
【０００７】
複数個のコンデンサ素子９１のうち、接続端子９４ａに隣接するコンデンサ素子９１ａの温度が特に上昇すると、他のコンデンサ素子９１は比較的低温であるにもかかわらず、それ以上電流を流せなくなる。そのため、コンデンサ９０全体に流せる電流量が少なくなるという問題がある。
【０００８】
特に、コンデンサ９０を電力変換装置に使用した場合は、スナバコンデンサ等をコンデンサ９０に並列接続する場合があり、これらコンデンサ９０とスナバコンデンサとの間に共振現象が起きて、接続端子９４ａに高周波電流が流れやすくなる。そのため、上記問題が生じやすくなる。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、接続端子に隣接するコンデンサ素子の温度上昇を抑制しやすいコンデンサと、該コンデンサを用いた電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、一方に底面を有すると共に他方に開口部を有する収納ケースと、
該収納ケースに収納され、該収納ケースの上記開口部側と上記底面側の端部に一対の電極面を有すると共に互いに並列接続された複数個のコンデンサ素子と、
該コンデンサ素子の、上記開口部側の上記電極面に接続された開口側バスバーと、
上記コンデンサ素子の、上記底面側の上記電極面に接続された底面側バスバーと、
上記底面側バスバーから、上記収納ケースの上記開口部へ向けて突出する接続端子と、
該接続端子と、上記複数個のコンデンサ素子のうち上記接続端子に隣接する特定のコンデンサ素子との間に介在し、上記接続端子および上記コンデンサ素子に対して電気的に絶縁された導電性部材とを備え、
上記接続端子は、上記収納ケースの上記底面側から上記開口部側へ突出し、上記特定のコンデンサ素子の横を通過しており、
上記導電性部材は、上記特定のコンデンサ素子から離間しており、
上記導電性部材は、板状に形成され、上記接続端子に対して平行に配置され、
上記導電性部材における、上記接続端子の突出方向に対する垂直方向の幅は、上記接続端子の上記垂直方向の幅を上記導電性部材に投影した幅よりも上記垂直方向側へ長く形成されていることを特徴とするコンデンサにある（請求項１）。
【００１１】
第２の発明は、電力変換回路を構成する複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子が動作する際に生じるサージを吸収するスナバコンデンサと、入力電圧を平滑化する平滑コンデンサとを備え、上記スナバコンデンサと上記平滑コンデンサとが並列接続されている電力変換装置であって、上記平滑コンデンサは、上記コンデンサであることを特徴とする電力変換装置にある（請求項２）。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明の作用効果について説明する。本発明は、接続端子と、該接続端子に隣接する特定のコンデンサ素子との間に導電性部材を介在させた。また、接続端子およびコンデンサ素子に対して導電性部材が電気的に絶縁するよう構成した。
このようにすると、接続端子に流れた高周波電流に起因して、強度が高周波で変化する磁界が接続端子の周囲に発生した場合でも、この磁界を打ち消す渦電流が導電性部材に発生する。すなわち、導電性部材によって磁界を遮蔽できる。そのため、接続端子に隣接する特定のコンデンサ素子には渦電流が発生しにくくなる。これにより、上記特定のコンデンサ素子が、誘導加熱によって特に温度が上昇するという不具合を抑制できる。
【００１３】
そのため、コンデンサ素子の発熱のバラツキを抑制することが可能になり、特定のコンデンサ素子のみが大きく発熱して許容温度を超える不具合を防止できる。これにより、複数のコンデンサ素子を並列接続してなるコンデンサ全体に多くの電流を流すことが可能になる。
【００１４】
次に、第２の発明の作用効果について説明する。本発明の電力変換装置は、スナバコンデンサと平滑コンデンサとが並列接続されており、この平滑コンデンサに第１の発明のコンデンサを用いている。
このようにすると、第１の発明の効果、すなわち、複数のコンデンサ素子の温度を平均化させることができ、多くの電流を流すことができるという効果を、特に顕著に発揮させることができる。
