JPH08298222A - 直流用コンデンサ - Google Patents

直流用コンデンサ

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JPH08298222A
JPH08298222A JP13981795A JP13981795A JPH08298222A JP H08298222 A JPH08298222 A JP H08298222A JP 13981795 A JP13981795 A JP 13981795A JP 13981795 A JP13981795 A JP 13981795A JP H08298222 A JPH08298222 A JP H08298222A
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JP
Japan
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thin film
capacitor
electrode
polymer dielectric
dielectric film
Prior art date
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Pending
Application number
JP13981795A
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English (en)
Inventor
Atsushi Nishidai
惇 西台
Kimio Suganuma
紀美夫 菅沼
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セルフヒーリング処理が容易かつ有効に実施
できる薄膜電極を備えた直流用コンデンサを提供するこ
と 【構成】 ポリエチレン・テレフタレートやポリプロピ
レン等の高分子誘電体フイルム11,12の各一方の面
に酸化亜鉛と導電性金属との混合体による20Ω〜10
00Ω程度の抵抗値を有する薄膜電極13,14をそれ
ぞれ真空蒸着などにより形成し、2枚の高分子誘電体フ
イルム11,12を重ねて巻き込んで直流用コンデンサ
を形成し、セルフヒーリング処理時に薄膜電極13,1
4の所定値に選定された抵抗値により突入エネルギを抑
制し、高分子誘電体フイルム11,12の損傷を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、整流回路等に用いられ
るリップル吸収用コンデンサに関し、詳しくはコンデン
サのセルフヒーリングを効果的に実施できる薄膜電極に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】電力回路に用いられるコンデンサの誘電
体としては、高電界に対する絶縁材料が要求されことか
ら、例えば、フイルム状のポリエチレン・テレフタレー
ト(PET)やポリプロピレン(P・P)などの高分子
誘電体フイルムが使用されている。そして、このポリエ
チレン・テレフタレートあるいはポリプロピレンなどの
高分子誘電体フイルムを誘電体とするコンデンサは、図
5の断面図に示すように、高分子誘電体フイルム1,2
の各一方の面に真空蒸着などの手段で金属を蒸着させて
それぞれ金属電極3,4を付着させた状態で複数枚(図
では2枚)の高分子誘電体フイルム1,2を積層させる
か、あるいは巻き込むことにより、コンデンサを形成し
ている。
【0003】このように形成したコンデンサの特徴の一
つは、自己回復作用(セルフヒーリング)を有すること
である。すなわち、何らかの原因で一方の高分子誘電体
フイルム1が絶縁破壊されて破壊点1aが生じた場合
に、この破壊点1aを通して高分子誘電体フイルム1の
電極3が高分子誘電体フイルム2の電極4と接触して、
コンデンサとしての機能が喪失される場合でも、高分子
誘電体フイルム1上の電極3において図5と図6(図5
の平面図)で示すように、破壊点1aに隣接する電極3
の微小面積が絶縁破壊時のジュール発熱により、破壊点
1aの周縁の電極3の膜を蒸発して飛散することにより
消失して高分子誘電体フイルム1上に電極飛散面1bが
形成され、電極3,4との間に絶縁性が回復することで
ある。
