(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属化フィルムを巻回又は積層し両端面に外部電極が設けられ、前記両端面の間の周面が平坦部分とその両脇の曲面部分からなる複数のコンデンサ素子と、
前記複数のコンデンサ素子の外部電極に接続された水平部分と、この水平部分から垂直に立ち上がるとともに外部と電気的に接続するための端子部が設けられた垂直部分とを有するバスバーと、
前記複数のコンデンサ素子と前記バスバーとを収納するケースとを備え、
前記バスバーの端子部を除いて前記ケース内を樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサにおいて、
前記複数のコンデンサ素子は、隣接する前記コンデンサ素子の前記平坦部分が対向するように一列に配置され、
前記バスバーの垂直部分と、前記バスバーの垂直部分に対面する前記コンデンサ素子の平坦部分の間に導電体が設けられ、
前記導電体は、前記コンデンサ素子の平坦部分の全面を覆うことを特徴とするケースモールド型コンデンサ。
【請求項２】
前記導電体は、前記コンデンサ素子の曲面部分をさらに覆うことを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項３】
前記導電体は、前記バスバーに、電気的に絶縁された状態で接触していることを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項４】
前記導電体がグラファイトシートであることを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項５】
前記グラファイトシートの面方向の熱伝導率が、厚み方向の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項６】
前記導電体に、面方向の熱伝導率が、厚み方向の熱伝導率よりも大きいグラファイトシートを貼り付けたことを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項７】
前記導電体の表面とこの前記導電体の表面と対面する前記コンデンサ素子の側面との距離が５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項８】
前記導電体の表面とこの前記導電体の表面と対面する前記バスバーの表面との距離が２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項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、スナバ用に最適な金属化フィルムコンデンサをケース内に収容して樹脂モールドした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】
このようなＨＥＶに搭載される電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、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、このようなＨＥＶに用いられる金属化フィルムコンデンサには、使用電圧の高耐電圧化、大電流化、大容量化等が強く要求されるため、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ケース内に収納し、このケース内にモールド樹脂を注型したケースモールド型コンデンサが開発され、実用化されている。
【０００５】
図６はこの種の従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した正面断面図であり、図６において、樹脂製のコンデンサケース１０２にバスバー１０５，１０６で並列に接続された複数のコンデンサ素子１０３ａ〜１０３ｄが収納され、これらの複数のコンデンサ素子１０３ａ〜１０３ｄとバスバー１０５，１０６を埋めて固定するようにエポキシ樹脂等の充填樹脂１０７が充填されている。バスバー１０５，１０６の一部は充填樹脂１０７の表面から表出し、その一部は外部機器との接続用の接続部１０８，１０９となっている。
【０００６】