すなわち、スナバコンデンサと平滑コンデンサを並列接続させると共振現象が起きるため、平滑コンデンサに高周波電流が流れやすくなる。このような状況下では、平滑コンデンサとして従来のコンデンサを用いると、高周波電流に起因する磁界によって、上記特定のコンデンサ素子に渦電流が発生しやすくなる。そのため、この特定のコンデンサ素子の温度が特に上昇しやすくなり、他のコンデンサ素子の温度が比較的低くても、大きな電流を流せなくなる。
【００１５】
しかしながら、接続端子の周囲に発生した磁界を導電性部材で遮蔽できる、第１の発明に係るコンデンサを上記平滑コンデンサとして用いれば、共振現象が発生して高周波電流が流れやすい電気回路においても、特定のコンデンサ素子のみ温度が上昇する不具合を効果的に防止できる。そのため、複数のコンデンサ素子の温度を平均化でき、コンデンサ全体に多くの電流を流すことができる。
【００１６】
以上のごとく、本発明によれば、接続端子に隣接するコンデンサ素子の温度上昇を抑制しやすいコンデンサと、該コンデンサを用いた電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１における、コンデンサの一部透視斜視図。
【図２】実施例１における、コンデンサの断面図であって、図３のＢ−Ｂ断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】実施例１における、電力変換装置の回路図。
【図５】実施例２における、コンデンサの断面図であって、図６のＤ−Ｄ断面図。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図。
【図７】参考例１における、コンデンサの断面図であって、図８のＦ−Ｆ断面図。
【図８】図７のＥ−Ｅ断面図。
【図９】実施例３における、コンデンサの断面図であって、図１０のＪ−Ｊ断面図。
【図１０】図９のＧ−Ｇ断面図。
【図１１】従来例における、コンデンサの分解斜視図。
【図１２】従来例における、コンデンサの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記導電性部材は板状に形成され、上記接続端子に対して平行に配置されていることが好ましい。
このようにすると、特定のコンデンサ素子と接続端子との間隔が狭くても、導電性部材を介在させることができる。そのため、収納ケースを小型化することが可能になる。
【００１９】
また、上記導電性部材は、上記接続端子を取り囲むよう構成されていることが好ましい。
このようにすると、接続端子の周囲を導電性部材で取り囲んでいるため、接続端子に高周波電流が流れた場合に生じる磁界を接続端子の全周にわたって遮断できる。そのため、特定のコンデンサ素子のみならず、他のコンデンサ素子にも渦電流が生じにくくなり、誘導加熱によるコンデンサ素子の温度上昇を効果的に防止できる。
【００２０】
また、上記導電性部材は、上記特定のコンデンサ素子の側面の少なくとも一部を覆うよう構成されていることが好ましい。
このようにすると、特定のコンデンサ素子と導電性部材を一体化させることができる。そのため、特定のコンデンサ素子と接続端子との間に導電性部材を別途配置する必要がなくなり、特定のコンデンサ素子と接続端子との間隔を狭くすることができる。そのため、収納ケースを小型化できる。
【００２１】
また、上記構造にすると、コンデンサ素子として例えばフィルムコンデンサを用いた場合に、その製造工程を利用して、コンデンサ素子の表面に導電性部材を容易に巻回させることができる。すなわち、フィルムコンデンサは、絶縁体からなるフィルムの表面に金属被膜を形成したものを巻回して形成するため、このフィルムの巻回工程が終了した後に、絶縁体を巻回し、さらに導電性部材を巻回する工程を連続して行うことができる。そのため、上記構造のコンデンサ素子を容易に製造することが可能である。
【００２２】
また、上記導電性部材は、複数個の上記コンデンサ素子を纏めて取り囲んでいることが好ましい。
