JP7565899B2 - Film capacitor, inverter using same, and electric vehicle - Google Patents
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Description
本開示は、フィルムコンデンサ、それを用いたインバータおよび電動車両に関する。 This disclosure relates to a film capacitor, an inverter using the same, and an electric vehicle.
従来技術のフィルムコンデンサとしては、一端が開放されたケースと、このケース内に収納される金属化フィルムを使用したコンデンサ素子と、ケース内に充填され、コンデンサ素子を埋設させる樹脂とを備え、金属箔にフィルムをラミネートした金属箔ラミネートシートが、樹脂中に埋没し、金属箔ラミネートシートがケースの開口面と一方の側面とからコンデンサ素子の周囲を覆う金属化フィルムコンデンサが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 A prior art film capacitor has been proposed that includes a case with one open end, a capacitor element using a metallized film housed within the case, and resin that fills the case and embeds the capacitor element; a metal foil laminate sheet made of a film laminated to a metal foil is embedded in the resin, and the metal foil laminate sheet covers the periphery of the capacitor element from the open face and one side face of the case (see, for example, Patent Document 1).
前記特許文献1に記載される従来技術では、ケースに収容されたコンデンサ素子の周囲は、充填された樹脂によって覆われている。この樹脂として、汎用の例えばエポキシ樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂は硬化時に微量な水分を発生するので、コンデンサ素子の蒸着電極の陽極酸化が発生する場合がある。 In the conventional technology described in Patent Document 1, the periphery of the capacitor element housed in the case is covered with a filled resin. If a general-purpose resin such as an epoxy resin is used as this resin, the epoxy resin generates a small amount of moisture when cured, which may cause anodization of the vapor-deposited electrodes of the capacitor element.
本開示のフィルムコンデンサは、第1電極および第2電極を有するフィルムコンデンサ素子と、前記第1電極に接続される第1接続部、および外部接続用の第1端子部を有する第1バスバーと、前記第2電極に接続される第2接続部、および外部接続用の第2端子部を有する第2バスバーと、前記フィルムコンデンサ素子を収容する、一面が開口した箱体と、前記箱体の開口を塞ぐ蓋体であって、前記第1バスバーおよび前記第2バスバーを保持する蓋体と、を備え、前記蓋体は、互いに気密に接続される第1蓋部材および第2蓋部材を有し、前記フィルムコンデンサ素子は、前記箱体内に懸架された状態で固定されている第1電極および第2電極を有するフィルムコンデンサ素子と、前記第1電極に接続される第1接続部、および外部接続用の第1端子部を有する第1バスバーと、前記第2電極に接続される第2接続部、および外部接続用の第2端子部を有する第2バスバーと、前記フィルムコンデンサ素子を収容する、一面が開口した箱体と、前記箱体の開口を塞ぐ蓋体であって、前記第1バスバーおよび前記第2バスバーを保持する蓋体と、を備え、前記蓋体は、互いに気密に接続される第1蓋部材および第2蓋部材を有し、前記フィルムコンデンサ素子は、前記ケース内に懸架された状態で固定されている。 The film capacitor of the present disclosure comprises a film capacitor element having a first electrode and a second electrode, a first bus bar having a first connection portion connected to the first electrode and a first terminal portion for external connection, a second bus bar having a second connection portion connected to the second electrode and a second terminal portion for external connection, a box body with one side open that houses the film capacitor element, and a lid body that closes the opening of the box body and holds the first bus bar and the second bus bar, the lid body having a first lid member and a second lid member that are airtightly connected to each other, and the film capacitor element is fixed in a suspended state within the box body. The case includes a film capacitor element having a first electrode and a second electrode, a first bus bar having a first connection portion connected to the first electrode and a first terminal portion for external connection, a second bus bar having a second connection portion connected to the second electrode and a second terminal portion for external connection, a box body with one side open that houses the film capacitor element, and a lid body that closes the opening of the box body and holds the first bus bar and the second bus bar, the lid body having a first lid member and a second lid member that are airtightly connected to each other, and the film capacitor element is fixed in a suspended state within the case.
本開示のインバータは、スイッチング素子により構成されたブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部と、を備え、該容量部は、前記フィルムコンデンサを含む。 The inverter disclosed herein comprises a bridge circuit composed of switching elements and a capacitance section connected to the bridge circuit, the capacitance section including the film capacitor.
本開示の電動車両は、電源と、該電源に接続されたインバータと、該インバータに接続されたモータと、該モータにより駆動する車輪と、を備え、インバータが、前記インバータである。 The electric vehicle disclosed herein includes a power source, an inverter connected to the power source, a motor connected to the inverter, and wheels driven by the motor, and the inverter is the inverter.
本開示のフィルムコンデンサによれば、水分による陽極酸化の発生を抑制し、静電容量の低下が抑制されたフィルムコンデンサ、それを備えるインバータおよび電動車両を提供することができる。 The film capacitor disclosed herein can provide a film capacitor that suppresses the occurrence of anodic oxidation due to moisture and suppresses the decrease in capacitance, as well as an inverter and an electric vehicle that include the same.
