(57)【要約】【課題】各種電力用等に使用される金属化フィルムコンデンサに関し、使用温度範囲が広くなるとtanδが悪化するという課題を解決し、広範囲の温度領域で安定した性能を発揮することができる金属化フィルムコンデンサを提供することを目的とする。【解決手段】断面がトラック形に形成され、かつ、この断面の長径方向の寸法が６０ｍｍ以上の金属化フィルムコンデンサにおいて、一対の金属化フィルム３の幅方向にずらす寸法となるオフセット値７を１．２ｍｍ以上と大きくした構成により、金属蒸着電極２と端面に形成されるメタリコン電極６との接合状態が安定するため、使用温度範囲が広くなって熱応力が大きくなっても、メタリコン電極６と誘電体フィルム１の接触状態は安定状態を保ち、tanδが悪化することもなく、優れた性能を維持することができるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレンからなる誘電体フィルムに幅方向の一端側に誘電体フィルムの露出部分となる非金属蒸着部が長手方向に連続して残るようにして金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを、上記非金属蒸着部が互いに逆方向になるようにすると共に、幅方向に広がるように所定の寸法をずらした状態で一対の金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回または積層することにより断面がトラック形に形成され、両端面に夫々電極を形成した金属化フィルムコンデンサにおいて、上記トラック形の断面の長径方向の寸法が６０〜１００ｍｍ未満の場合に上記幅方向にずらす寸法を１．２ｍｍ以上、同長径方向の寸法が１００〜１２０ｍｍ未満の場合に同幅方向にずらす寸法を１．３ｍｍ以上、同長径方向の寸法が１２０ｍｍ以上の場合に同幅方向にずらす寸法を１．４ｍｍ以上とした金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
金属蒸着電極部に誘電体フィルムの露出部分である非金属蒸着部が幅方向に等間隔で残るようにスリットを設けることにより分割電極を形成した請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属化フィルムコンデンサを、一端に外部接続用の端子部を設けたバスバーで複数個接続し、これをケース内に収容して少なくとも上記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。
【請求項４】
請求項３に記載のケースモールド型コンデンサを平滑用に用いたインバータ回路。
【請求項５】
請求項３に記載のケースモールド型コンデンサを平滑用に用いた車両駆動用モータの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電気機器用、産業用、電力用等に使用され、特に車載用として最適な金属化フィルムコンデンサ及びこれを用いたケースモールド型コンデンサ、インバータ回路、車両駆動用モータの駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、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という）が市場導入される等、地球環境に優しい技術の開発が活発化している。このような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、耐電圧が高く、電気特性が優れる金属化フィルムコンデンサが用いられている。
【０００３】
図７（ａ）、（ｂ）はこの種の従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した展開斜視図と誘電体フィルムの断面図であり、図７において、１０はポリプロピレン製の誘電体フィルム、１１はこの誘電体フィルム１０の片面に形成された金属蒸着電極、１２は誘電体フィルム１０の幅方向の一端側に長手方向に連続して設けられた誘電体フィルム１０の露出部分である非金属蒸着部であり、これにより金属化フィルムが形成され、この金属化フィルムを一対で用い、上記金属蒸着電極１１が誘電体フィルム１０を介して対向するように巻回し、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極１３を形成することにより構成されているものであった。
【０００４】
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。
【特許文献１】特開平４−１６３０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサでは、一般的な静電容量の範囲が０．１〜５０μＦ、使用温度範囲が−１０℃〜＋７５℃程度であるのに対し、ＨＥＶ用として要求される静電容量は数百μＦ以上、使用温度範囲は−４０℃〜＋９０℃以上であり、そのままでは使用できないという問題がある。
【０００６】
また、金属化フィルムコンデンサの１素子当たりの静電容量は百数十μＦ程度であるため、数百μＦ以上の静電容量を得るためには、このような金属化フィルムコンデンサを複数個並列に接続すれば良いが、素子の数が増えればコストの上昇や信頼性の低下に繋がるという問題があった。
