JP2008078167A

JP2008078167A - ケースモールド型コンデンサ

Info

Publication number: JP2008078167A
Application number: JP2006252073A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Imamura; 武志今村; Toshiharu Saito; 俊晴斎藤; Satoshi Hosokawa; 聡細川; Toshihisa Miura; 寿久三浦; Yoshiya Nagata; 喜也永田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: JP4894427B2; US7660099B2; US20080068775A1

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、振動を抑制して騒音の発生を低減することを目的とする。
【解決手段】バスバー２、３を接続した金属化フィルムコンデンサ１を樹脂製の内装ケース４内に収容して樹脂モールドし、これを金属製の外装ケース６内に結合したケースモールド型コンデンサにおいて、上記樹脂製の内装ケース４と金属製の外装ケース６の結合部を除く相互間に隙間を設け、この隙間内に緩衝材層７を設けた構成により、金属化フィルムコンデンサ１に交流電圧を印加することによってリプル電流が発生してコンデンサ自体が振動しても、この振動を緩衝材層７によって緩和することができるため、金属製の外装ケース６に伝播される振動は大きく低減され、結果的に騒音の発生を抑制できる。
【選択図】図１

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。

しかしながら、このような金属化フィルムコンデンサは交流電圧印加時にリプル電流発生によって金属化フィルムコンデンサ自体が振動し、この振動が原因で発生する騒音が課題となる場合がある。特に、このような金属化フィルムコンデンサをＨＥＶ用のインバータ回路の平滑用に用いる場合には、スイッチング周波数が数ｋＨｚ〜１５ｋＨｚという可聴周波数であることから、高い静粛性が要求される自動車用に使用する場合には上記騒音をできるだけ低減することが必要である。

また、上記騒音は民生用の金属化フィルムコンデンサの商用周波数帯域である５０〜６０Ｈｚでのいわゆるうなり音とは全く異なるものであることから、騒音を低減することは極めて困難であり、このような高周波領域において発生する騒音を低減するために種々の提案がなされている。

例えば、上記騒音をコンデンサ自体で低減する手段として、誘電体フィルムの表面に電極膜を被着したメタライズドプラスチックフィルムを積層巻回して形成したコンデンサ素子に液状絶縁体、例えば２５℃で２５ｍｍ²／ｓと低粘度の架橋反応性モノマーであるメチルハイドロジェンシリコーンオイルを含浸させた後、１３０℃１５分間、又は１００℃６０分間加熱することでメチルハイドロジェンシリコーンオイルを重合させて高粘度化することで、交流電圧印加時に発生するコンデンサの振動を抑制することができるというコンデンサの製造方法が提案されている（特許文献１）。

また、金属化フィルムコンデンサを樹脂製ケース内に配置し、樹脂でモールドしたタイプの金属化フィルムコンデンサにおける騒音を低減する手段として、本出願人は以下の図４（ａ）、（ｂ）に示すような提案をしている。

図４（ａ）、（ｂ）は上記金属化フィルムコンデンサの構成を示した正面断面図と側面断面図であり、同図において、１１は金属化フィルムから構成された巻回形のコンデンサ素子、１２は樹脂ケース、１３は接続端子、１３ａはコンデンサ素子１１の電極部どうしを接続するバスバー、１４は充填樹脂、１５は吸音防音材である。

このように構成された従来の金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ素子１１の外側面と樹脂ケース１２の内側面との間に、発泡ウレタンを材質とした吸音防音材１５を配置した構成により、コンデンサ素子１１の振動が外部へ伝播するのを抑制し、遮音効果を高め、外部への騒音を低減することができるというものであった（特許文献２）。
特開２００４−３０３９３４号公報特開２００５−９３５１５号公報

しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサでは、コンデンサ自体で（特許文献１）、あるいは樹脂製ケース内に配置して樹脂モールドした状態で（特許文献２）振動を抑制し、騒音を低減するようにはしているものの、騒音が皆無となっている状況ではなく、ハイブリッド自動車用に用いられる場合には更なる高い静粛性が要求され、また、車両に搭載する金属製のインバータボックスへの組み付け目的で、上記特許文献２で説明した樹脂製ケース内に配置して樹脂モールドした金属化フィルムコンデンサを更に金属ケース（アルミダイキャストケース等）内に収容するような場合には、この金属ケースと樹脂製ケースとの結合部を伝って振動や騒音が車室内に伝播されるということもあり、より高い振動抑制を図ることによって騒音を極力低減することが必要であるという課題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、金属化フィルムコンデンサで発生する振動を抑制することによって騒音の発生を低減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、外部接続用の端子部を一端に設けたバスバーが接続された金属化フィルムコンデンサを樹脂製の内装ケース内に収容して上記バスバーに設けた端子部を除いて樹脂モールドし、この樹脂モールド済みの樹脂製の内装ケースを金属製の外装ケース内に結合したケースモールド型コンデンサにおいて、上記樹脂製の内装ケースと金属製の外装ケースの結合部を除く相互間の少なくとも一部に隙間を設け、この隙間内に緩衝材層を設けた構成にしたものである。

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、樹脂製の内装ケースと金属製の外装ケースの相互間に設けた隙間内に緩衝材層を設けた構成により、金属化フィルムコンデンサに交流電圧を印加することによってリプル電流が発生し、これによりコンデンサ自体が振動しても、この振動を上記緩衝材層によって緩和することができるため、金属製の外装ケースに樹脂製ケースとの結合部を伝って伝播される振動は大きく低減されたものとなり、結果的に騒音の発生を低減することができるようになるという効果が得られるものである。

