JP5376070B2 - ケースモールド型コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は金属化フィルムコンデンサをケース内に樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサに関する。特に各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、さらに、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、スナバ用に最適なケースモールド型コンデンサに関する。

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、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。このようなＨＥＶ用に、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が採用される傾向が強い。

ＨＥＶに使用される電気モータの使用電圧領域は数百ボルトと高い。そのため、耐電圧が高く、大電流での充放電が可能で、容量が大きく、高耐電圧での損失が低い等の電気特性を有した金属化フィルムコンデンサが強く要求されている。このような要求に応えるために、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ケース内に収納し、このケース内にモールド樹脂を注入して固定したケースモールド型コンデンサが開発され、実用化されている。

従来のケースモールド型コンデンサの構成を図７に示す。このケースモールド型コンデンサは、複数のコンデンサ素子４１と、一対のバスバー４３と、ケース４５とを有する。コンデンサ素子４１は誘電体であるポリプロピレンフィルムの片面に金属を蒸着して形成された２枚の金属化フィルムを扁平形状に巻回して形成されている。各コンデンサ素子４１の金属化フィルムにおける幅方向の両端には電極としてのメタリコン電極部４２が設けられている。メタリコン電極部４２は亜鉛溶射によって形成されている。細長い銅製の一対のバスバー４３は複数のコンデンサ素子４１における両端のメタリコン電極部４２同士を接続している。各バスバー４３は外部と接続する電極端子４４を有し、曲げ加工することによって一体形成されている。ケース４５はポリフェニレンサルファイド製である。

複数のコンデンサ素子４１は、ケース４５内で扁平面が同じ方向を向いて一列に密接して配列されている。各コンデンサ素子４１の両端のメタリコン電極部４２はそれぞれ略同一平面状に位置され、かつメタリコン電極部４２の一方はケース４５の開口面側に、他方は底面側にそれぞれ配置されている。一対のバスバー４３は、ケース４５の開口面側と底面側にそれぞれ位置するメタリコン電極部４２同士を接続している。電極端子４４はケース４５の外部に配置されている。このように複数のコンデンサ素子４１と一対のバスバー４３を内蔵したケース４５内の空きスペースには封止材としてのエポキシ樹脂４６（図中に斜線で一部のみを示す）が充填され、耐湿性等の信頼性が高められている。

このような構成にすることにより、容量が大きくなり、メタリコン電極部４２同士を接続する導電体の部品点数を少なくすることができ、コンデンサ素子４１を並列接続する配線距離も短くすることができる。このようなケースモールド型コンデンサは例えば、特許文献１に開示されている。

一方、複数の金属化フィルムコンデンサを並列に配設し、各コンデンサ素子の電極をそれぞれバスバーに接続した構成を図８に示す。各コンデンサ素子１は両端部に端面電極２を有している。コンデンサ素子１はフィルムコンデンサであり、端面電極２は、メタリコンによって形成されている。そして、３個のコンデンサ素子１が、各コンデンサ素子１における一対の端面電極２の配置方向とは直交する方向に並設されてコンデンサ素子列１０Ａが形成されている。また、上記と同様な構造のコンデンサ素子列１０Ｂを、コンデンサ素子列１０Ａの各コンデンサ素子１における一対の端面電極２の配置方向に隣接して並設することによりコンデンサ素子群１０Ｃが形成されている。

第１平板電極１１は、コンデンサ素子１の配設方向（配設面）と略平行に配置されている。また第１平板電極１１の外側（コンデンサ素子群１０Ｃと反対側）に、第１平板電極１１と略平行に、第２平板電極１２が配置されている。第１平板電極１１と第２平板電極１２とは、いずれも銅製の矩形板であり、その中央部にそれぞれ四角形でコンデンサ素子列１０Ａ、１０Ｂに沿って延びる開口部１３、１４が設けられている。第１平板電極１１の開口部１３は、第２平板電極１２の開口部１４よりも幅、長さ共に大きく形成されている。

コンデンサ素子列１０Ａ、１０Ｂの内側に位置する端面電極２は、リード端子３Ｂによって、第１平板電極１１の開口部１３を通して、第２平板電極１２の開口部１４の周縁に接続されている。また、コンデンサ素子列１０Ａ、１０Ｂの外側に位置する端面電極２は、リード端子３Ａによって、第１平板電極１１の両外側部分（側端部）に接続されている。リード端子３Ａ、３Ｂとしては、例えば銅テープを用いることができ、その長さとしては、数ｍｍ程度（１０ｍｍ以下）にし、インダクタンスをできるだけ小さくしておくのが好ましい。なお、リード端子３Ａ、３Ｂは、端面電極２と一体的に形成してもよい。そして上記接続構造により、コンデンサ素子群１０Ｃにおける全てのコンデンサ素子１が、第１平板電極１１と第２平板電極１２との間に並列接続されている。

コンデンサ素子群１０Ｃと第１平板電極１１との間、及び第１平板電極１１と第２平板電極１２との間には、絶縁紙又は絶縁フィルム（図示せず）が挿入される。これによりコンデンサ素子群１０Ｃ、第１平板電極１１、第２平板電極１２をできるだけ近接して配置することができる。このように構成された構造体が、ケースに収納されエポキシ樹脂等の樹脂で封止されて、ケースモールド型コンデンサが構成される。構成されるコンデンサの静電容量は数百μＦ〜数千μＦ、インダクタンスは数ｎＨ〜数十ｎＨであって、インバータの平滑コンデンサ等に有用である。

このコンデンサでは、コンデンサ素子群１０Ｃをモールド樹脂にてケース内にモールドしたことにより、機械的強度、耐熱性、耐水性に優れ、高信頼性を有する。このようなケースモールド型コンデンサは例えば、特許文献２に開示されている。

しかしながら図７に示すケースモールド型コンデンサでは、ＨＥＶ用や電気自動車等に用いた場合、高耐電圧で低損失の電気特性を満足することができない。また、モールド樹脂の厚みが厚くなり、自動車用途で想定される熱衝撃の影響によりクラックや割れがコンデンサケースやモールド樹脂に発生する虞がある。