【０００７】
従って、１つの素子の静電容量を大幅にアップして数百μＦにすることができれば素子数を減らすことができ、ＨＥＶ用の金属化フィルムコンデンサを安定して安価に作製することが可能になる。
【０００８】
なお、上記金属化フィルムコンデンサの静電容量Ｃは、Ｃ＝ε＊Ｓ／ｄで表される（ε；誘電率、Ｓ；電極面積、ｄ；電極間距離）。
【０００９】
従って、耐電圧特性等から誘電体であるフィルムの厚さが決まっている場合、静電容量を増やすためには電極面積を増やす、すなわち金属化フィルムを多く使用する必要があり、この場合には当然のことながら素子の形状が大きくなり、素子の形状が大きくなると、熱膨張と収縮による変位量が大きくなり、また、車載用における保証温度範囲は一般用に比べて４５℃以上も広いため、熱膨張と収縮による変位量は更に大きくなる。
【００１０】
また、金属化フィルムコンデンサは、比較的熱収縮が小さいメタリコン電極と、比較的熱収縮が大きい有機物系の樹脂フィルムから構成されているため、メタリコン電極とフィルムの接触部分が最も熱応力を受けやすいものである。従って、コンデンサの形状が大きくなり、さらに使用温度範囲が広くなると熱応力が大きくなるため、メタリコン電極とフィルムの接触状態はさらに劣化し、この劣化によりコンデンサの電気特性の一つである電気損失（tanδ）が悪化してしまうものであった。なお、一般的にtanδの増加は、初期値に対して５０％以下が望まれるものである。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決し、広範囲の温度領域で安定した性能を発揮することができる金属化フィルムコンデンサ及びこれを用いたケースモールド型コンデンサ、インバータ回路、車両駆動用モータの駆動回路を提供す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】
上記課題を解決するために本発明は、ポリプロピレンからなる誘電体フィルムに幅方向の一端側に誘電体フィルムの露出部分となる非金属蒸着部が長手方向に連続して残るようにして金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを、上記非金属蒸着部が互いに逆方向になるようにすると共に、幅方向に広がるように所定の寸法をずらした状態で一対の金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回または積層することにより断面がトラック形に形成され、両端面に夫々電極を形成した金属化フィルムコンデンサにおいて、上記トラック形の断面の長径方向の寸法が６０〜１００ｍｍ未満の場合に上記幅方向にずらす寸法を１．２ｍｍ以上、同長径方向の寸法が１００〜１２０ｍｍ未満の場合に同幅方向にずらす寸法を１．３ｍｍ以上、同長径方向の寸法が１２０ｍｍ以上の場合に同幅方向にずらす寸法を１．４ｍｍ以上とした構成のものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサは、一対の金属化フィルムの幅方向にずらす寸法を大きくしたことにより、金属蒸着電極と端面に形成される電極との接合状態が安定するため、使用温度範囲が広くなって熱応力が大きくなっても、メタリコン電極とフィルムの接触状態は安定状態を保つことができ、tanδが悪化することもなく、優れた性能を維持することができるようになるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図、図２（ａ）、（ｂ）は同金属化フィルムコンデンサに使用される金属化フィルムを示した平面図、図３は同金属化フィルムコンデンサの構造を示した斜視図である。
【００１６】
図１〜図３において、１はポリプロピレンからなる誘電体フィルム、２はこの誘電体フィルム１の表面に真空蒸着により形成された金属蒸着電極であり、これにより金属化フィルム３が構成されている。４は上記金属蒸着電極２を形成せずに誘電体フィルム１を露出させたマージン部であり、このマージン部４は誘電体フィルム１上の一端側に、長手方向に連続して形成されたものである。５は上記金属蒸着電極２を形成せずに誘電体フィルム１を露出させたスリットであり、このスリット５は誘電体フィルム１上の幅方向に等間隔で形成されることによって分割電極を形成したものである。なお、図２（ａ）はこのスリット５により金属蒸着電極２が区切られているが、長手方向は接続されているのに対し、図２（ｂ）はスリット５により長手方向が分割されるようにしたものである。
【００１７】
６は素子の両端面に夫々亜鉛金属を溶射することにより形成されたメタリコン電極、７はこのように形成された金属化フィルム３を上記マージン部４が互いに逆方向になるようにして複数枚を重ね合わせる際のずらし量となるオフセット値を示し、このオフセット値７により絶縁性を確保するようにしているものである。
【００１８】
そして、このように重ね合わせた金属化フィルム３を巻回した後、断面がトラック形になるように押し潰すことにより、図３に示すような形状にしたものであり、図中の８はトラック形の断面の長径方向、９は同短径方向を示すものであり、このようにして金属化フィルムコンデンサ１０が構成されているものである。
