(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端面に一対の電極が設けられた素子と、
前記素子の電極に接続された一対のバスバーと、
開口部を有し、前記素子および前記バスバーを内部に収容した樹脂ケースと、
前記樹脂ケースに充填され、前記バスバーの一端を除いて前記素子および前記バスバーをモールドしたモールド樹脂とを備え、
前記一対のバスバーは、
前記電極に接続される電極接続部と、
外部と接続される外部接続端子部と、
前記電極接続部と前記外部接続端子部とを連結する連結部とで構成され、
前記一対のバスバーのうち、少なくとも一方の前記バスバーの連結部の一部は、前記モールド樹脂に接触するとともに、隣り合う櫛歯どうしが側面視において互いに重ならないように配置された櫛歯状に形成されたケースモールド型コンデンサ。
【請求項２】
櫛歯状に形成された前記連結部の一部は、前記モールド樹脂の樹脂表面に位置する請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項３】
櫛歯状に形成された前記連結部の一部は、互いに離間配置された第１の歯列と第２の歯列で構成された請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項４】
櫛歯状に形成された前記連結部の一部は、その両端に屈曲部を有し、夫々の櫛歯の屈曲部における屈曲方向は同じ方向である請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用に最適なケースモールド型コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。
【０００３】
ＨＥＶ用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。
【０００４】
そして、ＨＥＶ用として用いられる金属化フィルムコンデンサは、その設置箇所等の理由から耐湿性、耐熱性などの耐外部環境性能が強く要求されるため、一般的にバスバーによって並列接続した複数の金属化フィルムコンデンサを樹脂ケース内に収納し、この樹脂ケース内にモールド樹脂を注型した状態で用いられる。このようにモールド樹脂を注型することで外部からの水分の浸入や熱影響から金属化フィルムコンデンサを保護している。
【０００５】
このような金属化フィルムコンデンサを収容したケースモールド型コンデンサの従来の構成について、特許文献１に記載のケースモールド型コンデンサを例に説明する。図３は、特許文献１に記載のケースモールド型コンデンサの構成を示す斜視図である。
【０００６】
図３に示すように、従来のケースモールド型コンデンサは、金属化フィルムコンデンサ素子１０１の両端面に銅板などからなるバスバー１０２、バスバー１０３を接続し、これら金属化フィルムコンデンサ素子１０１ならびにバスバー１０２、バスバー１０３をケース１０４の内部に収容した状態となっている。このケース１０４には、図３に示すように点線で表示された樹脂表面１０５までモールド樹脂（図示せず）が充填されており、金属化フィルムコンデンサ素子１０１を保護している。
【０００７】
一般的に、ケースモールド型コンデンサは上記のごとく構成されていた。
【０００８】
ところで、バスバー１０２、バスバー１０３は金属製であり、周囲のモールド樹脂とは熱膨張係数が異なるため、実使用時に大きな熱衝撃を受けた際にはこのバスバー１０２、バスバー１０３とモールド樹脂の熱膨張差に起因してバスバー１０２、バスバー１０３とモールド樹脂との界面周辺に熱応力がかかることがある。そして、この熱応力にモールド樹脂が耐え切れなかった場合、モールド樹脂にクラックが発生してしまうことがあった。
【０００９】
このように、モールド樹脂にクラックが発生すると、そのクラックが外部からの水分の浸入ルートとなることがあり、すなわちケースモールド型コンデンサの耐湿性の低下につながる恐れがある。
【００１０】
このような課題に対して特許文献１に記載の技術では、モールド樹脂内からモールド樹脂外に渡って連続的にバスバー１０２、バスバー１０３の一部を絶縁紙１０６で覆う技術が提案されている。
【００１１】
