JP4611905B2 - Electric motor stator - Google Patents
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Description
この発明は、電動機の固定子に関するもので、詳しくは固定子が軟磁性粉末と熱可塑性の樹脂を混練した材料によって複数に分割された部分により構成され、複数回の射出成形により一体に形成されるものであり、分割された部品同士の連結部分は互いに回動可能な構造を持つ同期電動機の固定子に関する。 The present invention relates to a stator for an electric motor. Specifically, the stator is composed of a portion divided into a plurality of parts by kneading a soft magnetic powder and a thermoplastic resin, and is integrally formed by a plurality of injection moldings. The connection part of the divided | segmented components is related with the stator of the synchronous motor with a mutually rotatable structure.
インナーロータ形の同期電動機に用いられる固定子コアは、鋼板より打ち抜かれたものを複数枚積層して構成することが多い。
固定子コアを一体の形状で打ち抜いて積層する場合、巻線作業は、コア内径側より巻線を挿入していく必要があり巻線作業性が悪い。そこで、巻線作業性を向上させるため、固定子コアを分割し、分割したコアに夫々巻線を施し、巻線作業後にコアを結合して固定子を構成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
The stator core used in the inner rotor type synchronous motor is often configured by stacking a plurality of punched steel plates.
When the stator core is punched and laminated in an integral shape, the winding work needs to be inserted from the core inner diameter side, and the winding workability is poor. Therefore, in order to improve the winding workability, a method has been proposed in which the stator core is divided, windings are applied to the divided cores, and the cores are combined after the winding work to configure the stator (for example, , See Patent Document 1).
また、巻線作業や固定子コアの組み立てを容易にするため、分割したコアの結合を容易にするよう工夫されたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, in order to facilitate the winding work and the assembly of the stator core, a device devised to facilitate the coupling of the divided cores has been proposed (for example, see Patent Document 2).
また、同期電動機の振動、騒音を抑える技術として、固定子の回転子に対向する部分をスキュー形状にする技術があり、軟磁性粉を圧縮して成形したり、軟磁性粉と合成樹脂を混練した材料を射出成形して固定子を構成することが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
従来のように電磁鋼板を打ち抜き積層して形成する固定子の場合、固定子コアを分割して巻線作業を効率化したり、高密度に巻線する手法が用いられてきたが、巻線作業後に分割したコアを結合するために手間がかかったり、分割したコアを結合しやすいような形状とするために複雑な構造の金型が必要であった。 In the case of a stator formed by punching and laminating electromagnetic steel sheets as in the past, methods have been used to divide the stator core to make the winding work more efficient or to wind it at a high density. It takes time to join the divided cores later, or a mold having a complicated structure is required to make the divided cores easy to join.
また、軟磁性粉を用いた固定子コアの場合は、電磁鋼板を積層する固定子コアと比較すれば形状の自由度は大きいものの、特許文献2に示すような分割したコアの結合に複雑な形状を用いることは難しい。
In addition, in the case of a stator core using soft magnetic powder, although the degree of freedom of shape is large as compared with a stator core in which electromagnetic steel sheets are laminated, it is complicated to join divided cores as shown in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされるもので、巻線作業を容易に行え、かつ高密度巻線が可能となり、電動機の低騒音化が可能な電動機の固定子及び電動機の固定子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. An electric motor stator and an electric motor that can perform winding work easily, enable high-density winding, and reduce noise in the electric motor. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a stator.
この発明に係る電動機の固定子は、軟磁性体粉末と合成樹脂を混練した材料を射出成形により形成する電動機の固定子において、1回目に成形する複数に分割された第1の部品と、2回目に第1の部品と回動可能に一体に成形されて固定子コアを形成する、一つの又は複数に分割された第2の部品とを備え、少なくとも第1の部品、第2の部品のいずれかは、巻線を巻回する巻線部を有することを特徴とする。 The stator of the electric motor according to the present invention includes a first part divided into a plurality of parts to be molded at the first time in a stator of an electric motor formed by injection molding a material obtained by kneading soft magnetic powder and synthetic resin, and 2 A second part divided into one or a plurality of parts, which is formed integrally with the first part so as to be able to rotate and form a stator core for the second time, and at least of the first part and the second part One of them is characterized by having a winding part for winding the winding.
この発明の電動機の固定子は、上記構成により、巻線作業を容易にし、かつ高密度巻線が可能となり、加工コストを低く抑えるという効果がある。 The stator of the electric motor according to the present invention has the effects of facilitating the winding work, enabling high-density winding, and reducing the processing cost due to the above configuration.
実施の形態1.
