(57)【要約】【課題】高電圧・耐振動条件で使用される場合、耐圧を満たすようにアルミニウム電解コンデンサを複数直列に設け、各コンデンサにはそれぞれ各コンデンサの耐圧電圧を超えないように分圧するためブリーダ抵抗（分圧抵抗）を設けることや、高周波のリプル電流の制限のためにチョークコイルを設ける場合、これらのコンデンサ、ブリーダ抵抗、チョークコイル等を高電圧、高電流、耐熱、耐振動に対応させる必要がある。また組立容易性、コンパクト化もはかる必要がある。以上、本発明は高電圧のインバータ回路に適用される平滑回路に関し、上記課題の解決を目的とする。【解決手段】フィルムコンデンサは、樹脂ケースに収容し、アルミニウム電解コンデンサは、その一方の端面に、この端面とは垂直方向に配設したネジ端子付きコンデンサで、ネジ端子の向きを合わせて、樹脂ケースの対向する２辺方向に設けた直立壁のコンデンサ胴部と合致する切り欠き部分と金属バンドとで固定するとともに、各抵抗素子は前記のネジ付き接続端子に接続固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の抵抗素子を直列に接続し、その両端部にフィルムコンデンサを接続し、各抵抗素子と並列にアルミニウム電解コンデンサを接続する複合ユニットにあって、フィルムコンデンサは、樹脂ケースに収容し、アルミニウム電解コンデンサは、その一方の端面に、この端面とは垂直方向に配設した一対のネジ付き接続端子を有するネジ端子付きアルミニウム電解コンデンサで、ネジ端子の向きを合わせて、前記樹脂ケースの対向する２辺方向に設けた直立壁の前記アルミニウム電解コンデンサ胴部と合致する切り欠き部分と金属バンドとで固定するとともに、各抵抗素子は前記アルミニウム電解コンデンサの前記ネジ付き接続端子に接続固定する複合ユニット。
【請求項２】
複数の抵抗素子と１個または複数のチョークコイル素子とを直列に接続し、その両端部にフィルムコンデンサを接続し、各抵抗素子と並列にアルミニウム電解コンデンサを接続する複合ユニットにあって、フィルムコンデンサは、樹脂ケースに収容し、アルミニウム電解コンデンサは、その一方の端面に、この端面とは垂直方向に配設した一対のネジ付き接続端子を有するネジ端子付きアルミニウム電解コンデンサで、ネジ端子の向きを合わせて、前記樹脂ケースの対向する２辺方向に設けた直立壁の前記アルミニウム電解コンデンサ胴部と合致する切り欠き部分と金属バンドとで固定するとともに、各抵抗素子は前記アルミニウム電解コンデンサの前記ネジ付き接続端子に、チョークコイル素子は前記アルミニウム電解コンデンサ間の前記ネジ付き接続端子に接続固定する複合ユニット。
【請求項３】
チョークコイル素子は、ネジ端子を挟んで抵抗素子とは反対側に配置、接続固定する請求項２の複合ユニット。
【請求項４】
直立壁の、２辺の内１辺の切り欠きには、または、金属バンドには、アルミニウム電解コンデンサケースに設けられたヒモ形状に合致する突起が設けられている請求項１、２または３の複合ユニット。
【請求項５】
抵抗素子またはチョークコイル素子はそれぞれ絶縁材で封止するとともに、それらの素子に接続した板状外部端子が、前記絶縁材から導出している請求項１、２、３または４の複合ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平滑回路に使用されるアルミニウム電解コンデンサとフィルムコンデンサを用いた複合ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より平滑回路にはコンデンサが使用され、必要な静電容量、定格電圧、許容リプル電流に応じてアルミニウム電解コンデンサ又はフィルムコンデンサが適用されて来た。
アルミニウム電解コンデンサは、ＣＶ積が大きく静電容量当たりのコスト及び体積が小さいが、フィルムコンデンサに比べ、許容リプル電流が小さく、大きなリプル電流が流れる場合では並列を多くする必要があった。
一方フィルムコンデンサは、許容リプル電流が大きいが、アルミニウム電解コンデンサに比べ、体積あたりの静電容量が小さい為、大きな静電容量が必要な場合では、コストと体積が大きくなる欠点があった。
この解決策として、特許文献１では、アルミニウム電解コンデンサとフィルムコンデンサとをひとつの容器内に収納し、それらを並列に接続して合成ＥＳＲの低減をはかりながら、インバータ回路と接続することが記載されている。
また、特許文献２では、電源回路と並列にアルミニウム電解コンデンサを接続し、これと直列にチョークコイルを接続、これと並列にフィルムコンデンサ及びインバータ回路を接続している。  この場合、チョークコイルにてアルミニウム電解コンデンサに流れるインバータ回路に起因する高周波のリプル電流が制限される。  即ち、アルミニウム電解コンデンサが接続されることで、リプル電圧（主に低周波）を制限するに必要な静電容量が確保され、高周波リプル電流をフィルムコンデンサが受け持つことで、リプル電流に対応していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０１２８０号公報
