JP2013077832A - ケースモールド型コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド自動車等に使用されるケースモールド型コンデンサに関し、高精度と小型軽量化を両立することを目的とする。
【解決手段】樹脂ケース９に舌片状の締結部９ａを設け、この締結部９ａを金属ケース７に設けられた締結部７ａ上に載置するケースモールド型コンデンサにおいて、樹脂ケース９に設けられた舌片状の締結部９ａの根元部の一部に薄肉部９ｃを設けた構成により、締結部９ａの強度が弱くなるため、樹脂ケース９を金属ケース７に結合する際に、樹脂ケース９の締結部９ａが締結方向に移動し易くなり、これにより、締結部９ａに過大な応力が加わるのを抑制すると共に、振動によって締結部９ａに割れが発生するのを防止することができるようになり、耐振動性を向上させることができる。この結果、ケースモールド型コンデンサの高精度化と小型軽量化を両立することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、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、フィルタ用、スナバ用に最適な金属化フィルムコンデンサをケース内に収容して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ものである。

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）が市場導入される等、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用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更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を採用する傾向が目立っている。

そして、このようにＨＥＶ用として用いられる金属化フィルムコンデンサには、使用電圧の高耐電圧化、大電流化、大容量化等が強く要求されるため、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型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。

図５（ａ）、（ｂ）はこの種の従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図であり、図５において、１１は樹脂製のコンデンサケース、１２はコンデンサ素子を示す。１３ａおよび１３ｂは一体に連なる接続金具で、１３ａはコンデンサケース１１に内蔵される部分、１３ｂはコンデンサケース１１から外部に出ている部分を示す。１４はコンデンサ素子１２を固定するエポキシ樹脂等の充填樹脂、１５は電極部、１６はコンデンサを外部に取り付けるための取り付け脚、１７は充填樹脂１４を注型する注型面を示すものである。

そして、上記コンデンサ素子１２は、図示しない金属化フィルムを巻回または積層してなり、電極部１５を端面に設けている。そして接続金具１３ａを電極部１５に接続し、この接続金具１３ｂ（１３ａと一体に繋がっている）を外部機器等と電気的に接続している。

また、コンデンサケース１１はコンデンサ素子１２全体と、接続金具１３ａを内蔵し、内部に充填樹脂１４を充填させて固定している。なお、図５において、コンデンサケース１１の底部（注型面１７）は、樹脂充填する前は開口面であり、この面を、充填樹脂１４を注型する面としている。更に、この注型面１７から接続金具１３ｂがコンデンサケース１１から外部に出ているものである。

また、コンデンサケース１１は、図５に示すように、取り付け脚１６を有しており、外部機器等にビス等で取り付けできるようになっている。コンデンサケース１１は、コンデンサ素子１２を複数個内蔵するためにケース自体が大きく、取り付け脚１６はコンデンサ全体の重量及び衝突時の耐用から４箇所に設けられ、四方に伸びた形状となっている。

このように構成された従来のケースモールド型コンデンサは、充填樹脂１４を注型する注型面１７を取り付け脚１６と同じ側にすると共に、接続金具１３を注型面１７から外部に出すようにすることで、接続金具１３ａ、１３ｂの外部機器等と接続するまでの距離を短くでき、これにより、接続金具１３ａ、１３ｂのインダクタンスを抑えることができるというものである。また、このように構成されたケースモールド型コンデンサを図示しないアルミニウム製の外装ケース内に結合し、この外装ケースを被装着体である自動車に取り付けるという使用方法が多くなってきているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００４−１４６７２４号公報

しかしながら上記従来のケースモールド型コンデンサでは、樹脂製のコンデンサケース１１を用いて樹脂モールドされたケースモールド型コンデンサを図示しないアルミニウム製の外装ケース内に結合して使用するような用途の場合、樹脂製のコンデンサケース１１に設けられた取り付け脚１６を介して図示しないアルミニウム製の外装ケースに設けられた取り付け部にボルト等を用いて結合した際に、樹脂製のコンデンサケース１１やアルミニウム製の外装ケースに歪みが発生し、これにより、このアルミニウム製の外装ケースを被装着体に取り付ける際に、取り付けができなくなったり、また、樹脂製のコンデンサケース１１に設けられた取り付け脚１６に過大な応力が加わるため、最悪の場合には、振動によって取り付け脚１６に割れが発生する恐れがあるという課題があった。

