JPH0630325B2 - 貫通コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子レンジ等の電子もしくは電気機器に組み込
まれてノイズを除去するのに使用される貫通コンデンサ
に関する。

［従来の技術］ 従来より、貫通コンデンサとしては、円筒形状のセラミ
ック誘電体を使用するものや、円板形状のセラミック誘
電体を使用するもの、あるいはポリエチレンテレフタレ
ート等の樹脂フイルムを円筒形状に巻装してなるものを
誘電体として使用するもの等が周知である。

樹脂フイルムを誘電体として使用する従来の貫通コンデ
ンサの一例の縦断面図および平面図を夫々第６図(a)お
よび第６図(b)に示す。

上記貫通コンデンサ１は、円筒形状のコンデンサユニッ
ト２と、貫通端子３と、接地用端子板４と、集電板５
と、円筒状の絶縁部材Ｓとからなる。

上記コンデンサユニット２は、第７図に示すように、ほ
ぼ一定幅を有し、一つの主面にコンデンサ電極６が形成
されてなるテープ状の第１の誘電体フイルム７と、この
第１の誘電体フイルム７とほぼ等しい幅を有し、一つの
主面にコンデンサ電極８が形成されてなるテープ状の第
２の誘電体フイルム９とからなる。そして、上記第１の
誘電体フイルム７のいま一つの主面に、第２の誘電体フ
イルム９の上記コンデンサ電極８が重ね合わされて、絶
縁部材Ｓ(第６図(a)参照)を巻芯として、円筒形状に巻
装される。

上記第１の誘電体フイルム７のコンデンサ電極６および
上記第２の誘電体フイルム９のコンデンサ電極８はいず
れもアルミニウム(Al)もしくは亜鉛(Zn)の蒸着もしくは
スパッタにより形成される。そして、上記第１の誘電体
フイルム７のコンデンサ電極６は、第１の誘電体フイル
ム７の一辺から一定のマージン１１をおいて他辺に達
し、コンデンサユニット２の一端面に引き出される。ま
た、上記第２の誘電体フイルム９のコンデンサ電極８
は、第１の誘電体フイルム７の上記他辺に対応する第２
の誘電体フイルム９の辺から一定のマージン１２をおい
て第１の誘電体フイルム７の上記一辺に対応する第２の
誘電体フイルム９の辺に達し、コンデンサユニット２の
他端面に引き出される。

上記コンデンサユニット２の一端面および他端面には、
第６図(a)に示すように、溶融金属の溶射により、メタ
リコン電極１３および１４が夫々形成される。そしてメ
タリコン電極１３は第１の誘電体フイルム７のコンデン
サ電極６に電気的に接続され、いま一つのメタリコン電
極１４は第２の誘電体フイルム９のコンデンサ電極８に
電気的に接続される。

上記メタリコン電極１３および１４には、接地用端子板
４および集電板５が夫々半田付けされる。そして、その
集電板５には、絶縁部材Ｓに挿通した貫通端子３が半田
付けされる。上記構成を有する貫通コンデンサ１の等価
回路を第８図に示す。

［発明が解決しようとする課題〕 上記の貫通コンデンサ１では、ノイズ電流iは、貫通端
子３を通過した後、集電板５，メタリコン電極１４から
コンデンサユニット２内を、貫通端子３を流れる向きと
は逆に流れて、メタリコン電極１３および接地用端子板
４からアースにバイパスされる(第６図(a)および第８図
参照)。この場合、コンデンサユニット２内を流れる高
周波電流の周波数が高くなればなるほど、高周波電流は
コンデンサユニット２の外側面近くに集中して流れよう
とするので、貫通端子３の半径Ｒ₁に対してコンデンサ
ユニット２の実効的な半径Ｒ₂が大きく、Ｒ₂／Ｒ₁の値
が５ないし１０と大きくなる。このため、貫通端子３と
コンデンサユニット２を流れるノイズ電流iの向きが逆
であっても、両者を流れるノイズ電流間の距離が大きく
なり、貫通端子３をノイズ電流iが流れることにより発
生するインダクタンスと、コンデンサユニット２をノイ
ズ電流iが流れることにより発生するインダクタンスと
の相殺の効果はあまり期待することはできない。従っ
て、第６図(a)および第６図(b)の従来の貫通コンデンサ
１では、ノイズ電流iに対する貫通端子３と接地用端子
板４との間の残留インダクタンスが充分低減されず、こ
の残留インダクタンスのために高域での挿入損失が充分
でないという問題があった。