また、図８に示すケースモールド型コンデンサでは、高耐電圧で低損失の電気特性を満足する。しかしながら、コンデンサ素子１の端面電極２と平板電極１１、１２との接続が煩雑である。特に、リード端子３Ｂは内側に位置する端面電極２を、第１平板電極１１の開口部１３を通して、第２平板電極１２の開口部１４の周縁に接続している。そのため端面電極２、リード端子３Ｂと第１平板電極１１との絶縁性の信頼性に課題を有している。

また、共通の課題として、２種類以上のコンデンサを夫々同一方向に配置して端面電極４２、２を同じ方向に配置すると、２種類以上のコンデンサの金属化フィルムの幅寸法を略同じ寸法にしなければならない。この制約により、２種類以上のコンデンサの各機能に最適な性能、形状を選定することが困難である。

特開２００４−１８６６４０号公報 特開２００５−００５４６７号公報

本発明は２種類以上のコンデンサを１つのケース内に収納して樹脂モールドする場合に、高耐電圧で低損失の電気特性に優れ、低コスト、小型軽量で効率の良い設計を行うことができるケースモールド型コンデンサを提供する。

本発明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で構成された第１、第２ブロックと、第１、第２Ｐ極バスバーと、第１、第２Ｎ極バスバーと、ケースと、モールド樹脂と、を有する。金属化フィルムコンデンサはそれぞれＰ極及びＮ極を有する。第１Ｐ極バスバーは第１ブロックにおける金属化フィルムコンデンサのＰ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第１Ｐ極端子部を有する。第１Ｎ極バスバーは第１ブロックにおける金属化フィルムコンデンサのＮ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第１Ｎ極端子部を有する。第２Ｐ極バスバーは第２ブロックにおける金属化フィルムコンデンサのＰ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第２Ｐ極端子部を有する。第２Ｎ極バスバーは第２ブロックにおける金属化フィルムコンデンサのＮ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第２Ｎ極端子部を有する。ケースは上部に開口部を有し、第１、第２ブロックを収容している。モールド樹脂は第１Ｐ極端子部、第１Ｎ極端子部、第２Ｐ極端子部、第２Ｎ極端子部が露出するように、第１、第２ブロックと、第１Ｐ極バスバー、第１Ｎ極バスバー、第２Ｐ極バスバー、第２Ｎ極バスバーとを埋設している。第１ブロックにおける金属化フィルムコンデンサのＰ極は、第２ブロックにおける前記金属化フィルムコンデンサのＰ極と対向している。あるいは第１ブロックにおける金属化フィルムコンデンサのＮ極と、第２ブロックにおける金属化フィルムコンデンサのＮ極とが対向している。第１Ｐ極端子部と第２Ｐ極端子部とが接続され、第１Ｎ極端子部と第２Ｎ極端子部とが接続されている。第１Ｐ極バスバー、第１Ｎ極バスバー、第２Ｐ極バスバー、第２Ｎ極バスバーは、第１ブロック、第２ブロックに対しケースの開口部側に位置する部分を有する。第１Ｐ極バスバーと第２Ｐ極バスバーとは部分的に重なっており、第１Ｎ極バスバーと第２Ｎ極バスバーとは部分的に重なっている。

このように複数の金属化フィルムコンデンサをブロックに分割することにより、バスバーを不要に長尺化することがなくなり、１ブロックごとの抵抗を低く抑えることができる。金属化フィルムコンデンサを用いることで大容量化、高耐電圧化することができ、しかも低損失の電気特性を実現することができる。そのためバスバー設計においても、耐電流設計に対する過剰設計がなくなり、小型軽量化が可能になる。また重ね合わせられた２枚のバスバーを用いることにより、実使用時にバスバーに生じる熱を効率よく放熱できる。

図１Ａは本発明の実施の形態におけるケースモールド型コンデンサの斜視図である。 図１Ｂは図１Ａに示すケースモールド型コンデンサの、モールド樹脂を注入する前の斜視図である。 図２は図１Ａに示すケースモールド型コンデンサの、ケース挿入前の斜視図である。 図３は図１Ａに示すケースモールド型コンデンサの容量比率の経時変化を示すグラフである。 図４は図１Ａに示すケースモールド型コンデンサの損失率の経時変化を示すグラフである。 図５は本発明の実施の形態と比較するための比較例のコンデンサブロックの構成を示す斜視図である。 図６は本発明の実施の形態における他のケースモールド型コンデンサの、モールド樹脂を注入する前の斜視図である。 図７は従来のケースモールド型コンデンサの構成を示す斜視図である。 図８は他の従来例のケースモールド型コンデンサの構成を示す斜視図である。

図１Ａは本発明の実施の形態におけるケースモールド型コンデンサの斜視図、図１Ｂはモールド樹脂を注入する前の斜視図である。図２は図１Ａに示すケースモールド型コンデンサの、ケース挿入前の斜視図である。

図１Ｂ、図２に示すように、このケースモールド型コンデンサは、第1ブロック２１Ａと、第１Ｐ極バスバー２２と、第１Ｎ極バスバー２４と、第２ブロック２１Ｂと、第２Ｐ極バスバー２３と、第２Ｎ極バスバー２５と、ケース２６とを有する。そして図１Ａに示すようにこのケースモールド型コンデンサは、モールド樹脂２０をさらに有する。

第1ブロック２１Ａ、第２ブロック２１Ｂ（以下、ブロック２１Ａ、２１Ｂ）は、Ｐ極及びＮ極をそれぞれ有する複数の金属化フィルムコンデンサ（以下、コンデンサ）２１で構成されている。なお第1ブロック２１Ａ、第２ブロック２１Ｂはそれぞれ１つのコンデンサ２１で構成されていてもよい。ブロック２１Ａにおける各コンデンサ２１のＮ極と、ブロック２１Ｂにおける各コンデンサ２１のＮ極とは対向している。