すなわち、特許文献１に記載の技術ではモールド樹脂に対して比較的熱膨張係数の近い絶縁紙１０６でバスバー１０２、バスバー１０３を覆うことによりバスバー１０２、バスバー１０３とモールド樹脂の熱膨張差を吸収し、クラックの発生を抑制していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２８８２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
確かに、特許文献１に記載の技術によるとモールド樹脂のクラックの発生を抑制することができ、ケースモールド型コンデンサの耐湿性を向上させることが可能であった。
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では絶縁紙１０６という新たな構成部材を増やすため、絶縁紙１０６にかかるコストの増加や、製造工程において絶縁紙１０６を所定の位置に配設するための手間の増加といった問題点があった。
【００１５】
また、この熱衝撃によるモールド樹脂のクラック防止という課題は、寒冷地や高温高湿地という様々な外部環境下で用いられるＨＥＶ用コンデンサの分野において極めて重要な課題であり、引き続き解決策を講じていくことがＨＥＶ用コンデンサの発展に大きく貢献できるものである。
【００１６】
そこで、本発明はケースモールド型コンデンサの構成部材を増加させることなく、熱衝撃によるモールド樹脂のクラックの発生を抑制し、優れた耐湿性を有するケースモールド型コンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために本発明のケースモールド型コンデンサは、金属化フィルムコンデンサ素子の電極に接続される電極接続部と、外部と接続される外部接続端子部と、前記電極接続部と前記外部接続端子部とを連結する連結部とで構成された一対のバスバーを有し、これら一対のバスバーのうち、少なくとも一方のバスバーの連結部の一部は、モールド樹脂に接触するとともに、隣り合う櫛歯どうしが側面視において互いに重ならないように配置された櫛歯状に形成された櫛歯状に形成された構成となっている。
【発明の効果】
【００１８】
一般に、モールド樹脂に埋設したバスバーの幅が広く、体積が大きければ大きいほど、熱衝撃を受けた際に局所的に大きな熱応力が発生し、モールド樹脂にクラックが入り易いことがこれまでの知見からわかっている。
【００１９】
一方、本発明のケースモールド型コンデンサは、バスバーの形状を櫛歯どうしが互い違いに前後に配置された櫛歯状としている。
【００２０】
すなわち、櫛歯全体としての幅は従来のケースモールド型コンデンサのバスバーと同じものであるが、櫛歯一本あたりの体積は小さく、またこれら櫛歯どうしは離間して配置されている。この結果、大きな熱応力が局所的に発生することを防止でき、熱衝撃によるモールド樹脂のクラックの発生を抑制することができる。
【００２１】
したがって、本発明によると優れた耐湿性を有するケースモールド型コンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のケースモールド型コンデンサの金属化フィルムコンデンサ素子およびバスバーの構成を示す斜視図
【図２】本発明のケースモールド型コンデンサの構成を示す斜視図
【図３】従来のケースモールド型コンデンサの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１、図２を用いて、本実施の形態のケースモールド型コンデンサの構成について説明する。
【００２４】
図１は本実施の形態の金属化フィルムコンデンサ素子およびバスバーの構成を示す斜視図であり、図２は本実施の形態のケースモールド型コンデンサの構成を示す斜視図である。
【００２５】
本実施の形態に用いられる金属化フィルムコンデンサ素子１は、ポリプロピレンフィルム等からなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回して形成される。さらに、この金属化フィルムコンデンサ素子１は両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極が夫々設けられており、このメタリコン電極はＰ極１ａとＮ極１ｂの一対の取り出し電極となっている。図１においては、手前側をＰ極１ａ、奥側をＮ極１ｂとした。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態のケースモールド型コンデンサにおいてはこの金属化フィルムコンデンサ素子１を３個使用したが、これに限らず他の個数としてもよい。