【００１９】
以下、具体的な実施例について説明する。
【００２０】
（実施例１）
厚さ３．１μｍのポリプロピレン（ＰＰ）の金属化フィルムを用いて、金属化フィルムコンデンサ（静電容量；１２０μＦ、トラック形の断面の長径方向；６２ｍｍ、同短径方向；１６ｍｍ）を作製した。なお、この素子を構成する金属化フィルムのずらし量となるオフセット値は１．２ｍｍとし、金属化フィルムは幅方向が完全に分割されていない図２（ａ）のタイプとした。
【００２１】
この素子にリード端子を接続して金属化フィルムコンデンサを作製し、これをＰＰＳ樹脂（東ソー社製サスティール；Ｐ−６０、ガラス繊維４０％含有）製のケースに入れて、エポキシ樹脂（サンユレック社製；ＥＣ２８５）で封止することにより、ケースモールド型コンデンサを作製した。
【００２２】
（実施例２）
上記実施例１において、金属化フィルムのずらし量となるオフセット値を１．５ｍｍにした以外は実施例１と同様にして作製した。
【００２３】
（実施例３）
上記実施例１において、金属化フィルムのずらし量となるオフセット値を１．０ｍｍにした以外は実施例１と同様にして作製した。
【００２４】
（比較例１）
上記実施例１において、金属化フィルムのずらし量となるオフセット値を１．０ｍｍにし、かつ、トラック形の断面の長径方向：４６ｍｍ、同短径方向：２３ｍｍとした以外は実施例１と同様にして作製した（なお、この内容は従来例を示すものである）。
【００２５】
（実施例４）
厚さ３．１μｍのポリプロピレン（ＰＰ）の金属化フィルムを用いて、金属化フィルムコンデンサ（静電容量；２５０μＦ、トラック形の断面の長径方向：１００ｍｍ、同短径方向：２１ｍｍ）を作製した。なお、この素子を構成する金属化フィルムのずらし量となるオフセット値は１．４ｍｍとし、金属化フィルムは幅方向が完全に分割されていない図２（ａ）のタイプとした。
【００２６】
この素子にリード端子を接続して金属化フィルムコンデンサを作製し、これをＰＰＳ樹脂（東ソー社製サスティール；Ｐ−６０、ガラス繊維４０％含有）製のケースに入れて、エポキシ樹脂（サンユレック社製；ＥＣ２８５）で封止することにより、ケースモールド型コンデンサを作製した。
【００２７】
（実施例５）
上記実施例４において、金属化フィルムのずらし量となるオフセット値を１．８ｍｍにした以外は実施例４と同様にして作製した。
【００２８】
（実施例６）
上記実施例４において、金属化フィルムのずらし量となるオフセット値を１．３ｍｍにし、かつ、金属化フィルムとして、上記図２（ｂ）に示した金属蒸着電極を幅方向のスリットで１５ｍｍ幅に分割したものを用いた以外は実施例４と同様にして作製した。
【００２９】
（実施例７）
上記実施例４において、金属化フィルムのずらし量となるオフセット値を１．２ｍｍにした以外は実施例４と同様にして作製した。
【００３０】
（実施例８）
厚さ３．１μｍのポリプロピレン（ＰＰ）の金属化フィルムを用いて、金属化フィルムコンデンサ（静電容量；３２０μＦ、トラック形の断面の長径方向：１２０ｍｍ、同短径方向：２２ｍｍ）を作製した。なお、この素子を構成する金属化フィルムのずらし量となるオフセット値は１．５ｍｍとし、金属化フィルムは幅方向が完全に分割されていない図２（ａ）のタイプとした。
【００３１】
この素子にリード端子を接続して金属化フィルムコンデンサを作製し、これをＰＰＳ樹脂（東ソー社製サスティール；Ｐ−６０、ガラス繊維４０％含有）製のケースに入れて、エポキシ樹脂（サンユレック社製；ＥＣ２８５）で封止することにより、ケースモールド型コンデンサを作製した。
【００３２】
（実施例９）
上記実施例８において、金属化フィルムとして、上記図２（ｂ）に示した金属蒸着電極を幅方向のスリットで１５ｍｍ幅に分割したものを用いた以外は実施例８と同様にして作製した。
【００３３】
（実施例１０）
上記実施例８において、金属化フィルムのずらし量となるオフセット値を１．３ｍｍにした以外は実施例８と同様にして作製した。
【００３４】
このようにして得られた本実施の形態による実施例１〜１０、ならびに比較例１の金属化フィルムコンデンサを熱衝撃試験にかけ、tanδの変化率を求めた結果を図４〜図６に示す。なお、熱衝撃試験は、−４０℃〜＋９５℃の温度を各２時間で１サイクルとしたものであり、ｎ＝３個の平均値で示した。
【００３５】
図４〜図６から明らかなように、本実施の形態による実施例１は、tanδの変化率は１０００サイクル後でも小さく、初期値に対して２０％以下であるが、さらにオフセット値を大きくした実施例２では、tanδの変化率は１０００サイクル後でも１０％以下となり、オフセット値を大きくしたことにより、tanδの変化率が小さくなっていることが分かる。
【００３６】
これに対して、オフセット値が小さい実施例３では、tanδの変化率が約５０％と大きくなり、また、トラック形の断面の長短比が小さく、しかも長径側の寸法が短い比較例１においては、tanδの変化は殆ど認められないことが分かる。
【００３７】