図1乃至図9は実施の形態1を示す図で、図1は固定子コアの分割された第1の1回目に成形するティース3aの形状を示す斜視図、図2は固定子コアの成形順序示す斜視図((a)は第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bを金型に直線状に配置した状態を示す図、(b)は第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bが1回目に成形するティースと一体に成形された固定子コア20aを示す図)、図3は固定子コア20aに巻線6を施した固定子20を示す斜視図((a)は巻線6を施した直後の図、(b)は円筒状に折り曲げた固定子20を示す図)、図4はティース連結部に回転軸部円柱7を形成した固定子コア20aの部分斜視図、図5はティース連結部に回転軸部突起8を形成した固定子コア20aの部分斜視図、図6はティース連結部に回転軸部貫通穴9を形成した固定子コア20aの部分斜視図、図7はティース連結部に回転軸部窪み10を形成した固定子コア20aの部分斜視図、図8は固定子コアの成形順序示す斜視図((a)は第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bを金型に円弧状に配置した状態を示す図、(b)は第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bが1回目に成形するティースと一体に成形された円筒状の固定子コア20aを示す図)、図9は固定子コアの成形順序示す斜視図((a)は第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bを金型に円弧状にティース先端部33を外側に向けて配置した状態を示す図、(b)は第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bが1回目に成形するティースと一体に成形され、ティース先端部33を外側に向けて配置した固定子コア20aを示す図)である。
FIG. 1 to FIG. 9 are diagrams showing the first embodiment. FIG. 1 is a perspective view showing the shape of the
本実施の形態の固定子20は、巻線を施す前の固定子コア20aが略直線状に形成され、巻線が集中的に施されるティースを単位として分割されている。そして、夫々の分割されたティースは、回動可能に連結されている。
In the
図1に示す固定子コア20aの分割ティースの一部を構成する第1の1回目に成形するティース3a(第1の部品の一例)は、巻線が集中的に施される巻線部1と、図示しない回転子(インナーロータ)と対向するティース先端部33と、このティース先端部33の逆側(固定子20では外周側)に形成されるコアバック部32と、コアバック部32の周方向両端部に形成される連結部2と、この連結部2に回転子の軸方向に平行な回転軸部円柱7(回転軸の一例)を有する。
A
この1回目の成形においては、成形に用いる金型に特別制限があるわけではなく、複数個のティースを同時に成形しても、複数回の成形でティースを成形してもよい。ここでは、回数に限らず分割したティースを単体で成形する工程を1回目としている。 In the first molding, the mold used for molding is not particularly limited, and a plurality of teeth may be molded at the same time, or the teeth may be molded by a plurality of moldings. Here, not only the number of times but also the step of forming the divided teeth as a single unit is the first time.
固定子コア20aは、軟磁性粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料によって構成されており、射出成形によって形成される。用いられる軟磁性粉末には、主に純鉄粉末が用いられるが、ソフトフェライト、パーマロイ(登録商標)、アモルファス等の材料も使用可能である。熱可塑性樹脂には、主にナイロンが用いられるが、アクリル等も使用可能である。但し、熱可塑性樹脂に限定されず、熱硬化性樹脂の、不飽和ポリエステル、エポキシ等の材料も使用可能である。
The
次に、固定子コア20aの成形方法について説明する。先ず、図2(a)に示すように、第1の1回目に成形するティース3aを2個、第2の1回目に成形するティース3b(第1の部品の一例)をティース1個分の間隔をあけて、樹脂成形金型に配置する。第2の1回目に成形するティース3bは、固定子コア20aに成形されたときの周方向端部となる連結部2aに回転軸部円柱7を持たない。これは固定子コア20a成形後に、巻線を施し折り曲げて円筒状の固定子20とするためである。
Next, a method for forming the
金型には、第1の1回目に成形するティース3aを2個、第2の1回目に成形するティース3bを1個配置する空間と、それらの間と一端に2回目に成形するティースの形状を有する空間が形成されている。
The mold has a space for arranging two
金型に、第1の1回目に成形するティース3aを2個、第2の1回目に成形するティース3bを1個配置した後、金型内に軟磁性粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料を射出して、予め金型内に設置した第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと連結するように、第1の2回目に成形するティース4a(第2の部品の一例)を2個、第2の2回目に成形するティース4b(第2の部品の一例)を1個一体に成形する。
A material in which two
第1の1回目に成形するティース3a同士の間、及び第1の1回目に成形するティース3aと第2の1回目に成形するティース3bとの間に第1の2回目に成形するティース4aが成形される。第2の2回目に成形するティース4bは、固定子コア20aの第2の1回目に成形するティース3bの反対側の周方向端部に位置する。
Teeth 4a molded in the first second time between the
成形する材料は、成形の際に形成される部品の表面に樹脂のスキン層を形成する。熱可塑性の材料の成形では溶融した材料を金型内へ射出し、冷却することで金型内部に形成された形状の成形品が得られる。第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bに用いられる材料は同一のものであるが、2回目の成形時に第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bは溶着することは無く、両者はそれぞれの表面のスキン層によって分離可能な状態を保っている。スキン層を形成している両者の表面は非常になめらかでるため、両者の接触部を回転軸部円柱7を含め回動可能な構造とすることで、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bの成形後、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bは回動可能な関節部5を形成することができる。
The material to be molded forms a resin skin layer on the surface of a component formed during molding. In the molding of a thermoplastic material, a molten material is injected into a mold and cooled to obtain a molded product having a shape formed inside the mold. The materials used for the
また、図2(b)に示すように、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4b(周方向の一端部)は、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3b(周方向の一端部)の連結部2を上下に挟み込むように関節部5を形成するため、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bとが分離することを防止する。
Further, as shown in FIG. 2 (b), the
以上の説明では、1回目に成形するティースを3個、2回目に成形するティースを3個を用いて、計6個のティースを有する固定子コア20aについて説明したが、モータの仕様に合わせて、ティースの個数は自由に選ぶことができる。
