JP7670733B2 - Film Capacitors - Google Patents
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Description
本発明は、フィルムコンデンサに関する。 The present invention relates to a film capacitor.
コンデンサの一種として、可撓性のある樹脂フィルムを誘電体として用いながら、樹脂フィルムを挟んで互いに対向する第1の金属層および第2の金属層を配置した構造のフィルムコンデンサがある。このようなフィルムコンデンサは、例えば、アルミニウム等からなる第1の金属層が形成された第1の誘電体フィルムと、アルミニウム等からなる第2の金属層が形成された第2の誘電体フィルムとを巻回することによって作製される。One type of capacitor is a film capacitor, which uses a flexible resin film as a dielectric and has a first metal layer and a second metal layer facing each other with the resin film in between. Such a film capacitor is produced, for example, by winding a first dielectric film on which a first metal layer made of aluminum or the like is formed, and a second dielectric film on which a second metal layer made of aluminum or the like is formed.
このような方法で作製されるコンデンサは通常円筒形であるが、体積効率を高めるために、断面形状が扁平となるように変形させて用いられることがある。 Capacitors made in this way are usually cylindrical, but they may be deformed to have a flattened cross-sectional shape to improve volumetric efficiency.
特許文献1には、ポリプロピレンからなる誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対の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芯上に巻回して扁平化することにより、断面が小判型に形成されたコンデンサ素子が開示されている。Patent document 1 discloses a capacitor element having an oval cross section formed by flattening a metallized film, in which metal vapor deposition electrodes are formed on a dielectric film made of polypropylene, by winding the metallized film around a core so that a pair of metal vapor deposition electrodes face each other via the dielectric film.
特許文献2には、金属化フィルム巻回体の外周部にさらに外装フィルムを巻回し熱溶着によって巻回固定して構成される複合フィルム巻回体を、扁平率が0.6以下となるように加圧成形したコンデンサ素子が開示されている。Patent document 2 discloses a capacitor element in which a composite film roll is formed by wrapping an outer casing film around the outer periphery of a metallized film roll and fixing the roll by thermal welding, and then press-molding the composite film roll to an aspect ratio of 0.6 or less.
しかしながら、扁平化の際に金属化フィルムに無理な力が加わってしまい、コンデンサがショートした際の自己回復機能が失われるなど、コンデンサの信頼性を低下させてしまうことがあった。However, when flattening, excessive force can be applied to the metallized film, which can reduce the reliability of the capacitor, such as causing the capacitor to lose its self-healing function in the event of a short circuit.
特許文献1は、小型薄膜化を図って体積効率を増加させることが目的であり、扁平体の詳細な形状と、コンデンサの信頼性との関係については述べられていない。The aim of Patent Document 1 is to increase volumetric efficiency by making the capacitor smaller and thinner, but it does not mention the relationship between the detailed shape of the flat body and the reliability of the capacitor.
特許文献2は、外装フィルムの熱溶着方法と素子の扁平率の関係について述べているが、扁平体の詳細な形状とコンデンサの信頼性の関係については述べられていない。 Patent document 2 describes the relationship between the thermal welding method of the exterior film and the flatness of the element, but does not describe the relationship between the detailed shape of the flat body and the reliability of the capacitor.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、体積効率が高く、ショートを起こしにくいフィルムコンデンサを提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems and aims to provide a film capacitor that has high volumetric efficiency and is less likely to short circuit.
本発明のフィルムコンデンサは、熱硬化性ウレタン樹脂を含む誘電体樹脂フィルムの表面に金属層が設けられた金属化フィルムが積層されてなる積層体を備え、上記積層体は、上記金属化フィルムが積層された状態で巻回されてなる巻回体を変形させた扁平柱状であり、上記金属化フィルムの積層方向に平行な面における上記積層体の断面形状は、長軸及び短軸を有する扁平形状であり、上記扁平形状は、上記長軸が延びる方向の略中央に配置されて上記長軸に略平行な直線を含んで構成される直線部と、上記直線部の上記長軸が延びる方向の両端に配置されて曲線を含んで構成される曲線部と、を有する形状であり、上記扁平形状が、以下の式(1)を満たす形状である、ことを特徴とする。
0≦f≦0.3 (1)
[ただし、fは、f=1-(a/b)で示される数であり、aは、上記長軸の長さをL1とし、上記直線部の長さをL2とした際に、a=[(L1-L2)/2]で示される数であり、bは、上記短軸の長さをL3とした際に、b=L3/2で示される数である。]
The film capacitor of the present invention comprises a laminate formed by laminating a metallized film having a metal layer on the surface of a dielectric resin film containing a thermosetting urethane resin, the laminate being a flat columnar shape formed by deforming a wound body formed by winding the metallized film in a stacked state, the cross-sectional shape of the laminate in a plane parallel to the stacking direction of the metallized film is a flat shape having a major axis and a minor axis, the flat shape having a straight line portion that is located approximately in the center in the direction in which the major axis extends and includes a straight line that is approximately parallel to the major axis, and curved portions that are located at both ends of the straight line portion in the direction in which the major axis extends and include a curve, and the flat shape is a shape that satisfies the following formula (1).
0≦f≦0.3 (1)
[wherein f is a number expressed by f=1-(a/b), a is a number expressed by a=[(L 1 -L 2 )/2] when the length of the major axis is L 1 and the length of the straight portion is L 2 , and b is a number expressed by b=L 3 /2 when the length of the minor axis is L 3. ]
本発明によれば、体積効率が高く、ショートを起こしにくいフィルムコンデンサを提供することができる。 The present invention makes it possible to provide a film capacitor that has high volumetric efficiency and is less likely to short circuit.
以下、本発明のフィルムコンデンサについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
The film capacitor of the present invention will be described below.
However, the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied within the scope of the present invention. Note that the present invention also includes a combination of two or more of the individual preferable configurations of the present invention described below.
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第二実施形態以降では、第一実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。 The embodiments shown below are illustrative, and it goes without saying that partial substitution or combination of the configurations shown in different embodiments is possible. From the second embodiment onwards, a description of matters common to the first embodiment will be omitted, and only the differences will be explained. In particular, similar effects resulting from similar configurations will not be mentioned in each embodiment.
以下に示す図面は模式的なものであり、その寸法や縦横比の縮尺などは実際の製品とは異なる場合がある。 The drawings shown below are schematic and the dimensions and aspect ratios may differ from those of the actual product.
本発明のフィルムコンデンサは、熱硬化性ウレタン樹脂を含む誘電体樹脂フィルムの表面に金属層が設けられた金属化フィルムが積層されてなる積層体を備え、上記積層体は、上記金属化フィルムが積層された状態で巻回されてなる巻回体を変形させた扁平柱状であり、上記金属化フィルムの積層方向に平行な面における上記積層体の断面形状は、長軸及び短軸を有する扁平形状であり、上記扁平形状は、上記長軸が延びる方向の略中央に配置されて上記長軸に略平行な直線を含んで構成される直線部と、上記直線部の上記長軸が延びる方向の両端に配置されて曲線を含んで構成される曲線部と、を有する形状であり、上記扁平形状が、以下の式(1)を満たす形状である、ことを特徴とする。
0≦f≦0.3 (1)
[ただし、fは、f=1-(a/b)で示される数であり、aは、上記長軸の長さをL1とし、上記直線部の長さをL2とした際に、a=[(L1-L2)/2]で示される数であり、bは、上記短軸の長さをL3とした際に、b=L3/2で示される数である。]
The film capacitor of the present invention comprises a laminate formed by laminating a metallized film having a metal layer on the surface of a dielectric resin film containing a thermosetting urethane resin, the laminate being a flat columnar shape formed by deforming a wound body formed by winding the metallized film in a stacked state, the cross-sectional shape of the laminate in a plane parallel to the stacking direction of the metallized film is a flat shape having a major axis and a minor axis, the flat shape having a straight line portion that is located approximately in the center in the direction in which the major axis extends and includes a straight line that is approximately parallel to the major axis, and curved portions that are located at both ends of the straight line portion in the direction in which the major axis extends and include a curve, and the flat shape is a shape that satisfies the following formula (1).