このようにすると、特定のコンデンサ素子だけでなく、他のコンデンサ素子についても、誘導加熱による温度上昇を防止することが可能になる。すなわち、接続端子に生じた磁界が大きいと、特定のコンデンサ素子以外のコンデンサ素子にも磁界の影響が及び、これらのコンデンサ素子に渦電流が生じる場合がある。そのため、特定のコンデンサ素子以外のコンデンサ素子が、誘導加熱によって温度が上昇する場合がある。しかしながら、複数のコンデンサ素子の周りを導電性部材で取り囲むことにより、複数のコンデンサ素子を磁界から保護することができる。そのため、複数のコンデンサ素子について、誘導加熱による温度上昇を防止することが可能になり、コンデンサ全体に、より多くの電流を流すことが可能になる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるコンデンサ及び電力変換装置につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例のコンデンサ１は、図１〜図３に示すごとく、収納ケース１０と、複数個のコンデンサ素子２と、開口側バスバー３と、底面側バスバー４と、導電性部材５とを備える。
収納ケース１０は、一方に底面１４を有すると共に他方に開口部１３を有する。
コンデンサ素子２は、収納ケース１０に収納されており、該収納ケース１０の開口部１３側と底面１４側の端部に一対の電極面２０，２１を有する。
【００２４】
開口側バスバー３は、コンデンサ素子２の、開口部１３側の電極面２０に接続されている。また、底面側バスバー４は、コンデンサ素子２の、底面１４側の電極面２１に接続されている。開口側バスバー３と底面側バスバー４によって、複数個のコンデンサ素子２が互いに並列接続されている。
底面側バスバー４から、収納ケース１０の開口部１３へ向けて、接続端子４０が突出している。
導電性部材５は、接続端子４０と、複数個のコンデンサ素子２のうち接続端子４０に隣接する特定のコンデンサ素子２ａとの間に介在している。この導電性部材５は、接続端子４０およびコンデンサ素子２に対して電気的に絶縁されている。
以下、詳説する。
【００２５】
本例のコンデンサ１は、コンデンサ素子２としてフィルムコンデンサを使用している。フィルムコンデンサは、絶縁体からなるフィルムの表面に金属被膜を形成したものを巻回し、両端に電極を形成して電極面２１としたものである。
【００２６】
図３に示すごとく、コンデンサ素子２、開口側バスバー３、底面側バスバー４、導電性部材５は、絶縁樹脂１１によって封止されている。また、開口側バスバー３には、開口側接続端子３０が形成されている。開口側接続端子３０および接続端子４０は、それぞれ開口側バスバー３、底面側バスバー４から収納ケース１０の開口部１３へ向かって立設し、絶縁樹脂１１の表面から突出している。
【００２７】
図２、図３に示すごとく、導電性部材５は板状に形成され、接続端子４０に対して平行に配置されている。導電性部材５は、絶縁性テープ１２によって接続端子４０、または接続端子４０に隣接する特定のコンデンサ素子２ａに接着されている。また、コンデンサ９０の軸線方向Ｘにおける、導電性部材５の長さＬ１は、コンデンサ９０の長さＬ２と略等しい。
【００２８】
コンデンサ１を製造する際には、まず、複数のコンデンサ素子２の電極面２０，２１にバスバー３，４を接続し、絶縁性テープ１２を使って導電性部材５を接続端子４０、または接続端子４０に隣接する特定のコンデンサ素子２ａに接着しておく。そして、これらコンデンサ素子２、バスバー３，４、導電性部材５を収納ケース１０に収納し、溶融した絶縁樹脂１１を流し込んで固化させる。或いは導電性部材５は、コンデンサ素子、開口側バスバー３、および底面側バスバー４と所望の絶縁を確保するためのギャップを保持するように位置決めした状態で溶融した絶縁樹脂１１を流し込んで固化させることにより絶縁性テープ１２を無くしてもよい。
【００２９】
図４に示すごとく、本例のコンデンサ１は電力変換装置６に用いられる。電力変換装置６は、電力変換回路を構成する複数のスイッチング素子６０と、該スイッチング素子６０が動作する際に生じるサージを吸収するスナバコンデンサ６２と、入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ１ａとを備える。スイッチング素子６０には、フリーホイールダイオード６４が逆並列接続されている。また、スナバコンデンサ６２と平滑コンデンサ１ａとは並列接続されている。この平滑コンデンサ１ａとして、上記コンデンサ１が用いられている。
【００３０】
電力変換装置６は、図４に示すごとく、コンバータ部６ａとインバータ部６ｂとを備える。直流電源６３の電圧をコンバータ部６ａで昇圧し、インバータ部６ｂを使って、昇圧した電圧を交流電圧に変換している。また、本例の電力変換装置６は車両に搭載して用いるものである。電力変換装置６によって得られた交流電圧を使って三相交流モータ６５を駆動させ、車両を走行させている。