In the above description, the
また、連結部2の回転軸部円柱7は、軸方向の片側にあればよいが、両側に突出させてもよい。
Moreover, although the rotating
以上のように、複数回の成形により一体に直線状に成形された固定子コア20aに、図3(a)に示すように、所定の巻線6を巻回する。固定子コア20aが直線状であるから巻線を容易に行うことができる。その後、円筒状に折り曲げて図3(b)のような固定子20を形成する。このとき、第2の1回目に成形するティース3bと、第2の2回目に成形するティース4bとの周方向端部が合わせられる非関節部34は、後にフレーム等に固定子20が嵌められるので、そのままでもよいし、融着して固定してもよい。
As described above, as shown in FIG. 3A, the predetermined winding 6 is wound around the
図4に示すように、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bを連結している関節部5は、回転軸部円柱7を第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと一体に軸方向に成形することで、2回目の成形で第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bがその周囲を囲んで回動可能な関節部5を形成することができる。但し、図4では、第1の1回目に成形するティース3aと第1の2回目に成形するティース4aとを連結する関節部5を例として示しているが、他の関節部5も同様の構成である。
As shown in FIG. 4, the
第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bの連結部2は、関節部5の回転軸部円柱7の軸方向でみて中央部に位置しており、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bの周方向端部がその上下を挟んでいる。これにより、関節部5は軸方向に分離することを防止している。また、この回転軸部円柱7は、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bとを回動可能とするのと同時に、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bが軸垂直方向に分離することを防止する。
The
関節部5における回転軸は、必ずしも回転軸部円柱7のような長さを持った円柱である必要はなく、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bと第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bとが互いに回動可能で分離を防止できる構造であれば良く、ティース自体が非常に小さい場合や、用いる材料の流動性が悪く、小さな回転軸を成形することが難しい場合、あるいは、材料の弾性が無く脆い場合には、図5に示すように回転軸となる部分に小さな回転軸部突起8(回転軸に一例)を設けることで同様の機能を得ることも可能である。
The rotation axis in the
また、図5において、回転軸部突起8は、円柱の形状となっているが、回動する軸とティース同士の分離防止の機能を果たせばよく、例えば、半球のような形状とすることも可能である。 In FIG. 5, the rotary shaft protrusion 8 has a cylindrical shape, but may have a function of preventing separation between the rotating shaft and the teeth, for example, a hemispherical shape. Is possible.
また、図4、図5のように第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bの連結部2に回転軸部円柱7、回転軸部突起8を設ける以外にも、図6に示すような回転軸部貫通穴9を、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bに設けてもよい。2回目の射出成形により、回転軸部貫通穴9内に回動可能な回転軸が第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bに成形される。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the
また、図7に示すような回転軸部窪み10を、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bに設けてもよい。2回目の射出成形により、回転軸部窪み10内に回動可能な回転軸が第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bに成形される。
Moreover, you may provide the rotating shaft part hollow 10 as shown in FIG. 7 in the
第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bの連結部2に小さな回転軸を一体に成形する場合、回転軸となる部分に十分に材料が充填されないと、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bの成形後、関節部5の抵抗が大きくなり、回動できなくなる可能性もある。
When a small rotating shaft is formed integrally with the connecting
第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bの成形時に回転軸部貫通穴9あるいは回転軸部窪み10を設けるのは、比較的容易であり、仮に第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bの成形において関節部5に樹脂が十分に充填できなかった場合でも、関節としての機能は果たすことができる。
It is relatively easy to provide the rotation shaft portion through hole 9 or the rotation shaft portion recess 10 when forming the
また、回転軸部貫通穴9に、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bを成形した際の材料が十分に充填ができた場合、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bの関節部5上下の部分を回転軸でつなぐことができるため、固定子コア20aの強度を上げることができる。
Further, when the material when the
図2においては、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bを直線状に配置して一体に成形している。分割したティースを直線に配置することで、ティース先端のスロット開口部を広く取れるため、巻線を巻回する作業が容易となる。しかし、成形は必ずしもティースを直線状に配置して行う必要はなく、図8に示すように、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bを円弧状に配置し、その後第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bを一体に成形して、成形直後に固定子コア20aが円筒状であるような形態を取っても良い。これにより、固定子コア20aとしての真円度を確保しやすくなる。成形後、関節部5を用いて非関節部34から固定子コア20aを展開し、巻線作業後円筒とする。
In FIG. 2, the
また、逆に図9に示すように、ティース3を回転子に対向するティース先端部33を外側に向けて円弧状に金型に配置した状態で(図9(a))、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bを一体に成形しても良い(図9(b))。これによって、さらにスロット開口部を大きく取った状態で成形ができ、より巻線作業を容易にすることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the teeth 3 are arranged in the mold in a circular arc shape with the teeth tip 33 facing the rotor facing outward (FIG. 9A), the first 2 The
実施の形態2.