0≦f≦0.3 (1)
[wherein f is a number expressed by f=1-(a/b), a is a number expressed by a=[(L 1 -L 2 )/2] when the length of the major axis is L 1 and the length of the straight portion is L 2 , and b is a number expressed by b=L 3 /2 when the length of the minor axis is L 3. ]
図1は、本発明のフィルムコンデンサの一例を模式的に示す斜視図であり、図2は、図1におけるII-II線断面図である。
図1に示すフィルムコンデンサ10は、積層体40と、積層体40の両端面に接続された第1の外部電極41と、第2の外部電極42とを備えている。
図2に示すように、積層体40は、第1の金属化フィルム11と第2の金属化フィルム12とが積層された状態で巻回されている。
第1の金属化フィルム11は、第1の誘電体樹脂フィルム13と、第1の誘電体樹脂フィルム13の表面に設けられた第1の金属層(対向電極)15とを備える。
第2の金属化フィルム12は、第2の誘電体樹脂フィルム14と、第2の誘電体樹脂フィルム14の表面に設けられた第2の金属層(対向電極)16とを備える。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a film capacitor of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
The
As shown in FIG. 2,
First
Second
図2に示すように、第1の金属層15と第2の金属層16は、第1の誘電体樹脂フィルム13又は第2の誘電体樹脂フィルム14を挟んで互いに対向している。さらに、第1の金属層15は、第1の外部電極41と電気的に接続されており、第2の金属層16は、第2の外部電極42と電気的に接続されている。2, the
第1の誘電体樹脂フィルム13及び第2の誘電体樹脂フィルム14は、それぞれ、異なる構成を有していてもよいが、同一の構成を有していることが望ましい。The first
第1の金属層15は、第1の誘電体樹脂フィルム13の一方の面において一方側縁にまで届くが、他方側縁にまで届かないように形成される。他方、第2の金属層16は、第2の誘電体樹脂フィルム14の一方の面において一方側縁にまで届かないが、他方側縁にまで届くように形成される。第1の金属層15及び第2の金属層16は、例えばアルミニウム層などから構成される。The
図3は、金属化フィルムを巻回してなる巻回体を模式的に示す斜視図である。
図2及び図3に示すように、第1の金属層15における第1の誘電体樹脂フィルム13の側縁まで届いている側の端部、及び、第2の金属層16における第2の誘電体樹脂フィルム14の側縁にまで届いている側の端部がともに積層されたフィルムから露出するように、第1の誘電体樹脂フィルム13と第2の誘電体樹脂フィルム14が積層された状態で巻回されることによって巻回体40aとなり、第1の金属層15及び第2の金属層16が端部で露出した状態を保持して、積み重なった状態とされる。
FIG. 3 is a perspective view that shows a schematic diagram of a roll formed by rolling up a metallized film.
As shown in Figures 2 and 3, the first
巻回体40aでは、第2の誘電体樹脂フィルム14が第1の誘電体樹脂フィルム13の外側になるように、かつ、第1の誘電体樹脂フィルム13及び第2の誘電体樹脂フィルム14の各々について、第1の金属層15及び第2の金属層16の各々が内方に向くように巻回されている。
巻回体40aの中央には、空洞50aが設けられている。
In the
A
図4は、本発明のフィルムコンデンサを構成する積層体の一例を模式的に示す斜視図である。
図4に示す積層体40は、例えば図3に示す巻回体40aをプレスすることによって得ることができる。この時、空洞50aも変形し、空洞50となる。積層体40の金属化フィルムの積層方向に平行な面における断面形状は、長軸及び短軸を有する扁平形状である。
巻回体40aをプレスすることによって体積効率を向上させることができる。
なお、積層体40の金属化フィルムの積層方向に平行な面は、扁平柱状の軸方向(柱が伸びる方向)に垂直な面、及び、積層体40を作製する際に用いられる巻回体40aの巻回軸に垂直な面に対応している。
FIG. 4 is a perspective view that illustrates an example of a laminate that constitutes the film capacitor of the present invention.
The
By pressing the
In addition, the surface parallel to the stacking direction of the metallized film of the
ここで、巻回体40aの中央に設けられる空洞50aの大きさが大きいほど、積層体40の断面形状の扁平度を高めることができる。即ち、巻回体40aにおける空洞50aの大きさを調整することによって、積層体40及び空洞50の断面形状を調整することができる。Here, the larger the size of the
[積層体]
本発明のフィルムコンデンサは、熱硬化性ウレタン樹脂を含む誘電体樹脂フィルムの表面に金属層が設けられた金属化フィルムが積層されてなる積層体を備える。
積層体は、金属化フィルムが積層された状態で巻回されてなる巻回体を変形させた扁平形状である。
[Laminate]
The film capacitor of the present invention includes a laminate in which a metallized film having a metal layer provided on the surface of a dielectric resin film containing a thermosetting urethane resin is laminated.
The laminate has a flat shape obtained by deforming a roll in which metallized films are laminated and wound.
金属化フィルムは、熱硬化性ウレタン樹脂を含む誘電体樹脂フィルムの表面に金属層が設けられてなる。 Metallized films are made by providing a metal layer on the surface of a dielectric resin film containing a thermosetting urethane resin.
本発明のフィルムコンデンサにおいて、誘電体樹脂フィルムは、例えば、水酸基(OH基)を有する第1有機材料とイソシアネート基(NCO基)を有する第2有機材料との硬化物である熱硬化性ウレタン樹脂を含む。
具体的には、熱硬化性ウレタン樹脂は、第1有機材料が有する水酸基と、第2有機材料が有するイソシアネート基とが反応して得られる硬化物である。
In the film capacitor of the present invention, the dielectric resin film contains, for example, a thermosetting urethane resin which is a cured product of a first organic material having a hydroxyl group (OH group) and a second organic material having an isocyanate group (NCO group).
Specifically, the thermosetting urethane resin is a cured product obtained by reacting a hydroxyl group contained in the first organic material with an isocyanate group contained in the second organic material.
第1有機材料としては、繰り返し単位の中に水酸基とベンゼン環とを有する有機高分子であってもよい。このような化合物としてはフェノキシ樹脂等が挙げられる。
フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂、ビスフェノールF型フェノキシ樹脂等であることが好ましい。
The first organic material may be an organic polymer having a hydroxyl group and a benzene ring in the repeating unit, such as a phenoxy resin.
As the phenoxy resin, for example, bisphenol A type phenoxy resin, bisphenol F type phenoxy resin, etc. are preferable.
第2有機材料としては、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等が挙げられる。これらの化合物の中では、MDI又はTDIが好ましい。なお、これらはそのポリイソシアネートの変性体を含んでいてもよく、また、これらは併用されていてもよい。 The second organic material may be diphenylmethane diisocyanate (MDI), tolylene diisocyanate (TDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), etc. Among these compounds, MDI or TDI is preferred. These may contain modified polyisocyanates, or may be used in combination.