本願の第１の発明の目的は、残留インダクタンスが小さ
く、高域での挿入損失が大きい貫通コンデンサを提供す
ることである。

本願の第２の発明の目的は、本願の第１の発明よりもさ
らに残留インダクタンスが小さく、高域での挿入損失も
さらに大きな貫通コンデンサを提供することである。

［課題を解決するための手段］ このため、本願の第１の発明は、一端面に形成された端
子電極に一つのコンデンサ電極が引き出されるととも
に、他端面に形成されたいま一つの端子電極に上記一つ
のコンデンサ電極との間に静電容量を形成しているいま
一つのコンデンサ電極が引き出されてなる筒形のコンデ
ンサユニットと、この筒形のコンデンサユニットの軸心
部に挿通される貫通端子と、コンデンサユニットの上記
端子電極と貫通端子とを電気的に接続する集電部材と、
上記コンデンサユニットのほぼ全長にわたって外嵌する
一端開口状の金属ケースからなり、上記一端開口側の外
周に接地用の接地端子部を有するとともに、上記一端開
口に対向する他端の中央部に上記貫通端子が遊嵌する穴
を有し、この穴の外周部分にてコンデンサユニットの上
記いま一つの端子電極に電気的に接続される接地用ケー
ス部材と、上記コンデンサユニットと貫通端子との間に
介装されて両者を電気的に絶縁する第１絶縁部材と、上
記コンデンサユニットと接地用ケース部材との間に介装
されて両者を絶縁するシート状の第２絶縁部材とを備
え、上記貫通端子から接地用ケース部材の上記接地端子
部へ流れる高周波電流が上記コンデンサユニットの上記
接地用ケース部材の近傍部分から上記接地用ケース部材
を通して折返して流れるようにしたことを特徴としてい
る。

また、本願の第２の発明は、各一端面に形成された端子
電極にコンデンサ電極が引き出されるとともに、各他端
面に形成されたいま一つの端子電極に上記コンデンサ電
極との間に静電容量を形成しているいま一つのコンデン
サ電極が引き出され、外側に位置するものがそれよりも
内側に位置するものよりも長さが短く、上記各一端面が
一致するように同軸に配置されてなる複数個の筒形のコ
ンデンサユニットと、これら筒形のコンデンサユニット
の軸心部に挿通される貫通端子と、各コンデンサユニッ
トの上記各一つの端子電極と貫通端子とを電気的に接続
する集電部材と、上記各コンデンサユニットの上記各い
ま一つの端子電極から最外側のコンデンサユニットの外
側面を覆って外嵌する一端開口状の金属ケースからな
り、上記一端開口側の外周に接地用の接地端子部を有す
るとともに、上記一端開口に対向する他端の中央部に上
記貫通端子が遊嵌する穴を有し、この穴の外周部分にて
各コンデンサユニットの上記各いま一つの端子電極に電
気的に接続される接地用ケース部材と、最内側のコンデ
ンサユニットと貫通端子との間に介装されて両者を電気
的に絶縁する第１絶縁部材と、最外側のコンデンサユニ
ットと接地用ケース部材との間に介装されて両者を絶縁
するシート状の第２絶縁部材とを備え、上記貫通端子か
ら接地用ケース部材の上記接地端子部へ流れる高周波電
流が最外側のコンデンサユニットの上記接地用ケース部
材の近傍部分から上記接地用ケース部材を通して折返し
て流れるようにしたことを特徴としている。

［作用］ 本願の第１および第２の発明において、コンデンサユニ
ットを流れる高周波電流は、その周波数が高くなればな
るほど、いわゆる表皮効果により、コンデンサユニット
の外周部近くを流れようとする。すなわち、コンデンサ
ユニットを流れる高周波電流は、その周波数が高くなる
と、コンデンサユニットの外周部近くに集中して流れ
る。一方、上記接地用ケース部材はシート状の第２絶縁
部材を介してコンデンサユニットの外側面に接するとと
もに、接地端子部が接地用外装ケースの一端開口側に位
置しているので上記接地用ケース部材に流れる高周波電
流は、上記コンデンサユニットの外周面に近接して流
れ、しかも上記コンデンサユニット内とは逆の向きに流
れる。これにより、コンデンサユニットを流れる高周波
電流による磁界と接地用ケース部材を流れる高周波電流
による磁界が互いに相殺し合い、残留インダクタンスが
小さくなる。