図10乃至図13、図17は実施の形態2を示す図で、図10は固定子コアの分割されたティース11の形状を示す斜視図、図11は固定子コアの成形順序示す斜視図((a)はティース11を金型に円弧状に配置した状態を示す図、(b)はコアバック12がティース11と一体に成形された円筒状の固定子コア20aを示す斜視図)、図12は固定子コア20aのティース11を外側へ展開した状態を示す斜視図、図13は固定子コアの分割されたティース11の変形例の形状を示す斜視図、図17はティースの回転軸となる連結部2の形状を示す斜視図である。
10 to 13 and 17 are views showing the second embodiment. FIG. 10 is a perspective view showing the shape of the
本実施の形態では、1回目の成形で分割したティース11(第1の部品又は第2の部品の一例)を例えば6個形成し、この6個のティース11を金型に円弧状に所定の間隔をあけて配置し、金型に軟磁性粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料を射出してコアバック12(第1の部品又は第2の部品の一例)をティース11に一体に成形し固定子コア20aが形成される。ティース11は、固定子コア20aの径方向に回動可能であり、巻線時はティース11を外側に180度回転させて巻線作業を行う。
In the present embodiment, for example, six teeth 11 (an example of the first part or the second part) divided by the first molding are formed, and the six
図10に示すように、1回目に成形するティース11は、巻線が集中的に施される巻線部1と、図示しない回転子(インナーロータ)と対向するティース先端部33と、このティース先端部33の逆側(固定子コア20aでは外周側)に形成されるコアバック部32と、コアバック部32の周方向両端部に形成され、固定子コア20aの周方向に突出する回転軸36とを有する。ティース11の周方向両端面は平行であり、回転軸36は同心である。これは、固定子コア20aに成形された後、ティース11が径方向に回動可能にするためである。
As shown in FIG. 10, the
固定子コア20aを成形するには、先ず図11(a)に示すように、成形金型内にティース11を所定間隔をあけて円弧状に配置する(この例では、6個のティース11を使用する)。
In order to mold the
次に、金型内に軟磁性粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料を射出してコアバック12部分をティース11と一体になるように成形し、図11(b)に示す固定子コア20aを形成する。ティース11とコアバック12とは、関節部5で回動可能に連結される。ティース11の周方向両端部から突出する連結部2を囲む凹部が、コアバック12の周方向両端部に樹脂成形により形成される。ティース11とコアバック12とは、それぞれの表面のスキン層によって分離可能な状態を保っている。スキン層を形成している両者の表面は非常になめらかでるため、両者の接触部は回転軸36を含め回動可能である。
Next, a material obtained by kneading soft magnetic powder and a thermoplastic resin is injected into the mold, and the core back 12 portion is molded so as to be integrated with the
固定子コア20aに巻線を施すために、図12に示すように、各ティース11を径方向に回転させて、各ティース11のティース先端部33が外側を向くようにする。図12(a)は各ティース11を径方向に回転させる途中の状態を示し、図12(b)は略180度回転させ、巻線を施す直前の状態を示している。図12(b)に示すように、ティース11同士の間が広くあいているため、巻線作業が容易に行える。
In order to wind the
ティース11とコアバック12の成形順序は特に決められるものではなく、ティース11を1回目に成形した後、2回目にコアバック12を一体に成形しても、1回目にコアバック12を成形し、2回目にティース11を成形しても良い。
The order in which the
1回目にティース11を成形することで、ティース11両側にある回転軸36の同軸度を出しやすい。これにより、ティース11の径方向への回動をスムーズに行いやすくなる。
By forming the
1回目にコアバック12を成形すると、2回目に成形するティース11の真円度が出しやすくなる。また、コアバック12は、比較的小さく、簡単な形状の部品であることから、多数個の同時成形の際にも金型が小さくて良く、成形時に生じるスプール、ランナーも少なくできる。
When the core back 12 is molded at the first time, the roundness of the
回転軸36は、ティース11、コアバック12のどちらに一体に成形しても良いが、成形する金型は、上下に分割する必要があるため、突起の形状であることが望ましく、1回目に成形する部品に一体に成形した方が良い。
The rotating
また、回転軸36は、必ずしも図10に示すような突起である必要はなく、例えば、図13に示すような円板13の形状にすることも可能である。前述の通り、成形に用いる金型は、上下に分割するため、突起のように完全な円形状では、円周上に金型の分割面が生じて、それが回動する際の妨げとなる。円板13の様にコアバック12の厚みより大きい径をとり、コアバック12からはみ出す部分については、コアバック12の幅でカットすることで、金型の分割面をこの円板カット面14に持っていけるため、回動時の妨げとなることはない。
Moreover, the rotating
また、上記のように固定子コア20aを成形することにより、固定子コア20aを直線状に展開することなく、ティース11を反転するだけでスロットの開口部を大きく取ることができるため、直線状に展開したときに必要な、巻線作業後固定子20を再び円筒状に戻した後にコアの両端の接合する工程が不要となる。