本発明のフィルムコンデンサにおいて、誘電体樹脂フィルムは、他の機能を付加するための添加剤を含むこともできる。例えば、レベリング剤を添加することで平滑性を付与することができる。添加剤は、水酸基及び/又はイソシアネート基と反応する官能基を有し、硬化物の架橋構造の一部を形成する材料であってもよい。このような材料としては、例えば、エポキシ基、シラノール基及びカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する樹脂等が挙げられる。In the film capacitor of the present invention, the dielectric resin film may also contain additives for imparting other functions. For example, smoothness can be imparted by adding a leveling agent. The additive may be a material that has a functional group that reacts with a hydroxyl group and/or an isocyanate group and forms part of the crosslinked structure of the cured product. Examples of such materials include resins having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, a silanol group, and a carboxyl group.
本発明のフィルムコンデンサでは、フィルムコンデンサの静電容量値と、温度125℃の雰囲気中に1時間静置した後、電圧150V/μmで電圧印加1分後に測定した絶縁抵抗値との積で示されるCR値が250Ω・F以上であることが好ましく、500Ω・F以上であることがより好ましい。
上記条件におけるコンデンサのCR値が250Ω・F以上であることは、高温耐用性が高いと言える。
In the film capacitor of the present invention, the CR value, which is the product of the capacitance value of the film capacitor and the insulation resistance value measured after leaving it to stand in an atmosphere at a temperature of 125° C. for 1 hour and then applying a voltage of 150 V/μm for 1 minute, is preferably 250 Ω·F or more, and more preferably 500 Ω·F or more.
A capacitor having a CR value of 250 Ω·F or more under the above conditions can be said to have high resistance to high temperatures.
なお、熱硬化性ウレタン樹脂とは、熱で硬化し得るウレタン樹脂を意味しており、硬化方法を限定するものではない。したがって、熱で硬化し得るウレタン樹脂である限り、熱以外の方法(例えば、光、電子ビーム等)で硬化したウレタン樹脂も熱硬化性ウレタン樹脂に含まれる。また、材料によっては、材料自体が有する反応性によって反応が開始する場合があり、必ずしも外部から熱又は光等を与えずに硬化が進むものについても熱硬化性ウレタン樹脂とする。 Thermosetting urethane resin means a urethane resin that can be cured by heat, and does not limit the curing method. Therefore, as long as it is a urethane resin that can be cured by heat, urethane resin that has been cured by a method other than heat (for example, light, electron beam, etc.) is also included in thermosetting urethane resin. Also, depending on the material, the reaction may start due to the reactivity of the material itself, and even those that cure without necessarily being exposed to heat or light from the outside are considered to be thermosetting urethane resins.
誘電体樹脂フィルムには、熱硬化性ウレタンの他に、熱可塑性樹脂やシリコーン樹脂が含まれていてもよい。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート等が挙げられる。
The dielectric resin film may contain a thermoplastic resin or a silicone resin in addition to the thermosetting urethane.
Examples of the thermoplastic resin include polypropylene, polyethersulfone, polyetherimide, and polyarylate.
金属層は、誘電体樹脂フィルムの表面に設けられる。
金属層の厚さは特に限定されないが、好ましくは5nm以上、40nm以下であることが好ましい。
The metal layer is provided on the surface of the dielectric resin film.
The thickness of the metal layer is not particularly limited, but is preferably 5 nm or more and 40 nm or less.
金属層の厚みについては、金属化フィルムの厚み方向における切断面を、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察することにより特定できる。The thickness of the metal layer can be determined by observing a cut surface of the metallized film in the thickness direction using a transmission electron microscope (TEM).
金属層を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、亜鉛、チタン、マグネシウム、スズ、ニッケル等の金属が挙げられる。 Materials that can be used to form the metal layer include, for example, metals such as aluminum, zinc, titanium, magnesium, tin, and nickel.
金属層は、誘電体樹脂フィルムの両面に設けられていてもよいし、片面だけに設けられていてもよい。
金属層が誘電体樹脂フィルムの両面に設けられている場合には、両面ともに金属層が設けられていない誘電体樹脂フィルム(非金属化フィルム)と両面に金属層が設けられている誘電体樹脂フィルム(両面金属化フィルム)とを積層した状態で巻回して巻回体を得ればよい。一方、金属層が誘電体フィルムの一方の表面だけに設けられている場合は、片面に金属層が設けられている誘電体樹脂フィルム(片面金属化フィルム)を2枚、互いの金属層同士が接触しないように積層した状態で巻回して巻回体を得ればよい。
The metal layer may be provided on both sides of the dielectric resin film, or on only one side.
When the metal layer is provided on both sides of the dielectric resin film, a dielectric resin film having no metal layer on either side (non-metallized film) and a dielectric resin film having metal layers on both sides (double-sided metallized film) may be laminated and wound to obtain a roll. On the other hand, when the metal layer is provided on only one surface of the dielectric film, two dielectric resin films having a metal layer on one side (single-sided metallized film) may be laminated and wound so that the metal layers do not come into contact with each other to obtain a roll.
金属層は、ヒューズ部を有していてもよい。 The metal layer may have a fuse portion.
金属層は、誘電体樹脂フィルムの一方の表面の全部に設けられていてもよいし、一部に設けられていてもよい。The metal layer may be provided over the entire surface of one of the dielectric resin films, or may be provided over only a portion of the surface.
金属化フィルムの金属層が設けられている表面と、金属化フィルムの金属層が設けられていない表面との間に生じる静摩擦係数は、0.3以上、1.5以下であることが好ましい。
上記静摩擦係数は、JIS K 7125-1999に準拠して測定される。
上記静摩擦係数がこの範囲内であると、金属化フィルムの滑り性が好ましく、扁平化がスムーズに行われるため、積層体の断面形状である扁平形状を式(1)を満たす形状に調整しやすくなる。
The coefficient of static friction between the surface of the metallized film on which the metal layer is provided and the surface of the metallized film on which the metal layer is not provided is preferably 0.3 or more and 1.5 or less.
The static friction coefficient is measured in accordance with JIS K 7125-1999.
When the static friction coefficient is within this range, the metallized film has favorable slip properties and is smoothly flattened, making it easy to adjust the flat shape, which is the cross-sectional shape of the laminate, to a shape that satisfies formula (1).
積層体は、金属化フィルムが積層された状態で巻回されてなる巻回体を変形させた扁平柱状である。
金属化フィルムの積層方向に平行な面における積層体の断面形状は、長軸及び短軸を有する扁平形状である。
The laminate has a flattened columnar shape obtained by deforming a roll in which metallized films are laminated and wound.
The cross-sectional shape of the laminate in a plane parallel to the lamination direction of the metallized films is a flat shape having a major axis and a minor axis.
上記扁平形状は、直線部と曲線部を有する形状である。
直線部は、長軸が延びる方向の略中央に配置されて長軸に略平行な直線を含んで構成される部分である。
曲線部は、直線部の長軸が延びる方向の両端に配置される部分であり、曲線を含んで構成される。
The flat shape has straight lines and curved lines.
The straight line portion is a portion that is disposed approximately in the center in the direction in which the major axis extends and that includes a straight line that is approximately parallel to the major axis.
The curved portions are portions that are disposed on both ends of the straight portion in the direction in which the major axis extends, and are configured to include curves.
直線部及び曲線部は、以下の手順により特定される。
まず、扁平形状から、長軸に略平行な2本の直線を特定し、2本の直線に囲まれた部分を直線部とする。直線部は、2本の直線と、該2本の直線のそれぞれの端部同士を接続する線分によって形成される略矩形形状である。
続いて、扁平形状から直線部を除いた部分を曲線部とする。従って、直線部と曲線部との境界は直線である。
The straight and curved portions are identified by the following procedure.