以下、図面を参照しつつ、本開示のフィルムコンデンサ、インバータおよび電動車両の実施形態について説明する。 Below, we will explain embodiments of the film capacitor, inverter, and electric vehicle disclosed herein with reference to the drawings.
図1は、本開示の一実施形態のフィルムコンデンサの一例を示す箱体11および蓋体1を省略した分解斜視図である。図2は、図1のフィルムコンデンサ素子の製造手順を説明するための箱体11を省略した斜視図であり、図3は、第1バスバー7および第2バスバー10に第1蓋部材13aおよび第2蓋部材13bを装着する前の状態を示す斜視図である。図4は、第1バスバー7および第2バスバー10に第1蓋部材13aおよび第2蓋部材13bを装着途中の状態を示す斜視図である。なお、図1および以下の各図において、各部位の寸法は図解を容易にするために誇張して示されており、各実製品の寸法を正確に再現したものではない。 Figure 1 is an exploded perspective view of an example of a film capacitor according to an embodiment of the present disclosure, with the box 11 and the lid 1 omitted. Figure 2 is a perspective view of the film capacitor element of Figure 1, with the box 11 omitted, for explaining the manufacturing procedure, and Figure 3 is a perspective view showing the state before the first lid member 13a and the second lid member 13b are attached to the first bus bar 7 and the second bus bar 10. Figure 4 is a perspective view showing the state in the middle of attaching the first lid member 13a and the second lid member 13b to the first bus bar 7 and the second bus bar 10. Note that in Figure 1 and the following figures, the dimensions of each part are exaggerated to facilitate illustration, and do not accurately reproduce the dimensions of each actual product.
本実施形態のフィルムコンデンサ1は、第1電極2および第2電極3を有するフィルムコンデンサ素子4と、第1電極2に接続される第1接続部5、および外部接続用の第1端子部6を有する第1バスバー7と、第2電極3に接続される第2接続部8、および外部接続用の第2端子部9を有する第2バスバー10と、フィルムコンデンサ素子4を収容する、一面が開口した箱体11と、箱体11の開口12を塞ぐ蓋体13であって、第1バスバー7および第2バスバー10を保持する蓋体13と、を備える。 The film capacitor 1 of this embodiment includes a film capacitor element 4 having a first electrode 2 and a second electrode 3, a first bus bar 7 having a first connection portion 5 connected to the first electrode 2 and a first terminal portion 6 for external connection, a second bus bar 10 having a second connection portion 8 connected to the second electrode 3 and a second terminal portion 9 for external connection, a box body 11 with one side open that houses the film capacitor element 4, and a lid body 13 that covers the opening 12 of the box body 11 and holds the first bus bar 7 and the second bus bar 10.
蓋体13は、互いに気密に接続される第1蓋部材13aおよび第2蓋部材13bを有し、フィルムコンデンサ素子4は、第1バスバー7および第2バスバー10によって第1蓋部材13aおよび第2蓋部材13bに支持され、箱体10内に懸架された状態で固定されている。 The lid body 13 has a first lid member 13a and a second lid member 13b that are airtightly connected to each other, and the film capacitor element 4 is supported by the first lid member 13a and the second lid member 13b via the first bus bar 7 and the second bus bar 10, and is fixed in a suspended state within the box body 10.
第1バスバー7は、複数(本実施形態では5)のフィルムコンデンサ素子4上に位置する平板状の前述の第1接続部5、第1接続部5の長手方向に垂直な幅方向一側部に第1接続部5に対して垂直に屈曲して連なる側壁部7a、および側壁部7aの上端部、すなわち側壁部7aの第1接続部5とは反対側の一側部に垂直に屈曲して連なる前述の第1端子部6を有する。 The first bus bar 7 has the aforementioned flat first connection portion 5 located on multiple (5 in this embodiment) film capacitor elements 4, a side wall portion 7a that is bent perpendicularly to the first connection portion 5 and continues to one side in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the first connection portion 5, and the aforementioned first terminal portion 6 that is bent perpendicularly to the upper end portion of the side wall portion 7a, i.e., one side of the side wall portion 7a opposite the first connection portion 5.
第1接続部5には、複数対の端子部25が例えばプレス加工によって形成される。各対を成す端子部25の周囲には、円形の貫通孔26が形成される。各対を成す端子部25は、第1接続部5の各貫通孔26を除いた残余の領域の主面25aよりも僅かにフィルムコンデンサ素子4側に突出し、各フィルムコンデンサ素子4の第1電極2に弾発的に当接して、確実な導通状態が得られるように構成される。 In the first connection portion 5, multiple pairs of terminal portions 25 are formed, for example, by pressing. A circular through hole 26 is formed around each pair of terminal portions 25. Each pair of terminal portions 25 protrudes slightly toward the film capacitor element 4 beyond the main surface 25a of the remaining area of the first connection portion 5 excluding each through hole 26, and is configured to resiliently abut against the first electrode 2 of each film capacitor element 4 to ensure a reliable conductive state.