【特許文献２】特開平１０−３２１３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハイブリッド自動車などのように高電圧・耐振動条件で使用される場合、耐圧を満たすようにアルミニウム電解コンデンサを複数直列に設け、各コンデンサにはそれぞれ各コンデンサの耐圧電圧を超えないように分圧するためブリーダ抵抗（分圧抵抗）を設けることや、高周波のリプル電流の制限のためにチョークコイルを設ける場合、これらのコンデンサ、ブリーダ抵抗、チョークコイル等を高電圧、高電流、耐熱、耐振動に対応させる必要がある。また組立容易性、コンパクト化もはかる必要がある。以上、本発明は高電圧のインバータ回路に適用される平滑回路に関し、上記課題の解決を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、複数の抵抗素子を直列に接続し、その両端部にフィルムコンデンサを接続し、各抵抗素子と並列にアルミニウム電解コンデンサを接続する複合ユニットにあって、フィルムコンデンサは、樹脂ケースに収容し、アルミニウム電解コンデンサは、その一方の端面に、この端面とは垂直方向に配設した一対のネジ付き接続端子を有するネジ端子付きアルミニウム電解コンデンサで、ネジ端子の向きを合わせて、前記樹脂ケースの対向する２辺方向に設けた直立壁の前記アルミニウム電解コンデンサ胴部と合致する切り欠き部分と金属バンドとで固定するとともに、各抵抗素子は前記アルミニウム電解コンデンサの前記ネジ付き接続端子に接続固定する複合ユニットを提供する。
また、複数の抵抗素子と１個または複数のチョークコイル素子とを直列に接続し、その両端部にフィルムコンデンサを接続し、各抵抗素子と並列にアルミニウム電解コンデンサを接続する複合ユニットにあって、フィルムコンデンサは、樹脂ケースに収容し、アルミニウム電解コンデンサは、その一方の端面に、この端面とは垂直方向に配設した一対のネジ付き接続端子を有するネジ端子付きアルミニウム電解コンデンサで、ネジ端子の向きを合わせて、前記樹脂ケースの対向する２辺方向に設けた直立壁の前記アルミニウム電解コンデンサ胴部と合致する切り欠き部分と金属バンドとで固定するとともに、各抵抗素子は前記アルミニウム電解コンデンサの前記ネジ付き接続端子に、チョークコイル素子は前記アルミニウム電解コンデンサ間の前記ネジ付き接続端子に接続固定する複合ユニットを提供する。
また、前記チョークコイル素子は、前記ネジ端子を挟んで前記抵抗素子とは反対側に配置、接続固定する上記の複合ユニットを提供する。
また、前記直立壁の、２辺の内１辺の切り欠きには、または、金属バンドには、アルミニウム電解コンデンサケースに設けられたヒモ形状に合致する突起が設けられている上記の複合ユニットを提供する。
また、前記抵抗素子と前記チョークコイル素子はそれぞれ絶縁材で封止するとともに、それらの素子に接続した外部端子が、前記絶縁材から導出している上記の複合ユニットを提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
フィルムコンデンサは樹脂ケースに収容し、アルミニウム電解コンデンサは、前記樹脂ケースの対向する２辺から突き出させたアルミニウム電解コンデンサ胴部と合致する切り欠きが設けられた直立壁と金属バンドとで固定するので、構造が簡素で耐振性が良好な複合ユニットを提供することができる。  
また、前記直立壁の、２辺の内１辺の切り欠きには、または、金属バンドには、アルミニウム電解コンデンサケースに設けられたヒモ形状に合致する突起を設けることにより、アルミニウム電解コンデンサの長さ方向の耐震性がより向上する。
また、アルミニウム電解コンデンサは、一方の端面に、この端面とは垂直方向に配設した一対のネジ付き接続端子を有するネジ端子付きアルミニウム電解コンデンサで、ネジ端子の向きを合わせて、前記樹脂ケースの直立壁に固定するとともに、各抵抗素子は前記アルミニウム電解コンデンサの前記ネジ付き接続端子に接続固定するので、各素子は接続が容易で耐振性が良好となる。    
また、チョークコイル素子も前記アルミニウム電解コンデンサ間の前記ネジ付き接続端子に接続するので、各素子は接続が容易で耐振性が良好となる。
また、素子を絶縁材で封止するとともに、その両端部と各素子の接続点とをそれぞれ接続した外部端子が、前記絶縁材から導出しているので、耐振性がより良好となる。
