JPS60206125A - 極小化されたインダクテイブ・リアクタンスを持つメタライズされた巻込形フイルム・コンデンサ及びその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．発明の分野 本発明は、メタライズされた巻込形フィルム・コンデン
サの分野、より特定すると、高周波で用いられる、大電
流用コンデンサに関するものである。

Ｂ．先行技術 全てのコンデンサは、ある大きさの固有インダクタンス
を持つ。このインダクタンスは、設計値の静電容量と一
緒になって、共振回路を形成する招かれざるインダクタ
ンスが高ければ高い程、より低い周波数で、コンデンサ
の共振を引き起こすので、コンデンサの高周波用として
の使い途が限られてし１つ。このようにして、通常の使
い方には適当である多くのコンデンサも、例えば５０キ
ロヘルツ以上の無線高周波帯域の部分においては適当で
ないであろう。スイ，テング電源のような大電流用にお
いては、コンデンサは物理的に大きな寸法を持つ結果、
より低い等価な直列の抵抗を持つことになるので、この
問題は極めて重大である。コンデンサの製作時に不可避
的に創られるこの望捷しくない寄生インダクタンスを局
限するために、コンデンサの様々な部分のインダクティ
プ・リアクタンスを相殺しようと、様々な物理的構造が
用いられてきた。

コンデンサの固有インダクタンスを極限するためにこれ
迄用いられて成功した方法は、本質的に同じ電流を逆方
向に担う二つの平行な導体は、その方向が逆であるほぼ
等しい電磁場を作るという物理学的原理を利用したもの
であった。この二つの導体の置かれる物理的な距離が近
ければ近い程、電磁場が互に相殺される程度が完全に近
づく。もし二つの導体が同じ物理的空間を占ｌれば、理
論的な理想が達成される筈である。この理想にできるだ
け近づくには、一つの導体を他方の内部にすっかり入れ
てしまうことであろう。これは、巻込形コンデンサを金
属缶の中に完全に封入することによって、実効的に達成
されてきた。コンデンサの電極の一つは、缶の一端に内
側で電気的に接続され、他方の電極は、缶の他方の端か
ら外に出るリードに電気的に接続された。巻込形コンデ
ンサ自体は一つの導体と考えられ、それを取り囲む金属
缶は第二の導体と考えられるので、一方が他方の内部に
あり、常に逆方向に電流を担う二つの平行な導体が作ら
れることになる。この配置は、固有インダクタンスを実
効的に極小化し、従って、共振周波数を高めたものの、
あいにく高価で、単位体積当りの静電容量の大きさにし
ては効率が悪い。

以下の特許が、本発明のための調査で捜し出きれたが、
見直しの結果、関係のあるものは見出びれなかった。

特許番号　発明者 ３，１５６，８５４　パイヤ（Ｈ，Ｂｅｙｅｒ）３．１
５３，１８０　ベルモア（Ａ、Ｊ、Ｂｅｌｌｍｏｒｅ）
３．１６３，９１７　ビルジング（Ｄ、Ｌ、ＢＢ１１５
ｉｎ　ｅｔ　ａｌ、）３．１４９，３９８　ストラーグ
（Ｓｐｒａｇｕｅ　ｅｔ　ａｌ、）３．２９２，０５３
　ディソアコモ（Ａ、ＤｉＧｉａｃｏｍｏ）２．９８５
，８０３　グレナン（Ｊ、Ｂ、Ｂｒｅｎｎａｎ）従って
、本発明の目的の一つは、一つの導体を第二の導体の中
に実効的に置くことによって固有インダクタンスを極／
ｈ化し、そのことによって、インダクタンス・リアクタ
ンスを相殺し、自己共振周波数を極大化することにある
。