第1接続部5の幅方向の他側部には、第1接続部5に対して垂直に屈曲して連なる側壁部7bが形成され、この側壁部7bの上端部に前述の第1接続部5が形成される。第1接続部5は、側壁部7bに垂直に屈曲して連なる。 A side wall portion 7b is formed on the other side in the width direction of the first connection portion 5, and is bent perpendicularly to the first connection portion 5, and the above-mentioned first connection portion 5 is formed at the upper end of this side wall portion 7b. The first connection portion 5 is bent perpendicularly to the side wall portion 7b and is continuous with it.
第2接続部8には、複数対の端子部27が例えばプレス加工によって形成される、各対を成す端子部27の周囲には、円形の貫通孔28が形成される、各対を成す端子部27は、第2接続部8の各貫通孔28を除いた残余の領域の主面27aよりも僅かにフィルムコンデンサ素子4側に突出し、各フィルムコンデンサ素子4の第2電極3に弾発的に当接して、確実な導通状態が得られるように構成される。 In the second connection portion 8, multiple pairs of terminal portions 27 are formed, for example, by pressing. A circular through hole 28 is formed around each pair of terminal portions 27. Each pair of terminal portions 27 protrudes slightly toward the film capacitor element 4 beyond the main surface 27a of the remaining area of the second connection portion 8 excluding each through hole 28, and is configured to resiliently abut against the second electrode 3 of each film capacitor element 4, ensuring a reliable conductive state.
第2バスバー10は、複数のフィルムコンデンサ素子4を支持する平板状の素子受け部81、素子受け部81の長手方向に垂直な幅方向の一側部に素子受け部81に対して垂直に屈曲して連なる板側側壁部10a、下側側壁部10aの上端部から下側側壁部10aと平行に延びる上側側壁部10b、上側側壁部10bの上端部に素子受け部81とは反対側に垂直に屈曲して連なる屈曲部10c、屈曲部10cの幅方向一側部に連なり、屈曲部10cと平行に延びる前述の第2端子部9を有する。 The second busbar 10 has a flat element receiving portion 81 that supports multiple film capacitor elements 4, a plate-side side wall portion 10a that is bent perpendicularly to the element receiving portion 81 and continues to one side in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the element receiving portion 81, an upper side wall portion 10b that extends parallel to the lower side wall portion 10a from the upper end of the lower side wall portion 10a, a bent portion 10c that is bent perpendicularly to the upper end of the upper side wall portion 10b on the opposite side to the element receiving portion 81, and the aforementioned second terminal portion 9 that is connected to one side in the width direction of the bent portion 10c and extends parallel to the bent portion 10c.
素子受け部81の幅方向の他側部には、素子受け部81に対して垂直に屈曲して連なる側壁部10dが形成され、この側壁部10dの上端部に前述の第2接続部8が形成される。第2接続部8は、側壁部10dに垂直に屈曲して設けられる。 A side wall 10d is formed on the other side in the width direction of the element receiving portion 81, bending perpendicularly to the element receiving portion 81, and the second connection portion 8 described above is formed at the upper end of this side wall 10d. The second connection portion 8 is bent perpendicularly to the side wall 10d.
フィルムコンデンサ素子4は、図2に示されるように、例えば、1つの金属化フィルム20の金属膜非形成部21と、該1つの金属化フィルム20に隣り合う金属化フィルム22の金属膜非形成部23とが、誘電体フィルム21a,22aの幅方向(図2における左右方向)における異なる端部に交互に位置するように構成されてもよい。 As shown in FIG. 2, the film capacitor element 4 may be configured such that, for example, the non-metal film portion 21 of one metallized film 20 and the non-metal film portion 23 of the metallized film 22 adjacent to the one metallized film 20 are alternately positioned at different ends in the width direction (left-right direction in FIG. 2) of the dielectric films 21a, 22a.
フィルムコンデンサ素子4は、図2に示されるように、巻回型の素子を使用することができる。巻回型の場合、金属化フィルム21,22を巻回して円柱(または円筒)状のフィルム巻回体を構成し、フィルム巻回体の一対の両端面にメタリコン電極23a,23bを形成したもの、フィルム巻回体を直径方向にプレスして断面が小判形の扁平な柱状体を構成し、両端面にメタリコン電極23a,23bが形成されたもの等を用いることができる。 As shown in FIG. 2, the film capacitor element 4 may be a wound type element. In the case of a wound type, the metallized films 21, 22 may be wound to form a cylindrical (or cylindrical) film roll with metallikon electrodes 23a, 23b formed on a pair of end faces of the film roll, or the film roll may be pressed in the diameter direction to form a flat columnar body with an oval cross section with metallikon electrodes 23a, 23b formed on both end faces.
フィルムコンデンサ素子4は、第1および第2金属化フィルム21,22を備えることにより、フィルムコンデンサ素子4を製造する際の歩留り、フィルムコンデンサ素子4の耐電圧性を向上することができる。また、フィルムコンデンサ素子4は、隣り合う金属化フィルム21,22が密着することを抑制し、絶縁欠陥部で短絡が生じた際のガス抜け性を確保し、自己回復性を向上することができる。 By providing the film capacitor element 4 with the first and second metallized films 21, 22, it is possible to improve the yield during the manufacture of the film capacitor element 4 and the voltage resistance of the film capacitor element 4. In addition, the film capacitor element 4 can suppress adhesion between adjacent metallized films 21, 22, ensure gas escape properties when a short circuit occurs in an insulation defect area, and improve self-recovery properties.
