(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を内蔵し、内部を樹脂充填したコンデンサケースとを備えるコンデンサであって、前記コンデンサ素子と前記コンデンサケース内側面との間に金属箔と樹脂を有する積層板を配置したコンデンサ。
【請求項２】
積層板は、金属箔と樹脂とが密着させてなる請求項１記載のコンデンサ。
【請求項３】
コンデンサ素子の外周面の一部と、コンデンサケース内側面との間に積層板を配置した請求項１記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記コンデンサ素子は略直方体である請求項３記載のコンデンサ。
【請求項５】
複数の前記コンデンサ素子をコンデンサケースに内蔵する請求項１から４のいずれかに記載のフィルムコンデンサ。
【請求項６】
コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を内蔵し、内部を樹脂充填したコンデンサケースとを備え、前記コンデンサ素子と前記コンデンサケース内側面との間に金属箔と樹脂を有する積層板を配置したコンデンサを、平滑用コンデンサとして用いた自動車駆動用モータを駆動するインバータ回路。
【請求項７】
コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を内蔵し、内部を樹脂充填したコンデンサケースとを備え、前記コンデンサ素子と前記コンデンサケース内側面との間に金属箔と樹脂を有する積層板を配置したコンデンサを、平滑用コンデンサとして用いた自動車駆動用モータを駆動するインバータ回路を搭載した自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ素子をコンデンサケース内に備え、コンデンサケース内部を樹脂充填したフィルムコンデンサの内部構造関するものであり、特にモータ駆動のインバータ回路に使用されるコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フィルムコンデンサは容量増加の要望、使用環境の厳しさや軽量化が要求されている。
【０００３】
従来、このフィルムコンデンサはコンデンサケースに1個あるいは複数個のコンデンサ素子を内蔵し、樹脂充填したものである。
【０００４】
図６は上記従来のフィルムコンデンサを示しており、１０１はコンデンサケース、１０２は金属化フィルムを巻回または積層してなるコンデンサ素子、１０３はコンデンサ素子の電極面と接続したリード線または金具、１０４は充填樹脂である。
【０００５】
以上のように構成されたフィルムコンデンサは、温度や湿度に対し経時のコンデンサ特性を確保するためコンデンサケースの材料およびケース厚みから充填樹脂の材料およびケースとコンデンサ素子との樹脂厚みの水準に至るまで詳細設計を実施している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のフィルムコンデンサは、使用温度、湿度などの使用環境の厳しさに対し、耐環境性向上として、コンデンサケースやコンデンサケース内に充填する樹脂の厚みを増すという方策をとり、軽量化の要求に軽量化に対して相反する対策を実施していた。
【０００７】
フィルムコンデンサにおいて、温度や湿度に対し経時のコンデンサ特性が劣化する主たる要因は、環境条件によりコンデンサケースや充填樹脂に水分が徐々に進入しコンデンサ素子へ到達し、その金属を蒸着したフィルムを劣化させるためである。
【０００８】
本発明は、このような課題に対し、コンデンサケースや充填する樹脂の材料や厚みによる方策をとらず、軽量化を損なうことなく耐環境性を向上させることができるフィルムコンデンサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のフィルムコンデンサは、上記課題を解決するために、コンデンサ素子と、コンデンサケース内側面との間に金属箔と樹脂を密着させた積層板を配置したものである。そして、この構成により温度や湿度の変化でコンデンサ内部へ徐々に進入する水分の経路を積層板の金属箔で遮断し水分がコンデンサ素子に達する時間を遅らせコンデンサ特性の低下を防ぐものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態におけるコンデンサの断面を示す図であり、１はコンデンサケース、２はコンデンサケース１に内蔵するコンデンサ素子、３はコンデンサ素子２に接続するリード線または金具、４はコンデンサケース１内部を充填する充填樹脂、５はコンデンサケース２内側面と、コンデンサ素子間に設けた積層板を示す。
【００１２】