もう一つの目的は、インダクタンス・リアクタンスの相
殺を、比較的費用をかけないで最適化することにある。

最後の目的は、大きな静電容量値を持ち、大電流輸送能
力を備え、高周波で動作できるようなコンデンサを供用
することにある。

発明の要約 低下された固有誘導と高い自己共振周波数を持ｐ巻込形
コンデンサの製作方法が明らかにされる。

このコンデンサの製作においては、メタライズされたフ
ィルムが非導電性コアの周りに巻きつけられ、導体がコ
アの全長に亘って挿入される。巻かれたメタライズされ
たフィルムは平らにされ、平らにされた巻込形コンデン
サの両端に端子が形成される。導体が端子の一つに電気
的に接続され、金属接点が他方の端子に電気的に接続さ
れる。この導体のインダクタンス・リアクタンスは、巻
かれたメタライズされたフィルムのイングクティプ・リ
アクタンスにほぼ等しい。とれらのリアクタンスはほぼ
相殺し、その結果、自己共振周波数が高する。

３、発明の詳細な説明 図１には、本発明にかかるある具体的実施例の製作の中
間段階が示されている。ご覧のように、平らにされた巻
込形コンデンサ１０は、端部１６及び１８と、コンデン
サの両端から３Ｊｉ　１４　ａ　。

１４ｂを通って外に突き出る、中心軸をなす絶縁された
コア１４を持つ。長方形の銅のストリップ１２が、コア
１４の中に全長に亘ってはめ込まれ？、壌１４ａ、１４
ｂから突き出ている。銅のストリノ７°１２の一つの端
部は、折り曲げられてタフ１２　ａ　トｆｘ　’）　、
タブは、その端部が、コンデンサの端部１６の金属吹付
は接点または端子２１に電気的に接続される。端子２１
は、コンデンサｌＯの本体の外部を一部切シとったとこ
ろから見えるであろう。リード線２ｏがコンデンサの端
部Ｉ８の、金属の吹付は接点または端子２２に電気的に
接続される。

全テノ−ｙ　ｙ　ｆンサは、ある大きさの固有インダク
タンスを持つ。このインダクタンスは、設計値の静電容
量と一緒になって、共振回路を形成する。

招かれざるインダクタンスが高ければ高い程、より低い
周波数で、コンデンサの共振を引き起こすので、コンデ
ンサの高周波用としての使い途が限られることになる。

この効果は、スイッチング電源用のコンデンサのような
大電流用のコンデンサで、５０から１００キロヘルツ（
ｋＨ）　の無線周波数帯域の部分において動作しなけれ
ばならないものにおいて特に著しい。この問題を更に複
雑にするのは、これらの用途に用いられるコンデンサは
、物理的に大きな寸法を持つので、それが、等価な　′
直列の抵抗の低下を引き起こし、従って、自己共振周波
数が一層低下するという事実である。通常約９０キロヘ
ルツの自己共振周波数を持つような５０マイクロファラ
、ド・コンデンサは、もしコンデンサ１０のように設計
されれば、その自己共振周波数を約１２０から１３０キ
ロヘルツに上げることができたであろう。

コンデンサのインダクタンスは、通常、そのコンデンサ
を２０ダージの導線とみなして算出される。コンデンサ
のインダクタンスがこの２０グーノの導線のそれである
と仮定すると、このインダクタンスは、この導線の中心
の内部に導体を置き、もしこの導体が２０グーノの導線
と同じ電流を逆方向に担えば、相殺されるであろう。銅
のストｌ）ッゾ１２が、２０ケ゛−ノの導線から成る導
体の中心を通る、そのような内部導体の機能を果す。平
行な、逆方向の電気的経路を持つ二つの導体は、相互の
インダクティブ・リアクタンスを相殺する傾向がある。

これが起きるのは、各々の導体が、電流を担う時、電磁
場に取り囲まれるからである。

もしこれらの導体によって担われる電流が逆方向であれ
ば、創られる電磁場は逆方向である。二つの導体が互に
近ければ近い程、電磁場はよりう甘く相殺する。一つの
導体を他方の導体の内部に直接置くことによって、この
効果は最適化きれる。

コンデンサ１０の形成においては、先ず５０ゲージの絶
縁材料を約５から１０回巻いて、コア１４が作られる。

いかなる絶縁材料も使えるであろうが、なるべくなら、
ポリカーボネートを使うのがよい。

コンデンサ１０は、コア１４０周りに従来の仕方で、中
心軸上に巻きつけられる。コア１４は、端部１６及び１
８から約０２から０３インチ突き出て、それによって、
コアの延長部または環１４ａ及び１４ｂか形成されるよ
うに、切り落とされる。