【0004】ところで、電力回路に用いられるコンデン
サは、一般に大きい静電容量が必要とされるために、前
記高分子誘電体フイルムが例えば、10m〜100m
もの大面積で構成される。このようなコンデンサを構
成する場合に、例えば、8μ程度の厚さの高分子誘電体
フイルムを使用し、この高分子誘電体フイルムの一方の
面に前述のように蒸着により電極を形成する場合に、静
電容量が1m当たり約3μFであるとすると、全体の
静電容量は数10μF〜数100μFとなるように、大
面積の高分子誘電体フイルムを巻き込む。この巻き込ん
だ高分子誘電体フイルムの巻き耳の電極端をメタリコン
処理等により、共通電極化として、メタライズ電極の導
電性の悪さを補う工夫がなされている。
【0005】このようなコンデンサにおける高分子誘電
体フイルムは、何らかの原因で部分的に電気的な欠陥が
存在するものであり、したがって予めこの欠陥部を課電
により強制的に絶縁破壊を行う。すなわち、コンデンサ
に電圧を印加し、欠陥部に突入するエネルギにより欠陥
部周縁の蒸着電極を溶解させて、飛散させ欠陥部周縁に
電極をなくするようにして欠陥部周縁が電気的に悪影響
を及ぼさないようにするセルフヒーリング処理が必須で
ある。
【0006】ところで、交流用のコンデンサでは、フイ
ルムサイズにもよるが、電極の導電性による損失が誘電
体の損失に加算されるので、電極の抵抗値は比較的小さ
い値が求められる。したがって、アルミニウムなどの蒸
着電極の表面抵抗が数Ω程度であることが必要であるた
め、大面積のコンデンサでは、上記のセルフヒーリング
処理(自己回復処理)の実施時には、欠陥部の周縁から
突入してくるエネルギが過大となり、このため、安定し
た処理ができず、自己回復を施す部位にかえって損傷を
与える結果を招くという問題を生じる。
【0007】これに対処するために、小容量に区分した
単位コンデンサ素子を直列にした上で並列にするなど突
入するエネルギーの抑制をする工夫もあるが、低電圧用
のコンデンサではフイルムの厚さの制約から直列にはで
きず全てを並列とするとき、単位コンデンサは小容量素
子であっても並列コンデンサからのエネルギー突入は避
けることができない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の事情
に鑑みなされたもので、セルフヒーリング処理が容易か
つ有効に実施できる薄膜電極を備えた直流用コンデンサ
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】本発明の上記目的は、高
分子誘電体フイルムの表面に20Ωないし1000Ω程
度の抵抗値を有する薄膜電極を形成したことを特徴とす
る直流用コンデンサとすることにより達成される。
【0010】また、本発明の上記目的は、高分子誘電体
フイルムの表面に酸化亜鉛と導電性金属の混合体からな
る薄膜電極を形成したことを特徴とする直流用コンデン
サとすることにより達成される。
【0011】
【作用】本発明の上記構成によれば、高分子誘電体フイ
ルムの表面に形成されている薄膜電極の抵抗値が20Ω
ないし1000Ωあるいは薄膜電極が酸化亜鉛と導電性
金属の混合体により形成されていて抵抗値が高く、この
薄膜電極の抵抗値によりセルフヒーリング処理時に欠陥
部への突入エネルギが抑制され、セルフヒーリング処理
に基づく高分子誘電体フイルムの損傷は防止される。し
たがって、信頼性の高い大面積のコンデンサを簡単に得
ることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例の直流用コンデンサに
ついて図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実
施例による高分子誘電体フイルムを2枚重ねて巻き込ん
で直流用コンデンサを形成する状態を示す斜視図で、1
1,12はそれぞれポリエチレン・テレクフレートやポ
リプロピレンなどの高分子誘電体フイルムであり、これ
らの高分子誘電体フイルム11.12はそれぞれ例え
ば、厚さt(具体的には、例えば、8μ程度の厚さ)か
らなっている。
【0013】各高分子誘電体フイルム11,12の一方
の面には、薄膜電極13,14が真空蒸着などの方法に
より蒸着して形成されている。この薄膜電極13,14
の形成に際し、薄膜電極13は高分子誘電体フイルム1