（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施の形態によるケースモールド型コンデンサの構成を示した平面図（構成を分かり易くするために、後述するモールド樹脂を省略して記載）と正面図と正面断面図（図１（ａ）のＡ−Ａ断面）、図２は同ケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図であり、図１と図２において、１は金属化フィルムコンデンサであり、この金属化フィルムコンデンサ１は、図示しない誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回することによって素子を作製し、この素子の両端面に金属溶射によって一対のメタリコン電極を形成して構成されたものである。

２、３は一対のバスバー、２ａ、３ａはこのバスバー２、３の一端に夫々設けられた外部接続用の端子部であり、このバスバー２、３は上記金属化フィルムコンデンサ１を複数個（本実施の形態においては５個）並べた状態で金属化フィルムコンデンサ１の両端面に形成された一対のメタリコン電極に夫々半田付け部２ｂ、３ｂ（図示せず）を介して半田付けされており、これにより複数個の金属化フィルムコンデンサ１を並列接続しているものである。

４は上記バスバー２、３により並列接続された複数個の金属化フィルムコンデンサ１を内部に収容した樹脂製の内装ケース、４ａはこの内装ケース４に設けた結合部であり、本実施の形態においては、この内装ケース４の材料としてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を用いたものである。

５は上記内装ケース４内に注型されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂５は上記バスバー２、３の一端に設けられた外部接続用の端子部２ａ、３ａが内装ケース４から表出する状態で、複数個の金属化フィルムコンデンサ１とバスバー２、３を被覆するようにしているものであり、本実施の形態においてはエポキシ樹脂を用いたものである。

６は上記バスバー２、３により並列接続された複数個の金属化フィルムコンデンサ１を内部に収容して樹脂モールドした内装ケース４を収容した金属製の外装ケース、６ａはこの外装ケース６に設けた結合部であり、本実施の形態においては、この外装ケース６の材料としてアルミニウムを用いたものであり、この外装ケース６と上記内装ケース４の結合は双方に設けられた結合部６ａと４ａを図示しないボルト等を介して行われるようにしているものである。

７は緩衝材層であり、この緩衝材層７は上記内装ケース４と外装ケース６の夫々の結合部４ａと６ａを除く相互間に設けられた隙間内に設けられたものであり、本実施の形態においては、この緩衝材層７としてウレタン樹脂を用いたものである。

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の耐振動特性を測定した結果を比較例としての従来品と比較して（表１）ならびに図３に示す。

なお、金属化フィルムコンデンサとしては、定格ＤＣ５００Ｖ・１５００μＦのものを用いてケースモールド型コンデンサを作製し、これにＤＣ５００Ｖを印加し、周波数５ｋＨｚにて電流を１０Ａ〜５０Ａと変化させた際に発生する振動加速度（Ｇ）を外装ケース６の所定の位置に貼り付けた振動加速度ピックアップを用いて測定した（周囲温度２５℃）。

また、発明品と従来品の違いは、ウレタン樹脂からなる緩衝材層７を設ける（発明品）か、設けない（従来品）かの違いのみで、これ以外は同様の構成とした。

（表１）ならびに図３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は、内装ケース４と外装ケース６の相互間に設けた隙間内にウレタン樹脂からなる緩衝材層７を設けた構成により、金属化フィルムコンデンサ１に交流電圧を印加することによってリプル電流が発生し、これによりコンデンサ自体が振動しても、この振動を上記緩衝材層７によって緩和することができるため、外装ケース６に伝播される振動加速度を従来品の１／２０の値まで低減することができるようになり、結果的に騒音の発生を大きく低減することができるようになるという格別の効果が得られるものである。

なお、本実施の形態においては、上記内装ケース４と外装ケース６の相互間に設けた隙間内に設ける緩衝材層７として、ウレタン樹脂を用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、内装ケース４と外装ケース６との隙間に配置でき、かつ、緩衝材として機能する材料であれば良いものであり、好ましくは、ウレタン樹脂と同等あるいはそれ以下の弾性率を有するものが有効である。

また、低減したい騒音の周波数や温度によって、損失係数の大きい材料を適宜使い分けても良い。例えば、ウレタン以外では、ポッティング樹脂としてよく用いられるエポキシ、シリコーン樹脂等でも本実施の形態と類似の効果が確認できた。

本発明による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発生する振動を抑制することによって騒音の発生を大きく低減することができるという効果を有し、特に高い静粛性が要求されるハイブリッド自動車等の自動車用として有用である。

（ａ）本発明の一実施の形態によるケースモールド型コンデンサの構成を示した平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同正面断面図同ケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図同ケースモールド型コンデンサの耐振動特性を測定した結果を示した特性図（ａ）従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した正面断面図、（ｂ）同側面断面図

符号の説明

１金属化フィルムコンデンサ
２、３バスバー
２ａ、３ａ外部接続用の端子部
２ｂ、３ｂ半田付け部
４内装ケース
４ａ、６ａ結合部
５モールド樹脂
６外装ケース
７緩衝材層

Claims

外部接続用の端子部を一端に設けたバスバーが接続された金属化フィルムコンデンサを樹脂製の内装ケース内に収容して上記バスバーに設けた端子部を除いて樹脂モールドし、この樹脂モールド済みの樹脂製の内装ケースを金属製の外装ケース内に結合したケースモールド型コンデンサにおいて、上記樹脂製の内装ケースと金属製の外装ケースの結合部を除く相互間の少なくとも一部に隙間を設け、この隙間内に緩衝材層を設けたケースモールド型コンデンサ。
緩衝材層としてウレタン樹脂を用いた請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
樹脂製の内装ケースとしてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を用いた請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
金属製の外装ケースとしてアルミニウムを用いた請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。