First, two straight lines that are approximately parallel to the long axis are identified from the flat shape, and the portion surrounded by the two straight lines is defined as a straight line portion. The straight line portion is an approximately rectangular shape formed by the two straight lines and the line segments connecting the ends of the two straight lines.
Next, the portion of the flat shape excluding the straight line portion is defined as the curved line portion. Therefore, the boundary between the straight line portion and the curved line portion is a straight line.
直線部と曲線部との境界が不明瞭な場合は、曲線部の外形形状を構成する各地点における接線と、直線部を構成する直線の角度が10°となる地点を境界とする。すなわち、直線部に最も近い地点から順に曲線部の各地点における接線と直線部を構成する直線とのなす角を求める。接線と直線とのなす角が10°となる地点が、曲線部の起点となる。 If the boundary between the straight line and curved section is unclear, the boundary will be the point where the angle between the tangent at each point constituting the outer shape of the curved section and the straight line constituting the straight line section is 10°. In other words, starting from the point closest to the straight line section, the angle between the tangent at each point of the curved section and the straight line constituting the straight line section is calculated. The point where the angle between the tangent and the straight line is 10° will be the starting point of the curved section.
図5は、直線部及び曲線部の境界の決定方法を説明する図である。
図5に示す積層体の断面形状において、直線部Lと曲線部C2の境界が不明瞭であるとして、直線部と曲線部の境界を決定する。
図5には、直線部Lを曲線部C2側に延長する延長線X0と、曲線Cb上の任意の地点P1、P2、P3における接線X1、X2、X3を示している。
ここで、地点P1における接線X1と延長線X0とのなす角は5°である。また、地点P2における接線X2と延長線X0とのなす角は10°である。さらに、地点P3における接線X3と延長線X0とのなす角は15°である。
従って、直線部を構成する直線との角度が10°となる接線X2が曲線部Cbに接する地点P2が、曲線部C2の起点となる。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method for determining the boundaries of straight line portions and curved line portions.
In the cross-sectional shape of the laminate shown in FIG. 5, the boundary between the straight line portion L and the curved line portion C2 is assumed to be unclear, and the boundary between the straight line portion and the curved line portion is determined.
FIG. 5 shows an extension line X0 extending the straight line portion L toward the curved portion C2 , and tangent lines X1 , X2 , and X3 at arbitrary points P1 , P2 , and P3 on the curve Cb.
Here, the angle between the tangent X1 and the extension X0 at the point P1 is 5°. The angle between the tangent X2 and the extension X0 at the point P2 is 10°. The angle between the tangent X3 and the extension X0 at the point P3 is 15°.
Therefore, the point P2 where the tangent X2 , which makes an angle of 10° with the straight line constituting the straight line portion, touches the curved portion Cb, is the starting point of the curved portion C2 .
扁平形状は、以下の式(1)を満たす形状である。
0≦f≦0.3 (1)
fは、f=1-(a/b)で示される数である。
aは、長軸の長さをL1とし、直線部の長さをL2とした際に、a=[(L1-L2)/2]で示される数である。
bは、b=L3/2で示される数である。
The flat shape is a shape that satisfies the following formula (1).
0≦f≦0.3 (1)
f is a number expressed as f=1-(a/b).
The number a is expressed by a=[(L 1 -L 2 )/2], where L 1 is the length of the major axis and L 2 is the length of the straight portion.
b is a number expressed by b=L 3 /2.
積層体の断面形状が、上記式(1)を満たす形状であると、曲線部において、金属化フィルム同士に偏った力が加わりにくいといえる。そのため、フィルムコンデンサに絶縁破壊が生じた場合であっても、ショートせず、絶縁復帰することができる。
積層体の断面形状において、上記f値が0.3を超える場合、積層体の扁平化がスムーズに行われず、直線部において、金属化フィルムに異常な力が加わっている状態であるといえる。金属化フィルムに異常な力が加わっている部分で絶縁破壊が生じた場合には、絶縁復帰できずにショートしてしまう。
一方、積層体の断面形状において、上記f値が0を下回るような形状は、曲線部において金属化フィルム同士の距離が広がってしまっており、静電容量の低下や絶縁破壊強度の低下が見られる。さらに、絶縁破壊が生じた場合の絶縁復帰が難しくなる。
When the cross-sectional shape of the laminate satisfies the above formula (1), it can be said that uneven force is unlikely to be applied to the metallized films at the curved portion, so that even if dielectric breakdown occurs in the film capacitor, a short circuit does not occur and the insulation can be restored.
When the cross-sectional shape of the laminate has an f-value exceeding 0.3, the laminate is not smoothly flattened, and an abnormal force is applied to the metallized film at the straight line portion. If a dielectric breakdown occurs at the portion where the abnormal force is applied to the metallized film, the dielectric breakdown cannot be restored and a short circuit occurs.
On the other hand, in the cross-sectional shape of the laminate, when the f value is less than 0, the distance between the metallized films is increased in the curved portion, resulting in a decrease in capacitance and a decrease in dielectric breakdown strength. Furthermore, when dielectric breakdown occurs, it becomes difficult to restore the insulation.
図6は、図1に示す積層体をVI-VI線に沿って切断した際の積層体の断面形状を模式的に示す図である。従って、図6では、積層体を構成する金属化フィルムが巻回されている様子、及び、積層体の端面に形成された外部電極を省略している。
図6に示す積層体40の断面形状は、長軸x及び短軸yとを有する扁平形状である。また、積層体40の断面形状は、直線部Lと曲線部C1、C2とを有する。直線部Lは、長軸xに平行な直線La及びLbを含んで構成される。曲線部C1、C2は、直線部Lの長軸xが延びる方向の両端に配置されており、それぞれ、曲線Ca、Cbを含んで構成される。
長軸xに略平行な方向における曲線部C1、C2の長さは、[(長軸xの長さL1)-(直線部Lの長さL2)]/2=aで示される長さである。
Fig. 6 is a diagram showing a cross-sectional shape of the laminate when the laminate shown in Fig. 1 is cut along line VI-VI. Therefore, Fig. 6 omits the state in which the metallized films constituting the laminate are wound, and the external electrodes formed on the end faces of the laminate.
The cross-sectional shape of the laminate 40 shown in Fig. 6 is a flat shape having a major axis x and a minor axis y. The cross-sectional shape of the laminate 40 also has a straight line portion L and curved lines C1 and C2 . The straight line portion L is configured to include straight lines La and Lb parallel to the major axis x. The curved lines C1 and C2 are disposed at both ends of the straight line portion L in the direction in which the major axis x extends, and are configured to include curved lines Ca and Cb, respectively.
The length of the curved portions C 1 and C 2 in a direction substantially parallel to the major axis x is given by [(length L 1 of the major axis x)−(length L 2 of the straight portion L)]/2=a.
図6に示す積層体40の断面形状において、長軸xの長さ、直線部Lの長さ及び短軸yの長さは、それぞれ、L1、L2及びL3である。
図6に示す積層体40の断面形状の例では、長軸xの長さL1を1とした場合の、直線部Lの長さL2は0.648であり、短軸yの長さL3は0.365である。従って、fは、1-[(1-0.648)/0.365]≒0.036である。
In the cross-sectional shape of the laminate 40 shown in FIG. 6, the length of the major axis x, the length of the straight line portion L, and the length of the minor axis y are L 1 , L 2 , and L 3 , respectively.
6, when the length L1 of the major axis x is 1 , the length L2 of the straight line portion L is 0.648, and the length L3 of the minor axis y is 0.365. Therefore, f is 1-[(1-0.648)/0.365]≈0.036.
本発明のフィルムコンデンサにおいて、積層体の中央には、空洞や巻芯が配置されていてもよい。In the film capacitor of the present invention, a cavity or a winding core may be arranged in the center of the laminate.