Further, by forming the
関節部5に形成される回転軸36は、例えば、図17に示すように回転軸先端部36aの径を回転軸ティース側36bの径よりも大きくすることで一体成形後のティース11同士の分離を防止できる。
For example, as illustrated in FIG. 17, the
また、本実施の形態は、図17の様な形態を取らない場合、2回目の成形後にティース11とコアバック12は、互いに分離可能である。言い換えれば、ティース11とコアバック12を分離した状態で成形した後、ティース11とコアバック12を組合せても、同様の形態の固定子コア20aを構成することは可能である。この場合、固定子コア20aに用いる材料は、必ずしも、前述したような軟磁性粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料である必要はなく、軟磁性粉末を圧縮成形し、焼結、焼成して固定子コア20aを形成できる。
Further, in the present embodiment, if the form as shown in FIG. 17 is not taken, the
分割したティース11とコアバック12とを組み合わせる場合、どちらかに回転軸36を挿入する凹部が必要であり、成形時にこれを形成するためには、複雑な金型構造が必要となる。前述のようにティース11又はコアバック12をあらかじめ成形しておき、後に一体に成形することで凹部は同時に形成されるため、複雑な構造の金型は不要である。
When the divided
実施の形態3.
図14乃至図17は実施の形態3を示す図で、図14は固定子コアの分割された第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bの形状と、それらを金型に直線状に配置した状態を示す斜視図、図15は第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bが1回目に成形するティースと一体に成形された固定子コア20aを示す斜視図、図16は固定子コア20aを成形する際のコア内部の磁束の流れを示す斜視図、図17はティースの回転軸となる回転軸36の形状を示す斜視図である。
Embodiment 3 FIG.
FIGS. 14 to 17 are diagrams showing the third embodiment, and FIG. 14 shows the shapes of the
図14に示すように、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bを実施の形態1と同様の方法により射出成形により形成する。ここでは、連結部となる回転軸36が回転子回転軸に対して垂直方向で、且つ固定子コア20aの周方向に形成されている。第1の1回目に成形するティース3aの周方向両端部の回転軸36は同心ではない。第2の1回目に成形するティース3bは、周方向一端部に回転軸36を有するが、他端部には回転軸36を持たない。第1の1回目に成形するティース3aと第2の1回目に成形するティース3bとに回転軸36を形成すれば、射出成形を容易に行うことができる。
As shown in FIG. 14, the
第1の1回目に成形するティース3aを2個、第2の1回目に成形するティース3bを1個、図14に示すように成形金型内に直線状に配置する。そして、軟磁性粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料を金型内に射出し、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bを成形し、固定子コア20aを形成する。図15に示すように、第1の2回目に成形するティース4a及び第2の2回目に成形するティース4bの向きは、第1の1回目に成形するティース3a及び第2の1回目に成形するティース3bの向きと反対にして、直線状の固定子コア20aを形成している。このように構成すれば、巻線を容易に行うことができる。各ティースに巻線を施した後、関節部5により各ティースの向きを合わせれば、円筒状の固定子20となる。
As shown in FIG. 14, two
第1の2回目に成形するティース4aは、周方向両端部に第1の1回目に成形するティース3a又は第2の1回目に成形するティース3bの回転軸36を囲む回動可能な凹部が形成され、関節部5となる。
The
図15に示すように各ティースを配置した場合、図16に示すように金型内部に磁場を与えて成形すると内部の磁束が成形する各ティースに集中し、更には図中の矢印の向きにそって流れるようになる。この磁束の向きは、実際に各ティースを固定子20として用いる際にティース内部に生じる磁束の流れに一致している。材料内の磁性粉末は、成形時に与えられた磁界にあわせて、向きが揃ったり、粉末間の接触が密になるなどして、磁界の向きの磁気特性が向上する。このため、固定子20の特性を向上させることができる。
When each tooth is arranged as shown in FIG. 15, when a magnetic field is applied inside the mold as shown in FIG. 16, the magnetic flux inside concentrates on each tooth to be formed, and further in the direction of the arrow in the figure. It begins to flow along. The direction of the magnetic flux coincides with the flow of magnetic flux generated inside the teeth when each tooth is actually used as the
関節部5を形成する回転軸36は、例えば、図17に示すように回転軸先端部36aの径を回転軸ティース側36bの径よりも大きくすることで、一体成形後のティース同士の分離を防止できる。
For example, as shown in FIG. 17, the
尚、1回目に成形するティースを間隔をあけて円弧状に配置して、2回目のティースを一体に成形して、円筒状の固定子コア20aを形成してもよい。
It is also possible to form the
実施の形態4.
