(57)【要約】【課題】ハイブリッド自動車等に使用されるケースモールド型コンデンサの信頼性を向上させることを目的とする。【解決手段】樹脂ケース４の締結用の貫通孔６内にカラー７を配設した状態でボルトを挿通し、このボルトを外装ケース１０のボルト係止穴１０ｂに螺合することで樹脂ケース４を外装ケース１０に固定するケースモールド型コンデンサにおいて、貫通孔６からボルト係止穴１０ｂ側に突出したカラー７の先端部分を、ボルト係止穴１０ｂを囲むように外装ケース１０に凹設されたカラー係止穴１０ｅに嵌挿させた構成とした。すなわち、本発明では、従来のように位置決めピンを用いることなく、カラー７をカラー係止穴１０ｅに嵌挿させることで組み立て工程時の位置決めを行うことを可能である。この結果、実使用時の熱に起因して従来発生していた位置決めピンの破損を防止することができ、ケースモールド型コンデンサの信頼性を向上させることができる。【選択図】図２
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【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この素子に接続されたバスバーを内部に収容し、少なくとも前記バスバーの外部接続端子部を除いて樹脂モールドした樹脂ケースと、
この樹脂ケースを内部に固定した外装ケースを備え、
前記樹脂ケースの締結用の貫通孔内にカラーを配設した状態でボルトを挿通し、このボルトを前記外装ケースのボルト係止穴に螺合することで前記樹脂ケースを前記外装ケースに固定するケースモールド型コンデンサにおいて、
前記カラーの先端部分は前記貫通孔から前記ボルト係止穴側に突出し、前記ボルト係止穴を囲むように前記外装ケースに凹設されたカラー係止穴に前記カラーの先端部分が嵌挿した状態となったケースモールド型コンデンサ。
【請求項２】
前記カラーは金属製である請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項３】
前記カラーの先端部分はテーパ状となった請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項４】
前記カラーの底面を一部突出させることで形成されるとともにその先端がテーパ状となった突出部を前記カラー係止穴に嵌挿し、
前記突出部周辺の前記カラーの底面が前記外装ケースと接触し、
前記突出部の先端は、前記カラー係止穴内において前記ボルト係止穴を取り囲む平面と接触しない請求項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樹脂が充填されたケース内に収容し、さらに外装ケースにて固定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】
さらに、この金属化フィルムコンデンサの自動車への搭載は、上述の樹脂ケースをさらに金属性の外装ケースに固定し、この外装ケースを被装着体である自動車に取り付けることで行われる。
【０００６】
このように、樹脂を充填した樹脂ケースに金属化フィルムコンデンサを収容し、さらにこの樹脂ケースを外装ケースに固定したケースモールド型コンデンサは、耐外部環境性能に優れ、ＨＥＶ用途として好適な性能を有するものであった。
【０００７】
ところで、一般的にこのケースモールド型コンデンサを組み立てるに当たっては、組立工程の手間を省くため、まず樹脂ケースに一体で設けられたピンを外装ケース側の係止穴に挿入して位置決めを行い、その後ボルト等の締結部材にて樹脂ケースと外装ケースを締結固定する。
【０００８】
しかしながら、この樹脂ケースに一体で設けられたピンは樹脂性であるため構造的な強度は有しておらず、樹脂ケースと金属製の外装ケースの熱膨張率の差と実使用時の発熱とに起因して発生する熱応力により破損することがあった。
【０００９】
このような問題点に関して、特許文献１では以下で述べるような技術が提案されていた。図６を用いてこの特許文献１に記載の技術について説明する。
【００１０】
図６に示すように、樹脂をモールド成形して形成されたコンデンサ素子１００は、外周に張り出したボス１０１を四方に有している。さらに、ボス１０１にはボルト（図示せず）が貫通する貫通孔１０２が設けられており、この貫通孔１０２にボルトを挿通させてコンデンサ素子１００を金属性の外装ケース（図示せず）に固定する構成となっている。
【００１１】
そして、上述したコンデンサ素子１００と外装ケースの熱膨張率の違いに起因する位置決めピンの破損に対しては、特許文献１に記載の技術では位置決め用のノックピン１０３を互いに対向するボルトの外側に配設することで解決を図っていた。
【００１２】
すなわち、コンデンサ素子１００が発熱し膨張した場合、金属製の外装ケースよりも熱膨張率の大きいコンデンサ素子１００が大きく膨張変形するものであるが、コンデンサ素子１００と外装ケースは構造的に強固なボルトにより締結されているので、その変形はボルトにより拘束される。
【００１３】
つまり、ボルトの外側はこの熱膨張の影響を受けにくく、図６で示す従来の技術はノックピン１０３をボルトの外側に配置することでノックピン１０３の破損の可能性を抑制するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１１−２５６９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