本発明のフィルムコンデンサにおいて、直線部における金属化フィルム同士の層間距離YLに対する、曲線部における金属化フィルム同士の層間距離XLの比[XL/YL]は、0以上、1以下であることが好ましく、0.45以上、1.0以下であることがより好ましい。In the film capacitor of the present invention, the ratio [XL/YL] of the interlayer distance XL between the metallized films in the curved portions to the interlayer distance YL between the metallized films in the straight portions is preferably 0 or more and 1 or less, and more preferably 0.45 or more and 1.0 or less.
直線部における金属化フィルム同士の層間距離YLは、直線部の積層体の中央側からの厚みと、直線部を構成する金属化フィルムの平均厚みと、直線部を構成する金属化フィルムの巻数(積層数)により求めることができる。
まず、直線部における積層体の中央側からの厚みtLは、直線部における金属化フィルム同士の層間距離YLと、直線部を構成する金属化フィルムの平均厚みtFLと、直線部を構成する金属化フィルムの巻数(積層数)nより、以下の式(2)で表される。
tL=(YL+tFL)×(n-1)+tFL (2)
直線部における金属化フィルム同士の層間距離YLは、上記式(2)を変形した以下の式(3)で表される。
YL=(tL-tFL)/(n-1)-tFL (3)
また、上記式(3)を変形すると、以下の式(4)とも表せる。
YL=[(tL)-(tFL×n)]/(n-1) (4)
The interlayer distance YL between the metallized films in the straight portion can be determined from the thickness of the straight portion from the center of the laminate, the average thickness of the metallized films that make up the straight portion, and the number of turns (number of layers) of the metallized films that make up the straight portion.
First, the thickness tL of the straight portion from the center of the laminate is expressed by the following formula (2) using the interlayer distance YL between the metallized films in the straight portion, the average thickness tFL of the metallized films constituting the straight portion, and the number of turns (number of layers) n of the metallized films constituting the straight portion.
t L = (YL+t FL )×(n-1)+t FL (2)
The interlayer distance YL between the metallized films in the straight line portion is expressed by the following formula (3), which is a modification of the above formula (2).
YL=(t L -t FL )/(n-1) - t FL (3)
Moreover, by modifying the above formula (3), it can also be expressed as the following formula (4).
YL=[(t L )-(t FL ×n)]/(n-1) (4)
一方、曲線部における金属化フィルム同士の層間距離XLは、曲線部の積層体の中央側からの厚みと、直線部を構成する金属化フィルムの平均厚みと、曲線部を構成する金属化フィルムの巻数(積層数)により求めることができる。
まず、曲線部における積層体の中央側からの厚みtCは、曲線部における金属化フィルム同士の層間距離XLと、直線部を構成する金属化フィルムの平均厚みtFLと、曲線部を構成する金属化フィルムの巻数(積層数)nより、以下の式(5)で表される。
tC=(XL+tFL)×(n-1)+tFL (5)
曲線部における金属化フィルム同士の層間距離XLは、上記式(5)を変形した以下の式(6)で表される。
XL=(tC-tFL)/(n-1)-tFL (6)
また、上記式(6)を変形すると、以下の式(7)とも表せる。
XL=[(tC)-(tFL×n)]/(n-1) (7)
ここで、曲線部における金属化フィルム同士の層間距離XLを求めるにあたって、直線部を構成する金属化フィルムの平均厚みtFLを用いる理由について説明する。
本願明細書における曲線部における金属化フィルム同士の層間距離XLとは、実際のフィルムコンデンサの曲線部における金属化フィルム同士の層間距離ではなく、金属化フィルムの厚みが扁平化処理によって変化しないと仮定して算出した、金属化フィルム同士の距離である。
直線部における金属化フィルムの厚みは扁平化処理によって変化せず、さらに、扁平化処理される前の金属化フィルムの厚みは、直線部となる部分と曲線部となる部分とで変わらないから、扁平化処理される前の曲線部となる部分の金属化フィルムの厚みは、扁平化処理後の直線部における金属化フィルムの厚みと等しいと考えられる。上記の理由により、曲線部における金属化フィルム同士の層間距離XLを求めるにあたって、直線部を構成する金属化フィルムの平均厚みtFLを用いる。
従って、扁平化処理によって金属化フィルムの厚みが薄くなった場合には、金属化フィルム同士の層間距離XLが負の値となる場合がある。
On the other hand, the interlayer distance XL between the metallized films in the curved portion can be calculated from the thickness from the center of the laminate in the curved portion, the average thickness of the metallized films constituting the straight portions, and the number of turns (number of layers) of the metallized films constituting the curved portion.
First, the thickness tC of the curved portion from the center of the laminate is expressed by the following formula (5) using the interlayer distance XL between the metallized films in the curved portion, the average thickness tFL of the metallized films constituting the straight portion, and the number of turns (number of layers) n of the metallized film constituting the curved portion.
t C = (XL+t FL )×(n-1)+t FL (5)
The interlayer distance XL between the metallized films in the curved portion is expressed by the following formula (6), which is a modification of the above formula (5).
XL=(t C -t FL )/(n-1) - t FL (6)
Moreover, by modifying the above formula (6), it can also be expressed as the following formula (7).
XL=[(t C )-(t FL ×n)]/(n-1) (7)
Here, the reason for using the average thickness tFL of the metallized films constituting the straight line portions when determining the interlayer distance XL between the metallized films in the curved line portions will be described.
The interlayer distance XL between metallized films in the curved portion in this specification is not the interlayer distance between metallized films in the curved portion of an actual film capacitor, but the distance between the metallized films calculated under the assumption that the thickness of the metallized film does not change due to the flattening process.
Since the thickness of the metallized film in the straight line portions does not change due to the flattening process, and furthermore, the thickness of the metallized film before the flattening process does not change between the straight line portions and the curved line portions, the thickness of the metallized film in the curved line portions before the flattening process is considered to be equal to the thickness of the metallized film in the straight line portions after the flattening process. For the above reasons, in determining the interlayer distance XL between the metallized films in the curved line portions, the average thickness tFL of the metallized film constituting the straight line portions is used.
Therefore, when the thickness of the metallized film is reduced by the flattening process, the interlayer distance XL between the metallized films may become a negative value.
直線部及び曲線部の積層体の中央側からの厚み及び金属化フィルムの平均厚み、並びに、金属化フィルムの積層数は、金属化フィルムの積層方向に垂直な方向に切断したフィルムコンデンサの切断面を、走査型電子顕微鏡等で観察することで測定できる。金属化フィルムの平均厚みは、直線部の場合は、上記切断面における積層体の断面形状である扁平形状の短軸上に存在する全ての金属化フィルムの厚さの平均値とし、曲線部の場合は、上記切断面における積層体の断面形状である扁平形状の長軸上に存在する全ての金属化フィルムの厚さの平均値とする。 The thickness from the center of the laminate at the straight and curved sections, the average thickness of the metallized film, and the number of layers of the metallized film can be measured by observing the cut surface of the film capacitor cut in a direction perpendicular to the lamination direction of the metallized film with a scanning electron microscope or the like. The average thickness of the metallized film is the average value of the thicknesses of all the metallized films present on the minor axis of the flat shape that is the cross-sectional shape of the laminate at the cut surface, in the case of straight sections, and the average value of the thicknesses of all the metallized films present on the major axis of the flat shape that is the cross-sectional shape of the laminate at the cut surface, in the case of curved sections.