なお、このような現象は、小型軽量化の追及からアルミニウム製の外装ケースの厚みが薄くなってきていることに加え、アルミニウム製の外装ケースの取り付け部、樹脂製のコンデンサケース１１の取り付け脚１６の、双方の寸法公差に起因するものである。

本発明はこのような従来の課題を解決し、樹脂ケースを金属ケース内に結合しても双方に歪みが発生することがなく、高精度と小型軽量化を両立することが可能なケースモールド型コンデンサを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、複数の素子をバスバーで夫々接続し、これらを収容して樹脂モールドした樹脂ケースと、この樹脂ケースを内部に結合した金属ケースからなり、上記樹脂ケースに舌片状の締結部を設け、この締結部を金属ケースに設けられた締結部上に載置すると共に、樹脂ケースに設けられた舌片状の締結部の根元部の一部に薄肉部を設け、樹脂ケースの締結部を締結方向に移動し易くした構成のものである。

以上のように本発明によるケースモールド型コンデンサは、樹脂ケースに設けられた舌片状の締結部の根元部の一部に薄肉部を設けた構成により、締結部の強度が弱くなるため、樹脂ケースを金属ケースに結合する際に、樹脂ケースの締結部が締結方向に移動し易くなり、これにより、締結部に過大な応力が加わるのを抑制すると共に、振動によって締結部に割れが発生するのを防止することができるようになり、耐振動性を向上させることができるものである。

本発明の実施の形態１によるケースモールド型コンデンサの構成を示した斜視図 同側面断面図 同締結部近傍を示した要部断面図 本発明の実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの締結部近傍の構成を示した要部断面図 （ａ）従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した平面断面図、（ｂ）同正面断面図

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１によるケースモールド型コンデンサの構成を示した斜視図、図２は同側面断面図、図３は同締結部近傍を示した要部断面図であり、図１〜図３において、１は金属化フィルムコンデンサ素子（以下、素子１と呼ぶ）を示し、この素子１はポリプロピレンフィルム等からなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回し、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極を形成することによってＰ極とＮ極の一対の取り出し電極を夫々設けて構成されたものである。

２はＰ極バスバー、２ａはこのＰ極バスバー２の一端に設けられた外部接続用のＰ極端子、３はＮ極バスバー、３ａはこのＮ極バスバー３の一端に設けられた外部接続用のＮ極端子であり、このＰ極バスバー２とＮ極バスバー３により、上記素子１を複数個並列接続して連結しているものである。

４は上面開放形の樹脂ケース、４ａはこの樹脂ケース４を後述する金属ケース７に結合するために側面の複数箇所に設けられた舌片状の締結部、４ｂはこの締結部４ａ内に設けられた取り付け孔である。５はこの取り付け孔４ｂ内にインサート成型された金属製のカラーであり、このカラー５は上記締結部４ａの厚さ（ｔ）よりも長い高さ寸法（ｈ）、（すなわちｈ＞ｔ）の円筒状に形成されており、カラー５の両端が締結部４ａの上面側ならびに下面側に夫々突出するように構成されているものである。

６はエポキシ樹脂等からなる絶縁性のモールド樹脂であり、このモールド樹脂６は、上記Ｐ極バスバー２とＮ極バスバー３により並列接続されて連結された複数個の素子１を樹脂ケース４内に収容した状態で、この樹脂ケース４内に充填されることによって樹脂モールドしたものであり、これにより、Ｐ極端子２ａとＮ極端子３ａがモールド樹脂６から表出したケースモールド型コンデンサが構成されているものである。

７はアルミニウムからなる金属ケースであり、この金属ケース７は外装ケースとしての機能を果たすものである。７ａはこの金属ケース７内に上記複数個の素子１が樹脂モールドされた樹脂ケース４を結合するために設けられた締結部、７ｂはこの金属ケース７を被装着体に取り付けるための取り付け部、７ｃはこの取り付け部７ｂ内に設けられた取り付け孔であり、この金属ケース７に設けられた締結部７ａへの樹脂ケース４の締結部４ａの結合はボルト８を螺合することによって行われるものである。

このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、樹脂ケース４の締結部４ａに設けられた取り付け孔４ｂ内に締結部４ａの厚さｔより長い高さ寸法ｈの円筒状のカラー５を配設し、ボルト８により樹脂ケース４の締結部４ａを金属ケース７の締結部７ａに結合するようにした構成により、上記カラー５の両端がボルト８と金属ケース７の締結部７ａに夫々当接するようになるため、樹脂ケース４の締結部４ａはカラー５によってガイドされてはいるものの、カラー５が円筒状であるために締結方向には移動可能な状態になり、金属ケース７内に樹脂ケース４を結合しても、樹脂ケース４と金属ケース７の双方の寸法公差のバラツキを吸収し、双方に歪みが発生することがなく、高い寸法精度を発揮することができるため、金属ケース７の厚みを薄くして小型軽量化を図ることができるという格別の効果を奏するものである。

なお、上記カラー５は、外周中央部に溝加工等を施すことによって窪み部を形成したものを用い、これをインサート成型することによって上記窪み部に樹脂が回り込んで抜け止め効果が得られるものを使用するのが一般的であるが、このようなカラーを用いた場合には、本発明のように、樹脂ケース４の締結部４ａが締結方向に移動するという効果が得られないため、本発明のような円筒状のカラー５を用いることが必要になるものである。

なお、このような効果は、カラー５の外径寸法φＡと、このカラー５が嵌まり込むように設けられた樹脂ケース４の締結部４ａの取り付け孔４ｂの寸法φＢの関係を、φＡ＜φＢとすることにより、樹脂ケース４の締結部４ａが移動し易くなるために、更に効果的になるものである。また、上記φＡ＜φＢの関係にすることにより、上記カラー５がインサート成型できないようになる場合には、樹脂ケース４の締結部４ａに設けられた取り付け孔４ｂ内にカラー５を配設するようにすれば良いものである。

（実施の形態２）
本実施の形態は、上記実施の形態１で図１〜図３を用いて説明したケースモールド型コンデンサに用いる樹脂ケースの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて詳細に説明する。

図４は本発明の実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの締結部近傍の構成を示した要部断面図であり、図４において、９は上面開放形の樹脂ケース、９ａはこの樹脂ケース９を金属ケース７に結合するために側面の複数箇所に設けられた舌片状の締結部、９ｂはこの締結部９ａ内に設けられた取り付け孔である。９ｃは上記締結部９ａの下面となる金属ケース７の締結部７ａ側の根元部の一部を部分的に薄くするようにして設けられた薄肉部である。

このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、上記実施の形態１によるケースモールド型コンデンサにより得られる効果に加え、樹脂ケース９の締結部９ａの根元部に薄肉部９ｃを設けた構成により、締結部９ａの強度が弱くなるため、樹脂ケース９を金属ケース７に結合する際に、樹脂ケース９の締結部９ａが締結方向に移動し易くなり、これにより、締結部９ａに過大な応力が加わるのを抑制すると共に、振動によって締結部９ａに割れが発生するのを防止することができるようになり、耐振動性を向上させることもできるという格別の効果を奏するものである。

本発明によるケースモールド型コンデンサは、高い寸法精度を確保することができるために小型軽量化を図ることができるという効果を有し、特に、小型軽量化と耐振動性が強く要求される自動車用のコンデンサ等として有用である。

１ 素子
２ Ｐ極バスバー
２ａ Ｐ極端子
３ Ｎ極バスバー
３ａ Ｎ極端子
４、９ 樹脂ケース
４ａ、７ａ、９ａ 締結部
４ｂ、７ｃ、９ｂ 取り付け孔
５ カラー
６ モールド樹脂
７ 金属ケース
７ｂ 取り付け部
８ ボルト
９ｃ 薄肉部

Claims (2)

1. 両端面に一対の電極が設けられた素子を複数個並列して外部接続用の端子部を一端に設けたバスバーで夫々接続し、これらを内部に収容して少なくとも上記バスバーの端子部を除いて樹脂モールドした樹脂ケースと、この樹脂ケースを内部に結合した金属ケースからなるケースモールド型コンデンサにおいて、
   上記樹脂ケースに舌片状の締結部を設け、この締結部を金属ケースに設けられた締結部上に載置すると共に、
   樹脂ケースに設けられた舌片状の締結部の根元部の一部に薄肉部を設け、樹脂ケースの締結部を締結方向に移動し易くしたケースモールド型コンデンサ。
2. 上記薄肉部は、樹脂ケースの締結部の根元部において、金属ケースの締結部側に設けられた請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。

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