また、実施例４では、１０００サイクル後のtanδの変化率は初期値に対して約３５％であるが、さらにオフセット値を大きくした実施例５では、１０００サイクル後のtanδの変化率は約１５％となり、トラック形に形成されたメタリコン電極の長径側の長さが長い場合には、オフセット値を大きくすることにより良好な結果が得られることが分かる。
【００３８】
このtanδの増大の一つの要因として、メタリコン電極と誘電体フィルムのコンタクトが劣化しても、長径方向に金属蒸着電極が繋がっていることが考えられる。実施例６では、金属蒸着電極を幅方向のスリットにより分割しているため、メタリコン電極と誘電体フィルムのコンタクトの劣化部分が切り離されるためにtanδの増大が抑えられており、また、オフセット値が小さい実施例７では、１０００サイクル後のtanδの変化率は約１５０％と大きくなっていることがわかる。
【００３９】
また、実施例８では、１０００サイクル後のtanδの変化率は初期値に対して約３５％であるが、実施例９では、金属蒸着電極を幅方向のスリットにより分割しているため、メタリコン電極と誘電体フィルムのコンタクトの劣化部分が切り離されるためにtanδの増大が抑えられており、また、オフセット値が小さい実施例１０では、１０００サイクル後のtanδの変化率は約１５０％と大きくなっていることがわかる。
【００４０】
以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサは、断面がトラック形に形成され、かつ、このトラック形の断面の長径方向の寸法が６０ｍｍ以上の金属化フィルムコンデンサにおいて、一対の金属化フィルムの幅方向にずらす寸法となるオフセット値を大きくしたことにより、金属蒸着電極と端面に形成されるメタリコン電極との接合状態が安定するため、使用温度範囲が広くなって熱応力が大きくなっても、メタリコン電極と誘電体フィルムの接触状態は安定状態を保ち、tanδが悪化することもなく、優れた性能を維持することができるようになるものである。
【００４１】
従って、このように構成された本発明による金属化フィルムコンデンサを用いてケースモールド型コンデンサを構成したり、さらには、このケースモールド型コンデンサをインバータ回路の平滑用や、車両駆動用モータの駆動回路の平滑用に用いることにより、その性能を遺憾なく発揮することができるようになるものである。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、素子の形状をトラック形を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、楕円形や円形であっても同様の効果が得られるものである。
【００４３】
また、誘電体フィルムとしてポリプロピレン（ＰＰ）フィルムを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリスチレンサルファイドフィルムであっても良いことは言うまでもない。
【００４４】
また、誘電体フィルム上に形成する金属蒸着電極の例としては、アルミと亜鉛、アルミのみ、銀と亜鉛、またはこれらの組み合わせでも良いものである。
【００４５】
また、メタリコン電極として溶射する金属の例としては、亜鉛と錫の合金の他に、亜鉛を主体とした合金であれば他の合金であっても良いものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明による金属化フィルムコンデンサは、使用温度範囲が広くなって熱応力が大きくなっても、メタリコン電極と誘電体フィルムの接触状態は安定状態を保ち、tanδが悪化することもなく、優れた性能を維持することができるようになるという効果を有し、特に、車載用のインバータ回路の平滑用、車両駆動用モータの駆動回路の平滑用等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態による金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図
【図２】（ａ）、（ｂ）同金属化フィルムコンデンサに使用される金属化フィルムを示した平面図
【図３】同金属化フィルムコンデンサの構造を示した斜視図
【図４】同金属化フィルムコンデンサの熱衝撃試験によるtanδの変化率を示した特性図
【図５】同金属化フィルムコンデンサの熱衝撃試験によるtanδの変化率を示した特性図
【図６】同金属化フィルムコンデンサの熱衝撃試験によるtanδの変化率を示した特性図
【図７】（ａ）従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した展開斜視図、（ｂ）同誘電体フィルムの断面図
【符号の説明】
【００４８】
１  誘電体フィルム
２  金属蒸着電極
３  金属化フィルム
４  マージン部
５  スリット
６  メタリコン電極
７  オフセット値
８  長径方向
９  短径方向
【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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【図７】
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