直線部における金属化フィルム同士の層間距離YLは、例えば、図2における、第2の金属化フィルム12を構成する第2の金属層16と、第1の金属化フィルム11を構成する第1の誘電体樹脂フィルム13との間の距離である。ただし、図2は、直線部における金属化フィルム同士の層間距離YLがゼロの例を示している。The interlayer distance YL between the metallized films in the straight line portion is, for example, the distance between the
一方、曲線部については、金属化フィルム同士の滑りやすさによって、金属化フィルム同士の層間距離が縮んだり、伸びたりする。
上記比[XL/YL]が0以上、1以下であると、曲線部を構成する金属化フィルム同士の層間距離が適切な範囲に収まっているため、曲線部を構成する金属化フィルムに異常な力が加わっていないといえる。そのため、絶縁回復機能を充分に発揮させることができる。
On the other hand, in curved sections, the interlayer distance between metallized films may shrink or expand depending on how easily the metallized films slide against each other.
When the ratio [XL/YL] is 0 or more and 1 or less, the interlayer distance between the metallized films constituting the curved portion is within an appropriate range, so that the metallized films constituting the curved portion are not subjected to abnormal forces, and therefore the insulation recovery function can be fully exhibited.
上記比[XL/YL]が1を超える場合、積層体を変形する過程において、曲線部となる金属化フィルムが滑りすぎたり、金属化フィルムが引っ張られること等によって、曲線部における金属化フィルム同士の層間距離が長くなりすぎているといえる。このような場合に曲線部で絶縁破壊が起こると、金属化フィルムの絶縁回復機能が発揮されず、ショートに至ると考えられる。さらに、静電容量の低下や、絶縁破壊強度の低下等が生じやすくなる。 If the above ratio [XL/YL] exceeds 1, the metallized film at the curved portion slides too much or is pulled during the process of deforming the laminate, causing the interlayer distance between the metallized films at the curved portion to become too long. In such a case, if dielectric breakdown occurs at the curved portion, the dielectric recovery function of the metallized film is not exerted, which is thought to lead to a short circuit. Furthermore, a decrease in capacitance and a decrease in dielectric breakdown strength are likely to occur.
一方、上記比[XL/YL]が0未満となる場合とは、曲線部において、金属化フィルム同士の距離がほとんど離れていない状態において、金属化フィルムに異常な力が加わり、金属化フィルムの厚みが薄くなったり変形した状態であると考えられる。このような場合に曲線部で絶縁破壊が起こると、金属化フィルムの絶縁回復機能が発揮されず、ショートに至ると考えられる。さらに、静電容量の低下や、絶縁破壊強度の低下も生じやすい。
上記比[XL/YL]が0未満となる場合とは、曲線部を構成する金属化フィルムの層間距離XLが負の値をとる場合である。
なお、負の値のフィルム層間距離XLは、計算上のことであり、実際の金属化フィルム間距離とは関係ない。フィルム層間距離XLが負の値となる状態は、実際には、フィルム層間距離がほとんどなく、かつ、曲線部を構成する金属化フィルムが、扁平化処理の際に過度にフィルムが押されて、あるいは引き延ばされて、曲線部のフィルム膜厚が、平均膜厚よりも薄くなっている状態である。
On the other hand, when the ratio [XL/YL] is less than 0, it is considered that abnormal force is applied to the metallized film in a state where the distance between the metallized films is almost not large at the curved portion, and the thickness of the metallized film is thinned or deformed. In such a case, if dielectric breakdown occurs at the curved portion, the dielectric recovery function of the metallized film is not exerted, and a short circuit occurs. Furthermore, a decrease in capacitance and a decrease in dielectric breakdown strength are likely to occur.
The ratio [XL/YL] is less than 0 when the interlayer distance XL of the metallized film constituting the curved portion has a negative value.
Note that the negative value of the film interlayer distance XL is a calculated value and is not related to the actual distance between the metallized films. A state in which the film interlayer distance XL is a negative value actually means that there is almost no film interlayer distance and the metallized film constituting the curved portion is excessively pressed or stretched during the flattening process, making the film thickness of the curved portion thinner than the average film thickness.
図6に示す積層体40の中央には、空洞50が設けられている。
直線部Lの積層体40の中央側からの厚みは、両矢印tLで示される長さである。また、曲線部C2の積層体40の中央側からの厚みは、両矢印tCで示される長さである。
図6に示す積層体40では、曲線部C2の積層体40の中央側からの厚みtCが、a=(L1-L2)/2と一致する。
なお、積層体の中央に空洞ではなく巻芯が設けられている場合の金属化フィルム同士の層間距離については、上記手順の空洞を巻芯に置き換えることで求めることができる。
A
The thickness of the straight line portion L from the center of the laminate 40 is the length indicated by the double-headed arrow tL . The thickness of the curved line portion C2 from the center of the laminate 40 is the length indicated by the double-headed arrow tC .
In the laminate 40 shown in FIG. 6, the thickness t C of the curved portion C 2 from the center side of the laminate 40 is equal to a=(L 1 -L 2 )/2.
When a winding core is provided in the center of the laminate instead of a cavity, the interlayer distance between the metallized films can be determined by replacing the cavity in the above procedure with the winding core.
図6に示す積層体40は、空洞50が所定の厚みtvを有しているため、直線部Lの積層体40の中央側からの厚みtLが、b=L3/2と一致しない。一方、積層体40が空洞50や巻芯を有していない場合、直線部Lの積層体40の中央側からの厚みtLが、b=L3/2と一致する。
6, the
なお、積層体の断面形状における直線部及び曲線部を認定するにあたって、金属化フィルム1~2枚分の厚さは無視するものとする。即ち、金属化フィルムの巻回が終了する地点に生じる段差は考慮しない。
同様に、積層体の内部に存在する空洞の形状を認定するにあたって、金属化フィルムの巻回が開始する地点に生じる段差は考慮しない。
In determining the straight and curved portions in the cross-sectional shape of the laminate, the thickness of one or two metallized films is to be ignored, i.e., the step that occurs at the end of the winding of the metallized film is not to be taken into consideration.
Similarly, in determining the shape of the cavity present inside the laminate, the step that occurs at the point where the winding of the metallized film begins is not taken into consideration.
曲線部は、外形形状が曲線のみで構成されていることが好ましい。
曲線部の外形形状が曲線のみで構成されていると、積層体を構成する金属化フィルムに加わる力を分散させやすい。
It is preferable that the curved portion has an outer shape that is composed only of curves.
When the outer shape of the curved portion is formed only from curves, it becomes easier to distribute the force applied to the metallized films that make up the laminate.
本発明のフィルムコンデンサにおいて、曲線部と直線部との境界線を仮定したときに、境界線の短軸方向の中央地点から、曲線部の外縁部までの距離の最大値と最小値の差が、[(a+b)/2]で示される値の35%以下であることが好ましい。
上記最大値と最小値の差が[(a+b)/2]で示される値の35%以下であると、曲線部の外形形状が真円を構成する円弧に近い形状となり、金属化フィルムに加わる力を分散させやすい。
曲線部を構成する曲線が真円の半円である場合、曲線部と直線部との境界線の短軸方向の中央地点から、曲線部の外縁部までの距離がいずれの箇所においてもa及びbと同じ値となる。従って、上記中央地点から曲線部の外縁部までの距離の最大値と最小値の差はゼロとなり、上記差の[(a+b)/2]で示される値に対する割合は、ゼロ%となる。
In the film capacitor of the present invention, when a boundary line between the curved portion and the straight portion is assumed, it is preferable that the difference between the maximum and minimum distances from the center point of the boundary line in the short axis direction to the outer edge of the curved portion is 35% or less of the value represented by [(a+b)/2].
When the difference between the maximum and minimum values is 35% or less of the value represented by [(a+b)/2], the outer shape of the curved portion becomes close to an arc that constitutes a perfect circle, making it easier to distribute the force applied to the metallized film.
