JP5186939B2 - Case mold type capacitor - Google Patents
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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収容して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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in various electronic equipment, electrical equipment, industrial equipment, automobiles, etc., and in particular, a metallized film capacitor that is optimal for smoothing, filtering, and snubbing of a motor drive inverter circuit of a hybrid car is contained in a case. And a resin-molded case mold type capacitor.
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。 In recent years, from the viewpoint of environmental protection, all electric devices are controlled by inverter circuits, and energy saving and high efficiency are being promoted. In particular, in the automobile industry, hybrid vehicles (hereinafter referred to as HEVs) that run on electric motors and engines have been introduced into the market, and the development of technologies relating to energy saving and high efficiency has been activated, which is friendly to the global environment.
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。 Since such a HEV electric motor has a high operating voltage range of several hundred volts, a metallized film capacitor having high withstand voltage and low loss electric characteristics as a capacitor used in connection with such an electric motor. In addition, the trend of adopting metalized film capacitors with a very long life is conspicuous due to the demand for maintenance-free in the market.
そして、このようにHEV用として用いられる金属化フィルムコンデンサには、使用電圧の高耐電圧化、大電流化、大容量化等が強く要求されるため、バスバーによって並列接続した複数の金属化フィルムコンデンサをケース内に収納し、このケース内にモールド樹脂を注型したケースモールド型コンデンサが開発され、実用化されている。 And since the metallized film capacitor used for HEVs in this way is required to have a high withstand voltage, large current, large capacity, etc., a plurality of metallized films connected in parallel by bus bars. A case mold type capacitor in which a capacitor is housed in a case and a mold resin is poured into the case has been developed and put into practical use.
しかしながら、このようなケースモールド型コンデンサでは、金属化フィルムコンデンサ自体に寸法バラツキがあることに加え、組み立て時において金属化フィルムコンデンサどうしが接触したり、あるいは使用環境におけるヒートサイクルによって金属化フィルムコンデンサが膨潤して接触したりする等の問題があった。 However, in such a case mold type capacitor, in addition to the dimensional variation in the metallized film capacitor itself, the metallized film capacitors come into contact with each other during assembly, or the metallized film capacitor is subjected to heat cycle in the usage environment. There were problems such as swelling and contact.
また、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、直流電圧に交流電圧が重畳された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、並列配置された金属化フィルムコンデンサどうしが接触を起こすという問題があり、このような金属化フィルムコンデンサどうしの接触は、最悪の場合には短絡する恐れがあるという課題を有しているため、このような振動を低減するために種々の提案がなされている。 In addition, when the AC voltage is applied to such a metallized film capacitor, when the AC voltage is superimposed on the DC voltage, the metallized film capacitor itself vibrates due to the generation of a ripple current, and this vibration causes the metallized film arranged in parallel. There is a problem that film capacitors make contact with each other, and such contact between metallized film capacitors has the problem that in the worst case there is a risk of short-circuiting, thus reducing such vibrations. Various proposals have been made for this purpose.
例えば、上記振動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により、交流電圧印加時等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)。 For example, as a means for reducing the vibration by the capacitor itself, a liquid insulator such as 25 mm 2 / s at 25 ° C. is formed on a capacitor element formed by laminating and winding a metallized plastic film having an electrode film on the surface of a dielectric film. And by impregnating methyl hydrogen silicone oil, which is a low-viscosity crosslinking reactive monomer, and then heating to 130 ° C. for 15 minutes or 100 ° C. for 60 minutes to polymerize methyl hydrogen silicone oil to increase the viscosity. There has been proposed a method for manufacturing a capacitor capable of suppressing the vibration of the capacitor that occurs when an alternating voltage is applied (Patent Document 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振動を低減する手段として、本出願人は以下の図3(a)、(b)に示すような提案をしている。 In addition, as a means for reducing vibration in a metallized film capacitor of a type in which a metallized film capacitor is placed in a resin case and molded with resin, the present applicant shows the following FIGS. 3A and 3B. I have a proposal like this.