【００３１】
本例の作用効果について説明する。図１〜図３に示すごとく、本例では、接続端子４０と、該接続端子４０に隣接する特定のコンデンサ素子２ａとの間に導電性部材５を介在させた。また、接続端子４０およびコンデンサ素子２に対して導電性部材５が電気的に絶縁するよう構成した。
このようにすると、図３に示すごとく、接続端子４０に流れた高周波電流Ｉに起因して、強度が高周波で変化する磁界Ｈが接続端子４０の周囲に発生した場合でも、この磁界Ｈを打ち消す渦電流が導電性部材５に発生する。すなわち、導電性部材５によって磁界Ｈを遮蔽できる。そのため、接続端子４０に隣接する特定のコンデンサ素子２ａには渦電流が発生しにくくなる。これにより、特定のコンデンサ素子２ａが、誘導加熱によって特に温度が上昇するという不具合を抑制できる。
【００３２】
そのため、コンデンサ素子２の発熱のバラツキを抑制することが可能になり、特定のコンデンサ素子２ａのみが大きく発熱して許容温度を超える不具合を防止できる。これにより、複数のコンデンサ素子２を並列接続してなるコンデンサ１全体に多くの電流Ｉを流すことが可能になる。
【００３３】
また、本例では、図３に示すごとく、導電性部材５は板状に形成され、接続端子４０に対して平行に配置されている。
このようにすると、特定のコンデンサ素子２ａと接続端子４０との間隔が狭くても、導電性部材５を介在させることができる。そのため、収納ケース１０を小型化することが可能になる。
【００３４】
また、本例の電力変換装置６は、図４に示すごとく、スナバコンデンサ６２と平滑コンデンサ１ａとが並列接続されており、この平滑コンデンサ１ａに本例のコンデンサ１を用いている。
このようにすると、本例のコンデンサ１の効果、すなわち、複数のコンデンサ素子２の温度を平均化させることができ、多くの電流を流すことができるという効果を、特に顕著に発揮させることができる。
すなわち、スナバコンデンサ６２と平滑コンデンサ１ａを並列接続させると共振現象が起きるため、平滑コンデンサ１ａに高周波電流が流れやすくなる。このような状況下では、平滑コンデンサ１ａとして従来のコンデンサ９０（図１２参照）を用いると、高周波電流に起因する磁界によって、特定のコンデンサ素子９１ａに渦電流が発生しやすくなる。そのため、この特定のコンデンサ素子９１ａの温度が特に上昇しやすくなり、他のコンデンサ素子９１の温度が比較的低くても、大きな電流を流せなくなる。
【００３５】
しかしながら、接続端子４０の周囲に発生した磁界Ｈを導電性部材５で遮蔽できる、本例のコンデンサ１を平滑コンデンサ１ａとして用いれば、共振現象が発生して高周波電流Ｉが流れやすい電気回路においても、特定のコンデンサ素子２ａのみ温度が上昇する不具合を効果的に防止できる。そのため、複数のコンデンサ素子２の温度を平均化でき、コンデンサ１全体に多くの電流Ｉを流すことができる。
【００３６】
以上のごとく、本例によれば、接続端子に隣接するコンデンサ素子の温度上昇を抑制しやすいコンデンサと、該コンデンサを用いた電力変換装置を提供することができる。
【００３７】
（実施例２）
本例は、導電性部材５の形状を変更した例である。図５、図６に示すごとく、本例の導電性部材５は、接続端子４０を取り囲むよう構成されている。本例では、接続端子４０の周囲に絶縁性テープ１２を巻回し、その絶縁性テープ１２の表面に折り曲げ可能な導電性部材５を巻回した。或いは導電性部材５は、コンデンサ素子、開口側バスバー３、および底面側バスバー４と所望の絶縁を確保するためのギャップを保持するように位置決めした状態で溶融した絶縁樹脂１１を流し込んで固化させることにより絶縁性テープ１２を無くしてもよい。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００３８】
本例の作用効果について説明する。
本例では、接続端子４０の周囲を導電性部材５で取り囲んでいるため、接続端子４０に高周波電流が流れた場合に生じる磁界を効果的に遮断できる。すなわち、導電性部材５のうち、特定のコンデンサ２ａ側に位置する第１部分５ａと、該第１部分５ａの反対側に位置する第２部分５ｂとの、双方の部分５ａ，５ｂによって、磁界Ｈを遮蔽できる。そのため、特定のコンデンサ素子２ａのみならず、他のコンデンサ素子２にも渦電流が生じにくくなり、誘導加熱による温度上昇を効果的に防止できる。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。