1の一方の端縁11a側に沿って所定の寸法幅の非蒸着
部(以下、マージンという。)15を残すように形成さ
れている。また、薄膜電極14も、高分子誘導体フイル
ム12の他方の端縁12a側に沿って所定の寸法幅のマ
ージン16を残すように形成されている。
【0014】すなわち、このマージン15,16は各高
分子誘電体フイルム11,12の各反対側の端縁側に形
成し、後述する電極引出し用のリードの接続時に薄膜電
極13,14がショートしないようになっている。
【0015】図3は、前記各高分子誘電体フイルム1
1,12のうちの一方の高分子誘電体フイルム11側を
代表して取り出して、拡大して示す斜視図であり、図3
からも明らかなように、高分子誘電体フイルム11の厚
さはtであり、その表面に形成されている薄膜電極13
(薄膜電極14も同じ)の幅は、Dとして、銅またはア
ルミなどの金属の導電性金属と半導体である酸化亜鉛と
の混合体で所定の抵抗値を有するように形成されてい
る。
【0016】このように、一方の表面に薄膜電極14を
形成した高分子誘電体フイルム12の上に薄膜電極13
を形成した高分子誘電体フイルム11を重ねて、図1に
示すように巻き込み、さらに図2に示すように、巻き込
んだ高分子誘電体フイルム11,12の側面にメタリコ
ン17,18を施す。メタリコン17は、巻き込まれた
薄膜電極13のマージン15のない方の端縁側を共通に
電気的に接続している。同様にして、メタリコン18
は、巻き込まれた薄膜電極14のマージン16のない方
の端縁側を共通に電気的に接続している。各メタリコン
17,18はそれぞれリード19,20を接続して図示
しない電極端子に接続するようになっており、かくし
て、直流コンデンサ21が構成されている。
【0017】次に、図3、図4により本発明の直流コン
デンサ21の薄膜電極13,14の抵抗値、電力損失、
皮相電力、抵抗損失などについて図3、図4(図3の正
面図)を参照して解析する。
【0018】薄膜電極13の長さを無限長とし、Dは電
極幅、r(Ω)は薄膜電極13の単位幅と単位長当たり
の表面抵抗、iは薄膜電極13の単位面積当たりの電流
密度、Ixは薄膜電極13の端縁13aから間隔xを隔
てた点(図4参照)の電流、とすると、前記電流Ix
は、次の(1)式のようになる。
【0019】
【数1】
【0020】また、薄膜電極13の端縁13aから間隔
xを隔てた点での幅dxの抵抗Rxは、次の(2)式の
ようになる。
【0021】
【数2】
【0022】この幅dx区間での電力損失dWは、次の
(3)式のようになる。
【0023】
【数3】
【0024】さらに、薄膜電極13の端縁13bから端
縁13aまでの間(すなわち、0から13aまでの間)
電極幅Dの電力損失Wは、次の(4)式のようになる。
【0025】
【数4】
【0026】一方、直流コンデンサ21の単位長の静電
容量をCとすると、リップル交流成分の皮相電力V・A
値は、次の(5)式のようになる。
【0027】
【数5】 この(5)式において、ωはリップルの角周波数であ
る。
【0028】また、損失率は、次の(6)式のように求
められる。
【0028】
【数6】
【0029】いま、前記角周波数ω≒700、静電容量
C=3×10−6(F/m)、電極幅D=0.3
(m)とすると、前記損失率は、次の(7)式のごとく
になる。
【0030】
【数7】
【0031】いま、(7)式で求めた損失率を1/10
とすると、前記抵抗は、次の(8)式のようになる。
【0032】
【数8】
【0033】すなわち、現在、交流用として、一般に用
いられている数Ωの薄膜電極に対して、1KΩの電極抵
抗値にまで高めることができる。また、この条件におい
て、1000ml当たりリップル成分の皮相電力V・A
は、290V・Aであるので、抵抗損失は29W(1・
17Kj)であり、温度上昇時にも許容される範囲であ
る。
【0034】以上の考察により、この種の直流コンデン
サに適する薄膜電極の抵抗の好適な範囲は、1000Ω
前後の範囲であることがわかる。
【0035】次に、上記の考察に基づき、本発明におけ
るる高抵抗の前記薄膜電極13,14を形成する場合に
ついて述べる。現在、アルミニウムの真空蒸着などによ
るメタライズド膜の抵抗値は、数Ωのレベルであるか
ら、前述の考察に基づきこのアルミニウムのメタライズ
ド膜による薄膜電極の形成を試みても、2桁の高抵抗化