【００２７】
金属化フィルムコンデンサ素子１のＰ極１ａとＮ極１ｂの一対の取り出し電極には夫々Ｐ極バスバー２、Ｎ極バスバー３が接続されている。本実施の形態では、このＰ極バスバー２とＮ極バスバー３にて、３個の金属化フィルムコンデンサ素子１を連結し、電気的に並列に接続している。
【００２８】
まず、Ｐ極バスバー２について説明する。
【００２９】
Ｐ極バスバー２は、一端に設けた電極接続部２ａと、他端に設けた外部接続端子部２ｂと、これらを連結する連結部２ｃで構成されている。これら、電極接続部２ａ、外部接続端子部２ｂ、連結部２ｃは図１に示すように、一枚の銅板を用いて一体で形成されている。
【００３０】
電極接続部２ａは、金属化フィルムコンデンサ素子１のＰ極１ａに直接接続される部分である。この電極接続部２ａは矩形状の平板形となっており、平板形の長手方向が３個の金属化フィルムコンデンサ素子１の端面を跨ぐように配設されている。電極接続部２ａは、平板形の長辺部分に舌片状のハンダ溶接部２ｄを複数個有しており、このハンダ溶接部２ｄをＰ極１ａにハンダ溶接することで、金属化フィルムコンデンサ素子１とＰ極バスバー２を電気的に接続している。
【００３１】
外部接続端子部２ｂは、外部機器の端子（図示せず）と接続される部分である。外部接続端子部２ｂは舌片状の形状となっており、中央に孔が設けられている。本実施の形態のケースモールド型コンデンサにおいては、この孔にボルト（図示せず）を挿通し、外部機器の端子と締結することで外部機器の端子とＰ極バスバー２を電気的に接続している。
【００３２】
連結部２ｃは、電極接続部２ａおよび外部接続端子部２ｂと一体で形成されており、電極接続部２ａと外部接続端子部２ｂを連結している。
【００３３】
電極接続部２ａの長辺から平板状に延設された連結部２ｃは、図１に示すように、Ｎ極１ｂ付近で図１における上方（金属化フィルムコンデンサ素子１から遠ざかる方向）に直角に屈曲した第１の屈曲部２ｅを有している。さらに、連結部２ｃは、第１の屈曲部２ｅの上方に延設方向と平行に屈曲した第２の屈曲部２ｆを有しており、そして第２の屈曲部２ｆから外部接続端子部２ｂが延設されている。
【００３４】
連結部２ｃは、第１の屈曲部２ｅから第２の屈曲部２ｆの間において、櫛歯状に形成された櫛歯部２ｇを有している。この櫛歯部２ｇを構成する櫛歯は夫々平板状となっており、Ｐ極バスバー２はこの櫛歯を５本有している。
【００３５】
これらの櫛歯は、隣り合う櫛歯どうしが前後に互い違いに配列（千鳥配置）されている。本実施の形態においては、Ｐ極１ａに近い第１の歯列に３本の櫛歯を、Ｎ極１ｂに近い第２の歯列に２本の櫛歯を配列し、これら第１の歯列と第２の歯列を離間配置させている。
【００３６】
すなわち、仮に連結部２ｃの延設方向に直交し、連結部２ｃの平板部分の面に対して平行である視線（図１の矢印Ａ）を「側面視」とした場合、隣り合う櫛歯どうしは互いに重ならないように配置されている。
【００３７】
なお、図１から明らかなようにこの櫛歯部２ｇは連結部２ｃの平板部分を５本の櫛歯に分割し、分割した櫛歯を互いに前後に配置することで形成されているので、櫛歯全体としての幅は連結部２ｃの平板部分の幅と等しい。すなわち、これら５本の櫛歯の断面積を足し合わせた面積と連結部２ｃの平板部分の断面積は等しい。なお、ここで述べた断面積とは、それぞれ櫛歯部２ｇに対して垂直な面における断面積、連結部２ｃの平板部分の延設方向に対して垂直な面における断面積である。
【００３８】
次に、Ｎ極バスバー３について説明する。
【００３９】
Ｎ極バスバー３も基本的にＰ極バスバーと同様の構成となっている。
【００４０】
すなわち、Ｎ極バスバー３も、Ｎ極１ｂとハンダ溶接にて接続される電極接続部３ａと、外部機器の端子とボルト等で接続される外部接続端子部３ｂと、これら電極接続部３ａと外部接続端子部３ｂを連結する連結部３ｃで構成されている。
【００４１】
図１に示すように、Ｎ極バスバー３の連結部３ｃはＰ極バスバー２のように平板部分を有さず、全体が櫛歯状の櫛歯部３ｇとなっている。この櫛歯の構成もＰ極バスバー２の櫛歯部２ｇの構成と同じであるが、Ｎ極バスバー３はＮ極１ｂに近い側の歯列に２本の櫛歯を、Ｎ極１ｂに遠い側の歯列に３本の櫛歯を配列し、これら歯列どうしを離間配置させている。すなわち、Ｐ極バスバー２とは前後の歯列を構成する櫛歯の数が異なる。
【００４２】