【００３９】
（参考例１）
本例は、導電性部材５の形状を変更した例である。図７、図８に示すごとく、本例の導電性部材５は、特定のコンデンサ素子２ａの側面を覆うよう構成されている。すなわち、本例では、コンデンサ素子２の周囲に絶縁性テープ１２を巻回し、さらに導電性部材５を巻回することにより、特定のコンデンサ素子２ａを形成してある。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４０】
本例の作用効果について説明する。
上記構成にすると、特定のコンデンサ素子２ａと導電性部材５を一体化させることができる。そのため、特定のコンデンサ素子２ａと接続端子４０との間に導電性部材５を別途配置する必要がなくなり、特定のコンデンサ素子２ａと接続端子４０との間隔を狭くすることができる。そのため、収納ケース１０を小型化できる。
【００４１】
また、上記構成にすると、コンデンサ素子２として例えばフィルムコンデンサ９１を用いた場合に、その製造工程を利用して、コンデンサ素子２の表面に導電性部材５を容易に巻回させることができる。すなわち、フィルムコンデンサ１は、絶縁体からなるフィルムの表面に金属被膜を形成したものを巻回して形成するため、このフィルムの巻回工程が終了した後に、絶縁テープ１２を巻回し、さらに導電性部材５を巻回する工程を連続して行うことができる。そのため、上記構造のコンデンサ素子２ａを容易に製造することが可能である。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。
【００４２】
（実施例３）
本例は、導電性部材５の形状を変更した例である。図９、図１０に示すごとく、本例の導電性部材５は、全てのコンデンサ素子２を纏めて取り囲んでいる。すなわち、本例では、導電性部材５を使って枠体を形成し、この枠体の中に全てのコンデンサ素子２を収納した。導電性部材５の一部は、接続端子４０と特定のコンデンサ素子２ａとの間に介在している。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４３】
本例の作用効果について説明する。
上記構成にすると、特定のコンデンサ素子２ａだけでなく、他のコンデンサ素子２についても、誘導加熱による温度上昇を防止することが可能になる。すなわち、接続端子４０に生じた磁界Ｈ（図１０参照）が大きいと、特定のコンデンサ素子２ａ以外のコンデンサ素子２にも磁界Ｈの影響が及び、これらのコンデンサ素子２に渦電流が生じる場合がある。そのため、特定のコンデンサ素子２ａ以外のコンデンサ素子２が、誘導加熱によって温度が上昇する場合がある。しかしながら、本例のように、複数のコンデンサ素子２の周りを導電性部材５で取り囲むことにより、複数のコンデンサ素子２を磁界Ｈから保護することができる。そのため、複数のコンデンサ素子２について、誘導加熱による温度上昇を防止することが可能になり、コンデンサ１全体に、より多くの電流を流すことが可能になる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。
【符号の説明】
【００４４】
１  コンデンサ
２  コンデンサ素子
２０，２１  電極面
３  開口側バスバー
４  底面側バスバー
４０  接続端子
５  導電性部材
６  電力変換装置
【図１】
0005482409.tif 000002
【図２】
0005482409.tif 000003
【図３】
0005482409.tif 000004
【図４】
0005482409.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005482409.tif 000007
【図７】
0005482409.tif 000008
【図８】
0005482409.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005482409.tif 000011
【図１１】
0005482409.tif 000012
【図１２】
0005482409.tif 000013