第１Ｐ極バスバー（以下、Ｐ極バスバー）２２は、ブロック２１Ａにおけるコンデンサ２１のＰ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第１Ｐ極端子部（以下、Ｐ極端子部）２２Ａを有する。第１Ｎ極バスバー（以下、Ｎ極バスバー）２４は、ブロック２１Ａにおけるコンデンサ２１のＮ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第１Ｎ極端子部（以下、Ｎ極端子部）２４Ａを有する。

同様に、第２Ｐ極バスバー（以下、Ｐ極バスバー）２３は、ブロック２１Ｂにおけるコンデンサ２１のＰ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第２Ｐ極端子部（以下、Ｐ極端子部）２３Ａを有する。第２Ｎ極バスバー（以下、Ｎ極バスバー）２５は、ブロック２１Ｂにおけるコンデンサ２１のＮ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第２Ｎ極端子部（以下、Ｎ極端子部）２５Ａを有する。

ケース２６は上部に開口部を有し、ブロック２１Ａ、２１Ｂを収容している。Ｐ極バスバー２２、２３、Ｎ極バスバー２４、２５は、第１ブロック２１Ａ、第２ブロック２１Ｂに対しケース２６の開口部側に位置する部分を有している。モールド樹脂２０は、ケース２６内に充填され、Ｐ極端子部２２Ａ、２３Ａ、Ｎ極端子部２４Ａ、２５Ａが露出するように、ブロック２１Ａ、２１Ｂと、Ｐ極バスバー２２、２３、Ｎ極バスバー２４、２５を埋設している。

図２に示すように、コンデンサ２１は扁平形であり、それぞれ、P極及びN極がそれぞれ設けられた一対の端面２１Ｐ、２１Ｎと、端面２１Ｐ、２１Ｎを繋ぐ一対の平坦状の主面２１Ｆおよび一対の湾曲面２１Ｒとを有する。ブロック２１Ａ、２１Ｂにおいて、複数のコンデンサ２１は、上側の主面２１Ｆ、下側の主面２１Ｆがそれぞれ同一面上になるように直線状に配列されている。

コンデンサ２１は、誘電体フィルムであるポリプロピレンの片面または両面に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムで構成されている。これらの金属蒸着電極は、誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回されている。そして、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極が形成されている。メタリコン電極はそれぞれ、Ｐ極とＮ極の取り出し電極を構成している。

Ｐ極バスバー２２は、金属板を略Ｌ字形に打ち抜いて折り曲げ加工することにより形成されている。Ｐ極バスバー２２の一端にはコンデンサ２１のＰ極と接合される接合部（図示せず）が設けられ、他端にはＰ極端子部２２Ａが設けられ、中央部分は平面状になっている。ここで中央部分とは、コンデンサ２１のＰ極と接合される接合部とＰ極端子部２２Ａ、および後述する第１Ｐ極端子補強部２２Ｂを除く部分を意味する。Ｐ極バスバー２２の中央部分は、ブロック２１Ａ、２１Ｂの上部（ケース２６の開口部側）に位置するように配設されている。

Ｐ極バスバー２２の接合部の先端部分には、接合部から枝分かれするように形成された舌片状の半田付け部（図示せず）が各２箇所に設けられている。半田付け部はＰ極と半田付けにより夫々接合されている。Ｐ極端子部２２Ａは、コンデンサ２１の上方へ引き出され、ケース２６内のモールド樹脂２０から表出している。

Ｎ極バスバー２４もまた、金属板を略Ｌ字形に打ち抜いて折り曲げ加工することにより形成されている。Ｎ極バスバー２４の一端にはコンデンサ２１のＮ極と接合される接合部（図示せず）が設けられ、他端にはＮ極端子部２４Ａが設けられ、中央部分は平面状になっている。Ｎ極バスバー２４の中央部分は、ブロック２１Ｂの上部（ケース２６の開口部側）に位置するように配設されている。

Ｎ極バスバー２４の接合部の先端部分にもまた、接合部から枝分かれするように形成された舌片状の半田付け部（図示せず）が各２箇所に設けられている。半田付け部はＮ極と半田付けにより夫々接合されている。Ｎ極端子部２４Ａは、コンデンサ２１の上方へ引き出され、ケース２６内のモールド樹脂２０から表出している。

ブロック２１Ｂにおいても、コンデンサ２１のＰ極にＰ極バスバー２３が接合されており、Ｎ極にＮ極バスバー２５が接合されている。

Ｐ極バスバー２３は、金属板を方形状に打ち抜いて加工することにより形成されている。方形状の長手方向の端部にはコンデンサ２１のＰ極と接合される接合部（図示せず）が設けられ、他端部にはＰ極端子部２３Ａが設けられている。Ｐ極バスバー２３の接合部の先端部分には、接合部から枝分かれするように形成された舌片状の半田付け部（図示せず）が各２箇所に設けられている。半田付け部はＰ極と半田付けにより夫々接合され、Ｐ極端子部２３Ａはケース２６内のモールド樹脂２０から表出している。

Ｎ極バスバー２５は、金属板を略Ｌ字形に打ち抜いて折り曲げ加工することにより形成され、一端にはＮ極と接合される接合部（図示せず）が設けられ、他端にはＮ極端子部２５Ａが設けられている。平面状の中央部分はブロック２１Ｂの上部（ケース２６の開口部側）に位置するように配設されている。

Ｎ極バスバー２５の接合部の先端部分には、接合部から枝分かれするように形成された舌片状の半田付け部（図示せず）が各２箇所に設けられている。半田付け部はＮ極と半田付けにより夫々接合され、Ｎ極端子部２５Ａは、コンデンサ２１の上方へ引き出され、ケース２６内のモールド樹脂から表出している。

Ｐ極端子部２２ＡとＰ極端子部２３Ａは接続され、Ｎ極端子部２４ＡとＮ極端子部２５Ａは接続されている。より詳細には、Ｐ極端子部２２ＡとＰ極端子部２３Ａは、ケース２６から表出したところで重ね合わせて接合され、Ｐ極の外部接続用端子を構成している。一方、Ｎ極バスバー２４、２５のそれぞれの平面状の中央部分は、ブロック２１Ｂの上部（ケース２６の開口部側）で重ね合わされている。また、Ｎ極端子部２４ＡとＮ極端子部２５Ａもケース２６から表出したところで重ね合わせて接合され、Ｎ極の外部接続用端子を構成している。