また、前記チョークコイル素子と前記抵抗素子とを前記ネジ端子を挟んで反対側に分散配置し接続固定すると、アルミニウム電解コンデンサの端面を有効に活用できるので、ユニットとしても小型化できるだけではなく、チョークコイルやブリーダ抵抗から発する発熱を、容易に発散できるので、高電圧、高電流に対応したユニットを組むことができる。  また、上記複合ユニットを、電源回路およびインバータ回路と並列に接続することからなるインバータシステム用の平滑回路を導入することにより、アルミニウム電解コンデンサが接続されていることで、リプル電圧を制限するに必要な静電容量が確保されチョークコイルが、アルミニウム電解コンデンサと直列に接続されているので、高周波リプル電流は、主にフィルムコンデンサに流れ、アルミニウム電解コンデンサ側は制限される。
この場合、アルミニウム電解コンデンサは、高リプル電流対応する必要がなく、又並列接続するフィルムコンデンサは、小静電容量で良いので安価、小形、軽量となる。
また、アルミニウム電解コンデンサは、低温にてＥＳＲが高く、単独で使用した場合、共振点付近周波数での
インピーダンスが低温にて大きいという短所があるが、フィルムコンデンサと並列接続することで本部インピーダンスの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に述べる抵抗素子は、耐圧を満たすように複数直列接続したアルミニウム電解コンデンサに並列接続することで、アルミニウム電解コンデンサの電圧分担を均等化することを目的とし、ブリーダ抵抗（分圧抵抗）と呼ばれるものである。抵抗素子は、抵抗値のバラツキが小さいものが選定される。また、抵抗素子は、均等分圧が目的なので、抵抗値は低い程良いが、低いと本抵抗が消費する電力が大きくなるので、アルミニウム電解コンデンサの漏れ抵抗の１／５〜１／２程度を目安として選定される。例えば、抵抗素子は、磁器をコアーとした酸化金属皮膜抵抗体からできていて、両端に錫めっきを施した鉄キャップが圧入されているものが使用できる。
【０００８】
本発明に述べるチョークコイル素子は、例えば、円柱状またはドーナツ状のフェライトコアにエナメル線が巻き付けられるものが使用できる。  
本発明に述べるチョークコイル素子のインダクタンスは、実験又は計算により以下にて決定される。
（１）チョークコイル−アルミニウム電解コンデンサ直列回路に流れるリプル電流が、アルミニウム電解コンデンサの許容リプル電流以下にて、本リプル電流での計算寿命において、要求期待寿命を満足すること。
（２）上記を満足するにはインダクタンスが大きければ大きい程良いが、インダクタンスが大きすぎると低周波インピーダンスが高くなりリプル電圧が高くなり又インバータ回路側からの回生を吸収出来なくなる。従ってインバータシステムの動作を阻害しない程度の大きさのインダクタンス値が選定される。
（３）高周波においてチョークコイル−アルミニウム電解コンデンサ直列回路側は、誘導性のインピーダンスとなり、並列接続のフィルムコンデンサと並列共振する。従ってチョークコイルインダクタンスと各コンデンサから計算される共振周波数のリプル電圧が大きい場合では、大きな並列共振電流が流れてしまうので、本電流が大きすぎないような共振周波数すなわちインダクタンス値が選定される。
定格電流も同様に実験又は計算により決定するが、上記並列共振電流が無視出来る条件では、小電流であり小形チョークコイルが適用できる。
【０００９】
本発明に述べる絶縁材は、抵抗素子やチョークコイル素子を外部から絶縁するもので、セメントやエポキシなどの樹脂などが使用できる。耐熱性の点から、絶縁材は、磁器ケースに収め、耐熱性のセメントにより封入する方法が使用できる。
【００１０】
本発明に述べる外部端子は、抵抗素子やチョークコイル素子の両端部をそれぞれ接続した外部との接続用の端子で、例えば、錫めっきを施した鉄などの金属板が使用できる。外部端子は、各素子とは、スポット溶接等により接続する。
【００１１】
本発明に述べるヒモ形状は、アルミニウム電解コンデンサのケースの側面の断面方向に設けた一周形状の凹み加工で、樹脂ケースの直立壁切り欠きにまたは、金属バンドに設けた突起と合致させるものである。ヒモ形状は、従来から、アルミニウム電解コンデンサのネジ端子のある蓋の固定用にも使用されていて、これを前記の突起と合致させるのが好ましいが、ケースの側面に別にヒモ形状を設けてこれを使用してもかまわない。
【００１２】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、抵抗・コンデンサの複合ユニットの例を示している。図１（ａ）は、組立前を、  図１（ｂ）は、組立後を示している。
フィルムコンデンサ３の組立は、のＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等のからなる直方体の樹脂ケース１に、銅板（ブスバー）２にて配線接続した複数のフィルムコンデンサ３を挿入し、エポキシ樹脂等４にて封止する。樹脂ケース１の対向する２辺の直立壁５は、上に突き出させ先端に半円状の切り込み６を入れてあって、この切り込み６に、円筒形状のアルミニウム電解コンデンサ７を横に置き、金属バンド８にてネジ止め固定する。