確かに、特許文献１に記載の技術では位置決め用のノックピン１０３の破損の可能性をある程度抑制できるものであった。
【００１６】
しかしながら、ボルトの外側においても僅かながらコンデンサ素子１００が膨張するため、ノックピン１０３の破損を完全に防止することは難しいものであった。
【００１７】
そこで、本発明は、熱膨張率が異なる２つの部材を結合した場合において、実使用時の熱応力によるケースモールド型コンデンサの破損を防止し、信頼性の高い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】
【００１８】
上記課題を解決するために本発明は、樹脂ケースの締結用の貫通孔内にカラーを配設した状態でボルトを挿通し、このボルトを外装ケースのボルト係止穴に螺合することで樹脂ケースを外装ケースに固定するケースモールド型コンデンサにおいて、カラーの先端部分を貫通孔からボルト係止穴側に突出させ、ボルト係止穴を囲むように外装ケースに凹設されたカラー係止穴にカラーの先端部分を嵌挿する構成となっている。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によるケースモールド型コンデンサは、位置決め用のピンを用いず、カラーの先端部分を外装ケース側に凹設されたカラー係止穴に直接嵌め込むことで樹脂ケースの外装ケースに対する位置決めを行う構成となっている。
【００２０】
このため、従来のケースモールド型コンデンサのように、樹脂ケースと外装ケースの熱膨張率の差に起因して位置決め用のピンが破損したりすることはなく、信頼性の高いケースモールド型コンデンサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１のケースモールド型コンデンサの上面斜視図
【図２】実施の形態１のケースモールド型コンデンサの側部断面図
【図３】実施の形態１のケースモールド型コンデンサの要部断面図
【図４】実施の形態２のケースモールド型コンデンサの構成を示す図であり、（ａ）はカラーの斜視図、（ｂ）は要部断面図
【図５】実施の形態３のケースモールド型コンデンサの要部断面図
【図６】従来のケースモールド型コンデンサの上面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施の形態１）
以下、図１〜図３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。
【００２３】
図１は本実施の形態のケースモールド型コンデンサの上面斜視図であり、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側部断面図、図３は締結部近傍の要部断面図である。
【００２４】
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極とＮ極の一対の取り出し電極となっている。
【００２５】
金属化フィルムコンデンサ素子１のＰ極とＮ極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、複数個の上記金属化フィルムコンデンサ素子１を連結し、電気的に並列接続している。ただし、本実施の形態のように複数個の金属化フィルムコンデンサ素子１を接続せずに、１つの金属化フィルムコンデンサ素子１にＰ極バスバー２とＮ極バスバー３を接続した構成としてもよい。
【００２６】
これら金属化フィルムコンデンサ素子１、Ｐ極バスバー２、Ｎ極バスバー３は上面開放型の樹脂ケース４の内部に収容されている。樹脂ケース４は開口部付近の外側に、後述する外装ケース１０に固定するため舌片状の締結部５を有している。この締結部５は、矩形型の開口部の長辺側に４つ設けられており、その中央部に締結用の貫通孔６を有している。
【００２７】
貫通孔６内には金属製のカラー７がインサート成形によって配設されており、図３に示すように固定用のボルト８はこのカラー７内に挿通される。カラー７の構成については後ほど詳述する。
【００２８】
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９が充填されている。このモールド樹脂９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、図１に示すように金属化フィルムコンデンサ素子１を外部と電気的に接続するための外部接続端子部であるＰ極端子２ａとＮ極端子３ａはモールド樹脂９から表出した状態となっている。
【００２９】
外装ケース１０は、アルミニウムからなる上面開口型の金属ケースであり、樹脂ケース４の外装体としての役割を果たす。この外装ケース１０は４つの締結台１０ａが設けられている。この締結台１０ａの上部にはボルト係止穴１０ｂが設けられており、ボルト８を樹脂ケース４の貫通孔６内に配設されたカラー７に挿通し、さらにボルト８をこの外装ケース１０のボルト係止穴１０ｂに螺合させることで、樹脂ケース４は外装ケース１０の内部に固定される。
【００３０】
外装ケース１０の開口部付近の外側には取り付け部１０ｃが設けられている。取り付け部１０ｃは矩形状の開口部の各長辺側に３つずつ設けられている。取り付け部１０ｃの中央には取り付け孔１０ｄが設けられており、外装ケース１０を自動車等の被装着体に取り付ける際には、この取り付け孔１０ｄにボルトを挿通し、外装ケース１０を被装着体に固定する。
【００３１】
なお、図１〜図３において、外装ケース１０の開口部を上側として図示したが、実際に被装着体に取り付ける際にはこの態様に限らず、開口部を鉛直方向下側として取り付けてもよい。