このように本実施の形態によるケースモールド型コンデンサでは、複数の金属化フィルムコンデンサ２１がブロック２１A、２１Bに分割されている。そして、各バスバーがブロック２１A、２１Bに対し、ケース２６の開口部側に配置された部分を有して、最短距離で端子部へと延びている。そのため、バスバーを不要に長尺化することがなくなり、１ブロックごとの抵抗を低く抑えることができる。また金属化フィルムコンデンサ２１を用いることでケースモールド型コンデンサの容量を大きくし、かつ耐電圧を高めることができ、しかも低損失の電気特性を実現することができる。そのためバスバー設計においても、耐電流設計に対する過剰設計がなくなり、ケースモールド型コンデンサを小型軽量にすることができる。

また、分割されたコンデンサ２１のＮ極同士を対向させることにより、分割された各ブロック２１Ａ、２１Ｂのインダクタンスがほぼ等しくなる。また、Ｎ極バスバー２４、２５を重ね合わせてこれらが１つの外部接続用の端子部を形成する。そのため、Ｎ極バスバー２４、２５の発熱が半減され、コンデンサ２１の上部にＮ極バスバー２４、２５を配設して外部接続用の端子を同じ方向から引き出してもコンデンサ２１の温度が異常に上昇することなく、低コスト化することができる。

なお、本実施の形態ではコンデンサ２１のＰ極を外側、Ｎ極を内側にしてブロック２１A、２１Bを接続したが、本発明はこれに限定するものではなく、Ｐ極を内側に配設しても良い。すなわち、ブロック２１Ａにおける各コンデンサ２１のＰ極と、ブロック２１Ｂにおけるコンデンサ２１のＰ極とが対向していてもよい。この場合、第１、第２Ｐ極バスバーを重ね合わせてこれらにより１つの外部接続用の端子部を形成すればよい。

また複数の扁平形のコンデンサ２１を用いてブロック２１Ａ、２１Ｂが構成されている。この場合、ブロック２１Ａ、２１Ｂにおいて、コンデンサ２１は、主面２１Ｆがそれぞれ同一面上になるように直線状に配列されていることが好ましい。この配置により、歩留まりを向上させて低コスト化することができる。また、コンデンサ２１の主面２１Ｆをケース２６の底面に対して平行に配列することにより放熱性が向上することから、大容量化、高耐電圧での低損失の電気特性を実現することができる。またコンデンサ２１の扁平面である主面２１Ｆをケース２６の底面と平行に配設することにより、低背化が可能となる。

また、Ｎ極バスバー２４とＮ極バスバー２５のそれぞれの平面状の中央部分をコンデンサ２１のブロック２１Ｂの上部（ケース２６の開口部側）で重ね合わせた形状となっている。前述のように、Ｎ極端子部２４ＡとＮ極端子部２５Ａはケース２６から表出したところで重ね合わせて接合され、Ｎ極の外部接続用端子を構成している。したがって、Ｎ極バスバー２４、２５の電流経路を短くして抵抗を低く抑えるためには、Ｎ極バスバー２４とＮ極バスバー２５はブロック２１Ｂの上部で、必然的に部分的に重なる。なお、これら平面状の中央部分は比較的幅広の形状となっているため、実使用時のＮ極バスバー２４とＮ極バスバー２５に生じる熱を効率よく放熱できる。

特に、図１Ｂに示すように、コンデンサ２１の上面、すなわちケース２６の開口部側の面において、重なりあった２枚のバスバーのうち、コンデンサ２１側に位置するＮ極バスバー２５はケース２６の開口部側に位置するＮ極バスバー２４よりも平面状の中央部分の面積が大きいことが好ましい。具体的には、例えば、Ｎ極バスバー２４の中央部分が略三角形状に形成されていることに対し、Ｎ極バスバー２５の中央部分は略三角形状の斜辺部分にさらに台形状の平面を加えた形状となっている。

このようにＮ極バスバー２４、２５が構成されているため、上述したＮ極バスバー２５の台形状の平面部分はＮ極バスバー２４にて覆われていない。すなわち、硬化前のモールド樹脂をケース２６に充填する前の状態において、Ｎ極バスバー２５の一部はＮ極バスバー２４からケース２６の開口部側に露出している。

この構成により、モールド樹脂２０をケース２６に充填する際には、Ｎ極バスバー２４とＮ極バスバー２５の間の隙間にＮ極バスバー２５の台形状の平面部分からモールド樹脂２０が回りこみやすくなる。そのため、Ｎ極バスバー２４とＮ極バスバー２５の間にモールド樹脂２０が充填されていない部分が発生することを抑制できる。この結果、ケースモールド型コンデンサの信頼性が向上する。

特に、ケースモールド型コンデンサをＨＥＶ車に搭載する場合は外部から振動を受けやすい。もしＮ極バスバー２４とＮ極バスバー２５の間に空隙が存在すると、外部からの振動によりＮ極バスバー２４とＮ極バスバー２５がぶつかり合い、動作不良の原因になってしまう可能性がある。したがって、この構成はＨＥＶ車に搭載するケースモールド型コンデンサにとって重要である。

なおＰ極バスバー同士が重なる構成の場合も同様である。すなわち、第１、第２Ｐ極バスバーのうちブロック２１Ａ、２１Ｂに近いバスバーの少なくとも一部は、他方のバスバーからケース２６の開口部側に露出していることが好ましい。この場合、他方のバスバーとはＰ極バスバー２２、２３のうちケース２６の開口部側に位置するバスバーである。