第1金属化フィルム21は、第1誘電体膜21aの面21bに第1金属蒸着膜21cを備える。第2金属化フィルム22は、第2誘電体膜22aの面22bに第2金属蒸着膜22cを備える。第1金属化フィルム21および第2金属化フィルム22を積層状態で略円柱状に巻回し、その両端面にメタリコン電極23a,23bが形成される。 The first metallized film 21 has a first metal vapor deposition film 21c on the surface 21b of the first dielectric film 21a. The second metallized film 22 has a second metal vapor deposition film 22c on the surface 22b of the second dielectric film 22a. The first metallized film 21 and the second metallized film 22 are wound in a stacked state into a substantially cylindrical shape, and metallikon electrodes 23a, 23b are formed on both end surfaces.
第1および第2誘電体膜21a,22aに用いる絶縁性の有機樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアリレート(PAR)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリエーテルイミド(PEI)、及びシクロオレフィンポリマー(COP)等が挙げられる。特に、シクロオレフィンポリマー(COP)は、絶縁破壊電圧が高い。 Examples of insulating organic resin materials used for the first and second dielectric films 21a, 22a include polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene naphthalate (PEN), polyarylate (PAR), polyphenylene ether (PPE), polyetherimide (PEI), and cycloolefin polymer (COP). Cycloolefin polymer (COP) in particular has a high dielectric breakdown voltage.
第1および第2誘電体膜21a,22aは、例えば次のようにして得られる。絶縁性の有機樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液を、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)製の基材フィルムの表面にシート状に成形する。成形したシートを乾燥して、溶剤を揮発させることによって誘電体膜が得られる。成形方法としては、例えばメタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサン、又はこれらから選択された2種以上の混合物を含んだ有機溶媒を用いてもよい。また、溶融押し出し法で作製した有機樹脂のフィルムを延伸加工してもよい。 The first and second dielectric films 21a, 22a can be obtained, for example, as follows. A resin solution in which an insulating organic resin is dissolved in a solvent is formed into a sheet on the surface of a base film made of, for example, polyethylene terephthalate (PET). The formed sheet is dried to volatilize the solvent, thereby obtaining a dielectric film. As a forming method, for example, an organic solvent containing methanol, isopropanol, n-butanol, ethylene glycol, ethylene glycol monopropyl ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, xylene, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, dimethylacetamide, cyclohexane, or a mixture of two or more selected from these may be used. In addition, a film of an organic resin produced by melt extrusion may be stretched.
第1および第2誘電体膜21a,22aは、上述の絶縁性の有機樹脂のみにより構成されてもよいが、他の材料を含んでいてもよい。第1および第2誘電体膜21a,22aに含まれる有機樹脂以外の構成要素としては、例えば上述の有機溶剤、無機フィラー等が挙げられる。無機フィラーには、例えばアルミナ、酸化チタン、二酸化珪素等の無機酸化物、窒化珪素等の無機窒化物、ガラス等を用いることができる。特に無機フィラーとして、ペロプスカイト型構造を有する複合酸化物等の比誘電率の高い材料を用いると、誘電体フィルム全体の比誘電率が向上し、フィルムコンデンサの体積を小さくすることができる。また無機フィラーと有機樹脂との相溶性を高めるために、無機フィラーにシランカップリング処理、チタネートカップリング処理等の表面処理を行ってもよい。 The first and second dielectric films 21a, 22a may be composed of only the insulating organic resin described above, but may also contain other materials. Examples of components other than the organic resin contained in the first and second dielectric films 21a, 22a include the organic solvent and inorganic filler described above. Examples of the inorganic filler that can be used include inorganic oxides such as alumina, titanium oxide, and silicon dioxide, inorganic nitrides such as silicon nitride, and glass. In particular, when a material with a high relative dielectric constant, such as a complex oxide having a perovskite structure, is used as the inorganic filler, the relative dielectric constant of the entire dielectric film is improved, and the volume of the film capacitor can be reduced. In addition, in order to increase the compatibility between the inorganic filler and the organic resin, the inorganic filler may be subjected to a surface treatment such as a silane coupling treatment or a titanate coupling treatment.
フィルムコンデンサ素子4は、例えば、前述のように巻回型のフィルムコンデンサであってもよい。フィルムコンデンサ素子4は、巻回型のフィルムコンデンサである場合であっても、金属化フィルム21,22を備えることによって、絶縁欠陥部で短絡が生じた際のガス抜け性を確保することができるため、自己回復性を向上することができる。 The film capacitor element 4 may be, for example, a wound film capacitor as described above. Even if the film capacitor element 4 is a wound film capacitor, by providing the metallized films 21 and 22, gas escape can be ensured when a short circuit occurs in an insulation defect portion, thereby improving self-recovery.