そして、上記コンデンサ素子１０３ａ〜１０３ｄは、図示しない金属化フィルムを巻回または積層されてなり、外部電極１０４が端面に設けられている。そしてバスバー１０５，１０６が外部電極１０４に接続され、このバスバー１０５，１０６と一体に繋がっている接続部１０８，１０９が外部機器と電気的に接続されている。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３３８４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記のような従来のケースモールド型コンデンサでは、ＨＥＶや電気自動車などの限られたスペースに搭載されるために、コンデンサの形状をなるべく小さくする必要があることから、ケースに収納したコンデンサ素子と隣接するバスバーとの間隔が、絶縁性を確保できる最小の距離に設計されており、このような構造ではバスバーに近接して配置されたコンデンサ素子の金属化フィルムの金属電極に、バスバーに流れる電流で渦電流損が発生し、このコンデンサ素子が異常発熱を起こし、その結果ケースモールド型コンデンサの寿命を短くしてしまうというものであった。
【００１０】
特にバスバーに接続するコンデンサ素子にスナバ用のコンデンサ素子を含むような場合には、バスバーに高周波リプル電流が流れるため、大きい渦電流損が発生し、このバスバーに近接して配置されたコンデンサ素子が、より高温に発熱するという傾向があった。
【００１１】
本発明は、上記従来技術に有する課題に鑑みてなされたものであり、バスバーに近接して配置されたコンデンサ素子の発熱を抑制し、ケースモールド型コンデンサの長寿命化を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のケースモールド型コンデンサは、金属化フィルムを巻回又は積層し両端面に外部電極が設けられた複数の扁平状のコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の外部電極に接続され、外部と電気的に接続するための端子部が設けられたバスバーとをケース内に収納し、バスバーの端子部を除いて樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサにおいて、複数の扁平状のコンデンサ素子は、ケース内において一列に並列配置され、複数の扁平状のコンデンサ素子のうちバスバーに最も近接し対面するコンデンサ素子と、バスバーの間に導電体が設けられ、導電体は、扁平状のコンデンサ素子の外部電極を除く平坦部分の全面を覆ったものである。
【００１３】
上記構成によれば、バスバーに電流が流れた状態では、このバスバーと、バスバーに近接するコンデンサ素子との間に設けた遮蔽板の導電体に渦電流損が発生するために、コンデンサ素子の金属電極には渦電流損が殆んど発生しなくなり、コンデンサの発熱を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、バスバーに近接して配置されたコンデンサ素子の発熱を抑制し、ケースモールド型コンデンサの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるケースモールド型コンデンサの正面断面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかるケースモールド型コンデンサの充填樹脂が充填されていない状態の平面図
【図３】本発明の実施の形態１にかかるケースモールド型コンデンサの充填樹脂が充填されていない状態の斜視図
【図４】本発明の実施の形態２にかかるケースモールド型コンデンサの正面断面図
【図５】本発明の実施の形態３にかかるケースモールド型コンデンサの正面断面図
【図６】従来のケースモールド型コンデンサの正面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下実施の形態について図を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるケースモールド型コンデンサの正面断面図、図２は充填樹脂が充填されていない状態の平面図、図３は同斜視図である。図１，図２，図３において、ケースモールド型コンデンサ１は、一対の端部に外部電極４を備えた複数のコンデンサ素子３ａ〜３ｅの外部電極４を、一端に端子部８，９を備えたバスバー５，６に接続したものをケース２に収納し、バスバー５とコンデンサ素子３ａとの間に導電体からなる遮蔽板１１を設けて、バスバー５，６の端子部８，９を除いて充填樹脂７を充填したものである。
【００２９】
詳しく説明すると、複数のコンデンサ素子３ａ〜３ｅは、誘電体となる厚みが２〜５μｍのポリプロピレンフィルムの表面に、コンデンサの内部電極となるアルミニウムの薄膜を真空蒸着によって形成した金属化フィルムを巻回し、断面が小判型の扁平状にプレスした巻回体の一対の端部に、外部電極４として錫と亜鉛とを主成分とする合金を溶射して設けたものである。そしてこのコンデンサ素子３ａ〜３ｅのおよその寸法は、外部電極間が３０〜１００ｍｍ、小判型の長辺が５０〜７０ｍｍ、小判型の短辺が２０〜４０ｍｍである。
【００３０】