直立壁５は、樹脂ケース１と一体的に設けるのが部品点数削減や耐震性の点から好ましいが、別部品でもかまわない。その場合、アルミニウム電解コンデンサ７の直径、長さ、搭載数などに合わせて変更しやすい利点がある。また、直立壁５の切り込み６部分に別部品を追加的に設けて合わせてもかまわない。
アルミニウム電解コンデンサ７は、一方の端面に、この端面とは垂直方向に配設した一対のネジ付き接続端子９を有するものを使用し、ネジ付き接続端子９の向きを合わせて、樹脂ケース１に固定する。ここでアルミニウム電解コンデンサのネジ付き接続端子側には、一般的に凹み加工１０が施されているが、樹脂ケース１の半円状切り込み６の当接部にはこれと勘合する突起１１が設けられている。  
また、各抵抗素子１２は、直列に配置された各アルミニウム電解コンデンサ７のネジ付き端子９に並列に接続固定する。フィルムコンデンサ３のブスバーから引き出されたリード端子１３は、抵抗素子１２の両端部に接続される。
【００１３】
図２は、抵抗・インダクタンス・コンデンサの複合ユニットの例の、各素子の側面配置図の例を示している。
チョークコイル素子と抵抗素子とは、アルミニウム電解コンデンサのネジ端子を挟んで反対側に配置、接続固定していている。図２（ａ）は、ネジ端子が一直線に並んでいて、チョークコイル素子と抵抗素子がネジ端子を挟んで反対側に配置して、図２（ｂ）は、ネジ端子が並列に並んでいて、チョークコイル素子がネジ端子の内側、抵抗素子が外側の配列している。チョークコイル素子と抵抗素子とを離すことにより、他の発熱状態の素子から受ける熱の流入を緩和し、温度特性を安定化することができる。
図２（ｂ）は、ふたつのアルミニウム電解コンデンサに限られるが、図２（ａ）は、ふたつ以上のアルミニウム電解コンデンサを並べることが可能で、抵抗素子同士、チョークコイル素子同士をひとつのケースに収め、耐熱材により封入すると、その分部品点数を減らすことができる。
【００１４】
図３は、抵抗、インダクタンスの素子の例を示していて、図３（ａ）は、封止前の組み立て図を、図３（ｂ）は、封止後の複合素子を示している。
図３（ａ）では、抵抗素子１２とインダクタンスの素子であるチョークコイル１４の両端の各接続点に、外部端子１５をスポット溶接により接続している。そして、各素子を磁器ケース１６に収め、耐熱セメント１７により封入している。外部端子１５は、アルミニウム電解コンデンサのネジ付き端子に接続しやすいように、同一面上に板状で引き出し、ネジ付き端子の幅に合わせて、丸穴または長穴を設ける。
【００１５】
図４は、上記複合ユニットの平滑回路を、電源回路およびインバータ回路と並列に接続することからなるインバータシステムの回路図の例を示している。図４（ａ）は、抵抗・コンデンサの複合ユニットの回路図、図４（ｂ）抵抗・インダクタンス・コンデンサの複合ユニットの回路図の例を示している。
図４（ａ）では、高電圧対応にてアルミニウム電解コンデンサ７を直列接続していて、抵抗素子１２はアルミニウム電解コンデンサ７のブリーダ抵抗として機能している。アルミニウム電解コンデンサ７とフィルムコンデンサ３を並列に接続して合成ＥＳＲの低減をはかりながら、インバータ回路と接続している。
図４（ｂ）では、チョークコイル１４は、アルミニウム電解コンデンサ７と直列に接続され、アルミニウム電解コンデンサ７に流れる高周波リプル電流を制限している。チョークコイルに流れる電流は、アルミニウム電解コンデンサ許容リプル電流以下であり、小形品の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る複合ユニットの例を示している。
【図２】本発明に係る複合ユニットの各素子の側面配置図の例を示している。
【図３】本発明に係る抵抗、インダクタンス素子の例を示している。
【図４】本発明に係るインバータシステムの回路図の例を示している。
【符号の説明】
【００１７】
（ここは未定）
１：樹脂ケース  ２：  銅板（ブスバー）  ３：フィルムコンデンサ  ４：エポキシ系樹脂  ５：直立壁  ６：切り込み  ７：アルミニウム電解コンデンサ  ８：金属バンド  ９：ネジ付き接続端子  １０：凹み加工  １１：突起  １２：抵抗素子  １３：リード端子  １４：チョークコイル  １５：外部端子  １６：磁器ケース  １７：セメント  １８：複合ユニット回路部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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