また、本願の第２の発明では、高周波電流が集中する最
外側のコンデンサユニットはその長さが短く、かつ、静
電容量も小くでき、それだけ残留インダクタンスもより
小さくなり、可使周波数は更に高くなる。

［発明の効果］ 本発明によれば、コンデンサユニットを流れる高周波電
流は、その周波数が高くなればなるほど接地用ケース部
材に近いコンデンサユニットの外周部近くに集中して流
れ、しかも接地用ケース部材の接地端子部は接地用ケー
ス部材の一端開口側に位置しており、接地用ケース部材
内では高周波電流はコンデンサユニットの高周波電流と
は逆向きに互いに近接して流れるので、コンデンサユニ
ットを流れる高周波電流による磁界と接地用ケース部材
を流れる高周波電流による磁界との相殺効果が大きくな
り、高域での残留インダクタンスの小さい貫通コンデン
サを得ることができる。

また、コンデンサユニットを流れる高周波電流の周波数
が高くなると、コンデンサユニットの外周部近くに高周
波電流が集中して流れるので、同軸に配置された複数の
コンデンサユニットのうちで最外側のコンデンサユニッ
トの長さを短くすれば、高周波電流が流える経路が短く
なり、残留インダクタンスをさらに小さくすることがで
きる。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

一つの貫通コンデンサの一実施例の縦断面図および平面
図を夫々第１図(a)および第１図(b)に示す。

上記貫通コンデンサは、樹脂フイルムを誘電体として使
用する筒形のコンデンサユニット２１と、このコンデン
サユニット２１の軸心部に挿通される貫通端子２２と、
この貫通端子２２と上記コンデンサユニット２１の端子
電極２３とを電気的に接続する集電部材２４と、上記コ
ンデンサユニット２１に外嵌する接地用ケース部材２５
と、上記コンデンサユニット２１と貫通端子２２とを電
気的に絶縁する第１絶縁部材２６と、上記コンデンサユ
ニット２１と接地用ケース部材２５とを電気的に絶縁す
る第２絶縁部材２７とからなる。

上記コンデンサユニット２１は、第７図において説明し
たものと同じ構成を有するものである。従って、その詳
細な説明は省略する。

上記コンデンサユニット２１のコンデンサ電極(第７図
のコンデンサ電極６に対応)は、上記コンデンサユニッ
ト２１の一端面に形成された端子電極２３に引き出され
る。また、上記コンデンサ電極との間に静電容量を形成
しているいま一つのコンデンサ電極(第７図のコンデン
サ電極８に対応)は、上記コンデンサユニット２１の他
端面に形成された端子電極２８に引き出される。

上記貫通端子２２は、その一部が絶縁性を有する樹脂か
らなるチューブ状の第１絶縁部材２６により被覆され、
上記コンデンサユニット２１の軸心部に挿通される。ま
た、金属製の板を円板形状に打ち抜いてなる集電部材２
４の中心部に形成された穴２４aに上記貫通端子２２が
挿通される。そして、上記集電部材２４は、貫通端子２
２およびコンデンサユニット２１の端子電極２３に半田
等により、導電的に接着される。

一方、接地用ケース部材２５は、上記コンデンサユニッ
ト２１のほぼ全長にわたって外嵌する筒状部２５aを有
する一端開口状の金属ケースからなるものである。この
接地用ケース部材２５の一端開口に対向する平板部２５
bの中央部には、上記貫通端子２２が遊嵌する穴２９を
有する。上記接地用ケース部材２５の平板部２５bは、
この穴２９と、必要により形成された別の穴３０を通し
て供給される半田等により、コンデンサユニット２１の
いま一つの端子電極２８に導電的に接着される。

第２絶縁部材２７は絶縁性を有する樹脂製のシートから
なる。この第２絶縁部材２７は上記コンデンサユニット
２１の外周に巻装され、その上に接地用ケース部材２５
が嵌合される。また、上記第２絶縁部材２７は、上記接
地用ケース部材２５の一端開口側から一部突出する寸法
を有する。

上記接地用ケース部材２５は、その一端開口側にフラン
ジ部３１を有し、このフランジ部３１に形成された取付
穴３２にて、上記貫通コンデンサが電子機器のシャーシ
やケース等に固定される。図示していないがこの接地用
ケース外周にねじを切っておきシャーシ，ケース等にね
じ込んで固定してもよい。