さらに、図１Ｂに示すように、Ｎ極バスバー２４には３つの第１貫通孔（以下、貫通孔）２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅが設けられていることが好ましい。このように、貫通孔２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅを設けることで、硬化前のモールド樹脂２０を充填する時には、モールド樹脂２０が貫通孔２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅを通ってＮ極バスバー２４とＮ極バスバー２５の間や、Ｎ極バスバー２５とコンデンサ２１の間の隙間に回りこみ易い。そのため余すところなくケース２６内にモールド樹脂２０を充填することが可能となる。なお、貫通孔２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅの形状は円形とすることが望ましい。円形の場合、例えば多角形状の孔を設けた場合に比べてモールド樹脂２０は貫通孔２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅに浸入しやすくなる。なお、図１Ｂでは貫通孔を３つ設けたがこの個数に限られることはない。

また、図１Ｂに示すように、モールド樹脂２０をケース２６に充填する前の状態において、N極バスバー２４の貫通孔２４Ｃ、２４Ｄからは、Ｎ極バスバー２５の上面がケース２６の開口部側に露出した状態となっている。したがって、モールド樹脂２０をケース２６に充填する際には、貫通孔２４Ｃ、２４Ｄに浸入したモールド樹脂２０はまずＮ極バスバー２５の上面と接触し、さらにそこからＮ極バスバー２４とＮ極バスバー２５の間の隙間に徐々に拡がっていく。この結果、Ｎ極バスバー２４とＮ極バスバー２５の間にも十分にモールド樹脂２０が充填される。

なおＰ極バスバー同士が重なる構成の場合も同様である。すなわち、第１、第２Ｐ極バスバーのうちケース２６の開口部側に位置するバスバーには第１貫通孔が設けられていることが好ましい。そして、第１、第２Ｐ極バスバーのうちブロック２１Ａ、２１Ｂに近いバスバーは、第１貫通孔から少なくとも一部がケース２６の開口部側に露出していることが好ましい。

また、貫通孔２４Ｅの下方にあたる位置で、Ｎ極バスバー２５には第２貫通孔（以下、貫通孔）２５Ｃが設けられている。すなわち貫通孔２４Ｅと貫通孔２５Ｃは重なり合い、繋がった状態となっている。そのため、貫通孔２４Ｅ、２５Ｃを介してＮ極バスバー２４の上方の空間とＮ極バスバー２５の下方の空間は連通した状態となっている。このように、モールド樹脂２０をケース２６に充填する前の状態において、コンデンサ２１は貫通孔２４Ｅ、２５Ｃからケース２６の開口部側に向けて露出している。このため、硬化前のモールド樹脂２０をケース２６に充填する際には、モールド樹脂２０が貫通孔２４Ｅ、２５Ｃを通ってＮ極バスバー２５とコンデンサ２１の間の隙間に回りこむ。この結果、モールド樹脂２０をケース２６内に十分に充填することが可能となる。

貫通孔２５Ｃは貫通孔２４Ｅよりも小さいことが望ましい。この構成では貫通孔２４ＥからＮ極バスバー２５の一部がケース２６の開口部側に向けて露出する。この場合、貫通孔２４Ｅに浸入したモールド樹脂２０の一部は上述の貫通孔２４Ｅから露出したＮ極バスバー２５の上面と接触し、さらにそこからＮ極バスバー２４とＮ極バスバー２５の間の隙間に拡がることが可能である。

また、Ｎ極バスバー２５の貫通孔２５ＣおよびＮ極バスバー２４の貫通孔２４Ｅは、隣接するコンデンサ２１同士の間に設けられることが望ましい。この位置に設けることで、モールド樹脂２０は充填時に隣接するコンデンサ２１およびＮ極バスバー２５にて囲まれた空間に侵入しやすくなり、ケース２６内を余すところなく充填することが可能となる。

なおＰ極バスバー同士が重なる構成の場合も同様である。すなわち、第１、第２Ｐ極バスバーのうちブロック２１Ａ、２１Ｂに近いバスバーには第１貫通孔と重なる位置に第２貫通孔が設けられていることが好ましい。そして第２貫通孔は第１貫通孔よりも小さいことがさらに好ましい。また第２貫通孔は隣接する２つのコンデンサ２１の間に設けられていることが好ましい。

なお、コンデンサ２１が扁平形の形状を有しており、主面２１Ｆと、主面２１Ｆの左右両側に設けられた一対の湾曲面２１Ｒとを有する。図２に示すようにコンデンサ２１を配列させたとき、隣接するコンデンサ２１の湾曲面２１Ｒ同士が接触、あるいは対向する構成となる。すなわち、上述した貫通孔２５Ｃを設けるコンデンサ２１同士の間とは、隣接させたコンデンサ２１の湾曲面２１Ｒ同士の上方の位置である。モールド樹脂２０を充填する前の状態において、貫通孔２５Ｃから湾曲面２１Ｒの一部でも露出するような位置に貫通孔２５Ｃを配置すれば、隣接するコンデンサ２１同士およびＮ極バスバー２５にて囲まれた空間をモールド樹脂にて充填することができる。

特に、貫通孔２５Ｃからコンデンサ２１の主面２１Ｆの一部と湾曲面２１Ｒの一部がケース２６の開口部に向けて露出していることが好ましい。このように貫通孔２５Ｃを配置することで、貫通孔２５Ｃに浸入したモールド樹脂２０の一部はコンデンサ２１の上面（主面２１Ｆ）と接触し、さらにＮ極バスバー２５とコンデンサ２１の上面の間の隙間に拡がっていく。同時に、貫通孔２５Ｃに浸入した残りのモールド樹脂２０は隣接するコンデンサ２１同士およびＮ極バスバー２５にて囲まれた空間を充填していく。したがって、このように貫通孔２５Ｃを配置することによって、ケース２６内を余すところなく、より効率的に充填することが可能となる。

次に、Ｐ極バスバー２２、２３のＰ極端子部２２ＡとＰ極端子部２３Ａ及びＮ極バスバー２４、２５のＮ極端子部２４ＡとＮ極端子部２５Ａの重ね合わせ部分の構成について、図２を参照しながら説明する。