図18、図19は実施の形態4を示す図で、図18はアウターロータ形の電動機の固定子コアの成形順序及びティース11斜視図((a)は1回目に成形するティース11を金型に配置した状態を示す斜視図、(b)は2回目にコアバック12を成形してティース11と一体化し形成した固定子コア20aを示す斜視図)、図19は固定子コア20aのティース11を回動させた状態を示す斜視図((a)は回動の途中、(b)は90度回動)である。
Embodiment 4 FIG.
18 and 19 show the fourth embodiment, and FIG. 18 is a perspective view of a stator core of an outer rotor type electric motor and a perspective view of the teeth 11 ((a) shows a mold for forming the
図18に示す固定子コア20aは、アウターロータ形の電動機の固定子用のものである。ティース11(第1の部品の一例)は、ロータに対向するティース先端部33と、巻線を巻回する巻線部1、コアバック12(第2の部品の一例)と結合する関節部5とを備える。回転軸となる関節部5は、回転子の回転軸に対して、垂直に配置される。複数のティース11は放射状に配され、それぞれの回転軸となる関節部5も放射状に配置される。
A
図18(a)に示すように、1回目に成形したティース11を、円筒状に金型に配置する(ここでは、6個のティース11を使用している)。そして、図18(b)に示すように、軟磁性粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料を金型内に射出し、コアバック12を成形してティース11と一体化する。ティース11とコアバック12とは溶着することは無く、両者はそれぞれの表面のスキン層によって分離可能な状態を保っている。スキン層を形成している両者の表面は非常になめらかであるため、両者の接触部は関節部5を含め回動可能である。
As shown to Fig.18 (a), the
固定子コア20aに巻線を施すときは、図19に示すように、各ティース11を関節部5により約90度回転し、ティース先端部33同士の間が十分にあいた状態にして、巻線を行う。これにより、巻線作業を容易に行うことができる。
When winding the
また、ティース11のティース先端部33の両端部33aにティース回転方向とは逆向きに切欠き、又はスキュー形状(傾斜させる)を設けることによって、隣り合うティース11が回転時に接触することをさけながら、ティース11間の距離を狭めることができる。同時にスキューのかかった形状となることで、電動機のコギングトルクを下げ、低騒音化が可能となる。
Further, by providing a notch or a skew shape (inclined) at both ends 33a of the
実施の形態5.
図20、図21は実施の形態5を示す図で、図20は固定子コア20aの部分斜視図(a)と固定子20を示す斜視図(b)、図21は電動機の構成を示す分解斜視図である。
本実施の形態の固定子コア20aは、ティースに電動機の外郭を構成するフレームが一体に形成される。図20(a)は、そのような固定子コア20aの一部を示す斜視図で、1回目に成形するフレーム付きティース103(第1の部品の一例)が2回目に成形するフレーム付きティース104(第2の部品の一例)に一体に成形され、回動可能な関節部5で連結している。
20 and 21 are diagrams showing the fifth embodiment. FIG. 20 is a partial perspective view (a) of the
In the
図20(a)のような状態で、各ティースに巻線を施し、関節部5を折り曲げて、図20(b)に示す円筒状の固定子20を形成する。1回目に成形するフレーム付きティース103及び2回目に成形するフレーム付きティース104には、コアバック部から軸方向にフレーム19が形成されている。従って、電動機とする場合に、フレームが不要であり、また固定子20をフレームに挿入する作業も不要となる。
In a state as shown in FIG. 20 (a), the teeth are wound and the
図21に示すように、マグネットを有し、軸受が装着された軸に嵌められた回転子21が固定子20の内部に挿入され、固定子20の両端にブラケット22を取り付けて電動機が形成される。
As shown in FIG. 21, a rotor 21 having a magnet and fitted on a shaft on which a bearing is mounted is inserted into the
電動機の外郭となるフレーム19を固定子20と一体に形成するため、別部品のフレームが不要であり、固定子20をフレームに挿入する作業が不要となるため、加工コストを抑えることができる。
Since the
実施の形態6.