以上に構成を説明した第１図(a)および第１図(b)の貫通
コンデンサは、分布定数回路的には第３図に示すような
等価回路を有する。すなわち、この等価回路は、集電部
材２４と接地用ケース部材２５の平板部２５bとの間
に、貫通端子２２の径方向に、この貫通端子２２から距
離dk(k＝1,2,…,n)をへだてて、静電容量Ｃk(k＝1,2,
…,n)とインダクタンスＬk(k＝1,2,…,n)との直列回路
が順次接続されたものとなる。

そして、上記インダクタンスＬkは、貫通端子２２から
接地用ケース部材２５の筒状部２５aまでの距離をdとす
れば、 log n d／dk ……(1) に比例することが知られている。この(1)式から上記イ
ンダクタンスＬkは、番号kが大きくなるほど、すなわ
ち、接地用ケース部材２５の筒状部２５aに近いものほ
ど、小さくなることが分かる。

ところで、貫通端子２２から上記接地用ケース部材２５
のフランジ部３１にバイパスされる高周波電流は、周波
数が高くなるほど、貫通端子２２から離れた、インダク
タンスとコンデンサとの直列回路を流れようとする。す
なわち、周波数が高くなればなるほど、第３図におい
て、静電容量Ｃ₁とインダクタンスＬ₁の直列回路を高周
波電流i₁は小さくなり、静電容量Ｃnとインダクタンス
Ｌnの直列回路に流れる高周波電流inが大きくなる。従
って、周波数が高くなると、高周波電流は静電容量Ｃn
とインダクタンスＬnの直列回路に集中して流れること
になる。この場合、d／dkにおいて、k＝nとなって、d／
dkが最小(１．２〜１．０５)となるので、(1)式より、
上記インダクタンスＬn(貫通コンデンサ残留インダクタ
ンス)が最小になることが分かる。このことは、上記静
電容量ＣnとインダクタンスＬnとの直列回路を流れる高
周波電流が接地用ケース部材２５に最も近接しているの
で、この接地用ケース部材２５を上記とは逆に流れる高
周波電流が発生する磁界と上記直列回路を流れる高周波
電流が発生する磁界とが効率よく相殺し合うことからも
明らかである。

第１図の貫通コンデンサの周波数・挿入損失特性を測定
したところ、第５図において、点線h₁で示す結果を得
た。また、第６図(a)および第６図(b)で説明した従来の
貫通コンデンサの周波数−挿入損失特性を、第５図にお
いて実線h₃で示す。この第５図から、第１図(a)および
第１図(b)の貫通コンデンサでは、上記従来の貫通コン
デンサに比較して、１０００ＭＨzで約２０dＢ挿入損失
が大きくなっていることが分かる。

次に、いま一つの貫通コンデンサの実施例の縦断面図お
よび平面図を夫々第２図(a)および第２図(b)に、また、
この等価回路を第４図に示す。

上記貫通コンデンサは、第１図(a)および第１図(b)にて
説明した貫通コンデンサにおいて、コンデンサユニット
２１を径方向で２つ(もしくはそれ以上)のコンデンサユ
ニット２１a,２１bに分割し、コンデンサユニット２１a
の外側のコンデンサユニット２１bの長さl₂を、コンデ
ンサユニット２１aの上記長さl₁よりも短くしたもので
ある。

このように、接地用ケース部材２５に近い外側のコンデ
ンサユニット２１bの長さl₂を小さくすれば、第４図か
らも分かるように、高周波電流が流れる経路が短くな
り、それだけ、残留インダクタンスが小さくなる。

なお、第２図(a)および第２図(b)において、第１図(a)
および第１図(b)に対応する部分には対応する符号を付
して示し、重複した説明は省略する。

上記第２図(a)および第２図(b)の貫通コンデンサの挿入
損失−周波数特性を第５図において二点鎖線h₂で示す。
この第５図から、第２図(a)および第２図(b)の貫通コン
デンサでは、第１図(a)および第１図(b)のものに比較し
て、１０００ＭＨzでさらに１０dＢ程度、挿入損失が大
きくなっていることが分かる。