When the curve that constitutes the curved portion is a semicircle of a perfect circle, the distance from the center point in the minor axis direction of the boundary line between the curved portion and the straight portion to the outer edge of the curved portion at every point is the same as a and b. Therefore, the difference between the maximum and minimum distances from the center point to the outer edge of the curved portion is zero, and the ratio of the difference to the value represented by [(a+b)/2] is zero%.
図6に示す積層体40において、曲線部C2と直線部Lとの境界線の短軸y方向の中央地点pから、曲線部C2の外縁部(曲線Cb)上の任意の点までの距離Lnは、a及びbと等しい。
ここで、距離Lnの最大値と最小値の差が[(a+b)/2]で示される値の35%以下であると、距離Lnの値がa及びbに近い長さとなり、曲線部の形状が真円を構成する円弧に近い形状であるといえる。そのため、金属化フィルムに加わる力を分散しやすく、金属化フィルムに異常な力が加わりにくくなる。
In the laminate 40 shown in FIG. 6, the distance Ln from the center point p in the minor axis y direction of the boundary line between the curved portion C2 and the straight portion L to an arbitrary point on the outer edge portion (curve Cb) of the curved portion C2 is equal to a and b.
Here, when the difference between the maximum and minimum values of the distance Ln is 35% or less of the value represented by [(a+b)/2], the value of the distance Ln is close to a and b, and the shape of the curved portion is close to an arc that constitutes a perfect circle, which makes it easier to distribute the force applied to the metallized film, and makes it difficult for abnormal forces to be applied to the metallized film.
[外部電極]
本発明のフィルムコンデンサは、外部電極を備えていてもよい。
外部電極は、金属化フィルムの積層方向に直交する方向の積層体の端面に、金属層と接触するように設けられる。
[External electrode]
The film capacitor of the present invention may include external electrodes.
The external electrodes are provided on end faces of the laminate in a direction perpendicular to the lamination direction of the metallized films so as to be in contact with the metal layers.
外部電極は、亜鉛、アルミニウム、スズ及びこれらの合金等で構成されることが好ましい。The external electrodes are preferably made of zinc, aluminum, tin, alloys thereof, etc.
外部電極を形成する方法は、例えば、溶射等が挙げられる。Methods for forming external electrodes include, for example, thermal spraying.
外部電極の厚さは、特に限定されないが、0.5mm以上、5mm以下とすることが挙げられる。The thickness of the external electrode is not particularly limited, but may be 0.5 mm or more and 5 mm or less.
本発明のフィルムコンデンサは、外部電極に接続されるリード端子や、収容ケースを備えていてもよい。
本発明のフィルムコンデンサが収容ケースを備える場合、外部電極にリード端子を接続した状態でフィルムコンデンサが収容ケースに収容されており、収容ケース内に収容されたフィルムコンデンサが封止樹脂によって封止されていることが好ましい。
The film capacitor of the present invention may include lead terminals connected to external electrodes and a housing case.
When the film capacitor of the present invention is provided with a housing case, it is preferable that the film capacitor is housed in the housing case with lead terminals connected to the external electrodes, and that the film capacitor housed in the housing case is sealed with a sealing resin.
本発明のフィルムコンデンサは、公知の用途に適用することができるが、特に高温での温度変化が大きい環境で特に好適に使用される。機器の長寿命化が図れるため、自動車や産業機器に搭載される、電動コンプレッサー/ポンプ、チャージャー、DC-DCコンバータ、駆動用インバータ等のパワー用エレクトロニクス機器に好適に用いられる。The film capacitor of the present invention can be used in known applications, but is particularly suitable for use in environments with large temperature changes, particularly at high temperatures. As it extends the life of the equipment, it is suitable for use in power electronics equipment such as electric compressors/pumps, chargers, DC-DC converters, and drive inverters that are installed in automobiles and industrial equipment.
[フィルムコンデンサの製造方法]
続いて、本発明のフィルムコンデンサの製造方法の一例について説明する。
本発明のフィルムコンデンサを構成する誘電体樹脂フィルムは、水酸基を有する第1有機材料とイソシアネート基を有する第2有機材料とを含む樹脂溶液をフィルム状に成形し、次いで、熱処理して硬化させることによって作製することができる。
[Method of manufacturing film capacitor]
Next, an example of a method for producing the film capacitor of the present invention will be described.
The dielectric resin film constituting the film capacitor of the present invention can be produced by forming a resin solution containing a first organic material having a hydroxyl group and a second organic material having an isocyanate group into a film, and then heat-treating it to harden it.
次に、作製した誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層を形成することにより、金属化フィルムを得る。金属層を形成する方法としては、蒸着等の方法が挙げられる。
この際、誘電体樹脂フィルムの一方の面の一方側縁に帯状の絶縁部が形成されるように、金属層を形成する。
Next, a metal layer is formed on one surface of the dielectric resin film thus prepared to obtain a metallized film. The metal layer can be formed by a method such as vapor deposition.
At this time, the metal layer is formed so that a strip-shaped insulating portion is formed on one side edge of one surface of the dielectric resin film.
次に、誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が形成された金属化フィルムを2枚準備する。2枚の金属化フィルムのうち1枚を、積層方向を軸に180度回転させ、絶縁部の位置が互い違いになるようにし、幅方向に所定距離だけずらした状態で重ねた後、巻回することにより巻回体が得られる。Next, prepare two metallized films, each of which has a metal layer formed on one side of a dielectric resin film. One of the two metallized films is rotated 180 degrees around the lamination direction as an axis so that the positions of the insulating parts are staggered, and the two films are stacked with a predetermined distance shifted in the width direction, and then wound to obtain a wound body.
次に、得られた巻回体を幅方向とは垂直な方向から挟んで扁平形状にプレスし、扁平柱状の積層体を得る。
このとき、金属化フィルムの厚さ、巻数、巻回体の中心の空洞の体積、プレス圧力等、種々の条件を調整することによって、積層体の断面形状が、以下の式(1)を満たすように調整する。
0≦f≦0.3 (1)
Next, the obtained wound body is sandwiched in a direction perpendicular to the width direction and pressed into a flat shape to obtain a flat columnar laminate.
At this time, by adjusting various conditions such as the thickness of the metallized film, the number of turns, the volume of the cavity in the center of the wound body, and the pressing pressure, the cross-sectional shape of the laminate is adjusted to satisfy the following formula (1).
0≦f≦0.3 (1)
続いて、積層体の端面に外部電極を形成することにより、図1に示すようなフィルムコンデンサが得られる。積層体の端面に外部電極を形成する方法としては、溶射が挙げられる。Next, external electrodes are formed on the end faces of the laminate to obtain a film capacitor as shown in Figure 1. One method for forming external electrodes on the end faces of the laminate is thermal spraying.
得られたフィルムコンデンサに対して、必要に応じて、リード端子の接続、外装ケースへの収容、及び、封止樹脂による封止を行ってもよい。 If necessary, the resulting film capacitor may be connected to lead terminals, housed in an outer case, and sealed with sealing resin.
以下、本発明のフィルムコンデンサをより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。Below, we will present examples that more specifically disclose the film capacitor of the present invention. Note that the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
まず、フェノキシ樹脂と4,4-フェニルメタンジイソシアネートの混合溶液をフィルム状に成形し、熱硬化させて厚さ2.89μmの誘電体樹脂フィルムを得た。得られた誘電体樹脂フィルムの一方の表面に、蒸着により厚さ10nmのアルミニウム層を形成して、金属化フィルムを準備した。
Example 1
First, a mixed solution of phenoxy resin and 4,4-phenylmethane diisocyanate was molded into a film and heat-cured to obtain a dielectric resin film having a thickness of 2.89 μm. A metallized film was prepared by forming an aluminum layer having a thickness of 10 nm on one surface of the obtained dielectric resin film by vapor deposition.