図3(a)、(b)は上記金属化フィルムコンデンサを樹脂モールドした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ブスバー、14は充填樹脂、15は吸音防音材である。
FIGS. 3A and 3B are a front sectional view and a side sectional view showing the structure of a case mold type capacitor in which the above metallized film capacitor is resin-molded, in which 11 is composed of a metallized film. A wound capacitor element, 12 is a resin case, 13 is a connection terminal, 13a is a bus bar for connecting the electrode parts of the
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)。
The conventional metallized film capacitor configured as described above has a configuration in which a sound absorbing and
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1、特許文献2が知られている。
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)コンデンサ素子の振動を低減するようにはしているものの、振動が皆無となっている状況ではなかった。これは、組み立てを終えたコンデンサ素子11を熱処理することにより、巻回された複数の金属化フィルムが夫々収縮するものの、各金属化フィルム間に層間ギャップが発生し易くなり、この層間ギャップによって交流電圧印加時、直流電圧に交流電圧が重畳された時にリプル電流が発生してコンデンサ素子11が振動しているものであり、このような振動が大きくなると、隣り合うコンデンサ素子どうしが接触し、最悪の場合には短絡を起こす恐れもあり、より高い振動抑制を図ることが必要であるという課題があった。
However, in the above conventional metallized film capacitor, the vibration of the capacitor element is reduced by the capacitor itself (Patent Document 1) or in a resin-molded state placed in a resin case (Patent Document 2). However, there was no vibration. This is because heat treatment is performed on the
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と共に、金属化フィルムコンデンサどうしの接触を防止して短絡をなく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。 The present invention solves such a conventional problem, and suppresses vibration generated in a metallized film capacitor, and also prevents a short circuit by preventing contact between metallized film capacitors. It is intended to provide.
上記課題を解決するために本発明は、両端面に一対の電極が設けられた素子を複数個並列して夫々バスバーで接続し、これらをケース内に収容して樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサにおいて、上記素子が断面小判形に形成され、長径方向を垂直方向にしてケース内に収容され、複数個が並列して配置された素子の各素子間には、モールド樹脂が充填されるとともに少なくとも素子の電極近傍に配置される部分の厚みを厚くした複数の仕切り壁がケースの内底面から立ち上がるように設けられた構成にしたものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a case mold type capacitor in which a plurality of elements each having a pair of electrodes provided on both end faces are connected in parallel with each other by a bus bar, and these are housed in a case and resin molded. The element is formed in an oval cross-section, accommodated in the case with the major axis direction vertical, and a plurality of elements arranged in parallel are filled with mold resin and at least the element In this configuration, a plurality of partition walls having thicker portions disposed in the vicinity of the electrodes are provided so as to rise from the inner bottom surface of the case .
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、断面小判形に形成された素子を長径方向を垂直方向にしてケース内に収容し、各素子間にモールド樹脂が充填されるようにした構成により、素子に交流電圧や直流電圧に交流電圧が重畳されたものを印加することによってリプル電流が発生し、これにより素子自体が振動しても、各素子間に充填されたモールド樹脂によって振動が抑制されると共に、モールド樹脂によって各素子は絶縁状態を保って分離されているために接触することはなく、また短絡することもないという効果が得られるものである。 As described above, the case mold type capacitor according to the present invention has a configuration in which an element formed in an oval cross section is accommodated in a case with the major axis direction being a vertical direction, and a mold resin is filled between the elements. Even if the device generates a ripple current by applying an AC voltage or an AC voltage superimposed on the DC voltage to the device, even if the device itself vibrates, the vibration is suppressed by the mold resin filled between each device. In addition, since the elements are separated from each other by the mold resin while being insulative, there is an effect that they do not come into contact with each other and are not short-circuited.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1、2、5に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and second aspects of the present invention will be described with reference to the first embodiment.