本発明は、電子レンジの電源フィルタ用の貫通コンデン
サ、電磁干渉フィルタ(ＥＭＩ)フィルタ用コンデンサ、
あるいは各種バイパス用コンデンサ等に広く適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)および第１図(b)は夫々本発明に係る一つの貫
通コンデンサの一実施例の縦断面図および平面図、 第２図(a)および第２図(b)は夫々本発明に係るいま一つ
の貫通コンデンサの一実施例の縦断面図および平面図 第３図は第１図(a)および第１図(b)の貫通コンデンサの
等価回路図、 第４図は第２図(a)および第２図(b)の貫通コンデンサの
等価回路図、 第５図は本発明の貫通コンデンサと従来の貫通コンデン
サの周波数−挿入損失特性図、 第６図(a)および第６図(b)は夫々従来の貫通コンデンサ
の縦断面図および平面図、 第７図はコンデンサユニットの構造説明図、 第８図は第６図(a)および第６図(b)の貫通コンデンサの
等価回路図である。 ２１,２１a,２１b……コンデンサユニット、 ２２……貫通端子、２３……端子、２４……集電部材、 ２５……接地用ケース部材、２６……第１絶縁部材、 ２７……第２絶縁部材、２８……端子電極、 ２９……穴。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端面に形成された端子電極に一つのコン
   デンサ電極が引き出されるとともに、他端面に形成され
   たいま一つの端子電極に上記一つのコンデンサ電極との
   間に静電容量を形成しているいま一つのコンデンサ電極
   が引き出されてなる筒形のコンデンサユニットと、この
   筒形のコンデンサユニットの軸心部に挿通される貫通端
   子と、コンデンサユニットの上記端子電極と貫通端子と
   を電気的に接続する集電部材と、上記コンデンサユニッ
   トのほぼ全長にわたって外嵌する一端開口状の金属ケー
   スからなり、上記一端開口側の外周に接地用の接地端子
   部を有するとともに、上記一端開口に対向する他端の中
   央部に上記貫通端子が遊嵌する穴を有し、この穴の外周
   部分にてコンデンサユニットの上記いま一つの端子電極
   に電気的に接続される接地用ケース部材と、上記コンデ
   ンサユニットと貫通端子との間に介装されて両者を電気
   的に絶縁する第１絶縁部材と、上記コンデンサユニット
   と接地用ケース部材との間に介装されて両者を絶縁する
   シート状の第２絶縁部材とを備え、上記貫通端子から接
   地用ケース部材の上記接地端子部へ流れる高周波電流が
   上記コンデンサユニットの上記接地用ケース部材の近傍
   部分から上記接地用ケース部材を通して折り返して流れ
   るようにしたことを特徴とする貫通コンデンサ。
2. 【請求項２】各一端面に形成された端子電極にコンデン
   サ電極が引き出されるとともに、各他端面に形成された
   いま一つの端子電極に上記コンデンサ電極との間に静電
   容量を形成してなるいま一つのコンデンサ電極が引き出
   され、外側に位置するものがそれよりも内側に位置する
   ものよりも長さが短く、上記各一端面が一致するように
   同軸に配置されてなる複数個の筒形のコンデンサユニッ
   トと、これら筒形のコンデンサユニットの軸心部に挿通
   される貫通端子と、各コンデンサユニットの上記各一つ
   の端子電極と貫通端子とを電気的に接続する集電部材
   と、上記各コンデンサユニットの上記各いま一つの端子
   電極から最外側のコンデンサユニットの外側面を覆って
   外嵌する一端開口状の金属ケースからなり、上記一端開
   口側の外周に接地用の接地端子部を有するとともに、上
   記一端開口に対向する他端の中央部に上記貫通端子が遊
   嵌する穴を有し、この穴の外周部分にて各コンデンサユ
   ニットの上記各いま一つの端子電極に電気的に接続され
   る接地用ケース部材と、最内側のコンデンサユニットと
   貫通端子との間に介装されて両者を電気的に絶縁する第
   １絶縁部材と、最外側のコンデンサユニットと接地用ケ
   ース部材との間に介装されて両者を絶縁するシート状の
   第２絶縁部材とを備え、上記貫通端子から接地用ケース
   部材の上記接地端子部へ流れる高周波電流が最外側のコ
   ンデンサユニットの上記接地用ケース部材の近傍部分か
   ら上記接地用ケース部材を通して折り返して流れるよう
   にしたことを特徴とする貫通コンデンサ。