コンデンサ素子２は、金属化フィルムを巻回または積層したものであり、両端面に電極が設けられ、リード線または金具３が電極に接続され、外部との接続ができるようにしている。さらに積層板５を、コンデンサ素子２を覆うようにしてコンデンサ素子２とコンデンサケース１内側面との間に配置する。積層板５は、銅やアルミニウムなどの十数ミクロンあるいはそれ以上の厚さで金属箔をエポキシ系などの樹脂に密着させたものである。なお、図１では、積層板５は、コンデンサ素子２の４面のみに配置した図になっているが、残る２面にも同様に積層板５を配し、コンデンサ素子２の全ての面を積層板５で覆うようにしている。そして充填樹脂４をコンデンサケース１内に充填してフィルムコンデンサを構成している。
【００１３】
なお、充填樹脂４を充填する前は、コンデンサ素子２は、コンデンサケース１に予め設けられたリブで支えて固定し、積層板５は、取り付け用穴でビス等により固定しておく。なお、積層板をビス止めするのは、充填樹脂４を充填する際、積層板５が浮遊するのを防止するためである。
【００１４】
以上の様に構成したフィルムコンデンサについて以下にその動作を説明する。
【００１５】
まず、フィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子１へ水分が到達する経路は図２の（ａ）（ｂ）に示す様に、次の５つの経路が考えられる。
【００１６】
１）コンデンサケース１の上面開口部から上面の充填樹脂４を経てコンデンサ素子２の上面に達する経路（経路１）
２）コンデンサケース１の上面開口部から上面の充填樹脂４を経てコンデンサ素子２の側面電極面に達する経路（経路２）
３）コンデンサケース１の側面部から側面の充填樹脂４を経てコンデンサ素子２の側面電極面に達する経路（経路３）
４）コンデンサケース１の前後面部から前後面の充填樹脂４を経てコンデンサ素子２の前後面に達する経路（経路４）
５）コンデンサケース１の底面部から底面の充填樹脂４を経てコンデンサ素子２の底面に達する経路（経路５）
これらの経路は、ケースや充填樹脂の材質の特性、厚みなどによりコンデンサ素子に水分が到達する透過経過時間が異なる。一般に透過経過時間は、ケース、充填樹脂の吸水率や水分透過特性の影響が大きく、またその厚みに比例する。
【００１７】
本発明の形態では、コンデンサケース1内で銅やアルミニウムなどの十数ミクロンあるいはそれ以上の金属箔をエポキシ系などの樹脂に密着させた積層板5を配置し、コンデンサ素子２のすべての面を覆うようにして充填樹脂４を注型した。このことにより、時間経過中に種々の環境条件下で進入する水分が金属箔と樹脂を密着した積層板５で遮断される。そして、わずかに積層板５で覆い尽くされていない箇所から進入する経路が残されるだけでコンデンサ素子２へ水分が到達する時間を大幅に遅延することができる。
【００１８】
なお、本実施の形態では積層板５は、コンデンサ素子２をすべて覆うようにして構成したが、例えば特に水分の進入の多い、コンデンサケース１の開口部（図１で上部）のみに配しても、相応の効果は得られるので、コスト面から鑑みて適切な枚数を配してもよい。
（実施の形態２）
実施の形態２について、図３を用いて説明する。図３は実施の形態２におけるコンデンサの構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示す。なお、図３において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
本実施の形態で実施の形態１と異なるのは、コンデンサ素子２を６個設け、積層板５を、コンデンサケース１の開口面（図３で下部）に配置し、６個のコンデンサ素子２を全面に覆うようにした点である。
【００２０】
本実施の形態で、この位置に積層板５を配したのは、コンデンサケース1で耐吸水特性などのよい材質を選定した場合や充填樹脂４の厚みを大きく確保した場合、前述の水分進入経路で距離が近いと判断される箇所、すなわちコンデンサケース１上面開口部の充填樹脂４からコンデンサ素子２の上面に達する経路を遮断するためである。コンデンサ素子２をコンデンサケース１内に設置した場合、コンデンサケース１の内側面とコンデンサ素子２との間隔が異なる。この異なる間隔中、充填樹脂４の厚みが大きいところほど水分進入に対し強く、厚みが小さいと、水分進入がしやくなる。また、コンデンサケース１の開口部から水分が進入しやすいことを示す実験結果として、コンデンサケースの厚みに対し、充填樹脂の厚みをその数倍にすることで、ほぼ同等のコンデンサ容量の劣化を示すコンデンサ容量の劣化試験結果が得られている。すなわち、コンデンサケースに覆われていない開口部は、コンデンサケースに覆われた時と同等のコンデンサ容量劣化にするためには、充填樹脂厚みはコンデンサケースの数倍にする必要があり、開口部が最も水分が進入しやすいということを示す。
【００２１】
このように、コンデンサケース１の開口部が、水分がコンデンサ素子に進入するまでの時間が最も短い経路であるから、この位置に本実施の形態の積層板５を配置することによりコストパフォーマンスの高い耐環境タイプのフィルムコンデンサを提供することができる。