バスバー５，６は厚みが０．６ｍｍ〜１．６ｍｍの銅の板からなり、図１において水平部分１５，１６は複数のコンデンサ素子３ａ〜３ｅの外部電極４に半田により接続され、この水平部分１５，１６の幅はコンデンサ素子との接続部を含めて２０〜４０ｍｍとなっている。また、垂直方向に立ち上がっている垂直部分１７，１８の幅は１０〜１５ｍｍで、端部は貫通孔を有する端子部８，９となっている。
【００３１】
そして端子部８，９は一方がＰ極、他方がＮ極として外部機器に接続されるので、バスバー５，６の垂直部分１７，１８はこのバスバー５，６に並列に接続されている全てのコンデンサ素子３ａ〜３ｅに入出力する電流が流れ、バスバー５，６の中で最も大きな電流が流れる部分となり、実際には５０〜１００Ａの電流が流れる。
【００３２】
遮蔽板１１はコンデンサ素子３ａとバスバー５の垂直部分１７との間に、バスバー５およびコンデンサ素子３ａ〜３ｅに接触しないよう、バスバー５に対して略平行で対向するように設けられている。
【００３３】
このとき、遮蔽板１１をコンデンサ素子３ａの側面の外部電極４を除く平坦部分（小判型の直線部分）の略全面を覆うように設ければ、効率的にコンデンサ素子３ａの発熱を抑制することができるが、より確実にコンデンサ素子３ａの発熱を抑制するためには、図２の線Ａ，Ｂで示すように、コンデンサ素子３ａのバスバー５と対面する側の平坦部分の略全面と、この平坦部分の両脇の曲面部分とを覆うようにするのが好ましい。
【００３４】
ケース２はポリフェニレンサルファド樹脂等の熱可塑性樹脂を成型したもので、充填樹脂７は熱硬化性のエポキシ樹脂等を充填し硬化させたものである。
【００３５】
上記構成としたケースモールド型コンデンサの実際の稼動時には、バスバー５，６に電流が流れ、この電流による渦電流損で導電体からなる遮蔽板１１が優先的に発熱することで、コンデンサ素子３ａが渦電流損によって発熱することを抑えることができる。
【００３６】
尚、発熱した遮蔽板１１の熱の影響を小さくするために、遮蔽板１１のコンデンサ素子３ａ側の表面と、この表面に対面するコンデンサ素子３ａの側面との距離を５〜１２ｍｍとするのが好ましい。この距離を５ｍｍより小さくすると遮蔽板１１からの熱でコンデンサ素子３ａの温度上昇が著しく大きくなり、１２ｍｍを超える領域ではコンデンサ素子の温度上昇にほとんど影響がなくなるとともに、ケースモールド型コンデンサ１の形状が大きくなるので好ましくない。
【００３７】
また、導電体からなる遮蔽板１１のバスバー５の垂直部分側の表面と、この表面と対面するバスバー５の垂直部分１７の表面との距離は２ｍｍ以上が好ましく、２ｍｍより小さくすると遮蔽板１１とバスバー５が接触する可能性が高くなり、遮蔽板１１とバスバー５が接触してしまうと遮蔽板の機能を果たさなくなるので好ましくない。また、この距離を大きくし過ぎてもケースモールド型コンデンサ１の形状が大きくなるので好ましくない。
【００３８】
以上のように、バスバー５と、このバスバー５に近接して対面するコンデンサ素子３ａとの間に、導電体からなる遮蔽板１１を設けることで、コンデンサ素子３ａの発熱を抑制する事ができ、その結果ケースモールド型コンデンサの長寿命化を図ることができる。
【００３９】
上記のように、導電体からなる遮蔽板１１を、複数のコンデンサ素子の内、コンデンサ素子と対面する部分のバスバー５に流れる電流値が最も大きいコンデンサ素子３ａと、バスバー５との間に設けるようにすれば、遮蔽板１１を設けなければバスバー５に流れる電流による渦電流損で最も高温に発熱するコンデンサ素子３ａの発熱を抑えることができるので、ケースモールド型コンデンサ１の長寿命化に最も効果的である。
【００４０】
また、バスバー５またはバスバー６の中で、このバスバー５またはバスバー６に設けられた端子部８，９との距離が最も短い位置に対面しているコンデンサ素子３ａと、バスバー５またはバスバー６との間に遮蔽板１１を設けるようにすれば、バスバー５，６の端子部８，９に近い部分ほどバスバー５，６に高い電流が流れるので、他のコンデンサ素子３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅに比べて高温に発熱するコンデンサ素子３ａの発熱を抑えることができるので、ケースモールド型コンデンサ１の長寿命化に効果的である。
【００４１】
また、上記のように遮蔽板１１となる導電体に銅を用いることで、銅の優れた熱伝導性により遮蔽板の発熱をケースモールド型コンデンサの外側方向へ迅速に逃がすことが出来るので、熱がコンデンサ内部に籠り難くなり、遮蔽板１１からコンデンサ素子３ａへの熱の影響を抑えることができる。
【００４２】
また、遮蔽板１１となる導電体にアルミニウムを用いれば、熱伝導性では銅に劣るものの、銅よりも比重が小さい事で、ケースモールド型コンデンサの重量増を抑えることができる。