図1(a)〜(c)は本発明の実施の形態1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断面図と正面断面図と側面断面図であり、図1において、1は断面小判形の第1の金属化フィルムコンデンサ(以下、第1の素子1と呼ぶ)、2は断面小判形の第2の金属化フィルムコンデンサ(以下、第2の素子2と呼ぶ)を示し、この第1の素子1(第2の素子2も同様)は、ポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルム(図示せず)を一対とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回した後、プレス加工することによって断面が小判形の偏平状にし、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極1a(第2の素子2においてはメタリコン電極2a)を夫々形成することによってP極とN極の一対の取り出し電極を設けて構成されたものである。
1A to 1C are a plan sectional view, a front sectional view, and a side sectional view showing a configuration of a case mold type capacitor according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1 represents a first metallized film capacitor (hereinafter referred to as a first element 1), and 2 represents a second metallized film capacitor (hereinafter referred to as a second element 2) having an oval cross section. The element 1 (same for the second element 2) is a pair of metallized films (not shown) in which a metal vapor deposition electrode is formed on one or both sides of a dielectric film made of polypropylene, and the metal vapor deposition electrode is a dielectric. The
なお、上記第1の素子1と第2の素子2は機能が異なるものであり、本実施の形態においては第1の素子1としてインバータの平滑用を、第2の素子2として同フィルタ用を用いたものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
The first element 1 and the
3は第1のP極バスバー、3aはこの第1のP極バスバー3の一端に設けられた外部接続用のP極端子、3bはこの第1のP極バスバー3から枝分かれするように複数箇所に設けられた接合部であり、この第1のP極バスバー3は上記第1の素子1を長径方向を垂直方向にして複数個(本実施の形態においては3個であるが、これに限定されるものではない)並列すると共に、夫々の第1の素子1間に所定の隙間を設けた状態で、第1の素子1の両端面に設けられた一対のメタリコン電極1aの一方側に上記接合部3bを半田付けすることにより接合しているものである。
4は上記第1のP極バスバー3と同様に形成されて第1の素子1の他方側のメタリコン電極1aに接合された第1のN極バスバーであり、これにより、複数個の第1の素子1が長径方向を垂直方向にし、夫々の第1の素子1間に隙間を設けた状態で第1のP極バスバー3と第1のN極バスバー4によって並列接続されている(以下、このようにバスバーによって並列接続された状態のものを、便宜上、第1の素子ユニットと呼ぶ)ものである。
5は第2のP極バスバー、5aはこの第2のP極バスバー5の一端に設けられた外部接続用のP極端子、5bはこの第2のP極バスバー5から枝分かれするように複数箇所に設けられた接合部であり、この第2のP極バスバー5は上記第2の素子2を長径方向を垂直方向にして複数個(本実施の形態においては2個であるが、これに限定されるものではない)並列すると共に、夫々の第2の素子2間に所定の隙間を設けた状態で、第2の素子2の両端面に設けられた一対のメタリコン電極2aの一方側に上記接合部5bを半田付けすることにより接合しているものである。
6は上記第2のP極バスバー5と同様に形成されて第2の素子2の他方側のメタリコン電極1aに接合された第2のN極バスバーであり、これにより、複数個の第2の素子2が長径方向を垂直方向にし、夫々の第2の素子2間に隙間を設けた状態で第2のP極バスバー5と第2のN極バスバー6によって並列接続されている(以下、このようにバスバーによって並列接続された状態のものを、便宜上、第2の素子ユニットと呼ぶ)ものである。
7は樹脂製(本実施の形態においてはPPS(ポリフェニレンサルファイト)を用いたが、これに限定されるものではない)の上面開放形のケース、7aはこのケース7の内底面から開口部に向かって立ち上がると共に、上記第1の素子1ならびに第2の素子2の夫々の間に位置するように設けられた仕切り壁であり、このケース7内に上記第1の素子ユニットならびに第2の素子ユニットを、長径方向を垂直方向にして収容するようにしているものであり、これにより上記仕切り壁7aが第1の素子1ならびに第2の素子2の夫々の間に設けられた所定の隙間内に配設されるようにしたものである。
7 is a case made of resin (in this embodiment, PPS (polyphenylene sulfite) is used, but is not limited to this) and has an open top surface. 7 a is an opening from the inner bottom surface of the
8は上記ケース7内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂8は上記第1の素子ユニットならびに第2の素子ユニットのP極端子3a、5aと、N極端子4a、6aのみが上面に表出する状態で、第1の素子ユニットならびに第2の素子ユニットをケース7内に収納して樹脂モールドしたものであり、このモールド樹脂8は上記第1の素子1ならびに第2の素子2の夫々の間に設けられた所定の隙間内にも充填されるようにしたものであり、本実施の形態においてはこのモールド樹脂8としてエポキシ樹脂を用いたものである。
8 is a mold resin filled in the
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は、断面小判形に形成された素子を長径方向を垂直方向にしてケース内に収容し、各素子間にモールド樹脂が充填されるようにした構成により、素子に交流電圧や直流電圧に交流電圧が重畳されたものを印加することによってリプル電流が発生し、これにより素子自体が振動しても、各素子間に充填されたモールド樹脂によって素子の振動が抑制されると共に、モールド樹脂によって各素子は絶縁状態を保って分離されているために接触することはなく、また短絡することもなくなり、また、各素子間に設けられた所定の隙間内に配設される仕切り壁を設けることにより、上記素子の振動抑制効果が更に高まるという格別の効果を奏するものである。 The case mold type capacitor according to the present embodiment configured as described above accommodates an element formed in an oval cross-section in the case with the major axis direction vertical, and is filled with mold resin between the elements. With the configuration described above, even if an AC voltage or a DC voltage superposed with an AC voltage is applied to the element, a ripple current is generated, so that even if the element itself vibrates, the mold resin filled between the elements The vibration of the element is suppressed by the above, and each element is kept in an insulated state by the mold resin so that it does not come into contact with each other and is not short-circuited. By providing the partition wall disposed in the gap, the effect of suppressing the vibration of the element is further enhanced.