図２はブロック２１Ａ、２１ＢにＰ極バスバー２２、２３及びＮ極バスバー２４、２５を接合した斜視図である。Ｐ極バスバー２２は、コンデンサ２１のブロック２１Ａ、２１Ｂの上部（ケース２６の開口部側）に位置するように配設されている。Ｐ極バスバー２２の外部接続用のＰ極端子部２２Ａの手前には、第１Ｐ極端子補強部２２Ｂが設けられ、Ｐ極バスバー２３のＰ極端子部２３Ａの手前にも第２Ｐ極端子補強部２３Ｂが設けられている。すなわち、Ｐ極バスバー２２はＰ極端子部２２Ａに隣接するＰ極端子補強部２２Ｂを有し、Ｐ極バスバー２３はＰ極端子部２３Ａに隣接するＰ極端子補強部２３Ｂを有することが好ましい。

同様に、Ｎ極バスバー２４は、コンデンサ２１のブロック２１Ｂの上部（ケース２６の開口部側）に位置するように配設されている。Ｎ極バスバー２４の外部接続用のＮ極端子部２４Ａの手前には第１Ｎ極端子補強部２４Ｂが設けられ、Ｎ極バスバー２５のＮ極端子部２５Ａの手前にも第２Ｎ極端子補強部２５Ｂが設けられている。すなわち、Ｎ極バスバー２４はＮ極端子部２４Ａに隣接するＮ極端子補強部２４Ｂを有し、Ｎ極バスバー２５はＮ極端子部２５Ａに隣接するＮ極端子補強部２５Ｂを有することが好ましい。

Ｐ極端子部２２Ａ、２３Ａは前述のように重ね合わせられ接合されて外部接続用端子を形成している。この外部接続用端子に隣接するＰ極端子補強部２２ＢとＰ極端子補強部２３Ｂとの間には貫通方向において略三角形状の隙間が設けられている。同様に、Ｎ極端子補強部２４ＢとＮ極端子補強部２５Ｂの間にも貫通方向において略三角形状の隙間が設けられている。

この構造により、Ｐ極端子部２２Ａ、２３Ａ及びＮ極端子部２４Ａ、２５Ａをモールド樹脂２０によりしっかりと固定することができる。そのため、外部接続用の端子を外部の部品と接続しても、Ｐ極端子部２２Ａ、２３Ａ及びＮ極端子部２４Ａ、２５Ａとモールド樹脂２０との界面を傷つけることはなく、長寿命化することができる。

また、Ｐ極端子補強部２２ＢとＰ極端子補強部２３Ｂの隙間及びＮ極端子補強部２４ＢとＮ極端子補強部２５Ｂの隙間は、モールド樹脂２０との界面から少なくとも２ｍｍ突出させることが好ましい。これにより、ケース２６に樹脂を注入したときのモールド樹脂２０の這い上がりをなくし、外部接続用の端子部との接続不良を低減することができる。必要な突出高さは、端子補強部の幅や厚み、硬化前のモールド樹脂２０の粘度にある程度依存するが、例えば端子補強部の幅が１５ｍｍ、厚みが０．６ｍｍ、モールド樹脂２０の粘度が４０００ｍＰａ・ｓ程度の場合は２ｍｍ以上であればよい。

なお、貫通方向における隙間の形状は、四角形状、多角形状としてもよく、２枚の端子補強部とモールド樹脂２０との界面で形成する空間にて、隙間の最も小さい寸法が少なくとも２ｍｍの寸法であればよい。

以下、具体的な例を用いて本実施の形態による効果を説明する。コンデンサ２１として、定格電圧６００ＶＤＣ、容量４００μＦの金属化フィルムコンデンサを６セル用いて図１Ａ〜図２のようにケースモールド型コンデンサを構成する。この場合、ケースモールド型コンデンサの定格電圧は６００ＶＤＣ、容量は２４００μＦであり、周囲温度−４０℃〜９０℃、高周波リップル電流７０〜１００Ａで使用される。

このケースモールド型コンデンサに対し、９０℃雰囲気中で正弦波リプル電流１００Ａ（周波数２０ｋＨｚ）を１０００時間通電して加速試験したときのコンデンサ２１の容量変化率の測定結果を図３に、損失率の測定結果を図４にそれぞれ示す。また、上記加速試験時のコンデンサ２１の表面温度の結果を（表１）に示す。

なお、比較例のケースモールド型コンデンサの構成を図５に示す。このケースモールド型コンデンサでは、図２に示す構成と同様に６個のコンデンサ２１を配置してブロック２７Ａ、２７Ｂが形成されている。ブロック２７Ａ、２７Ｂの外側がＰ極、中心側がＮ極となっており、それぞれＰ極バスバー２８、Ｎ極バスバー２９で接続されている。このように構成されたコンデンサ接続体を本実施の形態と同様にケース２６とモールド樹脂２０でモールドしている。

図３、図４から明らかなように、本実施の形態によるケースモールド型コンデンサでは１０００時間後の容量変化率、損失率は比較例より改善されている。

また、（表１）に示すように、本実施の形態によるケースモールド型コンデンサでは、最も表面温度が高くなる各極端子部の根元部分（場所Ｂ）で比較例より１２℃低い。このことから、コンデンサ２１の熱ダメージが少なくなり、大容量化、高耐電圧での低損失の電気特性を実現することができ、小型軽量化が可能なケースモールド型コンデンサを提供することができる。

本実施の形態によるＰ極バスバー２２は、ブロック２１Ａ、２１Ｂの上部（ケース２６の開口部側）に位置するように配設されている。一方、比較例のＰ極バスバー２８は、場所Ｃ、Ｄを経由している。そのため、Ｐ極バスバー２８はＰ極バスバー２２より長く、インダクタンスが大きく、場所Ｂの箇所で極所的に共振電流が集中して流れ、場所Ｂの温度が上昇していると考えられる。

なお図２に示すように複数のコンデンサ２１の接続体を構成するには、まず３個のコンデンサ２１とP極バスバー２２、N極バスバー２４を用いてブロック２１Ａを組み立てる。一方、３個のコンデンサ２１とP極バスバー２３、N極バスバー２５を用いてブロック２１Bを組み立てる。そしてN極同士が対向するようにブロック２１A、２１Bを配置して、P極端子部２２Ａ、２３Ａを重ねるとともにＮ極端子部２４Ａ、２５Ａを重ねる。このようにブロック２１Ａ、２１Ｂをそれぞれ別々に組み立てることができるため、作業性が向上する。