巻きつけが完了したら、長方形の銅のストリップ１２が
コア１４の内部に挿入される。銅のストリップ１２の大
きさは、厚さ６から１２ミル、幅１／４インチ程度であ
ろう。銅のストリップ１２は、１６グーソの導線に等価
の形状因子を持つ。その後、コンデンサ１０は従来の方
法で平らにされる・銅のストリップ１２は、戻り電子を
持つ導体であり、コンデンサの経路（２０ゲージの導線
と仮定された）と平行であるが逆方向に電流を担う電気
的経路を構成する。

コンデンサ１０を平らにすることによって、より大きい
体積効率が達成埒れる。平らにし終れば、銅のストリッ
プ１２の両端と巻かれたメタライズされたフィルムの本
体は、紙テープでマスクされて保護され、一方で、コン
デンサ１０の端部１６と１８は、金属吹付は接点２１と
２２となるように、金属を吹伺けられる。この吹付けは
、電気アーク・ガンから造り出される、空線空気と浴け
た錫の微粒子の高速の混合物で行われる。延長部１４ｂ
が、銅のストリップ１２を金属吹イ」け接点２２から絶
縁するのに役立つ。吹付けの後、銅のストリップ１２は
タブ１２ａとなるように折り曲げられ、タブ１２ａは金
属吹付は接点２１に電気的に接続される。コア１４の延
長部１４　ａはフレキ／プルであり、開かれて、銅のス
トリップ０１２がタブ１２ａを形成するために折り曲げ
られる時に平らにされる。タブ１２ａの大きさは、厚さ
６から１２ミル、幅１／４インチ程度であろう。

銅のストリップ１２は内側電極である。タブ１２ａを端
子２１に電気的に接続することによって、銅のス）　ｌ
）ツブ１２と端子２１が同じ電位になる。従来の方法で
、Ｌ形す−ド２０が端子２２に電気的に接続される。リ
ード２０は、前もってＬ形に成形された、１６ケ９−ジ
の錫メッキした銅線として表わされている。それは、コ
ンデンサ１０の外部リードの役目をする。代案として、
リード２０は、前もってＬ形に成形された金属の耳状端
子で、コンデンサ１０の本体から最も遠い端部の付近に
、コンデンサ１０をボルト取付けするだめの穴を開けら
れたものでもよいであろう。

図２には、コンデンサ１０の側面図が示されている。リ
ード線２０はＬ形に成形されて示されている。タブ１２
ａＩ′ｉ折り曲げられて、端子２１に電気的に接続され
た形で示されている。銅のストリップ１２とリード２ｏ
の二つが端部１８から延びているので、コンデンサ１ｏ
は本質的に同軸コンデンサである。

図３には、絶縁材２８が、外側電極２２の表面の半分に
置かれて示されている。絶縁材２８はマイラーでもよい
し、或いは冒品質の絶縁材料であれば何でもよい。銅の
ストリッｆ１２は絶縁相２８の上に折り曲げられてタブ
１２ｂを形成する。

絶縁材２８と環１４ｂは、銅のストリップ１２を外側電
極２２から絶縁する役目をする。もう一つのＬ形す−ド
がタブ１２ｂにはんだ付けされ、リード２３となる。リ
ード２３は、端部１８に対して垂直に延びているが、リ
ード２ｏの場合と同様に、端部１８の中心からはずれて
いる。このためにプリント回路板−＼の取付けが容易に
なり、寄生インダクタンスが一層減少する。

図４ｉｊコンデンサ１０を完成された形で示す。

テープ３０が、従来の方法で、コンデンサｌＯの外周に
清って巻かれている。このテープば、端子２１から約３
／１６インチだけ外に張り出して、コンデンサ１０の端
部１６で空洞３２を形成する。