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項3、4に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the second and second embodiments of the present invention will be described.
本実施の形態は、上記実施の形態1で図1を用いて説明したケースモールド型コンデンサのケースに設けた仕切り壁の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。 In the present embodiment, the configuration of the partition wall provided in the case of the case mold type capacitor described in the first embodiment with reference to FIG. 1 is partially different. Since it is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same parts and the detailed description thereof is omitted, and only different parts will be described below with reference to the drawings.
図2(a)〜(c)は本発明の実施の形態2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断面図と正面断面図と側面断面図であり、図2において、9は上面開放形の樹脂製のケース、9aはこのケース9の内底面から開口部に向かって立ち上がると共に、各素子間に位置するように設けられた仕切り壁、9bはこの仕切り壁9aの両端部分の厚みを厚くした肉厚部であり、この肉厚部9bは第1の素子1のメタリコン電極1aならびに第2の素子2のメタリコン電極2a近傍のみに設けられているものである。
2A to 2C are a plan sectional view, a front sectional view, and a side sectional view showing the configuration of a case mold type capacitor according to the second embodiment of the present invention. In FIG. The
9cは上記ケース9の内底面に設けられ、上記第1の素子1のメタリコン電極1aならびに第2の素子2のメタリコン電極2aが夫々搭載される素子搭載リブであり、このように構成されたケース9内に第1の素子ユニットならびに第2の素子ユニットを、長径方向を垂直方向にして収容するようにしているものである。
9c is an element mounting rib provided on the inner bottom surface of the
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は、ケースの内底面に各素子間を分離するように設けた仕切り壁の両端に肉厚部を設け、更に、ケースの内底面に各素子のメタリコン電極が搭載される素子搭載リブを設けた構成により、上記実施の形態1によるケースモールド型コンデンサにより得られる効果に加え、素子の振動が最も小さい部分であるメタリコン電極を仕切り壁の肉厚部と素子搭載リブによって位置決め固定することにより、素子の振動を外部に伝播し難くすることができるようになるという格別の効果を奏するものである。 The case mold type capacitor according to the present embodiment configured as described above is provided with thick portions at both ends of a partition wall provided on the inner bottom surface of the case so as to separate each element, and further on the inner bottom surface of the case. In addition to the effect obtained by the case mold type capacitor according to the first embodiment, the metallicon electrode, which is the part where the vibration of the element is the smallest, is provided on the partition wall by providing the element mounting rib for mounting the metallicon electrode of each element. By positioning and fixing with the thick portion and the element mounting rib, the vibration of the element can be made difficult to propagate to the outside.
本発明によるケースモールド型コンデンサは、耐振動性に優れるという効果を有し、特に自動車用のコンデンサ等として有用である。 The case mold type capacitor according to the present invention has an effect of excellent vibration resistance, and is particularly useful as an automobile capacitor or the like.
1 第1の素子
1a、2a メタリコン電極
2 第2の素子
3 第1のP極バスバー
3a、5a P極端子
3b、5b 接合部
4 第1のN極バスバー
4a、6a N極端子
5 第2のP極バスバー
6 第2のN極バスバー
7、9 ケース
7a、9a 仕切り壁
8 モールド樹脂
9b 肉厚部
9c 素子搭載リブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
これらをケース内に収容して少なくとも上記バスバーの端子部を除いてモールド樹脂を充填したケースモールド型コンデンサにおいて、
上記素子は断面小判形に形成され、長径方向を垂直方向にしてケース内に収容され、
複数個が並列して配置された素子の各素子間には、モールド樹脂が充填されるとともに少なくとも素子の電極近傍に配置される部分の厚みを厚くした複数の仕切り壁がケースの内底面から立ち上がるように設けられたケースモールド型コンデンサ。 A plurality of elements provided with a pair of electrodes on both end faces are connected in parallel with each other with a bus bar provided with a terminal portion for external connection at one end,
In a case mold type capacitor in which these are housed in a case and filled with a mold resin except at least the terminal portion of the bus bar,
The element is formed in an oval cross-section, and is accommodated in the case with the major axis direction being the vertical direction,
A plurality of partition walls filled with mold resin and thickened at least in the vicinity of the electrode of the element rise from the inner bottom surface of the case between the elements arranged in parallel. A case mold type capacitor.
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