をしなければならないことになり、薄膜電極の厚さの均
一性の点からはこのアルミニウムのメタライズド膜によ
る薄膜電極の形成は困難となる。
【0036】また、酸化亜鉛は半導体であるが、金属亜
鉛に比較して数桁もの高抵抗を示し、適当でない。そこ
で、本発明では、銅または、アルミニウムなどの金属に
よる導電性金属と酸化亜鉛とを混合した薄膜電極をすで
に述べたように、高分子誘導体フイルム上に形成するこ
とにより、20Ω〜1000Ωの抵抗値を有する薄膜電
極13,14とすることができる。
【0037】なお、前記の実施例では、薄膜電極13,
14をそれぞれ一方の表面に形成した高分子誘導体フイ
ルム11,12の2枚を重ねて、巻き込むようにした場
合を例示したが、これらを複数枚積層するか、または複
数枚積層して巻き込むようにしてもよい。この複数枚積
層するか、または複数枚積層して巻き込むようにする場
合には、複数枚の高分子誘導体フイルム11に相当する
方の薄膜電極13同士を共通に接続し、同様にして、複
数枚の高分子誘導体フイルム12に相当する方の薄膜電
極14同士を共通に接続するようにすれば、大容量のコ
ンデンサを形成することができる。
【0038】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高分子誘電体フイルムの表面に形成されている薄膜電極
の抵抗値が20Ωないし1000Ωあるいは薄膜電極が
酸化亜鉛と導電性金属の混合体により形成されていて抵
抗値が高く、この薄膜電極の抵抗値によりセルフヒーリ
ング処理時に欠陥部への突入エネルギが抑制され、セル
フヒーリング処理に基づく高分子誘電体フイルムの損傷
は防止される。また、これにより、信頼性の高い大面積
のコンデンサを簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の高分子誘電体フイルムを巻
き込んで直流用コンデンサを形成する状態を示すコンデ
ンサの斜視図である。
【図2】図1の高誘電体フイルムを巻き込んで形成した
直流用コンデンサの外観斜視図である。
【図3】本発明の直流用コンデンサの高誘電体フイルム
を示す拡大斜視図である。
【図4】図3に示す高誘電体フイルムの正面図である。
【図5】従来の直流用コンデンサのセルフヒーリング処
理を説明するための拡大断面図である。
【図6】図5の平面図である。
【符号の説明】
11,12 高誘電体フイルム 11a,12a 端縁 13,14 薄膜電極 13a,13b 薄膜電極13の端縁 15,16 マージン 17,18 メタリコン 19,20 リード 21 直流コンデンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高分子誘電体フイルムの表面に20Ωな
    いし1000Ω程度の抵抗値を有する薄膜電極を形成し
    たことを特徴とする直流用コンデンサ。
  2. 【請求項2】 高分子誘電体フイルムの表面に酸化亜鉛
    と導電性金属の混合体からなる薄膜電極を形成したこと
    を特徴とする直流用コンデンサ。
JP13981795A 1995-04-26 1995-04-26 直流用コンデンサ Pending JPH08298222A (ja)

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JP13981795A JPH08298222A (ja) 1995-04-26 1995-04-26 直流用コンデンサ

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JP13981795A JPH08298222A (ja) 1995-04-26 1995-04-26 直流用コンデンサ

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013503502A (ja) * 2010-05-02 2013-01-31 メリト・インコーポレーテッド 超伝導スーパーキャパシタ
CN105869889A (zh) * 2016-04-08 2016-08-17 太仓凯丰电子科技有限公司 金属化聚合物薄膜电容器

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