図22乃至図24は実施の形態6を示す図で、図22は固定子コア20aの結合手順を示す斜視図((a)はティース11の結合面23を対向させて配置した図、(b)はティース11同士を結合面23で合わせた図、(c)は結合面23部分を融着した固定子コア20aの一部を示す図)、図23は固定子コア20aの折り曲げ工程を示す斜視図、図24は固定子コア20aの関節部の組み立て工程を示す斜視図である((a)は第1のティース11aと第2のティース11bを示す斜視図、(b)は第1のティース11aと第2のティース11bを連結した斜視図、(c)は突起部26を融着した固定子コア20aを示す斜視図)。
22 to 24 are diagrams showing the sixth embodiment, and FIG. 22 is a perspective view showing a joining procedure of the
本実施の形態の固定子20は、固定子コア20aを構成し、巻線を集中的に巻回するティース11が分割されている。夫々のティース11は、軟磁性体粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料を射出成形して形成される。図22に示すティース11は、連結部を持たない。ティース11はコアバック部の周方向両端部が他のティース11と結合するときの結合面23になっている。
The
各ティース11は、ティース11同士を結合する前に、夫々巻線が施される(図では巻線を省略している)。図22(a)、(b)に示すように、結合面23を合わせてティース11を円筒状に配置する。そして、結合面23付近を加熱して融着させる。図22(c)の融着部24でティース11同士が結合される。ティース11の材料は、軟磁性体粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料であるから、電磁鋼板に比べ低い温度で溶融する。250〜300℃程度で、ティース11は溶融する。従って、図示はしていないが、ティース11に施された巻線やインシュレータを損傷する恐れが少ない。また、少ないエネルギーでティース11同士の結合が可能である。ティース11を電磁鋼板で構成する場合は、このように分割されたティース11に巻線を施し、溶接で各ティース11を結合する方法は、溶接の温度が高いので難しい。
Each of the
図23(a)に示すように、軟磁性体粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料を射出成形して形成される固定子コア20aのティース11同士を薄肉部25で連結した構成としてもよい。これによって、固定子コア20aの成形後、巻線作業に移る際の固定子コア20aの持ち運びが容易となる。固定子コア20aを構成する分だけ、連結した状態とすることで、成形したティース11を巻線機へ設置する作業が簡略化できる。巻線作業後は、薄肉部25を加熱、溶融させながら、薄肉部25を軸に折り曲げ固化させれば、ティース11間が融着部24で連結された円筒状の固定子20を形成することができる(図23(b))。
As shown in FIG. 23A, the
また、図24に示すように、分割した第1のティース11aと第2のティース11bとの結合部に回動可能な関節構造を持たせ、関節構造の一部を加熱・溶融することで分割した第1のティース11aと第2のティース11bとの分離を防止することも可能である。
Further, as shown in FIG. 24, the joint portion of the divided
図24(a)に示す第1のティース11aと第2のティース11bは、1回の軟磁性体粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料の射出成形で同時に形成される。第1のティース11aは、周方向端部の中央付近に周方向に突出した連結部2bを有し、その下面に回転軸に平行な回転軸部円柱7を有する。第2のティース11bは、周方向端部の軸方向一端部付近に周方向に突出した連結部2cを有し、その内側の面に凹部35を有する。また、周方向端部の他端部に回転軸方向に突出した突起部26を有する。
The
図24(b)に示すように、第1のティース11aの回転軸部円柱7を第2のティース11bの凹部35に挿入して、第1のティース11aと第2のティース11bを連結する。
As shown in FIG. 24 (b), the rotation
図24(c)に示すように、第1のティース11aと第2のティース11bを連結後、第2のティース11bの突起部26を加熱・溶融させ、第1のティース11aの連結部2bを第2のティース11bの連結部2cと変形させた突起部26により挟む。これにより、関節機能を保持しつつ、第1のティース11aと第2のティース11bの分離を抑制する。このように構成された固定子コア20aは、連結していない非関節部(図示せず)から展開して巻線作業を行い、再び円筒状に成形して固定子20とする。
As shown in FIG. 24 (c), after connecting the
実施の形態7.
図25は実施の形態7を示す図で、固定子20を示す斜視図である。巻線を集中的に巻回するティース単位に分割した固定子20であり、分割されたティースは、互いに回動可能な関節部5を有している。関節部5は、前述の実施の形態で示した手段により実現しているもので、固定子20を展開し巻線を巻回した後、再び円筒状の形態を取っている。この後、ティースの関節部5を加熱・融解して融着部24とすることでティース同士を結合する。巻線作業を容易に行うためには、ティース同士が回動可能でスロットの開口部が広く取れることは望ましいが、巻線作業後は、ティース同士の結合が強固でないと固定子20の剛性が低くなり、振動・騒音の要因となる。巻線作業後は、ティース間の関節部5は、再び回動する必要はなくなるため、前述のように関節部5を加熱・溶融して融着部24を形成することでティース間の結合を強くして、固定子20の剛性を高くすることで、低振動、低騒音化を図ることができる。
FIG. 25 is a perspective view showing the
実施の形態8.