箱体11は、中空の直方体形状であって、低透湿樹脂である例えばポニフェニレンサルファイド(PPS)が用いられてよい。第1蓋部材13aの対向部14aと第2蓋部材13bの対向部14bとの間は、透湿度5g/m2/day以下の低透湿樹脂によって封止されている。また第1蓋部材13aおよび第2蓋部材13bのそれぞれは、側壁部7a,7b,側壁部10cが挿通される挿通部である後述のスリット34a,34b,35a,35bを有し、スリット34a,34b,35a,35bとのそれぞれと側壁部7a,7b,側壁部10cとの間の隙間は、透湿度5g/m2/day以下の低透湿樹脂によって封止されている。低透湿度樹脂としては、例えばアクリレートやオレフィン系接着剤、アクリル樹脂等が用いられてよい。 The box 11 has a hollow rectangular parallelepiped shape, and may be made of low moisture permeable resin, such as polyphenylene sulfide (PPS). The gap between the facing portion 14a of the first cover member 13a and the facing portion 14b of the second cover member 13b is sealed with a low moisture permeable resin having a moisture permeability of 5 g/m 2 /day or less. The first cover member 13a and the second cover member 13b each have slits 34a, 34b, 35a, 35b, which are insertion portions through which the side walls 7a, 7b, and 10c are inserted, and the gaps between the slits 34a, 34b, 35a, and 35b and the side walls 7a, 7b, and 10c, respectively, are sealed with a low moisture permeable resin having a moisture permeability of 5 g/m 2 /day or less. As the low moisture permeable resin, for example, acrylate, olefin-based adhesive, acrylic resin, etc. may be used.
箱体11を構成する金属としては、ステンレス鋼を含む鉄、アルミニウム、マグネシウム、銅、チタン、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金、チタン合金等を用いることができる。 Metals that can be used to form the box body 11 include iron, aluminum, magnesium, copper, titanium, aluminum alloys, magnesium alloys, copper alloys, titanium alloys, etc., including stainless steel.
また、箱体11を構成する樹脂としては、前述のポニフェニレンサルファイド(PPS)の他、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することもできる。 In addition to the aforementioned polyphenylene sulfide (PPS), the resin that constitutes the box body 11 can also be a thermoplastic resin such as polyamide-imide (PAI) or polyether-ether-ketone (PEEK), or a thermosetting resin such as a phenolic resin or an epoxy resin.
蓋体13を構成する第1蓋部材13aおよび第2蓋部材13bは、箱体11と同一材料によって形成することができる。 The first lid member 13a and the second lid member 13b that constitute the lid body 13 can be formed from the same material as the box body 11.
このように箱体11がポニフェニレンサルファイドからなり、対向部14a,14b間およびスリット34a,34b,35a,35bのそれぞれと側壁部7a,7b,側壁部10cとの間の隙間が低透湿樹脂によって封止されるので、蓋体13によって開口12が塞がれた状態における箱体11内は、外部に対して5g/m2/day以下の透湿性が確保され、外部から箱体11内への水分の侵入を実質上、遮断することができる。また箱体11内へは、封止樹脂が充填されないので、樹脂の硬化時に樹脂から水分が発生することはなく、フィルムコンデンサ素子4の第1および第2金属蒸着膜21c,22cのうち正電圧が印加される一方が陽極酸化することが抑制され、静電容量の低下を防ぐことができる。 As described above, the box 11 is made of polyphenylene sulfide, and the gaps between the opposing portions 14a, 14b and between each of the slits 34a, 34b, 35a, 35b and the side walls 7a, 7b and 10c are sealed with low moisture permeable resin, so that the inside of the box 11 with the opening 12 closed by the lid 13 has a moisture permeability of 5 g/ m2 /day or less to the outside, and it is possible to substantially block the intrusion of moisture from the outside into the box 11. Furthermore, since the box 11 is not filled with sealing resin, moisture is not generated from the resin when the resin hardens, and the one of the first and second metal vapor deposition films 21c, 22c of the film capacitor element 4 to which a positive voltage is applied is suppressed from being anodized, thereby preventing a decrease in capacitance.
図5は、複数のフィルムコンデンサ素子4を第1バスバー7および第2バスバー10によって把持した状態で箱体11に収納前の状態を示す斜視図である。図6は複数のフィルムコンデンサ素子4を第1バスバー7および第2バスバー10によって把持された状態で箱体11に収納した状態を示す斜視図である。図7は、図6の切断面線VII-VIIから見た蓋体13の断面図である。図8は、図7のセクションVIIIの拡大図である。図9は図7のセクションVIIIの拡大斜視図である。 Figure 5 is a perspective view showing a state before a plurality of film capacitor elements 4 are held by the first bus bar 7 and the second bus bar 10 and stored in the box body 11. Figure 6 is a perspective view showing a state in which a plurality of film capacitor elements 4 are held by the first bus bar 7 and the second bus bar 10 and stored in the box body 11. Figure 7 is a cross-sectional view of the lid body 13 as seen from the section line VII-VII in Figure 6. Figure 8 is an enlarged view of section VIII in Figure 7. Figure 9 is an enlarged perspective view of section VIII in Figure 7.