【００４３】
また、遮蔽板１１となる導電体にグラファイトシートを用いれば、アルミニウムよりも更に比重が小さい事で、ケースモールド型コンデンサの重量増を更に抑えることができる。
【００４４】
そして、このグラファイトシートの面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率よりも大きいものとするか、或いは、グラファイトシート以外の導電体を用いた遮蔽板１１に、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率よりも大きいグラファイトシートを貼り付けるようにすれば、遮蔽板１１の中で特定の部分が集中的に発熱するような状態であっても、遮蔽板１１に銅やアルミニウム等の導電体を単独で用いるよりも面方向に素早く熱を拡散することができるので、遮蔽板１１の発熱時の最高温度を下げることができ、遮蔽板１１からコンデンサ素子３ａへの熱の影響を抑えることができる。
【００４５】
以下具体的な実施例を用いて本発明の効果を説明する。
【００４６】
複数のコンデンサ素子３ａ〜３ｅは、誘電体となる厚みが４μｍのポリプロピレンフィルムの表面に、真空蒸着によって電極となるアルミニウムの薄膜を形成した金属化フィルムを巻回し、断面が小判型の扁平状になるようにプレスした巻回体の一対の端面に外部電極として錫と亜鉛を主成分とする合金を設けて、一対の外部電極の端面間の寸法が８０ｍｍで、小判型の断面の長辺の寸法が７０ｍｍ、短辺の寸法が４０ｍｍの形状とし、２００μＦの容量とした。
【００４７】
バスバー５，６は、厚みが１．０ｍｍでコンデンサ素子３ａ〜３ｅの外部電極４と接続される水平部分１５，１６の幅が４０ｍｍ、垂直部分１７，１８の幅が１５ｍｍの銅板とし、複数のコンデンサ素子３ａ〜３ｅの外部電極４に半田により接続した。
【００４８】
導電体からなる遮蔽板１１は、厚みが１．０ｍｍの銅板とし、幅はコンデンサ素子３ａの側面の平担部分と両端の曲面部分とを全て覆うように７０ｍｍとし、長さはバスバー５，６に接触しないように、コンデンサ素子３ａの一対の外部電極の端面間の寸法８０ｍｍより若干短い７４ｍｍとして、バスバー５の垂直部分１７の遮蔽板１１側の表面と遮蔽板１１のコンデンサ素子３ａ側の表面との距離が３ｍｍ、バスバー５の垂直部分１７の遮蔽板１１側の表面とコンデンサ素子３ａの遮蔽板１１側の表面との距離が８ｍｍとなるように、バスバー５の垂直部分１７とコンデンサ素子３ａとの間に設けた。
【００４９】
ケース２はポリフェニレンサルファド樹脂を成型したもので、充填樹脂７は熱硬化性のエポキシ樹脂を充填し硬化させたものである。
【００５０】
このような実施例によるケースモールド型コンデンサと、比較例として遮蔽板を配置せずに、その他の構成は本発明と同じとしたケースモールド型コンデンサについて、実際に５０Ａの電流を流して、バスバーと対面するコンデンサ素子（本発明の実施例のコンデンサ素子３ａに相当）の温度上昇を確認した。その結果を表１に示す。
【００５１】
表１に示すように、本実施例におけるバスバーと対面するコンデンサ素子の、バスバー側（導電体側）表面の温度が３３．４℃であるのに対し、バスバーとコンデンサ素子との間に導電体からなる遮蔽板を配置しない比較例の、コンデンサ素子のバスバー側表面の温度が４６．４℃となっていることから、バスバーとコデンサ素子の間に導電体からなる遮蔽板を設けることによって、バスバーに対面するコンデンサ素子の温度上昇が抑制されていることがわかる。
【００５２】
これは、比較例において、バスバー表面の温度３６．１℃に対して、コンデンサ素子のバスバー側の表面の温度がバスバー表面の温度よりも高いことから、コンデンサ素子のバスバー側表面の温度上昇はバスバーからの熱の輻射や伝導ではないこと、そして実施例におけるコンデンサ素子内部の温度と比較例におけるコンデンサ素子内部の温度とが殆ど同じ３０．７℃と３０．５℃であることから、比較例におけるコンデンサ素子のバスバー側の表面の温度上昇は、コンデンサ素子の自己発熱によるものでもないことから、比較例におけるコンデンサ素子のバスバー側の表面の温度上昇は、バスバーを流れる電流によってコンデンサ素子の金属電極に渦電流損が発生したことによるものと考えられる。
【００５３】
従って実施例のように、バスバーと、このバスバーに対面するコンデンサ素子との間に導電体からなる遮蔽板を設ければ、遮蔽板の導電体に渦電流損が発生し、コンデンサ素子の金属電極には渦電流損が殆んど発生しなくなり、コンデンサ素子の温度上昇を抑制することができるものである。
【００５４】
【表１】
0005906376.tif 000002