図26、図27は実施の形態8を示す図で、図26は固定子の部分的な分解斜視図、図27は別の固定子の部分的な分解斜視図である。
ティース11c、ティース11dは、共に周方向端部に段差形状の連結部2b、連結部2cを有する構造であり、この段差形状の連結部2bと連結部2cが合わせられて円筒状の固定子コアとなるが、例えば、ティース11cの連結部2bに回転軸に平行な回転軸部円柱7を設け、ティース11dの連結部2cに回転軸に平行な、回転軸部円柱7が挿入される凹部35を設けている。ティース11c、回転軸部円柱7の軸方向の反対側に溝29を有する。ティース11dは、凹部35の軸方向の反対側に溝29を有する。ティース11c、ティース11dは、軟磁性体粉末と熱可塑性樹脂を混練した材料の1回の射出成形で成形される。
Embodiment 8 FIG.
FIGS. 26 and 27 are views showing the eighth embodiment. FIG. 26 is a partially exploded perspective view of a stator, and FIG. 27 is a partially exploded perspective view of another stator.
Each of the teeth 11c and the teeth 11d has a structure having a step-shaped connecting
巻線の絶縁及び巻線巻回時のくずれを防止する巻枠となるインシュレータ27a、インシュレータ27bがティース11c、ティース11dを上下より挟むようにして配置される。インシュレータ27aとインシュレータ27bとは、別ピースであるが、連結部で連結して回動可能な構成である。インシュレータ27aは、固定子コア側の面に、ティース11c及びティース11dの溝29に挿入される突起部28を有する。
An
ティース11c及びティース11dと、インシュレータ27a及びインシュレータ27bとを組み立てる際に、突起部28は溝29に挿入される。これによって、ティース11cとティース11dとが軸方向に分離することを防止することができる。ティース11cとティース11dとは、回転軸部円柱7が凹部35に挿入されているので回動可能な状態を維持できる。
When assembling the teeth 11c and 11d and the
また、図27に示すように、インシュレータ27cにティース11e、ティース11fの連結部2b、連結部2cの回転軸上に貫通穴30を設け、これに挿入する突起31をティース11e、ティース11fに設けることによっても同様の効果が得られる。ティース11e、ティース11fに突起31を設けることで、ティース11e、ティース11fのコアバック部の断面積が部分的に小さくなることを防げるため、モータの性能を落とすことなく、ティース11e、ティース11fの連結部に関節構造を持たせることができる。
Further, as shown in FIG. 27, the
本発明の活用例として、出力の小さいファンモータへの適用が可能である。 As an application example of the present invention, it can be applied to a fan motor having a small output.
1 巻線部、2 連結部、2a 連結部、2b 連結部、2c 連結部、3a 第1の1回目に成形するティース、3b 第2の1回目に成形するティース、4a 第1の2回目に成形するティース、4b 第2の2回目に成形するティース、5 関節部、6 巻線、7 回転軸部円柱、8 回転軸部突起、9 回転軸部貫通穴、10 回転軸部窪み、11 ティース、11a 第1のティース、11b 第2のティース、11c ティース、11d ティース、11e ティース、11f ティース、12 コアバック、13 円板、14 円板カット面、19 フレーム、20 固定子、20a 固定子コア、21 回転子、22 ブラケット、23 結合面、24 融着部、25 薄肉部、26 突起部、27a インシュレータ、27b インシュレータ、27c インシュレータ、27d インシュレータ、28 突起部、29 溝、30 貫通穴、31 突起、32 コアバック部、33 ティース先端部、33a 両端部、34 非関節部、35 凹部、36 回転軸、36a 回転軸先端部、36b 回転軸ティース側、103 1回目に成形するフレーム付きティース、104 2回目に成形するフレーム付きティース。
DESCRIPTION OF
Claims (22)
1回目に成形する複数に分割された第1の部品と、
2回目に前記第1の部品と回動可能に一体に成形されて固定子コアを形成する、一つの又は複数に分割された第2の部品とを備え、少なくとも前記第1の部品、前記第2の部品のいずれかは、巻線を巻回する巻線部を有することを特徴とする電動機の固定子。 In the stator of an electric motor that forms a material obtained by kneading soft magnetic powder and synthetic resin by injection molding,
A first part divided into a plurality of parts to be molded for the first time;
A second part divided into one or a plurality of parts, which is formed integrally with the first part in a second turn so as to be rotatable and forms a stator core, at least the first part, the first part One of the components of 2 has a winding part which winds a coil | winding, The stator of the electric motor characterized by the above-mentioned.
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