続いて、この金属化フィルムを2枚積層した状態で巻回し、巻回体を得た。巻回体の断面形状は、中央に略円形の空洞を有するドーナツ形状であった。Next, two of these metallized films were stacked together and wound to obtain a wound body. The cross-sectional shape of the wound body was a doughnut shape with a roughly circular cavity in the center.
次いで、巻回体をプレスして積層体を得た。積層体の断面形状は、図6に示すような、長軸及び短軸、並びに、直線部及び曲線部を有する扁平形状であった。扁平形状の各寸法は、以下の通りであった。
長軸xの長さL1:25.1mm
直線部Lの長さL2:18.0mm
短軸yの長さL3:9.4mm
直線部の積層体の中央側からの厚みtL:4.70mm
曲線部の積層体の中央側からの厚みtC:3.55mm
直線部を構成する金属化フィルムの平均厚みtFL:2.9μm
金属化フィルムの積層数:1220枚
これらの寸法から、f値及びXL/YLを求めた。結果を表1に示す。
The wound body was then pressed to obtain a laminate. The cross-sectional shape of the laminate was a flat shape having a major axis, a minor axis, and straight and curved portions, as shown in Figure 6. The dimensions of the flat shape were as follows:
Length of major axis x L1 : 25.1 mm
Length L2 of straight portion L : 18.0 mm
Length of minor axis y L3 : 9.4 mm
Thickness tL of the straight portion from the center of the laminate: 4.70 mm
Thickness tC of the curved portion from the center of the laminate: 3.55 mm
Average thickness tFL of the metallized film constituting the straight line portion: 2.9 μm
The number of layers of the metallized film: 1220. From these dimensions, the f value and XL/YL were calculated. The results are shown in Table 1.
積層体の端面に亜鉛を溶射して外部電極を形成し、実施例1に係るフィルムコンデンサを作製した。Zinc was sprayed onto the end faces of the laminate to form external electrodes, and the film capacitor of Example 1 was produced.
(実施例2~5、比較例1~5)
誘電体樹脂フィルムのf値を表1に示すように変更したほかは、実施例1と同様の手順で外部電極を作製した。
(Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 to 5)
External electrodes were produced in the same manner as in Example 1, except that the f value of the dielectric resin film was changed as shown in Table 1.
[負荷試験]
各実施例及び比較例に係るフィルムコンデンサに対して、125℃雰囲気下で100V/μmの電圧を印加した。電圧を1時間ごとに100V/μmずつ昇圧し、その後1時間保持する負荷を加えた。この負荷を加える操作を、フィルムコンデンサが絶縁破壊を起こして静電容量が0になるまで、又は、フィルムコンデンサがショートするまで繰り返した。
フィルムコンデンサが絶縁破壊を起こして静電容量が0になったものを○、フィルムコンデンサがショートしたものを×と評価した。結果を表1に示す。
[Load test]
A voltage of 100 V/μm was applied to the film capacitors of each Example and Comparative Example in an atmosphere of 125° C. The voltage was increased by 100 V/μm every hour, and then a load was applied in which the voltage was maintained for one hour. This load application operation was repeated until the film capacitor underwent dielectric breakdown and the capacitance became 0, or until the film capacitor was shorted.
The film capacitor was evaluated as ◯ when dielectric breakdown occurred and the capacitance became 0, and as × when the film capacitor was shorted. The results are shown in Table 1.
表1の結果より、実施例に係るフィルムコンデンサは、静電容量が0になるまで、ショートすることなく絶縁復帰できることがわかった。
以上より、本発明のフィルムコンデンサは、ショートを起こしにくいことがわかった。
The results in Table 1 show that the film capacitors according to the examples were able to restore insulation without short-circuiting until the capacitance reached zero.
From the above, it was found that the film capacitor of the present invention is less likely to cause a short circuit.
10 フィルムコンデンサ
11 第1の金属化フィルム
12 第2の金属化フィルム
13 第1の誘電体樹脂フィルム
14 第2の誘電体樹脂フィルム
15 第1の金属層
16 第2の金属層
40 積層体
40a 巻回体
41 第1の外部電極
42 第2の外部電極
50a、50 空洞
C1、C2 曲線部
Ca、Cb 曲線
L 直線部
L1 長軸の長さ
L2 直線部の長さ
L3 短軸の長さ
La、Lb 直線
P1、P2、P3 曲線上の任意の地点
tV 空洞の厚み
x 長軸
X0 直線部を曲線部側に延長する延長線
X1、X2、X3 曲線上の任意の地点における接線
tC 曲線部の積層体の中央側からの厚み
y 短軸
tL 直線部の積層体の中央側からの厚み
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
前記積層体は、前記金属化フィルムが積層された状態で巻回されてなる巻回体を変形させた扁平柱状であり、
前記金属化フィルムの積層方向に平行な面における前記積層体の断面形状は、長軸及び短軸を有する扁平形状であり、
前記積層体の中央に巻芯が配置されておらず、
前記扁平形状は、前記長軸が延びる方向の略中央に配置されて前記長軸に略平行な直線を含んで構成される直線部と、前記直線部の前記長軸が延びる方向の両端に配置されて曲線を含んで構成される曲線部と、を有する形状であり、
前記扁平形状が、以下の式(1)を満たす形状であり、
前記金属化フィルムの積層方向に平行な面における前記積層体の断面において、前記直線部を構成する前記金属化フィルム同士の層間距離YLに対する、前記曲線部を構成する前記金属化フィルム同士の層間距離XLの比[XL/YL]は、0以上、1以下である、ことを特徴とするフィルムコンデンサ。
0≦f≦0.3 (1)
[ただし、fは、f=1-(a/b)で示される数であり、aは、前記長軸の長さをL1とし、前記直線部の長さをL2とした際に、a=[(L1-L2)/2]で示される数であり、bは、前記短軸の長さをL3とした際に、b=L3/2で示される数である。] The laminate includes a metallized film having a metal layer provided on a surface of a dielectric resin film containing a thermosetting urethane resin,
the laminate has a flattened columnar shape obtained by deforming a roll obtained by rolling the metallized film in a stacked state,
a cross-sectional shape of the laminate in a plane parallel to a lamination direction of the metallized film is a flat shape having a major axis and a minor axis,
A winding core is not disposed in the center of the laminate,
the flat shape has a straight line portion disposed at a substantially center in a direction in which the long axis extends and including a straight line substantially parallel to the long axis, and curved lines disposed at both ends of the straight line portion in a direction in which the long axis extends and including a curved line,
The flat shape satisfies the following formula (1) ,
a ratio [XL/YL] of an interlayer distance XL between the metallized films constituting the curved portion to an interlayer distance YL between the metallized films constituting the straight portion in a cross section of the laminate in a plane parallel to the stacking direction of the metallized film is 0 or more and 1 or less .
0≦f≦0.3 (1)
[wherein f is a number expressed by f=1-(a/b), a is a number expressed by a=[(L 1 -L 2 )/2] when the length of the major axis is L 1 and the length of the straight portion is L 2 , and b is a number expressed by b=L 3 /2 when the length of the minor axis is L 3. ]
3. The film capacitor according to claim 1, wherein, when a boundary line between the curved portion and the straight portion is assumed, the difference between the maximum and minimum distances from the center point of the boundary line in the short axis direction to the outer edge of the curved portion is 35% or less of the value represented by [(a + b)/2].
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