【００５５】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるケースモールド型コンデンサの正面断面図である。図４において、ケースモールド型コンデンサ２１は、一対の端部に外部電極２４を備えた複数のコンデンサ素子２３ａ〜２３ｅの外部電極２４を、一端に端子部２８，２９を備えたバスバー２５，２６の水平部分３５，３６に接続したものをケース２２に収納し、垂直部分３７，３８の先端の端子部２８，２９が露出するように充填樹脂２７を充填したものである。ここまでの構成は実施の形態１と同じである。
【００５６】
実施の形態１と異なるのは、バスバー２５とコンデンサ素子２３ａとの間に設ける、導電体からなる遮蔽板３１が、バスバー２５に電気的に絶縁された状態で接触していることである。
【００５７】
詳しく説明すると、遮蔽板３１は、厚みが０．５〜１．５ｍｍのアルミニウムの板で、厚みが２５〜５０μｍの耐熱性と電気絶縁性とを備えたポリイミドフィルム３２を介してバスバー２５に耐熱性の接着剤によって貼り付けられており、アルミニウムの板の周縁をポリイミドフィルム３２の周縁から０．５〜１．５ｍｍ内側になるようにして、遮蔽板３１とバスバー２５との絶縁を確保している。
【００５８】
上記のような構成とすることで、バスバー２５，２６に電流が流れ、この電流による渦電流損で導電体からなる遮蔽板３１が発熱しても、この熱を、バスバー２５を伝播させて外部に逃がすことができるので、ケースモールド型コンデンサ２１の温度上昇が抑えられ、長寿命化により効果的である。
【００５９】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３におけるケースモールド型コンデンサの正面断面図である。図５において、ケースモールド型コンデンサ４１は、一対の端部に外部電極４４を備えた複数のコンデンサ素子４３ａ〜４３ｅの外部電極４４を、一端に端子部４８，４９を備えたバスバー４５，４６の水平部分５５，５６に接続したものをケース４２に収納し、垂直部分５７，５８の先端の端子部４８，４９が露出するように充填樹脂４７を充填したものである。ここまでの構成は実施の形態１と同じである。
【００６０】
実施の形態１と異なるのは、バスバー４５とコンデンサ素子４３ａとの間に設ける導電体からなる遮蔽板５１を導電体５３と絶縁体５４との積層体とし、遮蔽板５１のバスバー４５側の一方の面を絶縁体５４としていることである。
【００６１】
詳しく説明すると、遮蔽板５１は、厚みが３５μｍの銅箔を厚みが０．８〜１．６ｍｍの紙を基材としたフェノール樹脂の板に貼り合わせたものとなっている。
【００６２】
遮蔽板５１を上記のような構成とすることで、ケースモールド型コンデンサの実際の稼動時のバスバー４５，４６に電流が流れたときに、この電流による渦電流損で導電体からなる遮蔽板５１が優先的に発熱して、コンデンサ素子４３ａが渦電流損によって発熱することを抑えることができ、更に遮蔽板５１のバスバー４５側の一方の面を絶縁体５４としていることで、遮蔽板５１がバスバー４５に接触しても、遮蔽板５１とバスバー４５との絶縁が維持できるので、遮蔽板５１とバスバー４５との距離をより小さくすることが可能となり、その結果、遮蔽板５１を設けることによって弊害となる形状の大型化を抑制しながらケースモールド型コンデンサの長寿命化を図ることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のケースモールド型コンデンサは、稼動時の温度上昇が抑えられるので、長寿命化を図ることができ、特に、ＨＥＶや電気自動車などの限られたスペースに搭載されるコンデンサとして有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１，２１，４１  ケースモールド型コンデンサ
２，２２，４２  ケース
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ  コンデンサ素子
４，２４，４４  外部電極
５，６，２５，２６，４５，４６  バスバー
７，２７，４７  充填樹脂
８，９，２８，２９，４８，４９  端子部
１１，３１，５１  遮蔽板
１５，１６，３５，３６，５５，５６  水平部分
１７，１８，３７，３８，５７，５８  垂直部分
【図１】
0005906376.tif 000003
【図２】
0005906376.tif 000004
【図３】
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【図４】
0005906376.tif 000006
【図５】
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【図６】
0005906376.tif 000008