(57)【要約】【課題】コンデンサ自体の低インダクタンス化を図ることが可能であると共に、さらに、電力半導体素子とコンデンサとの接続部においても低インダクタンス化を図ることが可能なコンデンサの電極構造を提供する。【解決手段】第１電極板１０は、フィルムコンデンサ素子の一方の電極部に接続され、一部がケース１の一方の側壁３側の開口部から外部に導出され、かつケース開口面２に平行な方向に折曲されている。また、第２電極板２０は、フィルムコンデンサ素子の他方の電極部に接続され、一部がケース１の一方の側壁３とは相対向する他方の側壁４側の開口部から外部に導出され、かつケース開口面２に平行な方向で第１電極板１０と絶縁層５を介して重なるように折曲されている。第１電極板１０、第２電極板２０、及び絶縁層５にケース開口部と対向するように樹脂注入孔１３、２３を形成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース（１）にフィルムコンデンサ素子を収納し樹脂を充填すると共に、外部接続用の端子部をケース開口部から導出したコンデンサの電極構造であって、フィルムコンデンサ素子の一方の電極部に接続され、一部がケース（１）の開口部から外部に導出され、かつケース開口面（２）に平行な方向に折曲された第１電極板（１０）と、フィルムコンデンサ素子の他方の電極部に接続され、一部が上記ケース（１）の開口部から外部に導出され、かつケース開口面（２）に平行な方向で上記第１電極板（１０）と絶縁層（５）を介して重なるように折曲された第２電極板（１０）とを具備し、上記第１電極板（１０）、第２電極板（２０）、及び絶縁層（５）にケース開口部と対向するように貫通孔（１３）（２３）を形成したことを特徴とするコンデンサの電極構造。
【請求項２】
上記第１電極板（１０）と第２電極板（２０）との間に複数のコンデンサ素子を並列に接続していることを特徴とする請求項１のコンデンサの端子接続構造
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンデンサの電極構造に関するものであって、特にＩＧＢＴなどに接続して用いるのに好適なコンデンサの電極構造に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置などにおいて使用されるＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）に接続されるスナバコンデンサやフィルタ用コンデンサは、例えば、特許文献１のように公知である。
【０００３】
このコンデンサは、スナバコンデンサにおいて、単一の大容量コンデンサ素子を用いる代わりに、小容量の複数のコンデンサ素子を並列接続することで容量を確保しようとするものであって、小容量のコンデンサ素子を用いることにより各コンデンサ素子を形成する金属化フィルムの幅を小さくしてインダクタンスを低減すると共に、さらに、コンデンサ素子の総表面積を増加することで放熱効果の向上を図ろうとするものである。そのため、このコンデンサにおいては、略偏平形状の複数のコンデンサ素子を使用すると共に、その各端面を電極板で共通接続し、各電極板に接続した外部接続用端子をケースの開口部から外部に導出した状態で、ケース内に配置し、樹脂を充填して構成している。この場合、放熱効果を向上するために、各コンデンサ素子は、扁平断面に形成され、狭幅方向に隙間を確保した状態で並設されている。
【特許文献１】特開２００３−１３３１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなＩＧＢＴなどに接続されるスナバコンデンサやフィルタ用コンデンサにおいては、スイッチングロスを低減するために、インダクタンスをできるだけ小さくする必要があるが、上記のような従来のコンデンサでは、その要請に充分に応えているとはいい難いのが実情である。
【０００５】
この発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンデンサ自体の低インダクタンス化を図ることが可能であると共に、さらに、電力半導体素子とコンデンサとの接続部においても低インダクタンス化を図ることが可能なコンデンサの電極構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、この請求項１のコンデンサの電極構造は、ケース１にフィルムコンデンサ素子を収納し樹脂を充填すると共に、外部接続用の端子部をケース開口部から導出したコンデンサの電極構造であって、フィルムコンデンサ素子の一方の電極部に接続され、一部がケース１の開口部から外部に導出され、かつケース開口面２に平行な方向に折曲された第１電極板１０と、フィルムコンデンサ素子の他方の電極部に接続され、一部が上記ケース１の開口部から外部に導出され、かつケース開口面２に平行な方向で上記第１電極板１０と絶縁層５を介して重なるように折曲された第２電極板１０とを具備し、上記第１電極板１０、第２電極板２０、及び絶縁層５にケース開口部と対向するように貫通孔１３、２３を形成したことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２のコンデンサ電極構造は、上記第１電極板１０と第２電極板２０との間に複数のコンデンサ素子を並列に接続していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上記請求項１及び請求項２のコンデンサの電極構造によれば、第１電極板と第２電極板とが互いに平行に重なった状態で配置され、また、各電極板を流れる電流が互いに逆方向となることから、磁束が打ち消されることになり、この結果、コンデンサ自体、及びコンデンサと電力半導体素子との接続部でのインダクタンスを従来よりも低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、この発明のコンデンサの電極構造の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、電極構造を分り易く示した分解斜視図であるが、同図に示すように、このコンデンサは、金属化フィルムコンデンサ素子（図示せず）を収納するケース１と、第１電極板１０と、第２電極板２０とを有している。