【００３２】
以上のように本実施の形態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１を収容した樹脂ケース４とこの樹脂ケース４が固定された外装ケース１０にて構成される。
【００３３】
次に、本実施の形態のカラー７の構成について説明する。
【００３４】
カラー７は鉄にて円筒状に形成されており、上述したように、貫通孔６内にインサート成形によって配設されている。カラー７の長さは樹脂ケース４の締結部５部分の厚みよりも長く、このためカラー７の下端部は締結部５の底面側からボルト係止穴１０ｂに向けて突出した状態となっている。なお、本実施の形態ではカラー７を鉄にて形成したが、これ以外にもアルミや黄銅を用いてもよい。ただし、強度やコストの観点から鉄がカラー７の材料として好ましい。
【００３５】
一方、外装ケース１０の締結台１０ａの上面は、ボルト係止穴１０ｂを囲むように、ボルト係止穴１０ｂと同心円のカラー係止穴１０ｅが凹設されている。このカラー係止穴１０ｅの径は、カラー７の外径と等しくなるよう設計されており、図２に示すようにボルト８を締結する前の状態において、カラー７の下端部はこのカラー係止穴１０ｅに嵌挿される。この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、カラー７をカラー係止穴１０ｅに嵌挿することで樹脂ケース４の外装ケース１０に対する位置決めが行われる。
【００３６】
そして、ボルト８を締結する際には、図３で示すように、貫通孔６内に配設されたカラー７の孔にボルト８を挿通し、さらにボルト８を締結台１０ａのボルト係止穴１０ｂに螺合する。この結果、樹脂ケース４が外装ケース１０に固定される。なお、本実施の形態においてはカラー係止穴１０ｅの径は、カラー７の外径と等しくなるように設計したが、寸法精度に余裕がある場合、カラー７をカラー係止穴１０ｅの径に挿入した際にカラー７とカラー係止穴１０ｅの間にクリアランスが存在するように設計してもよい。この場合、カラー７が挿入し易くなる。
【００３７】
このように、本実施の形態のケースモールド型コンデンサは、カラー７の下端部をカラー係止穴１０ｅに嵌挿する構成となっており、カラー７にて樹脂ケース４の外装ケース１０に対する位置決めが可能である。
【００３８】
したがって、本実施の形態のケースモールド型コンデンサは、従来のケースモールド型コンデンサが備えていた位置決め用のピンを必要とせず、位置決め用のピンが破損し、ケースモールド型コンデンサの信頼性が損なわれることはない。すなわち、本実施の形態のケースモールド型コンデンサは優れた信頼性を有するものとなっている。
【００３９】
また、カラー７は金属にて形成されているため、構造的な強度に優れており、実使用時に熱応力を受けたとしても破損する可能性はまずない。
【００４０】
さらに、従来のケースモールド型コンデンサにおいては位置決め用のピンを配設するためのスペースを樹脂ケースに確保する必要があったが、本実施の形態のケースモールド型コンデンサは位置決め用のピンそのものを必要としないため、樹脂ケース４に上記スペースを確保する必要はない。したがって、このスペース分の樹脂の使用量を削減することができ、コストや小型軽量化の観点からも本実施の形態のケースモールド型コンデンサは優れた構成となっている。さらに、外装ケース１０に関しても、従来の樹脂ケースの位置決め用のピンを保持するための機構を設ける必要がなく、外装ケース１０の材料使用量も削減することができる。
【００４１】
なお、カラー７は樹脂ケース４にインサート形成したものであるが、カラー７を樹脂ケース４に強固に固定するには、カラー７の外周に溝加工を施すか、あるいは突起を設けた構成としてもよい。このような構成にすることによって、上記溝あるいは突起に樹脂が回りこんで抜け止め効果を得ることができる。
【００４２】
（実施の形態２）
以下、図４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。
【００４３】
図４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図であり、（ａ）はカラーの斜視図、（ｂ）は要部断面図である。
【００４４】
本実施の形態のケースモールド型コンデンサは、上記実施の形態１のケースモールド型コンデンサとカラーの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様である。したがって、同一構成要素には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００４５】
図４に示すように、本実施の形態のカラー２１はその先端部分がテーパ状となっており、すなわちカラー２１の先端近傍から先端にかけて徐々に薄肉状になっている。
【００４６】
このようにカラー２１の先端部分をテーパ状とすることによって、カラー２１をカラー係止穴１０ｅに嵌挿する作業が容易となり、ケースモールド型コンデンサを組み立てる効率を向上させることができる。
【００４７】
なお、カラー２１は図４（ａ）に示すように円筒部分２１ａとテーパ部分２１ｂとで構成されるが、テーパ部分２１ｂの長さはカラー係止穴１０ｅの深さよりも短くなるように設計している。このようにすることでカラー２１をカラー係止穴１０ｅに嵌挿した際に、カラー２１の円筒部分２１ａの外周面とカラー係止穴１０ｅの内周面が当接し、カラー２１が水平方向に抜け出てしまうことを防止できる。
