(57)【要約】【課題】印加される信号の周波数や防音材の周波数特性に関係なくコンデンサ素子の振動による騒音の発生を抑制できるコンデンサモジュールを提供する。【解決手段】コンデンサモジュール１は、金属膜が設けられた１対の絶縁性フィルムを扁平ロール状に巻回し、各絶縁性フィルムの金属膜にそれぞれ接続した１対のメタリコン電極６を設けて形成されるコンデンサ素子２をケース３内に複数配列して構成される。各コンデンサ素子２のメタリコン電極６は、隣接するコンデンサ素子２に流れる電流の向きが相互に逆向きとなるように接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜が設けられた１対の絶縁性フィルムを扁平ロール状に巻回し、各絶縁性フィルムの金属膜にそれぞれ接続した１対の電極を設けて形成されるコンデンサ素子をケース内に複数配列して構成されるコンデンサモジュールであって、
各コンデンサ素子の電極は、隣接するコンデンサ素子に流れる電流の向きが相互に逆向きとなるように接続されていることを特徴とするコンデンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属膜が設けられた絶縁性フィルムを巻回して形成されるコンデンサ素子をケース内に複数配列して構成されるコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなコンデンサモジュールは、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等の電力変換装置において電圧を安定化させる等の目的で用いられている。このような場合、コンデンサモジュールを構成するコンデンサ素子としては、極めて寿命が長く、メンテナスフリーを可能とする金属化フィルムコンデンサなどが用いられる。
【０００３】
このようなコンデンサモジュールにおいては、急激な電圧変化により生じるリプル電流に応じて変動するクーロン力により、騒音の原因となる振動が生じる場合がある。このような騒音を遮断するために、従来、コンデンサ素子の周囲を遮音材や防音材等で覆うことなどが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載のケースモールド型コンデンサにおいては、コンデンサ素子を収納するケースの材料として、弾性体であるエラストマを配合した樹脂を用いている。これにより、ケースを介して伝達される振動を抑制し、モジュールからの騒音の発生を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１１０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のようにコンデンサ素子の周囲を遮音材や防音材等で覆うようにする場合には、コンデンサモジュールが大型化することや、防音材の周波数特性により、所望の効果が得られない周波数帯域が存在することなどの不都合がある。上記特許文献１のケースモールド型コンデンサの場合においても、ケースの形状や材料、印加されるリプル電流の周波数によっては、騒音を効果的に低減できないおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、コンデンサ素子の振動による騒音の発生を、振動の周波数に拘わらず、簡便な構成で防止できるコンデンサモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のコンデンサモジュールは、金属膜が設けられた１対の絶縁性フィルムを扁平ロール状に巻回し、各絶縁性フィルムの金属膜にそれぞれ接続した１対の電極を設けて形成されるコンデンサ素子をケース内に複数配列して構成されるコンデンサモジュールであって、各コンデンサ素子の電極は、隣接するコンデンサ素子に流れる電流の向きが相互に逆向きとなるように接続されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前述のように、コンデンサモジュールに印加される電圧の急激な変化等によって大きなリプル電流が生じた場合には、各コンデンサ素子に働くクーロン力が周期的に大きく変動し、コンデンサ素子に騒音の原因となる振動が生じ得る。
【００１０】
しかしながら、本発明においては、隣接するコンデンサ素子に流れる電流の向きが相互に逆向きであるため、隣接するコンデンサ素子におけるリプル電流は、相互に逆位相となる。これにより、隣接するコンデンサ素子の振動は、相互に逆位相で生じるので、相互に打ち消し合う。
【００１１】
したがって、本発明によれば、コンデンサ素子の振動による騒音を、振動の周波数に拘わらず、簡便な構成で防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュールの斜視図である。
【図２】図１のコンデンサモジュールの各コンデンサ素子の接続を示す図である。
【図３】図１のコンデンサモジュールの騒音防止効果を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、実施形態に係るコンデンサモジュール１は、複数のコンデンサ素子２を矩形状のケース３内に配列して構成される。ケース３と各コンデンサ素子２との間には、モールド樹脂が充填される。すなわち、コンデンサモジュール１は、ケースモールド型のものである。
【００１４】
コンデンサモジュール１は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車において三相モータを駆動するインバータとバッテリとの間に配置される平滑用のコンデンサモジュールとして用いられる。したがって、各コンデンサ素子２としては、耐久性及び耐圧性に優れた金属化フィルムコンデンサが用いられる。
【００１５】
金属化フィルムコンデンサは、金属膜が設けられた一対の絶縁性フィルムを扁平ロール状に巻回し、その両端面に、各絶縁性フィルムの金属膜にそれぞれ接続する２つのメタリコン電極を金属の溶射により形成することによって構成される。金属膜は、アルミニウムや銅等の金属素材を成膜用の材料として用い、蒸着やスパッタリングによって成膜することにより形成される。