次に、図６を参照しながら本実施の形態の変形例について説明する。図６は本発明の実施の形態によるケースモールド型コンデンサの変形例の構成を示した斜視図であり、モールド樹脂を充填前の状態を示している。このケースモールド型コンデンサは並列接続された複数の第１コンデンサ３１と、並列接続された複数の第２コンデンサ３２とを有する。第１コンデンサ３１は平滑用コンデンサとして使用され、第２コンデンサ３２はフィルタ用コンデンサとして使用される。

複数の第１コンデンサ３１は、配列されて第１ブロック３１Ａ、第２ブロック３１Ｂを形成している。ブロック３１Ａ、３１Ｂは２列に配設されている。なお図６ではブロック３１Ａ、３１Ｂはそれぞれ３個の第１コンデンサ３１で構成されているが、これに限定されるものではない。

ブロック３１Ａ、３１Ｂにおいて、Ｐ極にそれぞれＰ極バスバー３３、３４が接合されている。また、ブロック３１Ａ、３１ＢのＮ極にそれぞれＮ極バスバー３５、３６が接合されている。

ブロック３１Ａとブロック３１Ｂは、それぞれのＮ極を互いに付き合わせるように配設されている。またＰ極バスバー３３、３４のＰ極端子部３３ＡとＰ極端子部３４Ａは、ケース３７から表出したところで重ね合わせて接合され、Ｐ極の外部接続用端子を構成している。Ｎ極端子部３５AとＮ極端子部３６Aもケース３７から表出したところで重ね合わせて接合され、Ｎ極の外部接続用端子を構成している。

２つの第２コンデンサ３２のＰ極にはＰ極バスバー３９が接合され、Ｎ極にはＮ極バスバー３８が接合されている。Ｎ極バスバー３８はケース３７内でＮ極バスバー３５、３６に接続されている。したがって、複数の第１コンデンサ３１は並列に接続され、複数の第２コンデンサ３２も並列に接続されるとともに、第１コンデンサ３１と第２コンデンサ３２も並列に接続されている。

このように構成されたケースモールド型コンデンサでは、複数の第１コンデンサ３１とバスバー３３、３４、３５、３６が図１Bと同様の構成を有する。そのため同様の効果を奏する。

本発明によるケースモールド型コンデンサは、高耐電圧で低損失の電気特性に優れ、低コスト、軽量である。また効率良く小型設計できる。そのため、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等に有用である。

２０ モールド樹脂
２１ 金属化フィルムコンデンサ（コンデンサ）
２１Ａ，３１Ａ 第１ブロック（ブロック）
２１Ｂ，３１Ｂ 第２ブロック（ブロック）
２１Ｆ 主面
２１Ｎ，２１Ｐ 端面
２１Ｒ 湾曲面
２２ 第１Ｐ極バスバー（Ｐ極バスバー）
２２Ａ 第１Ｐ極端子部（Ｐ極端子部）
２２Ｂ 第１Ｐ極端子補強部（Ｐ極端子補強部）
２３ 第２Ｐ極バスバー（Ｐ極バスバー）
２３Ａ 第２Ｐ極端子部（Ｐ極端子部）
２３Ｂ 第２Ｐ極端子補強部（Ｐ極端子補強部）
２４ 第１Ｎ極バスバー（Ｎ極バスバー）
２４Ａ 第１Ｎ極端子部（Ｎ極端子部）
２４Ｂ 第１Ｎ極端子補強部（Ｎ極端子補強部）
２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅ，２５Ｃ 貫通孔
２５ 第２Ｎ極バスバー（Ｎ極バスバー）
２５Ａ 第２Ｎ極端子部（Ｎ極端子部）
２５Ｂ 第２Ｎ極端子補強部（Ｎ極端子補強部）
２６，３７ ケース
３１ 第１コンデンサ
３２ 第２コンデンサ
３３，３４，３９ Ｐ極バスバー
３３Ａ，３４Ａ Ｐ極端子部
３５，３６，３８ Ｎ極バスバー
３５Ａ，３６Ａ Ｎ極端子部

Claims (9)