上記ケース１は、下方に開口する概略直方体状のもので、後述するように、その内部にコンデンサ素子を収納して樹脂が充填されるようになっている。上記第１電極板１０は、上下方向に延びる連結部１１と、この連結部の下部において折曲され水平方向に上記ケース１の開口面２とほぼ平行に延びる電極板部１２とを有している。電極板部１２は広幅の概略長方形状の板状体で、ケース開口面積よりも広い面積を有しており、５個の貫通孔が穿設されている。すなわち、電極板部１２のほぼ中央部に平面視楕円形状の樹脂注入孔１３が、また、連結部１１側の各隅部に一対のビス取付け孔１４、１４が、連結部１１と反対側の各隅部に一対のビス逃し孔１５、１５が形成されている。上記各ビス逃し孔１５は、ビス取付け孔１４よりも大きな直径を有している。
【００１０】
上記第２電極板２０は、上記第１電極板１０と左右対称とはなるものの、ほぼ同じ形状のものであって、第１電極板１０と同様に、連結部２１、電極板部２２、樹脂注入孔２３、ビス取付け孔２４、ビス逃し孔２５を備えている。
【００１１】
そして、図２に示すように、上記第１電極板１０は、上記連結部１１がフィルムコンデンサ素子の一方の電極部に接続されると共に、ケース１の一方の側壁３側から外部に導出され、第１電極板部１２がケース開口面２に平行な方向に延設された状態となる。また、第２電極板２０は、上記連結部２１がフィルムコンデンサ素子の他方の電極部に接続されると共に、上記ケース１の一方の側壁３とは相対向する他方の側壁４側の開口部から外部に導出され、第２電極板部２２がケース開口面２に平行な方向で上記第１電極板部１２と重なるように延設された状態となる。このとき、互いに積層方向に平行に配置される第１電極板部１２と第２電極板部２２との間には、図３、図４に示しているように、絶縁シート(絶縁層)５が介設される。なお、この絶縁シート５にも第１電極板部１２、第２電極板部２２と同様に樹脂注入孔（図示せず）が穿設されているし、また、上記第１電極板部１２と第２電極板部２２とのビス取付け孔１４、２４及びビス逃し孔１５、２５に対応する各位置には、ビス取付け孔１４、２４よりも径大で、ビス逃し孔１５、２５よりも径小なビス逃し孔６（図１０に示す）が穿設されている。
【００１２】
そして、図５に示すように、上記の状態においては、第１電極１０の樹脂注入孔１３、第２電極板２０の樹脂注入孔２３、絶縁シート５の樹脂注入孔（図示せず）は、ケース１の開口部と対向するように、互いに重なって配置されるが、これら貫通孔１３、２３からケース１内に樹脂を充填することによってコンデンサが構成されるのである。
【００１３】
図６には、上記実施形態のコンデンサのＩＧＢＴ３０への接続状態を示している。この場合、第１電極板１０がＮ極電極板として、第２電極板２０がＰ極電極板として、それぞれ、ＩＧＢＴ３０のＮ端子３１とＰ端子３２とに直接的に、すなわち他の部材を介さずに取付けられる。なお、上記各ビス取付け孔１４、２４は、予めこのような取付け状態を考慮して、その配置ピッチなどを設定している。ここで留意する点は、例えば、図６において第２電極板２０に注目すれば、第２電極板２０のビス取付け孔２４については、その上に重なる第１電極板１０にビス逃し孔１５が形成されていることから、取付けビス（図示せず）は全く第１電極板１０とは干渉せず、第２電極板２０がＰ端子３２に対して、物理的にも電気的にも取付けられることになる。また、第１電極板１０についても全く同様に、ビス取付け孔１４の下側においては、第２電極板２０のビス逃し孔２５が存することから、取付けビス（図示せず）は全く第２電極板２０とは干渉せず、第１電極板１０がＮ端子３１に対して、物理的にも電気的にも取付けられることになる。
【００１４】
図７及び図８には、他の実施形態を示している。これは、第１電極板１０と第２電極板２０との間に、複数（図においては３個）のコンデンサ素子を並列接続した構成のものである。この場合、各連結部１１、２１、及び樹脂注入孔１３、２３をコンデンサ素子の個数に応じた個数だけ形成すると共に、各コンデンサ素子をケース１に収納して樹脂を充填している。このようにしても上記同様に実施可能である。
【００１５】
図９〜図１２には、上記各実施形態におけるＩＧＢＴ３０に対するコンデンサの取付け構造の詳細を示している。この取付け構造においては、図９に示すように、導電性を有する段付ワッシャ４０を用いている。この段付ワッシャ４０は、図９（ａ）に示すように、径大部４１と径小部４２とを上下に重ねた形状のものである。径小部４２の直径は、各電極板１０、２０のビス取付け孔１４、２４とほぼ同径（または圧入し得る程度）とし、また、径大部４１の直径は、ビス取付け孔１４、２４よりもやや大きく、ビス逃し孔１５、２５よりもやや径小にしている。なお、図９（ｂ）は、段付ワッシャ４０の変更例を示すもので、径大部４１を円形とはせずに、長方形状４１ａにしたものであり、このような形状の段付ワッシャ４０ａを用いることも可能である。