第1蓋部材13aは、第2蓋部材13bに対向する対向部30aを有し、対向部30aには、第2蓋部材13bに向かって突出する突部31aが設けられる。第1蓋部材13aは、平面視で略U字状の枠部32aと、枠部32aの内側の開口を塞ぐように形成される板状部33aとを有する。突部31aは枠部32aの一対の端部のうちの一方の端面から突出している。また枠部32aの他方の端部には、嵌合凹部31bが形成される。板状部33aには、第1バスバー7の側壁部7aと第2バスバー10の上側壁部10cとが絶縁板を挟んで重なった状態で挿入される第1スリット34aが形成される。板状部33aには、第1バスバー7の側壁部7bが挿入される第2スリット35aが形成される。 The first cover member 13a has an opposing portion 30a facing the second cover member 13b, and the opposing portion 30a is provided with a protrusion 31a protruding toward the second cover member 13b. The first cover member 13a has a frame portion 32a that is substantially U-shaped in a plan view, and a plate-shaped portion 33a formed to close the inner opening of the frame portion 32a. The protrusion 31a protrudes from one end face of a pair of ends of the frame portion 32a. A fitting recess 31b is formed at the other end of the frame portion 32a. The plate-shaped portion 33a is formed with a first slit 34a into which the side wall portion 7a of the first bus bar 7 and the upper wall portion 10c of the second bus bar 10 are inserted in a state where they overlap with an insulating plate sandwiched therebetween. The plate-shaped portion 33a is formed with a second slit 35a into which the side wall portion 7b of the first bus bar 7 is inserted.
第2蓋部材13bは、第1蓋部材13aに対向する対向部30bを有し、対向部30bには、突部31aが嵌合する嵌合凹部31bが設けられる。第2蓋部材13bは、平面視で略U字状の枠部32bと、枠部32b内の開口を塞ぐように形成される面板部33bとを有する。嵌合凹部31bは、枠部32bの両端部の端面から退避している。面板部33bには、第1バスバー7の側壁部7aと第2バスバー10の上側壁部10cとが絶縁板を挟んで重なった状態で挿入される挿通部としての第1スリット34bが形成される。面板部33bには、第2バスバー10の側壁部10dが挿入される挿通部としての第2スリット35bが形成される。 The second cover member 13b has an opposing portion 30b facing the first cover member 13a, and the opposing portion 30b is provided with a fitting recess 31b into which the protrusion 31a fits. The second cover member 13b has a frame portion 32b that is substantially U-shaped in a plan view, and a face plate portion 33b formed to close an opening in the frame portion 32b. The fitting recess 31b is retracted from the end faces of both ends of the frame portion 32b. The face plate portion 33b is formed with a first slit 34b as an insertion portion into which the side wall portion 7a of the first bus bar 7 and the upper wall portion 10c of the second bus bar 10 are inserted in a state where they overlap with an insulating plate therebetween. The face plate portion 33b is formed with a second slit 35b as an insertion portion into which the side wall portion 10d of the second bus bar 10 is inserted.
第1バスバー7の第1スリット34aおよび第2スリット35aは、透湿度が5g/m2/day以下となる低透湿性樹脂によって塞がれている。また第2バスバー10の第1スリット34bおよび第2バスバー10も、挿通部としての第1スリット34aおよび第2スリット35aと同様に、低透湿性樹脂によって塞がれている。第1スリット34aとこれに挿通された上側壁部10b、側壁部7aおよび絶縁板との間の隙間は、低透湿樹脂によって塞がれる。また第1スリット34bとこれに挿通された上側壁部10b、側壁部7aおよび絶縁板との間の隙間は、低透湿樹脂によって塞がれる。また第2スリット35aとこれに挿通された側壁部7bと間の隙間は、低透湿樹脂によって塞がれ、さらに第2スリット35bとこれに挿通された側壁部10dとの間の隙間は、低透湿樹脂によって塞がれる。 The first slit 34a and the second slit 35a of the first busbar 7 are blocked with low-moisture permeable resin having a moisture permeability of 5 g/m2/day or less. The first slit 34b of the second busbar 10 and the second busbar 10 are also blocked with low-moisture permeable resin, as are the first slit 34a and the second slit 35a as the insertion parts. The gap between the first slit 34a and the upper wall part 10b, the side wall part 7a, and the insulating plate inserted therein is blocked with low-moisture permeable resin. The gap between the first slit 34b and the upper wall part 10b, the side wall part 7a, and the insulating plate inserted therein is blocked with low-moisture permeable resin. The gap between the second slit 35a and the side wall part 7b inserted therein is blocked with low-moisture permeable resin, and the gap between the second slit 35b and the side wall part 10d inserted therein is blocked with low-moisture permeable resin.