【００２２】
次に、実施の形態２で示したフィルムコンデンサを製造する方法について説明する。
【００２３】
本実施の形態のフィルムコンデンサの製造方法では、まず、コンデンサ素子２をコンデンサケース１の開口面から挿入し、コンデンサケース１の底面や側壁に設けたリブで支えるようにして固定する。この時、6個のコンデンサ素子２は、その電極部をリード線または金具３によって並列に接続しており、リード線または金具３は、その片方の端部を外部機器等と接続できるように外部に出すような構造としている。続いて積層板５を同様に開口面から挿入し、コンデンサ素子２の上面に配置する。コンデンサケース１にはビス止め用のボス、積層板５には固定用穴を設けており、ビス等により積層板５をコンデンサケース１に固定する。さらに、充填樹脂４を開口面よりコンデンサケース１に注入し、樹脂充填する。なお、積層板をビス止めするのは、充填樹脂４を充填する際、積層板５が浮遊するのを防止するためである。
【００２４】
なお、本実施の形態では、コンデンサケース１の開口面のみに積層板５を配置する例を示したが、コスト面で問題がなければ、コンデンサ素子２の全面を積層板５を覆うようにすれば尚一層の効果が得られる。この場合についてその製造方法を説明する。まず、積層板５をコンデンサケース１の開口部から挿入し、コンデンサケース１の底面に配置する。このとき、コンデンサケース１の底面にはリブが設けられており、このリブにより積層板５を支持するようにする。さらに、コンデンサ素子２をコンデンサケース１の底面に置いた積層板５の上に配置し、コンデンサケース１の側壁に設けたリブで側面を支える。この時、底面に置いた積層板５はコンデンサ素子２により固定されることとなる。次に積層板５をコンデンサケース１の側面もしくは前後面とコンデンサ素子２の側面もしくは前後面の間に配置する。このとき、コンデンサケース１の側壁に溝や突起状のリブを設けておき、積層板５の端部を溝にはめ込み、さらにリブで支えるようにして、コンデンサ素子２の側面４面を覆うようにして固定する。さらに、積層板５をコンデンサケース１の開口面でコンデンサ素子２の上面に配置する。このとき、コンデンサケース１の開口面部にビス止め用のボス、積層板５に取りつけ穴を設けておき、ビス等により固定する。
【００２５】
また、本実施の形態では、コンデンサ素子２をその底面を小判型形状のものを示したが、別の実施例として、図４に示すように略直方体であるフィルムコンデンサであっても同様の効果が得られる。また、図４に示すように、コンデンサ素子の電極に接続するリード線または金具は、その用途に応じて外部に出す位置を自由に変えても本発明の構成と効果を妨げるものではない。
【００２６】
また、図５は本実施の形態のフィルムコンデンサを車輌駆動用モータを駆動するインバータ回路の平滑用として用いた例を示す図であり、２１は電池などの直流電源、２２は本実施の形態のフィルムコンデンサ、２３はインバータ回路、２４はモータ、２５は自動車を示す。
【００２７】
本実施の形態で示したフィルムコンデンサは、上記で示したように、水分が進入してフィルムコンデンサに到達するまでの時間を遅延させることで、耐環境性が向上できることから、図５で示すように、車両駆動用モータ２４を駆動するインバータ回路２３に接続し、数百ヘルツから数十キロヘルツの高周波電流のリップル電流等の平滑する平滑用として用い、自動車２５に搭載するのに適している。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるコンデンサの構成で金属箔と樹脂板を密着させた積層板を配置することにより、耐環境性にすぐれ小型軽量化を図ったフィルムコンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における構成の断面図
【図２】（ａ）コンデンサ素子に水分が到達する経路を示すコンデンサ正面図
（ｂ）コンデンサ素子に水分が到達する経路を示すコンデンサ側面図
【図３】（ａ）本発明のコンデンサの実施の形態２における構成の平面図
（ｂ）本発明のコンデンサの実施の形態２における構成の正面図
【図４】（ａ）本発明のコンデンサの実施の形態２における別の構成の平面図
（ｂ）本発明のコンデンサの実施の形態２における別の構成の正面図
【図５】本実施の形態のコンデンサを車輌駆動用モータを駆動するインバータ回路の平滑用として用いた例を示す図
【図６】従来のフィルムコンデンサの構成の断面図
【符号の説明】
１  コンデンサケース
２  コンデンサ素子
４  充填樹脂
５  金属箔と樹脂を密着させた積層板
２３    インバータ回路
２４    モータ
２５    自動車
【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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