1. Ｐ極及びＮ極を有する金属化フィルムコンデンサで構成された第１ブロックと、
   前記第１ブロックにおける前記金属化フィルムコンデンサのＰ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第１Ｐ極端子部を有する第１Ｐ極バスバーと、
   前記第１ブロックにおける前記金属化フィルムコンデンサのＮ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第１Ｎ極端子部を有する第１Ｎ極バスバーと、
   Ｐ極及びＮ極を有する金属化フィルムコンデンサで構成された第２ブロックと、
   前記第２ブロックにおける前記金属化フィルムコンデンサのＰ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第２Ｐ極端子部を有する第２Ｐ極バスバーと、
   前記第２ブロックにおける前記金属化フィルムコンデンサのＮ極に接続されるとともに、一端に外部接続用の第２Ｎ極端子部を有する第２Ｎ極バスバーと、
   上部開口部を有し、前記第１、第２ブロックを収容したケースと、
   前記第１Ｐ極端子部、第１Ｎ極端子部、第２Ｐ極端子部、第２Ｎ極端子部が露出するように、前記第１、第２ブロックと、前記第１Ｐ極バスバー、第１Ｎ極バスバー、第２Ｐ極バスバー、第２Ｎ極バスバーとを埋設したモールド樹脂と、を備え、
   前記第１ブロックにおける前記金属化フィルムコンデンサのＰ極と、前記第２ブロックにおける前記金属化フィルムコンデンサのＰ極とが対向しているか、または前記第１ブロックにおける前記金属化フィルムコンデンサのＮ極と、前記第２ブロックにおける前記金属化フィルムコンデンサのＮ極とが対向しており、
   前記第１Ｐ極端子部と前記第２Ｐ極端子部とが接続され、前記第１Ｎ極端子部と前記第２Ｎ極端子部とが接続され、
   前記第１Ｐ極バスバーの中央部分又は前記第２Ｐ極バスバーの中央部分のうち少なくとも一方、及び、前記第１Ｎ極バスバーの中央部分又は前記第２Ｎ極バスバーの中央部分のうち少なくとも一方は、前記第１ブロック、第２ブロックに対し前記ケースの開口部側に位置する部分を有し、
   前記第１Ｐ極バスバーの中央部分と前記第２Ｐ極バスバーの中央部分とが部分的に重なり、又は、前記第１Ｎ極バスバーの中央部分と前記第２Ｎ極バスバーの中央部分とが部分的に重なっている、
   ケースモールド型コンデンサ。
2. 前記第１ブロック、前記第２ブロックはそれぞれ複数の金属化フィルムコンデンサで構成され、前記複数の金属化フィルムコンデンサはそれぞれ、前記P極及びN極がそれぞれ設けられた一対の端面と、前記一対の端面同士を繋ぐ一対の平坦状の主面および一対の湾曲面とを有する扁平形であり、
   前記第１ブロック、前記第２ブロックにおいて、前記複数の金属化フィルムコンデンサは、前記主面がそれぞれ同一面上になるように直線状に配列された、
   請求項１記載のケースモールド型コンデンサ。
3. 前記モールド樹脂を前記ケースに充填する前の状態において、
   前記第１Ｐ極バスバーと前記第２Ｐ極バスバーとが前記第１ブロック、第２ブロックに対し前記ケースの開口部側において重なっている場合、前記第１Ｐ極バスバーと前記第２Ｐ極バスバーのうち前記第１ブロック、第２ブロックに近いバスバーの少なくとも一部は、第１Ｐ極バスバーと前記第２Ｐ極バスバーのうち前記ケースの前記開口部側に位置するバスバーから前記ケースの前記開口部側に露出し、
   前記第１Ｎ極バスバーと前記第２Ｎ極バスバーとが前記第１ブロック、第２ブロックに対し前記ケースの開口部側において重なっている場合、前記第１Ｎ極バスバーと前記第２Ｎ極バスバーのうち前記第１ブロック、第２ブロックに近いバスバーの少なくとも一部は、前記第１Ｎ極バスバーと前記第２Ｎ極バスバーのうち前記ケースの前記開口部側に位置するバスバーから前記ケースの前記開口部側に露出している、
   請求項１記載のケースモールド型コンデンサ。
4. 前記第１Ｐ極バスバーと前記第２Ｐ極バスバーとが前記第１ブロック、第２ブロックに対し前記ケースの開口部側において重なっている場合、前記第１Ｐ極バスバーと前記第２Ｐ極バスバーのうち、前記ケースの開口部側に位置するバスバーには第１貫通孔が設けられ、
   前記第１Ｎ極バスバーと前記第２Ｎ極バスバーとが前記第１ブロック、第２ブロックに対し前記ケースの開口部側において重なっている場合、前記第１Ｎ極バスバーと前記第２Ｎ極バスバーのうち、前記ケースの開口部側に位置するバスバーには第１貫通孔が設けられた、
   請求項１記載のケースモールド型コンデンサ。
5. 前記モールド樹脂を前記ケースに充填する前の状態において、
   前記第１Ｐ極バスバーと前記第２Ｐ極バスバーとが前記第１ブロック、第２ブロックに対し前記ケースの開口部側において重なっている場合、前記第１Ｐ極バスバーと前記第２Ｐ極バスバーのうち、前記第１ブロック、第２ブロックに近いバスバーの少なくとも一部は、前記第１貫通孔から前記ケースの前記開口部側に露出し、
   前記第１Ｎ極バスバーと前記第２Ｎ極バスバーとが前記第１ブロック、第２ブロックに対し前記ケースの開口部側において重なっている場合、前記第１Ｎ極バスバーと前記第２Ｎ極バスバーのうち、前記第１ブロック、第２ブロックに近いバスバーの少なくとも一部は、前記第１貫通孔から前記ケースの前記開口部側に露出している、
   請求項４記載のケースモールド型コンデンサ。
6. 前記第１Ｐ極バスバーと前記第２Ｐ極バスバーとが前記第１ブロック、第２ブロックに対し前記ケースの開口部側において重なっている場合、前記第１Ｐ極バスバーと前記第２Ｐ極バスバーのうち、前記第１ブロック、第２ブロックに近いバスバーには、前記第１貫通孔と重なる位置に第２貫通孔が設けられ、
   前記第１Ｎ極バスバーと前記第２Ｎ極バスバーとが前記第１ブロック、第２ブロックに対し前記ケースの開口部側において重なっている場合、前記第１Ｎ極バスバーと前記第２Ｎ極バスバーのうち、前記第１ブロック、第２ブロックに近いバスバーには前記第１貫通孔と重なる位置に第２貫通孔が設けられた、
   請求項４記載のケースモールド型コンデンサ。
7. 前記第２貫通孔は前記第１貫通孔よりも小さい、
   請求項６記載のケースモールド型コンデンサ。
8. 前記第１ブロック、前記第２ブロックはそれぞれ複数の金属化フィルムコンデンサで構成され、
   前記第２貫通孔は隣接する２つの金属化フィルムコンデンサの間に設けられた、
   請求項６記載のケースモールド型コンデンサ。
9. 前記第１Ｐ極バスバーは前記第１Ｐ極端子部に隣接する第１Ｐ極端子補強部を有し、
   前記第１Ｎ極バスバーは前記第１Ｎ極端子部に隣接する第１Ｎ極端子補強部を有し、
   前記第２Ｐ極バスバーは前記第２Ｐ極端子部に隣接する第２Ｐ極端子補強部を有し、
   前記第２Ｎ極バスバーは前記第２Ｎ極端子部に隣接する第２Ｎ極端子補強部を有し、
   前記第１Ｐ極端子補強部と前記第２Ｐ極端子補強部との間に、前記モールド樹脂から突出した隙間が設けられ、前記第１Ｎ極端子補強部と前記第２Ｎ極端子補強部との間に、前記モールド樹脂から突出した隙間が設けられた、
   請求項１記載のケースモールド型コンデンサ。

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