また、これら５本の櫛歯の断面積を足し合わせた面積は、外部接続端子部３ｂの断面積と等しくなっている。なお、本実施の形態においては、Ｐ極バスバー２、Ｎ極バスバー３が各々有する櫛歯の数を５本としたが、これ以外の本数としてもよい。
【００４３】
このように構成された金属化フィルムコンデンサ素子１、Ｐ極バスバー２およびＮ極バスバー３は、図２に示すように、樹脂ケース４の内部に収容され、樹脂モールドされた状態となっている。
【００４４】
樹脂ケース４は、上面が開放した直方体状の形状を有しており、ポリフェニレンサルファイドにて形成されている。
【００４５】
Ｐ極バスバー２、Ｎ極バスバー３を接続した金属化フィルムコンデンサ素子１は、Ｐ極バスバー２、Ｎ極バスバー３を接続していない方向を図２における下方として樹脂ケース４に収容されており、外部接続端子部２ｂ、外部接続端子部３ｂは樹脂ケース４の開口部から外方へと突出した状態となっている。
【００４６】
さらに、樹脂ケース４内は、エポキシ樹脂からなる絶縁性のモールド樹脂５が充填されている。このモールド樹脂５は金属化フィルムコンデンサ素子１を外部からの水分や熱から保護するものである。
【００４７】
このモールド樹脂５は、樹脂ケース４内に収容された複数個の金属化フィルムコンデンサ素子１、この複数個の金属化フィルムコンデンサ素子１どうしを連結するＰ極バスバー２、Ｎ極バスバー３を覆うように樹脂ケース４内に充填されるものであるが、外部接続端子部２ｂ、外部接続端子部３ｂは外部機器の端子と接続されるため、モールド樹脂５から表出した状態となっている。
【００４８】
モールド樹脂５は図２に示すように、Ｐ極バスバー２、Ｎ極バスバー３の櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇと同じ高さに樹脂表面が位置するように充填され、固化している。すなわち、櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇはモールド樹脂５内部からモールド樹脂５外部に渡って配置された構成となっている。
【００４９】
なお、図２において本実施の形態のケースモールド型コンデンサは樹脂ケース４の開口部が上方となるように図示されているが、実使用時はこれに限られることなく、例えば開口部が鉛直方向下向きとなった状態で使用しても構わない。
【００５０】
以下、本実施の形態のケースモールド型コンデンサの効果について説明する。
【００５１】
本実施の形態のケースモールド型コンデンサでは、Ｐ極バスバー２およびＮ極バスバー３の一部を、隣り合う櫛歯どうしが側面視において互いに重ならないように配置された櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇとし、これら櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇをモールド樹脂と接触するように配置している。
【００５２】
従来のバスバーの構成では、バスバーとモールド樹脂の熱膨張差に起因して、モールド樹脂に局所的に大きな熱応力がかかり、クラックが発生してしまうことがあった。
【００５３】
一方、本実施の形態のケースモールド型コンデンサでは、Ｐ極バスバー２およびＮ極バスバー３の一部を櫛歯状としこれら櫛歯どうしを離間して配置しているため、Ｐ極バスバー２およびＮ極バスバー３が熱衝撃を受けたとしても、櫛歯一本あたりの体積の膨張量は少なく、モールド樹脂５が局所的に大きな熱応力を受けることはない。
【００５４】
この結果、熱衝撃によるモールド樹脂５のクラックの発生を抑制することができ、本実施の形態のケースモールド型コンデンサは耐湿性に関して優れた特性を有している。
【００５５】
なお、上述したようにこれら櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇの断面積は、連結部２ｃの平板部分や外部接続端子部３ｂの断面積と等しいため、Ｐ極バスバー２およびＮ極バスバー３の電流密度は変化することはなく、また従来の構成のバスバーに比べても電流密度は同等のものである。したがって、櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇにおいて局所的に発熱するようなことはない。
【００５６】