このように複数のフィルムコンデンサ素子4が第1バスバー7および第2バスバー10によって、箱体11内に懸架された状態で固定されるので、内部で水分が発生することはなく、外部から箱体11内に水分が侵入することもないので、各フィルムコンデンサ素子4の第1および第2金属蒸着膜21c,22cが陽極酸化することが抑制され、これによる静電容量の低下を抑制することができる。 In this way, the multiple film capacitor elements 4 are fixed in a suspended state within the box body 11 by the first bus bar 7 and the second bus bar 10, so moisture is not generated inside and moisture does not enter the box body 11 from the outside, so the first and second metal vapor deposition films 21c, 22c of each film capacitor element 4 are prevented from anodizing, thereby preventing a decrease in capacitance due to this.
また箱体11および箱体11内で蓋体13によって規定される空間には、樹脂が充填されていないので、樹脂の硬化時の水分の発生はなく、フィルムコンデンサ素子4の陽極酸化を抑制することができるとともに、樹脂使用量が削減され、材料コストを低減することができる。第1バスバー7と第2バスバー10とは、突部31aが嵌合凹部31bに嵌合させるインロー(印籠)結合されるので、公差を利用した嵌め合い構造とすることができ、これによって簡素な構造によって、フィルムコンデンサ素子4に対する優れた固定状態を実現することができる。 In addition, the box 11 and the space defined by the lid 13 within the box 11 are not filled with resin, so no moisture is generated when the resin hardens, which suppresses anodization of the film capacitor element 4 and reduces the amount of resin used, thereby reducing material costs. The first bus bar 7 and the second bus bar 10 are connected by a spigot (spigot lock) connection in which the protrusion 31a fits into the fitting recess 31b, allowing for a fitting structure that utilizes tolerances, and this simple structure allows for an excellent fixed state to the film capacitor element 4.
図10は、インバータの構成を説明するための概略構成図である。図10には、モータを駆動するための三相交流を作り出すインバータCの例を示している。本実施形態のインバータCは、10に示されるように、ブリッジ回路31と、容量部33とを備えている。ブリッジ回路31は、例えば、IGBT(Insulate Gate Bipolar Transistor)のようなスイッチング素子と、ダイオードとによって構成される。容量部33は、ブリッジ回路31の入力端子間に配置され、電圧を安定化する。インバータCは、容量部33として、上記のフィルムコンデンサ1が用いられる。 Figure 10 is a schematic diagram for explaining the configuration of an inverter. Figure 10 shows an example of an inverter C that generates a three-phase AC to drive a motor. As shown in Figure 10, the inverter C of this embodiment includes a bridge circuit 31 and a capacitance section 33. The bridge circuit 31 is composed of a switching element such as an IGBT (Insulate Gate Bipolar Transistor) and a diode. The capacitance section 33 is disposed between the input terminals of the bridge circuit 31 and stabilizes the voltage. In the inverter C, the above-mentioned film capacitor 1 is used as the capacitance section 33.
なお、このインバータCの入力は、直流電源の電圧を昇圧する昇圧回路35に接続される場合と、直流電源に接続される場合とがある。一方、ブリッジ回路31は駆動源となるモータ駆動装置(モータM)に接続される。 The input of this inverter C may be connected to a boost circuit 35 that boosts the voltage of the DC power supply, or to the DC power supply. On the other hand, the bridge circuit 31 is connected to a motor drive device (motor M) that serves as the drive source.
図11は、電動車両の構成を説明するための概略構成図である。図11には、電動車両Dとしてハイブリッド自動車(HEV)の例を示している。 Figure 11 is a schematic diagram for explaining the configuration of an electric vehicle. Figure 11 shows an example of a hybrid electric vehicle (HEV) as the electric vehicle D.
図11における電動車両Dは、駆動用のモータ41、エンジン43、トランスミッション45、インバータ47、電源(電池)49、前輪51aおよび後輪51bを備えている。 The electric vehicle D in FIG. 11 is equipped with a drive motor 41, an engine 43, a transmission 45, an inverter 47, a power source (battery) 49, front wheels 51a, and rear wheels 51b.
この電動車両Dは、駆動源としてモータ41またはエンジン43、もしくはその両方を備えている。駆動源の出力は、トランスミッション45を介して左右一対の前輪51aに伝達される。電源49は、インバータ47に接続され、インバータ47はモータ41に接続されている。 This electric vehicle D is equipped with a motor 41 or an engine 43, or both, as a drive source. The output of the drive source is transmitted to a pair of left and right front wheels 51a via a transmission 45. The power source 49 is connected to an inverter 47, and the inverter 47 is connected to the motor 41.