【００１６】
各コンデンサ素子２は、同一の構成を備えており、同一の姿勢で、かつ相互に隣接するようにして、ケース３内に配列される。この配列において、隣り合うコンデンサ素子２同士は、その扁平ロール形状における扁平面又は該扁平面に隣接する半円筒状の側面を介して相互に隣接する。そして、この配列における各コンデンサ素子２の一方の側及び他方の側のメタリコン電極６（図２参照）は、それぞれ一平面上に位置する。
【００１７】
ケース３は、コンデンサモジュール１を外部のバッテリ等に接続するための端子４及び５を備える。端子４及び５から各コンデンサ素子２への接続は、端子４及び５から各コンデンサ素子２のメタリコン電極６へ、銅などのバスバー等を用いて配線することにより行われる。
【００１８】
図２は、端子４及び５と各コンデンサ素子２のメタリコン電極６との接続を示す。図２に示すように、各コンデンサ素子２（２ａ、２ｂ）は、隣接するコンデンサ素子２に流れる電流の向きが相互に逆向きとなるように、かつ並列に接続される。
【００１９】
すなわち、コンデンサ素子配列における一方の側のメタリコン電極６がプラス側に接続され、他方の側のメタリコン電極６がマイナス側に接続されているコンデンサ素子（以下、「第１グループのコンデンサ素子」という。）２ａに対して、上下又は左右方向に隣接する各コンデンサ素子（以下、「第２グループのコンデンサ素子」という。）２ｂでは、該一方の側のメタリコン電極６はマイナス側に接続され、該他方の側のメタリコン電極６はプラス側に接続される。
【００２０】
この構成において、コンデンサモジュール１に印加される電圧が急激に変化した場合には、コンデンサモジュール１に振幅の大きなリプル電流が流れる。このとき、このリプル電流に応じて、各コンデンサ素子２において金属膜間に働くクーロン力が周期的に大きく変動し、これにより絶縁性フィルムが大きく振動するおそれがある。この振動は、不快な騒音の原因となる。
【００２１】
しかし、本実施形態では、隣接する第１グループのコンデンサ素子２ａと第２グループのコンデンサ素子２ｂに流れる電流の向きが相互に逆向きであるため、第１グループのコンデンサ素子２ａと第２グループのコンデンサ素子２ｂにおけるリプル電流は、相互に逆位相となる。これにより、隣接するコンデンサ素子２の振動は、相互に逆位相で生じるので、相互に打ち消し合う。したがって、コンデンサ素子２の振動による騒音の発生が抑制される。
【００２２】
図３は、この振動の打消し効果を示す波形図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、コンデンサ素子のプラス側及びマイナス側のメタリコン電極におけるリプル電圧の波形を例示する。図３（ｃ）は、各コンデンサ素子におけるリプル電圧の波形が図３（ａ）及び（ｂ）のようである場合の従来のコンデンサモジュールにおける各コンデンサ素子の振動の波形を例示する。
【００２３】
図３（ｄ）は、各コンデンサ素子２におけるリプル電圧の波形が図３（ａ）及び（ｂ）のようである場合に、第１グループのコンデンサ素子２ａ及び第２グループのコンデンサ素子２ｂ同士の振動が打ち消し合った後の振動の波形を示す。
【００２４】
従来のコンデンサモジュールにおいては、ケース内に配列されたすべてのコンデンサ素子において、該配列における一方の側のメタリコン電極がプラス側に接続され、他方の側のメタリコン電極がマイナス側に接続されている。このため、各コンデンサ素子のプラス側及びマイナス側のメタリコン電極におけるリプル電圧の波形が、それぞれ図３（ａ）及び（ｂ）に示すような形である場合、すべてのコンデンサ素子は、同一位相で、図３（ｃ）のように振動する。
【００２５】
これに対し、本実施形態のコンデンサモジュール１においては、各コンデンサ素子２のプラス側及びマイナス側のメタリコン電極６におけるリプル電圧の波形がそれぞれ図３（ａ）及び（ｂ）のようである場合、第１グループのコンデンサ素子２ａと第２グループのコンデンサ素子２ｂとでリプル電流の方向が逆となり、図３（ａ）のプラス側のリプル電圧の波形と、図３（ｂ）のマイナス側のリプル電圧の波形とが、第１グループのコンデンサ素子２ａと第２グループのコンデンサ素子２ｂとで、相互に反対側に生じる。
【００２６】
この場合、第１グループのコンデンサ素子２ａの振動と、第２グループのコンデンサ素子２ｂの振動は、相互に逆位相で生じる。したがって、第１グループのコンデンサ素子２ａと第２グループのコンデンサ素子２ｂの振動は相互に打ち消し合うので、打ち消し合った後の振動は、図３（ｄ）のように、振幅の小さなものとなる。したがって、コンデンサ素子２の振動による騒音は、抑制される。
【００２７】
この振動の抑制効果は、振動の原因となるリプル電流の周波数、すなわちコンデンサ素子２の振動の周波数にさほど影響されることなく得られると考えられる。
【００２８】
以上のように、本実施形態によれば、隣接するコンデンサ素子２に流れる電流が逆向きとなるように各コンデンサ素子２のメタリコン電極６を接続するようにしたので、各コンデンサ素子２に生じる振動を、振動の周波数に拘わらず打ち消して、騒音の発生を防止することができる。
【００２９】
なお、本発明は上述実施形態に限定されない。例えば、上述においては、ケース３は、外部にコンデンサモジュール１を接続するための端子４及び５を備えるが、この端子４及び５を省略し、直接的に外部のバッテリ等に接続するようにしてもよい。
【００３０】
また、上述においては、各コンデンサ素子を並列に接続する場合について説明したが、各コンデンサ素子２を直列に接続してもよい。この場合でも、隣接するコンデンサ素子２が、相互に電流が逆向きに流れるように接続されていれば、同様に、騒音の発生を防止することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…コンデンサモジュール、２…コンデンサ素子、３…ケース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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