また、これら櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇは、モールド樹脂５表面の高さに配置されることが好ましい。すなわち、櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇはモールド樹脂５内部からモールド樹脂５外部に渡って配置された構成となっている。
【００５７】
これは、熱衝撃を受けた際にモールド樹脂５の表面が最もクラックが入り易いためである。このようにモールド樹脂５の表面にクラックが発生すると、外部からモールド樹脂５内部への水分の浸入を容易としてしまい、好ましいものではない。したがって、これら櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇはモールド樹脂５の表面にあたる箇所に配置するのがケースモールド型コンデンサの耐湿性向上の観点から最も適している。
【００５８】
なお、櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇはそれぞれ２列の並列に並べられた歯列にて構成されている。これは、歯列どうしの間の距離さえ十分に確保できるのであれば、２列の歯列にて十分に本発明の効果を得ることができ、敢えて３列以上にする必要がないためである。また、あまりにも多くの歯列を設けた場合は、その歯列を形成するためのバスバーの加工が複雑になる上、ケースモールド型コンデンサ全体が大型化してしまう可能性もあるため好ましくない。このような点から、本実施の形態においては櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇを２列の歯列にて構成している。
【００５９】
また、本実施の形態においては櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇの両端は屈曲部となっている。このような設計とすることで、櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇを形成するための加工は容易なものとなっている。
【００６０】
例えば、平板の面に対して前後に突出した櫛歯部分を形成する場合は、櫛歯の歯列ごとに屈曲方向を前後に変えて屈曲させる作業が必要であり、その加工は困難なものである。
【００６１】
一方、本実施の形態の櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇの屈曲部における屈曲方向は同じ方向であるため、これら櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇは櫛歯の歯列ごとに屈曲させる位置を変えるだけで隣り合う櫛歯どうしを離間させることができ、容易に形成できる。
【００６２】
このように、本実施の形態の櫛歯部２ｇ、櫛歯部３ｇは、その加工も容易なものとなっている。
【００６３】
以上、説明したように、本発明によるケースモールド型コンデンサは熱衝撃によるモールド樹脂のクラックの発生を抑制することができ、優れた耐湿性を有するため、信頼性の高いものとなっている。
【００６４】
なお、この発明は上記の実施の形態のケースモールド型コンデンサに限定されるものではなく、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。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によるケースモールド型コンデンサは、熱衝撃によるモールド樹脂のクラックの発生を抑制することができ、優れた耐湿性を有するため、信頼性の高いものとなっている。したがって、様々な外部環境下で用いられるとともに高い信頼性が強く要求されるハイブリッド車用のコンデンサとして好適に採用し得る。
【符号の説明】
【００６６】
１  金属化フィルムコンデンサ素子
１ａ  Ｐ極
１ｂ  Ｎ極
２  Ｐ極バスバー
２ａ  電極接続部
２ｂ  外部接続端子部
２ｃ  連結部
２ｄ  ハンダ溶接部
２ｅ  第１の屈曲部
２ｆ  第２の屈曲部
２ｇ  櫛歯部
３  Ｎ極バスバー
３ａ  電極接続部
３ｂ  外部接続端子部
３ｃ  連結部
３ｇ  櫛歯部
４  樹脂ケース
５  モールド樹脂
【図１】
0005903560.tif 000002
【図２】
0005903560.tif 000003
【図３】
0005903560.tif 000004