【００１６】
そして、上記段付ワッシャ４０は、図１０に示しているように、絶縁シート５と第１電極板１０との間から第１電極板１０のビス取付け孔１４に径小部４２を挿入（または圧入）し、また、絶縁シート５と第２電極板２０との間から第２電極板２０のビス取付け孔２４に径小部４２を挿入（または圧入）する。ここで、留意する点は、絶縁シート５のビス逃し孔６が、上記段付ワッシャ４０の径大部４１を挿入可能な直径にされているということである。また、図１１に示しているように、径大部４１の厚さt2は、各電極板１０、２０の厚さに絶縁シート５の厚さを加えたものと同等にされ、径小部４２の厚さt1は、各電極板１０、２０の厚さよりも小さくされているということである。
【００１７】
上記各電極板１０、２０をＩＧＢＴ３０の各端子３１、３２に取付けた状態（ビスの図示は省略）を、図１２に示している。図のように、第１電極板１０は、段付ワッシャ４０の径小部４２がビス取付け孔１４に接触し、径大部４１が端子３１に接触した状態で取付けられ、また、第２電極板２０は、段付ワッシャ４０の径小部４２がビス取付け孔２４に接触し、径大部４１で上から押圧された状態で径小部４２が端子３２に接触した状態で取付けられている。このような段付ワッシャ４０を使用することにより、第１電極板１０は径大部４１がスペーサの機能を奏して、ＩＧＢＴ３０に対して、その傾斜が抑制された状態で、水平状態を保って取付けられ、また、第２電極板２０はＩＧＢＴ３０に対して押圧されて固定された状態で取付けられることになる。そのため、コンデンサの安定した取付け状態を確保することが可能となる。
【００１８】
上記したコンデンサの電極構造によれば、第１電極板１０と第２電極板２０とが互いに平行に重なった状態で配置され、また、各電極板１０、２０を流れる電流が互いに逆方向となることから、磁束が打ち消されることになり、この結果、コンデンサ自体、及びコンデンサとＩＧＢＴ３０との接続部でのインダクタンスを従来よりも低減することが可能となる。しかも、各電極板１０、２０の電極板部１２、２２の面積がケース開口面積よりも大きくなるようにしているが、このように電極板１０、２０の面積（断面積）を大きくすることにより、電流密度を低下させている。そのため、この点からもインダクタンスを低下することができる。
【００１９】
以上にこの発明のコンデンサの電極構造につき、その実施形態の説明をしたが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記においては、各電極板１０、２０をＩＧＢＴ３０に取付けるために、段付ワッシャ（図９（ａ）（ｂ））を用いているが、これは他の取付け構造に変更して実施することも可能である。また、絶縁層として絶縁シート５を用いているが、これに限らず、絶縁材を塗布するなど種々のものを用いることが可能である。さらに、コンデンサ素子の個数は上記実施形態に例示したものから変更可能である。すなわち、単一のケース１内に複数のコンデンサ素子を並設して用いることも可能であり、この場合には、各コンデンサ素子を流れる電流が互いに逆方向に流れるように結線するのが好ましい。それは、インダクタンスを一段と低減できることになるためである。そして、このような構造を採用する場合には、上記連結部１１、２１は、各電極板１０、２０において１個とはならず、それに応じて必要な複数個の連結部１１、２１を形成する必要がある。またこのとき、各電極板１０、２０における連結部１１、２１は、ケース１の一方の側壁３、４側からだけ導出されるのではなく、両側壁３、４側から外部に導出されることになる。このような実施の態様も本願発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明のコンデンサの電極構造の実施形態において組立前の状態を示す分解斜視図である。
【図２】この発明のコンデンサの電極構造の実施形態の斜視図である。
【図３】上記実施形態の正面図である。
【図４】上記実施形態の側面図である。
【図５】上記実施形態の底面図である。
【図６】上記実施形態のコンデンサのＩＧＢＴへの取付け状態を示す斜視図である。
【図７】この発明のコンデンサの電極構造の変更例の斜視図である。
【図８】上記変更例のＩＧＢＴへの取付け状態を示す斜視図である。
【図９】上記実施形態の取付け時に用いる段付ワッシャの斜視図である。
【図１０】上記実施形態における各電極板、絶縁シート、段付ワッシャの関係を示す斜視図である。  この発明のコンデンサの電極構造についての第３実施形態を示す側面図である。
【図１１】上記段付ワッシャの一部を切り欠いた正面図である。
【図１２】上記段付ワッシャを用いたコンデンサの取付け状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１・・・ケース、２・・・ケース開口面、３、４・・・ケース側壁、５・・・絶縁シート、１０・・・第１電極板、１３・・・貫通孔（樹脂注入孔）、２０・・・第２電極板、２３・・・貫通孔（樹脂注入孔）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年2月2日(2007.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
上記第１電極板（１０）と第２電極板（２０）との間に複数のコンデンサ素子を並列に接続していることを特徴とする請求項１のコンデンサの電極構造。