また、図11に示した電動車両Dは、車両ECU53およびエンジンECU57を備えている。車両ECU53は電動車両D全体の統括的な制御を行う。エンジンECU57は、エンジン43の回転数を制御し電動車両Dを駆動する。電動車両Dは、さらに運転者等に操作されるイグニッションキー55、図示しないアクセルペダル、及びブレーキ等の運転装置を備えている。車両ECUには、運転者等による運転装置の操作に応じた駆動信号が入力される。この車両ECU53は、その駆動信号に基づいて指示信号をエンジンECU57、電源49、および負荷としてのインバータ47に出力する。エンジンECU57は、指示信号に応答してエンジン43の回転数を制御し、電動車両Dを駆動する。本実施形態のフィルムコンデンサA,10または連結型コンデンサBを容量部33として適用したインバータCを、図11に示すような電動車両Dに搭載することができる。 The electric vehicle D shown in FIG. 11 also includes a vehicle ECU 53 and an engine ECU 57. The vehicle ECU 53 performs overall control of the entire electric vehicle D. The engine ECU 57 controls the rotation speed of the engine 43 to drive the electric vehicle D. The electric vehicle D further includes driving devices such as an ignition key 55 operated by a driver, an accelerator pedal (not shown), and a brake. A driving signal corresponding to the operation of the driving device by a driver is input to the vehicle ECU. The vehicle ECU 53 outputs an instruction signal based on the driving signal to the engine ECU 57, the power source 49, and the inverter 47 as a load. In response to the instruction signal, the engine ECU 57 controls the rotation speed of the engine 43 to drive the electric vehicle D. The inverter C to which the film capacitor A, 10 or the linked capacitor B of this embodiment is applied as the capacitance section 33 can be mounted on the electric vehicle D as shown in FIG. 11.
なお、本実施形態のインバータCは、上記のハイブリッド自動車(HEV)のみならず、電気自動車(EV)や電動自転車、発電機、太陽電池など種々の電力変換応用製品に適用できる。 The inverter C of this embodiment can be applied not only to the hybrid electric vehicle (HEV) described above, but also to various power conversion application products such as electric vehicles (EVs), electric bicycles, generators, and solar cells.
本開示の他の実施形態として、蓋体13によって規定された箱体11内の空間に乾燥空気、不活性ガス等を封入するようにしてもよい。 In another embodiment of the present disclosure, dry air, an inert gas, or the like may be sealed in the space within the box 11 defined by the lid 13.
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、また、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications and improvements are possible without departing from the spirit of the present invention. It goes without saying that all or part of the components of each of the above-mentioned embodiments can be combined appropriately and to the extent that there are no contradictions.
1 フィルムコンデンサ
2 第1電極
3 第2電極
4 フィルムコンデンサ素子
5 第1接続部
6 第1端子部
7 第1バスバー
8 第2接続部
9 第2端子部
10 第2バスバー
11 箱体
12 開口
13 蓋体
13a 第1蓋部材
13b 第2蓋部材
20 金属化フィルム
21 金属膜非形成部
21a,22a 誘電体フィルム
22 金属化フィルム
23 金属膜非形成部
34a,34b,35a,35b スリット
REFERENCE SIGNS LIST 1 film capacitor 2 first electrode 3 second electrode 4 film capacitor element 5 first connection portion 6 first terminal portion 7 first bus bar 8 second connection portion 9 second terminal portion 10 second bus bar 11 box body 12 opening 13 lid body 13a first lid member 13b second lid member 20 metallized film 21 metal film non-forming portion 21a, 22a dielectric film 22 metallized film 23 metal film non-forming portion 34a, 34b, 35a, 35b slits
Claims (6)
前記第1電極に接続される第1接続部、および外部接続用の第1端子部を有する第1バスバーと、
前記第2電極に接続される第2接続部、および外部接続用の第2端子部を有する第2バスバーと、
前記フィルムコンデンサ素子を収容する、一面が開口した箱体と、
前記箱体の開口を塞ぐ蓋体であって、前記第1バスバーおよび前記第2バスバーを保持する蓋体と、を備え、
前記蓋体は、互いに気密に接続される第1蓋部材および第2蓋部材を有し、
前記フィルムコンデンサ素子は、前記箱体内に懸架された状態で固定されている、フィルムコンデンサ。 a film capacitor element having a first electrode and a second electrode;
a first bus bar having a first connection portion connected to the first electrode and a first terminal portion for external connection;
a second bus bar having a second connection portion connected to the second electrode and a second terminal portion for external connection;
a box having an opening on one side for accommodating the film capacitor element;
a lid body that closes an opening of the box body and holds the first bus bar and the second bus bar,
The lid body includes a first lid member and a second lid member that are airtightly connected to each other,
The film capacitor element is fixed in a suspended state within the box body.
前記第2蓋部材の前記第1蓋部材に対向する対向部には、前記突部が嵌合する嵌合凹部が設けられる、請求項1に記載のフィルムコンデンサ。 a protrusion protruding toward the second lid member is provided on a portion of the first lid member facing the second lid member,
The film capacitor according to claim 1 , wherein a portion of the second lid member facing the first lid member is provided with a fitting recess into which the protrusion fits.
該容量部は、請求項1~4のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサを含む、インバータ。 A bridge circuit configured with switching elements and a capacitance unit connected to the bridge circuit,
An inverter, wherein the capacitance section includes the film capacitor according to any one of claims 1 to 4.
前記インバータが、請求項5に記載のインバータである、電動車両。 A vehicle driving device comprising: a power source; an inverter connected to the power source; a motor connected to the inverter; and wheels driven by the motor;
An electric vehicle, wherein the inverter is the inverter according to claim 5.
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