【００４８】
（実施の形態３）
以下、図５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。
【００４９】
図５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要部断面図である。
【００５０】
本実施の形態のケースモールド型コンデンサは、上記実施の形態２のケースモールド型コンデンサとカラーの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態２と同様である。したがって、同一構成要素には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００５１】
実施の形態２で述べたような先端がテーパ状になったカラー２１にて樹脂ケース４を外装ケース１０に固定した場合、カラー２１のテーパ部分２１ｂは薄肉となっているため外装ケース１０とカラー２１との接触面積が小さく、過度の締め付けを行ったり、あるいは実使用時において過度の熱応力が加わったりすると、カラー２１が座屈変形してしまうことが考えられる。特に、本発明においては、外装ケース１０は金属（アルミニウム）にて形成され剛性が高いため、座屈変形が発生しやすい。この座屈変形が生じた状態でケースモールド型コンデンサを使用すると、トルクの緩みが発生し、樹脂ケース４の外装ケース１０に対する固定が不十分となることも考えられる。
【００５２】
このような観点から、本実施の形態のケースモールド型コンデンサのカラー３１は以下のような構成としている。
【００５３】
図５に示すように、本実施の形態のカラー３１はその底面を一部突出させることで形成された突出部３１ａを有している。
【００５４】
突出部３１ａは円筒状部分とテーパ状部分を組み合わせた形状となっており、先端側（カラー３１の胴体部分から遠い側）がテーパ状となっている。このように突出部３１ａの先端側をテーパ状とすることで、カラー係止穴１０ｅに嵌挿し易い構成となっている。
【００５５】
カラー３１は、カラー係止穴１０ｅに嵌挿した状態において、図５に示すように突出部３１ａの円筒状部分の外周面がカラー係止穴１０ｅの内周面に接触している（ただし、寸法精度に余裕がありカラー３１とカラー係止穴１０ｅの間にクリアランスを設けた場合は、接触していない場合もあり得る）。一方、突出部３１ａのテーパ状部分はカラー係止穴１０ｅの内周面に接触しておらず、また、突出部３１ａのテーパ状部分の先端とボルト係止穴１０ｂを取り囲む平面（カラー係止穴１０ｅの底）とは隙間が存在する。すなわち、突出部３１ａの先端は外装ケース１０と接触していない。
【００５６】
また、突出部３１ａの基部周辺からカラー３１の外周にかけて、カラー３１の底面は外装ケース１０の締結台１０ａの上面と接触した状態となっている。
【００５７】
このような構成とすることによって、本実施の形態のケースモールド型コンデンサはカラー２１が座屈変形する可能性を低減している。
【００５８】
すなわち、薄肉となった突出部３１ａの先端は外装ケース１０と接触していないため、締結時等において突出部３１ａの先端に圧力がかかることはない。また、この締結時の圧力は、外装ケース１０と接触した突出部３１ａの周辺のカラー３１の底面部にて支えるものであるが、その接触面積は比較的大きいため、圧力を分散させることができる。
【００５９】
したがって、カラー２１の座屈変形の可能性を低減することができる。
【００６０】
このように、本実施の形態のケースモールド型コンデンサはカラー３１のカラー係止穴１０ｅへの嵌挿が容易であるとともに、カラー２１の座屈変形の可能性を低減したものとなっている。
【００６１】
以上、実施の形態１〜３のケースモールド型コンデンサにて説明したように、本発明によるケースモールド型コンデンサは破損の可能性が低減され、信頼性の高いものとなっている。
【００６２】
なお、この発明は上記の実施の形態１〜３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、特許請求の範囲に記載した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】
【００６３】
本発明によるケースモールド型コンデンサは、樹脂ケースの破損を防止でき高い信頼性を有すると同時に、コスト、小型軽量化の観点からも優れた構成となっている。したがって、高い信頼性、低コスト化、小型軽量化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】
【００６４】
１  金属化フィルムコンデンサ素子
２  Ｐ極バスバー
２ａ  Ｐ極端子
３  Ｎ極バスバー
３ａ  Ｎ極端子
４  樹脂ケース
５  締結部
６  貫通孔
７  カラー
８  ボルト
９  モールド樹脂
１０  外装ケース
１０ａ  締結台
１０ｂ  ボルト係止穴
１０ｃ  取り付け部
１０ｄ  取り付け孔
１０ｅ  カラー係止穴
２１  カラー
２１ａ  円筒部分
２１ｂ  テーパ部分
３１  カラー
３１ａ  突出部
【図１】
2013211325.tif 000003
【図２】
2013211325.tif 000004
【図３】
2013211325.tif 000005
【図４】
2013211325.tif 000006
【図５】
2013211325.tif 000007
【図６】
2013211325.tif 000008