同様に、テープ３０は、端子２２から約３／１６インチ
だけ外に張シ出して、端部１８で空洞３４を形成する。

外部リード２０及び２３は空洞３２から突き出ており、
空洞３２及び３４は、従来の方法で、非導電性エポキシ
で埋められる。

端子２１及び２２は、実質的に同じ物理的特性を持つ。

更に、リード２０及び２３も、実質的に同じ物理的特性
を持つ。このようにして、記述された二つの電流の経路
は、実質的に同一の電流輸送容量を持つ。従って、二つ
の経路のイ／ダクティブ・リアクタンスはほぼ相殺する
。この方法を用いると、コンデンサ１０は、この方法を
用いない同種の装置に比べて約３０チ高い周波数で共振
する。従って、コンデンサ１０は、５０キロヘルツ以上
の自己共振周波数が要求される高周波用として役に立つ
。

【図面の簡単な説明】

図１は、本発明にかかるコンデンサの製作の中間段階を
表わしたものである。 図２は、図１のコンデンサの側面図である。 図３は、図１のコンデンサを端部から見た図である。 図４は、本発明にかかるコンデンサの透視図である。 特許出願人 工しクトロニ、り　コンセプノ　インコーＩレーテッド
特許出願代理人 弁理士　山　本　恵　−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）　非導電性コアの周りにメタライズされた
   フィルムを巻きつけ； （ｂ）　コアの全長に亘って導体を挿入し；（ｃ）　巻
   かれたメタライズされたフィルムを平らにし； （ｄ）　との巻込形コンデンサの両端に第一と第二の端
   子を形成し： （、）　上記導体を第一の端子に電気的に接続し１かつ （ｆ）　金属接点を第二の端子に電気的に接続する段階
   を含む、低下された固有インダクタンスと相当に高い自
   己共振周波数を持つ、巻込形コンデンサの製作方法。
2. （２）　段階（ｄ）の後に、導体を折り曲げて第一〇端
   子に接触させる段階が続き、 段階（ｂ）は、コアの全長に亘って長方形の金属ストリ
   、ｆを挿入することから成り； 段階（ｄ）は、巻込形コンデンサの両端に、圧縮空気と
   溶けた錫の微粒子の高速の混合物を吹付けることを含み
   ； 段階（ａ）は、ポリカーボネートのコアの周りにメタラ
   イズされたフィルムを巻きつけることから成り、かつ段
   階（ｃ）の後に、第二の端子の一部に絶縁材料を置くと
   いう追加の段階が加わる、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）非導電性コアの周りに巻かれるメタライズされた
   フィルムで、このフィルムの第一の端部に結合された第
   一の端子に電気的に接続でれるものであり、上記フィル
   ムが第一のインメタライズ・リアクタンスを持ち、第一
   の電磁場を作り出すもの； 少くとも上記コアの内部に全長に亘って置かれる導体で
   、上記フィルムの第二の端部に結合された第二の端子に
   電気的に接続されるものであり、上記導体が第二のイン
   ダクティプ・リアクタンスを持ち、第一の磁場と逆方向
   に第二の電磁場を作り出し、そのことによって、第二の
   磁場が第一の磁場を大幅に相殺し、従って、第一、のイ
   ンダクティブ・リアクタンスから第二のインダクティブ
   ・リアクタンスを差し引いて、自己共振周波数を極大化
   さぜるもの；を含む、高周波用の、大きな静電容量値と
   大電流輸送能力を持つ、平らにされた巻込形コンデンサ
   。
4. （４）非導電性コアの周りに巻かれたメタライズされた
   フィルム； 少くともコアの内部に全長に亘って置かれた導体；及び
   巻込形コンデンサの両端にある第一と第二の端子で、上
   記導体が第一の端子に電気的に接続きれ、金属接点が第
   二の端子に電気的に接続されるもの； を含む、相当に高い自己共振周波数を持つ、平らにされ
   た巻込形コンデンサ。
5. （５）導体が折り曲げられて第一の端子に接触し、第一
   の端子に電気的に接続され、 導体が長方形の金属のストリ、ゾから成り、非導電性コ
   アがポリカーボネートのコアから成り、かつ導体を第二
   の端子から絶縁するために、絶縁材が第二の端子の一部
   に置かれる、 ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の、平ら
   にされた巻込形コンデンサ。